表面実装用とした恒温型の水晶発振器
【課題】高さ寸法を小さくした表面実装用の恒温型発振器を提供する。
【解決手段】水晶デバイス１とともに発熱用抵抗体５ｈを配設したセラミックからなる平板状の第１基板１１ａと、これと面対向して第１基板１１ａより平面外形が大きなガラスエポキシからなる矩形状の第２基板１１ｂとを備え、第２基板１１ｂは水晶デバイス１が挿入される開口部１２を中央領域に有し、第１基板１１ａの表面外周及び第２基板１１ｂの開口部１２の周辺表面のそれぞれ対応する４箇所には端子部１６ａを有し、端子部１６ａ同士は半田によって接続されており、第２基板１１ｂの開口部１２に挿入される水晶デバイス１の先端側頭部は開口部１２の開口面内に位置し、第２基板１１ｂの４箇所の端子部１６ａからはそれぞれ導電路が延出して第２基板１１ｂの外側面を経て外部端子１６ｃが外底面に形成された構成とする。
【解決手段】水晶デバイス１とともに発熱用抵抗体５ｈを配設したセラミックからなる平板状の第１基板１１ａと、これと面対向して第１基板１１ａより平面外形が大きなガラスエポキシからなる矩形状の第２基板１１ｂとを備え、第２基板１１ｂは水晶デバイス１が挿入される開口部１２を中央領域に有し、第１基板１１ａの表面外周及び第２基板１１ｂの開口部１２の周辺表面のそれぞれ対応する４箇所には端子部１６ａを有し、端子部１６ａ同士は半田によって接続されており、第２基板１１ｂの開口部１２に挿入される水晶デバイス１の先端側頭部は開口部１２の開口面内に位置し、第２基板１１ｂの４箇所の端子部１６ａからはそれぞれ導電路が延出して第２基板１１ｂの外側面を経て外部端子１６ｃが外底面に形成された構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表面実装用とした恒温型の水晶発振器（以下、恒温型発振器とする）を技術分野とし、特に低背化を促進した恒温型発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
恒温型発振器は特に水晶振動子の動作温度を一定にすることから、その周波数温度特性に基づく周波数変化もなく、発振周波数を安定にする。これにより、発振周波数の安定度を例えばｐｐｂ（1/10億）オーダとして基地局等の周波数源として適用される。近年では、このような高安定とする恒温型の水晶発振器においても、小型化特に表面実装用とした上でさらなる低背化が要求される。
【０００３】
（従来技術の一例、特許文献１参照）
第１１図（ａｂ）及び第１２図は一従来例を説明する図で、第１１図（ａ）は恒温型発振器の概略的な回路図、同図（ｂ）は構造断面図、第１２図は水晶振動子の断面図である。
【０００４】
恒温型発振器は、水晶振動子１及び発振部２を有する発振回路３と、特に水晶振動子１の動作温度を一定に制御する温度制御回路４とを基本的に有する。発振回路３は例えばコルピッツ型とし、ここでは電圧可変容量素子５Ｃvを水晶振動子１に接続した電圧制御型とする。発振回路は発振段のみならず例えば緩衝段をも有する。
【０００５】
水晶振動子１は表面実装型（以下、表面実装振動子とする）とし、例えば積層セラミックからなる凹状の容器本体６に水晶片７を収容する。水晶片７は（第１３図）、両主面に励振電極７ａを有し、例えば一端部両側に引出電極７ｂを延出する。引出電極７ｂの延出した一端部両側は容器本体６の内底面に導電性接着剤８によって固着される。そして、容器本体６の開口端面に設けられた図示しない金属リングにシーム溶接等によって金属カバー９を接合し、水晶片７を密閉封入する。容器本体６の外底面には水晶片７の励振及び引出電極７（ａｂ）並びに金属カバー９に電気的に接続した各２個の外部端子１０（計４個）を有する。
【０００６】
温度制御回路４はオペアンプ５OAとパワートランジスタ５Trを有する。オペアンプ５OAは分圧抵抗５（R1、R2）による基準電圧と、一方を感温素子例えばサーミスタ５thとした分圧抵抗５R3による温度検出電圧とを比較し、制御電圧を出力する。パワートランジスタ５Trは制御電圧によってコレクタ電流を増減し、発熱用抵抗体としてのチップ抵抗（以下、発熱抵抗とする）５hによる発熱量を制御する。これにより、特に、水晶振動子１の動作温度を一定に制御する。
【０００７】
このようなものでは、例えば第１及び第２基板１１（ａｂ）を金属ピンＰによって表面実装ベース１３上に配置し、金属カバーを接合してなる。第１及び第２基板１１（ａｂ）にはいずれも図示しない回路パターンが形成される。第１基板１１ａは平板状のセラミックとし、第２基板１１ｂは中央領域に開口部１２を有するガラスエポキシとして第１基板１１ａよりも平面外形を大きくする。そして、表面実装ベース１３に対向した第１基板１１ａの下面側に少なくとも表面実装振動子１を配置し、例えば上面側に発熱抵抗５ｈ、サーミスタ等の感温素子５th及びパワートランジスタ５Trを配置する。これら以外の発振回路３や温度制御回路４の他の回路素子５は第１基板１１ａの上下面の外周部に配設される。
【０００８】
第１基板１１ａの下面側は第２基板１１ｂに面対向し、下面側の表面実装振動子１を含む回路素子５は第２基板１１ｂの開口部１２内に挿入される。そして、第１基板１１ａの外周が第２基板１１ｂの開口部１２の周辺表面に接合する。例えば第１基板１１ａの外周４角部に延出した回路パターンの延出端と、これに対応した第２基板１１ｂの回路パターンの一端とが半田等によって電気的に接合する。そして、第２基板１１ｂの回路パターンの他端は金属ピンＰの挿入される４角部の小孔に延出する。
【０００９】
表面実装ベース１３は例えば２層基板としたガラスエポキシとする。そして、積層面の電極パッドから外側面を経て延出した実装端子としての外部端子１４を外底面の４角部に有する。表面実装ベ−スの４角部には電極パッドに図示しない半田によって接合した金属ピンＰを有する。そして、金属ピンＰは第２基板１１ｂの４角部の小孔に挿入し、半田によって回路パターンの他端と電気的に接続して第２基板１１ｂを保持する。
【００１０】
これらの構造によって、特に第１基板１１ａを熱伝導性に優れたセラミックとし、発熱抵抗５h及び水晶振動子１を配置するので、水晶振動子１への熱伝導を高める。また、第１基板１１ａの外周は熱伝導性の悪いガラスエポキシとした第２基板１１ｂに面対向して電気的に接続し、第２基板１１ｂの外周を外部端子１４と接続した金属ピンＰによって保持する。したがって、第１基板１１ａ（セラミック）の発生熱は第２基板１１ｂ（ガラスエポキシ）によって遮断されるので、熱効率を高められる。そして、第１基板１１ａと第２基板１１ｂとは従来（特許文献２）のように金属ピンＰを使用した二段構造とすることがないので、高さ寸法を小さくできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００９−２３２２３９号公報
【特許文献２】特開２００５−３４１１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の恒温型発振器では、第１基板１１ａの接合された第２基板１１ｂを表面実装ベース１３上に金属ピンＰを用いて保持するので、高さ寸法を充分に小さくできない問題があった。この例では、表面実装ベース１３の厚みｔ1は１．２ｍｍ、表面実装ベース１３から第２基板１１ｂまでの間隔ｔ2は０．５ｍｍ、第２基板１１ｂの厚みｔ3は０．８ｍｍ、第１基板１１ａの厚みｔ4は０．５ｍｍ、回路素子５の最大厚みｔ5は０．９ｍｍ、第１基板１１ａから金属カバー９までの間隔ｔ6は０．８ｍｍ、金属カバー９の厚みｔ7は０．３ｍｍとなる。なお、表面実装ベース１３の実装端子１０は厚みが４０μｍ以下なので省略してある。
【００１３】
これらから、表面実装用とした恒温型発振器の全体の高さとしては、この例では５．０ｍｍ程度となり、当業界での市場でも５ｍｍ以下としたものは散見されない。したがって、恒温型発振器以外の例えば温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ）等の２ｍｍ以下としたものに比較して各段に背丈が高く、低背化が要求される。
【００１４】
（発明の目的）
本発明は高さ寸法をさらに小さくした表面実装用の恒温型発振器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、少なくとも外底面に実装端子を有する表面実装用の水晶デバイスとともに発熱用抵抗体を配設したセラミックからなる矩形状とした平板状の第１基板と、前記第１基板と長さ及び幅方向が一致して面対向するとともに前記第１基板よりも平面外形が大きなガラスエポキシからなる矩形状の第２基板とを備え、前記第２基板は前記水晶デバイスが挿入される開口部を中央領域に有して、前記水晶デバイスの配設される第１基板の表面外周及び前記第２基板の開口部の周辺表面のそれぞれ対応する４箇所には端子部を有し、前記第１及び第２基板の端子部同士は半田によって電気的・機械的に接続されてなる表面実装用とした恒温型の水晶発振器において、前記第２基板の開口部に挿入される前記水晶デバイスの先端側頭部は前記開口部の開口面内に位置し、前記第２基板の４箇所の端子部からはそれぞれ導電路が延出して前記第２基板の外側面を経て外部端子が外底面に形成された構成とする。
【発明の効果】
【００１６】
このような構成であれば、表面実装用の水晶デバイスを含む回路素子を配設したセラミックからなる第１基板と、外底面に実装端子を有してガラスエポキシからなる第２基板とを面対向して電気的・機械的に接続する。そして、水晶デバイスの先端側頭部を第２基板の開口部の開口面内として恒温型発振器を構成する。したがって、従来例での表面実装ベース上に金属ピンによって第１基板が面接合した第２基板を保持したものに比較して、高さ寸法を大幅に小さくできる。そして、水晶デバイスを第２基板の開口部の開口面内とするので、第２基板の外底面に設けた外部端子によって、表面実装用とした恒温型発振器を得られる。
【００１７】
また、水晶デバイス及び発熱用抵抗体の設けられる第１基板をセラミックとして、水晶デバイスはガラスエポキシとした第２基板の開口部の開口面内に挿入される。したがって、他の電子部品とともに搭載されるセット基板（通常ではガラスエポキシ）に表面実装した際、水晶デバイスの外底面は抵抗体を発熱源とした熱伝導性が良好な第１基板（セラミック）に、４つの外側面は熱伝導性が悪くて遮熱効果を有する第２基板（ガラスエポキシ）の開口部内周に、先端側はセット基板に対面して取り囲まれる。これにより、言わば、擬似密閉空間を形成する。
【００１８】
したがって、発熱用抵抗体による熱は開口部内に滞留して熱が逃げにくくなるので、熱エネルギーを効率的にするとともに温度制御を容易にする。これらの場合、発熱用抵抗体は第１基板（セラミック）を加熱すればよいので、第１基板の水晶デバイスが配設される一主面、これとは反対面の他主面、基板に設けた凹所内に配置したり、あるいは基板内に埋設したりしてもよい。
【００１９】
（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記第２基板の４箇所の端子部は一組の対向辺に２個ずつが設けられ、前記第２基板の外部端子は前記一組の対向辺とは直交する他組の対向辺に２個ずつが設けられる。したがって、平面外形が小さくなっても、端子部と外部端子とが電気的に短絡することなく配置できて、平面外形をコンパクトにできる。
【００２０】
同請求項３では、請求項１において、前記矩形状は長方形であって、前記端子部の２個ずつが設けられる一組の対向辺は長さ方向の両端側であり、前記実装端子の２個ずつが設けられる他組の対向辺は幅方向の両側とする。これにより、矩形状をさらに明確にするとともに、例えば端子部及び外部端子をいずれも長さ方向の両端側に２個ずつとした場合に比較し、長さ方向を短くしてコンパクトな平面形状にする。
【００２１】
同請求項４では、請求項１において、前記第１基板の一主面には前記水晶デバイスとともに少なくとも前記発熱用抵抗体が設けられて前記第２基板の開口部内に挿入される。これにより、発熱用抵抗体を第１基板の一主面とは反対面の他主面に設けた場合に比較し、発熱用抵抗体はガラスエポキシとした第２基板の内周及びセット基板に遮断されて擬似密閉空間に配置される。したがって、直接的に開口部内（擬似密閉空間）を加熱するので、熱エネルギーを効率的にする。
【００２２】
同請求項５では、請求項４において、前記発熱用抵抗体は膜抵抗として前記水晶デバイスの外底面に対面して前記第１基板の一主面に形成される。これにより、水晶デバイスの外底面と膜抵抗とが対面するので、外底面に対して膜抵抗からの熱が全面的に供給されるので、熱に対する応答性を良好にする。
【００２３】
同請求項６では、請求項１において、前記水晶デバイスは水晶片を密閉封入した水晶振動子とし、前記水晶振動子が配設される第１基板の一主面及び反対面の他主面には前記発熱用抵抗体以外に発振用及び温度制御用の回路素子が配設される。これにより、請求項１の構成をさらに明確にし、恒温型発振器を形成できる。
【００２４】
同請求項７では、請求項６において、前記第１基板の一主面及び他主面に配設された回路素子は少なくともいずれか一方の主面に配設された回路素子がシールド用の金属カバーで覆われる。これにより、所謂ＥＭＩ対策となる。
【００２５】
同請求項８では、請求項１において、前記水晶デバイスは水晶片を密閉封入した水晶振動子とし、前記水晶振動子の配設される第１基板の一主面には少なくとも発振回路を集積化したＩＣチップを含む回路素子が配設され、前記第１基板の他主面は全表面が露出する。これにより、高さ寸法をさらに小さくできる。
【００２６】
同請求項９では、請求項８において、前記第１基板の他主面にはシールド用の金属膜が設けられる。これにより、ＥＭＩ対策となる。
【００２７】
同請求項１０では、請求項１において、前記水晶デバイスは水晶片とともに少なくとも発振回路３を集積化したＩＣチップを密閉封入した水晶発振器とする。この場合、水晶片とＩＣチップとを密閉封入した水晶発振器がセット基板に搭載されて擬似密閉空間部となる第２基板の開口部内に封じ込められるので、水晶発振器内部の温度をさらに安定にする。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態を説明する表面実装用とした恒温型発振器の図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）はＡ−Ａ断面図、同図（ｃ）は底面図である。
【図２】本発明の第１実施形態を説明する表面実装用とした恒温型発振器の正面図である。
【図３】本発明の第１実施形態を説明する第１基板の図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）ははＢ−Ｂ断面図、同図（ｃ）は底面図である。
【図４】本発明の第１実施形態を説明する第２基板の図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は正面図、同図（ｃ）は底面図である。
【図５】本発明の第１実施形態の作用を説明するセット基板に対する恒温型発振器の装着断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態の他例を説明する表面実装用とした恒温型発振器の図で、同図（ａｂ）ともに断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態を説明する表面実装用とした恒温型発振器の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は底面図である。
【図８】本発明の第２実施形態の他例を説明する第２基板の一部底面図である。
【図９】本発明の第３実施形態を説明する表面実装用とした恒温型発振器の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は底面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態を説明する図で、同図（ａ）は表面実装用とした恒温型発振器の断面図、同図（ｂ）は表面実装発振器の断面図である。
【図１１】従来例を説明する恒温型発振器の図で、同図（ａ）は概略的な回路図、同図（ｂ）は構造断面図である。
【図１２】従来例を説明する水晶振動子の断面図である。
【図１３】従来例を説明する水晶片の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を第１図（恒温型発振器の平面図、断面図、底面図）、第２図（同正面図）及び第３図（第１基板）、第４図（第２基板）によって説明する。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。
【００３０】
恒温型発振器は、前述したように、セラミックからなる平板状の第１基板１１ａ と、中央領域に開口部１２を有してガラスエポキシからなる第２基板１１ｂとを基本的に備える。第１及び第２基板１１（ａｂ）はいずれも矩形状ここでは長方形として第２基板１１ｂは第１基板１１ａよりも平面外形を大きくし、両者は長さ及び幅方向を一致させて面対向する。そして、第１基板１１ａの下面側となる一主面には水晶片７を密閉封入して外底面に実装端子（不図示）を有する表面実装振動子１を中央領域として、その外周及び一主面の反対面となる他主面（上面側）には回路素子５が配設される。
【００３１】
ここでは、第１基板１１ａの一主面（下面側）の回路素子５は、少なくとも、発熱抵抗５h、パワートランジスタ５Tr及び感温素子５thとし、水晶振動子１を取り囲んで配置される。この例では、特に温度に依存して特性が変化しやすい電圧可変容量素子５Vc等の回路素子５もこれらの外周側に配置される。また、第１基板１１ａの他主面（上面側）には、一主面の回路素子５を除く、発振用及び温度制御用の回路素子５等が配設される。
【００３２】
第１基板１１ａの一主面の中央領域に配置された水晶振動子１を含む回路素子５は、第２基板１１ｂの開口部１２内に挿入される。この場合、高さの最も大きい水晶振動子１の先端側頭部（金属カバー９側）は、第２基板１１ｂの開口面から突出することなく、第２基板１１ｂの開口面内とする。そして、第１基板１１ａの一主面の表面外周は第２基板１１ｂの開口部１２の周辺表面に接合する。
【００３３】
ここで、発振用や温度制御用の回路素子５が配設される第１基板１１ａの上面側の他主面には（第３図）、各回路素子５間を電気的に接続する図示しない回路パターンを有する。そして、回路パターンの導電路１５ａが長さ方向の両端側の両角部側に延出し、スルーホール加工による端面電極１５ｂを経て下面の４箇所となる４角部の端子部１５ｃと電気的に接続する。４角部の端子部１５ｃは長さ方向の両端側即ち一組の対向辺の両角部側として２個ずつ設けられる。
【００３４】
第１基板１１ａと面対向する第２基板１１ｂの上面には、第１基板１１ａの端子部１５ｃと対応した長辺方向の一組の対向辺の両角部側に端子部１６ａを有する。そして、各端子部１６ａはそれぞれ隣接する幅方向の両端側即ち他組の対向辺のスルーホール加工による端面電極１６ｂを経て実装端子としての下面の外部端子１６ｃと電気的に接続する。要するに、第２基板１１ｂの下面の外部端子１６ｃは、２個ずつの端子部１６ａが設けられる一組の対向辺とは直交する他組の対向辺に２個ずつが設けられる。そして、第１基板１１ａと第２基板１１ｂとの長辺方向の両端側の２個ずつの計４個の端子部（１５、１６）同士が図示しない半田によって接合し、第１及び第２基板１１（ｂ）が一体される。
【００３５】
このような構成であれば、発明の効果でも記載するように、表面実装振動子１を含む回路素子５を配設したセラミックからなる第１基板１１ａと、外部端子１６ｃを下面の外底面に有してガラスエポキシからなる第２基板１１ｂとを面対向して電気的・機械的に接続する。そして、表面実装振動子１の先端側頭部を第２基板１１ｂの開口部１２の開口面内に挿入し、表面実装用の恒温型発振器を構成する。したがって、従来例での表面実装ベース１３上に金属ピンＰによって、第１基板１１ａが接合した第２基板１１ｂを保持したものに比較して、高さ寸法を大幅に小さくできる。
【００３６】
すなわち、本実施形態では、従来例での表面実装ベース１３の厚みｔ1、第２基板１１ｂまでの間隔ｔ2、回路素子５から金属カバー９の上面までの間隔（ｔ6＋ｔ7）を排除する。そして、第２基板１１ｂ、第１基板１１ａ及び回路素子５の厚み（ｔ3＋ｔ4＋ｔ5）のみとなるので格段に高さ寸法を小さくできる。ちなみに、表面実装振動子１の高さよりも第２基板１１ｂの厚みｔ3を従来例（０．８ｍｍ）よりも高い１．２ｍｍとし、第１基板１１ａの厚みｔ4（０．５ｍｍ）、回路素子５の最大高さt5（０．８ｍｍ）を従来同様とする。したがって、全体の高さは２．５ｍｍとなって、従来例の５．０ｍｍの半分の高さとなる。
【００３７】
また、表面実装振動子１等の設けられる第１基板１１ａをセラミックとし、表面実装振動子１等はガラスエポキシとした第２基板１１ｂの開口部１２の開口面内に挿入される。ここでは、少なくとも表面実装振動子１とともにその加熱源である発熱抵抗５ｈ及びパワートランジスタ５Trさらには感温素子５thが第２基板１１ｂの開口部１２内に挿入される。そして、第５図に示したように、他の電子部品とともに搭載されるガラスエポキシからなるセット基板１７に表面実装される。
【００３８】
したがって、表面実装振動子１の外底面は抵抗体を発熱源とした熱伝導性が良好な第１基板１１ａ（セラミック）に、４つの外側面は熱伝導性が悪くて遮熱効果を有する第２基板１１ｂ（ガラスエポキシ）の開口部１２内に、先端側頭部（金属カバー９側）はセット基板１７に対面して取り囲まれる。この場合、第２基板１１ｂの開口面とセット基板１７との間隙は、第２基板１１ｂの外部端子１６ｃ及びセット基板１７の不図示の回路端子及び半田の合計厚みで僅か約２００μｍとなる。したがって、第２基板１１ｂの開口部１２は、言わば、擬似密閉空間を形成する。
【００３９】
これらにより、発熱抵抗５ｈやパワートランジスタ５trによる熱は開口部１２内に滞留して熱が逃げにくくなるので、熱エネルギーを効率的にするとともに温度制御を容易にする。ここでは、熱源としての発熱抵抗５ｈ及びパワートランジスタ５Trが擬似密閉空間となる開口部１２内に配置される。したがって、擬似密閉空間を直接的に加熱するので、特に熱エネルギーを効率的にする。そして、感温素子５thも擬似密閉空間内とし、水晶振動子１に対する加熱温度に応じた温度を検出するので、リアルタイムな温度制御になる。
【００４０】
また、第１基板１１ａの４箇所の端子部１５ｃに対応した第２基板１１ｂの端子部１６ａは一組の対向辺（長辺方向の両端側）に２個ずつが設けられる。そして、第２基板１１ｂの外部端子１６ｃは一組の対向辺とは直交する他組の対向辺（幅方向の両端側）に２個ずつが設けられる。したがって、平面外形が小さくなっても、端子部１６ａと外部端子１６ｃとが電気的に短絡することなく、平面外形をコンパクトにできる。例えば端子部１６ａ及び外部端子１６ｃをいずれも長さ方向の両端側に２個ずつとした場合に比較し、長さ方向を短くしてコンパクトな平面形状にする。但し、これらの端子部１６ａや外部端子１６ｃは、必要に応じて４角部等を含めて任意の箇所に設けることもできる。
【００４１】
（第１実施形態での他例）
ここでは、例えば第６図（ａ）に示したように、凹状とした金属カバー１７の開口端面を第２基板１１ｂの外周に接合し、上面側からの電界を遮蔽する。例えば金属カバー１７の開口端面には爪を有し、第２基板１１ｂの電極孔に挿入される。さらに、第６図（ｂ）に示したように、例えば水晶振動子１の金属カバー９に例えば金属板１８を接合して外周の回路素子５を覆って下面側からの電界を遮蔽する。これにより、ＥＭＩ対策となる。
【００４２】
この場合、水晶振動子１の金属カバー９はシールド用としてアースに接地されるので、金属板１８もまたシールド用となる。勿論、第２基板１１ｂの開口端面に段部を設けて金属板１８を配置してシールド用とすることもできる。但し、この場合は、第２基板１１ｂが積層構造となるので経済的に不利となる。これらのシールド機能は必要に応じて設けられ、以下の実施形態でも同様である。
【００４３】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態（第７図の断面図及び底面図）では、発熱用抵抗体を第１実施形態でのチップ素子（発熱抵抗５ｈ）から膜抵抗（発熱抵抗膜とする）５ｈ′とし、さらに感温素子としてのサーミスタ５thをも膜抵抗（サーミスタ膜５th′）とする。ここでは、表面実装振動子１の外底面の中央領域にて対面して第１基板１１ａの一主面（下面側）に形成する。また、感温素子としてのサーミスタ膜５th′は表面実装振動子１の外底面に対面するとともに、発熱抵抗膜５ｈ′に隣接して形成される。そして、表面実装振動子１の外周には熱源となるパワートランジスタ５Trや温度依存性の高い電圧可変容量素子５Ｃv等が配置される。なお、図中の符号１９は、表面実装振動子１の実装端子１０を含み、第１基板１１ａの回路端子及び両者を接続する半田を指す。
【００４４】
これによれば、第１実施形態と同様に、恒温型発振器の高さ寸法を小さくするとともに、熱エネルギーを効率化する等の効果を奏する。そして、ここでは、特に、発熱抵抗膜５ｈ′が表面実装振動子１の外底面に近接して対面するので、発熱抵抗膜５ｈ′からの熱が直接的に伝熱されて応答性を良好にする。なお、発熱抵抗膜５ｈ′が表面実装振動子１の外底面に接触させることもでき、さらに応答性を高められる。
【００４５】
（第２実施形態の他例）
ここでは、第８図（第１基板１１ａの下面となる一部底面図）に示したように、発熱膜抵抗膜５ｈ′は表面実装振動子１の外底面に対向するとともに、表面実装振動子１の実装端子が接続する回路端子２０を取り囲んで形成される。この場合、表面実装振動子１の実装端子中の水晶端子例えば一組の対角方向の２個が水晶片７の励振電極と電気的に接続する。したがって、水晶端子と接続する回路端子２０を取り囲んだ発熱抵抗膜５ｈ′は、表面実装振動子１の動作温度となる励振電極部を直接的に加熱するので、加熱効率を高める。また、他組の対角方向の実装端子であるアース端子は金属カバー９と枠壁の貫通電極（ビアホール）によって電気的に接続するので、金属カバー９が直接的に加熱されてさらに加熱効率を高められる。なお、回路端子２０は貫通電極２０ａによって第１基板１１ａの上面側の回路パターンと電気的に接続する。
【００４６】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態（第９図の断面図及び底面図）では、第２実施形態での発振用及び温度制御用の回路素子５の殆どを集積化したＩＣチップ２１を第１基板１１ａ の一主面に例えばフリップチップボンディングによって配置する。ＩＣチップ２１は不図示の樹脂によって覆われる。ここでは、例えばパワートランジスタ５Trや発熱抵抗膜５ｈ′、サーミスタ膜５th′、さらには集積化を困難とする大容量のコンデンサ等や、例えば発振周波数の調整を要する回路素子５を除いて集積化される。そして、第１基板１１ａの一主面とは反対面となる他主面（上面）は全表面が露出する。
【００４７】
これにより、第１基板１１ａの他主面上の回路素子５を排除して高さ寸法をさらに小さくできる。なお、この例では、第１基板１１ａの他主面にはシールド用の金属膜２２が形成され、図示しない導電路によってアース用の外部端子１６ｃに電気的に接続する。また、温度制御回路４はディスクリート部品として第１基板１１ａの一主面に配設し、発振回路３のみを集積することもできる。
【００４８】
（第４実施形態）
第４実施形態（第１０図の恒温型発振器及び表面実装発振器の断面図）では、表面実装デバイスをこれまでの実施形態での表面実装振動子１に代え、表面実装発振器２３とする。表面実装発振器２３は積層セラミックからなる容器本体２４の内底面に発振回路３を集積化したＩＣチップ２５を例えばフリップチップボンディングによって固着する。そして、容器本体６の内壁段部に水晶片７の一端部両側を導電性接着剤８によって固着し、開口端面に金属カバー２６を接合してこれらを密閉封入する。ここでは、温度制御用や調整用の回路素子５が表面実装発振器の外周に配設される。
【００４９】
これによれば、表面実装発振器２３は独立的に形成されるので、設計を容易にする。そして、例えば表面実装発振器２３を温度補償型（所謂ＴＣＸＯ）とすることにより、温度制御回路４の例えば８５℃を中心とした精度を緩くしても、ＴＣＸＯの温度補償機構によって高精度な温度補償を可能にする。したがって、温度制御回路４の設計を容易にする。
【符号の説明】
【００５０】
１ 水晶振動子（表面実装振動子）、２ 発振部、３ 発振回路、４ 温度制御回路、５ 回路素子、６、２４ 容器本体、７ 水晶片、８ 導電性接着剤、９、２６ 金属カバー、１０ 実装端子、１１ａ 第１基板、１１ｂ 第２基板、１２ 開口部、１３ 表面実装ベース、１４ 外部端子、１５ａ 導電路、１５ｂ、１６ｂ 端面電極、１５ｃ、１６ａ 端子部、１７ セット基板、１８ 金属板、１９ 実装端子、回路端子、半田、２０ 回路端子、２０ａ 貫通電極、２１、２５ ＩＣチップ、２２ 金属膜、２３ 表面実装発振器。
【技術分野】
【０００１】
本発明は表面実装用とした恒温型の水晶発振器（以下、恒温型発振器とする）を技術分野とし、特に低背化を促進した恒温型発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
恒温型発振器は特に水晶振動子の動作温度を一定にすることから、その周波数温度特性に基づく周波数変化もなく、発振周波数を安定にする。これにより、発振周波数の安定度を例えばｐｐｂ（1/10億）オーダとして基地局等の周波数源として適用される。近年では、このような高安定とする恒温型の水晶発振器においても、小型化特に表面実装用とした上でさらなる低背化が要求される。
【０００３】
（従来技術の一例、特許文献１参照）
第１１図（ａｂ）及び第１２図は一従来例を説明する図で、第１１図（ａ）は恒温型発振器の概略的な回路図、同図（ｂ）は構造断面図、第１２図は水晶振動子の断面図である。
【０００４】
恒温型発振器は、水晶振動子１及び発振部２を有する発振回路３と、特に水晶振動子１の動作温度を一定に制御する温度制御回路４とを基本的に有する。発振回路３は例えばコルピッツ型とし、ここでは電圧可変容量素子５Ｃvを水晶振動子１に接続した電圧制御型とする。発振回路は発振段のみならず例えば緩衝段をも有する。
【０００５】
水晶振動子１は表面実装型（以下、表面実装振動子とする）とし、例えば積層セラミックからなる凹状の容器本体６に水晶片７を収容する。水晶片７は（第１３図）、両主面に励振電極７ａを有し、例えば一端部両側に引出電極７ｂを延出する。引出電極７ｂの延出した一端部両側は容器本体６の内底面に導電性接着剤８によって固着される。そして、容器本体６の開口端面に設けられた図示しない金属リングにシーム溶接等によって金属カバー９を接合し、水晶片７を密閉封入する。容器本体６の外底面には水晶片７の励振及び引出電極７（ａｂ）並びに金属カバー９に電気的に接続した各２個の外部端子１０（計４個）を有する。
【０００６】
温度制御回路４はオペアンプ５OAとパワートランジスタ５Trを有する。オペアンプ５OAは分圧抵抗５（R1、R2）による基準電圧と、一方を感温素子例えばサーミスタ５thとした分圧抵抗５R3による温度検出電圧とを比較し、制御電圧を出力する。パワートランジスタ５Trは制御電圧によってコレクタ電流を増減し、発熱用抵抗体としてのチップ抵抗（以下、発熱抵抗とする）５hによる発熱量を制御する。これにより、特に、水晶振動子１の動作温度を一定に制御する。
【０００７】
このようなものでは、例えば第１及び第２基板１１（ａｂ）を金属ピンＰによって表面実装ベース１３上に配置し、金属カバーを接合してなる。第１及び第２基板１１（ａｂ）にはいずれも図示しない回路パターンが形成される。第１基板１１ａは平板状のセラミックとし、第２基板１１ｂは中央領域に開口部１２を有するガラスエポキシとして第１基板１１ａよりも平面外形を大きくする。そして、表面実装ベース１３に対向した第１基板１１ａの下面側に少なくとも表面実装振動子１を配置し、例えば上面側に発熱抵抗５ｈ、サーミスタ等の感温素子５th及びパワートランジスタ５Trを配置する。これら以外の発振回路３や温度制御回路４の他の回路素子５は第１基板１１ａの上下面の外周部に配設される。
【０００８】
第１基板１１ａの下面側は第２基板１１ｂに面対向し、下面側の表面実装振動子１を含む回路素子５は第２基板１１ｂの開口部１２内に挿入される。そして、第１基板１１ａの外周が第２基板１１ｂの開口部１２の周辺表面に接合する。例えば第１基板１１ａの外周４角部に延出した回路パターンの延出端と、これに対応した第２基板１１ｂの回路パターンの一端とが半田等によって電気的に接合する。そして、第２基板１１ｂの回路パターンの他端は金属ピンＰの挿入される４角部の小孔に延出する。
【０００９】
表面実装ベース１３は例えば２層基板としたガラスエポキシとする。そして、積層面の電極パッドから外側面を経て延出した実装端子としての外部端子１４を外底面の４角部に有する。表面実装ベ−スの４角部には電極パッドに図示しない半田によって接合した金属ピンＰを有する。そして、金属ピンＰは第２基板１１ｂの４角部の小孔に挿入し、半田によって回路パターンの他端と電気的に接続して第２基板１１ｂを保持する。
【００１０】
これらの構造によって、特に第１基板１１ａを熱伝導性に優れたセラミックとし、発熱抵抗５h及び水晶振動子１を配置するので、水晶振動子１への熱伝導を高める。また、第１基板１１ａの外周は熱伝導性の悪いガラスエポキシとした第２基板１１ｂに面対向して電気的に接続し、第２基板１１ｂの外周を外部端子１４と接続した金属ピンＰによって保持する。したがって、第１基板１１ａ（セラミック）の発生熱は第２基板１１ｂ（ガラスエポキシ）によって遮断されるので、熱効率を高められる。そして、第１基板１１ａと第２基板１１ｂとは従来（特許文献２）のように金属ピンＰを使用した二段構造とすることがないので、高さ寸法を小さくできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００９−２３２２３９号公報
【特許文献２】特開２００５−３４１１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の恒温型発振器では、第１基板１１ａの接合された第２基板１１ｂを表面実装ベース１３上に金属ピンＰを用いて保持するので、高さ寸法を充分に小さくできない問題があった。この例では、表面実装ベース１３の厚みｔ1は１．２ｍｍ、表面実装ベース１３から第２基板１１ｂまでの間隔ｔ2は０．５ｍｍ、第２基板１１ｂの厚みｔ3は０．８ｍｍ、第１基板１１ａの厚みｔ4は０．５ｍｍ、回路素子５の最大厚みｔ5は０．９ｍｍ、第１基板１１ａから金属カバー９までの間隔ｔ6は０．８ｍｍ、金属カバー９の厚みｔ7は０．３ｍｍとなる。なお、表面実装ベース１３の実装端子１０は厚みが４０μｍ以下なので省略してある。
【００１３】
これらから、表面実装用とした恒温型発振器の全体の高さとしては、この例では５．０ｍｍ程度となり、当業界での市場でも５ｍｍ以下としたものは散見されない。したがって、恒温型発振器以外の例えば温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ）等の２ｍｍ以下としたものに比較して各段に背丈が高く、低背化が要求される。
【００１４】
（発明の目的）
本発明は高さ寸法をさらに小さくした表面実装用の恒温型発振器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、少なくとも外底面に実装端子を有する表面実装用の水晶デバイスとともに発熱用抵抗体を配設したセラミックからなる矩形状とした平板状の第１基板と、前記第１基板と長さ及び幅方向が一致して面対向するとともに前記第１基板よりも平面外形が大きなガラスエポキシからなる矩形状の第２基板とを備え、前記第２基板は前記水晶デバイスが挿入される開口部を中央領域に有して、前記水晶デバイスの配設される第１基板の表面外周及び前記第２基板の開口部の周辺表面のそれぞれ対応する４箇所には端子部を有し、前記第１及び第２基板の端子部同士は半田によって電気的・機械的に接続されてなる表面実装用とした恒温型の水晶発振器において、前記第２基板の開口部に挿入される前記水晶デバイスの先端側頭部は前記開口部の開口面内に位置し、前記第２基板の４箇所の端子部からはそれぞれ導電路が延出して前記第２基板の外側面を経て外部端子が外底面に形成された構成とする。
【発明の効果】
【００１６】
このような構成であれば、表面実装用の水晶デバイスを含む回路素子を配設したセラミックからなる第１基板と、外底面に実装端子を有してガラスエポキシからなる第２基板とを面対向して電気的・機械的に接続する。そして、水晶デバイスの先端側頭部を第２基板の開口部の開口面内として恒温型発振器を構成する。したがって、従来例での表面実装ベース上に金属ピンによって第１基板が面接合した第２基板を保持したものに比較して、高さ寸法を大幅に小さくできる。そして、水晶デバイスを第２基板の開口部の開口面内とするので、第２基板の外底面に設けた外部端子によって、表面実装用とした恒温型発振器を得られる。
【００１７】
また、水晶デバイス及び発熱用抵抗体の設けられる第１基板をセラミックとして、水晶デバイスはガラスエポキシとした第２基板の開口部の開口面内に挿入される。したがって、他の電子部品とともに搭載されるセット基板（通常ではガラスエポキシ）に表面実装した際、水晶デバイスの外底面は抵抗体を発熱源とした熱伝導性が良好な第１基板（セラミック）に、４つの外側面は熱伝導性が悪くて遮熱効果を有する第２基板（ガラスエポキシ）の開口部内周に、先端側はセット基板に対面して取り囲まれる。これにより、言わば、擬似密閉空間を形成する。
【００１８】
したがって、発熱用抵抗体による熱は開口部内に滞留して熱が逃げにくくなるので、熱エネルギーを効率的にするとともに温度制御を容易にする。これらの場合、発熱用抵抗体は第１基板（セラミック）を加熱すればよいので、第１基板の水晶デバイスが配設される一主面、これとは反対面の他主面、基板に設けた凹所内に配置したり、あるいは基板内に埋設したりしてもよい。
【００１９】
（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記第２基板の４箇所の端子部は一組の対向辺に２個ずつが設けられ、前記第２基板の外部端子は前記一組の対向辺とは直交する他組の対向辺に２個ずつが設けられる。したがって、平面外形が小さくなっても、端子部と外部端子とが電気的に短絡することなく配置できて、平面外形をコンパクトにできる。
【００２０】
同請求項３では、請求項１において、前記矩形状は長方形であって、前記端子部の２個ずつが設けられる一組の対向辺は長さ方向の両端側であり、前記実装端子の２個ずつが設けられる他組の対向辺は幅方向の両側とする。これにより、矩形状をさらに明確にするとともに、例えば端子部及び外部端子をいずれも長さ方向の両端側に２個ずつとした場合に比較し、長さ方向を短くしてコンパクトな平面形状にする。
【００２１】
同請求項４では、請求項１において、前記第１基板の一主面には前記水晶デバイスとともに少なくとも前記発熱用抵抗体が設けられて前記第２基板の開口部内に挿入される。これにより、発熱用抵抗体を第１基板の一主面とは反対面の他主面に設けた場合に比較し、発熱用抵抗体はガラスエポキシとした第２基板の内周及びセット基板に遮断されて擬似密閉空間に配置される。したがって、直接的に開口部内（擬似密閉空間）を加熱するので、熱エネルギーを効率的にする。
【００２２】
同請求項５では、請求項４において、前記発熱用抵抗体は膜抵抗として前記水晶デバイスの外底面に対面して前記第１基板の一主面に形成される。これにより、水晶デバイスの外底面と膜抵抗とが対面するので、外底面に対して膜抵抗からの熱が全面的に供給されるので、熱に対する応答性を良好にする。
【００２３】
同請求項６では、請求項１において、前記水晶デバイスは水晶片を密閉封入した水晶振動子とし、前記水晶振動子が配設される第１基板の一主面及び反対面の他主面には前記発熱用抵抗体以外に発振用及び温度制御用の回路素子が配設される。これにより、請求項１の構成をさらに明確にし、恒温型発振器を形成できる。
【００２４】
同請求項７では、請求項６において、前記第１基板の一主面及び他主面に配設された回路素子は少なくともいずれか一方の主面に配設された回路素子がシールド用の金属カバーで覆われる。これにより、所謂ＥＭＩ対策となる。
【００２５】
同請求項８では、請求項１において、前記水晶デバイスは水晶片を密閉封入した水晶振動子とし、前記水晶振動子の配設される第１基板の一主面には少なくとも発振回路を集積化したＩＣチップを含む回路素子が配設され、前記第１基板の他主面は全表面が露出する。これにより、高さ寸法をさらに小さくできる。
【００２６】
同請求項９では、請求項８において、前記第１基板の他主面にはシールド用の金属膜が設けられる。これにより、ＥＭＩ対策となる。
【００２７】
同請求項１０では、請求項１において、前記水晶デバイスは水晶片とともに少なくとも発振回路３を集積化したＩＣチップを密閉封入した水晶発振器とする。この場合、水晶片とＩＣチップとを密閉封入した水晶発振器がセット基板に搭載されて擬似密閉空間部となる第２基板の開口部内に封じ込められるので、水晶発振器内部の温度をさらに安定にする。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態を説明する表面実装用とした恒温型発振器の図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）はＡ−Ａ断面図、同図（ｃ）は底面図である。
【図２】本発明の第１実施形態を説明する表面実装用とした恒温型発振器の正面図である。
【図３】本発明の第１実施形態を説明する第１基板の図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）ははＢ−Ｂ断面図、同図（ｃ）は底面図である。
【図４】本発明の第１実施形態を説明する第２基板の図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は正面図、同図（ｃ）は底面図である。
【図５】本発明の第１実施形態の作用を説明するセット基板に対する恒温型発振器の装着断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態の他例を説明する表面実装用とした恒温型発振器の図で、同図（ａｂ）ともに断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態を説明する表面実装用とした恒温型発振器の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は底面図である。
【図８】本発明の第２実施形態の他例を説明する第２基板の一部底面図である。
【図９】本発明の第３実施形態を説明する表面実装用とした恒温型発振器の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は底面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態を説明する図で、同図（ａ）は表面実装用とした恒温型発振器の断面図、同図（ｂ）は表面実装発振器の断面図である。
【図１１】従来例を説明する恒温型発振器の図で、同図（ａ）は概略的な回路図、同図（ｂ）は構造断面図である。
【図１２】従来例を説明する水晶振動子の断面図である。
【図１３】従来例を説明する水晶片の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を第１図（恒温型発振器の平面図、断面図、底面図）、第２図（同正面図）及び第３図（第１基板）、第４図（第２基板）によって説明する。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。
【００３０】
恒温型発振器は、前述したように、セラミックからなる平板状の第１基板１１ａ と、中央領域に開口部１２を有してガラスエポキシからなる第２基板１１ｂとを基本的に備える。第１及び第２基板１１（ａｂ）はいずれも矩形状ここでは長方形として第２基板１１ｂは第１基板１１ａよりも平面外形を大きくし、両者は長さ及び幅方向を一致させて面対向する。そして、第１基板１１ａの下面側となる一主面には水晶片７を密閉封入して外底面に実装端子（不図示）を有する表面実装振動子１を中央領域として、その外周及び一主面の反対面となる他主面（上面側）には回路素子５が配設される。
【００３１】
ここでは、第１基板１１ａの一主面（下面側）の回路素子５は、少なくとも、発熱抵抗５h、パワートランジスタ５Tr及び感温素子５thとし、水晶振動子１を取り囲んで配置される。この例では、特に温度に依存して特性が変化しやすい電圧可変容量素子５Vc等の回路素子５もこれらの外周側に配置される。また、第１基板１１ａの他主面（上面側）には、一主面の回路素子５を除く、発振用及び温度制御用の回路素子５等が配設される。
【００３２】
第１基板１１ａの一主面の中央領域に配置された水晶振動子１を含む回路素子５は、第２基板１１ｂの開口部１２内に挿入される。この場合、高さの最も大きい水晶振動子１の先端側頭部（金属カバー９側）は、第２基板１１ｂの開口面から突出することなく、第２基板１１ｂの開口面内とする。そして、第１基板１１ａの一主面の表面外周は第２基板１１ｂの開口部１２の周辺表面に接合する。
【００３３】
ここで、発振用や温度制御用の回路素子５が配設される第１基板１１ａの上面側の他主面には（第３図）、各回路素子５間を電気的に接続する図示しない回路パターンを有する。そして、回路パターンの導電路１５ａが長さ方向の両端側の両角部側に延出し、スルーホール加工による端面電極１５ｂを経て下面の４箇所となる４角部の端子部１５ｃと電気的に接続する。４角部の端子部１５ｃは長さ方向の両端側即ち一組の対向辺の両角部側として２個ずつ設けられる。
【００３４】
第１基板１１ａと面対向する第２基板１１ｂの上面には、第１基板１１ａの端子部１５ｃと対応した長辺方向の一組の対向辺の両角部側に端子部１６ａを有する。そして、各端子部１６ａはそれぞれ隣接する幅方向の両端側即ち他組の対向辺のスルーホール加工による端面電極１６ｂを経て実装端子としての下面の外部端子１６ｃと電気的に接続する。要するに、第２基板１１ｂの下面の外部端子１６ｃは、２個ずつの端子部１６ａが設けられる一組の対向辺とは直交する他組の対向辺に２個ずつが設けられる。そして、第１基板１１ａと第２基板１１ｂとの長辺方向の両端側の２個ずつの計４個の端子部（１５、１６）同士が図示しない半田によって接合し、第１及び第２基板１１（ｂ）が一体される。
【００３５】
このような構成であれば、発明の効果でも記載するように、表面実装振動子１を含む回路素子５を配設したセラミックからなる第１基板１１ａと、外部端子１６ｃを下面の外底面に有してガラスエポキシからなる第２基板１１ｂとを面対向して電気的・機械的に接続する。そして、表面実装振動子１の先端側頭部を第２基板１１ｂの開口部１２の開口面内に挿入し、表面実装用の恒温型発振器を構成する。したがって、従来例での表面実装ベース１３上に金属ピンＰによって、第１基板１１ａが接合した第２基板１１ｂを保持したものに比較して、高さ寸法を大幅に小さくできる。
【００３６】
すなわち、本実施形態では、従来例での表面実装ベース１３の厚みｔ1、第２基板１１ｂまでの間隔ｔ2、回路素子５から金属カバー９の上面までの間隔（ｔ6＋ｔ7）を排除する。そして、第２基板１１ｂ、第１基板１１ａ及び回路素子５の厚み（ｔ3＋ｔ4＋ｔ5）のみとなるので格段に高さ寸法を小さくできる。ちなみに、表面実装振動子１の高さよりも第２基板１１ｂの厚みｔ3を従来例（０．８ｍｍ）よりも高い１．２ｍｍとし、第１基板１１ａの厚みｔ4（０．５ｍｍ）、回路素子５の最大高さt5（０．８ｍｍ）を従来同様とする。したがって、全体の高さは２．５ｍｍとなって、従来例の５．０ｍｍの半分の高さとなる。
【００３７】
また、表面実装振動子１等の設けられる第１基板１１ａをセラミックとし、表面実装振動子１等はガラスエポキシとした第２基板１１ｂの開口部１２の開口面内に挿入される。ここでは、少なくとも表面実装振動子１とともにその加熱源である発熱抵抗５ｈ及びパワートランジスタ５Trさらには感温素子５thが第２基板１１ｂの開口部１２内に挿入される。そして、第５図に示したように、他の電子部品とともに搭載されるガラスエポキシからなるセット基板１７に表面実装される。
【００３８】
したがって、表面実装振動子１の外底面は抵抗体を発熱源とした熱伝導性が良好な第１基板１１ａ（セラミック）に、４つの外側面は熱伝導性が悪くて遮熱効果を有する第２基板１１ｂ（ガラスエポキシ）の開口部１２内に、先端側頭部（金属カバー９側）はセット基板１７に対面して取り囲まれる。この場合、第２基板１１ｂの開口面とセット基板１７との間隙は、第２基板１１ｂの外部端子１６ｃ及びセット基板１７の不図示の回路端子及び半田の合計厚みで僅か約２００μｍとなる。したがって、第２基板１１ｂの開口部１２は、言わば、擬似密閉空間を形成する。
【００３９】
これらにより、発熱抵抗５ｈやパワートランジスタ５trによる熱は開口部１２内に滞留して熱が逃げにくくなるので、熱エネルギーを効率的にするとともに温度制御を容易にする。ここでは、熱源としての発熱抵抗５ｈ及びパワートランジスタ５Trが擬似密閉空間となる開口部１２内に配置される。したがって、擬似密閉空間を直接的に加熱するので、特に熱エネルギーを効率的にする。そして、感温素子５thも擬似密閉空間内とし、水晶振動子１に対する加熱温度に応じた温度を検出するので、リアルタイムな温度制御になる。
【００４０】
また、第１基板１１ａの４箇所の端子部１５ｃに対応した第２基板１１ｂの端子部１６ａは一組の対向辺（長辺方向の両端側）に２個ずつが設けられる。そして、第２基板１１ｂの外部端子１６ｃは一組の対向辺とは直交する他組の対向辺（幅方向の両端側）に２個ずつが設けられる。したがって、平面外形が小さくなっても、端子部１６ａと外部端子１６ｃとが電気的に短絡することなく、平面外形をコンパクトにできる。例えば端子部１６ａ及び外部端子１６ｃをいずれも長さ方向の両端側に２個ずつとした場合に比較し、長さ方向を短くしてコンパクトな平面形状にする。但し、これらの端子部１６ａや外部端子１６ｃは、必要に応じて４角部等を含めて任意の箇所に設けることもできる。
【００４１】
（第１実施形態での他例）
ここでは、例えば第６図（ａ）に示したように、凹状とした金属カバー１７の開口端面を第２基板１１ｂの外周に接合し、上面側からの電界を遮蔽する。例えば金属カバー１７の開口端面には爪を有し、第２基板１１ｂの電極孔に挿入される。さらに、第６図（ｂ）に示したように、例えば水晶振動子１の金属カバー９に例えば金属板１８を接合して外周の回路素子５を覆って下面側からの電界を遮蔽する。これにより、ＥＭＩ対策となる。
【００４２】
この場合、水晶振動子１の金属カバー９はシールド用としてアースに接地されるので、金属板１８もまたシールド用となる。勿論、第２基板１１ｂの開口端面に段部を設けて金属板１８を配置してシールド用とすることもできる。但し、この場合は、第２基板１１ｂが積層構造となるので経済的に不利となる。これらのシールド機能は必要に応じて設けられ、以下の実施形態でも同様である。
【００４３】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態（第７図の断面図及び底面図）では、発熱用抵抗体を第１実施形態でのチップ素子（発熱抵抗５ｈ）から膜抵抗（発熱抵抗膜とする）５ｈ′とし、さらに感温素子としてのサーミスタ５thをも膜抵抗（サーミスタ膜５th′）とする。ここでは、表面実装振動子１の外底面の中央領域にて対面して第１基板１１ａの一主面（下面側）に形成する。また、感温素子としてのサーミスタ膜５th′は表面実装振動子１の外底面に対面するとともに、発熱抵抗膜５ｈ′に隣接して形成される。そして、表面実装振動子１の外周には熱源となるパワートランジスタ５Trや温度依存性の高い電圧可変容量素子５Ｃv等が配置される。なお、図中の符号１９は、表面実装振動子１の実装端子１０を含み、第１基板１１ａの回路端子及び両者を接続する半田を指す。
【００４４】
これによれば、第１実施形態と同様に、恒温型発振器の高さ寸法を小さくするとともに、熱エネルギーを効率化する等の効果を奏する。そして、ここでは、特に、発熱抵抗膜５ｈ′が表面実装振動子１の外底面に近接して対面するので、発熱抵抗膜５ｈ′からの熱が直接的に伝熱されて応答性を良好にする。なお、発熱抵抗膜５ｈ′が表面実装振動子１の外底面に接触させることもでき、さらに応答性を高められる。
【００４５】
（第２実施形態の他例）
ここでは、第８図（第１基板１１ａの下面となる一部底面図）に示したように、発熱膜抵抗膜５ｈ′は表面実装振動子１の外底面に対向するとともに、表面実装振動子１の実装端子が接続する回路端子２０を取り囲んで形成される。この場合、表面実装振動子１の実装端子中の水晶端子例えば一組の対角方向の２個が水晶片７の励振電極と電気的に接続する。したがって、水晶端子と接続する回路端子２０を取り囲んだ発熱抵抗膜５ｈ′は、表面実装振動子１の動作温度となる励振電極部を直接的に加熱するので、加熱効率を高める。また、他組の対角方向の実装端子であるアース端子は金属カバー９と枠壁の貫通電極（ビアホール）によって電気的に接続するので、金属カバー９が直接的に加熱されてさらに加熱効率を高められる。なお、回路端子２０は貫通電極２０ａによって第１基板１１ａの上面側の回路パターンと電気的に接続する。
【００４６】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態（第９図の断面図及び底面図）では、第２実施形態での発振用及び温度制御用の回路素子５の殆どを集積化したＩＣチップ２１を第１基板１１ａ の一主面に例えばフリップチップボンディングによって配置する。ＩＣチップ２１は不図示の樹脂によって覆われる。ここでは、例えばパワートランジスタ５Trや発熱抵抗膜５ｈ′、サーミスタ膜５th′、さらには集積化を困難とする大容量のコンデンサ等や、例えば発振周波数の調整を要する回路素子５を除いて集積化される。そして、第１基板１１ａの一主面とは反対面となる他主面（上面）は全表面が露出する。
【００４７】
これにより、第１基板１１ａの他主面上の回路素子５を排除して高さ寸法をさらに小さくできる。なお、この例では、第１基板１１ａの他主面にはシールド用の金属膜２２が形成され、図示しない導電路によってアース用の外部端子１６ｃに電気的に接続する。また、温度制御回路４はディスクリート部品として第１基板１１ａの一主面に配設し、発振回路３のみを集積することもできる。
【００４８】
（第４実施形態）
第４実施形態（第１０図の恒温型発振器及び表面実装発振器の断面図）では、表面実装デバイスをこれまでの実施形態での表面実装振動子１に代え、表面実装発振器２３とする。表面実装発振器２３は積層セラミックからなる容器本体２４の内底面に発振回路３を集積化したＩＣチップ２５を例えばフリップチップボンディングによって固着する。そして、容器本体６の内壁段部に水晶片７の一端部両側を導電性接着剤８によって固着し、開口端面に金属カバー２６を接合してこれらを密閉封入する。ここでは、温度制御用や調整用の回路素子５が表面実装発振器の外周に配設される。
【００４９】
これによれば、表面実装発振器２３は独立的に形成されるので、設計を容易にする。そして、例えば表面実装発振器２３を温度補償型（所謂ＴＣＸＯ）とすることにより、温度制御回路４の例えば８５℃を中心とした精度を緩くしても、ＴＣＸＯの温度補償機構によって高精度な温度補償を可能にする。したがって、温度制御回路４の設計を容易にする。
【符号の説明】
【００５０】
１ 水晶振動子（表面実装振動子）、２ 発振部、３ 発振回路、４ 温度制御回路、５ 回路素子、６、２４ 容器本体、７ 水晶片、８ 導電性接着剤、９、２６ 金属カバー、１０ 実装端子、１１ａ 第１基板、１１ｂ 第２基板、１２ 開口部、１３ 表面実装ベース、１４ 外部端子、１５ａ 導電路、１５ｂ、１６ｂ 端面電極、１５ｃ、１６ａ 端子部、１７ セット基板、１８ 金属板、１９ 実装端子、回路端子、半田、２０ 回路端子、２０ａ 貫通電極、２１、２５ ＩＣチップ、２２ 金属膜、２３ 表面実装発振器。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも外底面に実装端子を有する表面実装用の水晶デバイスとともに発熱用抵抗体を配設したセラミックからなる矩形状とした平板状の第１基板と、前記第１基板 と長さ及び幅方向が一致して面対向するとともに前記第１基板よりも平面外形が大きなガラスエポキシからなる矩形状の第２基板とを備え、
前記第２基板は前記水晶デバイスが挿入される開口部を中央領域に有して、前記水晶デバイスの配設される第１基板の表面外周及び前記第２基板の開口部の周辺表面のそれぞれ対応する４箇所には端子部を有し、
前記第１及び第２基板の端子部同士は半田によって電気的・機械的に接続されてなる表面実装用とした恒温型の水晶発振器において、
前記第２基板の開口部に挿入される前記水晶デバイスの先端側頭部は前記開口部の開口面内に位置し、
前記第２基板の４箇所の端子部からはそれぞれ導電路が延出して前記第２基板の外側面を経て外部端子が外底面に形成されたことを特徴とする表面実装用とした恒温型の水晶発振器。
【請求項２】
請求項１において、前記第２基板の４箇所の端子部は一組の対向辺に２個ずつが設けられ、前記第２基板の外部端子は前記一組の対向辺とは直交する他組の対向辺に２個ずつが設けられてなる表面実装用とした恒温型の水晶発振器。
【請求項３】
請求項１において、前記矩形状は長方形であって、前記端子部の２個ずつが設けられる一組の対向辺は長さ方向の両端側であり、前記実装端子の２個ずつが設けられる他組の対向辺は幅方向の両側である表面実装用とした恒温型の水晶発振器。
【請求項４】
請求項１において、前記第１基板の一主面には前記水晶デバイスとともに少なくとも前記発熱用抵抗体が設けられて前記第２基板の開口部内に挿入されてなる表面実装用とした恒温型の水晶発振器。
【請求項５】
請求項４において、前記発熱用抵抗体は膜抵抗として前記水晶デバイスの外底面に対面して前記第１基板の一主面に形成されてなる表面実装用とした恒温型の水晶発振器。
【請求項６】
請求項１において、前記水晶デバイスは水晶片を密閉封入した水晶振動子とし、前記水晶振動子が配設される第１基板の一主面及び反対面の他主面には前記発熱用抵抗体以外に発振用及び温度制御用の回路素子が配設されてなる表面実装用とした恒温型の水晶発振器。
【請求項７】
請求項６において、前記第１基板の一主面及び他主面に配設された回路素子は少なくともいずれか一方の主面に配設された回路素子がシールド用の金属カバーで覆われてなる表面実装用とした恒温型の水晶発振器。
【請求項８】
請求項１において、前記水晶デバイスは水晶片を密閉封入した水晶振動子とし、前記水晶振動子の配設される第１基板の一主面には少なくとも発振回路を集積化したＩＣチップを含む回路素子が配設され、前記第１基板の他主面は全表面が露出してなる表面実装用とした恒温型の水晶発振器。
【請求項９】
請求項８において、前記第１基板の他主面にはシールド用の金属膜が設けられてなる表面実装用とした恒温型の水晶発振器。
【請求項１０】
請求項１において、前記水晶デバイスは水晶片とともに少なくとも発振回路を集積化したＩＣチップを密閉封入した水晶発振器である表面実装用とした恒温型の水晶発振器。
【請求項１】
少なくとも外底面に実装端子を有する表面実装用の水晶デバイスとともに発熱用抵抗体を配設したセラミックからなる矩形状とした平板状の第１基板と、前記第１基板 と長さ及び幅方向が一致して面対向するとともに前記第１基板よりも平面外形が大きなガラスエポキシからなる矩形状の第２基板とを備え、
前記第２基板は前記水晶デバイスが挿入される開口部を中央領域に有して、前記水晶デバイスの配設される第１基板の表面外周及び前記第２基板の開口部の周辺表面のそれぞれ対応する４箇所には端子部を有し、
前記第１及び第２基板の端子部同士は半田によって電気的・機械的に接続されてなる表面実装用とした恒温型の水晶発振器において、
前記第２基板の開口部に挿入される前記水晶デバイスの先端側頭部は前記開口部の開口面内に位置し、
前記第２基板の４箇所の端子部からはそれぞれ導電路が延出して前記第２基板の外側面を経て外部端子が外底面に形成されたことを特徴とする表面実装用とした恒温型の水晶発振器。
【請求項２】
請求項１において、前記第２基板の４箇所の端子部は一組の対向辺に２個ずつが設けられ、前記第２基板の外部端子は前記一組の対向辺とは直交する他組の対向辺に２個ずつが設けられてなる表面実装用とした恒温型の水晶発振器。
【請求項３】
請求項１において、前記矩形状は長方形であって、前記端子部の２個ずつが設けられる一組の対向辺は長さ方向の両端側であり、前記実装端子の２個ずつが設けられる他組の対向辺は幅方向の両側である表面実装用とした恒温型の水晶発振器。
【請求項４】
請求項１において、前記第１基板の一主面には前記水晶デバイスとともに少なくとも前記発熱用抵抗体が設けられて前記第２基板の開口部内に挿入されてなる表面実装用とした恒温型の水晶発振器。
【請求項５】
請求項４において、前記発熱用抵抗体は膜抵抗として前記水晶デバイスの外底面に対面して前記第１基板の一主面に形成されてなる表面実装用とした恒温型の水晶発振器。
【請求項６】
請求項１において、前記水晶デバイスは水晶片を密閉封入した水晶振動子とし、前記水晶振動子が配設される第１基板の一主面及び反対面の他主面には前記発熱用抵抗体以外に発振用及び温度制御用の回路素子が配設されてなる表面実装用とした恒温型の水晶発振器。
【請求項７】
請求項６において、前記第１基板の一主面及び他主面に配設された回路素子は少なくともいずれか一方の主面に配設された回路素子がシールド用の金属カバーで覆われてなる表面実装用とした恒温型の水晶発振器。
【請求項８】
請求項１において、前記水晶デバイスは水晶片を密閉封入した水晶振動子とし、前記水晶振動子の配設される第１基板の一主面には少なくとも発振回路を集積化したＩＣチップを含む回路素子が配設され、前記第１基板の他主面は全表面が露出してなる表面実装用とした恒温型の水晶発振器。
【請求項９】
請求項８において、前記第１基板の他主面にはシールド用の金属膜が設けられてなる表面実装用とした恒温型の水晶発振器。
【請求項１０】
請求項１において、前記水晶デバイスは水晶片とともに少なくとも発振回路を集積化したＩＣチップを密閉封入した水晶発振器である表面実装用とした恒温型の水晶発振器。
【図１２】
【図１３】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１６６２４１（Ｐ２０１１−１６６２４１Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３６６７（Ｐ２０１０−２３６６７）
【出願日】平成２２年２月５日（２０１０．２．５）
【出願人】（０００２３２４８３）日本電波工業株式会社 (1,148)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月５日（２０１０．２．５）
【出願人】（０００２３２４８３）日本電波工業株式会社 (1,148)
【Ｆターム（参考）】
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