專利名稱：溫度控制型晶體振子以及晶體振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溫度控制型晶體振子，本發(fā)明特別涉及如下的溫度控制型晶體振子以及晶體振蕩器，該溫度控制型晶體振子以及晶體振蕩器的輸出頻率穩(wěn)定，墜落時(shí)顯得堅(jiān)固，可實(shí)現(xiàn)小型化，且量產(chǎn)性優(yōu)異。
背景技術(shù)：
[以往技術(shù)的說明圖8]使用圖8來對(duì)以往的溫度控制型晶體振子的構(gòu)成進(jìn)行說明。圖8是表示以往的溫度控制型晶體振子的概略構(gòu)成的平面圖(非專利文獻(xiàn)1)。再者，圖8中，以平面圖來表示非專利文獻(xiàn)1中的剖面圖所揭示的構(gòu)成。如圖8所示，以往的溫度控制型晶體振子包括晶體電極(激振電極)51a及晶體電極(激振電極)51b，形成于應(yīng)力補(bǔ)償(Stress Compensation, SC)切割(cut)的晶體坯料 (blank) 50的兩個(gè)面，該SC切割的晶體坯料(blank) 50形成為圓板狀；加熱器(heater) 52a 及加熱器52b，沿著晶體坯料50的外周而各半周地形成于兩個(gè)面，且對(duì)晶體坯料50進(jìn)行加熱；以及溫度傳感器(sensor) 53，對(duì)晶體坯料50的溫度進(jìn)行檢測(cè)。設(shè)置于晶體坯料50的表面的晶體電極51a連接于圖8的上方向上所設(shè)置的電極， 設(shè)置于背面的晶體電極51b連接于下方向上所設(shè)置的電極，加熱器5 及加熱器52b連接于圖8的左右方向上所設(shè)置的電極。溫度傳感器53包含熱電偶，且在晶體坯料50的一個(gè)面(此處為表面)上，以一個(gè)點(diǎn)與加熱器52a附近的晶體基板表面發(fā)生接觸，從而對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)。此外，為了防止由導(dǎo)熱引起的散熱，將所述構(gòu)成封入至真空封裝(package) (T0_8 封裝)而形成溫度控制型晶體振子。而且，在使用所述溫度控制型晶體振子的晶體振蕩器中，溫度控制電路基于溫度傳感器53所檢測(cè)出的溫度，對(duì)施加于加熱器52a、52b的電流或電壓進(jìn)行控制。在使用有SC切割的晶體坯料的情況下，以成為約85°C的溫度的方式進(jìn)行控制。[關(guān)聯(lián)技術(shù)]再者，作為與晶體振子相關(guān)的技術(shù)，已有“Long term stability (aging) of evacuated hybrid 0CX0Igor Abramzon et al,2001 IEEE International Frequency Control Symposium and PDA Exhibition (非專利文獻(xiàn) 1)。非專利文獻(xiàn)1中，關(guān)于恒溫晶體振動(dòng)器(Oven Controlled Crystal Oscillator, 0CX0)，已揭示有由溫度或老化(aging)引起的頻率變動(dòng)的影響。再者，作為與溫度控制型晶體振子相關(guān)的技術(shù)，已有日本專利實(shí)開平6-85523號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)、日本專利特開平11-41032號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)。專利文獻(xiàn)1中揭示了如下的元件在表面彈性波元件(surface acoustic wave) 中，在與壓電性基板的梳型電極相同的面上，將溫度傳感器與加熱器配置于電極的兩側(cè)。專利文獻(xiàn)2中揭示有如下的構(gòu)成，該構(gòu)成是指在晶體振子的外殼(case)的外側(cè)，設(shè)置有包括溫度傳感器與加熱器的筒狀的蓋體(cap)。此外，作為關(guān)聯(lián)的技術(shù)，已有日本專利特開平9-153761號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)3)、日本專利特開2004-343681號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)4)、以及日本專利特開2005-1^1 號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)5)。專利文獻(xiàn)3中揭示了在表面安裝型晶體振子中，將凹部空間設(shè)置于封裝的底部背面，將溫度補(bǔ)償用電子零件配置于凹部空間。專利文獻(xiàn)4中揭示了在溫度補(bǔ)償型晶體振子中，將溫度補(bǔ)償集成電路 (Integration Circuit, IC)安裝于與振子接合的面的相反側(cè)的凹部。專利文獻(xiàn)5中揭示了在使用恒溫槽的晶體振蕩器中，將發(fā)熱用的芯片(chip)電阻、振蕩用元件、以及溫度依賴性大的溫度控制元件配置于基板的同一個(gè)面，且利用導(dǎo)熱性的物質(zhì)來直接進(jìn)行接合。[專利文獻(xiàn)1]日本專利實(shí)開平6-85523號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]日本專利特開平11-41032號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)3]日本專利特開平9-153761號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)4]日本專利特開2004-343681號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)5]日本專利特開2005-1M129號(hào)公報(bào)[非專利文獻(xiàn)1]“真空混合OCXO的長期穩(wěn)定性(老化)”，伊格爾阿布拉姆森等人，2001年IEEE國際頻率控制研討會(huì)及PDA展覽會(huì)(“Long term stability (aging) of evacuated hybrid OCXOIgor Abramzon et al,2001 IEEE International Frequency Control Symposium and PDA Exhibition)然而，對(duì)于以往的溫度控制型晶體振子而言，由于以一個(gè)點(diǎn)來使熱電偶與晶體坯料發(fā)生接觸，因此，存在如下的問題點(diǎn)，即，無法正確地對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)，輸出頻率不穩(wěn)定， 另外存在如下的問題點(diǎn)，即，有可能會(huì)因墜落等的沖擊而導(dǎo)致熱電偶與晶體分離，對(duì)于振動(dòng)或沖擊顯得脆弱。而且，以往的溫度控制型晶體振子是采用個(gè)別地真空密封于封裝的構(gòu)成，存在難以實(shí)現(xiàn)小型化以及量產(chǎn)的問題點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于所述實(shí)際情況而成的發(fā)明，本發(fā)明的目的在于提供如下的溫度控制型晶體振子以及晶體振蕩器，該溫度控制型晶體振子以及晶體振蕩器的輸出頻率穩(wěn)定，對(duì)于墜落等的沖擊顯得堅(jiān)固，且可實(shí)現(xiàn)小型化以及使量產(chǎn)性提高。用以解決所述以往例的問題點(diǎn)的本發(fā)明是一種溫度控制型晶體振子，該溫度控制型晶體振子包括在兩個(gè)面上設(shè)置有電極的晶體板、對(duì)晶體板進(jìn)行加熱的加熱器、以及對(duì)晶體板的溫度進(jìn)行檢測(cè)的傳感器，且所述溫度控制型晶體振子包括晶體坯料，晶體坯料具有 晶體板、外周部，形成為將晶體板的周圍予以包圍；以及連接部，將晶體板與外周部予以連接，晶體坯料中加熱器及傳感器形成為將晶體板的一個(gè)面上所形成的一個(gè)電極的周圍予以包圍，電極、加熱器、及傳感器分別借由引線而連接于外周部的端子，存在如下的效果，即， 可使傳感器與晶體板的接觸面積擴(kuò)大，可更正確地對(duì)晶體板的溫度進(jìn)行檢測(cè)而使輸出頻率穩(wěn)定，并且可使對(duì)于振動(dòng)或沖擊的耐受性提高而形成堅(jiān)固的構(gòu)造。
另外，對(duì)于本發(fā)明而言，在所述溫度控制型晶體振子中，引線形成在連接部上，存在如下的效果，即，可利用與加熱器或溫度傳感器相同的步驟來形成引線的圖案 (pattern)，從而可使制造步驟變得簡單。另外，對(duì)于本發(fā)明而言，在所述溫度控制型晶體振子中，引線為打線接合(wire bonding)，存在如下的效果，即，無需用以在細(xì)的連接部上形成多個(gè)弓I線的精度高的微細(xì)加工，即便制造設(shè)備簡單，也可容易地制造所述溫度控制型晶體振子。另外，對(duì)于本發(fā)明而言，在所述溫度控制型晶體振子中，加熱器以及傳感器由電阻體形成，該電阻體是在不足晶體的α-β轉(zhuǎn)變溫度的溫度下形成，存在可維持晶體的特性的效果。另外，對(duì)于本發(fā)明而言，所述溫度控制型晶體振子是設(shè)為單側(cè)固定型的溫度控制型晶體振子，該單側(cè)固定型的溫度控制型晶體振子在晶體板的一條邊上設(shè)置有連接部。另外，對(duì)于本發(fā)明而言，在所述溫度控制型晶體振子中，連接部設(shè)置于同一條邊上的兩個(gè)部位。另外，對(duì)于本發(fā)明而言，所述溫度控制型晶體振子是設(shè)為雙邊固定型的溫度控制型晶體振子，該雙邊固定型的溫度控制型晶體振子在晶體板的相向的兩條邊上設(shè)置有連接部。另外，對(duì)于本發(fā)明而言，在夾持于包括凹部的兩塊硅(silicon)板之間，且容納于兩塊硅板的凹部的狀態(tài)下，所述溫度控制型晶體振子被真空接合，在晶體晶圓(wafer)上形成溫度控制型晶體振子，在硅晶圓上形成硅板，將三塊晶圓予以接合之后，切斷為各個(gè)溫度控制型晶體振子，藉此，存在使量產(chǎn)性提高的效果。另外，對(duì)于本發(fā)明而言，在所述溫度控制型晶體振子中，硅板具有如下的電阻率， 該電阻率可獲得對(duì)電磁場(chǎng)進(jìn)行遮蔽的屏蔽(shield)效果，從而存在如下的效果，即，可不易受到外部的電磁波的影響。另外，本發(fā)明是一種晶體振蕩器，該晶體振蕩器包括所述的溫度控制型晶體振子、振蕩電路、以及溫度控制電路，所述晶體振蕩器是將振蕩電路的輸入側(cè)所設(shè)置的變?nèi)荻O管(variable capacitance diode)，設(shè)置于溫度控制型晶體振子的晶體板，從而存在如下的效果，即，可使變?nèi)荻O管的溫度變動(dòng)與晶體的溫度變動(dòng)相同，對(duì)晶體進(jìn)行精度高的溫度控制，使輸出頻率穩(wěn)定。另外，對(duì)于本發(fā)明而言，在所述晶體振蕩器中，將變?nèi)荻O管設(shè)置于晶體板的形成有加熱器的面。另外，本發(fā)明的特征在于在所述晶體振蕩器中，將變?nèi)荻O管設(shè)置于與晶體板的形成有加熱器的面不同的面。另外，對(duì)于本發(fā)明而言，在所述晶體振蕩器中，將芯片電阻連接于溫度控制電路， 該芯片電阻對(duì)流向加熱器的電流進(jìn)行調(diào)整，選擇適當(dāng)?shù)碾娮柚档男酒娮鑱磉M(jìn)行連接，借此，存在如下的效果，即，可將加熱器溫度設(shè)為搭載的晶體振子的頻率-溫度特性的拐點(diǎn) (inflection point)附近的溫度，可根據(jù)晶體振子的個(gè)體差異，調(diào)整為使由溫度引起的頻率變動(dòng)盡可能減小的加熱器溫度，從而可獲得更穩(wěn)定的輸出頻率。另外，對(duì)于本發(fā)明而言，在所述晶體振蕩器中，振蕩電路與溫度控制電路包含集成電路構(gòu)成，集成電路中包括電阻，根據(jù)設(shè)定的電阻值，對(duì)流向加熱器的電流進(jìn)行調(diào)整；以及非揮發(fā)性存儲(chǔ)器(memory)，存儲(chǔ)著多個(gè)電阻值，將從非揮發(fā)性存儲(chǔ)器中所存儲(chǔ)的多個(gè)電阻值中選擇的電阻值設(shè)定為電阻的電阻值，從而存在如下的效果，即，可設(shè)定適當(dāng)?shù)碾娮柚刀鴮⒓訜崞鳒囟仍O(shè)為搭載的晶體振子的頻率-溫度特性的拐點(diǎn)附近的溫度，可根據(jù)晶體振子的個(gè)體差異，調(diào)整為使由溫度引起的頻率變動(dòng)盡可能減小的加熱器溫度，可獲得更穩(wěn)定的輸出頻率，并且與對(duì)芯片電阻進(jìn)行外裝的情況相比較，可使安裝作業(yè)及調(diào)整作業(yè)變得簡單。


圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的溫度控制型晶體振子的概略說明圖。圖2是表示第一晶體振子的晶體坯料的構(gòu)成的模式說明圖。圖3是表示第二晶體振子的晶體坯料的構(gòu)成的說明圖。圖4是表示雙邊固定型的第一晶體振子的晶體坯料的構(gòu)成例的說明圖。圖5是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的溫度控制型晶體振子的晶體坯料的構(gòu)成的說明圖。圖6是本振蕩器的電路構(gòu)成圖。圖7是表示本振蕩器中的晶體振子的晶體坯料的構(gòu)成的說明圖。圖8是表示以往的溫度控制型晶體振子的概略構(gòu)成的平面圖。[符號(hào)的說明]1:內(nèi)部區(qū)域2 外周部3、3a、3b 連接部4 分離部5、51:晶體電極5a:晶體電極6 溫度傳感器7、52、52a、52b 加熱器9、13:打線接合10、δΟ:晶體坯料11:晶體振子12 變?nèi)荻O管20、30 板31:電極41:電阻42 振蕩電路(VCXO CORE)43 輸出緩沖器(輸出Buf)44 定電壓電源(VREG)45 溫度控制電路(溫度調(diào)節(jié)器(Thermal Regulator))46:芯片電阻51a、51b 晶體電極(激振電極)
53:溫度傳感器(熱電偶)AFC 輸入端子LSI 大規(guī)模集成電路OUT 輸出端子
具體實(shí)施例方式一面參照附圖，一面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。[實(shí)施方式的概要]本發(fā)明的實(shí)施方式的溫度控制型晶體振子包括在兩個(gè)面上形成有電極的晶體板、形成于晶體板的周圍的外周部、以及將晶體板與外周部予以連接的連接部，以將形成于晶體板的一個(gè)面的電極的周圍予以包圍的方式，形成加熱器與溫度傳感器，電極、加熱器、 溫度傳感器分別借由引線而連接于外周部的端子，溫度傳感器并非以點(diǎn)而是以更大的面積來與晶體板發(fā)生接觸，借此，可更正確地對(duì)晶體板的溫度進(jìn)行檢測(cè)而使輸出頻率穩(wěn)定，并且可使對(duì)于振動(dòng)或沖擊的耐受性提高。另外，本發(fā)明的實(shí)施方式的溫度控制型晶體振子是借由硅板來從上下包夾所述構(gòu)成的晶體坯料而進(jìn)行真空密封，然后個(gè)別地進(jìn)行切斷，因此，可容易地實(shí)現(xiàn)小型化，且量產(chǎn)性優(yōu)異。另外，本發(fā)明的實(shí)施方式的晶體振蕩器包括所述構(gòu)成的溫度控制型晶體振子與振蕩電路，在晶體板的形成有加熱器的面上設(shè)置有變?nèi)荻O管，將成為振蕩電路中的溫度變化的主要原因的變?nèi)荻O管固定在晶體坯料上，借此，可在包含變?nèi)荻O管的狀態(tài)下進(jìn)行溫度檢測(cè)。而且，本發(fā)明的實(shí)施方式的晶體振蕩器采用如下的構(gòu)成，S卩，將具有適當(dāng)?shù)碾娮柚档男酒娮柽B接于溫度控制電路，以將加熱器溫度控制為晶體振子的頻率-溫度特性的拐點(diǎn)附近的溫度，從而可將晶體振子的個(gè)體差異予以吸收而獲得穩(wěn)定的輸出。[本發(fā)明的第一實(shí)施方式圖1]使用圖1來對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的溫度控制型晶體振子的概略構(gòu)成進(jìn)行說明。圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的溫度控制型晶體振子的概略說明圖。如圖1所示，本發(fā)明的第一實(shí)施方式的溫度控制型晶體振子(第一晶體振子)是由板20與板30從上下包夾形成有振動(dòng)片的晶體坯料10而進(jìn)行接合，接著進(jìn)行真空密封而成的構(gòu)成。晶體坯料10是AT切割或SC切割的晶體片，如下所述，該晶體坯料10包括相當(dāng)于外框部分的外周部、與相當(dāng)于振動(dòng)片的內(nèi)部區(qū)域。在外周部與內(nèi)部區(qū)域之間，形成有使兩者分離的空間(間隙)，借由細(xì)頸狀的連接部來將外周部與內(nèi)部區(qū)域予以連接。再者，內(nèi)部區(qū)域相當(dāng)于權(quán)利要求所述的晶體板。而且，在內(nèi)部區(qū)域中，在兩個(gè)面上設(shè)置有晶體電極5，在一個(gè)面(圖1中為下表面) 上，以將晶體電極5的周圍予以包圍的方式，形成有溫度傳感器6與加熱器7，所述溫度傳感器6對(duì)內(nèi)部區(qū)域的溫度進(jìn)行檢測(cè)，所述加熱器7對(duì)內(nèi)部區(qū)域進(jìn)行加熱。晶體坯料10的具體構(gòu)成在下文中敘述。溫度傳感器6相當(dāng)于權(quán)利要求所述的傳感器。板20及板30是由將磷或硼予以注入而已使電阻率下降的硅等形成，且分別形成有容納著晶體坯料10的凹部。另外，在板30的下表面設(shè)置有多個(gè)電極31，所述多個(gè)電極31連接于晶體坯料10 的晶體電極5、溫度傳感器6、以及加熱器7。所述多個(gè)電極31中的一個(gè)電極是使板20為接地準(zhǔn)位(ground level)而成為GND電極。再者，在晶體坯料10中，形成有用以使板20的電平成為接地準(zhǔn)位的通孔(via hole)，該通孔連接于板30的GND電極。例如，利用低電阻的硅來形成板20，利用高電阻的硅來形成板30。如此，利用具有適當(dāng)?shù)碾娮杪实墓鑱硇纬砂?0及板30，借此，可獲得屏蔽效果，從而不易受到外部的電磁波的影響。再者，也可利用玻璃(glass)來形成板20及板30，但此時(shí)無法獲得屏蔽效果。另外，在后述的第二實(shí)施方式以及第三實(shí)施方式中，同樣也采用將板20、晶體坯料 10、以及板30這三個(gè)層予以接合的構(gòu)成。[第一晶體振子的構(gòu)成圖2]接著，使用圖2來對(duì)第一晶體振子的構(gòu)成進(jìn)行說明。圖2是表示第一晶體振子的晶體坯料的構(gòu)成的模式說明圖。如圖2所示，第一晶體振子在晶體坯料10中，包括內(nèi)部區(qū)域1與外周部2，在內(nèi)部區(qū)域1與外周部2之間，形成有作為分離部4的間隙。另外，借由連接部3來將內(nèi)部區(qū)域1 與外周部2予以連接。再者，內(nèi)部區(qū)域1與外周部2的厚度相同。如此，借由細(xì)的連接部3來將內(nèi)部區(qū)域1與外周部2之間予以連接，借此，可防止熱從被加熱器7加熱的內(nèi)部區(qū)域1逃逸至外周部2。另外，第一晶體振子為單側(cè)固定型晶體振子，該單側(cè)固定型晶體振子借由連接部3 來保持著作為振動(dòng)部分的內(nèi)部區(qū)域1的一條邊。而且，在內(nèi)部區(qū)域1中，在兩個(gè)面上形成有晶體電極5作為激振電極，在內(nèi)部區(qū)域 1的任一個(gè)面上，在晶體電極5的周圍形成有帶狀(或線狀)的溫度傳感器6，而且在該溫度傳感器6的外側(cè)形成有帶狀(或線狀)的加熱器7。再者，此處，溫度傳感器6形成于內(nèi)側(cè)，加熱器7形成于外側(cè)，但相反地，也可使加熱器7處于內(nèi)側(cè)，使溫度傳感器6處于外側(cè)。另外，也可將溫度傳感器6與加熱器7形成于不同的面。溫度傳感器6是由如下的電阻體形成，該電阻體在施加定電壓時(shí)，使電流根據(jù)溫度而發(fā)生變動(dòng)，電流值被用于溫度檢測(cè)。加熱器7是由氧化銦錫andium Tin Oxide, ΙΤ0)等的電阻體形成，該加熱器7能夠?qū)⒕w坯料10加熱至所需的溫度(85°C附近)為止。另外，以不足晶體α -β轉(zhuǎn)變溫度(573°C )的溫度，借由濺鍍(sputtering)來形成溫度傳感器6以及加熱器7。如此，第一晶體振子成為如下的構(gòu)成，即，并非使溫度傳感器6與作為振動(dòng)片的晶體坯料10的內(nèi)部區(qū)域1發(fā)生點(diǎn)接觸，而是將所述溫度傳感器6呈帶狀地配置在內(nèi)部區(qū)域1 的晶體電極5的周圍，使接觸面積擴(kuò)大，借此，可使溫度檢測(cè)的精度提高，并且即便有墜落等的沖擊，所述溫度傳感器6也可與晶體板保持接觸，耐沖擊性強(qiáng)。而且，晶體電極5、溫度傳感器6、以及加熱器7的引線均形成于連接部3，且分別連接于設(shè)置于外周部2的端子。背面的晶體電極5的引線設(shè)置于連接部3的背面。在第一晶體振子中，晶體電極5、溫度傳感器6、以及加熱器7均可借由濺鍍及蝕刻 (etching)，分別以與晶體電極5、溫度傳感器6、以及加熱器7相同的步驟而形成在晶體晶圓上，從而可使制造步驟變得簡單。另外，在硅晶圓上分別形成板20以及板30，在板20、晶體坯料10、以及板30的晶圓步驟完成之后，在真空中，對(duì)3塊晶圓進(jìn)行層疊，將3塊晶圓予以接合，接著對(duì)各晶體坯料 10進(jìn)行真空密封。晶體坯料10的外周部2以邊緣部分與板20及板30接合，內(nèi)部區(qū)域1容納于凹部，該凹部形成于板20及板30。然后進(jìn)行切斷，獲得各個(gè)溫度控制型晶體振子。由于以晶圓的狀態(tài)來進(jìn)行接合之后進(jìn)行切斷，因此，與將各個(gè)晶體片逐個(gè)地封入至封裝的情況相比較，量產(chǎn)性優(yōu)異。[第二晶體振子的構(gòu)成圖3]接著，對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的溫度控制型晶體振子進(jìn)行說明。雖然對(duì)于所述第一晶體振子而言，所謂將晶體電極5、溫度傳感器6、以及加熱器7 的引線全部并排地形成在細(xì)的連接部3上，且在晶體坯料10上形成引線的圖案的制造步驟簡易，但不僅要使線寬以及間隔變窄，還需要精度高的微細(xì)加工技術(shù)。即便無高度的微細(xì)加工技術(shù)，也可制造本發(fā)明的第二實(shí)施方式的溫度控制型晶體振子(第二晶體振子)。圖3是表示第二晶體振子的晶體坯料的構(gòu)成的說明圖。如圖3所示，對(duì)于第二晶體振子而言，晶體坯料10中的內(nèi)部區(qū)域1的構(gòu)成與第一晶體振子大致相同，在兩個(gè)面上形成有晶體電極5，在一個(gè)面的晶體電極5的周圍形成有溫度傳感器6與加熱器7。而且，在第二晶體振子中，借由打線接合9來形成晶體電極5、溫度傳感器6、以及加熱器7的引線，該打線接合9越過分離部4而連接于外周部所設(shè)置的端子。借此，在第二晶體振子中，可不在細(xì)的連接部3上形成多根引線，即使簡單的制造設(shè)備，也能夠容易地制造所述第二晶體振子。[雙邊固定型的例子圖4]接著，使用圖4來對(duì)雙邊固定型的例子進(jìn)行說明。圖4是表示雙邊固定型的第一晶體振子的晶體坯料的構(gòu)成例的說明圖。如圖4所示，雙邊固定型的第一晶體振子在晶體坯料10中，設(shè)置有將內(nèi)部區(qū)域1 與外周部2予以連接的兩個(gè)連接部3a及連接部北。連接部3a及連接部北形成為保持著內(nèi)部區(qū)域1的相向的兩條邊。而且，在連接部3a的表面形成有晶體電極fe、溫度傳感器6、以及加熱器7的引線，在連接部北的背面形成有設(shè)置于背面的晶體電極恥的引線。再者，此處，將晶體坯料10的表面的引線全部從連接部3a側(cè)取出，但也可將一部分或全部的所述引線從連接部北取出。例如，若將溫度傳感器6的引線從連接部北側(cè)取出，則可使形成于連接部3a的晶體電極如及加熱器7的引線的間隔擴(kuò)大，制造步驟中的加
工變得容易。[第三晶體振子的構(gòu)成圖5]接著，使用圖5來對(duì)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的溫度控制型晶體振子進(jìn)行說明。圖5是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的溫度控制型晶體振子的晶體坯料的構(gòu)成的說明圖。如圖5所示，對(duì)于本發(fā)明的第三實(shí)施方式的溫度控制型晶體振子(第三晶體振子) 而言，在晶體坯料10中，將內(nèi)部區(qū)域1與外周部2予以連接的兩個(gè)連接部3a及連接部北設(shè)置在內(nèi)部區(qū)域1的同一條邊上。內(nèi)部區(qū)域1的構(gòu)成與第一晶體振子大致相同，在內(nèi)部區(qū)域1的兩個(gè)面上設(shè)置有晶體電極5，在一個(gè)面上，以將晶體電極5的三個(gè)面予以包圍的方式而形成有溫度傳感器6與加熱器7。而且，溫度傳感器6與加熱器7的引線形成于連接部3a及連接部北，且連接于外周部2的端子。另外，晶體電極5的引線形成為通過連接部3a或連接部北。借此，可使各個(gè)形成于連接部3的引線的數(shù)量減少，從而可使制造步驟中的加工
變得容易。[實(shí)施方式的溫度控制型晶體振子的效果]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的溫度控制型晶體振子，在晶體坯料10的內(nèi)部區(qū)域1的兩個(gè)面上設(shè)置有晶體電極5，且以將一個(gè)面的晶體電極5的周圍予以包圍的方式而形成溫度傳感器6與加熱器7，因此，存在如下的效果，即，可使溫度傳感器6與晶體坯料10的接觸面積擴(kuò)大，可進(jìn)行正確的溫度檢測(cè)而使輸出頻率穩(wěn)定，并且可使對(duì)于沖擊的耐受性提高。另外，根據(jù)本實(shí)施方式的晶體振子，采用如下的構(gòu)成，S卩，在內(nèi)部區(qū)域1與該內(nèi)部區(qū)域1的周圍的外周部2之間，設(shè)置有使兩者分離的空間即分離部4，借由細(xì)頸狀的連接部 3來將內(nèi)部區(qū)域1與外周部2予以連接，因此，存在如下的效果，即，能夠盡可能地防止內(nèi)部區(qū)域1的熱逃逸至外部，從而可防止溫度變動(dòng)，使輸出穩(wěn)定。另外，根據(jù)本實(shí)施方式的晶體振子，利用硅晶圓上所形成的硅的板20及板30來包夾晶體晶圓上所形成的晶體坯料10，將三個(gè)層予以接合，然后進(jìn)行切斷，從而形成本實(shí)施方式的晶體振子，因此，存在可使量產(chǎn)性提高的效果。另外，根據(jù)本實(shí)施方式的第二晶體振子，采用如下的構(gòu)成，即，借由打線接合來形成晶體電極5、溫度傳感器6、以及加熱器7的引線，且所述引線連接于外周部2的端子， 因此，存在如下的效果，即，可不使用高度的微細(xì)加工技術(shù)而形成本實(shí)施方式的第二晶體振子，即便裝置簡單，也能夠制造本實(shí)施方式的第二晶體振子。另外，根據(jù)本實(shí)施方式的第三晶體振子，以將內(nèi)部區(qū)域1的同一條邊與外周部2予以連接的方式，設(shè)置兩個(gè)連接部3a及連接部3b，因此，存在如下的效果，即，可將引線分開地形成于兩個(gè)連接部，從而易于形成配線圖案。[本實(shí)施方式的晶體振蕩器圖6]接著，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的晶體振蕩器進(jìn)行說明。本發(fā)明的實(shí)施方式的晶體振蕩器(本振蕩器)是包括所述本實(shí)施方式的溫度控制型晶體振子的振蕩器。圖6是本振蕩器的電路構(gòu)成圖。如圖6所示，對(duì)于本振蕩器而言，在來自外部的控制電壓的輸入端子(AFC)與輸出端子(OUT)之間，電阻41、振蕩電路(VCXO C0RE)42、以及輸出緩沖器(buffer)(輸出 Buf)43串聯(lián)地連接，在電阻41與輸出緩沖器43之間，溫度控制型晶體振子11并聯(lián)地連接于振蕩電路42。而且，變?nèi)荻O管12的一端連接于電阻41與振蕩電路42之間，變?nèi)荻O管12的
另一端接地。此外，本振蕩器包括對(duì)溫度控制型晶體振子的溫度進(jìn)行控制的溫度控制電路 (溫度調(diào)節(jié)器(Thermal Regulator)) 45、與供給定電壓的定電壓電源(VREG) 44。在來自溫度傳感器6的檢測(cè)溫度被輸入之后，溫度控制電路45基于該檢測(cè)溫度來對(duì)流向加熱器7的電流進(jìn)行控制。此時(shí)，溫度控制電路45是以晶體振子的頻率-溫度特性的拐點(diǎn)附近的溫度作為目標(biāo)溫度來對(duì)加熱器7進(jìn)行控制。在SC切割的晶體坯料的情況下， 所述目標(biāo)溫度處于85 °C附近。晶體振子11的構(gòu)成與所述第一晶體振子 第三晶體振子中的任一個(gè)晶體振子的構(gòu)成相同，該晶體振子11包括內(nèi)部區(qū)域1、溫度傳感器6、以及加熱器7。所述構(gòu)成部分中，電阻41、振蕩電路42、定電壓電源44、以及溫度控制電路45集成地形成于大規(guī)模集成電路(Large Scale htegration，LSI)。另外，如圖1所示，晶體振子 11形成在晶體坯料10上，且被真空密封。而且，本振蕩器的特征在于采用如下的構(gòu)成，S卩，變?nèi)荻O管12也設(shè)置在晶體坯料10上，且被真空密封。由于變?nèi)荻O管12的溫度特性差，因此，將所述變?nèi)荻O管12設(shè)置在晶體坯料10 上，借此來使所述變?nèi)荻O管12與晶體坯料10形成熱耦合，從而可使變?nèi)荻O管12的溫度變化與晶體相同，溫度傳感器6以包含變?nèi)荻O管12的狀態(tài)來進(jìn)行溫度檢測(cè)，因此，可使輸出穩(wěn)定。而且，在本振蕩器中，在LSI的外部設(shè)置有芯片電阻46，該芯片電阻46連接于溫度控制電路45。溫度控制電路45為了盡可能使溫度變動(dòng)的影響減小，對(duì)加熱器進(jìn)行控制，以將晶體坯料的溫度設(shè)為頻率-溫度特性的拐點(diǎn)附近的溫度，在SC切割的晶體的情況下，溫度約為 85 0C O然而，根據(jù)各個(gè)晶體振子的不同，晶體振子的頻率-溫度特性存在偏差，拐點(diǎn)溫度也會(huì)發(fā)生變動(dòng)。拐點(diǎn)溫度的偏差主要是由晶體的制造偏差引起。因此，對(duì)于本振蕩器而言，為了將各個(gè)晶體振子的偏差予以吸收，配合各晶體振子的拐點(diǎn)溫度來改變芯片電阻46的電阻值，以使加熱器溫度達(dá)到所述晶體振子的拐點(diǎn)溫度的方式進(jìn)行控制。具體而言，預(yù)先準(zhǔn)備電阻值不同的多種芯片電阻46，根據(jù)已安裝的晶體振子的頻率-溫度特性，將最適合的電阻值的芯片電阻46連接于溫度控制電路45。借此，即便晶體振子的特性存在偏差，也可使晶體振子在如下的拐點(diǎn)溫度下工作， 從而獲得穩(wěn)定的輸出，所述拐點(diǎn)溫度是溫度所引起的頻率變動(dòng)變小的拐點(diǎn)溫度。另外，作為其他構(gòu)成，也可代替設(shè)置芯片電阻，將如下的電阻與非揮發(fā)性存儲(chǔ)器裝入至LSI中，所述電阻可對(duì)電阻值進(jìn)行設(shè)定，所述非揮發(fā)性存儲(chǔ)器存儲(chǔ)著所述電阻的多個(gè)電阻值，借由外部的通信線從非揮發(fā)性存儲(chǔ)器中選擇且設(shè)定所需的電阻值，根據(jù)晶體振子的個(gè)體差異來對(duì)加熱器溫度進(jìn)行調(diào)整。[本振蕩器中的晶體振子的構(gòu)成圖7]
接著，使用圖7來對(duì)本振蕩器中的晶體振子的晶體坯料的構(gòu)成進(jìn)行說明。圖7是表示本振蕩器中的晶體振子的構(gòu)成的說明圖。如圖7所示，本振蕩器中的晶體振子的基本構(gòu)成與圖2所示的第一晶體振子相同， 在晶體坯料10的內(nèi)部區(qū)域1的兩個(gè)面上設(shè)置有晶體電極5，在一個(gè)面上，在晶體電極5的周圍形成有溫度傳感器6與加熱器7。而且，本振蕩器中的晶體振子在內(nèi)部區(qū)域1的設(shè)置有溫度傳感器6及加熱器7的面上搭載有變?nèi)荻O管12，該變?nèi)荻O管12利用打線接合13而連接于引線。變?nèi)荻O管 12的引線與其他引線同樣地是從連接部3連接于外周部2的端子。而且，所述端子與LSI 的端子被連接。若將變?nèi)荻O管12設(shè)為表面安裝型的構(gòu)成，則可代替打線接合而僅利用配線圖案來搭載所述變?nèi)荻O管12。如此，將變?nèi)荻O管12設(shè)置在晶體坯料上且進(jìn)行真空密封，借此，可抑制由溫度變動(dòng)引起的輸出頻率變動(dòng)，從而可使輸出更穩(wěn)定。另外，也可將變?nèi)荻O管12設(shè)置于與內(nèi)部區(qū)域1的溫度傳感器6及加熱器7相反的面。將所述變?nèi)荻O管12設(shè)置于相反的面，借此，變?nèi)荻O管12的引線形成于連接部3 的背面，因此，易于形成配線圖案。[實(shí)施方式的晶體振蕩器的效果]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的晶體振蕩器，采用如下的構(gòu)成，該構(gòu)成包括晶體振子 11、與包含振蕩電路42的LSI，將連接于振蕩電路42的變?nèi)荻O管12搭載在晶體振子11 的晶體坯料10上，且進(jìn)行真空密封，因此，存在如下的效果，S卩，變?nèi)荻O管12的溫度變動(dòng)與晶體同樣地可利用溫度傳感器6來對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)，從而可進(jìn)行精度高的溫度控制而使輸出頻率穩(wěn)定。另外，根據(jù)本實(shí)施方式的晶體振蕩器，以達(dá)到搭載的晶體振子的頻率-溫度特性的拐點(diǎn)附近的溫度的方式，將具有適當(dāng)?shù)碾娮柚档男酒娮?6連接且設(shè)置于溫度控制電路45，因此，存在如下的效果，即，可根據(jù)各個(gè)晶體振子的特性來對(duì)加熱器溫度進(jìn)行調(diào)制，以使所述晶體振子的輸出頻率的變動(dòng)變小，從而可使輸出穩(wěn)定。另外，根據(jù)本實(shí)施方式的晶體振蕩器，代替芯片電阻46而將電阻裝入至LSI，借由來自外部的操作，從存儲(chǔ)有多個(gè)電阻值的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器中選擇所需的電阻值，而設(shè)定于該電阻，因此，存在如下的效果，即，無需芯片電阻46的安裝作業(yè)，可使制造步驟變得簡單。本發(fā)明適合于如下的溫度控制型晶體振子以及晶體振蕩器，該溫度控制型晶體振子以及晶體振蕩器的輸出頻率穩(wěn)定，墜落時(shí)顯得堅(jiān)固，可實(shí)現(xiàn)小型化，且量產(chǎn)性優(yōu)異。
權(quán)利要求
1.一種溫度控制型晶體振子，包括在兩個(gè)面上設(shè)置有電極的晶體板、對(duì)所述晶體板進(jìn)行加熱的加熱器、以及對(duì)所述晶體板的溫度進(jìn)行檢測(cè)的傳感器，所述溫度控制型晶體振子包括晶體坯料，所述晶體坯料具有所述晶體板；外周部，形成為將所述晶體板的周圍予以包圍；以及連接部，將所述晶體板與所述外周部予以連接，所述晶體坯料中，所述加熱器及所述傳感器形成為將所述晶體板的一個(gè)面或另一個(gè)面上所形成的所述電極的周圍予以包圍，所述電極、所述加熱器、及所述傳感器分別借由引線而連接于所述外周部的端子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制型晶體振子，其中所述弓I線形成在所述連接部上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制型晶體振子，其中所述引線為打線接合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制型晶體振子，其中所述加熱器以及所述傳感器由電阻體形成，所述電阻體是在不足晶體的α-β轉(zhuǎn)變溫度的溫度下形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制型晶體振子，其中所述連接部設(shè)置于所述晶體板的一條邊，所述溫度控制型晶體振子為單側(cè)固定型的溫度控制型晶體振子。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的溫度控制型晶體振子，其中所述連接部設(shè)置于同一條邊上的兩個(gè)部位。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制型晶體振子，其中所述連接部設(shè)置于所述晶體板的相向的兩條邊，所述溫度控制型晶體振子為雙邊固定型的溫度控制型晶體振子。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制型晶體振子，其中在夾持于包括凹部的兩塊硅板之間，且容納于所述兩塊硅板的凹部的狀態(tài)下，所述溫度控制型晶體振子被真空接合。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的溫度控制型晶體振子，其中所述硅板具有電阻率，該電阻率可獲得對(duì)電磁場(chǎng)進(jìn)行遮蔽的屏蔽效果。
10.一種晶體振蕩器，包括根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的溫度控制型晶體振子、振蕩電路、以及溫度控制電路，所述晶體振蕩器將所述振蕩電路的輸入側(cè)所設(shè)置的變?nèi)荻O管，設(shè)置于所述溫度控制型晶體振子的晶體板。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的晶體振蕩器，其中將所述變?nèi)荻O管設(shè)置于所述晶體板的形成有所述加熱器的面。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的晶體振蕩器，其中將所述變?nèi)荻O管設(shè)置于與所述晶體板的形成有所述加熱器的面不同的面。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的晶體振蕩器，其中將芯片電阻連接于所述溫度控制電路，所述芯片電阻對(duì)流向所述加熱器的電流進(jìn)行調(diào)離iF. ο
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的晶體振蕩器，其中所述振蕩電路與所述溫度控制電路包含集成電路，所述集成電路中包括電阻，根據(jù)設(shè)定的電阻值，對(duì)流向所述加熱器的電流進(jìn)行調(diào)整； 以及非揮發(fā)性存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)著多個(gè)電阻值，將從所述非揮發(fā)性存儲(chǔ)器中所存儲(chǔ)的多個(gè)電阻值中選擇的電阻值，設(shè)定于所述電阻。
全文摘要
本發(fā)明提供一種溫度控制型晶體振子以及晶體振蕩器，輸出頻率穩(wěn)定，對(duì)于墜落等的沖擊顯得堅(jiān)固，可實(shí)現(xiàn)小型化以及使量產(chǎn)性提高。對(duì)于溫度控制型晶體振子而言，晶體坯料(10)包括作為振動(dòng)片的內(nèi)部區(qū)域(1)、將內(nèi)部區(qū)域(1)的周圍予以包圍的外周部(2)、以及將內(nèi)部區(qū)域(1)與外周部(2)予以連接的連接部(3)，在內(nèi)部區(qū)域(1)的兩個(gè)面上形成有電極(5)，加熱器(6)與溫度傳感器(7)是形成為將內(nèi)部區(qū)域(1)的一個(gè)面上所形成的電極(5)的周圍予以包圍，電極(5)、加熱器(6)、以及溫度傳感器(7)分別借由引線而連接于外周部(2)的端子，使溫度傳感器(7)與晶體的接觸面積擴(kuò)大。
文檔編號(hào)H03B5/04GK102570974SQ20111039948
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月6日
發(fā)明者淺村文雄, 石井武仁 申請(qǐng)人:日本電波工業(yè)株式會(huì)社