JPH09107258A - 水晶振動子の周波数調整方法及び周波数調整装置 - Google Patents

水晶振動子の周波数調整方法及び周波数調整装置

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JPH09107258A
JPH09107258A JP28663695A JP28663695A JPH09107258A JP H09107258 A JPH09107258 A JP H09107258A JP 28663695 A JP28663695 A JP 28663695A JP 28663695 A JP28663695 A JP 28663695A JP H09107258 A JPH09107258 A JP H09107258A
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JP
Japan
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vibration frequency
frequency
adjusting
oscillation frequency
crystal
Prior art date
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JP28663695A
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English (en)
Inventor
Kiyoshi Uchibori
喜代志 内堀
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Miyota KK
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Miyota KK
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Publication date
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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 個々の水晶振動子の温度特性に応じた周
波数狙い値を設定して振動周波数調整をする水晶振動子
の周波数調整方法と周波数調整装置を提供する。 【解決手段】 周波数調整前の常温における水晶振動子
の振動周波数F0と蒸着時の温度における水晶振動子の
振動周波数F1の振動周波数差ΔFを測定演算し、振動
周波数調整後の常温における水晶振動子の振動周波数狙
い値F2に対しΔFだけずらして振動周波数を調整する
ことで振動周波数調整後の常温の振動周波数がF2にな
るようにすることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水晶振動子の周波
数調整方法及び周波数調整装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】水晶振動子の振動周波数は、質量付加効
果により低下することが知られており、音叉型水晶振動
子では、音叉の先端を重くすると振動周波数が低下し、
ATカット水晶振動子では、振動片のほぼ中央部付近に
質量を付加すると振動周波数が低下する。この質量付加
効果を利用して振動周波数調整をしている。
【0003】以下に従来の周波数調整方法を図に基づい
て説明する。図1は、従来技術を説明するための蒸着周
波数調整装置を示す模式図である。ATカット水晶振動
子の振動周波数の調整例で説明する。一般的に蒸着周波
数調整装置は、真空容器1、マスク2、シャッター3、
シャッター駆動回路4、蒸発源5と振動周波数調整をす
る水晶振動子11を発振させるための発振器6、振動周
波数を測定するためのカウンター7、基準水晶振動子1
2を発振させるための発振器8、基準振動周波数を測定
するためのカウンター9、基準水晶振動子の振動周波数
と調整中の振動周波数を比較するコンパレータ10で構
成される。そのほか真空容器1内を真空にする排気系や
振動周波数を調整する水晶振動子を多数個セットするた
めの治具等の構成部品があるが発明の説明には必要無い
ので省略する。
【0004】振動周波数調整を行う水晶振動子11を真
空容器1内の端子にセットする。端子は水晶振動子11
を発振するための真空容器1外にある発振器6に接続さ
れている。水晶振動子11は発振器6により発振し、振
動周波数はカウンター7により測定される。発振器8は
基準水晶振動子12を発振させるものであり、トリマー
コンデンサにより発振周波数が調整できるようになって
いる。基準振動周波数はカウンター9により測定されコ
ンパレータ10に入力されている。基準振動周波数と水
晶振動子の振動周波数の差はコンパレータ10で比較さ
れている。
【0005】真空容器1内を高真空雰囲気にした後、蒸
発源5を電気的に加熱し振動周波数調整用の蒸着物質1
3(例えば銀など)を蒸発させ、蒸着物質を通過させる
ための穴を設けたマスク2を介して、水晶振動子11の
電極上に該電極より小さめの形状で一様に蒸着物質を付
着させることで水晶振動子11の振動周波数を調整す
る。水晶振動子11の振動周波数が基準振動周波数値
(調整狙い値)まで下がった時点でコンパレータ10か
らの信号によりシャッター駆動回路4でシャッター3を
閉じ、蒸着を止めることで水晶振動子の振動周波数調整
が完了する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】水晶振動子は、水晶の
優れた物理的安定性とピエゾ効果を利用して振動子とし
たものであるが、水晶の切断の仕方(切断方位)で振動
周波数の温度特性が変化すると言う欠点を有している。
図2は、一般に使用されている音叉型水晶振動子の振動
周波数の温度特性である。常温(25℃)でピークを持
つ2次曲線を示す。図3は、ATカット水晶振動子の振
動周波数の温度特性である。常温付近に変曲点を持つ3
次曲線を示すがカット角が変化すると温度特性が大きく
変化する。
【0007】蒸着による振動周波数調整では、蒸着物質
が水晶振動子に付着することにより水晶振動子の温度が
上昇し、常温時の振動周波数と差異が発生する。又、振
動周波数の調整量は、個々の水晶振動子により異なるた
め振動周波数調整時の温度上昇にもバラツキが発生す
る。狙い値の振動周波数は常温時の設定なので、振動周
波数調整時の温度で振動周波数を調整後、水晶振動子が
冷却され常温に戻ると、常温と振動周波数調整時の温度
での温度特性による振動周波数の差異分だけ狙い値とず
れてしまう。特にカット角により温度特性が変化するA
Tカット水晶振動子では、量産時のバラツキが問題とな
っていた。図3でわかるようにカット角が2分変わるだ
けでも温度特性が大きく変わるのに対し、水晶振動子の
カット角を揃えるのは、原石の切断、研磨、コンベック
ス加工等の製造工程でのバラツキにより容易なことでは
なく、量産では±3分がせいぜいである。量産の中で個
々の水晶振動子の温度特性を揃えることは難しく、選別
等により揃えることは可能であるが、効率が悪く高価に
なってしまう。一方、常温での振動周波数が揃っていれ
ば、低温や高温時での振動周波数が揃っている必要のな
い水晶振動子の使い方もある。
【0008】本発明は、前記課題を解決するため、個々
の水晶振動子の温度特性に応じた振動周波数狙い値を設
定して、振動周波数調整後の常温における振動周波数を
揃えることのできる水晶振動子の周波数調整方法と周波
数調整装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】蒸着により振動周波数を
調整する水晶振動子の周波数調整方法において、周波数
調整前の常温における水晶振動子の振動周波数F0と蒸
着時の温度における水晶振動子の振動周波数F1の振動
周波数差ΔFを測定演算し、振動周波数調整後の常温に
おける水晶振動子の振動周波数狙い値F2に対しΔFだ
けずらして振動周波数を調整することで振動周波数調整
後の常温の振動周波数がF2になるようにする。
【0010】周波数調整装置には、常温における振動周
波数F0測定器と水晶振動子を振動周波数調整時の温度
に加熱する加熱器と、加熱後の振動周波数F1測定器と
0とF1の振動周波数差ΔFを演算する演算装置を有
し、対象の水晶振動子の周波数調整時に狙い値F2より
振動周波数差ΔFだけずらして調整し、常温における振
動周波数が振動周波数狙い値F2になるようにする。
【0011】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を図に基
づいて説明する。図4は、本発明による周波数調整装置
を説明するための模式図である。ATカット水晶振動子
の振動周波数の調整例で説明する。周波数調整装置は、
真空容器1、マスク2、シャッター3、シャッター駆動
回路4、蒸発源5と振動周波数を調整する水晶振動子1
1を発振させるための発振器6、振動周波数を測定する
カウンター7、基準水晶振動子12を発振させるための
発振器8と基準水晶振動子12を測定するためのカウン
ター9、基準水晶振動子12の振動周波数(本発明で
は、演算後の基準振動周波数)と調整中の振動周波数を
比較するコンパレーター10、そのほか真空容器1内を
真空にする排気系や振動周波数を調整する水晶振動子を
多数個セットするための治具等で構成される従来の周波
数調整装置に、常温における振動周波数F0測定器14
と水晶振動子を振動周波数調整時の温度に加熱する加熱
器15と加熱後の振動周波数F1測定器16とF0とF1
の振動周波数を記憶する記憶装置17、18とF0とF1
の振動周波数差ΔFを演算する演算器19と基準振動周
波数よりΔFずらすための演算器20を追加する。振動
周波数F0測定器14と加熱後の振動周波数F1測定器1
6は共用でも構わない。
【0012】図5は、ATカット水晶振動子の振動周波
数の温度特性を示す図であり、F0は常温(25℃)に
おける振動周波数、F1は蒸着時の温度(65℃)にお
ける振動周波数、ΔFはF0とF1の振動周波数差を示
す。図3にカット角の変化による振動周波数温度特性の
変化を示したように、個々の水晶振動子ではΔFが異な
る。よって個々の振動周波数調整前にF0とF1を測定記
憶し演算器によりΔFを演算する。
【0013】図6は、本発明の振動周波数調整方法を実
施するためのフローチャートを示す。振動周波数調整を
行う個々の水晶振動子は、図6のフローチャートに示す
ように、水晶振動子をセットし、周波数調整前の常温に
おける振動周波数F0をカウンターにて測定し記憶装置
17に記憶した後、温度設定21により水晶振動子を振
動周波数調整時の温度まで加熱する。加熱後の振動周波
数F1をカウンターにて測定し記憶装置18に記憶す
る。記憶装置17、18よりF0とF1の振動周波数が演
算器19に入力され、F0とF1の振動周波数差ΔFが演
算され、演算器20にΔFと基準振動周波数が入力され
る。基準振動周波数よりΔFだけずらされた演算後の基
準振動周波数がコンパレータ10に入力される。水晶振
動子の振動周波数調整時の振動周波数はカウンター7に
て測定される。水晶振動子の振動周波数と演算後の基準
振動周波数との差がコンパレータ10で比較されてい
る。振動周波数調整で水晶振動子の振動周波数が演算後
の基準周波数値(調整狙い値)まで下がった時点でコン
パレータ10からの信号により振動周波数調整が終了
し、冷却22により振動周波数調整後の水晶振動子が常
温に戻される。
【0014】周波数調整時に個々の水晶振動子の振動周
波数差ΔFだけずらし蒸着による振動周波数調整が行わ
れる。振動周波数調整時ΔFだけずらすことで個々の温
度特性に応じた振動周波数調整ができる。この場合、水
晶振動子の加熱後すばやく振動周波数の調整をすること
が望ましく、振動周波数調整する直前のステーションま
で加熱しているとよい。これは前述したように個々の水
晶振動子の振動周波数調整量にバラツキがあり、温度上
昇がばらつくので、調整量の多いものの上昇温度(65
℃)に合わせるためである。
【0015】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば次の
ような効果が得られる。カット角のバラツキにより振動
周波数温度特性のバラツキの大きい水晶振動子のロット
でも常温における周波数偏差の小さい水晶振動子を得る
ことができる。すなわち安価な水晶片を使って常温にお
ける振動周波数偏差の少ない水晶振動子を製造できる。
【0016】水晶振動子の量産時における振動周波数調
整量は、振動周波数調整量の少ないものと、多いものと
では、約5〜10倍違うが振動周波数調整量の多い水晶
振動子に合わせて加熱するため一定の温度で周波数調整
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術を説明するための蒸着周波数調整装置
を示す模式図である。
【図2】一般に使用されている音叉型水晶振動子の振動
周波数の温度特性である。
【図3】ATカット水晶振動子の振動周波数の温度特性
である。
【図4】本発明による蒸着周波数調整装置を説明するた
めの模式図である。
【図5】ATカット水晶振動子の振動周波数の温度特性
である。
【図6】本発明の振動周波数調整方法を実施するための
フローチャートを示す。
【符号の説明】
1 真空容器 2 マスク 3 シャッター 4 シャッター駆動回路 5 蒸発源 6 発振器 7 カウンター 8 発振器 9 カウンター 10 コンパレータ 11 水晶振動子 12 基準水晶振動子 13 蒸着物質 14 F0測定器 15 加熱器 16 F1測定器 17 記憶装置 18 記憶装置 19 演算器 20 演算器 21 温度設定 22 冷却

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蒸着により振動周波数を調整する水晶振
    動子の周波数調整方法において、周波数調整前の常温に
    おける水晶振動子の振動周波数F0と蒸着時の温度にお
    ける水晶振動子の振動周波数F1の振動周波数差ΔFを
    測定演算し、振動周波数調整後の常温における水晶振動
    子の振動周波数狙い値F2に対しΔFだけずらして振動
    周波数を調整することで振動周波数調整後の常温の振動
    周波数がF2になるようにすることを特徴とする水晶振
    動子の周波数調整方法。
  2. 【請求項2】 周波数調整装置には、常温における振動
    周波数F0測定器と水晶振動子を振動周波数調整時の温
    度に加熱する加熱器と、加熱後の振動周波数F1測定器
    とF0とF1の振動周波数差ΔFを演算する演算装置を有
    し、対象の水晶振動子の周波数調整時に狙い値F2より
    振動周波数差ΔFだけずらして調整し、常温における振
    動周波数が振動周波数狙い値F2になるようにすること
    を特徴とする周波数調整装置。
JP28663695A 1995-10-06 1995-10-06 水晶振動子の周波数調整方法及び周波数調整装置 Pending JPH09107258A (ja)

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JP (1) JPH09107258A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6501267B1 (en) 1998-08-06 2002-12-31 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Eddy-current flaw detector probe
JP2007221243A (ja) * 2006-02-14 2007-08-30 Showa Shinku:Kk 圧電素子の周波数調整装置、及び周波数調整方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6501267B1 (en) 1998-08-06 2002-12-31 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Eddy-current flaw detector probe
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