JP6866588B2 - 電子デバイス、電子デバイスの製造方法、電子機器および移動体 - Google Patents

Description

本発明は、電子デバイス、電子デバイスの製造方法、電子機器および移動体に関するものである。

恒温槽型水晶発振器に代表されるように、パッケージ内の温度を所望温度に維持するように制御する電子デバイスが知られている（例えば、特許文献１参照）。例えば、特許文献１に係る発振器は、発振用回路を含む集積回路、発熱体および水晶振動片を収納する容器を備える。この容器は、凹部を有するパッケージ本体（ベース基板）と、このパッケージ本体の凹部の開口を塞ぐ蓋部材と、で構成されている。

特開２０１５−１２２６０７号公報

一般に、ベース基板は、複数のセラミックス層を積層して構成され、各層間の電気的接続または熱的接続のために、セラミックス層を貫通するビア導体が適宜形成される。このビア導体は、ベース基板の製造上の制約から、熱伝導率を高くすることが難しいため、熱を効率的に伝達することができない。そのため、例えば、特許文献１に係る発振器では、集積回路および発熱体を同一容器内に収納しても、発熱体からの熱を集積回路に効率的に伝達することができず、集積回路が容器の外部温度の影響を受けやすくなってしまい、その結果、周波数特性が低下してしまうという問題があった。

本発明の目的は、容器内の温度制御の精度低下を低減することができる電子デバイスおよびその製造方法を提供すること、また、かかる電子デバイスを備える電子機器および移動体を提供することにある。

上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の電子デバイスは、温度制御素子、および、前記温度制御素子を収容している容器を備え、
前記容器は、第１ベース、前記第１ベース上に配置されている第２ベース、および、前記第２ベースの側面に設けられている側面電極を有し、
前記第１ベースおよび前記第２ベースが積層されて構成されている厚肉部、および、前記第１ベースによって構成されている薄肉部のうちのいずれか一方に前記温度制御素子が配置されており、
前記側面電極は、前記厚肉部と前記薄肉部の間に設けられていることを特徴とする。

このような電子デバイスによれば、第２ベースの側面に側面電極が設けられているため、側面電極を介して第２ベースの一方の面側から他方の面側へ熱を伝達することができる。特に、側面電極は、第２ベースの側面上に露出しているため、従来の貫通ビアに比べて導電性に優れた材料で構成することができる。そのため、側面電極を介して第２ベースの一方の面側から他方の面側へ熱を伝達することができる。その結果、温度制御素子により厚肉部および薄肉部の双方の温度を高精度に制御することができる。よって、容器内の温度制御の精度低下を低減することができる。

本発明の電子デバイスでは、前記第２ベースの前記側面には、曲面を有する溝部が設けられており、
前記側面電極の少なくとも一部は、前記溝部に設けられていることが好ましい。

これにより、キャスタレーションと同様の手法により、優れた信頼性を有する側面電極を簡単に形成することができる。

本発明の電子デバイスでは、前記側面電極は、タングステン、金、銀および銅のうちの少なくとも１つを含む金属材料で構成されていることが好ましい。
これにより、側面電極の熱伝導性を優れたものとすることができる。

本発明の電子デバイスでは、前記容器内で前記厚肉部および前記薄肉部のうちの他方に配置され、発振回路の少なくとも一部を含む回路素子を備えることが好ましい。
これにより、温度制御素子により回路素子の温度を高精度に制御することができる。

本発明の電子デバイスでは、前記回路素子が前記薄肉部に配置され、
前記温度制御素子が前記厚肉部に配置されていることが好ましい。

これにより、例えば、厚肉部側に発振素子を配置したとき、温度制御素子により回路素子および発振素子の双方の温度を高精度に制御することができる。

本発明の電子デバイスでは、前記厚肉部は、前記第１ベースの平面視で前記回路素子を囲んでいることが好ましい。

これにより、厚肉部および薄肉部により凹部を形成し、当該凹部内に回路素子を配置することができる。すなわち、凹部内に回路素子を配置するキャビティ構造を実現することができる。

本発明の電子デバイスでは、前記容器は、前記温度制御素子と平面視で重なっている第１導体パターン、および、前記回路素子と平面視で重なっている第２導体パターンをさらに備え、
前記第１導体パターンと前記第２導体パターンは、前記側面電極を介して接続されていることが好ましい。

これにより、温度制御素子と回路素子との間で効率的に熱を伝達することができる。また、第１導体パターンと第２導体パターンとの電位差を低減することができる。

本発明の電子デバイスでは、前記第１導体パターン、前記第２導体パターンおよび前記側面電極は接地されていることが好ましい。

これにより、第１導体パターンおよび第２導体パターンの電位を定電位とすることができる。

本発明の電子デバイスの製造方法は、発振回路の少なくとも一部を含む回路素子、温度制御素子、第１ベースおよび第２ベースを準備する準備工程と、
前記第２ベースの側面に側面電極を形成する側面電極形成工程と、
前記第１ベース上に前記第２ベースを積層して、前記第１ベースおよび前記第２ベースが積層されて構成されている厚肉部、および、前記第１ベースで構成されている薄肉部を形成する積層工程と、
前記薄肉部に、前記回路素子および前記温度制御素子のうちのいずれか一方を配置する第１配置工程と、
前記厚肉部に、前記回路素子および前記温度制御素子のうちの他方を配置する第２配置工程と、を有することを特徴とする。

このような電子デバイスの製造方法によれば、得られる電子デバイスにおいて、第２ベースの側面に側面電極が設けられているため、側面電極を介して第２ベースの一方の面側から他方の面側へ熱を伝達することができる。特に、側面電極は、第２ベースの側面に露出しているため、従来の貫通ビアに比べて導電性に優れた材料で構成することができる。そのため、側面電極を介して第２ベースの一方の面側から他方の面側へ熱を伝達することができる。その結果、温度制御素子により回路素子の温度を高精度に制御することができる。

本発明の発振器は、本発明の電子デバイスと、発振素子と、を備えることを特徴とする。

このような発振器によれば、容器内の温度制御の精度低下を低減することができ、優れた発振特性を発揮することができる。

本発明の電子機器は、本発明の電子デバイスを備えることを特徴とする。
このような電子機器によれば、高精度に温度制御可能な電子デバイスを備えるため、優れた信頼性を発揮することができる。

本発明の移動体は、本発明の電子デバイスを備えることを特徴とする。
このような移動体によれば、高精度に温度制御可能な電子デバイスを備えるため、優れた信頼性を発揮することができる。

本発明の第１実施形態に係る電子デバイスの概略構成を示す断面図である。 図１に示す電子デバイスの一部拡大断面図である。 図２に示す容器の平面図である。 図２に示す容器の一部拡大断面図である。 図４に示す側面電極を説明する平面図である。 本発明の電子デバイスの製造方法を説明するフローチャートである。 図６に示す準備工程で準備する第１ベースを説明する図である。 図６に示す準備工程で準備する第２ベースを説明する図である。 図６に示す側面電極形成工程における第１ベースを説明する図である。 図６に示す側面電極形成工程における第２ベースを説明する図である。 図６に示す積層工程における第１ベースおよび第２ベースの積層を説明する図である。 図６に示す積層工程における第１ベースおよび第２ベース以外の層の積層等を説明する図である。 図６に示す第１配置工程を説明する図である。 図６に示す第２配置工程を説明する図である。 図６に示す第２配置工程後の工程（容器形成工程）を説明する図である。 本発明の第２実施形態に係る電子デバイスの概略構成を示す平面図である。 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。

以下、本発明の電子デバイス、電子デバイスの製造方法、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。

１．電子デバイスおよびその製造方法
＜第１実施形態＞

図１は、本発明の第１実施形態に係る電子デバイスの概略構成を示す断面図である。図２は、図１に示す電子デバイスの一部拡大断面図である。図３は、図２に示す容器の平面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１中の上側を「上」、下側を「下」と言う。また、図３では、説明の便宜上、後述する水晶振動素子２および容器５のリッド５２の図示を省略している。

図１に示す電子デバイス１は、恒温槽付水晶発振器（ＯＣＸＯ）である。この電子デバイス１は、図１に示すように、水晶振動素子２と、温度制御素子３と、回路素子４と、これらを収納空間Ｓに収納している容器５（内側容器）と、容器５を収納している容器８（外側容器）と、を有している。以下、電子デバイス１の各部を順次説明する。

［内側容器］
容器５は、水晶振動素子２、温度制御素子３および回路素子４を支持するベース５１と、ベース５１に接合部材５３を介して接合されベース５１との間に収納空間Ｓを形成しているリッド５２と、を有している。

図２に示すように、ベース５１は、絶縁性を有し、上面に開口する凹部５１１を有するキャビティ状をなしている。また、凹部５１１は、ベース５１の上面に開口する第１凹部５１１ａと、第１凹部５１１ａの底面に開口する第２凹部５１１ｂと、第２凹部５１１ｂの底面に開口する第３凹部５１１ｃと、第３凹部５１１ｃの底面に開口する第４凹部５１１ｄと、を有している。一方、リッド５２は、凹部５１１の開口を塞ぐようにして接合部材５３を介してベース５１の上面に接合されている。このように、凹部５１１の開口がリッド５２で塞がれることで収納空間Ｓが形成され、この収納空間Ｓに水晶振動素子２、温度制御素子３、回路素子４および接続配線７が収納されている。

本実施形態では、ベース５１は、板状の第１ベース５１２、開口を有する枠状の第２〜第５ベース５１３〜５１６がこの順で積層されて構成されている。ここで、第１ベース５１２の上面の一部が第２ベース５１３の開口から露出している。また、第２〜第５ベース５１３〜５１６は上側にある層ほど開口の幅が大きくなっており、これにより、前述したような第１〜第４凹部５１１ａ〜５１１ｄを有する凹部５１１が形成されている。また、第１ベース５１２の、第２ベース５１３の開口（後述する第４凹部５１１ｄに相当）内に位置する部分が薄肉部５１８であり、第１ベース５１２に第２ベース５１３が積層された部分が厚肉部５１７である（図２参照）。

収納空間Ｓは、気密封止されており、減圧状態（例えば１０Ｐａ以下程度。好ましくは真空）となっている。これにより、水晶振動素子２の振動特性を優れたものとしたり、水晶振動素子２が容器５の外部の温度変化の影響を受けるのを低減したりすることができる。ただし、収納空間Ｓの雰囲気は、特に限定されず、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、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、接合部材５３は、例えば金属製のシームリングであり、ろう付け等によりベース５１に対して接合されている。

また、図２に示すように、ベース５１は、第１ベース５１２の上面（すなわち第４凹部５１１ｄの底面）に配置されたグランド配線６９と、第２ベース５１３の上面（すなわち第３凹部５１１ｃの底面）に配置された複数の内部端子６１と、第３ベース５１４の上面（すなわち第２凹部５１１ｂの底面）に配置されたグランド配線６５と、第４ベース５１５の上面（すなわち第１凹部５１１ａの底面）に配置された複数の内部端子６２と、第１ベース５１２の下面（すなわちベース５１の底面）に配置された複数の外部端子６３と、を有している。内部端子６１、６２および外部端子６３は、必要に応じて、ベース５１内に埋設された内部配線６４を介して互いに電気的に接続されている。

ここで、ベース５１の底面に配置された複数の外部端子６３には、グランド外部端子６３１が含まれており、このグランド外部端子６３１は、内部端子６１、６２および外部端子６３が接続される内部配線６４とは電気的に接続されていない内部配線６４を介して、グランド配線６５、６９、複数の内部端子６２に含まれるグランド端子６２１、および、複数の内部端子６１に含まれるグランド端子６１１のそれぞれに電気的に接続されている。なお、グランド配線６９およびグランド端子６１１、６２１については、後に詳述する。

［温度制御素子］
温度制御素子３は、収納空間Ｓに収容されており、前述した容器５の厚肉部５１７上、すなわち第３ベース５１４の上面に接着剤等を介して固定されている。温度制御素子３は、水晶振動素子２の温度が所望温度となるように加熱制御する機能を有する電子部品（発熱素子）である。かかる機能により、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、周波数安定度を優れたものとすることができる。なお、温度制御素子３は、零温度係数を示す頂点温度（仕様によって異なるが、例えば、７０℃〜１００℃程度）に近づくように水晶振動素子２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。

温度制御素子３は、例えば、パワートランジスターを備える発熱回路３１と、ダイオードやサーミスタから構成される温度検出回路３２と、を有しており、温度検出回路３２からの出力に基づいて発熱回路３１の温度がコントロールされ、水晶振動素子２を一定温度に保つことができるようになっている。このように、発熱回路３１および温度検出回路３２が同一の回路素子である温度制御素子３に含まれていることで、温度制御素子３の温度を精度よく制御することができ、水晶振動素子２の周囲温度をより精度よく一定に保つことができ、より高い周波数安定性を発揮することができる。なお、発熱回路３１および温度検出回路３２の構成としては、特に限定されない。また、温度検出回路３２からの出力に基づいて発熱回路３１の温度をコントロールする回路は、温度制御素子３に設けられていてもよいし、回路素子４に設けられていてもよい。また、発熱回路３１と温度検出回路３２とが別体となっていてもよい。

図３に示すように、温度制御素子３の上面には複数の端子３３が設けられており、これら複数の端子３３がそれぞれボンディングワイヤーを介して内部端子６２と電気的に接続されている。また、複数の端子３３には、グランド端子３３１が含まれており、このグランド端子３３１は、接続配線７が有するボンディングワイヤーＷ７１を介して、前述したグランド端子６２１に電気的に接続されている。ボンディングワイヤーＷ７１は、例えば、Ａｕ（金）、Ｃｕ（銅）、アルミニウム（Ａｌ）等を主材料として構成されている。

［水晶振動素子］
水晶振動素子２は、収納空間Ｓに配置されており、温度制御素子３に固定され、これにより、温度制御素子３を介して、前述した容器５に支持されている。このような水晶振動素子２は、図示しないが、水晶基板と、水晶基板に配置された電極と、を有している。水晶基板は、例えば、ＳＣカット水晶基板をエッチング、機械加工等によって略円形の平面視形状にしたものである。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水晶振動素子２が得られる。電極は、水晶基板の一方の主面に配置された第１励振電極および第１引出電極と、水晶基板他方の主面に配置された第２励振電極および第２引出電極と、を有している。

このような構成の水晶振動素子２は、外縁部で導電性の固定部材２９を介して温度制御素子３の上面に固定されている。固定部材２９は、温度制御素子３と水晶振動素子２とを接合するとともに、温度制御素子３の上面に配置された端子３３と水晶振動素子２の第２引出電極とを電気的に接続し、さらには、温度制御素子３と水晶振動素子２とを熱的に接続している。一方、第１引出電極は、ボンディングワイヤーを介して内部端子６２と電気的に接続されている。

固定部材２９としては、導電性と接合性を兼ね備えていれば特に限定されず、例えば、金属接合材（例えば金バンプ）、合金接合材（例えば、金錫合金、はんだなどのバンプ）、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。

なお、本実施形態では、発振素子として水晶振動素子２を用いた構成について説明したが、発振素子としては、水晶振動素子２に限定されず、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ_２Ｂ_４Ｏ_７）、ランガサイト（Ｌａ_３Ｇａ_５ＳｉＯ_１４）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ_３）、リン酸ガリウム（ＧａＰＯ_４）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ、Ｚｎ_２Ｏ_３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、チタン酸鉛（ＰｂＰＯ_３）、ニオブ酸ナトリウムカリウム（（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ_３）、ビスマスフェライト（ＢｉＦｅＯ_３）、ニオブ酸ナトリウム（ＮａＮｂＯ_３）、チタン酸ビスマス（Ｂｉ_４Ｔｉ_３Ｏ_１２）、チタン酸ビスマスナトリウム（Ｎａ_０．５Ｂｉ_０．５ＴｉＯ_３）などの酸化物基板や、ガラス基板上に窒化アルミニウムや五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）などの圧電体材料を積層させて構成された積層圧電基板、あるいは圧電セラミックスなどを用いた圧電振動素子を用いることができる。また、シリコン基板に圧電素子を配置してなる振動素子を用いることもできる。また、水晶振動素子２としては、ＳＣカットの水晶振動素子に限定されず、例えば、ＡＴカット、ＢＴカット、Ｚカット、ＬＴカット等の水晶振動素子を用いてもよい。

［回路素子］
図２に示すように、回路素子４は、前述した容器５の薄肉部５１８上、すなわち第１ベース５１２の上面に設けられたグランド配線６９上に接着剤等を介して固定されている。また、回路素子４は、ボンディングワイヤーを介して内部端子６１と電気的に接続されている。このような回路素子４は、少なくとも、水晶振動素子２を発振させる発振回路４１を有している。

図３に示すように、回路素子４の上面には複数の端子４３が設けられており、これら複数の端子４３がそれぞれボンディングワイヤーを介して対応する内部端子６１と電気的に接続されている。また、複数の端子４３には、グランド端子４３１が含まれており、このグランド端子４３１は、接続配線７が有するボンディングワイヤーＷ７２を介して、前述したグランド端子６１１に電気的に接続されている。ボンディングワイヤーＷ７２は、例えば、Ａｕ（金）、Ｃｕ（銅）、アルミニウム（Ａｌ）等を主材料として構成されている。

［外側パッケージ］
図１に示すように、容器８は、プリント配線基板からなるベース基板８１と、ベース基板８１に接合されたキャップ８２と、を有し、これらの間に形成された内部空間Ｓ１には、容器５や、容量、抵抗等の回路部品９が収容されている。容器５は、リードフレーム８３を介してベース基板８１に接合され、ベース基板８１から離間した状態で支持されている。なお、リードフレーム８３は、容器５をベース基板８１に固定するとともに、容器５の外部端子６３とベース基板８１に形成された図示しない端子とを電気的に接続している。

内部空間Ｓ１は、気密封止されており、減圧状態（例えば１０Ｐａ以下程度。好ましくは真空）となっている。これにより、内部空間Ｓ１が断熱層として機能し、水晶振動素子２が使用環境の温度変化の影響をより受け難くなる。そのため、水晶振動素子２の温度をより精度よく一定に保つことができる。ただし、内部空間Ｓ１の環境としては、これに限定されず、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスが充填されていてもよいし、大気解放していてもよい。

以上、電子デバイス１の各部について説明したが、この電子デバイス１では、前述したように、第１ベース５１２の上面に配置されたグランド配線６９、第２ベース５１３の上面に配置されたグランド端子６１１、第３ベース５１４の上面に配置されたグランド配線６５、および、第４ベース５１５の上面に配置されたグランド端子６２１のそれぞれが、内部配線６４を介して、グランド外部端子６３１に電気的に接続されている。これにより、グランド端子６１１、６２１およびグランド配線６９、６５が互いに電気的に接続され、接地される（グランド電位となる）。

ここで、内部配線６４は、一般的にはタングステン、モリブデン等の高融点金属材料で構成されており、ベース５１の製造上の制約により、その表面に金めっき等を施すことができず、比較的高い熱抵抗となってしまう。そのため、仮にグランド端子６１１、６２１およびグランド配線６９、６５間の電気的接続を内部配線６４のみで行うと、これらの間で熱を効率的に伝達することができない。また、これらの間の電気的な抵抗も比較的高いため、これらの間の電位差が大きくなってしまう。

そこで、電子デバイス１では、図２に示すように、グランド端子６１１は、第２ベース５１３の側面に設けられた部分（側面電極６１１ａ）を有し、当該部分がグランド配線６９に接続している。これにより、グランド端子６１１とグランド配線６９との間の電気的および熱的な抵抗を低減することができる。同様に、グランド端子６２１は、第４ベース５１５の側面に設けられた部分を有し、当該部分がグランド配線６５に接続している。また、グランド配線６５は、第３ベース５１４の側面に設けられた部分を有し、当該部分がグランド端子６１１に接続している。

ここで、グランド端子６１１、６２１およびグランド配線６９、６５は、それぞれ、収納空間Ｓに露出しているため、ベース５１の製造する際、その表面に、熱抵抗および電気抵抗の小さい金めっき等のめっきを施すことが可能である。これにより、グランド端子６１１、６２１およびグランド配線６９、６５間の電気的接続を内部配線６４のみで行う場合に比べて、これらの間の熱抵抗および電気抵抗を格段に小さくすることができる。したがって、グランド端子６１１、６２１およびグランド配線６９、６５間の電気的接続を行う内部配線６４の少なくとも一部を省略することも可能である。ただし、かかる内部配線６４を設けることで、信頼性を高めることができる。

（内部グランド端子およびグランド配線の詳細な説明）
以下、グランド端子６１１およびグランド配線６９について詳述する。なお、以下では、グランド端子６１１およびグランド配線６９について代表的に説明し、グランド端子６２１およびグランド配線６５の詳細な説明は省略するが、グランド端子６２１とグランド配線６５との接続形態、および、グランド配線６５とグランド端子６１１との接続形態は、グランド端子６１１とグランド配線６９との接続形態と同様である。

図４は、図２に示す容器の一部拡大断面図である。図５は、図４に示す側面電極を説明する平面図であり、図３の側面電極付近を拡大して示している。なお、以下では、図４中の上側を「上」、下側を「下」と言う。

図４に示すように、容器５のベース５１は、第１ベース５１２と、第１ベース５１２の上面上に配置されている第２ベース５１３と、を有する。そして、第１ベース５１２および第２ベース５１３が積層されている積層体によって厚肉部５１７が構成されている。また、第１ベース５１２の第２ベース５１３が積層されていない部分、すなわち、第４凹部５１１ｄに対応する部分によって薄肉部５１８が構成されている。

ここで、図４に示すように、第２ベース５１３の側面（厚肉部５１７と薄肉部５１８の間）には、第２ベース５１３の上面に設けられたグランド端子６１１と一体で形成された側面電極６１１ａが設けられている。そして、この側面電極６１１ａが、グランド配線６９に接続（接触）している。これにより、側面電極６１１ａを介してグランド配線６９とグランド端子６１１との間で熱Ｈの伝達を行うことができる。

本実施形態では、第２ベース５１３の側面には、第２ベース５１３の厚さ方向に延びている溝部５１３ａが設けられている。この溝部５１３ａの横断面は、図５に示すように、円弧に沿った形状をなしている。そして、側面電極６１１ａは、溝部５１３ａに設けられている部分を有する。これにより、グランド配線６９と側面電極６１１ａとの接続信頼性を優れたものとすることができる。また、グランド配線６９の一部は、第１ベース５１２と第２ベース５１３との間に入り込んでいる。これにより、この点でも、グランド配線６９と側面電極６１１ａとの接続信頼性を優れたものとすることができる。なお、前述したような側面電極６１１ａは、第２ベース５１３の側面に複数箇所設けられていてもよい。また、側面電極６１１ａと同様の構成ではあるが、電極として機能しないダミーの熱伝導体が設けられていてもよい。

このように、電子デバイス１は、温度制御素子３、および、温度制御素子３を収納する容器５を有する。容器５は、第１ベース５１２、第１ベース５１２上に配置されている第２ベース５１３、および、第２ベース５１３の側面に設けられている側面電極６１１ａを有し、第１ベース５１２および第２ベース５１３が積層されて構成されている厚肉部５１７、および、第１ベース５１２によって構成されている薄肉部５１８のうちのいずれか一方（本実施形態では肉厚部５１７）に温度制御素子３が配置されている。第２ベース５１３の側面には、側面電極６１１ａが設けられている。

このような電子デバイス１によれば、第２ベース５１３の側面に側面電極６１１ａが設けられているため、側面電極６１１ａを介して第２ベース５１３の一方の面側から他方の面側へ熱を伝達することができる。特に、側面電極６１１ａは、第２ベース５１３の側面上に露出しているため、従来の貫通ビアに比べて導電性に優れた材料で構成することができる。そのため、側面電極６１１ａを介して第２ベース５１３の一方の面側から他方の面側へ熱を伝達することができる。その結果、温度制御素子３により厚肉部５１７および薄肉部５１８の双方の温度を高精度に制御することができる。よって、容器５内の温度制御の精度低下を低減することができる。

ここで、電子デバイス１は、発振回路の少なくとも一部を含む回路素子４を備え、回路素子４が容器５内で厚肉部５１７および薄肉部５１８のうちの他方（本実施形態では薄肉部５１８）に配置されている。これにより、温度制御素子３により回路素子４の温度を高精度に制御することができる。

より具体的には、回路素子４が薄肉部５１８に配置され、温度制御素子３が厚肉部５１７に配置されている。これにより、本実施形態のように厚肉部５１７側に水晶振動素子２（発振素子）を配置したとき、温度制御素子３により回路素子４および水晶振動素子２の双方の温度を高精度に制御することができる。

また、厚肉部５１７は、第１ベース５１２の平面視で回路素子４を囲んでいる。これにより、厚肉部５１７および薄肉部５１８により図３に示すような「凹部」である第４凹部５１１ｄを形成し、当該第４凹部５１１ｄ内に回路素子４を配置することができる。すなわち、第４凹部５１１ｄ内に回路素子４を配置するキャビティ構造を実現することができる。これにより、容器５の低背化を図ることができる。

また、第２ベース５１３の側面（本実施形態では、第４凹部５１１ｄの内側面）には、曲面を有する溝部５１３ａが設けられており、側面電極６１１ａの少なくとも一部は、溝部５１３ａに設けられている（図５参照）。これにより、キャスタレーションと同様の手法により、優れた信頼性を有する側面電極６１１ａを簡単に形成することができる。また、第２ベース５１３に対する側面電極６１１ａの密着性の向上にも有利である。

ここで、側面電極６１１ａは、タングステン、金、銀および銅のうちの少なくとも１つを含む金属材料で構成されていることが好ましい。これにより、側面電極６１１ａの熱伝導性を優れたものとすることができる。同様に、グランド端子６１１およびグランド配線６９の収納空間Ｓに露出した部分も、タングステン、金、銀および銅のうちの少なくとも１つを含んでいることが好ましい。

また、容器５は、温度制御素子３と平面視で重なっている「第１導体パターン」であるグランド配線６５、および、回路素子４と平面視で重なっている「第２導体パターン」であるグランド配線６９をさらに備え、グランド配線６５とグランド配線６９は、側面電極６１１ａを介して接続されている。これにより、温度制御素子３と回路素子４との間で効率的に熱を伝達することができる。また、グランド配線６５とグランド配線６９との電位差を低減することができる。

ここで、「第１導体パターン」であるグランド配線６５、「第２導体パターン」であるグランド配線６９、および、側面電極６１１ａは、接地されている。これにより、グランド配線６５およびグランド配線６９の電位を定電位とすることができる。

以上説明したような電子デバイス１において、電子デバイス１の水晶振動子２を除いた構成を「電子デバイス」と捉えることができる。この場合、電子デバイス１は、当該電子デバイスと、「発振素子」である水晶振動子２と、を備える「発振器」である。このような発振器によれば、容器５内の温度制御の精度低下を低減することができ、優れた発振特性を発揮することができる。

なお、上記の説明では第１ベース５１２〜第３ベース５１４がそれぞれ１層である場合を例にとって説明したが、２層以上備えている構成でもよい。

（電子デバイスの製造方法）
以下、本発明の電子デバイスの製造方法について、前述した電子デバイス１を製造する場合を例に説明する。

図６は、本発明の電子デバイスの製造方法を説明するフローチャートである。
電子デバイス１の製造方法は、水晶振動素子２、温度制御素子３および回路素子４を容器５内に収納した構造体を製造する工程を含み、かかる工程は、図６に示すように、［１］準備工程Ｓ１０と、［２］側面電極形成工程Ｓ２０と、［３］積層工程Ｓ３０と、［４］第１配置工程Ｓ４０と、［５］第２配置工程Ｓ５０と、を有する。以下、各工程を順次説明する。

［１］準備工程Ｓ１０
図７は、図６に示す準備工程で準備する第１ベースを説明する図である。図８は、図６に示す準備工程で準備する第２ベースを説明する図である。

まず、図７に示す第１ベース５１２Ａおよび図８に示す第２ベース５１３Ａを準備する。また、本工程では、温度制御素子３および回路素子４も準備する。

ここで、第１ベース５１２Ａおよび第２ベース５１３Ａは、例えば、アルミナ粉末と、ホウケイ酸ガラス粉末と、有機樹脂バインダーとの混合物をシート状に成形したセラミックグリーンシートであり、後の焼成等の必要な処理を経て、前述した第１ベース５１２および第２ベース５１３となるものである。本工程では、図示しないが、第１ベース５１２Ａおよび第２ベース５１３Ａの他に、第３〜第５ベース５１４〜５１６となるセラミックグリーンシートも準備する。

図７に示す第１ベース５１２Ａには、図２に示す内部配線６４を形成するための貫通孔５１２１が形成されている。また、図８に示す第２ベース５１３Ａには、図２に示す第４凹部５１１ｄを形成するための貫通孔５１３１が形成されている。なお、前述した溝部５１３ａを設ける場合には、貫通孔５１３１を形成する際または形成後に溝部５１３ａを形成する。このような貫通孔５１２１、５１３１（溝部５１３ａを含む）の形成方法としては、例えばパンチング、切削、レーザー加工等が挙げられる。

また、水晶振動素子２は、例えば、水晶基板等の圧電基板をエッチングすることにより素子片を形成し、その素子片上に励振電極を気相成膜法により形成することで得られる。

［２］側面電極形成工程Ｓ２０
図９は、図６に示す側面電極形成工程における第１ベースを説明する図である。図１０は、図６に示す側面電極形成工程における第２ベースを説明する図である。

次に、図９に示すように、第１ベース５１２Ａに、導体パターン６４Ａを形成する。同様に、図１０に示すように、第２ベース５１３Ａに、導体パターン６１Ａを形成する。ここで、導体パターン６１Ａ、６４Ａは、それぞれ、タングステン、モリブテン等の高融点金属を含む導体ペーストからなり、後の焼成等の必要な処理を経て、配線等となるものである。導体パターン６４Ａは、第１ベース５１２に形成すべき配線等に対応した形状をなし、グランド配線６９に対応する部分（グランド配線６９Ａ）を有する。また、導体パターン６１Ａは、第２ベース５１３に形成すべき配線等に対応した形状をなし、側面電極６１１ａに対応した部分（側面電極６１１ａＡ）を有する。これにより、本工程では、第２ベース５１３Ａの側面に側面電極６１１ａＡを形成する。

図示しないが、本工程では、第３〜第５ベース５１４〜５１６となるセラミックグリーンシートについても、第１、第２ベース５１２Ａ、５１３Ａと同様に、導体パターンを適宜形成する。

［３］積層工程Ｓ３０
図１１は、図６に示す積層工程における第１ベースおよび第２ベースの積層を説明する図である。図１２は、図６に示す積層工程における第１ベースおよび第２ベース以外の層の積層等を説明する図である。

次に、図１１に示すように、第１ベース５１２Ａ上に第２ベース５１３Ａを積層する。これにより、第１ベース５１２Ａおよび第２ベース５１３Ａが積層されて構成されている厚肉部５１７Ａ、および、第１ベース５１２Ａで構成されている部分（第１ベース５１２Ａの、貫通孔５１３１に対応する部分）である薄肉部５１８Ａを形成する。このとき、第１ベース５１２Ａおよび第２ベース５１３Ａを互いに圧着させることで、側面電極６１１ａＡがグランド配線６９Ａに接触する。

さらに、第３〜第５ベース５１４〜５１６となるセラミックグリーンシートも積層し、その状態で焼成した後、導体パターン６１Ａ、６４Ａ等の露出部分に、金めっき等のめっきを施すことで、図１２に示すように、内部端子６１、６２およびグランド配線６５、６９を形成するとともに、厚肉部５１７および薄肉部５１８を有するベース５１を得る。また、ベース５１の底面に外部端子６３も形成する。また、ベース５１に対しろう付け等により接合部材５３を接合する。

［４］第１配置工程Ｓ４０
図１３は、図６に示す第１配置工程を説明する図である。

次に、図１３に示すように、薄肉部５１８に、回路素子４を配置する。このとき、回路素子４を接着剤等により薄肉部５１８に対して固定する。また、その固定後、ボンディングワイヤーＷ７２を含む複数のボンディングワイヤーを形成して、回路素子４と内部端子６１とを電気的に接続する。

［５］第２配置工程Ｓ５０
図１４は、図６に示す第２配置工程を説明する図である。図１５は、図６に示す第２配置工程後の工程（容器形成工程）を説明する図である。

次に、図１４に示すように、厚肉部５１７に、温度制御素子３を配置する。このとき、温度制御素子３を接着剤等により厚肉部５１７に対して固定する。また、その固定後、ボンディングワイヤーＷ７１を含む複数のボンディングワイヤーを形成して、温度制御素子３と内部端子６２とを電気的に接続する。

その後、図１５に示すように、温度制御素子３上に固定部材２９により水晶振動素子２を固定した後、リッド５２をシーム溶接等により接合部材５３に接合して、容器５を得る。なお、図示しないが、水晶振動素子２の固定後、リッド５２の接合前に、水晶振動素子２と内部端子６２とを電気的に接続するボンディングワイヤーの形成を行う。

以上説明したようにして、水晶振動素子２、温度制御素子３および回路素子４を容器５内に収納した構造体を得る。

以上説明した電子デバイス１の製造方法は、準備工程Ｓ１０と、側面電極形成工程Ｓ２０と、積層工程Ｓ３０と、第１配置工程Ｓ４０と、第２配置工程Ｓ５０と、を有する。ここで、準備工程Ｓ１０において、発振回路の少なくとも一部を含む回路素子４、温度制御素子３、第１ベース５１２Ａおよび第２ベース５１３Ａを準備する。側面電極形成工程Ｓ２０において、第２ベース５１３Ａの側面に側面電極６１１ａＡを形成する。積層工程Ｓ３０において、第１ベース５１２Ａ上に第２ベース５１３Ａを積層して、第１ベース５１２Ａおよび第２ベース５１３Ａが積層されて構成されている厚肉部５１７Ａ、および、第１ベース５１２Ａで構成されている薄肉部５１８Ａを形成する。第１配置工程Ｓ４０において、薄肉部５１８に、回路素子４および温度制御素子３のうちのいずれか一方を配置する。第２配置工程Ｓ５０において、厚肉部５１７に、回路素子４および温度制御素子３のうちの他方を配置する。本実施形態では、薄肉部５１８に回路素子４、厚肉部５１７に温度制御素子３を配置する。

このような電子デバイス１の製造方法によれば、得られる電子デバイス１において、第２ベース５１３の側面に側面電極６１１ａが設けられているため、側面電極６１１ａを介して第２ベース５１３の一方の面側から他方の面側へ熱を伝達することができる。特に、側面電極６１１ａは、第２ベース５１３の側面に露出しているため、従来の貫通ビアに比べて導電性に優れた材料で構成することができる。そのため、側面電極６１１ａを介して第２ベース５１３の一方の面側から他方の面側へ熱を伝達することができる。その結果、温度制御素子３により回路素子４の温度を高精度に制御することができる。

なお、第１配置工程Ｓ４０と第２配置工程Ｓ５０の順序は、前述した説明の順と逆であってもよい。この場合、水晶振動素子２の設置を第１配置工程Ｓ４０後に行えばよい。

＜第２実施形態＞
図１６は、本発明の第２実施形態に係る電子デバイスの概略構成を示す平面図である。

以下、本実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。また、図１６において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

図１６に示す電子デバイス１Ａでは、ベース５１に設けられている複数の内部端子６１に含まれるグランド端子６１１と、回路素子４Ａに設けられている複数の端子４３Ａに含まれるグランド端子４３１Ａとが複数本のボンディングワイヤーＷ７２Ａを介して接続されている。

複数のボンディングワイヤーＷ７２Ａを用いることで、回路素子４とグランド端子６１１との間の熱伝導を複数のボンディングワイヤーＷ７２Ａによっても効率的に行うことができる。なお、複数のボンディングワイヤーＷ７２Ａに代えて、太いボンディングワイヤーを用いても同様の効果が得られる。

以上説明したような第２実施形態によっても、容器内の温度制御の精度低下を低減することができる電子デバイスおよびその製造方法を提供することができる。

２．電子機器
次に、本発明の電子デバイスを備える電子機器について説明する。

図１７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、電子デバイス１が内蔵されている。

図１８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、電子デバイス１が内蔵されている。

図１９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。

この図において、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、電子デバイス１が内蔵されている。

このような電子機器は、高精度に温度制御可能な電子デバイス１を備えるため、優れた信頼性を発揮することができる。なお、かかる電子機器は、電子デバイス１に代えて電子デバイス１Ａを備えていてもよい。

なお、本発明の電子機器は、図１７のパーソナルコンピューター、図１８の携帯電話機、図１９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。

３．移動体
次に、本発明の電子デバイスを備える移動体について説明する。

図２０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２０に示すように、自動車１５００には電子デバイス１が内蔵されている。電子デバイス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。

このような移動体は、高精度に温度制御可能な電子デバイス１を備えるため、優れた信頼性を発揮することができる。なお、かかる移動体は、電子デバイス１に代えて電子デバイス１Ａを備えていてもよい。

以上、本発明の電子デバイス、電子デバイスの製造方法、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、前述した実施形態では、電子デバイスが発振器である場合を例に説明したが、これに限定されず、温度制御素子を容器内に収納する各種電子デバイスに適用可能である。

１…電子デバイス、１Ａ…電子デバイス、２…水晶振動素子、３…温度制御素子、４…回路素子、４Ａ…回路素子、５…容器、７…接続配線、８…容器、９…回路部品、２９…固定部材、３１…発熱回路、３２…温度検出回路、３３…端子、４１…発振回路、４２…温度制御回路、４３…端子、４３Ａ…端子、５１…ベース、５２…リッド、５３…接合部材、６１…内部端子、６１Ａ…導体パターン、６２…内部端子、６３…外部端子、６４…内部配線、６４Ａ…導体パターン、６５…グランド配線、６９…グランド配線、６９Ａ…グランド配線、８１…ベース基板、８２…キャップ、８３…リードフレーム、３３１…グランド端子、４３１…グランド端子、４３１Ａ…グランド端子、５１１…凹部、５１１ａ…第１凹部、５１１ｂ…第２凹部、５１１ｃ…第３凹部、５１１ｄ…第４凹部、５１２…第１ベース、５１２Ａ…第１ベース、５１３…第２ベース、５１３Ａ…第２ベース、５１３ａ…溝部、５１４…第３ベース、５１５…第４ベース、５１６…第５ベース、５１７…厚肉部、５１７Ａ…厚肉部、５１８…薄肉部、５１８Ａ…薄肉部、６１１…グランド端子、６１１ａ…側面電極、６１１ａＡ…側面電極、６２１…グランド端子、６３１…グランド外部端子、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、５１２１…貫通孔、５１３１…貫通孔、Ｈ…熱、Ｓ…収納空間、Ｓ１…内部空間、Ｓ１０…準備工程、Ｓ２０…側面電極形成工程、Ｓ３０…積層工程、Ｓ４０…第１配置工程、Ｓ５０…第２配置工程、Ｗ７１…ボンディングワイヤー、Ｗ７２…ボンディングワイヤー、Ｗ７２Ａ…ボンディングワイヤー

Claims (8)

1. 発振素子と、
   発振回路の少なくとも一部を含む回路素子と、
   発熱素子と、
   前記発振素子、前記回路素子、および、前記発熱素子を収容しており、第１ベースおよび前記第１ベース上に配置されている第２ベースを有する容器と、を備え、
   前記回路素子は、前記第１ベースによって構成されている薄肉部に配置され、
   前記発熱素子は、前記第１ベースおよび前記第２ベースが積層されて構成されている厚肉部に配置され、
   前記発振素子は、前記発熱素子に取り付けられており、
   前記容器は、平面視で前記厚肉部と前記薄肉部の間に位置し、且つ前記第２ベースの側面に設けられている側面電極、前記発熱素子と平面視で重なっている第１導体パターン、および、前記回路素子と平面視で重なっている第２導体パターンを有し、
   前記第１導体パターンと前記第２導体パターンは、前記側面電極を介して接続されていることを特徴とする電子デバイス。
2. 前記第２ベースの前記側面には、曲面を有する溝部が設けられており、
   前記側面電極の少なくとも一部は、前記溝部に設けられている請求項１に記載の電子デバイス。
3. 前記側面電極は、タングステン、金、銀および銅のうちの少なくとも１つを含む金属材料で構成されている請求項１または２に記載の電子デバイス。
4. 前記厚肉部は、前記第１ベースの平面視で前記回路素子を囲んでいる請求項１ないし３のいずれか1項に記載の電子デバイス。
5. 前記第１導体パターン、前記第２導体パターンおよび前記側面電極は接地されている請求項１ないし４のいずれか1項に記載の電子デバイス。
6. 発振素子、発振回路の少なくとも一部を含む回路素子、発熱素子、第１ベースおよび第２ベースを準備する準備工程と、
   前記第１ベースおよび前記第２ベースに導体パターンを形成し、前記第２ベースの側面に側面電極を形成する側面電極形成工程と、
   前記第１ベース上に前記第２ベースを積層して構成される厚肉部と、前記第１ベースで構成される薄肉部とを形成するとともに、前記第１ベース上の前記導体パターンと前記第２ベース上の前記導体パターンとを前記側面電極を介して接続する積層工程と、
   前記薄肉部において、平面視で前記第１ベース上の前記導体パターンと重なるように前記回路素子を配置する第１配置工程と、
   前記厚肉部において、平面視で前記第２ベース上の前記導体パターンと重なるように前記発熱素子を配置し、且つ、前記発熱素子に前記発振素子を取り付ける第２配置工程と、
   を有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
7. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電子デバイスを備えることを特徴とする電子機器。
8. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電子デバイスを備えることを特徴とする移動体。

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