CN207939483U - 振荡器、电子设备及移动体 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供振荡器、电子设备及移动体。该振荡器能够利用于即便在严酷的温度环境下也要求较高的频率稳定性的电子设备、移动体中。该振荡器为温度补偿型振荡器，其包括：振动片；第1容器，其具有基座和盖，收纳所述振动片；电子部件，其具备振荡用电路和温度补偿电路；第2容器，其收纳所述第1容器及所述电子部件，所述电子部件与所述第1容器的基座接合，在以基准温度为中心使±5℃的温度范围以6分钟的周期变动的情况下，在将观测时间设为τ时，漂移性能满足：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、电子设备及移动体
技术领域
本实用新型涉及振荡器、电子设备及移动体。
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。
实用新型内容
本实用新型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。并且，本实用新型的几个方式的目的之一在于，提供包括上述振荡器的电子设备及移动体。
本实用新型是为了解决上述课题的至少一部分而完成的，并且能够作为以下的方式或应用例来实现。
[应用例1]
本应用例的振荡器为温度补偿型振荡器，其包括：振动片；第1容器，其具有基座和盖，收纳所述振动片；电子部件，其具备振荡用电路和温度补偿电路；以及第2容器，其收纳所述第1容器和所述电子部件，所述电子部件与所述第1容器的基座接合，在以6分钟的周期在以基准温度为中心±5℃的温度范围中变动的情况下，在将观测时间设为τ时，漂移性能满足：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。
也可以由振动片和振荡用电路构成例如皮尔斯振荡电路、反相器型振荡电路、科尔皮兹振荡电路、哈特利振荡电路等各种振荡电路。
本应用例的振荡器在以6分钟的周期在以基准温度为中心±5℃的温度范围中变动的情况下，在将观测时间设为τ时，漂移性能满足：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，即便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利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、移动体。
[应用例2]
在上述应用例的振荡器中，在恒定保持为所述基准温度的情况下，漂移性能满足：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。
本应用例的振荡器在恒定保持为基准温度的情况下，漂移性能满足：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，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利用于要求较高的频率稳定性的电子设备、移动体。
[应用例3]
在上述应用例的振荡器中，所述第1容器的盖与所述第2容器接合。
在本应用例的振荡器中，第1容器的盖接合到第2容器，因此能够在第1容器的基座的外底面接合电子部件。因此，能够减小振动片和电子部件的温度差。
[应用例4]
在上述应用例的振荡器中，所述第2容器具有基座和盖，所述振动片位于所述第1容器的盖和所述第2容器的盖之间。
在本应用例的振荡器中，能够将第1容器的盖和第2容器的盖用作用于隔绝来自外部的噪声的屏蔽罩，能够降低对振动片的噪声的影响。
[应用例5]
在上述应用例的振荡器中，在所述第1容器的接合有所述电子部件的基座面上设置有与所述振动片电连接的端子。
在本应用例的振荡器中，能够使与振动片电连接的端子从第2容器的接合有第1容器的面分开，能够降低来自外部的噪声的影响。
[应用例6]
在上述应用例的振荡器中，所述第2容器内的空间是真空。
在本应用例的振荡器中，第2容器内的空间是真空，因此能够降低第2容器的外部的温度变动对电子部件及振动片带来的影响。
[应用例7]
本应用例的振荡器为温度补偿型振荡器，其包括：振动片；第1容器，其具有基座和盖，收纳所述振动片；电子部件，其具备振荡用电路和温度补偿电路；以及第2容器，其收纳所述第1容器以及所述电子部件，所述电子部件与所述第1容器的基座接合，在恒定保持为基准温度的情况下，漂移性能满足：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。
本应用例的振荡器在恒定保持为基准温度的情况下，漂移性能满足：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，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利用于要求较高的频率稳定性的电子设备、移动体。
[应用例8]
本应用例的电子设备具备上述任意一个振荡器。
根据本应用例，能够实现具备即便在严酷的温度环境下也具有较高的频率稳定性的振荡器的电子设备。
[应用例9]
本应用例的移动体具备上述任意一个振荡器。
根据本应用例，能够实现具备即便在严酷的温度环境下也具有较高的频率稳定性的振荡器的移动体。
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是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是示意性地示出第3变形例的振荡器的剖视图。
图15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16是示出本实施方式的电子设备的外观的一例的图。
图17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…连接部件，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，15a…第1面，15b…第2面，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，106…基准信号产生器，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实用新型的优选实施方式。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实用新型的内容。此外，以下说明的结构并非全部是本实用新型的必要结构要素。
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。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的材质没有特别限定，可使用氧化铝等各种陶瓷。盖4b的材质没有特别限定，例如为镍(Ni)、钴(Co)、铁合金(例如可伐合金)等金属。并且，盖4b可以是通过这些金属对板状部件进行涂层而得的部件。
在基座4a与盖4b之间可以具有密封用的金属体。该金属体可以是例如接缝密封用的由钴合金构成的所谓的接缝环、或在构成基座4a的陶瓷材料上直接配置金属膜的结构。
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的第1面(基座4a的凹部的底面)15a设置有电极焊盘11a、11b、电极焊盘13a、13b及引出布线14a、14b。另外，基座4a包括配置有电极焊盘11a、11b的板状的基座主体和包围第1面15a的框体。
电极焊盘11a、11b分别电连接到振动元件3的2个激励电极3a、3b。振动元件3通过导电性粘接材料等连接部件12与电极焊盘11a、11b接合(粘接)。
电极焊盘13a、13b分别电连接到封装4的2个外部端子5a、5b(参照图2)。
引出布线14a将电极焊盘11a和电极焊盘13a电连接。引出布线14b将电极焊盘11b和电极焊盘13b电连接。
如图2所示，封装4与封装8接合(粘接)。具体地，封装4的盖4b与封装8的基座8a接合。即，盖4b位于基座8a的凹部的底面侧，基座4a位于盖8b侧。因此，在图2所示的例子中，盖4b位于下侧，基座4a位于上侧。盖4b和基座8a通过导电性粘接剂、绝缘性粘接剂等连接部件9而接合(粘接)。另外，关于盖4b与基座8a的接合方法，不作特别限定。
另外，盖4b的与连接部件9接触的面的至少一部分可以是粗糙的状态(粗糙面)。在该情况下，与连接部件9的接合状态变好，耐冲击性、热交换性得到提高。粗糙面例如为具有通过激光加工而形成的凹凸的状态，例如比未进行这样的加工的收纳空间侧的面粗糙。并且，也可以使盖4b以向振动元件3侧凸出的方式弯曲。从而，能够增大盖4b与基座8a之间的间隙，降低盖4b与基座8a之间的热交换能力。
如上述那样，在本实施方式中，封装4的盖4b与封装8的基座8a接合，因此如图2所示，振动元件3位于盖4b与盖8b之间。在俯视观察时(从上面观察振荡器1时，从基座8a的底面的垂直方向观察时)，振动元件3位于盖4b与盖8b重叠的区域。
在基座4a的第2面15b上设置有电连接到振动元件3的外部端子5a、5b。封装4的2个外部端子5a、5b分别电连接到集成电路(IC)2的2个端子(后述的图6的XO端子及XI端子)。
集成电路(IC)2与封装4的基座4a接合。具体地，集成电路(IC)2与基座4a的第2面(与第1面15a相反侧的面，基座4a的外底面)15b接合。集成电路(IC)2既可通过粘接剂、银浆等与基座4a接合(粘接)，也可以通过金属凸块等实现接合。
如图3所示，在俯视观察时，集成电路(IC)2与封装4(振动元件3)重叠，集成电路(IC)2直接配置在基座4a上。这样，通过将集成电路(IC)2与基座4a接合，能够使集成电路(IC)2和振动元件3靠近地配置。由此，由集成电路(IC)2产生的热在短时间内传热到振动元件3，因此，能够减少集成电路(IC)2和振动元件3的温度差。
例如，集成电路(IC)2的与用于接合到封装4的未图示的粘接部件接触的面的至少一部分为粗糙的状态(粗糙面)。在该情况下，与粘接部件的接合状态变得良好，耐冲击性及热交换性得到提高。另外，作为粗糙面，例如为具备通过研磨加工而形成的条状等的凹凸的状态。并且，基座4a的第2面15b也可以以成为凹状态的方式弯曲。在通过这样的弯曲而形成的凹处位于与集成电路(IC)2重叠的部位的情况下，容易将粘接部件滞留在凹处。从而，能够在集成电路(IC)2与基座4a之间配置足够量的粘接部件，因此，两者之间实现良好的粘接，集成电路(IC)2与基座4a，即集成电路(IC)2与振动元件3之间的热交换性变好。
封装8包括基座(封装基座)8a和密封基座8a的盖8b。封装8将收纳有振动元件3的封装4和集成电路(IC)2收纳在同一空间内。具体地，在基座8a设置有凹部，利用盖8b覆盖凹部，从而收纳集成电路(IC)2和封装4。封装8收纳集成电路(IC)2和封装4的空间例如为氮气等惰性气体环境。
在封装8的内面与封装4之间设置有空间。在图示的例子中，基座8a的内壁面(内侧面)与封装4不相接，在其之间设置有空间(间隙)。并且，盖8b与封装4不相接，在其之间设置有空间(间隙)。
在封装8的内面与集成电路(IC)2之间设置有空间。在图示的例子中，基座8a的内壁面与集成电路(IC)2不相接，在其之间设置有空间(间隙)。并且，盖8b与集成电路(IC)2不相接，在其之间设置有空间(间隙)。
基座8a的材质没有特别限定，可使用氧化铝等各种陶瓷。盖8b的材质例如为金属。盖8b的材质例如与盖4b的材质相同。本实施方式的盖8b为板状，与具备凹部的帽状相比，盖8b的面积小。因此，容易避开来自封装侧面方向的风，因此，能够抑制由外部空气导致的温度变动。另外，在接合陶瓷制的基座8a和盖8b时使用密封体。密封体例如为包含钴合金、Au等材质的金属密封体、玻璃、树脂等的非金属密封体。
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大于集成电路(IC)2与振动元件3之间的距离D2。在图示的例子中，距离D1为盖8b的下表面与集成电路(IC)2的上表面之间的距离，距离D2为集成电路(IC)2的下表面与振动元件3的上表面之间的距离。这样，使集成电路(IC)2比盖8b更靠近振动元件3，从而能够减少集成电路(IC)2与振动元件3的温度差。
在基座8a的内部或凹部的表面上设置有与各个外部端子6电连接的未图示的布线，各个布线与集成电路(IC)2的各个端子通过金等的接合线7进行接合。
如图4所示，在基座8a的背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、作为输入频率控制用信号的端子的外部端子VC1及作为输出端子的外部端子OUT1这4个外部端子6。外部端子VDD1被供给电源电压，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是包括振动元件3、用于使振动元件3振荡的集成电路(IC)2的振荡器。
集成电路(IC)2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、作为输入控制频率的信号的端子的VC端子、作为与振动元件3的连接端子的XI端子及XO端子。VDD端子、VSS端子、OUT端子及VC端子在集成电路(IC)2的表面露出，分别与设于封装8的外部端子VDD1、VSS1、OUT1、VC1连接。并且，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构成为包括振荡用电路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及串行接口(I/F)电路80。另外，集成电路(IC)2可以是省略或变更这些要素的一部分或追加了其他的要素的结构。
调节器电路60根据从VDD端子供给的电源电压VDD(正电压)而生成恒定电压，该恒定电压成为振荡用电路10、频率调整电路30、AFC电路32、温度补偿电路40、输出电路20的一部分或全部的电源电压或基准电压。
存储部70具备非易失性存储器72和寄存器74，构成为能够经由串行接口电路80从外部端子进行对非易失性存储器72或寄存器74的读/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，例如在VDD端子的电压高于阈值时，串行接口电路80受理从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或寄存器74进行数据的读/写。
非易失性存储器72为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)、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 Time Programmable Read Only Memory)这样的不可改写的各种非易失性存储器。
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、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)。进而，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、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的频率从期望的频率偏移的情况下，改写频率调整数据，从而进行微调整，以使振荡器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)为在振荡器1的温度补偿调整步骤中算出的振荡器1的频率温度特性的校正用数据，例如是与振动元件3的频率温度特性的各次数成分对应的1次～n次的系数值。在此，作为温度补偿数据的最大次数n，选择消除振动元件3的频率温度特性、还可校正集成电路(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次数大的整数值。例如，如果振动元件3为AT切石英振动元件，则频率温度特性呈现3次曲线，其主要的次数为3，因此，选择大于3的整数值(例如5或6)作为n。另外，温度补偿数据既可包括1次～n次的所有次数的补偿数据，也可仅包括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的各个数据在集成电路(IC)2的电源接通时(在VDD端子的电压从0V上升到期望的电压时)从非易失性存储器72传送到寄存器74，并保持在寄存器74中。并且，保持在寄存器74中的频率调整数据输入到频率调整电路30，保持在寄存器74中的温度补偿数据(1次补偿数据，…，n次补偿数据)输入到温度补偿电路40，保持在寄存器74中的各个控制用数据输入到输出电路20、AFC电路32。
在非易失性存储器72不可改写的情况下，在检查振荡器1时，从外部端子经由串行接口电路80，将各个数据直接写入保持有从非易失性存储器72传送的各个数据的寄存器74的各位，以使振荡器1满足期望的特性的方式进行调整和选择，被调整和选择的各个数据最终被写入非易失性存储器72。并且，在非易失性存储器72为可改写的情况下，在检查振荡器1时，从外部端子经由串行接口电路80向非易失性存储器72写入各个数据。但是，在向非易失性存储器72写入时通常需要时间，因此在检查振荡器1时，为了缩短检查时间，也可以是，从外部端子经由串行接口电路80向寄存器74的各位直接写入各个数据，被调整和选择的各个数据最终被写入非易失性存储器72。
振荡用电路10将振动元件3的输出信号放大而反馈到振动元件3，从而使振动元件3进行振荡，输出基于振动元件3的振荡的振荡信号。例如，根据保持在寄存器74的控制数据，对振荡用电路10的振荡级电流进行控制。
频率调整电路30产生与保持在寄存器74的频率调整数据对应的电压，施加到作为振荡用电路10的负荷电容发挥功能的可变电容元件(未图示)的一端。从而，被控制(微调整)为规定温度(例如25℃)且VC端子的电压成为规定电压(例如VDD/2)的条件下的振荡用电路10的振荡频率(基准频率)大致成为期望的频率。
AFC电路32产生与VC端子的电压对应的电压，施加到作为振荡用电路10的负荷电容发挥作用的可变电容元件(未图示)的一端。从而，振荡用电路10的振荡频率(振动元件3的振荡频率)基于VC端子的电压值而受到控制。例如，根据保持在寄存器74的控制数据，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)的感温元件。温度传感器50既可以是温度越高则输出电压越高的正极性的传感器，也可以是温度越高则输出电压越低的负极性的传感器。另外，作为温度传感器50，优选的是：在保证振荡器1的动作的期望温度范围中，相对于温度变化，输出电压尽量线性地变化。
温度补偿电路40输入来自温度传感器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)，施加到作为振荡用电路10的负荷电容发挥功能的可变电容元件(未图示)的一端。从而，振荡用电路10的振荡频率被控制为几乎保持恒定，而与温度无关。在本实施方式中，温度补偿电路40包括1次电压产生电路41-1～n次电压产生电路41-n及加法电路42而构成。
1次电压产生电路41-1～n次电压产生电路41-n分别输入来自温度传感器50的输出信号，根据保持在寄存器74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次成分到n次成分的1次补偿电压～n次补偿电压。
加法电路42将由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次补偿电压相加而输出。该加法电路42的输出电压成为温度补偿电路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，经由OUT端子输出到外部。例如，根据保持在寄存器74中的控制数据而控制输出电路20中的振荡信号的分频比、输出电平。振荡器1的输出频率范围例如为10MHz以上800MHz以下。
这样构成的振荡器1作为压控型的温度补偿型振荡器(如果振动元件3为石英振动元件，则为VC-TCXO(Voltage Controlled Temperature Compensated CrystalOscillator))发挥功能，该温度补偿型振荡器在期望的温度范围中，与温度无关地输出与外部端子VC1的电压对应的恒定频率的振荡信号。
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。也可以将图7的工序S10～S70的一部分省略或变更，或者追加其他工序。并且，在可能的范围内，可适当变更各个工序的顺序。
在图7的例子中，首先，在封装8(基座8a)内搭载集成电路(IC)2和振动元件3(收纳振动元件3的封装4)(S10)。通过工序S10，将集成电路(IC)2和封装4的外部端子5a、5b连接，当向集成电路(IC)2供给电源时，集成电路(IC)2和振动元件3成为电连接的状态。
接着，通过盖8b将基座8a密封，进行热处理而将盖8b接合到基座8a(S20)。通过该工序S20，完成振荡器1的组装。
接着，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发生振荡而测量频率，以使频率偏差接近0的方式确定频率调整数据。
接着，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，在向外部端子VC1施加规定的电压(例如，0V、VDD)的状态下使振荡器1振荡而测量频率，以获得期望的VC灵敏度的方式，确定AFC电路32的调整数据。
接着，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)中，在多个温度下测量振荡器1的频率，并根据测量结果而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)。具体地，温度补偿数据的算出程序利用多个温度下的频率的测量结果，根据以温度(温度传感器50的输出电压)为变量的n次的式子使振荡器1的频率温度特性(包括振动元件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，温度补偿数据的算出程序使基准温度T0中的频率偏差为0，且生成减少期望温度范围中的频率偏差的幅度的温度补偿数据(1次补偿数据，…，n次补偿数据)。
接着，在存储部70的非易失性存储器72中存储通过工序S30、S40及S50获得的各个数据(S60)。
最后，测量振荡器1的频率温度特性，判断是否良好(S70)。在该工序S70中，慢慢变更温度而测量振荡器1的频率，评价在期望的温度范围(例如，-40℃以上85℃以下)中频率偏差是否在规定范围内，如果频率偏差在规定范围内，则判断为优良品，如果不在规定范围内，则判断为不良品。
1.3.振荡器的漂移性能
漂移是指，在从振荡器输出的频率信号(振荡信号)的相位波动中，以低于10Hz的频率变动的波动。漂移性能由MTIE(Maximum time interval error，最大时间间隔错误)来规定。MTIE是指，在将相位变动量相对于基准时钟的观测结果以某一观测时间τ间隔划分时的观测时间τ内的相位变动量的峰峰值(peak to peak)的最大值。即，观测时间τ内的相位变动量相对于基准时钟的峰峰值(peak to peak)的最大值成为观测时间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包括振荡器1、电源102、腔104、基准信号产生器106、函数发生器108、间隔计数器110、PC(个人计算机)112。
本评价中使用的振荡器1的结构为上述的“1.1.振荡器的结构”(参照图1～图4)中所说明的结构。另外，封装4的收纳振动元件3的空间、封装8的收纳集成电路(IC)2及封装4的空间为氮气环境。并且，振动元件3为石英振动元件。从电源102向振荡器1供给电源电压Vcc＝3.3V。振荡器1的输出频率(标称频率)为19.2MHz。振荡器1为CMOS输出形式，电容负荷为15pF。
振荡器1收纳于可进行温度控制的腔104内。通过PC112控制腔104内的温度。
在测量系统100中，根据由基准信号产生器106输出的10MHz的频率信号，通过函数发生器108生成与振荡器1的输出频率相同的19.2MHz的频率信号，获得基准信号(基准时钟)。
被测量信号(振荡器1的频率信号)和基准信号输入到间隔计数器110。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，在PC112中根据其测量结果算出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)，对比较样本C1也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。
如图9所示，在比较样本C1中，基座8a具备在2个主面分别设置有凹部的H型结构。在比较样本C1中，在设于基座8a的一个主面上的凹部中收纳有振动元件3，在设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相同。
(1)使温度变动的情况下的漂移性能
首先，利用图8所示的测量系统100，评价了使腔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104内的温度分布的曲线图。另外，图10所示的曲线图的横轴为时间(分)，纵轴为腔104内的温度。
在此，在测量系统100中，在图10所示的温度分布中变动腔104内的温度而进行振荡器1的MTIE值的测量。具体地，如图10所示，将腔104内的温度，以基准温度T0(25℃)为中心使±5℃的温度范围以6分钟的周期变动。更具体地，对腔104的温度反复进行了如下动作：使温度在3分钟之内从20℃直线上升到30℃，然后，使温度在3分钟之内从30℃直线下降到20℃。
另外，对于比较样本C1也进行了相同的测量。
图11是示出以基准温度T0(25℃)为中心使±5℃的温度范围以6分钟的周期变动的情况下的振荡器1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为观测时间τ(秒)，纵轴为MTIE值(10-9秒)。
下面的表1是示出τ＝0.1s(秒)，τ＝1s，τ＝10s，τ＝100s，τ＝1000s的振荡器1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及表1所示，振荡器1中，在以基准温度为中心使±5℃的温度范围以6分钟的周期变动的情况下，漂移性能满足：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6400ns以下。更准确地讲，在振荡器1中，在以基准温度为中心使±5℃的温度范围以6分钟的周期变动的情况下，漂移性能满足：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，具备优异的漂移性能。
(2)在以基准温度保持为恒定的情况下的漂移性能
接着，利用图8所示的测量系统100，对将腔104内的温度以基准温度T0(25℃)保持为恒定的情况下的振荡器1的漂移性能进行评价。
在此，在测量系统100中，将腔104内的温度以基准温度T0(25℃)保持为恒定，并对振荡器1的MTIE值进行了测量。
另外，对于比较样本C1也进行了相同的测量。
图12是示出在将腔104内的温度以基准温度T0(25℃)保持为恒定的情况下的振荡器1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为观测时间τ(秒)，纵轴为MTIE值(10-9秒)。
下面的表2是表示τ＝0.1s、τ＝1s、τ＝1os、τ＝100s、τ＝1000s的振荡器1及比较样本C1的MTIE值的表。
【表2】
τ[s] 振荡器1的MTIE值[ns] 比较样本的MTIE值C1[ns]
0.1 13 29
1 15 35
10 23 83
100 100 520
1000 656 4825
如图12及表2所示，振荡器1中，在以基准温度T0(25℃)保持为恒定的情况下，漂移性能满足：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＜r≤1000s的MTIE值为700ns以下。这样，振荡器1即便仅采用温度恒定的条件，与比较样本C1相比，也具备优异的漂移性能。
本实施方式的振荡器1例如具备以下的特征。
振荡器1在以基准温度T0为中心使±5℃的温度范围以6分钟的周期变动的情况下，漂移性能满足：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。
在此，在ITU-T建议G.813中规定有温度为恒定的状态下的漂移性能。振荡器1中，在变动温度的情况下的漂移性能在0s＜τ≤100s的范围中满足在ITU-T建议G.813中规定的温度为恒定的状态下的漂移性能。并且，在100s＜τ≤1000s的范围中，也可获得虽然不如规定的漂移性能但与其接近的性能。这样，在振荡器1中，在温度变动的环境下也具备优异的漂移性能。因此，振荡器1还能够利用于即便在严酷的温度环境下也要求较高的频率稳定性的电子设备、移动体。
振荡器1在以基准温度T0保持为恒定的情况下，漂移性能满足：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的漂移性能充分满足ITU-T建议G.813中规定的漂移性能，振荡器1具备优异的漂移性能。
并且，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，在变动温度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，可以说，振荡器1即便在严酷的温度环境下漂移性能的下降较小。
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，在严酷的温度环境下也具有优异的漂移性能，因此，例如如后所述，通过将振荡器1用于通信设备等，能够实现即便在严酷的温度环境下也具备优异的通信性能的通信设备。并且，例如，在利用恒温槽型石英振荡器(OCXO)这样的要求较高的频率稳定性的电子设备、移动体中也能够应用振荡器1。其结果，可实现电子设备、移动体的小型化、省电化。
在振荡器1中，集成电路(IC)2接合到封装4的基座4a。因此，在振荡器1中，集成电路(IC)2产生的热在短时间内传递到振动元件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，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的盖4b接合到封装8的基座8a。因此，在振荡器1中，能够将集成电路(IC)2接合到基座4a的第2面15b，如上所述，能够减小集成电路(IC)2与振动元件3的温度差。
在振荡器1中，振动元件3位于封装4的盖4b与封装8的盖8b之间。因此，在振荡器1中，例如，盖4b及盖8b的材质采用金属，从而能够将盖4b和盖8b用作用于隔绝来自外部的噪声(电磁噪声)的屏蔽件，能够降低对振动元件3的噪声的影响。
在振荡器1中，在基座4a的第2面15b设置有与振动元件3电连接的外部端子5a、5b。因此，在振荡器1中，能够将外部端子5a、5b从封装8的凹部的底面剥离，降低来自外部的噪声的影响。进而，在振荡器1中，在基座4a的第2面15b设置有外部端子5a、5b，因此，能够缩短振动元件3与集成电路(IC)2之间的布线长度，由此降低噪声的影响。例如，在振动元件3和集成电路(IC)2经由设于封装8的基座8a的内部或凹部的表面的布线而电连接的情况下，布线长度变长，容易受到噪声的影响。
1.4.振荡器的变形例
接着，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，设置在基座4a上的电极焊盘11a、11b、电极焊盘13a、13b及引出布线14a、14b的配置与上述的图5所示的配置不同。下面，对该不同点进行说明，对于相同的点，省略说明。
如图13所示，在俯视观察时，在画出通过基座4a的中心的虚拟直线L而将基座4a二等分时，电极焊盘13a及电极焊盘13b位于设置有电极焊盘11a及电极焊盘11b的一侧。因此，与图5所示的配置相比，能够减小引出布线14a的长度与引出布线14b的长度之差。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，在俯视观察时，在画出通过基座4a的中心的虚拟直线L而将基座4a二等分时，电极焊盘13a及电极焊盘13b位于设置有电极焊盘11a及11b的一侧。因此，能够减小引出布线14a的长度与引出布线14b的长度之差。从而，能够减小来自封装4的外面的热经由电极焊盘13a、引出布线14a、电极焊盘11a而传递到振动元件3的路径的路径长度与经由电极焊盘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。
其结果，例如与上述的图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，能够进一步减小集成电路(IC)2与振动元件3的温度差。因此，根据第1变形例，可实现具备比上述的图11及图12所示的振荡器1的漂移性能更优异的漂移性能的振荡器。
(2)第2变形例
在上述的实施方式中，封装4的收纳振动元件3的空间及封装8的收纳集成电路(IC)2及封装4的空间为氮气环境，但这些空间也可以是氦气环境。氦气与氮气相比传热率高，因此，能够进一步减小集成电路(IC)2与振动元件3的温度差。其结果，根据本变形例，可实现具备比上述的图11及图12所示的振荡器1的漂移性能更优异的漂移性能的振荡器。
并且，封装4的收纳振动元件3的空间也可以是氮气、氦气等惰性气体环境，封装8内的空间(收纳集成电路(IC)2及封装4的空间)也可以是真空(压力比大气压低的状态)。从而，能够减小集成电路(IC)2与振动元件3的温度差，降低封装8的外部的温度变动给集成电路(IC)2及振动元件3带来的影响。其结果，根据本变形例，可实现具备比上述的图11及图12中所示的振荡器1的漂移性能更优异的漂移性能的振荡器。
(3)第3变形例
图14是示意性地示出第3变形例的振荡器1的剖视图。图14与图2对应。
在第3变形例的振荡器中，如图14所示，与上述的图2所示的振荡器的不同之处在于，通过接合线7将设置于基座4a的第2面15b的外部端子5a、5b和集成电路(IC)2的端子连接。下面，对该不同之处进行说明，关于相同之处，省略说明。
如图14所示，在通过接合线7将外部端子5a、5b和集成电路(IC)2的端子连接的情况下，也与上述的图2所示的例子相同地能够缩短振动元件3与集成电路(IC)2之间的布线长度。
另外，在图2所示的例子中，集成电路(IC)2的各个端子与设置于基座8a的布线(与各个外部端子6电连接的布线)直接通过接合线7接合。与此相对，在图14所示的例子中，集成电路(IC)2的各个端子和设于基座8a的布线经由设于基座4a的第2面15b的未图示的布线而连接。具体地，在基座4a的第2面15b设置有连接到集成电路(IC)2的各个端子的布线，该布线通过接合线7而与设置于基座8a的布线连接。
根据本变形例，可实现与上述的图2所示的振荡器1相同的作用效果。
2.电子设备
图15是示出本实施方式的电子设备的结构的一例的功能框图。并且，图16是示出本实施方式的电子设备的一例即智能手机的外观的一例的图。
本实施方式的电子设备300包括振荡器310、CPU(Central Processing Unit：中央处理器)320、操作部330、ROM(Read Only Memory：只读存储器)340、RAM(Random AccessMemory：随机存取存储器)350、通信部360、显示部370而构成。另外，本实施方式的电子设备可以是省略或变更图15的结构要素(各部)的一部分，或追加其他的结构要素而构成的结构。
振荡器310具备集成电路(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的外部端子输出到CPU320。
CPU320按照存储于ROM340等的程序，将从振荡器310输入的振荡信号作为时钟信号而进行各种的计算处理、控制处理。具体地，CPU320进行与来自操作部330的操作信号对应的各种处理、为了与外部装置进行数据通信而控制通信部360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为由操作键、按钮开关等构成的输入装置，将与用户的操作对应的操作信号输出到CPU320。
ROM340存储用于供CPU320进行各种计算处理、控制处理的程序、数据等。
RAM350被用作CPU320的作业区域，临时存储从ROM340读出的程序、数据、从操作部330输入的数据、CPU320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CPU320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CPU320输入的显示信号而显示各种信息。在显示部370中设置有作为操作部330发挥功能的触摸面板。
例如通过应用上述的振荡器1作为振荡器310，能够实现具备即便在严酷的温度环境下也具有优异的的漂移性能的振荡器的电子设备。
作为这样的电子设备300，可考虑各种电子设备，例如可例举如下：个人计算机(例如，移动型个人计算机、笔记本型个人计算机、平板型个人计算机)、智能手机、便携电话机等移动终端、数字照相机、喷墨式吐出装置(例如，喷墨打印机)、路由器、交换器等存储区域网络设备、局域网络设备、移动终端基站用设备、电视机、摄像机、录像机、汽车导航装置、实时时钟装置、传呼机、电子记事本(包括带通信功能的记事本)、电子辞典、计算器、电子游戏机、游戏用控制器、文字处理器、工作站、电视电话、防犯用电视监视器、电子双筒望远镜、POS终端、医疗仪器(例如，电子体温计、血压计、血糖计、心电图测量装置、超声波诊断装置、电子内窥镜)、鱼群探测器、各种测量仪器、仪表类(例如，车辆、飞机、船舶的仪表类)、飞行模拟器、头戴式显示器、运动轨迹仪、运动跟踪仪、运动控制器、PDR(歩行者位置方位测量)等。
作为本实施方式的电子设备300的一例，可例举将上述的振荡器310作为基准信号源或电压可变型振荡器(VCO)而使用，例如与终端通过有线或无线来进行通信的作为终端基站用装置等发挥功能的传输装置。作为振荡器310，通过应用振荡器1，例如可实现可利用于通信基站等的、可期待高性能、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，也可以是通信装置，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17是示出本实施方式的移动体的一例的图(上面图)。图17所示的移动体400包括振荡器410、进行引擎系统、制动系统、无钥进入系统等各种控制的控制器420、430、440、电池450、备用电池460而构成。另外，本实施方式的移动体可以是省略图17的结构要素(各部)的一部分或追加其他的结构要素而构成的结构。
振荡器410具备未图示的集成电路(IC)和振动元件，集成电路(IC)使振动元件进行振荡而产生振荡信号。该振荡信号从振荡器410的外部端子输出到控制器420、430、440，例如作为时钟信号而使用。
电池450向振荡器410及控制器420、430、440供给电力。在电池450的输出电压低于阈值时，备用电池460向振荡器410及控制器420、430、440供给电力。
例如应用上述的振荡器1作为振荡器410，能够实现具备即便在严酷的温度环境下也具有优异的漂移性能的振荡器的移动体。
作为这样的移动体400可考虑各种移动体，例如，可例举汽车(包括电动汽车)、喷气式飞机、直升机等飞机、船舶、火箭、人造卫星等。
上述的实施方式及变形例为一例，本实用新型不限于此。例如，也可以将各个实施方式及各个变形例适当组合。
本实用新型包括与实施方式中说明的结构实质上相同的结构(例如，功能、方法及结果相同的结构或目的及效果相同的结构)。并且，本实用新型包括将实施方式中说明的结构的非本质的部分替换而成的结构。并且，本实用新型包括与在实施方式中说明的结构实现相同的作用效果的结构或达到相同的目的的结构。并且，本实用新型包括在实施方式中说明的结构中追加公知技术的结构。

Claims (9)

1.一种振荡器，其为温度补偿型振荡器，其特征在于，其包括：
振动片；
第1容器，其具有基座和盖，收纳所述振动片；
电子部件，其具备振荡用电路和温度补偿电路；以及
第2容器，其收纳所述第1容器和所述电子部件，
所述电子部件与所述第1容器的基座接合，
在以6分钟的周期在以基准温度为中心±5℃的温度范围中变动的情况下，在将观测时间设为τ时，漂移性能满足：
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，
在恒定保持为所述基准温度的情况下，漂移性能满足：
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，
所述第1容器的盖与所述第2容器接合。
4.根据权利要求1或2所述的振荡器，其中，
所述第2容器具有基座和盖，
所述振动片位于所述第1容器的盖和所述第2容器的盖之间。
5.根据权利要求1或2所述的振荡器，其中，
在所述第1容器的接合有所述电子部件的基座面上设置有与所述振动片电连接的端子。
6.根据权利要求1或2所述的振荡器，其中，
所述第2容器内的空间是真空。
7.一种振荡器，其为温度补偿型振荡器，其特征在于，其包括：
振动片；
第1容器，其具有基座和盖，收纳所述振动片；
电子部件，其具备振荡用电路和温度补偿电路；以及
第2容器，其收纳所述第1容器以及所述电子部件，
所述电子部件与所述第1容器的基座接合，
在恒定保持为基准温度的情况下，漂移性能满足：
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。
8.一种电子设备，其特征在于，其具备权利要求1至7中的任一项所述的振荡器。
9.一种移动体，其特征在于，其具备权利要求1至7中的任一项所述的振荡器。
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