JP2017183907A - Piezoelectric oscillator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧電発振器に関する。 The present invention relates to a piezoelectric oscillator.
高い周波数安定度が要求される通信基地局などに用いる圧電発振器として、恒温槽を備えた恒温槽型水晶発振器(OCXO:Oven Controlled Crystal Oscillator)が従来から知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a thermostatic oven crystal oscillator (OCXO: Oven Controlled Crystal Oscillator) equipped with a thermostatic chamber is known as a piezoelectric oscillator used in a communication base station or the like that requires high frequency stability.
かかる恒温槽型水晶発振器として、水晶振動子を熱容量が大きなアルミブロック等の金属製のブロックの内部に収納すると共に、水晶振動子の温度を検知するセンサ部を収納し、センサ部の検知温度に基づいて、金属ブロックを加熱するヒータ部を制御することによって、水晶振動子を所定温度に保つように構成した発振器がある(例えば、特許文献1参照)。 As such a thermostatic chamber type crystal oscillator, the crystal unit is housed in a metal block such as an aluminum block having a large heat capacity, and a sensor unit for detecting the temperature of the crystal unit is housed, and the temperature detected by the sensor unit is adjusted. Based on this, there is an oscillator configured to control a heater unit for heating a metal block so as to keep a crystal resonator at a predetermined temperature (see, for example, Patent Document 1).
近年、これら通信機器の分野では、小型、低背化という市場の要請があるが、上記特許文献1の圧電発振器では、大型の金属ブロックを用いているために、圧電発振器の小型、低背化が難しいという問題がある。
In recent years, in the field of these communication devices, there is a market demand for a small size and a low profile. However, since the piezoelectric oscillator disclosed in
本発明は、上記のような点に鑑みて為されたものであって、圧電発振器の小型、低背化を図ることを主たる目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and has as its main object to reduce the size and height of a piezoelectric oscillator.
本発明では、上記目的を達成するために、次のように構成している。 In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
(1)本発明に係る圧電発振器は、圧電振動子のリード端子及び前記圧電振動子を加熱する熱源のリード端子がそれぞれ接続された基板を備える圧電発振器において、
前記圧電振動子が熱的に結合されると共に、前記熱源が熱的に結合される伝熱板と、前記熱源の前記リード端子に近接して配置される表面実装型の温度センサと、前記温度センサの検出温度に基づいて、前記熱源による加熱を制御する温度制御回路とを備える。
(1) A piezoelectric oscillator according to the present invention includes a substrate to which a lead terminal of a piezoelectric vibrator and a lead terminal of a heat source for heating the piezoelectric vibrator are connected,
The piezoelectric vibrator is thermally coupled, the heat transfer plate to which the heat source is thermally coupled, a surface mount type temperature sensor disposed in proximity to the lead terminal of the heat source, and the temperature And a temperature control circuit that controls heating by the heat source based on the temperature detected by the sensor.
本発明によると、金属ブロックに比べて薄い伝熱板に、圧電振動子及び熱源がそれぞれ熱的に結合されているので、熱源からの発熱を、伝熱板によって無駄なく効率的に圧電振動子に伝達して圧電振動子を加熱することができ、金属ブロックを使用する従来例に比べて、小型、低背化を図ることができる。 According to the present invention, since the piezoelectric vibrator and the heat source are thermally coupled to the heat transfer plate that is thinner than the metal block, the piezoelectric vibrator efficiently and efficiently generates heat from the heat source by the heat transfer plate. Therefore, the piezoelectric vibrator can be heated and the size and height can be reduced as compared with the conventional example using a metal block.
しかも、水晶振動子等の圧電振動子は、リード端子を有するリードタイプであり、リードタイプの水晶振動子は、表面実装タイプに比べて、使用される水晶振動片が相対的に大きいためQ値が高く、安定した発振を得ることができる。 In addition, piezoelectric vibrators such as quartz vibrators are lead types having lead terminals, and lead type quartz vibrators have a relatively large quartz crystal resonator piece to be used compared to the surface mount type. Therefore, stable oscillation can be obtained.
熱源からの発熱は、上記のように伝熱板によって圧電振動子に伝達されて圧電振動子を加熱することができる一方、熱源のリード端子にも伝達されることになる。したがって、リードタイプの圧電振動子に近接させてリードタイプの温度センサを配置しなくても、熱源のリード端子の近接位置に温度センサを配置してリード端子の温度を検出することによって、圧電振動子の温度を間接的に検出することが可能となる。温度制御回路では、温度センサで検出された検出温度に基づいて、熱源による加熱を制御して圧電振動子の温度を制御することができる。 The heat generated from the heat source can be transmitted to the piezoelectric vibrator by the heat transfer plate as described above to heat the piezoelectric vibrator, and is also transmitted to the lead terminal of the heat source. Therefore, even if a lead type temperature sensor is not arranged close to the lead type piezoelectric vibrator, the piezoelectric vibration is detected by arranging the temperature sensor near the lead terminal of the heat source and detecting the temperature of the lead terminal. It becomes possible to detect the temperature of the child indirectly. In the temperature control circuit, the temperature of the piezoelectric vibrator can be controlled by controlling the heating by the heat source based on the detected temperature detected by the temperature sensor.
温度センサは、熱源のリード端子の近接位置の温度を検出すればよいので、表面実装型の温度センサを使用することができ、他のチップ部品と共に、基板に実装することができる。このため、リードタイプの圧電振動子の近接位置の温度を検出するリードタイプの温度センサに比べて組付け作業性に優れたものとなる。 Since the temperature sensor only needs to detect the temperature at the position close to the lead terminal of the heat source, a surface-mount type temperature sensor can be used, and it can be mounted on a substrate together with other chip components. Therefore, the assembling workability is excellent as compared with the lead type temperature sensor that detects the temperature of the proximity position of the lead type piezoelectric vibrator.
(2)本発明の好ましい実施態様では、前記熱源がパワートランジスタであり、前記温度センサがサーミスタであり、前記パワートランジスタは、内蔵のトランジスタチップのコレクタに接続された放熱板を有し、前記圧電振動子は、振動片を内蔵した金属製のケースを有し、前記パワートランジスタの前記放熱板及び前記圧電振動子の前記ケースが、前記伝熱板にそれぞれ半田接合されており、前記サーミスタは、前記パワートランジスタのコレクタリード端子に近接して配置されている。 (2) In a preferred embodiment of the present invention, the heat source is a power transistor, the temperature sensor is a thermistor, and the power transistor has a heat radiating plate connected to a collector of a built-in transistor chip, The vibrator has a metal case with a built-in vibrating piece, the heat dissipation plate of the power transistor and the case of the piezoelectric vibrator are soldered to the heat transfer plate, respectively, and the thermistor is The power transistor is disposed close to the collector lead terminal.
この実施態様によると、パワートランジスタのトランジスタチップのコレクタに接続された放熱板及び圧電振動子の金属製のケースが、伝熱板にそれぞれ半田接合によって熱的に結合されるので、パワートランジスタのトランジスタチップのコレクタの発熱を、放熱板から半田、伝熱板及び半田を介して圧電振動子の金属製のケースに無駄なく伝達して、ケース内部の振動片を加熱することができる。 According to this embodiment, the heat dissipation plate connected to the collector of the transistor chip of the power transistor and the metal case of the piezoelectric vibrator are thermally coupled to the heat transfer plate by solder bonding, respectively. The heat generated by the collector of the chip can be transmitted from the heat radiating plate to the metal case of the piezoelectric vibrator through the solder, the heat transfer plate and the solder without any waste, and the vibrating piece inside the case can be heated.
更に、温度センサであるサーミスタは、パワートランジスタのトランジスタチップのコレクタに接続されて、前記トランジスタチップのコレクタの発熱が伝達されるコレクタリード端子に近接して配置されるので、コレクタリード端子の温度を検出することによって、前記トランジスタチップのコレクタの発熱が、放熱板、伝熱板を介して伝達されて加熱される圧電振動子の温度を間接的に検出することができる。 Further, the thermistor, which is a temperature sensor, is connected to the collector of the transistor chip of the power transistor and is disposed close to the collector lead terminal to which the heat generated by the collector of the transistor chip is transmitted. By detecting, it is possible to indirectly detect the temperature of the piezoelectric vibrator in which the heat generated by the collector of the transistor chip is transmitted through the heat dissipation plate and the heat transfer plate and heated.
(3)上記(2)の実施態様では、前記基板は、前記パワートランジスタの前記コレクタリード端子が接続されるランドパターンと、前記サーミスタの端子が接続されるランドパターンとを有すると共に、前記両ランドパターンを接続する導電パターンを有する。 (3) In the embodiment of (2), the substrate has a land pattern to which the collector lead terminal of the power transistor is connected and a land pattern to which the terminal of the thermistor is connected. It has a conductive pattern to connect the patterns.
この実施態様によると、パワートランジスタのコレクタリード端子の発熱は、パワートランジスタのコレクタリード端子が接続されるランドパターンから導電パターンを介してサーミスタの端子が接続されるランドパターンに伝達されるので、サーミスタでは、パワートランジスタのコレクタリード端子の温度を精度よく検出することができる。 According to this embodiment, the heat generation at the collector lead terminal of the power transistor is transmitted from the land pattern to which the collector lead terminal of the power transistor is connected to the land pattern to which the terminal of the thermistor is connected via the conductive pattern. Then, it is possible to accurately detect the temperature of the collector lead terminal of the power transistor.
(4)本発明の他の実施態様では、前記パワートランジスタの前記トランジスタチップの中心部位から前記放熱板、及び、前記伝熱板を介して前記圧電振動子の前記振動片の中心部位に至る伝熱距離と、前記トランジスタチップの中心部位から前記コレクタリード端子及び前記基板を介して前記サーミスタに至る伝熱距離とが略同一である。 (4) In another embodiment of the present invention, power is transmitted from the central portion of the transistor chip of the power transistor to the central portion of the resonator element of the piezoelectric vibrator via the heat radiating plate and the heat transfer plate. The heat distance and the heat transfer distance from the central portion of the transistor chip to the thermistor through the collector lead terminal and the substrate are substantially the same.
この実施態様によると、パワートランジスタのトランジスタチップから放熱板及び伝熱板を介して圧電振動子の振動片へ至る熱伝達と、前記トランジスタチップからコレクタリード端子及び基板を介してサーミスタへ至る熱伝達とが同等となる。これによって、圧電振動子から離れた位置のパワートランジスタのコレクタリード端子の温度を検出することによって、圧電振動子の温度を間接的に精度良く検出することが可能となる。 According to this embodiment, heat transfer from the transistor chip of the power transistor to the vibrating piece of the piezoelectric vibrator through the heat dissipation plate and the heat transfer plate, and heat transfer from the transistor chip to the thermistor through the collector lead terminal and the substrate. Is equivalent. Thus, by detecting the temperature of the collector lead terminal of the power transistor at a position away from the piezoelectric vibrator, it becomes possible to detect the temperature of the piezoelectric vibrator indirectly and accurately.
(5)本発明の好ましい実施態様では、前記伝熱板は、長方形状の平板部を有し、前記圧電振動子及び前記パワートランジスタが、前記平板部の長手方向に沿って並列配置されている。 (5) In a preferred embodiment of the present invention, the heat transfer plate has a rectangular flat plate portion, and the piezoelectric vibrator and the power transistor are arranged in parallel along the longitudinal direction of the flat plate portion. .
この実施態様によると、伝熱板の長方形状の平板部にそれぞれ熱的に結合される圧電振動子及びパワートランジスタは、平板部の長手方向に沿って並列配置されているので、パワートランジスタからの発熱を、平板部を介してその長手方向に伝達して圧電振動子を効率的に加熱することができる。 According to this embodiment, the piezoelectric vibrator and the power transistor that are thermally coupled to the rectangular flat plate portion of the heat transfer plate are arranged in parallel along the longitudinal direction of the flat plate portion. Heat can be transmitted in the longitudinal direction through the flat plate portion to efficiently heat the piezoelectric vibrator.
(6)本発明の他の実施態様では、前記圧電振動子が水晶振動子である。 (6) In another embodiment of the present invention, the piezoelectric vibrator is a quartz crystal vibrator.
この実施態様によると、水晶発振器として好適に実施できる。 According to this embodiment, it can be suitably implemented as a crystal oscillator.
本発明によれば、金属ブロックに比べて薄い伝熱板に、圧電振動子及び熱源がそれぞれ熱的に結合されているので、熱源からの発熱を、伝熱板によって無駄なく効率的に圧電振動子に伝達して圧電振動子を加熱することができ、金属ブロックを使用する従来例に比べて、小型、低背化を図ることができる。 According to the present invention, since the piezoelectric vibrator and the heat source are thermally coupled to the heat transfer plate that is thinner than the metal block, the heat generated from the heat source is efficiently and efficiently generated by the heat transfer plate. The piezoelectric vibrator can be heated by being transmitted to the child, and can be reduced in size and height as compared with the conventional example using a metal block.
また、水晶振動子等の圧電振動子は、リード端子を有するリードタイプであるので、表面実装タイプに比べて、使用される水晶振動片が相対的に大きいためQ値が高く、安定した発振を得ることができる。 In addition, since a piezoelectric vibrator such as a quartz vibrator is a lead type having a lead terminal, since the used quartz vibrating piece is relatively large compared to the surface mount type, the Q value is high and stable oscillation is achieved. Can be obtained.
更に、熱源のリード端子の近接位置の温度を温度センサで検出することによって、圧電振動子の温度を間接的に検出するので、表面実装型の温度センサを使用することができ、他のチップ部品と共に、基板に実装することができる。これによって、リードタイプの温度センサに比べて組付け作業性に優れ、その分製造コストを低減することができる。 Furthermore, since the temperature of the piezoelectric vibrator is indirectly detected by detecting the temperature at the position close to the lead terminal of the heat source, the surface mount type temperature sensor can be used, and other chip parts At the same time, it can be mounted on a substrate. As a result, the assembly workability is excellent compared to the lead type temperature sensor, and the manufacturing cost can be reduced accordingly.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態では、圧電発振器として水晶発振器に適用して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, description will be made by applying to a crystal oscillator as a piezoelectric oscillator.
図1に、本発明の一実施形態に係る水晶発振器の外観斜視図が、図2に、その主要部の分解斜視図が、図3に、水晶発振器の平面図が、図4に、水晶発振器の一部を切り欠いた正面図が、また、図5に、水晶発振器の側面図がそれぞれ示されており、各図において、カバー8を仮想線で示している。
1 is an external perspective view of a crystal oscillator according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of the main part thereof, FIG. 3 is a plan view of the crystal oscillator, and FIG. FIG. 5 is a side view of the crystal oscillator, and in each figure, the
この実施形態の水晶発振器は、浅い矩形トレイ状の金属製のベース1と、このベース1に複数本(5本)の外部リード端子2を介して支持されたプリント回路基板(以下、「基板」と略称する)3と、基板3上に挿通支持された水晶振動子4と、水晶振動子4を加熱する熱源としてのパワートランジスタ5と、水晶振動子4及びパワートランジスタ5が下向きの内面に後述のようにそれぞれ熱的に結合された伝熱板としての熱板6と、水晶振動子4の温度を検知する温度センサとしてのサーミスタ7と、ベース1の外周縁に上方から外嵌されて固着された金属製のカバー8とを備えている。
The crystal oscillator according to this embodiment includes a shallow rectangular tray-
ベース1と複数の各外部リード端子2との間には、ガラスなどで形成された絶縁性を有する部材が介在されて、外部リード端子2が、電気絶縁状態でベース1に貫通支持されている。
An insulating member made of glass or the like is interposed between the
基板3の上下面には、ランドパターンが形成され、発振回路及び温度制御回路等を構成する各種の電子部品が、リフローによって半田付け接続されている。
Land patterns are formed on the upper and lower surfaces of the
この実施形態の水晶振動子4は、安定した発振が得られるように、表面実装タイプに比べて、使用される水晶振動片が相対的に大きいために、Q値が高いリードタイプの水晶振動子である。この水晶振動子4の底部から延出された2本のリード端子4aは、基板3に平行に延出されてから基板3に向けて屈曲され、所定のランドパターン10のスルーホールに挿入されて半田付け接続される。
The
パワートランジスタ5もリードタイプが用いられ、モールド樹脂5cの一端から延出された3本のリード端子5aは、基板3に平行に延出されてから基板3に向けて屈曲され、所定のランドパターン11のスルーホールに挿入されて半田付け接続される。
The
水晶振動子4及びパワートランジスタ5は、その上面が、基板3から同一高さになるように設けられている。
The
水晶振動子4は、上端が閉じられた扁平な長円筒状のキャップ4bと底部とからなる金属製のケース内に、ATカットなどの水晶振動片が気密に封止され、ケースの底部から上記のように2本のリード端子4aが延出している。水晶振動片には、一対の励振電極と、一対の励振電極からそれぞれ引き出された各引出電極とが形成されており、各引出し電極が、一対の各リード端子4aにそれぞれ接合されている。
In the
各リード端子4aは、金属製のケースの底部の挿通孔を挿通しており、挿通孔とリード端子4aとの間は、ハーメチックガラスなどによって絶縁されている。
Each
パワートランジスタ5は、内蔵のトランジスタチップを覆うモールド樹脂5cを有し、モールド樹脂5cの一端から上記リード端子5aが延出している。パワートランジスタ5は、その上面にトランジスタチップのコレクタに接続された放熱板5dが露出している。
The
この実施形態では、上記のように、水晶振動子4及びパワートランジスタ5がそれぞれ熱的に結合された熱板6が設けられている。この熱板6は、熱伝導性に優れた材料、例えば、洋白、銅やアルミニウムなどの金属材料、この例では、洋白から構成されている。
In this embodiment, as described above, the
熱板6は、水晶振動子4のキャップ4bの上面を略完全に覆うと共に、パワートランジスタ5の上面を完全に覆う扁平な矩形の平板部6aと、平板部6aの両端から下方へ折曲された一対の折曲部6b,6cとを備えており、パワートランジスタ5及び水晶振動子4の上面及び側面を、基板3との間で囲むように設けられる。なお、平板部6aは、パワートランジスタ5からの発熱を、水晶振動子4に伝達できれば、矩形に限らず、他の形状であってもよい。
The
一対の折曲部6b,6cは、その補強機能によって熱板6全体の剛性を確保している。水晶振動子4とパワートランジスタ5が熱的に結合される平板部6aは、その面精度が確保されている。パワートランジスタ5に近い側、すなわち、パワートランジスタ5寄りの一方の折曲部6bの中央部から小幅の脚部6dが延出される一方、水晶振動子4に近い側、すなわち、水晶振動子4寄りの他方の折曲部6cの両端部から一対の小幅の脚部6eが延出されている。熱板6は、その平板部6aが基板3に平行になるように、前記3つの脚部6d,6eを介して3点支持によって安定して基板3に連結固定される。
The pair of
熱板6は、例えば、打ち抜き加工によって作製された板状の素材を、平板部6aの長手方向の両端の各辺に沿って直角に折り曲げ加工して形成することができる。
The
上面が基板3から同一高さになるように配置される水晶振動子4とパワートランジスタ5の上面は、扁平面に形成されている。
The upper surfaces of the
この実施形態では、熱板6の平板部6aにおける下向き内面、すなわち、基板3に臨む内面に、パワートランジスタ5の上面の放熱板5dが、図示しない半田によって接合されることによって、熱的に結合されると共に、水晶振動子4の金属製のキャップ4bの上面が、図示しない半田によって接合されることによって、熱的に結合される。
In this embodiment, the
熱的に結合されるとは、熱板6と、パワートランジスタ5または水晶振動子4とが、直接的あるいは間接的に接触して熱伝導が行われる状態をいう。したがって、熱板6と、パワートランジスタ5または水晶振動子4とが、半田等を介在させることなく、直接的に圧接されるようにしてもよい。
The term “thermally coupled” refers to a state where heat conduction is performed by the direct contact or direct contact between the
この実施形態では、水晶振動子4及びパワートランジスタ5を、基板3に実装する前に、予め熱板6の平板部6aにおける下向きの内面にクリーム半田を塗布し、クリーム半田を塗布した位置に、パワートランジスタ5の放熱板5d及び水晶振動子4のキャップ4bの上面をセットした後、リフローにより半田付けを行うようにしている。
In this embodiment, before the
このようにパワートランジスタ5に内蔵されたトランジスタチップの発熱部であるコレクタに直接接続した放熱板5dを、熱板6の平板部6aの下向き内面に半田接合すると共に、水晶振動子4の金属製のキャップ4bの扁平な上面を、熱板6の平板部6aの下向き内面に半田接合するので、パワートランジスタ5のトランジスタチップのコレクタで発生した熱が、コレクタに直接接続された放熱板5dから高熱伝導性の熱板6を介して水晶振動子4の金属製のキャップ4bの上面に、無駄なく効率的に伝達され、キャップ4b内部の水晶振動片を加熱することができる。
Thus, the
このように金属ブロックに比べて薄い熱板6によって、パワートランジスタ5からの発熱を、水晶振動子4に効率的に伝達して水晶振動子4を加熱するので、金属ブロックを用いる従来例に比べて、小型、低背化を図ることができる。
As described above, the
パワートランジスタ5からの発熱は、上記のように熱板6によって水晶振動子4に伝達されて水晶振動子4を加熱する一方、パワートランジスタ5からの発熱の一部は、パワートランジスタ5に内蔵されたトランジスタチップのコレクタから該コレクタに接続されたリード端子5aであるコレクタリード端子5a(c)にも伝達される。
The heat generated from the
この実施形態では、水晶振動子4の近接位置に温度センサを配置して水晶振動子4の温度を検出するのではなく、パワートランジスタ5のトランジスタチップからの発熱が伝達されるコレクタリード端子5a(c)の近接位置の温度をサーミスタ7によって検出することによって、水晶振動子4の温度を間接的に検出するようにしている。
In this embodiment, a temperature sensor is not disposed in the vicinity of the
すなわち、温度センサとしてのサーミスタ7は、表面実装タイプであり、基板3の所定位置に露出形成された一対のランドパターン12に載置されて、他のチップ部品と共にリフロー処理によって半田付け接続される。
That is, the
水晶振動子4の温度を、表面実装タイプではなく、リードタイプのサーミスタを用いて検出する場合には、リードタイプのサーミスタの感温部を、熱板6の内面の水晶振動子4の近接位置に接着剤で固定し、サーミスタのリード端子を、基板3のスルーホールに挿入して半田接続しなければならず、組付け作業が面倒である。
When the temperature of the
これに対して、この実施形態のサーミスタ7は、表面実装タイプであるので、上記のように他のチップ部品と共に、基板3に実装することが可能であり、リードタイプのサーミスタを用いる場合に比べて、製造コストを低減することができる。
On the other hand, since the
この実施形態では、サーミスタ7によって、水晶振動子4の温度を精度良く検出することができるように、図4に示すパワートランジスタ5の中心部位のトランジスタチップ5bから放熱板5d、熱板6を介して水晶振動子4の中心部位の水晶振動片4cに至る伝熱距離D1と、図5に示すパワートランジスタ5の中心部位のトランジスタチップ5bからコレクタリード端子5a(c)、ランドパターン11,12を介してサーミスタ7に至る伝熱距離D2とを略同一としている。ここで、同一とは、完全に同一である場合のみに限らず、ある程度、例えば、10〜20%程度以内の誤差を含むものである。
In this embodiment, the
図6は、サーミスタ7の取付け部分を示す平面図である。この図6に示すように、サーミスタ7は、パワートランジスタ5から延出されたリード端子5aの内、トランジスタチップのコレクタに接続されたコレクタリード端子5a(c)の近接位置に配置される。
FIG. 6 is a plan view showing a mounting portion of the
ここで、近接位置とは、コレクタリード端子5a(c)が挿通するスルーホールの中心から半径4.0mm以内、好ましくは、3.0mm以内の円形の領域内に、サーミスタ7の全体が位置する程度に近接していることをいう。
Here, the proximity position means that the
この実施形態では、サーミスタ7が半田付け接続される一方のランドパターン12は、パワートランジスタ5のコレクタリード端子5a(c)が半田付け接続されるランドパターン11(c)に、導電パターン13を介して接続されている。これによって、パワートランジスタ5のトランジスタチップからの発熱が、コレクタリード端子5a(c)、そのランドパターン11(c)及び導電パターン13を介してサーミスタ7に効率的に伝達される。
In this embodiment, one
なお、図6に示す導電パターン13は、後述する他の実施形態における図10に示す形状の導電パターン13に対して、ランドパターン11(c)に近い側にある一方の矩形のランドパターン12からの引出位置が異なっている。すなわち、図6に示す導電パターン13は、前記一方の矩形のランドパターン12の、前記ランドパターン11(c)から離間する側の長辺の両端から引出されている。これに対して、図10に示す導電パターン13は、ランドパターン11(c)に近い側にある一方の矩形のランドパターン12の、前記ランドパターン11(c)に近接する側の長辺の両端から引出されている。図6に示す導電パターン13は、図10に示す導電パターン13に比べて、パワートランジスタ5のトランジスタチップからの発熱をサーミスタ7により伝達させ易い。
Note that the
導電パターン13は、ランドパターン11,12等と同一の金属を用いて同一の工程で形成される。
The
サーミスタ7によって検出された温度は、後述のようにパワートランジスタ5の温度制御回路に入力され、水晶振動子4の温度が所定温度になるようにパワートランジスタ5の通電が制御される。
The temperature detected by the
図7は、この実施形態の温度制御回路の回路図である。同図に示すように、この温度制御回路は、上記サーミスタ7、上記パワートランジスタ5、差動増幅器IC1、及び、抵抗R1〜R5を有する。
FIG. 7 is a circuit diagram of the temperature control circuit of this embodiment. As shown in the figure, the temperature control circuit includes the
この実施形態のパワートランジスタ5は、NPN型のバイポーラトランジスタであり、そのベースが差動増幅器IC1の出力端子に接続される一方、そのコレクタは、電源端子Vcc及び上記のようにサーミスタ7に接続され、そのエミッタは、接地端子GNDに接続される。パワートランジスタ5は、ベースに印加される差動増幅器IC1の出力電圧に比例して、そのコレクタ−エミッタ間に電流が流れると共に、その電流に応じて発熱するようになっている。
The
この温度制御回路では、水晶振動子4の温度、すなわち、パワートランジスタ5のコレクタリード端子5a(c)の温度が上昇すると、サーミスタ7の抵抗値が減少して、差動増幅器IC1の出力電圧が低下し、これによりパワートランジスタ5の発熱量が減少し、水晶振動子4の温度上昇が抑制される。
In this temperature control circuit, when the temperature of the
一方、水晶振動子4の温度、すなわち、パワートランジスタ5のコレクタリード端子5a(c)の温度が下降すると、サーミスタ7の抵抗値が増加して、差動増幅器IC1の出力電圧が上昇し、パワートランジスタ5の熱量が増大し、水晶振動子4の温度下降が抑制される。このようにして水晶振動子4の温度が所定温度に制御される。
On the other hand, when the temperature of the
次に、サーミスタ7の設置位置と水晶発振器の特性との関係について説明する。
Next, the relationship between the installation position of the
図8の概略平面図に示すように、サーミスタ7の基板3上における設置位置を、熱板6の長手方向の一端部である水晶振動子4寄りの第1位置P1と、上記実施形態の第2位置P2と、該第2位置P2よりも基板3の外方寄りの第3位置P3とにそれぞれ設置した場合の各特性を測定した。
As shown in the schematic plan view of FIG. 8, the installation position of the
図9は、その測定結果を示すものであり、ラインL1は、発振周波数から算出した、ベース1及びカバー8によって構成される恒温槽の温度t(℃)を示し、ラインL2は、パワートランジスタ5に流れる電流I(A)を示している。(a),(b),(c)が、上記第1位置P1、第2位置P2、第3位置P3にそれぞれ対応する。
FIG. 9 shows the measurement results. The line L1 indicates the temperature t (° C.) of the thermostatic chamber constituted by the
基板3上の第1位置P1は、パワートランジスタ5のコレクタリード端子5a(c)から離れていると共に、水晶振動子4のケースを構成するキャップ4bから離れている。このため、図9(a)のラインL1に示すように、恒温槽の温度tが大きく変動し、それに応じて、パワートランジスタ5に流れる電流IもラインL2に示すように大きく変動している。
The first position P1 on the
パワートランジスタ5のコレクタリード端子5a(c)に近接して配置されると共に、導電パターン13によってコレクタリード端子5a(c)のランドパターン11(c)に接続されたランドパターン12に接続される上記実施形態の第2位置P2では、図9(b)のラインL1に示すように、恒温槽の温度tが一定温度に維持されると共に、パワートランジスタ5に流れる電流もラインL2に示すように、比較的低い一定電流に維持されており、良好な特性が得られている。
The
第2位置P2よりも基板3の外方寄りの第3位置P3では、図9(c)のラインL1に示すように、恒温槽の温度tが一定温度に維持される一方、パワートランジスタ5に流れる電流は、ラインL2に示すように、短い周期で大きく変動している。
At the third position P3, which is closer to the outside of the
このように第2位置P2にサーミスタ7を設置した上記実施形態が、最も特性が良好であった。
Thus, the said embodiment which installed the
[他の実施形態]
本発明は、以下のような形態で実施することもできる。
[Other Embodiments]
The present invention can also be implemented in the following forms.
(1)パワートランジスタ5のコレクタリード端子5a(c)が連結されるランドパターン11(c)とサーミスタ7が連結される一方のランドパターン12とを導通接続する導電パターン13は、上記形状に限らず、例えば、図10に示す形状にしてもよい。
(1) The
(2)上記実施形態では、水晶振動子4を加熱する熱源としてパワートランジスタを挙げて説明したが、パワートランジスタに限らす、熱源として抵抗体等を用いることも可能である。
(2) In the above embodiment, the power transistor is described as a heat source for heating the
また、パワートランジスタ5は、バイポーラ型のトランジスタに限らず、電界効果型のトランジスタ(FET)であってもよい。この場合、電界効果型のトランジスタのリード端子の内、ドレイン端子の近接位置の温度を検出すればよい。
The
サーミスタ7は温度が上昇すると抵抗値が減少するNTC型のサーミスタであったが、これに限定されず、温度が上昇すると抵抗値が増大するPTC型のサーミスタを用いることもできる。
The
また、上記実施形態では、水晶を圧電材料とした水晶発振器について説明したが、本発明は水晶以外の圧電材料を用いた圧電発振器にも適用することができる。 In the above embodiment, the quartz oscillator using quartz as a piezoelectric material has been described. However, the present invention can also be applied to a piezoelectric oscillator using a piezoelectric material other than quartz.
3 基板
4 水晶振動子
5 パワートランジスタ(熱源)
5a リード端子
5a(c) コレクタリード端子
6 熱板(伝熱板)
6a 平板部
6b 折曲部
6c 折曲部
6d 脚部
6e 脚部
7 サーミスタ(温度センサ)
11 ランドパターン
11(c) コレクタリード端子用のランドパターン
12 ランドパターン
13 導電パターン
3
6a
11 Land pattern 11 (c) Land pattern for
Claims (6)
前記圧電振動子が熱的に結合されると共に、前記熱源が熱的に結合される伝熱板と、
前記熱源の前記リード端子に近接して配置される表面実装型の温度センサと、
前記温度センサの検出温度に基づいて、前記熱源による加熱を制御する温度制御回路とを備える、
ことを特徴とする圧電発振器。 In a piezoelectric oscillator comprising a substrate to which a lead terminal of a piezoelectric vibrator and a lead terminal of a heat source for heating the piezoelectric vibrator are connected,
A heat transfer plate to which the piezoelectric vibrator is thermally coupled and the heat source is thermally coupled;
A surface mount type temperature sensor disposed in proximity to the lead terminal of the heat source;
A temperature control circuit that controls heating by the heat source based on a temperature detected by the temperature sensor;
A piezoelectric oscillator characterized by that.
前記温度センサがサーミスタであり、
前記パワートランジスタは、内蔵のトランジスタチップのコレクタに接続された放熱板を有し、
前記圧電振動子は、振動片を内蔵した金属製のケースを有し、
前記パワートランジスタの前記放熱板及び前記圧電振動子の前記ケースが、前記伝熱板にそれぞれ半田接合されており、
前記サーミスタは、前記パワートランジスタのコレクタリード端子に近接して配置されている、
請求項1に記載の圧電発振器。 The heat source is a power transistor;
The temperature sensor is a thermistor;
The power transistor has a heat sink connected to a collector of a built-in transistor chip,
The piezoelectric vibrator has a metal case with a built-in vibrating piece,
The heat dissipation plate of the power transistor and the case of the piezoelectric vibrator are soldered to the heat transfer plate, respectively.
The thermistor is disposed close to the collector lead terminal of the power transistor,
The piezoelectric oscillator according to claim 1.
請求項2に記載の圧電発振器。 The substrate has a land pattern to which the collector lead terminal of the power transistor is connected, a land pattern to which the thermistor terminal is connected, and a conductive pattern that connects the land patterns.
The piezoelectric oscillator according to claim 2.
請求項2または3に記載の圧電発振器。 The heat transfer distance from the central part of the transistor chip of the power transistor to the central part of the vibrating element of the piezoelectric vibrator via the heat radiating plate and the heat transfer plate, and the central part of the transistor chip from the central part of the transistor chip The heat transfer distance reaching the thermistor through the collector lead terminal and the substrate is substantially the same.
The piezoelectric oscillator according to claim 2 or 3.
前記圧電振動子及び前記パワートランジスタが、前記平板部の長手方向に沿って並列配置されている、
請求項2ないし4のいずれかに記載の圧電発振器。 The heat transfer plate has a rectangular flat plate portion,
The piezoelectric vibrator and the power transistor are arranged in parallel along the longitudinal direction of the flat plate portion,
The piezoelectric oscillator according to claim 2.
請求項1ないし5のいずれかに記載の圧電発振器。 The piezoelectric vibrator is a crystal vibrator;
The piezoelectric oscillator according to claim 1.
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