(57)【要約】【課題】振動片の温度と感温素子の検知する温度との温度差を縮小することが可能な振動デバイスの提供。【解決手段】水晶振動子１は、水晶振動片１０と、サーミスター２０と、互いに表裏の関係にある第１主面３３と第２主面３４とを有するパッケージベース３１と、を備え、水晶振動片１０は、パッケージベース３１の第１主面３３側の第１実装面Ｊ１に搭載され、サーミスター２０は、パッケージベース３１の第２主面３４側の第２実装面Ｊ２に搭載され、パッケージベース３１は、平面視で第１実装面Ｊ１及び第２実装面Ｊ２の少なくとも一部が互いに重なる重なり部を有し、重なり部の厚みｔが、０．０４ｍｍ以上、０．１０ｍｍ未満であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動片と、
電子素子と、
互いに表裏の関係にある第１主面と第２主面とを有する基板と、を備え、
前記振動片は、前記基板の前記第１主面側の第１実装面に搭載され、
前記電子素子は、前記基板の前記第２主面側の第２実装面に搭載され、
前記基板は、平面視で前記第１実装面及び前記第２実装面の少なくとも一部が互いに重なる重なり部を有し、
前記重なり部の厚みが、０．０４ｍｍ以上、０．１０ｍｍ未満であることを特徴とする振動デバイス。
【請求項２】
請求項１において、
前記重なり部の厚みが、０．０４ｍｍ以上、０．０８ｍｍ以下であることを特徴とする振動デバイス。
【請求項３】
請求項１において、
前記重なり部の厚みが、０．０４ｍｍ以上、０．０６ｍｍ以下であることを特徴とする振動デバイス。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項において、
前記基板は、前記第１主面側に厚みが０．０４ｍｍ以上、０．１０ｍｍ未満の第１層を有し、前記第２主面側に前記第１層以上の厚みの第２層を有する積層構造であり、
前記第１実装面及び前記第２実装面は、互いに前記第１層の表裏の関係にあり、
前記第２層は、平面視で前記電子素子よりも大きい開口部を備え、
前記電子素子は、前記開口部に収容されていることを特徴とする振動デバイス。
【請求項５】
請求項４において、
前記基板は、前記第１層上に積層され、前記振動片を囲む枠状の第３層を更に有することを特徴とする振動デバイス。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項において、
前記基板の少なくとも前記重なり部は、窒化アルミニウムまたは炭化ケイ素を主成分とすることを特徴とする振動デバイス。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項において、
前記電子素子は、感温素子であることを特徴とする振動デバイス。
【請求項８】
請求項７において、
前記感温素子は、サーミスターまたは測温用半導体であることを特徴とする振動デバイス。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の振動デバイスを備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の振動デバイスを備え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、振動デバイス、この振動デバイスを備えている電子機器及び移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、振動デバイスの一例として、圧電振動素子と、感温部品と、圧電振動素子を収容する第１の収容部、及び感温部品を収容する第２の収容部を有した容器と、を備え、容器が、第２の収容部を構成する貫通孔を有し且つ底部に複数の実装端子を備えた第１の絶縁基板と、第１の絶縁基板に積層固定され、表面に圧電振動素子搭載用の第１の電極パッドが設けられ、裏面に感温部品搭載用の第２の電極パッドが設けられた第２の絶縁基板と、第２の絶縁基板の表面に積層固定され、第１の収容部を構成する第３の基板と、を備えている圧電デバイスが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この圧電デバイスは、少なくとも１つの実装端子と第１の電極パッドとが、第１の熱伝導部及び第１の配線パターンにより電気的に接続され、他の少なくとも１つの実装端子と第２の電極パッドとが、第２の熱伝導部及び第２の配線パターンにより電気的に接続されることにより、圧電振動素子の温度と感温部品の検知する温度との温度差を縮小することが可能となり、良好な周波数温度特性が得られるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１０２３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、電子機器、特にＧＰＳ機能を有する携帯電話などの無線通信機器に用いられる上記圧電デバイスなどに代表される振動デバイスには、更なる高精度化が求められている。
このことから、上記圧電デバイスには、優れた周波数温度特性を得るべく、圧電振動素子の温度と感温部品の検知する温度との温度差を更に縮小する上で改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例にかかる振動デバイスは、振動片と、電子素子と、互いに表裏の関係にある第１主面と第２主面とを有する基板と、を備え、前記振動片は、前記基板の前記第１主面側の第１実装面に搭載され、前記電子素子は、前記基板の前記第２主面側の第２実装面に搭載され、前記基板は、平面視で前記第１実装面及び前記第２実装面の少なくとも一部が互いに重なる重なり部を有し、前記重なり部の厚みが、０．０４ｍｍ以上、０．１０ｍｍ未満であることを特徴とする。
【０００８】
これによれば、振動デバイスは、基板における振動片と電子素子とが搭載されている第１実装面及び第２実装面の少なくとも一部が互いに重なる重なり部を有し、重なり部の厚みが、０．０４ｍｍ以上、０．１０ｍｍ未満であることから、基板を介しての振動片と電子素子との間の熱伝導が促進される。
この結果、振動デバイスは、例えば、電子素子が感温素子の場合、振動片の温度と感温素子の検知する温度との温度差を縮小することが可能となり、優れた周波数温度特性を得ることができる。
これにより、振動デバイスは、周波数の変動幅が小さくなることから、高精度化を図ることができる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例にかかる振動デバイスにおいて、前記重なり部の厚みが、０．０４ｍｍ以上、０．０８ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１０】
これによれば、振動デバイスは、重なり部の厚みが、０．０４ｍｍ以上、０．０８ｍｍ以下であることから、基板を介しての振動片と電子素子との間の熱伝導がより促進される。
【００１１】
［適用例３］上記適用例にかかる振動デバイスにおいて、前記重なり部の厚みが、０．０４ｍｍ以上、０．０６ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１２】
これによれば、振動デバイスは、重なり部の厚みが、０．０４ｍｍ以上、０．０６ｍｍ以下であることから、基板を介しての振動片と電子素子との間の熱伝導が更に促進される。
【００１３】
［適用例４］上記適用例にかかる振動デバイスにおいて、前記基板は、前記第１主面側に厚みが０．０４ｍｍ以上、０．１０ｍｍ未満の第１層を有し、前記第２主面側に前記第１層以上の厚みの第２層を有する積層構造であり、前記第１実装面及び前記第２実装面は、互いに前記第１層の表裏の関係にあり、前記第２層は、平面視で前記電子素子よりも大きい開口部を備え、前記電子素子は、前記開口部に収容されていることが好ましい。
【００１４】
これによれば、振動デバイスは、基板が第１主面側に厚みが０．０４ｍｍ以上、０．１０ｍｍ未満の第１層を有し、第２主面側に第１層以上の厚みの第２層を有する積層構造であり、第１実装面及び第２実装面は、互いに第１層の表裏の関係にあり、電子素子が第２層の開口部に収容されている。
これにより、振動デバイスは、基板の第１層が平板状であることから、厚みを０．０４ｍｍ以上、０．１０ｍｍ未満の間で管理することが容易であり、且つ、第１層以上の厚みの第２層を第１層に積層することによって、基板の強度を確保することができる。
また、振動デバイスは、電子素子が第２層の開口部に収容されていることから、基板の強度を確保しつつ、全体として薄型化を図ることができる。
【００１５】
［適用例５］上記適用例にかかる振動デバイスにおいて、前記基板は、前記第１層上に積層され、前記振動片を囲む枠状の第３層を更に有することが好ましい。
【００１６】
これによれば、振動デバイスは、基板が第１層上に積層され、振動片を囲む枠状の第３層を更に有することから、基板に振動片を収容する内部空間（凹部）が設けられるとともに、基板の強度を更に向上させることができる。
【００１７】
［適用例６］上記適用例にかかる振動デバイスにおいて、前記基板の少なくとも前記重なり部は、窒化アルミニウムまたは炭化ケイ素を主成分とすることが好ましい。
【００１８】
これによれば、振動デバイスは、基板の少なくとも重なり部が窒化アルミニウムまたは炭化ケイ素を主成分とすることから、セラミック（セラミックスともいう）材料の中では比較的熱伝導率が高いことになる。
この結果、振動デバイスは、基板を介しての振動片と電子素子との間の熱伝導が更に促進されることから、例えば、電子素子が感温素子の場合、振動片の温度と感温素子の検知する温度との温度差を更に縮小することが可能となり、更に優れた周波数温度特性を得ることができる。
【００１９】
［適用例７］上記適用例にかかる振動デバイスにおいて、前記電子素子は、感温素子であることが好ましい。
【００２０】
これによれば、振動デバイスは、電子素子が感温素子であることから、振動片の温度と感温素子の検知する温度との温度差を縮小することが可能となり、優れた周波数温度特性を得ることができる。
【００２１】
［適用例８］上記適用例にかかる振動デバイスにおいて、前記感温素子は、サーミスターまたは測温用半導体であることが好ましい。
【００２２】
これによれば、振動デバイスは、感温素子がサーミスターまたは測温用半導体であることから、サーミスター及び測温用半導体の特性により周囲の温度を正確に検知することができる。
【００２３】
［適用例９］本適用例にかかる電子機器は、上記適用例のいずれか一例に記載の振動デバイスを備えていることを特徴とする。
【００２４】
これによれば、本構成の電子機器は、上記適用例のいずれか一例に記載の振動デバイスを備えていることから、上記適用例のいずれか一例に記載の効果が奏され、優れた性能を発揮する電子機器を提供することができる。
【００２５】
［適用例１０］本適用例にかかる移動体は、上記適用例のいずれか一例に記載の振動デバイスを備えていることを特徴とする。
【００２６】
これによれば、本構成の移動体は、上記適用例のいずれか一例に記載の振動デバイスを備えていることから、上記適用例のいずれか一例に記載の効果が奏され、優れた性能を発揮する移動体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１実施形態の水晶振動子の概略構成を示す模式図であり、（ａ）はリッド（蓋体）側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図、（ｃ）は底面側から見た平面図。
【図２】第１実施形態の水晶振動子に収容された電子素子としての感温素子を含む水晶振動子の駆動に関わる回路図。
【図３】パッケージベースの厚みｔと、第１実装面側と第２実装面側との温度差との関係について説明するグラフ。
【図４】パッケージベースの厚みｔと、機械的強度との関係について説明する図。
【図５】パッケージベースの厚みｔと、水晶振動子の周波数温度特性の歩留りとの関係について説明するグラフ。
【図６】第１実施形態の変形例の水晶振動子の概略構成を示す模式図であり、（ａ）はリッド側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図、（ｃ）は底面側から見た平面図。
【図７】第２実施形態の水晶振動子の概略構成を示す模式図であり、（ａ）はリッド側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図、（ｃ）は底面側から見た平面図。
【図８】電子機器としての携帯電話を示す模式斜視図。
【図９】移動体としての自動車を示す模式斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。
【００２９】
（第１実施形態）
最初に、振動デバイスの一例としての水晶振動子について説明する。
図１は、第１実施形態の水晶振動子の概略構成を示す模式図である。図１（ａ）は、リッド側から見た平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線での断面図であり、図１（ｃ）は、底面側から見た平面図である。なお、図１（ａ）を含む以下のリッド側から見た平面図では、リッドを省略してある。また、分かり易くするために、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。
図２は、第１実施形態の水晶振動子に収容された感温素子を含む水晶振動子の駆動に関わる回路図である。
【００３０】
図１に示すように、水晶振動子１は、振動片としての水晶振動片１０と、電子素子としての感温素子の一例としてのサーミスター２０と、水晶振動片１０及びサーミスター２０が収容されているパッケージ３０と、を備えている。
【００３１】
水晶振動片１０は、例えば、水晶の原石などから所定の角度で切り出されたＡＴカット型の水晶基板であって、平面形状が略矩形状に形成され、厚みすべり振動が励振される振動部１１と、振動部１１に接続された基部１２と、を一体で有している。
水晶振動片１０は、振動部１１の一方の主面１３及び他方の主面１４に形成された略矩形状の励振電極１５，１６から引き出された引き出し電極１５ａ，１６ａが、基部１２に形成されている。
【００３２】
引き出し電極１５ａは、一方の主面１３の励振電極１５から、水晶振動片１０の長手方向（紙面左右方向）に沿って基部１２に引き出され、基部１２の側面に沿って他方の主面１４に回り込み、基部１２の他方の主面１４まで延在している。
引き出し電極１６ａは、他方の主面１４の励振電極１６から、水晶振動片１０の長手方向に沿って基部１２に引き出され、基部１２の側面に沿って一方の主面１３に回り込み、基部１２の一方の主面１３まで延在している。
励振電極１５，１６及び引き出し電極１５ａ，１６ａは、例えば、Ｃｒ（クロム）を下地層とし、その上にＡｕ（金）またはＡｕを主成分とする金属が積層された構成の金属被膜となっている。
【００３３】
サーミスター２０は、例えば、チップ型（直方体形状）の感温素子（感温抵抗素子）であって、両端部に電極２１，２２を有し、温度変化に対して電気抵抗の変化の大きい抵抗体である。
サーミスター２０には、例えば、温度の上昇に対して抵抗が減少するＮＴＣ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）サーミスターと呼ばれるサーミスターが用いられている。ＮＴＣサーミスターは、温度と抵抗値の変化の関係が直線的なため、温度センサーとして多用されている。
サーミスター２０は、パッケージ３０に収容され、水晶振動片１０近傍の温度を検知することにより、温度センサーとして水晶振動片１０の温度変化に伴う周波数変動の補正に資する機能を果たしている。
【００３４】
パッケージ３０は、平面形状が略矩形の略平板状であって、互いに表裏の関係にある第１主面３３と第２主面３４とを有する基板としてのパッケージベース３１と、パッケージベース３１の第１主面３３側を覆う平板状のリッド３２と、を有し、略直方体形状に構成されている。
パッケージベース３１は、第１主面３３側の面が第１実装面Ｊ１、第２主面３４側の面が第２実装面Ｊ２となる平板状の第１層３１ａと、中央部に開口部を有し、第１層３１ａの第２実装面Ｊ２に積層され、この積層面とは反対側の面が第２主面３４となる第２層３１ｂと、第１層３１ａの第１実装面Ｊ１上に積層され、リッド３２側の面が第１主面３３となる枠状の第３層３１ｃと、を備えた積層構造となっている。
【００３５】
第１層３１ａの第１実装面Ｊ１及び第２実装面Ｊ２は、互いに表裏の関係にあり、第１実装面Ｊ１には、水晶振動片１０が搭載され、第２実装面Ｊ２には、サーミスター２０が搭載されている。
【００３６】
パッケージベース３１の第１層３１ａ及び第２層３１ｂには、セラミックグリーンシートを成形して積層し焼成した酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、炭化ケイ素質焼結体、ガラスセラミックス焼結体などのセラミックス系の絶縁性材料、または、水晶、ガラス、シリコン（高抵抗シリコン）などが用いられている。
なお、パッケージベース３１の第１層３１ａ及び第２層３１ｂには、セラミックス系の絶縁性材料の中でも比較的熱伝導率が高い、窒化アルミニウム（熱伝導率：約１５０〜２８０Ｗ／（ｍ・Ｋ））または炭化ケイ素（熱伝導率：約１００〜３５０Ｗ／（ｍ・Ｋ））を主成分とする窒化アルミニウム質焼結体または炭化ケイ素質焼結体を用いることが、パッケージベース３１の熱伝導を促進する観点から好ましい。
【００３７】
パッケージベース３１の第１層３１ａは、平板状に形成され、厚みｔが０．０４ｍｍ以上、０．１０ｍｍ未満であることが好ましく、０．０４ｍｍ以上、０．０８ｍｍ以下であることがより好ましく、０．０４ｍｍ以上、０．０６ｍｍ以下であることが更に好ましい。
第２層３１ｂは、開口部を有する平板状に形成され、第１層３１ａ以上の厚みであることが好ましく、且つ、０．３０ｍｍ未満の厚みであることがより好ましい。また、第２層３１ｂの開口部は、平面視でサーミスター２０よりも大きく形成されている。
第３層３１ｃ及びリッド３２には、第１層３１ａ及び第２層３１ｂと同材料、または、コバール、４２アロイなどの金属が用いられている。なお、第３層３１ｃは、水晶振動片１０を囲む枠状であって、水晶振動片１０の厚みを超える厚みであることが好ましい。
【００３８】
換言すれば、パッケージベース３１は、平面視で第１実装面Ｊ１及び第２実装面Ｊ２の少なくとも一部が互いに重なる重なり部（ここでは第１層３１ａ）を有し、重なり部の厚みが、０．０４ｍｍ以上、０．１０ｍｍ未満であることが好ましく、０．０４ｍｍ以上、０．０８ｍｍ以下であることがより好ましく、０．０４ｍｍ以上、０．０６ｍｍ以下であることが更に好ましい。
【００３９】
パッケージベース３１の第１実装面Ｊ１には、水晶振動片１０の引き出し電極１５ａ，１６ａに対向する位置に、内部端子Ｊ１ａ，Ｊ１ｂが設けられている。
水晶振動片１０は、引き出し電極１５ａ，１６ａが、金属フィラーなどの導電性物質が混合された、エポキシ系、シリコーン系、ポリイミド系などの導電性接着剤４０を介して内部端子Ｊ１ａ，Ｊ１ｂに接合されている。
これにより、水晶振動片１０は、パッケージベース３１の第１主面３３側の第１実装面Ｊ１に、パッケージベース３１の第３層３１ｃに囲まれた状態で搭載されたことになる。
【００４０】
水晶振動子１は、水晶振動片１０がパッケージベース３１の内部端子Ｊ１ａ，Ｊ１ｂに接合された状態で、パッケージベース３１の第３層３１ｃがリッド３２により覆われ、パッケージベース３１とリッド３２とがシーム溶接や、低融点ガラス、接着剤などの接合部材で接合されることにより、パッケージベース３１の第１層３１ａ、第３層３１ｃ及びリッド３２を含んで構成された内部空間Ｓが気密に封止されている。
【００４１】
図１では、一例として、金属製の第３層３１ｃと金属製のリッド３２とがシーム溶接により接合されている形態を示している。この場合、第３層３１ｃは、第１層３１ａの周縁部に設けられたメタライズ層（図示せず）に、ろう付けされている。
パッケージ３０の気密に封止された内部空間Ｓ内は、減圧された真空状態（真空度の高い状態）または窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスが充填された状態となっている。なお、内部空間Ｓは、リッド３２から水晶振動片１０への熱伝導を促進するために、真空状態よりも窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスが充填された状態の方が好ましい。
【００４２】
パッケージベース３１の第２主面３４側には、第２層３１ｂの開口部と第１層３１ａの第２実装面Ｊ２とにより凹部３５が設けられている。凹部３５の平面形状は、例えば、トラック状に形成されている。
凹部３５の底面である第２実装面Ｊ２には、サーミスター２０の電極２１，２２に対向する位置に電極パッドＪ２ａ，Ｊ２ｂが設けられている。
サーミスター２０は、電極２１，２２が導電性接着剤またはハンダなどの接合部材４１を介して電極パッドＪ２ａ，Ｊ２ｂに接合されている。これにより、サーミスター２０は、パッケージベース３１の第２主面３４側の第２実装面Ｊ２に搭載され、凹部３５（換言すれば第２層３１ｂの開口部）に収容されたことになる。
なお、サーミスター２０は、長手方向（電極２１と電極２２とを結ぶ方向）がパッケージベース３１の長手方向（紙面左右方向）に沿うようにして、凹部３５の略中央部に配置されている。
【００４３】
パッケージベース３１の第２主面３４の四隅には、それぞれ電極端子３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄが設けられている。
４つの電極端子３７ａ〜３７ｄの内、例えば、一方の対角に位置する２つの電極端子３７ｂ，３７ｄは、パッケージベース３１の第１層３１ａ、第２層３１ｂをそれぞれ貫通する導通ビア（スルーホールに金属または導電性を有する材料が充填された導通電極）Ｖ１〜Ｖ４及び内部配線Ｐ１，Ｐ２を経由して水晶振動片１０の引き出し電極１５ａ，１６ａに繋がる内部端子Ｊ１ａ，Ｊ１ｂと接続されている。
他方の対角に位置する残りの２つの電極端子３７ａ，３７ｃは、導通ビアＶ５，Ｖ６及び内部配線Ｐ３，Ｐ４を経由してサーミスター２０の電極２１，２２に繋がる電極パッドＪ２ａ，Ｊ２ｂと接続されている。
４つの電極端子３７ａ〜３７ｄは、平面形状が矩形から凹部３５側の一部が切り欠かれた形状に形成されている。
【００４４】
なお、電極端子３７ｃは、リッド３２及びパッケージベース３１の第３層３１ｃが金属の場合、導通ビアＶ７、あるいはパッケージベース３１の外側の角部に設けられた図示しないキャスタレーション（凹部）に形成された導電膜のいずれかにより、第３層３１ｃを介してリッド３２と電気的に接続されていることが、シールド性の向上及び熱伝導の促進の観点から好ましい。なお、第３層３１ｃが絶縁性材料の場合には、第３層３１ｃにも導通ビアを設けることになる。
また、水晶振動子１は、電極端子３７ｃをアース端子（ＧＮＤ端子）として接地することによりシールド性を更に向上させることができる。
【００４５】
なお、内部端子Ｊ１ａ，Ｊ１ｂ、電極パッドＪ２ａ，Ｊ２ｂ、電極端子３７ａ〜３７ｄは、例えば、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）などのメタライズ層にＮｉ（ニッケル）、Ａｕなどの各被膜をメッキなどにより積層した金属被膜からなる。
【００４６】
図２に示すように、水晶振動子１は、例えば、電子機器のＩＣチップ７０内に集積化された発振回路６１から、電極端子３７ｂ，３７ｄを経由して印加される駆動信号によって、水晶振動片１０が厚みすべり振動を励振されて所定の周波数で共振（発振）し、電極端子３７ｂ，３７ｄから共振信号（発振信号）を出力する。
この際、水晶振動子１は、サーミスター２０が温度センサーとして水晶振動片１０近傍の温度を検知し、それを電源６２から供給される電圧値の変化に変換し、電極端子３７ａから検出信号として出力する。
【００４７】
出力された検出信号は、例えば、電子機器のＩＣチップ７０内に集積化されたＡ／Ｄ変換回路６３によりＡ／Ｄ変換され、同じくＩＣチップ７０内に集積化された温度補償回路６４に入力される。そして、温度補償回路６４は、入力された検出信号に応じて温度補償データに基づいた補正信号を発振回路６１に出力する。
発振回路６１は、入力された補正信号に基づいて補正された駆動信号を水晶振動片１０に印加し、温度変化に伴い変動する水晶振動片１０の共振周波数を、所定の周波数になるように補正する。発振回路６１は、この補正された周波数の発振信号を増幅し外部へ出力する。
【００４８】
この際、水晶振動子１は、水晶振動片１０の温度とサーミスター２０の検知する温度との温度差が小さければ小さいほど（検出信号が正確であればあるほど）、水晶振動片１０の共振周波数のより正確な補正を行うことが可能となる。
この結果、水晶振動子１は、優れた周波数温度特性を得ることができ、高精度化を図ることが可能となる。
【００４９】
上述したように、第１実施形態の水晶振動子１は、パッケージベース３１における水晶振動片１０とサーミスター２０とが搭載されている第１実装面Ｊ１及び第２実装面Ｊ２の少なくとも一部が互いに重なる重なり部（ここでは第１層３１ａ）を有し、重なり部の厚みｔ（以下、単に厚みｔともいう）が、０．０４ｍｍ以上、０．１０ｍｍ未満であることから、パッケージベース３１を介しての水晶振動片１０とサーミスター２０との間の熱伝導が促進される。
この結果、水晶振動子１は、水晶振動片１０の温度とサーミスター２０の検知する温度との温度差を縮小することが可能となり、優れた周波数温度特性を得ることができる。
これにより、水晶振動子１は、周波数の変動幅が小さくなることから、高精度化を図ることができる。
【００５０】
ここで、上記の内容について詳述する。
電子機器である、例えば、携帯電話などの無線通信機器の主回路基板（マザーボード）に実装された際の、水晶振動子１における水晶振動片１０とサーミスター２０との熱的平衡状態（両者が同じ温度になる状態）をより短時間で達成するためには、１つの方策として、特許文献１に開示されているような、導通ビアＶ１〜Ｖ６、内部配線Ｐ１〜Ｐ４などの導通部材の熱容量を、電極端子３７ｂ，３７ｄ〜水晶振動片１０の経路と、電極端子３７ａ，３７ｃ〜サーミスター２０の経路とで略等しくすることが挙げられる。
【００５１】
更なる改善策として、発明者は、後述するシミュレーション及び実験の解析結果などから、パッケージベース３１における厚みｔを、０．０４ｍｍ以上０．１０ｍｍ未満にすることにより、機械的強度を保持しつつ、水晶振動片１０の温度とサーミスター２０の検知する温度との温度差を更に縮小することが可能となり、優れた周波数温度特性を得ることができることに想到した。
【００５２】
図３は、パッケージベースの厚みｔと、第１実装面側と第２実装面側との温度差との関係について説明するグラフである。横軸は厚みｔを表し、縦軸は第１実装面側と第２実装面側との温度差を、厚みｔが０．２０ｍｍの場合を１．００として比較数値化したものであり、数値が大きいほど温度差が大きく、数値が小さいほど温度差が小さいことを表す。
図３に示すように、パッケージベース３１の厚みｔは、薄くなるに従い第１実装面Ｊ１側と第２実装面Ｊ２側との温度差が小さくなることが分かる。
【００５３】
図４は、パッケージベースの厚みｔと、機械的強度との関係について説明する図である。
ここでは、「ＪＩＳ  Ｒ  １６０１  ファインセラミックスの室温曲げ強さ試験方法」に基づいて、抗折強度試験（３点曲げ試験）を行った。試験結果の評価は、パッケージベース３１が折れたときの最大曲げ応力の大きさに基づき、Ａ（良）、Ｂ（可）、Ｃ（不可）の３段階評価で行った。
【００５４】
図４に示すように、試料１（ｔ＝０．０１ｍｍ）、試料２（ｔ＝０．０２ｍｍ）は、Ｃ評価であり実使用に耐えられないことが分かる。試料３（ｔ＝０．０３ｍｍ）は、Ｂ評価であるが、量産製造時のばらつきやマージンを考慮すると、実使用にはリスクが大きいと考えられる。
一方、試料４（ｔ＝０．０４ｍｍ）、試料５（ｔ＝０．０５ｍｍ）は、Ａ評価であり実使用に十分耐えられることが分かる。
この結果、機械的強度を保持しつつ、水晶振動片１０の温度とサーミスター２０の検知する温度との温度差を更に縮小する上でのパッケージベース３１の厚みｔの下限は、０．０４ｍｍということになる。
【００５５】
図５は、パッケージベースの厚みｔと、水晶振動子の周波数温度特性の歩留りとの関係について説明するグラフである。横軸は厚みｔを表し、縦軸は水晶振動子の周波数温度特性の歩留りを表す。
図５に示すように、パッケージベース３１の厚みｔが０．０９ｍｍを超え、０．１０ｍｍ、０．１１ｍｍと厚くなるにしたがい、周波数温度特性の歩留りが悪化することが分かる。
これは、パッケージベース３１の厚みｔが０．０９ｍｍを超え、０．１０ｍｍ、０．１１ｍｍと厚くなるにしたがい、水晶振動片１０の温度とサーミスター２０の検知する温度との温度差が大きくなり、温度補償回路６４（図２参照）による水晶振動片１０の共振周波数の補正が不正確になることに起因する。
この結果、水晶振動片１０の温度とサーミスター２０の検知する温度との温度差を縮小し、良好な周波数温度特性を高い歩留りで得る上でのパッケージベース３１の厚みｔの上限は、０．１０ｍｍ未満ということになる。
【００５６】
また、水晶振動子１は、パッケージベース３１の厚みｔが、０．０４ｍｍ以上、０．０８ｍｍ以下であれば、パッケージベース３１を介しての水晶振動片１０とサーミスター２０との間の熱伝導がより促進される。
【００５７】
また、水晶振動子１は、パッケージベース３１の厚みｔが、０．０４ｍｍ以上、０．０６ｍｍ以下であれば、パッケージベース３１を介しての水晶振動片１０とサーミスター２０との間の熱伝導が更に促進される。
【００５８】
また、水晶振動子１は、パッケージベース３１が第１主面３３側に厚みが０．０４ｍｍ以上、０．１０ｍｍ未満の第１層３１ａを有し、第２主面３４側に第１層３１ａ以上の厚みの第２層３１ｂを有する積層構造であり、第１実装面Ｊ１及び第２実装面Ｊ２は、互いに第１層３１ａの表裏の関係にあり、サーミスター２０が第２層３１ｂの開口部に収容されている。
これにより、水晶振動子１は、パッケージベース３１の第１層３１ａが平板状であることから、厚みｔを０．０４ｍｍ以上、０．１０ｍｍ未満の間で管理することが容易であり、且つ、第１層３１ａ以上の厚みの第２層３１ｂを第１層３１ａに積層することによって、パッケージベース３１の強度を確保することができる。
また、水晶振動子１は、サーミスター２０が第２層３１ｂの開口部（凹部３５）に収容されていることから、パッケージベース３１の強度を確保しつつ、全体として薄型化を図ることができる。
【００５９】
また、水晶振動子１は、パッケージベース３１が第１層３１ａ上に積層され、水晶振動片１０を囲む枠状の第３層３１ｃを更に有することから、パッケージベース３１に水晶振動片１０を収容する内部空間Ｓ（内部空間Ｓを構成する凹部）が設けられるとともに、パッケージベース３１の強度を更に向上させることができる。
【００６０】
また、水晶振動子１は、パッケージベース３１の第１層３１ａ及び第２層３１ｂに、一例として、セラミックス系の絶縁性材料の中でも比較的熱伝導率が高い、窒化アルミニウム（熱伝導率：約１５０〜２８０Ｗ／（ｍ・Ｋ））または炭化ケイ素（熱伝導率：約１００〜３５０Ｗ／（ｍ・Ｋ））を主成分とする窒化アルミニウム質焼結体または炭化ケイ素質焼結体を用いている。換言すれば、パッケージベース３１の少なくとも重なり部は、窒化アルミニウムまたは炭化ケイ素を主成分としている。
この結果、水晶振動子１は、パッケージベース３１を介しての水晶振動片１０とサーミスター２０との間の熱伝導が更に促進されることから、水晶振動片１０の温度とサーミスター２０の検知する温度との温度差を更に縮小する（熱的平衡状態に近づく）ことが可能となり、更に優れた周波数温度特性を得ることができる。
これにより、水晶振動子１は、更なる高精度化を図ることができる。
【００６１】
また、水晶振動子１は、電子素子が感温素子であることから、水晶振動片１０の温度と感温素子の検知する温度との温度差を縮小することが可能となり、優れた周波数温度特性を得ることができる。
【００６２】
また、水晶振動子１は、感温素子がサーミスター２０であることから、サーミスター２０の特性により周囲の温度を正確に検知することができる。
なお、感温素子には、サーミスター２０に代えて、測温用半導体を用いてもよく、測温用半導体の特性により周囲の温度を正確に検知することができる。測温用半導体としては、ダイオードまたはトランジスターが挙げられる。
【００６３】
詳述すると、ダイオードの場合には、ダイオードの順方向特性を利用し、ダイオードのアノード端子からカソード端子に一定電流を流しておいて、温度によって変化する順方向電圧を測定することによって温度を検知することができる。また、トランジスターの場合には、ベースとコレクター間を短絡し、コレクターとエミッター間をダイオードとして機能させることにより、上記と同様に温度を検知することができる。
水晶振動子１は、感温素子にダイオードまたはトランジスターを用いることにより、ノイズの重畳を抑制することができる。
【００６４】
なお、水晶振動子１は、パッケージベース３１が第１層３１ａ、第２層３１ｂ及び第３層３１ｃの積層構造ではなく一体で形成されている場合、パッケージベース３１の第１実装面Ｊ１と第２実装面Ｊ２との重なり部は、平面視で凹部３５の内側の範囲となる。
【００６５】
（変形例）
次に、第１実施形態の変形例について説明する。
図６は、第１実施形態の変形例の水晶振動子の概略構成を示す模式図である。図６（ａ）は、リッド側から見た平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ線での断面図であり、図６（ｃ）は、底面側から見た平面図である。
なお、第１実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００６６】
図６に示すように、変形例の水晶振動子２は、第１実施形態と比較して、サーミスター２０の配置方向が異なる。
水晶振動子２は、サーミスター２０の長手方向（電極２１と電極２２とを結ぶ方向）が、パッケージベース３１の長手方向（紙面左右方向）と交差する（ここでは直交する）方向になるようにサーミスター２０が配置されている。
【００６７】
これにより、水晶振動子２は、第１実施形態の効果に加えて、傾向的に長手方向の反りが大きいとされているパッケージベース３１の反りに伴うサーミスター２０の固定強度（接合強度）の低下を抑制することができる。
なお、上記変形例の構成は、以下の実施形態にも適用可能である。
【００６８】
（第２実施形態）
次に、振動デバイスとしての水晶振動子の他の構成について説明する。
図７は、第２実施形態の水晶振動子の概略構成を示す模式図である。図７（ａ）は、リッド側から見た平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ線での断面図であり、図７（ｃ）は、底面側から見た平面図である。
なお、第１実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００６９】
図７に示すように、第２実施形態の水晶振動子３は、第１実施形態と比較して、パッケージベース３１及びリッド３２の構成が異なる。
水晶振動子３は、パッケージベース３１の第３層３１ｃが除去され、代わりにリッド３２との接合部材３９が配置されている。これにより、水晶振動子３は、パッケージベース３１の第１主面３３と第１実装面Ｊ１とが同一面となる。
リッド３２は、コバール、４２アロイなどの金属を用いて、全周につば部３２ａが設けられたキャップ状に形成されている。
水晶振動子３は、リッド３２のキャップ部分の膨らみにより、水晶振動片１０を収容する内部空間Ｓが確保されている。
【００７０】
リッド３２は、つば部３２ａがシームリング、ろう材、導電性接着剤などの導電性を有する接合部材３９を介してパッケージベース３１の第１主面３３（第１実装面Ｊ１）に接合されている。
これにより、リッド３２は、パッケージベース３１内の導通ビアＶ６，Ｖ７、内部配線Ｐ４を介して電極端子３７ｃと電気的に接続され、シールド効果及び熱伝導の促進が図られている。
なお、リッド３２は、接合部材３９及びパッケージベース３１の外側の角部に設けられたキャスタレーション（図示せず）に形成された導電膜を介して電極端子３７ｃと電気的に接続されてもよい。
【００７１】
上述したように、第２実施形態の水晶振動子３は、パッケージベース３１の第３層３１ｃが除去されていることから、第１実施形態と比較してパッケージベース３１の製造が容易となる。
なお、水晶振動子３は、シールド及び熱伝導の促進に支障がなければ、リッド３２が電極端子３７ｃと電気的に接続されていなくてもよい。これにより、接合部材３９は、絶縁性のものでもよい。
【００７２】
（電子機器）
次に、上述した振動デバイスを備えている電子機器として、携帯電話を一例に挙げて説明する。
図８は、電子機器としての携帯電話を示す模式斜視図である。
携帯電話７００は、上記各実施形態及び変形例で述べた振動デバイスとしての水晶振動子を備えている。
図８に示す携帯電話７００は、上述した水晶振動子（１〜３のいずれか）を、例えば、基準クロック発振源などのタイミングデバイスとして用い、更に液晶表示装置７０１、複数の操作ボタン７０２、受話口７０３、及び送話口７０４を備えて構成されている。なお、携帯電話の形態は、図示のタイプに限定されるものではなく、いわゆるスマートフォンタイプの形態でもよい。
【００７３】
上述した水晶振動子などの振動デバイスは、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピューター、テレビ、デジタルスチールカメラ、ビデオカメラ、ビデオレコーダー、ナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、ゲーム機器、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、フライトシミュレーターなどを含む電子機器のタイミングデバイスとして好適に用いることができ、いずれの場合にも上記各実施形態及び変形例で説明した効果が奏され、優れた性能を発揮する電子機器を提供することができる。
【００７４】
（移動体）
次に、上述した振動デバイスを備えている移動体として、自動車を一例に挙げて説明する。
図９は、移動体としての自動車を示す模式斜視図である。
自動車８００は、上記各実施形態及び変形例で述べた振動デバイスとしての水晶振動子を備えている。
自動車８００は、上述した水晶振動子（１〜３のいずれか）を、例えば、搭載されている各種電子制御式装置（例えば、電子制御式燃料噴射装置、電子制御式ＡＢＳ装置、電子制御式一定速度走行装置など）の基準クロック発振源などのタイミングデバイスとして用いている。
これによれば、自動車８００は、上記水晶振動子を備えていることから、上記各実施形態及び変形例で説明した効果が奏され、優れた性能を発揮することができる。
【００７５】
上述した水晶振動子などの振動デバイスは、上記自動車８００に限らず、自走式ロボット、自走式搬送機器、列車、船舶、飛行機、人工衛星などを含む移動体の基準クロック発振源などのタイミングデバイスとして好適に用いることができ、いずれの場合にも上記各実施形態及び変形例で説明した効果が奏され、優れた性能を発揮する移動体を提供することができる。
【００７６】
なお、水晶振動子の振動片の形状は、図示した平板状のタイプに限定されるものではなく、中央部が厚く周辺部が薄いタイプ（例えば、コンベックスタイプ、ベベルタイプ、メサタイプ）、逆に中央部が薄く周辺部が厚いタイプ（例えば、逆メサタイプ）などでもよく、音叉型形状でもよい。
【００７７】
なお、振動片の材料としては、水晶に限定されるものではなく、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの圧電体、またはシリコン（Ｓｉ）などの半導体でもよい。
また、厚みすべり振動の駆動方法は、圧電体の圧電効果によるものの他に、クーロン力による静電駆動でもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１，２，３…振動デバイスとしての水晶振動子、１０…振動片としての水晶振動片、１１…振動部、１２…基部、１３…一方の主面、１４…他方の主面、１５，１６…励振電極、１５ａ，１６ａ…引き出し電極、２０…電子素子としての感温素子の一例としてのサーミスター、２１，２２…電極、３０…パッケージ、３１…基板としてのパッケージベース、３１ａ…第１層、３１ｂ…第２層、３１ｃ…第３層、３２…リッド、３２ａ…つば部、３３…第１主面、３４…第２主面、３５…凹部、３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ…電極端子、３９…接合部材、４０…導電性接着剤、４１…接合部材、６１…発振回路、６２…電源、６３…Ａ／Ｄ変換回路、６４…温度補償回路、７０…ＩＣチップ、７００…電子機器としての携帯電話、７０１…液晶表示装置、７０２…操作ボタン、７０３…受話口、７０４…送話口、８００…移動体としての自動車、Ｊ１…第１実装面、Ｊ１ａ，Ｊ１ｂ…内部端子、Ｊ２…第２実装面、Ｊ２ａ，Ｊ２ｂ…電極パッド、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４…内部配線、Ｓ…内部空間、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７…導通ビア。
【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】
2016127467.tif 000009
【図８】
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【図９】
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