JP2006109166A

JP2006109166A - 表面実装用の温度補償水晶発振器

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Publication number: JP2006109166A
Application number: JP2004294127A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Narita; 吉則成田; Fumio Asamura; 文雄浅村
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2004-10-06
Filing date: 2004-10-06
Publication date: 2006-04-20

Abstract

【目的】温度補償機構にローパスフィルタ７を有する温度補償発振器の小型化を促進して、しかも組立て後に時定数を変更できる温度補償発振器を提供する。
【構成】補償電圧発生回路に接続して補償電圧中の雑音成分を抑止するローパスフィルタを有した温度補償機構を備え、前記ローパスフィルタのコンデンサを除いて前記温度補償機構及び発振回路を集積化したＩＣチップと、前記発振回路に接続した水晶片とを容器本体に収容してなる表面実装用の水晶発振器において、前記ローパスフィルタのコンデンサは前記容器本体外のセット基板に搭載するものとし、前記コンデンサの両端子と電気的に接続する実装端子を前記容器本体の裏面に設けた構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は表面実装用の温度補償水晶発振器（以下、温度補償発振器とする）を技術分野とし、特に小型化に対応した温度補償発振器に関する。

（発明の背景）温度補償発振器は水晶発振器の周波数温度特性を補償して温度に対する周波数安定度が高いことから、携帯電話等の動的環境化で使用される携帯型の電子機器に周波数の基準源として採用される。このようなものの一つに本出願人による雑音を小さく抑止した温度補償発振器がある（特許文献１）。

（従来技術の一例）第４図及び第５図は一従来例を説明する温度補償発振器の図で、第４図は概略回路図、第５図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は平面図、同図（ｃ）は裏面図である。
温度補償発振器は水晶発振器１に温度補償機構２を設けてなる。水晶発振器１は水晶振動子３及び発振回路４を有し、発振閉ループ内に電圧可変容量素子５を設けてなる。温度補償機構２は補償電圧発生回路６及びローパスフィルタ７を有する。補償電圧発生回路６は周囲温度を検出してこれに応答した補償電圧を発生する。ローパスフィルタ７は抵抗Ｒ及びコンデンサＣからなり、補償電圧発生回路６に接続して補償電圧中の雑音成分となる高周波成分（交流成分）を小さく抑止する。

なお、符号８は起動時にＯＮして瞬時にＯＦＦするスイッチング素子で、ローパスフィルタ７による起動特性の悪化を防止する。同９は高周波阻止抵抗である。そして、ローパスフィルタ７のコンデンサＣを除いた温度補償機構２、及び電圧可変容量素子５を含む発振回路４は、ＩＣチップ１１に集積化される。コンデンサＣは抵抗（約２MΩ）との時定数の関係から例えば10000ｐＦ程度になって、その値が大きいいことからＩＣチップ１１内に集積化を困難にするため、ディスクリート部品となる。

このようなものでは、例えば凹状とした容器本体１０にＩＣチップ１１、コンデンサＣ及び水晶片１２を一体的に収容し、カバー１３を被せて密閉封入される。容器本体１０は積層セラミックからなり、内壁に段部を有する。ＩＣチップ１１は図示しないバンプを用いた超音波熱圧着によって内底面に固着される。また、コンデンサＣはＩＣチップ１１に隣接して、例えば内壁に設けた切り欠き内に半田等によって固着される。水晶片１２は図示しない励振電極から引出電極の延出した一端部両側が導電性接着剤１４によって、段部に固着される。

なお、容器本体１０の裏面には、ＩＣチップ１１とスルーホール等によって電気的に接続する出力、電源、アース等の実装端子１５が形成される。また、水晶片１２はカバー１３によって密閉封入されて水晶振動子３となる。
特開２０００−１９６３５６号公報特開２００１−４４７５８号公報

（従来技術の問題点）しかしながら、上記構成の温度補償発振器では小型化の進行に伴い（例えば平面外形が2.5×2.0ｍｍ）、容器本体１０における凹部内底面の面積も小さくなる。また、容器本体１０の枠壁幅も小さくなって内壁に切り欠きを設けることも困難になる。このため、ローパスフィルタ７のディスクリート部品としたコンデンサＣを収容できなくなる問題があった。

また、第６図に示したようにローパスフィルタ７の高周波が減衰し始めるカットオフ周波数ｆαはＣＲの時定数によって決定されるが、この場合には、抵抗ＲはＩＣチップ１１に集積化され、コンデンサＣは凹部内底面に固着されて密閉封入されるので、温度補償発振器の組立て後は時定数を変更できない問題があった。

例えばカットオフ周波数ｆαを低くして雑音成分である高周波成分（交流成分）を極力小さくする場合には時定数を大きくすればよいが、この場合には、温度補償電圧が温度に応答して変化するため、抵抗ＲとコンデンサＣの中点（接続点）の電位が安定するまでに時間が掛かり、温度補償の追従性を悪化させる。これにより、例えば急激な温度変化時の温度補償特性を規格外にする。

また、これとは逆に、時定数を小さくして温度補償の追従性を良好にすると、カットオフ周波数ｆαが高くなり、雑音成分が多くなって位相雑音特性を悪化させる。これらのことから、例えば温度変化の少ない主に室内のみで使用する場合は、時定数を大きくして高周波成分を小さくする。また、温度変化の大きい室外で使用する場合は、時定数を小さくして追従性を確保する。

ちなみに、上記の抵抗Ｒを２MΩ、コンデンサＣを10000pFとした場合のカットオフ周波数ｆαは8Hzになり、これにより例えばMHz帯の高周波数は減衰量を大きくして雑音成分が抑止される。カットオフ周波数ｆαは低いほど、高周波数の減衰が大きくなる。

これらのことから、温度補償発振器の組立て後においても、使用環境等に応じて時定数を任意に変更できれば有用になる。なお、時定数を大きくするには抵抗Ｒ及びコンデンサＣの容量を大きくすればよいが、抵抗ＲはＩＣチップ１１内に集積化して形成するので限度がある。このため、抵抗Ｒは一定値として外付けのコンデンサＣの容量を大きくすればよいが、容量を大きくすると外形も大きくなり、容器本体１０内には収容しきれなくなる問題もある。

（発明の目的）本発明は、温度補償機構にローパスフィルタ７を有する温度補償発振器の小型化を促進して、しかも組立て後に時定数を変更できる温度補償発振器を提供することを目的とする。

本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、補償電圧発生回路に接続して補償電圧中の雑音成分を抑止するローパスフィルタを有した温度補償機構を備え、前記ローパスフィルタのコンデンサを除いて前記温度補償機構及び発振回路を集積化したＩＣチップと、前記発振回路に接続した水晶片とを容器本体に収容してなる表面実装用の水晶発振器において、前記ローパスフィルタのコンデンサは前記容器本体外のセット基板に搭載するものとし、前記コンデンサの両端子と電気的に接続する実装端子を前記容器本体の裏面に設けた構成とする。

このような構成であれば、ローパスフィルタのコンデンサをセット基板に外付けできるので、温度補償発振器自体の小型化を促進できる。また、コンデンサを外付けとするので、温度補償発振器の組立て後にも使用環境等に応じた時定数を任意に変更できる。そして、コンデンサの容量を大きくできるので、時定数をも大きくできて高周波成分（雑音成分）を抑止できる。

本発明の請求項２に示したように、請求項１の前記コンデンサの両端子と電気的に接続する実装端子は、前記ローパスフィルタの抵抗から延出した実装端子と、前記コンデンサは前記容器本体の底面に設けられたアース用の実装端子とする。これにより、ローパスフィルタのコンデンサを表面実装発振器の搭載されるセット基板に固着できる。

同請求項３では、前記コンデンサの両端子と電気的に接続する実装端子は、前記ローパスフィルタ７の抵抗から延出した実装端子と、前記コンデンサの両端を同電位とする前記温度補償機構２内に設けられた電位設定回路から延出した実装端子とする。これにより、ローパスフィルタのコンデンサを表面実装発振器の搭載されるセット基板に固着できて、コンデンサの両端子間を同電位にしてコンデンサ自体の時定数による追従性の低下を防止する。

第１図は本発明の一実施例を説明する表面実装発振器の図である。なお、前従来例と同一部分の説明は簡略又は省略する。
温度補償発振器は前述したように水晶振動子３、発振回路４、電圧可変容量素子５を有する水晶発振器と、補償電圧発生回路６、ローパスフィルタ７を有する温度補償機構２とを備えてなる。但し、前述同様に、ローパスフィルタ７のコンデンサＣを除く温度補償機構、及び電圧可変容量素子５を含む発振回路がＩＣチップ１１に集積化される。

そして、容器本体１０の凹部内底面にＩＣチップを固着し、内壁段部に水晶片１２の一端部両側を固着し、コンデンサＣは温度補償発振器が搭載されるセット基板に固着するものとする。容器本体１０の裏面には、前述した出力、電源、アース等の実装端子１５を４角部に有する。そして、コンデンサＣの両端子と電気的に接続する実装端子１５（Ｃ1、Ｃ2）を容器本体１０の裏面に設けて構成される。

ここでは、コンデンサＣの両端子と電気的に接続する実装端子１５（Ｃ1、Ｃ2）中の一方の実装端子１５Ｃ1は、ＩＣチップ１１に集積化されたローパスフィルタ７の抵抗Ｒから延出して、例えば容器本体１０の一長辺の中央領域に設けられる。また、他方の実装端子１５Ｃ2は、従来から設けられている実装端子１５中のアース用１５Ｅとする。そして、第２図に示したように、各実装端子１５に応答した回路端子が形成されたセット基板１６に温度補償発振器１７を搭載し、コンデンサＣ用の実装端子１５（Ｃ1、Ｃ2）に電気的に接続した導電路１８の端子間にコンデンサＣを半田等によって固着する。

このような構成であれば、発明の効果の欄でも述べたように、ローパスフィルタ７のコンデンサＣをセット基板１６に外付けして温度補償発振器の容器本体１０には収容しないので、温度補償発振器自体の小型化を促進できる。

また、コンデンサＣを外付けとするので、例えばユーザーの必要に応じてコンデンサＣの容量をローパスフィルタ７の時定数に応じて選択できる。したがって、温度補償発振器の組立て後にも使用環境等に応じた時定数を任意に変更できる。特に、コンデンサＣをデスクリィート部品として容量の大きいものを選択できることから、ローパスフィルタ７の時定数を大きくして遮断周波数ｆαを小さくし、高周波成分（雑音成分）を抑止できる。

（他の事項）上記実施例では、ローパスフィルタ７のコンデンサＣの他端はアース電位に接続したが、例えば第３図（ａ）に示したように、コンデンサの両端を基準温度時に同電位とする電位設定回路１９に接続してもよい（特許文献２参照）。電位設定回路１９はＩＣチップ１１内の温度補償機構内に設けられる。

この場合は、同図（ｂ）に示したように、容器本体１０の裏面には両長辺の中央部にコンデンサＣの両端子と接続する実装端子１５（Ｃ1、Ｃ2）設けられる。一方の実装端子１５Ｃ1は前述同様にローパスフィルタ７の抵抗Ａから延出し、他方の実装端子１５Ｃ2は電位設定回路１９から延出する。

本発明の一実施例を説明する温度補償発振器の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は裏面図である。本発明の一実施例を説明するセット基板への温度補償発振器の装着平面図である本発明の他の実施例を説明する図で、同図（ａ）は温度補償発振器の概略回路図、同図（ｂ）は同裏面図である。従来例を説明する温度補償発振器の概略回路図である。従来例を説明する温度補償発振器の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は平面図、同図（ｃ）は裏面図である。従来例を説明するローパスフィルタの周波数減衰特性図である。

符号の説明

１水晶発振器、２温度補償機構、３水晶振動子、４発振回路、５電圧可変容量素子、６補償電圧発生回路、７ローパスフィルタ、８スイッチング回路、９高周波阻止抵抗、１０容器本体、１１ＩＣチップ、１２水晶片、１３カバー、１４導電性接着剤、１５実装端子、１６セット基板、１７温度補償発振器、１８導電路、１９電位設定回路。

Claims

補償電圧発生回路に接続して補償電圧中の雑音成分を抑止するローパスフィルタを有した温度補償機構を備え、前記ローパスフィルタのコンデンサを除いて前記温度補償機構及び発振回路を集積化したＩＣチップと、前記発振回路に接続した水晶片とを容器本体に収容してなる表面実装用の水晶発振器において、前記ローパスフィルタのコンデンサは前記容器本体外のセット基板に搭載するものとし、前記コンデンサの両端子と電気的に接続する実装端子を前記容器本体の裏面に設けたことを特徴とする表面実装用の温度補償水晶発振器。
前記コンデンサの両端子と電気的に接続する実装端子は、前記ローパスフィルタの抵抗から延出した実装端子と、前記コンデンサは前記容器本体の裏面に設けられたアース用の実装端子とである請求項１の温度補償水晶発振器。
前記コンデンサの両端子と電気的に接続する実装端子は、前記ローパスフィルタの抵抗から延出した実装端子と、前記コンデンサの両端を同電位とする前記温度補償機構内に設けられた電位設定回路から延出した実装端子である請求項１の温度補償水晶発振器。