JP4955042B2 - 恒温型の水晶発振器 - Google Patents

Description

本発明は水晶振動子を用いた恒温型の水晶発振器（以下、恒温型発振器とする）を技術分野とし、特に、恒温型発振器の周囲温度を検出する恒温型発振器に関する。

（発明の背景）
恒温型発振器は特に水晶振動子の動作温度を一定に維持することから、周波数温度特性に依存した周波数変化を引き起こすことなく、例えば０．１ｐｐｍ以下や１ｐｐｂオーダーとした高安定の発振周波数を得られる。そして、これらは特に通信設備の固定局として適用される。

（従来技術の一例）
第１０図、第１１図は特許文献１に記載された一従来例を説明する図で、第１０図（ａ）は恒温型発振器の断面図、同図（ｂ）は回路基板の平面図であり、第１１図は温度制御回路の概略回路図である。

恒温型発振器１は表面実装振動子２、発振回路３及び温度制御回路４を有し、これらを形成する各素子を金属ベース５上の回路基板６に配設する。金属ベース５にはリード線７が貫通し、回路基板６はリード線７に保持される。アースとなるリード線７ａは、例えば銀ロー８を用いて金属ベース５の貫通孔に固着され、金属ベース５と電気的・機械的に接合する。電源端子や出力端子等となるアース以外のリード線７ｂ〜ｄは、ガラス９を用いて金属ベース５の貫通孔に絶縁して接合される（所謂気密端子）。そして、金属カバー１０が抵抗溶接によって金属ベース５に接合して回路基板６を密閉封入する。

表面実装振動子２はＡＴカットの水晶片（図示せず）を積層セラミックからなる凹状とした表面実装振動子用ベースに収容し、振動子用ベースの開口端面に振動子用金属カバーを接合してなる。表面実装振動子２の外底面「第１０図（ａ）では表面実装振動子２の上方」には、水晶片に電気的に接続する実装端子を有する。また、発振回路３は発振部のコンデンサや発振用増幅器からなり、例えば表面実装振動子２をインダクタ成分としたコルピッツ型とする。

温度制御回路４は、第１１図に示すように、表面実装振動子２の動作温度を検出するサーミスタ１１（温度特性が負特性）と、恒温型発振器１の周囲温度を検出するリニア抵抗１２（同正特性）と、抵抗１３と、オペアンプ１４と、パワートランジスタ１５と、表面実装振動子２を加熱する加熱抵抗１６とを有する。サーミスタ１１、パワートランジスタ１５及び加熱抵抗１６は、表面実装振動子２と共に回路基板６における金属ベース５と対向する一主面に配設され、熱伝導性樹脂１７で覆われて熱的に結合する。リニア抵抗１２は加熱抵抗１６から離れた場所に配設されて、周囲温度を検出しやすくする（周囲温度に対する応答性を敏感にする）。

リニア抵抗１２と抵抗１３Ａとサーミスタ１１とは直列に配置されて、リニア抵抗１２がアースと接続し、サーミスタ１１が電源電圧ＶＣＣと接続する。そして、サーミスタ１１と、抵抗１３Ａ及びリニア抵抗１２とで電源電圧を分圧した電圧を制御電圧とする。また、抵抗１３Ｂと抵抗１３Ｃとは直列に配置されて、抵抗１３Ｃはアースと接続し、抵抗１３Ｂは電源電圧ＶＣＣと接続する。そして、抵抗１３Ｂと抵抗１３Ｃとで電源電圧ＶＣＣを分圧した電圧を基準電圧とする。

オペアンプ１４には基準電圧と制御電圧とが入力され、基準電圧と制御電圧との電圧差を増幅して出力する。オペアンプ１４の出力（差電圧）はパワートランジスタ１５のベースに印加され、ベースの入力電圧（ベース電圧、差電圧）によってコレクタの出力電流（コレクタ電流）が制御される。コレクタには加熱抵抗１６が接続され、コレクタ電流に応じて加熱抵抗１６が発熱して、表面実装振動子２が加熱される。但し、パワートランジスタ１５の発熱自体によっても加熱される。なお、第１１図の温度制御回路は特許文献１に開示された温度制御回路の一例である。

このようなものでは、恒温型発振器１の周囲温度が変化した場合であっても安定した発振周波数を得ることができる。この理由について次に説明する。第１２図にＡＴカットの水晶片を収容する表面実装振動子２の周波数温度特性を示す。この周波数温度特性は常温２５℃以上の高温側となる８５℃近傍に頂点温度を有する三次曲線を描く。なお、縦軸は周波数偏差Δｆ／ｆであり、ｆは常温２５℃での振動周波数（共振周波数）、Δｆは常温での振動周波数ｆに対する周波数差である。同図の通り、水晶振動子の温度が変わると振動周波数が変化することから、水晶発振器の発振周波数も変化する。

そこで、温度制御回路４によって加熱抵抗１６の発熱温度を制御し、表面実装振動子２の動作温度を一定として発振周波数を安定にする。具体的には、表面実装振動子の動作温度が例えば85℃となる制御電圧を基準電圧よりも予め小さく設定する。これにより、表面実装振動子２の動作温度が下がるとサーミスタ１１の抵抗値が大きくなって、制御電圧が下がる。そして、基準電圧との差電圧が大きくなって、加熱抵抗１６に流れるコレクタ電流が増加し、加熱抵抗１６の発熱量が大きくなる。逆に、表面実装振動子２の動作温度が上がると、サーミスタ１１の抵抗値が小さくなって差電圧及びコレクタ電流も減少し、加熱抵抗１６の発熱量が小さくなる。したがって、表面実装振動子２の動作温度を85℃に維持して発振周波数が安定する。

要するに、温度制御回路４は、前述したようにサーミスタ１１が表面実装振動子２の動作温度を検出し、加熱抵抗１６による発熱量を制御して表面実装振動子２の動作温度を一定にする。しかし、サーミスタ１１が表面実装振動子２の動作温度を検出しても、恒温型発振器１の周囲温度が異なる場合例えば常温25℃と低温の−30℃と異なる場合では、表面実装振動子の動作温度を85℃にする加熱抵抗１６の発熱量（発熱温度）も周囲温度に応じて異ならせる必要がある。例えば周囲温度が常温25℃の場合は加熱温度をＴ1℃とすると、−30℃の場合はＴ2℃（＞Ｔ1℃）にする必要がある。これは、加熱抵抗１６の発熱量が同じでも周囲温度が異なれば、周囲雰囲気に吸熱（放熱）される熱量が異なって表面実装振動子２に供給される熱も異なることに起因する。

そこで、従来では、周囲温度を検出するリニア抵抗１２を抵抗１３Ａに直列に接続する。リニア抵抗１２は前述のように温度特性を正特性とし、温度が上がると抵抗値が大きくなる。したがって、周囲温度が下がると（例えば常温25℃から−30℃）、表面実装振動子２の動作温度も低下して前述同様にサーミスタ１１の抵抗値は大きくなるとともに、ここでは周囲温度に対する応答性を敏感として正特性としたリニア抵抗１２の抵抗値が小さくなる。これにより、サーミスタ１１のみならずリニア抵抗１２を付加した場合には、サーミスタ１１のみの場合よりも制御電圧は増加して差電圧も大きくなる。

その結果、周囲温度が低下するほど、コレクタ電流及び加熱抵抗の発熱量も増加し、サーミスタ１１の検出温度のみならず周囲温度に依存した発熱量になる。勿論、これとは逆に、周囲温度が増加した場合でも逆動作によって、サーミスタ１１の検出温度のみならず周囲温度に依存した発熱量になる。これらから、周囲温度が例えば常温25℃から例えば温度規格−30〜85℃の温度範囲以内で周囲温度が変化しても、表面実装振動子の動作温度を85℃とする周囲温度に応じて異なる熱量を加熱抵抗１６は発生することから、サーミスタ１１のみとした場合よりも85℃での発振周波数を安定にする。

特開２００５−１６５６３０号公報 特開２００５−３３３３１５号公報 特開２００８−１１７８０４号公報

（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の恒温型発振器１では、リニア抵抗１２は、加熱抵抗１６の発熱の影響を回避できず、十分な精度で恒温型発振器１の周囲温度を検出することができない。したがって、周囲温度が変化した場合、温度制御回路４は表面実装振動子２の動作温度を精度良く一定に保つことができず、恒温型発振器１の発振周波数が変化するという問題があった。

（発明の目的）
本発明は恒温型発振器の周囲温度を精度良く検出して、安定した発振周波数を得ることができる恒温型発振器の提供を目的とする。

（着目点及びその問題点）
特許文献１において、周囲温度を検出する温度センサ（特許文献１ではサーミスタＴＨ１）が加熱抵抗及び表面実装振動子（特許文献１ではオーブン４）から離れて、周囲温度を検出し易い位置に配置された恒温型発振器が提案されている（特許文献１の段落００２３第３文及び図２）。本発明はこの温度センサの配置に着目したものである。しかし、近年の恒温型発振器の小型化に伴い（例えば平面外形が３６ｍｍ×２７ｍｍ）温度センサと加熱抵抗等との距離を十分にとることできず、回路基板上で温度センサと加熱抵抗等とを離して配置しただけでは十分な精度で周囲温度を検出できないという問題があった。

（解決手段）
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、水晶振動子、発振回路及び温度制御回路が一主面または両主面に配設された回路基板と、前記回路基板を収容して外底面に実装端子を有する容器本体とを備え、前記温度制御回路は少なくとも前記水晶振動子の動作温度を検出する第１温度センサと、前記容器本体の周囲温度を検出する第２温度センサと、前記第１温度センサ及び前記第２温度センサの検出する温度に応じて前記水晶振動子を加熱する加熱抵抗とからなり、前記回路基板からリード線が延出して前記実装端子に電気的に接続した恒温型の水晶発振器において、前記第２温度センサに最も近接した前記リード線である第１リード線及び前記第２温度センサと前記加熱抵抗との間に前記回路基板を厚み方向に貫通する第１断熱溝が形成された構成とする。

このような構成であれば、恒温型発振器の外部に露出した実装端子にリード線が電気的に接続する。そして、金属は熱伝導率が大きいため、実装端子とリード線とは熱的に結合したといえる。したがって、リード線は周囲温度に近い温度となる。そして、第２温度センサ及び第１リード線と加熱抵抗との間に第１断熱溝があるため、第２温度センサ及び第１リード線は加熱抵抗から熱的に分断された領域に配設されたことになる。よって、第２温度センサは、第１リード線の温度を精度良く検出することができるが、これは周囲温度を精度良く検出できることを意味する。したがって、周囲温度が変化した場合でも温度制御回路によって水晶振動子の動作温度を精度良く一定に保つことができる。

（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記第２温度センサが配設されて前記第１断熱溝を有する前記回路基板から延出する前記第１リード線はアースである構成とする。これにより、第２温度センサはさらに精度良く周囲温度を検出できる。この理由は次の通りである。

恒温型発振器が搭載（実装）されるセット基板には、ベタアースが設けられる場合が多く、このベタアースは面積が大きいため周囲温度とほぼ同じ温度になる。そして、恒温型発振器を実装回路基板に取り付けた際、アースとなる第１リード線はベタアースに電気的に接続する。さらに、第１リード線は外部に露出する容器本体の外底面に電気的に接続する場合も多い。したがって、第１リード線はさらに周囲温度に近づくため、第２温度センサはさらに精度良く周囲温度を検出できる。

本発明の請求項３では、請求項２において、前記第１断熱溝を有する前記回路基板における前記第２温度センサが配設された一主面に前記第１リード線と電気的に接続した金属膜が形成され、前記金属膜は前記第２温度センサの周囲を取り囲む構成とする。これにより、第２温度センサは第１リード線と同等の温度となる金属膜で取り囲まれるため、第２温度センサはさらに精度良く周囲温度を検出できる。

本発明の請求項４では、請求項１〜３において、前記第１断熱溝を有する前記回路基板に配設された前記第２温度センサが前記第１リード線と電気的に接続した構成とする。これにより、第２温度センサと第１リード線とは熱的に結合したといえる。したがって、第２温度センサはさらに精度良く周囲温度を検出できる。

本発明の請求項５では、請求項１〜４において、前記第２温度センサが前記第１断熱溝を有する前記回路基板の一主面に配設され、前記加熱抵抗が前記回路基板の他主面に配設された構成とする。これにより、第２温度センサは、第１断熱溝と回路基板とで加熱抵抗から熱的に分断される。したがって、第２温度センサはさらに精度良く周囲温度を検出できる。

本発明の請求項６では、請求項１〜５において、前記回路基板は矩形状であり、前記回路基板の４角部から前記リード線である前記第１リード線及び第２ないし第４リード線が延出し、前記第２ないし第４リード線の少なくとも１つと前記加熱抵抗との間に前記回路基板を厚み方向に貫通して前記第２ないし第４リード線に対応する第２ないし第４断熱溝が形成された構成とする。

これにより、断熱溝で囲まれた回路基板の内部領域は、一般的に熱伝導率の高いリード線から熱的に分断されるため、リード線から逃げる加熱抵抗の熱量を抑えられる。よって、当該内部領域は、加熱抵抗によって全体的に加熱されて、第２ないし第４断熱溝がない場合と比較して温度が均一に保たれる領域が広がる。したがって、当該内部領域に配置される電子部品は温度変化による特性の変化を回避できて、恒温型の水晶発振器の発振周波数を一定値に維持できる。

本発明の請求項７では、請求項１〜６において、前記第１ないし第４断熱溝は細溝であり一端は前記回路基板の外縁が開放されて形成された構成とする。これにより、第２温度センサと加熱抵抗とがさらに高い精度で熱的に分断されるため、第２温度センサはさらに精度良く周囲温度を検出できる。

本発明の請求項８では、前記第１温度センサがサーミスタで、前記第２温度センサがリニア抵抗である構成とする。これにより、水晶振動子の温度を的確に検知でき、さらに、回路構成の複雑化等を回避したうえで容器本体の周囲温度を検知できる。

すなわち、水晶振動子の温度は高い精度で一定値に保つ必要がある（例えば±０．3℃の範囲）。よって、水晶振動子の温度センサには微小な温度変化を検知できるものが適する。ここで、サーミスタは一般的に温度変化に対する抵抗値の変化（温度係数）がリニア抵抗等と比べて大きい。したがって、サーミスタを第１温度センサとすることで、水晶振動子の微小な温度変化を的確に検知できる。

また、容器本体の周囲温度は、置かれる環境等によって広範囲で温度変化する（例えば４０℃〜７０℃）。よって、容器本体の周囲温度の温度センサには広範囲に亘って温度係数が一定であるものが適する。温度によって温度係数が異なると、温度センサの抵抗値を補正する回路等が必要になるからである。ここで、リニア抵抗は広範囲に亘って温度係数が一定である。したがって、リニア抵抗を第２温度センサとすることで、回路構成の複雑化等を回避できる。

本発明の第１実施形態を説明する恒温型発振器の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は恒温型発振器に収容される回路基板の平面図である。 本発明の第２実施形態を説明する恒温型発振器に収容される回路基板の平面図である。 本発明の第３実施形態を説明する恒温型発振器の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は恒温型発振器に収容される回路基板の平面図である。 本発明の第４実施形態を説明する恒温型発振器に収容される回路基板の平面図である。 本発明の第４実施形態の変形例を説明する恒温型発振器に収容される回路基板の平面図である。 本発明の第５実施形態を説明する温度制御回路の回路図である。 本発明の第６実施形態を説明する恒温型発振器で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は恒温型発振器に収容される回路基板の水晶振動子を除いた平面図である。 本発明の他例を説明する恒温型発振器の図で、同図（ａ）は温度制御回路の概略回路図、同図（ｂ）は恒温型発振器に収容される回路基板の平面図である。 本発明のさらに他例を説明する恒温型発振器の断面図である。 従来技術の一例を説明する恒温型発振器の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は恒温型発振器に収容される回路基板の平面図である。 従来技術の一例を説明する温度制御回路の概略回路図である。 水晶振動子の周波数温度特性を表す図である。

（第１実施形態、請求項１〜５、８に相当）
第１図は本発明の第１実施形態を説明する恒温型発振器の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は恒温型発振器に収容される回路基板の平面図である。なお、従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。

恒温型発振器１は表面実装振動子２、発振回路３及び温度制御回路４を有し、これらを形成する各素子を金属ベース５上のガラスエポキシからなる回路基板６に配設する。金属ベース５にはリード線７が貫通し、回路基板６はリード線７ａ〜ｄに保持される。第１リード線であってアースとなるリード線７ａは、例えば銀ロー８を用いて金属ベース５に固着され、金属ベース５と電気的・機械的に接合する。電源端子や出力端子等のアース以外のリード線７ｂ〜ｄは、ガラス９を用いて金属ベース５に絶縁して接合される。そして、金属カバー１０が抵抗溶接によって金属ベース５に接合して回路基板６を密閉封入する。

なお、上述の従来技術の一例と同様に、温度制御回路４には第１１図の回路を用い、第１温度センサとなるサーミスタ１１は熱導電性樹脂１７によって表面実装振動子２と熱的に結合する。

金属カバー１０と金属ベース５とからなる容器本体の周囲温度、すなわち恒温型発振器１の周囲温度を検出して第２温度センサとなるリニア抵抗１２はアースとなるリード線７ａに近接して回路基板６に配設される。そして、リニア抵抗１２は導電路１８ａによってリード線７ａに電気的に接続し、導電路１８ｂによって温度制御回路４の素子に電気的に接続する。回路基板６には導電路１８ａｂ以外にも導電路が形成されるが、第１図（ｂ）では省略する。また、表面実装振動子２を加熱する加熱抵抗１６は回路基板６における金属ベース５と対向する一主面に配設し、リニア抵抗１２は回路基板６の他主面に配設する。

リニア抵抗１２及びリード線７ａと、加熱抵抗１６との間には、回路基板６を厚み方向に貫通して細溝の第１断熱溝１９を設ける。また、回路基板６におけるリニア抵抗１２が配設された主面にリニア抵抗１２を取り囲んで銅膜２０（本実施形態では銅箔）が形成される。銅膜２０はリード線７ａに電気的に接続してアースパターンとなる。回路基板６には、アース用のリード線７ａが位置する断熱溝１９で囲まれた角隅部の銅膜２０以外にアースパターン（ベタアース）は形成されない。すなわち、銅膜２０以外にはアースパターンは全面的には形成せずに回路基板６（ガラスエポキシ）の下地を露出する。

この場合、例えば回路基板６の母材になるガラスエポキシの両主面に予め銅箔が形成されて、周知のフォトリソグラフィ法、エッチング法によって不要な銅箔を除去し、各素子を結線する導電路及び銅膜２０を形成する。断熱溝１９は銅膜２０の形成前後に打ち抜き加工によって形成する。

このような構成であれば、リニア抵抗１２及びリード線７ａと加熱抵抗１６との間に断熱溝１９があり、リニア抵抗１２と加熱抵抗１６とは熱伝導率の小さいガラスエポキシからなる回路基板６の異なる主面に形成される。したがって、リニア抵抗１２は加熱抵抗から熱的に分断される。

また、アースとなるリード線７ａは、外部に露出する金属ベース５と電気的に接続する。ここで金属は一般に熱伝導率が大きく、リード線７ａと金属ベース５とは熱的に結合したといえる。さらに、広い面積を持つベタアースが形成されたセット基板に恒温型発振器１が実装された場合、リード線７ａはこのベタアースとも電気的・熱的に結合する。よって、リード線７ａは、周囲温度と同等の温度となる。したがって、リード線７ａと電気的・熱的に結合するリニア抵抗１２は精度良く周囲温度を検出する。

なお、ここでは、断熱溝１９で囲まれた角隅部にはリード線７ａと接続したアースパターンとしての銅膜２０を設けるので、熱容量を大きくしてさらに周囲温度を高精度に検出する。そして、アースパターン（銅箔）はこれ以外に形成しないので、一主面の加熱抵抗１６による温度が他主面に伝熱しても熱容量が小さくリニア抵抗１２に及ぼす影響を小さくして、周囲温度を正確に検出できる。

また、表面実装振動子２の温度は高い精度で一定値に保つ必要がある（例えば±０．３℃の範囲）。よって、表面実装振動子２の温度センサには微小な温度変化を検知できるものが適する。ここで、本実施形態ではサーミスタ１１を用いて表面実装振動子２の温度を検知するが、サーミスタは一般的に温度係数が大きい。したがって、表面実装振動子２の温度変化を的確に検知できる。

また、恒温型発振器１の周囲温度は、置かれる環境等によって広範囲で温度変化する（例えば４０℃〜７０℃）。よって、恒温型発振器１の周囲温度の温度センサには広範囲に亘って温度係数が一定であるものが適する。温度によって温度係数が異なると、温度センサの抵抗値を補正する回路等が必要になるからである。ここで、本実施形態ではリニア抵抗１２を用いて恒温型発振器１の周囲温度を検知するが、リニア抵抗１２は広範囲に亘って温度係数が一定である。したがって、回路構成の複雑化等を回避できる。

（第２実施形態、請求項１〜５、７及び８に相当）
第２図は本発明の第２実施形態を説明する恒温型発振器に収容される回路基板の平面図である。なお、上記実施形態と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。

第２実施形態では、細溝の断熱溝１９の一端が回路基板６の外縁に開放されている。したがって、リニア抵抗１２と加熱抵抗１６とがより高い精度で熱的に分断されて、リニア抵抗１２は周囲温度を精度良く検出することができる。

（第３実施形態、請求項１〜６、８に相当）
第３図は本発明の第３実施形態を説明する恒温型発振器の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は恒温型発振器に収容される回路基板の平面図である。なお、第１実施形態と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。

本実施形態では、第１図の第１実施形態と同様に、矩形状の回路基板６の４角部からリード線７ａ〜ｄが延出し、リード線７ａ及びリニア抵抗１２と加熱抵抗１６との間に第１断熱溝（断熱溝１９ａ）が形成される。そして、本実施形態では、リード線７ｂ〜ｄと加熱抵抗１６との間に、回路基板６を厚み方向に貫通してリード線７ｂ〜ｄに対応する第２ないし第４断熱溝１９ｂ〜ｄが形成される。その他の構成は第１実施形態と同様である。なお、例えば、断熱溝１９ｂｃを形成して断熱溝１９ｄは形成しないというように、断熱溝１９ｂ〜ｄの一部を形成しなくてもよい。

このような構成であれば、断熱溝１９ａ〜ｄで囲まれた回路基板６の内部領域は、一般的に熱伝導率の高いリード線７ａ〜ｄから熱的に分断されるため、リード線７ａ〜ｄから逃げる加熱抵抗１６の熱量を抑えられる。よって、当該内部領域は、加熱抵抗１６によって全体的に加熱されて、断熱溝１９ａ〜ｄがない場合と比較して温度が均一に保たれる領域が広がる。したがって、当該内部領域に配置される発振回路３及び温度制御回路４を構成する電子部品の温度変化による特性の変化を回避できて、恒温型発振器１の発振周波数を一定値に維持できる。

（第４実施形態、請求項１〜６、８に相当）
第４図は本発明の第４実施形態を説明する恒温型発振器に収容される回路基板の平面図である。なお、第３実施形態と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。

本実施形態では、第４図の通り、発振回路３及びリニア抵抗１２を除いた温度制御回路４を取り囲む断熱溝１９ｅが回路基板６に形成される。そして、断熱溝１９ｅで囲まれた領域の外領域には断熱溝１９ａ〜ｄやリード線７ａ〜ｄが配置される。また、第４図で示された回路基板６の主面の反対面では、断熱溝１９ｅで囲まれた領域に表面実装振動子２、サーミスタ１１、パワートランジスタ１５及び加熱抵抗１６が配置される。その他の構成は第３実施形態と同様である。

このような構成であれば、発振回路３や温度制御回路４等が配置された回路基板６の領域と、一般的に熱伝導率の高いリード線７ａ〜ｄとが、第３実施形態と比較して、より強く熱的に分断される。これは本実施形態で追加された断熱溝１９ｅによるものである。したがって、発振回路３及び温度制御回路４を構成する電子部品の温度変化による特性の変化を回避できて、恒温型発振器１の発振周波数をより高い精度で一定値に維持できる。なお、設計上の問題等の理由から、一部の電子部品を断熱溝１９ｅで囲まれた領域の外に配置してもよい。

また、第５図の通り、断熱溝１９ａ〜ｄの一部が発振回路３や温度制御回路４を取り囲むように断熱溝１９ａ〜ｄを形成してもよい。これにより、第４図の断熱溝１９ｅの役割の一部を断熱溝１９ａ〜ｄが果たす。回路基板６の小型化により第４図に示す断熱溝１９ｅの形成が困難な場合に有効である。また、第４図と比較して断熱溝１９の面積が小さいため、回路基板６の強度を確保できる。

（第５実施形態、請求項１〜５、８に相当）
第６図は本発明の第５実施形態を説明する温度制御回路の回路図である。本実施形態では温度制御回路４以外は第１実施形態と同様の構成とする。

本実施形態の温度制御回路４を以下に説明する。抵抗１３Ａとサーミスタ１１とが直列に配置されて、抵抗１３Ａがアースと接続し、サーミスタ１１が電源電圧ＶＣＣと接続する。そして、抵抗１３Ａとサーミスタ１１とで電源電圧を分圧した電圧を制御電圧とする。また、抵抗１３Ｂとリニア抵抗１２とが直列に配置されて、抵抗１３Ｂがアースと接続し、リニア抵抗１２が電源電圧ＶＣＣと接続する。そして、抵抗１３Ｂとリニア抵抗１２とで分圧された電圧を基準電圧とする。制御電圧及び基準電圧は、従来技術（第１１図）と同様に、オペアンプ１４に入力され、オペアンプの出力（差電圧）はパワートランジスタ１５のベースに印加されて、パワートランジスタ１５のコレクタに加熱抵抗１６が接続される。

このような構成であっても、表面実装振動子２の温度が一定になるように加熱抵抗１６が発熱する。すなわち、例えば、表面実装振動子２の温度が上がれば、サーミスタ１１の抵抗値が下がって制御電圧が上がり、オペアンプの出力下がる。そして、パワートランジスタ１５のコレクタ電流が減少して、加熱抵抗１６の発熱が抑えられる。また、例えば、恒温型発振器１の周囲温度が下がれば、リニア抵抗１２の抵抗値が下がって基準電圧が上がり、オペアンプの出力が上がる。そして、パワートランジスタ１５のコレクタ電流が増加して加熱抵抗１６の発熱が強くなる。

（第６実施形態、請求項１〜５、８に相当）
第７図は本発明の第６実施形態を説明する恒温型発振器で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は恒温型発振器に収容される回路基板の水晶振動子を除いた平面図である。なお、第１実施形態と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。

本実施形態での第１実施形態との相違点は、水晶振動子としてリード線型の水晶振動子２２を用いる点、及びリード線型の水晶振動子２２と回路基板６との間に導熱板２４を設ける点にある。

リード線型の水晶振動子２２は、金属容器２５の内部に水晶片（図示せず）が密閉封入され、金属容器の外底面に延出したリード線２６が当該水晶片と電気的に接続してなる。そして、リード線型の水晶振動子２２は回路基板６に接合されて、リード線２６と発振回路６とが電気的に接続する。このときリード線型の水晶振動子２２と回路基板６との間には導熱板２４が配置される。

導熱板２４は、例えば正方形のアルミ板であり、中心部に中央貫通孔２７が設けられ、中央貫通孔２７の周囲にはリード線２６を通すリード線用貫通孔２８を設けられる。また、導熱板２４の４側面には厚み方向に貫通した切欠き２９ａ〜ｄが形成される。

回路基板６には、第１実施形態と同様に、サーミスタ１１、パワートランジスタ１５及び加熱抵抗１６が配設される。そして、導熱板１１を回路基板６に接合したとき、サーミスタ１１は中央貫通孔２７内に、パワートランジスタ１５は切欠き２９ｂｄに、加熱抵抗１６は切欠き２９ａｃに配設される。

このような構成であれば、リード線型の水晶振動子２２、導熱板２４、パワートランジスタ１５及び加熱抵抗１６が熱的に結合するため、水晶振動子２２が効率的に加熱され加熱抵抗１６の消費電力を抑えられる。

なお、リード線型の水晶振動子２２及び導熱板２４を用いた恒温型発振器は特許文献２に開示されているが、特許文献２の恒温型発振器は断熱溝１９ａが形成されていないため、「従来技術の問題点」で記載した問題点は解消されていない。

（他の事項）
上記実施形態では、水晶振動子（２又は２２）の動作温度を検出する第１温度センサとしてサーミスタ１１を用い、恒温型発振器１の周囲温度を検出する第２温度センサとしてリニア抵抗１２を用いたが、温度によって実質的に抵抗値が変化するものであれば、必要に応じて任意の素子を用いることができる。

ただし、水晶振動子（２又は２２）の動作温度及び恒温型発振器の周囲温度に応じて加熱抵抗を発熱させて水晶振動子（２又は２２）の動作温度を一定にするように、第１及び第２温度センサを温度制御回路４内に配置（接続）する必要がある。

例えば、温度制御回路４として、第８図（ａ）に示す回路を用いることもできる。この場合、第１１図に示したリニア抵抗１２に変えて、温度が上がると抵抗値が小さくなるダイオード２１を用いて周囲温度を検出する。この場合、第８図（ａ）から明らかなようにダイオード２１はアースに接続しない。したがって、第８図（ｂ）に示すようにアースとなるリード線７ａとダイオード２１とを電気的に分断した上で、断熱溝１９によってダイオード２１と加熱抵抗１６とを熱的に分断する。

また、第９図に示すように（特許文献３参照）、表面実装型の実装端子２３を用いた恒温型発振器１に本発明を適用してもよい。さらに、ＳＣカットやＩＴカット等の水晶片を収容した水晶振動子を用いることもできる。

１ 恒温型発振器、２ 表面実装振動子、３ 発振回路、４ 温度制御回路、５ 金属ベース、６ 回路基板、７ リード線、８ 銀ロー、９ ガラス、１０ 金属カバー、１１ サーミスタ、１２ リニア抵抗、１３ 抵抗、１４ オペアンプ、１５ パワートランジスタ、１６ 加熱抵抗、１７ 熱伝導性樹脂、１８ 導電路、１９ 断熱溝、２０ 銅膜、２１ ダイオード、２２ リード線型の水晶振動子、２３ 実装端子、２４ 導熱板、２５ 金属容器、２６ リード線、２７ 中央貫通孔、２８ リード線用貫通孔、２９ 切欠き。

Claims (9)

1. 水晶振動子、発振回路及び温度制御回路が一主面または両主面に配設された回路基板と、前記回路基板を収容して外底面に実装端子を有する容器本体とを備え、
   前記温度制御回路は少なくとも前記水晶振動子の動作温度を検出する第１温度センサと、前記容器本体の周囲温度を検出する第２温度センサと、前記第１温度センサ及び前記第２温度センサの検出する温度に応じて前記水晶振動子を加熱する加熱抵抗とからなり、
   前記回路基板からリード線が延出して前記実装端子に電気的に接続した恒温型の水晶発振器において、
   前記第２温度センサに最も近接した前記リード線である第１リード線及び前記第２温度センサと前記加熱抵抗との間に前記回路基板を厚み方向に貫通する第１断熱溝が形成され、
   前記第１リード線と電気的に接続した金属膜が形成され、前記金属膜は前記第２温度センサの周囲を取り囲むことを特徴とする恒温型の水晶発振器。
2. 請求項１において、前記リード線はアースであることを特徴とする恒温型の水晶発振器。
3. 請求項１又は２において、前記金属膜は前記第２温度センサの周囲の少なくとも１／２を取り囲むことを特徴とする恒温型の水晶発振器。
4. 請求項２又は３において、前記金属膜は前記第２温度センサの周囲のほぼ全周を取り囲むことを特徴とする恒温型の水晶発振器。
5. 請求項１〜４の何れかにおいて、前記第１断熱溝を有する前記回路基板に配設された前記第２温度センサが前記第１リード線と電気的に接続したことを特徴とする恒温型の水晶発振器。
6. 請求項１〜５の何れかにおいて、前記第２温度センサが前記第１断熱溝を有する前記回路基板の一主面に配設され、前記加熱抵抗が前記回路基板の他主面に配設されたことを特徴とする恒温型の水晶発振器。
7. 請求項１〜６の何れかにおいて、前記回路基板は矩形状であり、前記回路基板の４角部から前記リード線である前記第１リード線及び第２ないし第４リード線が延出し、前記第２ないし第４リード線の少なくとも１つと前記加熱抵抗との間に前記回路基板を厚み方向に貫通して前記第２ないし第４リード線に対応する第２ないし第４断熱溝が形成されたことを特徴とする恒温型の水晶発振器。
8. 請求項１〜７の何れかにおいて、前記第１断熱溝は細溝であり一端は前記回路基板の外縁が開放されて形成されたことを特徴とする恒温型の水晶発振器。
9. 請求項１〜８の何れかにおいて、前記第１温度センサがサーミスタで、前記第２温度センサがリニア抵抗であることを特徴とする恒温型の水晶発振器。