JP6638311B2 - 振動デバイス、振動デバイスの製造方法、発振器、電子機器、移動体および基地局 - Google Patents

Description

本発明は、振動デバイス、振動デバイスの製造方法、発振器、電子機器、移動体および基地局に関するものである。

従来から、特許文献１に記載の発振器が知られている。特許文献１の発振器は、振動素子がパッケージに収容されてなる振動子と、振動子と電気的に接続される電子部品と、をフレキシブル基板に搭載し、フレキシブル基板を湾曲させることで、振動子のパッケージ上に電子部品を配置した構成となっている。このような構成とすることで、組立工程の煩雑化を回避することができる。

しかしながら、このような構成の発振器を、恒温機能を備えた発振器（恒温槽付発振器）に適用しようとする場合には、次のような問題が生じてしまう。すなわち、恒温槽付発振器では、振動素子の温度を一定に保つためのヒーターが必要となるが、例えば、このヒーターを電子部品に近づけ過ぎると、電子部品の温度と振動素子の温度とが大きく乖離してしまい、周波数が変動し易くなる。反対に、ヒーターを電子部品から遠ざけ過ぎると、その分パッケージとの距離も遠くなって、振動素子の温度制御を高精度に行うことができなくなり、やはり、周波数が変動し易くなる。

特開２００４−２２１７９３号公報

本発明の目的は、優れた周波数安定度を有する振動デバイス、この振動デバイスの製造方法、さらに、この振動デバイスを備えた信頼性の高い発振器、電子機器、移動体および基地局を基地局、電子機器および移動体を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の振動デバイスは、振動素子と、
前記振動素子を収容しているパッケージと、
前記パッケージの第１面に配置されている温度制御素子と、
前記パッケージの前記第１面と表裏関係にある第２面に配置されている回路部品と、を有していることを特徴とする。
これにより、温度制御素子の配置を振動素子および回路部品に対して最適化することができ、優れた周波数安定度を有する振動デバイスが得られる。

本発明の振動デバイスでは、前記パッケージは、ベースと、前記ベースよりも熱伝導率の高いリッドと、を有し、
前記温度制御素子は、前記リッドに配置されていることが好ましい。
これにより、温度制御素子によって、振動子を効率的に加熱することができる。

本発明の振動デバイスでは、前記パッケージと前記温度制御素子とが配置されている基板を有し、
前記基板は、前記パッケージが配置されている領域と、前記温度制御素子が配置されている領域との間に位置し、可撓性を有する第１フレキシブル部を備えていることが好ましい。
これにより、振動デバイスの組立が容易となる。

本発明の振動デバイスでは、前記基板は、前記第２面と重なる位置に開口を有し、
前記開口内に前記回路部品が配置されていることが好ましい。
これにより、回路部品の搭載が阻害されない。

本発明の振動デバイスでは、前記基板は、前記第１フレキシブル部よりも硬質なリジッド部を有し、
前記リジッド部に前記温度制御素子が配置されていることが好ましい。
これにより、温度制御素子を安定して支持することができる。

本発明の振動デバイスでは、前記第１フレキシブル部は、前記パッケージと電気的に接続されている配線を含んでいることが好ましい。
これにより、装置構成がより簡単なものとなる。

本発明の振動デバイスでは、前記パッケージの前記第１面と前記第２面とを接続する第３面に配置されている電子部品を有し、
前記電子部品は、前記基板に配置され、
前記基板は、前記パッケージが配置されている領域または前記温度制御素子が配置されている領域と前記電子部品が配置されている領域との間に位置し、可撓性を有する第２フレキシブル部を備えていることが好ましい。
これにより、電子部品を適切な位置に配置することができ、温度制御部による電子部品の過度な加熱を低減することができると共に、装置の大型化を低減することができる。また、振動デバイスの組立が容易となる。

本発明の振動デバイスでは、前記基板を支持する支持基板を有し、
前記支持基板と前記パッケージとの間に、前記温度制御素子が配置されていることが好ましい。
これにより、支持基板の反り等によって発生する応力が振動子に伝わり難くなる。

本発明の振動デバイスの製造方法は、可撓性を有する第１フレキシブル部を備えている基板と、振動素子および前記振動素子を収容しているパッケージを備えている振動子と、温度制御素子と、を準備し、前記第１フレキシブル部が間に位置するように前記基板に前記振動子および前記温度制御素子を配置する工程と、
前記第１フレキシブル部を湾曲または屈曲させることで、前記パッケージの第１面に前記温度制御素子を配置する工程と、を含んでいることを特徴とする。
これにより、優れた周波数安定度を有する振動デバイスを容易に製造することができる。

本発明の振動デバイスの製造方法では、前記パッケージの前記第１面と表裏関係にある第２面に、前記振動素子を駆動させる回路に含まれている回路部品を配置する工程を含んでいることが好ましい。
これにより、温度制御素子による回路部品の過度な加熱を防止することができる。

本発明の振動デバイスの製造方法では、前記第２面に前記回路部品を配置する工程は、前記振動子を前記基板に配置する前に行われることが好ましい。
これにより、振動デバイスの製造が容易となる。

本発明の振動デバイスの製造方法では、可撓性を有する前記第１フレキシブル部および第２フレキシブル部を備えている基板と、前記振動子と、前記温度制御素子と、電子部品と、を準備し、前記第１フレキシブル部が間に位置するように前記基板に前記振動子および前記温度制御素子を配置し、前記振動子または前記温度制御素子との間に前記第２フレキシブル部が位置するように前記基板に前記電子部品を配置する工程と、
前記第１フレキシブル部を湾曲または屈曲させることで、前記パッケージの前記第１面に前記温度制御素子を配置し、前記第２フレキシブル部を湾曲または屈曲させることで、前記パッケージの前記第１面と前記第２面とを接続する第３面に前記電子部品を配置する工程と、を含んでいることが好ましい。
これにより、振動デバイスの製造が容易となる。

本発明の発振器は、本発明の振動デバイスを有していることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い発振器が得られる。

本発明の電子機器は、本発明の振動デバイスを有していることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。

本発明の移動体は、本発明の振動デバイスを有していることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い移動体が得られる。

本発明の基地局は、本発明の振動デバイスを有していることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い基地局が得られる。

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子の断面図である。 図１に示す発振器が有する基板の上面図である。 図１に示す発振器が有する基板の下面図である。 図１に示す発振器の製造方法を説明する断面図である。 図１に示す発振器の製造方法を説明する断面図である。 図１に示す発振器の製造方法を説明する断面図である。 図１に示す発振器の製造方法を説明する断面図である。 図１に示す発振器の製造方法を説明する断面図である。 図１に示す発振器の製造方法を説明する断面図である。 本発明の第２実施形態に係る発振器の断面図である。 図１１に示す発振器が有する基板の上面図である。 図１１に示す発振器の変形例を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る発振器の断面図である。 図１４に示す発振器が有する基板の上面図である。 図１４に示す発振器の製造方法を説明する断面図である。 図１４に示す発振器の製造方法を説明する断面図である。 図１４に示す発振器の製造方法を説明する断面図である。 図１５に示す基板の変形例を示す上面図である。 本発明の電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。 本発明の電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。 本発明の電子機器を適用したデジタルスチールカメラの構成を示す斜視図である。 本発明の移動体を適用した自動車を示す斜視図である。 本発明の基地局を適用した測位システムを示す概略構成図である。

以下、本発明の振動デバイス、振動デバイスの製造方法、発振器、電子機器、移動体および基地局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＞
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は、図１に示す発振器が有する振動子の断面図である。図３は、図１に示す発振器が有する基板の上面図である。図４は、図１に示す発振器が有する基板の下面図である。図５ないし図１０は、それぞれ、図１に示す発振器の製造方法を説明する断面図である。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。

［発振器］
図１に示す発振器（振動デバイス）１は、ＯＣＸＯ（恒温槽型水晶発振器）である。このような発振器１は、主に、構造体１０と、構造体１０を収容する第１容器６と、第１容器６を収容する第２容器７と、を有している。また、構造体１０は、振動子２と、回路部品３と、発熱部（温度制御部）４と、基板５と、を有している。以下、これら各構成要素について順次説明する。

（振動子）
振動子２は、図２に示すように、パッケージ２１と、パッケージ２１に収容された振動素子２２、発熱部２３およびＩＣ（回路素子）２４と、を有している。

パッケージ２１は、上面に開口する凹部を有するキャビティ状のベース２１１と、凹部の開口を塞いでベース２１１に接合された板状のリッド（蓋部）２１２と、を有している。また、ベース２１１には、振動素子２２、発熱部２３およびＩＣ２４を電気的に接続するための内部端子や外部端子が設けられている。このようなパッケージ２１は、内部空間Ｓを有し、内部空間Ｓに振動素子２２、発熱部２３およびＩＣ２４が収容されている。内部空間Ｓは、気密封止され、減圧状態（１０Ｐａ以下程度。好ましくは真空）となっている。これにより、振動素子２２の安定した振動を継続することができる。ただし、内部空間Ｓの雰囲気は、これに限定されず、例えば、窒素、アルゴン等の不活性ガスが充填されて大気圧となっていてもよい。

ベース２１１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、ガラス材料、金属材料等を用いることができる。また、リッド２１２の構成材料としては、特に限定されないが、ベース２１１の構成材料と線膨張係数が近似する部材であると良い。

発熱部２３は、ベース２１１に固定されている。発熱部２３は、振動素子２２を加熱し、振動素子２２の温度をほぼ一定に保つ、いわゆる「恒温機能」を有する電子部品である。このような発熱部２３を有することで、使用環境の温度変化による周波数の変動を抑制することができ、優れた周波数安定度を有する発振器１が得られる。なお、発熱部２３は、零温度係数を示す頂点温度（一般的に約８５°）に近づくように振動素子２２の温度を制御することが好ましい。これにより、より優れた周波数安定度を発揮することができる。

発熱部２３は、例えば、パワートランジスターから構成される発熱体と、ダイオードやサーミスタから構成される温度センサーと、を有しており、温度センサーによって発熱体の温度がコントロールされ、一定温度を保つことができるようになっている。なお、発熱部２３の構成としては、上述した恒温機能を発揮することができれば、特に限定されない。

振動素子２２は、導電性の固定部材２５を介して発熱部２３上の端子２６に固定されている。このように、振動素子２２を発熱部２３上に固定することで、発熱部２３の熱を振動素子２２に効率的に伝達することができる。このような振動素子２２は、水晶基板２２１と、水晶基板２２１の上面に配置された励振電極２２２と、水晶基板２２１の下面に配置された励振電極２２３と、を有し、励振電極２２２、２２３間に駆動電圧を印加することで振動する。

水晶基板２２１は、ＳＣカット水晶基板を所定の形状（例えば円形）にパターニングしたものである。ＳＣカット水晶基板を用いることで、スプリアス振動による周波数ジャンプや抵抗上昇が少なく、温度特性も安定している振動素子２２となる。なお、水晶基板２２１としては、ＳＣカット水晶基板に限定されず、例えば、ＡＴカット水晶基板やＢＴカット水晶基板を用いてもよい。また、水晶基板２２１には、メサ加工、逆メサ加工、コンベックス加工等が施されていてもよい。

ＩＣ２４は、ベース２１１に固定されている。また、ＩＣ２４は、振動素子２２、発熱部２３および外部端子２７とそれぞれ電気的に接続されており、振動素子２２および発熱部２３を制御可能となると共に、外部端子２７を介して外部との通信も可能となる。このようなＩＣ２４は、振動素子２２を発振（駆動）させる発振回路２４１と、発熱部２３および発熱部４を制御する温度制御回路２４２と、を有している。

（回路部品）
回路部品３は、図１に示すように、パッケージ２１の下面（ベース２１１の底面）２１ａに複数搭載（配置）されている。複数の回路部品３は、パッケージ２１内のＩＣ２４と共に、発振回路２４１や温度制御回路２４２を構成する回路構成部品である。このような回路部品３としては、特に限定されないが、例えば、抵抗素子、コンデンサー素子、インダクター素子等が挙げられる。

（発熱部）
発熱部４は、図１に示すように、パッケージ２１の上面（リッド２１２）２１ｂに固定部材Ａ１を介して接合されている。また、発熱部４は、基板５を介して振動子２と電気的に接続されている。このような発熱部４は、第１容器６内を加熱し、第１容器６内の温度をほぼ一定に保つ機能と、パッケージ２１を介して振動素子２２を加熱する機能とを有する電子部品である。このような発熱部４を有することで、使用環境の温度変化による影響を受け難い発振器１となる。なお、発熱部４の設定温度としては、特に限定されないが、第１容器６内を発振器１の使用温度範囲（例えば、−４０℃〜８５℃）の上限の温度より若干（５℃程度）高い温度（９０℃程度）であることが好ましい。これにより、使用環境の温度変化による影響をより受け難くなると共に、加熱にかかる消費電力を低減することができる。

発熱部４は、発熱部２３と同様の構成である。すなわち、発熱部４は、例えば、パワートランジスターから構成される発熱体と、ダイオードやサーミスタから構成される温度センサーと、を有しており、温度センサーによって発熱体の温度がコントロールされ、一定温度を保つことができるようになっている。なお、発熱部４の構成としては、上述した機能を発揮することができれば、特に限定されない。例えば、発熱部４は、パワートランジスターであり、発熱部２３に含まれる温度センサーが検出した温度に基づいて温度が制御されるものであってもよい。また、振動素子２２までの距離が発熱部４と振動素子２２の間の距離より大きい位置に別の温度センサーを設け、この温度センサーが検出した温度に基づいて発熱部４の温度を制御してもよい。この場合、振動素子２２から離れた位置の方が温度変動が大きいため、より高い分解能で温度の変化を検出することが可能である。

固定部材Ａ１としては、熱伝導率の比較的高い材料（例えば、半田等の金属材料）を用いることが好ましい。これにより、発熱部４の熱を効率的に振動子２（振動素子２２）に伝えることができる。そのため、発熱部２３と発熱部４とで振動素子２２を加熱することができ、発振器１の恒温機能がより向上する。また、起動から振動素子２２が設定温度に落ち着くまでの時間を短くすることもできる。特に、パッケージ２１のリッド２１２がベース２１１よりも熱伝導性に優れた金属で構成されているため、上記の効果がより顕著となる。

なお、固定部材Ａ１を省略し、発熱部４がパッケージ２１の上面に接合されずに接触している構成としてもよい。

以上、振動子２、回路部品３および発熱部４について説明した。前述したように、発振器１では、パッケージ２１の下面（第１面）２１ａに発熱部４が配置され、上面（第１面と表裏関係にある第２面）２１ｂに回路部品３が配置されている。言い換えると、パッケージ２１を間に挟んで、発熱部４と回路部品３とが配置されている。これらを、このような配置とすることで、発熱部４と回路部品３とを適度に離間させることができる。そのため、第１に、発熱部４による回路部品３の過度な加熱または加熱不足が防止され、回路部品３の温度を振動素子２２の温度により近づけることができる。そのため、発振回路２４１や温度制御回路２４２を安定して駆動させることができる。また、第２に、回路部品３の温度が振動素子２２の温度に近い程、振動素子２２と回路部品３との間の熱交換を低減することができる。そのため、振動素子２２の温度を一定に保つことが容易となり、より優れた周波数安定度を発揮することのできる発振器１となる。また、第３に、パッケージ２１の上面２１ｂおよび下面２１ａのスペースを有効活用することができるため、発振器１の小型化を図ることができる。

（基板）
基板５は、図１に示すように、振動子２と発熱部４とを機械的および電気的に接続している。このような基板５は、公知のフレキシブルプリント配線基板で構成することができ、可撓性を有するシート状（フィルム状）の基部と、基部に配置された配線（図示せず）と、を有している。

基板５は、図３に示すように、帯状をなしており、長手方向の一端部に設定された振動子搭載領域５１と、他端部に設定された発熱部搭載領域５２と、これらの間に位置するフレキシブル部５３と、を有しており、振動子搭載領域５１に振動子２が搭載されており、発熱部搭載領域５２に発熱部４が搭載されている。また、基部に配置された図示しない配線によって、発熱部４と振動子２とが電気的に接続されている。このような基板５をフレキシブル部５３で折り曲げる（湾曲または屈曲させる）ことで、パッケージ２１の下面２１ａに発熱部４を配置することができる。

また、図４に示すように、振動子搭載領域５１には、開口５１１が形成されており、この開口５１１内に回路部品３が配置されている。開口５１１を設けることで、パッケージ２１の下面２１ａへの回路部品３の搭載が阻害されない。なお、開口５１１の形状としては、本実施形態のような基板５の側面に開放していない閉じた形状であってもよく、基板５の側面に開放した開いた形状であってもよい。

このような基板５を有することで、後述する製造方法でも説明するように、発振器１（構造体１０）の組立が容易となる。また、基板５が可撓性を有しているため、例えば、パッケージ２１の熱膨張と共に変形することができる。そのため、基板５とパッケージ２１との接合部にストレスがかかり難く、これらの機械的および電気的な接続の信頼性が向上する。特に、本実施形態のように、発熱部４によって温度制御を行う場合、電源が投入されている状態とされていない状態とでパッケージ２１の温度が大きく異なるため、発熱部を備えないような発振器に比べて熱膨張による変形が大きくなるが、このような場合にも信頼性を向上させることができる。また、衝撃が加わった際に、この衝撃を基板５で緩和することができるため、基板５とパッケージ２１および発熱部４との接合部にストレスがかかり難く、これらの機械的および電気的な接続の信頼性が向上する。また、基板５に設けられた配線によって、振動子２と発熱部４とを容易に電気的に接続することができる。

以上、構造体１０を構成する振動子２、回路部品３、発熱部４および基板５について説明した。

（第１容器）
第１容器６は、図１に示すように、支持基板６１と、支持基板６１に接合されたキャップ６２と、を有し、これらで形成された内部空間Ｓ１に構造体１０が収容されている。内部空間Ｓ１は、気密的に封止されており、減圧状態（１０Ｐａ以下程度。好ましくは真空）となっている。これにより、対流による熱漏洩を低減することができる。そのため、温度制御をより安定して、かつ、より省電力で行うことができる。ただし、内部空間Ｓ１の雰囲気は、これに限定されず、例えば、窒素、アルゴン等の不活性ガスが充填されて大気圧となっていてもよいし、大気解放されていてもよい。

支持基板６１は、公知のリジッドプリント配線基板で構成することができ、例えば、硬質な基部と、基部に配置された配線（図示せず）と、を有している。一方、キャップ６２は、例えば、金属材料、樹脂材料等で構成することができる。

構造体１０は、基板５の発熱部搭載領域５２の裏面において、支持基板６１の下面に接合されている。また、基板５に設けられた配線は、支持基板６１に設けられた図示しない配線に電気的に接続されている。このような配置とすると、支持基板６１とパッケージ２１との間に発熱部４が位置し、支持基板６１とパッケージ２１とが直接、接合されないため、支持基板６１とパッケージ２１との線膨張係数の差に起因して発生する熱応力が、振動子２に加わり難くなる。そのため、振動素子２２の撓み等による振動特性の悪化が低減され、優れた周波数安定度を有する発振器１となる。

（第２容器）
第２容器７は、図１に示すように、ベース７１と、ベース７１に接合されたキャップ７２と、を有し、これらで形成された内部空間Ｓ２に第１容器６が収容されている。内部空間Ｓ２は、気密的に封止されており、減圧状態（１０Ｐａ以下程度。好ましくは真空）となっている。これにより、対流による熱漏洩を低減することができる。そのため、温度制御をより省電力で行うことができる。ただし、内部空間Ｓ２の雰囲気は、これに限定されず、例えば、窒素、アルゴン等の不活性ガスが充填されて大気圧となっていてもよいし、大気解放されていてもよい。ベース７１およびキャップ７２は、例えば、金属材料、樹脂材料等で構成することができる。

また、ベース７１には複数の貫通孔が形成されており、各貫通孔には導電性のピン８が挿入されている。ピン８は、ハーメチック端子等で構成されており、貫通孔とピン８の隙間は、気密的に封止されている。また、ピン８は、その上端部で第１容器６の支持基板６１と固定されており、第１容器６を第２容器７から遊離した状態で固定している。そのため、発振器１は、使用環境の温度変化の影響をより受け難くなっている。また、ピン８は、支持基板６１に設けられた配線と電気的に接続されている。ピン８の下端部は、発振器１の外部に露出しているため、この下端部を介して発振器１をマザーボート等の外部装置と機械的および電気的に接続することができる。

［発振器の製造方法］
発振器１の製造方法は、下面２１ａに回路部品３を搭載した振動子２、発熱部４および基板５を準備する準備工程と、基板５に振動子２と発熱部４とを配置する配置工程と、基板５を折り曲げることで、パッケージ２１の上面２１ｂに発熱部４を配置し、構造体１０を得る組立工程と、構造体１０を第１容器６に収容する第１収容工程と、第１容器６を第２容器に収容する第２収容工程と、を含んでいる。以下、このような製造方法について詳細に説明する。

（準備工程）
まず、振動子２を準備し、次に、パッケージ２１の下面２１ａに回路部品３を搭載する。また、この他、基板５と発熱部４とを準備する。なお、本工程において、振動子２に回路部品３を搭載することで、振動子２が他の部材に接続されていない状態で回路部品３を搭載することができる。そのため、振動子２への回路部品３の搭載を容易に行うことができる。また、本工程で、発振回路２４１や温度制御回路２４２が得られるため、より早い段階で、振動子２の作動テスト、調整等を行うことができる。ただし、振動子２への回路部品３の搭載は、配置工程や組立工程の後に行ってもよい。

［配置工程］
図５に示すように、基板５の振動子搭載領域５１に振動子２を搭載し、発熱部搭載領域５２に発熱部４を搭載する。これにより、構造体１０を構成する各要素（振動子２、回路部品３、発熱部４および基板５）が１つに連結された状態となり、次に行う組立工程が容易となる。

［組立工程］
まず、図６に示すように、支持基板６１を用意し、支持基板６１上に基板５の発熱部搭載領域５２の裏面を接合する。次に、パッケージ２１または発熱部４に固定部材Ａ１を配置しておき、図７に示すように、基板５のフレキシブル部５３を折り曲げる（屈曲または湾曲させる）ことで、パッケージ２１の上面２１ｂ（リッド２１２）と発熱部４とを固定部材Ａ１を介して接合する。これにより、構造体１０が得られる。このように、基板５を用いて、予め、振動子２と発熱部４とを連結しておくことで、振動子２と発熱部４とがばらばらの場合と比較して、振動子２の取り扱いが容易となり、振動子２と発熱部４とを容易に接合することができる。また、振動子２と発熱部４とが基板５によって電気的に接続されるため、振動子２と発熱部４とを接合した後に、これらを電気的に接続する工程（例えば、ワイヤーボンディング処理）を必要としない。このようなことから、基板５を用いることで、本工程を容易に行うことができる。

［第１収容工程］
図８に示すように、減圧環境下で、支持基板６１にキャップ６２を接合する。これにより、第１容器６が形成され、第１容器６に構造体１０が収容された状態となる。

［第２収容工程］
まず、図９に示すように、ピン８が設けられたベース７１を準備し、ピン８の上端部に第１容器６の支持基板６１を固定する。次に、図１０に示すように、減圧環境下で、ベース７１にキャップ７２を接合する。これにより、第２容器７が形成され、第２容器７に第１容器６が収容された状態となる。

以上により、発振器１が得られる。このような発振器１の製造方法によれば、発振器１を容易に製造することができる。

＜第２実施形態＞
図１１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１２は、図１１に示す発振器が有する基板の上面図である。図１３は、図１１に示す発振器の変形例を示す断面図である。

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、基板の構成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１１ないし図１３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。

本実施形態の基板５は、図１１および図１２に示すように、可撓性を有するフレキシブル基板（フレキシブル部）５Ａと、フレキシブル基板５Ａよりも硬質なリジッド基板（リジッド部）５Ｂと、を有しており、フレキシブル基板５Ａがその一端部においてリジッド基板５Ｂと機械的および電気的に接続されている。また、基板５は、フレキシブル基板５Ａに設けられた振動子搭載領域５１と、リジッド基板５Ｂに設けられた発熱部搭載領域５２と、これらの間に位置するフレキシブル部５３と、を有しており、振動子搭載領域５１に振動子２が搭載され、発熱部搭載領域５２に発熱部４が搭載されている。そして、基板５をフレキシブル部５３で折り曲げることで、パッケージ２１の下面２１ａに発熱部４が配置されている。このような基板５によれば、リジッド基板５Ｂに発熱部４を搭載しているため、発熱部４をより安定して支持することができる。

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発揮することができる。

なお、本実施形態では、構造体１０がリジッド基板５Ｂで支持基板６１に接合されているが、例えば、図１３に示すように、支持基板６１がリジッド基板５Ｂを兼ねていてもよい。これにより、部品点数を削減でき、発振器１の小型化を図ることができる。特に、支持基板６１およびリジッド基板５Ｂは、共にリジッドプリント配線基板で構成することができるため、支持基板６１がリジッド基板５Ｂを兼ねることは容易である。

＜第３実施形態＞
図１４は、本発明の第３実施形態に係る発振器の断面図である。図１５は、図１４に示す発振器が有する基板の上面図である。図１６ないし図１８は、図１４に示す発振器の製造方法を説明する断面図である。図１９は、図１５に示す基板の変形例を示す上面図である。

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、構造体の構成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１４および図１５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。

本実施形態の構造体１０は、図１４に示すように、振動子２、回路部品３、発熱部４および基板５に加えて、さらに、電子部品９を有している。電子部品９は、振動子２のパッケージ２１の側面（上面２１ｂと下面２１ａとを接続する第３面）２１ｃに固定部材Ａ２を介して固定されている。また、電子部品９は、基板５を介して振動子２と電気的に接続されている。

このような電子部品９としては、特に限定されないが、温度特性（温度によって特性が変化する性質）を有している部品であることが好ましい。本構成によれば、電子部品９がパッケージ２１と固定部材Ａ２を介して接触しているため、電子部品９の温度をパッケージ２１（振動子２）の温度に近づけることができ、さらには、その温度をほぼ一定に保つことができる。そのため、電子部品９の安定した駆動が可能となる。なお、温度特性を有する部品としては、例えば、発振回路２４１、温度制御回路２４２、電源電圧生成回路、基準電圧生成回路（レギュレーター）、振動子２からの出力信号を基準とするＰＬＬ回路などが挙げられる。ただし、電子部品９としては、温度特性を有していなくてもよい。

基板５は、図１５に示すように、帯状をなしており、長手方向の一端部に設定された電子部品搭載領域５４と、他端部に設定された発熱部搭載領域５２と、電子部品搭載領域５４と発熱部搭載領域５２との間に設定された振動子搭載領域５１と、振動子搭載領域５１と発熱部搭載領域５２との間に位置するフレキシブル部（第１フレキシブル部）５３と、振動子搭載領域５１と電子部品搭載領域５４との間に位置するフレキシブル部（第２フレキシブル部）５５と、を有している。そして、振動子搭載領域５１に振動子２が搭載されており、発熱部搭載領域５２に発熱部４が搭載されており、電子部品搭載領域５４に電子部品９が搭載されている。また、振動子２、発熱部４および電子部品９は、基板５が有する配線によって、電気的に接続されている。このような基板５をフレキシブル部５３、５５で折り曲げることで、パッケージ２１の上面２１ｂに発熱部４を配置し、パッケージ２１の側面２１ｃに電子部品９を配置することができる。

［発振器の製造方法］
発振器１の製造方法は、回路部品３が搭載された振動子２、発熱部４、電子部品９および基板５を準備する準備工程と、基板５に振動子２、発熱部４および電子部品９を配置する配置工程と、基板５を折り曲げることで、パッケージ２１の上面２１ｂに発熱部４を配置すると共に、パッケージ２１の側面２１ｃに電子部品９を配置することで構造体１０を得る組立工程と、構造体１０を第１容器６に収容する第１収容工程と、第１容器６を第２容器に収容する第２収容工程と、を含んでいる。なお、配置工程および組立工程以外は、前述した第１実施形態と同様であるため、以下では、配置工程および組立工程についてのみ説明する。

［配置工程］
図１６に示すように、基板５の振動子搭載領域５１に振動子２を搭載し、発熱部搭載領域５２に発熱部４を搭載し、電子部品搭載領域５４に電子部品９を搭載する。これにより、構造体１０を構成する各要素（振動子２、回路部品３、発熱部４、電子部品９および基板５）が１つに連結された状態となり、次に行う組立工程が容易となる。

［組立工程］
まず、図１７に示すように、支持基板６１を用意し、支持基板６１上に基板５の発熱部搭載領域５２の裏面を接合する。次に、リッド２１２または発熱部４に固定部材Ａ１を配置すると共に、側面２１ｃまたは電子部品９に固定部材Ａ２を配置し、図１８に示すように、フレキシブル部５３を折り曲げる（湾曲または屈曲させる）ことで、パッケージ２１の上面２１ｂに発熱部４を接合し、さらに、フレキシブル部５５を折り曲げることで、パッケージ２１の側面２１ｃに電子部品９を接合する。これにより、構造体１０が得られる。

このような第３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発揮することができる。

なお、基板５の変形例として、図１９に示すように、電子部品搭載領域５４が長手方向の一端部に位置し、振動子搭載領域５１が長手方向の他端部に位置し、発熱部搭載領域５２が電子部品搭載領域５４と振動子搭載領域５１との間に位置し、フレキシブル部５３が振動子搭載領域５１と発熱部搭載領域５２との間に位置し、フレキシブル部５５が発熱部搭載領域５２と電子部品搭載領域５４との間に位置していてもよい。このような構成によっても、フレキシブル部５３、５５を折り曲げることで、本実施形態と同様の配置とすることができる。

［電子機器］
次に、本発明の振動デバイスを備える電子機器について説明する。

図２０は、本発明の電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。

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。このようなパーソナルコンピューター１１００には、発振器１が内蔵されている。

図２１は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。

この図において、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。このような携帯電話機１２００には、発振器１が内蔵されている。

図２２は、本発明の電子機器を適用したデジタルスチールカメラの構成を示す斜視図である。

デジタルスチールカメラ１３００におけるケース（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。このようなデジタルスチールカメラ１３００には、発振器１が内蔵されている。

このような電子機器は、発振器１を備えているので、優れた信頼性を有している。

なお、本発明の電子機器は、図２０のパーソナルコンピューター、図２１の携帯電話機、図２２の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、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、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、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）、フライトシュミレータ、ネットワークサーバー等に適用することができる。

［移動体］
次に、本発明の振動デバイスを備える移動体について説明する。

図２３は、本発明の移動体を適用した自動車を示す斜視図である。
図２３に示すように、自動車１５００には発振器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。このように、自動車１５００に発振器１を内蔵することで、信頼性の高い自動車１５００が得られる。

［基地局］
次に、本発明の振動デバイスを備える基地局について説明する。

図２４は、本発明の基地局を適用した測位システムを示す概略構成図である。
図２４に示す測位システム１６００は、ＧＰＳ衛星１６１０と、基地局１６２０と、ＧＰＳ受信装置１６３０と、で構成されている。ＧＰＳ衛星１６１０は、測位情報（ＧＰＳ信号）を送信する。基地局１６２０は、例えば電子基準点（ＧＰＳ連続観測局）に設置されたアンテナ１６２１を介してＧＰＳ衛星１６１０からの測位情報を高精度に受信する受信装置１６２２と、この受信装置１６２２で受信した測位情報をアンテナ１６２３を介して送信する送信装置１６２４と、を備えている。また、受信装置１６２２で受信された測位情報は、リアルタイムで送信装置１６２４により送信される。このような受信装置１６２２には、その基準周波数発振源として発振器１が内蔵されている。ＧＰＳ受信装置１６３０は、ＧＰＳ衛星１６１０からの測位情報をアンテナ１６３１を介して受信する衛星受信部１６３２と、基地局１６２０からの測位情報をアンテナ１６３３を介して受信する基地局受信部１６３４と、を備えている。このような測位システム１６００は、発振器１を備えているため、優れた信頼性を有する。

以上、本発明の振動デバイス、振動デバイスの製造方法、発振器、電子機器、移動体および基地局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。

１…発振器、１０…構造体、２…振動子、２１…パッケージ、２１ａ…下面、２１ｂ…上面、２１ｃ…側面、２１１…ベース、２１２…リッド、２２…振動素子、２２１…水晶基板、２２２、２２３…励振電極、２３…発熱部、２４…ＩＣ、２４１…発振回路、２４２…温度制御回路、２５…固定部材、２６…端子、２７…外部端子、３…回路部品、４…発熱部、５…基板、５Ａ…フレキシブル基板、５Ｂ…リジッド基板、５１…振動子搭載領域、５１１…開口、５２…発熱部搭載領域、５３…フレキシブル部、５４…電子部品搭載領域、５５…フレキシブル部、６…第１容器、６１…支持基板、６２…キャップ、７…第２容器、７１…ベース、７２…キャップ、８…ピン、９…電子部品、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、１６００…測位システム、１６１０…ＧＰＳ衛星、１６２０…基地局、１６２１…アンテナ、１６２２…受信装置、１６２３…アンテナ、１６２４…送信装置、１６３０…ＧＰＳ受信装置、１６３１…アンテナ、１６３２…衛星受信部、１６３３…アンテナ、１６３４…基地局受信部、Ａ１、Ａ２…固定部材、Ｓ、Ｓ１、Ｓ２…内部空間

Claims (14)

1. 振動素子と、
   ベース、および、前記ベースよりも熱伝導率の高いリッドを有し、前記ベースと前記リッドとの間で前記振動素子を封止しているパッケージと、
   前記パッケージにおける前記リッドの前記振動素子側とは反対側の面である第１面に配置されている発熱体と、
   前記パッケージの前記第１面の裏側であって、前記ベースの前記振動素子側とは反対側の面である第２面に配置されている回路部品と、を有していることを特徴とする振動デバイス。
2. 前記パッケージおよび前記発熱体が取り付けられている基板を有し、
   前記基板は、前記パッケージが取り付けられている第１領域と、前記発熱体が取り付けられている第２領域と、前記第１領域と前記第２領域との間を接続しており可撓性を有する第１フレキシブル部と、を備えている請求項１に記載の振動デバイス。
3. 前記基板の前記第１領域は、平面視で、前記第２面と重なる位置に開口を有し、
   前記開口内に前記回路部品が配置されている請求項２に記載の振動デバイス。
4. 前記基板は、前記第１フレキシブル部よりも硬質なリジッド部を有し、
   前記リジッド部に前記第２領域が配置されている請求項２または３に記載の振動デバイス。
5. 前記第１フレキシブル部は、前記パッケージと電気的に接続されている配線を含んでいる請求項２ないし４のいずれか１項に記載の振動デバイス。
6. 前記パッケージの前記第１面と前記第２面とを接続する第３面に配置されている電子部品を有し、
   前記電子部品は、前記基板に取り付けられ、
   前記基板は、前記電子部品が取り付けられている第３領域と、前記第１領域と前記第３領域との間または前記第２領域と前記第３領域との間を接続しており可撓性を有する第２フレキシブル部と、を備えている請求項２ないし５のいずれか１項に記載の振動デバイス。
7. 前記基板を支持する支持基板を有し、
   前記支持基板と前記パッケージとの間に、前記発熱体が配置されている請求項２ないし６のいずれか１項に記載の振動デバイス。
8. 可撓性を有する第１フレキシブル部を備えている基板と、振動素子およびベースと前記ベースよりも熱伝導率の高いリッドとの間で振動素子を封止しているパッケージを備えている振動子と、発熱体と、を準備し、前記第１フレキシブル部が間に位置するように前記基板に前記振動子および前記発熱体を配置する工程と、
   前記第１フレキシブル部を湾曲または屈曲させることで、前記パッケージにおける前記リッドの前記振動素子側とは反対側の面である第１面に前記発熱体を配置する工程と、
   前記パッケージの前記第１面の裏側であって、前記ベースの前記振動素子側とは反対側の面である第２面に、前記振動素子を駆動させる回路に含まれている回路部品を配置する工程と、を含んでいることを特徴とする振動デバイスの製造方法。
9. 前記第２面に前記回路部品を配置する工程は、前記振動子を前記基板に配置する前に行われる請求項８に記載の振動デバイスの製造方法。
10. 前記基板は、さらに、第２フレキシブル部を備え、
    前記基板に前記振動子および前記発熱体を配置する工程において、さらに、電子部品を準備し、前記振動子と前記電子部品との間または前記発熱体と前記電子部品との間に前記第２フレキシブル部が位置するように前記基板に前記電子部品を配置し、
    前記第２フレキシブル部を湾曲または屈曲させることで、前記パッケージの前記第１面と前記第２面とを接続する第３面に前記電子部品を配置する工程と、を含んでいる請求項８または９に記載の振動デバイスの製造方法。
11. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の振動デバイスを有していることを特徴とする発振器。
12. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の振動デバイスを有していることを特徴とする電子機器。
13. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の振動デバイスを有していることを特徴とする移動体。
14. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の振動デバイスを有していることを特徴とする基地局。

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