JP2019213111A - 発振器、電子機器、および移動体 - Google Patents
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Abstract
【課題】発振器の外部から加わった衝撃によって生じる振動素子の支持部の応力を低減し、発振特性を向上させた発振器を提供する。【解決手段】発振器1は、第1面(上面8f)を有し、第1面に開口する収納部(貫通孔9)が設けられた基板(回路基板8)と、振動素子3、および振動素子を収納する振動子パッケージ20を含む振動子2と、振動子に取り付けられるとともに振動子パッケージに電気的に接続され、且つ収納部内に配置されている発熱体(ヒーター7)と、基板に接続されており、振動子を支持する複数のリード端子12と、を備えている。【選択図】図1
Description
本発明は、発振器、電子機器、および移動体に関する。
従来、パッケージングされた振動子や該振動子を実装する基板などを加熱することによって振動子や基板の温度を安定させ、共振周波数を安定させた電子デバイスとしての発振器が知られている。例えば、特許文献1には、パッケージ内に振動素子が収納された振動子が基板の第1面に接続され、発熱体が振動子の裏面に接続されるとともに基板に設けられた貫通孔に収まるように設けられた発振器が開示されている。この発振器では、振動子の裏面に接続された発熱体の端子が、基板の第1面と反対側の面である第2面に接続されることにより、基板を第1面と第2面の両面から加熱することができ、基板の温度を一定に保つことができる。このような構成により、振動子や基板の温度を安定させ、共振周波数などの特性を安定させた発振器とすることができる。
しかしながら、特許文献1の発振器では、振動子が、自身の端子と、振動子の裏面に接続された発熱体の端子とによって、基板の第1面および第2面の二つの面にリジットに接続されていることから、発振器の外部から加わった衝撃が基板を介して振動子に伝搬し易い。振動子に伝播した衝撃は、振動子のパッケージに収納されている振動素子の支持部(マウント部)に応力を生じさせ、この応力が発振器の発振特性に悪影響を及ぼす虞があった。
本形態の発振器は、第1面を有し、前記第1面に開口する収納部が設けられた基板と、振動素子、および前記振動素子を収納する振動子パッケージを含む振動子と、前記振動子に取り付けられるとともに前記振動子パッケージに電気的に接続され、且つ前記収納部内に配置されている発熱体と、前記基板に接続されており、前記振動子を支持する複数のリード端子と、を備えていることを特徴とする。
上述の発振器において、前記収納部は、前記第1面と、前記基板を貫通する貫通孔、または有底の凹部であることが好ましい。
上述の発振器において、前記リード端子は、前記基板と接続される実装パッドと、前記振動子パッケージと接続される接続端子と、前記実装パッドと前記接続端子とを連結する支持リード部と、を備え、前記支持リード部は、折返し部を含み、前記折返し部は、前記第1面に垂直な方向に沿った平面視において、前記接続端子から一方に延伸する第1延伸部と、連結部を介し前記第1延伸部から折り返されて延伸する第2延伸部と、を含んでいることが好ましい。
上述の発振器において、前記実装パッドには、前記第1面と対向する裏面と、前記裏面と反対側の表面とを貫通する孔部が設けられていることが好ましい。
上述の発振器において、前記リード端子は、前記第1面に垂直な方向に沿った平面視において、前記振動子パッケージの両側のそれぞれに、第1の方向に沿って複数配列され、前記支持リード部は、前記第1の方向に沿って前記振動子パッケージの中心を通る第1の中心線に対して線対称の形状を有し、且つ前記第1の方向と直交する第2の方向に沿って前記振動子パッケージの中心を通る第2の中心線に対して線対称の形状を有していることが好ましい。
上述の発振器において、前記複数のリード端子は、導電性接合材を介して前記基板に電気的に接続されており、前記導電性接合材は、前記第1面に垂直な方向と直交する方向に沿った断面視において、前記リード端子と前記基板との間に設けられていることが好ましい。
上述の発振器において、前記複数のリード端子は、前記基板に接続されている第1部分、および前記振動子に接続されている第2部分を含み、前記第1部分の厚さと、前記第2部分の厚さとが異なっていることが好ましい。
上述の発振器において、前記第1部分の厚さは、前記第2部分の厚さよりも小さいことが好ましい。
上述の発振器において、前記複数のリード端子は、前記基板に接続されている第1部分、前記振動子に接続されている第2部分、および前記第1部分と前記第2部分とを段差状に接続している第3部分を含み、前記第2部分は、前記第1部分よりも前記基板との距離が大きいことが好ましい。
上述の発振器において、前記複数のリード端子は、第1のリード端子、第2のリード端子、および第3のリード端子を含み、前記発熱体は、NPN型バイポーラトランジスターであり、前記振動子は、前記発熱体のコレクター端子に接続されている第1パッドと、前記発熱体のベース端子に接続されている第2パッドと、前記発熱体のエミッター端子に接続されている第3パッドと、前記第1のリード端子に接続されている第1端子と、前記第2のリード端子に接続されている第2端子と、前記第3のリード端子に接続されている第3端子と、前記第1パッドと前記第1端子とを電気的に接続している第1配線と、前記第2パッドと前記第2端子とを電気的に接続している第2配線と、前記第3パッドと前記第3端子とを電気的に接続している第3配線と、を有し、前記第1配線の配線長は、前記第2配線の配線長よりも長く、且つ前記第3配線の配線長よりも長いことが好ましい。
上述の発振器において、前記複数のリード端子は、第1のリード端子および第2のリード端子を含み、前記発熱体は、第1の発熱端子、および前記第1の発熱端子よりも発熱量が小さい第2の発熱端子を有し、前記第1の発熱端子は、前記第1のリード端子と電気的に接続され、前記第2の発熱端子は、前記第2のリード端子と電気的に接続され、前記第1の発熱端子と前記第1のリード端子との距離は、前記第2の発熱端子と前記第2のリード端子との距離よりも大きいことが好ましい。
本形態の電子機器は、上記のいずれかに記載の発振器と、前記発振器の出力信号に基づく信号処理を行う処理回路と、を備えていることを特徴とする。
本形態の移動体は、上記のいずれかに記載の発振器と、前記発振器の出力信号に基づく信号処理を行う処理回路と、を備えていることを特徴とする。
以下、本発明の実施形態に係る発振器、および電子機器を添付図面に示す実施形態に図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。
なお、以下で参照する図面では、説明の便宜上、互いに直交する3軸を、X軸、Y軸およびZ軸として設定し、Z軸は、発振器の厚さ方向、換言すれば、ベースとベースに接合されたキャップとの配列方向と一致している。Z軸は、更に換言すれば、ベースと、ベースおよびキャップで構成される収納空間に収納される振動子と、基板との配列方向と一致する方向であり、基板の発振回路ユニットや振動子を支持するリード端子の接続される面に対して垂直な方向と一致する方向としている。また、X軸およびY軸は、基板の発振回路ユニットの接続される面を含む仮想面内において直交し、X軸は、二列に配列されたリード端子の向かい合う方向に沿っており、Y軸は、リード端子の配列方向および基板を支持するピン端子の配列方向に沿っている。また、X軸に平行な方向を「X軸方向」と言い、Y軸に平行な方向を「Y軸方向」と言い、Z軸に平行な方向を「Z軸方向」と言うことがある。また、Z軸に沿ってベースから基板へ向かう方向を+Z軸方向、+Z軸方向に対して反対方向を−Z軸方向とする。さらに、説明の便宜上、Z軸方向から視たときの平面視において、+Z軸方向側の面を上面、−Z軸方向側の面を下面として説明することがある。また、ベースを含むケースの内部に形成された配線パターンや電極パッド(端子電極)は、一部を図示し、他は図示を省略している。
<第1実施形態>
先ず、図1から図8を参照して、第1実施形態に係る発振器について説明する。ここで、図1は、第1実施形態に係る発振器の断面図である。図2は、第1実施形態に係る発振器の平面図である。なお、図2では、説明の便宜上キャップを透視した図としている。図3は、発振器に収納される振動子およびリード端子を示す断面図である。図4は、振動子およびリード端子を示す図3のP視図である。図5は、リード端子の構成を示す平面図であり、複数のリード端子の内の一つのリード端子を拡大した図である。図6は、発熱体および振動子パッケージを示す図3のP視図である。図7は、発振器の機能ブロック図である。図8は、温度制御回路の構成例を示す図である。
先ず、図1から図8を参照して、第1実施形態に係る発振器について説明する。ここで、図1は、第1実施形態に係る発振器の断面図である。図2は、第1実施形態に係る発振器の平面図である。なお、図2では、説明の便宜上キャップを透視した図としている。図3は、発振器に収納される振動子およびリード端子を示す断面図である。図4は、振動子およびリード端子を示す図3のP視図である。図5は、リード端子の構成を示す平面図であり、複数のリード端子の内の一つのリード端子を拡大した図である。図6は、発熱体および振動子パッケージを示す図3のP視図である。図7は、発振器の機能ブロック図である。図8は、温度制御回路の構成例を示す図である。
第1実施形態に係る発振器1は、恒温槽型水晶発振器(OCXO:Oven Controlled Crystal Oscillator)である。発振器1は、図1および図2に示すように、ベース101、およびベース101に接合されたキャップ102を含むケース10と、ベース101の下面101r側に設けられたベース基板30と、ベース基板30の上面30fに載置されているレギュレーター40と、を備えている。ケース10は、ベース101と、ベース101の外周に沿って設けられ、ベース101の上面101fから凹むフランジ101bの上面(+Z軸側の面)に接合されたキャップ102とによって構成される収納空間(キャビティー)S1を有している。
ケース10内の収納空間S1には、封止部材103によって気密的に封止されてベース101を貫通する複数のピン端子14と、ピン端子14のベース101と反対側の端部に固定されている基板としての回路基板8と、回路基板8に接続された複数のリード端子12によって回路基板8とキャップ102との間に、回路基板8と隙間を有して支持されている振動子2と、が収納されている。また、収納空間S1に配置されている振動子2のベース101側には、発熱体としてのヒーター7が接続され、回路基板8のベース101側には、振動子2の発振用回路を含む発振回路素子4が接続されている。換言すれば、収納空間S1には、Y軸方向からの断面視で、ベース101側から、回路基板8に接続された発振回路素子4、回路基板8、振動子2に接続されたヒーター7、リード端子12によって回路基板8に接続された振動子2の各構成要素が配置されている。
ケース10を構成するベース101は、例えばコバール(Kovar)、軟鉄、もしくは鉄ニッケルなどの材料で構成され、外周部102fにフランジ101bが設けられている。また、ベース101には、上面101fから下面101rを貫通する複数の貫通孔が設けられており、各貫通孔には導電性のピン端子14が挿入されている。各ピン端子14は、ハーメチック端子で構成されており、貫通孔とピン端子14との隙間は、ハーメチックガラスなどの封止部材103によってベース101に気密封止されている。また、ベース101の下面101rには、例えばガラスなどの絶縁体で構成されるスタンドオフ13を設けることができる。
ピン端子14は、コバール、軟鉄、もしくは鉄ニッケルなどのピン材で構成された収納空間S1の内部と外部とを電気的に接続する導入端子であり、ベース101の下面101r側に一方端を有し、収納空間S1側に他方端を有し、Z軸方向に沿って立設されている。また、ピン端子14は、Y軸方向に沿って配列された二つの列によって構成されている。本形態では、+X軸方向側に4本のピン端子14が配列された列と、−X軸方向側に5本のピン端子14が配列された列とが配設されているが、配列数やピンの本数は問わない。
また、ケース10を構成するキャップ102は、洋白、コバール、軟鉄、もしくは鉄ニッケルなどの金属薄板を、例えば押圧加工や絞り加工などによって凹陥形状とし、開口部分を外側にフランジ状に折り曲げた外周部102fを備えている。
そして、ケース10は、前述したように、ベース101のフランジ101bに重ねてキャップ102の外周部102fを載置し、フランジ101bと外周部102fの重なっている部分Qを、例えば抵抗溶接法などを用いて気密に接合(気密封止)することによって収納空間(キャビティー)S1が構成される。なお、収納空間S1は、大気圧よりも低い圧力等の減圧雰囲気(真空と呼ばれることもある)、または窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性気体雰囲気に気密封止される。このように、ベース101とキャップ102とが気密封止されていることにより、収納空間S1内は外気温の影響を受け難くなり、収納空間S1内に位置する振動子2の温度コントロールの精度を向上させることができる。
基板としての回路基板8は、ベース101側の面である第2面としての下面8rと、下面8rと反対側の面である第1面としての上面8fとを備えている。回路基板8は、例えばプリント基板(PCB(printed circuit board)基板)で構成することができる。回路基板8は、Z軸方向からの平面視で矩形形状をなし、ベース101に固定されたピン端子14の立設位置に対向するように配置された挿通孔が設けられている。そして、回路基板8は、その挿通孔にピン端子14の収納空間S1側の端が挿通された状態でピン端子14に固定されている。なお、ピン端子14は、回路基板8の回路配線(不図示)と、電気的接続をとって固定することができる。
回路基板8の第1面としての上面8fおよび第2面としての下面8rには、図示しない回路配線や端子などの回路パターンが設けられている。また、回路基板8には、上面8fに開口するように、回路基板8を上面8fから下面8rに貫通する収納部としての貫通孔9が設けられている。収納部としての貫通孔9には、振動子2に接続されている後述する発熱体としてのヒーター7が収納される。このように設けられた収納部としての貫通孔9内に、ヒーター7を容易に収納できるため、発振器1の低背化に寄与することができる。なお、図1の例示では、ヒーター7の一部が貫通孔9内に配置されているが、例えばヒーター7がより薄い構成であれば、ヒーター7の全体が貫通孔9内に配置されている構成であっても良い。
回路基板8の上面8fに設けられている端子や配線などを含む回路パターン(不図示)には、振動子2を支持する複数のリード端子12が導電性接合材15を介して接続されている。リード端子12は、振動子2の外周側に配設され、ピン端子14の接続されている二つの列のそれぞれに沿って配列されている端子電極(不図示)に、電気的接続をとって接続されている。即ち、振動子2は、複数のリード端子12によって導電性接合材15を介して回路基板8に支持されている。ここで、リード端子12および振動子2は、回路基板8の上面8fとの間に導電性接合材15の厚さに相当する隙間を有している。この隙間を設けることにより、振動子2が回路基板8に対して、所謂宙吊り状態で支持されていることになり、リード端子12に撓みを起こり易くすることができ、回路基板8から振動子2に伝わる衝撃等の吸収をより効果的に行うことができる。なお、リード端子12の構成は、後段にて詳細に説明する。
また、回路基板8の下面8rの回路パターン(不図示)には、振動子2の発振用回路を含む発振回路素子4、温度センサー5、D/A(Digital to Analog)変換素子6などの電子部品が接続されている。なお、回路基板8には、これ以外の電子部品が接続されていてもよい。
振動子2は、図3に示すように、振動子パッケージ20と、振動子パッケージ20に収納されている振動素子3とを含む。振動子パッケージ20は、振動素子3が搭載されているパッケージベース21と、パッケージベース21との間に振動素子3を収納するように収納空間S2を設けてパッケージベース21に接合されているリッド22と、パッケージベース21とリッド22との間に位置し、パッケージベース21とリッド22とを接合する枠状のシールリング23と、を有している。パッケージベース21は、ベース基板24と、リッド22側に開口する第1段部26と、第1段部26の底面側(ベース基板24側)に開口する第2段部25とを含んでいる。
パッケージベース21は、+Z軸方向に開口する凹部を有するキャビティ状をなし、Z軸方向からの平面視で外形形状が略正方形の矩形形状をなしている。但し、パッケージベース21の外形形状は、略正方形に限らず他の矩形形状であってもよい。パッケージベース21は、Z軸に沿ってパッケージベース21の底面から開口へ向かう方向を+Z軸方向、Z軸に沿ってパッケージベース21の開口から底面へ向かう方向を−Z軸方向としている。ここで、パッケージベース21の凹部には、第1段部26と、第2段部25とが露出している。
振動素子3は、その外縁部において、例えば導電性接着剤などの導電性の固定部材29を介してパッケージベース21の第2段部25に設けられた内部端子(不図示)に固定されている。振動素子3を構成する水晶基板31は、SCカット水晶基板を機械加工等によって略円形(不図示)の平面視形状にしたものである。SCカット水晶基板を用いることで、スプリアス振動による周波数ジャンプや抵抗上昇が少なく、温度特性も安定している振動素子3が得られる。なお、水晶基板31の平面視形状としては、円形に限定されず、楕円形、長円形等の非線形形状であってもよいし、三角形、矩形等の線形形状であってもよい。ただし、本実施形態のように、水晶基板31を円形とすることで、水晶基板31の対称性が向上し、副振動(スプリアス振動)の発振を効果的に抑制することができる。
なお、振動素子3は、SCカットに限らず、例えば、ATカット、BTカット、Zカット、LTカットなどの水晶振動子、SAW(Surface Acoustic Wave)共振子などを用いることができる。また、振動素子3として、例えば、水晶振動子以外の圧電振動子やMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)振動子などを用いることもできる。振動素子3の基板材料としては、水晶、窒化アルミニウム(AlN)、タンタル酸リチウム(LiTaO3)、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の圧電単結晶や、ジルコン酸チタン酸鉛等の圧電セラミックス等の圧電材料、またはシリコン半導体材料等を用いることができる。また、ガラス基板上に窒化アルミニウムや五酸化タンタル(Ta2O5)などの圧電体材料を積層させて構成された積層圧電基板、あるいは圧電セラミックスなどを用いた圧電振動素子を用いることができる。また、シリコン基板に圧電素子を配置してなる振動素子を用いることもできる。また、振動素子3の励振手段としては、圧電効果によるものを用いてもよいし、クーロン力による静電駆動を用いてもよい。
リッド22は、板状をなしており、凹部の開口を塞ぐようにしてパッケージベース21の+Z軸側の端面にシールリング23を介して接合されている。シールリング23は、枠状に配置され、パッケージベース21の+Z軸側の端面とリッド22との間に位置している。シールリング23は、金属材料で構成され、シールリング23が溶融することでパッケージベース21とリッド22とが気密的に接合される。このように、凹部の開口がリッド22で塞がれることにより、第2収納空間(第2キャビティー)S2が形成され、この第2収納空間S2に振動素子3を収納することができる。
気密封止された振動子パッケージ20の第2収納空間S2は、減圧状態(例えば10Pa以下程度)となっている。これにより、振動素子3の安定した駆動を継続することができる。このように、第2収納空間S2を減圧状態とすることにより、第2収納空間S2が断熱層として機能し、外部の温度変動の影響を振動素子3が受け難くなる。ただし、第2収納空間S2の雰囲気としては特に限定されず、例えば窒素、アルゴン等の不活性ガスが充填されて大気圧となっていてもよい。
パッケージベース21の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、酸化アルミニウム等の各種セラミックスを用いることができる。この場合、セラミックシート(グリーンシート)の積層体を焼成することでパッケージベース21を製造することができる。また、リッド22の構成材料としては、特に限定されないが、パッケージベース21の構成材料と線膨張係数が近似する部材であると良い。例えば、パッケージベース21の構成材料を前述のようなセラミックスとした場合には、リッド22の構成材料を金属材料(例えばコバール等の合金)とするのが好ましい。
パッケージベース21の下面21rには、例えば振動素子3と内部配線(図示せず)によって電気的導通がとられた複数の外部端子27が設けられている。具体的には、図4に示すように、+X軸方向側に位置する外縁に沿って四つの外部端子27が配列され、反対側の−X軸方向側に位置する外縁に沿って四つの外部端子27が配列されている。なお、外部端子27のそれぞれの数量は限定されるものではなく、幾つであってもよい。外部端子27は、タングステン(W)、モリブデン(Mo)等の金属配線材料を、パッケージベース21の下面21rにスクリーン印刷して焼成し、その上にニッケル(Ni)、金(Au)等のめっきを施す方法などによって形成することができる。なお、以下では、パッケージベース21の下面21rのことを、振動子2の下面21rということが有る。
振動子2の下面21rに設けられている外部端子27のそれぞれには、複数のリード端子12が、例えば導電性接着剤もしくは半田付けなどを用いて電気的な接続をとって固定されている。振動子2は、複数のリード端子12が、回路基板8の上面8fに導電性接合材15によって電気的な接続をとって固定されることによって、リード端子12を介して回路基板8に所謂宙吊り状態に支持される。ここで、導電性接合材15は、回路基板8の上面8fに垂直な方向(Z軸方向)に沿った平面視と直交する方向に沿った方向(Y軸方向)からの断面視において、リード端子12の実装パッド12bと回路基板8との間に設けられている。これにより、導電性接合材15の配設位置を除く領域のリード端子12は、回路基板8との間に空隙(隙間)を有することができ、撓みを起こし易くなることから、リード端子12による衝撃吸収効果を高めることができる。
それぞれのリード端子12は、図4および図5に示すように、一方の端を含む位置に設けられる接続端子12aと、他方の端を含む位置に設けられる実装パッド12bと、接続端子12aと実装パッド12bとの間に位置し、接続端子12aおよび実装パッド12bを連結する支持リード部12cと、を含む。
リード端子12は、回路基板8の上面8fに垂直な方向(Z軸方向)に沿った平面視において、振動子パッケージ20のX軸方向(第2の方向)の両側のそれぞれに、Y軸方向(第1の方向)に沿って複数配列されている。なお、本形態では、リード端子12は、振動子パッケージ20のX軸方向(第2の方向)の両側のそれぞれに、四つずつ配置されている。
接続端子12aは、振動子2の下面21rに設けられている外部端子27に接続される端子であり、矩形形状の一辺に二つの切り込み12eを有している。この切り込み12eは、振動子2と外部端子27との接合強度を高めるためのアンカーとして機能させることができる。なお、切り込み12eは、二つに限らず、その配置数は幾つであってもよい。
実装パッド12bは、回路基板8に接続される端子であり、矩形形状の中央部に回路基板8の第1面としての上面8fと対向する裏面と、該裏面と反対側の表面とを貫通する孔部12dが設けられている。本構成の孔部12dは、円形をなしているが、孔部12dの形状は、楕円形、矩形など、どのような形状であってもよい。このような孔部12dは、リード端子12を回路基板8に接続する際、導電性接合材15に含まれている気泡の抜け道となり、気泡が閉じ込められたままの状態でリード端子12が回路基板8に接続されてしまうことによる接合強度のばらつきを低減することができる。また、孔部12dに導電性接合材15が入り込むアンカー効果により、接合強度を高めることができる。
支持リード部12cは、折返し部12fを含む二つの折返し形状を含み構成されている。一つ目の折返し形状である折返し部12fは、回路基板8の上面8fに垂直な方向(Z軸方向)に沿った平面視において、接続端子12aから一方(−X軸方向)に延伸する第1延伸部12c1と、円弧形状を含む連結部12c3を介し第1延伸部12c1から折り返されて反対方向(+X軸方向)に延伸する第2延伸部12c2と、を含んでいる。また、本形態の支持リード部12cは、二つ目の折返し形状として、円弧形状を含む第2の連結部12c5を介し第2延伸部12c2から折り返されて反対方向(−X軸方向)に延伸する第3延伸部12c4と、X軸方向と交差する方向である−Y軸方向に第3延伸部12c4から屈曲し、実装パッド12bに連結する第4延伸部12c6と、を含んでいる。
このようなリード端子12を用いることにより、例えば第1延伸部12c1および第2延伸部12c2を含み、連結部12c3を介して蛇腹状に折り返された折返し部12fにより、支持リード部12cが回路基板8の第1面としての上面8fに沿った平面方向(X軸‐Y軸方向)に撓み易くなり、該平面方向に衝撃が加わった場合におけるリード端子12による緩衝作用を高めることができる。
また、複数のリード端子12は、図4に示すように、振動子パッケージ20のX軸方向(第2の方向)の両側のそれぞれに、Y軸方向に沿って四つずつ配列されている。そして、複数配置されたリード端子12のそれぞれの支持リード部12cは、Y軸方向(第1の方向)に沿って前記振動子パッケージ20の中心Gを通る第1の中心線C1に対して線対称の形状を有し、且つY軸方向(第1の方向)と直交するX軸方向(第2の方向)に沿って振動子パッケージ20の中心Gを通る第2の中心線C2に対して線対称の形状を有している。このように、支持リード部12cが、第1の中心線C1に対して線対称の形状を有し、且つ第2の中心線C2に対して線対称の形状を有していることから、振動子パッケージ20の回路基板8に対する保持バランスが向上し、且つ、緩衝効果も向上させることができる。なお、支持リード部12cに加えて実装パッド12bも、第1の中心線C1に対して線対称の形状を有し、且つ第2の中心線C2に対して線対称の形状を有していてもよい。このように支持リード部12c、および実装パッド12bが、第1の中心線C1に対して線対称の形状を有し、且つ第2の中心線C2に対して線対称の形状を有している構成でも、振動子パッケージ20の回路基板8に対する保持バランスが向上し、且つ、緩衝効果も向上させることができる。また、本実施形態において、中心Gは、例えば振動子2の重心と、平面視で重なる位置である。
なお、リード端子12は、振動子パッケージ20のX軸方向(第2の方向)の両側のそれぞれに、四つずつ配置されている構成で説明したが、リード端子12の数量は限定されるものではなく、振動子2を支持することができれば、幾つであってもよい。
発振回路素子4は、振動子2を発振させる発振用回路である発振回路530(図7参照)や温度制御回路560(図7参照)を少なくとも含み、回路基板8の下面8rに接続されている。
発熱体としてのヒーター7は、振動子2のベース101側の面である下面21rに接続され、振動子2の振動素子3を加熱し、振動子2(振動素子3)の温度をほぼ一定に保つ、いわゆる「恒温機能」を有する電子部品である。振動子2(振動素子3)の温度をほぼ一定に保つことで、外部(使用環境)の温度変動による発振周波数の変動を抑制することができ、優れた周波数安定度を保つことができる。なお、本形態の発振器1では、零温度係数を示す頂点温度(仕様によって異なるが、例えば、70℃〜100℃程度)に近づくように振動素子3の温度を制御することが好ましい。これにより、より優れた周波数安定度を発揮することができる。
また、図6に示すように、本形態のヒーター7は、NPN型バイポーラトランジスターであり、コレクター端子71、ベース端子72、エミッター端子73が備えられている。振動子パッケージ20の下面21rには、ヒーター7のそれぞれの端子が接続される第1パッド91、第2パッド92、第3パッド93、第1配線85、第2配線86、第3配線87、およびリード端子12(図4参照)が接続される外部端子27(図4参照)が設けられている。そして、コレクター端子71は第1パッド91に接続され、ベース端子72は第2パッド92に接続され、エミッター端子73は第3パッド93に接続されている。
第1パッド91は、第1配線85を介して外部端子27(図4参照)の内の第1端子81と電気的に接続されている。そして、この第1端子81には、リード端子12の内の第1のリード端子122が接続され、回路基板8と電気的接続がとられている。また、第2パッド92は、第2配線86を介して外部端子27(図4参照)の内の第2端子82と電気的に接続されている。そして、この第2端子82には、リード端子12の内の第2のリード端子126が接続され、回路基板8と電気的接続がとられている。また、第3パッド93は、第3配線87を介して外部端子27(図4参照)の内の第3端子83と電気的に接続されている。そして、この第3端子83には、リード端子12の内の第3のリード端子121が接続され、回路基板8と電気的接続がとられている。なお、図6では、第1配線85、第2配線86、および第3配線87の領域を明確にするため、第1配線85、第2配線86、および第3配線87の部分を便宜上ハッチングにて示している。
そして、第1配線85に沿った長さである第1配線85の配線長D1は、第2配線86に沿った長さである第2配線86の配線長D2よりも長く、且つ第3配線87に沿った長さである第3配線87の配線長D3よりも長いことが好ましい。このように、第1配線85の配線長D1を長くすることにより、発熱量の大きなコレクター端子71から回路基板8への配線長(第1配線85の配線長)が長くなり、ヒーター7から第1配線85および第1のリード端子122を介して回路基板8(図1参照)に漏洩する熱量を低減することができ、振動子2の温度をより効率よく制御することができる。
回路基板8の下面8rに接続された温度センサー5は、振動子2の近くに配置され、振動子2の温度(恒温槽の温度)を検出する。温度センサー5としては、例えば、サーミスター(NTCサーミスター(Negative Temperature Coefficient)やPTC(Positive Temperature Coefficient)サーミスターなど)や白金抵抗などを用いることができる。
回路基板8の下面8rに接続されたD/A変換素子6は、図7に示す基準電圧生成回路570、D/A変換回路580やデジタルインターフェイス回路590などを含み、発振器1の外部端子1aから入力される信号を処理し、周波数の制御信号を出力する。ただし、D/A変換素子6は、これらの構成要素の一部を省略または変更し、あるいは他の構成要素を追加した構成としてもよい。
図1に戻り、ベース101の下面101r側に設けられたベース基板30は、例えばプリント基板(PCB(printed circuit board)基板)で構成することができる。ベース基板30は、ベース101側に位置する上面30fと、上面と反対側の面である下面30rとを備えている。ベース基板30は、ベース101に固定されたピン端子14の立設位置に対向する上面30fに有底穴34が設けられている。ベース基板30は、その有底穴34にピン端子14の一方端が挿入され、半田付けなどの接合材33によってピン端子14と接続されている。更にベース基板30の上面30fには、レギュレーター40が接続されている。また、ベース基板30の下面30rには複数の外部接続端子32が設けられている。
ベース基板30の上面30fに接続されているレギュレーター40は、入力された直流電源を平滑、定電圧化して出力し、ヒーター7に供給される電源電圧が一定となるように調整する電圧レギュレーターの機能を有している。なお、レギュレーター40は、入力電圧や出力電流が変わっても常に一定の電圧を出力することができる。このようなレギュレーター40が設けられていることにより、ヒーター7に印加される電源電圧の変動を小さくすることができ、電源電圧の変動によるヒーター7の温度ばらつきを少なくすることができる。
次に、図7に示す機能ブロック図を参照して、第1実施形態に係る発振器1の機能構成について説明する。なお上述した構成と同様な説明は省略する。図7に示すように、発振器1は、振動子2、発振用回路を含む発振回路素子4、温度センサー5、D/A変換素子6、温度制御素子である発熱体としてのヒーター7、可変容量素子507、可変容量素子508などを含んで構成されている。ただし、本実施形態の発振器1は、図7に示した構成要素の一部を省略または変更し、あるいは他の構成要素を追加した構成としてもよい。
D/A変換素子6は、基準電圧生成回路570、D/A変換回路580およびデジタルインターフェイス回路590を含んで構成されている。ただし、D/A変換素子6は、これらの構成要素の一部を省略または変更し、あるいは他の構成要素を追加した構成としてもよい。
デジタルインターフェイス回路590は、発振器1の外部端子1aと電気的に接続されており、外部端子1aから入力される信号(発振回路530の周波数を制御するためのデジタルデータを含む信号)を取得し、Nビットのデータ信号に変換してD/A変換回路580に出力する。
基準電圧生成回路570は、D/A変換素子6の外部(発振器1の外部)から供給される電源電圧VCCを基に、D/A変換回路580の高電位側基準電圧VDHおよび低電位側基準電圧VDLを生成する。
D/A変換回路580は、デジタルインターフェイス回路590を介して入力されるデジタル信号をアナログ信号に変換して発振回路530の周波数を制御するための周波数制御信号を生成する。具体的には、D/A変換回路580は、デジタルインターフェイス回路590が出力するNビットのデータ信号(発振回路530の周波数を制御するためのデジタルデータ)が入力され、当該Nビットのデータ信号を、高電位側基準電圧VDHと低電位側基準電圧VDLの間の電圧のアナログ信号に変換して出力する。D/A変換回路580としては、よく知られている、抵抗分圧型(電圧分配型、抵抗ストリング型、あるいは電圧ポテンショメータ型とも呼ばれる)、抵抗ラダー型(R−2Rラダー型等)、容量アレイ型、デルタ・シグマ型などの種々のタイプのものを用いることができる。
D/A変換回路580が出力するアナログ信号の電圧(制御電圧)VCは、D/A変換素子6の外部の可変容量素子508に印加され、制御電圧VCに応じて可変容量素子508の容量値が変化する。可変容量素子508は、例えば、一端に印加される制御電圧VCに応じて容量値が変化するバリキャップダイオード(バラクター)であってもよい。
発振回路素子4は、温度補償回路510、温度センサー513、発振用回路532、温度制御回路560、基準電圧生成回路572、デジタルインターフェイス回路592、および記憶部600を含んで構成されている。なお、発振回路素子4は、例えばIC(Integrated Circuit)などである。ただし、発振回路素子4は、これらの構成要素の一部を省略または変更し、あるいは他の構成要素を追加した構成としてもよい。
温度補償回路510は、温度センサー513と接続され、温度センサー513の出力信号に応じて、発振回路530の出力信号の周波数温度特性を補正するための温度補償電圧TCを生成する。
温度センサー513は、例えば、その周辺の温度に応じた電圧を出力するものであり、温度が高いほど出力電圧が高い正極性のものであってもよいし、温度が高いほど出力電圧が低い負極性のものであってもよい。
温度補償回路510が出力する温度補償電圧TCは、発振回路素子4の外部の可変容量素子507に印加され、温度補償電圧TCに応じて可変容量素子507の容量値が変化する。可変容量素子507は、例えば、一端に印加される温度補償電圧TCに応じて容量値が変化するバリキャップダイオード(バラクター)であってもよい。
発振用回路532は、発振回路素子4の端子に外付けされる可変容量素子507、可変容量素子508およびその他の電子部品(不図示)とともに、振動子2を発振させる発振回路530を構成する。すなわち、本実施形態では、発振回路素子4は、発振回路530の一部である発振用回路532を有しているが、発振回路素子4が発振回路530の少なくとも一部を有する構成、例えば、発振回路530の全部を有する構成であってもよい。
発振回路530は、可変容量素子507の容量値および可変容量素子508の容量値に応じた周波数で振動子2を発振させ、発振信号VOを出力する。発振回路530が出力する発振信号VOは、発振回路素子4の外部(発振器1の外部)に出力される。
温度制御回路560は、振動子2の近くに配置され、振動子2の温度(恒温槽の温度)を検出する温度センサー5の出力電圧に基づいて、振動子2の温度を制御するためのヒーター7の動作を制御する。具体的には、温度制御回路560は、温度センサー5の出力電圧に応じて、振動子2の温度を一定に保つようにヒーター7の動作を制御する。
ヒーター7としては、例えば、電流を流すことで発熱する発熱素子(パワートランジスターや抵抗等)を用いてもよいし、吸熱素子(ペルチェ素子など)を用いてもよい。
基準電圧生成回路572は、発振回路素子4の外部(発振器1の外部)から供給される電源電圧VCCを基に、発振回路530の電源電圧VA、温度補償回路510の基準電圧VREF1、温度制御回路560の基準電圧VREF2等を生成する。
記憶部600は、デジタルインターフェイス回路592を介して入力されるデジタル信号に基づく情報を記憶する。例えば、記憶部600は、不図示の不揮発性のメモリーやレジスターを含んで構成され、不揮発性メモリーには、温度補償回路510の設定情報等が記憶されている。不揮発性メモリーは、例えば、MONOS(Metal-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon)メモリー等のフラッシュメモリーやEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)等で実現することができる。
不揮発性メモリーに記憶されている各設定情報は、発振回路素子4の電源投入時(電源電圧VCCが0Vから所望の電圧まで立ち上がる時)に不揮発性メモリーからレジスターに転送され、レジスターに保持される。そしてレジスターに保持された各設定情報が温度補償回路510等に供給される。
デジタルインターフェイス回路592は、発振器1の外部端子1aとは異なる外部端子1bと電気的に接続されており、外部端子1bから入力される信号を取得し、記憶部600(不揮発性メモリーおよびレジスター)に対するリード/ライトを行う。デジタルインターフェイス回路592は、例えば、I2C(Inter-Integrated Circuit)バスに対応したインターフェイス回路であってもよいし、SPI(Serial Peripheral Interface)バスに対応したインターフェイス回路であってもよい。
図8は、温度制御回路560の構成例を示す図である。図8では、ヒーター7としてNPN型バイポーラトランジスターが用いられており、温度センサー5としてNTCサーミスターが用いられている。図8に示す温度制御回路560では、温度が低下すると温度センサー5(NTCサーミスター)の抵抗値が上昇し、演算増幅器の入力電位差が大きくなる。逆に、温度が上昇すると温度センサー5の抵抗値が低下し、演算増幅器の入力電位差が小さくなる。演算増幅器の出力電圧は入力電位差に比例する。ヒーター7(NPN型バイポーラトランジスター)は、演算増幅器の出力電圧が所定の電圧値よりも高い時は電圧値が高いほど電流が流れて発熱量が大きくなり、演算増幅器の出力電圧が所定の電圧値よりも低い時は電流が流れず発熱量が徐々に低下する。したがって、温度センサー5の抵抗値が所望の値になるように、すなわち所望の温度に保つようにヒーター7の動作が制御される。
温度制御回路560により、振動子2や発振回路素子4の温度特性に応じて決まる発振回路530の出力信号の周波数温度特性に基づき、恒温槽の内部温度を所望の温度(例えば、振動子2がSCカット水晶振動子であれば、周波数温度特性の三次曲線において上に凸の頂点となる温度)に保つように制御される。
また、温度制御回路560とヒーター7との間にヒーター7に供給される電源電圧が一定となるように調整する電圧レギュレーターの機能を有するレギュレーター40が配設されている。レギュレーター40は、入力電圧や出力電流が変わっても常に一定の電圧を出力することができるため、ヒーター7に印加される電源電圧の変動を小さくすることができ、電源電圧の変動によるヒーター7の温度ばらつきを少なくすることができる。
このような構成の第1実施形態に係る発振器1によれば、ヒーター7を振動子2の振動子パッケージ20に電気的に接続して取り付け、この振動子2がリード端子12を介して回路基板8に接続されている。したがって、振動子2は、従来のように回路基板8の表裏両面に接続されず、一方の面である第1面(上面8f)にのみ接続されることから、リジットな接続を回避することができる。また、振動子2を回路基板8に支持するリード端子12が、折返し部12fを含み構成されていることから、このリード端子12の緩衝作用により衝撃を吸収することができる。これらにより、回路基板8から振動子2への衝撃の伝播を緩和、減少させ、振動子2の振動子パッケージ20に収納され、固定部材29を介して接続されている振動素子3の支持部(マウント部)に生じる応力を低減させることができ、発振器1の耐衝撃に係る発振特性を向上させることができる。
ここで、上述の発振器1の耐衝撃特性に関する効果の確認結果を、図9、図10、および図11を参照して説明する。ここで、図9は、発振器に衝撃を加えたときの振動素子の支持部における応力変化のシミュレーション結果を示すグラフである。図10は、比較例である従来の発振器の耐衝撃特性(周波数変化)を示すグラフである。図11は、第1実施形態に係る発振器の耐衝撃特性(周波数変化)を示すグラフである。
図9のグラフでは、横軸に経過時間(50μs時に衝撃を印加)を示し、縦軸に経過時間に対応した応力の大小を示し、上述した第1実施形態の発振器1の応力の状態を示す線分L1と、比較例としての従来構造の発振器の応力の状態を示す線分L2とがプロットされている。図9のグラフに示されているように、線分L1に示す第1実施形態の発振器1の応力は、線分L2に示す比較例としての従来構造の発振器の応力と比較して、経過時間1000μsまでの応力の大きさは、明らかに小さい状態で推移していることが分かる。即ち、第1実施形態の発振器1において用いられているリード端子12を含む支持構造によって、発振器1では、該発振器1に衝撃が加わった場合の応力の発生を低減させることが分かる。
また、図10、および図11のグラフでは、それぞれの横軸に衝撃を加えた累積回数を示し、縦軸に発振周波数の変化を示している。図10および図11のグラフでは、比較例である従来構造の発振器、および第1実施形態の発振器1をそれぞれ10個(n=10)ずつ用意し、衝撃を加えていったときの発振周波数の変化を示している。
図10に示す従来構造の発振器の結果では、衝撃を加えることによって発振周波数が大きく変化するものが多く、複数回の衝撃印加によって、図中レンジR2で示すように発振周波数変化のばらつきが大きくなっている。
一方、図11に示す第1実施形態の発振器1の結果では、衝撃を加えることによって発振周波数の若干の変化は生じるものの、複数回の衝撃印加によって、図中レンジR1で示すように発振周波数変化量のばらつきとなり、図10の従来構造と比較して1/10以下の周波数変化量となっていることが分かる。このように、上述の第1実施形態に係る発振器1では、従来構造の発振器と比較して、発振周波数を含む特性の耐衝撃性が、明らかに向上していることが分かる。
(発熱体の接続に係る変形例)
上述の第1実施形態では、発熱体として、NPN型バイポーラトランジスターを用いたヒーター7を例示して説明したが、これに替えて、発熱体として抵抗素子を用いることができる。以下、図12を参照し、発熱体として抵抗素子を用いたヒーター7bを使用する場合の、振動子パッケージ20aへの接続例を説明する。図12は、発熱体の接続に係る変形例を示す図3のP視図である。なお、上述の第1実施形態と同様の構成は、同符号を付し、その説明を省略する。
上述の第1実施形態では、発熱体として、NPN型バイポーラトランジスターを用いたヒーター7を例示して説明したが、これに替えて、発熱体として抵抗素子を用いることができる。以下、図12を参照し、発熱体として抵抗素子を用いたヒーター7bを使用する場合の、振動子パッケージ20aへの接続例を説明する。図12は、発熱体の接続に係る変形例を示す図3のP視図である。なお、上述の第1実施形態と同様の構成は、同符号を付し、その説明を省略する。
図12に示すように、発熱体の接続に係る変形例のヒーター7bは、抵抗素子であり、第1の発熱端子78、および第1の発熱端子78よりも発熱量が小さい第2の発熱端子79を有している。振動子2Aの振動子パッケージ20aの下面21rには、ヒーター7bの第1の発熱端子78、および第2の発熱端子79が接続される第1パッド98、第2パッド99、第1配線88、第2配線89、およびリード端子12(図4参照)が接続される外部端子27(図4参照)が設けられている。そして、第1の発熱端子78は第1パッド98に接続され、第2の発熱端子79は第2パッド99に接続されている。
第1パッド98は、第1配線88を介して外部端子27(図4参照)の内の第1端子81と電気的に接続されている。そして、この第1端子81には、リード端子12の内の第1のリード端子122が接続され、回路基板8と電気的接続がとられている。また、第2パッド99は、第2配線89を介して外部端子27(図4参照)の内の第2端子82と電気的に接続されている。そして、この第2端子82には、リード端子12の内の第2のリード端子126が接続され、回路基板8と電気的接続がとられている。なお、図12では、第1配線85、および第2配線86の領域を明確にするため、第1配線88、および第2配線89の部分を便宜上ハッチングにて示している。
そして、第1の発熱端子78と第1のリード端子122との間の距離(電気的接続長さ)D4は、第2の発熱端子79と第2のリード端子126との間の距離(電気的接続長さ)D5よりも大きいことが好ましい。ここで、距離(電気的接続長さ)D4は、第1パッド98と第1端子81とを連結している第1配線88に沿った長さであり、距離(電気的接続長さ)D5は、第2パッド99と第2端子82とを連結している第2配線89に沿った長さである。
ヒーター7bが抵抗タイプの場合、例えば図示のように、一方の端子(第1の発熱端子78)の方が、他方の端子(第2の発熱端子79)よりも幅寸法が広く構成されていてもよい。これにより、一方の端子(第1の発熱端子78)の端子面積が大きくなることから、一方の端子(第1の発熱端子78)の保持する熱量が大きくなる。したがって、上述のように、第1の発熱端子78と第1のリード端子122との間の距離(電気的接続長さ)D4を、第2の発熱端子79と第2のリード端子126との間の距離(電気的接続長さ)D5よりも大きくすることにより、第2の発熱端子79よりも発熱量の大きな第1の発熱端子78から第1のリード端子122を介して回路基板8までの長さが長くなり、ヒーター7bから第1配線88および第1のリード端子122を介して回路基板8(図1参照)に漏洩する熱量を低減することができ、振動子2Aの温度をより効率よく制御することができる。
(リード端子の変形例)
次に、リード端子の変形例を、図13、図14、および図15を参照して説明する。ここで、図13は、リード端子の変形例1を示す断面図である。図14は、リード端子の変形例2を示す断面図である。図15は、リード端子の変形例3を示す断面図である。なお、上述の第1実施形態と同様の構成は、同符号を付し、その説明を省略する。
次に、リード端子の変形例を、図13、図14、および図15を参照して説明する。ここで、図13は、リード端子の変形例1を示す断面図である。図14は、リード端子の変形例2を示す断面図である。図15は、リード端子の変形例3を示す断面図である。なお、上述の第1実施形態と同様の構成は、同符号を付し、その説明を省略する。
(変形例1)
図13に示す変形例1に係る複数のリード端子12hは、回路基板8に導電性接合材15を介して接続されている第1部分h1、振動子2に接続されている第2部分h2、および第1部分h1と第2部分h2とを段差状に接続している第3部分h3を含んでいる。換言すれば、第3部分h3は、第1部分h1よりも第2部分h2の方が回路基板8との距離が大きくなるように、第1部分h1と第2部分h2とを段差状に接続している。即ち、第2部分h2と回路基板8との距離s2は、第1部分h1と回路基板8との距離s1よりも大きい。なお、Z軸方向からの平面視におけるリード端子12hの形状は、第1実施形態のリード端子12と同様である。
図13に示す変形例1に係る複数のリード端子12hは、回路基板8に導電性接合材15を介して接続されている第1部分h1、振動子2に接続されている第2部分h2、および第1部分h1と第2部分h2とを段差状に接続している第3部分h3を含んでいる。換言すれば、第3部分h3は、第1部分h1よりも第2部分h2の方が回路基板8との距離が大きくなるように、第1部分h1と第2部分h2とを段差状に接続している。即ち、第2部分h2と回路基板8との距離s2は、第1部分h1と回路基板8との距離s1よりも大きい。なお、Z軸方向からの平面視におけるリード端子12hの形状は、第1実施形態のリード端子12と同様である。
変形例1に係るリード端子12hによれば、第3部分h3が設けられることによって回路基板8との距離を大きくして振動子2を回路基板8に接続することができるため、振動子2に対して衝撃が加わった場合などにリード端子12hが撓んでも振動子2と回路基板8との接触を起こり難くすることができる。
(変形例2)
図14に示す変形例2に係る複数のリード端子12kは、回路基板8に導電性接合材15を介して接続されている第1部分k1、および振動子2に接続されている第2部分k2を含み、第1部分k1の厚さt1と第2部分k2の厚さt2とが異なっている。本変形例2では、第1部分k1の厚さt1が、第2部分k2の厚さt2よりも小さくなるように構成されている。
図14に示す変形例2に係る複数のリード端子12kは、回路基板8に導電性接合材15を介して接続されている第1部分k1、および振動子2に接続されている第2部分k2を含み、第1部分k1の厚さt1と第2部分k2の厚さt2とが異なっている。本変形例2では、第1部分k1の厚さt1が、第2部分k2の厚さt2よりも小さくなるように構成されている。
このような第1部分k1と第2部分k2とを含むリード端子12kによれば、リード端子12kにおける振動子2の支持力と緩衝のための撓みとのバランスを適切に設定することができるとともに、第1部分k1の厚さを第2部分k2の厚さよりも小さくすることで、回路基板8に接続される第1部分k1をより細密な形状とすることができ、狭い範囲での接続が可能となる。
(変形例3)
図15に示す変形例3に係る複数のリード端子12nは、回路基板8に導電性接合材15を介して接続されている第1部分n1、および振動子2に接続されている第2部分n2を含み、第1部分n1の厚さt3と第2部分n2の厚さt4とが異なっている。本変形例3では、第1部分n1の厚さt3の方が、第2部分n2の厚さt4よりも大きくなるように構成されている。
図15に示す変形例3に係る複数のリード端子12nは、回路基板8に導電性接合材15を介して接続されている第1部分n1、および振動子2に接続されている第2部分n2を含み、第1部分n1の厚さt3と第2部分n2の厚さt4とが異なっている。本変形例3では、第1部分n1の厚さt3の方が、第2部分n2の厚さt4よりも大きくなるように構成されている。
変形例3に係るリード端子12nによれば、第1部分n1の厚さt3の方が、第2部分n2の厚さt4よりも大きいことから、回路基板8との距離を大きくして振動子2を回路基板8に接続することができるため、振動子2に対して衝撃が加わった場合などにリード端子12nが撓んでも振動子2と回路基板8との接触を起こり難くすることができる。
<第2実施形態>
次に、図16を参照して、第2実施形態に係る発振器について詳細に説明する。図16は、第2実施形態に係る発振器の断面図である。なお、第2実施形態に係る以下の説明では、上述の第1実施形態と異なる構成を中心に説明し、同様な構成については各図面において同符号を付し、その説明を省略することがある。
次に、図16を参照して、第2実施形態に係る発振器について詳細に説明する。図16は、第2実施形態に係る発振器の断面図である。なお、第2実施形態に係る以下の説明では、上述の第1実施形態と異なる構成を中心に説明し、同様な構成については各図面において同符号を付し、その説明を省略することがある。
図16に示す第2実施形態の発振器1Aは、収納空間(キャビティー)S1に収納されている振動子2を支持する(吊る)リード端子12が接続される回路基板8aの構成が異なること以外は、前述した第1実施形態の発振器1と同様である。以下、異なる構成である回路基板8aの構成を中心に説明する。
本実施形態の発振器1Aは、図16に示すように、ベース101、およびベース101に接合されたキャップ102を含むケース10と、ベース101の下面101r側に設けられたベース基板30と、ベース基板30の上面30fに載置されているレギュレーター40と、を備えている。ケース10は、ベース101と、ベース101の外周に沿って設けられ、ベース101の上面101fから凹むフランジ101bの上面(+Z軸側の面)に接合されたキャップ102とによって構成される収納空間(キャビティー)S1を有している。これらの構成要素は、第1実施形態と同様であるので説明を省略する。
ケース10内の収納空間S1には、ハーメチック端子として封止部材103によって気密的に封止されてベース101を貫通する複数のピン端子14と、ピン端子14のベース101と反対側の端部に固定されている基板としての回路基板8aと、回路基板8aに接続された複数のリード端子12によって回路基板8aとキャップ102との間に、回路基板8aと隙間を有して支持されている振動子2と、が収納されている。また、収納空間S1に配置されている振動子2のベース101側には、発熱体としてのヒーター7が接続され、回路基板8aのベース101側には、振動子2の発振用回路を含む発振回路素子4が接続されている。ここで、前述したように、回路基板8a以外の構成要素、例えば振動子2、発振回路素子4などについては、第1実施形態と同様であるので説明を省略する。
基板としての回路基板8aは、ベース101側の面である第2面としての下面8rと、下面8rと反対側の面である第1面としての上面8fとを備えている。回路基板8aは、例えばプリント基板(PCB(printed circuit board)基板)で構成することができる。回路基板8aは、Z軸方向からの平面視で矩形形状をなし、ベース101に固定されたピン端子14の立設位置に対向するように配置された挿通孔が設けられている。そして、回路基板8は、その挿通孔にピン端子14の収納空間S1側の端が挿通された状態でピン端子14に固定されている。なお、ピン端子14は、回路基板8aの回路配線(不図示)と、電気的接続をとって固定することができる。
回路基板8aの第2面としての上面8fおよび下面8rには、図示しない回路配線や端子などの回路パターンが設けられている。また、回路基板8aには、上面8fから凹む有底の凹部9aが設けられている。即ち、凹部9aは、回路基板8aの上面8fに開口している。凹部9aは、振動子2に接続されているヒーター7を収納する機能を有している。そして、収納部としての凹部9aには、振動子2に接続されているヒーター7が収納される。このように設けられた収納部としての凹部9aの内に、ヒーター7を容易に収納できるため、発振器1の低背化に寄与することができる。
回路基板8aの上面8fに設けられている端子や配線などを含む回路パターン(不図示)には、第1実施形態と同様に、振動子2を支持する複数のリード端子12が導電性接合材15を介して接続されている。リード端子12は、振動子2の外周側に配設され、ピン端子14の接続されている二つの列のそれぞれに沿って配列されている端子電極(不図示)に、電気的接続をとって接続されている。リード端子12および振動子2は、回路基板8aの上面8fとの間に導電性接合材15の厚さに相当する隙間を有している。この隙間を設けることにより、振動子2が回路基板8aに対して、所謂宙吊り状態で支持されていることになり、リード端子12に撓みを起こり易くすることができ、回路基板8aから振動子2に伝わる衝撃等の吸収をより効果的に行うことができる。なお、リード端子12の構成は、第1実施形態と同様であるので説明を省略する。
また、回路基板8aの下面8rの回路パターン(不図示)には、振動子2の発振用回路を含む発振回路素子4、温度センサー5、D/A(Digital to Analog)変換素子6などの電子部品が接続されている。なお、回路基板8aには、これ以外の電子部品が接続されていてもよい。
以上説明した回路基板8aを備えている第2実施形態に係る発振器1Aによれば、第1実施形態に係る発振器1と同様な効果を奏することができる。
<第3実施形態>
次に、図17を参照して、第3実施形態に係る発振器について詳細に説明する。図17は、第3実施形態に係る発振器の断面図である。なお、第3実施形態に係る以下の説明では、上述の第1実施形態と異なる構成を中心に説明し、同様な構成については各図面において同符号を付し、その説明を省略することがある。
次に、図17を参照して、第3実施形態に係る発振器について詳細に説明する。図17は、第3実施形態に係る発振器の断面図である。なお、第3実施形態に係る以下の説明では、上述の第1実施形態と異なる構成を中心に説明し、同様な構成については各図面において同符号を付し、その説明を省略することがある。
図17に示す第3実施形態の発振器1Bは、第1実施形態の発振器1を構成するベース101の下面101r側に設けられたベース基板30が除かれた構成である。これ以外の、ケース10およびケース10の収納空間S1に収納された要素の構成は、前述した第1実施形態の発振器1と同様である。以下、第1実施形態の発振器1と同様な構成は説明を省略する。
本実施形態の発振器1Bは、図17に示すように、ベース101、およびベース101に接合されたキャップ102を含むケース10と、を備えている。ケース10は、ベース101と、ベース101の外周に沿って設けられ、ベース101の上面101fから凹むフランジ101bの上面(+Z軸側の面)に接合されたキャップ102とによって構成される収納空間(キャビティー)S1を有している。
ケース10内の収納空間S1には、ハーメチック端子として封止部材103によって気密的に封止されてベース101を貫通する複数のピン端子14と、ピン端子14のベース101と反対側の端部に固定されている回路基板8と、回路基板8に接続された複数のリード端子12によって回路基板8とキャップ102との間に、回路基板8と隙間を有して支持されている振動子2と、が収納されている。ここで、リード端子12は、前述の第1実施形態と同様の構成を有し、同様に振動子2および回路基板8に接続されている。また、収納空間S1に配置されている振動子2のベース101側には、発熱体としてのヒーター7が接続され、回路基板8のベース101側には、振動子2の発振用回路を含む発振回路素子4が接続されている。なお、収納空間S1の内に、ヒーター7の電源電圧を調整するレギュレーター(不図示)を配置してもよい。
第3実施形態の発振器1Bによれば、第1実施形態の発振器1と同様な効果を得ることができる。また、それに加えて、ベース101の下面101rに設けられている絶縁体で構成されるスタンドオフ13を枕にして、例えば電子機器などのプリント基板にピン端子14を挿入して実装することができる。
[電子機器]
次いで、本発明の一実施形態に係る発振器1,1A,1Bのいずれかを適用した電子機器について、図18および図19に基づき、詳細に説明する。
次いで、本発明の一実施形態に係る発振器1,1A,1Bのいずれかを適用した電子機器について、図18および図19に基づき、詳細に説明する。
先ず、図18を参照して、本実施形態の電子機器の構成の一例について説明する。図18は、本実施形態の電子機器の構成の一例を示す機能ブロック図である。本実施形態の電子機器300は、発振器310、CPU(Central Processing Unit)320、逓倍回路330、ROM(Read Only Memory)340、RAM(Random Access Memory)350、通信部360を含んで構成されている。なお、本実施形態の電子機器は、図18の構成要素(各部)の一部を省略又は変更し、あるいは、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
発振器310は、発振源からの信号に基づき所望の周波数の発振信号を出力するものである。
逓倍回路330は、発振器310が出力する発振信号を所望の周波数に逓倍して出力する回路である。逓倍回路330が出力する発振信号は、CPU320のクロック信号として使用されてもよいし、CPU320が通信用の搬送波を生成するために使用されてもよい。
CPU320(処理回路の一例)は、ROM340等に記憶されているプログラムに従い、例えば、発振器310が出力する発振信号あるいは逓倍回路330が出力する発振信号に基づいて各種の計算処理や制御処理を行う。
ROM340は、CPU320が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。
RAM350は、CPU320の作業領域として用いられ、ROM340から読み出されたプログラムやデータ、CPU320が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する。
通信部360は、CPU320と外部装置との間のデータ通信を成立させるための各種制御を行う。
発振器310として、例えば、外部からの衝撃力等の応力に対して影響を受けにくい上記実施形態で説明した発振器1,1A,1Bのいずれかを適用することにより、信頼性の高い電子機器を実現することができる。
このような電子機器300としては種々の電子機器が考えられ、例えば、GPS(Global Positioning System)モジュール、ネットワーク機器、放送機器、人工衛星や基地局で利用される通信機器、パーソナルコンピューター(例えば、モバイル型パーソナルコンピューター、ラップトップ型パーソナルコンピューター、タブレット型パーソナルコンピューター)、スマートフォンや携帯電話機などの移動体端末、ディジタルカメラ、インクジェット式吐出装置(例えば、インクジェットプリンター)、ルーターやスイッチなどのストレージエリアネットワーク機器、ローカルエリアネットワーク機器、移動体端末基地局用機器、テレビ、ビデオカメラ、ビデオレコーダー、カーナビゲーション装置、リアルタイムクロック装置、ページャー、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ゲーム用コントローラー、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、POS(Point Of Sale)端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシミュレーター、ヘッドマウントディスプレイ、モーショントレース、モーショントラッキング、モーションコントローラー、PDR(歩行者位置方位計測)等が挙げられる。
また、本実施形態の電子機器300の一例として、上述した発振器310を基準信号源として用いて、例えば、端末と有線または無線で通信を行う端末基地局用装置等として機能する伝送装置が挙げられる。発振器310として、例えば、上記の各実施形態の発振器1,1A,1Bのいずれかを適用することにより、例えば通信基地局などに利用可能な、従来よりも周波数精度の高い、高性能、高信頼性を所望される電子機器300を実現することも可能である。
また、本実施形態の電子機器300の他の一例として、通信部360が外部クロック信号を受信し、CPU320(処理部)が、当該外部クロック信号と発振器310の出力信号あるいは逓倍回路330の出力信号(内部クロック信号)とに基づいて、発振器310の周波数を制御する周波数制御部と、を含む、通信装置であってもよい。この通信装置は、例えば、ストレータム3などの基幹系ネットワーク機器やフェムトセルに使用される通信機器であってもよい。
[基地局]
ここで、図19を参照して、本実施形態の基地局の構成の一例について説明する。図19は、本実施形態の基地局の概略構成の一例を示すブロック図である。本実施形態の基地局400は、受信装置410、送信装置420及び制御装置430を含んで構成されている。なお、本実施形態の電子機器は、図19の構成要素(各部)の一部を省略又は変更し、あるいは、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
ここで、図19を参照して、本実施形態の基地局の構成の一例について説明する。図19は、本実施形態の基地局の概略構成の一例を示すブロック図である。本実施形態の基地局400は、受信装置410、送信装置420及び制御装置430を含んで構成されている。なお、本実施形態の電子機器は、図19の構成要素(各部)の一部を省略又は変更し、あるいは、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
受信装置410は、受信アンテナ412、受信部414、処理部416、および発振器418を含んで構成されている。
発振器418は、発振源からの信号に基づき所望の周波数の発振信号を出力するものである。
受信アンテナ412は、携帯電話機やGPS衛星などの移動局(不図示)から、各種の情報が重畳された電波を受信する。
受信部414は、発振器418が出力する発振信号を用いて、受信アンテナ412が受信した信号を所望の中間周波数(IF:Intermediate Frequency)帯の信号に復調する。
処理部416(処理回路の一例)は、発振器418が出力する発振信号を用いて、受信部414が復調した中間周波数帯の信号をベースバンド信号に変換し、ベースバンド信号に含まれている情報を復調する。
制御装置430は、受信装置410(処理部416)が復調した情報を受け取り、当該情報に応じた各種の処理を行う。そして、制御装置430は、移動局に送信する情報を生成し、当該情報を送信装置420(処理部426)に送出する。
送信装置420は、送信アンテナ422、送信部424、処理部426及び発振器428を含んで構成されている。
発振器428は、発振源からの信号に基づき所望の周波数の発振信号を出力するものである。
処理部426(処理回路の一例)は、発振器428が出力する発振信号を用いて、制御装置430から受け取った情報を用いてベースバンド信号を生成し、当該ベースバンド信号を中間周波数帯の信号に変換する。
送信部424は、発振器428が出力する発振信号を用いて、処理部426からの中間周波数帯の信号を変調して搬送波に重畳する。
送信アンテナ422は、送信部424からの搬送波を電波として携帯電話機やGPS衛星などの移動局に送信する。
受信装置410が有する発振器418や送信装置420が有する発振器428として、例えば、例えば、外部からの衝撃力等の応力に対して影響を受けにくい上記実施形態で説明した発振器1,1A,1Bのいずれかを適用することにより、通信性能に優れた信頼性の高い基地局を実現することができる。
<移動体>
次に、本発明に係る移動体について、図面を参照しながら説明する。本発明に係る移動体は、上述した発振器1,1A,1Bのいずれかを含む。以下では、本発明に係る発振器1を用いた移動体の一例としての自動車を例示して説明する。
次に、本発明に係る移動体について、図面を参照しながら説明する。本発明に係る移動体は、上述した発振器1,1A,1Bのいずれかを含む。以下では、本発明に係る発振器1を用いた移動体の一例としての自動車を例示して説明する。
先ず、本発明に係る移動体の一例として自動車を示し、図20を参照しながら説明する。図20は、移動体の一例として例示する自動車を模式的に示す斜視図である。
自動車1500には、発振器1が内蔵されている。具体的には、図20に示すように、自動車1500には、発振器1の出力信号に基づく信号処理を行う処理回路を含む車体姿勢制御装置1502が備えられている。車体姿勢制御装置1502は、その信号に基づいて車体1501の姿勢を判定し、判定結果に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪1503のブレーキを制御したりすることができる。
自動車1500は、耐衝撃性が向上し、且つ恒温状態が保たれる発振器1などを用いているため、使用温度環境の厳しい条件下で使用されても、高い信頼性を有することができる。
なお、発振器1は、他にもキーレスエントリーシステム、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム(ABS)、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム(TPMS:Tire Pressure Monitoring System)、エンジンコントロールシステム(エンジンシステム)、自動運転用慣性航法の制御機器、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター等の電子制御ユニット(ECU:electronic control unit)に広く適用できる。
また、移動体に適用される発振器1は、上記の例示の他にも、例えば、二足歩行ロボットや電車などの移動や姿勢制御、ラジコン飛行機、ラジコンヘリコプター、およびドローンなどの遠隔操縦あるいは自律式の飛行体の移動や姿勢制御、農業機械(農機)、もしくは建設機械(建機)などの移動や姿勢制御、ロケット、人工衛星、船舶、およびAGV(無人搬送車)などの制御において利用することができる。以上のように、各種移動体の移動(位置)や姿勢制御の実現にあたって、発振器1、および発振器1の出力信号に基づく信号処理を行うそれぞれの処理回路(不図示)が組み込まれる。
このような移動体は、耐衝撃性が向上し、且つ恒温状態が保たれる発振器1、および発振器1の出力信号に基づく信号処理を行うそれぞれの処理回路を備えているので、使用温度環境の厳しい条件下で使用されても、優れた信頼性を有することができる。
上述した実施形態は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態、応用例、および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
以下に、上述した実施形態から導き出される内容を、各態様として記載する。
[態様1]本態様に係る発振器は、第1面を有し、前記第1面に開口する収納部が設けられた基板と、振動素子、および前記振動素子を収納する振動子パッケージを含む振動子と、前記振動子に取り付けられるとともに前記振動子パッケージに電気的に接続され、且つ前記収納部内に配置されている発熱体と、前記基板に接続されており、前記振動子を支持する複数のリード端子と、を備えていることを特徴とする。
本態様によれば、発熱体を振動子の振動子パッケージに電気的に接続して取り付け、この振動子がリード端子を介して基板に接続されている。したがって、振動子は、従来のように基板の表裏両面に接続されず、一方の第1面に接続されることから、リジットな接続を回避することができるとともに、介在するリード端子により衝撃を吸収できるため、基板から振動子への衝撃の伝播を緩和することができる。これにより、振動素子の支持部(マウント部)に生じる応力を低減させることができ、発振器の耐衝撃性に係る発振特性を向上させることができる。
[態様2]上記態様に記載の発振器において、前記収納部は、前記基板を貫通する貫通孔、または有底の凹部であることが好ましい。
本態様によれば、貫通孔、または有底の凹部の内に、発熱体を容易に収納できるため、発振器の低背化に寄与することができる。
[態様3]上記態様に記載の発振器において、前記リード端子は、前記基板と接続される実装パッドと、前記振動子パッケージと接続される接続端子と、前記実装パッドと前記接続端子とを連結する支持リード部と、を備え、前記支持リード部は、折返し部を含み、前記折返し部は、前記第1面に垂直な方向に沿った平面視において、前記接続端子から一方に延伸する第1延伸部と、連結部を介し前記第1延伸部から折り返されて延伸する第2延伸部と、を含んでいることが好ましい。
本態様によれば、リード端子に設けられている第1延伸部および第2延伸部を含む折返し部により、支持リード部が第1面に沿った平面方向に撓み易くなり、該平面方向に衝撃が加わった場合におけるリード端子による緩衝作用を高めることができる。
[態様4]上記態様に記載の発振器において、前記実装パッドには、前記第1面と対向する裏面と、前記裏面と反対側の表面とを貫通する孔部が設けられていることが好ましい。
本態様によれば、リード端子を基板に接続する際、実装パッドに設けられている孔部が接合材に含まれている気泡の抜け道となり、気泡が閉じ込められたままの状態でリード端子が基板に接続されてしまうことによる接合強度のばらつきを低減することができる。また、孔部に接合材が入り込むアンカー効果により、接合強度を高めることができる。
[態様5]上記態様に記載の発振器において、前記リード端子は、前記第1面に垂直な方向に沿った平面視において、前記振動子パッケージの両側のそれぞれに、第1の方向に沿って複数配列され、前記支持リード部は、前記第1の方向に沿って前記振動子パッケージの中心を通る第1の中心線に対して線対称の形状を有し、且つ前記第1の方向と直交する第2の方向に沿って前記振動子パッケージの中心を通る第2の中心線に対して線対称の形状を有していることが好ましい。
本態様によれば、リード端子が第2の中心線に対して線対称に配置され、支持リード部が第1の中心線に対して線対称の形状を有していることから、振動子パッケージの基板に対する保持バランスが向上し、且つ、緩衝効果も向上させることができる。
[態様6]上記態様に記載の発振器において、前記複数のリード端子は、導電性接合材を介して前記基板に電気的に接続されており、前記導電性接合材は、前記第1面に垂直な方向と直交する方向に沿った断面視において、前記リード端子と前記基板との間に設けられていることが好ましい。
本態様によれば、複数のリード端子のそれぞれが、第1面に垂直な方向と直交する方向に沿った断面視において、リード端子と基板との間に設けられている導電性接合材を介して基板に電気的に接続されている。したがって、導電性接合材の配設位置を除く領域のリード端子は、基板との間に空隙(隙間)を有することができ、撓みを起こし易くなることから、リード端子による衝撃吸収効果を高めることができる。
[態様7]上記態様に記載の発振器において、前記複数のリード端子は、前記基板に接続されている第1部分、および前記振動子に接続されている第2部分を含み、前記第1部分の厚さと前記第2部分の厚さとが異なっていることが好ましい。
本態様によれば、第1部分の厚さと第2部分の厚さとを異ならせることにより、リード端子における振動子の支持力と緩衝のための撓みとのバランスを適切に設定することができる。
[態様8]上記態様に記載の発振器において、前記第1部分の厚さは、前記第2部分の厚さよりも小さいことが好ましい。
本態様によれば、リード端子における振動子の支持力と緩衝のための撓みとのバランスを適切に設定することができるとともに、第1部分の厚さが第2部分の厚さよりも小さいことから、基板に接続される第1部分のリード端子をより細密な形状とすることができ、狭い範囲での接続が可能となる。
[態様9]上記態様に記載の発振器において、前記複数のリード端子は、前記基板に接続されている第1部分、前記振動子に接続されている第2部分、および前記第1部分と前記第2部分とを段差状に接続している第3部分を含み、前記第2部分は、前記第1部分よりも前記基板との距離が大きいことが好ましい。
本態様によれば、基板との距離を大きくして振動子を基板に接続することができるため、衝撃が加わった場合などにリード端子が撓んでも振動子と基板との接触を起こり難くすることができる。
[態様10]上記態様に記載の発振器において、前記複数のリード端子は、第1のリード端子、第2のリード端子、および第3のリード端子を含み、前記発熱体は、NPN型バイポーラトランジスターであり、前記振動子は、前記発熱体のコレクター端子に接続されている第1パッドと、前記発熱体のベース端子に接続されている第2パッドと、前記発熱体のエミッター端子に接続されている第3パッドと、前記第1のリード端子に接続されている第1端子と、前記第2のリード端子に接続されている第2端子と、前記第3のリード端子に接続されている第3端子と、前記第1パッドと前記第1端子とを電気的に接続している第1配線と、前記第2パッドと前記第2端子とを電気的に接続している第2配線と、前記第3パッドと前記第3端子とを電気的に接続している第3配線と、を有し、前記第1配線の配線長は、前記第2配線の配線長よりも長く、且つ前記第3配線の配線長よりも長いことが好ましい。
本態様によれば、発熱量の大きなコレクター端子から基板への配線長(第1配線の配線長)を長くすることにより、発熱体から第1のリード端子を介して基板に漏洩する熱量を低減することができ、振動子の温度をより効率よく制御することができる。
[態様11]上記態様に記載の発振器において、前記複数のリード端子は、第1のリード端子および第2のリード端子を含み、前記発熱体は、第1の発熱端子、および前記第1の発熱端子よりも発熱量が小さい第2の発熱端子を有し、前記第1の発熱端子は、前記第1のリード端子と電気的に接続され、前記第2の発熱端子は、前記第2のリード端子と電気的に接続され、前記第1の発熱端子と前記第1のリード端子との距離は、前記第2の発熱端子と前記第2のリード端子との距離よりも大きいことが好ましい。
本態様によれば、発熱量が第2の発熱端子よりも大きな第1の発熱端子と第1のリード端子との距離(電気的接続長さ)が、第2の発熱端子と第2のリード端子との距離(電気的接続長さ)よりも大きいことから、発熱体から第1のリード端子を介して基板に漏洩する熱量を低減することができ、振動子の温度をより効率よく制御することができる。
[態様12]本態様に係る電子機器は、上記態様1ないし11のいずれか一つに記載の発振器と、前記発振器の出力信号に基づく信号処理を行う処理回路と、を備えていることを特徴とする。
本態様によれば、上述の発振器の効果を享受でき、耐衝撃性を向上させた電子機器が得られる。
[態様13]本態様に係る移動体は、上記態様1ないし11のいずれか一つに記載の発振器と、前記発振器の出力信号に基づく信号処理を行う処理回路と、を備えていることを特徴とする。
本態様によれば、上述の発振器の効果を享受でき、耐衝撃性を向上させた移動体が得られる。
1,1A,1B…発振器、2,2A…振動子、4…発振回路素子、5…温度センサー、6…D/A変換素子、7…発熱体としてのヒーター、8…回路基板、8f…回路基板の第1面としての上面、8r…回路基板の第2面としての下面、9…収納部としての貫通孔、9a…収納部としての凹部、10…ケース、12…リード端子、12a…接続端子、12b…実装パッド、12c…支持リード部、12c1…第1延伸部、12c2…第2延伸部、12c3…連結部、12c4…第3延伸部、12c5…第2の連結部、12c6…第4延伸部、12d…孔部、12e…切り込み、12f…折返し部、13…スタンドオフ、14…ピン端子、15…導電性接合材、20…振動子パッケージ、21…パッケージベース、21r…パッケージベースの下面、22…リッド、23…シールリング、24…ベース基板、25…第2段部、26…第2段部、27…外部端子、29…固定部材、30…ベース基板、30f…ベース基板の上面、30r…ベース基板の下面、31…水晶基板、32…外部接続端子、33…接合材、34…有底穴、40…レギュレーター、71…コレクター端子、72…ベース端子、73…エミッター端子、81…第1端子、82…第2端子、83…第3端子、85…第1配線、86…第2配線、87…第3配線、91…第1パッド、92…第2パッド、93…第3パッド、101…ベース、101b…フランジ、101f…ベースの上面、101r…ベースの下面、102…キャップ、102f…外周部、103…封止部材、1100…電子機器としてのモバイル型のパーソナルコンピューター、1200…電子機器としてのスマートフォン、1300…電子機器としてのディジタルスチールカメラ、1500…移動体としての自動車、S1…収納空間(キャビティー)、S2…第2収容空間(第2キャビティー)、G…振動子パッケージの中心、C1…第1の中心線、C2…第2の中心線、D1,D2,D3…配線長。
Claims (13)
- 第1面を有し、前記第1面に開口する収納部が設けられた基板と、
振動素子、および前記振動素子を収納する振動子パッケージを含む振動子と、
前記振動子に取り付けられるとともに前記振動子パッケージに電気的に接続され、且つ前記収納部内に配置されている発熱体と、
前記基板に接続されており、前記振動子を支持する複数のリード端子と、を備えていることを特徴とする発振器。 - 請求項1において、
前記収納部は、
前記基板を貫通する貫通孔、または有底の凹部であることを特徴とする発振器。 - 請求項1または2において、
前記リード端子は、
前記基板と接続される実装パッドと、
前記振動子パッケージと接続される接続端子と、
前記実装パッドと前記接続端子とを連結する支持リード部と、を備え、
前記支持リード部は、折返し部を含み、
前記折返し部は、
前記第1面に垂直な方向に沿った平面視において、前記接続端子から一方に延伸する第1延伸部と、
連結部を介し前記第1延伸部から折り返されて延伸する第2延伸部と、を含んでいることを特徴とする発振器。 - 請求項3において、
前記実装パッドには、前記第1面と対向する裏面と、前記裏面と反対側の表面とを貫通する孔部が設けられていることを特徴とする発振器。 - 請求項3または4において、
前記リード端子は、
前記第1面に垂直な方向に沿った平面視において、前記振動子パッケージの両側のそれぞれに、第1の方向に沿って複数配列され、
前記支持リード部は、
前記第1の方向に沿って前記振動子パッケージの中心を通る第1の中心線に対して線対称の形状を有し、且つ前記第1の方向と直交する第2の方向に沿って前記振動子パッケージの中心を通る第2の中心線に対して線対称の形状を有していることを特徴とする発振器。 - 請求項1ないし5のいずれか一項において、
前記複数のリード端子は、導電性接合材を介して前記基板に電気的に接続されており、
前記導電性接合材は、前記第1面に垂直な方向と直交する方向に沿った断面視において、前記リード端子と前記基板との間に設けられていることを特徴とする発振器。 - 請求項1ないし6のいずれか一項において、
前記複数のリード端子は、前記基板に接続されている第1部分、および前記振動子に接続されている第2部分を含み、
前記第1部分の厚さと、前記第2部分の厚さとが異なっていることを特徴とする発振器。 - 請求項7において、
前記第1部分の厚さは、前記第2部分の厚さよりも小さいことを特徴とする発振器。 - 請求項1ないし6のいずれか一項において、
前記複数のリード端子は、前記基板に接続されている第1部分、前記振動子に接続されている第2部分、および前記第1部分と前記第2部分とを段差状に接続している第3部分を含み、
前記第2部分は、前記第1部分よりも前記基板との距離が大きいことを特徴とする発振器。 - 請求項1ないし9のいずれか一項において、
前記複数のリード端子は、第1のリード端子、第2のリード端子、および第3のリード端子を含み、
前記発熱体は、NPN型バイポーラトランジスターであり、
前記振動子は、
前記発熱体のコレクター端子に接続されている第1パッドと、
前記発熱体のベース端子に接続されている第2パッドと、
前記発熱体のエミッター端子に接続されている第3パッドと、
前記第1のリード端子に接続されている第1端子と、
前記第2のリード端子に接続されている第2端子と、
前記第3のリード端子に接続されている第3端子と、
前記第1パッドと前記第1端子とを電気的に接続している第1配線と、
前記第2パッドと前記第2端子とを電気的に接続している第2配線と、
前記第3パッドと前記第3端子とを電気的に接続している第3配線と、を有し、
前記第1配線の配線長は、前記第2配線の配線長よりも長く、且つ前記第3配線の配線長よりも長いことを特徴とする発振器。 - 請求項1ないし9のいずれか一項において、
前記複数のリード端子は、第1のリード端子および第2のリード端子を含み、
前記発熱体は、第1の発熱端子、および前記第1の発熱端子よりも発熱量が小さい第2の発熱端子を有し、
前記第1の発熱端子は、前記第1のリード端子と電気的に接続され、
前記第2の発熱端子は、前記第2のリード端子と電気的に接続され、
前記第1の発熱端子と前記第1のリード端子との距離は、前記第2の発熱端子と前記第2のリード端子との距離よりも大きいことを特徴とする発振器。 - 請求項1ないし11のいずれか一項に記載の発振器と、
前記発振器の出力信号に基づく信号処理を行う処理回路と、
を備えていることを特徴とする電子機器。 - 請求項1ないし11のいずれか一項に記載の発振器と、
前記発振器の出力信号に基づく信号処理を行う処理回路と、
を備えていることを特徴とする移動体。
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