JP6425911B2 - 恒温槽付圧電デバイスの製造方法及び恒温槽付圧電発振器 - Google Patents

Description

本発明は、恒温槽付圧電デバイスの製造方法及び恒温槽付圧電発振器に関する。

恒温槽を有する圧電デバイスが知られている。例えば、特許文献１では、温度補償型発振器（ＴＣＸＯ：Temperature Compensated Crystal Oscillator）を恒温槽に収容した恒温槽付発振器（ＯＣＸＯ：Oven Controlled Crystal Oscillator）を開示している。

ＴＣＸＯにおいて、温度補償量を規定するパラメータの値は、ＴＣＸＯのパッケージング完了後、ＴＣＸＯの出力する発振信号の温度特性を測定することによって決定され、ＴＣＸＯの外部に露出する書込み端子を介してＴＣＸＯのメモリに記憶される。従って、ＴＣＸＯの温度補償量は、ＴＣＸＯの製造ばらつきの影響、及び、振動素子（圧電体）と温度センサとの温度差の影響が加味されたものとなっている。

特開２０１３−２１１７５２号公報

ＴＣＸＯ等の温度補償型圧電デバイスを回路基板に実装すると、温度補償型圧電デバイスの各部における放熱及び／又は吸熱の具体的態様は、実装前とは異なるものとなる。ひいては、圧電体と温度センサとの温度差も実装前とは異なるものとなる。その結果、温度補償型圧電デバイスに書き込まれた温度補償量を規定するパラメータの値は、実装後の温度補償型圧電デバイスにとって最適値ではなくなる。

従って、実装の影響を加味した温度補償を行うことができる恒温槽付圧電デバイスの製造方法及び恒温槽付圧電発振器が提供されることが望まれる。

本発明の一態様に係る恒温槽付圧電デバイスの製造方法は、第１温度補償型圧電デバイスを第１実装基体に実装する第１実装工程と、前記第１実装基体に実装された前記第１温度補償型圧電デバイスの温度特性を測定する測定工程と、前記測定工程の測定結果に基づいて、前記第１温度補償型圧電デバイスと同一種類の第２温度補償型圧電デバイスのメモリに、温度補償量を規定する情報を書き込む書込み工程と、前記第２温度補償型圧電デバイスを前記第１実装基体と同一種類の第２実装基体に実装する第２実装工程と、を有する。

好適には、前記製造方法は、前記第１実装工程の後、且つ、前記測定工程の前において、前記第１温度補償型圧電デバイスを第１のケースに収容する第１収容工程と、前記書込み工程及び前記第２実装工程の後において、前記第２温度補償型圧電デバイスを前記第１ケースと同一種類の第２ケースに収容する第２収容工程と、を更に有する。

本発明の一態様に係る恒温槽付圧電発振器は、温度補償型圧電発振器と、前記温度補償型圧電発振器が実装された実装基体と、前記温度補償型圧電発振器を収容するケースと、前記ケース内の雰囲気の加熱及び冷却の少なくとも一方を実行可能な温度調整素子と、前記温度補償型圧電デバイスと接続され、前記ケースの外部に露出する複数の外部端子と、を有し、前記温度補償型圧電発振器が前記複数の外部端子のいずれかを介して実際に出力する発振信号の周波数と、当該周波数があるべき目標周波数とのずれ量は、前記ケース及び前記実装基体から取り外された前記温度補償型圧電発振器が、前記恒温槽が維持する温度と同一の温度の雰囲気において実際に出力する発振信号の周波数と、前記目標周波数とのずれ量よりも小さい。

好適には、前記温度調整素子はヒータであり、前記温度補償型圧電発振器と、前記複数の外部端子のうち前記温度補償型圧電発振器に電源電圧を付与する電源用端子とは、電圧変換を行う集積回路素子を介して接続されている。

好適には、前記温度調整素子は、前記実装基体の前記温度補償型圧電発振器が実装される第１主面とは反対側の第２主面の、前記温度補償型圧電発振器と重なる位置に固定されたヒータであり、前記第１主面には、前記第１主面に沿う方向において前記温度補償型圧電発振器を挟むように位置する２つの集積回路素子が実装されている。

上記の構成又は手順によれば、実装の影響を加味した温度補償を行うことができる。

本発明の実施形態に係る恒温槽付水晶発振器の概略構成を、一部を破断して示す斜視図。 図１のII−II線における断面図。 図１のＯＣＸＯの信号処理系の概略構成を示すブロック図。 図１のＯＣＸＯの製造方法の手順を示すフローチャート。

以下、本発明の実施形態に係るＯＣＸＯについて、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。

ＯＣＸＯは、いずれの方向が上方または下方とされてもよいものであるが、以下では、便宜的に、直交座標系ｘｙｚを定義するとともにｚ方向の正側を上方として、上面、下面などの用語を用いるものとする。

図１は、本発明の実施形態に係るＯＣＸＯ１の概略構成を、一部を破断して示す斜視図である。また、図２は、図１のII−II線における断面図である。

ＯＣＸＯ１は、例えば、ＴＣＸＯ３と、ＴＣＸＯ３の周囲の雰囲気を所定の温度に維持するとともにＴＣＸＯ３と外部機器との電気的接続を仲介するための恒温槽５とを有している。

ＴＣＸＯ３は、例えば、素子搭載用部材７と、素子搭載用部材７に搭載された振動素子９（図２）及びＩＣ１１（図２）と、振動素子９を封止するための蓋体１３とを有している。

素子搭載用部材７は、例えば、絶縁部材１５と、絶縁部材１５の表面又は内部に設けられた各種の導体とを有している。

絶縁部材１５は、図２に示すように、上方に開口し、振動素子９を収容する第１凹部１５ａと、下方に開口し、ＩＣ１１を収容する第２凹部１５ｂとを有している。別の観点では、絶縁部材１５は、基板部１５ｃと、基板部１５ｃの一方の主面上に位置する第１枠部１５ｄと、基板部１５ｃの他方の主面上に位置する第２枠部１５ｅとを有している。絶縁部材１５は、例えば、アルミナ等のセラミックからなる層状部材を複数枚重ねて形成されている。

素子搭載用部材７の各種の導体は、例えば、第１凹部１５ａの底面に設けられ、振動素子９を搭載するための１対の素子搭載用パッド（不図示）、第２凹部１５ｂの底面に設けられ、ＩＣ１１を実装するための複数のＩＣ実装用パッド（不図示）、第２枠部１５ｅの下面等に設けられ、ＴＣＸＯ３に対する信号の入出力のための複数の第１端子２５（図３参照。２５Ｗを含む）、１対の素子搭載用パッドと複数のＩＣ実装用パッドのうちの２つとを接続する配線（不図示）、複数のＩＣ実装用パッドの残りと複数の第１端子２５とを接続する配線（不図示）である。なお、配線は、例えば、基板部１５ｃの主面に設けられた層状配線及び絶縁部材１５を貫通するビア導体からなる。

振動素子９は、例えば、平板状の圧電素板１０（図２）と、圧電素板１０の両主面に設けられた１対の励振電極３２（図３参照）とを備えている。圧電素板１０は、例えば、水晶のような石英材料よりなり、結晶軸に対し所定の角度で切断され、平面視で長方形状とされている。振動素子９は、１対の励振電極３２に電圧が印加されることにより、所定の周波数で厚みすべり振動を生じる。

蓋体１３は、第１枠部１５ｄの上面に接合され、第１凹部１５ａを封止する。蓋体１３は、金属等の導電材料により構成されてもよいし、絶縁材料により構成されてもよいし、絶縁層と導電層とを積層した複合材料により構成されてもよい。例えば、蓋体１３は、金属板から構成されており、この金属板は、シーム溶接等により第１枠部１５ｄに接合される。

恒温槽５は、例えば、ＴＣＸＯ３が実装される実装基体１７と、ＴＣＸＯ３を収容するケース１９と、ケース１９内の雰囲気を加熱するためのヒータ２１（図２）と、ＯＣＸＯ１を外部機器に実装するための複数（本実施形態では６個）の外部端子２３（図１の２３Ｗ含む）と、実装基体１７に実装された各種の電子部品とを有している。

実装基体１７は、例えば、プリント配線基板により構成されており、絶縁基体２４と、絶縁基体２４に設けられた各種の導体とを有している。絶縁基体２４は、例えば、ガラスエポキシ材よりなる。

実装基体１７に設けられる各種の導体は、例えば、実装基体１７の上方の主面に設けられ、ＴＣＸＯ３の複数の第１端子２５（２５Ｗ除く）と接続される複数の第２端子２７（図３参照）、複数の第２端子２７から延びる複数の配線（不図示）、及び、その複数の配線に接続された複数の第３端子２９（図１）である。

ケース１９は、例えば、金属材料よりなり、ＴＣＸＯ３、実装基体１７及びヒータ２１を収容している。ケース１９は、特に図示しないが、例えば、ケース１９の下面を構成する部材と、ケース１９の上面及び外周面を構成する部材とが固定されて構成されている。両部材間は封止材等により気密に接合され、ケース１９の内部は密閉されていることが好ましい。

ヒータ２１は、例えば、実装基体１７の下面において、ＴＣＸＯ３と重なる位置に接合されている。ヒータ２１は、例えば、所定のパターンに延びる導電体（抵抗体）を絶縁材料により封止して構成されており、実装基体１７を介して印加された電圧に応じた熱を生じる。

複数の外部端子２３は、例えば、ピン状の端子であり、一端側が、実装基体１７に形成された孔に挿通される。この孔の内面乃至は周囲には上述の第３端子２９が形成されている。そして、複数の外部端子２３の一端側は、半田等により第３端子２９に固定されるとともに電気的に接続されている。複数の外部端子２３の他端側は、例えば、ケース１９の下面から延び出ている。なお、複数の外部端子２３は、ケース１９に対して固定され、実装基体１７とケース１９の下面との間隔を確保しつつ、実装基体１７とケース１９とを固定することに寄与してもよい。

実装基体１７に実装された各種の電子部品としては、例えば、電源電圧供給用の外部端子２３とＴＣＸＯ３との間に介在する変圧用ＩＣ５３、及び、ヒータ２１の制御用のヒータ制御用ＩＣ５５が設けられている。変圧用ＩＣ５３及びヒータ制御用ＩＣ５５は、例えば、実装基体１７のＴＣＸＯ３が実装されている側の主面において、ＴＣＸＯ３を挟むように配置されている。

図３は、ＯＣＸＯ１の信号処理系の概略構成を示すブロック図である。

ＯＣＸＯ１は、既述のように、ＴＣＸＯ３と、恒温槽５とを有しており、両者は、複数の第１端子２５と複数の第２端子２７とが接続されることにより電気的に接続されている。また、恒温槽５の複数の外部端子２３を介して、ＴＣＸＯ３の複数の第１端子２５（２５Ｗ除く）は、種々の信号が入力され、又は、種々の信号を出力する。

複数の外部端子２３（第１端子２５）に付与される信号は、例えば、ＴＣＸＯ３及び恒温槽５を駆動するための電源電圧Ｖｃｃ、基準電位ＧＮＤ、ＴＣＸＯ３の生成する発振信号の周波数を制御するための制御電圧Ｖｃｏｎである。複数の外部端子２３から出力される信号は、例えば、ＴＣＸＯ３の生成した発振信号Ｖｏｕｔである。なお、いずれの位置の外部端子２３に対していずれの役割を割り振るかは、適宜に設定されてよい。第１端子２５、第２端子２７及び第３端子２９についても同様である。

ＴＣＸＯ３の複数の第１端子２５のうち一つは、ＴＣＸＯ３に温度補償に係る情報を書き込むための書込み信号Ｖｗが入力される書込み端子２５Ｗとなっている。なお、書込み端子２５Ｗの位置は適宜に設定されてよいが、例えば、図１に示すように、素子搭載用部材７の側面に設けられている。書込み端子２５Ｗについては、対応する外部端子２３は設けられていない。

ＴＣＸＯ３は、上述のように、振動素子９と、振動素子９と接続されるＩＣ１１とを有している。ＩＣ１１は、例えば、振動素子９に電圧を印加して発振信号を生成する発振回路３３と、発振信号の温度変化に対する補償を行うための温度補償回路３５と、温度補償回路３５の保持する温度補償に係るデータの内容を書き換えるための書換え回路３７とを有している。発振回路３３、温度補償回路３５及び書換え回路３７の構成は、公知の構成と同様でよい。

例えば、発振回路３３は、特に図示しないが、入力側及び出力側が振動素子９に接続されるインバータ、インバータの入力側及び出力側に接続される帰還抵抗、インバータの入力側とグランド部との間に配置される可変容量素子、及び、インバータの出力側とグランド部との間に配置される可変容量素子を含んで構成されている。

また、例えば、温度補償回路３５は、振動素子９とグランド部との間に配置される可変容量素子３９と、可変容量素子３９に接続された補償信号発生回路４１と、補償信号発生回路４１に接続されたＲＯＭ４３、ＲＡＭ４５及び第１温度センサ４７とを有している。

なお、温度補償回路３５の可変容量素子３９には、制御電圧Ｖｃｏｎに従って発振信号の周波数を変化させるために発振回路３３に含まれる可変容量素子が兼用されてもよい。また、ＲＯＭ４３及びＲＡＭ４５は、発振回路３３が利用する情報を保持するＲＯＭ及びＲＡＭと兼用されるものであってもよい。第１温度センサ４７は、ＩＣ１１とは別個に設けられてもよい。

補償信号発生回路４１は、ＲＯＭ４３又はＲＡＭ４５に記憶されている情報に基づいて、第１温度センサ４７の検出する温度に応じた電圧を可変容量素子３９に印加する。これにより、温度に応じて振動素子９の負荷容量が変化し、発振信号の周波数は温度補償がなされる。

より具体的には、例えば、温度補償がなされていない発振信号の周波数の温度変化に対する変化量は３次関数で表わされる。そして、この変化量を打ち消すために可変容量素子３９に印加されるべき電圧も温度を変数とする３次関数で表わされる。ＲＯＭ４３又はＲＡＭ４５は、この電圧の３次関数の係数及び定数の値を保持している。補償信号発生回路４１は、第１温度センサ４７の検出した温度を、ＲＯＭ４３又はＲＡＭ４５に記憶されている係数及び定数の値により規定される３次関数に代入して、可変容量素子３９に印加すべき電圧を算出・生成し、可変容量素子３９に印加する。

書換え回路３７は、例えば、ＲＯＭ４３又はＲＡＭ４５に記憶されている３次関数の係数及び定数の値を書き換える（書き込む）。

恒温槽５は、上述したヒータ２１、変圧用ＩＣ５３及びヒータ制御用ＩＣ５５（温度制御回路５１）に加えて、ケース１９内の適宜な位置の温度を検出する第２温度センサ４９を有している。

なお、第２温度センサ４９は、ヒータ制御用ＩＣ５５に含まれていてもよい。また、ＴＣＸＯには、第１温度センサ４７の検出する温度を第１端子２５から出力可能なものがある。このようなＴＣＸＯがＴＣＸＯ３として選択されている場合においては、第２温度センサ４９を設けずに、第１温度センサ４７の検出した温度に基づいてヒータ２１が制御されてもよい。

変圧用ＩＣ５３は、公知のＤＣ−ＤＣコンバータ用のＩＣによって構成されてよい。変換方式は適宜に選択されてよい。例えば、変換方式は、絶縁式でも非絶縁式でもよいし、スイッチング方式（チョッパ式）でもリニア式でもよい。変圧用ＩＣ５３は、例えば、降圧型のものであり、恒温槽５の外部端子２３から入力された電源電圧Ｖｃｃを低くして、ＴＣＸＯ３の第１端子２５に供給する。一例として、外部端子２３に入力される電圧は約５Ｖ、第１端子２５に入力される電圧は約３．３Ｖである。

ヒータ制御用ＩＣ５５（温度制御回路５１）は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を含んで構成されており、第２温度センサ４９の検出する温度が予め設定された温度に維持されるように、第２温度センサ４９の検出温度に基づいて、ヒータ２１に印加する電圧をフィードバック制御する。

恒温槽５の複数の外部端子２３のうち制御電圧Ｖｃｏｎの入力及び発振信号Ｖｏｕｔの出力に利用される外部端子２３は、実装基体１７の配線によってＴＣＸＯ３の第１端子２５と接続されている。ただし、これらの間には、適宜な回路乃至は電子素子が介在していてもよい。例えば、増幅器又はインピーダンス整合を図るための素子が介在していてもよい。

図４は、ＯＣＸＯ１の製造方法の手順を示すフローチャートである。

この手順では、まず、サンプルとしてのＯＣＸＯ１について温度特性が測定される（ステップＳＴ１〜ＳＴ４）。その後、その温度特性に基づいて、製品としてのＯＣＸＯ１に対して温度補償量が設定される（ステップＳＴ５〜ＳＴ８）。具体的には、以下のとおりである。

ステップＳＴ１では、サンプルとしてのＯＣＸＯ１に設けられるＴＣＸＯ３（以下、サンプルとしてのＴＣＸＯ３ということがある。サンプルとしてのＯＣＸＯ１に設けられる他の部品についても同様。）を準備する。このＴＣＸＯ３のＲＯＭ４３には、例えば、温度補償量を規定するパラメータ（３次関数の係数及び定数）の値が記憶されている。このパラメータの値は、例えば、個々のＴＣＸＯ３について測定された周波数の温度特性に基づいて設定され、書込み端子２５Ｗを介してＲＯＭ４３に書き込まれている。

従って、所定の温度雰囲気において、サンプルとしてのＴＣＸＯ３が実際に出力する発振信号の周波数と、ＴＣＸＯ３が出力すべき発振信号の周波数とのずれ量は、所定の許容誤差範囲内に収まっている。また、サンプルとしてのＴＣＸＯ３に保持されているパラメータの値は、同一種類の製品における製造ばらつきの影響が加味されたものとなっている。

ステップＳＴ２では、サンプルとしてのＴＣＸＯ３を実装基体１７に実装する。例えば、ＴＣＸＯ３の複数の第１端子２５と、実装基体１７の複数の第２端子２７とを半田からなる不図示のバンプによって固定及び接続する。なお、複数の外部端子２３は、ＴＣＸＯ３を実装基体１７に実装する前又は実装した後に実装基体１７に固定される。

ステップＳＴ３では、サンプルとしてのＴＣＸＯ３をケース１９に収容する。例えば、ＴＣＸＯ３が収容されるようにケース１９を構成する部材を接着剤等により互いに固定する。これにより、サンプルとしてのＯＣＸＯ１が作製される。

ステップＳＴ４では、サンプルとしてのＯＣＸＯ１の温度特性を測定する。具体的には、サンプルとしてのＯＣＸＯ１が実際に出力した発振信号の周波数と、ＯＣＸＯ１が出力すべき発振信号の周波数とのずれ量を測定する。

例えば、ＯＣＸＯ１の使用時と同様に、サンプルのＯＣＸＯ１の複数の外部端子２３に電源電圧Ｖｃｃ、基準電位ＧＮＤ及び制御電圧Ｖｃｏｎを付与して、ＴＣＸＯ３によって温度補償がなされた発振信号Ｖｏｕｔを外部端子２３から出力させる。恒温槽５は、電源電圧Ｖｃｃ及び基準電位ＧＮＤが供給されることにより駆動され、ケース１９の内部は、予め定められた温度に維持される。

そして、例えば、所定の時間が経過するなど、恒温槽５の温度が十分に安定したときに、サンプルのＯＣＸＯ１の外部端子２３から実際に出力される発振信号の周波数を測定し、この測定した周波数と、ＯＣＸＯ１が外部端子２３から出力すべき発振信号の周波数とのずれ量を算出する。

なお、本実施形態では、ステップＳＴ１のサンプルのＴＣＸＯ３の準備において、温度補償量を規定するパラメータの値が調整されているから、このときのずれ量のうち、ステップＳＴ１において許容したずれ量を超える部分は、サンプルのＴＣＸＯ３を実装基体１７に実装したこと等によるものである。

ステップＳＴ５では、製品としてのＯＣＸＯ１に設けられるＴＣＸＯ３（以下、製品としてのＴＣＸＯ３ということがある。製品としてのＯＣＸＯ１に設けられる他の部品についても同様。）を準備する。このＴＣＸＯ３は、サンプルとしてのＴＣＸＯ３と同一種類のものであり、また、この工程は、ステップＳＴ１と同様である。ただし、記述のように、製造ばらつきに起因して、製品としてのＴＣＸＯ３とサンプルとしてのＴＣＸＯ３とは、温度特性が若干異なることがあり、ひいては、ＲＯＭ４３に保持されている温度補償量を規定するパラメータの値も若干異なることがある。

ステップＳＴ６では、ステップＳＴ４で測定されたずれ量に基づいて、製品としてのＴＣＸＯ３のＲＯＭ４３が保持している温度補償量を規定するパラメータの値を書き換える。

例えば、実装後の温度特性は、実装前の温度特性を表す３次曲線（３次関数）をその形状を変えずに温度の軸方向に沿って所定のシフト量（温度のずれ量）でシフトしたものによって近似的に表すことができると考えられる。従って、補償信号発生回路４１が印加する電圧の３次関数を温度の軸方向に沿って、上記のシフト量と同一のシフト量でシフトすればよい。

より具体的には、例えば、以下のようにすればよい。

まず、製品としてのＴＣＸＯ３において、書込み端子２５Ｗを介してＲＯＭ４３に記憶されている温度補償量を規定するパラメータの値を読み出す。例えば、ＲＯＭ４３には、下記（１）式のα、β、γ及びＴ_０の値が記憶されている。（１）式は、第１温度センサ４７の検出温度Ｔに対応して可変容量素子３９に印加される電圧ΔＶの３次関数の例である。
ΔＶ＝α（Ｔ−Ｔ_０）^３＋β（Ｔ−Ｔ_０）＋γ （１）

次に、製品としてのＴＣＸＯ３において、読み出したα、β及びγの値をＲＡＭ４５に書き込むとともに、読み出したＴ_０の値を少し変化（増加又は減少）させた値をＴ_０の値としてＲＡＭ４５に書き込む。次に、製品としてのＴＣＸＯ３において、ＲＡＭ４５に書き込んだα、β、γ及びＴ_０の値に基づく電圧ΔＶを補償信号発生回路４１に発生させる。そして、その電圧ΔＶによって温度補償がなされた発振信号の周波数と、ＯＣＸＯ１が出力すべき発振信号の周波数との（正又は負の）ずれ量Δｆ_２を測定する。

このずれ量Δｆ_２と、ステップＳＴ４で測定したサンプルとしてのＯＣＸＯ１におけるずれ量Δｆ_１との和（Δｆ_１＋Δｆ_２）が、ずれ量Δｆ_１よりも小さければ、製品としてのＴＣＸＯ３を実装基体１７に実装したり、ケース１９に収容したりすることなどにより生じるずれ量が低減されることになる。

そこで、ＲＡＭ４５に保持されているＴ_０の値を少し変化させてずれ量Δｆ_２を測定する動作を繰り返す。これにより、ずれ量の和（Δｆ_１＋Δｆ_２）が所定の許容誤差範囲内（例えばＴＣＸＯ３の許容誤差範囲と同じ範囲内）となる又はずれ量の和が最小となるＴ_０の値を探索できる。そして、ＲＯＭ４３の保持しているＴ_０の値を、探索した最適なＴ_０の値に書き換える。

その後、ステップＳＴ７では、製品としてのＴＣＸＯ３は、実装基体１７に実装される。この実装基体１７は、サンプルとしての実装基体１７と同一種類のものであり、また、この工程は、ステップＳＴ２と同様である。

また、ステップＳＴ８では、製品としてのＴＣＸＯ３は、ケース１９に収容される。このケース１９は、サンプルとしてのケース１９と同一種類のものであり、また、この工程は、ステップＳＴ３と同様である。

以上のとおり、本実施形態のＯＣＸＯ１の製造方法は、サンプルとしてのＴＣＸＯ３（第１温度補償型圧電デバイス）を実装基体１７に実装する第１実装工程（ステップＳＴ２）と、実装基体１７に実装されたサンプルとしてのＴＣＸＯ３（第１温度補償型圧電デバイス）の温度特性を測定する測定工程（ステップＳＴ４）と、測定工程の測定結果に基づいて、サンプルとしてのＴＣＸＯ３（第１温度補償型圧電デバイス）と同一種類の製品としてのＴＣＸＯ３（第２温度補償型圧電デバイス）のＲＯＭ４３に、温度補償量を規定する情報を書き込む書込み工程（ステップＳＴ６）と、製品としてのＴＣＸＯ３（第２温度補償型圧電デバイス）をサンプルとしての実装基体１７と同一種類の実装基体１７に実装する第２実装工程（ステップＳＴ７）と、を有している。

従って、ＴＣＸＯ３の実装基体１７に対する実装の影響を加味した温度補償が可能となる。また、製品としてのＴＣＸＯ３（ＯＣＸＯ１）の構成は、ＲＯＭ４３に保持される情報を除いては、公知の構成と同様とすることができる。その結果、コスト増大を抑えて、ＯＣＸＯ１の温度補償精度を向上させることができる。

また、本実施形態のＯＣＸＯ１の製造方法は、第１実装工程（ステップＳＴ２）の後、且つ、測定工程（ステップＳＴ４）の前において、サンプルとしてのＴＣＸＯ３（第１温度補償型圧電デバイス）をケース１９に収容する第１収容工程（ステップＳＴ３）と、書込み工程（ステップＳＴ６）及び第２実装工程（ステップＳＴ７）の後において、製品としてのＴＣＸＯ３（第２温度補償型圧電デバイス）をサンプルとしてのケース１９と同一種類のケース１９に収容する第２収容工程（ステップＳＴ８）と、を更に有している。

従って、ＴＣＸＯ３をケース１９に収容したことによる影響を加味した温度補償が可能となる。換言すれば、最終的な製品形態における温度の影響を加味した温度補償が可能となる。

なお、本実施形態の製造方法によって製造された製品としてのＯＣＸＯ１においては、ＯＣＸＯ１を分解してＴＣＸＯ３をケース１９及び実装基体１７から取り外し、製品としてのＴＣＸＯ３の発振信号の周波数を測定すると、この測定された周波数と、ＯＣＸＯ１が出力すべき発振信号の周波数とのずれ量は、分解前の製品としてのＯＣＸＯ１が出力した発振信号の周波数と、ＯＣＸＯ１が出力すべき発振信号の周波数とのずれ量よりも大きくなる。

すなわち、本実施形態の（製品としての）ＯＣＸＯ１は、ＴＣＸＯ３と、ＴＣＸＯ３が実装された実装基体１７と、ＴＣＸＯ３を収容するケース１９と、ケース１９内の雰囲気を加熱するヒータ２１と、ＴＣＸＯ３と接続され、ケース１９の外部に露出する複数の外部端子２３と、を有し、ＴＣＸＯ３が複数の外部端子２３のいずれかを介して実際に出力する発振信号Ｖｏｕｔの周波数と、この周波数があるべき目標周波数とのずれ量は、ケース１９及び実装基体１７から取り外された（現に同一の）ＴＣＸＯ３が、恒温槽５が維持する温度と同一の温度の雰囲気において実際に出力する発振信号Ｖｏｕｔの周波数と、目標周波数とのずれ量よりも小さい。

なお、目標周波数は、ＯＣＸＯ自体からは特定することはできないが、ＯＣＸＯの仕様書又はカタログ等の付随物には、ＯＣＸＯが出力すべき発振信号の所定の周波数、又は、ＯＣＸＯの制御電圧と周波数との対応関係が必ず明記されており、目標周波数の意味するところは明確である。

本実施形態のＯＣＸＯ１では、ケース１９内の雰囲気の温度を調整する温度調整素子はヒータ２１であり、ＴＣＸＯ３と、複数の外部端子２３のうちＴＣＸＯ３に電源電圧Ｖｃｃを付与する電源用端子とは、電圧変換を行う変圧用ＩＣ５３を介して接続されている。

従って、例えば、ＯＣＸＯ１の起動特性が向上する。具体的には、変圧用ＩＣ５３は、駆動されているときに熱を生じる。特に、変圧用ＩＣ５３が降圧式である場合やリニア式である場合においては、比較的熱量が多い。一方、熱は、高い所から低い所へ移動する。従って、ＴＣＸＯ３から変圧用ＩＣ５３（電源電圧Ｖｃｃ用の外部端子２３）へ流れる熱量が低減する。その結果、振動素子９の周囲の雰囲気の熱量が外部端子２３へ流れることが抑制され、振動素子９の周囲の雰囲気の温度が一定の温度に安定するまでの時間が短縮される。また、例えば、変圧用ＩＣ５３が設けられることにより、ＴＣＸＯ３の仕様を変更することなく、ＯＣＸＯ１の種々の仕様を実現できることから、ＴＣＸＯ３として汎用品を用いることができる。その結果、生産性の向上、ひいては、コスト削減が期待される。

また、本実施形態では、ケース１９内の雰囲気の温度を調整する温度調整素子は、実装基体１７のＴＣＸＯ３が実装される主面とは反対側の主面の、ＴＣＸＯ３と重なる位置に固定されたヒータ２１である。ＴＣＸＯ３が実装される主面には、当該主面に沿う方向においてＴＣＸＯ３を挟むように位置する２つの集積回路素子（変圧用ＩＣ５３及びヒータ制御用ＩＣ５５）が実装されている。

従って、例えば、ＴＣＸＯ３は、熱源であるヒータ２１、変圧用ＩＣ５３及びヒータ制御用ＩＣ５５に囲まれることから、その周囲の雰囲気の温度が一定の温度に安定するまでの時間が短縮される。すなわち、ＯＣＸＯ１の起動特性が向上する。

なお、以上の実施形態において、ＯＣＸＯ１は恒温槽付圧電デバイスの一例であり、サンプルとしてのＯＣＸＯ１のＴＣＸＯ３、実装基体１７及びケース１９は、第１温度補償型圧電デバイス、第１実装基体及び第１ケースの一例であり、製品としてのＯＣＸＯ１のＴＣＸＯ３、実装基体１７及びケース１９は、第２温度補償型圧電デバイス、第２実装基体及び第２ケースの一例であり、ＲＯＭ４３はメモリの一例であり、ヒータ２１は温度調整素子の一例であり、変圧用ＩＣ５３及びヒータ制御用ＩＣ５５は集積回路素子の一例である。

本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。

例えば、圧電デバイスは、発振器に限定されない。例えば、ＳＡＷフィルタ等のフィルタであってもよい。なお、フィルタの場合においては、例えば、所定の波形の入力信号をフィルタリングしたときの出力信号の波形が所定の形状に近づくように、温度補償量を規定するパラメータの値が最適化される。

また、発振器は、実施形態に例示した以外の信号を入出力するものであってもよい。例えば、発振器は、制御電圧が入力されないもの（予め定められた一定の周波数の発振信号を出力するもの）であってもよいし、イネーブル・ディセーブル信号が入力されるものであってもよいし、周波数が互いに異なる又は同一の２つの発振信号を出力するものであってもよい。

振動素子は、圧電体の両主面に１対の電極が設けられるものに限定されず、ＳＡＷ型の振動素子のように圧電体の一主面に１対の電極が設けられるものであってもよい。圧電体のカットの角度は適宜に設定されてよい。圧電体は、水晶に限定されず、例えば、セラミックであってもよい。

圧電体（振動素子）及び集積回路素子が搭載される素子搭載用部材は、互いに反対側に２つの凹部を有するいわゆるＨ型に限定されない。例えば、１つの凹部に圧電体及び集積回路素子が収容されてもよい。

温度補償型圧電デバイス（ＴＣＸＯ等）は、バンプによって実装基体に実装されるものに限定されず、例えば、ボンディングワイヤ又はピン状の第１端子によって実装基体に実装されるものであってもよい。

ケースは、温度補償型圧電デバイス（ＴＣＸＯ等）に加えて実装基体を収容するものに限定されない。例えば、実装基体の、ＴＣＸＯが実装された面を覆うのみであってもよい。換言すれば、実装基体が恒温槽の底部を構成するものであってもよい。なお、この場合、実装基体に設けられた第３端子がケースの外部に露出する外部端子として利用されてもよい。

温度調整素子は、加熱を行うもの（ヒータ）に限定されず、冷却を行うものであってもよい。例えば、ケースの内外に露出するペルチェ素子を設け、加熱素子、若しくは、冷却素子、又は、加熱及び冷却の双方が可能な加熱冷却素子として機能させてよい。温度調整素子は、必ずしもケースに収容されている必要はなく、ケースの外部に配置され、ケースを加熱又は冷却することにより、ケースの内部の雰囲気を加熱又は冷却するものであってもよい。

温度補償量を規定する情報は、３次関数の係数及び定数の値に限定されない。例えば、発振器の温度補償量は、所定の温度範囲を複数に区分して、その区分ごとに１次関数乃至は２次関数で規定することが可能であり、この場合には、１次関数乃至は２次関数の係数又は定数の値が温度補償量を規定する情報となる。また、関数の係数及び定数の値は変えずに、温度のずれ量そのものの情報（例えば実施形態におけるＴ_０の初期値と最適値との差）を情報として保持し、検出温度を関数に代入するときに変数としての検出温度からずれ量を加算するようにしてもよい。

実施形態では、Ｔ_０の値を少しずつ変化させながらＴＣＸＯ３に発振信号を出力させ、Ｔ_０の好適化された値を探査したが、演算によってＴ_０の好適化された値が求められてもよい。例えば、下記の（２）式にα、β、γ、Ｔ、Ｔ_０（初期値）、Δｆ及びＦの値を代入して得られる方程式において、ΔＴの値を演算により求め、Ｔ_０＋ΔＴの値をＴ_０の新たな値としてよい。
α（Ｔ−Ｔ_０）^３＋β（Ｔ−Ｔ_０）＋γ＋Δｆ／Ｆ
＝α（Ｔ−（Ｔ_０＋ΔＴ））^３＋β（Ｔ−（Ｔ_０＋ΔＴ））＋γ （２）
ただし、ΔｆはステップＳＴ４で測定された周波数のずれ量、Ｆは可変容量素子３９に印加する電圧と発振信号の周波数の変化量とが線形の関係にあると仮定した場合における比例定数である。

実施形態では、サンプルとしてのＯＣＸＯ１の温度特性を測定するとき（ステップＳＴ４）、ＴＣＸＯ３をケース１９に収容した状態とした。しかし、ＴＣＸＯ３を実装基体１７に実装したことによる温度特性の変化が、ＴＣＸＯ３をケース１９に収容したことによる温度特性の変化に比較して小さいと予想されるような場合においては、ＴＣＸＯ３を実装基体１７に実装後、ＴＣＸＯ３をケース１９に収容する前に、第３端子２９（又は外部端子２３）を介してＴＣＸＯ３の温度特性を測定するなどしてもよい。

恒温槽付圧電発振器の発明に関し、その製造方法において、温度特性が測定される温度補償型圧電発振器と、その温度特性に基づく情報が書き込まれる温度補償型圧電発振器とは、現に同一のものであってもよい。例えば、上記のように、ＴＣＸＯ３を実装基体１７に実装後、ＴＣＸＯ３をケース１９に収容する前に、第３端子２９を介してＴＣＸＯ３の温度特性を測定する場合においては、その温度特性が測定されたＴＣＸＯ３に対して、その温度特性に基づく温度補償に係る情報を書き込むことが可能である。また、この場合、温度特性の測定及び温度補償に係る情報の書き込みは、実装前のＴＣＸＯ３における温度特性の測定及び温度補償に係る情報の書き込みと同様に、測定用の恒温槽において、ＴＣＸＯ３及び実装基体１７の雰囲気の温度を種々変化させて行われ、全ての係数及び定数の値が設定されてもよい。

１…恒温槽付水晶発振器（ＯＣＸＯ、恒温槽付圧電デバイス）、３…温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ、温度補償型圧電デバイス）、１７…実装基体、１９…ケース、２１…ヒータ（温度調整素子）、２３…外部端子、２３Ｗ…外部書込み端子、２５…第１端子、２５Ｗ…第１書込み端子、２７…第２端子、２７Ｗ…第２書込み端子、２９…第３端子、２９Ｗ…第３書込み端子、３４…ＲＯＭ（メモリ）。

Claims (2)

1. 第１温度補償型圧電デバイスを第１実装基体に実装する第１実装工程と、
   前記第１実装基体に実装された前記第１温度補償型圧電デバイスの温度特性を測定する測定工程と、
   前記測定工程の測定結果に基づいて、前記第１温度補償型圧電デバイスと同一種類の第２温度補償型圧電デバイスのメモリに、温度補償量を規定する情報を書き込む書込み工程と、
   前記第２温度補償型圧電デバイスを前記第１実装基体と同一種類の第２実装基体に実装する第２実装工程と、
   を有する恒温槽付圧電デバイスの製造方法。
2. 前記第１実装工程の後、且つ、前記測定工程の前において、前記第１温度補償型圧電デバイスを第１ケースに収容する第１収容工程と、
   前記書込み工程及び前記第２実装工程の後において、前記第２温度補償型圧電デバイスを前記第１ケースと同一種類の第２ケースに収容する第２収容工程と、
   を更に有する請求項１に記載の恒温槽付圧電デバイスの製造方法。

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