(57)【要約】【課題】  外部からの振動の影響を抑えて耐振動性を向上させ、位相雑音特性を良好にでき、振動素子との熱結合を向上させる振動素子用の台座、振動子及び発振器を提供する。【解決手段】  台座の本体の長辺に沿ってパッケージ３の基板に接続する接続部１４と、接続部１４の内側に長辺に沿って形成された隙間部１２ａ，１２ｂと、隙間部１２ａ，１２ｂで挟まれた、水晶片２の搭載部１１と接続部１４を連結する連結部１３とを有し、搭載部１１の裏面にヒーター回路１５、サーミスタ回路１６を設けた振動素子用の台座であり、それを備えた振動子及び発振器である。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動素子が搭載され、パッケージの基板に設置される振動素子用の台座であって、
本体が、
当該本体の長辺に沿って形成され、前記基板と接触する２つの接続部と、
前記接続部より前記本体の内側で前記長辺に沿って形成される２つの隙間部と、
前記２つの隙間部で挟まれ、前記振動素子が搭載される搭載部と、
前記本体の四隅に形成され、前記搭載部と前記接続部とを接続する連結部とを有し、
前記搭載部の前記振動素子が搭載される面とは反対側の面にヒーター回路又はサーミスタ回路、若しくはヒーター回路及びサーミスタ回路を設けたことを特徴とする台座。
【請求項２】
搭載部において、振動素子が搭載される面とは反対側の面に凹形状の凹部を形成し、当該凹部にヒーター回路又はサーミスタ回路、若しくはヒーター回路及びサーミスタ回路を設けたことを特徴とする請求項１記載の台座。
【請求項３】
接続部は、基板側に突出していることを特徴とする請求項１又は２記載の台座。
【請求項４】
連結部は、搭載部より厚みを薄く、接続部より幅を狭くしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の台座。
【請求項５】
連結部は、円弧形状に湾曲した形状としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の台座。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか記載の台座に振動素子を搭載し、パッケージの表面凹部の底面の基板に設置したことを特徴とする振動子。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか記載の台座に振動素子を搭載し、パッケージの表面凹部の底面の基板に設置し、前記パッケージの裏面凹部に発振回路を搭載したことを特徴とする発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動素子を台座に搭載した振動子に係り、特に、外部からの振動への耐性を向上させ、位相雑音特性を良好にでき、振動素子との熱結合を向上できる振動素子用の台座、振動子及び発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
［従来の技術］
従来の水晶振動子では、パッケージ及びパッケージ外部からの水晶片に与える影響を抑制する構成として、主に水晶から成る台座（水晶台座）を用いる構成が知られている。
また、パッケージを表裏に凹部が形成されたＨ構造とし、表側に水晶片と水晶台座を搭載し、裏面に発振回路のＩＣ（Integrated Circuit）を搭載した水晶発振器がある。
パッケージの表面又は裏面に温度補償回路を設けた温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ：Temperature Compensated Crystal Oscillator）がある。
【０００３】
［関連技術］
尚、関連する先行技術として、特許第３０１７７５０号公報「水晶振動子」（特許文献１）、特許第４７１５２５２号公報「圧電振動子」（特許文献２）、特開２０１３−０９８６７８号公報「水晶振動子」（特許文献３）がある。
【０００４】
特許文献１には、保持用水晶板の振動用水晶片を搭載する位置に凹部を形成し、その凹部によって形成される隙間で振動用水晶片を確実に励振させ、励振用水晶片の長手方向での熱によるストレスを発生させない水晶振動子が示されている。
【０００５】
特許文献２には、基板における熱膨張の影響を小さくするために、隙間を有するスプリング部を備える圧電振動子が示されている。
特許文献３には、温度変化に伴う水晶片の変形を防ぎ、良好な周波数温度特性が得られる構成の水晶振動子が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３０１７７５０号公報
【特許文献２】特許第４７１５２５２号公報
【特許文献３】特開２０１３−０９８６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の水晶振動子又は水晶発振器における水晶台座では、外部からの振動が水晶片に影響してしまい、その振動によって位相雑音特性が劣化し、更に振動素子との熱結合を考慮していないという問題点があった。
【０００８】
尚、特許文献１〜３には、セラミック等の基板と接触する電極部分の厚みを厚くし、水晶片を搭載する搭載部を薄くして基板から浮かせ、電極部分と搭載部を接続する部分を更に薄くして、外部からの振動への耐振動特性を向上させる構成の記載がない。
【０００９】
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、外部からの振動の影響を抑えて耐振動特性を向上させ、位相雑音特性を良好にでき、振動素子との熱結合を向上させる振動素子用の台座、振動子及び発振器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、振動素子が搭載され、パッケージの基板に設置される振動素子用の台座であって、本体が、当該本体の長辺に沿って形成され、基板と接触する２つの接続部と、接続部より本体の内側で長辺に沿って形成される２つの隙間部と、２つの隙間部で挟まれ、振動素子が搭載される搭載部と、本体の四隅に形成され、搭載部と接続部とを接続する連結部とを有し、搭載部の振動素子が搭載される面とは反対側の面にヒーター回路又はサーミスタ回路、若しくはヒーター回路及びサーミスタ回路を設けたことを特徴とする。
【００１１】
本発明は、上記台座において、搭載部に、振動素子が搭載される面とは反対側の面に凹形状の凹部を形成し、当該凹部にヒーター回路又はサーミスタ回路、若しくはヒーター回路及びサーミスタ回路を設けたことを特徴とする。
【００１２】
本発明は、上記台座において、接続部が、基板側に突出していることを特徴とする。
【００１３】
本発明は、上記台座において、連結部が、搭載部より厚みを薄く、接続部より幅を狭くしたことを特徴とする。
【００１４】
本発明は、上記台座において、連結部が、円弧形状に湾曲した形状としたことを特徴とする。
【００１５】
本発明は、振動子において、上記台座に振動素子を搭載し、パッケージの表面凹部の底面の基板に設置したことを特徴とする。
【００１６】
本発明は、発振器において、上記台座に振動素子を搭載し、パッケージの表面凹部の底面の基板に設置し、パッケージの裏面凹部に発振回路を搭載したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、振動素子が搭載され、パッケージの基板に設置される振動素子用の台座であって、本体が、当該本体の長辺に沿って形成され、基板と接触する２つの接続部と、接続部より本体の内側で長辺に沿って形成される２つの隙間部と、２つの隙間部で挟まれ、振動素子が搭載される搭載部と、本体の四隅に形成され、搭載部と接続部とを接続する連結部とを有し、搭載部の振動素子が搭載される面とは反対側の面にヒーター回路又はサーミスタ回路、若しくはヒーター回路及びサーミスタ回路を設けた台座としているので、外部からの振動が接続部に伝達したとしても、連結部によって吸収して搭載部への伝達を防止でき、位相雑音特性を良好にできるものであり、搭載部裏面のヒーター回路、サーミスタ回路によって振動素子との熱結合を向上させ、周波数特性を安定化させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発振器の概略図である。
【図２】本台座の表面説明図である。
【図３】本台座の長辺側面説明図である。
【図４】本台座の短辺側面説明図である。
【図５】本台座の裏面説明図である。
【図６】別の台座の裏面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る振動子（本振動子）は、以下の振動素子が以下の台座に搭載されたものである。
【００２０】
本発明の実施の形態に係る振動素子用の台座（本台座）は、長辺に沿ってパッケージの基板に接続する接続部と、当該接続部の内側に長辺に沿って形成された隙間部と、隙間部で挟まれた、振動素子の搭載部と、搭載部と接続部を連結する連結部とを有し、搭載部の裏面にヒーター回路又は／及びサーミスタ回路を設けたものであり、外部からの振動が接続部に伝達したとしても、連結部によって吸収して搭載部への伝達を防止でき、位相雑音特性を良好にできるものであり、搭載部裏面のヒーター回路、サーミスタ回路によって振動素子との熱結合を向上させ、周波数特性を安定化させるものである。
【００２１】
また、本振動子は、本台座に本振動素子を搭載し、凹部を有するパッケージに台座を設置したものである。
また、本発明の実施の形態に係る発振器（本発振器）は、本振動子のパッケージの裏面凹部に発振回路を搭載したものである。
【００２２】
［本発振器：図１］
本発振器について図１を参照しながら説明する。図１は、本発振器の概略図である。
本発振器は、図１に示すように、振動素子（水晶片）２と、水晶片２を搭載する台座１と、台座１を表面凹部に収容して当該凹部の底面（基板）に搭載するパッケージ３と、パッケージ３の裏面凹部に搭載される発振回路（ＩＣ）４と、パッケージ３の表面周囲に形成されるシームリング５と、蓋となるリッド６とを基本的に備えている。
尚、水晶片２は、例えば、厚みすべり振動が励振されるＡＴカットが用いられる。
【００２３】
［本発振器の各部］
本発振器の各部について具体的に説明する。
台座１は、例えば、耐熱プラスチック等の樹脂、ガラス、絶縁膜が表面にコーティングされた金属等の絶縁材料で形成される。
また、台座１は、水晶片２と同様の水晶（水晶片２と同じＡＴカットやＺ板）により形成してもよい。その場合、台座１と水晶片２の熱膨張係数は略等しく、温度変化に伴う応力は発生しない。台座１の詳細は後述する。
【００２４】
水晶片２は、台座１に導電性接着剤で固定されて搭載される。
水晶片２の表面及び裏面には、励振電極が形成され、台座１の電極パターンに導電性接着剤で接続される。
尚、台座１に搭載される振動素子として、ＡＴカットの水晶片２からなる水晶共振子を用いたが、例えば、表面弾性波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）共振子、その他の圧電振動子や微小電子機械システム（ＭＥＭＳ：Micro Electro Mechanical Systems）振動子等の振動子の発振素子（振動素子）を用いてもよい。
【００２５】
パッケージ３は、セラミック等で形成され、表面及び裏面の両面に凹部が形成された断面Ｈ型の形状となっており、表面凹部に台座１及び水晶片２を収納し、当該凹部の底面（基板）に台座１を搭載し、裏面凹部に発振回路４を収容して搭載している。
パッケージ３への台座１と発振回路４の搭載は、半田等で固定されるようになっている。
【００２６】
発振回路（ＩＣ）４は、パッケージ３の裏面凹部に収納され、その凹部の底面（基板）に搭載される。
尚、本発振器では、当該ＩＣ４以外に温度補償回路をパッケージ３の表面基板又は裏面基板に設けるものである。温度補償回路を備えることで、温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）となる。
【００２７】
シームリング５は、シーム封止を行うためにパッケージ３の表面周囲に銀（Ａｇ）ロウ等で形成される。
リッド６は、蓋となるもので、コバールをニッケルメッキしたもの等が用いられ、シームリング５に接着するよう形成される。
【００２８】
［本台座：図２〜５］
次に、本台座について図２〜５を参照しながら説明する。図２は、本台座の表面説明図であり、図３は、本台座の長辺側面説明図であり、図４は、本台座の短辺側面説明図であり、図５は、本台座の裏面説明図である。
本台座１は、図２に示すように、本体の２つの長辺に沿って内側に形成された隙間部１２ａ，１２ｂと、隙間部１２ａ，１２ｂによって挟まれ、水晶片２が搭載される中央の搭載部１１と、４つの角部で円弧形状に湾曲する連結部１３と、本体の２つの長辺上に形成され、パッケージ３の基板（底面）に形成された電極に接続する接続部１４とを備えている。
連結部１３は、搭載部１１と接続部１４とを接続し、湾曲して腕のような構造となっている。そのため、アーム部と呼ぶことがある。
【００２９】
ここで、搭載部１１は、中央部分の矩形の領域から、本体の両短辺に亘って形成されてる。
つまり、本台座１は、略長方形状の搭載部１１の長辺に並行して接続部１４が形成され、搭載部１１と接続部１４とが、本体の角部において連結部１３によって接続された構成である。
そして、搭載部１１の長辺に沿って２つのコの字状の隙間部１２ａ，１２ｂが形成されている。当該隙間部１２ａ，１２ｂは本台座１の表裏を貫通している。
【００３０】
ここで、搭載部１１の短辺（本体の短辺に重なる部分）の長さ（図２の縦方向の長さ）は、搭載部分１１の中央部分に比べて短くなっている。それによって、隙間部１２ａ，１２ｂが上下に向けて開く、コの字状となっている。このような構成にすることで、より大きな柔軟性（弾性）を備えるものである。
【００３１】
また、接続部１４は、図３，４に示すように、他の構成部に比べてパッケージ３の下側（基板側）に突出している。つまり、パッケージ３の基板に接触するのは、接続部１４だけとなる。
また、接続部１４は、図２，５に示すように、連結部１３の幅に比べて広い幅となっている。パッケージ３の基板との接合面積を増やすことができる一方、連結部１３を狭い幅として細くすることで、連結部１３がたわんで柔軟性（弾性）を備えるものとなる。
【００３２】
そして、本台座１の表面には、図２に示すように、電極パターン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが形成されている。電極パターン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは、金等の金属の薄膜で形成される。
具体的には、電極パターン１０ａ，１０ｂは、水晶片２と重なる部分に導電性接着剤が塗布される方形のパターンがあり、そこから近い本体の短辺側に引き出されて、連結部１３を介して接続部１４の中央手前まで形成される。
【００３３】
また、電極パターン１０ｃは、図５に示すように、搭載部１１の裏面に設けられたヒーター回路１５に接続し、電極パターン１０ａが形成されていない短辺側に引き出されて、連結部１３を介して電極パターン１０ａが形成された接続部１４の中央手前まで形成されている。
同様に、電極パターン１０ｄは、図５に示すように、搭載部１１の裏面に設けられたサーミスタ回路１６に接続し、電極パターン１０ｂが形成されていない短辺側に引き出されて、連結部１３を介して電極パターン１０ｂが形成された接続部１４の中央手前まで形成されている。
【００３４】
更に、電極パターン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは、図３，４に示すように、連結部１３の側面と接続部１４の側面にも形成されている。
また、図５に示すように、本台座１の裏面において、連結部１３と接続部１４の裏側にも電極パターン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが形成されている。
また、導電性接着剤は、水晶片２の四隅近傍に塗布されて、水晶片２を固定するものである。
【００３５】
各部の厚みについて説明する。
まず、搭載部１１の部分の厚みをａ、連結部１３の厚みｂとすると、関係は、ａ＞ｂとなる。そして、接続部１４の厚みｃは、ｃ＞ａ＞ｂの関係となる。
つまり、パッケージ３の基板に接触する接続部１４の厚みｃが最も厚く、連結部１３の厚みｂが最も薄くなっている。
【００３６】
これは、接続部１４の厚みを最も厚くすることで、接続部１４の底面だけをパッケージ３の基板に接続して、連結部１３及び搭載部１１を基板から浮かせる構成とするものである。
これにより、外部から振動が接続部１４に加わったとしても、その振動を連結部１３が吸収して緩和できる構成としている。そのため、基板で発生した振動の影響が搭載部１１に搭載された水晶片２に及ぶものとはならない。
【００３７】
また、連結部１３の厚みを最も薄くしたことにより、連結部１３が応力に対する柔軟性を備える構成となり、振動の影響を吸収しやすくするものである。更に、搭載部１１の厚みを連結部１３の厚みより厚くし、剛性を高めることにより、複数の連結部１３からの応力による搭載部１１自体の変形を防ぐことができる。これにより、搭載部１１と水晶片２との間の応力の発生を抑え、耐振動特性と耐衝撃性を向上させることができる。
【００３８】
また、搭載部１１の裏面に設けられたヒーター回路１５は、水晶片２を温めるもので、電極パターン１０ｃに接続されている。
また、搭載部１１の裏面に設けられたサーミスタ回路１６は、パッケージ３内の温度を検出するセンサで、電極パターン１０ｄに接続されている。
尚、ヒーター回路１５、サーミスタ回路１６のグランド電極は、水晶片２が接続するグランド電極と共有するものとする。
【００３９】
ここで、サーミスタ回路１６で検出された温度が、パッケージ３の内側底面又は裏面の基板に設けられた温度補償回路に出力され、当該温度補償回路からの制御信号によってヒーター回路１５が制御され、適正温度となるよう調整されるものである。
【００４０】
搭載部１１の裏面に、ヒーター回路１５とサーミスタ回路１６の両方を配置したが、いずれか一方だけを搭載部１１の裏面に搭載してもよい。その場合、他方の回路は、パッケージ３の内側底面又は裏面の基板に設けられ、それぞれが温度補償回路に接続して、パッケージ３内の温度を適正に保つようになっている。
【００４１】
このように、ヒーター回路１５とサーミスタ回路１６とが温度補償回路に接続されて、パッケージ３内の温度を一定に保持することにより、振動素子である水晶片２との熱結合を向上させ、周波数特性を安定化させることができる。
【００４２】
［別の台座：図６］
次に、本発明の実施の形態に係る別の台座（別の台座）について図６を参照しながら説明する。図６は、別の台座の裏面説明図である。
別の台座は、図６に示すように、搭載部１１の裏面中央に凹形状の凹部１１ａを形成した逆メサ構造としている。
【００４３】
その凹部１１ａ内に、ヒーター回路１５、サーミスタ回路１６を配置している。凹部１１ａには、ヒーター回路１５、サーミスタ回路１６の何れか一方を配置してもよい。
尚、ヒーター回路１５とサーミスタ回路１６は、パッケージ３の内側底面又は裏面の基板に設けた温度補償回路に接続され、パッケージ３内の温度を一定に保持するようになっている。
【００４４】
搭載部１１に凹部１１ａを設けることで、ヒーター回路１５、サーミスタ回路１６を下側に突出させるのを抑えることができ、凹部１１ａでの搭載部１１の厚さを薄くできるので、より水晶片２との熱結合を容易に向上させ、周波数特性を安定化させることができる。
【００４５】
［実施の形態の効果］
本振動子によれば、本台座が、接続部１４の裏側の電極パターンがパッケージ３の基板に形成された電極パターンと半田により固定され、隙間部１２ａ，１２ｂで囲まれた搭載部１１と接続部１４とを連結部１３で接続し、搭載部１１の裏面にヒーター回路１５又は／及びサーミスタ回路１６を設けた構成としているので、外部からの振動が接続部１４に伝達したとしても、連結部１３によって吸収して搭載部１１への伝達を防止でき、位相雑音特性を良好にでき、更に、搭載部１１の裏面のヒーター回路１５、サーミスタ回路１６によって水晶片２との熱結合を向上させて周波数特性を安定化できる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、外部からの振動の影響を抑えて耐振動性を向上させ、位相雑音特性を良好にでき、振動素子との熱結合を向上させる振動素子用の台座、振動子及び発振器に好適である。
【符号の説明】
【００４７】
１…台座、  ２…水晶片、  ３…パッケージ、  ４…発振回路（ＩＣ）、  ５…シームリング、  ６…リッド、  １０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ…電極パターン、  １２ａ，１２ｂ…隙間部、  １１…搭載部、  １１ａ…凹部、  １２ａ．１２ｂ…隙間部、  １３…連結部、  １４…接続部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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