JPS5847313A - Ｇｔカツト水晶振動子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、台座を用いてなる水晶振動子に関する。

近年腕時計の高精度化は急激に進歩し、現在では、音叉
型水晶振動子を２個時計内に入れ、夫々のカット角の違
いによる周波数温度特性の頂点温度の違いを利用し理論
的に温度補償してなる複合振動子がその主流である。時
計の精度表示も月差から年差へと向上してきた。し゛か
し、その反面で時計の小型化、薄型化も急激なテンポで
進められておシ、時計四に振動子を２個人れることは大
きな問題となってきている。またこのような振動子は両
方の劉波数を非常に精廣よく合わせ込まなくてはならず
、全ての時計には利用されていない状況である。また、
他に１個の振動子で高精度をねらうにｄ、ＡＴカット水
晶振動子が挙げられるが、この振動子もその周波数が高
いため消費電流が多くまた振動子形状が大きいため、電
池寿命が短く、時計も厚くなるため、市場ニーズに応え
るには無理があった。

そこで今日、１個の振動子でもその周波数温度特性が優
れ、形状も小型で、フォトエツチング加工が、できるた
め量産性もよいＧＴカット水晶振動子が注目さるるよう
になってきた。この振動子を用いれば、切り出し７角度
、形状そして、電極構造を適当に組み合わせることによ
り、小型で、クリスタイルインピーダンス（ＣＩ値）の
小さい、周波数源・度特性の優れた水晶盛動子が得られ
る。

特に周波数温度特性に於いては、−８０℃〜１２’Ｏ℃
まで！ｖＴ’ＰＭ　　以内という他に類をみない優れた
水晶振動子である。しかし、このような振動子の周波数
温度配性は振動子の長辺、短辺の寸法差で決定されるた
め、量産時の加工精度の限界からくるばらつきによって
周波数温度特性もばらついてしまい、長辺、短辺夫々に
あもシを付着しｆｃ沙、あるいは、長辺、短辺にあらか
じめおもシを付着しておき、レーザー等によシ除去して
周波数調整しなくてはいけなかった。（本発明は特に前
者のおもりを付着していく方法を例にと゛り述べる。）
そのため、周波数調整に関するいろいろな問題が発生し
ているのが現状であり、まずそれら従来の例を図に従っ
て説明してゆく。

第１図は、振動部１、振動を２持部まで伝えないための
振動減衰部５、支持部ｔをブリッジ２を介して一体形成
されているＧＴ７ツト水晶振動子片Ｒを表わしている。

斜線部は１力振電極を表わしている。この振動子の周波
数ｍｙ特性は、ひとつの振動子の中に存在する二つの夜
勤モードをカップリングさせて得るものである、す外わ
ち、周波数温度特性は二つの振動子の周波数差によって
決定される。特にＯＴカット水晶振動子の場合は、短辺
寸法−長辺寸法の形状の差で決められる。尚高い方の周
波数は短辺寸法■で決定される。これをｆＨどする。低
い方は短辺寸法りで決定される。

これをｆＩ、とすると、ｆＨ−ｆＬ＝＝△ｆ　’ｉｔこ
のＧＴカット水晶振動子の周波数温度特性を決定すると
いうことである。

第２図は、第１図に示したＧＴカット水晶振動子片Ｒを
支持用台座５に支持固定し、△ｆを調整しようとする理
想的な例を示す。なお、この図は、説明上、蒸発源を振
動子よシ上に表わし、上から下へ蒸発するかのように表
わしである。実際は、蒸発源Ｅを振動子より下に蒸着材
を下から上へ蒸発させるのが普通である。

まずｆＢを調整する場合、蒸発源Ｅから蒸発したおもり
部材は、マスクＭに設けられた貫通穴の形状に制御さ！
１振動子片貝のおも多位置Ａ１″！たけ４（長辺のはぼ
中央の位置）に付着される。この時ｆＬは＃よとんど変
化しないため△ｆとしては小さくなってゆく。このｆＨ
は、発振回路に接続した場合、発振周波数（また基本周
波数）ともなるため、例えば２の乗数になっている必要
がある。

通常、ｆＨｉｊこの２の乗数にしておく。尚、ＧＴカッ
ト水晶振動子は、その形状によシどのような周波数も可
能であるが、時計用としては１ＭＨ２かから２　ＭＨｚ
　　帯が最適である。故にＩ　ＭＨｚ　帯をツカ５　場
合ｎ、１．０４８５６６　ＭＨｚ、　２　ＭＨｚ　　帯
をつかり場合は、２．０９７１５２　　ＭＨｚ　　とい
う２の乗数にしておく。次にｆＨを合わせただけで周波
数温度特性が最適になればそこで周波数調整は終りであ
る。しかし、最適な周波数温度特性またはΔざになると
はかぎらない。そのためｆＬを調整しΔｆを合わせるわ
けでｌ、ｔＬを下げるべくマスクＭをおもり位置ｑ、Ｂ
’　　短辺のほぼ中央の位置）に位置させる。しかし実
際は振動子がＢ、’、Ｂ；　　に穴が開いたマスク位置
に動くのが一般的である。

次に蒸発源Ｅか、ら蒸発したおも夛部材を振動子に付着
する。このようにして、ｆＨ９ｆＴＪを合わせ、△ｆを
最適な値にすることで周波数温度特性を調整できる。ま
た同図は、ハンダ６などの接着部材によ多信号取り出し
用リード端子７に接続されている台座付きＧＴカット水
晶振動子も表わしている。何故このような台座を設叶て
いるかというと、ｆｓ１図にてＧＴカット水晶振動子を
説明した時にも述べたように、振動が、振動減衰部で充
分に減衰するように、ブリッジ部２が非常に細くなって
おり、片側支持であると耐衝撃性を満足しないため、両
端支持とする必要があるためである。

第５図は、一般的に量産時に使用されてい゛る蒸着周波
数調整方法の例である。この図は、第２図きは逆に蒸発
源を振動子下側に位置させた本来の一般的蒸着方法であ
る。まず第３図を説明すると、振動子片Ｒを台座５に接
続し、次に前記台座つき振動子をプラグつきリード端子
７に接続して、装置内に設けられである発振回路に接続
し発振させ、周波数を測定しながら調整してゆく。また
位置が出せるように、あるいは、振動子が装置に固定さ
れているようにするため、バネのついた押え＠９によシ
振動子σ、１ついたプラグ部８を押える。この′＃絆で
蒸発源Ｆに市川を加オ、おもシ部材を蒸発させる。この
時、マスクＭに設けられた貫通穴によすおもシが振動子
片のそれそわのおもり位置に付着されるという具合いで
ある。このような方法では、蒸発ｔ・ＥｔｉＴｈ定され
、振動子ＲとマスクＭが一対となって回転し、周波数調
整されるべき振動子とマスクのみが蒸発源の真上に位置
するようになっているのが一般的である。

第４図は、第３図をＸ方向からみた図であり、振動子片
Ｒは台座５の夏側になるため、この図では表わされてい
ない。同図に於いて、例えば台座付振動子が若干傾いて
セットされたでしよう。

（との例を振動子５Ｂに示す。）この時おもりの付着さ
れるべき位置はマスクＭの穴位置とはずれしまい目的の
短辺、長辺の位置におもりが付着され危いことになって
しまう。従来、このような事故はしばしば起っているの
である。また、振動子を発振させながら行うため、マス
クと振動子にある程度のすき間が必要であシ、そのため
、マスクの穴形状よシ蒸着材が広がるため大き々パター
ンにおもシが付着されてしまう欠点がある０また）この
マスク穴は、後に幾度となく錘シが付着されるためだん
だんと形状が小さくなってゆき、最後に穴がなくなって
しまうこともあった。

また更に、第４図に示またマスク部材Ｍの拡大図を第５
図に示し、他の不具合点を説明する。

第５図に於いて、マスクＭに開けられた貫通穴ＡＩ　Ａ
＊　ｅ　Ｂ１　”＊　のうち、まずｆＨを調整する時は
、ＢＩＢ２をｆＬ　゛を調整する時はＡｌＡ、を一点す
線で表わしたシャッタ部材ＯＢＯムによシ塞ぐなどして
、調整する。

しかし、この点線でも表わした振動子片の振動部は説明
上図は大きく示しているが実際は１■〜２ｍの正方形で
あシ、貫通穴Ａ、　Ａ、とＢＩＢ、の間隔も１ｗ以下で
ある。そのため、シャッタ部側としては１ｗ以下でなけ
ればいけないことになり、シャッタ一部材を作ることす
ら容易でないことが言える。

以上のように、従来の蒸着による周波数調整方法である
と、振動子をセットする時、マスクの穴を考慮してセッ
トするため、位置出しがむずかしく時間がかかる。また
振動子とマスクの間隔がある程度必要がためにマスクの
形状より振動子に付着される付着形状の方が大きくなっ
てしまい、時には表面の電極にもまわり込み、電極をシ
ョートされる場合もあった。まだ、マスクの穴形状も小
さくなって行くため、マスクを取シ換えなければらけな
い不具合点もあった。また更に、非常に小形のために、
マスク穴が塞ぐシャッタ一部材をも非常に小形に作成し
なくてはならず、治具類の加工も非常に困難であシ、周
波数温度特性、周波数調整は至難のわざであった。

本発明は前記従来振動子の不具合点を解決し、周波数温
度特性、周波数調整を簡単に可能なＧＴカット水晶振動
子を提供することにある。

第６図は本発明振動子の実施例である。尚同図は説明上
分解図を表わしているが、実際は、一体となっている。

振動子１０は本発明貫通穴Ａ１１＊　ＡｔｈＢｔｌｔ”
２２　　の複数設けられた台座１１、と台座１２にはさ
み込むように支持固定される。更にくわしく説明すると
、本発明における台座１１．１２は外路凹型をしており
、振動子片１０の振動部、振動減衰部、ブリッジ部が前
記台座の凹部に位置するようにセットされている。また
本発明台座の貫通穴は、前記凹部にセットされた振動子
片の長辺。

煙辺夫々のほぼ中央に位置するように設けられている。

また他の例として、振動部の隅と、長辺。

短辺の中央付近との中間付近に位置するような貫通穴を
台座に設けることは可能である。しかし、このよう々場
合、長辺におもりを付着し周波数を変えようとすると炉
辺例の周波数も大分変化し、夫々の周波数を独立に変化
させることはむずかしくなるため、△ｆとしても調整が
容易でない。

第７図は、第６図の断面図である。記号１０゜１１，１
２は、第６図と同様の為説明社省く。

それでは、この貫通穴の設けられた台座にはさみ込むよ
うに支持固定されたＧＴカット振動子の周波数調整方法
を説明しよう。まず前記台座に支持固定されたＧＴカッ
ト振動子を従来例で説明したよりな蒸着装置にセットす
る。この場合、ｆＨをまず調整するため、振動子の長辺
側の中央に位置する場所に設けられた貫通穴’１１　ｍ
　Ａ２２が、蒸着源Ｚに対応するようにセットする。（
蒸発源が下方にある場合の例とすゐ。）この状態でおも
りを付着することでｆＨが調整される。付着される錘妙
の形状は、振動子１０の振動子部と台座１１との隙間は
、数十ミクロンしかないため、はとんど台座に設けられ
た貫通穴の穴形状と尋しい。そのため、おもυが他の電
極まで、まわシ込む事もなく、電極間ショートもない。

また、この台座に支持された振動子は、後に数ミリ、メ
ートル９の容器に真空封入されるため、台座と振動子の
振動部の隙間鉱少なくしざるを得ない。このように、台
座の貫通穴が従来のマスクＭの代用とまるため、マスク
は不要になる。故にマスクの穴位置を考慮して振動子を
セットすることもなく、セットする時間が大幅に少々く
することが可能となり、工数も減らすととができた。

次にｆｌ−を調整するため、第８図に示すように、第７
図に示し九台座付′き一振動享を３６０°　回転させる
。こうすることにより、下方の蒸発源に対し振動子の短
辺側の中央に位置する場所に設ｉられた台座の貫通穴Ｂ
１１ｙ　Ｂ１１２　が対応するようにセットされる。こ
の状態でおもりを付着することで、ｆＬが調整され結果
的に△ｆが調整され、２２１さ九た周波数でかつ周波数
温度特性も調整され九〇Ｔカット水晶振動子が得られる
訳である。

第９図は、本発明振動子の完成図の一例である。

本発明の台座を利用した振動子にすると−とで、（１）
おもりをつけるだめの蒸着マスクが不要になり、マスク
の穴位置を考慮してセットすることもなく、セットにか
かる時間が非常に短縮できる。

（２）振動子と台座の間隔が非常に少ないため、台座の
穴形状と等しい大きさのおもシが付着出来、まわシ込み
も少ないため電極間ショートも力い。

（３）　　おもりを付着し終えると、マスクとしての働
きはないため、また、おもシ付着後は台座としてのみの
動きのみになるため、貫通穴がおも９により塞がれるこ
ともない。

（４）更に、シャッタ一部材など、穴を塞ぐなどの手段
の必要なく、精度を要する治工具（特にシャッター）を
作成することもなくなった。

以上のように、本発明は非常に大きた効果を有しておシ
、他に類をみない発明である。

また本発明は、他のカット角の振動子、他のモードの振
動子にも応用出来、特にＡＴカット、ＤＴカット振動子
にも簡単に応用出来ることはいうまでもない。

また、本発明は他のモードの振動子にも応用出来、特に
ＡＴカット、ＤＴカット振動子にも簡単に応用できるこ
とはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来ＧＴカット振動子平面図、第２図は従来Ｇ
Ｔカット振動子の例を示す斜視図、 第３図は従来ＧＴカット振動子量産時の実施例を示す正
面図、 第４図は第３図の平面図、 第５図は従来の氷晶振動子の一実施例の部分の正面図、 第６図は、本発明の実施例を示す斜視図、第７図、第８
図は本発明の実施例を示す断面図、第９図は本発明振動
子の完成図−例の斜視図である。 １・・・・・・振動部　　　　　２・・・・・・ブリッ
ジ３・・・・・・振動減衰部　　　４・・・・・・支持
部■・・・・・・短辺の長さ　　　Ｌ・・・・・・長辺
の長さ５・・・・・・台座　　　　　　６，６′・・・
・・・半田７．７′・・・・・・リード端子 Ａｊ、　Ｂｊ、　Ａ４．　Ｂ４・・・・・・錘り付着位
置。 Ｅ・・・・・・蒸着源　　　　　Ｍ・・・・・・マスク
８・・・・・・リード端子性キ円柱プラグＡＩ　＊　Ａ
ｔ　＋　”＋　！　”ｔ・・・・・・錘夛付着用マスク
の１透穴ＯＡ、ＣＢ・・・・・・シャッタ一部材９・・
・・・・振動モレ押え棒 １０・・・・・・本発明振動子の振動子片１１．１２・
・・・・・本発明台座 ＡＩ　１　ｅ　ＢＩＩ、Ａｔ２　ｅ　Ｂ１１・・・・・
・本発明貫通穴、以　　上 出願人　株式会社　第二精工舎 代理人弁理士　最　上　　　務 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）振動子片を台座に支持固定してなるＧＴカット水
   晶振動子に於いて、１ケまたは複数個の貫通穴の開いた
   台座２個により、挾み込むように支持しぇ。とを特徴と
   す、。讐カッ、水晶振動子。 （２、特許請求の範囲第１項記載の２ケの台座の貫通穴
   よシ、前記振動子の表裏面に錘りを付着し、周波数調整
   、周波数温度特性を調整したことを特徴とするＧＴカッ
   ト水晶振動子。 （３）特に一方の面（例えば表面）によシ周波数温度特
   性を、他方の面（例えば裏面）により周波数を調整した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項若しくけ第２項
   記載のＧＴカット水晶振動子。