(57)【要約】      （修正有）【課題】温度補償性能を向上させることができる振動デバイスを提供する。また、この振動デバイスを備える電子機器および移動体を提供する。【解決手段】振動デバイス１は、ベース２と、前記ベースに取り付けられている回路素子４と、前記回路素子に取り付けられている振動素子６と、前記回路素子に配置されている複数の温度センサーと、を備える。前記回路素子は、前記ベースに接続される第１の接続端子と、前記振動素子に接続される第２の接続端子と、出力バッファー回路、電源回路および位相同期回路のうちの少なくとも１つの回路と、を含む。複数の温度センサーの各々と、最も近接する前記第１の接続端子または前記第２の接続端子との間の距離は、当該温度センサーの各々と、最も近接する回路との間の距離よりも短いことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、
前記ベースに取り付けられている回路素子と、
前記回路素子に取り付けられている振動素子と、
前記回路素子に配置されている複数の温度センサーと、を備え、
前記回路素子は、
前記ベースに接続される第１の接続端子と、
前記振動素子に接続される第２の接続端子と、
出力バッファー回路、電源回路および位相同期回路のうちの少なくとも１つの回路と、を含み、
前記複数の温度センサーの各々と、最も近接する前記第１の接続端子または前記第２の接続端子との間の距離は、当該温度センサーの各々と、最も近接する前記回路との間の距離よりも短いことを特徴とする振動デバイス。
【請求項２】
前記複数の温度センサーのうちの少なくとも２つは、前記回路素子と前記振動素子とが並ぶ方向から見たときに、互いに異なる位置に配置されている請求項１に記載の振動デバイス。
【請求項３】
前記複数の温度センサーは、
前記回路素子の能動面側に配置されている第１温度センサーと、
前記回路素子の能動面側とは反対側に配置されている第２温度センサーと、を含む請求項１または２に記載の振動デバイス。
【請求項４】
前記振動素子と前記回路素子との間に配置されている中継基板と、
前記ベースと前記回路素子とを接合している第１接合材と、
前記回路素子と前記中継基板とを接合している第２接合材と、
前記中継基板と前記振動素子とを接合している第３接合材と、を備える請求項１ないし３のいずれか１項に記載の振動デバイス。
【請求項５】
前記第１接合材、前記第２接合材および前記第３接合材は、それぞれ、金属バンプである請求項４に記載の振動デバイス。
【請求項６】
前記第１接合材および前記第２接合材は、前記回路素子の能動面側に配置され、
前記複数の温度センサーのうちの少なくとも１つは、前記回路素子の能動面側に配置されている請求項４または５に記載の振動デバイス。
【請求項７】
前記第１接合材および前記第２接合材は、一方が前記回路素子の能動面側に配置され、他方が前記回路素子の前記能動面側とは反対側に配置され、
前記複数の温度センサーのうちの少なくとも１つは、前記回路素子の前記第２接合材側に配置されている請求項４または５に記載の振動デバイス。
【請求項８】
前記第２接合材は、前記中継基板の一方の面側に配置され、
前記第３接合材は、前記中継基板の他方の面側に配置されている請求項４ないし７のいずれか１項に記載の振動デバイス。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の振動デバイスを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の振動デバイスを備え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、振動デバイス、電子機器および移動体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば水晶発振器に代表されるように、振動素子および回路素子を備える振動デバイスが知られている。特許文献１に記載の温度補償発振器は、内壁段部を有する凹状としたセラミックからなる容器本体と、容器本体の内底面にバンプを用いて固着され、発振回路および温度補償機構を集積化したＩＣチップと、容器本体の内壁段部に導電性接着剤によって固着された水晶片と、を備える。ここで、ＩＣチップには、温度補償機構の温度センサーがＩＣ端子に近接して配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２９５３０２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、特許文献１に記載の温度補償発振器は、水晶片およびＩＣチップがそれぞれ容器本体に固着されているため、ＩＣチップに設けられた温度センサーが水晶片の温度を高精度に検出することが難しく、十分な温度補償機能を実現することができないという課題がある。
【０００５】
本発明の目的は、温度補償性能を向上させることができる振動デバイスを提供すること、また、この振動デバイスを備える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、以下の適用例または形態として実現することが可能である。
【０００７】
本適用例の振動デバイスは、ベースと、
前記ベースに取り付けられている回路素子と、
前記回路素子に取り付けられている振動素子と、
前記回路素子に配置されている複数の温度センサーと、を備え、
前記回路素子は、
前記ベースに接続される第１の接続端子と、
前記振動素子に接続される第２の接続端子と、
出力バッファー回路、電源回路および位相同期回路のうちの少なくとも１つの回路と、を含み、
前記複数の温度センサーの各々と、最も近接する前記第１の接続端子または前記第２の接続端子との間の距離は、当該温度センサーの各々と、最も近接する前記回路との間の距離よりも短いことを特徴とする。
【０００８】
このような振動デバイスによれば、振動素子が回路素子に取り付けられているため、回路素子に配置されている温度センサーを用いて、振動素子の温度を高精度（高感度）に検出することができる。そのため、温度センサーの検出結果を用いて、振動デバイスの温度補償性能を向上させることができる。しかも、温度センサーの数が複数であるため、複数の温度センサーを用いて、回路素子の温度分布を検出し、その検出結果を用いてより適切な温度補償を行うことができる。
【０００９】
さらに、温度センサーが、回路素子内の発熱源である出力バッファー回路、電源回路、位相同期回路よりも、接続端子に近い位置に配置されることにより、回路素子の熱影響をより小さくでき、振動素子の温度測定精度を改善できる。ここで、「ベースに接続される」とは、ベースに直接接続される場合だけでなく、金属バンプ等の部材を介してベースに接続される場合を含む。同様に、「振動素子に接続される」とは、振動素子に直接接続される場合だけでなく、金属バンプ、中継基板等の部材を介して振動素子に接続される場合を含む。
【００１０】
本適用例の振動デバイスでは、前記複数の温度センサーのうちの少なくとも２つは、前記回路素子と前記振動素子とが並ぶ方向から見たときに、互いに異なる位置に配置されていることが好ましい。
【００１１】
これにより、回路素子の面内方向での温度分布を検出することができる。そのため、その検出結果を用いてさらに適切な温度補償を行うことができる。
【００１２】
本適用例の振動デバイスでは、前記複数の温度センサーは、
前記回路素子の能動面側に配置されている第１温度センサーと、
前記回路素子の能動面側とは反対側に配置されている第２温度センサーと、を含むことが好ましい。
【００１３】
これにより、回路素子の厚さ方向での温度分布を検出することができる。そのため、その検出結果を用いてさらに適切な温度補償を行うことができる。
【００１４】
本適用例の振動デバイスでは、前記振動素子と前記回路素子との間に配置されている中継基板と、
前記ベースと前記回路素子とを接合している第１接合材と、
前記回路素子と前記中継基板とを接合している第２接合材と、
前記中継基板と前記振動素子とを接合している第３接合材と、を備えることが好ましい。
【００１５】
これにより、振動素子に生じる応力を低減することができる。そのため、振動デバイスの周波数温度特性等の特性を向上させることができる。
【００１６】
本適用例の振動デバイスでは、前記第１接合材、前記第２接合材および前記第３接合材は、それぞれ、金属バンプであることが好ましい。
【００１７】
これにより、振動素子と回路素子との間で効率的に熱伝導を行うことができる。そのため、温度センサーを用いて、振動素子の温度をより高精度に検出することができる。また、樹脂材料を用いずにパッケージに対して振動素子および回路素子を実装することができる。そのため、パッケージの封止後に熱処理を行っても、パッケージ内にアウトガスによる問題が生じない。なお、振動素子が中継基板を介して回路素子に取り付けられているため、金属バンプを用いても、振動素子に生じる応力を低減することができる。
【００１８】
本適用例の振動デバイスでは、前記第１接合材および前記第２接合材は、前記回路素子の能動面側に配置され、
前記複数の温度センサーのうちの少なくとも１つは、前記回路素子の能動面側に配置されていることが好ましい。
【００１９】
これにより、回路素子にＳｉ貫通電極のような構造を設ける必要がなく、回路素子の低コスト化を図ることができる。また、回路素子の能動面側に配置されている温度センサーを用いることで、振動素子の温度をより高精度に検出することができる。
【００２０】
本適用例の振動デバイスでは、前記第１接合材および前記第２接合材は、一方が前記回路素子の能動面側に配置され、他方が前記回路素子の前記能動面側とは反対側に配置され、
前記複数の温度センサーのうちの少なくとも１つは、前記回路素子の前記第２接合材側に配置されていることが好ましい。
【００２１】
これにより、パッケージに対して回路素子および中継基板を同じ側から積み重ねて実装することができる。そのため、これらの実装が簡単になるという利点がある。また、回路素子の第２接合材側に配置されている温度センサーを用いることで、振動素子の温度をより高精度に検出することができる。
【００２２】
本適用例の振動デバイスでは、前記第２接合材は、前記中継基板の一方の面側に配置され、
前記第３接合材は、前記中継基板の他方の面側に配置されていることが好ましい。
【００２３】
これにより、回路素子に対して中継基板および振動素子を同じ側から積み重ねて実装することができる。そのため、これらの実装が簡単になるという利点がある。
【００２４】
本適用例の電子機器は、本適用例の振動デバイスを備えることを特徴とする。
このような電子機器によれば、振動デバイスの優れた特性を利用して、電子機器の特性を向上させることができる。
【００２５】
本適用例の移動体は、本適用例の振動デバイスを備えることを特徴とする。
このような移動体によれば、振動デバイスの優れた特性を利用して、移動体の特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る振動デバイス（発振器）を示す縦断面図（αγ平面に沿った断面図）である。
【図２】図１に示す振動デバイスの平面図（＋γ方向側から見た図）である。
【図３】図１に示す振動デバイスが備える回路素子の平面図（−γ方向側から見た図）である。
【図４】図１に示す振動デバイスが備える中継基板の平面図（−γ方向側から見た図）である。
【図５】中継基板の変形例１を示す平面図（−γ方向側から見た図）である。
【図６】中継基板の変形例２を示す平面図（−γ方向側から見た図）である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る振動デバイス（発振器）を示す縦断面図（αγ平面に沿った断面図）である。
【図８】本発明の電子機器の一例であるモバイル型（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９】本発明の電子機器の一例であるスマートフォンの構成を示す斜視図である。
【図１０】本発明の電子機器の一例であるディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。
【図１１】本発明の移動体の一例である自動車を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の振動デバイス、電子機器および移動体を図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２８】
１．振動デバイス
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る振動デバイス（発振器）を示す縦断面図（αγ平面に沿った断面図）である。図２は、図１に示す振動デバイスの平面図（＋γ方向側から見た図）である。図３は、図１に示す振動デバイスが備える回路素子の平面図（−γ方向側から見た図）である。図４は、図１に示す振動デバイスが備える中継基板の平面図（−γ方向側から見た図）である。図５は、中継基板の変形例１を示す平面図（−γ方向側から見た図）である。図６は、中継基板の変形例２を示す平面図（−γ方向側から見た図）である。
【００２９】
なお、以下では、説明の便宜上、互いに直交する３軸であるα軸、β軸およびγ軸を適宜用いて説明を行う。また、以下では、α軸に平行な方向を「α方向」、β軸に平行な方向を「β方向」、γ軸に平行な方向を「γ方向」と言う。また、以下では、各図中、α軸、β軸およびγ軸の各軸を示す矢印の先端側を「＋」、基端側を「−」とする。また、図１中上側（＋γ方向側）を「上」、下側（−γ方向側）を「下」とも言う。また、γ方向から見ることを「平面視」とも言う。また、図２では、説明の便宜上、リッド３を介してベース２内を透視して図示している。
【００３０】
図１に示す振動デバイス１は、水晶発振器である。この振動デバイス１は、ベース２（基体）と、リッド３と、回路素子４と、中継基板５と、振動素子６と、金属バンプ７、８、９と、を備える。
【００３１】
ここで、ベース２およびリッド３は、回路素子４、中継基板５および振動素子６を収納する空間Ｓを有するパッケージ１０を構成している。このパッケージ１０の空間Ｓにおいて、回路素子４、中継基板５および振動素子６は、＋γ方向側から−γ方向側へ向かってこの順に並んで配置（積層）されている。
【００３２】
そして、金属バンプ７（第１金属バンプ：第１接合材）は、ベース２と回路素子４とを接合しており、回路素子４は、ベース２に対して金属バンプ７を介して取り付けられている。金属バンプ８（第２金属バンプ：第２接合材）は、回路素子４と中継基板５とを接合しており、中継基板５は、回路素子４に対して金属バンプ８を介して取り付けられている。金属バンプ９（第３金属バンプ：第３接合材）は、中継基板５と振動素子６とを接合しており、振動素子６は、中継基板５に対して金属バンプ９を介して取り付けられている。また、回路素子４は複数の温度センサー４１を有する。
【００３３】
このように、振動デバイス１では、振動素子６が回路素子４に取り付けられて（本実施形態では中継基板５を介して取り付けられて）いるため、回路素子４に配置されている温度センサー４１を用いて、振動素子６の温度を高精度に検出することができる。そのため、温度センサー４１の検出結果を用いて、振動デバイス１の温度補償性能を向上させることができる。しかも、温度センサー４１の数が複数であるため、複数の温度センサー４１を用いて、回路素子４の温度分布を検出し、その検出結果を用いてより適切な温度補償を行うことができる。以下、このような振動デバイス１の各部を説明する。
【００３４】
（パッケージ）
パッケージ１０は、上面に開放する凹部２１を有する箱状のベース２と、ベース２に接合され、凹部２１の開口（上部開口）を塞ぐ板状のリッド３と、を有し、ベース２とリッド３との間に、回路素子４、中継基板５および振動素子６を収納する気密空間として空間Ｓを形成している。この空間Ｓは、減圧（真空）状態となっていてもよいし、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されていてもよい。
【００３５】
ベース２の構成材料としては、特に限定されないが、絶縁性を有し、かつ、空間Ｓを気密空間とするのに適した材料、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア等の酸化物系セラミックス、窒化珪素、窒化アルミ、窒化チタン等の窒化物系セラミックス、炭化珪素等の炭化物系セラミックス等の各種セラミックスなどを用いることができる。
【００３６】
ベース２は、凹部２１の底面よりも上側に凹部２１の底面の外周を囲むように設けられている段差部２２を有している。この段差部２２の上面には、図２に示すように、回路素子４に電気的に接続される複数（図示では１０個）の接続電極２３が設けられている。これらの接続電極２３は、それぞれ、ベース２を貫通する貫通電極（図示せず）を介して、ベース２の下面に設けられた複数の外部実装電極２４（図１参照）に電気的に接続されている。
【００３７】
接続電極２３、外部実装電極２４および貫通電極の構成材料としては、特に限定されず、例えば、金（Ａｕ）、金合金、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銀（Ａｇ）、銀合金、クロム（Ｃｒ）、クロム合金、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の金属材料が挙げられる。
【００３８】
このようなベース２の上端面には、リッド３が例えばシーム溶接により接合されている。ここで、ベース２とリッド３との間には、これらの接合のためのシールリング等の接合部材が介在していてもよい。リッド３の構成材料としては、特に限定されないが、金属材料が好適に用いられ、その中でも、ベース２の構成材料と線膨張係数が近似する金属材料を用いることが好ましい。したがって、例えば、ベース２をセラミックス基板とした場合には、リッド３の構成材料としてはコバール等の合金を用いることが好ましい。
【００３９】
（回路素子）
回路素子４は、振動素子６を駆動させて発振させる機能と、発振周波数の周波数温度特性を補正する機能（温度補償機能）と、を有する集積回路素子である。この回路素子４は、複数の温度センサー４１と、複数の端子４２（第１の接続端子）と、複数の端子４３（第２の接続端子）と、出力バッファー回路４４と、電源回路４５と、位相同期回路４６と、駆動回路（図示せず）と、温度補償回路（図示せず）と、を有する。ここで、回路素子４は、駆動回路が振動素子６を駆動することで、振動素子６を発振させて所望の周波数の信号を出力する。また、回路素子４は、温度センサー４１の出力信号に応じて、回路素子４の出力信号の周波数温度特性を補正する。出力バッファー回路４４は、発振周波数のふらつきを低減する。電源回路４５は、回路素子４の各部に電力を供給する。位相同期回路４６は、所望の発振周波数となるように周波数逓倍を行う。なお、回路素子４は、出力バッファー回路４４、電源回路４５および位相同期回路４６のうちの少なくとも１つの回路を有していればよい。
【００４０】
図３に示す複数の端子４２および複数の端子４３は、それぞれ、回路素子４の能動面である下面（図１中の下側の面）に配置されている。複数の端子４２は、前述したベース２の複数の接続電極２３に接続するための端子であり、複数の接続電極２３に対応して設けられている。この複数の端子４２は、図３に示すように回路素子４のα方向での両端部においてβ方向に並んで配置されている。そして、複数の端子４２は、それぞれ、対応する接続電極２３に対して金属バンプ７を介して接合されている。これにより、回路素子４がベース２に対して取り付けられるとともに、回路素子４とベース２とが電気的に接続されている。また、複数の端子４３は、中継基板５に接続するための端子であり、後述する振動素子６の１対の励振電極（パッド電極）に対して中継基板５を介して電気的に接続される端子を含む。この複数の端子４３は、図３に示すように複数の端子４２の内側で回路素子４のα方向での両端部においてβ方向に並んで配置されている。そして、複数の端子４３は、それぞれ、中継基板５に対して金属バンプ８を介して接合されている。これにより、中継基板５が回路素子４に対して取り付けられるとともに、回路素子４と中継基板５とが電気的に接続されている。
【００４１】
複数の温度センサー４１は、図３に示すように、平面視で回路素子４の互いに異なる位置に配置されている。これにより、複数の温度センサー４１を用いて回路素子４の面内方向での温度分布を検出することができる。ここで、複数の温度センサー４１は、回路素子４の下面（能動面）側に配置されている複数の温度センサー４１ａおよび複数の温度センサー４１ｂと、回路素子４の上面側に配置されている温度センサー４１ｃと、を含む。このように、回路素子４の両面にそれぞれ温度センサー４１を設けることにより、複数の温度センサー４１を用いて、回路素子４の厚さ方向での温度分布も検出することができる。なお、回路素子４の能動面とは反対側に配置されている温度センサー４１ｃは、例えば、薄膜サーミスターである。
【００４２】
複数の温度センサー４１ａは、前述した複数の端子４２または複数の金属バンプ７に対応して設けられている。各温度センサー４１ａは、対応する端子４２または金属バンプ７の温度を検出し得るよう、当該対応する端子４２または金属バンプ７の近傍（当該対応する端子４２または金属バンプ７以外の他の端子または金属バンプよりも近い位置）に配置されている。また、各温度センサー４１ａは、発熱源となる出力バッファー回路４４、電源回路４５および位相同期回路４６からの熱の影響をできるだけ受けずに、前述したように対応する端子４２の温度を検出し得るよう、これらの発熱源よりも、対応する端子４２の近くに配置されている。
【００４３】
複数の温度センサー４１ｂは、前述した複数の端子４３または複数の金属バンプ８に対応して設けられている。各温度センサー４１ｂは、対応する端子４３または金属バンプ８の温度を検出し得るよう、当該対応する端子４３または金属バンプ８の近傍（当該対応する端子４３または金属バンプ８以外の他の端子または金属バンプよりも近い位置）に配置されている。また、各温度センサー４１ｂは、発熱源となる出力バッファー回路４４、電源回路４５および位相同期回路４６からの熱の影響をできるだけ受けずに、前述したように対応する端子４３の温度を検出し得るよう、これらの発熱源よりも、対応する端子４３の近くに配置されている。
【００４４】
温度センサー４１ｃは、平面視で回路素子４の中央部に配置されている。温度センサー４１ｃは、複数の温度センサー４１のうち最もリッド３に近い位置に配置されている。これにより、温度センサー４１ｃを用いてリッド３からの熱による回路素子４の温度変化を好適に検出することができる。
【００４５】
なお、図示の温度センサー４１の配置は、一例であり、これに限定されない。例えば、図示では、温度センサー４１ａは、平面視で、対応する端子４２または金属バンプ７に重ならないように配置されているが、対応する端子４２または金属バンプ７に重なって配置されていてもよい。同様に、温度センサー４１ｂは、平面視で、対応する端子４３または金属バンプ８に重なって配置されていてもよい。また、回路素子４が複数の温度センサー４１を有していればよく、前述した複数の温度センサー４１のうちの一部を省略してもよいし、回路素子４に他の温度センサーを追加してもよい。また、温度センサー４１ｃは、平面視で回路素子４の中央部に配置されているが、これに限定されず、例えば、平面視で温度センサー４１ａまたは４１ｂに重なって配置されていてもよい。
【００４６】
（中継基板）
図１に示すように、中継基板５は、前述した回路素子４の下面（−γ方向側の面）に複数の金属バンプ８により接合されている。また、中継基板５の回路素子４とは反対側の面には、金属バンプ９を介して振動素子６が接合されている。ここで、中継基板５上には、後述する振動素子６の１対の励振電極（パッド電極）に対応して設けられた配線（図示せず）が配置されており、対応する金属バンプ８、９同士は、当該配線を介して接続されている。
【００４７】
本実施形態の中継基板５は、図４に示すように、ジンバル形状をなしている。この中継基板５は、枠状の第１部分５１と、第１部分５１の内側に配置されている枠状の第２部分５２と、第２部分５２の内側に配置されている第３部分５３と、第１部分５１に対して第２部分５２を第１軸β１まわりに揺動可能に支持している第１梁部５４と、第２部分５２に対して第３部分５３を第１軸β１と交差する第２軸α１まわりに揺動可能に支持している第２梁部５５と、を有する。ここで、第１部分５１、第２部分５２、第３部分５３、第１梁部５４および第２梁部５５は、一体的に構成されている。
【００４８】
第１部分５１は、平面視で、外周および内周がα方向を長手方向とする長方形をなしており、回路素子４の複数の端子４３に重なって配置されている。第２部分５２は、平面視で、外周および内周が第１部分５１の内周に沿った形状（すなわち長方形）をなしており、第１部分５１の内側で第１部分５１に対して離間して配置されている。第３部分５３は、平面視で、外周が第２部分５２の内周に沿った形状（すなわち長方形）をなしており、第２部分の内側で第２部分５２に対して離間して配置されている。第１梁部５４は、平面視で、第１部分５１と第２部分５２との間に配置されており、第１軸β１に沿って延びた形状をなし、第１部分５１と第２部分５２とを接続している。第２梁部５５は、平面視で、第２部分５２と第３部分５３との間に配置されており、第２軸α１に沿って延びた形状をなし、第２部分５２と第３部分５３とを接続している。
【００４９】
このような中継基板５では、第２部分５２が第１梁部５４の弾性変形を伴って第１部分５１に対して第１軸β１まわりに揺動可能であるとともに、第３部分５３が第２梁部５５の弾性変形を伴って第２部分５２に対して第２軸α１まわりに揺動可能である。したがって、第３部分５３は、第１部分５１に対して第１軸β１および第２軸α１の双方の軸まわりに揺動可能である。ここで、第１部分５１には、金属バンプ８を介して回路素子４が接合されている一方、第３部分５３には、金属バンプ９を介して振動素子６に接合されている。これにより、振動素子６に生じる応力をより低減することができる。また、パッケージ１０からの振動が振動素子６に伝わりにくくなり、その結果、耐振動特性を向上させることもできる。
【００５０】
なお、中継基板５の各部の形状は、図示の形状に限定されない。例えば、第１部分５１、第２部分５２および第３部分５３のそれぞれの平面視での外周および内周は、それぞれ、正方形、六角形等の他の多角形形状をなしていてもよい。また、第１梁部５４および第２梁部５５は、それぞれ、途中に屈曲または分岐した部分を有していてもよいし、第１軸β１または第２軸α１に対してずれた位置に配置されていてもよい。また、中継基板５は、ジンバル形状でなくてもよく、例えば、図５に示すように、前述した第２梁部５５が省略され、第２部分５２および第３部分５３が一体化した単一の板状となっていてもよい。また、中継基板５は、図６に示すように、単板状となっていてもよい。
【００５１】
ここで、第１梁部５４および第２梁部５５の幅は、それぞれ、中継基板５の厚さよりも小さいことが好ましい。これにより、振動素子６に生じる応力を好適に低減することができる。
【００５２】
また、中継基板５の厚さは、中継基板５の平面視形状によっても異なり、特に限定されないが、振動素子６の厚さよりも厚く、かつ、回路素子４の厚さよりも薄いことが好ましく、より具体的には、振動素子６の厚さの１．５倍以上、回路素子４の厚さの０．８倍以下であることが好ましい。これにより、振動素子６に生じる応力を好適に低減することができる。
【００５３】
このような中継基板５の構成材料としては、特に限定されないが、振動素子６の構成材料と線膨張係数が近似する材料を用いることが好ましく、具体的には、水晶を用いることが好ましい。これにより、中継基板５と振動素子６との間の線膨張係数差に起因して振動素子６に生じる応力を低減することができる。特に、中継基板５を水晶で構成する場合、中継基板５は、水晶基板の結晶軸であるＹ軸（機械軸）およびＸ軸（電気軸）で規定されるＸＹ平面に広がりを有し、Ｚ軸（光軸）方向に厚みを有する板状をなしていることが好ましい。すなわち、中継基板５は、Ｚカット水晶板で構成されていることが好ましい。これにより、ウェットエッチングを用いて高い寸法精度を有する中継基板５を容易に得ることができる。なお、Ｚカット水晶板とは、Ｚ軸に直交した面をＸ軸およびＹ軸の少なくとも一方を中心に０度〜１０度の範囲で回転させた面が、主面となるようなカット角の水晶板を含む。
【００５４】
（振動素子）
振動素子６は、厚み滑り振動を励振する素子である。この振動素子６は、水晶基板６１と、水晶基板６１の両面に配置されている１対の励振電極（図示せず）と、水晶基板６１の一方の面（上面）に配置されていて１対の励振電極に電気的に接続されている１対のパッド電極（図示せず）と、を有する。そして、振動素子６では、１対のパッド電極を通じて、１対の励振電極間に、周期的に変化する電圧が印加されると、水晶基板６１の所定部に厚み滑り振動が所望の周波数で励振される。
【００５５】
ここで、水晶は、三方晶系に属しており、結晶軸として互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を有している。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、それぞれ、電気軸、機械軸、光学軸と呼称される。水晶基板６１は、ＸＺ面（Ｙ軸に直交する平面）をＸ軸まわりに所定の角度θ回転させた平面に沿って切り出された「回転Ｙカット水晶基板」である。θ＝３５°１５’の回転Ｙカット水晶基板であるＡＴカット水晶基板を水晶基板６１として用いることにより、優れた温度特性を有する振動素子６となる。なお、水晶基板６１としては、厚みすべり振動を励振することができれば、ＡＴカットの水晶基板に限定されず、例えば、ＢＴカットまたはＳＣカットの水晶基板を用いてもよい。
【００５６】
水晶基板６１は、平面視で、α方向を長手方向とする長方形をなしている。振動素子６の平面視形状は、前述した形状に限定されず、例えば、円形、矩形の少なくとも１つの角部を面取りした形状等であってもよい。また、振動素子６は、図示では、厚さが一定となっているが、これに限定されず、例えば、いわゆるメサ型または逆メサ型等であってもよい。
【００５７】
また、振動素子６に用いる励振電極およびパッド電極の構成としては、公知の電極材料を用いることができ、特に限定されないが、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）等の下地層に、Ａｕ（金）、Ａｌ（アルミニウム）等の金属やＡｕ、Ａｌを主成分とする合金を積層した金属被膜が挙げられる。
【００５８】
以上のような振動素子６のα方向での一端部（図４中右側端部）は、２つの金属バンプ９を介して、前述した中継基板５の第３部分５３に接合されている。ここで、２つの金属バンプ９は、振動素子６の２つのパッド電極に接続されている。なお、金属バンプ９の配置は、中継基板５を介して回路素子４と振動素子６とを電気的に接続できればよく、図示の配置に限定されず、例えば、振動素子６の対角にある２つの角部に配置してもよいし、振動素子６の１つの角部に偏って２つの金属バンプを配置してもよいし、振動素子６の各角部に金属バンプを配置してもよい。
【００５９】
（金属バンプ：接合材）
金属バンプ７（第１金属バンプ：第１接合材）は、ベース２（パッケージ１０）と回路素子４とを接合している。これにより、ベース２と回路素子４との間の熱の移動を円滑に行うことができ、その結果、これらの間の温度差を低減することができる。金属バンプ８（第２金属バンプ：第２接合材）は、回路素子４と中継基板５とを接合している。これにより、回路素子４と中継基板５との間の熱の移動を円滑に行うことができ、その結果、これらの間の温度差を低減することができる。金属バンプ９（第３金属バンプ：第３接合材）は、中継基板５と振動素子６とを接合している。これにより、中継基板５と振動素子６との間の熱の移動を円滑に行うことができ、その結果、これらの間の温度差を低減することができる。
【００６０】
金属バンプ７、８、９は、それぞれ、平面視で、円形をなしている。なお、金属バンプ７、８、９の形状は、図示の形状に限定されず、例えば、円柱状、多角柱状、円錐台状等であってもよい。また、金属バンプ７、８、９の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）等の金属またはその合金、無鉛はんだ、有鉛はんだ等が挙げられる。また、金属バンプ７、８、９は、それぞれ、例えば、メッキ法、ボンディング法等を用いて形成することができ、圧接、加熱加圧または超音波併用加熱圧接等により接合を行うことができる。なお、金属バンプ７、８、９のうちの少なくとも一部に代えて、樹脂材料および導電性フィラーを含有する導電性接着剤を接合材として用いてもよい。
【００６１】
以上のように、振動デバイス１は、ベース２と、ベース２に取り付けられている回路素子４と、回路素子４に（本実施形態では中継基板５を介して）取り付けられている振動素子６と、回路素子４に配置されている複数の温度センサー４１と、を備える。また、回路素子４は、ベース２に接続される第１の接続端子である端子４２と、振動素子６に接続される第２の接続端子である端子４３と、出力バッファー回路４４、電源回路４５および位相同期回路４６と、を含む。複数の温度センサー４１の各々と、最も近接する端子４２または端子４３との間の距離は、当該温度センサー４１の各々と、最も近接する回路（出力バッファー回路４４、電源回路４５および位相同期回路４６のうちのいずれか）との間の距離よりも短い。
【００６２】
なお、端子と回路との距離とは、例えば端子のいずれかの辺や角部と、回路を構成するいずれかの電子部品のいずれかの辺や角部との距離の中で、最も短い距離としても良い。その他の温度測定精度に関して、その影響を考慮して適宜定める距離でも構わない。
【００６３】
このような振動デバイス１によれば、振動素子６が回路素子４に取り付けられて（本実施形態では中継基板５を介して取り付けられて）いるため、回路素子４に配置されている温度センサー４１を用いて、振動素子６の温度を高精度に検出することができる。そのため、温度センサー４１の検出結果を用いて、振動デバイス１の温度補償性能を向上させることができる。しかも、温度センサー４１の数が複数であるため、複数の温度センサー４１を用いて、回路素子４の温度分布を検出し、その検出結果を用いてより適切な温度補償を行うことができる。さらに、温度センサー４１が、回路素子４内の発熱源である出力バッファー回路４４、電源回路４５、位相同期回路４６よりも、端子４２、４３に近い位置に配置されることにより、回路素子４の熱影響をより小さくでき、振動素子６の温度測定精度を改善できる。
【００６４】
ここで、複数の温度センサー４１のうちの少なくとも２つ（本実施形態ではすべての温度センサー４１）は、回路素子４と振動素子６とが並ぶ方向（γ方向）から見たときに、互いに異なる位置（すなわち互いに重ならない位置）に配置されている。これにより、回路素子４の面内方向（αβ平面に沿った方向）での温度分布を検出することができる。そのため、その検出結果を用いてさらに適切な温度補償を行うことができる。
【００６５】
また、複数の温度センサー４１は、回路素子４の能動面側（−γ方向側）に配置されている第１温度センサーである温度センサー４１ａ、４１ｂと、回路素子４の能動面側とは反対側（＋γ方向側）に配置されている第２温度センサーである温度センサー４１ｃと、を含む。これにより、温度センサー４１ａ、４１ｂの検出温度と温度センサー４１ｃの検出温度との差に基づいて、回路素子４の厚さ方向（γ方向）での温度分布（温度勾配）を検出することができる。そのため、その検出結果を用いてさらに適切な温度補償を行うことができる。また、本実施形態では、回路素子４の温度センサー４１ｃ側の面がリッド３に対向しているため、温度センサー４１ｃを用いてリッド３からの熱による回路素子４の温度変化を好適に検出することができる。そのため、パッケージ１０の壁面からの輻射または対流による熱を考慮して温度補償を行うことができる。
【００６６】
また、振動デバイス１は、振動素子６と回路素子４との間に配置されている中継基板５と、ベース２と回路素子４とを接合している第１接合材である金属バンプ７と、回路素子４と中継基板５とを接合している第２接合材である金属バンプ８と、中継基板５と振動素子６とを接合している第３接合材である金属バンプ９と、を備える。これにより、振動素子６に生じる応力を低減することができる。そのため、振動デバイス１の周波数温度特性等の特性を向上させることができる。
【００６７】
ここで、第１接合材、第２接合材および第３接合材がそれぞれ金属バンプ７、８、９である。これにより、振動素子６と回路素子４との間で効率的に熱伝導を行うことができる。そのため、温度センサー４１を用いて、振動素子６の温度をより高精度に検出することができる。また、樹脂材料を用いずにパッケージ１０に対して振動素子６および回路素子４を実装することができる。そのため、パッケージ１０の封止後に熱処理を行っても、パッケージ１０内で樹脂材料から生じるガス（アウトガス）による問題を解決することができる。なお、振動素子６が中継基板５を介して回路素子４に支持されているため、金属バンプを用いても、振動素子６に生じる応力を低減することができる。
【００６８】
また、金属バンプ７（第１接合材）および金属バンプ８（第２接合材）は、回路素子４の能動面側（−γ方向側）に配置され、複数の温度センサー４１のうちの少なくとも１つ（本実施形態では温度センサー４１ａ、４１ｂ）は、回路素子４の能動面側に配置されている。これにより、回路素子４にＳｉ貫通電極のような構造を設ける必要がなく、回路素子４の低コスト化を図ることができる。また、回路素子４の能動面側に配置されている温度センサー４１ａ、４１ｂを用いることで、振動素子６の温度をより高精度に検出することができる。
【００６９】
また、金属バンプ８（第２接合材）は、中継基板５の一方の面側（＋γ方向側）に配置され、金属バンプ９（第３接合材）は、中継基板５の他方の面側（−γ方向側）に配置されている。これにより、回路素子４に対して中継基板５および振動素子６を同じ側から積み重ねて実装することができる。そのため、これらの実装が簡単になるという利点がある。
【００７０】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図７は、本発明の第２実施形態に係る振動デバイス（発振器）を示す縦断面図（αγ平面に沿った断面図）である。
【００７１】
以下、第２実施形態の振動デバイスについて、前述した第１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。
【００７２】
本発明の第２実施形態に係る振動デバイスは、回路素子、中継基板、振動素子をこの順にパッケージのベース側からリッド側へ積み上げた構成とした以外は、前述した第１実施形態と同様である。
【００７３】
図７に示す振動デバイス１Ａは、ベース２Ａ（基体）と、リッド３と、回路素子４Ａと、中継基板５と、振動素子６と、金属バンプ７、８、９と、を備える。
【００７４】
ここで、ベース２Ａの凹部２１Ａの開口がリッド３により塞がれており、ベース２Ａおよびリッド３は、回路素子４Ａ、中継基板５および振動素子６を収納する空間Ｓを有するパッケージ１０Ａを構成している。このパッケージ１０Ａの空間Ｓにおいて、回路素子４Ａ、中継基板５および振動素子６は、−γ方向側から＋γ方向側へ向かってこの順に並んで配置（積層）されている。
【００７５】
そして、金属バンプ７（第１金属バンプ）は、ベース２Ａと回路素子４Ａとを接合しており、回路素子４Ａは、ベース２Ａに対して金属バンプ７を介して取り付けられている。金属バンプ８（第２金属バンプ）は、回路素子４Ａと中継基板５とを接合しており、中継基板５は、回路素子４Ａに対して金属バンプ８を介して取り付けられている。金属バンプ９（第３金属バンプ）は、中継基板５と振動素子６とを接合しており、振動素子６は、中継基板５に対して金属バンプ９を介して取り付けられている。
【００７６】
ここで、図示しないが、回路素子４Ａの下面には、金属バンプ７が接合される端子が設けられ、一方、回路素子４Ａの上面には、金属バンプ８が接合される端子が設けられている。また、回路素子４Ａには、回路素子４Ａの両面の間で導通を行うためのＳｉ貫通電極等の電極が設けられている。
【００７７】
回路素子４Ａは、複数の温度センサー４１を有する。ここで、複数の温度センサー４１は、回路素子４Ａの下面（能動面）側に配置されている複数の温度センサー４１ａおよび温度センサー４１ｃと、回路素子４Ａの上面側に配置されている複数の温度センサー４１ｂと、を含む。前述した第１実施形態と同様、複数の温度センサー４１ａは、複数の金属バンプ７に対応して設けられている。複数の温度センサー４１ｂは、複数の金属バンプ８に対応して設けられている。温度センサー４１ｃは、平面視で回路素子４の中央部に配置されている。ただし、本実施形態では、複数の温度センサー４１ｂが回路素子４の能動面側とは反対側に配置され、温度センサー４１ｃは回路素子４Ａの能動面側に配置されている。
【００７８】
以上のような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様、振動素子６が回路素子４Ａに取り付けられて（本実施形態では中継基板５を介して取り付けられて）いるため、回路素子４Ａに配置されている温度センサー４１を用いて、振動素子６の温度を高精度に検出することができる。そのため、温度センサー４１の検出結果を用いて、振動デバイス１Ａの温度補償性能を向上させることができる。しかも、温度センサー４１の数が複数であるため、複数の温度センサー４１を用いて、回路素子４Ａの温度分布を検出し、その検出結果を用いてより適切な温度補償を行うことができる。
【００７９】
また、本実施形態の振動デバイス１Ａでは、金属バンプ７（第１接合材）および金属バンプ８（第２接合材）は、一方（本実施形態では金属バンプ７）が回路素子４Ａの能動面側に配置され、他方（本実施形態では金属バンプ８）が回路素子４Ａの能動面側とは反対側に配置されている。そして、複数の温度センサー４１のうちの少なくとも１つ（本実施形態では温度センサー４１ｂ）は、回路素子４Ａの金属バンプ８（第２接合材）側に配置されている。これにより、パッケージ１０Ａに対して回路素子４Ａおよび中継基板５を同じ側から積み重ねて実装することができる。そのため、これらの実装が簡単になるという利点がある。また、回路素子４Ａの金属バンプ８側に配置されている温度センサー４１ｂを用いることで、振動素子６の温度をより高精度に検出することができる。
【００８０】
４．電子機器
次に、本発明の電子機器の実施形態について説明する。
【００８１】
図８は、本発明の電子機器の一例であるモバイル型（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。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、フィルター、共振器、基準クロック等として機能する振動デバイス１（または１Ａ）が内蔵されている。
【００８２】
図９は、本発明の電子機器の一例であるスマートフォンの構成を示す斜視図である。この図において、携帯電話機１２００は、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、フィルター、共振器等として機能する振動デバイス１（または１Ａ）が内蔵されている。
【００８３】
図１０は、本発明の電子機器の一例であるディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ディジタルスチルカメラ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。
【００８４】
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を押下すると、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。また、このディジタルスチルカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニター１４３０が、データ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピューター１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。このようなディジタルスチルカメラ１３００には、フィルター、共振器等として機能する振動デバイス１（または１Ａ）が内蔵されている。
【００８５】
以上のような電子機器は、振動デバイス１または１Ａを備える。このような電子機器によれば、振動デバイス１または１Ａの優れた特性を利用して、電子機器の特性を向上させることができる。
【００８６】
なお、本発明の振動デバイスを備える電子機器は、図８のパーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、図９のスマートフォン（携帯電話機）、図１０のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、時計、タブレット端末、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ー）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、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、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等に適用することができる。
【００８７】
５．移動体
次に、本発明の振動デバイスを適用した移動体（本発明の移動体）について説明する。
【００８８】
図１１は、本発明の移動体の一例である自動車を示す斜視図である。自動車１５００には、振動デバイス１（または１Ａ）が搭載されている。振動デバイス１または１Ａは、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。
【００８９】
以上のような移動体である自動車１５００は、振動デバイス１または１Ａを備える。このような自動車１５００によれば、振動デバイス１または１Ａの優れた特性を利用して、自動車１５００の特性を向上させることができる。
【００９０】
以上、本発明の振動デバイス、電子機器および移動体について、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。また、前述した各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
【００９１】
また、前述した実施形態では、圧電基板として水晶基板を用いているが、これに替えて、例えば、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等の各種圧電基板を用いてもよい。
【００９２】
また、前述した実施形態では、回路素子と振動素子との間に中継基板のような部材を配置した構成について説明したが、本発明は、これに限定されず、中継基板のような何らかの部材を省略して、回路素子と振動素子とを金属バンプ等の接合材を介して接合してもよい。
【００９３】
また、前述した実施形態では、振動素子が厚み滑り振動する素子である場合を例に説明したが、本発明は、これに限定されず、例えば、音叉型振動子等であってもよい。また、前述した実施形態では、振動デバイスが発振器である場合を例に説明したが、本発明は、これに限定されず、例えば、ジャイロセンサー等にも適用可能である。
【符号の説明】
【００９４】
１…振動デバイス、１Ａ…振動デバイス、２…ベース、２Ａ…ベース、３…リッド、４…回路素子、４Ａ…回路素子、５…中継基板、６…振動素子、７…金属バンプ（第１金属バンプ：第１接合材）、８…金属バンプ（第２金属バンプ：第２接合材）、９…金属バンプ（第３金属バンプ：第３接合材）、１０…パッケージ、１０Ａ…パッケージ、２１…凹部、２１Ａ…凹部、２２…段差部、２３…接続電極、２４…外部実装電極、４１…温度センサー、４１ａ…温度センサー、４１ｂ…温度センサー、４１ｃ…温度センサー、４２…端子、４３…端子、４４…出力バッファー回路、４５…電源回路、４６…位相同期回路、５１…第１部分、５２…第２部分、５３…第３部分、５４…第１梁部、５５…第２梁部、６１…水晶基板、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…ディジタルスチルカメラ、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、１３１２…ビデオ信号出力端子、１３１４…入出力端子、１４３０…テレビモニター、１４４０…パーソナルコンピューター、１５００…自動車、Ｓ…空間、α１…第２軸、β１…第１軸
【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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【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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