JP4890927B2 - 圧電発振器 - Google Patents

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本発明は圧電発振器に関し、特にサーモモジュールにより圧電発振器を一定温度に加熱することにより、外部の温度変化に起因する発振周波数変動をほぼゼロとした高安定圧電発振器に関する。
従来、電子機器には、その電子機器内に搭載される各種電子部品の一つである圧電発振器が、電子機器或いは電子機器に搭載される電子部品の基準信号やクロック信号等の発生源として用いられている。特に、周波数基準発信装置や通信システムのインフラ系装置及び航法機器等の周波数或いは時間基準として用いる圧電発振器としては、周波数安定度を高めるために、圧電振動素子等の温度変化による特性(圧電振動素子では主として振動周波数)が変化する素子類を恒温槽中に収納し温度制御することにより、発振器としての発振周波数の高安定化を図った恒温槽付の圧電発振器(例えばOCXO等)が用いられている。
図3は従来の圧電発振器の一形態を示した概略断面図である。即ち、第1の基板51の表面には、発振回路及び温度センサ(不図示)からの温度データ信号により恒温槽52の温度を制御する恒温槽制御回路を内蔵する集積回路素子53や電子素子54等により構成される電子回路網が形成されており、所定の間隔を空けて第1の基板51上に、ネジ55により第1の基板51に固定される第2の基板56が配置されている。この第2の基板56上には、内部に圧電振動子57を収納した恒温槽52が配置固定されている。この圧電振動子57は集積回路素子53の発振回路と電気的に接続し、又、恒温槽52内のサーモモジュール(例えば抵抗ヒータなど)は、集積回路素子53の恒温槽制御回路と電気的に接続し、温度センサからの温度データ信号により恒温槽52の温度を制御する。
このように構成された第1の基板51及び第2の基板52を、第3の基板58に組み込まれたリード端子線59に、第1の基板51に形成された外部接続用電極端子を電気的に接続させつつ機械的に固定し、更に、第3の基板58の外周に箱状の金属製蓋体60を嵌め込み固着させて圧電発振器50を構成する。尚、蓋体60の内側には断熱材61が配設されており、恒温槽57から発せられた熱を発振器外に放熱することを防いでいる。
上述したような圧電発振器については、以下のような先行技術文献に開示がある。
特開平11−234041号公報 特開2001−196859号公報
尚、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を、本件出願時までに発見するに至らなかった。
しかし、上述した圧電発振器では、複数の基板上に、恒温槽、発振回路や恒温槽制御回路などを内蔵した集積回路素子や電子素子、及び圧電振動子等個々の電子部品を配置固着し組み上げることにより構成されているため、製作時間が非常にかかり、且つその作業も自動化或いは標準化することが困難であった。又、このように各種電子部品により構成されているため、小型化にも限界があった。
又、このような形態の圧電発振器の場合、圧電発振器を構成する部品点数が多いので、各部品を調達するコスト及び時間が、恒温槽を有しない他の形態の圧電発振器に比べ非常にかかってしまう。更に、恒温槽のサーモモジュールとして抵抗ヒータが用いられているので、温度制御を繰り返すことにより抵抗ヒータの信頼性寿命に問題が生じてしまう虞があり、上述した圧電発振器はSMD(Surface Mount Device)型ではないため、マザーボード等の外部実装基板への圧電発振器の実装にマウンタ装置を使用することができない不便が生じていた。
本発明は、上記課題を解決するために成されたものであり、矩形状の主面外形を有し、外部基板実装側主面に開口部を形成する凹部を内部に形成した容器体のこの凹部内には、集積回路素子とこの集積回路素子の所定の端子と電気的に接続した圧電振動素子が搭載されており、且つ凹部内を気密に封止して成る圧電発振器において、上記容器体の外部基板実装側主面と反対側の主面上は、平板状のペルチェ素子が、このペルチェ素子の放熱側主面を該容器体の該外部基板実装側主面と反対側の主面に熱伝導性接着材を介して密着固定されており、該集積回路素子には、少なくとも発振回路と感温素子と該感温素子からの温度データによって機能する温度補償回路とペルチェ素子制御回路とが内蔵されており、ペルチェ素子の電源端子ペルチェ素子制御回路と電気的に接続しされており、該ペルチェ素子制御回路により、該感温素子により測定した該凹部内温度によって該ペルチェ素子に供給する電流を制御し、該ペルチェ素子の放熱量を制御することにより、該凹部内温度が所定の温度に保持されていることを特徴とする圧電発振器である。
本発明の圧電発振器によれば、容器体表面にペルチェ素子と、容器体内のみに発振回路やペルチェ素子制御回路などを内蔵した集積回路素子や電子素子、及び圧電振動素子(圧電振動子内に搭載されている、平板状の圧電素板の表面に、励振用電極を含む所定の各種電極を形成した素子)等個々の電子部品や素子を単純な配置で固着して構成されているため、上述した従来の圧電発振器に比べ、その製作時間が大幅に短縮でき、且つその作業も自動化或いは標準化することが可能となる。又、このように小型化が可能な各種電子部品により構成されているため、圧電発振器としての更なる小型化も可能となる。
又、本発明のような形態の圧電発振器の場合、圧電発振器を構成する部品点数が少なく、且つ他の形態の圧電発振器で使用される汎用部品を共用できるので、部品を調達するコスト及び時間が、恒温槽を使用する形態の圧電発振器に比べ安価及び短縮できる。更に、恒温槽のサーモモジュールとしてペルチェ素子が用いられているので、精密な温度制御が可能で且つ温度変化に対する迅速な応答が可能となる。また、平板状のペルチェ素子は通常P型とN型の半導体を用いて形成されているので、抵抗ヒータに比べ信頼性寿命が長いので圧電発振器としての信頼性を長期維持できる。又、本発明の圧電発振器はSMD型であるため、マザーボード等の外部実装基板への圧電発振器の実装にマウンタ装置を使用することができ、実装作業が非常に簡易になる。
因って、本発明によれば、構造が簡単で且つ小型化に対応でき、更にサーモモジュールの温度制御が精密且つ簡易にすることができる、安価且つ発振周波数変動が著しく低い高安定な圧電発振器を提供できる効果を奏する。
以下に、本発明における圧電発振器の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明における圧電発振器の一形態を示した概略断面図である。図2は、本発明における圧電発振器の他の形態を示した概略断面図である。尚、各図では、説明を明りょうにするため構造体の一部を図示せず、また寸法も一部誇張して図示している。特に各部分の厚み寸法は誇張して図示している。
図1には、本発明における圧電発振器の一形態の概略断面図を示す。即ち、材質がセラミックスで形成されており、矩形状の主面外形を有し、外部基板実装側主面(以下、他方の主面という)に開口部を形成する凹部12を内部に形成した容器体11が形成されている。この容器体11の凹部12を囲繞する側壁部の凹部12開口側頂面の4つの角部には、外部の実装基板へ圧電発振器10を導通固着させるための外部接続用電極端子22が形成されている。
この凹部12内には、容器体11の主面に平行する段差平面を開口部側へ向けた形態の2段の段差部が、開口部の最も近くに形成された第2の段差部14は凹部12内側面全周に、残りの1段の段差部(第1の段差部13)は、同一の対向する一対の側壁面のみに形成されている。
このように各段差部が形成された凹部12内には圧電発振器10を構成する各電子部品が搭載されている。凹部12内の底面上には、外部接続用電極端子22や後述するペルチェ素子15や圧電振動素子16と電気的に接続した集積回路素子接続用電極パッド17が形成されており、この集積回路素子接続用電極パッド17上には集積回路素子18が配置され、且つ導電性接着材,ハンダ或いはバンプ等の導電性接合材を介して導通固着されている。尚、この集積回路素子18内には、発振回路、感温素子、感温素子からの温度データによって機能する温度補償回路及びペルチェ素子制御回路などが内蔵されている。
又、対向する一対の第1の段差部13のうちの一方の段差平面上には、集積回路素子18の所定の端子と電気的に接続した、圧電振動素子接続用電極パッド19が1対形成されており、この圧電振動素子接続用電極パッド19上には、圧電素板の表面に励振用電極を含め各種所定の電極を形成した圧電振動素子16が配置され、導電性接合材を介して導通固着されている。
更に、凹部12内側面全周に形成した第2の段差部14の段差平面上には、その段差全周平面にわたり外形形状がリング状の金属接合層20が形成されており、この金属接合層20の上に凹部12の開口部を覆う形態の金属製の蓋体21を、第2の段差部14上に嵌め込む形態で配置し、金属接合層20と蓋体21の接触部分を加熱溶融させることにより密着させ、集積回路素子18及び圧電振動素子16を内部に搭載した凹部12の空間を気密に封止する。
このような構成の容器体11の外部基板実装側主面と反対側の主面(以下、一方の主面という)上には、P型及びN型半導体により形成され、平板状であり、且つ容器体11の一方の主面の大きさより小さい主面形状のペルチェ素子15が、ペルチェ素子15の放熱側主面を容器体11の一方の主面に熱伝導性接着材23を介して密着固定されている。ペルチェ素子15の放熱側主面の大きさを容器体11の一方の主面より小さくすることにより、ペルチェ素子15からの熱を効率良く容器体11に伝えることができる。
又、容器体11の一方の主面上に固着されたペルチェ素子15の電源端子は、容器体11の一方の主面上に形成された電極パッド(不図示)を介して、容器体11の凹部12内に搭載された集積回路素子18内のペルチェ素子制御回路と電気的に接続している。このペルチェ素子制御回路は、同じ集積回路素子18内の感温素子により測定した凹部12内温度によってペルチェ素子15に供給する電流を制御し、ペルチェ素子15の放熱量を制御し、凹部12内温度を所定の温度(60℃〜80℃)で一定に保持する。
本実施例1に開示したような構造の圧電発振器とすることにより、ペルチェ素子15から供給される熱によって、外部の温度変化に因らず所定の一定温度に常に保持された、気密封止された凹部12内に、集積回路素子18及び圧電振動素子16を単純に配置できるため、安価且つ発振周波数変動が著しく低い高安定な圧電発振器とすることができる。
図2には、本発明における圧電発振器の他の形態の概略断面図を示す。即ち、材質がセラミックスで形成されており、矩形状の主面外形を有し、外部基板実装側主面(以下、他方の主面という)に開口部を形成する凹部32を内部に形成した容器体31が形成されている。この容器体31の凹部32を囲繞する側壁部の凹部32開口側頂面全周には、後述する基板33と密着するための金属製接合層34が形成されている。
この凹部32内には圧電発振器30を構成する各電子部品が搭載されている。凹部32内の底面上には、後述する基板33の容器体31側主面に配置された集積回路素子18の所定の端子と電気的に接続した、圧電振動素子接続用電極パッド35が1対形成されており、この圧電振動素子接続用電極パッド35上には、圧電素板の表面に励振用電極を含め各種所定の電極を形成した圧電振動素子16が配置され、導電性接合材を介して導通固着されている。
又、容器体31の凹部32を囲繞する側壁部の凹部32開口側頂面全周に形成された接合層34上には、凹部32の開口部を全面覆う形態の基板33が配置されており、この基板33と接合層34とを密着させることにより、凹部32内空間を気密に封止している。又、この基板33の外部基板実装側主面(容器体31側主面と反対の主面)の4つの角部には、外部のマザーボード等の実装基板へ圧電発振器30を導通固着させるための外部接続用電極端子36が形成されている。
この基板33の容器体31側主面の凹部12空間に露出した部分には、外部接続用電極端子36や後述するペルチェ素子15や圧電振動素子16と電気的に接続した集積回路素子接続用電極パッド37が形成されており、この集積回路素子接続用電極パッド37上には集積回路素子18が配置され、且つ導電性接着材,ハンダ或いはバンプ等の導電性接合材を介して導通固着されている。尚、この集積回路素子18内には、発振回路、感温素子、感温素子からの温度データによって機能する温度補償回路及びペルチェ素子制御回路などが内蔵されている。
このような構成の容器体31の外部基板実装側主面と反対側の主面(以下、一方の主面という)上には、P型及びN型半導体により形成され、平板状であり、且つ容器体31の一方の主面の大きさより小さい主面形状のペルチェ素子38が、ペルチェ素子38の放熱側主面を容器体31の一方の主面に熱伝導性接着材39を介して密着固定されている。ペルチェ素子38の放熱側主面の大きさを容器体31の一方の主面より小さくすることにより、ペルチェ素子38からの熱を効率良く容器体31に伝えることができる。
又、容器体31の一方の主面上に固着されたペルチェ素子38の電源端子は、容器体31の一方の主面上に形成された電極パッド(不図示)を介して、基板33上で且つ凹部32内に搭載された集積回路素子18内のペルチェ素子制御回路と電気的に接続している。このペルチェ素子制御回路は、同じ集積回路素子18内の感温素子により測定した凹部32内温度によってペルチェ素子38に供給する電流を制御し、ペルチェ素子38の放熱量を制御し、凹部32内温度を所定の温度(60℃〜80℃)で一定に保持する。
本実施例2に開示したような構造の圧電発振器とすることにより、ペルチェ素子38から供給される熱によって、外部の温度変化に因らず所定の一定温度に常に保持された、気密封止された凹部32内に、集積回路素子18及び圧電振動素子16を単純に配置できるため、安価且つ発振周波数変動が著しく低い高安定な圧電発振器とすることができる。
尚、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、上記各実施例では容器体の材質としてセラミックスを用いたものを例示したが、所望する凹部内温度にするための熱量をペルチェ素子から供給でき、且つ強度を損ねることなく凹部内温度を長期間一定に保持できるのであれば、樹脂やガラスなどの他の材質の容器体でも構わない。
図1は、本発明における圧電発振器の一形態を示した概略断面図である。 図2は、本発明における圧電発振器の他の形態を示した概略断面図である。 図3は、従来の恒温槽付きの高安定圧電発振器を示した概略断面図である。
符号の説明
10,30・・・圧電発振器
11,31・・・容器体
12,32・・・凹部
15,38・・・ペルチェ素子
16・・・圧電振動素子
18・・・集積回路素子
21・・・蓋体
23,39・・・熱伝導性接着剤

Claims (1)

  1. 矩形状の主面外形を有し、外部基板実装側主面に開口部を形成する凹部を内部に形成した容器体の該凹部内には、集積回路素子と該集積回路素子の所定の端子と電気的に接続した圧電振動素子が搭載されており、且つ該凹部内を気密に封止して成る圧電発振器において、
    該容器体の該外部基板実装側主面と反対側の主面上には、平板状のペルチェ素子が、該ペルチェ素子の放熱側主面を該容器体の該外部基板実装側主面と反対側の主面に熱伝導性接着材を介して密着固定されており
    該集積回路素子には、少なくとも発振回路と感温素子と該感温素子からの温度データによって機能する温度補償回路とペルチェ素子制御回路とが内蔵されており、
    該ペルチェ素子の電源端子が該ペルチェ素子制御回路と電気的に接続しされており、
    該ペルチェ素子制御回路により、該感温素子により測定した該凹部内温度によって該ペルチェ素子に供給する電流を制御し、該ペルチェ素子の放熱量を制御することにより、該凹部内温度が所定の温度に保持されていることを特徴とする圧電発振器。
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CN102916672A (zh) * 2012-11-06 2013-02-06 广东大普通信技术有限公司 恒温控制晶体振荡器及其制造方法
WO2022044360A1 (ja) * 2020-08-31 2022-03-03 有限会社マクシス・ワン 恒温槽型水晶発振器

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03104404A (ja) * 1989-09-19 1991-05-01 Toyo Commun Equip Co Ltd 恒温槽付水晶発振器
JPH07135421A (ja) * 1993-11-11 1995-05-23 Hokuriku Electric Ind Co Ltd 水晶発振器
JPH0888514A (ja) * 1994-09-20 1996-04-02 Mitsubishi Materials Corp 温度補償型発振器
JP3624797B2 (ja) * 2000-06-06 2005-03-02 株式会社島津製作所 温度調整装置
JP4685273B2 (ja) * 2001-05-31 2011-05-18 京セラキンセキ株式会社 圧電発振器とその製造方法
JP2004048686A (ja) * 2003-04-21 2004-02-12 Toyo Commun Equip Co Ltd 高安定圧電発振器

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