JP7435132B2 - piezoelectric oscillator - Google Patents

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本発明は、圧電発振器に関する。 The present invention relates to piezoelectric oscillators.

水晶発振器などの圧電発振器として、外部の温度変化に影響されることなく高安定な周波数を出力する恒温型圧電発振器が従来から知られている(例えば、特許文献1参照)。 As a piezoelectric oscillator such as a crystal oscillator, a constant temperature piezoelectric oscillator that outputs a highly stable frequency without being affected by external temperature changes has been known (for example, see Patent Document 1).

特開2010-177732号公報Japanese Patent Application Publication No. 2010-177732

上記特許文献1の恒温型圧電発振器では、圧電振動片(水晶振動片)が振動子用パッケージ内に収容されて気密封止されてなる圧電振動子を、ベース基板及びカバー体からなるパッケージ内に収納している。 In the constant-temperature piezoelectric oscillator of Patent Document 1, a piezoelectric vibrator (a piezoelectric vibrating piece) is housed in a vibrator package and hermetically sealed, and the piezoelectric vibrator is placed inside a package consisting of a base substrate and a cover body. It is stored.

この恒温型圧電発振器では、圧電振動子の圧電振動片は、振動用パッケージに気密に封止されているが、圧電振動子は、ベース基板及びカバー体からなるパッケージ内に収納されているものの、気密封止されていない。 In this constant-temperature piezoelectric oscillator, the piezoelectric vibrating piece of the piezoelectric vibrator is hermetically sealed in a vibration package. Not hermetically sealed.

このため、圧電振動片は、外部の温度変化等の影響を受け易く、圧電発振器の発振特性が変動するという課題がある。 Therefore, the piezoelectric vibrating piece is susceptible to external temperature changes, etc., and there is a problem that the oscillation characteristics of the piezoelectric oscillator fluctuate.

本発明は、上記のような点に鑑みてなされたものであって、外部の温度変化等に起因する特性変動を可及的に低減することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to reduce as much as possible characteristic fluctuations caused by external temperature changes and the like.

本発明では、上記目的を達成するために、次のように構成している。 In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.

すなわち、本発明の圧電発振器は、振動部が気密封止されている圧電振動子と、前記圧電振動子を加熱する発熱体と、発振回路を構成する集積回路素子と、少なくとも前記圧電振動子を気密封止するパッケージ体とを備え、
前記パッケージ体は、少なくとも前記圧電振動子を気密封止する第1パッケージと、前記集積回路素子を収容する第2パッケージとを有し、
前記第1パッケージは、前記圧電振動子を収容する収容凹部が、上下両面のうちの一方の面側に形成されたベースを備え、前記第2パッケージは、前記集積回路素子を収容する収容凹部が、上下両面のうちの一方の面側に形成された基板を備え、
前記第1パッケージの前記ベースの前記上下両面のうちの他方の面側と前記第2パッケージの前記基板の前記上下両面のうちの他方の面側とが接合されている
That is, the piezoelectric oscillator of the present invention includes a piezoelectric vibrator whose vibrating part is hermetically sealed, a heating element that heats the piezoelectric vibrator, an integrated circuit element forming an oscillation circuit, and at least the piezoelectric vibrator. Equipped with a package body that is hermetically sealed,
The package body includes at least a first package hermetically sealing the piezoelectric vibrator and a second package housing the integrated circuit element,
The first package includes a base in which a housing recess for housing the piezoelectric vibrator is formed on one of the upper and lower surfaces, and the second package has a housing recess for housing the integrated circuit element. , comprising a substrate formed on one of the upper and lower surfaces,
The other of the upper and lower surfaces of the base of the first package is joined to the other of the upper and lower surfaces of the substrate of the second package .

本発明によれば、振動部が気密封止された圧電振動子を、パッケージ体に気密封止するので、圧電振動子の振動部は、二重に気密封止されることになる。これによって、圧電振動子の振動部に対する外部の温度変化等の影響を抑制することができ、外部の温度等が変化しても、圧電発振器の特性変動を抑制して発振周波数の安定化を図ることができる。
また、本発明によれば、圧電振動子は第1パッケージに、集積回路素子は第2パッケージに、それぞれ個別に収容されるので、圧電振動子に対する集積回路素子の影響を抑制することができる。
According to the present invention, the piezoelectric vibrator whose vibrating part is hermetically sealed is hermetically sealed in the package body, so the vibrating part of the piezoelectric vibrator is doubly hermetically sealed. As a result, it is possible to suppress the influence of external temperature changes on the vibrating part of the piezoelectric vibrator, and even if the external temperature changes, the characteristic fluctuations of the piezoelectric oscillator are suppressed and the oscillation frequency is stabilized. be able to.
Further, according to the present invention, the piezoelectric vibrator is individually housed in the first package, and the integrated circuit element is housed in the second package, so that the influence of the integrated circuit element on the piezoelectric vibrator can be suppressed.

本発明の圧電発振器の好ましい実施態様では、前記圧電振動子は、両主面に励振電極がそれぞれ形成された圧電振動板と、該圧電振動板の一方の主面の励振電極を覆って封止する第1封止部材と、前記圧電振動板の他方の主面の励振電極を覆って封止する第2封止部材とを備え、前記圧電振動板は、前記両主面に、接合用金属膜をそれぞれ有し、前記第1封止部材は、前記圧電振動板の前記一方の主面の前記接合用金属膜に対応する接合用金属膜を有し、前記第2封止部材は、前記圧電振動板の前記他方の主面の前記接合用金属膜に対応する接合用金属膜を有し、前記第1封止部材と前記圧電振動板とが、前記接合用金属膜によって接合され、前記第2封止部材と前記圧電振動板とが、前記接合用金属膜によって接合され、前記圧電振動板の前記両主面の前記励振電極を含む前記振動部が、前記第1封止部材及び前記第2封止部材によって気密封止される。 In a preferred embodiment of the piezoelectric oscillator of the present invention, the piezoelectric vibrator includes a piezoelectric diaphragm having excitation electrodes formed on both principal surfaces, and a piezoelectric diaphragm that covers and seals the excitation electrode on one principal surface of the piezoelectric diaphragm. and a second sealing member that covers and seals the excitation electrode on the other main surface of the piezoelectric diaphragm, and the piezoelectric diaphragm has a bonding metal on both main surfaces. The first sealing member has a bonding metal film corresponding to the bonding metal film on the one main surface of the piezoelectric diaphragm, and the second sealing member has a bonding metal film corresponding to the bonding metal film on the one main surface of the piezoelectric diaphragm. a bonding metal film corresponding to the bonding metal film on the other main surface of the piezoelectric diaphragm; the first sealing member and the piezoelectric diaphragm are bonded by the bonding metal film; The second sealing member and the piezoelectric diaphragm are bonded by the bonding metal film, and the vibrating section including the excitation electrodes on both main surfaces of the piezoelectric diaphragm is connected to the first sealing member and the piezoelectric diaphragm. Hermetically sealed by the second sealing member.

この実施態様によれば、圧電振動子は、両主面に励振電極が形成された圧電振動板と、一方の主面の励振電極を覆って封止する第1封止部材と、他方の主面の励振電極を覆って封止する第2封止部材とを、互いの接合用金属膜を接合させて積層される。したがって、圧電振動片を、収容凹部を有する容器内に収容し、導電性接着剤によって、容器内の電極に接合して気密封止するパッケージ構造のように、導電性接着剤を使用する必要がない。これによって、導電性接着剤から発生するガスの影響を受けることがなくなり、周波数特性が安定する。 According to this embodiment, the piezoelectric vibrator includes a piezoelectric diaphragm in which excitation electrodes are formed on both principal surfaces, a first sealing member that covers and seals the excitation electrode on one principal surface, and a first sealing member that covers and seals the excitation electrode on one principal surface. A second sealing member that covers and seals the excitation electrode on the surface is laminated by bonding the bonding metal films to each other. Therefore, it is necessary to use a conductive adhesive, such as a package structure in which the piezoelectric vibrating piece is housed in a container having a housing recess, and the piezoelectric vibrating piece is hermetically sealed by being bonded to an electrode in the container using a conductive adhesive. do not have. This eliminates the influence of gas generated from the conductive adhesive and stabilizes the frequency characteristics.

更に、圧電振動子は、圧電振動板及び第1,第2封止部材の三層の積層構造であるので、上記パッケージ構造に比べて、薄型化(低背化)を図ることができる。 Furthermore, since the piezoelectric vibrator has a three-layer laminated structure of the piezoelectric diaphragm and the first and second sealing members, it can be made thinner (lower in height) than the package structure described above.

本発明の圧電発振器の他の実施態様では、前記第2パッケージは、前記第1パッケージに比べて平面サイズが大きく、前記第2パッケージの外周部に接合されて、前記第1パッケージを収容する収容空間を構成するカバー体を備える。 In another embodiment of the piezoelectric oscillator of the present invention, the second package has a larger planar size than the first package, and is joined to an outer peripheral part of the second package to accommodate the first package. A cover body that constitutes a space is provided.

この実施態様によれば、振動部が気密封止された圧電振動子は、第1パッケージによって気密封止され、第1パッケージは、第2パッケージとカバー体とによって構成される収容空間内に収容されるので、圧電振動子の振動部は、二重に気密封止された上に、第2パッケージとカバー体とによって構成される収容空間内に収容されることになる。これによって、圧電振動子の振動部の断熱を図って、外部の温度変化の影響を効果的に抑制することができる。 According to this embodiment, the piezoelectric vibrator whose vibrating part is hermetically sealed is hermetically sealed by the first package, and the first package is housed in the housing space formed by the second package and the cover body. Therefore, the vibrating part of the piezoelectric vibrator is double hermetically sealed and housed in the housing space formed by the second package and the cover body. This makes it possible to insulate the vibrating part of the piezoelectric vibrator and effectively suppress the influence of external temperature changes.

本発明の一実施態様では、前記発熱体は、前記圧電振動子に接合されたヒータ基板あるいはフィルムヒータであり、前記パッケージ体は、前記圧電振動子と共に、前記ヒータ基板を気密封止する。 In one embodiment of the present invention, the heating element is a heater substrate or a film heater bonded to the piezoelectric vibrator, and the package body hermetically seals the heater substrate together with the piezoelectric vibrator.

この実施態様によると、ヒータ基板あるいはフィルムヒータは、圧電振動子に接合されているので、圧電振動子を効率的に加熱することができる。 According to this embodiment, since the heater substrate or the film heater is bonded to the piezoelectric vibrator, the piezoelectric vibrator can be efficiently heated.

本発明の他の実施態様では、前記第1パッケージは、前記圧電振動子を収容して気密封止する密封空間を有し、前記第1パッケージの前記ベースは、基板部と該基板部の外周部に形成された枠部とを有し、前記密封空間は、前記第1パッケージの前記ベースと、該ベースの前記枠部に接合される蓋部とによって構成され、前記ベースの前記基板部に、前記発熱体が設けられる。 In another embodiment of the present invention, the first package has a sealed space that accommodates and hermetically seals the piezoelectric vibrator, and the base of the first package includes a substrate portion and an outer periphery of the substrate portion. the sealed space includes the base of the first package and a lid joined to the frame of the base ; , the heating element is provided.

この実施態様によると、基板部に設けられた発熱体によって、圧電振動子が封止された密封空間を加熱することができる。 According to this embodiment, the sealed space in which the piezoelectric vibrator is sealed can be heated by the heating element provided in the substrate section.

本発明の好ましい実施態様では、温度センサを備え、前記集積回路素子は、前記温度センサの検出温度に基づいて、前記発熱体の発熱を制御する。 In a preferred embodiment of the present invention, a temperature sensor is provided, and the integrated circuit element controls heat generation of the heating element based on the temperature detected by the temperature sensor.

この実施態様によると、温度センサで検出される温度に基づいて、発熱体の発熱を制御することによって、圧電振動子の温度を一定に制御することができる。 According to this embodiment, the temperature of the piezoelectric vibrator can be controlled to be constant by controlling the heat generation of the heating element based on the temperature detected by the temperature sensor.

本発明によれば、振動部が気密封止された圧電振動子を、パッケージ体に気密封止するので、圧電振動子の振動部は、二重に気密封止されることになり、圧電振動子の振動部に対する外部の温度変化等の影響を抑制することができ、外部の温度等が変化しても、圧電発振器の特性変動を抑制することができる。 According to the present invention, since the piezoelectric vibrator whose vibrating part is hermetically sealed is hermetically sealed in the package body, the vibrating part of the piezoelectric vibrator is doubly hermetically sealed, and the piezoelectric vibrator The influence of external temperature changes etc. on the vibrating part of the child can be suppressed, and even if the external temperature etc. change, characteristic fluctuations of the piezoelectric oscillator can be suppressed.

図1は、本発明の一実施形態に係る水晶発振器の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a crystal oscillator according to an embodiment of the present invention. 図2は、図1の水晶振動子の拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the crystal resonator of FIG. 1. 図3は水晶振動板の両主面の概略平面図である。FIG. 3 is a schematic plan view of both main surfaces of the crystal diaphragm. 図4は第1封止部材の両主面の概略平面図である。FIG. 4 is a schematic plan view of both main surfaces of the first sealing member. 図5は第2封止部材の両面の概略平面図である。FIG. 5 is a schematic plan view of both sides of the second sealing member. 図6は第2基板の概略平面図である。FIG. 6 is a schematic plan view of the second substrate. 図7は第2基板に第1パッケージを搭載した状態の概略平面図である。FIG. 7 is a schematic plan view of the first package mounted on the second substrate. 図8は本発明の他の実施形態の概略構成図である。FIG. 8 is a schematic configuration diagram of another embodiment of the present invention. 図9は本発明の更に他の実施形態の概略構成図である。FIG. 9 is a schematic configuration diagram of still another embodiment of the present invention. 図10は図9のヒータ基板の概略平面図である。10 is a schematic plan view of the heater substrate of FIG. 9. FIG. 図11は本発明の他の実施形態の概略構成図である。FIG. 11 is a schematic configuration diagram of another embodiment of the present invention. 図12は本発明の参考例の概略構成図である。FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a reference example of the present invention. 図13は本発明の他の参考例の概略構成図である。FIG. 13 is a schematic configuration diagram of another reference example of the present invention.

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態では、圧電発振器として、恒温槽型の水晶発振器に適用して説明する。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail based on the drawings. In this embodiment, the piezoelectric oscillator is applied to a constant temperature oven type crystal oscillator.

図1は、本発明の一実施形態に係る恒温槽型の水晶発振器の概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic diagram of a constant temperature oven type crystal oscillator according to an embodiment of the present invention.

この実施形態の水晶発振器1は、水晶振動子2と、集積回路素子としてのICチップ3と、それらを収容するパッケージ体4と、水晶振動子2を加熱する発熱体としてのヒータ5とを備えている。 A crystal oscillator 1 of this embodiment includes a crystal oscillator 2, an IC chip 3 as an integrated circuit element, a package body 4 accommodating them, and a heater 5 as a heating element that heats the crystal oscillator 2. ing.

パッケージ体4は、水晶振動子2を気密に封止する第1パッケージ6と、ICチップ3を収容すると共に、第1パッケージ6を収容する収容空間を構成する第2パッケージ7とを備えている。 The package body 4 includes a first package 6 that hermetically seals the crystal resonator 2, and a second package 7 that accommodates the IC chip 3 and forms a housing space that accommodates the first package 6. .

第1パッケージ6は、上部が開口し、水晶振動子2を収容する収容凹部8aを有するベース8と、シールリング9を介してベース8に接合されて上部の開口を閉塞して収容凹部8aを気密に封止する蓋部としてのリッド10とを備えている。 The first package 6 includes a base 8 which is open at the top and has an accommodation recess 8a for accommodating the crystal resonator 2, and is joined to the base 8 via a seal ring 9 to close the upper opening and open the accommodation recess 8a. It is provided with a lid 10 as a lid part for airtight sealing.

ベース8は、平板状の基板部と、基板部の外周から上方へ突出した上枠部とによって、収容凹部8aを構成する。気密封止は、真空雰囲気中または窒素ガス等の不活性ガス雰囲気中で行われ、第1パッケージ6の内部の空間は、真空または不活性ガス雰囲気とされる。 The base 8 includes a flat substrate portion and an upper frame portion that protrudes upward from the outer periphery of the substrate portion to form an accommodation recess 8a. Hermetic sealing is performed in a vacuum atmosphere or an inert gas atmosphere such as nitrogen gas, and the space inside the first package 6 is kept in a vacuum or inert gas atmosphere.

ベース8は、アルミナ等のセラミック材料からなり、セラミックグリーンシートを積層して上部が開口した凹状に一体焼成して構成される。このベース8の基板部には、水晶振動子2を加熱するヒータ5が、セラミックグリーンシートに挟み込まれるようにして埋め込まれている。このヒータ5は、例えば、ニクロム等の金属材料から成り、通電することにより電気抵抗で発熱する。 The base 8 is made of a ceramic material such as alumina, and is constructed by laminating ceramic green sheets and firing them into a concave shape with an open top. A heater 5 for heating the crystal resonator 2 is embedded in the substrate portion of the base 8 so as to be sandwiched between ceramic green sheets. The heater 5 is made of a metal material such as nichrome, and generates heat due to electrical resistance when energized.

第2パッケージ7は、第1基板11と、下面側に収容凹部12aを有する第2基板12と、第1基板11と共に、第1パッケージ6及び第2基板12を収容する収容空間を構成するカバー体13とを備えている。第1基板11には、カバー体13が被せられるように接合されている。 The second package 7 includes a first substrate 11, a second substrate 12 having an accommodation recess 12a on the lower surface side, and a cover that constitutes an accommodation space for accommodating the first package 6 and the second substrate 12 together with the first substrate 11. It is equipped with a body 13. A cover body 13 is bonded to the first substrate 11 so as to be covered therewith.

第1基板11及び第2基板12は、平面視略矩形であり、例えば、アルミナ等のセラミック材料からなる。カバー体13は、収容空間が、周囲温度の影響を受けないように、熱伝導率の低い絶縁材料、例えば、樹脂材料から構成される。 The first substrate 11 and the second substrate 12 are substantially rectangular in plan view, and are made of a ceramic material such as alumina, for example. The cover body 13 is made of an insulating material with low thermal conductivity, such as a resin material, so that the housing space is not affected by ambient temperature.

図2は、図1の水晶振動子2の拡大断面図である。この水晶振動子2は、圧電振動板である水晶振動板14と、水晶振動板14の一方の主面側を覆って気密に封止する第1封止部材15と、水晶振動板14の他方の主面側を覆って気密に封止する第2封止部材16とを備えている。 FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the crystal resonator 2 of FIG. This crystal resonator 2 includes a crystal diaphragm 14 that is a piezoelectric diaphragm, a first sealing member 15 that covers and airtightly seals one main surface side of the quartz diaphragm 14, and the other side of the quartz diaphragm 14. and a second sealing member 16 that covers and airtightly seals the main surface side.

この水晶振動子2では、水晶振動板14の両主面側に、第1,第2封止部材15,16がそれぞれ接合されて、いわゆるサンドイッチ構造のパッケージが構成される。この水晶振動子2のパッケージは、直方体であって、平面視矩形である。この実施形態の水晶振動子2のパッケージサイズは、平面視で、例えば、1.0mm×0.8mmであり、小型化及び低背化を図っている。 In this crystal resonator 2, first and second sealing members 15 and 16 are respectively bonded to both main surfaces of a crystal diaphragm 14, thereby forming a so-called sandwich structure package. The package of this crystal resonator 2 is a rectangular parallelepiped, and is rectangular in plan view. The package size of the crystal resonator 2 of this embodiment is, for example, 1.0 mm x 0.8 mm in plan view, and is intended to be smaller and lower in height.

なお、パッケージサイズは、上記に限定されるものではなく、異なるサイズであっても適用可能である。 Note that the package size is not limited to the above, and different sizes are also applicable.

次に、水晶振動子2を構成する水晶振動板14及び第1,第2封止部材15,16の各構成について説明する。 Next, each structure of the crystal diaphragm 14 and the first and second sealing members 15 and 16 that constitute the crystal resonator 2 will be explained.

図3(a)は水晶振動板14の一方の主面側を示す概略平面図であり、図3(b)は水晶振動板14の一方の主面側から透視した他方の主面側を示す概略平面図である。 3(a) is a schematic plan view showing one main surface side of the crystal diaphragm 14, and FIG. 3(b) shows the other main surface side seen through from one main surface side of the crystal diaphragm 14. FIG.

この実施形態の水晶振動板14は、ATカット水晶板であり、その両主面が、XZ´平面である。 The crystal diaphragm 14 of this embodiment is an AT-cut crystal plate, and both principal surfaces thereof are XZ' planes.

水晶振動板14は、略矩形の振動部20と、この振動部20の周囲を、空間(隙間)21を挟んで囲む外枠部22と、振動部20と外枠部22とを連結する連結部23とを備えている。振動部20、外枠部22及び連結部23は、一体的に形成されている。図示していないが、振動部20及び連結部23は、外枠部22に比べて薄く形成されている。 The crystal diaphragm 14 includes a substantially rectangular vibrating part 20, an outer frame part 22 surrounding the vibrating part 20 with a space (gap) 21 in between, and a connection connecting the vibrating part 20 and the outer frame part 22. 23. The vibrating section 20, the outer frame section 22, and the connecting section 23 are integrally formed. Although not shown, the vibrating section 20 and the connecting section 23 are formed thinner than the outer frame section 22.

振動部20の両主面には、一対の第1,第2励振電極24,25がそれぞれ形成されている。第1,第2励振電極24,25からは、第1,第2引出し電極26,27がそれぞれ引出されている。一方の主面側の第1引出し電極26は、連結部23を経て外枠部22に形成された接続用接合パターン28まで引出されている。他方の主面側の第2引出し電極27は、連結部23を経て外枠部22に形成された接続用接合パターン30まで引出されている。 A pair of first and second excitation electrodes 24 and 25 are formed on both main surfaces of the vibrating section 20, respectively. First and second extraction electrodes 26 and 27 are extended from the first and second excitation electrodes 24 and 25, respectively. The first lead-out electrode 26 on one main surface side is drawn out to a connecting bonding pattern 28 formed on the outer frame part 22 via the connecting part 23 . The second lead-out electrode 27 on the other main surface side is drawn out to the connecting bonding pattern 30 formed on the outer frame part 22 via the connecting part 23 .

水晶振動板14の一方の主面には、水晶振動板14を第1封止部材15に接合するための接合用金属膜としての第1封止用接合パターン31が、外枠部22の全周に亘って、水晶振動板14の外周縁に略沿うように環状に形成されている。水晶振動板14の他方の主面には、水晶振動板14を第2封止部材16に接合するための接合用金属膜としての第2封止用接合パターン32が、外枠部22の全周に亘って、水晶振動板14の外周縁に略沿うように環状に形成されている。 A first sealing joining pattern 31 as a joining metal film for joining the crystal diaphragm 14 to the first sealing member 15 is provided on one main surface of the crystal diaphragm 14 over the entire outer frame portion 22. It is formed in an annular shape so as to substantially follow the outer peripheral edge of the crystal diaphragm 14 over the circumference. A second sealing bonding pattern 32 as a bonding metal film for bonding the crystal plate 14 to the second sealing member 16 is provided on the other main surface of the crystal plate 14 over the entire outer frame portion 22. It is formed in an annular shape so as to substantially follow the outer peripheral edge of the crystal diaphragm 14 over the circumference.

水晶振動板14には、両主面間を貫通する第1貫通電極29が形成されている。第1貫通電極29は、貫通孔の内壁面に金属膜が被着されて構成されている。第1貫通電極29は、環状の第1,第2封止用接合パターン31,32の内側であって、平面視矩形の水晶振動板14の一方の短辺寄りの外枠部22に形成されている。水晶振動板14の一方の主面側の第1貫通電極29の周囲には、第1励振電極24から引出された第1引出し電極26に連なる上記接続用接合パターン28が延びている。第1貫通電極29は、接続用接合パターン28に電気的に接続されており、したがって、第1貫通電極29は、第1励振電極24に電気的に接続されている。 A first through electrode 29 is formed in the crystal diaphragm 14 and penetrates between both main surfaces. The first through electrode 29 is configured by depositing a metal film on the inner wall surface of the through hole. The first through electrode 29 is formed inside the annular first and second sealing bonding patterns 31 and 32 on the outer frame portion 22 near one short side of the crystal diaphragm 14 which is rectangular in plan view. ing. The connection bonding pattern 28 extends around the first through electrode 29 on one main surface side of the crystal diaphragm 14 and is connected to the first extraction electrode 26 extended from the first excitation electrode 24 . The first through electrode 29 is electrically connected to the connection bonding pattern 28 , and therefore the first through electrode 29 is electrically connected to the first excitation electrode 24 .

水晶振動板14の第1,第2励振電極24,25、第1,第2引出し電極26,27、第1,第2封止用接合パターン31,32、及び、接続用接合パターン28,30は、例えば、TiまたはCrからなる下地層上に、例えば、Auが積層形成されて構成されている。 First and second excitation electrodes 24 and 25, first and second extraction electrodes 26 and 27, first and second sealing bonding patterns 31 and 32, and connection bonding patterns 28 and 30 of the crystal diaphragm 14 is constructed by laminating, for example, Au on a base layer made of, for example, Ti or Cr.

図4(a)は第1封止部材15の一方の主面側を示す概略平面図であり、図4(b)は第1封止部材15の一方の主面側から透視した他方の主面側を示す概略平面図である。 4(a) is a schematic plan view showing one main surface side of the first sealing member 15, and FIG. 4(b) is a schematic plan view showing the other main surface side of the first sealing member 15. FIG. 3 is a schematic plan view showing the surface side.

第1封止部材15は、水晶振動板14と同様のATカット水晶板からなる直方体の基板である。この第1封止部材15の他方の主面には、図4(b)に示すように、水晶振動板14の一方の主面の第1封止用接合パターン31に接合して封止するための接合用金属膜としての第1封止用接合パターン33が、第1封止部材15の全周に亘って、第1封止部材15の外周縁に略沿うように環状に形成されている。 The first sealing member 15 is a rectangular parallelepiped substrate made of an AT-cut crystal plate similar to the crystal diaphragm 14 . The other main surface of the first sealing member 15 is bonded to the first sealing bonding pattern 31 on one main surface of the crystal diaphragm 14 for sealing, as shown in FIG. 4(b). A first sealing bonding pattern 33 serving as a bonding metal film for the first sealing member 15 is formed in an annular shape approximately along the outer periphery of the first sealing member 15 over the entire circumference of the first sealing member 15. There is.

この第1封止用接合パターン33は、例えば、TiまたはCrからなる下地層上に、例えば、Auが積層形成されて構成されている。 The first sealing bonding pattern 33 is formed by laminating, for example, Au on a base layer made of, for example, Ti or Cr.

図5(a)は第2封止部材16の一方の主面側を示す概略平面図であり、図5(b)は第2封止部材16の一方の主面側から透視した他方の主面側を示す概略平面図である。 5(a) is a schematic plan view showing one main surface side of the second sealing member 16, and FIG. 5(b) is a schematic plan view showing the other main surface side of the second sealing member 16. FIG. 3 is a schematic plan view showing the surface side.

第2封止部材16は、水晶振動板14や第1封止部材15と同様のATカット水晶板からなる直方体の基板である。 The second sealing member 16 is a rectangular parallelepiped substrate made of an AT-cut crystal plate similar to the crystal diaphragm 14 and the first sealing member 15 .

第2封止部材16の一方の主面には、図5(a)に示すように、水晶振動板14の他方の主面の第2封止用接合パターン32に接合して封止するための接合用金属膜としての第2封止用接合パターン34が、第2封止部材16の全周に亘って、第2封止部材16の外周縁に略沿うように環状にそれぞれ形成されている。 As shown in FIG. 5(a), one main surface of the second sealing member 16 is provided for bonding and sealing to the second sealing bonding pattern 32 on the other main surface of the crystal diaphragm 14. A second sealing bonding pattern 34 as a bonding metal film is formed in an annular shape approximately along the outer periphery of the second sealing member 16 over the entire circumference of the second sealing member 16. There is.

第2封止部材16には、その両主面間を貫通する2つの第2,第3貫通電極42,43が、環状の第2封止用接合パターン34の内側に形成されている。各貫通電極42,43は、貫通孔の内壁面に金属膜が被着されて構成されている。 In the second sealing member 16, two second and third through electrodes 42 and 43 penetrating between both main surfaces thereof are formed inside the annular second sealing bonding pattern 34. Each of the through electrodes 42 and 43 is constructed by depositing a metal film on the inner wall surface of the through hole.

第2封止部材16の環状の第2封止用接合パターン34の内側の一方の短辺寄りには、接続用接合パターン37が、水晶振動板14の他方の主面の第1貫通電極29に対応するように形成されている。水晶振動板14と第2封止部材16とが後述のように接合されることによって、第1貫通電極29は、接続用接合パターン37に接合されて電気的に接続される。第1貫通電極29は、図3(a)に示すように、水晶振動板14の第1励振電極24に電気的に接続されている。したがって、第2封止部材16の一方の主面の接続用接合パターン37は、水晶振動板14と第2封止部材16との接合によって、第1励振電極24に電気的に接続される。 On one short side of the annular second sealing bonding pattern 34 of the second sealing member 16 , a connecting bonding pattern 37 is attached to the first through electrode 29 on the other main surface of the crystal diaphragm 14 . It is formed to correspond to. By joining the crystal diaphragm 14 and the second sealing member 16 as described below, the first through electrode 29 is joined to the connection joining pattern 37 and electrically connected. The first through electrode 29 is electrically connected to the first excitation electrode 24 of the crystal diaphragm 14, as shown in FIG. 3(a). Therefore, the connection bonding pattern 37 on one main surface of the second sealing member 16 is electrically connected to the first excitation electrode 24 through the bonding between the crystal diaphragm 14 and the second sealing member 16 .

この接続用接合パターン37は、図5(a)に示すように、接続用配線パターン36を介して、他方の短辺寄りの第2貫通電極42に電気的に接続されている。したがって、第2貫通電極42は、水晶振動板14と第2封止部材16との接合によって、接続用配線パターン36、接続用接合パターン37、水晶振動板14の第1貫通電極29、接続用接合パターン28及び第1引出し電極26を介して第1励振電極24に電気的に接続される。 This connection bonding pattern 37 is electrically connected to the second through electrode 42 near the other short side via the connection wiring pattern 36, as shown in FIG. 5(a). Therefore, the second through electrode 42 is formed by joining the crystal diaphragm 14 and the second sealing member 16 to the connection wiring pattern 36, the connection bonding pattern 37, the first through electrode 29 of the crystal diaphragm 14, and the connection wiring pattern 36, the connection bonding pattern 37, the It is electrically connected to the first excitation electrode 24 via the bonding pattern 28 and the first extraction electrode 26 .

第2封止部材16の一方の主面の第3貫通電極43は、水晶振動板14の他方の主面の接続用接合パターン30に対応するように形成されている。水晶振動板14の他方の主面の接続用接合パターン30は、図3(b)に示されるように、第2励振電極25に電気的に接続されている。したがって、水晶振動板14と第2封止部材16とが後述のように接合されることによって、第2封止部材16の第3貫通電極43は、水晶振動板14の接続用接合パターン30、第2引出し電極27を介して第2励振電極25に電気的に接続される。 The third through electrode 43 on one main surface of the second sealing member 16 is formed to correspond to the connection bonding pattern 30 on the other main surface of the crystal diaphragm 14 . The connection bonding pattern 30 on the other main surface of the crystal diaphragm 14 is electrically connected to the second excitation electrode 25, as shown in FIG. 3(b). Therefore, by joining the crystal diaphragm 14 and the second sealing member 16 as described below, the third through electrode 43 of the second sealing member 16 can be connected to the connection bonding pattern 30 of the crystal diaphragm 14, It is electrically connected to the second excitation electrode 25 via the second extraction electrode 27 .

第2封止部材16の他方の主面には、図5(b)に示すように、外部に電気的に接続するための一対の第1,第2外部接続端子40,41が設けられている。第1,第2外部接続端子40,41は、第2封止部材16の長辺方向の両端側において、それぞれ短辺方向に沿って延びている。 As shown in FIG. 5(b), a pair of first and second external connection terminals 40 and 41 for electrical connection to the outside are provided on the other main surface of the second sealing member 16. There is. The first and second external connection terminals 40 and 41 extend along the short side direction at both ends of the second sealing member 16 in the long side direction.

第1,第2外部接続端子40,41は、第2,第3貫通電極42,43にそれぞれ電気的に接続されている。第2,第3貫通電極42,43は、上記のように、水晶振動板14の第1,第2励振電極24,25にそれぞれ電気的に接続されるので、第1,第2外部接続端子40,41は、第1,第2励振電極にそれぞれ電気的に接続される。 The first and second external connection terminals 40 and 41 are electrically connected to the second and third through electrodes 42 and 43, respectively. The second and third through electrodes 42 and 43 are electrically connected to the first and second excitation electrodes 24 and 25 of the crystal diaphragm 14, respectively, as described above, so the first and second external connection terminals 40 and 41 are electrically connected to the first and second excitation electrodes, respectively.

第2封止部材16の第2封止用接合パターン34、接続用接合パターン37、接続用配線パターン36、及び、第1,第2外部接続端子40,41は、例えば、TiまたはCrからなる下地層上に、例えば、Auが積層形成されて構成されている。 The second sealing bonding pattern 34, the connection bonding pattern 37, the connection wiring pattern 36, and the first and second external connection terminals 40 and 41 of the second sealing member 16 are made of, for example, Ti or Cr. For example, Au is laminated on the base layer.

この実施形態の水晶振動子2は、水晶振動板14と第1封止部材15とが、それぞれの第1封止用接合パターン31,33を重ね合わせた状態で拡散接合されると共に、水晶振動板14と第2封止部材16とが、それぞれの第2封止用接合パターン32,34を重ね合わせた状態で拡散接合されて、図1に示すサンドイッチ構造のパッケージが製造される。これによって、水晶振動板14の振動部20が収容された収容空間が、両封止部材15,16によって気密に封止される。 In the crystal resonator 2 of this embodiment, the crystal diaphragm 14 and the first sealing member 15 are diffusion-bonded with their respective first sealing bonding patterns 31 and 33 superimposed, and the crystal oscillation The plate 14 and the second sealing member 16 are diffusion-bonded with their respective second sealing bonding patterns 32 and 34 superposed one on top of the other, thereby producing a sandwich-structured package shown in FIG. 1. As a result, the accommodation space in which the vibrating section 20 of the crystal diaphragm 14 is accommodated is hermetically sealed by both the sealing members 15 and 16.

このように水晶振動板14及び第1,2封止部材15,16の3枚の水晶板を積層して、振動部20を収容したパッケージが構成されるので、収容空間となる凹部を有するセラミック製の容器内に、水晶振動片を収容して蓋を接合して封止する構成の水晶振動子に比べて、薄型化(低背化)を図ることができる。 In this way, the package containing the vibrating section 20 is constructed by laminating the three crystal plates of the crystal diaphragm 14 and the first and second sealing members 15 and 16. The crystal resonator can be made thinner (lower in height) than a crystal resonator in which a crystal resonator piece is housed in a container made of aluminum and sealed with a lid.

水晶振動子2は、第2封止部材16の第1,第2外部接続端子40,41が、図示しない半田等の接合材によって、図1に示される第1パッケージ6のベース8の内底面に形成された図示しない振動子接続端子に接合されて搭載される。 In the crystal resonator 2, the first and second external connection terminals 40 and 41 of the second sealing member 16 are connected to the inner bottom surface of the base 8 of the first package 6 shown in FIG. It is mounted by being joined to a resonator connection terminal (not shown) formed in the .

第1パッケージ6の底面、すなわち、ベース8の外底面には、複数の外部接続端子が備えられている。これら複数の外部接続端子は、ベース8の内部配線を介して、水晶振動子2の第1,第2励振電極24,25に接続された振動子接続端子及びヒータ5に接続されている。 A plurality of external connection terminals are provided on the bottom surface of the first package 6, that is, on the outer bottom surface of the base 8. These external connection terminals are connected to the vibrator connection terminals connected to the first and second excitation electrodes 24 and 25 of the crystal resonator 2 and to the heater 5 via internal wiring of the base 8 .

図6は、第1パッケージ6が搭載される第2パッケージ7の第2基板12の概略平面図である。第2パッケージ7の第1基板11上に搭載された第2基板12の上面には、第1パッケージ6の底面の複数の外部接続端子に対応する複数の接続電極が形成されている。具体的には、第2基板12の上面には、水晶振動子2用の接続電極50,51と、ヒータ5用の接続電極52と、GND(接地)用の接続電極53,54,55と、コンデンサや抵抗等の周辺回路部品用の接続電極56が形成されている。 FIG. 6 is a schematic plan view of the second substrate 12 of the second package 7 on which the first package 6 is mounted. A plurality of connection electrodes corresponding to a plurality of external connection terminals on the bottom surface of the first package 6 are formed on the upper surface of the second substrate 12 mounted on the first substrate 11 of the second package 7 . Specifically, on the upper surface of the second substrate 12, connection electrodes 50, 51 for the crystal resonator 2, connection electrodes 52 for the heater 5, and connection electrodes 53, 54, 55 for GND (ground) are provided. , connection electrodes 56 for peripheral circuit components such as capacitors and resistors are formed.

この第2基板12上に、図7に示されるように、第1パッケージ6及びコンデンサや抵抗等の周辺回路部品62が、半田等の接合材によって搭載される。 As shown in FIG. 7, the first package 6 and peripheral circuit components 62 such as capacitors and resistors are mounted on the second substrate 12 using a bonding material such as solder.

図1に示されるように、第2基板12の下面側には、上記のようにICチップ3を収容する収容凹部12aが形成されている。この収容凹部12aは、第2基板12を第1基板11に搭載することによって、第1基板11で閉塞される。 As shown in FIG. 1, the accommodation recess 12a for accommodating the IC chip 3 as described above is formed on the lower surface side of the second substrate 12. This housing recess 12a is closed by the first substrate 11 by mounting the second substrate 12 on the first substrate 11.

第2基板12の収容凹部12aには、内周壁に、底面よりも高い段部が設けられている。この段部の上面には、ICチップ3の接続用の導体配線パターンからなる複数の接続電極がそれぞれ形成されている。 The accommodation recess 12a of the second substrate 12 is provided with a stepped portion higher than the bottom surface on the inner peripheral wall. A plurality of connection electrodes each consisting of a conductor wiring pattern for connecting the IC chip 3 is formed on the upper surface of this stepped portion.

ICチップ3は、その能動面(上面)とは反対側の非能動面(下面)が、第2基板12の収容凹部12aの底面に、接着剤によって接合されている。ICチップ3の能動面には、その周縁部に、第2基板12の上記接続電極にそれぞれ接続される複数の電極パッドが形成されている。 The inactive surface (lower surface) of the IC chip 3 opposite to the active surface (upper surface) is bonded to the bottom surface of the accommodation recess 12a of the second substrate 12 with an adhesive. A plurality of electrode pads each connected to the connection electrodes of the second substrate 12 are formed on the active surface of the IC chip 3 at its periphery.

ICチップ3の各電極パッドは、第2基板12の段部上に形成された対応する接続電極にボンディングワイヤー47によって電気的に接続されている。ボンディングワイヤー47の素材としては、信頼性の観点からAuが好ましいが、Cuなどであってもよい。 Each electrode pad of the IC chip 3 is electrically connected to a corresponding connection electrode formed on the step portion of the second substrate 12 by a bonding wire 47. The material for the bonding wire 47 is preferably Au from the viewpoint of reliability, but may also be made of Cu or the like.

ICチップ3は、平面視矩形であって、発振回路、温度センサ、及び、温度センサの検出温度に基づいて、ヒータ5の発熱を制御する温度制御回路を内蔵している。このICチップ3は、第2基板12の内部配線を介して第1パッケージ6の水晶振動子2の第1,第2励振電極24,25及びヒータ5に接続されている。また、このICチップ3は、第2基板12の内部配線及び第1基板11の内部配線を介して第1基板11の底面の、電源端子、出力端子、制御端子、GND端子等の複数の外部接続端子、すなわち、当該水晶発振器1の実装用の外部接続端子に接続されている。 The IC chip 3 is rectangular in plan view, and includes an oscillation circuit, a temperature sensor, and a temperature control circuit that controls heat generation of the heater 5 based on the temperature detected by the temperature sensor. This IC chip 3 is connected to the first and second excitation electrodes 24 and 25 of the crystal resonator 2 of the first package 6 and the heater 5 via internal wiring of the second substrate 12. The IC chip 3 also connects to a plurality of external terminals such as a power supply terminal, an output terminal, a control terminal, and a GND terminal on the bottom surface of the first substrate 11 via the internal wiring of the second substrate 12 and the internal wiring of the first substrate 11. It is connected to a connection terminal, that is, an external connection terminal for mounting the crystal oscillator 1 .

この実施形態の水晶発振器1では、ICチップ3によって、ヒータ5の発熱量が制御されて、水晶振動子2の温度が制御される。 In the crystal oscillator 1 of this embodiment, the heat generation amount of the heater 5 is controlled by the IC chip 3, and the temperature of the crystal resonator 2 is controlled.

上記構成を有する本実施形態の水晶発振器によれば、水晶振動板14の振動部20が、第1,第2封止部材15,16によって気密封止されると共に、水晶振動子2が、第1パッケージ6によって気密封止されているので、水晶振動板14の振動部20の周囲を、外部に対して極めて効果的に断熱した構造とすることができる。これによって、外部の温度変化等の影響を低減して、安定した発振周波数を得ることができる。 According to the crystal oscillator of this embodiment having the above configuration, the vibrating section 20 of the crystal diaphragm 14 is hermetically sealed by the first and second sealing members 15 and 16, and the crystal resonator 2 is Since the single package 6 is hermetically sealed, the periphery of the vibrating part 20 of the crystal diaphragm 14 can be extremely effectively insulated from the outside. As a result, it is possible to reduce the influence of external temperature changes, etc., and obtain a stable oscillation frequency.

また、水晶振動子2は、両主面に第1,第2励振電極24,25が形成された水晶振動板14と、第1励振電極24を覆って封止する第1封止部材15と、第2励振電極25を覆って封止する第2封止部材16とを、互いの接合用金属膜を接合させて積層されるので、水晶振動片を、収容凹部を有する容器内に、収容して導電性接着剤を用いて容器内の電極に接合し、蓋体で気密封止するパッケージ構造のように、導電性接着剤を使用する必要がない。これによって、導電性接着剤から発生するガスの影響を受けることがなく、周波数特性が安定する。 The crystal resonator 2 also includes a crystal plate 14 on which first and second excitation electrodes 24 and 25 are formed on both principal surfaces, and a first sealing member 15 that covers and seals the first excitation electrode 24. , and the second sealing member 16 that covers and seals the second excitation electrode 25 are laminated by bonding their bonding metal films to each other, so that the crystal vibrating piece can be housed in a container having a housing recess. There is no need to use a conductive adhesive, unlike a package structure in which the container is connected to an electrode inside the container using a conductive adhesive and hermetically sealed with a lid. This stabilizes the frequency characteristics without being affected by the gas generated from the conductive adhesive.

更に、振動部20が気密封止された水晶振動子2は、第1パッケージ6によって気密封止され、この第1パッケージ6は、第2パッケージ7の第1基板11とカバー体13とによって構成される収容空間内に収容されるので、水晶振動子2の振動部20は、二重に気密封止された上に、収容空間内に閉じ込まれた状態となる。これによって、水晶振動子2の振動部20は、三重に断熱されることになり、外部の温度変化の影響を効果的に抑制することができる。 Further, the crystal resonator 2 in which the vibrating section 20 is hermetically sealed is hermetically sealed by a first package 6, and this first package 6 is constituted by the first substrate 11 of the second package 7 and the cover body 13. Since the vibrating section 20 of the crystal resonator 2 is doubly hermetically sealed, it is also confined within the housing space. As a result, the vibrating section 20 of the crystal resonator 2 is triple-insulated, and the influence of external temperature changes can be effectively suppressed.

図8は、本発明の他の実施形態の図1に対応する概略構成図である。 FIG. 8 is a schematic configuration diagram corresponding to FIG. 1 of another embodiment of the present invention.

この実施形態の水晶発振器1では、第1パッケージ6のベース8は、上下両面に収容凹部8a,8bをそれぞれ有する断面H構造である。 In the crystal oscillator 1 1 of this embodiment, the base 8 1 of the first package 6 1 has an H cross-sectional structure having housing recesses 8 1 a and 8 1 b on both upper and lower surfaces, respectively.

このベース8の上面側の収容凹部8aには、上記実施形態と同様に、水晶振動子2を収容し、下面側の収容凹部8bには、上記実施形態のヒータ5に代えて、水晶振動子2を加熱するためのチップ抵抗体57を収容している。 The accommodation recess 8 1 a on the upper surface side of the base 8 1 accommodates the crystal oscillator 2, as in the above embodiment, and the accommodation recess 8 1 b on the lower surface side accommodates the heater 5 in place of the heater 5 of the above embodiment. A chip resistor 57 for heating the crystal resonator 2 is housed therein.

その他の構成は、上記図1の実施形態と同様である。 The other configurations are similar to the embodiment shown in FIG. 1 above.

図9は、本発明の更に他の実施形態の図1に対応する概略構成図である。 FIG. 9 is a schematic configuration diagram corresponding to FIG. 1 of still another embodiment of the present invention.

この実施形態の水晶発振器1では、ベース8の収容凹部8aに収容された水晶振動子2の上面には、当該水晶振動子2を加熱するヒータ基板58が接合されている。なお、水晶振動子2の上面だけでなく、水晶振動子2の下面にも、水晶振動子2を加熱するヒータ基板が接合されていてもよい。 In the crystal oscillator 12 of this embodiment, a heater substrate 58 for heating the crystal resonator 2 is bonded to the upper surface of the crystal resonator 2 accommodated in the accommodation recess 82a of the base 82. Note that a heater substrate for heating the crystal resonator 2 may be bonded not only to the upper surface of the crystal resonator 2 but also to the lower surface of the crystal resonator 2.

このヒータ基板58は、図10に示すように、水晶等の基板64に、蛇行した抵抗配線59が形成されており、その両端部59a,59bが、ベース8の内底面に形成された接続電極にボンディングワイヤー60によって電気的に接続されている。抵抗配線59には、例えば、ニクロム、クロム、タングステン等が使用される。 As shown in FIG. 10, this heater board 58 has a meandering resistance wiring 59 formed on a substrate 64 such as crystal, and both ends 59a, 59b of which are connected to the inner bottom surface of the base 82. It is electrically connected to the electrode by a bonding wire 60. For example, nichrome, chromium, tungsten, or the like is used for the resistance wiring 59.

また、第2パッケージ7の第1基板11は、その上面側にキャビティ61が形成されており、第1基板11と第2基板12との接触面積、すなわち、熱の伝導路の面積を小さくし、第2基板12から第1基板11への放熱を抑制している。キャビティ61は、熱の伝導路の面積を小さくできればよく、その形状は任意である。 Further, the first substrate 11 2 of the second package 7 2 has a cavity 61 formed on its upper surface side, and the contact area between the first substrate 11 2 and the second substrate 12, that is, the area of the heat conduction path. This suppresses heat radiation from the second substrate 12 to the first substrate 112 . The cavity 61 may have any shape as long as it can reduce the area of the heat conduction path.

その他の構成は、上記図1の実施形態と同様である。 The other configurations are similar to the embodiment shown in FIG. 1 above.

この実施形態によれば、ヒータ基板58を水晶振動子2に接合しているので、水晶振動子2を効率的に加熱することができる。 According to this embodiment, since the heater substrate 58 is bonded to the crystal resonator 2, the crystal resonator 2 can be efficiently heated.

なお、ヒータ基板58に代えて、例えば、ポリイミドフィルム等に金属箔の抵抗パターンを形成したフィルム抵抗を用いてもよい。 Note that instead of the heater substrate 58, for example, a film resistor in which a metal foil resistance pattern is formed on a polyimide film or the like may be used.

上記各実施形態では、第2パッケージ7のカバー体13を、第1基板11に接合したが、本発明の他の実施形態として、図11に示されるように、第1基板11を省略し、カバー体13を、第2基板12に接合してもよい。 In each of the above embodiments, the cover body 13 of the second package 7 is bonded to the first substrate 11, but as another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 11, the first substrate 11 is omitted, The cover body 13 3 may be joined to the second substrate 12 3 .

すなわち、この実施形態の水晶発振器1では、第2パッケージ7は、ICチップ3が搭載された第2基板12と、この第2基板12と共に、第1パッケージ6を収容する収容空間を構成するカバー体13とを備えており、第1基板11は備えられていない。 That is, in the crystal oscillator 13 of this embodiment, the second package 73 includes a second substrate 123 on which the IC chip 3 is mounted, and an accommodation space that accommodates the first package 6 together with the second substrate 123 . The first substrate 11 is not provided.

この実施形態では、第2基板12の底面(下面)に、ICチップ3に接続された電源端子、出力端子、制御端子、GND端子等の複数の外部接続端子、すなわち、当該水晶発振器1の実装用の外部接続端子が形成されている。 In this embodiment, a plurality of external connection terminals connected to the IC chip 3 , such as a power supply terminal, an output terminal, a control terminal, and a GND terminal, are provided on the bottom surface (lower surface) of the second substrate 123, that is, the crystal oscillator 13 . External connection terminals for mounting are formed.

その他の構成は、上記図1の実施形態と同様である。 The other configurations are similar to the embodiment shown in FIG. 1 above.

上記各実施形態では、第1パッケージ6,6,6は、第1基板11,11又は第2基板12,12と、カバー体13,13とによって構成される収容空間に収容されたが、本発明の他の実施形態として、第2基板12,12とカバー体13,13とを省略して、第1パッケージ6を露出させる構成としてもよい。 In each of the above embodiments, the first packages 6, 6 1 and 6 2 are accommodated in the accommodation space constituted by the first substrates 11, 11 2 or the second substrates 12, 12 3 and the cover bodies 13, 13 3 . However, as another embodiment of the present invention, the second substrate 12, 123 and the cover body 13, 133 may be omitted, and the first package 6 may be exposed.

図12は、本発明の参考例の図1に対応する概略構成図である。 FIG. 12 is a schematic configuration diagram corresponding to FIG. 1 of a reference example of the present invention.

この参考例の水晶発振器1は、第1パッケージ6を備えている。この第1パッケージ6は、上下両面に収容凹部8a,8bをそれぞれ有する断面H構造のベース8を備えている。このベース8の上面側の収容凹部8aに水晶振動子2を収容し、下面側の収容凹部8bに、ICチップ3を収容し、ベース8の中間の基板部にヒータ5を内蔵している。 The crystal oscillator 14 of this reference example includes a first package 64 . The first package 64 includes a base 84 having an H cross-sectional structure and having housing recesses 84a and 84b on both upper and lower surfaces, respectively. The crystal resonator 2 is housed in the housing recess 84a on the upper side of the base 84 , the IC chip 3 is housed in the housing recess 84b on the lower side, and the heater 5 is housed in the intermediate substrate part of the base 84 . It has 4 built-in.

ベース8の底面(下面)に、ICチップ3に接続された電源端子、出力端子、制御端子、GND端子等の複数の外部接続端子が形成されている。 A plurality of external connection terminals connected to the IC chip 3, such as a power supply terminal, an output terminal, a control terminal, and a GND terminal, are formed on the bottom surface (lower surface) of the base 84 .

その他の構成は、上記図1の実施形態と同様である。 The other configurations are similar to the embodiment shown in FIG. 1 above.

この参考例によれば、第2基板12,12とカバー体13,13とを省略して、小型化、薄型化を図ることができる。 According to this reference example , the second substrates 12, 123 and the cover bodies 13, 133 can be omitted, making it possible to reduce the size and thickness.

図13は、本発明の他の参考例の図1に対応する概略構成図である。 FIG. 13 is a schematic configuration diagram corresponding to FIG. 1 of another reference example of the present invention.

この参考例の水晶発振器1では、パッケージ体6のベース8の収容凹部8aは、内周壁に段部8cが形成されている。この段部8cに、水晶振動子2が半田等で接合されて搭載される。また、収容凹部8aの内底面に、ICチップ3が、金属バンプ63を介してフリップチップ実装されている。 In the crystal oscillator 15 of this reference example , the housing recess 85a of the base 85 of the package body 65 has a stepped portion 85c formed on the inner peripheral wall. The crystal resonator 2 is mounted on this stepped portion 8 5 c by being bonded with solder or the like. Furthermore, the IC chip 3 is flip-chip mounted on the inner bottom surface of the housing recess 8 5 a via metal bumps 63 .

ベース8の底部には、水晶振動子2を加熱するヒータ5が内蔵されている。 A heater 55 for heating the crystal resonator 2 is built into the bottom of the base 85 .

この参考例によれば、水晶振動子2とICチップ3とを同一の収容凹部8a内に収容することによって、水晶振動子2の温度を、ICチップ3の内蔵の温度センサによって正確に検出することができ、水晶振動子2の温度制御を高精度に行うことができる。 According to this reference example , by housing the crystal resonator 2 and the IC chip 3 in the same housing recess 85a , the temperature of the crystal resonator 2 can be accurately measured by the built-in temperature sensor of the IC chip 3. The temperature of the crystal resonator 2 can be controlled with high precision.

上記各実施形態では、第1,第2封止部材15,16には、水晶を用いたが、これに限定されるものではなく、ガラス等の他の絶縁性材料を用いてもよい。 In each of the above embodiments, crystal is used for the first and second sealing members 15 and 16, but the material is not limited to this, and other insulating materials such as glass may be used.

上記実施形態では、水晶振動板14にATカット水晶を用いたが、これに限定されるものではなく、ATカット水晶以外の水晶を用いてもよい。 In the above embodiment, an AT-cut crystal is used for the crystal diaphragm 14, but the present invention is not limited to this, and a crystal other than an AT-cut crystal may be used.

上記実施形態では、各貫通電極29,42,43は、貫通孔の内壁面に金属膜が被着されて構成されているが、これに限らず、貫通孔を導電材料によって埋めてもよい。 In the embodiment described above, each of the through electrodes 29, 42, and 43 is configured by depositing a metal film on the inner wall surface of the through hole, but the present invention is not limited to this, and the through hole may be filled with a conductive material.

1,1~1 水晶発振器
2 水晶振動子
3 ICチップ(集積回路素子)
~4 パッケージ体
5,5,5 ヒータ
6,6,6,6,6 第1パッケージ
7,7,7 第2パッケージ
14 水晶振動板
15 第1封止部材
16 第2封止部材
1,1 1 to 1 5 Crystal oscillator 2 Crystal resonator 3 IC chip (integrated circuit element)
4 1 to 4 3 Package body 5, 5 4 , 5 5 Heater 6, 6 1 , 6 2 , 6 4 , 6 5 First package 7, 7 2 , 7 3 Second package 14 Crystal diaphragm 15 First sealing Member 16 Second sealing member

Claims (7)

振動部が気密封止されている圧電振動子と、
前記圧電振動子を加熱する発熱体と、
発振回路を構成する集積回路素子と、
少なくとも前記圧電振動子を気密封止するパッケージ体とを備え、
前記パッケージ体は、少なくとも前記圧電振動子を気密封止する第1パッケージと、前記集積回路素子を収容する第2パッケージとを有し、
前記第1パッケージは、前記圧電振動子を収容する収容凹部が、上下両面のうちの一方の面側に形成されたベースを備え、
前記第2パッケージは、前記集積回路素子を収容する収容凹部が、上下両面のうちの一方の面側に形成された基板を備え、
前記第1パッケージの前記ベースの前記上下両面のうちの他方の面側と前記第2パッケージの前記基板の前記上下両面のうちの他方の面側とが接合されている、
ことを特徴とする圧電発振器。
A piezoelectric vibrator whose vibrating part is hermetically sealed;
a heating element that heats the piezoelectric vibrator;
an integrated circuit element that constitutes an oscillation circuit;
a package body hermetically sealing at least the piezoelectric vibrator ;
The package body includes at least a first package hermetically sealing the piezoelectric vibrator and a second package housing the integrated circuit element,
The first package includes a base in which an accommodation recess for accommodating the piezoelectric vibrator is formed on one of the upper and lower surfaces,
The second package includes a substrate in which an accommodation recess for accommodating the integrated circuit element is formed on one of the upper and lower surfaces,
The other of the upper and lower surfaces of the base of the first package is joined to the other of the upper and lower surfaces of the substrate of the second package;
A piezoelectric oscillator characterized by:
前記圧電振動子は、両主面に励振電極がそれぞれ形成された圧電振動板と、該圧電振動板の一方の主面の励振電極を覆って封止する第1封止部材と、前記圧電振動板の他方の主面の励振電極を覆って封止する第2封止部材とを備え、
前記圧電振動板は、前記両主面に、接合用金属膜をそれぞれ有し、前記第1封止部材は、前記圧電振動板の前記一方の主面の前記接合用金属膜に対応する接合用金属膜を有し、前記第2封止部材は、前記圧電振動板の前記他方の主面の前記接合用金属膜に対応する接合用金属膜を有し、
前記第1封止部材と前記圧電振動板とが、前記接合用金属膜によって接合され、前記第2封止部材と前記圧電振動板とが、前記接合用金属膜によって接合され、前記圧電振動板の前記両主面の前記励振電極を含む前記振動部が、前記第1封止部材及び前記第2封止部材によって気密封止される、
請求項1に記載の圧電発振器。
The piezoelectric vibrator includes a piezoelectric diaphragm having excitation electrodes formed on both principal surfaces, a first sealing member that covers and seals the excitation electrode on one principal surface of the piezoelectric diaphragm, and a first sealing member that covers and seals the excitation electrode on one principal surface of the piezoelectric diaphragm. a second sealing member that covers and seals the excitation electrode on the other main surface of the plate;
The piezoelectric diaphragm has bonding metal films on both main surfaces, and the first sealing member has a bonding metal film corresponding to the bonding metal film on the one main surface of the piezoelectric diaphragm. the second sealing member has a metal film for bonding that corresponds to the metal film for bonding on the other main surface of the piezoelectric diaphragm;
The first sealing member and the piezoelectric diaphragm are bonded by the bonding metal film, the second sealing member and the piezoelectric diaphragm are bonded by the bonding metal film, and the piezoelectric diaphragm The vibrating section including the excitation electrodes on both main surfaces of is hermetically sealed by the first sealing member and the second sealing member.
A piezoelectric oscillator according to claim 1.
前記第2パッケージは、前記第1パッケージに比べて平面サイズが大きく、
前記第2パッケージの外周部に接合されて、前記第1パッケージを収容する収容空間を構成するカバー体を備える、
請求項1または2に記載の圧電発振器。
The second package has a larger planar size than the first package,
a cover body that is joined to an outer peripheral portion of the second package and forms a housing space that accommodates the first package;
A piezoelectric oscillator according to claim 1 or 2.
前記発熱体は、前記圧電振動子に接合されたヒータ基板であり、前記パッケージ体は、前記圧電振動子と共に、前記ヒータ基板を気密封止する、
請求項1ないし3のいずれか一項に記載の圧電発振器。
The heating element is a heater substrate joined to the piezoelectric vibrator, and the package body hermetically seals the heater substrate together with the piezoelectric vibrator.
A piezoelectric oscillator according to any one of claims 1 to 3 .
前記発熱体は、前記圧電振動子に接合されたフィルムヒータであり、前記パッケージ体は、前記圧電振動子と共に、前記フィルムヒータを気密封止する、
請求項1ないし3のいずれか一項に記載の圧電発振器。
The heating element is a film heater joined to the piezoelectric vibrator, and the package body hermetically seals the film heater together with the piezoelectric vibrator.
A piezoelectric oscillator according to any one of claims 1 to 3.
前記第1パッケージは、前記圧電振動子を収容して気密封止する密封空間を有し、前記第1パッケージの前記ベースは、基板部と該基板部の外周部に形成された枠部とを有し、前記密封空間は、前記第1パッケージの前記ベースと、該ベースの前記枠部に接合される蓋部とによって構成され、前記ベースの前記基板部に、前記発熱体が設けられる、
請求項1ないしのいずれか一項に記載の圧電発振器。
The first package has a sealed space that accommodates and hermetically seals the piezoelectric vibrator, and the base of the first package includes a substrate portion and a frame portion formed on the outer periphery of the substrate portion. wherein the sealed space is constituted by the base of the first package and a lid portion joined to the frame portion of the base, and the heating element is provided on the substrate portion of the base.
A piezoelectric oscillator according to any one of claims 1 to 3 .
温度センサを備え、
前記集積回路素子は、前記温度センサの検出温度に基づいて、前記発熱体の発熱を制御する、
請求項1ないしのいずれか一項に記載の圧電発振器。
Equipped with a temperature sensor,
The integrated circuit element controls heat generation of the heating element based on the temperature detected by the temperature sensor.
A piezoelectric oscillator according to any one of claims 1 to 6 .
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