JP2021158644A - 恒温槽型圧電発振器 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電振動子、発振器ＩＣ等の特性のゆらぎを抑制して、発振周波数の安定化を図ることが可能な恒温槽型圧電発振器を提供する。【解決手段】水晶振動子５０、発振器ＩＣ５１、薄膜ヒータおよびヒータＩＣ５２を有するコア部５を備えた恒温槽型圧電発振器１では、コア部５は、上下２枚の薄膜ヒータ５６ａ，５６ｂを備えており、上下の薄膜ヒータ５６ａ，５６ｂの間に、水晶振動子５０、発振器ＩＣ５１、およびヒータＩＣ５２が挟まれた構成になっている。【選択図】図２

Description

本発明は、恒温槽型圧電発振器に関する。

水晶振動子等の圧電振動子は、固有の周波数温度特性に基づいて、温度に応じて振動周波数が変化する。そこで、圧電振動子の周囲の温度を一定に保つために、恒温槽内に圧電振動子を封入した恒温槽型圧電発振器（Ｏｖｅｎ−Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｘｔａｌ（ｃｒｙｓｔａｌ） Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ：以下、「ＯＣＸＯ」とも言う。）が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第６３７６６８１号公報

しかしながら、圧電振動子、発振器ＩＣ等は温度特性が大きいため、恒温槽内に圧電振動子、発振器ＩＣ等を封入したとしても、外部の温度変化によって、圧電振動子、発振器ＩＣ等の特性が僅かにゆらぐ可能性がある。このため、これに起因して、ＯＣＸＯの発振周波数が不安定になることが懸念される。

本発明は上述したような実情を考慮してなされたもので、圧電振動子、発振器ＩＣ等の特性のゆらぎを抑制して、発振周波数の安定化を図ることが可能な恒温槽型圧電発振器を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、圧電振動子、発振器ＩＣ、ヒータ基板、およびヒータＩＣを有するコア部を備えた恒温槽型圧電発振器であって、前記コア部は、上下２枚の前記ヒータ基板を備えており、前記上下のヒータ基板の間に、前記圧電振動子、前記発振器ＩＣ、および前記ヒータＩＣが挟まれた構成になっていることを特徴とする。

上記構成によれば、コア部の各構成部品（圧電振動子、発振器ＩＣ、およびヒータＩＣ）の温度を、上下のヒータ基板の加熱温度（例えば９０℃）に略一致させることができ、コア部の各構成部品の温度を略一定の温度（ヒータ基板の加熱温度）に維持することができる。これにより、温度特性の大きい圧電振動子、発振器ＩＣ、およびヒータＩＣの特性が、外部の温度変化によってゆらぐことを抑制でき、ＯＣＸＯの発振周波数の安定化を図ることができる。

上記構成において、前記上下のヒータ基板のうち上側のヒータ基板が、前記圧電振動子、前記発振器ＩＣ、および前記ヒータＩＣの上方を覆うように配置されており、前記上下のヒータ基板のうち下側のヒータ基板が、前記圧電振動子、前記発振器ＩＣ、および前記ヒータＩＣの下方を覆うように配置されていることが好ましい。

上記構成によれば、このような上下のヒータ基板の配置構成によって、コア部の各構成部品の温度を略一定の温度（ヒータ基板の加熱温度）に効率的に維持することができ、ＯＣＸＯの発振周波数の安定化を図ることができる。

上記構成において、前記コア部は、複数のコンデンサを有しており、前記複数のコンデンサのうち、少なくとも１つのコンデンサが、前記上下のヒータ基板の間に挟まれていることが好ましい。

上記構成によれば、コンデンサの特性が外部の温度変化によってゆらぐことを抑制でき、ＯＣＸＯの発振周波数の安定化を図ることができる。

上記構成において、前記上下のヒータ基板は、基材の表面に抵抗膜が蒸着された構成になっていることが好ましい。

上記構成によれば、ヒータ基板として、上述のような薄膜型のものを用いることで、コア部の低背化および小型化を図ることができる。これにより、コア部の熱容量を小さくすることができ、ＯＣＸＯによる高精度な温度調整を行うことが可能になる。

上記構成において、前記圧電振動子が、ガラスまたは水晶からなる第１、第２封止部材と、水晶からなり両主面に励振電極が形成された振動部を有する圧電振動板とを備え、前記第１封止部材と前記第２封止部材とが、前記圧電振動板を介して積層して接合され、内部に配された前記圧電振動板の前記振動部が気密封止される構成になっていることが好ましい。

上記構成によれば、圧電振動子として、上述のような低背化が可能なサンドイッチ構造のものを用いることで、コア部の低背化および小型化を図ることができる。これにより、コア部の熱容量を小さくすることができ、ＯＣＸＯによる高精度な温度調整を行うことが可能になる。

本発明によれば、コア部の各構成部品（圧電振動子、発振器ＩＣ、およびヒータＩＣ）の温度を、上下のヒータ基板の加熱温度に略一致させることができ、コア部の各構成部品の温度を略一定の温度に維持することができる。これにより、温度特性の大きい圧電振動子、発振器ＩＣ、およびヒータＩＣの特性が、外部の温度変化によってゆらぐことを抑制でき、ＯＣＸＯの発振周波数の安定化を図ることができる。

図１は、本実施の形態にかかるＯＣＸＯの概略構成を示す断面図である。 図２は、図１のＯＣＸＯのコア部の概略構成を示す断面図である。 図３は、図２のコア部を示す平面図である。 図４は、図２のコア部の水晶発振器の各構成を模式的に示した概略構成図である。 図５は、図４の水晶発振器の第１封止部材の第１主面側の概略平面図である。 図６は、図４の水晶発振器の第１封止部材の第２主面側の概略平面図である。 図７は、図４の水晶発振器の水晶振動板の第１主面側の概略平面図である。 図８は、図４の水晶発振器の水晶振動板の第２主面側の概略平面図である。 図９は、図４の水晶発振器の第２封止部材の第１主面側の概略平面図である。 図１０は、図４の水晶発振器の第２封止部材の第２主面側の概略平面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

本実施の形態にかかるＯＣＸＯ１は、図１に示すように、セラミック製等で略直方体のパッケージ（筐体）２の内部にコア部５が配置され、リッド３によって気密封止された構造とされている。パッケージ２には、上方が開口された凹部２ａが形成されており、凹部２ａの内部にコア部５が気密状態で封入されている。凹部２ａを囲う周壁部２ｂの上面には、リッド３が封止材８によって固定されており、パッケージ２の内部が密封状態になっている。封止材８としては、例えばＡｕ−Ｓｕ合金や、はんだ等の金属系封止材が好適に用いられるが、低融点ガラス等の封止材を用いてもよい。パッケージ２の内部空間は、真空、または低圧の窒素やアルゴン等の熱伝導率が低い雰囲気であることが好ましい。

パッケージ２の周壁部２ｂの内壁面には、接続端子（図示省略）の並びに沿った段差部２ｃが形成されており、段差部２ｃに形成された接続端子に、板状のインターポーザ４を介してコア部５が接続されている。詳細には、段差部２ｃの段差面上に形成された接続端子が、導電性接着剤７を介してインターポーザ４の上面（図１では下側の面）４ａに形成された接続端子に接続されている。また、コア部５の底面（図１では上側の面）５ａに形成された外部端子（図示省略）が、導電性接着剤６を介してインターポーザ４の上面４ａに形成された接続端子に接続されている。コア部５の底面５ａの外部端子は、コア部５の底面５ａのうち、後述する金属配線５４ａが形成されていない領域に形成されている。導電性接着剤６，７としては、例えばポリイミド系接着剤、エポキシ系接着剤等が用いられる。

インターポーザ４は、パッケージ２の対向する一対の段差部２ｃ，２ｃ間に架け渡されるように配置されており、コア部５は、一対の段差部２ｃ，２ｃの間の空間に収容されるように配置されている。コア部５の頂面（図１では下側の面）５ｂと、パッケージ２の凹部２ａの底面２ｄとの間には、隙間が設けられている。このように、コア部５は、図２に示す状態から上下反転された状態でインターポーザ４に固定されており、さらに、このコア部５が、インターポーザ４によってパッケージ２の内部に宙吊りされた状態で支持されている。

次に、コア部５について、図２、図３を参照して説明する。図２では、コア部５の底面５ａが下側に配置され、コア部５の頂面５ｂが上側に配置された状態（図１に対し、上下反転された状態）を図示している。

コア部５は、水晶振動子５０、発振器ＩＣ５１、ヒータＩＣ５２、チップコンデンサ（バイパスコンデンサ）５３ａ〜５３ｃなど、ＯＣＸＯ１で使用される各種電子部品をパッケージングしたものであり、水晶基板５４上でこれらの部品が封止樹脂５７によって封止されている。コア部５は、特に、温度特性の大きい水晶振動子５０、発振器ＩＣ５１、ヒータＩＣ５２等の温度調整を行うことで、ＯＣＸＯ１の発振周波数を安定させるように構成されている。なお、コア部５の各種電子部品を封止樹脂５７によって封止することが好ましいが、封止雰囲気によっては封止樹脂による封止を行わない構成としてもよい。例えば封止雰囲気が不活性ガスである場合、封止樹脂による封止は行わず、ＯＣＸＯ１で使用される各種電子部品を覆うようにカバーを装着して熱対流の影響を緩和するようにしてもよい。

水晶振動子５０および発振器ＩＣ５１によって、水晶発振器１００が構成される。発振器ＩＣ５１は、複数の金属バンプ５１ａを介して水晶振動子５０上に搭載されている。発振器ＩＣ５１によって水晶振動子５０の圧電振動を制御することにより、ＯＣＸＯ１の発振周波数が制御される。ヒータＩＣ５２は、コア部５の温度調整を行うＩＣであり、コア部５に使用される薄膜ヒータ（ヒータ基板）５６ａ，５６ｂへの電流を制御する。ヒータＩＣ５２は、複数の金属バンプ５２ａを介して水晶基板５４上に搭載されている。

コア部５は、対向する上下２枚の水晶基板５４，５５を有し、水晶基板５４，５５のそれぞれに金属配線５４ａ，５５ａを形成して、これらを薄膜ヒータ５６ａ，５６ｂとして用いている。薄膜ヒータ５６ａ，５６ｂは、基材となる水晶基板５４，５５の表面に抵抗膜である金属配線５４ａ，５５ａが蒸着された構成になっている。水晶基板５４，５５のうち、金属配線５４ａ，５５ａが形成された領域が、温度調整用の薄膜ヒータ（ヒータ基板）５６ａ，５６ｂとして機能する。

なお、図３では、上側の水晶基板５５および金属配線５５ａの図示を省略し、上下の薄膜ヒータ５６ａ，５６ｂの発熱領域を破線枠にて示している。また、図２では、水晶基板５４を２枚の水晶板５４ｂ，５４ｃを用いた積層基板としており、水晶基板５４の２枚の水晶板５４ｂ，５４ｃの間には、主にヒータＩＣ５２に電気的に接続される内部配線５４ｄが挿入されている。内部配線５４ｄは、水晶基板５４の底面側に形成された外部端子（図示省略）に電気的に接続され、さらに上述したインターポーザ４、パッケージ２等を介して、外部に電気的に接続される。ただし、これに限定されるものでなく、水晶基板５４は１枚の水晶板を用いた単層基板であってもよい。なお、上下の薄膜ヒータ５６ａ，５６ｂの形状および発熱領域が若干異なっているが、上下の薄膜ヒータ５６ａ，５６ｂを同一形状とし、同一の発熱領域が得られるようにしてもよい。

コア部５は、上下２枚の水晶基板５４，５５の間に、温度特性の大きい水晶振動子５０、発振器ＩＣ５１およびヒータＩＣ５２が配置された構成になっている。詳細には、コア部５は、温度調整用の上下２枚の薄膜ヒータ（ヒータ基板）５６ａ，５６ｂの間に、水晶振動子５０、発振器ＩＣ５１およびヒータＩＣ５２が挟まれた構成になっている。言い換えれば、下側の水晶基板５４に形成される薄膜ヒータ５６ａと上側の水晶基板５５に形成される薄膜ヒータ５６ｂとの間に、水晶振動子５０、発振器ＩＣ５１およびヒータＩＣ５２が配置されている。下側の薄膜ヒータ５６ａが、水晶振動子５０、発振器ＩＣ５１およびヒータＩＣ５２の下方を覆うように配置され、上側の薄膜ヒータ５６ｂが、水晶振動子５０、発振器ＩＣ５１およびヒータＩＣ５２の上方を覆うように配置されている。ここで、「覆う」とは、水晶振動子５０、発振器ＩＣ５１およびヒータＩＣ５２の大部分（もしくは全部分）が、平面視で水晶基板５４，５５と重畳しているという意味であり、一部分（例えば数％〜２、３０％の部分）のみが水晶基板５４，５５と重複している場合を含まない。

また、チップコンデンサ５３ａ〜５３ｃのうち、２つのチップコンデンサ５３ｂ，５３ｃが、上下２枚の薄膜ヒータ（ヒータ基板）５６ａ，５６ｂの間に挟まれている。サイズが比較的小さい２つのチップコンデンサ５３ｂ，５３ｃは、下側の水晶基板５４上に搭載されており、チップコンデンサ５３ｂ，５３ｃの上面に、上側の水晶基板５５が接触して設けられている。一方、サイズが最も大きいチップコンデンサ５３ａは、下側の水晶基板５４上に搭載されているが、上側の水晶基板５５には覆われていない。

水晶振動子５０の種類は特に限定されるものではないが、デバイスを薄型化しやすい、サンドイッチ構造のデバイスを好適に使用できる。サンドイッチ構造のデバイスは、ガラスや水晶からなる第１、第２封止部材と、例えば水晶からなり両主面に励振電極が形成された振動部を有する圧電振動板とから構成され、第１封止部材と第２封止部材とが、圧電振動板を介して積層して接合され、内部に配された圧電振動板の振動部が気密封止される構成になっているデバイスである。

このようなサンドイッチ構造の水晶振動子５０を有する水晶発振器１００について、図４〜図１０を参照して説明する。

水晶発振器１００は、図４に示すように、水晶振動板（圧電振動板）１０、第１封止部材２０、第２封止部材３０、および発振器ＩＣ５１を備えて構成されている。この水晶発振器１００では、水晶振動板１０と第１封止部材２０とが接合され、水晶振動板１０と第２封止部材３０とが接合されることによって、略直方体のサンドイッチ構造のパッケージが構成される。すなわち、水晶発振器１００においては、水晶振動板１０の両主面のそれぞれに第１封止部材２０および第２封止部材３０が接合されることでパッケージの内部空間（キャビティ）が形成され、この内部空間に振動部１１（図７，８参照）が気密封止される。

水晶発振器１００は、例えば、１．０×０．８ｍｍのパッケージサイズであり、小型化と低背化とを図ったものである。また、小型化に伴い、パッケージでは、キャスタレーションを形成せずに、スルーホールを用いて電極の導通を図っている。第１封止部材２０上に搭載される発振器ＩＣ５１は、水晶振動板１０とともに発振回路を構成する１チップ集積回路素子である。また、水晶発振器１００は、上述した水晶基板５４上に、例えば半田等を介して搭載される。

水晶振動板１０は、図７，８に示すように、水晶からなる圧電基板であって、その両主面（第１主面１０１，第２主面１０２）が平坦平滑面（鏡面加工）として形成されている。水晶振動板１０として、厚みすべり振動を行うＡＴカット水晶板が用いられている。図７，８に示す水晶振動板１０では、水晶振動板１０の両主面１０１，１０２が、ＸＺ´平面とされている。このＸＺ´平面において、水晶振動板１０の短手方向（短辺方向）に平行な方向がＸ軸方向とされ、水晶振動板１０の長手方向（長辺方向）に平行な方向がＺ´軸方向とされている。

水晶振動板１０の両主面１０１，１０２には、一対の励振電極（第１励振電極１１１，第２励振電極１１２）が形成されている。水晶振動板１０は、略矩形に形成された振動部１１と、この振動部１１の外周を取り囲む外枠部１２と、振動部１１と外枠部１２とを連結することで振動部１１を保持する保持部１３とを有している。すなわち、水晶振動板１０は、振動部１１、外枠部１２および保持部１３が一体的に設けられた構成となっている。保持部１３は、振動部１１の＋Ｘ方向かつ−Ｚ´方向に位置する１つの角部のみから、−Ｚ´方向に向けて外枠部１２まで延びている（突出している）。

第１励振電極１１１は振動部１１の第１主面１０１側に設けられ、第２励振電極１１２は振動部１１の第２主面１０２側に設けられている。第１励振電極１１１，第２励振電極１１２には、これらの励振電極を外部電極端子に接続するための引出配線（第１引出配線１１３，第２引出配線１１４）が接続されている。第１引出配線１１３は、第１励振電極１１１から引き出され、保持部１３を経由して、外枠部１２に形成された接続用接合パターン１４に繋がっている。第２引出配線１１４は、第２励振電極１１２から引き出され、保持部１３を経由して、外枠部１２に形成された接続用接合パターン１５に繋がっている。

水晶振動板１０の両主面（第１主面１０１，第２主面１０２）には、水晶振動板１０を第１封止部材２０および第２封止部材３０に接合するための振動側封止部がそれぞれ設けられている。第１主面１０１の振動側封止部としては振動側第１接合パターン１２１が形成されており、第２主面１０２の振動側封止部としては振動側第２接合パターン１２２が形成されている。振動側第１接合パターン１２１および振動側第２接合パターン１２２は、外枠部１２に設けられており、平面視で環状に形成されている。

また、水晶振動板１０には、図７，８に示すように、第１主面１０１と第２主面１０２との間を貫通する５つのスルーホールが形成されている。具体的には、４つの第１スルーホール１６１は、外枠部１２の４隅（角部）の領域にそれぞれ設けられている。第２スルーホール１６２は、外枠部１２であって、振動部１１のＺ´軸方向の一方側（図７，８では、−Ｚ´方向側）に設けられている。第１スルーホール１６１の周囲には、それぞれ接続用接合パターン１２３が形成されている。また、第２スルーホール１６２の周囲には、第１主面１０１側では接続用接合パターン１２４が、第２主面１０２側では接続用接合パターン１５が形成されている。

第１スルーホール１６１および第２スルーホール１６２には、第１主面１０１と第２主面１０２とに形成された電極の導通を図るための貫通電極が、スルーホールそれぞれの内壁面に沿って形成されている。また、第１スルーホール１６１および第２スルーホール１６２それぞれの中央部分は、第１主面１０１と第２主面１０２との間を貫通した中空状態の貫通部分となる。

次に、第１封止部材２０は、図５，６に示すように、１枚のＡＴカット水晶板から形成された直方体の基板であり、この第１封止部材２０の第２主面２０２（水晶振動板１０に接合する面）は平坦平滑面（鏡面加工）として形成されている。なお、第１封止部材２０は振動部を有するものではないが、水晶振動板１０と同様にＡＴカット水晶板を用いることで、水晶振動板１０と第１封止部材２０の熱膨張率を同じにすることができ、水晶発振器１００における熱変形を抑制することができる。また、第１封止部材２０におけるＸ軸、Ｙ軸およびＺ´軸の向きも水晶振動板１０と同じとされている。

第１封止部材２０の第１主面２０１には、図５に示すように、発振回路素子である発振器ＩＣ５１を搭載する搭載パッドを含む６つの電極パターン２２が形成されている。発振器ＩＣ５１は、金属バンプ（例えばＡｕバンプなど）５１ａ（図４参照）を用いて電極パターン２２に、ＦＣＢ（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ Ｂｏｎｄｉｎｇ）法により接合される。

第１封止部材２０には、図５，６に示すように、６つの電極パターン２２のそれぞれと接続され、第１主面２０１と第２主面２０２との間を貫通する６つのスルーホールが形成されている。具体的には、４つの第３スルーホール２１１が、第１封止部材２０の４隅（角部）の領域に設けられている。第４，第５スルーホール２１２，２１３は、図５，６の＋Ｚ´方向および−Ｚ´方向にそれぞれ設けられている。

第３スルーホール２１１および第４，第５スルーホール２１２，２１３には、第１主面２０１と第２主面２０２とに形成された電極の導通を図るための貫通電極が、スルーホールそれぞれの内壁面に沿って形成されている。また、第３スルーホール２１１および第４，第５スルーホール２１２，２１３それぞれの中央部分は、第１主面２０１と第２主面２０２との間を貫通した中空状態の貫通部分となる。

第１封止部材２０の第２主面２０２には、水晶振動板１０に接合するための封止側第１封止部としての封止側第１接合パターン２４が形成されている。封止側第１接合パターン２４は、平面視で環状に形成されている。

また、第１封止部材２０の第２主面２０２では、第３スルーホール２１１の周囲に接続用接合パターン２５がそれぞれ形成されている。第４スルーホール２１２の周囲には接続用接合パターン２６１が、第５スルーホール２１３の周囲には接続用接合パターン２６２が形成されている。さらに、接続用接合パターン２６１に対して第１封止部材２０の長軸方向の反対側（−Ｚ´方向側）には接続用接合パターン２６３が形成されており、接続用接合パターン２６１と接続用接合パターン２６３とは配線パターン２７によって接続されている。

次に、第２封止部材３０は、図９，１０に示すように、１枚のＡＴカット水晶板から形成された直方体の基板であり、この第２封止部材３０の第１主面３０１（水晶振動板１０に接合する面）は平坦平滑面（鏡面加工）として形成されている。なお、第２封止部材３０においても、水晶振動板１０と同様にＡＴカット水晶板を用い、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ´軸の向きも水晶振動板１０と同じとすることが望ましい。

この第２封止部材３０の第１主面３０１には、水晶振動板１０に接合するための封止側第２封止部としての封止側第２接合パターン３１が形成されている。封止側第２接合パターン３１は、平面視で環状に形成されている。

第２封止部材３０の第２主面３０２には、上述した水晶基板５４に、例えば半田等を介して電気的に接続する４つの外部電極端子３２が設けられている。外部電極端子３２は、第２封止部材３０の第２主面３０２の４隅（隅部）にそれぞれ位置する。外部電極端子３２は、水晶基板５４の底面側に形成された外部端子（図示省略）に電気的に接続され、さらに上述したインターポーザ４、パッケージ２等を介して、外部に電気的に接続される。

第２封止部材３０には、図９，１０に示すように、第１主面３０１と第２主面３０２との間を貫通する４つのスルーホールが形成されている。具体的には、４つの第６スルーホール３３は、第２封止部材３０の４隅（角部）の領域に設けられている。第６スルーホール３３には、第１主面３０１と第２主面３０２とに形成された電極の導通を図るための貫通電極が、第６スルーホール３３それぞれの内壁面に沿って形成されている。このように第６スルーホール３３の内壁面に形成された貫通電極によって、第１主面３０１に形成された電極と、第２主面３０２に形成された外部電極端子３２とが導通されている。また、第６スルーホール３３それぞれの中央部分は、第１主面３０１と第２主面３０２との間を貫通した中空状態の貫通部分となっている。また、第２封止部材３０の第１主面３０１では、第６スルーホール３３の周囲には、それぞれ接続用接合パターン３４が形成されている。

上記の水晶振動板１０、第１封止部材２０、および第２封止部材３０を含む水晶発振器１００では、水晶振動板１０と第１封止部材２０とが振動側第１接合パターン１２１および封止側第１接合パターン２４を重ね合わせた状態で拡散接合され、水晶振動板１０と第２封止部材３０とが振動側第２接合パターン１２２および封止側第２接合パターン３１を重ね合わせた状態で拡散接合されて、図４に示すサンドイッチ構造のパッケージが製造される。これにより、パッケージの内部空間、つまり、振動部１１の収容空間が気密封止される。

この際、上述した接続用接合パターン同士も重ね合わせられた状態で拡散接合される。そして、接続用接合パターン同士の接合により、水晶発振器１００では、第１励振電極１１１、第２励振電極１１２、発振器ＩＣ５１および外部電極端子３２の電気的導通が得られるようになっている。

具体的には、第１励振電極１１１は、第１引出配線１１３、配線パターン２７、第４スルーホール２１２および電極パターン２２を順に経由して、発振器ＩＣ５１に接続される。第２励振電極１１２は、第２引出配線１１４、第２スルーホール１６２、第５スルーホール２１３および電極パターン２２を順に経由して、発振器ＩＣ５１に接続される。また、発振器ＩＣ５１は、電極パターン２２、第３スルーホール２１１、第１スルーホール１６１および第６スルーホール３３を順に経由して、外部電極端子３２に接続される。

水晶発振器１００において、各種接合パターンは、複数の層が水晶板上に積層されてなり、その最下層側からＴｉ（チタン）層とＡｕ（金）層とが蒸着形成されているものとすることが好ましい。また、水晶発振器１００に形成される他の配線や電極も、接合パターンと同一の構成とすれば、接合パターンや配線および電極を同時にパターニングでき、好ましい。

上述のように構成された水晶発振器１００では、水晶振動板１０の振動部１１を気密封止する封止部（シールパス）１１５，１１６は、平面視で、環状に形成されている。シールパス１１５は、上述した振動側第１接合パターン１２１および封止側第１接合パターン２４の拡散接合によって形成され、シールパス１１５の外縁形状および内縁形状が略八角形に形成されている。同様に、シールパス１１６は、上述した振動側第２接合パターン１２２および封止側第２接合パターン３１の拡散接合によって形成され、シールパス１１６の外縁形状および内縁形状が略八角形に形成されている。

上述したように、本実施の形態では、コア部５は、上下２枚の薄膜ヒータ５６ａ，５６ｂを備えており、上下の薄膜ヒータ５６ａ，５６ｂの間に、水晶振動子５０、発振器ＩＣ５１、およびヒータＩＣ５２が挟まれた構成になっている。ヒータＩＣ５２を通じて、薄膜ヒータ５６ａ，５６ｂに供給する電流を制御することによって、上下の薄膜ヒータ５６ａ，５６ｂに挟まれる空間（温調空間）の温度調整することができる。

本実施の形態によれば、上下の薄膜ヒータ５６ａ，５６ｂに挟まれる温調空間において、水晶振動子５０、発振器ＩＣ５１およびヒータＩＣ５２を高精度に（均一な温度で）温度調整することができる。すなわち、コア部５の各構成部品（水晶振動子５０、発振器ＩＣ５１、およびヒータＩＣ５２）の温度を、上下の薄膜ヒータ５６ａ，５６ｂの加熱温度（例えば９０℃）に略一致させることができ、コア部５の各構成部品の温度を略一定の温度（薄膜ヒータ５６ａ，５６ｂの加熱温度）に維持することができる。これにより、温度特性の大きい水晶振動子５０、発振器ＩＣ５１、およびヒータＩＣ５２の特性が、外部の温度変化によってゆらぐことを抑制でき、ＯＣＸＯ１の発振周波数の安定化を図ることができる。

本実施の形態では、上側の薄膜ヒータ５６ｂが、水晶振動子５０、発振器ＩＣ５１、およびヒータＩＣ５２の上方を覆うように配置されており、下側の薄膜ヒータ５６ａが、水晶振動子５０、発振器ＩＣ５１、およびヒータＩＣ５２の下方を覆うように配置されている。このような上下の薄膜ヒータ５６ａ，５６ｂの配置構成によって、コア部５の各構成部品の温度を略一定の温度（薄膜ヒータ５６ａ，５６ｂの加熱温度）に効率的に維持することができ、ＯＣＸＯ１の発振周波数の安定化を図ることができる。

また、３つのチップコンデンサ５３ａ〜５３ｃのうち、２つのチップコンデンサ５３ｂ，５３ｃが、上下の薄膜ヒータ５６ａ，５６ｂの間に挟まれているので、チップコンデンサ５３ｂ，５３ｃの特性が外部の温度変化によってゆらぐことを抑制でき、ＯＣＸＯ１の発振周波数の安定化を図ることができる。なお、チップコンデンサ５３ａ〜５３ｃの温度特性は、水晶振動子５０、発振器ＩＣ５１、ヒータＩＣ５２等よりも小さいため、チップコンデンサ５３ａ〜５３ｃを上下の薄膜ヒータ５６ａ，５６ｂの間に全て配置する必要はなく、その配置数については特に限定されない。

また、本実施の形態では、ヒータ基板として、水晶基板５４，５５の表面に抵抗膜（金属配線５４ａ，５５ａ）が蒸着された薄膜ヒータ５６ａ，５６ｂが用いられているので、コア部５の低背化および小型化を図ることができる。これにより、コア部５の熱容量を小さくすることができ、ＯＣＸＯ１による高精度な温度調整を行うことが可能になる。

さらに、本実施の形態では、圧電振動子として、上述のような低背化が可能なサンドイッチ構造の水晶振動子５０が用いられているので、コア部５の低背化および小型化をよりいっそう図ることができる。これにより、コア部５の熱容量を小さくすることができ、ＯＣＸＯ１による高精度な温度調整を行うことが可能になる。

本発明は、その精神や主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

上記実施の形態では、圧電振動子として、サンドイッチ構造の水晶振動子５０を用いたが、これに限らず、それ以外の構造を有する圧電振動子を用いてもよい。また、金属バンプを用いたＦＣＢ法により発振器ＩＣ５１およびヒータＩＣ５２の搭載を行ったが、これに限らず、ワイヤボンディングにより発振器ＩＣ５１や、ヒータＩＣ５２の搭載を行ってもよい。

上記実施の形態では、ヒータ基板として薄膜ヒータ５６ａ，５６ｂを用いたが、これに限らず、それ以外の構造のヒータによってコア部５の温度調整を行ってもよい。しかし、コア部５の低背化および小型化を図る観点からは、ヒータ基板として薄膜ヒータ５６ａ，５６ｂを用いることが好ましい。なお、コア部５の内部に配置されるヒータＩＣ５２の発熱量も比較的大きいため、ヒータＩＣ５２もコア部５の温度調整用の熱源として利用することが可能である。

上記実施の形態では、２つのチップコンデンサ５３ｂ，５３ｃの上面に、上側の水晶基板５５が接触していたが、チップコンデンサ５３ｂ，５３ｃを上下２枚の水晶基板５４，５５に挟まれない位置に配置し、発振器ＩＣ５１および／またはヒータＩＣ５２の上面に上側の水晶基板５５が接触するようにしてもよい。あるいは、全てのチップコンデンサ５３ａ，５３ｂ，５３ｃをパッケージ２の外部に配置するようにしてもよい。

上記実施の形態では、インターポーザ４を介してコア部５をパッケージ２に固定したが、これに限らず、インターポーザ４を用いずに、パッケージ２内にコア部５を配置してもよい。

本発明は、圧電振動子、発振器ＩＣ、ヒータ基板、およびヒータＩＣを有するコア部を備えた恒温槽型圧電発振器に利用可能である。

１ 恒温槽型圧電発振器
５ コア部
５０ 水晶振動子（圧電振動子）
５１ 発振器ＩＣ
５２ ヒータＩＣ
５６ａ，５６ｂ 薄膜ヒータ（ヒータ基板）
１００ 水晶発振器

Claims (5)

1. 圧電振動子、発振器ＩＣ、ヒータ基板、およびヒータＩＣを有するコア部を備えた恒温槽型圧電発振器であって、
   前記コア部は、上下２枚の前記ヒータ基板を備えており、前記上下のヒータ基板の間に、前記圧電振動子、前記発振器ＩＣ、および前記ヒータＩＣが挟まれた構成になっていることを特徴とする恒温槽型圧電発振器。
2. 請求項１に記載の恒温槽型圧電発振器において、
   前記上下のヒータ基板のうち上側のヒータ基板が、前記圧電振動子、前記発振器ＩＣ、および前記ヒータＩＣの上方を覆うように配置されており、
   前記上下のヒータ基板のうち下側のヒータ基板が、前記圧電振動子、前記発振器ＩＣ、および前記ヒータＩＣの下方を覆うように配置されていることを特徴とする恒温槽型圧電発振器。
3. 請求項１または２に記載の恒温槽型圧電発振器において、
   前記コア部は、複数のコンデンサを有しており、
   前記複数のコンデンサのうち、少なくとも１つのコンデンサが、前記上下のヒータ基板の間に挟まれていることを特徴とする恒温槽型圧電発振器。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の恒温槽型圧電発振器において、
   前記上下のヒータ基板は、基材の表面に抵抗膜が蒸着された構成になっていることを特徴とする恒温槽型圧電発振器。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の恒温槽型圧電発振器において、
   前記圧電振動子が、ガラスまたは水晶からなる第１、第２封止部材と、水晶からなり両主面に励振電極が形成された振動部を有する圧電振動板とを備え、前記第１封止部材と前記第２封止部材とが、前記圧電振動板を介して積層して接合され、内部に配された前記圧電振動板の前記振動部が気密封止される構成になっていることを特徴とする恒温槽型圧電発振器。

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