JP6615471B2 - 発振器 - Google Patents

Description

本発明は、水晶振動子とヒーター回路用の抵抗体を含む発振器に関する。

電子機器には、一定の周期の安定した発振信号を供給し続けるタイミングデバイスが用いられている。このようなタイミングデバイスとして、水晶振動子を用いた水晶発振器（単に発振器と呼ぶ）が広く普及している。

水晶振動子は、例えばリード端子を介して発振器の基板に接続されている。また、水晶振動子は所定の周波数温度特性を有するため、水晶振動子を安定して動作させるために、金属パッケージ内に封止され、水晶振動子を加温し、一定温度に保つためのヒーター回路用の抵抗体を有する発振器が利用されている（特許文献１）。

特開２００５−１４３０６０号公報

ところで、発振器の中には、抵抗体が水晶振動子に対向するように基板の主面に設けられたものがある。かかる発振器において水晶振動子に効率良く熱を伝えるために、熱伝導シート、シリコーン等を介して抵抗体と熱的に接触させるが、水晶振動子を基板側に押し付ける際に、リード端子で基板に接続された水晶振動子が抵抗体と接触してしまい、電気的なショート（短絡）が発生する恐れがある。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、水晶振動子が抵抗体に接触してショートすることを防止可能な発振器を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様においては、基板と、前記基板の主面に空隙を挟んで対向し、リード端子を介して前記基板と接続された水晶振動子と、前記水晶振動子に対向するように前記主面に設けられたヒーター回路用の抵抗体と、前記水晶振動子に対向し、かつ前記抵抗体よりも前記水晶振動子側へ突出するように、前記主面に設けられた突出部品と、を備える発振器を提供する。

前記抵抗体が、前記主面に互いに離間するように複数設けられ、前記突出部品は、前記抵抗体同士の間に位置してもよい。

前記突出部品は、前記複数の抵抗体の中で離間距離が最も小さい前記抵抗体同士の間に位置してもよい。

前記突出部品は、前記リード端子の周囲に複数設けられていてもよい。

前記突出部品は、前記水晶振動子の中心に対向するように設けられた第１突出部品と、前記第１突出部品から半径方向へ離間すると共に、環状に設けられた複数の第２突出部品と、を含んでもよい。

前記突出部品は、電極を有さない部品であってもよい。

本発明によれば、水晶振動子が抵抗体に接触してショートすることを防止可能な発振器を提供できるという効果を奏する。

第１の実施形態に係る水晶発振器１の構成の一例を示す図である。 図１のＡ−Ａ矢視図である。 比較例に係る水晶発振器９００の構成を示す図である。 第２の実施形態に係る水晶発振器１の構成の一例を示す図である。 第３の実施形態に係る水晶発振器１の構成の一例を示す図である。

＜第１の実施形態＞
（水晶発振器の構成）
図１及び図２を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る発振器の一例である水晶発振器１の構成について説明する。
図１は、第１の実施形態に係る水晶発振器１の構成の一例を示す図である。図２は、図１のＡ−Ａ矢視図である。

水晶発振器１は、携帯機器等の様々な電子機器に搭載可能であり、所定周波数の安定した発振信号を供給し続けるタイミングデバイスである。図１に示すように、水晶発振器１は、水晶振動子１０と、基板２０と、抵抗体３０と、突出部品４０とを有する。

基板２０は、矩形形状のプリント基板である。基板２０の主面２１（上面）には、各種の電子部品が実装される回路配線が形成されている。主面２１には、ヒーター回路を構成する抵抗体３０が実装されている。

水晶振動子１０は、図１に示すように、基板２０の主面２１に空隙を挟んで対向している。水晶振動子１０は、基板２０と連結されているリード端子１２を有する。リード端子１２は、水晶振動子１０の底面１１から基板２０に向かって延出している。リード端子１２は、底面１１の中央側に複数（図２に示すように５個）設けられている。リード端子１２の先端側は、基板２０の主面２１と裏面２２との間に形成された貫通孔を通過して、裏面２２にて半田にて固定されている。なお、本実施形態では、水晶振動子１０は、金属製の容器の中に振動子が収容、封止された構成となっている。

抵抗体３０は、電圧の供給に伴い流れる電流に応じて発熱する発熱素子である。抵抗体３０は、水晶振動子１０を加熱する機能を有する。抵抗体３０は、水晶振動子１０に対向するように主面２１に設けられている。具体的には、抵抗体３０は、水晶振動子１０の底面１１の真下に、空隙を挟んで設けられている。

本実施形態においては、水晶振動子１０を効果的に加熱するために、底面１１の真下に抵抗体３０が複数（図２に示すように４個）設けられている。４個の抵抗体３０は、５個のリード端子１２の周囲に、互いに離間するように主面２１に配置されている。

突出部品４０は、図１に示すように、水晶振動子１０に対向し、かつ抵抗体３０よりも水晶振動子１０側へ突出するように、主面２１に設けられている。突出部品４０は、水晶振動子１０の真下に位置し、水晶振動子１０の底面１１を接触した状態で支持する。これにより、突出部品４０は、水晶振動子１０を主面２１から所定の高さに保持する機能を有する。この結果、水晶振動子１０（特に、底面１１）が、外力を受けても、主面２１に実装された抵抗体３０に接触することを防止できる。なお、突出部品４０が底面１１に接触することとしたが、これに限定されず、例えば突出部品４０と底面１１との間に若干の隙間が存在してもよい。

突出部品４０は、例えば金属製であり、主面２１の回路配線と接触しない位置に設けられている。また、突出部品４０は、図１に示すように複数設けられている。これにより、水晶振動子１０を安定して支持できる。具体的には、図２に示すように、水晶振動子１０の中心に対向するように設けられた突出部品４０−ａと、突出部品４０−ａから半径方向へ離間すると共に、環状に設けられた複数（４個）の突出部品４０−ｂとが、主面２１に設けられている。

突出部品４０−ａは、水晶振動子１０の中央側に配置された５個のリード端子１２よりも中央側に位置する。４個の突出部品４０−ｂは、５個のリード端子１２の周囲に配置されている。４個の突出部品４０−ｂは、円周方向において約９０度間隔で配置されている。

突出部品４０−ａは、図２を見ると分かるように、４個の突出部品４０−ｂからの距離が等しくなるように配置されている。これにより、水晶振動子１０をより安定した状態で支持できる。突出部品４０−ｂは、抵抗体３０同士の間に位置する。これにより、水晶振動子１０に外力が発生しても、水晶振動子１０が４個の抵抗体３０のいずれかと接触することを効果的に防止できる。

また、突出部品４０は、抵抗体３０の近くに配置され、抵抗体３０が発した熱を水晶振動子１０に伝達する機能も有する。特に、図２において４個の突出部品４０−ｂのうちの突出部品４０−ａの左右に位置する２個の突出部品４０−ｂは、４個の抵抗体３０の中で離間距離が最も小さい抵抗体３０同士の間に位置する。具体的には、離間距離が小さい２個の抵抗体３０の中心を結ぶ線上に、突出部品４０−ｂが位置する。かかる場合には、２個の抵抗体３０が発熱した際の熱を、突出部品４０が効率良く水晶振動子１０に伝達できるので、水晶振動子１０を効果的に加熱できる。

突出部品４０−ａ及び突出部品４０−ｂは、それぞれ直方体の形状を成している。突出部品４０−ａ、４０−ｂは、平らな上面で水晶振動子１０の底面１１に接触している。突出部品４０−ａ、４０−ｂの大きさは、ここでは同一であるが、異なってもよい。また、突出部品４０−ａ、４０−ｂの形状は、直方体に限定されず、例えば円柱形状であってもよい。

突出部品４０−ａ、４０−ｂは、圧力によって破損に至るような電極を有さない部品である。これにより、水晶振動子を基板側に押し付けたとしても、突出部品の破片によって主面２１の回路がショートすることが無い。

また、突出部品４０−ａ、４０−ｂは、基板の主面２１に水晶振動子１０を取り付ける前に、他の電子部品と同様に予め主面２１に実装されている。かかる場合には、水晶振動子１０の取付け時の追加工数が発生しないため、水晶発振器１を容易に製造できる。
なお、水晶振動子１０と抵抗体３０の間には、熱伝導シート等が設けられていてもよい。かかる場合に、突出部品４０の高さは、熱伝導シートの厚みよりも大きい。

（第１の実施形態における効果）
図３に係る比較例と対比しながら、第１の実施形態に係る水晶発振器１の効果について説明する。

図３は、比較例に係る水晶発振器９００の構成を示す図である。比較例においては、水晶振動子９１０は、空隙を挟んで対向する基板９２０とリード端子９１２を介して連結しているが、本実施形態とは異なり突出部品４０が設けられていない。かかる比較例において、水晶振動子９１０を基板側に押し付けた場合、水晶振動子９１０が基板９２０の主面９２１上の抵抗体９３０に接触して電気的にショートする恐れがある。例えば、水晶振動子９１０を下方に押し下げる力が作用すると、水晶振動子９１０の金属製の容器の底面９１１が抵抗体９３０の端子に接触して、ショートが発生する。

これに対して、第１の実施形態に係る水晶発振器１においては、基板２０の主面２１に、抵抗体３０よりも水晶振動子１０側へ突出した突出部品４０が設けられている。これにより、水晶振動子１０に基板２０側に押し付ける外力が作用しても、突出部品４０が水晶振動子１０の底面１１を支持することで、水晶振動子１０の底面１１が主面２１上の抵抗体３０に接触することを防止できるので、ショートの発生を防止できる。

＜第２の実施形態＞
図４を参照しながら、第２の実施形態に係る水晶発振器１の構成について説明する。図４は、第２の実施形態に係る水晶発振器１の構成の一例を示す図である。

第２の実施形態においては、突出部品４０の配置状態が第１の実施形態と異なる。図２と図４を対比すると分かるように、第２の実施形態の突出部品４０−ｃ及び突出部品４０−ｄは、第１の実施形態の突出部品４０−ａ及び突出部品４０−ｂを９０度回転させた向きに配置されている。

具体的には、第１の実施形態の４個の突出部品４０−ｂは、長手方向が水晶振動子１０の半径方向とほぼ一致するように配置されている。これに対して、第２の実施形態の４個の突出部品４０−ｄは、長手方向が水晶振動子１０の半径方向と直交する接線方向とほぼ一致するように配置されている。上記以外の構成は、第１の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。

第２の実施形態でも、第１の実施形態と同様に、突出部品４０−ｃ及び突出部品４０−ｄが、水晶振動子１０の底面１１を支持する。これにより、水晶振動子１０の底面１１が、基板２０側に押し付ける外力を受けても、基板２０の主面２１上の抵抗体３０に接触することを防止できるので、ショートの発生を防止できる。

＜第３の実施形態＞
図５を参照しながら、第３の実施形態に係る水晶発振器１の構成について説明する。図５は、第３の実施形態に係る水晶発振器１の構成の一例を示す図である。

第３の実施形態においては、第１の実施形態の水晶振動子１０の中央に対向する突出部品（図３の突出部品４０−ａ）が設けられていない。一方で、５個のリード端子１２の周囲に４個の突出部品４０−ｅが設けられている。

そして、図５に示すように、２個の抵抗体３０の間に２個の突出部品４０−ｅが略ハ字状に、２組配置されている。そして、４個の突出部品４０−ｅの各々が抵抗体３０の近傍に設けられていることで、突出部品４０−ｅが、抵抗体３０が発した熱を水晶振動子１０に効率的に伝達することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１ 水晶発振器
１０ 水晶振動子
１１ 底面
１２ リード端子
２０ 基板
２１ 主面
３０ 抵抗体
４０ 突出部品

Claims (5)

1. 基板と、
   前記基板の主面に空隙を挟んで対向し、リード端子を介して前記基板と接続された水晶振動子と、
   前記水晶振動子に対向するように前記主面に設けられたヒーター回路用の抵抗体と、
   前記水晶振動子に対向し、かつ前記抵抗体よりも前記水晶振動子側へ突出するように、前記主面に互いに離れて設けられた複数の突出部品と、
   を備え、
   前記突出部品は、前記リード端子の周囲に設けられている、発振器。
2. 前記抵抗体が、前記主面に互いに離間するように複数設けられ、
   前記突出部品は、前記抵抗体同士の間に位置する、
   請求項１に記載の発振器。
3. 前記突出部品は、前記複数の抵抗体の中で離間距離が最も小さい前記抵抗体同士の間に位置する、
   請求項２に記載の発振器。
4. 前記突出部品は、
   前記水晶振動子の中心に対向するように設けられた第１突出部品と、
   前記第１突出部品から半径方向へ離間すると共に、環状に設けられた複数の第２突出部品と、を含む、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の発振器。
5. 前記突出部品は、電極を有さない部品である、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の発振器。
   
   

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