JP2009296302A - Piezoelectric oscillator - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric oscillator made thin in height. <P>SOLUTION: A crystal oscillator 1 is provided with a crystal vibrator 10, an oscillating element 20 constituting an oscillation circuit for vibrating the crystal vibrator 10, at least one heating element 30, and a circuit board 40 with respective components mounted thereon. The circuit board 40 has a plurality of through-holes 43 in a range overlapping the crystal vibrator 10 in a planar view, wherein a solder 44 whose heat conductivity is higher than that of the circuit board 40 fills the plurality of through-holes 43, the circuit board 40 and the crystal vibrator 10 are brought into close contact with each other through the solder 44, and the circuit board 40 and the crystal vibrator 10 heated by the heating element 30 are thermally coupled. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、圧電発振器に関し、特に周波数安定性が高い圧電発振器に関する。   The present invention relates to a piezoelectric oscillator, and more particularly to a piezoelectric oscillator with high frequency stability.

従来、圧電振動子などを加熱することにより略恒温状態に保つことで、周波数変化を抑制するタイプの圧電発振器は、周波数安定性が高いことから、高精度が要求される計測器、基地局用通信機器などに用いられている。
このタイプの圧電発振器としての水晶発振器に関して、水晶振動子、発振用素子、加熱用のチップ抵抗と導熱板とからなる加熱供給体、これらを搭載する回路基板などを備え、加熱用のチップ抵抗と熱結合した導熱板が、水晶振動子と対面して直接的に熱結合している構成が知られている(例えば、特許文献1参照)。
Conventionally, a piezoelectric oscillator of a type that suppresses frequency changes by maintaining a substantially constant temperature by heating a piezoelectric vibrator, etc., has high frequency stability. Used in communication equipment.
Regarding a crystal oscillator as a piezoelectric oscillator of this type, a crystal oscillator, an oscillation element, a heating supply comprising a heating chip resistor and a heat conducting plate, a circuit board on which these are mounted, and a heating chip resistor and There is known a configuration in which a thermally coupled heat conducting plate is directly thermally coupled to a quartz resonator (for example, see Patent Document 1).

特開2005−333315号公報JP 2005-333315 A

上記水晶発振器(以下、圧電発振器という)は、回路基板に搭載された加熱用のチップ抵抗(以下、加熱素子という)と近接して配置されることで、加熱素子と熱結合した導熱板が、水晶振動子(以下、圧電振動子という)と対面して配置されることにより、圧電振動子と熱結合している(特許文献1の図1参照)。
これによれば、圧電発振器は、回路基板と圧電振動子との間に導熱板が配置される積層構造となることから、回路基板に圧電振動子が直接接するように搭載される場合と比較して、回路基板から圧電振動子の先端までの高さ寸法が、導熱板の厚み分、大きくなるという問題がある。
The crystal oscillator (hereinafter referred to as a piezoelectric oscillator) is disposed close to a heating chip resistor (hereinafter referred to as a heating element) mounted on a circuit board, so that a heat conducting plate thermally coupled to the heating element is provided. By being disposed so as to face a crystal resonator (hereinafter referred to as a piezoelectric resonator), it is thermally coupled to the piezoelectric resonator (see FIG. 1 of Patent Document 1).
According to this, since the piezoelectric oscillator has a laminated structure in which the heat conducting plate is disposed between the circuit board and the piezoelectric vibrator, compared to the case where the piezoelectric vibrator is mounted so as to be in direct contact with the circuit board. Thus, there is a problem that the height dimension from the circuit board to the tip of the piezoelectric vibrator is increased by the thickness of the heat conducting plate.

また、圧電発振器は、圧電振動子を発振させる発振用素子が、回路基板の、導熱板と熱結合した一主面とは反対側の他主面に搭載されている。
これにより、圧電発振器は、回路基板の他主面に搭載された発振用素子などへの熱伝導が、導熱板と熱結合した一主面から回路基板の内部、他主面を経由してなされる。
このことから、回路基板の他主面に搭載された発振用素子などへの熱伝導性は、一般的に導熱板より大幅に低い回路基板の熱伝導率に依存することにより、一主面に搭載された圧電振動子などへの熱伝導性と比較して劣ることになる。
従って、圧電発振器は、回路基板の他主面に搭載された発振用素子などが、一主面に搭載された圧電振動子などと比較して、略恒温状態になるまでに時間がかかる、または略恒温状態になりにくいという問題がある。
In the piezoelectric oscillator, an oscillating element that oscillates the piezoelectric vibrator is mounted on the other main surface of the circuit board opposite to the one main surface thermally coupled to the heat conducting plate.
As a result, in the piezoelectric oscillator, heat conduction to the oscillation element mounted on the other main surface of the circuit board is performed from one main surface thermally coupled to the heat conducting plate through the inside of the circuit board and the other main surface. The
From this, the thermal conductivity to the oscillation elements mounted on the other main surface of the circuit board generally depends on the thermal conductivity of the circuit board, which is significantly lower than that of the heat conducting plate. This is inferior to the thermal conductivity to the mounted piezoelectric vibrator.
Therefore, in the piezoelectric oscillator, it takes time until an oscillation element mounted on the other main surface of the circuit board becomes substantially constant temperature compared to a piezoelectric vibrator mounted on one main surface, or There is a problem that it is difficult to become a substantially constant temperature state.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

[適用例1]本適用例にかかる圧電発振器は、圧電振動子と、前記圧電振動子を発振させる発振回路を構成する発振用素子と、少なくとも1つの加熱素子と、前記各構成要素を搭載する回路基板と、を備え、前記回路基板は、平面視において前記圧電振動子と重なる範囲に複数の貫通孔または凹部を有し、前記複数の貫通孔または凹部に、熱伝導率が前記回路基板より高い熱伝導部材が充填され、前記熱伝導部材を介して前記回路基板と前記圧電振動子とが密着し、前記加熱素子により加熱される前記回路基板と前記圧電振動子とが、熱結合していることを特徴とする。   Application Example 1 A piezoelectric oscillator according to this application example includes a piezoelectric vibrator, an oscillation element that constitutes an oscillation circuit that oscillates the piezoelectric vibrator, at least one heating element, and each of the components. A circuit board, and the circuit board has a plurality of through holes or recesses in a range overlapping with the piezoelectric vibrator in plan view, and the thermal conductivity of the plurality of through holes or recesses from the circuit board Filled with a high heat conduction member, the circuit board and the piezoelectric vibrator are in close contact with each other through the heat conduction member, and the circuit board and the piezoelectric vibrator heated by the heating element are thermally coupled. It is characterized by being.

この構成によれば、圧電発振器は、圧電振動子と発振用素子と加熱素子と回路基板とを備え、回路基板は、平面視において圧電振動子と重なる範囲に複数の貫通孔または凹部を有している。そして、圧電発振器は、複数の貫通孔または凹部に、熱伝導率が回路基板より高い熱伝導部材が充填され、熱伝導部材を介して回路基板と圧電振動子とが密着し、加熱素子により加熱される回路基板と圧電振動子とが、熱結合している。
これにより、圧電発振器は、熱伝導部材を介することで回路基板と圧電振動子とが効率的に熱結合し、圧電振動子の略恒温状態が保たれることから、従来用いられていた導熱板が不要となり、回路基板から圧電振動子の先端までの高さ寸法を、従来より小さくすることができる。従って、圧電発振器は、さらなる低背化が可能となる。
According to this configuration, the piezoelectric oscillator includes the piezoelectric vibrator, the oscillation element, the heating element, and the circuit board, and the circuit board has a plurality of through holes or recesses in a range overlapping the piezoelectric vibrator in a plan view. ing. In the piezoelectric oscillator, a plurality of through holes or recesses are filled with a heat conduction member having a higher thermal conductivity than the circuit board, and the circuit board and the piezoelectric vibrator are in close contact with each other through the heat conduction member, and are heated by a heating element. The printed circuit board and the piezoelectric vibrator are thermally coupled.
As a result, the piezoelectric oscillator efficiently heat-couples the circuit board and the piezoelectric vibrator through the heat conducting member and maintains the substantially constant temperature state of the piezoelectric vibrator. Is unnecessary, and the height dimension from the circuit board to the tip of the piezoelectric vibrator can be made smaller than in the prior art. Therefore, the piezoelectric oscillator can be further reduced in height.

また、圧電発振器は、複数の貫通孔または凹部に、熱伝導率が回路基板より高い熱伝導部材が充填されていることから、この熱伝導部材を介することで、例えば、加熱素子が搭載されている一主面から反対側の他主面への熱伝導性が向上する。
これにより、圧電発振器は、回路基板の他主面に搭載されている素子、例えば、発振用素子の略恒温状態になるまでの時間を従来より短縮できたり、略恒温状態になり易くすることができる。
従って、圧電発振器は、周波数安定性を向上させることができる。
In addition, since the piezoelectric oscillator has a plurality of through holes or recesses filled with a heat conductive member having a higher thermal conductivity than that of the circuit board, for example, a heating element is mounted via the heat conductive member. The thermal conductivity from one main surface to the other main surface on the opposite side is improved.
As a result, the piezoelectric oscillator can shorten the time until an element mounted on the other main surface of the circuit board, for example, an oscillation element, is in a substantially constant temperature state, or can easily become a substantially constant temperature state. it can.
Therefore, the piezoelectric oscillator can improve frequency stability.

また、圧電発振器は、回路基板に凹部を設けた場合には、貫通孔を設けた場合と比較して、凹部のないいずれか一方の主面の部品搭載面積を広くすることができる。   Further, in the piezoelectric oscillator, when the concave portion is provided on the circuit board, the component mounting area on any one of the main surfaces without the concave portion can be widened as compared with the case where the through hole is provided.

[適用例2]上記適用例にかかる圧電発振器において、前記回路基板の内層に、平面視において前記圧電振動子と重なる範囲の略全体に形成されるとともに、前記複数の貫通孔または凹部に充填された前記熱伝導部材に、当接または近接する金属層が形成されていることが好ましい。   Application Example 2 In the piezoelectric oscillator according to the application example described above, the piezoelectric oscillator is formed on the inner layer of the circuit board over substantially the entire range overlapping with the piezoelectric vibrator in a plan view, and filled into the plurality of through holes or recesses. In addition, it is preferable that a metal layer that is in contact with or close to the heat conducting member is formed.

この構成によれば、圧電発振器は、回路基板の内層に、平面視において圧電振動子と重なる範囲の略全体に形成されるとともに、熱伝導部材に当接または近接する金属層が形成されている。
これにより、圧電発振器は、回路基板の内層に金属層が形成されることで、回路基板内の熱伝導性が向上することから、回路基板に搭載されている圧電振動子、発振用素子などへの熱伝導がさらに良好となる。
従って、圧電発振器は、略恒温状態を良好に保てることから、周波数安定性をさらに向上させることができる。
According to this configuration, the piezoelectric oscillator is formed on the inner layer of the circuit board over substantially the entire range overlapping with the piezoelectric vibrator in plan view, and the metal layer in contact with or close to the heat conducting member is formed. .
As a result, the piezoelectric oscillator has a metal layer formed on the inner layer of the circuit board, thereby improving the thermal conductivity in the circuit board. Thus, the piezoelectric oscillator mounted on the circuit board, an oscillation element, etc. This further improves the heat conduction.
Therefore, since the piezoelectric oscillator can maintain a substantially constant temperature state, the frequency stability can be further improved.

[適用例3]上記適用例にかかる圧電発振器において、前記回路基板の前記複数の貫通孔は、側壁に金属膜が形成されたスルーホールであり、前記熱伝導部材が半田であることが好ましい。   Application Example 3 In the piezoelectric oscillator according to the application example described above, it is preferable that the plurality of through holes of the circuit board are through holes in which a metal film is formed on a side wall, and the heat conducting member is solder.

この構成によれば、圧電発振器は、回路基板の複数の貫通孔が、側壁に金属膜が形成されたスルーホールであり、熱伝導部材が半田である。このことから、圧電発振器は、例えば、ガラエポ基板製の回路基板と比較して熱伝導率が極めて高い半田が、濡れ性によりスルーホール内の隅々まで充填される。
これにより、圧電発振器は、熱伝導部材として半田を用いることで回路基板と圧電振動子とを、さらに効率的に熱結合させることができる。
従って、圧電発振器は、周波数安定性をより向上させることができる。
According to this configuration, in the piezoelectric oscillator, the plurality of through holes of the circuit board are through holes in which the metal film is formed on the side wall, and the heat conducting member is solder. For this reason, in the piezoelectric oscillator, for example, solder having extremely high thermal conductivity as compared with a circuit board made of a glass epoxy substrate is filled to every corner of the through hole due to wettability.
Thus, the piezoelectric oscillator can thermally couple the circuit board and the piezoelectric vibrator more efficiently by using solder as the heat conducting member.
Therefore, the piezoelectric oscillator can further improve the frequency stability.

[適用例4]上記適用例にかかる圧電発振器において、前記熱伝導部材は、樹脂であることが好ましい。   Application Example 4 In the piezoelectric oscillator according to the application example described above, it is preferable that the heat conducting member is a resin.

この構成によれば、圧電発振器は、熱伝導部材が樹脂であることから、例えば、ペースト状の樹脂を用いることで、ディスペンサなどにより複数の貫通孔または凹部に容易に充填することができ、作業性を向上させることができる。
また、圧電発振器は、充填の際に加熱の必要がない樹脂を選択することで、加熱が必要な半田と比較して、製造工程が簡略化できる。
According to this configuration, since the heat conduction member is a resin, the piezoelectric oscillator can be easily filled into a plurality of through holes or recesses by a dispenser or the like by using, for example, a paste-like resin. Can be improved.
In addition, the piezoelectric oscillator can simplify the manufacturing process by selecting a resin that does not need to be heated at the time of filling, as compared with solder that requires heating.

[適用例5]上記適用例にかかる圧電発振器において、前記加熱素子は、前記回路基板の前記圧電振動子が搭載された一主面とは反対側の他主面に搭載されるとともに、前記貫通孔の近傍に位置していることが好ましい。   Application Example 5 In the piezoelectric oscillator according to the application example described above, the heating element is mounted on the other main surface of the circuit board opposite to the one main surface on which the piezoelectric vibrator is mounted, and the penetration It is preferably located in the vicinity of the hole.

この構成によれば、圧電発振器は、加熱素子が回路基板の一主面とは反対側の他主面に搭載されるとともに、貫通孔の近傍に位置している。
これにより、圧電発振器は、例えば、一主面側で平面視において加熱素子と重なるように圧電振動子を配置した場合に必要な、圧電振動子の加熱素子逃げ部が不要となる。
このことから、圧電発振器は、圧電振動子の厚みを加熱素子逃げ部の分、薄くすることができる。従って、圧電発振器は、さらなる低背化が可能となる。
また、圧電発振器は、加熱素子が貫通孔の近傍に位置していることから、貫通孔に充填された熱伝導部材を介して、速やかに回路基板の他主面から一主面及び圧電振動子へ熱伝導がなされる。
これにより、圧電発振器は、加熱素子と圧電振動子とが回路基板の同一主面に搭載されない場合でも、回路基板と圧電振動子とを良好に熱結合させることができる。
According to this configuration, in the piezoelectric oscillator, the heating element is mounted on the other main surface opposite to the one main surface of the circuit board, and is positioned in the vicinity of the through hole.
As a result, the piezoelectric oscillator eliminates the heating element escape portion of the piezoelectric vibrator, which is necessary when, for example, the piezoelectric vibrator is arranged so as to overlap the heating element in plan view on the one main surface side.
Thus, the piezoelectric oscillator can reduce the thickness of the piezoelectric vibrator by the heating element escape portion. Therefore, the piezoelectric oscillator can be further reduced in height.
In addition, since the heating element is located in the vicinity of the through-hole, the piezoelectric oscillator promptly passes from the other main surface of the circuit board to the one main surface and the piezoelectric vibrator via the heat conducting member filled in the through-hole. Heat conduction is performed.
As a result, the piezoelectric oscillator can satisfactorily thermally couple the circuit board and the piezoelectric vibrator even when the heating element and the piezoelectric vibrator are not mounted on the same main surface of the circuit board.

[適用例6]上記適用例にかかる圧電発振器において、前記複数の貫通孔または凹部は、平面視において前記圧電振動子の外形形状に沿った形状に形成されていることが好ましい。   Application Example 6 In the piezoelectric oscillator according to the application example described above, it is preferable that the plurality of through holes or recesses are formed in a shape along the outer shape of the piezoelectric vibrator in a plan view.

この構成によれば、圧電発振器は、複数の貫通孔または凹部が、平面視において圧電振動子の外形形状に沿った形状に形成されていることから、複数の貫通孔または凹部に充填された熱伝導部材を介して回路基板と圧電振動子とを、より効率的に熱結合させることができる。   According to this configuration, since the plurality of through holes or recesses are formed in a shape along the outer shape of the piezoelectric vibrator in a plan view, the piezoelectric oscillator has a heat filled in the plurality of through holes or recesses. The circuit board and the piezoelectric vibrator can be thermally coupled more efficiently via the conductive member.

以下、圧電発振器の実施形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of a piezoelectric oscillator will be described with reference to the drawings.

(実施形態)
図1は、圧電発振器の一例としての水晶発振器の概略構成を示す構成図である。図1(a)は平面図、同図(b)は、要部断面図である。なお、平面図では、理解を容易にするために金属カバーを省略し、金属カバーの輪郭を2点鎖線で表している。
(Embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a crystal oscillator as an example of a piezoelectric oscillator. FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a cross-sectional view of the main part. In the plan view, the metal cover is omitted for easy understanding, and the outline of the metal cover is indicated by a two-dot chain line.

図1に示すように、本実施形態の水晶発振器1は、圧電振動子としての水晶振動子10、発振用素子20、加熱素子30、回路基板40、金属ベース50、金属カバー60などから構成されている。   As shown in FIG. 1, the crystal oscillator 1 of the present embodiment includes a crystal resonator 10 as a piezoelectric resonator, an oscillation element 20, a heating element 30, a circuit board 40, a metal base 50, a metal cover 60, and the like. ing.

水晶発振器1は、金属ベース50の上方に支持された回路基板40を覆うように形成された箱状の金属カバー60が、金属ベース50に接合されて、略直方体形状に形成されている。
回路基板40は、平面形状が略矩形形状をしており、同じく平面形状が略矩形形状の金属ベース50を絶縁状態で貫通した外部端子としての複数の金属ピン51により、金属ベース50の底面と略平行になるように支持されている。なお、回路基板40は、金属ピン51のみで支持されていることで、熱伝導による外部への放熱が抑制されている。
In the crystal oscillator 1, a box-shaped metal cover 60 formed so as to cover the circuit board 40 supported above the metal base 50 is joined to the metal base 50 to form a substantially rectangular parallelepiped shape.
The circuit board 40 has a substantially rectangular shape in plan view, and the bottom surface of the metal base 50 is formed by a plurality of metal pins 51 as external terminals that penetrate the metal base 50 having a substantially planar shape in an insulated state. It is supported so as to be substantially parallel. In addition, the circuit board 40 is supported only by the metal pin 51, so that heat radiation to the outside due to heat conduction is suppressed.

回路基板40の一主面41には、水晶振動子10が搭載されている。水晶振動子10は、例えば、5本のリード線11が底面から導出された略円筒形の金属容器12内にATカットまたはSCカットなどの図示しない水晶振動片が気密に封入されている。
水晶振動子10は、リード線11を介して回路基板40に半田などにより固定されている。
The crystal resonator 10 is mounted on one main surface 41 of the circuit board 40. In the crystal resonator 10, for example, a crystal vibrating piece (not shown) such as an AT cut or an SC cut is hermetically sealed in a substantially cylindrical metal container 12 from which five lead wires 11 are led out from the bottom surface.
The crystal unit 10 is fixed to the circuit board 40 via the lead wire 11 with solder or the like.

回路基板40の一主面41の、平面視において水晶振動子10と重なる範囲には、加熱素子30が搭載されている。
加熱素子30は、水晶振動子10の外周のつば部14と内側の底面との段差部13(加熱素子逃げ部)に収まるように配置されている。これにより、加熱素子30は、水晶振動子10との干渉が回避されている。なお、加熱素子30には、チップ抵抗、パワートランジスタなどが用いられ、ジュール熱により発熱する。
この加熱素子30の発熱量は、図示しないサーミスタなどの感温素子と直流制御用トランジスタなどを用いた温度制御回路により、水晶振動子10などが一定温度の略恒温状態になるように調整されている。また、加熱素子30は複数搭載されていてもよい。なお、加熱素子30は、水晶振動子10の周囲に配置されていてもよい。
A heating element 30 is mounted on a range of the main surface 41 of the circuit board 40 that overlaps the crystal unit 10 in plan view.
The heating element 30 is disposed so as to be accommodated in a stepped portion 13 (heating element escape portion) between the flange portion 14 on the outer periphery of the crystal unit 10 and the bottom surface on the inside. Thereby, the heating element 30 avoids interference with the crystal unit 10. Note that a chip resistor, a power transistor, or the like is used for the heating element 30 and generates heat due to Joule heat.
The amount of heat generated by the heating element 30 is adjusted by a temperature control circuit using a temperature sensing element such as a thermistor (not shown) and a DC control transistor so that the crystal unit 10 and the like are in a substantially constant temperature state at a constant temperature. Yes. A plurality of heating elements 30 may be mounted. The heating element 30 may be disposed around the crystal resonator 10.

回路基板40の他主面42には、水晶振動子10を発振させる発振回路を構成する発振用素子20が搭載されている。なお、発振用素子20には、トランジスタ、チップ抵抗、チップコンデンサなどが用いられている。水晶振動子10は、この発振回路により所定の周波数で発振する。   On the other main surface 42 of the circuit board 40, the oscillation element 20 constituting the oscillation circuit for oscillating the crystal resonator 10 is mounted. For the oscillation element 20, a transistor, a chip resistor, a chip capacitor, or the like is used. The crystal resonator 10 oscillates at a predetermined frequency by this oscillation circuit.

回路基板40は、平面視において水晶振動子10と重なる範囲に、複数の貫通孔43を有している。貫通孔43は、水晶振動子10の外周のつば部14の外形形状に沿った略円弧状に形成されている。
貫通孔43は、側壁に金属膜が形成されたスルーホールになっている。貫通孔43内には、例えば、ガラエポ基板からなる回路基板40より熱伝導率が高い熱伝導部材としての半田44が充填されている。なお、一例としてガラエポ基板の熱伝導率は、0.2W/mK程度、半田44の熱伝導率は、組成により異なるが50〜60W/mK程度である。
The circuit board 40 has a plurality of through holes 43 in a range overlapping with the crystal resonator 10 in plan view. The through hole 43 is formed in a substantially arc shape along the outer shape of the collar portion 14 on the outer periphery of the crystal resonator 10.
The through hole 43 is a through hole in which a metal film is formed on the side wall. The through hole 43 is filled with, for example, solder 44 as a heat conductive member having a higher thermal conductivity than the circuit board 40 made of a glass epoxy substrate. As an example, the thermal conductivity of the glass epoxy substrate is about 0.2 W / mK, and the thermal conductivity of the solder 44 is about 50 to 60 W / mK, depending on the composition.

この際、半田44には、クリーム状の半田が用いられ、水晶振動子10搭載後に、回路基板40に形成された発振用素子20などの実装用ランドへの塗布と一括して、貫通孔43内への充填が行われる。これにより、水晶発振器1は、熱伝導部材としての半田44の充填が効率的に行われる。
貫通孔43内へ充填された半田44は、発振用素子20などのリフロー実装による加熱の際に、側壁に形成された金属膜との濡れ性により、貫通孔43内の隅々まで濡れ広がる。さらに、半田44は、平面視において貫通孔43と重なっている水晶振動子10のつば部14に濡れ広がる。
At this time, cream-like solder is used as the solder 44, and after the quartz crystal resonator 10 is mounted, the through holes 43 are collectively applied to the mounting land such as the oscillation element 20 formed on the circuit board 40. The inside is filled. Thereby, the crystal oscillator 1 is efficiently filled with the solder 44 as the heat conducting member.
The solder 44 filled in the through-hole 43 wets and spreads to every corner in the through-hole 43 due to wettability with the metal film formed on the side wall during heating by reflow mounting of the oscillation element 20 or the like. Furthermore, the solder 44 wets and spreads on the collar portion 14 of the crystal unit 10 that overlaps the through hole 43 in plan view.

これにより、水晶発振器1は、濡れ広がった半田44を介して、回路基板40と水晶振動子10のつば部14とが密着することで、熱伝導率が回路基板40より低い空気層が、回路基板40と水晶振動子10のつば部14との間から排除される。
このことから、水晶発振器1は、発熱した加熱素子30により加熱される回路基板40と水晶振動子10とが効率的に熱結合した状態となる。
そして、水晶発振器1は、上述したように加熱素子30の発熱量が温度制御回路により調整されることにより、回路基板40と熱結合した水晶振動子10などが、一定温度の略恒温状態に保たれる。
As a result, the crystal oscillator 1 has an air layer whose thermal conductivity is lower than that of the circuit board 40 due to the circuit board 40 and the collar portion 14 of the crystal unit 10 being in close contact with each other through the wet solder 44. It is excluded from between the substrate 40 and the collar portion 14 of the crystal unit 10.
Accordingly, the crystal oscillator 1 is in a state where the circuit board 40 heated by the heating element 30 that has generated heat and the crystal unit 10 are efficiently thermally coupled.
In the crystal oscillator 1, as described above, the amount of heat generated by the heating element 30 is adjusted by the temperature control circuit, so that the crystal resonator 10 that is thermally coupled to the circuit board 40 is maintained in a substantially constant temperature state at a constant temperature. Be drunk.

なお、回路基板40の貫通孔43より外周側には、スリット状の貫通孔45が貫通孔43を取り囲むように形成されている。これにより、水晶発振器1は、回路基板40の水晶振動子10と熱結合している部分(平面視において水晶振動子10と略重なっている部分)と外周部分とを熱的に分離し、回路基板40の水晶振動子10と熱結合している部分の放熱を抑制することができる。   A slit-shaped through hole 45 is formed on the outer peripheral side of the through hole 43 of the circuit board 40 so as to surround the through hole 43. Thereby, the crystal oscillator 1 thermally separates a portion (a portion substantially overlapping with the crystal resonator 10 in a plan view) and an outer peripheral portion of the circuit board 40 that are thermally coupled to the crystal resonator 10, The heat radiation of the portion of the substrate 40 that is thermally coupled to the crystal unit 10 can be suppressed.

上述したように、本実施形態の水晶発振器1は、回路基板40が、平面視において水晶振動子10と重なる範囲に複数の貫通孔43を有している。そして、水晶発振器1は、複数の貫通孔43に、熱伝導率が回路基板40より高い半田44が充填され、半田44を介して回路基板40と水晶振動子10とが密着し、加熱素子30により加熱される回路基板40と水晶振動子10とが、熱結合している。   As described above, in the crystal oscillator 1 of the present embodiment, the circuit board 40 has the plurality of through holes 43 in a range where the circuit board 40 overlaps the crystal resonator 10 in plan view. In the crystal oscillator 1, the plurality of through holes 43 are filled with solder 44 having a thermal conductivity higher than that of the circuit board 40, and the circuit board 40 and the crystal unit 10 are in close contact with each other through the solder 44, thereby heating element 30. The circuit board 40 and the crystal unit 10 heated by the heat are thermally coupled.

これにより、水晶発振器1は、熱伝導率が回路基板40より高い半田44を介することで、回路基板40と水晶振動子10とが効率的に熱結合し、水晶振動子10の略恒温状態が良好に保たれる。
このことから、水晶発振器1は、従来、回路基板40と水晶振動子10との間に設けられていた導熱板が不要となり、回路基板40から水晶振動子10の先端までの高さ寸法Hを、従来より小さくすることができる。従って、水晶発振器1は、従来よりさらなる低背化が可能となる。
Thereby, in the crystal oscillator 1, the circuit board 40 and the crystal unit 10 are efficiently thermally coupled via the solder 44 whose thermal conductivity is higher than that of the circuit board 40, so that the crystal unit 10 has a substantially constant temperature state. Keeps good.
For this reason, the crystal oscillator 1 does not require the heat conducting plate conventionally provided between the circuit board 40 and the crystal oscillator 10, and the height dimension H from the circuit board 40 to the tip of the crystal oscillator 10 is reduced. It can be made smaller than before. Therefore, the crystal oscillator 1 can be further reduced in height as compared with the prior art.

また、水晶発振器1は、複数の貫通孔43に、熱伝導率が回路基板40より高い半田44が充填されている。このことから、水晶発振器1は、半田44を介することで、加熱素子30が搭載されている回路基板40の一主面41から反対側の他主面42への熱伝導性が、従来の回路基板40のみの構成と比較して向上する。
これにより、水晶発振器1は、回路基板40の他主面42に搭載されている発振用素子20の略恒温状態になるまでの時間を従来より短縮できたり、略恒温状態になり易くすることができる。
従って、水晶発振器1は、周波数安定性を向上させることができる。
In the crystal oscillator 1, a plurality of through holes 43 are filled with solder 44 having a higher thermal conductivity than that of the circuit board 40. From this, the crystal oscillator 1 has the conventional thermal conductivity from the one main surface 41 of the circuit board 40 on which the heating element 30 is mounted to the other main surface 42 on the opposite side through the solder 44. Compared to the configuration of the substrate 40 alone, the improvement is achieved.
Thereby, the crystal oscillator 1 can shorten the time until the oscillation element 20 mounted on the other main surface 42 of the circuit board 40 is in a substantially constant temperature state, or can easily be in a substantially constant temperature state. it can.
Therefore, the crystal oscillator 1 can improve the frequency stability.

また、水晶発振器1は、樹脂より熱伝導率が極めて高い半田44を用いることで、回路基板40と水晶振動子10とを、熱伝導部材に樹脂を用いた場合より、効率的に熱結合させることができる。
従って、水晶発振器1は、熱伝導部材に樹脂を用いた場合より、周波数安定性をより向上させることができる。
In addition, the crystal oscillator 1 uses the solder 44 having a thermal conductivity much higher than that of the resin, so that the circuit board 40 and the crystal unit 10 are thermally coupled more efficiently than when the resin is used as the heat conductive member. be able to.
Therefore, the crystal oscillator 1 can further improve the frequency stability as compared with the case where a resin is used for the heat conducting member.

また、水晶発振器1は、複数の貫通孔43が、平面視において水晶振動子10の外形形状に沿った円弧状に形成されていることから、複数の貫通孔43に充填された半田44を介して回路基板40と水晶振動子10とを、他の形状と比較して、より効率的に熱結合させることができる。   Further, in the crystal oscillator 1, the plurality of through holes 43 are formed in an arc shape along the outer shape of the crystal resonator 10 in a plan view, and thus the solder 44 filled in the plurality of through holes 43 is interposed therebetween. Thus, the circuit board 40 and the crystal unit 10 can be thermally coupled more efficiently as compared with other shapes.

なお、本実施形態では、熱伝導部材として半田44を用いたが、これに限定するものではなく、樹脂を用いてもよい。これによれば、水晶発振器1は、熱伝導部材としてペースト状の樹脂を用いることで、ディスペンサなどにより複数の貫通孔43に容易に充填することができ、作業性を向上させることができる。
ペースト状の樹脂としては、導電フィラー入りのシリコーン樹脂接着剤、CPUとその冷却用のヒートシンクとの接合などに用いられるシリコーン樹脂グリスなどがある。
In this embodiment, the solder 44 is used as the heat conducting member, but the present invention is not limited to this, and a resin may be used. According to this, the crystal oscillator 1 can easily fill the plurality of through holes 43 with a dispenser or the like by using the paste-like resin as the heat conducting member, and can improve workability.
Examples of the paste-like resin include a silicone resin adhesive containing a conductive filler, a silicone resin grease used for joining a CPU and its cooling heat sink, and the like.

また、水晶発振器1は、充填の際に加熱の必要がない樹脂を選択することで、加熱が必要な半田44と比較して、製造工程を簡略化できる。
また、水晶発振器1は、熱伝導部材として樹脂を用いることで、貫通孔43をスルーホールにする必要がないことから、回路基板40の加工工数を低減できる。
なお、熱伝導部材として樹脂を用いる場合には、回路基板40の他主面42から樹脂が、突出しないように充填することが好ましい。これにより、水晶発振器1は、他主面42上への樹脂の流出が回避できる。
Further, the crystal oscillator 1 can simplify the manufacturing process by selecting a resin that does not need to be heated at the time of filling, as compared with the solder 44 that requires heating.
In addition, since the crystal oscillator 1 uses a resin as a heat conducting member, it is not necessary to make the through hole 43 a through hole, and therefore the processing man-hour of the circuit board 40 can be reduced.
In addition, when using resin as a heat conductive member, it is preferable to fill so that resin may not protrude from the other main surface 42 of the circuit board 40. FIG. Thereby, the crystal oscillator 1 can avoid the outflow of the resin onto the other main surface 42.

なお、本実施形態では、複数の貫通孔43の形状を、水晶振動子10の外形形状に沿った円弧状としたが、これに限定するものではなく、円形状、楕円形状、四角形状、多角形状などとしてもよい。   In the present embodiment, the shape of the plurality of through-holes 43 is an arc shape along the outer shape of the crystal unit 10, but is not limited thereto, and is not limited to a circular shape, an elliptical shape, a rectangular shape, or a polygonal shape. It is good also as a shape.

ここで、上記実施形態の変形例について図面を参照して説明する。
(変形例1)
図2は、上記実施形態の変形例1の水晶発振器の概略構成を示す要部断面図である。なお、上記実施形態との共通部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
Here, the modification of the said embodiment is demonstrated with reference to drawings.
(Modification 1)
FIG. 2 is a cross-sectional view of a principal part showing a schematic configuration of a crystal oscillator according to Modification 1 of the embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to a common part with the said embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

図2に示すように、変形例1の水晶発振器101は、回路基板140の内層に、平面視において水晶振動子10と重なる範囲の略全体に形成されるとともに、複数の貫通孔43に充填された半田44に当接または近接するべた状の金属層146が形成されている。
なお、金属層146には、銅箔などが用いられている。また、金属層146の水晶振動子10のリード線11との交差部分には、リード線11の径より大きい貫通孔を設けて、リード線11との接触を回避している。
As shown in FIG. 2, the crystal oscillator 101 according to the first modification is formed on the inner layer of the circuit board 140 over substantially the entire range that overlaps the crystal resonator 10 in plan view, and is filled in the plurality of through holes 43. A solid metal layer 146 in contact with or close to the solder 44 is formed.
Note that a copper foil or the like is used for the metal layer 146. In addition, a through hole larger than the diameter of the lead wire 11 is provided at a portion where the metal layer 146 intersects the lead wire 11 of the crystal unit 10 to avoid contact with the lead wire 11.

これによれば、水晶発振器101は、回路基板140の内層にべた状の金属層146が形成されることで、回路基板140の一主面41から回路基板140の内部に伝導された熱が、熱伝導率が高い金属層146に達することにより、金属層146全体に急速に伝導される。
そして、金属層146に伝導された熱は、複数の貫通孔43に充填された半田44に、金属層146が当接または近接していることから、速やかに伝導される。また、一方で、金属層146に伝導された熱は、金属層146全体から他主面42に向けて伝導されるので、金属層146がない場合と比較して、一主面41から他主面42への熱伝導が早くなる。
According to this, the crystal oscillator 101 has the solid metal layer 146 formed on the inner layer of the circuit board 140, so that the heat conducted from the one main surface 41 of the circuit board 140 to the inside of the circuit board 140 is By reaching the metal layer 146 having a high thermal conductivity, the entire metal layer 146 is rapidly conducted.
The heat conducted to the metal layer 146 is conducted quickly because the metal layer 146 is in contact with or close to the solder 44 filled in the plurality of through holes 43. On the other hand, since the heat conducted to the metal layer 146 is conducted from the entire metal layer 146 toward the other main surface 42, compared with the case without the metal layer 146, the heat from the one main surface 41 to the other main surface 42. Heat conduction to the surface 42 is accelerated.

これらにより、水晶発振器101は、回路基板140内の熱伝導性が向上することから、回路基板140に搭載されている水晶振動子10、発振用素子20などへの熱伝導がさらに良好となる。
従って、水晶発振器101は、水晶振動子10などの略恒温状態がさらに良好に保たれることから、周波数安定性をさらに向上させることができる。
なお、金属層146は、べた状だけではなく、網目状などに形成されていてもよい。
As a result, the crystal oscillator 101 has improved thermal conductivity in the circuit board 140, so that the heat conduction to the crystal resonator 10 and the oscillation element 20 mounted on the circuit board 140 is further improved.
Therefore, the crystal oscillator 101 can further improve the frequency stability because the substantially constant temperature state of the crystal resonator 10 and the like is kept better.
Note that the metal layer 146 may be formed not only in a solid shape but also in a mesh shape.

(変形例2)
図3は、上記実施形態の変形例2の水晶発振器の概略構成を示す要部断面図である。なお、上記実施形態との共通部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
(Modification 2)
FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part showing a schematic configuration of a crystal oscillator according to a second modification of the embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to a common part with the said embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

図3に示すように、変形例2の水晶発振器201は、回路基板240に上記実施形態の貫通孔43(図1参照)に代えて、回路基板240の一主面41に凹部243が形成されている。なお、凹部243の平面形状は、上記実施形態の貫通孔43と同様である。また、凹部243には、上記実施形態と同様に半田44が充填されている。
なお、この場合には、先に回路基板240の凹部243に半田44を充填してから、水晶振動子10を搭載する手順となる。
As shown in FIG. 3, in the crystal oscillator 201 according to the second modification, a concave portion 243 is formed on one main surface 41 of the circuit board 240 instead of the through hole 43 (see FIG. 1) of the above-described embodiment. ing. In addition, the planar shape of the recessed part 243 is the same as that of the through-hole 43 of the said embodiment. Further, the recess 243 is filled with the solder 44 as in the above embodiment.
In this case, the procedure is to mount the crystal unit 10 after the solder 44 is filled in the concave portion 243 of the circuit board 240 first.

これによれば、水晶発振器201は、回路基板240に凹部243が形成されていることから、貫通孔が形成された場合と比較して、凹部243のない他主面42の部品搭載面積を広くすることができる。
なお、上述したように、熱伝導部材は、半田44に限定するものではなく、回路基板240より熱伝導率が高い樹脂などとしてもよい。
According to this, in the crystal oscillator 201, since the concave portion 243 is formed in the circuit board 240, the component mounting area of the other main surface 42 without the concave portion 243 is wider than in the case where the through hole is formed. can do.
As described above, the heat conductive member is not limited to the solder 44, and may be a resin having a higher heat conductivity than the circuit board 240.

(変形例3)
図4は、上記実施形態の変形例3の水晶発振器の概略構成を示す要部断面図である。なお、上記実施形態との共通部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
(Modification 3)
FIG. 4 is a cross-sectional view of a principal part showing a schematic configuration of a crystal oscillator according to a third modification of the embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to a common part with the said embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

図4に示すように、変形例3の水晶発振器301は、加熱素子30が、回路基板40の水晶振動子310が搭載された一主面41とは反対側の他主面42に搭載されるとともに、貫通孔43の近傍に位置している。   As shown in FIG. 4, in the crystal oscillator 301 of the third modification, the heating element 30 is mounted on the other main surface 42 opposite to the one main surface 41 on which the crystal resonator 310 of the circuit board 40 is mounted. At the same time, it is located in the vicinity of the through hole 43.

これによれば、水晶発振器301は、加熱素子30と水晶振動子310とが重なって搭載されないことから、水晶振動子310に上記実施形態で設けられていた段差部13(加熱素子逃げ部、図1参照)が不要となる。
このことから、水晶発振器301は、水晶振動子310の厚みを段差部の分、薄くすることができる。これにより、水晶発振器301は、回路基板40から水晶振動子310の先端までの高さ寸法Hを、上記実施形態より小さくすることができる。
従って、水晶発振器301は、さらなる低背化が可能となる。
According to this, since the crystal oscillator 301 is not mounted with the heating element 30 and the crystal oscillator 310 overlapped with each other, the step portion 13 (the heating element escape portion, FIG. 1) becomes unnecessary.
Thus, the crystal oscillator 301 can reduce the thickness of the crystal unit 310 by the level difference. Thereby, the crystal oscillator 301 can make the height dimension H from the circuit board 40 to the front-end | tip of the crystal oscillator 310 smaller than the said embodiment.
Therefore, the crystal oscillator 301 can be further reduced in height.

また、水晶発振器301は、加熱素子30が他主面42の貫通孔43の近傍に位置していることから、貫通孔43に充填された半田44に加熱素子30の熱が速やかに伝導され、半田44を介して効率的に回路基板40の他主面42から一主面41及び水晶振動子310へ熱伝導がなされる。
これにより、水晶発振器301は、加熱素子30と水晶振動子310とが回路基板40の同一主面に搭載されない場合でも、回路基板40と水晶振動子310とを良好に熱結合させることができる。
In the crystal oscillator 301, since the heating element 30 is located in the vicinity of the through hole 43 of the other main surface 42, the heat of the heating element 30 is quickly conducted to the solder 44 filled in the through hole 43, Thermal conduction is efficiently performed from the other main surface 42 of the circuit board 40 to the one main surface 41 and the crystal unit 310 through the solder 44.
As a result, the crystal oscillator 301 can satisfactorily thermally couple the circuit board 40 and the crystal oscillator 310 even when the heating element 30 and the crystal oscillator 310 are not mounted on the same main surface of the circuit board 40.

なお、上記実施形態、各変形例では、圧電発振器として、圧電振動子に水晶を用いた水晶発振器を例にとり説明したが、これに限定するものではなく、圧電振動子にタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどを用いた圧電発振器としてもよい。   In the above-described embodiment and each modified example, a description has been given by taking a crystal oscillator using a crystal as a piezoelectric vibrator as an example of the piezoelectric oscillator, but the present invention is not limited to this, and the piezoelectric vibrator includes lithium tantalate and niobate. A piezoelectric oscillator using lithium or the like may be used.

本実施形態の圧電発振器の一例としての水晶発振器の概略構成を示す構成図。The block diagram which shows schematic structure of the crystal oscillator as an example of the piezoelectric oscillator of this embodiment. 上記実施形態の変形例1の水晶発振器の概略構成を示す要部断面図。The principal part sectional view showing the schematic structure of the crystal oscillator of modification 1 of the above-mentioned embodiment. 上記実施形態の変形例2の水晶発振器の概略構成を示す要部断面図。The principal part sectional drawing which shows schematic structure of the crystal oscillator of the modification 2 of the said embodiment. 上記実施形態の変形例3の水晶発振器の概略構成を示す要部断面図。The principal part sectional view showing the schematic structure of the crystal oscillator of modification 3 of the above-mentioned embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…圧電発振器としての水晶発振器、10…圧電振動子としての水晶振動子、11…リード線、12…金属容器、13…段差部、14…つば部、20…発振用素子、30…加熱素子、40…回路基板、41…一主面、42…他主面、43…貫通孔、44…熱伝導部材としての半田、45…貫通孔、50…金属ベース、51…金属ピン、60…金属カバー。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Crystal oscillator as a piezoelectric oscillator, 10 ... Crystal oscillator as a piezoelectric vibrator, 11 ... Lead wire, 12 ... Metal container, 13 ... Step part, 14 ... Brim part, 20 ... Oscillating element, 30 ... Heating element DESCRIPTION OF SYMBOLS 40 ... Circuit board 41 ... One main surface 42 ... Other main surfaces 43 ... Through-hole 44 ... Solder as a heat conductive member 45 ... Through-hole 50 ... Metal base 51 ... Metal pin 60 ... Metal cover.

Claims (6)

圧電振動子と、前記圧電振動子を発振させる発振回路を構成する発振用素子と、少なくとも1つの加熱素子と、前記各構成要素を搭載する回路基板と、を備え、
前記回路基板は、平面視において前記圧電振動子と重なる範囲に複数の貫通孔または凹部を有し、
前記複数の貫通孔または凹部に、熱伝導率が前記回路基板より高い熱伝導部材が充填され、前記熱伝導部材を介して前記回路基板と前記圧電振動子とが密着し、
前記加熱素子により加熱される前記回路基板と前記圧電振動子とが、熱結合していることを特徴とする圧電発振器。
A piezoelectric vibrator, an oscillation element that constitutes an oscillation circuit that oscillates the piezoelectric vibrator, at least one heating element, and a circuit board on which each of the components is mounted,
The circuit board has a plurality of through holes or recesses in a range overlapping the piezoelectric vibrator in plan view,
The plurality of through holes or recesses are filled with a heat conductive member having a higher thermal conductivity than the circuit board, and the circuit board and the piezoelectric vibrator are in close contact with each other through the heat conductive member,
The piezoelectric oscillator, wherein the circuit board heated by the heating element and the piezoelectric vibrator are thermally coupled.
請求項1に記載の圧電発振器において、前記回路基板の内層に、平面視において前記圧電振動子と重なる範囲の略全体に形成されるとともに、前記複数の貫通孔または凹部に充填された前記熱伝導部材に、当接または近接する金属層が形成されていることを特徴とする圧電発振器。   2. The piezoelectric oscillator according to claim 1, wherein the heat conduction is formed on an inner layer of the circuit board substantially in a range overlapping with the piezoelectric vibrator in a plan view and filled in the plurality of through holes or recesses. 3. A piezoelectric oscillator, characterized in that a metal layer is formed on or in contact with a member. 請求項1または2に記載の圧電発振器において、前記回路基板の前記複数の貫通孔は、側壁に金属膜が形成されたスルーホールであり、前記熱伝導部材が半田であることを特徴とする圧電発振器。   3. The piezoelectric oscillator according to claim 1, wherein the plurality of through holes of the circuit board are through holes in which a metal film is formed on a side wall, and the heat conducting member is solder. Oscillator. 請求項1または2に記載の圧電発振器において、前記熱伝導部材は、樹脂であることを特徴とする圧電発振器。   3. The piezoelectric oscillator according to claim 1, wherein the heat conducting member is a resin. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の圧電発振器において、前記加熱素子は、前記回路基板の前記圧電振動子が搭載された一主面とは反対側の他主面に搭載されるとともに、前記貫通孔の近傍に位置していることを特徴とする圧電発振器。   5. The piezoelectric oscillator according to claim 1, wherein the heating element is mounted on the other main surface of the circuit board opposite to the one main surface on which the piezoelectric vibrator is mounted. The piezoelectric oscillator is located in the vicinity of the through hole. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の圧電発振器において、前記複数の貫通孔または凹部は、平面視において前記圧電振動子の外形形状に沿った形状に形成されていることを特徴とする圧電発振器。   The piezoelectric oscillator according to any one of claims 1 to 5, wherein the plurality of through holes or recesses are formed in a shape along an outer shape of the piezoelectric vibrator in a plan view. Piezoelectric oscillator.
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