专利名称：恒温型晶体振荡器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用引线(lead)型晶体单元的恒温型晶体振荡器(下文中称作 恒温型振荡器)的技术领域，特别是，涉及能够减小其高度尺寸的恒温型振荡器。
背景技术：
即便当环境温度变化时，恒温型振荡器也保持其晶体单元的工作温度不变，并且 改善频率稳定性。因此，恒温型振荡器用于通信设施中的无线设备，该无线设备是，例如，基 站。近年来，加热电阻器被用作热源，代替其上缠绕加热线圈的传统的恒温槽(bath)，以简 化恒温结构。作为其中之一，有利用引线型晶体单元的恒温型振荡器。
图2A和2B是用于说明现有技术恒温型振荡器的示意图。图2A是现有技术恒温 型振荡器的剖视图，图2B是其电路图。图3A和3B是用于说明现有技术恒温型振荡器的晶 体单元的示意图。图3A是其剖视图，而图3B是其频率-温度特性曲线图。
图2A和2B所示的恒温型振荡器包括引线型晶体单元1、形成振荡器输出电路2和 温度控制电路3的相应的电路元件4、以及包括晶体单元1的电路元件4安装在其上的电 路基板5。于是，恒温型振荡器构造成使得电路基板5用振荡器底板(金属底板)7的引线 8 (所谓的气密端子)保持，该引线8用玻璃6做成气密的，并且这些部件用振荡器的盖子 (金属盖)9通过电阻焊等封盖。在这种情况下，振荡器的底板7与在振荡器的盖子9的外 周边上伸出的凸缘IO相结合以将其气密地密封。 如图3A所示，在晶体单元1中，从晶体元件1A的激励电极lx延伸的引出电极ly 的两端部由连接于金属底板ll的一对引线(气密端子)12的支撑件12a保持。于是，金属 底板11和金属盖13的凸缘14通过与上述相同方式的电阻焊而结合，以气密地密封晶体元 件1A。晶体元件1A形成为，例如，SC切割晶体元件或AT切割晶体元件，并且具有其极限值 为大约8(TC的频率-温度特性。例如，在AT切割晶体元件中，频率-温度特性示出三次曲 线(图3B中的曲线A)，而在SC切割晶体元件中，频率-温度特性示出二次曲线(图3B中 的曲线B)。顺便提及，频率偏移Af/f沿着图的纵坐标画出，其中f是在室温下的频率，Af 是与室温下的频率f的频率差。 振荡器输出电路2包括用作振荡器电路的振荡级2a和具有缓冲放大器等的缓冲 级2b。振荡级2a形成为具有未示出的分压电容器和用于振荡的晶体管的柯匹兹型电路，它 们与晶体单元1 一起形成谐振电路。在这里，例如，振荡级2a形成为在振荡回路中具有电 压控制的电容元件4Cv的电压控制型电路。在图中，Vcc是电源，Vout是输出，而Vc是控制 电压。 在温度控制电路3中，由温度感测元件(例如，热敏电阻)4th和电阻器4R1检测 的感温电压Vt施加于运算放大器40A的一个输入端，而由电阻器4R2和4R3检测的参考电压Vr施加于另一个输入端。于是，参考电压Vr和感温电压Vt之间的差分电压施加于功率 晶体管4Tr的基极，并且来自电源Vcc的电力施加于用作加热元件的片式电阻器4h(加热 电阻器的一个例子)(下文中叫做加热电阻器)。据此，到加热电阻器4h的电力用与温度相 关的温度感测元件4th的电阻值来控制，以保持晶体单元1的工作温度恒定。在室温或高 于室温下的工作温度大约是8(TC，该8(TC为最小值或最大值(见图3B，该8(TC为图3B的 曲线A的最小值，并且为图3B的曲线B的最大值)。 如图2所示，电路基板5由例如玻璃环氧树脂基板构成，并且未示出的电路图案形 成在该电路基板5上，而且包括晶体单元1的相应的电路元件4安装在两个主表面上。于 是，电路基板5由振荡器的底板的引线8保持。在这个例子中，晶体单元1、以及温度控制电 路3中的加热电阻器4h、功率晶体管4Tr和温度感测元件4th安装在电路基板5的一侧板 平面上。电路基板5的该一侧板平面(底面)设置在振荡器的底板7的一侧处，而其另一 侧板平面(顶面)设置在振荡器的盖子9的一侧处。 晶体单元1的主表面面向电路基板5的一侧板平面，以接触例如安装在电路基板 的中心区上的两个加热电阻器4h。于是，这对引线12被弯曲以穿过电路基板5，以用未示出 的焊料等牢固地固定在另一侧板平面处。功率晶体管4Tr设置在晶体单元1的外侧，并且 温度感测元件4th安装在加热电阻器4h之间。这些晶体单元1和电路元件4h、4Tr和4th 用导热树脂15覆盖。在这里，与温度相关以逐渐改变其特性的电压控制的电容元件4Cv安 装在加热电阻器4h之间。 振荡器输出电路2和温度控制电路3的其他电路元件4安装在设置为电路基板5 的另一侧板平面的顶面上、以及在设置为一侧板平面的底面上的导热树脂15的区域之外 的外周边部分上。具体说，对振荡频率有影响的振荡级2a的相应的电路元件4设置在与用 导热树脂15覆盖的区域相面对的电路基板5的顶面上。而且，例如，用于调节振荡频率的 诸如电容器等的调节器元件安装在电路基板5的顶面上，这使其容易调节振荡频率。
于是，例如，在用作调节器元件的钎焊的电容器或电阻器需要更换的情况下，通过 用玻璃环氧树脂基板构成电路基板5，焊接调节元件的更换工作变成很容易。S卩，由于焊接 中的热被玻璃环氧树脂聚集，所以焊接变成很容易。例如，在电路基板5是陶瓷基板的情况 下，热很容易传出，这使得在更换元件中的焊接工作变得困难。 顺便提及，JP-A-2000-315916、JP-A-2006-311496和JP-A-2005-341191每个都公 开了一种现有技术的恒温型振荡器。 然而，在具有上述结构的恒温型振荡器中，晶体单元1的主表面设置在加热电阻 器4h上以便接触加热电阻器4h，这导致振荡器高度尺寸增加的问题。为此原因，如图4所 示，例如，加热电阻器从晶体单元1的底面移除，并且多个加热电阻器设置成围绕晶体单元 的外周边。认为通过这种结构减少了振荡器的高度尺寸。顺便提及，为了方便的原因，加热 电阻器4th等在图4中被略去。 然而，在这种情况下，由于晶体单元l的凸缘14接触电路基板5，以被倾斜，所以凸 缘的伸出部分变成比较高。于是，载荷施加于这对引线的弯折区域，并且，例如，在气密端子 处的玻璃中产生裂纹等，这导致到电路基板的安装工作变得很困难。此外，在金属底板侧的 导热树脂的厚度增加，这导致从金属盖的主表面到电路基板的热传导变得不均匀的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种恒温型振荡器，该恒温型振荡器能够减少其高度尺寸， 以便改善其可加工性，并且能够使其温度分布均匀。 根据本发明的第一方面，提供一种恒温型晶体振荡器，其包括晶体单元，其中一 对引线从其引出的金属底板与金属盖的凸缘结合以气密地密封该晶体元件；振荡器输出电 路，其包括与所述晶体单元一起形成的振荡级和缓冲级；温度控制电路，其保持所述晶体单 元的工作温度恒定；以及电路基板，所述晶体单元、振荡器输出电路和温度控制电路的电路 元件安装在该电路基板上；其中所述温度控制电路包括加热电阻器、向该加热电阻器供给 电力的功率晶体管以及检测晶体单元的工作温度的温度感测元件；其中通过将第一导热树 脂插入在晶体单元的主表面与电路基板的一侧板平面之间，所述晶体单元的主表面被安装 成面向电路基板的一侧板平面，并且该加热电阻器安装成邻近晶体单元，以便经由第二导 热树脂热耦合于所述晶体单元；其中晶体单元的凸缘插入设置在电路基板中的凹槽中，并 且通过在晶体单元的主表面与电路基板的一侧板平面之间设置第一导热树脂，晶体单元的 主表面粘接于电路基板的所述一侧板平面，并且其中加热电阻器安装在电路基板的一侧板 平面上，以便将包括在晶体单元的所述对引线之间的部分的引线夹在中间，并且该加热电 阻器围绕该晶体单元的外周边。 根据本发明的第二方面，在该恒温型晶体振荡器中，其中所述第一导热树脂是粘
性树脂薄片，并且其中所述第二导热树脂形成为应用将被固化的液体树脂。 根据本发明的第三方面，在该恒温型晶体振荡器中，其中所述电路基板的平面区
域设置为热耦合区，在该平面区域上晶体单元和加热电阻器利用第二导热树脂相互热耦
合，并且其中所述振荡级的电路元件安装在电路基板的另一侧板平面上的热耦合区域上，
该另一侧板平面与电路基板的所述一侧板平面相对。 根据本发明的第四方面，在该恒温型晶体振荡器中，其中所述电路基板用玻璃环
氧树脂基板构成，并且由振荡器的底板的引线保持，其中振荡器的盖子结合于振荡器的底
板以形成振荡器壳体，其中晶体单元安装在其上的电路基板的所述一侧板平面面向振荡器
的底板，并且其中用于调节的电路元件安装在电路基板的另一侧板平面上。 根据本发明的第五方面，在该恒温型晶体振荡器中，其中该温度感测元件与晶体
单元和加热电阻器一起安装在电路基板的一侧板平面上，以便经由第二导热树脂相互热耦
合，以形成热耦合区。 根据本发明的各方面，由于晶体单元的凸缘插入到电路基板的凹槽中，所以晶体 单元的主表面(金属盖)基本上沿着水平方向设置于电路基板的一侧板平面上。因此，能 够减少针对凸缘的伸出部分的高度。于是，晶体单元的主表面与电路基板的所述一侧板平 面之间的间隙最小化，并且第一导热树脂的厚度也减小。据此，能够使从金属盖的主表面到 电路基板的传导热最大化，使电路基板的温度分布均匀。而且，在将晶体单元安装于电路基 板时，具体说，当一对引线插入电路基板以与其连接时，施加于弯曲区域的载荷减小，这使 得能够改善可加工性。 根据本发明的第二方面，由于第一导热树脂是树脂薄片，因此与将液体树脂用作 第一导热树脂的情况相比，更能够改善可加工性。 根据本发明的第三方面，具体说，由于对振荡频率有影响的振荡级的电路元件的工作温度是稳定的，因此能够防止频率根据这些电路元件的温度性质而变化。 根据本发明的第四方面，例如，能够很容易地调节振荡频率。具体说，由于电路基
板由玻璃环氧树脂基板构成，所以当需要通过拆卸更换用于调节的电路元件时，能够使电
路元件的焊接工作很容易。 根据本发明的第五方面，由于用于加热的片式电阻器(热源)(在下文称之为加 热电阻器或加热片式电阻器)、晶体单元以及温度感测元件相互热耦合，使得其温度是均匀 的，这使得实时温度控制成为可能。
图1A和图1B是用于说明根据本发明一个实施例的恒温型振荡器的示意图，其中 图1A是该恒温型振荡器的剖视图，图1B是作为该恒温型振荡器的电路基板的底面的一侧 板平面的俯视图； 图2A和图2B是用于说明现有技术的恒温型振荡器的示意图，其中图2A是现有技
术的恒温型振荡器的剖视图，图2B是现有技术的恒温型振荡器的电路图； 图3A和图3B是用于说明现有技术的恒温型振荡器的晶体单元的示意图，其中图
3A是该晶体单元的剖视图，而图3B是该晶体单元的频率-温度特性曲线图。 图4是现有技术的恒温型振荡器的电路基板的剖视图。
具体实施例方式
图1A和图1B是用于说明根据本发明一个实施例的恒温型振荡器的示意图。图1A 是该恒温型振荡器的剖视图，图1B是作为其电路基板的底面的一侧板平面的俯视图。
如上所述，恒温型振荡器包括晶体单元l，其中金属底板11和金属盖13的凸缘14 通过电阻焊接结合，以气密地密封晶体元件1A，并且一对引线12从其引出(参考图2A)。晶 体单元1安装在作为电路基板5的一侧板平面的中心区域，以面向振荡器的底板7。然后， 这对引线12被弯曲以穿过其前端，用焊料连接于另一侧板平面。电路基板5被振荡器的底 板7的一对引线8保持，并且振荡器用盖9结合于振荡器的底板7。 在这里，通槽16设置在电路基板上，并且晶体单元1的凸缘14插入到该槽16中。 晶体单元1 (金属盖13)的主表面沿着水平方向设置于电路基板5的一侧板平面，以通过设 置第一导热树脂15a而牢固地粘接于电路基板5。第一导热树脂15a是粘性树脂薄片。然 后，加热电阻器4h安装成在电路基板5的所述一侧板平面上围绕该晶体单元1的外周边。
详细地说，加热电阻器4h安装在晶体单元1的这对引线12之间，并且在这对引线 12的外侧，以将相应的引线12夹在中间。于是，加热电阻器4h安装成邻近金属底板11和 金属盖13的外周边，以便围绕它们。但是，在这个例子中，例如，功率晶体管4Tr用作热源， 并且温度感测元件4th和电压控制的电容元件4Cv也安装在，例如，金属盖13的加热区。这 些元件用第二导热树脂15b覆盖，该第二导热树脂15b应用为液体树脂并且其后被固化，这 些元件分别相互热耦合。于是，用第二导热树脂15b覆盖的平面区域设置为电路基板5的 热耦合区。 振荡器输出电路2和温度控制电路3的其他相应的电路元件4安装在电路基板5 的另一侧板平面上，该另一侧板平面与电路基板5的所述一侧板平面相对。具体说，对振荡频率有影响的振荡级2a的电路元件4安装在电路基板5的热耦合区(导热树脂15b施加在其上的区域)上，即另一侧板平面(顶面)上。然后，缓冲级2b和温度控制电路3的电路元件4安装在热耦合区中并在该热耦合区的外面。具体说，用于调节振荡频率的电路元件4安装在振荡器的盖子9 一侧处的电路基板5的顶面(所述另一侧板平面)上。顺便提及，温度控制电路3起晶体单元1的温度补偿电路的作用。 按照这种结构，由于晶体单元1的凸缘14插入到电路基板5的凹槽16中，晶体单元1(金属盖13)的主表面沿着水平方向基本上设置于电路基板5的一侧板平面。因此，能够减少针对凸缘14的伸出部分的高度。于是，晶体单元1的主表面和电路基板5的一侧板平面之间的间隙最小化，并且第一导热树脂15a的厚度也减小。 据此，能够使从金属盖13到电路基板5的传导热最大化，并且使电路基板5的温度分布均匀。而且，在将晶体单元1安装于电路基板5时，具体说，当一对引线12插过电路基板5以与其连接时，施加于弯曲区域的载荷减少，这使得能够改善可加工性。
而且，由于第一导热树脂15a是粘性树脂薄片，这比将液体树脂用作第一导热树脂15a的情况更能够改善可加工。而且，对振荡频率有影响的振荡级2a的电路元件4安装在电路基板5的另一侧板平面上，通过将第二导热树脂15b施加在该另一侧板平面上上而将其设置成热耦合区。因此，由于振荡级2a的电路元件4的工作温度是恒定的，因此能够防止频率根据这些电路元件的温度性质而改变。 而且，由于用于调节的电路元件4安装在在电路基板5的振荡器的盖子9的这一侧的顶面上，因此，例如，能够容易调节振荡频率。具体说，在电路基板5用玻璃环氧树脂基板构成的情况下，当需要通过拆卸更换用于调节的电路元件4时，能够防止热辐射，使得焊接工作很容易。 而且，在这个例子中，用作热源的加热电阻器4h和功率晶体管4Tr、晶体单元1以及温度感测元件4th通过第二导热树脂15b相互热耦合，即设置为热耦合区。因此，特别是，热源、晶体单元1和温度感测元件的温度是均匀的，这使得实时温度控制成为可能。
在上述实施例中，功率晶体管4Tr与加热电阻器4h —起排列在晶体单元1的外周边上。可选地，功率晶体管4Tr可以排列在加热电阻器4h的外侧。在这种情况下，例如，能够消除由于功率晶体管4Tr和各加热电阻器4h的热量不同而引起的温度分布的不均匀性。顺便提及，如果功率晶体管4Tr设置在第二导热树脂15b的外侧从而不作为热源，则温度分布的均匀性进一步改善。但是，由于作为热源的能量被浪费，所以这种模式根据需要来选择。 而且，第二导热树脂15b覆盖晶体单元、加热电阻器4h以及温度感测元件4th。但是，用第二导热树脂15b填充在这些相应的元件(1、4h、4th等)中的空间，以使这些元件相互热耦合就足够了，而用第二导热树脂15b从上面覆盖相应的元件不是必须的。
权利要求
一种恒温型晶体振荡器，包括晶体单元，其中金属底板和金属盖的凸缘相结合以气密地密封晶体元件，一对引线从该金属底板引出；振荡器输出电路，其包括与所述晶体单元一起形成的振荡级和缓冲级；温度控制电路，其保所述持晶体单元的工作温度恒定；以及电路基板，所述晶体单元、振荡器输出电路和温度控制电路安装在该电路基板上，其中所述温度控制电路包括加热电阻器、向所述加热电阻器供给电力的功率晶体管以及检测所述晶体单元的工作温度的温度感测元件，其中，所述晶体单元的主表面被安装成面向所述电路基板的一侧板平面，同时将第一导热树脂设置在所述晶体单元的主表面和所述电路基板的一侧板平面之间，并且所述加热电阻器安装成邻近所述晶体单元，以便经由第二导热树脂热耦合于所述晶体单元，其中所述晶体单元的凸缘插入到设置在所述电路基板中的凹槽中，并且通过将所述第一导热树脂设置在所述晶体单元的主表面和所述电路基板的一侧板平面之间，所述晶体单元的主表面粘接于所述电路基板的该一侧板平面，并且其中所述加热电阻器安装在所述电路基板的一侧板平面上，以便将包括在所述晶体单元的所述对引线之间的部分的引线夹在中间，并且所述加热电阻器围绕所述晶体单元的外周边。
2. 根据权利要求1所述的恒温型晶体振荡器， 其中所述第一导热树脂是粘性树脂薄片，并且 其中所述第二导热树脂形成为应用将被固化的液体树脂。
3. 根据权利要求1所述的恒温型晶体振荡器，其中将所述电路基板的平面区域设置为热耦合区，在该平面区域上，所述晶体单元和 所述加热电阻器通过第二导热树脂相互热耦合，并且，其中所述振荡级的电路元件安装在所述电路基板的另一侧板平面上的热耦合区上，该 另一侧板平面与电路基板的所述一侧板平面相对。
4. 根据权利要求1所述的恒温型晶体振荡器，其中所述电路基板用玻璃环氧树脂基板构成，并且由所述振荡器的底板的引线保持， 其中所述振荡器的盖子结合于所述振荡器的底板，以形成振荡器壳体， 其中所述晶体单元安装在其上的电路基板的所述一侧板平面面向所述振荡器的底板，并且其中用于调节的电路元件安装在所述电路基板的所述另一侧板平面上。
5. 根据权利要求1所述的恒温型晶体振荡器，其中所述温度感测元件与所述晶体单元和所述加热电阻器一起安装在电路基板的所 述一侧板平面上，以便经由第二导热树脂相互热耦合，以形成热耦合区。
全文摘要
本发明公开了一种恒温型振荡器，该恒温型振荡器包括晶体单元；振荡器输出电路；温度控制电路；以及电路元件安装在其上的电路基板。晶体单元的主表面安装成面向电路基板的一侧板平面，同时第一导热树脂设置在该晶体单元的主表面和该电路基板的一侧板平面之间，并且该加热的电阻器安装成经由第二导热树脂热耦合于该晶体单元。通过设置在其之间的第一导热树脂，晶体单元的主表面粘接于电路基板的一侧板平面。加热电阻器安装在电路基板的一侧板平面上，以便将包括在晶体单元的一对引线之间的部分的这对引线夹在中间，并且该加热电阻器围绕该晶体单元的外周边。
文档编号H03B5/32GK101719756SQ200910178138
公开日2010年6月2日 申请日期2009年10月9日 优先权日2008年10月8日
发明者伊藤学 申请人:日本电波工业株式会社