TW202243391A - 恆溫槽型壓電振盪器 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種恆溫槽型壓電振盪器，即，OCXO(1)。OCXO(1)中，核心部(5)以密閉狀態被封入隔熱用的封裝體(2)的內部。核心部(5)包含振盪器IC(51)、晶體振動子(50)、及發熱器IC(52)，並由核心基板(4)支撐在封裝體(2)中。核心基板(4)通過非導電性黏合劑(7)與封裝體(2)機械性地接合。核心部(5)與封裝體(2)之間通過使用了電線(6a、6b)的打線接合實現電連接。

Description

恆溫槽型壓電振盪器
本發明關於一種恆溫槽型壓電振盪器。
晶體振動子等壓電振動子基於固有的頻率溫度特性，振動頻率相應於溫度而發生變化。於是，現有技術中出現了為使壓電振動子周圍的溫度保持恆定而將壓電振動子封入恆溫槽內的恆溫槽型壓電振盪器(例如，溫度控制型晶體振盪器(Oven-Controlled　Xtal(crystal)Oscillator)：以下也稱為「OCXO」)(例如，參照專利文獻1、專利文獻2)。
本申請的申請人已經提交了將由振盪器IC、壓電振動子、及發熱器IC層疊而成的核心部支撐在隔熱用的封裝體內部的恆溫槽型壓電振盪器的發明申請(特願2020－130421：本申請提交時尚未公開)。這樣的恆溫槽型壓電振盪器中，核心部與封裝體之間的機械性接合及核心部與封裝體之間的電連接的性能會影響器件的可靠性。 [專利文獻1]：日本特開2012－205093號公報 [專利文獻2]：日本特開2018－14705號公報
鑒於上述情況，本發明的目的在於，提供一種在核心部與封裝體之間的機械性接合及核心部與封裝體之間的電連接這兩個方面均能獲得較高的可靠性的恆溫槽型壓電振盪器。
作為解決上述技術問題的技術方案，本發明的恆溫槽型壓電振盪器是核心部以密閉狀態被封入隔熱用的封裝體內部的恆溫槽型壓電振盪器，其中：所述核心部至少包含振盪器IC、壓電振動子、及發熱器IC，所述核心部的底面由接合材料機械性地接合在所述封裝體上，所述核心部與所述封裝體通過打線接合實現電連接。
基於上述結構，通過將利用接合材料實現的核心部與封裝體之間的機械性接合、與利用打線接合實現的核心部與封裝體之間的電連接相分離，能夠分別獲得較高的可靠性。例如，作為將核心部連接在封裝體上的接合材料，可以採用即便受到外部應力的影響，機械性接合強度也不容易降低的具有柔軟性的材料。另外，在核心部與封裝體之間的打線接合中，通過使用電阻較低的金屬絲，不容易產生公共阻抗雜訊，從而能夠提高恆溫槽型壓電振盪器的CN(載波雜訊)特性。
另外，上述恆溫槽型壓電振盪器可被構成為，在所述核心部的底面配置有核心基板，所述核心基板由接合材料機械性地接合在所述封裝體上。
基於上述結構，由於通過核心基板將核心部連接在封裝體上，所以能夠提高對核心部隔熱的隔離效果。
另外，上述恆溫槽型壓電振盪器可被構成為，在所述核心基板與所述封裝體之間設有空間。
基於上述結構，通過在核心基板與封裝體之間形成空間，能夠進一步提高對核心部隔熱的隔熱效果。
另外，上述恆溫槽型壓電振盪器中，可以為，俯視時，用於將所述核心基板接合在所述封裝體上的接合區域與所述核心部在所述核心基板上的配置區域不重疊。
另外，上述恆溫槽型壓電振盪器中，可以為，所述核心基板被構成為，在該核心基板的上表面中的安裝所述核心部的安裝區域與用於將該核心基板接合在所述封裝體上的接合區域之間，形成有狹縫。
另外，上述恆溫槽型壓電振盪器中，可以為，所述核心基板被構成為，在所述核心部的正下方區域形成有開口。
另外，上述恆溫槽型壓電振盪器中，可以為，所述核心部被真空密封在所述封裝體的內部。
另外，上述恆溫槽型壓電振盪器中，所述壓電振動子可被構成為，具備第一密封元件、第二密封元件、及具有在兩個主面上形成有激勵電極的振動部的壓電振動板，所述壓電振動板的上表面、下表面分別介隔規定間隔地與所述第一密封元件、所述第二密封元件接合，配置在內部的所述振動部被氣密密封。
另外，上述恆溫槽型壓電振盪器中，可以為，所述核心部由所述振盪器IC、所述壓電振動子、及所述發熱器IC從上至下依次層疊而成，俯視時，所述振盪器IC、所述壓電振動子、及所述發熱器IC位於越上方面積越小。
另外，上述恆溫槽型壓電振盪器中，可以為，所述封裝體上形成有具有台階部的凹部，所述核心部配置在所述凹部的內底面上，用於使所述核心部與所述封裝體打線接合的所述封裝體側的連接端子被設置在所述台階部的上表面。
另外，上述恆溫槽型壓電振盪器可被構成為，所述封裝體中，一個主面側具有第一收納部，所述一個主面的相反側的另一個主面側具有第二收納部，所述核心部配置在所述第一收納部中，與所述發熱器IC組合使用並以電路元件用接合材料安裝的電路元件配置在所述第二收納部中。
另外，上述恆溫槽型壓電振盪器中，可以為，所述壓電振動子與所述封裝體之間未直接用電線連接，與所述壓電振動子之間直接用電線連接的僅有所述振盪器IC。
發明效果：
本發明的恆溫槽型壓電振盪器通過使利用非導電性接合材料實現的核心部與封裝體之間的機械性接合與利用打線接合實現的核心部與封裝體之間的電連接相分離，而獲得了能夠在兩方面均獲得較高的可靠性這一效果。
如本文中所使用的，諸如「第一」、「第二」、「第三」、「第四」及「第五」等用語描述了各種元件、組件、區域、層及/或部分，這些元件、組件、區域、層及/或部分不應受這些術語的限制。這些術語僅可用於將一個元素、組件、區域、層或部分與另一個做區分。除非上下文明確指出，否則本文中使用的諸如「第一」、「第二」、「第三」、「第四」及「第五」的用語並不暗示順序或次序。
以下，參照附圖對本發明的實施方式進行詳細說明。
＜第一實施方式＞
如圖1所示，本實施方式的OCXO1被構成為，在陶瓷等製的近似長方體的封裝體2的內部配置有核心部5、並用蓋子3氣密密封。在封裝體2上形成有上方開口的凹部2a，核心部5以氣密狀態被封入凹部2a的內部。蓋子3通過密封材料8固定在包圍著凹部2a的周壁部2b的上表面，封裝體2的內部為密閉狀態(氣密狀態)。作為密封材料8，例如優選採用Au－Su合金、焊料等金屬系密封材料，但也可以採用低熔點玻璃等密封材料。另外，不局限於此，還可以採用使用了金屬環的接縫密封或不使用金屬環的直接接縫密封、利用光束密封等方式的密封元件結構(若不使真空度降低，則優選接縫密封)。封裝體2的內部空間為真空(例如真空度在10Pa以下)，另外，優選低壓的氮氣、氬等導熱率較低的環境。
在封裝體2的周壁部2b的內壁面上，沿順著連接端子(省略圖示)的佇列形成有台階部2c。核心部5隔著板狀的核心基板4，配置在對置的一對台階部2c之間的凹部2a的底面上。或者，台階部2c也可以被構成為包圍著凹部2a的底面的四方。核心基板4由非導電性黏合劑(接合材料)7接合在凹部2a的底面，在核心基板4的下方的部分形成有空間2d。另外，形成在核心部5的各構成元件上的外部端子(省略圖示)通過電線6a、電線6b，與形成在台階部2c的台階面上的連接端子通過打線接合而連接。另外，核心基板4並非為本發明中的必須構件，但使用圖1所示的核心基板4的情況下，核心基板4為核心部5的一部分。即，由於核心基板4由非導電性黏合劑7接合在凹部2a的底面，所以可認為，核心部5的底面由非導電性黏合劑7接合在封裝體2上。
如此，通過經由核心基板4將核心部5與封裝體2連接，並在核心基板4的下方形成空間2d，能夠提高對核心部5隔熱的隔熱效果。另外，通過在封裝體2上設置一對台階部2c、在台階部2c上設置連接端子，能夠使連接端子接近封裝體2的開口部，從而核心部5與封裝體2之間的打線接合變得簡單易行。另外，較佳為，俯視時，用於將核心基板4接合在封裝體2上的接合區域(非導電性黏合劑7的塗布區域)不與核心基板4的上表面中的核心部5的配置區域相重疊。
下面，參照圖2對核心部5進行說明。圖2中示出核心部5被安裝在核心基板4上的狀態。核心部5是通過將OCXO1中使用的各種電子元件封裝而構成的由振盪器IC51、晶體振動子(壓電振動子)50、及發熱器IC52從上至下依次層疊而成的三層結構(層疊結構)。俯視時，振盪器IC51、晶體振動子50、及發熱器IC52越位於上方面積越小。核心部5被構成為，特別是通過對溫度特性強的晶體振動子50、振盪器IC51、及發熱器IC52進行溫度調節，而使OCXO1的振盪頻率穩定。另外，核心部5的各種電子元件未由密封樹脂密封，但也可以根據密封環境而用密封樹脂進行密封。
晶體振動子50和振盪器IC51構成晶體振盪器100。振盪器IC51通過多個金屬凸點安裝在晶體振動子50上。通過由振盪器IC51控制晶體振動子50的壓電振動，OCXO1的振盪頻率得到控制。有關晶体振盪器100的詳細結構，將於後述。
在晶體振動子50與振盪器IC51彼此相向的相向面之間，存在非導電性黏合劑53，通過非導電性黏合劑53，晶體振動子50和振盪器IC51彼此相向的相向面被固定。在此情況下，晶體振動子50的上表面與振盪器IC51的下表面通過非導電性黏合劑53相接合。
俯視時，振盪器IC51的面積小於晶體振動子50的面積，且振盪器IC51的整體位於晶體振動子50的範圍內。振盪器IC51的下表面的整體與晶體振動子50的上表面相接合。
發熱器IC52例如是通過將發熱體(熱源)、用於控制發熱體的溫度的控制電路(電流控制用的電路)、及用於檢測發熱體的溫度的溫度感測器形成為一體而構成的。通過由發熱器IC52進行核心部5的溫度控制，核心部5的溫度被維持為大致一定的溫度，從而能夠實現OCXO1的振盪頻率的穩定化。
在晶體振動子50與發熱器IC52彼此相向的相向面之間，存在非導電性黏合劑54，通過非導電性黏合劑54，晶體振動子50與發熱器IC52彼此相向的相向面被固定。在此情況下，晶體振動子50的下表面與發熱器IC52的上表面通過非導電性黏合劑54相接合。
俯視時，晶體振動子50的面積小於發熱器IC52的面積，且晶體振動子50的整體位於發熱器IC52的範圍內。晶體振動子50的下表面的整體與發熱器IC52的上表面相接合。
在發熱器IC52與核心基板4彼此相向的相向面之間，存在非導電性黏合劑55，通過非導電性黏合劑55，發熱器IC52與核心基板4彼此相向的相向面被固定。作為非導電性黏合劑(53、54、55)，例如可使用聚醯亞胺系黏合劑、環氧系黏合劑等。
圖2所示的核心部5中，在晶體振動子50及發熱器IC52的上表面上形成有打線接合用的外部端子。在此，晶體振動子50及發熱器IC52的打線接合不在將核心部5安裝於封裝體2之前進行、而在將核心部5安裝於封裝體2之後進行。即，如圖1所示，將核心部5安裝於封裝體2之後，在晶體振動子50的上表面上形成的外部端子通過電線6a與在台階部2c的台階面上形成的連接端子連接。另外，在發熱器IC52的上表面上形成的外部端子通過電線6b與在台階部2c的台階面上形成的連接端子連接。如此，通過在將核心部5安裝於封裝體2之後再進行打線接合，能夠高效地進行打線接合。
對核心部5所使用的晶體振動子50的種類沒有特別限定，但優選使用易於使器件薄型化的三明治結構的器件。三明治結構的器件是由第一密封元件、第二密封元件、及壓電振動板構成的器件，其中，第一密封元件和第二密封元件由玻璃或水晶構成，壓電振動板例如由水晶構成，並具有在兩個主面上形成有激勵電極的振動部，第一密封元件與第二密封元件隔著壓電振動板層疊並接合，配置在內部的壓電振動板的振動部被氣密密封。
參照圖3和圖4，對這樣的三明治結構的晶體振動子50與振盪器IC51被設置為一體的晶體振盪器100的一例進行說明。圖3是晶體振盪器100的截面圖(圖4中的A－A截面圖)，圖4是晶體振盪器100的俯視圖。另外，三明治結構的晶體振動子本身屬於習知技術，因而省略對晶體振動子50的內部結構的詳細說明。
如圖3所示，晶體振盪器100具備晶體振動片(壓電振動板)10、第一密封元件20、第二密封元件30、及振盪器IC51。該晶體振盪器100中，晶體振動片10與第一密封元件20通過環狀的密封接合部41相接合，晶體振動片10與第二密封元件30通過環狀的密封接合部42相接合，從而構成近似長方體的三明治結構的封裝體。密封接合部41、密封接合42例如可採用在晶體振動片10、第一密封元件20、及第二密封元件30各自的接合面上形成表面為Au層的接合圖案(例如，從最下層側起形成有Ti層和Au層的接合圖案)，並利用接合面彼此貼合時的Au－Au擴散接合而進行接合的結構。基於該結構，能夠使晶體振動片10與各密封元件(20、30)之間的間隙尺寸非常小，達到0.15μm～1μm左右，因而能夠成為對薄型化和核心部5的熱容量縮小化有利的結構。
即，晶體振盪器100中，通過使形成有振動部(省略圖示)的晶體振動片10的兩個主面分別與第一密封元件20、第二密封元件30接合而形成封裝體的內部空間(空腔)，晶體振動片10的振動部被氣密密封在該內部空間中。在第一密封元件20上安裝的振盪器IC51是與晶體振動片10一起構成振盪電路的單晶片積體電路元件。
如圖4所示，在晶體振動子50的上表面上形成有連接端子21、外部端子22。連接端子21的一端(外周側端部)與振動部的激勵電極(通過晶體振動子50內的佈線、貫穿孔)電連接，連接端子21的另一端(內周側端部)與振盪器IC51連接。另外，外部端子22的一端(外周側端部)用於與封裝體2之間的打線接合，外部端子22的另一端(內周側端部)與振盪器IC51連接。振盪器IC51通過使用了金屬凸點的FCB法，與連接端子21、外部端子22連接。
另外，圖3所示的核心部5中，振盪器IC51通過多個金屬凸點21(即，通過覆晶接合)安裝在晶體振動子50上。然而，本發明不局限於此，也可以如圖5所示那樣，振盪器IC51晶粒接合在晶體振動子50上，並與晶體振動子50通過打線接合而電連接。另外，也可以在晶體振動子50的背面(與發熱器IC52接合的接合面)上，形成用於在OCXO1工作時能提供GND(接地)電位的黏性電極43。
將振盪器IC51晶粒接合到晶體振動子50上的結構中，與覆晶接合相比，振盪器IC51與晶體振動子50之間的接觸面積增大，因振盪器IC51而產生的熱量的影響更容易經由晶體振動子50傳到承擔溫度控制的發熱器IC52。由此，能夠使核心部5中的溫度，即，振盪器IC51、晶體振動子50、及發熱器IC52的溫度高效地傳到發熱器IC52所具備的溫度感測器，從而能夠進行高精度的溫度控制。
即，原本希望晶體振動子50不受作為發熱器以外的熱源的振盪器IC51的影響，但實際上較為困難。這樣的話，如果能將振盪器IC51所引起的晶體振動子50的溫度變化高效地傳給發熱器IC52的溫度感測器，則易於控制。
另外，在振盪器IC51與晶體振動子50通過打線接合而電連接的情況下，核心部5與封裝體2之間的打線接合中，如圖6所示那樣，晶體振動子50與封裝體2之間不直接採用電線連接，較佳為，與晶體振動子50直接電線連接的只有振盪器IC51。圖6中，僅是晶體振動子50與振盪器IC51通過電線6c連接。該結構中，能夠防止熱量從晶體振動子50通過電線逸散到封裝體2。其結果，能夠帶來對晶體振動子50隔熱的隔熱性能提高、及對晶體振動子50進行溫度控制的性能提高這樣的優點。
本實施方式的OCXO1通過使用將振盪器IC51、晶體振動子50、及發熱器IC52層疊配置而成的核心部5，能夠減小核心部5的熱容量。核心部5的熱容量減小，則易於以小功率進行溫度控制，而且，能夠使核心部5的溫度跟隨性提高、使OCXO1的穩定性提高。另外，在OCXO1的熱容量減小的情況下，容易受到外部溫度變化的影響，但由於核心部5與封裝體2之間隔著核心基板4，所以能夠減輕應力和熱量的逸散。
在此，考慮核心部5與封裝體2之間的電連接中，該電連接由核心基板4中介的情況。在此情況下，核心基板4的上表面中，核心部5與核心基板4之間連接；核心基板4的下表面中，核心基板4與封裝體2之間連接。另外，核心基板4與封裝體2之間的連接需要使用導電性黏合劑將核心基板4的下表面的連接端子與封裝體2的上表面的連接端子連接。即，核心基板4與封裝體2之間，需要通過使用導電性黏合劑而同時實現電連接和機械性接合。
然而，與不使用導電性填料的非導電性黏合劑相比，底部填充膠裡混入了導電性填料後的導電性黏合劑較硬，有時會因受到外部應力的影響而機械性接合強度降低。另外，有關電連接，導電性黏合劑比金屬絲等電阻大、容易產生共同阻抗雜訊，因而OCXO1的CN(載波雜訊)特性降低。
對此，本實施方式的OCXO1中，核心部5中的晶體振動子50、發熱器IC52通過電線6a、電線6b與形成在封裝體2內的連接端子直接連接。因此，核心基板4不需要有將核心部5與封裝體2電連接的中介功能。
其結果，本實施方式的OCXO1中，核心部5與封裝體2之間的連接僅為機械性接合即可，可以使用非導電性黏合劑。非導電性黏合劑可以採用比導電性黏合劑更具柔軟性的材料，從而即使受到外部應力的影響，機械性接合強度也不容易降低。另外，有關核心部5與封裝體2之間的電連接，由於使用電阻較低的金屬絲，所以不容易發生共同阻抗雜訊，能夠提高OCXO1的CN特性。
另外，有關核心基板4，由於只要有將核心部5支撐在封裝體2中的功能即可，所以能夠擴大核心基板4的材料的選項。作為核心基板4，優選使用隔熱性能及耐熱性能優異的材料，另外，也優選具有柔性而能抑制外部應力影響的基板。出於這樣的觀點，可優選採用聚醯亞胺等樹脂材料作為核心基板4。但是，對核心基板4的材料沒有特別的限定，也可以使用陶瓷基板或水晶基板等。
＜第二實施方式＞
為了提高OCXO1中的溫度控制性能，抑制核心部5向封裝體2放熱較為重要。在此，核心部5向封裝體2放熱主要是由經由核心基板4的熱傳導而引起的。即，通過減少核心基板4的熱傳導量，能夠使OCXO1中的溫度控制性能提高。第二實施方式中，對於能夠減少從核心部5向封裝體2傳導的熱傳導量的核心基板4的結構例進行說明。
圖7是表示第二實施方式的核心基板4的形狀例的俯視圖。圖7中，區域R1是核心基板4的上表面中安裝作為核心部5的一部分的發熱器IC52的區域，區域R2是核心基板4的背面的與封裝體2接合的區域(黏合劑的塗布區域)。
第二實施方式的核心基板4中，區域R1與區域R2之間形成有狹縫401，由於該狹縫401，區域R1與區域R2之間的傳熱路徑變窄，能夠減小因經由核心基板4的熱傳導而引起的核心部5向封裝體2的放熱。
為了更有效地獲得利用狹縫401降低熱傳導的效果(隔熱效果)，較佳為，使狹縫401的長邊方向為與核心基板4的兩側的區域R2的排列方向(圖7中的左右方向)相垂直的方向(圖7中的上下方向)。由此，狹縫401能夠在較廣的範圍阻斷從區域R1向區域R2傳遞的熱量，從而提高狹縫401所產生的隔熱效果。
另外，狹縫401的短邊方向(圖7中的左右方向)的尺寸對狹縫401的隔熱效果並不產生特別的影響，出於避免使核心基板4的強度降低的觀點，該尺寸盡可能小為佳。如果核心基板4的強度降低，則將核心部5打線接合於封裝體2時，不利於超音波高效地進行接合，從而難以良好地進行打線接合。
作為在區域R1與一個區域R2之間設置的狹縫401，與被形成為一個較長的狹縫相比，被分割成長邊方向上的多個狹縫為佳(參照圖7(a))。如此，通過將狹縫401分割成多個，與一個較長的狹縫的情況相比，能夠避免核心基板4的強度降低。
另外，狹縫401不局限於被形成為直線狀，例如，也可以被形成為向區域R2的周圍曲折的形狀(參照圖7(b))。如此，通過將狹縫401形成為向區域R2的周圍曲折的形狀，能夠有效地阻斷向區域R2的熱傳導，使狹縫401產生更有效的隔熱效果。
另外，狹縫401不局限於在區域R1與區域R2之間靠近區域R2地配置，也可以靠近區域R1地配置(參照圖7(c))。如此，通過將狹縫401靠近區域R1地配置，能夠在從區域R1放射性地傳遞熱量的熱源附近，將來自區域R1的熱傳導(即，來自作為熱源的發熱器IC52的熱傳導)有效地阻隔，從而能夠使狹縫401產生更有效的隔熱效果。
＜第三實施方式＞
第三實施方式中，對於能夠減少從核心部5向封裝體2傳導的熱傳導量的核心基板4的其它結構例進行說明。圖8是表示第三實施方式的核心基板4的形狀例的俯視圖。
第三實施方式的核心基板4中，在作為核心部5的一部分的發熱器IC52的正下方區域，與區域R1大致重合地設置有開口402。由於該開口402，發熱器IC52與核心基板4之間的接觸面積減少，從而從發熱器IC52向核心基板4傳導的傳熱量減少。其結果，能夠減少因經由核心基板4的熱傳導而引起的從核心部5向封裝體2的放熱。
另外，開口402的形狀為，開口內部未完全包含區域R1，開口402不包含區域R1的至少四個角落。由此，發熱器IC52能夠通過其四個角落被黏合固定在核心基板4上。
圖8(a)所示的開口402被形成為，開口402的縱向及橫向尺寸大於區域R1的縱向及橫向尺寸。由此，區域R1成為僅四個角落不包含在開口402中的形狀。在此情況下，能夠使發熱器IC52與核心基板4之間的接觸面積達到最小限度，從而能夠最大限度地獲得開口402所產生的熱傳導減少效果(隔熱效果)。
另一方面，圖8(b)所示的開口402被形成為，開口402的縱向及橫向尺寸小於區域R1的縱向及橫向尺寸。由此，區域R1成為不僅四個角落不包含在開口402中，而且外緣部周邊的整體也不包含在開口402中的形狀。在此情況下，將核心部5打線接合於封裝體2時，可以使核心部5的打線接合墊的正下方不存在開口402。其結果，能夠使打線接合時核心部5的姿勢穩定，有利於超音波有效地接合，易於使打線接合良好地進行。
＜第四實施方式＞
上述第一實施方式～第三實施方式中，封裝體2是單重的封裝體，但本發明不局限於此，例如，也可以採用圖9所示的H型封裝體或雙重疊合的封裝體。
圖9所示的H型封裝體的OCXO1具有除了形成有上方開口的凹部2a以外還形成有下方開口的凹部2e的封裝體2。在作為核心部5的安裝部的主面(形成有凹部2a的主面)的反面側的另一個主面上形成的凹部2e中，可以配置作為與發熱器IC52組合使用的調節用電子元件的電容器9等電路元件(用電路元件用接合材料(例如，焊料)安裝的電路元件)。配置電容器9的凹部2e與凹部2a不同，沒有必要用蓋子3密封。
另外，電容器9也可以與核心部5一樣配置在封裝體內(凹部2a內)，但通過如圖9所示那樣將電路元件配置在封裝體外，能夠使封裝體內的熱容量減小，實現小功率的溫度控制，並使核心部5的溫度跟隨性提高。另外，對於被氣密密封的凹部2a內部的環境而言，能夠避免因焊料、助焊劑等而事後產生氣體。因此，能夠消除氣體對核心部5的不良影響，有望實現電氣特性的進一步穩定化。
本實施方式中，三個電容器9被安裝在封裝體2上的、一個主面的反面側的另一個主面(在此情況下是凹部2e的底面)上。如圖10所示，電容器9通過焊料與在封裝體2的凹部2e的底面上形成的安裝墊9a(電路元件用安裝墊)接合。在此，圖10中省略了電容器9的圖示，用點劃線僅示出電容器9的配置區域。每一對安裝墊9a分別沿著封裝體2的短邊方向對置，三個電容器9各自的封裝體2的短邊方向的兩個端部與一對安裝墊9a接合。
如圖10所示，三對安裝墊9a在封裝體2的長邊方向上彼此介隔規定間隔地排列。各安裝墊9a以島狀分佈在封裝體2的底面上。另外，俯視時封裝體2及三個電容器9分別為矩形，相對於封裝體2的短邊方向的中心線L1和長邊方向的中心線L2，三個電容器9對稱地配置。在此情況下，三個電容器9的配置部位只要相對於中心線L1、中心線L2線對稱即可。另外，在封裝體2的下表面，形成有用於通過焊料等將OCXO1與設置在外部的外部電路基板(省略圖示)電連接的多個(圖10中是八個)外部連接端子2f。
本實施方式中，由於三個電容器9相對於封裝體2的短邊方向的中心線L1和長邊方向的中心線L2對稱地配置，所以能夠實現封裝體2整體的熱分佈均一化。由此，封裝體2整體的熱傳遞不容易偏，能夠實現OCXO1的溫度控制及特性的穩定化。另外，有關電容器9的朝向和間隔，也是以良好的狀態配置，因而，相對於封裝體2的另一個主面的安裝區域，電容器9的安裝位置上不存在浪費，從而能夠使安裝性能提高。
另外，對封裝體2的另一個主面上安裝的電容器9的數目沒有特別限定，電容器9的數目也可以不是三個。另外，也可以將電容器9以外的電路元件安裝在封裝體2的另一個主面。另外，所有的電路元件的大小(體積、表面面積)可以不相同。
在圖10的例中，三個電容器9相對於中心線L1、中心線L2的兩方均線對稱地配置，但只要相對於中心線L1和中心線L2中的至少一方線對稱即可。例如，也可以是，三個電容器9僅相對於封裝體2的短邊方向的中心線L1線對稱即可；或者，三個電容器9僅相對於封裝體2的長邊方向的中心線L2線對稱即可。由此，能夠保持封裝體2在特定的邊方向上的熱傳遞的對稱性，從而熱傳遞不容易偏，能夠實現OCXO1的溫度控制和特性的穩定化。
另外，將電容器9配置在封裝體外的情況下，不是必須如圖9所示的封裝體2那樣要形成凹部2e，也可以將形成有凹部2a的主面的反面側的另一個主面形成為平面狀，在該平面上配置電容器9。
在此省略了圖示，但作為雙重疊合的封裝體的OCXO1，可以採用以下結構，即，將僅一方具有凹部的封裝體在上下方向上層疊並在機電上接合(電連接和機械性連接)的同時，用蓋子將上側的封裝體氣密密封。在此情況下，可以為，上側的封裝體採用如圖1所示那樣將核心部5收納在凹部中的結構，在下側的封裝體中僅收納電容器。進一步，作為其它的OCXO1，也可以採用將電容器9配置在圖1中的蓋子3上的結構。
本次公開的實施方式是對所有方面的示例，不作為限定性解釋的依據。因而，本發明的技術範圍不能僅根據上述實施方式來解釋，而需根據請求項的範圍來界定。並且，本發明包含與請求項同等的意味及範圍內的所有變更。
例如，上述實施方式中，使用了包含三明治結構的晶体谐振器50的晶体振盪器100，但本發明不局限於此，也可以使用三明治結構以外的振盪器(例如，SMD(Surface Mount Device，表面安裝元件)型的振盪器)。
另外，對OCXO1所包含的發熱器的數目沒有特別的限定，OCXO1除了發熱器IC52所包含的發熱器以外，還可具有其它的發熱器。例如，可以考慮，在核心部5的上部進一步追加了發熱器的結構、在封裝體2內除核心部5以外配置的電路元件的安裝區域中追加了發熱器的結構、及在封裝體2主體中埋入了膜狀的發熱器的結構等。
另外，上述核心部5採用了振盪器IC51、晶體振動子50、及發熱器IC52從上至下依次層疊的三層結構，但本發明不局限於此，也可以採用在發熱器IC52上平置(橫向排列)振盪器IC51和晶體振動子50的結構。該結構中，晶體振動子50不容易受到來自振盪器IC51的熱量的影響，容易使晶體振動子50及發熱器IC52的溫度均一化，因而，利用發熱器IC52所具備的溫度感測器，能夠對作為溫度控制物件的晶體振動子50進行高精度的溫度控制。
本申請基於2021年2月25日在日本提出申請的特願2021－028790號要求優先權。不言而喻，其所有內容被導入於本申請。
使用於此且未另外定義，「實質上」及「大約」等用語係用於描述及敘述小變化。當結合於一事件或情況，該用語可包含事件或情況發生精確的當下、以及事件或情況發生至一接近的近似點。例如，當結合於一數值，該用語可包含一變化範圍小於或等於該數值之±10%，如小於或等於±5%、小於或等於±4%、小於或等於±3%、小於或等於±2%、小於或等於±1%、小於或等於±0.5%、小於或等於±0.1%、或小於或等於±0.05%。
以上概述了數個實施例的部件、使得在本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以更理解本發明實施例的概念。在本發明所屬技術領域中具有通常知識者應該理解、可以使用本發明實施例作為基礎、來設計或修改其他製程和結構、以實現與在此所介紹的實施例相同的目的及/或達到相同的好處。在本發明所屬技術領域中具有通常知識者也應該理解、這些等效的結構並不背離本發明的精神和範圍、並且在不背離本發明的精神和範圍的情況下、在此可以做出各種改變、取代和其他選擇。因此、本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定為準。
1:OCXO(恆溫槽型壓電振盪器) 2:封裝體 2a:凹部 2b:周壁部 2c:台階部 2d:空間 2e:凹部 3:蓋子 4:核心基板 5:核心部 50:晶體振動子(壓電振動子) 51:振盪器IC 52:發熱器IC 53、54、55:非導電性黏合劑 6a、6b:電線 7:非導電性黏合劑(接合材料) 8:密封材料 9:電容器(電路元件) 10:晶體振動片(壓電振動板) 20:第一密封元件 21:連接端子 22:外部端子 30:第二密封元件 100:晶體振盪器
在以下附圖以及說明中闡述了本說明書中所描述之主題之一或多個實施例的細節。從說明、附圖和申請專利範圍，本說明書之主題的其他特徵、態樣與優點將顯得明瞭，其中： 圖1是表示本發明的一種實施方式的OCXO的概要結構的截面圖。 圖2是表示圖1中的OCXO的核心部及核心基板的概要結構的截面圖。 圖3是圖2中的核心部所包含的晶體振盪器的截面圖。 圖4是圖2中的核心部所包含的晶體振盪器的俯視圖。 圖5是表示圖2中的核心部所包含的晶體振盪器的變形例的截面圖。 圖6是表示OCXO在變形例中的概要結構的截面圖。 圖7(a)～圖7(c)是表示核心基板的形狀例的俯視圖。 圖8(a)、圖8(b)是表示核心基板的變形例的俯視圖。 圖9是表示OCXO的變形例的截面圖。 圖10是表示圖9中的OCXO的仰視圖。
1:OCXO(恆溫槽型壓電振盪器)
2:封裝體
2a:凹部
2b:周壁部
2c:台階部
2d:空間
3:蓋子
4:核心基板
5:核心部
6a、6b:電線
7:非導電性黏合劑(接合材料)
8:密封材料

Claims (12)

  1. 一種恆溫槽型壓電振盪器，核心部以密閉狀態被封入隔熱用的封裝體的內部，其中： 所述核心部至少包含振盪器IC、壓電振動子、及發熱器IC， 所述核心部的底面由接合材料機械性地接合在所述封裝體上， 所述核心部與所述封裝體通過打線接合實現電連接。
  2. 根據請求項1所述的恆溫槽型壓電振盪器，其中： 在所述核心部的底面配置有核心基板，所述核心基板由接合材料機械性地接合在所述封裝體上。
  3. 根據請求項2所述的恆溫槽型壓電振盪器，其中： 在所述核心基板與所述封裝體之間設有空間。
  4. 根據請求項2或3所述的恆溫槽型壓電振盪器，其中： 俯視時，用於將所述核心基板接合在所述封裝體上的接合區域與所述核心部在所述核心基板上的配置區域不重疊。
  5. 根據請求項2～4中任一項所述的恆溫槽型壓電振盪器，其中： 所述核心基板被構成為，在該核心基板的上表面的安裝所述核心部的安裝區域與用於將該核心基板接合在所述封裝體上的接合區域之間，形成有狹縫。
  6. 根據請求項2～5中任一項所述的恆溫槽型壓電振盪器，其中： 所述核心基板被構成為，在所述核心部的正下方區域形成有開口。
  7. 根據請求項1～6中任意一項所述的恆溫槽型壓電振盪器，其中： 所述核心部被真空密封在所述封裝體的內部。
  8. 根據請求項1～7中任意一項所述的恆溫槽型壓電振盪器，其中： 所述壓電振動子被構成為，具備第一密封元件、第二密封元件、及具有在兩個主面上形成有激勵電極的振動部的壓電振動板，所述壓電振動板的上表面、下表面分別介隔規定間隔地與所述第一密封元件、所述第二密封元件接合，配置在內部的所述振動部被氣密密封。
  9. 根據請求項1～8中任意一項所述的恆溫槽型壓電振盪器，其中： 所述核心部由所述振盪器IC、所述壓電振動子、及所述發熱器IC從上至下依次層疊而成， 俯視時，所述振盪器IC、所述壓電振動子、及所述發熱器IC位於越上方面積越小。
  10. 根據請求項1～9中任意一項所述的恆溫槽型壓電振盪器，其中： 所述封裝體上形成有具有台階部的凹部，所述核心部配置在所述凹部的內底面上， 用於使所述核心部與所述封裝體打線接合的所述封裝體側的連接端子被設置在所述台階部的上表面。
  11. 根據請求項1～10中任意一項所述的恆溫槽型壓電振盪器，其中： 所述封裝體中，一個主面側具有第一收納部，所述一個主面的相反側的另一個主面側具有第二收納部， 所述核心部配置在所述第一收納部中， 與所述發熱器IC組合使用並以電路元件用接合材料安裝的電路元件配置在所述第二收納部中。
  12. 根據請求項1～11中任意一項所述的恆溫槽型壓電振盪器，其中： 所述壓電振動子與所述封裝體之間未直接用電線連接，與所述壓電振動子之間直接用電線連接的僅有所述振盪器IC。
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Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005223395A (ja) * 2004-02-03 2005-08-18 Toyo Commun Equip Co Ltd 高安定圧電発振器
JP4354347B2 (ja) * 2004-06-29 2009-10-28 日本電波工業株式会社 水晶発振器
US8410868B2 (en) * 2009-06-04 2013-04-02 Sand 9, Inc. Methods and apparatus for temperature control of devices and mechanical resonating structures
JP2016167660A (ja) * 2015-03-09 2016-09-15 セイコーエプソン株式会社 電子部品、電子機器、および移動体
JP6710914B2 (ja) * 2015-08-28 2020-06-17 セイコーエプソン株式会社 電子デバイス、電子機器及び移動体
US10855289B2 (en) * 2016-03-15 2020-12-01 Txc Corporation Oven controlled crystal oscillator
JP6733330B2 (ja) * 2016-06-10 2020-07-29 セイコーエプソン株式会社 発振器、電子機器および移動体
JP2018006809A (ja) * 2016-06-27 2018-01-11 セイコーエプソン株式会社 発振器、電子機器および移動体
JP2019121944A (ja) * 2018-01-09 2019-07-22 セイコーエプソン株式会社 振動デバイス、回路装置、振動デバイスの製造方法、電子機器及び移動体
JP2020120195A (ja) * 2019-01-21 2020-08-06 株式会社大真空 Ｍｅｍｓ発振器
JP2020120279A (ja) * 2019-01-24 2020-08-06 セイコーエプソン株式会社 発振器、電子機器および移動体
JP7305971B2 (ja) * 2019-01-31 2023-07-11 株式会社大真空 圧電振動デバイス
JP7259393B2 (ja) * 2019-02-22 2023-04-18 セイコーエプソン株式会社 発振器、電子機器および移動体
US10812017B1 (en) * 2019-08-02 2020-10-20 Advanced Semiconductor Engineering, Inc. Semiconductor package structure

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