恒温型圧電発振器
【課題】感温素子を含む温度制御素子および加熱用素子を備えることにより、周囲の温度変化に対する周波数の安定度が高く、小型化が可能な恒温型圧電発振器を提供する。
【解決手段】水晶振動子３０、加熱用素子５０、感温素子６０、発振用素子７０、および温度制御回路素子８０などの回路素子が接合された回路基板４０は、ベース基板１２１に複数立設された金属ピン５ａ〜５ｄに支持されている。金属ピン５ａ〜５ｄにより支持された回路基板４０を備えたベース基板１２１上には、その回路基板４０上に空間を介して被せられるように蓋体が設けられている。本実施形態の蓋体は、回路基板４０が支持されたベース基板１２１上に被せられるように設けられた金属カバー体１２９と、その金属カバー体１２９の外周面を覆うモールド樹脂層９５とからなる。
【解決手段】水晶振動子３０、加熱用素子５０、感温素子６０、発振用素子７０、および温度制御回路素子８０などの回路素子が接合された回路基板４０は、ベース基板１２１に複数立設された金属ピン５ａ〜５ｄに支持されている。金属ピン５ａ〜５ｄにより支持された回路基板４０を備えたベース基板１２１上には、その回路基板４０上に空間を介して被せられるように蓋体が設けられている。本実施形態の蓋体は、回路基板４０が支持されたベース基板１２１上に被せられるように設けられた金属カバー体１２９と、その金属カバー体１２９の外周面を覆うモールド樹脂層９５とからなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数制御デバイスなどとして使用される圧電発振器に関し、特に、感温素子を含む温度制御素子および加熱用素子を備えることにより、周囲の温度変化に対する周波数の安定化を図るようにした恒温型圧電発振器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水晶発振器などの圧電発振器は周波数制御デバイスとして知られ、周波数や時間の基準源として移動体通信機器や伝送通信機器などの電子機器に内蔵されている。このような圧電発振器の周波数安定度を向上させてたものとして、例えば、圧電発振器の内部を恒温化する構造として、周辺環境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ことが可能な恒温型圧電発振器があり、移動体通信の基地局または測定計測機器などの基準周波数源として用いられている。また、これらの分野では、近年の各種電子機器に対する小型、軽量化への要求が高まっているのに伴って、電子機器に内蔵される恒温型圧電発振器においてもさらなる小型、軽量化が市場から求められている。
このような要求に応えるものとして、例えば、特許文献１に、パッケージタイプの所謂表面実装用の小型の圧電振動子を用いて、この圧電振動子や温度制御用素子、あるいは発振用素子などを実装した基板を、ベースおよび蓋体からなる容器内に収容した恒温型圧電発振器が紹介されている。
【０００３】
特許文献１に記載の恒温型圧電発振器（水晶発振器）は、ベース（第１回路基板）および蓋体（金属カバー）からなる容器内に設けられた回路基板（第２回路基板）に、表面実装型の圧電振動子と、その圧電振動子に接続された発振用素子と、少なくとも感温素子を含む温度制御用素子およびその温度制御用素子に接続された加熱用素子が実装されている。
ここで、圧電振動子としては、パッケージ内に圧電振動片が封止された表面実装型の所謂ＳＭＤ（Surface Mount Devise：表面実装部品）タイプの圧電振動子（水晶振動子）が用いられ、また、加熱用素子として、同じくＳＭＤ部品であるチップ抵抗が用いられ、それぞれが小型、薄型化に効果を奏している。
【０００４】
このような構成の恒温型圧電発振器においては、加熱用素子に電力を供給することにより発生するジュール熱を熱源とし、感温素子によって検出される温度に基づいて温度制御用素子を経て加熱用素子に供給する電力を制御することにより、容器内の恒温化を実現する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３４１１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の恒温型圧電発振器では、ベースおよび金属製の蓋体からなる容器の熱容量と、蓋体の内壁から圧電振動子およびそれらが実装された回路基板までのギャップの大きさとに依存する。このため、恒温型圧電発振器の本体（容器）の小型化を図ろうとしたとき、小型になるほどに蓋体の内壁と圧電振動子とのギャップが小さくなるために外部の温度変化の影響を受け易くなるので、外部の温度変化の影響で周波数特性が不安定になる虞があり、小型化が図りにくいなどの問題があった。
また、上記のような小型のＳＭＤタイプの水晶振動子を用いた恒温型圧電発振器においては、容積の大きい圧電振動子では問題にならなかった熱的なダメージによる周波数ずれなどが問題になる虞があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
〔適用例１〕本適用例にかかる恒温型圧電発振器は、圧電振動片がパッケージ内部に収容された表面実装型の圧電振動子と、前記圧電振動子が接合された回路基板と、前記回路基板に配置され、前記圧電振動子に接続された発振用素子と、前記回路基板に配置された温度制御用素子と、前記温度制御用素子に接続された加熱用素子と、が、ベースおよび蓋体からなる容器内に収容された恒温型圧電発振器であって、前記蓋体のうち、前記恒温型圧電発振器の外面の一部となる面に樹脂層を有し、内側の面の少なくとも前記加熱用素子の主面に対向する面に金属層を有することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、容器の蓋体のうち、恒温型圧電発振器の外面の一部となる面が樹脂層により構成されているので、その樹脂層の厚みを調整して熱容量を向上させることより、外部の温度変化が圧電振動子などの物理部に及ぼす影響を抑えることができる。
また、蓋体の内側の面の少なくとも加熱用素子の主面に対向する面に金属層を有しているので、加熱用素子の熱の樹脂層への吸収を抑えるとともに、容器の内部に熱を反射するので、容器の内部を効率的に加熱・保温して恒温状態に保持することができる。
したがって、効率的で安定した加熱・保温構造を有し、高精度で安定した発振特性を備えた小型の恒温型圧電発振器を提供することができる。
【００１０】
〔適用例２〕上記適用例にかかる恒温型圧電発振器は、前記蓋体が、前記金属層としての金属カバー体と、該金属カバー体を覆う前記樹脂層としてのモールド樹脂層とからなることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、ベースおよび蓋体としての金属カバー体とからなる容器に圧電振動子などの物理部を収容した従来の恒温型圧電発振器において、少なくとも金属カバー体をモールド樹脂で覆ってモールド樹脂層を形成することにより、外部の温度変化の影響を受けにくい構造にすることができる。したがって、小型化した場合でも外部の温度変化の影響を受け難く、高精度で安定した発振特性を有する恒温型圧電発振器を比較的簡便な製造工程にて製造することができる。
【００１２】
〔適用例３〕上記適用例にかかる恒温型圧電発振器は、前記蓋体の前記金属層が、前記樹脂層の表面に形成された金属被膜からなることを特徴とする。
【００１３】
この構成において、例えば、樹脂を成形して作製した蓋体の原形の内壁に、スパッタリング法や蒸着法あるいはめっき法によって金属被膜からなる金属層を形成することにより、金属カバー体を金属層として用いて蓋体を構成する場合に比して、部品点数が少なく、より小型の恒温型圧電発振器を提供することが可能になる。
【００１４】
〔適用例４〕上記適用例にかかる恒温型圧電発振器は、前記加熱用素子が、前記金属層に接触させて設けられていることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、加熱用素子によって加温された金属層による輻射熱によって、容器の内部全体を安定した恒温状態に保つことが可能となり、恒温型圧電発振器の周波数温度特性の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】恒温型圧電発振器としての第１の実施形態の恒温型水晶発振器を上側からみて模式的に説明する平面図。
【図２】第１の実施形態の恒温型水晶発振器を模式的に説明する図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】第１の実施形態の恒温型水晶発振器を底面側からみて模式的に説明する平面図。
【図４】（ａ）は、圧電振動子としての水晶振動子を模式的に説明する平面図、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ線断面図。
【図５】第２の実施形態の恒温型水晶発振器を模式的に示す断面図。
【図６】恒温型水晶発振器の変形例を模式的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、恒温型圧電発振器の一実施形態としての恒温型水晶発振器について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１〜図３は、本実施形態にかかる恒温型水晶発振器を模式的に説明するものであり、図１は上側からみた平面図、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図、図３は、底面側からみた平面図である。なお、図１では、恒温型水晶発振器の内部の構成を説明する便宜上、恒温型水晶発振器の外形をなす蓋体の一部を切り欠いて図示している。また、図４は、本実施形態の恒温型水晶発振器に用いられる圧電振動子としての水晶振動子を説明するものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。なお、（ａ）において、水晶振動子の内部の構成を説明する便宜上、水晶振動子の上部に接合されたリッド２９の一部を切り欠いて図示している。
【００１９】
〔水晶振動子〕
まず、恒温型水晶発振器１に備えられた水晶振動子３０について説明する。
図４に示すように、本実施形態の恒温型水晶発振器１には、振動子用パッケージ２０内に圧電振動片としての水晶振動片１０が接合されて封止された所謂ＳＭＤタイプ（表面実装型）の水晶振動子３０が用いられている。
ＳＭＤタイプの水晶振動子３０は小型、薄型化が進んでいるので、恒温型水晶発振器１の小型、薄型化を図るのに有利である。また、表面実装部品として規格化されているＳＭＤタイプの水晶振動子３０は、例えば、基板に接合した水晶振動片を筒状のキャップで覆うことにより封止するタイプの水晶振動子のように、外部接続用のリード線を外部基板の接続端子形状に合わせて切断したり成形したりする必要がなく、外部基板への搭載の自動化も図りやすいので、実装工程の簡略化や低コスト化に有利である。
【００２０】
図４（ａ）において、本実施形態の水晶振動片１０は、矩形平板状に成形された水晶基板の一方の主面の略中央に、駆動用の電極である励振電極１５が設けられ、水晶基板の一端側近傍に設けられた外部接続電極１６ａに接続されている。これと同様に、水晶基板の他方の主面には、励振電極１５の対向電極である励振電極（励振電極１５の下方に隠れて図示されず）が設けられ、水晶基板の一端側近傍の外部接続電極１６ａと異なる領域に設けられた外部接続電極１６ｂに接続されている。
【００２１】
なお、励振電極１５や外部接続電極１６ａ，１６ｂなどの電極は、水晶基板の母体となる水晶ウェハをエッチングして水晶振動片１０の外形を形成した後に、蒸着またはスパッタリングにより、例えばニッケル（Ｎｉ）またはクロム（Ｃｒ）を下地層として、その上に例えば金（Ａｕ）による金属膜を成膜し、その後フォトリソグラフィを用いてパターニングすることにより形成できる。
【００２２】
振動子用パッケージ２０は、略矩形の平板状の第１層基板２１と、その第１層基板２１上に順次積層された略矩形フレーム状の第２層基板２２、第３層基板２３、およびシールリング２８を有している。このような構成により、振動子用パッケージ２０には、第１層基板２１の上面側を凹底部分として第２層基板２２および第３層基板２３側に開口された凹部が形成されている。
【００２３】
振動子用パッケージ２０の凹部の凹底部分となる第１層基板２１上に段差を形成する第２層基板２２の棚部には、水晶振動片１０が接合される複数の振動片接続端子２６ａ，２６ｂが設けられている。また、図４（ｂ）に示すように、振動子用パッケージ２０の外底面となる第１層基板２１の下面側には、外部実装基板と実装される複数の外部接続端子２５ａ，２５ｂが設けられている。これらの各振動片接続端子２６ａ，２６ｂや、外部接続端子２５ａ，２５ｂは、第１層基板２１に形成された図示しない引き回し配線またはスルーホールなどの層内配線により、それぞれ対応する端子同士が接続されている。
【００２４】
なお、振動子用パッケージ２０の第１層基板２１、第２層基板２２、および第３層基板２３は、セラミックス絶縁材料などからなる。また、振動子用パッケージ２０に設けられた振動片接続端子２６ａ，２６ｂや外部接続端子２５ａ，２５ｂ、あるいはそれらを接続する配線パターンまたは層内配線パターンなどは、一般に、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）などの金属配線材料をセラミックス絶縁材料上にスクリーン印刷して焼成し、その上にニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）などのめっきを施すことにより形成される。
【００２５】
水晶振動片１０は、その水晶振動片１０の一端側近傍に設けられた外部接続電極１６ａ，１６ｂと、振動子用パッケージ２０の第２層基板２２上に設けられた対応する振動片接続端子２６ａ，２６ｂとを位置合わした状態で、例えば導電性接着剤９０などの接合部材により接合されている。これにより、水晶振動片１０は、振動子用パッケージ２０と接合された外部接続電極１６ａ，１６ｂ側の反対側を自由端として第１層基板２１と接触しないように隙間を空けた状態で片持ち支持されている。
なお、導電性接着剤９０としては、一般に、ポリイミド、シリコン系、またはエポキシ系などの樹脂に、銀（Ａｇ）フィラー、またはニッケル（Ｎｉ）フィラーを混入したものが使用される。また、水晶振動片１０を接合する接合部材は導電性接着剤９０に限らず、半田などの他の接合部材を用いることもできる。
【００２６】
水晶振動片１０が接合された振動子用パッケージ２０の第３層基板２３上にはリッド２９が接合されている。本実施形態では、金属製のリッド２９が、鉄−ニッケル（Ｆｅ−Ｎｉ）合金などをフレーム状に型抜きして形成されたシールリング２８を介してシーム溶接されている。これにより、振動子用パッケージ２０の凹部内に接合された水晶振動片１０が気密に封止されている。
【００２７】
〔恒温型水晶発振器〕
次に、上記に説明したＳＭＤタイプの水晶振動子３０を備えた本実施形態の恒温型水晶発振器１について説明する。
図１〜図３において、恒温型水晶発振器１は、水晶振動子３０が接合された回路基板４０と、その回路基板４０に配置された発振用素子７０、温度制御用素子としての感温素子６０および温度制御回路素子８０、あるいは加熱用素子５０が、ベースとしてのベース基板１２１および蓋体からなる容器内に収容されている。ここで、本実施形態の恒温型水晶発振器１の蓋体は、ベース基板１２１上に上記回路基板４０を包囲するように設けられた金属層としての金属カバー体１２９と、その金属カバー体１２９を覆う樹脂層としてのモールド樹脂層９５とからなる。
【００２８】
回路基板４０は、例えばガラスエポキシ樹脂などからなる平面視で略矩形状の基材のコーナー部分近傍に、恒温型水晶発振器１において回路基板４０を支持する金属ピン５ａ〜５ｄが挿設される複数のピン孔が設けられている。また、回路基板４０の一方の主面側には、水晶振動子３０の外部接続端子２５ａ，２５ｂと対応する振動子接続端子４３と、水晶振動子３０の近傍に配置される感温素子６０が接合される感温素子接続端子（図示せず）が設けられている。また、回路基板４０の他方の主面側には、図示はしないが、加熱用素子５０、発振用素子７０、および温度制御回路素子８０などの回路素子が接合される回路素子接続端子が設けられている。これらの回路素子接続端子、および、上記感温素子接続端子や振動子接続端子４３などの接続端子は、端子間配線や基材内に形成された層内配線などにより対応する端子同士が接続され、回路基板４０に回路配線が形成されている。
【００２９】
回路基板４０の一方の主面側には、水晶振動子３０が接合されている。具体的には、水晶振動子３０の外底部分に設けられた外部接続端子２５ａ，２５ｂと、回路基板４０の対応する振動子接続端子４３とが位置合わせされ、図示しない半田や導電性接着剤などの接合部材により電気的な接続をはかりながら接合されている。また、水晶振動子３０の近傍には、感温素子６０が接合されている。なお、感温素子６０としては、温度上昇に伴って比抵抗が比較的大きく変化する、例えば、ｐ型半導体酸化物などからなるＳＭＤタイプのサーミスター（Thermistor）素子を用いることができる。
【００３０】
回路基板４０の他方の主面側には、加熱用素子５０、発振用素子７０、および温度制御回路素子８０などの回路素子が接合されている。具体的には、各回路素子それぞれの端子部（図示せず）と、上記に説明した回路基板４０の対応する回路素子接続端子（図示せず）とが位置合わせされ、図示しない半田や導電性接着剤などの接合部材、あるいはホンディングワイヤーなどを介して電気的な接続をはかりながら接合される。
なお、加熱用素子５０としては、比較的高い抵抗値を有するチップ抵抗素子や、チップタイプのパワートランジスターなどの発熱素子を用いることができる。
また、発振用素子７０や温度制御回路素子８０としては、発振回路または温度制御回路が形成された専用あるいは汎用の半導体回路素子である、所謂ＩＣチップなどが用いられる。
【００３１】
上記のように回路素子が接合された回路基板４０を含む恒温型水晶発振器１の物理部において、温度制御回路素子８０により制御された電力を加熱用素子５０に供給すると、加熱用素子５０のジュール熱が水晶振動子３０に伝播される。また、感温素子６０によって水晶振動子３０直下の回路基板４０の温度を直接的に検出して、その温度データを温度制御回路素子８０にフィードバックすることにより、加熱用素子５０への供給電力を制御する。
なお、本実施形態では、加熱用素子５０が、回路基板４０の反対側の主面に接合された水晶振動子３０と平面視で重なるように配置され、加熱用素子５０が発生する熱を、回路基板４０を介して水晶振動子３０に効率よく伝導させる一例を図示して説明する。加熱用素子５０の配置はこれに限らず、実用レベルにて加熱用素子５０による水晶振動子３０近傍の温度の恒温化が図れるように配置されればよい。
【００３２】
水晶振動子３０、加熱用素子５０、感温素子６０、発振用素子７０、および温度制御回路素子８０などの回路素子が接合された回路基板４０は、ベース基板１２１に複数立設された金属ピン５ａ〜５ｄに支持されている。具体的には、回路基板４０のコーナー部分近傍に設けられたピン孔に、ベース基板１２１に立設された対応する金属ピン５ａ〜５ｄが挿し込まれた状態で回路基板４０が水平に固定されている。
【００３３】
複数の金属ピン５ａ〜５ｄは、各種回路素子が接合された回路基板４０を支持するとともに回路基板４０とベース基板１２１との電気的な接続に供している。また、ベース基板１２１の恒温型水晶発振器１の外底面となる側の面には、恒温型水晶発振器１と外部基板とを接合するための複数の実装端子１２５ａ〜１２５ｄが設けられている（図３を参照）。実装端子１２５ａ〜１２５ｄは、ベース基板１２１に設けられた図示しない引き回し配線またはスルーホールなどの層内配線により対応する金属ピン５ａ〜５ｄと接続されている。本実施形態では、図３に示すように、金属ピン５ａと実装端子１２５ａ、金属ピン５ｂと実装端子１２５ｂ、金属ピン５ｃと実装端子１２５ｃ、金属ピン５ｄと実装端子１２５ｄが、それぞれ対応して接続されている。
【００３４】
上記のように、金属ピン５ａ〜５ｄにより支持された回路基板４０を備えたベース基板１２１上には、その回路基板４０上に空間を介して被せられるように蓋体が設けられている。本実施形態の蓋体は、回路基板４０が支持されたベース基板１２１上に被せられるように設けられた金属カバー体１２９と、その金属カバー体１２９の外周面を覆うモールド樹脂層９５とからなる。
【００３５】
ここで、ベース基板１２１と金属カバー体１２９とは、例えば、金属カバー体１２９の開口端面に設けられた図示しない爪部が、ベース基板１２１の外周に設けた孔（図示せず）に嵌入されて接合される。
そして、金属カバー体１２９の外周を覆うように、モールド樹脂をディスペンサーなどにより塗布してから固化させたり、あるいはトランスファーモールド法によりモールド樹脂成形することによりモールド樹脂層９５が形成されている。
【００３６】
これにより、ベース基板１２１から立設された金属ピン５ａ〜５ｄに支持された回路基板４０に接合された加熱用素子５０、感温素子６０、発振用素子７０、温度制御回路素子８０などの回路素子、および水晶振動子３０が、金属カバー体１２９とモールド樹脂層９５とからなる蓋体およびベース基板１２１からなる容器内に収容された恒温型水晶発振器１が構成される。
【００３７】
上記第１の実施形態の恒温型水晶発振器１によれば、恒温型水晶発振器１の外形を成す容器の蓋体が、蓋体として従来用いられている金属カバー体１２９と、その金属カバー体１２９を覆うモールド樹脂とにより構成されているので、金属カバー体１２９のみを蓋体とした構成の容器を用いた場合に比して熱容量が高くなる。これにより、恒温型水晶発振器１の小型化を図るのに伴い金属カバー体１２９を小型化した場合でも、モールド樹脂層９５が断熱効果を奏して、外部の温度変化が水晶振動子３０などの物理部に及ぼす影響を抑えることができる。
また、蓋体の内壁となる面が金属カバー体１２９により構成されているので、その金属カバー体１２９の内側の面が、加熱用素子５０からの熱や他の回路素子の動作に伴う熱などを容器の内部に反射するので、容器の内部を効率的に加熱・保温して恒温状態に保持することができる。
したがって、効率的で安定した加熱・保温構造を有し、高精度で安定した発振特性を備えた小型の恒温型水晶発振器１を提供することができる。
【００３８】
（第２の実施形態）
上記第１の実施形態の恒温型水晶発振器１では、蓋体として従来用いられる金属カバー体１２９を樹脂層としてのモールド樹脂層９５で覆った構成の蓋体を用いた。これに限らず、樹脂層からなる蓋体の本体部分の内壁面に、金属層としての金属被膜を形成した構成の蓋体を用いることによって、恒温型水晶発振器のより小型化を図ることが可能である。
【００３９】
図５は、第２の実施形態の恒温型水晶発振器を模式的に示す断面図であり、上記第１の実施形態の恒温型水晶発振器１を説明した図２と同じ断面位置を図示したものである。なお、第２の実施形態の恒温型水晶発振器の構成のうち、蓋体の金属層が金属被膜からなること以外の構成は上記第１の実施形態と同じであるため、上記第１の実施形態と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００４０】
図５に示す第２の実施形態の恒温型水晶発振器１１０は、水晶振動子３０、発振用素子７０、感温素子６０や温度制御回路素子８０などからなる温度制御用素子、および加熱用素子５０が接合された回路基板４０が、ベース基板１２１上に立設された複数の金属ピン５ａ〜５ｄ（図中５ｃ，５ｄは不図示）に支持されている。そして、そのベース基板１２１上に、上記回路基板４０を包囲するように蓋体の本体部分としてのモールド樹脂層９５が設けられている。
【００４１】
モールド樹脂層９５は樹脂成形金型を用いて形成することができ、例えば、射出成形用金型を用いて射出成形する方法などにより形成する。なお、本実施形態では、上記第１の実施形態と同じくモールド樹脂をもちいて蓋体の本体部分となるモールド樹脂層９５を形成する例を説明するが、樹脂層の材料はモールド用の樹脂に限らず、その他の樹脂材料を用いてもよい。
【００４２】
モールド樹脂層９５の内壁面には金属層としての金属被膜２２９が形成されている。金属被膜２２９は、スパッタリング法や蒸着法、あるいはめっき法などにより形成することができる。また、金属被膜２２９材料としては、金属被膜２２９が熱反射膜として機能し得るものであればよく、例えば、アルミニウム、ニッケル、あるいは金など、種々の金属を選択することができる。
以上、述べた構成により、ベース基板１２１から立設された回路基板４０に接合された加熱用素子５０、感温素子６０、発振用素子７０、温度制御回路素子８０などの回路素子、および水晶振動子３０が、モールド樹脂層９５とそのモールド樹脂層９５の内壁面に形成された金属被膜２２９とからなる蓋体およびベース基板１２１からなる容器内に収容された恒温型水晶発振器１１０が形成される。
【００４３】
上記第２の実施形態の恒温型水晶発振器１１０の構成によれば、金属カバー体１２９を蓋体の金属層として用いた構成の第１の実施形態の恒温型水晶発振器１に比して、部品点数が少なく、より小型の恒温型水晶発振器１１０を提供することが可能になる。
【００４４】
上記第１および第２の実施形態で説明した恒温型水晶発振器１，１１０は、以下の変形例として実施することも可能である。
【００４５】
（変形例）
上記第１および第２の実施形態の恒温型水晶発振器１，１１０では、加熱用素子５０を、水晶振動子３０やその他の回路素子が接合された回路基板４０上に配置した。これに限らず、加熱用素子５０を蓋体の金属層に接触させて配置する構成としてもよい。
【００４６】
図６は、本変形例の恒温型水晶発振器を模式的に示す断面図であり、上記第１および第２の実施形態の恒温型水晶発振器１，１１０を説明した図２または図５と同じ断面位置を図示したものである。なお、本変形例の恒温型水晶発振器の構成のうち、加熱用素子の配置以外の構成は上記第１および第２の実施形態と同じであるため、同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００４７】
図６に示す本変形例の恒温型水晶発振器２１０は、水晶振動子３０、発振用素子７０、感温素子６０や温度制御回路素子８０などからなる温度制御用素子が接合された回路基板４０が、ベース基板１２１上に立設された複数の金属ピン５ａ〜５ｄ（図中５ｃ，５ｄは不図示）に支持されている。
【００４８】
上記のように、金属ピン５ａ〜５ｄにより支持された回路基板４０を備えたベース基板１２１上には、その回路基板４０上に空間を介して被せられるように設けられた金属カバー体１２９、および、その金属カバー体１２９の外周面を覆うモールド樹脂層９５からなる蓋体が配置されている。
【００４９】
本変形例の恒温型水晶発振器２１０において、加熱用素子１５０は、蓋体の内壁面となる金属カバー体１２９の内壁面の一部に接触させて配置されている。加熱用素子１５０は、ベース基板１２１に形成された図示しない引き回し配線や層内配線、あるいは金属ピン５ａ，５ｂ（５ｃ，５ｄ）などにより、回路基板４０に接合された温度制御用素子としての感温素子６０および温度制御回路素子８０と接続されている。なお、図６における加熱用素子１５０の大きさや配置は、その一例を説明するものであり、恒温型水晶発振器２１０の恒温化に供する十分な性能を有して、且つ、蓋体の金属層としての金属カバー体１２９に接触させて配置されていればよく、図示したものに限らない。
【００５０】
上記変形例の恒温型水晶発振器２１０によれば、加熱用素子１５０によって加温された金属カバー体１２９による輻射熱によって、金属カバー体１２９とモールド樹脂層９５からなる蓋体およびベース基板１２１からなる容器の内部全体を安定した恒温状態に保つことが可能となる。したがって、周波数温度特性の安定化が図られた恒温型水晶発振器２１０を提供することできる。
【００５１】
以上、発明者によってなされた本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。
【００５２】
例えば、上記実施形態および変形例の恒温型水晶発振器１，１１０，２１０において、回路基板４０に接合される水晶振動子３０、感温素子６０、発振用素子７０、温度制御回路素子８０などの回路素子、および加熱用素子５０などの配置は、その一例を説明したものであり、適宜に変更することができる。
【００５３】
また、上記実施形態および変形例では、蓋体の金属層としての金属カバー体１２９または金属被膜２２９が、蓋体の内壁の全面に形成された金属層である例を説明した。これに限らず、蓋体の金属層は、蓋体の内壁面のうち、少なくとも加熱用素子５０，１５０の主面に対向する面に形成されていれば、加熱用素子５０,１５０が発生する熱の多くの部分を金属層により反射させて、容器の内部を恒温化する効果を奏する。
【００５４】
また、上記実施形態および変形例では、容器の外底部分となるベース基板１２１の面に実装端子１２５ａ〜１２５ｄを有する所謂表面実装型の恒温型水晶発振器１，１１０，２１０について説明した。これに限らず、例えば、金属ピン５ａ〜５ｄをベース基板１２１の外底面側に貫通させて突出させ、その金属ピン５ａ〜５ｄの突出部を外部との接続端子として用いる構成としてもよい。
また、恒温型水晶発振器１，１１０，２１０は、表面実装型、あるいはその他のタイプの構成において、ベース基板１２１および蓋体からなる容器の内部を気密に封止する構成としてもよく、また、気密封止しない構成を選択することもできる。例えば、容器の内部を気密に封止する構成とした場合には、回路基板４０に接合された加熱用素子５０、感温素子６０、発振用素子７０、温度制御回路素子８０などの各種素子、および水晶振動子３０が外気から遮断されるので、経年劣化特性が良好となり高信頼性を有する恒温型水晶発振器を提供することができる。
【００５５】
また、上記実施形態および変形例では、圧電振動片として水晶振動片１０を用いた水晶振動子３０を搭載した恒温型水晶発振器１，１１０，２１０について説明した。これに限らず、水晶以外に、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、四ほう酸リチウム（Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7）などの酸化物基板や、ガラス基板上に窒化アルミニウム、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）などの薄膜圧電材料を積層させて構成された圧電材料からなる圧電振動片を用いることができ、水晶発振器以外の恒温型圧電発振器を提供することができる。
【００５６】
また、水晶振動子３０を構成する振動子用パッケージ２０は、上記実施形態で説明した積層構造を有するものに限らず、機械加工などにより一体化した形のものを使用してもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１，１１０，２１０…恒温型圧電発振器としての恒温型水晶発振器、５ａ〜５ｄ…金属ピン、１０…圧電振動片としての水晶振動片、１５…励振電極、１６ａ，１６ｂ…外部接続電極、２０…振動子用パッケージ、２５ａ，２５ｂ…外部接続端子、３０…圧電振動子としての水晶振動子、４０…回路基板、４３…振動子接続端子、５０，１５０…加熱用素子、６０…温度制御用素子としての感温素子、７０…発振用素子、８０…温度制御回路素子、９０…導電性接着剤、９５…樹脂層としてのモールド樹脂層、１２１…ベースとしてのベース基板、１２５ａ〜１２５ｄ…実装端子、１２９…金属層としての金属カバー体、２２９…金属層としての金属被膜。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数制御デバイスなどとして使用される圧電発振器に関し、特に、感温素子を含む温度制御素子および加熱用素子を備えることにより、周囲の温度変化に対する周波数の安定化を図るようにした恒温型圧電発振器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水晶発振器などの圧電発振器は周波数制御デバイスとして知られ、周波数や時間の基準源として移動体通信機器や伝送通信機器などの電子機器に内蔵されている。このような圧電発振器の周波数安定度を向上させてたものとして、例えば、圧電発振器の内部を恒温化する構造として、周辺環境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ことが可能な恒温型圧電発振器があり、移動体通信の基地局または測定計測機器などの基準周波数源として用いられている。また、これらの分野では、近年の各種電子機器に対する小型、軽量化への要求が高まっているのに伴って、電子機器に内蔵される恒温型圧電発振器においてもさらなる小型、軽量化が市場から求められている。
このような要求に応えるものとして、例えば、特許文献１に、パッケージタイプの所謂表面実装用の小型の圧電振動子を用いて、この圧電振動子や温度制御用素子、あるいは発振用素子などを実装した基板を、ベースおよび蓋体からなる容器内に収容した恒温型圧電発振器が紹介されている。
【０００３】
特許文献１に記載の恒温型圧電発振器（水晶発振器）は、ベース（第１回路基板）および蓋体（金属カバー）からなる容器内に設けられた回路基板（第２回路基板）に、表面実装型の圧電振動子と、その圧電振動子に接続された発振用素子と、少なくとも感温素子を含む温度制御用素子およびその温度制御用素子に接続された加熱用素子が実装されている。
ここで、圧電振動子としては、パッケージ内に圧電振動片が封止された表面実装型の所謂ＳＭＤ（Surface Mount Devise：表面実装部品）タイプの圧電振動子（水晶振動子）が用いられ、また、加熱用素子として、同じくＳＭＤ部品であるチップ抵抗が用いられ、それぞれが小型、薄型化に効果を奏している。
【０００４】
このような構成の恒温型圧電発振器においては、加熱用素子に電力を供給することにより発生するジュール熱を熱源とし、感温素子によって検出される温度に基づいて温度制御用素子を経て加熱用素子に供給する電力を制御することにより、容器内の恒温化を実現する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３４１１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の恒温型圧電発振器では、ベースおよび金属製の蓋体からなる容器の熱容量と、蓋体の内壁から圧電振動子およびそれらが実装された回路基板までのギャップの大きさとに依存する。このため、恒温型圧電発振器の本体（容器）の小型化を図ろうとしたとき、小型になるほどに蓋体の内壁と圧電振動子とのギャップが小さくなるために外部の温度変化の影響を受け易くなるので、外部の温度変化の影響で周波数特性が不安定になる虞があり、小型化が図りにくいなどの問題があった。
また、上記のような小型のＳＭＤタイプの水晶振動子を用いた恒温型圧電発振器においては、容積の大きい圧電振動子では問題にならなかった熱的なダメージによる周波数ずれなどが問題になる虞があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
〔適用例１〕本適用例にかかる恒温型圧電発振器は、圧電振動片がパッケージ内部に収容された表面実装型の圧電振動子と、前記圧電振動子が接合された回路基板と、前記回路基板に配置され、前記圧電振動子に接続された発振用素子と、前記回路基板に配置された温度制御用素子と、前記温度制御用素子に接続された加熱用素子と、が、ベースおよび蓋体からなる容器内に収容された恒温型圧電発振器であって、前記蓋体のうち、前記恒温型圧電発振器の外面の一部となる面に樹脂層を有し、内側の面の少なくとも前記加熱用素子の主面に対向する面に金属層を有することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、容器の蓋体のうち、恒温型圧電発振器の外面の一部となる面が樹脂層により構成されているので、その樹脂層の厚みを調整して熱容量を向上させることより、外部の温度変化が圧電振動子などの物理部に及ぼす影響を抑えることができる。
また、蓋体の内側の面の少なくとも加熱用素子の主面に対向する面に金属層を有しているので、加熱用素子の熱の樹脂層への吸収を抑えるとともに、容器の内部に熱を反射するので、容器の内部を効率的に加熱・保温して恒温状態に保持することができる。
したがって、効率的で安定した加熱・保温構造を有し、高精度で安定した発振特性を備えた小型の恒温型圧電発振器を提供することができる。
【００１０】
〔適用例２〕上記適用例にかかる恒温型圧電発振器は、前記蓋体が、前記金属層としての金属カバー体と、該金属カバー体を覆う前記樹脂層としてのモールド樹脂層とからなることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、ベースおよび蓋体としての金属カバー体とからなる容器に圧電振動子などの物理部を収容した従来の恒温型圧電発振器において、少なくとも金属カバー体をモールド樹脂で覆ってモールド樹脂層を形成することにより、外部の温度変化の影響を受けにくい構造にすることができる。したがって、小型化した場合でも外部の温度変化の影響を受け難く、高精度で安定した発振特性を有する恒温型圧電発振器を比較的簡便な製造工程にて製造することができる。
【００１２】
〔適用例３〕上記適用例にかかる恒温型圧電発振器は、前記蓋体の前記金属層が、前記樹脂層の表面に形成された金属被膜からなることを特徴とする。
【００１３】
この構成において、例えば、樹脂を成形して作製した蓋体の原形の内壁に、スパッタリング法や蒸着法あるいはめっき法によって金属被膜からなる金属層を形成することにより、金属カバー体を金属層として用いて蓋体を構成する場合に比して、部品点数が少なく、より小型の恒温型圧電発振器を提供することが可能になる。
【００１４】
〔適用例４〕上記適用例にかかる恒温型圧電発振器は、前記加熱用素子が、前記金属層に接触させて設けられていることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、加熱用素子によって加温された金属層による輻射熱によって、容器の内部全体を安定した恒温状態に保つことが可能となり、恒温型圧電発振器の周波数温度特性の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】恒温型圧電発振器としての第１の実施形態の恒温型水晶発振器を上側からみて模式的に説明する平面図。
【図２】第１の実施形態の恒温型水晶発振器を模式的に説明する図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】第１の実施形態の恒温型水晶発振器を底面側からみて模式的に説明する平面図。
【図４】（ａ）は、圧電振動子としての水晶振動子を模式的に説明する平面図、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ線断面図。
【図５】第２の実施形態の恒温型水晶発振器を模式的に示す断面図。
【図６】恒温型水晶発振器の変形例を模式的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、恒温型圧電発振器の一実施形態としての恒温型水晶発振器について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１〜図３は、本実施形態にかかる恒温型水晶発振器を模式的に説明するものであり、図１は上側からみた平面図、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図、図３は、底面側からみた平面図である。なお、図１では、恒温型水晶発振器の内部の構成を説明する便宜上、恒温型水晶発振器の外形をなす蓋体の一部を切り欠いて図示している。また、図４は、本実施形態の恒温型水晶発振器に用いられる圧電振動子としての水晶振動子を説明するものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。なお、（ａ）において、水晶振動子の内部の構成を説明する便宜上、水晶振動子の上部に接合されたリッド２９の一部を切り欠いて図示している。
【００１９】
〔水晶振動子〕
まず、恒温型水晶発振器１に備えられた水晶振動子３０について説明する。
図４に示すように、本実施形態の恒温型水晶発振器１には、振動子用パッケージ２０内に圧電振動片としての水晶振動片１０が接合されて封止された所謂ＳＭＤタイプ（表面実装型）の水晶振動子３０が用いられている。
ＳＭＤタイプの水晶振動子３０は小型、薄型化が進んでいるので、恒温型水晶発振器１の小型、薄型化を図るのに有利である。また、表面実装部品として規格化されているＳＭＤタイプの水晶振動子３０は、例えば、基板に接合した水晶振動片を筒状のキャップで覆うことにより封止するタイプの水晶振動子のように、外部接続用のリード線を外部基板の接続端子形状に合わせて切断したり成形したりする必要がなく、外部基板への搭載の自動化も図りやすいので、実装工程の簡略化や低コスト化に有利である。
【００２０】
図４（ａ）において、本実施形態の水晶振動片１０は、矩形平板状に成形された水晶基板の一方の主面の略中央に、駆動用の電極である励振電極１５が設けられ、水晶基板の一端側近傍に設けられた外部接続電極１６ａに接続されている。これと同様に、水晶基板の他方の主面には、励振電極１５の対向電極である励振電極（励振電極１５の下方に隠れて図示されず）が設けられ、水晶基板の一端側近傍の外部接続電極１６ａと異なる領域に設けられた外部接続電極１６ｂに接続されている。
【００２１】
なお、励振電極１５や外部接続電極１６ａ，１６ｂなどの電極は、水晶基板の母体となる水晶ウェハをエッチングして水晶振動片１０の外形を形成した後に、蒸着またはスパッタリングにより、例えばニッケル（Ｎｉ）またはクロム（Ｃｒ）を下地層として、その上に例えば金（Ａｕ）による金属膜を成膜し、その後フォトリソグラフィを用いてパターニングすることにより形成できる。
【００２２】
振動子用パッケージ２０は、略矩形の平板状の第１層基板２１と、その第１層基板２１上に順次積層された略矩形フレーム状の第２層基板２２、第３層基板２３、およびシールリング２８を有している。このような構成により、振動子用パッケージ２０には、第１層基板２１の上面側を凹底部分として第２層基板２２および第３層基板２３側に開口された凹部が形成されている。
【００２３】
振動子用パッケージ２０の凹部の凹底部分となる第１層基板２１上に段差を形成する第２層基板２２の棚部には、水晶振動片１０が接合される複数の振動片接続端子２６ａ，２６ｂが設けられている。また、図４（ｂ）に示すように、振動子用パッケージ２０の外底面となる第１層基板２１の下面側には、外部実装基板と実装される複数の外部接続端子２５ａ，２５ｂが設けられている。これらの各振動片接続端子２６ａ，２６ｂや、外部接続端子２５ａ，２５ｂは、第１層基板２１に形成された図示しない引き回し配線またはスルーホールなどの層内配線により、それぞれ対応する端子同士が接続されている。
【００２４】
なお、振動子用パッケージ２０の第１層基板２１、第２層基板２２、および第３層基板２３は、セラミックス絶縁材料などからなる。また、振動子用パッケージ２０に設けられた振動片接続端子２６ａ，２６ｂや外部接続端子２５ａ，２５ｂ、あるいはそれらを接続する配線パターンまたは層内配線パターンなどは、一般に、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）などの金属配線材料をセラミックス絶縁材料上にスクリーン印刷して焼成し、その上にニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）などのめっきを施すことにより形成される。
【００２５】
水晶振動片１０は、その水晶振動片１０の一端側近傍に設けられた外部接続電極１６ａ，１６ｂと、振動子用パッケージ２０の第２層基板２２上に設けられた対応する振動片接続端子２６ａ，２６ｂとを位置合わした状態で、例えば導電性接着剤９０などの接合部材により接合されている。これにより、水晶振動片１０は、振動子用パッケージ２０と接合された外部接続電極１６ａ，１６ｂ側の反対側を自由端として第１層基板２１と接触しないように隙間を空けた状態で片持ち支持されている。
なお、導電性接着剤９０としては、一般に、ポリイミド、シリコン系、またはエポキシ系などの樹脂に、銀（Ａｇ）フィラー、またはニッケル（Ｎｉ）フィラーを混入したものが使用される。また、水晶振動片１０を接合する接合部材は導電性接着剤９０に限らず、半田などの他の接合部材を用いることもできる。
【００２６】
水晶振動片１０が接合された振動子用パッケージ２０の第３層基板２３上にはリッド２９が接合されている。本実施形態では、金属製のリッド２９が、鉄−ニッケル（Ｆｅ−Ｎｉ）合金などをフレーム状に型抜きして形成されたシールリング２８を介してシーム溶接されている。これにより、振動子用パッケージ２０の凹部内に接合された水晶振動片１０が気密に封止されている。
【００２７】
〔恒温型水晶発振器〕
次に、上記に説明したＳＭＤタイプの水晶振動子３０を備えた本実施形態の恒温型水晶発振器１について説明する。
図１〜図３において、恒温型水晶発振器１は、水晶振動子３０が接合された回路基板４０と、その回路基板４０に配置された発振用素子７０、温度制御用素子としての感温素子６０および温度制御回路素子８０、あるいは加熱用素子５０が、ベースとしてのベース基板１２１および蓋体からなる容器内に収容されている。ここで、本実施形態の恒温型水晶発振器１の蓋体は、ベース基板１２１上に上記回路基板４０を包囲するように設けられた金属層としての金属カバー体１２９と、その金属カバー体１２９を覆う樹脂層としてのモールド樹脂層９５とからなる。
【００２８】
回路基板４０は、例えばガラスエポキシ樹脂などからなる平面視で略矩形状の基材のコーナー部分近傍に、恒温型水晶発振器１において回路基板４０を支持する金属ピン５ａ〜５ｄが挿設される複数のピン孔が設けられている。また、回路基板４０の一方の主面側には、水晶振動子３０の外部接続端子２５ａ，２５ｂと対応する振動子接続端子４３と、水晶振動子３０の近傍に配置される感温素子６０が接合される感温素子接続端子（図示せず）が設けられている。また、回路基板４０の他方の主面側には、図示はしないが、加熱用素子５０、発振用素子７０、および温度制御回路素子８０などの回路素子が接合される回路素子接続端子が設けられている。これらの回路素子接続端子、および、上記感温素子接続端子や振動子接続端子４３などの接続端子は、端子間配線や基材内に形成された層内配線などにより対応する端子同士が接続され、回路基板４０に回路配線が形成されている。
【００２９】
回路基板４０の一方の主面側には、水晶振動子３０が接合されている。具体的には、水晶振動子３０の外底部分に設けられた外部接続端子２５ａ，２５ｂと、回路基板４０の対応する振動子接続端子４３とが位置合わせされ、図示しない半田や導電性接着剤などの接合部材により電気的な接続をはかりながら接合されている。また、水晶振動子３０の近傍には、感温素子６０が接合されている。なお、感温素子６０としては、温度上昇に伴って比抵抗が比較的大きく変化する、例えば、ｐ型半導体酸化物などからなるＳＭＤタイプのサーミスター（Thermistor）素子を用いることができる。
【００３０】
回路基板４０の他方の主面側には、加熱用素子５０、発振用素子７０、および温度制御回路素子８０などの回路素子が接合されている。具体的には、各回路素子それぞれの端子部（図示せず）と、上記に説明した回路基板４０の対応する回路素子接続端子（図示せず）とが位置合わせされ、図示しない半田や導電性接着剤などの接合部材、あるいはホンディングワイヤーなどを介して電気的な接続をはかりながら接合される。
なお、加熱用素子５０としては、比較的高い抵抗値を有するチップ抵抗素子や、チップタイプのパワートランジスターなどの発熱素子を用いることができる。
また、発振用素子７０や温度制御回路素子８０としては、発振回路または温度制御回路が形成された専用あるいは汎用の半導体回路素子である、所謂ＩＣチップなどが用いられる。
【００３１】
上記のように回路素子が接合された回路基板４０を含む恒温型水晶発振器１の物理部において、温度制御回路素子８０により制御された電力を加熱用素子５０に供給すると、加熱用素子５０のジュール熱が水晶振動子３０に伝播される。また、感温素子６０によって水晶振動子３０直下の回路基板４０の温度を直接的に検出して、その温度データを温度制御回路素子８０にフィードバックすることにより、加熱用素子５０への供給電力を制御する。
なお、本実施形態では、加熱用素子５０が、回路基板４０の反対側の主面に接合された水晶振動子３０と平面視で重なるように配置され、加熱用素子５０が発生する熱を、回路基板４０を介して水晶振動子３０に効率よく伝導させる一例を図示して説明する。加熱用素子５０の配置はこれに限らず、実用レベルにて加熱用素子５０による水晶振動子３０近傍の温度の恒温化が図れるように配置されればよい。
【００３２】
水晶振動子３０、加熱用素子５０、感温素子６０、発振用素子７０、および温度制御回路素子８０などの回路素子が接合された回路基板４０は、ベース基板１２１に複数立設された金属ピン５ａ〜５ｄに支持されている。具体的には、回路基板４０のコーナー部分近傍に設けられたピン孔に、ベース基板１２１に立設された対応する金属ピン５ａ〜５ｄが挿し込まれた状態で回路基板４０が水平に固定されている。
【００３３】
複数の金属ピン５ａ〜５ｄは、各種回路素子が接合された回路基板４０を支持するとともに回路基板４０とベース基板１２１との電気的な接続に供している。また、ベース基板１２１の恒温型水晶発振器１の外底面となる側の面には、恒温型水晶発振器１と外部基板とを接合するための複数の実装端子１２５ａ〜１２５ｄが設けられている（図３を参照）。実装端子１２５ａ〜１２５ｄは、ベース基板１２１に設けられた図示しない引き回し配線またはスルーホールなどの層内配線により対応する金属ピン５ａ〜５ｄと接続されている。本実施形態では、図３に示すように、金属ピン５ａと実装端子１２５ａ、金属ピン５ｂと実装端子１２５ｂ、金属ピン５ｃと実装端子１２５ｃ、金属ピン５ｄと実装端子１２５ｄが、それぞれ対応して接続されている。
【００３４】
上記のように、金属ピン５ａ〜５ｄにより支持された回路基板４０を備えたベース基板１２１上には、その回路基板４０上に空間を介して被せられるように蓋体が設けられている。本実施形態の蓋体は、回路基板４０が支持されたベース基板１２１上に被せられるように設けられた金属カバー体１２９と、その金属カバー体１２９の外周面を覆うモールド樹脂層９５とからなる。
【００３５】
ここで、ベース基板１２１と金属カバー体１２９とは、例えば、金属カバー体１２９の開口端面に設けられた図示しない爪部が、ベース基板１２１の外周に設けた孔（図示せず）に嵌入されて接合される。
そして、金属カバー体１２９の外周を覆うように、モールド樹脂をディスペンサーなどにより塗布してから固化させたり、あるいはトランスファーモールド法によりモールド樹脂成形することによりモールド樹脂層９５が形成されている。
【００３６】
これにより、ベース基板１２１から立設された金属ピン５ａ〜５ｄに支持された回路基板４０に接合された加熱用素子５０、感温素子６０、発振用素子７０、温度制御回路素子８０などの回路素子、および水晶振動子３０が、金属カバー体１２９とモールド樹脂層９５とからなる蓋体およびベース基板１２１からなる容器内に収容された恒温型水晶発振器１が構成される。
【００３７】
上記第１の実施形態の恒温型水晶発振器１によれば、恒温型水晶発振器１の外形を成す容器の蓋体が、蓋体として従来用いられている金属カバー体１２９と、その金属カバー体１２９を覆うモールド樹脂とにより構成されているので、金属カバー体１２９のみを蓋体とした構成の容器を用いた場合に比して熱容量が高くなる。これにより、恒温型水晶発振器１の小型化を図るのに伴い金属カバー体１２９を小型化した場合でも、モールド樹脂層９５が断熱効果を奏して、外部の温度変化が水晶振動子３０などの物理部に及ぼす影響を抑えることができる。
また、蓋体の内壁となる面が金属カバー体１２９により構成されているので、その金属カバー体１２９の内側の面が、加熱用素子５０からの熱や他の回路素子の動作に伴う熱などを容器の内部に反射するので、容器の内部を効率的に加熱・保温して恒温状態に保持することができる。
したがって、効率的で安定した加熱・保温構造を有し、高精度で安定した発振特性を備えた小型の恒温型水晶発振器１を提供することができる。
【００３８】
（第２の実施形態）
上記第１の実施形態の恒温型水晶発振器１では、蓋体として従来用いられる金属カバー体１２９を樹脂層としてのモールド樹脂層９５で覆った構成の蓋体を用いた。これに限らず、樹脂層からなる蓋体の本体部分の内壁面に、金属層としての金属被膜を形成した構成の蓋体を用いることによって、恒温型水晶発振器のより小型化を図ることが可能である。
【００３９】
図５は、第２の実施形態の恒温型水晶発振器を模式的に示す断面図であり、上記第１の実施形態の恒温型水晶発振器１を説明した図２と同じ断面位置を図示したものである。なお、第２の実施形態の恒温型水晶発振器の構成のうち、蓋体の金属層が金属被膜からなること以外の構成は上記第１の実施形態と同じであるため、上記第１の実施形態と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００４０】
図５に示す第２の実施形態の恒温型水晶発振器１１０は、水晶振動子３０、発振用素子７０、感温素子６０や温度制御回路素子８０などからなる温度制御用素子、および加熱用素子５０が接合された回路基板４０が、ベース基板１２１上に立設された複数の金属ピン５ａ〜５ｄ（図中５ｃ，５ｄは不図示）に支持されている。そして、そのベース基板１２１上に、上記回路基板４０を包囲するように蓋体の本体部分としてのモールド樹脂層９５が設けられている。
【００４１】
モールド樹脂層９５は樹脂成形金型を用いて形成することができ、例えば、射出成形用金型を用いて射出成形する方法などにより形成する。なお、本実施形態では、上記第１の実施形態と同じくモールド樹脂をもちいて蓋体の本体部分となるモールド樹脂層９５を形成する例を説明するが、樹脂層の材料はモールド用の樹脂に限らず、その他の樹脂材料を用いてもよい。
【００４２】
モールド樹脂層９５の内壁面には金属層としての金属被膜２２９が形成されている。金属被膜２２９は、スパッタリング法や蒸着法、あるいはめっき法などにより形成することができる。また、金属被膜２２９材料としては、金属被膜２２９が熱反射膜として機能し得るものであればよく、例えば、アルミニウム、ニッケル、あるいは金など、種々の金属を選択することができる。
以上、述べた構成により、ベース基板１２１から立設された回路基板４０に接合された加熱用素子５０、感温素子６０、発振用素子７０、温度制御回路素子８０などの回路素子、および水晶振動子３０が、モールド樹脂層９５とそのモールド樹脂層９５の内壁面に形成された金属被膜２２９とからなる蓋体およびベース基板１２１からなる容器内に収容された恒温型水晶発振器１１０が形成される。
【００４３】
上記第２の実施形態の恒温型水晶発振器１１０の構成によれば、金属カバー体１２９を蓋体の金属層として用いた構成の第１の実施形態の恒温型水晶発振器１に比して、部品点数が少なく、より小型の恒温型水晶発振器１１０を提供することが可能になる。
【００４４】
上記第１および第２の実施形態で説明した恒温型水晶発振器１，１１０は、以下の変形例として実施することも可能である。
【００４５】
（変形例）
上記第１および第２の実施形態の恒温型水晶発振器１，１１０では、加熱用素子５０を、水晶振動子３０やその他の回路素子が接合された回路基板４０上に配置した。これに限らず、加熱用素子５０を蓋体の金属層に接触させて配置する構成としてもよい。
【００４６】
図６は、本変形例の恒温型水晶発振器を模式的に示す断面図であり、上記第１および第２の実施形態の恒温型水晶発振器１，１１０を説明した図２または図５と同じ断面位置を図示したものである。なお、本変形例の恒温型水晶発振器の構成のうち、加熱用素子の配置以外の構成は上記第１および第２の実施形態と同じであるため、同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００４７】
図６に示す本変形例の恒温型水晶発振器２１０は、水晶振動子３０、発振用素子７０、感温素子６０や温度制御回路素子８０などからなる温度制御用素子が接合された回路基板４０が、ベース基板１２１上に立設された複数の金属ピン５ａ〜５ｄ（図中５ｃ，５ｄは不図示）に支持されている。
【００４８】
上記のように、金属ピン５ａ〜５ｄにより支持された回路基板４０を備えたベース基板１２１上には、その回路基板４０上に空間を介して被せられるように設けられた金属カバー体１２９、および、その金属カバー体１２９の外周面を覆うモールド樹脂層９５からなる蓋体が配置されている。
【００４９】
本変形例の恒温型水晶発振器２１０において、加熱用素子１５０は、蓋体の内壁面となる金属カバー体１２９の内壁面の一部に接触させて配置されている。加熱用素子１５０は、ベース基板１２１に形成された図示しない引き回し配線や層内配線、あるいは金属ピン５ａ，５ｂ（５ｃ，５ｄ）などにより、回路基板４０に接合された温度制御用素子としての感温素子６０および温度制御回路素子８０と接続されている。なお、図６における加熱用素子１５０の大きさや配置は、その一例を説明するものであり、恒温型水晶発振器２１０の恒温化に供する十分な性能を有して、且つ、蓋体の金属層としての金属カバー体１２９に接触させて配置されていればよく、図示したものに限らない。
【００５０】
上記変形例の恒温型水晶発振器２１０によれば、加熱用素子１５０によって加温された金属カバー体１２９による輻射熱によって、金属カバー体１２９とモールド樹脂層９５からなる蓋体およびベース基板１２１からなる容器の内部全体を安定した恒温状態に保つことが可能となる。したがって、周波数温度特性の安定化が図られた恒温型水晶発振器２１０を提供することできる。
【００５１】
以上、発明者によってなされた本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。
【００５２】
例えば、上記実施形態および変形例の恒温型水晶発振器１，１１０，２１０において、回路基板４０に接合される水晶振動子３０、感温素子６０、発振用素子７０、温度制御回路素子８０などの回路素子、および加熱用素子５０などの配置は、その一例を説明したものであり、適宜に変更することができる。
【００５３】
また、上記実施形態および変形例では、蓋体の金属層としての金属カバー体１２９または金属被膜２２９が、蓋体の内壁の全面に形成された金属層である例を説明した。これに限らず、蓋体の金属層は、蓋体の内壁面のうち、少なくとも加熱用素子５０，１５０の主面に対向する面に形成されていれば、加熱用素子５０,１５０が発生する熱の多くの部分を金属層により反射させて、容器の内部を恒温化する効果を奏する。
【００５４】
また、上記実施形態および変形例では、容器の外底部分となるベース基板１２１の面に実装端子１２５ａ〜１２５ｄを有する所謂表面実装型の恒温型水晶発振器１，１１０，２１０について説明した。これに限らず、例えば、金属ピン５ａ〜５ｄをベース基板１２１の外底面側に貫通させて突出させ、その金属ピン５ａ〜５ｄの突出部を外部との接続端子として用いる構成としてもよい。
また、恒温型水晶発振器１，１１０，２１０は、表面実装型、あるいはその他のタイプの構成において、ベース基板１２１および蓋体からなる容器の内部を気密に封止する構成としてもよく、また、気密封止しない構成を選択することもできる。例えば、容器の内部を気密に封止する構成とした場合には、回路基板４０に接合された加熱用素子５０、感温素子６０、発振用素子７０、温度制御回路素子８０などの各種素子、および水晶振動子３０が外気から遮断されるので、経年劣化特性が良好となり高信頼性を有する恒温型水晶発振器を提供することができる。
【００５５】
また、上記実施形態および変形例では、圧電振動片として水晶振動片１０を用いた水晶振動子３０を搭載した恒温型水晶発振器１，１１０，２１０について説明した。これに限らず、水晶以外に、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、四ほう酸リチウム（Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7）などの酸化物基板や、ガラス基板上に窒化アルミニウム、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）などの薄膜圧電材料を積層させて構成された圧電材料からなる圧電振動片を用いることができ、水晶発振器以外の恒温型圧電発振器を提供することができる。
【００５６】
また、水晶振動子３０を構成する振動子用パッケージ２０は、上記実施形態で説明した積層構造を有するものに限らず、機械加工などにより一体化した形のものを使用してもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１，１１０，２１０…恒温型圧電発振器としての恒温型水晶発振器、５ａ〜５ｄ…金属ピン、１０…圧電振動片としての水晶振動片、１５…励振電極、１６ａ，１６ｂ…外部接続電極、２０…振動子用パッケージ、２５ａ，２５ｂ…外部接続端子、３０…圧電振動子としての水晶振動子、４０…回路基板、４３…振動子接続端子、５０，１５０…加熱用素子、６０…温度制御用素子としての感温素子、７０…発振用素子、８０…温度制御回路素子、９０…導電性接着剤、９５…樹脂層としてのモールド樹脂層、１２１…ベースとしてのベース基板、１２５ａ〜１２５ｄ…実装端子、１２９…金属層としての金属カバー体、２２９…金属層としての金属被膜。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動片がパッケージ内部に収容された表面実装型の圧電振動子と、
前記圧電振動子が接合された回路基板と、
前記回路基板に配置され、前記圧電振動子に接続された発振用素子と、
前記回路基板に配置された温度制御用素子と、
前記温度制御用素子に接続された加熱用素子と、が、ベースおよび蓋体からなる容器内に収容された恒温型圧電発振器であって、
前記蓋体のうち、前記恒温型圧電発振器の外面の一部となる面に樹脂層を有し、内側の面の少なくとも前記加熱用素子の主面に対向する面に金属層を有することを特徴とする恒温型圧電発振器。
【請求項２】
請求項１に記載の恒温型圧電発振器であって、
前記蓋体が、前記金属層としての金属カバー体と、該金属カバー体を覆う前記樹脂層としてのモールド樹脂層とからなることを特徴とする恒温型圧電発振器。
【請求項３】
請求項１に記載の恒温型圧電発振器であって、
前記蓋体の前記金属層が、前記樹脂層の表面に形成された金属被膜からなることを特徴とする恒温型圧電発振器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の恒温型圧電発振器であって、
前記加熱用素子が、前記金属層に接触させて設けられていることを特徴とする恒温型圧電発振器。
【請求項１】
圧電振動片がパッケージ内部に収容された表面実装型の圧電振動子と、
前記圧電振動子が接合された回路基板と、
前記回路基板に配置され、前記圧電振動子に接続された発振用素子と、
前記回路基板に配置された温度制御用素子と、
前記温度制御用素子に接続された加熱用素子と、が、ベースおよび蓋体からなる容器内に収容された恒温型圧電発振器であって、
前記蓋体のうち、前記恒温型圧電発振器の外面の一部となる面に樹脂層を有し、内側の面の少なくとも前記加熱用素子の主面に対向する面に金属層を有することを特徴とする恒温型圧電発振器。
【請求項２】
請求項１に記載の恒温型圧電発振器であって、
前記蓋体が、前記金属層としての金属カバー体と、該金属カバー体を覆う前記樹脂層としてのモールド樹脂層とからなることを特徴とする恒温型圧電発振器。
【請求項３】
請求項１に記載の恒温型圧電発振器であって、
前記蓋体の前記金属層が、前記樹脂層の表面に形成された金属被膜からなることを特徴とする恒温型圧電発振器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の恒温型圧電発振器であって、
前記加熱用素子が、前記金属層に接触させて設けられていることを特徴とする恒温型圧電発振器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１８３３２４（Ｐ２０１０−１８３３２４Ａ）
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４５４９（Ｐ２００９−２４５４９）
【出願日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【出願人】（０００００３１０４）エプソントヨコム株式会社 (1,528)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【出願人】（０００００３１０４）エプソントヨコム株式会社 (1,528)
【Ｆターム（参考）】
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