圧電発振器の構造
【課題】圧電振動子と、発振回路と、加熱ヒータとして機能する表面実装型パワートランジスタと、該パワートランジスタの温度を制御する為の温度制御回路とをプリント基板上に配置した圧電発振器に於いて、パワートランジスタの熱を広面積なランドパターンに伝達し、更に、前記ランドパターンに伝達された熱を圧電振動子に伝達するという熱経路を辿るため、圧電振動子に充分な熱を伝えることができず、パワートランジスタの熱をあくまでも補助熱源として用いているにすぎなかった。
【解決手段】本発明は上述した課題を解決するため、、プリント基板上に、前記パワートランジスタの下面及び側面を覆う様に板状金属を折り曲げ加工した加熱部材が配置され、前記圧電振動子は前記加熱部材との間に前記パワートランジスタを挟み込む様に配置されていることを特徴とする。
【解決手段】本発明は上述した課題を解決するため、、プリント基板上に、前記パワートランジスタの下面及び側面を覆う様に板状金属を折り曲げ加工した加熱部材が配置され、前記圧電振動子は前記加熱部材との間に前記パワートランジスタを挟み込む様に配置されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は圧電発振器に関し、特に、発振周波数が高安定な恒温タイプの圧電発振器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動通信基地局の通信設備のメンテナンス等の為に使用する周波数カウンタや衛星通信器等の電気機器分野に於いては、これらの基準信号発信源として一般に周波数安定度が１×１０−７〜１×１０−１０程度の高安定な恒温槽型水晶発振器を使用する。
更に、近年これらの分野に於いても小型、軽量化が求められており、それに使用する恒温槽型水晶発振器に対しても小型、軽量化の要請が高い。
しかし、従来の一般的な恒温槽型水晶発振器は高安定な発振周波数を得る為に水晶振動子を熱容量が大きな金属製のブロックの凹所内に収納し、更に、金属ブロックを所定の温度にて加熱する構成としており、この金属ブロックが大型である為に発振器の大型化が避けられないという問題があった 。
そこで、小型化を達成する為に金属ブロックを用いない高安定型水晶発振器が提案されており、本願発明者は特開２０００−０１３１４０号公報に開示したような高安定水晶発振器を提案した。
【０００３】
図７（ａ）及び、（ｂ）は従来の高安定型水晶発振器の一実施例を示す分解構成図と側面からの断面構造図とを示すものである。同図に示すようにプリント基板１の上面には表面実装型の小型ヒータ２が搭載されており、該小型ヒータ２の一方の端子は前記プリント基板上に設けられた広面積なランドパターン３と接続されている。更に、前記ランドパターン３には前記小型ヒータ２と電気的に接続するパワートランジスタ４のコレクタ端子を接続する。
同図（ａ）に示すように前記小型ヒータ２の両脇にはそれぞれ等間隔に感熱素子としてサーミスタ５とサーミスタ５'とを配置する。
同図（ｂ）に示すように発振回路６や温度制御回路７等を構成するその他の電子部品は、例えばプリント基板の裏面に配置する。また、水晶振動子８には金属製のサポート９をはめ込み、また、該サポート９の周縁の一部には下側に突出する端子１０が設けられている。
【０００４】
前記端子１０は、前記水晶振動子８を前記プリント基板１上に搭載した際に、前記ランドパターン３と対応する位置に設けたものであり、熱伝導性に優れたハンダ等により前記端子１０とランドパターン３とを固着する。
またこの時、水晶振動子８はヒータ２の上面と密着するよう配置される。そして最後に、熱伝導性に優れた樹脂接着剤Ａを前記振動子８とプリント基板１（ランドパターン３）との間に充填する。
【０００５】
このように構成することにより、補助熱源であるパワートランジスタの熱を広面積なランドパターンに伝達し、更に、前記ランドパターンに伝達された熱を圧電振動子に伝達するよう構成することにより、効果的にパワートランジスタの熱が圧電振動子に伝達される為、前記圧電振動子を加熱する主要加熱素子として熱容量の少ない小型ヒータを用いることが可能となり、圧電発振器の低消費電流化が可能となるという効果が期待できる。
【特許文献１】特開２０００−０１３１４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、パワートランジスタの熱を広面積なランドパターンに伝達し、更に、前記ランドパターンに伝達された熱を圧電振動子に伝達するという熱経路を辿るため、圧電振動子に充分な熱を伝えることができず、パワートランジスタの熱をあくまでも補助熱源として用いているにすぎなかった。
ところが、今般の小型化の要求に応えるには加熱用ヒータを極力小型化或いは省略してパワートランジスタの熱を主要加熱素子として用いることが必要となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上述した課題を解決するため、圧電振動子と、発振回路と、加熱ヒータとして機能する表面実装型パワートランジスタと、該パワートランジスタの温度を制御する為の温度制御回路とをプリント基板上に配置した圧電発振器に於いて、
プリント基板上に、前記パワートランジスタの下面及び側面を覆う様に板状金属を折り曲げ加工した加熱部材が配置され、前記圧電振動子は前記加熱部材との間に前記パワートランジスタを挟み込む様に配置されていることを最も主要な特徴とする。
更に、前記パワートランジスタの放熱ピンと前記加熱金具とが接続すること、
前記パワートランジスタが表面実装型のパワーＭＯＳＦＥＴであり、前記放熱ピンがドレイン端子であること、
前記加熱金具と前記プリント基板上のランドパターンとの間が接続されていること、
前記圧電振動子と前記ランドパターンとの間に樹脂を充填したこと、
前記加熱金具と前記圧電振動子とが接続されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る圧電発振器は、パワートランジスタの発生する熱が熱経路上で損失することを極力少なくして効率的に圧電振動子に伝搬することができるので、パワートランジスタの熱を主要加熱素子として用いることが可能となり、別途の加熱用ヒータを小型化或いは省略できるという利点がある。結果として小型化と低消費電力化を実現する上で著効を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明に係る水晶発振器の第１実施形態例を示す要部ユニットの上面図（上から透視したもの）と側面図である。実際にはこの要部ユニットをパッケージングして完成品となる。
同図に示すように、プリント基板１１の上面にはパワートランジスタ１２の底面及び側面を囲むように金属板を折り曲げ加工して成形した振動子加熱金具（加熱部材）１３が配置されている。更に前記振動子加熱金具１３との間に前記パワートランジスタ１２を挟み込む様に水晶振動子１４の金属ケース部分が配置されており、水晶振動子のリード端子は折り曲げられてプリント基板１１に接続されている。
プリント基板１１上面の余白部分と下面には、発振回路や温度制御回路を構成する電子部品（図示しない）が搭載されている。
【００１１】
本発明の特徴的な構成は、パワートランジスタ１２とプリント基板１１との間に振動子加熱金具１３を配置したところにある。
そして、パワートランジスタ１２の放熱端子であるドレイン端子Ｄを、この振動子加熱金具１３と接続してパワートランジスタ１２の熱を振動子加熱金具１３に直接伝達したところも特徴的である。このとき振動子加熱金具１３は本来ドレイン端子Ｄと接続されるべきプリント基板１１上のランドパターンと接続する。
更に、振動子加熱金具１３の端部を水晶振動子１４の金属ケース部分に接続したことによりパワートランジスタ１２からの熱が直接的に水晶振動子１４に伝達されることとなり、熱経路上の損失が殆どないのでパワートランジスタ１２のみでも加熱素子としての機能を満足でき、他の加熱ヒータを搭載する必要がない。勿論、基板面積と消費電力に余裕があれば他の加熱ヒータを予備的に搭載しても構わない。
【００１２】
尚、パワートランジスタ１２の他の機能端子であるソース端子Ｓとゲート端子Ｇはドレイン端子Ｄと電気的に独立している必要があるので、振動子加熱金具１３はソース端子Ｓとゲート端子Ｇと接触しないようにその外形形状を設定している。
【００１３】
図２は、本発明に係る水晶発振器の第２実施形態例を示す要部ユニットの上面図（上から透視したもの）と側面図である。実際にはこの要部ユニットをパッケージングして完成品となる。
基本的な構成は図１の第１実施形態例と同じであるが、本実施形態例の特徴は振動子加熱金具１５の形状にある。
図１の振動子加熱金具１３ではソース端子Ｓとゲート端子Ｇと接触しないようにその外形形状を細幅として小面積となっていたが、図２の振動子加熱金具１５はソース端子Ｓとゲート端子Ｇと接触しないように貫通孔１６が設けてあり、パワートランジスタ１２のほぼ全体を覆うことができる。
これにより、パワートランジスタ１２の熱が逃げる量を抑えることができ、更に効率よく熱を水晶振動子に伝達することが可能となる。
【００１４】
図３は図２に示した水晶発振器の要部ユニットをピンタイプの容器にパッケージングした状態を示す断面図である。
図４は図２に示した水晶発振器の要部ユニットを表面実装タイプの容器にパッケージングした状態を示す断面図である。
【００１５】
図５（ａ）は振動子加熱金具１３の詳細形状を、（ｂ）はその変形例を示す図である。
同図（ｂ）はＵ字状の貫通孔が空いており、パワートランジスタの各端子が貫通孔を通り抜け可能となっている。
図５（ａ）の場合は、図６（ａ）に示すようにドレイン端子が振動子加熱金具の上に乗った状態で半田接続されているのに対し、同図（ｂ）の場合は、図６（ｂ）に示すようにドレイン端子と振動子加熱金具とをプリント基板上のランドパターンに半田接続している点で構成が異なる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の水晶発振器の要部ユニットの構造を示す図である。（第１実施形態）
【図２】本発明の水晶発振器の要部ユニットの構造を示す図である。（第２実施形態）
【図３】本発明の水晶発振器の要部ユニットをパッケージングした図である。
【図４】本発明の水晶発振器の要部ユニットをパッケージングした図である。
【図５】振動子加熱金具の構造を示す図である。
【図６】パワートランジスタと振動子加熱金具との接続構造を示す図である。
【図７】従来の水晶発振器の構造を示す図である。
【符号の説明】
【００１７】
１、１１・・・プリント基板
４、１２・・・パワートランジスタ
８，１４・・・水晶振動子
１３，１５・・・振動子加熱金具（加熱部材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は圧電発振器に関し、特に、発振周波数が高安定な恒温タイプの圧電発振器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動通信基地局の通信設備のメンテナンス等の為に使用する周波数カウンタや衛星通信器等の電気機器分野に於いては、これらの基準信号発信源として一般に周波数安定度が１×１０−７〜１×１０−１０程度の高安定な恒温槽型水晶発振器を使用する。
更に、近年これらの分野に於いても小型、軽量化が求められており、それに使用する恒温槽型水晶発振器に対しても小型、軽量化の要請が高い。
しかし、従来の一般的な恒温槽型水晶発振器は高安定な発振周波数を得る為に水晶振動子を熱容量が大きな金属製のブロックの凹所内に収納し、更に、金属ブロックを所定の温度にて加熱する構成としており、この金属ブロックが大型である為に発振器の大型化が避けられないという問題があった 。
そこで、小型化を達成する為に金属ブロックを用いない高安定型水晶発振器が提案されており、本願発明者は特開２０００−０１３１４０号公報に開示したような高安定水晶発振器を提案した。
【０００３】
図７（ａ）及び、（ｂ）は従来の高安定型水晶発振器の一実施例を示す分解構成図と側面からの断面構造図とを示すものである。同図に示すようにプリント基板１の上面には表面実装型の小型ヒータ２が搭載されており、該小型ヒータ２の一方の端子は前記プリント基板上に設けられた広面積なランドパターン３と接続されている。更に、前記ランドパターン３には前記小型ヒータ２と電気的に接続するパワートランジスタ４のコレクタ端子を接続する。
同図（ａ）に示すように前記小型ヒータ２の両脇にはそれぞれ等間隔に感熱素子としてサーミスタ５とサーミスタ５'とを配置する。
同図（ｂ）に示すように発振回路６や温度制御回路７等を構成するその他の電子部品は、例えばプリント基板の裏面に配置する。また、水晶振動子８には金属製のサポート９をはめ込み、また、該サポート９の周縁の一部には下側に突出する端子１０が設けられている。
【０００４】
前記端子１０は、前記水晶振動子８を前記プリント基板１上に搭載した際に、前記ランドパターン３と対応する位置に設けたものであり、熱伝導性に優れたハンダ等により前記端子１０とランドパターン３とを固着する。
またこの時、水晶振動子８はヒータ２の上面と密着するよう配置される。そして最後に、熱伝導性に優れた樹脂接着剤Ａを前記振動子８とプリント基板１（ランドパターン３）との間に充填する。
【０００５】
このように構成することにより、補助熱源であるパワートランジスタの熱を広面積なランドパターンに伝達し、更に、前記ランドパターンに伝達された熱を圧電振動子に伝達するよう構成することにより、効果的にパワートランジスタの熱が圧電振動子に伝達される為、前記圧電振動子を加熱する主要加熱素子として熱容量の少ない小型ヒータを用いることが可能となり、圧電発振器の低消費電流化が可能となるという効果が期待できる。
【特許文献１】特開２０００−０１３１４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、パワートランジスタの熱を広面積なランドパターンに伝達し、更に、前記ランドパターンに伝達された熱を圧電振動子に伝達するという熱経路を辿るため、圧電振動子に充分な熱を伝えることができず、パワートランジスタの熱をあくまでも補助熱源として用いているにすぎなかった。
ところが、今般の小型化の要求に応えるには加熱用ヒータを極力小型化或いは省略してパワートランジスタの熱を主要加熱素子として用いることが必要となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上述した課題を解決するため、圧電振動子と、発振回路と、加熱ヒータとして機能する表面実装型パワートランジスタと、該パワートランジスタの温度を制御する為の温度制御回路とをプリント基板上に配置した圧電発振器に於いて、
プリント基板上に、前記パワートランジスタの下面及び側面を覆う様に板状金属を折り曲げ加工した加熱部材が配置され、前記圧電振動子は前記加熱部材との間に前記パワートランジスタを挟み込む様に配置されていることを最も主要な特徴とする。
更に、前記パワートランジスタの放熱ピンと前記加熱金具とが接続すること、
前記パワートランジスタが表面実装型のパワーＭＯＳＦＥＴであり、前記放熱ピンがドレイン端子であること、
前記加熱金具と前記プリント基板上のランドパターンとの間が接続されていること、
前記圧電振動子と前記ランドパターンとの間に樹脂を充填したこと、
前記加熱金具と前記圧電振動子とが接続されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る圧電発振器は、パワートランジスタの発生する熱が熱経路上で損失することを極力少なくして効率的に圧電振動子に伝搬することができるので、パワートランジスタの熱を主要加熱素子として用いることが可能となり、別途の加熱用ヒータを小型化或いは省略できるという利点がある。結果として小型化と低消費電力化を実現する上で著効を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明に係る水晶発振器の第１実施形態例を示す要部ユニットの上面図（上から透視したもの）と側面図である。実際にはこの要部ユニットをパッケージングして完成品となる。
同図に示すように、プリント基板１１の上面にはパワートランジスタ１２の底面及び側面を囲むように金属板を折り曲げ加工して成形した振動子加熱金具（加熱部材）１３が配置されている。更に前記振動子加熱金具１３との間に前記パワートランジスタ１２を挟み込む様に水晶振動子１４の金属ケース部分が配置されており、水晶振動子のリード端子は折り曲げられてプリント基板１１に接続されている。
プリント基板１１上面の余白部分と下面には、発振回路や温度制御回路を構成する電子部品（図示しない）が搭載されている。
【００１１】
本発明の特徴的な構成は、パワートランジスタ１２とプリント基板１１との間に振動子加熱金具１３を配置したところにある。
そして、パワートランジスタ１２の放熱端子であるドレイン端子Ｄを、この振動子加熱金具１３と接続してパワートランジスタ１２の熱を振動子加熱金具１３に直接伝達したところも特徴的である。このとき振動子加熱金具１３は本来ドレイン端子Ｄと接続されるべきプリント基板１１上のランドパターンと接続する。
更に、振動子加熱金具１３の端部を水晶振動子１４の金属ケース部分に接続したことによりパワートランジスタ１２からの熱が直接的に水晶振動子１４に伝達されることとなり、熱経路上の損失が殆どないのでパワートランジスタ１２のみでも加熱素子としての機能を満足でき、他の加熱ヒータを搭載する必要がない。勿論、基板面積と消費電力に余裕があれば他の加熱ヒータを予備的に搭載しても構わない。
【００１２】
尚、パワートランジスタ１２の他の機能端子であるソース端子Ｓとゲート端子Ｇはドレイン端子Ｄと電気的に独立している必要があるので、振動子加熱金具１３はソース端子Ｓとゲート端子Ｇと接触しないようにその外形形状を設定している。
【００１３】
図２は、本発明に係る水晶発振器の第２実施形態例を示す要部ユニットの上面図（上から透視したもの）と側面図である。実際にはこの要部ユニットをパッケージングして完成品となる。
基本的な構成は図１の第１実施形態例と同じであるが、本実施形態例の特徴は振動子加熱金具１５の形状にある。
図１の振動子加熱金具１３ではソース端子Ｓとゲート端子Ｇと接触しないようにその外形形状を細幅として小面積となっていたが、図２の振動子加熱金具１５はソース端子Ｓとゲート端子Ｇと接触しないように貫通孔１６が設けてあり、パワートランジスタ１２のほぼ全体を覆うことができる。
これにより、パワートランジスタ１２の熱が逃げる量を抑えることができ、更に効率よく熱を水晶振動子に伝達することが可能となる。
【００１４】
図３は図２に示した水晶発振器の要部ユニットをピンタイプの容器にパッケージングした状態を示す断面図である。
図４は図２に示した水晶発振器の要部ユニットを表面実装タイプの容器にパッケージングした状態を示す断面図である。
【００１５】
図５（ａ）は振動子加熱金具１３の詳細形状を、（ｂ）はその変形例を示す図である。
同図（ｂ）はＵ字状の貫通孔が空いており、パワートランジスタの各端子が貫通孔を通り抜け可能となっている。
図５（ａ）の場合は、図６（ａ）に示すようにドレイン端子が振動子加熱金具の上に乗った状態で半田接続されているのに対し、同図（ｂ）の場合は、図６（ｂ）に示すようにドレイン端子と振動子加熱金具とをプリント基板上のランドパターンに半田接続している点で構成が異なる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の水晶発振器の要部ユニットの構造を示す図である。（第１実施形態）
【図２】本発明の水晶発振器の要部ユニットの構造を示す図である。（第２実施形態）
【図３】本発明の水晶発振器の要部ユニットをパッケージングした図である。
【図４】本発明の水晶発振器の要部ユニットをパッケージングした図である。
【図５】振動子加熱金具の構造を示す図である。
【図６】パワートランジスタと振動子加熱金具との接続構造を示す図である。
【図７】従来の水晶発振器の構造を示す図である。
【符号の説明】
【００１７】
１、１１・・・プリント基板
４、１２・・・パワートランジスタ
８，１４・・・水晶振動子
１３，１５・・・振動子加熱金具（加熱部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動子と、発振回路と、加熱ヒータとして機能する表面実装型パワートランジスタと、該パワートランジスタの温度を制御する為の温度制御回路とをプリント基板上に配置した圧電発振器に於いて、
プリント基板上に、前記パワートランジスタの下面及び側面を覆う様に板状金属を折り曲げ加工した加熱部材が配置され、前記圧電振動子は前記加熱部材との間に前記パワートランジスタを挟み込む様に配置されていることを特徴とする圧電発振器の構造。
【請求項２】
前記パワートランジスタの放熱ピンと前記加熱金具とが接続されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電発振器の構造。
【請求項３】
前記パワートランジスタが表面実装型のパワーＭＯＳＦＥＴであり、前記放熱ピンがドレイン端子であることを特徴とする請求項２に記載の圧電発振器の構造。
【請求項４】
前記加熱金具と前記プリント基板上のランドパターンとの間が接続されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の圧電発振器の構造。
【請求項５】
前記圧電振動子と前記ランドパターンとの間に樹脂を充填したことを特徴とする請求項４に記載の圧電発振器の構造。
【請求項６】
前記加熱金具と前記圧電振動子とが接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずかに記載の圧電発振器の構造。
【請求項１】
圧電振動子と、発振回路と、加熱ヒータとして機能する表面実装型パワートランジスタと、該パワートランジスタの温度を制御する為の温度制御回路とをプリント基板上に配置した圧電発振器に於いて、
プリント基板上に、前記パワートランジスタの下面及び側面を覆う様に板状金属を折り曲げ加工した加熱部材が配置され、前記圧電振動子は前記加熱部材との間に前記パワートランジスタを挟み込む様に配置されていることを特徴とする圧電発振器の構造。
【請求項２】
前記パワートランジスタの放熱ピンと前記加熱金具とが接続されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電発振器の構造。
【請求項３】
前記パワートランジスタが表面実装型のパワーＭＯＳＦＥＴであり、前記放熱ピンがドレイン端子であることを特徴とする請求項２に記載の圧電発振器の構造。
【請求項４】
前記加熱金具と前記プリント基板上のランドパターンとの間が接続されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の圧電発振器の構造。
【請求項５】
前記圧電振動子と前記ランドパターンとの間に樹脂を充填したことを特徴とする請求項４に記載の圧電発振器の構造。
【請求項６】
前記加熱金具と前記圧電振動子とが接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずかに記載の圧電発振器の構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−９４１９７（Ｐ２００６−９４１９７Ａ）
【公開日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２７７８４１（Ｐ２００４−２７７８４１）
【出願日】平成１６年９月２４日（２００４．９．２４）
【出願人】（０００００３１０４）エプソントヨコム株式会社 (1,528)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月２４日（２００４．９．２４）
【出願人】（０００００３１０４）エプソントヨコム株式会社 (1,528)
【Ｆターム（参考）】
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