JP2004207870A - 圧電振動子収納用パッケージおよびこれを用いた恒温型発振器 - Google Patents
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Abstract
【課題】気密封止する容器内を高精度で恒温環境とすることが可能な小型の圧電振動子収納用パッケージ、およびこれを用いた恒温型発振器を提供する。
【解決手段】圧電振動子５の搭載部２を有する第１の絶縁基体１と、搭載部２の下方の発熱体３と、搭載部２の周辺に取着された測温体４と、圧電振動子５が接続される第１の配線導体６ならびに発熱体３および測温体４に接続された第２の配線導体７と、第１の蓋体８とを具備する第１のパッケージが、凹状の収容部９を有する第２の絶縁基体10と、第１の配線導体６が接続される第３の配線導体11および第２の配線導体７が接続される第４の配線導体12と、第２の蓋体13とを具備する第２のパッケージの収容部９に搭載され収容される圧電振動子収納用パッケージ、およびこれを用いた恒温型発振器である。小型化できるとともに圧電振動子５が振動する環境を高精度で恒温環境とすることができる。
【選択図】 図１
【解決手段】圧電振動子５の搭載部２を有する第１の絶縁基体１と、搭載部２の下方の発熱体３と、搭載部２の周辺に取着された測温体４と、圧電振動子５が接続される第１の配線導体６ならびに発熱体３および測温体４に接続された第２の配線導体７と、第１の蓋体８とを具備する第１のパッケージが、凹状の収容部９を有する第２の絶縁基体10と、第１の配線導体６が接続される第３の配線導体11および第２の配線導体７が接続される第４の配線導体12と、第２の蓋体13とを具備する第２のパッケージの収容部９に搭載され収容される圧電振動子収納用パッケージ、およびこれを用いた恒温型発振器である。小型化できるとともに圧電振動子５が振動する環境を高精度で恒温環境とすることができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電振動子を収納するための圧電振動子収納用パッケージ、およびこの圧電振動子収納用パッケージを用いた恒温型発振器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の恒温型発振器は、周波数精度・周波数温度特性・周波数エージング特性等が優れているために、測定装置や移動体無線基地局から衛星通信用機器まで広範囲に使用されている。近年、携帯電話機器の普及に伴い、基地局用として低消費電力であるとともに小型の恒温型発振器の需要が増大している。この種の発振器は内部に小型恒温槽を有しており、この恒温槽内に圧電振動子を収納することにより、発振器の周囲温度が変化した場合でも圧電振動子の温度を常に一定に保持するような構造となっているので、発振周波数の安定度は極めて高い。小型恒温槽としては、例えば金属ブロックに発熱体を固着した恒温槽等各種のタイプが実用化されている。
【０００３】
そのような従来の圧電振動子収納用パッケージおよびこれを用いた恒温型発振器の例を図２に断面図で示す。
【０００４】
図２は従来の恒温型発振器の例の構造を示す断面図であって、絶縁基体31の表面に圧電振動子32を内蔵した小型恒温槽33の底部が固定され、さらに圧電振動子32の端子と、電源，アースおよび発振出力用の各種の端子34とを導通固定されているとともに、小型恒温槽33の周囲の表面には発振回路35や小型恒温槽33用の測温体36等がはんだ付けされている。そして、サポート台37を取り付けたベース38に絶縁基体31を載置し固定した後、ベース38に金属ケース39を取り付けて、恒温型発振器が構成されている。
【０００５】
そして、圧電振動子32が小型恒温槽33に内蔵された状態で気密封止されている容器内の温度を測温体36で測定し、温度に応じて発熱体40を発熱させて温度調整することにより圧電振動子32が作動する容器内が恒温環境となり、圧電振動子32の発振安定性を良好とし、周波数精度の高い発振器を得ることができる。
【０００６】
なお、金属ケース39の内側表面等の、圧電振動子32が気密封止される容器に面した表面には、ウレタンゴム等から成る断熱材41等が貼り付けられていて極力外部と断熱するようにされている。
【０００７】
なお、この発熱体40としては、例えば特開2001−196859号公報に開示された高安定型圧電発振器に用いられているセラミック発熱体を利用することができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開2001−196859号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の圧電振動子32を用いた恒温型発振器は、圧電振動子32を内蔵した小型恒温槽33が固定された絶縁基体31に、さらに測温体36や発振回路35，各種の端子34等を広面積にわたって搭載する必要があり、また絶縁基体31と外部回路（図示せず）とは各種のリード線等から成る端子34により接続されていることから、外部回路への接続が表面実装に対応しておらず、回路の小型化・高密度化に対応できないため、発振器を小型化することが難しいという問題点があった。
【００１０】
本発明は、以上のような従来の技術における問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、圧電振動子を高断熱構造とすることにより、気密封止する容器内を高精度で恒温環境とすることが可能な小型の圧電振動子収納用パッケージ、およびこれを用いた恒温型発振器を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧電振動子収納用パッケージは、上面に圧電振動子の搭載部を有する第１の絶縁基体と、この第１の絶縁基体の前記搭載部の下方の内部に形成された発熱体と、前記搭載部の周辺に取着された、前記発熱体の温度制御を行なうための測温体と、この第１の絶縁基体の前記搭載部の近傍から下面にかけて導出された、前記圧電振動子が電気的に接続される第１の配線導体ならびに前記発熱体および前記測温体に電気的に接続された第２の配線導体と、前記第１の絶縁基体の上面に前記搭載部を覆うように取着され、前記搭載部を気密封止する第１の蓋体とを具備して成る第１のパッケージが、上面に前記第１のパッケージを搭載し収容する凹状の収容部を有する第２の絶縁基体と、この第２の絶縁基体の前記収容部の上面から外表面にかけて導出され、前記第１の配線導体が電気的に接続される第３の配線導体および前記第２の配線導体が電気的に接続される第４の配線導体と、前記第２の絶縁基体の上面に前記収容部を覆うように取着され、前記収容部を気密封止する第２の蓋体とを具備して成る第２のパッケージの前記収容部に搭載され収容されることを特徴とするものである。
【００１２】
また本発明の恒温型発振器は、上記構成の本発明の圧電振動子収納用パッケージの前記第１のパッケージの前記搭載部に圧電振動子を搭載し前記第１の配線導体と電気的に接続するとともに、前記第１の絶縁基体の上面に前記第１の蓋体を取着して前記搭載部を気密封止し、この第１のパッケージを前記第２のパッケージの前記収容部に搭載し前記第１の配線導体を前記第３の配線導体に、前記第２の配線導体を前記第４の配線導体にそれぞれ電気的に接続するとともに、前記収容部を窒素ガスまたは空気で充填するか、または真空状態として、前記第２の絶縁基体の上面に前記第２の蓋体を取着して前記収容部を気密封止して成ることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の圧電振動子収納用パッケージによれば、上面に圧電振動子の搭載部を有する第１の絶縁基体と、この第１の絶縁基体の搭載部の下方の内部に形成された発熱体と、搭載部の周辺に取着された、発熱体の温度制御を行なうための測温体と、この第１の絶縁基体の搭載部の近傍から下面にかけて導出された、圧電振動子が電気的に接続される第１の配線導体ならびに発熱体および側温体に電気的に接続された第２の配線導体と、第１の絶縁基体の上面に搭載部を覆うように取着され、搭載部を気密封止する第１の蓋体とを具備して成る第１のパッケージに圧電振動子が気密封止されることから、圧電振動子が気密封止された搭載部の温度制御を、搭載部の下方の絶縁基体の内部に形成された発熱体と搭載部の周辺に取着された測温体とにより行なうことができ、従来のように広面積の絶縁基体を準備してリード付きの各種端子を、小型恒温槽や測温体，制御回路等を実装した場所以外に取り付ける必要がなく、恒温型発振器を小型化することができる。
【００１４】
また、本発明の圧電振動子収納用パッケージによれば、このような第１のパッケージを、上面に第１のパッケージを搭載し収容する凹状の収容部を有する第２の絶縁基体と、この第２の絶縁基体の収容部の上面から外表面にかけて導出され、第１の配線導体が電気的に接続される第３の配線導体および第２の配線導体が電気的に接続される第４の配線導体と、第２の絶縁基体の上面に収容部を覆うように取着され、収容部を気密封止する第２の蓋体とを具備して成る第２のパッケージに収容することから、第２のパッケージにより圧電振動子を第１のパッケージの搭載部とともに２重に気密封止することができるので、外部と効果的に断熱することができ、圧電振動子が振動する環境を高精度で恒温環境とすることができる恒温型発振器を得ることができる。
【００１５】
また、本発明の恒温型発振器によれば、本発明の圧電振動子収納用パッケージの第１のパッケージの搭載部に圧電振動子を搭載して第１の配線導体と電気的に接続するとともに、第１の絶縁基体の上面に第１の蓋体を取着して搭載部を気密封止し、この第１のパッケージを第２のパッケージの収容部に、第１の配線導体と第３の配線導体とが、また第２の配線導体と第４の配線導体とがそれぞれ電気的に接続されるようにして収納するとともに、収容部を窒素ガスまたは空気で充填するか、または真空状態として、第２の絶縁基体の上面に第２の蓋体を取着して収容部を気密封止することにより形成されるものであることから、圧電振動子が搭載された搭載部が、あらかじめパッケージに形成あるいは取着された発熱体および測温体により恒温に維持されるため、搭載部を恒温に維持するための発熱体や制御回路を別に取着する必要はなく、小型の恒温型発振器とすることができる。
【００１６】
また、第１のパッケージが第２のパッケージにより気密封止されるとともに、第２のパッケージの収容部が窒素ガスまたは空気で充填されるか、または真空状態とされるため、小型でありながら圧電振動子が搭載されている領域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、圧電振動子が振動する環境を高精度に恒温とした恒温型発振器を得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を添付の図面に基づき詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の圧電振動子収納用パッケージおよびこれを用いた恒温型発振器の実施の形態の一例を示す断面図である。図１において、１は第１の絶縁基体、３は発熱体、５は圧電振動子、６は第１の配線導体、７は第２の配線導体、８は第１の蓋体である。これらの部材により第１のパッケージが構成されている。
【００１９】
また、10は第２の絶縁基体、11は第３の配線導体、12は第４の配線導体、13は第２の蓋体である。これらの部材により第２のパッケージが構成されている。そして、これら第１のパッケージと第２のパッケージとにより本発明の圧電振動子収納用パッケージが形成される。
【００２０】
第１の絶縁基体１および第２の絶縁基体10は、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・炭化珪素質焼結体・ガラスセラミックス焼結体等のセラミック材料から成る略直方体状の基体である。
【００２１】
第１の絶縁基体１は圧電振動子５を搭載し収容するための基体として機能し、第２の絶縁基体10は第１のパッケージを収容するための基体として機能する。
【００２２】
このような第１の絶縁基体１および第２の絶縁基体10は、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化カルシウム・酸化マグネシウム等のセラミック原料粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤等を添加混合して泥漿状のセラミックスラリーとなすとともに、そのセラミックスラリーをドクターブレード法等を採用してシート状となすことにより複数枚のセラミックグリーンシートを得て、次にそれらのセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともに、それらを上下に積層してセラミックグリーンシート積層体となし、最後にそのセラミックグリーンシート積層体を還元雰囲気中にて約1600℃の温度で焼成することによって製作される。
【００２３】
また、第１の絶縁基体１はその上面に圧電振動子５を搭載する、例えば凹部として形成された搭載部２を有しており、この搭載部２の近傍の凹部の底面から第１の絶縁基体１の下面にかけて第１の配線導体６が被着形成され導出されている。また、この搭載部２の近傍の第１の絶縁基体１の内部から下面にかけて、第２の配線導体７が同様に被着形成され導出されている。
【００２４】
この搭載部２に圧電振動子５が、搭載部２の底面に接触しないように必要に応じて適当なスペーサ部材を介して搭載されるとともに、この圧電振動子５の接続電極が第１の配線導体６に導電性接着剤等を介して電気的に接続される。
【００２５】
そして、第１の絶縁基体１の上面にあらかじめ形成された封止用メタライズ層14に、金属やセラミックス等から成る第１の蓋体８を、ろう材やガラスを介して搭載部２を覆うように取着することにより、圧電振動子５が第１のパッケージの内部に気密封止される。
【００２６】
搭載部２の下方の第１の絶縁基体１の内部には、発熱体３が形成されている。この発熱体３は、タングステン等の高融点の高電気抵抗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ようになっており、圧電振動子５が搭載された搭載部２を加熱して恒温に維持する機能を有している。
【００２７】
このような発熱体３は、例えばタングステンから成る場合であれば、第１の絶縁基体１となるセラミックグリーンシートに所定の幅および長さとなるようにスクリーン印刷法により印刷されて形成される。
【００２８】
なお、この発熱体３は、第２の配線導体７を介して測温体４と接続され、測温体４により制御されるようになっている。これにより圧電振動子５が搭載された搭載部２が適温に維持される。
【００２９】
測温体４は、例えば、クロム系・マンガン系・ニッケル系等の酸化物焼結体等から成るサーミスタ等の温度測定手段であり、第２の配線導体７の一部としてはんだ等で接続する等の手段により搭載部２の近傍に取着される。
【００３０】
また、第２の配線導体７は第１の配線導体６と同様の金属材料から成り、第１の配線導体６と同様の方法により形成される。
【００３１】
本発明の圧電振動子収納用パッケージは、第１の絶縁基体１・発熱体３および測温体４を有し圧電振動子５を搭載し収容した第１のパッケージを第２のパッケージの第２の絶縁基体10の収容部９に収容しており、第１の絶縁基体１の各配線導体６・７や発熱体３・測温体４の各接続端子を、第２の絶縁基体10に形成された第３の配線導体11および第４の配線導体12により第２の絶縁基体10の外表面に導出していることから、従来のように別に発熱体や制御回路を取着する必要はなく、パッケージを小型化することができる。
【００３２】
第２の絶縁基体10は、第１の絶縁基体１と同様の材料（酸化アルミニウム質焼結体やガラスセラミックス焼結体等）から成り、第１の絶縁基体１と同様の方法により製作される。
【００３３】
第２の絶縁基体10の上面に設けられた凹状の収容部９の上面から第２の絶縁基体10の外表面にかけて、第３の配線導体11および第４の配線導体12が被着形成され導出されている。
【００３４】
第３の配線導体11は第１の配線導体６と電気的に接続されてこれを外部に導出する機能を有しており、第４の配線導体12は第２の配線導体７と電気的に接続されてこれを外部に導出する機能を有している。
【００３５】
第１のパッケージを第２のパッケージの収容部９に収納する際に、第３の配線導体11に第１の配線導体６を接続し、第４の配線導体12に第２の配線導体７を接続することにより、圧電振動子５の接続電極が第１の配線導体６と第３の配線導体11とを介して外部に導出され、発熱体３および測温体４が第２の配線導体７と第４の配線導体12とを介して外部に導出される。
【００３６】
ここで、第３の配線導体11に第１の配線導体６を、また第４の配線導体12に第２の配線導体７を接続する際には、電気的な接続が良好であり、しかも熱を伝えにくい接続構造とするために、導電性接着剤を使用して第１のパッケージと第２のパッケージとの間を離間させることにより、圧電振動子５が搭載されている領域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望ましい。
【００３７】
そして、第３の配線導体11および第４の配線導体12を、リード端子やはんだ等の接続材を介して外部の電気回路に接続することにより、圧電振動子５の振動により発生する信号が第１の配線導体６および第３の配線導体11を介して外部の電気回路に供給され、外部の電気回路から第２の配線導体７および第４の配線導体12を介して供給される電力により発熱体３の発熱や測温体４による測温等が行なわれる。
【００３８】
なお、第１の配線導体６と第３の配線導体11との接続、および第２の配線導体７と第４の配線導体12との接続は、例えば導電性接着剤を第３の配線導体11および第４の配線導体12の第２のパッケージの収容部９の上面に導出された部位に塗付した後、第１のパッケージを第１の配線導体６および第２の配線導体７をそれぞれ第３の配線導体11および第４の配線導体12に当接させるようにして収容部９に収容することにより行なわれる。
【００３９】
第２のパッケージの収容部９に第１のパッケージを収容した後、収容部９を覆うようにして、第２の蓋体13を第２の絶縁基体10の上面に、銀ろう等を介してシーム溶接等の手段で接合する等の方法によって取着することにより、第１のパッケージが第２のパッケージ内に気密に収納される。
【００４０】
本発明の恒温型発振器は、第１のパッケージの搭載部２に圧電振動子５を搭載し第１の配線導体６と電気的に接続するとともに、第１の絶縁基体１の上面に第１の蓋体８を取着して搭載部２を気密封止し、この第１のパッケージを第２のパッケージの収容部９に、第１の配線導体６を第３の配線導体11に、第２の配線導体７を第４の配線導体12にそれぞれ電気的に接続するようにして収容するとともに、収容部９を窒素ガスまたは空気で充填するか、または真空状態として、第２の絶縁基体10の上面に第２の蓋体13を取着して収容部９を気密封止することにより形成される。
【００４１】
この本発明の恒温型発振器によれば、圧電振動子５が搭載された第１のパッケージの搭載部２が、あらかじめ第１のパッケージに形成あるいは取着された発熱体３および測温体４により恒温に維持されるため、従来のように搭載部２を恒温に維持するための発熱体や制御回路を別に取着する必要はなく、小型の恒温型発振器とすることができる。
【００４２】
また、このような本発明の恒温型発振器によれば、第１のパッケージが第２のパッケージにより気密封止されるとともに、第２のパッケージの収容部９が窒素ガスまたは空気で充填されるか、または真空状態とされるため、圧電振動子５が搭載されている領域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、圧電振動子５が振動する環境を高精度に恒温とした恒温型発振器を得ることができる。
【００４３】
このように、本発明の圧電振動子収納用パッケージによれば、第１の絶縁基体１の搭載部２に搭載した圧電振動子５を、例えば70〜80℃に保温しながら温度変化させることなく動作させることができ、これにより、安定した発振周波数を得ることができる恒温型発振器とすることができる。
【００４４】
なお、本発明は上述の実施の形態の一例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば、上述の実施の形態の例では第１の絶縁基体１の上面にあらかじめ封止用メタライズ層14を形成しておき、これに、金属やセラミックス等から成る第１の蓋体８をろう材やガラスを介して取着するようにしたが、第１の絶縁基体１の上面に、直接、有機樹脂接着材やガラス等を介して第１の蓋体８を取着するようにしてもよい。
【００４５】
また、上述の実施の形態の例では第２のパッケージの収容部９に第１のパッケージを収容した後、収容部９を覆うようにして、第２の蓋体13を第２の絶縁基体10の上面に銀ろうを介してシーム溶接等の手段で接合した例を示したが、第２の絶縁基体10の上面に、直接、低融点ガラスを介して第２の蓋体13を取着するようにしてもよい。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の圧電振動子収納用パッケージによれば、上面に圧電振動子の搭載部を有する第１の絶縁基体と、この第１の絶縁基体の搭載部の下方の内部に形成された発熱体と、搭載部の周辺に取着された、発熱体の温度制御を行なうための測温体と、この第１の絶縁基体の搭載部の近傍から下面にかけて導出された、圧電振動子が電気的に接続される第１の配線導体ならびに発熱体および測温体に電気的に接続された第２の配線導体と、第１の絶縁基体の上面に搭載部を覆うように取着され、搭載部を気密封止する第１の蓋体とを具備して成る第１のパッケージに圧電振動子が気密封止されることから、圧電振動子が気密封止された搭載部の温度制御を、搭載部の下方の絶縁基体の内部に形成された発熱体と搭載部の周辺に取着された測温体とにより行なうことができ、従来のように広面積の絶縁基体を準備してリード付きの各種端子を、小型恒温槽や測温体，制御回路等を実装した場所以外に取り付ける必要がなく、恒温型発振器を小型化することができる。
【００４７】
また、本発明の圧電振動子収納用パッケージによれば、このような第１のパッケージを、上面に第１のパッケージを搭載し収容する凹状の収容部を有する第２の絶縁基体と、この第２の絶縁基体の収容部の上面から外表面にかけて導出され、第１の配線導体が電気的に接続される第３の配線導体および第２の配線導体が電気的に接続される第４の配線導体と、第２の絶縁基体の上面に収容部を覆うように取着され、収容部を気密封止する第２の蓋体とを具備して成る第２のパッケージに収容することから、第２のパッケージにより圧電振動子を第１のパッケージの搭載部とともに２重に気密封止することができるので、外部と効果的に断熱することができ、圧電振動子が振動する環境を高精度で恒温環境とすることができる恒温型発振器を得ることができる。
【００４８】
また、本発明の恒温型発振器によれば、本発明の圧電振動子収納用パッケージの第１のパッケージの搭載部に圧電振動子を搭載して第１の配線導体と電気的に接続するとともに、第１の絶縁基体の上面に第１の蓋体を取着して搭載部を気密封止し、この第１のパッケージを第２のパッケージの収容部に、第１の配線導体と第３の配線導体とが、また第２の配線導体と第４の配線導体とがそれぞれ電気的に接続されるようにして収納するとともに、収容部を窒素ガスまたは空気で充填するか、または真空状態として、第２の絶縁基体の上面に第２の蓋体を取着して収容部を気密封止することにより形成されるものであることから、圧電振動子が搭載された搭載部が、あらかじめパッケージに形成あるいは取着された発熱体および測温体により恒温に維持されるため、搭載部を恒温に維持するための発熱体や制御回路を別に取着する必要はなく、小型の恒温型発振器とすることができる。
【００４９】
また、第１のパッケージが第２のパッケージにより気密封止されるとともに、第２のパッケージの収容部が窒素ガスまたは空気で充填されるか、または真空状態とされるため、小型でありながら圧電振動子が搭載されている領域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、圧電振動子が振動する環境を高精度に恒温とした恒温型発振器を得ることができる。
【００５０】
以上により、本発明によれば、圧電振動子を高断熱構造とすることにより、気密封止する容器内を高精度で恒温環境とすることが可能な小型の圧電振動子収納用パッケージ、およびこれを用いた恒温型発振器を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧電振動子収納用パッケージおよびこれを用いた恒温型発振器の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】従来の圧電振動子収納用パッケージおよびこれを用いた恒温型発振器の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・第１の絶縁基体
２・・・・・・・搭載部
３・・・・・・・発熱体
４・・・・・・・測温体
５・・・・・・・圧電振動子
６・・・・・・・第１の配線導体
７・・・・・・・第２の配線導体
８・・・・・・・第１の蓋体
９・・・・・・・収容部
10・・・・・・・第２の絶縁基体
11・・・・・・・第３の配線導体
12・・・・・・・第４の配線導体
13・・・・・・・第２の蓋体
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電振動子を収納するための圧電振動子収納用パッケージ、およびこの圧電振動子収納用パッケージを用いた恒温型発振器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の恒温型発振器は、周波数精度・周波数温度特性・周波数エージング特性等が優れているために、測定装置や移動体無線基地局から衛星通信用機器まで広範囲に使用されている。近年、携帯電話機器の普及に伴い、基地局用として低消費電力であるとともに小型の恒温型発振器の需要が増大している。この種の発振器は内部に小型恒温槽を有しており、この恒温槽内に圧電振動子を収納することにより、発振器の周囲温度が変化した場合でも圧電振動子の温度を常に一定に保持するような構造となっているので、発振周波数の安定度は極めて高い。小型恒温槽としては、例えば金属ブロックに発熱体を固着した恒温槽等各種のタイプが実用化されている。
【０００３】
そのような従来の圧電振動子収納用パッケージおよびこれを用いた恒温型発振器の例を図２に断面図で示す。
【０００４】
図２は従来の恒温型発振器の例の構造を示す断面図であって、絶縁基体31の表面に圧電振動子32を内蔵した小型恒温槽33の底部が固定され、さらに圧電振動子32の端子と、電源，アースおよび発振出力用の各種の端子34とを導通固定されているとともに、小型恒温槽33の周囲の表面には発振回路35や小型恒温槽33用の測温体36等がはんだ付けされている。そして、サポート台37を取り付けたベース38に絶縁基体31を載置し固定した後、ベース38に金属ケース39を取り付けて、恒温型発振器が構成されている。
【０００５】
そして、圧電振動子32が小型恒温槽33に内蔵された状態で気密封止されている容器内の温度を測温体36で測定し、温度に応じて発熱体40を発熱させて温度調整することにより圧電振動子32が作動する容器内が恒温環境となり、圧電振動子32の発振安定性を良好とし、周波数精度の高い発振器を得ることができる。
【０００６】
なお、金属ケース39の内側表面等の、圧電振動子32が気密封止される容器に面した表面には、ウレタンゴム等から成る断熱材41等が貼り付けられていて極力外部と断熱するようにされている。
【０００７】
なお、この発熱体40としては、例えば特開2001−196859号公報に開示された高安定型圧電発振器に用いられているセラミック発熱体を利用することができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開2001−196859号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の圧電振動子32を用いた恒温型発振器は、圧電振動子32を内蔵した小型恒温槽33が固定された絶縁基体31に、さらに測温体36や発振回路35，各種の端子34等を広面積にわたって搭載する必要があり、また絶縁基体31と外部回路（図示せず）とは各種のリード線等から成る端子34により接続されていることから、外部回路への接続が表面実装に対応しておらず、回路の小型化・高密度化に対応できないため、発振器を小型化することが難しいという問題点があった。
【００１０】
本発明は、以上のような従来の技術における問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、圧電振動子を高断熱構造とすることにより、気密封止する容器内を高精度で恒温環境とすることが可能な小型の圧電振動子収納用パッケージ、およびこれを用いた恒温型発振器を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧電振動子収納用パッケージは、上面に圧電振動子の搭載部を有する第１の絶縁基体と、この第１の絶縁基体の前記搭載部の下方の内部に形成された発熱体と、前記搭載部の周辺に取着された、前記発熱体の温度制御を行なうための測温体と、この第１の絶縁基体の前記搭載部の近傍から下面にかけて導出された、前記圧電振動子が電気的に接続される第１の配線導体ならびに前記発熱体および前記測温体に電気的に接続された第２の配線導体と、前記第１の絶縁基体の上面に前記搭載部を覆うように取着され、前記搭載部を気密封止する第１の蓋体とを具備して成る第１のパッケージが、上面に前記第１のパッケージを搭載し収容する凹状の収容部を有する第２の絶縁基体と、この第２の絶縁基体の前記収容部の上面から外表面にかけて導出され、前記第１の配線導体が電気的に接続される第３の配線導体および前記第２の配線導体が電気的に接続される第４の配線導体と、前記第２の絶縁基体の上面に前記収容部を覆うように取着され、前記収容部を気密封止する第２の蓋体とを具備して成る第２のパッケージの前記収容部に搭載され収容されることを特徴とするものである。
【００１２】
また本発明の恒温型発振器は、上記構成の本発明の圧電振動子収納用パッケージの前記第１のパッケージの前記搭載部に圧電振動子を搭載し前記第１の配線導体と電気的に接続するとともに、前記第１の絶縁基体の上面に前記第１の蓋体を取着して前記搭載部を気密封止し、この第１のパッケージを前記第２のパッケージの前記収容部に搭載し前記第１の配線導体を前記第３の配線導体に、前記第２の配線導体を前記第４の配線導体にそれぞれ電気的に接続するとともに、前記収容部を窒素ガスまたは空気で充填するか、または真空状態として、前記第２の絶縁基体の上面に前記第２の蓋体を取着して前記収容部を気密封止して成ることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の圧電振動子収納用パッケージによれば、上面に圧電振動子の搭載部を有する第１の絶縁基体と、この第１の絶縁基体の搭載部の下方の内部に形成された発熱体と、搭載部の周辺に取着された、発熱体の温度制御を行なうための測温体と、この第１の絶縁基体の搭載部の近傍から下面にかけて導出された、圧電振動子が電気的に接続される第１の配線導体ならびに発熱体および側温体に電気的に接続された第２の配線導体と、第１の絶縁基体の上面に搭載部を覆うように取着され、搭載部を気密封止する第１の蓋体とを具備して成る第１のパッケージに圧電振動子が気密封止されることから、圧電振動子が気密封止された搭載部の温度制御を、搭載部の下方の絶縁基体の内部に形成された発熱体と搭載部の周辺に取着された測温体とにより行なうことができ、従来のように広面積の絶縁基体を準備してリード付きの各種端子を、小型恒温槽や測温体，制御回路等を実装した場所以外に取り付ける必要がなく、恒温型発振器を小型化することができる。
【００１４】
また、本発明の圧電振動子収納用パッケージによれば、このような第１のパッケージを、上面に第１のパッケージを搭載し収容する凹状の収容部を有する第２の絶縁基体と、この第２の絶縁基体の収容部の上面から外表面にかけて導出され、第１の配線導体が電気的に接続される第３の配線導体および第２の配線導体が電気的に接続される第４の配線導体と、第２の絶縁基体の上面に収容部を覆うように取着され、収容部を気密封止する第２の蓋体とを具備して成る第２のパッケージに収容することから、第２のパッケージにより圧電振動子を第１のパッケージの搭載部とともに２重に気密封止することができるので、外部と効果的に断熱することができ、圧電振動子が振動する環境を高精度で恒温環境とすることができる恒温型発振器を得ることができる。
【００１５】
また、本発明の恒温型発振器によれば、本発明の圧電振動子収納用パッケージの第１のパッケージの搭載部に圧電振動子を搭載して第１の配線導体と電気的に接続するとともに、第１の絶縁基体の上面に第１の蓋体を取着して搭載部を気密封止し、この第１のパッケージを第２のパッケージの収容部に、第１の配線導体と第３の配線導体とが、また第２の配線導体と第４の配線導体とがそれぞれ電気的に接続されるようにして収納するとともに、収容部を窒素ガスまたは空気で充填するか、または真空状態として、第２の絶縁基体の上面に第２の蓋体を取着して収容部を気密封止することにより形成されるものであることから、圧電振動子が搭載された搭載部が、あらかじめパッケージに形成あるいは取着された発熱体および測温体により恒温に維持されるため、搭載部を恒温に維持するための発熱体や制御回路を別に取着する必要はなく、小型の恒温型発振器とすることができる。
【００１６】
また、第１のパッケージが第２のパッケージにより気密封止されるとともに、第２のパッケージの収容部が窒素ガスまたは空気で充填されるか、または真空状態とされるため、小型でありながら圧電振動子が搭載されている領域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、圧電振動子が振動する環境を高精度に恒温とした恒温型発振器を得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を添付の図面に基づき詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の圧電振動子収納用パッケージおよびこれを用いた恒温型発振器の実施の形態の一例を示す断面図である。図１において、１は第１の絶縁基体、３は発熱体、５は圧電振動子、６は第１の配線導体、７は第２の配線導体、８は第１の蓋体である。これらの部材により第１のパッケージが構成されている。
【００１９】
また、10は第２の絶縁基体、11は第３の配線導体、12は第４の配線導体、13は第２の蓋体である。これらの部材により第２のパッケージが構成されている。そして、これら第１のパッケージと第２のパッケージとにより本発明の圧電振動子収納用パッケージが形成される。
【００２０】
第１の絶縁基体１および第２の絶縁基体10は、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・炭化珪素質焼結体・ガラスセラミックス焼結体等のセラミック材料から成る略直方体状の基体である。
【００２１】
第１の絶縁基体１は圧電振動子５を搭載し収容するための基体として機能し、第２の絶縁基体10は第１のパッケージを収容するための基体として機能する。
【００２２】
このような第１の絶縁基体１および第２の絶縁基体10は、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化カルシウム・酸化マグネシウム等のセラミック原料粉末に適当な有機バインダ・溶剤・可塑剤・分散剤等を添加混合して泥漿状のセラミックスラリーとなすとともに、そのセラミックスラリーをドクターブレード法等を採用してシート状となすことにより複数枚のセラミックグリーンシートを得て、次にそれらのセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともに、それらを上下に積層してセラミックグリーンシート積層体となし、最後にそのセラミックグリーンシート積層体を還元雰囲気中にて約1600℃の温度で焼成することによって製作される。
【００２３】
また、第１の絶縁基体１はその上面に圧電振動子５を搭載する、例えば凹部として形成された搭載部２を有しており、この搭載部２の近傍の凹部の底面から第１の絶縁基体１の下面にかけて第１の配線導体６が被着形成され導出されている。また、この搭載部２の近傍の第１の絶縁基体１の内部から下面にかけて、第２の配線導体７が同様に被着形成され導出されている。
【００２４】
この搭載部２に圧電振動子５が、搭載部２の底面に接触しないように必要に応じて適当なスペーサ部材を介して搭載されるとともに、この圧電振動子５の接続電極が第１の配線導体６に導電性接着剤等を介して電気的に接続される。
【００２５】
そして、第１の絶縁基体１の上面にあらかじめ形成された封止用メタライズ層14に、金属やセラミックス等から成る第１の蓋体８を、ろう材やガラスを介して搭載部２を覆うように取着することにより、圧電振動子５が第１のパッケージの内部に気密封止される。
【００２６】
搭載部２の下方の第１の絶縁基体１の内部には、発熱体３が形成されている。この発熱体３は、タングステン等の高融点の高電気抵抗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ようになっており、圧電振動子５が搭載された搭載部２を加熱して恒温に維持する機能を有している。
【００２７】
このような発熱体３は、例えばタングステンから成る場合であれば、第１の絶縁基体１となるセラミックグリーンシートに所定の幅および長さとなるようにスクリーン印刷法により印刷されて形成される。
【００２８】
なお、この発熱体３は、第２の配線導体７を介して測温体４と接続され、測温体４により制御されるようになっている。これにより圧電振動子５が搭載された搭載部２が適温に維持される。
【００２９】
測温体４は、例えば、クロム系・マンガン系・ニッケル系等の酸化物焼結体等から成るサーミスタ等の温度測定手段であり、第２の配線導体７の一部としてはんだ等で接続する等の手段により搭載部２の近傍に取着される。
【００３０】
また、第２の配線導体７は第１の配線導体６と同様の金属材料から成り、第１の配線導体６と同様の方法により形成される。
【００３１】
本発明の圧電振動子収納用パッケージは、第１の絶縁基体１・発熱体３および測温体４を有し圧電振動子５を搭載し収容した第１のパッケージを第２のパッケージの第２の絶縁基体10の収容部９に収容しており、第１の絶縁基体１の各配線導体６・７や発熱体３・測温体４の各接続端子を、第２の絶縁基体10に形成された第３の配線導体11および第４の配線導体12により第２の絶縁基体10の外表面に導出していることから、従来のように別に発熱体や制御回路を取着する必要はなく、パッケージを小型化することができる。
【００３２】
第２の絶縁基体10は、第１の絶縁基体１と同様の材料（酸化アルミニウム質焼結体やガラスセラミックス焼結体等）から成り、第１の絶縁基体１と同様の方法により製作される。
【００３３】
第２の絶縁基体10の上面に設けられた凹状の収容部９の上面から第２の絶縁基体10の外表面にかけて、第３の配線導体11および第４の配線導体12が被着形成され導出されている。
【００３４】
第３の配線導体11は第１の配線導体６と電気的に接続されてこれを外部に導出する機能を有しており、第４の配線導体12は第２の配線導体７と電気的に接続されてこれを外部に導出する機能を有している。
【００３５】
第１のパッケージを第２のパッケージの収容部９に収納する際に、第３の配線導体11に第１の配線導体６を接続し、第４の配線導体12に第２の配線導体７を接続することにより、圧電振動子５の接続電極が第１の配線導体６と第３の配線導体11とを介して外部に導出され、発熱体３および測温体４が第２の配線導体７と第４の配線導体12とを介して外部に導出される。
【００３６】
ここで、第３の配線導体11に第１の配線導体６を、また第４の配線導体12に第２の配線導体７を接続する際には、電気的な接続が良好であり、しかも熱を伝えにくい接続構造とするために、導電性接着剤を使用して第１のパッケージと第２のパッケージとの間を離間させることにより、圧電振動子５が搭載されている領域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望ましい。
【００３７】
そして、第３の配線導体11および第４の配線導体12を、リード端子やはんだ等の接続材を介して外部の電気回路に接続することにより、圧電振動子５の振動により発生する信号が第１の配線導体６および第３の配線導体11を介して外部の電気回路に供給され、外部の電気回路から第２の配線導体７および第４の配線導体12を介して供給される電力により発熱体３の発熱や測温体４による測温等が行なわれる。
【００３８】
なお、第１の配線導体６と第３の配線導体11との接続、および第２の配線導体７と第４の配線導体12との接続は、例えば導電性接着剤を第３の配線導体11および第４の配線導体12の第２のパッケージの収容部９の上面に導出された部位に塗付した後、第１のパッケージを第１の配線導体６および第２の配線導体７をそれぞれ第３の配線導体11および第４の配線導体12に当接させるようにして収容部９に収容することにより行なわれる。
【００３９】
第２のパッケージの収容部９に第１のパッケージを収容した後、収容部９を覆うようにして、第２の蓋体13を第２の絶縁基体10の上面に、銀ろう等を介してシーム溶接等の手段で接合する等の方法によって取着することにより、第１のパッケージが第２のパッケージ内に気密に収納される。
【００４０】
本発明の恒温型発振器は、第１のパッケージの搭載部２に圧電振動子５を搭載し第１の配線導体６と電気的に接続するとともに、第１の絶縁基体１の上面に第１の蓋体８を取着して搭載部２を気密封止し、この第１のパッケージを第２のパッケージの収容部９に、第１の配線導体６を第３の配線導体11に、第２の配線導体７を第４の配線導体12にそれぞれ電気的に接続するようにして収容するとともに、収容部９を窒素ガスまたは空気で充填するか、または真空状態として、第２の絶縁基体10の上面に第２の蓋体13を取着して収容部９を気密封止することにより形成される。
【００４１】
この本発明の恒温型発振器によれば、圧電振動子５が搭載された第１のパッケージの搭載部２が、あらかじめ第１のパッケージに形成あるいは取着された発熱体３および測温体４により恒温に維持されるため、従来のように搭載部２を恒温に維持するための発熱体や制御回路を別に取着する必要はなく、小型の恒温型発振器とすることができる。
【００４２】
また、このような本発明の恒温型発振器によれば、第１のパッケージが第２のパッケージにより気密封止されるとともに、第２のパッケージの収容部９が窒素ガスまたは空気で充填されるか、または真空状態とされるため、圧電振動子５が搭載されている領域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、圧電振動子５が振動する環境を高精度に恒温とした恒温型発振器を得ることができる。
【００４３】
このように、本発明の圧電振動子収納用パッケージによれば、第１の絶縁基体１の搭載部２に搭載した圧電振動子５を、例えば70〜80℃に保温しながら温度変化させることなく動作させることができ、これにより、安定した発振周波数を得ることができる恒温型発振器とすることができる。
【００４４】
なお、本発明は上述の実施の形態の一例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば、上述の実施の形態の例では第１の絶縁基体１の上面にあらかじめ封止用メタライズ層14を形成しておき、これに、金属やセラミックス等から成る第１の蓋体８をろう材やガラスを介して取着するようにしたが、第１の絶縁基体１の上面に、直接、有機樹脂接着材やガラス等を介して第１の蓋体８を取着するようにしてもよい。
【００４５】
また、上述の実施の形態の例では第２のパッケージの収容部９に第１のパッケージを収容した後、収容部９を覆うようにして、第２の蓋体13を第２の絶縁基体10の上面に銀ろうを介してシーム溶接等の手段で接合した例を示したが、第２の絶縁基体10の上面に、直接、低融点ガラスを介して第２の蓋体13を取着するようにしてもよい。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の圧電振動子収納用パッケージによれば、上面に圧電振動子の搭載部を有する第１の絶縁基体と、この第１の絶縁基体の搭載部の下方の内部に形成された発熱体と、搭載部の周辺に取着された、発熱体の温度制御を行なうための測温体と、この第１の絶縁基体の搭載部の近傍から下面にかけて導出された、圧電振動子が電気的に接続される第１の配線導体ならびに発熱体および測温体に電気的に接続された第２の配線導体と、第１の絶縁基体の上面に搭載部を覆うように取着され、搭載部を気密封止する第１の蓋体とを具備して成る第１のパッケージに圧電振動子が気密封止されることから、圧電振動子が気密封止された搭載部の温度制御を、搭載部の下方の絶縁基体の内部に形成された発熱体と搭載部の周辺に取着された測温体とにより行なうことができ、従来のように広面積の絶縁基体を準備してリード付きの各種端子を、小型恒温槽や測温体，制御回路等を実装した場所以外に取り付ける必要がなく、恒温型発振器を小型化することができる。
【００４７】
また、本発明の圧電振動子収納用パッケージによれば、このような第１のパッケージを、上面に第１のパッケージを搭載し収容する凹状の収容部を有する第２の絶縁基体と、この第２の絶縁基体の収容部の上面から外表面にかけて導出され、第１の配線導体が電気的に接続される第３の配線導体および第２の配線導体が電気的に接続される第４の配線導体と、第２の絶縁基体の上面に収容部を覆うように取着され、収容部を気密封止する第２の蓋体とを具備して成る第２のパッケージに収容することから、第２のパッケージにより圧電振動子を第１のパッケージの搭載部とともに２重に気密封止することができるので、外部と効果的に断熱することができ、圧電振動子が振動する環境を高精度で恒温環境とすることができる恒温型発振器を得ることができる。
【００４８】
また、本発明の恒温型発振器によれば、本発明の圧電振動子収納用パッケージの第１のパッケージの搭載部に圧電振動子を搭載して第１の配線導体と電気的に接続するとともに、第１の絶縁基体の上面に第１の蓋体を取着して搭載部を気密封止し、この第１のパッケージを第２のパッケージの収容部に、第１の配線導体と第３の配線導体とが、また第２の配線導体と第４の配線導体とがそれぞれ電気的に接続されるようにして収納するとともに、収容部を窒素ガスまたは空気で充填するか、または真空状態として、第２の絶縁基体の上面に第２の蓋体を取着して収容部を気密封止することにより形成されるものであることから、圧電振動子が搭載された搭載部が、あらかじめパッケージに形成あるいは取着された発熱体および測温体により恒温に維持されるため、搭載部を恒温に維持するための発熱体や制御回路を別に取着する必要はなく、小型の恒温型発振器とすることができる。
【００４９】
また、第１のパッケージが第２のパッケージにより気密封止されるとともに、第２のパッケージの収容部が窒素ガスまたは空気で充填されるか、または真空状態とされるため、小型でありながら圧電振動子が搭載されている領域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、圧電振動子が振動する環境を高精度に恒温とした恒温型発振器を得ることができる。
【００５０】
以上により、本発明によれば、圧電振動子を高断熱構造とすることにより、気密封止する容器内を高精度で恒温環境とすることが可能な小型の圧電振動子収納用パッケージ、およびこれを用いた恒温型発振器を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧電振動子収納用パッケージおよびこれを用いた恒温型発振器の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】従来の圧電振動子収納用パッケージおよびこれを用いた恒温型発振器の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・第１の絶縁基体
２・・・・・・・搭載部
３・・・・・・・発熱体
４・・・・・・・測温体
５・・・・・・・圧電振動子
６・・・・・・・第１の配線導体
７・・・・・・・第２の配線導体
８・・・・・・・第１の蓋体
９・・・・・・・収容部
10・・・・・・・第２の絶縁基体
11・・・・・・・第３の配線導体
12・・・・・・・第４の配線導体
13・・・・・・・第２の蓋体
Claims (2)
- 上面に圧電振動子の搭載部を有する第１の絶縁基体と、該第１の絶縁基体の前記搭載部の下方の内部に形成された発熱体と、前記搭載部の周辺に取着された、前記発熱体の温度制御を行なうための測温体と、該第１の絶縁基体の前記搭載部の近傍から下面にかけて導出された、前記圧電振動子が電気的に接続される第１の配線導体ならびに前記発熱体および前記測温体に電気的に接続された第２の配線導体と、前記第１の絶縁基体の上面に前記搭載部を覆うように取着され、前記搭載部を気密封止する第１の蓋体とを具備して成る第１のパッケージが、上面に前記第１のパッケージを搭載し収容する凹状の収容部を有する第２の絶縁基体と、該第２の絶縁基体の前記収容部の上面から外表面にかけて導出され、前記第１の配線導体が電気的に接続される第３の配線導体および前記第２の配線導体が電気的に接続される第４の配線導体と、前記第２の絶縁基体の上面に前記収容部を覆うように取着され、前記収容部を気密封止する第２の蓋体とを具備して成る第２のパッケージの前記収容部に搭載され収容されることを特徴とする圧電振動子収納用パッケージ。
- 請求項１記載の圧電振動子収納用パッケージの前記第１のパッケージの前記搭載部に圧電振動子を搭載し前記第１の配線導体と電気的に接続するとともに、前記第１の絶縁基体の上面に前記第１の蓋体を取着して前記搭載部を気密封止し、この第１のパッケージを前記第２のパッケージの前記収容部に搭載し前記第１の配線導体を前記第３の配線導体に、前記第２の配線導体を前記第４の配線導体にそれぞれ電気的に接続するとともに、前記収容部を窒素ガスまたは空気で充填するか、または真空状態として、前記第２の絶縁基体の上面に前記第２の蓋体を取着して前記収容部を気密封止して成ることを特徴とする恒温型発振器。
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