(57)【要約】【課題】水晶振動子の中央の位置の印刷配線板にトランジスタの放熱板を固着した構造では、トランジスタからの熱が印刷配線基板、熱伝導性コーティング材を介して水晶振動子２３に伝達されるため、水晶振動子２３に伝達される熱が不十分になり易く、水晶振動子の加熱効率が低い【解決手段】パワートランジスタ６を、水晶振動子５の基部のほぼ中央の位置であって、同トランジスタ６の放熱ケース１０が水晶振動子５基部のベース部材５４に密着するように、印刷配線基板７に取り付ける。このとき、前記パワートランジスタ６の放熱ケース１０とベース部材５４間には、両者の密着度を高めるために熱伝導性シート（あるいは熱伝導性接着剤）１０を挿入して固定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振回路を構成する電子部品及び温度制御回路を構成する電子部品を装着した印刷配線基板と、
開口した基部に一体化されて設けられたフランジを有する金属製円筒型容器に圧電振動素子を内蔵し開口基部で前記圧電振動素子を密封したベース部材を貫通する圧電振動素子と接続された端子を備えた圧電振動子とで構成される高安定圧電発振器であって、
前記圧電振動子のフランジ底面が印刷配線基板に密着するよう固定すると共に、前記温度制御回路を構成するパワートランジスタの放熱部が前記圧電振動子基部ベース部材に密着するよう該パワートランジスタを印刷配線基板に装着したことを特徴とする高安定圧電発振器。
【請求項２】
前記パワートランジスタの放熱部が前記基部ベース部材に密着するよう該放熱部と基部ベース部材との間に熱伝導性部材を挿入したことを特徴とする請求項１に記載の高安定圧電発振器。
【請求項３】
前記圧電振動子の基部ベース部材底面に熱伝導性部材を嵌着して、パワートランジスタ放熱部から基部ベース部材への熱伝導性を高めたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の高安定圧電発振器。
【請求項４】
前記圧電振動子のフランジ底面と印刷配線基板との間に熱伝導性部材を挿入して、圧電振動子の基部ベース部材と印刷配線基板との間の間隔を調整することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の高安定圧電発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数制御デバイス等として使用される圧電発振器に関し、特に圧電振動子をパワートランジスタにより加熱するとともに、温度制御回路によって加熱温度を制御する構成を備えた圧電発振器であって、薄型化と低消費電力化を図った高安定圧電発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、移動体通信機器や伝送通信機器に用いる周波数制御デバイスである水晶発振器等の圧電発振器として、外部の温度変化に影響されることなく高安定な周波数を出力することができる恒温槽型圧電発振器が知られている。
一般的に、従来の恒温槽型圧電発振器は、高安定な周波数を得る為に金属ブロック等の恒温槽（Ｏｖｅｎ）内に圧電振動子を収容して恒温槽をヒーターにより所定の温度に加熱する構造であるため、大型になりがちであった。近年になって、これら各分野の機器に対して、小型、軽量であることが求められてきており、この要求に対応して恒温槽型圧電発振器についても小型・薄型化、軽量化が求められている。
【０００３】
このような要望に対して薄型化を図った高安定圧電発振器として、例えば本出願人の提案に係る特開２００１−１６０３４号公報には、１枚の印刷配線基板の表裏両面上に発振回路、出力回路、ヒーター、パワートランジスタ等の発振回路及び温度制御回路を構成する部品群を搭載し、水晶振動子を収容した第１のオーブンブロックと第２のオーブンブロックとの間でこの印刷配線基板を密着して挟んだ状態でネジ止めし、固定することにより水晶振動子とオーブンブロックと各発熱部品と被加熱部品との間の強い熱結合を確保した例が開示されている。
しかし、上記の例は、複数枚の印刷配線基板に部品を装着して構成した従来の発振器は、構造が複雑であって組立てが困難になりがちであるという問題の解決のためになされたものであるが、１枚の印刷配線基板上に全ての部品を搭載する構造にしたものであるため、オーブンブロックが大型化し易く、消費電力も増大するという欠点を有している。
【０００４】
図５は、更に薄型化を図るべく1枚のプリント板で構成する高安定水晶発振器の構造例を示す縦断面図と下面図である。
同図に示されるように、本高安定水晶発振器２０は、発振回路・温度制御回路用の部品２１を装着した印刷配線基板２２に、水晶振動子２３を該水晶振動子２３のフランジ２３ａ底面が密着するように装着し、水晶振動子２３基部中央の位置にパワートランジスタ２４を該パワートランジスタ２４の放熱板２４ａが印刷配線基板２２に密着するように装着する。さらに、図示しない温度センサを水晶振動子２３の基部凹所２３ｂに装着して該凹所２３ｂに熱伝導性コーティング材２５を充填する。本高安定水晶発振器２０は、前記構成の印刷配線基板２２を外部接続端子２６を備えた容器２７に収容した構造を有している。
【０００５】
上記構造の高安定水晶発振器２０では、回路が動作したときのパワートランジスタ２４の放熱板２４ａからの放熱によって印刷配線基板２２が加熱され、次に、加熱された印刷配線基板２２の熱によって水晶振動子基部凹所２３ｂに充填された熱伝導性コーティング材２５を介して水晶振動子２３が加熱される。そして、基部凹所２３ｂに装着した温度センサーにより温度を検出して、一定温度になるよう温度制御回路によって制御する。
【特許文献１】特開２００１−１６０３４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、高安定圧電発振器において優れた温度特性を得るためには、次の２点が重要である。
(1)圧電振動子の温度を一定に保つこと、特に圧電振動素子に直結している振動子のリード及び振動子基部（ベース部材及びフランジ近傍）を温度一定に保つこと。
(2)発振回路の発振周波数に大きく寄与する部品類、即ち発振ループを構成する発振回路部品を温度一定に保つこと。
しかしながら、上記構造による温度制御の方法では、トランジスタ２４の放熱板２４ａからの熱によって加熱された印刷配線基板２２の熱が、熱伝導性コーティング材２５を介して水晶振動子２３に伝達されるため、印刷配線基板２２から加熱対象である水晶振動子２３に伝達される熱が不十分になり易く、水晶振動子２３の加熱効率が低いという欠点があった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、１枚の印刷配線基板に全ての回路部品を装着し、構造が簡単で、そのため組立てが容易であり、且つトランジスタの放熱板からの熱を確実に水晶振動子に伝達することができる加熱効率の高い特性を有する高安定圧電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】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１においては、発振回路を構成する電子部品及び温度制御回路を構成する電子部品を装着した印刷配線基板と、開口した基部に一体化されて設けられたフランジを有する金属製円筒型容器に圧電振動素子を内蔵し開口基部で前記圧電振動素子を密封したベース部材を貫通する圧電振動素子と接続された端子を備えた圧電振動子とで構成される高安定圧電発振器であって、前記圧電振動子のフランジ底面が印刷配線基板に密着するよう固定すると共に、前記温度制御回路を構成するパワートランジスタの放熱部が前記圧電振動子基部ベース部材に密着するよう該パワートランジスタを印刷配線基板に装着したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２においては、請求項１に記載の高安定圧電発振器であって、前記圧電振動子の放熱部が前記基部ベース部材に密着するよう該放熱部と基部ベース部材との間に熱伝導性部材を挿入したことを特徴とする。
また、請求項３においては、請求項１または請求項２のいずれかに記載の高安定圧電発振器であって、前記圧電振動子の基部ベース部材底面に熱伝導性部材を嵌着して、パワートランジスタ放熱部から基部ベース部材への熱伝導性を高めたことを特徴とする。
さらに、請求項４においては、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の高安定圧電発振器であって、前記圧電振動子のフランジ底面と印刷配線基板との間に熱伝導性部材を挿入して、圧電振動子の基部ベース部材と印刷配線基板との間の間隔を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明においては、パワートランジスタを水晶振動子の基部のほぼ中央の位置であって、同トランジスタの放熱部が水晶振動子基部のベース部材に密着するように、印刷配線基板に取り付ける。このとき、前記パワートランジスタの放熱部とベース部材間には、両者の密着度を高めるために熱伝導性シート（あるいは熱伝導性接着剤）を挿入して固定する。
また、水晶振動子基部のベース部材が非熱伝導性モールドあるいはガラス材等の熱伝導度が低い材質で構成されている場合は、基部のベース部材と放熱部との間に金属シート等の底板を挿入して密着させ、固定する。
また、印刷配線基板と水晶振動子基部ベース部材との間の空隙が不足する場合は、水晶振動子のフランジ底面と印刷配線基板間に金属板（あるいは熱伝導性シート）を挿入して適切な空隙に調整する。
上記構造とすることによって、構造が簡単であり、且つトランジスタの放熱部からの熱を確実に振動子に伝達することができる加熱効率の高い特性を有する高安定圧電発振器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明を図面に示した実施の形態に基づいて説明する。
図１は、本発明に係わる高安定圧電発振器としての水晶発振器の実施の一形態例を示す構造図で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は下面図（透視図）である。
同図に示すように、本発振器１は、発振回路部品２、温度制御回路部品３、ヒーター４、水晶振動子５及びパワートランジスタ６を図示しないパターン電極に装着した印刷配線基板７を外側金属ケース８に収容し、印刷配線基板７のパターン電極に固定されハーメチックガラス８ａを貫通する外部接続端子９を備えている。
【００１１】
図２は前記水晶振動子５とパワートランジスタ６それぞれの形状を示す縦断面図と底面図である。
水晶振動子５は、同図（ａ）に示されるように、フランジ５１を有する円筒形ケース５２に水晶振動素子５３を収容し、ベース部材５４で円筒形ケース５２の基部を密封し、ベース部材５４を貫通した外部リード端子５５を前記水晶振動素子５３に接続した構造を有する。
また、パワートランジスタ６は、同図（ｂ）に示すように、上面に放熱ケース６１を、下面にゲートＧ、ドレインＤ、ソースＳそれぞれのパッド電極を備えた厚さ寸法が、例えば0.58ｍｍ（ｍａｘ）の極めて薄型のＭＯＳ型ＦＥＴである。
【００１２】
図１に示されるように、前記パワートランジスタ６は水晶振動子５の基部のほぼ中央の位置であって、同トランジスタ６が水晶振動子５基部のベース部材５４に密着するように印刷配線基板７に取り付けられる。
このとき、前記パワートランジスタ６の放熱ケース６１とベース部材５４間には、両者の密着度を高めるために熱伝導性シート（あるいは熱伝導性接着剤）１０が挿入され固定される。
【００１３】
図３は、図１に示す本発明に係わる高安定圧電発振器としての水晶発振器の水晶振動子とパワートランジスタの部分の変形実施例を示す構造図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は下面図（透視図）である。
図１における水晶振動子５基部のベース部材５４が非熱伝導性モールドあるいはガラス材等の熱伝導度が低い材質で構成されている場合、図３に示すように、水晶振動子５基部のベース部材５４底面に金属シート等の底板１１を嵌合、装着し、この底板１１を介して水晶振動子５基部のベース部材５４を熱伝導性シート１０、パワートランジスタ６の放熱ケース６１に密着させ、固定する。
また、印刷配線基板７と水晶振動子５基部のベース部材５４との間の空隙が不足する場合は、水晶振動子５のフランジ５１底面と印刷配線基板７間に金属板（あるいは熱伝導性シート）１２を挿入して適切な空隙に調整する。
【００１４】
上記構造とすることによって、本発明においては水晶振動子５の基部の外部リード端子５５の中央部のベース部材５４とパワートランジスタ６の放熱ケース６１とを熱的に強く密着させる構造として、前記パワートランジスタ６の発熱によって直接水晶振動子基部及び振動子のリード５５を素早く加熱すると共に、水晶振動子５近傍にヒーター４と発振回路部品２を集中させる発振器の構造とする。
【００１５】
図４に、本発明に係わる構造を有する水晶発振器の電気回路例を示す。同図において、
トランジスタＱ１は、図２に示すパワートランジスタ（POW MOS FET）IRF6608とし、同トランジスタＱ１のソースＳと接地間に抵抗ヒーターＨ１を挿入し、トランジスタＱ２のゲートＧと前記トランジスタＱ１のソースＳとを接続してトランジスタＱ１のソース電位を検出する。前記トランジスタＱ２のドレインＤをトランジスタＱ１のゲートＧに接続し、トランジスタＱ１のソース電位の増加によりトランジスタＱ１のゲート電位を低下させて定電流動作を行う。
【００１６】
温度センサーＴＨ１、ＴＨ２は前記トランジスタＱ１のドレインＤに直結させてドレインＤからの発熱を効率的に検出する。
差動増幅器ＩＣ１の（−）入力は、コンデンサＣ４を介して前記トランジスタＱ１のソースＳに接続されて積分回路を構成して電流急変を抑え、温度コントロールループにおけるハンチング動作を抑圧する。
また、トランジスタＱ１のソースＳより抵抗Ｒ８、Ｒ６を介して前記差動増幅器ＩＣ１の（−）入力に接続し、温度制御利得を安定させて安定した温度特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係わる高安定圧電発振器としての水晶発振器の実施の一形態例を示す構造図で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は下面図（透視図）。
【図２】水晶振動子とパワートランジスタそれぞれの形状を示す縦断面図と底面図。
【図３】図１に示す本発明に係わる高安定圧電発振器としての水晶発振器の水晶振動子とパワートランジスタの部分の変形実施例を示す構造図で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は下面図（透視図）。
【図４】本発明に係わる構造を有する水晶発振器の電気回路例。
【図５】従来の1枚プリント板で構成する高安定圧電発振器の構造例を示す縦断面図と下面図。
【符号の説明】
【００１８】
１・・高安定水晶発振器、２・・発振回路部品、３・・温度制御回路部品、
４・・ヒーター、５・・水晶振動子、６・・パワートランジスタ、
７・・印刷配線基板、８・・金属ケース、８ａ・・ハーメチックガラス、
９・・外部接続端子、１０・・熱伝導性シート（あるいは熱伝導性接着剤）、
１１・・底板、１２・・金属板（あるいは熱伝導性シート）、
２０・・高安定水晶発振器、２１・・発振回路・温度制御回路用の部品、
２２・・印刷配線基板、２３・・水晶振動子、２３ａ・・フランジ、２３ｂ・・凹所、
２４・・パワートランジスタ、２４ａ・・放熱板、
２５・・熱伝導性コーティング材、２６・・外部接続端子、２７・・容器、
５１・・フランジ、５２・・円筒形ケース、５３・・水晶振動素子、
５４・・ベース部材、５５・・外部リード端子、６１・・放熱ケース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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