恒温型圧電発振器
【課題】周波数安定度を高め、消費電力を低減した小型化の高安定圧電発振器を得る。
【解決手段】恒温型圧電発振器は、ベース部材７と、ベース部材７から延びる接続ピン８
により電気的機械的に接続支持されたプリント基板５と、プリント基板に熱的に結合され
た状態で搭載された圧電振動子２５と、プリント基板５に搭載された発振回路部品２０と
、圧電振動子の温度制御用の第１の温度制御部１０と、発振回路部品２０の温度制御用の
第２の温度制御部１４と、ケース９と、を備えている。第１の温度制御部は、圧電振動子
の加熱用の第１の発熱部品１１、第１の感温素子１２、及び第１の温度制御回路部品１３
を含み、第１の発熱部品１１及び第１の感温素子１２は圧電振動子２５のみに熱的に結合
されている。第２の温度制御部１４は、発振回路部品加熱用の第２の発熱部品１５、第２
の感温素子１６、及び第２の温度制御回路部品１７を含む。
【解決手段】恒温型圧電発振器は、ベース部材７と、ベース部材７から延びる接続ピン８
により電気的機械的に接続支持されたプリント基板５と、プリント基板に熱的に結合され
た状態で搭載された圧電振動子２５と、プリント基板５に搭載された発振回路部品２０と
、圧電振動子の温度制御用の第１の温度制御部１０と、発振回路部品２０の温度制御用の
第２の温度制御部１４と、ケース９と、を備えている。第１の温度制御部は、圧電振動子
の加熱用の第１の発熱部品１１、第１の感温素子１２、及び第１の温度制御回路部品１３
を含み、第１の発熱部品１１及び第１の感温素子１２は圧電振動子２５のみに熱的に結合
されている。第２の温度制御部１４は、発振回路部品加熱用の第２の発熱部品１５、第２
の感温素子１６、及び第２の温度制御回路部品１７を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数制御デバイス等として使用される恒温型圧電発振器（高安定圧電発振
器）の改良に関し、特に圧電振動子をパワートランジスタ等の発熱部品により加熱すると
ともに、温度制御回路によって加熱温度を制御する構成を備えた恒温型電発振器において
、恒温槽内に配置された発振回路部品に対する温度制御が不十分であったことによる不具
合を解決することができる恒温型圧電発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、それに対応して恒温槽型
圧電発振器についても小型、軽量、低消費電力化が市場から求められている。
従来の恒温槽型圧電発振器は、高安定な周波数を得る為に、熱容量が大きい金属ブロッ
ク等の恒温槽（ｏｖｅｎ）の凹所内に圧電振動子を収容し、更に金属ブロックをヒータに
より所定の温度に加熱していた。しかし、大型の金属ブロックを用いると、発振器全体の
嵩が増大するため、小型、軽量化という要請を満たすことができなかった。また、金属ブ
ロックを介して圧電振動子内部の圧電振動素子を加熱する構成であったため、ヒータから
の熱が圧電振動素子に達して、所望周波数に達するまでに長い時間を要するという問題が
あった。
【０００３】
大型の金属ブロックを用いないタイプの小型化された高安定圧電発振器として、特開２
００５−３３３１５号公報（特許文献１）には、プリント基板側に発熱体を搭載したタイ
プの高安定圧電発振器が開示されている。図５は高安定発振器の構成を示す図で、同図（
ａ）は断面図、同図（ｂ）は要部平面図である。高安定発振器は、水晶振動素子を金属ケ
ーシング内に封止した構成を有した水晶振動子６７と、水晶振動子６７に熱を供給して温
度を一定にする加熱供給体７１と、水晶振動子６７とともに発振回路を構成する発振用素
子６８と、水晶振動子６７の温度を制御する温度制御回路を構成する温度制御素子６５と
、水晶振動子６７、加熱供給体７１、発振用素子６８及び温度制御素子６５を搭載する回
路基板６１と、を備えている。加熱供給体７１は、水晶振動子６７のリード線の挿通孔を
有して回路基板６１に装着され、水晶振動子６７と対面して直接的に熱結合した導熱板７
２と、導熱板７２に近接して回路基板６１に実装され、導熱板７２と熱結合した加熱用の
チップ抵抗７３ａ、７３ｂとから構成される。また、温度制御素子６５のパワートランジ
スタ６５Ｂ１、６５Ｂ２も加熱用として利用する。
【０００４】
アルミ板から成る導熱板７２は、正方形状のアルミ板の一方の両端側に設けた第１窪み
７４ａと、これと直交する他方の両端側に設けた第２窪み７４ｂと、中央領域に設けた開
口部７５と、を有する。開口部７５の外周には、水晶振動子６７のリード線６９が挿通す
る貫通孔７６が設けられる。そして、導熱板７２の４隅が図示しないネジによって回路基
板６１上にネジ止めされる。回路基板６１と導熱板７２との間には熱導電性の樹脂が塗布
され、両者を熱的に結合する。また、導熱板７２の４つの角部となる回路基板６１には貫
通した鉤状の切り込み７７が設けられている。
熱高感度素子である電圧可変容量素子６８Ａ及びサーミスタ６５Ａは、導熱板７２に設
けた開口部７５に配置される。他の発振用素子６８は回路基板６１の他主面に配置し、温
度制御素子６５は回路基板６１の両主面の外周に搭載される。
回路基板６１に実装したチップ抵抗７３ａ、７３ｂによって導熱板７２を加熱し、これ
に水晶振動子６７を対面させて直接的に熱結合するので、恒温槽が不要となる。回路基板
が一枚で構造が簡易であり、特に背丈寸法を小さくできると開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３３３３１５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された高安定圧電発振器では、水晶振動子と、発熱体
を実装したプリント基板とを導熱板を介して実装することで、加熱供給体（チップ抵抗、
導熱板）、水晶振動子、回路基板を一つの熱の塊としている。このため、加熱供給体によ
る発熱により回路基板温度が非常に高くなり、搭載される発振用素子、電圧可変容量素子
及び温度制御素子等の回路部品が過剰に加熱され、熱ストレスによって回路部品の故障率
が増え、高安定圧電発振器の信頼性が低下する虞があるという問題があった。
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、圧電振動子の加熱と、発振回路部
品（発振回路素子及び可変容量素子）の加熱と、を分離し、両者を温度勾配を持たせて熱
結合させる構成とし、回路部品の過剰な加熱を防いだ恒温型圧電発振器を提供することに
ある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］本発明に係る恒温型圧電発振器は、周波数安定度が高く、且つ消費電力が
少なく、信頼性の高い小型の高安定圧電発振器を実現するため、マザーボードへの搭載用
のベース部材と、該ベース部材上面から離間した位置で該ベース部材から延びる接続ピン
により電気的機械的に接続支持されたプリント基板と、該プリント基板の下面に熱的に結
合された状態で搭載された圧電振動子と、前記プリント基板に搭載された発振回路部品と
、前記圧電振動子の温度制御用の第１の温度制御部と、前記発振回路部品の温度制御用の
第２の温度制御部と、前記ベース部材との間で上記各構成要素を封止する恒温槽を形成す
るケースと、を備えた恒温型圧電発振器であって、前記第１の温度制御部は、前記圧電振
動子加熱用の第１の発熱部品、第１の感温素子、及び第１の温度制御回路部品を含み、前
記第１の発熱部品及び前記第１の感温素子は前記圧電振動子のみに熱的に結合されており
、前記第２の温度制御部は、プリント基板に搭載された前記発振回路部品加熱用の第２の
発熱部品、第２の感温素子、及び第２の温度制御回路部品を含み、且つ前記プリント基板
に搭載されていることを特徴とする恒温型圧電発振器である。
【０００９】
前記圧電振動子の温度制御用の第１の温度制御部と、前記発振回路部品の温度制御用の
第２の温度制御部との２つの温度制御部を設け、夫々個別に温度制御することにより、前
記圧電振動子を最適な温度に、また発振回路部品の温度を前記恒温型圧電発振器の使用温
度範囲の上限より略２℃だけ高めに、と夫々個別に設定することが可能となった。圧電振
動子のホルダーベースと、プリント基板とは熱結合し、前記第１の発熱部品、圧電振動子
からプリント基板にかけて温度勾配が形成される。この温度勾配と第２の温度制御部とに
より、圧電振動子の温度を前記発振回路部品より高く保持することができ、恒温型圧電発
振器の安定度を改善すると共に、省電力化が図られる。その上、発振回路部品の温度を過
度に上げないことにより、発振回路部品の故障を低減し信頼性を高めることができるとい
う効果もある。
【００１０】
［適用例２］また恒温型圧電発振器は、第１の温度制御部及び第２の温度制御部の夫々
の消費電力量において、第１の温度制御部の消費電力量が第２の温度制御部の消費電力量
より大きいことを特徴とする適用例１に記載の恒温型圧電発振器である。
【００１１】
第２の温度制御部の消費電力量を第１の温度制御部の消費電力量より少なくし且つ恒温
型圧電発振器の周波数安定度を維持することが可能となり、消費電力の低減の効果がある
。更に発振回路部品の温度を低く保持することで故障率を小さくし、恒温型圧電発振器の
信頼性を高めることができるという効果もある。
【００１２】
［適用例３］また恒温型圧電発振器は、第１の発熱部品がパワートランジスタ、または
ヒータ線であることを特徴とする適用例１に記載の恒温型圧電発振器である。
【００１３】
前記圧電振動子に接する第１の発熱部品にパワートランジスタ、またはヒータ線を用い
ることにより、圧電振動子を所定温度に上昇させる速度が速く、また温度制御が容易にな
り、小型化も図れるという効果がある。
【００１４】
［適用例４］また恒温型圧電発振器は、前記ベース部材が、前記ケースとの協働によっ
て前記恒温槽を形成する下金属ケース部材であり、前記接続ピンは、該下金属ケース部材
に設けた穴を絶縁材を介して貫通して下端部を外部に突出させていることを特徴とする適
用例１乃至３の何れか一項に記載の恒温型圧電発振器である。
【００１５】
前記ベース部材が下金属ケース部材で形成され、該ベース部材と前記ケースとの協働に
よって前記恒温槽を形成することにより、気密で堅牢な恒温型圧電発振器が構成できると
いう効果がある。更に、金属性のケースとベース部材により外部からのノイズを遮断する
と共に、外部に対してもノイズの放射を防ぐ効果がある。
【００１６】
［適用例５］また恒温型圧電発振器は、前記ベース部材が、表面実装用のベースプリン
ト基板であり、前記接続ピンの下端部を支持していることを特徴とする適用例１乃至３の
何れか一項に記載の恒温型圧電発振器である。
【００１７】
ベース部材に表面実装用のベースプリント基板を用いて恒温型圧電発振器を構成するこ
とにより、表面実装タイプの恒温型圧電発振器が可能となり、マザーボードへの実装作業
を自動化できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施例の恒温型圧電発振器１の構成を示した図であり、（ａ）はプリント基板の上面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）は圧電振動子ブロック体の側面図、（ｄ）はベース部材と接続ピンの側面図、（ｅ）は恒温型圧電発振器１の断面図。
【図２】（ａ）は圧電振動子ブロック体の側面図、（ｂ）は恒温型圧電発振器２の断面図。
【図３】第３の実施例の恒温型圧電発振器３の断面図。
【図４】第４の実施例の恒温型圧電発振器４の断面図。
【図５】（ａ）は従来の高安定圧電発振器の構成を示す断面図、（ｂ）は要部平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施
形態に係る恒温型圧電発振器（高安定圧電発振器）１の構成を示す概略図である。図１（
ａ）はプリント基板の上面図、同図（ｂ）はプリント基板の側面図、同図（ｃ）は圧電振
動子に第１の発熱部品と、第１の感温素子とを取り付けた状態を示す側面図、同図（ｄ）
はベース部材に絶縁材を介して接続ピンを取り付けた状態を示す側面図、同図（ｅ）は本
発明に係る恒温型圧電発振器１の断面図である。
恒温型圧電発振器１は、マザーボードへの搭載用のベース部材７と、ベース部材７の上
面から離間した位置でベース部材７から延びる接続ピン８により電気的機械的に接続支持
されたプリント基板５と、プリント基板５の下面に熱的に結合された状態で搭載された圧
電振動子２５と、プリント基板５に搭載された発振回路部品２０（２０ａ、２０ｂ）と、
圧電振動子２５の温度制御用の第１の温度制御部１０と、発振回路部品２０の温度制御用
の第２の温度制御部１４と、ベース部材７との間で上記各構成要素を封止して恒温槽を形
成するケースと、を備えている。
【００２０】
第１の温度制御部１０は、圧電振動子２５の加熱用の第１の発熱部品１１（例えばパワ
ートランジスタ等）と、例えばサーミスタ等の第１の感温素子１２と、第１の感温素子１
２の信号に基づき第１の発熱部品１１を制御する第１の温度制御回路部品１３と、備えて
おり、プリント基板５に搭載されている。第１の発熱部品１１及び第１の感温素子１２は
、圧電振動子２５のみに熱的に結合されている。
第２の温度制御部１４は、プリント基板５に搭載された発振回路部品２０の加熱用の第
２の発熱部品１５（例えば、ジュール熱を発生するチップ抵抗、ヒータ等）と、例えばサ
ーミスタ等の第２の感温素子１６と、第２の感温素子１６の信号に基づいて第２の発熱部
品１５を制御する第２の温度制御回路部品１７と備えており、プリント基板５に搭載され
ている。
発振回路部品２０は、圧電振動子２５を発振させるためのＩＣ化された発振素子２０ａ
と、例えばバリキャップダイオード等の可変容量素子２０ｂと、を備えており、プリント
基板５に搭載されている。なお、可変容量素子２０ｂを備えているのは、恒温型圧電発振
器１の発振周波数を必要に応じて外部より可変するためである。
圧電振動子２５は、例えば水晶振動子であり、金属ケース内に圧電振動素子（水晶振動
素子）を気密封止し、金属ケース内に延びるリード端子２５ａの内側端部により圧電振動
素子を金属ケースと非接触に支持した構成を有している。圧電振動素子とは、圧電基板（
水晶基板）の主面に励振電極を形成した素子である。
【００２１】
図１（ａ）に示すようにプリント基板５にはその周縁に接続ピン８を貫通させ接続・固
定するためのスルーホール６ａが複数個形成されている。また、プリント基板５には、圧
電振動子２５のリード端子２５ａ用の複数のスルーホール６ｂ、第１の発熱部品１１のリ
ード端子１１ａ用の複数のスルーホール６ｃ、第１の感温素子１２のリード端子１２ａ用
の複数のスルーホール６ｄ等が形成されている。
そして図１（ａ）、（ｂ）に示すように、プリント基板５の一方の面には、第１の温度
制御回路部品１３と、第２の発熱部品１５と、第２の感温素子１６と、第２の温度制御回
路部品１７と、が実装されている。また、他方の面には、発振回路素子２０ａと、可変容
量素子２０ｂとから成る発振回路部品２０が実装されている。
【００２２】
図１（ｃ）に示すように、圧電振動子２５の図中下面に第１の発熱部品（例えばパワー
トランジスタ等）１１をクリーム半田を用いて半田付けするか、あるいは熱伝導の良好な
接着剤等を用いて接着・固定し、圧電振動子２５の側面に第１の感温素子１２（例えばサ
ーミスタ等）を、接着剤を用いて接着・固定して、圧電振動子ブロック体２３を構成する
。圧電振動子ブロック体２３の第１の発熱部品１１のリード端子１１ａ（パワートランジ
スタの場合は３本）は、所定の位置から第１の発熱部品１１の主表面に対して略直角に折
り曲げられている。第１の感温素子の端子１２ａ（２本）は、リード端子１１ａ、圧電振
動子２５のリード端子２５ａに比べて細く、柔軟であり、予め曲げておく必要はない。
圧電振動子ブロック体２３のリード端子１１ａ、１２ａ、２５ａを、プリント基板５に
設けたスルーホール６ｃ、６ｄ及び６ｂに通し、圧電振動子２５のホルダーベース２５ｂ
をプリント基板５に当接させて、リード端子１１ａ、１２ａ、２５ａをスルーホール６ｃ
、６ｄ、６ｂに半田付けして、プリント板ブロックを構成する。圧電振動子２５は、ホル
ダーベース２５ｂと、リード端子２５ａとを介して、プリント基板５と熱的に結合させて
いる。
【００２３】
図１（ｄ）に示すようにベース部材７と接続ピン８とを絶縁材を介して接続する。具体
的には、ベース部材７に金属板を用いる場合には金属板に複数の穴を開け、これらの穴に
充填したハーメチックシール材（絶縁材料）を介して接続ピン８を挿通支持する。
また、ベース部材７としてプリント基板、セラミック基板等の絶縁材を用いる場合には
、これらの絶縁材に複数のスルーホールを形成し、スルーホールに金属性の接続ピン８を
通し、所定の長さで接続ピン８とスルーホールを半田付けする。
図１（ｄ）に示したベース部材７から垂直に伸びる接続ピン８に、前記プリント板ブロ
ックのスルーホール６ａを通し、プリント板ブロックの第１の発熱部品（例えばパワート
ランジスタ等）１１がベース部材７から離間した位置で、スルーホール６ａと接続ピン８
とを半田で接続・固定する。
そして、図１（ｅ）の断面図に示すように、プリント板ブロックを覆うように金属ケー
ス９を被せ、ベース部材７の外側周縁とケース９の下部とを半田付けして、恒温型圧電発
振器１を完成する。なお、図１（ｅ）において発振回路素子２０ａは圧電振動子２５より
図中奥に位置するので示されていない。また、図１（ｅ）の例は金属製のベース部材７を
想定した断面図である。
図示した例では、ベース部材７は、金属ケース（上金属ケース）９との協働によって恒
温槽を形成する下金属ケース部材であり、接続ピンは、下金属ケース部材７に設けた穴を
絶縁材を介して貫通して下端部を外部に突出させている。
【００２４】
本発明に係る恒温型圧電発振器（高安定圧電発振器）１に用いる圧電振動子には、例え
ばＳＣカット水晶振動子を用いる。ＳＣカット水晶振動子は二回回転の水晶基板を用いた
水晶振動子で、３つの振動モードが励振され、その中で一番低い周波数である主振動は厚
みすべり振動モード（Ｃモード）である。この振動モードより高周波側に厚みねじれモー
ド（Ｂモード）、厚み縦モード（Ａモード）等が存在する。主振動のＣモード（共振周波
数ｆ１）に隣接するＢモードの共振周波数（ｆ２）は、Ｃモードの共振周波数ｆ１より約
９〜１０％程度高周波側に存在するため、周波数ジャンプ現象等を引き起こさないように
発振回路に工夫を施す必要がある。
また、ＳＣカット振動子（Ｃモード）の周波数温度特性は３次曲線を呈し、その変曲点
温度（Ｔｉ）は約９５℃にある。そして、変曲点温度（Ｔｉ）より低温側で零温度係数を
示す頂点温度Ｔｐは、切断する２回回転角に依存し、頂点温度Ｔｐの設定範囲は７０℃〜
８５℃程度となる。従って、第１の温度制御部１０の設定温度を頂点温度Ｔｐの近傍に設
定する。
【００２５】
本発明の恒温型圧電発振器（高安定圧電発振器）１の特徴は、圧電振動子２５の温度を
、零温度係数を示す頂点温度Ｔｐに保持する第１の温度制御部１０と、発振回路部品２０
を恒温型圧電発振器１の使用温度範囲の上限より略２℃高く保持する第２の温度制御部１
４と、の２つの温度制御部を設けたことである。圧電振動子２５はプリント基板５と接触
しており、第１の温度制御部１０の第１の発熱部品１１が発生する熱は、圧電振動子２５
を介してプリント基板５に伝導する。しかし、圧電振動子２５のホルダーベース２５ｂ、
ホルダーケース２５ｃは共に金属製であり、プリント基板５より熱伝導率が高い。そのた
め、温度が定常状態になると圧電振動子２５とプリント基板５との間には温度勾配が形成
され、プリント基板５の温度は圧電振動子２５の温度よりも低くなる。
恒温型圧電発振器１の周囲の温度が変化すると、発振回路部品２０の温度も変化し、圧
電振動子２５からみた発振回路部品２０の負荷容量が変化することになる。発振回路部品
２０の負荷容量がわずかに変化しても恒温型圧電発振器１の発振周波数が変動する。
従来の二重恒温槽タイプの高安定圧電発振器は、内側の恒温槽に圧電振動子を収容し、
外側の恒温槽に発振回路部品を収容して、内側の恒温槽の温度変化を略０．１℃、外側の
恒温槽の温度変化を略１℃に保持し、周波数安定度として１０-10程度を得ていた。この
ことからも周囲の温度変化に対し発振回路部品の温度を恒温に保持することが重要である
ことが分かる。
しかし、移動体通信の基地局、例えばＷＣＤＭＡ基地局では小型（一例として２５ｍｍ
×２０ｍｍ×１２）、低価格であり、周波数安定度が１０-9程度の周波数可変型の高安定
圧電発振器が要求されている。周波数可変型にするには可変容量素子（バリキャップダイ
オード等）を搭載する必要がある。
【００２６】
そこで、本発明の恒温型圧電発振器１は以上のことを考慮し、プリント基板５上に第２
の発熱部品１５、第２の感温素子１６及び第２の温度制御回路部品１７から成る第２の温
度制御部１４を設け、発振回路素子２０ａ、可変容量素子２０ｂから成る発振回路部品２
０の温度変化を所定の温度範囲内に保持できるようにした。つまり、圧電振動子２５の温
度保持は第１の温度制御部１０により、発振回路部品２０の温度保持は第２の温度制御部
１４により、夫々個別に制御することにした。このように個別に制御することにより、圧
電振動子２５を最適な温度、つまり零温度係数を示す頂点温度Ｔｐに、発振回路部品２０
を使用温度範囲の上限より略２℃だけ高めに、と夫々個別に設定することが可能となった
。
【００２７】
例えばＳＣカット水晶振動子を用いる場合には、零温度係数を示す頂点温度Ｔｐは８０
℃近傍であり、第１の温度制御部１０の設定温度を８０℃近傍に設定する。一方、恒温型
圧電発振器１の一例の使用温度範囲の上限は７０℃程度であり、第２の温度制御部１４の
設定温度は上限の温度より略２℃高い７２℃程度に設定する。つまり、第１の温度制御部
及び第２の温度制御部１０、１４の夫々の消費電力量は、第１の温度制御部の設定温度が
高いため、第１の温度制御部の消費電力量が第２の温度制御部の消費電力量より大きくな
る。
このように、第１及び第２の２つの温度制御部１０、１４により、圧電振動子２５と、
プリント基板５上に搭載された発振回路部品２０とを高精度で温度制御することにより、
恒温型圧電発振器１の安定度を改善すると共に、省電力化にも効果がある。その上、発振
回路部品２０等の温度を過度に上げないことにより、発振回路部品２０の故障率を低減し
、信頼性を向上させるという効果もある。
圧電振動子２５に接する第１の発熱部品１１（１１’）にパワートランジスタ、または
ヒータ線を用いることにより、所定温度までの温度上昇の速度が速く、また温度制御が容
易になり、小型化も図れるという効果がある。
また、恒温型圧電発振器１の安定度に寄与するのは、第１及び第２の発熱部品１１、１
５で発生する熱の外部への伝導を抑えることであり、プリント基板５とベース部材７とを
接続する接続ピン８の太さを細くして熱抵抗を高める等の細かい点の考慮も必要である。
また、ベース部材７が金属部材で形成され、ベース部材７とケース９との協働によって
前記恒温槽を形成することにより、気密で堅牢な恒温型圧電発振器が構成できるという効
果がある。更に、金属製のケースとベース部材により外部からのノイズを遮断すると共に
、外部に対してもノイズの放射を防ぐ効果がある。
【００２８】
図２は第２の実施例の恒温型圧電発振器２の構成を示す概略図である。プリント基板の
構成は図１（ａ）、（ｂ）と同様であるので省略する。図１（ａ）は圧電振動子２５に第
１の発熱部品１１’と、第１の感温素子１２とを取り付けた圧電振動子ブロック体２３の
側面図、同図（ｂ）は第２の実施例の恒温型圧電発振器２の断面図である。第２の実施例
の恒温型圧電発振器２が、図１に示した恒温型圧電発振器１と異なる点は、第１の温度制
御部１０、特に第１の発熱部品１１’である。第１の発熱部品１１’は圧電振動子２５の
ホルダーケース２５ｃに抵抗線（ヒータ線）を巻きつけて構成した発熱体である。または
、ホルダーケース２５ｃの径よりわずかに大きな径の熱伝導のよい金属ボビンに抵抗線を
巻きつけて発熱体を構成し、ホルダーケース２５ｃに装着してもよい。
第１の発熱部品１１’に巻線を用いることにより第２の実施例の恒温型圧電発振器２の
低背化を図ることができるという効果がある。
【００２９】
図３は、第３の実施例の表面実装タイプの恒温型圧電発振器３の構造を示す概略断面図
である。図１に示した恒温型圧電発振器１と異なる点は、プリント基板５を貫通する接続
ピン８をベース部材７の上面に形成したランド電極に半田付けして、表面実装タイプとし
た例である。ベース部材７としては絶縁材のベース部材を用いる。また、ベース部材７の
下面にはマザーボードと接続する複数の端子電極が形成されている。端子電極を介して発
振回路素子２０ａ、第１及び第２の温度制御部１０、１４の電源が供給されると共に、恒
温型圧電発振器３の生成する発振周波数をマザーボード側に供給する。
ベース部材に表面実装用のベースプリント基板を用いて恒温型圧電発振器を構成するこ
とにより、表面実装タイプの恒温型圧電発振器が可能となり、マザーボードへの実装が自
動化できるという効果がある。
【００３０】
図４は、第４の実施例の表面実装タイプの恒温型圧電発振器４の構造を示す概略断面図
である。図２に示した恒温型圧電発振器２と異なる点は、プリント基板５を貫通する接続
ピン８をベース部材７の上面に形成したランド電極に半田付けして、表面実装タイプとし
た例である。ベース部材７としては絶縁材のベース部材を用い、ベース部材７の下面には
複数の端子電極が形成されている。第４の実施例の恒温型圧電発振器４もマザーボードへ
の実装が自動化できるという効果がある。
【符号の説明】
【００３１】
１、２、３、４…恒温型圧電発振器、５…プリント基板、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ…ス
ルーホール、７…ベース部材、８…接続ピン、９…ケース、１０…第１の温度制御部、１
１、１１’…第１の発熱部品、１１ａ、１１’ａ…第１の発熱部品のリード端子、１２…
第１の感温素子、１２ａ…第１の感温素子のリード端子、１３…第１の温度制御回路部品
、１４…第２の温度制御部、１５…第２の発熱部品、１６…第２の感温素子、１７…第２
の温度制御回路部品、２０…発振回路部品、２０ａ…発振回路素子、２０ｂ…可変容量素
子、２３…圧電振動子ブロック体、２５…圧電振動子、２５ａ…リード端子、２５ｂ…ホ
ルダーベース、２５ｃ…ホルダーケース
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数制御デバイス等として使用される恒温型圧電発振器（高安定圧電発振
器）の改良に関し、特に圧電振動子をパワートランジスタ等の発熱部品により加熱すると
ともに、温度制御回路によって加熱温度を制御する構成を備えた恒温型電発振器において
、恒温槽内に配置された発振回路部品に対する温度制御が不十分であったことによる不具
合を解決することができる恒温型圧電発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、それに対応して恒温槽型
圧電発振器についても小型、軽量、低消費電力化が市場から求められている。
従来の恒温槽型圧電発振器は、高安定な周波数を得る為に、熱容量が大きい金属ブロッ
ク等の恒温槽（ｏｖｅｎ）の凹所内に圧電振動子を収容し、更に金属ブロックをヒータに
より所定の温度に加熱していた。しかし、大型の金属ブロックを用いると、発振器全体の
嵩が増大するため、小型、軽量化という要請を満たすことができなかった。また、金属ブ
ロックを介して圧電振動子内部の圧電振動素子を加熱する構成であったため、ヒータから
の熱が圧電振動素子に達して、所望周波数に達するまでに長い時間を要するという問題が
あった。
【０００３】
大型の金属ブロックを用いないタイプの小型化された高安定圧電発振器として、特開２
００５−３３３１５号公報（特許文献１）には、プリント基板側に発熱体を搭載したタイ
プの高安定圧電発振器が開示されている。図５は高安定発振器の構成を示す図で、同図（
ａ）は断面図、同図（ｂ）は要部平面図である。高安定発振器は、水晶振動素子を金属ケ
ーシング内に封止した構成を有した水晶振動子６７と、水晶振動子６７に熱を供給して温
度を一定にする加熱供給体７１と、水晶振動子６７とともに発振回路を構成する発振用素
子６８と、水晶振動子６７の温度を制御する温度制御回路を構成する温度制御素子６５と
、水晶振動子６７、加熱供給体７１、発振用素子６８及び温度制御素子６５を搭載する回
路基板６１と、を備えている。加熱供給体７１は、水晶振動子６７のリード線の挿通孔を
有して回路基板６１に装着され、水晶振動子６７と対面して直接的に熱結合した導熱板７
２と、導熱板７２に近接して回路基板６１に実装され、導熱板７２と熱結合した加熱用の
チップ抵抗７３ａ、７３ｂとから構成される。また、温度制御素子６５のパワートランジ
スタ６５Ｂ１、６５Ｂ２も加熱用として利用する。
【０００４】
アルミ板から成る導熱板７２は、正方形状のアルミ板の一方の両端側に設けた第１窪み
７４ａと、これと直交する他方の両端側に設けた第２窪み７４ｂと、中央領域に設けた開
口部７５と、を有する。開口部７５の外周には、水晶振動子６７のリード線６９が挿通す
る貫通孔７６が設けられる。そして、導熱板７２の４隅が図示しないネジによって回路基
板６１上にネジ止めされる。回路基板６１と導熱板７２との間には熱導電性の樹脂が塗布
され、両者を熱的に結合する。また、導熱板７２の４つの角部となる回路基板６１には貫
通した鉤状の切り込み７７が設けられている。
熱高感度素子である電圧可変容量素子６８Ａ及びサーミスタ６５Ａは、導熱板７２に設
けた開口部７５に配置される。他の発振用素子６８は回路基板６１の他主面に配置し、温
度制御素子６５は回路基板６１の両主面の外周に搭載される。
回路基板６１に実装したチップ抵抗７３ａ、７３ｂによって導熱板７２を加熱し、これ
に水晶振動子６７を対面させて直接的に熱結合するので、恒温槽が不要となる。回路基板
が一枚で構造が簡易であり、特に背丈寸法を小さくできると開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３３３３１５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された高安定圧電発振器では、水晶振動子と、発熱体
を実装したプリント基板とを導熱板を介して実装することで、加熱供給体（チップ抵抗、
導熱板）、水晶振動子、回路基板を一つの熱の塊としている。このため、加熱供給体によ
る発熱により回路基板温度が非常に高くなり、搭載される発振用素子、電圧可変容量素子
及び温度制御素子等の回路部品が過剰に加熱され、熱ストレスによって回路部品の故障率
が増え、高安定圧電発振器の信頼性が低下する虞があるという問題があった。
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、圧電振動子の加熱と、発振回路部
品（発振回路素子及び可変容量素子）の加熱と、を分離し、両者を温度勾配を持たせて熱
結合させる構成とし、回路部品の過剰な加熱を防いだ恒温型圧電発振器を提供することに
ある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］本発明に係る恒温型圧電発振器は、周波数安定度が高く、且つ消費電力が
少なく、信頼性の高い小型の高安定圧電発振器を実現するため、マザーボードへの搭載用
のベース部材と、該ベース部材上面から離間した位置で該ベース部材から延びる接続ピン
により電気的機械的に接続支持されたプリント基板と、該プリント基板の下面に熱的に結
合された状態で搭載された圧電振動子と、前記プリント基板に搭載された発振回路部品と
、前記圧電振動子の温度制御用の第１の温度制御部と、前記発振回路部品の温度制御用の
第２の温度制御部と、前記ベース部材との間で上記各構成要素を封止する恒温槽を形成す
るケースと、を備えた恒温型圧電発振器であって、前記第１の温度制御部は、前記圧電振
動子加熱用の第１の発熱部品、第１の感温素子、及び第１の温度制御回路部品を含み、前
記第１の発熱部品及び前記第１の感温素子は前記圧電振動子のみに熱的に結合されており
、前記第２の温度制御部は、プリント基板に搭載された前記発振回路部品加熱用の第２の
発熱部品、第２の感温素子、及び第２の温度制御回路部品を含み、且つ前記プリント基板
に搭載されていることを特徴とする恒温型圧電発振器である。
【０００９】
前記圧電振動子の温度制御用の第１の温度制御部と、前記発振回路部品の温度制御用の
第２の温度制御部との２つの温度制御部を設け、夫々個別に温度制御することにより、前
記圧電振動子を最適な温度に、また発振回路部品の温度を前記恒温型圧電発振器の使用温
度範囲の上限より略２℃だけ高めに、と夫々個別に設定することが可能となった。圧電振
動子のホルダーベースと、プリント基板とは熱結合し、前記第１の発熱部品、圧電振動子
からプリント基板にかけて温度勾配が形成される。この温度勾配と第２の温度制御部とに
より、圧電振動子の温度を前記発振回路部品より高く保持することができ、恒温型圧電発
振器の安定度を改善すると共に、省電力化が図られる。その上、発振回路部品の温度を過
度に上げないことにより、発振回路部品の故障を低減し信頼性を高めることができるとい
う効果もある。
【００１０】
［適用例２］また恒温型圧電発振器は、第１の温度制御部及び第２の温度制御部の夫々
の消費電力量において、第１の温度制御部の消費電力量が第２の温度制御部の消費電力量
より大きいことを特徴とする適用例１に記載の恒温型圧電発振器である。
【００１１】
第２の温度制御部の消費電力量を第１の温度制御部の消費電力量より少なくし且つ恒温
型圧電発振器の周波数安定度を維持することが可能となり、消費電力の低減の効果がある
。更に発振回路部品の温度を低く保持することで故障率を小さくし、恒温型圧電発振器の
信頼性を高めることができるという効果もある。
【００１２】
［適用例３］また恒温型圧電発振器は、第１の発熱部品がパワートランジスタ、または
ヒータ線であることを特徴とする適用例１に記載の恒温型圧電発振器である。
【００１３】
前記圧電振動子に接する第１の発熱部品にパワートランジスタ、またはヒータ線を用い
ることにより、圧電振動子を所定温度に上昇させる速度が速く、また温度制御が容易にな
り、小型化も図れるという効果がある。
【００１４】
［適用例４］また恒温型圧電発振器は、前記ベース部材が、前記ケースとの協働によっ
て前記恒温槽を形成する下金属ケース部材であり、前記接続ピンは、該下金属ケース部材
に設けた穴を絶縁材を介して貫通して下端部を外部に突出させていることを特徴とする適
用例１乃至３の何れか一項に記載の恒温型圧電発振器である。
【００１５】
前記ベース部材が下金属ケース部材で形成され、該ベース部材と前記ケースとの協働に
よって前記恒温槽を形成することにより、気密で堅牢な恒温型圧電発振器が構成できると
いう効果がある。更に、金属性のケースとベース部材により外部からのノイズを遮断する
と共に、外部に対してもノイズの放射を防ぐ効果がある。
【００１６】
［適用例５］また恒温型圧電発振器は、前記ベース部材が、表面実装用のベースプリン
ト基板であり、前記接続ピンの下端部を支持していることを特徴とする適用例１乃至３の
何れか一項に記載の恒温型圧電発振器である。
【００１７】
ベース部材に表面実装用のベースプリント基板を用いて恒温型圧電発振器を構成するこ
とにより、表面実装タイプの恒温型圧電発振器が可能となり、マザーボードへの実装作業
を自動化できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施例の恒温型圧電発振器１の構成を示した図であり、（ａ）はプリント基板の上面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）は圧電振動子ブロック体の側面図、（ｄ）はベース部材と接続ピンの側面図、（ｅ）は恒温型圧電発振器１の断面図。
【図２】（ａ）は圧電振動子ブロック体の側面図、（ｂ）は恒温型圧電発振器２の断面図。
【図３】第３の実施例の恒温型圧電発振器３の断面図。
【図４】第４の実施例の恒温型圧電発振器４の断面図。
【図５】（ａ）は従来の高安定圧電発振器の構成を示す断面図、（ｂ）は要部平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施
形態に係る恒温型圧電発振器（高安定圧電発振器）１の構成を示す概略図である。図１（
ａ）はプリント基板の上面図、同図（ｂ）はプリント基板の側面図、同図（ｃ）は圧電振
動子に第１の発熱部品と、第１の感温素子とを取り付けた状態を示す側面図、同図（ｄ）
はベース部材に絶縁材を介して接続ピンを取り付けた状態を示す側面図、同図（ｅ）は本
発明に係る恒温型圧電発振器１の断面図である。
恒温型圧電発振器１は、マザーボードへの搭載用のベース部材７と、ベース部材７の上
面から離間した位置でベース部材７から延びる接続ピン８により電気的機械的に接続支持
されたプリント基板５と、プリント基板５の下面に熱的に結合された状態で搭載された圧
電振動子２５と、プリント基板５に搭載された発振回路部品２０（２０ａ、２０ｂ）と、
圧電振動子２５の温度制御用の第１の温度制御部１０と、発振回路部品２０の温度制御用
の第２の温度制御部１４と、ベース部材７との間で上記各構成要素を封止して恒温槽を形
成するケースと、を備えている。
【００２０】
第１の温度制御部１０は、圧電振動子２５の加熱用の第１の発熱部品１１（例えばパワ
ートランジスタ等）と、例えばサーミスタ等の第１の感温素子１２と、第１の感温素子１
２の信号に基づき第１の発熱部品１１を制御する第１の温度制御回路部品１３と、備えて
おり、プリント基板５に搭載されている。第１の発熱部品１１及び第１の感温素子１２は
、圧電振動子２５のみに熱的に結合されている。
第２の温度制御部１４は、プリント基板５に搭載された発振回路部品２０の加熱用の第
２の発熱部品１５（例えば、ジュール熱を発生するチップ抵抗、ヒータ等）と、例えばサ
ーミスタ等の第２の感温素子１６と、第２の感温素子１６の信号に基づいて第２の発熱部
品１５を制御する第２の温度制御回路部品１７と備えており、プリント基板５に搭載され
ている。
発振回路部品２０は、圧電振動子２５を発振させるためのＩＣ化された発振素子２０ａ
と、例えばバリキャップダイオード等の可変容量素子２０ｂと、を備えており、プリント
基板５に搭載されている。なお、可変容量素子２０ｂを備えているのは、恒温型圧電発振
器１の発振周波数を必要に応じて外部より可変するためである。
圧電振動子２５は、例えば水晶振動子であり、金属ケース内に圧電振動素子（水晶振動
素子）を気密封止し、金属ケース内に延びるリード端子２５ａの内側端部により圧電振動
素子を金属ケースと非接触に支持した構成を有している。圧電振動素子とは、圧電基板（
水晶基板）の主面に励振電極を形成した素子である。
【００２１】
図１（ａ）に示すようにプリント基板５にはその周縁に接続ピン８を貫通させ接続・固
定するためのスルーホール６ａが複数個形成されている。また、プリント基板５には、圧
電振動子２５のリード端子２５ａ用の複数のスルーホール６ｂ、第１の発熱部品１１のリ
ード端子１１ａ用の複数のスルーホール６ｃ、第１の感温素子１２のリード端子１２ａ用
の複数のスルーホール６ｄ等が形成されている。
そして図１（ａ）、（ｂ）に示すように、プリント基板５の一方の面には、第１の温度
制御回路部品１３と、第２の発熱部品１５と、第２の感温素子１６と、第２の温度制御回
路部品１７と、が実装されている。また、他方の面には、発振回路素子２０ａと、可変容
量素子２０ｂとから成る発振回路部品２０が実装されている。
【００２２】
図１（ｃ）に示すように、圧電振動子２５の図中下面に第１の発熱部品（例えばパワー
トランジスタ等）１１をクリーム半田を用いて半田付けするか、あるいは熱伝導の良好な
接着剤等を用いて接着・固定し、圧電振動子２５の側面に第１の感温素子１２（例えばサ
ーミスタ等）を、接着剤を用いて接着・固定して、圧電振動子ブロック体２３を構成する
。圧電振動子ブロック体２３の第１の発熱部品１１のリード端子１１ａ（パワートランジ
スタの場合は３本）は、所定の位置から第１の発熱部品１１の主表面に対して略直角に折
り曲げられている。第１の感温素子の端子１２ａ（２本）は、リード端子１１ａ、圧電振
動子２５のリード端子２５ａに比べて細く、柔軟であり、予め曲げておく必要はない。
圧電振動子ブロック体２３のリード端子１１ａ、１２ａ、２５ａを、プリント基板５に
設けたスルーホール６ｃ、６ｄ及び６ｂに通し、圧電振動子２５のホルダーベース２５ｂ
をプリント基板５に当接させて、リード端子１１ａ、１２ａ、２５ａをスルーホール６ｃ
、６ｄ、６ｂに半田付けして、プリント板ブロックを構成する。圧電振動子２５は、ホル
ダーベース２５ｂと、リード端子２５ａとを介して、プリント基板５と熱的に結合させて
いる。
【００２３】
図１（ｄ）に示すようにベース部材７と接続ピン８とを絶縁材を介して接続する。具体
的には、ベース部材７に金属板を用いる場合には金属板に複数の穴を開け、これらの穴に
充填したハーメチックシール材（絶縁材料）を介して接続ピン８を挿通支持する。
また、ベース部材７としてプリント基板、セラミック基板等の絶縁材を用いる場合には
、これらの絶縁材に複数のスルーホールを形成し、スルーホールに金属性の接続ピン８を
通し、所定の長さで接続ピン８とスルーホールを半田付けする。
図１（ｄ）に示したベース部材７から垂直に伸びる接続ピン８に、前記プリント板ブロ
ックのスルーホール６ａを通し、プリント板ブロックの第１の発熱部品（例えばパワート
ランジスタ等）１１がベース部材７から離間した位置で、スルーホール６ａと接続ピン８
とを半田で接続・固定する。
そして、図１（ｅ）の断面図に示すように、プリント板ブロックを覆うように金属ケー
ス９を被せ、ベース部材７の外側周縁とケース９の下部とを半田付けして、恒温型圧電発
振器１を完成する。なお、図１（ｅ）において発振回路素子２０ａは圧電振動子２５より
図中奥に位置するので示されていない。また、図１（ｅ）の例は金属製のベース部材７を
想定した断面図である。
図示した例では、ベース部材７は、金属ケース（上金属ケース）９との協働によって恒
温槽を形成する下金属ケース部材であり、接続ピンは、下金属ケース部材７に設けた穴を
絶縁材を介して貫通して下端部を外部に突出させている。
【００２４】
本発明に係る恒温型圧電発振器（高安定圧電発振器）１に用いる圧電振動子には、例え
ばＳＣカット水晶振動子を用いる。ＳＣカット水晶振動子は二回回転の水晶基板を用いた
水晶振動子で、３つの振動モードが励振され、その中で一番低い周波数である主振動は厚
みすべり振動モード（Ｃモード）である。この振動モードより高周波側に厚みねじれモー
ド（Ｂモード）、厚み縦モード（Ａモード）等が存在する。主振動のＣモード（共振周波
数ｆ１）に隣接するＢモードの共振周波数（ｆ２）は、Ｃモードの共振周波数ｆ１より約
９〜１０％程度高周波側に存在するため、周波数ジャンプ現象等を引き起こさないように
発振回路に工夫を施す必要がある。
また、ＳＣカット振動子（Ｃモード）の周波数温度特性は３次曲線を呈し、その変曲点
温度（Ｔｉ）は約９５℃にある。そして、変曲点温度（Ｔｉ）より低温側で零温度係数を
示す頂点温度Ｔｐは、切断する２回回転角に依存し、頂点温度Ｔｐの設定範囲は７０℃〜
８５℃程度となる。従って、第１の温度制御部１０の設定温度を頂点温度Ｔｐの近傍に設
定する。
【００２５】
本発明の恒温型圧電発振器（高安定圧電発振器）１の特徴は、圧電振動子２５の温度を
、零温度係数を示す頂点温度Ｔｐに保持する第１の温度制御部１０と、発振回路部品２０
を恒温型圧電発振器１の使用温度範囲の上限より略２℃高く保持する第２の温度制御部１
４と、の２つの温度制御部を設けたことである。圧電振動子２５はプリント基板５と接触
しており、第１の温度制御部１０の第１の発熱部品１１が発生する熱は、圧電振動子２５
を介してプリント基板５に伝導する。しかし、圧電振動子２５のホルダーベース２５ｂ、
ホルダーケース２５ｃは共に金属製であり、プリント基板５より熱伝導率が高い。そのた
め、温度が定常状態になると圧電振動子２５とプリント基板５との間には温度勾配が形成
され、プリント基板５の温度は圧電振動子２５の温度よりも低くなる。
恒温型圧電発振器１の周囲の温度が変化すると、発振回路部品２０の温度も変化し、圧
電振動子２５からみた発振回路部品２０の負荷容量が変化することになる。発振回路部品
２０の負荷容量がわずかに変化しても恒温型圧電発振器１の発振周波数が変動する。
従来の二重恒温槽タイプの高安定圧電発振器は、内側の恒温槽に圧電振動子を収容し、
外側の恒温槽に発振回路部品を収容して、内側の恒温槽の温度変化を略０．１℃、外側の
恒温槽の温度変化を略１℃に保持し、周波数安定度として１０-10程度を得ていた。この
ことからも周囲の温度変化に対し発振回路部品の温度を恒温に保持することが重要である
ことが分かる。
しかし、移動体通信の基地局、例えばＷＣＤＭＡ基地局では小型（一例として２５ｍｍ
×２０ｍｍ×１２）、低価格であり、周波数安定度が１０-9程度の周波数可変型の高安定
圧電発振器が要求されている。周波数可変型にするには可変容量素子（バリキャップダイ
オード等）を搭載する必要がある。
【００２６】
そこで、本発明の恒温型圧電発振器１は以上のことを考慮し、プリント基板５上に第２
の発熱部品１５、第２の感温素子１６及び第２の温度制御回路部品１７から成る第２の温
度制御部１４を設け、発振回路素子２０ａ、可変容量素子２０ｂから成る発振回路部品２
０の温度変化を所定の温度範囲内に保持できるようにした。つまり、圧電振動子２５の温
度保持は第１の温度制御部１０により、発振回路部品２０の温度保持は第２の温度制御部
１４により、夫々個別に制御することにした。このように個別に制御することにより、圧
電振動子２５を最適な温度、つまり零温度係数を示す頂点温度Ｔｐに、発振回路部品２０
を使用温度範囲の上限より略２℃だけ高めに、と夫々個別に設定することが可能となった
。
【００２７】
例えばＳＣカット水晶振動子を用いる場合には、零温度係数を示す頂点温度Ｔｐは８０
℃近傍であり、第１の温度制御部１０の設定温度を８０℃近傍に設定する。一方、恒温型
圧電発振器１の一例の使用温度範囲の上限は７０℃程度であり、第２の温度制御部１４の
設定温度は上限の温度より略２℃高い７２℃程度に設定する。つまり、第１の温度制御部
及び第２の温度制御部１０、１４の夫々の消費電力量は、第１の温度制御部の設定温度が
高いため、第１の温度制御部の消費電力量が第２の温度制御部の消費電力量より大きくな
る。
このように、第１及び第２の２つの温度制御部１０、１４により、圧電振動子２５と、
プリント基板５上に搭載された発振回路部品２０とを高精度で温度制御することにより、
恒温型圧電発振器１の安定度を改善すると共に、省電力化にも効果がある。その上、発振
回路部品２０等の温度を過度に上げないことにより、発振回路部品２０の故障率を低減し
、信頼性を向上させるという効果もある。
圧電振動子２５に接する第１の発熱部品１１（１１’）にパワートランジスタ、または
ヒータ線を用いることにより、所定温度までの温度上昇の速度が速く、また温度制御が容
易になり、小型化も図れるという効果がある。
また、恒温型圧電発振器１の安定度に寄与するのは、第１及び第２の発熱部品１１、１
５で発生する熱の外部への伝導を抑えることであり、プリント基板５とベース部材７とを
接続する接続ピン８の太さを細くして熱抵抗を高める等の細かい点の考慮も必要である。
また、ベース部材７が金属部材で形成され、ベース部材７とケース９との協働によって
前記恒温槽を形成することにより、気密で堅牢な恒温型圧電発振器が構成できるという効
果がある。更に、金属製のケースとベース部材により外部からのノイズを遮断すると共に
、外部に対してもノイズの放射を防ぐ効果がある。
【００２８】
図２は第２の実施例の恒温型圧電発振器２の構成を示す概略図である。プリント基板の
構成は図１（ａ）、（ｂ）と同様であるので省略する。図１（ａ）は圧電振動子２５に第
１の発熱部品１１’と、第１の感温素子１２とを取り付けた圧電振動子ブロック体２３の
側面図、同図（ｂ）は第２の実施例の恒温型圧電発振器２の断面図である。第２の実施例
の恒温型圧電発振器２が、図１に示した恒温型圧電発振器１と異なる点は、第１の温度制
御部１０、特に第１の発熱部品１１’である。第１の発熱部品１１’は圧電振動子２５の
ホルダーケース２５ｃに抵抗線（ヒータ線）を巻きつけて構成した発熱体である。または
、ホルダーケース２５ｃの径よりわずかに大きな径の熱伝導のよい金属ボビンに抵抗線を
巻きつけて発熱体を構成し、ホルダーケース２５ｃに装着してもよい。
第１の発熱部品１１’に巻線を用いることにより第２の実施例の恒温型圧電発振器２の
低背化を図ることができるという効果がある。
【００２９】
図３は、第３の実施例の表面実装タイプの恒温型圧電発振器３の構造を示す概略断面図
である。図１に示した恒温型圧電発振器１と異なる点は、プリント基板５を貫通する接続
ピン８をベース部材７の上面に形成したランド電極に半田付けして、表面実装タイプとし
た例である。ベース部材７としては絶縁材のベース部材を用いる。また、ベース部材７の
下面にはマザーボードと接続する複数の端子電極が形成されている。端子電極を介して発
振回路素子２０ａ、第１及び第２の温度制御部１０、１４の電源が供給されると共に、恒
温型圧電発振器３の生成する発振周波数をマザーボード側に供給する。
ベース部材に表面実装用のベースプリント基板を用いて恒温型圧電発振器を構成するこ
とにより、表面実装タイプの恒温型圧電発振器が可能となり、マザーボードへの実装が自
動化できるという効果がある。
【００３０】
図４は、第４の実施例の表面実装タイプの恒温型圧電発振器４の構造を示す概略断面図
である。図２に示した恒温型圧電発振器２と異なる点は、プリント基板５を貫通する接続
ピン８をベース部材７の上面に形成したランド電極に半田付けして、表面実装タイプとし
た例である。ベース部材７としては絶縁材のベース部材を用い、ベース部材７の下面には
複数の端子電極が形成されている。第４の実施例の恒温型圧電発振器４もマザーボードへ
の実装が自動化できるという効果がある。
【符号の説明】
【００３１】
１、２、３、４…恒温型圧電発振器、５…プリント基板、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ…ス
ルーホール、７…ベース部材、８…接続ピン、９…ケース、１０…第１の温度制御部、１
１、１１’…第１の発熱部品、１１ａ、１１’ａ…第１の発熱部品のリード端子、１２…
第１の感温素子、１２ａ…第１の感温素子のリード端子、１３…第１の温度制御回路部品
、１４…第２の温度制御部、１５…第２の発熱部品、１６…第２の感温素子、１７…第２
の温度制御回路部品、２０…発振回路部品、２０ａ…発振回路素子、２０ｂ…可変容量素
子、２３…圧電振動子ブロック体、２５…圧電振動子、２５ａ…リード端子、２５ｂ…ホ
ルダーベース、２５ｃ…ホルダーケース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マザーボードへの搭載用のベース部材と、該ベース部材上面から離間した位置で該ベー
ス部材から延びる接続ピンにより電気的機械的に接続支持されたプリント基板と、該プリ
ント基板の下面に熱的に結合された状態で搭載された圧電振動子と、前記プリント基板に
搭載された発振回路部品と、前記圧電振動子の温度制御用の第１の温度制御部と、前記発
振回路部品の温度制御用の第２の温度制御部と、前記ベース部材との間で上記各構成要素
を封止する恒温槽を形成するケースと、を備えた恒温型圧電発振器であって、
前記第１の温度制御部は、前記圧電振動子加熱用の第１の発熱部品、第１の感温素子、
及び第１の温度制御回路部品を含み、前記第１の発熱部品及び前記第１の感温素子は前記
圧電振動子のみに熱的に結合されており、
前記第２の温度制御部は、プリント基板に搭載された前記発振回路部品加熱用の第２の
発熱部品、第２の感温素子、及び第２の温度制御回路部品を含み、且つ前記プリント基板
に搭載されていることを特徴とする恒温型圧電発振器。
【請求項２】
第１の温度制御部及び第２の温度制御部の夫々の消費電力量は、第１の温度制御部の消
費電力量が第２の温度制御部の消費電力量より大きいことを特徴とする請求項１に記載の
恒温型圧電発振器。
【請求項３】
第１の発熱部品がパワートランジスタ、またはヒータ線であることを特徴とする請求項
１に記載の恒温型圧電発振器。
【請求項４】
前記ベース部材は、前記ケースとの協働によって前記恒温槽を形成する下金属ケース部
材であり、前記接続ピンは、該下金属ケース部材に設けた穴を絶縁材を介して貫通して下
端部を外部に突出させていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の恒温
型圧電発振器。
【請求項５】
前記ベース部材は、表面実装用のベースプリント基板であり、前記接続ピンの下端部を
支持していることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の恒温型圧電発振器。
【請求項１】
マザーボードへの搭載用のベース部材と、該ベース部材上面から離間した位置で該ベー
ス部材から延びる接続ピンにより電気的機械的に接続支持されたプリント基板と、該プリ
ント基板の下面に熱的に結合された状態で搭載された圧電振動子と、前記プリント基板に
搭載された発振回路部品と、前記圧電振動子の温度制御用の第１の温度制御部と、前記発
振回路部品の温度制御用の第２の温度制御部と、前記ベース部材との間で上記各構成要素
を封止する恒温槽を形成するケースと、を備えた恒温型圧電発振器であって、
前記第１の温度制御部は、前記圧電振動子加熱用の第１の発熱部品、第１の感温素子、
及び第１の温度制御回路部品を含み、前記第１の発熱部品及び前記第１の感温素子は前記
圧電振動子のみに熱的に結合されており、
前記第２の温度制御部は、プリント基板に搭載された前記発振回路部品加熱用の第２の
発熱部品、第２の感温素子、及び第２の温度制御回路部品を含み、且つ前記プリント基板
に搭載されていることを特徴とする恒温型圧電発振器。
【請求項２】
第１の温度制御部及び第２の温度制御部の夫々の消費電力量は、第１の温度制御部の消
費電力量が第２の温度制御部の消費電力量より大きいことを特徴とする請求項１に記載の
恒温型圧電発振器。
【請求項３】
第１の発熱部品がパワートランジスタ、またはヒータ線であることを特徴とする請求項
１に記載の恒温型圧電発振器。
【請求項４】
前記ベース部材は、前記ケースとの協働によって前記恒温槽を形成する下金属ケース部
材であり、前記接続ピンは、該下金属ケース部材に設けた穴を絶縁材を介して貫通して下
端部を外部に突出させていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の恒温
型圧電発振器。
【請求項５】
前記ベース部材は、表面実装用のベースプリント基板であり、前記接続ピンの下端部を
支持していることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の恒温型圧電発振器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１８３２２８（Ｐ２０１０−１８３２２８Ａ）
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３４２２（Ｐ２００９−２３４２２）
【出願日】平成２１年２月４日（２００９．２．４）
【出願人】（０００００３１０４）エプソントヨコム株式会社 (1,528)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月４日（２００９．２．４）
【出願人】（０００００３１０４）エプソントヨコム株式会社 (1,528)
【Ｆターム（参考）】
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