CN114070253A - 振荡器 - Google Patents

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Abstract

振荡器。本发明提供一种外部的热不易传递到振动元件，具有稳定的频率特性的振荡器。振荡器具有：外侧封装；内侧封装，其收纳在所述外侧封装中，隔着隔热部件固定于所述外侧封装；振动元件，其收纳在所述内侧封装中；温度传感器；第1电路元件，其包含振荡电路，该振荡电路使所述振动元件振荡，生成基于所述温度传感器进行温度补偿后的振荡信号，该第1电路元件收纳在所述内侧封装中；以及第2电路元件，其固定于所述外侧封装，包含控制所述振荡信号的频率的频率控制电路。

Description

振荡器
技术领域
本发明涉及振荡器。
背景技术
专利文献1记载了一种振荡器，该振荡器具有：外侧封装；收纳在外侧封装中的内侧封装；收纳在内侧封装中的振动元件；以及收纳在外侧封装中并配置在内侧封装上的电路元件。另外，在专利文献1的振荡器中，在电路元件中包含温度传感器，根据温度传感器检测出的温度来校正输出信号的频率。
专利文献1：日本特开2017-175202号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在专利文献1的振荡器中，包含温度传感器的电路元件位于收纳振动元件的内侧封装的外侧，所以，容易产生温度传感器与振动元件的温度差，不易高精度地进行输出信号的校正。因此，输出信号的频率精度可能降低。
用于解决课题的手段
本发明的振荡器具有：外侧封装；内侧封装，其收纳在所述外侧封装中，隔着隔热部件固定于所述外侧封装；振动元件，其收纳在所述内侧封装中；温度传感器；第1电路元件，其包含振荡电路，该振荡电路使所述振动元件振荡，生成基于所述温度传感器进行温度补偿后的振荡信号，该第1电路元件收纳在所述内侧封装中；以及第2电路元件，其固定于所述外侧封装，包含控制所述振荡信号的频率的频率控制电路。
附图说明
图1是示出第1实施方式的振荡器的剖视图。
图2是示出图1的振荡器具有的内侧封装内的俯视图。
图3是图1的振荡器具有的第2电路元件的电路图。
图4是示出第2实施方式的振荡器的剖视图。
图5是示出第3实施方式的振荡器的剖视图。
图6是示出第4实施方式的振荡器的剖视图。
标号说明
1振荡器；2外侧封装；3温度补偿型石英振荡器；4第2电路元件；5内侧封装；6振动元件；7第1电路元件；8隔热部件；21第2底座基板；21a上表面；21b下表面；22第2盖；23接合部件；40PLL电路；41相位比较器；42电荷泵；43低通滤波器；44压控型振荡电路；45分频电路；48存储部；49输出电路；51第1底座基板；51a上表面；51b下表面；52第1盖；53接合部件；61石英基板；71温度传感器；72振荡电路；81柱状部；211、211a、211b、211c、211d凹部；212、212a、212b凹部；241、242内部端子；243安装端子；481温度校正表；511、511a、511b、511c凹部；541、542内部端子；543外部端子；621第1激励电极；622第1焊盘电极；623第1引出电极；631第2激励电极；632第2焊盘电极；633第2引出电极；721振荡电路部；722温度补偿电路部；B接合部件；BW2、BW3、BW4焊线；S1第1收纳空间；S2第2收纳空间。
具体实施方式
以下，根据附图详细说明本发明的振荡器的优选实施方式。
<第1实施方式>
图1是示出第1实施方式的振荡器的剖视图。图2是示出图1的振荡器具有的内侧封装内的俯视图。图3是图1的振荡器具有的第2电路元件的电路图。另外，为了便于说明，在图1以及图2中图示了相互正交的X轴、Y轴以及Z轴。此外，将沿着X轴的方向称为X轴方向，将沿着Y轴的方向称为Y轴方向，将沿着Z轴的方向称为Z轴方向。另外，也将振荡器1的厚度方向即Z轴方向的箭头侧称为“上”，将相反侧称为“下”。另外，将从Z轴方向的俯视简称为“俯视”。
图1所示的振荡器1具有外侧封装2、温度补偿型石英振荡器3(TCXO)和第2电路元件4。此外，温度补偿型石英振荡器3包括内部封装5、以及收纳在内部封装5中的振荡元件6和第1电路元件7。
外部封装2具有第2底座基板21。第2底座基板21具有处于正反关系的上表面21a和下表面21b。另外，第2底座基板21具有在上表面21a开口的第2凹部即有底的凹部211和在下表面21b开口的第3凹部即有底的凹部212。因此，第2底座基板21呈H型的截面形状。另外，凹部211由多个凹部构成，具有在上表面21a开口的凹部211a和在凹部211a的底面开口且开口小于凹部211a的凹部211b。另外，凹部212由多个凹部构成，具有在下表面21b开口的凹部212a和在凹部212a的底面开口且开口小于凹部212a的凹部212b。而且，温度补偿型石英振荡器3隔着隔热部件8固定在凹部211b的底面，第2电路元件4固定在凹部212b的底面。
另外，在凹部211a的底面配置有多个内部端子241，在凹部212a的底面配置有多个内部端子242，在下表面21b配置有多个安装端子243。这些端子241、242、243经由形成在第2底座基板21内的未图示的内部布线电连接。各内部端子241经由焊线BW3与内侧封装5电连接，各内部端子242经由焊线BW4与第2电路元件4电连接。而且，振荡器1经由多个安装端子243与未图示的外部装置电连接。
另外，外侧封装2具有第2盖22。第2盖22借助接合部件23与第2底座基板21的上表面21a接合，封闭凹部211的开口。通过这样地用第2盖22封闭凹部211的开口，在外侧封装2的内部形成气密的第2收纳空间S2。而且，在第2收纳空间S2中收纳温度补偿型石英振荡器3。
第2收纳空间S2为减压状态，优选为更接近真空的状态。由此，外侧封装2的隔热性提高，成为不易受到外部温度的影响的振荡器1。此外，可抑制配置在第2收纳空间S2内的温度补偿型石英振荡器3与配置在第2收纳空间S2外的第2电路元件4之间的热交换，尤其抑制对流造成的热交换。因此，可抑制因第2电路元件4的热而使第1电路元件7包含的温度传感器71与振动元件6不均匀地加热的情况。即，能够抑制由于第2电路元件4的热而在振动元件6与温度传感器71之间产生温度差。因此，能够得到高精度的振荡器1。
但是，第2收纳空间S2的气氛没有特别限定，例如可以是封入有氮、氩、氦等惰性气体的气氛，也可以不是减压状态而是大气压状态或加压状态。此外，也可以如后述的实施方式那样，在第2收纳空间S2中填充隔热部件8。
另外，虽然没有特别限定，但第2底座基板21能够由氧化铝等陶瓷构成，第2盖22能够由可伐合金等金属材料构成。
如图1所示，温度补偿型石英振荡器3具有内部封装5、以及收纳在内部封装5中的振荡元件6和第1电路元件7。
另外，内侧封装5具有第1底座基板51。第1底座基板51具有处于正反关系的上表面51a及下表面51b。另外，第1底座基板51具有在下表面51b开口的第1凹部即有底的凹部511。另外，凹部511由多个凹部构成，具有：在下表面51b开口的凹部511a；在凹部511a的底面开口且开口小于凹部511a的凹部511b；以及在凹部511b的底面开口且开口小于凹部511b的凹部511c。
而且，在凹部511c的底面固定有第1电路元件7，在凹部511a的底面固定有振动元件6。根据这样的配置，能够将振动元件6及第1电路元件7在内侧封装5内沿Z轴方向重叠配置。因此，能够将它们紧凑地收纳在内侧封装5内，能够实现温度补偿型石英振荡器3的小型化。另外，振动元件6的配置不限于此，例如也可以固定在第1电路元件7的上表面。另外，振动元件6和第1电路元件7也可以在X轴方向或Y轴方向上并排配置。
另外，在凹部511a的底面配置有多个内部端子541，在凹部511b的底面配置有多个内部端子542，在上表面51a配置有多个外部端子543。这些端子541、542、543经由形成于第1底座基板51内的未图示的内部布线而电连接。另外，多个外部端子543分别经由焊线BW3与第2底座基板21的内部端子241电连接。通过这样地设置面向内侧封装5的外部的外部端子543，内侧封装5与外侧封装2的电连接变得容易。
另外，由于将内侧封装5和外侧封装2电连接的导电性部件具有高的导热率，所以容易作为内侧封装5和外侧封装2之间的热传递路径发挥作用。因此，通过使用细长的线状的焊线BW3作为上述导电性部件，能够有效地抑制内侧封装5与外侧封装2之间的热传递。因此，外部的热不易传递到内侧封装5。因此，振动元件6不易受到外部的热的影响，能够抑制振动元件6的温度变化，并且能够将振动元件6与温度传感器71的温度差抑制得较小。
另外，内侧封装5具有第1盖52。第1盖52借助接合部件53与第1底座基板51的下表面51b接合，封闭凹部511的开口。通过这样地用第1盖52封闭凹部511的开口，在内侧封装5的内部形成气密的第1收纳空间S1。并且，在该第1收纳空间S1中收纳有振动元件6及第1电路元件7。
第1收纳空间S1为减压状态，优选为更接近真空的状态。由此，振动元件6的CI(晶体阻抗)值降低，振荡特性提高。但是，第1收纳空间S1的气氛没有特别限定，例如也可以是大气压状态、加压状态。
另外，虽然没有特别限定，但第1底座基板51能够由氧化铝等陶瓷构成，第1盖52能够由可伐合金等金属材料构成。
这样的内侧封装5以使第1盖52朝向凹部211的底面侧即Z轴方向负侧的姿态配置，在第1盖52中，隔着隔热部件8固定于凹部211的底面。通过这样地使隔热部件8介于内侧封装5和外侧封装2之间，外部的热特别是第2电路元件4的热不易经由外侧封装2传递到内侧封装5。因此，振动元件6不易受到外部的热的影响，能够有效地抑制由于外部的热而在振动元件6与温度传感器71之间产生温度差。由此，能够通过温度传感器71更高精度地检测振动元件6的温度，能够进行优异的温度补偿。
特别是，通过将构成内侧封装5的部件中的未固定振动元件6的第1盖52固定在外侧封装2，能够延长从隔热部件8到振动元件6的热传递路径。因此，即使外部的热经由隔热部件8传递到内侧封装5，该热也不易传递到振动元件6。因此，振动元件6更不易受到外部的热的影响，能够更有效地抑制由于外部的热而在振动元件6与温度传感器71之间产生温度差。但是，并不限于此，第1底座基板51也可以隔着隔热部件8固定于第2底座基板21。
隔热部件8由导热率比第1盖52低的材料构成。作为这样的隔热部件8，没有特别限定，例如可以优选使用各种树脂材料，其中特别优选使用多孔质聚酰亚胺等多孔质树脂材料，除了树脂材料以外，例如还可以使用各种玻璃材料、二氧化硅气凝胶等无机多孔质材料等。另外，作为隔热部件8的导热率，没有特别限定，但优选为1.0W/m·K以下。由此，成为导热率充分低的隔热部件8。
另外，隔热部件8具有相互分离配置的多个柱状部81，这些柱状部81在第1盖52的整个区域配置成岛状。由此，能够以稳定的姿态将内侧封装5固定在外侧封装2上。另外，能够减小隔热部件8与外侧封装2的接触面积，外部的热不易经由隔热部件8传递到内侧封装5。但是，并不限于此，隔热部件8也可以在第1盖52的下表面的整个面上整面地配置。由此，内侧封装5和外侧封装2的接合面积变大，粘接强度增加。因此，振荡器1的机械强度提高。
另外，在隔热部件8具有粘接力的情况下，借助隔热部件8接合第1盖52和第2底座基板21即可。另一方面，在隔热部件8不具有粘接力的情况下，将隔热部件8和第1盖52以及隔热部件8和第2底座基板21分别借助粘接剂等接合部件进行接合即可。另外，在隔热部件8中也可以含有硅胶等导热率足够低的间隙材料。由此，能够控制隔热部件8的厚度，能够更可靠地发挥隔热效果。
振动元件6是AT切石英振动元件。AT切石英振动元件由于具有三次频率温度特性，所以，频率稳定性优异。如图2所示，振动元件6具有通过AT切而切出的矩形的石英基板61和配置在石英基板61的表面上的电极。并且，电极具有：第1激励电极621，其配置在石英基板61的下表面；以及第2激励电极631，其配置在石英基板61的上表面，隔着石英基板61与第1激励电极621对置。另外，电极具有：在石英基板61的下表面的边缘部排列配置的第1焊盘电极622和第2焊盘电极632；将第1激励电极621和第1焊盘电极622电连接的第1引出电极623；以及将第2激励电极631和第2焊盘电极632电连接的第2引出电极633。
但是，振动元件6的结构没有特别限定。例如，石英基板61的俯视形状不限于矩形，也可以是圆形。另外，作为振动元件6，除了AT切石英振动元件以外，还可以是SC切石英振动元件、BT切石英振动元件、音叉型石英振动元件、表面声波谐振器、其他压电振动元件、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)共振元件等。
另外，代替石英基板61，例如可以使用铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂(LiTaO3)、锆钛酸铅(PZT)、四硼酸锂(Li2B4O7)、硅酸镓镧(La3Ga5SiO14)、铌酸钾(KNbO3)、磷酸镓(GaPO4)、砷化镓(GaAs)、氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO、Zn2O3)、钛酸钡(BaTiO3)、钛酸铅(PbPO3)、铌酸钠钾((K，Na)NbO3)、铋铁氧体(BiFeO3)、铌酸钠(NaNbO3)、钛酸铋(Bi4Ti3O12)、钛酸铋钠(Na0.5Bi0.5TiO3)等各种压电基板，例如，也可以使用硅基板等压电基板以外的基板。
这样的振动元件6在其一端部借助一对导电性的接合部件B与凹部511a的底面接合。此外，第1焊盘电极622和第2焊盘电极632分别经由一对接合部件B与内部端子541电连接。作为接合部件B，没有特别限定，例如可以使用以金属凸块、焊料、钎料、金属膏、导电性树脂粘接剂为代表的导电性接合部件。
第1电路元件7经由焊线BW2与内部端子542电连接。另外，第1电路元件7具有温度传感器71及振荡电路72。振荡电路72具有这样的功能：使振动元件6振荡，生成根据温度传感器71的检测温度进行温度补偿后的振荡信号。即，振荡电路72具有：振荡电路部721，其与振动元件6电连接，对振动元件6的输出信号进行放大，将放大后的信号反馈给振动元件6，由此使振动元件6振荡；以及温度补偿电路部722，其根据从温度传感器71输出的温度信息进行温度补偿，以使输出信号的频率变动小于振动元件6自身的频率温度特性。
作为振荡电路72，例如可以使用皮尔斯振荡电路、Inverter型振荡电路、考毕兹振荡电路、哈特莱振荡电路等振荡电路。另外，作为振荡电路72具有的温度补偿电路部722，例如可以通过调整与振荡电路部721连接的可变电容电路的电容来调整振荡电路部721的振荡频率，也可以通过PLL电路或直接数字合成器电路来调整振荡电路部721的输出信号的频率。
通过这样地将温度传感器71及振动元件6一起收纳在内侧封装5中，能够将温度传感器71配置在与振动元件6相同的空间且振动元件6的附近。因此，能够通过温度传感器71更高精度地检测振动元件6的温度，振荡电路72的温度补偿更准确。
另外，在本实施方式中，温度传感器71由IC温度传感器构成，内置于作为单一集成电路的第1电路元件7，但本发明并不限于此。即，第1电路元件7也可由内置振荡电路72的集成电路及温度传感器71即分立部件构成。在该情况下，温度传感器71例如能够由热敏电阻、热电偶等构成。并且，温度传感器71的配置只要是在第1收纳空间S1内能够检测振动元件6的温度，则没有特别限定，例如能够配置在第1底座基板51和第1电路元件7的上表面。
如图1所示，第2电路元件4配置于第2底座基板21的凹部212内，固定于凹部212的底面。即，第2电路元件4位于第2收纳空间S2的外侧。另外，第2电路元件4与内侧封装5分离地配置。由此，第2电路元件4的热不易传递至位于第2收纳空间S2内的内侧封装5。因此，振动元件6不易受到第2电路元件4的热的影响，能够抑制振动元件6的温度变化，并且能够将振动元件6与温度传感器71的温度差抑制得较小。此外，由于能够将温度补偿型石英振荡器3和第2电路元件4配置成在Z轴方向上重叠，所以，抑制振荡器1在X轴方向和Y轴方向上的扩展，实现振荡器1的小型化。
如图3所示，这样的第2电路元件4具有：作为频率控制电路的小数分频型的PLL电路40(相位同步电路)，其控制从振荡电路72输出的振荡信号的频率，进一步校正在温度补偿型石英振荡器3输出的振荡信号中残留的频率温度特性；存储部，其存储有温度校正表481；以及输出电路49。在本实施方式中，PLL电路40、存储部48以及输出电路49构成为单芯片的电路元件，但也可以由多个芯片的电路元件构成，也可以是一部分由分立部件构成。
PLL电路40具有相位比较器41、电荷泵42、低通滤波器43、压控型振荡电路44和分频电路45。相位比较器41比较振荡电路72输出的振荡信号和分频电路45输出的时钟信号的相位差，将其比较结果作为脉冲电压输出。电荷泵42将相位比较器41输出的脉冲电压转换为电流，低通滤波器43对电荷泵42输出的电流进行平滑化和电压转换。
压控型振荡电路44将低通滤波器43的输出电压作为控制电压，输出频率根据控制电压而变化的信号。另外，本实施方式的压控型振荡电路44是使用线圈等电感元件和电容器等电容元件构成的LC振荡电路，但不限于此，例如也可以使用利用了石英振子等压电振子的振荡电路。分频电路45输出按照由温度传感器71的输出信号和温度校正表481决定的分频比对压控型振荡电路44输出的时钟信号进行小数分频后的时钟信号。另外，分频电路45的分频比不限于由温度校正表481决定的结构。例如可以通过多项式运算来决定，也可以通过基于进行了机器学习的学习完毕模型的神经网络运算来决定。
输出电路49被输入PLL电路40输出的时钟信号，生成其振幅被调整为期望的电平的振荡信号。输出电路49生成的振荡信号经由振荡器1的安装端子243输出到振荡器1的外部。
这样，通过PLL电路40进一步对温度补偿型石英振荡器3输出的振荡信号中残留的频率温度特性进行校正，从而得到温度引起的频率偏差更小的振荡器1。另外，作为PLL电路40，没有特别限定，例如，也可以在振荡电路72和相位比较器41之间具备按照整数的分频比对振荡电路72输出的振荡信号进行分频的整数分频型的PLL电路。PLL电路40不限于进一步对温度补偿型石英振荡器3的输出信号进行温度补偿的电路。例如，为了获得期望的频率信号，PLL电路40也可以构成为将温度补偿型石英振荡器3的输出频率按照固定值进行倍频。
隔热元件8介于第2电路元件4和温度补偿型石英振荡器3之间。由此，第2电路元件4的热不易传递到温度补偿型石英振荡器3，能够有效地抑制由于第2电路元件4的热而在振动元件6与温度传感器71之间产生温度差。因此，可以通过温度传感器71更精确地检测振动元件6的温度。特别是，在本实施方式中，第2电路元件4具有PLL电路40，但该PLL电路40的功耗较大，容易发热。因此，通过在第2电路元件4和温度补偿型石英振荡器3之间安装隔热部件8，能够更显着地发挥上述的效果。另外，第2电路元件4也根据温度传感器71输出的温度信息信号而动作，因此，不易受到自身发热的影响。
另外，在凹部212中，除了第2电路元件4以外，也可以固定未图示的分立部件或其它电子部件。作为分立部件，没有特别限定，例如可举出从经由安装端子243供给的电源电压中去除噪声而将稳定的电源电压供给至第1电路元件7的旁路电容器、从温度传感器71的输出信号中去除噪声而将更准确的输出信号提供给PLL电路40的旁路电容器。另外，除此之外，也可以是热敏电阻、电阻、二极管等。
以上，对振荡器1进行了说明。如上所述，这种振荡器1具有：外侧封装2；内侧封装5，其收纳在外侧封装2中，隔着隔热部件8固定于外侧封装2；振动元件6，其收纳在内侧封装5中；温度传感器71；第1电路元件7，其包含振荡电路72，振荡电路72使振动元件6振荡，生成基于温度传感器71进行温度补偿后的振荡信号，第1电路元件7收纳于内侧封装5；以及第2电路元件4，其固定于外侧封装2，包含作为控制振荡信号的频率的频率控制电路的PLL电路40。
根据这样的结构，由于隔热部件8介于内侧封装5和外侧封装2之间，所以外部的热特别是第2电路元件4的热不易经由外侧封装2传递到内侧封装5。因此，振动元件6不易受到外部的热的影响，能够有效地抑制由于外部的热而在振动元件6与温度传感器71之间产生温度差。由此，能够通过温度传感器71更高精度地检测振动元件6的温度，能够通过振荡电路72进行优异的温度补偿。另外，通过将频率控制电路设为PLL电路40，能够输出频率偏差小的振荡信号。因此，成为可输出高精度的频率信号的振荡器1。
另外，如上所述，第2电路元件4与内侧封装5分离地配置。由此，第2电路元件4的热不易传递至内侧封装5。因此，振动元件6不易受到第2电路元件4的热的影响，能够抑制振动元件6的温度变化，并且能够将振动元件6与温度传感器71的温度差抑制得较小。
另外，如上所述，振荡器1具有将外侧封装2和内侧封装5电连接的导电性引线即焊线BW3。将内侧封装5和外侧封装2电连接的导电性部件具有高的导热率，容易作为内侧封装5和外侧封装2之间的热传递路径起作用。因此，通过使用细长的线状的焊线BW3作为上述导电性部件，能够有效地抑制内侧封装5与外侧封装2之间的热传递。因此，外部的热不易传递到内侧封装5。因此，振动元件6不易受到外部的热的影响，能够抑制振动元件6的温度变化，并且能够将振动元件6与温度传感器71的温度差抑制得较小。
并且，如上所述，内侧封装5具有：第1底座基板51，其具有收纳振动元件6、温度传感器71和第1电路元件7的第1凹部即凹部511；以及第1盖52，其以封闭凹部511的开口的方式与第1底座基板51接合。并且，振动元件6固定于第1底座基板51，第1盖52隔着隔热部件8固定于外侧封装2。通过这样地将内侧封装5中的没有固定振动元件6的第1盖52固定于外侧封装2，能够延长从隔热部件8到振动元件6的热传递路径。因此，即使热经由隔热部件8从外侧封装2传递到内侧封装5，该热也不易传递到振动元件6。因此，振动元件6不易受到外部的热的影响，能够抑制振动元件6的温度变化，并且能够将振动元件6与温度传感器71的温度差抑制得较小。
另外，如上所述，内侧封装5具有外部端子543，该外部端子543配置在第1底座基板51的与接合有第1盖52的面即下表面51b相反一侧的面即上表面51a。由此，内侧封装5和外侧封装2的电连接变得容易。
另外，如上所述，外侧封装2具有：凹部211，其是收纳内侧封装5的第2凹部；凹部212，其是在与凹部211开口的面即上表面21a的相反的一侧的面即下表面21b开口并收纳第2电路元件4的第3凹部；以及第2盖22，其以封闭凹部211的开口的方式与第2底座基板21接合。根据此种结构，可将第2电路元件4配置在第2收纳空间S2的外侧，使第2电路元件4的热不易传递至内侧封装5。因此，振动元件6更不易受到第2电路元件4的热的影响，能够抑制振动元件6的温度变化，并且能够将振动元件6与温度传感器71的温度差抑制得较小。此外，由于能够将内侧封装5和第2电路元件4配置成在Z轴方向上重叠，所以，抑制振荡器1向X轴方向和Y轴方向的扩展，能够实现振荡器1的小型化。
另外，如上所述，作为外侧封装2的收纳内侧封装5的空间的第2收纳空间S2为减压状态。由此，能够发挥优异的隔热性，振荡器1的外部的热不易传递到内侧封装5。因此，能够抑制振动元件6的温度变化，并且能够将振动元件6与温度传感器71的温度差抑制得较小。
<第2实施方式>
图4是示出第2实施方式的振荡器的剖视图。
本实施方式除了外侧封装2的结构不同以外，与上述第1实施方式相同。在以下的说明中，关于本实施方式，以与前述的实施方式的不同点为中心进行说明，关于相同的事项省略其说明。并且，在图4中，关于与前述的实施方式同样的结构，标注相同的标号。
如图4所示，在本实施方式的振荡器1中，第2底座基板21具有在上表面21a开口的第2凹部即凹部211。并且，第2盖22以封闭该凹部211的方式与第2底座基板21的上表面21a接合。通过这样地用第2盖22封闭凹部211的开口，在外侧封装2的内部形成气密的第2收纳空间S2。温度补偿型石英振荡器3和第2电路元件4收纳在第2收纳空间S2中。
另外，凹部211由多个凹部构成，具有：在上表面21a开口的凹部211a；在凹部211a的底面开口且开口小于凹部211a的凹部211b和凹部211c。另外，凹部211b、211c在X轴方向上并排形成，凹部211b的深度比凹部211c的深度大。因此，凹部211b的底面位于比凹部211c的底面靠下侧的位置。另外，第2底座基板21的与凹部211b重叠的部分的厚度比与凹部211c重叠的部分的厚度小。
而且，在凹部211c的底面固定有第2电路元件4，在凹部211b的底面固定有温度补偿型石英振荡器3。此外，在俯视时，第2电路元件4和温度补偿型石英振荡器3在X轴方向上并排配置，而不在Z轴方向上重叠。根据这样的配置，将第2电路元件4和温度补偿型石英振荡器3一起收纳在凹部211内，所以，例如，与如上述的第1实施方式那样将第2电路元件4和温度补偿型石英振荡器3收纳在各自的凹部的结构相比，振荡器1的结构变得简单。此外，第2电路元件4及温度补偿型石英振荡器3能够在X轴方向上并排配置，而不在Z轴方向上重叠，因此，能够实现外侧封装2的薄型化。
如上所述，外侧封装2具备：第2底座基板21，其具有凹部211，该凹部211是收纳内侧封装5及第2电路元件4的第2凹部；以及第2盖22，其以封闭凹部211的开口的方式与第2底座基板21接合。因此，第2电路元件4和温度补偿型石英振荡器3可以同时收纳在凹部211中，例如，与如上述的第1实施方式那样将第2电路元件4和温度补偿型石英振荡器3收纳在各自的凹部中的结构相比，振荡器1的结构变得简单。
另外，如前所述，内侧封装5与第2电路元件4在俯视时并排配置。因此，第2电路元件4和温度补偿型石英振荡器3可以在X轴方向上排列配置，而不在Z轴方向上重叠。因此，能够实现外侧封装2的薄型化。
根据以上那样的第2实施方式，也能够发挥与上述第1实施方式相同的效果。
<第3实施方式>
图5是示出第3实施方式的振荡器的剖视图。
本实施方式除了外侧封装2的结构不同以外，与上述第1实施方式相同。在以下的说明中，关于本实施方式，以与前述的实施方式的不同点为中心进行说明，关于相同的事项省略其说明。并且，在图5中，关于与前述的实施方式同样的结构，标注相同的标号。
如图5所示，在本实施方式的振荡器1中，第2底座基板21具有在上表面21a开口的第2凹部即凹部211。并且，第2盖22以封闭该凹部211的方式与第2底座基板21的上表面21a接合。通过这样地用第2盖22封闭凹部211的开口，在外侧封装2的内部形成气密的第2收纳空间S2。温度补偿型石英振荡器3和第2电路元件4收纳在第2收纳空间S2中。
另外，凹部211由多个凹部构成，包括：在上表面21a开口的凹部211a；在凹部211a的底面开口且开口小于凹部211a的凹部211b；以及在凹部211b的底面开口且开口小于凹部211b的凹部211c；以及在凹部211c的底面开口且开口小于凹部211c的凹部211d。
并且，在凹部211b的底面，以覆盖凹部211c的开口的一部分或全部的方式固定有第2电路元件4，在凹部211d的底面固定有温度补偿型石英振荡器3。根据这样的配置，能够在外侧封装2内将第2电路元件4和温度补偿型石英振荡器3重叠配置在Z轴方向上。因此，可以将第2电路元件4和温度补偿型石英振荡器3紧凑地收纳在外侧封装2内，可以实现振荡器1的小型化。
如上所述，外侧封装2具备：第2底座基板21，其具有收纳内侧封装5及第2电路元件4的第2凹部即凹部211；以及以封闭凹部211的开口的方式与第2底座基板21接合的第2盖22。由此，可在1个凹部211内收纳第2电路元件4及温度补偿型石英振荡器3，例如，与如上述第1实施方式那样将第2电路元件4和温度补偿型石英振荡器3收纳在各自的凹部的结构相比，振荡器1的结构变得简单。
另外，如上所述，内侧封装5与第2电路元件4配置成在俯视时重叠。由此，能够实现振荡器1的小型化。
根据以上的第3实施方式，也能够发挥与上述第1实施方式相同的效果。
<第4实施方式>
图6是示出第4实施方式的振荡器的剖视图。
本实施方式除了隔热部件8的配置不同以外，与上述的第1实施方式相同。在以下的说明中，关于本实施方式，以与前述的实施方式的不同点为中心进行说明，关于相同的事项省略其说明。并且，在图6中，关于与前述的实施方式同样的结构，标注相同的标号。
如图6所示，在本实施方式的振荡器1中，隔热部件8填充在外侧封装2的收纳内侧封装5的空间即第2收纳空间S2中。即，隔热部件8实质上无间隙地配置在第2收纳空间S2内。而且，内侧封装5的全周被隔热部件8覆盖。由此，能够将内侧封装5更牢固地固定于外侧封装2，振荡器1的机械强度提高。
根据以上那样的第4实施方式，也能够发挥与上述第1实施方式相同的效果。
以上，基于图示的实施方式说明了本发明的振荡器，但本发明并不限于此，各部的结构能够置换为具有同样功能的任意的结构。另外，也可以在本发明中附加其他任意的构成物。另外，也可以适当组合上述的各实施方式。

Claims (11)

1.一种振荡器，其特征在于，其具有：
外侧封装；
内侧封装，其收纳在所述外侧封装中，隔着隔热部件固定于所述外侧封装；
振动元件，其收纳在所述内侧封装中；
温度传感器；
第1电路元件，其包含振荡电路，该振荡电路使所述振动元件振荡，生成基于所述温度传感器进行温度补偿后的振荡信号，该第1电路元件收纳在所述内侧封装中；以及
第2电路元件，其固定于所述外侧封装，包含控制所述振荡信号的频率的频率控制电路。
2.根据权利要求1所述的振荡器，其中，
所述内侧封装和所述第2电路元件分离地配置。
3.根据权利要求1或2所述的振荡器，其中，
所述振荡器具有将所述外侧封装和所述内侧封装电连接的导电性引线。
4.根据权利要求1或2所述的振荡器，其中，
所述内侧封装具有：
第1底座基板，其具有收纳所述振动元件、所述温度传感器和所述第1电路元件的第1凹部；以及
第1盖，其以封闭所述第1凹部的开口的方式与所述第1底座基板接合，
所述振动元件固定于所述第1底座基板，
所述第1盖隔着所述隔热部件固定于所述外侧封装。
5.根据权利要求4所述的振荡器，其中，
所述内侧封装具有外部端子，该外部端子配置在所述第1底座基板的与接合有所述第1盖的面相反一侧的面上。
6.根据权利要求1或2所述的振荡器，其中，
所述外侧封装包括：
第2底座基板，其具有第2凹部和第3凹部，该第2凹部收纳所述内侧封装，该第3凹部在与所述第2凹部开口的面相反一侧的面开口，收纳所述第2电路元件；以及
第2盖，其以封闭所述第2凹部的开口的方式与所述第2底座基板接合。
7.根据权利要求1或2所述的振荡器，其中，
所述外侧封装包括：
第2底座基板，其具有第2凹部，该第2凹部收纳所述内侧封装以及所述第2电路元件；以及
第2盖，其以封闭所述第2凹部的开口的方式与所述第2底座基板接合。
8.根据权利要求7所述的振荡器，其中，
所述内侧封装和所述第2电路元件在俯视时并排配置。
9.根据权利要求7所述的振荡器，其中，
所述内侧封装和所述第2电路元件在俯视时重叠地配置。
10.根据权利要求1或2所述的振荡器，其中，
所述外侧封装的收纳所述内侧封装的空间为减压状态。
11.根据权利要求1或2所述的振荡器，其中，
所述隔热部件填充在所述外侧封装的收纳所述内侧封装的空间中。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11949378B2 (en) * 2022-08-29 2024-04-02 Txc Corporation Crystal oscillator and oscillating device

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6621361B1 (en) * 2000-10-17 2003-09-16 Cts Corporation Dual oven oscillator using a thermoelectric module
US6731180B1 (en) * 2000-10-20 2004-05-04 Deleware Capital Formation Inc. Evacuated hybrid ovenized oscillator
JP2006093893A (ja) * 2004-09-21 2006-04-06 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd 水晶発振器及び水晶発振器に於ける保温方法
US7310024B2 (en) * 2005-02-28 2007-12-18 Milliren Bryan T High stability double oven crystal oscillator
JP4270158B2 (ja) * 2005-04-11 2009-05-27 エプソントヨコム株式会社 高安定圧電発振器
JP4885207B2 (ja) * 2008-12-25 2012-02-29 日本電波工業株式会社 多段型とした恒温型の水晶発振器
JP6307869B2 (ja) * 2013-12-24 2018-04-11 セイコーエプソン株式会社 電子部品、恒温槽付水晶発振器、電子機器および移動体
JP2017139682A (ja) * 2016-02-05 2017-08-10 セイコーエプソン株式会社 振動片、振動片の製造方法、発振器、電子機器、移動体、および基地局
US10291236B2 (en) * 2016-03-15 2019-05-14 Txc Corporation Oven controlled crystal oscillator consisting of heater-embedded ceramic package
JP6798121B2 (ja) 2016-03-18 2020-12-09 セイコーエプソン株式会社 発振器、電子機器および移動体
JP2018006809A (ja) * 2016-06-27 2018-01-11 セイコーエプソン株式会社 発振器、電子機器および移動体

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