WO2017068839A1 - 圧電振動子及びその温度制御方法、並びに圧電発振器 - Google Patents

圧電振動子及びその温度制御方法、並びに圧電発振器 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a piezoelectric vibrator, a temperature control method thereof, and a piezoelectric oscillator.
  • Patent Document 1 discloses a piezoelectric device having a configuration in which the temperature of a piezoelectric vibration element is detected by a temperature-sensitive component bonded to the outer surface of the piezoelectric vibration element.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, a piezoelectric vibrator capable of accurately detecting the temperature of the piezoelectric vibration element, and appropriately performing temperature control on the piezoelectric vibration element, and a temperature control method thereof, and An object is to provide a piezoelectric oscillator.
  • a piezoelectric vibrator includes a base member having a mounting surface, a piezoelectric vibration element mounted on the mounting surface of the base member, and a base member so as to hermetically seal the piezoelectric vibration element in an internal space.
  • a lid member bonded to the mounting surface; a thermal sensor that is connected to a temperature sensor that detects the temperature of the piezoelectric vibration element; and a heating element that dissipates heat to the piezoelectric vibration element. It has a heat conduction part arranged in the internal space.
  • the piezoelectric vibration element since the heat conduction portion of the heat conduction path is disposed in the internal space where the piezoelectric vibration element is hermetically sealed, the temperature of the piezoelectric vibration element is accurately detected, and the piezoelectric vibration element In contrast, heat can be effectively dissipated. That is, since effective heat dissipation to the piezoelectric vibration element is performed based on an accurate temperature change, it is possible to provide a piezoelectric vibrator capable of appropriately performing temperature control on the piezoelectric vibration element.
  • a piezoelectric oscillator includes the piezoelectric vibrator, an oscillation circuit electrically connected to the piezoelectric vibration element, a temperature sensor, a heating element, and a control circuit that controls the temperature sensor and the heating element. It has.
  • the heat conduction portion of the heat conduction path is disposed in the internal space where the piezoelectric vibration element is hermetically sealed, the temperature of the piezoelectric vibration element is accurately detected, and the piezoelectric vibration element In contrast, heat can be effectively dissipated. That is, since effective heat dissipation to the piezoelectric vibration element is performed based on an accurate temperature change, it is possible to provide a piezoelectric oscillator that can appropriately perform temperature control on the piezoelectric vibration element.
  • the temperature control method for a piezoelectric oscillator includes: (a) detecting the temperature of the piezoelectric vibration element via a heat conduction part of a heat conduction path by a temperature sensor; and (b) detecting in (a). Determining the amount of heat supplied to the heat conducting portion of the heat conduction path by the heating element based on the heated temperature, and the heating element of the heat conduction path based on the amount of heat supplied determined in (c) and (b). It includes radiating heat to the piezoelectric vibration element via the heat conducting portion.
  • the heat conduction portion of the heat conduction path is disposed in the internal space where the piezoelectric vibration element is hermetically sealed, the temperature of the piezoelectric vibration element is accurately detected, and the piezoelectric vibration element In contrast, heat can be effectively dissipated. That is, since effective heat dissipation to the piezoelectric vibration element is performed based on an accurate temperature change, it is possible to provide a temperature control method capable of appropriately performing temperature control on the piezoelectric vibration element.
  • a piezoelectric vibrator a temperature control method thereof, and a piezoelectric oscillator capable of accurately detecting the temperature of the piezoelectric vibration element and appropriately performing temperature control on the piezoelectric vibration element.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a piezoelectric vibrator according to a first embodiment of the present invention.
  • 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the piezoelectric oscillator according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a temperature control method of the piezoelectric vibrator according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the piezoelectric vibrator according to the second embodiment of the present invention.
  • 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG.
  • FIG. 7 is a view for explaining a piezoelectric vibrator according to a first modification of the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a piezoelectric vibrator according to a second modification of the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of the piezoelectric vibrator
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. In FIG. 2, illustration of various electrodes of a piezoelectric vibration element is omitted.
  • the piezoelectric vibrator 1 includes a piezoelectric vibration element 10, a cap 20 that is an example of a lid member, and a substrate 30 that is an example of a base member.
  • the cap 20 and the substrate 30 are holders that hold the piezoelectric vibration element 10.
  • a case or package having a sealed space for accommodating the piezoelectric vibration element 10 is formed.
  • the piezoelectric vibration element 10 includes a piezoelectric substrate 11 and first and second excitation electrodes 14 a and 14 b formed on the piezoelectric substrate 11.
  • the first excitation electrode 14 a is formed on the first surface 12 a that is the main surface of the piezoelectric substrate 11, and the second excitation electrode 14 b is a second surface that is the main surface opposite to the first surface 12 a of the piezoelectric substrate 11. It is formed on the surface 12b.
  • the piezoelectric substrate 11 is formed from a given piezoelectric material, and the material is not particularly limited.
  • the piezoelectric substrate 11 is an AT-cut crystal piece (Quartz Crystal Blank).
  • the AT-cut crystal piece is 35 degrees 15 minutes ⁇ 1 in the direction from the Y-axis to the Z-axis around the X-axis among the X-axis, Y-axis, and Z-axis which are crystal axes of the artificial quartz.
  • the axes rotated by 30 degrees are defined as the Y ′ axis and the Z ′ axis, respectively, the surfaces specified by the X and Z ′ axes (hereinafter referred to as “XZ ′ surfaces”.
  • the piezoelectric substrate 11 that is an AT-cut crystal piece has a longitudinal direction parallel to the Z′-axis direction, a short direction parallel to the X-axis direction, and a thickness direction parallel to the Y′-axis direction. And has a rectangular shape when the XZ ′ plane is viewed in plan. Quartz crystal resonators using AT-cut quartz pieces have extremely high frequency stability over a wide temperature range, are excellent in time-varying characteristics, and can be manufactured at low cost. It is.
  • the AT-cut crystal resonator element uses a thickness shear vibration mode as a main vibration.
  • the piezoelectric substrate according to the present embodiment is not limited to the above configuration.
  • an AT-cut crystal piece having a longitudinal direction parallel to the X-axis direction and a short direction parallel to the Z′-axis direction is used. You may apply.
  • it may be a crystal piece with a different cut (for example, BT cut) other than the AT cut, or other piezoelectric material such as ceramic other than the crystal may be applied.
  • the first excitation electrode 14 a is formed on the first surface 12 a (XZ ′ surface on the Y′-axis positive direction side) of the piezoelectric substrate 11, and the second excitation electrode 14 b is the first surface 12 a of the piezoelectric substrate 11. It is formed on the opposite second surface 12b (XZ ′ surface on the Y′-axis negative direction side).
  • the first and second excitation electrodes 14a and 14b are a pair of electrodes, and are disposed so as to substantially overlap each other on the XZ ′ plane.
  • Each excitation electrode 14a, 14b may be rectangular in the XZ ′ plane.
  • the longitudinal direction of the excitation electrodes 14 a and 14 b may be arranged in a direction that coincides with the longitudinal direction of the piezoelectric substrate 11.
  • the piezoelectric substrate 11 has a connection electrode 16a electrically connected to the first excitation electrode 14a via the extraction electrode 15a, and a connection electrode 16b electrically connected to the second excitation electrode 14b via the extraction electrode 15b. And are formed. Specifically, the extraction electrode 15a is extracted from the first excitation electrode 14a toward the short side on the Z′-axis negative direction side on the first surface 12a, and further passes through the side surface of the piezoelectric substrate 11 on the Z′-axis negative direction side. The connection electrode 16a is formed on the second surface 12b.
  • the extraction electrode 15b is extracted from the second excitation electrode 14b toward the short side of the Z′-axis negative direction on the second surface 12b, and is connected to the connection electrode 16b formed on the second surface 12b.
  • the connection electrodes 16a and 16b are disposed along the short side on the Z′-axis negative direction side, and these connection electrodes 16a and 16b are electrically connected to the substrate 30 via conductive holding members 36a and 36b described later. And mechanically held.
  • the arrangement and pattern shape of the connection electrodes 16a and 16b and the extraction electrodes 15a and 15b are not limited, and can be appropriately changed in consideration of electrical connection with other members.
  • Each of the electrodes including the first and second excitation electrodes 14a and 14b may be formed, for example, by forming a base with a chromium (Cr) layer and forming a gold (Au) layer on the surface of the chromium layer. It is not limited.
  • the cap 20 has a recess 24 that opens to face the first surface 32 a of the substrate 30.
  • the recess 24 is provided with a side wall 22 formed so as to rise from the bottom surface of the recess 24 over the entire circumference of the opening.
  • the cap 20 has a facing surface 26 that faces the first surface 32 a of the substrate 30 at the opening edge of the recess 24.
  • the cap 20 may have a flange portion 28 that protrudes further outward from the side wall portion 22, and in this case, the flange portion 28 has a facing surface 26. According to this, since the joining area of both can be enlarged by joining the flange part 28 and the board
  • the shape of the cap 20 is not particularly limited.
  • the cap 20 does not have the flange portion 28, and the tip of the side wall portion 22 formed substantially vertically from the bottom surface of the recess 24 is formed.
  • the substrate 30 may be joined.
  • the material of the cap 20 is not particularly limited, but may be made of a conductive material such as metal. According to this, a shield function can be added by electrically connecting the cap 20 to the ground potential.
  • the cap 20 may be an insulating material or a composite structure of a conductive material and an insulating material.
  • the piezoelectric vibration element 10 is mounted on the first surface 32a (mounting surface) of the substrate 30.
  • the substrate 30 has a longitudinal direction parallel to the Z′-axis direction, a lateral direction parallel to the X-axis direction, and a thickness direction parallel to the Y′-axis direction.
  • a rectangular shape is formed on the ′ surface.
  • the substrate 30 may be formed of, for example, an insulating ceramic.
  • the substrate 30 is made of a glass material (for example, silicate glass or a material mainly composed of materials other than silicate and having a glass transition phenomenon due to temperature rise), a crystal material (for example, an AT-cut crystal) or You may form with a glass epoxy resin.
  • the substrate 30 may be a single layer or a plurality of layers. In the case of a plurality of layers, the substrate 30 may include an insulating layer formed on the outermost layer of the first surface 32a.
  • the substrate 30 may have a flat plate shape, or may have a concave shape opened in a direction facing the cap 20. As shown in FIG. 2, when both the cap 20 and the substrate 30 are bonded via the bonding material 40, the piezoelectric vibration element 10 is surrounded by the recess 24 of the cap 20 and the substrate 30 (cavity). ) 26 is hermetically sealed.
  • the bonding material 40 is provided over the entire circumference of each of the cap 20 and the substrate 30, and is interposed between the facing surface 26 of the side wall portion 22 of the cap 20 and the first surface 32 a of the substrate 30.
  • the bonding material 40 may be made of an insulating material.
  • a glass material for example, low-melting glass
  • a resin material for example, an epoxy resin
  • the cost is lower than that of metal bonding, the heating temperature can be suppressed, and the manufacturing process can be simplified.
  • the shield function is added to the cap 20, the cap 20 and the substrate 30 may be bonded through the bonding material 40 while ensuring electrical connection to the cap 20.
  • the piezoelectric vibration element 10 has one end (end on the conductive holding members 36a, 36b side) as a fixed end and the other end as a free end.
  • the piezoelectric vibration element 10 may be fixed to the substrate 30 at both ends in the longitudinal direction.
  • the substrate 30 includes connection electrodes 33a and 33b formed on the first surface 32a, and extraction electrodes 34a and 34b that are extracted from the connection electrodes 33a and 33b toward the outer edge of the first surface 32a.
  • the connection electrodes 33 a and 33 b are disposed on the inner side of the outer edge of the substrate 30 so that the piezoelectric vibration element 10 can be disposed at the approximate center of the first surface 32 a of the substrate 30.
  • connection electrode 33a is connected to the connection electrode 16a of the piezoelectric vibration element 10 via the conductive holding member 36a, while the connection electrode 33b is connected to the piezoelectric vibration element 10 via the conductive holding member 36b.
  • the electrode 16b is connected.
  • the conductive holding members 36a and 36b are formed, for example, by thermally curing a conductive adhesive.
  • the extraction electrode 34 a is extracted from the connection electrode 33 a toward one corner of the substrate 30, while the extraction electrode 34 b is extracted from the connection electrode 33 b toward the other corner of the substrate 30. Yes. Further, a plurality of external electrodes 35a, 35b, 35c, and 35d are formed at each corner portion of the substrate 30, and in the example shown in FIG. 1, the extraction electrode 34a is on the X axis negative direction side and the Z ′ axis negative direction side.
  • the lead electrode 34b is connected to the external electrode 35b formed at the corners on the X-axis positive direction side and the Z′-axis positive direction side. As shown in FIG.
  • external electrodes 35 c and 35 d may be formed in the remaining corner portions, and these external electrodes may be dummy electrodes that are not electrically connected to the piezoelectric vibration element 10. Good. By forming such a dummy electrode, it becomes easy to apply a conductive material for forming the external electrode, and the external electrode can be formed at all corners. A processing step of electrically connecting to the member is also facilitated.
  • the dummy electrode is a terminal provided on a mounting board (not shown) on which the piezoelectric vibrator is mounted, and may be electrically connected to a terminal that is not connected to any other electronic element mounted on the mounting board. Good.
  • the external electrodes 35c and 35d as dummy electrodes may be grounding electrodes to which a ground potential is supplied.
  • a shield function can be added to the cap 20 by connecting the cap 20 to the external electrodes 35c and 35d, which are grounding electrodes.
  • the corner portion of the substrate 30 has a cut-out side surface formed by cutting a part of the corner portion into a cylindrical curved surface shape (also called a castellation shape), and the external electrodes 35a to 35d. Is continuously formed over such a cut-out side surface and the second surface 32b.
  • the shape of the corner portion of the substrate 30 is not limited to this, and the shape of the cutout may be a flat shape, or may be a rectangular shape having four corners at right angles in plan view without the cutout. Also good.
  • substrate 30, an extraction electrode, and an external electrode is not limited to the above-mentioned example, It can apply in various deformation
  • the connection electrodes 33a and 33b are arranged on different sides on the first surface 32a of the substrate 30 such that one is formed on the Z′-axis positive direction side and the other is formed on the Z′-axis negative direction side. It may be.
  • the piezoelectric vibration element 10 is supported by the substrate 30 at both one end and the other end in the longitudinal direction.
  • the number of external electrodes is not limited to four, and may be two arranged on a diagonal, for example.
  • the external electrodes are not limited to those arranged at the corner portions, and may be formed on any side surface of the substrate 30 excluding the corner portions. In this case, as already described, a cut-out side surface obtained by cutting a part of the side surface into a cylindrical curved surface may be formed, and the external electrode may be formed on the side surface excluding the corner portion. Further, the other external electrodes 35c and 35d, which are dummy electrodes, may not be formed. Further, a through hole penetrating from the first surface 32a to the second surface 32b may be formed in the substrate 30, and electrical connection from the connection electrode formed on the first surface 32a to the second surface 32b may be achieved by the through hole. .
  • an AC voltage is applied between the pair of first and second excitation electrodes 14 a and 14 b in the piezoelectric vibration element 10 via the external electrodes 35 a and 35 b of the substrate 30.
  • the piezoelectric substrate 11 vibrates in a predetermined vibration mode such as a thickness shear vibration mode, and resonance characteristics associated with the vibration are obtained.
  • the piezoelectric vibrator 1 has a heat conduction path 38.
  • the heat conduction path 38 is formed of a material having higher heat conductivity than the substrate 30.
  • the heat conduction path 38 is formed by a metal conductor made of a metal material.
  • the heat conduction path 38 is formed independently of the connection electrodes 33a and 33b and the extraction electrodes 34a and 34b formed on the substrate 30.
  • the heat conduction path 38 may be formed of, for example, a metal conductor made of the same material as the various electrodes of the substrate 30 or may be made of a material that is more excellent in heat conductivity than those metal conductors.
  • the heat conduction path 38 is configured to be electrically connectable to a temperature sensor that detects the temperature of the piezoelectric vibration element 10 and a heating element that radiates heat to the piezoelectric vibration element 10. That is, the heat conduction path 38 has both a temperature detection function by the temperature sensor and a heat radiation function by the heating element. The configuration of the temperature sensor and the heating element will be described later.
  • the heat conduction path 38 has a heat conduction portion 38 a disposed in the internal space 23 in which the piezoelectric vibration element 10 is accommodated.
  • the heat conducting unit 38 a may be formed on the first surface 32 a of the substrate 30. Specifically, the heat conducting portion 38a is formed in a region of the first surface 32a of the substrate 30 that avoids the connection electrodes 33a and 33b and the extraction electrodes 34a and 34b. Since the piezoelectric vibration element 10 is held by the conductive holding members 36a and 36b, heat conduction is performed to the first surface 32a of the substrate 30 directly below the piezoelectric vibration element 10 and spaced from the piezoelectric vibration element 10 by a predetermined distance.
  • the part 38a can be formed.
  • the heat conducting unit 38a may be formed in a portion of the first surface 32a of the substrate 30 that overlaps with a part of the piezoelectric vibration element 10 (for example, the excitation electrode), for example. As a result, the heat conducting portion 38a can be disposed close to the piezoelectric vibration element 10, and the performance of the heat radiating function and the temperature detecting function of the heat conducting portion 38a can be improved. As shown in FIG. 1, the heat conducting portion 38 a may overlap most of the opposing excitation electrodes (second excitation electrode 14 b in the example shown in FIG. 1), or the whole of the opposing excitation electrodes. It may overlap.
  • the heat conduction path 38 further includes an external connection portion 38b disposed on the second surface 32b of the substrate 30 and a through connection portion 38c that connects the heat conduction portion 38a and the external connection portion 38b.
  • the external connection portion 38b of the heat conduction path 38 is electrically and thermally connected to a temperature sensor and a heating element (both see FIG. 3 described later) disposed outside the internal space 23 in which the piezoelectric vibration element 10 is accommodated.
  • a temperature sensor and a heating element both see FIG. 3 described later
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the piezoelectric oscillator 60 according to the present embodiment.
  • the piezoelectric oscillator 60 includes the piezoelectric vibrator 1 described above and an integrated circuit element 50.
  • the integrated circuit element 50 includes a predetermined circuit necessary for the piezoelectric vibrator to perform a given operation. Such a predetermined circuit is formed on the integrated circuit surface of the integrated circuit element 50.
  • the integrated circuit element 50 includes an oscillation circuit 54 a for generating a reference signal such as a clock signal, a temperature sensor 54 b for detecting the temperature of the piezoelectric vibration element 10, and the piezoelectric vibration element 10.
  • a heating element 54c that dissipates heat and a control circuit 54d that controls the temperature sensor 54b and the heating element 54c are included.
  • the control circuit 54d controls the temperature detection operation by the temperature sensor 54b and the heat radiation operation by the heating element 54c so that they can be switched to each other on the electronic circuit.
  • control circuit 54d determines the amount of heat supplied to the heat conducting unit 38a by the heating element 54c based on the temperature detected by the temperature sensor 54b, and the piezoelectric vibrating element via the heat conducting unit 38a by the heating element 54c. 10 may be configured to dissipate heat.
  • the integrated circuit element 50 is mounted on the second surface 32 b of the substrate 30. Specifically, a plurality of electrodes 52 formed on the integrated circuit surface side of the integrated circuit element 50 are mounted in a direction facing the second surface 32 b of the substrate 30. At least one of the plurality of electrodes 52 is connected to the external connection portion 38 b of the heat conduction path 38.
  • the mounting mode of the integrated circuit element 50 is not limited to the above-described example. That is, the integrated circuit element 50 is not limited to being directly mounted on any outer surface of the piezoelectric vibrator 1, but may be mounted together with the piezoelectric vibrator 1 on one surface of a circuit board (not shown), for example. .
  • the electrode 52 of the integrated circuit element 50 (specifically, an electrode electrically connected to the temperature sensor 54b, the heating element 54c, or the control circuit 54d) and the heat conduction path 38 via the wiring on the circuit board May be connected to each other.
  • the piezoelectric vibrator since the heat conducting portion 38a of the heat conducting path 38 is disposed in the internal space 23 in which the piezoelectric vibrating element 10 is hermetically sealed, the temperature of the piezoelectric vibrating element 10 is adjusted. It is possible to accurately detect and effectively dissipate heat to the piezoelectric vibration element 10. That is, since effective heat dissipation to the piezoelectric vibration element 10 is performed based on an accurate temperature change, temperature control for the piezoelectric vibration element 10 can be appropriately performed.
  • the heat conduction path 38 serves both as a temperature detection function by the temperature sensor 54b and a heat dissipation function by the heating element 54c, the space for the pattern formation region can be saved, and the piezoelectric vibrator 1 can be saved. Can be miniaturized.
  • the temperature control for the piezoelectric vibration element 10 can be appropriately performed as described above.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the temperature control method of the piezoelectric vibrator according to this embodiment. This temperature control method can be executed using the piezoelectric oscillator 60 shown in FIG.
  • the temperature of the piezoelectric vibration element 10 is detected by the temperature sensor 54b (S10). Specifically, the temperature detection operation by the temperature sensor 54b is turned on by the control circuit 54d, and the temperature of the piezoelectric vibration element 10 in the internal space 23 is detected through the heat conduction unit 38a. As described above, since the heat conducting portion 38a is disposed in the internal space 23 and is close to the piezoelectric vibration element 10, the accurate temperature of the piezoelectric vibration element 10 can be detected in a short time.
  • the amount of heat supplied to the heat conduction part 38a of the heat conduction path 38 by the heating element 54c is determined (S12).
  • the supply heat amount may be determined by comparing the detected temperature with a desired threshold value (target temperature). For example, when the detected temperature is significantly lower than a predetermined threshold, it is determined to supply a large amount of heat, and when the detected temperature is slightly lower than a predetermined threshold, it is determined to supply a small amount of heat. Further, when the piezoelectric vibration element 10 is equal to or exceeds the predetermined threshold value, it is determined not to supply heat.
  • the amount of heat supplied can be determined by controlling the power consumption in the heating element 54c. Such determination of the amount of supplied heat can be executed by the control circuit 54d.
  • the heating element 54c radiates heat to the piezoelectric vibration element 10 via the heat conduction portion 38a of the heat conduction path 38 (S14). Specifically, the heat release operation by the heating element 54c is controlled to be turned on by the control circuit 54d, and the heat is radiated to the piezoelectric vibration element 10 through the heat conducting portion 38a based on the supplied heat amount determined according to the detected temperature. As described above, the heat conducting portion 38 a is disposed in the internal space 23 and is close to the piezoelectric vibration element 10, and therefore can effectively dissipate heat to the piezoelectric vibration element 10.
  • Each process of S10 to S14 described above can be repeatedly performed at a given timing by the control circuit 54d.
  • the control circuit 54d controls the other to be off when only one of the temperature sensor 54b or the heating element 54c is operated.
  • the temperature control for the piezoelectric vibration element 10 can be appropriately performed as described above.
  • the configuration in which the piezoelectric vibration element 10 is accommodated in the internal space by the concave cap 20 and the flat substrate 30 is described.
  • the combination of the configuration of the lid member and the base member is limited to this. not.
  • the flat lid member and the concave base member may be joined, or the concave lid member and the concave base member may be joined in the direction in which the openings face each other.
  • the internal space can be formed using the bonding material as a spacer.
  • the lid member and the base member are both formed of the same material (for example, quartz) as the piezoelectric material of the piezoelectric vibration element, and the heat conducting portion of the heat conduction path is provided on either the lid member or the base member made of these quartz. May be formed. According to this, since the heat conduction part of the heat conduction path can be formed on the same material as the object of temperature detection, the temperature detection accuracy can be improved.
  • quartz the same material
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the piezoelectric vibrator
  • FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI in FIG.
  • the packaging mode of the piezoelectric vibration element is different from that of the first embodiment. In the following description, differences from the contents of the first embodiment will be described.
  • the piezoelectric resonator (crystal resonator 2) according to the present embodiment includes a crystal resonator element 110, a first crystal substrate 120, and a second crystal substrate 130.
  • the crystal resonator element 110 is made of, for example, an AT-cut crystal substrate.
  • the advantages and the like of the AT cut are as described in the first embodiment.
  • the quartz resonator element 110 may be formed of a quartz substrate by a cut other than the AT cut.
  • the first crystal substrate 120 is an example of a lid member
  • the second crystal substrate 130 is an example of a base member.
  • the first crystal substrate 120 and the second crystal substrate 130 are cases or packages for accommodating a part (crystal piece) of the crystal resonator element 110.
  • the crystal resonator element 110, the first crystal substrate 120, and the second crystal substrate 130 have substantially the same size and outer shape (for example, a substantially rectangular outer shape), respectively.
  • the first crystal substrate 120 and the second crystal substrate 130 may be a crystal substrate having the same cut as the crystal resonator element 110 (for example, an AT-cut crystal substrate).
  • the crystal resonator element 110 includes a crystal piece 102 and a frame 104 that surrounds the outer periphery of the crystal piece 102. Both the crystal piece 102 and the frame body 104 may be formed from an AT-cut crystal substrate.
  • the crystal piece 102 and the frame body 104 each have a longitudinal direction parallel to the X-axis direction, a short side direction parallel to the Z′-axis direction, and a thickness direction parallel to the Y′-axis direction.
  • the crystal piece 102 is connected to the frame body 104 by connecting portions 118a and 118b.
  • the connecting portions 118 a and 118 b are arranged at one end (X-axis negative direction side) in the longitudinal direction of the crystal piece 102. That is, the crystal piece 102 is provided apart from the frame body 104 except for the connecting portions 118a and 118b.
  • the number of connection parts, the arrangement thereof, and the like are merely examples, and are not particularly limited.
  • the crystal resonator element 110 has notched side surfaces 108a, 108b, 108c, and 108d formed by cutting a part of a corner into a cylindrical curved surface (or castellation shape). Similarly, notched side surfaces 122a, 122b, 122c, and 122d are formed in the first quartz substrate 120, and notched side surfaces 132a, 132b, 132c, and 132d are also formed in the second quartz substrate 130.
  • each cut-out side surface for example, the cut-out side surfaces 108a, 122a, 132a
  • Such a cut-out side surface is formed in accordance with the adoption of a manufacturing method called wafer level CSP that performs packaging up to a wafer state. Note that the shape of the cut-out side surface is not limited to a cylindrical curved surface.
  • the crystal resonator element 110 includes first and second excitation electrodes 114 a and 114 b formed on the main surface of the crystal piece 102.
  • the portion of the crystal piece 102 where the first and second excitation electrodes 114a and 114b face each other is an excitation portion.
  • the thickness of the crystal piece 102 is not particularly limited, as shown in FIG. 6, the thickness of the excitation portion of the crystal piece 102 may be substantially the same as the thickness of the frame body 104. Alternatively, the thickness of the excitation portion of the crystal piece 102 may be smaller than the thickness of the frame body 104.
  • the thickness of the connecting portions 118a and 118b may be the same as the thickness of the excitation portion of the crystal piece 102, or may be thinner than that.
  • the thickness of the crystal piece 102, the connecting portions 118a and 118b, and the frame body 104 can be set as appropriate.
  • the first excitation electrode 114a is formed on the first surface 112a (the surface on the Y′-axis positive direction side) of the crystal piece 102, while the second excitation electrode 114b is the second surface 112b (Y′-axis) of the crystal piece 102. (Surface on the negative direction side).
  • the first and second excitation electrodes 114a and 114b are arranged as a pair of electrodes so as to substantially overlap each other.
  • an extraction electrode 115 a electrically connected to the first excitation electrode 114 a is formed on the first surface 111 a of the frame body 104.
  • the extraction electrode 115a is extracted from the first excitation electrode 114a through one connecting portion 118a, and then is extracted from the first surface 111a of the frame body 104 toward the notch side surface 108a in the corner.
  • the connection electrode 116 a formed on the second surface 111 b of the body 104 is electrically connected.
  • an extraction electrode 115b that is electrically connected to the second excitation electrode 114b is formed on the second surface 111b of the frame body 104.
  • the extraction electrode 115b is extracted from the second excitation electrode 114b through the other connecting portion 118b, and then extends through the second surface 111b of the frame body 104 toward the cut-out side surface 108b at the corner.
  • connection electrode 116b formed on the second surface 111b of the body 104 is electrically connected. As described above, in the example illustrated in FIG. 5, the connection electrodes 116 a and 116 b that are electrically connected to the first and second excitation electrodes 114 a and 114 b are disposed at the opposite corners of the frame body 104.
  • connection electrodes 116a and 116b that are electrically connected to the first and second excitation electrodes 114a and 114b is not particularly limited.
  • the two corners on the X axis negative direction side of the frame body 104 are not limited. (That is, it may be disposed on the cut-out side surfaces 108d and 108b).
  • the base may be formed of a chromium (Cr) layer, and a gold (Au) layer may be formed on the surface of the chromium layer. It is not limited.
  • External electrodes 134a, 134b, 134c, and 134d are formed at each corner of the second crystal substrate 130.
  • the external electrode 134a is formed at the corner of the second crystal substrate 130 from the mounting surface side (Y′-axis positive direction side) of the crystal resonator element 110 through the cut-out side surface 132a. Y ′ surface in the negative direction) is integrally formed.
  • the external electrodes 134b to 134d are similarly formed at the corresponding corners as shown in FIG.
  • the external electrodes 134a and 134b of the second crystal substrate 130 (that is, external electrodes disposed at the opposite corners of the second crystal substrate 130) are electrically connected to the first and second excitation electrodes 114a and 114b.
  • the crystal resonator element 110 is mounted on the second crystal substrate 130 via a bonding material 142 described later, and the connection electrode 116a and the external electrode 134a, and the connection electrode 116b and the external electrode 134b are not shown conductive members, respectively. Electrically connect with.
  • This conductive member may be formed, for example, by applying a conductive adhesive and thermosetting, or by forming a conductive material by sputtering or the like.
  • the conductive member may be integrally formed on the corresponding cut-out side surfaces of the first crystal substrate 120, the crystal resonator element 110, and the second crystal substrate 130. Note that there is no particular limitation on which corner the external electrodes 134a and 134b electrically connected to the first and second excitation electrodes 114a and 114b are disposed.
  • the first crystal substrate 120 is disposed on the first surface 111a side of the frame body 104
  • the second crystal substrate 130 is disposed on the second surface 111b side of the frame body 104.
  • the element 110 and the second crystal substrate 130 have a three-layer structure in this stacking order.
  • the first crystal substrate 120 is bonded to the entire circumference of the first surface 111 a of the frame body 104 via the first bonding material 140, while the second crystal substrate 130 is bonded to the frame body. 104 is joined to the entire circumference of 111b via the second joining material 142.
  • the crystal piece 102 is hermetically sealed in the internal space (cavity) 123.
  • the material of the first and second bonding materials 140 and 142 is not limited as long as the bonding surfaces of the members can be bonded to each other and the internal space can be hermetically sealed.
  • low melting point glass for example, lead boric acid type
  • Glass adhesive materials such as tin phosphate and the like, or a resin adhesive may be used.
  • the heat conducting portion 170 a of the heat conducting path 170 is arranged in the crystal resonator element 110 in the internal space 123.
  • the heat conducting portion 170a is formed on the crystal piece 102 (the portion excluding the connecting portions 118a and 118b).
  • the heat conducting part 170a is formed avoiding the formation region of the first and second excitation electrodes 114a and 114b.
  • the heat conducting portion 170a is formed on the first surface 112a of the crystal piece 102, but is not limited thereto, and may be formed on the second surface 112b of the crystal piece 102.
  • the heat conducting portion 170a may be formed so as to surround the first excitation electrode 114a on three sides excluding the connecting portions 118a and 118b side.
  • the heat conducting portion 170a is formed on the crystal piece 102 that is the temperature detection target itself, more accurate temperature can be detected and heat can be radiated more effectively.
  • FIGS. 7 and 8 are views for explaining the piezoelectric vibrators according to the first and second modified examples of the present embodiment, respectively, and are specifically plan views of the crystal resonator element. 7 and 8, the same components as those described in the second embodiment are denoted by the same reference numerals in the drawings. In each modified example, the formation position of the heat conduction part of the heat conduction path is different from the above contents, and only different points will be described below.
  • the heat conducting portion 172a of the heat conducting path 172 may be formed at least in the connecting portion 118b.
  • the connecting portion 118a is formed with an extraction electrode 115a that is electrically connected to the first excitation electrode 114a on the first surface 112a side.
  • a heat conducting portion 172a is formed on the connecting portion 118b on the first surface 112a side.
  • the heat conducting portion 172a is formed on the first surface 112a side of the crystal piece 102, but is not limited to this, and is formed on the second surface 112b side of the crystal piece 102.
  • the heat conducting portion 174 a of the heat conducting path 174 may be formed in the frame body 104.
  • the heat conducting portion 174 a is formed in a region inside the bonding material 140.
  • the heat conduction part 174a can be arrange
  • the heat conducting portion 174a is formed on the first surface 112a of the crystal piece 102, but is not limited thereto, and may be formed on the second surface 112b of the crystal piece 102.
  • it may be formed on the inner peripheral side surface of the frame body 104 (that is, the side surface on the crystal piece 102 side) between the first surface 112 and the second surface 112b, and is formed at any two or more of them.
  • the position in plan view is not particularly limited, and it may be arranged on one long side as shown in FIG. 8, or if there is a space on the first surface 112a of the frame body 104, heat conduction is possible.
  • the portion 174a may be formed so as to surround the crystal piece 102 on three sides excluding the connecting portions 118a and 118b.
  • the heat conducting portions 172a and 174a can be formed close to the crystal piece 102 that is the target of temperature detection, so that more accurate temperature is detected and more effective. Can dissipate heat.
  • the piezoelectric vibrator, the temperature control method thereof, and the piezoelectric oscillator according to each embodiment and each modification of the present invention employ any one of the above-described configurations, and thus can provide the following operational effects.
  • the heat conduction portion of the heat conduction path is disposed in the internal space where the piezoelectric vibration element is hermetically sealed, the temperature of the piezoelectric vibration element is accurately detected, and the piezoelectric vibration element In contrast, heat can be effectively dissipated. That is, since effective heat dissipation to the piezoelectric vibration element is performed based on an accurate temperature change, temperature control for the piezoelectric vibration element can be appropriately performed.
  • the heat conduction path combines both the temperature detection function by the temperature sensor and the heat dissipation function by the heating element, the space for pattern formation can be saved, and the piezoelectric vibrator can be downsized. You can plan.
  • the heat conducting portion is formed on a portion of the first surface of the substrate that overlaps with a part of the piezoelectric vibrating element, the heat conducting portion can be disposed close to the piezoelectric vibrating element. It is possible to improve the performance of the heat dissipation function and the temperature detection function of the heat conduction unit.
  • the piezoelectric vibration element, the lid member, and the base member are all formed of quartz, the heat conduction portion of the heat conduction path can be made of the same material as the target of temperature detection, and temperature detection accuracy is improved. Can be made.
  • the heat conducting part is formed on the frame body, the connecting part, or the crystal piece of the crystal resonator element, the heat conducting part can be formed close to the crystal piece that is the target of temperature detection. Therefore, more accurate temperature can be detected and heat can be radiated more effectively.
  • each embodiment described above is for facilitating understanding of the present invention, and is not intended to limit the present invention.
  • the present invention can be changed / improved without departing from the spirit thereof, and the present invention includes equivalents thereof.
  • those obtained by appropriately modifying the design of each embodiment by those skilled in the art are also included in the scope of the present invention as long as they include the features of the present invention.
  • each element included in each embodiment and its arrangement, material, condition, shape, size, and the like are not limited to those illustrated, and can be changed as appropriate.
  • each element included in each embodiment can be combined as much as technically possible, and combinations thereof are included in the scope of the present invention as long as they include the features of the present invention.
  • Piezoelectric vibrator 2 Crystal vibrator (piezoelectric vibrator) 10 Piezoelectric vibration element 20 Cap (lid member) 23 Internal space 30 Substrate (base member) 32a 1st surface (mounting surface) 32b Second surface 36a Conductive holding member 36b Conductive holding member 38 Thermal conduction path 38a Thermal conduction portion 54a Oscillation circuit 54b Temperature sensor 54c Heating element 54d Control circuit 60 Piezoelectric oscillator 50 Integrated circuit element (electronic component) 70 heat conduction path 72 first heat conduction portion 74 second heat conduction portion 80 circuit board 90 piezoelectric oscillator 102 crystal piece 104 frame 110 crystal vibration element 114a first excitation electrode 114b second excitation electrode 118a connection portion 118b connection portion

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Abstract

圧電振動子（１）は、搭載面（３２ａ）を有するベース部材（３０）と、ベース部材（３０）の搭載面（３２ａ）に搭載された圧電振動素子（１０）と、圧電振動素子（１０）を内部空間（２３）に密封封止するようにベース部材（３０）の搭載面（３２ａ）に接合されたリッド部材（２０）と、圧電振動素子（１０）の温度を検知する温度センサ（５４ｂ）と圧電振動素子（１０）に対して放熱する加熱素子（５４ｃ）とにそれぞれ接続される、熱伝導経路（３８）とを備え、熱伝導経路（３８）は、内部空間（２３）に配置された熱伝導部（３８ａ）を有する。

Description

圧電振動子及びその温度制御方法、並びに圧電発振器
　本発明は、圧電振動子及びその温度制御方法、並びに圧電発振器に関する。
　圧電振動子では、周囲の温度変化に対して優れた周波数精度が要求される。そこで、圧電振動素子の周波数制御を行うために、圧電振動素子の温度を検知し、また、圧電振動素子の温度に対する周波数特性の変化を少なくするために圧電振動素子を加熱することが行われている。例えば、特許文献１では、圧電振動素子の外側面に接合された感温部品によって、圧電振動素子の温度を検知する構成を備える圧電デバイスが開示されている。
特開２０１３－６２７０７号公報
　しかしながら、特許文献１の構成によれば、温度を検知するための感温部品の端子が、圧電振動素子が収容されたパッケージの外側面に配置されているため、検知される温度の誤差が大きく、また温度を検知するまで時間を要する場合があった。そのため、圧電振動素子の温度変化に伴って変化する周波数特性を正確に把握することができず、温度変化に応じた周波数制御を適切に行うことが難しい場合があった。
　本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、圧電振動素子の温度を正確に検知し、圧電振動素子に対する温度制御を適切に行うことができる圧電振動子及びその温度制御方法、並びに圧電発振器を提供することを目的とする。
　本発明の一側面に係る圧電振動子は、搭載面を有するベース部材と、ベース部材の搭載面に搭載された圧電振動素子と、圧電振動素子を内部空間に密封封止するようにベース部材の搭載面に接合されたリッド部材と、圧電振動素子の温度を検知する温度センサと圧電振動素子に対して放熱する加熱素子とにそれぞれ接続される、熱伝導経路とを備え、熱伝導経路は、内部空間に配置された熱伝導部を有する。
　上記構成によれば、熱伝導経路の熱伝導部が、圧電振動素子が密封封止された内部空間に配置されているため、圧電振動素子の温度を正確に検知し、また、圧電振動素子に対して効果的に放熱することができる。すなわち、正確な温度変化に基づいて圧電振動素子に対する効果的な放熱が行われるため、圧電振動素子に対する温度制御を適切に行うことができる圧電振動子を提供することができる。
　本発明の一側面に係る圧電発振器は、上記圧電振動子と、圧電振動素子に電気的に接続された発振回路と、温度センサと、加熱素子と、温度センサ及び加熱素子を制御する制御回路とを備えている。
　上記構成によれば、熱伝導経路の熱伝導部が、圧電振動素子が密封封止された内部空間に配置されているため、圧電振動素子の温度を正確に検知し、また、圧電振動素子に対して効果的に放熱することができる。すなわち、正確な温度変化に基づいて圧電振動素子に対する効果的な放熱が行われるため、圧電振動素子に対する温度制御を適切に行うことができる圧電発振器を提供することができる。
　本発明の一側面に係る圧電発振器の温度制御方法は、（ａ）温度センサによって、熱伝導経路の熱伝導部を介して圧電振動素子の温度を検知すること、（ｂ）（ａ）において検知した温度に基づいて、加熱素子による熱伝導経路の熱伝導部への供給熱量を決定すること、及び、（ｃ）（ｂ）において決定した供給熱量に基づいて、加熱素子によって、熱伝導経路の熱伝導部を介して圧電振動素子に対して放熱することを含む。
　上記構成によれば、熱伝導経路の熱伝導部が、圧電振動素子が密封封止された内部空間に配置されているため、圧電振動素子の温度を正確に検知し、また、圧電振動素子に対して効果的に放熱することができる。すなわち、正確な温度変化に基づいて圧電振動素子に対する効果的な放熱が行われるため、圧電振動素子に対する温度制御を適切に行うことができる温度制御方法を提供することができる。
　本発明によれば、圧電振動素子の温度を正確に検知し、圧電振動素子に対する温度制御を適切に行うことができる圧電振動子及びその温度制御方法、並びに圧電発振器を提供することができる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る圧電振動子の分解斜視図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線断面図である。 図３は、本発明の第１の実施形態に係る圧電発振器の断面図である。 図４は、本発明の第１の実施形態に係る圧電振動子の温度制御方法を示すフローチャートである。 図５は、本発明の第２の実施形態に係る圧電振動子の分解斜視図である。 図６は、図５のＶＩ－ＶＩ線断面図である。 図７は、本発明の第２の実施形態の第１変形例に係る圧電振動子を説明するための図である。 図８は、本発明の第２の実施形態の第２変形例に係る圧電振動子を説明するための図である。
　以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の構成要素は同一又は類似の符号で表している。図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本願発明の技術的範囲を当該実施の形態に限定して解するべきではない。
　（第１の実施形態）
　図１～図３を参照しつつ、本発明の第１の実施形態に係る圧電振動子（Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ　Ｕｎｉｔ）を説明する。ここで、図１は、圧電振動子の分解斜視図であり、図２は図１のＩＩ－ＩＩ線断面図である。なお、図２において、圧電振動素子（Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）の各種電極の図示は省略している。
　図１に示すように、本実施形態に係る圧電振動子１は、圧電振動素子１０と、リッド部材の一例であるキャップ２０と、ベース部材の一例である基板３０とを備える。キャップ２０及び基板３０は圧電振動素子１０を保持する保持器である。キャップ２０及び基板３０が後述する接合材４０を挟んで接合されることにより、圧電振動素子１０を収容するための封止空間を有するケース又はパッケージが形成される。
　圧電振動素子１０は、圧電基板１１と、圧電基板１１に形成された第１及び第２励振電極１４ａ，１４ｂとを含む。第１励振電極１４ａは、圧電基板１１の主面である第１面１２ａに形成され、また、第２励振電極１４ｂは、圧電基板１１の第１面１２ａとは反対の主面である第２面１２ｂに形成されている。
　圧電基板１１は、所与の圧電材料から形成され、その材料は特に限定されるものではない。図１に示す例では、圧電基板１１は、ＡＴカットされた水晶片（Ｑｕａｒｔｚ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｂｌａｎｋ）である。ＡＴカットの水晶片は、人工水晶の結晶軸であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうち、Ｙ軸及びＺ軸をＸ軸の周りにＹ軸からＺ軸の方向に３５度１５分±１度３０分回転させた軸をそれぞれＹ´軸及びＺ´軸とした場合、Ｘ軸及びＺ´軸によって特定される面（以下、「ＸＺ´面」と呼ぶ。他の軸によって特定される面についても同様である。）と平行な面を主面として切り出されたものである。図１に示す例では、ＡＴカット水晶片である圧電基板１１は、Ｚ´軸方向に平行な長手方向と、Ｘ軸方向に平行な短手方向と、Ｙ´軸方向に平行な厚さ方向を有しており、ＸＺ´面を平面視したときにおいて長方形をなしている。ＡＴカット水晶片を用いた水晶振動素子（Ｑｕａｒｔｚ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）は、広い温度範囲で極めて高い周波数安定性を有し、また、経時変化特性にも優れている上、低コストで製造することが可能である。ＡＴカット水晶振動素子は、厚みすべり振動モード（Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　Ｓｈｅａｒ　Ｍｏｄｅ）を主振動として用いられる。
　なお、本実施形態に係る圧電基板は上記構成に限定されるものではなく、例えば、Ｘ軸方向に平行な長手方向と、Ｚ´軸方向に平行な短手方向とを有するＡＴカット水晶片を適用してもよい。あるいは、ＡＴカット以外の異なるカット（例えばＢＴカットなど）の水晶片であってもよいし、水晶以外のセラミックなどのその他の圧電材料を適用してもよい。
　第１励振電極１４ａは、圧電基板１１の第１面１２ａ（Ｙ´軸正方向側のＸＺ´面）に形成され、また、第２励振電極１４ｂは、圧電基板１１の第１面１２ａとは反対の第２面１２ｂ（Ｙ´軸負方向側のＸＺ´面）に形成されている。第１及び第２励振電極１４ａ，１４ｂは一対の電極であり、ＸＺ´面において互いに略全体が重なり合うように配置されている。各励振電極１４ａ，１４ｂはＸＺ´面において長方形をなしていてもよい。この場合、励振電極１４ａ、１４ｂの長手方向が圧電基板１１の長手方向と一致する向きに配置されていてもよい。
　圧電基板１１には、第１励振電極１４ａに引出電極１５ａを介して電気的に接続された接続電極１６ａと、第２励振電極１４ｂに引出電極１５ｂを介して電気的に接続された接続電極１６ｂとが形成されている。具体的には、引出電極１５ａは、第１面１２ａにおいて第１励振電極１４ａからＺ´軸負方向側短辺に向かって引き出され、さらに圧電基板１１のＺ´軸負方向側の側面を通って、第２面１２ｂに形成された接続電極１６ａに接続されている。他方、引出電極１５ｂは、第２面１２ｂにおいて第２励振電極１４ｂからＺ´軸負方向側短辺に向かって引き出され、第２面１２ｂに形成された接続電極１６ｂに接続されている。接続電極１６ａ，１６ｂは、Ｚ´軸負方向側の短辺に沿って配置され、これらの接続電極１６ａ，１６ｂは、後述する導電性保持部材３６ａ，３６ｂを介して基板３０に電気的導通を図るとともに機械的に保持される。なお、本実施形態において、接続電極１６ａ，１６ｂ及び引出電極１５ａ，１５ｂの配置やパターン形状は限定されるものではなく、他の部材との電気的接続を考慮して適宜変更することができる。
　第１及び第２励振電極１４ａ，１４ｂを含む上記各電極は、例えば、下地をクロム（Ｃｒ）層で形成し、クロム層の表面に金（Ａｕ）層を形成してもよく、その材料は限定されるものではない。
　図２に示すように、キャップ２０は、基板３０の第１面３２ａに対向して開口した凹部２４を有する。凹部２４には、開口の全周に亘って、凹部２４の底面から立ち上がるように形成された側壁部２２が設けられている。また、キャップ２０は、凹部２４の開口縁において基板３０の第１面３２ａに対向する対向面２６を有している。キャップ２０は、側壁部２２からさらに開口外方向へ突出するフランジ部２８を有していてもよく、この場合、フランジ部２８が対向面２６を有している。これによれば、フランジ部２８と基板３０を接合することによって、両者の接合面積を大きくすることができるため、両者の接合強度の向上を図ることができる。
　なお、本実施形態においてキャップ２０の形状は特に限定されるものではなく、例えば、フランジ部２８を有しておらず、凹部２４の底面から略垂直に立ち上げ形成された側壁部２２の先端が基板３０と接合されてもよい。
　キャップ２０の材質は特に限定されるものではないが、例えば金属などの導電材料で構成されていてもよい。これによれば、キャップ２０を接地電位に電気的に接続させることによりシールド機能を付加することができる。あるいは、キャップ２０は、絶縁材料又は導電材料・絶縁材料の複合構造であってもよい。
　基板３０の第１面３２ａ（搭載面）には、圧電振動素子１０が搭載される。図１に示す例では、基板３０は、Ｚ´軸方向に平行な長手方向と、Ｘ軸方向に平行な短手方向と、Ｙ´軸方向に平行な厚さ方向を有しており、ＸＺ´面において長方形をなしている。基板３０は、例えば絶縁性セラミックで形成されてもよい。あるいは、基板３０は、ガラス材料（例えばケイ酸塩ガラス、又はケイ酸塩以外を主成分とする材料であって、昇温によりガラス転移現象を有する材料）、水晶材料（例えばＡＴカット水晶）又はガラスエポキシ樹脂などで形成してもよい。基板３０は、単層であっても複数層であってもよく、複数層である場合、第１面３２ａの最表層に形成された絶縁層を含んでもよい。また、基板３０は、平板な板状をなしてもよいし、あるいは、キャップ２０に対向する向きに開口した凹状をなしてもよい。図２に示すように、キャップ２０及び基板３０の両者が接合材４０を介して接合されることによって、圧電振動素子１０が、キャップ２０の凹部２４と基板３０とによって囲まれた内部空間（キャビティ）２６に密封封止される。
　接合材４０は、キャップ２０及び基板３０のそれぞれの全周に亘って設けられており、キャップ２０の側壁部２２の対向面２６と、基板３０の第１面３２ａとの間に介在している。接合材４０は絶縁性材料からなるものであってもよい。絶縁性材料としては、例えばガラス材料（例えば低融点ガラス）であってもよく、あるいは、樹脂材料（例えばエポキシ系樹脂）であってもよい。これらの絶縁性材料によれば、金属接合に比べて低コストであり、また加熱温度を抑えることができ、製造プロセスの簡易化を図ることができる。なお、キャップ２０にシールド機能を付加する場合には、キャップ２０に対する電気的接続を確保しつつキャップ２０及び基板３０を接合材４０を介して接合すればよい。
　図２に示す例では、圧電振動素子１０は、その一方端（導電性保持部材３６ａ，３６ｂ側の端部）が固定端であり、その他方端が自由端となっている。なお、変形例として、圧電振動素子１０は、長手方向の両端において基板３０に固定されていてもよい。
　図１に示すように、基板３０は、第１面３２ａに形成された接続電極３３ａ，３３ｂと、接続電極３３ａ，３３ｂから第１面３２ａの外縁に向かって引き出される引出電極３４ａ，３４ｂとを含む。接続電極３３ａ，３３ｂは、圧電振動素子１０が基板３０の第１面３２ａの略中央に配置することができるように、基板３０の外縁よりも内側に配置されている。
　接続電極３３ａには、導電性保持部材３６ａを介して、圧電振動素子１０の接続電極１６ａが接続され、他方、接続電極３３ｂには、導電性保持部材３６ｂを介して、圧電振動素子１０の接続電極１６ｂが接続される。導電性保持部材３６ａ，３６ｂは、例えば導電性接着剤を熱硬化して形成されたものである。
　引出電極３４ａは、接続電極３３ａから基板３０のいずれか１つのコーナー部に向かって引き出され、他方、引出電極３４ｂは、接続電極３３ｂから基板３０の他の１つのコーナー部に向かって引き出されている。また、基板３０の各コーナー部には、複数の外部電極３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄが形成されており、図１に示す例では、引出電極３４ａがＸ軸負方向及びＺ´軸負方向側のコーナー部に形成された外部電極３５ａに接続され、他方、引出電極３４ｂがＸ軸正方向及びＺ´軸正方向側のコーナー部に形成された外部電極３５ｂに接続されている。また図１に示すように、残りのコーナー部にも、外部電極３５ｃ，３５ｄが形成されていてもよく、これらの外部電極は圧電振動素子１０とは電気的に接続されないダミー電極であってもよい。このようなダミー電極を形成することにより、外部電極を形成するための導電材料の付与が容易になり、また、全てのコーナー部に外部電極を形成することができるため、圧電振動子を他の部材に電気的に接続する処理工程も容易となる。ダミー電極は、圧電振動子が実装される実装基板（図示しない）に設けられた端子であって、実装基板に実装された他のいずれの電子素子とも接続されない端子に電気的に接続されてもよい。さらに、ダミー電極としての外部電極３５ｃ，３５ｄは、接地電位が供給される接地用電極であってもよい。キャップ２０が導電性材料からなる場合、キャップ２０を接地用電極である外部電極３５ｃ，３５ｄに接続することによって、キャップ２０にシールド機能を付加することができる。
　図１に示す例では、基板３０のコーナー部は、その一部が円筒曲面状（キャスタレーション形状とも呼ばれる。）に切断して形成された切り欠き側面を有しており、外部電極３５ａ～３５ｄは、このような切り欠き側面及び第２面３２ｂにかけて連続的に形成されている。なお、基板３０のコーナー部の形状はこれに限定されるものではなく、切り欠きの形状は平面状であってもよいし、切り欠きがなく平面視して四隅が直角な矩形状であってもよい。
　なお、基板３０の接続電極、引出電極及び外部電極の各構成は上述の例に限定されるものではなく、様々に変形して適用することができる。例えば、接続電極３３ａ，３３ｂは、一方がＺ´軸正方向側に形成され、他方がＺ´軸負方向側に形成されるなど、基板３０の第１面３２ａ上において互いに異なる側に配置されていてもよい。このような構成においては、圧電振動素子１０が、長手方向の一方端及び他方端の両方において基板３０に支持されることになる。また、外部電極の個数は４つに限るものではなく、例えば対角上に配置された２つであってもよい。また、外部電極はコーナー部に配置されたものに限らず、コーナー部を除く基板３０のいずれかの側面に形成されてもよい。この場合、既に説明したとおり、側面の一部を円筒曲面状に切断した切り欠き側面を形成し、コーナー部を除く当該側面に外部電極を形成してもよい。さらに、ダミー電極である他の外部電極３５ｃ，３５ｄは形成しなくてもよい。また、基板３０に第１面３２ａから第２面３２ｂへ貫通するスルーホールを形成し、このスルーホールによって第１面３２ａに形成した接続電極から第２面３２ｂへ電気的導通を図ってもよい。
　図１に示す圧電振動子１においては、基板３０の外部電極３５ａ，３５ｂを介して、圧電振動素子１０における一対の第１及び第２励振電極１４ａ，１４ｂの間に交流電圧を印加することにより、厚みすべり振動モードなどの所定の振動モードで圧電基板１１が振動し、該振動に伴う共振特性が得られる。
　本実施形態では、図１及び図２に示すように、圧電振動子１は熱伝導経路３８を有している。熱伝導経路３８は、基板３０よりも熱伝導性が高い材料から形成されている。具体的には、金属材料からなる金属導体によって、熱伝導経路３８が形成されている。熱伝導経路３８は、基板３０に形成された接続電極３３ａ，３３ｂや引出電極３４ａ，３４ｂ等とは独立して形成されている。熱伝導経路３８は、例えば、基板３０の各種電極と同一材料からなる金属導体によって形成してもよいし、それらの金属導体よりも熱伝導性に優れる材料を用いてもよい。
　熱伝導経路３８は、圧電振動素子１０の温度を検知する温度センサと、圧電振動素子１０に対して放熱する加熱素子とにそれぞれ電気的に接続可能に構成されている。すなわち、熱伝導経路３８は、温度センサによる温度検知機能と、加熱素子による放熱機能との両方を兼用したものである。なお、温度センサ及び加熱素子の構成は後述する。
　図１に示すように、熱伝導経路３８は、圧電振動素子１０が収容される内部空間２３に配置された熱伝導部３８ａを有する。熱伝導部３８ａは、基板３０の第１面３２ａに形成されていてもよい。具体的には、熱伝導部３８ａは、基板３０の第１面３２ａのうち、接続電極３３ａ，３３ｂ及び引出電極３４ａ，３４ｂを避けた領域に形成される。圧電振動素子１０は、導電性保持部材３６ａ，３６ｂによって保持されているため、圧電振動素子１０の直下であって、圧電振動素子１０から所定間隔あけられた基板３０の第１面３２ａに熱伝導部３８ａを形成することができる。熱伝導部３８ａは、基板３０の第１面３２ａのうち、例えば、圧電振動素子１０（例えば励振電極）の一部と重なる部分に形成されていてもよい。これによって、熱伝導部３８ａを圧電振動素子１０に近接して配置することができ、熱伝導部３８ａの放熱機能及び温度検知機能の性能の向上を図ることができる。なお、図１に示すように、熱伝導部３８ａは、対向する励振電極（図１に示す例では第２励振電極１４ｂ）の大部分と重なっていてもよいし、対向する励振電極の全体と重なっていてもよい。
　熱伝導経路３８は、基板３０の第２面３２ｂに配置された外部接続部３８ｂと、熱伝導部３８ａ及び外部接続部３８ｂを接続する貫通接続部３８ｃとをさらに有する。熱伝導経路３８の外部接続部３８ｂは、圧電振動素子１０が収容された内部空間２３の外側に配置された温度センサ及び加熱素子（いずれも後述の図３参照）に電気的かつ熱的に接続されており、これによって圧電振動素子１０の温度を検知するとともに圧電振動素子１０に放熱することができる。
　次に、本実施形態に係る圧電発振器を説明する。図３は、本実施形態に係る圧電発振器６０を示す図である。この圧電発振器６０は、上述の圧電振動子１と、集積回路素子５０とを備える。
　集積回路素子５０は、圧電振動子が所与の動作を行うために必要な所定の回路を備える。このような所定の回路は、集積回路素子５０の集積回路面に形成されている。例えば、図３に示すように、集積回路素子５０は、クロック信号等の基準信号を生成するための発振回路５４ａと、圧電振動素子１０の温度を検知する温度センサ５４ｂと、圧電振動素子１０に熱を放熱する加熱素子５４ｃと、温度センサ５４ｂ及び加熱素子５４ｃを制御する制御回路５４ｄとを含んでいる。制御回路５４ｄは、温度センサ５４ｂによる温度検知動作と、加熱素子５４ｃによる放熱動作とを電子回路上において相互に切替可能に制御する。また、制御回路５４ｄは、温度センサ５４ｂによって検知した温度に基づいて、加熱素子５４ｃによる熱伝導部３８ａへの供給熱量を決定し、かつ、加熱素子５４ｃによって熱伝導部３８ａを介して圧電振動素子１０に対して放熱するよう構成されていてもよい。
　図３に示すように、集積回路素子５０は、基板３０の第２面３２ｂに搭載されていている。具体的には、集積回路素子５０における集積回路面側に形成された複数の電極５２が、基板３０の第２面３２ｂに対向する向きに搭載されている。これらの複数の電極５２のいずれか少なくとも一つは、熱伝導経路３８の外部接続部３８ｂに接続されている。
　なお、本実施形態において、集積回路素子５０の搭載態様は上述した例に限定されるものではない。すなわち、集積回路素子５０は、圧電振動子１のいずれかの外面に直接搭載するものに限らず、例えば、回路基板（図示しない）の一方の面上に圧電振動子１とともに搭載してもよい。この場合、回路基板上の配線を介して集積回路素子５０の電極５２（具体的には、温度センサ５４ｂ、加熱素子５４ｃ又は制御回路５４ｄに電気的に接続された電極）と熱伝導経路３８とを互いに接続してもよい。
　また、図３に示す例では、発振回路５４ａ、温度センサ５４ｂ、加熱素子５４ｃ及び制御回路５４ｄの各種回路が一つの集積回路素子に内蔵された構成を説明したが、変形例として、これらの回路のうちいずれか一つ以上の回路を内蔵した集積回路素子を基板３０又は回路基板に搭載してもよい。
　本実施形態に係る圧電振動子によれば、熱伝導経路３８の熱伝導部３８ａが、圧電振動素子１０が密封封止された内部空間２３に配置されているため、圧電振動素子１０の温度を正確に検知し、また、圧電振動素子１０に対して効果的に放熱することができる。すなわち、正確な温度変化に基づいて圧電振動素子１０に対する効果的な放熱が行われるため、圧電振動素子１０に対する温度制御を適切に行うことができる。また、熱伝導経路３８は、温度センサ５４ｂによる温度検知機能と、加熱素子５４ｃによる放熱機能との両方を兼用したものであるためパターン形成領域の省スペース化を図ることができ、圧電振動子１の小型化を図ることができる。
　また、本実施形態に係る圧電発振器によれば、上記圧電振動子１を備えているため、既に説明したとおり、圧電振動素子１０に対する温度制御を適切に行うことができる。
　次に、図４を参照しつつ、本実施形態に係る圧電振動子の温度制御方法を説明する。図４は、本実施形態に係る圧電振動子の温度制御方法を示すフローチャートである。この温度制御方法は、図３に示す圧電発振器６０を用いて実行することができる。
　まず、温度センサ５４ｂによって圧電振動素子１０の温度を検知する（Ｓ１０）。具体的には、制御回路５４ｄによって、温度センサ５４ｂによる温度検知動作をオン制御し、熱伝導部３８ａを介して内部空間２３の圧電振動素子１０の温度を検知する。上述したとおり、熱伝導部３８ａは内部空間２３に配置されており、圧電振動素子１０に近接しているため、圧電振動素子１０の正確な温度を短時間で検知することができる。
　次に、Ｓ１０によって検知した温度に基づいて、加熱素子５４ｃによる熱伝導経路３８の熱伝導部３８ａへの供給熱量を決定する（Ｓ１２）。この場合、検知温度と所望のしきい値（目標温度）とを比較することによって供給熱量を決定してもよい。例えば、検知温度が所定のしきい値よりも大きく下回る場合は大きい熱量を供給することを決定し、検知温度が所定のしきい値よりも僅かに下回る場合は小さい熱量を供給することを決定し、また、圧電振動素子１０が所定のしきい値と同等又はそれを上回る場合は熱量を供給しないことを決定する。供給熱量は、加熱素子５４ｃにおける消費電力を制御することによって決定することができる。かかる供給熱量の決定は制御回路５４ｄによって実行することができる。
　次に、Ｓ１２によって決定した供給熱量に基づいて、加熱素子５４ｃによって、熱伝導経路３８の熱伝導部３８ａを介して圧電振動素子１０に対して放熱する（Ｓ１４）。具体的には、制御回路５４ｄによって、加熱素子５４ｃによる放熱動作をオン制御し、検知温度に応じて決定した供給熱量に基づいて熱伝導部３８ａを介して圧電振動素子１０に対して放熱する。上述したとおり、熱伝導部３８ａは内部空間２３に配置されており、圧電振動素子１０に近接しているため、圧電振動素子１０に対して効果的に放熱することができる。
　上述のＳ１０～Ｓ１４の各処理は、制御回路５４ｄによって所与のタイミングで繰り返し行うことができる。なお、制御回路５４ｄは、温度センサ５４ｂ又は加熱素子５４ｃのいずれか一方のみが動作するよう、いずれか一方をオン制御したとき他方をオフ制御する。
　本実施形態に係る圧電振動子の温度制御方法によれば、既に説明したとおり圧電振動素子１０に対する温度制御を適切に行うことができる。
　なお、上記実施形態では、凹状のキャップ２０と平板な基板３０とによって圧電振動素子１０を内部空間に収容する構成を説明したが、リッド部材及びベース部材の構成の組み合わせはこれに限定されるものではなく。例えば、平板のリッド部材と凹状のベース部材とを接合してもよいし、あるいは、凹状のリッド部材と凹状のベース部材とを相互に開口が対向し合う向きに接合してもよい。また、平板なリッド部材と平板なベース部材とを接合材を介して接合することによって、接合材をスペーサとして内部空間を形成することもできる。
　また、例えば、リッド部材及びベース部材をいずれも圧電振動素子の圧電材料と同じ材料（例えば水晶）によって形成し、これらの水晶からなるリッド部材又はベース部材のいずれかに熱伝導経路の熱伝導部を形成してもよい。これによれば、熱伝導経路の熱伝導部を温度検知の対象と同じ材料に形成することができるため、温度検知精度を向上させることができる。
　（第２の実施形態）
　図５及び図６を参照しつつ、本発明の第２の実施形態に係る圧電振動子を説明する。ここで、図５は、圧電振動子の分解斜視図であり、図６は図５のＶＩ－ＶＩ線断面図である。本実施形態においては、圧電振動素子のパッケージングの態様が第１の実施形態と異なっている。なお、以下の説明においては第１の実施形態の内容と異なる点を説明する。
　図５に示すように、本実施形態に係る圧電振動子（水晶振動子２）は、水晶振動素子１１０と、第１水晶基板１２０と、第２水晶基板１３０とを備える。
　水晶振動素子１１０は、例えばＡＴカットの水晶基板から構成されている。ＡＴカットの利点等は、第１の実施形態において説明したとおりである。なお、水晶振動素子１１０は、ＡＴカット以外の他のカットによる水晶基板から構成されていてもよい。
　第１水晶基板１２０はリッド部材の一例であり、第２水晶基板１３０はベース部材の一例である。第１水晶基板１２０及び第２水晶基板１３０は、水晶振動素子１１０の一部（水晶片）を収容するためのケース又はパッケージである。水晶振動素子１１０、第１水晶基板１２０及び第２水晶基板１３０は、それぞれ略同一の寸法及び外形形状（例えば略矩形の外形形状）を有している。また、第１水晶基板１２０及び第２水晶基板１３０は、水晶振動素子１１０と同様のカットの水晶基板（例えばＡＴカットの水晶基板）であってもよい。
　水晶振動素子１１０は、水晶片１０２と、水晶片１０２の外周を囲む枠体１０４とを備える。水晶片１０２及び枠体１０４はいずれもＡＴカットの水晶基板から形成されたものであってもよい。水晶片１０２及び枠体１０４は、それぞれ、Ｘ軸方向に平行な長手方向と、Ｚ´軸方向に平行な短手方向と、Ｙ´軸方向に平行な厚さ方向とを有している。水晶片１０２は、連結部１１８ａ，１１８ｂによって枠体１０４に連結されている。連結部１１８ａ，１１８ｂは、水晶片１０２の長手方向の一方端（Ｘ軸負方向側）に配置されている。すなわち、水晶片１０２は、連結部１１８ａ，１１８ｂを除いて、枠体１０４から離間して設けられている。なお、連結部の個数やその配置等は一例にすぎず、特に限定されるものではない。
　水晶振動素子１１０は、コーナーの一部が円筒曲面状（又はキャスタレーション形状）に切断して形成された切り欠き側面１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃ，１０８ｄを有する。また、同様に、第１水晶基板１２０においても切り欠き側面１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄが形成され、第２水晶基板１３０においても切り欠き側面１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃ，１３２ｄが形成されている。水晶振動素子１１０、第１水晶基板１２０及び第２水晶基板１３０のうち、対応するコーナーにおける各切り欠き側面（例えば切り欠き側面１０８ａ，１２２ａ，１３２ａ）はそれぞれＹ´軸方向に一致して配置されている。このような切り欠き側面は、ウエハレベルＣＳＰと呼ばれるウエハ状態のままパッケージングまでを行う製法を採用したことに伴って形成されたものである。なお、切り欠き側面の形状は円筒曲面状に限定されるものではない。
　水晶振動素子１１０は、水晶片１０２の主面に形成された第１及び第２励振電極１１４ａ，１１４ｂを備える。水晶片１０２のうち、第１及び第２励振電極１１４ａ，１１４ｂが対向する部分は励振部分となる。水晶片１０２の厚さは特に限定されるものではないが、図６に示すように、水晶片１０２の励振部分の厚さは、枠体１０４の厚さと実質的に同一であってもよい。あるいは、水晶片１０２の励振部分の厚さは、枠体１０４の厚さよりも薄くてもよい。また、連結部１１８ａ，１１８ｂの厚さは、水晶片１０２の励振部分の厚さと同じであってもよいし、あるいはそれよりも薄くてもよい。なお、水晶片１０２、連結部１１８ａ，１１８ｂ及び枠体１０４の厚さは適宜設定可能である。
　第１励振電極１１４ａは、水晶片１０２の第１面１１２ａ（Ｙ´軸正方向側の面）に形成され、他方、第２励振電極１１４ｂは、水晶片１０２の第２面１１２ｂ（Ｙ´軸負方向側の面）に形成されている。第１及び第２励振電極１１４ａ，１１４ｂは、一対の電極として略全体が重なり合うように配置されている。また、枠体１０４の第１面１１１ａには、第１励振電極１１４ａに電気的に接続された引出電極１１５ａが形成されている。引出電極１１５ａは、第１励振電極１１４ａから一方の連結部１１８ａを通って引き出された後、枠体１０４の第１面１１１ａ上を通って、コーナーにおける切り欠き側面１０８ａに向かって引き出され、枠体１０４の第２面１１１ｂに形成された接続電極１１６ａに電気的に接続されている。他方、枠体１０４の第２面１１１ｂには、第２励振電極１１４ｂに電気的に接続された引出電極１１５ｂが形成されている。引出電極１１５ｂは、第２励振電極１１４ｂから他方の連結部１１８ｂを通って引き出された後、枠体１０４の第２面１１１ｂを通って、コーナーにおける切り欠き側面１０８ｂに向かって延出され、枠体１０４の第２面１１１ｂに形成された接続電極１１６ｂに電気的に接続されている。このように、図５に示す例では、第１及び第２励振電極１１４ａ，１１４ｂに電気的に接続された接続電極１１６ａ，１１６ｂが、枠体１０４の対向するコーナーに配置されている。
　なお、第１及び第２励振電極１１４ａ，１１４ｂに電気的に接続される接続電極１１６ａ，１１６ｂの配置は特に限定されるものではなく、例えば、枠体１０４のＸ軸負方向側の２つのコーナー（すなわち切り欠き側面１０８ｄ，１０８ｂ）に配置されてもよい。
　第１及び第２励振電極１１４ａ，１１４ｂを含む上記各電極は、例えば、下地をクロム（Ｃｒ）層で形成し、クロム層の表面に金（Ａｕ）層を形成してもよく、その材料は限定されるものではない。
　第２水晶基板１３０の各コーナーには、外部電極１３４ａ，１３４ｂ，１３４ｃ，１３４ｄが形成されている。一例として、外部電極１３４ａは、第２水晶基板１３０のコーナーにおいて、水晶振動素子１１０の搭載面側（Ｙ´軸正方向側）から切り欠き側面１３２ａを通って第２水晶基板１３０の実装面（Ｙ´負方向側の面）に至るように一体的に形成されている。また外部電極１３４ｂ～１３４ｄについても、図５に示すようにそれぞれ対応するコーナーにおいて同様に形成されている。第２水晶基板１３０の外部電極１３４ａ，１３４ｂ（すなわち第２水晶基板１３０の対向するコーナーに配置される外部電極）は、第１及び第２励振電極１１４ａ，１１４ｂに電気的に接続される。具体的には、水晶振動素子１１０を後述する接合材１４２を介して第２水晶基板１３０に搭載し、接続電極１１６ａと外部電極１３４ａ、及び、接続電極１１６ｂと外部電極１３４ｂをそれぞれ図示しない導電部材によって電気的に接続する。この導電部材は、例えば、導電性接着剤を塗布するとともに熱硬化させることによって形成してもよいし、あるいは、スパッタ法等によって導電材料を成膜することによって形成してもよい。導電部材は、第１水晶基板１２０、水晶振動素子１１０及び第２水晶基板１３０のそれぞれの対応する切り欠き側面に一体的に形成してもよい。なお、第１及び第２励振電極１１４ａ，１１４ｂに電気的に接続される外部電極１３４ａ，１３４ｂをいずれのコーナーに配置するかは特に限定されるものではない。
　第１水晶基板１２０は、枠体１０４の第１面１１１ａの側に配置され、第２水晶基板１３０は、枠体１０４の第２面１１１ｂの側に配置され、第１水晶基板１２０、水晶振動素子１１０及び第２水晶基板１３０はこの積層の順番で３層構造をなしている。
　図５及び図６に示すように、第１水晶基板１２０は枠体１０４の第１面１１１ａの全周に第１接合材１４０を介して接合され、他方、第２水晶基板１３０は、枠体１０４の１１１ｂの全周に第２接合材１４２を介して接合される。第１及び第２接合材１４０，１４２が枠体１０４の各面の全周に設けられることにより、水晶片１０２が内部空間（キャビティ）１２３に密封封止される。第１及び第２接合材１４０，１４２は、各部材の接合面同士を接合するとともに内部空間を密封封止できればその材料は限定されるものではなく、例えば、低融点ガラス（例えば鉛ホウ酸系や錫リン酸系等）などのガラス接着材料であってもよいし、あるいは、樹脂接着剤を用いてもよい。
　本実施形態では、図５及び図６に示すように、熱伝導経路１７０の熱伝導部１７０ａが、内部空間１２３における水晶振動素子１１０に配置されている。具体的には、熱伝導部１７０ａは水晶片１０２（連結部１１８ａ，１１８ｂを除く部分）に形成されている。この場合、熱伝導部１７０ａは、第１及び第２励振電極１１４ａ，１１４ｂの形成領域を避けて形成されている。図示する例では、熱伝導部１７０ａは、水晶片１０２の第１面１１２ａに形成されているが、これに限定されるものではなく、水晶片１０２の第２面１１２ｂに形成されてもよいし、第１面１１２及び第２面１１２ｂの間の、水晶片１０２の側面に形成されていてもよく、それらのいずれか２つ以上の箇所に形成されていてもよい。また、平面視における位置も特に限定されるものではなく、図５のように連結部１１８ａ、１１８ｂとは反対側（Ｘ軸正方向側の短辺側）に配置されてもよいし、あるいは、水晶片１０２の第１面１１２ａのスペースがあれば、熱伝導部１７０ａを、連結部１１８ａ，１１８ｂ側を除いた３辺において第１励振電極１１４ａを囲むように形成しても構わない。
　熱伝導経路１７０のその他の構成は既に説明した内容を適用することができる。なお、図５及び図６では。熱伝導部１７０ａから温度センサ及び加熱素子への接続に至るまでの電気的な接続部は省略しているが、これは第１及び第２励振電極１１４ａ，１１４ｂを避けて適宜引き廻せばよい。
　本実施形態に係る圧電振動子によれば、熱伝導部１７０ａを温度検知する対象そのものである水晶片１０２に形成するため、より正確な温度を検知するとともにより効果的に放熱することができる。
　次に、図７及び図８を参照しつつ、本実施形態の変形例に係る圧電振動子について説明する。図７及び図８はそれぞれ本実施形態の第１及び第２変形例に係る圧電振動子を説明するための図であり、具体的には水晶振動素子の平面図である。なお、図７及び図８においては第２の実施形態において説明した内容と同じ構成については図中において同一の符号を付している。各変形例では、熱伝導経路の熱伝導部の形成位置が上記内容と異なっており、以下に異なる点のみ説明する。
　図７に示すように、熱伝導経路１７２の熱伝導部１７２ａは、少なくとも連結部１１８ｂに形成されていてもよい。図７に示す例では、２つの連結部１１８ａ，１１８ｂのうち、連結部１１８ａには、第１面１１２ａ側において、第１励振電極１１４ａと電気的に接続された引出電極１１５ａが形成されている。他方、連結部１１８ｂには、第１面１１２ａ側において、熱伝導部１７２ａが形成されている。なお、図７に示す例では熱伝導部１７２ａは、水晶片１０２の第１面１１２ａ側に形成されているが、これに限定されるものではなく、水晶片１０２の第２面１１２ｂ側に形成されてもよいし、あるいは連結部の側面（他方の連結部と対向する内側側面であってもよいし、枠体１０４と対向する外側側面であってもよい。）に形成されていてもよく、それらのいずれか２つ以上の箇所に一体的に又はそれぞれ個別に形成されていてもよい。
　あるいは、図８に示すように、熱伝導経路１７４の熱伝導部１７４ａは、枠体１０４に形成されていてもよい。この場合、熱伝導部１７４ａは、接合材１４０よりも内側の領域に形成される。これにより熱伝導部１７４ａを内部空間に配置することができる。図示する例では、熱伝導部１７４ａは、水晶片１０２の第１面１１２ａに形成されているが、これに限定されるものではなく、水晶片１０２の第２面１１２ｂに形成されてもよいし、第１面１１２及び第２面１１２ｂの間の、枠体１０４の内周側面（すなわち、水晶片１０２側の側面）に形成されていてもよく、それらのいずれか２つ以上の箇所に形成されていてもよい。また、平面視における位置も特に限定されるものではなく、図８のよう一方の長辺側に配置されてもよいし、あるいは、枠体１０４の第１面１１２ａのスペースがあれば、熱伝導部１７４ａを、連結部１１８ａ，１１８ｂ側を除いた３辺において水晶片１０２を囲むように形成しても構わない。
　本実施形態におけるこれらの変形例によれば、熱伝導部１７２ａ，１７４ａを温度検知する対象である水晶片１０２に近接して形成することができるため、より正確な温度を検知するとともにより効果的に放熱することができる。
　以上のとおり、本発明の各実施形態及び各変形例に係る圧電振動子及びその温度制御方法並びに圧電発振器は、上述のいずれかの構成を採用するため以下の作用効果を奏することができる。
　上記構成によれば、熱伝導経路の熱伝導部が、圧電振動素子が密封封止された内部空間に配置されているため、圧電振動素子の温度を正確に検知し、また、圧電振動素子に対して効果的に放熱することができる。すなわち、正確な温度変化に基づいて圧電振動素子に対する効果的な放熱が行われるため、圧電振動素子に対する温度制御を適切に行うことができる。また、熱伝導経路は、温度センサによる温度検知機能と、加熱素子による放熱機能との両方を兼用したものであるためパターン形成領域の省スペース化を図ることができ、圧電振動子の小型化を図ることができる。
　上記構成によれば、熱伝導部は、基板の第１面のうち、圧電振動素子の一部と重なる部分に形成されているため、熱伝導部を圧電振動素子に近接して配置することができ、熱伝導部の放熱機能及び温度検知機能の性能の向上を図ることができる。
　上記構成によれば、圧電振動素子、リッド部材及びベース部材をいずれも水晶によって形成するため、熱伝導経路の熱伝導部を温度検知の対象と同じ材料にすることができ、温度検知精度を向上させることができる。
　上記構成によれば、熱伝導部を水晶振動素子の枠体、連結部又は水晶片に形成するため、熱伝導部を温度検知する対象である水晶片に近接して形成することができる。したがって、より正確な温度を検知するとともにより効果的に放熱することができる。
　上述した各部の寸法、形状及び方向等は、「約」、「略」又は「実質的に」などの用語が付されているか否かに拘わらず厳密である必要はなく、当業者にとって同等であると理解し得るものを含む。
　なお、以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
　　　１　圧電振動子
　　　２　水晶振動子（圧電振動子）
　　１０　圧電振動素子
　　２０　キャップ（リッド部材）
　　２３　内部空間
　　３０　基板（ベース部材）
　３２ａ　第１面（搭載面）
　３２ｂ　第２面
　３６ａ　導電保持部材
　３６ｂ　導電保持部材
　３８　　熱伝導経路
　３８ａ　熱伝導部
　５４ａ　発振回路
　５４ｂ　温度センサ
　５４ｃ　加熱素子
　５４ｄ　制御回路
　　６０　圧電発振器
　　５０　集積回路素子（電子部品）
　　７０　熱伝導経路
　　７２　第１熱伝導部
　　７４　第２熱伝導部
　　８０　回路基板
　　９０　圧電発振器
　１０２　水晶片
　１０４　枠体
　１１０　水晶振動素子
　１１４ａ　第１励振電極
　１１４ｂ　第２励振電極
　１１８ａ　連結部
　１１８ｂ　連結部
 

Claims (11)

  1. 　搭載面を有するベース部材と、
    　前記ベース部材の前記搭載面に搭載された圧電振動素子と、
    　前記圧電振動素子を内部空間に密封封止するように前記ベース部材の前記搭載面に接合されたリッド部材と、
    　前記圧電振動素子の温度を検知する温度センサと前記圧電振動素子に対して放熱する加熱素子とにそれぞれ接続される、熱伝導経路と
    を備え、
    　前記熱伝導経路は、前記内部空間に配置された熱伝導部を有する、圧電振動子。
  2. 　前記熱伝導部は、前記ベース部材の前記搭載面に配置された、請求項１記載の圧電振動子。
  3. 　前記圧電振動素子は、導電性保持部材を介して前記ベース部材に搭載され、
    　前記熱伝導部は、前記導電性保持部材を避けて前記圧電振動素子の一部と重なる部分に形成された、請求項１又は２記載の圧電振動子。
  4. 　前記圧電振動素子は水晶振動素子である、請求項１から３のいずれか一項に記載の圧電振動子。
  5. 　前記ベース部材及び前記リッド部材はそれぞれ水晶からなる、請求項４記載の圧電振動子。
  6. 　前記水晶振動素子は、
    　主面を有する水晶片と、
    　前記水晶片の主面に形成された励振電極と、
    　前記水晶片に連結部によって連結されるとともに当該水晶片の外周を囲む枠体と
    を含む、請求項５記載の圧電振動子。
  7. 　前記熱伝導部は、前記枠体に形成された、請求項６記載の圧電振動子。
  8. 　前記熱伝導部は、前記連結部に形成された、請求項６記載の圧電振動子。
  9. 　前記熱伝導部は、前記水晶片に形成された、請求項６記載の圧電振動子。
  10. 　請求項１から９のいずれか一項に記載の圧電振動子と、
    　前記圧電振動素子に電気的に接続された発振回路と、
    　前記温度センサと、
    　前記加熱素子と、
    　前記温度センサ及び前記加熱素子を制御する制御回路と
    を備えた、圧電発振器。
  11. 　請求項１から９のいずれか一項に記載の圧電振動子の温度制御方法であって、
    （ａ）前記温度センサによって、前記熱伝導経路の前記熱伝導部を介して前記圧電振動素子の温度を検知すること、
    （ｂ）前記（ａ）において検知した温度に基づいて、前記加熱素子による前記熱伝導経路の前記熱伝導部への供給熱量を決定すること、及び、
    （ｃ）前記（ｂ）において決定した供給熱量に基づいて、前記加熱素子によって、前記熱伝導経路の前記熱伝導部を介して前記圧電振動素子に対して放熱することを含む、圧電振動子の温度制御方法。
     
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