JPS5862915A - 結合振動子ウエハの周波数温度係数調整方法 - Google Patents
結合振動子ウエハの周波数温度係数調整方法Info
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- JPS5862915A JPS5862915A JP16159081A JP16159081A JPS5862915A JP S5862915 A JPS5862915 A JP S5862915A JP 16159081 A JP16159081 A JP 16159081A JP 16159081 A JP16159081 A JP 16159081A JP S5862915 A JPS5862915 A JP S5862915A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
- H03H3/04—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks for obtaining desired frequency or temperature coefficient
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、いくつかの振動モー・ド逗結合し“た、いわ
ゆる結合振動子の周波数温度係数調整方法に関する。
ゆる結合振動子の周波数温度係数調整方法に関する。
本発明の目的は、周波数理に%性(以下、温度特性と呼
ぶ。)の優れた結合損−子を提供することにある。温度
特性の優れた振動子′t−要求する民生機器は多くある
が、これらにはムチカット水晶振動子が使用されて来た
。しかし、最近は色々な民生機器で小型化がなされ、そ
れに伴って、ムチカット水晶振動子も小型化が要求され
て米ているが、このタイプの振動子は、スプリアス振動
(Spurious Vibration)が多く、小
型化が難しいというのが現状である。特に、腕時計用振
動子としてATカット水晶振動子を使用する場合、相当
に小型化する必豐があり、音叉型屈曲水晶振動子と比較
したとき、サイズの面では全く満足できるものではない
。そこで、最近はICの技術を応用したフォトリングラ
フィによる振動子の形成方法が振動子製造に応用され、
その結果、大変に小型の振動子を提供することができる
ようになった。例えば、振動子の厚みを大変に薄くでき
る温度特性の優れたGTカット水晶振動子や屈曲モード
振動と捩りモード振動を結合させた屈曲−捩り水晶振動
子(以下、FT水晶振動子と呼ぶ。)K応用され、非常
に小型のものが可能になった。しかし、これらGTカッ
)、IFT水晶振動子は、良好な温度特性を得るために
二つの振動モード、即ち、主振動と副振動の結合を利用
している。それ故、温度特性は主振動、副振動の共振周
波数の差と各々の振動の強さによって決定される。特に
、主振動と副振動の強さの比が異なると、良好となる温
度特性を与える共振周波数の差も異なり、共振周波数の
差を各振動子ごとに合わせ込む必要があり、調整時間が
長く、コストアップの要因となり、この方式は量産用と
しては不向きで、このタイプの振動子が多用されない原
因の一つであった。
ぶ。)の優れた結合損−子を提供することにある。温度
特性の優れた振動子′t−要求する民生機器は多くある
が、これらにはムチカット水晶振動子が使用されて来た
。しかし、最近は色々な民生機器で小型化がなされ、そ
れに伴って、ムチカット水晶振動子も小型化が要求され
て米ているが、このタイプの振動子は、スプリアス振動
(Spurious Vibration)が多く、小
型化が難しいというのが現状である。特に、腕時計用振
動子としてATカット水晶振動子を使用する場合、相当
に小型化する必豐があり、音叉型屈曲水晶振動子と比較
したとき、サイズの面では全く満足できるものではない
。そこで、最近はICの技術を応用したフォトリングラ
フィによる振動子の形成方法が振動子製造に応用され、
その結果、大変に小型の振動子を提供することができる
ようになった。例えば、振動子の厚みを大変に薄くでき
る温度特性の優れたGTカット水晶振動子や屈曲モード
振動と捩りモード振動を結合させた屈曲−捩り水晶振動
子(以下、FT水晶振動子と呼ぶ。)K応用され、非常
に小型のものが可能になった。しかし、これらGTカッ
)、IFT水晶振動子は、良好な温度特性を得るために
二つの振動モード、即ち、主振動と副振動の結合を利用
している。それ故、温度特性は主振動、副振動の共振周
波数の差と各々の振動の強さによって決定される。特に
、主振動と副振動の強さの比が異なると、良好となる温
度特性を与える共振周波数の差も異なり、共振周波数の
差を各振動子ごとに合わせ込む必要があり、調整時間が
長く、コストアップの要因となり、この方式は量産用と
しては不向きで、このタイプの振動子が多用されない原
因の一つであった。
そこで、本発明は、これらの欠点を除去するものであり
、結合振動子の原点に帰って、新しい温度係数調整方法
を提案するものである。
、結合振動子の原点に帰って、新しい温度係数調整方法
を提案するものである。
以下、図面に沿って本発明の詳細な説明する。
第1図は、本発明の結合振動子の形状と電極の一実施例
で、振動部2とその両側に配置され友二つの支持部3と
が一体に形成されたGTカット水晶振動子の例である。
で、振動部2とその両側に配置され友二つの支持部3と
が一体に形成されたGTカット水晶振動子の例である。
第1図(ム)は平面図を、第1図(B)は側面図を示す
。水晶1の振動部2の上面4と下面51Cは、励振電極
6.7が各々全面に一様に配置され、励振電極6は一方
の支持部SI/c延びて配置され、励振電極7は他方の
支持部3&C延びて配置されている。即ち、支持部には
片面にのみ電極が配置され、電界が印加されない構造と
なっている。従って、これは振動部のエネルギーをでき
るだけ撮動部内部に閉じ込め、支持部に伝達しないよう
になっている。換言すれば、振動部2から支持部3へ延
びた電極は、電界を印加するために必要な端子電極にす
ぎない。支持部511:11 にまで延びた両電極に交番電圧を印加することによって
容易に振動子を励振することができる。
。水晶1の振動部2の上面4と下面51Cは、励振電極
6.7が各々全面に一様に配置され、励振電極6は一方
の支持部SI/c延びて配置され、励振電極7は他方の
支持部3&C延びて配置されている。即ち、支持部には
片面にのみ電極が配置され、電界が印加されない構造と
なっている。従って、これは振動部のエネルギーをでき
るだけ撮動部内部に閉じ込め、支持部に伝達しないよう
になっている。換言すれば、振動部2から支持部3へ延
びた電極は、電界を印加するために必要な端子電極にす
ぎない。支持部511:11 にまで延びた両電極に交番電圧を印加することによって
容易に振動子を励振することができる。
又、幅Wと兼さLによって二つのモードの共振周波数は
決定され、幅Wによる主振動の共振周波数をfV、長さ
Lによる副振動の共振周波数をfL とすると、温度特
性は両共振周波数の差Δf=fV−f−によってほぼ決
まる。即ち辺比R=W/Lによって温度特性は決定され
る。
決定され、幅Wによる主振動の共振周波数をfV、長さ
Lによる副振動の共振周波数をfL とすると、温度特
性は両共振周波数の差Δf=fV−f−によってほぼ決
まる。即ち辺比R=W/Lによって温度特性は決定され
る。
第2図はb () Tカット水晶振動子を支持台10に
マウントしたときの一実施例で、正面図°(A)と下面
図(B)を示す。支持台1Gには水晶振動子11が配置
され、振動子の趨部で接着剤8,9゜あるいは、半田付
けによって固着されている。水晶の表裏面には、励振電
極12.13が配置されている。
マウントしたときの一実施例で、正面図°(A)と下面
図(B)を示す。支持台1Gには水晶振動子11が配置
され、振動子の趨部で接着剤8,9゜あるいは、半田付
けによって固着されている。水晶の表裏面には、励振電
極12.13が配置されている。
第3図は、フォトリングラフィによって形成されたGT
カット水晶振動子の温度特性の例で、結合の強さによっ
て温度特性は異なり、主振動と一1振動の結合が強いと
きは直線aのように、又、弱いときは直線すのようにな
る。−広温度係数αは2.5X10−・7℃から1.
OX 10−@/1.とバラツキ、曳好な温度特性とな
らない。一般に作られる振胸子はこのような温度特性を
有する。
カット水晶振動子の温度特性の例で、結合の強さによっ
て温度特性は異なり、主振動と一1振動の結合が強いと
きは直線aのように、又、弱いときは直線すのようにな
る。−広温度係数αは2.5X10−・7℃から1.
OX 10−@/1.とバラツキ、曳好な温度特性とな
らない。一般に作られる振胸子はこのような温度特性を
有する。
第4図は、本発明の振wJsと支持部が一体に成形され
7jGTカツト水晶振動子の辺比R−w/Lと一次温度
係数αとの関係を示す。辺比丘が大きくなるに従って、
−広温度係数αは大きくなり、辺比Rが[LO1変化し
九とき、−広温度係数αは約1.5 ppm/を変化す
る。
7jGTカツト水晶振動子の辺比R−w/Lと一次温度
係数αとの関係を示す。辺比丘が大きくなるに従って、
−広温度係数αは大きくなり、辺比Rが[LO1変化し
九とき、−広温度係数αは約1.5 ppm/を変化す
る。
第5図は、本発明のGTカット水晶振動子のエツチング
時間と辺比Rとの関係を示し、エツチング時間を多くす
るに従って、辺比Rは徐々に小さくなっている。実験に
よると、エツチングt−60分すると辺比Rは約(LO
I小さくなる。
時間と辺比Rとの関係を示し、エツチング時間を多くす
るに従って、辺比Rは徐々に小さくなっている。実験に
よると、エツチングt−60分すると辺比Rは約(LO
I小さくなる。
第6図は、本発明のGTカット水晶振動子のエツチング
時間と一次温度係数αの変化Δαとの関係を示す。エツ
チング時間約20分で一次温度係数の変化Δαは約−α
5ppTI/′c と小さく、更に、エツチング時間
を増やしていくとΔαは頁に小さくなり、約6υ分後テ
14 Δa B −1,5ppm/l I−かなり変化
する。更に、エツチング時間を増やす事によってΔαを
更に小さくすることができる。
時間と一次温度係数αの変化Δαとの関係を示す。エツ
チング時間約20分で一次温度係数の変化Δαは約−α
5ppTI/′c と小さく、更に、エツチング時間
を増やしていくとΔαは頁に小さくなり、約6υ分後テ
14 Δa B −1,5ppm/l I−かなり変化
する。更に、エツチング時間を増やす事によってΔαを
更に小さくすることができる。
次に、周波数温度係数調整方法を具体的に説明する。
第1図(A)、(B)のGテカット水晶振動子はフォト
リングラフィによって形成された後、次のような特性を
持つように設計する。
リングラフィによって形成された後、次のような特性を
持つように設計する。
(1) −次温度係数αは正の値を持つ。具体的には
、+jL 5 ppm/’Cからt Oppm/lの範
囲に入るようにする。
、+jL 5 ppm/’Cからt Oppm/lの範
囲に入るようにする。
(2)主振動の共振周波数は合わせ込む規準周波数f・
より高い値を持つ。通常500ppm〜11000pp
高くなっている。
より高い値を持つ。通常500ppm〜11000pp
高くなっている。
このような振動子は形状、エツチング時間を選択するこ
とによって容品に得られる。次に、この振動子をエツチ
ングによって形成後、ある任意の温度に置き、この温度
をサーミス!−等の温度計によって読み取り、仁の温度
をtlとする。このときの主振動の共振周波数f1を欄
定する。更に、他の任意の温度に前記振動子を置き、こ
の時の温度ta′f:前記と同様に読み取る。温度tt
、t1、と共振周波数ft、f、によって、次式から一
次温度係数αを求める。
とによって容品に得られる。次に、この振動子をエツチ
ングによって形成後、ある任意の温度に置き、この温度
をサーミス!−等の温度計によって読み取り、仁の温度
をtlとする。このときの主振動の共振周波数f1を欄
定する。更に、他の任意の温度に前記振動子を置き、こ
の時の温度ta′f:前記と同様に読み取る。温度tt
、t1、と共振周波数ft、f、によって、次式から一
次温度係数αを求める。
a = −(Hrs /’C) ・・・・旧・−、(
1)1、−1電 又、合わせ込む規準周波数f・を使って書き改めると、
次のようになる。
1)1、−1電 又、合わせ込む規準周波数f・を使って書き改めると、
次のようになる。
この(1) 、 (2)式からαを求める、即ち、エツ
チング後の温度係数を実測して求める。
チング後の温度係数を実測して求める。
第7図は、本発明のGTカット水晶振動子のエツチング
後のαが1 ppm/C直線aと2.5PP■勺Iηm
bの場合のαを零にするエツチング時間との関係を示す
。αが1 ppm7℃のとき、αを零にするには、約4
5分エツチングすれば良い。更に、αが2.5 ppm
/lのときは約115分エツチングすれば、αを零にす
る事ができる。このように、本発明では一次温度係数α
を温度tl、tlと共振周波数f1.f、から求め、又
、エツチング時間とαは直線の関係にあるから、各々の
αに対するエツチング時間を管理することによって、−
次温度係数αをはとんど零にすることができる。尚、本
発明のGTカット水晶振動子の二次、三次の温度係数は
、−次温度係数αに比して相当小さいので、無視するこ
とができる。
後のαが1 ppm/C直線aと2.5PP■勺Iηm
bの場合のαを零にするエツチング時間との関係を示す
。αが1 ppm7℃のとき、αを零にするには、約4
5分エツチングすれば良い。更に、αが2.5 ppm
/lのときは約115分エツチングすれば、αを零にす
る事ができる。このように、本発明では一次温度係数α
を温度tl、tlと共振周波数f1.f、から求め、又
、エツチング時間とαは直線の関係にあるから、各々の
αに対するエツチング時間を管理することによって、−
次温度係数αをはとんど零にすることができる。尚、本
発明のGTカット水晶振動子の二次、三次の温度係数は
、−次温度係数αに比して相当小さいので、無視するこ
とができる。
第8図は、本発明の方法によって温度係数を調整した温
度特性の一実施例である。直線CFiエツチング後の温
度特性で、αは約L 5 ppm7℃と大きく、温度特
性は良くない。これに比して直@dは、エツチングによ
って更に70分間エツチングした後の温度特性で、−次
温度係数αは約α1p p m/lと相当小さく、優れ
た温[特性を得ることができた。第8図で得られたdは
、温度特性は優れているが、1振の共振周波数は規準周
波数f、よりもS、 000〜5. OOOp p m
高くズしている。次に、規準周波数fOに合わせ込む方
法を説明する。
度特性の一実施例である。直線CFiエツチング後の温
度特性で、αは約L 5 ppm7℃と大きく、温度特
性は良くない。これに比して直@dは、エツチングによ
って更に70分間エツチングした後の温度特性で、−次
温度係数αは約α1p p m/lと相当小さく、優れ
た温[特性を得ることができた。第8図で得られたdは
、温度特性は優れているが、1振の共振周波数は規準周
波数f、よりもS、 000〜5. OOOp p m
高くズしている。次に、規準周波数fOに合わせ込む方
法を説明する。
第9図は、本発明のGTカット水晶振動子に錘り14,
15,16.17を蒸着によって配置した例である。錘
りを配置す′る事によって、土掘の共振周波数を低くす
ることができるので、規準周波数f、に合わせ込む事が
できる。
15,16.17を蒸着によって配置した例である。錘
りを配置す′る事によって、土掘の共振周波数を低くす
ることができるので、規準周波数f、に合わせ込む事が
できる。
@10図は、錘り14 、15 、、唖、6,171−
付着したときの一次温度係数αとの関係を示等。錘りに
よってαは全く変化しない事が分かる。即ち、温度特性
を変化させずに、1振の共振周波数を規準周波数f、に
合わせ込む事ができる。
付着したときの一次温度係数αとの関係を示等。錘りに
よってαは全く変化しない事が分かる。即ち、温度特性
を変化させずに、1振の共振周波数を規準周波数f、に
合わせ込む事ができる。
以上、述べたように1本発明は振動子の外形形状をエツ
チングによって成形後、任意の温度ti。
チングによって成形後、任意の温度ti。
tlに於ける各々の共振周波数ft、flを実測し、計
算により一次温度係数αを求め、各々のαに応じてエツ
チング時間を決め、エツチングする事によって一次温度
係数αの小さい、即ち、温度特性の優れたGTカット水
晶振振動を提供することができた。又、本発明で扛、温
度係数に無関係7な位11に錘りを蒸着によって付着す
ることによって、温度係数を変化させずに1振の共振周
波数を規準周波数で・に合わせ込む事ができ、規準周波
数f、に合った優れた温度特性を持ったGTカット水晶
振動子を提供する事ができた。尚、本発明の振動子は、
計算でαを求めた後、エツチングによって一次温度係数
αを調整し、小ぜくするので、温W%性の歩留が向上し
、更に、エツチングの管理によってαを調整するから一
度に大量の処理ができ、その結果、コストダウンが可能
になった。
算により一次温度係数αを求め、各々のαに応じてエツ
チング時間を決め、エツチングする事によって一次温度
係数αの小さい、即ち、温度特性の優れたGTカット水
晶振振動を提供することができた。又、本発明で扛、温
度係数に無関係7な位11に錘りを蒸着によって付着す
ることによって、温度係数を変化させずに1振の共振周
波数を規準周波数で・に合わせ込む事ができ、規準周波
数f、に合った優れた温度特性を持ったGTカット水晶
振動子を提供する事ができた。尚、本発明の振動子は、
計算でαを求めた後、エツチングによって一次温度係数
αを調整し、小ぜくするので、温W%性の歩留が向上し
、更に、エツチングの管理によってαを調整するから一
度に大量の処理ができ、その結果、コストダウンが可能
になった。
本発明の考え方は、他の結合水晶振動子、例えば、ZT
カット水晶振動子、FT水晶振動子にも適用できること
は言うまでもない。
カット水晶振動子、FT水晶振動子にも適用できること
は言うまでもない。
第1図(A)f (B)は、それぞれ本発明の結合振動
子の形状と電極の一実施例を示す平面図、正面図で、振
動部2とその両側に配置された二つの支持WA5とが一
体に形成され一次GTカット水晶振動子の例である。 第2図d、GTカット水晶振動子を支持台10にマウン
トしたときの一実施例で、正面図(A)と下面図(B)
?:示す。 第51は、フォトリングラフィによって形成された0丁
カット水晶振動子の温度特性の例をボすグラフである。 第4図は、本発明のGTカット水晶振動子の辺比Rと一
次温度係数αとの関係を示す″グラフ、第5図i1本発
明のGTカット水晶振動子のエツチング時間と辺比Rと
の関係を示すグラフ、第6図は、本発明のGTカット水
晶振動子のエツチング時間と一次温度係数αの変化Δα
との関係を示すグラフ、第7図は、本発明の0丁カット
水晶振動子のエツチング後のαとαを零にするエツチン
グ時間との関係を示すグラフ、第8図は、本発明によっ
て得られた温度特性の一実施例を示すグラフである。 第9図は、本発明のGTカット水晶振動子に錘り14,
15,16.17を蒸着によって配置した例を示す平面
図である。 第10図は、錘り14,15,16.17と一次温度係
l6taとの関係を示すグラフである。 1・・・水晶 2・・・振動部 5・・・支持
部−1゜ 4・・・上面 5・−・下面 6,7・・・励
振電極以上 出願人 株式会社第二精工舎 代理人 弁理士 最上 務 第J[¥1(A) 第2図(八)第
3図 第50 第6図
子の形状と電極の一実施例を示す平面図、正面図で、振
動部2とその両側に配置された二つの支持WA5とが一
体に形成され一次GTカット水晶振動子の例である。 第2図d、GTカット水晶振動子を支持台10にマウン
トしたときの一実施例で、正面図(A)と下面図(B)
?:示す。 第51は、フォトリングラフィによって形成された0丁
カット水晶振動子の温度特性の例をボすグラフである。 第4図は、本発明のGTカット水晶振動子の辺比Rと一
次温度係数αとの関係を示す″グラフ、第5図i1本発
明のGTカット水晶振動子のエツチング時間と辺比Rと
の関係を示すグラフ、第6図は、本発明のGTカット水
晶振動子のエツチング時間と一次温度係数αの変化Δα
との関係を示すグラフ、第7図は、本発明の0丁カット
水晶振動子のエツチング後のαとαを零にするエツチン
グ時間との関係を示すグラフ、第8図は、本発明によっ
て得られた温度特性の一実施例を示すグラフである。 第9図は、本発明のGTカット水晶振動子に錘り14,
15,16.17を蒸着によって配置した例を示す平面
図である。 第10図は、錘り14,15,16.17と一次温度係
l6taとの関係を示すグラフである。 1・・・水晶 2・・・振動部 5・・・支持
部−1゜ 4・・・上面 5・−・下面 6,7・・・励
振電極以上 出願人 株式会社第二精工舎 代理人 弁理士 最上 務 第J[¥1(A) 第2図(八)第
3図 第50 第6図
Claims (1)
- 複数の振動モード力、(結合した結合振動子の周波数温
度係数調整方法において、振動子の外形形状をエツチン
グによって成形後、前記振動子をある任意の温度t1に
tn、その任意の温度t1とそのときの共振周波数で1
を測定する工程、次に、ある他の任意の温度t3に前記
振動子を置き、その任意の温度を意とそのときの共振周
波数fat淘定する工程、更に、温度tl、tl、共振
周波数ft、f、から−次温度係数αを求める工程、次
に、前記−次温度係数αの大きさによって、工゛ ツチ
ング時間を決め、エツチングによって一次温度係数αを
ほとんど零にする工程とからなる事を%徴とする結合振
動子の周波数温度係数調整方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16159081A JPH0235490B2 (ja) | 1981-10-09 | 1981-10-09 | Ketsugoshindoshiuehanoshuhasuondokeisuchoseihoho |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16159081A JPH0235490B2 (ja) | 1981-10-09 | 1981-10-09 | Ketsugoshindoshiuehanoshuhasuondokeisuchoseihoho |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5862915A true JPS5862915A (ja) | 1983-04-14 |
JPH0235490B2 JPH0235490B2 (ja) | 1990-08-10 |
Family
ID=15738020
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16159081A Expired - Lifetime JPH0235490B2 (ja) | 1981-10-09 | 1981-10-09 | Ketsugoshindoshiuehanoshuhasuondokeisuchoseihoho |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0235490B2 (ja) |
-
1981
- 1981-10-09 JP JP16159081A patent/JPH0235490B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0235490B2 (ja) | 1990-08-10 |
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