圧電デバイス、及び電子機器
【課題】周波数温度特性、及び短期安定度の優れた、小型で且つ表面実装型の圧電デバイスを得る。
【解決手段】圧電デバイスは、圧電振動素子１０と、感温部品３０と、容器２０と、を備えている。容器２０は、表部に第１の電極パッド２８ａ、２８ｂと第２の電極パッド２９ａ、２９ｂとを有し底部に実装端子２２ａ〜２２ｄを有する第１の絶縁基板２０ａと、環状の第２の絶縁基板２０ｂと、を備えている。実装端子２２ａ、２２ｂと第１の電極パッド２８ａ、２８ｂとは、第１の熱伝導部２３ａ、２３ｂより、実装端子２２ｃ、２２ｄと第２の電極パッド２９ａ、２９ｂとは、第２の熱伝導部２４ａ、２４ｂより、電気的及び熱的に接続されている。
【解決手段】圧電デバイスは、圧電振動素子１０と、感温部品３０と、容器２０と、を備えている。容器２０は、表部に第１の電極パッド２８ａ、２８ｂと第２の電極パッド２９ａ、２９ｂとを有し底部に実装端子２２ａ〜２２ｄを有する第１の絶縁基板２０ａと、環状の第２の絶縁基板２０ｂと、を備えている。実装端子２２ａ、２２ｂと第１の電極パッド２８ａ、２８ｂとは、第１の熱伝導部２３ａ、２３ｂより、実装端子２２ｃ、２２ｄと第２の電極パッド２９ａ、２９ｂとは、第２の熱伝導部２４ａ、２４ｂより、電気的及び熱的に接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感温部品と圧電振動素子とを備えた圧電デバイスに関する。本圧電デバイスと、主回路基板（マザーボード）上に共に搭載されるＩＣ部品とにより、精度のよい温度補償型圧電発振器が構成され、また、この圧電デバイスを用いた圧電モジュール、及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１乃至４には、携帯電話等の無線通信機器に用いられる温度補償型圧電発振器が開示されている。特許文献４には、温度補償回路として温度に関する四次成分以上の回路を用いて、電源投入後の周波数ドリフトを小さくした温度補償型圧電発振器が開示されている。これに使用されるＩＣ部品は、温度を感知する温度センサーと、圧電振動素子の温度変化による周波数変動を補償するための温度補償回路と、可変容量素子と、増幅回路等を有しており、圧電振動素子を高精度に温度補償できると開示されている。また、実装端子、素子搭載パッド、ＩＣ搭載パッドは、容器（パッケージ）の絶縁基板内部に設けられたビア電極（貫通孔（ビアホール）にビア電極ペーストを充填した導体）、及び絶縁基板の層間に配置された配線パターン等により電気的接続されている。
【０００３】
特許文献５には、絶縁容器の隅部に設けたキャスタレーションに金属膜等を焼成し、この導電膜（キャスタレーション電極）を、実装端子と素子搭載パッドとの電気的導通の手段とした例が開示されている。なお、絶縁容器の４つの角部に上下方向に伸長するキャスタレーションは、多数の容器がマトリクス状に形成された積層マザーウェーハから、個別の容器に小割切断する際に用いられる。
容器の内部に形成したビア電極の一方の端部を蓋部材（リッド）に接続し、他方の端部を接地用実装端子に接続することにより、電磁気的なシールド効果が得られる。また、容器の層間に焼成した配線パターンとキャスタレーション電極とを接続することにより、実装端子と配線パターンとを電気的に導通することができる。キャスタレーション電極同志を層間に焼成した配線パターンにより導通した例も開示されている。配線パターン等の電極材料にはタングステン等が用いられる。
【０００４】
ところで、上記の温度補償型圧電発振器では、パッケージ内の圧電振動素子の温度と、絶縁容器の外部に設けたＩＣ部品に内蔵する温度センサーが検出する温度との間に僅かに温度差が生じる。両者間に温度差があると、誤差のある温度に基づいて圧電振動子の周波数温度特性を補償することになり、高精度の温度補償ができず、周波数ドリフトが生じるという問題があった。そこで、このような不具合に対処するために、圧電振動素子が搭載されている絶縁基板の温度を精度よく測定する試みがなされてきた。
【０００５】
特許文献６〜特許文献８には、温度検出精度の向上と、小型化を図るために、容器の上部のキャビティー内に圧電振動素子を収容し、反対側の下部のキャビティー内に発振回路、温度補償回路等を収容した構造の表面実装型圧電発振器が開示されている。特許文献６には、圧電振動素子を接続するパッドの近傍に温度センサーを配置し、圧電振動素子の温度と温度センサーにより検出される温度との温度差を小さくすることにより、周波数温度特性、周波数ドリフト特性を安定化できると開示されている。しかし、圧電振動素子搭載用のパッドに接続されたＩＣ部品の端子は、発振回路の増幅器の近傍に配置されているので、増幅器の動作に伴い発熱する。その結果、ＩＣ部品に内蔵する温度センサーを圧電振動素子側に近接させてもＩＣ部品の発熱温度を検出する虞があり、周波数ドリフト特性を劣化させるという課題がある。
【０００６】
次に、特許文献７には、容器の上部のキャビティーに圧電振動素子と、発振回路、温度センサーを備えた第１のＩＣ部品とを収容すると共に、下部のキャビティーに温度補償回路を備えた第２のＩＣ部品を収容することにより、圧電振動素子と、温度センサーとを同じ温度環境下に配置でき、周波数温度特性、周波数ドリフト特性を安定化できると開示されている。しかし、ＩＣ部品を二分して、温度センサー付きの第１のＩＣ部品を圧電振動素子と同じキャビティーに収容する構造は、コスト高となって実現性が低く、また発振器全体の小型化に逆行するという課題がある。
また、特許文献８には、容器の上部の凹部に圧電振動素子を片持ち支持状態で収容し、下部の凹部にＩＣ部品を収容し、ＩＣ部品の温度センサー端子を上部凹部に設けた枕部材と接続することにより、圧電振動素子の温度と、温度センサーの検出温度との温度差を縮小して、周波数温度特性、周波数ドリフト特性を安定化できると開示されている。
【０００７】
しかし、特許文献６〜特許文献８に開示された何れの構造も、セラミック基板に圧電振動素子を搭載する構成であるため、導電性接着剤を介して圧電振動素子と接続されたセラミック基板の温度を測定すれば、圧電振動素子の温度を正確に検出できると推測されている。しかし、実際には周波数ドリフト特性を改善する効果は、十分ではなかった。このように、圧電振動素子と離れて温度センサーを内蔵するＩＣ部品を配置した従来の表面実装型圧電発振器では、圧電振動素子の温度を正確に検出することはできず、安定した周波数温度特性が得られない。また起動時の周波数ドリフト特性の改善も不十分であるという問題があった。
【０００８】
特許文献９には、圧電振動子の容器の主面に、ＩＣチップを接着した表面実装型圧電発振器が開示されている。ＩＣチップは温度センサーを内蔵し、圧電振動素子は容器内に収容されている。圧電振動素子は温度変化によってその周波数が変動し、温度センサーは温度変化によって出力信号が変化する。ＩＣチップに内蔵される発振回路と、圧電振動素子とによって圧電発振器が構成され、ＩＣチップに内蔵される温度補償回路で圧電発振器の周波数が補償される。つまり、温度補償発振回路は、温度センサーからの出力信号に基づいて温度補償用の電圧信号を出力し、それを可変容量素子に印加することにより可変容量素子の容量を変化させて、周波数を補償する。温度の変化により圧電振動素子の振動周波数が変動するが、温度センサーの出力信号により温度補償発振回路が動作し、周波数の変化分を補償する。ＩＣチップを圧電振動子の容器に固定することで、両者の位置を近接させ、温度差を縮小できると記述されている。温度センサーはＩＣチップの表層部に形成されおり、発振器をこのような構成にすることにより周波数温度特性、周波数ドリフト特性を安定化できると開示されている。
【０００９】
最近、携帯電話の主回路基板に関し、集積化、チップセット化等の技術革新が進み、部品の小型・低背化、少数化の傾向は目覚ましい。即ち、前述の特許文献１乃至９に記載されているような温度補償型圧電発振器は必ずしも必要とされず、主回路基板（マザーボード）上に搭載されるＩＣ部品に温度補償回路を付加する傾向がある。しかし、基準周波数源には、圧電振動子を用い、圧電振動子と前記のようなＩＣ部品（チップセット）と組合せることにより、圧電振動子の温度補償を実現するという試みがなされている。
【００１０】
しかし、主回路基板に搭載された圧電振動子の温度と、圧電振動子の温度を検出する温度センサーの出力温度との間に温度差があることが問題になっている。これは回路基板上に圧電振動子、温度センサー、及び熱源を配置し、回路基板上の温度分布をシミュレーションによって求めることにより明らかとなった。圧電振動子と温度センサーとの僅かの温度差は、携帯電話に搭載されているＧＰＳの位置測定精度に影響する。ＧＰＳは基準周波数の短期安定度が極めて重要な要素となるからである。
【００１１】
特許文献１０には、底板及び枠壁からなる凹部を有する矩形状の容器と、容器に収容された水晶振動素子と、容器の開口部に接合された金属カバーと、水晶振動素子の温度検出用で容器の長手方向の一端側に付着させたサーミスタと、を備えた表面実装型水晶振動子が開示されている。サーミスタの長手方向が、容器の高さ方向に直交して容器の外側面に固着した構成とした温度センサー付き水晶振動子である。
【００１２】
特許文献１１には、底板層と枠壁層と有した凹状積層セラミックからなる容器と、容器内に収容され一端部両側が固着された水晶振動素子と、水晶振動素子と共に容器内に収容されたサーミスタと、を備えた表面実装型水晶振動子が開示されている。水晶振動素子の主面は底板層の最上位層と対面し、サーミスタは底板層に設けられた凹所内に配置された構成の温度センサー付き水晶振動子である。
【００１３】
しかしながら、特許文献１０に開示の構造では、サーミスタが圧電振動子の容器に接続されているものの、容器が絶縁性のセラミックであるため、熱伝導性の点から容器内の圧電振動素子の実際の温度と、サーミスタが検出する温度との間に温度差が生じるという問題がある。更に、容器の外側に突出してサーミスタが固定されているため、ハンドリング時や他の部品との接触により破損や、脱落の虞があるという問題がある。
【００１４】
そこで、特許文献１１において提案されている構造では、サーミスタが圧電振動子の容器の内部に搭載されており、振動片（振動素子）が曝されている温度を検出できることが期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００５−２１７７８２公報
【特許文献２】特開２００５−２４４９２５公報
【特許文献３】特開２００９−０８９４３７公報
【特許文献４】特開２０１０−２０６４４３公報
【特許文献５】特開２００６−０５４３１４公報
【特許文献６】特開２００６−１９１５１７公報
【特許文献７】特開２００８−２６３５６４公報
【特許文献８】特開２０１０−０３５０７８公報
【特許文献９】特開２００９−１０５１９９公報
【特許文献１０】特開２０１０−１１８９７９公報
【特許文献１１】特開２００８−２０５９３８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、特許文献１１の構造において、圧電振動素子とサーミスタの搭載されているセラミック基板の層が異なるため、マザーボードからの熱の伝導に時間差が生じるため、容器が絶縁性のセラミック製でできており、熱伝導性の観点から、振動片（振動素子）へ熱が伝わる時間がサーミスタに熱が伝わる時間よりも遅れてしまう虞があり、その結果として、圧電振動素子とサーミスタとの間で、温度差が生じる問題があった。
つまり、開示された構造では、本願発明者が検証した結果からは、携帯電話に搭載されるＧＰＳ用の規格を満たすには不十分であり、更なる改善が必要とされることが明らかとなった。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、圧電振動素子の温度を高精度に検出することを可能とし、主回路基板（マザーボード）上に搭載された補償回路と組合せることにより、高安定、高精度の周波数温度特性の発振器を可能とする、表面実装型の圧電デバイスを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、上記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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【００１８】
［適用例１］本発明の圧電デバイスは、圧電振動素子と、温度を検出する感温部品と、前記圧電振動素子、及び前記感温部品を収容する収容部を有する容器と、を備えた圧電デバイスであって、前記容器は、表部に前記圧電振動素子搭載用の第１の電極パッドと前記感温部品搭載用の第２の電極パッドとを有し、底部に複数の実装端子を有する第１の絶縁基板と、前記第１の絶縁基板の表部に対して底部を積層固定される環状の第２の絶縁基板と、を備え、少なくとも１つの前記実装端子と前記第１の電極パッドとは、第１の熱伝導部材により電気的及び熱的に接続され、他の少なくとも１つの前記実装端子と前記第２の電極パッドとは、第２の熱伝導部材により電気的及び熱的に接続されていることを特徴とする圧電デバイスである。
【００１９】
上記のように圧電デバイスを構成すると、実装端子と第１の電極パッドとを導通接続する第１の熱伝導部の長さと、実装端子と第２の電極パッドとを導通接続する第２の熱伝導部の長さとを同じ長さとすることができ、圧電振動素子の温度と、感温部品の検出する温度との温度差を縮小することが可能となる。また圧電振動素子と感温部品とを、外部回路に接続して動作させることにより、良好な周波数温度特性が得られ、また優れた周波数ドリフト特性（短期安定度）を有する温度補償型圧電発振器が実現できるという効果がある。
【００２０】
［適用例２］また圧電デバイスは、前記第１の熱伝導部材は、第１の熱伝導部と第１の配線パターンとを有し、前記第２の熱伝導部材は、第２の熱伝導部と前記第２の配線パターンとを有していることを特徴とする適用例１に記載の圧電デバイスである。
【００２１】
上記のように圧電デバイスを構成すると、実装端子と第１の電極パッドとを導通接続する第１の熱伝導部、及び第１の配線パターンの長さと、実装端子と第２の電極パッドとを導通接続する第２の熱伝導部、及び第２の配線パターンの長さと、を同じ長さとすることができ、圧電振動素子の温度と、感温部品の検出する温度との温度差を縮小することが可能となる。そのため、短い時間で圧電振動素子の温度と、感温部品の検出する温度との温度差を縮小することが可能となり、外部回路と接続されて、優れた周波数ドリフト特性（短期安定度）を有する温度補償型圧電発振器が実現できるので、ＧＰＳ等の性能を改善できるという効果がある。
【００２２】
［適用例３］また圧電デバイスは、前記第１、第２の熱伝導部材は、いずれも少なくとも一部が前記第１の絶縁基板の内部を貫通するよう設けられていることを特徴とする適用例１、又は２に記載の圧電デバイスである。
【００２３】
上記のように構成すると、実装端子から伝わる熱は、第１、第２の熱伝導部を経由するため、熱の流れ（熱伝導）の速度は速く、極めて短い時間で圧電振動素子の温度と、感温部品の検出する温度との温度差を縮小できるという効果がある。
【００２４】
［適用例４］また圧電デバイスは、前記容器は、外側の側面にキャスタレーション（凹み）を備え、当該キャスタレーション（凹み）の表面には金属層が設けられ、前記第１、第２の熱伝導部材の少なくとも何れか一方は、前記金属層と接続されていることを特徴とする適用例１、又は２に記載の圧電デバイスである。
【００２５】
上記のように構成すると、第１、第２の熱伝導部の少なくとも何れか一方をキャスタレーション内に設けることにより、実装端子から伝わる熱の流れ（熱伝導）の速度は速く、極めて短い時間で圧電振動素子の温度と、感温部品が検出する温度との温度差を縮小できるという効果がある。
【００２６】
［適用例５］また圧電デバイスは、前記第１、第２の熱伝導部材のうちの一方の少なくとも一部は、前記第１の絶縁基板の内部に貫通配置され、他方の少なくとも一部は前記容器の外側面に設けられたキャスタレーション内に配置されていることを特徴とする適用例１、又は２に記載の圧電デバイスである。
【００２７】
上記のように構成すると、実装端子から伝わる熱の流れ（熱伝導）は、基板肉厚内に設けた第１及び第２の熱伝導部と、容器の側面に設けたキャスタレーション電極と、を経由するため熱伝導の速度が速く、極めて短い時間で圧電振動素子の温度と、感温部品の検出する温度との温度差を縮小できるという効果がある。
【００２８】
［適用例６］また圧電デバイスは、前記収納部を気密封止する蓋部材を備え、前記蓋部材は、前記容器の内部を貫通する第３の熱伝導部材により前記感温部品と接続する実装端子と電気的及び熱的に接続されていることを特徴とする適用例１乃至５のうち何れか一項に記載の圧電デバイスである。
【００２９】
上記のように構成すると、実装端子から蓋部材へと伝わる熱伝導の速度は速くなり、実装端子と接続する感温部品の温度と、蓋部材に近接して配置された圧電振動素子の温度との温度差を極めて短い時間で縮小できるため、良好な周波数温度特性が得られ、また優れた周波数ドリフト特性（短期安定度）を有する温度補償型圧電発振器が実現できるという効果がある。
【００３０】
［適用例７］また圧電デバイスは、前記第２の絶縁基板の代わりに、環状の金属性基板を採用し、前記環状の金属性基板の開口部を気密封止する蓋部材を備え、前記蓋部材は、前記容器の内部を貫通する第３の熱伝導部材、或いは、前記キャスタレーションの表面に設けた前記金属層により、前記感温部品と接続する実装端子と電気的及び熱的に接続されていることを特徴とする適用例１乃至５のうち何れか一項に記載の圧電デバイスである。
【００３１】
上記のように構成すると、第１の絶縁基板を用いた場合よりも薄型化が可能となり、且つ製造コストも低減できるという効果がある。
【００３２】
［適用例８］また圧電デバイスは、前記圧電振動素子の圧電基板は、水晶の結晶軸である電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系の前記Ｘ軸を中心として、前記Ｚ軸を前記Ｙ軸の−Ｙ方向へ所定の角度だけ傾けた軸をＺ’軸とし、前記Ｙ軸を前記Ｚ軸の＋Ｚ方向へ前記所定の角度だけ傾けた軸をＹ’軸とし、前記Ｘ軸と前記Ｚ’軸に平行な面で構成され、前記Ｙ’軸に平行な方向を厚みとする水晶基板であり、前記Ｘ軸に平行な辺を長辺とし、前記Ｚ’軸に平行な辺を短辺とした水晶基板を用いたＡＴカット水晶振動素子であることを特徴とする適用例１乃至７のうち何れか一項に記載の圧電デバイスである。
【００３３】
上記のように、圧電基板にＡＴカット水晶基板を用いることにより、圧電デバイスの周波数温度特性は優れた３次特性となり、長く積み上げられた温度補償技術が活用されるために、良好な周波数温度特性が得られる。また、ＡＴカット水晶基板のエッチング手法も長い経験があり、歩留まりもよく、高周波で小型の圧電基板が量産できるため、圧電デバイスのコストを低減できるという利点がある。
【００３４】
［適用例９］また圧電デバイスは、前記圧電振動素子は、音叉型水晶振動素子であることを特徴とする適用例１乃至７のうち何れか一項に記載の圧電デバイスである。
【００３５】
上記のように、圧電振動素子に音叉型水晶振動素子を用いることにより、高周波を分周することなく、温度特性の優れた所要の基準低周波が得られるという利点がある。
【００３６】
［適用例１０］また圧電デバイスは、前記圧電振動素子が、ＡＴカット水晶振動素子と音叉型水晶振動素子とが前記収容部に併置されていることを特徴とする圧電デバイスである。
【００３７】
上記のように構成すると、外部回路を用いることにより、高周波と低周波の２つの周波数が温度補償され、高安定で短期安定度の優れた２つの基準周波数が得られるという効果がある。
【００３８】
［適用例１１］本発明の電子機器は、適用例１乃至１０のうち何れか一項に記載の圧電デバイスを内蔵したことを特徴とする電子機器である。
【００３９】
上記の圧電デバイスを用いて電極機器を製作すると、高安定で短期安定度の優れた基準周波数源が容易に構成できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る圧電デバイス１の構成を示す概略図であり、（ａ）は蓋部材を除いた平面図であり、（ｂ）は断面図であり、（ｃ）は底面図。
【図２】第１の絶縁基板の、（ａ）は平面図（表面図）であり、（ｂ）は裏面図。
【図３】他の実施形態に係る第１の絶縁基板の、（ａ）は平面図（表面図）であり、（ｂ）は裏面図。
【図４】他の実施形態に係る第１の絶縁基板の、（ａ）は平面図（表面図）であり、（ｂ）は裏面図。
【図５】座標軸と切断角度を説明する図。
【図６】（ａ）は圧電振動素子の平面図であり、（ｂ）は断面図。
【図７】（ａ）は圧電デバイス１の熱の伝導を説明する断面図であり、（ｂ）は部材の熱伝導率を説明する表。
【図８】圧電デバイス２の熱の伝導を説明する断面図。
【図９】圧電デバイス３の構成を示す、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は第１の絶縁基板の表面図であり、（ｃ）は第１の絶縁基板の裏面図。
【図１０】圧電デバイス４の構成を示す断面図。
【図１１】圧電デバイス５の構成を示す、（ａ）は蓋部材を除いた平面図であり、（ｂ）は断面図であり、（ｃ）は底面図。
【図１２】（ａ）は第１の絶縁基板の表面図であり、（ｂ）は第１の絶縁基板の変形例の表面図。
【図１３】圧電デバイス６の構成を示す、（ａ）は蓋部材を除いた平面図であり、（ｂ）は断面図であり、（ｃ）は底面図。
【図１４】圧電デバイス７の構成を示す、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は第１の絶縁基板の表面図であり、（ｃ）はその断面図。
【図１５】デジタル携帯電話の構成を示すブロック図。
【図１６】圧電デバイス８の構成を示す断面図。
【図１７】音叉型圧電振動素子の構成を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図。
【図１８】圧電デバイス９の構成を示す概略図であり、（ａ）は蓋部材を除いた平面図であり、（ｂ）は断面図。
【図１９】図１４に示す圧電デバイス７の変形例の構成を示す断面図。
【図２０】図１４に示す圧電デバイス７の他の変形例の構成を示す断面図。
【図２１】図１３に示す圧電デバイス６の変形例の構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る圧電デバイス１の構成を示す概略図である。図１（ａ）は蓋部材を省略した平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図であり、同図（ｃ）は底面図である。圧電デバイス１は、図１（ｂ）に示すように、外部の発振回路及び補償回路（主回路基板上に搭載された発振回路部品及び補償回路部品）と接続されて、所望の周波数を出力する圧電振動素子１０と、圧電振動素子１０の温度を検出する感温部品３０と、圧電振動素子１０、及び感温部品３０を収容する収容部２７を表部（図１（ｂ）では上部）に有した容器（パッケージ本体）２０と、収容部２７を封止する蓋部材３８と、を備えている。
【００４２】
容器２０の一例は、図１（ｂ）に示すように、矩形平板状の第１の絶縁基板２０ａと、中央に大きな貫通孔を有する額縁平板状の第２の絶縁基板２０ｂと、を積層焼成して形成されている。第１の絶縁基板２０ａの表部と、第１の絶縁基板２０ａの表部に対して底部を積層固定された環状体の第２の絶縁基板２０ｂと、により圧電振動素子１０、及び感温部品３０を収容する収容部（キャビティー）２７が形成される。なお、第１の絶縁基板２０ａ、第２の絶縁基板２０ｂの角隅部の側壁には、キャスタレーションＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４が形成されている。
【００４３】
図２は、図１（ｂ）に示す容器２０に用いる第１の絶縁基板２０ａの表面の構成を示す概略平面図である。第１の絶縁基板２０ａの表面の長手方向（図中横方向）の一端部寄りには、圧電振動素子１０を搭載する一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂが、長手方向他方の端部寄りに感温部品３０を搭載する一対の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂが、夫々形成されている。図２（ｂ）は、第１の絶縁基板２０ａの裏面の構成を示す裏面図であり、裏面の４つの隅部に夫々実装端子２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）が形成されている。
なお、図１（ｂ）に示すように、第２の絶縁基板２０ｂは、中央部を中空とした環状体であり、環状囲繞部の上部周縁にシールリング（図示せず）が焼成された絶縁基板である。
【００４４】
第１の絶縁基板２０ａの絶縁体内部には、ビア電極（ビアホール（貫通孔）にビア電極ペーストを充填し、焼成形成した導体）が形成されている。図１に示す実施形態例を図２（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。第１の絶縁基板２０ａの肉厚内部には、裏面に形成された実装端子２２ａ、２２ｂ、及び２２ｃ、２２ｄと、表面に形成された圧電振動素子１０用の一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂ、及び感温部品３０用の一対の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂと、を夫々導通接続するビア電極２３ａ、２３ｂ、及び２４ａ、２４ｂが貫通形成されている。
【００４５】
つまり、実装端子２２ａ、２２ｂは、ビア電極２３ａ、２３ｂを経由して圧電振動素子搭載用の一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂと電気的及び熱的に導通し、実装端子２２ｃ、２２ｄは、ビア電極２４ａ、２４ｂを経由して感温部品搭載用の一対の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂと電気的及び熱的に導通している。
ここで、一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂに接続するビア電極２３ａ、２３ｂを第１の熱伝導部と称し、一対の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂに接続するビア電極２４ａ、２４ｂを第２の熱伝導部と称する。なお、図２（ａ）、（ｂ）に示す第１の絶縁基板２０ａと、図１（ｂ）に示す第２の絶縁基板２０ｂと、の角隅部の壁面にはキャスタレーションＣ１〜Ｃ４が形成されている。
【００４６】
図３は他の例に係る圧電デバイス１を構成する第１の絶縁基板２０ａ１の構成を示す図である。図３（ａ）は他の例に係る第１の絶縁基板２０ａ１の平面（表面）図であり、同図（ｂ）は裏面図である。図２に示した第１の絶縁基板２０ａと、図３に示した他の例に係る第１の絶縁基板２０ａ１との違いは、図３に示す絶縁基板２０ａ１では、キャスタレーションＣ１〜Ｃ４の外側面に金属膜が焼成されてキャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４となっている点である。更に、圧電振動素子用の第１の配線パターン２６ａ、２６ａと、感温部品３０用の第２の配線パターン２６ｂ、２６ｂとが、第１の絶縁基板２０ａ１の表面に形成されている点である。つまり、実装端子２２ａ〜２２ｄは、ビア電極２３ａ〜２３ｄを経由して第１、及び第２の電極パッド２８ａ、２８ｂ、及び２９ａ、２９ｂに導通接続すると共に、キャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４と、第１及び第２の配線パターン２６ａ、２６ｂとを経由して導通接続している点である。
つまり、実装端子２２ａ〜２２ｄから第１、及び第２の電極パッド２８ａ、２８ｂ、及び２９ａ、２９ｂへの熱の伝導経路としては、第１、及び第２の熱伝導部（ビア電極２３ａ、２３ｂ及び２４ａ、２４ｂ）を経由して伝導する経路と、キャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４を経て、第１、及び第２の配線パターン２６ａ、２６ｂを経由して伝導する経路とがある。
【００４７】
図４は他の例に係る圧電デバイス１を構成する第１の絶縁基板２０ａ２の構成を示す図である。図４（ａ）は他の例に係る第１の絶縁基板２０ａ２の表面図であり、同図（ｂ）は裏面図である。図４に示すキャスタレーションの側面には金属膜が焼成されてキャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４となっている。しかし、第１の絶縁基板２０ａ２の肉厚部内を貫通するビア電極は設けられていない。従って、実装端子２２ａ〜２２ｄと、第１、及び第２の電極パッド２８ａ、２８ｂ、及び２９ａ、２９ｂとの電気的導通、熱的な伝導は、実装端子２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）からキャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４と、第１、及び第２の配線パターン２６ａ、２６ｂとを経由して実現される。
【００４８】
容器２０の実装端子２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）、第１の熱伝導部（ビア電極）２３ａ、２３ｂと、第２の熱伝導部（ビア電極）２４ａ、２４ｂと、第１及び第２の配線パターン２６ａ、２６ｂに用いる金属材料としては、例えばタングステン材を例示することができる。第２の絶縁基板２０ｂの上面周縁に形成されるメタライズ部としてもタングステン材を用いることができる。
【００４９】
図１、図２に示した圧電デバイス１の構成例では、ビア電極（第１の熱伝導部）２３ａ、２３ｂと、ビア電極（第２の熱伝導部）２４ａ、２４ｂとを用いて、実装端子２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）と、圧電振動素子１０、感温部品３０との電気的導通と熱的伝導とを図っている。
容器２０に図３に示した第１の絶縁基板２０ａ１を用いる圧電デバイス１では、実装端子２２と、圧電振動素子１０、感温部品３０と間の電気的導通、熱的伝導は、第１の熱伝導部（ビア電極）２３ａ、２３ｂ、及び第２の熱伝導部（ビア電極）２４ａ、２４ｂと、を経由する経路と、キャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４と、第１、及び第２の配線パターン２６ａ、２６ｂと、を経由する経路とがある。しかし、電気的導通には、両者の経路が共に必要となるわけではなく、何れか一方でも十分であるが、圧電振動素子１０と感温部品３０との熱的平衡状態、即ち両者がほぼ同じ温度となる状態をつくるには、両者が共に必要となる場合がある。
尚、図３の場合、キャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４と、第１、及び第２の配線パターン２６ａ、２６ｂとが電気的な接続は確保しているので、第１、第２の熱伝導部としてビア電極２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂを採用しているが、電気的な接続は必ずしも必要とはせず、圧電振動素子搭載用の一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂ、並びに感温部品搭載用の一対の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂへ、夫々、実装端子２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄから速やかに熱を伝えるための熱的導通手段を設ければよく、即ち、容器を構成する絶縁材料よりも熱伝導性の高い任意の材料を選択し、ビアホール（貫通孔）の内部に熱伝導部材を充填し、熱伝導部として構成すればしてもよい。
また、容器２０に図４に示した第１の絶縁基板２０ａ２を用いる圧電デバイス１では、実装端子２２と、圧電振動素子１０、感温部品３０との電気的導通と熱的伝導は、キャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４と、第１及び第２の配線パターン２６ａ、２６ｂとを経由して導通、伝導が行われる。
【００５０】
図１の実施形態例に用いられる圧電振動素子１０には、例えばＡＴカット水晶振動素子がある。水晶等の圧電材料は三方晶系に属し、図５に示すように互いに直交する結晶軸Ｘ，Ｙ，Ｚを有する。Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸は、夫々電気軸機械、軸、光学軸と呼称される。ＡＴカット水晶基板１２は、ＸＺ面をＸ軸の回りに角度θだけ回転させた平面に沿って、水晶から切り出された平板である。ＡＴカット水晶基板１２の場合は、θは略３５°１５′である。なお、Ｙ軸及びＺ軸もＸ軸の周りにθ回転させて、夫々Ｙ’軸及びＺ’軸とする。従って、ＡＴカット水晶基板１２は、直交する結晶軸Ｘ，Ｙ’，Ｚ’を有する。ＡＴカット水晶基板１２は、厚み方向がＹ’軸であって、Ｙ’軸に直交するＸＺ’面（Ｘ軸及びＺ’軸を含む面）が主面であり、厚みすべり振動が主振動として励振される。
【００５１】
即ち、図１に示す圧電基板１２は、図５に示すようにＸ軸（電気軸）、Ｙ軸（機械軸）、Ｚ軸（光学軸）からなる直交座標系のＸ軸を中心として、Ｚ軸をＹ軸の−Ｙ方向へ傾けた軸をＺ’軸とし、Ｙ軸をＺ軸の＋Ｚ方向へ傾けた軸をＹ’軸とし、Ｘ軸とＺ’軸に平行な面で構成され、Ｙ’軸に平行な方向を厚みとするＡＴカット水晶基板からなる。
【００５２】
ＡＴカット水晶基板の外形形状は、一般的にＸ軸方向を長手方向とする矩形状であり、共振周波数はＹ’軸方向の厚さに依存する。周波数が高く、Ｘ辺比（Ｘ／ｔ、ＸはＸ軸方向の長さ、ｔは厚さ）、又はＺ辺比（Ｚ／ｔ、ＺはＺ’軸方向の長さ）が大きい場合には、平板形状の水晶基板１２が用いられる。また、周波数が低く、Ｘ辺比（Ｘ／ｔ）、又はＺ辺比（Ｚ／ｔ）が小さい場合には、メサ型水晶基板（周辺部に比べ中央部を厚くした水晶基板）１２が用いられる。図６はメサ型水晶振動素子の一例であり、同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）はＱ−Ｑ断面図である。
メサ型水晶基板１２は、その中央に位置し主たる振動領域となる励振部１３と、励振部１３より薄肉で励振部１３の周縁に沿って形成された従たる振動領域となる周辺部１５と、を有している。つまり、振動領域は、励振部１３と、周辺部１５の一部とに跨っている。図６に示す例では圧電基板１２の長手方向には２段の段差があり、短手方向には図６（ｂ）に示すように１段の段差が形成されたメサ型圧電基板を用いた圧電振動素子１０の例である。
【００５３】
水晶基板１２の励振部１３の表裏に励振電極１４ａ、１４ｂを形成し、励振電極１４ａ、１４ｂの夫々から、水晶基板１２の端部に設けた端子電極１８ａ、１８ｂに向かって延びるリード電極１６ａ、１６ｂを形成する。
励振電極１４ａ、１４ｂに交番電圧を印加すると、水晶振動素子１０は固有の振動周波数（共振周波数）で励振される。
また、図１に示す圧電デバイス１に用いる感温部品３０は、温度変化に応じて物理量、例えば電気抵抗が変わるサーミスタ等を用いる。サーミスタ３０の電気抵抗を外部回路で検出し、サーミスタ３０の検知する温度が測定できる。
【００５４】
本発明に係る圧電デバイス１の特徴は、圧電振動素子１０の温度と、感温部品３０の検出する温度とがほぼ等しくなるように、圧電振動素子１０、感温部品３０の熱容量を考慮し、第１の熱伝導部（ビア電極）２３ａ、２３ｂと、第２の熱伝導部（ビア電極）２４ａ、２４ｂとを適切に設定することである。つまり、実装端子２２ａ、２２ｂと一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂとを接続する第１の熱伝導部（ビア電極）２３ａ、２３ｂの熱伝導率、長さ及び太さ、と、実装端子２２ａ、２２ｃと一対の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂとを接続する第２の熱伝導部（ビア電極）２４ａ、２４ｂの熱伝導率、長さ及び太さと、を圧電振動素子１０の温度と感温部品３０の温度とがほぼ等しくなるように、即ち両者の熱的平衡状態が素早く達成されるように、上記部材の種類、寸法形状を適切に設定することである。
【００５５】
図７（ａ）は、圧電デバイス１の熱の主伝導経路を示す断面図であり、同図（ｂ）は圧電デバイス１に使用される部材の熱伝導率を示す表である。圧電デバイス１を包む雰囲気内の空気の熱伝導率は極めて小さい。また、容器２０を主に構成するセラミック材（Ａｌ2Ｏ3）の熱伝導率は、例えば第１、第２の熱伝導部（ビア電極２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ）や、図３、４に示す第１、第２の配線パターン２６ａ、２６ｂに用いるタングステン（Ｗ）の熱伝導率に比べて１／１０程度である。従って、主回路基板（マザーボード）の各種の増幅器等から生じる熱の大部分は、実装端子２２からビア電極を経由して、圧電振動素子１０と感温部品３０とに伝導する。また、図３、図４に示す第１の絶縁基板２０ａ１、２０ａ２を用いる圧電デバイスでは、キャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４と、第１、及び第２の配線パターンとを経由して熱が伝導する。
【００５６】
圧電振動素子１０の温度上昇に関与する経路としては、主回路基板（マザーボード）の増幅器等から発生した熱が実装端子２２ａ、２２ｂに伝達し、ビア電極２３ａ、２３ｂを経由して一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂ、導電性接着剤３５を介して圧電振動素子１０の端子電極１８ｂ、１８ａ、リード電極１６ｂ、１６ａを経て励振電極１４ｂ、１４ａに伝わり、圧電基板１２の温度を上昇させる。
また、感温部品３０の温度上昇に関与する経路としては、主回路基板の熱が実装端子２２ｃ、２２ｄに伝達し、ビア電極２４ａ、２４ｂを経由して一対の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂに達し、半田層を経て感温部品３０に伝導して、感温部品３０の温度を上昇させる。
しかし、圧電振動素子１０、感温部品３０夫々に同じ熱量が伝導したとしても、両者の熱容量により温度上昇に差が生じるので、両者の熱容量を考慮して夫々に流れ込む熱量を設定するようにする。
【００５７】
容器２０の形状寸法と、第１、及び第２の熱伝導部や第１、及び第２の配線パターンのメタライズ材を設定した後は、圧電振動素子１０、感温部品３０の夫々の熱容量に応じて実装端子２２から所要の熱が流れるように、第１の絶縁基板２０ａのビア電極２３ａ、２３ｂの径φ１と、ビア電極２４ａ、２４ｂの径φ２と、を圧電振動素子１０、感温部品３０の温度が夫々ほぼ等しくなるように設定する。
図１の圧電デバイス１の構造では、第１の熱伝導部（２３ａ、２３ｂ）と、第２の熱伝導部（２４ａ、２４ｂ）の長さが等しいので、圧電振動素子１０、感温部品３０の夫々の熱容量を考慮して、第１の熱伝導部（２３ａ、２３ｂ）の径φ１と、第２の熱伝導部（２４ａ、２４ｂ）の径φ２と、を設定する。
【００５８】
図１の実施形態例に示すように圧電デバイスを構成すると、実装端子２２と一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂとを導通接続する第１の熱伝導部２３ａ、２３ｂの長さと、実装端子２２と一対の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂとを導通接続する第２の熱伝導部２４ａ、２４ｂの長さと、を同等にすることができ、圧電振動素子１０の温度と、感温部品３０の検出する温度との温度差を縮小することが可能となる。また圧電振動素子１０と感温部品３０とを、外部回路と接続して動作させることにより良好な周波数温度特性が得られ、また優れた周波数ドリフト特性（短期安定度）を有する温度補償型圧電発振器が実現できるという効果がある
また、第１、第２の熱伝導部を経由するため、実装端子から伝わる熱の流れ（熱伝導）の速度は速く、極めて短い時間で圧電振動素子１０の温度と、感温部品３０の検出する温度との温度差を縮小できるという効果がある。
また、圧電基板１２としてＡＴカット水晶基板を用いることにより、圧電デバイスの周波数温度特性は優れた３次特性となり、長く積み上げられた温度補償技術が活用されるために、良好な周波数温度特性が得られる。また、ＡＴカット水晶基板のエッチング手法も長い経験があり、歩留まりもよく、高周波で小型の圧電基板が量産できるため、圧電デバイスのコストを低減できるという利点がある。
【００５９】
図８は、図３に示した第１の絶縁基板２０ａ１を用いた第２の実施形態例である圧電デバイス２の縦断面図と、その図に重ねて熱の伝導経路を白抜き矢印で示した図である。図１の圧電デバイス１と異なる点は、図３に示すように、伝導経路としてキャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４と、第１、及び第２の配線パターン２６ａ、２６ｂと、を併用した点である。つまり、第１、及び第２の熱伝導部とは別に、実装端子２２からキャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４と、第１及び第２の配線パターン２６ａ、２６ｂと、を夫々経由して、圧電振動素子１０、感温部品３０へ伝導される熱量も考慮する必要がある。キャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４の形状は、夫々対称であり、第１及び第２の配線パターン２６ａ、２６ｂも対称に構成してあるので、圧電振動素子１０、感温部品３０の夫々の熱容量を考慮して、圧電振動素子１０、感温部品３０の夫々の温度がほぼ同一温度になるように、第１の及び第２の配線パターン２６ａ、２６ｂの夫々の幅Ｗ１、Ｗ２を適切に設定する。
【００６０】
図３に示すような第１の絶縁基板２０ａ１を用いて圧電デバイスを構成すると、実装端子２２と一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂとを導通接続する第１の熱伝導部、及び第１の配線パターン２６ａの長さと、実装端子２２と第２の電極パッド２９ａ、２９ｂとを導通接続する第２の熱伝導部、及び第２の配線パターン２６ｂの長さと、を同じとすることができ、圧電振動素子の温度と、感温部品の検出する温度との温度差を縮小することが可能となる。そのため、短い時間で圧電振動素子１０の温度と、感温部品３０の検出する温度との温度差を縮小することが可能となり、外部回路と接続されて優れた周波数ドリフト特性（短期安定度）を有する温度補償型圧電発振器が実現できるので、ＧＰＳ等の性能を改善できるという効果がある。
また、図８に示す実施形態例の圧電デバイス２のように、第１、第２の熱伝導部の少なくとも何れか一方をキャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４内に設けることにより、実装端子２２から伝わる熱の流れ（熱伝導）の速度は速く、極めて短い時間で圧電振動素子１０の温度と、感温部品３０の検出する温度との温度差を縮小できるという効果がある。
実装端子２２から伝わる熱の流れ（熱伝導）は、基板内に設けた熱伝導部と、容器の側面に設けたキャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４とを経由するため、熱伝導の速度が速く、極めて短い時間で圧電振動素子の検出する温度と、感温部品検出する温度との温度差を縮小できるという効果がある。
【００６１】
図９（ａ）は、第３の実施形態例の圧電デバイス３の構成を示す断面図であり、同図（ｂ）は第１の絶縁基板２０ａ３の表面図であり、同図（ｃ）は第１の絶縁基板２０ａ３の裏面図である。図１に示す圧電デバイス１では、圧電振動素子１０と接続する実装端子２２ａ、２２ｂ、及び２２ｃ、２２ｄは、第１の絶縁基板２０ａ３の各短辺寄りに夫々配置されているが、図９に示す実施形態例の圧電デバイス３では、圧電振動素子用の実装端子２２ａ、２２ｃが、第１の絶縁基板２０ａ３の底部（裏面）に対角状に配置されており、感温部品３０用の実装端子２２ｂ、２２ｄも第１の絶縁基板２０３の底部に対角状に配置されている点が異なる。
図９（ｂ）の表面図に示すように、実装端子２２ａ、２２ｃはビア電極２３ａ、２３ｂを経て中継パッド４０ａ、４０ｃに接続し、第１の配線パターン２６ａ、２６ａを経由して一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂに電気的及び熱的に導通接続されている。また、実装端子２２ｂ、２２ｄは、ビア電極２４ｂ、２４ａを経て中継パッド４０ｂ、４０ｄに接続し、第２の配線パターン２６ｂ、２６ｂを経由して一対の第の電極パッド２９ｂ、２９ａに電気的及び熱的に導通接続されている。
【００６２】
図１に示す実施形態の圧電デバイス１では、実装端子２２ａ（２２ｂ）は、ビア電極２３ａ（２３ｂ）、一対の第１の電極パッド２８ａ（２８ｂ）を経由して圧電振動素子１０に接続している。更に、実装端子２２ｃ（２２ｄ）は、ビア電極２４ａ（２４ｂ）、一対の第２の電極パッド２９ｂ（２９ａ）を経由して感温部品３０に接続している。
これに対し、図９に示す実施形態の圧電デバイス３では、実装端子２２ａ（２２ｃ）は、第１の絶縁基板２０ａ３を貫通するビア電極２３ａ（２３ｂ）と、中継パッド４０ａ（４０ｃ）と、第１の配線パターン２６ａ（２６ａ）とを経由して一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂに電気的及び熱的に導通接続されている。また、実装端子２２ｂ（２２ｄ）は、第１の絶縁基板２０ａ３を貫通するビア電極２４ｂ（２４ａ）と、中継パッド４０ｂ（４０ｄ）と、第２の配線パターン２６ｂ（２６ｂ）とを経由して一対の第２の電極パッド２９ｂ、２９ａに電気的及び熱的に導通接続されている。
更に、圧電デバイス３では、実装端子２２ａ、２２ｃは、キャスタレーション電極Ｃｅ１、Ｃｅ３と、第１の配線パターン２６ａ、２６ａと、中継パッド４０ａ、４０ｃと、を夫々経由して一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂに電気的及び熱的に導通接続されている。更に、実装端子２２ｂ、２２ｄは、キャスタレーション電極Ｃｅ２、Ｃｅ４と、第２の配線パッド２６ｂ、２６ｂと、中継パッド４０ｂ、４０ｄと、を夫々経由して一対の第２の電極パッド２９ｂ、２９ａに電気的及び熱的に導通接続されている。
つまり、実装端子２２から圧電振動素子１０、感温部品３０へ伝導する熱の経路は、第１、及び第２の熱伝導部を経る経路と、キャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４を経る経路との複数の経路がある。
【００６３】
図１０は、第４の実施形態例の圧電デバイス４の構成を示す断面図である。圧電デバイス４が、図１に示す第２の実施形態例の圧電デバイス２と異なる点は、第１の絶縁基板２０ａ４と第２の絶縁基板２０ｂ４との夫々の肉厚内部で貫通するビア電極２５（第３の熱伝導部材）を設けている点である。図１０に示すように、ビア電極２５の一方の端部と実装端子２２ｃ（接地用）とを導通接続し、且つ他方の端部とシームリング（図示せず）とを導通接続することにより、シームリングに抵抗溶接される蓋部材３８は、実装端子２２ｃを介して接地されることになる。また、感温部品３０の一方の端子電極は接地して用いる場合が多く、実装端子２２ｃと第２の電極パッド２９ｂとは、ビア電極２４ａにより導通接続され、実装端子２２ｃを接地することにより、感温部品３０の一方の端子電極は接地される。蓋部材３８がビア電極２５により、接地されることにより圧電デバイス４からの高周波雑音の放射を防止できる。
【００６４】
圧電デバイス（感温部品内蔵の振動子）において、感温部品（サーミスタ）３０と蓋部材３８とを接続する利点は、次の通りである。即ち、蓋部材３８と圧電振動素子１０とは、近接しているので温度分布的に近い温度となる。そこで、実装端子２２ｃと感温部品３０とを第２の熱伝導部（ビア電極２４ａ）で導通接続し、装端子２２ｃと蓋部材３８とを第３の熱伝導部材（ビア電極２５）で導通接続することにより、圧電振動素子１０の温度と感温部品３０との温度差が小さくなることが期待できる。つまり、圧電振動素子１０と、感温部品３０とは、短い時間で熱的平衡状態に近づくことが推測される。更に感温部品３０の一方の端子電極が接続する実装端子を接地すると、主回路基板からの熱は接地の実装端子から多く伝導されるので、この実装端子を経由して感温部品３０と蓋部材３８に熱が伝導し熱的平衡状態が早まる。また、蓋部材３８を接地することによりシールド効果も同時に得られる。感温部品（サーミスタ）３０用に２つの実装端子と、圧電振動素子１０用に２つの実装端子の計４つの実装端子２２で、感温部品３０に一方の端子に繋がる実装端子２２ｃを接地すればよく、接地用の独立の実装端子を設けなくてもよい。
【００６５】
図１０に示す第４の実施形態例の圧電デバイス４のように、容器２０の絶縁体内部を貫通する第３の熱伝導部材（ビア電極２５）を用いると、実装端子２２と蓋部材３８との熱伝導の速度が速くなり、実装端子２２と接続する感温部品３０の温度と、蓋部材３８に近接して配置された圧電振動素子１０の温度との温度差を極めて短時間で縮小できるという効果がある。そのため、良好な周波数温度特性が得られると共に、周波数ドリフト特性（短期安定度）を短い時間で安定化させることが実現できるという効果がある。
【００６６】
図１１は、第５の実施形態例の圧電デバイス５の構成を示す図であり、同図（ａ）は蓋部材３８を省略した平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図であり、同図（ｃ）は底面図である。圧電デバイス５の構成が図１に示す圧電デバイス１の構成と異なる点は、圧電振動素子１０と感温部品３０との位置関係である。つまり、感温部品３０用の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂと、圧電振動素子１０用の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂとは、容器２０長辺方向（図中横方向）の一方の端部寄りに、第２の電極パッド２９ａ、２９ｂ、第１の電極パッド２８ａ、２８ｂの順に互いに近接されて併置されている点である。
つまり、圧電振動素子１０への熱の伝導は、実装端子２２ｃ（２２ｄ）からビア電極２３ｂ（２３ａ）と、第１の配線パターン２６ａ（２６ａ）とを経由して一対の第１の電極パッド２８ｂ（２８ａ）へ伝わる。感温部品３０への熱の伝導は、実装端子２２ｂ（２２ａ）からビア電極２４ｂ（２４ａ）を経由して第２の電極パッド２９ｂ（２９ａ）へ伝達する。第１、及び第２の電極パッド２８ａ、２８ｂ、及び２９ａ、２９ｂと、が近接配置されているので、圧電振動素子１０と感温部品３０とは、同じ状態の熱分布下にあるので、両者の間の温度差が、ほぼ無くなることが推測される。
なお、図１０に示す圧電デバイス４と同様に、実装端子２２ｃと蓋部材とを導通接続する第３の熱伝導部材（ビア電極２５）を設けると、両者の温度分布の状態が改良されると共にシールド効果もある。
【００６７】
図１２（ａ）、（ｂ）は夫々圧電デバイス５用の第１の絶縁基板の表部の配線パターンの一例である。図１２（ａ）は、圧電デバイス５用の第１の絶縁基板２０ａ５の表面図であり、裏面の実装端子２２は、図１１（ｃ）のように配置される。つまり、圧電振動素子１０用の一対の実装端子２２ｃ、２２ｄと、温感部品３０用の一対の実装端子２２ａ、２２ｂとが、夫々第１の絶縁基板２０ａ５の底部の短辺に沿って角隅部に併置された一例である。図１２（ａ）の例では実装端子２２ｃ、２２ｄは、ビア電極２３ｂ、２３ａと、第１の配線パターン２６ａ、２６ａとを経由して一対の第１の電極パッド２８ｂ、２８ａに導通接続している。また、実装端子２２ｂ、２２ａは、ビア電極２４ｂ、２４ａを経由して一対の第２の電極パッド２９ｂ、２９ａに導通接続している。
図１２（ｂ）は、圧電デバイス５用の変形例の第１の絶縁基板２０ａ５’の表部の配線パターンである。圧電振動素子１０用の一対の実装端子、及び温感部品３０用の一対の実装端子を、夫々容器２０の底部に対角状に配置する場合の一例である。
【００６８】
図１３は、第６の実施形態の圧電デバイス６の構成を示す図であり、同図（ａ）は蓋部材を省略した平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図であり、同図（ｃ）は底面図である。図１に示す圧電デバイス１と異なる点は、圧電デバイス６の容器２０の構造である。圧電デバイス６の容器２０は、第１の絶縁基板２０ａ６と、第２の絶縁基板２０ｂ６と、第３の絶縁基板２０ｃと、を積層焼成した容器（パッケージ本体）である。第１の絶縁基板２０ａ６の表面には、感温部品３０用の一対の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂと、第２の配線パターン２６ｂとが形成され、裏面には実装端子２２（２２ａ〜２２ｄ）が角隅部に形成されている。更に、第１の絶縁基板２０ａ６の肉厚内部にはビア電極２３ａ、２３ｂ（第１の熱伝導部）と、ビア電極２４ａ、２４ｂ（第２の熱伝導部）が形成されている。実装端子２２ａ、２２ｂはビア電極２３ａ、２３ｂと導通接続し、実装端子２２ｃ、２２ｄはビア電極２４ｂ、２４ａと、第２の配線パターン２６ｂ、２６ｂと、を経由して、第２の電極パッド２９ａ、２９ｂに電気的及び熱的に導通接続している。
【００６９】
更に、圧電デバイス６の容器２０の第２の絶縁基板２０ｂ６は、中央に空間部を有する環状体の平板であり、第１の絶縁基板２０ａ６の表面に対して底部を積層固定されている。第２の絶縁基板２０ｂ６の表面の端部寄りには圧電振動素子１０用の一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂが短辺方向に沿って併置されている。そして、肉厚内部は一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂと、第１の絶縁基板２０ａ６内部のビア電極２３ａ、２３ｂとを導通接続するビア電極２３ｃ、２３ｄ（第１の熱伝導部）が形成されている。第１の絶縁基板２０ａ６の表部と第２の絶縁基板２０ｂ６の空間部で形成される第２の収容部２７ｂに感温部品３０が収容される。第３の絶縁基板２０ｃは額縁状の環状体であり、第２の絶縁基板２０ｂ６の表部に対して底部を積層固定されている。第２の絶縁基板２０ｂ６の表部と、第３の絶縁基板２０ｃの中空部とで構成する第１の収容部２７ａに圧電振動素子１０を収容する。第３の絶縁基板２０ｃの上部（表面）周縁にはタングステン（Ｗ）等のシームリング（図示せず）が焼成されており、蓋部材３８が抵抗溶接されて第１の収容部２７ａは気密封止される。
【００７０】
図１４（ａ）は、第７の実施形態例の圧電デバイス７の構成を示す断面図であり、同図（ｂ）は、容器２０の第１の絶縁基板２０ａ７の平面図であり、同図（ｃ）は、（ｂ）のＱ−Ｑ断面図である。圧電デバイス７の構成が図１に示す圧電デバイス１の構成と異なる点は、図１に示す第２の絶縁基板２０ｂを用いずに、図１４に示すように、第１の絶縁基板２０ａ７の表面の周縁部に厚肉環状のシールリング４２を焼成した点である。第１の絶縁基板２０ａ７の表面と、厚肉環状のシールリング４２とで収容部２７を構成している。シールリング４２の上部にコバール等の蓋部材３８をシーム溶接することにより、収容部２７を気密封止することができる。圧電デバイス７の方が圧電デバイス１より低背化が可能となる。
【００７１】
図１５は、第８の実施形態の圧電デバイス８を用いるデジタル携帯電話１００の構成を示す概略ブロック図である。圧電デバイス８は、既に図１で説明した容器２０を用い、収容部２７に音叉型水晶振動素子５０と感温部品３０とを、併置して収容し、蓋部材３８で収容部２７を真空・密封した圧電デバイスである。
図１５に示すデジタル携帯電話１００で音声を送信する場合、使用者が自分の音声をマイクロフォンに入力すると、信号はパルス幅変調・符号化の回路と変調器／復調器の回路を経てトランスミッター、アンテナスイッチを介しアンテナから送信される。一方、他者から送信された信号は、アンテナで受信され、アンテナスイッチ、受信フィルター＋アンプ回路等を経て、レシーバー回路に入り、このレシーバー回路から変調器／ 復調器回路に入力される。そして、復調器回路で復調された信号がパルス幅変調・符号化回路を経てスピーカーから音声として出力されるように構成されている。アンテナスイッチや変調器／ 復調器ブ回路等を制御するためにコントローラーが設けられている。
【００７２】
このコントローラーは、上述の機能の他に表示部であるＬＣＤや、数字等の入力部であるキー、さらにＲＡＭやＲＯＭ等も制御するため、用いられる音叉型水晶振動子の周波数は、高精度、高安定度であることが求められる。この要求に応えるべく、感温部品３０と音叉型水晶振動素子１０とを、容器２０に収容した圧電振動子が、図１６に示す圧電デバイス８である。
つまり、第８の実施形態例の圧電デバイス８と、図１に示す圧電デバイス１との異なる点は、圧電デバイス１では、圧電振動素子１０は厚みすべり振動素子を用いているが、圧電デバイス８では屈曲振動をする音叉型水晶振動素子を用いている点が異なる。高周波の基準周波数が必要とされる場合は、圧電デバイス１が適し、低周波の基準周波数が要求される場合は圧電デバイス８が適している。
圧電振動素子１０に音叉型水晶振動素子を用いることにより、高周波を分周することなく所望の低周波得られるという利点がある。また、圧電デバイス８を用いて電極機器を製作すると、高安定で短期安定度の優れた基準周波数源が容易に構成できるという効果がある。
【００７３】
音叉型圧電振動素子について簡単に説明する。図１７（ａ）は、音叉型圧電振動素子５０の平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）のＰ−Ｐ断面図である。圧電基板５２は、フォトリソグラフィ技術とエッチング手法を用いて形成される。図１７（ａ）に示すように、音叉型圧電振動素子５０は、互いに並行（平行）して直線状に延びる細幅帯状の複数の振動腕５５ａ、５５ｂと、各振動腕５５ａ、５５ｂの一方の端部（基端部）間を連接する基部５４と、各振動腕５５ａ、５５ｂの振動中心線に沿った表面及び裏面に夫々形成された溝部５７ａ、５７ｂ、５８ａ、５８ｂと、を備えている。
【００７４】
図１７（ｂ）は、（ａ）のＰ−Ｐ断面図であり、各振動腕５５ａ、５５ｂに夫々形成された励振電極６０、６２、６４、６６の配置を示す断面図である。励振電極６０、６４は、各溝部５７ａ（５７ｂ）、５８ａ（８ｂ）の表面、及び側面に形成され、励振電極６２、６６は各振動腕５５ａ、５５ｂの夫々両側面に形成されている。励振電極６０、６６と、励振電極６２、６４とは、互いに異符号の電圧が基部５４の電極パッド（図示せず）を介して印加されるように構成されている。つまり、励振電極６０、６６に＋電圧が印加されるとき、励振電極６２、６４には−電圧が印加され、図１７（ｂ）の矢印で示すような電界が生じ、圧電振動素子５０の重心を通る中心線に対し対称な音叉振動（屈曲振動）が励振される。
なお、溝部５７ａ（５７ｂ）、５８ａ（５８ｂ）を形成することにより、電界強度が強まり、音叉振動をより効率的に励振することができる。即ち、圧電振動素子のＣＩ（クリスタルインピーダンス）を小さくすることができる。
【００７５】
図１８は、第９の実施形態例の圧電デバイス９の構成を示す図である。図１８（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図である。圧電デバイス９が、図１に示す圧電デバイス１と異なる点は、第１の絶縁基板２０ａ８の表面と、第２の絶縁基板２０ｂ８の環状体の空間部とで形成される収容部２７に、厚みすべり振動の圧電振動素子１０ａと、屈曲振動の音叉型圧電振動素子１０ｂと、を併置して収容した点である。２つの圧電振動素子１０ａ、１０ｂを併置したので、第１の電極パッド２８ａ〜２８ｄは４個必要となり、これに対応するビア電極も４つ必要となる。また、ビア電極の個数が増えるのに応じ、実装端子の数も多くなる。
圧電デバイス９は、低周波と高周波の２つの基準周波数を必要とする電子機器には有用であり、１つの感温部品３０で２つの高精度の周波数を得ることができる。
圧電デバイス９を用いると、外部回路を用いることにより、高周波と低周波の２つの圧電発振器が温度補償され、高安定で短期安定度の２つの優れた基準周波数が得られるという効果がある。
【００７６】
［変形例］
図１９、図２０は、図１４に示す第７の実施形態の変形例の構成を示す断面図である。図１９は、図１４に示すシールリング４２の厚さを通常の厚さに焼成し、プレス機械を用いてバスタブ状（凸状）に加工した蓋部材３８で、圧電振動素子１０、感温部品３０を気密封止している。また第1の絶縁基板２０ａ７の上面周縁に低融点ガラスを塗布してバスタブ状（凸状）の蓋部材を密封してもよい。このとき、封止工程を不活性ガス中、又は真空中で行うことにより、内部を不活性ガス、又は真空とすることができる。
図２０は、箱状に加工した蓋部材３８を用いて、圧電振動素子１０、感温部品３０を気密封止した圧電デバイス７の例である。蓋部材３８はセラミック材を用いて形成したものでもよいし、ガラス製、金属製でもよい。ただ金属製以外の材料を用いて蓋部材を形成する場合は内部をメタライズ加工を施しておくと、熱の伝導も改善されるし、シールド効果になる。
図２１は、図１３に示す第６の実施形態の変形例の構成を示す断面図である。実装端子２２ｃと蓋部材３８とは、第３の熱伝導部材２５により、またキャスタレーション電極Ｃｅにより電気的に熱的に導通接続されている。
【符号の説明】
【００７７】
１、２、３、４、５、６、７、８、９…圧電デバイス、１０、１０ａ、１０ｂ…圧電振動素子、１２…圧電基板、１３…励振部、１４ａ、１４ｂ…励振電極、１５…周辺部、１６ａ、１６ｂ…リード電極、１８ａ、１８ｂ…端子電極、２０…容器、２０ａ、２０ａ１、２０ａ２、２０ａ３、２０ａ４、２０ａ５、２０ａ６、２０ａ７、２０ａ８…第１の絶縁基板、２０ｂ、２０ｂ３、２０ｂ４、２０ｂ５、２０ｂ６、２０ｂ８…第２の絶縁基板、２０ｃ…第３の絶縁基板、２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ…実装端子、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ…第１の熱伝導部（ビア電極）、２４ａ、２４ｂ…第２の熱伝導部（ビア電極）、２５…第３の熱伝導部材（ビア電極）、２６ａ…第１の配線パターン、２６ｂ…第２の配線パターン、２７…収容部、２７ａ…第１の収容部、２７ｂ…第２の収容部、２８ａ、２８ｂ…第１の電極パッド、２９ａ、２９ｂ…第２の電極パッド、３０…感温部品、３５…導電性接着剤、３８…蓋部材、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ…中継パッド、４２…シールリング、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４…キャスタレーション、Ｃｅ１、Ｃｅ２、Ｃｅ３、Ｃｅ４…キャスタレーション電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感温部品と圧電振動素子とを備えた圧電デバイスに関する。本圧電デバイスと、主回路基板（マザーボード）上に共に搭載されるＩＣ部品とにより、精度のよい温度補償型圧電発振器が構成され、また、この圧電デバイスを用いた圧電モジュール、及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１乃至４には、携帯電話等の無線通信機器に用いられる温度補償型圧電発振器が開示されている。特許文献４には、温度補償回路として温度に関する四次成分以上の回路を用いて、電源投入後の周波数ドリフトを小さくした温度補償型圧電発振器が開示されている。これに使用されるＩＣ部品は、温度を感知する温度センサーと、圧電振動素子の温度変化による周波数変動を補償するための温度補償回路と、可変容量素子と、増幅回路等を有しており、圧電振動素子を高精度に温度補償できると開示されている。また、実装端子、素子搭載パッド、ＩＣ搭載パッドは、容器（パッケージ）の絶縁基板内部に設けられたビア電極（貫通孔（ビアホール）にビア電極ペーストを充填した導体）、及び絶縁基板の層間に配置された配線パターン等により電気的接続されている。
【０００３】
特許文献５には、絶縁容器の隅部に設けたキャスタレーションに金属膜等を焼成し、この導電膜（キャスタレーション電極）を、実装端子と素子搭載パッドとの電気的導通の手段とした例が開示されている。なお、絶縁容器の４つの角部に上下方向に伸長するキャスタレーションは、多数の容器がマトリクス状に形成された積層マザーウェーハから、個別の容器に小割切断する際に用いられる。
容器の内部に形成したビア電極の一方の端部を蓋部材（リッド）に接続し、他方の端部を接地用実装端子に接続することにより、電磁気的なシールド効果が得られる。また、容器の層間に焼成した配線パターンとキャスタレーション電極とを接続することにより、実装端子と配線パターンとを電気的に導通することができる。キャスタレーション電極同志を層間に焼成した配線パターンにより導通した例も開示されている。配線パターン等の電極材料にはタングステン等が用いられる。
【０００４】
ところで、上記の温度補償型圧電発振器では、パッケージ内の圧電振動素子の温度と、絶縁容器の外部に設けたＩＣ部品に内蔵する温度センサーが検出する温度との間に僅かに温度差が生じる。両者間に温度差があると、誤差のある温度に基づいて圧電振動子の周波数温度特性を補償することになり、高精度の温度補償ができず、周波数ドリフトが生じるという問題があった。そこで、このような不具合に対処するために、圧電振動素子が搭載されている絶縁基板の温度を精度よく測定する試みがなされてきた。
【０００５】
特許文献６〜特許文献８には、温度検出精度の向上と、小型化を図るために、容器の上部のキャビティー内に圧電振動素子を収容し、反対側の下部のキャビティー内に発振回路、温度補償回路等を収容した構造の表面実装型圧電発振器が開示されている。特許文献６には、圧電振動素子を接続するパッドの近傍に温度センサーを配置し、圧電振動素子の温度と温度センサーにより検出される温度との温度差を小さくすることにより、周波数温度特性、周波数ドリフト特性を安定化できると開示されている。しかし、圧電振動素子搭載用のパッドに接続されたＩＣ部品の端子は、発振回路の増幅器の近傍に配置されているので、増幅器の動作に伴い発熱する。その結果、ＩＣ部品に内蔵する温度センサーを圧電振動素子側に近接させてもＩＣ部品の発熱温度を検出する虞があり、周波数ドリフト特性を劣化させるという課題がある。
【０００６】
次に、特許文献７には、容器の上部のキャビティーに圧電振動素子と、発振回路、温度センサーを備えた第１のＩＣ部品とを収容すると共に、下部のキャビティーに温度補償回路を備えた第２のＩＣ部品を収容することにより、圧電振動素子と、温度センサーとを同じ温度環境下に配置でき、周波数温度特性、周波数ドリフト特性を安定化できると開示されている。しかし、ＩＣ部品を二分して、温度センサー付きの第１のＩＣ部品を圧電振動素子と同じキャビティーに収容する構造は、コスト高となって実現性が低く、また発振器全体の小型化に逆行するという課題がある。
また、特許文献８には、容器の上部の凹部に圧電振動素子を片持ち支持状態で収容し、下部の凹部にＩＣ部品を収容し、ＩＣ部品の温度センサー端子を上部凹部に設けた枕部材と接続することにより、圧電振動素子の温度と、温度センサーの検出温度との温度差を縮小して、周波数温度特性、周波数ドリフト特性を安定化できると開示されている。
【０００７】
しかし、特許文献６〜特許文献８に開示された何れの構造も、セラミック基板に圧電振動素子を搭載する構成であるため、導電性接着剤を介して圧電振動素子と接続されたセラミック基板の温度を測定すれば、圧電振動素子の温度を正確に検出できると推測されている。しかし、実際には周波数ドリフト特性を改善する効果は、十分ではなかった。このように、圧電振動素子と離れて温度センサーを内蔵するＩＣ部品を配置した従来の表面実装型圧電発振器では、圧電振動素子の温度を正確に検出することはできず、安定した周波数温度特性が得られない。また起動時の周波数ドリフト特性の改善も不十分であるという問題があった。
【０００８】
特許文献９には、圧電振動子の容器の主面に、ＩＣチップを接着した表面実装型圧電発振器が開示されている。ＩＣチップは温度センサーを内蔵し、圧電振動素子は容器内に収容されている。圧電振動素子は温度変化によってその周波数が変動し、温度センサーは温度変化によって出力信号が変化する。ＩＣチップに内蔵される発振回路と、圧電振動素子とによって圧電発振器が構成され、ＩＣチップに内蔵される温度補償回路で圧電発振器の周波数が補償される。つまり、温度補償発振回路は、温度センサーからの出力信号に基づいて温度補償用の電圧信号を出力し、それを可変容量素子に印加することにより可変容量素子の容量を変化させて、周波数を補償する。温度の変化により圧電振動素子の振動周波数が変動するが、温度センサーの出力信号により温度補償発振回路が動作し、周波数の変化分を補償する。ＩＣチップを圧電振動子の容器に固定することで、両者の位置を近接させ、温度差を縮小できると記述されている。温度センサーはＩＣチップの表層部に形成されおり、発振器をこのような構成にすることにより周波数温度特性、周波数ドリフト特性を安定化できると開示されている。
【０００９】
最近、携帯電話の主回路基板に関し、集積化、チップセット化等の技術革新が進み、部品の小型・低背化、少数化の傾向は目覚ましい。即ち、前述の特許文献１乃至９に記載されているような温度補償型圧電発振器は必ずしも必要とされず、主回路基板（マザーボード）上に搭載されるＩＣ部品に温度補償回路を付加する傾向がある。しかし、基準周波数源には、圧電振動子を用い、圧電振動子と前記のようなＩＣ部品（チップセット）と組合せることにより、圧電振動子の温度補償を実現するという試みがなされている。
【００１０】
しかし、主回路基板に搭載された圧電振動子の温度と、圧電振動子の温度を検出する温度センサーの出力温度との間に温度差があることが問題になっている。これは回路基板上に圧電振動子、温度センサー、及び熱源を配置し、回路基板上の温度分布をシミュレーションによって求めることにより明らかとなった。圧電振動子と温度センサーとの僅かの温度差は、携帯電話に搭載されているＧＰＳの位置測定精度に影響する。ＧＰＳは基準周波数の短期安定度が極めて重要な要素となるからである。
【００１１】
特許文献１０には、底板及び枠壁からなる凹部を有する矩形状の容器と、容器に収容された水晶振動素子と、容器の開口部に接合された金属カバーと、水晶振動素子の温度検出用で容器の長手方向の一端側に付着させたサーミスタと、を備えた表面実装型水晶振動子が開示されている。サーミスタの長手方向が、容器の高さ方向に直交して容器の外側面に固着した構成とした温度センサー付き水晶振動子である。
【００１２】
特許文献１１には、底板層と枠壁層と有した凹状積層セラミックからなる容器と、容器内に収容され一端部両側が固着された水晶振動素子と、水晶振動素子と共に容器内に収容されたサーミスタと、を備えた表面実装型水晶振動子が開示されている。水晶振動素子の主面は底板層の最上位層と対面し、サーミスタは底板層に設けられた凹所内に配置された構成の温度センサー付き水晶振動子である。
【００１３】
しかしながら、特許文献１０に開示の構造では、サーミスタが圧電振動子の容器に接続されているものの、容器が絶縁性のセラミックであるため、熱伝導性の点から容器内の圧電振動素子の実際の温度と、サーミスタが検出する温度との間に温度差が生じるという問題がある。更に、容器の外側に突出してサーミスタが固定されているため、ハンドリング時や他の部品との接触により破損や、脱落の虞があるという問題がある。
【００１４】
そこで、特許文献１１において提案されている構造では、サーミスタが圧電振動子の容器の内部に搭載されており、振動片（振動素子）が曝されている温度を検出できることが期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００５−２１７７８２公報
【特許文献２】特開２００５−２４４９２５公報
【特許文献３】特開２００９−０８９４３７公報
【特許文献４】特開２０１０−２０６４４３公報
【特許文献５】特開２００６−０５４３１４公報
【特許文献６】特開２００６−１９１５１７公報
【特許文献７】特開２００８−２６３５６４公報
【特許文献８】特開２０１０−０３５０７８公報
【特許文献９】特開２００９−１０５１９９公報
【特許文献１０】特開２０１０−１１８９７９公報
【特許文献１１】特開２００８−２０５９３８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、特許文献１１の構造において、圧電振動素子とサーミスタの搭載されているセラミック基板の層が異なるため、マザーボードからの熱の伝導に時間差が生じるため、容器が絶縁性のセラミック製でできており、熱伝導性の観点から、振動片（振動素子）へ熱が伝わる時間がサーミスタに熱が伝わる時間よりも遅れてしまう虞があり、その結果として、圧電振動素子とサーミスタとの間で、温度差が生じる問題があった。
つまり、開示された構造では、本願発明者が検証した結果からは、携帯電話に搭載されるＧＰＳ用の規格を満たすには不十分であり、更なる改善が必要とされることが明らかとなった。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、圧電振動素子の温度を高精度に検出することを可能とし、主回路基板（マザーボード）上に搭載された補償回路と組合せることにより、高安定、高精度の周波数温度特性の発振器を可能とする、表面実装型の圧電デバイスを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、上記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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【００１８】
［適用例１］本発明の圧電デバイスは、圧電振動素子と、温度を検出する感温部品と、前記圧電振動素子、及び前記感温部品を収容する収容部を有する容器と、を備えた圧電デバイスであって、前記容器は、表部に前記圧電振動素子搭載用の第１の電極パッドと前記感温部品搭載用の第２の電極パッドとを有し、底部に複数の実装端子を有する第１の絶縁基板と、前記第１の絶縁基板の表部に対して底部を積層固定される環状の第２の絶縁基板と、を備え、少なくとも１つの前記実装端子と前記第１の電極パッドとは、第１の熱伝導部材により電気的及び熱的に接続され、他の少なくとも１つの前記実装端子と前記第２の電極パッドとは、第２の熱伝導部材により電気的及び熱的に接続されていることを特徴とする圧電デバイスである。
【００１９】
上記のように圧電デバイスを構成すると、実装端子と第１の電極パッドとを導通接続する第１の熱伝導部の長さと、実装端子と第２の電極パッドとを導通接続する第２の熱伝導部の長さとを同じ長さとすることができ、圧電振動素子の温度と、感温部品の検出する温度との温度差を縮小することが可能となる。また圧電振動素子と感温部品とを、外部回路に接続して動作させることにより、良好な周波数温度特性が得られ、また優れた周波数ドリフト特性（短期安定度）を有する温度補償型圧電発振器が実現できるという効果がある。
【００２０】
［適用例２］また圧電デバイスは、前記第１の熱伝導部材は、第１の熱伝導部と第１の配線パターンとを有し、前記第２の熱伝導部材は、第２の熱伝導部と前記第２の配線パターンとを有していることを特徴とする適用例１に記載の圧電デバイスである。
【００２１】
上記のように圧電デバイスを構成すると、実装端子と第１の電極パッドとを導通接続する第１の熱伝導部、及び第１の配線パターンの長さと、実装端子と第２の電極パッドとを導通接続する第２の熱伝導部、及び第２の配線パターンの長さと、を同じ長さとすることができ、圧電振動素子の温度と、感温部品の検出する温度との温度差を縮小することが可能となる。そのため、短い時間で圧電振動素子の温度と、感温部品の検出する温度との温度差を縮小することが可能となり、外部回路と接続されて、優れた周波数ドリフト特性（短期安定度）を有する温度補償型圧電発振器が実現できるので、ＧＰＳ等の性能を改善できるという効果がある。
【００２２】
［適用例３］また圧電デバイスは、前記第１、第２の熱伝導部材は、いずれも少なくとも一部が前記第１の絶縁基板の内部を貫通するよう設けられていることを特徴とする適用例１、又は２に記載の圧電デバイスである。
【００２３】
上記のように構成すると、実装端子から伝わる熱は、第１、第２の熱伝導部を経由するため、熱の流れ（熱伝導）の速度は速く、極めて短い時間で圧電振動素子の温度と、感温部品の検出する温度との温度差を縮小できるという効果がある。
【００２４】
［適用例４］また圧電デバイスは、前記容器は、外側の側面にキャスタレーション（凹み）を備え、当該キャスタレーション（凹み）の表面には金属層が設けられ、前記第１、第２の熱伝導部材の少なくとも何れか一方は、前記金属層と接続されていることを特徴とする適用例１、又は２に記載の圧電デバイスである。
【００２５】
上記のように構成すると、第１、第２の熱伝導部の少なくとも何れか一方をキャスタレーション内に設けることにより、実装端子から伝わる熱の流れ（熱伝導）の速度は速く、極めて短い時間で圧電振動素子の温度と、感温部品が検出する温度との温度差を縮小できるという効果がある。
【００２６】
［適用例５］また圧電デバイスは、前記第１、第２の熱伝導部材のうちの一方の少なくとも一部は、前記第１の絶縁基板の内部に貫通配置され、他方の少なくとも一部は前記容器の外側面に設けられたキャスタレーション内に配置されていることを特徴とする適用例１、又は２に記載の圧電デバイスである。
【００２７】
上記のように構成すると、実装端子から伝わる熱の流れ（熱伝導）は、基板肉厚内に設けた第１及び第２の熱伝導部と、容器の側面に設けたキャスタレーション電極と、を経由するため熱伝導の速度が速く、極めて短い時間で圧電振動素子の温度と、感温部品の検出する温度との温度差を縮小できるという効果がある。
【００２８】
［適用例６］また圧電デバイスは、前記収納部を気密封止する蓋部材を備え、前記蓋部材は、前記容器の内部を貫通する第３の熱伝導部材により前記感温部品と接続する実装端子と電気的及び熱的に接続されていることを特徴とする適用例１乃至５のうち何れか一項に記載の圧電デバイスである。
【００２９】
上記のように構成すると、実装端子から蓋部材へと伝わる熱伝導の速度は速くなり、実装端子と接続する感温部品の温度と、蓋部材に近接して配置された圧電振動素子の温度との温度差を極めて短い時間で縮小できるため、良好な周波数温度特性が得られ、また優れた周波数ドリフト特性（短期安定度）を有する温度補償型圧電発振器が実現できるという効果がある。
【００３０】
［適用例７］また圧電デバイスは、前記第２の絶縁基板の代わりに、環状の金属性基板を採用し、前記環状の金属性基板の開口部を気密封止する蓋部材を備え、前記蓋部材は、前記容器の内部を貫通する第３の熱伝導部材、或いは、前記キャスタレーションの表面に設けた前記金属層により、前記感温部品と接続する実装端子と電気的及び熱的に接続されていることを特徴とする適用例１乃至５のうち何れか一項に記載の圧電デバイスである。
【００３１】
上記のように構成すると、第１の絶縁基板を用いた場合よりも薄型化が可能となり、且つ製造コストも低減できるという効果がある。
【００３２】
［適用例８］また圧電デバイスは、前記圧電振動素子の圧電基板は、水晶の結晶軸である電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系の前記Ｘ軸を中心として、前記Ｚ軸を前記Ｙ軸の−Ｙ方向へ所定の角度だけ傾けた軸をＺ’軸とし、前記Ｙ軸を前記Ｚ軸の＋Ｚ方向へ前記所定の角度だけ傾けた軸をＹ’軸とし、前記Ｘ軸と前記Ｚ’軸に平行な面で構成され、前記Ｙ’軸に平行な方向を厚みとする水晶基板であり、前記Ｘ軸に平行な辺を長辺とし、前記Ｚ’軸に平行な辺を短辺とした水晶基板を用いたＡＴカット水晶振動素子であることを特徴とする適用例１乃至７のうち何れか一項に記載の圧電デバイスである。
【００３３】
上記のように、圧電基板にＡＴカット水晶基板を用いることにより、圧電デバイスの周波数温度特性は優れた３次特性となり、長く積み上げられた温度補償技術が活用されるために、良好な周波数温度特性が得られる。また、ＡＴカット水晶基板のエッチング手法も長い経験があり、歩留まりもよく、高周波で小型の圧電基板が量産できるため、圧電デバイスのコストを低減できるという利点がある。
【００３４】
［適用例９］また圧電デバイスは、前記圧電振動素子は、音叉型水晶振動素子であることを特徴とする適用例１乃至７のうち何れか一項に記載の圧電デバイスである。
【００３５】
上記のように、圧電振動素子に音叉型水晶振動素子を用いることにより、高周波を分周することなく、温度特性の優れた所要の基準低周波が得られるという利点がある。
【００３６】
［適用例１０］また圧電デバイスは、前記圧電振動素子が、ＡＴカット水晶振動素子と音叉型水晶振動素子とが前記収容部に併置されていることを特徴とする圧電デバイスである。
【００３７】
上記のように構成すると、外部回路を用いることにより、高周波と低周波の２つの周波数が温度補償され、高安定で短期安定度の優れた２つの基準周波数が得られるという効果がある。
【００３８】
［適用例１１］本発明の電子機器は、適用例１乃至１０のうち何れか一項に記載の圧電デバイスを内蔵したことを特徴とする電子機器である。
【００３９】
上記の圧電デバイスを用いて電極機器を製作すると、高安定で短期安定度の優れた基準周波数源が容易に構成できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る圧電デバイス１の構成を示す概略図であり、（ａ）は蓋部材を除いた平面図であり、（ｂ）は断面図であり、（ｃ）は底面図。
【図２】第１の絶縁基板の、（ａ）は平面図（表面図）であり、（ｂ）は裏面図。
【図３】他の実施形態に係る第１の絶縁基板の、（ａ）は平面図（表面図）であり、（ｂ）は裏面図。
【図４】他の実施形態に係る第１の絶縁基板の、（ａ）は平面図（表面図）であり、（ｂ）は裏面図。
【図５】座標軸と切断角度を説明する図。
【図６】（ａ）は圧電振動素子の平面図であり、（ｂ）は断面図。
【図７】（ａ）は圧電デバイス１の熱の伝導を説明する断面図であり、（ｂ）は部材の熱伝導率を説明する表。
【図８】圧電デバイス２の熱の伝導を説明する断面図。
【図９】圧電デバイス３の構成を示す、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は第１の絶縁基板の表面図であり、（ｃ）は第１の絶縁基板の裏面図。
【図１０】圧電デバイス４の構成を示す断面図。
【図１１】圧電デバイス５の構成を示す、（ａ）は蓋部材を除いた平面図であり、（ｂ）は断面図であり、（ｃ）は底面図。
【図１２】（ａ）は第１の絶縁基板の表面図であり、（ｂ）は第１の絶縁基板の変形例の表面図。
【図１３】圧電デバイス６の構成を示す、（ａ）は蓋部材を除いた平面図であり、（ｂ）は断面図であり、（ｃ）は底面図。
【図１４】圧電デバイス７の構成を示す、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は第１の絶縁基板の表面図であり、（ｃ）はその断面図。
【図１５】デジタル携帯電話の構成を示すブロック図。
【図１６】圧電デバイス８の構成を示す断面図。
【図１７】音叉型圧電振動素子の構成を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図。
【図１８】圧電デバイス９の構成を示す概略図であり、（ａ）は蓋部材を除いた平面図であり、（ｂ）は断面図。
【図１９】図１４に示す圧電デバイス７の変形例の構成を示す断面図。
【図２０】図１４に示す圧電デバイス７の他の変形例の構成を示す断面図。
【図２１】図１３に示す圧電デバイス６の変形例の構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る圧電デバイス１の構成を示す概略図である。図１（ａ）は蓋部材を省略した平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図であり、同図（ｃ）は底面図である。圧電デバイス１は、図１（ｂ）に示すように、外部の発振回路及び補償回路（主回路基板上に搭載された発振回路部品及び補償回路部品）と接続されて、所望の周波数を出力する圧電振動素子１０と、圧電振動素子１０の温度を検出する感温部品３０と、圧電振動素子１０、及び感温部品３０を収容する収容部２７を表部（図１（ｂ）では上部）に有した容器（パッケージ本体）２０と、収容部２７を封止する蓋部材３８と、を備えている。
【００４２】
容器２０の一例は、図１（ｂ）に示すように、矩形平板状の第１の絶縁基板２０ａと、中央に大きな貫通孔を有する額縁平板状の第２の絶縁基板２０ｂと、を積層焼成して形成されている。第１の絶縁基板２０ａの表部と、第１の絶縁基板２０ａの表部に対して底部を積層固定された環状体の第２の絶縁基板２０ｂと、により圧電振動素子１０、及び感温部品３０を収容する収容部（キャビティー）２７が形成される。なお、第１の絶縁基板２０ａ、第２の絶縁基板２０ｂの角隅部の側壁には、キャスタレーションＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４が形成されている。
【００４３】
図２は、図１（ｂ）に示す容器２０に用いる第１の絶縁基板２０ａの表面の構成を示す概略平面図である。第１の絶縁基板２０ａの表面の長手方向（図中横方向）の一端部寄りには、圧電振動素子１０を搭載する一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂが、長手方向他方の端部寄りに感温部品３０を搭載する一対の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂが、夫々形成されている。図２（ｂ）は、第１の絶縁基板２０ａの裏面の構成を示す裏面図であり、裏面の４つの隅部に夫々実装端子２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）が形成されている。
なお、図１（ｂ）に示すように、第２の絶縁基板２０ｂは、中央部を中空とした環状体であり、環状囲繞部の上部周縁にシールリング（図示せず）が焼成された絶縁基板である。
【００４４】
第１の絶縁基板２０ａの絶縁体内部には、ビア電極（ビアホール（貫通孔）にビア電極ペーストを充填し、焼成形成した導体）が形成されている。図１に示す実施形態例を図２（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。第１の絶縁基板２０ａの肉厚内部には、裏面に形成された実装端子２２ａ、２２ｂ、及び２２ｃ、２２ｄと、表面に形成された圧電振動素子１０用の一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂ、及び感温部品３０用の一対の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂと、を夫々導通接続するビア電極２３ａ、２３ｂ、及び２４ａ、２４ｂが貫通形成されている。
【００４５】
つまり、実装端子２２ａ、２２ｂは、ビア電極２３ａ、２３ｂを経由して圧電振動素子搭載用の一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂと電気的及び熱的に導通し、実装端子２２ｃ、２２ｄは、ビア電極２４ａ、２４ｂを経由して感温部品搭載用の一対の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂと電気的及び熱的に導通している。
ここで、一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂに接続するビア電極２３ａ、２３ｂを第１の熱伝導部と称し、一対の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂに接続するビア電極２４ａ、２４ｂを第２の熱伝導部と称する。なお、図２（ａ）、（ｂ）に示す第１の絶縁基板２０ａと、図１（ｂ）に示す第２の絶縁基板２０ｂと、の角隅部の壁面にはキャスタレーションＣ１〜Ｃ４が形成されている。
【００４６】
図３は他の例に係る圧電デバイス１を構成する第１の絶縁基板２０ａ１の構成を示す図である。図３（ａ）は他の例に係る第１の絶縁基板２０ａ１の平面（表面）図であり、同図（ｂ）は裏面図である。図２に示した第１の絶縁基板２０ａと、図３に示した他の例に係る第１の絶縁基板２０ａ１との違いは、図３に示す絶縁基板２０ａ１では、キャスタレーションＣ１〜Ｃ４の外側面に金属膜が焼成されてキャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４となっている点である。更に、圧電振動素子用の第１の配線パターン２６ａ、２６ａと、感温部品３０用の第２の配線パターン２６ｂ、２６ｂとが、第１の絶縁基板２０ａ１の表面に形成されている点である。つまり、実装端子２２ａ〜２２ｄは、ビア電極２３ａ〜２３ｄを経由して第１、及び第２の電極パッド２８ａ、２８ｂ、及び２９ａ、２９ｂに導通接続すると共に、キャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４と、第１及び第２の配線パターン２６ａ、２６ｂとを経由して導通接続している点である。
つまり、実装端子２２ａ〜２２ｄから第１、及び第２の電極パッド２８ａ、２８ｂ、及び２９ａ、２９ｂへの熱の伝導経路としては、第１、及び第２の熱伝導部（ビア電極２３ａ、２３ｂ及び２４ａ、２４ｂ）を経由して伝導する経路と、キャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４を経て、第１、及び第２の配線パターン２６ａ、２６ｂを経由して伝導する経路とがある。
【００４７】
図４は他の例に係る圧電デバイス１を構成する第１の絶縁基板２０ａ２の構成を示す図である。図４（ａ）は他の例に係る第１の絶縁基板２０ａ２の表面図であり、同図（ｂ）は裏面図である。図４に示すキャスタレーションの側面には金属膜が焼成されてキャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４となっている。しかし、第１の絶縁基板２０ａ２の肉厚部内を貫通するビア電極は設けられていない。従って、実装端子２２ａ〜２２ｄと、第１、及び第２の電極パッド２８ａ、２８ｂ、及び２９ａ、２９ｂとの電気的導通、熱的な伝導は、実装端子２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）からキャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４と、第１、及び第２の配線パターン２６ａ、２６ｂとを経由して実現される。
【００４８】
容器２０の実装端子２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）、第１の熱伝導部（ビア電極）２３ａ、２３ｂと、第２の熱伝導部（ビア電極）２４ａ、２４ｂと、第１及び第２の配線パターン２６ａ、２６ｂに用いる金属材料としては、例えばタングステン材を例示することができる。第２の絶縁基板２０ｂの上面周縁に形成されるメタライズ部としてもタングステン材を用いることができる。
【００４９】
図１、図２に示した圧電デバイス１の構成例では、ビア電極（第１の熱伝導部）２３ａ、２３ｂと、ビア電極（第２の熱伝導部）２４ａ、２４ｂとを用いて、実装端子２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）と、圧電振動素子１０、感温部品３０との電気的導通と熱的伝導とを図っている。
容器２０に図３に示した第１の絶縁基板２０ａ１を用いる圧電デバイス１では、実装端子２２と、圧電振動素子１０、感温部品３０と間の電気的導通、熱的伝導は、第１の熱伝導部（ビア電極）２３ａ、２３ｂ、及び第２の熱伝導部（ビア電極）２４ａ、２４ｂと、を経由する経路と、キャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４と、第１、及び第２の配線パターン２６ａ、２６ｂと、を経由する経路とがある。しかし、電気的導通には、両者の経路が共に必要となるわけではなく、何れか一方でも十分であるが、圧電振動素子１０と感温部品３０との熱的平衡状態、即ち両者がほぼ同じ温度となる状態をつくるには、両者が共に必要となる場合がある。
尚、図３の場合、キャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４と、第１、及び第２の配線パターン２６ａ、２６ｂとが電気的な接続は確保しているので、第１、第２の熱伝導部としてビア電極２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂを採用しているが、電気的な接続は必ずしも必要とはせず、圧電振動素子搭載用の一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂ、並びに感温部品搭載用の一対の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂへ、夫々、実装端子２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄから速やかに熱を伝えるための熱的導通手段を設ければよく、即ち、容器を構成する絶縁材料よりも熱伝導性の高い任意の材料を選択し、ビアホール（貫通孔）の内部に熱伝導部材を充填し、熱伝導部として構成すればしてもよい。
また、容器２０に図４に示した第１の絶縁基板２０ａ２を用いる圧電デバイス１では、実装端子２２と、圧電振動素子１０、感温部品３０との電気的導通と熱的伝導は、キャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４と、第１及び第２の配線パターン２６ａ、２６ｂとを経由して導通、伝導が行われる。
【００５０】
図１の実施形態例に用いられる圧電振動素子１０には、例えばＡＴカット水晶振動素子がある。水晶等の圧電材料は三方晶系に属し、図５に示すように互いに直交する結晶軸Ｘ，Ｙ，Ｚを有する。Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸は、夫々電気軸機械、軸、光学軸と呼称される。ＡＴカット水晶基板１２は、ＸＺ面をＸ軸の回りに角度θだけ回転させた平面に沿って、水晶から切り出された平板である。ＡＴカット水晶基板１２の場合は、θは略３５°１５′である。なお、Ｙ軸及びＺ軸もＸ軸の周りにθ回転させて、夫々Ｙ’軸及びＺ’軸とする。従って、ＡＴカット水晶基板１２は、直交する結晶軸Ｘ，Ｙ’，Ｚ’を有する。ＡＴカット水晶基板１２は、厚み方向がＹ’軸であって、Ｙ’軸に直交するＸＺ’面（Ｘ軸及びＺ’軸を含む面）が主面であり、厚みすべり振動が主振動として励振される。
【００５１】
即ち、図１に示す圧電基板１２は、図５に示すようにＸ軸（電気軸）、Ｙ軸（機械軸）、Ｚ軸（光学軸）からなる直交座標系のＸ軸を中心として、Ｚ軸をＹ軸の−Ｙ方向へ傾けた軸をＺ’軸とし、Ｙ軸をＺ軸の＋Ｚ方向へ傾けた軸をＹ’軸とし、Ｘ軸とＺ’軸に平行な面で構成され、Ｙ’軸に平行な方向を厚みとするＡＴカット水晶基板からなる。
【００５２】
ＡＴカット水晶基板の外形形状は、一般的にＸ軸方向を長手方向とする矩形状であり、共振周波数はＹ’軸方向の厚さに依存する。周波数が高く、Ｘ辺比（Ｘ／ｔ、ＸはＸ軸方向の長さ、ｔは厚さ）、又はＺ辺比（Ｚ／ｔ、ＺはＺ’軸方向の長さ）が大きい場合には、平板形状の水晶基板１２が用いられる。また、周波数が低く、Ｘ辺比（Ｘ／ｔ）、又はＺ辺比（Ｚ／ｔ）が小さい場合には、メサ型水晶基板（周辺部に比べ中央部を厚くした水晶基板）１２が用いられる。図６はメサ型水晶振動素子の一例であり、同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）はＱ−Ｑ断面図である。
メサ型水晶基板１２は、その中央に位置し主たる振動領域となる励振部１３と、励振部１３より薄肉で励振部１３の周縁に沿って形成された従たる振動領域となる周辺部１５と、を有している。つまり、振動領域は、励振部１３と、周辺部１５の一部とに跨っている。図６に示す例では圧電基板１２の長手方向には２段の段差があり、短手方向には図６（ｂ）に示すように１段の段差が形成されたメサ型圧電基板を用いた圧電振動素子１０の例である。
【００５３】
水晶基板１２の励振部１３の表裏に励振電極１４ａ、１４ｂを形成し、励振電極１４ａ、１４ｂの夫々から、水晶基板１２の端部に設けた端子電極１８ａ、１８ｂに向かって延びるリード電極１６ａ、１６ｂを形成する。
励振電極１４ａ、１４ｂに交番電圧を印加すると、水晶振動素子１０は固有の振動周波数（共振周波数）で励振される。
また、図１に示す圧電デバイス１に用いる感温部品３０は、温度変化に応じて物理量、例えば電気抵抗が変わるサーミスタ等を用いる。サーミスタ３０の電気抵抗を外部回路で検出し、サーミスタ３０の検知する温度が測定できる。
【００５４】
本発明に係る圧電デバイス１の特徴は、圧電振動素子１０の温度と、感温部品３０の検出する温度とがほぼ等しくなるように、圧電振動素子１０、感温部品３０の熱容量を考慮し、第１の熱伝導部（ビア電極）２３ａ、２３ｂと、第２の熱伝導部（ビア電極）２４ａ、２４ｂとを適切に設定することである。つまり、実装端子２２ａ、２２ｂと一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂとを接続する第１の熱伝導部（ビア電極）２３ａ、２３ｂの熱伝導率、長さ及び太さ、と、実装端子２２ａ、２２ｃと一対の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂとを接続する第２の熱伝導部（ビア電極）２４ａ、２４ｂの熱伝導率、長さ及び太さと、を圧電振動素子１０の温度と感温部品３０の温度とがほぼ等しくなるように、即ち両者の熱的平衡状態が素早く達成されるように、上記部材の種類、寸法形状を適切に設定することである。
【００５５】
図７（ａ）は、圧電デバイス１の熱の主伝導経路を示す断面図であり、同図（ｂ）は圧電デバイス１に使用される部材の熱伝導率を示す表である。圧電デバイス１を包む雰囲気内の空気の熱伝導率は極めて小さい。また、容器２０を主に構成するセラミック材（Ａｌ2Ｏ3）の熱伝導率は、例えば第１、第２の熱伝導部（ビア電極２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ）や、図３、４に示す第１、第２の配線パターン２６ａ、２６ｂに用いるタングステン（Ｗ）の熱伝導率に比べて１／１０程度である。従って、主回路基板（マザーボード）の各種の増幅器等から生じる熱の大部分は、実装端子２２からビア電極を経由して、圧電振動素子１０と感温部品３０とに伝導する。また、図３、図４に示す第１の絶縁基板２０ａ１、２０ａ２を用いる圧電デバイスでは、キャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４と、第１、及び第２の配線パターンとを経由して熱が伝導する。
【００５６】
圧電振動素子１０の温度上昇に関与する経路としては、主回路基板（マザーボード）の増幅器等から発生した熱が実装端子２２ａ、２２ｂに伝達し、ビア電極２３ａ、２３ｂを経由して一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂ、導電性接着剤３５を介して圧電振動素子１０の端子電極１８ｂ、１８ａ、リード電極１６ｂ、１６ａを経て励振電極１４ｂ、１４ａに伝わり、圧電基板１２の温度を上昇させる。
また、感温部品３０の温度上昇に関与する経路としては、主回路基板の熱が実装端子２２ｃ、２２ｄに伝達し、ビア電極２４ａ、２４ｂを経由して一対の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂに達し、半田層を経て感温部品３０に伝導して、感温部品３０の温度を上昇させる。
しかし、圧電振動素子１０、感温部品３０夫々に同じ熱量が伝導したとしても、両者の熱容量により温度上昇に差が生じるので、両者の熱容量を考慮して夫々に流れ込む熱量を設定するようにする。
【００５７】
容器２０の形状寸法と、第１、及び第２の熱伝導部や第１、及び第２の配線パターンのメタライズ材を設定した後は、圧電振動素子１０、感温部品３０の夫々の熱容量に応じて実装端子２２から所要の熱が流れるように、第１の絶縁基板２０ａのビア電極２３ａ、２３ｂの径φ１と、ビア電極２４ａ、２４ｂの径φ２と、を圧電振動素子１０、感温部品３０の温度が夫々ほぼ等しくなるように設定する。
図１の圧電デバイス１の構造では、第１の熱伝導部（２３ａ、２３ｂ）と、第２の熱伝導部（２４ａ、２４ｂ）の長さが等しいので、圧電振動素子１０、感温部品３０の夫々の熱容量を考慮して、第１の熱伝導部（２３ａ、２３ｂ）の径φ１と、第２の熱伝導部（２４ａ、２４ｂ）の径φ２と、を設定する。
【００５８】
図１の実施形態例に示すように圧電デバイスを構成すると、実装端子２２と一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂとを導通接続する第１の熱伝導部２３ａ、２３ｂの長さと、実装端子２２と一対の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂとを導通接続する第２の熱伝導部２４ａ、２４ｂの長さと、を同等にすることができ、圧電振動素子１０の温度と、感温部品３０の検出する温度との温度差を縮小することが可能となる。また圧電振動素子１０と感温部品３０とを、外部回路と接続して動作させることにより良好な周波数温度特性が得られ、また優れた周波数ドリフト特性（短期安定度）を有する温度補償型圧電発振器が実現できるという効果がある
また、第１、第２の熱伝導部を経由するため、実装端子から伝わる熱の流れ（熱伝導）の速度は速く、極めて短い時間で圧電振動素子１０の温度と、感温部品３０の検出する温度との温度差を縮小できるという効果がある。
また、圧電基板１２としてＡＴカット水晶基板を用いることにより、圧電デバイスの周波数温度特性は優れた３次特性となり、長く積み上げられた温度補償技術が活用されるために、良好な周波数温度特性が得られる。また、ＡＴカット水晶基板のエッチング手法も長い経験があり、歩留まりもよく、高周波で小型の圧電基板が量産できるため、圧電デバイスのコストを低減できるという利点がある。
【００５９】
図８は、図３に示した第１の絶縁基板２０ａ１を用いた第２の実施形態例である圧電デバイス２の縦断面図と、その図に重ねて熱の伝導経路を白抜き矢印で示した図である。図１の圧電デバイス１と異なる点は、図３に示すように、伝導経路としてキャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４と、第１、及び第２の配線パターン２６ａ、２６ｂと、を併用した点である。つまり、第１、及び第２の熱伝導部とは別に、実装端子２２からキャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４と、第１及び第２の配線パターン２６ａ、２６ｂと、を夫々経由して、圧電振動素子１０、感温部品３０へ伝導される熱量も考慮する必要がある。キャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４の形状は、夫々対称であり、第１及び第２の配線パターン２６ａ、２６ｂも対称に構成してあるので、圧電振動素子１０、感温部品３０の夫々の熱容量を考慮して、圧電振動素子１０、感温部品３０の夫々の温度がほぼ同一温度になるように、第１の及び第２の配線パターン２６ａ、２６ｂの夫々の幅Ｗ１、Ｗ２を適切に設定する。
【００６０】
図３に示すような第１の絶縁基板２０ａ１を用いて圧電デバイスを構成すると、実装端子２２と一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂとを導通接続する第１の熱伝導部、及び第１の配線パターン２６ａの長さと、実装端子２２と第２の電極パッド２９ａ、２９ｂとを導通接続する第２の熱伝導部、及び第２の配線パターン２６ｂの長さと、を同じとすることができ、圧電振動素子の温度と、感温部品の検出する温度との温度差を縮小することが可能となる。そのため、短い時間で圧電振動素子１０の温度と、感温部品３０の検出する温度との温度差を縮小することが可能となり、外部回路と接続されて優れた周波数ドリフト特性（短期安定度）を有する温度補償型圧電発振器が実現できるので、ＧＰＳ等の性能を改善できるという効果がある。
また、図８に示す実施形態例の圧電デバイス２のように、第１、第２の熱伝導部の少なくとも何れか一方をキャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４内に設けることにより、実装端子２２から伝わる熱の流れ（熱伝導）の速度は速く、極めて短い時間で圧電振動素子１０の温度と、感温部品３０の検出する温度との温度差を縮小できるという効果がある。
実装端子２２から伝わる熱の流れ（熱伝導）は、基板内に設けた熱伝導部と、容器の側面に設けたキャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４とを経由するため、熱伝導の速度が速く、極めて短い時間で圧電振動素子の検出する温度と、感温部品検出する温度との温度差を縮小できるという効果がある。
【００６１】
図９（ａ）は、第３の実施形態例の圧電デバイス３の構成を示す断面図であり、同図（ｂ）は第１の絶縁基板２０ａ３の表面図であり、同図（ｃ）は第１の絶縁基板２０ａ３の裏面図である。図１に示す圧電デバイス１では、圧電振動素子１０と接続する実装端子２２ａ、２２ｂ、及び２２ｃ、２２ｄは、第１の絶縁基板２０ａ３の各短辺寄りに夫々配置されているが、図９に示す実施形態例の圧電デバイス３では、圧電振動素子用の実装端子２２ａ、２２ｃが、第１の絶縁基板２０ａ３の底部（裏面）に対角状に配置されており、感温部品３０用の実装端子２２ｂ、２２ｄも第１の絶縁基板２０３の底部に対角状に配置されている点が異なる。
図９（ｂ）の表面図に示すように、実装端子２２ａ、２２ｃはビア電極２３ａ、２３ｂを経て中継パッド４０ａ、４０ｃに接続し、第１の配線パターン２６ａ、２６ａを経由して一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂに電気的及び熱的に導通接続されている。また、実装端子２２ｂ、２２ｄは、ビア電極２４ｂ、２４ａを経て中継パッド４０ｂ、４０ｄに接続し、第２の配線パターン２６ｂ、２６ｂを経由して一対の第の電極パッド２９ｂ、２９ａに電気的及び熱的に導通接続されている。
【００６２】
図１に示す実施形態の圧電デバイス１では、実装端子２２ａ（２２ｂ）は、ビア電極２３ａ（２３ｂ）、一対の第１の電極パッド２８ａ（２８ｂ）を経由して圧電振動素子１０に接続している。更に、実装端子２２ｃ（２２ｄ）は、ビア電極２４ａ（２４ｂ）、一対の第２の電極パッド２９ｂ（２９ａ）を経由して感温部品３０に接続している。
これに対し、図９に示す実施形態の圧電デバイス３では、実装端子２２ａ（２２ｃ）は、第１の絶縁基板２０ａ３を貫通するビア電極２３ａ（２３ｂ）と、中継パッド４０ａ（４０ｃ）と、第１の配線パターン２６ａ（２６ａ）とを経由して一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂに電気的及び熱的に導通接続されている。また、実装端子２２ｂ（２２ｄ）は、第１の絶縁基板２０ａ３を貫通するビア電極２４ｂ（２４ａ）と、中継パッド４０ｂ（４０ｄ）と、第２の配線パターン２６ｂ（２６ｂ）とを経由して一対の第２の電極パッド２９ｂ、２９ａに電気的及び熱的に導通接続されている。
更に、圧電デバイス３では、実装端子２２ａ、２２ｃは、キャスタレーション電極Ｃｅ１、Ｃｅ３と、第１の配線パターン２６ａ、２６ａと、中継パッド４０ａ、４０ｃと、を夫々経由して一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂに電気的及び熱的に導通接続されている。更に、実装端子２２ｂ、２２ｄは、キャスタレーション電極Ｃｅ２、Ｃｅ４と、第２の配線パッド２６ｂ、２６ｂと、中継パッド４０ｂ、４０ｄと、を夫々経由して一対の第２の電極パッド２９ｂ、２９ａに電気的及び熱的に導通接続されている。
つまり、実装端子２２から圧電振動素子１０、感温部品３０へ伝導する熱の経路は、第１、及び第２の熱伝導部を経る経路と、キャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４を経る経路との複数の経路がある。
【００６３】
図１０は、第４の実施形態例の圧電デバイス４の構成を示す断面図である。圧電デバイス４が、図１に示す第２の実施形態例の圧電デバイス２と異なる点は、第１の絶縁基板２０ａ４と第２の絶縁基板２０ｂ４との夫々の肉厚内部で貫通するビア電極２５（第３の熱伝導部材）を設けている点である。図１０に示すように、ビア電極２５の一方の端部と実装端子２２ｃ（接地用）とを導通接続し、且つ他方の端部とシームリング（図示せず）とを導通接続することにより、シームリングに抵抗溶接される蓋部材３８は、実装端子２２ｃを介して接地されることになる。また、感温部品３０の一方の端子電極は接地して用いる場合が多く、実装端子２２ｃと第２の電極パッド２９ｂとは、ビア電極２４ａにより導通接続され、実装端子２２ｃを接地することにより、感温部品３０の一方の端子電極は接地される。蓋部材３８がビア電極２５により、接地されることにより圧電デバイス４からの高周波雑音の放射を防止できる。
【００６４】
圧電デバイス（感温部品内蔵の振動子）において、感温部品（サーミスタ）３０と蓋部材３８とを接続する利点は、次の通りである。即ち、蓋部材３８と圧電振動素子１０とは、近接しているので温度分布的に近い温度となる。そこで、実装端子２２ｃと感温部品３０とを第２の熱伝導部（ビア電極２４ａ）で導通接続し、装端子２２ｃと蓋部材３８とを第３の熱伝導部材（ビア電極２５）で導通接続することにより、圧電振動素子１０の温度と感温部品３０との温度差が小さくなることが期待できる。つまり、圧電振動素子１０と、感温部品３０とは、短い時間で熱的平衡状態に近づくことが推測される。更に感温部品３０の一方の端子電極が接続する実装端子を接地すると、主回路基板からの熱は接地の実装端子から多く伝導されるので、この実装端子を経由して感温部品３０と蓋部材３８に熱が伝導し熱的平衡状態が早まる。また、蓋部材３８を接地することによりシールド効果も同時に得られる。感温部品（サーミスタ）３０用に２つの実装端子と、圧電振動素子１０用に２つの実装端子の計４つの実装端子２２で、感温部品３０に一方の端子に繋がる実装端子２２ｃを接地すればよく、接地用の独立の実装端子を設けなくてもよい。
【００６５】
図１０に示す第４の実施形態例の圧電デバイス４のように、容器２０の絶縁体内部を貫通する第３の熱伝導部材（ビア電極２５）を用いると、実装端子２２と蓋部材３８との熱伝導の速度が速くなり、実装端子２２と接続する感温部品３０の温度と、蓋部材３８に近接して配置された圧電振動素子１０の温度との温度差を極めて短時間で縮小できるという効果がある。そのため、良好な周波数温度特性が得られると共に、周波数ドリフト特性（短期安定度）を短い時間で安定化させることが実現できるという効果がある。
【００６６】
図１１は、第５の実施形態例の圧電デバイス５の構成を示す図であり、同図（ａ）は蓋部材３８を省略した平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図であり、同図（ｃ）は底面図である。圧電デバイス５の構成が図１に示す圧電デバイス１の構成と異なる点は、圧電振動素子１０と感温部品３０との位置関係である。つまり、感温部品３０用の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂと、圧電振動素子１０用の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂとは、容器２０長辺方向（図中横方向）の一方の端部寄りに、第２の電極パッド２９ａ、２９ｂ、第１の電極パッド２８ａ、２８ｂの順に互いに近接されて併置されている点である。
つまり、圧電振動素子１０への熱の伝導は、実装端子２２ｃ（２２ｄ）からビア電極２３ｂ（２３ａ）と、第１の配線パターン２６ａ（２６ａ）とを経由して一対の第１の電極パッド２８ｂ（２８ａ）へ伝わる。感温部品３０への熱の伝導は、実装端子２２ｂ（２２ａ）からビア電極２４ｂ（２４ａ）を経由して第２の電極パッド２９ｂ（２９ａ）へ伝達する。第１、及び第２の電極パッド２８ａ、２８ｂ、及び２９ａ、２９ｂと、が近接配置されているので、圧電振動素子１０と感温部品３０とは、同じ状態の熱分布下にあるので、両者の間の温度差が、ほぼ無くなることが推測される。
なお、図１０に示す圧電デバイス４と同様に、実装端子２２ｃと蓋部材とを導通接続する第３の熱伝導部材（ビア電極２５）を設けると、両者の温度分布の状態が改良されると共にシールド効果もある。
【００６７】
図１２（ａ）、（ｂ）は夫々圧電デバイス５用の第１の絶縁基板の表部の配線パターンの一例である。図１２（ａ）は、圧電デバイス５用の第１の絶縁基板２０ａ５の表面図であり、裏面の実装端子２２は、図１１（ｃ）のように配置される。つまり、圧電振動素子１０用の一対の実装端子２２ｃ、２２ｄと、温感部品３０用の一対の実装端子２２ａ、２２ｂとが、夫々第１の絶縁基板２０ａ５の底部の短辺に沿って角隅部に併置された一例である。図１２（ａ）の例では実装端子２２ｃ、２２ｄは、ビア電極２３ｂ、２３ａと、第１の配線パターン２６ａ、２６ａとを経由して一対の第１の電極パッド２８ｂ、２８ａに導通接続している。また、実装端子２２ｂ、２２ａは、ビア電極２４ｂ、２４ａを経由して一対の第２の電極パッド２９ｂ、２９ａに導通接続している。
図１２（ｂ）は、圧電デバイス５用の変形例の第１の絶縁基板２０ａ５’の表部の配線パターンである。圧電振動素子１０用の一対の実装端子、及び温感部品３０用の一対の実装端子を、夫々容器２０の底部に対角状に配置する場合の一例である。
【００６８】
図１３は、第６の実施形態の圧電デバイス６の構成を示す図であり、同図（ａ）は蓋部材を省略した平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図であり、同図（ｃ）は底面図である。図１に示す圧電デバイス１と異なる点は、圧電デバイス６の容器２０の構造である。圧電デバイス６の容器２０は、第１の絶縁基板２０ａ６と、第２の絶縁基板２０ｂ６と、第３の絶縁基板２０ｃと、を積層焼成した容器（パッケージ本体）である。第１の絶縁基板２０ａ６の表面には、感温部品３０用の一対の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂと、第２の配線パターン２６ｂとが形成され、裏面には実装端子２２（２２ａ〜２２ｄ）が角隅部に形成されている。更に、第１の絶縁基板２０ａ６の肉厚内部にはビア電極２３ａ、２３ｂ（第１の熱伝導部）と、ビア電極２４ａ、２４ｂ（第２の熱伝導部）が形成されている。実装端子２２ａ、２２ｂはビア電極２３ａ、２３ｂと導通接続し、実装端子２２ｃ、２２ｄはビア電極２４ｂ、２４ａと、第２の配線パターン２６ｂ、２６ｂと、を経由して、第２の電極パッド２９ａ、２９ｂに電気的及び熱的に導通接続している。
【００６９】
更に、圧電デバイス６の容器２０の第２の絶縁基板２０ｂ６は、中央に空間部を有する環状体の平板であり、第１の絶縁基板２０ａ６の表面に対して底部を積層固定されている。第２の絶縁基板２０ｂ６の表面の端部寄りには圧電振動素子１０用の一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂが短辺方向に沿って併置されている。そして、肉厚内部は一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂと、第１の絶縁基板２０ａ６内部のビア電極２３ａ、２３ｂとを導通接続するビア電極２３ｃ、２３ｄ（第１の熱伝導部）が形成されている。第１の絶縁基板２０ａ６の表部と第２の絶縁基板２０ｂ６の空間部で形成される第２の収容部２７ｂに感温部品３０が収容される。第３の絶縁基板２０ｃは額縁状の環状体であり、第２の絶縁基板２０ｂ６の表部に対して底部を積層固定されている。第２の絶縁基板２０ｂ６の表部と、第３の絶縁基板２０ｃの中空部とで構成する第１の収容部２７ａに圧電振動素子１０を収容する。第３の絶縁基板２０ｃの上部（表面）周縁にはタングステン（Ｗ）等のシームリング（図示せず）が焼成されており、蓋部材３８が抵抗溶接されて第１の収容部２７ａは気密封止される。
【００７０】
図１４（ａ）は、第７の実施形態例の圧電デバイス７の構成を示す断面図であり、同図（ｂ）は、容器２０の第１の絶縁基板２０ａ７の平面図であり、同図（ｃ）は、（ｂ）のＱ−Ｑ断面図である。圧電デバイス７の構成が図１に示す圧電デバイス１の構成と異なる点は、図１に示す第２の絶縁基板２０ｂを用いずに、図１４に示すように、第１の絶縁基板２０ａ７の表面の周縁部に厚肉環状のシールリング４２を焼成した点である。第１の絶縁基板２０ａ７の表面と、厚肉環状のシールリング４２とで収容部２７を構成している。シールリング４２の上部にコバール等の蓋部材３８をシーム溶接することにより、収容部２７を気密封止することができる。圧電デバイス７の方が圧電デバイス１より低背化が可能となる。
【００７１】
図１５は、第８の実施形態の圧電デバイス８を用いるデジタル携帯電話１００の構成を示す概略ブロック図である。圧電デバイス８は、既に図１で説明した容器２０を用い、収容部２７に音叉型水晶振動素子５０と感温部品３０とを、併置して収容し、蓋部材３８で収容部２７を真空・密封した圧電デバイスである。
図１５に示すデジタル携帯電話１００で音声を送信する場合、使用者が自分の音声をマイクロフォンに入力すると、信号はパルス幅変調・符号化の回路と変調器／復調器の回路を経てトランスミッター、アンテナスイッチを介しアンテナから送信される。一方、他者から送信された信号は、アンテナで受信され、アンテナスイッチ、受信フィルター＋アンプ回路等を経て、レシーバー回路に入り、このレシーバー回路から変調器／ 復調器回路に入力される。そして、復調器回路で復調された信号がパルス幅変調・符号化回路を経てスピーカーから音声として出力されるように構成されている。アンテナスイッチや変調器／ 復調器ブ回路等を制御するためにコントローラーが設けられている。
【００７２】
このコントローラーは、上述の機能の他に表示部であるＬＣＤや、数字等の入力部であるキー、さらにＲＡＭやＲＯＭ等も制御するため、用いられる音叉型水晶振動子の周波数は、高精度、高安定度であることが求められる。この要求に応えるべく、感温部品３０と音叉型水晶振動素子１０とを、容器２０に収容した圧電振動子が、図１６に示す圧電デバイス８である。
つまり、第８の実施形態例の圧電デバイス８と、図１に示す圧電デバイス１との異なる点は、圧電デバイス１では、圧電振動素子１０は厚みすべり振動素子を用いているが、圧電デバイス８では屈曲振動をする音叉型水晶振動素子を用いている点が異なる。高周波の基準周波数が必要とされる場合は、圧電デバイス１が適し、低周波の基準周波数が要求される場合は圧電デバイス８が適している。
圧電振動素子１０に音叉型水晶振動素子を用いることにより、高周波を分周することなく所望の低周波得られるという利点がある。また、圧電デバイス８を用いて電極機器を製作すると、高安定で短期安定度の優れた基準周波数源が容易に構成できるという効果がある。
【００７３】
音叉型圧電振動素子について簡単に説明する。図１７（ａ）は、音叉型圧電振動素子５０の平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）のＰ−Ｐ断面図である。圧電基板５２は、フォトリソグラフィ技術とエッチング手法を用いて形成される。図１７（ａ）に示すように、音叉型圧電振動素子５０は、互いに並行（平行）して直線状に延びる細幅帯状の複数の振動腕５５ａ、５５ｂと、各振動腕５５ａ、５５ｂの一方の端部（基端部）間を連接する基部５４と、各振動腕５５ａ、５５ｂの振動中心線に沿った表面及び裏面に夫々形成された溝部５７ａ、５７ｂ、５８ａ、５８ｂと、を備えている。
【００７４】
図１７（ｂ）は、（ａ）のＰ−Ｐ断面図であり、各振動腕５５ａ、５５ｂに夫々形成された励振電極６０、６２、６４、６６の配置を示す断面図である。励振電極６０、６４は、各溝部５７ａ（５７ｂ）、５８ａ（８ｂ）の表面、及び側面に形成され、励振電極６２、６６は各振動腕５５ａ、５５ｂの夫々両側面に形成されている。励振電極６０、６６と、励振電極６２、６４とは、互いに異符号の電圧が基部５４の電極パッド（図示せず）を介して印加されるように構成されている。つまり、励振電極６０、６６に＋電圧が印加されるとき、励振電極６２、６４には−電圧が印加され、図１７（ｂ）の矢印で示すような電界が生じ、圧電振動素子５０の重心を通る中心線に対し対称な音叉振動（屈曲振動）が励振される。
なお、溝部５７ａ（５７ｂ）、５８ａ（５８ｂ）を形成することにより、電界強度が強まり、音叉振動をより効率的に励振することができる。即ち、圧電振動素子のＣＩ（クリスタルインピーダンス）を小さくすることができる。
【００７５】
図１８は、第９の実施形態例の圧電デバイス９の構成を示す図である。図１８（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図である。圧電デバイス９が、図１に示す圧電デバイス１と異なる点は、第１の絶縁基板２０ａ８の表面と、第２の絶縁基板２０ｂ８の環状体の空間部とで形成される収容部２７に、厚みすべり振動の圧電振動素子１０ａと、屈曲振動の音叉型圧電振動素子１０ｂと、を併置して収容した点である。２つの圧電振動素子１０ａ、１０ｂを併置したので、第１の電極パッド２８ａ〜２８ｄは４個必要となり、これに対応するビア電極も４つ必要となる。また、ビア電極の個数が増えるのに応じ、実装端子の数も多くなる。
圧電デバイス９は、低周波と高周波の２つの基準周波数を必要とする電子機器には有用であり、１つの感温部品３０で２つの高精度の周波数を得ることができる。
圧電デバイス９を用いると、外部回路を用いることにより、高周波と低周波の２つの圧電発振器が温度補償され、高安定で短期安定度の２つの優れた基準周波数が得られるという効果がある。
【００７６】
［変形例］
図１９、図２０は、図１４に示す第７の実施形態の変形例の構成を示す断面図である。図１９は、図１４に示すシールリング４２の厚さを通常の厚さに焼成し、プレス機械を用いてバスタブ状（凸状）に加工した蓋部材３８で、圧電振動素子１０、感温部品３０を気密封止している。また第1の絶縁基板２０ａ７の上面周縁に低融点ガラスを塗布してバスタブ状（凸状）の蓋部材を密封してもよい。このとき、封止工程を不活性ガス中、又は真空中で行うことにより、内部を不活性ガス、又は真空とすることができる。
図２０は、箱状に加工した蓋部材３８を用いて、圧電振動素子１０、感温部品３０を気密封止した圧電デバイス７の例である。蓋部材３８はセラミック材を用いて形成したものでもよいし、ガラス製、金属製でもよい。ただ金属製以外の材料を用いて蓋部材を形成する場合は内部をメタライズ加工を施しておくと、熱の伝導も改善されるし、シールド効果になる。
図２１は、図１３に示す第６の実施形態の変形例の構成を示す断面図である。実装端子２２ｃと蓋部材３８とは、第３の熱伝導部材２５により、またキャスタレーション電極Ｃｅにより電気的に熱的に導通接続されている。
【符号の説明】
【００７７】
１、２、３、４、５、６、７、８、９…圧電デバイス、１０、１０ａ、１０ｂ…圧電振動素子、１２…圧電基板、１３…励振部、１４ａ、１４ｂ…励振電極、１５…周辺部、１６ａ、１６ｂ…リード電極、１８ａ、１８ｂ…端子電極、２０…容器、２０ａ、２０ａ１、２０ａ２、２０ａ３、２０ａ４、２０ａ５、２０ａ６、２０ａ７、２０ａ８…第１の絶縁基板、２０ｂ、２０ｂ３、２０ｂ４、２０ｂ５、２０ｂ６、２０ｂ８…第２の絶縁基板、２０ｃ…第３の絶縁基板、２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ…実装端子、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ…第１の熱伝導部（ビア電極）、２４ａ、２４ｂ…第２の熱伝導部（ビア電極）、２５…第３の熱伝導部材（ビア電極）、２６ａ…第１の配線パターン、２６ｂ…第２の配線パターン、２７…収容部、２７ａ…第１の収容部、２７ｂ…第２の収容部、２８ａ、２８ｂ…第１の電極パッド、２９ａ、２９ｂ…第２の電極パッド、３０…感温部品、３５…導電性接着剤、３８…蓋部材、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ…中継パッド、４２…シールリング、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４…キャスタレーション、Ｃｅ１、Ｃｅ２、Ｃｅ３、Ｃｅ４…キャスタレーション電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動素子と、温度を検出する感温部品と、前記圧電振動素子、及び前記感温部品を収容する収容部を有する容器と、を備えた圧電デバイスであって、
前記容器は、表部に前記圧電振動素子搭載用の第１の電極パッドと前記感温部品搭載用の第２の電極パッドとを有し、底部に複数の実装端子を有する第１の絶縁基板と、
前記第１の絶縁基板の表部に対して底部を積層固定される環状の第２の絶縁基板と、
を備え、
少なくとも１つの前記実装端子と前記第１の電極パッドとは、第１の熱伝導部材により電気的及び熱的に接続され、
他の少なくとも１つの前記実装端子と前記第２の電極パッドとは、第２の熱伝導部材により電気的及び熱的に接続されていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
前記第１の熱伝導部材は、第１の熱伝導部と第１の配線パターンとを有し、
前記第２の熱伝導部材は、第２の熱伝導部と前記第２の配線パターンとを有していることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項３】
前記第１、第２の熱伝導部材は、いずれも少なくとも一部が前記第１の絶縁基板の内部を貫通するよう設けられていることを特徴とする請求項１、又は２に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記容器は、
外側の側面にキャスタレーションを備え、
当該キャスタレーションの表面には金属層が設けられ、
前記第１、第２の熱伝導部材の少なくとも何れか一方は、前記金属層と接続されていることを特徴とする請求項１、又は２に記載の圧電デバイス。
【請求項５】
前記第１、第２の熱伝導部材のうちの一方の少なくとも一部は、前記第１の絶縁基板の内部に貫通配置され、他方の少なくとも一部は前記容器の外側面に設けられたキャスタレーション内に配置されていることを特徴とする請求項１、又は２に記載の圧電デバイス。
【請求項６】
前記収納部を気密封止する蓋部材を備え、
前記蓋部材は、前記容器の内部を貫通する第３の熱伝導部材により前記感温部品と接続する実装端子と電気的及び熱的に接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のうち何れか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項７】
前記第２の絶縁基板の代わりに、環状の金属性基板を採用し、
前記環状の金属性基板の開口部を気密封止する蓋部材を備え、
前記蓋部材は、前記容器の内部を貫通する第３の熱伝導部材、或いは、前記キャスタレーションの表面に設けた前記金属層により、前記感温部品と接続する実装端子と電気的及び熱的に接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のうち何れか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項８】
前記圧電振動素子の圧電基板は、水晶の結晶軸である電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系の前記Ｘ軸を中心として、
前記Ｚ軸を前記Ｙ軸の−Ｙ方向へ所定の角度だけ傾けた軸をＺ’軸とし、
前記Ｙ軸を前記Ｚ軸の＋Ｚ方向へ前記所定の角度だけ傾けた軸をＹ’軸とし、
前記Ｘ軸と前記Ｚ’軸に平行な面で構成され、
前記Ｙ’軸に平行な方向を厚みとする水晶基板であり、
前記Ｘ軸に平行な辺を長辺とし、
前記Ｚ’軸に平行な辺を短辺とした水晶基板を用いたＡＴカット水晶振動素子であることを特徴とする請求項１乃至７のうち何れか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項９】
前記圧電振動素子は、音叉型水晶振動素子であることを特徴とする請求項１乃至７のうち何れか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項１０】
前記圧電振動素子は、ＡＴカット水晶振動素子と音叉型水晶振動素子とが前記収容部に併置されていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のうち何れか一項に記載の圧電デバイスを内蔵したことを特徴とする電子機器。
【請求項１】
圧電振動素子と、温度を検出する感温部品と、前記圧電振動素子、及び前記感温部品を収容する収容部を有する容器と、を備えた圧電デバイスであって、
前記容器は、表部に前記圧電振動素子搭載用の第１の電極パッドと前記感温部品搭載用の第２の電極パッドとを有し、底部に複数の実装端子を有する第１の絶縁基板と、
前記第１の絶縁基板の表部に対して底部を積層固定される環状の第２の絶縁基板と、
を備え、
少なくとも１つの前記実装端子と前記第１の電極パッドとは、第１の熱伝導部材により電気的及び熱的に接続され、
他の少なくとも１つの前記実装端子と前記第２の電極パッドとは、第２の熱伝導部材により電気的及び熱的に接続されていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
前記第１の熱伝導部材は、第１の熱伝導部と第１の配線パターンとを有し、
前記第２の熱伝導部材は、第２の熱伝導部と前記第２の配線パターンとを有していることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項３】
前記第１、第２の熱伝導部材は、いずれも少なくとも一部が前記第１の絶縁基板の内部を貫通するよう設けられていることを特徴とする請求項１、又は２に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記容器は、
外側の側面にキャスタレーションを備え、
当該キャスタレーションの表面には金属層が設けられ、
前記第１、第２の熱伝導部材の少なくとも何れか一方は、前記金属層と接続されていることを特徴とする請求項１、又は２に記載の圧電デバイス。
【請求項５】
前記第１、第２の熱伝導部材のうちの一方の少なくとも一部は、前記第１の絶縁基板の内部に貫通配置され、他方の少なくとも一部は前記容器の外側面に設けられたキャスタレーション内に配置されていることを特徴とする請求項１、又は２に記載の圧電デバイス。
【請求項６】
前記収納部を気密封止する蓋部材を備え、
前記蓋部材は、前記容器の内部を貫通する第３の熱伝導部材により前記感温部品と接続する実装端子と電気的及び熱的に接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のうち何れか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項７】
前記第２の絶縁基板の代わりに、環状の金属性基板を採用し、
前記環状の金属性基板の開口部を気密封止する蓋部材を備え、
前記蓋部材は、前記容器の内部を貫通する第３の熱伝導部材、或いは、前記キャスタレーションの表面に設けた前記金属層により、前記感温部品と接続する実装端子と電気的及び熱的に接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のうち何れか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項８】
前記圧電振動素子の圧電基板は、水晶の結晶軸である電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系の前記Ｘ軸を中心として、
前記Ｚ軸を前記Ｙ軸の−Ｙ方向へ所定の角度だけ傾けた軸をＺ’軸とし、
前記Ｙ軸を前記Ｚ軸の＋Ｚ方向へ前記所定の角度だけ傾けた軸をＹ’軸とし、
前記Ｘ軸と前記Ｚ’軸に平行な面で構成され、
前記Ｙ’軸に平行な方向を厚みとする水晶基板であり、
前記Ｘ軸に平行な辺を長辺とし、
前記Ｚ’軸に平行な辺を短辺とした水晶基板を用いたＡＴカット水晶振動素子であることを特徴とする請求項１乃至７のうち何れか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項９】
前記圧電振動素子は、音叉型水晶振動素子であることを特徴とする請求項１乃至７のうち何れか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項１０】
前記圧電振動素子は、ＡＴカット水晶振動素子と音叉型水晶振動素子とが前記収容部に併置されていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のうち何れか一項に記載の圧電デバイスを内蔵したことを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１３−５５５７３（Ｐ２０１３−５５５７３Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９３５９６（Ｐ２０１１−１９３５９６）
【出願日】平成２３年９月６日（２０１１．９．６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月６日（２０１１．９．６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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