(57)【要約】【課題】本発明は、外部からの熱の伝達を減少させることを目的とする。【解決手段】ベース１０は、外部端子１８を有し、外部端子１８が形成された面に凹部１２が形成され、非金属からなる。第１及び第２の電子部品２２，２４は、ベース１０の凹部１２に配置され、凹部１２の底面１４に固定されている。配線２０は、ベース１０に形成され、第１及び第２の電子部品２２，２４の少なくとも一方と外部端子１８を電気的に接続する。第１及び第２の電子部品２２，２４は、それぞれ、温度変化によって特性が変化する第１及び第２の素子２８，３０を内部に有する。第１の電子部品２２の表面から第１の素子２８に至る経路の熱の伝導経路の長さと、第２の電子部品２４の表面から第２の素子３０に至る経路の熱の伝導経路の長さと、が異なる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部が形成された絶縁材料からなるベースと、
前記ベースの前記凹部が形成された面であって前記凹部の周囲の領域に設けられた外部端子と、
温度変化によって特性が変化する第１の素子を有する第１の電子部品と、
温度変化によって特性が変化する第２の素子を有する第２の電子部品と、
前記ベースに形成された、前記第１及び第２の電子部品の少なくとも一方と前記外部端子を電気的に接続する配線と、
を有し、
前記第２の電子部品は、前記凹部の底面に固定され、
前記第１の電子部品は、前記第２の電子部品の、前記底面を向く面とは反対側の面に固定されている電子デバイス。
【請求項２】
凹部が形成された絶縁材料からなるベースと、
前記ベースの前記凹部が形成された面であって前記凹部の周囲の領域に設けられた外部端子と、
前記ベースに形成された、前記第１及び第２の電子部品の少なくとも一方と前記外部端子とを電気的に接続する配線と、
温度変化によって特性が変化する第１の素子を有する第１の電子部品と、
温度変化によって特性が変化する第２の素子を有する第２の電子部品と、
を有し、
前記凹部は、高さの異なる第１及び第２の底面を含むように段をなし、前記第１の底面は前記第２の底面よりも深い位置にあり、
前記第１の電子部品は、前記第１の底面に固定され、
前記第２の電子部品は、前記第２の底面に固定されている電子デバイス。
【請求項３】
請求項１または２に記載された電子デバイスにおいて、
前記第１の素子は温度センサであり、
前記第１の電子部品は温度補償発振回路を備え、
前記第２の電子部品は圧電振動子である電子デバイス。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載された電子デバイスにおいて、
前記第１及び第２の電子部品は、前記凹部の内壁面に非接触である電子デバイス。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載された電子デバイスにおいて、
前記ベースの前記凹部が形成された面とは反対側の面に搭載された第３の電子部品をさらに有する電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、圧電振動子及び電子部品を基板に搭載してパッケージ化した温度補償型の圧電発振器が開示されている。電子部品は、温度センサと、温度センサにて検出された温度信号に基づいて補償電圧を出力する回路と、補償電圧に応じた周波数の発振信号を出力するための回路を含み、温度変化による圧電振動子の特性の変動（発振周波数の変動）を補正するようになっている。ここで、温度センサは、圧電振動子以外の電子部品内にあるため、検出される温度が、圧電振動子の実際の温度と異なっていると、補正が正しく行われず、圧電振動子の発振周波数ｆと所望の発振周波数ｆ０との間に誤差Δｆが生じてしまう。なおこの誤差Δｆは、温度変化が時間的に急激なほど、大きくなる。急激な温度変化の原因となる熱は、主として、圧電発振器が実装されるマザーボードからもたらされる。特許文献１の構造では、基板の下面に外部端子が設けられ、基板の上面に圧電振動子及び電子部品が搭載されているので、マザーボードから圧電振動子及び電子部品に熱が伝わりやすくなっている。
【特許文献１】特開２００３−３１７５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、外部からの熱によって生じる複数の電子部品を備えた電子デバイスの特性の変化を減少させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００５】
［適用例１］本適用例に係る電子デバイスは、
凹部が形成された絶縁材料からなるベースと、
前記ベースの前記凹部が形成された面であって前記凹部の周囲の領域に設けられた外部端子と、
温度変化によって特性が変化する第１の素子を有する第１の電子部品と、
温度変化によって特性が変化する第２の素子を有する第２の電子部品と、
前記ベースに形成された、前記第１及び第２の電子部品の少なくとも一方と前記外部端子を電気的に接続する配線と、
を有し、
前記第２の電子部品は、前記凹部の底面に固定され、
前記第１の電子部品は、前記第２の電子部品の、前記底面を向く面とは反対側の面に固定されている。
【０００６】
この構成によれば、ベースの、外部端子が形成された領域から、第１及び第２の電子部品が固定された領域までの距離が長くなるので、外部端子から第１及び第２の電子部品への熱の伝わり方が鈍くなる。これにより、外部からの熱の伝達を減少させることができる。
【０００７】
また、外部端子が形成された領域から第１の電子部品に至る熱の伝導経路が、外部端子から第２の電子部品に至る熱の伝導経路より長い。よって、温度変化に対し特性の変化の応答が速い電子部品を第１の電子部品とし、温度変化に対し特性の変化の応答が遅い電子部品を第２の電子部品とすることで、急激な温度変化が生じた場合の電子デバイス全体としての特性を向上できる。
【０００８】
［適用例２］本適用例に係る電子デバイスは、
凹部が形成された絶縁材料からなるベースと、
前記ベースの前記凹部が形成された面であって前記凹部の周囲の領域に設けられた外部端子と、
前記ベースに形成された、前記第１及び第２の電子部品の少なくとも一方と前記外部端子とを電気的に接続する配線と、
温度変化によって特性が変化する第１の素子を有する第１の電子部品と、
温度変化によって特性が変化する第２の素子を有する第２の電子部品と、
を有し、
前記凹部は、高さの異なる第１及び第２の底面を含むように段をなし、前記第１の底面は前記第２の底面よりも深い位置にあり、
前記第１の電子部品は、前記第１の底面に固定され、
前記第２の電子部品は、前記第２の底面に固定されている。
【０００９】
［適用例３］適用例１または２に記載の電子デバイスにおいて、
前記第１の素子は温度センサであり、
前記第１の電子部品は温度補償発振回路を備え、
前記第２の電子部品は圧電振動子であってもよい。
【００１０】
［適用例４］適用例１から３のいずれかに記載の電子デバイスにおいて、
前記第１及び第２の電子部品は、前記凹部の内壁面に非接触であってもよい。
【００１１】
［適用例５］適用例１から４のいずれかに記載の電子デバイスにおいて、
前記ベースの前記凹部が形成された面とは反対側の面に搭載された第３の電子部品をさらに有してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電子デバイスを示す断面図である。図２は、本発明の第２の実施の形態に係る電子デバイスを示す底面図である。
【００１３】
電子デバイスは、非金属からなるベース１０を有する。非金属は、電気的絶縁性を有し、金属よりも熱伝導率が低いことで知られている。非金属として、樹脂、セラミックス、ガラス、ガラス及び樹脂（例えばエポキシ樹脂）の混合材料などが例に挙げられる。ベース１０には凹部１２が形成されている。詳しくは、ベース１０の１つの面（平坦面）に凹部１２が形成されており、凹部１２の底面１４を基準にすると底面１４の周囲に凸部１６が形成されていることになる。図２では、凸部１６は、凹部１２の底面１４を途切れることなく囲む形状になっているが、変形例として、分離された複数の凸部１６が形成されていてもよい。
【００１４】
ベース１０の凹部１２が形成された面であって凹部１２の周囲の領域（凸部１６の上面）には複数の外部端子１８が設けられている。外部端子１８は導電材料（例えば金属）からなる。外部端子１８は、パッド又はランドのみであってもよいし、これにハンダボールが載った構造であってもよい。ベース１０には、配線２０が形成されている。配線２０の一部（複数の部分）は、凹部１２の底面１４上に配置されており、第１及び第２の電子部品２２，２４の少なくとも一方と電気的に接続するために、パッド又はランドの形状になっていてもよい。配線２０は、外部端子１８と電気的に接続されている。配線２０の少なくとも一部は、ベース１０の内部に形成されている。外部端子１８及び配線２０が形成されたベース１０は、多層配線基板であってもよい。
【００１５】
電子デバイスは、少なくとも１つの第１の電子部品２２と、少なくとも１つの第２の電子部品２４を有する。第１及び第２の電子部品２２，２４はワイヤ２６などによって電気的に接続されている。第１及び第２の電子部品２２，２４は、それぞれ、温度変化によって特性が変化する第１及び第２の素子２８，３０を内部に有する。本実施の形態では、第１の電子部品２２は第１の素子２８を有するＩＣチップ（半導体チップ）であり、第２の電子部品２４は第２の素子３０を有する振動子である。ＩＣチップは集積回路を有し、集積回路の一部が第１の素子２８であり、第１の素子２８は温度センサである。温度センサは温度変化によって出力信号が変化する。第２の素子３０は、圧電振動片である。圧電振動片は温度変化によって振動周波数が変化する。集積回路の一部と圧電振動片によって発振回路が構成されている。集積回路は、温度補償発振回路を含む。温度補償発振回路は、温度センサからの出力信号に基づいて補正された周波数の発振信号を出力する。すなわち、温度が変化すると圧電振動片の振動周波数が変動するが、温度補償発振回路が振動周波数の変動を修正するようになっている。
【００１６】
凸部１６の上面の外部端子１８から第１の素子２８に至る熱の伝導経路である第１の伝導経路と、凸部１６の上面の外部端子１８から第２の素子３０に至る熱の伝導経路である第２の伝導経路と、は異なっている。第１の電子部品２２では、その表面から第１の素子２８に至る経路には、シリコン、アルミニウム等の金属、シリコン酸化物又は窒化酸化物などが存在する。第２の電子部品２４では、その表面から第２の素子３０に至る経路には、ガラス又はセラミックス等からなるパッケージ及びパッケージの内面と第２の素子３０との間のスペース（真空）がある。本実施の形態では、第２の電子部品２４が凹部１２の底面１４に固定され、かつ第１の電子部品２２が第２の電子部品２４の底面１４を向く面とは反対側の面に固定されている。よって、第１の伝導経路は、第２の伝導経路よりも長い。一般的に温度が急激に上昇または下降した場合、第１の電子部品２２によって行われる振動周波数の補正量の変化の時間的応答は、第２の電子部品２４の圧電振動片の振動周波数の変化の時間的応答より早い。その理由は、圧電振動片がパッケージの中に気密封止されているため圧電振動片周囲の温度の影響を受け難いのに対し、温度センサは気密封止等がされておらずＩＣチップの周囲の温度の影響を受けやすいためであると考えられる。第１の伝導経路を第２の伝導経路よりも長くすることで、温度の急激な変化時に第１の電子部品２２の補償量が大きすぎ、圧電振動片の振動周波数が所望の振動周波数からずれることを抑制できる。
【００１７】
第１及び第２の電子部品２２，２４は、ベース１０の凹部１２に配置されている。第２の電子部品２４は、凹部１２の底面１４に固定されている。第２の電子部品２４の表面のうち凹部１２の底面１４に固定される領域と第２の素子３０との間にスペースがあることが好ましく、スペースは真空であることが好ましい。図１に示す例では、ガラスからなる蓋３２が凹部１２の底面１４に固定され、蓋３２と第２の素子３０との間にはスペース（図示せず）があり、パッケージ内部は真空になっている。第２の電子部品２４の固定には接着剤３４が使用されている。接着剤３４は熱伝導率が低いことが好ましく、可能な範囲で厚く設けることが好ましい。第２の電子部品２４は、配線２０の上に載らないように（配線２０を避けて）凹部１２の底面１４に固定されている。第２の電子部品２４は、凹部１２の内壁面３６に非接触である。
【００１８】
第１の電子部品２２は、第２の電子部品２４の、底面１４を向く面とは反対側の面に固定されている。第１の電子部品２２を第２の電子部品２４に固定することで、両者の位置を接近させることができ、両者の温度差を小さくすることができる。第１の素子２８は第１の電子部品２２の表層部に作り込まれており、その表層部とは反対側の面が第２の電子部品２４に固定されている。第１の電子部品２２の固定には接着剤３８が使用されている。接着剤３８は熱伝導率が低いことが好ましく、可能な範囲で厚く設けることが好ましい。第１の電子部品２２は、第２の電子部品２４を介して、凹部１２の底面１４に固定されている。凹部１２内に第１及び第２の電子部品２２，２４が積み重ねられているが、第１の電子部品２２が凹部１２から突出しないように、凹部１２の深さが設定されている。第１の電子部品２２は、凹部１２の内壁面３６に非接触である。
【００１９】
第１及び第２の電子部品２２，２４の少なくとも一方は、ワイヤ４０等によって配線２０（凹部１２の底面１４にある部分）に電気的に接続されている。これによって、第１及び第２の電子部品２２，２４の少なくとも一方は外部端子１８と電気的に接続される。
【００２０】
凹部１２に樹脂を設けて、第１及び第２の電子部品２２，２４を封止してもよいが、図１に示すように、封止部材を設けない形態にすれば放熱性が高まる。
【００２１】
電子デバイスは、ベース１０の凹部１２が形成された面とは反対側の面に搭載された第３の電子部品４２をさらに有する。第３の電子部品４２は、コンデンサ、インダクタ、サーミスタなどの、ＩＣチップに組み込むことが困難な部品である。第３の電子部品４２は、配線２０によって、第１及び第２の電子部品２２，２４並びに外部端子１８の少なくとも１つと電気的に接続されている。第３の電子部品４２は、樹脂４４によって封止されているが、変形例として金属ケースによって第３の電子部品４２をカバーしてもよい。なお、第３の電子部品４２を搭載する代わりに、ベース１０の面にマーキングしてもよいし、トレーサビリティ・特性を記録したバーコードを印刷してもよい。
【００２２】
本実施の形態によれば、ベース１０の、外部端子１８が形成された領域から、第１及び第２の電子部品２２，２４が固定された領域までの距離が長くなるので、外部端子１８から第１及び第２の電子部品２２，２４への熱の伝わり方が鈍くなる。これにより、外部からの熱の伝達を減少させることができる。なお、本実施の形態に係る電子デバイスの製造方法は、上述した電子デバイスの構成から自明な方法を含む。
【００２３】
本実施の形態では、上述した電子デバイスが回路基板４６に実装されている。回路基板４６には配線パターン４８が形成されている。電子デバイスの外部端子１８と配線パターン４８が電気的に接続されている。その接続にはハンダ５０を使用することができる。電子デバイスが実装された回路基板４６を電子モジュールということができる。
【００２４】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る電子デバイスを示す断面図である。本実施の形態では、凹部１１２は、底面１１４が高さの異なる第１及び第２の底面１１６，１１８を含むように段をなしている。第１の底面１１６は第２の底面１１８よりも深い位置にある。配線１２０は、第１の底面１１６上にある第１の部分１２２と、第２の底面１１８上にある第２の部分１２４と、を含む。ベース１１０のその他の構造は、第１の実施の形態に係るベース１０の説明が該当する。本実施の形態でも、第１の実施の形態で説明した第１及び第２の電子部品２２，２４が使用される。
【００２５】
第１の電子部品２２は、第１の底面１１６に固定されている。第１の電子部品２２は、第１の素子２８が形成された表層部を第１の底面１１６に向けて配置されている。第１の素子２８が形成された表層部の表面には第１の電極２９が形成されており、第１の電極２９と配線１２０の第１の部分１２２が接合されて、電気的接続とともに固定がなされている。第１の電子部品２２の第１の電極２９が形成された面と第１の底面１１６との間にはスペースが形成されている。これにより、ベース１１０から第１の電子部品２２への熱の伝達を抑えることができる。
【００２６】
第２の電子部品２４は、第２の底面１１８に固定されている。第２の電子部品２４は、第１の底面１１６の上方に配置されている。第１の底面１１６と第２の電子部品２４の間に第１の電子部品２２が配置されている。第２の電子部品２４は、第２の電極２５を有し、第２の電極２５と配線１２０の第２の部分１２４が接合されて、電気的接続とともに固定がなされている。第２の電子部品２４の第２の電極２５が形成された面と第１の底面１１６との間にはスペースが形成され、第２の電子部品２４の第２の電極２５が形成された面と第１の電子部品２２との間にはスペースが形成されている。第２の電子部品２４の第２の電極２５が形成された面と第２の底面１１８との間にもスペースが形成されていてもよい。これにより、ベース１１０又は第１の電子部品２２から第２の電子部品２４への熱の伝達を抑えることができる。
【００２７】
一般的に温度が急激に上昇または下降した場合、第１の電子部品２２によって行われる振動周波数の補正量の変化の時間的応答は、第２の電子部品２４の圧電振動片の振動周波数の変化の時間的応答より早い。本実施の形態によれば、温度変化に対する特性の変化の時間的応答の早い第１の電子部品２２が、特性の変化の時間的応答の遅い第２の電子部品２４よりも外部端子１１９から遠い位置に配置されている。換言すれば、外部端子１１９から第２の電子部品２２に至る熱の伝導経路は、外部端子１１９から第２の電子部品２４に至る熱の伝導経路よりも長い。したがって、第１の電子部品２２が熱の影響を受けるタイミングが遅くなるので、特性変化の時間的な差を小さくすることができる。本実施の形態のその他の構造については、第１の実施の形態で説明した内容を適用することができる。
【００２８】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電子デバイスを示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の第２の実施の形態に係る電子デバイスを示す底面図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施の形態に係る電子デバイスを示す断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０…ベース、  １２…凹部、  １４…底面、  １６…凸部、  １８…外部端子、  ２０…配線、  ２２…第１の電子部品、  ２４…第２の電子部品、  ２５…第２の電極、  ２６…ワイヤ、  ２８…第１の素子、  ２９…第１の電極、  ３０…第２の素子、３２…蓋、  ３４…接着剤、  ３６…内壁面、  ３８…接着剤、４０…ワイヤ、  ４２…第３の電子部品、  ４４…樹脂、  ４６…回路基板、  ４８…配線パターン、  ５０…ハンダ、  １１０…ベース、  １１２…凹部、  １１４…底面、  １１６…第１の底面、  １１８…第２の底面、  １１９…外部端子、  １２０…配線、  １２２…第１の部分、  １２４…第２の部分
【図１】
2009105199.tif 000003
【図２】
2009105199.tif 000004
【図３】
2009105199.tif 000005