JP2016158060A - Piezoelectric device with thermostatic tank - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、恒温槽付圧電デバイスに関する。 The present invention relates to a thermostatic chamber-equipped piezoelectric device.
恒温槽を有する圧電デバイスが知られている。例えば、特許文献1では、温度補償型発振器(TCXO:Temperature Compensated Crystal Oscillator)を恒温槽に収容した恒温槽付発振器(OCXO:Oven Controlled Crystal Oscillator)を開示している。
A piezoelectric device having a thermostatic chamber is known. For example,
TCXOは、その周囲の雰囲気の温度を検出し、その検出した温度に基づいて、温度変化に起因する圧電体の特性変化を補償する。これにより、TCXOが出力する発振信号の周波数が周囲の雰囲気の温度変化によって目標周波数からずれるおそれが低減される。また、恒温槽は、TCXOを収容する槽と、槽内の雰囲気を加熱するヒータと、槽内の温度を検出する温度センサと、温度センサの検出した温度が所定の目標温度になるようにヒータを制御する制御回路とを有している。これにより、TCXOの周囲の雰囲気は一定の温度に保たれ、OCXOの周囲の雰囲気の温度変化がTCXOの発振信号の周波数に及ぼす影響が緩和される。 The TCXO detects the temperature of the surrounding atmosphere, and based on the detected temperature, compensates for the characteristic change of the piezoelectric body caused by the temperature change. As a result, the possibility that the frequency of the oscillation signal output from the TCXO deviates from the target frequency due to a temperature change in the surrounding atmosphere is reduced. The thermostatic bath is a bath that houses the TCXO, a heater that heats the atmosphere in the bath, a temperature sensor that detects the temperature in the bath, and a heater so that the temperature detected by the temperature sensor becomes a predetermined target temperature. And a control circuit for controlling. Thereby, the atmosphere around the TCXO is kept at a constant temperature, and the influence of the temperature change of the atmosphere around the OCXO on the frequency of the oscillation signal of the TCXO is alleviated.
恒温槽において、ヒータと温度センサとが近い位置にあると、温度センサの検出温度はヒータの影響を受けやすい。その結果、例えば、温度センサの検出温度と、TCXOの検出温度(TCXOの周囲の温度)とが乖離してしまい、ヒータによってTCXOの周囲の温度を意図した温度にできないおそれがある。逆に、ヒータと温度センサとが離れていると、例えば、温度センサの検出温度が槽の外部の温度環境の影響を受けやすい。その結果、例えば、ヒータの制御が不安定になり、発振信号の周波数が不安定になるおそれがある。 If the heater and the temperature sensor are close to each other in the thermostatic bath, the temperature detected by the temperature sensor is easily affected by the heater. As a result, for example, the temperature detected by the temperature sensor deviates from the temperature detected by the TCXO (temperature around the TCXO), and there is a possibility that the temperature around the TCXO cannot be set to the intended temperature by the heater. Conversely, if the heater and the temperature sensor are separated from each other, for example, the temperature detected by the temperature sensor is easily affected by the temperature environment outside the tank. As a result, for example, the heater control may become unstable, and the frequency of the oscillation signal may become unstable.
上記のような温度センサの位置に起因する検出温度の比較的微妙な差異を予め予測することは困難である。従って、例えば、温度センサが実装される配線基板を設計する段階において温度センサの位置(温度センサが実装されるパッドの位置)を適切に決定することは難しい。そこで、例えば、温度センサの位置が互いに異なる複数種類のOCXOを用意して温度センサの好適な位置を見つけることが考えられる。しかし、これは、温度センサの実装位置が互いに異なる配線基板を複数種類用意することになり、設計コストが嵩む。また、温度センサの位置の変更は、温度センサが実装される配線基板における、配線及び他の電子部品の配置等に影響を及ぼすことから、容易に行うことができるものではない。 It is difficult to predict in advance a relatively subtle difference in detected temperature caused by the position of the temperature sensor as described above. Therefore, for example, it is difficult to appropriately determine the position of the temperature sensor (the position of the pad on which the temperature sensor is mounted) at the stage of designing the wiring board on which the temperature sensor is mounted. Thus, for example, it is conceivable to prepare a plurality of types of OCXOs having different temperature sensor positions and find a suitable position of the temperature sensor. However, this requires preparation of a plurality of types of wiring boards having different temperature sensor mounting positions, which increases design cost. In addition, the change of the position of the temperature sensor cannot be easily performed because it affects the arrangement of wiring and other electronic components on the wiring board on which the temperature sensor is mounted.
従って、温度調整部品(例えばヒータ)が温度センサの検出温度に及ぼす影響を簡便に調整できる恒温槽付圧電デバイスが提供されることが望まれる。 Therefore, it is desired to provide a thermostatic chamber-equipped piezoelectric device that can easily adjust the influence of a temperature adjustment component (for example, a heater) on the detection temperature of the temperature sensor.
本発明の一態様に係る恒温槽付圧電デバイスは、温度補償型圧電デバイスと、前記温度補償型圧電デバイスを収容する槽と、前記槽内で放熱及び吸熱の少なくとも一方が可能な温度調整部品と、前記槽内に配置された温度センサと、前記温度センサの検出温度が所定の目標温度になるように前記温度調整部品を制御する制御回路と、前記温度調整部品と前記温度センサとに当接する導電片と、を有する。 A thermostatic chamber-equipped piezoelectric device according to an aspect of the present invention includes a temperature-compensated piezoelectric device, a chamber that houses the temperature-compensated piezoelectric device, and a temperature adjustment component that can perform at least one of heat dissipation and heat absorption in the chamber. A temperature sensor disposed in the tank; a control circuit that controls the temperature adjustment component such that a temperature detected by the temperature sensor reaches a predetermined target temperature; and the temperature adjustment component and the temperature sensor. And a conductive piece.
好適には、前記恒温槽付圧電デバイスは、前記導電片を前記温度調整部品及び前記温度センサに固定する絶縁性の接着剤を更に有する。 Preferably, the thermostat-equipped piezoelectric device further includes an insulating adhesive that fixes the conductive piece to the temperature adjusting component and the temperature sensor.
好適には、前記接着剤は、前記導電片全体を覆っている。 Preferably, the adhesive covers the entire conductive piece.
好適には、前記温度調整部品及び前記温度センサが同一主面に実装される実装基板を更に有し、前記導電片は、前記温度調整部品及び前記温度センサの、前記実装基板とは反対側の面に当接しており、前記実装基板から浮いている。 Preferably, the temperature adjustment component and the temperature sensor further include a mounting board mounted on the same main surface, and the conductive piece is on the opposite side of the temperature adjustment component and the temperature sensor from the mounting board. It is in contact with the surface and floats from the mounting substrate.
好適には、前記導電片は、電気的に浮遊状態とされている。 Preferably, the conductive piece is in an electrically floating state.
上記の構成によれば、ヒータが温度センサの検出温度に及ぼす影響を簡便に調整できる。 According to said structure, the influence which a heater exerts on the detection temperature of a temperature sensor can be adjusted easily.
以下、本発明の実施形態に係るOCXOについて、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。 Hereinafter, OCXO according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the drawings used in the following description are schematic, and the dimensional ratios and the like on the drawings do not necessarily match the actual ones.
図1は、本発明の実施形態に係るOCXO1の概略構成を、一部を破断して示す斜視図である。また、図2は、図1のII−II線における断面図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an
なお、OCXO1は、いずれの方向が上方または下方とされてもよいものであるが、図1及び図2の説明では、便宜的に、紙面上方(z軸方向正側)を上方として、上面、下面などの用語を用いことがある。
The
OCXO1は、例えば、全体として、概略、直方体状とされる電子部品であり、その寸法は適宜に設定されてよい。例えば、長辺又は短辺の長さ(x方向及びy方向)は、1mm〜3mmであり、厚さ(z方向)は0.5mm〜1mmである。 The OCXO 1 is, for example, an electronic component that is generally a rectangular parallelepiped as a whole, and the dimensions thereof may be set as appropriate. For example, the length of the long side or the short side (x direction and y direction) is 1 mm to 3 mm, and the thickness (z direction) is 0.5 mm to 1 mm.
OCXO1は、例えば、TCXO3と、TCXO3の周囲の雰囲気を所定の温度に維持するとともにTCXO3と外部機器との電気的接続を仲介するための恒温槽5とを有している。
The OCXO 1 includes, for example, a
TCXO3は、例えば、素子搭載用部材7と、素子搭載用部材7に搭載された振動素子9(図2)及びIC11(図2)と、振動素子9を封止するための蓋体13とを有している。
The TCXO 3 includes, for example, an
素子搭載用部材7は、例えば、絶縁部材15と、絶縁部材15の表面又は内部に設けられた各種の導体とを有している。
The
絶縁部材15は、図2に示すように、上方に開口し、振動素子9を収容する第1凹部15aと、下方に開口し、IC11を収容する第2凹部15bとを有している。別の観点では、絶縁部材15は、基板部15cと、基板部15cの一方の主面上に位置する第1枠部15dと、基板部15cの他方の主面上に位置する第2枠部15eとを有している。絶縁部材15は、例えば、アルミナ等のセラミックからなる層状部材を複数枚重ねて形成されている。
As shown in FIG. 2, the
素子搭載用部材7の各種の導体は、例えば、第1凹部15aの底面に設けられ、振動素子9を搭載するための1対の素子搭載用パッド(不図示)、第2凹部15bの底面に設けられ、IC11を実装するための複数のIC実装用パッド(不図示)、第2枠部15eの下面に設けられ、TCXO3に対する信号の入出力のための複数のTCXO端子25(図4参照)、1対の素子搭載用パッドと複数のIC実装用パッドのうちの2つとを接続する配線(不図示)、複数のIC実装用パッドの残りと複数のTCXO端子25とを接続する配線(不図示)である。なお、配線は、例えば、基板部15cの主面に設けられた層状配線及び絶縁部材15を貫通するビア導体からなる。
Various conductors of the
振動素子9は、例えば、平板状の圧電素板10(図2)と、圧電素板10の両主面に設けられた1対の励振電極32(図4参照)とを備えている。圧電素板10は、例えば、水晶のような石英材料よりなり、結晶軸に対し所定の角度で切断され、平面視で長方形状とされている。振動素子9は、1対の励振電極32に電圧が印加されることにより、所定の周波数で厚みすべり振動を生じる。振動素子9は、例えば、1対のバンプ(符号省略)によって素子搭載用部材7に固定されるとともに電気的に接続されている。
The
IC11は、例えば、概略直方体状に構成されており、後述するように、振動素子9に電圧を印加することにより発振信号を生成する発振回路等を有している。IC11は、パッケージングされたものであってもよいし、ベアチップであってもよい。IC11は、例えば、不図示の複数のバンプによって素子搭載用部材7に固定されるとともに電気的に接続されている。
The IC 11 is configured in, for example, a substantially rectangular parallelepiped shape, and includes an oscillation circuit that generates an oscillation signal by applying a voltage to the
蓋体13は、第1枠部15dの上面に接合され、第1凹部15aを封止する。蓋体13は、金属等の導電材料により構成されてもよいし、絶縁材料により構成されてもよいし、絶縁層と導電層とを積層した複合材料により構成されてもよい。例えば、蓋体13は、金属板から構成されており、この金属板は、シーム溶接等により第1枠部15dに接合される。
The
恒温槽5は、例えば、TCXO3が実装される実装基板17と、TCXO3を収容する槽19と、槽19内の雰囲気を加熱するためのヒータ21(図2)と、OCXO1を外部機器に実装するための複数(本実施形態では6個)の外部端子23と、実装基板17に実装された各種の電子部品(図1及び図2では不図示)とを有している。
For example, the
実装基板17は、例えば、プリント配線基板により構成されており、絶縁基板24と、絶縁基板24に設けられた各種の導体とを有している。絶縁基板24は、例えば、ガラスエポキシ材よりなる。実装基板17の各種の導体は、例えば、TCXO3が実装されるTCXO用パッド27(図4)と、ヒータ21及びその他の電子部品が実装される不図示のパッドと、これらパッド同士、又は、パッドと外部端子23とを接続する不図示の配線である。
The
槽19は、例えば、金属材料よりなり、TCXO3、実装基板17及びヒータ21を収容している。槽19は、特に図示しないが、例えば、槽19の下面を構成する部材と、槽19の上面及び外周面を構成する部材とが固定されて構成されている。両部材間は封止材等により気密に接合され、槽19の内部は密閉されていることが好ましい。
The
ヒータ21は、例えば、所定のパターンに延びる導電体(抵抗体)を絶縁材料により封止して構成されており、印加された電圧に応じた量の熱を生じる。ヒータ21の外形は、例えば、概略薄型の直方体状とされている。ヒータ21は、例えば、実装基板17の下面に実装され、実装基板17を介してTCXO3と重なっている。ヒータ21は、例えば、TCXO3よりも広い面積を有しており、平面透視において、TCXO3はヒータ21に収まっている。
For example, the
複数の外部端子23は、例えば、ピン状の端子であり、一端側が、実装基板17に形成された孔に挿通され、半田等により実装基板17に固定されるとともに電気的に接続されている。複数の外部端子23の他端側は、例えば、槽19の下面から延び出ている。なお、複数の外部端子23は、槽19に対して固定され、実装基板17と槽19の下面との間隔を確保しつつ、実装基板17と槽19とを固定することに寄与してもよい。
The plurality of
図3(a)は、実装基板17の一部の断面図である。なお、z軸の向きから理解されるように、図3(a)の紙面上下方向は、図2の紙面上下方向と逆である。
FIG. 3A is a cross-sectional view of a part of the mounting
上述のように、実装基板17の一方の主面17aにはヒータ21が実装されている。例えば、ヒータ21は、バンプ61によって実装基板17に固定されるとともに電気的に接続されている。ヒータ21と実装基板17との間及びその周囲には、アンダーフィル63が配置されていてもよい。なお、ヒータ21の実装基板17とは反対側の面(天面21a)は、例えば、アンダーフィル63によって覆われておらず、露出している。
As described above, the
また、実装基板17の、ヒータ21が実装される主面17aには、槽19内の温度を検出するためのヒータ用温度センサ49が実装されている。ヒータ21とヒータ用温度センサ49とは、これらに当接する導電片67によって熱的に接続されている。導電片67は、絶縁材料からなる接着剤69によってヒータ21及びヒータ用温度センサ49に固定されている。
A
ヒータ用温度センサ49は、例えば、温度に応じて抵抗値が変化する抵抗体(サーミスタ)を絶縁材料により封止して構成されている。なお、ヒータ用温度センサ49は、サーミスタを絶縁材料により封止しただけの感温素子であってもよいし、さらに、増幅器等の他の素子を含むものであってもよい。また、ヒータ用温度センサ49は、熱電対等の他の方式のものであってもよい。
The
ヒータ用温度センサ49の外形は、例えば、概略直方体状とされている。ヒータ用温度センサ49は、例えば、バンプ65によって実装基板17に固定されるとともに電気的に接続されている。なお、図示しないが、ヒータ21と同様に、ヒータ用温度センサ49と実装基板17との間及びその周囲にはアンダーフィルが配置されてもよい。ヒータ用温度センサ49は、ヒータ21から離れた位置に実装されている。
The outer shape of the
導電片67は、例えば、金属片からなる。金属は、例えば、アルミニウム、鉄、銅若しくはステンレス鋼である。導電材料は、伝導電子によって熱伝導が行われることから、フォノンによる熱伝導が支配的な絶縁材料に比較して熱伝導率が高い。従って、導電片67は、接着剤69及び実装基板17の絶縁基板24よりも熱伝導率が高い。また、導電片67は、対流を考慮しても、槽19内の空気(若しくは窒素等のガス)よりも効率的に熱を伝える。
The
導電片67の形状及び大きさは、適宜に設定されてよい。例えば、導電片67の形状は直方体状(例えば板状)である。導電片67の寸法を調整することによって、ヒータ21がヒータ用温度センサ49の検出温度に及ぼす影響を調整することができる。例えば、導電片67の厚さ(z方向)及び長さ(x方向)は一定とし、幅(y方向)の大きさを適宜に調整することによって、導電片67の熱伝導に寄与する断面積を調整し、ヒータ21がヒータ用温度センサ49の検出温度に及ぼす影響を調整することができる。
The shape and size of the
導電片67は、例えば、ヒータ21及びヒータ用温度センサ49の実装基板17とは反対側の面(天面21a、49a)に当接している。すなわち、導電片67は、ヒータ21及びヒータ用温度センサ49に架け渡されるように設けられており、実装基板17から浮いている。実装基板17の主面17aのうち導電片67と対向する領域には、配線乃至は電子部品等が配置されていてもよいし、配置されていなくてもよい。なお、配線は、通常はソルダーレジストによって覆われている。電子部品は、例えば、抵抗、キャパシタ若しくはインダクタである。
For example, the
導電片67は、例えば、ヒータ21及びヒータ用温度センサ49に対して面接触している。具体的には、例えば、ヒータ21の天面21a及びヒータ用温度センサ49の天面49aは、実装基板17からの高さが同等であり、また、導電片67は平板状であり、これにより、導電片67は、天面21a及び天面49aに面接触している。なお、天面21a及び天面49aの実装基板17からの高さが互いに異なる場合であっても、導電片67を適宜に湾曲若しくは屈曲させることにより、導電片67を天面21a及び天面49aの少なくとも一方に対して面接触させることができる。また、高さが互いに異なる天面21a及び天面49aに平板状の導電片67が載置されることなどによって、導電片67は、ヒータ21及びヒータ用温度センサ49に対して点接触してもよい。
For example, the
接着剤69は、上述のように絶縁材料からなる。絶縁材料は、例えば、シリコーン樹脂若しくはエポキシ樹脂等の樹脂である。接着剤69は、導電片67に比較して熱伝導率が低い。従って、接着剤69の量の変化は、導電片67の寸法の変化に比較して、ヒータ21がヒータ用温度センサ49の検出温度に及ぼす影響の変化を生じない。接着剤69は、例えば、導電片67の一端とヒータ21との当接位置と、導電片67の他端とヒータ用温度センサ49との当接位置との2箇所に配置され、これらの部材に接着している。
The adhesive 69 is made of an insulating material as described above. The insulating material is, for example, a resin such as a silicone resin or an epoxy resin. The adhesive 69 has a lower thermal conductivity than the
なお、導電片67は、ヒータ21及びヒータ用温度センサ49の絶縁性の外面(絶縁性のパッケージの表面)及び絶縁性の接着剤69に接触しているだけであり、他の部品と電気的に接続されておらず、電気的に浮遊状態とされている。
The
図3(b)は、変形例に係る接着剤69の配置を示す図である。この変形例では、接着剤69は、導電片67の全体を覆うように配置されている。また、ヒータ用温度センサ49もその全体が接着剤69によって覆われている。なお、ヒータ21は、一部が接着剤69に覆われるのみである。
FIG. 3B is a diagram showing the arrangement of the adhesive 69 according to the modification. In this modification, the adhesive 69 is disposed so as to cover the entire
図3(c)は、変形例に係る接着剤69の配置を示す図である。この変形例では、接着剤69は、導電片67及びヒータ用温度センサ49の全体だけでなく、ヒータ21もその全体を覆っている。なお、図3(c)では、アンダーフィル63が省略されているが、図3(a)及び図3(c)と同様に、アンダーフィル63が配置されていてもよい。
FIG.3 (c) is a figure which shows arrangement | positioning of the
図4は、OCXO1の信号処理系の概略構成を示すブロック図である。 FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of the signal processing system of OCXO1.
OCXO1は、既述のように、TCXO3と、恒温槽5とを有している。両者は、素子搭載用部材7に設けられた複数のTCXO端子25と、実装基板17に設けられた複数のTCXO用パッド27とが接続されることにより電気的に接続されている。そして、TCXO3の複数のTCXO端子25は、恒温槽5の複数の外部端子23を介して、種々の信号が入力され、又は、種々の信号を出力する。
OCXO1 has TCXO3 and the
複数の外部端子23に付与される信号は、例えば、TCXO3及び恒温槽5を駆動するための電源電圧Vcc、基準電位GND、TCXO3が生成する発振信号の周波数を制御するための制御電圧Vconである。複数の外部端子23から出力される信号は、例えば、TCXO3が生成した発振信号Voutである。なお、いずれの位置の外部端子23に対していずれの信号を割り振るかは、適宜に設定されてよい。TCXO端子25及びTCXO用パッド27についても同様である。
The signals given to the plurality of
TCXO3は、上述のように、振動素子9と、振動素子9と接続されるIC11とを有している。IC11は、例えば、振動素子9に電圧を印加して発振信号を生成する発振回路33と、温度変化に起因する振動素子9の特性変化を補償するための温度補償回路35とを有している。発振回路33及び温度補償回路35の構成は、公知の構成と同様でよい。
As described above, the
例えば、発振回路33は、特に図示しないが、入力側及び出力側が振動素子9に接続されるインバータ、インバータの入力側及び出力側に接続される帰還抵抗、インバータの入力側とグランド部との間に配置される可変容量素子、及び、インバータの出力側とグランド部との間に配置される可変容量素子を含んで構成されている。
For example, the
また、例えば、温度補償回路35は、振動素子9とグランド部との間に配置される可変容量素子39と、可変容量素子39に接続された補償信号発生回路41と、補償信号発生回路41に接続されたROM43、RAM45及び補償用温度センサ47とを有している。
For example, the
なお、温度補償回路35の可変容量素子39には、制御電圧Vconに従って発振信号の周波数を変化させるために発振回路33に含まれる可変容量素子が兼用されてもよい。また、ROM43及びRAM45は、発振回路33が利用する情報を保持するROM及びRAMと兼用されるものであってもよい。補償用温度センサ47は、IC11とは別個に設けられてもよい。
Note that the
補償信号発生回路41は、ROM43又はRAM45に記憶されている情報に基づいて、補償用温度センサ47の検出する温度に応じた電圧を可変容量素子39に印加する。これにより、温度に応じて振動素子9の負荷容量が変化し、発振信号の周波数は温度補償がなされる。
The compensation
恒温槽5は、例えば、上述したヒータ21及びヒータ用温度センサ49に加えて、ヒータ用温度センサ49の検出した温度に基づいてヒータ21を制御する温度制御回路51を有している。温度制御回路51は、例えば、実装基板17に実装された不図示のICにおいて構成されており、ヒータ21及びヒータ用温度センサ49とともに槽19に収容されている。温度制御回路51は、例えば、ヒータ用温度センサ49の検出する温度が予め設定された目標温度に維持されるようにヒータ21に供給する電力量(具体的には例えば電圧)をフィードバック制御する。なお、目標温度は、公知のOCXO1と同様に、OCXO1に関して想定されている使用環境、及び、TCXO3の温度特性等に基づいて、適宜に設定されてよい。
The
恒温槽5から露出する複数の外部端子23と、TCXO3の複数のTCXO端子25とは、例えば、実装基板17の配線を介して直接的に接続されている。ただし、複数の外部端子23と、複数のTCXO端子25との間には、適宜な回路乃至は電子素子が介在していてもよい。例えば、増幅器又はインピーダンス整合を図るための素子が介在していてもよい。
The plurality of
以上のとおり、本実施形態では、OCXO1は、TCXO3、槽19、ヒータ21、ヒータ用温度センサ49、温度制御回路51及び導電片67を有している。槽19は、TCXO3を収容する。ヒータ21は、槽19内で放熱(加熱)可能である。ヒータ用温度センサ49は、槽19内に配置されている。温度制御回路51は、ヒータ用温度センサ49の検出する温度が所定の目標温度になるようにヒータ21を制御する。導電片67は、ヒータ21とヒータ用温度センサ49とに当接する。
As described above, in the present embodiment, the
ここで、導電片67は、実装基板17の絶縁基板24及び槽19内の空気等に比較して熱伝導率が高い。従って、導電片67によって、ヒータ21からヒータ用温度センサ49への熱の経路が構成されることになる。その結果、導電片67の寸法を調整することによって、ヒータ21がヒータ用温度センサ49の検出温度に及ぼす影響を調整することができる。導電片67の寸法の調整は、例えば、適宜な導電性の板を切断して導電片67を作製し、その切断量を調整したり、及び/又は、切断した導電片67を削ったりすることにより可能である。この寸法の調整は、例えば、ヒータ用温度センサ49の位置が互いに異なる複数種類の実装基板17を用意することに比較して、コストが安く、また、他の電子部品等の配置に及ぼす影響も小さい。すなわち、導電片67による調整は、安価且つ簡便である。
Here, the
また、本実施形態では、OCXO1は導電片67をヒータ21及びヒータ用温度センサ49に固定する絶縁性の接着剤69を更に有している。
In this embodiment, the
従って、例えば、ネジ若しくは爪を用いて導電片67を固定する態様(この態様も本願発明に含まれる)に比較して簡便である。また、例えば、導電性の接着剤(例えば半田)を用いる態様(この態様も本願発明に含まれる)に比較して、接着剤の量若しくは配置の誤差が、ヒータ21からヒータ用温度センサ49への伝熱に及ぼす影響が小さい。換言すれば、導電片67及び接着剤69のうち伝熱に支配的であるのは導電片67であり、導電片67の寸法の調整によって、精度よく、ヒータ21がヒータ用温度センサ49の検出温度に及ぼす影響を調整できる。また、例えば、絶縁性の接着剤69が意図しない位置に流れても、実装基板17において短絡は生じない。
Therefore, for example, it is simpler than an embodiment in which the
図3(b)及び図3(c)に示したように、接着剤69は、導電片67全体を覆っていてもよい。
As shown in FIGS. 3B and 3C, the adhesive 69 may cover the entire
この場合、例えば、接着剤69によって導電片67が槽19内のガスから断熱される。従って、ヒータ21からヒータ用温度センサ49へ伝わる熱量が安定し、ひいては、ヒータの制御が安定化する。また、例えば、導電片67が周囲から絶縁されることから、槽19内の意図しない短絡のおそれも低減される。
In this case, for example, the
また、本実施形態では、OCXO1は、ヒータ21及びヒータ用温度センサ49が同一主面(主面17a)に実装される実装基板17を更に有している。導電片67は、ヒータ21及びヒータ用温度センサ49の、実装基板17とは反対側の面(天面21a及び天面49a)に当接しており、実装基板17から浮いている。
In the present embodiment, the
従って、例えば、実装基板17のうち導電片67と対向する領域に比較的小型の電子部品を実装することなどができる。別の観点では、導電片67が実装基板17における配線や実装等に及ぼす影響は比較的小さい。また、例えば、導電片67を、ヒータ21、ヒータ用温度センサ49及び/又はこれらの間の他の電子部品等のシールドとして機能させることもでき、導電片67の積極的利用が可能である。
Therefore, for example, a relatively small electronic component can be mounted on a region of the mounting
また、本実施形態では、導電片67は、電気的に浮遊状態とされている。
In the present embodiment, the
従って、例えば、導電片67と実装基板17の基準電位配線とを電気的に接続する態様(この態様も本願発明に含まれる)に比較して、その接続のための構成が不要であり、OCXO1の構成が簡素である。また、例えば、導電片67から基準電位配線へ熱が逃げる等のおそれが低いことから、ヒータ21から導電片67を介してヒータ用温度センサ49に伝えられる熱量が安定する。なお、本実施形態とは異なり、導電片67を基準電位配線と接続するためには、例えば、ボンディングワイヤを利用したり、導電片67の一部を折り曲げて基準電位配線に当接させたりすればよい。
Therefore, for example, compared to an aspect in which the
なお、以上の実施形態において、OCXO1は恒温槽付圧電デバイスの一例であり、TCXO3は温度補償型圧電デバイスの一例であり、ヒータ21は温度調整部品の一例である。
In the above embodiment, OCXO1 is an example of a thermostatic chamber-equipped piezoelectric device, TCXO3 is an example of a temperature-compensated piezoelectric device, and the
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。 The present invention is not limited to the above embodiment, and may be implemented in various aspects.
例えば、圧電デバイスは、発振器に限定されない。例えば、SAWフィルタ等のフィルタであってもよい。なお、フィルタの場合においては、例えば、所定の波形の入力信号をフィルタリングしたときの出力信号の波形が所定の形状に近づくように、温度補償が行われる。 For example, the piezoelectric device is not limited to an oscillator. For example, a filter such as a SAW filter may be used. In the case of a filter, for example, temperature compensation is performed so that the waveform of an output signal when an input signal having a predetermined waveform is filtered approaches a predetermined shape.
発振器は、実施形態に例示した以外の信号を入出力するものであってもよい。例えば、発振器は、制御電圧が入力されないもの(予め定められた一定の周波数の発振信号を出力するもの)であってもよいし、イネーブル・ディセーブル信号が入力されるものであってもよいし、周波数が互いに異なる又は同一の2つの発振信号を出力するものであってもよい。 The oscillator may input and output signals other than those exemplified in the embodiment. For example, the oscillator may be one that does not receive a control voltage (outputs an oscillation signal having a predetermined constant frequency), or one that receives an enable / disable signal. Alternatively, two oscillation signals having different frequencies or the same frequency may be output.
振動素子は、圧電体の両主面に1対の電極が設けられるものに限定されず、SAW型の振動素子のように圧電体の一主面に1対の電極が設けられるものであってもよい。圧電体のカットの角度は適宜に設定されてよい。圧電体は、水晶に限定されず、例えば、セラミックであってもよい。 The vibration element is not limited to one in which a pair of electrodes is provided on both main surfaces of the piezoelectric body, and a pair of electrodes is provided on one main surface of the piezoelectric body like a SAW type vibration element. Also good. The cut angle of the piezoelectric body may be set as appropriate. The piezoelectric body is not limited to quartz but may be ceramic, for example.
圧電体(振動素子)及び集積回路素子が搭載される素子搭載用部材は、互いに反対側に2つの凹部を有するいわゆるH型に限定されない。例えば、1つの凹部に圧電体及び集積回路素子が収容されてもよい。 The element mounting member on which the piezoelectric body (vibration element) and the integrated circuit element are mounted is not limited to a so-called H-type having two concave portions on opposite sides. For example, the piezoelectric body and the integrated circuit element may be accommodated in one recess.
温度補償型圧電デバイス(TCXO等)は、バンプによって実装基板に実装されるものに限定されず、例えば、ボンディングワイヤ又はピン状のTCXO端子によって実装基板に実装されるものであってもよい。 The temperature-compensated piezoelectric device (TCXO or the like) is not limited to those mounted on the mounting substrate by bumps, and may be mounted on the mounting substrate by bonding wires or pin-shaped TCXO terminals, for example.
槽は、温度補償型圧電デバイスを収容できればよく、実装基板等を収容していなくてもよい。例えば、槽は、直方体の一の面が開放された箱状とされ、実装基板の、温度補償型圧電デバイスが実装された主面に被せられるようにして配置され、温度補償型圧電デバイスを収容してもよい。なお、この場合、5面の槽と実装基板とによって6面の槽が構成されていると捉えられてもよい。また、例えば、ヒータは少なくとも一部が槽内に露出していればよい。 The tank only needs to accommodate the temperature-compensated piezoelectric device, and does not need to accommodate the mounting substrate or the like. For example, the tank has a box shape in which one surface of a rectangular parallelepiped is opened, and is arranged so as to cover the main surface of the mounting substrate on which the temperature compensating piezoelectric device is mounted, and accommodates the temperature compensating piezoelectric device. May be. In this case, it may be considered that a six-sided tank is constituted by the five-sided tank and the mounting substrate. Further, for example, at least a part of the heater may be exposed in the tank.
温度調整部品は、放熱(加熱)を行うもの(ヒータ)に限定されず、吸熱(冷却)を行うものであってもよい。例えば、槽の内外に露出するペルチェ素子を設け、加熱素子、若しくは、冷却素子、又は、加熱及び冷却の双方が可能な加熱冷却素子として機能させてよい。 The temperature adjustment component is not limited to the one that performs heat dissipation (heating) (heater), and may be one that performs heat absorption (cooling). For example, a Peltier element exposed inside and outside the tank may be provided and function as a heating element, a cooling element, or a heating / cooling element capable of both heating and cooling.
導電片は、ヒータ及び温度センサの互いの対向面やその側面に当接してもよいし、実装基板の主面に支持されていてもよい。その形状も適宜に設定されてよい。 The conductive piece may abut against the mutually opposing surfaces or side surfaces of the heater and the temperature sensor, or may be supported on the main surface of the mounting substrate. The shape may also be set appropriately.
導電片を固定するための接着剤は、図3に示した以外の配置態様であってもよい。例えば、接着剤は、導電片についてのみその全体を覆ったり、温度センサについてのみその全体を覆ったりしてもよい。ヒータ及び/又は温度センサの周囲にアンダーフィルが設けられない場合に、導電片を固定するための接着剤がヒータ及び/又は温度センサと実装基板との間に位置してアンダーフィルのように機能してもよい。 The adhesive for fixing the conductive piece may be in an arrangement mode other than that shown in FIG. For example, the adhesive may cover the entire conductive piece only, or cover the entire temperature sensor only. When no underfill is provided around the heater and / or temperature sensor, the adhesive for fixing the conductive piece is located between the heater and / or temperature sensor and the mounting board and functions like an underfill. May be.
1…恒温槽付水晶発振器(OCXO、恒温槽付圧電デバイス)、3…温度補償型水晶発振器(TCXO、温度補償型圧電デバイス)、19…槽、21…ヒータ(温度調整部品)、49…ヒータ用温度センサ(温度センサ)、51…温度制御回路(制御回路)、67…導電片。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記温度補償型圧電デバイスを収容する槽と、
前記槽内で放熱及び吸熱の少なくとも一方が可能な温度調整部品と、
前記槽内に配置された温度センサと、
前記温度センサの検出温度が所定の目標温度になるように前記温度調整部品を制御する制御回路と、
前記温度調整部品と前記温度センサとに当接する導電片と、
を有する恒温槽付圧電デバイス。 A temperature-compensated piezoelectric device;
A tank containing the temperature-compensated piezoelectric device;
A temperature adjustment component capable of at least one of heat dissipation and heat absorption in the tank;
A temperature sensor disposed in the vessel;
A control circuit for controlling the temperature adjustment component such that the temperature detected by the temperature sensor becomes a predetermined target temperature;
A conductive piece in contact with the temperature adjustment component and the temperature sensor;
A piezoelectric device with a thermostatic chamber.
請求項1に記載の恒温槽付圧電デバイス。 The piezoelectric device with a thermostat according to claim 1, further comprising an insulating adhesive for fixing the conductive piece to the temperature adjusting component and the temperature sensor.
請求項2に記載の恒温槽付圧電デバイス。 The piezoelectric device with a thermostat according to claim 2, wherein the adhesive covers the entire conductive piece.
前記導電片は、前記温度調整部品及び前記温度センサの、前記実装基板とは反対側の面に当接しており、前記実装基板から浮いている
請求項1〜3のいずれか1項に記載の恒温槽付圧電デバイス。 The temperature adjustment component and the temperature sensor further have a mounting board mounted on the same main surface,
The said electrically conductive piece is contact | abutting on the surface on the opposite side to the said mounting board of the said temperature control component and the said temperature sensor, and has floated from the said mounting board. Piezoelectric device with thermostatic chamber.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の恒温槽付圧電デバイス。 The piezoelectric device with a thermostat according to any one of claims 1 to 4, wherein the conductive piece is in an electrically floating state.
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WO2022044571A1 (en) * | 2020-08-31 | 2022-03-03 | 有限会社マクシス・ワン | Oven-controlled crystal oscillator |
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