特許 7435132 圧電発振器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-13

(45)【発行日】2024-02-21

(54)【発明の名称】圧電発振器

(51)【国際特許分類】

   H03B 5/32 20060101AFI20240214BHJP

   H01L 23/42 20060101ALI20240214BHJP

【ＦＩ】

H03B5/32 H

H03B5/32 A

H01L23/42

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020055357

(22)【出願日】2020-03-26

(65)【公開番号】P2021158463

(43)【公開日】2021-10-07

【審査請求日】2022-09-22

(73)【特許権者】

【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

【審査官】石田 昌敏

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１７７７３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】再公表特許第２０１７／１１０７２７（ＪＰ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－１３９０５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－３３５８７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１５４２２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０３Ｂ ５／３０－ ５／４２

Ｈ０１Ｌ ２３／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

振動部が気密封止されている圧電振動子と、
前記圧電振動子を加熱する発熱体と、
発振回路を構成する集積回路素子と、
少なくとも前記圧電振動子を気密封止するパッケージ体とを備え、
前記パッケージ体は、少なくとも前記圧電振動子を気密封止する第１パッケージと、前記集積回路素子を収容する第２パッケージとを有し、
前記第１パッケージは、前記圧電振動子を収容する収容凹部が、上下両面のうちの一方の面側に形成されたベースを備え、
前記第２パッケージは、前記集積回路素子を収容する収容凹部が、上下両面のうちの一方の面側に形成された基板を備え、
前記第１パッケージの前記ベースの前記上下両面のうちの他方の面側と前記第２パッケージの前記基板の前記上下両面のうちの他方の面側とが接合されている、
ことを特徴とする圧電発振器。

【請求項2】

前記圧電振動子は、両主面に励振電極がそれぞれ形成された圧電振動板と、該圧電振動板の一方の主面の励振電極を覆って封止する第１封止部材と、前記圧電振動板の他方の主面の励振電極を覆って封止する第２封止部材とを備え、
前記圧電振動板は、前記両主面に、接合用金属膜をそれぞれ有し、前記第１封止部材は、前記圧電振動板の前記一方の主面の前記接合用金属膜に対応する接合用金属膜を有し、前記第２封止部材は、前記圧電振動板の前記他方の主面の前記接合用金属膜に対応する接合用金属膜を有し、
前記第１封止部材と前記圧電振動板とが、前記接合用金属膜によって接合され、前記第２封止部材と前記圧電振動板とが、前記接合用金属膜によって接合され、前記圧電振動板の前記両主面の前記励振電極を含む前記振動部が、前記第１封止部材及び前記第２封止部材によって気密封止される、
請求項１に記載の圧電発振器。

【請求項3】

前記第２パッケージは、前記第１パッケージに比べて平面サイズが大きく、
前記第２パッケージの外周部に接合されて、前記第１パッケージを収容する収容空間を構成するカバー体を備える、
請求項１または２に記載の圧電発振器。

【請求項4】

前記発熱体は、前記圧電振動子に接合されたヒータ基板であり、前記パッケージ体は、前記圧電振動子と共に、前記ヒータ基板を気密封止する、
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の圧電発振器。

【請求項5】

前記発熱体は、前記圧電振動子に接合されたフィルムヒータであり、前記パッケージ体は、前記圧電振動子と共に、前記フィルムヒータを気密封止する、
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の圧電発振器。

【請求項6】

前記第１パッケージは、前記圧電振動子を収容して気密封止する密封空間を有し、前記第１パッケージの前記ベースは、基板部と該基板部の外周部に形成された枠部とを有し、前記密封空間は、前記第１パッケージの前記ベースと、該ベースの前記枠部に接合される蓋部とによって構成され、前記ベースの前記基板部に、前記発熱体が設けられる、
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の圧電発振器。

【請求項7】

温度センサを備え、
前記集積回路素子は、前記温度センサの検出温度に基づいて、前記発熱体の発熱を制御する、
請求項１ないし６のいずれか一項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、圧電発振器に関する。

【背景技術】

【0002】

水晶発振器などの圧電発振器として、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型圧電発振器が従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１０－１７７７３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１の恒温型圧電発振器では、圧電振動片（水晶振動片）が振動子用パッケージ内に収容されて気密封止されてなる圧電振動子を、ベース基板及びカバー体からなるパッケージ内に収納している。

【0005】

この恒温型圧電発振器では、圧電振動子の圧電振動片は、振動用パッケージに気密に封止されているが、圧電振動子は、ベース基板及びカバー体からなるパッケージ内に収納されているものの、気密封止されていない。

【0006】

このため、圧電振動片は、外部の温度変化等の影響を受け易く、圧電発振器の発振特性が変動するという課題がある。

【0007】

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、外部の温度変化等に起因する特性変動を可及的に低減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

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。

【0009】

すなわち、本発明の圧電発振器は、振動部が気密封止されている圧電振動子と、前記圧電振動子を加熱する発熱体と、発振回路を構成する集積回路素子と、少なくとも前記圧電振動子を気密封止するパッケージ体とを備え、
前記パッケージ体は、少なくとも前記圧電振動子を気密封止する第１パッケージと、前記集積回路素子を収容する第２パッケージとを有し、
前記第１パッケージは、前記圧電振動子を収容する収容凹部が、上下両面のうちの一方の面側に形成されたベースを備え、前記第２パッケージは、前記集積回路素子を収容する収容凹部が、上下両面のうちの一方の面側に形成された基板を備え、
前記第１パッケージの前記ベースの前記上下両面のうちの他方の面側と前記第２パッケージの前記基板の前記上下両面のうちの他方の面側とが接合されている。

【0010】

本発明によれば、振動部が気密封止された圧電振動子を、パッケージ体に気密封止するので、圧電振動子の振動部は、二重に気密封止されることになる。これによって、圧電振動子の振動部に対する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。
また、本発明によれば、圧電振動子は第１パッケージに、集積回路素子は第２パッケージに、それぞれ個別に収容されるので、圧電振動子に対する集積回路素子の影響を抑制することができる。

【0011】

本発明の圧電発振器の好ましい実施態様では、前記圧電振動子は、両主面に励振電極がそれぞれ形成された圧電振動板と、該圧電振動板の一方の主面の励振電極を覆って封止する第１封止部材と、前記圧電振動板の他方の主面の励振電極を覆って封止する第２封止部材とを備え、前記圧電振動板は、前記両主面に、接合用金属膜をそれぞれ有し、前記第１封止部材は、前記圧電振動板の前記一方の主面の前記接合用金属膜に対応する接合用金属膜を有し、前記第２封止部材は、前記圧電振動板の前記他方の主面の前記接合用金属膜に対応する接合用金属膜を有し、前記第１封止部材と前記圧電振動板とが、前記接合用金属膜によって接合され、前記第２封止部材と前記圧電振動板とが、前記接合用金属膜によって接合され、前記圧電振動板の前記両主面の前記励振電極を含む前記振動部が、前記第１封止部材及び前記第２封止部材によって気密封止される。

【0012】

この実施態様によれば、圧電振動子は、両主面に励振電極が形成された圧電振動板と、一方の主面の励振電極を覆って封止する第１封止部材と、他方の主面の励振電極を覆って封止する第２封止部材とを、互いの接合用金属膜を接合させて積層される。したがって、圧電振動片を、収容凹部を有する容器内に収容し、導電性接着剤によって、容器内の電極に接合して気密封止するパッケージ構造のように、導電性接着剤を使用する必要がない。これによって、導電性接着剤から発生するガスの影響を受けることがなくなり、周波数特性が安定する。

【0013】

更に、圧電振動子は、圧電振動板及び第１，第２封止部材の三層の積層構造であるので、上記パッケージ構造に比べて、薄型化（低背化）を図ることができる。

【0016】

本発明の圧電発振器の他の実施態様では、前記第２パッケージは、前記第１パッケージに比べて平面サイズが大きく、前記第２パッケージの外周部に接合されて、前記第１パッケージを収容する収容空間を構成するカバー体を備える。

【0017】

この実施態様によれば、振動部が気密封止された圧電振動子は、第１パッケージによって気密封止され、第１パッケージは、第２パッケージとカバー体とによって構成される収容空間内に収容されるので、圧電振動子の振動部は、二重に気密封止された上に、第２パッケージとカバー体とによって構成される収容空間内に収容されることになる。これによって、圧電振動子の振動部の断熱を図って、外部の温度変化の影響を効果的に抑制することができる。

【0020】

本発明の一実施態様では、前記発熱体は、前記圧電振動子に接合されたヒータ基板あるいはフィルムヒータであり、前記パッケージ体は、前記圧電振動子と共に、前記ヒータ基板を気密封止する。

【0021】

この実施態様によると、ヒータ基板あるいはフィルムヒータは、圧電振動子に接合されているので、圧電振動子を効率的に加熱することができる。

【0022】

本発明の他の実施態様では、前記第１パッケージは、前記圧電振動子を収容して気密封止する密封空間を有し、前記第１パッケージの前記ベースは、基板部と該基板部の外周部に形成された枠部とを有し、前記密封空間は、前記第１パッケージの前記ベースと、該ベースの前記枠部に接合される蓋部とによって構成され、前記ベースの前記基板部に、前記発熱体が設けられる。

【0023】

この実施態様によると、基板部に設けられた発熱体によって、圧電振動子が封止された密封空間を加熱することができる。

【0024】

本発明の好ましい実施態様では、温度センサを備え、前記集積回路素子は、前記温度センサの検出温度に基づいて、前記発熱体の発熱を制御する。

【0025】

この実施態様によると、温度センサで検出される温度に基づいて、発熱体の発熱を制御することによって、圧電振動子の温度を一定に制御することができる。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、振動部が気密封止された圧電振動子を、パッケージ体に気密封止するので、圧電振動子の振動部は、二重に気密封止されることになり、圧電振動子の振動部に対する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することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【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、図１の水晶振動子の拡大断面図である。

【図3】図３は水晶振動板の両主面の概略平面図である。

【図4】図４は第１封止部材の両主面の概略平面図である。

【図5】図５は第２封止部材の両面の概略平面図である。

【図6】図６は第２基板の概略平面図である。

【図7】図７は第２基板に第１パッケージを搭載した状態の概略平面図である。

【図8】図８は本発明の他の実施形態の概略構成図である。

【図9】図９は本発明の更に他の実施形態の概略構成図である。

【図10】図１０は図９のヒータ基板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概略構成図である。

【図12】図１２は本発明の参考例の概略構成図である。

【図13】図１３は本発明の他の参考例の概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

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。本実施形態では、圧電発振器として、恒温槽型の水晶発振器に適用して説明する。

【0029】

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。

【0030】

この実施形態の水晶発振器１は、水晶振動子２と、集積回路素子としてのＩＣチップ３と、それらを収容するパッケージ体４と、水晶振動子２を加熱する発熱体としてのヒータ５とを備えている。

【0031】

パッケージ体４は、水晶振動子２を気密に封止する第１パッケージ６と、ＩＣチップ３を収容すると共に、第１パッケージ６を収容する収容空間を構成する第２パッケージ７とを備えている。

【0032】

第１パッケージ６は、上部が開口し、水晶振動子２を収容する収容凹部８ａを有するベース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部としてのリッド１０とを備えている。

【0033】

ベース８は、平板状の基板部と、基板部の外周から上方へ突出した上枠部とによって、収容凹部８ａを構成する。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、第１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。

【0034】

ベース８は、アルミナ等のセラミック材料からなり、セラミックグリーンシートを積層して上部が開口した凹状に一体焼成して構成される。このベース８の基板部には、水晶振動子２を加熱するヒータ５が、セラミックグリーンシートに挟み込まれるようにして埋め込まれている。このヒータ５は、例えば、ニクロム等の金属材料から成り、通電することにより電気抵抗で発熱する。

【0035】

第２パッケージ７は、第１基板１１と、下面側に収容凹部１２ａを有する第２基板１２と、第１基板１１と共に、第１パッケージ６及び第２基板１２を収容する収容空間を構成するカバー体１３とを備えている。第１基板１１には、カバー体１３が被せられるように接合されている。

【0036】

第１基板１１及び第２基板１２は、平面視略矩形であり、例えば、アルミナ等のセラミック材料からなる。カバー体１３は、収容空間が、周囲温度の影響を受けないように、熱伝導率の低い絶縁材料、例えば、樹脂材料から構成される。

【0037】

図２は、図１の水晶振動子２の拡大断面図である。この水晶振動子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。

【0038】

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。この実施形態の水晶振動子２のパッケージサイズは、平面視で、例えば、１．０ｍｍ×０．８ｍｍであり、小型化及び低背化を図っている。

【0039】

なお、パッケージサイズは、上記に限定されるものではなく、異なるサイズであっても適用可能である。

【0040】

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。

【0041】

図３（ａ）は水晶振動板１４の一方の主面側を示す概略平面図であり、図３（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側を示す概略平面図である。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

図４（ａ）は第１封止部材１５の一方の主面側を示す概略平面図であり、図４（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側を示す概略平面図である。

【0049】

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の他方の主面には、図４（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。

【0050】

この第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。

【0051】

図５（ａ）は第２封止部材１６の一方の主面側を示す概略平面図であり、図５（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側を示す概略平面図である。

【0052】

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。

【0053】

第２封止部材１６の一方の主面には、図５（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。

【0054】

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。

【0055】

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３（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。

【0056】

この接続用接合パターン３７は、図５（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。

【0057】

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３（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。

【0058】

第２封止部材１６の他方の主面には、図５（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。

【0059】

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励振電極にそれぞれ電気的に接続される。

【0060】

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。

【0061】

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１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。

【0062】

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が構成されるので、収容空間となる凹部を有するセラミック製の容器内に、水晶振動片を収容して蓋を接合して封止する構成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。

【0063】

水晶振動子２は、第２封止部材１６の第１，第２外部接続端子４０，４１が、図示しない半田等の接合材によって、図１に示される第１パッケージ６のベース８の内底面に形成された図示しない振動子接続端子に接合されて搭載される。

【0064】

第１パッケージ６の底面、すなわち、ベース８の外底面には、複数の外部接続端子が備えられている。これら複数の外部接続端子は、ベース８の内部配線を介して、水晶振動子２の第１，第２励振電極２４，２５に接続された振動子接続端子及びヒータ５に接続されている。

【0065】

図６は、第１パッケージ６が搭載される第２パッケージ７の第２基板１２の概略平面図である。第２パッケージ７の第１基板１１上に搭載された第２基板１２の上面には、第１パッケージ６の底面の複数の外部接続端子に対応する複数の接続電極が形成されている。具体的には、第２基板１２の上面には、水晶振動子２用の接続電極５０，５１と、ヒータ５用の接続電極５２と、ＧＮＤ（接地）用の接続電極５３，５４，５５と、コンデンサや抵抗等の周辺回路部品用の接続電極５６が形成されている。

【0066】

この第２基板１２上に、図７に示されるように、第１パッケージ６及びコンデンサや抵抗等の周辺回路部品６２が、半田等の接合材によって搭載される。

【0067】

図１に示されるように、第２基板１２の下面側には、上記のようにＩＣチップ３を収容する収容凹部１２ａが形成されている。この収容凹部１２ａは、第２基板１２を第１基板１１に搭載することによって、第１基板１１で閉塞される。

【0068】

第２基板１２の収容凹部１２ａには、内周壁に、底面よりも高い段部が設けられている。この段部の上面には、ＩＣチップ３の接続用の導体配線パターンからなる複数の接続電極がそれぞれ形成されている。

【0069】

ＩＣチップ３は、その能動面（上面）とは反対側の非能動面（下面）が、第２基板１２の収容凹部１２ａの底面に、接着剤によって接合されている。ＩＣチップ３の能動面には、その周縁部に、第２基板１２の上記接続電極にそれぞれ接続される複数の電極パッドが形成されている。

【0070】

ＩＣチップ３の各電極パッドは、第２基板１２の段部上に形成された対応する接続電極にボンディングワイヤー４７によって電気的に接続されている。ボンディングワイヤー４７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。

【0071】

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５の発熱を制御する温度制御回路を内蔵している。このＩＣチップ３は、第２基板１２の内部配線を介して第１パッケージ６の水晶振動子２の第１，第２励振電極２４，２５及びヒータ５に接続されている。また、このＩＣチップ３は、第２基板１２の内部配線及び第１基板１１の内部配線を介して第１基板１１の底面の、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の実装用の外部接続端子に接続されている。

【0072】

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。

【0073】

上記構成を有する本実施形態の水晶発振器によれば、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、水晶振動子２が、第１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。

【0074】

また、水晶振動子２は、両主面に第１，第２励振電極２４，２５が形成された水晶振動板１４と、第１励振電極２４を覆って封止する第１封止部材１５と、第２励振電極２５を覆って封止する第２封止部材１６とを、互いの接合用金属膜を接合させて積層されるので、水晶振動片を、収容凹部を有する容器内に、収容して導電性接着剤を用いて容器内の電極に接合し、蓋体で気密封止するパッケージ構造のように、導電性接着剤を使用する必要がない。これによって、導電性接着剤から発生するガスの影響を受けることがなく、周波数特性が安定する。

【0075】

更に、振動部２０が気密封止された水晶振動子２は、第１パッケージ６によって気密封止され、この第１パッケージ６は、第２パッケージ７の第１基板１１とカバー体１３とによって構成される収容空間内に収容されるので、水晶振動子２の振動部２０は、二重に気密封止された上に、収容空間内に閉じ込まれた状態となる。これによって、水晶振動子２の振動部２０は、三重に断熱されることになり、外部の温度変化の影響を効果的に抑制することができる。

【0076】

図８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。

【0077】

この実施形態の水晶発振器１_１では、第１パッケージ６_１のベース８_１は、上下両面に収容凹部８_１ａ，８_１ｂをそれぞれ有する断面Ｈ構造である。

【0078】

このベース８_１の上面側の収容凹部８_１ａには、上記実施形態と同様に、水晶振動子２を収容し、下面側の収容凹部８_１ｂには、上記実施形態のヒータ５に代えて、水晶振動子２を加熱するためのチップ抵抗体５７を収容している。

【0079】

その他の構成は、上記図１の実施形態と同様である。

【0080】

図９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。

【0081】

この実施形態の水晶発振器１_２では、ベース８_２の収容凹部８_２ａに収容された水晶振動子２の上面には、当該水晶振動子２を加熱するヒータ基板５８が接合されている。なお、水晶振動子２の上面だけでなく、水晶振動子２の下面にも、水晶振動子２を加熱するヒータ基板が接合されていてもよい。

【0082】

このヒータ基板５８は、図１０に示すように、水晶等の基板６４に、蛇行した抵抗配線５９が形成されており、その両端部５９ａ，５９ｂが、ベース８_２の内底面に形成された接続電極にボンディングワイヤー６０によって電気的に接続されている。抵抗配線５９には、例えば、ニクロム、クロム、タングステン等が使用される。

【0083】

また、第２パッケージ７_２の第１基板１１_２は、その上面側にキャビティ６１が形成されており、第１基板１１_２と第２基板１２との接触面積、すなわち、熱の伝導路の面積を小さくし、第２基板１２から第１基板１１_２への放熱を抑制している。キャビティ６１は、熱の伝導路の面積を小さくできればよく、その形状は任意である。

【0084】

その他の構成は、上記図１の実施形態と同様である。

【0085】

この実施形態によれば、ヒータ基板５８を水晶振動子２に接合しているので、水晶振動子２を効率的に加熱することができる。

【0086】

なお、ヒータ基板５８に代えて、例えば、ポリイミドフィルム等に金属箔の抵抗パターンを形成したフィルム抵抗を用いてもよい。

【0087】

上記各実施形態では、第２パッケージ７のカバー体１３を、第１基板１１に接合したが、本発明の他の実施形態として、図１１に示されるように、第１基板１１を省略し、カバー体１３_３を、第２基板１２_３に接合してもよい。

【0088】

すなわち、この実施形態の水晶発振器１_３では、第２パッケージ７_３は、ＩＣチップ３が搭載された第２基板１２_３と、この第２基板１２_３と共に、第１パッケージ６を収容する収容空間を構成するカバー体１３_３とを備えており、第１基板１１は備えられていない。

【0089】

この実施形態では、第２基板１２_３の底面（下面）に、ＩＣチップ３に接続された電源端子、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_３の実装用の外部接続端子が形成されている。

【0090】

その他の構成は、上記図１の実施形態と同様である。

【0091】

上記各実施形態では、第１パッケージ６，６_１，６_２は、第１基板１１，１１_２又は第２基板１２，１２_３と、カバー体１３，１３_３とによって構成される収容空間に収容されたが、本発明の他の実施形態として、第２基板１２，１２_３とカバー体１３，１３_３とを省略して、第１パッケージ６を露出させる構成としてもよい。

【0092】

図１２は、本発明の参考例の図１に対応する概略構成図である。

【0093】

この参考例の水晶発振器１_４は、第１パッケージ６_４を備えている。この第１パッケージ６_４は、上下両面に収容凹部８_４ａ，８_４ｂをそれぞれ有する断面Ｈ構造のベース８_４を備えている。このベース８_４の上面側の収容凹部８_４ａに水晶振動子２を収容し、下面側の収容凹部８_４ｂに、ＩＣチップ３を収容し、ベース８_４の中間の基板部にヒータ５_４を内蔵している。

【0094】

ベース８_４の底面（下面）に、ＩＣチップ３に接続された電源端子、出力端子、制御端子、ＧＮＤ端子等の複数の外部接続端子が形成されている。

【0095】

その他の構成は、上記図１の実施形態と同様である。

【0096】

この参考例によれば、第２基板１２，１２_３とカバー体１３，１３_３とを省略して、小型化、薄型化を図ることができる。

【0097】

図１３は、本発明の他の参考例の図１に対応する概略構成図である。

【0098】

この参考例の水晶発振器１_５では、パッケージ体６_５のベース８_５の収容凹部８_５ａは、内周壁に段部８_５ｃが形成されている。この段部８_５ｃに、水晶振動子２が半田等で接合されて搭載される。また、収容凹部８_５ａの内底面に、ＩＣチップ３が、金属バンプ６３を介してフリップチップ実装されている。

【0099】

ベース８_５の底部には、水晶振動子２を加熱するヒータ５_５が内蔵されている。

【0100】

この参考例によれば、水晶振動子２とＩＣチップ３とを同一の収容凹部８_５ａ内に収容することによって、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。

【0101】

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。

【0102】

上記実施形態では、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。

【0103】

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】

【0104】

１，１_１～１_５ 水晶発振器
２ 水晶振動子
３ ＩＣチップ（集積回路素子）
４_１～４_３ パッケージ体
５，５_４，５_５ ヒータ
６，６_１，６_２，６_４，６_５ 第１パッケージ
７，７_２，７_３ 第２パッケージ
１４ 水晶振動板
１５ 第１封止部材
１６ 第２封止部材

【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】