(57)【要約】【課題】局所的な温度上昇が発生した場合であっても、温度センサによる補正値と水晶振動子の周波数ドリフトとの追従ができる電子機器を提供する。【解決手段】温度センサ素子で計測された温度を用いて水晶振動子の振動に対する補正を行う電子機器１は、基板上に配置された水晶振動子１３と、温度を計測する温度センサ素子１４とを備え、前記主表面のうち前記水晶振動子１３で覆われた部分領域の基板内部に前記温度センサ素子１４の少なくとも一部が配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度センサ素子で計測された温度を用いて水晶振動子の振動周波数に対する補正を行う電子機器であって、
基板上に配置された水晶振動子と、
温度を計測する温度センサ素子とを備え、
前記基板内部に前記温度センサ素子の少なくとも一部が配置される
ことを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記温度センサ素子は、熱源から前記水晶振動子へ熱が伝達する経路中に少なくとも一部が配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記熱源は、前記主表面に対向する前記基板の面のうち、前記温度センサ素子が配置される部分領域に対向する対向領域の少なくとも一部を覆うよう配置されており、
前記水晶振動子で覆われた前記主表面の領域の基板内部に前記温度センサ素子全体が配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項４】
前記温度センサ素子から前記主表面までの距離は、前記温度センサ素子から前記主表面の対向面までの距離よりも短い
ことを特徴とする請求項３に記載の電子機器。
【請求項５】
前記水晶振動子で覆われた前記領域には、凹部が形成されており、
前記温度センサ素子は、当該凹部に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶振動子から発振される振動周波数を補正する電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、発振源に水晶振動子を用いた電子機器（例えば、携帯電話機）において、水晶振動子の周波数ドリフトを補正するために、温度センサを用いている。例えば、水晶振動子が配置された基板と同一面上に温度センサ素子を配置しているものがある。この場合、基板の小型化、薄型化に伴い、水晶振動子が配された位置において局所的な温度上昇が発生する場合があり、温度センサ素子による補正値が水晶振動子の周波数ドリフトに追従しにくくなるという傾向がある。
【０００３】
そこで、温度センサ素子と水晶振動子とが一体化した部品が開発され、基板に実装されている（特許文献１参照）。温度センサ素子と水晶振動子との一体型部品を用いることで、当該部品の配された位置において局所的な温度上昇が発生した場合であっても、温度センサ素子による補正値と水晶振動子の周波数ドリフトとが追従しやすくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２９５３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、一体型部品において温度センサ素子は当該部品に内蔵されており、検知した温度を基板に配された電源チップ等に通知するためには、基板内に形成された信号ライン（通知先である電源チップに接続された信号ラインである。）と、温度センサ素子とを接続する必要がある。そうすると、当該接続のために基板の表面上にさらに信号ラインを形成しなければならず、その結果一体型部品を用いることはコスト高となるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、局所的な温度上昇が発生した場合であっても、温度センサ素子による補正値が水晶振動子の周波数ドリフトに追従ができる電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、温度センサ素子で計測された温度を用いて水晶振動子の振動周波数に対する補正を行う電子機器であって、基板上に配置された水晶振動子と、温度を計測する温度センサ素子とを備え、前記基板内部に前記温度センサ素子の少なくとも一部が配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上記の構成によると、電子機器は、局所的な温度上昇が発生した場合であっても、温度センサ素子による補正値が水晶振動子の周波数ドリフトに追従ができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）は携帯電話機（電子機器）１の基板１０についての上面図であり、（ｂ）は基板１０についてＸ−Ｘ’における断面図である。
【図２】基板１０の構造を説明する分解図である。
【図３】基板１０のサイズの一例を示す図である。
【図４】温度センサ素子１４による補正値と水晶振動子１３の周波数ドリフトとの追従関係の一例を示す図である。
【図５】（ａ）は基板１０ａの断面図であり、（ｂ）は基板１０ａの分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
１．第１の実施の形態
以下、本発明に係る電子機器の一実施形態である携帯電話機１について説明する。
１．１  構成
ここでは、携帯電話機１において、水晶振動子と温度センサの一体品を使用することなく、温度センサの補正値と水晶振動子の周波数ドリフトとが追従できる構成について、図１を用いて説明する。
【００１１】
図１（ａ）は携帯電話機１の基板１０の上面図であり、図１（ｂ）は基板１０をｘ−ｘ’での断面図である。
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、  図１に示すように、携帯電話機１の基板１０は、内部に部品を内蔵することのできる部品内蔵型基板であり、その内部には、温度センサ１４、及び抵抗（Ｒ）、コンデンサ（Ｃ）、インダクタ（Ｌ）等の部品１５、１６が内蔵されている。また、基板１０の主表面にはチップセット１１及び水晶振動子１３が配置され、主表面の対向面には、ＩＣチップ（以下、単にＩＣという。）１２が配置されている。
【００１２】
水晶振動子１３と温度センサ１４との位置関係を、図１（ａ）に示す。図１（ａ）に示すように、基板１０の主表面全体のうち水晶振動子１３で覆われた領域の下方向に位置する基板１０の内部に温度センサ１４全体が納まるよう配置されている。
チップセット１１は、電源ＩＣであり、ＩＣ１２等に電源を供給するものである。なお、チップセット１１の用途は電源ＩＣに限定されるものではなく、適宜他の用途に使用することもできる。
【００１３】
ＩＣ１２は、ＲＦ−ＩＣであり、携帯電話機１が外部との無線通信を行う際に動作するものである。なお、ＩＣ１２の用途はＲＦ−ＩＣに限定されるものではなく、適宜他の用途に使用することもできる。
水晶振動子１３は、周囲温度に応じた振動周波数で動作する、パッケージ化された部品であり、その振動周波数からなる信号が信号ライン２２を介してチップセット１１へ供給される。
【００１４】
温度センサ素子１４は、水晶振動子の振動に対する補正用の温度を検出するものであり、例えば、温度の変化に応じて抵抗値が変化するサーミスタであり、信号ライン２１によりチップセット１１と接続されている。
水晶振動子１３の周波数を補正する回路（図１では図示せず）では、検出された温度に変化した温度センサ素子１４の抵抗値に基づく電圧に応じた温度を特定し、特定した温度に対応する周波数を取得する。例えば、当該回路は、温度と周波数が対応付けられたテーブルを有しており、当該テーブルを用いることで温度センサ素子１４で検知された温度に対応する周波数を特定することができる。当該回路において、特定した周波数と、水晶振動子１３による振動に対する周波数とのずれ量を取得し、取得したずれ量に応じた補正が行われる。
【００１５】
水晶振動子１３は、通常、周囲の温度により振動する周波数が異なるため、その動作は基板１０に配置されたＩＣが動作することにより放出する熱の影響を受ける。図１（ｂ）に示すように、対向面に配置されたＩＣ１２から放出される熱が基板１０を通じて水晶振動子１３へ伝わる。そのため、水晶振動子１３の温度を検出するためには、温度センサ素子１４は、水晶振動子１３に近い位置であってＩＣ１２から放出された熱が伝わる経路中に配置されていても良い。そこで、水晶振動子１３と温度センサ素子１４との位置関係を、図１（ａ）、（ｂ）に示すような関係とすることで、温度センサ素子１４で計測される温度を、ＩＣ１２から放出され、水晶振動子１３へ伝わる熱の温度とみなすことができ、温度センサ素子の補正値と水晶振動子の周波数ドリフトとが追従することができる。
【００１６】
１．２  製造方法
ここでは、基板１０に温度センサ素子１４を内蔵する製造方法について、図２を用いて説明する。
温度センサ素子１４を内蔵する方法は、公知となっている基板に部品を内蔵する製造方法と、同様であるため、その詳細は省略し、図２を用いて簡単に説明する。
【００１７】
先ず、基板１０を構成するＵｐｐｅｒレイヤー１０１、Ｃｏｒｅレイヤー１０２及びＢａｓｅレイヤー１０２を製造する。各レイヤーは、銅（信号ライン）、絶縁層及び導電性バンプから構成される。例えば、Ｂａｓｅレイヤー１０２の製造時においては、まず、銅１１０上に導電性バンプ１１１、１１２が配置される（Ｐｒｉｎｔｉｎｇ）。そして、導電性バンプ１１１、１１２が配置された以外の銅１１０の主表面上に絶縁層１１３が形成され（Ｐｉｅｒｃｉｎｇ）、絶縁層１１３の上面に銅１１４、１１５、１１６が配置されることで（Ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）、Ｂａｓｅレイヤー１０２が製造される。そして、製造されたＢａｓｅレイヤー１０２に温度センサ素子１４及び部品１５、１６（抵抗、コンデンサ、インダクタ等）を半田実装する。他のレイヤーも、Ｐｉｅｒｃｉｎｇ、Ｐｉｅｒｃｉｎｇ及びＬａｍｉｎａｔｉｏｎの工程を経ることで製造される。
【００１８】
Ｕｐｐｅｒレイヤー１０１、Ｃｏｒｅレイヤー１０２、及び温度センサ素子１４等が半田実装されたＢａｓｅレイヤー１０２を一括プレスすることにより、基板１０が完成する。
このように、上記の製造方法において温度センサ素子１４の実装は他の部品（抵抗、コンデンサ、インダクタ等）の実装と同一のタイミングで行われるので、温度センサ素子１４を基板１０に内蔵しても従来の部品内蔵基板を製造する工程と比較して、基板１０の製造する工程が増えることは無い。つまり、部品（抵抗、コンデンサ、インダクタ等）を内蔵した従来の部品内蔵基板の製造と同様の手順（工数）で、基板１０を製造することができる。
【００１９】
上記方法により製造された基板１０の具体例を図３に示す。
通常、温度センサ素子１４の高さは０．３ｍｍ程度である。
Ｂａｓｅレイヤー１０３の厚さは０．２５ｍｍであり、その上面に温度センサ素子１４を配置すると、組み合わせた高さ（厚み）は０．５５ｍｍとなる。Ｃｏｒｅレイヤー１０２の厚さは０．４２ｍｍであり、Ｕｐｐｅｒレイヤー１０１の厚さは０．３３ｍｍである。そうすると、Ｃｏｒｅレイヤー１０２とＵｐｐｅｒレイヤー１０１とを組み合わせた高さ（厚み）は０．７５ｍｍとなり、温度センサ素子１４をＢａｓｅレイヤー１０３の上面に配置しても、基板１０に内蔵することができる。
【００２０】
１．３  具体例
ここでは、水晶振動子１３と温度センサ素子１４との位置関係が上記にて説明した関係にある場合において、検出された温度等を用いた具体的な処理について説明する。
図４は、Ｒｘ信号（受信信号）及びＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）信号を補正する処理を行うための構成図を模式的に示すものである。
【００２１】
当該処理を行うために、携帯電話機１の基板１０には、図１に示すチップセット（電源ＩＣ）１１、ＩＣチップ（ＲＦ−ＩＣ）１２、水晶振動子１３、温度センサ素子１４と、図１に図示していないベースバンドＩＣ４０が備えられている（図４参照）。なお、図４では便宜上、水晶振動子１３と温度センサ素子１４とは並べて記載しているが、本来は、温度センサ素子１４は、水晶振動子との間で図１に示すような位置関係となるよう基板１０に内蔵されている。また、図１に示すように電源ＩＣ１１は基板１０の主表面に、ＲＦ−ＩＣ１２は基板１０の主表面に対向する面にそれぞれ配置されている。ベースバンドＩＣ４０は、基板１０の主表面及び主表面に対向する面の何れに配置されてもよい。
【００２２】
電源ＩＣ１１は、図４に示すように、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２０１と増幅器２０２とを有している。ＡＤＣ２０１は、温度センサ素子１４において温度の変化に応じて変化された抵抗値に基づく電圧値（アナログ値）から、当該電圧値に対応する値（デジタル値）へと変換する。また、増幅器２０２は、水晶振動子１３で発振された振動周波数の波長を増幅し、ＲＦ−ＩＣ１２へ出力する。
【００２３】
ＲＦ−ＩＣ１２は、図４に示すように、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）２１０、受信回路２１１及びＧＰＳ回路２１２を有している。ＰＬＬ２１０は、高周波発振器であり、水晶振動子１３で発振された周波数を基準とし出力すべき周波数を制御する。受信回路２１１は、ＰＬＬ２１０により発振された周波数に基づいてアンテナ２１３を用いて外部からの無線信号（受信信号：Ｒｘ）を受信する。ＧＰＳ回路２１２は、アンテナ２１４を用いて外部からＧＰＳ信号を受信する。
【００２４】
ベースバンドＩＣ４０は、ベースバンド処理を行うものであり、図４に示すように、周波数比較器２２０、デジタル補正部２２１、２２２及びＡＦＣ（Ａｕｔｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）２２３を有している。ＡＦＣ２２３は、受信周波数を安定にするための電子回路であり、安定した受信周波数の下で受信回路２１１が受信したＲｘ信号を外部へ出力する。また、ＡＦＣ２２３は、直近で利用していた受信周波数を周波数比較器２２０へ通知する。
【００２５】
周波数比較器２２０は、温度と周波数が対応付けられたテーブルを有している。周波数比較器２２０は、温度センサ素子１４で検出された温度に変化した温度センサ素子１４の抵抗値に基づく電圧に応じた温度を特定し、特定した温度に対応する周波数を当該テーブルから取得する。周波数比較器２２０は、ＡＦＣ２２３から通知された受信周波数と、テーブルから取得した周波数とのずれ量を算出し、その結果をデジタル補正部２２１及び２２２へ通知する。
【００２６】
デジタル補正部２２１は、周波数比較器２２０から通知されたずれ量を用いてＲｘ信号をデジタル補正し、補正されたＲｘ信号をＡＦＣ２２３へ出力する。デジタル補正部２２２は、周波数比較器２２０から通知されたずれ量を用いてＧＰＳ信号をデジタル補正し、補正されたＧＰＳ信号を外部へ出力する。
以上説明したように、Ｒｘ信号やＧＰＳ信号を補正する際にはずれ量が必要であり、このずれ量の誤差が小さいほど補正は正確なものとなる。そのためには、温度センサ素子１４で検出される温度が水晶振動子１３の温度とみなせるほど正確なものでなければならない。そこで、本実施の形態では、水晶振動子１３の直下に位置するように温度センサ素子１４を基板１０に内蔵させている。そのため、水晶振動子１３と、対向する位置に配置されたＩＣ１２との間における熱の伝導路中に温度センサ素子１４が位置することとなるので、温度センサ素子と水晶振動子との一体型部品を用いなくても、温度センサ素子１４で計測された温度は水晶振動子１３の温度とみなせるほど正確なものとなり、そのずれ量の誤差は小さいものとなる。
【００２７】
また、水晶振動子と温度センサ素子の一体型部品では、電源ＩＣと接続するために、まず信号ラインを基板内に形成する必要がある、さらに、一体型部品は基板の主表面に配置されるので基板内の形成された信号ラインと一体型部品の温度センサ素子とを接続するために基板外においても信号ラインを形成する必要がある。
一方、本願の温度センサ素子１４は基板１０に内蔵されるので、基板外への信号ラインの形成は必要ない。つまり、本実施の形態では、従来の一体型部品と比較して信号ラインを容易に形成できる。
【００２８】
１．４  変形例
以上、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限られない。例えば、以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施の形態では、温度センサ素子１４は、Ｕｐｐｅｒレイヤー１０１で覆うことで、基板１０に内蔵されたが、これに限定されない。
【００２９】
図５（ａ）は、本変形例における水晶振動子１３、温度センサ素子１４の配置を説明するものである。
本変形例では、基板１０ａの主表面に凹部５０を設け、凹部５０に温度センサ素子１４を配置し、水晶振動子１３をその凹部を覆うように配置するとしてもよい。なお、本発明においては、基板１０の主表面上の凹部５０に温度センサ素子１４を配置することは、基板１０に内蔵するという概念に含まれることとする。
【００３０】
図５（ｂ）は、本変形例における基板１０ａの分解図である。図５（ｂ）に示すように、温度センサ素子１４が配置されたＢａｓｅレイヤー１０３と、Ｃｏｒｅレイヤー１０２とを一括プレスし、その後、温度センサ素子１４を覆うように水晶振動子１３を配置する。なお、基板１０ａに内蔵される他の部品（抵抗、コンデンサ、インダクタ等）は、Ｃｏｒｅレイヤー１０２の最上位層により覆われている。
【００３１】
（２）上記実施の形態では、温度センサ素子１４の全体が、水晶振動子１３の直下に位置するよう配置されたが、これに限定されない。
温度センサ素子１４は、その一部が水晶振動子１３の直下に位置するよう基板１０に内蔵されてもよい。
また、熱源となるＩＣチップ１２は、水晶振動子１３の直下に位置し、且つ水晶振動子１３が配置された主表面と対向する面に配置されているが、ＩＣチップ１２の配置位置はこれに限定されない。
【００３２】
ＩＣチップ１２は、水晶振動子１３が配置された主表面と対向する面であって、水晶振動子１３の直下に無い位置に配置されてもよい。この場合、温度センサ素子１４は、ＩＣチップ１２から水晶振動子１３へ熱が伝わる経路中に配置されればよい。
（３）上記実施の形態において、温度センサ素子１４から基板１０の主表面までの距離と、温度センサから主表面と対向する対向面までの距離とについては何ら言及していないが、温度センサ素子１４から基板１０の主表面までの距離が、温度センサ素子１４から主表面と対向する対向面までの距離よりも短いことが望ましい。ここで、温度センサ素子１４とからの距離とは、例えば温度センサ素子１４の中心点からの距離をいう。
【００３３】
（４）上記実施の形態及び変形例を組み合わせるとしてもよい。
１．５  補足
（１）本発明の一態様である、温度センサ素子で計測された温度を用いて水晶振動子の振動周波数に対する補正を行う電子機器は、基板上に配置された水晶振動子と、温度を計測する温度センサ素子とを備え、前記基板内部に前記温度センサ素子の少なくとも一部が配置されることを特徴とする。
【００３４】
この構成によると、基板内部に前記温度センサの少なくとも一部が配置されている。そのため、基板内で伝わる、温度センサ素子で計測された温度を水晶振動子の温度とみなすことができるので、局所的な温度上昇が発生した場合であっても、温度センサ素子による補正値と水晶振動子の周波数ドリフトとの追従ができる。
（２）ここで、前記温度センサ素子は、熱源から前記水晶振動子へ熱が伝達する経路中に少なくとも一部が配置されているとしてもよい。
【００３５】
この構成によると、熱源から熱が伝達する経路中に前記温度センサ素子の少なくとも一部が配置されている。そのため、温度センサ素子で計測された温度を熱源から伝わった水晶振動子の温度とみなすことができるので、局所的な温度上昇が発生した場合であっても、温度センサ素子による補正値と水晶振動子の周波数ドリフトとの追従ができる。
（３）ここで、前記熱源は、前記主表面に対向する前記基板の面のうち、前記温度センサ素子が配置される部分領域に対向する対向領域の少なくとも一部を覆うよう配置されており、前記水晶振動子で覆われた前記主表面の領域の基板内部に前記温度センサ素子全体が配置されるとしてもよい。
【００３６】
この構成によると、電子機器において、温度センサ素子全体が熱源からの熱の伝達経路中に含まれることとなり、熱源から水晶振動子へ伝わる温度を正確に計測することができる。
（４）ここで、前記温度センサ素子から前記主表面までの距離は、前記温度センサ素子から前記主表面の対向面までの距離よりも短いとしてもよい。
【００３７】
この構成によると、電子機器において、温度センサ素子から基板の主表面までの距離は、温度センサ素子から主表面の対向面までの距離よりも短いので、水晶振動子の温度をより正確に計測することができる。
（５）ここで、前記水晶振動子で覆われた前記領域には、凹部が形成されており、前記温度センサ素子は、当該凹部に配置されるとしてもよい。
【００３８】
この構成によると、電子機器の温度センサ素子は、前記水晶振動子で覆われた前記主表面の領域の形成された凹部に配置されるので、温度センサ素子と水晶振動子との間に基板を形成する層が存在しない。そのため、温度センサ素子は、水晶振動子の温度をより正確に計測することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、水晶振動子から発振される振動周波数を補正する機器について有効である。
【符号の説明】
【００４０】
１    携帯電話機（電子機器）
１０    基板
１１    チップセット（電源ＩＣ）
１２    ＩＣ（ＲＦ−ＩＣ）
１３    水晶振動子
１４    温度センサ素子
１５    部品
４０    ベースバンドＩＣ
１０１    Ｕｐｐｅｒレイヤー
１０２    Ｃｏｒｅレイヤー
１０３    Ｂａｓｅレイヤー
１１０、１１４、１１５、１１６    銅
１１１、１１２    導電性バンプ
１１３    絶縁層
２０１    ＡＤＣ
２０２    増幅器
２１０    ＰＬＬ
２１１    受信回路
２１２    ＧＰＳ回路
２１３、２１４    アンテナ
２２０    周波数比較器
２２１、２２２    デジタル補正部
２２３    ＡＦＣ
【図１】
2013093715.tif 000003
【図２】
2013093715.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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