JPS643368B2 - - Google Patents

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。更にくわしくは、前記台座の形状に関する。

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
のカツ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
ており、時計内に振動子を２個入れることは大き
な問題となつてきている。またこのような振動子
は両方の周波数を非常に精度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
らうには、ATカツ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
には無理があつた。

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、フオトエツチング加
工ができるため量産性もよいGTカツト水晶振動
子が注目されるようになつてきた。この振動子を
用いれば、切り出し角度、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
スタルインピーダンス（CI値）の小さい、周波
数温度特性の優れた水晶振動子が得られる。

特に周波数温度特性に於いては、−80℃〜120℃
まで数ppm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
数温度特性は振動子の長辺、短辺の寸法比で決定
されるため、量産時の加工精度の限界からくるば
らつきによつて周波数温度特性もばらついてしま
い、長辺、短辺夫々におもりを付着したり、ある
いは、長辺、短辺にあらかじめおもりを付着して
おき、レーザー等により除去して周波数調整しな
くてはいけなかつた。（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、まずそれら従来の図に
従つて説明してゆく。

第１図は、振動部１、振動を支持部まで伝えな
いための振動減衰部３、支持部４をブリツジ２を
介して一体形成されているGTカツト水晶振動子
片Ｒを表わしている。斜線部は励振電極を表わし
ている。この振動子の周波数温度特性は、ひとつ
の振動子の中に存在する二つの振動モードをカツ
プリングさせて得るものである。すなわち、周波
数温度特性は二つの振動子の周波数差によつて決
定される。特にGTカツ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Ｈで決定される。これ
を_Hで決定される。これを_Hとする。低い方は短
辺寸法Ｌで決定される。これを_Lとすると、_H−
_L＝△がこのGTカツ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カツト水晶振動
子片Ｒを支持用台座５に支持固定し、δを調整し
ようとする例を示す。なお、この図は、説明上、
蒸発源を振動子より上に表わし、上から下へ蒸発
するかのように表わしてある。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_H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
状に制御され振動子片Ｒのおもり位置A₁または
A₂（長辺のほぼ中央の位置）に付着される。この
時_Lはほとんど変化しないためδとしては小さく
なつてゆく。この_H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の乗数になつている必要がある。通
常、_Hはこの２の乗数にしておく。尚GTカツト
水晶振動子は、その形状によりどのような周波数
も可能であるが、時計用としては、1MHzから2M
Hz帯が最適である。故に1MHz帯をつかう場合は、
1.048576MHz、2MHz帯をつかう場合は、
2.097152MHzという２の乗数にしておく。次に_H
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△になるとはかぎらな
い。そのため_Lを調整し△を合わせるわけであ
り、_Lを下げるべくマスクＭをおもり位置B₁，
B₂（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B₁，B₂に穴が開いたマスク位
置に動ごくのが一般的である。次に蒸発源Ｅから
蒸発したおもり部材を振動子に付着する。このよ
うにして、_H，_Lを合わせ、△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り信号取り出し
用リード端子７に接続されている台座付きGTカ
ツト水晶振動子も表わしている。何故このような
台座を設けているかというと、第１図にてGTカ
ツ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
リツジ部２が非常に細くなつており、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３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
とは逆に蒸発源を振動子下側に位置させた本来の
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
に設けられて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、バネのついた押え棒９に
より振動子のついたプラグ部８を押える。この状
態で蒸発源Ｅに電圧を加え、おもり部材を蒸発さ
せる。この時、マスクＭに設けられた貫通穴によ
りおもりが振動子片のそれぞれのおもり位置に付
着されるという具合いである。このような方法で
は、蒸発源Ｅは固定され、振動子ＲとマスクＭが
一対となつて回転し、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
なつ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の裏側になるため、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ツトされたしよう。

（この例を振動子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
されないことになつてしまう。従来、このような
事故はしばしば起つているのである。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り、そのため、マス
クの穴形状より大きなパターンにおもりが付着さ
れてしまう欠点がある。また、このマスク穴は、
後に幾度となく錘りが付着されるためだんだんと
形状が小さくなつてゆき、最後に穴がなくなつて
しまうこともあつた。

このように、従来の蒸着による周波数調整方法
であると、振動子をセツトする時、マスク穴を考
慮してセツトするため、位置出しがむずかしく時
間がかかる。また、振動子とマスクのすきまがあ
る程度必要であるため、マスクパターンより振動
子に付着されるおもりの形状が大きくなつてしま
う。また、マスクの穴形がだんだん小さくなつて
しまい、マスクをすぐに取りかえなければならな
いという不具合点があつた。

本発明は前記従来振動子の不具合点を解決する
ことにあり、その実施例を図に従つて説明してゆ
く。第５図は本発明の第１の実施例を示すもので
あり、複数個貫通穴の開いた台座に支持されるべ
く水晶振動子を示している。振動子１０は本発明
穴の設けられた台座１１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は
外略凹型をしており、振動子１０の振動部、振動
減衰部、ブリツジ部が前記台座の凹部に位置する
ようにセツトされている。また本発明台座の貫通
穴は、前記凹部にセツトされた振動子の長辺、短
辺夫々のほぼ中央付近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、あるい
は振動部の隅と、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。しかしこの場合、長辺におもりを
付着し周波数を変えようとすると短辺側の周波数
も大分変化し、それぞれ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、△としても調
整が容易でない。

それでは、この貫通穴の設けられた台座を用い
たGTカツ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振動子を従来
例で説明した蒸着装置にセツトする。この場合、
付着されるおもりの形状は、本発明台座に設けら
れた貫通穴に制御されるため、従来のような穴の
設けられたマスクは不要になる。またそのため、
マスクの穴位置を考慮してセツトする必要もな
い。

次に、このセツトされた振動子の△を調整す
る訳であるが、まず_Hを調整する場合の実施例
を、第６図ａに示す。（第６図は説明上台座を裏
側から見た図である）同図に於いて、シヤツター
部材１２によりB₁，B₂の穴を塞ぐ。このシヤツ
ター部材１２は蒸着部を開閉する時に使われるシ
ヤツターのような機構で蒸着装置に具備すること
で簡単に開閉操作できる。また、このシヤツター
部材は、台座と接しても何ら問題なく、どちらか
というと、台座と接した方が確実にB₁，B₂を塞
ぐことが出来、従来のように穴の開いたマスクを
いろいろ設けたり、または、マスクを移動させた
り、振動子を移動させたりするよりは、まつたく
簡単である。このようにB₁，B₂を塞いておもり
を付着すると、_Hは調整できる。

次に_Lを調整する実施例を第６図ｂに示す。ま
ずシヤツタ部材１３を台座貫通穴A₁，A₂に位置
させる。故に、A₁，A₂を塞ぐわけである。この
状態で、おもりを蒸着すると、_Lだけが調整でき
るわけで△が調整できるわけである。

本発明にすることで従来のように穴の開いたマ
スクが不要になり、周波数調整も簡単になつた。

更に、本発明の効果を説明すると、振動子部と
台座の凹部とのすきまは、振動子部と台座がふれ
ない程度あればよい。しかし、通常衝撃が加わつ
ても台座にふれぬよう数十ミクロンもあれば充分
である。例えば、台座の凹部が30ミクロンとすれ
ば、総厚は100ミクロンもあれば充分であり、そ
の製造方法もハーフエツチング技術をもつて作ら
れるため、非常に厚味むらの少ない台座となる。
そのため、台座の貫通穴の位置と振動部が非常に
接近していることから、蒸発されたおもり部材
は、ほとんど台座の穴形状と等しい形状に付着さ
れるという効果もある。また更に、台座と振動子
は、確実に接着材などで固定されるため、台座穴
位置と振動部はずれることはない。故に、蒸着装
置にセツトする時は位置が多少ずれたとしても、
振動子には台座の貫通穴形状通りにおもりが付着
されるということである。故に装置にセツトする
精度はあまり要求されないことであり、セツトし
易いという効果がある。

また、従来方法では、同じマスクを幾度となく
使用するため、マスクの穴形状が小さくなつてい
くとい不具合点があつたが、本発明台座は、一度
周波数調整が終了すると、台座はマスクとして利
用せず、他の振動子の場合は、また他の台座で周
波数調整するため、従来のようにマスクの穴が小
さくなるということはない等、他に類のない発明
である。

また、本発明は他のモードの振動子にも応用出
来、特にATカツト、DTカツト振動子にも簡単
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カツト振動子平面図、第２図
は従来GTカツト振動子の例を示す斜視図、第３
図は従来GTカツ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図は本発
明水晶振動子の一実施例を示す斜視図、第６図
ａ，ｂは、本発明の実施例を示す斜視図。 １……振動部、２……ブリツジ、３……振動減
衰部、４……支持部、Ｈ……短辺の長サ、Ｌ……
長辺の長サ、５……台座、６，６′……半田、７，
７′……リード端子、A₁，B₁，A₂，B₂……錘り
付着位置、Ｅ……蒸着源、Ｍ……マスク、８……
リード端子付キ円柱プラグ、９……振動モレ押え
棒、１０……本発明振動子、１１……本発明台
座、Ｃ……本発明錘り付着用台座の穴、１２，１
３……シヤツター部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 振動部と支持部が一体的に形成されたGTカ
   ツト水晶振動子片を台座に支持固定し、前記台座
   には、前記振動部の短辺方向と長辺方向に中心部
   を挟んで直交して直列をなす穴を設け、該穴を通
   して金属を付着して調整するものにおいて、前記
   短辺方向の穴を塞いで長辺方向に寄与する周波数
   を調整し、前記長辺方向の穴を塞いで短辺方向に
   寄与する周波数を調整することを特徴とするGT
   カツト水晶振動子の調整方法。