JP2015170950A - 水晶デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、水晶振動片と加熱用ヒータとの熱結合が強くされることにより効率的に水晶振動片の温度が安定にされ、振動特性が安定化された水晶デバイスを提供する。【解決手段】水晶デバイス（１００）は、所定の周波数で振動する水晶振動片（１１０）と、水晶材料により形成され、上面に水晶振動片が載置され、加熱用ヒータとしての第１ヒータパターン（１４１）が形成された台座（１４０）と、複数のセラミック層からなり、温度センサ（１５０）及び台座が載置されるキャビティ（１０１）を有するパッケージ（１２０）と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、加熱用ヒータを備える水晶デバイスに関する。

水晶デバイスは、パッケージに水晶振動片が載置されて形成される。水晶振動片は温度変化に対する周波数の変動が大きいため所定の温度に維持された状態で用いられる。水晶振動片の頂点温度（ＺＴＣ）付近では周波数の変動の幅が小さくなるため水晶振動片は主に頂点温度（ＺＴＣ）付近の温度で保持される。例えば特許文献１では、水晶振動片を所定の温度に保持するために、パッケージ内にセラミックヒータが配置された圧電振動子が示されている。

特開２００３−２２４４２２号公報

しかし、特許文献１では、水晶振動片とヒータとの間のギャップが広いため水晶振動片とヒータとの熱結合が弱く、効率的に水晶振動片を頂点温度（ＺＴＣ）付近で安定させることが出来ていなかった。すなわち、水晶振動片の温度安定化に時間がかかり、電力消費量が多く、温度制御が困難な場合があった。また、これらの理由により水晶振動片の振動特性の安定化も不十分であった。

本発明は、水晶振動片と加熱用ヒータとの熱結合が強くされることにより効率的に水晶振動片の温度が安定にされ、振動特性が安定化された水晶デバイスを提供する。

第１観点の水晶デバイスは、所定の周波数で振動する水晶振動片と、水晶材料により形成され、上面に水晶振動片が載置され、加熱用ヒータとしての第１ヒータパターンが形成された台座と、複数のセラミック層からなり、温度センサ及び台座が載置されるキャビティを有するパッケージと、を備える。

第２観点の水晶デバイスは、第１観点において、水晶振動片が、一対の励振電極と、一対の励振電極からそれぞれ引き出される引出電極と、を有する。また、キャビティ内の底面には台座を載置する載置部が形成され、載置部の上面には、引出電極に電気的に接続される一対の接続電極と、第１ヒータパターンに電気的に接続される一対のヒータ電極と、が形成される。

第３観点の水晶デバイスは、第２観点において、キャビティの底面が、一対の長辺及び一対の短辺を有する矩形形状に形成され、載置部が各短辺に沿って形成される。また、一方の短辺側に形成される載置部には接続電極が形成され、他方の短辺側に形成される載置部にはヒータ電極が形成される。

第４観点の水晶デバイスは、第１観点から第３観点において、キャビティには、加熱用ヒータとして第２ヒータパターンが形成される。

第５観点の水晶デバイスは、第４観点において、キャビティの底面が、一対の長辺及び一対の短辺を有する矩形形状に形成される。また、載置部が一方の短辺と一方の短辺及び他方の短辺の間とに形成され、温度センサが両載置部の間に配置され、第２ヒータパターンが他方の短辺側の載置部と他方の短辺との間に配置される。

第６観点の水晶デバイスは、第１観点から第５観点において、第１ヒータパターンが、台座の上面及び下面にそれぞれ形成されている。

第７観点の水晶デバイスは、第１観点から第６観点において、温度センサが、キャビティ内の温度を測定する温度測定回路及び測定された温度に基づいて加熱用ヒータの発熱を制御する温度制御回路を含む集積回路の一部として含まれる。

第８観点の水晶デバイスは、第７観点において、集積回路が、水晶振動片を発振させる発振回路を含む。

本発明によれば、水晶振動片と加熱用ヒータとの熱結合が強くされることにより効率的に水晶振動片の温度が安定にされ、振動特性が安定化された水晶デバイスを提供することができる。

水晶デバイス１００の分解斜視図である。 水晶デバイス１００の概略断面図である。 （ａ）は、パッケージ１２０の上面図である。 （ｂ）は、第３層１２０ｃの平面図である。 （ａ）は、台座１４０の斜視図である。 （ｂ）は、台座１４０ａの斜視図である。 （ｃ）は、台座１４０ｂの斜視図である。 水晶デバイス１００の回路図である。 水晶デバイス２００の分解斜視図である。 水晶デバイス２００の概略断面図である。 （ａ）は、パッケージ２２０の上面図である。 （ｂ）は、第３層２２０ｃの平面図である。

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。なお、本発明の範囲は以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。

（第１実施形態）
＜水晶デバイス１００の構成＞
図１は、水晶デバイス１００の分解斜視図である。水晶デバイス１００は主に、水晶振動片１１０と、パッケージ１２０と、リッド板１３０と、台座１４０と、により形成されている。水晶振動片１１０には、例えばＡＴカットの水晶振動片が用いられる。ＡＴカットの水晶振動片は、主面（ＹＺ面）が結晶軸（ＸＹＺ）のＹ軸に対して、Ｘ軸を中心としてＺ軸からＹ軸方向に３５度１５分傾斜されている。以下の説明では、ＡＴカットの水晶振動片の軸方向を基準とし、傾斜された新たな軸をＹ’軸及びＺ’軸として用いる。すなわち、水晶デバイス１００において、水晶デバイス１００の長手方向をＸ軸方向、水晶デバイス１００の高さ方向をＹ’軸方向、Ｘ軸方向及びＹ’軸方向に垂直な方向をＺ’軸方向として説明する。

水晶振動片１１０は、＋Ｙ’軸側の面及び−Ｙ’軸側の面に励振電極１１１が形成されており、各励振電極１１１からは水晶振動片１１０の−Ｘ軸側の辺に引出電極１１２が引き出されている。＋Ｙ’軸側の面に形成されている励振電極１１１から引き出される引出電極１１２は−Ｘ軸側の辺の＋Ｚ’軸側に引き出され、＋Ｚ’軸側の側面を介して−Ｙ’軸側の面に引き出されている。−Ｙ’軸側の面に形成されている励振電極１１１から引き出されている引出電極１１２は、−Ｘ軸側の辺の−Ｚ’軸側に引き出され、−Ｚ’軸側の側面を介して＋Ｙ’軸側の面に引き出されている。

台座１４０は矩形形状に形成され、＋Ｙ’軸側の面に水晶振動片１１０が載置される。台座１４０には水晶振動片１１０の引出電極１１２及びパッケージ１２０の接続電極１２４に電気的に接続される台座電極１４２が形成されている。また、台座１４０には、加熱用ヒータとなる配線である第１ヒータパターン１４１が形成されている。

パッケージ１２０の−Ｙ’軸側の面は水晶デバイス１００が実装される実装面１２２ｂとなっており、パッケージ１２０の＋Ｙ’軸側の面はリッド板１３０が載置される接合面１２２ａとなっている。また、パッケージ１２０の＋Ｙ’軸側の面には、接合面１２２ａから−Ｙ’軸方向に凹んだ凹部１２１が形成されている。凹部１２１の底面には温度センサ１５０が配置されている。また、凹部１２１の＋Ｘ軸側の辺に沿って載置部１２３ｂが形成され、凹部１２１の−Ｘ軸側の辺に沿って載置部１２３ａが形成されている。載置部１２３ａの＋Ｙ’軸側の面には、台座１４０の台座電極１４２に電気的に接続される接続電極１２４が形成されている。また、載置部１２３ｂの＋Ｙ’軸側の面には、台座１４０の第１ヒータパターン１４１に電気的に接続されるヒータ電極１２６が形成されている。

パッケージ１２０は、例えばセラミックを基材としたセラミックパッケージとして形成される。パッケージ１２０は、第１層１２０ａ、第２層１２０ｂ、及び第３層１２０ｃの３つの層が重ね合わされることにより形成されている。第１層１２０ａは、パッケージ１２０の＋Ｙ’軸側に配置され、第１層１２０ａの＋Ｙ’軸側の面には接合面１２２ａが形成されている。第２層１２０ｂは、第１層１２０ａの−Ｙ’軸側の面に接合されて配置されており、凹部１２１に載置部１２３ａ及び載置部１２３ｂを形成している。第３層１２０ｃは、第２層１２０ｂの−Ｙ’軸側の面に接合されて配置されており、＋Ｙ’軸側の面には温度センサ１５０が載置され、−Ｙ’軸側の面である実装面１２２ｂには外部電極１２５が形成されている。

リッド板１３０は、平板状に形成されており、パッケージ１２０の接合面１２２ａに封止材１７１（図２参照）を介して接合されて、パッケージ１２０の凹部１２１を密封する。密封された凹部１２１は水晶デバイス１００のキャビティ１０１（図２参照）となる。リッド板１３０は、例えば金属材料等により形成される。

図２は、水晶デバイス１００の概略断面図である。図２では、水晶デバイス１００を構成する部品及び電極等のＹ’軸方向の位置関係が概略的に示されている。水晶デバイス１００では、パッケージ１２０の接合面１２２ａにリッド板１３０が封止材１７１を介して載置されることにより凹部１２１が密封され、キャビティ１０１が形成される。キャビティ１０１には水晶振動片１１０及び台座１４０が配置される。

台座１４０は、台座電極１４２が接続電極１２４に導電性接着剤１７２を介して電気的に接合され、第１ヒータパターン１４１がヒータ電極１２６に導電性接着剤１７２を介して電気的に接合されることにより載置部１２３ａ及び載置部１２３ｂに載置される。また、水晶振動片１１０は、引出電極１１２が台座電極１４２に導電性接着剤１７２を介して接合されることにより台座１４０に載置される。これにより、水晶振動片１１０の引出電極１１２が接続電極１２４に電気的に接続される。

パッケージ１２０では、接続電極１２４及びヒータ電極１２６が、第２層１２０ｂを貫通する貫通電極１２８、第３層１２０ｃの＋Ｙ’軸側の面の配線である配線電極１２７、及び第３層１２０ｃを貫通する貫通電極１２９を介して外部電極１２５に電気的に接続されている。また、温度センサ１５０は、配線電極１２７及び貫通電極１２９を介して外部電極１２５に電気的に接続されている。図２では、配線電極１２７、貫通電極１２８、及び貫通電極１２９が概略的に示されている。

図３（ａ）は、パッケージ１２０の上面図である。水晶デバイス１００のキャビティ１０１の底面である凹部１２１の底面は、短辺及び長辺を有する矩形形状に形成される。短辺は、凹部１２１の底面においてＺ’軸方向に伸びる辺であり、長辺は凹部１２１の底面においてＸ軸方向に伸びる辺である。載置部１２３ｂ及び載置部１２３ａは凹部１２１内の＋Ｘ軸側及び−Ｘ軸側の端で短辺に沿って形成されている。＋Ｘ軸側の載置部１２３ｂの＋Ｙ’軸側の面の＋Ｚ’軸側及び−Ｚ’軸側にはヒータ電極１２６が形成されている。また、−Ｘ軸側の載置部１２３ａの＋Ｙ’軸側の面の＋Ｚ’軸側及び−Ｚ’軸側には接続電極１２４が形成されている。各ヒータ電極１２６及び各接続電極１２４は、第２層１２０ｂを貫通する貫通電極１２８に接続されている。図３（ａ）では、＋Ｚ’軸側及び−Ｚ’軸側の接続電極１２４に接続される貫通電極１２８をそれぞれ貫通電極１２８ｂ及び貫通電極１２８ａとし、＋Ｚ’軸側及び−Ｚ’軸側のヒータ電極１２６に接続される貫通電極１２８をそれぞれ貫通電極１２８ｄ及び貫通電極１２８ｃとして示している。

図３（ｂ）は、第３層１２０ｃの平面図である。図３（ｂ）では、第３層１２０ｃの＋Ｙ’軸側の面に形成される電極が実線で示されている。また、図３（ｂ）では、−Ｙ’軸側の面に形成される電極が、第３層１２０ｃを透過して点線で示されている。

第３層１２０ｃの−Ｙ’軸側の面には６つの外部電極１２５が形成されている。図３（ｂ）では、−Ｘ軸側の−Ｚ’軸側、−Ｚ’軸側の辺の中央、＋Ｘ軸側の−Ｚ’軸側、−Ｘ軸側の＋Ｚ’軸側、＋Ｚ’軸側の辺の中央、及び＋Ｘ軸側の＋Ｚ’軸側に形成されている外部電極１２５がそれぞれ外部電極１２５ａ〜１２５ｆとして示されている。また、第３層１２０ｃを貫通し、外部電極１２５ａ〜１２５ｆに電気的に接続される貫通電極１２９が、それぞれ貫通電極１２９ａ〜１２９ｆとして示されている。

第３層１２０ｃの＋Ｙ’軸側の面には、電極パッド１３１ａ〜１３１ｄが形成されている。電極パッド１３１ａ〜１３１ｄはそれぞれ第２層１２０ｂの貫通電極１２８ａ〜１２８ｄにＹ’軸方向に重なって電気的に接続される。また、電極パッド１３１ａは配線電極１２７及び貫通電極１２９ａを介して外部電極１２５ａに電気的に接続されており、電極パッド１３１ｂは配線電極１２７及び貫通電極１２９ｄを介して外部電極１２５ｄに電気的に接続されており、電極パッド１３１ｃは配線電極１２７及び貫通電極１２９ｃを介して外部電極１２５ｃに電気的に接続されており、電極パッド１３１ｄは配線電極１２７及び貫通電極１２９ｆを介して外部電極１２５ｆに電気的に接続されている。第３層１２０ｃの＋Ｙ’軸側の面に配置される温度センサ１５０は配線電極１２７及び貫通電極１２９ｂ、１２９ｅを介して外部電極１２５ｂ、１２５ｅに電気的に接続されている。

図４（ａ）は、台座１４０の斜視図である。台座１４０は水晶振動片１１０と同様の水晶材料を基材として矩形形状に形成されている。また、台座１４０は、結晶軸の方向が水晶振動片１１０の方向と同じになるようにパッケージ１２０に載置される。台座１４０に形成される台座電極１４２は、−Ｙ’軸側の面の−Ｘ軸側の＋Ｚ’軸側から＋Ｚ’軸側の側面を介して＋Ｙ’軸側の面まで、及び台座１４０の−Ｙ’軸側の面の−Ｘ軸側の−Ｚ’軸側から−Ｚ’軸側の側面を介して＋Ｙ’軸側の面まで形成されている。

また、台座１４０の−Ｙ’軸側の面の＋Ｘ軸側の＋Ｚ’軸側及び−Ｚ’軸側には電極パッド１４１ａが形成されている。台座１４０の−Ｙ’軸側の面には、第１ヒータパターン１４１が形成されており、第１ヒータパターン１４１の両端は電極パッド１４１ａに接続されている。電極パッド１４１ａは、導電性接着剤１７２を介してヒータ電極１２６（図３（ａ）参照）に電気的に接続される。

台座電極１４２は、例えば、基材の表面にクロム（Ｃｒ）層が形成され、クロム層の表面に金（Ａｕ）層が形成されることにより形成される。また、第１ヒータパターン１４１及び電極パッド１４１ａは、高融点金属であり抵抗率が比較的高く、抵抗値の温度係数が大きいタングステン又はモリブデン等の金属により形成される。そのため、第１ヒータパターン１４１では、電流が流れることにより発熱し易い。これらの電極及び第１ヒータパターン１４１は、例えば、スパッタ法又はＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等により形成される。

水晶デバイス１００では、台座１４０に加熱用ヒータとなる第１ヒータパターン１４１が形成されることにより水晶振動片１１０の近くに加熱用ヒータが形成されることとなり、これによって水晶振動片１１０と加熱用ヒータとの熱結合が強くされている。水晶振動片１１０と加熱用ヒータとの熱結合が強くなることにより、加熱用ヒータを介しての水晶振動片１１０の温度制御が容易になり、水晶振動片１１０を所定の温度に保持することが容易になる。また、水晶振動片１１０が頂点温度（ＺＴＣ）等の所定の温度に保持されることにより、水晶振動片１１０の振動特性が安定化される。

また、水晶振動片１１０がパッケージ１２０に直接載置される場合には、水晶振動片１１０とセラミックで形成されるパッケージ１２０との熱膨張係数の違いにより水晶振動片１１０に応力がかかり、この応力により水晶振動片１１０の振動周波数が変化する場合がある。水晶デバイス１００では、水晶振動片１１０が水晶振動片１１０と同じ水晶材料で形成され、熱膨張係数が等しい台座１４０に載置されることにより水晶振動片１１０にかかる応力が軽減される。これにより、水晶振動片１１０の振動特性がさらに安定化される。

さらに、台座１４０では、第１ヒータパターン１４１が台座１４０の−Ｙ’軸側の面にのみ形成されており、台座１４１の＋Ｙ’軸側の面には形成されていない。そのため、水晶デバイス１００への衝撃等で水晶振動片１１０の＋Ｘ軸側の先端が台座１４０に接触したとしても、第１ヒータパターン１４１と水晶振動片１１０とが直接触れることが無く、電極等がショートすることが防がれている。

図４（ｂ）は、台座１４０ａの斜視図である。水晶デバイス１００では、台座１４０の代わりに台座１４０ａが用いられても良い。台座１４０ａでは、台座１４０において第１ヒータパターン１４１の代わりに台座１４０ａの＋Ｙ’軸側の面に第１ヒータパターン１４３が形成されている。第１ヒータパターン１４３の両端は電極パターン１４１ａに接続されている。

台座１４０ａでは、水晶振動片１１０が載置される台座１４０ａの＋Ｙ’軸側の面に加熱用ヒータとして第１ヒータパターン１４３が形成されることにより、水晶振動片１１０と第１ヒータパターン１４３との距離が近くなる。そのため、水晶振動片１１０と第１ヒータパターン１４３との熱結合が強くなり、水晶振動片１１０を効率的に頂点温度（ＺＴＣ）付近の温度で保持することができる。また、これにより、水晶振動片１１０の振動特性を安定化することができる。

図４（ｃ）は、台座１４０ｂの斜視図である。水晶デバイス１００では、台座１４０の代わりに台座１４０ｂが用いられても良い。台座１４０ｂでは、＋Ｙ’軸側の面に第１ヒータパターン１４３が形成され、−Ｙ’軸側の面に第１ヒータパターン１４１が形成されている。第１ヒータパターン１４１と第１ヒータパターン１４３とは、電極パッド１４１ａに対して並列に接続されている。

台座１４０ｂでは、台座１４０ｂの＋Ｙ’軸側の面及び−Ｙ’軸側の面にそれぞれ第１ヒータパターン１４３及び第１ヒータパターン１４１が形成されることにより発熱量を増やすことが容易になり、水晶振動片１１０を加温することが容易になる。そのため、水晶振動片１１０の温度制御をより効率的に行うことができる。

図５は、水晶デバイス１００の回路図である。水晶振動片１１０は外部電極１２５ａ及び外部電極１２５ｄに接続されている。外部電極１２５ａ及び外部電極１２５ｄの間には交番電圧が印加され、水晶振動片１１０が所定の周波数で振動する。温度センサ１５０は外部電極１２５ｂ及び外部電極１２５ｅに接続されている。温度センサ１５０には、例えばサーミスタが用いられる。この場合、外部電極１２５ｂ及び外部電極１２５ｅの間の抵抗が測定されることによりキャビティ１０１内の温度が測定される。加熱用ヒータである第１ヒータパターン１４１は外部電極１２５ｃ及び外部電極１２５ｆに接続されている。外部電極１２５ｆは直流電源に接続され、外部電極１２５ｃは接地される。これにより第１ヒータパターン１４１が加熱される。水晶デバイス１００では、温度センサ１５０で測定された温度を基に第１ヒータパターン１４１の発熱量が制御されることにより水晶振動片１１０の温度が制御される。

水晶デバイス１００では、温度センサ１５０が、キャビティ１０１内の温度を測定する温度測定回路及び測定された温度に基づいて加熱用ヒータの発熱を制御する温度制御回路を含む集積回路の一部として形成されても良い。すなわちこの場合、該集積回路が温度センサ１５０の代わりにキャビティ１０１内に配置される。また、該集積回路は、さらに水晶振動片１１０を発振させる発振回路を含んでいても良い。この場合、水晶デバイスは水晶発振器として形成される。

（第２実施形態）
水晶デバイスのパッケージは様々な形状に形成されることができる。以下に、水晶デバイス１００とは異なるパッケージを有する水晶デバイス２００について説明する。また、第１実施形態と同じ部分に関しては第１実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。

＜水晶デバイス２００の構成＞
図６は、水晶デバイス２００の分解斜視図である。水晶デバイス２００は主に、水晶振動片１１０と、水晶振動片１１０を載置する台座２４０と、水晶振動片１１０及び台座２４０を載置するパッケージ２２０と、パッケージ２２０に形成される凹部２２１を密封するリッド板１３０と、により形成されている。

台座２４０は水晶振動片１１０と同じ水晶材料を基材として矩形形状に形成されており、＋Ｙ’軸側の面に水晶振動片１１０が載置される。台座２４０には水晶振動片１１０の引出電極１１２及びパッケージ２２０の接続電極１２４に電気的に接続される台座電極１４２が形成されている。また、台座２４０の−Ｙ’軸側の面には、一対の電極パッド２４１ａ及び加熱用ヒータとなる配線である第１ヒータパターン２４１が形成されている。一対の電極パッド２４１ａは、台座電極１４２と台座２４０の＋Ｘ軸側の辺との間で互いにＺ’軸方向に並んで形成されている。また、第１ヒータパターン２４１の両端は電極パッド２４１ａに接続されている。

パッケージ２２０の＋Ｙ’軸側の面はリッド板１３０が載置される接合面１２２ａとなっている。また、パッケージ２２０の＋Ｙ’軸側の面には、接合面１２２ａから−Ｙ’軸方向に凹んだ凹部２２１が形成されている。凹部２２１の−Ｘ軸側の端には載置部１２３ａが形成され、凹部２２１の＋Ｘ軸側の端と−Ｘ軸側の端との間には載置部２２３ｂが形成されている。凹部２２１においては、載置部１２３ａと載置部２２３ｂとの間に温度センサ１５０が配置され、載置部２２３ｂと凹部２２１の＋Ｘ軸側の辺との間には第２ヒータパターン２６１が形成されている。載置部１２３ａの＋Ｙ’軸側の面には、台座２４０の台座電極１４２に電気的に接続される接続電極１２４が形成されている。また、載置部２２３ｂの＋Ｙ’軸側の面には、台座２４０の第１ヒータパターン２４１に電気的に接続されるヒータ電極２２６が形成されている。

パッケージ２２０は、例えばセラミックを基材としたセラミックパッケージとして形成される。パッケージ２２０は、第１層１２０ａ、第２層２２０ｂ、及び第３層２２０ｃの３つの層が重ね合わされることにより形成されている。第１層１２０ａは、パッケージ１２０の＋Ｙ’軸側に配置される。第２層２２０ｂは、第１層１２０ａの−Ｙ’軸側の面に接合されて配置されており、凹部２２１に載置部１２３ａ及び載置部２２３ｂを形成している。第３層２２０ｃは、第２層２２０ｂの−Ｙ’軸側の面に接合されており、＋Ｙ’軸側の面には温度センサ１５０が載置されて第２ヒータパターン２６１が形成され、−Ｙ’軸側の面には外部電極１２５が形成されている。第２ヒータパターン２６１は、例えば第１ヒータパターン１４１と同様の金属材料により形成される。

図７は、水晶デバイス２００の概略断面図である。図７では、水晶デバイス２００を構成する部品及び電極等のＹ’軸方向の位置関係が概略的に示されている。水晶デバイス２００では、パッケージ２２０の接合面１２２ａにリッド板１３０が封止材１７１を介して載置されることにより凹部２２１が密封され、キャビティ２０１が形成される。キャビティ２０１には水晶振動片１１０及び台座２４０が配置される。

台座２４０は、台座電極１４２が接続電極１２４に導電性接着剤１７２を介して接合され、第１ヒータパターン２４１がヒータ電極２２６に電極パッド２４１ａ及び導電性接着剤１７２を介して接合されることにより載置部１２３ａ及び載置部２２３ｂに載置される。また、水晶振動片１１０は、引出電極１１２が台座電極１４２に導電性接着剤１７２を介して接合されることにより台座２４０に載置される。これにより、水晶振動片１１０の引出電極１１２が接続電極１２４に電気的に接続される。

パッケージ２２０では、接続電極１２４及びヒータ電極２２６が、第２層２２０ｂを貫通する貫通電極２２８、第３層２２０ｃの＋Ｙ’軸側の面の配線である配線電極２２７、及び第３層２２０ｃを貫通する貫通電極２２９を介して外部電極１２５に電気的に接続されている。図７では、配線電極２２７、貫通電極２２８、及び貫通電極２２９が概略的に示されている。

図８（ａ）は、パッケージ２２０の上面図である。水晶デバイス２００のキャビティ２０１の底面である凹部２２１の底面は、短辺及び長辺を有する矩形形状に形成される。短辺は、凹部２２１の底面においてＺ’軸方向に伸びる辺であり、長辺は凹部２２１の底面においてＸ軸方向に伸びる辺である。載置部２２３ｂは凹部２２１内でＺ’軸方向に伸びるように形成されており、載置部１２３ａと凹部２２１の＋Ｘ軸側の短辺との間に配置されている。載置部２２３ｂの＋Ｙ’軸側の面の＋Ｚ’軸側及び−Ｚ’軸側にはヒータ電極２２６が形成されている。また、載置部１２３ａの＋Ｙ’軸側の面の＋Ｚ’軸側及び−Ｚ’軸側には接続電極１２４が形成されている。各ヒータ電極２２６及び各接続電極１２４は、第２層１２０ｂを貫通する貫通電極２２８に接続されている。図８（ａ）では、＋Ｚ’軸側及び−Ｚ’軸側の接続電極１２４に接続される貫通電極２２８をそれぞれ貫通電極２２８ｂ及び貫通電極２２８ａとし、＋Ｚ’軸側及び−Ｚ’軸側のヒータ電極２２６に接続される貫通電極２２８をそれぞれ貫通電極２２８ｄ及び貫通電極２２８ｃとして示している。

図８（ｂ）は、第３層２２０ｃの平面図である。図８（ｂ）では、第３層２２０ｃの＋Ｙ’軸側の面に形成される電極が実線で示されている。また、図８（ｂ）では、−Ｙ’軸側の面に形成される外部電極１２５ａ〜１２５ｆが、第３層２２０ｃを透過して点線で示されている。また、第３層２２０ｃを貫通する貫通電極１２９が、それぞれ外部電極１２５ａ〜１２５ｆに電気的に接続されるように貫通電極１２９ａ〜１２９ｆとして示されている。

第３層２２０ｃの＋Ｙ’軸側の面には、電極パッド２３１ａ〜２３１ｄが形成されている。電極パッド２３１ａ〜２３１ｄはそれぞれ貫通電極２２８ａ〜２２８ｄにＹ’軸方向に重なって電気的に接続される。また、電極パッド２３１ａは配線電極２２７及び貫通電極１２９ａを介して外部電極１２５ａに電気的に接続されており、電極パッド２３１ｂは配線電極２２７及び貫通電極１２９ｄを介して外部電極１２５ｄに電気的に接続されている。また、電極パッド２３１ｃは第２ヒータパターン２６１及び貫通電極１２９ｃを介して外部電極１２５ｃに電気的に接続されており、電極パッド２３１ｄは第２ヒータパターン２６１及び貫通電極１２９ｆを介して外部電極１２５ｆに電気的に接続されている。温度センサ１５０は配線電極２２７及び貫通電極１２９ｂ、１２９ｅを介して外部電極１２５ｂ、１２５ｅに電気的に接続されている。

水晶デバイス２００では、台座２４０に第１ヒータパターン２４１が形成され、凹部２２１の底面に第２ヒータパターン２６１が形成されることにより、発熱量を増やすことが容易になり、水晶振動片１１０を加温することが容易になる。そのため、水晶振動片１１０の温度制御をより効率的に行うことができる。

以上、本発明の最適な実施形態について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において実施形態に様々な変更・変形を加えて実施することができる。また、各実施形態の特徴を様々に組み合わせて実施することができる。

例えば、台座１４０ｂ（図４（ｃ）参照）では第１ヒータパターン１４１と第１ヒータパターン１４３とが並列に形成されているが、直列に形成されていても良い。同様に、水晶デバイス２００において、第１ヒータパターン２４１と第２ヒータパターン２６１とは並列に形成されているが、直列に形成されていても良い。

１００、２００ … 水晶デバイス
１０１、２０１ … キャビティ
１１０ … 水晶振動片
１１１ … 励振電極
１１２ … 引出電極
１２０、２２０ … パッケージ
１２０ａ … 第１層
１２０ｂ、２２０ｂ … 第２層
１２０ｃ、２２０ｃ … 第３層
１２１、２２１ … 凹部
１２２ａ … 接合面
１２２ｂ … 実装面
１２３ａ、１２３ｂ、２２３ｂ … 載置部
１２４ … 接続電極
１２５ … 外部電極
１２６、２２６ … ヒータ電極
１２７、２２７ … 配線電極
１２８、１２８ａ〜１２８ｄ、２２８、２２８ａ〜２２８ｄ … 第２層の貫通電極
１２９、１２９ａ〜１２９ｆ … 第３層の貫通電極
１３０ … リッド板
１３１ａ〜１３１ｄ、２３１ａ〜２３１ｄ … 第３層の＋Ｙ’軸側の面の電極パッド
１４０、１４０ａ、１４０ｂ、２４０ … 台座
１４１、１４３、２４１ … 第１ヒータパターン
１４１ａ、２４１ａ … 台座に形成される電極パッド
１４２ … 台座電極
１５０ … 温度センサ
１７１ … 封止材
１７２ … 導電性接着剤
２６１ … 第２ヒータパターン

Claims (8)

1. 所定の周波数で振動する水晶振動片と、
   水晶材料により形成され、上面に前記水晶振動片が載置され、加熱用ヒータとしての第１ヒータパターンが形成された台座と、
   複数のセラミック層からなり、温度センサ及び前記台座が載置されるキャビティを有するパッケージと、を備える水晶デバイス。
2. 前記水晶振動片は、一対の励振電極と、前記一対の励振電極からそれぞれ引き出される引出電極と、を有し、
   前記キャビティ内の底面には前記台座を載置する載置部が形成され、前記載置部の上面には、前記引出電極に電気的に接続される一対の接続電極と、前記第１ヒータパターンに電気的に接続される一対のヒータ電極と、が形成される請求項１に記載の水晶デバイス。
3. 前記キャビティの底面は、一対の長辺及び一対の短辺を有する矩形形状に形成され、
   前記載置部は、前記各短辺に沿って形成され、
   一方の前記短辺側に形成される前記載置部には前記接続電極が形成され、他方の前記短辺側に形成される前記載置部には前記ヒータ電極が形成される請求項２に記載の水晶デバイス。
4. 前記キャビティには、前記加熱用ヒータとして第２ヒータパターンが形成される請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の水晶デバイス。
5. 前記キャビティの底面は、一対の長辺及び一対の短辺を有する矩形形状に形成され、
   前記載置部が一方の前記短辺と前記一方の短辺及び他方の前記短辺の間とに形成され、前記温度センサが前記両載置部の間に配置され、前記第２ヒータパターンが前記他方の短辺側の前記載置部と前記他方の短辺との間に配置される請求項４に記載の水晶デバイス。
6. 前記第１ヒータパターンが、前記台座の上面及び下面にそれぞれ形成されている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の水晶デバイス。
7. 前記温度センサが、前記キャビティ内の温度を測定する温度測定回路及び前記測定された温度に基づいて前記加熱用ヒータの発熱を制御する温度制御回路を含む集積回路の一部として含まれる請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の水晶デバイス。
8. 前記集積回路が、前記水晶振動片を発振させる発振回路を含む請求項７に記載の水晶デバイス。
   
   

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