JP2013098687A - 振動デバイス、及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】外部発振回路に接続され、周波数温度特性と周波数ドリフト特性の優れた、小型で低コストの振動デバイスを得る。
【解決手段】圧電振動素子１０と、感温素子３０と、容器２０と、を備えた振動デバイスであって、容器２０は、圧電振動素子用の電極パッド２８ａ、２８ｂと実装端子２２ａ、２２ｂを有する第１の絶縁基板２０ａと、シールリング４２を有する第２の絶縁基板と、蓋部材３８と、を備えている。容器２０は、一方の長手方向両端部寄りに夫々側面電極４０を有し、これに感温素子３０は接合され、側面電極４０の１つはシールリング４２と接続され、実装端子と電極パッドとは、熱伝導部により電気的及び熱的に接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動素子と感温素子とを備えた振動デバイス、及びこの振動デバイスを用いた電子機器に関する。

特許文献１乃至４には、携帯電話等の無線通信機器に用いられる温度補償型圧電発振器が開示されている。特許文献４には、温度補償回路として温度に関する四次成分以上の回路を用いて電源投入後の周波数ドリフトを小さくした温度補償型圧電発振器が開示されている。これに使用されるＩＣ部品は、温度を感知する温度センサーと、圧電振動素子の温度変化による周波数変動を補償するための温度補償回路と、可変容量素子と、増幅回路等を有しており、圧電振動素子を高精度に温度補償できると開示されている。また、実装端子、素子搭載パッド、ＩＣ搭載パッドは、容器（パッケージ）の絶縁基板内部に設けられたビア電極（貫通孔（ビアホール）にビア電極ペーストを充填した導体）、及び絶縁基板の層間に配置された配線パターン等により電気的接続されている。

特許文献５には、絶縁容器の隅部に設けたキャスタレーションに金属膜等を焼成し、この導電膜（キャスタレーション電極）を実装端子と素子搭載パッドとの電気的導通の手段とした例が開示されている。なお、絶縁容器の４つの角部に上下方向に伸長するキャスタレーションは、多数の容器がマトリクス状に形成された積層マザーウェーハから個別の容器に小割切断する際に用いられる。
容器の内部に形成したビア電極の一方の端部を蓋部材（リッド）に接続し、他方の端部を接地用実装端子に接続することにより、電磁気的なシールド効果が得られる。また、容器の層間に焼成した配線パターンとキャスタレーション電極とを接続することにより、実装端子と配線パターンとを電気的に導通することができる。キャスタレーション電極同志を層間に焼成した配線パターンにより導通した例も開示されている。配線パターン等の電極材料にはタングステン等が用いられる。

ところで、上記の温度補償型圧電発振器では、パッケージ内の圧電振動素子の温度と、絶縁容器の外部に設けたＩＣ部品に内蔵する温度センサーが検出する温度との間に僅かに温度差が生じる。両者間に温度差があると、誤差のある温度に基づいて圧電振動子の周波数温度特性を補償することになり、高精度の温度補償ができず、周波数ドリフトが生じるという問題があった。そこで、このような不具合に対処するために、圧電振動素子が搭載されている絶縁基板の温度を精度よく測定する試みがなされてきた。

特許文献６〜特許文献８には、温度検出精度の向上と、小型化を図るために、容器の上部のキャビティー内に圧電振動素子を収容し、反対側の下部のキャビティー内に発振回路、温度補償回路等を収容した構造の表面実装型圧電発振器が開示されている。特許文献６には、圧電振動素子を接続するパッドの近傍に温度センサーを配置し、圧電振動素子の温度と温度センサーにより検出される温度との温度差を小さくすることにより、周波数温度特性、周波数ドリフト特性を安定化できると開示されている。しかし、圧電振動素子搭載用のパッドに接続されたＩＣ部品の端子は、発振回路の増幅器の近傍に配置されているので、増幅器の動作に伴い発熱する。その結果、ＩＣ部品に内蔵する温度センサーを圧電振動素子側に近接させてもＩＣ部品の発熱温度を検出する虞があり、周波数ドリフト特性を劣化させるという課題がある。
次に、特許文献７には、容器の上部のキャビティーに圧電振動素子と、発振回路、温度センサーを備えた第１のＩＣ部品とを収容すると共に、下部のキャビティーに温度補償回路を備えた第２のＩＣ部品を収容することにより、圧電振動素子と温度センサーとを同じ温度環境下に配置でき、周波数温度特性、周波数ドリフト特性を安定化できると開示されている。しかし、ＩＣ部品を二分して、温度センサー付きの第１のＩＣ部品を圧電振動素子と同じキャビティーに収容する構造はコスト高となって実現性が低く、また発振器全体の小型化に逆行するという課題がある。
また、特許文献８には、容器の上部の凹部に圧電振動素子を片持ち支持状態で収容し、下部の凹部にＩＣ部品を収容し、ＩＣ部品の温度センサー端子を上部凹部に設けた枕部材と接続することにより、圧電振動素子の温度と、温度センサーの検出温度との温度差を縮小して、周波数温度特性、周波数ドリフト特性を安定化できると開示されている。

しかし、特許文献６〜特許文献８に開示された何れの構造も、セラミック基板に圧電振動素子を搭載する構成であるため、導電性接着剤を介して圧電振動素子と接続されたセラミック基板の温度を測定すれば、圧電振動素子の温度を正確に検出できると推測されている。しかし、実際には周波数ドリフト特性を改善する効果は、十分ではなかった。このように、圧電振動素子と離れて温度センサーを内蔵するＩＣ部品を配置した従来の表面実装型圧電発振器では、圧電振動素子の温度を正確に検出することはできず、安定した周波数温度特性が得られない。また起動時の周波数ドリフト特性の改善も不十分であるという問題があった。

特許文献９には、圧電振動子の容器の主面に、ＩＣチップを接着した表面実装型圧電発振器が開示されている。ＩＣチップは温度センサーを内蔵し、圧電振動素子は容器内に収容されている。圧電振動素子は温度変化によってその周波数が変動し、温度センサーは温度変化によって出力信号が変化する。ＩＣチップに内蔵される発振回路と、圧電振動素子とによって圧電発振器が構成され、ＩＣチップに内蔵される温度補償回路で圧電発振器の周波数が補償される。つまり、温度補償発振回路は、温度センサーからの出力信号に基づいて温度補償用の電圧信号を出力し、それを可変容量素子に印加することにより可変容量素子の容量を変化させて、周波数を補償する。温度の変化により圧電振動素子の振動周波数が変動するが、温度センサーの出力信号により温度補償発振回路が動作し、周波数の変化分を補償する。ＩＣチップを圧電振動子の容器に固定することで、両者の位置を近接させ、温度差を縮小できると記述されている。温度センサーはＩＣチップの表層部に形成されおり、発振器をこのような構成にすることにより周波数温度特性、周波数ドリフト特性を安定化できると開示されている。

最近、携帯電話の主回路基板に関し、集積化、チップセット化等の技術革新が進み、部品の小型・低背化、少数化の傾向は目覚ましい。即ち、前述の特許文献１乃至９に記載されているような温度補償型圧電発振器は必ずしも必要とされず、主回路基板（マザーボード）上に搭載されるＩＣ部品に温度補償回路を付加する傾向がある。しかし、基準周波数源には、圧電振動子を用い、圧電振動子と前記のようなＩＣ部品（チップセット）と組合せることにより、圧電振動子の温度補償を実現するという試みがなされている。
しかし、主回路基板に搭載された圧電振動子の温度と、圧電振動子の温度を検出する温度センサーの出力温度との間に温度差があることが問題になっている。これは回路基板上に圧電振動子、温度センサー、及び熱源を配置し、回路基板上の温度分布をシミュレーションによって求めることにより明らかとなった。圧電振動子と温度センサーとの僅かの温度差は、携帯電話に搭載されているＧＰＳの位置測定精度に影響する。ＧＰＳは基準周波数のドリフト特性が極めて重要な要素となるからである。

特許文献１０には、底板及び枠壁からなる凹部を有する矩形状の容器と、容器に収容された水晶振動素子と、容器の開口部に接合された金属カバーと、水晶振動素子の温度検出用で容器の長手方向の一端側に付着させたサーミスタと、を備えた表面実装型水晶振動子が開示されている。サーミスタの長手方向が、容器の高さ方向に直交して容器の外側面に固着した構成とした温度センサー付き水晶振動子である。
特許文献１１には、底板層と枠壁層と有した凹状積層セラミックからなる容器と、容器内に収容され一端部両側が固着された水晶振動素子と、水晶振動素子と共に容器内に収容されたサーミスタと、を備えた表面実装型水晶振動子が開示されている。水晶振動素子の主面は底板層の最上位層と対面し、サーミスタは底板層に設けられた凹所内に配置された構成の温度センサー付き水晶振動子である。

特開２００５−２１７７８２公報 特開２００５−２４４９２５公報 特開２００９−０８９４３７公報 特開２０１０−２０６４４３公報 特開２００６−０５４３１４公報 特開２００６−１９１５１７公報 特開２００８−２６３５６４公報 特開２０１０−０３５０７８公報 特開２００９−１０５１９９公報 特開２０１０−１１８９７９公報 特開２００８−２０５９３８公報

しかしながら、上記の圧電デバイスでは、圧電振動素子を収容する第１の収納部は、その底部（セラミック製）を介して反対側の第２の収納部に感温素子（サーミスタ）を搭載する構造を有しており、容器が絶縁性のセラミックであるため、熱伝導性の点から第１の収納部内の圧電振動素子の温度と第２の収納部内の感温素子が検出する温度との間に温度差が生じるという問題があった。
また、特許文献１１に開示の構造では、サーミスタが圧電振動子の容器の内部に搭載されており、圧電振動素子の温度を検出できることが期待できる。しかし、容器に収容された圧電振動素子に何らかの特性不良が発生したとき、同じ容器内に搭載されているサーミスタも廃棄させざるを得ず、その分コスト高となるという問題があった。

また、特許文献１０に開示された圧電デバイスの構造は、圧電振動素子を収容する容器の構造はシンプルであり、コスト低減は図れるものの、容器の寸法が大きく、且つサーミスタが容器の短手方向の外側面に固着されているので、圧電デバイスが細長くなり、電子部品の底面積の小型化という要求を満たさないという問題があった。更に、外部回路と併用されて基準発振器を構成する際に、周波数ドリフト特性が、携帯電話のＧＰＳ機能に要求されるような性能を満たさない虞があった。つまり、サーミスタはセラミック製容器のセラミックからなる側壁を介して、前記圧電振動素子が曝されている容器内の温度を検出するので、電源が投入された後の短い時間では、圧電振動素子の実際の温度と、サーミスタ（感温素子）が検出する温度との間に温度差が生じ、基準発振器の周波数がドリフトし、ＧＰＳ機能が要求するドリフト特性の規格を満たせないという虞があった。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、圧電デバイスの圧電振動素子の温度と、感温素子との温度差をできるだけ小さくし、且つ圧電デバイスの底面積を正方形に近づけて、小型化を図り、主回路基板（マザーボード）上に搭載された発振回路、及び補償回路と組合せることにより、周波数ドリフト特性の小さく、温度補償型発振器を可能とする、表面実装型の小型圧電デバイスを提供することを目的としている。

本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本発明に係る振動デバイスは、振動素子と、前記振動素子が固定されている電極パッド、外側の側面に側面電極、及び外側の底面に配置されている２つ以上の第１の実装端子と、を含む容器と、前記容器を気密に封止する金属性又は少なくとも何れかの主面が導電膜で覆われている蓋部材と、前記容器の側面に固定される一対の電極端子を備えている感温素子と、を備え、前記一対の電極端子のうち少なくとも一方の前記電極端子は、前記側面電極と、導電性の熱伝導材を介して、熱的及び電気的に接続され、前記側面電極は、前記蓋部材と電気的及び熱的に接続され、前記感温素子の前記一対の電極端子の前記容器の外側底面に平行な主面は第２の実装端子として機能していることを特徴とする振動デバイスである。

この構成によれば、上記の振動デバイスがマザーボードに実装されると、感温素子への熱の伝導は、マザーボード上のランドから直接感温素子の電極端子を経由して伝わる。圧電振動素子への熱の伝導は、ランドから実装端子を経て熱伝導部を経由して伝わる。更に振動デバイスは、圧電振動素子、感温素子の熱容量を考慮して、熱伝導部の径と、側面電極の幅と厚さとを適切に設定するにより、圧電振動素子の温度、感温素子の検出する温度との温度差を縮小することが可能となる。また、両者の温度差を縮小することにより、振動デバイスを外部回路に接続して動作させると、良好な周波数温度特性が得られ、また優れた周波数ドリフト特性を有する圧電発振器が実現できるという効果がある。また、周波数ドリフト特性が改善されることにより、携帯電話のＧＰＳ性能を改善できるという効果がある。更に、シールド効果もある。

［適用例２］また振動デバイスは、前記容器が、第１の主面上に前記電極パッドが配置され、前記第１の主面とは反対側の第２の主面上に前記実装端子が配置されている平板状の第１の絶縁性基板と、前記第１の絶縁基板の前記第１の主面上に底部が積層されている環状部材と、を備えていることを特徴とする適用例１に記載の振動デバイスである。

この構成によれば、容器は簡単な構造を有しているので、実装端子からの熱の伝導も良好となり、感温素子の温度と、圧電振動素子の温度とが短時間でほぼ同温度になるという効果がある。さらに、小型化、低背化が可能であり、且つコストも低減できるという効果がある。

［適用例３］また振動デバイスは、前記環状部材は絶縁性であり、前記環状部材の前記第１の絶縁性基板との積層側とは反対側の主表面上には金属製のシールリングが配置されていることを特徴とする適用例２に記載の振動デバイスである。

この構成によれば、直接感温素子の一方の電極端子から側面電極を経由してシールリング、蓋部材に伝導し、圧電振動素子へ熱が伝わるため、熱の伝導も良好となり、感温素子の温度と、圧電振動素子の温度とが短時間でほぼ同温度になるという効果がある。

［適用例４］また振動デバイスは、前記環状部材は金属性であることを特徴とする適用例２に記載の振動デバイスである。

この構成によれば、環状部材を金属製とすることにより、実装端子からの熱の伝導が速くなり、感温素子の温度と、圧電振動素子の温度とが短時間でほぼ同温度になるという効果がある。さらに、小型化、低背化が可能なるという効果がある。

［適用例５］また振動デバイスは、また振動デバイスは、少なくとも１つの前記実装端子と、少なくとも１つの前記電極パッドとは熱伝導部材により熱的に接続され、前記熱伝導部材は、少なくとも一部が前記第１の絶縁基板を貫通するように配置されていることを特徴とする適用例１乃至４の何れか一項に記載の振動デバイスである。

この構成によれば、感温素子への熱の伝導は、マザーボード上のランドから直接感温素子の電極端子を経由して伝わる。圧電振動素子への熱の伝導は、マザーボードのランドから実装端子を経て、第１の絶縁基板を貫通する熱伝導部材を経由して伝わる。振動デバイスは、圧電振動素子、感温素子の熱容量を考慮して、熱伝導部の径と側面電極の幅と厚さとを適切に設定するにより、圧電振動素子の温度と、感温素子の検出する温度との温度差を縮小することが可能となる。また、両者の温度差を縮小することにより、振動デバイスを外部回路に接続して動作させると、良好な周波数温度特性と、優れた周波数ドリフト特性とを有する圧電発振器が実現できるという効果がある。

［適用例６］また振動デバイスは、前記振動素子が、水晶の結晶軸である電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系の前記Ｘ軸を中心として、前記Ｚ軸を前記Ｙ軸の−Ｙ方向へ所定の角度だけ傾けた軸をＺ’軸とし、前記Ｙ軸を前記Ｚ軸の＋Ｚ方向へ前記所定の角度だけ傾けた軸をＹ’軸とし、前記Ｘ軸と前記Ｚ’軸に平行な面で構成され、前記Ｙ’軸に平行な方向を厚みとする水晶基板であることを特徴とする適用例１乃至５の何れか一項に記載の振動デバイスである。

この構成によれば、上記のような切断角度を用いることにより、客先仕様が要求する温度特性を適切に実現できるという効果がある。

［適用例７］また振動デバイスは、前記振動素子が、音叉型水晶振動素子であることを特徴とする適用例１乃至５の何れか一項に記載の振動デバイスである。

この構成によれば、電子部品を用いて数ＭＨｚから数十ＭＨｚの高周波を分周することなく、数十ｋＨｚの周波の周波数が得られるという効果がある。

［適用例８］本発明に係る電子機器は、適用例１乃至７の何れか一項に記載の振動デバイスを備えることを特徴とする電子機器である。

この構成によれば、上記の振動デバイスを用いて電子機器を製作すると、高安定で周波数ドリフト特性の優れた基準周波数源が構成できるという効果がある。

本発明の実施形態に係る振動デバイス１の構成を示す概略図であり、（ａ）は蓋部材を除いた斜視図であり、（ｂ）は蓋部材を除いた平面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＱ−Ｑ断面図。 振動デバイス１の底面図。 第１の絶縁基板の、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は底面図。 第２の絶縁基板の、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図。 振動デバイス１をマザーボードに搭載して構成した温度補償型圧電発振器のブロック図。 座標軸と切断角度を説明する図。 （ａ）は圧電振動素子の平面図であり、（ｂ）はＱ−Ｑ断面図。 本発明に係る振動デバイス１の一例の実際の寸法を示した平面図。 （ａ）はマザーボード上に搭載した振動デバイス１の熱の伝導を説明する断面図であり、（ｂ）は各部材の熱伝導率を説明する図。 振動デバイス２の構成を示す、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は第１の絶縁基板の平面図であり、（ｃ）は側面図。 振動デバイス３の構成を示す、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は第１の絶縁基板の側面図であり、（ｃ）は（ａ）の変形例３’の構成を示す断面図。 デジタル携帯電話の構成を示すブロック図。 振動デバイス４の構成を示す断面図。 音叉型圧電振動素子の構成を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＰ−Ｐ断面図。 振動デバイス５の構成を示す概略図であり、（ａ）は蓋部材を除いた平面図であり、（ｂ）は底面図。 振動デバイス６の構成を示す概略図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は蓋部材を除いた平面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＱ−Ｑ断面図。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る振動デバイス１の構成を示す概略図である。図１（ａ）は蓋部材を省略した斜視図であり、同図（ｂ）は蓋部材を省略した平面図であり、同図（ｃ）は（ｂ）のＱ−Ｑ断面図である。図２は振動デバイス１の底面図である。図２の底面図に示すように、振動デバイス１は、圧電振動子１０Ａの容器２０の一方の側面と、感温素子３０の一方の側面とが、導電材３６により接続固定されており、圧電振動素子１０用に２つの実装端子２２ａ、２２ｂと、感温素子３０の２つの電極端子３０ａ、３０ｂとを有している。
振動デバイス１は、図１に示すように、外部の発振回路及び補償回路（主回路基板上に搭載された発振回路部品及び補償回路部品）と接続されて、所望の周波数を出力する圧電振動素子１０と、圧電振動素子１０の温度を検出する感温素子３０と、第１の主面（図１（ｂ）では上部）に圧電振動素子１０を収容する収容部２７を有する容器（パッケージ本体）２０と、収容部２７を封止する蓋部材３８と、を備えている。感温素子３０の長手方向の一方の側面は、容器２０の長手方向の一方の外側面に導電材３６、例えば導電性接着剤、半田等により固着されている。

容器２０の一例は、矩形平板状の第１の絶縁基板２０ａと、平板環状の第２の絶縁基板（環状部材）２０ｂと、を積層焼成して形成されている。第１の絶縁基板２０ａの第１の主面（表部）と、第１の絶縁基板２０ａの第１の主面（表部）に対して底部を積層固定された環状の第２の絶縁基板（環状部材）２０ｂと、により圧電振動素子１０を収容する収容部（キャビティー）２７が形成される。図１の実施形態例では、第１の絶縁基板２０ａは単層の絶縁基板の例を示しているが、底板としての第１の絶縁基板２０ａは、複数層の絶縁基板（複数の平板状絶縁基板）から構成されていてもよい。
なお、図１の実施形態例では、第１の絶縁基板２０ａ、第２の絶縁基板２０ｂの角隅部の側壁面には、キャスタレーションＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４が形成されている。

図３（ａ）は、図１に示した容器２０を構成する第１の絶縁基板２０ａの第１の主面（表面）の概略平面図であり、同図（ｂ）は側面図であり、同図（ｃ）は底面図である。第１の絶縁基板２０ａの第１の主面（表面）の長手方向（図中横方向）の一端部寄りには、圧電振動素子１０を搭載する一対の電極パッド２８ａ、２８ｂが短手方向に併置されている。更に、第１の主面（表面）の長手方向であって、電極パッド２８ａと対向する位置に中継パッド２９が設けられており、中継パッド２９と電極パッド２８ｂとは配線導体２９ａで導通接続されている。
図３（ｂ）は第１の絶縁基板２０ａの一方の長辺方向の側面図である。一方の長手方向外側面の長手方向両端部のうち少なくとも何れかの端部寄りには側面電極４０ａが設けられている。図３（ｃ）は、第１の絶縁基板２０ａの第２の主面（裏面）の構成を示す底面図である。第２の主面の一方の長手方向に沿って長手の端部よりに実装端子２２ａ、２２ｂが設けられている。
電極パッド２８ａは、第１の絶縁基板２０ａを貫通したビア電極（貫通電極）２３ａにより、実装端子２２ａと電気的に接続されている。電極パッド２８ｂは、第１の絶縁基板２０ａの第１の主面上に設けられた配線導体２９ａの一方の端部と接続され、他方の端部は第１の主面上に設けられた中継パッド２９と導通接続されている。中継パッド２９は、第１の絶縁基板２０ａを貫通したビア電極（貫通電極）２３ｂにより、実装端子２２ｂと導通接続されている。

図４（ａ）は第２の絶縁基板２０ｂの平面図であり、同図（ｂ）は側面図である。図４に示すように、第２の絶縁基板２０ｂは、中央部を中空とした環状体であり、環状体の第１の主面（表部）周縁にシールリング４２が設けられた矩形平板状の絶縁基板である。第２の絶縁基板２０ｂの第１の主面（表部）の一つの角隅部の近傍であって、長手方向端縁に沿ったシールリング４２の外側上面には電極４３が形成され、この電極４３はシールリング４２と導通接続している。更に、図４（ｂ）の側面図に示すように、第２の絶縁基板２０ｂの一方の長手方向外側面の長手方向両端部のうち少なくとも何れかの端部寄りには側面電極４０ｃが設けられている。第１の絶縁基板２０ａの側面電極４０ａと、第２の絶縁基板２０ｂの４０ｃとは、電気的、熱的に導通している。そして、第２の絶縁基板２０ｂの一方の側面電極４０ｃは、電極４３と導通接続されている。第２の絶縁基板２０ｂの空間部と、第１の絶縁基板２０ａの第１の主面とにより形成される収容部２７に圧電振動素子１０が収容される。

図５は、振動デバイス１の使用法の一例を示す図である。図５は温度補償型圧電発振器のブロック図であり、振動デバイス１と、マザーボード上に搭載されＡ／Ｄ変換回路、温度補償回路、発振回路等を有する電子部品と、により構成される。感温素子（サーミスタ）３０に直列接続する抵抗２１は、上記電子部品に含まれた素子であり、その一方の端子３７は電源に接続されている。容器の底面に配置されている実装端子２２ａ、２２ｂ、及び感温素子（サーミスタ）３０の両端の電極端子３０ａ，３０ｂは、マザーボード上に振動デバイス１を搭載する際の導通接続、及び固定するための端子である。つまり、電極端子３０ａ，３０ｂを第２の実装端子として用いているのが本発明の特徴である。
実装端子２２ａ、２２ｂは圧電振動素子１０を駆動するための発振回路と電気的に接続され、感温素子（サーミスタ）３０の電極端子３０ａ，３０ｂのうち、一方の電極端子３０ｂは接地（アース接続）され、他方の電極端子３０ａは、Ａ（アナログ）／Ｄ（デジタル）変換回路を介して前記温度補償回路に電気的に接続されている。この温度補償回路は発振回路に接続されて、温度補償型圧電発振器を構成する。

第１の絶縁基板２０ａの絶縁体内部には、ビア電極（ビアホール（貫通孔）にビア電極ペーストを充填し、焼成形成した導体）が形成されている。図１に示す実施形態例では、図３（ａ）、（ｃ）に示すように、第１の絶縁基板２０ａの肉厚内部に、第２の主面（裏面）に形成された実装端子２２ａ、２２ｂと、第１の主面（表面）に形成された圧電振動素子１０用の一対の電極パッド２８ａ、２８ｂと、を夫々導通接続するビア電極２３ａ、２３ｂ（熱伝導部）が貫通形成されている。

つまり、第１の絶縁基板２０ａの第２の主面に形成した実装端子２２ａ、２２ｂは、夫々ビア電極２３ａ、２３ｂを経由して第１の主面（表部）に設けた圧電振動素子１０搭載用の一対の電極パッド２８ａ、２８ｂと電気的及び熱的に導通している。蓋部材３８がシールリング４２に溶接されることのより、蓋部材３８は、電極４３を経由して側面電極４０ｃ、４０ａと電気的及び熱的に導通している。ここで、実装端子２２ａ、２２ｂと、一対の電極パッド２８ａ、２８ｂとを夫々接続するビア電極２３ａ、２３ｂを熱伝導部と称し、シールリング４２、電極４３、側面電極４０ａ、４０ｃも、熱伝導部と称する。なお、容器２０の角隅部の側面に形成されたキャスタレーションＣ１〜Ｃ４に電極膜を焼成して、キャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４とし、容器２０をマザーボード上へ搭載する際の固定の強化や、実装端子２２の１つとシールリング４２との導通接続に用いてもよい。

図１の実施形態例に用いられる圧電振動素子１０には、例えばＡＴカット水晶振動素子がある。水晶等の圧電材料は三方晶系に属し、図６に示すように互いに直交する結晶軸Ｘ、Ｙ、Ｚを有する。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、夫々電気軸、機械軸、光学軸と呼称される。ＡＴカット水晶基板１２は、ＸＺ面をＸ軸の回りに角度θだけ回転させた平面に沿って、水晶から切り出された平板である。ＡＴカット水晶基板１２の場合は、θは略３５°１５′である。なお、Ｙ軸及びＺ軸もＸ軸の周りにθ回転させて、夫々Ｙ’軸、及びＺ’軸とする。従って、ＡＴカット水晶基板１２は、直交する結晶軸Ｘ、Ｙ’、Ｚ’を有する。ＡＴカット水晶基板１２は、厚み方向がＹ’軸であって、Ｙ’軸に直交するＸＺ’面（Ｘ軸及びＺ’軸を含む面）が主面であり、厚みすべり振動が主振動として励振される。ＡＴカット以外にカットアングルは異なるが、例えばＢＴカット等も用いることができる。

即ち、図１に示す圧電基板１２の一例は、図６に示すようにＸ軸（電気軸）、Ｙ軸（機械軸）、Ｚ軸（光学軸）からなる直交座標系のＸ軸を中心として、Ｚ軸をＹ軸の−Ｙ方向へ傾けた軸をＺ’軸とし、Ｙ軸をＺ軸の＋Ｚ方向へ傾けた軸をＹ’軸とし、Ｘ軸とＺ’軸に平行な面で構成され、Ｙ’軸に平行な方向を厚みとするＡＴカット水晶基板からなる。

ＡＴカット水晶基板の外形形状は、一般的にＸ軸方向を長手方向とする矩形状であり、共振周波数はＹ’軸方向の厚さに依存する。周波数が高く、Ｘ辺比（Ｘ／ｔ、ＸはＸ軸方向の長さ、ｔは厚さ）、又はＺ辺比（Ｚ／ｔ、ＺはＺ’軸方向の長さ）が大きい場合には、図１に示すように、平板形状の水晶基板１２が用いられる。また、周波数が低く、Ｘ辺比（Ｘ／ｔ）、又はＺ辺比（Ｚ／ｔ）が小さい場合には、メサ型水晶基板（周辺部に比べ中央部を厚くした水晶基板）１２が用いられる。図７はメサ型水晶振動素子の一例であり、同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）はＱ−Ｑ断面図である。
メサ型水晶基板１２は、その中央に位置し主たる振動領域となる励振部１３と、励振部１３より薄肉で励振部１３の周縁に沿って形成された従たる振動領域となる周辺部１５と、を有している。つまり、振動領域は、励振部１３と、周辺部１５の一部に跨っている。図７に示す例では、圧電基板１２の長手方向（図中横方向）には２段の段差があり、短手方向（図中縦方向）には図７（ｂ）に示すように１段の段差が形成されたメサ型圧電基板を用いた圧電振動素子１０の例である。

圧電振動素子１０は、水晶基板１２の励振部１３の表裏に励振電極１４ａ、１４ｂが形成され、励振電極１４ａ、１４ｂの夫々から水晶基板１２の端部に設けた端子電極１８ａ、１８ｂに向かって延びるリード電極１６ａ、１６ｂが形成されている。
励振電極１４ａ、１４ｂに交番電圧を印加すると、水晶振動素子１０は固有の振動モード、例えばＡＴカット水晶の場合は厚みすべりモードが励振される。
また、図１に示す振動デバイス１に用いる温度センサーとしての感温素子３０の一例としては、温度変化に応じて物理量、例えば電気抵抗が変わるサーミスタ等を用いる。サーミスタ３０の電気抵抗の変化を外部回路で検出し、サーミスタ３０の温度が測定され、圧電振動素子１０の温度を推測することができる。

振動デバイス１の構成手順としては、初めに表面実装型の圧電振動子１０Ａを構成する。圧電振動子１０Ａの構成は、容器２０の一対の電極パッド２８ａ、２８ｂに導電性接着剤３５を塗布し、その上に予め用意した、図７に示すような圧電振動素子１０を載置し、軽く押さえる。これを乾燥炉に入れて所定の温度で所定の時間加熱して導電性接着剤３５の乾燥とアニールを行った後、真空中、又は不活性ガスの雰囲気中で、容器２０の上部周縁に形成したシールリング４２に蓋部材３８をシーム溶接し、気密封止して圧電振動子１０Ａを完成する。ＣＩ値（クリスタルインピーダンス値）の小さな圧電振動子１０Ａが要求される場合は、収容部２７を真空にする方がよいし、圧電振動素子１０への熱の伝導を考慮する場合は、窒素Ｎ₂等の不活性ガスを用いるとよい。次に、圧電振動子１０Ａの容器２０の長手方向の一方の外側面に形成された側面電極４０（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）に導電材（導電性接着剤、半田等）３６を塗布して、容器２０の長手方向の側面と感温素子３０の長手方向の側面とを固着する。感温素子３０の一方の電極端子３０ｂと容器２０の側面電極４０ａ、４０ｃとが、導電材（導電性接着剤、半田等）３６により導通接続される。つまり、感温素子３０の一方の電極端子３０ｂは、導電材３６を介して側面電極４０ａ、４０ｃに導通接続し、更に電極４３を経てシールリング４２と接続し、蓋部材３８と電気的、熱的に導通接続している。また、固着する際に、感温素子３０の底面と圧電振動子１０Ａの底面とが同一平面上に併置されるようにする。

本発明の振動デバイス１は、表面実装型の圧電振動子１０Ａを構成し、その後、圧電振動子１０Ａの容器２０の長手方向の一方の外側面に感温素子３０を導電材（導電性接着剤、半田等）３６により固着して、あたかも一体的な電子素子として構成されている。そのため、容器２０の構成がシンプルであり、小型でコストが低減できること、容器２０の収容部２７には圧電振動素子１０のみを収容するために、収容部２７に感温素子３０を共に収容する場合に比べ、脱ガスの影響を大幅に低減でき、周波数経年変化特性が優れていること、等の利点がある。また、感温素子３０の形状寸法が多少変化しても、容器２０の外側面に適切に固着すればよく、容器２０の寸法を変更する必要がないという利点もある。容器２０の長手方向の一方の側面に感温素子の長手方向を固着することにより、振動デバイス１の底面積の形状が、一般的な振動子の容器のサイズとしてみなすことができ、使い勝手が非常によくなっている。
図８は、振動デバイス１の一例の平面図であり、外形形状の寸法を、２５２０（２．５ｍｍ×２．０ｍｍ）とした場合である。容器２０の寸法は２．０ｍｍ×１．３５ｍｍであり、感温素子（サーミスタ）３０の寸法は２．０ｍｍ×１．１ｍｍであり、導電材３６の厚みを考慮すると、振動デバイス１の外形寸法は２．５ｍｍ×２．０ｍｍとなる。

本発明に係る振動デバイス１の特徴は、図１に示すように、感温素子３０を容器２０の内部に、又は底面の凹部に収容するのではなく、容器２０の長手方向の一方の外側面に、感温素子３０の長手方向の一方の側面を導電材（導電性接着剤、半田等）３６により固着している。感温素子３０の一方の電極端子３０ｂと、容器２０の長手方向の一方の側面に形成した側面電極４０ａ、４０ｃとは、導電材３６により導通接続されている。容器２０の一方の長手方向の側面に形成した側面電極４０ｂ、４０ｄは、必ずしも必要ではない。感温素子３０の電極端子３０ａと、側面電極４０ｂ、４０ｄとは、導電材３６により接続されており、非電導性の接着剤を用いて固着してもよい。つまり、電極端子３０ａと側面電極４０ｂ、４０ｄとの接続は、感温素子３０と容器２０との固定が目的であり、電気的導通は不要である。電極端子３０ｂは接地される場合が多いが、電極端子３０ａは温度を検出する端子として、外部回路に接続されて用いられる。
また、感温素子３０は、圧電振動素子１０の長手方向と感温素子３０の長手方向とが同じ方向となるように容器２０に固定されている。

振動デバイス１がマザーボードＭＢに搭載されると、マザーボード上のランド（配線パターン）と、容器２０の実装端子２２ａ、２２ｂ、及び感温素子３０の両電極端子３０ａ、３０ｂとが半田等により接続固定される。感温素子３０の一方の電極端子３０ｂと、容器２０の長手方向の一方の側面に形成した側面電極４０ａ、４０ｃとは、導電材（導電性接着剤、半田等）により導通接続され、電極４３により蓋部材３８と導通接続される。一般的に感温素子３０の一方の電極端子は接地して用いられるので、電極端子３０ｂに接続するランドを接地することにより、蓋部材３８も接地され、シールド効果を持たせることができるし、熱の伝導にも寄与する。感温素子３０の他方の電極端子３０ａは非接地のランドに接続されて、温度検出に用いられる。
要するに、マザーボードＭＢ上のランドと感温素子３０の電極端子３０ａ、３０ｂとは、電気的導通と熱的伝導とが行われる。電極端子３０ｂは導電材３６を介し、側面電極４０ａ、４０ｃ、電極４３を経て蓋部材３８に導通接続し、シールド効果と熱の伝導に寄与している。マザーボードＭＢ上のランドと圧電振動素子１０とは、実装端子２２ａ、２２ｂ、ビア電極２３ａ、２３ｂ（熱伝導部）、及び一対の電極パッド２８ａ、２８ｂを介して電気的導通と熱的伝導とが行われる。

容器２０の実装端子２２ａ、２２ｂ、熱伝導部（ビア電極２３ａ、２３ｂ、側面電極４０ａ、４０ｃ、電極４３、シールリング４２）に用いる金属材料としては、例えばタングステン材を例示することができる。また、キャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４を必要とする場合には、金属膜としてもタングステン材が用いられる。
図１に示した振動デバイス１は、マザーボード上に実装されると、マザーボード上のランドと実装端子２２ａ、２２ｂとが接続され、実装端子２２ａ、２２ｂと圧電振動素子１０とはビア電極（熱伝導部）２３ａ、２３ｂを経由して電気的導通と熱的伝導が行われる。一方、感温素子３０は、マザーボード上に実装された際に、マザーボード上のランドと直接電気的導通と熱的伝導が行われる。

本発明に係る振動デバイス１の特徴は、短い時間で圧電振動素子１０の温度と感温素子３０の検出する温度とがほぼ等しくなるように、圧電振動素子１０、感温素子３０の熱容量を考慮し、熱伝導部（ビア電極２３ａ、２３ｂ、側面電極４１ａ、４０ｃ、電極４３）の材質（熱伝導率）、ビア電極２３ａ、２３ｂの径、側面電極４１ａ、４０ｃの厚さと幅と、を設定することである。感温素子３０は直接マザーボードのランドに接続しており、熱の伝導量も多く、その温度上昇は速い。圧電振動素子１０と感温素子３０とは一般的に熱容量が異なるので、熱伝導部に流れる熱量を両者の熱容量を考慮して適切に設定する必要がある。言い換えると、圧電振動素子１０の温度と感温素子３０の温度とが短い時間でほぼ等しくなるように、即ち両者の熱的平衡状態が達成されるように、上記部材の種類、寸法形状を適切に設定することである。

図９（ａ）は、マザーボードＭＢに搭載した振動デバイス１の熱の主伝導経路を示す断面図であり、同図（ｂ）は振動デバイス１に使用される部材の熱伝導率を示す表である。振動デバイス１を包む雰囲気内の空気の熱伝導率は極めて小さい。また、容器２０を主に構成するセラミック材（Ａｌ₂Ｏ₃）の熱伝導率は、例えば熱伝導部（ビア電極２３ａ、２３ｂ、側面電極４０）に用いるタングステン（Ｗ）の熱伝導率に比べて１／１０程度である。従って、マザーボードＭＢに搭載された各種の増幅器等から生じる熱が、振動デバイス１の圧電振動素子１０へ伝導する経路としては、ランド４５から実装端子２２ａ、２２ｂに伝導し、実装端子２２ａ、２２ｂから熱伝導部２３ａ、２３ｂを経由して圧電振動素子１０へ伝導して、圧電振動素子１０の温度を上昇させる第１の経路がある。更に、ランド４５から感温素子３０の一方の電極端子３０ｂへ伝導し、導電材３６（導電性接着剤、半田等）を経て側面電極４０ａ、４０ｃへ伝わり、電極４３を経て、蓋部材３８へ伝導し、蓋部材３８の温度を上昇させ、その輻射熱、又は収容部２７内が不活性ガスで充満されていれば対流により、圧電振動素子１０の温度を上昇させる第２の経路がある。
また、感温素子３０への熱の伝導は、マザーボードＭＢのランド４５から半田等を経て直接電極端子３０ａ、３０ｂへ伝わり、感温素子３０の温度を上昇させる。

つまり、圧電振動素子１０の温度上昇に関与する経路としては、マザーボードＭＢの増幅器等から発生した熱が、ランド４５から実装端子２２ａ、２２ｂに伝達し、ビア電極２３ａ、２３ｂを経由して素子搭載用の一対の電極パッド２８ａ、２８ｂ、導電性接着剤３５を介して圧電振動素子１０の端子電極１８ｂ、１８ａ、リード電極１６ｂ、１６ａを経て励振電極１４ｂ、１４ａに伝わり、圧電基板１２の温度を上昇させる第１の経路がある。更に、ランド４５から感温素子３０の一方の電極端子３０ｂ、導電材３６を経て側面電極４０ａ、４０ｃへ伝わり、電極４３を介して蓋部材３８に伝導し、蓋部材３８からの輻射熱により、又は収容部２７内に不活性ガスが充満されている場合には、不活性ガスの対流により圧電振動素子１０の温度を上昇させる第２の経路とがある。この主な２つの熱伝導経路により圧電振動素子１０の温度が上昇する。
また、感温素子３０の温度上昇に関与する経路としては、マザーボードＭＢの熱が半田層を介して感温素子３０の電極端子３０ａ、３０ｂに伝導して、感温素子３０の温度を上昇させる。
しかし、圧電振動素子１０、感温素子３０夫々に同じ熱量が伝導したとしても、両者の熱容量により温度上昇に差が生じるので、両者の熱容量を考慮して夫々に流れ込む熱量を設定するようにする。

容器２０の形状寸法と、熱伝導部のメタライズ材を設定した後は、圧電振動素子１０、感温素子３０の夫々の熱容量に応じて、ランド４５から実装端子２２ａ、２２ｂを経て圧電振動素子１０へ、ランド４５から半田層を介して感温素子３０へ、夫々所要の熱が流れるように、第１の絶縁基板２０ａの熱伝導部（ビア電極）２３ａ、２３ｂの径と、熱伝導部（側面電極）４０、電極４３の厚さと幅とを、圧電振動素子１０と感温素子３０との温度が夫々ほぼ等しくなるように設定する。つまり、ビア電極２３ａ、２３ｂの径φ１、側面電極４０（４０ａ、４０ｃ）の幅、厚さを適切に設定し、短い時間で圧電振動素子１０と、感温素子３０との温度がほぼ等しくなるようにする。

図１に示すように、感温素子３０の電極端子３０ｂと導電材３６を介して導通接続する、容器２０の長手方向の一方の側面に形成した側面電極４０（４０ａ、４０ｃ）は、電極４３を経由してシールリング４２と接続され、シールリング４２に溶接される蓋部材３８と導通接続されている。感温素子３０の一方の電極端子（ここでは３０ｂ）は一般に接地されて用いられるので、シールリング４２に溶接される蓋部材３８は、接地されることになる。蓋部材３８が電極４３、側面電極４０により接地されることにより、振動デバイス１からの高周波雑音の放射が防止される。

振動デバイス１において、感温素子（サーミスタ）３０の一方の電極端子と蓋部材３８とを接地する利点は、次の通りである。蓋部材３８と圧電振動素子１０とは近接しているので、輻射熱、又は不活性ガスが充満されている場合は、対流等により温度分布的に近い温度となる。感温素子３０の一方の電極端子３０ｂと蓋部材３８とを、熱伝導部（側面電極４０ａ、４０ｃ、電極４３、シールリング４２）で導通接続することにより、圧電振動素子１０の温度と、感温素子３０との温度差が小さくなることが期待できる。
つまり、圧電振動素子１０と感温素子３０とは、短い時間で熱的平衡状態に近づくことが推測される。更に感温素子３０の一方の電極端子を接地すると、マザーボードＭＢからの熱は接地の端子から多く伝導されるので、感温素子３０と蓋部材３８に熱が伝導し、感温素子３０と圧電振動素子１０との熱的平衡状態が早まる。また、蓋部材３８を接地することにより不要輻射を防ぐシールド効果も同時に得られる。

図１０（ａ）は、第２の実施形態例の振動デバイス２の構成を示す断面図（容器２０の短手方向の断面図）であり、同図（ｂ）は、容器２０の第１の絶縁基板２０ａ１の平面図であり、同図（ｃ）は、（ｂ）の長手方向の一方の側面図である。振動デバイス２の構成が図１に示す振動デバイス１の構成と異なる点は、図１に示す第２の絶縁基板２０ｂの代わりに、図１０に示すように、第１の絶縁基板２０ａ１の第１の主面（表面）の周縁部に厚肉環状のシールリング４２を焼成した点である。第１の絶縁基板２０ａ１の第１の主面（表面）と、厚肉環状のシールリング４２とで圧電振動素子１０を収容する収容部２７を構成している。図１０（ｃ）の側面図に示すように、第１の絶縁基板２０ａ１の長手方向の一方の外側面には長手方向の両端部寄りに側面電極４０ａ、４０ｂが形成され、側面電極４０ａは第１の絶縁基板２０ａ１の第１の主面（表面）の１つの角隅部に形成した電極４３と導通接続し、電極４３はシールリング４２と導通接続している。
シールリング４２の上部にコバール等の蓋部材３８をシーム溶接して収容部２７を気密封止する。容器２０に圧電振動素子１０を搭載し、気密封止して圧電振動子１０Ａを完成した後に、容器２０の長手方向の一方の外側面に形成した側面電極４０ａ、４０ｂに導電材３６を塗布し、感温素子３０の長手方向の一方の側面を固着するのは、振動デバイス１の場合と同様である。振動デバイス２の方が振動デバイス１より低背化が可能であり、熱の伝導速度も速い。

図１１（ａ）は、第３の実施形態に係る振動デバイス３の構成を示す断面図（容器２０の短手方向の断面図）であり、同図（ｂ）は第１の絶縁基板２０ａ２の側面図であり、同図（ｃ）振動デバイス３の変形例３’の構成を示す断面図（容器２０の短手方向の断面図）である。振動デバイス３は、第１の絶縁基板２０ａ２と、逆バスタブ状（逆椀状）の蓋部材３８と、圧電振動素子１０と、感温素子３０と、を備えている。図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の絶縁基板２０ａ２は、第１の主面（表面）の長手方向（図中横方向）の一端部寄りに、圧電振動素子１０を搭載する一対の電極パッド２８ａ、２８ｂが短手方向に併置されている。更に、第１の絶縁基板２０ａの第１の主面（表面）の周縁部にシールリング４２が形成されている。第１の絶縁基板２０ａの第２の主面（裏面）の長手方向の端部寄りには短手方向に沿って実装端子２２ａ、２２ｂが形成され、実装端子２２ａ、２２ｂと一対の電極パッド２８ａ、２８ｂとは、夫々ビア電極２３ａ、２３ｂにより導通接続されている。更に、第１の絶縁基板２０ａの長手方向の一方の外側面には、長手方向の両端部寄りに夫々側面電極４０ａ、４０ｂが形成され、一方の側面電極４０ａは、第１の絶縁基板２０ａ１の第１の主面の角隅部の１つで、シールリング４２の外側に形成された電極４３と導通接続し、電極４３はシールリング４２と導通接続している。

第１の絶縁基板２０ａ２の第１の主面（表部）に設けた第１の電極パッド２８ａ、２８ｂに導電性接着剤３５を塗布し、この上に圧電振動素子１０を載置し、軽く押さえた後、所定の温度の乾燥炉内で所定の時間保持し、導電性接着剤３５を乾燥、硬化させる。また、必要に応じて真空炉内で高温アニールを行い、真空中、又は不活性ガスの雰囲気中で第１の主面の圧電振動素子１０を含む空間部を逆椀状の蓋部材３８で気密封止して、表面実装型の圧電振動子１０Ａを完成する。気密封止の方法は、第１の絶縁基板２０ａの第１の主面にシールリング４２を設ける場合は、レーザー等を用いて金属製の蓋部材３８とシールリング４２とを溶接し、気密封止して圧電振動子１０Ａを完成する。

次に、表面実装型の圧電振動子１０Ａの長手方向の一方の外側面に形成した側面電極４０ａ、４０ｂに導電材３６を塗布し、これに感温素子３０の電極端子３０ａ、３０ｂを押し当て、加熱して硬化させ、両者を固着させて振動デバイス３を完成する。この際、感温素子３０の一方の電極端子３０ｂと、一方の側面電極４０ａとが、導電材３６により導通接続し、更に側面電極４０ａに導通接続する電極４３を介してシールリング４２と導通接続されている。また、第１の絶縁基板２０ａの第２の主面と、感温素子３０の底面とが同一面上に併置するようにする。
図１１（ｃ）は、同図（ａ）の振動デバイス３変形例であり、逆椀状の金属製蓋部材３８に代わりに、セラミック、ガラス等の材質を用いて成形した非金属製の蓋部材３８を用いて構成した振動デバイス３’の例である。蓋部材３８の内側壁面は、シールド効果を考慮してメタライズ加工を施してもよい。蓋部材３８の封止は、絶縁基板２０ａの第１の主面の周縁部に低融点ガラス材等を塗布し、蓋部材３８を載置して溶着して気密封止する。

図１の実施形態のように構成し、振動デバイス１をマザーボードＭＢに実装すると、感温素子３０への熱の伝導は、マザーボード上のランドから直接感温素子３０の電極端子３０ａ、３０ｂを経由して伝わる。圧電振動素子１０への熱の伝導は、ランドから実装端子２２ａ、２２ｂを経て、熱伝導部（ビア電極２３ａ、２３ｂ）を経由して伝わる。更に、感温素子３０の一方の電極端子３０ｂから側面電極４０ａ、４０ｃを経由してシールリング４２、蓋部材３８に伝導し、圧電振動素子１０へ熱が伝わる。振動デバイス１は、圧電振動素子１０、感温素子３０の熱容量を考慮して、ビア電極２３ａ、２３ｂの径と、側面電極４０ａ、４０ｃの幅と厚さと、を適切に設定するにより、圧電振動素子１０の温度と、感温素子３０の検出する温度との温度差を縮小することが可能となる。また、両者の温度差を縮小することにより、振動デバイス１を外部回路に接続して動作させると、良好な周波数温度特性と、優れた周波数ドリフト特性を有する圧電発振器が実現できるという効果がある。また、周波数ドリフト特性が改善されることにより、携帯電話のＧＰＳ性能を改善できるという効果がある。更に、シールド効果もある。

また、図１０の実施形態例では、絶縁基板２０ｂの代わりに肉厚のシールリング４２を用いたので、熱の伝導もよく、低背化の利点もある。更に、シールド効果もある。
また、図１１の実施形態例では、単板の絶縁基板２０ａ２と逆椀状（逆バスタブ状）の蓋部材３８とで容器を構成するので、コスト低減と低背化という利点がある。更に、シールド効果もある。
また、図６に示すような切断角度を用いることにより、客先仕様が要求する温度特性を適切に実現できるという効果がある。

図１２は、第４の実施形態の振動デバイス４を用いるデジタル携帯電話１００の構成を示す概略ブロック図である。振動デバイス４は、既に図１で説明した容器２０を用い、収容部２７に音叉型水晶振動素子１０ｂを収容し、蓋部材３８で収容部２７を真空封止して圧電振動子１０Ａを完成した後、容器２０の長手方向の一方の外側面に形成した側面電極４０に導電材３６を塗布して、容器２０の一方の側面と感温素子３０の一方の側面とを固着して振動デバイス４を構成する。
図１２に示すデジタル携帯電話１００で音声を送信する場合、使用者が自分の音声をマイクロフォンに入力すると、信号はパルス幅変調・符号化の回路と変調器／復調器の回路を経てトランスミッター、アンテナスイッチを介しアンテナから送信される。一方、他者から送信された信号は、アンテナで受信され、アンテナスイッチ、受信フィルター＋アンプ回路等を経て、レシーバー回路に入り、このレシーバー回路から変調器／復調器回路に入力される。そして、復調器回路で復調された信号がパルス幅変調・符号化回路を経てスピーカーから音声として出力されるように構成されている。アンテナスイッチや変調器／復調器ブ回路等を制御するためにコントローラーが設けられている。

このコントローラーは、上述の機能の他に表示部であるＬＣＤや、数字等の入力部であるキー、さらにＲＡＭやＲＯＭ等も制御するため、用いられる音叉型水晶振動子の周波数は、高精度、高安定度であることが求められる。この要求に応えるべく、音叉型水晶振動素子１０ｂを容器２０の収容部２７に収容し、感温素子３０を容器２０の長手方向の一方の側面に固着して構成した振動デバイスが、図１３に示す振動デバイス４である。
つまり、第４の実施形態例の振動デバイス４が、図１に示す振動デバイス１との異なる点は、振動デバイス１では、圧電振動素子１０として厚みすべり振動素子を用いているが、振動デバイス４では屈曲振動をする音叉型水晶振動素子１０ｂを用いている点が異なる。高周波の基準周波数が必要とされる場合は、振動デバイス１が適し、低周波の基準周波数が要求される場合は振動デバイス４が適している。
圧電振動素子１０に音叉型水晶振動素子１０ｂを用いることにより、高周波を分周することなく所望の低周波得られるという利点がある。また、振動デバイス１〜６を用いて電子機器を製作すると、高安定で短期安定度の優れた基準周波数源が容易に構成できるという効果がある。

音叉型圧電振動素子について簡単に説明する。図１４（ａ）は、音叉型圧電振動素子１０ｂの平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）のＰ−Ｐ断面図である。圧電基板５２は、フォトリソグラフィ技術とエッチング手法を用いて形成される。図１４（ａ）に示すように、音叉型圧電振動素子１０ｂは、互いに並行（平行）して直線状に延びる細幅帯状の複数の振動腕５５ａ、５５ｂと、各振動腕５５ａ、５５ｂの一方の端部（基端部）間を連接する基部５４と、各振動腕５５ａ、５５ｂの振動中心線に沿った表面及び裏面に夫々形成された溝部５７ａ、５７ｂ、５８ａ、５８ｂと、を備えている。

図１４（ｂ）は、同図（ａ）のＰ−Ｐ断面図であり、各振動腕５５ａ、５５ｂに夫々形成された励振電極６０、６２、６４、６６の配置を示す断面図である。励振電極６０、６４は、各溝部５７ａ（５７ｂ）、５８ａ（５８ｂ）の表面、及び側面に形成され、励振電極６２、６６は各振動腕５５ａ、５５ｂの夫々両側面に形成されている。励振電極６０、６６と、励振電極６２、６４とは、互いに異符号の電圧が基部５４の電極パッド（図示せず）を介して印加されるように構成されている。つまり、励振電極６０、６６に＋電圧が印加されるとき、励振電極６２、６４には−電圧が印加され、図１４（ｂ）の矢印で示すような電界が生じ、圧電振動素子５０の重心を通る中心線に対し対称な音叉振動（屈曲振動）が励振される。
なお、溝部５７ａ（５７ｂ）、５８ａ（５８ｂ）を形成することにより、電界強度が強まり、音叉振動をより効率的に励振することができる。即ち、圧電振動素子のＣＩ（クリスタルインピーダンス）を小さくすることができる。

図１５は、第５の実施形態例の振動デバイス５の構成を示す図である。図１５（ａ）は蓋部材を省略した平面図であり、同図（ｂ）は底面図である。振動デバイス５が、図１に示す振動デバイス１と異なる点は、容器２０の収容部２７に、厚みすべり振動の圧電振動素子１０ａと、屈曲振動の音叉型圧電振動素子１０ｂと、を併置して収容した点である。２つの圧電振動素子１０ａ、１０ｂを併置したので、第１の電極パッド２８ａ〜２８ｄは４個必要となり、これに対応するビア電極も４つ必要となる。また、ビア電極の個数が増えるのに応じ、実装端子は２２ａ、２２ｂ２２ｃ、２２ｄの４端子が必要となる。容器２０の長手方向の一方の外側面に形成した側面電極４０に導電材３６を介して感温素子３０の一方の側面を固着することは既に説明した。
振動デバイス５は、低周波と高周波の２つの基準周波数を必要とする電子機器には有用であり、１つの感温素子３０で２つの高精度の周波数を得ることができる。

図１６は、第６の実施形態例の振動デバイス６の構成を示す図である。図１６（ａ）は斜視図であり、同図（ｂ）は蓋部材３８を省略した平面図であり、同図（ｃ）は（ｂ）のＱ−Ｑ断面図である。振動デバイス６は、初めに厚みすべり振動の圧電振動子１０Ａと、音叉型圧電振動子１０Ｂとを、既に説明したようにして完成する。次に、圧電振動子１０Ａ、１０Ｂの長手方向の一方の側面に夫々形成した側面電極４０に導電材（導電性接着剤、半田等）３６を塗布し、感温素子３０を圧電振動子１０Ａ、１０Ｂの間に配置し、感温素子３０の両側面に位置する電極端子３０ａ、３０ｂを押し当て、加熱硬化させて、三者を固着する。この際、感温素子３０を間に挟んで三者の底面が夫々同一平面上に併置されるようにする。
従って、感温素子３０の一方の電極端子３０ｂに接続するランド４５を接地することにより、圧電振動子１０Ａ、及び圧電振動子１０Ｂの夫々の蓋部材３８が接地されるのは、振動デバイス１〜５の場合と同様である。
振動デバイス５、又は振動デバイス６と、発振回路、及び補償回路を有する外部回路と併用することにより、高周波と低周波の２つの圧電発振器が構成され、温度補償された、高安定、且つ短期安定度の優れた２つの基準周波数が得られるという効果がある。

１、２、３、４、５、６…振動デバイス、１０、１０ａ、１０ｂ…圧電振動素子、１０Ａ、１０Ｂ…圧電振動子、１２…圧電基板、１３…励振部、１４ａ、１４ｂ…励振電極、１５…周辺部、１６ａ、１６ｂ…リード電極、１８ａ、１８ｂ…端子電極、２０…容器、２０ａ、２０ａ１、２０ａ２、２０ａ３…第１の絶縁基板、２０ｂ…第２の絶縁基板、２２ａ、２２ｂ…実装端子、２３ａ、２３ｂ…ビア電極（熱伝導部）、２７…収容部、２８ａ、２８ｂ…電極パッド、２９…中継パッド、２９ａ…配線導体、３０…感温素子、３０ａ、３０ｂ…電極端子、３５…導電性接着剤、３６…導電材、３７…端子、３８…蓋部材、４０、４０ａ、４０ｂ…側面電極（熱伝導部）、４０ｂ、４０ｄ…側面電極、４２…シールリング、４３…電極、４５…ランド、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４…キャスタレーション、ＭＢ…マザーボード

Claims (8)

1. 振動素子と、
   前記振動素子が固定されている電極パッド、外側の側面に側面電極、及び外側の底面に配置されている２つ以上の第１の実装端子と、を含む容器と、
   前記容器を気密に封止する金属性又は少なくとも何れかの主面が導電膜で覆われている蓋部材と、
   前記容器の側面に固定される一対の電極端子を備えている感温素子と、
   を備え、
   前記一対の電極端子のうち少なくとも一方の前記電極端子は、前記側面電極と、導電性の熱伝導材を介して、熱的及び電気的に接続され、
   前記側面電極は、前記蓋部材と電気的及び熱的に接続され、
   前記感温素子の前記一対の電極端子の前記容器の外側底面に平行な主面は第２の実装端子として機能していることを特徴とする振動デバイス。
2. 前記容器は、
   第１の主面上に前記電極パッドが配置され、前記第１の主面とは反対側の第２の主面上に前記実装端子が配置されている平板状の第１の絶縁性基板と、
   前記第１の絶縁基板の前記第１の主面上に底部が積層されている環状部材と、
   を備えていることを特徴とする請求項１に記載の振動デバイス。
3. 前記環状部材は絶縁性であり、
   前記環状部材の前記第１の絶縁性基板との積層側とは反対側の主表面上には金属製のシールリングが配置されていることを特徴とする請求項２に記載の振動デバイス。
4. 前記環状部材は金属性であることを特徴とする請求項２に記載の振動デバイス。
5. 少なくとも１つの前記実装端子と、少なくとも１つの前記電極パッドとは熱伝導部材により熱的に接続され、
   前記熱伝導部材は、少なくとも一部が前記第１の絶縁基板を貫通するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の振動デバイス。
6. 前記振動素子は、水晶の結晶軸である電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系の前記Ｘ軸を中心として、
   前記Ｚ軸を前記Ｙ軸の−Ｙ方向へ所定の角度だけ傾けた軸をＺ’軸とし、
   前記Ｙ軸を前記Ｚ軸の＋Ｚ方向へ前記所定の角度だけ傾けた軸をＹ’軸とし、
   前記Ｘ軸と前記Ｚ’軸に平行な面で構成され、
   前記Ｙ’軸に平行な方向を厚みとする水晶基板であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の振動デバイス。
7. 前記振動素子は、音叉型水晶振動素子であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の振動デバイス。
8. 請求項１乃至７の何れか一項に記載の振動デバイスを備えることを特徴とする電子機器。

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