JP6448199B2 - 恒温槽付水晶発振器 - Google Patents
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Description
恒温槽付水晶発振器(OCXO;Oven Controlled Crystal Oscillator)は、水晶振動子を一定の温度に保つ恒温槽を備えており、高い周波数安定度を備えている。
恒温槽付水晶発振器は、高精度の測定器や携帯電話の基地局等に利用されている。
従来の恒温槽付水晶発振器について図8を使って説明する。図8は、従来の恒温槽付水晶発振器の構成を示す断面図である。
図8に示すように、従来の表面実装型の恒温槽付水晶発振器は、ガラスエポキシ(ガラエポ)等からなる基板1上に、水晶振動子を含む発振回路2と、熱源となるヒータ抵抗3と、温度制御回路を構成するパワートランジスタ4とが搭載されている。
そして、電子部品が搭載された基板1が、複数のピン(リードピン)5によってガラエポ等から成るベース6上に所定の間隔で浮かせた状態で半田によって固定され、基板1とベース6とが電気的に接続されている。
例えば、ファン等により装置内部に空気の流れを作り、排熱することが考えられる。
この場合、内部の温度が低下するため、温度制御によってヒータ抵抗3やパワートランジスタ4に流れる電流が増大する。
高い安定度が要求されるOCXOでは、この微小な電流の変化による少しの周波数変動が無視できなくなる場合がある。
尚、恒温槽付水晶発振器に関する技術としては、特開2010−56767号公報「圧電デバイス装置」(日本電波工業株式会社、特許文献1)、特開2003−37472号公報「複合高周波部品及びそれを用いた無線送受信装置」(日立金属株式会社、特許文献2)、特開平10−154763号公報「電子部品用容器及びこれを用いた水晶発振器」(日本電波工業株式会社、特許文献3)、実開昭62−114520号公報「圧電発振器」(日本電波工業株式会社、特許文献4)がある。
[実施の形態の概要]
本発明の実施の形態に係る恒温槽付水晶発振器は、基板に発振回路と、ヒータ抵抗と、温度制御回路とが搭載され、基板が、複数のピンによってベース上に所定の間隔で固定され、発振回路と、ヒータ回路と、温度制御回路とを覆う金属製カバーを備え、更に、金属製カバーを覆う樹脂製カバーがベース上に搭載され、金属製カバーと樹脂製カバーとの間には適度な空間があって空気層が形成されているものであり、外側の樹脂製カバーが風除けとして働き、内側の金属製カバーからの放熱を防ぎ、出力周波数を一層安定させることができるものである。
本発明の第1の実施の形態に係る恒温槽付水晶発振器について説明する。
第1の実施の形態に係る各構成の恒温槽付水晶発振器は、いずれも、発振回路及びヒータ抵抗及び温度制御回路を覆う金属製カバーの外側に、一回り大きい樹脂製のカバーを備えた点が特徴となっている。
第1の実施の形態に係る恒温槽付水晶発振器の具体例として、第1〜第3の恒温槽付水晶発振器について説明する。
本発明の第1の実施の形態に係る恒温槽付水晶発振器として、第1の恒温槽付水晶発振器について図1を用いて説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態に係る第1の恒温槽付水晶発振器の構成を示す断面図である。
第1の恒温槽付水晶発振器は、図1に示すように、表面実装型(SMD;Surface Mounted Device)の発振器であり、ガラエポ等から成る基板11上に、発振回路12と、ヒータ抵抗13と、パワートランジスタ14とが搭載され、基板11が、複数のピン15によってベース16上に所定の間隔で浮かせた状態で半田によって固定され、基板11とベース16とが電気的に接続されている。尚、パワートランジスタ14は、請求項に記載した温度制御回路に相当している。
金属製カバー17によってシールド効果が得られ、外部からのノイズを防ぐことができるものである。
つまり、第1の恒温槽付水晶発振器は、電子部品を覆うカバーを二重とし、内側を金属製カバー17、外側を樹脂製カバー18とした構成である。この構成は、後述する第2、第3の恒温槽付水晶発振器でも共通となっている。
具体的には、一般的な金属製カバーの材料である黄銅の熱伝導率は、106Wm-1K-1であるのに対し、樹脂の熱伝導率は、0.1〜0.5Wm-1K-1であり、黄銅に比べてかなり小さい。
隙間には、通常、空気が封入されており、この空気層が断熱効果を向上させるものである。
樹脂製カバー18の大きさを適切に設定することにより、発振器を大型化させること無く断熱効果を向上させることができる。
更に、樹脂製カバー18は、熱硬化型や常温硬化型の樹脂により、金属よりも容易にベース16に接着することができるものである。
このような構成とすることにより、低コストで安定性の高い恒温槽付水晶発振器を実現できるものである。
次に、第1の実施の形態に係る恒温槽付水晶発振器として、第2の恒温槽付水晶発振器について図2を用いて説明する。図2は、第2の恒温槽付水晶発振器の構成を示す断面図である。
図2に示すように、第2の恒温槽付水晶発振器は、ピンタイプ(リードタイプ)の発振器であり、ガラエポ等から成る基板11上に、発振回路12、ヒータ抵抗13、パワートランジスタ14が搭載され、基板11上に、電子部品を覆う金属製カバー17が搭載され内部が封止されている。
尚、発振回路12等の電子部品及び金属製カバー17を基板の下面に設けてもよい。
金属ベース19には、ピン15を通す貫通孔が設けられ、貫通孔内部及び周囲は、ピン15と金属ベース19とが短絡しないよう絶縁物が充填されている。
次に、第1の実施の形態に係る恒温槽付水晶発振器として、第3の恒温槽付水晶発振器について図3を用いて説明する。図3は、第3の恒温槽付水晶発振器の構成を示す断面図である。
図3に示すように、第3の恒温槽付水晶発振器は、第2の恒温槽付水晶発振器と同様にピンタイプの発振器である。
第3の恒温槽付水晶発振器の特徴部分として、基板11の一面(ここでは上面)に発振回路12とヒータ抵抗13とパワートランジスタ14とが搭載され、基板11の下面には別の電子部品20が搭載されている。
ここで、下向きに開口した金属製カバー17aと上向きに開口した金属製カバー17bとは、基板11を挟んで上下で開口部が重なるように形成されており、基板11を挟んで上下で連続した空間が形成されている。
熱伝導性のよい金属製カバー17a及び17bによって基板11の両面を覆い、内部に閉じた空間を形成することにより、基板11の上下の空間での熱交換が容易になり、恒温槽内部の温度の均一性を良好にして、温度制御の精度を向上させ、出力周波数を安定させることができるものである。
尚、図3の例では、基板11の上面に発振回路12やヒータ抵抗13が設けられているが、下面に設けてもよい。
本発明の第1の実施の形態に係る恒温槽付水晶発振器によれば、基板11に発振回路12と、ヒータ抵抗13と、パワートランジスタ14が搭載され、基板11が複数のピン15によってベース16上に保持固定され、発振回路12、ヒータ抵抗13、パワートランジスタ14を覆う金属製カバー17と、金属製カバー17の外側を覆う樹脂製カバー18とを備え、金属製カバー17と樹脂製カバー18との間に適度な空間(空気層)が形成されている恒温槽付水晶発振器としているので、樹脂製カバー18が、ファン等による風が金属製カバー17に直接当たるのを防ぎ、空気層によって断熱効果を高め、金属製カバー17からの無駄な放熱を抑えて温度制御を安定させ、出力周波数を安定化させることができる効果がある。
次に、本発明の第2の実施の形態に係る恒温槽付水晶発振器について説明する。
第2の実施の形態に係る恒温槽付水晶発振器は、発振回路等を覆う樹脂製カバーの外側に、金属製カバーを備えている点が特徴となっている。
第2の実施の形態に係る恒温槽付水晶発振器の具体例として、第4〜第8の恒温槽付水晶発振器について説明する。
本発明の第2の実施の形態に係る恒温槽付水晶発振器として、第4の恒温槽付水晶発振器について図4を用いて説明する。図4は、第4の恒温槽付水晶発振器の構成を示す断面図である。
図4に示すように、第4の恒温槽付水晶発振器は、発振回路12、ヒータ抵抗13、パワートランジスタ14が搭載された基板11が、ピン15によってガラエポ等から成るベース16上に保持固定され、基板11及びピン15を覆うように、ベース16上に樹脂製カバー18が搭載され、更に樹脂製カバー18の外側に金属製カバー17が搭載されている。
空気層を備えることにより、断熱効果を高め、外部からの熱の影響を低減することができるものである。
更に、樹脂製カバー18の外側に金属製カバー17を設けることにより、シールド効果が得られると共に、空気の流れを遮る風除けとなり、不要な放熱を防ぎ、消費電力を低減できるものである。
次に、第2の実施の形態に係る恒温槽付水晶発振器として、第5の恒温槽付水晶発振器について図5を用いて説明する。図5は、第5の恒温槽付水晶発振器の構成を示す断面図である。
図5に示すように、第5の恒温槽付水晶発振器は、ピンタイプの恒温槽付水晶発振器であり、基板11上に、発振器12、ヒータ抵抗13、パワートランジスタ14を覆う樹脂製カバー18が設けられ、基板11がピン15によって固定される金属ベース19上に、樹脂製カバー18を覆う金属カバー17を設けた構成である。
図6は、第6の恒温槽付水晶発振器の構成を示す断面図である。
図6に示すように、第6の恒温槽付水晶発振器はピンタイプであり、内側の樹脂製カバー18が、ピン15の上部も覆う構成となっている。
第6の恒温槽付水晶発振器も、第4の恒温槽付水晶発振器と同様の効果が得られるものである。
次に、第2の実施の形態に係る恒温槽付水晶発振器として、第7の恒温槽付水晶発振器について図7を用いて説明する。図7は、第7の恒温槽付水晶発振器の構成を示す断面図である。
図7に示すように、第7の恒温槽付水晶発振器はピンタイプであり、基板11の上面に発振回路12等を搭載し、発振回路12等を覆う樹脂製カバー(第1の樹脂カバー)18aを上面に設けると共に、下面に電子部品20を搭載して、下面の電子部品20を覆う樹脂製カバー(第2の樹脂製カバー)18bを設けている。
次に、第2の実施の形態に係る恒温槽付水晶発振器として、第8の恒温槽付水晶発振器について説明する。
図示は省略するが、第8の恒温槽付水晶発振器は、発振回路等を覆う第1の樹脂製カバーの外側に、金属製カバーを備え、更にその外側に別の樹脂製カバー(第3の樹脂製のカバー)を備えた構成である。
第8の恒温槽付水晶発振器は、表面実装型であってもよいし、ピンタイプであってもよい。
本発明の第2の実施の形態に係る恒温槽付水晶発振器によれば、基板11に発振回路12と、ヒータ抵抗13と、パワートランジスタ14が搭載され、基板11が複数のピン15によってベース16上に保持固定され、発振回路12、ヒータ抵抗13、パワートランジスタ14を覆う樹脂製カバー18と、樹脂製カバー18の外側を覆う金属製カバー17とを備え、樹脂製カバー18と金属製カバー17との間に適度な空間(空気層)が形成されている恒温槽付水晶発振器としているので、内側の樹脂製カバー18内部に熱を蓄えることができ、金属製カバー17がシールド効果を備えると共に、風除けとして機能し、空気層によって断熱効果を高め、樹脂製カバー18からの無駄な放熱を抑えて温度制御を安させることができ、出力周波数を安定化させることができる効果がある。
Claims (3)
- ベース上に基板が搭載される恒温槽付水晶発振器であって、
前記基板の前記ベースとは反対側の面に搭載された発振回路と、ヒータ抵抗と、温度制御回路と、
前記基板を前記ベース上に所定の間隔で固定する複数のピンと、
前記基板上に搭載され、前記発振回路と、前記ヒータ抵抗と、前記温度制御回路とを覆う金属製カバーと、
前記ベース上に搭載され、前記金属製カバーと前記基板とを覆う樹脂製カバーとを備え、
前記ベースが金属製、前記基板がガラスエポキシ製であり、
前記金属製カバーと前記樹脂製カバーとの間に空気層が形成されていることを特徴とする恒温槽付水晶発振器。 - ベース上に基板が搭載される恒温槽付水晶発振器であって、
前記基板の、前記ベースとは反対側の第1の面に搭載された発振回路と、ヒータ抵抗と、温度制御回路と、
前記基板の、前記ベース側の第2の面に搭載された電子部品と、
前記基板を前記ベース上に所定の間隔で固定する複数のピンと、
前記基板の前記第1の面に搭載され、前記発振回路と、前記ヒータ抵抗と、前記温度制御回路とを覆う第1の金属製カバーと、
前記基板の前記第2の面に搭載され、前記電子部品を覆う第2の金属製カバーと、
前記ベース上に搭載され、前記基板、前記第1の金属製カバー及び前記第2の金属製カバーを覆う樹脂製カバーとを備え、
前記ベースが金属製、前記基板がガラスエポキシ製であり、
第1の金属製カバーの開口部と前記第2の金属製カバーの開口部とは、前記基板を挟んで、上下に重なるように形成されており、
前記第1の金属製カバー及び前記第2の金属製カバーと前記樹脂製カバーとの間に空気層が形成されていることを特徴とする恒温槽付水晶発振器。 - ベース上に基板が搭載される恒温槽付水晶発振器であって、
前記基板の前記ベースとは反対側の面に搭載された発振回路と、ヒータ抵抗と、温度制御回路と、
前記基板を前記ベース上に所定の間隔で固定する複数のピンと、
前記ベース上に搭載され、前記発振回路と、前記ヒータ抵抗と、前記温度制御回路とを覆う金属製カバーと、
前記ベース上に搭載され、前記金属製カバーを覆う樹脂製カバーとを備え、
前記ベース及び前記基板がガラスエポキシ製であり、
前記金属製カバーと前記樹脂製カバーとの間に空気層が形成されていることを特徴とする恒温槽付水晶発振器。
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