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(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】P2024152212
(43)【公開日】2024-10-25
(54)【発明の名称】発振器
(51)【国際特許分類】
H03B 5/32 20060101AFI20241018BHJP
【ＦＩ】
H03B5/32 H
H03B5/32 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023066263
(22)【出願日】2023-04-14
(71)【出願人】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100179475
【弁理士】
【氏名又は名称】仲井 智至
(74)【代理人】
【識別番号】100216253
【弁理士】
【氏名又は名称】松岡 宏紀
(74)【代理人】
【識別番号】100225901
【弁理士】
【氏名又は名称】今村 真之
(72)【発明者】
【氏名】大久保 正明
(72)【発明者】
【氏名】和田 龍斗
【テーマコード（参考）】
5J079
【Ｆターム（参考）】
5J079AA04
5J079BA02
5J079BA43
5J079CA04
5J079CA12
5J079CB01
5J079FB25
5J079FB29
5J079FB35
5J079HA03
5J079HA07
5J079HA09
5J079HA15
5J079HA16
5J079HA25
5J079HA28
5J079HA30
(57)【要約】
【課題】発振周波数の安定度が高い発振器を提供すること。
【解決手段】発振器は、振動素子と、前記振動素子の温度を制御する温度制御素子と、前記振動素子および前記温度制御素子を収容する第１パッケージと、を備え、前記第１パッケージは、実装面のコーナー部に設けられた端子部と、前記実装面に設けられ、前記温度制御素子の高電位側電源および低電位側電源の一方に接続された第１伝熱配線と、を有する。
【選択図】図３
【解決手段】発振器は、振動素子と、前記振動素子の温度を制御する温度制御素子と、前記振動素子および前記温度制御素子を収容する第１パッケージと、を備え、前記第１パッケージは、実装面のコーナー部に設けられた端子部と、前記実装面に設けられ、前記温度制御素子の高電位側電源および低電位側電源の一方に接続された第１伝熱配線と、を有する。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
振動素子と、
前記振動素子の温度を制御する温度制御素子と、
前記振動素子および前記温度制御素子を収容する第１パッケージと、を備え、
前記第１パッケージは、
実装面のコーナー部に設けられた端子部と、
前記実装面に設けられ、前記温度制御素子の高電位側電源および低電位側電源の一方に接続された第１伝熱配線と、を有する、
発振器。
前記振動素子の温度を制御する温度制御素子と、
前記振動素子および前記温度制御素子を収容する第１パッケージと、を備え、
前記第１パッケージは、
実装面のコーナー部に設けられた端子部と、
前記実装面に設けられ、前記温度制御素子の高電位側電源および低電位側電源の一方に接続された第１伝熱配線と、を有する、
発振器。
【請求項2】
前記第１伝熱配線の面積は、前記端子部に含まれる少なくともいずれかの端子の面積より大きい、
請求項１に記載の発振器。
請求項１に記載の発振器。
【請求項3】
前記第１伝熱配線の面積は、少なくともいずれかの前記端子の面積の２倍以上である、
請求項２に記載の発振器。
請求項２に記載の発振器。
【請求項4】
前記振動素子を発振させる発振回路をさらに備え、
前記発振回路は、前記第１パッケージに収容され、
前記端子部は、前記発振回路用の高電位側電源電圧が供給される端子と、前記発振回路用の低電位側電源電圧が供給される端子と、を含む、
請求項１に記載の発振器。
前記発振回路は、前記第１パッケージに収容され、
前記端子部は、前記発振回路用の高電位側電源電圧が供給される端子と、前記発振回路用の低電位側電源電圧が供給される端子と、を含む、
請求項１に記載の発振器。
【請求項5】
前記第１伝熱配線は、平面視で前記端子部から前記実装面の中央部側に延在している、
請求項１に記載の発振器。
請求項１に記載の発振器。
【請求項6】
前記第１パッケージを収容する第２パッケージを備え、
前記第１パッケージは、前記実装面と反対側の面が前記第２パッケージに接合され、
前記端子部は、ボンディングワイヤーを介して前記第２パッケージに電気的に接続されている、
請求項１に記載の発振器。
前記第１パッケージは、前記実装面と反対側の面が前記第２パッケージに接合され、
前記端子部は、ボンディングワイヤーを介して前記第２パッケージに電気的に接続されている、
請求項１に記載の発振器。
【請求項7】
前記第１パッケージは、前記実装面に設けられ、前記温度制御素子の高電位側電源および低電位側電源の他方に接続された第２伝熱配線と、を有する、
請求項１に記載の発振器。
請求項１に記載の発振器。
【請求項8】
前記端子部は、前記振動素子を発振させて生成されたクロック信号が出力されるクロック信号出力端子を含み、
前記実装面の平面視で、前記第２伝熱配線は、前記クロック信号出力端子の周囲に延在している、
請求項７に記載の発振器。
前記実装面の平面視で、前記第２伝熱配線は、前記クロック信号出力端子の周囲に延在している、
請求項７に記載の発振器。
【請求項9】
前記実装面は、第１辺と、前記第１辺の対辺である第２辺と、前記第１辺および前記第２辺と交差する第３辺と、前記第３辺の対辺である第４辺と、を有し、
前記端子部は、前記第１辺および前記第２辺に沿って設けられた複数の端子を含み、
前記第１伝熱配線は、前記第３辺から前記第１辺に向かって延在し、
前記第２伝熱配線は、前記第４辺から前記第２辺に向かって延在する、
請求項７に記載の発振器。
前記端子部は、前記第１辺および前記第２辺に沿って設けられた複数の端子を含み、
前記第１伝熱配線は、前記第３辺から前記第１辺に向かって延在し、
前記第２伝熱配線は、前記第４辺から前記第２辺に向かって延在する、
請求項７に記載の発振器。
【請求項10】
前記第１パッケージを収容する第２パッケージを備え、
前記第１伝熱配線における前記第１辺側の端部は、複数のボンディングワイヤーを介して前記第２パッケージに電気的に接続され、
前記第２伝熱配線における前記第２辺側の端部は、複数のボンディングワイヤーを介して前記第２パッケージに電気的に接続される、
請求項９に記載の発振器。
前記第１伝熱配線における前記第１辺側の端部は、複数のボンディングワイヤーを介して前記第２パッケージに電気的に接続され、
前記第２伝熱配線における前記第２辺側の端部は、複数のボンディングワイヤーを介して前記第２パッケージに電気的に接続される、
請求項９に記載の発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発振器に関する。
【背景技術】
【0002】
水晶発振器の温度変化に対する周波数安定度を高めるために、小型恒温槽の中に水晶デバイスを設置した恒温槽一体型水晶発振器が知られている。
例えば、特許文献１には、第１振動素子と温度制御素子とを第１パッケージに収容して基板の一方の主面に搭載するとともに、第２振動素子を基板の他方の主面に搭載し、その周囲を囲うように脚部を設けた構造の発振器が開示されている。
例えば、特許文献１には、第１振動素子と温度制御素子とを第１パッケージに収容して基板の一方の主面に搭載するとともに、第２振動素子を基板の他方の主面に搭載し、その周囲を囲うように脚部を設けた構造の発振器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２３－０３１９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１の発振器では、発振周波数の安定度が低下してしまう虞があった。詳しくは、温度制御素子のサイズは第１パッケージに比べて小さいため、第１パッケージ内で温度差が生じてしまい、当該温度差により振動素子にも温度ムラが生じ、発振周波数の安定度を低下させる虞があった。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本願に係る一態様の発振器は、振動素子と、前記振動素子の温度を制御する温度制御素子と、前記振動素子および前記温度制御素子を収容する第１パッケージと、を備え、前記第１パッケージは、実装面のコーナー部に設けられた端子部と、前記実装面に設けられ、前記温度制御素子の高電位側電源および低電位側電源の一方に接続された第１伝熱配線と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】実施形態１に係る発振器の断面図。
【図2】発振器の平面図。
【図3】内側パッケージの平面図。
【図4】内側パッケージの断面図。
【図5】振動素子の実装前における内側パッケージの内部の平面図。
【図6】振動素子の実装後における内側パッケージの内部の平面図。
【図7】内側パッケージの実装面の平面図。
【図8】比較例における実装面の平面図。
【図9】電圧制御型水晶発振器の断面図。
【図10】電圧制御型水晶発振器を下面側から見た平面図。
【図11】第１回路素子に含まれるＰＬＬ回路を示す回路図。
【図12】発振器を下面側から見た平面図。
【図13】実施形態２に係る実装面の一態様の平面図。
【図14】実装面の異なる態様の平面図。
【発明を実施するための形態】
【0007】
実施形態１
＊＊＊発振器の構成＊＊＊
図１は、発振器の断面図である。図２は、発振器の平面図である。
図２に示すように、本実施形態の発振器１００は、平面的に略長方形をなした箱状の表面実装デバイスである。なお、図２では、発振器１００の内部構成を示すために、外側リッド２２（図１）を外した状態を図示している。また、各図面では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を図示している。本実施形態では、長方形状をなした発振器１００の長辺の延在方向をＸプラス方向、短辺の延在方向をＹプラス方向とし、発振器１００の厚さ方向をＺプラス方向としている。また、Ｚプラス方向を上方、Ｚマイナス方向を下方ともいう。Ｘプラス方向とＸマイナス方向とを合せてＸ軸方向ともいう。Ｙ軸、Ｚ軸についても同様である。
＊＊＊発振器の構成＊＊＊
図１は、発振器の断面図である。図２は、発振器の平面図である。
図２に示すように、本実施形態の発振器１００は、平面的に略長方形をなした箱状の表面実装デバイスである。なお、図２では、発振器１００の内部構成を示すために、外側リッド２２（図１）を外した状態を図示している。また、各図面では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を図示している。本実施形態では、長方形状をなした発振器１００の長辺の延在方向をＸプラス方向、短辺の延在方向をＹプラス方向とし、発振器１００の厚さ方向をＺプラス方向としている。また、Ｚプラス方向を上方、Ｚマイナス方向を下方ともいう。Ｘプラス方向とＸマイナス方向とを合せてＸ軸方向ともいう。Ｙ軸、Ｚ軸についても同様である。
【0008】
図１および図２に示す発振器１００は、恒温槽付水晶発振器（ＯＣＸＯ）であり、外側パッケージ２の内部に、内側パッケージ３と、第１回路素子４とを収納し、外側パッケージ２の裏面に、電圧制御型水晶発振器５を備えている。
内側パッケージ３は、第１パッケージであり、第１振動素子としての振動素子６、回路素子としての第２回路素子８、および、温度制御素子７を収納している。換言すれば、内側パッケージ３は、振動素子６と、振動素子６の温度を制御する温度制御素子７と、振動素子６および温度制御素子７を収容する。
電圧制御型水晶発振器５は、第２振動素子としての振動素子５５を備えている。
内側パッケージ３は、第１パッケージであり、第１振動素子としての振動素子６、回路素子としての第２回路素子８、および、温度制御素子７を収納している。換言すれば、内側パッケージ３は、振動素子６と、振動素子６の温度を制御する温度制御素子７と、振動素子６および温度制御素子７を収容する。
電圧制御型水晶発振器５は、第２振動素子としての振動素子５５を備えている。
【0009】
外側パッケージ２は、第２パッケージであり、外側ベース２１と、外側リッド２２とを有する。外側ベース２１は、箱状をなし、上面２１ａに開口する上側凹部２１１と、下面２１ｂに開口する下側凹部２１２とを有する。そのため、外側ベース２１は、断面視において略Ｈ型となっている。この外側ベース２１について、別の言い方をすると、外側ベース２１は、基板２７と、基板２７の上面の縁部から上側に向けて立設する枠状の壁部２８と、基板２７の下面の縁部から下側に向けて立設する枠状の脚部２９とを有する。
【0010】
外側リッド２２は、板状をなし、上側凹部２１１の開口を塞ぐようにして、シールリング、低融点ガラス等の封止部材２３を介して外側ベース２１の上面２１ａに接合されている。これにより、上側凹部２１１が気密封止され、外側パッケージ２内に収容空間としての外側収容空間Ｓ２が形成される。外側収容空間Ｓ２は、気密であり、減圧状態、好ましくはより真空に近い状態となっている。これにより、外側パッケージ２の断熱性が高まり、外部温度の影響を受け難い発振器１００となる。一方、下側凹部２１２の開口は、封止されておらず、外側パッケージ２の外部に臨んでいる。
外側収容空間Ｓ２には、内側パッケージ３および第１回路素子４が収容されている。
下側凹部２１２には、電圧制御型水晶発振器５が実装されている。
外側収容空間Ｓ２には、内側パッケージ３および第１回路素子４が収容されている。
下側凹部２１２には、電圧制御型水晶発振器５が実装されている。
【0011】
なお、外側ベース２１および外側リッド２２の構成材料としては、それぞれ、特に限定されないが、例えば、外側ベース２１をアルミナ、チタニア等の各種セラミック材料で構成し、外側リッド２２をコバール等の各種金属材料で構成することが好ましい。これにより、丈夫で機械的強度に優れた外側パッケージ２となる。また、両者の線膨張係数をほぼ等しくすることができ、外側パッケージ２に生じる熱応力の低減を図ることもできる。
このような構成により、振動素子６、振動素子５５に応力が加わり難くなり、振動素子６、振動素子５５の振動特性が安定する。
このような構成により、振動素子６、振動素子５５に応力が加わり難くなり、振動素子６、振動素子５５の振動特性が安定する。
【0012】
外側収容空間Ｓ２において、上側凹部２１１は、上面２１ａに開口する第１上側凹部２１１ａと、第１上側凹部２１１ａの底面に開口し、第１上側凹部２１１ａよりも開口が小さい第２上側凹部２１１ｂと、第２上側凹部２１１ｂの底面に開口し、第２上側凹部２１１ｂよりも開口が小さい第３上側凹部２１１ｃとを有する。
内側パッケージ３は、第３上側凹部２１１ｃの底面に載置される。第１回路素子４は、内側パッケージ３の上で、内側パッケージ３を跨いで第１上側凹部２１１ａに配置される。
内側パッケージ３は、第３上側凹部２１１ｃの底面に載置される。第１回路素子４は、内側パッケージ３の上で、内側パッケージ３を跨いで第１上側凹部２１１ａに配置される。
【0013】
図２に示すように、第１回路素子４は、長方形状をなしており、その長辺の延在方向はＹ軸方向であり、第３上側凹部２１１ｃを囲う額縁状の第１上側凹部２１１ａの上に２つの短辺部分を載置して、内側パッケージ３を跨ぐ高架橋状に配置される。
第１上側凹部２１１ａには、複数の端子２４１が設けられている。端子２４１と第１回路素子４の対応する端子３５との間は、ボンディングワイヤーＢＷ１により電気的に接続される。ボンディングワイヤーＢＷ１は、Ａｕワイヤーを用いることが好ましい。なお、アルミワイヤーを用いても良い。また、後述のボンディングワイヤーも同様である。
第１上側凹部２１１ａには、複数の端子２４１が設けられている。端子２４１と第１回路素子４の対応する端子３５との間は、ボンディングワイヤーＢＷ１により電気的に接続される。ボンディングワイヤーＢＷ１は、Ａｕワイヤーを用いることが好ましい。なお、アルミワイヤーを用いても良い。また、後述のボンディングワイヤーも同様である。
【0014】
図３は、内側パッケージの平面図であり、図１に対応している。図３は、第１回路素子４を実装する前における内側パッケージ３の実装態様を示している。
第２上側凹部２１１ｂには、複数の端子７３が設けられている。内側パッケージ３の上面である実装面９０には、端子部としての複数の端子８３が設けられている。
第２上側凹部２１１ｂの端子７３と内側パッケージ３の対応する端子８３との間は、ボンディングワイヤーＢＷ２により電気的に接続される。換言すれば、内側パッケージ３は、実装面９０と反対側の面が外側パッケージ２に接合され、端子８３は、ボンディングワイヤーＢＷ２を介して外側パッケージ２に電気的に接続されている。
第２上側凹部２１１ｂには、複数の端子７３が設けられている。内側パッケージ３の上面である実装面９０には、端子部としての複数の端子８３が設けられている。
第２上側凹部２１１ｂの端子７３と内側パッケージ３の対応する端子８３との間は、ボンディングワイヤーＢＷ２により電気的に接続される。換言すれば、内側パッケージ３は、実装面９０と反対側の面が外側パッケージ２に接合され、端子８３は、ボンディングワイヤーＢＷ２を介して外側パッケージ２に電気的に接続されている。
【0015】
図１に戻る。
図１に示すように、外側ベース２１における下側凹部２１２の底面には、複数の内部端子２４３が設けられている。内部端子２４３は、導電性の接合部材Ｂ１を介して電圧制御型水晶発振器５と電気的に接続される。
外側ベース２１の脚部２９の底面には、複数の実装用の外部端子２４４が設けられている。
図１に示すように、外側ベース２１における下側凹部２１２の底面には、複数の内部端子２４３が設けられている。内部端子２４３は、導電性の接合部材Ｂ１を介して電圧制御型水晶発振器５と電気的に接続される。
外側ベース２１の脚部２９の底面には、複数の実装用の外部端子２４４が設けられている。
【0016】
これらの端子２４１、端子７３、内部端子２４３、および、外部端子２４４は、外側ベース２１内に形成された内部配線２５を介して電気的に接続され、第１回路素子４、内側パッケージ３、および、電圧制御型水晶発振器５を電気的に接続している。このように、内部配線２５を外側パッケージ２の外部に露出しないように形成することにより、放射ノイズ、電磁界等の外乱の影響を受け難くなる。よって、発振器１００は、優れた位相ノイズ特性を発揮することができる。
上記の発振器１００は、外部端子２４４を介して外部装置２００との電気的な接続が行われる。特に、本実施形態では、脚部２９の側面に外部端子２４４と接続された側面端子２４５が配置されている。側面端子２４５は、キャスタレーションである。そのため、半田Ｈが側面端子２４５に濡れ広がってフィレットを形成し、外部装置２００との機械的および電気的な接合がより強固なものとなる。ただし、これに限定されず、例えば、側面端子２４５を省略してもよい。
上記の発振器１００は、外部端子２４４を介して外部装置２００との電気的な接続が行われる。特に、本実施形態では、脚部２９の側面に外部端子２４４と接続された側面端子２４５が配置されている。側面端子２４５は、キャスタレーションである。そのため、半田Ｈが側面端子２４５に濡れ広がってフィレットを形成し、外部装置２００との機械的および電気的な接合がより強固なものとなる。ただし、これに限定されず、例えば、側面端子２４５を省略してもよい。
【0017】
＊＊＊内側パッケージの構成＊＊＊
図４は、内側パッケージの断面図であり、図１に対応している。
図４に示すように、内側パッケージ３は、内側ベース３１と、内側リッド３２とを有する。内側ベース３１は、箱状をなし、下面３１ｂに開口する凹部３１１を有する。また、内側リッド３２は、板状をなし、凹部３１１の開口を塞ぐようにして、シールリング、低融点ガラス等の封止部材３３を介して内側ベース３１の下面３１ｂに接合されている。これにより、凹部３１１が気密封止され、内側パッケージ３内に内側収容空間Ｓ３が形成される。そして、内側収容空間Ｓ３には、振動素子６、温度制御素子７および第２回路素子８が収容されている。
図４は、内側パッケージの断面図であり、図１に対応している。
図４に示すように、内側パッケージ３は、内側ベース３１と、内側リッド３２とを有する。内側ベース３１は、箱状をなし、下面３１ｂに開口する凹部３１１を有する。また、内側リッド３２は、板状をなし、凹部３１１の開口を塞ぐようにして、シールリング、低融点ガラス等の封止部材３３を介して内側ベース３１の下面３１ｂに接合されている。これにより、凹部３１１が気密封止され、内側パッケージ３内に内側収容空間Ｓ３が形成される。そして、内側収容空間Ｓ３には、振動素子６、温度制御素子７および第２回路素子８が収容されている。
【0018】
内側ベース３１および内側リッド３２の構成材料としては、それぞれ、特に限定されないが、例えば、内側ベース３１をアルミナ、チタニア等の各種セラミック材料で構成し、内側リッド３２をコバール等の各種金属材料で構成することができる。これにより、丈夫で機械的強度に優れた内側パッケージ３となる。また、両者の線膨張係数をほぼ等しくすることができ、内側パッケージ３に生じる熱応力の低減を図ることもできる。そのため、振動素子６に応力が加わり難くなり、振動素子６の振動特性が安定する。
凹部３１１は、下面３１ｂに開口する第１凹部３１１ａと、第１凹部３１１ａの底面に開口し、第１凹部３１１ａよりも開口が小さい第２凹部３１１ｂと、第２凹部３１１ｂの底面に開口し、第２凹部３１１ｂよりも開口が小さい第３凹部３１１ｃとを有する。
そして、第１凹部３１１ａの底面には、振動素子６が実装される。第３凹部３１１ｃの底面には、温度制御素子７および第２回路素子８がＸ軸方向に並んで配置されている。
凹部３１１は、下面３１ｂに開口する第１凹部３１１ａと、第１凹部３１１ａの底面に開口し、第１凹部３１１ａよりも開口が小さい第２凹部３１１ｂと、第２凹部３１１ｂの底面に開口し、第２凹部３１１ｂよりも開口が小さい第３凹部３１１ｃとを有する。
そして、第１凹部３１１ａの底面には、振動素子６が実装される。第３凹部３１１ｃの底面には、温度制御素子７および第２回路素子８がＸ軸方向に並んで配置されている。
【0019】
図５は、振動素子の実装前における内側パッケージの内部の平面図である。図６は、振動素子の実装後における内側パッケージの内部の平面図である。
図５に示すように、第３凹部３１１ｃには、温度制御素子７と、第２回路素子８とが並んで配置されている。
温度制御素子７は、温度センサー７１およびヒーターとしての発熱回路７２を有する。温度センサー７１は、その周囲温度、特に振動素子６の温度を検出する温度検出部として機能し、発熱回路７２は、振動素子６を加熱する発熱部として機能する。温度制御素子７は、能動面を下側（内側リッド３２側）に向けて第３凹部３１１ｃの底面に配置されされている。なお、発熱回路７２は、必ずしも温度センサー７１の検出結果に基づいて制御されなくてもよい。例えば、後述の第２回路素子８内に別の温度センサーが設けられ、当該温度センサーの検出結果に基づいて発熱回路７２が制御されてもよい。
図５に示すように、第３凹部３１１ｃには、温度制御素子７と、第２回路素子８とが並んで配置されている。
温度制御素子７は、温度センサー７１およびヒーターとしての発熱回路７２を有する。温度センサー７１は、その周囲温度、特に振動素子６の温度を検出する温度検出部として機能し、発熱回路７２は、振動素子６を加熱する発熱部として機能する。温度制御素子７は、能動面を下側（内側リッド３２側）に向けて第３凹部３１１ｃの底面に配置されされている。なお、発熱回路７２は、必ずしも温度センサー７１の検出結果に基づいて制御されなくてもよい。例えば、後述の第２回路素子８内に別の温度センサーが設けられ、当該温度センサーの検出結果に基づいて発熱回路７２が制御されてもよい。
【0020】
第２回路素子８は、振動素子６を発振させる発振回路である。第２回路素子８は、振動素子６から出力される信号を増幅して振動素子６にフィードバックすることにより振動素子６を発振させ、所期の発振信号を生成するための回路である。第２回路素子８は、基準周波数信号を出力する発振回路８１を備えている。第２回路素子８は、能動面を下側（内側リッド３２側）に向けて第３凹部３１１ｃの底面に配置されている。
第２凹部３１１ｂには、複数の端子３４２，３４３が設けられている。端子３４２と温度制御素子７との間は、ボンディングワイヤーＢＷ４により電気的に接続される。なお、２本のボンディングワイヤーＢＷ４が接続されている端子３４２は、高電位電源端子と、低電位電源端子とである。ヒーターを含む温度制御素子７には、発振回路よりも大きな電流が流れるため、配線本数を増やして電流容量を大きくしている。端子３４３と第２回路素子８との間は、ボンディングワイヤーＢＷ５により電気的に接続されている。
第２凹部３１１ｂには、複数の端子３４２，３４３が設けられている。端子３４２と温度制御素子７との間は、ボンディングワイヤーＢＷ４により電気的に接続される。なお、２本のボンディングワイヤーＢＷ４が接続されている端子３４２は、高電位電源端子と、低電位電源端子とである。ヒーターを含む温度制御素子７には、発振回路よりも大きな電流が流れるため、配線本数を増やして電流容量を大きくしている。端子３４３と第２回路素子８との間は、ボンディングワイヤーＢＷ５により電気的に接続されている。
【0021】
図４、図６に示すように、振動素子６は、その一端が第１凹部３１１ａに固定され、片持ち支持されている。振動素子６は、好適例ではＳＣカット水晶振動素子を用いている。
図６に示すように、振動素子６は、ＳＣカットで切り出された平面視で矩形の水晶基板６１と、上面の中央部に配置された励振電極６２１と、励振電極６２１から引き出され上面の縁部に配置されたパッド電極６２２と、下面の中央部に励振電極６２１と対向配置された励振電極６３１と、励振電極６３１から引き出され下面の縁部に配置されたパッド電極６３２とを有する。なお、振動素子６の構成は、上記に限定されるものではなく、例えば、水晶基板６１の平面視形状は、矩形に限定されず、円形、楕円形、半円形、その他の多角形であっても良い。また、水晶基板６１の外縁部を研削するベベル加工や、水晶基板６１の上面および下面を凸曲面とするコンベックス加工が施されていても良い。また、振動素子６として、ＳＣカット水晶振動素子ではなく、ＡＴカット水晶振動素子、ＢＴカット水晶振動素子、音叉型水晶振動素子、弾性表面波共振子、その他の圧電振動素子、ＭＥＭＳ共振素子等を用いても良い。
第１凹部３１１ａには、２つの端子３４１が設けられている。振動素子６のパッド電極６２２と、一方の端子３４１との間は、接合部材Ｂ２により電気的に接続される。振動素子６のパッド電極６３２と、他方の端子３４１との間は、ボンディングワイヤーＢＷ３により電気的に接続される。
図６に示すように、振動素子６は、ＳＣカットで切り出された平面視で矩形の水晶基板６１と、上面の中央部に配置された励振電極６２１と、励振電極６２１から引き出され上面の縁部に配置されたパッド電極６２２と、下面の中央部に励振電極６２１と対向配置された励振電極６３１と、励振電極６３１から引き出され下面の縁部に配置されたパッド電極６３２とを有する。なお、振動素子６の構成は、上記に限定されるものではなく、例えば、水晶基板６１の平面視形状は、矩形に限定されず、円形、楕円形、半円形、その他の多角形であっても良い。また、水晶基板６１の外縁部を研削するベベル加工や、水晶基板６１の上面および下面を凸曲面とするコンベックス加工が施されていても良い。また、振動素子６として、ＳＣカット水晶振動素子ではなく、ＡＴカット水晶振動素子、ＢＴカット水晶振動素子、音叉型水晶振動素子、弾性表面波共振子、その他の圧電振動素子、ＭＥＭＳ共振素子等を用いても良い。
第１凹部３１１ａには、２つの端子３４１が設けられている。振動素子６のパッド電極６２２と、一方の端子３４１との間は、接合部材Ｂ２により電気的に接続される。振動素子６のパッド電極６３２と、他方の端子３４１との間は、ボンディングワイヤーＢＷ３により電気的に接続される。
【0022】
図４に示すように、内側パッケージ３は、第３上側凹部２１１ｃの底面に、例えば、シリコーン樹脂からなる接合部材Ｂ３を介して固定される。なお、接合部材Ｂ３は、シリコーン樹脂に限定するものではなく、絶縁性で熱伝導率が低い接合部材であれば良く、例えば、エポキシ樹脂等の各種樹脂材料を用いても良い。
このような構成によれば、内側パッケージ３と外側パッケージ２とが接合部材Ｂ３によって断熱されるため、温度制御素子７の熱が外側パッケージ２を介して外部に逃げ難くなる。
このような構成によれば、内側パッケージ３と外側パッケージ２とが接合部材Ｂ３によって断熱されるため、温度制御素子７の熱が外側パッケージ２を介して外部に逃げ難くなる。
【0023】
＊＊＊実装面の配線態様＊＊＊
図７は、内側パッケージの実装面の平面図であり、図３に対応している。図８は、比較例における実装面の平面図であり、図７に対応している。
図７に示すように、実装面９０は、略長方形状をなしており、Ｘマイナス側の短辺を第１辺９１としたときに、第１辺９１の対辺であるＸプラス側の短辺が第２辺９２となる。そして、第１辺９１および第２辺９２と交差するＹプラス側の長辺を第３辺９３とし、第３辺９３の対辺であるＹマイナス側の長辺が第４辺９４となる。
図７は、内側パッケージの実装面の平面図であり、図３に対応している。図８は、比較例における実装面の平面図であり、図７に対応している。
図７に示すように、実装面９０は、略長方形状をなしており、Ｘマイナス側の短辺を第１辺９１としたときに、第１辺９１の対辺であるＸプラス側の短辺が第２辺９２となる。そして、第１辺９１および第２辺９２と交差するＹプラス側の長辺を第３辺９３とし、第３辺９３の対辺であるＹマイナス側の長辺が第４辺９４となる。
【0024】
実装面９０には、端子部としての複数の端子８３が設けられている。詳しくは、第１辺９１に沿って端子８３ａ，８３ｂ，８３ｃがＹプラス方向からＹマイナス方向に向かってこの順番で配置されている。同様に、第２辺９２に沿って端子８３ｄ，８３ｅ，８３ｆがＹマイナス方向からＹプラス方向に向かってこの順番で配置されている。
複数の端子８３のうち、端子８３ａ，８３ｃ，８３ｄ，８３ｆは、長方形の頂点部分に位置している。換言すれば、端子８３ａ，８３ｃ，８３ｄ，８３ｆは、実装面９０のコーナー部に設けられている。
複数の端子８３のうち、端子８３ａ，８３ｃ，８３ｄ，８３ｆは、長方形の頂点部分に位置している。換言すれば、端子８３ａ，８３ｃ，８３ｄ，８３ｆは、実装面９０のコーナー部に設けられている。
【0025】
好適例において、端子８３ａは、外部からの制御信号が入力される外部制御端子（Ｖｃ）である。
端子８３ｂは、温度制御素子７の高電位側電源端子である。つまり、ヒーターＶＤＤ端子である。端子８３ｂからは第１伝熱配線８５が実装面９０の中央側に延在した後、屈曲して、第３辺９３に向かって延在している。第１伝熱配線８５の面積は、点線で示された端子８３ｂの２倍以上であり、その太さは、屈曲部分以降で、端子８３ｂよりも太くなっている。また、第１伝熱配線８５の面積は、角部の端子８３ａ，８３ｃ，８３ｄ，８３ｆよりも大きい。第１伝熱配線８５は、第３辺９３でキャスタレーションにより内側ベース３１の外側側壁を通る配線となり、内側ベース３１の内部に延在し、温度制御素子７と電気的に接続される。
端子８３ｃは、第２回路素子８の高電位側電源端子である。つまり、発振回路用の信号回路ＶＤＤ端子である。
端子８３ｂは、温度制御素子７の高電位側電源端子である。つまり、ヒーターＶＤＤ端子である。端子８３ｂからは第１伝熱配線８５が実装面９０の中央側に延在した後、屈曲して、第３辺９３に向かって延在している。第１伝熱配線８５の面積は、点線で示された端子８３ｂの２倍以上であり、その太さは、屈曲部分以降で、端子８３ｂよりも太くなっている。また、第１伝熱配線８５の面積は、角部の端子８３ａ，８３ｃ，８３ｄ，８３ｆよりも大きい。第１伝熱配線８５は、第３辺９３でキャスタレーションにより内側ベース３１の外側側壁を通る配線となり、内側ベース３１の内部に延在し、温度制御素子７と電気的に接続される。
端子８３ｃは、第２回路素子８の高電位側電源端子である。つまり、発振回路用の信号回路ＶＤＤ端子である。
【0026】
端子８３ｄは、第２回路素子８からのクロック信号出力端子である。
端子８３ｅは、温度制御素子７の低電位側電源端子である。つまり、ヒーターＧＮＤ端子である。端子８３ｅからは第２伝熱配線８６が第４辺９４に向かって延在している。端子８３ｅからは第２伝熱配線８６が実装面９０の中央側に延在した後、屈曲して、第４辺９４に向かって延在している。第２伝熱配線８６の面積は、点線で示された端子８３ｅの２倍以上であり、その太さは、屈曲部分以降で、端子８３ｅよりも太くなっている。また、第２伝熱配線８６の面積は、角部の端子８３ａ，８３ｃ，８３ｄ，８３ｆよりも大きい。第２伝熱配線８６は、第２辺９２から第４辺９４にＬ字状に屈曲することで、クロック信号出力端子である端子８３ｄの周囲に延在している。なお、第１伝熱配線８５、第２伝熱配線８６は、高電位と低電位とが入れ替っていても良く、また、いずれか１方だけ設けられることでも良い。第２伝熱配線８６は、第４辺９４でキャスタレーションにより内側ベース３１の外側側壁を通る配線となり、内側ベース３１の内部に延在し、温度制御素子７と電気的に接続される。
端子８３ｆは、第２回路素子８の低電位側電源端子である。つまり、発振回路用の信号回路ＶＤＤ端子である。
端子８３ｅは、温度制御素子７の低電位側電源端子である。つまり、ヒーターＧＮＤ端子である。端子８３ｅからは第２伝熱配線８６が第４辺９４に向かって延在している。端子８３ｅからは第２伝熱配線８６が実装面９０の中央側に延在した後、屈曲して、第４辺９４に向かって延在している。第２伝熱配線８６の面積は、点線で示された端子８３ｅの２倍以上であり、その太さは、屈曲部分以降で、端子８３ｅよりも太くなっている。また、第２伝熱配線８６の面積は、角部の端子８３ａ，８３ｃ，８３ｄ，８３ｆよりも大きい。第２伝熱配線８６は、第２辺９２から第４辺９４にＬ字状に屈曲することで、クロック信号出力端子である端子８３ｄの周囲に延在している。なお、第１伝熱配線８５、第２伝熱配線８６は、高電位と低電位とが入れ替っていても良く、また、いずれか１方だけ設けられることでも良い。第２伝熱配線８６は、第４辺９４でキャスタレーションにより内側ベース３１の外側側壁を通る配線となり、内側ベース３１の内部に延在し、温度制御素子７と電気的に接続される。
端子８３ｆは、第２回路素子８の低電位側電源端子である。つまり、発振回路用の信号回路ＶＤＤ端子である。
【0027】
換言すれば、第１パッケージとしての内側パッケージ３は、実装面９０に設けられ、温度制御素子７の高電位側電源および低電位側電源の一方に接続された第１伝熱配線８５と、他方に接続された第２伝熱配線８６と、を有する。また、第１伝熱配線８５は、平面視で端子８３ｂから実装面９０の中央部側に延在している。また、端子部は、発振回路用の高電位側電源電圧が供給される端子８３ｃと、発振回路用の低電位側電源電圧が供給される端子８３ｆと、を含む。また、実装面９０の平面視で、第２伝熱配線８６は、クロック信号出力端子である端子８３ｄの周囲に延在している。また、第１伝熱配線８５の面積は、少なくともいずれかの端子８３の面積の２倍以上である。第１伝熱配線８５の面積は、端子部に含まれる少なくともいずれかの端子８３の面積より大きい。
【0028】
このように、温度制御素子７の電源ラインである端子８３ｂ，８３ｅと、発振回路である第２回路素子８の電源ラインである端子８３ｃ，８３ｆとを、電気的に切り分けている。これは、ヒーターを含む温度制御素子７の消費電流の変化が大きいため、両者の電源ラインを同一とした場合には、ＩＲドロップにより発振回路のクロック信号が不安定となる虞があるからである。
換言すれば、第１パッケージとしての内側パッケージ３は、実装面９０のコーナー部に設けられた端子８３ａ，８３ｃ，８３ｄ，８３ｆと、実装面９０に設けられ、温度制御素子７の高電位側電源および低電位側電源の一方に接続された第１伝熱配線８５と、を有する。また、実装面９０は、第１辺９１と、第１辺９１の対辺である第２辺９２と、第１辺９１および第２辺９２と交差する第３辺９３と、第３辺９３の対辺である第４辺９４と、を有し、端子部は、第１辺９１および第２辺９２に沿って設けられた複数の端子を含み、第１伝熱配線８５は、第３辺９３から第１辺９１に向かって延在し、第２伝熱配線８６は、第４辺９４から第２辺９２に向かって延在する。
換言すれば、第１パッケージとしての内側パッケージ３は、実装面９０のコーナー部に設けられた端子８３ａ，８３ｃ，８３ｄ，８３ｆと、実装面９０に設けられ、温度制御素子７の高電位側電源および低電位側電源の一方に接続された第１伝熱配線８５と、を有する。また、実装面９０は、第１辺９１と、第１辺９１の対辺である第２辺９２と、第１辺９１および第２辺９２と交差する第３辺９３と、第３辺９３の対辺である第４辺９４と、を有し、端子部は、第１辺９１および第２辺９２に沿って設けられた複数の端子を含み、第１伝熱配線８５は、第３辺９３から第１辺９１に向かって延在し、第２伝熱配線８６は、第４辺９４から第２辺９２に向かって延在する。
【0029】
端子８３、第１伝熱配線８５、および、第２伝熱配線８６の材質は、下地層の上に最表層としてＡｕ層を備えた積層配線構造が好ましい。下地層は、例えば、Ｗ層、Ｎｉ層とする。なお、この構成に限定するものではなく、下地層はＴｉＷ層、Ｃｕ層、Ｔｉ層であっても良く、最表層がＡｕ層であれば良い。なお、Ｃｕ層を含む場合は、Ａｕ層との間に、両者の接触による拡散を防ぐための金属バリア層を設けることが好ましい。複数の金属層の形成方法は、例えば、スパッタ法や、めっき法など、公知の成膜法を用いることができる。このような積層配線構造を用いることにより、熱伝導率が高く、配線抵抗が低い端子８３、第１伝熱配線８５、および、第２伝熱配線８６を形成することができる。
【0030】
図３に戻る。
図３に示すように、第１伝熱配線８５の端部の端子８３ｂと、外側パッケージ２の端子７３ｂとの間は、２本のボンディングワイヤーＢＷ２で接続されている。同様に、第２伝熱配線８６の端部の端子８３ｅと、外側パッケージ２の端子７３ｅとの間は、２本のボンディングワイヤーＢＷ２で接続されている。なお、２本に限定するものではなく、複数本であれば良い。これは、配線本数を増やして電流容量を大きくするためである。
換言すれば、第１伝熱配線８５における第１辺９１側の端子８３ｂは、複数のボンディングワイヤーＢＷ２を介して外側パッケージ２に電気的に接続され、第２伝熱配線８６における第２辺９２側の端子８３ｅは、複数のボンディングワイヤーＢＷ２を介して外側パッケージ２に電気的に接続される。
図３に示すように、第１伝熱配線８５の端部の端子８３ｂと、外側パッケージ２の端子７３ｂとの間は、２本のボンディングワイヤーＢＷ２で接続されている。同様に、第２伝熱配線８６の端部の端子８３ｅと、外側パッケージ２の端子７３ｅとの間は、２本のボンディングワイヤーＢＷ２で接続されている。なお、２本に限定するものではなく、複数本であれば良い。これは、配線本数を増やして電流容量を大きくするためである。
換言すれば、第１伝熱配線８５における第１辺９１側の端子８３ｂは、複数のボンディングワイヤーＢＷ２を介して外側パッケージ２に電気的に接続され、第２伝熱配線８６における第２辺９２側の端子８３ｅは、複数のボンディングワイヤーＢＷ２を介して外側パッケージ２に電気的に接続される。
【0031】
図８は、比較例の従来の実装面９９の平面図を示している。
図８に示すように、従来の実装面９９では、ワイヤーボンディング実装に必要な端子８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄ，８３ｅ，８３ｆが設けられているだけで、実装面９９の殆どが内側ベース３１の下地剥き出しとなっていた。図５で説明したように、ヒーターとしての温度制御素子７のサイズは小さいため、内側ベース３１の中央部と端部とで温度差が生じ、結果として振動素子６に温度ムラが生じてしまい、発振周波数の安定度を低下させる要因となっていた。
図８に示すように、従来の実装面９９では、ワイヤーボンディング実装に必要な端子８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄ，８３ｅ，８３ｆが設けられているだけで、実装面９９の殆どが内側ベース３１の下地剥き出しとなっていた。図５で説明したように、ヒーターとしての温度制御素子７のサイズは小さいため、内側ベース３１の中央部と端部とで温度差が生じ、結果として振動素子６に温度ムラが生じてしまい、発振周波数の安定度を低下させる要因となっていた。
【0032】
これに対して、図７に示す本実施形態の実装面９０には、中央部に２本の太い配線パターンである第１伝熱配線８５、第２伝熱配線８６が設けられている。第１伝熱配線８５はヒーターＶＤＤ配線で、第２伝熱配線８６はヒーターＧＮＤ配線であり、温度制御素子７に接続している。
このように、発熱源である温度制御素子７につながる配線である第１伝熱配線８５、第２伝熱配線８６を実装面９０に引き出すことにより、温度制御素子７からの熱を伝達し、内側パッケージ３の温度を均一にすることができる。また、キャスタレーションにより内側ベース３１の外側側壁にも配線があるため、より内側パッケージ３全体の温度の均一化を図ることができる。
このように、発熱源である温度制御素子７につながる配線である第１伝熱配線８５、第２伝熱配線８６を実装面９０に引き出すことにより、温度制御素子７からの熱を伝達し、内側パッケージ３の温度を均一にすることができる。また、キャスタレーションにより内側ベース３１の外側側壁にも配線があるため、より内側パッケージ３全体の温度の均一化を図ることができる。
【0033】
また、比較例のように、実装面９９に実装用の端子８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄ，８３ｅ，８３ｆだけを設けるためには、内側ベース３１内に当該端子に接続する配線層を設ける必要があるが、配線層を設けると絶縁層も必要となり、結果的に内層数が増えてしまい、内側ベース３１が厚くなり、内側パッケージ３の高さが厚くなっていた。
これに対して、本実施形態の実装面９０によれば、内側ベース３１の外周に配線を設けることにより内層数を減らすことができるため、内側パッケージ３の低背化を実現することができる。
これに対して、本実施形態の実装面９０によれば、内側ベース３１の外周に配線を設けることにより内層数を減らすことができるため、内側パッケージ３の低背化を実現することができる。
【0034】
＊＊＊外側パッケージ裏面の実装態様＊＊＊
図９は、電圧制御型水晶発振器の断面図である。図１０は、電圧制御型水晶発振器を下面側から見た平面図である。
電圧制御型水晶発振器５は、後述するＰＬＬ回路４２（図１１）に含まれる発振器である。
図９は、電圧制御型水晶発振器の断面図である。図１０は、電圧制御型水晶発振器を下面側から見た平面図である。
電圧制御型水晶発振器５は、後述するＰＬＬ回路４２（図１１）に含まれる発振器である。
【0035】
図９に示すように、電圧制御型水晶発振器５は、パッケージ５１と、パッケージ５１に収容された振動素子５５および回路素子５９と、を有する。
パッケージ５１は、ベース５２およびリッド５３を有する。ベース５２は、箱状をなし、下面５２ｂに開口する凹部５２１を有する。また、リッド５３は、板状をなし、凹部５２１の開口を塞ぐようにして、シールリング、低融点ガラス等の封止部材５４を介してベース５２の下面５２ｂに接合されている。これにより、凹部５２１が気密封止され、パッケージ５１内に収容空間Ｓ５が形成される。そして、収容空間Ｓ５に振動素子５５および回路素子５９が収容されている。
パッケージ５１は、ベース５２およびリッド５３を有する。ベース５２は、箱状をなし、下面５２ｂに開口する凹部５２１を有する。また、リッド５３は、板状をなし、凹部５２１の開口を塞ぐようにして、シールリング、低融点ガラス等の封止部材５４を介してベース５２の下面５２ｂに接合されている。これにより、凹部５２１が気密封止され、パッケージ５１内に収容空間Ｓ５が形成される。そして、収容空間Ｓ５に振動素子５５および回路素子５９が収容されている。
【0036】
なお、ベース５２およびリッド５３の構成材料としては、それぞれ、特に限定されないが、例えば、ベース５２をアルミナ、チタニア等の各種セラミック材料で構成し、リッド５３をコバール等の各種金属材料で構成することができる。これにより、丈夫で機械的強度に優れたパッケージ５１となる。また、両者の線膨張係数をほぼ等しくすることができ、パッケージ５１に生じる熱応力の低減を図ることもできる。そのため、振動素子５５に応力が加わり難くなり、振動素子５５の振動特性が安定する。
【0037】
収容空間Ｓ５について詳細に説明すると、凹部５２１は、下面５２ｂに開口する第１凹部５２１ａと、第１凹部５２１ａの底面に開口し、第１凹部５２１ａよりも開口が小さい第２凹部５２１ｂと、第２凹部５２１ｂの底面に開口し、第２凹部５２１ｂよりも開口が小さい第３凹部５２１ｃと、を有する。そして、第１凹部５２１ａの底面に振動素子５５が配置され、第３凹部５２１ｃの底面に回路素子５９が配置されている。収容空間Ｓ５は、気密であり、減圧状態、好ましくはより真空に近い状態となっている。これにより、収容空間Ｓ５の粘性抵抗が減り、振動素子５５の振動特性が向上する。
【0038】
また、ベース５２には、第１凹部５２１ａの底面に配置された複数の内部端子５６１と、第２凹部５２１ｂの底面に配置された複数の内部端子５６２と、ベース５２の上面５２ａに配置された複数の外部端子５６４と、が配置されている。また、各内部端子５６１は、導電性の接合部材Ｂ４を介して振動素子５５と電気的に接続され、各内部端子５６２は、ボンディングワイヤーＢＷ６を介して回路素子５９と電気的に接続されている。これら各端子５６１、５６２、５６４は、ベース５２内に形成された図示しない内部配線を介して適宜電気的に接続されており、振動素子５５、回路素子５９および外部端子５６４を電気的に接続している。このようなパッケージ５１においては、外部端子５６４を介してその内外が電気的に接続される。
【0039】
図１０に示す、振動素子５５は、ＡＴカット水晶振動素子である。
振動素子５５は、ＡＴカットで切り出された長方形状の水晶基板５５１と、水晶基板５５１の上下面に対向配置された励振電極５５３ａ、５５４ａと、水晶基板５５１の上面に配置されたパッド電極５５３ｂ、５５４ｂと、励振電極５５３ａ、５５４ａとパッド電極５５３ｂ、５５４ｂとを接続する引出電極５５３ｃ、５５４ｃと、を有する。
振動素子５５は、ＡＴカットで切り出された長方形状の水晶基板５５１と、水晶基板５５１の上下面に対向配置された励振電極５５３ａ、５５４ａと、水晶基板５５１の上面に配置されたパッド電極５５３ｂ、５５４ｂと、励振電極５５３ａ、５５４ａとパッド電極５５３ｂ、５５４ｂとを接続する引出電極５５３ｃ、５５４ｃと、を有する。
【0040】
以上、振動素子５５について説明したが、その構成は、特に限定されない。例えば、水晶基板５５１の平面視形状は、長方形に限定されず、円形、長方形以外の矩形、その他の多角形であってもよい。また、水晶基板５５１の外縁部を研削するベベル加工や、水晶基板５５１の上面および下面を凸曲面とするコンベックス加工が施されていてもよい。また、振動素子５５として、ＡＴカット水晶振動素子ではなく、ＳＣカット水晶振動素子、ＢＴカット水晶振動素子、音叉型水晶振動素子、弾性表面波共振子、その他の圧電振動素子、ＭＥＭＳ共振素子等を用いてもよい。
【0041】
このような振動素子５５は、その端部において、第１凹部５２１ａの底面に一対の接合部材Ｂ４を介して固定されている。また、接合部材Ｂ４を介してパッド電極５５３ｂ、５５４ｂと各内部端子５６１とが電気的に接続されている。ただし、振動素子５５の固定方法や電気接続方法としては、特に限定されない。
【0042】
図９に戻る。
回路素子５９は、振動素子５５を発振する発振回路５９１を有する。このような回路素子５９は、能動面を下側に向けて第３凹部５２１ｃの底面に配置され、ボンディングワイヤーＢＷ６を介して複数の内部端子５６２と電気的に接続されている。
図９に示すように、電圧制御型水晶発振器５は、導電性の接合部材Ｂ１を介して下側凹部２１２の底面に固定されている。また、接合部材Ｂ１を介して外部端子５６４と内部端子２４３とが電気的に接続されている。
回路素子５９は、振動素子５５を発振する発振回路５９１を有する。このような回路素子５９は、能動面を下側に向けて第３凹部５２１ｃの底面に配置され、ボンディングワイヤーＢＷ６を介して複数の内部端子５６２と電気的に接続されている。
図９に示すように、電圧制御型水晶発振器５は、導電性の接合部材Ｂ１を介して下側凹部２１２の底面に固定されている。また、接合部材Ｂ１を介して外部端子５６４と内部端子２４３とが電気的に接続されている。
【0043】
【0044】
温度制御用回路４１は、温度センサー７１（図５）の出力信号に基づき、発熱回路７２の抵抗を流れる電流量を制御し、振動素子６を一定温度に保つための回路である。例えば、温度制御用回路４１は、温度センサー７１の出力信号から判定される現在の温度が設定された基準温度よりも低い場合には、発熱回路７２の抵抗に所望の電流を流し、現在の温度が基準温度よりも高い場合には発熱回路７２の抵抗に電流が流れないように制御する。また、例えば、温度制御用回路４１は、現在の温度と基準温度との差に応じて、発熱回路７２の抵抗を流れる電流量を増減させるように制御してもよい。また、前述したように、温度制御用回路４１は、第２回路素子８内に設けられた温度センサーの検出結果に基づいて発熱回路７２を制御してもよい。
【0045】
図１１は、第１回路素子に含まれるＰＬＬ回路を示す回路図である。
ＰＬＬ回路４２は、発振回路８１から出力される発振信号である基準周波数信号が入力される第１位相比較器４２１と、第１ローパスフィルター４２２と、第１ローパスフィルター４２２からの直流信号が入力される電圧制御型発振器４２３と、電圧制御型発振器４２３から出力される周波数信号が入力される第１分周器４２４と、を有する。そして、第１分周器４２４で分周された周波数信号は、第１位相比較器４２１に入力される。第１位相比較器４２１では、基準周波数信号と周波数信号との間の位相差を検出し、第１ローパスフィルター４２２に出力する。第１ローパスフィルター４２２では第１位相比較器４２１からの出力信号から高周波成分を除去し、電圧に変換して電圧制御型発振器４２３を制御する直流信号として出力される。
ＰＬＬ回路４２は、発振回路８１から出力される発振信号である基準周波数信号が入力される第１位相比較器４２１と、第１ローパスフィルター４２２と、第１ローパスフィルター４２２からの直流信号が入力される電圧制御型発振器４２３と、電圧制御型発振器４２３から出力される周波数信号が入力される第１分周器４２４と、を有する。そして、第１分周器４２４で分周された周波数信号は、第１位相比較器４２１に入力される。第１位相比較器４２１では、基準周波数信号と周波数信号との間の位相差を検出し、第１ローパスフィルター４２２に出力する。第１ローパスフィルター４２２では第１位相比較器４２１からの出力信号から高周波成分を除去し、電圧に変換して電圧制御型発振器４２３を制御する直流信号として出力される。
【0046】
なお、第１分周器４２４は、例えば、整数の分周比を切り替えて平均的に小数の分周比とすることにより、小数の分周比を設定可能である。これにより、第１位相比較器４２１、第１ローパスフィルター４２２、電圧制御型発振器４２３および第１分周器４２４で構成される前段のＰＬＬ回路部分は、小数分周ＰＬＬ回路（フラクショナルＰＬＬ回路）として機能する。その結果、小数分周ＰＬＬ回路では、任意の周波数の信号を出力することが可能になる。
【0047】
また、ＰＬＬ回路４２は、電圧制御型発振器４２３から出力される周波数信号が入力される第２位相比較器４２５と、第２ローパスフィルター４２６と、電圧制御型水晶発振器５と、電圧制御型水晶発振器５から出力される周波数信号が入力される第２分周器４２７と、を有する。そして、第２分周器４２７で分周された周波数信号は、第２位相比較器４２５に入力される。第２位相比較器４２５では、電圧制御型発振器４２３から出力される周波数信号と第２分周器４２７で分周された周波数信号との間の位相差を検出し、第２ローパスフィルター４２６に出力する。第２ローパスフィルター４２６では第２位相比較器４２５からの出力信号から高周波成分を除去し、電圧に変換して電圧制御型水晶発振器５を制御する直流信号（周波数制御信号）として出力される。
【0048】
なお、第２分周器４２７は、例えば、入力された信号を整数分周する整数分周器である。これにより、第２位相比較器４２５、第２ローパスフィルター４２６、電圧制御型水晶発振器５および第２分周器４２７で構成される後段のＰＬＬ回路部分は、整数分周ＰＬＬ回路（インテジャーＰＬＬ回路）として機能する。整数分周ＰＬＬ回路では、位相ノイズが比較的少なく、回路構成も比較的単純な回路とすることができる。
【0049】
そして、電圧制御型水晶発振器５からは、直流信号の電圧に応じた周波数信号が出力バッファー回路４３に向けて出力される。つまり、電圧制御型水晶発振器５は、発振回路８１から出力される基準周波数信号に基づいて発振周波数が制御される。
【0050】
ＰＬＬ回路４２を構成する各回路要素のうち、電圧制御型水晶発振器５については、第１回路素子４と別体で構成されているが、その他の要素についても、第１回路素子４と別体で構成されていてもよい。例えば、第１、第２ローパスフィルター４２２、４２６を第１回路素子４と別体で構成し、下側凹部２１２の底面に、電圧制御型水晶発振器５と並べて配置してもよい。
【0051】
図１２は、発振器を下面側から見た平面図である。
図１２に示すように、電圧制御型水晶発振器５は、下側凹部２１２の底面に配置されており、その周囲を脚部２９で囲まれている。そのため、脚部２９が防風壁の機能を発揮し、電圧制御型水晶発振器５に風が当たり難くなる。よって、風による電圧制御型水晶発振器５の温度変動が抑制され、出力バッファー回路４３から出力される出力信号の位相ノイズ特性の悪化を効果的に抑制することができる。
図１２に示すように、電圧制御型水晶発振器５は、下側凹部２１２の底面に配置されており、その周囲を脚部２９で囲まれている。そのため、脚部２９が防風壁の機能を発揮し、電圧制御型水晶発振器５に風が当たり難くなる。よって、風による電圧制御型水晶発振器５の温度変動が抑制され、出力バッファー回路４３から出力される出力信号の位相ノイズ特性の悪化を効果的に抑制することができる。
【0052】
以上、述べた通り、本実施形態の発振器１００によれば、以下の効果を得ることができる。
発振器１００は、振動素子６と、振動素子６の温度を制御する温度制御素子７と、振動素子６および温度制御素子７を収容する内側パッケージ３と、を備え、内側パッケージ３は、実装面９０のコーナー部に設けられた端子８３ａ，８３ｃ，８３ｄ，８３ｆと、実装面９０に設けられ、温度制御素子７の高電位側電源および低電位側電源の一方に接続された第１伝熱配線８５と、を有する。
発振器１００は、振動素子６と、振動素子６の温度を制御する温度制御素子７と、振動素子６および温度制御素子７を収容する内側パッケージ３と、を備え、内側パッケージ３は、実装面９０のコーナー部に設けられた端子８３ａ，８３ｃ，８３ｄ，８３ｆと、実装面９０に設けられ、温度制御素子７の高電位側電源および低電位側電源の一方に接続された第１伝熱配線８５と、を有する。
【0053】
この構成によれば、実装面９０には、中央部に太い配線パターンである第１伝熱配線８５が設けられる。第１伝熱配線８５はヒーターＶＤＤ配線であり、温度制御素子７に接続している。
これにより、発熱源である温度制御素子７につながる配線である第１伝熱配線８５を実装面９０に引き出すことにより、温度制御素子７からの熱を伝達し、内側パッケージ３の温度を均一にすることができる。
よって、内側パッケージ３内で温度差が生じてしまい、当該温度差により振動素子６にも温度ムラが生じていた従来の発振器と異なり、発振器１００によれば、内側パッケージ３の温度を均一化できるため、振動素子６における温度ムラが低減され、発振周波数の安定度を高めることができる。
従って、発振周波数の安定度が高い発振器１００を提供することができる。
これにより、発熱源である温度制御素子７につながる配線である第１伝熱配線８５を実装面９０に引き出すことにより、温度制御素子７からの熱を伝達し、内側パッケージ３の温度を均一にすることができる。
よって、内側パッケージ３内で温度差が生じてしまい、当該温度差により振動素子６にも温度ムラが生じていた従来の発振器と異なり、発振器１００によれば、内側パッケージ３の温度を均一化できるため、振動素子６における温度ムラが低減され、発振周波数の安定度を高めることができる。
従って、発振周波数の安定度が高い発振器１００を提供することができる。
【0054】
また、第１伝熱配線８５の面積は、端子部に含まれる少なくともいずれかの端子８３の面積より大きい。
これによれば、大きな面積で実装面９０を加熱できるため、内側パッケージ３の温度を効率良く均一化できる。
これによれば、大きな面積で実装面９０を加熱できるため、内側パッケージ３の温度を効率良く均一化できる。
【0055】
また、第１伝熱配線８５の面積は、少なくともいずれかの端子８３の面積の２倍以上である。これによれば、大きな面積で実装面９０を加熱できるため、内側パッケージ３の温度を効率良く均一化できる。
【0056】
また、振動素子６を発振させる発振回路としての第２回路素子８をさらに備え、第２回路素子８は、内側パッケージ３に収容され、端子部は、発振回路用の高電位側電源電圧が供給される端子８３ｃと、発振回路用の低電位側電源電圧が供給される端子８３ｆと、を含む。これによれば、温度制御素子７の電源ラインである端子８３ｂ，８３ｅと、第２回路素子８の電源ラインである端子８３ｃ，８３ｆとを、電気的に切り分けることができる。仮に、両者の電源ラインを同一とした場合には、ヒーターを含む温度制御素子７の消費電流の変化が大きいため、第２回路素子８の電源系にＩＲドロップが生じてクロック信号が不安定となる虞があったが、電源系を切り分けたことにより、クロック信号に影響が及ぶことはない。つまり、温度制御素子７の電源系が不安定になったとしても、その影響が第２回路素子８に及んで発振周波数を不安定にさせることを防止できる。
【0057】
また、第１伝熱配線８５は、平面視で端子８３ｂから実装面９０の中央部側に延在している。これによれば、実装面９０の中央側を第１伝熱配線８５で覆い、実装面９０を加熱できるため、内側パッケージ３の温度を効率良く均一化できる。換言すれば、実装面９０の端に設けた場合に比べ、より温度ムラを低減できる。
【0058】
また、内側パッケージ３を収容する第２パッケージとしての外側パッケージ２を備え、内側パッケージ３は、実装面９０と反対側の面が外側パッケージ２に接合され、端子８３は、ボンディングワイヤーＢＷ２を介して外側パッケージ２に電気的に接続されている。
これによれば、内側パッケージ３は熱的に独立しているため、外側パッケージ２の影響を受けずに内側パッケージ３の温度を均一化できる。
これによれば、内側パッケージ３は熱的に独立しているため、外側パッケージ２の影響を受けずに内側パッケージ３の温度を均一化できる。
【0059】
また、内側パッケージ３は、実装面９０に設けられ、温度制御素子７の高電位側電源および低電位側電源の他方に接続された第２伝熱配線８６と、を有する。
これによれば、実装面９０には、中央部に２本の太い配線パターンである第１伝熱配線８５と、第２伝熱配線８６とが設けられる。第１伝熱配線８５はヒーターＶＤＤ配線で、第２伝熱配線８６はヒーターＧＮＤ配線であり、温度制御素子７に接続している。
これにより、発熱源である温度制御素子７につながる配線である第１伝熱配線８５、第２伝熱配線８６を実装面９０に引き出すことにより、温度制御素子７からの熱を伝達し、内側パッケージ３の温度をより効率的に均一にすることができる。
これによれば、実装面９０には、中央部に２本の太い配線パターンである第１伝熱配線８５と、第２伝熱配線８６とが設けられる。第１伝熱配線８５はヒーターＶＤＤ配線で、第２伝熱配線８６はヒーターＧＮＤ配線であり、温度制御素子７に接続している。
これにより、発熱源である温度制御素子７につながる配線である第１伝熱配線８５、第２伝熱配線８６を実装面９０に引き出すことにより、温度制御素子７からの熱を伝達し、内側パッケージ３の温度をより効率的に均一にすることができる。
【0060】
また、端子部は、振動素子６を発振させて生成されたクロック信号が出力されるクロック信号出力端子である端子８３ｄを含み、実装面９０の平面視で、第２伝熱配線８６は、端子８３ｄの周囲に延在している。
これによれば、第２伝熱配線８６により端子８３ｄをシールドすることで、クロック信号のノイズを低減することができる。
これによれば、第２伝熱配線８６により端子８３ｄをシールドすることで、クロック信号のノイズを低減することができる。
【0061】
また、実装面９０は、第１辺９１と、第１辺９１の対辺である第２辺９２と、第１辺９１および第２辺９２と交差する第３辺９３と、第３辺９３の対辺である第４辺９４と、を有し、端子部は、第１辺９１および第２辺９２に沿って設けられた複数の端子を含み、第１伝熱配線８５は、第３辺９３から第１辺９１に向かって延在し、第２伝熱配線８６は、第４辺９４から第２辺９２に向かって延在する。
これによれば、第１伝熱配線８５、第２伝熱配線８６を長く延在させることにより、温度ムラをより低減できる。加えて、ボンディングワイヤーによる接続を第１辺９１側と、第２辺９２側とに揃えることができる。
これによれば、第１伝熱配線８５、第２伝熱配線８６を長く延在させることにより、温度ムラをより低減できる。加えて、ボンディングワイヤーによる接続を第１辺９１側と、第２辺９２側とに揃えることができる。
【0062】
また、内側パッケージ３を収容する外側パッケージ２を備え、第１伝熱配線８５における第１辺９１側の端子８３ｂは、複数のボンディングワイヤーＢＷ２を介して外側パッケージ２に電気的に接続され、第２伝熱配線８６における第２辺９２側の端子８３ｅは、複数のボンディングワイヤーＢＷ２を介して外側パッケージ２に電気的に接続される。
これによれば、接着剤等の接合面積が広くなる部材ではなく、ボンディングワイヤーで接続することにより、熱の逃げを抑制し、内側パッケージ３を熱的に独立して温度管理できる。さらに、発振回路よりも大きな電流が必要なヒーターを含む温度制御素子７には、ボンディングワイヤーの配線本数を増やすことにより電流容量を大きくし、必要とする電流を供給することができる。
これによれば、接着剤等の接合面積が広くなる部材ではなく、ボンディングワイヤーで接続することにより、熱の逃げを抑制し、内側パッケージ３を熱的に独立して温度管理できる。さらに、発振回路よりも大きな電流が必要なヒーターを含む温度制御素子７には、ボンディングワイヤーの配線本数を増やすことにより電流容量を大きくし、必要とする電流を供給することができる。
【0063】
実施形態２
＊＊＊実装面における異なる配線態様＊＊＊
図１３は、実施形態２に係る実装面の一態様の平面図であり、図７に対応している。図１４は、実装面の異なる態様の平面図であり、図７に対応している。
上記実施形態では、実装面９０に第１伝熱配線８５、第２伝熱配線８６を設けるものとして説明したがこれに限定するものではなく、伝熱配線が設けられていれば良い。以下、上記実施形態と同じ部位には、同じ付番を付し、重複する説明は省略する。
＊＊＊実装面における異なる配線態様＊＊＊
図１３は、実施形態２に係る実装面の一態様の平面図であり、図７に対応している。図１４は、実装面の異なる態様の平面図であり、図７に対応している。
上記実施形態では、実装面９０に第１伝熱配線８５、第２伝熱配線８６を設けるものとして説明したがこれに限定するものではなく、伝熱配線が設けられていれば良い。以下、上記実施形態と同じ部位には、同じ付番を付し、重複する説明は省略する。
【0064】
図１３に示すように、本実施形態の実装面１９０では、ヒーターＧＮＤ配線である第２伝熱配線８６が、実装面１９０の中央に大きくベタパターン状に設けられている。この点以外は、実施形態１での説明と同じである。
この構成であっても、発熱源である温度制御素子７につながる配線である第２伝熱配線８６を実装面１９０に引き出すことにより、温度制御素子７からの熱を伝達し、内側パッケージ３の温度を均一にすることができる。さらに、第２伝熱配線８６が大きなベタパターン状に設けられているため、より伝熱効率が高くなり、効率的に温度ムラを低減することができる。なお、第２伝熱配線８６に替えて、ヒーターＶＤＤ配線である第１伝熱配線８５をベタパターン化しても良く、この構成でも、同様の作用効果を得ることができる。よって、実装面１９０を備え、発振周波数の安定度が高い発振器１００を提供することができる。
この構成であっても、発熱源である温度制御素子７につながる配線である第２伝熱配線８６を実装面１９０に引き出すことにより、温度制御素子７からの熱を伝達し、内側パッケージ３の温度を均一にすることができる。さらに、第２伝熱配線８６が大きなベタパターン状に設けられているため、より伝熱効率が高くなり、効率的に温度ムラを低減することができる。なお、第２伝熱配線８６に替えて、ヒーターＶＤＤ配線である第１伝熱配線８５をベタパターン化しても良く、この構成でも、同様の作用効果を得ることができる。よって、実装面１９０を備え、発振周波数の安定度が高い発振器１００を提供することができる。
【0065】
図１４に示すように、本実施形態の異なる態様の実装面１９１では、実装面１９１の略全面に、ベタパターンである第３伝熱配線８９が設けられている。第３伝熱配線８９は、電気的にはフローティング配線である。また、端子８３と外側パッケージ２との接続は、ボンディングワイヤーではなく、内側ベース３１の外側側壁のキャスタレーションにより行われる。端子８３ｂは第３辺９３の側面のキャスタレーションで、端子８３ｅは第４辺９４の側面のキャスタレーションで、外側パッケージ２との接続が取られる。
この構成によれば、熱伝導率の良い材料から構成された第３伝熱配線８９が実装面１９１の略全面に形成されることにより、電気的にフローティングであっても、内側ベース３１の温度を均一化する効果が得られる。よって、実装面１９１を備え、発振周波数の安定度が高い発振器１００を提供することができる。
この構成によれば、熱伝導率の良い材料から構成された第３伝熱配線８９が実装面１９１の略全面に形成されることにより、電気的にフローティングであっても、内側ベース３１の温度を均一化する効果が得られる。よって、実装面１９１を備え、発振周波数の安定度が高い発振器１００を提供することができる。
【符号の説明】
【0066】
２…外側パッケージ、３…内側パッケージ、４…第１回路素子、５…電圧制御型水晶発振器、６…振動素子、７…温度制御素子、８…第２回路素子、２１…外側ベース、２１ａ…上面、２１ｂ…下面、２２…外側リッド、２３…封止部材、２５…内部配線、２７…基板、２８…壁部、２９…脚部、３１…内側ベース、３１ｂ…下面、３２…内側リッド、３３…封止部材、３５…端子、４１…温度制御用回路、４２…ＰＬＬ回路、４３…出力バッファー回路、５１…パッケージ、５２…ベース、５２ａ…上面、５２ｂ…下面、５３…リッド、５４…封止部材、５５…振動素子、５９…回路素子、６１…水晶基板、７１…温度センサー、７２…発熱回路、７３…複数の端子、７３ｂ…端子、７３ｅ…端子、８１…発振回路、８３…端子、８３ａ～８３ｆ…端子、８５…第１伝熱配線、８６…第２伝熱配線、８９…第３伝熱配線、９０…実装面、９１…第１辺、９２…第２辺、９３…第３辺、９４…第４辺、９９…実装面、１００…発振器、１９０…実装面、１９１…実装面、２００…外部装置、２１１…上側凹部、２１１ａ…第１上側凹部、２１１ｂ…第２上側凹部、２１１ｃ…第３上側凹部、２１２…下側凹部、２４１…端子、２４３…内部端子、２４４…外部端子、２４５…側面端子、３１１…凹部、３１１ａ…第１凹部、３１１ｂ…第２凹部、３１１ｃ…第３凹部、３４１…端子、３４２…端子、３４３…端子、４２１…第１位相比較器、４２２…第１ローパスフィルター、４２３…電圧制御型発振器、４２４…第１分周器、４２５…第２位相比較器、４２６…第２ローパスフィルター、４２７…第２分周器、５２１…凹部、５２１ａ…第１凹部、５２１ｂ…第２凹部、５２１ｃ…第３凹部、５５１…水晶基板、５５３ａ…励振電極、５５３ｂ…パッド電極、５５３ｃ…引出電極、５６１…内部端子、５６２…内部端子、５６４…外部端子、５９１…発振回路、６２１…励振電極、６２２…パッド電極、６３１…励振電極、６３２…パッド電極、Ｂ１…接合部材、Ｂ２…接合部材、Ｂ３…接合部材、Ｂ４…接合部材、ＢＷ１～ＢＷ６…ボンディングワイヤー、Ｓ２…外側収容空間、Ｓ３…内側収容空間、Ｓ５…収容空間。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】