(57)【要約】【課題】厳しい温度環境下においても高い周波数安定性が要求される電子機器や移動体にも利用可能な発振器を提供する。【解決手段】温度補償型発振器であって、振動片と、ベースおよびリッドを有し、前記振動片を収容している第１容器と、発振用回路および温度補償回路を備えた電子部品と、前記第１容器および前記電子部品を収容している第２容器と、を含み、前記電子部品は、前記第１容器のベースに接合され、基準温度を中心として±５℃の温度範囲を６分周期で変動させた場合に、ワンダ性能が、観測時間をτとしたときに、０ｓ＜τ≦０．１ｓのＭＴＩＥ値が６ｎｓ以下であり、０．１ｓ＜τ≦１ｓのＭＴＩＥ値が２７ｎｓ以下であり、１ｓ＜τ≦１０ｓのＭＴＩＥ値が２５０ｎｓ以下であり、１０ｓ＜τ≦１００ｓのＭＴＩＥ値が１７００ｎｓ以下であり、１００ｓ＜τ≦１０００ｓのＭＴＩＥ値が６３３２ｎｓ以下であること、を満たす。【選択図】図２
2018113603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度補償型発振器であって、
振動片と、
ベースおよびリッドを有し、前記振動片を収容している第１容器と、
発振用回路および温度補償回路を備えた電子部品と、
前記第１容器および前記電子部品を収容している第２容器と、
を含み、
前記電子部品は、前記第１容器のベースに接合され、
基準温度を中心として±５℃の温度範囲を６分周期で変動させた場合に、ワンダ性能が、観測時間をτとしたときに、
０ｓ＜τ≦０．１ｓのＭＴＩＥ値が６ｎｓ以下であり、
０．１ｓ＜τ≦１ｓのＭＴＩＥ値が２７ｎｓ以下であり、
１ｓ＜τ≦１０ｓのＭＴＩＥ値が２５０ｎｓ以下であり、
１０ｓ＜τ≦１００ｓのＭＴＩＥ値が１７００ｎｓ以下であり、
１００ｓ＜τ≦１０００ｓのＭＴＩＥ値が６３３２ｎｓ以下であること、を満たす、発振器。
【請求項２】
請求項１において、
前記基準温度で一定に保った場合に、ワンダ性能が、
０．１ｓ＜τ≦１ｓのＭＴＩＥ値が１５ｎｓ以下であり、
１ｓ＜τ≦１０ｓのＭＴＩＥ値が２３ｎｓ以下であり、
１０ｓ＜τ≦１００ｓのＭＴＩＥ値が１００ｎｓ以下であり、
１００ｓ＜τ≦１０００ｓのＭＴＩＥ値が７００ｎｓ以下であること、を満たす、発振器。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第１容器のリッドは、前記第２容器に接合されている、発振器。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記第２容器は、ベースおよびリッドを有し、
前記振動片は、前記第１容器のリッドと前記第２容器のリッドとの間に位置している、発振器。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記電子部品が接合されている前記第１容器のベースの面には、前記振動片に電気的に接続されている端子が設けられている、発振器。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、
前記第２容器内の空間は、真空である、発振器。
【請求項７】
温度補償型発振器であって、
振動片と、
ベースおよびリッドを有し、前記振動片を収容している第１容器と、
発振用回路および温度補償回路を備えた電子部品と、
前記第１容器および前記電子部品を収容している第２容器と、
を含み、
前記電子部品は、前記第１容器のベースに接合され、
基準温度で一定に保った場合に、ワンダ性能が、
０．１ｓ＜τ≦１ｓのＭＴＩＥ値が１５ｎｓ以下であり、
１ｓ＜τ≦１０ｓのＭＴＩＥ値が２３ｎｓ以下であり、
１０ｓ＜τ≦１００ｓのＭＴＩＥ値が１００ｎｓ以下であり、
１００ｓ＜τ≦１０００ｓのＭＴＩＥ値が７００ｎｓ以下であること、を満たす、発振器。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の発振器を備えている、電子機器。
【請求項９】
請求項１ないし７のいずれか１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、電子機器および移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ：Temperature Compensated Crystal Oscillator）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。このような温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）は、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００３】
また、温度補償型水晶発振器は、周波数安定度が高いため、高性能、高信頼性を所望される通信機器などに利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−５３６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発振器から出力される周波数信号（発振信号）には位相ゆらぎがある。この周波数信号の位相ゆらぎのうち、１０Ｈｚよりも低い周波数で変動するゆらぎをワンダと呼ぶ。ＩＴＵ−Ｔ勧告  Ｇ．８１３にて、温度が一定の状態におけるワンダ性能が規定されている。
【０００６】
しかしながら、実用時には、発振器を温度が一定に保たれた環境下で動作させることは困難である。例えば発振器がＩＴＵ−Ｔ勧告  Ｇ．８１３に準拠していたとしても、カーナビゲーション装置や車両用の計器類に用いられる場合や、ファンなどの動作により温度が急変するような装置に組み込まれる場合など、厳しい温度環境下では十分な性能を発揮できない可能性がある。
【０００７】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、厳しい温度環境下においても高い周波数安定性が要求される電子機器や移動体にも利用可能な発振器を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記発振器を含む電子機器および移動体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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できる。
【０００９】
［適用例１］
本適用例に係る発振器は、温度補償型発振器であって、振動片と、ベースおよびリッドを有し、前記振動片を収容している第１容器と、発振用回路および温度補償回路を備えた電子部品と、前記第１容器および前記電子部品を収容している第２容器と、を含み、前記電子部品は、前記第１容器のベースに接合され、基準温度を中心として±５℃の温度範囲を６分周期で変動させた場合に、ワンダ性能が、観測時間をτとしたときに、０ｓ＜τ≦０．１ｓのＭＴＩＥ値が６ｎｓ以下であり、０．１ｓ＜τ≦１ｓのＭＴＩＥ値が２７ｎｓ以下であり、１ｓ＜τ≦１０ｓのＭＴＩＥ値が２５０ｎｓ以下であり、１０ｓ＜τ≦１０
０ｓのＭＴＩＥ値が１７００ｎｓ以下であり、１００ｓ＜τ≦１０００ｓのＭＴＩＥ値が６３３２ｎｓ以下であること、を満たす。
【００１０】
振動片と発振用回路とにより、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。
【００１１】
本適用例に係る発振器は、基準温度を中心として±５℃の温度範囲を６分周期で変動させた場合に、ワンダ性能が、観測時間をτとしたときに、０ｓ＜τ≦０．１ｓのＭＴＩＥ値が６ｎｓ以下であり、０．１ｓ＜τ≦１ｓのＭＴＩＥ値が２７ｎｓ以下であり、１ｓ＜τ≦１０ｓのＭＴＩＥ値が２５０ｎｓ以下であり、１０ｓ＜τ≦１００ｓのＭＴＩＥ値が１７００ｎｓ以下であり、１００ｓ＜τ≦１０００ｓのＭＴＩＥ値が６３３２ｎｓ以下であること、を満たしており、温度が変動する環境下においても優れたワンダ性能を有している。そのため、本適用例に係る発振器は、厳しい温度環境下においても高い周波数安定性が要求される電子機器や移動体にも利用できる。
【００１２】
［適用例２］
上記適用例に係る発振器において、前記基準温度で一定に保った場合に、ワンダ性能が、０．１ｓ＜τ≦１ｓのＭＴＩＥ値が１５ｎｓ以下であり、１ｓ＜τ≦１０ｓのＭＴＩＥ値が２３ｎｓ以下であり、１０ｓ＜τ≦１００ｓのＭＴＩＥ値が１００ｎｓ以下であり、１００ｓ＜τ≦１０００ｓのＭＴＩＥ値が７００ｎｓ以下であること、を満たしてもよい。
【００１３】
本適用例に係る発振器は、基準温度で一定に保った場合に、ワンダ性能が、０．１ｓ＜τ≦１ｓのＭＴＩＥ値が１５ｎｓ以下であり、１ｓ＜τ≦１０ｓのＭＴＩＥ値が２３ｎｓ以下であり、１０ｓ＜τ≦１００ｓのＭＴＩＥ値が１００ｎｓ以下であり、１００ｓ＜τ≦１０００ｓのＭＴＩＥ値が７００ｎｓ以下であること、を満たしており、従来の温度補償型水晶発振器に比べて、優れたワンダ性能を有している。そのため、本適用例に係る発振器は、高い周波数安定性が要求される電子機器や移動体にも利用可能である。
【００１４】
［適用例３］
上記適用例に係る発振器において、前記第１容器のリッドは、前記第２容器に接合されていてもよい。
【００１５】
本適用例に係る発振器では、第１容器のリッドが第２容器に接合されているため、第１容器のベースの外底面に電子部品を接合することができる。そのため、振動片と電子部品の温度差を小さくできる。
【００１６】
［適用例４］
上記適用例に係る発振器において、前記第２容器は、ベースおよびリッドを有し、前記振動片は、前記第１容器のリッドと前記第２容器のリッドとの間に位置していてもよい。
【００１７】
本適用例に係る発振器では、第１容器のリッドと第２容器のリッドとを外部からのノイズを遮断するためのシールドとして機能させることができ、振動片に対するノイズの影響を低減できる。
【００１８】
［適用例５］
上記適用例に係る発振器において、前記電子部品が接合されている前記第１容器のベースの面には、前記振動片に電気的に接続されている端子が設けられていてもよい。
【００１９】
本適用例に係る発振器では、振動片に電気的に接続されている端子を、第２容器の第１
容器が接合されている面から離すことができ、外部からのノイズの影響を低減できる。
【００２０】
［適用例６］
上記適用例に係る発振器において、前記第２容器内の空間は、真空であってもよい。
【００２１】
本適用例に係る発振器では、第２容器内の空間が真空であるため、第２容器の外の温度変動が電子部品および振動片に与える影響を低減できる。
【００２２】
［適用例７］
本適用例に係る発振器は、温度補償型発振器であって、振動片と、ベースおよびリッドを有し、前記振動片を収容している第１容器と、発振用回路および温度補償回路を備えた電子部品と、前記第１容器および前記電子部品を収容している第２容器と、を含み、前記電子部品は、前記第１容器のベースに接合され、基準温度で一定に保った場合に、ワンダ性能が、０．１ｓ＜τ≦１ｓのＭＴＩＥ値が１５ｎｓ以下であり、１ｓ＜τ≦１０ｓのＭＴＩＥ値が２３ｎｓ以下であり、１０ｓ＜τ≦１００ｓのＭＴＩＥ値が１００ｎｓ以下であり、１００ｓ＜τ≦１０００ｓのＭＴＩＥ値が７００ｎｓ以下であること、を満たす。
【００２３】
本適用例に係る発振器は、基準温度で一定に保った場合に、ワンダ性能が、０．１ｓ＜τ≦１ｓのＭＴＩＥ値が１５ｎｓ以下であり、１ｓ＜τ≦１０ｓのＭＴＩＥ値が２３ｎｓ以下であり、１０ｓ＜τ≦１００ｓのＭＴＩＥ値が１００ｎｓ以下であり、１００ｓ＜τ≦１０００ｓのＭＴＩＥ値が７００ｎｓ以下であること、を満たしており、従来の温度補償型水晶発振器に比べて、優れたワンダ性能を有している。そのため、本適用例に係る発振器は、高い周波数安定性が要求される電子機器や移動体にも利用可能である。
【００２４】
［適用例８］
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。
【００２５】
本適用例によれば、厳しい温度環境下においても高い周波数安定性を有する発振器を備えた電子機器を実現できる。
【００２６】
［適用例９］
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。
【００２７】
本適用例によれば、厳しい温度環境下においても高い周波数安定性を有する発振器を備えた移動体を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施形態に係る発振器を模式的に示す斜視図。
【図２】本実施形態に係る発振器を模式的に示す断面図。
【図３】本実施形態に係る発振器を模式的に示す平面図。
【図４】本実施形態に係る発振器を模式的に示す底面図。
【図５】本実施形態に係る発振器のパッケージのベースを模式的に示す平面図。
【図６】本実施形態に係る発振器の機能ブロック図。
【図７】本実施形態に係る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８】ワンダ性能を評価するための測定システムを示す図。
【図９】比較サンプルの構成を模式的に示す断面図。
【図１０】チャンバー内の温度プロファイルを示すグラフ。
【図１１】本実施形態に係る発振器のワンダ性能の評価結果を示すグラフ。
【図１２】本実施形態に係る発振器のワンダ性能の評価結果を示すグラフ。
【図１３】第１変形例に係る発振器のパッケージのベースを模式的に示す平面図。
【図１４】第３変形例に係る発振器を模式的に示す断面図。
【図１５】本実施形態に係る電子機器の構成の一例を示す機能ブロック図。
【図１６】本実施形態に係る電子機器の外観の一例を示す図。
【図１７】本実施形態に係る移動体の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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。
【００３０】
１．発振器
１．１．発振器の構成
図１〜図４は、本実施形態に係る発振器１の構造の一例を模式的に示す図である。図１は、発振器１の斜視図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図３は、発振器１の上面図である。図４は、発振器１の底面図である。ただし、図３では、便宜上、リッド８ｂの図示を省略している。
【００３１】
図１〜図４に示すように、発振器１は、電子部品である集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）２、振動素子（振動片）３、パッケージ（第１容器）４、パッケージ（第２容器）８を含んで構成されている。
【００３２】
集積回路（ＩＣ）２は、パッケージ８に収容されている。集積回路（ＩＣ）２は、後述するように、発振用回路１０および温度補償回路４０（図６参照）を含んで構成されている。
【００３３】
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。
【００３４】
振動素子３は、その表面側及び裏面側にそれぞれ金属の励振電極３ａおよび励振電極３ｂを有しており、励振電極３ａおよび励振電極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。
【００３５】
パッケージ４は、ベース（パッケージベース）４ａと、ベース４ａを封止しているリッド（蓋）４ｂと、を含む。パッケージ４は、振動素子３を収容している。具体的には、ベース４ａには、凹部が設けられており、リッド４ｂで凹部を覆うことによって振動素子３を収容する。パッケージ４が振動素子３を収容する空間は、例えば、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気である。
【００３６】
ベース４ａの材質は特に限定されないが、酸化アルミニウムなどの各種セラミックスを用いることができる。リッド４ｂの材質は特に限定されないが、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄合金（例えばコバール）等の金属である。また、リッド４ｂは、板状部材を、これらの金属でコーティングしたものであってもよい。
【００３７】
ベース４ａとリッド４ｂとの間には、封止用の金属体があってもよい。この金属体は、例えばシーム封止用のコバルト合金からなる所謂シームリングや、ベース４ａを構成する
セラミック材上に直接的に金属膜を配置した構成のものであってもよい。
【００３８】
図５は、パッケージ４のベース４ａを模式的に示す平面図である。
【００３９】
図５に示すように、ベース４ａの第１面（ベース４ａの凹部の底面）１５ａには、電極パッド１１ａ，１１ｂ、電極パッド１３ａ，１３ｂ、および引き出し配線１４ａ，１４ｂが設けられている。なお、ベース４ａは、電極パッド１１ａ，１１ｂが配置されている板状のベース本体と、第１面１５ａを囲む枠体と、を備えている。
【００４０】
電極パッド１１ａ，１１ｂは、振動素子３の２つの励振電極３ａ，３ｂにそれぞれ電気的に接続されている。電極パッド１１ａ，１１ｂには、導電性接着材等の接続部材１２によって振動素子３が接合（接着）されている。
【００４１】
電極パッド１３ａ，１３ｂは、パッケージ４の２つの外部端子５ａ，５ｂ（図２参照）にそれぞれ電気的に接続されている。
【００４２】
引き出し配線１４ａは、電極パッド１１ａと電極パッド１３ａとを電気的に接続している。引き出し配線１４ｂは、電極パッド１１ｂと電極パッド１３ｂとを電気的に接続している。
【００４３】
パッケージ４は、図２に示すように、パッケージ８に接合（接着）されている。具体的には、パッケージ４のリッド４ｂがパッケージ８のベース８ａに接合されている。すなわち、リッド４ｂがベース８ａの凹部の底面側に位置し、ベース４ａがリッド８ｂ側に位置している。そのため、図２に示す例では、リッド４ｂが下側に位置し、ベース４ａが上側に位置している。リッド４ｂとベース８ａとは、導電性接着剤や絶縁性接着剤等の接続部材９によって接合（接着）されている。なお、リッド４ｂとベース８ａの接合方法は、特に限定されない。
【００４４】
なお、リッド４ｂの接続部材９と接触する面の少なくとも一部が粗い状態（粗面）であってもよい。この場合、接続部材９との接合状態が良好になり、耐衝撃性、熱交換性が向上する。粗面は、例えばレーザー加工による凹凸を有した状態であり、例えばそのような加工がなされていない収容スペース側の面と比較して粗い。また、リッド４ｂを振動素子３側に凸となるように反らせてもよい。これにより、リッド４ｂとベース８ａとの間の隙間を大きくすることができ、リッド４ｂとベース８ａとの間の熱交換能力を下げることができる。
【００４５】
本実施形態では、上記のように、パッケージ４のリッド４ｂがパッケージ８のベース８ａに接合されているため、振動素子３は、図２に示すように、リッド４ｂとリッド８ｂとの間に位置する。振動素子３は、平面視において（発振器１を上面からみて、ベース８ａの底面の垂線方向からみて）、リッド４ｂとリッド８ｂとが重なる領域に位置している。
【００４６】
ベース４ａの第２面１５ｂには、振動素子３に電気的に接続されている外部端子５ａ，５ｂが設けられている。パッケージ４の２つの外部端子５ａ，５ｂは、集積回路（ＩＣ）２の２つの端子（後述する図６のＸＯ端子及びＸＩ端子）にそれぞれ電気的に接続されている。
【００４７】
集積回路（ＩＣ）２は、パッケージ４のベース４ａに接合されている。具体的には、集積回路（ＩＣ）２は、ベース４ａの第２面（第１面１５ａとは反対側の面、ベース４ａの外底面）１５ｂに接合されている。集積回路（ＩＣ）２は、ベース４ａに接着剤や銀ペーストなどで接合（接着）されてもよいし、金属バンプなどで接合されてもよい。
【００４８】
図３に示すように、平面視において、集積回路（ＩＣ）２とパッケージ４（振動素子３）とは重なっており、ベース４ａに集積回路（ＩＣ）２が直付けされている。このように、集積回路（ＩＣ）２をベース４ａに接合することにより、集積回路（ＩＣ）２と振動素子３とを近接して配置することができる。これにより、集積回路（ＩＣ）２で発生した熱が振動素子３に短時間で伝導するため、集積回路（ＩＣ）２と振動素子３の温度差を小さくすることができる。
【００４９】
例えば、集積回路（ＩＣ）２は、パッケージ４と接合するための不図示の接着部材と接触する面の少なくとも一部が粗い状態（粗面）であってもよい。この場合、接着部材との接合状態が良好になり、耐衝撃性、熱交換性が向上する。なお、粗面としては例えば研削加工により形成した筋状等の凹凸を有した状態である。また、ベース４ａの第２面１５ｂが凹状態になるように反っていてもよい。このような反りによる凹所が集積回路（ＩＣ）２と重なる所にあれば、接着部材を凹所に溜め易くなる。これにより集積回路（ＩＣ）２とベース４ａとの間に十分な量の接着部材を配置することができるので、両者間の接着が良好になり集積回路（ＩＣ）２とベース４ａ、すなわち集積回路（ＩＣ）２と振動素子３との間の熱交換性が良くなる。
【００５０】
パッケージ８は、ベース（パッケージベース）８ａと、ベース８ａを封止しているリッド（蓋）８ｂと、を含む。パッケージ８は、振動素子３が収容されているパッケージ４と、集積回路（ＩＣ）２と、を同一空間内に収容している。具体的には、ベース８ａには、凹部が設けられており、リッド８ｂで凹部を覆うことによって集積回路（ＩＣ）２とパッケージ４とを収容する。パッケージ８が集積回路（ＩＣ）２とパッケージ４とを収容する空間は、例えば、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気である。
【００５１】
パッケージ８の内面とパッケージ４との間には、空間が設けられている。図示の例では、ベース８ａの内壁面（内側面）とパッケージ４とは接しておらず、その間には空間（隙間）が設けられている。また、リッド８ｂとパッケージ４とは接しておらず、その間には空間（隙間）が設けられている。
【００５２】
パッケージ８の内面と集積回路（ＩＣ）２との間には、空間が設けられている。図示の例では、ベース８ａの内壁面と集積回路（ＩＣ）２とは接しておらず、その間には空間（隙間）が設けられている。また、リッド８ｂと集積回路（ＩＣ）２とは接しておらず、その間には空間（隙間）が設けられている。
【００５３】
ベース８ａの材質は特に限定されないが、酸化アルミニウムなどの各種セラミックスを用いることができる。リッド８ｂの材質は、例えば、金属である。リッド８ｂの材質は、例えば、リッド４ｂの材質と同じであってもよい。本実施形態のリッド８ｂは、板状であり、凹みを有するキャップ形状と比較してリッド８ｂの面積が小さい。そのため、パッケージ側面方向からの風を受け流し易いので、外気よる温度変動を抑制することができる。なお、セラミック製のベース８ａとリッド８ｂとの接合には、封着体が用いられている。封着体は、例えばコバルト合金、Ａｕ、などの材質を含む金属封着体や、ガラス、樹脂などの非金属封着体である。
【００５４】
発振器１では、パッケージ８のリッド８ｂと集積回路（ＩＣ）２との間の距離Ｄ１は、集積回路（ＩＣ）２と振動素子３との間の距離Ｄ２よりも大きい。図示の例では、距離Ｄ１はリッド８ｂの下面と集積回路（ＩＣ）２の上面との間の距離であり、距離Ｄ２は集積回路（ＩＣ）２の下面と振動素子３の上面との間の距離である。このように、集積回路（ＩＣ）２をリッド８ｂよりも振動素子３に近づけることにより、集積回路（ＩＣ）２と振動素子３の温度差を小さくすることができる。
【００５５】
ベース８ａ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。
【００５６】
図４に示すように、ベース８ａの裏面には、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、およ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。
【００５７】
図６は、発振器１の機能ブロック図である。図６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、を含む発振器である。
【００５８】
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８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。
【００５９】
本実施形態では、集積回路（ＩＣ）２は、発振用回路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。
【００６０】
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、発振用回路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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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、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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
発振用回路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、発振用回路１０の発振段電流が制御されてもよい。
【００６９】
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、発振用回路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用回路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。
【００７０】
ＡＦＣ回路３２は、ＶＣ端子の電圧に応じた電圧を発生させて、発振用回路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、発振用回路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。
【００７１】
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。
【００７２】
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、発振用回路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、発振用回路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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
出力回路２０は、発振用回路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。発振器１の出力周波数範囲は、例えば、１０ＭＨｚ以上８００ＭＨｚ以下である。
【００７６】
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。
【００７７】
１．２．発振器の製造方法
図７は、本実施形態に係る発振器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７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。
【００７８】
図７の例では、まず、パッケージ８（ベース８ａ）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４）を搭載する（Ｓ１０）。工程Ｓ１０により、集積回路（ＩＣ）２とパッケージ４の外部端子５ａ，５ｂとが接続され、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。
【００７９】
次に、リッド８ｂによりベース８ａを封止し、熱処理を行ってリッド８ｂをベース８ａに接合する（Ｓ２０）。この工程Ｓ２０により、発振器１の組み立てが完了する。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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）。
【００８４】
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。
【００８５】
１．３．発振器のワンダ性能
ワンダとは、発振器から出力される周波数信号（発振信号）の位相ゆらぎのうち、１０Ｈｚよりも低い周波数で変動するゆらぎをいう。ワンダ性能は、ＭＴＩＥ（Maximum time
interval error、最大タイムインターバルエラー）で規定される。ＭＴＩＥとは、基準クロックに対する位相変動量の観測結果をある観測時間τ間隔に区切ったときの、観測時間τ内での位相変動量のピーク・ピーク（peak to peak）の最大値をいう。すなわち、観測時間τ内での基準クロックに対する位相変動量のピーク・ピーク（peak to peak）の最大値が観測時間τでのＭＴＩＥ値となる。
【００８６】
図８は、発振器１のワンダ性能を評価するための（ＭＴＩＥ値を測定するための）測定システム１００を示す図である。
【００８７】
図８に示すように、測定システム１００は、発振器１、電源１０２、チャンバー１０４、基準信号発生器１０６、ファンクションジェネレータ１０８、インターバルカウンター１１０、ＰＣ（パーソナルコンピューター）１１２を含む。
【００８８】
本評価に用いた発振器１の構成は、上述した「１．１．発振器の構成」（図１〜図４参照）で説明した通りである。なお、パッケージ４の振動素子３が収容される空間、パッケージ８の集積回路（ＩＣ）２およびパッケージ４が収容される空間は、窒素ガス雰囲気である。また、振動素子３は、水晶振動素子である。発振器１には、電源１０２から電源電圧Ｖｃｃ＝３．３Ｖが供給される。発振器１の出力周波数（公称周波数）は、１９．２Ｍ
Ｈｚとした。発振器１は、ＣＭＯＳ出力形式であり、容量負荷は１５ｐＦとした。
【００８９】
発振器１は、温度の制御が可能なチャンバー１０４内に収容される。チャンバー１０４内の温度は、ＰＣ１１２によって制御される。
【００９０】
測定システム１００において、基準信号（基準クロック）は、基準信号発生器１０６が出力した１０ＭＨｚの周波数信号から、ファンクションジェネレータ１０８によって発振器１の出力周波数と同じ１９．２ＭＨｚの周波数信号を生成することで得られる。
【００９１】
被測定信号（発振器１の周波数信号）と基準信号とは、インターバルカウンター１１０に入力される。インターバルカウンター１１０では、基準信号に対する被測定信号の位相変動量が測定され、この測定結果からＰＣ１１２においてＭＴＩＥ値が算出される。
【００９２】
なお、比較例として、従来の温度補償型水晶発振器（比較サンプルＣ１）を準備し、比較サンプルＣ１についても、同様に、ワンダ性能の評価を行った。
【００９３】
図９は、比較サンプルＣ１の構成を模式的に示す断面図である。
【００９４】
比較サンプルＣ１では、図９に示すように、ベース８ａは、２つの主面にそれぞれ凹部が設けられているＨ型構造を有している。比較サンプルＣ１では、ベース８ａの一方の主面に設けられた凹部に振動素子３が収容されており、他方の主面に設けられた凹部に集積回路（ＩＣ）２が収容されている。なお、比較サンプルＣ１のその他の構成は、発振器１と同様である。
【００９５】
（１）温度を変動させた場合のワンダ性能
まず、図８に示す測定システム１００を用いて、チャンバー１０４内の温度を変動させた場合の発振器１のワンダ性能を評価した。
【００９６】
図１０は、チャンバー１０４内の温度プロファイルを示すグラフである。なお、図１０に示すグラフの横軸は時間（分）であり、縦軸はチャンバー１０４内の温度である。
【００９７】
ここでは、測定システム１００において、図１０に示す温度プロファイルでチャンバー１０４内の温度を変動させながら、発振器１のＭＴＩＥ値の測定を行った。具体的には、図１０に示すように、チャンバー１０４内の温度を、基準温度Ｔ０（２５℃）を中心として±５℃の温度範囲を６分周期で変動させた。より具体的には、チャンバー１０４の温度を、２０℃から３０℃まで３分間かけて直線的に温度を上昇させた後、３０℃から２０℃まで３分間かけて直線的に温度を低下させることを繰り返した。
【００９８】
なお、比較サンプルＣ１についても、同様の測定を行った。
【００９９】
図１１は、基準温度Ｔ０（２５℃）を中心として±５℃の温度範囲を６分周期で変動させた場合の、発振器１および比較サンプルＣ１のワンダ性能の評価結果（ＭＴＩＥ値の測定結果）を示すグラフである。図１１に示すグラフの横軸は観測時間τ（秒）であり、縦軸はＭＴＩＥ値（１０−９秒）である。
【０１００】
下記表１は、τ＝０．１ｓ（秒）、τ＝１ｓ、τ＝１０ｓ、τ＝１００ｓ、τ＝１０００ｓにおける発振器１および比較サンプルＣ１のＭＴＩＥ値を示す表である。
【０１０１】
【表１】
2018113603.tif 000003
【０１０２】
図１１および表１に示すように、発振器１では、基準温度を中心として±５℃の温度範囲を６分周期で変動させた場合に、ワンダ性能が、０ｓ＜τ≦０．１ｓのＭＴＩＥ値が６ｎｓ（ナノ秒）以下であり、０．１ｓ＜τ≦１ｓのＭＴＩＥ値が２７ｎｓ以下であり、１ｓ＜τ≦１０ｓのＭＴＩＥ値が２５０ｎｓ以下であり、１０ｓ＜τ≦１００ｓのＭＴＩＥ値が１７００ｎｓ以下であり、１００ｓ＜τ≦１０００ｓのＭＴＩＥ値が６４００ｎｓ以下であることを満たしている。より正確には、発振器１では、基準温度を中心として±５℃の温度範囲を６分周期で変動させた場合に、ワンダ性能が、０ｓ＜τ≦０．１ｓのＭＴＩＥ値が６ｎｓ（ナノ秒）以下であり、０．１ｓ＜τ≦１ｓのＭＴＩＥ値が２７ｎｓ以下であり、１ｓ＜τ≦１０ｓのＭＴＩＥ値が２５０ｎｓ以下であり、１０ｓ＜τ≦１００ｓのＭＴＩＥ値が１７００ｎｓ以下であり、１００ｓ＜τ≦１０００ｓのＭＴＩＥ値が６３３２ｎｓ以下であることを満たしている。このように、発振器１は、比較サンプルＣ１に比べて、優れたワンダ性能を有している。
【０１０３】
（２）基準温度で一定に保った場合のワンダ性能
次に、図８に示す測定システム１００を用いて、チャンバー１０４内の温度を基準温度Ｔ０（２５℃）で一定に保った場合の発振器１のワンダ性能を評価した。
【０１０４】
ここでは、測定システム１００において、チャンバー１０４内の温度を基準温度Ｔ０（２５℃）で一定に保ち、発振器１のＭＴＩＥ値の測定を行った。
【０１０５】
なお、比較サンプルＣ１についても、同様の測定を行った。
【０１０６】
図１２は、チャンバー１０４内の温度を基準温度Ｔ０（２５℃）で一定に保った場合の、発振器１および比較サンプルＣ１のワンダ性能の評価結果（ＭＴＩＥ値の測定結果）を示すグラフである。図１２に示すグラフの横軸は観測時間τ（秒）であり、縦軸はＭＴＩＥ値（１０−９秒）である。
【０１０７】
下記表２は、τ＝０．１ｓ、τ＝１ｓ、τ＝１０ｓ、τ＝１００ｓ、τ＝１０００ｓにおける発振器１および比較サンプルＣ１のＭＴＩＥ値を示す表である。
【０１０８】
【表２】
2018113603.tif 000004
【０１０９】
図１２および表２に示すように、発振器１では、基準温度Ｔ０（２５℃）で一定に保った場合に、ワンダ性能が、０．１ｓ＜τ≦１ｓのＭＴＩＥ値が１５ｎｓ以下であり、１ｓ＜τ≦１０ｓのＭＴＩＥ値が２３ｎｓ以下であり、１０ｓ＜τ≦１００ｓのＭＴＩＥ値が１００以下であり、１００ｓ＜τ≦１０００ｓのＭＴＩＥ値が７００ｎｓ以下であることを満たしている。このように、発振器１は、温度一定の条件のみをとっても、比較サンプルＣ１に比べて、優れたワンダ性能を有している。
【０１１０】
本実施形態に係る発振器１は、例えば、以下の特徴を有する。
【０１１１】
発振器１は、基準温度Ｔ０を中心として±５℃の温度範囲を６分周期で変動させた場合に、ワンダ性能が、０ｓ＜τ≦０．１ｓのＭＴＩＥ値が６ｎｓ以下であり、０．１ｓ＜τ≦１ｓのＭＴＩＥ値が２７ｎｓ以下であり、１ｓ＜τ≦１０ｓのＭＴＩＥ値が２５０ｎｓ以下であり、１０ｓ＜τ≦１００ｓのＭＴＩＥ値が１７００ｎｓ以下であり、１００ｓ＜τ≦１０００ｓのＭＴＩＥ値が６３３２ｎｓ以下であること、を満たす。
【０１１２】
ここで、ＩＴＵ−Ｔ勧告  Ｇ．８１３には、温度が一定の状態におけるワンダ性能が規定されている。発振器１では、温度を変動させた場合のワンダ性能が、ＩＴＵ−Ｔ勧告  Ｇ．８１３に規定されている温度が一定の状態におけるワンダ性能を０ｓ＜τ≦１００ｓの範囲で満たしている。また、１００ｓ＜τ≦１０００の範囲においても、規定されているワンダ性能には劣るもののそれに近い性能が得られている。このように発振器１では、温度が変動する環境下においても優れたワンダ性能を有している。そのため、発振器１は、厳しい温度環境下においても高い周波数安定性が要求される電子機器や移動体にも利用可能である。
【０１１３】
発振器１は、基準温度Ｔ０で一定に保った場合に、ワンダ性能が、０．１ｓ＜τ≦１ｓのＭＴＩＥ値が１５ｎｓ以下であり、１ｓ＜τ≦１０ｓのＭＴＩＥ値が２３ｎｓ以下であり、１０ｓ＜τ≦１００ｓのＭＴＩＥ値が１００ｎｓ以下であり、１００ｓ＜τ≦１０００ｓのＭＴＩＥ値が７００ｎｓ以下であること、を満たす。この発振器１のワンダ性能は、ＩＴＵ−Ｔ勧告  Ｇ．８１３に規定されているワンダ性能を十分に満たしており、発振器１は優れたワンダ性能を有している。
【０１１４】
また、発振器１では、従来の温度補償型水晶発振器（比較サンプルＣ１）に比べて、温度を変動させた場合のワンダ性能と温度を一定に保った場合のワンダ性能との差が小さい。すなわち、発振器１は、厳しい温度環境下においてもワンダ性能の低下が小さいといえる。
【０１１５】
このように、発振器１は、従来の温度補償型水晶発振器（比較サンプルＣ１）に比べて、厳しい温度環境下においても優れたワンダ性能を有するため、例えば、後述するように発振器１を通信機器等に利用することで、厳しい温度環境下においても優れた通信性能を有する通信機器を実現できる。また、例えば、恒温槽型水晶発振器（ＯＣＸＯ）が利用されているような高い周波数安定性が要求される電子機器や移動体にも発振器１を適用可能である。この結果、電子機器や移動体の小型化、省電力化が可能である。
【０１１６】
発振器１では、集積回路（ＩＣ）２は、パッケージ４のベース４ａに接合されている。そのため、発振器１では、集積回路（ＩＣ）２で発生した熱が振動素子３に短時間で伝導し、集積回路（ＩＣ）２と振動素子３の温度差が小さくなる。その結果、発振器１では、温度補償回路４０による温度補償の誤差が小さくなり、上記の優れたワンダ性能を実現できる。
【０１１７】
発振器１では、パッケージ４のリッド４ｂは、パッケージ８のベース８ａに接合されて
いる。そのため、発振器１では、集積回路（ＩＣ）２をベース４ａの第２面１５ｂに接合することができ、上記のように、集積回路（ＩＣ）２と振動素子３の温度差を小さくできる。
【０１１８】
発振器１では、振動素子３は、パッケージ４のリッド４ｂとパッケージ８のリッド８ｂとの間に位置している。そのため、発振器１では、例えばリッド４ｂおよびリッド８ｂの材質を金属にすることにより、リッド４ｂとリッド８ｂとを外部からのノイズ（電磁ノイズ）を遮断するためのシールドとして機能させることができ、振動素子３に対するノイズの影響を低減できる。
【０１１９】
発振器１では、ベース４ａの第２面１５ｂには、振動素子３に電気的に接続されている外部端子５ａ，５ｂが設けられている。そのため、発振器１では、外部端子５ａ，５ｂを、パッケージ８の凹部の底面から離すことができ、外部からのノイズの影響を低減できる。さらに、発振器１では、ベース４ａの第２面１５ｂに外部端子５ａ，５ｂが設けられているため、振動素子３と集積回路（ＩＣ）２との間の配線長を短くでき、ノイズの影響を低減できる。例えば、振動素子３と集積回路（ＩＣ）２とが、パッケージ８のベース８ａの内部又は凹部の表面に設けられた配線を介して電気的に接続されている場合、配線長が長くなってしまいノイズの影響を受けやすい。
【０１２０】
１．４．  発振器の変形例
次に、本実施形態に係る発振器の変形例について説明する。
【０１２１】
（１）第１変形例
図１３は、第１変形例に係る発振器のパッケージ４のベース４ａを模式的に示す平面図である。図１３は、図５に対応している。
【０１２２】
第１変形例に係る発振器では、図１３に示すように、ベース４ａ上に設けられた電極パッド１１ａ，１１ｂ、電極パッド１３ａ，１３ｂ、および引き出し配線１４ａ，１４ｂの配置が、上述した図５に示す配置と異なっている。以下、この相違点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【０１２３】
図１３に示すように、平面視において、ベース４ａの中心を通る仮想直線Ｌを引いて、ベース４ａを二等分したときに、電極パッド１３ａおよび電極パッド１３ｂは、電極パッド１１ａおよび電極パッド１１ｂが設けられている側に位置している。そのため、図５に示す配置と比べて、引き出し配線１４ａの長さと引き出し配線１４ｂの長さとの差を小さくできる。図示の例では、引き出し配線１４ａの長さと引き出し配線１４ｂの長さは等しい。
【０１２４】
第１変形例に係る発振器では、平面視において、ベース４ａの中心を通る仮想直線Ｌを引いて、ベース４ａを二等分したときに、電極パッド１３ａおよび電極パッド１３ｂが、電極パッド１１ａ及び１１ｂが設けられている側に位置している。そのため、引き出し配線１４ａの長さと引き出し配線１４ｂの長さとの差を小さくすることができる。これにより、パッケージ４の外からの熱が、電極パッド１３ａ、引き出し配線１４ａ、電極パッド１１ａを介して振動素子３に伝わる経路の経路長と、電極パッド１３ｂ、引き出し配線１４ｂ、電極パッド１１ｂを介して振動素子３に伝わる経路の経路長と、の差を小さくすることができる。
【０１２５】
その結果、例えば上述した図５に示す発振器１の例と比べて、振動素子３の温度ムラを低減することができ、集積回路（ＩＣ）２と振動素子３の温度差をより小さくすることができる。したがって、第１変形例によれば、上述した図１１および図１２に示す発振器１
のワンダ性能よりも優れたワンダ性能を有する発振器を実現可能である。
【０１２６】
（２）第２変形例
上述した実施形態では、パッケージ４の振動素子３を収容する空間、およびパッケージ８の集積回路（ＩＣ）２およびパッケージ４を収容する空間は、窒素ガス雰囲気であったが、これらの空間は、ヘリウムガス雰囲気であってもよい。ヘリウムガスは、窒素ガスに比べて熱伝導率が高いため、集積回路（ＩＣ）２と振動素子３の温度差をより小さくすることができる。その結果、本変形例によれば、上述した図１１および図１２に示す発振器１のワンダ性能よりも優れたワンダ性能を有する発振器を実現可能である。
【０１２７】
また、パッケージ４の振動素子３を収容する空間が窒素ガスやヘリウムガス等の不活性ガス雰囲気であり、パッケージ８内の空間（集積回路（ＩＣ）２およびパッケージ４を収容する空間）が真空（圧力が大気圧よりも低い状態）であってもよい。これにより、集積回路（ＩＣ）２と振動素子３の温度差を小さくしつつ、パッケージ８の外の温度変動が集積回路（ＩＣ）２および振動素子３に与える影響を低減できる。その結果、本変形例によれば、上述した図１１および図１２に示す発振器１のワンダ性能よりも優れたワンダ性能を有する発振器を実現可能である。
【０１２８】
（３）第３変形例
図１４は、第３変形例に係る発振器１を模式的に示す断面図である。図１４は、図２に対応している。
【０１２９】
第３変形例に係る発振器では、図１４に示すように、ベース４ａの第２面１５ｂに設けられた外部端子５ａ，５ｂと集積回路（ＩＣ）２の端子とが、ボンディングワイヤー７で接続されている点で、上述した図２に示す発振器と異なっている。以下、この相違点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【０１３０】
図１４に示すように、外部端子５ａ，５ｂと集積回路（ＩＣ）２の端子とが、ボンディングワイヤー７で接続されている場合でも、上述した図２に示す例と同様に、振動素子３と集積回路（ＩＣ）２との間の配線長を短くできる。
【０１３１】
なお、図２に示す例では、集積回路（ＩＣ）２の各端子とベース８ａに設けられた配線（各外部端子６と電気的に接続された配線）とが、直接、ボンディングワイヤー７でボンディングされていた。これに対して、図１４に示す例では、集積回路（ＩＣ）２の各端子とベース８ａに設けられた配線とは、ベース４ａの第２面１５ｂに設けられた不図示の配線を介して接続されている。具体的には、ベース４ａの第２面１５ｂには、集積回路（ＩＣ）２の各端子に接続された配線が設けられており、当該配線は、ボンディングワイヤー７でベース８ａに設けられた配線に接続されている。
【０１３２】
本変形例によれば、上述した図２に示す発振器１と同様の作用効果を奏することができる。
【０１３３】
２．電子機器
図１５は、本実施形態に係る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１６は、本実施形態に係る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。
【０１３４】
本実施形態に係る電子機器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
形態に係る電子機器は、図１５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。
【０１３５】
発振器３１０は、集積回路（ＩＣ）３１２と振動子３１３とを備えている。集積回路（ＩＣ）３１２は、振動子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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
発振器３１０として例えば上述した発振器１を適用することにより、厳しい温度環境下においても優れたワンダ性能を有する発振器を備えた電子機器を実現できる。
【０１４３】
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。
【０１４４】
本実施形態に係る電子機器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、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、高性能、高信頼性を所望される電子機器を実現することができる。
【０１４５】
また、本実施形態に係る電子機器３００の他の一例として、通信部３６０が外部クロック信号を受信し、ＣＰＵ３２０（処理部）が、当該外部クロック信号と発振器３１０の出力信号（内部クロック信号）とに基づいて、発振器３１０の周波数を制御する周波数制御部と、を含む、通信装置であってもよい。この通信装置は、例えば、ストレータム３などの基幹系ネットワーク機器やフェムトセルに使用される通信機器であってもよい。
【０１４６】
３．移動体
図１７は、本実施形態に係る移動体の一例を示す図（上面図）である。図１７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、本実施形態に係る移動体は、図１７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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
発振器４１０として例えば上述した発振器１を適用することにより、厳しい温度環境下においても優れたワンダ性能を有する発振器を備えた移動体を実現できる。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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】
【０１５３】
１…発振器、２…集積回路（ＩＣ）、３…振動素子、３ａ…励振電極、３ｂ…励振電極、４…パッケージ、４ａ…ベース、４ｂ…リッド、６…外部端子、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…接続部材、１０…発振用回路、１１ａ…電極パッド、１１ｂ…電極パッド、１２…接続部材、１３ａ…電極パッド、１３
ｂ…電極パッド、１４ａ…引き出し配線、１４ｂ…引き出し配線、１５ａ…第１面、１５ｂ…第２面、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回路、１００…測定システム、１０２…電源、１０４…チャンバー、１０６…基準信号発生器、１０８…ファンクションジェネレータ、１１０…インターバルカウンター、１１２…ＰＣ、３００…電子機器、３１０…発振器、３１３…振動子、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…コントローラー、４３０…コントローラー、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】
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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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【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】
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【図１６】
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【図１７】
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