JP4207995B2

JP4207995B2 - 高安定圧電発振器

Info

Publication number: JP4207995B2
Application number: JP2006198021A
Authority: JP
Inventors: 正明大久保
Original assignee: Miyazaki Epson Corp
Current assignee: Miyazaki Epson Corp
Priority date: 2006-07-20
Filing date: 2006-07-20
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2026-07-20
Also published as: JP2008028620A

Description

本発明は、周波数制御デバイス等として使用される圧電発振器に関し、特に高安定な周
波数を出力可能な高安定圧電発振器に関する。

移動体通信機器や伝送通信機器に用いる周波数制御デバイスである水晶発振器等の圧電
発振器として、外部の温度変化に影響されることなく高安定な周波数を出力することがで
きる恒温槽型圧電発振器が従来から知られている。更に、近年これらの分野では、各種機
器に対して、小型、軽量であることが求められてきているため、それに対応して高安定圧
電発振器についても小型、軽量化が市場から求められている。
例えば特許文献１には、熱線を巻装して水晶振動子を収納した恒温槽の両面側に発振回
路用素子を配設した第１の基板と発振用トランジスタを配設した第２の基板とを組み合わ
せると共に、発振器用カバーに嵌装される本体と蓋体とからなる断熱容器に収容するよう
にした恒温槽型の圧電発振器が開示されている。

また特許文献２には、基板を１枚とし熱源体としてパワートランジスタを用いた恒温槽
型の水晶発振器が開示されている。
図５は、特許文献２に開示されている従来の水晶発振器の構造を示した断面図である。
図５に示す水晶発振器１００は、端子１０１が接続された１枚のプリント基板１０２上
に水晶振動子１０３やその他の各素子１０４が実装されている。さらにプリント基板１０
２上にパワートランジスタ１０５を実装し、このパワートランジスタ１０５に水晶振動子
１０３を当接させるようにしている。
特開平１−１９５７０６号公報特開２００２−２２３１２２公報

しかしながら、特許文献１に開示されている圧電発振器は、２枚の基板を高さ方向に並
べた２階建て構造になっているため、圧電発振器の高さ（厚み）が高くなるという問題点
があった。
また特許文献２に開示されている水晶発振器は、１枚の基板により構成され、２階建て
構造でない分だけ、特許文献１よりも低背化を図ることが可能である。しかしながら、こ
の場合は基板１０２上においてパワートランジスタ１０５と水晶振動子１０３を当接させ
た状態で配置しているため、これ以上の低背化を実現することができなという問題点があ
った。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、恒温槽を用いた高安定圧電発振器の更なる
低背化を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の高安定圧電発振器は、プリント基板と、該プリント基板に接続される圧電振動子と、前記プリント基板に接続され前記圧電振動子に当接して配置される熱源体と、前記プリント基板、前記圧電振動子、及び前記熱源体を包囲する発振器ケースと、前記プリント基板に接続された端子と、を備えた高安定圧電発振器であって、前記プリント基板に貫通穴又は切り欠きを形成し、該貫通穴内又は該切り欠き内に前記熱源体又は前記圧電振動子を配置し、前記プリント基板の端縁に前記熱源体又は前記圧電振動子を接続するキャスタレーション電極を形成した。このように構成すると、熱源体又は圧電振動子を接続する際の高さ位置を調整することができるため、圧電振動子に熱源体を容易に当接させることが可能になると共に、高安定圧電発振器の低背化が可能になる。

また本発明の高安定圧電発振器は、貫通穴又は切り欠きの端縁に段差部を設け、段差部
に熱源体又は圧電振動子を接続する電極を形成した。
このように構成すると、高安定圧電発振器の低背化が可能になると共に、圧電振動子に
熱源体を当接させるのが容易になる。

また本発明の高安定圧電発振器は、貫通穴又は切り欠きの内周端面に穴を形成し、穴に
熱源体又は圧電振動子を接続する電極を形成した。
このように構成すると、高安定圧電発振器の低背化が可能になると共に、圧電振動子に
熱源体を当接させるのが容易になる。

以下、本発明の高安定圧電発振器の実施形態について説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る高安定水晶発振器の構造を示した図であり、（ａ
）は上面図、（ｂ）は（ａ）に示す一点鎖線Ａ−Ａで切断した縦断面図である。なお、（
ａ）では高安定水晶発振器の内部が分かり易いように発振器ケースの図示は省略する。
この図１に示す高安定水晶発振器は、プリント基板１１と、プリント基板１１に接続さ
れる水晶振動子（圧電振動子）１２と、プリント基板１１に接続され、水晶振動子１２に
当接して配置されるパワートランジスタ（熱源体）１３と、プリント基板１１、水晶振動
子１２、及びパワートランジスタ１３を包囲する発振器ケース１４と、プリント基板１１
と接続された端子１５とを備えている。
プリント基板１１には、上記した水晶振動子１２やパワートランジスタ１３と共に発振
回路と加熱制御回路を構成する各種部品１６が実装されている。また、図示していないが
水晶振動子１２の近傍には水晶振動子１２の温度を検知するためのサーミスタが配置され
ている。

水晶振動子１２は、図示しない水晶振動素子が矩形状の金属ケース１２ａにより気密封
止されている。また、水晶振動子１２はプリント基板１１の下面側に配置され、水晶振動
子１２の金属ケース１２ａ内から引き出された水晶振動子１２のリード端子１２ｂがプリ
ント基板１１上の所定のランドに接続されている。このとき、水晶振動子１２の主面がプ
リント基板１１と略平行になるようにプリント基板１１に接続されるリード端子１２ｂを
折り曲げて配置するようしている。そして、本実施形態では、プリント基板１１上におい
て、水晶振動子１２の金属ケース１２ａと平面的に重なる部分に貫通穴２０を形成し、こ
の貫通穴２０内にパワートランジスタ１３を配置して水晶振動子１２の金属ケース１２ａ
に当接させるようにしている。このとき、パワートランジスタ１３のリード端子１３ａは
、図２に示すような貫通穴２０の端縁に形成したキャスタレーション構造の電極、即ち上
面（又は下面）電極と側面電極とを有する電極（以下、キャスタレーション電極と称する
）１７に夫々半田付けするようにしている。

このようにプリント基板１１の貫通穴２０内にパワートランジスタ１３を配置して水晶
振動子１２に当接させるようにすると、プリント基板１１上にパワートランジスタ１３と
水晶振動子１２を当接させた状態で配置した従来例よりも、プリント基板１１の厚み分だ
け高安定水晶発振器の高さ（厚み）を薄くすることが可能になる。つまり、高安定水晶発
振器の低背化を実現することができる。

また本実施形態では、熱源体としてパワートランジスタ１３を用いたことで、例えば水
晶振動子１２に抵抗線など巻装して構成する場合より熱源体の構造を簡略化することがで
きる。また貫通穴２０の端縁に形成したキャスタレーション電極１７にパワートランジス
タ１３のリード端子１３ａを接続するようにしているため、パワートランジスタ１３の高
さ位置を容易に調整することができ、水晶振動子１２にパワートランジスタ１３を容易に
当接させることが可能になる。

図３は本発明の第２の実施形態に係る高安定水晶発振器の構造を示した上面図である。
なお、図１と同一部位には同一符号を付して説明は省略する。また、縦断面図は図１（ｂ
）と同じなので図示は省略する。
図３に示す高安定水晶発振器では、水晶振動子１２のリード端子１２ｂを折り曲げて配
置したとき、水晶振動子１２の金属ケース１２ａとプリント基板１１とが平面的に重なる
部分に略コの字状の切り欠き２１を形成し、この切り欠き２１内にパワートランジスタ１
３を配置して水晶振動子１２の金属ケース１２ａに当接させるようにしている。この場合
も、パワートランジスタ１３のリード端子１３ａは、切り欠き２１の端縁に形成したキャ
スタレーション構造の電極１７に夫々半田付けするようにしている。
このようにプリント基板１１の切り欠き２１内にパワートランジスタ１３を配置して水
晶振動子１２に当接させるようにした場合も、第１の実施形態と同様に高安定水晶発振器
の低背化を実現することができる。

また、本実施の形態においては、パワートランジスタ１３のリード端子をキャスタレー
ション電極１７に接続する場合を例に挙げて説明したが、これはあくまでも一例であり、
パワートランジスタのリード端子と接続される電極構造は各種考えられるものである。
図４はパワートランジスタのリード端子が接続される電極の他の構造例を示した図であ
る。
図４（ａ）は、プリント基板１１の貫通穴２０又は切り欠き２１の端縁片面に電極３１
を形成してパワートランジスタ１３のリード端子１３ａを半田３２により接続するように
している。このように構成すると電極の構造が簡単になるため、プリント基板１１のコス
トダウンを図ることが可能になる。またプリント基板１１の設計も簡単になるという利点
がある。

図４（ｂ）は、プリント基板１１の貫通穴２０又は切り欠き２１の端縁に段差部を設け
、この段差部に電極３１を形成してパワートランジスタ１３のリード端子１３ａを半田３
２により接続するようにしている。このように構成すると、（ａ）に示す場合に比べてパ
ワートランジスタ１３をプリント基板１１の下面側に配置できるため、（ａ）に比べて水
晶発振器の低背化が可能になると共に、プリント基板１１の下面側に配置される水晶振動
子１２にパワートランジスタ１３を当接させることが可能になる。
図４（ｃ）は、プリント基板１１の貫通穴２０又は切り欠き２１の内周端面に穴を形成
し、この穴にパワートランジスタ１３のリード端子１３ａを挿入して半田３２により接続
するようにしている。このように構成した場合も、（ｂ）と同様の効果がある。

なお、本実施形態では、プリント基板１１の貫通穴２０または切り欠き２１を形成し、
この貫通穴２０または切り欠き２１内にパワートランジスタ１３を配置して水晶振動子１
２の金属ケース１２ａに当接させるようにしているが、この貫通穴２０または切り欠き２
１の位置に水晶振動子１２を配置して、プリント基板１１の上面又は下面に配置したパワ
ートランジスタ１３に水晶振動子１２の金属ケース１２ａを当接させるように構成するこ
とも可能である。この場合は、水晶振動子１２のリード端子１２ｂが、プリント基板１１
の貫通穴２０又は切り欠き２１の端縁に形成された電極１７に対して接続されることにな
る。

このようにプリント基板１１に貫通穴２０または切り欠き２１を形成し、この貫通穴内
又は切り欠き内にパワートランジスタ１３又は水晶振動子１２を配置可能に構成すると、
プリント基板１１の高さ方向の位置を自由に設定することが可能になるため、プリント基
板１１や水晶振動子１２、パワートランジスタ１３を収容する発振器ケース１４の設計自
由度が向上するという利点がある。
また本実施形態では、熱源体としてパワートランジスタ１３を例に挙げて説明したが、
例えば、熱源体として抵抗線やチップ抵抗、ペルチェ素子等を用いることも可能である。
また、上記した本実施形態では、水晶を圧電材料とした高安定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高安定圧電発振器にも適用することができ
る。

本発明の第１の実施形態に係る高安定水晶発振器の構造を示した図である。パワートランジスタのリード端子が接続される電極構造を示した図である。本発明の第２の実施形態に係る高安定水晶発振器の構造を示した図である。パワートランジスタのリード端子が接続される電極の他の構造例を示した図である。従来の水晶発振器の構造を示した断面図である。

符号の説明

１１…プリント基板、１２…水晶振動子、１２ａ…金属ケース、１２ｂ…リード端子、
１３…パワートランジスタ、１３ａ…リード端子、１４…発振器ケース、１５…端子、１
６…各種部品、１７…キャスタレーション電極、２０…貫通穴、２１…切り欠き、３１…
電極、３２…半田

Claims

プリント基板と、該プリント基板に接続される圧電振動子と、前記プリント基板に接続され前記圧電振動子に当接して配置される熱源体と、前記プリント基板、前記圧電振動子、及び前記熱源体を包囲する発振器ケースと、前記プリント基板に接続された端子と、を備えた高安定圧電発振器であって、前記プリント基板に貫通穴又は切り欠きを形成し、該貫通穴内又は該切り欠き内に前記熱源体又は前記圧電振動子を配置し、前記プリント基板の端縁に前記熱源体又は前記圧電振動子を接続するキャスタレーション電極を形成したことを特徴とする高安定圧電発振器。
プリント基板と、該プリント基板に接続される圧電振動子と、前記プリント基板に接続され前記圧電振動子に当接して配置される熱源体と、前記プリント基板、前記圧電振動子、及び前記熱源体を包囲する発振器ケースと、前記プリント基板に接続された端子と、を備えた高安定圧電発振器であって、前記プリント基板に貫通穴又は切り欠きを形成し、該貫通穴内又は該切り欠き内に前記熱源体又は前記圧電振動子を配置し、前記プリント基板の貫通穴又は切り欠きの端縁片面に段差部を設け、該段差部に前記熱源体又は前記圧電振動子を接続する電極を形成したことを特徴とする高安定圧電発振器。
プリント基板と、該プリント基板に接続される圧電振動子と、前記プリント基板に接続され前記圧電振動子に当接して配置される熱源体と、前記プリント基板、前記圧電振動子、及び前記熱源体を包囲する発振器ケースと、前記プリント基板に接続された端子と、を備えた高安定圧電発振器であって、前記プリント基板に貫通穴又は切り欠きを形成し、該貫通穴内又は該切り欠き内に前記熱源体又は前記圧電振動子を配置し、前記プリント基板の貫通穴又は切り欠きの内周端面に穴を形成し、該穴に前記熱源体又は前記圧電振動子を接続する電極を形成したことを特徴とする高安定圧電発振器。