JPS647689B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS647689B2
JPS647689B2 JP14482780A JP14482780A JPS647689B2 JP S647689 B2 JPS647689 B2 JP S647689B2 JP 14482780 A JP14482780 A JP 14482780A JP 14482780 A JP14482780 A JP 14482780A JP S647689 B2 JPS647689 B2 JP S647689B2
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JP
Japan
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tuning fork
electrode
metal film
frequency
adjustment
Prior art date
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Expired
Application number
JP14482780A
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English (en)
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JPS5768924A (en
Inventor
Shigeru Kogure
Eiji Momozaki
Minoru Inoe
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Priority to FR8103611A priority patent/FR2477803A1/fr
Priority to GB8106490A priority patent/GB2072943B/en
Priority to US06/240,045 priority patent/US4377765A/en
Priority to CH145181A priority patent/CH645509GA3/fr
Priority to DE3108166A priority patent/DE3108166C2/de
Publication of JPS5768924A publication Critical patent/JPS5768924A/ja
Publication of JPS647689B2 publication Critical patent/JPS647689B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
    • H03H9/15Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/21Crystal tuning forks
    • H03H9/215Crystal tuning forks consisting of quartz

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、結合音叉型水晶振動子、特に音叉腕
先端付近の電極形状に関する。
従来、電子腕時計には+5゜Xカツトの屈曲振動
を用いた音叉型水晶振動子が用いられている。こ
の振動子は室温での周波数温度特性が放物線にな
るため、時間精度の点で有利だからである。ま
た、低周波のため消費エネルギーが少ないという
利点もある。しかし、この振動子を用いても、1
ケ月の誤差は20秒程度になる。
そこで、更に精度を向上させ、同時に長寿命の
電子時計を実現するため、低周波で室温で3次の
周波数温度特性を有する結合音叉型水晶振動子が
実現された。結合音叉型水晶振動子については、
特開昭54−116191号、特開昭55−75325号、特開
昭55−75326号に詳細に述べられている。
本発明に係わる結合音叉型水晶振動子は、主振
動として屈曲振動の第一高周波、副振動として捩
り振動の基本振動を用いたものである。第1図は
この結合音叉型水晶振動子の外観を示す。1は振
動子、2は支持リード、3は半田、4はプラグで
ある。X軸は電気軸、Y′軸は電気軸まわりに回
転した機械軸、Z′軸は電気軸まわりに回転した光
軸である。第1図の如く音叉腕はY′軸方向を向
いている。周波数は約200kHzである。
屈曲振動の第一高調波F1の共振周波数をF
捩り振動の基本振動T0の共振周波数Tとする。
ただし、FTは20℃における値である。FTの差を △=FT と定義する。結合音叉型水晶振動子の周波数温度
特性は、△によつて決まる。△が特定の値△
0のとき、室温で3次の温度特性が得られるので
ある。結合音叉型水晶振動子を量産する際、問題
となるのは、量産上、避けられない外形寸法のば
らつきから、FTがばらついてしまい、その結
果、△がばらつき、最終的に周波数温度特性が
ばらつくことである。また、単一モードの振動子
の場合と同じく、主振動の共振周波数が所定の値
からずれるという問題もある。そこで、結合音叉
型水晶振動子を量産するには、周波数温度特性の
調整と主振動の共振周波数の調整が不可欠であ
る。
本発明は、周波数温度特性の調整とTを設計値
F0に調整することが目的である。
第2図は、本発明の一具体例で音叉腕の電極形
状を示す。〓を付けた電極5は励振電極、〓を付
けた電極6はF粗調電極、〓を付けた電極7は△
調整電極、〓を付けた電極8はF微調電極であ
る。左のY′軸は、音叉の長手方向に平行な軸で、
叉を0、先端を1としてある。F粗調電極6、△
調整電極7、F微調電極8を用いて、FF0
△を△0に追い込むことができる。以下に、こ
の原理方法について説明する。
第3図はF1のX方向変位UX、TOの音叉腕の
中心線を軸としたねじり角τの分布を示してい
る。横軸のA、B、C、D、Eは第1図のA、
B、C、D、Eの各位置に対応する。UXは音叉
腕の中ほどに振動の腹があり、Dの位置に節があ
り、先端で最大となる。τは先端で最大で、叉に
向かつて単調に減少する。範囲9、範囲10、範
囲11の部分にF粗調電極7、△調整電極7、
F微調電極8が設けられている。これらの電極を
用いて、F、△を調整したときのFTの変化
の推移を第4図に示す。横軸は調整ステツプ、縦
軸は周波数である。横軸の、、、の各ス
テツプは、それぞれ、初期状態、F粗調後状態、
△調整後状態、完成状態である。A1,A2,A3
は、それぞれF粗調操作、△調整操作、F微調
操作である。先ず、F粗調操作A1について説明
する。F粗調電極6は範囲9にあり、この部分で
は、UX、τは共に大きい為、この部分の電極を
レーザービームで除去すると、FTは共に上昇
する。FF0よりも、100ppm程度低いところま
で達したら、F粗調調作A1は終了し、ステツプ
に到達する。次は、△調整操作A2を行う。
△調整電極7は範囲10にあり、この部分では
UXは極めて小さく、τは逆に大きい。従つて、
この部分の電極をレーザで除去すると、Fは、僅
かしか上昇せず、Tが大きく上昇する。△が△
0に達したら△調整操作A2は終了し、ステツ
プに到達する。最後は、F微調操作A3を行う。
この調整においては、△を△0に維持したま
ま、FF0に合せねばならない。その為に、第
2図に示した如く特殊な形状の電極を用いるので
ある。第5図はF微調電極をレーザビームで調整
したときの音叉腕先端を示している。12はF
調電極、13はレーザビームで電極を除去した跡
である。F微調操作A3では、第5図の如く音叉
腕の幅方向に横切るように電極を除去する。この
ようにして電極を除去すると、FTは常に同量
だけ変化する為、△を△0に維持したままF
F0に調整できる。こうして完成状態に到達す
る。この状態ではFF0に一致し、周波数温度
特性は室温で3次になつている。
さて、F微調電極として8の如く特殊な形状が
採られる理由について述べる。第3図に示す如く
範囲11では、UXの変化は大きいが、τの変化
は小さい。またτによつて生ずる変位は音叉腕の
中心に近いほど小さく、音叉腕の端では大きい。
UXは音叉腕の中心近くでも、端でもほぼ一様で
ある。第6図の斜線部16にそれぞれ12′,1
3′,14,15の幅で金属膜を蒸着すると、F
Tの変化量△F、△Tは第7図の如く変化する。
従つて、14の幅で金属膜を蒸着するとFT
低下量が等しくなる。逆に言えばFTの低下量
の等しくなる金属膜の蒸着する幅が存在するので
ある。蒸着する部分16の位置を音叉腕の長手方
向に変えればその位置で△Fと△Tが等しくなる
幅が存在する。その位置がDに近づけば、UX
急激に小さくなる為、△Fと△Tが等しくなる幅
は小さくなる。Eに近づけば、UXが大きい為、
Fと△Tが等しくなる幅は大きくなる。そこ
で、F微調電極は、8の如き形状となるのであ
る。尚、第7図12″,13″,14′,15′は第
6図の12′,13′,14,15の幅で金属膜を
蒸着した場合に対応する。また、△F、△Tは、
金属膜を蒸着しないときの周波数との差である。
上記の理由からF微調電極をレーザービームで
切り取ると、FTを等量、増加させることがで
きる。
各電極の位置は、音叉腕の長さを1としたとき
先端から、 F微調電極……0〜0.2 △調整電極……0.1〜0.4 F粗調電極……0.3〜0.5 に設けられねばならない。
また、これら3種の電極は音叉腕の表裏に等し
い膜厚で付けることが必要である。その理由を以
下に述べる。
第8図は、0℃〜40℃でのFの変化量(△)を
縦軸にとり、△を横軸にとり、製造ばらつきに
よる温度特性のばらつきを示したものである。黒
点は△に対する△を示す。点17の特性を示す
振動子の−Z′面の△調整電極のみをレーザビー
ムで除去すると△は矢印19の如く変化し、+
Z′面の△調整電極のみをレーザビームで除去す
ると△は矢印18の如く変化する。−Z′面と+
Z′面の両面の△調整電極をレーザビームで除去
すると矢印20の如く△は変化する。点21の特
性を示す振動子の−Z′面のみ、+Z′面のみ、+Z′面
と−Z′面の両面にそれぞれ同様の操作を施すと、
矢印23,22,24の如く△が変化する。もし
も、片面の△の調整電極だけを除去すると、点
16と点17の振動子では、△=0となる△が
異なつてしまう。ところが両面の△調整電極を
レーザビームで除去すれば、矢印20,24に示
す如く、2つの振動子は△が△0で△=0とな
る。これは量産する際、△を管理することで、
温度特性を調整できるので大きな利点である。こ
のことはF粗調電極、F微調電極に対しても言え
ることである。
第9図は本発明の他の実施例である。25は励
振電極、26はF粗調電極、27は△調整電
極、28は微調電極である。F粗調電極26、△
調整電極27、F微調電極28は、第3図にお
いて範囲11,10,9にある。第2図のF微調
電極8と第9図のF微調電極28とが音叉腕の長
手方向に形状が逆転しているが、これはF微調電
極8においては音叉先端側でUXが大きく、F
調電極28においては、音叉基部側でUXが大き
くなつているからである。△、Fの調整は第4
図において述べた方法で可能となる。各電極の位
置は、 F粗調電極……0〜0.2 △調整電極……0.1〜0.4 F微調電極……0.2〜0.5 に設定されなければならない。
第10図は、F微調電極の形状を示す。aとb
の2通りがあり、辺39,40は、一般には直線
とはならない。図示の角度θ、θ′はθ,θ′=30゜〜
80゜である。
以上、述べてきた調整方法を有効に行うには、
あらかじめF粗調電極、F微調電極、△調整電
極に厚く金属を蒸着、もしくはスパツタしておく
か、メツキしておくとよい。
以上の実施例において、第2図7、第9図27
を第1金属膜錘りとし、第2図8、第9図28を
第2金属膜錘りとし、第2図6、第9図26を第
3金属膜錘りとする。
以上の本発明の説明中で調整は総てレーザビー
ムで行うとしたが、蒸着でも可能であり、レーザ
ビームと蒸着の併用でも可能である。
以上の説明中で、温度特性は△で管理した
が、R(≡TFFTは20℃での値)で管理
してもよい。このとき△<Fのため、FT
なり、F微調電極の形状は、△で温度特性を管
理する場合とほぼ同一の形状となる。例えば、F
≒200kHzのとき、△≒4kHzであるから。
以上、述べた如く屈曲振動の第一高周波と捩り
振動の基本振動の結合を用いた結合音叉型水晶振
動子において、音叉腕先端にF粗微調電極、△
調整電極を設け、F、△を所定のF0、△0
合せ込むことが可能となつた。本発明により、結
合音叉型水晶振動子の歩留りを向上させることが
できる。また、本発明になる結合音叉型水晶振動
子の電子腕時計に用いることにより、長寿命、高
精度を実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来の結合音叉型水晶振動子。第2
図は、本発明の一具体例。第3図は、屈曲振動と
捩り振動の変位分布図。第4図は、F、△調整
操作の説明図。第5図は、F微調を施された微調
電極。第6図、第7図は、F微調電極の形状を説
明するための図。第8図は、+Z′面、−Z′面の違い
を説明するための図。第9図は、本発明の他の具
体例である。第10図は、F微調電極の形状を示
す。 1……結合音叉型水晶振動子、2……リード、
3……半田、4……プラグ、5……励振電極、6
……F粗調電極、7……△調整電極、8……F
微調電極、9,10,11……電極配置の位置の
範囲、12……レーザビームで分割されたF微調
電極、13……レーザビームで電極を除去した
跡、12′,13′,14,15……金属膜の幅、
12″,13″,14′,15′……12′,13′,
14,15の各幅に対応する、16……金属膜の
位置、17……ばらついている振動子のうちの1
つ、18……+Z′面の△調整電極のみに調整を
施したときの挙動、19……−Z′面の△調整電
極のみに調整を施したときの挙動、20……+
Z′面と−Z′面の△調整電極に調整を施したとき
の挙動、21……ばらついている振動子のうちの
他の1つ、22……+Z′面の△調整電極のみに
調整を施したときの挙動、23……−Z′面の△
調整電極のみに調整を施したときの挙動、24…
…+Z′面と−Z′面の△調整電極に調整を施した
ときの挙動、25……励振電極、26……F粗調
電極、27……△調整電極、28……F微調電
極。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 屈曲振動に捩り振動を結合させた結合音叉型
    水晶振動子において、音叉腕上で前記屈曲振動の
    節となる位置とその近傍に屈曲振動周波数Fと捩
    り振動周波数の周波数差△を調整する第1金属
    膜錘りを設け、前記第1金属膜錘りの位置から音
    叉腕先端方向もしくは音叉腕根元方向のいずれか
    の方向に向かつて徐々に幅が広くなる第2金属膜
    錘りと、前記第1金属膜錘りに対して前記第2金
    属膜錘りとは反対側の位置に設けられ屈曲振動の
    周波数Fを大きく変化させる粗調整用の第3の金
    属膜錘りを形成してなり、第2金属膜錘りは音叉
    腕の長手方向と直角な方向にいずれの箇所の金属
    膜錘りを除去もしくは付着しても前記周波数差△
    をほぼ一定に保つ形状に形成され、且つ前記第
    1,第2,第3の金属膜錘りは音叉腕の両面に形
    成されたことを特徴とする結合音叉型水晶振動
    子。
JP14482780A 1980-03-04 1980-10-16 Coupling turning fork quartz oscillator Granted JPS5768924A (en)

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FR8103611A FR2477803A1 (fr) 1980-03-04 1981-02-24 Resonateur a quartz du type diapason a couplage de modes
GB8106490A GB2072943B (en) 1980-03-04 1981-03-02 Piezo-electric crystal vibrator
US06/240,045 US4377765A (en) 1980-03-04 1981-03-03 Mode coupled tuning fork type quartz crystal vibrator and method of tuning
CH145181A CH645509GA3 (ja) 1980-03-04 1981-03-04
DE3108166A DE3108166C2 (de) 1980-03-04 1981-03-04 Stimmgabelquarzkristallschwinger mit Schwingungskopplung

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JPS5768924A JPS5768924A (en) 1982-04-27
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WO2018008386A1 (ja) 2016-07-05 2018-01-11 日東化成株式会社 ポリエステル重合用触媒、ポリエステル樹脂の製造方法

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