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JP6569267B2 - Piezoelectric oscillator - Google Patents

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JP6569267B2 JP2015068009A JP2015068009A JP6569267B2 JP 6569267 B2 JP6569267 B2 JP 6569267B2 JP 2015068009 A JP2015068009 A JP 2015068009A JP 2015068009 A JP2015068009 A JP 2015068009A JP 6569267 B2 JP6569267 B2 JP 6569267B2
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  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Description

本発明は表面実装型の圧電発振器に関する。   The present invention relates to a surface mount type piezoelectric oscillator.

圧電振動デバイスとして、例えば表面実装型の水晶振動子や水晶発振器が広く用いられている。例えば表面実装型の水晶発振器は、絶縁性材料からなるベース(容器)に設けられた凹部の中に、水晶などからなる圧電振動素子とIC(集積回路素子)などの電子部品素子が実装され、蓋で凹部を気密封止した構造となっている。前記ベースの外底面には複数の外部接続端子が形成されており、これらの外部接続端子の一部は圧電振動素子やICと電気的に接続されている。圧電発振器は、外部接続端子で外部回路基板上の搭載パッドとはんだなどの導電性接合材により電気的機械的に接合されることで外部回路基板に搭載される。   As a piezoelectric vibration device, for example, a surface-mount type crystal resonator or a crystal oscillator is widely used. For example, in a surface-mount type crystal oscillator, a piezoelectric vibration element made of crystal or the like and an electronic component element such as an IC (integrated circuit element) are mounted in a recess provided in a base (container) made of an insulating material. The recess is hermetically sealed with a lid. A plurality of external connection terminals are formed on the outer bottom surface of the base, and some of these external connection terminals are electrically connected to the piezoelectric vibration element and the IC. The piezoelectric oscillator is mounted on the external circuit board by being electrically and mechanically bonded to the mounting pad on the external circuit board with a conductive bonding material such as solder at the external connection terminal.

このような圧電発振器の中には、特許文献1に開示されているように、水晶振動素子とICとを別空間に収容したいわゆるH型パッケージ構造のものがある。より具体的には、特許文献1に記載の水晶発振器は、容器の表裏のキャビティ(凹部)の一方側に水晶片(圧電振動素子)が封入され、他方側にICが実装された構造となっている。そして外部接続端子は、ICが実装される側のキャビティを包囲する枠部の上面(水晶発振器の底面)に形成されている。   Among such piezoelectric oscillators, there is a so-called H-type package structure in which a crystal resonator element and an IC are accommodated in separate spaces, as disclosed in Patent Document 1. More specifically, the crystal oscillator described in Patent Document 1 has a structure in which a crystal piece (piezoelectric vibration element) is sealed on one side of a cavity (concave portion) on the front and back of a container, and an IC is mounted on the other side. ing. The external connection terminal is formed on the upper surface (the bottom surface of the crystal oscillator) of the frame portion surrounding the cavity on the side where the IC is mounted.

特開2009−27469号JP 2009-27469 A

上述のような圧電発振器では、圧電振動素子とICとが別空間に収容されるため、製造過程で発生するガスの影響や、他の素子から発生するノイズの影響を受けにくくすることができるというメリットがある。その一方で、各々の収用部内では温度などの環境条件が異なることがあるため、前述のように別空間で収納された各素子にかかる温度などの環境にも若干の誤差が生じることがあった。特に、温度については、パッケージの外部環境から伝わる熱の影響や素子自体の発熱の影響を受けて各収納部内の温度にばらつきが生じやすい。   In the piezoelectric oscillator as described above, since the piezoelectric vibration element and the IC are accommodated in different spaces, it can be made less susceptible to the effects of gas generated during the manufacturing process and noise generated from other elements. There are benefits. On the other hand, since environmental conditions such as temperature may be different within each expropriation part, there may be some errors in the environment such as temperature applied to each element housed in a separate space as described above. . In particular, the temperature tends to vary in each storage portion due to the influence of heat transmitted from the external environment of the package and the influence of heat generation of the element itself.

例えば、圧電発振器として温度補償機能を有する水晶発振器(いわゆるTCXO)では、一方の収納部に周波数温度特性を有する水晶振動素子が収納され、他方の収納部に発振回路と温度補償回路と温度検出部を有するICが収納される。ICは動作時に発熱するため、水晶振動素子にかかる温度と、ICの温度検出部にかかる温度に差が生じると正確な温度補償が行えないといった問題点があった。   For example, in a crystal oscillator (so-called TCXO) having a temperature compensation function as a piezoelectric oscillator, a crystal vibration element having frequency temperature characteristics is stored in one storage unit, and an oscillation circuit, a temperature compensation circuit, and a temperature detection unit are stored in the other storage unit. The IC having the is stored. Since the IC generates heat during operation, there is a problem in that accurate temperature compensation cannot be performed if there is a difference between the temperature applied to the crystal resonator element and the temperature applied to the temperature detection unit of the IC.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、圧電振動素子と温度検出部を有するICとが別空間に収容された圧電発振器において、別空間の各素子の温度差をなくし、温度条件に伴う電気的特性の安定性を高めた圧電発振器を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of such points, and in a piezoelectric oscillator in which a piezoelectric vibration element and an IC having a temperature detection unit are housed in separate spaces, temperature differences between the elements in the separate spaces are eliminated, and temperature conditions It is an object of the present invention to provide a piezoelectric oscillator with improved electrical property stability.

上記目的を達成するために本発明は、上方が一主面で下方が他主面となる基板部と、
前記基板部の一主面の外周部から上方に伸びた第1枠部と、前記基板部の他主面の外周部から下方に伸びた第2枠部と、前記第2枠部に形成された外部接続端子と、を備えたベースと、前記第1枠部と前記基板部の一主面とで囲まれた第1凹部に搭載される圧電振動素子と、前記第2枠部と前記基板部の他主面とで囲まれた第2凹部に搭載される温度検出部を有するICと、前記圧電振動素子を気密封止する蓋と、からなる圧電発振器において、前記第2凹部の内底面には、前記ICを電気的機械的に接合する複数の配線パターンが形成され、当該複数の配線パターンは、前記圧電振動素子と接続する複数の圧電振動素子接続用配線パターンと、前記外部接続端子と接続する複数の外部接続端子接続用配線パターンとが形成されており、前記第1凹部の内底面には、前記圧電振動素子を電気的機械的に接合する複数の圧電振動素子接続用第1配線パターンが形成されており、前記圧電振動素子接続用第1配線パターンのうちの第1凹部の内底面中央部分の延出端部と前記第2凹部の内底面の圧電振動素子接続用配線パターンとは、前記基板部の厚み方向に貫通する圧電振動素子接続用導電ビアにより接続され、前記外部接続端子接続用配線パターンの間に、前記各々の圧電振動素子接続用配線パターンが形成されるとともに、前記各々の外部接続端子接続用配線パターンの面積に対して、前記各々の圧電振動素子接続用配線パターンの面積の方が小さい。
In order to achieve the above object, the present invention provides a substrate portion whose upper side is one main surface and whose lower side is the other main surface;
A first frame portion extending upward from an outer peripheral portion of one main surface of the substrate portion, a second frame portion extending downward from an outer peripheral portion of the other main surface of the substrate portion, and the second frame portion. An external connection terminal, a piezoelectric vibration element mounted in a first recess surrounded by the first frame portion and one main surface of the substrate portion , the second frame portion and the substrate. In a piezoelectric oscillator comprising: an IC having a temperature detection unit mounted in a second recess surrounded by the other main surface of the unit; and a lid for hermetically sealing the piezoelectric vibration element, an inner bottom surface of the second recess Are formed with a plurality of wiring patterns for electrically and mechanically joining the IC, and the plurality of wiring patterns include a plurality of piezoelectric vibration element connecting wiring patterns connected to the piezoelectric vibration elements and the external connection terminals. a plurality of external connection terminals connecting the wiring pattern to be connected to is formed, the 1 on the inner bottom surface of the recess, the piezoelectric vibrating element has a first wiring pattern for a plurality of piezoelectric vibrating elements connected electrically and mechanically junction is formed, and of the first wiring pattern for the piezoelectric vibrating element connected The extending end portion of the central portion of the inner bottom surface of the first recess and the piezoelectric vibration element connecting wiring pattern on the inner bottom surface of the second recess are connected by a conductive via for piezoelectric vibration element connection penetrating in the thickness direction of the substrate portion. The piezoelectric vibration element connecting wiring patterns are formed between the external connecting terminal connecting wiring patterns, and each piezoelectric connecting element has an area corresponding to the area of each of the external connecting terminal connecting wiring patterns. The area of the vibration element connecting wiring pattern is smaller.

上記発明によれば、前記各々の圧電振動素子接続用配線パターンの面積を前記各々の外部接続端子接続用配線パターンの面積に比較して小さく構成することで、ICからの熱を放散することなく、圧電振動素子接続用導電ビアに伝え、当該圧電振動素子接続用導電ビアから圧電振動素子接続用第1配線パターンを経由して圧電振動素子に素早く伝えることができる。結果として、ICと圧電振動素子との間での温度差を生じにくくできる。また、圧電振動素子に対する浮遊容量による悪影響をより効果的に低減できる。   According to the above invention, the area of each of the piezoelectric vibration element connecting wiring patterns is made smaller than the area of each of the external connecting terminal connecting wiring patterns, so that heat from the IC is not dissipated. The piezoelectric vibration element connecting conductive via can be quickly transmitted to the piezoelectric vibration element via the piezoelectric vibration element connecting first wiring pattern from the piezoelectric vibration element connecting conductive via. As a result, a temperature difference between the IC and the piezoelectric vibration element can be hardly generated. In addition, the adverse effect of stray capacitance on the piezoelectric vibration element can be reduced more effectively.

前記各々の外部接続端子接続用配線パターンの面積を前記各々の圧電振動素子接続用配線パターンの面積に比較して大きく構成することで、ICで発生した熱の一部を外部接続端子接続用配線パターンに放熱させ、圧電振動素子に対してICのみが一方的に温度上昇することが抑制できる。また、外部接続端子接続用配線パターンでICとの接合領域を確保することができるので、ICと配線パターンとの接続の信頼性を高めることができる。ICと前記配線パターンとの接続の信頼性を高めることができる。   By configuring the area of each of the external connection terminal connection wiring patterns to be larger than the area of each of the piezoelectric vibration element connection wiring patterns, a part of the heat generated in the IC is connected to the external connection terminal connection wiring. It is possible to radiate heat to the pattern, and to suppress the unilateral temperature rise of only the IC with respect to the piezoelectric vibration element. In addition, since the connection area between the IC and the wiring pattern can be secured by the external connection terminal connection wiring pattern, the reliability of the connection between the IC and the wiring pattern can be improved. The reliability of connection between the IC and the wiring pattern can be improved.

また、上記構成において、前記ICと前記配線パターンとは、金属バンプを介して電気的機械的に接合してもよい。   Further, in the above configuration, the IC and the wiring pattern may be electrically and mechanically joined via a metal bump.

この場合、上述の作用効果に加えて、ICと圧電振動素子との伝熱性を高められることで、ICと圧電振動素子との間での温度差をさらに一層生じにくくできる。   In this case, in addition to the above-described effects, the heat transfer between the IC and the piezoelectric vibration element can be enhanced, so that the temperature difference between the IC and the piezoelectric vibration element can be made even more difficult to occur.

以上のように、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、圧電振動素子と温度検出部を有するICとが別空間に収容された圧電発振器において、別空間の各素子の温度差をなくし、温度条件に伴う電気的特性の安定性を高めた圧電発振器を提供することができる。   As described above, the present invention has been made in view of such a point, and in the piezoelectric oscillator in which the piezoelectric vibration element and the IC having the temperature detection unit are housed in different spaces, the temperature difference between the elements in the different spaces. Thus, it is possible to provide a piezoelectric oscillator in which the stability of electrical characteristics with temperature conditions is improved.

本発明の実施形態に係る水晶発振器の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the crystal oscillator which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る水晶発振器の概略構成を示す底面図である。It is a bottom view which shows schematic structure of the crystal oscillator which concerns on embodiment of this invention. 図2のICを搭載しない状態の底面図である。FIG. 3 is a bottom view of a state where the IC of FIG. 2 is not mounted. 図3の一部拡大図である。FIG. 4 is a partially enlarged view of FIG. 3. 図1、図2のP方向の側面図である。It is a side view of the P direction of FIG. 1, FIG. 本発明の導電ビアの外観図を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the external view of the conductive via of this invention.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下に述べる本発明の実施形態において、圧電発振器として、例えば発振回路と温度検出部と温度補償回路を具備したICを内蔵した表面実装型温度補償水晶発振器(いわゆるTCXO)を例に挙げて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the embodiments of the present invention described below, as a piezoelectric oscillator, for example, a surface mounted temperature compensated crystal oscillator (so-called TCXO) including an IC including an oscillation circuit, a temperature detection unit, and a temperature compensation circuit will be described as an example. .

本発明の実施形態を図1乃至6を用いて説明する。水晶発振器1は略直方体状のパッケージであり、平面視では略矩形、断面では略H型となっている。水晶発振器1は、ベース2と、水晶振動素子3と、IC4と、蓋5とが主な構成部材となっている。本実施形態では水晶発振器1の平面視の外形サイズは縦横が約1.6mm×1.2mmとなっており、水晶発振器1は電子部品素子として発振回路を有するIC4を内蔵している。なお、前述の水晶発振器の平面視外形サイズは一例であり、前記外形サイズ以外のパッケージサイズであっても本発明は適用可能である。以下、水晶発振器1を構成する各部材の概略について詳述する。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The crystal oscillator 1 is a substantially rectangular parallelepiped package, and is substantially rectangular in a plan view and substantially H-shaped in cross section. The crystal oscillator 1 includes a base 2, a crystal resonator element 3, an IC 4, and a lid 5 as main constituent members. In this embodiment, the external size of the crystal oscillator 1 in plan view is about 1.6 mm × 1.2 mm in length and width, and the crystal oscillator 1 includes an IC 4 having an oscillation circuit as an electronic component element. Note that the external size of the above-described crystal oscillator in plan view is an example, and the present invention can be applied to package sizes other than the external size. Hereinafter, the outline of each member constituting the crystal oscillator 1 will be described in detail.

ベース2は絶縁性材料からなる長辺と短辺を有する平面視略矩形の容器である。ベース2は、平板状(平面視略矩形)の基板部20と、基板部20の一主面201の外周部200に沿って上方に伸び外周縁210と内周縁211とが平面視略矩形の第1枠部21と、基板部20の他主面202の外周部200に沿って下方に伸び外周縁220と内周縁221とが平面視略矩形の第2枠部22とが主な構成部材(断面略H型)となっている。   The base 2 is a substantially rectangular container in plan view having a long side and a short side made of an insulating material. The base 2 has a flat plate-shaped (substantially rectangular in plan view) substrate portion 20 and extends upward along the outer peripheral portion 200 of one main surface 201 of the substrate portion 20, and an outer peripheral edge 210 and an inner peripheral edge 211 are substantially rectangular in a plan view. Main components are the first frame portion 21 and the second frame portion 22 that extends downward along the outer peripheral portion 200 of the other main surface 202 of the substrate portion 20 and has an outer peripheral edge 220 and an inner peripheral edge 221 that are substantially rectangular in plan view. (The cross section is substantially H-shaped).

本形態ではより好ましい形態として、基板部20と第1枠部21と第2枠部22とは、各外周縁が平面視略同一の矩形で形成され、かつ各外周縁の4隅にのみ円弧状の切欠き部20cと21cと22cが形成されている。つまり、基板部20の外周縁の4隅には切欠き部20c1,20c2,20c3,20c4、第1枠部21の外周縁の4隅には切欠き部21c1,21c2,21c3,21c4、第2枠部22の外周縁の4隅には切欠き部22c1,22c2,22c3,22c4が形成されている。このため、小型化対応により第1枠部21と第2枠部22の幅が縮小されたとしても、幅に余裕のある4隅にのみ切欠き部20cと21cと22cを形成することで、ベース全体としての強度を弱めることがない。また第1枠部21と蓋5との封止領域も必要以上に狭めることもなくなるので、水晶振動素子2の気密封止性能を低下させることもない。   In the present embodiment, as a more preferable form, the substrate portion 20, the first frame portion 21, and the second frame portion 22 are each formed in a rectangular shape whose outer peripheral edges are substantially the same in plan view, and circles only at the four corners of each outer peripheral edge. Arc-shaped notches 20c, 21c, and 22c are formed. That is, the notches 20c1, 20c2, 20c3, and 20c4 are provided at the four corners of the outer peripheral edge of the substrate portion 20, and the notches 21c1, 21c2, 21c3, and 21c4 are provided at the four corners of the outer peripheral edge of the first frame portion 21. Cutout portions 22c1, 22c2, 22c3, and 22c4 are formed at the four corners of the outer peripheral edge of the frame portion 22. For this reason, even if the width of the first frame portion 21 and the second frame portion 22 is reduced due to miniaturization, by forming the notches 20c, 21c, and 22c only at the four corners that have a margin in width, The overall strength of the base is not reduced. In addition, since the sealing area between the first frame portion 21 and the lid 5 is not narrowed more than necessary, the hermetic sealing performance of the crystal resonator element 2 is not deteriorated.

本実施形態では基板部20と第1枠部21と第2枠部22の各々は、セラミックグリーンシート(アルミナ)となっており、これら3つのシートが積層された状態で焼成によって一体成形されている。なお、これらの各シート(基板部のシート・第1枠部のシート・第2枠部のシート)については、積層間の内部配線の延出形態に応じて単層だけでなく複数層に分けて形成してもよい。   In this embodiment, each of the substrate part 20, the first frame part 21, and the second frame part 22 is a ceramic green sheet (alumina), and these three sheets are laminated and integrally formed by firing. Yes. Each of these sheets (substrate section sheet, first frame section sheet, second frame section sheet) is divided not only into a single layer but also into a plurality of layers according to the extension form of the internal wiring between the layers. May be formed.

ベース2の第1枠部21の上面には、封止部6が形成されている。この封止部6は金属製の蓋5と金錫ろう材など接合材によって接合される。   A sealing portion 6 is formed on the upper surface of the first frame portion 21 of the base 2. The sealing portion 6 is bonded to the metal lid 5 with a bonding material such as a gold-tin brazing material.

ベース2の第1枠部21の内周縁211と基板部の一主面201とで囲まれた空間は第1凹部2Aとなっている。第1凹部2Aは、平面視略矩形であり第1枠部21の内周縁211と同一形状となる。第1凹部2Aの内底面(基板部20の一主面201)の一端側には、水晶振動素子3と導電接合される一対の水晶搭載用パッド7a,7bが並列して形成されている(一方のみ図示)。   A space surrounded by the inner peripheral edge 211 of the first frame portion 21 of the base 2 and the one principal surface 201 of the substrate portion is a first recess 2A. The first recess 2 </ b> A is substantially rectangular in plan view and has the same shape as the inner peripheral edge 211 of the first frame portion 21. A pair of crystal mounting pads 7a and 7b that are conductively bonded to the crystal resonator element 3 are formed in parallel on one end side of the inner bottom surface (one main surface 201 of the substrate portion 20) of the first recess 2A (see FIG. Only one is shown).

当該水晶搭載用パッド7a,7bの上には、導電性接着剤8を介して水晶振動素子3の一端側が導電接合され、搭載される。水晶搭載パッド7a,7bは一対の第1配線パターン71a,71b(圧電振動素子接続用第1配線パターン)とそれぞれ接続され、第1凹部の中央部分に延出されている。   One end side of the crystal resonator element 3 is conductively bonded and mounted on the crystal mounting pads 7a and 7b via the conductive adhesive 8. The crystal mounting pads 7a and 7b are connected to a pair of first wiring patterns 71a and 71b (piezoelectric vibration element connecting first wiring patterns), respectively, and extend to the central portion of the first recess.

そして、一対の第1配線パターン71a,71bは、当該第1配線パターン71a,71bの端部に形成され、基板部20の厚み方向に垂直に貫通する一対の円柱状の導電ビア10a,10b(圧電振動素子接続用導電ビア)を経由して、後述する第2凹部2Bに形成されたIC搭載用の第2配線パターン11a,11b(圧電振動素子接続用配線パターン)に接続されている。このため、基板部20の厚み方向に最短距離で接続され、IC4の温度を水晶振動素子3に短時間でより正確に伝えることができる。また、導電ビア10a,10b(圧電振動素子接続用導電ビア)は、基板部20の内部で中間配線を構成しないので、基板部20を含むベース2への熱の分散や各配線パターン間の熱の分散を抑制することができる。結果として、IC4と水晶振動素子3との間での温度差を生じにくくできる。   The pair of first wiring patterns 71 a and 71 b are formed at the end portions of the first wiring patterns 71 a and 71 b and penetrate a pair of columnar conductive vias 10 a and 10 b (perpendicular to the thickness direction of the substrate unit 20). Via the piezoelectric vibration element connecting conductive vias), they are connected to the second wiring patterns 11a and 11b (piezoelectric vibration element connecting wiring patterns) for mounting the IC formed in the second recess 2B described later. For this reason, it is connected in the shortest distance in the thickness direction of the substrate part 20, and the temperature of the IC 4 can be transmitted to the crystal resonator element 3 more accurately in a short time. In addition, since the conductive vias 10a and 10b (conductive vias for connecting piezoelectric vibration elements) do not constitute an intermediate wiring inside the substrate part 20, the heat distribution to the base 2 including the substrate part 20 and the heat between the wiring patterns are prevented. Can be suppressed. As a result, a temperature difference between the IC 4 and the crystal resonator element 3 can be hardly generated.

図6(a)に示すように、圧電振動素子接続用導電ビア10a,10bは、平面と底面が面積x1の円形となり、側面の高さがh1となる円柱形状で構成されている。また、圧電振動素子接続用導電ビア10a,10bは、第1凹部2Aにおいて、圧電振動素子接続用導電ビアの平面10a1,10b1のみが露出し、第2凹部2Bにおいて、圧電振動素子接続用導電ビアの底面10a2,10b2のみが露出するように構成している。   As shown in FIG. 6 (a), the piezoelectric vibration element connecting conductive vias 10a and 10b are formed in a columnar shape having a flat surface and a bottom surface with a circular area x1, and a side surface height h1. In addition, the piezoelectric vibration element connecting conductive vias 10a and 10b are exposed only in the planes 10a1 and 10b1 of the piezoelectric vibration element connecting conductive vias in the first recess 2A, and the piezoelectric vibration element connecting conductive vias in the second recess 2B. Only the bottom surfaces 10a2 and 10b2 are exposed.

また、本形態では、水晶搭載パッド7a,7bは一対の第1配線パターン72a,72bとそれぞれ接続され、基板部20の外周縁の4隅のうちの2つの切欠き部20c1,20c2に延出されている。切欠き部20c1,20c2の表面には、水晶振動素子用外部接続端子9a,9b(圧電振動素子用外部接続端子)が形成されている。   In this embodiment, the crystal mounting pads 7a and 7b are connected to the pair of first wiring patterns 72a and 72b, respectively, and extend to the two notches 20c1 and 20c2 in the four corners of the outer peripheral edge of the substrate portion 20. Has been. Crystal vibration element external connection terminals 9a and 9b (piezoelectric vibration element external connection terminals) are formed on the surfaces of the notches 20c1 and 20c2.

そして、水晶振動素子用外部接続端子9a,9bは、第1配線パターン72a,72bとそれぞれ接続されることで、水晶振動素子の励振電極とのみ接続し、水晶振動素子のみの電気的特性を計測できるものである。本形態ではより好ましい形態として、この水晶振動素子用外部接続端子9a,9bに隣接する、第1枠部の切欠き部21c1,21c2と、第2枠部の切欠き部22c1,22c2には外部接続端子(電極)を形成せず、基板部の切欠き部20c1,20c2にのみ外部接続端子(電極)を形成している。このため、外部回路基板や蓋5と電気的に干渉しない水晶振動素子3のみの特性を計測できる水晶振動素子用外部接続端子をベース2の外表面に構成することができる。また、ベースの隅部でベースの側面中央に位置する基板部の切欠き部に水晶振動素子用外部接続端子を設けることで、検査プローブや測定用治具の端子を接触させやすい構成とできる。   The crystal resonator element external connection terminals 9a and 9b are connected to the first wiring patterns 72a and 72b, respectively, so that they are connected only to the excitation electrode of the crystal resonator element, and the electrical characteristics of only the crystal resonator element are measured. It can be done. As a more preferable form in this embodiment, the crystal frame element external connection terminals 9a and 9b are adjacent to the first frame cutout portions 21c1 and 21c2 and the second frame cutout portions 22c1 and 22c2. Connection terminals (electrodes) are not formed, and external connection terminals (electrodes) are formed only in the notches 20c1 and 20c2 of the substrate portion. For this reason, an external connection terminal for a crystal resonator element that can measure only the characteristics of the crystal resonator element 3 that does not electrically interfere with the external circuit board or the lid 5 can be formed on the outer surface of the base 2. Further, by providing the crystal resonator element external connection terminal at the notch of the base plate located at the center of the side surface of the base at the corner of the base, it is possible to easily contact the terminals of the inspection probe and the measuring jig.

ベース2の第2枠部22の上面(ベース2の底面)の4隅には、図示しない外部回路基板の搭載パッドとはんだにより接合される外部接続端子9c,9d,9e,9fが形成されている。本形態ではより好ましい形態として、これらの4隅の外部接続端子9c,9d,9e,9fは、略L字形状に形成され、当該略L字形状は第2枠部22の内周縁の4隅に曲部を有し、第2枠部22の内周縁の各辺に沿って伸びている。なお、外部接続端子の数は、発振器の機能に応じて形成されるものであるので、発振器の付加機能に応じて4つ以上の構成としてもよい。   External connection terminals 9c, 9d, 9e, and 9f are formed at the four corners of the upper surface of the second frame portion 22 of the base 2 (the bottom surface of the base 2) and are joined to mounting pads of an external circuit board (not shown) by solder. Yes. As a more preferable form in this embodiment, these four corner external connection terminals 9 c, 9 d, 9 e, 9 f are formed in a substantially L shape, and the substantially L shape is the four corners of the inner peripheral edge of the second frame portion 22. Has a curved portion and extends along each side of the inner peripheral edge of the second frame portion 22. Since the number of external connection terminals is formed according to the function of the oscillator, four or more configurations may be employed according to the additional function of the oscillator.

また、第2枠部22の内周縁の4隅には、第2枠部22の内周壁の高さ方向に沿って伸長(第2枠部22を貫通する)した柱状の導電ビア10c,10d,10e,10f(外部接続端子接続用導電ビア)が埋設されている。つまり、第2枠部22の厚み方向に垂直に貫通する柱状の導電ビア10c,10d,10e,10f(外部接続端子接続用導電ビア)により接続されることで、第2枠部22の厚み方向に最短距離で接続することができる。また、導電ビア10c,10d,10e,10f(外部接続端子接続用導電ビア)は、第2枠部22の内部で中間配線を構成しないので、第2枠部22を含むベース2への熱の分散や各配線パターン間の熱の分散を抑制することができる。   Further, at the four corners of the inner peripheral edge of the second frame portion 22, columnar conductive vias 10 c and 10 d extending along the height direction of the inner peripheral wall of the second frame portion 22 (through the second frame portion 22). , 10e, 10f (conductive vias for connecting external connection terminals) are embedded. That is, the thickness direction of the second frame portion 22 is connected by columnar conductive vias 10c, 10d, 10e, and 10f (conductive vias for connecting external connection terminals) penetrating perpendicularly to the thickness direction of the second frame portion 22. Can be connected at the shortest distance. In addition, since the conductive vias 10c, 10d, 10e, and 10f (conducting vias for connecting external connection terminals) do not constitute an intermediate wiring inside the second frame portion 22, heat from the base 2 including the second frame portion 22 can be transmitted. Dispersion and heat distribution among the wiring patterns can be suppressed.

図6(b)に示すように、外部接続端子接続用導電ビア10c,10d,10e,10fは、各導電ビアの平面視形状(平面と底面)は大円弧101と小円弧102が接続された三日月形状をなしており、平面と底面が面積x2となるとともに、側面の高さがh2となる柱形状で構成されている。また、柱状の外部接続端子接続用導電ビア10c,10d,10e,10fは、第2凹部2Bにおいて、外部接続端子接続用導電ビアの底面10c2,10d2,10e2,10f2と前記小円弧102に接した側面10c3,10d3,10e3,10f3が露出するように構成している。つまり、図3、図4に示すように、第2枠部22の内周壁の4隅には、導電ビア10c,10d,10e,10fの各小円弧102の側面が配置されている。   As shown in FIG. 6 (b), the conductive vias 10c, 10d, 10e, and 10f for connecting the external connection terminals are formed by connecting the large arc 101 and the small arc 102 in the plan view shape (plane and bottom surface) of each conductive via. It has a crescent shape, and is formed in a columnar shape in which the flat surface and the bottom surface have an area x2 and the side surface height is h2. The columnar external connection terminal connecting conductive vias 10c, 10d, 10e, and 10f are in contact with the bottom arcs 10c2, 10d2, 10e2, and 10f2 of the external connection terminal connecting conductive vias in the second recess 2B. The side surfaces 10c3, 10d3, 10e3, and 10f3 are configured to be exposed. That is, as shown in FIGS. 3 and 4, the side surfaces of the small arcs 102 of the conductive vias 10 c, 10 d, 10 e, and 10 f are arranged at the four corners of the inner peripheral wall of the second frame portion 22.

本形態では圧電振動素子接続用導電ビア10a,10bは、第2凹部2Bにおいて圧電振動素子接続用導電ビアの底面10a2,10b2のみが露出するように構成され、外部接続端子接続用導電ビア10c,10d,10e,10fは、第2凹部2Bにおいて外部接続端子接続用導電ビアの底面10c2,10d2,10e2,10f2と前記小円弧102に接した側面10c3,10d3,10e3,10f3が露出するように構成している。このため、IC4から水晶振動素子3に伝わる熱を不要に放熱させることなく、外部環境から外部接続端子9c,9d,9e,9fを介してIC4へ伝わる不要な熱の放熱性を高めることができるので、IC4と水晶振動素子3との伝熱性を高められることで、IC4と水晶振動素子3との間での温度差をさらにより一層生じにくくできる。   In this embodiment, the piezoelectric vibration element connecting conductive vias 10a and 10b are configured such that only the bottom surfaces 10a2 and 10b2 of the piezoelectric vibration element connecting conductive vias are exposed in the second recess 2B. 10d, 10e, and 10f are configured such that the bottom surfaces 10c2, 10d2, 10e2, and 10f2 of the external connection terminal connecting conductive vias and the side surfaces 10c3, 10d3, 10e3, and 10f3 in contact with the small arc 102 are exposed in the second recess 2B. doing. For this reason, it is possible to improve the heat dissipation of unnecessary heat transmitted from the external environment to the IC 4 via the external connection terminals 9c, 9d, 9e, and 9f without unnecessarily dissipating the heat transmitted from the IC 4 to the crystal resonator element 3. As a result, the heat transfer between the IC 4 and the crystal resonator element 3 can be improved, so that the temperature difference between the IC 4 and the crystal resonator element 3 can be made even more difficult.

そして、4隅の略L字形状の外部接続端子9c,9d,9e,9fの内側の曲部(第2枠部22の内周縁の4隅)に内接した状態で、各柱状の導電ビア10c,10d,10e,10fが形成され、お互いに接続されている。本形態ではより好ましい形態として、図3に示すように、4隅の略L字形状の外部接続端子9c,9d,9e,9fの内側の曲部とこの部分に内接される4隅の各柱状の導電ビア10c,10d,10e,10fとを結ぶ線分の交点、つまり、導電ビア10cの中央部と対角位置にある導電ビア10eの中央部を結ぶ第1線分Qと、導電ビア10dの中央部と対角位置にある導電ビア10fの中央部を結ぶ第2線分Rとの交点がベースの重心点Oと合致する位置となるように、各外部接続端子と各導電ビアとをベース2に対して配置形成している。   Each columnar conductive via is inscribed in the curved portions (four corners of the inner peripheral edge of the second frame portion 22) inside the four corners of the substantially L-shaped external connection terminals 9c, 9d, 9e, 9f. 10c, 10d, 10e, and 10f are formed and connected to each other. As a more preferable form in this embodiment, as shown in FIG. 3, each of the four corners inscribed in this portion and the curved portions inside the substantially corner-shaped external connection terminals 9c, 9d, 9e, 9f at the four corners. Intersections of line segments connecting the columnar conductive vias 10c, 10d, 10e, 10f, that is, the first line segment Q connecting the central part of the conductive via 10c and the central part of the conductive via 10e at the diagonal position, and the conductive via The external connection terminals and the conductive vias are arranged so that the intersection of the central portion of 10d and the second line segment R connecting the central portion of the conductive via 10f at the diagonal position coincides with the center of gravity O of the base. Are formed with respect to the base 2.

ベース2の第2枠部22の内周縁221と基板部の他主面202とで囲まれた空間は第2凹部2Bとなっている。第2凹部2Bは、平面視正方形であり第2枠部22の内周縁221と同一形状となる。第2凹部2Bは第1凹部2Aよりも平面視の大きさが小さくなっており、平面視透過では第2凹部2Bは第1凹部2Aに内包される位置関係となっている。   A space surrounded by the inner peripheral edge 221 of the second frame portion 22 of the base 2 and the other main surface 202 of the substrate portion is a second recess 2B. The second recess 2 </ b> B is square in plan view and has the same shape as the inner peripheral edge 221 of the second frame portion 22. The second recess 2B has a smaller size in plan view than the first recess 2A, and the second recess 2B is in a positional relationship enclosed in the first recess 2A in plan view transmission.

第2凹部2Bの内底面(基板部20の下面)には、平面視矩形のIC4を搭載し導電接合されるIC搭載用の第2配線パターン11a,11b,11c,11d,11e,11f(配線パターン)が形成されている。つまり、図2、図3に示すように、第2凹部2Bの内底面の向かって上側の長辺に沿って左側から第2配線パターン11c,11a,11fが形成され、第2凹部2Bの内底面の向かって下側の長辺に沿って左側から第2配線パターン11d,11b,11eが形成されている。なお、第2配線パターンの数は、IC4の電極パッドに応じて形成されるものであるので、IC4の付加機能に応じて6つ以上の構成としてもよい。   IC mounting second wiring patterns 11a, 11b, 11c, 11d, 11e, and 11f (wiring) are mounted on the inner bottom surface (the lower surface of the substrate portion 20) of the second recess 2B and mounted with a rectangular IC4 in plan view. Pattern) is formed. That is, as shown in FIGS. 2 and 3, the second wiring patterns 11c, 11a, and 11f are formed from the left side along the upper long side toward the inner bottom surface of the second recess 2B. Second wiring patterns 11d, 11b, and 11e are formed from the left side along the lower long side toward the bottom surface. Since the number of the second wiring patterns is formed according to the electrode pad of the IC 4, the number of the second wiring patterns may be six or more according to the additional function of the IC 4.

本形態では、IC搭載用の第2配線パターン11a,11b,11c,11d,11e,11f(配線パターン)は、導電ビア10a,10bと第1凹部2Aに形成された第1配線パターン71a,71bとを介して、水晶振動素子3と接続する圧電振動素子接続用第2配線パターン11a,11b(圧電振動素子接続用配線パターン)と、外部接続端子9c,9d,9e,9fと接続する外部接続端子接続用第2配線パターン11c,11d,11e,11f(外部接続端子接続用配線パターン)とが形成されている。そして、各々の外部接続端子接続用第2配線パターン11c,11d,11e,11fの面積より、各々の圧電振動素子接続用第2配線パターン11a,11bの面積の方が小さくなるように構成されている。例えば、本形態では、図3に示すように、基板部20の他主面202の上面に、圧電振動素子接続用第2配線パターン11aと圧電振動素子接続用第2配線パターン11bとがほぼ同じ面積で構成されており、外部接続端子接続用第2配線パターン11cと外部接続端子接続用第2配線パターン11dと外部接続端子接続用第2配線パターン11eと外部接続端子接続用第2配線パターン11fとがほぼ同じ面積で構成されているとともに、各々の圧電振動素子接続用第2配線パターン11a,11bの面積を、各々の外部接続端子接続用第2配線パターン11c,11d,11e,11fの面積の約70〜90%程度に形成している。   In this embodiment, the second wiring patterns 11a, 11b, 11c, 11d, 11e, and 11f (wiring patterns) for mounting the IC are the first wiring patterns 71a and 71b formed in the conductive vias 10a and 10b and the first recess 2A. The piezoelectric vibration element connection second wiring patterns 11a and 11b (piezoelectric vibration element connection wiring patterns) connected to the crystal vibration element 3 and the external connection connected to the external connection terminals 9c, 9d, 9e, and 9f. Terminal connection second wiring patterns 11c, 11d, 11e, and 11f (external connection terminal connection wiring patterns) are formed. The area of each of the second wiring patterns 11a, 11b for connecting the piezoelectric vibration elements is made smaller than the area of each of the second wiring patterns 11c, 11d, 11e, 11f for connecting the external connection terminals. Yes. For example, in this embodiment, as shown in FIG. 3, the piezoelectric vibration element connecting second wiring pattern 11 a and the piezoelectric vibration element connecting second wiring pattern 11 b are substantially the same on the upper surface of the other main surface 202 of the substrate unit 20. The external connection terminal connection second wiring pattern 11c, the external connection terminal connection second wiring pattern 11d, the external connection terminal connection second wiring pattern 11e, and the external connection terminal connection second wiring pattern 11f. Are configured with substantially the same area, and the area of each of the second wiring patterns 11a, 11b for connecting a piezoelectric vibration element is the same as the area of each of the second wiring patterns 11c, 11d, 11e, 11f for connecting each external connection terminal. About 70 to 90%.

第2配線パターン11c,11d,11e,11f(外部接続端子接続用配線パターン)は、前述の各柱状の導電ビア10c,10d,10e,10fの存在する第2凹部2Bの内底面の4隅の方向に延出されている。   The second wiring patterns 11c, 11d, 11e, and 11f (wiring patterns for connecting external connection terminals) are formed at the four corners of the inner bottom surface of the second recess 2B where the above-described columnar conductive vias 10c, 10d, 10e, and 10f are present. Is extended in the direction.

そして、第2配線パターン11c,11d,11e,11fは、前述の各柱状の導電ビア10c,10d,10e,10fを経由して外部接続端子9c,9d,9e,9fとそれぞれ電気的に接続されている。本形態ではより好ましい形態として、図4に示すように、導電ビア10c,10d,10e,10fの側面のうち第2枠部22の内周縁221に沿った寸法W1(導電ビアの底面の小円弧102の長さ)に対して、当該導電ビアの側面と接する部分の第2配線パターン11c,11d,11e,11fのうち第2枠部22の内周縁221に沿った寸法W2(各第2配線パターンと第2枠部の内周縁と接する部分の長さ)の方が大きく形成されている。このため、導電ビア10c,10d,10e,10fから第2配線パターン11c,11d,11e,11fへのはんだの流れ出しを弱めることができるので、IC4に対して外部回路基板と接合するための不要なはんだの流入を防ぐことができる。また、IC搭載用の第2配線パターン11a,11b,11c,11d,11e,11f(配線パターン)の上には、金などからなる金属バンプ12を介してIC4の電極パッドと導電接合される。   The second wiring patterns 11c, 11d, 11e, and 11f are electrically connected to the external connection terminals 9c, 9d, 9e, and 9f via the columnar conductive vias 10c, 10d, 10e, and 10f, respectively. ing. In this embodiment, as a more preferable embodiment, as shown in FIG. 4, a dimension W1 along the inner peripheral edge 221 of the second frame portion 22 among the side surfaces of the conductive vias 10c, 10d, 10e, 10f (small arc on the bottom surface of the conductive via). 102) of the second wiring patterns 11c, 11d, 11e, and 11f in contact with the side surfaces of the conductive vias, the dimension W2 along the inner peripheral edge 221 of the second frame portion 22 (each second wiring). The pattern and the length of the portion in contact with the inner peripheral edge of the second frame portion) are formed larger. Therefore, it is possible to weaken the flow of solder from the conductive vias 10c, 10d, 10e, and 10f to the second wiring patterns 11c, 11d, 11e, and 11f, so that there is no need for bonding the IC 4 to the external circuit board. Inflow of solder can be prevented. In addition, on the second wiring patterns 11a, 11b, 11c, 11d, 11e, and 11f (wiring patterns) for mounting the IC, the electrode pads of the IC 4 are conductively bonded via the metal bumps 12 made of gold or the like.

本形態ではより好ましい形態として、封止部6、水晶搭載用パッド7a,7b、第1配線パターン71a,71b,72a,72b、第2配線パターン11a,11b,11c,11d,11e,11f、導電ビア10a,10b,10c,10d,10e,10f、外部接続端子9a,9b,9c,9d,9e,9fについては、セラミック材料(ヤング率が約300GPa前後)よりヤング率の高いタングステン(ヤング率が約411GPa)やモリブデン(ヤング率が約329GPa)のメタライズ材料により構成されている。これらの外表面には、ニッケルめっき層、金めっき層の順でめっき層が積層された構成となっている。前記ニッケルめっき層および前記金めっき層は電解めっき法によって形成されており、これらが一括同時に形成されている。このため、小型化対応により第2枠部22の幅が縮小されたとしても、4隅の各柱状の導電ビア10c,10d,10e,10fの存在により、第2枠部22の4隅の硬度を高め、ベース全体としての強度を高めることができる。   In this embodiment, as a more preferable embodiment, the sealing portion 6, the crystal mounting pads 7a and 7b, the first wiring patterns 71a, 71b, 72a and 72b, the second wiring patterns 11a, 11b, 11c, 11d, 11e and 11f, the conductive For vias 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, and 10f and external connection terminals 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, and 9f, tungsten (Young's modulus is higher than Young's modulus) than ceramic materials (Young's modulus is about 300 GPa). About 411 GPa) or molybdenum (Young's modulus is about 329 GPa). On these outer surfaces, a plating layer is laminated in the order of a nickel plating layer and a gold plating layer. The nickel plating layer and the gold plating layer are formed by electrolytic plating, and these are formed simultaneously. For this reason, even if the width of the second frame portion 22 is reduced due to the reduction in size, the hardness of the four corners of the second frame portion 22 due to the presence of the columnar conductive vias 10c, 10d, 10e, and 10f at the four corners. The strength of the base as a whole can be increased.

本発明の実施形態で使用されるベース2は、前述した断面略H型のパッケージ構造となっている。このようなH型パッケージ構造によれば、水晶振動素子3とIC4とが別空間に収容されるため、製造過程で発生するガスの影響や、他の素子から発生するノイズの影響を受けにくくすることができるというメリットがある。   The base 2 used in the embodiment of the present invention has a package structure with a substantially H-shaped cross section as described above. According to such an H-type package structure, since the crystal resonator element 3 and the IC 4 are accommodated in different spaces, it is less susceptible to the influence of gas generated during the manufacturing process and noise generated from other elements. There is an advantage that you can.

図1において、水晶振動素子3はATカット水晶振動板の表裏主面に各種電極が形成された、平面視矩形状の圧電振動素子である。なお、図1では各種電極の記載は省略している。また図1では記載を省略しているが、水晶振動板の略中央部分には励振電極が表裏で対向するように一対で形成されている。そして前記一対の励振電極の各々から水晶振動板の表裏主面の一短辺縁部に向かって引出電極が延出されている。この引出電極の終端部は接着用の電極となっており、前述した水晶搭載用パッド7a,7bと導電性接着剤8を介して接合されるようになっている。本形態では導電性接着剤8にシリコーン系の接着剤が使用されているが、シリコーン系以外の導電性接着剤を使用してもよく、金属バンプなどの他の導電性接合材を用いてもよい。   In FIG. 1, a crystal resonator element 3 is a piezoelectric resonator element having a rectangular shape in plan view, in which various electrodes are formed on the front and back main surfaces of an AT-cut crystal resonator plate. In FIG. 1, illustration of various electrodes is omitted. Although not shown in FIG. 1, a pair of excitation electrodes are formed at a substantially central portion of the crystal diaphragm so that the excitation electrodes face each other. An extraction electrode is extended from each of the pair of excitation electrodes toward one short side edge of the front and back main surfaces of the crystal diaphragm. The terminal portion of the lead electrode is an adhesive electrode, and is joined to the above-described crystal mounting pads 7a and 7b via the conductive adhesive 8. In this embodiment, a silicone-based adhesive is used for the conductive adhesive 8, but a conductive adhesive other than a silicone-based adhesive may be used, or another conductive bonding material such as a metal bump may be used. Good.

本実施形態で用いられるIC4は、CMOSなどのインバータ増幅器(発振用増幅器)を内蔵したワンチップの集積回路素子であり、水晶振動素子3と接続され当該水晶振動素子3の周波数信号を増幅する発振回路部と、周囲の温度との温度変化を検知する温度検出部と、温度検出部の温度情報に基づいて水晶振動素子の周波数温度特性よりもさらに周波数変動を小さくなるように温度補償を行うための温度補償回路部とを構成する領域とを有している。本形態では、温度補償機能など具備したいわゆるTCXO用のICを使用しているが、周波数調整回路を付加機能として追加具備したいわゆるVCTCXO用のICであったり、ヒータ機能を付加したOCTCXO用のICであったり、これ以外の付加機能を具備したICであったり、これらを組みあわされたICであってもよい。また、IC4としては、CMOS以外のバイポーラ、バイCMOSなどであってもよい。   The IC 4 used in the present embodiment is a one-chip integrated circuit element incorporating an inverter amplifier (oscillation amplifier) such as a CMOS, and is an oscillation that is connected to the crystal resonator element 3 and amplifies the frequency signal of the crystal resonator element 3. In order to perform temperature compensation so that the frequency fluctuation becomes smaller than the frequency temperature characteristics of the crystal resonator element based on the temperature information of the circuit unit, the temperature detector that detects the temperature change with the ambient temperature, and the temperature information of the temperature detector And a region constituting the temperature compensation circuit portion. In this embodiment, a so-called TCXO IC having a temperature compensation function or the like is used, but a so-called VCTCXO IC having a frequency adjustment circuit added as an additional function or an OCTCXO IC having a heater function added. Or an IC having additional functions other than these, or an IC in which these are combined. Further, the IC 4 may be bipolar other than CMOS, bi-CMOS, or the like.

図1において、蓋5は平面視略矩形の平板である。蓋5はコバールが基材となっており、基材の表面にニッケルメッキと金錫ろう材のメッキが施されている。以上が各構成部材の概略である。   In FIG. 1, the lid 5 is a flat plate having a substantially rectangular shape in plan view. The cover 5 is made of Kovar as a base material, and the surface of the base material is plated with nickel plating and gold-tin brazing material. The above is the outline of each component.

以上の各構成部材において、ベース2の第1凹部2Aの内底面に形成された水晶搭載パッド7a,7bの上部に導電性接着剤8を介して水晶振動素子3が電気的機械的に接続され、搭載される。そして、ベース2の水晶振動素子用外部接続端子9a,9bに検査プローブを接触させながら、水晶振動板の周波数を所望の値に周波数調整した後、第1凹部2Aに水晶振動素子が格納された状態でベースの封止部6に対して金属製の蓋5にて被覆し、金属製の蓋4の封止材とベースの接合部6を溶融硬化させ、気密封止を行う。そして、ベース2の第2凹部2Bの内底面に形成された第2配線パターン11a,11b,11c,11d,11e,11fの上部に金属バンプ12を介してIC4と電気機械的に接続され、IC4が第2凹部2Bの内底面に搭載される。そして、必要な調整を行い表面実装型水晶発振器1の完成となる。   In each of the above components, the crystal resonator element 3 is electrically and mechanically connected to the upper portions of the crystal mounting pads 7a and 7b formed on the inner bottom surface of the first recess 2A of the base 2 via the conductive adhesive 8. Mounted. Then, the quartz resonator element is stored in the first recess 2A after the frequency of the crystal diaphragm is adjusted to a desired value while bringing the inspection probe into contact with the crystal resonator element external connection terminals 9a and 9b of the base 2. In this state, the base sealing portion 6 is covered with a metal lid 5, and the sealing material of the metal lid 4 and the base joint portion 6 are melt-cured to perform hermetic sealing. Then, the second wiring patterns 11a, 11b, 11c, 11d, 11e, and 11f formed on the inner bottom surface of the second concave portion 2B of the base 2 are electrically and mechanically connected to the IC 4 via the metal bumps 12, and the IC 4 Is mounted on the inner bottom surface of the second recess 2B. Then, necessary adjustments are made and the surface-mounted crystal oscillator 1 is completed.

そして、以上のように構成された表面実装型水晶発振器1は図示しない外部回路基板の搭載パッドに搭載され、はんだにより電気的機械的に接続される。この時、表面実装型水晶発振器1の底面の4隅の略L字形状の外部接続端子9c,9d,9e,9fと、図示しない外部回路基板の搭載パッドとの間には、ペースト状のはんだが介在された状態で搭載される。そして、この状態で加熱溶融炉に搬入され、はんだを加熱溶融することで図示しない外部回路基板の搭載パッドと表面実装型水晶発振器1の底面の4隅の略L字形状の外部接続端子9c,9d,9e,9fと各柱状の導電ビア10c,10d,10e,10fとが接合される。   The surface-mounted crystal oscillator 1 configured as described above is mounted on a mounting pad of an external circuit board (not shown) and is electrically and mechanically connected by solder. At this time, between the substantially L-shaped external connection terminals 9c, 9d, 9e, and 9f at the four corners of the bottom surface of the surface-mount type crystal oscillator 1 and a mounting pad of an external circuit board (not shown), a paste-like solder is provided. It is mounted in a state of being interposed. In this state, it is carried into a heating and melting furnace, and the solder is heated and melted to heat and melt the external circuit board mounting pad (not shown) and the substantially L-shaped external connection terminals 9c at the four corners of the bottom surface of the surface-mounted crystal oscillator 1. 9d, 9e, 9f and the columnar conductive vias 10c, 10d, 10e, 10f are joined.

本発明の実施形態による表面実装型水晶発振器1によれば、各々の外部接続端子接続用第2配線パターン11c,11d,11e,11fの面積より、各々の圧電振動素子接続用第2配線パターン11a,11bの面積の方が小さくなるように構成されている。このため、IC4からの熱を放散することなく、導電ビア10a,10b(圧電振動素子接続用導電ビア)に伝え、導電ビア10a,10b(圧電振動素子接続用導電ビア)から第1配線パターン71a,71b(圧電振動素子接続用第1配線パターン)を経由して水晶振動素子3に素早く伝えることができる。結果として、IC4と水晶振動素子3との間での温度差を生じにくくできる。また、水晶振動素子3に対する浮遊容量による悪影響をより効果的に低減できる。   According to the surface-mounted crystal oscillator 1 according to the embodiment of the present invention, each piezoelectric vibration element connecting second wiring pattern 11a is determined from the area of each of the external connection terminal connecting second wiring patterns 11c, 11d, 11e, and 11f. , 11b is configured to be smaller. For this reason, without dissipating heat from the IC 4, it is transmitted to the conductive vias 10 a and 10 b (piezoelectric vibration element connecting conductive vias), and the first wiring pattern 71 a is transmitted from the conductive vias 10 a and 10 b (piezoelectric vibration element connecting conductive vias). , 71b (piezoelectric vibration element connecting first wiring pattern) can be quickly transmitted to the crystal vibration element 3. As a result, a temperature difference between the IC 4 and the crystal resonator element 3 can be hardly generated. In addition, adverse effects due to stray capacitance on the crystal resonator element 3 can be reduced more effectively.

また、各々の外部接続端子接続用第2配線パターン11c,11d,11e,11fの面積を各々の圧電振動素子接続用第2配線パターン11a,11bの面積に比較して大きく構成されている。このため、IC4で発生した熱の一部を外部接続端子接続用第2配線パターン11c,11d,11e,11fに放熱させ、水晶振動素子3に対してIC4のみが一方的に温度上昇することが抑制できる。また、外部接続端子接続用第2配線パターン11c,11d,11e,11fでIC4との接合領域を確保することができるので、IC4と配線パターンとの接続の信頼性を高めることができる。IC4と配線パターンとの接続の信頼性を高めることができる。   The area of each of the external connection terminal connection second wiring patterns 11c, 11d, 11e, and 11f is configured to be larger than the area of each of the piezoelectric vibration element connection second wiring patterns 11a and 11b. For this reason, part of the heat generated in the IC 4 is dissipated to the external connection terminal connecting second wiring patterns 11c, 11d, 11e, and 11f, and only the temperature of the IC 4 is unilaterally increased with respect to the crystal resonator element 3. Can be suppressed. Moreover, since the junction area | region with IC4 can be ensured by the 2nd wiring pattern 11c, 11d, 11e, 11f for external connection terminal connection, the reliability of connection with IC4 and a wiring pattern can be improved. The reliability of the connection between the IC 4 and the wiring pattern can be improved.

また、IC搭載用の第2配線パターン11a,11b,11c,11d,11e,11f(配線パターン)の上には、金などからなる金属バンプ12を介してIC4の電極パッドと導電接合されているので、IC4と水晶振動素子3との伝熱性を高められることで、IC4と水晶振動素子3との間での温度差をさらに一層生じにくくできる。   Further, on the second wiring patterns 11a, 11b, 11c, 11d, 11e, and 11f (wiring patterns) for mounting the IC, the electrode pads of the IC 4 are conductively bonded via metal bumps 12 made of gold or the like. As a result, the heat transfer between the IC 4 and the crystal resonator element 3 can be improved, so that the temperature difference between the IC 4 and the crystal resonator element 3 can be made even less likely to occur.

以上のように、本発明の実施形態では、水晶振動素子3と温度検出部を有するIC4とが別空間に収容された圧電発振器において、別空間の各素子の温度差をなくし、温度条件に伴う電気的特性の安定性を高めた圧電発振器を提供することができる。より具体的には、水晶振動素子3の温度環境とIC4の温度環境が同様の条件となることで、より正確な温度補償が行えるため、より周波数の安定度を高めた性能の高い温度補償水晶発振器を提供することができる。   As described above, in the embodiment of the present invention, in the piezoelectric oscillator in which the crystal resonator element 3 and the IC 4 having the temperature detection unit are accommodated in different spaces, the temperature difference between the elements in the different spaces is eliminated and the temperature condition is accompanied. A piezoelectric oscillator with improved electrical property stability can be provided. More specifically, since the temperature environment of the crystal resonator element 3 and the temperature environment of the IC 4 are under the same conditions, more accurate temperature compensation can be performed. Therefore, a temperature-compensated crystal with higher performance with higher frequency stability. An oscillator can be provided.

また、表面実装型水晶発振器1の小型化にともなって外部接続端子9c,9d,9e,9fの面積の制約を受けても、導電ビア10c,10d,10e,10fに外部回路基板と接合されるはんだ塗布領域を拡大することができる。このため、外部接続端子9c,9d,9e,9fによる平面的なはんだ接合部だけでなく、導電ビア10c,10d,10e,10fに沿ってはんだフィレットが形成されることによる立体的なはんだ接合部が得られる。   In addition, even when the surface mount type crystal oscillator 1 is reduced in size and the area of the external connection terminals 9c, 9d, 9e, and 9f is restricted, the conductive vias 10c, 10d, 10e, and 10f are bonded to the external circuit board. The solder application area can be enlarged. Therefore, not only a planar solder joint by the external connection terminals 9c, 9d, 9e, 9f but also a three-dimensional solder joint by forming a solder fillet along the conductive vias 10c, 10d, 10e, 10f. Is obtained.

しかも、このはんだフィレットは、4隅の導電ビア10c,10d,10e,10fに沿って形成されるため、表面実装型水晶発振器1の重心Oの方向にバランスよくはんだ接合による張力が生じるように作用させることができ、導電ビア10c,10d,10e,10fによって形成されるはんだフィレットによるアンカー作用もより高めることができる。結果として、表面実装型水晶発振器1の小型化に対応させながら、外部回路基板とのはんだ接合強度を高めることができる。   Moreover, since this solder fillet is formed along the conductive vias 10c, 10d, 10e, and 10f at the four corners, the solder fillet acts in a balanced manner in the direction of the center of gravity O of the surface-mounted crystal oscillator 1. The anchor action by the solder fillet formed by the conductive vias 10c, 10d, 10e, and 10f can be further enhanced. As a result, it is possible to increase the solder joint strength with the external circuit board while adapting to the miniaturization of the surface-mounted crystal oscillator 1.

また、4隅の外部接続端子9c,9d,9e,9fに塗布されるペースト状のはんだ塗布量にばらつきが生じても、外部接続端子9c,9d,9e,9fから導電ビア10c,10d,10e,10fに伝ってはんだの塗布を調整することができるので、4隅の外部接続端子9c,9d,9e,9fのはんだ塗布量が均一化され、外部回路基板に表面実装型水晶発振器1を搭載してはんだを溶融して接合する際に、表面実装型水晶発振器1が外部回路基板から傾いて搭載されたり、回転して搭載されることが抑制できる。   Even if the amount of paste-like solder applied to the external connection terminals 9c, 9d, 9e, and 9f at the four corners varies, the conductive vias 10c, 10d, and 10e are connected to the external connection terminals 9c, 9d, 9e, and 9f. , 10f, the solder coating can be adjusted, so that the amount of solder applied to the external connection terminals 9c, 9d, 9e, 9f at the four corners is made uniform, and the surface mount crystal oscillator 1 is mounted on the external circuit board. Thus, when the solder is melted and bonded, it is possible to suppress the surface-mounted crystal oscillator 1 from being mounted tilted from the external circuit board or rotated.

特に、表面実装型水晶発振器1の小型化にともなって外部接続端子9c,9d,9e,9fの面積の制約を受けても、略L字形状とすることで外部接続端子の面積を確保することができ、外部回路基板との接合強度を低下させるのを抑制することができ、第2枠部22の各辺方向に沿った状態でバランスよくはんだ接合による張力が生じるように作用させることができる。また、外部接続端子9c,9d,9e,9fから導電ビア10c,10d,10e,10fへのはんだ流れ出しが促進される。   In particular, even if the area of the external connection terminals 9c, 9d, 9e, and 9f is restricted due to the miniaturization of the surface-mounted crystal oscillator 1, the area of the external connection terminals is ensured by making it substantially L-shaped. It is possible to prevent the strength of the joint with the external circuit board from being lowered, and it is possible to cause the tension by the solder joint to be generated in a well-balanced state in the state along each side of the second frame portion 22. . Further, the solder flow from the external connection terminals 9c, 9d, 9e, 9f to the conductive vias 10c, 10d, 10e, 10f is promoted.

しかも、ベースの重心点Oを通り第2枠部の長辺と平行な中心線A−Aと第2枠部の短辺と平行な中心線B−Bに対してそれぞれ線対称にはんだフィレットからなる4隅のアンカー部が構成されるので、表面実装型水晶発振器1の重心点Oに向かって均一にはんだ接合による張力が生じるように作用させることができる。結果として、外部回路基板とのはんだ接合強度をより一層高めることができ、表面実装型水晶発振器1が外部回路基板から傾いて搭載されたり、回転して搭載されることがより一層抑制することができる。   In addition, the solder fillet is symmetrical with respect to the center line AA that passes through the center of gravity O of the base and is parallel to the long side of the second frame and the center line BB that is parallel to the short side of the second frame. Since the four corner anchor portions are configured, the surface mounting type crystal oscillator 1 can be made to act so that the tension due to the solder joint is uniformly generated toward the center of gravity O of the surface mount type crystal oscillator 1. As a result, the solder joint strength with the external circuit board can be further increased, and the surface-mounted crystal oscillator 1 can be further restrained from being tilted and rotated from the external circuit board. it can.

なお、上述した本発明の実施形態では基板部の一主面側(上方)と他主面側(下方)の両面に枠部を形成した断面略H型のベースを例にして説明しているが、基板部の一主面側(上方)には枠部を形成せず、他主面側(下方)のみに枠部を形成したベースを用い、下側に凹部を有するキャップ形状の蓋を用いた構成としてもよい。   In the above-described embodiment of the present invention, a base having a substantially H-shaped cross section in which frame portions are formed on both the main surface side (upper side) and the other main surface side (lower side) of the substrate portion is described as an example. However, a cap-shaped lid having a concave portion on the lower side is used with a base having a frame portion formed only on the other main surface side (lower side) without forming a frame portion on one main surface side (upper side) of the substrate portion. It is good also as the structure used.

本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。   The present invention can be implemented in various other forms without departing from the spirit or main features thereof. Therefore, the above-described embodiment is merely an example in all respects and should not be interpreted in a limited manner. The scope of the present invention is indicated by the claims, and is not restricted by the text of the specification. Further, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.

圧電振動デバイスの量産に適用できる。   It can be applied to mass production of piezoelectric vibration devices.

1 水晶発振器(圧電発振器)
2 ベース
2A 第1凹部
2B 第2凹部
20 基板部
20c,20c1,20c2,20c3,20c4 切欠き部
200 外周部
201 一主面
202 他主面
21 第1枠部
21c,21c1,21c2,21c3,21c4 切欠き部
210 外周部
211 内周部
22 第2枠部
22c,22c1,22c2,22c3,22c4 切欠き部
220 外周部
221 内周部
3 水晶振動素子(圧電振動素子)
4 IC
5 蓋
6 封止部
7a,7b 水晶搭載用パッド
71a,71b,72a,72b 第1配線パターン
8 導電性接着剤
9a,9b 水晶振動素子用外部接続端子(圧電振動素子用外部接続端子)
9c,9d,9e,9f 外部接続端子
10a,10b,10c,10d,10e,10f 導電ビア
10a1,10b1 導電ビアの平面
10a2,10b2,10c2,10d2,10e2,10f2 導電ビアの底面
10c3,10d3,10e3,10f3 導電ビアの側面
101 導電ビアの平面視形状の大円弧
102 導電ビアの平面視形状の小円弧
11a,11b,11c,11d,11e,11f IC搭載用の第2配線パターン
12 金属バンプ
1 Crystal oscillator (piezoelectric oscillator)
2 Base 2A 1st recessed part 2B 2nd recessed part 20 Substrate part 20c, 20c1, 20c2, 20c3, 20c4 Notch part 200 Outer peripheral part 201 One main surface 202 Other main surface 21 First frame part 21c, 21c1, 21c2, 21c3, 21c4 Notch part 210 Outer part 211 Inner part 22 Second frame part 22c, 22c1, 22c2, 22c3, 22c4 Notch part 220 Outer part 221 Inner part 3 Crystal vibration element (piezoelectric vibration element)
4 IC
5 Lid 6 Sealing part 7a, 7b Crystal mounting pad 71a, 71b, 72a, 72b First wiring pattern 8 Conductive adhesive 9a, 9b External connection terminal for crystal vibration element (external connection terminal for piezoelectric vibration element)
9c, 9d, 9e, 9f External connection terminal 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f Conductive via 10a1, 10b1 Plane of conductive via 10a2, 10b2, 10c2, 10d2, 10e2, 10f2 Bottom of conductive via 10c3, 10d3, 10e3 , 10f3 Side surface of conductive via 101 Large arc in plan view shape of conductive via 102 Small arc in plan view shape of conductive via 11a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11f Second wiring pattern for mounting IC 12 Metal bump

Claims (2)

上方が一主面で下方が他主面となる基板部と、
前記基板部の一主面の外周部から上方に伸びた第1枠部と、
前記基板部の他主面の外周部から下方に伸びた第2枠部と、
前記第2枠部に形成された外部接続端子と、
を備えたベースと、
前記第1枠部と前記基板部の一主面とで囲まれた第1凹部に搭載される圧電振動素子と、
前記第2枠部と前記基板部の他主面とで囲まれた第2凹部に搭載される温度検出部を有するICと、
前記圧電振動素子を気密封止する蓋と、
からなる圧電発振器において、
前記第2凹部の内底面には、前記ICを電気的機械的に接合する複数の配線パターンが形成され、
当該複数の配線パターンは、前記圧電振動素子と接続する複数の圧電振動素子接続用配線パターンと、前記外部接続端子と接続する複数の外部接続端子接続用配線パターンとが形成されており、
前記第1凹部の内底面には、前記圧電振動素子を電気的機械的に接合する複数の圧電振動素子接続用第1配線パターンが形成されており、
前記圧電振動素子接続用第1配線パターンのうちの第1凹部の内底面中央部分の延出端部と前記第2凹部の内底面の圧電振動素子接続用配線パターンとは、前記基板部の厚み方向に貫通する圧電振動素子接続用導電ビアにより接続され、
前記外部接続端子接続用配線パターンの間に、前記各々の圧電振動素子接続用配線パターンが形成されるとともに、
前記各々の外部接続端子接続用配線パターンの面積に対して、前記各々の圧電振動素子接続用配線パターンの面積の方が小さい
ことを特徴とする圧電発振器。
A substrate part whose upper side is one main surface and whose lower side is the other main surface;
A first frame portion extending upward from an outer peripheral portion of one main surface of the substrate portion;
A second frame portion extending downward from the outer peripheral portion of the other main surface of the substrate portion;
An external connection terminal formed on the second frame portion;
A base with
A piezoelectric vibration element mounted in a first recess surrounded by the first frame portion and one main surface of the substrate portion ;
An IC having a temperature detection portion mounted in a second recess surrounded by the second frame portion and the other main surface of the substrate portion;
A lid for hermetically sealing the piezoelectric vibration element;
In the piezoelectric oscillator consisting of
A plurality of wiring patterns for electrically and mechanically joining the IC are formed on the inner bottom surface of the second recess,
The plurality of wiring patterns are formed with a plurality of piezoelectric vibration element connection wiring patterns to be connected to the piezoelectric vibration elements and a plurality of external connection terminal connection wiring patterns to be connected to the external connection terminals.
A plurality of piezoelectric vibration element connecting first wiring patterns for electrically and mechanically joining the piezoelectric vibration elements are formed on the inner bottom surface of the first recess ,
Of the first wiring pattern for connecting piezoelectric vibration elements, the extended end portion of the central portion of the inner bottom surface of the first recess and the wiring pattern for connecting piezoelectric vibration elements on the inner bottom surface of the second recess are the thickness of the substrate portion. Is connected by a conductive via for connecting a piezoelectric vibration element penetrating in the direction,
Between each of the external connection terminal connection wiring patterns, each piezoelectric vibration element connection wiring pattern is formed,
The piezoelectric oscillator, wherein an area of each of the piezoelectric vibration element connecting wiring patterns is smaller than an area of each of the external connecting terminal connecting wiring patterns.
請求項1に記載の圧電発振器であって、
前記ICと前記配線パターンとは、金属バンプを介して電気的機械的に接合されてなる
ことを特徴とする圧電発振器。
The piezoelectric oscillator according to claim 1,
The piezoelectric oscillator, wherein the IC and the wiring pattern are joined electrically and mechanically through metal bumps.
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