JP5971467B2

JP5971467B2 - 温度補償情報作成方法及び電子部品の製造方法

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Publication number: JP5971467B2
Application number: JP2012114769A
Authority: JP
Inventors: 徳橋　元弘; 元弘徳橋
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2012-05-18
Filing date: 2012-05-18
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2032-05-18
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Description

本発明は、温度補償情報作成方法、電子部品の製造方法、発振素子、発振器及び電子機器に関する。

温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ：Temperature Compensated X'tal Oscillator）は、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）をキャンセルすることにより高い周波数安定度が得られるため、携帯電話の端末や基地局、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機等の高精度のタイミング信号を必要とする機器やシステムに広く使用されている。

ＴＣＸＯには、一般に、図１２（Ａ）に示すように、周波数温度特性が３次関数で近似されるＡＴカット水晶振動子が用いられるが、個々のＡＴカット水晶振動子でこの３次関数が異なる。そのため、ＴＣＸＯの特性検査において、４点以上の温度と発振周波数との関係を求めて水晶振動の周波数温度特性を温度補償するための情報（温度補償情報）を算出し、ＴＣＸＯ内部のメモリーに書き込む工程（温度補償工程）が設けられる。そして、ＴＣＸＯが動作する際には、この温度補償情報に基づいて、温度変化に対して図１２（Ｂ）に示すような周波数変化を生じさせる温度補償電圧を内部で発生させて、出力される発振信号の周波数温度特性がフラットに近づくようにしている。

ただし、この手法では、ＴＣＸＯの特性検査において、４点以上の温度を振る必要があるため、検査コストの低減が難しいという問題がある。

一方、水晶振動子単体の特性検査において、周波数温度特性や振動子定数（等価回路パラメーター等）の測定を行って良品の選別を行っており、ＴＣＸＯの特性検査において、水晶振動子の特性検査で取得した周波数温度特性を利用して温度補償情報を計算により求めることで、検査コストを低減する手法が知られている。例えば、特許文献１では、水晶振動子に温度特性情報を含むバーコードを印字しておき、温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）の周波数調整を行った後、バーコード読取装置により水晶振動子の温度特性情報を読み取って温度補償データ書込装置に入力する。そして、温度補償データ書込装置では、予め格納してある複数パターンの温度補償データの中から最適な温度補償データを抽出する。さらに、周波数調整時に非接触温度計で測定し記憶装置に記憶した温度情報を読み出して、２５℃の標準温度における調整との周波数偏差を演算して補正値を求め、その補正値で前記抽出した温度補償データに補正をかけて携帯電話端末の記憶装置に書き込む。

特開平１０−３０３６４４号公報

しかしながら、特許文献１の手法では、水晶振動子の発振を制御する発振制御部（発振制御回路）の可変容量値の変化量に対する水晶振動子の発振周波数の変化量を表す周波数調整感度［ｐｐｍ／Ｖ］のばらつきが考慮されていないため、きわめて高い温度補償精度が要求される発振器や周波数変化型センサー等の電子部品には適用が難しい。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、電子部品の検査コストの増加を抑えながら、周波数調整感度のばらつきを考慮して発振素子の周波数温度特性を高い精度で温度補償する温度補償情報を作成可能な温度補償情報作成方法等を提供することができる。

本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することが可能である。

［態様１］
本態様に係る温度補償情報作成方法は、発振素子の周波数温度特性及び発振素子定数を測定する第１の工程と、前記発振素子と、前記発振素子の発振を制御する発振制御部と、を有する電子部品を組み立てる第２の工程と、前記周波数温度特性及び前記発振素子定数の情報を用いて前記周波数温度特性を補償するための温度補償情報を作成する第３の工程と、を含む。
発振素子定数は、発振素子の特性を記述するパラメーターであり、例えば、発振素子の直列共振周波数、等価回路パラメーター、負荷容量、Ｑ値等であり、発振素子定数を用いて発振素子の周波数感度（素子感度）［ｐｐｍ／ｐＦ］を算出することができる。
本態様に係る温度補償情報作成方法によれば、発振素子の検査工程で得られた周波数温度特性だけでなく、発振素子の周波数感度（素子感度）［ｐｐｍ／ｐＦ］を算出可能な発振素子定数も用いることで、周波数調整感度のばらつきを考慮した温度補償情報を作成することができる。
また、本態様に係る温度補償情報作成方法によれば、発振素子の周波数温度特性と発振素子定数を用いることで、電子部品の検査工程において複数の温度を振ることなく高精度の温度補償情報を作成することができる。
従って、本態様に係る温度補償情報作成方法によれば、電子部品の検査コストの増加を抑えながら、周波数調整感度のばらつきを考慮して発振素子の周波数温度特性を高い精度で温度補償する温度補償情報を作成することができる。
［態様２］
上記態様に係る温度補償情報作成方法は、前記第１の工程と前記第３の工程との間に前記周波数温度特性及び前記発振素子定数に対応する情報を前記発振素子又は前記発振制御
部の少なくとも一方に記録する工程を含み、前記第３の工程は、前記発振素子又は前記発振制御部の少なくとも一方に記録されている情報に基づいて取得した前記周波数温度特性及び前記発振素子定数を用いて、前記温度補償情報を作成するようにしてもよい。
周波数温度特性及び発振素子定数を特定可能な情報とは、周波数温度特性及び発振素子定数の情報そのものであってもよいし、周波数温度特性及び発振素子定数の情報と１対１に対応づけられた他の情報であってもよい。
本態様に係る温度補償情報作成方法によれば、発振素子毎に検査工程で測定済みの周波数温度特性及び発振素子定数の情報を利用して、高精度の温度補償情報を作成することができる。
［態様３］
上記態様に係る温度補償情報作成方法において、前記第３の工程は、前記発振素子の発振周波数を制御する制御信号の値を変更して前記発振周波数を測定する工程と、前記発振周波数の測定結果と前記発振素子定数の情報とを用いて前記電子部品の周波数調整感度を計算する工程と、前記周波数調整感度と前記周波数温度特性の情報とを用いて前記温度補償情報を計算する工程と、を含むようにしてもよい。
［態様４］
上記態様に係る温度補償情報作成方法において、前記周波数調整感度を計算する工程は、前記発振周波数の測定結果と前記発振素子定数の情報とを用いて前記発振制御部の等価容量を計算する工程と、前記発振制御部の等価容量と前記制御信号とに基づいて前記発振制御部の容量調整感度を計算する工程と、前記発振素子定数の情報を用いて前記発振素子の周波数感度を計算する工程と、前記容量調整感度と前記周波数感度とを用いて、前記周波数調整感度を計算する工程と、を含むようにしてもよい。
［態様５］
本態様に係る電子部品の製造方法は、発振素子の周波数温度特性及び発振素子定数を測定する第１の工程と、前記発振素子と、前記発振素子の発振を制御する発振制御部と、を有する電子部品を組み立てる第２の工程と、前記周波数温度特性及び前記発振素子定数の情報を用いて前記周波数温度特性を補償するための温度補償情報を作成する第３の工程と、前記温度補償情報を、前記電子部品の記憶部に記録する第４の工程と、を含む。
本態様に係る電子部品の製造方法によれば、発振素子の検査工程で得られた周波数温度特性だけでなく発振素子定数も用いることで、周波数調整感度のばらつきを考慮した温度補償情報を作成し、電子部品に記録することができる。
また、本態様に係る電子部品の製造方法によれば、発振素子の周波数温度特性と発振素子定数を用いることで、電子部品の検査工程において複数の温度を振ることなく高精度の温度補償情報を作成し、記録することができる。
従って、本態様に係る電子部品の製造方法によれば、検査コストの増加を抑えながら、周波数調整感度のばらつきを考慮して発振素子の周波数温度特性を高い精度で温度補償することが可能な電子部品を提供することができる。
［態様６］
本態様に係る発振素子は、周波数温度特性及び発振素子定数に対応する情報が記録されている記録部を含む。
記録部は、例えば、発振素子のパッケージに付されたマーキング部であってもよい。例えば、各発振素子に識別子（文字、記号、図形等）を割り当て、当該識別子に対応づけて発振素子の周波数温度特性及び発振素子定数の情報を記憶装置に記憶させておき、マーキング部に識別子の情報をマーキングしてもよい。あるいは、マーキング部に、周波数温度特性及び発振素子定数の情報が埋め込められたデータコード（２次元バーコード等）を付してもよい。また、記録部は、例えば、不揮発性メモリーであってもよい。
本態様に係る発振素子によれば、記録部に記録されている情報に基づいて、検査工程で測定済みの周波数温度特性及び発振素子定数の情報を取得し、温度補償情報の作成に利用することができる。
［態様７］
本態様に係る発振器は、発振素子と、前記発振素子の発振を制御する発振制御部と、前記発振素子の周波数温度特性及び発振素子定数に対応する情報が記録されている記録部と、を含む。
記録部は、発振素子又は発振制御部と一体となっていてもよいし、発振素子及び発振制御部と分離して設けられていてもよい。前者の場合、例えば、記録部は、発振素子又は発振制御部のパッケージに付されたマーキング部であってもよいし、発振素子又は発振制御部に内蔵された不揮発性メモリーであってもよい。
本態様に係る発振器によれば、記録部に記録されている情報に基づいて、発振素子の検査工程で測定済みの周波数温度特性及び発振素子定数の情報を取得し、温度補償情報の作成に利用することができる。
［態様８］
本態様に係る電子機器は、上記態様に係る発振素子又は上記態様に係る発振器を含む。
［適用例１］
本適用例に係る温度補償情報作成方法は、発振素子の周波数温度特性を補償するための温度補償情報を作成する温度補償情報作成方法であって、前記発振素子の周波数温度特性及び発振素子定数を測定する工程と、前記発振素子と、前記発振素子の発振を制御する発振制御部とを用いて電子部品を組み立てる工程と、前記周波数温度特性及び前記発振素子定数の情報を用いて前記温度補償情報を作成する工程と、を含む。

発振素子定数は、発振素子の特性を記述するパラメーターであり、例えば、発振素子の直列共振周波数、等価回路パラメーター、負荷容量、Ｑ値等であり、発振素子定数を用いて発振素子の周波数感度（素子感度）［ｐｐｍ／ｐＦ］を算出することができる。

本適用例に係る温度補償情報作成方法によれば、発振素子の検査工程で得られた周波数温度特性だけでなく、発振素子の周波数感度（素子感度）［ｐｐｍ／ｐＦ］を算出可能な発振素子定数も用いることで、周波数調整感度のばらつきを考慮した温度補償情報を作成することができる。

また、本適用例に係る温度補償情報作成方法によれば、発振素子の周波数温度特性と発振素子定数を用いることで、電子部品の検査工程において複数の温度を振ることなく高精度の温度補償情報を作成することができる。

従って、本適用例に係る温度補償情報作成方法によれば、電子部品の検査コストの増加を抑えながら、周波数調整感度のばらつきを考慮して発振素子の周波数温度特性を高い精度で温度補償する温度補償情報を作成することができる。

［適用例２］
上記適用例に係る温度補償情報作成方法は、前記周波数温度特性及び前記発振素子定数を特定可能な情報を前記発振素子に記録する工程を含み、前記温度補償情報を作成する工程において、前記発振素子に記録されている情報に基づいて当該発振素子の前記周波数温度特性及び前記発振素子定数を取得し、前記温度補償情報を作成するようにしてもよい。

周波数温度特性及び発振素子定数を特定可能な情報とは、周波数温度特性及び発振素子定数の情報そのものであってもよいし、周波数温度特性及び発振素子定数の情報と１対１に対応づけられた他の情報であってもよい。

本適用例に係る温度補償情報作成方法によれば、発振素子毎に検査工程で測定済みの周波数温度特性及び発振素子定数の情報を利用して、高精度の温度補償情報を作成することができる。

［適用例３］
上記適用例に係る温度補償情報作成方法において、前記温度補償情報を作成する工程は、前記発振素子の発振周波数を制御する制御信号の値を変更しながら前記発振周波数を測
定する工程と、前記発振周波数の測定結果と前記発振素子定数とを用いて前記電子部品の周波数調整感度を算出する工程と、前記周波数調整感度と前記周波数温度特性の情報とを用いて前記温度補償情報を算出する工程と、を含むようにしてもよい。

［適用例４］
上記適用例に係る温度補償情報作成方法において、前記周波数調整感度を算出する工程は、前記発振周波数の測定結果と前記発振素子定数とを用いて前記発振制御部の等価容量を算出する工程と、前記発振制御部の等価容量と前記制御信号との関係式を算出し、当該関係式に基づいて前記発振制御部の容量調整感度を算出する工程と、前記発振素子定数を用いて前記発振素子の周波数感度を計算する工程と、前記発振制御部の容量調整感度と前記発振素子の周波数感度とを用いて、前記電子部品の前記周波数調整感度を算出する工程と、を含むようにしてもよい。

［適用例５］
本適用例に係る電子部品の製造方法は、発振素子の周波数温度特性及び発振素子定数を測定する工程と、前記発振素子と、前記発振素子の発振を制御する発振制御部とを用いて電子部品を組み立てる工程と、前記周波数温度特性及び前記発振素子定数の情報を用いて、前記発振素子の周波数温度特性を補償するための温度補償情報を作成する工程と、前記温度補償情報を、前記電子部品の記憶部に記録する工程と、を含む。

本適用例に係る電子部品の製造方法によれば、発振素子の検査工程で得られた周波数温度特性だけでなく発振素子定数も用いることで、周波数調整感度のばらつきを考慮した温度補償情報を作成し、電子部品に記録することができる。

また、本適用例に係る電子部品の製造方法によれば、発振素子の周波数温度特性と発振素子定数を用いることで、電子部品の検査工程において複数の温度を振ることなく高精度の温度補償情報を作成し、記録することができる。

従って、本適用例に係る電子部品の製造方法によれば、検査コストの増加を抑えながら、周波数調整感度のばらつきを考慮して発振素子の周波数温度特性を高い精度で温度補償することが可能な電子部品を提供することができる。

［適用例６］
本適用例に係る発振素子は、波数温度特性及び発振素子定数を特定可能な情報が記録されている記録部を含む。

記録部は、例えば、発振素子のパッケージに付されたマーキング部であってもよい。例えば、各発振素子に識別子（文字、記号、図形等）を割り当て、当該識別子に対応づけて発振素子の周波数温度特性及び発振素子定数の情報を記憶装置に記憶させておき、マーキング部に識別子の情報をマーキングしてもよい。あるいは、マーキング部に、周波数温度特性及び発振素子定数の情報が埋め込められたデータコード（２次元バーコード等）を付してもよい。また、記録部は、例えば、不揮発性メモリーであってもよい。

本適用例に係る発振素子によれば、記録部に記録されている情報に基づいて、検査工程で測定済みの周波数温度特性及び発振素子定数の情報を取得し、温度補償情報の作成に利用することができる。

［適用例７］
本適用例に係る発振器は、発振素子と、前記発振素子の発振を制御する発振制御部と、前記発振素子の周波数温度特性及び発振素子定数を特定可能な情報が記録されている記録
部と、を含む。

記録部は、発振素子又は発振制御部と一体となっていてもよいし、発振素子及び発振制御部と分離して設けられていてもよい。前者の場合、例えば、記録部は、発振素子又は発振制御部のパッケージに付されたマーキング部であってもよいし、発振素子又は発振制御部に内蔵された不揮発性メモリーであってもよい。

本適用例に係る発振器によれば、記録部に記録されている情報に基づいて、発振素子の検査工程で測定済みの周波数温度特性及び発振素子定数の情報を取得し、温度補償情報の作成に利用することができる。

［適用例８］
本適用例に係る電子機器は、上記適用例に係る発振素子又は上記適用例に係る発振器を含む。

本実施形態の電子部品の製造方法のフローチャートの一例を示す図。水晶振動子の等価回路を示す図。水晶振動子の斜視図。図４（Ａ）は水晶振動子にマーキングされる識別コードの一例を示す図であり、図４（Ｂ）は水晶振動子にマーキングされるデータコードの一例を示す図。温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）の断面図の一例を示す図。本実施形態の発振制御用ＩＣの構成例及び温度補償工程で使用される測定系の構成例を示す図。水晶振動子にマーキングされたコード情報を読み取るシステムの構成図。本実施形態の温度補償情報生成方法のフローチャートの一例を示す図。測定により得られる制御電圧と発振制御用ＩＣの等価容量との関係を表す図。本実施形態の電子機器の機能ブロック図。本実施形態の電子機器の外観の一例を示す図。図１２（Ａ）は水晶振動子の周波数温度特性の一例を示す図であり、図１２（Ｂ）は温度補償電圧による周波数変化の一例を示す図。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１．電子部品の製造方法
本実施形態の製造方法は、発振素子を有する電子部品を対象とする。このような電子部品としては、例えば、温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）等の発振器やジャイロセンサー等のセンサーなどが挙げられる。以下では、電子部品として温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）を例に挙げ、本実施形態の製造方法について説明する。

図１は、本実施形態の電子部品（温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ））の製造方法のフローチャートの一例を示す図である。図１に示すように、本実施形態では、まず、設計情報（設計データやマスク情報等）に基づいてフォトリソグラフィー加工やパッケージングなどを行って水晶振動子を製造し（Ｓ１０）、当該水晶振動子の特性検査を行う（Ｓ１２）。この特性検査工程では、特性検査の一項目として、水晶振動子の周波数温度特性の測定を行う。

本実施形態では、下記の式（１）のように、水晶振動子の周波数温度特性Δｆ／ｆを温度Ｔの３次関数で近似する。

そして、この特性検査工程において、４点又は５点の温度で水晶振動子の発振周波数を測定し、式（１）の各係数値Ａ₃，Ａ₁，Ａ₀や変曲点温度Ｔ₀を算出する。

また、この特性検査工程では、特性検査の一項目として、水晶振動子の直列共振周波数ｆ_s、等価回路パラメーター、負荷容量Ｃ_L、Ｑ値等のクリスタル定数（発振素子定数の一例）の測定を行う。水晶振動子は、図２に示すように、等価回路パラメーターＲ₁，Ｌ₁，Ｃ₁，Ｃ₀による等価回路で表される。Ｒ₁は等価直列抵抗、Ｌ₁は等価直列インダクタンス、Ｃ₁は等価直列容量、Ｃ₀は並列容量（２つの電極間の静電容量）であり、直列共振周波数ｆ_s＝１／（２π・√（Ｌ₁・Ｃ₁））である。この特性検査で得られた特性情報（周波数温度特性の各係数値やクリスタル定数の情報）は、水晶振動子の識別コードと対応づけて、例えばサーバーの記憶装置に記憶される。

次に、図３に示すように、ステップＳ１２の特性検査で良品と判定された水晶振動子２０に対して、パッケージ２２の表面（上面）の所定の位置に設けられたマーキング部２４（記録部の一例）に、特性情報を特定可能な情報をマーキング（記録）する（Ｓ１４）。特性情報を特定可能な情報としては、文字、記号、図形等で構成された識別コード（識別番号等）であってもよいし、特性情報をコード化した２次元バーコード等のデータコードであってもよい。前者の場合は、サーバーの記憶装置等に記憶されているすべての水晶振動子の特性情報の中から識別コードをインデックスとして各振動子の特性情報を特定することができる。後者の場合は、データコードを解析することで、各振動子の特性情報を特定することができる。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に、それぞれ、マーキング部２４にマーキングされる識別コード及び２次元バーコードの一例を示す。

また、本実施形態では、水晶振動子の製造（Ｓ１０）、特性検査（Ｓ１２）、マーキング（Ｓ１４）の工程と並行して、設計情報（設計データやマスク情報等）に基づいてフォトリソグラフィー加工やパッケージングなどを行って発振制御用ＩＣ（集積回路基板）を製造し（Ｓ２０）、発振制御用ＩＣの特性検査を行う（Ｓ２２）。そして、ステップＳ２２の特性検査で良品と判定された発振制御用ＩＣに対して、パッケージの表面（上面）の所定の位置に所定のコードをマーキングする（Ｓ２４）。

次に、特性検査（Ｓ１２，Ｓ２２）でそれぞれ良品と判定された水晶振動子と発振制御用ＩＣを配線基板に配置して配線接続し、温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）を組み立てる（Ｓ３０）。

本実施形態では、次に、温度補償工程（Ｓ２４）を行う。この温度補償工程（Ｓ２４）は、水晶振動子の周波数温度特性を補償するための温度補償情報を作成する温度補償情報作成工程（Ｓ４２）と、温度補償情報作成工程（Ｓ４２）で作成した温度補償情報を、温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）の記憶部（具体的には、発振制御用ＩＣに内蔵されている不揮発性のメモリー）に記録する温度補償情報記録工程（Ｓ４４）を含む。本実施形態では、温度補償情報作成工程（Ｓ４２）において、振動子の特性検査工程（Ｓ１２）で取得した特性情報を用いて、温度を振らずに、温度補償情報を作成する点に特徴がある。こ
の温度補償情報作成工程（Ｓ４２）の詳細については後述する。

次に、ステップＳ４４で温度補償情報が記録された温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）に蓋を取り付けて気密封止し（Ｓ５０）、所定の特性検査を行う（Ｓ６０）。

最後に、特性判定工程（Ｓ６０）で良品と判定された温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）に対して、パッケージの表面（上面）の所定の位置に所定のコードをマーキングする（Ｓ７０）。

以上のような工程を経て本実施形態の温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）が完成する。図５に、完成した温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）の断面図の一例を示す。図５において、１は温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）、２は配線基板、３は外部端子、４は蓋、１０は発振制御用ＩＣ、２０は水晶振動子、２４はマーキング部である。

２．温度補償情報生成方法
２−１．温度補償工程の測定系
図６は、本実施形態の発振制御用ＩＣ１０の構成例及び図１の温度補償工程（Ｓ４０）で使用される測定系の構成例を示す図である。図６に示すように、本実施形態では、発振制御用ＩＣ１０は、電圧制御発振回路３０、温度補償電圧発生回路４０、温度センサー５０、インターフェース（Ｉ／Ｆ）回路６０、メモリー７０、スイッチ回路８０を含んで構成されている。

電圧制御発振回路３０は、外部端子１１，１２を介して水晶振動子２０と接続されており、制御電圧Ｖ_Cに応じて可変容量素子３２の容量値を変化させることにより、水晶振動子２０の発振周波数を制御する。電圧制御発振回路３０の発振信号は、出力端子１３を介して外部に出力される。

メモリー７０は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等の不揮発性のメモリーであり、水晶振動子２０の周波数温度特性を温度補償するための温度補償情報が記録される。温度補償情報は、入出力端子１５からインターフェース（Ｉ／Ｆ）回路６０を介してメモリー７０に書き込んだり、メモリー７０から読み出したりすることができるようになっている。

温度補償電圧発生回路４０は、温度センサー５０の電圧値と、図１のステップＳ４４でメモリー７０に記録される温度補償情報に基づいて、下記の式（２）で示される温度補償電圧（制御電圧）Ｖ_cを発生させる。

なお、式（１）の水晶振動子の周波数温度特性Δｆ／ｆ［ｐｐｍ］は、式（２）の温度補償電圧（制御電圧）Ｖ_c［Ｖ］と周波数調整感度α［ｐｐｍ／Ｖ］を用いて、下記の式（３）で表現される。

メモリー７０には、温度補償情報として式（２）の係数値Ｂ₃，Ｂ₁，Ｂ₀が記録される。

スイッチ回路８０は、不図示の内部レジスタ等の設定値に従って制御電圧Ｖ_cの供給源を選択する。具体的には、通常動作モードでは、制御電圧Ｖ_cとして温度補償電圧発生回路４０が発生させる温度補償電圧が選択され、テストモードでは、スイッチ回路８０の接続先を切り替えて、制御電圧Ｖ_cを入力端子１４から供給することができるようになっている。

図１の温度補償工程（Ｓ４０）では、発振制御用ＩＣ１０はテストモードに設定され、制御電圧Ｖ_cは入力端子１４を介して電圧発生器１３０から供給される。また、発振制御用ＩＣ１０は、出力端子１３を介して周波数カウンター１２０と接続され、入出力端子１５を介してパーソナルコンピューター（ＰＣ）１００と接続される。

電圧発生器１３０は、ＰＣ１００の制御信号に応じた電圧を発生させる。

電圧マルチメーター１４０は、発振制御用ＩＣ１０の入力端子１４の電圧値（電圧発生器１３０の出力電圧値）を測定し、測定値をＰＣ１００に送信する。

周波数カウンター１２０は、発振制御用ＩＣ１０の出力端子１３から出力される発振信号の周波数をカウントし、各カウント値をＰＣ１００に送信する。

ＰＣ１００は、電圧マルチメーター１４０の測定値（電圧発生器１３０の出力電圧値）と周波数カウンター１２０のカウント値を受信し、温度補償情報を生成する処理を行う。また、ＰＣ１００は、発振制御用ＩＣ１０のスイッチ回路８０の制御、メモリー７０に対する温度補償情報の書き込みや読み出し、電圧発生器１３０の出力電圧の制御等を行う。

さらに、本実施形態では、図１の温度補償工程（Ｓ４０）において、図７に示すように、パーソナルコンピューター（ＰＣ）１００は、コード読み取り装置１１０（ＣＣＤカメラやバーコードリーダー等）とケーブル２００で接続される。コード読み取り装置１１０は、水晶振動子２０のマーキング部２４にマーキングされているコードを読み取ってＰＣ１００に送信する。

２−２．温度補償工程のフローチャート
図８は、本実施形態の温度補償情報生成方法のフローチャートの一例を示す図であり、図１の温度補償工程（Ｓ４０）でＰＣ１００が行う処理のフローチャートを示す図である。図８に示すように、本実施形態では、まず、図７に示したように、コード読み取り装置１１０が水晶振動子にマーキングされたコードを読み取ってＰＣ１００にコード情報を送信し、ＰＣ１００は、当該コード情報に基づいて、周波数温度特性の係数値Ａ₃，Ａ₁，Ａ₀、変曲点温度Ｔ₀、等価回路パラメーターＣ₀，Ｃ₁、負荷容量Ｃ_L、直列共振周波数ｆ_sの情報を取得する（Ｓ１００）。水晶振動子２０に、先に述べた識別コードがマーキングされている場合、ＰＣ１００は、識別コードの情報をインデックスとして不図示のサーバーの記憶装置を参照し、水晶振動子２０の特性情報から上記の情報を取得する。また、水晶振動子２０に、先に述べた２次元バーコードがマーキングされている場合、ＰＣ１００は、２次元バーコードに埋め込まれている水晶振動子２０の特性情報から上記の情報を取得する。

次に、ＰＣ１００は、発振制御用ＩＣ１０の電圧制御発振回路３０の制御電圧Ｖ_Cを変更しながら、温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）１の発振周波数ｆ_measを測定する（Ｓ１１０）。本実施形態では、ＰＣ１００の制御信号により、電圧発生器１３０が、制御電圧
Ｖ_cの可変範囲の中心電圧値Ｖ₀及びＶ₀±ΔＶ，Ｖ₀±２ΔＶ，Ｖ₀±３ΔＶの７種類の電圧値を発生させる。ＰＣ１００は、この７種類の電圧値に対して、電圧マルチメーター１４０の測定値と周波数カウンター１２０のカウント値を受信する。そして、ＰＣ１００は、周波数カウンター１２０のカウント値から、７点の制御電圧Ｖ_Cに対する各発振周波数ｆ_measを算出する。

次に、ＰＣ１００は、ステップＳ１１０で測定した発振周波数ｆ_measと、ステップＳ１００で取得した水晶振動子２０の等価回路パラメーターＣ₀，Ｃ₁及び直列共振周波数ｆ_sを下記の式（４）に代入し、発振制御用ＩＣ１０の等価容量Ｃ_ICを計算する（Ｓ１２０）。

次に、ＰＣ１００は、ステップＳ１１０の制御電圧Ｖ_CとステップＳ１２０で計算した等価容量Ｃ_ICの関係を表す近似式（１次式）の１次係数を算出し、発振制御用ＩＣ１０の容量調整感度βとする（Ｓ１３０）。図９は、７点の制御電圧Ｖ_Cに対して計算される等価容量Ｃ_ICをプロットしたグラフの一例である。図９において、横軸は制御電圧Ｖ_Cであり、縦軸は等価容量Ｃ_ICである。図９の７点に対して、例えば最小二乗近似等の手法を適用することで下記の式（５）が得られ、式（５）の１次係数（図９の直線Ｇの傾き）が発振制御用ＩＣ１０の容量調整感度β［ｐＦ／Ｖ］に相当する。

次に、ＰＣ１００は、ステップＳ１００で取得した水晶振動子２０の等価回路パラメーターＣ₀，Ｃ₁及び負荷容量Ｃ_Lを式（６）に代入し、水晶振動子２０の周波数感度（素子感度）Ｓ［ｐｐｍ／ｐＦ］を計算する（Ｓ１４０）。

次に、ＰＣ１００は、ステップＳ１４０で計算した水晶振動子の周波数感度（素子感度）ＳとステップＳ１３０で計算した容量調整感度βを下記の式（７）に代入し、温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）１の周波数調整感度αを計算する（Ｓ１５０）。

次に、ＰＣ１００は、式（３）に水晶振動子２０の周波数温度特性の式（１）と温度補償電圧の式（２）を適用し、ステップＳ１００で取得した係数値Ａ₃，Ａ₁，Ａ₀及び変曲点温度Ｔ₀とステップＳ１５０で計算した周波数調整感度αを代入し、式（２）の各係数値Ｂ₃，Ｂ₁，Ｂ₀を計算する（Ｓ１６０）。

最後に、ＰＣ１００は、ステップＳ１５０で計算した周波数調整感度αとステップＳ１６０で計算したＢ₃，Ｂ₁，Ｂ₀をメモリー７０に記録し（Ｓ１７０）、温度補償工程を終了する。

なお、図６のステップＳ１００〜Ｓ１６０の工程は、図１の温度補償情報の作成工程（Ｓ４２）に対応する。また、図６のステップＳ１７０の工程は、図１の温度補償情報の記録工程（Ｓ４４）に対応する。

以上に説明した、本実施形態の電子部品の製造方法（温度補償情報生成方法）によれば、電子部品の温度補償工程において、図８のフローチャートに従い、水晶振動子の特性検査工程で得られた周波数温度特性の係数値の情報だけでなくクリスタル定数も用いることで、周波数調整感度のばらつきを考慮した温度補償情報を作成し、記録することができる。

また、本実施形態の電子部品の製造方法によれば、電子部品の温度補償工程において、図８のフローチャートに従い、水晶振動子の周波数温度特性の係数値とクリスタル定数を用いて、複数の温度を振ることなく高精度の温度補償情報を作成し、記録することができる。

従って、本実施形態の電子部品の製造方法によれば、検査コストの増加を抑えながら、周波数調整感度のばらつきを考慮して水晶振動子の周波数温度特性を高い精度で温度補償することが可能な電子部品を提供することができる。

３．電子機器
図１０は、本実施形態の電子機器の機能ブロック図である。また、図１１は、本実施形態の電子機器の一例であるスマートフォンの外観の一例を示す図である。

本実施形態の電子機器３００は、発振器３１０、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３２０、操作部３３０、ＲＯＭ（Read Only Memory）３４０、ＲＡＭ（Random Access Memory）３５０、通信部３６０、表示部３７０、音出力部３８０を含んで構成されている。なお、本実施形態の電子機器は、図１０の構成要素（各部）の一部を省略又は変更したり、他の構成要素を付加した構成としてもよい。

発振器３１０は、発振素子３１２と、発振素子３１２の発振を制御する発振制御部３１４と、発振素子３１２の周波数温度特性及び発振素子定数を特定可能な情報が記録されている記録部３１６とを含み、発振信号（クロック信号）を出力する。記録部３１６は、発振素子３１２又は発振制御部３１４と一体となっていてもよいし、発振素子３１２及び発振制御部３１４と分離して設けられていてもよい。前者の場合、例えば、記録部３１６は、発振素子３１２又は発振制御部３１４のパッケージに付されたマーキング部であってもよいし、発振素子３１２又は発振制御部３１４に内蔵された不揮発性メモリーであってもよい。発振器３１０は、例えば、前述した本実施形態の温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）１等であってもよい。発振素子３１２は、例えば、前述した本実施形態における水晶振動子２０等であってもよく、圧電基板に励振電極を備えたいわゆる発振素子片そのものまたは、発振素子片を容器に収容している構成であっても良い。発振制御部３１４は、例えば、前述した本実施形態における発振制御用ＩＣ１０等であってもよい。記録部３１６は、例えば、前述した本実施形態における水晶振動子２０のマーキング部２４あるいは発振制御用ＩＣ１０のメモリー７０等であってもよい。

ＣＰＵ３２０は、ＲＯＭ３４０等に記憶されているプログラムに従い、発振器３１０が出力する発振信号（クロック信号）を用い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、音出力部３８０に各種の音を出力させる処理等を行う。

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。

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。

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。

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。

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。

音出力部３８０は、スピーカー等の音を出力する装置である。

本実施形態の電子機器によれば、発振器３１０の記録部３１６に記録されている情報に基づいて、発振素子３１２の検査工程で測定済みの周波数温度特性及び発振素子定数の情報を取得し、高精度な温度補償情報を作成することができる。また、作成した温度補償情報を発振器３１０の発振制御部３１４の内蔵メモリー等に記録することで、発振器３１０が極めて高い周波数精度のクロック信号を生成し、性能の高い電子機器を実現することができる。

電子機器３００としては種々の電子機器が考えられ、例えば、携帯電話の基地局の装置、ＧＰＳ受信機、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）、携帯電話機などの移動体端末、ディジタルスチールカメラ、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、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、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（スペクトルアナライザーの基準信号源等）、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレーター、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。

４．変形例
本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

本実施形態では、発振器として温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）を例に挙げて説明したが、本発明の発振器は、これに限られず、例えば、圧電発振器、ＳＡＷ発振器、電圧制
御型発振器、シリコン発振器、原子発振器等であってもよい。

また、本実施形態では、発振器の発振素子として水晶振動子を用いているが、発振素子としては、例えば、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）共振子、ＡＴカット水晶振動子、ＳＣカット水晶振動子、音叉型水晶振動子、その他の圧電振動子やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）振動子などを用いることができる。また、発振素子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。また、発振素子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。

また、本実施形態では、水晶振動子２０（発振素子）の特性情報を特定可能な情報（識別コードやデータコード等）を容器の一部であるマーキング部２４にマーキング（記録）しているが、特性情報を特定可能な情報を記録する記録部は、マーキング部２４に限られない。例えば、記録部として水晶振動子２０（発振素子）に、電気的に情報を記憶する記憶部を設けてもよいし、発振制御用ＩＣ１０（発振制御部）に含まれる記憶部（メモリー７０）を記録部としてもよい。

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。

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。

１温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）、２配線基板、３外部端子、４蓋、１０発振制御用ＩＣ、１１，１２外部端子、１３出力端子、１４入力端子、１５入出力端子、２０水晶振動子、２２パッケージ、２４マーキング部、３０電圧制御発振回路、３２可変容量素子、４０温度補償電圧発生回路、５０温度センサー、６０
インターフェース（Ｉ／Ｆ）回路、７０メモリー、８０スイッチ回路、１００パーソナルコンピューター（ＰＣ）、１１０バーコードリーダー、１２０周波数カウンター、１３０電圧発生器、１４０電圧マルチメーター、２００ケーブル、３００電子機器、３１０発振器、３１２発振素子、３１４発振制御部、３１６記録部、３２０ＣＰＵ、３３０操作部、３４０ＲＯＭ、３５０ＲＡＭ、３６０通信部、３７０表示部、３８０音出力部

Claims

発振素子の周波数温度特性及び発振素子定数を測定する第１の工程と、
前記発振素子と、前記発振素子の発振を制御する発振制御部と、を有する電子部品を組み立てる第２の工程と、
前記周波数温度特性及び前記発振素子定数の情報を用いて前記周波数温度特性を補償するための温度補償情報を作成する第３の工程と、を含み、
前記第３の工程は、
前記発振素子の発振周波数を制御する制御信号の値を変更して前記発振周波数を測定する工程と、
前記発振周波数の測定結果と前記発振素子定数の情報とを用いて前記電子部品の周波数調整感度を計算する工程と、
前記周波数調整感度と前記周波数温度特性の情報とを用いて前記温度補償情報を計算する工程と、を含み、
前記周波数調整感度を計算する工程は、
前記発振周波数の測定結果と前記発振素子定数の情報とを用いて前記発振制御部の等価容量を計算する工程と、
前記発振制御部の等価容量と前記制御信号とに基づいて前記発振制御部の容量調整感度を計算する工程と、
前記発振素子定数の情報を用いて前記発振素子の周波数感度を計算する工程と、
前記容量調整感度と前記周波数感度とを用いて、前記周波数調整感度を計算する工程と、を含む、温度補償情報作成方法。
請求項１において、
前記第１の工程と前記第３の工程との間に前記周波数温度特性及び前記発振素子定数に対応する情報を前記発振素子又は前記発振制御部の少なくとも一方に記録する工程を含み、
前記第３の工程は、
前記発振素子又は前記発振制御部の少なくとも一方に記録されている情報に基づいて取得した前記周波数温度特性及び前記発振素子定数を用いて、前記温度補償情報を作成する
、温度補償情報作成方法。
発振素子の周波数温度特性及び発振素子定数を測定する第１の工程と、
前記発振素子と、前記発振素子の発振を制御する発振制御部と、を有する電子部品を組み立てる第２の工程と、
前記周波数温度特性及び前記発振素子定数の情報を用いて前記周波数温度特性を補償するための温度補償情報を作成する第３の工程と、
前記温度補償情報を、前記電子部品の記憶部に記録する第４の工程と、を含み、
前記第３の工程は、
前記発振素子の発振周波数を制御する制御信号の値を変更して前記発振周波数を測定する工程と、
前記発振周波数の測定結果と前記発振素子定数の情報とを用いて前記電子部品の周波数調整感度を計算する工程と、
前記周波数調整感度と前記周波数温度特性の情報とを用いて前記温度補償情報を計算する工程と、を含み、
前記周波数調整感度を計算する工程は、
前記発振周波数の測定結果と前記発振素子定数の情報とを用いて前記発振制御部の等価容量を計算する工程と、
前記発振制御部の等価容量と前記制御信号とに基づいて前記発振制御部の容量調整感度を計算する工程と、
前記発振素子定数の情報を用いて前記発振素子の周波数感度を計算する工程と、
前記容量調整感度と前記周波数感度とを用いて、前記周波数調整感度を計算する工程と、を含む、電子部品の製造方法。