特開 2022-57122 ヒータ基板及び圧電発振器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022057122

(43)【公開日】2022-04-11

(54)【発明の名称】ヒータ基板及び圧電発振器

(51)【国際特許分類】

   H03B 5/32 20060101AFI20220404BHJP

   H01L 23/02 20060101ALI20220404BHJP

【ＦＩ】

H03B5/32 A

H03B5/32 H

H01L23/02 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020165220

(22)【出願日】2020-09-30

(71)【出願人】

【識別番号】000149734

【氏名又は名称】株式会社大真空

(74)【代理人】

【識別番号】100086737

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 和秀

(72)【発明者】

【氏名】森脇 徹

【テーマコード（参考）】

5J079

【Ｆターム（参考）】

5J079AA04

5J079BA02

5J079BA43

5J079CA04

5J079CA12

5J079FA14

5J079FA22

5J079HA04

5J079HA07

5J079HA16

5J079HA25

5J079HA29

(57)【要約】

【課題】抵抗値を容易に調整できるヒータ基板及びそれを備えた圧電発振器を提供する。
【解決手段】絶縁基板上に、抵抗発熱体からなるヒータパターンが形成されたヒータ基板であって、ヒータパターンは、抵抗発熱体に給電する給電端子部として選択可能な少なくとも３つ以上のパッド部を有し、３つ以上のパッド部から給電端子部として、いずれか２つのパッド部を選択することによって、ヒータ基板の抵抗値を調整できるようにしている。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁基板上に、抵抗発熱体からなるヒータパターンが形成されたヒータ基板であって、
前記ヒータパターンは、前記抵抗発熱体に給電する給電端子部として選択可能な少なくとも３つ以上のパッド部を有する、
ことを特徴とするヒータ基板。

【請求項2】

前記ヒータパターンは、一端と他端とを有し、
前記一端側及び前記他端側の少なくともいずれか一方側には、前記給電端子部として選択可能な複数の前記パッド部が形成されている、
請求項１に記載のヒータ基板。

【請求項3】

前記請求項１または２に記載のヒータ基板、圧電振動子、集積回路素子、収納凹部を有するベース、及び、蓋体を備え、
前記ヒータ基板、前記圧電振動子及び前記集積回路素子は、前記ベースの収納凹部に収納されて、前記蓋体によって気密に封止されている、
ことを特徴とする圧電発振器。

【請求項4】

絶縁基板に配線パターンが形成された搭載基板を備え、
前記ヒータ基板、前記圧電振動子及び前記集積回路素子が搭載された前記搭載基板が、前記ベースの収納凹部に収納されて、前記蓋体によって気密に封止され、
前記ヒータ基板の前記少なくとも３つ以上のパッド部の内、前記給電端子部として選択された２つのパッド部が、ボンディングワイヤーによって、前記搭載基板の前記配線パターンに電気的に接続されている、
請求項３に記載の圧電発振器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ヒータ基板及び圧電発振器に関する。

【背景技術】

【0002】

圧電発振器には、例えば、特許文献１に記載されているように、ヒータパターンが形成された台座を有し、ヒータパターンの発熱を制御することによって、台座上に載置された圧電振動片の温度を所定の温度に保持して、圧電振動片の振動特性の安定化を図るようにしたものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６３８２５３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のヒータパターンを構成する薄膜を、例えば、真空蒸着法等によって形成する場合、薄膜の厚みや幅にばらつきを生じ、このため、抵抗値がばらつくという課題がある。

【0005】

本発明は、上記のような点に鑑みてなされたものであって、抵抗値を容易に調整できるヒータ基板及びそれを備えた圧電発振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】

【0006】

本発明では、上記目的を達成するために、次のように構成している。

【0007】

（１）本発明のヒータ基板は、絶縁基板上に、抵抗発熱体からなるヒータパターンが形成されたヒータ基板であって、前記ヒータパターンは、前記抵抗発熱体に給電する給電端子部として選択可能な少なくとも３つ以上のパッド部を有する。

【0008】

本発明に係るヒータ基板によると、ヒータ基板のヒータパターンは、給電端子部として選択可能な少なくとも３つの以上のパッド部を有するので、その内の２つのパッド部を、給電端子部として選択して給電することができる。この場合、給電端子部として、どの２つのパッド部を選択するかによって、当該ヒータ基板の抵抗値を調整することができるので、ヒータ基板の抵抗値のばらつきを低減することができる。

【0009】

（２）本発明の好ましい実施態様では、前記ヒータパターンは、一端と他端とを有し、前記一端側及び前記他端側の少なくともいずれか一方側には、前記給電端子部として選択可能な複数の前記パッド部が形成されている。

【0010】

この実施態様によると、ヒータパターンの一端側又は他端側のいずれか一方側の複数のパッド部の内、いずれかのパッド部を給電端子部として選択すると共に、いずれか他方側のパッド部を給電端子部として選択して給電することによって、当該ヒータ基板の抵抗値を調整することができる。

【0011】

（３）本発明の圧電発振器は、上記（１）または（２）のヒータ基板、圧電振動子、集積回路素子、収納凹部を有するベース、及び、蓋体を備え、前記ヒータ基板、前記圧電振動子及び前記集積回路素子は、前記ベースの収納凹部に収納されて、前記蓋体によって気密に封止されている。

【0012】

本発明に係る圧電発振器によると、ヒータ基板、圧電振動子、集積回路素子を、ベースの収納凹部に収納して蓋体によって気密に封止するので、外部の温度変化等の影響を抑制することができ、外部の温度等が変化しても、圧電発振器の特性変動を抑制して発振周波数の安定化を図ることができる。

【0013】

また、ヒータ基板の３つ以上のパッド部から２つのパッド部を給電端子部として選択することによって、その抵抗値を調整できるので、当該ヒータ基板の抵抗値のばらつきを低減することができる。

【0014】

（４）本発明の好ましい実施態様では、絶縁基板に配線パターンが形成された搭載基板を備え、前記ヒータ基板、前記圧電振動子及び前記集積回路素子が搭載された前記搭載基板が、前記ベースの収納凹部に収納されて、前記蓋体によって気密に封止され、前記ヒータ基板の前記少なくとも３つ以上のパッド部の内、前記給電端子部として選択された２つのパッド部が、ボンディングワイヤーによって、前記搭載基板の前記配線パターンに電気的に接続されている。

【0015】

この実施態様によると、搭載基板に搭載されたヒータ基板の３つ以上のパッド部の内、給電端子部として選択された２つのパッド部を、搭載基板の配線パターンに、ワイヤーボンディングによって容易に接続して給電することができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、ヒータパターンの３つの以上のパッド部の内、給電端子部として、どの２つのパッド部を選択するかによって、当該ヒータ基板の抵抗値を調整することができるので、ヒータ基板の抵抗値のばらつきを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る水晶発振器の概略構成図である。

【図2】図２は水晶基板が搭載されたベースの概略平面図である。

【図3】図３はＩＣチップ及びコンデンサが搭載されたベースの概略平面図である。

【図4】図４は、図１の水晶振動子の上下を反転させて、その側方から見た拡大断面図である。

【図5】図５は図４の水晶振動板の両主面の概略平面図である。

【図6】図６は図４の第１封止部材の両主面の概略平面図である。

【図7】図７は図４の第２封止部材の両面の概略平面図である。

【図8】図８は水晶振動子が搭載されたベースの概略平面図である。

【図9】図９は水晶振動子に搭載される本発明の一実施形態に係るヒータ基板の平面図である。

【図10】図１０はヒータ基板が搭載され、ワイヤーボンディングされた状態を示すベースの概略平面図である。

【図11】図１１は本発明の他の実施形態の図１に対応する概略構成図である。

【図12】図１２は本発明の更に他の実施形態の図１に対応する概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【0019】

本実施形態では、圧電発振器として、外部の温度変化に影響されることなく高安定な周波数を出力する恒温槽型の水晶発振器に適用して説明する。

【0020】

図１は、本発明の一実施形態に係る恒温槽型の水晶発振器の概略構成図である。

【0021】

この実施形態の水晶発振器１は、配線パターンが形成された搭載基板としての水晶基板４と、この水晶基板４上にフリップチップ実装された集積回路素子としてのＩＣチップ３と、水晶基板４上に搭載された受動部品であるコンデンサ７と、ＩＣチップ３上に搭載された水晶振動子２と、この水晶振動子２上に搭載されて、水晶振動子２を加熱する本発明の一実施形態に係る後述のヒータ基板５と、それらを気密に封止するパッケージ６とを備えている。水晶振動子２は、後述のように、水晶振動板１４及びこの水晶振動板１４の振動部を気密に封止する第１，第２封止部材１５，１６を備えている。

【0022】

この実施形態では、ＩＣチップ３、水晶振動子２及びヒータ基板５は、その平面サイズが略等しく、図１に示されるように、水晶基板４上に積層されて搭載される。なお、ＩＣチップ３、水晶振動子２及びヒータ基板５は、その平面サイズが互いに異なっていてもよい。

【0023】

パッケージ６は、上部が開口し、水晶振動子２等が搭載された水晶基板４を収容する収容凹部８ａを有するパッケージ本体としてのベース８と、シールリング９を介してベース８に接合されて上部の開口を閉塞して収容凹部８ａを気密に封止する蓋体としてのリッド１０とを備えている。

【0024】

このパッケージ６は、直方体状であって、図２のベース８の概略平面図に示されるように平面視略矩形である。この実施形態の水晶発振器１は、平面視で、例えば、１．２ｍｍ×１．０ｍｍである。なお、この平面サイズに限らず、それよりも小さい、例えば１．０ｍｍ×０．８ｍｍ、あるいは、それよりも大きい、例えば２．０ｍｍ×１．６ｍｍ、等の他のサイズの水晶発振器に適用してもよい。

【0025】

ベース８は、図１に示すように、平板状の底板部８ｂと、その外周上に形成された第１側壁部８ｃと、この第１側壁部８ｃの外周上に形成された第２側壁部８ｄとを備えており、内周壁に段部を有する収容凹部８ａが構成される。

【0026】

気密封止は、真空雰囲気中または窒素ガス等の不活性ガス雰囲気中で行われ、パッケージ６の内部の空間は、真空または不活性ガス雰囲気とされる。

【0027】

ベース８は、アルミナ等のセラミック材料からなり、例えば、３枚のセラミックグリーンシートを積層して上部が開口した段部を有する凹状に一体焼成して構成される。

【0028】

水晶振動子２等が搭載される水晶基板４は、上面に配線パターンが形成されており、その下面が、ベース８の内底面に非導電性接着剤を介してダイボンディングされる。

【0029】

図２は、ベース８の内底面にダイボンディングされた水晶基板４の概略平面図である。水晶基板４の上面には、複数の配線パターン１１が形成されている。

【0030】

この水晶基板４は、セラミックからなる平板、例えば、セラミック基板やセラミックパッケージの底板部に比べて、その平面の平坦度が良好である。

【0031】

このため、セラミックからなるベース８の内底面に反りがあっても、このベース８の内底面に、非導電性接着剤を介してダイボンディングされた水晶基板４の上面の平坦度は良好である。

【0032】

ＩＣチップ３は、複数の電極パッドを備えており、水晶基板４の上面の配線パターン１１に、図１に示されるように、金属バンプ１３を介してフリップチップ接続される。

【0033】

上記のように水晶基板４は、平坦度が良好であるので、ＩＣチップ３をフリップチップ実装する際に印加される荷重が、ＩＣチップ３の複数の電極パッド間でばらつくのが抑制されて、安定な接続が可能となる。

【0034】

ベース８の第１側壁部８ｃの上面、すなわち、内周壁の段部の上面には、導体配線パターンからなる複数の接続電極１２が形成されている。この接続電極１２は、後述のようにボンディングワイヤー３９によって、水晶基板４の配線パターン１１に電気的に接続される。

【0035】

図３は、ベース８の内底面に接合された水晶基板４の上面に、フリップチップ実装されたＩＣチップ３を示す図２に対応する概略平面図である。水晶基板４の上面の配線パターン１１には、複数のコンデンサ７も半田等の接合材によって実装される。

【0036】

ＩＣチップ３は、平面視矩形であって、発振回路、温度センサ、及び、温度センサの検出温度に基づいて、ヒータ基板５の発熱を制御する温度制御回路を内蔵している。

【0037】

なお、ＩＣチップ（集積回路素子）は、１個に限らず、２個であってもよく、例えば、発振回路を内蔵した発振用のＩＣチップと、温度センサ、温度制御回路及び発熱部を内蔵したヒータ用のＩＣチップとの２個のＩＣチップで構成してもよい。

【0038】

水晶振動子２は、図１に示されるように、ＩＣチップ３上に搭載される。水晶振動子２は、後述の外部接続端子が上方に臨むように、上下を反転させた状態で搭載される。

【0039】

図４は、図１の水晶振動子２を側方から見た拡大断面図であって、図１の水晶振動子２の上下を反転させた拡大断面図である。水晶振動子２は、圧電振動板である水晶振動板１４と、水晶振動板１４の一方の主面側を覆って気密に封止する第１封止部材１５と、水晶振動板１４の他方の主面側を覆って気密に封止する第２封止部材１６とを備えている。

【0040】

この水晶振動子２では、水晶振動板１４の両主面側に、第１，第２封止部材１５，１６がそれぞれ接合されて、いわゆるサンドイッチ構造のパッケージが構成される。この水晶振動子２のパッケージは、直方体であって、平面視矩形である。

【0041】

次に、水晶振動子２を構成する水晶振動板１４及び第１，第２封止部材１５，１６の各構成について説明する。

【0042】

図５（ａ）は図４の水晶振動板１４の一方の主面（図４では上面）側を示す概略平面図であり、図５（ｂ）は水晶振動板１４の一方の主面側から透視した他方の主面（図４では下面）側を示す概略平面図である。

【0043】

この実施形態の水晶振動板１４は、ＡＴカット水晶板であり、その両主面が、ＸＺ´平面である。

【0044】

水晶振動板１４は、略矩形の振動部２０と、この振動部２０の周囲を、空間（隙間）２１を挟んで囲む外枠部２２と、振動部２０と外枠部２２とを連結する連結部２３とを備えている。振動部２０、外枠部２２及び連結部２３は、一体的に形成されている。図示していないが、振動部２０及び連結部２３は、外枠部２２に比べて薄く形成されている。

【0045】

振動部２０の両主面には、一対の第１，第２励振電極２４，２５がそれぞれ形成されている。第１，第２励振電極２４，２５からは、第１，第２引出し電極２６，２７がそれぞれ引出されている。一方の主面側の第１引出し電極２６は、連結部２３を経て外枠部２２に形成された接続用接合パターン２８まで引出されている。他方の主面側の第２引出し電極２７は、連結部２３を経て外枠部２２に形成された接続用接合パターン３０まで引出されている。

【0046】

水晶振動板１４の一方の主面には、水晶振動板１４を第１封止部材１５に接合するための接合用金属膜としての第１封止用接合パターン３１が、外枠部２２の全周に亘って、水晶振動板１４の外周縁に略沿うように環状に形成されている。水晶振動板１４の他方の主面には、水晶振動板１４を第２封止部材１６に接合するための接合用金属膜としての第２封止用接合パターン３２が、外枠部２２の全周に亘って、水晶振動板１４の外周縁に略沿うように環状に形成されている。

【0047】

水晶振動板１４には、両主面間を貫通する第１貫通電極２９が形成されている。第１貫通電極２９は、貫通孔の内壁面に金属膜が被着されて構成されている。第１貫通電極２９は、環状の第１，第２封止用接合パターン３１，３２の内側であって、平面視矩形の水晶振動板１４の一方の短辺寄りの外枠部２２に形成されている。水晶振動板１４の一方の主面側の第１貫通電極２９の周囲には、第１励振電極２４から引出された第１引出し電極２６に連なる上記接続用接合パターン２８が延びている。第１貫通電極２９は、接続用接合パターン２８に電気的に接続されており、したがって、第１貫通電極２９は、第１励振電極２４に電気的に接続されている。

【0048】

水晶振動板１４の第１，第２励振電極２４，２５、第１，第２引出し電極２６，２７、第１，第２封止用接合パターン３１，３２、及び、接続用接合パターン２８，３０は、例えば、ＴｉまたはＣｒからなる下地層上に、例えば、Ａｕが積層形成されて構成されている。

【0049】

図６（ａ）は図４の第１封止部材１５の一方の主面（図４では上面）側を示す概略平面図であり、図６（ｂ）は第１封止部材１５の一方の主面側から透視した他方の主面（図４では下面）側を示す概略平面図である。

【0050】

第１封止部材１５は、水晶振動板１４と同様のＡＴカット水晶板からなる直方体の基板である。この第１封止部材１５の一方の主面には、図６（ａ）に示すように、外周縁を除いて全面に熱伝導用の配線パターン４８が形成されている。第１封止部材１５の他方の主面には、図６（ｂ）に示すように、水晶振動板１４の一方の主面の第１封止用接合パターン３１に接合して封止するための接合用金属膜としての第１封止用接合パターン３３が、第１封止部材１５の全周に亘って、第１封止部材１５の外周縁に略沿うように環状に形成されている。

【0051】

第１封止部材１５には、その両主面間を貫通して、一方の主面の配線パターン４８と他方の主面の第１封止用接合パターン３３とを接続する貫通電極４９が形成されている。この貫通電極４９は、貫通孔の内壁面に金属膜が被着されて構成されている。

【0052】

配線パターン４８及び第１封止用接合パターン３３は、例えば、ＴｉまたはＣｒからなる下地層上に、例えば、Ａｕが積層形成されて構成されている。

【0053】

図７（ａ）は図４の第２封止部材１６の一方の主面（図４では上面）側を示す概略平面図であり、図７（ｂ）は第２封止部材１６の一方の主面側から透視した他方の主面（図４では下面）側を示す概略平面図である。

【0054】

第２封止部材１６は、水晶振動板１４や第１封止部材１５と同様のＡＴカット水晶板からなる直方体の基板である。

【0055】

第２封止部材１６の一方の主面には、図７（ａ）に示すように、水晶振動板１４の他方の主面の第２封止用接合パターン３２に接合して封止するための接合用金属膜としての第２封止用接合パターン３４が、第２封止部材１６の全周に亘って、第２封止部材１６の外周縁に略沿うように環状にそれぞれ形成されている。

【0056】

第２封止部材１６には、その両主面間を貫通する２つの第２，第３貫通電極４２，４３が、環状の第２封止用接合パターン３４の内側に形成されている。各貫通電極４２，４３は、貫通孔の内壁面に金属膜が被着されて構成されている。

【0057】

第２封止部材１６の環状の第２封止用接合パターン３４の内側の一方の短辺寄りには、接続用接合パターン３７が、水晶振動板１４の他方の主面の第１貫通電極２９に対応するように形成されている。水晶振動板１４と第２封止部材１６とが後述のように接合されることによって、第１貫通電極２９は、接続用接合パターン３７に接合されて電気的に接続される。第１貫通電極２９は、図５（ａ）に示すように、水晶振動板１４の第１励振電極２４に電気的に接続されている。したがって、第２封止部材１６の一方の主面の接続用接合パターン３７は、水晶振動板１４と第２封止部材１６との接合によって、第１励振電極２４に電気的に接続される。

【0058】

この接続用接合パターン３７は、図７（ａ）に示すように、接続用配線パターン３６を介して、他方の短辺寄りの第２貫通電極４２に電気的に接続されている。したがって、第２貫通電極４２は、水晶振動板１４と第２封止部材１６との接合によって、接続用配線パターン３６、接続用接合パターン３７、水晶振動板１４の第１貫通電極２９、接続用接合パターン２８及び第１引出し電極２６を介して第１励振電極２４に電気的に接続される。

【0059】

第２封止部材１６の一方の主面の第３貫通電極４３は、水晶振動板１４の他方の主面の接続用接合パターン３０に対応するように形成されている。水晶振動板１４の他方の主面の接続用接合パターン３０は、図５（ｂ）に示されるように、第２励振電極２５に電気的に接続されている。したがって、水晶振動板１４と第２封止部材１６とが後述のように接合されることによって、第２封止部材１６の第３貫通電極４３は、水晶振動板１４の接続用接合パターン３０、第２引出し電極２７を介して第２励振電極２５に電気的に接続される。

【0060】

第２封止部材１６の他方の主面には、図７（ｂ）に示すように、外部に電気的に接続するための一対の第１，第２外部接続端子４０，４１が設けられている。第１，第２外部接続端子４０，４１は、第２封止部材１６の長辺方向の両端側において、それぞれ短辺方向に沿って延びている。

【0061】

第１，第２外部接続端子４０，４１は、第２，第３貫通電極４２，４３にそれぞれ電気的に接続されている。第２，第３貫通電極４２，４３は、上記のように、水晶振動板１４の第１，第２励振電極２４，２５にそれぞれ電気的に接続されるので、第１，第２外部接続端子４０，４１は、第１，第２励振電極２４，２５にそれぞれ電気的に接続される。

【0062】

第２封止部材１６の第２封止用接合パターン３４、接続用接合パターン３７、接続用配線パターン３６、及び、第１，第２外部接続端子４０，４１は、例えば、ＴｉまたはＣｒからなる下地層上に、例えば、Ａｕが積層形成されて構成されている。

【0063】

この実施形態の水晶振動子２は、水晶振動板１４と第１封止部材１５とが、それぞれの第１封止用接合パターン３１，３３を重ね合わせた状態で拡散接合されると共に、水晶振動板１４と第２封止部材１６とが、それぞれの第２封止用接合パターン３２，３４を重ね合わせた状態で拡散接合されて、図４に示すサンドイッチ構造のパッケージが製造される。これによって、水晶振動板１４の振動部２０が収容された収容空間が、両封止部材１５，１６によって気密に封止される。

【0064】

このように水晶振動板１４及び第１，２封止部材１５，１６の３枚の水晶板を積層して、振動部２０を収容したパッケージ構造の水晶振動子２が得られる。これによって、収容空間となる凹部を有する箱状のセラミックパッケージ内に、水晶振動片を収容して蓋を接合して封止するパッケージ構造の水晶振動子に比べて、薄型化（低背化）を図ることができる。

【0065】

図４に示される水晶振動子２は、第１封止部材１５が下面、第２封止部材１６が上面となるように上下が反転されて、ＩＣチップ３の非能動面である上面に、非導電性接着剤を介して接合される。

【0066】

図８は、図３に示されるＩＣチップ３の上面に接合された水晶振動子２を示すベース８の概略平面図である。ＩＣチップ３上に搭載された水晶振動子２は、その第１，第２外部接続端子４０，４１が上方に露出している。

【0067】

図９は、この水晶振動子２上に搭載されるヒータ基板５を示す平面図である。

【0068】

この実施形態のヒータ基板５は、絶縁基板である水晶基板１７上に、抵抗発熱体からなるヒータパターン１８が線状に形成されて構成されている。このヒータパターン１８には、例えば、ニクロム、クロム、タングステン等の金属が使用される。

【0069】

ヒータ基板５の厚みは、好ましくは、０．２ｍｍ以下であり、より好ましくは、０．０５ｍｍ～０．１５ｍｍである。この実施形態のヒータ基板５の厚みは、０．１ｍｍ±０．０５ｍｍである。

【0070】

水晶基板１７は、平面視略矩形の４つの角部の内の一つの角部が矩形に切欠かれた第１切欠き部１７ａと、一方の長辺の短辺寄りの部分が矩形に切欠かれた第２切欠き部１７ｂとを有している。これら切欠き部１７ａ，１７ｂは、ヒータ基板５を、水晶振動子２上に搭載した状態で、水晶振動子２の第１，第２外部接続端子４０，４１の一部を、上方へ露出させるための切欠きである。なお、切欠き部１７ａ，１７ｂに代えて、貫通孔を形成し、貫通孔を介して水晶振動子２の第１，第２外部接続端子４０，４１の一部を、上方へ露出させてもよい。

【0071】

このヒータ基板５は、半導体製造プロセスを用いて製造されるものであり、１枚のウェハから多数枚のヒータ基板が製造される。この場合、ヒータ基板５のヒータパターン１８は、例えば、真空蒸着等によって形成されるが、蒸着膜の厚みや幅にばらつきを生じ、抵抗値がばらついてしまう。このため、所望の抵抗値を得るために、真空蒸着等をやり直す必要が生じることがある。

【0072】

このような製造時に生じるヒータ基板５の抵抗値のばらつきを低減するために、この実施形態のヒータ基板５では、次のようにして抵抗値を調整できるようにしている。

【0073】

水晶基板１７上のヒータパターン１８の一端には、該ヒータパターン１８に給電する第１給電端子部を構成する第１パッド部１８ａが形成されている。ヒータパターン１８の他端側には、第２給電端子部として選択可能な複数、この実施形態では、５つの第２～第６パッド部１８ｂ～１８ｆが等間隔でそれぞれ形成されている。なお、他端側、あるいは、一端側とは、線状に延びるヒータパターン１８の全長の中間位置よりも他端寄り、あるいは、一端寄りをいう。

【0074】

第６パッド部１８ｆは、ヒータパターン１８の他端に形成されており、ヒータパターン１８は、一端である第１パッド部１８ａと他端である第６パッド部１８ｆとに亘って連続的に形成されている。

【0075】

第１パッド部１８ａと第２パッド部１８ｂとの間のヒータパターン１８は、同じ線幅で曲線状に蛇行して形成されている。各パッド部１８ａ～１８ｆは、ヒータパターン１８の蛇行している部分の線幅より広く、平面視略矩形にそれぞれ形成されている。

【0076】

各パッド部１８ａ～１８ｆは、ボンディングワイヤーによって、水晶基板４の配線パターン１１に電気的に接続可能である。

【0077】

この実施形態では、第１パッド部１８ａは、第１給電端子部としてボンディングワイヤーによって、水晶基板４の配線パターン１１に接続される。第２～第６パッド部１８ｂ～１８ｆは、当該ヒータ基板５の抵抗値を調整するために、いずれかのパッド部が、第２給電端子部として選択され、ボンディンワイヤーによって、水晶基板４の配線パターン１１に接続される。

【0078】

この選択された、いずれかのパッド部と第１パッド部１８ａとの間に、給電されて、その間のヒータパターン１８が発熱する。

【0079】

この実施形態では、第１パッド部１８ａを第１給電端子部とし、第２～第６パッド部１８ｂ～１８ｆの中間位置にある第４パッド部１８ｄを第２給電端子部として選択した場合に、所望の抵抗値が得られるように設計されている。すなわち、製造上のばらつきが無ければ、第１パッド部１８ａを第１給電端子部とし、第４パッド部１８ｄを第２給電端子部として選択したときに、ヒータ基板５の抵抗値は、所望の抵抗値となる。

【0080】

同一のウェハから製造された多数枚のヒータ基板は、同様の製造ばらつきで仕上がる、すなわち、同様に抵抗値がばらつくので、この抵抗値のばらつきを把握するために、ウェハに、抵抗値モニタ用のモニタ抵抗部が設けられている。

【0081】

この実施形態では、モニタ抵抗部の抵抗値のばらつきは、ヒータ基板５の抵抗値のばらつきと同様であるとして、モニタ抵抗部の抵抗値を測定し、その抵抗値に基づいて、同一のウェハから製造された多数枚の各ヒータ基板の第２～第６パッド部１８ｂ～１８ｆのいずれのパッド部を、第２給電端子部として選択するかを決定するようにしている。

【0082】

例えば、モニタ抵抗部の抵抗値が所望の抵抗値であるときには、第４パッド部１８ｄを、第２給電端子部として選択する。モニタ抵抗部の抵抗値が所望の抵抗値より低い場合は、その低さの程度に応じて、第４パッド部１８ｄに比べて、抵抗値が高い第５パッド部１８ｅ、又は、更に抵抗値が高い第６パッド部１８ｆを第２給電端子部として選択する。また、モニタ抵抗部の抵抗値が所望の抵抗値より高い場合は、その抵抗値の高さの程度に応じて、第４パッド部１８ｄに比べて、抵抗値が低い第３パッド部１８ｃ、又は、更に抵抗値が低い第２パッド部１８ｂを第２給電端子部として選択する。

【0083】

このようにモニタ抵抗部の抵抗値が所望の抵抗値よりも低いときには、第５パッド部１８ｅ又は第６パッド部１８ｆを第２給電端子部として選択することによって、ヒータ基板５の抵抗値が高くなるように調整する。逆に、モニタ抵抗部の抵抗値が所望の抵抗値よりも高いときは、第３パッド部１８ｃ又は第２パッド部１８ｂを第２給電端子部として選択することによって、ヒータ基板５の抵抗値が低くなるように調整する。これによって、製造時に生じるヒータ基板５の抵抗値のばらつきを低減して、所望の抵抗値に近づけるようにしている。

【0084】

このように同一のウェハに設けられたモニタ抵抗部の抵抗値に基づいて、ヒータ基板５の抵抗値のばらつきを低減するので、ウェハ単位で、ヒータ基板５の抵抗値を管理することができる。

【0085】

なお、抵抗値のばらつきを把握するためのモニタ抵抗部は、同一のウェハについて、一箇所に限らず、複数箇所に設けてもよい。複数箇所に設ける場合には、各箇所のモニタ抵抗部の抵抗値に基づいて、各箇所の周囲のヒータ基板５の抵抗値をそれぞれ調整してもよいし、あるいは、複数箇所のモニタ抵抗部の抵抗値の平均値等に基づいて、ヒータ基板５の抵抗値を調整してもよい。

【0086】

また、モニタ抵抗部を設けることなく、同一のウェハから製造された多数のヒータ基板から複数のヒータ基板を、サンプル基板として選択し、サンプル基板の抵抗値を測定し、その測定値に基づいて、第２～第６パッド部１８ｂ～１８ｆのいずれのパッド部を、第２給電端子部として選択するかを決定してもよい。

【0087】

ヒータ基板５の所望の抵抗値は、例えば、７Ω～１３Ωの範囲の抵抗値であるのが好ましく、この実施形態では、所望の抵抗値は、１０Ωであり、所望の抵抗値の範囲は、１０Ω±３Ωである。

【0088】

なお、給電端子部として選択可能なパッド部の数、及び、選択可能な複数のパッド部の間隔は、任意である。また、ヒータパターンの他端側に設けられる給電端子部として選択可能なパッド部の数は、所望の抵抗値が得られる基準のパッド部（この実施形態では第４パッド部１８ｄ）に対して、抵抗値の高低に応じた調整の選択肢の数を等しくできる３個以上の奇数個（この実施形態では第２～第６パッド部１８ｂ～１８ｆの５個）が好適である。

【0089】

また、給電端子部として選択可能な複数のパッド部は、ヒータパターン１８の他端側に限らず、一端側に形成してもよく、あるいは、一端側及び他端側に形成してもよい。

【0090】

ヒータパターン１８は、曲線状に蛇行した形状であったが、蛇行以外の曲線状や直線状、その他の形状であってもよい。

【0091】

この実施形態では、水晶基板１７にヒータパターン１８を形成したが、水晶基板に限らず、ガラス基板やガラスエポキシ基板等の他の絶縁基板にヒータパターン１８を形成してもよい。

【0092】

図１０は、図８の水晶振動子２上に、ヒータ基板５を搭載し、ワイヤーボンディングを行った状態を示す平面図である。

【0093】

ヒータ基板５は、ヒータパターン１８が形成されていない下面側を、非導電性接着剤によって、水晶振動子２に接合する。この状態では、ヒータ基板５の第１，第２切欠き部１７ａ，１７ｂから水晶振動子２の第２封止部材１６の第１，第２外部接続端子４０，４１の一部が上方へ露出している。なお、ヒータ基板５と水晶振動子２との接合は、非導電性接着剤に代えて、導電性接着剤を用いてもよい。

【0094】

この水晶振動子２の第１，第２外部接続端子４０，４１、及び、ヒータ基板５の第１パッド部１８ａと、第２～第６パッド部１８ｂ～１８ｆのいずれかのパッド部、図１０では、第６パッド部１８ｆとが、ボンディングワイヤ－３８によって、水晶基板４の所要の配線パターン１１にそれぞれ電気的に接続される。

【0095】

これによって、水晶基板４にフリップチップ実装されたＩＣチップ３は、水晶基板４の配線パターン１１を介して水晶振動子２及びヒータ基板５に電気的にそれぞれ接続される。

【0096】

また、水晶基板４の所要の配線パターン１１が、ボンディングワイヤ－３９によって、ベース８の第１側壁部８ｃの上面の所要の接続電極１２にそれぞれ電気的に接続される。

【0097】

これによって、ＩＣチップ３は、水晶基板４の配線パターン１１、ボンディングワイヤー３９、ベース８の接続電極１２及びベース８の内部配線を介してベース８の外底面の図示しない電源端子、出力端子、制御端子、ＧＮＤ端子等の複数の外部接続端子、すなわち、当該水晶発振器１の実装用の複数の外部接続端子に電気的に接続される。

【0098】

ボンディングワイヤー３８，３９の素材としては、信頼性の観点からＡｕが好ましいが、Ｃｕなどであってもよい。

【0099】

この実施形態の水晶発振器１では、ＩＣチップ３によって、ヒータ基板５の発熱量が制御されて、水晶振動子２の温度が制御される。

【0100】

上記のように本実施形態の水晶発振器１によれば、ヒータ基板５は、第２給電端子部として、第２～第６パッド部１８ｂ～１８ｆのいずれかのパッド部を選択することによって、抵抗値を調整することができるので、製造時に生じるヒータ基板５の抵抗値のばらつきを低減して、所望の抵抗値を得ることができる。これによって、所望の抵抗値にするために、真空蒸着等をやり直すといった必要がない。

【0101】

また、水晶振動板１４の振動部２０が、第１，第２封止部材１５，１６によって気密封止されると共に、水晶振動板２が、パッケージ６によって気密封止されているので、水晶振動板１４の振動部２０の周囲を、外部に対して極めて効果的に断熱した構造とすることができる。これによって、外部の温度変化等の影響を低減して、安定した発振周波数を得ることができる。

【0102】

また、水晶基板４上に、ＩＣチップ３、水晶振動子２及びヒータ基板５が積層して搭載されるので、平面サイズを小さくして小型化を図ることができる。

【0103】

また、ＩＣチップ３上に水晶振動子２が搭載されているので、水晶振動子２の温度を、ＩＣチップ３の内蔵の温度センサによって正確に検出することができ、水晶振動子２の温度制御を高精度に行うことができる。

【0104】

水晶振動子２は、熱伝導用の配線パターン４８が全面に形成された第１封止部材１５の一方の主面が、ＩＣチップ３に接合されているので、ＩＣチップ３の発熱が、第１封止部材１５の配線パターン４８、貫通電極４９、及び、第１封止用接合パターン３３を介して水晶振動板１４の第１封止用接合パターン３１に伝導する。これによって、ＩＣチップ３の発熱で水晶振動板１４を効率的に加熱することができる。

【0105】

図１１は、本発明の他の実施形態の図１に対応する概略構成図である。

【0106】

上記実施形態では、水晶基板４にフリップチップ実装されたＩＣチップ３上に、水晶振動子２及びヒータ基板５を積層して搭載したが、この実施形態の水晶発振器１_１では、水晶基板４_１にフリップチップ実装されたＩＣチップ３上には、水晶振動子２及びヒータ基板５を搭載することなく、水晶基板４_１上に、水晶振動子２を搭載し、この水晶振動子２上にヒータ基板５を搭載している。

【0107】

水晶基板４_１には、図示しないコンデンサ等の受動部品が搭載されている。

【0108】

その他の構成は、上記図１の実施形態と同様である。

【0109】

上記各実施形態では、ヒータ基板５に第１，第２切欠き部１７ａ，１７ｂを形成して、水晶振動子２の第１，第２外部接続端子４０，４１の一部を露出させたが、ヒータ基板５に切欠きを形成することなく、その平面サイズを小さくして、第１，第２外部接続端子４０，４１の一部を露出させるようにしてもよい。あるいは、水晶振動子２の平面サイズを、ヒータ基板５に比べて大きくして、第１，第２外部接続端子４０，４１を露出させてもよい。

【0110】

本発明の他の実施形態として、図１２に示されるように、ＩＣチップ（集積回路素子）を２個備える構成としてもよい。

【0111】

すなわち、図１２の実施形態の水晶発振器１_２では、搭載基板としての水晶基板４_２上には、ヒータ用のＩＣチップ４５、水晶振動子２_２、発振用のＩＣチップ３_２、及び、ヒータ基板５_２が、この順で積層されて搭載されている。

【0112】

２個のＩＣチップの内、ヒータ用のＩＣチップ４５は、温度センサ、温度制御回路及び発熱部を内蔵しており、発振用のＩＣチップ３_２は、発振回路を内蔵している。

【0113】

ヒータ用のＩＣチップ４５は、水晶基板４_２に、導電性接着剤を介して接合されると共に、ボンディングワイヤ－３８によって、水晶基板４_２の所要の配線パターンに電気的に接続されている。

【0114】

この実施形態の水晶振動子２_２は、上記実施形態のように上下反転されておらず、その下面側はヒータ用のＩＣチップ４５の上面に非導電性接着剤を介して接合されている。水晶振動子２_２の上面に形成された実装用の配線パターンに、発振用のＩＣチップ３_２を、金属バンプ１３を介してフリップチップ実装している。この水晶振動子２_２は、ボンディングワイヤ－３８によって、水晶基板４_２の所要の配線パターンに電気的に接続されている。

【0115】

ヒータ基板５_２は、発振用のＩＣチップ３_２の上面に接合されており、このヒータ基板５_２の第１パッド部１８ａと、第２～第６パッド部１８ｂ～１８ｆのいずれかのパッド部とが、ボンディングワイヤー４６によって、ヒータ用のＩＣチップ４５の所要の配線パターンに電気的に接続されている。

【0116】

また、水晶基板４_２の所要の配線パターンが、導電性接着剤によって、ベース８の第１側壁部８ｃの上面の所要の接続電極にそれぞれ電気的に接続されている。

【0117】

この実施形態によれば、水晶振動子２_２を、ヒータ基板５_２及びヒータ用のＩＣチップ４５によって、上下から効率的に加熱することができる。

【0118】

更に、水晶基板４_２を、ベース８の収納凹部８ａの底面ではなく、収納凹部８ａ内の段部、すなわち、収納凹部８ａの底面の外周部に形成された第１側壁部８ｃに架け渡すように、第１側壁部８ｃの上面に接合しているので、水晶基板４_２の下面と、収納凹部８ａの底面との間に、空間５５が形成される。この空間５５によって、水晶基板４_２に搭載されたヒータ用のＩＣチップ４５やヒータ基板５_２の熱が、ベース８を介して外部に放熱されるのを抑制することができ、水晶振動子２_２を一層効率的に加熱することができる。

【0119】

なお、上記実施形態と同様に、水晶基板４_２を、ベース８の収納凹部８ａの底面に接合してもよい。

【0120】

また、ヒータ用のＩＣチップ４５は、発熱部及び温度センサを内蔵していなくてもよく、ヒータ基板５_２の発熱を制御する回路を内蔵するものであればよい。

【0121】

上記各実施形態では、第１，第２封止部材１５，１６には、水晶を用いたが、これに限定されるものではなく、ガラス等の他の絶縁性材料を用いてもよい。

【0122】

上記各実施形態では、水晶振動板１４にＡＴカット水晶を用いたが、これに限定されるものではなく、ＡＴカット水晶以外の水晶を用いてもよい。

【0123】

上記実施形態では、各貫通電極２９，４２，４３は、貫通孔の内壁面に金属膜が被着されて構成されているが、これに限らず、貫通孔を導電材料によって埋めてもよい。

【符号の説明】

【0124】

１，１_１，１_２ 水晶発振器
２，２_２ 水晶振動子
３ ＩＣチップ（集積回路素子）
３_２ 発振用のＩＣチップ
４，４_２，１７ 水晶基板
５，５_２ ヒータ基板
６ パッケージ
７ コンデンサ（受動部品）
８ ベース
１０ リッド（蓋体）
１１ 配線パターン
１２ 接続電極
１３ 金属バンプ
１４ 水晶振動板
１５ 第１封止部材
１６ 第２封止部材
１８ ヒータパターン
１８ａ～１８ｄ 第１～第６パッド部
３８，３９，４６ ボンディングワイヤー
４５ ヒータ用のＩＣチップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】