(57)【要約】【課題】水晶発振器の内部基板から外部への熱の逃げを抑止して、水晶発振器の高安定化及び低消費電力化を図るとともに、衝撃を吸収して耐衝撃性を高めることを課題とする。【解決手段】本発明は、金属ベース７の主面に立設した複数のリードピン８により回路基板５を前記主面に水平に保持し、かつ、前記金属ベース７の底面からアウターリード８ｂが突出した前記リードピン８により、セット基板に実装する水晶発振器において、前記リードピン８のインナ−リード８ａをコイルばね８ｃ形状に形成したことを特徴とする水晶発振器に関する。【選択図】図２
2015186251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースの主面に立設した複数のリードピンにより回路基板を前記主面に水平に保持し、かつ、前記ベースの底面から突出した前記リードピンによりセット基板に実装する水晶発振器において、前記リードピンのインナ−リードをコイルばね形状に形成したことを特徴とする水晶発振器。
【請求項２】
前記リードピンが、封止ガラスにより前記ベースに溶着される請求項１に記載の水晶発振器。
【請求項３】
前記コイルばね形状が、すべての前記リードピンの前記インナーリードに、または少なくとも１個の前記リードピンの前記インナーリードに形成される請求項１に記載の水晶発振器。
【請求項４】
前記水晶発振器が、恒温槽付水晶発振器である請求項１に記載の水晶発振器。
【請求項５】
前記水晶発振器が、温度補償型水晶発振器である請求項１に記載の水晶発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶発振器に係り、とくに、水晶発振器の内部基板から外部への熱の逃げを抑止して、その高安定化及び低消費電力化を図るとともに、発振器への衝撃を吸収して耐衝撃性を高めた水晶発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶発振器、例えば、恒温槽付水晶発振器（ＯＣＸＯ）は、水晶振動子を恒温槽（オーブン）内に配置し、ヒーターで加熱して、水晶振動子の周囲を一定温度に保つ構造の、最も高精度な発振周波数が担保される水晶発振器である。
【０００３】
この種の従来のＯＣＸＯは、金属容器からなる恒温槽内に、水晶片を密閉封入した水晶振動子を有する。
また、この種のＯＣＸＯでは、回路基板が、金属ベースに直立して設けられ、かつ、封止ガラスによって気密化された複数のリードピンによって金属ベースの主面に水平に保持され、金属ベースのフランジに金属カバーが溶接・接合されている。
さらに、回路基板の主面には、水晶振動子の外周を取り囲んで加熱抵抗、パワートランジスタ、温度感応素子、電圧可変容量素子等の回路素子が配設されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−９３５３６号公報
【特許文献２】特開２００２−９５４９号公報
【特許文献３】特開２００７−４９４２６号公報
【特許文献４】特開平７−２９７６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この種の従来の恒温槽付水晶発振器（ＯＣＸＯ）では、前述したように、回路基板の主面に、水晶振動子の外周を取り囲んで配設された発熱体（加熱抵抗）から発生する熱を効率良く水晶振動子等に伝えることで、ＯＣＸＯの発振周波数を安定化することができるが、伝導、対流または輻射により、ＯＣＸＯの外部への熱の逃げが生じる。とくに、これら熱伝達の３原則の内、伝導により回路基板からリードピンを介して外部に逃げる熱が一番多い。
【０００６】
そのため、このように、外部への熱の逃げが大きいと、ＯＣＸＯでは、加熱抵抗等により発熱させて、その内部温度をできるだけ一定に保つように温度制御しているため、ＯＣＸＯの消費電力が大きく、かつ、ランニングコストが大きくなり、経済的ではない。
【０００７】
また、ＯＣＸＯは、リードピンが、その軸方向に直角な方向からの衝撃に弱いため、衝撃を受けると、リードピンに破損を生じるほか、水晶振動子に内在している内部応力が変化し、水晶振動子の発振周波数等がズレてしまうことがあった。
【０００８】
そのため、従来、発振素子を搭載し電気回路を構成した回路基板を容器本体に防振材により支持固定するとともに、容器本体の内壁に硬質材及び多孔質材のからなる２重層からなる防音層を設け、マイクロフォニック効果を低減させたもの（特許文献２参照）、水晶発振器のケースに外部から衝撃が加わると水晶振動子を保持する緩衝材によって衝撃を吸収し、圧電発振器の周波数変動等の発生を抑えるとともに、耐衝撃性の向上を図ったもの（特許文献３参照）及び回路基板の下側主面に複数の弾性体を介して圧電振動子を電気的・機械的に接合して耐衝撃性を向上させたもの（特許文献４参照）、等があった。
【０００９】
しかしながら、このような従来例では、水晶振動子等の発振素子を単に防振材、緩衝材等で保持し衝撃を吸収して、発振器の周波数変動等の発生を抑止するとともに、耐衝撃性の向上を図ったに過ぎず、恒温槽付水晶発振器（ＯＣＸＯ）の内部回路基板からリードピンを介して外部への熱の逃げを抑止する構成が具備されていなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、このような課題を解決するため、本発明の水晶発振器では、ベースの主面に立設した複数のリードピンにより回路基板を前記主面に水平に保持し、かつ、前記ベースの底面から突出した前記リードピンによりセット基板に実装する水晶発振器において、前記リードピンのインナ−リードをコイルばね形状に形成する。
また、本発明の水晶発振器では、前記リードピンが、封止ガラスにより前記ベースに溶着されるようにする。
【００１１】
さらに、本発明の水晶発振器では、前記コイルばね形状が、すべての前記リードピンの前記インナーリードに、または、少なくとも１個のリードピンの前記インナーリードに形成されるようにする。
【００１２】
またさらに、本発明の水晶発振器では、前記水晶発振器が、恒温槽付水晶発振器である。
【００１３】
さらに、本発明の水晶発振器では、前記水晶発振器が、温度補償型水晶発振器である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、発振器の内部基板から外部への熱の逃げを抑止して、高安定化及び低消費電力化を図るとともに、衝撃を吸収して耐衝撃性を高められる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例の恒温槽付水晶発振器の斜視図を示し、図１（ａ）は、金属カバーを透視して斜め上方から見た斜視図を、また、図１（ｂ）は、金属カバーを透視して斜め下方から見た斜視図である。
【図２】図１（ａ）にＡ矢視で示した部分の部分拡大図であって、図２（ａ）は、従来例の、また、図２（ｂ）は、本発明の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の水晶発振器、例えば、恒温槽付水晶発振器の実施例を、添付した図面に基いて説明する。
【００１７】
金属カバーを透視して斜め方向から見た透視図である図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本発明の実施例の恒温槽付水晶発振器は、従来の恒温槽付水晶発振器と同様に、金属容器からなる恒温槽（オーブン）内に水晶片を密閉封入した水晶振動子１を有する。
この水晶振動子１は、例えば、ガラスエポシキ樹脂基板からなる、回路基板５の一側板面（下面）の中央領域に配設され、金属ベース７に対向して配置される。
また、回路基板５は、金属ベース７に直立して設けられ、封止ガラス６によって気密化された、複数、例えば６本、のリードピン８によって金属ベース７の主面に水平に保持され、また、発振器用金属ベース７のフランジ１０に金属カバー９が溶接・接合される。
さらに、回路基板５の主面の回路パターンには、水晶振動子１の外周を取り囲むように、加熱抵抗、温度感応素子、パワートランジスタ、電圧可変容量素子等の回路素子４が配設されている。このような回路素子構成により、例えば、本願出願人の製造するＯＣＸＯでは、水晶振動子を−２０から７０℃の動作温度範囲に高精度で制御できるようになる。
また、図１（ａ）にＡ矢視で示した部分の部分拡大図である、図２（ａ）に示すように、従来例では、インナーリード８ａとアウターリード８ｂからなる直線状のリードピン８を立設し、その先端部を回路基板５に半田付８ｄすることによって金属ベース７の主面に対して回路基板５を水平に保持し、アウタ-リード８ｂが金属ベース７の主面を貫通する部分をガラス封止していた。
これに対して、上述したような構成からなる本発明の実施例である恒温槽付水晶発振器では、とくに、図２（ｂ）に示すように、前述した従来例では、金属ベース７に立設したリードピン８が直線状であったものを、これに代えて、少なくとも１個のリードピン８のインナーリード８ａに相当する部分の中央部をコイルスプリング（コイルばね）状に形成して、直線状のアウターリード８ｂを、鉄にメッキを施した材料からなる金属ベース７の主面に形成した貫通孔に挿通して、回路基板５を水平に保持する。
そして、従来例と同様に、リードピン８の先端部を回路基板５の上部主面に半田付８ｄし、また、インナーリード８ａの金属ベース７の貫通孔へ挿通した部分をガラスハーメチックシール技法によりガラス封止する。
とくに、本発明の恒温槽付水晶発振器では、図２（ｂ）に示したように、リードピン８のインナーリード８ａを容易に形成できるコイルスプリング（コイルばね）状に形成したので、インナーリード８ａの伸長した場合の長さが直線状のものよりも長くなる。
その結果、リードピン８を経由した熱伝導によるセット基板への熱の逃げが抑制でき、水晶発振器の高安定化、低消費電力化が達成できるとともに、水晶発振器への衝撃をバランス良く吸収できて耐衝撃性が向上し、水晶振動子に内在する内部応力の変化による周波数のズレ（マイクロフォニック効果）、不要な共振周波数の発生が抑止されるようになるとともに、水晶発振器への衝撃自体も緩和できるようになる。
すなわち、理論的には、恒温槽付水晶発振器（ＯＣＸＯ）の内部から、その外部への熱伝導率が小さい（熱抵抗が大きい）と、ＯＣＸＯ内部の熱がその外部へ逃げにくくなる。
ここで、ＯＣＸＯのインナーリードのような線状体を伝わる熱流量Ｗに関して、Ｓ：線状体（インナーリード）の断面積、Ｌ：線状体（インナーリード）の長さ、Ｔ１，Ｔ２：熱が移動する２物質(例えば、ガラスエポキシ樹脂からなる回路基板５と金属ベース７)のそれぞれの温度、とすると、以下の数式（１）が成り立つ。
【００１８】
熱流量Ｗ＝Ｓ／Ｌ×熱伝導率×（Ｔ1−Ｔ２）  数式（１）
この数式（１）から、線状体(インナーリードの長さ)を長くした方がＯＣＸＯのインナーリードに伝わって外部に逃げる熱流量を抑えることができるようになる。
したがって、ＯＣＸＯの金属ベースから伸びて回路基板へ接続されているインナーリードをコイルばね形状にして伸長した場合の長さを長くすれば、回路基板の下面主面から金属ベースの上上面主面間の距離を同じ寸法にして低背化を図ったまま、容易にＯＣＸＯの内部からその外部に逃げる熱を抑止し、かつ、コイルばねのばね機能（緩衝性）により耐衝撃性を向上させることができるようになる。
なお、ここで、インナーリードのばね形状としては、コイルばね形状に限らず、伸長した際、インナーリードの長さを直線状のものよりも長くできるものであれば、例えば、アコーデオン（蛇腹）形状等、どんな形状であってもよい。
また、コイルばね形状は、すべてのリードピンのインナーリードに形成してもよく、また、発振周波数の変調等を生じるようなおそれがある場合には、出力端子を除いたリードピンのインナーリードにコイルばねを形成してもよい。
とくに、この種の水晶発振器に用いられるリードピン８は、鉄（Ｆｅ），ニッケル（Ｎｉ），コバルト（Ｃｏ）の合金であるコバール金属（Ｋｏｖａｒ）が用いられている。
そのため、ガラス封止時に封止ガラスであるコバールガラスとコバール金属を加熱して溶着させる際、コバール金属の熱膨張率が金属の中では硬質ガラスに近いため、両方の母材の熱膨張率が適合して互いに馴染み合い、封止部の優れた電気特性、高い気密性と絶縁性、さらには耐腐食性や防湿性が担保されるようになる。
なお、本発明は、高精度の発振周波数の制御が要求される恒温槽付水晶発振器に限らず、発振器のベース底面からリードピンが突出して、顧客のセット基板と実装・接続して使用される発振器、例えば、ＴＣＸＯ（温度補償型水晶発振器）等、にも適用可能である。
【符号の説明】
【００１９】
１．水晶振動子
２．水晶片
４．回路素子
５．回路基板
６．封止ガラス
７．金属ベース
８．リードピン
８ａ  インナーリード
８ｂ  アウターリード
８ｃ  コイルばね
８ｄ  半田
９．金属カバー
１０．フランジ
【図１】
2015186251.tif 000003
【図２】
2015186251.tif 000004