JP2003224422A - 温度保持機能を有する圧電振動子と同機能を有する圧電発振器 - Google Patents

温度保持機能を有する圧電振動子と同機能を有する圧電発振器

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JP2003224422A
JP2003224422A JP2002023930A JP2002023930A JP2003224422A JP 2003224422 A JP2003224422 A JP 2003224422A JP 2002023930 A JP2002023930 A JP 2002023930A JP 2002023930 A JP2002023930 A JP 2002023930A JP 2003224422 A JP2003224422 A JP 2003224422A
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piezoelectric
oscillator
container
temperature
ceramic heater
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JP2002023930A
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Yoshihisa Okuda
芳久 奥田
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Kyocera Crystal Device Corp
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Kyocera Crystal Device Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電(水晶)振動子や圧電発振器の安定した
発振特性を得るために発熱体を持つ圧電部品を実現する
ことを目的とする。 【解決手段】 課題を解決するために本発明は、振動素
板を密閉容器に収納した圧電振動子あるいは、振動素板
と、該振動素板を発振させ駆動する発振回路を搭載し電
気的な接続構造をもつ密閉収納容器形態の圧電発振器に
おいて、該容器自体に該容器内部温度を常温より高い温
度に保持する加熱手段を有する構造を備えていることを
特徴とするもので、上記の加熱手段にはセラミックヒー
タを用いることにより課題を解決する。

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(水晶)振動子
や弾性表面波素子などを収納したり、あるいは圧電(水
晶)振動子や弾性表面波素子に発振回路を付加した発振
器の安定した発振特性を目的とした断熱あるいは加熱効
果を持つ圧電部品(振動子、共振器、発振器)に関す
る。
【0002】
【従来の技術】移動体通信機器や伝送通信機器に用いる
周波数制御デバイスである水晶発振器等の圧電発振器と
して、外部の温度変化に影響されることなく高安定な周
波数を出力することができる恒温槽型圧電発振器が従来
から知られている。更に、近年精密電子装置、携帯移動
機器らの小型化が進む中で、これらの分野では、各種機
器に対して、小型、軽量で携帯可能であることが求めら
れてきているため、それに対応し、かつ発振周波数が安
定した高精度の発振器の要求も強まっている。
【0003】このような背景の中で、恒温槽型圧電発振
器についても小型、軽量化が市場から求められている。
即ち、従来から用いられている一般的な恒温槽型圧電発
振器の外形(特に高さ)寸法は、通常20〜30mm程
度であり最近の主流の発振器形状から見ると大型化した
ものも多用されている。しかし、近年、各種機器の小型
化に対応して、恒温槽型圧電発振器についてもセット品
を構成する回路基板に実装する他の大型な電子部品と同
等の高さ寸法まで低背化することが強く求められてい
る。
【0004】更には、恒温槽型圧電発振器にあっては、
発振器の心臓部である水晶振動子の周辺温度を発振器の
動作環境温度(低温−40℃〜高温+90℃)範囲で
の、温度に対する周波数変動量を厳しく抑えることで、
水晶振動子周辺温度を高温環境に保持する必要から、恒
温槽型圧電発振器に加熱手段(ヒータ)を供えているた
め、発振器自体も大きな電力が必要となる。昨今では、
発振器の小型化と低背化に加え、発振器の消費電力も低
く抑える要求も強く望まれている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前述するように最近の
圧電発振器は、携帯移動機器や家電製品に実装される製
品の外形寸法で縦5mm×横3.5mm×高さ1.25
mmといった寸法ですら大きい外形寸法の部類に入る現
状にある。これに比べると、従来の恒温槽型圧電発振器
は非常に大きな形状寸法であることに加え、恒温槽型圧
電発振器内の水晶振動子の温度特性に対する周波数変動
量を抑えることから、発振器にヒータを常設し絶えず水
晶振動子を高温環境で保持する必要があることで、発振
器自体の消費電力も低く抑えることが難しい構造となっ
ている。
【0006】
【課題を解決するための手段】以上、これらの課題を解
決するために、恒温槽型の圧電発振器と同じ原理で圧電
振動子の周辺の温度分布を安定させ、あるいは圧電振動
子を強制的に温めるなどの手段を持ちながら、携帯移動
機器や家電製品に実装される最近の主流となる発振器の
外形寸法に近づけた恒温槽式の発振器を実現する電子部
品容器を提供することにある。
【0007】そこで本発明は、振動素板を密閉容器に収
納した圧電振動子あるいは、振動素板と、該振動素板を
発振させ駆動する発振回路を搭載し電気的な接続構造を
もつ密閉収納容器形態の圧電発振器において、該容器自
体に該容器内部温度を常温より高い温度に保持する加熱
手段を有する構造を備えていることを特徴とするもの
で、上記の加熱手段にはセラミックヒータを用いること
で実現するものである。
【0008】要するに、圧電振動子や圧電共振器、圧電
発振器などを収納する密閉容器内部あるいは外部に、該
容器の内部に収納する振動素板や発振回路などに対し、
温度変化に伴う周波数変動量を改善すめために、加熱体
材料としてセラミックヒータなどを付加した容器構造を
特徴とする圧電部品である。
【0009】その容器構造を中心として見た一例とし
て、上記の該容器の内部から該容器の基板部分(ユーザ
基板と実装する部分)に向かって、加熱効果を持つ層と
してセラミックヒータを配置することで実現し、該容器
に収納する圧電部品あるいは発振回路部品に対して加熱
効果を持たせて動作環境温度を保持、管理するものであ
る。なお、本発明によれば、従来の恒温槽型圧電発振器
と同様の思想の温度補償を実現することが可能な上に、
従来の恒温槽型に比べて外形寸法を大幅に小型化した温
度分布を安定させ高精度で発振周波数を得ることを可能
にするものである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に従ってこの発明
の実施例を説明する。なお、各図において同一の符号は
同様の対象を示すものとする。図1は本発明の一実施例
を示す側面図で、内部構造を示唆するために部分断面と
して描画している。図1で容器内部には振動素板として
圧電(水晶)振動子あるいは振動素板2を発振駆動する
発振回路3を収納する格好となるが、その接続の詳細に
ついては特に図示していない。
【0011】図1に示す圧電振動子あるいは圧電発振器
を構成する密閉容器構造は、容器の内部から容器の外部
に向かって、加熱効果を持つ層としてセラミックヒータ
1を配置することで実現し、該容器に収納する圧電部品
あるいは発振回路3部品に対して加熱効果は持たせて動
作環境温度を保持、管理するものである。具体的には、
圧電振動子や圧電共振器、圧電発振器などを収納する密
閉容器の基板部分(ユーザ基板と実装する部分)の内部
あるいは外部に、該容器の内部に収納する振動素板2や
発振回路3などに対し、温度変化に伴う周波数変動量を
改善すめために、セラミックヒータ1の加熱体素材を付
加した容器構造を特徴とする圧電部品の形態となる。
【0012】本発明の特徴である加熱層に着目した基板
部分の部分拡大図を図2に示し、図2(a)〜図(c)
は本発明のセラミックヒータ1を有する積層基板6の配
置について示したものである。図2(a)はセラミック
ヒータ1を有する積層基板6層が容器内部の振動素板2
の実装側に最も近い箇所にあることを示したもので、容
器の内側から容器全体を加熱する格好となる。
【0013】そして、図2(b)は図2(a)の配置と
は全く反対で、最もユーザ基板との実装面に近い部分に
セラミックヒータ1を有する積層基板6層を配置する格
好で、容器の外側から容器全体を加熱することができ
る。この場合、ユーザ側の実装基板にも温度伝達が加わ
ることで、本発明の圧電部品とその周囲との広い範囲で
加熱する効果を奏することができる。
【0014】また図2(c)では、セラミックヒータ1
を有する積層基板6層の上下方向に各々積層基板を配置
する格好を想定したものである。この場合にあっては、
容器内部の収納部品にも直接的な温度衝撃も与えること
なく、また容器外部への加熱温度の漏れを積層基板を配
置することから防止し、温度マス(温度を保持しようと
する保温量)を向上することが可能となる。
【0015】一方図3には、前述のセラミックヒータ1
を有する積層基板6層に関するレイアウトを示した平面
図を示す。図3(a)は容器内側のレイアウトで実際の
セラミックヒータ1が配置されている。図3(a)では
その一例として平面一杯にヒータを蛇行状に配置してい
るが、このレイアウトに拘るものではない。そして、図
3(b)はユーザ基板に実装する面のレイアウトであ
る。図3(b)では容器内部に収納する振動素板2や発
振回路3などとの電気的な接続を図るための電極4と、
セラミックヒータ1に印加するためのヒータ電極5とを
最低限備えることで事足りる。なお、電極4、ヒータ電
極5は図3(a)/(b)の表裏で電気的に導通されて
いる。
【0016】以上のように本発明によれば、従来の恒温
槽型圧電発振器と同様の思想の温度補償を実現すること
が可能な上に、従来の恒温槽型に比べて外形寸法を大幅
に小型化した温度分布を安定させ高精度で発振周波数を
得ることを可能にするものである。また、容器が小型す
ることで、加熱する体積を小さくすることで加熱に必要
な消費電力も小さくすることができる。なお、本実施例
では振動素板2として水晶振動子を想定しているが、そ
の他の圧電材料であったり弾性表面波素子、あるいはコ
イル成分とコンデンサー成分と抵抗成分による発振回路
3であっても同様の効果を奏するものである。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では小型で
低背化を実現した温度補償を可能とする密閉容器構造を
得ることで、従来に比べ大幅に外形寸法を小さくでき、
かつ発振器の形態であっては消費電力も小さくすること
ができる。また、本発明は簡単な構造で温度補償を備え
た圧電部品を製造できることから、大幅なコスト削減も
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の密閉容器構造を示す側面すら見た部分
断面図である。
【図2】本発明の要部の構成を説明する部分断面図であ
る。
【図3】本発明のセラミックヒータを有する積層基板層
の一実施形態を示す平面図である。
【符号の説明】
1 セラミックヒータ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 振動素板を密閉容器に収納した圧電振動
    子において、 該容器自体に該容器内部温度を常温より高い温度に保持
    する加熱手段を有する構造を備えていることを特徴とす
    る圧電振動子。
  2. 【請求項2】 振動素板と、該振動素板を発振させ駆動
    する発振回路を搭載し電気的な接続構造をもつ密閉収納
    容器形態の圧電発振器において、 該容器自体に該容器内部温度を常温より高い温度に保持
    する加熱手段を有する構造を備えていることを特徴とす
    る圧電発振器。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の加熱手
    段にはセラミックヒータを該容器の内部表面に用いるこ
    とを特徴とする圧電振動子または圧電発振器。
  4. 【請求項4】 請求項1または請求項2に記載の加熱手
    段にはセラミックヒータを該容器積層基板間に用いるこ
    とを特徴とする圧電振動子または圧電発振器。
  5. 【請求項5】 請求項1または請求項2に記載の加熱手
    段にはセラミックヒータを該容器底面に用いることを特
    徴とする圧電振動子または圧電発振器。
JP2002023930A 2002-01-31 2002-01-31 温度保持機能を有する圧電振動子と同機能を有する圧電発振器 Pending JP2003224422A (ja)

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