(57)【要約】【課題】本発明は、インダクタが所定の温度に維持されることにより主振動を阻害する副振動が抑圧される温度制御型水晶発振器を提供する。【解決手段】温度制御型水晶発振器（１００）は、ＳＣカット又はＩＴカットで形成され、所定周波数で振動する水晶振動子（１５０）と、水晶振動子を所定周波数以外で発振する不要モードを抑制するインダクタを有するとともに、水晶振動子を所定周波数で発振させる発振回路と、非導電体から形成され、インダクタを覆う非導電性カバーと、温度を加熱する加熱素子（１６３）及び温度を測定する温度センサー（１６４）を有し、水晶振動子を所定の温度に制御する温度制御回路（１６５）と、非導電性カバーを覆うとともに加熱素子からの熱を伝熱する非導電性の伝熱塗布剤（１７０）と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳＣカット又はＩＴカットで形成され、所定周波数で振動する水晶振動子と、
前記水晶振動子を前記所定周波数以外で発振する不要モードを抑制するインダクタを有するとともに、前記水晶振動子を前記所定周波数で発振させる発振回路と、
非導電体から形成され、前記インダクタを覆う非導電性カバーと、
温度を加熱する加熱素子及び温度を測定する温度センサーを有し、前記水晶振動子を所定の温度に制御する温度制御回路と、
前記非導電性カバーを覆うとともに前記加熱素子からの熱を伝熱する非導電性の伝熱塗布剤と、を備える温度制御型水晶発振器。
【請求項２】
前記温度センサー、前記加熱素子、前記インダクタ及び前記非導電性カバーを配置するプリント基板を備え、
前記水晶振動子は、前記プリント基板からの熱を放熱する放熱シートと前記放熱シートに熱を前記水晶振動子に伝える金属板とを介して前記プリント基板に配置され、
前記伝熱塗布剤は、前記加熱素子と前記非導電性カバーとの間に塗布される請求項１に記載の温度制御型水晶発振器。
【請求項３】
前記水晶振動子、前記インダクタ及び前記非導電性カバーを配置するプリント基板と、
前記プリント基板を覆う金属で形成される恒温槽と、を備え、
前記加熱素子が前記恒温槽の外側に配置され、
前記伝熱塗布剤は、前記加熱素子と前記恒温槽の内側との間に塗布される請求項１に記載の温度制御型水晶発振器。
【請求項４】
前記非導電性カバーの外側の一部に、ハンダ付けするためのパターン面が形成され、
前記非導電性カバーは前記プリント基板にハンダ付けされる請求項２又は請求項３に記載の温度制御型水晶発振器。
【請求項５】
前記非導電性カバーは前記プリント基板に接着剤で固定される請求項２又は請求項３に記載の温度制御型水晶発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い周波数で用いられる水晶発振器に係り、特に、ＳＣカット又はＩＴカットの水晶振動子を使った温度調整型水晶発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動子と発振回路とを温度の安定した恒温槽内に搭載することにより、非常に高い周波数安定度を実現した温度制御型水晶発振器が知られている。温度制御型水晶発振器には、８０℃前後において周波数変動が極めて小さいＳＣカット又は１００℃前後において周波数変動が極めて小さいＩＴカットの水晶振動子が広く用いられている。ＳＣカット又はＩＴカットの水晶振動子は、Ｃモードの共振で周波数を発振している。一方、ＳＣカット又はＩＴカットの水晶振動子は、Ｃモードの共振周波数よりも高い周波数のＡモード及びＢモードで共振しやすい。Ａモード及びＢモードの周波数は、不要な周波数であり、それらの周波数を確実に抑圧する必要がある。このため、ＳＣカット又はＩＴカットの水晶振動子を発振させる発振回路は、インダクタを有している。特許文献１は、発振回路のトランジスタのコレクタに、Ａモード及びＢモードを抑圧するインダクタが配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１１３１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インダクタを用い、コンデンサとの共振回路を組むことで、Ａモード、Ｂモードの抑圧とともにＣモードを選択する効果もある。しかし、インダクタンスが変化するとＡモード、Ｂモードの抑圧ができなくなり、Ｃモードの選択もできなくなる。また、Ｃモード発振している通常の状態で周波数温度特性に起因する大きな原因の１つがインダクタンスの変化である。
【０００５】
Ａモード及びＢモードを抑圧するインダクタは、一般にＱの高い巻線インダクタが使用される。巻線インダクタは、その容量が大きく外部温度の影響を受け易い。巻線インダクタが温度影響を受けるとインダクタンスが変動してしまい、Ａモード及びＢモードの共振を十分に抑圧できなくなってしまう。そのため、巻線インダクタが恒温槽内に配置されていても、できるだけ外部温度の影響を受けにくくしたいという要望が高い。
【０００６】
そこで、本発明は、外部温度の影響を受けにくくしたインダクタを用いた温度制御型水晶発振器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１観点の温度制御型水晶発振器は、ＳＣカット又はＩＴカットで形成され、所定周波数で振動する水晶振動子と、水晶振動子を所定周波数以外で発振する不要モードを抑制するインダクタを有するとともに、水晶振動子を所定周波数で発振させる発振回路と、非導電体から形成され、インダクタを覆う非導電性カバーと、温度を加熱する加熱素子及び温度を測定する温度センサーを有し、水晶振動子を所定の温度に制御する温度制御回路と、非導電性カバーを覆うとともに加熱素子からの熱を伝熱する非導電性の伝熱塗布剤と、を備える。
【０００８】
第２観点の温度制御型水晶発振器は、第１観点において、温度センサー、加熱素子、インダクタ及び非導電性カバーを配置するプリント基板を備え、水晶振動子がプリント基板からの熱を放熱する放熱シートと放熱シートに熱を水晶振動子に伝える金属板とを介してプリント基板に配置され、伝熱塗布剤が加熱素子と非導電性カバーとの間に塗布される。
【０００９】
第３観点の温度制御型水晶発振器は、第１観点において、水晶振動子、インダクタ及び非導電性カバーを配置するプリント基板と、
プリント基板を覆う金属で形成される恒温槽と、を備え、
加熱素子が恒温槽の外側に配置され、
伝熱塗布剤が、加熱素子と恒温槽の内側との間に塗布される。
【００１０】
第４観点の温度制御型水晶発振器は、第２観点及び第３観点において、非導電性カバーの外側の一部に、ハンダ付けするためのパターン面が形成され、非導電性カバーがプリント基板にハンダ付けされる。
【００１１】
第５観点の温度制御型水晶発振器は、第２観点及び第３観点において、非導電性カバーがプリント基板に接着剤で固定される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、インダクタが所定の温度に維持されることにより主振動を阻害する副振動が抑圧される温度制御型水晶発振器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】温度制御型水晶発振器１００の概略断面図である。
【図２】インダクタ部１６０の分解斜視図である。
【図３】図１の点線１８１の拡大断面図である。
【図４】温度制御型水晶発振器２００の概略断面図である。
【図５】プリント基板１４０に配置される水晶振動子１５０及びインダクタ部１６０の概略分解斜視図である。
【図６】温度制御型水晶発振器３００の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。なお、本発明の範囲は以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００１５】
（第１実施形態）
＜温度制御型水晶発振器１００の構成＞
図１は、温度制御型水晶発振器１００の概略断面図である。温度制御型水晶発振器１００は、表面が第１カバー１１０により覆われている。第１カバー１１０内には、固定板１３０及び固定板１３０に固定された第２カバー１２０が配置されている。第２カバー１２０内にはプリント基板１４０及びプリント基板１４０に載置された水晶振動子１５０が配置されている。以下の説明では、固定板１３０の主面内における一方向をＸ軸方向、固定板１３０の主面内においてＸ軸方向に垂直な方向をＺ軸方向とし、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に垂直な方向、すなわち固定板１３０の主面に垂直な方向をＹ軸方向として説明する。
【００１６】
第１カバー１１０は、−Ｙ軸側に配置される下蓋カバー１１０ｂと、下蓋カバー１１０ｂの＋Ｙ軸側の面に配置され第１カバー１１０内に第１キャビティ１１１を形成する上蓋カバー１１０ａと、が接合されることにより形成される。第１キャビティ１１１には、固定板１３０及び固定板１３０の＋Ｙ軸側の面に載置される第２カバー１２０が配置されている。固定板１３０は、複数のリード端子１１２により下蓋カバー１１０ｂの＋Ｙ軸側の面に固定されている。また、リード端子１１２は、固定板１３０と第１カバー１１０の外側とを電気的に接続する。
【００１７】
第２カバー１２０は、第２キャビティ１２１を形成する筐体１２０ｂと、第２キャビティ１２１を密封するように筐体１２０ｂの＋Ｙ軸側の面に接合されるリッド板１２０ａと、により形成されている。筐体１２０ｂの外側側面には、筐体１２０ｂを加熱する加熱素子１６３及び筐体１２０ｂの温度を測定する温度センサー１６４が取り付けられている。また、固定板１３０の−Ｙ軸側の面には加熱素子１６３及び筐体１２０ｂを制御する温度制御回路１６５が取り付けられている。これにより、第２カバー１２０は第２キャビティ１２１を所定の温度に維持するための恒温槽となっている。
【００１８】
第２キャビティ１２１にはプリント基板１４０が載置され、プリント基板１４０には複数の電子部品が形成される。プリント基板１４０は、複数のリード端子１２２により第２キャビティ１２１内に固定され、リード端子１２２は筐体１２０ｂを突き抜けて固定板１３０に固定される。これによりプリント基板１４０と固定板１３０とが電気的に接続される。プリント基板１４０に形成される電子部品は、水晶振動子１５０及び水晶振動子１５０を所定の振動周波数で発振させる発振回路等が含まれる。発振回路にはインダクタ部１６０が含まれる。図１では、プリント基板１４０の−Ｙ軸側の面に形成されてインダクタ１６１（図２参照）を含むインダクタ部１６０、及びインダクタ部１６０を覆う熱伝塗布剤１７０が示されている。
【００１９】
水晶振動子１５０は、例えば、振動周波数の安定度が高いＳＣカットの水晶振動片により形成される。ＳＣカットの水晶振動片には、Ｃモードと呼ばれる主振動の１０％程度高い領域にＢモードと呼ばれる副振動モードが存在する。このＢモードはＣモードの安定な発振を阻害する不要モードであるため、抑圧されることが望ましい。温度制御型水晶発振器１００では、発振回路にインダクタ１６１が含まれることにより、このようなＢモードが抑圧されている。
【００２０】
図２は、インダクタ部１６０の分解斜視図である。インダクタ部１６０は、インダクタ１６１及びインダクタ１６１を覆う非導電性カバー１６２により構成されている。インダクタ１６１には、一対の電極１６１ａ及びコイル１６１ｂが形成されている。インダクタ１６１は、発振回路の共振のピークの鋭さを表す値であるＱ値が高いものが用いられ、主にセラミックコンデンサと共振させることにより副振動の抑圧と主振動の選択とが行われる。
【００２１】
インダクタ１６１の−Ｙ軸側の面には蓋１６１ｃが配置されており、インダクタ１６１の＋Ｘ軸側、−Ｘ軸側、及び＋Ｙ軸側の面ではコイル１６１ｂがむき出しになっている。このコイル１６１ｂに伝熱塗布剤１７０等の異物が付着した場合には、その付着した部分の温度が変化したときに熱膨張によりコイル１６１ｂに機械的影響が及ぼされる。この機械的影響により、インダクタ１６１のインダクタンスは変化する。そのため、このような機械的影響を防ぐことによりインダクタンスの変化を防ぐために、非導電性カバー１６２がインダクタ１６１を覆うように配置されている。
【００２２】
非導電性カバー１６２は、インダクタ１６１を伝熱塗布剤１７０等から保護すると共に、インダクタ１６１の温度維持のために、インダクタ１６１に熱を伝えやすい材料で形成されることが好ましい。また、非導電性カバー１６２が導電性を有する金属などにより形成された場合には強い磁界が形成される場合があり、このときインダクタ１６１のインダクタンスが減少して不安定になる。そのため、非導電性カバー１６２は、熱伝導率が良く、非導電体であるセラミック又は耐熱プラスチックなどにより形成されることが好ましい。
【００２３】
図３は、図１の点線１８１の拡大断面図である。インダクタ１６１がプリント基板１４０に載置され、インダクタ１６１を覆うように非導電性カバー１６２が配置されている。インダクタ１６１と非導電性カバー１６２との間には隙間１６６が形成されており、インダクタ１６１と非導電性カバー１６２とは直接接触していない。非導電性カバー１６２は、例えば接着剤（不図示）によりプリント基板１４０に固定される。また、非導電性カバー１６２は、非導電性カバー１６２の外側側面の一部にハンダ付けするためのパターン面（不図示）が形成され、非導電性カバー１６２がプリント基板１４０にハンダ付けされることにより固定されても良い。非導電性カバー１６２の外側には伝熱塗布剤１７０が形成されており、伝熱塗布剤１７０は筐体１２０ｂに接触している。そのため、加熱素子１６３により加熱された筐体１２０ｂの熱は伝熱塗布剤１７０を通して非導電性カバー１６２に伝わり、さらに非導電性カバー１６２からインダクタ１６１に伝わることでインダクタ１６１の温度が維持される。
【００２４】
インダクタ１６１と筐体１２０ｂとの間の間隔は、例えばインダクタ１６１のＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の長さがそれぞれ２．０ｍｍ、２．０ｍｍ、２．５ｍｍに形成されていた場合に、約２．０ｍｍ以上に形成されることが望ましい。筐体１２０ｂは加熱素子１６３の熱を伝えるために熱伝導率の高い金属などにより形成されるため強い磁界が形成される場合があり、インダクタ１６１のインダクタンスが減少して不安定になる場合を避けるためである。
【００２５】
インダクタ１６１は、水晶振動子１５０の不要モードの抑圧に大きな影響を及ぼす素子であるが、大きさが大きいため熱的に外部の影響を受けやすく、インダクタ１６１の温度が変動した場合にはインダクタンスも変動する。また、インダクタ１６１の温度の制御では、インダクタ１６１と加熱素子１６３及び温度センサー１６４により一定の温度に制御されている第２カバー１２０との熱抵抗が大きく、インダクタ１６１の温度を一定に制御するには不十分なときがある。温度制御型水晶発振器１００では、熱を伝熱しやすい伝熱塗布剤１７０が非導電性カバー１６２と筐体１２０ｂとの間に配置されることにより、一定の温度に保たれる筐体１２０ｂと非導電性カバー１６２とが熱的に繋がるため、インダクタ１６１が所定の温度に維持されやすくなっている。このように、インダクタ１６１が所定の温度に維持されることにより、インダクタンスの変動が防がれている。
【００２６】
（第２実施形態）
温度制御型水晶発振器は、プリント基板に形成された加熱素子により水晶振動子が保温されても良い。以下に、プリント基板に加熱素子が配置されている温度制御型水晶発振器２００について説明する。また、以下の説明では、第１実施形態と同じ部分に関しては同じ記号を付してその説明を省略する。
【００２７】
＜温度制御型水晶発振器２００の構成＞
図４は、温度制御型水晶発振器２００の概略断面図である。温度制御型水晶発振器２００は主に、第１カバー１１０と、固定板１３０と、プリント基板１４０と、プリント基板１４０に配置される水晶振動子１５０等の電子部品等と、により構成されている。固定板１３０及びプリント基板１４０は、それぞれリード端子１１２及びリード端子１２２により固定されている。また、図４では、電子部品の一部として水晶振動子１５０及びインダクタ部１６０がプリント基板１４０の−Ｙ軸側の面に形成されていることが示されている。インダクタ部１６０等の電子部品は、水晶振動子１５０を発振させる発振回路を形成する。水晶振動子１５０は、放熱シート１５１及び金属板１５２を介してプリント基板１４０の−Ｙ軸側の面に載置されており、水晶振動子１５０とプリント基板１４０との間には加熱素子２６３及び温度センサー２６４が配置されている。加熱素子２６３及び温度センサー２６４は、プリント基板１４０上に配置される温度制御回路（不図示）によって制御される。
【００２８】
図５は、プリント基板１４０に配置される水晶振動子１５０及びインダクタ部１６０の概略分解斜視図である。プリント基板１４０の−Ｙ軸側の面には放熱シート１５１が形成され、放熱シート１５１の−Ｙ軸側には金属板１５２が載置され、金属板１５２の−Ｙ軸側の面には水晶振動子１５０が載置される。放熱シート１５１及び金属板１５２は例えば正方形状に形成され、温度センサー２６４が貫通された放熱シート１５１及び金属板１５２の中心にプリント基板１４０に取り付けられて配置される。また、放熱シート１５１及び金属板１５２は＋Ｘ軸側、−Ｘ軸側、＋Ｚ軸側、−Ｚ軸側の各辺の中央の一部が切り抜かれて切抜部１５３が形成され、各切抜部１５３にそれぞれプリント基板１４０に取り付けられた加熱素子２６３が配置される。すなわち、加熱素子２６３は、温度センサー２６４の＋Ｘ軸側、−Ｘ軸側、＋Ｚ軸側、−Ｚ軸側の計４箇所に配置される。水晶振動子１５０は温度センサー２６４及び加熱素子２６３がＹ軸方向に重なるように金属板１５２上に配置される。図５では、水晶振動子１５０が載置される箇所が金属板１５２上に点線１８２で示されている。加熱素子２６３は、プリント基板１４０を介して及び輻射により水晶振動子１５０を加温している。プリント基板１４０の熱は、放熱シート１５１によって水晶振動子１５０に伝わりやすくされている。
【００２９】
インダクタ部１６０は、例えばプリント基板１４０の−Ｙ軸側の面の水晶振動子１５０の−Ｘ軸側に配置される。インダクタ部１６０及び温度センサー２６４の−Ｘ軸側に配置される加熱素子２６３は、共に一体的に形成されて熱を伝熱する伝熱塗布剤１７０により覆われることにより、インダクタ部１６０と加熱素子２６３とが熱的に繋がる。これにより、インダクタ部１６０のインダクタ１６１（図３参照）の迅速な温度制御が可能になることによりインダクタ１６１が所定の温度に維持されやすくなり、インダクタ１６１のインダクタンスの変動が防がれる。
【００３０】
（第３実施形態）
温度制御型水晶発振器では、プリント基板１４０の＋Ｙ軸側の面にインダクタ部１６０が配置されても良い。以下に、プリント基板の＋Ｙ軸側の面にインダクタが形成される温度制御型水晶発振器３００について説明する。また、以下の説明では、第１実施形態及び第２実施形態と同じ部分に関しては同じ記号を付してその説明を省略する。
【００３１】
＜温度制御型水晶発振器３００の構成＞
図６は、温度制御型水晶発振器３００の概略断面図である。温度制御型水晶発振器３００は、温度制御型水晶発振器３００は主に、第１カバー１１０と、固定板１３０と、プリント基板１４０と、プリント基板１４０に配置される水晶振動子１５０等の電子部品等と、により構成されている。また、固定板１３０及びプリント基板１４０は、それぞれリード端子１１２及びリード端子１２２により固定されている。温度制御型水晶発振器３００では、水晶振動子１５０、加熱素子２６３、及び温度センサー２６４がプリント基板１４０の−Ｙ軸側の面に配置されており、インダクタ部１６０がプリント基板１４０の＋Ｙ軸側の面に形成されている。インダクタ部１６０は伝熱塗布剤１７０ａに覆われており、伝熱塗布剤１７０ａはリード端子１２２に接合される。また、加熱素子２６３は伝熱塗布剤１７０ｂに覆われており、伝熱塗布剤１７０ｂは伝熱塗布剤１７０ａが接合されるリード端子１２２に接合される。これにより、加熱素子２６３で発生した熱は伝熱塗布剤１７０ｂ、リード端子１２２、及び伝熱塗布剤１７０ａを介してインダクタ部１６０に迅速に伝わるため、インダクタ１６１が所定の温度に維持されて、インダクタ１６１のインダクタンスの変動が防がれている。
【００３２】
以上、本発明の最適な実施形態について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において実施形態に様々な変更・変形を加えて実施することができる。
【００３３】
例えば、水晶振動子１５０には、ＳＣカットの水晶振動片と同様に振動周波数の安定度が高いＩＴカットの水晶振動片が用いられても良い。
【符号の説明】
【００３４】
１００、２００、３００  …  温度制御型水晶発振器
１１０  …  第１カバー
１１０ａ  …  上蓋カバー
１１０ｂ  …  下蓋カバー
１１１  …  第１キャビティ
１１２、１２２  …  リード端子
１２０  …  第２カバー
１２０ａ  …  リッド板
１２０ｂ  …  筐体
１２１  …  第２キャビティ
１３０  …  固定板
１４０  …  プリント基板
１５０  …  水晶振動子
１５１  …  金属板
１５２  …  放熱シート
１５３  …  切抜部
１６０  …  インダクタ部
１６１  …  インダクタ
１６１ａ  …  電極
１６１ｂ  …  コイル
１６１ｃ  …  蓋
１６２  …  非導電性カバー
１６３、２６３  …  加熱素子
１６４、２６４  …  温度センサー
１６５  …  温度制御回路
１６６  …  隙間
１７０、１７０ａ、１７０ｂ  …  伝熱塗布剤
【図１】
2014171184.tif 000003
【図２】
2014171184.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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