複合型温度補償水晶発振器
【課題】製造を容易にして製造コストを低減し、正確な温度補償をする。
【解決手段】第一凹部Ｋ１と第二凹部Ｋ２と第三凹部Ｋ３とが形成された素子搭載部材１１０と、第一凹部内に搭載されるＡＴカット水晶振動素子１２０と、第二凹部内に搭載される音叉型水晶振動素子１３０と、第三凹部内に搭載される１つの集積回路素子１５０と、第一凹部と第二凹部とを塞ぐ蓋部材１４０とを備え、集積回路素子が、ＡＴカット水晶振動素子に接続される第一抵抗及び第一インバータと、音叉型水晶振動素子に接続される第二抵抗及び第二インバータと、メモリと、温度センサーと、温度センサーとメモリとに接続しＡＴカット水晶振動素子とバリキャップダイオードを介して接続する第一温度補償信号発生回路と、温度センサーとメモリとに接続し音叉型水晶振動素子とバリキャップダイオードを介して接続する第二温度補償信号発生回路とを備えている。
【解決手段】第一凹部Ｋ１と第二凹部Ｋ２と第三凹部Ｋ３とが形成された素子搭載部材１１０と、第一凹部内に搭載されるＡＴカット水晶振動素子１２０と、第二凹部内に搭載される音叉型水晶振動素子１３０と、第三凹部内に搭載される１つの集積回路素子１５０と、第一凹部と第二凹部とを塞ぐ蓋部材１４０とを備え、集積回路素子が、ＡＴカット水晶振動素子に接続される第一抵抗及び第一インバータと、音叉型水晶振動素子に接続される第二抵抗及び第二インバータと、メモリと、温度センサーと、温度センサーとメモリとに接続しＡＴカット水晶振動素子とバリキャップダイオードを介して接続する第一温度補償信号発生回路と、温度センサーとメモリとに接続し音叉型水晶振動素子とバリキャップダイオードを介して接続する第二温度補償信号発生回路とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に搭載される複合型温度補償水晶発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子機器には電子デバイスが搭載されている。このような電子デバイスのうち、例えば、電子機器が使用される環境の温度変化が多く起こる場合には、特に、温度補償水晶発振器が用いられる場合がある。
この従来の温度補償水晶発振器は、ＡＴカット水晶振動素子とこのＡＴカット水晶振動素子と電気的に接続される集積回路素子と、これらが搭載される素子搭載部材と、ＡＴカット水晶振動素子を封止する蓋部材とから主に構成されている（例えば、特許文献１参照）。
ＡＴカット水晶振動素子が搭載された温度補償水晶発振器は、主に基準周波数の信号に用いられる。
【０００３】
また、従来の温度補償水晶発振器は、他の例として、ＡＴカット水晶振動素子に代わって音叉型水晶振動素子が用いられる場合もある（例えば、特許文献２参照）。
音叉型水晶振動素子が搭載された温度補償水晶発振器は、例えば、３２．７６８ｋＨｚの周波数を用いて時間のカウントに用いられる。
【０００４】
これら従来の温度補償型水晶発振器は、１つに複合化されて構成された複合型温度補償水晶発振器も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
例えば、特許文献３に記載の複合型温度補償水晶発振器は、素子搭載部材が、基板部とこの基板部の一方の主面に第一凹部と第二凹部が形成されるように設けられる第一枠部と前記基板部の他方の主面に第三凹部が形成されるように第二枠部が設けられている。
ここで、第一凹部には、音叉型水晶振動素子が搭載され、第三凹部にＡＴカット水晶振動素子が搭載される。また、第二凹部には集積回路素子が搭載される。
また、従来の温度補償型水晶発振器は、音叉型水晶振動素子が搭載された第一凹部を封止するために第一蓋部材が素子搭載部材に接合され、ＡＴカット水晶振動素子が搭載された第三凹部を封止するために第二蓋部材が素子搭載部材に接合される。
ここで、集積回路素子は、温度センサーと発振回路と温度補償回路とが含まれており、温度センサーが発生させる温度データを温度補償回路に入力し、温度補償回路によってこの温度データに基づいて温度補償する温度データをメモリから読み込み、この温度データ用いて、ＡＴカット水晶振動素子と音叉型水晶振動素子とを発振させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２６７８８７号公報
【特許文献２】特開２０１０−２０６４３２号公報
【特許文献３】特開２００９−２３２３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来の複合型温度補償水晶発振器は、ＡＴカット水晶振動素子の封止と音叉型水晶振動素子の封止とを別々に行う必要がある。
例えば、従来の複合型温度補償水晶発振器は、ＡＴカット水晶振動素子と音叉型水晶振動素子とが素子搭載部材の裏表に設けられた第一凹部と第三凹部とに別々に搭載されているので、これらを封止する際は、第一凹部と第三凹部とのどちらか一方を封止した後に残った凹部を封止することとなる。したがって、製造工程が多くかかり、製造コストを増大させる要因となる。
また、電子機器の基板に搭載するための外部接続端子と第一蓋部材又は第二蓋部材とがショートしないように、素子搭載部材の構造を工夫する必要がある。
例えば、従来の複合型温度補償水晶発振器は、外部接続端子が設けられる側の凹部を形成する枠部に段差を設けて、この段差に蓋部材を接合する必要が生じる。そのため、素子搭載部材の構造が複雑となり、製造コストを増大させる要因となる。
【０００７】
また、従来の複合型温度補償水晶発振器は、集積回路素子の温度補償回路がＡＴカット水晶振動素子と音叉型水晶振動素子とに接続されている。
ここで、ＡＴカット水晶振動素子の温度補償は、周波数偏差を縦軸、温度変化を横軸とした場合、周波数偏差と温度との関係は三次関数になるため、この三次関数とは逆になる三次関数を生成することで行われる。
また、音叉型水晶振動素子の温度補償は、周波数偏差を縦軸、温度変化を横軸とした場合、周波数偏差と温度との関係は二次関数になるため、この二次関数とは逆になる二次関数を生成することで行われる。
したがって、温度補償回路をＡＴカット水晶振動素子と音叉型水晶振動素子とで共用する場合は、ＡＴカット水晶振動素子か音叉型水晶振動素子かのどちらかを優先して温度補償することとなる。そのため、ＡＴカット水晶振動素子と音叉型水晶振動素子との両方の温度補償を正確に行えない課題があった。
【０００８】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、製造を容易にして製造コストを低減し、正確な温度補償が複合型温度補償水晶発振器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明は、複合型温度補償水晶発振器であって、基板部と、この基板部の一方の主面に設けられ第一凹部と第二凹部を形成する第一枠部と、前記基板部の他方の主面に設けられ第三凹部を形成する第二枠部とを備える素子搭載部材と、前記第一凹部内に設けられた第一搭載パッドに搭載されるＡＴカット水晶振動素子と、前記第二凹部内に設けられた第二搭載パッドに搭載される音叉型水晶振動素子と、前記第三凹部内に設けられた第三搭載パッドに搭載される１つの集積回路素子と、前記第一凹部と前記第二凹部とを塞ぐ蓋部材と、を備え、前記集積回路素子が、前記ＡＴカット水晶振動素子と並列に接続される第一抵抗及び第一インバータと、前記音叉型水晶振動素子と並列に接続される第二抵抗及び第二インバータと、周囲の温度を検知して温度データを出力する温度センサーと、温度データと対応し前記ＡＴカット水晶振動素子の温度補償に用いる第一温度補償データと、温度データと対応し前記音叉型水晶振動素子の温度補償に用いる第二温度補償データとを格納しているメモリと、前記温度センサーと前記メモリとに接続しつつ前記ＡＴカット水晶振動素子とバリキャップダイオードを介して接続する第一温度補償信号発生回路と、前記温度センサーと前記メモリとに接続しつつ前記音叉型水晶振動素子とバリキャップダイオードを介して接続する第二温度補償信号発生回路と、を備えて構成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、複合型温度補償水晶発振器であって、 基板部と、この基板部の一方の主面に設けられ第一凹部と第二凹部を形成する第一枠部と、前記基板部の他方の主面に設けられ第三凹部を形成する第二枠部とを備える素子搭載部材と、前記第一凹部内に設けられた第一搭載パッドに搭載されるＡＴカット水晶振動素子と、前記第二凹部内に設けられた第二搭載パッドに搭載される音叉型水晶振動素子と、前記第三凹部内に設けられた第三搭載パッドに搭載される１つの集積回路素子と、前記第一凹部と前記第二凹部とを塞ぐ蓋部材と、を備え、前記集積回路素子が、前記ＡＴカット水晶振動素子と並列に接続される第一抵抗及び第一インバータと、前記音叉型水晶振動素子と並列に接続される第二抵抗及び第二インバータと、周囲の温度を検知して温度データを出力する温度センサーと、温度データと対応し前記ＡＴカット水晶振動素子の温度補償に用いる第一温度補償データを格納しているメモリと、前記温度センサーと前記メモリとに接続しつつ前記ＡＴカット水晶振動素子とバリキャップダイオードを介して接続する第一温度補償信号発生回路と、を備え、前記第二抵抗及び第二インバータとが、ダイオードを介して接地されて構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
このような請求項１に係る複合型温度補償水晶発振器によれば、基板部の一方の主面に設けられる第一凹部にＡＴカット水晶振動素子が搭載され、第二凹部に音叉型水晶振動素子が搭載され、これら第一凹部と第二凹部とを蓋部材で塞ぐ構成となっているため、蓋部材による封止を１回で完了させることができる。
また、このような構成において、温度センサーは、第一温度補償信号発生回路と第二温度補償信号発生回路とに接続されており、第一温度補償信号発生回路がＡＴカット水晶振動素子と接続しており、第二温度補償信号発生回路が音叉型水晶振動素子と接続しているので、ＡＴカット水晶振動素子と音叉型水晶振動素子とを別々に温度補償することができる。
【００１２】
また、このような請求項２に係る複合型温度補償水晶発振器によれば、基板部の一方の主面に設けられる第一凹部にＡＴカット水晶振動素子が搭載され、第二凹部に音叉型水晶振動素子が搭載され、これら第一凹部と第二凹部とを蓋部材で塞ぐ構成となっているため、蓋部材による封止を１回で完了させることができる。
また、このような構成において、ＡＴカット水晶振動素子に接続される回路と音叉型水晶振動素子に接続される回路とが独立して設けられているため、ＡＴカット水晶振動素子と音叉型水晶振動素子とのそれぞれに独立して発振させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る複合型温度補償水晶発振器の一例を概念的に示す段面図である。
【図２】ＡＴカット水晶振動素子の一例を模式的に示す斜視図である。
【図３】（ａ）は音叉型水晶振動素子の一例を模式的に示す平面図であり、（ｂ）は水晶片の一例を模式的に示す平面図である。
【図４】第一の実施形態に係る集積回路素子の一例を示す概念図である。
【図５】第二の実施形態に係る集積回路素子の一例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」という。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各構成要素について、状態をわかりやすくするために、誇張して図示している。
【００１５】
（第一の実施形態）
図１に示すように、本発明の第一の実施形態に係る複合型温度補償水晶発振器１００は、素子搭載部材１１０、ＡＴカット水晶振動素子１２０、音叉型水晶振動素子１３０、蓋部材１４０、集積回路素子１５０とから主に構成されている。
【００１６】
素子搭載部材１１０は、基板部１１１と、この基板部１１１の一方の主面に設けられ第一凹部Ｋ１と第二凹部Ｋ２を形成する第一枠部１１２と、基板部１１１の他方の主面に設けられ第三凹部Ｋ３を形成する第二枠部１１３とから主に構成されている。
この素子搭載部材１１０は、第一凹部Ｋ１内で露出する基板部１１１に２つ一対の第一搭載パッド１１１Ａが設けられ、第二凹部Ｋ２内で露出する基板部１１１に２つ一対の第二搭載パッド１１１Ｂが設けられ、第三凹部Ｋ３内で露出する基板部１１１に複数の第三搭載パッド１１１Ｃが設けられている。
また、第二枠部１１３において、第三凹部Ｋ３内に露出する基板部１１１の表面と同一方向を向く面に複数の外部端子Ｇが設けられている。
【００１７】
図１に示すように、ＡＴカット水晶振動素子１２０は、第一凹部Ｋ１内に設けられた第一搭載パッド１１１Ａに搭載される。
このＡＴカット水晶振動素子１２０は、図２に示すように、水晶素板１２１に励振用電極１２２を被着形成したものであり、外部からの交番電圧が励振用電極１２２を介して水晶素板１２１に印加されると、所定の振動モード及び周波数で励振を起こすようになっている。
水晶素板１２１は、人工水晶体から所定のカットアングル、例えば、ＡＴカットで切断し外形加工を施された概略平板状で平面形状が例えば四角形となっている。
励振用電極１２２は、前記水晶素板１２１の表裏両主面に金属を所定のパターンで被着・形成したものである。
このようなＡＴカット水晶振動素子１２０は、その両主面に被着されている異極となるそれぞれの励振用電極１２２から延出する引き出し電極１２３と第一凹部Ｋ１内の第一搭載パッド１１１Ａとを、導電性接着剤ＤＳを介して電気的且つ機械的に接続することによって第一凹部Ｋ１内に搭載される。このときの引き出し電極１２３が設けられた一辺とは反対側の自由端となる端辺を圧電振動素子１２０の先端部とする。
【００１８】
図１に示すように、音叉型水晶振動素子１３０は、第二凹部Ｋ２内に設けられた第二搭載パッド１１１Ｂに搭載される。
図３に示すように、音叉型水晶振動素子１３０は、水晶片１３１と、その水晶片１３１の表面に設けられた励振用電極と接続用電極と周波数調整用電極と導配線パターンとにより主に構成される。
【００１９】
水晶片１３１は、基部１３１Ａと第一の振動腕部１３１Ｂ及び第二の振動腕部１３１Ｃとから成る。基部１３１Ａは、平面視略四角形の平板である。第一の振動腕部１３１Ｂ及び第二の振動腕部１３１Ｃは、基部１３１Ａの一辺から同一方向に延設されている。このような水晶片１３１は、基部１３１Ａと各振動腕部１３１Ｂ，１３１Ｃとが一体となって音叉形状を成しており、フォトリソグラフィ技術と化学エッチング技術により製造される。
【００２０】
第一の振動腕部１３１Ｂに設けられる電極は、励振用電極１３２Ａ、１３２Ｂ、１３２Ｃ及び１３２Ｄと周波数調整用電極１３３Ａとから成る。
励振用電極１３２Ａは、第一の振動腕部１３１Ｂの一方の主面に設けられている。励振用電極１３２Ｂは、第一の振動腕部１３１Ｂの他方の主面に設けられている。励振用電極１３２Ｃは、第一の振動腕部１３１Ｂの第二の振動腕部１３１Ｃに対向する内側側面に設けられている。励振用電極１３２Ｄは、励振用電極１３２Ｃが設けられた側面に対向する第一の振動腕部１３１Ｂの外側側面に設けられている。周波数調整用電極１３３Ａは、第一の振動腕部１３１Ｂの先端部の両主面に設けられている。
【００２１】
第二の振動腕部１３１Ｃに設けられる電極は、励振用電極１３２Ｅ、１３２Ｆ、１３２Ｇ及び１３２Ｈと周波数調整用電極１３３Ｂとから成る。励振用電極１３２Ｅは、第二の振動腕部１３１Ｃの一方の主面に設けられている。励振用電極１３２Ｆは、第二の振動腕部１３１Ｃの他方の主面に設けられている。励振用電極１３２Ｇは、第二の振動腕部１３１Ｃの第一の振動腕部１３１Ｂに対向する内側側面に設けられている。励振用電極１３２Ｈは、励振用電極１３２Ｇが設けられた側面に対向する第二の振動腕部１３１Ｃの外側側面に設けられている。周波数調整用電極１３３Ｂは、第二の振動腕部１３１Ｃの先端部の両主面に設けられている。
【００２２】
基部１３１Ａには接続用電極１３４Ａ及び１３４Ｂが設けられる。接続用電極１３４Ａは、基部１３１Ａの振動腕部１３１Ｂ、１３１Ｃが形成されている辺とは反対側にあたる辺の一方の角端部に、基部１３１Ａの一方の主面から他方の主面にわたって設けられている。接続用電極１３４Ｂは、基部１３１Ａの振動腕部１３１Ｂ、１３１Ｃが形成されている辺とは反対側にあたる辺の他方の角端部に、基部１３１Ａの一方の主面から他方の主面にわたって設けられている。
【００２３】
また、基部１３１Ａ及び各振動腕部１３１Ｂ、１３１Ｃには、所定の電極間を電気的に接続させるための導配線パターンが設けられている。
【００２４】
接続用電極１３４Ａは、基部１３１Ａの一方の主面に設けられた導配線パターンにより、第二の振動腕部１３１Ｃの一方の主面に設けられた励振用電極１３２Ｅと電気的に接続している。又、接続用電極１３４Ａは、第一の振動腕部１３１Ｂの外側側面に設けられた励振用電極１３２Ｄと電気的に接続している。励振用電極１３２Ｄは、周波数調整用電極１３３Ａを介して、第一の振動腕部１３１Ｂの内側側面に設けられた励振用電極１３２Ｃと電気的に接続している。更に、励振用電極１３２Ｅは、第二の振動腕部１３１Ｃの内側側面に設けられた導配線パターンにより、第二の振動腕部１３１Ｃの他方の主面に設けられた励振用電極１３２Ｆと電気的に接続されている。
【００２５】
接続用電極１３４Ｂは、基部１３１Ａの他方の主面に設けられた導配線パターンにより、第一の振動腕部１３１Ｂの他方の主面に設けられた励振用電極１３２Ｂと電気的に接続している。又、接続用電極１３４Ｂは、第二の振動腕部１３１Ｃの外側側面に設けられた励振用電極１３２Ｈとも電気的に接続している。励振用電極１３２Ｈは、周波数調整用電極１３３Ｂを介して、第二の振動腕部１３１Ｃの内側側面に設けられた励振用電極１３２Ｇと電気的に接続している。更に、励振用電極１３２Ｂは、第一の振動腕部１３１Ｂの内側側面に設けられた導配線パターンにより第一の振動腕部１３１Ｂの一方の主面に設けられた励振用電極１３２Ａと電気的に接続されている。
【００２６】
これら励振用電極、接続用電極、周波数調整用電極及び導配線パターンは、フォトリソグラフィ技術により形成され、Ｃｒ層の上にＡｕ層が設けられた積層構造となっている。
【００２７】
この音叉型水晶振動素子１３０を振動させる場合、接続用電極１３４Ａ及び１３４Ｂに交番電圧を印加する。印加後のある電気的状態を瞬間的にとらえると、第一の振動腕部１３１Ｂの励振用電極１３２Ｃと１３２Ｄはプラス電位となり、励振用電極１３２Ａと１３２Ｂはマイナス電位となり、プラスからマイナスに電界が生じる。一方、このときの第二の振動腕部１３１Ｃの励振用電極１３２Ｇと１３２Ｈはマイナス電位となり、励振用電極１３２Ｆと１３２Ｇはプラス電位という第一の振動腕部１３１Ｂの励振用電極に生じた極性とは反対の極性となり、プラスからマイナスに電界が生じる。この交番電圧により生じた電界によって、第一の振動腕部１３１Ｂ及び第二の振動腕部１３１Ｃに伸縮現象が生じ、各振動腕部に設定した共振周波数の屈曲振動を得る。尚、この共振周波数は、音叉型水晶振動素子１３０に設けられた周波数調整用電極を構成する金属の量を増減させて調整することができる。
【００２８】
蓋部材１４０は、例えば金属からなり、第一凹部Ｋ１と第二凹部Ｋ２とを塞ぐ役割を果たし、素子搭載部材１１０の第一枠部１１２に接合される。このとき、蓋部材１４０は、一方の主面に封止材が設けられており、真空雰囲気中又は不活性ガス雰囲気中で第一枠部１１２のメタライズ層と封止材とが接合することにより、第一枠部１１２に接合される。
なお、蓋部材１４０と第一枠部１１２との接合は、例えば、蓋部材１４０に設けられる封止材が金スズからなる場合は、蓋部材１４０を第一枠部１１２に重ねた状態で加熱することで接合することができる。
【００２９】
図１に示すように、集積回路素子１５０は、第三凹部Ｋ３内に設けられた第三搭載パッド１１１Ｃに搭載される。
この集積回路素子１５０は、図４に示すように、主に、温度センサー１５１、第一温度補償信号発生回路１５２Ａ、第二温度補償信号発生回路１５２Ｂ、メモリ１５３、バリキャップダイオード１５４Ａ、１５４Ｂ、１５６Ａ、１５６Ｂ、第一インバータ１５４Ｃ、第一抵抗１５４Ｄ、第二インバータ１５６Ｃ、第二抵抗１５６Ｄとが組み込まれて構成される。
【００３０】
温度センサー１５１は、周囲の温度を検知して温度データを出力する役割を果たす。
【００３１】
メモリ１５３は、ＡＴカット水晶振動素子１２０の温度補償に用いる第一温度補償データと、音叉型水晶振動素子１３０の温度補償に用いる第二温度補償データとを格納している。
これら第一温度補償データと第二温度補償データとは、温度センサー１５１が出力する温度データに対応したデータとなっている。
【００３２】
第一温度補償信号発生回路１５２Ａは、温度センサー１５１とメモリ１５３とに接続しつつＡＴカット水晶振動素子１２０にバリキャップダイオード１５４Ａ、１５４Ｂを介して接続している。
【００３３】
この第一温度補償信号発生回路１５２Ａは、ＡＴカット水晶振動素子１２０の周波数偏差と温度との関係が３次関数となることに対応して、この３次関数とは逆となる３次関数を生成する役割を果たす。これにより、所定の温度の範囲で周波数偏差が少ない補償をすることができる。
【００３４】
このとき、第一温度補償信号発生回路１５２Ａは、温度センサー１５１からの温度データを入力し、メモリ１５３に格納されている第一温度補償データのうち、入力した温度データに対応した第一温度補償データを参照して３次関数を生成する。この３次関数は、温度補償信号となる電圧を出力する。
この温度補償信号の微調整を、例えば、ゲインコントロール回路で調整しても良い。
温度補償信号となる電圧は、バリキャップダイオード１５４Ａ、１５４Ｂを介してＡＴカット水晶振動素子１２０に出力される。
【００３５】
ここで、第一抵抗１５４Ｄ及び第一インバータ１５４Ｃとは、ＡＴカット水晶振動素子１２０と並列に接続される。また、バリキャップダイオード１５４Ａの一方の端子は、第一インバータ１５４Ｃの入力側に接続されている。また、他のバリキャップダイオード１５４Ｂの一方の端子は、第一インバータ１５４Ｃの出力側に接続されている。これらバリキャップダイオード１５４Ａの他方の端子と他のバリキャップダイオード１５４Ｂの他方の端子とは接続されており、さらに、第一温度補償信号発生回路１５２Ａと接続している。
【００３６】
第一インバータ１５４Ｃの出力側は、第一出力バッファ１５５と接続している。
この第一出力バッファ１５５の出力側からＡＴカット水晶振動素子１２０の周波数を出力する。なお、この第一出力バッファ１５５は、分周回路を組み込んでいても良い。
【００３７】
さらに、第二温度補償信号発生回路１５２Ｂは、温度センサー１５１からの温度データを入力し、メモリ１５３に格納されている第二温度補償データのうち、入力した温度データに対応した第二温度補償データを参照して２次関数を生成する。この２次関数は、温度補償信号となる電圧を出力する。
この温度補償信号となる電圧の微調整を、例えば、ゲインコントロール回路で調整しても良い。
温度補償信号となる電圧は、バリキャップダイオード１５６Ａ、１５６Ｂを介して音叉型水晶振動素子１３０に出力される。
【００３８】
この第二温度補償信号発生回路１５２Ｂは、音叉型水晶振動素子１３０の周波数偏差と温度との関係が２次関数となることに対応して、この２次関数とは逆となる２次関数を生成する役割を果たす。これにより、所定の温度の範囲で周波数偏差が少ない補償をすることができる。
【００３９】
このとき、第二温度補償信号発生回路１５２Ｂは、温度センサー１５１からの温度データを入力し、メモリ１５３に格納されている第二温度補償データのうち、入力した温度データに対応した第二温度補償データを参照して２次関数を生成する。この２次関数は、温度補償信号となる電圧を出力する。
この温度補償信号となる電圧の微調整を、例えば、ゲインコントロール回路で調整しても良い。
温度補償信号となる電圧は、バリキャップダイオード１５６Ａ、１５６Ｂを介して音叉型水晶振動素子１３０に出力される。
【００４０】
ここで、第二抵抗１５６Ｄ及び第二インバータ１５６Ｃとは、音叉型水晶振動素子１３０と並列に接続される。また、バリキャップダイオード１５６Ａの一方の端子は、第二インバータ１５６Ｃの入力側に接続されている。また、他のバリキャップダイオード１５６Ｂの一方の端子は、第二インバータ１５６Ｃの出力側に接続されている。これらバリキャップダイオード１５６Ａの他方の端子と他のバリキャップダイオード１５６Ｂの他方の端子とは接続されており、さらに、第二温度補償信号発生回路１５２Ｂと接続している。
【００４１】
第二インバータ１５６Ｄの出力側は、第三インバータ１５７と接続している。
この第三インバータ１５７の出力側から音叉型水晶振動素子１３０の周波数を出力する。
【００４２】
このように、本発明の第一の実施形態に係る複合型温度補償水晶発振器１００を構成したので、基板部の一方の主面に設けられる第一凹部に搭載されるＡＴカット水晶振動素子と第二凹部に搭載される音叉型水晶振動素子とを蓋部材による封止を１回で完了させることができる。
また、このような構成において、温度センサーは、第一温度補償信号発生回路と第二温度補償信号発生回路とに接続されており、第一温度補償信号発生回路がＡＴカット水晶振動素子と接続しており、第二温度補償信号発生回路が音叉型水晶振動素子と接続しているので、ＡＴカット水晶振動素子と音叉型水晶振動素子とを別々に温度補償することができる。
【００４３】
（第二の実施形態）
本発明の第二の実施形態に係る複合型温度補償水晶発振器は、集積回路素子の回路構成が第一の実施形態と異なる。
なお、第一の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００４４】
本発明の第二の実施形態に係る複合型温度補償水晶発振器は、素子搭載部材１１０、ＡＴカット水晶振動素子１２０、音叉型水晶振動素子１３０、蓋部材１４０、集積回路素子２５０とから主に構成されている。
【００４５】
素子搭載部材１１０は、第一の実施形態と同一構造となっており、この素子搭載部材１１０に搭載されるＡＴカット水晶振動素子１２０、音叉型水晶振動素子１３０、集積回路素子２５０も第一の実施形態と同一位置に搭載される。
また、蓋部材１４０についても第一の実施形態と同一の位置にて素子搭載部材１１０と接合される。
【００４６】
以後、集積回路素子２５０について説明する。
図５に示すように、集積回路素子２５０は、主に、温度センサー１５１、第一温度補償信号発生回路１５２Ａ、メモリ１５３、バリキャップダイオード１５４Ａ、１５４Ｂ、第一インバータ１５４Ｃ、第一抵抗１５４Ｄ、第二インバータ１５６Ｃ、第二抵抗１５６Ｄとが組み込まれて構成される。
【００４７】
温度センサー１５１は、周囲の温度を検知して温度データを出力する役割を果たす。
【００４８】
メモリ１５３は、ＡＴカット水晶振動素子１２０の温度補償に用いる第一温度補償データを格納している。
これら第一温度補償データは、温度センサー１５１が出力する温度データに対応したデータとなっている。
【００４９】
第一温度補償信号発生回路１５２Ａは、温度センサー１５１とメモリ１５３とに接続しつつＡＴカット水晶振動素子１２０にバリキャップダイオード１５４Ａ、１５４Ｂを介して接続している。
【００５０】
この第一温度補償信号発生回路１５２Ａは、ＡＴカット水晶振動素子１２０の周波数偏差と温度との関係が３次関数となることに対応して、この３次関数とは逆となる３次関数を生成する役割を果たす。これにより、所定の温度の範囲で周波数偏差が少ない補償をすることができる。
【００５１】
このとき、第一温度補償信号発生回路１５２Ａは、温度センサー１５１からの温度データを入力し、メモリ１５３に格納されている第一温度補償データのうち、入力した温度データに対応した第一温度補償データを参照して３次関数を生成する。この３次関数は、温度補償信号となる電圧を出力する。
この温度補償信号の微調整を、例えば、ゲインコントロール回路で調整しても良い。
温度補償信号となる電圧は、バリキャップダイオード１５４Ａ、１５４Ｂを介してＡＴカット水晶振動素子１２０に出力される。
【００５２】
ここで、第一抵抗１５４Ｄ及び第一インバータ１５４Ｃとは、ＡＴカット水晶振動素子１２０と並列に接続される。また、バリキャップダイオード１５４Ａの一方の端子は、第一インバータ１５４Ｃの入力側に接続されている。また、他のバリキャップダイオード１５４Ｂの一方の端子は、第一インバータ１５４Ｃの出力側に接続されている。これらバリキャップダイオード１５４Ａの他方の端子と他のバリキャップダイオード１５４Ｂの他方の端子とは接続されており、さらに、第一温度補償信号発生回路１５２Ａと接続している。
【００５３】
第一インバータ１５４Ｃの出力側は、第一出力バッファ１５５と接続している。
この第一出力バッファ１５５の出力側からＡＴカット水晶振動素子１２０の周波数を出力する。なお、この第一出力バッファ１５５は、分周回路を組み込んでいても良い。
【００５４】
ここで、第二抵抗１５６Ｄ及び第二インバータ１５６Ｃとは、音叉型水晶振動素子１３０と並列に接続される。また、ダイオード１５６Ａの一方の端子は、第二インバータ１５６Ｃの入力側に接続されている。また、他のダイオード１５６Ｂの一方の端子は、第二インバータ１５６Ｃの出力側に接続されている。これらダイオード１５６Ａの他方の端子と他のダイオード１５６Ｂの他方の端子とは接続されており、さらに、ダイオード１５６Ａの他方の端子と他のダイオード１５６Ｂの他方の端子とは接地されている。
【００５５】
第二インバータ１５６Ｄの出力側は、第三インバータ１５７と接続している。
この第三インバータ１５７の出力側から音叉型水晶振動素子１３０の周波数を出力する。
【００５６】
このように、本発明の第二の実施形態に係る複合型温度補償水晶発振器２００を構成したので、基板部の一方の主面に設けられる第一凹部に搭載されるＡＴカット水晶振動素子と第二凹部に搭載される音叉型水晶振動素子とを蓋部材による封止を１回で完了させることができる。
また、このような構成において、ＡＴカット水晶振動素子に接続される回路と音叉型水晶振動素子に接続される回路とが独立して設けられているため、ＡＴカット水晶振動素子と音叉型水晶振動素子とのそれぞれに独立して発振させることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１００ 複合型温度補償水晶発振器
１１０ 素子搭載部材
１１１ 基板部
１１１Ａ 第一搭載パッド
１１１Ｂ 第二搭載パッド
１１１Ｃ 第三搭載パッド
１１２ 第一枠部
１１３ 第二枠部
１２０ ＡＴカット水晶振動素子
１３０ 音叉型水晶振動素子
１４０ 蓋部材
１５０ 集積回路素子
１５１ 温度センサー
１５２ Ａ第一温度補償信号発生回路
１５２ Ｂ第二温度補償信号発生回路
１５３ メモリ
１５４Ａ、１５４Ｂ、１５６Ａ、１５６Ｂ バリキャップダイオード
１５４Ｃ 第一インバータ
１５４Ｄ 第一抵抗
１５６Ｃ 第二インバータ
１５６Ｄ 第二抵抗
２５０集積回路素子
Ｋ１第一凹部
Ｋ２第二凹部
Ｋ３第三凹部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に搭載される複合型温度補償水晶発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子機器には電子デバイスが搭載されている。このような電子デバイスのうち、例えば、電子機器が使用される環境の温度変化が多く起こる場合には、特に、温度補償水晶発振器が用いられる場合がある。
この従来の温度補償水晶発振器は、ＡＴカット水晶振動素子とこのＡＴカット水晶振動素子と電気的に接続される集積回路素子と、これらが搭載される素子搭載部材と、ＡＴカット水晶振動素子を封止する蓋部材とから主に構成されている（例えば、特許文献１参照）。
ＡＴカット水晶振動素子が搭載された温度補償水晶発振器は、主に基準周波数の信号に用いられる。
【０００３】
また、従来の温度補償水晶発振器は、他の例として、ＡＴカット水晶振動素子に代わって音叉型水晶振動素子が用いられる場合もある（例えば、特許文献２参照）。
音叉型水晶振動素子が搭載された温度補償水晶発振器は、例えば、３２．７６８ｋＨｚの周波数を用いて時間のカウントに用いられる。
【０００４】
これら従来の温度補償型水晶発振器は、１つに複合化されて構成された複合型温度補償水晶発振器も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
例えば、特許文献３に記載の複合型温度補償水晶発振器は、素子搭載部材が、基板部とこの基板部の一方の主面に第一凹部と第二凹部が形成されるように設けられる第一枠部と前記基板部の他方の主面に第三凹部が形成されるように第二枠部が設けられている。
ここで、第一凹部には、音叉型水晶振動素子が搭載され、第三凹部にＡＴカット水晶振動素子が搭載される。また、第二凹部には集積回路素子が搭載される。
また、従来の温度補償型水晶発振器は、音叉型水晶振動素子が搭載された第一凹部を封止するために第一蓋部材が素子搭載部材に接合され、ＡＴカット水晶振動素子が搭載された第三凹部を封止するために第二蓋部材が素子搭載部材に接合される。
ここで、集積回路素子は、温度センサーと発振回路と温度補償回路とが含まれており、温度センサーが発生させる温度データを温度補償回路に入力し、温度補償回路によってこの温度データに基づいて温度補償する温度データをメモリから読み込み、この温度データ用いて、ＡＴカット水晶振動素子と音叉型水晶振動素子とを発振させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２６７８８７号公報
【特許文献２】特開２０１０−２０６４３２号公報
【特許文献３】特開２００９−２３２３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来の複合型温度補償水晶発振器は、ＡＴカット水晶振動素子の封止と音叉型水晶振動素子の封止とを別々に行う必要がある。
例えば、従来の複合型温度補償水晶発振器は、ＡＴカット水晶振動素子と音叉型水晶振動素子とが素子搭載部材の裏表に設けられた第一凹部と第三凹部とに別々に搭載されているので、これらを封止する際は、第一凹部と第三凹部とのどちらか一方を封止した後に残った凹部を封止することとなる。したがって、製造工程が多くかかり、製造コストを増大させる要因となる。
また、電子機器の基板に搭載するための外部接続端子と第一蓋部材又は第二蓋部材とがショートしないように、素子搭載部材の構造を工夫する必要がある。
例えば、従来の複合型温度補償水晶発振器は、外部接続端子が設けられる側の凹部を形成する枠部に段差を設けて、この段差に蓋部材を接合する必要が生じる。そのため、素子搭載部材の構造が複雑となり、製造コストを増大させる要因となる。
【０００７】
また、従来の複合型温度補償水晶発振器は、集積回路素子の温度補償回路がＡＴカット水晶振動素子と音叉型水晶振動素子とに接続されている。
ここで、ＡＴカット水晶振動素子の温度補償は、周波数偏差を縦軸、温度変化を横軸とした場合、周波数偏差と温度との関係は三次関数になるため、この三次関数とは逆になる三次関数を生成することで行われる。
また、音叉型水晶振動素子の温度補償は、周波数偏差を縦軸、温度変化を横軸とした場合、周波数偏差と温度との関係は二次関数になるため、この二次関数とは逆になる二次関数を生成することで行われる。
したがって、温度補償回路をＡＴカット水晶振動素子と音叉型水晶振動素子とで共用する場合は、ＡＴカット水晶振動素子か音叉型水晶振動素子かのどちらかを優先して温度補償することとなる。そのため、ＡＴカット水晶振動素子と音叉型水晶振動素子との両方の温度補償を正確に行えない課題があった。
【０００８】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、製造を容易にして製造コストを低減し、正確な温度補償が複合型温度補償水晶発振器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明は、複合型温度補償水晶発振器であって、基板部と、この基板部の一方の主面に設けられ第一凹部と第二凹部を形成する第一枠部と、前記基板部の他方の主面に設けられ第三凹部を形成する第二枠部とを備える素子搭載部材と、前記第一凹部内に設けられた第一搭載パッドに搭載されるＡＴカット水晶振動素子と、前記第二凹部内に設けられた第二搭載パッドに搭載される音叉型水晶振動素子と、前記第三凹部内に設けられた第三搭載パッドに搭載される１つの集積回路素子と、前記第一凹部と前記第二凹部とを塞ぐ蓋部材と、を備え、前記集積回路素子が、前記ＡＴカット水晶振動素子と並列に接続される第一抵抗及び第一インバータと、前記音叉型水晶振動素子と並列に接続される第二抵抗及び第二インバータと、周囲の温度を検知して温度データを出力する温度センサーと、温度データと対応し前記ＡＴカット水晶振動素子の温度補償に用いる第一温度補償データと、温度データと対応し前記音叉型水晶振動素子の温度補償に用いる第二温度補償データとを格納しているメモリと、前記温度センサーと前記メモリとに接続しつつ前記ＡＴカット水晶振動素子とバリキャップダイオードを介して接続する第一温度補償信号発生回路と、前記温度センサーと前記メモリとに接続しつつ前記音叉型水晶振動素子とバリキャップダイオードを介して接続する第二温度補償信号発生回路と、を備えて構成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、複合型温度補償水晶発振器であって、 基板部と、この基板部の一方の主面に設けられ第一凹部と第二凹部を形成する第一枠部と、前記基板部の他方の主面に設けられ第三凹部を形成する第二枠部とを備える素子搭載部材と、前記第一凹部内に設けられた第一搭載パッドに搭載されるＡＴカット水晶振動素子と、前記第二凹部内に設けられた第二搭載パッドに搭載される音叉型水晶振動素子と、前記第三凹部内に設けられた第三搭載パッドに搭載される１つの集積回路素子と、前記第一凹部と前記第二凹部とを塞ぐ蓋部材と、を備え、前記集積回路素子が、前記ＡＴカット水晶振動素子と並列に接続される第一抵抗及び第一インバータと、前記音叉型水晶振動素子と並列に接続される第二抵抗及び第二インバータと、周囲の温度を検知して温度データを出力する温度センサーと、温度データと対応し前記ＡＴカット水晶振動素子の温度補償に用いる第一温度補償データを格納しているメモリと、前記温度センサーと前記メモリとに接続しつつ前記ＡＴカット水晶振動素子とバリキャップダイオードを介して接続する第一温度補償信号発生回路と、を備え、前記第二抵抗及び第二インバータとが、ダイオードを介して接地されて構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
このような請求項１に係る複合型温度補償水晶発振器によれば、基板部の一方の主面に設けられる第一凹部にＡＴカット水晶振動素子が搭載され、第二凹部に音叉型水晶振動素子が搭載され、これら第一凹部と第二凹部とを蓋部材で塞ぐ構成となっているため、蓋部材による封止を１回で完了させることができる。
また、このような構成において、温度センサーは、第一温度補償信号発生回路と第二温度補償信号発生回路とに接続されており、第一温度補償信号発生回路がＡＴカット水晶振動素子と接続しており、第二温度補償信号発生回路が音叉型水晶振動素子と接続しているので、ＡＴカット水晶振動素子と音叉型水晶振動素子とを別々に温度補償することができる。
【００１２】
また、このような請求項２に係る複合型温度補償水晶発振器によれば、基板部の一方の主面に設けられる第一凹部にＡＴカット水晶振動素子が搭載され、第二凹部に音叉型水晶振動素子が搭載され、これら第一凹部と第二凹部とを蓋部材で塞ぐ構成となっているため、蓋部材による封止を１回で完了させることができる。
また、このような構成において、ＡＴカット水晶振動素子に接続される回路と音叉型水晶振動素子に接続される回路とが独立して設けられているため、ＡＴカット水晶振動素子と音叉型水晶振動素子とのそれぞれに独立して発振させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る複合型温度補償水晶発振器の一例を概念的に示す段面図である。
【図２】ＡＴカット水晶振動素子の一例を模式的に示す斜視図である。
【図３】（ａ）は音叉型水晶振動素子の一例を模式的に示す平面図であり、（ｂ）は水晶片の一例を模式的に示す平面図である。
【図４】第一の実施形態に係る集積回路素子の一例を示す概念図である。
【図５】第二の実施形態に係る集積回路素子の一例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」という。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各構成要素について、状態をわかりやすくするために、誇張して図示している。
【００１５】
（第一の実施形態）
図１に示すように、本発明の第一の実施形態に係る複合型温度補償水晶発振器１００は、素子搭載部材１１０、ＡＴカット水晶振動素子１２０、音叉型水晶振動素子１３０、蓋部材１４０、集積回路素子１５０とから主に構成されている。
【００１６】
素子搭載部材１１０は、基板部１１１と、この基板部１１１の一方の主面に設けられ第一凹部Ｋ１と第二凹部Ｋ２を形成する第一枠部１１２と、基板部１１１の他方の主面に設けられ第三凹部Ｋ３を形成する第二枠部１１３とから主に構成されている。
この素子搭載部材１１０は、第一凹部Ｋ１内で露出する基板部１１１に２つ一対の第一搭載パッド１１１Ａが設けられ、第二凹部Ｋ２内で露出する基板部１１１に２つ一対の第二搭載パッド１１１Ｂが設けられ、第三凹部Ｋ３内で露出する基板部１１１に複数の第三搭載パッド１１１Ｃが設けられている。
また、第二枠部１１３において、第三凹部Ｋ３内に露出する基板部１１１の表面と同一方向を向く面に複数の外部端子Ｇが設けられている。
【００１７】
図１に示すように、ＡＴカット水晶振動素子１２０は、第一凹部Ｋ１内に設けられた第一搭載パッド１１１Ａに搭載される。
このＡＴカット水晶振動素子１２０は、図２に示すように、水晶素板１２１に励振用電極１２２を被着形成したものであり、外部からの交番電圧が励振用電極１２２を介して水晶素板１２１に印加されると、所定の振動モード及び周波数で励振を起こすようになっている。
水晶素板１２１は、人工水晶体から所定のカットアングル、例えば、ＡＴカットで切断し外形加工を施された概略平板状で平面形状が例えば四角形となっている。
励振用電極１２２は、前記水晶素板１２１の表裏両主面に金属を所定のパターンで被着・形成したものである。
このようなＡＴカット水晶振動素子１２０は、その両主面に被着されている異極となるそれぞれの励振用電極１２２から延出する引き出し電極１２３と第一凹部Ｋ１内の第一搭載パッド１１１Ａとを、導電性接着剤ＤＳを介して電気的且つ機械的に接続することによって第一凹部Ｋ１内に搭載される。このときの引き出し電極１２３が設けられた一辺とは反対側の自由端となる端辺を圧電振動素子１２０の先端部とする。
【００１８】
図１に示すように、音叉型水晶振動素子１３０は、第二凹部Ｋ２内に設けられた第二搭載パッド１１１Ｂに搭載される。
図３に示すように、音叉型水晶振動素子１３０は、水晶片１３１と、その水晶片１３１の表面に設けられた励振用電極と接続用電極と周波数調整用電極と導配線パターンとにより主に構成される。
【００１９】
水晶片１３１は、基部１３１Ａと第一の振動腕部１３１Ｂ及び第二の振動腕部１３１Ｃとから成る。基部１３１Ａは、平面視略四角形の平板である。第一の振動腕部１３１Ｂ及び第二の振動腕部１３１Ｃは、基部１３１Ａの一辺から同一方向に延設されている。このような水晶片１３１は、基部１３１Ａと各振動腕部１３１Ｂ，１３１Ｃとが一体となって音叉形状を成しており、フォトリソグラフィ技術と化学エッチング技術により製造される。
【００２０】
第一の振動腕部１３１Ｂに設けられる電極は、励振用電極１３２Ａ、１３２Ｂ、１３２Ｃ及び１３２Ｄと周波数調整用電極１３３Ａとから成る。
励振用電極１３２Ａは、第一の振動腕部１３１Ｂの一方の主面に設けられている。励振用電極１３２Ｂは、第一の振動腕部１３１Ｂの他方の主面に設けられている。励振用電極１３２Ｃは、第一の振動腕部１３１Ｂの第二の振動腕部１３１Ｃに対向する内側側面に設けられている。励振用電極１３２Ｄは、励振用電極１３２Ｃが設けられた側面に対向する第一の振動腕部１３１Ｂの外側側面に設けられている。周波数調整用電極１３３Ａは、第一の振動腕部１３１Ｂの先端部の両主面に設けられている。
【００２１】
第二の振動腕部１３１Ｃに設けられる電極は、励振用電極１３２Ｅ、１３２Ｆ、１３２Ｇ及び１３２Ｈと周波数調整用電極１３３Ｂとから成る。励振用電極１３２Ｅは、第二の振動腕部１３１Ｃの一方の主面に設けられている。励振用電極１３２Ｆは、第二の振動腕部１３１Ｃの他方の主面に設けられている。励振用電極１３２Ｇは、第二の振動腕部１３１Ｃの第一の振動腕部１３１Ｂに対向する内側側面に設けられている。励振用電極１３２Ｈは、励振用電極１３２Ｇが設けられた側面に対向する第二の振動腕部１３１Ｃの外側側面に設けられている。周波数調整用電極１３３Ｂは、第二の振動腕部１３１Ｃの先端部の両主面に設けられている。
【００２２】
基部１３１Ａには接続用電極１３４Ａ及び１３４Ｂが設けられる。接続用電極１３４Ａは、基部１３１Ａの振動腕部１３１Ｂ、１３１Ｃが形成されている辺とは反対側にあたる辺の一方の角端部に、基部１３１Ａの一方の主面から他方の主面にわたって設けられている。接続用電極１３４Ｂは、基部１３１Ａの振動腕部１３１Ｂ、１３１Ｃが形成されている辺とは反対側にあたる辺の他方の角端部に、基部１３１Ａの一方の主面から他方の主面にわたって設けられている。
【００２３】
また、基部１３１Ａ及び各振動腕部１３１Ｂ、１３１Ｃには、所定の電極間を電気的に接続させるための導配線パターンが設けられている。
【００２４】
接続用電極１３４Ａは、基部１３１Ａの一方の主面に設けられた導配線パターンにより、第二の振動腕部１３１Ｃの一方の主面に設けられた励振用電極１３２Ｅと電気的に接続している。又、接続用電極１３４Ａは、第一の振動腕部１３１Ｂの外側側面に設けられた励振用電極１３２Ｄと電気的に接続している。励振用電極１３２Ｄは、周波数調整用電極１３３Ａを介して、第一の振動腕部１３１Ｂの内側側面に設けられた励振用電極１３２Ｃと電気的に接続している。更に、励振用電極１３２Ｅは、第二の振動腕部１３１Ｃの内側側面に設けられた導配線パターンにより、第二の振動腕部１３１Ｃの他方の主面に設けられた励振用電極１３２Ｆと電気的に接続されている。
【００２５】
接続用電極１３４Ｂは、基部１３１Ａの他方の主面に設けられた導配線パターンにより、第一の振動腕部１３１Ｂの他方の主面に設けられた励振用電極１３２Ｂと電気的に接続している。又、接続用電極１３４Ｂは、第二の振動腕部１３１Ｃの外側側面に設けられた励振用電極１３２Ｈとも電気的に接続している。励振用電極１３２Ｈは、周波数調整用電極１３３Ｂを介して、第二の振動腕部１３１Ｃの内側側面に設けられた励振用電極１３２Ｇと電気的に接続している。更に、励振用電極１３２Ｂは、第一の振動腕部１３１Ｂの内側側面に設けられた導配線パターンにより第一の振動腕部１３１Ｂの一方の主面に設けられた励振用電極１３２Ａと電気的に接続されている。
【００２６】
これら励振用電極、接続用電極、周波数調整用電極及び導配線パターンは、フォトリソグラフィ技術により形成され、Ｃｒ層の上にＡｕ層が設けられた積層構造となっている。
【００２７】
この音叉型水晶振動素子１３０を振動させる場合、接続用電極１３４Ａ及び１３４Ｂに交番電圧を印加する。印加後のある電気的状態を瞬間的にとらえると、第一の振動腕部１３１Ｂの励振用電極１３２Ｃと１３２Ｄはプラス電位となり、励振用電極１３２Ａと１３２Ｂはマイナス電位となり、プラスからマイナスに電界が生じる。一方、このときの第二の振動腕部１３１Ｃの励振用電極１３２Ｇと１３２Ｈはマイナス電位となり、励振用電極１３２Ｆと１３２Ｇはプラス電位という第一の振動腕部１３１Ｂの励振用電極に生じた極性とは反対の極性となり、プラスからマイナスに電界が生じる。この交番電圧により生じた電界によって、第一の振動腕部１３１Ｂ及び第二の振動腕部１３１Ｃに伸縮現象が生じ、各振動腕部に設定した共振周波数の屈曲振動を得る。尚、この共振周波数は、音叉型水晶振動素子１３０に設けられた周波数調整用電極を構成する金属の量を増減させて調整することができる。
【００２８】
蓋部材１４０は、例えば金属からなり、第一凹部Ｋ１と第二凹部Ｋ２とを塞ぐ役割を果たし、素子搭載部材１１０の第一枠部１１２に接合される。このとき、蓋部材１４０は、一方の主面に封止材が設けられており、真空雰囲気中又は不活性ガス雰囲気中で第一枠部１１２のメタライズ層と封止材とが接合することにより、第一枠部１１２に接合される。
なお、蓋部材１４０と第一枠部１１２との接合は、例えば、蓋部材１４０に設けられる封止材が金スズからなる場合は、蓋部材１４０を第一枠部１１２に重ねた状態で加熱することで接合することができる。
【００２９】
図１に示すように、集積回路素子１５０は、第三凹部Ｋ３内に設けられた第三搭載パッド１１１Ｃに搭載される。
この集積回路素子１５０は、図４に示すように、主に、温度センサー１５１、第一温度補償信号発生回路１５２Ａ、第二温度補償信号発生回路１５２Ｂ、メモリ１５３、バリキャップダイオード１５４Ａ、１５４Ｂ、１５６Ａ、１５６Ｂ、第一インバータ１５４Ｃ、第一抵抗１５４Ｄ、第二インバータ１５６Ｃ、第二抵抗１５６Ｄとが組み込まれて構成される。
【００３０】
温度センサー１５１は、周囲の温度を検知して温度データを出力する役割を果たす。
【００３１】
メモリ１５３は、ＡＴカット水晶振動素子１２０の温度補償に用いる第一温度補償データと、音叉型水晶振動素子１３０の温度補償に用いる第二温度補償データとを格納している。
これら第一温度補償データと第二温度補償データとは、温度センサー１５１が出力する温度データに対応したデータとなっている。
【００３２】
第一温度補償信号発生回路１５２Ａは、温度センサー１５１とメモリ１５３とに接続しつつＡＴカット水晶振動素子１２０にバリキャップダイオード１５４Ａ、１５４Ｂを介して接続している。
【００３３】
この第一温度補償信号発生回路１５２Ａは、ＡＴカット水晶振動素子１２０の周波数偏差と温度との関係が３次関数となることに対応して、この３次関数とは逆となる３次関数を生成する役割を果たす。これにより、所定の温度の範囲で周波数偏差が少ない補償をすることができる。
【００３４】
このとき、第一温度補償信号発生回路１５２Ａは、温度センサー１５１からの温度データを入力し、メモリ１５３に格納されている第一温度補償データのうち、入力した温度データに対応した第一温度補償データを参照して３次関数を生成する。この３次関数は、温度補償信号となる電圧を出力する。
この温度補償信号の微調整を、例えば、ゲインコントロール回路で調整しても良い。
温度補償信号となる電圧は、バリキャップダイオード１５４Ａ、１５４Ｂを介してＡＴカット水晶振動素子１２０に出力される。
【００３５】
ここで、第一抵抗１５４Ｄ及び第一インバータ１５４Ｃとは、ＡＴカット水晶振動素子１２０と並列に接続される。また、バリキャップダイオード１５４Ａの一方の端子は、第一インバータ１５４Ｃの入力側に接続されている。また、他のバリキャップダイオード１５４Ｂの一方の端子は、第一インバータ１５４Ｃの出力側に接続されている。これらバリキャップダイオード１５４Ａの他方の端子と他のバリキャップダイオード１５４Ｂの他方の端子とは接続されており、さらに、第一温度補償信号発生回路１５２Ａと接続している。
【００３６】
第一インバータ１５４Ｃの出力側は、第一出力バッファ１５５と接続している。
この第一出力バッファ１５５の出力側からＡＴカット水晶振動素子１２０の周波数を出力する。なお、この第一出力バッファ１５５は、分周回路を組み込んでいても良い。
【００３７】
さらに、第二温度補償信号発生回路１５２Ｂは、温度センサー１５１からの温度データを入力し、メモリ１５３に格納されている第二温度補償データのうち、入力した温度データに対応した第二温度補償データを参照して２次関数を生成する。この２次関数は、温度補償信号となる電圧を出力する。
この温度補償信号となる電圧の微調整を、例えば、ゲインコントロール回路で調整しても良い。
温度補償信号となる電圧は、バリキャップダイオード１５６Ａ、１５６Ｂを介して音叉型水晶振動素子１３０に出力される。
【００３８】
この第二温度補償信号発生回路１５２Ｂは、音叉型水晶振動素子１３０の周波数偏差と温度との関係が２次関数となることに対応して、この２次関数とは逆となる２次関数を生成する役割を果たす。これにより、所定の温度の範囲で周波数偏差が少ない補償をすることができる。
【００３９】
このとき、第二温度補償信号発生回路１５２Ｂは、温度センサー１５１からの温度データを入力し、メモリ１５３に格納されている第二温度補償データのうち、入力した温度データに対応した第二温度補償データを参照して２次関数を生成する。この２次関数は、温度補償信号となる電圧を出力する。
この温度補償信号となる電圧の微調整を、例えば、ゲインコントロール回路で調整しても良い。
温度補償信号となる電圧は、バリキャップダイオード１５６Ａ、１５６Ｂを介して音叉型水晶振動素子１３０に出力される。
【００４０】
ここで、第二抵抗１５６Ｄ及び第二インバータ１５６Ｃとは、音叉型水晶振動素子１３０と並列に接続される。また、バリキャップダイオード１５６Ａの一方の端子は、第二インバータ１５６Ｃの入力側に接続されている。また、他のバリキャップダイオード１５６Ｂの一方の端子は、第二インバータ１５６Ｃの出力側に接続されている。これらバリキャップダイオード１５６Ａの他方の端子と他のバリキャップダイオード１５６Ｂの他方の端子とは接続されており、さらに、第二温度補償信号発生回路１５２Ｂと接続している。
【００４１】
第二インバータ１５６Ｄの出力側は、第三インバータ１５７と接続している。
この第三インバータ１５７の出力側から音叉型水晶振動素子１３０の周波数を出力する。
【００４２】
このように、本発明の第一の実施形態に係る複合型温度補償水晶発振器１００を構成したので、基板部の一方の主面に設けられる第一凹部に搭載されるＡＴカット水晶振動素子と第二凹部に搭載される音叉型水晶振動素子とを蓋部材による封止を１回で完了させることができる。
また、このような構成において、温度センサーは、第一温度補償信号発生回路と第二温度補償信号発生回路とに接続されており、第一温度補償信号発生回路がＡＴカット水晶振動素子と接続しており、第二温度補償信号発生回路が音叉型水晶振動素子と接続しているので、ＡＴカット水晶振動素子と音叉型水晶振動素子とを別々に温度補償することができる。
【００４３】
（第二の実施形態）
本発明の第二の実施形態に係る複合型温度補償水晶発振器は、集積回路素子の回路構成が第一の実施形態と異なる。
なお、第一の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００４４】
本発明の第二の実施形態に係る複合型温度補償水晶発振器は、素子搭載部材１１０、ＡＴカット水晶振動素子１２０、音叉型水晶振動素子１３０、蓋部材１４０、集積回路素子２５０とから主に構成されている。
【００４５】
素子搭載部材１１０は、第一の実施形態と同一構造となっており、この素子搭載部材１１０に搭載されるＡＴカット水晶振動素子１２０、音叉型水晶振動素子１３０、集積回路素子２５０も第一の実施形態と同一位置に搭載される。
また、蓋部材１４０についても第一の実施形態と同一の位置にて素子搭載部材１１０と接合される。
【００４６】
以後、集積回路素子２５０について説明する。
図５に示すように、集積回路素子２５０は、主に、温度センサー１５１、第一温度補償信号発生回路１５２Ａ、メモリ１５３、バリキャップダイオード１５４Ａ、１５４Ｂ、第一インバータ１５４Ｃ、第一抵抗１５４Ｄ、第二インバータ１５６Ｃ、第二抵抗１５６Ｄとが組み込まれて構成される。
【００４７】
温度センサー１５１は、周囲の温度を検知して温度データを出力する役割を果たす。
【００４８】
メモリ１５３は、ＡＴカット水晶振動素子１２０の温度補償に用いる第一温度補償データを格納している。
これら第一温度補償データは、温度センサー１５１が出力する温度データに対応したデータとなっている。
【００４９】
第一温度補償信号発生回路１５２Ａは、温度センサー１５１とメモリ１５３とに接続しつつＡＴカット水晶振動素子１２０にバリキャップダイオード１５４Ａ、１５４Ｂを介して接続している。
【００５０】
この第一温度補償信号発生回路１５２Ａは、ＡＴカット水晶振動素子１２０の周波数偏差と温度との関係が３次関数となることに対応して、この３次関数とは逆となる３次関数を生成する役割を果たす。これにより、所定の温度の範囲で周波数偏差が少ない補償をすることができる。
【００５１】
このとき、第一温度補償信号発生回路１５２Ａは、温度センサー１５１からの温度データを入力し、メモリ１５３に格納されている第一温度補償データのうち、入力した温度データに対応した第一温度補償データを参照して３次関数を生成する。この３次関数は、温度補償信号となる電圧を出力する。
この温度補償信号の微調整を、例えば、ゲインコントロール回路で調整しても良い。
温度補償信号となる電圧は、バリキャップダイオード１５４Ａ、１５４Ｂを介してＡＴカット水晶振動素子１２０に出力される。
【００５２】
ここで、第一抵抗１５４Ｄ及び第一インバータ１５４Ｃとは、ＡＴカット水晶振動素子１２０と並列に接続される。また、バリキャップダイオード１５４Ａの一方の端子は、第一インバータ１５４Ｃの入力側に接続されている。また、他のバリキャップダイオード１５４Ｂの一方の端子は、第一インバータ１５４Ｃの出力側に接続されている。これらバリキャップダイオード１５４Ａの他方の端子と他のバリキャップダイオード１５４Ｂの他方の端子とは接続されており、さらに、第一温度補償信号発生回路１５２Ａと接続している。
【００５３】
第一インバータ１５４Ｃの出力側は、第一出力バッファ１５５と接続している。
この第一出力バッファ１５５の出力側からＡＴカット水晶振動素子１２０の周波数を出力する。なお、この第一出力バッファ１５５は、分周回路を組み込んでいても良い。
【００５４】
ここで、第二抵抗１５６Ｄ及び第二インバータ１５６Ｃとは、音叉型水晶振動素子１３０と並列に接続される。また、ダイオード１５６Ａの一方の端子は、第二インバータ１５６Ｃの入力側に接続されている。また、他のダイオード１５６Ｂの一方の端子は、第二インバータ１５６Ｃの出力側に接続されている。これらダイオード１５６Ａの他方の端子と他のダイオード１５６Ｂの他方の端子とは接続されており、さらに、ダイオード１５６Ａの他方の端子と他のダイオード１５６Ｂの他方の端子とは接地されている。
【００５５】
第二インバータ１５６Ｄの出力側は、第三インバータ１５７と接続している。
この第三インバータ１５７の出力側から音叉型水晶振動素子１３０の周波数を出力する。
【００５６】
このように、本発明の第二の実施形態に係る複合型温度補償水晶発振器２００を構成したので、基板部の一方の主面に設けられる第一凹部に搭載されるＡＴカット水晶振動素子と第二凹部に搭載される音叉型水晶振動素子とを蓋部材による封止を１回で完了させることができる。
また、このような構成において、ＡＴカット水晶振動素子に接続される回路と音叉型水晶振動素子に接続される回路とが独立して設けられているため、ＡＴカット水晶振動素子と音叉型水晶振動素子とのそれぞれに独立して発振させることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１００ 複合型温度補償水晶発振器
１１０ 素子搭載部材
１１１ 基板部
１１１Ａ 第一搭載パッド
１１１Ｂ 第二搭載パッド
１１１Ｃ 第三搭載パッド
１１２ 第一枠部
１１３ 第二枠部
１２０ ＡＴカット水晶振動素子
１３０ 音叉型水晶振動素子
１４０ 蓋部材
１５０ 集積回路素子
１５１ 温度センサー
１５２ Ａ第一温度補償信号発生回路
１５２ Ｂ第二温度補償信号発生回路
１５３ メモリ
１５４Ａ、１５４Ｂ、１５６Ａ、１５６Ｂ バリキャップダイオード
１５４Ｃ 第一インバータ
１５４Ｄ 第一抵抗
１５６Ｃ 第二インバータ
１５６Ｄ 第二抵抗
２５０集積回路素子
Ｋ１第一凹部
Ｋ２第二凹部
Ｋ３第三凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板部と、この基板部の一方の主面に設けられ第一凹部と第二凹部を形成する第一枠部と、前記基板部の他方の主面に設けられ第三凹部を形成する第二枠部とを備える素子搭載部材と、
前記第一凹部内に設けられた第一搭載パッドに搭載されるＡＴカット水晶振動素子と、
前記第二凹部内に設けられた第二搭載パッドに搭載される音叉型水晶振動素子と、
前記第三凹部内に設けられた第三搭載パッドに搭載される１つの集積回路素子と、
前記第一凹部と前記第二凹部とを塞ぐ蓋部材と、
を備え、
前記集積回路素子が、
前記ＡＴカット水晶振動素子と並列に接続される第一抵抗及び第一インバータと、
前記音叉型水晶振動素子と並列に接続される第二抵抗及び第二インバータと、
周囲の温度を検知して温度データを出力する温度センサーと、
温度データと対応し前記ＡＴカット水晶振動素子の温度補償に用いる第一温度補償データと、温度データと対応し前記音叉型水晶振動素子の温度補償に用いる第二温度補償データとを格納しているメモリと、
前記温度センサーと前記メモリとに接続しつつ前記ＡＴカット水晶振動素子とバリキャップダイオードを介して接続する第一温度補償信号発生回路と、
前記温度センサーと前記メモリとに接続しつつ前記音叉型水晶振動素子とバリキャップダイオードを介して接続する第二温度補償信号発生回路と、
を備えて構成されていることを特徴とする複合型温度補償水晶発振器。
【請求項２】
基板部と、この基板部の一方の主面に設けられ第一凹部と第二凹部を形成する第一枠部と、前記基板部の他方の主面に設けられ第三凹部を形成する第二枠部とを備える素子搭載部材と、
前記第一凹部内に設けられた第一搭載パッドに搭載されるＡＴカット水晶振動素子と、
前記第二凹部内に設けられた第二搭載パッドに搭載される音叉型水晶振動素子と、
前記第三凹部内に設けられた第三搭載パッドに搭載される１つの集積回路素子と、
前記第一凹部と前記第二凹部とを塞ぐ蓋部材と、
を備え、
前記集積回路素子が、
前記ＡＴカット水晶振動素子と並列に接続される第一抵抗及び第一インバータと、
前記音叉型水晶振動素子と並列に接続される第二抵抗及び第二インバータと、
周囲の温度を検知して温度データを出力する温度センサーと、
温度データと対応し前記ＡＴカット水晶振動素子の温度補償に用いる第一温度補償データを格納しているメモリと、
前記温度センサーと前記メモリとに接続しつつ前記ＡＴカット水晶振動素子とバリキャップダイオードを介して接続する第一温度補償信号発生回路と、
を備え、
前記第二抵抗及び第二インバータとが、ダイオードを介して接地されて構成されていることを特徴とする複合型温度補償水晶発振器。
【請求項１】
基板部と、この基板部の一方の主面に設けられ第一凹部と第二凹部を形成する第一枠部と、前記基板部の他方の主面に設けられ第三凹部を形成する第二枠部とを備える素子搭載部材と、
前記第一凹部内に設けられた第一搭載パッドに搭載されるＡＴカット水晶振動素子と、
前記第二凹部内に設けられた第二搭載パッドに搭載される音叉型水晶振動素子と、
前記第三凹部内に設けられた第三搭載パッドに搭載される１つの集積回路素子と、
前記第一凹部と前記第二凹部とを塞ぐ蓋部材と、
を備え、
前記集積回路素子が、
前記ＡＴカット水晶振動素子と並列に接続される第一抵抗及び第一インバータと、
前記音叉型水晶振動素子と並列に接続される第二抵抗及び第二インバータと、
周囲の温度を検知して温度データを出力する温度センサーと、
温度データと対応し前記ＡＴカット水晶振動素子の温度補償に用いる第一温度補償データと、温度データと対応し前記音叉型水晶振動素子の温度補償に用いる第二温度補償データとを格納しているメモリと、
前記温度センサーと前記メモリとに接続しつつ前記ＡＴカット水晶振動素子とバリキャップダイオードを介して接続する第一温度補償信号発生回路と、
前記温度センサーと前記メモリとに接続しつつ前記音叉型水晶振動素子とバリキャップダイオードを介して接続する第二温度補償信号発生回路と、
を備えて構成されていることを特徴とする複合型温度補償水晶発振器。
【請求項２】
基板部と、この基板部の一方の主面に設けられ第一凹部と第二凹部を形成する第一枠部と、前記基板部の他方の主面に設けられ第三凹部を形成する第二枠部とを備える素子搭載部材と、
前記第一凹部内に設けられた第一搭載パッドに搭載されるＡＴカット水晶振動素子と、
前記第二凹部内に設けられた第二搭載パッドに搭載される音叉型水晶振動素子と、
前記第三凹部内に設けられた第三搭載パッドに搭載される１つの集積回路素子と、
前記第一凹部と前記第二凹部とを塞ぐ蓋部材と、
を備え、
前記集積回路素子が、
前記ＡＴカット水晶振動素子と並列に接続される第一抵抗及び第一インバータと、
前記音叉型水晶振動素子と並列に接続される第二抵抗及び第二インバータと、
周囲の温度を検知して温度データを出力する温度センサーと、
温度データと対応し前記ＡＴカット水晶振動素子の温度補償に用いる第一温度補償データを格納しているメモリと、
前記温度センサーと前記メモリとに接続しつつ前記ＡＴカット水晶振動素子とバリキャップダイオードを介して接続する第一温度補償信号発生回路と、
を備え、
前記第二抵抗及び第二インバータとが、ダイオードを介して接地されて構成されていることを特徴とする複合型温度補償水晶発振器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１５１７７３（Ｐ２０１２−１５１７７３Ａ）
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０３２２（Ｐ２０１１−１０３２２）
【出願日】平成２３年１月２１日（２０１１．１．２１）
【出願人】（０００１０４７２２）京セラクリスタルデバイス株式会社 (870)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２１日（２０１１．１．２１）
【出願人】（０００１０４７２２）京セラクリスタルデバイス株式会社 (870)
【Ｆターム（参考）】
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