(57)【要約】【課題】  基板の熱伝導性を向上させ、熱源部品と水晶振動子と温度センサとの間の熱抵抗を低減し、温度を安定化させて出力周波数を安定させることができる恒温槽付水晶発振器を提供する。【解決手段】  基板上に、水晶振動子と、熱源となる熱源部品と、温度センサとを搭載した恒温槽付水晶発振器であって、基板が、厚み方向の中心部分（コア部）に銅板１０を備え、銅板１０の主面の表裏にガラスエポキシ樹脂から成るプリプレグ層１１，１２と銅箔１３，１４とが順次積層されている構成である恒温槽付水晶発振器であり、また、銅板１０の代わりにアルミニウム板又は熱伝導性のセラミック板を備えた恒温槽付水晶発振器としている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、水晶振動子と、熱源となる熱源部品と、温度センサとを搭載した恒温槽付水晶発振器であって、
前記基板は、厚み方向の中心部分に銅板を備え、前記銅板の主面の表裏にガラスエポキシ樹脂から成るプリプレグ層と銅箔とが順次積層されていることを特徴とする恒温槽付水晶発振器。
【請求項２】
銅板の厚さは、基板全体の厚さの１／４以上１／２以下であることを特徴とする請求項１記載の恒温槽付水晶発振器。
【請求項３】
銅板の代わりに、アルミニウム板又は熱伝導性のセラミック板を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の恒温槽付水晶発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、恒温槽付水晶発振器に係り、特に熱源部品と温度センサと水晶振動子との間の熱抵抗を低減して温度を安定化させ、出力周波数を安定させることができる恒温槽付水晶発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
［先行技術の説明］
恒温槽付水晶発振器（ＯＣＸＯ；Oven Controlled Crystal Oscillator）は、水晶振動子を恒温槽内に設置して外気温度と遮断し、熱源部品や温度センサを備えた温度制御回路によって水晶振動子の温度を一定に保つものである。
これにより、ＯＣＸＯは、出力周波数の温度による変動を抑え、安定した出力周波数が得られるものである。
【０００３】
一般的なＯＣＸＯの構成について簡単に説明する。
ＯＣＸＯは、例えば、基板に水晶振動子、温度センサ、熱源部品等の回路部品が搭載されており、当該基板が金属ベース上にピンで固定され、更にベース上に基板全体を覆うカバーが搭載されて、金属ベースとカバーとで内部を封止した構成となっている。
【０００４】
ＯＣＸＯでは、熱源部品と、温度センサと、水晶振動子及び他の回路部品（以下、単に「水晶振動子」とする）との熱結合を良好にして温度ムラを無くし、温度制御を安定させることが重要である。
【０００５】
従来の恒温槽付水晶発振器では、基板として熱伝導率があまり高くないガラスエポキシ樹脂（ＦＲ−４）の基板を用いており、熱源部品、温度センサ、水晶振動子のそれぞれの間の熱抵抗が大きくなってしまう。
【０００６】
［従来の基板：図４］
従来の基板の層構成について図４を用いて説明する。図４は、従来の恒温槽付水晶発振器の基板の断面を示す断面説明図である。
図４では、従来のガラスエポキシ樹脂を用いた４層基板を示している。尚、中央の貫通孔はスルーホールである。
図４に示すように、従来の基板は、厚みの中心部分にガラスエポキシ樹脂（ガラエポ）から成るコア３０を備え、コア３０を挟んで上下両側に、内層部の銅箔３１，３２が設けられ、更にガラエポから成るプリプレグ（プリプレグ層）３３，３４が設けられ、その外側に外層部の銅箔３５，３６が形成され、最外層に銅メッキ３７，３８が施されたものである。
【０００７】
つまり、従来の基板は、厚さ方向の中心部に設けられているコア材がＦＲ−４等のガラエポ基板であり、熱伝導率は０．３Ｗ／ｍ・Ｋ程度であってあまり高くない。
そのため、従来の基板を用いた恒温槽付水晶発振器では、熱源部品と、水晶振動子と、温度センサとの間の熱の伝わり方が遅く、恒温槽内部に温度ムラが生じ、発振周波数が不安定になってしまう。
【０００８】
例えば、恒温槽付水晶発振器の周囲温度が変動した場合には、温度ムラが生じて温度センサの近くでは一定の温度になるものの、離れたところでは所望の温度からずれてしまい、周波数変化を招いていた。
【０００９】
［関連技術］
尚、基板の構造に関する技術としては、特開平０６−１２０６２９号公報（日本電装株式会社、特許文献１）、特開平０８−２８８６０４号公報（電気化学工業株式会社、特許文献２）、特開２０１２−３８７６９号公報（株式会社ジェイテクト、特許文献３）がある。
【００１０】
特許文献１には、金属ベース多層配線基板において、パワートランジスタが配設される部分に形成された貫通孔を有し、銅薄膜を多層に配置して、ざぐり加工をすることなくパワートランジスタを搭載する構成が記載されている。
特許文献２には、金属ベース多層回路基板において、回路基板が２層以上の金属層が絶縁接着剤を介して積層されている構成が記載されている。
特許文献３には、スイッチング駆動回路において、パワートランジスタ、温度センサー等の部品を銅積層基板に搭載する構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平０６−１２０６２９号公報
【特許文献２】特開平０８−２８８６０４号公報
【特許文献３】特開２０１２−３８７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来の恒温槽付水晶発振器では、基板の熱伝導性が良好ではないため、熱源部品と水晶振動子と温度センサとの間の熱抵抗が大きく、安定した温度制御の妨げとなり、出力周波数が変動してしまうという問題点があった。
【００１３】
尚、特許文献１〜３には、基板の中心部（コア）に銅板を備え、その両側にガラエポから成るプリプレグ及び銅箔を設けた積層基板を用いた恒温槽付水晶発振器についての記載はない。
【００１４】
本発明は、上記実状に鑑みて為されたもので、基板の熱伝導性を向上させ、熱源部品と水晶振動子と温度センサとの間の熱抵抗を低減し、温度を安定化させて出力周波数を安定させることができる恒温槽付水晶発振器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、基板上に、水晶振動子と、熱源となる熱源部品と、温度センサとを搭載した恒温槽付水晶発振器であって、基板は、厚み方向の中心部分に銅板を備え、銅板の主面の表裏にガラスエポキシ樹脂から成るプリプレグ層と銅箔とが順次積層されていることを特徴としている。
【００１６】
また、本発明は、上記恒温槽付水晶発振器において、銅板の厚さは、基板全体の厚さの１／４以上１／２以下であることを特徴としている。
【００１７】
また、本発明は、上記恒温槽付水晶発振器において、銅板の代わりに、アルミニウム板又は熱伝導性のセラミック板を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、基板上に、水晶振動子と、熱源となる熱源部品と、温度センサとを搭載した恒温槽付水晶発振器であって、基板は、厚み方向の中心部分に銅板を備え、銅板の主面の表裏にガラスエポキシ樹脂から成るプリプレグ層と銅箔とが順次積層されている恒温槽付水晶発振器としているので、基板の熱伝導性を向上させ、熱源部品と水晶振動子と温度センサとの間の熱抵抗を低減し、温度を安定化させて出力周波数を安定させることができる効果がある。
【００１９】
また、本発明によれば、銅板の代わりに、アルミニウム板又は熱伝導性のセラミック板を備えた上記恒温槽付水晶発振器としているので、熱伝導性のよい基板を低コストで提供することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係る恒温槽付水晶発振器の基板の断面説明図である。
【図２】ピンタイプの本恒温槽付水晶発振器の実装例を示す分解説明図であり、（ａ）は斜め上方向から見た図、（ｂ）は斜め下方向から見た図である。
【図３】表面実装型の本恒温槽付水晶発振器の実装例を示す分解説明図であり、（ａ）は斜め上方向から見た図、（ｂ）は斜め下方向から見た図である。
【図４】従来の恒温槽付水晶発振器の基板の断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［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、基板に水晶振動子と熱源部品と温度センサが搭載された温度補償型水晶発振器であり、基板が、厚みの中心部（コア部）に銅板を備え、銅板を挟んで上下両側にガラスエポキシ樹脂から成るプリプレグが設けられ、更にその外側に銅箔が積層された構成であり、中心部に熱伝導率の高い銅を用いることにより、基板全体の熱抵抗を低減し、特に基板の厚み方向での熱抵抗を大幅に低減して熱源部品と温度センサと水晶振動子との温度差を小さくして周波数を安定させることができ、また、銅とプリプレグとの熱膨張係数がほぼ等しいため、銅板とプリプレグの層が剥がれるのを防ぐことができるものである。
【００２２】
［実施の形態に係る基板の構成：図１］
本発明の実施の形態に係る恒温槽付水晶発振器（本恒温槽付水晶発振器）の特徴部分である基板の構成について図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る恒温槽付水晶発振器に用いられている基板の断面説明図である。
図１に示すように、本恒温槽付水晶発振器の基板（本基板）の構成は、コア部となる基板の厚みの中心部分に銅板１０を設け、銅板１０を挟んで上下両側にガラスエポキシ樹脂から成るプリプレグ（プリプレグ層）１１，１２が設けられ、その外側に内層の配線となる銅箔１３，１４が設けられている。つまり、銅板１０の両主面に、プリプレグと銅箔とが順次積層されている。
中央の貫通孔はスルーホールである。
【００２３】
そして、銅箔１３，１４の外側に、コア材１５，１６が積層され、外層の配線となる銅箔１７，１８が積層され、最外部には銅メッキ１９，２０が施された構成となっている。ここで、銅箔１３,１４は内層部の銅箔であり、銅箔１７，１８は外層部の銅箔である。
本基板の製造時には、両面に銅箔が形成されたコア材１５，１６をプリプレグ層１１，１２によってコア部の銅板１０と接続することにより本基板が形成されるものである。コア材１５，１６は、プリプレグで形成されている。
尚、図１では、４層の多層基板を示しており、配線となる銅箔が４層設けられているが、銅箔を銅板１０の片側に１層ずつ設け２層としてもよい。
【００２４】
銅板１０の厚さは、所望の特性が得られるよう適宜設計可能であるが、ここでは基板全体の厚さの１／４〜１／２程度としている。
また、プリプレグ１１，１２の厚さは、銅板１０の１／６〜１／７程度としている。
コア材１５,１６の厚さは、プリプレグ１１，１２より厚く、銅板１０の１／４程度としている。
【００２５】
すなわち、本基板は、従来、ガラスエポキシ樹脂で形成されていたコア部を、銅板１０で形成したものである。
銅の熱伝導率は、４００Ｗ／ｍ・Ｋであり、ガラスエポキシ樹脂の熱伝導率（０．３Ｗ／ｍ・Ｋ）に比べて大幅に大きいものである。
これにより、本基板は、ガラエポ樹脂をコアとした従来の基板に比べて、熱伝導性を大幅に向上させることができるものである。
【００２６】
すなわち、本基板を用いた恒温槽付水晶発振器では、基板面内の温度差が小さくなると共に、基板の厚み方向の熱伝導も極めて良好となるため、水晶振動子及び温度センサと熱源部品とを別の面に搭載する場合には、基板の表裏における温度差を小さくすることができ、周波数を一層安定させることができるものである。
【００２７】
これにより、本恒温槽付水晶発振器は、熱源部品からの熱を、水晶振動子及び温度センサに効率よく伝導させ、熱源部品、水晶振動子、温度センサの温度差を小さくして、温度制御を安定させ、出力周波数の変動を防ぎ、温度−周波数特性を向上させることができるものである。
【００２８】
更に、積層された銅とプリプレグの熱膨張係数は近いため、温度変化があっても、銅板１０とプリプレグ１１，１２とが接している部分において、剥がれが生じにくいものである。
【００２９】
また、ここでは銅板をコアとして用いた銅コア基板について説明したが、銅の代わりにアルミニウム（熱伝導率：２００Ｗ／ｍ・Ｋ）や熱伝導性のセラミック（熱伝導率：２５Ｗ／ｍ・Ｋ）を用いることも可能である。
これらは、銅に比べると熱伝導率が低いため、基板の熱抵抗を低減する効果は小さくなるものの、従来のガラスエポキシ樹脂をコアとする基板に比べると、熱伝導性は良好に成るものである。
また、アルミニウム又はセラミックを用いた場合には、安価であるためコストを低減でき、量産性に優れている。
【００３０】
［本恒温槽付水晶発振器の実装例］
次に、本恒温槽付水晶発振器の実装例について説明する。
［ピンタイプの本恒温槽付水晶発振器の実装例：図２］
まず、ピンタイプの本恒温槽付水晶発振器の実装例について図２を用いて説明する。図２は、ピンタイプの本恒温槽付水晶発振器の実装例を示す分解説明図であり、（ａ）は斜め上方向から見た図、（ｂ）は斜め下方向から見た図である。
図２（ａ）（ｂ）に示すように、ピンタイプの恒温槽付水晶発振器では、上述した本基板（銅コア基板）４５の下側に熱源部品４８、温度センサ４９等の回路構成部品が搭載される。回路構成部品が搭載された基板はＨＩＣ（Hybrid IC）基板となる。
【００３１】
そして、銅コア基板４５の下面に、回路構成部品以外の部分を覆うように放熱シート４４が搭載され、更に放熱シート４４の下側には、同様の形状の金具４３が搭載され、その下側に水晶振動子４２が半田付けされて固定されている。金具４３はアルミニウムで形成されている。
【００３２】
そして、熱源部品４８、温度センサ４９、放熱シート４４、金具４３、表面実装型水晶振動子４２が搭載された銅コア基板４５が、ベース４１の上にネジ４６によって固定されている。
更に、カバー４７がベース４１の上に搭載されて、銅コア基板４５を含むベース４１内の空間が密閉されることにより、ピンタイプの本恒温槽付水晶発振器が形成されている。
【００３３】
［表面実装型の本恒温槽付水晶発振器の実装例：図３］
次に、表面実装型の本恒温槽付水晶発振器の実装例について図３を用いて説明する。図３は、表面実装型の本恒温槽付水晶発振器の実装例を示す分解説明図であり、（ａ）は斜め上方向から見た図、（ｂ）は斜め下方向から見た図である。
図３（ａ）（ｂ）に示すように、表面実装型の恒温槽付水晶発振器では、基板（銅コア基板）５４の下面に、熱源部品５６、温度センサ５７等の回路構成部品が搭載され、その下に放熱シート５３を介してピンタイプの水晶振動子５２が銅コア基板５４の下面に半田付けされて固定されている。
【００３４】
そして、各種部品が搭載された銅コア基板５４が、下面に表面実装用の電極が形成されたベース５１上に金属ピンで固定され、更にカバー５５が搭載されて本恒温槽付水晶発振器が形成される。
尚、図２及び図３では、銅コア基板４４又は銅コア基板５４の一方の面（下側の面）に熱源部品と温度センサと水晶振動子とが搭載されている例を示したが、これらの内の一部が反対側の面（上側の面）に搭載されている構成であってもよい。
【００３５】
［実施の形態の効果］
本発明の実施の形態に係る恒温槽付水晶発振器によれば、コアに銅板１０を用い、銅板１０を挟んで両側にプリプレグ１１,１２を備え、更にプリプレグ１１,１２の外側に配線となる銅箔１３，１４を備えた基板に、水晶振動子と熱源部品と温度センサとを搭載した恒温槽付水晶発振器としているので、熱伝導率の大きい銅板１０をコアに備えることによって基板の熱伝導性を大幅に向上させ、熱抵抗を低減して、水晶振動子と熱源部品と温度センサとの間の温度差を小さくし、恒温槽付水晶発振器内部の温度を安定化させて出力周波数の変動を抑え、温度−周波数特性を向上させることができる効果がある。
【００３６】
また、本発明の実施の形態に係る恒温槽付水晶発振器によれば、銅板１０とプリプレグ１１，１２との熱膨張係数の値が近いので、温度変化があっても銅板１０とプリプレグ１１，１２との接合部分が剥がれにくく、基板の反りを防ぐ効果がある。
【００３７】
また、本発明の実施の形態に係る恒温槽付水晶発振器によれば、銅板１０の代わりにアルミニウム板やセラミック板を用いた場合には、基板のコストを低減することができる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、熱源部品と温度センサと水晶振動子との間の熱抵抗を低減して温度を安定化させ、出力周波数を安定させることができる恒温槽付水晶発振器に適している。
【符号の説明】
【００３９】
１０...銅板、  １１，１２，３３，３４...プリプレグ、  １３，１４，１７，１８，３１，３２，３５，３６...銅箔、  １５，１６...コア材（プリプレグ）、  ３０...コア、  １９，２０，３７，３８...銅メッキ、  ４１，５１...ベース、  ４２，５２...水晶振動子、  ４３...金具、  ４４，５３...放熱シート、  ４５，５４...基板、  ４６...ネジ、  ４７，５５...カバー、  ４８，５６...熱源部品、  ４９，５７...温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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