特開 2024-158291 恒温槽型圧電発振器

(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】P2024158291

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】恒温槽型圧電発振器

(51)【国際特許分類】

   H03B 5/32 20060101AFI20241031BHJP

【ＦＩ】

H03B5/32 H

H03B5/32 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023073376

(22)【出願日】2023-04-27

(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】110000947

【氏名又は名称】弁理士法人あーく事務所

(72)【発明者】

【氏名】森脇 徹

(72)【発明者】

【氏名】寺田 直人

【テーマコード（参考）】

5J079

【Ｆターム（参考）】

5J079AA04

5J079BA02

5J079BA43

5J079CA04

5J079HA05

5J079HA07

5J079HA23

5J079HA25

5J079HA30

(57)【要約】

【課題】ワイヤボンディングによるワイヤの接合強度を高めることが可能な恒温槽型圧電発振器を提供する。
【解決手段】コア部５が断熱用のパッケージ２の内部に密閉状態で封入されたＯＣＸＯ１において、コア部５は、可撓性を有するコア基板４に搭載され、コア基板４は、このコア基板４の端部で非導電性接着剤７によってパッケージ２に機械的接合されており、コア部５とパッケージ２とは、ワイヤ６ａ，６ｂによって電気的接合され、コア基板４とパッケージ２の底面の間には空間２ｄが設けられている。コア基板４のうち非導電性接着剤７による接合領域と、パッケージ２の底面と距離Ｃ１が、コア基板４のうち少なくともワイヤ接続用のワイヤパッドが形成された領域でかつパッケージ２の底面と対向する領域の最下部と、パッケージ２の底面との距離Ｃ２よりも大きくなっている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コア部が断熱用のパッケージの内部に密閉状態で封入された恒温槽型圧電発振器であって、
前記コア部は、少なくとも発振用ＩＣ、圧電振動子、およびヒータ用ＩＣを含んだ構成になっており、
前記コア部は、可撓性基板に搭載され、この可撓性基板は当該可撓性基板の端部で接合材によって前記パッケージの内底面に機械的接合されており、
前記コア部と前記パッケージとは、ワイヤによって電気的接合され、
前記可撓性基板と前記パッケージの前記内底面の間には空間が設けられ、
前記可撓性基板のうち前記接合材による接合領域と、前記パッケージの前記内底面との距離が、前記可撓性基板のうち少なくともワイヤ接続用のワイヤパッドが形成された領域でかつ前記パッケージの前記内底面と対向する領域の最下部と、前記パッケージの前記内底面との距離よりも大きくなっていることを特徴とする恒温槽型圧電発振器。

【請求項2】

請求項１に記載の恒温槽型圧電発振器であって、
前記パッケージの前記内底面で前記ワイヤパッドが形成された領域には、周囲よりも肉厚に形成された凸部が設けられていることを特徴とする恒温槽型圧電発振器。

【請求項3】

請求項１または２に記載の恒温槽型圧電発振器であって、
前記可撓性基板のうち前記ワイヤパッドが形成された領域でかつ前記パッケージの前記内底面と対向する領域には、周囲よりも厚肉に形成された第２の凸部が設けられていることを特徴とする恒温槽型圧電発振器。

【請求項4】

請求項２に記載の恒温槽型圧電発振器であって、
前記凸部は、前記コア部のうち平面視で面積が最も大きい部材の一部と重畳可能な平面視で略田字状に形成され、前記凸部の幅が前記可撓性基板の幅よりも大きくなっていることを特徴とする恒温槽型圧電発振器。

【請求項5】

請求項２または４に記載の恒温槽型圧電発振器であって、
前記凸部は、全面的なパターンとして形成されず、凸部が形成されていない非形成部を有していることを特徴とする恒温槽型圧電発振器。

【請求項6】

請求項１または２に記載の恒温槽型圧電発振器であって、
前記接合領域は、平面視で前記可撓性基板に対する前記コア部の配置領域と重畳しないことを特徴とする恒温槽型圧電発振器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、恒温槽型圧電発振器に関する。

【背景技術】

【0002】

水晶振動子等の圧電振動子は、固有の周波数温度特性に基づいて、温度に応じて振動周波数が変化する。そこで、圧電振動子の周囲の温度を一定に保つために、恒温槽内に圧電振動子を封入した恒温槽型圧電発振器（Ｏｖｅｎ－Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｘｔａｌ（ｃｒｙｓｔａｌ） Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ：以下、「ＯＣＸＯ」とも言う。）が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のＯＣＸＯは、発振用ＩＣ、圧電振動子、およびヒータ用ＩＣが積層されたコア部が、可撓性基板（コア基板）を介して断熱用のパッケージ内部に支持された構成になっており、ワイヤボンディングを用いて必要な配線が行われている。これにより、小型化を実現しながらもコア部の断熱性の向上を図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０２２／１８６１２４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述したようなＯＣＸＯでは、ワイヤボンディングを行う際に可撓性基板の撓みが不十分な状態となったり、可撓性基板の一部の傾きが大きくなる領域が生じたりすることで、可撓性基板のパッケージへの接触状態が不足する可能性がある。このため、ワイヤボンディングを行う際の超音波印加が十分に行われず、ワイヤの接合強度が低下するといった問題点が生じることが懸念される。

【0005】

本発明は上述したような実情を考慮してなされたもので、ワイヤボンディングによるワイヤの接合強度を高めることが可能な恒温槽型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】

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、コア部が断熱用のパッケージの内部に密閉状態で封入された恒温槽型圧電発振器であって、前記コア部は、少なくとも発振用ＩＣ、圧電振動子、およびヒータ用ＩＣを含んだ構成になっており、前記コア部は、可撓性基板に搭載され、この可撓性基板は当該可撓性基板の端部で接合材によって前記パッケージの内底面に機械的接合されており、前記コア部と前記パッケージとは、ワイヤによって電気的接合され、前記可撓性基板と前記パッケージの前記内底面の間には空間が設けられ、前記可撓性基板のうち前記接合材による接合領域と、前記パッケージの前記内底面との距離（距離Ｃ１）が、前記可撓性基板のうち少なくともワイヤ接続用のワイヤパッドが形成された領域でかつ前記パッケージの前記内底面と対向する領域の最下部と、前記パッケージの前記内底面との距離（距離Ｃ２）よりも大きくなっていることを特徴とする。

【0007】

上記構成によれば、上記の寸法関係（Ｃ１＞Ｃ２）を満たすことで、可撓性基板のうちワイヤ接続用のワイヤパッドが形成された領域の撓み量が抑制された状態で、可撓性基板をより確実にパッケージの内底面に接触させることができ、可撓性基板の一部に生じる傾きも抑制できる。その結果、ワイヤボンディングする際の超音波印加を十分に行うことができ、ワイヤの接合強度を向上させることができる。また、可撓性基板の撓み量が抑制されるので、外部応力の影響によるコア部へ伝わる衝撃を低減させることができる。加えて、可撓性基板とパッケージの内底面との空間を確保することができ、コア部の断熱性の低下を抑制することができる。

【0008】

上記構成において、前記パッケージの前記内底面で前記ワイヤパッドが形成された領域には、周囲よりも肉厚に形成された凸部が設けられていることが好ましい。また、前記可撓性基板のうち前記ワイヤパッドが形成された領域でかつ前記パッケージの前記内底面と対向する領域には、周囲よりも厚肉に形成された第２の凸部が設けられていることが好ましい。これにより、凸部、第２の凸部を設けることによって、上記の距離Ｃ２が、凸部、第２の凸部の厚みの分だけ小さくなり、上記の寸法関係（Ｃ１＞Ｃ２）が成り立つので、ワイヤボンディングによるワイヤの接合強度を高め、かつコア部への外部応力による衝撃の影響を低減することができる。また、撓み抑制部としての凸部、第２の凸部を一体的に設けることにより、パッケージの内底面と可撓性基板とが接触した際の安定性を高めることができる。

【0009】

上記構成において、前記凸部は、前記コア部のうち平面視で面積が最も大きい部材の一部と重畳可能な平面視で略田字状に形成され、前記凸部の幅が前記可撓性基板の幅よりも大きくなっていることが好ましい。これにより、略田字状の凸部によって、面積が最も大きい部材の重心および外縁部が支持されるので、ワイヤボンディングする際の超音波印加を十分に行うことができ、コア部に対するワイヤの接合強度を向上させることができる。さらに、コア部からの輻射熱による放熱が抑えられる。しかも、略田字状の凸部が可撓性基板よりも幅広に形成されているので、可撓性基板の幅方向の端部の撓みに自由度を持たせつつ、可撓性基板と凸部との接触性が高まる。これにより、可撓性基板のさらなる撓み抑制が可能になるとともに、ワイヤボンディングのさらなる安定化が可能になる。

【0010】

上記構成において、前記凸部は、全面的なパターンとして形成されず、凸部が形成されていない非形成部を有していることが好ましい。これにより、凸部を形成しない非形成部を設け、凸部の総面積を小さくすることによって、凸部からの放熱による影響を低減することができる。

【0011】

上記構成において、前記接合領域は、平面視で前記可撓性基板に対する前記コア部の配置領域と重畳しないことが好ましい。これにより、可撓性基板を挟んで、コア部の配置領域と接合領域とが連続して設けられていないため、コア部の熱が、接合材を介して外部へ逃げることを抑制できる。

【発明の効果】

【0012】

本発明の恒温槽型圧電発振器によれば、可撓性基板のうちコア部と重畳する領域の撓み量が抑制された状態で、可撓性基板をより確実にパッケージの内底面に接触させることができ、可撓性基板の一部に生じる傾きも抑制できる。その結果、ワイヤボンディングする際の超音波印加を十分に行うことができ、ワイヤの接合強度を向上させることができる。また、可撓性基板の撓み量が抑制されるので、外部応力の影響によるコア部へ伝わる衝撃を低減させることができる。加えて、可撓性基板とパッケージの内底面との空間を確保することができ、コア部の断熱性の低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態にかかるＯＣＸＯの概略構成を示す断面図である。

【図2】図１のＯＣＸＯの平面図である。

【図3】図１のＯＣＸＯの底面図である。

【図4】図１のＯＣＸＯのパッケージの平面図である。

【図5】図１のＯＣＸＯのコア部およびコア基板の概略構成を示す断面図である。

【図6】図５のコア部の水晶発振器（水晶振動子および発振用ＩＣ）を模式的に示した概略構成図である。

【図7】（ａ）～（ｆ）は、パッケージの変形例を示す平面図である。

【図8】（ａ）～（ｄ）は、ＯＣＸＯの変形例を示す断面図である。

【図9】他の実施形態にかかるＯＣＸＯの概略構成を示す断面図である。

【図10】コア基板の変形例を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

【0015】

本実施形態にかかるＯＣＸＯ１は、図１～図４に示すように、セラミック製等で断面形状が略Ｈ型形状のパッケージ（筐体）２の凹部２ａの内部にコア部５が配置され、リッド（蓋）３によって気密封止された構造とされている。図２は、リッド３を取り外した状態のＯＣＸＯ１を示しており、パッケージ２の凹部２ａの内部の構造を示している。

【0016】

詳細には、図１、図２に示すように、ＯＣＸＯ１は、上方が開口された凹部２ａおよび下方が開口された凹部２ｅが形成された断面形状が略Ｈ型形状のパッケージ２を有している。パッケージ２の凹部２ａの内部にコア部５が気密状態で封入されている。凹部２ａを囲う周壁部２ｂの上面には、リッド３が封止材８を介してシーム溶接によって固定されており、凹部２ａの内部が密閉状態（気密状態）になっている。封止材８としては、例えばＡｕ－Ｓｕ合金や、はんだ等の金属系封止材が好適に用いられるが、低融点ガラス等の封止材を用いてもよい。また、これらに限らず、金属リングを用いたシーム封止や金属リングを用いないダイレクトシーム封止、ビーム封止等の手法による封止部材の構成を採用することも可能である（真空度を低下させない上では、シーム封止が好ましい）。凹部２ａの内部空間は、高真空（例えば真空度が１０Ｐａ以下）あるいは低真空の雰囲気、または低圧の窒素やアルゴン等の熱伝導率が低い雰囲気であることが好ましい。

【0017】

図１、図３に示すように、パッケージ２のコア部５の実装部となる主面（凹部２ａが形成された主面）と反対側の他主面に形成される凹部２ｅには、コア部５のヒータ用ＩＣ５２と組み合わせて使用される調整用電子部品として、コンデンサ９等の回路部品が配置されている。凹部２ｅは、凹部２ａとは異なり、リッド３によって封止する必要はない。このように、パッケージ２のコア部５を収容する空間外に回路部品を配置することで、コア部５の小電力での温度制御や、コア部５の温度追従性の向上を図ることができる。また、気密封止された凹部２ａ内部の雰囲気に対して、はんだやフラックス等による事後的なガスの発生をなくすことができる。このため、ガスの悪影響をコア部５に対して与えることがなくなり、電気的特性のさらなる安定化を実現できるうえで望ましい。

【0018】

本実施形態では、３つのコンデンサ９が、パッケージ２における一主面とは反対側の他主面（この場合、凹部２ｅの底面）に搭載されている。コンデンサ９は、パッケージ２の凹部２ｅの底面に形成された搭載パッド９ａに、はんだによって接合される。コンデンサ９の配置領域を図３では一点鎖線にて示している。一対の搭載パッド９ａ，９ａは、パッケージ２の短辺方向に沿って対向して配置されており、３つのコンデンサ９それぞれのパッケージ２の短辺方向の両端部が、搭載パッド９ａ，９ａに接合されるようになっている。パッケージ２の下面には、ＯＣＸＯ１を外部に設けられる外部回路基板（図示省略）にはんだ等を介して電気的に接続するための複数（図３では８つ）の外部接続端子２ｇも形成されている。なお、パッケージ２の他主面に搭載されるコンデンサ９の数は特に限定されるものではなく、コンデンサ９の数は３つ以外であってもよい。また、コンデンサ９以外の回路部品をパッケージ２の他主面に搭載してもよい。また、全ての回路部品の大きさ（体積、表面積）が同一でなくてもよい。

【0019】

図１、図２に示すように、パッケージ２の凹部２ａの周壁部２ｂの内壁面には、複数の接続端子（ワイヤパッド）２ｈの並びに沿った段差部２ｃが形成されている。コア部５は、対向する一対の段差部２ｃ，２ｃ間における凹部２ａの底面（内底面）に、板状の可撓性部材からなるコア基板（可撓性基板）４を介して配置されている。あるいは、段差部２ｃは、凹部２ａの底面の４方を囲むように形成されていてもよい。段差部２ｃの段差面上に形成されたワイヤパッド２ｈは、ワイヤ６ａ，６ｂを介して、コア部５の各構成部材に形成されたワイヤパッドにワイヤボンディングにより接続されている。具体的には、段差部２ｃのワイヤパッド２ｈが、ワイヤ６ａを介して、コア部５の発振用ＩＣ５１に形成されたワイヤパッド（図２参照）に接続されている。段差部２ｃのワイヤパッド２ｈが、ワイヤ６ｂを介して、コア部５のヒータ用ＩＣ５２に形成されたワイヤパッド（図２参照）に接続されている。また、コア部５の水晶振動子５０に形成されたワイヤパッド（図２参照）が、ワイヤ６ｃを介して発振用ＩＣ５１に形成されたワイヤパッド（図２参照）にワイヤボンディングにより接続されている。

【0020】

コア基板４は、非導電性接着剤（接合材）７により凹部２ａの底面に接合されており、コア基板４の下側の部分には空間（ギャップ）２ｄが形成されている。具体的には、パッケージ２の底面には、所定の間隔を隔てて一対のスペーサ部材２ｆが設けられており、各スペーサ部材２ｆの上に非導電性接着剤７が塗布されている。非導電性接着剤７により、コア基板４が、コア基板４の両端部でパッケージ２の底面に機械的接合されるようになっている。各スペーサ部材２ｆおよび非導電性接着剤７は、コア基板４の短手方向（図１の紙面に直交する方向）に沿って直線状に設けられている。

【0021】

また、コア基板４をパッケージ２に接合するための接合領域（非導電性接着剤７の塗布領域）は、平面視においてコア基板４の上面におけるコア部５の配置領域と重畳しないように配置されている。コア基板４は、例えばポリイミド等の耐熱性および可撓性を有する樹脂材料からなる。スペーサ部材２ｆは、例えばモリブデン、タングステン等のペースト材（メタライズ材）からなる。非導電性接着剤７としては、例えばポリイミド系接着剤、エポキシ系接着剤等が用いられる。なお、コア基板４を水晶によって形成してもよい。

【0022】

次に、コア部５について、図５を参照して説明する。図５では、コア部５がコア基板４上に搭載された状態を図示している。コア部５は、ＯＣＸＯ１で使用される各種電子部品をパッケージングしたものであり、発振用ＩＣ５１、水晶振動子（圧電振動子）５０、およびヒータ用ＩＣ５２が上側から順に積層された３層構造（積層構造）の構成になっている。発振用ＩＣ５１、水晶振動子５０、およびヒータ用ＩＣ５２は、平面視におけるそれぞれの面積が、上方に向かって漸次小さくなっている。コア部５は、特に、温度特性の大きい水晶振動子５０、発振用ＩＣ５１、およびヒータ用ＩＣ５２の温度調整を行うことで、ＯＣＸＯ１の発振周波数を安定させるように構成されている。なお、コア部５の各種電子部品は封止樹脂によって封止されていないが、封止雰囲気によっては封止樹脂による封止を行うようにしてもよい。

【0023】

水晶振動子５０および発振用ＩＣ５１によって、水晶発振器１００が構成される。発振用ＩＣ５１としては、例えばＶＣＸＯ用ＩＣを用いることが可能であり、この場合、水晶発振器１００がＶＣＸＯとして構成される。発振用ＩＣ５１によって水晶振動子５０の圧電振動を制御することにより、ＯＣＸＯ１の発振周波数が制御されるようになっている。

【0024】

水晶振動子５０および発振用ＩＣ５１の互いの対向面の間には、非導電性接着剤５３が介在されており、非導電性接着剤５３によって水晶振動子５０および発振用ＩＣ５１の互いの対向面が固定されている。この場合、水晶振動子５０の上面（第１封止部材２０の第１主面）と、発振用ＩＣ５１の下面とが、非導電性接着剤５３を介して接合される。

【0025】

発振用ＩＣ５１は、平面視における面積が水晶振動子５０よりも小さくなっており、発振用ＩＣ５１の全体が、平面視で水晶振動子５０の範囲内に位置している。発振用ＩＣ５１の下面の全体が、水晶振動子５０の上面（第１封止部材２０の第１主面）に接合されている。

【0026】

ヒータ用ＩＣ５２は、例えば発熱体（熱源）と、発熱体の温度制御用の制御回路（電流制御用の回路）と、発熱体の温度を検出するための温度センサとが一体になった構成とされている。ヒータ用ＩＣ５２によってコア部５の温度制御を行うことにより、コア部５の温度が略一定の温度に維持され、ＯＣＸＯ１の発振周波数の安定化が図られている。なお、温度センサがヒータ用ＩＣ５２とは別部材として設けられた構成であってもよい。

【0027】

水晶振動子５０およびヒータ用ＩＣ５２の互いの対向面の間には、非導電性接着剤５４が介在されており、非導電性接着剤５４によって水晶振動子５０およびヒータ用ＩＣ５２の互いの対向面が固定されている。この場合、水晶振動子５０の下面（第２封止部材３０の第２主面）と、ヒータ用ＩＣ５２の上面とが、非導電性接着剤５４を介して接合される。

【0028】

水晶振動子５０は、平面視における面積がヒータ用ＩＣ５２よりも小さくなっており、水晶振動子５０の全体が、平面視でヒータ用ＩＣ５２の範囲内に位置している。水晶振動子５０の下面（第２封止部材３０の第２主面）の全体が、ヒータ用ＩＣ５２の上面に接合されている。

【0029】

ヒータ用ＩＣ５２およびコア基板４の互いの対向面の間には、非導電性接着剤５５が介在されており、非導電性接着剤５５によってヒータ用ＩＣ５２およびコア基板４の互いの対向面が固定されている。非導電性接着剤５３，５４および５５としては、例えばポリイミド系接着剤、エポキシ系接着剤等が用いられる。

【0030】

図５に示すコア部５において、発振用ＩＣ５１、水晶振動子５０およびヒータ用ＩＣ５２の上面にはワイヤボンディング用のワイヤパッド（図２参照）が形成されている。発振用ＩＣ５１、水晶振動子５０およびヒータ用ＩＣ５２のワイヤボンディングは、コア部５をパッケージ２に搭載する前には行われず、コア部５（コア基板４）をパッケージ２に搭載した後に行われる。すなわち、図１、図２に示すように、コア部５（コア基板４）をパッケージ２に搭載した後、水晶振動子５０の上面に形成されたワイヤパッドがワイヤ６ｃを介して、発振用ＩＣ５１に形成されたワイヤパッドに接続される。発振用ＩＣ５１に形成されたワイヤパッドがワイヤ６ａを介して、段差部２ｃの段差面上に形成されたワイヤパッド２ｈに接続される。ヒータ用ＩＣ５２の上面に形成されたワイヤパッドがワイヤ６ｂを介して、段差部２ｃの段差面上に形成されたワイヤパッド２ｈに接続される。このように、コア部５をパッケージ２に搭載した後でワイヤボンディングを行うことによって、効率よくワイヤボンディングを行うことができ、量産性に優れたＯＣＸＯ１を提供することができる。

【0031】

コア部５に用いられる水晶振動子５０の種類は特に限定されるものではないが、デバイスを薄型化しやすい、サンドイッチ構造のデバイスを好適に使用できる。サンドイッチ構造のデバイスは、ガラスや水晶からなる第１、第２封止部材と、例えば水晶からなり両主面に励振電極が形成された振動部を有する圧電振動板とから構成され、第１封止部材と第２封止部材とが、圧電振動板を介して積層して接合され、内部に配された圧電振動板の振動部が気密封止される３枚重ね構造のデバイスである。

【0032】

このようなサンドイッチ構造の水晶振動子５０と、発振用ＩＣ（例えばＶＣＸＯ用ＩＣ）５１とが一体的に設けられた水晶発振器１００の一例について、図６を参照して説明する。なお、サンドイッチ構造の水晶振動子自体は公知であるため、水晶振動子５０の内部構造についての詳細な説明は省略する。

【0033】

水晶発振器１００は、図６に示すように、水晶振動板（圧電振動板）１０、第１封止部材２０、第２封止部材３０、および発振用ＩＣ５１を備えて構成されている。この水晶発振器１００では、水晶振動板１０と第１封止部材２０とが環状の封止接合部４０によって接合され、水晶振動板１０と第２封止部材３０とが環状の封止接合部４０によって接合されることによって、略直方体のサンドイッチ構造のパッケージが構成される。封止接合部４０，４０は、例えば、水晶振動板１０、第１封止部材２０および第２封止部材３０のそれぞれの接合面に、表面がＡｕ層とされた接合パターン（例えば、最下層側からＴｉ層とＡｕ層とが形成された接合パターン）を形成し、接合面同士を貼り合わせたときのＡｕ－Ａｕ拡散接合によって接合が行われるものとすることができる。この構成によれば、水晶振動板１０と各封止部材２０，３０との隙間寸法を０．１５μｍ～１μｍ程度と非常に小さくできるため、薄型化とコア部５の熱容量の縮小化に有利な構成とすることができる。

【0034】

水晶発振器１００においては、振動部（図示省略）が形成される水晶振動板１０の両主面のそれぞれに第１封止部材２０および第２封止部材３０が接合されることでパッケージの内部空間（キャビティ）が形成され、この内部空間に水晶振動板１０の振動部が気密封止される。第１封止部材２０の上面には、複数の外部端子２２が形成されている。そのうち２つの外部端子２２は、その一端側に水晶振動板１０の振動部の励振電極が（水晶振動子５０内の配線やスルーホールを介して）電気的に接続されており、他端側に発振用ＩＣ５１がワイヤ６ｃによって電気的に接続される。発振用ＩＣ５１は、第１封止部材２０上にダイボンディングされ、水晶振動子５０に対してワイヤボンディングによって電気的に接続されている。第１封止部材２０上に搭載される発振用ＩＣ５１は、水晶振動板１０とともに発振回路を構成する１チップ集積回路素子である。なお、金属バンプを用いたＦＣＢ（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ Ｂｏｎｄｉｎｇ）法により発振用ＩＣ５１の水晶振動子５０への搭載を行ってもよい。

【0035】

ここで、水晶振動子５０とパッケージ２との直接的なワイヤ接続は行わず、水晶振動子５０に直接的にワイヤ接続されるのは発振用ＩＣ５１のみとすることが好ましい。本実施形態では、ワイヤ６ｃを介して水晶振動子５０と発振用ＩＣ５１とが接続されているのみである。この構成では、水晶振動子５０からワイヤを通じてパッケージ２へ熱が逃げることを抑制できる。その結果、水晶振動子５０に対する断熱性が高くなり、水晶振動子５０に対する温度制御性が高くなるといったメリットがある。

【0036】

本実施形態では、上記構成のＯＣＸＯ１において、コア部５が断熱用のパッケージ２の内部に密閉状態で封入されており、コア部５は、可撓性を有するコア基板４に搭載され、コア基板４は、このコア基板４の端部で非導電性接着剤７によってパッケージ２に機械的接合されており、コア部５とパッケージ２とは、ワイヤ６ａ，６ｂによって電気的接合され、コア基板４とパッケージ２の凹部２ａの底面（内底面）の間には空間２ｄが設けられている。そして、コア基板４のうち非導電性接着剤７による接合領域（パッケージ２の凹部２ａの底面と機械的に接合される領域）と、パッケージ２の凹部２ａの底面と距離Ｃ１が、ワイヤ接続用のワイヤパッド（図２参照）が形成された領域でかつパッケージ２の凹部２ａの底面と対向する領域の最下部と、パッケージ２の凹部２ａの底面との距離Ｃ２よりも大きくなっている（Ｃ１＞Ｃ２）。以下、この特徴について説明する。

【0037】

図１、図４に示すように、パッケージ２の凹部２ａの底面には、撓み抑制部としての凸部２１が形成されており、凸部２１は、周囲よりも厚肉に形成されている。凸部２１は、パッケージ２の凹部２ａの底面に一体的に設けられている。凸部２１は、ワイヤ接続用のワイヤパッド（図２参照）が形成された領域と重畳する領域に設けられている。

【0038】

具体的には、図４に示すように、凸部２１は、平面視で田の字状に形成されている。凸部２１は、外周形状が略矩形に形成され、その内部に４つの略矩形の空間部（非形成部）が形成されている。凸部２１の内部において、４つの空間部は、十字状の仕切り部によって縦横２つずつの空間部に区画されている。凸部２１は、パッケージ２の凹部２ａの底面の略中央部に設けられており、一対のスペーサ部材２ｆ，２ｆの間に配置されている。凸部２１は、パッケージ２の凹部２ａの底面の中心に対し、点対称な形状になっている。凸部２１は、パッケージ２の短辺方向の中心線に対して対称的な形状になっている。また、凸部２１は、パッケージ２の長辺方向の中心線に対して対称的な形状になっている。

【0039】

凸部２１の厚みは、スペーサ部材２ｆの厚みよりも若干小さくなっている。凸部２１は、パッケージ２と同じ材料（例えばセラミック）によって形成してもよいし、あるいは、パッケージ２と異なる材料（例えばメタライズ材）によって形成してもよい。凸部２１をメタライズ材により形成する場合、スペーサ部材２ｆと同じ材料（例えばモリブデン、タングステン）によって形成してもよい。また、凸部２１を例えばアルミナ等のコーティング材によって形成してもよい。凸部２１をメタライズ材によって形成する場合、他の電極パッドとともにスクリーン印刷等により、セラミック製のパッケージ２に対して容易に形成することができる。金等のメッキの場合、伝熱性が高く放熱しやすくなるといった懸念があるため、メタライズ材のみで凸部２１を形成することが好ましい。しかし、メタライズ材で凸部２１を形成した場合にも、凸部２１からの放熱による影響が懸念される。このため、図４に示すように、凸部を形成しない空間部（非形成部）を設け、凸部２１の総面積を小さくすることによって、凸部２１からの放熱による影響を低減することができる。なお、凸部２１をアルミナコート等によって形成する場合、凸部２１からの放熱の懸念はほとんどなくなる。

【0040】

本実施形態によれば、凸部２１を設けることによって、上記の距離Ｃ２が、凸部２１の厚みの分だけ小さくなり、上記の寸法関係（Ｃ１＞Ｃ２）が成り立つ。これにより、ワイヤ接続用のワイヤパッドが形成された領域の撓み量が抑制された状態で、コア基板４をより確実にパッケージ２の凹部２ａの底面に接触させることができ、コア基板４の一部に生じる傾きも抑制できる。その結果、ワイヤボンディングする際の超音波印加を十分に行うことができ、ワイヤ６ａ，６ｂ，６ｃの接合強度を向上させることができる。また、コア基板４の撓み量が抑制されるので、外部応力の影響によるコア部５へ伝わる衝撃を低減させることができる。加えて、コア基板４とパッケージ２の凹部２ａの底面との空間２ｄを確保することができ、コア部５の断熱性の低下を抑制することができる。また、パッケージ２の凹部２ａの底面に、撓み抑制部としての凸部２１を一体的に設けることにより、コア基板４が接触した際の安定性を高めることができる。

【0041】

ここで、凸部２１は、平面視でコア部５の一部と重畳する領域に設けられている。具体的には、コア部５の重心や、外縁部、隅部等の領域に重畳する位置に、凸部２１が設けられていることが好ましい。また、コア部５のワイヤパッド（図２参照）が設けられた領域（ワイヤボンディングを行う領域）に重畳する位置に、凸部２１が設けられていることが好ましい。これにより、ワイヤボンディングする際の超音波印加を十分に行うことができ、コア部５に対するワイヤ６ａ，６ｂ，６ｃの接合強度を向上させることができる。

【0042】

また、凸部２１は、コア部５のうち平面視で面積が最も大きい部品であるヒータ用ＩＣ５２と重畳可能な平面視で略田字状に形成されており、凸部２１の幅はコア基板４の幅よりも大きくなっている（図２参照）。略田字状の凸部２１によって、面積が最も大きいヒータ用ＩＣ５２の重心および外縁部が支持されるので、ワイヤボンディングする際の超音波印加を十分に行うことができ、コア部５に対するワイヤ６ａ，６ｂ，６ｃの接合強度を向上させることができる。さらに、ヒータ用ＩＣ５２の輻射熱による放熱が抑えられる。しかも、略田字状の凸部２１がコア基板４よりも幅広に形成されているので、コア基板４の幅方向の端部の撓みに自由度を持たせつつ、コア基板４と凸部２１との接触性が高まる。これにより、コア基板４のさらなる撓み抑制が可能になるとともに、ワイヤボンディングのさらなる安定化が可能になる。

【0043】

また、コア基板４のうち非導電性接着剤７による接合領域（パッケージ２の凹部２ａの底面と機械的に接合される領域）は、平面視でコア基板４に対するコア部５の配置領域と重畳していない。これにより、コア基板４を挟んで、コア部５の配置領域と接合領域とが連続して設けられていないため、コア部５の熱が、接合領域（非導電性接着剤７）を介して外部へ逃げることを抑制できる。

【0044】

今回開示した実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

【0045】

上述した撓み抑制部としての凸部２１は一例であって、例えば図７（ａ）～（ｆ）に示すようにさまざまに変更することが可能である。図７（ａ）～（ｆ）は、パッケージ２の凹部２ａの底面に形成された凸部２１の平面視形状を示している。図７（ａ）～（ｆ）に示す各凸部２１は、上記実施形態の凸部２１（図４参照）と同様、パッケージ２の凹部２ａの底面の略中央部に設けられており、一対のスペーサ部材２ｆ，２ｆの間に配置されている。図７（ａ）～（ｆ）の各凸部２１は、パッケージ２の凹部２ａの底面の中心に対し、点対称な形状になっている。図７（ａ）～（ｆ）の各凸部２１は、パッケージ２の短辺方向の中心線に対して対称的な形状になっている。また、図７（ａ）～（ｆ）の各凸部２１は、パッケージ２の長辺方向の中心線に対して対称的な形状になっている。図７（ａ）～（ｆ）の各凸部２１は、コア部５の重心や、外縁部、隅部等の領域に重畳する位置に設けられている。また、図７（ａ）～（ｆ）の各凸部２１は、コア部５のワイヤパッド（図２参照）が設けられた領域（ワイヤボンディングを行う領域）に重畳する位置に設けられている。なお、ワイヤパッドが形成された領域が、平面視でコア部５と重畳していなくてもよい。

【0046】

図７（ｆ）に示すように、略矩形の凸部２１を全面的なパターンとして設けてもよいが、図７（ａ）～（ｅ）に示すように、凸部を形成しない空間部（非形成部）を設けたり、凸部２１を複数に分割して形成して空間部（非形成部）を設けたりすることによって、凸部２１の総面積を小さくすることができ、凸部２１からの放熱による影響を低減することができる。

【0047】

上記実施形態では、凸部２１をパッケージ２の凹部２ａの底面に設けることによって、上記の寸法関係（Ｃ１＞Ｃ２）を満足させるようにしたが、例えば図８（ａ）～（ｄ）に示すようにさまざまに変更することが可能である。図８（ａ）～（ｃ）の例では、スペーサ部材２ｆを上下に２段重ねにすることによって、上記の寸法関係（Ｃ１＞Ｃ２）を満足させている。また、図８（ｂ）～（ｄ）の例では、コア基板４に凸部４１（第２の凸部）を設けることによって、上記の寸法関係（Ｃ１＞Ｃ２）を満足させている。

【0048】

図８（ｂ）、（ｄ）に示す凸部４１は、コア基板４の一部を周囲よりも厚肉に形成することによって形成されている。例えば、コア基板４の下側に、別部材を取り付けることにより、凸部４１を形成してもよいし、あるいは、コア基板４の一部分を肉厚構造とすることにより、凸部４１を形成してもよい。コア基板４の下側に別部材を取り付ける手段としては、例えば、コア基板４の積層による貼り合わせや、コア基板４への接着剤の塗布、コア基板４へのメタライズ材の形成等がある。また、図８（ｃ）に示す凸部４１のように、コア基板４を平板状ではなく階段状とし、下側に窪む段差部を有する形状としてもよい。

【0049】

なお、図１、図８（ａ）に示すような凸部２１をパッケージ２の凹部２ａの底面に設けるとともに、図８（ｂ）～（ｄ）に示すような凸部４１（第２の凸部）をコア基板４に設けることによって、上記の寸法関係（Ｃ１＞Ｃ２）を満足させるようにしてもよい。

【0050】

例えば、上記実施形態では、サンドイッチ構造の水晶振動子５０を含む水晶発振器１００を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、サンドイッチ構造以外の発振器（例えば、ＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ）型の発振器）を用いてもよい。

【0051】

また、ＯＣＸＯ１に含まれるヒータの数は特に限定されるものでは無く、ＯＣＸＯ１は、ヒータ用ＩＣ５２に含まれるヒータ以外に、他のヒータを有していてもよい。例えば、コア部５の上部にさらにヒータを追加した構成、パッケージ２内でコア部５以外に配置された回路部品の搭載領域にヒータを追加した構成、およびパッケージ２本体に膜状のヒータを埋め込んだ構成等が考えられる。

【0052】

また、２段重ねパッケージのＯＣＸＯ１として、図示は省略するが、一方のみに凹部を有するパッケージを上下方向に積層し電気的機械的に接合するとともに、上側のパッケージをリッドで気密封止する形態とすることもできる。この場合、上側のパッケージは、図１に示すように凹部にコア部５を格納する構成とし、下側のパッケージにコンデンサのみを格納する形態とすることができる。さらに他のＯＣＸＯ１としては、図１のリッド３の上にコンデンサ９を配置する構成とすることもできる。

【0053】

また、コンデンサ９をパッケージ外に配置する場合、図１に示すパッケージ２のように凹部２ｅが形成されることは必須ではなく、例えば図９に示すように、凹部２ａが形成された主面とは反対側の他主面を平面状としたパッケージ２を用いてもよい。図９では、コンデンサ９の図示は省略しているが、凹部２ａが形成された主面とは反対側の他主面の平面状の部分にコンデンサ９を配置してもよいし、あるいは、パッケージ２とは別の場所にコンデンサを配置してもよい。

【0054】

なお、図９に示すＯＣＸＯ１では、スペーサ部材２ｆと非導電性接着剤７とが上下に重ねて設けられていない点で、上記実施形態のＯＣＸＯ１（図１参照）とは異なる。図９に示すＯＣＸＯ１では、スペーサ部材２ｆと非導電性接着剤７とが左右に並んで配置されており、スペーサ部材２ｆおよび非導電性接着剤７が、コア基板４とパッケージ２の凹部２ａの底面との間に介在されている。この場合、スペーサ部材２ｆにより、コア基板４とパッケージ２の凹部２ａの底面との間の空間２ｄを確保しやすくなり、非導電性接着剤７の厚みを確保しやすくなる。

【0055】

また、上述したコア部５は、発振用ＩＣ５１、水晶振動子５０、およびヒータ用ＩＣ５２が上側から順に積層された３層構造とされているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ヒータ用ＩＣ５２の上に発振用ＩＣ５１および水晶振動子５０が平置き（横並び）配置される構成とされてもよい。この構成では、水晶振動子５０が発振用ＩＣ５１からの熱の影響を受けにくくなり、水晶振動子５０およびヒータ用ＩＣ５２の温度が均一化されやすくなるため、ヒータ用ＩＣ５２に備えられた温度センサによって、温度制御対象である水晶振動子５０に対してより高精度な温度制御が行える。

【0056】

ＯＣＸＯ１における温度制御性を高めるためには、コア部５からパッケージ２への放熱を低減することが重要である。ここで、コア部５からパッケージ２への放熱は、主にコア基板４を介した熱伝導によって生じる。すなわち、コア基板４による熱伝導量を低減することで、ＯＣＸＯ１における温度制御性を向上させることができる。図１０は、そのようなコア基板４の一例を示す平面図である。図１０において、領域Ｒ１はコア基板４の上面においてコア部５の一部であるヒータ用ＩＣ５２が搭載される領域であり、領域Ｒ２はコア基板４の裏面においてパッケージ２と接合される領域（接合材の塗布領域）である。

【0057】

図１０に示すコア基板４では、領域Ｒ１と領域Ｒ２との間にスリット４３が設けられ、このスリット４３によって領域Ｒ１と領域Ｒ２との間の伝熱経路が狭められる。コア基板４を介した熱伝導によってコア部５からパッケージ２への放熱が生じることを低減することができる。スリット４３による熱伝導低減効果（断熱効果）を好適に得るため、スリット４３は、コア基板４の両側における領域Ｒ２の並び方向（図１０での左右方向）に対して直交する方向（図１０での上下方向）を長手方向とすることが好ましい。これにより、スリット４３は、領域Ｒ１から領域Ｒ２に伝わる熱を広範囲に遮断することができ、スリット４３による断熱効果が向上する。

【0058】

なお、スリット４３の短手方向（図１０では左右方向）寸法は、スリット４３の断熱効果に特に影響を与えるものではなく、コア基板４の強度低下を避ける観点からできるだけ小さくすることが好ましい。コア基板４の強度が低下すると、コア部５をパッケージ２にワイヤボンディングする際に、超音波が効率的に接合に寄与しなくなり、良好なワイヤボンディングが行いにくくなる。

【0059】

領域Ｒ１と１つの領域Ｒ２との間に設けられるスリット４３は、１つの長いスリットとして形成するよりも、長手方向に複数に分割されたスリットとすることが好ましい。このように、スリット４３を複数に分割することにより、１つの長いスリットとする場合に比べ、コア基板４の強度低下を避けることができる。これにより、コア部５をパッケージ２にワイヤボンディングする際に、超音波を効率的に接合に寄与させることができ、良好なワイヤボンディングが行えるようになる。

【0060】

また、図１０に示すコア基板４では、コア部５の一部であるヒータ用ＩＣ５２の直下領域に、すなわち領域Ｒ１とほぼ重なるように開口４４が設けられている。この開口４４によってヒータ用ＩＣ５２とコア基板４との接触面積が低減され、ヒータ用ＩＣ５２からコア基板４への伝熱量を低減することができる。その結果、コア基板４を介した熱伝導によってコア部５からパッケージ２への放熱が生じることを低減することができる。なお、開口４４は開口内部に領域Ｒ１を完全に含むことはなく、開口４４は領域Ｒ１の少なくとも４隅を含まない形状とされている。これにより、ヒータ用ＩＣ５２はその４隅でコア基板４に接着固定できるようになっている。

【0061】

また、開口４４は、開口４４の縦および横寸法が領域Ｒ１の縦および横寸法よりも小さくなるように形成されている。これにより、領域Ｒ１は４隅のみでなく、外縁部の周辺全体が開口４４に含まれない形状とされている。この場合、コア部５をパッケージ２にワイヤボンディングする際に、コア部５のワイヤボンディングパッドの直下に開口４４が存在しないようにすることができる。その結果、ワイヤボンディングの際にコア部５の姿勢を安定化させ、超音波を効率的に接合に寄与させることができ、良好なワイヤボンディングが行えるようになる。

【符号の説明】

【0062】

１ ＯＣＸＯ（恒温槽型圧電発振器）
２ パッケージ
２ｄ 空間
４ コア基板（可撓性基板）
５ コア部
６ａ，６ｂ，６ｃ ワイヤ
７ 非導電性接着剤（接合材）
２１ 凸部
５０ 水晶振動子（圧電振動子）
５１ 発振用ＩＣ
５２ ヒータ用ＩＣ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】