(57)【要約】  圧電発振器（１）は、ベース部材（３０）と、ベース部材（３０）の上面（３２ａ）に搭載された圧電振動素子（１０）と、圧電振動素子（１０）を密封封止するようにベース部材（３０）の上面（３２ａ）に接合されたリッド部材（２０）と、ベース部材（３０）の下面（３２ｂ）に搭載された電子部品（５０）と、電子部品（５０）の周囲を囲むようにベース部材（３０）の下面（３２ｂ）に接合された実装枠体（６０）と、ベース部材（３０）及び実装枠体（６０）の少なくとも一方に形成され、圧電発振器（１）上において圧電振動素子（１０）及び電子部品（５０）のいずれからも電気的に独立した、熱伝導性を有する熱伝導経路（７０）とを備え、熱伝導経路（７０）は、ベース部材（３０）と実装枠体（６０）が相互に重なる部分よりも内側に配置された第１熱伝導部（７２）と、第１熱伝導部（７２）に接続され、ベース部材（３０）と実装枠体（６０）が相互に重なる部分よりも外側に配置された第２熱伝導部（７４）とを有する。
2017077756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電発振器であって、
上面及び下面を有するベース部材と、
前記ベース部材の前記上面に搭載された圧電振動素子と、
前記圧電振動素子を密封封止するように前記ベース部材の前記上面に接合されたリッド部材と、
前記ベース部材の前記下面に搭載された電子部品と、
前記電子部品の周囲を囲むように前記ベース部材の前記下面に接合された実装枠体と、
前記ベース部材及び前記実装枠体の少なくとも一方に形成され、前記圧電発振器上において前記圧電振動素子及び前記電子部品のいずれからも電気的に独立した、熱伝導性を有する熱伝導経路と
を備え、
前記熱伝導経路は、
前記ベース部材と前記実装枠体が相互に重なる部分よりも内側に配置された第１熱伝導部と、
前記第１熱伝導部に接続され、前記ベース部材と前記実装枠体が相互に重なる部分よりも外側に配置された第２熱伝導部と
を有する、圧電発振器。
【請求項２】
前記ベース部材の前記下面と、前記実装枠体における前記ベース部材に対向する面との間にギャップが設けられ、
前記熱伝導経路の少なくとも一部が前記ギャップに配置された、請求項１記載の圧電発振器。
【請求項３】
圧電発振器であって、
上面及び下面を有するベース部材と、
前記ベース部材の前記上面に搭載された圧電振動素子と、
前記圧電振動素子を密封封止するように前記ベース部材の前記上面に接合されたリッド部材と、
前記ベース部材の前記下面に搭載された電子部品と、
前記電子部品の周囲を囲むように前記ベース部材の前記下面に接合された実装枠体と、
前記ベース部材及び前記実装枠体の少なくとも一方に形成され、前記圧電発振器上において前記圧電振動素子及び前記電子部品のいずれからも電気的に独立した、熱伝導性を有する熱伝導経路と
を備え、
前記ベース部材の前記下面と、前記実装枠体における前記ベース部材に対向する面との間にギャップが設けられ、
前記熱伝導経路は、
前記ギャップに配置された第１熱伝導部と、
前記第１熱伝導部に接続され、前記ベース部材と前記実装枠体が相互に重なる部分よりも外側に配置された第２熱伝導部と
を有する、圧電発振器。
【請求項４】
前記熱伝導経路の厚さは、前記ギャップの高さよりも小さい、請求項２又は３記載の圧電発振器。
【請求項５】
前記熱伝導経路の厚さは、前記ギャップの高さと同じである、請求項２又は３記載の圧電発振器。
【請求項６】
前記熱伝導経路は、接地電位が供給される接地用パターンである、請求項１から５のいずれか一項に記載の圧電発振器。
【請求項７】
前記圧電振動素子は、水晶振動素子である、請求項１から６のいずれか一項に記載の圧電発振器。
【請求項８】
前記電子部品は、集積回路素子である、請求項１から７のいずれか一項に記載の圧電発振器。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の圧電発振器と、
前記実装枠体が対向するように前記圧電発振器が実装された回路基板と
を備えた、圧電発振デバイス。
【請求項１０】
上面及び下面を有するベース部材と、前記ベース部材の前記上面に搭載された圧電振動素子と、前記圧電振動素子を密封封止するように前記ベース部材の前記上面に接合されたリッド部材と、前記ベース部材の前記下面に搭載された電子部品と、前記電子部品の周囲を囲むように前記ベース部材の前記下面に接合された実装枠体と
を含む、圧電発振器と、
前記実装枠体が対向するように前記圧電発振器が実装された回路基板と、
前記ベース部材、前記実装枠体及び前記回路基板の少なくとも一つに形成され、前記圧電発振器上において前記圧電振動素子及び前記電子部品のいずれからも電気的に独立した、熱伝導性を有する熱伝導経路と
を備え、
前記熱伝導経路は、
前記ベース部材と前記実装枠体が相互に重なる部分よりも内側に配置された第１熱伝導部と、
前記第１熱伝導部に接続され、前記ベース部材と前記実装枠体が相互に重なる部分よりも外側に配置された第２熱伝導部と
を有する、圧電発振デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電発振器及び圧電発振デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電発振デバイスの一態様として、特許文献１に開示されているように、基板の上面に水晶素子が搭載されるとともに、基板の下面に電子部品（例えば集積回路素子）が形成され、集積回路素子の周囲が実装枠体によって囲まれた構成を有する水晶発振器が知られている。この水晶発振器は、実装枠体が対向するように回路基板に実装される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−９１１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来の構成によれば、集積回路素子が回路基板上において実装枠体によって囲まれた空間に配置されるため、集積回路素子による熱が発振器の外側に逃げにくい場合があった。これにより集積回路素子の熱が基板を介して水晶素子に伝搬し、水晶素子と集積回路素子との温度差が生じ、集積回路素子による温度コントロールの調整、ひいては水晶素子の周波数変動の調整に支障が生じる可能性があった。【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、電子部品から発生する熱を外部に容易かつ効果的に放熱することができる圧電発振器及び圧電発振デバイス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】
【０００６】
本発明の一側面に係る圧電発振器は、上面及び下面を有するベース部材と、ベース部材の上面に搭載された圧電振動素子と、圧電振動素子を密封封止するようにベース部材の上面に接合されたリッド部材と、ベース部材の下面に搭載された電子部品と、電子部品の周囲を囲むようにベース部材の下面に接合された実装枠体と、ベース部材及び実装枠体の少なくとも一方に形成され、圧電発振器上において圧電振動素子及び電子部品のいずれからも電気的に独立した、熱伝導性を有する熱伝導経路とを備え、熱伝導経路は、ベース部材と実装枠体が相互に重なる部分よりも内側に配置された第１熱伝導部と、第１熱伝導部に接続され、ベース部材と実装枠体が相互に重なる部分よりも外側に配置された第２熱伝導部とを有する。【０００７】
上記構成によれば、電子部品が設けられた空間に配置された第１熱伝導部によって電子部品からの熱を吸熱し、その熱を第２熱伝導部によって外部に放熱することができるため、電子部品から発生する熱を外部に容易かつ効果的に放熱することができる。【０００８】
本発明の他の一側面に係る圧電発振器は、上面及び下面を有するベース部材と、ベース部材の上面に搭載された圧電振動素子と、圧電振動素子を密封封止するようにベース部材の上面に接合されたリッド部材と、ベース部材の下面に搭載された電子部品と、電子部品の周囲を囲むようにベース部材の下面に接合された実装枠体と、ベース部材及び実装枠体の少なくとも一方に形成され、圧電発振器上において圧電振動素子及び電子部品のいずれからも電気的に独立した、熱伝導性を有する熱伝導経路とを備え、ベース部材の下面と、実装枠体におけるベース部材に対向する面との間にギャップが設けられ、熱伝導経路は、ギャップに配置された第１熱伝導部と、第１熱伝導部に接続され、ベース部材と実装枠体が相互に重なる部分よりも外側に配置された第２熱伝導部とを有する。【０００９】
上記構成によれば、電子部品が設けられた空間につながるギャップに配置された第１熱伝導部によって電子部品からの熱を吸熱し、その熱を第２熱伝導部によって外部に放熱することができるため、電子部品から発生する熱を外部に容易かつ効果的に放熱することができる。【００１０】
本発明の一側面に係る圧電発振デバイスは、上面及び下面を有するベース部材と、ベース部材の上面に搭載された圧電振動素子と、圧電振動素子を密封封止するようにベース部材の上面に接合されたリッド部材と、ベース部材の下面に搭載された電子部品と、電子部品の周囲を囲むようにベース部材の下面に接合された実装枠体とを含む、圧電発振器と、実装枠体が対向するように圧電発振器が実装された回路基板と、ベース部材、実装枠体及び回路基板の少なくとも一つに形成され、圧電発振器上において圧電振動素子及び電子部品のいずれからも電気的に独立した、熱伝導性を有する熱伝導経路とを備え、熱伝導経路は、ベース部材と実装枠体が相互に重なる部分よりも内側に配置された第１熱伝導部と、第１熱伝導部に接続され、ベース部材と実装枠体が相互に重なる部分よりも外側に配置された第２熱伝導部とを有する。【００１１】
上記構成によれば、電子部品が設けられた空間に配置された第１熱伝導部によって電子部品からの熱を吸熱し、その熱を第２熱伝導部によって外部に放熱することができるため、電子部品から発生する熱を外部に容易かつ効果的に放熱することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電子部品から発生する熱を外部に容易かつ効果的に放熱することができる圧電発振器及び圧電発振デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る圧電発振器の分解斜視図である。
【図２】図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係る圧電発振器の平面図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態に係る圧電発振デバイスの断面図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態の第１変形例に係る圧電発振器の断面図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態の第２変形例に係る圧電発振デバイスの断面図である。
【図８】図８は、本発明の一実施形態の第３変形例に係る圧電発振デバイスの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の構成要素は同一又は類似の符号で表している。図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本願発明の技術的範囲を当該実施の形態に限定して解するべきではない。
【００１５】
図１〜図３を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る圧電発振器（Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）を説明する。ここで、図１は、圧電発振器の分解斜視図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。なお、図２及び図３において、圧電振動素子（Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）の各種電極の図示は省略している。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態に係る圧電発振器１は、圧電振動素子１０と、リッド部材の一例であるキャップ２０と、ベース部材の一例である基板３０と、電子部品の一例である集積回路素子５０と、実装枠体６０とを備える。キャップ２０及び基板３０は圧電振動素子１０を保持する保持器である。キャップ２０及び基板３０が後述する接合材４０を挟んで接合されることにより、圧電振動素子１０を収容するための封止空間を有するケース又はパッケージが形成される。
【００１７】
圧電振動素子１０は、圧電基板１１と、圧電基板１１に形成された第１及び第２励振電極１４ａ，１４ｂとを含む。第１励振電極１４ａは、圧電基板１１の主面である第１面１２ａに形成され、また、第２励振電極１４ｂは、圧電基板１１の第１面１２ａとは反対の主面である第２面１２ｂに形成されている。
【００１８】
圧電基板１１は、所与の圧電材料から形成され、その材料は特に限定されるものではない。図１に示す例では、圧電基板１１は、ＡＴカットされた水晶片（Ｑｕａｒｔｚ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔ）である。ＡＴカットの水晶片は、人工水晶の結晶軸であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうち、Ｙ軸及びＺ軸をＸ軸の周りにＹ軸からＺ軸の方向に３５度１５分±１度３０分回転させた軸をそれぞれＹ´軸及びＺ´軸とした場合、Ｘ軸及びＺ´軸によって特定される面（以下、「ＸＺ´面」と呼ぶ。他の軸によって特定される面についても同様である。）と平行な面を主面として切り出されたものである。図１に示す例では、ＡＴカット水晶片である圧電基板１１は、Ｚ´軸方向に平行な長手方向と、Ｘ軸方向に平行な短手方向と、Ｙ´軸方向に平行な厚さ方向を有しており、ＸＺ´面を平面視したときにおいて長方形をなしている。ＡＴカット水晶片を用いた水晶振動素子は、広い温度範囲で極めて高い周波数安定性を有し、また、経時変化特性にも優れている上、低コストで製造することが可能である。ＡＴカット水晶振動素子は、厚みすべり振動モード（Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  Ｓｈｅａｒ  Ｍｏｄｅ）を主振動として用いられる。
【００１９】
なお、本実施形態に係る圧電基板は上記構成に限定されるものではなく、例えば、Ｘ軸方向に平行な長手方向と、Ｚ´軸方向に平行な短手方向とを有するＡＴカット水晶片を適用してもよい。あるいは、ＡＴカット以外の異なるカット（例えばＢＴカットなど）の水晶片であってもよいし、水晶以外のセラミックなどのその他の圧電材料を適用してもよい。
【００２０】
第１励振電極１４ａは、圧電基板１１の第１面１２ａ（Ｙ´軸正方向側のＸＺ´面）に形成され、また、第２励振電極１４ｂは、圧電基板１１の第１面１２ａとは反対の第２面１２ｂ（Ｙ´軸負方向側のＸＺ´面）に形成されている。第１及び第２励振電極１４ａ，１４ｂは一対の電極であり、ＸＺ´面において互いに略全体が重なり合うように配置されている。各励振電極１４ａ，１４ｂは例えばＸＺ´面において長方形状をなしている。この場合、例えば励振電極１４ａ、１４ｂの長手方向が圧電基板１１の長手方向と一致する向きに配置されている。
【００２１】
圧電基板１１には、第１励振電極１４ａに引出電極１５ａを介して電気的に接続された接続電極１６ａと、第２励振電極１４ｂに引出電極１５ｂを介して電気的に接続された接続電極１６ｂとが形成されている。具体的には、引出電極１５ａは、第１面１２ａにおいて第１励振電極１４ａからＺ´軸負方向側短辺に向かって引き出され、さらに圧電基板１１のＺ´軸負方向側の側面を通って、第２面１２ｂに形成された接続電極１６ａに接続されている。他方、引出電極１５ｂは、第２面１２ｂにおいて第２励振電極１４ｂからＺ´軸負方向側短辺に向かって引き出され、第２面１２ｂに形成された接続電極１６ｂに接続されている。接続電極１６ａ，１６ｂは、Ｚ´軸負方向側の短辺に沿って配置され、これらの接続電極１６ａ，１６ｂは、後述する導電性保持部材３６ａ，３６ｂを介して基板３０に電気的導通を図るとともに機械的に保持される。なお、本実施形態において、接続電極１６ａ，１６ｂ及び引出電極１５ａ，１５ｂの配置やパターン形状は限定されるものではなく、他の部材との電気的接続を考慮して適宜変更することができる。
【００２２】
第１及び第２励振電極１４ａ，１４ｂを含む上記各電極は、例えば、下地をクロム（Ｃｒ）層で形成し、クロム層の表面に金（Ａｕ）層を形成してもよく、その材料は限定されるものではない。
【００２３】
図２に示すように、キャップ２０は、基板３０の第１面３２ａに対向して開口した凹部２４を有する。凹部２４には、開口の全周に亘って、凹部２４の底面から立ち上がるように形成された側壁部２２が設けられている。また、キャップ２０は、凹部２４の開口縁において基板３０の第１面３２ａに対向する対向面２６を有している。キャップ２０は、側壁部２２からさらに開口外方向へ突出するフランジ部２８を有していてもよく、この場合、フランジ部２８が対向面２６を有している。これによれば、フランジ部２８と基板３０を接合することによって、両者の接合面積を大きくすることができるため、両者の接合強度の向上を図ることができる。
【００２４】
なお、本実施形態においてキャップ２０の形状は特に限定されるものではなく、例えば、フランジ部２８を有しておらず、凹部２４の底面から略垂直に立ち上げ形成された側壁部２２の先端が基板３０と接合されてもよい。
【００２５】
キャップ２０の材質は特に限定されるものではないが、例えば金属などの導電材料で構成されていてもよい。これによれば、キャップ２０を接地電位に電気的に接続させることによりシールド機能を付加することができる。あるいは、キャップ２０は、絶縁材料又は導電材料・絶縁材料の複合構造であってもよい。
【００２６】
基板３０の第１面３２ａ（上面）には、圧電振動素子１０が搭載される。図１に示す例では、基板３０は、Ｚ´軸方向に平行な長手方向と、Ｘ軸方向に平行な短手方向と、Ｙ´軸方向に平行な厚さ方向を有しており、ＸＺ´面において長方形をなしている。基板３０は、例えば絶縁性セラミックで形成されてもよい。あるいは、基板３０は、ガラス材料（例えばケイ酸塩ガラス、又はケイ酸塩以外を主成分とする材料であって、昇温によりガラス転移現象を有する材料）、水晶材料（例えばＡＴカット水晶）又はガラスエポキシ樹脂などで形成してもよい。基板３０は、単層であっても複数層であってもよく、複数層である場合、第１面３２ａの最表層に形成された絶縁層を含んでもよい。また、基板３０は、平板な板状をなしてもよいし、あるいは、キャップ２０に対向する向きに開口した凹状をなしてもよい。図２に示すように、キャップ２０及び基板３０の両者が接合材４０を介して接合されることによって、圧電振動素子１０が、キャップ２０の凹部２４と基板３０とによって囲まれた内部空間（キャビティ）２３に密封封止される。
【００２７】
接合材４０は、キャップ２０及び基板３０のそれぞれの全周に亘って設けられており、キャップ２０の側壁部２２の対向面２６と、基板３０の第１面３２ａとの間に介在している。接合材４０は絶縁性材料からなるものであってもよい。絶縁性材料としては、例えばガラス材料（例えば低融点ガラス）であってもよく、あるいは、樹脂材料（例えばエポキシ系樹脂）であってもよい。これらの絶縁性材料によれば、金属接合に比べて低コストであり、また加熱温度を抑えることができ、製造プロセスの簡易化を図ることができる。なお、キャップ２０にシールド機能を付加する場合には、キャップ２０に対する電気的接続を確保しつつキャップ２０が基板３０に接合材４０を介して接合されればよい。
【００２８】
図２に示す例では、圧電振動素子１０は、その一方端（導電性保持部材３６ａ，３６ｂ側の端部）が固定端であり、その他方端が自由端となっている。なお、変形例として、圧電振動素子１０は、長手方向の両端において基板３０に固定されていてもよい。
【００２９】
図１に示すように、基板３０は、第１面３２ａに形成された接続電極３３ａ，３３ｂと、接続電極３３ａ，３３ｂから第１面３２ａの外縁に向かって引き出される引出電極３４ａ，３４ｂと、引出電極３４ａ，３４ｂに接続された外部電極３５ａ，３５ｂと、外部電極３５ａ，３５ｂに接続されるとともに第２面３２ｂに形成された搭載電極３８ａ，３８ｂを含む。接続電極３３ａ，３４ｂは、圧電振動素子１０が基板３０の第１面３２ａの略中央に配置することができるように、基板３０の外縁よりも内側に配置されている。
【００３０】
接続電極３３ａには、導電性保持部材３６ａを介して、圧電振動素子１０の接続電極１６ａが接続され、他方、接続電極３３ｂには、導電性保持部材３６ｂを介して、圧電振動素子１０の接続電極１６ｂが接続される。導電性保持部材３６ａ，３６ｂは、例えば導電性接着剤を熱硬化して形成されたものである。
【００３１】
引出電極３４ａは、接続電極３３ａから基板３０のいずれか１つのコーナー部に向かって引き出され、他方、引出電極３４ｂは、接続電極３３ｂから基板３０の他の１つのコーナー部に向かって引き出されている。また、基板３０の各コーナー部には、複数の外部電極３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄが形成されている。基板３０の第２面３２ｂに、外部部電極３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄにそれぞれ接続されている搭載電極３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄが形成されている（搭載電極３８ａ，３８ｃは図３参照。搭載電極３８ｂ，３８ｄは図示しない。）。図１に示す例では、引出電極３４ａがＸ軸負方向及びＺ´軸負方向側のコーナー部に形成された外部電極３５ａに接続され、他方、引出電極３４ｂがＸ軸正方向及びＺ´軸正方向側のコーナー部に形成された外部電極３５ｂに接続されている。また図１に示すように、残りのコーナー部にも、外部電極３５ｃ，３５ｄが形成されている。これらの外部電極は圧電振動素子１０とは電気的に接続されないダミー電極であってもよい。このようなダミー電極を形成することにより、外部電極を形成するための導電材料の付与が容易になり、また、全てのコーナー部に外部電極を形成することができるため、圧電発振器を他の部材に電気的に接続する処理工程も容易となる。ダミー電極は、圧電発振器が実装される回路基板に設けられた端子であって、実装基板に実装された他のいずれの電子素子とも接続されない端子に電気的に接続されてもよい。さらに、ダミー電極としての外部電極３５ｃ，３５ｄは、接地電位が供給される接地用電極であってもよい。キャップ２０が導電性材料からなる場合、キャップ２０を接地用電極である外部電極３５ｃ，３５ｄに接続することによって、キャップ２０にシールド機能を付加することができる。
【００３２】
図１に示す例では、基板３０のコーナー部は、その一部が円筒曲面状（キャスタレーション形状とも呼ばれる。）に切断して形成された切り欠き側面を有しており、外部電極３５ａ〜３５ｄは、このような切り欠き側面及び第２面３２ｂにかけて連続的に形成されている。なお、基板３０のコーナー部の形状はこれに限定されるものではなく、切り欠きの形状は平面状であってもよいし、切り欠きがなく平面視して四隅が直角な矩形状であってもよい。
【００３３】
なお、基板３０の接続電極、引出電極、外部電極及び搭載電極の各構成は上述の例に限定されるものではなく、様々に変形して適用することができる。例えば、接続電極３３ａ，３３ｂは、一方がＺ´軸正方向側に形成され、他方がＺ´軸負方向側に形成されるなど、基板３０の第１面３２ａ上において互いに異なる側に配置されていてもよい。このような構成においては、圧電振動素子１０が、長手方向の一方端及び他方端の両方において基板３０に支持されることになる。また、外部電極及び搭載電極の個数は４つに限るものではなく、例えば対角上に配置された２つであってもよい。また、外部電極はコーナー部に配置されたものに限らず、コーナー部を除く基板３０のいずれかの側面に形成されてもよい。この場合、既に説明したとおり、側面の一部を円筒曲面状に切断した切り欠き側面を形成し、コーナー部を除く当該側面に外部電極を形成してもよい。さらに、ダミー電極である他の外部電極３５ｃ，３５ｄ及び搭載電極３８ｃ，３８ｄは形成しなくてもよい。また、基板３０に第１面３２ａから第２面３２ｂへ貫通するスルーホールを形成し、このスルーホールによって第１面３２ａに形成した接続電極から第２面３２ｂへ電気的導通を図ってもよい。
【００３４】
集積回路素子５０は、基板３０の第２面３２ｂに搭載されている。集積回路素子５０は矩形状に形成されており、その一方の面側（集積回路面側）に複数の電極５２が形成されている。これらの複数の電極５２は、基板３０又は実装枠体６０のいずれかの電極と電気的に接続されており、集積回路素子５０と圧電振動素子１０や外部回路との間において信号の送受信が行われる。図２に示す例では、集積回路素子５０は、複数の電極５２が形成された面が基板３０の第２面３２ｂと対向する向きに搭載されていている。
【００３５】
集積回路素子５０の集積回路面には、圧電発振器が所与の動作を行うために必要な所定の回路が形成されている。例えば、集積回路素子５０は、クロック信号等の基準信号を生成するための発振回路部と、圧電振動素子１０の温度を検出する温度センサ回路と、圧電振動素子１０の振動特性や温度などを制御する制御回路とを含んでいる。この場合、例えば、温度センサ回路によって検出した圧電振動素子１０の検出温度に基づいて、制御回路が圧電振動素子１０の温度を制御したり、圧電振動素子１０の振動特性を制御したりすることができる。
【００３６】
なお、本実施形態において電子部品は集積回路素子５０に限定されるものではなく、他の電子部品（能動素子に限らず受動素子でもよい。）を用いてもよい。また、基板３０の第２面３２ｂに複数の電子部品（例えば集積回路素子５０及び他の一つ以上の電子部品など）が搭載されてもよい。また、集積回路素子５０の各種の回路をそれぞれ別々の電子部品として構成し、それらを基板３０の第２面３２ｂに搭載してもよい。
【００３７】
実装枠体６０は、集積回路素子５０の周囲を囲むように基板３０の第２面３２ｂに接合されている。具体的には、実装枠体６０は、内周側面６３及び外周側面６４を有する枠状に形成されており、内周側面６３によって囲まれた開口部６８に集積回路素子５０が配置されるように基板３０に接合されている。実装枠体６０は、基板３０の第２面３２ｂに対向する第１面６２ａと、第１面６２ａと反対の第２面６２ｂを有している。
【００３８】
実装枠体６０の第１面６２ａ（基板３０の第２面３２ｂに対向する面）の各コーナー部にはそれぞれ接続電極６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄが形成され、他方、実装枠体６０の第２面６２ｂの各コーナー部にはそれぞれ外部電極６６ａ，６６ｂ，６６ｃ，６６ｄが形成されている。図３に示すように、接続電極６５ａ〜６５ｄは、基板３０の外部電極３５ａ〜３５ｄ及び搭載電極３８ａ〜３８ｄに電気的に接続されている。また、接続電極６５ａ〜６５ｄ及び外部電極６６ａ〜６６ｄは、対応するコーナー部ごとにそれぞれ対をなしており、第１面６２ａから第２面６２ｂを貫通する貫通電極６７ａ，６７ｂ，６７ｃ，６７ｄによって相互に電気的に接続されている。
【００３９】
図２及び図３に示す例では、基板３０の第２面３２ｂと実装枠体６０の第１面６２ａとの間にはギャップＧが設けられている。ギャップＧは、例えば、基板３０の外部電極３５ａ〜３５ｄに電気的に接続された搭載電極３８ａ〜３８ｄが第２面３２ｂから所定の厚さをもって突出して形成され、及び／又は、実装枠体６０の接続電極６５ａ〜６５ｄが第１面６２ａから所定の厚さをもって突出して形成されるものである。この場合、ギャップＧは、これらの各電極の突出した厚さに相当する分の高さを有する。ギャップＧは、ＸＺ´平面においてこれら各電極が設けられたコーナー部同士の間の領域に配置されている。ギャップＧを設けることによって、ＸＺ´平面において、実装枠体６０の開口部６８が圧電発振器１の外側と空間的につながるため、ギャップＧがない場合に比べて集積回路素子５０からの熱を効果的に外部へ放熱することができる。ギャップＧの高さ（Ｙ´軸方向の距離）は、集積回路素子５０からの放熱量などに鑑みて適宜設定することができる。
【００４０】
図１に示す例では、実装枠体６０の外縁（枠体の最外縁）は、基板３０の外縁と一致するようにＸＺ´面において長方形をなしている。そして、実装枠体６０の各コーナー部は、基板３０と同様にその一部が円筒曲面状に切断して形成された切り欠き側面を有していてもよい。実装枠体６０は、例えば、絶縁性セラミック、ガラス材料、水晶材料又はガラスエポキシ樹脂などで形成できる。実装枠体６０は、基板３０と同一材料で形成できる。
【００４１】
なお、実装枠体６０に形成される各電極の構成は上述の例に限定されるものではなく、例えば、各コーナー部の切り欠き側面に電極を形成することによって、基板３０と後述する回路基板との間の電気的接続を図ってもよい。
【００４２】
図１に示すような圧電発振器１においては、実装枠体６０の外部電極６６ａ，６６ｂを介して、圧電振動素子１０における一対の第１及び第２励振電極１４ａ，１４ｂの間に交流電圧を印加することにより、厚みすべり振動モードなどの所定の振動モードで圧電基板１１が振動し、該振動に伴う共振特性が得られる。
【００４３】
本実施形態においては、図２及び図４に示すように、基板３０及び実装枠体６０の少なくとも一方に熱伝導経路７０が形成されている。なお、図４は、実装枠体６０の第２面６２ｂ側から見た圧電発振器１の平面図である。
【００４４】
熱伝導経路７０は、基板３０及び実装枠体６０よりも熱伝導性が高い材料から形成される。熱伝導経路７０は例えば金属材料からなる。熱伝導経路７０は、圧電発振器１上において圧電振動素子１０の第１及び第２励振電極１４ａ，１４ｂ、及び、集積回路素子５０の電極５２のいずれからも電気的に独立している。具体的には、熱伝導経路７０は、圧電発振器１上において圧電振動素子１０の第１及び第２励振電極１４ａ，１４ｂに電気的に接続された接続部を有しておらず、かつ、圧電発振器１上において集積回路素子５０の電極５２に電気的に接続された接続部を有していない。なお、この場合において熱伝導経路７０は、圧電発振器１を除く領域である回路基板上において、例えば集積回路素子５０と電気的に接続された電極パターンと電気的に接続されていても構わない。熱伝導経路７０は、例えば、基板３０及び実装枠体６０の各種電極と同一材料からなる金属によって形成してもよいし、それらの金属よりも熱伝導性に優れる材料を用いてもよい。熱伝導経路７０は例えば熱伝導パターン（金属パターン）である。
【００４５】
図２及び図４に示す例では、熱伝導経路７０は、基板３０と実装枠体６０が相互に重なる部分よりも内側（開口部６８）に配置された第１熱伝導部７２と、基板３０と実装枠体６０が相互に重なる部分よりも外側に配置された第２熱伝導部７４とを有する。第１及び第２熱伝導部７２，７４は接続部７６によって接続されており、それらは相互に熱的及び電気的に接続されている。これによれば、集積回路素子５０から発生する熱が熱伝導経路７０を介して外部に放熱できる。
【００４６】
第１熱伝導部７２は、基板３０の第２面３２ｂのうち、実装枠体６０の開口部６８から開口した領域に形成されている。この場合、第１熱伝導部７２は、第２面３２ｂに搭載された集積回路素子５０の周囲に形成され、例えば図４に示すように集積回路素子５０の周囲を囲むように一体的に形成されている。あるいは、第１熱伝導部７２は、集積回路素子５０の周囲の一部に形成してもよい。第１熱伝導部７２を集積回路素子５０（特に集積回路面）に近接して形成することによって、集積回路素子５０からの熱をより効果的に吸熱することができる。
【００４７】
第２熱伝導部７４は、圧電発振器１の外面に形成されている。図２に示す例では、第２熱伝導部７４は、実装枠体６０の外周側面６４に形成されている。実装枠体６０の外縁（枠体の最外縁）が長方形をなす場合、図４に示すように長辺側に第２熱伝導部７４を形成することができる。あるいは、第２熱伝導部７４を長方形の短辺側に形成してもよい。また、第２熱伝導部７４を外周側面６４と第２面６２ｂの境界に至るまで延在させることができる。これにより、第２熱伝導部７４を例えば回路基板上の金属パターンと接続することが容易となり、第２熱伝導部７４を回路基板上にも拡げることができる。したがって、熱伝導経路７０の放熱効果がより向上する。
【００４８】
図２及び図４に示すように、接続部７６は、基板３０の第２面３２ｂと実装枠体６０の第１面６２ａが相互に重なる部分を通過して形成され、これによって第１熱伝導部７２と第２熱伝導部７４とを接続している。図４に示す例では、接続部７６は、基板３０の第２面３２ｂと実装枠体６０の第１面６２ａが相互に重なる部分のうち、外部電極６６ａと外部電極６６ｄとの間、及び、外部電極６６ｂと外部電極６６ｃとの間にそれぞれ形成されているが、接続部７６の配置は特に限定されるものではなく、接続対象である第１及び第２熱伝導部７２，７４の配置に応じて適宜決定することができる。
【００４９】
図２に示すようにギャップＧが存在する場合、熱伝導経路７０の一部（図２では熱伝導経路７０の接続部７６）はギャップＧに配置される。図２に示す例では、熱伝導経路７０の厚さは、ギャップＧの高さよりも小さくてもよい。これによれば、熱伝導経路７０の一部が基板３０や実装枠体６０によって埋め込まれている場合と比べて、熱伝導経路７０の熱が逃げやすくなるため放熱性を向上させることができる。なお、熱伝導経路７０の厚さはこれに限らず、例えばギャップＧの高さと同じであってもよい。
【００５０】
熱伝導経路７０は、接地電位が供給される接地用パターンであってもよい。例えば集積回路素子５０のいずれかの電極５２に接地電位が供給される場合、熱伝導経路７０は、圧電発振器１を除く領域である回路基板上において、接地電位が供給される集積回路５０のいずれかの電極５２と電気的に接続されていてもよい。なお、接地電位は後述する回路基板を介して供給してもよい。熱伝導経路７０を接地させることによって、熱伝導経路７０が放熱効果とノイズ対策の両方の機能を備えることになるため、それらを別々に形成する場合に比べて省スペース化を図ることができる。なお、例えば熱伝導経路７０を基板３０の外部電極３５ｃ，３５ｄを介して導電性のキャップ２０に電気的に接続させることによって、キャップ２０及び熱伝導経路７０の両方を接地させてもよい。
【００５１】
本実施形態に係る圧電発振器によれば、集積回路素子５０が設けられた空間に配置された第１熱伝導部７２によって集積回路素子５０からの熱を吸熱し、その熱を第２熱伝導部７４によって外部に放熱することができるため、集積回路素子５０から発生する熱を外部に容易かつ効果的に放熱することができる。したがって、集積回路素子５０による発熱によって集積回路素子５０と圧電振動素子１０との温度差が生じても、かかる温度差を効果的に低減させることができる。
【００５２】
なお、図２に示す例では、第１熱伝導部７２を基板３０の第２面３２ｂに形成した例を示したが、変形例として、第１熱伝導部７２を実装枠体６０の内周側面６３に形成してもよい。あるいは。第１熱伝導部７２を基板３０の第２面３２ｂ及び実装枠体６０の内周側面６３の両方に形成してもよい。
【００５３】
また、図２及び図３に示す例では、基板３０の第２面３２ｂと実装枠体６０の第２面６２ａとの間にはギャップＧが設けられているが、変形例として、ギャップＧが設けられていなくてもよい。例えば、基板３０の搭載電極３８ａ〜３８ｄが、第２面３２ｂに埋め込まれて第２面３２ｂと面一に形成され、また、実装枠体６０の接続電極６５ａ〜６５ｄが、第１面６２ａに埋め込まれて第１面６２ａと面一に形成され、平面視して接続電極６５ａと接続電極６５ｄとの間及び接続電極６５ｂと接続電極６５ｃとの間に第１及び第２熱伝導部７２，７４を接続する接続部７６が配置されていてもよい。
【００５４】
次に、本実施形態に係る圧電発振デバイス（Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ）を説明する。図５は、本実施形態に係る圧電発振デバイス９０を示す図である。圧電発振デバイス９０は、上述の圧電発振器１と、圧電発振器１が実装された回路基板８０とを備える。回路基板８０は第１面８２ａ及び第２面８２ｂを有し、第１面８２ａに実装枠体６０の第２面６２ｂが対向するように圧電発振器１が実装されている。
【００５５】
圧電発振デバイス９０は、上述の熱伝導経路７０を備えているため、基板３０、実装枠体６０及び回路基板８０によって囲まれた空間（開口部６８内の空間）の熱を容易かつ効率的に外側に逃がすことができる。この熱伝導経路７０は、基板３０、実装枠体６０及び回路基板８０の少なくとも一つに形成されている。図５に示す例では、熱伝導経路７０の第２熱伝導部７４は、基板３０と実装枠体６０が相互に重なる部分よりも外側において、実装枠体６０の外周側面６４からさらに回路基板８０の第１面８２ａ上に至るように形成されている。すなわち、第２熱伝導部７４は、回路基板８０における圧電発振器１の搭載領域よりも外側の領域に至るように形成されている。
【００５６】
本実施形態に係る圧電発振デバイスによれば、上記圧電発振器１を備えているため、既に説明したとおり、集積回路素子５０から発生する熱を外部に容易かつ効果的に放熱することができる。
【００５７】
本発明は、上記実施形態に限定されることなく種々に変形して適用することが可能である。なお、以下の説明においては上記内容と異なる点を説明することとし、上記内容と同じ構成については図中において同一の符号を付している。
【００５８】
図６〜図８を参照しつつ、本実施形態の変形例に係る圧電発振器又は圧電発振デバイスについて説明する。図６〜図８はいずれも図２と同一断面を示したものである。以下の各変形例ではいずれも熱伝導経路の態様が上記内容と異なっている。
【００５９】
図６は、第１変形例に係る圧電発振器を示したものである。この圧電発振器２は熱伝導経路１７０を有し、この熱伝導経路１７０は、基板３０の第２面３２ｂと実装枠体６０の第１面６２ａとの間のギャップＧに配置された第１熱伝導部１７２と、基板３０と実装枠体６０が相互に重なる部分よりも外側に配置された第２熱伝導部１７４とを有する。図６に示す例では、第１熱伝導部１７２は、ギャップＧにおける基板３０の第２面３２ｂに形成されている。
【００６０】
これによれば、ギャップＧは集積回路素子５０が配置された開口部６８内の空間とつながっているため、ギャップＧに配置された第１熱伝導部１７２によって、集積回路素子５０からの熱を吸熱することができる。また、本変形例によれば、基板３０の第２面３２ｂのうち、開口部６８内の領域を避けて熱伝導経路１７０を形成することができるため、集積回路素子５０と電気的に接続される電極の形成領域を制限することがなく、電極パターンの設計自由度を妨げることなく放熱性の向上を図ることができる。
【００６１】
図７は、第２変形例に係る圧電発振デバイスを示したものである。この圧電発振デバイス９１は、圧電発振器３と、圧電発振器３が実装された回路基板８０とを備える。圧電発振器３は、熱伝導経路７０が形成されていない点を除き、既に説明した圧電発振器１の構成と同じである。そして、圧電発振デバイス９１は、基板３０、実装枠体６０及び回路基板８０の少なくとも一つに形成された熱伝導経路２７０を有し、この熱伝導経路２７０は、基板３０と実装枠体６０が相互に重なる部分よりも内側（開口部６８）に配置された第１熱伝導部２７２と、基板３０と実装枠体６０が相互に重なる部分よりも外側に配置された第２熱伝導部２７４とを有する。図７に示す例では、熱伝導経路２７０を構成する第１及び第２熱伝導部２７２，２７４及び両者を接続する接続部２７６はいずれも回路基板８０の第１面８２ａ上に形成されている。
【００６２】
本変形例においても、集積回路素子５０が設けられた空間に配置された第１熱伝導部２７２によって集積回路素子５０からの熱を吸熱し、その熱を第２熱伝導部２７４によって外部に放熱することができるため、集積回路素子５０から発生する熱を外部に容易かつ効果的に放熱することができる。この場合、図７に示すように、第１及び第２熱伝導部２７２，２７４を回路基板８０をも用いて形成することが可能となることから、各熱伝導部の面積を確保することが容易となり、さらなる放熱性の向上を図ることができる。
【００６３】
図８は、第３変形例に係る圧電発振デバイスを示したものである。この圧電発振デバイス９１は、圧電発振器４と、圧電発振器４が実装された回路基板８０とを備える。圧電発振器４は、熱伝導経路の構成の点で、既に説明した圧電発振器１と異なっている。具体的には、圧電発振デバイス９２は熱伝導経路３７０を有しており、この熱伝導経路３７０は、図８に示すように、基板３０と実装枠体６０が相互に重なる部分よりも内側（開口部６８）に配置された第１熱伝導部３７２と、基板３０と実装枠体６０が相互に重なる部分よりも外側に配置された第２熱伝導部３７４と、両者を電気的に接続するために実装枠体６０の第１面６２ａと第２面６２ｂの両者を貫通する貫通電極３７６とを有する。
【００６４】
また、図８に示すように、熱伝導経路３７０の厚さは、ギャップＧの高さと同じであってもよい。これによれば、例えば熱伝導経路３７０を厚く形成することができるため、熱伝導性を高めることができる。なお、図８に示す例とは異なり、熱伝導経路３７０の厚さは、ギャップＧの高さよりも小さくても構わない。
【００６５】
以上のとおり、本実施形態及び各変形例に係る圧電発振器又は圧電発振デバイスは、上述のいずれかの構成を採用するため以下の作用効果を奏することができる。
【００６６】
上記構成によれば、電子部品が設けられた空間に配置された第１熱伝導部によって電子部品からの熱を吸熱し、その熱を第２熱伝導部によって外部に放熱することができるため、電子部品から発生する熱を外部に容易かつ効果的に放熱することができる。したがって、電子部品による発熱によって電子部品と圧電振動素子との温度差が生じても、かかる温度差を効果的に低減させることができる。
【００６７】
上記構成によれば、ギャップＧが設けられており、これによって実装枠体の開口部が圧電発振器の外側と空間的につながるため、ギャップＧがない場合に比べて電子部品からの熱を効果的に外部へ放熱することができる。
【００６８】
上記構成によれば、電子部品が設けられた空間につながるギャップに配置された第１熱伝導部によって電子部品からの熱を吸熱し、その熱を第２熱伝導部によって外部に放熱することができるため、電子部品から発生する熱を外部に容易かつ効果的に放熱することができる。
【００６９】
上記構成によれば、熱伝導経路の厚さが、ギャップＧの高さよりも小さいため、熱伝導経路の熱が逃げやすくなり、これによって放熱性のさらなる向上を図ることができる。あるいは、熱伝導経路の厚さが、ギャップＧの高さと同じであれば、熱伝導経路自体の熱伝導性を高めることができる。
【００７０】
上記構成によれば、熱伝導経路は接地電位が供給される接地用パターンであるため、デバイス又は装置における構成要素の省スペース化を図ることができる。
【００７１】
上述した各部の寸法、形状及び方向等は、「約」、「略」又は「実質的に」などの用語が付されているか否かに拘わらず厳密である必要はなく、当業者にとって同等であると理解し得るものを含む。
【００７２】
なお、以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００７３】
１  圧電発振器
１０  圧電振動素子
１１  圧電基板
２０  キャップ（リッド部材）
３０  基板（ベース部材）
３２ａ  第１面（上面）
３２ｂ  第２面（下面）
５０  集積回路素子（電子部品）
６０  実装枠体
７０  熱伝導経路
７２  第１熱伝導部
７４  第２熱伝導部
８０  回路基板
９０  圧電発振デバイス
【図１】
2017077756.tif 000003
【図２】
2017077756.tif 000004
【図３】
2017077756.tif 000005
【図４】
2017077756.tif 000006
【図５】
2017077756.tif 000007
【図６】
2017077756.tif 000008
【図７】
2017077756.tif 000009
【図８】
2017077756.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月22日(2018.2.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電発振器であって、
上面及び下面を有するベース部材と、
前記ベース部材の前記上面に搭載された圧電振動素子と、
前記圧電振動素子を密封封止するように前記ベース部材の前記上面に接合されたリッド部材と、
前記ベース部材の前記下面に搭載された電子部品と、
前記電子部品の周囲を囲むように前記ベース部材の前記下面に接合された実装枠体と、
前記ベース部材及び前記実装枠体の少なくとも一方に形成され、前記圧電発振器上において前記圧電振動素子及び前記電子部品のいずれからも電気的に独立した、熱伝導性を有する熱伝導経路と
を備え、
前記熱伝導経路は、
前記ベース部材と前記実装枠体が相互に重なる部分よりも内側に配置された第１熱伝導部と、
前記第１熱伝導部に接続され、前記ベース部材と前記実装枠体が相互に重なる部分よりも外側に配置された第２熱伝導部と
を有し、
前記ベース部材の前記下面と、前記実装枠体における前記ベース部材に対向する面との間にギャップが設けられ、
前記熱伝導経路の少なくとも一部が前記ギャップに配置された、圧電発振器。
【請求項２】
圧電発振器であって、
上面及び下面を有するベース部材と、
前記ベース部材の前記上面に搭載された圧電振動素子と、
前記圧電振動素子を密封封止するように前記ベース部材の前記上面に接合されたリッド部材と、
前記ベース部材の前記下面に搭載された電子部品と、
前記電子部品の周囲を囲むように前記ベース部材の前記下面に接合された実装枠体と、
前記ベース部材及び前記実装枠体の少なくとも一方に形成され、前記圧電発振器上において前記圧電振動素子及び前記電子部品のいずれからも電気的に独立した、熱伝導性を有する熱伝導経路と
を備え、
前記ベース部材の前記下面と、前記実装枠体における前記ベース部材に対向する面との間にギャップが設けられ、
前記熱伝導経路は、
前記ギャップに配置された第１熱伝導部と、
前記第１熱伝導部に接続され、前記ベース部材と前記実装枠体が相互に重なる部分よりも外側に配置された第２熱伝導部と
を有する、圧電発振器。
【請求項３】
前記熱伝導経路の厚さは、前記ギャップの高さよりも小さい、請求項１又は２記載の圧電発振器。
【請求項４】
前記熱伝導経路の厚さは、前記ギャップの高さと同じである、請求項１又は２記載の圧電発振器。
【請求項５】
前記熱伝導経路は、接地電位が供給される接地用パターンである、請求項１から４のいずれか一項に記載の圧電発振器。
【請求項６】
前記圧電振動素子は、水晶振動素子である、請求項１から５のいずれか一項に記載の圧電発振器。
【請求項７】
前記電子部品は、集積回路素子である、請求項１から６のいずれか一項に記載の圧電発振器。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の圧電発振器と、
前記実装枠体が対向するように前記圧電発振器が実装された回路基板と
を備えた、圧電発振デバイス。
【国際調査報告】
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2017077756.tif 000013
2017077756.tif 000014