JPH0147932B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、２つの縦振動モードで振動するGT
カツト水晶振動子に関する。

本発明の目的は、周波数調整が容易で、周波数
温度特性（以下、温特と記す。）の優れた小型
GTカツト水晶振動子を提供することにある。

従来、GTカツト水晶振動子は、温度範囲100
℃に対し、周波数変化１〜2PPMと最も優れた温
特を有する振動子として知られている。第１図
に、GTカツト振動子の切り出し方位を示す。

まず、Ｘ軸のまわりに、＝49゜〜56゜回転し、
更に、新たなXZ′平面内でΘ＝±（40゜〜50゜）回転
した板として切り出される。GTカツト振動子
は、板面の短辺寸法をＷ、長辺寸法をＬとすると
ＷおよびＬにそれぞれ依存する２つの縦振動が結
合して振動する。温特は、カツト角と辺比ｒ
（Ｗ／Ｌ）に依存し、ｒ＝0.86〜0.98の間で良好
な温特が得られる。

ところで、通常、振動子は目的に応じ、その振
動周波数を所要の周波数に調整する必要があり、
特に高精度の振動子においては、周波数のバラツ
キを±（10〜20）PPM以下に調整することが望ま
れる。しかしながらGTカツト振動子の周波数温
度特性は、２つの振動モード間の結合状態に非常
に敏感であり、周波数の調整が極めて困難である
という難点があつた。従来の機械的な加工による
大型の矩形板状GTカツト振動子では、各辺を少
しずつ研摩することによつて、所望の温特を得る
とともにその周波数の調整を行なつていたが、作
業は困難で時間も要し、量産には不適であり、高
価となつていた。また、、重りとなる物質を振動
による歪の少ない振動部の四隅に、附着あるい
は、除去することによつて周波数調整を行なう方
法等の提案がなされているが、このような方法に
よつて、周波数の調整は可能であるが、重りの増
減による大幅な温特の変化、悪化は避けられなか
つた。

本発明は、上記の難点を解決し、周波数温度特
性を変化させることなく、容易かつ精度よく周波
数調整を行なうことのできる、小型薄型のGTカ
ツト水晶振動子を提供するものである。

以下、本発明の詳細を図面とともに説明する。

第２図ａは、本発明による振動子の実施例を示
す平面図、ｂ，ｃはそれぞれ電極リードの異なる
実施例をを示す側面図である。振動部１は、平面
図ａに示すように、長さ寸法がＬ、幅寸法がＷの
矩形状であり、短辺のほぼ中央、両端にブリツジ
部２を介して支持部３が設けられている。主振動
である短辺縦振動の周波数は、幅寸法Ｗに、これ
と結合する長辺縦振動の周波数は、長さ寸法Ｌに
それぞれ依存している。振動駆動用電極４（平面
図には、図示せず）は、振動部１の上下のほぼ全
面に設けられており、側面図ｂ及びｃに示すよう
に振動部１の両端に設けられた支持部３へ、上下
の電極が反対、もしくは同一の方向へと引き出さ
れている。

第３図ａ〜ｆは、本発明による振動子の周波数
調整の原理を説明するものであり、２種類の異な
つた位置に設けられた重りの変化に対する周波数
及び温特の推移を示すものである。ここでは、レ
ーザ等により重りを除去する場合を例にとつて説
明する。第３図ａ、及びｂは、振動子の部分平面
図であり、簡単のため振動部１とブリツジ部２の
み示している。同図５及び６の斜線部は、周波数
調整用の重りを示している。第３図ｃ、及びｄは
重りを除去した時の短辺縦振動周波数（以下、
fWと略記する。）と長辺縦振動周波数（以下、fL
と略記する。）の変化量を、重りを除去する前の
それぞれの周波数を基準として表わしたグラフで
ある。曲線７は、fWの変化率を、曲線８は、fL
の変化率を示している。第３図ｅ、及びｆは、重
りを除去した時の主振動であるfWの１次温度係
数αと２次温度係数βの推移を示すグラフであ
る。実線１１は、１次αを、点線１２は２次βを
それぞれ示している。第３図ａに示す長辺のほぼ
中央附近に設けられた重り５をを除去した時に
は、主振動であるfWは、第３図ｃの曲線７に示
すように、ほぼ直線的に上昇し、fLは曲線８に
示すように、わずかに低下する。また、この時の
１次温度係数α、及び２次温度係数βは、重りを
取ることにより、どちらも正の大の方向に変化す
る。一方、第３図ｂに示す、振動部の４隅に設け
られた重り６を除去した時に、fWは第３図ｄの
曲線７に示すように、重り５を除去した時と同
様、直線的に上昇する。この時のfLの変化は、
第３図ｄの曲線８に示すが、重り５をを除去した
時とは異なり、上昇する。第３図ｆに、重り６を
除去した時の１次αと２次βの温度係数の変化
を、実線１１と点線１２によつて、それぞれ示す
が、どちらも重りを取ることにより負の大の方向
に変化する。主振動であるfWは、重り５及び重
り６のいずれにおいても、その変化は、重りを取
ることによつて直線的に上昇するが、１次と２次
温度係数αとβの、重り５と重り６を除去するこ
とによる変化は、正負逆であり、重り５と重り６
の中間の重りを除去する場合には、全く影響を受
けない。すなわち、振動部の長辺に沿つた部分の
中で、長辺の中央部分５と長辺の端部（つまり振
動部の４隅に相当する部分６）の中間の位置の重
りを除去した場合には、１次、２次の温度係数を
変えることなく、すなわち、温特を悪化すること
なく、主振動である短辺縦振動周波数fWを調節
することができる。

以上の原理に基づいた本発明による振動子の実
施例の平面図を第４図に示す。振動部１の短辺方
向の端部、すなわち、温特に影響しない部分に周
波数調整用の重り９が設けられている。重り９
は、長辺寸法をＬとすると長辺中央から重りの中
央までの長さｌが、ｌ＝Ｌ／２（1/8〜7/8）におい て実験的に良い結果を得ている。第５図ａ，ｂ，
ｃは、本発明による振動子の他の実施例を示す一
部切欠平面図である。簡単のため支持部を省略し
てある。周波数調整用の重り９は、第５図ａに示
すように対角上に設けた場合、第５図ｂに示すよ
うに、どちらか一方の短辺側に寄せて設けた場、
あるいは、第５図ｃに示すように、どちらか一方
の長辺側に寄せて設けた場合等いずれの場合にお
いても前記と同様の効果が得られる。ただし、周
波数の調整範囲が最も広くとれるのは、第４図の
実施例のものであることは、いうまでもない。ま
た、周波数調整用の重り９は、振動部の片面のみ
に設けても、あるいは、両面に設けてもよい。特
に、両面に設ける場合の利点は、片面のみに重り
を設ける場合に比べ、約半分の面積で同等の周波
数可変幅が得られることにある。

また、本発明による振動子の説明において、レ
ーザ等により、重りを除去する場合を中心に述べ
てきたが、真空蒸着法あるいは、スパツタ法等の
方法を用いることにより、重りを附着しても、温
特を悪化することなく、主振である短辺縦振動周
波数を調節できることは、その原理からいつて明
らかである。

以上述べてきたように、本発明によるGTカツ
ト水晶振動子は、その優れた周波数温度特性を変
化あるいは、悪化することなく、重りを除去もし
くは、附着することによつて、容易かつ精度よく
周波数の調整を行なうことができる。また、重り
の増減による周波数の変化が、直線的であるた
め、調整の工程がルーチン化しやすく、自動化、
量産化に適している。更に、工程も簡略であるた
め安価に製造できる等の利点があげられる。本発
明による振動子は、周波数の合わせ込みの精度、
周波数温度特性ともに優れていることから、時計
計測器等高精度の要求される分野の振動子として
最適であり、その工業的価値は極めて高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、GTカツト振動子の切り出し方位を
示す図。第２図ａは、本発明による振動子の実施
例を示す平面図、第２図ｂ，ｃは、それぞれその
異なる実施例を示す側面図。第３図ａ〜ｆは、本
発明による振動子の原理を説明するための図であ
り、ａ，ｂは、振動子の部分平面図、ｃ，ｄは、
短辺及び長辺縦振動周波数の変化率を示すグラフ
ｅ，ｆは、温度係数の変化を示すグラフ。第４図
は、本発明による振動子の実施例を示す平面図。
第５図ａ〜ｃは、それぞれ本発明による振動子の
他の実施例を示す部分平面図である。 １…振動部、２…ブリツジ部、３…支持部、４
…駆動電極、５，６…重り、７，８…周波数変化
率を示す曲線、９…周波数調整用重り、１１，１
２…温度係数の変化を示す曲線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｙ板をＸ軸を回転軸として49゜〜56゜回転し、
   更にその板面内で、±（40゜〜50゜）回転した水晶薄
   板からエツチング手段により、方形の振動部と、
   該振動部の長辺方向の端部に支持部が一体的に形
   成されるGTカツト水晶振動子であつて、前記振
   動部の短辺方向の面内の端部に周波数調整用の重
   りを有するものにおいて、該周波数調整用の重り
   の中央から、長辺中央まで長さをｌ、長辺の長さ
   をＬとすると、ｌは、 Ｌ／16≦ｌ≦7L／16 の関係にあることを特徴とする小型GTカツト水
   晶振動子。