JP2019153850A - 発振器、電子機器および移動体 - Google Patents
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Abstract
【課題】振動素子が外部の温度の影響を受け難く、安定した温度特性を発揮することのできる発振器、電子機器および移動体を提供すること。【解決手段】発振器は、気密封止されている第1パッケージと、前記第1パッケージに収納され、気密封止されている第2パッケージと、前記第2パッケージに収納されている振動素子と、前記第2パッケージの外側に位置した状態で前記第1パッケージに収納され、前記振動素子と電気的に接続され、発振回路および温度補償回路を有する回路素子と、を有する。また、前記第1パッケージは、2つの主面と、一方の前記主面側に設けられた凹部と、を有するベースと、前記凹部の開口を塞ぐように前記ベースに接合されているリッドと、を有する。そして、前記回路素子は、前記ベースに取り付けられ、前記第2パッケージは、前記回路素子に取り付けられている。【選択図】図1
Description
本発明は、発振器、電子機器および移動体に関するものである。
従来から、水晶振動素子を利用した発振器が知られている。例えば、特許文献1に記載されている発振器は、基板と、基板の上面に並んで取り付けられた振動素子および回路素子と、振動素子および回路素子を覆って基板に接合された第1キャップと、第1キャップを覆って基板に接合された第2キャップと、を有する。
このような特許文献1の発振器では、上述したように、振動素子と回路素子とが基板に取り付けられているため、振動素子と回路素子とに外部からの熱が伝達され易い。すなわち、環境温度の影響を受け易く、振動素子および回路素子の温度が安定しない。そのため、例えば、特許文献1の発振器を温度補償型発振器として用いた場合、発振器の温度補償機能が低下するという課題があった。
本発明の適用例に係る発振器は、気密封止されている第1パッケージと、
前記第1パッケージに収納され、気密封止されている第2パッケージと、
前記第2パッケージに収納されている振動素子と、
前記第2パッケージの外側に位置した状態で前記第1パッケージに収納され、前記振動素子と電気的に接続され、発振回路および温度補償回路を有する回路素子と、を有し、
前記第1パッケージは、
2つの主面と、一方の前記主面側に設けられた凹部と、を有するベースと、
前記凹部の開口を塞ぐように前記ベースに接合されているリッドと、を有し、
前記回路素子は、前記ベースに取り付けられ、
前記第2パッケージは、前記回路素子に取り付けられていることを特徴とする。
前記第1パッケージに収納され、気密封止されている第2パッケージと、
前記第2パッケージに収納されている振動素子と、
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前記第1パッケージは、
2つの主面と、一方の前記主面側に設けられた凹部と、を有するベースと、
前記凹部の開口を塞ぐように前記ベースに接合されているリッドと、を有し、
前記回路素子は、前記ベースに取り付けられ、
前記第2パッケージは、前記回路素子に取り付けられていることを特徴とする。
本発明の適用例に係る発振器では、前記第1パッケージは、前記ベースの前記凹部内に臨んで配置されている第1内部端子と、前記ベースの他方の前記主面に配置され、前記第1内部端子と電気的に接続されている第1外部端子と、を有することが好ましい。
本発明の適用例に係る発振器では、前記回路素子と前記ベースとを接合すると共に、前記回路素子と前記第1内部端子とを電気的に接続している第1金属バンプを有することが好ましい。
本発明の適用例に係る発振器では、前記回路素子は、端子が配置された能動面を有し、前記能動面を前記第1内部端子側に向けて配置されていることが好ましい。
本発明の適用例に係る発振器では、前記回路素子と前記ベースとを接合する第1接合部材と、
前記回路素子と前記第1内部端子とを電気的に接続している第1ボンディングワイヤーと、を有することが好ましい。
前記回路素子と前記第1内部端子とを電気的に接続している第1ボンディングワイヤーと、を有することが好ましい。
本発明の適用例に係る発振器では、前記回路素子は、端子が配置された能動面を有し、前記能動面を前記第1内部端子と反対側に向けて配置されていることが好ましい。
本発明の適用例に係る発振器では、前記第2パッケージは、その外側に臨んで配置され、前記振動素子と電気的に接続されている第2外部端子を有することが好ましい。
本発明の適用例に係る発振器では、前記第2パッケージと前記回路素子とを接合すると共に、前記第2外部端子と前記回路素子とを電気的に接続している第2金属バンプを有することが好ましい。
本発明の適用例に係る発振器では、前記第2パッケージと前記回路素子とを接合する第2接合部材と、
前記第2外部端子と前記回路素子とを電気的に接続している第2ボンディングワイヤーと、を有することが好ましい。
前記第2外部端子と前記回路素子とを電気的に接続している第2ボンディングワイヤーと、を有することが好ましい。
本発明の適用例に係る発振器では、前記第2パッケージ内は、不活性ガスが充填されていることが好ましい。
本発明の適用例に係る発振器では、前記第1パッケージ内の圧力は、前記第2パッケージ内の圧力よりも低いことが好ましい。
本発明の適用例に係る発振器では、前記第1パッケージ内は、大気圧に対して減圧されていることが好ましい。
本発明の適用例に係る電子機器は、上記適用例の発振器を有することを特徴とする。
本発明の適用例に係る移動体は、上記適用例の発振器を有することを特徴とする。
以下、本発明の発振器、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
<第1実施形態>
まず、本発明の第1実施形態に係る発振器について説明する。
まず、本発明の第1実施形態に係る発振器について説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る発振器の断面図である。図2および図3は、それぞれ、図1に示す発振器が有する振動素子の平面図である。図4は、ATカット水晶基板と水晶の結晶軸との関係を説明する図である。図5は、図1に示す発振器が有する内側パッケージの内部を示す下面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図1中の上側を「上」とも言い、下側を「下」とも言う。また、以下では、説明の便宜上、図1を上側から見たときの平面視を単に「平面視」とも言う。
図1に示す発振器1は、クロック信号等の基準信号を生成する発振器であり、特に、温度補償水晶発振器(TCXO)である。このような発振器1は、振動素子3と、振動素子3を収納する内側パッケージ2(第2パッケージ)と、内側パッケージ2の外側に位置する回路素子4と、内側パッケージ2および回路素子4を収納する外側パッケージ5(第1パッケージ)と、を有している。そして、回路素子4が外側パッケージ5に固定されており、内側パッケージ2が回路素子4に固定されている。このように、振動素子3を内側パッケージ2と外側パッケージ5とで二重封止(ダブルシール)することにより、振動素子3に外部の熱が伝わり難くなり、振動素子3の温度変化を低減することができる。したがって、回路素子4による温度補償機能を高精度に発揮することができ、安定した温度特性を有する発振器1となる。以下、このような発振器1について詳細に説明する。
[外側パッケージ]
図1に示すように、外側パッケージ5は、上下方向に対向する上面515(一方の主面)および底面216(他方の主面)を有する偏平形状のベース51と、リッド52と、を有する。より詳しくは、外側パッケージ5は、上面515に開口する凹部511を有する箱状のベース51と、凹部511の開口を塞ぐように、ベース51の上面515に接合されたリッド52と、ベース51とリッド52との間に位置し、ベース51とリッド52とを接合するシールリング53と、を有する。
図1に示すように、外側パッケージ5は、上下方向に対向する上面515(一方の主面)および底面216(他方の主面)を有する偏平形状のベース51と、リッド52と、を有する。より詳しくは、外側パッケージ5は、上面515に開口する凹部511を有する箱状のベース51と、凹部511の開口を塞ぐように、ベース51の上面515に接合されたリッド52と、ベース51とリッド52との間に位置し、ベース51とリッド52とを接合するシールリング53と、を有する。
また、凹部511は、ベース51の上面515に開口する凹部511aと、凹部511aの底面に開口する凹部511bと、を有する。リッド52は、板状をなし、凹部511の開口を塞ぐようにしてベース51の上面515にシールリング53を介して接合されている。シールリング53は、枠状をなし、ベース51の上面515とリッド52との間に位置している。シールリング53は、金属材料で構成され、シールリング53が溶融することでベース51とリッド52とが気密的に接合されている。凹部511の開口がリッド52で塞がれることにより収納空間S1が形成され、この収納空間S1に回路素子4および内側パッケージ2が収納されている。
収納空間S1は、気密空間であり、例えば、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスで置換された減圧状態となっている。減圧状態としては、真空に近い程好ましく、例えば、10Pa以下とすることが好ましい。このように、収納空間S1を減圧状態とすることにより、収納空間S1内に生じる熱対流を低減することができる。そのため、外側パッケージ5の外部の熱が収納空間S1を介して内側パッケージ2に伝わり難くなり、その結果、振動素子3に外部の熱が伝わり難くなる。したがって、振動素子3および回路素子4の温度が安定する。さらには、振動素子3と回路素子4との温度差を小さく抑えることもできる。したがって、回路素子4が有する感温素子421によって振動素子3の温度を精度よく検知することができ、回路素子4による温度補償機能を高精度に発揮することができ、安定した温度特性を有する発振器1となる。ただし、収納空間S1の雰囲気は、特に限定されず、例えば、大気圧であってもよい。
ベース51の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、酸化アルミニウム等の各種セラミックスを用いることができる。この場合、セラミックシート(グリーンシート)の積層体を焼成することでベース51を製造することができる。また、リッド52の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、各種金属材料(合金を含む)を用いることができる。具体的には、リッド52は、ベース51の構成材料と線膨張係数が近似する部材であると良い。例えば、ベース51の構成材料を前述のようなセラミックスとした場合には、コバール等の合金とするのが好ましい。
また、凹部511aの底面には複数の内部端子513が配置されており、ベース51の底面516には複数の外部端子514が配置されている。各内部端子513は、ベース51内に形成された図示しない内部配線を介して対応する外部端子514と電気的に接続されている。なお、内部端子513および外部端子514の数としては、それぞれ、特に限定されず、例えば、回路素子4が有する端子44の数によって適宜設定することができる。
[回路素子]
図1に示すように、回路素子4は、複数の端子44が配置された能動面43を有しており、能動面43を下側(内部端子513側)に向けた状態で、収納空間S1に収納されている。また、回路素子4は、複数の金属バンプ55(第1金属バンプ)を介して凹部511aの底面に固定されている。また、各金属バンプ55は、端子44と内部端子513とを電気的に接続している。すなわち、複数の金属バンプ55によって、回路素子4と外側パッケージ5との機械的な固定と電気的な接続とが行われている。なお、金属バンプ55としては、例えば、金バンプ、銀バンプ、銅バンプ、はんだバンプ等を用いることができる。また、金属バンプ55の数としては、特に限定されず、内部端子513の数に合わせて適宜設定することができる。
図1に示すように、回路素子4は、複数の端子44が配置された能動面43を有しており、能動面43を下側(内部端子513側)に向けた状態で、収納空間S1に収納されている。また、回路素子4は、複数の金属バンプ55(第1金属バンプ)を介して凹部511aの底面に固定されている。また、各金属バンプ55は、端子44と内部端子513とを電気的に接続している。すなわち、複数の金属バンプ55によって、回路素子4と外側パッケージ5との機械的な固定と電気的な接続とが行われている。なお、金属バンプ55としては、例えば、金バンプ、銀バンプ、銅バンプ、はんだバンプ等を用いることができる。また、金属バンプ55の数としては、特に限定されず、内部端子513の数に合わせて適宜設定することができる。
ここで、金属バンプ55からは、実質的にアウトガスが生じないため、収納空間S1内の圧力をより低い状態に保つことができる(経時的な圧力の上昇を抑制することができる)。そのため、収納空間S1内に生じる熱対流を低減することができ、外部の熱による振動素子3の温度変動を効果的に低減することができる。ただし、回路素子4をベース51に固定する材料としては、金属バンプ55に限定されず、例えば、例えば、金ペースト、銀ペースト等の金属ペースト、導電性接着剤等を用いることもできる。
また、回路素子4は、振動素子3を発振させてクロック信号等の基準信号の周波数を生成する発振回路41と、発振回路41が生成する基準信号の周波数を振動素子3の温度に基づいて補正する温度補償回路42と、を有する。温度補償回路42は、例えば、振動素子3が持つ温度特性と逆の特性を持つ回路であり、広い温度範囲にわたって良好な温度特性を得られるようにするための回路である。温度補償回路42は、振動素子3の温度を検出する感温素子421を有し、感温素子421からの出力に基づいて基準信号の周波数を補正するようになっている。ここで、前述したように、回路素子4に内側パッケージ2が取り付けられているため、振動素子3と回路素子4との熱的な結合が改善され(熱的な結合が促され)、振動素子3と回路素子4との温度差をより小さく抑えることができる。そのため、感温素子421によって振動素子3の温度を精度よく検知することができ、回路素子4は、優れた温度補償機能を発揮することができる。
感温素子421としては、特に限定されないが、本実施形態ではPN接合のバンドギャップ電圧の温度依存性を利用した温度センサーを用いている。これにより、回路素子4に感温素子421を作り込み易くなると共に、精度よく振動素子3の温度を検出することができる。
[内側パッケージ]
図1に示すように、内側パッケージ2は、上下方向に対向する下面215および底面216を有する偏平形状のベース21と、リッド22と、を有する。より詳しくは、内側パッケージ2は、下面215に開口する凹部211を有する箱状のベース21と、凹部211の開口を塞ぐように、ベース21の下面215に接合されたリッド22と、ベース21とリッド22との間に位置し、ベース21とリッド22とを接合するシールリング23と、を有する。
図1に示すように、内側パッケージ2は、上下方向に対向する下面215および底面216を有する偏平形状のベース21と、リッド22と、を有する。より詳しくは、内側パッケージ2は、下面215に開口する凹部211を有する箱状のベース21と、凹部211の開口を塞ぐように、ベース21の下面215に接合されたリッド22と、ベース21とリッド22との間に位置し、ベース21とリッド22とを接合するシールリング23と、を有する。
また、凹部211は、ベース21の下面215に開口する凹部211aと、凹部211aの底面に開口する凹部211bと、を有する。リッド22は、板状をなし、凹部211の開口を塞ぐようにしてベース21の下面215にシールリング23を介して接合されている。シールリング23は、枠状をなし、ベース21の下面215とリッド22との間に位置している。シールリング23は、金属材料で構成され、シールリング23が溶融することでベース21とリッド22とが気密的に接合されている。このように、凹部211の開口がリッド22で塞がれることにより収納空間S2が形成され、この収納空間S2に振動素子3が収納されている。
収納空間S2は、気密空間であり、例えば、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが充填されている。これにより、収納空間S2の状態が安定するため、振動素子3の振動特性の安定化を図ることができる。ただし、収納空間S2の雰囲気としては、特に限定されず、例えば、減圧状態(好ましくは、より真空に近い状態。例えば、10Pa以下)となっていてもよい。
ベース21の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、酸化アルミニウム等の各種セラミックスを用いることができる。この場合、セラミックシート(グリーンシート)の積層体を焼成することでベース21を製造することができる。また、リッド22の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、各種金属材料(合金を含む)を用いることができる。具体的には、リッド22は、ベース21の構成材料と線膨張係数が近似する部材であると良い。例えば、ベース21の構成材料を前述のようなセラミックスとした場合には、コバール等の合金とするのが好ましい。
また、凹部211aの底面には複数の内部端子213が配置されており、ベース21の底面216には複数の外部端子514が配置されている。各内部端子513は、ベース21内に形成された図示しない内部配線を介して対応する外部端子214と電気的に接続されている。
このような内側パッケージ2は、ベース21の底面216(外部端子214が配置されている面)を上側に向けて、回路素子4の下側に位置した状態で収納空間S1に収納されている。そして、ベース21は、複数の金属バンプ25(第2金属バンプ)を介して回路素子4の能動面43に固定されている。また、複数の金属バンプ25は、外部端子214と回路素子4の端子44とを電気的に接続している。すなわち、複数の金属バンプ25によって、ベース21と回路素子4との機械的な固定と、外部端子214と回路素子4との電気的な接続と、が行われている。なお、金属バンプ25としては、例えば、金バンプ、銀バンプ、銅バンプ、はんだバンプ等を用いることができる。また、金属バンプ25の数としては、特に限定されず、例えば、内部端子513の数に合わせて適宜設定することができる。
ここで、金属バンプ25からは、実質的にアウトガスが生じないため、収納空間S1内の圧力をより低い状態に保つことができる(経時的な圧力の上昇を抑制することができる)。そのため、収納空間S1内に生じる熱対流を低減することができ、外部の熱による振動素子3の温度変動を効果的に低減することができる。ただし、内側パッケージ2を回路素子4に固定する材料としては、金属バンプ25に限定されず、例えば、金ペースト、銀ペースト等の金属ペースト、導電性接着剤等を用いることもできる。
[振動素子]
図1に示すように、振動素子3は、内側パッケージ2に収納されている。振動素子3は、図2および図3に示すように、振動基板31と、振動基板31に配置された電極32と、を有する。振動基板31は、圧電材料で構成されており、特に、本実施形態では水晶で構成されている。これにより、他の圧電材料と比較して優れた周波数温度特性を有する振動素子3が得られる。
図1に示すように、振動素子3は、内側パッケージ2に収納されている。振動素子3は、図2および図3に示すように、振動基板31と、振動基板31に配置された電極32と、を有する。振動基板31は、圧電材料で構成されており、特に、本実施形態では水晶で構成されている。これにより、他の圧電材料と比較して優れた周波数温度特性を有する振動素子3が得られる。
なお、圧電材料としては、水晶に限定されず、例えば、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、タンタル酸リチウム(LiTaO3)、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、四ホウ酸リチウム(Li2B4O7)、ランガサイト(La3Ga5SiO14)、ニオブ酸カリウム(KNbO3)、リン酸ガリウム(GaPO4)、ガリウム砒素(GaAs)、窒化アルミニウム(AlN)、酸化亜鉛(ZnO、Zn2O3)、チタン酸バリウム(BaTiO3)、チタン酸鉛(PbPO3)、ニオブ酸ナトリウムカリウム((K,Na)NbO3)、ビスマスフェライト(BiFeO3)、ニオブ酸ナトリウム(NaNbO3)、チタン酸ビスマス(Bi4Ti3O12)、チタン酸ビスマスナトリウム(Na0.5Bi0.5TiO3)等であってもよい。
振動基板31は、厚みすべり振動モードを有し、本実施形態では、ATカット水晶基板から形成されている。図4に示すように、ATカット水晶基板は、XZ面をX軸の回りに角度θ(=35°15’)回転させた平面に沿って切り出された「回転Yカット水晶基板」である。ATカット水晶基板は、三次の周波数温度特性を有するため、ATカット水晶基板から振動基板31を形成することで、優れた温度特性を有する振動素子3が得られる。なお、以下では、角度θに対応してX軸まわりに回転したY軸およびZ軸を、Y’軸およびZ’軸とする。すなわち、振動基板31は、Y’軸方向に厚みを有し、XZ’面方向に広がりを有する。
電極32は、振動基板31の下面に配置された励振電極321と、上面に励振電極321と対向して配置された励振電極322と、を有する。また、電極32は、振動基板31の上面に配置された一対のパッド電極323、324と、パッド電極323と励振電極321とを電気的に接続する配線325と、パッド電極324と励振電極322とを電気的に接続する配線326と、を有する。そして、励振電極321、322間に駆動信号(交番電圧)を印加することで、振動基板31が厚みすべり振動する。
このような振動素子3は、図5に示すように、一対の接合部材26を介して凹部211aの底面に固定されている。また、一方の接合部材26は、内部端子213とパッド電極323とを電気的に接続し、他方の接合部材26は、内部端子213とパッド電極324とを電気的に接続している。
接合部材26としては、導電性と接合性とを兼ね備えていれば、特に限定されず、例えば、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)等の金属材料、これら金属材料を含む合金(金ろう、銀ろう、銅ろう、半田等)、導電性接着剤(例えば、銀フィラー等の金属微粒子を分散させたポリイミド系の接着剤)等を用いることができる。
以上、振動素子3について説明したが、振動素子3の構成は、上述の構成に限定されない。例えば、振動素子3は、振動基板31の振動領域(励振電極321、322に挟まれた領域)がその周囲から突出したメサ型となっていてもよいし、逆に、振動領域がその周囲から凹没した逆メサ型となっていてもよい。また、振動基板31の周囲を研削するベベル加工や、上面および下面を凸曲面とするコンベックス加工が施されていてもよい。また、振動素子3としては、厚みすべり振動モードで振動するものに限定されず、例えば、複数の振動腕が面内方向に屈曲振動(音叉振動)するものであってもよいし、複数の振動腕が面外方向に屈曲振動(ウォーク振動)するものであってもよい。
以上、本実施形態の発振器1について説明した。このような発振器1は、前述したように、気密封止されている外側パッケージ5(第1パッケージ)と、外側パッケージ5に収納され、気密封止されている内側パッケージ2(第2パッケージ)と、内側パッケージ2に収納されている振動素子3と、内側パッケージ2の外側に位置した状態で外側パッケージ5に収納され、振動素子3と電気的に接続され、発振回路41および温度補償回路42を有する回路素子4と、を有する。また、外側パッケージ5は、2つの主面(上面515および底面516)と、上面515側に設けられた凹部511と、を有するベース51と、凹部511の開口を塞ぐようにベース51に接合されているリッド52と、を有する。そして、回路素子4は、ベース51に取り付けられ、内側パッケージ2は、回路素子4に取り付けられている。
このような構成によれば、外側パッケージ5から振動素子3までの熱の伝達経路を十分に長くすることができる。そのため、振動素子3に外部の熱が伝わり難くなり、外部の熱による振動素子3の温度変動を低減することができる。したがって、回路素子4による温度補償機能を高精度に発揮することができ、安定した温度特性を有する発振器1が得られる。特に、本実施形態では、外側パッケージ5と回路素子4とが金属バンプ55で接続され、回路素子4と内側パッケージ2とが金属バンプ25で接続されているため、上述した熱の伝達ルートを十分に小さく(細く)することができる。そのため、振動素子3に外部の熱がより伝わり難くなり、上述した効果をより顕著に発揮することができる。
また、前述したように、外側パッケージ5は、ベース51の凹部511内に臨んで配置されている内部端子513(第1内部端子)と、ベース51の下面(他方の主面)に配置され、内部端子513と電気的に接続されている外部端子514(第1外部端子)と、を有する。これにより、外側パッケージ5の内側から外側への電気的な引き出しが容易となり、外側パッケージ5の外側から回路素子4および振動素子3に容易に電気的な接続を行うことができる。
また、前述したように、発振器1は、回路素子4とベース51とを接合すると共に、回路素子4と内部端子513とを電気的に接続している金属バンプ55(第1金属バンプ)を有する。このように、金属バンプ55によって、機械的な接続と電気的な接続とを行うことで、発振器1の構成が簡単なものとなる。また、金属バンプ55からは、実質的にアウトガスが生じないため、収納空間S1内の圧力をより低い状態に保つことができる(経時的な圧力の上昇を抑制することができる)。そのため、収納空間S1内に生じる熱対流を低減することができ、外部の熱による振動素子3の温度変動を効果的に低減することができる。
また、前述したように、回路素子4は、端子44が配置された能動面43を有し、能動面43を内部端子513側に向けて配置されている。これにより、端子44と内部端子513とが対向し、金属バンプ55による端子44と内部端子513との電気的な接続を容易に行うことができる。
また、前述したように、内側パッケージ2は、その外側に臨んで配置され、振動素子3と電気的に接続されている外部端子214(第2外部端子)を有する。これにより、内側パッケージ2の外側から振動素子3に容易に電気的な接続を行うことができる。
また、前述したように、内側パッケージ2と回路素子4とを接合すると共に、外部端子214と回路素子4とを電気的に接続している金属バンプ25(第2金属バンプ)を有する。このように、金属バンプ25によって、機械的な接続と電気的な接続とを行うことで、発振器1の構成が簡単なものとなる。また、金属バンプ25からは、実質的にアウトガスが生じないため、収納空間S1内の圧力をより低い状態に保つことができる(経時的な圧力の上昇を抑制することができる)。そのため、収納空間S1内に生じる熱対流を低減することができ、外部の熱による振動素子3の温度変動を効果的に低減することができる。
また、前述したように、内側パッケージ2内は、不活性ガスが充填されている。これにより、内側パッケージ2内の雰囲気が安定し、振動素子3の振動特性の安定化を図ることができる。
また、前述したように、外側パッケージ5内の圧力は、内側パッケージ2内の圧力よりも低い。これにより、外側パッケージ5内で熱対流が起き難くなり、外部の熱が振動素子3に伝わり難くなる。特に、本実施形態では、外側パッケージ5内は、大気圧に対して減圧されている。これにより、外側パッケージ5内で熱対流がより起き難くなる。そのため、外部の熱が振動素子3により伝わり難くなる。
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係る発振器について説明する。
次に、本発明の第2実施形態に係る発振器について説明する。
図6は、本発明の第2実施形態に係る発振器の断面図である。図7は、図6に示す発振器の上面図である。
以下、第2実施形態の発振器について前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。第2実施形態の発振器は、主に、回路素子4の向きが異なること以外は、前述した第1実施形態の発振器と同様である。なお、図6および図7では、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。
図6に示すように、本実施形態の発振器1では、回路素子4は、能動面43を上側(内部端子513と反対側)に向けた状態で、収納空間S1に収納されている。また、回路素子4は、接合部材61(第1接合部材)を介して凹部511aの底面に固定されている。また、回路素子4の端子44とベース51の内部端子513とは、ボンディングワイヤーBW1(第1ボンディングワイヤー)を介して電気的に接続されている。接合部材61としては、特に限定されず、例えば、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤等の各種接着剤、はんだ、金ろう、銀ろう等を用いることができる。
また、内側パッケージ2は、接合部材62(第2接合部材)を介して回路素子4の下面(能動面43と表裏関係にある主面)に固定されている。また、図7に示すように、外部端子214は、回路素子4と重ならないように配置されている。そして、外部端子214と回路素子4の端子44とは、ボンディングワイヤーBW2(第2ボンディングワイヤー)を介して電気的に接続されている。接合部材62としては、特に限定されず、例えば、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤等の各種接着剤、はんだ、金ろう、銀ろう等を用いることができる。また、接合部材62は、接合部材61と同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。
以上のように、本実施形態の発振器1は、回路素子4とベース51とを接合する接合部材61(第1接合部材)と、回路素子4と内部端子513とを電気的に接続しているボンディングワイヤーBW1(第1ボンディングワイヤー)と、を有する。このような構成によれば、回路素子4とベース51との機械的な固定と、回路素子4と内部端子513との電気的な接続とを簡単に行うことができる。
また、前述したように、回路素子4は、端子44が配置された能動面43を有し、能動面43を内部端子513と反対側に向けて配置されている。これにより、端子44と内部端子513とが共に上側を向いて配置されるため、ボンディングワイヤーBW1によるこれらの電気的な接続を容易に行うことができる。
また、前述したように、本実施形態の発振器1は、内側パッケージ2と回路素子4とを接合する接合部材62(第2接合部材)と、外部端子214と回路素子4とを電気的に接続しているボンディングワイヤーBW2(第2ボンディングワイヤー)と、を有する。このような構成によれば、内側パッケージ2と回路素子4との機械的な固定と、外部端子214と回路素子4との電気的な接続とを簡単に行うことができる。
このような第2実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態に係る発振器について説明する。
次に、本発明の第3実施形態に係る発振器について説明する。
図8は、本発明の第3実施形態に係る発振器の断面図である。
以下、第3実施形態の発振器について前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。第3実施形態の発振器は、主に、収納空間内での回路素子と内側パッケージの配置が異なること以外は、前述した第1実施形態の発振器と同様である。なお、図8では、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。
図8に示すように、本実施形態の発振器1では、回路素子4の上面に内側パッケージ2が取り付けられている。また、回路素子4は、4つの金属バンプ55を介して凹部511の底面に固定されている。また、各金属バンプ55は、回路素子4の下面に配置された端子44と内部端子513とを電気的に接続している。また、内側パッケージ2は、2つの金属バンプ25を介して回路素子4の上面に固定されている。また、各金属バンプ25は、外部端子214と回路素子4の上面に配置された端子44とを電気的に接続している。
このような第2実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態に係る発振器について説明する。
次に、本発明の第4実施形態に係る発振器について説明する。
図9は、本発明の第4実施形態に係る発振器の断面図である。
以下、第4実施形態の発振器について前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。第4実施形態の発振器は、主に、収納空間内での回路素子と内側パッケージの配置が異なること以外は、前述した第1実施形態の発振器と同様である。なお、図9では、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。
図9に示すように、本実施形態の発振器1では、ベース51の凹部511は、ベース51の上面に開放する凹部511aと、凹部511aの底面に開放する凹部511bと、凹部511bの底面に開放する凹部511cと、を有する。そして、凹部511aの底面に内部端子513が配置されている。
また、回路素子4は、能動面43を上側に向けた状態で、収納空間S1に収納されている。また、回路素子4は、接合部材61を介して凹部511bの底面に固定されている。また、回路素子4の端子44とベース51の内部端子513とは、ボンディングワイヤーBW1を介して電気的に接続されている。接合部材61としては、特に限定されず、例えば、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤等の各種接着剤、はんだ、金ろう、銀ろう等を用いることができる。
また、内側パッケージ2は、2つの金属バンプ25を介して回路素子4の能動面43に固定されている。また、各金属バンプ25は、外部端子214と端子44とを電気的に接続している。
このような第4実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
<第5実施形態>
次に、本発明の第5実施形態に係る電子機器について説明する。
次に、本発明の第5実施形態に係る電子機器について説明する。
図10は、本発明の第5実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
図10に示すモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューター1100は、本発明の発振器を備える電子機器を適用したものである。この図において、パーソナルコンピューター1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示部1108を備えた表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。また、パーソナルコンピューター1100には、例えば、発振器として用いられる発振器1が内蔵されている。
このようなパーソナルコンピューター1100(電子機器)は、発振器1を有する。そのため、前述した発振器1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
<第6実施形態>
次に、本発明の第6実施形態に係る電子機器について説明する。
次に、本発明の第6実施形態に係る電子機器について説明する。
図11は、本発明の第6実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
図11に示す携帯電話機1200(PHSも含む)は、本発明の発振器を備える電子機器を適用したものである。携帯電話機1200は、アンテナ(図示せず)、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206を備え、操作ボタン1202と受話口1204との間には、表示部1208が配置されている。また、携帯電話機1200には、例えば、発振器として用いられる発振器1が内蔵されている。
このような携帯電話機1200(電子機器)は、発振器1を有する。そのため、前述した発振器1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
<第7実施形態>
次に、本発明の第7実施形態に係る電子機器について説明する。
次に、本発明の第7実施形態に係る電子機器について説明する。
図12は、本発明の第7実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
図12に示すデジタルスチールカメラ1300は、本発明の発振器を備える電子機器を適用したものである。ケース(ボディー)1302の背面には表示部1310が設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部1310は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース1302の正面側(図中裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCDなどを含む受光ユニット1304が設けられている。そして、撮影者が表示部1310に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン1306を押すと、その時点におけるCCDの撮像信号が、メモリー1308に転送・格納される。また、デジタルスチールカメラ1300には、発振器として用いられる発振器1が内蔵されている。
このようなデジタルスチールカメラ1300(電子機器)は、発振器1を有する。そのため、前述した発振器1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
なお、本発明の電子機器は、前述したパーソナルコンピューター、携帯電話機およびデジタルスチールカメラの他にも、例えば、スマートフォン、タブレット端末、時計(スマートウォッチを含む)、インクジェット式吐出装置(例えばインクジェットプリンタ)、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、HMD(ヘッドマウントディスプレイ)等のウェアラブル端末、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、POS端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、移動体端末基地局用機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシミュレーター、ネットワークサーバー等に適用することができる。
<第8実施形態>
次に、本発明の第8実施形態に係る移動体について説明する。
次に、本発明の第8実施形態に係る移動体について説明する。
図13は、本発明の第8実施形態に係る移動体を示す斜視図である。
図13に示す自動車1500は、本発明の発振器を備える移動体を適用した自動車である。自動車1500には、例えば、発振器として用いられる発振器1が内蔵されている。発振器1は、例えば、キーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム(ABS)、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム(TPMS:Tire Pressure Monitoring System)、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム等の電子制御ユニット(ECU:electronic control unit)に広く適用できる。
このような自動車1500(移動体)は、発振器1を有する。そのため、前述した発振器1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
なお、移動体としては、自動車1500に限定されず、例えば、飛行機、船舶、AGV(無人搬送車)、二足歩行ロボット、ドローン等の無人飛行機等にも適用することができる。
以上、本発明の発振器、電子機器および移動体を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。
また、前述した実施形態では、内側パッケージ2がベース21とリッド22とで構成されているが、内側パッケージ2としては、これに限定されない。例えば、図14に示すように、内側パッケージ2は、下側基板27と、上側基板28と、下側基板27と上側基板28とに挟まれた中間基板29と、を有し、中間基板29に振動素子3が作り込まれている構成となっていてもよい。この場合、中間基板29は、枠状をなし、下側基板27および上側基板28に挟み込まれた枠状部291と、枠状部291の内側に形成された圧電素子3と、枠状部291と圧電素子3とを接続する接続部292と、を有する構成とすることができる。なお、下側基板27、上側基板28および中間基板29は、それぞれ、水晶基板から形成することができる。
1…発振器、2…内側パッケージ、21…ベース、211、211a、211b…凹部、213…内部端子、214…外部端子、215…下面、216…底面、22…リッド、23…シールリング、25…金属バンプ、26…接合部材、27…下側基板、28…上側基板、29…中間基板、291…枠状部、292…接続部、3…振動素子、31…振動基板、32…電極、321、322…励振電極、323、324…パッド電極、325、326…配線、4…回路素子、41…発振回路、42…温度補償回路、421…感温素子、43…能動面、44…端子、5…外側パッケージ、51…ベース、511、511a、511b、511c…凹部、513…内部端子、514…外部端子、515…上面、516…底面、52…リッド、53…シールリング、55…金属バンプ、61、62…接合部材、1100…パーソナルコンピューター、1102…キーボード、1104…本体部、1106…表示ユニット、1108…表示部、1200…携帯電話機、1202…操作ボタン、1204…受話口、1206…送話口、1208…表示部、1300…デジタルスチールカメラ、1302…ケース、1304…受光ユニット、1306…シャッターボタン、1308…メモリー、1310…表示部、1500…自動車、BW1、BW2…ボンディングワイヤー、S1、S2…収納空間、θ…角度
Claims (14)
- 気密封止されている第1パッケージと、
前記第1パッケージに収納され、気密封止されている第2パッケージと、
前記第2パッケージに収納されている振動素子と、
前記第2パッケージの外側に位置した状態で前記第1パッケージに収納され、前記振動素子と電気的に接続され、発振回路および温度補償回路を有する回路素子と、を有し、
前記第1パッケージは、
2つの主面と、一方の前記主面側に設けられた凹部と、を有するベースと、
前記凹部の開口を塞ぐように前記ベースに接合されているリッドと、を有し、
前記回路素子は、前記ベースに取り付けられ、
前記第2パッケージは、前記回路素子に取り付けられていることを特徴とする発振器。 - 前記第1パッケージは、前記ベースの前記凹部内に臨んで配置されている第1内部端子と、前記ベースの他方の前記主面に配置され、前記第1内部端子と電気的に接続されている第1外部端子と、を有する請求項1に記載の発振器。
- 前記回路素子と前記ベースとを接合すると共に、前記回路素子と前記第1内部端子とを電気的に接続している第1金属バンプを有する請求項2に記載の発振器。
- 前記回路素子は、端子が配置された能動面を有し、前記能動面を前記第1内部端子側に向けて配置されている請求項3に記載の発振器。
- 前記回路素子と前記ベースとを接合する第1接合部材と、
前記回路素子と前記第1内部端子とを電気的に接続している第1ボンディングワイヤーと、を有する請求項2に記載の発振器。 - 前記回路素子は、端子が配置された能動面を有し、前記能動面を前記第1内部端子と反対側に向けて配置されている請求項5に記載の発振器。
- 前記第2パッケージは、その外側に臨んで配置され、前記振動素子と電気的に接続されている第2外部端子を有する請求項1ないし6のいずれか1項に記載の発振器。
- 前記第2パッケージと前記回路素子とを接合すると共に、前記第2外部端子と前記回路素子とを電気的に接続している第2金属バンプを有する請求項7に記載の発振器。
- 前記第2パッケージと前記回路素子とを接合する第2接合部材と、
前記第2外部端子と前記回路素子とを電気的に接続している第2ボンディングワイヤーと、を有する請求項7に記載の発振器。 - 前記第2パッケージ内は、不活性ガスが充填されている請求項1ないし8のいずれか1項に記載の発振器。
- 前記第1パッケージ内の圧力は、前記第2パッケージ内の圧力よりも低い請求項1ないし10のいずれか1項に記載の発振器。
- 前記第1パッケージ内は、大気圧に対して減圧されている請求項11に記載の発振器。
- 請求項1ないし12のいずれか1項に記載の発振器を有することを特徴とする電子機器。
- 請求項1ないし12のいずれか1項に記載の発振器を有することを特徴とする移動体。
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