(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に延びるように形成され、該一方向に直交する他方向に振動する振動片と、該振動片から左右に分岐して延出する一対の延出部と、該振動片の一端または両端を支持するベース部とを有する振動子と、
前記振動片に対して所定距離を空けた状態で前記振動片を間に挟むように配置され、駆動電圧が印加された時に静電引力を発生させて前記振動片を振動させる電極部と、
前記一対の延出部に対して所定距離を空けた状態でそれぞれ対向配置され、補正電圧が印加されたときに静電引力を発生させて各延出部を引き寄せ、前記振動片に対して前記一方向の圧縮応力を作用させる補正電極と、を備え、
前記一対の延出部は、前記振動片の両端側にそれぞれ設けられていることを特徴とする発振子。
【請求項２】
前記振動片は、前記ベース部に一端が片持ち状に支持されていることを特徴とする請求項１記載の発振子。
【請求項３】
前記振動片は、前記ベース部に両端が両持ち状に支持されていることを特徴とする請求項１記載の発振子。
【請求項４】
前記一対の延出部は、前記他方向に向けて延出していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発振子。
【請求項５】
前記補正電極及び前記延出部は、それぞれ一部分が櫛歯状に形成され、これら櫛歯状に形成された補正電極と延出部とが互い違いに配されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の発振子。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の発振子と、駆動ＩＣとを有し、
該駆動ＩＣは、前記電極部に前記駆動電圧を印加する駆動回路と、
前記振動片に作用させる前記圧縮応力の圧縮応力値を算出する算出機構と、
算出された前記圧縮応力値に応じた前記補正電圧を前記補正電極に印加する電圧印加回路と、を備えていることを特徴とする発振器。
【請求項７】
前記算出機構は、前記発振子の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサで検出された温度と予め設定された基準温度との温度差に基づいて、前記圧縮応力値を算出する補正データが記憶されたメモリ部と、を備えていることを特徴とする請求項６記載の発振器。
【請求項８】
前記算出機構は、前記駆動回路から前記発振子と常時同値の駆動電圧が印加されるレファレンス発振子と、
このレファレンス発振子と前記発振子との周波数の差分を検出するとともに、検出した差分に基づいて前記圧縮応力値を算出する周波数差分検出回路と、を備えていることを特徴とする請求項６記載の発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ技術を利用した発振子及び該発振子を有する発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル機器のクロックパルス発生や、無線機器などにおいては、従来水晶発振子を用いた水晶発振器が利用されてきたが、より量産性が高く周波数の設計も容易なシリコンを採用したシリコン発振子を用いて発振器を製造しようという試みがなされている。
【０００３】
このシリコン発振子は、振動子アイランド（ベース部）に片持ち状または両持ち状に振動可能に支持された振動片の共振モードを利用するものであって、半導体プロセスを利用するＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）技術によって作製される。特に、共振周波数は、振動片の断面サイズや長さによって規定されるため設計が容易である。また、半導体プロセスを利用するので、１つのウエハに一括して素子を形成することができる。そのため、加工精度の高さ、電子回路と機械的構造とを一体成形することで精密な動作制御が可能等といった利点がある。また、量産が容易であるので、従来のＣＭＯＳ  ＩＣの製造ラインを流用して製造することも可能である。
【０００４】
しかしながら、シリコン発振子は温度による共振周波数の変動が大きいという欠点がある。つまり、物質のヤング率は温度に依存する性質を持っているため、温度が変化することでシリコン発振子の共振周波数が変動してしまう。そこで、温度特性の補正のための回路を組み込んだ発振器が提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この発振器について、図１８を参照して簡単に説明する。
図１８は発振器の概略を示したブロック図である。この発振器１００は発振子１０１、駆動回路１０２、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）回路（位相差同期回路）１０３、温度センサ１０４、温度特性補正回路１０５及び補正データメモリ１０６を備えている。
【０００６】
駆動回路１０２からの信号により発振子１０１が共振し、共振信号をＰＬＬ回路１０３に出力する。また、発振子１０１に近接して温度センサ１０４が設けられており、測定した温度に対応する信号を温度特性補正回路１０５に出力する。また、補正データメモリ１０６には、発振子１０１の各温度における共振周波数の補正データが蓄えられている。そして、温度特性補正回路１０５は、温度センサ１０４からの信号に基づいて、補正データメモリ１０６から補正データを読み込み、該補正データをＰＬＬ回路１０３に出力する。ＰＬＬ回路１０３は、出力されてきた補正データに基づいて、発振子１０１から入力された共振信号の周波数を変調し、外部に出力する。このようにして、共振周波数の温度による変化を補正している。ところで、発振子１０１以外の各構成品、すなわち、駆動回路１０２、ＰＬＬ回路１０３、温度センサ１０４、温度特性補正回路１０５及び補正データメモリ１０６を、ひとつのＣＭＯＳ  ＩＣチップとして集積することも可能である。
【０００７】
このように、ＰＬＬ回路１０３により共振信号の周波数を変調して出力することで、発振子１０１側には特殊な構造や機能を設ける必要がないため、発振器１００の製造コストを抑えることができるとともに、歩留まりも向上させることができる。また、パッケージ等により生じる温度特性まで含めて補正することができるという利点がある。
【特許文献１】特開２００４−２３６３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来の発振器１００では、次のような欠点があった。
すなわち、発振器１００では、温度特性を補正するために、ＰＬＬ回路１０３、温度センサ１０４、温度特性補正回路１０５及び補正データメモリ１０６を搭載しなければならないが、発振子１０１の温度特性がＰＬＬ回路１０３で補正可能な範囲に収まるとは限らず、また個々の発振子１０１ごとに温度特性が異なるため、効率的に温度特性補正ができない可能性がある。
【０００９】
また、ＰＬＬ回路１０３で周波数を変調する方式では、温度特性補正データをデジタル処理するため、デジタル処理特有のいくつかの不具合が生じてしまっていた。例えば、デジタル処理するので、外部に出力される周波数の変動が不連続となり、変調後の周波数が不安定となってしまう。そのため、温度特性補正を高精度に行うことが難しかった。また、外部に出力される周波数の変動が不連続であることに加え、デジタル処理を行うので、周波数が変動する際にノイズが発生してしまいやすかった。このノイズは、周波数の変動が急峻であるほど、大きいものとなる。そのため、温度特性補正を効率的に行うことが難しかった。
【００１０】
上述したように、デジタル的に補正を行うために、温度特性補正を高精度かつ効率良く行うことが難しかった。そこで、ＰＬＬ回路１０３の回路基板を大きくして高精度化を図ることも可能であるが、ただでさえ回路が複雑なものがさらに複雑化してしまい、ドライバＩＣの複雑化や製造コストの増加に繋がるという新たな問題が生じてしまう。
【００１１】
そこで、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、構成の簡素化を図った上で、温度特性の補正を高精度かつ効率的に行うことができる高性能な発振子及び該発振子を有する発振器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明に係る発振子は、一方向に延びるように形成され、該一方向に直交する他方向に振動する振動片と、該振動片から左右に分岐して延出する一対の延出部と、該振動片の一端または両端を支持するベース部とを有する振動子と、前記振動片に対して所定距離を空けた状態で前記振動片を間に挟むように配置され、駆動電圧が印加された時に静電引力を発生させて前記振動片を振動させる電極部と、前記一対の延出部に対して所定距離を空けた状態でそれぞれ対向配置され、補正電圧が印加されたときに静電引力を発生させて各延出部を引き寄せ、前記振動片に対して前記一方向の圧縮応力を作用させる補正電極と、を備え、前記一対の延出部は、前記振動片の両端側にそれぞれ設けられていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明に係る発振子においては、温度の変化により振動片の共振周波数が変化しようとするが、この変化を補正することができる。つまり、補正電極に補正電圧を印加することで、補正電極と延出部との間に静電引力を発生させ、振動片から分岐した一対の延出部を引き寄せる。これにより、振動片に対して一方向（軸方向）の圧縮応力を作用させることができ、温度変化によって生じたヤング率の変化を補正することができる。よって、振動片のヤング率を一定に維持することができるため、振動特性の変動を抑制することができる。その結果、温度変化による振動片の周波数変動を相殺でき、温度特性の補正を行うことができる。特に、従来のようにＰＬＬ回路を利用したデジタル的な温度補正を行う場合に比べ、温度変化に対応した圧縮応力を加えるというアナログ的な温度補正なので、ノイズが発生する等のデジタル処理特有の不都合が生じない。したがって、温度特性の補正を高精度かつ効率的に行うことができ、高性能化を図ることができる。
また、本発明に係る発振子においては、一対の延出部が振動片の両端側からそれぞれ他方向に延出しているため、振動片には、その両端から圧縮応力がそれぞれ作用することとなる。
これにより、振動片に作用する圧縮応力分布が均一になるとともに、振動片に圧縮応力が効果的に作用しやすくなる。したがって、補正電圧を低くしたとしても、必要な圧縮応力を作用させることができるので、省電力化を図ることができる。また、延出部と補正電極との対向面積を増加させることができるため、補正電極に印加する電圧を抑制することができる。この点においても、省電力化が可能となる。
【００１４】
本発明に係る発振子は、上記発振子において、前記振動片が、前記ベース部に一端が片持ち状に支持されていることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明に係る発振子においては、振動片がベース部に片持ち状で支持されるため、振動の変位を大きくすることができ、効率的に周波数信号を出力できる。また、振動片に作用する支持応力が少ない振動子を得ることができる。
【００１６】
本発明に係る発振子は、上記発振子において、前記振動片が、前記ベース部に両端が両持ち状に支持されていることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明に係る発振子においては、振動片が両持ち状態で支持されているので、振動片の両端が基端部を介してベース部に支持されることになる。そのため、片持ち状に支持された振動片に比べ、安定した振動特性を得ることができる。
【００１８】
本発明に係る発振子は、上記発振子において、前記一対の延出部が、前記他方向に向けて延出していることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明に係る発振子においては、一対の延出部が一方向に直交する他方向に向けて延出しているので、一対の延出部を補正電極に引き寄せた時に、振動片に作用する圧縮応力が一方向（軸方向）に向けて作用しやすい。したがって、振動特性の変動をより効率的に抑制することができる。
【００２２】
本発明に係る発振子は、上記発振子において、前記補正電極及び前記延出部が、それぞれ一部分が櫛歯状に形成され、これら櫛歯状に形成された補正電極と延出部とが互い違いに配されていることを特徴とするものである。
【００２３】
本発明に係る発振子においては、それぞれ櫛歯状に形成された補正電極及び延出の一部分が互い違いに配されているので、補正電極と対向部との対向面積をより増加させることができる。そのため、振動片に対してさらに効率的に圧縮応力を作用させることができ、さらなる省電力化を図ることができる。
【００２４】
また、本発明に係る発振器は、上記本発明の発振子と、駆動ＩＣとを有し、該駆動ＩＣは、前記電極部に前記駆動電圧を印加する駆動回路と、記振動片に作用させる前記圧縮応力の圧縮応力値を算出する算出機構と、算出された前記圧縮応力値に応じた前記補正電圧を前記補正電極に印加する電圧印加回路と、を備えていることを特徴とするものである。
【００２５】
本発明に係る発振器においては、駆動回路から電極部に駆動電圧を印加させることで、振動片を他方向に振動させることができる。ここで、温度変化によって、振動片の周波数が変動した場合には、算出機構がこの周波数変動を圧縮応力で相殺するために必要な圧縮応力値を算出する。そして、この圧縮応力値に対応した印加信号を電圧印加回路に出力する。電圧印加回路は、印加信号に応じた補正電圧を補正電極に印加する。これにより、周波数変動に応じた圧縮応力を振動片に作用させることができ、振動片の温度変化に対するヤング率の変化を補正して、振動特性の変動を補正することができる。特に、アナログ的に温度補正を行うことができる発振子を有しているので、ＰＬＬ回路のような複雑な回路を設ける必要がない。よって、設計の簡素化及び製造コストを削減することができる。また、アナログ的な回路によって印加電圧を変化させることができるため、印加電圧の調整が連続的となり、ＰＬＬ回路のようなデジタル的な回路に比べ、周波数の変動が滑らかになる。そのため、温度特性の補正を効率的に行うことができ、高性能な発振器を提供することができる。
【００２６】
また、本発明に係る発振器は、上記発振器において、前記算出機構が、前記発振子の温度を検出する温度センサと、前記温度センサで検出された温度と予め設定された基準温度との温度差に基づいて、前記圧縮応力値を算出する補正データが記憶されたメモリ部と、を備えていることを特徴とするものである。
【００２７】
本発明に係る発振器においては、温度センサにより実際の発振子の温度を検出しているので、温度変化が生じた時に、基準温度との温度差が変化する。すると、算出機構は、メモリ部に記憶された補正データを参照することで、温度差による周波数変動を圧縮応力で相殺するために必要な圧縮応力値を速やかに算出することができる。そして、この圧縮応力値に対応した印加信号を電圧印加回路に出力する。このように、補正データを利用することで、より正確かつ効率良く温度特性の補正を行うことができる。
【００２８】
また、本発明に係る発振器は、上記発振器において、前記算出機構が、前記駆動回路から前記発振子と常時同値の駆動電圧が印加されるレファレンス発振子と、このレファレンス発振子と前記発振子との周波数の差分を検出するとともに、検出した差分に基づいて前記圧縮応力値を算出する周波数差分検出回路と、を備えていることを特徴とするものである。
【００２９】
本発明に係る発振器においては、温度によって周波数が変化するレファレンス発振子を参照用として有している。そのため、周波数差分検出回路により、レファレンス発振子の周波数との差分に基づいて発振子に作用させる圧縮応力値を決定することができる。したがって、微細な温度変動にも対応することができるため、より高精細な発振器を提供することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係る発振子によれば、補正電極に補正電圧を印加することで、補正電極と延出部との間に静電引力を発生させ、振動片から分岐した一対の延出部を引き寄せる。これにより、振動片に対して一方向（軸方向）の圧縮応力を作用させることができ、温度変化よって生じたヤング率の変化を補正することができる。よって、振動片のヤング率を一定に維持することができるため、振動特性の変動を抑制することができる。したがって、温度特性の補正を高精度かつ効率的に行うことができ、高性能化を図ることができる。
また本発明に係る発振器によれば、上記発振子を有しているので、周波数変動に応じた圧縮応力を振動片に作用させることができ、振動片の温度変化に対するヤング率の変化を補正して、振動特性の変動を補正することができる。特に、アナログ的に温度補正を行うことができる発振子を有しているので、ＰＬＬ回路のような複雑な回路を設ける必要がない。よって、設計の簡素化及び製造コストを削減することができる。また、アナログ的な回路によって印加電圧を変化させることができるため、印加電圧の調整が連続的となり、ＰＬＬ回路のようなデジタル的な回路に比べ、周波数の変動が滑らかになる。そのため、温度特性の補正を効率的に行うことができ、高性能な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】
【００３１】
（第１実施形態）
次に、本発明の発振子及び該発振子を有する発振器の第１実施形態を図１〜４に基づいて説明する。
なお、以下に示す各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材ごとに縮尺を異ならせてある。
【００３２】
図１は、発振子の平面図であり、図２の（ａ）は図１のＡ−Ａ’線に沿う断面図であり、（ｂ）はＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。
図１，２に示すように、発振子３０は、シリコン支持層１１（例えば、厚さ３００〜８００μｍ）と、二酸化珪素（ＳｉＯ２）のＢＯＸ（Ｂｕｒｉｅｄ  Ｏｘｉｄｅ）層１２と、シリコン活性層（例えば、厚さ５〜１００μｍ）４４とが順次積層された、いわゆるＳＯＩ(Ｓｉｌｉｃｏｎ−Ｏｎ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ)基板４５を用いて半導体プロセス技術によって製造されるものである。ただし、ＳＯＩ基板４５に限らず、シリコン等の半導体基板で発振子３０を製造しても構わない。これらの層の内、シリコン活性層４４には振動子３２及び駆動電極（電極部）３３ａ及び検出電極（電極部）３３ｂが構成されている。
【００３３】
振動子３２は、平面視略Ｔ字状のものであり、振動子アイランド３４（ベース部）と、この振動子アイランド３４に基端部３５を介して片持ち状に支持された振動片３６とを備えている。
【００３４】
振動子アイランド３４は、平面視矩形状のものであり、シリコン支持層１１上にＢＯＸ層１２を介して形成されている。
振動片３６は、平面視長方形状のものであり、振動子アイランド３４に、その基端部３５が支持されるとともに、振動子アイランド３４からＸ方向（一方向）に延出しているものである。また、振動片３６は、シリコン支持層１１との間にギャップを有しつつ延出しており（図２（ａ）参照）、その延出方向（Ｘ方向）と直交するＹ方向（振動片３６の幅方向である他方向）に振動可能に構成されている。
【００３５】
振動子３２の両側方には、振動子３２に対してギャップを空けた状態で、振動子３２を間に挟むように、駆動電極３３ａと検出電極３３ｂとが配置されている。駆動電極３３ａ及び検出電極３３ｂは、振動片３６の幅方向に沿って形成されており、シリコン支持層１１上にＢＯＸ層１２を介して形成されている。
【００３６】
ここで、振動片３６の先端部３９には、同一ポイントから左右に分岐して、振動片３６の延出方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）に、シリコン支持層１１との間にギャップを有しながらそれぞれ同じ長さだけ延出する一対の延出部３７が形成されている。一対の延出部３７は、振動片３６の先端部３９と接続されており、したがって振動子３２は振動片３６の幅方向の中心を中心線（図１中Ａ−Ａ’線）として線対称の形状となっている。
【００３７】
一対の延出部３７の長手方向に沿う側方には、一対の補正電極３８ａ，３８ｂが設けられている。この補正電極３８ａ，３８ｂは、シリコン支持層１１上にＢＯＸ層１２を介して配置されており、延出部３７の一方の側面に対してギャップｇを介してそれぞれ配置されている。補正電極３８ａ，３８ｂは、図示しない外部電源より補正電圧が印加されたときに延出部３７との間に静電引力を発生させて各延出部３７を引き寄せ、振動片３６に対して振動片３６の軸方向（Ｘ方向）の圧縮応力を作用させるものである。これにより、補正電極３８ａ，３８ｂは振動片３６に対して、後述するように温度変化による振動片３６の共振周波数の変動を相殺するように圧縮応力を作用させることとなる。そして、延出部３７における補正電極３８ａ，３８ｂと対向している領域が対向部４０として構成されている（例えば、図１中Ｌ１，Ｌ２に相当する領域部分）。なお、これら補正電極３８ａ，３８ｂと延出部３７とにより応力発生部４１が構成されている。
【００３８】
次に、図３，４に基づいて、発振子の製造方法について説明する。図３，４は、発振子の工程図であり、（ａ）は図１のＡ−Ａ’線に相当する断面、（ｂ）はＢ−Ｂ’線に相当する断面を示している。なお、発振子の製造方法の各工程は、以下に説明の工程順番に限定されるものではない。
【００３９】
まず、図３に示すように、シリコン支持層１１上にＢＯＸ層１２、シリコン活性層４４が順次積層されたＳＯＩ基板４５を準備し、このＳＯＩ基板４５上を、各電極３３ａ，３３ｂ、補正電極３８ａ，３８ｂ及び振動子３２に各々分離する。具体的には、フォトリソグラフィ技術により露光・現像した図示しないレジストマスクを介してドライエッチングを行うことで、シリコン活性層４４を貫通してＢＯＸ層１２の上面まで到達する凹部を形成する。
【００４０】
次に、図４に示すように、シリコン活性層４４を、各電極３３ａ，３３ｂ、補正電極３８ａ，３８ｂ及び振動子３に各々分離した後、振動子３２の振動片３６及び延出部３７の形成領域のＢＯＸ層１２を除去する（図２参照）。具体的には、シリコン活性層４４に形成した凹部内をエッチングすることで、振動片３６がシリコン支持層１１から分離され、振動子アイランド３４に片持ち状に支持された振動子３２が形成される。なお、このエッチングはドライエッチングまたはウェットエッチングのいずれの方法で行っても構わない。
その結果、図１，２に示す発振子３０を製造することができる。
【００４１】
次に、図５に基づいて本実施形態の発振器の構成について説明する。図５は本実施形態の発振器の構成を示すブロック図である。なお、以下の説明においては図１を適宜援用する。
図５に示すように、発振器１０は上述した発振子３０と駆動ＩＣ２０とを備えている。駆動ＩＣ２０は、図示しない電気回路を介して外部電源に電気的に接続されており、上述した駆動電極３３ａに駆動電圧を印加する駆動回路１４と、振動片３６に作用させる圧縮応力の圧縮応力値を算出する周波数変動検出回路（算出機構）１５と、周波数変動検出回路１５により算出された圧縮応力値に応じた補正電圧を補正電極３８ａ，３８ｂに印加する電圧印加回路１６とを備えている。なお、本実施形態では、上述したシリコン支持層１１を介して駆動ＩＣ２０と発振子３０とが一体的にパッケージングされている。よって、シリコン支持層１１は、駆動ＩＣ２０も同時に支持する共通基板として機能する。
【００４２】
駆動回路１４は、振動片３６が所定の共振周波数を有して振動するように、上述した駆動電極３３ａへ駆動電圧を印加する。駆動電極３３ａに電圧が印加されると、駆動電極３３ａと振動片３６との間に静電引力が発生する。その結果、振動片３６が、Ｙ方向、つまり振動片３６の両側方にギャップを介して配置された駆動電極３３ａ，検出電極３３ｂに接近離間するように振動する。振動片３６が振動すると、振動片３６と各電極３３ａ，３３ｂとの間のギャップが変化し、振動片３６と各電極３３ａ，３３ｂとの間の静電容量が変動する。そして、その静電容量の変動が共振周波数として検出電極３３ｂにより検出される。
【００４３】
周波数変動検出回路１５は、検出電極３３ｂにより検出された振動片３６の共振周波数を検出信号として受信するものであり、共振周波数の変動を検出するものである。また、周波数変動検出回路１５には、振動片３６の寸法により決定される共振周波数の値が予め設定されている。
【００４４】
電圧印加回路１６は、周波数変動検出回路１５により検出された共振周波数に基づいて上述した補正電極３８ａ，３８ｂに電圧を印加するものであり、これにより補正電極３８ａ，３８ｂと対向部４０との間に静電引力が発生する。より詳述に説明すると、補正電極３８ａ，３８ｂと対向部４０との間には、延出部３７が補正電極３８ａ，３８ｂ側に引き寄せられる静電引力が発生する。つまり、振動片３６には、軸方向（Ｘ方向）に沿って圧縮応力が作用する。
【００４５】
ところで、上述のような発振子は温度による共振周波数の変動が大きいという欠点がある。具体的には、発振子が作動すると、それに伴い発振子の温度が上昇する。ここで、物質のヤング率は温度に依存する性質を持っているため、発振子の温度が変化することで発振子の共振周波数が変動してしまう。そこで、発振子の温度変化による共振周波数の変動を補正する必要がある。
【００４６】
ここで、振動片３６の共振周波数は、以下の式１によって決定される。なお、式１中Ｅ（Ｔ）は発振子のヤング率を温度の関数で表しており、式２はＥ（Ｔ）を基準温度Ｔ０の近傍でテイラー展開して２次式まで表したものである。また、式１，２中のｆ０は振動片３６の共振周波数、Ｔ０は発振子３０の基準（初期）温度、Ｔは発振子３０の測定温度、Ｅ０は温度Ｔ０における発振子３０のヤング率、αは１次の温度係数、βは２次の温度係数、ａは振動片の形状に依存する係数、Ｌは振動片の長さ、Ｗは振動片の幅、σは振動片の軸方向に作用する応力である。
【００４７】
【数１】
0005105279.tif 000002
【００４８】
ここで、式１において、Ｌ，Ｗは振動片３６の寸法であり、設計段階で決定されるものである。また、Ｅ０、ａ、α、βは定数である。したがって、温度Ｔ以外は全て設計段階で決定される定数である。つまり、振動片３６の寸法によって基準温度Ｔ０時における固有の共振周波数が決定される。
【００４９】
そして、温度による共振周波数ｆ０の変動を補正するためには、応力σを変化させ、式２の平方根の内部がＥ０のみになるようにすればよい。つまり、発振子３０の温度上昇に伴い、振動片３６の軸方向（Ｘ方向）に沿って圧縮応力を作用させることで、温度変化によるヤング率の変化が相殺（キャンセル）される。この時のσは以下の式３で表される。
【００５０】
【数２】
0005105279.tif 000003
【００５１】
振動片３６に圧縮応力σを作用させるには、補正電極３８ａ，３８ｂに電圧を印加して対向部４０と補正電極３８ａ，３８ｂとの間に静電引力を発生させる。すると、対向部４０は、補正電極３８ａ，３８ｂに引き寄せられることとなり、振動片３６に圧縮応力が作用する。この時の補正電極３８ａ，３８ｂに印加する電圧は、以下の式４で表される。なお、式４中Ｓは振動片３６の短手方向の断面積、ｇは補正電極３８ａ，３８ｂと対向部４０とのギャップ、εは誘電率、Ｌ１，Ｌ２は対向部４０の長さ、ｈは振動片３６の厚さ（図２参照）とする。
【００５２】
【数３】
0005105279.tif 000004
【００５３】
次に、作用を説明する。
まず、駆動回路１４から駆動電極３３ａに向けて駆動電圧を印加させることで、駆動電極３３ａと振動片３６との間に静電引力が発生する。その結果、振動片３６が、Ｙ方向、つまり振動片３６の両側方にギャップを介して配置された駆動電極３３ａ，検出電極３３ｂに接近離間するように振動する。振動片３６が振動すると、振動片３６と各電極３３ａ，３３ｂとの間のギャップが変化し、振動片３６と各電極３３ａ，３３ｂとの間の静電容量が変動する。そして、その静電容量の変動が共振周波数として検出電極３３ｂにより検出される。
【００５４】
検出電極３３ｂにより検出された共振周波数の値は、検出信号として周波数変動検出回路１５に出力される。検出信号を受信した周波数変動検出回路１５は、予め設定された振動片３６の共振周波数と検出信号に基づく共振周波数とを比較する。ここで、温度変化によって、検出信号に基づく共振周波数が、予め設定された共振周波数と比べ変動した場合には、例えば検出信号に基づく共振周波数が予め設定された共振周波数よりも高い場合には、振動片３６に圧縮応力を作用させる。具体的には、周波数変動検出回路１５が、周波数変動を圧縮応力で相殺するために、上述の式３により算出した補正に必要な圧縮応力値を算出する。そして、算出した圧縮応力値を上述した式４に代入することで補正電極３８ａ，３８ｂに印加する補正電圧が算出される。そして、周波数変動検出回路１５は、算出した補正電圧を印加させる印加信号を駆動回路１４に向けて出力する。駆動回路１４は、この印加信号に基づいて補正電極３８ａ，３８ｂに補正電圧を印加する。
【００５５】
すると、補正電極３８ａ，３８ｂと対向部４０との間に静電引力が発生し、振動片３６にその軸方向（Ｘ方向）に沿った圧縮応力が作用する。これにより、周波数変動に応じた圧縮応力を振動片３６に作用させることができ、振動片３６の温度変化に対するヤング率の変化を相殺して、振動特性の変動を補正することができる。その結果、振動片３６を、予め設定された所定の共振周波数で振動させ続けることができる。
【００５６】
このように本実施形態の発振子３０によれば、温度変化により振動片３６の共振周波数が変化しようとするが、この変化を補正することができる。つまり、温度変化に対する振動片３６の共振周波数の変動に基づいて、補正電極３８ａ，３８ｂに電圧を印加することで、補正電極３８ａ，３８ｂと対向部４０との間に静電引力を発生させ、振動片３６から分岐した一対の対向部４０を引き寄せる。これにより、振動片３６に対して軸方向（Ｘ方向）に沿う応力を作用させることができ、温度変化よって生じたヤング率の変化を補正することができる。
よって、発振子３０のヤング率を基準温度時のヤング率に一定に維持することができるため、振動特性の変動を抑制することができる。その結果、温度変化による振動片３６の周波数変動を相殺でき、温度特性の補正を行うことができる。特に、従来のようにＰＬＬ回路１０３（図１８参照）を利用したデジタル的な温度補正を行う場合に比べ、温度変化に対応した圧縮応力を加えるというアナログ的な温度補正なので、ノイズが発生する等のデジタル処理特有の不都合が生じない。したがって、温度特性の補正を高精度かつ効率的に行うことができ、高性能化を図ることができる。
【００５７】
ところで、振動片３６の基準温度時における共振周波数は、振動片３６の寸法によって決定されるので、振動片３６に作用させる圧縮応力を予め周波数変動検出回路１５に記憶させておくことができる。したがって、ＰＬＬ回路１０３のような複雑な回路を設ける必要もなく、構成の簡素化が可能となる。
【００５８】
また、一対の対向部４０は、振動片３６とともに振動するが、振動片３６の延出方向（Ｘ方向）に直交するＹ方向に向けて、それぞれ同一ポイントからそれぞれ同じ長さだけ延出しているので、重量のバランスがとられている。そのため、振動片３６の振動特性に影響を与えることがない。したがって、対向部４０を補正電極３８ａ，３８ｂに引き寄せた時に、振動片３６に作用する圧縮応力が振動片３６の軸方向（Ｘ方向）に向けて作用しやすく、振動特性の変動を効率的に抑制することができる。
さらに、振動片３６が振動子アイランド３４に片持ち状で支持されることで、振動の変位を大きくすることができ、効率的に周波数信号を出力できる。また、振動片３６に作用する支持応力が少ない振動子３２を得ることができる。
【００５９】
このように本実施形態の発振器１０によれば、振動片３６の温度変化に対するヤング率の変化を補正して、振動特性の変動を補正することができる。特に、アナログ的に温度補正を行うことができる発振子３０を有しているので、ＰＬＬ回路のような複雑な回路を設ける必要がない。よって、設計の簡素化及び製造コストを削減することができる。また、アナログ的な回路によって印加電圧を変化させることができるため、印加電圧の調整が連続的となり、ＰＬＬ回路のようなデジタル的な回路に比べ、周波数の変動が滑らかになる。そのため、温度特性の補正を効率的に行うことができ、高性能な発振器１０を提供することができる。
【００６０】
（第２実施形態）
次に、図６に基づいて本発明の第２実施形態として、発振子の他の構成について説明する。図６は、第２実施形態に係る発振子の平面図である。なお、本実施形態では、第１実施形態と同様の構成については同一符号を付し説明は省略する。
【００６１】
図６に示すように、本実施形態の発振子５０は、振動片３６の基端部３５及び先端部３９の両端側にそれぞれ応力発生部４１が形成された振動子４６を備えている。より詳述に説明すると、振動子４６には、振動片３６の両端部３５，３９の同一ポイントから振動片３６の軸方向（Ｘ方向）に直交するＹ方向に向けて、それぞれ同じ長さだけ延出した一対の延出部３７が２組形成されている。
【００６２】
各延出部３７の間、つまり振動片３６の基端部３５側の延出部３７と先端部３９側の延出部３７に挟まれた領域には、補正電極４２ａ，４２ｂが設けられている。この補正電極４２ａ、４２ｂは上述した各電極３３ａ，３３ｂの側方に，各延出部３７及び各電極３３ａ，３３ｂと所定のギャップを有しつつ、配置されている。なお、各延出部３７と補正電極４２ａ，４２ｂとが対向している領域は、対向部４０として構成されており、各対向部４０は各々等しいギャップ（例えば、図６中ｇ）を有している。
【００６３】
したがって、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができるとともに、振動片３６の基端部３５側と先端部３９側との両端側にそれぞれ応力発生部４１が形成されているため、補正電極４２ａ，４２ｂに電圧が印加されると、補正電極４２ａ，４２ｂと両延出部３７との間に静電引力が発生する。つまり、振動片３６には、その両端部３５，３９から振動片３６の軸方向（Ｘ方向）に沿って圧縮応力がそれぞれ作用することとなる。これにより、振動片３６に作用する圧縮応力分布が均一になるとともに、振動片３６に圧縮応力が作用しやすくなる。つまり振動時には、上述した式３中における係数ａを大きくできるので、作用させる圧縮応力が小さくて済む。したがって、補正電極４２ａ，４２ｂに印加する補正電圧を低くしたとしても、必要な圧縮応力を作用させることができるので、省電力化を図ることができる。
また、対向部４０と補正電極４２ａ，４２ｂとの対向面積を増加させることができるため、補正電極４２ａ，４２ｂに印加する電圧を抑制することができる。この点においても、省電力化が可能となる。
【００６４】
（第３実施形態）
次に、図７，８に基づいて本発明の第３実施形態として、発振子の他の構成について説明する。図７は、第３実施形態に係る発振子の平面図であり、図８は図７のＣ部拡大図である。なお、本実施形態では、第１実施形態と同様の構成については同一符号を付し説明は省略する。
【００６５】
図７に示すように、本実施形態の発振子６０は、振動片３６の先端部３９における同一ポイントから平面視コ字状の延出部６１が形成された振動子４８を備えている。延出部６１は、一部分が櫛歯状に形成されている。具体的には、延出部６１のＸ方向に沿う二辺の側面には、延出部６１の内側に延出（すなわち、互いの辺に向けて延出）する多数の対向部６２が形成されている。これら多数の対向部６２は、延出部６１の側面に直交するＹ方向に向けて櫛歯状に延出している。
【００６６】
そして、延出部６１に囲まれた領域には、一部分が櫛歯状に形成された補正電極６３が配置されている。つまり、この補正電極６３の長手方向に沿う両側面には、両側面に直交する方向（Ｙ方向）に延出する多数の櫛歯電極６４が形成されている。そして、櫛歯電極６４と上述した対向部６２とは、１つ１つ所定のギャップを空けて互い違いに配置されている。以上により本実施形態の応力発生部６５が構成されている。
【００６７】
櫛歯電極６４と対向部６２との位置関係を、より詳細に説明すると、図８に示すように、対向部６２は、長手方向に沿う両側面６２ａ，６２ｂが補正電極６３の櫛歯電極６４と所定のギャップを有して挟まれるように配置されている。より詳述に説明すると、対向部６２と櫛歯電極６４との間のギャップは、一方の側面６２ｂ、つまり振動片３６側に向かう側面６２ｂ側のギャップｇ１が、他方の側面６２ａ側のギャップｇ２に比べ、狭く設定されている。これにより、櫛歯電極６４と対向部６２との間に発生する静電引力のうち、ギャップｇ１に発生する静電引力をギャップｇ２に発生する静電引力に比べ強くすることができるため、振動片３６の軸方向（Ｘ方向）に沿う圧縮応力を効率的に作用させることができる。
【００６８】
本実施形態において、振動片３６に応力σを作用させるために補正電極６３に印加する電圧は、以下の式５で表される。なお、式５中ｇ１、ｇ２は櫛歯電極と対向部とのギャップ、Ｎは櫛歯電極の本数、ｙは櫛歯電極の長さである。
【００６９】
【数４】
0005105279.tif 000005
【００７０】
したがって、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができることに加え、それぞれ櫛歯状に形成された櫛歯電極６４と対向部６２とを各々互い違いに配置したため、補正電極６３と対向部６２との対向面積をより増加させることができる。これにより、振動片３６に対してさらに効率的に圧縮応力を作用させることができるため、補正電極６３に印加する電圧を抑制することができる。よって、さらなる省電力化が可能となり、高性能な発振子６０を提供することができる。
また、平面視コ字状に形成された延出部６１に囲まれた領域に補正電極６３を配置するとともに、対向部６２が延出部６１の内側に延出しているため、１つの補正電極６３から両側方に向けて櫛歯電極６４を延出させることができ、補正電極６３を２つ設ける必要がない。したがって、製造コストを削減することができるとともに、レイアウト性を向上させることができる。
【００７１】
（第４実施形態）
次に、図９〜１１に基づいて本発明の第４実施形態として、発振子の他の構成について説明する。図９は、第４実施形態に係る発振子の平面図であり、図１０は図９のＤ部拡大図、図１１は図９のＥ部拡大図である。なお、本実施形態では、第３実施形態と同様の構成については同一符号を付し説明は省略する。
【００７２】
図９に示すように、本実施形態の発振子７０は、振動片３６の基端部３５側と先端部３９側の両端側にそれぞれ第３実施形態の応力発生部６５が設けられた振動子４９を備えている。
より詳述に説明すると、振動子４９には、振動片３６の両端部３５，３９から延出した各延出部６１のＸ方向に沿う二辺の側面に、延出部６１の内側、つまり互いの辺に向けて延出する多数の対向部６２が形成されている。各対向部６２は、延出部６１の側面に直交するＹ方向に向けて櫛歯状に延出している。
【００７３】
そして、延出部６１に囲まれた領域には、補正電極６３が配置され、この補正電極６３の長手方向に沿う両側面には、両側面に直交する方向（Ｙ方向）に延出する多数の櫛歯電極６４が形成されている。この櫛歯電極６４は、補正電極６３から櫛歯状に延出しており、櫛歯電極６４と上述した対向部６２とが、１つ１つ所定のギャップを空けて互い違いに配置されている。
図１０，１１に示すように、各対向部６２と櫛歯電極６４との間のギャップは、振動片３６側に向かう側面６２ｂのギャップｇ１が、他方の側面６２ａのギャップに比べ狭く形成されている。
【００７４】
したがって、本実施形態によれば、第３実施形態と同様の効果を奏するとともに、振動片３６の両端部３５，３９にそれぞれ櫛歯状の応力発生部６５が形成されているため、振動片３６の両端から圧縮応力を作用させることができる。これにより、振動片３６に作用する圧縮応力分布が均一になるとともに、振動片３６に圧縮応力が作用しやすくなる。つまり、第２実施形態と同様に、式３中における係数ａを大きくでき、作用させる圧縮応力が小さくて済む。したがって、印加する補正電圧を低くしたとしても、必要な圧縮応力を作用させることができ、さらなる省電力化を図った上で、高性能な発振子７０を提供することができる。
【００７５】
（第５実施形態）
次に、図１２に基づいて本発明の第５実施形態として、発振子の他の構成について説明する。図１２は、第５実施形態に係る発振子の平面図である。なお、本実施形態では、第１実施形態と同様の構成については同一符号を付し説明は省略する。
【００７６】
図１２に示すように、本実施形態の発振子７９は、一対の振動子アイランド（ベース部）８１ａ，８１ｂと、これら振動子アイランド８１ａ，８１ｂに両持ち状に支持された振動片８２と、を備えた平面視略Ｉ字状の振動子８０を備えている。
【００７７】
振動子アイランド８１ａ，８１ｂは、平面視矩形状のものであり、上述した片持ち状の振動片３６（図２参照）と同様にシリコン支持層１１上にＢＯＸ層１２を介して形成されている。
振動片８２は、振動子アイランド８１ａ，８１ｂからＸ方向に延出するとともに、Ｘ方向に直交するＹ方向に振動可能なものであり、基端部８５ａ，８５ｂを介して振動子アイランド８１ａ，８１ｂ間を架け渡すように連結されている。振動片８２は、シリコン支持層１１（図２参照）との間にギャップを有しつつ延出している。
【００７８】
ここで、振動片８２の一方の基端部８５ｂ側には応力発生部８６が形成されている。この応力発生部８６は、振動片８２の基端部８５ｂの同一ポイントからの軸方向（Ｘ方向）に直交する方向に、それぞれ同じ長さだけ延出する一対の延出部８７と、延出部８７の長手方向に沿う側面と所定のギャップｇを有しつつ対向配置された補正電極８８ａ，８８ｂとを備えている。
【００７９】
このように構成された本実施形態の発振子７９によれば、上述の第１実施形態と同様の効果を奏することに加え、振動片８２を両持ち状に支持しているので、上述の片持ち状に支持された振動片に比べ、安定した振動特性を得ることができる。
【００８０】
（第６実施形態）
次に、図１３に基づいて本発明の第６実施形態として、発振子の他の構成について説明する。図１３は、第６実施形態に係る発振子の平面図である。なお、本実施形態では、第５実施形態と同様の構成については同一符号を付し説明は省略する。
【００８１】
図１３に示すように、本実施形態の発振子８３は、振動片８２の両基端部８５ａ，８５ｂに応力発生部８６が形成された振動子６７を備えている。より詳述に説明すると、振動子６７には、振動片８２の両端部８５ａ，８５の同一ポイントから振動片８２の軸方向（Ｘ方向）に直交するＹ方向に向けて、それぞれ同じ長さだけ延出した延出部８７が形成されている。
【００８２】
各延出部８７に挟まれた領域には、補正電極８４ａ，８４ｂが設けられている。この補正電極８４ａ，８４ｂは上述した各電極３３ａ，３３ｂの側方に，各延出部８７及び各電極３３ａ，３３ｂと所定のギャップを有しつつ、配置されている。なお、各延出部８７と補正電極８４ａ，８４ｂとが対向している領域は、対向部８９として構成されており、各対向部８９は各々等しいギャップ（例えば、図１３中ｇ）を有している。
【００８３】
このように構成された本実施形態の発振子８３によれば、上述の第５実施形態と同様の効果を奏することに加え、振動片８２の両基端部８５ａ，８５ｂから圧縮応力が作用するため、補正電極８４ａ，８４ｂに印加する補正電圧をより低くしたとしても、必要な圧縮応力を確実に作用させることができるので、省電力化を図ることができる。また、対向部８９と補正電極８４ａ，８４ｂとの対向面積を増加させることができるため、補正電極８４ａ，８４ｂに印加する電圧を抑制することができ、省電力化が可能となる。
【００８４】
（第７実施形態）
次に、図１４に基づいて本発明の第７実施形態として、発振子の他の構成について説明する。図１４は、第７実施形態に係る発振子の平面図である。なお、本実施形態では、第５実施形態と同様の構成については同一符号を付し説明は省略する。
【００８５】
図１４に示すように、本実施形態の発振子９０は、振動片８２の一方の基端部８５ｂに、基端部８５ｂにおける同一ポイントから平面視コ字状に延出部９２が形成された振動子７３を備えている。振動子７３の延出部９２は、振動片８２の両側方を囲むように形成されており、一部分が櫛歯状に形成されている。具体的には、延出部９２のＸ方向に沿う二辺の側面に、側方に向けて延出する多数の対向部９３が形成されている。これら多数の対向部９３は、延出部９２のＸ方向に沿う側面に直交するＹ方向に向けて櫛歯状に延出している。
【００８６】
そして、延出部９２の側方、つまり延出部９２を挟んで駆動電極３３ａ及び検出電極３３ｂの反対側には、延出部９２の長手方向に沿って補正電極９４ａ，９４ｂが配置されている。この補正電極９４ａ，９４ｂの長手方向（Ｘ方向）に沿う側面には、Ｙ方向に延出する多数の櫛歯電極９５が形成されている。この櫛歯電極９５は、各補正電極９４ａ，９４ｂから櫛歯状に延出しており、櫛歯電極９５と上述した対向部９３とが、１つ１つ所定のギャップを空けて互い違いに配置されている。
【００８７】
さらに、対向部９３と櫛歯電極９５との間のギャップは、振動片８２の一方の基端部８５ａ側に向かう側面との間のギャップが、他方の側面との間のギャップに比べ、狭く設定されている。つまり、櫛歯電極９５に電圧が印加されると、振動片８２には基端部８５ａ側への圧縮応力が作用することとなる。
【００８８】
このように構成された本実施形態の発振子９０によれば、振動子アイランド８１ａ，８１ｂに振動片８２が両持ちで支持されているため、安定した振動特性を得ることができるとともに、櫛歯状の応力発生部９１により、対向部９３と補正電極９４ａ，９４ｂとの対向面積を増加させることができる。これにより、補正電極９４ａ，９４ｂに印加する電圧を抑制することができる。したがって、補正電極９４ａ，９４ｂに印加する補正電圧を低くしたとしても、必要な圧縮応力を作用させることができるので、より省電力化を図った上で、高性能な発振子９０を提供することができる。
【００８９】
（第８実施形態）
次に、図１５に基づいて本発明の第８実施形態として、発振子の他の構成について説明する。図１５は、第８実施形態に係る発振子の平面図である。なお、本実施形態では、第７実施形態と同様の構成については同一符号を付し説明は省略する。
【００９０】
図１５に示すように、本実施形態の発振子１１０は、振動片８２の両基端部８５ａ，８５ｂ側に、櫛歯状の応力発生部９９が設けられていた振動子９６を備えている。
より詳述に説明すると、振動片８２の基端部８５ａ，８５ｂの同一ポイントから各振動子アイランド８１ａ，８１ｂを囲むように、それぞれ同じ長さだけ延出する平面視コ字状の延出部９７が形成されている。各延出部９７のＸ方向に沿う側面には、側方に向けて延出する多数の対向部９３が形成されている。この対向部９３は、延出部９７の側面から延出部９７と直交するＹ方向に櫛歯状に形成されている。
【００９１】
そして、各延出部９７の側方には、延出部９７の長手方向に沿って補正電極９８が配置されている。この補正電極９８の長手方向に沿う側面には、各対向部９３と互いに噛み合うように延出する櫛歯電極９５が形成されている。以上により一対の応力発生部９９が構成されている。
さらに、各対向部９３と櫛歯電極９５との間のギャップは、振動片８２側に向かう側面のギャップが、他方の側面のギャップに比べ狭く形成されている。つまり、櫛歯電極９５に電圧が印加されると、振動片８２には両応力発生部９９に挟まれるように圧縮応力が作用することとなる。
【００９２】
このように構成された本実施形態の発振子１１０によれば、上述した第７実施形態と同様の効果を奏することに加え、振動片８２の両基端部８５ａ，８５ｂから振動片８２を挟むように一対の応力発生部９９を形成したため、振動片８２により効率的に圧縮応力を作用させることができる。
【００９３】
また、上述した発振子を備えた発振器の構成として以下のような態様も可能である。
（第９実施形態）
図１６は、第９実施形態における発振器の構成を示すブロック図である。なお、発振子は上述した第１〜８実施形態の発振子のうち何れを用いることも可能だが、以下の説明においては第１実施形態の発振子を用いて説明する。
【００９４】
上述した発振器１０（図５参照）では、共振周波数の変動に基づいて振動片の共振周波数の補正に必要な圧縮応力値を決定したが、この圧縮応力値を発振子（振動子）の温度変化に応じて決定することも可能である。
図１６に示すように、発振器２００は、上述した発振子３０と駆動ＩＣ２１０とを備えている。駆動ＩＣ２１０は駆動回路１４、電圧印加回路１６と、発振子３０の温度を測定する温度センサ２１１と、補正データが記憶された補正データメモリ（メモリ部）２１２と、補正データを参照して圧縮応力を算出する算出部２１３とを備えている。なお、温度センサ２１１、補正データメモリ２１２及び算出部２１３により、本実施形態の算出機構が構成されている。
【００９５】
温度センサ２１１は、発振子３０の温度を測定して、測定した温度を検出信号として算出部２１３に出力している。
補正データメモリ２１２が有する上記補正データには、温度センサ２１１で検出された温度と予め設定された基準温度との温度差に基づいて、圧縮応力値を算出するテーブルが記憶されている。つまり、上述した式３に対応するテーブルが、予め記憶されているものである。
算出部２１３は、温度センサ２１１から出力された検出信号と、補正データが記憶された補正データメモリ２１２とを参照して、圧縮応力値を算出し、該圧縮応力値に対応した電圧印加信号を電圧印加回路１６に出力するものである。
【００９６】
このように構成された発振器２００においては、まず温度センサ２１１により発振子３０の温度が常時測定されており、測定された温度が検出信号として算出部２１３に出力される。算出部２１３は、温度センサ２１１から出力された検出信号と補正データメモリ２１２に記憶された式３に対応するテーブルに基づいて、補正に必要な圧縮応力値を算出する。そして、算出部２１３は、この圧縮応力値に対応した印加信号を電圧印加回路１６に向けて出力する。これを受けて電圧印加回路１６は、補正電極３８ａ，３８ｂに補正電圧を印加する。これにより、補正電極３８ａ，３８ｂと対向部４０との間に静電引力が発生し、振動片３６に算出した圧縮応力値の圧縮応力が作用する。したがって、温度上昇でヤング率の変化により生じる振動片３６の共振周波数の変動を補正することができる。
【００９７】
このように、温度センサ２１１及び補正データメモリ２１２を利用することで、基準温度と実際の温度差による共振周波数の変動を圧縮応力で相殺するために必要な圧縮応力値を速やかに算出することができる。したがって、より正確かつ効率良く温度特性の補正を行うことができる。
【００９８】
（第１０実施形態）
図１７は、第１０実施形態における発振器の構成を示すブロック図である。
図１７に示すように、発振器３００は発振子３０と駆動ＩＣ３１０とを備えている。駆動ＩＣ３１０は、上述した駆動回路１４、電圧印加回路１６とレファレンス発振子（算出機構）３２０と周波数差分検出回路（算出機構）３３０とを備えている。
【００９９】
レファレンス発振子３２０は、発振子３０と同一に構成された発振子である。レファレンス発振子３２０には、駆動回路１４から発振子３０に印加される電圧と常時同値の電圧が印加されるように構成されている。
周波数差分検出回路３３０には、基準温度時の共振周波数が予め記憶されるとともに、発振子３０とレファレンス発振子３２０との共振周波数の差分を検出して、この差分に基づいて電圧印加回路１６に印加信号を出力するものである。
【０１００】
このように構成された発振器３００においては、まず駆動回路１４から各発振子３０，３２０に向けて同じ値の電圧を印加する。そして、各発振子３０，３２０の共振周波数の検出信号が周波数差分検出回路３３０に出力される。検出信号を受信した周波数差分検出回路３３０は、基準温度時の各発振子３０，３２０の共振周波数を記録する。なお、基準温度時の共振周波数は各発振子３０，３２０ともに同値であるため、何れか一方の共振周波数のみを記録してもよい。
【０１０１】
そして、一定時間後に再び各発振子３０，３２０から共振周波数の検出信号が出力される。この時、はじめに検出した基準温度時の共振周波数とレファレンス発振子３２０の共振周波数との差分を算出する。そして、この差分から発振子３０，３２０の測定温度が算出される。この温度に基づいて、基準温度との温度差を算出し、共振周波数の変動を圧縮応力で相殺するために必要な圧縮応力値を算出する。そして、必要な圧縮応力値に対応した圧縮応力を発振子３０に作用させる。これにより、発振子３０の共振周波数が補正される。
【０１０２】
このように、発振器３００によれば、発振子３０の共振周波数の変動をレファレンス発振子３２０の実測値と比較することで、補正に必要な圧縮応力を決定することができる。したがって、微細な温度変動にも対応することができるため、より高精細な発振器３００を提供することができる。
【０１０３】
なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
【０１０４】
例えば、補正電極と対向部の形状は対向面積が大きく確保できる形状であれば、適宜設計変更が可能である。
また、本実施形態の発振器の構成に加えて、ＰＬＬ回路を採用してもよい。この場合、周波数変動検出回路により温度特性の補正をした後、ＰＬＬ回路によって温度補正を行うこととなる。これにより、ノイズの発生を抑えた上で、より高精度な補正が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の第１実施形態における発振子の平面図である。
【図２】（ａ）は図１のＡ−Ａ’線に沿う断面図であり、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。
【図３】図２に相当する部分における断面図であり、発振子の製造方法を示す工程図である。
【図４】図２に相当する部分における断面図であり、発振子の製造方法を示す工程図である。
【図５】本発明の実施形態における発振器の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２実施形態における発振子の平面図である。
【図７】本発明の第３実施形態における発振子の平面図である。
【図８】図７のＣ部拡大図である。
【図９】本発明の第４実施形態における発振子の平面図である。
【図１０】図９のＤ部拡大図である。
【図１１】図９のＦ部拡大図である。
【図１２】本発明の第５実施形態における発振子の平面図である。
【図１３】本発明の第６実施形態における発振子の平面図である。
【図１４】本発明の第７実施形態における発振子の平面図である。
【図１５】本発明の第８実施形態における発振子の平面図である。
【図１６】本発明の第９実施形態における発振器のブロック図である。
【図１７】本発明の第１０実施形態における発振器のブロック図である。
【図１８】従来の発振器の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１０，２００，３００発振器  １４駆動回路  ２０，２１０，３１０駆動ＩＣ  １６電圧印加回路  １５周波数変動検出回路（算出機構）  ３０，５０，６０，７０，７９，８３，９０．１１０発振子  ３２，４６，４８，４９，６７，７３，８０，９６振動子  ３３ａ，３２３ａ駆動電極（電極部）  ３３ｂ，３２３ｂ検出電極（電極部）  ３４，８１ａ，８１ｂ振動子アイランド（ベース部）  ３６，８２振動片  ３７，６１，８７，９２，９７延出部  ３８ａ，３８ｂ，４２ａ，４２ｂ，６３，８８ａ，８８ｂ，８４ａ，８４ｂ，９４ａ，９４ｂ，９８補正電極  ２１１温度センサ（算出機構）  ２１２補正データメモリ（算出機構）  ２１３算出部（算出機構）  ３２０レファレンス発振子（算出機構）  ３３０周波数差分検出回路（算出機構）
【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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【図１８】
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