(57)【要約】【課題】簡易な構成で水晶振動子の温度変化により発生する周波数変化を抑制すること。【解決手段】容器本体２内に発熱用ポジスタ７を設け、この発熱用ポジスタ７の発熱により、容器本体２内を、水晶振動子１の使用可能温度範囲の上限温度以上に保つことで、外周囲の温度が変化した場合でも、水晶ブランク５の温度をほぼ一定温度に保つようにしている。これにより、水晶ブランク５の温度変化による周波数変化を抑制するようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器本体と、
蓋体と、
所定温度以上で、温度変化に対する周波数変化が、ほぼ平坦になるような周波数温度特性を有し、前記容器本体と前記蓋体により形成される密閉空間内に収容される水晶ブランクと、
前記容器本体内に設けられ、前記水晶ブランクが所定温度以上となるように加熱する加熱素子と、
を備えていることを特徴とする水晶振動子。
【請求項２】
前記加熱素子は、前記容器本体の底面内部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の水晶振動子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は表面実装型の水晶振動子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から各種電子機器の周波数制御素子として水晶振動子が広く使用されている。そして、近年、プリント基板の表面に実装することができる表面実装型のものが主流になっている。
【０００３】
ところで、水晶振動子は、周囲の温度変化に応じて、発振周波数が変化するため、高度な周波数安定度が要求される分野では、水晶振動子に温度補償回路を組み合わせた、いわゆる温度補償形水晶発振器（ＴＣＸＯ；Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）として用いられている。
【０００４】
温度補償形水晶発振器としては、例えば水晶振動子を含む発振ループ内の容量値を、水晶振動子の周波数温度特性を相殺するように変化させることにより、水晶振動子の温度補償を行うようにしたものが知られている（特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２７０９４２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような温度補償型水晶発振器は、発振ループ内の容量値を水晶振動子の周波数変化を相殺するように変化させる温度補償回路が必要になるため、コストがかかるという欠点があった。
また、水晶振動子単体に比べて形状が大きくなるという欠点もあった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、上記したような欠点を鑑みてなされたものであり、本発明水晶振動子は、容器本体と、蓋体と、所定温度以上で、温度変化に対する周波数変化が、ほぼ平坦になるような周波数温度特性を有し、容器本体と蓋体により形成される密閉空間内に収容される水晶ブランクと、容器本体内に設けられ、水晶ブランクが所定温度以上となるように加熱する加熱素子とを備えて構成することとした。
【０００８】
このような本発明によれば、容器本体内に加熱素子を設け、この加熱素子の発熱により、容器本体内に収容されている水晶ブランクを加熱することで、水晶振動子の外周囲の温度が変化した場合でも、水晶ブランクの温度をほぼ一定温度に保つことが可能になる。これにより、水晶ブランクの温度変化に伴う周波数変化を抑制することが可能になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態とされる表面実装型水晶振動子の構造を示した図であり、同図（ａ）には上面図、同図（ｂ）には同図（ａ）に示す矢示Ａ−Ａ方向から見た側面図、同図（ｃ）には外側底面図がそれぞれ示されている。なお、同図（ａ）においては蓋体の一部を破断して示されている。
【００１０】
図１に示す表面実装型水晶振動子（以下、単に「水晶振動子」という）１は、容器本体２と蓋体３とからなる気密容器が設けられており、容器本体２と蓋体３とにより形成される密閉空間内に水晶ブランク５を収容して構成される。
この場合、水晶ブランク５は、後述するように、所定の周波数温度特性を有するようにカットしたものを用いるようにしている。
【００１１】
容器本体２は、例えばセラミックなどによって形成され、その形状は浅い箱形とされ、その内部に水晶ブランク５を収容できるように形成されている。
また容器本体２の上縁部には、蓋体３を接合するための接合面としてセラミックをメタライズ（金属化）したメタライズ面２ａが形成されている。このようなメタライズ面２ａの表面には、例えばニッケルメッキ（Ｎｉ）などが施されている。
【００１２】
蓋体３は、コバールなどの金属部材、または、これらの金属部材にニッケル（Ｎｉ）メッキや、金（Ａｕ）メッキを施したクラッド材により形成され、上記した容器本体２のメタライズ面２ａにシーム溶接や、ろう付け等により接合可能とされる。
【００１３】
容器本体２の内部底面には段部４が設けられており、その段部４の上面両側に水晶ブランク５の励振電極５ａを接続するための引出電極４ａ，４ｂが形成されている。
これらの引出電極４ａ，４ｂには、導電性接着剤６などによって、水晶ブランク５の表面に取り付けられている励振電極５ａが接続される。
これらの引出電極４ａ，４ｂには、導電性接着剤６などによって、水晶ブランク５の表面に取り付けられている励振電極５ａ，５ａが接続される。これにより、水晶ブランク５が容器本体２に電気的に接続されると共に、水晶ブランク５が容器本体２に対して機械的に保持されることになる。
【００１４】
そして、このような本実施の形態の水晶振動子１では、図１（ｂ）に示すように、容器本体２の底面部内に、加熱素子として発熱用ポジスタ（正特性サーミスタ）７を設けるようにしている。発熱用ポジスタ７は、容器本体２の底面部内の導電線路８，８を介して、図１（ｃ）に示されているように、容器本体２の底面外側に設けられている電極端子９ａ，９ｂに接続される。
【００１５】
また、水晶振動子１の底面外側には、上記した発熱用ポジスタ７の電極端子９ａ，９ｂと共に、水晶振動子用の電極端子９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆが設けられている。なお、これらの電極端子９ａ〜９ｆの配置位置や形状、本数などはあくまでも一例である。
【００１６】
発熱用ポジスタ７は、図２に示すように、温度が高くなるにしたがって、その抵抗値が高くなるような抵抗温度特性を有するサーミスタとされる。
また、発熱用ポジスタ７は、容器本体２を例えば８５０℃という低温で焼成可能な低温焼成セラミック（ＬＴＣＣ；Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃ）を用いて形成すれば、既存の材料を利用してスクリーン印刷などにより、容器本体２の内部に容易に形成することができる。
【００１７】
そして、このように構成される本実施の形態の水晶振動子１においては、発熱用ポジスタ７の発熱によって、外周囲温度に関わらず、容器本体２内の温度を水晶振動子１の使用可能温度範囲の上限温度以上の温度に保つようにしている。例えば水晶振動子１の使用可能温度範囲が−２０℃〜＋７０℃であれば、その上限温度である＋７０℃以上の温度、例えば８０℃〜８５℃前後の温度に保つようにしている。これにより、容器本体２内の水晶ブランク５を上限温度以上の温度に保つようにしたものである。
【００１８】
そして、このとき、容器本体２と蓋体３とからなる気密容器の密閉空間内に収容される水晶ブランク５は、いわゆるＳＣカット（Ｓｔｒｅｓｓ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｃｕｔ）と呼ばれるカット方式で、且つ、上限温度以上の温度で、ほぼフラットな周波数特性が得られる角度にカットしたものを用いるようにしている。
【００１９】
図３は、上記したような水晶ブランク５の周波数温度特性の一例を示した図である。
この図３には、水晶をＳＣカットによりカットした水晶ブランク５の周波数温度特性が示されている。このようなＳＣカットの水晶ブランク５は、その変曲点（インフレクションポイント）が９５℃付近に位置することになる。
また、水晶ブランク５は、水晶をカットするときの角度を変えることで、その周波数温度特性を変化させることが可能とされる。
例えば同じＳＣカットでカットした水晶ブランク５であっても、カット角を変えることで、水晶ブランク５の周波数温度特性を、図３に示す周波数温度特性Ａまたは周波数温度特性Ｂのように変化させることができるものとされる。
【００２０】
そこで、本実施の形態の水晶振動子１では、使用可能温度範囲の上限温度（７０℃）以上の温度（例えば８０℃〜８５℃付近）で、周波数変化が小さい水晶ブランク５、例えば図３に示す水晶ブランク５のうち、周波数温度特性が「Ｂ」に示すような特性のものを用いるようにしている。
【００２１】
したがって、このように構成すれば、水晶振動子１の外周囲温度が変化した場合でも、容器本体２内の水晶ブランク５を上限温度以上の所定温度に保つことができる。つまり、水晶振動子１の外周囲の温度に関わらず、水晶ブランク５の温度を周波数変化が小さい上限温度以上の温度に保つことができるようになる。
これにより、水晶振動子１の使用可能温度範囲（−２０℃〜＋７０℃）において水晶振動子１の周波数変化を抑制することができるようになる。つまり、温度補償機能を備えた水晶振動子を構成することができるようになる。
【００２２】
このようにして水晶振動子１を構成する場合は、容器本体２に発熱用ポジスタ７を設けるだけ、水晶振動子１の外周囲の温度変化による水晶ブランク５の周波数変化を抑制することができるので、例えば温度補償回路などを用いて水晶振動子の温度変化に伴う周波数を抑制する場合に比べて、コストを大幅に低減することができるようになる。また、温度補償回路を設ける必要がないため、形状が大型化することもないという利点がある。
【００２３】
なお、本実施の形態では、加熱素子として、発熱用ポジスタ７を用いるようにしているが、これはあくまでも一例であり、例えばヒータ素子などを用いることも可能である。
【００２４】
また、本実施の形態の水晶振動子１では、水晶をＳＣカット方式でカットすることにより得られる水晶ブランク５を用いるようにしているが、これはあくまでも一例であり、例えば水晶振動子１の上限温度以上の所定温度において、温度変化に対する周波数変化が小さくなる周波数温度特性を有する水晶ブランク５であれば、ＡＴカット方式やＦＣカット方式によりカットでカットした水晶ブランクを用いることも可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の水晶振動子は、容器本体内に加熱素子を設け、この加熱素子の発熱により、容器本体内に収容されている水晶ブランクを加熱することで、水晶振動子の外周囲温度が変化した場合でも、水晶ブランクの温度をほぼ一定温度に保つことが可能になる。これにより、水晶ブランクの温度変化に伴う周波数変化を抑制するようにしているものである。
したがって、このような本発明の水晶振動子によれば、容器本体に加熱素子を設けるだけで、大幅なコストアップなしで、外周囲の温度変化による水晶ブランクの周波数変化を抑制することができるようになる。
また、本発明は、容器本体に加熱素子を設けるだけで形成することができるので、水晶振動子が大型化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態とされる水晶振動子の構成を示した図である。
【図２】正特性サーミスタの抵抗温度特性を示した図である。
【図３】本実施の形態としての水晶の周波数温度特性を示した図である。
【図４】本実施の形態としての水晶振動子の周波数温度特性を示した図である。
【符号の説明】
１  水晶振動子、２  容器本体、２ａ  メタライズ面、３  蓋体、４  段部、４ａ  ４ｂ  引出電極、５  水晶ブランク、５ａ  励振電極、６導電性接着剤、７発熱用ポジスタ、８  導電線路、９  電極端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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