(57)【要約】【課題】従来よりも周波数制御に優れる発振器を提供すること。【解決手段】発振器１は、振動素子３と、発振回路１０及び周波数制御回路として例えば温度補償回路４０と、を含み、振動素子３の共振周波数をＦｒ（ＭＨｚ）としたときの等価直列容量Ｃ１（ｆＦ）が、Ｃ１≧０．００２７９×Ｆｒ2−０．０５６８４×Ｆｒ＋２．６９４８１を満たす。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動素子と、発振回路及び周波数制御回路と、を含み、
前記振動素子の共振周波数をＦｒ（ＭＨｚ）としたときの等価直列容量Ｃ１（ｆＦ）が、
Ｃ１≧０．００２７９×Ｆｒ2−０．０５６８４×Ｆｒ＋２．６９４８１
を満たす、発振器。
【請求項２】
前記等価直列容量Ｃ１が１．５ｆＦよりも大きい、請求項１に記載の発振器。
【請求項３】
前記周波数制御回路は入力された電圧に対して発振周波数を変化させるものであり、
前記入力された電圧に対する周波数の変化率は、４２ｐｐｍ／Ｖ以上である、請求項１又は２に記載の発振器。
【請求項４】
等価並列容量Ｃ０と等価直列容量Ｃ１との容量比Ｃ０／Ｃ１をγとしたとき、
γ≧０．０２２×Ｆｒ2−４．９６９×Ｆｒ＋４１７．９２９
を満たす、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発振器。
【請求項５】
−４０℃以上＋８５℃以下の温度範囲で、周波数偏差が−１５０ｐｐｂ以上＋１５０ｐｐｂ以下である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発振器。
【請求項６】
前記振動素子の周波数温度特性の３次以上の近似式に対する前記振動素子の周波数偏差が、−１５０ｐｐｂ以上＋１５０ｐｐｂ以下である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発振器。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発振器を備えている、電子機器。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発振器を備えている、移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発振器、電子機器及び移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ：Temperature Compensated CrystalOscillator）は、水晶振動子と当該水晶振動子を発振させるための集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）を有し、当該ＩＣが所定の温度範囲で水晶振動子の発振周波数の所望の周波数（公称周波数）からのずれ（周波数偏差）を補償（温度補償）することにより、高い周波数精度が得られる。温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）の振動子としては、ＡＴカット振動子が利用される。ＡＴカット振動子は、周波数温度特性が３次曲線を呈するため、他のカットの振動子と比べて、広い温度範囲で安定した周波数が得られるという利点がある。近年、フォトリソグラフィ技術を水晶の加工に応用することでＡＴカット振動子の小型化が進んでいる。ＡＴカット振動子は、例えば特許文献１に記載されている。温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）は、例えば特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−０９４４１０号公報
【特許文献２】特開２０１３−２４３４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＡＴカット振動子の小型化に伴って、ＡＴカット振動子の周波数可変感度（素子感度）が小さくなるため、例えば、所望の温度範囲でのＡＴカット振動子の周波数偏差の幅よりも大きい周波数可変幅を実現するために、ＩＣが可変容量素子に印加する電圧（温度補償電圧）の可変範囲を広くする必要が生じる。そうすると、可変容量素子に、容量値がほぼ線形に変化する電圧範囲を超えた温度補償電圧が印加されることになり、温度補償精度が劣化し、温度補償型発振器の出力周波数が温度に応じて変動するため、周波数偏差が大きくなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、従来よりも周波数制御に優れる発振器を提供することができる。また、本発明のいくつかの態様によれば、当該発振器を用いた電子機器及び移動体を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
本適用例に係る発振器は、振動素子と、発振回路及び周波数制御回路と、を含み、前記振動素子の共振周波数をＦｒ（ＭＨｚ）としたときの等価直列容量Ｃ１（ｆＦ）が、Ｃ１≧０．００２７９×Ｆｒ2−０．０５６８４×Ｆｒ＋２．６９４８１を満たす。
【０００８】
振動素子と発振回路とにより、例えば、ピアース発振回路、インバーター型発振回路、コルピッツ発振回路、ハートレー発振回路などの種々の発振回路が構成されてもよい。
【０００９】
本適用例によれば、Ｃ１≧０．００２７９×Ｆｒ2−０．０５６８４×Ｆｒ＋２．６９４８１という条件で規定される高い周波数可変感度を有する振動素子を用いることにより、従来よりも周波数制御に優れる発振器を実現することができ、例えば、従来よりも周波数偏差が小さい温度補償型の発振器を実現することができる。
【００１０】
［適用例２］
上記適用例に係る発振器は、前記等価直列容量Ｃ１が１．５ｆＦよりも大きくてもよい。
【００１１】
本適用例に係る発振器は、等価直列容量Ｃ１が１．５ｆＦよりも大きいという条件で規定される高い周波数可変感度を有する振動素子を用いることにより、従来よりも周波数制御に優れる発振器を実現することができ、例えば、従来よりも周波数偏差が小さい温度補償型の発振器を実現することができる。
【００１２】
［適用例３］
上記適用例に係る発振器は、前記周波数制御回路は入力された電圧に対して発振周波数を変化させるものであり、前記入力された電圧に対する周波数の変化率は、４２ｐｐｍ／Ｖ以上であってもよい。
【００１３】
本適用例によれば、周波数の変化率が４２ｐｐｍ／Ｖ以上という条件で規定される高い周波数可変感度を有する振動素子を用いることにより、従来よりも周波数制御に優れる発振器を実現することができ、例えば、従来よりも周波数偏差が小さい温度補償型の発振器を実現することができる。
【００１４】
［適用例４］
上記適用例に係る発振器は、等価並列容量Ｃ０と等価直列容量Ｃ１との容量比Ｃ０／Ｃ１をγとしたとき、γ≧０．０２２×Ｆｒ2−４．９６９×Ｆｒ＋４１７．９２９を満たしてもよい。
【００１５】
本適用例によれば、γ≧０．０２２×Ｆｒ2−４．９６９×Ｆｒ＋４１７．９２９という条件で規定される高い周波数可変感度を有する振動素子を用いることにより、従来よりも周波数制御に優れる発振器を実現することができ、例えば、従来よりも周波数偏差が小さい温度補償型の発振器を実現することができる。
【００１６】
［適用例５］
上記適用例に係る発振器は、−４０℃以上＋８５℃以下の温度範囲で、周波数偏差が−１５０ｐｐｂ以上＋１５０ｐｐｂ以下であってもよい。
【００１７】
本適用例に係る発振器は、−４０℃以上＋８５℃以下の温度範囲で、周波数偏差が−１５０ｐｐｂ以上＋１５０ｐｐｂ以下というＯＣＸＯの周波数温度特性に迫る、他に類を見ない発振器である。従って、例えば、ＯＣＸＯが利用されているような高い周波数精度が要求される電子機器にも本適用例に係る発振器を利用可能である。
【００１８】
［適用例６］
上記適用例に係る発振器は、前記振動素子の周波数温度特性の３次以上の近似式に対する前記振動素子の周波数偏差が、−１５０ｐｐｂ以上＋１５０ｐｐｂ以下であってもよい。
【００１９】
本適用例によれば、発振回路や周波数制御回路の温度特性のばらつきを考慮しても、周波数温度特性が−１５０ｐｐｂ以上＋１５０ｐｐｂ以下の発振器を実現しやすくなるので、発振器の歩留りを向上させることができる。
【００２０】
［適用例７］
本適用例に係る電子機器は、上記のいずれかの発振器を備えている。
【００２１】
［適用例８］
本適用例に係る移動体は、上記のいずれかの発振器を備えている。
【００２２】
これらの適用例によれば、従来よりも周波数制御に優れる発振器を用いるので、例えば、信頼性の高い電子機器及び移動体を実現することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態の発振器の斜視図。
【図２】図２（Ａ）は本実施形態の発振器の断面図、図２（Ｂ）は本実施形態の発振器の上面図、図２（Ｃ）は発振器の底面図。
【図３】本実施形態の発振器の機能ブロック図。
【図４】発振器の製造方法の手順の一例を示すフローチャート図。
【図５】温度補償電圧と補償電圧感度との関係の一例を示す図。
【図６】発振器の周波数偏差の実測値をプロットした図。
【図７】発振器の周波数温度特性の実測値を示す図。
【図８】振動素子の等価回路図。
【図９】発振器の補償電圧感度をプロットした図。
【図１０】発振器の周波数と等価直列容量との関係を示す図。
【図１１】発振器の周波数と、等価並列容量と等価直列容量との容量比との関係を示す図。
【図１２】振動素子の周波数偏差についての説明図。
【図１３】本実施形態の電子機器の構成の一例を示す機能ブロック図。
【図１４】本実施形態の電子機器の外観の一例を示す図。
【図１５】本実施形態の移動体の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２５】
１．発振器
［発振器の構成］
図１及び図２は、本実施形態の発振器の構造の一例を示す図である。図１は、発振器の斜視図であり、図２（Ａ）は図１のＡ−Ａ’断面図である。また、図２（Ｂ）は、発振器の上面図であり、図２（Ｃ）は、発振器の底面図である。ただし、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のリッド５が無い状態で図示されている。
【００２６】
図１及び図２（Ａ）に示すように、本実施形態の発振器１は、半導体装置である集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）２、振動素子（振動片）３、パッケージ４、リッド（蓋）５、外部端子（外部電極）６を含んで構成されている。
【００２７】
振動素子３としては、例えば、水晶振動素子、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）共振素子、その他の圧電振動素子やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）振動素子などを用いることができる。振動素子３の基板材料としては、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電単結晶や、ジルコン酸チタン酸鉛等の圧電セラミックス等の圧電材料、又はシリコン半導体材料等を用いることができる。振動素子３の励振手段としては、圧電効果によるものを用いてもよいし、クーロン力による静電駆動を用いてもよい。
【００２８】
パッケージ４は、集積回路（ＩＣ）２と振動素子３とを同一空間内に収容する。具体的には、パッケージ４には、凹部が設けられており、リッド５で凹部を覆うことによって集積回路（ＩＣ）２と振動素子３とを収容する。パッケージ４の内部又は凹部の表面には、集積回路（ＩＣ）２の２つの端子（後述する図３のＸＯ端子及びＸＩ端子）と振動素子３の２つの端子（励振電極３ａ及び３ｂ）とをそれぞれ電気的に接続するための不図示の配線が設けられている。また、パッケージ４の内部又は凹部の表面には、各外部端子６と電気的に接続された不図示の配線が設けられており、各配線と集積回路（ＩＣ）２の各端子とは金等のボンディングワイヤー７でボンディングされている。
【００２９】
図２（Ｃ）に示すように、発振器１は底面（パッケージ４の裏面）に、電源端子である外部端子ＶＤＤ１，接地端子である外部端子ＶＳＳ１、周波数制御用の信号が入力される端子である外部端子ＶＣ１及び出力端子である外部端子ＯＵＴ１の４個の外部端子６が設けられている。外部端子ＶＤＤ１には電源電圧が供給され、外部端子ＶＳＳ１は接地される。
【００３０】
振動素子３は、その表面及び裏面にそれぞれ金属の励振電極３ａ及び３ｂを有しており、励振電極３ａ及び３ｂを含む振動素子３の質量に応じた所望の周波数（発振器１に要求される周波数）で発振する。
【００３１】
本実施形態では、振動素子３は、パッケージ（容器）８に収容されている（振動素子３は、ベース８ａ上に配置されている電極パッド１１と導電性接着材等の接続部材１２にて固定されている）。パッケージ８は、ベース８ａとベース８ａを封止しているリッド（蓋）８ｂとを含み、ベース８ａは、リジン等の接着部材９によってパッケージ４に接合されている。また、集積回路（ＩＣ）２は、接着部材９によってリッド８ｂに接合されている。
【００３２】
すなわち、図２（Ｂ）に示すように、発振器１を上面から視た平面視で、集積回路（ＩＣ）２とパッケージ８（振動素子３）とは重なっており、振動素子３を収容するパッケージ８のリッド８ｂに集積回路（ＩＣ）２が直付けされている。これにより、集積回路（ＩＣ）２の発熱が振動素子３に短時間で伝導するため、集積回路（ＩＣ）２と振動素子３の温度差が小さくなり、周波数制御回路として後述する例えば温度補償回路４０による温度補償の誤差が小さい。従って、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）に示す発振器１の構造は、周波数精度を向上させるためにより有効である。なお、リッド８ｂの材料は熱伝導率が高い金属であることが望ましい。
【００３３】
図３は発振器１の機能ブロック図である。図３に示すように、発振器１は、振動素子３と振動素子３を発振させるための集積回路（ＩＣ）２とを含む発振器であり、集積回路（ＩＣ）２と振動素子３はパッケージ４に収容されている。
【００３４】
集積回路（ＩＣ）２は、電源端子であるＶＤＤ端子、接地端子であるＶＳＳ端子、出力端子であるＯＵＴ端子、周波数を制御する信号が入力される端子であるＶＣ端子、振動素子３との接続端子であるＸＩ端子及びＸＯ端子が設けられている。ＶＤＤ端子、ＶＳＳ端子、ＯＵＴ端子及びＶＣ端子は、集積回路（ＩＣ）２の表面に露出しており、それぞれ、パッケージ４に設けられた外部端子ＶＤＤ１，ＶＳＳ１，ＯＵＴ１，ＶＣ１と接続されている。また、ＸＩ端子は振動素子３の一端（一方の端子）と接続され、ＸＯ端子は振動素子３の他端（他方の端子）と接続される。
【００３５】
本実施形態では、集積回路（ＩＣ）２は、発振回路１０、出力回路２０、周波数調整回路３０、ＡＦＣ（Automatic Frequency Control）回路３２、温度補償回路４０、温度センサー５０、レギュレーター回路６０、記憶部７０、及びシリアルインターフェース（Ｉ／Ｆ）回路８０を含んで構成されている。なお、集積回路（ＩＣ）２は、これらの要素の一部を省略又は変更し、あるいは他の要素を追加した構成としてもよい。
【００３６】
レギュレーター回路６０は、ＶＤＤ端子から供給される電源電圧ＶＤＤ（正の電圧）に基づき、発振回路１０、周波数調整回路３０、ＡＦＣ回路３２、温度補償回路４０、出力回路２０の一部又は全部の電源電圧または基準電圧となる一定電圧を生成する。
【００３７】
記憶部７０は、不揮発性メモリー７２とレジスター７４とを有しており、外部端子から、シリアルインターフェース回路８０を介して、不揮発性メモリー７２又はレジスター７４に対するリード／ライトが可能に構成されている。本実施形態では、発振器１の外部端子と接続される集積回路（ＩＣ）２の端子はＶＤＤ，ＶＳＳ，ＯＵＴ，ＶＣの４つしかないため、シリアルインターフェース回路８０は、例えば、ＶＤＤ端子の電圧が閾値よりも高い時に、ＶＣ端子から入力されるクロック信号とＯＵＴ端子から入力されるデータ信号を受け付け、不揮発性メモリー７２あるいはレジスター７４に対してデータのリード／ライトを行う。
【００３８】
不揮発性メモリー７２は、各種の制御データを記憶するための記憶部であり、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）やフラッシュメモリーなどの書き換え可能な種々の不揮発性メモリーであってもよいし、ワンタイムＰＲＯＭ（One Time Programmable Read Only Memory）のような書き換え不可能な種々の不揮発性メモリーであってもよい。
【００３９】
不揮発性メモリー７２には、周波数調整回路３０を制御するための周波数調整データや、周波数制御回路としての例えば温度補償回路４０を制御するための温度補償データ（１次補償データ、・・・、ｎ次補償データ）が記憶される。さらに、不揮発性メモリー７２には、出力回路２０やＡＦＣ回路３２をそれぞれ制御するためのデータ（不図示）も記憶される。
【００４０】
周波数調整データは、発振器１の周波数を調整するためのデータであり、発振器１の周波数が所望の周波数からずれていた場合に、周波数調整データを書き換えることで、発振器１の周波数が所望の周波数に近づくように微調整することができる。
【００４１】
温度補償データ（１次補償データ、・・・、ｎ次補償データ）は、発振器１の温度補償調整工程において算出される、発振器１の周波数温度特性の補正用のデータであり、例えば、振動素子３の周波数温度特性の各次数成分に応じた１次〜ｎ次の係数値であってもよい。ここで、温度補償データの最大次数ｎとしては、振動素子３の周波数温度特性を打ち消し、さらに、集積回路（ＩＣ）２の温度特性の影響も補正可能な値が選択される。例えば、ｎは振動素子３の周波数温度特性の主要な次数よりも大きい整数値であってもよい。例えば、振動素子３がＡＴカット水晶振動素子であれば、周波数温度特性は３次曲線を呈し、その主要な次数は３であるので、ｎとして３よりも大きい整数値（例えば、５又は６）が選択されてもよい。なお、温度補償データは、１次〜ｎ次のすべての次数の補償データを含んでもよいし、１次〜ｎ次のうちの一部の次数の補償データのみを含んでもよい。
【００４２】
不揮発性メモリー７２に記憶されている各データは、集積回路（ＩＣ）２の電源投入時（ＶＤＤ端子の電圧が０Ｖから所望の電圧まで立ち上がる時）に不揮発性メモリー７２からレジスター７４に転送され、レジスター７４に保持される。そして、周波数調整回路３０にはレジスター７４に保持される周波数調整データが入力され、温度補償回路４０にはレジスター７４に保持される温度補償データ（１次補償データ、・・・、ｎ次補償データ）が入力され、出力回路２０やＡＦＣ回路３２にもレジスター７４に保持される各制御用のデータが入力される。
【００４３】
不揮発性メモリー７２が書き換え不可能である場合には、発振器１の検査時において、外部端子からシリアルインターフェース回路８０を介して、不揮発性メモリー７２から転送される各データが保持されるレジスター７４の各ビットに直接各データが書き込まれて発振器１が所望の特性を満たすように調整・選択され、調整・選択された各データが最終的に不揮発性メモリー７２に書き込まれる。また、不揮発性メモリー７２が書き換え可能である場合には、発振器１の検査時において、外部端子からシリアルインターフェース回路８０を介して、不揮発性メモリー７２に各データが書き込まれるようにしてもよい。ただし、不揮発性メモリー７２への書き込みは一般に時間がかかるため、発振器１の検査時には、検査時間を短縮するために、外部端子からシリアルインターフェース回路８０を介してレジスター７４の各ビットに直接各データが書き込まれ、調整・選択された各データが最終的に不揮発性メモリー７２に書き込まれるようにしてもよい。
【００４４】
発振回路１０は、振動素子３の出力信号を増幅して振動素子３にフィードバックすることで、振動素子３を発振させ、振動素子３の発振に基づく発振信号を出力する。例えば、レジスター７４に保持された制御データによって、発振回路１０の発振段電流が制御されてもよい。
【００４５】
周波数調整回路３０は、レジスター７４に保持された周波数調整データに応じた電圧を発生させて、発振回路１０の負荷容量として機能する可変容量素子（不図示）の一端に印加する。これにより、所定の温度（例えば、２５℃）かつＶＣ端子の電圧が所定の電圧（例えば、ＶＤＤ／２）となる条件下での発振回路１０の発振周波数（基準周波数）がほぼ所望の周波数となるように制御（微調整）される。
【００４６】
ＡＦＣ回路３２は、ＶＣ端子の電圧に応じた電圧を発生させて、発振回路１０の負荷容量として機能する可変容量素子（不図示）の一端に印加する。これにより、発振回路１０の発振周波数（振動素子３の発振周波数）が、ＶＣ端子の電圧値に基づき制御される。例えば、レジスター７４に保持された制御データによって、ＡＦＣ回路３２のゲインが制御されてもよい。
【００４７】
温度センサー５０は、その周辺の温度に応じた信号（例えば、温度に応じた電圧）を出力する感温素子である。温度センサー５０は、温度が高いほど出力電圧が高い正極性のものであってもよいし、温度が高いほど出力電圧が低い負極性のものであってもよい。なお、温度センサー５０としては、発振器１の動作が保証される所望の温度範囲において、温度変化に対して出力電圧ができるだけ線形に変化するものが望ましい。
【００４８】
温度補償回路４０は、温度センサー５０からの出力信号が入力され、振動素子３の周波数温度特性を補償するための電圧（温度補償電圧）を発生させて、発振回路１０の負荷容量として機能する可変容量素子（不図示）の一端に印加する。これにより、発振回路１０の発振周波数が、温度によらずほぼ一定になるように制御される。本実施形態では、温度補償回路４０は、１次電圧発生回路４１−１〜ｎ次電圧発生回路４１−ｎ及び加算回路４２を含んで構成されている。
【００４９】
１次電圧発生回路４１−１〜ｎ次電圧発生回路４１−ｎは、それぞれ、温度センサー５０からの出力信号が入力され、レジスター７４に保持された１次補償データ〜ｎ次補償データに応じて、周波数温度特性の１次成分からｎ次成分を補償するための１次補償電圧〜ｎ次補償電圧を発生させる。
【００５０】
加算回路４２は、１次電圧発生回路４１−１〜ｎ次電圧発生回路４１−ｎがそれぞれ発生させる１次補償電圧〜ｎ次補償電圧を加算して出力する。この加算回路４２の出力電圧が温度補償回路４０の出力電圧（温度補償電圧）となる。
【００５１】
出力回路２０は、発振回路１０が出力する発振信号が入力され、外部出力用の発振信号を生成し、ＯＵＴ端子を介して外部に出力する。例えば、レジスター７４に保持された制御データによって、出力回路２０における発振信号の分周比や出力レベルが制御されてもよい。
【００５２】
このように構成された発振器１は、所望の温度範囲において、温度によらず、外部端子ＶＣ１の電圧に応じた一定の周波数の発振信号を出力する電圧制御型の温度補償型発振器（振動素子３が水晶振動素子であればＶＣ−ＴＣＸＯ（Voltage Controlled Temperature Compensated Crystal Oscillator））として機能する。
【００５３】
［発振器の製造方法］
図４は、本実施形態の発振器１の製造方法の手順の一例を示すフローチャート図である。図４の工程Ｓ１０〜Ｓ７０の一部を省略又は変更し、あるいは、他の工程を追加してもよい。また、可能な範囲で、各工程の順番を適宜変更してもよい。
【００５４】
図４の例では、まず、パッケージ４に集積回路（ＩＣ）２と振動素子３（振動素子３を収容したパッケージ８）を搭載する（Ｓ１０）。工程Ｓ１０により、集積回路（ＩＣ）２と振動素子３は、パッケージ４の内部又は凹部の表面に設けられた配線によって接続され、集積回路（ＩＣ）２に電源を供給すると集積回路（ＩＣ）２と振動素子３とが電気的に接続される状態になる。
【００５５】
次に、リッド５によりパッケージ４を封止し、熱処理を行ってリッド５をパッケージ４に接着させる（Ｓ２０）。この工程Ｓ２０により、発振器１の組み立てが完了する。
【００５６】
次に、発振器１の基準周波数（基準温度Ｔ０（例えば、２５℃）での周波数）を調整する（Ｓ３０）。この工程Ｓ３０では、基準温度Ｔ０で発振器１を発振させて周波数を測定し、周波数偏差が０に近づくように周波数調整データを決定する。
【００５７】
次に、発振器１のＶＣ感度を調整する（Ｓ４０）。この工程Ｓ４０では、基準温度Ｔ０において、外部端子ＶＣ１に所定の電圧（例えば、０ＶやＶＤＤ）を印加した状態で発振器１を発振させて周波数を測定し、所望のＶＣ感度が得られるように、ＡＦＣ回路３２の調整データを決定する。
【００５８】
次に、発振器１の温度補償調整を行う（Ｓ５０）。この温度補償調整工程Ｓ５０では、所望の温度範囲（例えば、−４０℃以上８５℃以下）において、複数の温度で発振器１の周波数を測定し、測定結果に基づいて、発振器１の周波数温度特性を補正するための温度補償データ（１次補償データ、・・・、ｎ次補償データ）を生成する。具体的には、温度補償データの算出プログラムが、複数の温度での周波数の測定結果を用いて、発振器１の周波数温度特性（振動素子３の周波数温度特性と集積回路（ＩＣ）２の温度特性を含む）を、温度（温度センサー５０の出力電圧）を変数とするｎ次の式で近似し、近似式に応じた温度補償データ（１次補償データ、・・・、ｎ次補償データ）を生成する。例えば、温度補償データの算出プログラムは、基準温度Ｔ０における周波数偏差を０とし、かつ、所望の温度範囲での周波数偏差の幅を小さくするような温度補償データ（１次補償データ、・・・、ｎ次補償データ）を生成する。
【００５９】
次に、記憶部７０の不揮発性メモリー７２に、工程Ｓ３０、Ｓ４０及びＳ５０で得られた各データを記憶させる（Ｓ６０）。
【００６０】
最後に、発振器１の周波数温度特性を測定し、良否を判定する（Ｓ７０）。この工程Ｓ７０では、温度を徐々に変化させながら発振器１の周波数を測定し、所望の温度範囲（例えば、−４０℃以上８５℃以下）において周波数偏差が所定範囲内にあるか否かを評価し、周波数偏差が所定範囲内にあれば良品、所定範囲内になければ不良品と判定する。
【００６１】
［発振器の周波数温度特性］
発振器１の周波数温度特性は、振動素子３の周波数可変感度（素子感度）と相関がある。図５は、温度補償電圧と補償電圧感度（温度補償電圧の変化に対する周波数変化の度合い）との関係の一例を示す図である。図５において、横軸は温度補償電圧（単位：Ｖ）、縦軸は補償電圧感度（単位：ｐｐｍ／Ｖ）である。実線は、周波数可変感度の高い振動素子３を用いた場合のグラフであり、破線は、周波数可変感度の低い振動素子３を用いた場合のグラフである。
【００６２】
図５に示すように、周波数可変感度が低い振動素子３を用いた場合、発振器１の周波数可変幅を、所望の温度範囲（例えば、−４０℃〜＋８５℃）での振動素子３の周波数偏差の幅よりも大きくするために、集積回路（ＩＣ）２は温度補償電圧の可変範囲（図５のΔＶ２）を広くする必要が生じる。そうすると、可変容量素子（例えば、バラクター）に、補償電圧感度がほぼ一定となる電圧範囲を超えた温度補償電圧が印加されることになり、温度補償精度が劣化するため、発振器１の周波数温度特性が劣化する。これに対して、周波数可変感度が高い振動素子３を用いた場合、集積回路（ＩＣ）２は温度補償電圧の可変範囲（図５のΔＶ１）を狭くすることができる。そうすると、可変容量素子に印加される温度補償電圧は、補償電圧感度がほぼ一定となる電圧範囲内となり、発振器１の周波数温度特性が向上する。
【００６３】
すなわち、振動素子３の周波数可変感度が高いほど、所望の温度範囲における発振器１の周波数偏差を小さくすることができる。そして、振動素子３の周波数可変感度が高いほど補償電圧感度も高くなるから、補償電圧感度が高いほど、所望の温度範囲における発振器１の周波数偏差を小さくすることができると言える。
【００６４】
図６は、振動素子３として周波数可変感度の異なる３つの振動素子の各々を用いた、公称周波数が１９．２ＭＨｚである発振器１の周波数偏差の実測値（−４０℃〜＋８５℃での発振器１の周波数偏差（絶対値）の最悪値）をプロットした図である。図６において、横軸は温度補償電圧の可変範囲の中心電圧での補償電圧感度（単位：ｐｐｍ／Ｖ）であり、縦軸は発振器１の周波数偏差（最悪値）（単位：ｐｐｍ）である。実線は、プロットされた３点（Ａ点，Ｂ点，Ｃ点）に対して２次の多項式で近似した曲線であり、横軸をｘ、縦軸をｙとすると、ｙ＝０．０３６ｘ2−０．３２４２ｘ＋７．４０７４を満たす曲線である。図６に示すように、補償電圧感度が３２ｐｐｍ／Ｖ程度の発振器１の周波数偏差（最悪値）（Ａ点）は０．７ｐｐｍを越えているのに対して、補償電圧感度が４１ｐｐｍ／Ｖ程度の発振器１の周波数偏差（最悪値）（Ｂ点）は０．２ｐｐｍよりも小さい。さらに、補償電圧感度が４７ｐｐｍ／Ｖ程度の発振器１の周波数偏差（最悪値）（Ｃ点）は０．１５ｐｐｍよりも小さい。
【００６５】
図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に、それぞれ、Ａ点に対応する発振器１の周波数温度特性の実測値及びＣ点に対応する発振器１の周波数温度特性の実測値を示す。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）において、横軸は温度（単位：℃）であり、縦軸は周波数偏差（単位：ｐｐｍ）である。図７（Ａ）に示すように、Ａ点に対応する補償電圧感度が３２ｐｐｍ／Ｖ程度の発振器１は、−４０℃付近で周波数偏差（絶対値）が最も大きく、０．７ｐｐｍを越えている。これに対して、図７（Ｂ）に示すように、Ｃ点に対応する補償電圧感度が４７ｐｐｍ／Ｖ程度の発振器１は、−４０℃〜＋８５℃の温度範囲で周波数偏差が±０．１５ｐｐｍ（±１５０ｐｐｂ：−１５０ｐｐｂ以上＋１５０ｐｐｂ以下）の範囲にある。
【００６６】
０℃以上＋７０℃以下、−５℃以上＋８５℃以下、−４０℃以上＋８５℃以下の温度範囲は市場に存在する発振器の周波数温度特性を規定する代表的な温度範囲であり、少なくとも、−５℃以上＋８５℃以下あるいは−４０℃以上＋８５℃以下の温度範囲で周波数偏差が−１５０ｐｐｂ以上＋１５０ｐｐｂ以下の特性を有する温度補償型の発振器はこれまで存在していない。すなわち、図６のＣ点の実測値（図７（Ｂ）の実測値）が得られた発振器１は、他に類を見ない新規な温度補償型の発振器であり、例えば、ＯＣＸＯが利用されているような高い周波数精度が要求される電子機器にも利用可能である。
【００６７】
そして、図６の近似曲線より、補償電圧感度（温度補償電圧の可変範囲の中心電圧での補償電圧感度）が４２ｐｐｍ／Ｖ以上である１９．２ＭＨｚの発振器１は、−４０℃以上＋８５℃以下の温度範囲で周波数偏差が−１５０ｐｐｂ以上＋１５０ｐｐｂ以下であると言える。ただし、振動素子３の周波数可変感度が高すぎると、温度補償電圧の可変範囲が狭くなりすぎて温度補償精度が劣化し、発振器１の周波数偏差が大きくなる場合もあり得る。従って、図６の近似曲線より、−４０℃以上＋８５℃以下の温度範囲で１９．２ＭＨｚの発振器１の周波数偏差を−１５０ｐｐｂ以上＋１５０ｐｐｂ以下とするためには、補償電圧感度（温度補償電圧の可変範囲の中心電圧での補償電圧感度）が４７ｐｐｍ／Ｖ以下であることが好ましい。
【００６８】
振動素子３として、従来の温度補償型発振器では使用されていなかった周波数可変感度の高い振動素子を用いることで、補償電圧感度が４２ｐｐｍ／Ｖ以上４７ｐｐｍ／Ｖ以下の発振器１を実現することができる。
【００６９】
振動素子３の周波数可変感度は、振動素子３の励振電極３ａ，３ｂのサイズに比例して大きくなるため、励振電極３ａ，３ｂを大きくすることにより周波数可変感度の高い振動素子３を実現することができる。ただし、励振電極３ａ，３ｂを大きくしすぎると、振動素子３が大きくなりすぎて発振器１の小型化の妨げとなり、また、振動素子３の周波数可変感度が高くなりすぎて発振器１の周波数温度特性が劣化する場合もあるので、励振電極３ａ，３ｂ（振動素子３）を適切なサイズにすることが望ましい。
【００７０】
ここで、図８に示す振動素子３の等価回路において、等価並列容量Ｃ０は、励振電極３ａ，３ｂの面積及び励振電極３ａ，３ｂの間隔によって決まり、等価並列容量Ｃ０が大きいほど等価直列容量Ｃ１も大きくなるので、等価直列容量Ｃ１と補償電圧感度との間には相関がある。
【００７１】
図９は、振動素子３として等価直列容量Ｃ１が異なる４つの振動素子の各々を用いた発振器１の補償電圧感度をプロットした図である。図９において、横軸は等価直列容量Ｃ１（単位：ｆＦ）であり、縦軸は温度補償電圧の可変範囲の中心電圧での補償電圧感度（単位：ｐｐｍ／Ｖ）である。実線は、プロットされた４点（Ｄ点，Ｅ点，Ｆ点，Ｇ点）に対して線形近似した直線であり、横軸をｘ、縦軸をｙとすると、ｙ＝６．７９３ｘ＋３１．６６２を満たす直線である。図９の近似直線より、振動素子３として等価直列容量Ｃ１が１．５ｆＦよりも大きい振動素子を用いた発振器１は、補償電圧感度（温度補償電圧の可変範囲の中心電圧での補償電圧感度）が４２ｐｐｍ／Ｖ以上であると言える。また、振動素子３として等価直列容量Ｃ１が２．５ｆＦよりも小さい振動素子を用いた発振器１は、補償電圧感度（温度補償電圧の可変範囲の中心電圧での補償電圧感度）が４７ｐｐｍ／Ｖ以下である。
【００７２】
すなわち、振動素子３として等価直列容量Ｃ１が１．５ｆＦよりも大きく２．５ｆＦよりも小さい振動素子を用いることで、補償電圧感度（温度補償電圧の可変範囲の中心電圧での補償電圧感度）が４２ｐｐｍ／Ｖ以上４７ｐｐｍ／Ｖ以下となり、−４０℃以上＋８５℃以下の温度範囲で周波数偏差が−１５０ｐｐｂ以上＋１５０ｐｐｂ以下である１９．２ＭＨｚの発振器１を実現可能である。
【００７３】
ところで、発振器１の周波数が高いほど、振動素子３として共振周波数の高い振動素子が用いられる。共振周波数Ｆｒは、図８の等価回路における等価直列容量Ｃ１と等価直列インダクタンスＬ１を用いて、式（１）で表される。
【００７４】
【数１】
2020005298.tif 000003
【００７５】
共振周波数の高い振動素子３ほど、振動片が薄くなって質量が小さくなるため等価直列インダクタンスＬ１が小さくなり、励振電極３ａ，３ｂの間隔が小さくなるため等価直列容量Ｃ１は大きくなる。そして、等価直列容量Ｃ１が大きくなるため、発振器１の補償電圧感度が高くなる。
【００７６】
図１０は、発振器１の周波数と等価直列容量Ｃ１との関係を示す図であり、横軸は発振器１の公称周波数（振動素子３の共振周波数）（単位：ＭＨｚ）であり、縦軸は等価直列容量Ｃ１（単位：ｆＦ）である。図１０において、Ｈ点，Ｉ点，Ｊ点，Ｋ点，Ｌ点は、振動素子３として励振電極のサイズが同じであって共振周波数が異なる５つの振動素子の各々を用いた発振器１における等価直列容量Ｃ１の実測値をプロットしたものである。また、Ｍ点，Ｎ点，Ｏ点は、振動素子３として励振電極のサイズが同じであって共振周波数が異なる３つの振動素子の各々を用いた発振器１における等価直列容量Ｃ１の実測値をプロットしたものである。Ｈ点，Ｉ点，Ｊ点，Ｋ点，Ｌ点に対応する振動素子は、Ｍ点，Ｎ点，Ｏ点に対応する振動素子よりもサイズが大きく、周波数可変感度が高いものである。実線は、プロットされた５点（Ｈ点，Ｉ点，Ｊ点，Ｋ点，Ｌ点）に対して２次の多項式で近似した曲線であり、横軸をｘ、縦軸をｙとすると、ｙ＝０．００２７９ｘ2−０．０５６８４ｘ＋２．６９４８１を満たす曲線である。また、破線は、プロットされた３点（Ｍ点，Ｎ点，Ｏ点）に対して線形近似した直線であり、横軸をｘ、縦軸をｙとすると、ｙ＝０．０６ｘ＋０．５５を満たす直線である。
【００７７】
上述した通り、発振器１では等価直列容量Ｃ１が１．５ｆＦよりも大きければ、補償電圧感度が４２ｐｐｍ／Ｖ以上であると言えるので、Ｈ点，Ｉ点，Ｊ点，Ｋ点，Ｌ点，Ｍ点，Ｎ点，Ｏ点に対応する発振器１は、いずれも補償電圧感度が４２ｐｐｍ／Ｖ以上である。また、破線で示される近似直線より、振動素子３の共振周波数をＦｒとしたときの等価直列容量Ｃ１が、Ｃ１≧０．０６×Ｆｒ＋０．５５（ｆＦ）を満たす発振器１は、補償電圧感度が４２ｐｐｍ／Ｖ以上であると言えるので、−４０℃以上＋８５℃以下で周波数偏差が−１５０ｐｐｂ以上＋１５０ｐｐｂ以下の周波数温度特性を満たすことが可能である。さらに、実線で示される近似曲線より、振動素子３の共振周波数をＦｒ（ＭＨｚ）としたときの等価直列容量Ｃ１（ｆＦ）が、Ｃ１≧０．００２７９×Ｆｒ2−０．０５６８４×Ｆｒ＋２．６９４８１を満たす発振器１は、補償電圧感度が４２ｐｐｍ／Ｖよりも相当高いと言えるので、−４０℃以上＋８５℃以下で周波数偏差が−１５０ｐｐｂ以上＋１５０ｐｐｂ以下の周波数温度特性をより満たしやすい。
【００７８】
なお、上述した通り、１９．２ＭＨｚの発振器１では、−１５０ｐｐｂ以上＋１５０ｐｐｂ以下の周波数偏差を満たすためには、補償電圧感度が４７ｐｐｍ／以下（等価直列容量Ｃ１が２．５ｆＦ以下）であることが好ましいが、発振器１の周波数に応じて補償電圧感度（等価直列容量Ｃ１）の上限値は異なる。従って、発振器１の周波数に応じて、振動素子３の励振電極３ａ，３ｂ（振動素子３）を適切なサイズにすることが望ましい。
【００７９】
図１０では、周波数温度特性に優れた発振器１の条件を発振器１の周波数と等価直列容量Ｃ１との関係で規定したが、発振器１の周波数と、等価並列容量Ｃ０と等価直列容量Ｃ１との容量比γ（＝Ｃ０／Ｃ１）との関係で規定することもできる。図１１は、発振器１の周波数と容量比γとの関係を示す図であり、横軸は発振器１の公称周波数（振動素子３の共振周波数）（単位：ＭＨｚ）であり、縦軸は容量比γである。図１１において、Ｐ点，Ｑ点，Ｒ点，Ｓ点，Ｔ点は、振動素子３として図１０のＨ点，Ｉ点，Ｊ点，Ｋ点，Ｌ点に対応する５つの振動素子の各々を用いた発振器１における容量比γの実測値をプロットしたものである。実線は、プロットされた５点（Ｐ点，Ｑ点，Ｒ点，Ｓ点，Ｔ点）に対して２次の多項式で近似した曲線であり、横軸をｘ、縦軸をｙとすると、ｙ＝０．０２２ｘ2−４．９６９ｘ＋４１７．９２９を満たす曲線である。この近似曲線より、振動素子３の共振周波数をＦｒ（ＭＨｚ）としたときの等価並列容量Ｃ０と等価直列容量Ｃ１との容量比γ（＝Ｃ０／Ｃ１）が、γ≧０．０２２×Ｆｒ2−４．９６９×Ｆｒ＋４１７．９２９を満たす発振器１は、−４０℃以上＋８５℃以下で周波数偏差が−１５０ｐｐｂ以上＋１５０ｐｐｂ以下の周波数温度特性を満たしやすいと言える。
【００８０】
［効果］
以上に説明したように、本実施形態によれば、等価直列容量Ｃ１が１．５ｆＦよりも大きい振動素子３あるいは補償電圧感度が４２ｐｐｍ／Ｖ以上の振動素子３を用いることで、−４０℃以上＋８５℃以下の温度範囲で周波数偏差が−１５０ｐｐｂ以上＋１５０ｐｐｂ以下の特性を有し、ＯＣＸＯが利用されているような高い周波数精度が要求される電子機器にも利用可能な、他に類を見ない新規な温度補償型の発振器１を実現可能である。
【００８１】
特に、振動素子の共振周波数をＦｒ（ＭＨｚ）としたとき、等価直列容量Ｃ１（ｆＦ）がＣ１≧０．００２７９×Ｆｒ2−０．０５６８４×Ｆｒ＋２．６９４８１を満たし、あるいは、等価並列容量Ｃ０と等価直列容量Ｃ１との容量比γ（＝Ｃ０／Ｃ１）がγ≧０．０２２×Ｆｒ2−４．９６９×Ｆｒ＋４１７．９２９を満たす振動素子３を用いることで、補償電圧感度が４２ｐｐｍ／Ｖよりも相当高く、周波数精度がより高い発振器を実現可能である。
【００８２】
なお、図４の温度補償調整工程Ｓ５０では、発振器１の周波数温度特性（振動素子３の周波数温度特性と集積回路（ＩＣ）２の温度特性を含む）を、温度（温度センサー５０の出力電圧）を変数とするｎ次の式で近似し、近似式に応じた温度補償データ（１次補償データ、・・・、ｎ次補償データ）を生成するので、上記の特性を実現するためには、発振器１の周波数温度特性をより正確に近似することが求められる。ここで、発振器１の周波数温度特性において振動素子３の周波数温度特性が支配的であるため、振動素子３の周波数温度特性をより正確に近似すること、言い換えれば、振動素子３の周波数温度特性の近似式に対する周波数偏差が小さいことが望ましい。
【００８３】
例えば、振動素子３がＡＴカット振動素子であれば、図１２に示すように、その周波数温度特性（図１２の実線）は３次曲線を呈する（主要な次数が３である）ので、振動素子３の周波数温度特性の３次以上の近似式（図１２の破線）に対する振動素子３の周波数偏差ｄＦ／Ｆが、０℃以上＋７０℃以下、−５℃以上＋８５℃以下、あるいは−４０℃以上＋８５℃以下で−１５０ｐｐｂ以上＋１５０ｐｐｂ以下であることが望ましい。このようにすれば、温度補償調整工程Ｓ５０において、集積回路（ＩＣ）２の温度特性のばらつきを考慮しても、０℃以上＋７０℃以下、−５℃以上＋８５℃以下、あるいは−４０℃以上＋８５℃以下で周波数偏差が−１５０ｐｐｂ以上＋１５０ｐｐｂ以下の発振器１を実現するための温度補償データを生成しやすくなる。その結果、図４の工程Ｓ７０において、周波数偏差が−１５０ｐｐｂ以上＋１５０ｐｐｂ以下の範囲内か否かを評価すると良品となる確率が高くなるので、歩留りを向上させることができる。
【００８４】
振動素子３の周波数温度特性は、励振電極３ａ、３ｂの位置や形状、振動素子３の形状や寸法などのパラメーターによって変化するため、振動素子３の設計段階において、例えば、量産時における特性ばらつきの上限や下限でも周波数温度特性にディップが生じないようにパラメーター値を決定することで、−４０℃以上＋８５℃以下で周波数偏差ｄＦ／Ｆが−１５０ｐｐｂ以上＋１５０ｐｐｂ以下である振動素子３を実現可能である。
【００８５】
さらに、温度補償調整工程Ｓ５０において、生成される温度補償データに、集積回路（ＩＣ）２の温度特性をより反映させるために、周波数を測定する温度の数を多くすることや、発振器１の周波数温度特性をより高次の式で近似することも有効である。例えば、振動素子３がＡＴカット振動素子であれば、−４０℃以上＋８５℃において１０点以上の温度で周波数を測定し、発振器１の周波数温度特性を５次以上の式で近似するのが望ましい。このようにすれば、温度補償調整工程において、集積回路（ＩＣ）２の温度特性も加味して、−４０℃以上＋８５℃以下で周波数温度特性−１５０ｐｐｂ以上＋１５０ｐｐｂ以下の発振器１を実現するための温度補償データを生成しやすくなる。その結果、歩留りをさらに向上させることができる。
【００８６】
なお、上述した本実施形態の発振器１は、温度補償機能と電圧制御機能（周波数制御機能）を有する発振器（ＶＣ−ＴＣＸＯ等）であるが、電圧制御機能（周波数制御機能）を有さない温度補償型発振器（ＴＣＸＯ等）であってもよい。また、上述した本実施形態の発振器１は、周波数制御回路としてのＡＦＣ回路３２を備えた、温度補償機能を有さない電圧制御型発振器（ＶＣＸＯ等）であってもよい。
【００８７】
２．電子機器
図１３は、本実施形態の電子機器の構成の一例を示す機能ブロック図である。また、図１４は、本実施形態の電子機器の一例であるスマートフォンの外観の一例を示す図である。
【００８８】
本実施形態の電子機器３００は、発振器３１０、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３２０、操作部３３０、ＲＯＭ（Read Only Memory）３４０、ＲＡＭ（Random Access Memory）３５０、通信部３６０、表示部３７０を含んで構成されている。なお、本実施形態の電子機器は、図１３の構成要素（各部）の一部を省略又は変更し、あるいは、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
【００８９】
発振器３１０は、集積回路（ＩＣ）３１２と振動素子３１３とを備えている。集積回路（ＩＣ）３１２は、振動素子３１３を発振させて発振信号を発生させる。この発振信号は発振器３１０の外部端子からＣＰＵ３２０に出力される。
【００９０】
ＣＰＵ３２０は、ＲＯＭ３４０等に記憶されているプログラムに従い、発振器３１０から入力される発振信号をクロック信号として各種の計算処理や制御処理を行う。具体的には、ＣＰＵ３２０は、操作部３３０からの操作信号に応じた各種の処理、外部装置とデータ通信を行うために通信部３６０を制御する処理、表示部３７０に各種の情報を表示させるための表示信号を送信する処理等を行う。
【００９１】
操作部３３０は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、ユーザーによる操作に応じた操作信号をＣＰＵ３２０に出力する。
【００９２】
ＲＯＭ３４０は、ＣＰＵ３２０が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。
【００９３】
ＲＡＭ３５０は、ＣＰＵ３２０の作業領域として用いられ、ＲＯＭ３４０から読み出されたプログラムやデータ、操作部３３０から入力されたデータ、ＣＰＵ３２０が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する。
【００９４】
通信部３６０は、ＣＰＵ３２０と外部装置との間のデータ通信を成立させるための各種制御を行う。
【００９５】
表示部３７０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成される表示装置であり、ＣＰＵ３２０から入力される表示信号に基づいて各種の情報を表示する。表示部３７０には操作部３３０として機能するタッチパネルが設けられていてもよい。
【００９６】
発振器３１０として例えば上述した本実施形態の発振器１を適用することにより、信頼性の高い電子機器を実現することができる。
【００９７】
このような電子機器３００としては種々の電子機器が考えられ、例えば、パーソナルコンピューター（例えば、モバイル型パーソナルコンピューター、ラップトップ型パーソナルコンピューター、タブレット型パーソナルコンピューター）、スマートフォンや携帯電話機などの移動体端末、ディジタルカメラ、インクジェット式吐出装置（例えば、インクジェットプリンター）、ルーターやスイッチなどのストレージエリアネットワーク機器、ローカルエリアネットワーク機器、移動体端末基地局用機器、テレビ、ビデオカメラ、ビデオレコーダー、カーナビゲーション装置、リアルタイムクロック装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ゲーム用コントローラー、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター、ヘッドマウントディスプレイ、モーショントレース、モーショントラッキング、モーションコントローラー、ＰＤＲ（歩行者位置方位計測）等が挙げられる。
【００９８】
本実施形態の電子機器３００の一例として、上述した発振器３１０を基準信号源、あるいは電圧可変型発振器（ＶＣＯ）等として用いて、例えば、端末と有線または無線で通信を行う端末基地局用装置等として機能する伝送装置が挙げられる。発振器３１０として、例えば上述した本実施形態の発振器１を適用することにより、例えば通信基地局などに利用可能な、周波数精度の高い、高性能、高信頼性を所望される電子機器３００を従来よりも低コストで実現することも可能である。
【００９９】
３．移動体
図１５は、本実施形態の移動体の一例を示す図（上面図）である。図１５に示す移動体４００は、発振器４１０、エンジンシステム、ブレーキシステム、キーレスエントリーシステム等の各種の制御を行うコントローラー４２０，４３０，４４０、バッテリー４５０、バックアップ用バッテリー４６０を含んで構成されている。なお、本実施形態の移動体は、図１５の構成要素（各部）の一部を省略し、あるいは、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
【０１００】
発振器４１０は、不図示の集積回路（ＩＣ）と振動素子とを備えており、集積回路（ＩＣ）は振動素子を発振させて発振信号を発生させる。この発振信号は発振器４１０の外部端子からコントローラー４２０，４３０，４４０に出力され、例えばクロック信号として用いられる。
【０１０１】
バッテリー４５０は、発振器４１０及びコントローラー４２０，４３０，４４０に電力を供給する。バックアップ用バッテリー４６０は、バッテリー４５０の出力電圧が閾値よりも低下した時、発振器４１０及びコントローラー４２０，４３０，４４０に電力を供給する。
【０１０２】
発振器４１０として例えば上述した本実施形態の発振器１を適用することにより、信頼性の高い移動体を実現することができる。
【０１０３】
このような移動体４００としては種々の移動体が考えられ、例えば、自動車（電気自動車も含む）、ジェット機やヘリコプター等の航空機、船舶、ロケット、人工衛星等が挙げられる。
【０１０４】
本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【０１０５】
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【０１０６】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１０７】
１  発振器、２  集積回路（ＩＣ）、３  振動素子、３ａ，３ｂ  励振電極、４  パッケージ、５  リッド、６  外部端子（外部電極）、７  ボンディングワイヤー、８  パッケージ、８ａ  ベース、８ｂ  リッド、９  接着部材、１０  発振回路、１１  電極パッド、１２  接続部材、２０  出力回路、３０  周波数調整回路、３２  ＡＦＣ回路、４０  温度補償回路、４１−１  １次電圧発生回路、４１−ｎ  ｎ次電圧発生回路、４２  加算回路、５０  温度センサー、６０  レギュレーター回路、７０  記憶部、７２  不揮発性メモリー、７４  レジスター、８０  シリアルインターフェース（Ｉ／Ｆ）回路、３００  電子機器、３１０  発振器、３１２  集積回路（ＩＣ）、３１３  振動素子、３２０  ＣＰＵ、３３０  操作部、３４０  ＲＯＭ、３５０  ＲＡＭ、３６０  通信部、３７０  表示部、４００  移動体、４１０  発振器、４２０，４３０，４４０  コントローラー、４５０  バッテリー、４６０  バックアップ用バッテリー
【図１】
2020005298.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2020005298.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月27日(2019.9.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動素子と、
ベース、および、前記ベースとの間で前記振動素子を封止している第１リッドを備えた第１パッケージと、
発振回路、温度センサー、および、前記温度センサーからの出力信号が入力される温度補償回路が収容されている半導体装置と、
凹部を有し、前記凹部内に前記第１パッケージおよび前記半導体装置を収容している容器、および、前記凹部の開口を塞いでいる第２リッドを備えた第２パッケージと、
を含み、
平面視で、前記半導体装置は、前記第１パッケージと重なっており、
前記振動素子の共振周波数をＦｒ（ＭＨｚ）としたときの等価直列容量Ｃ１（ｆＦ）が、
Ｃ１≧０．００２７９×Ｆｒ2−０．０５６８４×Ｆｒ＋２．６９４８１
を満たす、発振器。
【請求項２】
前記等価直列容量Ｃ１が１．５ｆＦよりも大きい、請求項１に記載の発振器。
【請求項３】
前記温度補償回路は発振周波数を変化させるものであり、
前記温度補償回路の出力電圧に対する前記発振周波数の変化率は、４２ｐｐｍ／Ｖ以上である、請求項１又は２に記載の発振器。
【請求項４】
等価並列容量Ｃ０と等価直列容量Ｃ１との容量比Ｃ０／Ｃ１をγとしたとき、
γ≦０．０２２×Ｆｒ2−４．９６９×Ｆｒ＋４１７．９２９
を満たす、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発振器。
【請求項５】
−４０℃以上＋８５℃以下の温度範囲で、周波数偏差が−１５０ｐｐｂ以上＋１５０ｐｐｂ以下である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発振器。
【請求項６】
前記振動素子の周波数温度特性の３次以上の近似式に対する前記振動素子の周波数偏差が、−１５０ｐｐｂ以上＋１５０ｐｐｂ以下である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発振器。
【請求項７】
前記半導体装置は、前記第１リッドに接合されている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発振器。
【請求項８】
前記第１リッドの材料は金属である、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の発振器。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の発振器を備えている、電子機器。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の発振器を備えている、移動体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
［適用例４］
上記適用例に係る発振器は、等価並列容量Ｃ０と等価直列容量Ｃ１との容量比Ｃ０／Ｃ１をγとしたとき、γ≦０．０２２×Ｆｒ2−４．９６９×Ｆｒ＋４１７．９２９を満たしてもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本適用例によれば、γ≦０．０２２×Ｆｒ2−４．９６９×Ｆｒ＋４１７．９２９という条件で規定される高い周波数可変感度を有する振動素子を用いることにより、従来よりも周波数制御に優れる発振器を実現することができ、例えば、従来よりも周波数偏差が小さい温度補償型の発振器を実現することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
図１０では、周波数温度特性に優れた発振器１の条件を発振器１の周波数と等価直列容量Ｃ１との関係で規定したが、発振器１の周波数と、等価並列容量Ｃ０と等価直列容量Ｃ１との容量比γ（＝Ｃ０／Ｃ１）との関係で規定することもできる。図１１は、発振器１の周波数と容量比γとの関係を示す図であり、横軸は発振器１の公称周波数（振動素子３の共振周波数）（単位：ＭＨｚ）であり、縦軸は容量比γである。図１１において、Ｐ点，Ｑ点，Ｒ点，Ｓ点，Ｔ点は、振動素子３として図１０のＨ点，Ｉ点，Ｊ点，Ｋ点，Ｌ点に対応する５つの振動素子の各々を用いた発振器１における容量比γの実測値をプロットしたものである。実線は、プロットされた５点（Ｐ点，Ｑ点，Ｒ点，Ｓ点，Ｔ点）に対して２次の多項式で近似した曲線であり、横軸をｘ、縦軸をｙとすると、ｙ＝０．０２２ｘ2−４．９６９ｘ＋４１７．９２９を満たす曲線である。この近似曲線より、振動素子３の共振周波数をＦｒ（ＭＨｚ）としたときの等価並列容量Ｃ０と等価直列容量Ｃ１との容量比γ（＝Ｃ０／Ｃ１）が、γ≦０．０２２×Ｆｒ2−４．９６９×Ｆｒ＋４１７．９２９を満たす発振器１は、−４０℃以上＋８５℃以下で周波数偏差が−１５０ｐｐｂ以上＋１５０ｐｐｂ以下の周波数温度特性を満たしやすいと言える。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８１】
特に、振動素子の共振周波数をＦｒ（ＭＨｚ）としたとき、等価直列容量Ｃ１（ｆＦ）がＣ１≧０．００２７９×Ｆｒ2−０．０５６８４×Ｆｒ＋２．６９４８１を満たし、あるいは、等価並列容量Ｃ０と等価直列容量Ｃ１との容量比γ（＝Ｃ０／Ｃ１）がγ≦０．０２２×Ｆｒ2−４．９６９×Ｆｒ＋４１７．９２９を満たす振動素子３を用いることで、補償電圧感度が４２ｐｐｍ／Ｖよりも相当高く、周波数精度がより高い発振器を実現可能である。