JPH1184031A - 発振装置、水晶時計、および発振装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 歩度調整作業を１回で済ませ、さらには水晶
振動子を大気圧下で使用しても安定した時間標準を得る
ことのできようにして、低コスト化を図ることのできる
発振装置、その製造方法、電子機器、並びに電子時計を
提供すること。 【解決手段】 水晶振動子２０を製造した後、この水晶
振動子２０を真空封止せずに、半導体装置３０とともに
回路基板４上に実装する。次に、この回路基板４上で水
晶振動子２０および半導体装置３０を作動させて、半導
体装置３０からの出力を検査する。この検査結果に基づ
いて、水晶振動子２０に対してレーザビームを照射し
て、その表面の一部に形成されていた金を部分的に加
熱、蒸発させることによりレーザトリミングを行い、歩
度を調整する。しかる後に、大気圧下で回路基板４をケ
ーシング５内に収納し、封止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水晶時計などの電子
機器に用いる発振装置、その製造方法に関するものであ
る。さらに詳しくは発振装置の出力周期調整技術に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】水晶時計（電子時計）などの時間標準と
して用いる発振装置では、製造した水晶振動子を真空封
止する前にレーザトリミングなどの方法で周波数調整を
施した後、ケーシング内に真空封止したものを、当該水
晶振動子を基準振動源とする発振回路を内蔵の半導体装
置と回路接続する。ここで、水晶振動子をケーシング内
に真空封止すると、水晶振動子出力の周波数が変化す
る。

【０００３】そこで、従来は、水晶振動子をケーシング
内に真空封止したものを半導体装置と回路接続した後、
再度、歩度調整（出力周期調整）する。この際には、水
晶振動子がすでにケーシング内に真空封止されているの
で、水晶振動子にレーザトリミングを施すことはできな
い。従って、緩急用容量素子を回路接続したり、あるい
は半導体装置内に構成した緩急回路などを用いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水晶時
計に対する低コスト化の要求が大きいにもかかわらず、
従来のように発振装置を製造する過程で２度の歩度調整
を行うことは、製造コストの低減には大きな妨げであ
る。また、水晶振動子は、それ自身は比較的安価に製造
できるが、真空封止のためのコストが大きな比率を占め
ている。従って、水晶振動子を大気圧下で使用できれば
水晶時計の低コスト化に大きく寄与できるが、大気圧雰
囲気に晒したため水晶振動子に汚染物質が付着すると水
晶振動子出力の周波数のずれるとの理由や、音叉型の水
晶振動子は空気抵抗の影響を受けやすいなどとの理由か
ら、未だ大気圧下で使用できるまでには至っていない。

【０００５】以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、
歩度調整作業を１回で済ませるようにして、低コスト化
を図ることのできる発振装置、その製造方法、それを用
いた電子機器並びに電子時計を提供することにある。

【０００６】また、本発明の課題は、水晶振動子を大気
圧下で使用しても安定した時間標準を得ることのできよ
うにして、低コスト化を図ることのできる発振装置、そ
の製造方法、それを用いた電子機器並びに電子時計を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、水晶振動子と、該水晶振動子を基準発
振源とする発振回路を内蔵の半導体装置とを備える発振
装置の製造方法において、前記水晶振動子を封止せずに
前記半導体装置に対して回路接続した後、当該半導体装
置からの出力に基づいて前記水晶振動子にトリミングを
施して出力周期調整を行うことを特徴とする。

【０００８】このように構成した発振装置では、水晶振
動子が真空封止されていない分、従来の発振装置におい
て水晶振動子を真空封止していた高価なケーシングが不
要なので、部品コストを低減できる。また、本形態で
は、真空雰囲気中でケーシング内に水晶振動子を封止す
る工程が不要なので、製造コストを低減できる。また、
水晶振動子と半導体装置とを回路接続した状態におい
て、水晶振動子は露出している状態にある。このため、
この状態のまま発振装置を動作させ、半導体装置からの
出力信号に基づいて水晶振動子に対してレーザトリミン
グを施して、発振装置の出力周期調整を行うことができ
る。それ故、従来であれば、真空封止する前の水晶振動
子に対するトリミング（出力周期調整）と、水晶振動子
を真空封止した後の再度の出力周期調整とを行っていた
のが、本発明によれば、水晶振動子と半導体装置とを回
路接続した状態で行う１回の出力周期調整で済むので、
製造コストを低減できるという利点がある。すなわち、
水晶振動子を大気圧下で使用するという態様を採用した
ことを活かして、水晶振動子の発振特性および半導体装
置の電気的特性の双方を加味した１回の調整で出力周期
調整が済むという大きな利点がある。

【０００９】本発明において、前記出力周期調整を行う
にあたっては、前記水晶振動子へのトリミングととも
に、所定容量の緩急用容量素子を回路接続することが好
ましい。また、前記半導体装置に緩急回路を内蔵させて
おき、前記出力周期調整を行うにあたっては、前記水晶
振動子へのトリミングとともに、前記緩急回路の動作条
件の設定とを行ってもよい。これらいずれの構成でも、
水晶振動子へのトリミングと、他の出力周期調整とを行
うので、双方の出力周期調整を簡略化できる。それ故、
緩急用容量素子を用いる場合には、必要な容量素子の容
量範囲をある程度、限定できる。また、緩急回路を簡略
化できる。

【００１０】本発明において、前記出力周期調整後に、
前記水晶振動子および前記半導体装置を大気圧状態にあ
る外装材内に一体に封止してもよい。あるいは、前記出
力周期調整後に、前記水晶振動子および前記半導体装置
を大気開放状態のままで発振装置としてもよい。

【００１１】さらに、前記出力周期調整後に、前記水晶
振動子および前記半導体装置を時計の基枠に実装して発
振装置としてもよい。さらにまた、前記水晶振動子およ
び前記半導体装置を時計の基枠に実装した後、前記出力
周期調整を行ってもよい。このように構成すると、特別
のケーシングを用いずに、従来から使用している基枠上
に発振装置を構成して水晶時計を製造することができ
る。

【００１２】本発明において、前記水晶振動子は、たと
えば音叉型の水晶振動子である。この場合には、前記半
導体装置が、前記発振回路に複数のインバータを直列接
続した増幅回路を備えていることが好ましい。このよう
に構成すると、音叉型の水晶振動子を大気圧下で用いた
ときに、空気抵抗に起因するインピーダンスの増加を補
うことができる。

【００１３】本発明において、前記水晶振動子の表面に
は酸化チタン膜を形成しておくことが好ましい。このよ
うに、汚染物質が付着しにくいという性質を有する酸化
チタンで水晶振動子の表面を覆っておくと、水晶振動子
は真空封止されていなくても、その表面に汚染物質が付
着することがない。それ故、水晶振動子に汚染物質が付
着したことに起因する出力の周波数変動がない。

【００１４】このような製造方法により製造した発振装
置は水晶時計などの電子機器に用いられる。

【００１５】

【発明の実施の形態】

（全体構成）図１は、本例の水晶時計（電子機器）の全
体構成を示す概略構成図である。

【００１６】図１に示すように、水晶時計のうち、指針
表示式の水晶時計１の場合には、駆動用の半導体装置３
０は、音叉型の水晶振動子２０から送出された信号に基
づいて、ステップモータ４０に対して１秒毎に電流の流
れが反転する駆動信号を送出するように構成されてい
る。ステップモータ４０は、２極に着磁された永久磁石
製のロータ４２と、このロータ４２が配置される筒状の
ロータ配置穴を有する一体のステータ４３と、コイル４
１を巻いた磁心４４からなるコイルブロックとから構成
されている。また、ロータ４２には時計用輪列５０が機
構的に接続しており、この時計用輪列５０を介して伝達
される回転によって、秒針６１、分針６２、および時針
６３が回転する。

【００１７】このような水晶時計１では、水晶振動子２
０および半導体装置３０によって発振装置２が構成さ
れ、この発振装置２は、上記の各構成要素ととともに、
地板３（基枠）上に搭載された状態で時計ケース（図示
せず。）内に収納される。

【００１８】半導体装置３０は、図２（Ａ）に示すよう
に、水晶振動子２０を基準発振源とする発振回路３１、
分周回路３２、および駆動回路３３を内蔵しており、駆
動回路３３からの出力によって、ステップモータ４０が
駆動される。ここで、発振回路３１には、図２（Ｂ）に
示すように、複数のＣ−ＭＯＳインバータ３１５、３１
６を直列に接続した増幅器３１０を構成し、音叉型の水
晶振動子２０を大気圧下で用いたときに、空気抵抗に起
因するインピーダンスの増加を補うことが好ましい。な
お、この図に示す回路には、帰還抵抗３１７および安定
化抵抗３１８が配線接続されている。また、２つの発振
安定化容量素子３１９も回路接続されている。

【００１９】（発振装置の構成）本形態に係る水晶時計
１の発振装置２においては、図３に示すように、水晶振
動子２０は、個別のケーシング内に収納されることな
く、直接、回路基板４上に実装され、ワイヤボンディン
グなどの方法で半導体装置３０に回路接続されている。
また、半導体装置３０は、半導体チップとしてワイヤボ
ンディングなどの方法で回路基板４の端子４０１に回路
接続されている。ここで、水晶振動子２０の表面は、酸
化チタンの真空蒸着膜で被覆され、かつ、その表面の一
部には金が真空蒸着してある。

【００２０】このようにして水晶振動子２０および半導
体装置３０が実装された回路基板４は、矩形の薄型ケー
シング５（外装材）に蓋（図示せず。）を被せて封止し
た状態で地板３の上に搭載されるが、このケーシング５
内はあくまで空気雰囲気、あるいは窒素で置換された雰
囲気である。このため、ケーシング５内は、大気圧状態
にあって、真空にはなっていない。従って、本形態の発
振装置２において、水晶振動子２０は大気圧下で使用さ
れることになる。なお、ケーシング５には、ステップモ
ータ４０に駆動信号を出力するための出力端子６が構成
されている。

【００２１】このように構成した発振装置２では、水晶
振動子２０が真空封止されていない分、従来の発振装置
において水晶振動子を真空封止していた高価なケーシン
グが不要であり、構造が簡単な安価なケーシング５でよ
いので、部品コストを低減できる。また、本形態では、
真空雰囲気中でケーシング５内に水晶振動子２０を封止
する工程が不要なので、製造コストを低減できる。

【００２２】また、水晶振動子２０は、比較的簡単な構
造で封止されているだけで真空封止していないためにケ
ーシング５内の雰囲気中に汚染物質が存在している場合
でも、水晶振動子２０の表面は、汚染物質が付着しにく
いという性質を有する酸化チタンで覆われているので、
前記の汚染物質が水晶振動子２０の表面に付着すること
がない。それ故、水晶振動子２０に汚染物質が付着した
ことに起因する出力の周波数変動がない。

【００２３】さらに、詳しくは後述するが、水晶振動子
２０および半導体装置３０を回路基板４上に実装した状
態において、水晶振動子２０は露出している状態にあ
る。このため、この状態のまま発振装置２を動作させ、
半導体装置３０からの出力信号に基づいて水晶振動子２
０に対してレーザトリミングを施して、発振装置２の歩
度調整（出力周期調整）を行うことができる。それ故、
従来であれば、真空封止する前の水晶振動子に対するト
リミング（歩度調整）と、水晶振動子を真空封止した後
の再度の歩度調整とを行っていたのが、本形態によれ
ば、水晶振動子２０および半導体装置３０を回路基板４
に実装した状態で行う１回の歩度調整で済むので、製造
コストを低減できるという利点がある。すなわち、水晶
振動子２０を大気圧下で使用するという態様を採用した
ことを活かして、水晶振動子２０の発振特性および半導
体装置３０の電気的特性の双方を加味した１回の歩度調
整で済むという大きな利点がある。

【００２４】（発振装置の別の構成）なお、上記構成１
に代えて、以下のように発振装置２を構成してもよい。
ここに示す例も、基本的には上記構成１と同様なので、
同じく図３を参照して説明する。

【００２５】この構成でも、水晶振動子２０は、個別の
ケーシング内に収納されることなく、直接、回路基板４
上に実装され、ワイヤボンディングなどの方法で半導体
装置３０に回路接続されている。また、半導体装置３０
は、半導体チップとしてワイヤボンディングなどの方法
で回路基板４の端子４０１に回路接続されている。ここ
で、水晶振動子２０の表面は、酸化チタンの真空蒸着膜
で被覆され、かつ、その表面の一部には金が真空蒸着し
てある。

【００２６】このようにして水晶振動子２０および半導
体装置３０が実装された回路基板４は、矩形の薄型ケー
シング５に収納された状態で地板３の上に搭載される
が、本例では、薄型ケーシング５には蓋を被せないまま
の状態である。このため、本形態の発振装置２におい
て、水晶振動子２０は大気開放状態で使用されることに
なる。なお、ケーシング５には、ステップモータ４０に
駆動信号を出力するための出力端子６が構成されてい
る。

【００２７】このように構成した発振装置２では、水晶
振動子２０が真空封止されていない分、従来の発振装置
において水晶振動子を真空封止していた高価なケーシン
グが不要であり、部品コストを低減できる。また、本形
態では、水晶振動子２０を真空封止する工程が不要なの
で、製造コストを低減できる。

【００２８】また、水晶振動子２０は、大気開放状態で
使用されるが、水晶振動子２０の表面は、汚染物質が付
着しにくいという性質を有する酸化チタンで覆われてい
るので、前記の汚染物質が水晶振動子２０の表面に付着
することがない。それ故、水晶振動子２０に汚染物質が
付着したことに起因する出力の周波数変動がない。

【００２９】さらに、詳しくは後述するが、水晶振動子
２０および半導体装置３０を回路基板４上に実装した状
態において、水晶振動子２０は露出している状態にあ
る。このため、この状態のまま発振装置２を動作させ、
半導体装置３０からの出力信号に基づいて水晶振動子２
０に対してレーザトリミングを施して、発振装置２の歩
度調整を行うことができる。それ故、従来であれば、真
空封止する前の水晶振動子に対するトリミング（歩度調
整）と、水晶振動子を真空封止した後の再度の歩度調整
とを行っていたのが、本形態によれば、水晶振動子２０
および半導体装置３０を回路基板４に実装した状態で行
う１回の歩度調整で済むので、製造コストを低減できる
という利点がある。すなわち、水晶振動子２０を大気圧
下で使用するという態様を採用したことを活かして、水
晶振動子２０の発振特性および半導体装置３０の電気的
特性の双方を加味した１回の歩度調整で済むという大き
な利点がある。

【００３０】（発振装置のさらに別の構成）なお、上記
構成１、２に代えて、以下のように発振装置２を構成し
てもよい。ここに示す例では、水晶振動子２０および半
導体装置３０は、ユニット化されておらず、それぞれ別
体のまま、地板３自身を回路基板４としてその表面に形
成されたパターン４０４上、あるいは地板３上に重ねら
れたフレキシブルプリント配線基板などの回路基板４の
パターン４０４上に実装されている。そして、水晶振動
子２０は、個別のケーシング内に収納されることなく、
パターン４０４を介して半導体装置３０に回路接続され
ている。この構成でも、水晶振動子２０の表面は、酸化
チタンの真空蒸着膜で被覆され、かつ、その表面の一部
には金が真空蒸着してある。また、地板３には、ロータ
４２、ステータ４３、およびコイル４１を巻いた磁心４
４を備えるステップモータ４０、および時計用輪列５０
も搭載されている。

【００３１】このようにして水晶振動子２０および半導
体装置３０が搭載された地板３は、そのまま、従来の時
計構造と同様、時計ケース内に収納されれば、水晶振動
子２０および半導体装置３０は、時計ケースによって、
大気圧状態の雰囲気中に封止されたことになる。

【００３２】また、図５に示すように、地板３に対して
輪列受７を被せて、その内部を密閉空間とすれば、水晶
振動子２０および半導体装置３０は、地板３と輪列受７
との間に構成されたで大気圧状態の空間内に封止された
ことになる。

【００３３】いずれの構成であっても、水晶振動子２０
が真空封止されていない分、従来の発振装置において水
晶振動子を真空封止していた高価なケーシングが不要で
あり、部品コストを低減できる。また、本形態では、水
晶振動子２０を真空封止する工程が不要なので、製造コ
ストを低減できる。

【００３４】また、水晶振動子２０は、大気開放状態で
使用されるが、水晶振動子２０の表面は、汚染物質が付
着しにくいという性質を有する酸化チタンで覆われてい
るので、前記の汚染物質が水晶振動子２０の表面に付着
することがない。それ故、水晶振動子２０に汚染物質が
付着したことに起因する出力の周波数変動がない。

【００３５】さらに、詳しくは後述するとおり、水晶振
動子２０および半導体装置３０を回路基板４（地板３）
上に実装した状態において、水晶振動子２０は露出して
いる状態にある。このため、この状態のまま発振装置２
を動作させ、半導体装置３０からの出力信号に基づいて
水晶振動子２０に対してレーザトリミングを施して、発
振装置２の歩度調整を行うことができる。それ故、従来
であれば、真空封止する前の水晶振動子に対するトリミ
ング（歩度調整）と、水晶振動子を真空封止した後の再
度の歩度調整とを行っていたのが、本形態によれば、水
晶振動子２０および半導体装置３０を回路基板４（地板
３）に実装した状態で行う１回の歩度調整で済むので、
製造コストを低減できるという利点がある。すなわち、
水晶振動子２０を大気圧下で使用するという態様を採用
したことを活かして、水晶振動子２０の発振特性および
半導体装置３０の電気的特性の双方を加味した１回の歩
度調整で済むという大きな利点がある。

【００３６】（製造方法）このような発振装置２の製造
方法を、図３、図４、および図５を参照して以下に説明
する。なお、図３、図４、および図５に示すいずれの形
態についても、以下に説明する３つの方法のいずれによ
っても製造できる。

【００３７】まず、前記のとおり酸化チタンおよび金を
被せた水晶振動子２０を製造した後、この水晶振動子２
０を真空封止せずに、半導体装置３０とともに回路基板
４上に実装する。次に、この回路基板４上で水晶振動子
２０および半導体装置３０を作動させて、半導体装置３
０からの出力を検査する。この検査結果に基づいて、水
晶振動子２０に対してレーザビームを照射して、その表
面の一部に形成されていた金を部分的に加熱、蒸発させ
ることによりレーザトリミングを行い、歩度を調整す
る。

【００３８】なお、回路基板４上に水晶振動子２０およ
び半導体装置３０を実装した後であれば、歩度調整可能
である。

【００３９】従って、回路基板４上に水晶振動子２０お
よび半導装置３０を実装した後であれば、水晶振動子２
０および半導装置３０を回路基板４に実装した状態で歩
度調整を行い、しかる後に、図３に示す蓋なしのケーシ
ング５に収納し、さらに蓋を被せることにより、歩度調
整を行った後の水晶振動子２０と半導装置３０とを一体
に封止してもよい。また、水晶振動子２０および半導装
置３０を回路基板４に実装した後、図３に示す蓋なしの
ケーシング５に収納し、この状態で歩度調整を行った
後、蓋を被せて水晶振動子２０と半導装置３０とを一体
に封止してもよい。あるいは、これらいずれの場合も、
ケーシング５に蓋を被せずに、水晶振動子２０および半
導装置３０が大気開放状態にあるものをそのまま発振装
置２として完成させてもよい。

【００４０】さらに、回路基板４上に水晶振動子２０お
よび半導装置３０を実装した後であれば、水晶振動子２
０および半導装置３０を回路基板４に実装した状態で歩
度調整を行い、しかる後に、図４または図５に示す地板
３の上に搭載してもよい。また、水晶振動子２０および
半導装置３０を回路基板４に実装した後、図４または図
５に示す地板３の上に搭載し、この状態で歩度調整を行
ってもよい。

【００４１】（別の製造方法）まず、水晶振動子２０を
製造した後、この水晶振動子２０を真空封止せずに、半
導体装置３０とともに回路基板４上に実装する。次に、
この回路基板４上で水晶振動子２０および半導体装置３
０を作動させて、半導体装置３０からの出力を検査す
る。この検査結果に基づいて、水晶振動子２０に対して
レーザビームを照射して、その表面の一部に形成されて
いた金を部分的に加熱、蒸発させることによりレーザト
リミングを行い、歩度を粗調整する。この粗調整を行っ
た後、再度、半導体装置３０からの出力を検査する。こ
の検査結果に基づいて、回路基板４には、所定の容量を
備える緩急用容量素子を実装して、時定数を最適化し、
歩度の微調整を行う。

【００４２】あるいは、緩急用容量素子の実装により歩
度の粗調整を行った後、レーザトリミングを行い、歩度
を微調整してもよい。

【００４３】ここで、緩急用容量素子の実装による歩度
調整とは、図２（Ｂ）に示す発振安定化容量素子３１９
が回路接続されていなければ、所定の容量を備える発振
安定化容量素子３１９を緩急用容量素子として実装し、
発振安定化容量素子３１９がすでに回路接続されておれ
ば、新たな発振安定化容量素子３１９を緩急用容量素子
として追加するか、あるいは新たな発振安定化容量素子
３１９（緩急用容量素子）に交換することである。

【００４４】なお、回路基板４上に水晶振動子２０およ
び半導体装置３０を実装した後であれば、歩度調整可能
である。

【００４５】従って、回路基板４上に水晶振動子２０お
よび半導装置３０を実装した後であれば、水晶振動子２
０および半導装置３０を回路基板４に実装した状態で歩
度調整を行い、しかる後に、図３に示す蓋なしのケーシ
ング５に収納し、さらに蓋を被せることにより、歩度調
整を行った後の水晶振動子２０と半導装置３０とを一体
に封止してもよい。また、水晶振動子２０および半導装
置３０を回路基板４に実装した後、図３に示す蓋なしの
ケーシング５に収納し、この状態で歩度調整を行った
後、蓋を被せて水晶振動子２０と半導装置３０とを一体
に封止してもよい。あるいは、これらいずれの場合も、
ケーシング５に蓋を被せずに、水晶振動子２０および半
導装置３０が大気開放状態にあるものをそのまま発振装
置２として完成させてもよい。

【００４６】さらに、回路基板４上に水晶振動子２０お
よび半導装置３０を実装した後であれば、水晶振動子２
０および半導装置３０を回路基板４に実装した状態で歩
度調整を行い、しかる後に、図４または図５に示す地板
３の上に搭載してもよい。また、水晶振動子２０および
半導装置３０を回路基板４に実装した後、図４または図
５に示す地板３の上に搭載し、この状態で歩度調整を行
ってもよい。

【００４７】（さらに別の製造方法）まず、水晶振動子
２０を製造した後、この水晶振動子２０を真空封止せず
に、半導体装置３０とともに回路基板４上に実装する。
次に、この回路基板４上で水晶振動子２０および半導体
装置３０を作動させて、半導体装置３０からの出力を検
査する。この検査結果に基づいて、水晶振動子２０に対
してレーザビームを照射して、その表面の一部に形成さ
れていた金を部分的に加熱、蒸発させることによりレー
ザトリミングを行い、歩度を粗調整する。この粗調整を
行った後、再度、半導体装置３０からの出力を検査す
る。この検査結果に基づいて、半導体装置３０の方で歩
度の微調整を行う。あるいは、半導体装置３０の方での
歩度の粗調整の後、レーザトリミングを行い、歩度を微
調整してもよい。

【００４８】なお、回路基板４上に水晶振動子２０およ
び半導体装置３０を実装した後であれば、歩度調整可能
である。

【００４９】従って、回路基板４上に水晶振動子２０お
よび半導装置３０を実装した後であれば、水晶振動子２
０および半導装置３０を回路基板４に実装した状態で歩
度調整を行い、しかる後に、図３に示す蓋なしのケーシ
ング５に収納し、さらに蓋を被せることにより、歩度調
整を行った後の水晶振動子２０と半導装置３０とを一体
に封止してもよい。また、水晶振動子２０および半導装
置３０を回路基板４に実装した後、図３に示す蓋なしの
ケーシング５に収納し、この状態で歩度調整を行った
後、蓋を被せて水晶振動子２０と半導装置３０とを一体
に封止してもよい。あるいは、これらいずれの場合も、
ケーシング５に蓋を被せずに、水晶振動子２０および半
導装置３０が大気開放状態にあるものをそのまま発振装
置２として完成させてもよい。

【００５０】さらに、回路基板４上に水晶振動子２０お
よび半導装置３０を実装した後であれば、水晶振動子２
０および半導装置３０を回路基板４に実装した状態で歩
度調整を行い、しかる後に、図４または図５に示す地板
３の上に搭載してもよい。また、水晶振動子２０および
半導装置３０を回路基板４に実装した後、図４または図
５に示す地板３の上に搭載し、この状態で歩度調整を行
ってもよい。

【００５１】ここで、半導体装置３０の方で歩度調整を
行う例を、図６ないし図８を参照して、説明する。

【００５２】図６、図７、および図８はそれぞれ、本例
の発振装置のブロック図、この発振装置の半導体装置内
に構成した分周回路および緩急回路の等価回路図、およ
び緩急回路の動作を示すタイミングチャート図である。

【００５３】図６に示すように、本形態において、半導
体装置３０は、水晶振動子２０を基準発振源とする発振
回路３１、分周回路３２、および駆動回路３３を内蔵し
ており、駆動回路３３からの出力によって、ステップモ
ータ４０が駆動される。また、半導体装置３０には、図
６および図７に示すように、分周回路３２に対しては、
３ビットの緩急回路回路７０が構成されている。

【００５４】分周回路３２は、発振回路３１からの信号
配線３１１と、発振回路からの信号を反転させるインバ
ータ３１２が介挿された信号配線３１３と、これら２つ
の信号配線３１１、３１３の各々に対応する入力Ｃ、お
よびその反転入力ＸＣを備える第１段目のフリップフロ
ップ３６１を備える。また、第１段目のフリップフロッ
プ３６１の後段には、このフリップフロップ３６１から
の出力が各々入力される第２段目のフリップフロップ３
６２、このフリップフロップ３６２からの出力が各々入
力される第３段目のフリップフロップ３６３、このフリ
ップフロップ３６３からの出力が各々入力される第４段
目のフリップフロップ３６４が構成されており、所定の
周波数にまで分周するのに必要な段数のフリップフロッ
プが構成されている。

【００５５】本形態では、これらのフリップフロップ３
６１、３６２、３６３、３６４・・・のうち、第１段
目、第２段目、および第３段目のフリップフロップ３６
１、３６２、３６３に対して緩急回路７０が構成されて
いる。この緩急回路７０は、３つの端子Ｌ１、Ｌ２、Ｌ
３からの各々の出力と、タイミング回路７４からの出力
との論理積をそれぞれ得るためのアンドゲート７１、７
２、７３とを備えており、これら３つのアンドゲート７
１、７２、７３からの出力は、それぞれ分周回路３２の
第１段目、第２段目、および第３段目のフリップフロッ
プ３６１、３６２、３６３のリセット入力Ｓとされてい
る。ここで、前記の３つの端子Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の各々
は、抵抗を介して高電位側の定電圧電源Ｖｄｄに接続さ
れている。また、第１、第２、および第３の端子Ｌ１、
Ｌ２、Ｌ３のそれぞれには、低電位側の定電圧電源Ｖｓ
ｓに接続された端子Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３が配置され
ており、これらの３対の端子間の接続状態は任意に切り
換えることが可能である。

【００５６】従って、これらの３対の端子間の接続状態
の組み合わせを変えれば、計８段階の緩急調整を行うこ
とができるが、これら３つの端子間の全てを接続状態と
したときの動作、すなわち、第１、第２、および第３の
端子Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３がオンレベルの電位（定電圧電源
Ｖｓｓ）にあるときの動作を、図７および図８を参照し
て説明する。

【００５７】まず、期間ｔ１において、発振回路３１を
介して分周回路３２に入力されてくる水晶発振子２０の
信号（第１段目のフリップフロップ３６１への入力Ｃ）
は、図８（Ａ）に示すように、３２７６８Ｈｚである
が、この信号は、第１段目のフリップフロップ３６１で
分周されて、図８（Ｂ）に示すように、１６３８４Ｈｚ
となる。この信号は、さらに、第２段目、第３段目、第
４段目のフリップフロップ３６２、３６３、３６４で分
周されて、図８（Ｃ）、図８（Ｄ）、図８（Ｅ）に示す
ように、８１９２Ｈｚ、４０９６Ｈｚ、２０４８Ｈｚと
なる。

【００５８】しかるに、期間ｔ２において、タイミング
発生回路７４から１０秒に１回のタイミング信号が出力
されると、アンドゲート７１、７２、７３からの出力
は、それぞれ分周回路３２の第１段目、第２段目、およ
び第３段目のフリップフロップ３６１、３６２、３６３
をセットする結果、７／３２７６８秒に相当する分だけ
進む方向に歩度を調整（緩急調整）することになる。

【００５９】このような歩度調整（緩急調整）は、前記
の３対の端子間の接続状態の組み合わせを変えれば、３
つのアンドゲート７１、７２、７３からの出力形態は８
通りになり、約３．０５ＰＰＭ単位で０〜＋２４．４Ｐ
ＰＭまでの範囲で任意の量だけ補正を行うことができ
る。従って、前記のレーザトリミングによる水晶振動子
２０への歩度調整は、±１０ＰＰＭ相当の補正を行え
ば、あとは半導体装置３０の側での歩度調整で補うこと
ができる。逆にいえば、レーザトリミングによる水晶振
動子２０への歩度調整と併用としているので、半導体装
置３０の側では、従来であれば５ビットあるいは６ビッ
トの緩急調整が必要であったものが、３ビットの緩急調
整で十分である。

【００６０】なお、この例では端子間の接続状態によっ
ていずれの条件で緩急調整を行うかを制御する構成であ
ったが、それに対応する条件をＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃ
ｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍ
ｍａｂｌｅ ＲＯＭ）などに格納しておき、それから読
みだしたデータに基づいて分周回路３２の動作を制御し
てもよい。

【００６１】（その他の形態）なお、上記形態では、指
針式の水晶時計を例に説明したが、水晶振動子２０を基
準発振源とする水晶時計であれば、指針に代えて、液晶
表示装置などで表示を行う水晶時計であっても、本発明
を適用できる。

【００６２】また、上記形態では、水晶時計を例に説明
したが、水晶振動子２０を基準発振源とする発振装置２
を搭載するものであれば、ページャ、携帯電話、パーソ
ナルコンピュータ、電卓など、各種の表示装置や情報処
理装置に本発明を適用してもよい。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、水晶
振動子を真空封止せずに半導体装置に対して回路接続し
た後、当該半導体装置からの出力に基づいて前記水晶振
動子にトリミングを施して歩度調整を行うことを特徴と
する。従って、本発明によれば、水晶振動子が真空封止
されていない分、従来の発振装置において水晶振動子を
真空封止していた高価なケーシングが不要なので、部品
コストを低減できる。また、本形態では、真空雰囲気中
でケーシング内に水晶振動子を封止する工程が不要なの
で、製造コストを低減できる。また、水晶振動子と半導
体装置とを回路接続した状態において、水晶振動子は露
出している状態にあるので、この状態のまま発振装置を
動作させ、水晶振動子に対してレーザトリミングを施し
て発振装置の歩度調整を行うことができる。それ故、水
晶振動子を大気圧下で使用するという態様を採用したこ
とを活かして、水晶振動子の発振特性および半導体装置
の電気的特性の双方を加味した１回の歩度調整で済むと
いう大きな利点がある。

【００６４】本発明において、前記歩度調整を行うにあ
たっては、前記水晶振動子へのトリミングとともに、所
定容量の緩急用容量素子を回路接続、あるいは半導体装
置に内蔵の緩急回路による歩度調整を行えば、双方の歩
度調整を簡略化できる。それ故、緩急用容量素子を用い
る場合には、必要な容量素子の容量範囲をある程度、限
定できる。また、緩急回路を簡略化できる。

【００６５】また、歩度調整後に水晶振動子および半導
体装置を時計の基枠に実装した場合や、水晶振動子およ
び半導体装置を時計の基枠に実装した後、歩度調整を行
うと、特別のケーシングを用いずに水晶時計を構成する
ことができる。

【００６６】さらに、汚染物質が付着しにくいという性
質を有する酸化チタンで水晶振動子の表面を覆っておく
と、水晶振動子は真空封止されていなくても、その表面
に汚染物質が付着することがない。それ故、水晶振動子
に汚染物質が付着したことに起因する出力の周波数変動
がない。

【００６７】さらにまた、発振回路に複数のインバータ
を直列接続しておくと、音叉型の水晶振動子を大気圧下
で用いたときに、空気抵抗に起因するインピーダンスの
増加を補うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】指針式水晶時計の概略構成図である。

【図２】（Ａ）は、本発明を適用した発振装置の構成を
示すブロック図、（Ｂ）は、この発振装置の発振回路に
構成した増幅回路の説明図である。

【図３】本発明を適用した発振装置の回路構成を示す斜
視図である。

【図４】本発明を適用した別の発振装置の構造を示す平
面図である。

【図５】本発明を適用したさらに別の発振装置の構造を
示す平面図である。

【図６】本発明を適用した発振装置の別の回路構造を示
すブロック図である。

【図７】図６に示す発振装置に設けた緩急回路の構成を
示すブロック図である。

【図８】図７に示す緩急回路の動作を示すタイミングチ
ャート図である。

【符号の説明】

１ 水晶時計（電子機器） ２ 発振装置 ３ 地板（基枠） ４ 回路基板 ５ ケーシング ６ 出力端子 ７ 輪列受（基枠） ２０ 音叉型の水晶振動子 ３０ 駆動用の半導体装置 ３１ 発振回路 ３２ 分周回路 ３３ 駆動回路 ４０ ステップモータ ４１ コイル ４２ ロータ ４３ ステータ ４４ 磁心 ５０ 時計用輪列 ６１ 秒針 ６２ 分針 ６３ 時針 ７０ 緩急回路回路 ３１０ 増幅器 ３１１ 信号配線 ３１２ インバータ ３１３ 信号配線 ３１５、３１６ Ｃ−ＭＯＳインバータ ３１７ 帰還抵抗 ３１８ 安定化抵抗 ３１９ 発振安定化容量素子 ３６１〜３６４ フリップフロップ ４０１ 回路基板の端子 ４０４ パターン Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３ 端子 ７１、７２、７３ アンドゲート

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水晶振動子と、該水晶振動子を基準発振
   源とする発振回路を内蔵の半導体装置とを備える発振装
   置の製造方法において、前記水晶振動子を封止せずに前
   記半導体装置に対して回路接続した後、当該半導体装置
   からの出力に基づいて前記水晶振動子にトリミングを施
   して出力周期調整を行うことを特徴とする発振装置の製
   造方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記出力周期調整を
   行うにあたっては、前記水晶振動子へのトリミングとと
   もに、所定容量の緩急用容量素子を回路接続することを
   特徴とする発振装置の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、前記半導体
   装置に緩急回路を内蔵させておき、前記出力周期調整を
   行うにあたっては、前記水晶振動子へのトリミングとと
   もに、前記緩急回路の動作条件を設定することを特徴と
   する発振装置の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかにおいて、
   前記出力周期調整後に、前記水晶振動子および前記半導
   体装置を大気圧状態にある外装材内に一体に封止するこ
   とを特徴とする発振装置の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１ないし３のいずれかにおいて、
   前記出力周期調整後に、前記水晶振動子および前記半導
   体装置を大気開放状態のまま発振装置とすることを特徴
   とする発振装置の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項１ないし３のいずれかにおいて、
   前記出力周期調整後に、前記水晶振動子および前記半導
   体装置を時計の基枠に実装して発振装置とすることを特
   徴とする発振装置の製造方法。
7. 【請求項７】 請求項１ないし３のいずれかにおいて、
   前記水晶振動子および前記半導体装置を時計の枠体に実
   装した後、前記出力周期調整を行うことを特徴とする発
   振装置の製造方法。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれかにおいて、
   前記水晶振動子は音叉型の水晶振動子であることを特徴
   とする発振装置の製造方法。
9. 【請求項９】 請求項８において、前記半導体装置に
   は、前記発振回路に複数のインバータを直列接続した増
   幅回路を備えていることを特徴とする発振装置の製造方
   法。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし９のいずれかにおい
    て、前記水晶振動子の表面には酸化チタン膜を形成して
    おくことを特徴とする発振装置の製造方法。
11. 【請求項１１】 請求項１ないし１０のいずれかに規定
    する製造方法により製造したことを特徴とする発振装
    置。
12. 【請求項１２】 請求項１１に規定する発振装置を有す
    ることを特徴とする電子機器。
13. 【請求項１３】 請求項１１に規定する発振装置を有す
    ることを特徴とする水晶時計。