JP2002374127A

JP2002374127A - 圧電発振器

Info

Publication number: JP2002374127A
Application number: JP2001180085A
Authority: JP
Inventors: Sachihiro Kobayashi; 祥宏小林; Nobuyuki Imai; 信行今井
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-06-14
Filing date: 2001-06-14
Publication date: 2002-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】放熱を効果的に行い、高速動作を達成するこ
とのできる圧電発振器を提供する。【解決手段】ＩＣ１６や圧電振動子１８が実装された
基板１２と、この基板１２を実装面１４側から取り込む
容器２４と、この容器２４と嵌合し基板１２を封止空間
２８内に収めるベースプレート２０を有した圧電発振器
１０である。この圧電発振器１０において、基板１２と
ベースプレート２０との間に中間伝熱材３０を設ける。
このように中間伝熱材３０を基板１２とベースプレート
２０との間に設ければ、発熱体となるＩＣ１６からベー
スプレート２０に至る放熱経路３２が形成され、効果的
に放熱を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電発振器に係
り、特に高周波で稼働し発熱量が大きな圧電発振器に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、水晶等の薄板片でなる圧電材料に
駆動電圧を印加することで、規定の周波数を得る圧電振
動片が知られている。そしてこのような圧電振動片を、
金属、セラミック、樹脂等によって封止し圧電振動子と
するとともに、これをＩＣ（Integrated Circuit）や抵
抗、あるいはコンデンサなどとともに単一の容器に収
め、圧電発振器としたものが知られている。

【０００３】このような圧電発振器では、通常、ＯＥ
（アウトプットイネーブル）端子またはＳＴ（スタンバ
イ）端子と、ＧＮＤ端子と、ＯＵＴ端子と、Ｖ_DD端子と
が備えられている。そして前記Ｖ_DD端子とＧＮＤ端子と
の間に駆動用の電圧を印加するとともに、ＯＥ／ＳＴ端
子に論理信号を入力することで、前記ＯＵＴ端子から、
規定の周波数を得るようにしている。

【０００４】なお圧電発振器が稼働する際には、ＩＣの
動作により、当該ＩＣに温度上昇が生じるが、このＩＣ
に発生した熱は、その大半が上述した各端子を経由して
実装基板側に移動するので、温度上昇を最小限に抑える
ことができる。さらにＩＣに発生した熱は、圧電発振器
の外殻を構成する容器に伝熱し、前記容器の表面からも
大気中へと放熱される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで昨今、電子機
器の高速化に伴い圧電発振器には、出力周波数の高周波
化が求められている。しかし前記圧電発振器から出力さ
れる周波数の高周波化を図ろうとすると、ＩＣをさらに
高周波で動作させなければならず発熱量が増大する。こ
のため上記理由から圧電発振器内の発熱量が増大する
と、各端子における熱移動量よりも前記発熱量の方が上
回ってしまい、圧電発振器に大幅な温度上昇が生じるお
それがあった。そして前記圧電発振器に大幅な温度上昇
が発生すると、圧電振動片の周波数−温度特性に従い、
周波数が温度上昇に伴って大きく変動するおそれがあっ
た。

【０００６】こうした問題を解決するために、圧電発振
器の外殻を構成する容器にヒートシンクを取り付け、放
熱面積を増大させ、圧電発振器の温度上昇を抑えること
も考えられるが、小型化要求に逆行するため、放熱対策
にはなり得なかった。又、ＩＣと、圧電発振器の外殻を
構成する容器との間の空気層が断熱材の役割をなし、た
とえヒートシンクを用いても容器表面からの放熱効果は
低くかった。

【０００７】このため発熱部材に直にヒートシンクを取
り付けることも考えられるが、圧電発振器を構成するＩ
Ｃがベアチップ形状であったり、圧電振動片が露出した
りしている場合では、ボンディング用ワイヤや圧電振動
片自体にヒートシンクが干渉してしまうので取り付ける
ことができなかった。本発明は、上記従来の問題点に着
目し、圧電発振器本体からの放熱を効果的に行い、高周
波発振を達成することのできる圧電発振器を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、圧電発振器に
おいて、少なくとも圧電振動子とＩＣが実装される基板
の背面に伝熱部材を設け、この伝熱部材を経由して容器
へと放熱経路を形成すれば、圧電振動子やＩＣ等の形態
に左右されず、且つ効果的に放熱を行うことができると
いう知見に基づいてなされたものである。

【０００９】すなわち本発明に係る圧電発振器は、少な
くとも圧電振動子とＩＣが実装された基板と、この基板
を部品実装側より取り込む容器と、この容器の開口部と
嵌合し前記基板を前記容器内に封止するベースプレート
を有した圧電発振器であって、前記基板と前記ベースプ
レートとの間に中間伝熱材を設け、当該中間伝熱材を介
した前記ＩＣから前記ベースプレートに至る放熱経路を
形成するよう構成した。そして前記中間伝熱材を導電性
部材で構成し、前記基板の接地電極を前記ベースプレー
トに前記中間伝熱材を介して接続することが望ましい。

【００１０】また本発明に係る圧電発振器の他の形態と
しては、少なくとも圧電振動子とＩＣが実装された基板
と、この基板を部品実装側より取り込む容器と、この容
器の開口部と嵌合し前記基板を前記容器内に封止するベ
ースプレートを有した圧電発振器であって、前記ベース
プレートに凸部を形成し、この凸部先端を前記基板の背
面に接触させ、前記凸部を介した前記ＩＣから前記ベー
スプレートに至る放熱経路を形成するよう構成した。そ
して前記凸部を前記基板の接地電極に接続することが望
ましい。

【００１１】なお上述した圧電発振器において、少なく
とも前記圧電振動子とＩＣをパッケージ形態とするとと
もに、前記基板における部品実装側と、前記容器の天井
部との間に上部伝熱材を設け、当該上部伝熱材を介した
前記ＩＣから前記容器に至る放熱経路を形成することが
望ましく、そして前記上部伝熱材を弾性部材で構成し、
前記基板における部品実装側の凹凸を前記上部伝熱材の
変形で吸収することが好ましい。

【００１２】また上述した圧電発振器において、外部実
装基板と対面する前記ベースプレートの背面に下部伝熱
材を設け、当該下部伝熱材を介した前記ＩＣから前記外
部実装基板に至る放熱経路を形成することが望ましく、
そして前記下部伝熱材を導電性部材で構成し、前記基板
の接地電極を前記外部実装基板に前記下部伝熱材を介し
て接続することが好ましい。

【００１３】さらに上述した圧電発振器において、前記
容器内には、空気より熱伝導率の大きな気体が封入され
ていることが望ましく、前記気体は、加えて不活性ガス
であればなおよい。そして具体的には、前記不活性ガス
は、ヘリウムであることが好ましい。

【００１４】また本発明に係る圧電発振器の他の形態と
しては、少なくとも圧電振動子とＩＣが実装された基板
と、この基板を部品実装側より取り込む容器と、この容
器の開口部と嵌合し前記基板を前記容器内に封止するベ
ースプレートを有した圧電発振器であって、前記圧電振
動子と前記ＩＣをパッケージ形態とするとともに、前記
基板における部品実装側と、前記容器の天井部との間に
上部伝熱材を設け、当該上部伝熱材を介した前記ＩＣか
ら前記容器に至る放熱経路を形成するよう構成した。そ
して前記上部伝熱材を弾性部材で構成し、前記基板上の
凹凸を前記上部伝熱材の変形で吸収することが望まし
い。

【００１５】また本発明に係る圧電発振器の他の形態と
しては、圧電振動子等が実装された基板と、この基板を
部品実装側より取り込む容器と、この容器の開口部と嵌
合し前記基板を前記容器内に封止するベースプレートを
有した圧電発振器であって、前記容器内には、空気より
熱伝導率の大きな気体が封入されるよう構成した。そし
て前記気体は、不活性ガスであることが望ましく、さら
に具体的には、前記不活性ガスは、ヘリウムであること
が好ましい。

【００１６】このように本発明に係る圧電発振器を構成
すれば、駆動電圧が圧電振動子に印加されると、当該圧
電発振器は、内蔵されたＩＣの動作によって発熱する。
しかしＩＣが発熱体となっても、前記ＩＣに発生した熱
は、基板から中間伝熱体へと伝熱され、さらに当該中間
伝熱体を介してベースプレートや容器へと伝熱され、こ
れらベースプレートや容器の表面より放熱される。この
ように中間伝熱体を介してＩＣからベースプレートや容
器に至る伝熱経路を設けたので、大気への放熱が効果的
に行われ、圧電発振器の温度上昇率を抑えることがで
き、この温度上昇にともなう周波数の変動を防止するこ
とができる。

【００１７】またこのような構成を用いれば、基板の実
装面に伝熱体が接触することがないので、前記基板上に
圧電振動片を露出させることや、ボンディングワイヤが
露出したベアチップ型のＩＣを搭載することもできる。
なお中間伝熱体を導電性部材で構成し、基板の接地電極
と、ベースプレートとを中間伝熱材を介して接続すれ
ば、基板における接地電極の領域を拡大することがで
き、このため基板上で高周波を用いても、前記基板上で
電位差が発生するのを防止することができる。

【００１８】本発明に係る圧電発振器の他の形態とし
て、ベースプレートに凸部を形成して、この凸部を介し
たＩＣからベースプレートに至る放熱経路を形成すれ
ば、ＩＣに発生した熱は、基板から凸部を経由してベー
スプレートや容器へと伝熱され、これらベースプレート
や容器の表面より放熱される。このようにベースプレー
トと基板とを接触させたので、大気への放熱が効果的に
行われ、圧電発振器の温度上昇率を抑えることができ
る。なお前記凸部を前記基板の接地電極に接続すれば、
基板における接地電極の領域を拡大することができ、こ
のため基板上で高周波を用いても、前記基板上で電位差
が発生するのを防止することができる。

【００１９】そして少なくとも圧電振動子とＩＣをパッ
ケージ形態とし、基板における部品実装側と容器の天井
部との間に上部伝熱材を設ければ、この上部伝熱材を介
したＩＣから前記容器に至る経路が放熱経路となり、前
記圧電振動子に発生した熱を効果的に大気中に放熱させ
ることができる。ここで上部伝熱材を弾性部材で構成す
れば、基板に実装された圧電振動子等の凹凸を上部伝熱
材の変形で吸収することができ、上部伝熱材を発熱体に
密着することができる。このため双方の間に空気が介在
することが無くなり、効果的に放熱を行うことができ
る。

【００２０】また外部実装基板と対面する前記ベースプ
レートの背面に下部伝熱材を設ければ、ＩＣに発生した
熱は、ベースプレートや容器だけでなく、圧電発振器が
実装される外部実装基板にも放熱させることができる。
このため放熱効果をより一層高めることができる。なお
下部伝熱材を導電性部材で構成し、基板の接地電極を、
下部伝熱材を介して外部実装基板に接続すれば、基板に
おける接地電極の領域を拡大させた状態で、外部実装基
板との接続を行うことができる。ゆえに基板上で高周波
を用いても、前記基板は外部実装基板と拡大された範囲
で接続されているため、前記基板上で電位差が発生する
のを防止することができる。

【００２１】そして容器内（ベースプレートと容器とで
封止される空間）に、空気より熱伝導率の大きな気体を
封入すれば、ＩＣなどの発熱体から容器内面への熱の伝
達効率が上昇し、容器表面からの放熱効率をより一層向
上させることができる。また容器内に、空気より熱伝導
率の大きな気体をすべて封入する必要はなく、前記気体
を僅かに混入させ、空気より熱伝導率を大きくすればよ
い。

【００２２】なお前記気体を不活性ガスとすれば、容器
内に腐食等が発生するのを防止することができる。そし
て不活性ガスとしてヘリウムを用いれば、入手や取り扱
いが容易であるので、簡単な設備で容器内にヘリウムを
封入させることができる。

【００２３】また少なくとも圧電振動子とＩＣをパッケ
ージ形態とするとともに、前記基板における部品実装側
と前記容器の天井部との間に上部伝熱材を設けた構造
や、容器内に空気より熱伝導率の大きな気体を封入した
構造は、基板とベースプレートとの間に中間伝熱体を介
在させた形態に従属しなくても、独立した形態としても
よい。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る圧電発振器
に好適な具体的実施の形態を、図面を参照して詳細に説
明する。図１は、本実施の形態に係る圧電発振器の構造
を示す断面図であり、同図（１）は全体図であり、同図
（２）は同図（１）におけるＡ部拡大図である。

【００２５】同図（１）に示すように、本実施に形態に
係る圧電発振器１０では、その内部に長方形状の基板１
２が設けられている。そしてこの基板１２における実装
面１４には、発振回路やＰＬＬ（Phase Locked Loop）
回路などを構成するＩＣ１６の他に、圧電振動子１８、
さらにはコンデンサや抵抗といった電子部品が実装さ
れ、発振器外部から電圧を印加することで、所定の振動
を発生させるようにしている。なお基板１２の四隅から
は、通常、ＯＥ（アウトプットイネーブル）端子または
ＳＴ（スタンバイ）端子と、ＧＮＤ端子と、ＯＵＴ端子
と、Ｖ_DD端子とが引き出されている。そしてこれら端子
を後述する外部実装基板に接続し、Ｖ_DD端子とＧＮＤ端
子との間に駆動用の電圧を印加するとともに、ＯＥ／Ｓ
Ｔ端子に論理信号を入力することで、前記ＯＵＴ端子か
ら、規定の周波数を得るようにしている。

【００２６】上述した基板１２の下方には、圧電発振器
１０の底板となる金属製のベースプレート２０が設けら
れており、前記基板１２から引き出された各端子２２
は、このベースプレート２０を挿通して、圧電発振器１
０の下方へと引き出される。なお各端子２２において
は、ベースプレート２０を挿通する際、ＧＮＤ端子を除
く他の端子は、ガラスボンディング（図示せず）によっ
てベースプレート２０に固定され、当該ベースプレート
２０と端子との間の絶縁を図るようにしている。一方、
ＧＮＤ端子においては、ベースプレート２０と直付けが
なされ、ベースプレート２０の電位を接地電極と一致さ
せるようにしている。そして各端子２２をベースプレー
ト２０に保持された基板１２は、主として端子２２間の
短絡防止の目的から、ベースプレート２０との間に一定
の隙間をもって配置される。

【００２７】ところで前記基板１２を上方に配置したベ
ースプレート２０には、当該ベースプレート２０の縁辺
と密着し、前記基板１２の封止をなす容器２４が設けら
れる。当該容器２４は、金属製の薄板をハーフパンチに
よって立体形状に形成したものであり、この容器２４の
縁辺を前記ベースプレート２０の縁辺に密着させること
で、その内側に封止空間２８を形成し、基板１２の保護
を可能にしている。又、容器２４をベースプレート２０
に接合することにより、ベースプレート２０および容器
２４の電位を接地電極に設定するようにしている。なお
ベースプレート２０と、容器２４との接合は、厚み方向
に電位を加え、抵抗によって生じた熱により接合を行う
抵抗溶接が一般的に使用される。

【００２８】このように構成された圧電発振器１０で
は、外部実装基板２６に設けたスルーホール（図示せ
ず）に各端子２２を差し込み、その後、外部実装基板２
６の背面側に突出した各端子２２をはんだ付けすること
で、圧電発振器１０を外部実装基板２６に固定するよう
にしている。

【００２９】ところで前記圧電発振器１０では、封止空
間２８において、基板１２とベースプレート２０との間
に空気より伝熱性が良好な中間伝熱材３０が設けられて
いる。当該中間伝熱材３０は、伝熱性の高い金属（アル
ミや銅）や樹脂を、基板１２の大きさに合わせて形成し
たものであり、こうした中間伝熱材３０を基板１２とベ
ースプレートとの間に介在させることで、ＩＣ１６から
基板１２、中間伝熱材３０、ベースプレート２０（さら
に容器２４）に至る放熱経路３２を形成するようにして
いる。なお本実施の形態では、中間伝熱材３０の大きさ
を各端子２２の内側に収まるよう設定したが、この形態
に限定されることもなく、例えば、中間伝熱材３０を基
板１２より大きく形成するとともに（図中、破線を参
照）、各端子２２に対応する場所に貫通孔を設け、各端
子２２が中間伝熱材３０に干渉するのを防止するような
形態にしてもよい。

【００３０】さらに同図（２）に示すように、基板１２
の背面側に接地電極用の配線パターン３４を形成し、こ
の配線パターン３４に中間伝熱材３０を接触させること
が望ましい。このように中間伝熱材３０を介して接地用
電位をもつ配線パターン３４と、ベースプレート２０と
を接続させれば、ＧＮＤ端子だけでなく、広い領域で双
方を接続することが可能になり、このため基板１２上で
高周波を用いても、この基板１２上で電位差が発生する
のを防止することができる。

【００３１】このように構成された圧電発振器１０を稼
働させ、その放熱の手順を説明する。まず外部実装基板
２６側より、圧電発振器１０におけるＶ_DD端子とＧＮＤ
端子との間に駆動用の電圧を印加するとともに、ＯＥ／
ＳＴ端子に論理信号を入力する。このように外部実装基
板２６側より、電圧が印加され、論理信号が入力される
と、圧電発振器１０内では、圧電振動子１８内の圧電振
動片が振動し、この圧電振動片から一定の周波数が出力
され、当該周波数は、圧電発振器におけるＯＵＴ端子か
ら外部実装基板２６へと出力される。なお圧電振動片は
通常金属、セラミック、樹脂等によって封止され、圧電
振動子１８としてパッケージ形態となっているが、本実
施の形態では、前記圧電振動片は、封止空間２８の内部
で露出していてもよい。また前記圧電振動片に限らず、
ＩＣ１６も封止空間２８内でボンディングワイヤが露出
するベアチップ形態であってもよい。

【００３２】圧電振動片を稼働させるため、外部実装基
板２６から圧電発振器１０には多くの電流が流れ、また
前記ＩＣが高周波で動作すると、当該ＩＣが発熱し、そ
の熱が圧電振動子１８の表面へと伝熱する。

【００３３】又、前記ＩＣ１６が発熱すると、当該ＩＣ
１６に生じた熱は、その大半が基板１２側へと伝わり、
次いで基板１２の実装面１４側から、背面側へと伝わ
る。ここで基板１２おける背面側には、中間伝熱材３０
が設けられているので、基板１２の背面側に達した熱
は、中間伝熱材３０へと伝わり、その後ベースプレート
２０や、当該ベースプレート２０を介して容器２４へと
達する。すなわち放熱経路３２を経由して、ＩＣ１６に
生じた熱は、ベースプレート２０や容器２４から大気中
へと放熱されるのである。

【００３４】なお各端子２２を経由して外部実装基板２
６に熱が移動したり、ＩＣ１６から容器２４に伝熱した
りと、前記容器２４から放熱するのは従来と同様に行わ
れる。また伝熱効率を向上させるには、伝熱材との間に
隙間（空気層）を形成させないことが効果的である。こ
のため伝熱材と、この伝熱材に密着する部材との間に
（シリコン系などの）グリース等を塗布し、伝熱効率の
向上を図るようにすればよい。さらに導電性が必要であ
れば、前記グリースに金属粉末や、導電性のフィラーを
混入させ、見かけ上グリースを介する双方の電気的導通
を図るようにすればよい。

【００３５】図２は、圧電発振器の周波数変動を示した
グラフであり、図中、実線は、本実施の形態に係る圧電
発振器の周波数特性を示し、図中、破線は、従来の圧電
発振器の周波数特性を示す。なお同図における横軸は、
圧電発振器の稼働開始時からの時間経過を示し、同図に
おける縦軸は、出力される周波数値を示す。同図に示す
ように、従来の圧電発振器では、放熱経路が確保されて
いないため、放熱が効果的に行われず、圧電発振器内の
蓄熱量が大きくなり、圧電振動片の温度も上昇してしま
う。このため初期の状態からの周波数の変動量が大きく
なってしまう。

【００３６】これに対し、本実施の形態に係る圧電発振
器１０では、その内部のＩＣ１６が発熱体となるが、こ
のＩＣ１６に生じた熱は、放熱経路３２を経由して効率
的に放熱されるので、温度上昇が少ない。このため圧電
振動片の温度上昇が低目に抑えられ、これに応じて周波
数が変動する幅を抑えることができる。

【００３７】図３は、本実施の形態に係る圧電発振器の
第１および第２応用例を示す断面図である。なおこれら
の応用例において、上述した圧電発振器１０と共通の部
材については、同一の番号を付与するとともに、その説
明を省略する。図３（１）に示す第１応用例となる圧電
発振器３６では、上述した圧電発振器１０の中間伝熱材
３０の代わりに、ベースプレート２０の上面に座部とな
る凸部３８を形成し、この凸部３８の先端を基板１２の
表面に接触させたものである。このように圧電発振器３
６を形成すれば、中間伝熱材３０が不要になり、部品点
数の削減を図ることが可能になる。

【００３８】図３（２）に示す第２応用例となる圧電発
振器４０では、ベースプレート２０の中央部にプレス加
工を行い、薄板状のベースプレート２０でも凸部３８の
形成を対応可能としたものである。このようにプレス加
工によって凸部３８を形成すれば、ベースプレート２０
に厚肉部を形成する必要が無く、薄板でベースプレート
２０を構成することができ、圧電発振器４０の軽量化を
促進することができる。

【００３９】なおこれら上述した圧電発振器３６および
圧電発振器４０においても、圧電発振器１０と同様、基
板１２の背面に接地電位を有する配線パターン３４を設
け、この配線パターン３４に凸部３８を接触させれば、
接地電位の領域を拡大させることが可能になり、高周波
使用における電位の安定化を図ることができる。

【００４０】図４は、図１に示す圧電発振器の展開例で
あり、図５は、図３（２）に示す圧電発振器の展開例で
ある。なおこれらの展開例においても、上述した圧電発
振器と共通の部材については、同一の番号を付与すると
ともに、その説明を省略する。

【００４１】図４に示す圧電発振器４２は、図１に示す
圧電発振器１０のベースプレート２０の背面側に、下部
伝熱材４２を配置したものである。このように下部伝熱
材４２をベースプレート２０と外部実装基板２６の表面
との間に配置することで、放熱経路３２の他に外部実装
基板２６に至る放熱経路４４が形成され、圧電発振器１
０に比べ一層放熱効果を向上させることができる。

【００４２】なお下部伝熱材４２は、空気より伝熱効率
の高いものであれば金属や樹脂であってもよく、さらに
前記下部伝熱材４２を導電性の部材とし、外部実装基板
２６に形成した接地電極（図示せず）に接触させれば、
ＧＮＤ端子以外にも、接地電位をもつラインが形成され
るので、電位の安定化を図ることができる。

【００４３】図５に示す圧電発振器４６は、図３（２）
に示す圧電発振器４０のベースプレート２０の背面側
に、下部伝熱材４８を配置したものである。このように
下部伝熱材４８をベースプレート２０と外部実装基板２
６の表面との間に配置することで、図４と同様、放熱経
路３２の他に外部実装基板２６に至る放熱経路５０が形
成され、圧電発振器１０に比べ一層放熱効果を向上させ
ることができる。そして凸部３８の反対側に形成された
凹部に勘合させるよう下部伝熱材４８を収めれば、当該
下部伝熱材４８の位置決めと固定がなされ、外力等によ
って下部伝熱材４８が脱落するのを防止することができ
る。

【００４４】なお下部伝熱材４８は、下部伝熱材４２と
同様、空気より伝熱効率の高いものであれば金属や樹脂
であってもよく、さらに前記下部伝熱材４８を導電性の
部材とし、外部実装基板２６に形成した接地電極（図示
せず）に接触させれば、ＧＮＤ端子以外にも、接地電位
をもつラインが形成されるので、電位の安定化を図るこ
とができる。

【００４５】図６は、図４に示す圧電発振器の展開例で
あり、図７は、本実施の形態に係る圧電発振器の第２実
施例を示す断面図である。そしてこれらに示す展開例お
よび第２実施例においても、上述した圧電発振器と共通
の部材については、同一の番号を付与するとともに、そ
の説明を省略する。

【００４６】図６に示す圧電発振器５２は、図４に示す
圧電発振器４２の基板１２における実装面１４側に上部
伝熱材５４を配置したものである。なお実装面１４に搭
載されるＩＣ１６や圧電振動子１８は、金属、セラミッ
ク、樹脂等により覆われたパッケージ形態となってい
る。このように上部伝熱材５４を基板１２における実装
面１４と、容器２４における内面との間に配置すること
で、放熱経路３２と放熱経路４４の他に容器２４に至る
放熱経路５６が形成され、圧電発振器４２に比べ一層放
熱効果を向上させることができる。

【００４７】ところで上部伝熱材５４は、空気より伝熱
効率の高いものであれば金属や樹脂であってもよく、さ
らに前記上部伝熱材５４を変形可能な弾性体で構成すれ
ば、実装面１４に配置された各電子部品の凹凸を吸収
し、発熱体に生じた熱を効果的に容器２４へと伝熱させ
ることが可能である。なお弾性体としては、ゴムや発泡
性の素材が挙げられ、具体的には、温度変化があっても
硬度の変化が少ないシリコン系のゴムが望ましい。

【００４８】図７は、本実施の形態に係る圧電発振器の
第２実施例を示す断面図であるが、これは、図６におけ
る圧電発振器５２の形態から、中間伝熱材３０と下部伝
熱材４２とを取り除いた形態である。このように圧電発
振器５８を構成しても発熱体となるＩＣ１６から容器２
４へと効率よく熱が移動し、放熱がなされるので、圧電
発振器５８の温度上昇を防止することができる。なお同
第２実施例では、上部伝熱材５４のみを配置した形態で
あったが、この形態に限定されることもなく、上部伝熱
材５４と、中間伝熱材３０とを設けるようにして、さら
に放熱効果の向上を図るようにしてもよい。

【００４９】図８は、本実施の形態に係る圧電発振器の
第３実施例を示す断面図である。同第３実施例に係る圧
電発振器６０では、ベースプレート２０と容器２４とで
構成される封止空間２８に、空気よりも熱伝導率の高い
気体を封入したものである。このように圧電発振器６０
を構成すれば、発熱体となるＩＣ１６からの熱が効率よ
く容器２４に伝熱され、放熱効果を高めることができ
る。なお封入する気体の混合量は、発熱体からの熱量に
よって適宜設定すればよい。

【００５０】また同第３実施例では、伝熱材を配置しな
い構造を用いてその説明を行ったが、この形態に限定さ
れることもなく、上述した各種伝熱材と組み合わせて一
層放熱効果を高めるようにすればよい。そして熱伝導率
の高い気体としては、腐食や防錆の目的から一般に不活
性ガスを使用することが望ましく、さらに具体的には、
入手や取り扱いが容易なヘリウムガスを適用することが
好ましい。なお図９に、一般的な気体の熱伝導率を示
す。

【００５１】図１０は、圧電発振器の封止工程を示す工
程説明図である。同図に示すように、第３実施例に係る
圧電発振器６０を製造するためには、ヘリウムボンベ６
２が接続された室内６４に抵抗溶接用の下部電極６６お
よび上部電極６８を設けておき、これら上下電極にベー
スプレート２０および容器２４を装着しておく。そして
バルブ７０を開き、ヘリウムガスを室内６４に導入さ
せ、当該ヘリウムガスがあらかじめ設定した濃度に達し
た後は、上部電極６８を図中矢印に示すように容器２４
とともに下降させ、その縁辺をベースプレート２０に密
着させる。このようにヘリウムガスが一定の濃度で存在
する環境下で、ベースプレート２０と容器２４とを密着
すれば、封止空間２８に、ヘリウムガスを封入すること
ができる。

【００５２】そして封止空間２８にヘリウムガスを封入
した後は、下部電極６６と上部電極６８との間に所定の
電圧を印加させ、抵抗溶接を行いベースプレート２０と
容器２４との密着を図ればよい。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、少
なくとも圧電振動子とＩＣが実装された基板と、この基
板を部品実装側より取り込む容器と、この容器の開口部
と嵌合し前記基板を前記容器内に封止するベースプレー
トを有した圧電発振器であって、前記基板と前記ベース
プレートとの間に中間伝熱材を設け、当該中間伝熱材を
介した前記ＩＣから前記ベースプレートに至る放熱経路
を形成したり、

【００５４】少なくとも圧電振動子とＩＣが実装された
基板と、この基板を部品実装側より取り込む容器と、こ
の容器の開口部と嵌合し前記基板を前記容器内に封止す
るベースプレートを有した圧電発振器であって、前記ベ
ースプレートに凸部を形成し、この凸部先端を前記基板
の背面に接触させ、前記凸部を介した前記ＩＣから前記
ベースプレートに至る放熱経路を形成したり、

【００５５】少なくとも圧電振動子とＩＣが実装された
基板と、この基板を部品実装側より取り込む容器と、こ
の容器の開口部と嵌合し前記基板を前記容器内に封止す
るベースプレートを有した圧電発振器であって、前記圧
電振動子等をパッケージ形態とするとともに、前記基板
における部品実装側と、前記容器の天井部との間に上部
伝熱材を設け、当該上部伝熱材を介した前記ＩＣから前
記容器に至る放熱経路を形成したり、

【００５６】少なくとも圧電振動子とＩＣが実装された
基板と、この基板を部品実装側より取り込む容器と、こ
の容器の開口部と嵌合し前記基板を前記容器内に封止す
るベースプレートを有した圧電発振器であって、前記容
器内には、空気より熱伝導率の大きな気体を封入したこ
とから、圧電発振器からの放熱が効果的に行われ、前記
圧電発振器を高周波で動作させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態に係る圧電発振器の構造を示す断
面図であり、同図（１）は全体図であり、同図（２）は
同図（１）におけるＡ部拡大図である。

【図２】圧電発振器の周波数変動を示したグラフであ
る。

【図３】本実施の形態に係る圧電発振器の第１および第
２応用例を示す断面図である。

【図４】図１に示す圧電発振器の展開例である。

【図５】図３（２）に示す圧電発振器の展開例である。

【図６】図４に示す圧電発振器の展開例である。

【図７】本実施の形態に係る圧電発振器の第２実施例を
示す断面図である。

【図８】本実施の形態に係る圧電発振器の第３実施例を
示す断面図である。

【図９】一般的な気体の熱伝導率を示した表である。

【図１０】圧電発振器の封止工程を示す工程説明図であ
る。

【符号の説明】

１０………圧電発振器、１２………基板、１４………実
装面、１６………ＩＣ、１８………圧電振動子、２０…
……ベースプレート、２２………各端子、２４………容
器、２６………外部実装基板、２８………封止空間、３
０………中間伝熱材、３２………放熱経路、３４………
配線パターン、３６………圧電発振器、３８………凸
部、４０………圧電発振器、４２………下部伝熱材、４
４………放熱経路、４６………圧電発振器、４８………
下部伝熱材、５０………放熱経路、５２………圧電発振
器、５４………上部伝熱材、５６………放熱経路、５８
………圧電発振器、６０………圧電発振器、６２………
ヘリウムボンベ、６４………室内、６６………下部電
極、６８………上部電極、７０………バルブ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも圧電振動子とＩＣが実装され
た基板と、この基板を部品実装側より取り込む容器と、
この容器の開口部と嵌合し前記基板を前記容器内に封止
するベースプレートを有した圧電発振器であって、前記
基板と前記ベースプレートとの間に中間伝熱材を設け、
当該中間伝熱材を介した前記ＩＣから前記ベースプレー
トに至る放熱経路を形成したことを特徴とする圧電発振
器。
【請求項２】前記中間伝熱材を導電性部材で構成し、
前記基板の接地電極を前記ベースプレートに前記中間伝
熱材を介して接続したことを特徴とする請求項１に記載
の圧電発振器。
【請求項３】少なくとも圧電振動子とＩＣが実装され
た基板と、この基板を部品実装側より取り込む容器と、
この容器の開口部と嵌合し前記基板を前記容器内に封止
するベースプレートを有した圧電発振器であって、前記
ベースプレートに凸部を形成し、この凸部先端を前記基
板の背面に接触させ、前記凸部を介した前記ＩＣから前
記ベースプレートに至る放熱経路を形成したことを特徴
とする圧電発振器。
【請求項４】前記凸部を前記基板の接地電極に接続し
たことを特徴とする請求項３に記載の圧電発振器。
【請求項５】少なくとも前記圧電振動子とＩＣをパッ
ケージ形態とするとともに、前記基板における部品実装
側と、前記容器の天井部との間に上部伝熱材を設け、当
該上部伝熱材を介した前記ＩＣから前記容器に至る放熱
経路を形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項４
のいずれかに記載の圧電発振器。
【請求項６】前記上部伝熱材を弾性部材で構成し、前
記基板における部品実装側の凹凸を前記上部伝熱材の変
形で吸収したことを特徴とする請求項５に記載の圧電発
振器。
【請求項７】外部実装基板と対面する前記ベースプレ
ートの背面に下部伝熱材を設け、当該下部伝熱材を介し
た前記ＩＣから前記外部実装基板に至る放熱経路を形成
したことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか
に記載の圧電発振器。
【請求項８】前記下部伝熱材を導電性部材で構成し、
前記基板の接地電極を前記外部実装基板に前記下部伝熱
材を介して接続したことを特徴とする請求項７に記載の
圧電発振器。
【請求項９】前記容器内には、空気より熱伝導率の大
きな気体が封入されていることを特徴とする請求項１乃
至請求項８のいずれかに記載の圧電発振器。
【請求項１０】前記気体は、不活性ガスであることを
特徴とする請求項９に記載の圧電発振器。
【請求項１１】前記不活性ガスは、ヘリウムであるこ
とを特徴とする請求項１０に記載の圧電発振器。
【請求項１２】少なくとも圧電振動子とＩＣが実装さ
れた基板と、この基板を部品実装側より取り込む容器
と、この容器の開口部と嵌合し前記基板を前記容器内に
封止するベースプレートを有した圧電発振器であって、
前記圧電振動子と前記ＩＣをパッケージ形態とするとと
もに、前記基板における部品実装側と、前記容器の天井
部との間に上部伝熱材を設け、当該上部伝熱材を介した
前記ＩＣから前記容器に至る放熱経路を形成したことを
特徴とする圧電発振器。
【請求項１３】前記上部伝熱材を弾性部材で構成し、
前記基板上の凹凸を前記上部伝熱材の変形で吸収したこ
とを特徴とする請求項１２に記載の圧電発振器。
【請求項１４】少なくとも圧電振動子とＩＣが実装さ
れた基板と、この基板を部品実装側より取り込む容器
と、この容器の開口部と嵌合し前記基板を前記容器内に
封止するベースプレートを有した圧電発振器であって、
前記容器内には、空気より熱伝導率の大きな気体が封入
されていることを特徴とする圧電発振器。
【請求項１５】前記気体は、不活性ガスであることを
特徴とする請求項１４に記載の圧電発振器。
【請求項１６】前記不活性ガスは、ヘリウムであるこ
とを特徴とする請求項１５に記載の圧電発振器。