容器、振動デバイス及び電子機器
【課題】周波数ドリフト特性の小さく、温度補償型発振器を可能とする、表面実装型の小型圧電デバイスを得る。
【解決手段】容器２０Ａは、表部に圧電振動素子用の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂ、及び電子素子用の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂを有し、裏部に複数の実装端子２２を有した絶縁基板２０ａと、表部の空間を気密封止する蓋部材３８と、を備えた容器である。実装端子２２と第１、及び第２の電極パッド２８ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂとは、夫々配線導体２３ｂ、２３ｃにより電気的に接続され、絶縁基板２０ａを主として構成する材質の熱伝導率Ｔｃが、５０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］≦Ｔｃ≦２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］の範囲内である。
【解決手段】容器２０Ａは、表部に圧電振動素子用の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂ、及び電子素子用の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂを有し、裏部に複数の実装端子２２を有した絶縁基板２０ａと、表部の空間を気密封止する蓋部材３８と、を備えた容器である。実装端子２２と第１、及び第２の電極パッド２８ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂとは、夫々配線導体２３ｂ、２３ｃにより電気的に接続され、絶縁基板２０ａを主として構成する材質の熱伝導率Ｔｃが、５０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］≦Ｔｃ≦２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］の範囲内である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品用容器と、この容器に電子部品、圧電振動素子を搭載した圧電デバイスに関する。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。
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。
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【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】
【００１２】
しかしながら、上記の圧電デバイスでは、圧電振動素子を収容する第１の収納部は、その底部（セラミック製）を介して反対側の第２の収納部に感温部品（サーミスタ）を搭載する構造を有しており、容器が絶縁性のセラミックであるため、熱伝導性の点から第１の収納部内の圧電振動素子の温度と第２の収納部内の感温部品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った。
また、特許文献１１に開示の構造では、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、圧電振動素子の温度を検出できることが期待できる。しかし、容器に収容された圧電振動素子に何らかの特性不良が発生したとき、同じ容器内に搭載されているサーミスタも廃棄させざるを得ず、その分コスト高となるという問題があった。
また、特許文献１０に開示の構造では、容器の構造は簡素になりコスト低減は図れるものの、外部回路と併用されて携帯電話のＧＰＳ機能に要求されるような性能を有する圧電発振器の構成は難しい。つまり、電源が投入された後の短い時間で圧電振動素子の実際の温度と、サーミスタ（感温部品）が検出する温度との間に温度差が生じ、ＧＰＳ機能が要求する規格を満たせないという問題あった。
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と感温素子との温度差をできるだけ小さくし、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、周波数ドリフト特性の小さく、温度補償型発振器を可能とする、表面実装型の小型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】
【００１３】
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。
【００１４】
［適用例１］本発明に係る容器は、第１の主面側に振動素子を搭載する第１の電極パッドと、電子素子を搭載する第２の電極パッドと、を有し、前記第１の主面とは反対側の第２の主面側に複数の実装端子を有した絶縁基板と、前記振動素子、及び前記電子素子を含む前記第１の主面側の空間を気密封止する蓋部材と、を備えた容器であって、前記実装端子と前記第１、及び第２の電極パッドとは、夫々配線導体により電気的に接続され、前記絶縁基板を主として構成する材質の熱伝導率Ｔｃが、５０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］≦Ｔｃ≦２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］を満足することを特徴とする容器である。
【００１５】
この構成によれば、絶縁基板を構成する材質が高熱伝導率を有するため、実装端子から伝導する熱は配線導体を伝わると同時に、絶縁基板内を立体的に伝わり、第１、及び第２の電極パッド夫々の時間に対する温度上昇カーブはほぼ同様な曲線になるという効果がある。また容器の構造がシンプルであるため、コストが低減できるという利点がある。
【００１６】
［適用例２］また容器は、前記絶縁基板の第１の主面の周縁にシールリングを設けたことを特徴とする適用例１に記載の容器である。
【００１７】
この構成によれば、シールリングに溶接される蓋部材と接地用の実装端子とが導通接続されるため、容器はシールド効果を有するという効果がある。
【００１８】
［適用例３］また容器は、第１の主面側に振動素子を搭載する第１の電極パッドと、電子素子を搭載する第２の電極パッドと、を有し、前記第１の主面とは反対側の第２の主面側に複数の実装端子を有した第１の絶縁基板と、前記第１の絶縁基板の第１の主面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、前記第２の絶縁基板の中空部内に位置する前記振動素子、及び前記電子素子を含む空間を気密封止する蓋部材と、を備えた容器であって、前記実装端子と前記第１、及び第２の電極パッドとは、夫々配線導体により電気的に接続され、前記絶縁基板を主として構成する材質の熱伝導率Ｔｃが、５０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］≦Ｔｃ≦２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］を満足することを特徴とする容器である。
【００１９】
この構成によれば、容器は高熱伝導率を有する第１、及び第２の絶縁基板を積層焼成して構成されるため、実装端子から伝導する熱は配線導体を伝わると同時に、絶縁基板内を立体的に伝わり、第１、及び第２の電極パッド夫々の時間に対する温度上昇カーブはほぼ同様な曲線になるという効果がある。
【００２０】
［適用例４］また容器は、第１の主面側に振動素子を搭載する第１の電極パッドを有し、前記第１の主面とは反対側の第２の主面側に電子素子を搭載する第２の電極パッドと、を有する第１の絶縁基板と、前記第１の絶縁基板の第１の主面に対して底部を積層固定されることにより第１の収容部を形成する環状の第２の絶縁基板と、前記第２の主面側に対して表部を積層固定されることにより第２の収容部を形成し、底部に複数の実装端子を有する環状の第３の絶縁基板と、前記第２の絶縁基板の中空部内に位置する前記振動素子を含む空間を気密封止する蓋部材とを備え、前記実装端子と前記第１、及び第２の電極パッドとは、夫々配線導体により電気的に接続され、前記第１、第２、及び第３の絶縁基板を主として構成する材質の熱伝導率Ｔｃが、５０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］≦Ｔｃ≦２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］を満足することを特徴とする容器である。
【００２１】
この構成によれば、容器は高熱伝導率を有する第１、第２、及び第３の絶縁基板を積層焼成して構成されるため、実装端子から伝導する熱は配線導体を伝わると同時に、絶縁基板内を立体的に伝わり、第１、及び第２の電極パッド夫々の時間に対する温度上昇カーブはほぼ同様な曲線になるという効果がある。また、第１の収容部と、第２の収容部とを第１の絶縁基板により分離しているため、高精度、高安定度を要求する振動デバイス等に適しているという利点がある。
【００２２】
［適用例５］また容器は、前記熱伝導率Ｔｃが、１２０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］≦Ｔｃ≦２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］を満足することを特徴とする適用例１乃至４のうち何れか一項に記載の容器である。
【００２３】
この構成によれば、第１、及び第２の電極パッドの夫々の時間に対する温度上昇カーブが更に近接した曲線になるという効果がある。
【００２４】
［適用例６］また容器は、前記熱伝導率Ｔｃが、前記配線導体の熱伝導率と同等であることを特徴とする適用例１乃至４のうち何れか一項に記載の容器である。
【００２５】
この構成によれば、第１、及び第２の電極パッド夫々が実装端子から等距離になるように配置することにより、時間に対する温度上昇カーブはほぼ同様な曲線になるという効果がある。
【００２６】
［適用例７］本発明に係る振動デバイスは、振動素子と、電子素子とを、適用例１乃至６のうち何れか一項に記載の容器に搭載したことを特徴とする振動デバイスである。
【００２７】
この構成によれば、本発明に係る容器を用いて振動デバイスを構成しているため、振動素子とその温度を検出する電子素子との時間に対する温度上昇カーブがほぼ同様になるので、外部の発振器と補償回路とを用いて精度よく補償でき、周波数ドリフト特性の少ない基準発振器が構成できるという効果がある。
【００２８】
［適用例８］また振動デバイスは、前記蓋部材は、前記容器の内部を貫通する導体、又は前記容器の外側面に設けられたキャスタレーション電極により前記実装端子と電気的に接続されていることを特徴とする適用例７に記載の振動デバイスである。
【００２９】
この構成によれば、接地用の実装端子と蓋部材とが導通接続されるので、シールド効果を有する振動デバイスが構成できるという効果がある。
【００３０】
［適用例９］また振動デバイスは、前記振動素子は、音叉型水晶振動素子であることを特徴とする適用例７又は８に記載の振動デバイスである。
【００３１】
この構成によれば、振動素子に音叉型水晶振動素子を用いているため、高周波を分周する回路を必要とせず、所望の低周波の基準発振器が得られるという利点がある。
【００３２】
［適用例１０］また振動デバイスは、前記振動素子の基板は、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ことを特徴とする適用例７又は８に記載の振動デバイスである。
【００３３】
この構成によれば、客先仕様が要求する温度特性を適切に実現できるという効果がある。
【００３４】
［適用例１１］また振動デバイスは、前記収容部には、前記振動素子として、ＡＴカット水晶振動素子と音叉型水晶振動素子とが併置されていることを特徴とする適用例７又は８に記載の振動デバイスである。
【００３５】
この構成によれば、ＡＴカット水晶振動素子と、音叉型水晶振動素子とを用いており、外部の発振回路、及び補償回路と併用することにより、高周波と低周波の２つの温度補償された圧電発振器が構成され、且つ周波数ドリフト特性の優れた２つの基準周波数が得られるという効果がある。
【００３６】
［適用例１２］本発明の電子機器は、適用例７乃至１１のうち何れか一項に記載の振動デバイスを内蔵したことを特徴とする電子機器である。
【００３７】
上記の振動デバイスを用いて電子機器を製作すると、高安定で周波数ドリフト特性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】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る容器の概略図で、（ａ）は蓋部材を省略した斜視図、（ｂ）は蓋部材を省略した平面図、（ｃ）は（ｂ）のＱ−Ｑ断面図、（ｄ）は底面図。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は絶縁基板の表面と裏面の電極パターンの変形例を示す図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る容器の、（ａ）は蓋部材を省略した斜視図、（ｂ）は蓋部材を省略した平面図、（ｃ）は（ｂ）のＱ−Ｑ断面図、（ｄ）は底面図。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る容器の、（ａ）は蓋部材を省略した平面図、（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図、（ｃ）は底面図。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る圧電デバイスの概略図で、（ａ）は蓋部材を省略した平面図、（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図、（ｃ）は底面図。
【図６】圧電デバイス２の概略図で、（ａ）は蓋部材を省略した平面図、（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図、（ｃ）は底面図。
【図７】座標軸と切断角度を説明する図。
【図８】（ａ）は圧電振動素子の平面図であり、（ｂ）はＱ−Ｑ断面図。
【図９】（ａ）は圧電デバイス２の熱の伝導を説明する図、（ｂ）は部材の熱伝導率を説明する表。
【図１０】（ａ）は本発明の圧電デバイス２の、経過時間と、圧電振動素子及び感温素子の各温度との関係を示す図であり、（ｂ）は従来の圧電デバイスの、経過時間と、圧電振動素子及び感温素子の各温度との関係を示す図であり、（ｃ）は容器の熱伝導率を変えた場合の、熱伝導率と、圧電振動素子と感温素子との温度差との関係を示す図。
【図１１】圧電デバイス３の概略図で、（ａ）は蓋部材を省略した平面図、（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図、（ｃ）は底面図。
【図１２】圧電デバイス４の概略図で、（ａ）は蓋部材を省略した平面図、（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図、（ｃ）は底面図。
【図１３】圧電デバイス５の概略図で、（ａ）は蓋部材を省略した平面図、（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図、（ｃ）は底面図。
【図１４】圧電デバイス６の概略図で、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は蓋部材を省略した容器の平面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＱ−Ｑ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７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（ａ）のＰ−Ｐ断面図。
【図１８】圧電デバイス８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（ａ）のＱ−Ｑ断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
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電子部品用の容器２０Ａの構成を示す概略図であり、同図（ａ）は蓋部材３８を省略した斜視図であり、同図（ｂ）は蓋部材３８を省略した平面図であり、同図（ｃ）は（ｂ）のＱ−Ｑ断面図であり、同図（ｄ）は容器２０Ａの底面図である。
本発明の容器２０Ａは、絶縁基板２０ａと、蓋部材３８と、を概略備えて構成されている。絶縁基板２０ａの材料としては、通常のアルミナセラミック（Ａｌ２Ｏ３）の熱伝導率１７［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］より大きい、例えば５０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］≦Ｔｃ≦２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］のセラミック材を用いて構成されている。一例として炭化ケイ素（ＳｉＣ、６０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］〜２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］）、窒化アルミ（ＡｌＮ、１２０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］〜１６０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］）等を挙げるとことができる。
蓋部材３８は、金属板をバスタブ状（逆椀状）にプレス加工したものでもよいし、セラミック、ガラス等を凹部状に成形したものでもよい。
【００４０】
図１（ｂ）に示すように、絶縁基板２０ａの第１の主面（表部）Ｓ１の長手方向の一方の端部寄りには、短手方向に沿って圧電振動素子を搭載する一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂが設けられ、他方の端部寄りには短手方向に沿って電子素子を搭載する一対の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂが設けられている。更に、図１（ｄ）に示すように、第１の主面Ｓ１とは反対側の第２の主面Ｓ２の角隅部には、複数の実装端子２２（２２ａ〜２２ｄ）が設けられている。
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（ｃ）、（ｄ）に示すように、絶縁基板２０ａの肉厚内部に、第２の主面（裏面）Ｓ２に形成された実装端子２２ａ、２２ｂと、第１の主面（表部）Ｓ１に形成された圧電振動素子用の一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂと、を夫々導通接続するビア電極２３ａ、２３ｂが貫通形成されている。また、第２の主面（裏面）Ｓ２に形成された実装端子２２ｃ、２２ｄと、第１の主面（表部）Ｓ１に形成された電子素子用の一対の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂと、を夫々導通接続するビア電極２４ａ、２４ｂが貫通形成されている。なお、絶縁基板２０ａの角隅部の側壁面には、キャスタレーションＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４が形成されている。
【００４１】
絶縁基板２０ａの第１の主面（表部）Ｓ１の周縁部に例えば低融点ガラス材を塗布し、このガラス材上に金属製、又は非金属製の凹部状の蓋部材３８の外周裾部を載置し、ガラス材を加熱溶着して第１の主面Ｓ１上の空間部を密封する。また、絶縁基板２０ａの第１の主面（表部）Ｓ１の周縁部に、第１、及び第２の電極パッド２８ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂを形成する工程で、シールリングをスクリーン印刷しておき、焼成すれば周縁部にシールリングを設けた絶縁基板２０ａを構成することができる。
このシールリング上に金属製の蓋部材３８を載置し、抵抗溶接等により第１の主面Ｓ１上の空間部を密封することができる。また、第１の主面Ｓ１の周縁部にシールリングを設ける場合には、このシールリングと接地用の実装端子２２とを導通接続するビア電極を形成し、金属製の蓋部材３８を接地してシールド効果を持たすことができる。
【００４２】
図２は、図１に示す絶縁基板２０ａの変形例である絶縁基板２０ａ１の構成を示す図であり、図２（ａ）は第１の主面（表部）の電極パターンを示す図であり、同図（ｂ）は第２の主面（裏部）の電極パターンを示す図である。絶縁基板２０ａ１の角隅部に設けたキャスタレーションＣ１〜Ｃ４の壁面に金属膜を焼成してキャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４としている。キャスタレーション電極Ｃｅ１、Ｃｅ２は、実装端子２２ａ、２２ｂと夫々導通接続されていると共に、第１の主面Ｓ１に形成した配線パターン２６ａ、２６ａにより、圧電振動素子搭載用の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂとも夫々導通接続されている。また、キャスタレーション電極Ｃｅ３、Ｃｅ４は、実装端子２２ｃ、２２ｄと夫々導通接続されていると共に、第１の主面Ｓ１に形成した第２の配線パターン２６ｂ、２６ｂにより、電子素子搭載用の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂとも夫々導通接続されている。
【００４３】
図３は第２の実施形態の容器２０Ｂの構成を示す図であり、同図（ａ）は蓋部材３８を省略した斜視図であり、同図（ｂ）は蓋部材３８を省略した平面図であり、同図（ｃ）は（ｂ）のＱ−Ｑの断面図であり、同図（ｄ）は底面図である。
容器２０Ｂは、図３（ｃ）に示すように平板状の第１の絶縁基板２０ａ１と、矩形環状の第２の絶縁基板２０ｂ１と、平板状の蓋部材３８と、を概略備えている。第１の絶縁基板２０ａ１は、第１の主面（表部）Ｓ１の長手方向の一方の端部寄りに短手方向に沿って圧電振動素子を搭載する第１の電極パッド２８ａ、２８ｂを備えている。更に、第１の絶縁基板２０ａ１は、他方の端部寄りに短手方向に沿って電子素子を搭載する一対の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂを備えており、第１の主面Ｓ１とは反対側の第２の主面Ｓ２側に複数の実装端子２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）を有している。
【００４４】
第２の絶縁基板２０ｂ１は、第１の絶縁基板２０ａ１の第１の主面（表部）Ｓ１に対して底部を積層固定される環状の絶縁基板である。第２の絶縁基板２０ｂ１の環状の中空部と第１の絶縁基板２０ａ１の第１の主面Ｓ１とで形成する凹部が、圧電振動素子及び電子素子を収容する収容部２７である。第２の絶縁基板２０ｂ１の上部周縁には環状のシールリング４２が焼成されている。このシールリング４２に金属製の蓋部材３８が溶接されて収容部２７が気密封止される。
図３（ｃ）、（ｄ）に示すように、第１の絶縁基板２０ａ１の肉厚内部に、第２の主面（裏面）Ｓ２に形成された実装端子２２ａ、２２ｂと、第１の主面（表部）Ｓ１に形成された圧電振動素子用の一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂとを夫々導通接続するビア電極２３ａ、２３ｂが貫通形成されている。また、第２の主面（裏面）Ｓ２に形成された実装端子２２ｃ、２２ｄと、第１の主面（表部）Ｓ１に形成された電子素子用の一対の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂと、を夫々導通接続するビア電極２４ａ、２４ｂが貫通形成されている。
【００４５】
容器２０Ｂの角隅部にはキャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４が形成されている。図２にと同様に、キャスタレーション電極Ｃｅ１、Ｃｅ２は、実装端子２２ａ、２２ｂと夫々導通接続されていると共に、第１の主面Ｓ１に形成した配線パターン２６ａ、２６ａにより、圧電振動素子搭載用の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂとも夫々導通接続されている。キャスタレーション電極Ｃｅ３、Ｃｅ４は、実装端子２２ｃ、２２ｄと夫々導通接続されていると共に、第１の主面Ｓ１に形成した第２の配線パターン２６ｂ、２６ｂにより、電子素子搭載用の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂと夫々導通接続されている。更に、第２の絶縁基板２０ｂ１の上部周縁に形成されたシールリング４２と接地用の実装端子２２ｃとは、第１の絶縁基板２０ａ１と第２の絶縁基板２０ｂ１とを貫通するビア電極２５により導通接続されている。
なお、容器２０Ｂの第１、及び第２の絶縁基板２０ａ１、２０ｂ１は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化アルミ（ＡｌＮ）等の高熱伝導率Ｔｃ（５０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］≦Ｔｃ≦２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］）の材料を用いて構成されている。
【００４６】
図４は第３の実施形態の容器２０Ｃ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の断面図であり、同図（ｃ）は底面図である。容器２０Ｃは、図４（ｂ）に示すように第１の絶縁基板２０ａ２と、第２の絶縁基板２０ｂ２と、第３の絶縁基板２０ｃ２と、平板状の蓋部材３８と、を概略備えている。第１の絶縁基板２０ａ２は、第１の主面（表部）Ｓ１の長手方向の一方の端部寄りに、短手方向に沿って圧電振動素子を搭載する第１の電極パッド２８ａ、２８ｂを備えている。更に第１の主面Ｓ１とは反対側の第２の主面Ｓ２の中央部に電子素子を搭載する一対の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂを備えている。
第２の絶縁基板２０ｂ２は、環状平板の絶縁基板であり、第１の絶縁基板２０ａ２の第１の主面Ｓ１に対して底部を積層固定されて、圧電振動素子用の第１の収容部２７ａを形成する。第２の絶縁基板２０ｂ２の上部周縁には、シールリング４２が形成されている。
第３の絶縁基板２０ｃ２は、環状平板の絶縁基板であり、第１の絶縁基板２０ａ２の第２の主面Ｓ２に対して表部を積層固定されて、電子素子用の第２の収容部２７ｂを形成する。第３の絶縁基板２０ｃ２の底部には複数の実装端子２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）が形成されている。第１の収容部２７ａは、蓋部材３８により気密封止される。
【００４７】
図４に示すように、第１の絶縁基板２０ａ２の肉厚内部には、第１の主面Ｓ１の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂと夫々一端が導通接続するビア電極２３ｃ、２３ｄが形成されている。更に、ビア電極２３ｃ、２３ｄの他端と夫々導通接続する配線パターン２６ａ、２６ａが形成され、第２の主面Ｓ２の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂと夫々導通接続する配線パターン２６ｂ、２６ｂが形成されている。第３の絶縁基板２０ｃ２の肉厚内部には、実装端子２２ａ、２２ｂと夫々一端が導通接続するビア電極２３ａ、２３ｂが形成されている。ビア電極２３ａ、２３ｂの他端は夫々配線パターン２６ａ、２６ａの他端と導通接続されている。また、第３の絶縁基板２０ｃ２の肉厚内部には、実装端子２２ｃ、２２ｄと夫々一端が導通接続するビア電極２４ｂ、２４ａが形成され、他端は第１の絶縁基板２０ａ２の第２の主面Ｓ２に形成された配線パターン２６ｂ、２６ｂの他端と夫々導通接続している。第１、第２、及び第３の絶縁基板２０ａ２、２０ｂ２、及び２０ｃ２を貫通するビア電極２５が設けられ、接地用の実装端子２２ｃと第２の絶縁基板２０ｂ２の上部周縁に形成したシールリング４２とを導通接続している。第１の絶縁基板２０ａ２、第２の絶縁基板２０ｂ２、及び第３の絶縁基板２０ｃ２の夫々の角隅部の側壁には、キャスタレーション電極Ｃｅ１、Ｃｅ２、Ｃｅ３、Ｃｅ４が形成され、夫々と実装端子２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄとを導通接続するパターンが設けられている。なお、第１、第２、及び第３の絶縁基板２０ａ２、２０２、２０ｃ２は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化アルミ（ＡｌＮ）等の高熱伝導率（５０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］≦Ｔｃ≦２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］）の材料を用いて構成されている。
【００４８】
図１の実施形態に示すように、容器２０Ａの絶縁基板２０ａを構成する材質が高熱伝導率（５０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］≦Ｔｃ≦２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］）を有するため、実装端子２２から伝導する熱は配線導体（ビア電極２３ａ〜２３ｄ）を伝わると同時に、絶縁基板内を立体的に伝わり、第１、及び第２の電極パッド２８ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂの夫々の時間に対する温度上昇カーブは、ほぼ同様な曲線になるという効果がある。また容器の構造がシンプルであるため、コストが低減できるという利点がある。
図１に示す絶縁基板２０ａの第１の主面の周縁にシールリングを設け、このシールリングに溶接される蓋部材３８と接地用の実装端子２２ｃとが導通接続されるため、容器はシールド効果を有するという効果がある。
図３の実施形態に示すように、容器２０Ｂは高熱伝導率（５０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］≦Ｔｃ≦２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］）を有する第１、及び第２の絶縁基板２０ａ１、２０ｂ１を積層焼成して構成されるため、実装端子２２から伝導する熱は配線導体２３ａ〜２３ｄを伝わると同時に、第１及び第２の絶縁基板内を立体的に伝わり、第１、及び第２の電極パッド２８ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂの夫々の時間に対する温度上昇カーブはほぼ同様な曲線になるという効果がある。
【００４９】
図４の実施形態に示すように、容器２０Ｃは高熱伝導率（５０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］≦Ｔｃ≦２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］）を有する第１、第２、及び第３の絶縁基板２０ａ２、２０ｂ２、２０ｃ２を積層焼成して構成されるため、実装端子２２から伝導する熱は配線導体２３ａ〜２３ｄを伝わると同時に、絶縁基板内を立体的に伝わり、第１、及び第２の電極パッド２８ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂの夫々の時間に対する温度上昇カーブはほぼ同様な曲線になるという効果がある。また、第１の収容部２７ａと第２の収容部２７ｂとを第１の絶縁基板２０ａ２により分離しているため、高精度、高安定度を要求する圧電デバイス等に適している。
図１〜図４において容器を構成する絶縁基板の熱伝導率Ｔｃを望ましくは、１２０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］≦Ｔｃ≦２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］とすることにより、第１、及び第２の電極パッド２８ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂ夫々の時間に対する温度上昇カーブが更に近接した曲線になるという効果がある。
また図１〜図４において容器を構成する絶縁基板の熱伝導率Ｔｃと、配線導体の熱伝導率とを同程度にすると、第１の電極パッド２８ａ、２８ｂと第２の電極パッド２９ａ、２９とを夫々実装端子から等距離になるように配置することにより、配線導体の配置、長さ等に関わらず、時間に対する温度上昇カーブはほぼ同様な曲線になるという効果がある。
【００５０】
図５は、本発明に係る圧電デバイス１の実施形態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断面図である。圧電デバイス１は、図１に示した本発明に係る容器２０Ａと、圧電振動素子１０と、感温素子（電子素子）３０と、を備えている。絶縁基板２０ａ１の第１の主面（表部）に設けた第２の電極パッド２９ａ、２９ｂにクリーム半田を塗布し、この上に感温素子３０を載置し、リフロー炉を通して感温素子３０を接続固定する。これを洗浄、乾燥した後、第１の主面（表部）に設けた第１の電極パッド２８ａ、２８ｂに導電性接着剤３５を塗布し、この上に圧電振動素子１０を載置し、軽く押さえた後、乾燥炉で導電性接着剤３５を乾燥、硬化する。また、必要に応じて真空炉内で高温でアニールを行い、真空中又は不活性ガスの雰囲気中で第１の主面の空間部を蓋部材３８で密封封止して、圧電デバイス１を完成する。クリーム半田の代わりに半田ボール、金バンプ等を用いて感温素子３０を固定してもよい。
図５（ｂ）に示した実施形態例は、絶縁基板２０ａ１の第１の主面Ｓ１の周縁部にシールリング４２を設けた容器を用いた例であり、金属製の凹部状の蓋部材３８を、シールリング４２に溶接すると、接地用の実装端子２２ｃと蓋部材３８とはビア電極２５により導通接続され、シールド効果を持たせることができる。
なお、感温素子３０の固定は脱ガスを考慮すると金属バンプを用いる方が望ましい。
図５（ｃ）は、図５（ｂ）に示す圧電デバイス１の逆椀状の金属製蓋部材３８に代わりに、セラミック、ガラス等の材質を用いて成形した非金属製の蓋部材３８を用いて構成した圧電デバイス１’の例である。蓋部材３８の内側壁面は、シールド効果を考慮してメタライズ加工が施されてある。
【００５１】
図６は、第２の実施形態の圧電デバイス２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１は、図３に示した本発明に係る容器２０Ｂと、圧電振動素子１０と、感温素子（電子素子）３０と、を備えている。絶縁基板２０ａ１の第１の主面（表部）に設けた第２の電極パッド２９ａ、２９ｂにクリーム半田を塗布し、この上に感温素子３０を載置し、リフロー炉を通して感温素子３０を接続固定する。これを洗浄、乾燥した後、第１の主面（表部）に設けた第１の電極パッド２８ａ、２８ｂに導電性接着剤３５を塗布し、この上に圧電振動素子１０を載置し、軽く押さえた後、乾燥炉で導電性接着剤３５を乾燥、硬化する。第２の絶縁基板２０ｂ１の上部の周縁部に焼成したシールリング４２に金属製の蓋部材３８を載置し、抵抗溶接等の手段を用いて圧電振動素子１０、感温素子３０を収容する収容部２７を気密封止して、圧電デバイス２を完成する。シールリング４２と接地用の実装端子２２ｃとは、ビア電極２５により導通接続されており、金属製の蓋部材３８をシールリング４２に溶接することにより、圧電デバイス２にシールド効果を持たせることができる。
【００５２】
図５、図６に示した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を用いる。水晶等の圧電材料は三方晶系に属し、図７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。ＡＴカット以外にカットアングルは異なるが、例えばＢＴカット等も用いることができる。
この切断角度を用いれば、客先仕様が要求する温度特性を適切に実現できるという効果がある。
【００５３】
図５、図６に示す圧電基板１２の一例は、図７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。
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、ｔは厚さ）が大きい場合には、図５、図６に示すように、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８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の一部に跨っている。図８に示す例では、圧電基板１２の長手方向（図中横方向）には２段の段差があり、短手方向（図中縦方向）には図８（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。
【００５４】
圧電振動素子１０は、水晶基板１２の励振部１３の表裏に励振電極１４ａ、１４ｂが形成され、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が形成されている。
励振電極１４ａ、１４ｂに交番電圧を印加すると、水晶振動素子１０は固有の振動モード、例えばＡＴカット水晶の場合は厚みすべりモードが励振される。
また、図５、図６に示す圧電デバイス１、１’に用いる感温素子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の電気抵抗の変化を外部回路で検出し、サーミスタ３０の温度が測定される。サーミスタ３０の温度を検知することにより、圧電振動素子１０の温度を推定することができる。
容器２０Ａ〜２０Ｃ等の実装端子２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）と、ビア電極２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２５と、第１、及び第２の配線パターン２６ａ、２６ｂ）と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２０ｂ１、２０ｂ２の上部の周縁に形成されるシールリング（メタライズ部）４２としてもタングステン材を用いることができる。
【００５５】
本発明に係る圧電デバイスの熱の伝導を図９に示す圧電デバイス２を例にして説明する。図９（ａ）は、図６に示した圧電デバイス２の断面図であり、同図（ｂ）は圧電デバイス２に用いられる各部材の熱伝導率である。一般的な容器の主構成部材はアルミナセラミックス（Ａｌ２Ｏ３）であり、その熱伝導率Ｔｃは１７［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］である。本発明に係る容器の主構成部材は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化アルミ（ＡｌＮ、）等であり、その熱伝導率は５０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］〜２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］と極めて高い熱伝導率を有している。マザーボードに搭載された増幅器等で発生した熱は、マザーボードの配線パターンを経由して圧電デバイス２が実装されるランドパターンより、実装端子２２に伝導される。圧電振動素子１０用の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂに導通接続するビア電極２３ａ、２３ｂ、感温素子３０用の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂに導通接続するビア電極２３ａ、２３ｂ、接地用実装端子２２ｃと蓋部材３８とを導通接続するビア電極２５が、共に融点の極めて高いタングステン（Ｗ）で形成されているとする。タングステン（Ｗ）の熱伝導率は１６７［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であり、金属の中では銀（４２０）、銅（３９８）、金（３２０）、アルミニウム（２３６）等に次いで高い熱伝導率を有している。
【００５６】
本発明の容器の主構成材料は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化アルミ（ＡｌＮ、）等であり、その熱伝導率Ｔｃはタングステン（Ｗ）と同等又はそれ以上の熱伝導率を有している。従って、従来の容器のように、主として実装端子２２とビア電極、キャスタレーション電極を経由して熱が伝導するのではなく、実装端子２２から炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化アルミ（ＡｌＮ、）等からなる第１、及び第２の絶縁基板２０ａ１、２０ｂ１の内部を立体的に経由して、第１、及び第２の電極パッド２８ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂに伝導し、圧電振動素子１０、感温素子３０の温度を上昇させる。また第２の絶縁基板２０ｂ１に伝導した熱は蓋部材３８に伝わり、蓋部材３８と第１の絶縁基板２０ａ１の第１の主面（表部）とからの輻射熱で圧電振動素子１０、感温素子３０の温度を上昇させる。
第１の電極パッド２８ａ、２８ｂと第２の電極パッド２９ａ、２９ｂとは、実装端子２２に対してほぼ対称な位置に配置されているため、実装端子２２からの熱により、圧電振動素子１０の温度上昇カーブと感温素子３０の温度上昇カーブとはほぼ同様な曲線となる。つまり、外部の発振回路、補償回路を併用して温度補償型発振器を構成する場合、感温素子３０は、圧電振動子１０の温度を正確に検知することが可能になり、周波数ドリフト特性と周波数温度特性に優れた発振器を構成することが可能となる。
【００５７】
図１０（ａ）は本発明に係る容器２０Ｂに圧電振動素子１０と感温素子３０とを搭載して構成した圧電デバイス２の電源投入後の圧電振動素子１０（破線）と感温素子３０（実線）と温度変化を示した曲線である。熱の伝導経路が立体的であるため、圧電振動素子１０と感温素子３０との温度上昇は、図１０（ａ）に示すように共にほぼ同じ温度を保ちながら温度平衡点（時間が十分に経過した後に達する温度）に達する。
一方、図１０（ｂ）は、アルミナセラミックス（Ａｌ２Ｏ３）を主構成部材とした従来の容器を用いて構成した圧電デバイスにおける圧電振動素子１０と、感温素子３０との電源投入後の温度変化を示した曲線の一例である。圧電振動素子１０の温度と、感温素子３０との温度とには温度差があり、時間が経過しないと温度差は縮小しない。
図１０（ｃ）は、電源投入後の所定の時間で測定した時の、容器２０を構成する材質の熱伝導率Ｔｃと、圧電振動素子１０の温度と感温素子３０の温度との温度差ΔＴと、の関係を示す曲線である。材質の熱伝導率が高くなるに応じて、所定の時間での温度差ΔＴは小さくなる。
以上のように本発明の圧電デバイスをマザーボードに搭載し、発振回路と温度補償回路とを用いて基準発振器を構成すると周波数ドリフト特性の優れた発振器を構成できる。
【００５８】
図１１は、第３の実施形態例の圧電デバイス３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３が図６に示す圧電デバイス２と異なる点は、圧電デバイス３を構成する容器２０Ｄの構成と、圧電振動素子１０と感温素子３０との位置関係にある。つまり、本実施形態では圧電振動素子１０用の一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂと、感温部品３０用の一対の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂとが近接配置されている点が特徴的である。圧電デバイス３の場合も圧電デバイス２と同様に、圧電振動素子１０の温度と感温素子３０の温度との温度差は、電源投入後共にほぼ同じ温度を保ちながら温度平衡点（時間が十分に経過した後に達する温度）に達する。
なお、図６に示す圧電デバイス２と同様に、接地用の実装端子２２ｃと蓋部材とをビア電極２５に導通接続することによりシールド効果を持たせることができる。なお、第１、及び第２の絶縁基板２０ａ２、２０ｂ２は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化アルミ（ＡｌＮ）等の高熱伝導率の材料を用いて構成されている。
【００５９】
図１２は、第４の実施形態の圧電デバイス４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６に示す圧電デバイス２と異なる点は、圧電デバイス４の容器２０Ｅの構造である。圧電デバイス４の容器２０Ｅは、第１の絶縁基板２０ａ３と、第２の絶縁基板２０ｂ３と、第３の絶縁基板２０ｃ３と、を積層焼成した容器である。第１の絶縁基板２０ａ３の第１の主面（表面）には、感温素子３０搭載用の一対の第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、第２の主面（裏面）の角隅部には実装端子２２（２２ａ〜２２ｄ）が形成されている。更に、第１の絶縁基板２０ａ３の肉厚内部にはビア電極２３ａ、２３ｂと、ビア電極２４ａ、２４ｂ形成されている。実装端子２２ｃ、２２ｄはビア電極２４ａ、２４ｂと、第２の配線パターン２６ｂ、２６ｂと、を経由して、感温素子３０搭載用の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂに導通接続している。
【００６０】
更に、圧電デバイス４の容器２０Ｅの第２の絶縁基板２０ｂ３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２０ａ３の第１の主面（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２０ｂ３の表部の端部寄りには圧電振動素子１０搭載用の一対の第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。第２の絶縁基板２０ｂ３の肉厚内部には一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂと一端が夫々導通接続するビア電極２３ｃ、２３ｄが形成され、他端は夫々第１の絶縁基板２０ａ３内部のビア電極２３ａ、２３ｂと導通接続している。第１の絶縁基板２０ａ３の第１の主面（表部）と、環状の第２の絶縁基板２０ｂ３の空間部で形成する第２の収容部２７ｂに感温素子３０が収容される。第３の絶縁基板２０ｃ３は環状体であり、第２の絶縁基板２０ｂ３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２０ｂ３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２０ｃ３の上部周縁にはタングステン（Ｗ）等からなるシームリング４２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。また、実装端子２２ｃとシームリング４２とを導通接続するビア電極２５が、第１、第２、及び第３の絶縁基板２０ａ３、２０ｂ３、２０ｃ３を貫通して形成されている。なお、第１、第２、及び第３の絶縁基板２０ａ３、２０ｂ３、２０ｃ３は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化アルミ（ＡｌＮ）等の高熱伝導率の材料を用いて構成されている。
【００６１】
圧電デバイス４の製造に際しては、上述した容器２０Ｅの第２の収容部第２７の第２にある電極パッド２９ａ、２９ｂにクリーム半田等を塗布し、その上に感温素子３０を載置し、加熱して感温素子３０を固着させる。続いて第１、及び第２の収容部２７ａ、２７ｂを洗浄、乾燥した後、第１の収容部２７ａの第１の電極パッド２８ａ、２８ｂに導電性接着剤３５を塗布し、その上に圧電振動素子１０を載置して軽く押さえ、所定の温度の乾燥炉中で所定の時間保持し、導電性接着剤３５の乾燥、硬化させる。また、必要に応じて真空炉の中で圧電振動素子１０のアニールを行う。その後、真空中又は不活性ガスの雰囲気中で第１の収容部２７ａを蓋部材３８で密封封止して、圧電デバイス４を完成する。クリーム半田の代わりに半田ボール、金バンプ等を用いて感温素子３０を固定してもよい。
【００６２】
図１３は、第５の実施形態の圧電デバイス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は、図４に示した本発明に係る容器２０Ｃを用いて構成した圧電デバイスである。図１３（ｂ）に示すように、圧電デバイス５は、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素子３０と、圧電振動素子１０を収容する第１の収容部２７ａを第１の絶縁基板２０ａ２の第１の主面Ｓ１側に有すると共に、感温素子３０を収容する第２の収容部２７ｂを第２の主面Ｓ２側に有した容器２０Ｃと、第１の収容部２７ａを封止する蓋部材３８と、を備えている。
【００６３】
圧電デバイス５の製造に際しては、図４に示した容器２０Ｃの第１の電極パッド２８ａ、２８ｂに導電性接着剤３５を塗布し、その上に圧電振動素子１０を載置して軽く押さえ、所定の温度の乾燥炉中で所定の時間保持し、導電性接着剤３５の乾燥、硬化させる。必要に応じて真空炉の中で、高温で所定の時間保持し、圧電振動素子１０のアニールを行う。その後、真空中又は不活性ガスの雰囲気中で第１の収容部２７ａを蓋部材３８で密封封止する。続いて容器２０Ｃを反転し、第２の電極パッド２９ａ、２９ｂにクリーム半田等を塗布し、その上に感温素子３０を載置し、加熱して感温素子３０を固着させて、圧電デバイス５を完成する。クリーム半田の代わりに半田ボール、金バンプ等を用いて感温素子３０を固定してもよい。
【００６４】
図１４（ａ）は、第６の実施形態例の圧電デバイス６の構成を示す断面図であり、同図（ｂ）は、容器２０Ｆ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４の構成が図６示す圧電デバイス２の構成と異なる点は、図１４に示すように、第１の絶縁基板２０ａ４の第１の主面（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２０ａ４の第１の主面（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６の場合は蓋部材３８として平板状の金属板を用いることができる。なお、絶縁基板２０ａ４は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化アルミ（ＡｌＮ）等の高熱伝導率の材料を用いて構成されている。
【００６５】
本発明に係る図１〜図４に示した容器等を用いて圧電デバイス１〜６を構成しているため、電源投入後の圧電振動素子１０と温度を検出する電子素子３０との、経過時間に対する温度上昇カーブがほぼ同様になるので、外部の発振回路部品と補償回路部品とを併用して、周波数ドリフト特性の少ない、温度補償された基準発振器が構成できるという効果がある。
【００６６】
図１５は、第７の実施形態の圧電デバイス７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７は、図３で説明した容器２０Ｂを用い、収容部２７に音叉型水晶振動素子１０ｂを収容し、蓋部材３８で収容部２７を真空・密封した後、感温部品３０を容器の側面に接着剤で固着して圧電デバイス７を構成する。
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。
【００６７】
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、音叉型水晶振動素子１０ｂと、感温素子３０と、を容器２０Ｂの収容部２７に収容して構成した圧電デバイスが、図１６示す圧電デバイス７である。
つまり、第７の実施形態例の圧電デバイス７と、図６に示す圧電デバイス２との異なる点は、圧電デバイス２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７では屈曲振動をする音叉型水晶振動素子１０ｂ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２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７が適している。
圧電振動素子１０に音叉型水晶振動素子１０ｂを用いているため、高周波を分周する回路を必要とせず、所望の低周波の基準発振器が得られるという利点がある。また、上記の圧電デバイスを用いて電子機器を製作すると、高安定で周波数ドリフト特性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。
【００６８】
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１０ｂ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１０ｂ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。
【００６９】
図１７（ｂ）は、同図（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。
【００７０】
図１８は、第８の実施形態例の圧電デバイス８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８が、図６に示す圧電デバイス２と異なる点は、第１の絶縁基板２０ａ５の第１の主面（表面）と、環状平板の第２の絶縁基板２０ｂ５の空間部とで形成される収容部２７に、厚みすべり振動モードの圧電振動素子１０ａと、屈曲振動モード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８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８と、発振回路部品、及び補償回路部品を有する外部回路と併用することにより、高周波と低周波の２つの圧電発振器が構成され、温度補償された、高安定、且つ周波数ドリフト特性の優れた２つの基準周波数が得られるという効果がある。
【符号の説明】
【００７１】
１、１’２、３、４、５、６、７、８…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、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆ、２０Ｇ…容器、２０ａ、２０ａ１、２０ａ２、２０ａ３、２０ａ４、２０ａ５…第１の絶縁基板、２０ｂ、２０ｂ１、２０ｂ２、２０ｂ３、２０ｂ５…第２の絶縁基板、２０ｃ２、２０ｃ３…第３の絶縁基板、２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ…実装端子、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２５…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…感温素子、３５…導電性接着剤、３８…蓋部材、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、Ｓ１…第１の主面、Ｓ２…第２の主面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品用容器と、この容器に電子部品、圧電振動素子を搭載した圧電デバイスに関する。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。
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。
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【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】
【００１２】
しかしながら、上記の圧電デバイスでは、圧電振動素子を収容する第１の収納部は、その底部（セラミック製）を介して反対側の第２の収納部に感温部品（サーミスタ）を搭載する構造を有しており、容器が絶縁性のセラミックであるため、熱伝導性の点から第１の収納部内の圧電振動素子の温度と第２の収納部内の感温部品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った。
また、特許文献１１に開示の構造では、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、圧電振動素子の温度を検出できることが期待できる。しかし、容器に収容された圧電振動素子に何らかの特性不良が発生したとき、同じ容器内に搭載されているサーミスタも廃棄させざるを得ず、その分コスト高となるという問題があった。
また、特許文献１０に開示の構造では、容器の構造は簡素になりコスト低減は図れるものの、外部回路と併用されて携帯電話のＧＰＳ機能に要求されるような性能を有する圧電発振器の構成は難しい。つまり、電源が投入された後の短い時間で圧電振動素子の実際の温度と、サーミスタ（感温部品）が検出する温度との間に温度差が生じ、ＧＰＳ機能が要求する規格を満たせないという問題あった。
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と感温素子との温度差をできるだけ小さくし、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、周波数ドリフト特性の小さく、温度補償型発振器を可能とする、表面実装型の小型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】
【００１３】
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。
【００１４】
［適用例１］本発明に係る容器は、第１の主面側に振動素子を搭載する第１の電極パッドと、電子素子を搭載する第２の電極パッドと、を有し、前記第１の主面とは反対側の第２の主面側に複数の実装端子を有した絶縁基板と、前記振動素子、及び前記電子素子を含む前記第１の主面側の空間を気密封止する蓋部材と、を備えた容器であって、前記実装端子と前記第１、及び第２の電極パッドとは、夫々配線導体により電気的に接続され、前記絶縁基板を主として構成する材質の熱伝導率Ｔｃが、５０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］≦Ｔｃ≦２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］を満足することを特徴とする容器である。
【００１５】
この構成によれば、絶縁基板を構成する材質が高熱伝導率を有するため、実装端子から伝導する熱は配線導体を伝わると同時に、絶縁基板内を立体的に伝わり、第１、及び第２の電極パッド夫々の時間に対する温度上昇カーブはほぼ同様な曲線になるという効果がある。また容器の構造がシンプルであるため、コストが低減できるという利点がある。
【００１６】
［適用例２］また容器は、前記絶縁基板の第１の主面の周縁にシールリングを設けたことを特徴とする適用例１に記載の容器である。
【００１７】
この構成によれば、シールリングに溶接される蓋部材と接地用の実装端子とが導通接続されるため、容器はシールド効果を有するという効果がある。
【００１８】
［適用例３］また容器は、第１の主面側に振動素子を搭載する第１の電極パッドと、電子素子を搭載する第２の電極パッドと、を有し、前記第１の主面とは反対側の第２の主面側に複数の実装端子を有した第１の絶縁基板と、前記第１の絶縁基板の第１の主面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、前記第２の絶縁基板の中空部内に位置する前記振動素子、及び前記電子素子を含む空間を気密封止する蓋部材と、を備えた容器であって、前記実装端子と前記第１、及び第２の電極パッドとは、夫々配線導体により電気的に接続され、前記絶縁基板を主として構成する材質の熱伝導率Ｔｃが、５０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］≦Ｔｃ≦２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］を満足することを特徴とする容器である。
【００１９】
この構成によれば、容器は高熱伝導率を有する第１、及び第２の絶縁基板を積層焼成して構成されるため、実装端子から伝導する熱は配線導体を伝わると同時に、絶縁基板内を立体的に伝わり、第１、及び第２の電極パッド夫々の時間に対する温度上昇カーブはほぼ同様な曲線になるという効果がある。
【００２０】
［適用例４］また容器は、第１の主面側に振動素子を搭載する第１の電極パッドを有し、前記第１の主面とは反対側の第２の主面側に電子素子を搭載する第２の電極パッドと、を有する第１の絶縁基板と、前記第１の絶縁基板の第１の主面に対して底部を積層固定されることにより第１の収容部を形成する環状の第２の絶縁基板と、前記第２の主面側に対して表部を積層固定されることにより第２の収容部を形成し、底部に複数の実装端子を有する環状の第３の絶縁基板と、前記第２の絶縁基板の中空部内に位置する前記振動素子を含む空間を気密封止する蓋部材とを備え、前記実装端子と前記第１、及び第２の電極パッドとは、夫々配線導体により電気的に接続され、前記第１、第２、及び第３の絶縁基板を主として構成する材質の熱伝導率Ｔｃが、５０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］≦Ｔｃ≦２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］を満足することを特徴とする容器である。
【００２１】
この構成によれば、容器は高熱伝導率を有する第１、第２、及び第３の絶縁基板を積層焼成して構成されるため、実装端子から伝導する熱は配線導体を伝わると同時に、絶縁基板内を立体的に伝わり、第１、及び第２の電極パッド夫々の時間に対する温度上昇カーブはほぼ同様な曲線になるという効果がある。また、第１の収容部と、第２の収容部とを第１の絶縁基板により分離しているため、高精度、高安定度を要求する振動デバイス等に適しているという利点がある。
【００２２】
［適用例５］また容器は、前記熱伝導率Ｔｃが、１２０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］≦Ｔｃ≦２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］を満足することを特徴とする適用例１乃至４のうち何れか一項に記載の容器である。
【００２３】
この構成によれば、第１、及び第２の電極パッドの夫々の時間に対する温度上昇カーブが更に近接した曲線になるという効果がある。
【００２４】
［適用例６］また容器は、前記熱伝導率Ｔｃが、前記配線導体の熱伝導率と同等であることを特徴とする適用例１乃至４のうち何れか一項に記載の容器である。
【００２５】
この構成によれば、第１、及び第２の電極パッド夫々が実装端子から等距離になるように配置することにより、時間に対する温度上昇カーブはほぼ同様な曲線になるという効果がある。
【００２６】
［適用例７］本発明に係る振動デバイスは、振動素子と、電子素子とを、適用例１乃至６のうち何れか一項に記載の容器に搭載したことを特徴とする振動デバイスである。
【００２７】
この構成によれば、本発明に係る容器を用いて振動デバイスを構成しているため、振動素子とその温度を検出する電子素子との時間に対する温度上昇カーブがほぼ同様になるので、外部の発振器と補償回路とを用いて精度よく補償でき、周波数ドリフト特性の少ない基準発振器が構成できるという効果がある。
【００２８】
［適用例８］また振動デバイスは、前記蓋部材は、前記容器の内部を貫通する導体、又は前記容器の外側面に設けられたキャスタレーション電極により前記実装端子と電気的に接続されていることを特徴とする適用例７に記載の振動デバイスである。
【００２９】
この構成によれば、接地用の実装端子と蓋部材とが導通接続されるので、シールド効果を有する振動デバイスが構成できるという効果がある。
【００３０】
［適用例９］また振動デバイスは、前記振動素子は、音叉型水晶振動素子であることを特徴とする適用例７又は８に記載の振動デバイスである。
【００３１】
この構成によれば、振動素子に音叉型水晶振動素子を用いているため、高周波を分周する回路を必要とせず、所望の低周波の基準発振器が得られるという利点がある。
【００３２】
［適用例１０］また振動デバイスは、前記振動素子の基板は、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ことを特徴とする適用例７又は８に記載の振動デバイスである。
【００３３】
この構成によれば、客先仕様が要求する温度特性を適切に実現できるという効果がある。
【００３４】
［適用例１１］また振動デバイスは、前記収容部には、前記振動素子として、ＡＴカット水晶振動素子と音叉型水晶振動素子とが併置されていることを特徴とする適用例７又は８に記載の振動デバイスである。
【００３５】
この構成によれば、ＡＴカット水晶振動素子と、音叉型水晶振動素子とを用いており、外部の発振回路、及び補償回路と併用することにより、高周波と低周波の２つの温度補償された圧電発振器が構成され、且つ周波数ドリフト特性の優れた２つの基準周波数が得られるという効果がある。
【００３６】
［適用例１２］本発明の電子機器は、適用例７乃至１１のうち何れか一項に記載の振動デバイスを内蔵したことを特徴とする電子機器である。
【００３７】
上記の振動デバイスを用いて電子機器を製作すると、高安定で周波数ドリフト特性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】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る容器の概略図で、（ａ）は蓋部材を省略した斜視図、（ｂ）は蓋部材を省略した平面図、（ｃ）は（ｂ）のＱ−Ｑ断面図、（ｄ）は底面図。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は絶縁基板の表面と裏面の電極パターンの変形例を示す図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る容器の、（ａ）は蓋部材を省略した斜視図、（ｂ）は蓋部材を省略した平面図、（ｃ）は（ｂ）のＱ−Ｑ断面図、（ｄ）は底面図。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る容器の、（ａ）は蓋部材を省略した平面図、（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図、（ｃ）は底面図。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る圧電デバイスの概略図で、（ａ）は蓋部材を省略した平面図、（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図、（ｃ）は底面図。
【図６】圧電デバイス２の概略図で、（ａ）は蓋部材を省略した平面図、（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図、（ｃ）は底面図。
【図７】座標軸と切断角度を説明する図。
【図８】（ａ）は圧電振動素子の平面図であり、（ｂ）はＱ−Ｑ断面図。
【図９】（ａ）は圧電デバイス２の熱の伝導を説明する図、（ｂ）は部材の熱伝導率を説明する表。
【図１０】（ａ）は本発明の圧電デバイス２の、経過時間と、圧電振動素子及び感温素子の各温度との関係を示す図であり、（ｂ）は従来の圧電デバイスの、経過時間と、圧電振動素子及び感温素子の各温度との関係を示す図であり、（ｃ）は容器の熱伝導率を変えた場合の、熱伝導率と、圧電振動素子と感温素子との温度差との関係を示す図。
【図１１】圧電デバイス３の概略図で、（ａ）は蓋部材を省略した平面図、（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図、（ｃ）は底面図。
【図１２】圧電デバイス４の概略図で、（ａ）は蓋部材を省略した平面図、（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図、（ｃ）は底面図。
【図１３】圧電デバイス５の概略図で、（ａ）は蓋部材を省略した平面図、（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図、（ｃ）は底面図。
【図１４】圧電デバイス６の概略図で、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は蓋部材を省略した容器の平面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＱ−Ｑ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７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（ａ）のＰ−Ｐ断面図。
【図１８】圧電デバイス８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（ａ）のＱ−Ｑ断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
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電子部品用の容器２０Ａの構成を示す概略図であり、同図（ａ）は蓋部材３８を省略した斜視図であり、同図（ｂ）は蓋部材３８を省略した平面図であり、同図（ｃ）は（ｂ）のＱ−Ｑ断面図であり、同図（ｄ）は容器２０Ａの底面図である。
本発明の容器２０Ａは、絶縁基板２０ａと、蓋部材３８と、を概略備えて構成されている。絶縁基板２０ａの材料としては、通常のアルミナセラミック（Ａｌ２Ｏ３）の熱伝導率１７［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］より大きい、例えば５０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］≦Ｔｃ≦２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］のセラミック材を用いて構成されている。一例として炭化ケイ素（ＳｉＣ、６０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］〜２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］）、窒化アルミ（ＡｌＮ、１２０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］〜１６０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］）等を挙げるとことができる。
蓋部材３８は、金属板をバスタブ状（逆椀状）にプレス加工したものでもよいし、セラミック、ガラス等を凹部状に成形したものでもよい。
【００４０】
図１（ｂ）に示すように、絶縁基板２０ａの第１の主面（表部）Ｓ１の長手方向の一方の端部寄りには、短手方向に沿って圧電振動素子を搭載する一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂが設けられ、他方の端部寄りには短手方向に沿って電子素子を搭載する一対の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂが設けられている。更に、図１（ｄ）に示すように、第１の主面Ｓ１とは反対側の第２の主面Ｓ２の角隅部には、複数の実装端子２２（２２ａ〜２２ｄ）が設けられている。
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（ｃ）、（ｄ）に示すように、絶縁基板２０ａの肉厚内部に、第２の主面（裏面）Ｓ２に形成された実装端子２２ａ、２２ｂと、第１の主面（表部）Ｓ１に形成された圧電振動素子用の一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂと、を夫々導通接続するビア電極２３ａ、２３ｂが貫通形成されている。また、第２の主面（裏面）Ｓ２に形成された実装端子２２ｃ、２２ｄと、第１の主面（表部）Ｓ１に形成された電子素子用の一対の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂと、を夫々導通接続するビア電極２４ａ、２４ｂが貫通形成されている。なお、絶縁基板２０ａの角隅部の側壁面には、キャスタレーションＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４が形成されている。
【００４１】
絶縁基板２０ａの第１の主面（表部）Ｓ１の周縁部に例えば低融点ガラス材を塗布し、このガラス材上に金属製、又は非金属製の凹部状の蓋部材３８の外周裾部を載置し、ガラス材を加熱溶着して第１の主面Ｓ１上の空間部を密封する。また、絶縁基板２０ａの第１の主面（表部）Ｓ１の周縁部に、第１、及び第２の電極パッド２８ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂを形成する工程で、シールリングをスクリーン印刷しておき、焼成すれば周縁部にシールリングを設けた絶縁基板２０ａを構成することができる。
このシールリング上に金属製の蓋部材３８を載置し、抵抗溶接等により第１の主面Ｓ１上の空間部を密封することができる。また、第１の主面Ｓ１の周縁部にシールリングを設ける場合には、このシールリングと接地用の実装端子２２とを導通接続するビア電極を形成し、金属製の蓋部材３８を接地してシールド効果を持たすことができる。
【００４２】
図２は、図１に示す絶縁基板２０ａの変形例である絶縁基板２０ａ１の構成を示す図であり、図２（ａ）は第１の主面（表部）の電極パターンを示す図であり、同図（ｂ）は第２の主面（裏部）の電極パターンを示す図である。絶縁基板２０ａ１の角隅部に設けたキャスタレーションＣ１〜Ｃ４の壁面に金属膜を焼成してキャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４としている。キャスタレーション電極Ｃｅ１、Ｃｅ２は、実装端子２２ａ、２２ｂと夫々導通接続されていると共に、第１の主面Ｓ１に形成した配線パターン２６ａ、２６ａにより、圧電振動素子搭載用の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂとも夫々導通接続されている。また、キャスタレーション電極Ｃｅ３、Ｃｅ４は、実装端子２２ｃ、２２ｄと夫々導通接続されていると共に、第１の主面Ｓ１に形成した第２の配線パターン２６ｂ、２６ｂにより、電子素子搭載用の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂとも夫々導通接続されている。
【００４３】
図３は第２の実施形態の容器２０Ｂの構成を示す図であり、同図（ａ）は蓋部材３８を省略した斜視図であり、同図（ｂ）は蓋部材３８を省略した平面図であり、同図（ｃ）は（ｂ）のＱ−Ｑの断面図であり、同図（ｄ）は底面図である。
容器２０Ｂは、図３（ｃ）に示すように平板状の第１の絶縁基板２０ａ１と、矩形環状の第２の絶縁基板２０ｂ１と、平板状の蓋部材３８と、を概略備えている。第１の絶縁基板２０ａ１は、第１の主面（表部）Ｓ１の長手方向の一方の端部寄りに短手方向に沿って圧電振動素子を搭載する第１の電極パッド２８ａ、２８ｂを備えている。更に、第１の絶縁基板２０ａ１は、他方の端部寄りに短手方向に沿って電子素子を搭載する一対の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂを備えており、第１の主面Ｓ１とは反対側の第２の主面Ｓ２側に複数の実装端子２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）を有している。
【００４４】
第２の絶縁基板２０ｂ１は、第１の絶縁基板２０ａ１の第１の主面（表部）Ｓ１に対して底部を積層固定される環状の絶縁基板である。第２の絶縁基板２０ｂ１の環状の中空部と第１の絶縁基板２０ａ１の第１の主面Ｓ１とで形成する凹部が、圧電振動素子及び電子素子を収容する収容部２７である。第２の絶縁基板２０ｂ１の上部周縁には環状のシールリング４２が焼成されている。このシールリング４２に金属製の蓋部材３８が溶接されて収容部２７が気密封止される。
図３（ｃ）、（ｄ）に示すように、第１の絶縁基板２０ａ１の肉厚内部に、第２の主面（裏面）Ｓ２に形成された実装端子２２ａ、２２ｂと、第１の主面（表部）Ｓ１に形成された圧電振動素子用の一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂとを夫々導通接続するビア電極２３ａ、２３ｂが貫通形成されている。また、第２の主面（裏面）Ｓ２に形成された実装端子２２ｃ、２２ｄと、第１の主面（表部）Ｓ１に形成された電子素子用の一対の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂと、を夫々導通接続するビア電極２４ａ、２４ｂが貫通形成されている。
【００４５】
容器２０Ｂの角隅部にはキャスタレーション電極Ｃｅ１〜Ｃｅ４が形成されている。図２にと同様に、キャスタレーション電極Ｃｅ１、Ｃｅ２は、実装端子２２ａ、２２ｂと夫々導通接続されていると共に、第１の主面Ｓ１に形成した配線パターン２６ａ、２６ａにより、圧電振動素子搭載用の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂとも夫々導通接続されている。キャスタレーション電極Ｃｅ３、Ｃｅ４は、実装端子２２ｃ、２２ｄと夫々導通接続されていると共に、第１の主面Ｓ１に形成した第２の配線パターン２６ｂ、２６ｂにより、電子素子搭載用の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂと夫々導通接続されている。更に、第２の絶縁基板２０ｂ１の上部周縁に形成されたシールリング４２と接地用の実装端子２２ｃとは、第１の絶縁基板２０ａ１と第２の絶縁基板２０ｂ１とを貫通するビア電極２５により導通接続されている。
なお、容器２０Ｂの第１、及び第２の絶縁基板２０ａ１、２０ｂ１は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化アルミ（ＡｌＮ）等の高熱伝導率Ｔｃ（５０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］≦Ｔｃ≦２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］）の材料を用いて構成されている。
【００４６】
図４は第３の実施形態の容器２０Ｃ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の断面図であり、同図（ｃ）は底面図である。容器２０Ｃは、図４（ｂ）に示すように第１の絶縁基板２０ａ２と、第２の絶縁基板２０ｂ２と、第３の絶縁基板２０ｃ２と、平板状の蓋部材３８と、を概略備えている。第１の絶縁基板２０ａ２は、第１の主面（表部）Ｓ１の長手方向の一方の端部寄りに、短手方向に沿って圧電振動素子を搭載する第１の電極パッド２８ａ、２８ｂを備えている。更に第１の主面Ｓ１とは反対側の第２の主面Ｓ２の中央部に電子素子を搭載する一対の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂを備えている。
第２の絶縁基板２０ｂ２は、環状平板の絶縁基板であり、第１の絶縁基板２０ａ２の第１の主面Ｓ１に対して底部を積層固定されて、圧電振動素子用の第１の収容部２７ａを形成する。第２の絶縁基板２０ｂ２の上部周縁には、シールリング４２が形成されている。
第３の絶縁基板２０ｃ２は、環状平板の絶縁基板であり、第１の絶縁基板２０ａ２の第２の主面Ｓ２に対して表部を積層固定されて、電子素子用の第２の収容部２７ｂを形成する。第３の絶縁基板２０ｃ２の底部には複数の実装端子２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）が形成されている。第１の収容部２７ａは、蓋部材３８により気密封止される。
【００４７】
図４に示すように、第１の絶縁基板２０ａ２の肉厚内部には、第１の主面Ｓ１の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂと夫々一端が導通接続するビア電極２３ｃ、２３ｄが形成されている。更に、ビア電極２３ｃ、２３ｄの他端と夫々導通接続する配線パターン２６ａ、２６ａが形成され、第２の主面Ｓ２の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂと夫々導通接続する配線パターン２６ｂ、２６ｂが形成されている。第３の絶縁基板２０ｃ２の肉厚内部には、実装端子２２ａ、２２ｂと夫々一端が導通接続するビア電極２３ａ、２３ｂが形成されている。ビア電極２３ａ、２３ｂの他端は夫々配線パターン２６ａ、２６ａの他端と導通接続されている。また、第３の絶縁基板２０ｃ２の肉厚内部には、実装端子２２ｃ、２２ｄと夫々一端が導通接続するビア電極２４ｂ、２４ａが形成され、他端は第１の絶縁基板２０ａ２の第２の主面Ｓ２に形成された配線パターン２６ｂ、２６ｂの他端と夫々導通接続している。第１、第２、及び第３の絶縁基板２０ａ２、２０ｂ２、及び２０ｃ２を貫通するビア電極２５が設けられ、接地用の実装端子２２ｃと第２の絶縁基板２０ｂ２の上部周縁に形成したシールリング４２とを導通接続している。第１の絶縁基板２０ａ２、第２の絶縁基板２０ｂ２、及び第３の絶縁基板２０ｃ２の夫々の角隅部の側壁には、キャスタレーション電極Ｃｅ１、Ｃｅ２、Ｃｅ３、Ｃｅ４が形成され、夫々と実装端子２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄとを導通接続するパターンが設けられている。なお、第１、第２、及び第３の絶縁基板２０ａ２、２０２、２０ｃ２は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化アルミ（ＡｌＮ）等の高熱伝導率（５０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］≦Ｔｃ≦２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］）の材料を用いて構成されている。
【００４８】
図１の実施形態に示すように、容器２０Ａの絶縁基板２０ａを構成する材質が高熱伝導率（５０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］≦Ｔｃ≦２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］）を有するため、実装端子２２から伝導する熱は配線導体（ビア電極２３ａ〜２３ｄ）を伝わると同時に、絶縁基板内を立体的に伝わり、第１、及び第２の電極パッド２８ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂの夫々の時間に対する温度上昇カーブは、ほぼ同様な曲線になるという効果がある。また容器の構造がシンプルであるため、コストが低減できるという利点がある。
図１に示す絶縁基板２０ａの第１の主面の周縁にシールリングを設け、このシールリングに溶接される蓋部材３８と接地用の実装端子２２ｃとが導通接続されるため、容器はシールド効果を有するという効果がある。
図３の実施形態に示すように、容器２０Ｂは高熱伝導率（５０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］≦Ｔｃ≦２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］）を有する第１、及び第２の絶縁基板２０ａ１、２０ｂ１を積層焼成して構成されるため、実装端子２２から伝導する熱は配線導体２３ａ〜２３ｄを伝わると同時に、第１及び第２の絶縁基板内を立体的に伝わり、第１、及び第２の電極パッド２８ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂの夫々の時間に対する温度上昇カーブはほぼ同様な曲線になるという効果がある。
【００４９】
図４の実施形態に示すように、容器２０Ｃは高熱伝導率（５０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］≦Ｔｃ≦２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］）を有する第１、第２、及び第３の絶縁基板２０ａ２、２０ｂ２、２０ｃ２を積層焼成して構成されるため、実装端子２２から伝導する熱は配線導体２３ａ〜２３ｄを伝わると同時に、絶縁基板内を立体的に伝わり、第１、及び第２の電極パッド２８ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂの夫々の時間に対する温度上昇カーブはほぼ同様な曲線になるという効果がある。また、第１の収容部２７ａと第２の収容部２７ｂとを第１の絶縁基板２０ａ２により分離しているため、高精度、高安定度を要求する圧電デバイス等に適している。
図１〜図４において容器を構成する絶縁基板の熱伝導率Ｔｃを望ましくは、１２０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］≦Ｔｃ≦２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］とすることにより、第１、及び第２の電極パッド２８ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂ夫々の時間に対する温度上昇カーブが更に近接した曲線になるという効果がある。
また図１〜図４において容器を構成する絶縁基板の熱伝導率Ｔｃと、配線導体の熱伝導率とを同程度にすると、第１の電極パッド２８ａ、２８ｂと第２の電極パッド２９ａ、２９とを夫々実装端子から等距離になるように配置することにより、配線導体の配置、長さ等に関わらず、時間に対する温度上昇カーブはほぼ同様な曲線になるという効果がある。
【００５０】
図５は、本発明に係る圧電デバイス１の実施形態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断面図である。圧電デバイス１は、図１に示した本発明に係る容器２０Ａと、圧電振動素子１０と、感温素子（電子素子）３０と、を備えている。絶縁基板２０ａ１の第１の主面（表部）に設けた第２の電極パッド２９ａ、２９ｂにクリーム半田を塗布し、この上に感温素子３０を載置し、リフロー炉を通して感温素子３０を接続固定する。これを洗浄、乾燥した後、第１の主面（表部）に設けた第１の電極パッド２８ａ、２８ｂに導電性接着剤３５を塗布し、この上に圧電振動素子１０を載置し、軽く押さえた後、乾燥炉で導電性接着剤３５を乾燥、硬化する。また、必要に応じて真空炉内で高温でアニールを行い、真空中又は不活性ガスの雰囲気中で第１の主面の空間部を蓋部材３８で密封封止して、圧電デバイス１を完成する。クリーム半田の代わりに半田ボール、金バンプ等を用いて感温素子３０を固定してもよい。
図５（ｂ）に示した実施形態例は、絶縁基板２０ａ１の第１の主面Ｓ１の周縁部にシールリング４２を設けた容器を用いた例であり、金属製の凹部状の蓋部材３８を、シールリング４２に溶接すると、接地用の実装端子２２ｃと蓋部材３８とはビア電極２５により導通接続され、シールド効果を持たせることができる。
なお、感温素子３０の固定は脱ガスを考慮すると金属バンプを用いる方が望ましい。
図５（ｃ）は、図５（ｂ）に示す圧電デバイス１の逆椀状の金属製蓋部材３８に代わりに、セラミック、ガラス等の材質を用いて成形した非金属製の蓋部材３８を用いて構成した圧電デバイス１’の例である。蓋部材３８の内側壁面は、シールド効果を考慮してメタライズ加工が施されてある。
【００５１】
図６は、第２の実施形態の圧電デバイス２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１は、図３に示した本発明に係る容器２０Ｂと、圧電振動素子１０と、感温素子（電子素子）３０と、を備えている。絶縁基板２０ａ１の第１の主面（表部）に設けた第２の電極パッド２９ａ、２９ｂにクリーム半田を塗布し、この上に感温素子３０を載置し、リフロー炉を通して感温素子３０を接続固定する。これを洗浄、乾燥した後、第１の主面（表部）に設けた第１の電極パッド２８ａ、２８ｂに導電性接着剤３５を塗布し、この上に圧電振動素子１０を載置し、軽く押さえた後、乾燥炉で導電性接着剤３５を乾燥、硬化する。第２の絶縁基板２０ｂ１の上部の周縁部に焼成したシールリング４２に金属製の蓋部材３８を載置し、抵抗溶接等の手段を用いて圧電振動素子１０、感温素子３０を収容する収容部２７を気密封止して、圧電デバイス２を完成する。シールリング４２と接地用の実装端子２２ｃとは、ビア電極２５により導通接続されており、金属製の蓋部材３８をシールリング４２に溶接することにより、圧電デバイス２にシールド効果を持たせることができる。
【００５２】
図５、図６に示した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を用いる。水晶等の圧電材料は三方晶系に属し、図７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。ＡＴカット以外にカットアングルは異なるが、例えばＢＴカット等も用いることができる。
この切断角度を用いれば、客先仕様が要求する温度特性を適切に実現できるという効果がある。
【００５３】
図５、図６に示す圧電基板１２の一例は、図７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。
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、ｔは厚さ）が大きい場合には、図５、図６に示すように、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８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の一部に跨っている。図８に示す例では、圧電基板１２の長手方向（図中横方向）には２段の段差があり、短手方向（図中縦方向）には図８（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。
【００５４】
圧電振動素子１０は、水晶基板１２の励振部１３の表裏に励振電極１４ａ、１４ｂが形成され、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が形成されている。
励振電極１４ａ、１４ｂに交番電圧を印加すると、水晶振動素子１０は固有の振動モード、例えばＡＴカット水晶の場合は厚みすべりモードが励振される。
また、図５、図６に示す圧電デバイス１、１’に用いる感温素子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の電気抵抗の変化を外部回路で検出し、サーミスタ３０の温度が測定される。サーミスタ３０の温度を検知することにより、圧電振動素子１０の温度を推定することができる。
容器２０Ａ〜２０Ｃ等の実装端子２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）と、ビア電極２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２５と、第１、及び第２の配線パターン２６ａ、２６ｂ）と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２０ｂ１、２０ｂ２の上部の周縁に形成されるシールリング（メタライズ部）４２としてもタングステン材を用いることができる。
【００５５】
本発明に係る圧電デバイスの熱の伝導を図９に示す圧電デバイス２を例にして説明する。図９（ａ）は、図６に示した圧電デバイス２の断面図であり、同図（ｂ）は圧電デバイス２に用いられる各部材の熱伝導率である。一般的な容器の主構成部材はアルミナセラミックス（Ａｌ２Ｏ３）であり、その熱伝導率Ｔｃは１７［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］である。本発明に係る容器の主構成部材は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化アルミ（ＡｌＮ、）等であり、その熱伝導率は５０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］〜２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］と極めて高い熱伝導率を有している。マザーボードに搭載された増幅器等で発生した熱は、マザーボードの配線パターンを経由して圧電デバイス２が実装されるランドパターンより、実装端子２２に伝導される。圧電振動素子１０用の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂに導通接続するビア電極２３ａ、２３ｂ、感温素子３０用の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂに導通接続するビア電極２３ａ、２３ｂ、接地用実装端子２２ｃと蓋部材３８とを導通接続するビア電極２５が、共に融点の極めて高いタングステン（Ｗ）で形成されているとする。タングステン（Ｗ）の熱伝導率は１６７［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であり、金属の中では銀（４２０）、銅（３９８）、金（３２０）、アルミニウム（２３６）等に次いで高い熱伝導率を有している。
【００５６】
本発明の容器の主構成材料は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化アルミ（ＡｌＮ、）等であり、その熱伝導率Ｔｃはタングステン（Ｗ）と同等又はそれ以上の熱伝導率を有している。従って、従来の容器のように、主として実装端子２２とビア電極、キャスタレーション電極を経由して熱が伝導するのではなく、実装端子２２から炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化アルミ（ＡｌＮ、）等からなる第１、及び第２の絶縁基板２０ａ１、２０ｂ１の内部を立体的に経由して、第１、及び第２の電極パッド２８ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂに伝導し、圧電振動素子１０、感温素子３０の温度を上昇させる。また第２の絶縁基板２０ｂ１に伝導した熱は蓋部材３８に伝わり、蓋部材３８と第１の絶縁基板２０ａ１の第１の主面（表部）とからの輻射熱で圧電振動素子１０、感温素子３０の温度を上昇させる。
第１の電極パッド２８ａ、２８ｂと第２の電極パッド２９ａ、２９ｂとは、実装端子２２に対してほぼ対称な位置に配置されているため、実装端子２２からの熱により、圧電振動素子１０の温度上昇カーブと感温素子３０の温度上昇カーブとはほぼ同様な曲線となる。つまり、外部の発振回路、補償回路を併用して温度補償型発振器を構成する場合、感温素子３０は、圧電振動子１０の温度を正確に検知することが可能になり、周波数ドリフト特性と周波数温度特性に優れた発振器を構成することが可能となる。
【００５７】
図１０（ａ）は本発明に係る容器２０Ｂに圧電振動素子１０と感温素子３０とを搭載して構成した圧電デバイス２の電源投入後の圧電振動素子１０（破線）と感温素子３０（実線）と温度変化を示した曲線である。熱の伝導経路が立体的であるため、圧電振動素子１０と感温素子３０との温度上昇は、図１０（ａ）に示すように共にほぼ同じ温度を保ちながら温度平衡点（時間が十分に経過した後に達する温度）に達する。
一方、図１０（ｂ）は、アルミナセラミックス（Ａｌ２Ｏ３）を主構成部材とした従来の容器を用いて構成した圧電デバイスにおける圧電振動素子１０と、感温素子３０との電源投入後の温度変化を示した曲線の一例である。圧電振動素子１０の温度と、感温素子３０との温度とには温度差があり、時間が経過しないと温度差は縮小しない。
図１０（ｃ）は、電源投入後の所定の時間で測定した時の、容器２０を構成する材質の熱伝導率Ｔｃと、圧電振動素子１０の温度と感温素子３０の温度との温度差ΔＴと、の関係を示す曲線である。材質の熱伝導率が高くなるに応じて、所定の時間での温度差ΔＴは小さくなる。
以上のように本発明の圧電デバイスをマザーボードに搭載し、発振回路と温度補償回路とを用いて基準発振器を構成すると周波数ドリフト特性の優れた発振器を構成できる。
【００５８】
図１１は、第３の実施形態例の圧電デバイス３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３が図６に示す圧電デバイス２と異なる点は、圧電デバイス３を構成する容器２０Ｄの構成と、圧電振動素子１０と感温素子３０との位置関係にある。つまり、本実施形態では圧電振動素子１０用の一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂと、感温部品３０用の一対の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂとが近接配置されている点が特徴的である。圧電デバイス３の場合も圧電デバイス２と同様に、圧電振動素子１０の温度と感温素子３０の温度との温度差は、電源投入後共にほぼ同じ温度を保ちながら温度平衡点（時間が十分に経過した後に達する温度）に達する。
なお、図６に示す圧電デバイス２と同様に、接地用の実装端子２２ｃと蓋部材とをビア電極２５に導通接続することによりシールド効果を持たせることができる。なお、第１、及び第２の絶縁基板２０ａ２、２０ｂ２は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化アルミ（ＡｌＮ）等の高熱伝導率の材料を用いて構成されている。
【００５９】
図１２は、第４の実施形態の圧電デバイス４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６に示す圧電デバイス２と異なる点は、圧電デバイス４の容器２０Ｅの構造である。圧電デバイス４の容器２０Ｅは、第１の絶縁基板２０ａ３と、第２の絶縁基板２０ｂ３と、第３の絶縁基板２０ｃ３と、を積層焼成した容器である。第１の絶縁基板２０ａ３の第１の主面（表面）には、感温素子３０搭載用の一対の第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、第２の主面（裏面）の角隅部には実装端子２２（２２ａ〜２２ｄ）が形成されている。更に、第１の絶縁基板２０ａ３の肉厚内部にはビア電極２３ａ、２３ｂと、ビア電極２４ａ、２４ｂ形成されている。実装端子２２ｃ、２２ｄはビア電極２４ａ、２４ｂと、第２の配線パターン２６ｂ、２６ｂと、を経由して、感温素子３０搭載用の第２の電極パッド２９ａ、２９ｂに導通接続している。
【００６０】
更に、圧電デバイス４の容器２０Ｅの第２の絶縁基板２０ｂ３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２０ａ３の第１の主面（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２０ｂ３の表部の端部寄りには圧電振動素子１０搭載用の一対の第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。第２の絶縁基板２０ｂ３の肉厚内部には一対の第１の電極パッド２８ａ、２８ｂと一端が夫々導通接続するビア電極２３ｃ、２３ｄが形成され、他端は夫々第１の絶縁基板２０ａ３内部のビア電極２３ａ、２３ｂと導通接続している。第１の絶縁基板２０ａ３の第１の主面（表部）と、環状の第２の絶縁基板２０ｂ３の空間部で形成する第２の収容部２７ｂに感温素子３０が収容される。第３の絶縁基板２０ｃ３は環状体であり、第２の絶縁基板２０ｂ３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２０ｂ３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２０ｃ３の上部周縁にはタングステン（Ｗ）等からなるシームリング４２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。また、実装端子２２ｃとシームリング４２とを導通接続するビア電極２５が、第１、第２、及び第３の絶縁基板２０ａ３、２０ｂ３、２０ｃ３を貫通して形成されている。なお、第１、第２、及び第３の絶縁基板２０ａ３、２０ｂ３、２０ｃ３は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化アルミ（ＡｌＮ）等の高熱伝導率の材料を用いて構成されている。
【００６１】
圧電デバイス４の製造に際しては、上述した容器２０Ｅの第２の収容部第２７の第２にある電極パッド２９ａ、２９ｂにクリーム半田等を塗布し、その上に感温素子３０を載置し、加熱して感温素子３０を固着させる。続いて第１、及び第２の収容部２７ａ、２７ｂを洗浄、乾燥した後、第１の収容部２７ａの第１の電極パッド２８ａ、２８ｂに導電性接着剤３５を塗布し、その上に圧電振動素子１０を載置して軽く押さえ、所定の温度の乾燥炉中で所定の時間保持し、導電性接着剤３５の乾燥、硬化させる。また、必要に応じて真空炉の中で圧電振動素子１０のアニールを行う。その後、真空中又は不活性ガスの雰囲気中で第１の収容部２７ａを蓋部材３８で密封封止して、圧電デバイス４を完成する。クリーム半田の代わりに半田ボール、金バンプ等を用いて感温素子３０を固定してもよい。
【００６２】
図１３は、第５の実施形態の圧電デバイス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は、図４に示した本発明に係る容器２０Ｃを用いて構成した圧電デバイスである。図１３（ｂ）に示すように、圧電デバイス５は、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素子３０と、圧電振動素子１０を収容する第１の収容部２７ａを第１の絶縁基板２０ａ２の第１の主面Ｓ１側に有すると共に、感温素子３０を収容する第２の収容部２７ｂを第２の主面Ｓ２側に有した容器２０Ｃと、第１の収容部２７ａを封止する蓋部材３８と、を備えている。
【００６３】
圧電デバイス５の製造に際しては、図４に示した容器２０Ｃの第１の電極パッド２８ａ、２８ｂに導電性接着剤３５を塗布し、その上に圧電振動素子１０を載置して軽く押さえ、所定の温度の乾燥炉中で所定の時間保持し、導電性接着剤３５の乾燥、硬化させる。必要に応じて真空炉の中で、高温で所定の時間保持し、圧電振動素子１０のアニールを行う。その後、真空中又は不活性ガスの雰囲気中で第１の収容部２７ａを蓋部材３８で密封封止する。続いて容器２０Ｃを反転し、第２の電極パッド２９ａ、２９ｂにクリーム半田等を塗布し、その上に感温素子３０を載置し、加熱して感温素子３０を固着させて、圧電デバイス５を完成する。クリーム半田の代わりに半田ボール、金バンプ等を用いて感温素子３０を固定してもよい。
【００６４】
図１４（ａ）は、第６の実施形態例の圧電デバイス６の構成を示す断面図であり、同図（ｂ）は、容器２０Ｆ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４の構成が図６示す圧電デバイス２の構成と異なる点は、図１４に示すように、第１の絶縁基板２０ａ４の第１の主面（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２０ａ４の第１の主面（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６の場合は蓋部材３８として平板状の金属板を用いることができる。なお、絶縁基板２０ａ４は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化アルミ（ＡｌＮ）等の高熱伝導率の材料を用いて構成されている。
【００６５】
本発明に係る図１〜図４に示した容器等を用いて圧電デバイス１〜６を構成しているため、電源投入後の圧電振動素子１０と温度を検出する電子素子３０との、経過時間に対する温度上昇カーブがほぼ同様になるので、外部の発振回路部品と補償回路部品とを併用して、周波数ドリフト特性の少ない、温度補償された基準発振器が構成できるという効果がある。
【００６６】
図１５は、第７の実施形態の圧電デバイス７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７は、図３で説明した容器２０Ｂを用い、収容部２７に音叉型水晶振動素子１０ｂを収容し、蓋部材３８で収容部２７を真空・密封した後、感温部品３０を容器の側面に接着剤で固着して圧電デバイス７を構成する。
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。
【００６７】
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、音叉型水晶振動素子１０ｂと、感温素子３０と、を容器２０Ｂの収容部２７に収容して構成した圧電デバイスが、図１６示す圧電デバイス７である。
つまり、第７の実施形態例の圧電デバイス７と、図６に示す圧電デバイス２との異なる点は、圧電デバイス２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７では屈曲振動をする音叉型水晶振動素子１０ｂ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２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７が適している。
圧電振動素子１０に音叉型水晶振動素子１０ｂを用いているため、高周波を分周する回路を必要とせず、所望の低周波の基準発振器が得られるという利点がある。また、上記の圧電デバイスを用いて電子機器を製作すると、高安定で周波数ドリフト特性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。
【００６８】
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１０ｂ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１０ｂ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。
【００６９】
図１７（ｂ）は、同図（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。
【００７０】
図１８は、第８の実施形態例の圧電デバイス８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８が、図６に示す圧電デバイス２と異なる点は、第１の絶縁基板２０ａ５の第１の主面（表面）と、環状平板の第２の絶縁基板２０ｂ５の空間部とで形成される収容部２７に、厚みすべり振動モードの圧電振動素子１０ａと、屈曲振動モード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８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８と、発振回路部品、及び補償回路部品を有する外部回路と併用することにより、高周波と低周波の２つの圧電発振器が構成され、温度補償された、高安定、且つ周波数ドリフト特性の優れた２つの基準周波数が得られるという効果がある。
【符号の説明】
【００７１】
１、１’２、３、４、５、６、７、８…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、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆ、２０Ｇ…容器、２０ａ、２０ａ１、２０ａ２、２０ａ３、２０ａ４、２０ａ５…第１の絶縁基板、２０ｂ、２０ｂ１、２０ｂ２、２０ｂ３、２０ｂ５…第２の絶縁基板、２０ｃ２、２０ｃ３…第３の絶縁基板、２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ…実装端子、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２５…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…感温素子、３５…導電性接着剤、３８…蓋部材、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、Ｓ１…第１の主面、Ｓ２…第２の主面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主面側に振動素子を搭載する第１の電極パッドと、
電子素子を搭載する第２の電極パッドと、
を有し、
前記第１の主面とは反対側の第２の主面側に複数の実装端子を有した絶縁基板と、
前記振動素子、及び前記電子素子を含む前記第１の主面側の空間を気密封止する蓋部材と、
を備えた容器であって、
前記実装端子と前記第１、及び第２の電極パッドとは、
夫々配線導体により電気的に接続され、
前記絶縁基板を主として構成する材質の熱伝導率Ｔｃが、
５０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］≦Ｔｃ≦２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］
を満足することを特徴とする容器。
【請求項２】
前記絶縁基板の第１の主面の周縁にシールリングを設けたことを特徴とする請求項１に記載の容器。
【請求項３】
第１の主面側に振動素子を搭載する第１の電極パッドと、
電子素子を搭載する第２の電極パッドと、
を有し、
前記第１の主面とは反対側の第２の主面側に複数の実装端子を有した第１の絶縁基板と、
前記第１の絶縁基板の第１の主面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、
前記第２の絶縁基板の中空部内に位置する前記振動素子、及び前記電子素子を含む空間を気密封止する蓋部材と、
を備えた容器であって、
前記実装端子と前記第１、及び第２の電極パッドとは、
夫々配線導体により電気的に接続され、
前記絶縁基板を主として構成する材質の熱伝導率Ｔｃが、
５０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］≦Ｔｃ≦２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］
を満足することを特徴とする容器。
【請求項４】
第１の主面側に振動素子を搭載する第１の電極パッドを有し、
前記第１の主面とは反対側の第２の主面側に電子素子を搭載する第２の電極パッドと、
を有する第１の絶縁基板と、
前記第１の絶縁基板の第１の主面に対して底部を積層固定されることにより第１の収容部を形成する環状の第２の絶縁基板と、
前記第２の主面側に対して表部を積層固定されることにより第２の収容部を形成し、底部に複数の実装端子を有する環状の第３の絶縁基板と、
前記第２の絶縁基板の中空部内に位置する前記振動素子を含む空間を気密封止する蓋部材と
を備え、
前記実装端子と前記第１、及び第２の電極パッドとは、夫々配線導体により電気的に接続され、
前記第１、第２、及び第３の絶縁基板を主として構成する材質の熱伝導率Ｔｃが、
５０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］≦Ｔｃ≦２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］
の満足することを特徴とする容器。
【請求項５】
前記熱伝導率Ｔｃが、
１２０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］≦Ｔｃ≦２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］
を満足することを特徴とする請求項１乃至４のうち何れか一項に記載の容器。
【請求項６】
前記熱伝導率Ｔｃが、前記配線導体の熱伝導率と同等であることを特徴とする請求項１乃至４ののうち何れか一項に記載の容器。
【請求項７】
振動素子と、電子素子とを、請求項１乃至６のうち何れか一項に記載の容器に搭載したことを特徴とする振動デバイス。
【請求項８】
前記蓋部材は、前記容器の内部を貫通する導体、又は前記容器の外側面に設けられたキャスタレーション電極により前記実装端子と電気的に接続されていることを特徴とする請求項７に記載の振動デバイス。
【請求項９】
前記振動素子は、音叉型水晶振動素子であることを特徴とする請求項７又は８に記載の振動デバイス。
【請求項１０】
前記振動素子の基板は、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ことを特徴とする請求項７又は８に記載の振動デバイス。
【請求項１１】
前記収容部には、前記振動素子として、ＡＴカット水晶振動素子と音叉型水晶振動素子とが併置されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の振動デバイス。
【請求項１２】
請求項７乃至１１のうち何れか一項に記載の振動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】
第１の主面側に振動素子を搭載する第１の電極パッドと、
電子素子を搭載する第２の電極パッドと、
を有し、
前記第１の主面とは反対側の第２の主面側に複数の実装端子を有した絶縁基板と、
前記振動素子、及び前記電子素子を含む前記第１の主面側の空間を気密封止する蓋部材と、
を備えた容器であって、
前記実装端子と前記第１、及び第２の電極パッドとは、
夫々配線導体により電気的に接続され、
前記絶縁基板を主として構成する材質の熱伝導率Ｔｃが、
５０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］≦Ｔｃ≦２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］
を満足することを特徴とする容器。
【請求項２】
前記絶縁基板の第１の主面の周縁にシールリングを設けたことを特徴とする請求項１に記載の容器。
【請求項３】
第１の主面側に振動素子を搭載する第１の電極パッドと、
電子素子を搭載する第２の電極パッドと、
を有し、
前記第１の主面とは反対側の第２の主面側に複数の実装端子を有した第１の絶縁基板と、
前記第１の絶縁基板の第１の主面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、
前記第２の絶縁基板の中空部内に位置する前記振動素子、及び前記電子素子を含む空間を気密封止する蓋部材と、
を備えた容器であって、
前記実装端子と前記第１、及び第２の電極パッドとは、
夫々配線導体により電気的に接続され、
前記絶縁基板を主として構成する材質の熱伝導率Ｔｃが、
５０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］≦Ｔｃ≦２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］
を満足することを特徴とする容器。
【請求項４】
第１の主面側に振動素子を搭載する第１の電極パッドを有し、
前記第１の主面とは反対側の第２の主面側に電子素子を搭載する第２の電極パッドと、
を有する第１の絶縁基板と、
前記第１の絶縁基板の第１の主面に対して底部を積層固定されることにより第１の収容部を形成する環状の第２の絶縁基板と、
前記第２の主面側に対して表部を積層固定されることにより第２の収容部を形成し、底部に複数の実装端子を有する環状の第３の絶縁基板と、
前記第２の絶縁基板の中空部内に位置する前記振動素子を含む空間を気密封止する蓋部材と
を備え、
前記実装端子と前記第１、及び第２の電極パッドとは、夫々配線導体により電気的に接続され、
前記第１、第２、及び第３の絶縁基板を主として構成する材質の熱伝導率Ｔｃが、
５０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］≦Ｔｃ≦２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］
の満足することを特徴とする容器。
【請求項５】
前記熱伝導率Ｔｃが、
１２０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］≦Ｔｃ≦２００［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］
を満足することを特徴とする請求項１乃至４のうち何れか一項に記載の容器。
【請求項６】
前記熱伝導率Ｔｃが、前記配線導体の熱伝導率と同等であることを特徴とする請求項１乃至４ののうち何れか一項に記載の容器。
【請求項７】
振動素子と、電子素子とを、請求項１乃至６のうち何れか一項に記載の容器に搭載したことを特徴とする振動デバイス。
【請求項８】
前記蓋部材は、前記容器の内部を貫通する導体、又は前記容器の外側面に設けられたキャスタレーション電極により前記実装端子と電気的に接続されていることを特徴とする請求項７に記載の振動デバイス。
【請求項９】
前記振動素子は、音叉型水晶振動素子であることを特徴とする請求項７又は８に記載の振動デバイス。
【請求項１０】
前記振動素子の基板は、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ことを特徴とする請求項７又は８に記載の振動デバイス。
【請求項１１】
前記収容部には、前記振動素子として、ＡＴカット水晶振動素子と音叉型水晶振動素子とが併置されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の振動デバイス。
【請求項１２】
請求項７乃至１１のうち何れか一項に記載の振動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】
【公開番号】特開２０１３−７０２２４（Ｐ２０１３−７０２２４Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０７１８８（Ｐ２０１１−２０７１８８）
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【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４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【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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