JPS593884B2 - 水晶振動子ユニツト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水晶振動子の固有振動数が温度によって変化す
ることを打ち消すだめの具体的な構造に関する。

本発明の目的は、温度補償用のコンデンサと振動子固定
用の台とを兼用することにより、単純な構造で振動数の
温度変化を補正することである。

まず、従来の実施例で説明する。

薄い水晶板よりフォトエツチング技術を用いて形成され
る音叉型の水晶振動子は大量生産に適していることや小
型であることにより腕時計用として非常にすぐれている
。

このような振動子の結晶軸に対する切り出し角度や電極
配置には各種の方法があるが、温度特性や動インピーダ
ンスの観点から、以下に示すものが特にすぐれている。

第１図および第２図はこの振動子の表側および裏側より
の概念図である。

振動子１は第３図に示された水晶板からフォトエツチン
グ技術を用いて抜きとられる。

図の角γは０°〜１０°の範囲にとられる。

第１図の２，３、第２図の４，５ばそれぞれ振動子に電
界を加えるだめの電極である。

振動子１は裏面電極４，５の一部６，７によって絶縁性
物質からなる固定台１０の上面に蒸着、焼結等によって
振動子の電極６，７に合わせてつけられた金属膜８，９
に接着され、電極２および電極３は、ワイヤー１１．１
２をボンディングすることにより電極端子１３，１４に
それぞれ接続される。

第４図は、この振動子の電極の配置を示す図である。

電界は図の矢印で示されるようにＸ軸に平行（ｔてかか
るため、動インピーダンスは非常に小さく、周波数一温
度特性の零温度係数の得られる温度（Ｔｏ）は角度γを
変えることによって動インピーダンスを変化させずに２
０℃−４０℃の範囲に自由に変化させることができる。

第５図は以上に述べた振動子の振動数と温度との関係を
示すものであるが、これより明らかなように、もしこの
振動子を時計に用いるなら気温が高く、あるいは低くな
った際に「おくれ」を生ずる欠点を有している。

以下、この温度変化に伴なう欠点を解消する方法につい
て記そう。

第６図は広く知られている水晶振動子の発振回路を示す
ものであり、１５は振動子、１６はインバータ回路、１
γ、１８はコンデンサ、１９，２０は抵抗器である。

第７図は第６図におけるコンデンサ１７あるいは１８の
容量（横軸）と振動数（縦軸−任意スケール）の関係を
示している。

第８図はコンデンサ１７．１８としてチタン酸バリウム
のような誘電率が温度によって変化する誘電体を用いる
ことによって振動数の温度変化が打ち消されるしくみを
示すものであり、第１象限には第５図に示した温度−振
動数の関係、第２象限には第７図に示した容量−振動数
の関係が描いである。

なお第１と第２象限の縦軸は向きが逆である。

第４象限は補正用コンデンサ１７あるいは１８の容量一
温度の開法を示している。

第４象限の容量一温度特性を適当にとるならば、第９図
の実線で示した補正前の振動数一温度特性は破線に示す
ように緩和される。

第１０図は第６図に示した回路の具体的な従来の実施例
であり、２３は振動子ケース、２１゜２２は温度補償用
コンデンサー、２４はＩＣである。

２５．２６．２７は電源と出力端子である。この従来例
より明らかなように２個のコンデンサ２１．２２は他の
部品と比較してかなり大きな体積を占めるものであり、
結線等も複雑になる等の欠点を有している。

本発明は以下に示すように、これら２個のコンデンサの
少くとも１コを振動子ケースの中に収納して水晶振動子
ユニットとして全体の単純化、小型化をはかるものであ
る。

第１１図は本発明の実施例であり、本図にお、いて２８
．２９はブロック状のコンデンサで、上面と下面には電
極が形成されており、下面は基板３０に接着され、上面
へは振動子１５が接着される。

これら相互間の電気的接続は第１２図のようになり、第
６図に示した回路が得られる。

コンデンサの電極形状は、この他に第１３図のように２
電極を共に上面につくり、コンデンサ３１．３２自体は
基板３０と絶縁してとりつけてもよい。

さらに、２つのブロックのうちの一方のみにコンデンサ
ーとしての性質を持たせ、他はガラスやセラミック等の
絶縁体を用いることも可能である。

なお、温度補償を行う具体的な回路は何ら第６図のもの
に限定されるものではなく、たとえば第１４図のように
振動子３４に直列にコンデンサを入れることも可能であ
る。

ここでコンデンサ３３゜３８．３９のうち少くもコンデ
ンサ３９は温度によってその容量が変るようになってい
る。

３７はインバータ、３５．３６は抵抗器である。

それらの結線は第１５図のようになっている。

図ではコンデンサ３３と３９が台として用いられている
。

この場合もコンデンサ３９の温度による容量変化により
先に述べたのと同じように温度補償が行われている。

以上本発明を説明するのに第１図などに示される特定の
音叉型水晶振動子を用いて説明してきたが、これは単な
る説明の便宜上の理由によるものであり、本発明は何ら
この例に限定されるものではなく、様々の切り出し角度
と電極構造の振動子にも適用される。

たとえば第１６図において４０は比較的厚い振動子で、
２つの極性の電極はそれぞれ支持部４１の表裏面からと
り出される。

４２は本発明に関するコンデンサで１電極は振動子の裏
面と接着され、他は基板に接線されている。

４３は振動子の表の電極につながれたボンディングワイ
ヤ、４４は振動子の裏電極につながれたボンディングワ
イヤ、４５は基板につながれたボンディングワイヤであ
り、先に詳述した理由により温度補償されている。

以上で明らかなように、本発明によれば水晶振動子の固
定支持台と発振回路のコンデンサを兼用することにより
、体積的に小型化が実現されるとともに結線個所の減少
に伴なう信頼性向上とも相まって腕時計に用いた場合の
寄与は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は水晶振動子の一例の表側よりの概観図と、従来
の固定法を示す図である。 第２図は上記水晶振動子の裏側よりの概観図。 第３図は上記水晶振動子の水晶原板よりの切り出し角度
を示す図であり、１は水晶振動子をさしている。 第４図は上記水晶振動子の電極配置を示す図である。 第５図は上記水晶振動子の振動数一温度特性の一例であ
る。 第６図は一般的な振動子発振回路であり、１５は振動子
、１７．１８はコンデンサである。 第７図は第６図に示したコンデンサ１７．１８の容量一
温度特性の一例である。 第８図はコンデンサの容量の温度変化により発振周波数
の温度変化が補償される様子を示す図である。 第９図は発振周波数の温度変化の補償特性を示すもので
、実線が補償前、破線は補償後の特性を示すものである
。 第１０図は第６図に示した回路の従来の実装例を示すも
ので、２３が振動子ケース、２１，２２が温度補償コン
デンサである。 第１１図および第１２図は本発明の一実施例であり、振
動子１５は本発明にかかわるコンデンサ２８，２９にま
たがって装着される。 第１３図は本発明の他の実施例であり、振動子１５は本
発明にかかわるコンデンサ３１．３２にまたがって装着
される。 第１４図は振動子発振回路の別の例で、３４は振動子、
３９はコンデンサである。 第１５図は第１４図に示した回路の実施例であり、振動
子３４はコンデンサ３３と３９にまたがって装着されて
いる。 第１６図は本発明の別の実施例であり、厚い振動子４０
は本発明にかかわるコンデンサ４４に装着されている。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 音叉型水晶振動子を有する水晶振動子ユニットにお
   いて前記音叉型水晶振動子を誘電体よりなる固定台に固
   定するとともに、前記音叉型水晶振動子の基部に配置さ
   れる電極と前記固定台上の電極とが直接接着されており
   、且つ前記誘電体の誘電率は前記音叉型水晶振動子の発
   振周波数の温度変化を打ち消すように変化する値に設定
   され、更に音叉型水晶振動子が接着された固定台上の電
   極が、前記誘電体の電極取り出し端子となることを特徴
   とする水晶振動子ユニット。