JPS622827Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、加熱電極をATカツトの水晶板上に
配置して温度補償する水晶振動子に関する。

〔従来技術〕

この種の技術としては、実公昭38−909号公報
において加熱電極を水晶板上に配置したものが既
に公知である。第１図に示すように水晶板の周辺
にほぼ一様に加熱電極を配置した水晶振動子であ
る。水晶板Ａの中心部には、励振電極Ｂ，B′が配
置され、その周辺の水晶板縁部には加熱電極Ｃ，
C′が一様に配置されている。

この水晶振動子は、加熱電極を熱源として、そ
れ自体または別の制御素子によつて温度制御を行
うことにより、周波数温度特性を安定にしようと
するものである。しかし現実には、水晶板が加熱
電極から発生する熱による熱応力によつて内部に
歪みを生じ、それによつて水晶振動子の共振周波
数に変動をきたすため、水晶板の周辺にほぼ一様
に加熱電極を設けたものでは、この変動を補償す
ることは困難である。

〔本考案の構成〕

そこで、熱応力に基づく周波数変動を補償する
ため、加熱することにより軸方向に対してどの様
な関係になるかを見出した結果、例えばATカツ
トではＺ軸からＹ軸に向かつてＸ軸を回転軸とし
て時計回りに35゜18′回転した後の結晶座標軸
（Ｘ，Y′，Z′）のＸ軸とZ′軸によつて形成される
平面に平行な水晶板に応力を加えると周波数変化
率特性が、Z′軸を中心にして±30゜を境目にして
０≦θ≦30゜の領域で負の周波数変化、30゜≦θ
≦90゜の領域で正の周波数変化が得られることが
わかつた。

第２図ａは、縦軸に周波数変化率、横軸にZ′軸
を０゜として±90゜の各角度における応力による
周波数変化率を示すグラフである。第２図ｂは、
水晶板の軸方向を説明する正面図であり、横軸が
Z′軸、縦軸がＸ軸であり、Z′軸を中心として±30
゜が熱的な中心軸であり、この中心軸から熱的に
対称に加熱電極を配置すればよい。なお第２図ａ
において応力のかからない時の周波数ｆと応力の
かかる前後の周波数差△ｆとの比△ｆ／ｆが、
Z′軸から約±30゜を境にして周波数変化率がプラ
スとマイナスに反転する。本考案では、このよう
に応力による周波数変化が熱を加えた時にも熱応
力として加わることに注目し、熱応力のバランス
をとることによつて周波数が安定となる水晶振動
子を見出だしたものである。なお、加熱電極の配
置は、熱的中心軸に対して必ずしも機械的に対称
に配置されていなくてもよい。

このようにZ′軸から約±30゜を中心として熱的
に対称に加熱電極を配置すれば、内部の熱応力歪
みによる影響を除去出来ることになり、第１図に
示す一様に加熱電極を配置した構成では実現し得
ない周波数安定度が得られる。

〔本考案の目的〕

本考案の目的は、熱応力作用の中心対称性を考
慮しつつ、熱応力に基づく内部歪みの影響を除去
し、実質的に水晶振動子の周波数に対する熱応力
の影響を完全に無くした水晶振動子を提供するこ
とにある。

〔本考案の実施例及び効果〕

第４図は、本考案の一実施例である水晶振動子
の正面図である。

水晶板１の両面中央部には、励振電極２，２′
が配置され、そこから周辺まで端子電極３，３′
が延在されている。これらの励振電極２，２′と
端子電極３，３′はともに、金、銀等の良導電性
金属を真空蒸着することにより製作される。

加熱電極９，１０，１１及び１２はニツケルク
ロム合金などの高抵抗金属を真空蒸着することに
より製作されるが、その配置については、励振電
極２，２′の外周にあつて、大きさの異なる同心
円状の帯状の形状を成し、励振電極２の中心を通
るZ′軸を始線として、角度θ_１＝10゜と角度θ_２
＝60゜との間の角度領域にあり、それぞれ第象
限、第象限、第象限及び第象限に位置して
いる。なお、角度θ_１，θ_２の符号については、
励振電極２に向かつて始線Z′軸を反時計方向およ
び時計方向に回転したとき、それぞれ正および負
とする。

接続電極１３は、加熱電極９，１０の外周にあ
つて、第，第象現にわたつて位置しててお
り、加熱電極１０および１１の外周には、同様に
第，第象限にわたつて位置する接続電極１４
があり、加熱電極９及び１２の外周には、同様に
第，第象限にわたつて位置する接続電極１５
があつて、加熱電極の端部と接続電極が接続され
ている。また加熱電極１１および１２の端部から
端子として使用する接続電極１６および１７が接
続配置されている。

これらの接続電極１３，１４，１５，１６及び
１７は、相互に接触しないように間隔を保つて、
加熱電極９，１０，１１および１２と励振電極と
を包囲するごとく位置せしめ、励振電極２と同様
な良導電性金属を真空蒸着することにより製作さ
れる。

第５図は、他の実施例であつて、加熱電極とし
て前例の加熱電極９のみを使用し、かつ接続電極
１８および１９を水晶板１のほぼ許される限り全
周にわたつて配置したものである。

なお、この加熱電極は、前例に示した加熱電極
１０，１１または１２に置換してもよい。

第６図は、更に他の実施例であつて、第４図の
実施例における加熱電極９および１１を使用し、
かつ相互接続が接続電極２０によつて、端子の取
り出しが接続電極２１および２２によつて行われ
る。

なお、これらの加熱電極９および１１は、第４
図に示した加熱電極１０および１２に置換しても
よい。

以上のように水晶板の加熱電極部分で生じる熱
応力を、加熱電極の熱的中心軸から対称に配置す
ることによつて熱応力による影響を除去し、安定
な水晶振動子を実現している。

以上の実施例において、加熱電極の角度領域を
指定する角度θ_１の下限および角度θ_２の上限
は、接続電極の角度領域および面積を適宜調整す
ることにより｜θ_１｜min＝５゜および｜θ_２｜
max＝90゜であることが実験により確認された
が、θ_１＝10゜およびθ_２＝60゜の範囲内が良好
な角度領域である。

第３図は、本考案に係る水晶振動子の温度制御
回路図の一例であり、加熱電極により構成される
ヒーターＨと正特性感温抵抗素子Th（温度上昇
とともに抵抗値が大きくなる感熱抵抗素子など）
との直列回路に一定電圧を印加する、きわめて簡
単な温度補償制御回路である。ここで、感温素子
Thは、水晶振動子を密封する容器の外壁に張り
付けるか、または発振回路OSCのプリント基板
上に取り付けてもよい。

このような温度制御回路によつても、本考案に
係る水晶振動子は、−10℃〜＋50℃の温度変化に
対して±１×10^-6以内の周波数変化率を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の水晶振動子を示す正面図、第２
図ａは水晶板の各角度における応力による周波数
変化率特性曲線図、第２図ｂは水晶板の軸方向を
説明する正面図、第３図は本考案に係る水晶振動
子に使用した温度制御回路図、第４図、第５図お
よび第６図は本考案の水晶振動子の一実施例であ
る水晶振動子の正面図である。 １……水晶板、２，２′……励振電極、９，１
０，１１，１２……加熱電極、１３，１４，１
５，１６，１７，１８，１９，２０，２１，２２
……接続電極。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 ATカツトの水晶板上に励振電極と該励振電極
   に接触しない周辺部に位置する加熱電極とを設け
   た水晶振動子において、 (イ) 高抵抗金属からなる、少なくとも１つの該加
   熱電極が、該励振電極の外周にあつて、熱応力
   に基づく該水晶板の内部歪みにより周波数変化
   率が零となるZ′軸から±30゜の角度を熱応力の
   中心軸として、該熱応力の中心軸から周波数変
   化がプラスに変動する領域とマイナスに変動す
   る領域とにそれぞれ熱的に対称で、かつ該励振
   電極の中心を通るZ′軸を始線として±（10゜〜
   60゜）の範囲内の角度領域に配置され、 (ロ) 良導電性金属からなる、少なくとも２つの接
   続電極が、該加熱電極の外周にあつて、相互に
   接触しないように間隔を保つて、該水晶板主面
   縁部に沿つて配置し、該加熱電極と該接続電極
   とが直列に電気接続していることを特徴とする
   水晶振動子。