(57)【要約】【課題】外部の温度変動の影響を受け難い発振器、電子機器および移動体を提供すること。【解決手段】第１パッケージと、前記第１パッケージに収容されている発振素子と、前記第１パッケージに収容されている第１温度制御素子と、前記第１パッケージを収容している第２パッケージと、前記第１パッケージ外に配置され、前記第２パッケージに収容されている第２温度制御素子と、を有していることを特徴とする発振器。また、前記第１パッケージは、前記第２温度制御素子を介して前記第２パッケージに固定されている。【選択図】図１
2018006808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１パッケージと、
前記第１パッケージに収容されている発振素子と、
前記第１パッケージに収容されている第１温度制御素子と、
前記第１パッケージを収容している第２パッケージと、
前記第１パッケージ外に配置され、前記第２パッケージに収容されている第２温度制御素子と、を有していることを特徴とする発振器。
【請求項２】
前記第１パッケージは、前記第２温度制御素子を介して前記第２パッケージに搭載されている請求項１に記載の発振器。
【請求項３】
前記第１パッケージは、前記第１温度制御素子および前記発振素子が搭載されている第１ベースと、前記第１ベースとの間に前記第１温度制御素子および前記発振素子を収容するように配置されている第１蓋部と、を有し、
前記第１ベースより前記第１蓋部が前記第２温度制御素子側となるように配置されている請求項１または２に記載の発振器。
【請求項４】
前記第１パッケージは、前記第１ベースと前記第１蓋部との間に位置し、前記第１ベースと前記第１蓋部とを接合しているシールリングを有し、
前記第１パッケージの平面視で、前記シールリングと前記第２温度制御素子とが重なっている請求項３に記載の発振器。
【請求項５】
前記第１パッケージの平面視で、前記第１パッケージの中心部に対して互いに反対側に配置されている２つの前記第１温度制御素子を有している請求項１ないし４のいずれか１項に記載の発振器。
【請求項６】
前記発振素子は、前記第１パッケージの平面視で、前記２つの第１温度制御素子の間に配置されている請求項５に記載の発振器。
【請求項７】
前記第１パッケージの平面視で、前記第１パッケージの中心部に対して互いに反対側に配置されている２つの前記第２温度制御素子を有している請求項１ないし６のいずれか１項に記載の発振器。
【請求項８】
前記発振素子は、前記第１パッケージの平面視で、前記２つの第２温度制御素子の間に配置されている請求項７に記載の発振器。
【請求項９】
前記第１パッケージの平面視で、前記第１パッケージの中心部に対して互いに反対側に配置されている２つの前記第１温度制御素子を有し、
前記第１パッケージの平面視で、前記第１パッケージの中心部に対して互いに反対側に配置されている２つの前記第２温度制御素子を有し、
前記２つの第１温度制御素子の並び方向と、前記２つの第２温度制御素子の並び方向とが交差している請求項１ないし８のいずれか１項に記載の発振器。
【請求項１０】
前記発振素子は、前記第１パッケージの平面視で、前記２つの第１温度制御素子の間に配置され、かつ、前記２つの第２温度制御素子の間に配置されている請求項９に記載の発振器。
【請求項１１】
前記第１パッケージおよび前記第２パッケージは、それぞれ、気密封止されている請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の発振器。
【請求項１２】
配線基板と、
前記第２パッケージを支持すると共に前記配線基板に接続されている可撓性基板と、を有している請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の発振器。
【請求項１３】
前記配線基板、前記可撓性基板および前記第２パッケージを収容している第３パッケージを有している請求項１２に記載の発振器。
【請求項１４】
前記配線基板と電気的に接続されていると共に前記配線基板を前記第３パッケージに固定し、前記第３パッケージを貫通して設けられているピンを有している請求項１３に記載の発振器。
【請求項１５】
請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の発振器を有していることを特徴とする電子機器。
【請求項１６】
請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の発振器を有していることを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発振器、電子機器および移動体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載されているように、従来から、水晶振動素子を利用した発振器として恒温槽付水晶発振器（ＯＣＸＯ）が知られている。特許文献１の発振器は、振動素子および発熱体を収容する内側パッケージと、内側パッケージを収容する外側パッケージと、を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２０７８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の発振器では、発熱体として、内側パッケージの絶縁基体の内部に設けられた発熱体のみを有するため、例えば、内側パッケージに収容されている振動素子や、内側パッケージの外側に配置された回路部品を十分に加熱することができず、外部の温度変動の影響を受けやすいという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、外部の温度変動の影響を受け難い発振器、電子機器および移動体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。
【０００７】
本適用例の発振器は、第１パッケージと、
前記第１パッケージに収容されている発振素子と、
前記第１パッケージに収容されている第１温度制御素子と、
前記第１パッケージを収容している第２パッケージと、
前記第１パッケージ外に配置され、前記第２パッケージに収容されている第２温度制御素子と、を有していることを特徴とする。
このように、第１パッケージ内に配置された第１温度制御素子と、第２パッケージ内に配置された第２温度制御素子と、を有することで、外部の温度変動の影響を受け難い発振器となる。
【０００８】
本適用例の発振器では、前記第１パッケージは、前記第２温度制御素子を介して前記第２パッケージに搭載されていることが好ましい。
これにより、第２温度制御素子の熱を第１パッケージに効率的に伝達することができる。
【０００９】
本適用例の発振器では、前記第１パッケージは、前記第１温度制御素子および前記発振素子が搭載されている第１ベースと、前記第１ベースとの間に前記第１温度制御素子および前記発振素子を収容するように配置されている第１蓋部と、を有し、
前記第１ベースより前記第１蓋部が前記第２温度制御素子側となるように配置されていることが好ましい。
第１蓋部は、第１ベースに比べて材料の自由度が高いため、例えば、第１蓋部を金属等の熱伝導率の高い材料とすることで、第２温度制御素子の熱を効率的に第１パッケージに伝達することができる。
【００１０】
本適用例の発振器では、前記第１パッケージは、前記第１ベースと前記第１蓋部との間に位置し、前記第１ベースと前記第１蓋部とを接合しているシールリングを有し、
前記第１パッケージの平面視で、前記シールリングと前記第２温度制御素子とが重なっていることが好ましい。
これにより、第２温度制御素子の熱を第１ベースに効率的に伝達することができる。
【００１１】
本適用例の発振器では、前記第１パッケージの平面視で、前記第１パッケージの中心部に対して互いに反対側に配置されている２つの前記第１温度制御素子を有していることが好ましい。
これにより、第１パッケージ内の温度ムラを低減することができる。
【００１２】
本適用例の発振器では、前記発振素子は、前記第１パッケージの平面視で、前記２つの第１温度制御素子の間に配置されていることが好ましい。
これにより、発振素子を効率的に加熱することができる。
【００１３】
本適用例の発振器では、前記第１パッケージの平面視で、前記第１パッケージの中心部に対して互いに反対側に配置されている２つの前記第２温度制御素子を有していることが好ましい。
これにより、第２パッケージ内の温度ムラを低減することができる。
【００１４】
本適用例の発振器では、前記発振素子は、前記第１パッケージの平面視で、前記２つの第２温度制御素子の間に配置されていることが好ましい。
これにより、発振素子を効率的に加熱することができる。
【００１５】
本適用例の発振器では、前記第１パッケージの平面視で、前記第１パッケージの中心部に対して互いに反対側に配置されている２つの前記第１温度制御素子を有し、
前記第１パッケージの平面視で、前記第１パッケージの中心部に対して互いに反対側に配置されている２つの前記第２温度制御素子を有し、
前記２つの第１温度制御素子の並び方向と、前記２つの第２温度制御素子の並び方向とが交差していることが好ましい。
これにより、発振素子をよりムラなく加熱することができる。
【００１６】
本適用例の発振器では、前記発振素子は、前記第１パッケージの平面視で、前記２つの第１温度制御素子の間に配置され、かつ、前記２つの第２温度制御素子の間に配置されていることが好ましい。
これにより、発振素子をよりムラなく加熱することができる。
【００１７】
本適用例の発振器では、前記第１パッケージおよび前記第２パッケージは、それぞれ、気密封止されていることが好ましい。
これにより、外部の温度変動の影響をより受け難くなる。
【００１８】
本適用例の発振器では、配線基板と、
前記第２パッケージを支持すると共に前記配線基板に接続されている可撓性基板と、を有していることが好ましい。
これにより、可撓性基板と第２パッケージおよび配線基板と可撓性基板の機械的および電気的な接続の信頼性が向上する。
【００１９】
本適用例の発振器では、前記配線基板、前記可撓性基板および前記第２パッケージを収容している第３パッケージを有していることが好ましい。
これにより、第２パッケージを保護することができる。また、例えば、第３パッケージを減圧状態とすることで、外部の温度変動の影響をより受け難い発振器となる。
【００２０】
本適用例の発振器では、前記配線基板と電気的に接続されていると共に前記配線基板を前記第３パッケージに固定し、前記第３パッケージを貫通して設けられているピンを有していることが好ましい。
これにより、外部との電気的接続が容易となる。
【００２１】
本適用例の電子機器は、上記適用例の発振器を有していることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
【００２２】
本適用例の移動体は、上記適用例の発振器を有していることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い移動体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る発振器の断面図である。
【図２】図１に示す発振器が有する第１パッケージの断面図である。
【図３】図２に示す第１パッケージの平面図である。
【図４】図２に示す第１パッケージの平面図である。
【図５】図１に示す発振器が有する第２パッケージの断面図である。
【図６】図５に示す第２パッケージの平面図である。
【図７】図５に示す第２パッケージの平面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る発振器の断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る発振器の平面図である。
【図１０】本発明の電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。
【図１１】本発明の電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。
【図１２】本発明の電子機器を適用したデジタルスチールカメラの構成を示す斜視図である。
【図１３】本発明の移動体を適用した自動車を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の発振器、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る発振器の断面図である。図２は、図１に示す発振器が有する第１パッケージの断面図である。図３および図４は、それぞれ、図２に示す第１パッケージの平面図である。図５は、図１に示す発振器が有する第２パッケージの断面図である。図６および図７は、それぞれ、図５に示す第２パッケージの平面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１中の上側を「上」とも言い、下側を「下」とも言う。また、以下では、説明の便宜上、第１パッケージの平面視（図１を上側から見たときの平面視）を単に「平面視」とも言う。
【００２６】
図１に示すように、発振器１は、ＯＣＸＯ（恒温槽型水晶発振器）である。このような発振器１は、第１パッケージ２と、第１パッケージ２に収容されている発振素子としての振動素子３と、第１パッケージ２に収容されている第１温度制御素子としての第１発熱素子４と、第１パッケージ２を収容している第２パッケージ５と、第１パッケージ２の外に配置され、第２パッケージ５に収容されている第２温度制御素子としての第２発熱素子６と、を有している。このような構成の発振器１によれば、第１発熱素子４および第２発熱素子６によって振動素子３を効率的に加熱することができる。また、第２発熱素子６によって第２パッケージ５を加熱することもできる。そのため、振動素子３の所定温度からの変動を低減することができ、外部の温度変動の影響を受け難く、信頼性の高い発振器１となる。以下、このような発振器１について詳細に説明する。
【００２７】
図１に示すように、発振器１は、第１パッケージ２と、第１パッケージ２に収容されている振動素子３および第１発熱素子４と、第１パッケージ２を収容している第２パッケージ５と、第２パッケージ５に収容されている第２発熱素子６および回路素子７（ＩＣ）と、第２パッケージ５の上面５ａに配置されている回路部品１２と、配線基板８と、第２パッケージ５を支持すると共に配線基板８に接続されている可撓性基板９と、配線基板８、可撓性基板９および第２パッケージ５を収容している第３パッケージ１０と、配線基板８と電気的に接続されていると共に配線基板８を第３パッケージ１０に固定し、第３パッケージ１０を貫通して設けられているピン１１と、を有している。
【００２８】
［第１パッケージ］
図２は、第１パッケージ２の断面図である。同図に示すように、第１パッケージ２は、第１発熱素子４および振動素子３が搭載されている第１ベース２１と、第１ベース２１との間に第１発熱素子４および振動素子３を収容するように配置されている第１蓋部２２と、第１ベース２１と第１蓋部２２との間に位置し、第１ベース２１と第１蓋部２２とを接合しているシールリング２３と、を有している。
【００２９】
第１ベース２１は、上面に開口する凹部２１１を有するキャビティ状をなし、図３に示すように、平面視で略長方形状をなしている。また、凹部２１１は、第１ベース２１の上面に開口する第１凹部２１１ａと、第１凹部２１１ａの底面に開口する２つの第２凹部２１１ｂと、を有している。また、２つの第２凹部２１１ｂは、第１ベース２１の長手方向に並んで配置されており、かつ、第１パッケージ２の平面視で、第１パッケージ２の中心部Ｏに対して互いに反対側に配置されている。
【００３０】
一方、第１蓋部２２は、板状をなしており、凹部２１１の開口を塞ぐようにして第１ベース２１の上面にシールリング２３を介して接合されている。シールリング２３は、枠状をなし、第１ベース２１の上面と第１蓋部２２との間に位置している。このようなシールリング２３は、金属材料で構成され、シールリング２３が溶融することで第１ベース２１と第１蓋部２２とが気密的に接合されている。このように、凹部２１１の開口が第１蓋部２２で塞がれることにより第１収容空間Ｓ１が形成され、この第１収容空間Ｓ１に振動素子３および第１発熱素子４が収容されている。
【００３１】
第１パッケージ２は、気密封止されており、第１収容空間Ｓ１が減圧状態（例えば１０Ｐａ以下程度。好ましくは真空）となっている。これにより、振動素子３の安定した駆動を継続することができる。また、第１収容空間Ｓ１が断熱層として機能し、外部の温度変動の影響をより受け難い発振器１となる。ただし、第１収容空間Ｓ１の雰囲気としては特に限定されず、例えば、窒素、アルゴン等の不活性ガスが充填されて大気圧となっていてもよい。
【００３２】
第１ベース２１の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、酸化アルミニウム等の各種セラミックスを用いることができる。この場合、セラミックシート（グリーンシート）の積層体を焼成することで第１ベース２１を製造することができる。また、第１蓋部２２の構成材料としては、特に限定されないが、第１ベース２１の構成材料と線膨張係数が近似する部材であると良い。例えば、第１ベース２１の構成材料を前述のようなセラミックスとした場合には、コバール等の合金とするのが好ましい。
【００３３】
また、第１ベース２１は、第１凹部２１１ａの底面に配置された複数の内部端子２１２と、第１ベース２１の底面に配置された複数の外部端子２１３と、を有している。複数の内部端子２１２は、それぞれ、ボンディングワイヤーＢＷ１、ＢＷ２を介して振動素子３または第１発熱素子４と電気的に接続されている。また、これら内部端子２１２は、第１ベース２１内に埋設された内部配線２１４を介して外部端子２１３と電気的に接続されている。
【００３４】
［第１発熱素子］
図３に示すように、発振器１は、第１パッケージ２の平面視で、第１パッケージ２の中心部Ｏに対して互いに反対側に配置されている２つの第１発熱素子４を有している。具体的には、一方の第１発熱素子４は、接着剤等を介して一方の第２凹部２１１ｂの底面に固定され、他方の第１発熱素子４は、接着剤等を介して他方の第２凹部２１１ｂの底面に固定されている。これら２つの第１発熱素子４は、振動素子３を加熱し、振動素子３の温度をほぼ一定に保つ、いわゆる「恒温機能」を有する電子部品である。このような第１発熱素子４で振動素子３を加熱し、振動素子３の温度をほぼ一定に保つことで、外部（使用環境）の温度変化による周波数の変動を抑制することができ、優れた周波数安定度を有する発振器１となる。なお、第１発熱素子４は、零温度係数を示す頂点温度（仕様によって異なるが、例えば、７０℃〜１００℃程度）に近づくように振動素子３の温度を制御することが好ましい。これにより、より優れた周波数安定度を発揮することができる。
【００３５】
特に、本実施形態のように、２つの第１発熱素子４を配置することで、より強力に振動素子３を加熱することができる。また、２つの第１発熱素子４を中心部Ｏに対して互いに反対側に配置することで、第１パッケージ２や振動素子３の温度ムラを低減することができ、振動素子３の温度をより精度よく一定に保つことができる。
【００３６】
このような第１発熱素子４は、例えば、パワートランジスターを備える発熱回路４１と、ダイオードやサーミスタから構成される温度検出回路４２と、を有しており、温度検出回路４２からの出力に基づいて発熱回路４１の温度がコントロールされ、振動素子３を一定温度に保つことができるようになっている。なお、発熱回路４１および温度検出回路４２の構成としては、特に限定されない。例えば、温度検出回路４２を第１発熱素子４と別体としてもよい。
【００３７】
また、第１発熱素子４の上面には複数の端子４３が設けられており、これら複数の端子４３がそれぞれボンディングワイヤーＢＷ１を介して内部端子２１２と電気的に接続されている。
【００３８】
［振動素子］
図４に示すように、振動素子３は、第１収容空間Ｓ１に配置されており、導電性の固定部材２９を介して第１ベース２１の第１凹部２１１ａの底面に配置された内部端子２１２に固定されている。このような振動素子３は、水晶基板３１と、水晶基板３１に配置された電極３２と、を有している。
【００３９】
水晶基板３１は、ＳＣカット水晶基板をエッチング、機械加工等によって略円形の平面視形状にしたものである。ＳＣカット水晶基板を用いることで、スプリアス振動による周波数ジャンプや抵抗上昇が少なく、温度特性も安定している振動素子３が得られる。なお、水晶基板３１の平面視形状としては、円形に限定されず、楕円形、長円形等の非線形形状であってもよいし、三角形、矩形等の線形形状であってもよい。ただし、本実施形態のように、水晶基板３１を円形とすることで、水晶基板３１の対称性が向上し、副振動（スプリアス振動）の発振を効果的に抑制することができる。
【００４０】
電極３２は、水晶基板３１の上面に配置された第１励振電極３２１ａおよび第１引出電極３２１ｂと、水晶基板３１の下面に配置された第２励振電極３２２ａおよび第２引出電極３２２ｂと、を有している。
【００４１】
このような振動素子３は、その外縁部において導電性の固定部材２９を介して第１凹部２１１ａの底面に配置された内部端子２１２に固定されている。固定部材２９は、第１ベース２１と振動素子３とを接合すると共に、内部端子２１２と第２引出電極３２２ｂとを電気的に接続し、さらには、第１ベース２１と振動素子３とを熱的に接続している。一方、第１引出電極３２１ｂは、ボンディングワイヤーＢＷ２を介して他の内部端子２１２と電気的に接続されている。
【００４２】
固定部材２９としては、導電性と接合性とを兼ね備えていれば特に限定されず、例えば、金属接合材（例えば金バンプ）、合金接合材（例えば、金錫合金、はんだなどのバンプ）、導電性接着剤（例えば、銀フィラー等の金属微粒子を分散させたポリイミド系の接着剤）等を用いることができる。
【００４３】
図４に示すように、振動素子３は、第１パッケージ２の平面視で、２つの第１発熱素子４の間に配置されている。より具体的には、振動素子３の中心が、第１パッケージ２の平面視で、２つの第１発熱素子４の間に位置している。また、固定部材２９が、２つの第１発熱素子４からの離間距離がほぼ等しい位置に配置されている。そのため、２つの第１発熱素子４の熱を振動素子３に均等に伝えることができ、振動素子３を効率的にかつムラなく加熱することができる。
【００４４】
さらに、振動素子３は、その一部が第１発熱素子４と重なって配置されている。これにより、振動素子３と第１発熱素子４との離間距離を小さくすることができ、第１発熱素子４からの熱放射によって振動素子３を効率的に加熱することもできる。
【００４５】
［第２パッケージ］
図５に示すように、第２パッケージ５は、第２発熱素子６および回路素子７が固定されている第２ベース５１と、第２ベース５１との間に第２発熱素子６および回路素子７を収容するように第２ベース５１に接合されている第２蓋部５２と、第２ベース５１と第２蓋部５２との間に位置し、第２ベース５１と第２蓋部５２とを接合しているシールリング５３と、を有している。
【００４６】
第２ベース５１は、下面に開口する凹部５１１を有するキャビティ状をなし、平面視で略正方形状をなしている。また、凹部５１１は、第２ベース５１の下面に開口する第１凹部５１１ａと、第１凹部５１１ａの底面に開口する第２凹部５１１ｂと、第２凹部５１１ｂの底面に開口する第３凹部５１１ｃと、を有している。一方、第２蓋部５２は、板状をなしており、凹部５１１の開口を塞ぐようにして第２ベース５１の下面にシールリング５３を介して接合されている。シールリング５３は、枠状をなし、第２ベース５１の下面と第２蓋部５２との間に位置している。このようなシールリング５３は、金属材料で構成され、シールリング５３が溶融することで第２ベース５１と第２蓋部５２とが気密的に接合されている。このように、凹部５１１の開口が第２蓋部５２で塞がれることにより第２収容空間Ｓ２が形成され、この第２収容空間Ｓ２に第２発熱素子６、回路素子７および第１パッケージ２が収容されている。
【００４７】
第２パッケージ５は、気密封止されており、第２収容空間Ｓ２が減圧状態（例えば１０Ｐａ以下程度。好ましくは真空）となっている。これにより、第２収容空間Ｓ２を断熱層として機能させることができ、外部の温度変動の影響をより受け難い発振器１となる。ただし、第２収容空間Ｓ２の雰囲気は、特に限定されない。
【００４８】
第２ベース５１の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、酸化アルミニウム等の各種セラミックスを用いることができる。この場合、セラミックシート（グリーンシート）の積層体を焼成することで第２ベース５１を製造することができる。また、第２蓋部５２の構成材料としては、特に限定されないが、第２ベース５１の構成材料と線膨張係数が近似する部材であると良い。例えば、第２ベース５１の構成材料を前述のようなセラミックスとした場合には、第２蓋部５２は、金属材料（例えば、コバール等の合金）とするのが好ましい。
【００４９】
また、第２ベース５１は、第１凹部５１１ａの底面に配置された複数の内部端子５１２と、第２凹部５１１ｂの底面に配置された複数の内部端子５１３と、第２ベース５１の底面に配置された複数の外部端子５１４と、を有している。複数の内部端子５１２は、それぞれ、ボンディングワイヤーＢＷ４を介して第１パッケージ２の外部端子２１３または第２発熱素子６と電気的に接続され、複数の内部端子５１３は、それぞれ、ボンディングワイヤーＢＷ３を介して回路素子７と電気的に接続されている。また、これら内部端子５１２、５１３は、第２ベース５１内に埋設された内部配線５１５を介して互いに電気的に接続されていたり、外部端子５１４と電気的に接続されていたりする。
【００５０】
［第２発熱素子］
発振器１は、第２凹部５１１ｂの底面に接着剤等を介して固定された２つの第２発熱素子６を有している。これら２つの第２発熱素子６は、第１パッケージ２を介して振動素子３を加熱すると共に、回路素子７を加熱し、振動素子３や回路素子７の温度をほぼ一定に保つ、いわゆる「恒温機能」を有する電子部品である。
【００５１】
前述したように、発振器１は、振動素子３を加熱する要素として、第２発熱素子６以外にも第１発熱素子４を有している。このように、第１発熱素子４および第２発熱素子６によって振動素子３を加熱する構成とすることで、振動素子３をより強力に加熱することができる。また、主に第２発熱素子６によって、第２パッケージ５および回路素子７を加熱することもできる。そのため、外部の温度が急峻に変化した場合であっても、より確実に、振動素子３および回路素子７の温度を一定に保つことができる（言い換えると、振動素子３および回路素子７の温度変動を低減することができる）。振動素子３および回路素子７は、温度特性（温度によって特性が変化する性質）を有しているため、これらを一定の温度に保つことで、周波数の変動を効果的に抑制することができ、優れた周波数安定度を有する発振器１となる。
【００５２】
２つの第２発熱素子６は、第１パッケージ２の平面視で、回路素子７を間に挟んで配置されている。そのため、２つの第２発熱素子６によって回路素子７を両側からムラなく加熱することができ、回路素子７の温度をより精度よく一定に保つことができる。
【００５３】
このような第２発熱素子６は、第１発熱素子４と同様に、例えば、パワートランジスターを備える発熱回路６１と、ダイオードやサーミスタから構成される温度検出回路６２と、を有しており、温度検出回路６２からの出力に基づいて発熱回路６１の温度がコントロールされ、回路素子７および振動素子３を一定温度に保つことができるようになっている。なお、発熱回路６１および温度検出回路６２の構成としては、特に限定されない。
【００５４】
図６に示すように、第２発熱素子６の上面には複数の端子６３が設けられており、これら複数の端子６３がそれぞれボンディングワイヤーＢＷ４を介して内部端子５１２と電気的に接続されている。
【００５５】
このような２つの第２発熱素子６の下面には固定部材５９を介して第１パッケージ２が固定されている。すなわち、第１パッケージ２は、第２発熱素子６を介して第２パッケージ５に搭載されている。このように、第２発熱素子６に第１パッケージ２を固定することで、第１パッケージ２を介して第２発熱素子６の熱を振動素子３に効率的に伝達することができる。そのため、振動素子３の温度を一定に保ち易くなると共に、消費電力を削減することができる。また、第１パッケージ２は、第２ベース５１との間に回路素子７を挟み込むように配置されており、第１パッケージ２と第２ベース５１との間に回路素子７の少なくとも一部が位置している。これにより、第２発熱素子６によって加熱された第２ベース５１および第１パッケージ２によっても回路素子７を加熱することができる。すなわち、上下左右から（２つの第２発熱素子６によって左右から、第２ベース５１および第１パッケージ２によって上下から）回路素子７を加熱することができる。そのため、回路素子７をより効率的にかつムラなく加熱することができる。特に、本実施形態では、第１パッケージ２と第２ベース５１との間に回路素子７の全域が位置しているため、上述した効果がより顕著となる。
【００５６】
また、図５に示すように、第１パッケージ２は、第１ベース２１よりも第１蓋部２２が第２発熱素子６側となるように配置され、第１蓋部２２において第２発熱素子６に固定されている。前述したように、第１蓋部２２は、金属材料（例えば、コバール等の合金）で構成することができ、第１ベース２１よりも熱伝導率を高くすることができる。そのため、第２発熱素子６の熱をより効率的に第１パッケージ２に伝達することができる。このように、第２発熱素子６を用いて熱伝導率の高い第１蓋部２２を直接加熱することで、第１蓋部２２の熱が第１ベース２１を介して振動素子３にムラなく安定して伝達される。そのため、振動素子３の温度をより精度よく一定に保つことができる。
【００５７】
また、図６に示すように、２つの第２発熱素子６は、第１パッケージ２の平面視で、第１パッケージ２の中心部Ｏに対して互いに反対側に配置されている。２つの第２発熱素子６をこのような配置とすることで、第１パッケージ２をムラなく加熱することができる。
【００５８】
また、図６に示すように、第１パッケージ２の平面視で、一方の第２発熱素子６は、第１パッケージ２の一方の長辺２ａと重なって配置され、他方の第２発熱素子６は、第１パッケージ２の他方の長辺２ｂと重なって配置されている。また、図５に示すように、第１パッケージ２の平面視で、シールリング２３と第２発熱素子６とが重なっている。このような配置とすることで、第２発熱素子６の熱を、シールリング２３を介して第１ベース２１に効率的に伝達することができる。そのため、振動素子３を効率的に加熱することができる。
【００５９】
また、図７に示すように、２つの第２発熱素子６は、それぞれ、第１パッケージ２の平面視で、第１発熱素子４と重ならないように配置されている。例えば、第２発熱素子６の少なくとも一部が第１発熱素子４と重なっていると、重なっている部分において第１パッケージ２が過度に加熱されるおそれがあり、第１パッケージ２内に過度な温度ムラ（温度勾配）が生じるおそれがある。このような温度ムラが生じると振動素子３を安定して加熱することが阻害されるおそれもあり好ましくない。そのため、本実施形態のように、第１発熱素子４と第２発熱素子６とを重ならいように配置することで、振動素子３を安定して加熱することができる。ただし、第１発熱素子４と第２発熱素子６とは、少なくとも一部同士が重なって配置されていてもよい。
【００６０】
また、図７に示すように、振動素子３は、第１パッケージ２の平面視で、２つの第２発熱素子６の間に配置されている。より具体的には、振動素子３の中心が、第１パッケージ２の平面視で、２つの第２発熱素子６の間に位置している。そのため、２つの第２発熱素子６の熱がほぼ均等に振動素子３に伝わるため、振動素子３をより効率的に加熱することができる。特に、本実施形態では、前述した第１発熱素子４の配置と組み合わせれば、振動素子３は、第１パッケージ２の平面視で、２つの第１発熱素子４の間に配置され、かつ、２つの第２発熱素子６の間に配置されている。このように、振動素子３を４つの発熱素子４、６で囲むように配置することで、振動素子３をより効率的に加熱することができる。
【００６１】
また、２つの第１発熱素子４の並び方向Ｘと、２つの第２発熱素子６の並び方向Ｙとが交差している。そのため、２つの第１発熱素子４および２つの第２発熱素子６によって、振動素子３を平面的に見て四方から加熱することができる。そのため、振動素子３をより効率的に、かつムラなく加熱することができる。特に、本実施形態では、第１発熱素子４の並び方向Ｘと、第２発熱素子６の並び方向Ｙとが直交し、かつ、４つの発熱素子４、６が振動素子３の中心に対して対称的に（すなわち、振動素子３の中心からの平面視での離間距離が等しくなるように）配置されているため、上述の効果がより顕著となる。
【００６２】
［回路素子］
図６に示すように、回路素子７は、第３凹部５１１ｃの底面に接着剤等を介して固定されている。また、回路素子７は、第２パッケージ５の平面視で、第２パッケージ５のほぼ中央に位置している。また、回路素子７は、ボンディングワイヤーＢＷ３を介して内部端子５１３と電気的に接続されている。このような回路素子７は、例えば、振動素子３を発振させる発振回路７１の少なくとも一部と、温度検出回路４２の出力に基づいて第１発熱素子４の発熱回路４１の作動を制御し、温度検出回路６２の出力に基づいて第２発熱素子６の発熱回路６１の作動を制御する温度制御回路７２の少なくとも一部と、を有している。なお、温度制御回路７２は、各第１、第２発熱素子４、６の駆動をそれぞれ独立して制御できるようになっている。
【００６３】
［回路部品］
回路部品１２は、図５に示すように、第２パッケージ５の上面（第２ベース５１の底面）５ａに複数配置されている。複数の回路部品１２は、第２パッケージ５内の回路素子７と共に、発振回路７１や温度制御回路７２を構成する回路構成部品である。このように、第２パッケージ５の外に回路部品１２を配置することで、第２パッケージ５の小型化を図ることができ、第２発熱素子６によってより効率的に回路素子７や振動素子３を加熱することができる。
【００６４】
なお、回路部品１２としては特に限定されないが、例えば、抵抗素子、コンデンサー素子、インダクター素子等が挙げられる。これら回路部品の中には温度特性を有している部品もある。そのため、回路部品１２を第２パッケージ５の上面５ａに配置することで、すなわち、回路部品１２と第２発熱素子６とを第２ベース５１を介して対向配置することで、第２発熱素子６によって回路部品１２を加熱することができ、回路部品１２の温度をほぼ一定に保つことができる。そのため、周波数の変動を効果的に抑制することができ、優れた周波数安定度を有する発振器１となる。
【００６５】
［配線基板］
配線基板８は、公知のリジッドプリント配線基板で構成することができ、図１に示すように、例えば、硬質な基部８１と、基部８１に配置された配線８２と、を有している。また、基部８１には開口８１１が設けられており、この開口８１１内に第２パッケージ５が配置されている。
【００６６】
［可撓性基板］
図１に示すように、可撓性基板９は、第２パッケージ５を支持すると共に配線基板８に接続されている。可撓性基板９と第２パッケージ５とは、導電性の固定部材９８を介して固定されており、可撓性基板９と配線基板８とは、導電性の固定部材９９を介して固定されている。このような可撓性基板９は、公知のフレキシブルプリント配線基板で構成することができ、可撓性を有するシート状（フィルム状）の基部９１と、基部９１に配置された配線９２と、を有している。
【００６７】
基部９１は、シート状をなし、その中央部に設定されたパッケージ搭載領域９Ａと、縁部に設定された配線基板接続領域９Ｂと、を有している。そして、パッケージ搭載領域９Ａに第２パッケージ５が搭載されており、配線基板接続領域９Ｂにおいて配線基板８と接続されている。また、配線９２は、パッケージ搭載領域９Ａにおいて固定部材９８を介して第２パッケージ５の各外部端子５１４と電気的に接続されており、配線基板接続領域９Ｂにおいて、固定部材９９を介して配線８２と電気的に接続されている。このような可撓性基板９は、可撓性を有しているため、例えば、第２パッケージ５や配線基板８の熱膨張と共に変形することができる。そのため、第２パッケージ５や配線基板８との接合部分にストレスがかかり難く、第２パッケージ５と可撓性基板９および配線基板８と可撓性基板９の機械的および電気的な接続の信頼性が向上する。特に、第１、第２発熱素子４、６によって振動素子３の温度制御を行う場合、電源が投入されている状態とされていない状態とで温度が大きく異なるため、第１、第２発熱素子４、６を備えていない発振器に比べて熱膨張による変形が大きくなるが、このような場合にも信頼性を発揮することができる。また、衝撃が加わった際に、この衝撃を可撓性基板９で吸収、緩和することができるため、振動素子３の破損の可能性をより低減することができる。
【００６８】
また、基部９１のパッケージ搭載領域９Ａには開口９１１が形成されており、この開口９１１内に回路部品１２が配置されている。開口９１１を設けることで、第２パッケージ５の上面への回路部品１２の搭載が阻害されない。なお、開口９１１の形状としては、基部９１の側面に開放していない閉じた形状であってもよく、基部９１の側面に開放した開いた形状であってもよい。
【００６９】
［第３パッケージ、ピン］
図１に示すように、第３パッケージ１０は、第２パッケージ５、可撓性基板９および配線基板８からなる構造体１Ａを収容している。このような第３パッケージ１０を有することで、構造体１Ａを保護することができる。
【００７０】
第３パッケージ１０は、板状の第３ベース１０１と、第３ベース１０１に接合されたキャップ状の第３蓋部１０２と、を有し、これらで形成された第３収容空間Ｓ３に構造体１Ａが収容されている。第３パッケージ１０は、気密封止されており、第３収容空間Ｓ３が減圧状態（１０Ｐａ以下程度。好ましくは真空）となっている。これにより、第３収容空間Ｓ３を断熱層として機能させることができ、外部の温度変動の影響をより受け難い発振器１となる。ただし、第３収容空間Ｓ３の雰囲気は、これに限定されず、例えば、窒素、アルゴン等の不活性ガスが充填されて大気圧となっていてもよいし、大気解放されていてもよい。
【００７１】
なお、第３ベース１０１および第３蓋部１０２は、例えば、金属材料、樹脂材料等で構成することができる。
【００７２】
また、第３ベース１０１には複数の貫通孔が形成されており、各貫通孔には導電性のピン１１が挿入されている。各ピン１１は、ハーメチック端子等で構成されており、貫通孔とピン１１の隙間は、封止材１０３によって気密的に封止されている。また、封止材１０３によって、ピン１１が第３ベース１０１に固定されている。また、各ピン１１は、その上端部で配線基板８に固定されており、構造体１Ａを第３パッケージ１０から遊離した状態で第３パッケージ１０に固定している。そのため、外部の熱が構造体１Ａに伝わり難くなり、外部の温度変動の影響を受け難い発振器１となる。
【００７３】
また、ピン１１は、配線基板８に設けられた配線８２と電気的に接続されている。ピン１１の下端部は、発振器１の外部に露出しているため、この下端部を介して、容易に、発振器１をマザーボート等の外部装置と機械的および電気的に接続することができる。
【００７４】
＜第２実施形態＞
図８は、本発明の第２実施形態に係る発振器の断面図である。
【００７５】
以下、第２実施形態の発振器について前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００７６】
第２実施形態の発振器は、主に、第１パッケージの構成が異なること以外は、前述した第１実施形態の発振器と同様である。なお、図８では、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。
【００７７】
図８に示すように、本実施形態の発振器１では、第１パッケージ２は、第１ベース２１の底面において、固定部材５９を介して第２発熱素子６に固定されている。すなわち、本実施形態の発振器１では、前述した第１実施形態の構成と比べて、第１パッケージ２が上下反転して配置されている。これにより、第２発熱素子６から振動素子３までの熱の経路を例えば第１実施形態と比較して短くすることができるため、より効率的に振動素子３を加熱することができる。
【００７８】
なお、このような配置に起因して、第１ベース２１の下面であって、第１蓋部２２から露出している部分に外部端子２１３が配置されている。このような場所に外部端子２１３を配置することで、外部端子２１３と内部端子５１２とを容易にワイヤーボンディングすることができる。
【００７９】
このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００８０】
＜第３実施形態＞
図９は、本発明の第３実施形態に係る発振器の平面図である。
【００８１】
以下、第３実施形態の発振器について前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００８２】
第３実施形態の発振器は、主に、第２発熱素子の数が異なること以外は、前述した第１実施形態の発振器と同様である。なお、図９では、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。
【００８３】
図９に示すように、本実施形態の発振器１では、第２発熱素子６が４つ配置されている。第１パッケージ２の平面視で、４つの第２発熱素子６は、２行×２列の行列状に配置されており、中心部Ｏに対して一方側に配置されている２つの第２発熱素子６は、第１パッケージ２の一方の長辺２ａと重なって配置されており、中心部Ｏに対して他方側に配置されている２つの第２発熱素子６は、第１パッケージ２の他方の長辺２ｂと重なって配置されている。このように、第２発熱素子６を４つ配置することで、例えば、前述した第１実施形態のように第２発熱素子６が２つの場合と比較して、より強力に振動素子３や回路素子７を加熱することができる。
【００８４】
このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００８５】
［電子機器］
次に、本発明の発振器を備える電子機器について説明する。
図１０は、本発明の電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。
【００８６】
この図において、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１１０８を備えた表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター１１００には、発振器１が内蔵されている。
【００８７】
図１１は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。
【００８８】
この図において、携帯電話機１２００は、アンテナ（図示せず）、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１２０８が配置されている。このような携帯電話機１２００には、発振器１が内蔵されている。
【００８９】
図１２は、本発明の電子機器を適用したデジタルスチールカメラの構成を示す斜視図である。
【００９０】
デジタルスチールカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には表示部１３１０が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部１３１０は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。そして、撮影者が表示部１３１０に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押すと、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。このようなデジタルスチールカメラ１３００には、発振器１が内蔵されている。
【００９１】
以上のようなパーソナルコンピューター１１００、携帯電話機１２００およびデジタルスチールカメラ１３００等の電子機器は、発振器１を有しているため、前述した発振器１の効果を奏することができ、優れた信頼性を発揮することができる。
【００９２】
なお、本発明の電子機器は、図１０のパーソナルコンピューター、図１１の携帯電話機、図１２のデジタルスチールカメラの他にも、例えば、スマートフォン、タブレット端末、時計（スマートウォッチを含む）、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンタ）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等のウェアラブル端末、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、移動体端末基地局用機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター、ネットワークサーバー等に適用することができる。
【００９３】
［移動体］
次に、本発明の発振器を備える移動体について説明する。
図１３は、本発明の移動体を適用した自動車を示す斜視図である。
【００９４】
図１３に示すように、自動車１５００には発振器１が内蔵されている。発振器１は、例えば、キーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。
【００９５】
このような自動車１５００は、発振器１を有しているため、前述した発振器１の効果を奏することができ、優れた信頼性を発揮することができる。
【００９６】
以上、本発明の発振器、電子機器および移動体を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
【００９７】
また、前述した本実施形態では、発振素子として水晶の振動素子を用いた構成について説明したが、発振素子としては、水晶の振動素子に限定されず、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）、ランガサイト（Ｌａ３Ｇａ５ＳｉＯ１４）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）、リン酸ガリウム（ＧａＰＯ４）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ、Ｚｎ２Ｏ３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＰＯ３）、ニオブ酸ナトリウムカリウム（（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ３）、ビスマスフェライト（ＢｉＦｅＯ３）、ニオブ酸ナトリウム（ＮａＮｂＯ３）、チタン酸ビスマス（Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２）、チタン酸ビスマスナトリウム（Ｎａ０．５Ｂｉ０．５ＴｉＯ３）などの酸化物基板や、ガラス基板上に窒化アルミニウムや五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）などの圧電体材料を積層させて構成された積層圧電基板、あるいは圧電セラミックスなどを用いた圧電振動素子を用いることができる。また、シリコン基板に圧電素子を配置してなる振動素子を用いることもできる。また、水晶の振動素子としては、ＳＣカットの振動素子に限定されず、例えば、ＡＴカット、ＢＴカット、Ｚカット、ＬＴカット等の振動素子を用いてもよい。
【００９８】
また、前述した本実施形態では、第１発熱素子が２つ配置されている構成について説明したが、第１発熱素子の数としては特に限定されず、１つでもよいし、３つ以上であってもよい。同様に、第２発熱素子の数としても特に限定されず、１つでもよいし、３つでもよいし、５つ以上であってもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１…発振器、１Ａ…構造体、２…第１パッケージ、２ａ、２ｂ…長辺、２１…第１ベース、２１１…凹部、２１１ａ…第１凹部、２１１ｂ…第２凹部、２１２…内部端子、２１３…外部端子、２１４…内部配線、２２…第１蓋部、２３…シールリング、２９…固定部材、３…振動素子、３１…水晶基板、３２…電極、３２１ａ…第１励振電極、３２１ｂ…第１引出電極、３２２ａ…第２励振電極、３２２ｂ…第２引出電極、４…第１発熱素子、４１…発熱回路、４２…温度検出回路、４３…端子、５…第２パッケージ、５ａ…上面、５１…第２ベース、５１１…凹部、５１１ａ…第１凹部、５１１ｂ…第２凹部、５１１ｃ…第３凹部、５１２…内部端子、５１３…内部端子、５１４…外部端子、５１５…内部配線、５２…第２蓋部、５３…シールリング、５９…固定部材、６…第２発熱素子、６１…発熱回路、６２…温度検出回路、６３…端子、７…回路素子、７１…発振回路、７２…温度制御回路、８…配線基板、８１…基部、８１１…開口、８２…配線、９…可撓性基板、９Ａ…パッケージ搭載領域、９Ｂ…配線基板接続領域、９１…基部、９１１…開口、９２…配線、９８、９９…固定部材、１０…第３パッケージ、１０１…第３ベース、１０２…第３蓋部、１０３…封止材、１１…ピン、１２…回路部品、１１００…パーソナルコンピューター、１１０２…キーボード、１１０４…本体部、１１０６…表示ユニット、１１０８…表示部、１２００…携帯電話機、１２０２…操作ボタン、１２０４…受話口、１２０６…送話口、１２０８…表示部、１３００…デジタルスチールカメラ、１３０２…ケース、１３０４…受光ユニット、１３０６…シャッターボタン、１３０８…メモリー、１３１０…表示部、１５００…自動車、ＢＷ１、ＢＷ２、ＢＷ３、ＢＷ４…ボンディングワイヤー、Ｏ…中心部、Ｓ１…第１収容空間、Ｓ２…第２収容空間、Ｓ３…第３収容空間、Ｘ…方向、Ｙ…方向
【図１】
2018006808.tif 000003
【図２】
2018006808.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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