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公開番号2025083254
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-30
出願番号2023219358
出願日2023-12-26
発明の名称感熱性結晶、その製造方法及び電子機器
出願人個人
代理人TRY国際弁理士法人
主分類H03H 9/02 20060101AFI20250523BHJP(基本電子回路)
要約【課題】感熱性結晶、その製造方法及び電子機器を提供する。
【解決手段】感熱性結晶30は、水晶振動子31、サーミスタ32、絶縁層33及び第1電極構造34を含む。水晶振動子31は、振動素子311と、振動素子311の外周に封入された気密封止構造312とを含む。サーミスタ32は、気密封止構造312の一方側に設けられる。絶縁層33は、サーミスタ32及び気密封止構造312の少なくとも一方側を被覆する。絶縁層33は導通孔331を有し、導通孔331の中には導電材料を有する。絶縁層33は断熱キャビティ36を有し、断熱キャビティ36は密閉キャビティ及び/又は半密閉キャビティを含み、断熱キャビティ36の中は気体を有するか又は真空状態である。第1電極構造34は、絶縁層33に設けられ、且つ導通孔331中の導電材料を介してサーミスタ32と電気的に接続されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
振動素子と、前記振動素子の外周に封入された気密封止構造とを含む水晶振動子と、
前記気密封止構造の一方側に設けられるサーミスタと、
前記サーミスタ及び前記気密封止構造の少なくとも一方側を被覆し、且つ中に導電材料を有する導通孔及び断熱キャビティを有する絶縁層と、
前記絶縁層に設けられ、且つ前記導通孔の中の前記導電材料を介して前記サーミスタと電気的に接続される第１電極構造と、を備え、
ここで、前記断熱キャビティは、密閉キャビティ及び/又は半密閉キャビティを含み、前記断熱キャビティの中は気体を有するか又は真空状態であることを特徴とする感熱性結晶。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
前記水晶振動子はセラミックパッケージの水晶振動子であり、前記気密封止構造は、キャビティを有するセラミック基体と、前記セラミック基体をカバーする蓋板と、前記セラミック基体に設けられる第２電極構造とを含み、前記セラミック基体には導体構造が設けられ、前記振動素子は、前記キャビティに設けられ、且つ接着剤を介して前記セラミック基体に接続され、前記第２電極構造は、前記導体構造及び前記サーミスタにも電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の感熱性結晶。
【請求項３】
前記水晶振動子は、全結晶パッケージの水晶振動子であり、前記気密封止構造は、前記振動素子の一方側に設けられた第１シール部材と、前記振動素子の他方側に設けられた第２シール部材と、前記第１シール部材に設けられた第２電極構造とを含み、前記第１シール部材と、前記振動素子と、前記第２シール部材とは、いずれも結晶材料を含み、前記第２電極構造は、前記サーミスタと電気的に接続され、前記サーミスタは、前記第１シール部材に設けられ、且つ前記第２電極構造と電気的に接続され、前記絶縁層は、前記サーミスタ及び前記第１シール部材を被覆していることを特徴とする請求項１に記載の感熱性結晶。
【請求項４】
前記第２電極構造は前記サーミスタと電気的に接続し、前記絶縁層は、前記サーミスタ及び前記気密封止構造の少なくとも一方側に第１半導体堆積プロセスにより設けられ、前記導通孔は、前記絶縁層の中に第１半導体エッチングプロセスにより形成され、前記導通孔の中の前記導電材料は、前記導通孔の中に第２半導体堆積プロセスにより形成され、前記第１電極構造は、前記第２半導体堆積プロセス又は第３半導体堆積プロセスにより前記絶縁層に形成され、前記第２電極構造は、第４半導体堆積プロセスによって前記第１シール部材に形成されることを特徴とする請求項３に記載の感熱性結晶。
【請求項５】
前記断熱キャビティは、前記密閉キャビティを含み、前記密閉キャビティの中には気体があり、前記気体は空気であり、前記密閉キャビティは、第３半導体エッチングプロセスにより前記絶縁層を部分的にエッチングして半密閉キャビティを形成し、さらに、前記絶縁層の他の一部が前記半密閉キャビティの開口を覆うことにより形成されることを特徴とする請求項１に記載の感熱性結晶。
【請求項６】
前記断熱キャビティは、半密閉キャビティを含み、前記半密閉キャビティは、前記第１電極構造の外周周りに設けられた溝構造であることを特徴とする請求項１に記載の感熱性結晶。
【請求項７】
サーミスタを提供するステップと、
振動素子と前記振動素子の外周に封入された気密封止構造とを含む水晶振動子を提供し、且つ前記水晶振動子を前記サーミスタの一方側に設置するステップと、
前記サーミスタ及び前記気密封止構造の少なくとも一方側に導通孔及び断熱キャビティを有する絶縁層を形成し、前記導通孔の中に導電材料を形成し、前記断熱キャビティが密閉キャビティ及び/又は半密閉キャビティを含むようにし、前記断熱キャビティの中に気体を持たせるかまたは前記断熱キャビティを真空状態にするステップと、
前記絶縁層に第１電極構造を形成し、且つ前記第１電極構造が前記導通孔の中の前記導電材料を介して前記サーミスタに電気的に接続されるようにするステップと、
を備えることを特徴とする感熱性結晶の製造方法。
【請求項８】
前記水晶振動子は、セラミックパッケージの水晶振動子または全結晶パッケージの水晶振動子であり、前記絶縁層は、第１半導体堆積プロセスにより前記サーミスタ及び前記気密封止構造の少なくとも一方側に堆積され、前記導通孔は、半導体エッチングプロセスにより前記絶縁層の中に形成され、前記導通孔における前記導電材料は、第２半導体堆積プロセスにより前記導通孔の中に形成され、前記第１電極構造は、第３半導体堆積プロセスにより前記絶縁層に形成されることを特徴とする請求項７に記載の感熱性結晶の製造方法。
【請求項９】
前記断熱キャビティは、前記密閉キャビティを含み、前記密閉キャビティの中には気体があり、前記気体は空気であり、前記密閉キャビティは、第３半導体エッチングプロセスにより前記絶縁層の一部をエッチングして半密閉キャビティを形成し、さらに、前記絶縁層の他の一部が前記半密閉キャビティの開口を覆うことにより形成され、
前記断熱キャビティは、前記半密閉キャビティを含み、前記半密閉キャビティは、前記第１電極構造の外周周りに設けられた溝構造であることを特徴とする請求項７に記載の感熱性結晶の製造方法。
【請求項１０】
請求項１～６のいずれか１項に記載の感熱性結晶が設けられた回路基板を含む電子機器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本願は、感熱性結晶（ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＳｅｎｓｉｎｇＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ，ＴＳＸ）の技術分野に関し、特に、感熱性結晶及びその製造方法、並びに電子機器に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
電子機器の使用には、通常、外部処理チップ又は温度補償水晶発振器と組み合わせた感熱性結晶(ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＳｅｎｓｉｎｇＸ’ｔａｌ，ＴＳＸ)などの高安定性クロックを使用する必要がある。一般的に、サーミスタは水晶振動子に近いほど良好であり、これにより、サーミスタの温度を水晶振動素子の温度により近づけることができる。しかし、石英結晶は一般的に圧電製品に属し、温度に対して本質的なヒステリシス（Ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ）特性を持っているため、外界の温度変化に対しては、反応が早くなるほど、従来の高速ネットワーク通信等に必要であった低遅延（ＬｏｗＬａｔｅｎｃｙ）のニーズに応えることができる。
【０００３】
しかし、各種電子機器の小型化が進むにつれて、感熱性結晶のパッケージサイズも徐々に小型化してきた。既存のサーミスタは一般的にキャビティに設置して保護する必要があるため、サイズの縮小が困難であった。また、小型化された感熱性結晶は、熱応答が速すぎることや、セラミックベースの熱容量がセラミックベース自体の材料特性に制限されて小さくできないなどの問題があり、従来の気密パッケージの要求と、回路基板に設置された曲げ強度を両立させることも、感熱性結晶が考慮しなければならない技術的な問題となっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、小型化や熱容量の制限に対応できる感熱性結晶及びその製造方法、電子機器を提供する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の局面では、本願の実施形態に係る感熱性結晶は、水晶振動子、サーミスタ、絶縁層及び第１電極構造を備える。前記水晶振動子は、振動素子と、前記振動素子の外周に封入された気密封止構造とを含む。前記サーミスタは、前記気密封止構造の一方側に設けられる。前記絶縁層は、前記サーミスタ及び前記気密封止構造の少なくとも一方側を被覆し、且つ中に導電材料を有する導通孔及び断熱キャビティを有する。前記断熱キャビティは、密閉キャビティ及び/又は半密閉キャビティを含み、前記断熱キャビティの中は気体を有するか又は真空状態であり、前記第１電極構造は、前記絶縁層に設けられ、且つ前記導通孔の中の前記導電材料を介して前記サーミスタと電気的に接続される。
【０００６】
１つの実施例において、前記水晶振動子はセラミックパッケージの水晶振動子であり、前記気密封止構造は、キャビティを有するセラミック基体と、前記セラミック基体をカバーする蓋板と、前記セラミック基体に設けられる第２電極構造とを含み、前記セラミック基体には導体構造が設けられ、前記振動素子は、前記キャビティに設けられ、且つ接着剤を介して前記セラミック基体に接続され、前記第２電極構造は、前記導体構造及び前記サーミスタにも電気的に接続されている。
【０００７】
１つの実施例において、前記水晶振動子は、全結晶パッケージの水晶振動子であり、前記気密封止構造は、前記振動素子の一方側に設けられた第１シール部材と、前記振動素子の他方側に設けられた第２シール部材と、前記第１シール部材に設けられた第２電極構造とを含み、前記第１シール部材と、前記振動素子と、前記第２シールとは、いずれも結晶材料を含み、前記第２電極構造は、前記サーミスタと電気的に接続され、前記サーミスタは、前記第１シール部材に設けられ、且つ前記第２電極構造と電気的に接続され、前記絶縁層は、前記サーミスタ及び前記第１シール部材を被覆している。
【０００８】
１つの実施例において、前記第２電極構造は前記サーミスタと電気的に接続し、前記絶縁層は、前記サーミスタ及び前記気密封止構造の少なくとも一方側に第１半導体堆積プロセスにより設けられ、前記導通孔は、前記絶縁層の中に第１半導体エッチングプロセスにより形成され、前記導通孔の中の前記導電材料は、前記導通孔の中に第２半導体堆積プロセスにより形成され、前記第１電極構造は、前記第２半導体堆積プロセス又は第３半導体堆積プロセスにより前記絶縁層に形成され、前記第２電極構造は、第４半導体堆積プロセスによって前記第１シール部材に形成される。
【０００９】
１つの実施例において、前記密閉キャビティの中には気体があり、前記気体は空気である。
【００１０】
１つの実施例において、前記密閉キャビティは、第３半導体エッチングプロセスにより前記絶縁層を部分的にエッチングして半密閉キャビティを形成し、さらに、前記絶縁層の他の一部が前記半密閉キャビティの開口を覆うことにより形成される。
（【００１１】以降は省略されています）

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