JP2019153851A - 発振器、電子機器および移動体 - Google Patents

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oscillator
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直久 小幡
Naohisa Obata
直久 小幡
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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、振動素子と、前記振動素子を収納し、気密封止された第１パッケージと、第１パッケージの外側に位置し、振動素子と電気的に接続された回路素子と、第１パッケージおよび回路素子を収納し、減圧封止された第２パッケージと、を有する。また、第１パッケージは、第１凹部を有する第１ベースと、第１凹部の開口を塞ぐように前記第１ベースに接合された第１リッドと、を有し、第２パッケージは、第２凹部を有する第２ベースと、第２凹部の開口を塞ぐように第２ベースに接合された第２リッドと、を有する。そして、回路素子は、第１ベースに取り付けられており、第１ベースは、第２ベース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。
国際公開第２０１７／１１０７２７号
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、振動素子と、
前記振動素子を収納し、気密封止されている第１パッケージと、
前記第１パッケージの外側に位置し、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、
前記第１パッケージおよび前記回路素子を収納し、減圧封止されている第２パッケージと、を有し、
前記第１パッケージは、
２つの第１主面と、一方の前記第１主面側に設けられた第１凹部と、を有する第１ベースと、
前記第１凹部の開口を塞ぐように前記第１ベースに接合されている第１リッドと、を有し、
前記第２パッケージは、
２つの第２主面と、一方の前記第２主面側に設けられた第２凹部と、を有する第２ベースと、
前記第２凹部の開口を塞ぐように前記第２ベースに接合されている第２リッドと、を有し、
前記回路素子は、前記第１ベースに取り付けられており、
前記第１ベースは、前記第２ベースに取り付けられていることを特徴とする発振器。
本発明の適用例に係る発振器では、前記回路素子と前記第１ベースとを接合すると共に、前記回路素子と前記第１パッケージ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、前記回路素子と前記第１ベースとを接合する接合部材と、
前記回路素子と前記第１パッケージとを電気的に接続している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パッケージは、
前記第２凹部内に臨んで配置されている内部端子と、
前記第２ベースの他方の前記第２主面に配置され、前記内部端子と電気的に接続されている外部端子と、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、前記第１ベースと前記第２ベースとを接合すると共に、前記第１パッケージと前記内部端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、前記回路素子は、前記第２凹部の底面と前記第１ベースとの間に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凹部は、第１の第２凹部と、前記第１の第２凹部の底面に開放する第２の第２凹部と、を有し、
前記第１の第２凹部の底面に前記第１ベースが取り付けられており、
前記第１ベースと前記第２の第２凹部の底面との間に前記回路素子が位置し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。
本発明の第１実施形態に係る発振器の断面図である。 図１に示す発振器が有する振動素子の平面図である。 図１に示す発振器が有する振動素子の平面図である。 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１に示す発振器が有する内側パッケージの内部を示す上面図である。 本発明の第２実施形態に係る発振器の断面図である。 本発明の第３実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。 本発明の第４実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。 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。 本発明の第６実施形態に係る移動体を示す斜視図である。
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。
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上面図である。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１パッケージ）と、内側パッケージ２の外壁に取り付けられた回路素子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２パッケージ）と、を有する。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、断熱性が高まり、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（一方の第２主面）および底面５１６（他方の第２主面）を有する偏平形状のベース５１（第２ベース）と、リッド５２（第２リッド）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（第１の第２凹部）と、凹部５１１ａの底面に開口する凹部５１１ｂ（第２の第２凹部）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Ｓ２が形成され、この収納空間Ｓ２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以下とすることがより好ましい。このように、収納空間Ｓ２を減圧状態とすることで、収納空間Ｓ２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Ｓ２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および回路素子４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Ｓ２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、内側パッケージ２が有する外部端子２１４の数によって適宜設定することができる。
［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上面２１７（一方の第１主面）および底面２１６（他方の第１主面）を有する偏平形状のベース２１（第１ベース）と、リッド２２（第２リッド）と、を有する。より詳しくは、内側パッケージ２は、上面２１７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の上面２１７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の上面２１７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の上面２１７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の上面２１７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Ｓ１が形成され、この収納空間Ｓ１に振動素子３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が充填されている。これにより、収納空間Ｓ１の状態が安定し、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、収納空間Ｓ１に熱対流が生じ、これにより、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。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、減圧状態であってもよい。減圧状態の場合は、より真空に近い状態（例えば、１０Ｐａ以下）となっていていることが好ましい。
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２１４、２１５が配置されている。なお、外部端子２１４、２１５のうち、複数の外部端子２１４は、外側パッケージ５との電気的な接続を行うための端子であり、複数の外部端子２１５は、回路素子４との電気的な接続を行うための端子である。なお、各外部端子２１５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内部端子２１３または外部端子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、２１５が配置されている面）を下側に向けた状態で収納空間Ｓ２に収納されている。そして、ベース２１は、複数の金属バンプ５５（第２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、複数の金属バンプ５５は、内側パッケージ２の外部端子２１４と外側パッケージ５の内部端子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、内側パッケージ２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、特に限定されず、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、外部端子２１４や内部端子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Ｓ２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Ｓ２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を外側パッケージ５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、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、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の上面に配置された励振電極３２１と、下面に励振電極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の下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、金バンプ、銀バンプ、銅バンプ、はんだバンプ等の各種金属バンプ、ポリイミド系、エポキシ系、シリコーン系、アクリル系の各種接着剤に銀フィラー等の導電性フィラーを分散させた導電性接着剤等を用いることができる。ただし、これらの中でも、接合部材２６としては、導電性接着剤を用いることが好ましい。これにより、接合部材２６が比較的柔らかいものとなり、振動素子３の振動漏れを低減することができる。
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。
［回路素子］
図１に示すように、回路素子４は、収納空間Ｓ２に収納されている。また、回路素子４は、凹部５１１ｂの底面と内側パッケージ２との間に位置している。また、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、能動面４３を上側に向けた状態で配置されている。また、回路素子４は、複数の金属バンプ２５（第１金属バンプ）を介して内側パッケージ２のベース２１の底面２１６に固定されている。また、各金属バンプ２５は、端子４４と外部端子２１５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、回路素子４と内側パッケージ２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２５としては、特に限定されず、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、回路素子４の端子４４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Ｓ２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Ｓ２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を内側パッケージ２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。
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、振動素子３と回路素子４とが共にベース２１に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。
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、振動素子３と、振動素子３を収納し、気密封止されている内側パッケージ２（第１パッケージ）と、内側パッケージ２の外側に位置し、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、内側パッケージ２および回路素子４を収納し、減圧封止されている外側パッケージ５と、を有する。また、内側パッケージ２（第１パッケージ）は、２つの第１主面（上面２１７および底面２１６）と、上面２１７側に設けられた凹部２１１（第１凹部）と、を有するベース２１（第１ベース）と、凹部２１１の開口を塞ぐようにベース２１に接合されているリッド２２（第１リッド）と、を有し、外側パッケージ５（第２パッケージ）は、２つの第２主面（上面５１５および底面５１６）と、上面５１５側に設けられた第２凹部５１１と、を有するベース５１（第２ベース）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（第２リッド）と、を有する。そして、回路素子４は、ベース２１に取り付けられており、ベース２１は、ベース５１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および内側パッケージ２を介して外部の熱が振動素子３まで伝達するため、外部から振動素子３までの熱の伝達経路を十分に長くすることができる。さらには、外側パッケージ５内が減圧されているため、外側パッケージ５内に生じる熱対流を低減することができ、熱伝導以外の熱伝達を抑制することができる。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。
さらには、回路素子４と振動素子３とが共に内側パッケージ２に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る。
以上の効果により、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、内側パッケージ２と外側パッケージ５とが金属バンプ５５で接続されているため、外側パッケージ５から内側パッケージ２への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、発振器１は、回路素子４とベース２１とを接合すると共に、回路素子４と内側パッケージ２とを電気的に接続している金属バンプ２５（第１金属バンプ）を有する。このように、金属バンプ２５によって、回路素子４と内側パッケージ２との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Ｓ２内の圧力をより低い状態に保つことができる。そのため、収納空間Ｓ２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、外側パッケージ５は、凹部５１１内に臨んで配置されている内部端子５１３と、ベース５１の底面５１６（他方の第２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、ベース２１とベース５１とを接合すると共に、内側パッケージ２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２金属バンプ）を有する。このように、金属バンプ５５によって、内側パッケージ２と外側パッケージ５との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Ｓ２内の圧力をより低い状態に保つことができる。そのため、収納空間Ｓ２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、凹部５１１の底面とベース２１との間に配置されている。回路素子４をこのような配置とすることで、発振器１の低背化を図ることができる。特に、本実施形態では、凹部５１１は、凹部５１１ａ（第１の第２凹部）と、凹部５１１ａの底面に開放する凹部５１１ｂ（第２の第２凹部）と、を有する。そして、凹部５１１ａの底面にベース２１が取り付けられており、ベース２１と凹部５１１ｂの底面との間に回路素子４が位置している。このように、ベース２１を凹部５１１ａの底面に配置することで、その下方に、回路素子４を配置可能な凹部５１１ｂからなる空間を形成することができる。そのため、回路素子４をベース２１と凹部５１１の底面との間に配置し易くなる。
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、内側パッケージ２内に熱対流が生じ、これにより、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、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。
なお、発振器１の構成としては、本実施形態の構成に限定されない。例えば、本実施形態では、回路素子４の全体がベース２１の底面２１７（第１パッケージ２外）に配置されているが、回路素子４の少なくとも一部がベース２１の底面２１７に配置されていればよい。より具体的には、例えば、サーミスタ等からなる感温素子４２１が回路素子４から分離して設けられており、この感温素子４２１が第１パッケージ２内に配置されていてもよい。また、例えば、回路素子４が発振回路４１と温度補償回路４２とに分離しており、温度補償回路４２をベース２１の底面２１７に配置し、発振回路４１を別の場所（例えば、内側パッケージ２内）に配置してもよいし、その逆であってもよい。
＜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。
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。
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を下側（凹部５１１ｂの底面側）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を介して内側パッケージ２のベース２１の底面に固定されている。また、回路素子４の端子４４と内側パッケージ２の外部端子２１４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、銀ろう等の各種金属ペーストを用いることができる。ただし、接合部材６１としては、金属ペーストを用いることが好ましい。金属ペーストからは、実質的にアウトガスが生じないため、収納空間Ｓ２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Ｓ２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。
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２１とを接合する接合部材６１と、回路素子４と内側パッケージ２とを電気的に接続しているボンディングワイヤーＢＷ１と、を有する。このような構成によれば、回路素子４と内側パッケージ２との機械的な固定と、回路素子４と内側パッケージ２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実施形態に係る電子機器について説明する。
図７は、本発明の第３実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
図７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４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係る電子機器について説明する。
図８は、本発明の第４実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
図８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。
図９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９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６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態に係る移動体について説明する。
図１０は、本発明の第６実施形態に係る移動体を示す斜視図である。
図１０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。
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、２１５…外部端子、２１６…底面、２１７…上面、２２…リッド、２３…シールリング、２５…金属バンプ、２６…接合部材、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…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…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…ボンディングワイヤー、Ｓ１、Ｓ２…収納空間、θ…角度

Claims (10)

  1. 振動素子と、
    前記振動素子を収納し、気密封止されている第１パッケージと、
    前記第１パッケージの外側に位置し、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、
    前記第１パッケージおよび前記回路素子を収納し、減圧封止されている第２パッケージと、を有し、
    前記第１パッケージは、
    ２つの第１主面と、一方の前記第１主面側に設けられた第１凹部と、を有する第１ベースと、
    前記第１凹部の開口を塞ぐように前記第１ベースに接合されている第１リッドと、を有し、
    前記第２パッケージは、
    ２つの第２主面と、一方の前記第２主面側に設けられた第２凹部と、を有する第２ベースと、
    前記第２凹部の開口を塞ぐように前記第２ベースに接合されている第２リッドと、を有し、
    前記回路素子は、前記第１ベースに取り付けられており、
    前記第１ベースは、前記第２ベースに取り付けられていることを特徴とする発振器。
  2. 前記回路素子と前記第１ベースとを接合すると共に、前記回路素子と前記第１パッケージ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１に記載の発振器。
  3. 前記回路素子と前記第１ベースとを接合する接合部材と、
    前記回路素子と前記第１パッケージとを電気的に接続しているボンディングワイヤーと、を有する請求項１に記載の発振器。
  4. 前記第２パッケージは、
    前記第２凹部内に臨んで配置されている内部端子と、
    前記第２ベースの他方の前記第２主面に配置され、前記内部端子と電気的に接続されている外部端子と、を有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発振器。
  5. 前記第１ベースと前記第２ベースとを接合すると共に、前記第１パッケージと前記内部端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４に記載の発振器。
  6. 前記回路素子は、前記第２凹部の底面と前記第１ベースとの間に配置されている請求項４または５に記載の発振器。
  7. 前記第２凹部は、第１の第２凹部と、前記第１の第２凹部の底面に開放する第２の第２凹部と、を有し、
    前記第１の第２凹部の底面に前記第１ベースが取り付けられており、
    前記第１ベースと前記第２の第２凹部の底面との間に前記回路素子が位置している請求項６に記載の発振器。
  8. 前記第１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７のいずれか１項に記載の発振器。
  9. 請求項１ないし８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。
  10. 請求項１ないし８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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