JP2014187441A - 恒温槽付水晶発振器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、水晶振動子を効率よく加熱できる恒温槽付水晶発振器を提供する。
【解決手段】恒温槽付水晶発振器は、水晶振動子（１２０）と、水晶振動子を発振させる発振回路と、加熱素子（１５３、１５４）及びサーミスタ（１５２）を有し水晶振動子を所定の温度に制御する温度制御回路と、サーミスタ、加熱素子、及び発振回路を配置するプリント基板（１１０）と、プリント基板に配置されプリント基板からの熱を放熱する放熱シート（１５０）と、放熱シートと水晶振動子との間に配置され熱分散板（１５１）と、を備え、放熱シートのサーミスタに対応する箇所に第１貫通孔（１５０ａ）及び加熱素子に対応する箇所に第２貫通孔（１５０ｂ）が形成され、熱分散板の第１貫通孔に対応する箇所に第３貫通孔（１５１ａ）及び第２貫通孔に対応する箇所は貫通しない溝部（１５１ｂ）が形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は水晶振動子を用いた温度制御型の水晶発振器（以下、恒温槽付水晶発振器という。）に関する。特にプリント基板と水晶発振子とに配置された熱分散板の形状に関する。

恒温槽付水晶発振器は、特に水晶振動子の動作温度を一定に維持して、周波数温度特性に依存した周波数変化を引き起こすことなく、高安定の発振周波数を得ている。例えば、ＳＣカットの水晶振動子を使用する場合には８０〜９０℃の温度に、ＩＴカットの水晶振動子を使用する場合には９５〜１０５℃の温度に維持している。

特許文献１は、恒温槽付水晶発振器の周囲温度が変化に応じて、温度制御が容易に且つ消費電力が少なくなる技術を開示する。具体的には、特許文献１は、抵抗発熱体に電流を流しそのジュール熱を利用する加熱抵抗及び電力増幅に使用されるパワートランジスタをほぼ同じ位置にプリント基板に実装する技術を開示する。加熱抵抗及びパワートランジスタは、垂直方向（プリント基板の表面の法線方向）及び水平方向（プリント基板の表面方向）に熱を発散する。そして、それらの熱が放熱シート及び金属板である熱分散板を介して水晶振動子に伝達される。

特開２０１１−０７７９６３号公報

しかし、加熱抵抗及びパワートランジスタが配置された位置において、放熱シート及び金属板は、垂直方向は孔が空いている。このため、加熱抵抗及びパワートランジスタの垂直方向に発散された熱は、カバー及び金属ベースで囲まれた空間に逃げてしまう。これでは、加熱抵抗及びパワートランジスタから発散された熱が十分に使い切れておらず、効率が悪い。

そこで、本発明は、水晶振動子の周囲温度を精度に効率よく加熱できる恒温槽付水晶発振器の提供を目的とする。

第１観点の恒温槽付水晶発振器は、所定の底面外周を有し所定周波数で振動する水晶振動子と、水晶振動子を所定周波数で発振させる発振回路と、温度を加熱する加熱素子及び温度を測定するサーミスタを有し水晶振動子を所定の温度に制御する温度制御回路と、サーミスタ、加熱素子、及び発振回路を配置するプリント基板と、プリント基板に配置されプリント基板からの熱を放熱する放熱シートと、放熱シートと水晶振動子との間に配置され所定外周よりも大きな外周を有するとともに加熱素子及び放熱シートからの熱を分散させる熱分散板と、を備え、放熱シートがサーミスタに対応する箇所に第１貫通孔が形成されるとともに加熱素子に対応する箇所に第２貫通孔が形成され、熱分散板が第１貫通孔に対応する箇所に第３貫通孔が形成されるとともに第２貫通孔に対応する箇所は貫通しない溝部が形成される。

第２観点の恒温槽付水晶発振器は、第１観
点において、発振回路が、水晶振動子が所定周波数以外で発振する不要モードを抑制するインダクタを有する。

第３観点の恒温槽付水晶発振器は、第１観点及び第２観点において、水晶振動子が、その外周が金属カバーで覆われており、プリント基板と金属カバーの底面との間に、第３貫通孔が形成される。

第４観点の恒温槽付水晶発振器は、第１観点から第３観点において、加熱素子が、１つのパワートランジスタと１つの加熱抵抗とを含む。

第５観点の恒温槽付水晶発振器は、第１観点から第４観点において、熱分散板及び水晶振動子の金属カバーが、プリント基板の法線方向から見て円形であり、熱分散板及び金属カバーの中心は一致しており、熱分散板及び金属カバーの中心に対応するプリント基板にサーミスタが配置され、サーミスタから一定距離に加熱素子が配置される。

第６観点の恒温槽付水晶発振器は、第１観点から第４観点において、熱分散板が、プリント基板の法線方向から見て四角形であり、水晶振動子の金属カバーが、プリント基板の法線方向から見て円形であり、熱分散板及び金属カバーの中心は一致しており、熱分散板及び金属カバーの中心に対応するプリント基板にサーミスタが配置され、サーミスタから一定距離に加熱素子が配置される。

本発明によれば、水晶振動子を効率よく加熱できる恒温槽付水晶発振器を提供することができる。

中が透過して示された恒温槽付水晶発振器１００の概略斜視図である。 プリント基板１１０及び水晶振動子１２０の分解斜視図である。 （ａ）は、放熱シート１５０が載置されたプリント基板１１０の平面図である。 （ｂ）は、熱分散板１５１が載置されたプリント基板１１０の平面図である。 （ａ）は、熱分散板１５１に水晶振動子１２０が載置されたプリント基板１１０の概略断面図である。 （ｂ）は、図４（ａ）の点線１８３の拡大図である。 （ａ）は、放熱シート２５０が載置されたプリント基板１１０の平面図である。 （ｂ）は、熱分散板２５１が載置されたプリント基板１１０の平面図である。 （ｃ）は、熱分散板２５１に水晶振動子１２０が載置されたプリント基板１１０の概略断面図である。 （ａ）は、放熱シート３５０が載置されたプリント基板１１０の平面図である。 （ｂ）は、熱分散板３５１が載置されたプリント基板１１０の平面図である。 （ｃ）は、熱分散板３５１に水晶振動子１２０が載置されたプリント基板１１０の概略断面図である。 （ａ）は、放熱シート４５０が載置されたプリント基板１１０の平面図である。 （ｂ）は、熱分散板４５１が載置されたプリント基板１１０の平面図である。 （ｃ）は、熱分散板４５１に水晶振動子１２０が載置されたプリント基板１１０の概略断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明の範囲は以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。

（第１実施形態）
＜恒温槽付水晶発振器１００の構成＞
図１は、中が透過して示された恒温槽付水晶発振器１００の概略斜視図である。恒温槽付水晶発振器１００は主に、プリント基板１１０、水晶振動子１２０、ベース板１３０、及びカバー１４０により形成されている。以下の説明では、ベース板１３０の長辺が伸びる方向をＸ軸方向、短辺が伸びる方向をＺ軸方向とし、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に垂直な方向、すなわちベース板１３０の主面に垂直な方向をＹ軸方向として説明する。

プリント基板１１０の−Ｙ軸側の面には、水晶振動子１２０が配置されている。また、カバー１４０の内側にはキャビティ１４１が形成されており、プリント基板１１０がキャビティ１４１に載置されている。キャビティ１４１は、ベース板１３０がカバー１４０の−Ｙ軸側の面に配置されることにより塞がれている。プリント基板１１０には例えば６本のリード端子１１１が備えられており、各リード端子１１１がベース板１３０を貫通してベース板１３０の−Ｙ軸側の面にまで伸びることによりベース板１３０にプリント基板１１０が固定される。各リード端子１１１はまた、プリント基板１１０とベース板１３０の−Ｙ軸側の面とを電気的に接続している。プリント基板１１０には、水晶振動子１２０の他にも水晶振動子１２０を所定周波数で発振させる発振回路（不図示）等が形成されている。

図２は、プリント基板１１０及び水晶振動子１２０の分解斜視図である。水晶振動子１２０は、外形が金属カバーにより形成され、その中に例えばＳＣカットの水晶振動片（不図示）が載置されることにより形成される。ＳＣカットの水晶振動片は振動周波数に対する温度安定度が高い。そのため、ＳＣカットの水晶振動片は、例えば恒温槽等の水晶発振器の温度を一定に保つための温度制御機能を有する恒温槽付水晶発振器（Ｏｖｅｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌ（Ｘ’ｔａｌ） Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）等と共に用いられることで、更に振動周波数が安定させられる場合が多い。恒温槽付水晶発振器１００は、プリント基板１１０に加熱素子、サーミスタ、及び温度制御回路が取り付けられており、恒温槽付水晶発振器としての機能を有している。

水晶振動子１２０は、プリント基板１１０の−Ｙ軸側の面に配置される放熱シート１５０、及び放熱シート１５０の−Ｙ軸側の面に配置される熱分散板１５１を介してプリント基板１１０に載置される。放熱シート１５０は、正方形に形成されたシートの中心に第１貫通孔１５０ａ、及び正方形の各辺の中心に接する第２貫通孔１５０ｂが開けられている。熱分散板１５１は、正方形に形成された導熱板であり、中心に第１貫通孔１５０ａにＹ軸方向に重なるように第３貫通孔１５１ａが形成されている。また、熱分散板１５１の＋Ｙ軸側の面の各辺には、放熱シート１５０の第２貫通孔１５０ｂにＹ軸方向に重なるように−Ｙ軸側に凹んだ溝部１５１ｂが形成されている。熱分散板１５１の−Ｙ軸側の面には、水晶振動子１２０が載置される。図２では、熱分散板１５１上の水晶振動子１２０が載置される位置が、水晶振動子１２０の底面（＋Ｙ軸側の面）の外周に相当する点線１８１で示されている。水晶振動子１２０の底面の外周が熱分散板１５１の＋Ｙ軸側の面内に入っていることから、熱分散板１５１の外周は水晶振動子１２０の底面の外周よりも大きいことになる。

第１貫通孔１５０ａにはサーミスタ１５２が配置される。また、各第２貫通孔１５０ｂには、水晶振動子１２０を加熱するための加熱素子として、一対に形成された加熱抵抗１５３及びパワートランジスタ１５４がそれぞれ配置されている。サーミスタ１５２、加熱抵抗１５３、及びパワートランジスタ１５４は、プリント基板１１０に配置される温度制御回路（不図示）に接続されている。水晶振動子１２０の温度が変化してサーミスタ１５２がこれを検出した場合には、温度制御回路によって加熱抵抗１５３及びパワートランジスタ１５４の発熱量が調整されることにより水晶振動子１２０の温度が一定に保たれる。

加熱抵抗１５３及びパワートランジスタ１５４は、ともに水晶振動子１２０を加熱するための素子であるが、周囲の温度が変化したときの消費電力の特性が異なる。加熱抵抗１５３は、所定の温度を維持するために必要な消費電力が周囲の温度が低下するに従って上昇する。これに対して、パワートランジスタ１５４は、周囲の温度が約２５度のときに消費電力及び発熱量が最大となる。このように電力の特性が異なる２種類の加熱をするための素子を用い、互いの素子の特徴を生かした温度制御をすることで効率的及び高精度な温度制御が可能となる。しかし、このような消費電力の特性が異なる２種類の加熱をするための素子を用いた場合には、プリント基板の全体的な温度分布が不均一になり複雑な温度分布が形成される可能性がある。恒温槽付水晶発振器１００では、各第２貫通孔１５０ｂにそれぞれ一つの加熱抵抗１５３及びパワートランジスタ１５４が配置されることにより、一つの第２貫通孔１５０ｂを一つの加熱をするための素子とみなすことができる。また、各第２貫通孔１５０ｂがサーミスタ１５２及び水晶振動子１２０に対して回転対称に配置されている。これらのことにより、サーミスタ１５２及び水晶振動子１２０の温度分布が均一になりやすく、ひいてはプリント基板１１０の温度分布も均一に制御しやすい。

また、プリント基板１１０上には発振回路（不図示）の一部を形成するインダクタ１５５が配置される。インダクタ１５５はプリント基板１１０上のどの位置に配置されていても良いが、恒温槽付水晶発振器１００では、プリント基板１１０の−Ｙ’軸側の面の放熱シート１５０の−Ｘ軸側に配置されている。ＳＣカットの水晶振動片にはＣモードと呼ばれる主振動の１０％程度高い領域にＢモードと呼ばれる副振動モードが存在するが、このＢモードはＣモードの安定な発振を阻害する不要モードであるため抑圧されることが望ましい。インダクタ１５５は、このようなＢモードを抑圧している。

図３（ａ）は、放熱シート１５０が載置されたプリント基板１１０の平面図である。図３（ａ）では、放熱シート１５０の第１貫通孔１５０ａにサーミスタ１５２が配置され、第２貫通孔１５１ｂに加熱抵抗１５３及びパワートランジスタ１５４が配置されている状態が示されている。また、図３（ａ）では、水晶振動子１２０の底面の外周と放熱シート１５０とがＹ軸方向に重なる位置を示すために、水晶振動子１２０の底面の外周が点線１８２で示されている。図３（ａ）に示されるように、恒温槽付水晶発振器１００では、点線１８２の円内に形成される全ての加熱抵抗１５３及びパワートランジスタ１５４が配置されている。放熱シート１５０は、加温素子によって加熱されたプリント基板１１０の熱を熱分散板１５１に放熱している。熱分散板１５１はその熱を水晶振動子１２０に伝えることにより、水晶振動子１２０が加温される。

図３（ｂ）は、熱分散板１５１が載置されたプリント基板１１０の平面図である。熱分散板１５１は、放熱シート１５０の＋Ｙ軸側の面に重なるように配置される。熱分散板１５１は、中心に第３貫通孔１５１ａが形成されており、各辺の中央に各辺に沿って溝部１５１ｂが形成されている。図３（ｂ）では、熱分散板１５１の＋Ｙ軸側の面に形成される溝部１５１ｂの位置が破線で示されている。恒温槽付水晶発振器１００では、放熱シート１５０と熱分散板１５１との外形及び大きさが等しく、第１貫通孔１５０ａと第３貫通孔１５１ａとがＹ軸方向に重なり、第２貫通孔１５０ｂと溝部１５１ｂとがＹ軸方向に重なる。

図４（ａ）は、熱分散板１５１に水晶振動子１２０が載置されたプリント基板１１０の概略断面図である。図４（ａ）は、図３（ａ）及び図３（ｂ）のＡ−Ａ断面を含んだ断面図である。図４（ａ）では、プリント基板１１０に形成されるリード端子１１１、温度制御回路、及び発振回路などの記載が省かれている。プリント基板１１０の−Ｙ軸側の面には放熱シート１５０が形成され、放熱シート１５０の−Ｙ軸側に熱分散板１５１が形成され、熱分散板１５１の−Ｙ軸側に水晶振動子１２０が載置されている。プリント基板１１０と水晶振動子１２０との間には、水晶振動子１２０とプリント基板１１０とに挟まれ、第１貫通孔１５０ａと第３貫通孔１５１ａとが重なり合うことにより第１空間１５６ａが形成される。また、第２貫通孔１５０ｂと溝部１５１ｂとが重なり合うことにより第２空間１５６ｂが形成される。第１空間１５６ａにはサーミスタ１５２が配置され、第２空間１５６ｂには加熱抵抗１５３及びパワートランジスタ１５４が配置される。

第１空間１５６ａは、水晶振動子１２０の＋Ｙ軸側の面に接するように形成されている。そのため、第１空間１５６ａに配置されているサーミスタ１５２は、水晶振動子１２０の温度を正確に測定することができる。また、第２空間１５６ｂは、＋Ｙ軸側でプリント基板１１０に接し、−Ｙ軸側で熱分散板１５１に接している。

図４（ｂ）は、図４（ａ）の点線１８３の拡大図である。従来の恒温槽付水晶発振器では、加熱抵抗１５３及びパワートランジスタ１５４と水晶振動子１２０との間の空間（主に点線１８４の範囲）は空気で満たされていた。空気の熱伝導率は約０．０２Ｗ／ｍ・ｋと低く、この場合、加熱抵抗１５３及びパワートランジスタ１５４から発せられる熱が水晶振動子１２０に伝わり難かった。また、第２空間１５６ｂに伝熱性シリコーン又は伝熱性エポキシ接着剤等を塗布して空間を埋めることも考えられるが、これらの熱伝導率はせいぜい２Ｗ／ｍ・ｋであり、これでも不十分であった。さらに、熱分散板１５１を薄く形成し、加熱抵抗１５３及びパワートランジスタ１５４と水晶振動片１２０との間の距離を短くすることも考えられるが、プリント基板１１０と水晶振動子１２０との間にはサーミスタ１５２等の他の素子があり、これらの素子との高さを調整する必要があること、及び熱分散板１５１は水晶振動子１２０をプリント基板１１０に固定する役割を担っているため熱分散板１５１がある程度の強度を持つことが必要であること、などの理由により、熱分散板１５１を薄く形成することが困難であった。

恒温槽付水晶発振器１００では、図４（ｂ）に示されるように、加熱抵抗１５３及びパワートランジスタ１５４と水晶振動子１２０との間の空間（主に点線１８４の範囲）に熱分散板１５１が形成される。熱分散板１５１は、例えば、アルミニウムにより形成されることができる。アルミニウムの熱伝導率は約２００Ｗ／ｍ・ｋであり、空気の熱伝導率よりも約１万倍高い。そのため、従来の恒温槽付水晶発振器よりも、加熱抵抗１５３及びパワートランジスタ１５４から発せられる熱を効率的に水晶振動子１２０に伝えることができる。

また、熱分散板１５１は熱伝導率が良いため、加熱抵抗１５３及びパワートランジスタ１５４から発せられた熱は、熱分散板１５１のＸＺ平面内に伝達されやすい。そのため、熱分散板１５１の水晶振動子１２０に接する−Ｙ軸側の面の温度分布が均一になり易く、水晶振動子１２０の＋Ｙ軸側の面を均等に加熱することができる。これにより、水晶振動子１２０が局所的に加温されることが防がれるため、水晶振動子１２０の温度制御が容易になっている。

また、恒温槽付水晶発振器１００では、図３（ａ）に示されるように、全ての加熱抵抗１５３及びパワートランジスタ１５４は、水晶振動子１２０とＹ軸方向に重なるように配置されている。これにより、加熱抵抗１５３及びパワートランジスタ１５４の熱が水晶振動子１２０へ伝わり易くなっている。

（第２実施形態）
恒温槽付水晶発振器では、第２空間が様々な位置及び形状に形成されることができる。以下に、恒温槽付水晶発振器に放熱シート２５０及び熱分散板２５１が用いられた場合、放熱シート３５０及び熱分散板３５１が用いられた場合、放熱シート３５０及び熱分散板３５１が用いられた場合、についてそれぞれ説明する。また、以下の説明では、第１実施形態で説明した部分と同じ部分に関しては同じ番号を付してその説明を省略する。

＜放熱シート２５０及び熱分散板２５１が用いられた場合＞
図５（ａ）は、放熱シート２５０が載置されたプリント基板１１０の平面図である。放熱シート２５０では、正方形のシートの中心に第１貫通孔１５０ａが開けられ、シートの四隅の角に第２貫通孔２５０ｂが開けられている。第１貫通孔１５０ａにはサーミスタ１５２が配置される。また、各第２貫通孔２５０ｂには一対に形成された加熱抵抗１５３及びパワートランジスタ１５４がそれぞれ配置されている。図５（ａ）では、水晶振動子１２０がプリント基板１１０に載置された場合に放熱シート２５０とＹ軸方向に重なる位置が点線１８２で示されている。点線１８２の円内にはプリント基板１１０上に全ての加熱抵抗１５３及びパワートランジスタ１５４が配置されている。

図５（ｂ）は、熱分散板２５１が載置されたプリント基板１１０の平面図である。放熱シート２５０の＋Ｙ軸側の面には、正方形の熱分散板２５１が重なるように配置される。熱分散板２５１は、中心に第３貫通孔１５１ａが形成されている。また熱分散板２５１の＋Ｙ軸側の面には、放熱シート２５０の第２貫通孔２５０ｂにＹ軸方向に重なるように、四隅の角に−Ｙ軸側に凹んだ溝部２５１ｂが形成されている。

図５（ｃ）は、熱分散板２５１に水晶振動子１２０が載置されたプリント基板１１０の概略断面図である。図５（ｃ）は、図５（ａ）及び図５（ｂ）のＢ−Ｂ断面を含んだ断面図である。プリント基板１１０の−Ｙ軸側の面には放熱シート２５０が形成され、放熱シート２５０の−Ｙ軸側に熱分散板２５１が形成され、熱分散板２５１の−Ｙ軸側に水晶振動子１２０が載置されている。プリント基板１１０と水晶振動子１２０との間には、第１貫通孔１５０ａと第３貫通孔１５１ａとが重なり合うことにより第１空間１５６ａ（不図示）が形成される。また、第２貫通孔２５０ｂと溝部２５１ｂとが重なり合うことにより第２空間２５６ｂが形成される。第１空間１５６ａにはサーミスタ１５２が配置され、第２空間２５６ｂには加熱抵抗１５３及びパワートランジスタ１５４が配置される。

図５（ｃ）に示されるように、加熱抵抗１５３及びパワートランジスタ１５４と水晶振動子１２０との間に熱分散板２５１が形成されるため、恒温槽付水晶発振器１００と同じように加熱抵抗１５３及びパワートランジスタ１５４から発生する熱を水晶振動子１２０に効率的に伝えることができる。

＜放熱シート３５０及び熱分散板３５１が用いられた場合＞
図６（ａ）は、放熱シート３５０が載置されたプリント基板１１０の平面図である。放熱シート３５０では、正方形のシートの中心に第１貫通孔１５０ａが開けられ、正方形のシートの各辺から内側に入った位置に長方形の第２貫通孔３５０ｂが開けられている。第１貫通孔１５０ａにはサーミスタ１５２が配置され、各第２貫通孔３５０ｂには一対に形成された加熱抵抗１５３及びパワートランジスタ１５４がそれぞれ配置されている。図６（ａ）では、水晶振動子１２０がプリント基板１１０に載置された場合に放熱シート３５０とＹ軸方向に重なる位置が点線１８２で示されている。全ての加熱抵抗１５３及びパワートランジスタ１５４は、点線１８２の円内に配置されている。

図６（ｂ）は、熱分散板３５１が載置されたプリント基板１１０の平面図である。放熱シート３５０の＋Ｙ軸側の面には、正方形の熱分散板３５１が重なるように配置される。熱分散板３５１は、中心に第３貫通孔１５１ａが形成されている。また熱分散板３５１の＋Ｙ軸側の面には、放熱シート３５０の各第２貫通孔３５０ｂにＹ軸方向に重なるように、−Ｙ軸側に凹んだ溝部３５１ｂが形成されている。

図６（ｃ）は、熱分散板３５１に水晶振動子１２０が載置されたプリント基板１１０の概略断面図である。図６（ｃ）は、図６（ａ）及び図６（ｂ）のＣ−Ｃ断面を含んだ断面図である。プリント基板１１０の−Ｙ軸側の面には放熱シート３５０が形成され、放熱シート３５０の−Ｙ軸側に熱分散板３５１が形成され、熱分散板３５１の−Ｙ軸側に水晶振動子１２０が載置されている。プリント基板１１０と水晶振動子１２０との間には、第１貫通孔１５０ａと第３貫通孔１５１ａとが重なり合うことにより第１空間１５６ａが形成される。また、第２貫通孔３５０ｂと溝部３５１ｂとが重なり合うことにより第２空間３５６ｂが形成される。第１空間１５６ａにはサーミスタ１５２が配置され、第２空間３５６ｂには加熱抵抗１５３及びパワートランジスタ１５４が配置される。

第２空間３５６ｂは、プリント基板１１０、放熱シート３５０、及び熱分散板３５１で囲まれている。そのため、加熱抵抗１５３及びパワートランジスタ１５４から発生する熱をキャビティ１４１（図１参照）に逃すことがなく、効率的に水晶振動子１２０を加温することができる。また、恒温槽付水晶発振器１００と同じように、加熱抵抗１５３及びパワートランジスタ１５４と水晶振動子１２０との間に熱分散板３５１が形成されることによっても、水晶振動子１２０に加熱抵抗１５３及びパワートランジスタ１５４の熱を効率的に伝えることができる。

＜放熱シート４５０及び熱分散板４５１が用いられた場合＞
図７（ａ）は、放熱シート４５０が載置されたプリント基板１１０の平面図である。放熱シート４５０では、円形のシートの中心に第１貫通孔１５０ａが開けられ、第１貫通孔１５０ａを囲むようにリング状の第２貫通孔４５０ｂが開けられている。第１貫通孔１５０ａにはサーミスタ１５２が配置される。また、各第２貫通孔４５０ｂには、４つの加熱抵抗１５３及び４つのパワートランジスタ１５４が第１貫通孔１５０ａの周りを囲うように交互に配置されている。水晶振動子１２０はプリント基板１１０に載置された場合に放熱シート４５０の外形とＹ軸方向に重なるように配置される。

図７（ｂ）は、熱分散板４５１が載置されたプリント基板１１０の平面図である。放熱シート４５０の＋Ｙ軸側の面には、円形の熱分散板４５１が重なるように配置される。熱分散板４５１は、中心に第３貫通孔１５１ａが形成されている。また熱分散板４５１の＋Ｙ軸側の面には、放熱シート４５０の第２貫通孔４５０ｂにＹ軸方向に重なるように、リング状の−Ｙ軸側に凹んだ溝部４５１ｂが形成されている。

図７（ｃ）は、熱分散板４５１に水晶振動子１２０が載置されたプリント基板１１０の概略断面図である。図７（ｃ）は、図７（ａ）及び図７（ｂ）のＤ−Ｄ断面を含んだ断面図である。プリント基板１１０の−Ｙ軸側の面には放熱シート４５０が形成され、放熱シート４５０の−Ｙ軸側に熱分散板４５１が形成され、熱分散板４５１の−Ｙ軸側に水晶振動子１２０が載置される。また、放熱シート４５０、熱分散板４５１、及び水晶振動子１２０の中心が一致するように配置されている。プリント基板１１０と水晶振動子１２０との間には、第１貫通孔１５０ａと第３貫通孔１５１ａとが重なり合うことにより第１空間１５６ａが形成される。また、第２貫通孔４５０ｂと溝部４５１ｂとが重なり合うことにより第２空間４５６ｂが形成される。第１空間１５６ａにはサーミスタ１５２が配置され、第２空間４５６ｂには加熱抵抗１５３及びパワートランジスタ１５４が配置される。

第２空間４５６ｂは、プリント基板１１０、放熱シート４５０、及び熱分散板４５１で囲まれている。そのため、加熱抵抗１５３及びパワートランジスタ１５４から発生する熱をキャビティ１４１（図１参照）に逃すことがなく、効率的に水晶振動子１２０を加温することができる。また、恒温槽付水晶発振器１００と同じように、加熱抵抗１５３及びパワートランジスタ１５４と水晶振動子１２０との間に熱分散板４５１が形成されることによっても、水晶振動子１２０に加熱抵抗１５３及びパワートランジスタ１５４の熱を効率的に伝えることができる。さらに、加熱抵抗１５３及びパワートランジスタ１５４が第１空間１５６ａに対してそれぞれ回転対称に配置されることにより、水晶振動子１２０を均一に加温することができる。

以上、本発明の最適な実施形態について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において実施形態に様々な変更・変形を加えて実施することができる。

例えば、水晶振動子１２０には、ＳＣカットの水晶振動片と同様に振動周波数の安定度が高いＩＴカットの水晶振動片が用いられても良い。

また、上記の実施形態では、第１空間１５６ａにはサーミスタ１５２のみが配置されていても良く、加熱抵抗１５３又はパワートランジスタ１５４のどちらか一方のみがプリント基板１１０に配置されていても良い。さらに、全ての加温素子の全ての部分が水晶振動子１２０とＹ軸方向に重なっていなくても良い。

１００ … 恒温槽付水晶発振器
１１０ … プリント基板
１１１ … リード端子
１２０ … 水晶振動子
１３０ … ベース板
１４０ … カバー
１４１ … キャビティ
１５０、２５０、３５０、４５０ … 放熱シート
１５０ａ … 第１貫通孔
１５０ｂ、２５０ｂ、３５０ｂ、４５０ｂ … 第２貫通孔
１５１、２５１、３５１、４５１ … 熱分散板
１５１ａ … 第３貫通孔
１５１ｂ、２５１ｂ、３５１ｂ、４５１ｂ … 溝部
１５２ … サーミスタ
１５３ … 加熱抵抗
１５４ … パワートランジスタ
１５５ … インダクタ
１５６ａ … 第１空間
１５６ｂ、２５６ｂ、３５６ｂ、４５６ｂ … 第２空間

Claims (6)

1. 所定の底面外周を有し、所定周波数で振動する水晶振動子と、
   前記水晶振動子を所定周波数で発振させる発振回路と、
   温度を加熱する加熱素子及び温度を測定するサーミスタを有し、前記水晶振動子を所定の温度に制御する温度制御回路と、
   前記サーミスタ、前記加熱素子、及び前記発振回路を配置するプリント基板と、
   前記プリント基板に配置され前記プリント基板からの熱を放熱する放熱シートと、
   前記放熱シートと前記水晶振動子との間に配置され、前記所定外周よりも大きな外周を有するとともに、前記加熱素子及び前記放熱シートからの熱を分散させる熱分散板と、
   を備え、
   前記放熱シートは、前記サーミスタに対応する箇所に第１貫通孔が形成されるとともに、前記加熱素子に対応する箇所に第２貫通孔が形成され、
   前記熱分散板は、前記第１貫通孔に対応する箇所に第３貫通孔が形成されるとともに前記第２貫通孔に対応する箇所は貫通しない溝部が形成される恒温槽付水晶発振器。
2. 前記発振回路は、前記水晶振動子が前記所定周波数以外で発振する不要モードを抑制するインダクタを有する請求項１に記載の恒温槽付水晶発振器。
3. 前記水晶振動子は、その外周が金属カバーで覆われており、
   前記プリント基板と前記金属カバーの底面との間に、前記第３貫通孔が形成される請求項１又は請求項２に記載の恒温槽付水晶発振器。
4. 前記加熱素子は、１つのパワートランジスタと１つの加熱抵抗とを含む請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の恒温槽付水晶発振器。
5. 前記熱分散板及び前記水晶振動子の前記金属カバーは、前記プリント基板の法線方向から見て円形であり、前記熱分散板及び前記金属カバーの中心は一致しており、前記熱分散板及び前記金属カバーの中心に対応する前記プリント基板に前記サーミスタが配置され、前記サーミスタから一定距離に前記加熱素子が配置される請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の恒温槽付水晶発振器。
6. 前記熱分散板は、前記プリント基板の法線方向から見て四角形であり、前記水晶振動子の前記金属カバーは、前記プリント基板の法線方向から見て円形であり、前記熱分散板及び前記金属カバーの中心は一致しており、前記熱分散板及び前記金属カバーの中心に対応する前記プリント基板に前記サーミスタが配置され、前記サーミスタから一定距離に前記加熱素子が配置される請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の恒温槽付水晶発振器。