CN107204771A - 振荡器、电子设备以及移动体 - Google Patents

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Abstract

提供振荡器、电子设备和移动体，振荡器能够用于即使在严酷的温度环境下也要求高频率稳定性的电子设备和移动体。一种振荡器，其是温度补偿型振荡器，在该振荡器中，包含振动片、振荡用电路以及温度补偿电路，在以基准温度为中心、±5℃的温度范围内按照6分钟周期而变动的情况下，漂移性能满足如下条件：在设观测时间为τ时，0s＜τ≤0.1s的MTIE值为6ns以下，0.1s＜τ≤1s的MTIE值为27ns以下，1s＜τ≤10s的MTIE值为250ns以下，10s＜τ≤100s的MTIE值为1700ns以下，100s＜τ≤1000s的MTIE值为6332ns以下。

Description

振荡器、电子设备以及移动体
技术领域
本发明涉及振荡器、电子设备以及移动体。
背景技术
温度补偿型石英振荡器(TCXO：Temperature Compensated Crystal Oscillator)具有石英振子以及用于使该石英振子振荡的集成电路(IC：Integrated Circuit)，该IC通过在规定的温度范围内对石英振子的振荡频率相对于期望的频率(标称频率)的偏离(频率偏差)进行补偿(温度补偿)来得到高频率精度。例如在专利文献1中公开了这样的温度补偿型石英振荡器(TCXO)。
此外，温度补偿型石英振荡器由于频率稳定度高，因此，被用于期望高性能、高可靠性的通信设备等。
专利文献1：日本特开2014-53663号公报
从振荡器输出的频率信号(振荡信号)存在相位波动。将该频率信号的相位波动中的、以比10Hz低的频率变动的波动称为漂移(wander)。在ITU-T建议G.813中，规定了温度恒定的状态下的漂移性能。
但是，在实用时，不容易使振荡器在温度被保持为恒定的环境下动作。例如即使依据ITU-T建议G.813，在将振荡器用于汽车导航装置或车辆用的计量仪器类的情况下、或者组装于温度因风扇等的工作而急剧变化的装置中的情况下等，在严酷的温度环境下，也可能无法发挥充分的性能。
发明内容
本发明的几个方式的目的之一在于提供一种能够应用于即使在严酷的温度环境下也要求高频率稳定性的电子设备和移动体的振荡器。此外，本发明的几个方式的目的之一在于提供一种包含上述振荡器的电子设备以及移动体。
本发明是为了解决上述课题的至少一部分而完成的，能够作为以下的方式或者应用例而实现。
[应用例1]
本应用例的振荡器是温度补偿型振荡器，其中，该振荡器包含振动片、振荡用电路以及温度补偿电路，在以基准温度为中心、±5℃的温度范围内按照6分钟周期而变动的情况下，漂移性能满足如下条件：在设观测时间为τ时，0s＜τ≤0.1s的MTIE值为6ns以下，0.1s＜τ≤1s的MTIE值为27ns以下，1s＜τ≤10s的MTIE值为250ns以下，10s＜τ≤100s的MTIE值为1700ns以下，100s＜τ≤1000s的MTIE值为6332ns以下。
也可以通过振动元件和振荡用电路构成例如皮尔斯振荡电路、逆变式振荡电路、考毕兹振荡电路、哈特里振荡电路等各种振荡电路。
在本应用例的振荡器中，在以基准温度为中心、±5℃的温度范围内按照6分钟周期而变动的情况下，漂移性能满足如下条件：在设观测时间为τ时，0s＜τ≤0.1s的MTIE值为6ns以下，0.1s＜τ≤1s的MTIE值为27ns以下，1s＜τ≤10s的MTIE值为250ns以下，10s＜τ≤100s的MTIE值为1700ns以下，100s＜τ≤1000s的MTIE值为6332ns以下，从而即使在温度变动的环境下，也具有优异的漂移性能。因此，本应用例的振荡器还能够用于在严酷的温度环境下也要求高频率稳定性的电子设备和移动体。
[应用例2]
在上述应用例的振荡器中，在恒定地保持为所述基准温度的情况下，漂移性能满足如下条件：0.1s＜τ≤1s的MTIE值为15ns以下，1s＜τ≤10s的MTIE值为23ns以下，10s＜τ≤100s的MTIE值为100ns以下，100s＜τ≤1000s的MTIE值为700ns以下。
在本应用例的振荡器中，在恒定地保持为基准温度的情况下，漂移性能满足如下条件：0.1s＜τ≤1s的MTIE值为15ns以下，1s＜τ≤10s的MTIE值为23ns以下，10s＜τ≤100s的MTIE值为100ns以下，100s＜τ≤1000s的MTIE值为700ns以下，从而与以往的温度补偿型石英振荡器相比，具有优异的漂移性能。因此，本应用例的振荡器还能够用于要求高频率稳定性的电子设备和移动体。
[应用例3]
在上述应用例的振荡器中，可以是，该振荡器包含：第1容器，其收纳所述振动片；电子部件，其具有所述振荡用电路和所述温度补偿电路；以及第2容器，其收纳所述第1容器和所述电子部件，所述电子部件被粘接于所述第1容器，在所述第2容器的内表面与所述第1容器之间设有空间，在所述第2容器的内表面与所述电子部件之间设有空间。
在本应用例的振荡器中，电子部件被粘接于第1容器，在第2容器的内表面与第1容器之间设有空间，在第2容器的内表面与电子部件之间设有空间，因此，在电子部件中产生的热在短时间内传导到振动片，电子部件与振动片的温度差变小。其结果，基于温度补偿电路的温度补偿的误差变小，能够实现上述优异的漂移性能。
[应用例4]
在上述应用例的振荡器中，可以是，所述第1容器具有：基座；以及盖，其将所述基座密封，材质是金属，所述电子部件被粘接于所述盖。
在本应用例的振荡器中，粘接有电子部件的盖的材质是热传导率高的金属，因此，在电子部件中产生的热在短时间内传导到振动片，电子部件与振动片的温度差变小。其结果，基于温度补偿电路的温度补偿的误差变小，能够实现上述优异的漂移性能。
[应用例5]
在上述应用例的振荡器中，可以是，所述第2容器内的空间为真空。
在本应用例的振荡器中，第2容器内的空间为真空，因此，能够使第2容器外部的温度变动对电子部件以及振动片带来的影响变小。
[应用例6]
本应用例的振荡器是温度补偿型振荡器，其中，该振荡器包含振动片、振荡用电路以及温度补偿电路，在恒定地保持为基准温度的情况下，漂移性能满足如下条件：0.1s＜τ≤1s的MTIE值为15ns以下，1s＜τ≤10s的MTIE值为23ns以下，10s＜τ≤100s的MTIE值为100ns以下，100s＜τ≤1000s的MTIE值为700ns以下。
在本应用例的振荡器中，在恒定地保持为基准温度的情况下，漂移性能满足如下条件：0.1s＜τ≤1s的MTIE值为15ns以下，1s＜τ≤10s的MTIE值为23ns以下，10s＜τ≤100s的MTIE值为100ns以下，100s＜τ≤1000s的MTIE值为700ns以下，从而与以往的温度补偿型石英振荡器相比，具有优异的漂移性能。因此，本应用例的振荡器还能够用于要求高频率稳定性的电子设备或移动体。
[应用例7]
本应用例的电子设备具有上述任意一项所述的振荡器。
根据本应用例，能够实现包含即使在严酷的温度环境下也具有高频率稳定性的振荡器在内的电子设备。
[应用例8]
本应用例的移动体具有上述任意一项所述的振荡器。
根据本应用例，能够实现包含即使在严酷的温度环境下也具有高频率稳定性的振荡器在内的移动体。
附图说明
图1是示意性地示出本实施方式的振荡器的立体图。
图2是示意性地示出本实施方式的振荡器的剖视图。
图3是示意性地示出本实施方式的振荡器的俯视图。
图4是示意性地示出本实施方式的振荡器的仰视图。
图5是示意性地示出本实施方式的振荡器的封装的基座的俯视图。
图6本实施方式的振荡器的功能框图。
图7是示出本实施方式的振荡器的制造方法的步骤的一例的流程图。
图8是示出用于评价漂移性能的测量系统的图。
图9是示意性地示出比较样本的结构的剖视图。
图10是示出腔室内的温度分布的曲线图。
图11是示出本实施方式的振荡器的漂移性能(温度变动)的评价结果的曲线图。
图12是示出本实施方式的振荡器的漂移性能(温度恒定)的评价结果的曲线图。
图13是示意性地示出第1变形例的振荡器的封装的基座的俯视图。
图14是示出本实施方式的电子设备的结构的一例的功能框图。
图15是示出本实施方式的电子设备的外观的一例的图。
图16是示出本实施方式的移动体的一例的图。
标号说明
1：振荡器；2：集成电路(IC)；3：振动元件；3a：激励电极；3b：激励电极；4：封装；4a：基座；4b：盖；6：外部端子；7：接合线；8：封装；8a：基座；8b：盖；9：粘接部件；10：振荡用电路；11a：电极焊盘；11b：电极焊盘；12：连接部件；13a：电极焊盘；13b：电极焊盘；14a：引出布线；14b：引出布线；20：输出电路；30：频率调整电路；32：AFC电路；40：温度补偿电路；41-1：1次电压产生电路；41-n：n次电压产生电路；42：加法电路；50：温度传感器；60：调节器电路；70：存储部；72：非易失性存储器；74：寄存器；80：串行接口电路；100：测量系统；102：电源；104：腔室；106：基准信号发生器；108：函数发生器；110：间隔计数器；112：PC；300：电子设备；310：振荡器；313：振子；320：CPU；330：操作部；340：ROM；350：RAM；360：通信部；370：显示部；400：移动体；410：振荡器；420：控制器；430：控制器；440：控制器；450：电池；460：备用电池。
具体实施方式
下面，使用附图详细地说明本发明的优选实施方式。另外，以下说明的实施方式并非不当地限定权利要求书所记载的本发明的内容。此外，以下说明的结构并非全部是本发明的必要结构要素。
1.振荡器
1.1.振荡器的结构
图1～图4是示意性地示出本实施方式的振荡器1的构造的一例的图。图1是振荡器1的立体图。图2是沿图1的II-II线的剖视图。图3是振荡器1的俯视图。图4是振荡器1的仰视图。但是，在图3中，为了方便，省略了盖8b的图示。
如图1～图4所示，振荡器1构成为包含作为电子部件的集成电路(IC：IntegratedCircuit)2、振动元件(振动片)3、封装(第1容器)4以及封装(第2容器)8。
集成电路(IC)2收纳于封装8。集成电路(IC)2在封装8内，通过粘接部件9而被粘接(固定)于封装4(盖4b)。如后所述，集成电路(IC)2构成为包含振荡用电路10以及温度补偿电路40(参照图6)。
作为振动元件3，例如，能够使用石英振动元件、SAW(Surface Acoustic Wave：表面声波)谐振元件、其他压电振动元件、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微电子机械系统)振动元件等。作为振动元件3的基板材料，可使用石英、钽酸锂、铌酸锂等压电单晶体、锆钛酸铅等压电陶瓷等压电材料或硅半导体材料等。作为振动元件3的激励手段，既可以使用基于压电效应的手段，也可以使用基于库仑力的静电驱动。
振动元件3在其正面侧以及反面侧分别具有金属的激励电极3a以及激励电极3b，以与包含激励电极3a以及激励电极3b在内的振动元件3的质量对应的期望的频率(振荡器1所要求的频率)进行振荡。
封装4包含基座(封装基座)4a以及对基座4a进行密封的盖(lid)4b。封装4收纳振动元件3。具体而言，在基座4a设置有凹部，通过由盖4b覆盖凹部来收纳振动元件3。封装4收纳振动元件3的空间例如是氮气等惰性气体的环境。基座4a通过树脂等粘接部件9而粘接(固定)于封装8的基座8a。
图5是示意性地示出封装4的基座4a的俯视图。
如图5所示，在基座4a上设置有电极焊盘11a、11b、电极焊盘13a、13b以及引出布线14a、14b。另外，在本实施方式的情况下，基座4a具有配置有电极焊盘11a、11b的板状的基座主体以及包围电极焊盘11a、11b的框体。
电极焊盘11a、11b分别与振动元件3的2个激励电极3a、3b电连接。在电极焊盘11a、11b上，借助于导电性粘接材料等连接部件12而粘接(固定)有振动元件3。
电极焊盘13a、13b分别与封装4的2个外部端子(未图示)电连接。封装4的2个外部端子分别与集成电路(IC)2的2个端子(后述的图6的XO端子以及XI端子)电连接。
引出布线14a将电极焊盘11a与电极焊盘13a电连接。引出布线14b将电极焊盘11b与电极焊盘13b电连接。
如图2所示，在盖4b上借助于粘接部件9而粘接(固定)有集成电路(IC)2。粘接部件9例如期望是导电性粘接材料。如图3所示，在从上表面观察振荡器1的俯视图中，集成电路(IC)2与封装4(振动元件3)重叠，在盖4b上直接安装有集成电路(IC)2。这样，在振荡器1中，通过将集成电路(IC)2粘接于收纳有振动元件3的封装4的盖4b，能够使集成电路(IC)2与振动元件3接近配置。由此，在集成电路(IC)2中产生的热在短时间内传导到振动元件3，因此，能够减小集成电路(IC)2与振动元件3的温度差。
基座4a的材质没有特别限定，能够使用氧化铝等各种陶瓷。盖4b的材质例如是金属。盖4b的材质期望是热传导率高的金属，例如是镍(Ni)、钴(Co)、铁合金(例如可伐合金)等。此外，盖4b可以是通过这些热传导率高的金属对板状部件进行涂层而得的部件。另外，板状部件的材质没有特别限定。通过使盖4b的材质为热传导率高的金属，在集成电路(IC)2中产生的热在短时间内传导到振动元件3，因此，能够减小集成电路(IC)2与振动元件3的温度差。而且，例如，当盖4b与粘接部件9接触的面的至少一部分为粗糙的状态(粗糙面)时，盖4b与粘接部件9的接合状态良好，耐冲击性、热交换性良好。另外，粗糙面例如是具有基于激光加工的凹凸的状态，例如比未进行那样的加工的收纳空间侧的面粗糙。
基座4a可以在陶瓷材料和盖4b的封接部分之间存在密封用的金属体。该金属体可以是上述框体，也可以设置于由陶瓷材质构成的框体之上，还可以是例如接缝密封用的由钴合金构成的所谓的接缝环、或在陶瓷材料上直接配置金属膜的结构。
在该情况下，由于金属膜比接缝环薄，因此，将金属膜直接配置于陶瓷材料上的结构与接缝环的情况相比，能够缩短盖4b与陶瓷材料的距离，从盖4b传递的热能够容易地传递到陶瓷材料、即振动元件3。
而且，盖4b在密封于基座4a的状态下，可以翘曲成靠振动元件3侧为凸状态，且靠集成电路(IC)2侧为凹状态。如果基于这样的翘曲的凹处位于与集成电路(IC)2重叠的位置，则容易将粘接部件9贮存于凹处。而且由此，能够在集成电路(IC)2与盖4b之间配置充分量的粘接部件9，因此，两者间的粘接良好，集成电路(IC)2与盖4b和基座4a、即集成电路(IC)2与振动元件3之间的热交换性良好。
此外，盖4b朝振动元件3侧凸出，由此，与盖4b为完全平坦的情况相比，成为盖4b与振动元件3接近的状态，来自集成电路(IC)2的热容易经由盖4b传递到振动元件3。
另外，作为使盖4b翘曲的方法，准备在固定到基座4a之前的状态下例如为平坦的盖4b，此后，使盖4b与基座4a重叠。
在使盖4b与基座4a重叠之后，对盖4b和基座4a进行加热，并使两者接合。
在该加热时，使盖4b的温度比基座4a的基座主体低，或者选择热膨胀系数比基座主体小的盖4b。或者，也可以采用这两者。由此，当在密封后使盖4b和基座4a的温度下降时，盖4b比基座4a收缩程度大，因此，能够容易地使盖4b翘曲。
而且，通过使基座4a也朝振动元件3侧的相反侧凸出，能够在基座主体与后述的封装8之间，将间隙设置为较宽，能够使基座4a与封装8之间的热交换能力下降。另外，也可以在构成该间隙的基座主体上设置安装用的焊盘电极，在与其相对的封装8的面上设置搭载用的焊盘电极，将安装用焊盘电极与搭载用焊盘电极之间焊接接合。在这样的结构时，与基座4a平坦的情况相比，焊料也会变厚间隙增大的部分，因此，基座4a与封装8之间的经由焊料的热交换能力下降，成为不容易受到外部干扰的影响的振荡器1。
封装8包含基座(封装基座)8a以及将基座8a密封的盖(lid)8b。封装8将集成电路(IC)2和收纳有振动元件3的封装4收纳于同一空间内。具体而言，在基座8a设置有凹部，通过盖8b覆盖凹部，由此，收纳集成电路(IC)2和封装4。封装8收纳集成电路(IC)2和封装4的空间例如是氮气等惰性气体的环境。
在封装8的内表面与封装4之间设有空间。在图示的例子中，基座8a的内壁面与封装4不接触，在它们之间设有空间(间隙)。此外，盖8b与封装4不接触，在它们之间设有空间(间隙)。
在封装8的内表面与集成电路(IC)2之间设有空间。在图示的例子中，基座8a的内壁面与集成电路(IC)2不接触，在它们之间设有空间(间隙)。此外，盖8b与集成电路(IC)2不接触，在它们之间设有空间(间隙)。
基座8a的材质没有特别限定，能够使用氧化铝等各种陶瓷。盖8b的材质例如是金属。本实施方式的盖8b是板状(平坦的形状)，与具有凹陷的帽形状相比，盖8b的面积较小。因此，容易挡开来自封装侧面方向的风，因此，能够抑制由外部气体导致的温度变动。另外，为了用于陶瓷制的基座8a与盖8b的接合而设置有封接体。封接体例如是包含钴合金、Au等材质的金属封接体或者玻璃、树脂等非金属封接体。
在振荡器1中，封装8的盖8b与集成电路(IC)2之间的距离D1比集成电路(IC)2与振动元件3之间的距离D2大。在图示的例子中，距离D1是盖8b的下表面与集成电路(IC)2的上表面之间的距离，距离D2是集成电路(IC)2的下表面与振动元件3的上表面之间的距离。这样，通过使得与盖8b相比，集成电路(IC)2更接近振动元件3，能够减小集成电路(IC)2与振动元件3的温度差。
在基座8a的内部或者凹部的正面设置有用于将集成电路(IC)2的2个端子(后述的图6的XO端子以及XI端子)与振动元件3的2个端子(激励电极3a以及激励电极3b)分别电连接的未图示的布线。此外，在基座8a的内部或者凹部的正面设置有与各外部端子6电连接的未图示的布线，各布线与集成电路(IC)2的各端子通过金等的接合线7接合。
另外，例如当与粘接部件9接触的面的至少一部分为粗糙的状态(粗糙面)时，集成电路(IC)2与粘接部件9的接合状态良好，耐冲击性、热交换性良好。另外，粗糙面例如是通过磨削加工而形成的具有条纹状等的凹凸的状态的面。
如图4所示，振荡器1在底面(基座8a的反面)设置有作为电源端子的外部端子VDD1、作为接地端子的外部端子VSS1、作为输入有频率控制用的信号的端子的外部端子VC1以及作为输出端子的外部端子OUT1这4个外部端子6。向外部端子VDD1供给电源电压，外部端子VSS1接地。
图6是振荡器1的功能框图。如图6所示，振荡器1是包含振动元件3以及用于使振动元件3振荡的集成电路(IC)2在内的振荡器。
在集成电路(IC)2中，设置有作为电源端子的VDD端子、作为接地端子的VSS端子、作为输出端子的OUT端子、作为输入有控制频率的信号的端子的VC端子以及作为与振动元件3连接的端子的XI端子和XO端子。VDD端子、VSS端子、OUT端子以及VC端子在集成电路(IC)2的正面露出，并分别与设置于封装8的外部端子VDD1、VSS1、OUT1、VC1连接。此外，XI端子与振动元件3的一端(一个端子)连接，XO端子与振动元件3的另一端(另一个端子)连接。
在本实施方式中，集成电路(IC)2构成为包含振荡用电路10、输出电路20、频率调整电路30、AFC(Automatic Frequency Control：自动频率控制)电路32、温度补偿电路40、温度传感器50、调节器电路60、存储部70以及串行接口(I/F)电路80。另外，集成电路(IC)2可以采用省略或者变更这些要素的一部分、或追加其他要素的结构。
调节器电路60根据从VDD端子供给的电源电压VDD(正的电压)，生成作为振荡用电路10、频率调整电路30、AFC电路32、温度补偿电路40、输出电路20的一部分或者全部的电源电压或者基准电压的恒定电压。
存储部70具有非易失性存储器72和寄存器74，构成为能够从外部端子经由串行接口电路80对非易失性存储器72或者寄存器74进行读/写。在本实施方式中，与振荡器1的外部端子连接的集成电路(IC)2的端子只有VDD、VSS、OUT、VC这4个，因此，串行接口电路80例如在VDD端子的电压比阈值高时，接收从VC端子输入的时钟信号和从OUT端子输入的数据信号，对非易失性存储器72或者寄存器74进行数据的读/写。
非易失性存储器72是用于存储各种控制数据的存储部，例如，可以是EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory：电可擦除可编程只读存储器)或闪存等可改写的各种非易失性存储器，也可以是一次性PROM(One TimeProgrammable Read Only Memory：一次性可编程只读存储器)那样的不可改写的各种非易失性存储器。
在非易失性存储器72中存储有用于控制频率调整电路30的频率调整数据和用于控制温度补偿电路40的温度补偿数据(1次补偿数据、···、n次补偿数据)。而且，在非易失性存储器72中还存储有用于分别控制输出电路20和AFC电路32的数据(未图示)。
频率调整数据是用于调整振荡器1的频率的数据，在振荡器1的频率偏离期望的频率的情况下，通过改写频率调整数据，能够进行微调，使得振荡器1的频率接近期望的频率。
温度补偿数据(1次补偿数据、···、n次补偿数据)是在振荡器1的温度补偿调整工序中计算的、振荡器1的频率温度特性的校正用的数据，例如，可以是与振动元件3的频率温度特性的各次数成分对应的1次～n次系数值。这里，作为温度补偿数据的最大次数n，选择抵消振动元件3的频率温度特性而且还能够校正集成电路(IC)2的温度特性的影响的值。例如，n可以是比振动元件3的频率温度特性的主要的次数大的整数值。例如，如果振动元件3是AT切石英振动元件，则频率温度特性呈3次曲线，由于其主要的次数为3，因此，可以选择比3大的整数值(例如，5或者6)作为n。另外，温度补偿数据可以包含1次～n次的全部次数的补偿数据，也可以仅包含1次～n次中的一部分次数的补偿数据。
存储于非易失性存储器72中的各数据在集成电路(IC)2的电源接通时(VDD端子的电压从0V上升至期望的电压时)从非易失性存储器72传送到寄存器74，并保存于寄存器74。而且，向频率调整电路30输入保存于寄存器74中的频率调整数据，向温度补偿电路40输入保存于寄存器74中的温度补偿数据(1次补偿数据、···、n次补偿数据)，还向输出电路20和AFC电路32输入保存于寄存器74中的各控制用的数据。
在非易失性存储器72是不可改写的情况下，在振荡器1的检查时，从外部端子经由串行接口电路80对保存有从非易失性存储器72传送来的各数据的寄存器74的各比特直接写入各数据，并进行调整/选择，使得振荡器1满足期望的特性，调整/选择后的各数据最终被写入非易失性存储器72。此外，在非易失性存储器72是可改写的情况下，在振荡器1的检查时，可以从外部端子经由串行接口电路80向非易失性存储器72写入各数据。但是，向非易失性存储器72的写入一般花费时间，因此，在振荡器1的检查时，为了缩短检查时间，可以从外部端子经由串行接口电路80对寄存器74的各比特直接写入各数据，并将调整/选择后的各数据最终写入到非易失性存储器72。
振荡用电路10通过将振动元件3的输出信号放大并反馈给振动元件3，使振动元件3振荡，输出基于振动元件3的振荡的振荡信号。例如，可以通过保存于寄存器74中的控制数据，控制振荡用电路10的振荡级电流。
频率调整电路30产生与保存于寄存器74中的频率调整数据对应的电压，并施加于作为振荡用电路10的负载电容而发挥功能的可变电容元件(未图示)的一端。由此，在规定的温度(例如，25℃)并且VC端子的电压为规定的电压(例如，VDD/2)的条件下的振荡用电路10的振荡频率(基准频率)被控制(微调)为大致期望的频率。
AFC电路32产生与VC端子的电压对应的电压，并施加于作为振荡用电路10的负载电容而发挥功能的可变电容元件(未图示)的一端。由此，振荡用电路10的振荡频率(振动元件3的振荡频率)根据VC端子的电压值而被控制。例如，可以通过保存于寄存器74中的控制数据来控制AFC电路32的增益。
温度传感器50是输出与其周边的温度对应的信号(例如，与温度对应的电压)的温敏元件。温度传感器50可以是温度越高则输出电压越高的正极性温度传感器，也可以是温度越高则输出电压越低的负极性温度传感器。另外，作为温度传感器50，在保证振荡器1的动作的期望的温度范围内，期望输出电压相对于温度变化尽可能线性地变化。
温度补偿电路40输入有来自温度传感器50的输出信号，产生用于补偿振动元件3的频率温度特性的电压(温度补偿电压)，并施加于作为振荡用电路10的负载电容而发挥功能的可变电容元件(未图示)的一端。由此，振荡用电路10的振荡频率被控制为不依赖于温度而大致恒定。在本实施方式中，温度补偿电路40构成为包含1次电压产生电路41-1～n次电压产生电路41-n以及加法电路42。
1次电压产生电路41-1～n次电压产生电路41-n分别输入有来自温度传感器50的输出信号，并根据保存于寄存器74中的1次补偿数据～n次补偿数据，产生用于补偿频率温度特性的1次成分至n次成分的1次补偿电压～n次补偿电压。
加法电路42将1次电压产生电路41-1～n次电压产生电路41-n分别产生的1次补偿电压～n次补偿电压相加并输出。该加法电路42的输出电压是温度补偿电路40的输出电压(温度补偿电压)。
输出电路20输入有振荡用电路10输出的振荡信号，生成外部输出用的振荡信号，并经由OUT端子输出到外部。例如，可以通过保存于寄存器74中的控制数据，控制输出电路20中的振荡信号的分频比和输出电平。振荡器1的输出频率范围例如是10MHz以上800MHz以下。
这样构成的振荡器1作为在期望的温度范围内，不依赖于温度而输出与外部端子VC1的电压对应的恒定频率的振荡信号的压控型的温度补偿型振荡器(如果振动元件3是石英振动元件，则是VC-TCXO(Voltage Controlled Temperature Compensated CrystalOscillator：压控温度补偿晶体振荡器))而发挥功能。
1.2.振荡器的制造方法
图7是示出本实施方式的振荡器1的制造方法的步骤的一例的流程图。可以省略或者变更图7的工序S10～S70的一部分或者追加其他工序。此外，可以在可能的范围内，适当变更各工序的顺序。
在图7的例子中，首先，将集成电路(IC)2和振动元件3(收纳有振动元件3的封装4)搭载于封装8(基座8a)(S10)。通过工序S10，集成电路(IC)2与振动元件3借助设置于基座8a的内部或者凹部的正面的布线而连接，当向集成电路(IC)2供给电源时，成为集成电路(IC)2与振动元件3电连接的状态。
接下来，通过盖8b将基座8a密封，进行热处理，将盖8b与基座8a粘接(S20)。通过该工序S20，振荡器1的组装结束。
接下来，调整振荡器1的基准频率(基准温度T0(例如，25℃)下的频率)(S30)。在该工序S30中，在基准温度T0下，使振荡器1振荡来测量频率，以使得频率偏差接近0的方式确定频率调整数据。
接下来，调整振荡器1的VC灵敏度(S40)。在该工序S40中，在基准温度T0下，在对外部端子VC1施加规定的电压(例如，0V或VDD)的状态下，使振荡器1振荡来测量频率，以得到期望的VC灵敏度的方式确定AFC电路32的调整数据。
接下来，进行振荡器1的温度补偿调整(S50)。在该温度补偿调整工序S50中，在期望的温度范围(例如，-40℃以上85℃以下)内，在多个温度下测量振荡器1的频率，并根据测量结果，生成用于校正振荡器1的频率温度特性的温度补偿数据(1次补偿数据、···、n次补偿数据)。具体而言，温度补偿数据的计算程序使用多个温度下的频率的测量结果，并通过以温度(温度传感器50的输出电压)为变量的n次式，对振荡器1的频率温度特性(包含振动元件3的频率温度特性和集成电路(IC)2的温度特性)进行近似，生成与近似式对应的温度补偿数据(1次补偿数据、···、n次补偿数据)。例如，在温度补偿数据的计算程序中，将基准温度T0时的频率偏差设为0，并且，生成使期望的温度范围内的频率偏差的宽度变小的温度补偿数据(1次补偿数据、···、n次补偿数据)。
接下来，将在工序S30、S40以及S50中得到的各数据存储于存储部70的非易失性存储器72(S60)。
最后，测量振荡器1的频率温度特性，判定是否合格(S70)。在该工序S70中，一边使温度逐渐变化，一边测量振荡器1的频率，评价在期望的温度范围(例如，-40℃以上85℃以下)内，频率偏差是否处于规定范围内，如果频率偏差在规定范围内，则判定为合格品，如果不在规定范围内，则判定为不合格品。
1.3.振荡器的漂移性能
漂移是指从振荡器输出的频率信号(振荡信号)的相位波动中的、以比10Hz低的频率变动的波动。漂移性能由MTIE(Maximum timeinterval error，最大时间间隔误差)来规定。MTIE是指将相对于基准时钟的相位变动量的观测结果划分为某个观测时间τ间隔时的、观测时间τ内的相位变动量的峰到峰(peak to peak)的最大值。即，观测时间τ内的相对于基准时钟的相位变动量的峰到峰(peak to peak)的最大值是观测时间τ内的MTIE值。
图8是示出用于评价振荡器1的漂移性能的(用于测量MTIE值的)测量系统100的图。
如图8所示，测量系统100包含振荡器1、电源102、腔室104、基准信号发生器106、函数发生器108、间隔计数器110以及PC(个人计算机)112。
在本评价中使用的振荡器1的结构如上述“1.1.振荡器的结构”(参照图1～图4)中说明的那样。另外，封装4的收纳有振动元件3的空间、封装8的收纳有集成电路(IC)2和封装4的空间是氮气环境。此外，振动元件3是石英振动元件。从电源102向振荡器1供给有电源电压Vcc＝3.3V。振荡器1的输出频率(标称频率)为19.2MHz。振荡器1是CMOS输出形式，电容负载是15pF。
振荡器1收纳于能够进行温度控制的腔室104内。腔室104内的温度由PC 112控制。
在测量系统100中，由函数发生器108根据基准信号发生器106输出的10MHz的频率信号，生成与振荡器1的输出频率相同的19.2MHz的频率信号，由此得到基准信号(基准时钟)。
被测量信号(振荡器1的频率信号)和基准信号被输入到间隔计数器110。在间隔计数器110中，测量被测量信号相对于基准信号的相位变动量，根据该测量结果，在PC 112中计算MTIE值。
另外，作为比较例，准备以往的温度补偿型石英振荡器(比较样本C1)，也对比较样本C1同样地进行漂移性能的评价。
图9是示意性地示出比较样本C1的结构的剖视图。
在比较样本C1中，如图9所示，基座8a具有在2个主面分别设置有凹部的H型构造。在比较样本C1中，在设置于基座8a的一个主面的凹部中收纳有振动元件3，在设置于另一个主面的凹部中收纳有集成电路(IC)2。另外，比较样本C1的其他结构与振荡器1同样。
(1)使温度变动的情况下的漂移性能
首先，使用图8所示的测量系统100评价使腔室104内的温度变动的情况下的振荡器1的漂移性能。
图10是示出腔室104内的温度分布的曲线图。另外，图10所示的曲线图的横轴是时间(分)，纵轴是腔室104内的温度。
这里，在测量系统100中，根据图10所示的温度分布来使腔室104内的温度变动，并且进行振荡器1的MTIE值的测量。具体而言，如图10所示，使腔室104内的温度以基准温度T0(25℃)为中心在±5℃的温度范围内按照6分钟周期变动。更具体而言，使腔室104的温度反复如下过程：使温度历时3分钟从20℃直线上升至30℃，然后，使温度历时3分钟从30℃直线下降至20℃。
另外，也对比较样本C1进行同样的测量。
图11是示出在以基准温度T0(25℃)为中心、±5℃的温度范围内按照6分钟周期而变动的情况下的振荡器1以及比较样本C1的漂移性能的评价结果(MTIE值的测量结果)的曲线图。图11所示的曲线图的横轴是观测时间τ(秒)，纵轴是MTIE值(10-9秒)。
下述表1是示出τ＝0.1s(秒)、τ＝1s、τ＝10s、τ＝100s、τ＝1000s时的振荡器1以及比较样本C1的MTIE值的表。
【表1】
τ[s] 振荡器1的MTIE值[ns] 比较样本C1的MTIE值[ns]
0.1 6 13
1 27 37
10 246 351
100 1678 2704
1000 6332 12520
如图11以及表1所示，在振荡器1中，在以基准温度为中心、±5℃的温度范围内按照6分钟周期而变动的情况下，漂移性能满足如下条件：0s＜τ≤0.1s的MTIE值为6ns(纳秒)以下、0.1s＜τ≤1s的MTIE值为27ns以下、1s＜τ≤10s的MTIE值为250ns以下、10s＜τ≤100s的MTIE值为1700ns以下、100s＜τ≤1000s的MTIE值为6332ns以下。这样，振荡器1与比较样本C1相比，具有优异的漂移性能。
(2)恒定地保持为基准温度的情况下的漂移性能
接下来，使用图8所示的测量系统100，评价将腔室104内的温度恒定地保持为基准温度T0(25℃)的情况下的振荡器1的漂移性能。
这里，在测量系统100中，将腔室104内的温度恒定地保持为基准温度T0(25℃)，进行振荡器1的MTIE值的测量。
另外，也对比较样本C1进行同样的测量。
图12是示出将腔室104内的温度恒定地保持为基准温度T0(25℃)的情况下的、振荡器1以及比较样本C1的漂移性能的评价结果(MTIE值的测量结果)的曲线图。图12所示的曲线图的横轴是观测时间τ(秒)，纵轴是MTIE值(10-9秒)。
下述表2是示出τ＝0.1s、τ＝1s、τ＝10s、τ＝100s、τ＝1000s时的振荡器1以及比较样本C1的MTIE值的表。
【表2】
τ[s] 振荡器1的MTIE值[ns] 比较样本C1的MTIE值[ns]
0.1 13 29
1 15 35
10 23 83
100 100 520
1000 656 4825
如图12以及表2所示，在振荡器1中，在恒定地保持为基准温度T0(25℃)的情况下，漂移性能满足如下条件：0.1s＜τ≤1s的MTIE值为15ns以下，1s＜τ≤10s的MTIE值为23ns以下，10s＜τ≤100s的MTIE值为100以下，100s＜τ≤1000s的MTIE值为700ns以下。这样，振荡器1即使仅采取温度恒定的条件，与比较样本C1相比，也具有优异的漂移性能。
本实施方式的振荡器1例如具有以下的特征。
在振荡器1中，在以基准温度T0为中心、±5℃的温度范围内按照6分钟周期而变动的情况下，漂移性能满足如下条件：0s＜τ≤0.1s的MTIE值为6ns以下，0.1s＜τ≤1s的MTIE值为27ns以下，1s＜τ≤10s的MTIE值为250ns以下，10s＜τ≤100s的MTIE值为1700ns以下，100s＜τ≤1000s的MTIE值为6332ns以下。
这里，在ITU-T建议G.813中规定了温度恒定的状态下的漂移性能。在振荡器1中，使温度变动的情况下的漂移性能在0s＜τ≤100s的范围内，满足在ITU-T建议G.813中规定的温度恒定的状态下的漂移性能。此外，在100s＜τ≤1000的范围内，虽然劣于规定的漂移性能，但也能够得到与其接近的性能。这样，在振荡器1中，即使在温度变动的环境下，也具有优异的漂移性能。因此，振荡器1还能够用于在严酷的温度环境下也要求高频率稳定性的电子设备和移动体。
在振荡器1中，在恒定地保持为基准温度T0的情况下，漂移性能满足如下条件：0.1s＜τ≤1s的MTIE值为15ns以下，1s＜τ≤10s的MTIE值为23ns以下，10s＜τ≤100s的MTIE值为100ns以下，100s＜τ≤1000s的MTIE值为700ns以下。该振荡器1的漂移性能充分地满足在ITU-T建议G.813中规定的漂移性能，振荡器1具有优异的漂移性能。
此外，在振荡器1中，与以往的温度补偿型石英振荡器(比较样本C1)相比，使温度变动的情况下的漂移性能与将温度保持为恒定的情况下的漂移性能之差较小。即，对于振荡器1，可以说即使在严酷的温度环境下，漂移性能的下降也较小。
这样，振荡器1与以往的温度补偿型石英振荡器(比较样本C1)相比，即使在严酷的温度环境下，也具有优异的漂移性能，因此，例如后述那样，通过将振荡器1用于通信设备等，能够实现即使在严酷的温度环境下也具有优异的通信性能的通信设备。此外，例如，也能够将振荡器1应用于利用了恒温槽型石英振荡器(OCXO)那样的、具有高频率稳定性的电子设备和移动体。其结果，能够实现电子设备和移动体的小型化、节电化。
振荡器1包含：收纳振动元件3的封装4；具有振荡用电路10和温度补偿电路40的集成电路(IC)2；以及收纳封装4和集成电路(IC)2的封装8，集成电路(IC)2被粘接于封装4，在封装8的内表面与封装4之间设有空间，在封装8的内表面与集成电路(IC)2之间设有空间。由此，在集成电路(IC)2中产生的热在短时间内传导到振动元件3，集成电路(IC)2与振动元件3的温度差变小。其结果，基于温度补偿电路40的温度补偿的误差变小，能够实现上述优异的漂移性能。
在振荡器1中，封装4具有基座4a以及将基座4a密封并且材质为金属的盖4b，集成电路(IC)2被粘接于盖4b。粘接有集成电路(IC)2的盖4b的材质是热传导率高的金属，因此，在集成电路(IC)2中产生的热在短时间内传导到振动元件3，集成电路(IC)2与振动元件3的温度差变小。其结果，在振荡器1中，基于温度补偿电路40的温度补偿的误差变小，能够实现上述优异的漂移性能。
1.4.振荡器的变形例
接下来，对本实施方式的振荡器的变形例进行说明。
(1)第1变形例
图13是示意性地示出第1变形例的振荡器的封装4的基座4a的俯视图。图13与图5对应。
在第1变形例的振荡器中，如图13所示，设置于基座4a上的电极焊盘11a、11b、电极焊盘13a、13b以及引出布线14a、14b的配置与上述图5所示的配置不同。
如图13所示，在俯视图中(从基座4a的底面的垂线方向观察)，在绘制穿过基座4a的中心的假想直线L，将基座4a二等分时，电极焊盘13a以及电极焊盘13b位于设置有电极焊盘11a以及电极焊盘11b的一侧。因此，与图5所示的配置相比，能够使引出布线14a的长度与引出布线14b的长度之差变小。在图示的例子中，引出布线14a的长度与引出布线14b的长度相等。
在第1变形例的振荡器中，在俯视图中，在绘制穿过基座4a的中心的假想直线L，将基座4a二等分时，电极焊盘13a以及电极焊盘13b位于设置有电极焊盘11a以及11b的一侧。因此，能够使引出布线14a的长度与引出布线14b的长度之差变小。由此，能够使来自封装4外部的热经由电极焊盘13a、引出布线14a、电极焊盘11a而传递到振动元件3的路径的路径长度和经由电极焊盘13b、引出布线14b、电极焊盘11b而传递到振动元件3的路径的路径长度之差变小。
其结果，例如与上述图5所示的振荡器1的例子相比，能够降低振动元件3的温度不均，能够使集成电路(IC)2与振动元件3的温度差更小。因此，根据第1变形例，能够实现具有比上述图11以及图12所示的振荡器1的漂移性能优异的漂移性能的振荡器。
(2)第2变形例
在上述实施方式中，封装4的收纳振动元件3的空间以及封装8的收纳集成电路(IC)2和封装4的空间是氮气环境，但这些空间也可以是氦气环境。由于氦气比氮气热传导率高，因此，能够使集成电路(IC)2与振动元件3的温度差更小。其结果，根据本变形例，能够实现具有比上述图11以及图12所示的振荡器1的漂移性能优异的漂移性能的振荡器。
此外，也可以是，封装4的收纳振动元件3的空间为氮气、氦气等惰性气体的环境，封装8内的空间(收纳集成电路(IC)2和封装4的空间)为真空(压力比大气压低的状态)。由此，能够使集成电路(IC)2与振动元件3的温度差变小，并且减小封装8外部的温度变动对集成电路(IC)2以及振动元件3带来的影响。其结果，根据本变形例，能够实现具有比上述图11以及图12所示的振荡器1的漂移性能优异的漂移性能的振荡器。
2.电子设备
图14是示出本实施方式的电子设备的结构的一例的功能框图。此外，图15是示出作为本实施方式的电子设备的一例的智能手机的外观的一例的图。
本实施方式的电子设备300构成为包含振荡器310、CPU(Central ProcessingUnit：中央处理器)320、操作部330、ROM(Read Only Memory：只读存储器)340、RAM(RandomAccess Memory：随机存取存储器)350、通信部360以及显示部370。另外，本实施方式的电子设备可以采用省略或者变更图14的结构要素(各部分)的一部分、或者附加其他结构要素的结构。
振荡器310具有集成电路(IC)312和振子313。集成电路(IC)312使振子313振荡而产生振荡信号。该振荡信号从振荡器310的外部端子被输出到CPU 320。
CPU 320根据存储于ROM 340等中的程序，将从振荡器310输入的振荡信号作为时钟信号来进行各种计算处理、控制处理。具体而言，CPU 320进行与来自操作部330的操作信号对应的各种处理、控制通信部360以便与外部装置进行数据通信的处理、发送用于使显示部370显示各种信息的显示信号的处理等。
操作部330是由操作键或按钮开关等构成的输入装置，向CPU 320输出与用户操作对应的操作信号。
ROM 340存储有CPU 320用于进行各种计算处理和控制处理的程序和数据等。
RAM 350被用作CPU 320的作业区域，临时存储从ROM 340读出的程序和数据、从操作部330输入的数据、CPU 320按照各种程序而执行的运算结果等。
通信部360进行用于建立CPU 320与外部装置之间的数据通信的各种控制。
显示部370是由LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示器)等构成的显示装置，根据从CPU 320输入的显示信号显示各种信息。可以在显示部370上设置作为操作部330而发挥功能的触摸板。
通过使用例如上述振荡器1作为振荡器310，能够实现包含即使在严酷的温度环境下也具有优异的漂移性能的振荡器在内的电子设备。
作为这样的电子设备300，可考虑各种电子设备，例如，可以举出个人计算机(例如移动型个人计算机、膝上型个人计算机、平板型个人计算机)、智能手机或移动电话等移动终端、数字照相机、喷墨式排出装置(例如喷墨打印机)、路由器和开关等存储区网络设备、局域网设备、移动终端基站用设备、电视机、摄像机、录像机、车载导航装置、实时时钟装置、寻呼机、电子记事本(还包含带通信功能的)、电子辞典、计算器、电子游戏设备、游戏用控制器、文字处理器、工作站、视频电话、防盗用电视监视器、电子望远镜、POS终端、医疗设备(例如电子体温计、血压计、血糖计、心电图计测装置、超声波诊断装置、电子内窥镜)、鱼群探测器、各种测量设备、计量仪器类(例如车辆、飞机、船舶的计量仪器类)、飞行模拟器、头戴式显示器、运动轨迹仪、运动跟踪器、运动控制器、PDR(步行者位置方位计测)等。
作为本实施方式的电子设备300的一例，例如可列举作为终端基站用装置等而发挥功能的传送装置，其将上述振荡器310用作基准信号源或者电压可变型振荡器(VCO)等，通过有线或者无线与终端进行通信。通过应用振荡器1作为振荡器310，能够实现可用于例如通信基站等的期望高性能、高可靠性的电子设备。
此外，作为本实施方式的电子设备300的另一例，可以是通信装置，在该通信装置中，通信部360接收外部时钟信号，CPU 320(处理部)包含根据该外部时钟信号和振荡器310的输出信号(内部时钟信号)来控制振荡器310的频率的频率控制部。该通信装置例如可以是用于层(stratum)3等基干网络设备或毫微微小区中的通信设备。
3.移动体
图16是示出本实施方式的移动体的一例的图(俯视图)。图16所示的移动体400构成为包含振荡器410；进行发动机系统、制动系统、无钥匙进入系统等的各种控制的控制器420、430、440；电池450；以及备用电池460。另外，本实施方式的移动体也可以采用省略图16的结构要素(各部分)的一部分或者附加其他结构要素的结构。
振荡器410具有未图示的集成电路(IC)和振动元件，集成电路(IC)使振动元件振荡而产生振荡信号。该振荡信号从振荡器410的外部端子被输出到控制器420、430、440，例如作为时钟信号而被使用。
电池450向振荡器410以及控制器420、430、440供给电力。备用电池460在电池450的输出电压下降至阈值以下时，向振荡器410以及控制器420、430、440供给电力。
通过应用例如上述振荡器1作为振荡器410，能够实现包含即使在严酷的温度环境下也具有优异的漂移性能的振荡器在内的移动体。
作为这样的移动体400，可考虑各种移动体，例如，能够举出汽车(也包含电动汽车)、喷气式飞机或直升机等飞机、船舶、火箭、人造卫星等。
本发明不限于本实施方式，能够在本发明主旨的范围内实施各种变形。
上述的实施方式及变形例只是一个例子，但不限于这些例子。例如，也能够将各实施方式及变形例适当组合。
本发明包含与在实施方式中说明的结构实质上相同的结构(例如，功能、方法以及结果相同的结构或者目的以及效果相同的结构)。另外，本发明包含置换在实施方式中说明的结构的非本质部分而成的结构。此外，本发明包含能够起到与在实施方式中说明的结构相同的作用效果的结构或达到相同目的的结构。此外，本发明包含对在实施方式中说明的结构附加公知技术而成的结构。

Claims (8)

1.一种振荡器，其是温度补偿型振荡器，在该振荡器中，
包含振动片、振荡用电路以及温度补偿电路，
在以基准温度为中心、±5℃的温度范围内按照6分钟周期而变动的情况下，漂移性能满足如下条件：在设观测时间为τ时，
0s＜τ≤0.1s的MTIE值为6ns以下，
0.1s＜τ≤1s的MTIE值为27ns以下，
1s＜τ≤10s的MTIE值为250ns以下，
10s＜τ≤100s的MTIE值为1700ns以下，
100s＜τ≤1000s的MTIE值为6332ns以下。
2.根据权利要求1所述的振荡器，其中，
在恒定地保持为所述基准温度的情况下，漂移性能满足如下条件：
0.1s＜τ≤1s的MTIE值为15ns以下，
1s＜τ≤10s的MTIE值为23ns以下，
10s＜τ≤100s的MTIE值为100ns以下，
100s＜τ≤1000s的MTIE值为700ns以下。
3.根据权利要求1或2所述的振荡器，其中，该振荡器包含：
第1容器，其收纳所述振动片；
电子部件，其具有所述振荡用电路和所述温度补偿电路；以及
第2容器，其收纳所述第1容器和所述电子部件，
所述电子部件被粘接于所述第1容器，
在所述第2容器的内表面与所述第1容器之间设有空间，
在所述第2容器的内表面与所述电子部件之间设有空间。
4.根据权利要求3所述的振荡器，其中，
所述第1容器具有：
基座；以及
盖，其将所述基座密封，材质是金属，
所述电子部件被粘接于所述盖。
5.根据权利要求3或4所述的振荡器，其中，
所述第2容器内的空间为真空。
6.一种振荡器，其是温度补偿型振荡器，在该振荡器中，
包含振动片、振荡用电路以及温度补偿电路，
在恒定地保持为基准温度的情况下，漂移性能满足如下条件：
在设观测时间为τ时，
0.1s＜τ≤1s的MTIE值为15ns以下，
1s＜τ≤10s的MTIE值为23ns以下，
10s＜τ≤100s的MTIE值为100ns以下，
100s＜τ≤1000s的MTIE值为700ns以下。
7.一种电子设备，其中，该电子设备具有权利要求1～6中的任意一项所述的振荡器。
8.一种移动体，其中，该移动体具有权利要求1～6中的任意一项所述的振荡器。
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