JPS59169217A - 温度補償付水晶振動子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の目的ン 本発明は周囲温度の変化に対して水晶振動子の温度変化
を極めて小さくすることによって、周囲温度が変化して
も振動周波数の変化が、、ごくわずかである小型で、安
価な温度ゲインの大きい水晶振動子に関するものである
。

（従来技術） 従来から水晶振動子の周囲温度の変化に対する振動周波
数の変化を小さくする目的で、自己湿度”１４ＮｆＭ機
龍をもつ正特性磁器発熱体と水晶振動子を組合せた温度
軸４ｔｉ句水晶振動子が知られている。

従来から知られている温度補償付水晶振動子は、水晶板
を収納した水晶振動子容棉外脣くに正特性磁器を伝熱的
に取りつけ、単にこの全体を別の容器に収納した構成、
あるいは水晶振動子を収納する容器に正特性磁器を伝熱
的に取りつけ、この容器内に単に水晶振動子を収納した
構成、さらには水晶振動子に通′ｍの金）Ｆｉ４機発熱
体をまきつけると共に１正特牲磁器を伝熱的にとりつけ
、この両者を′電気的に並列に接続した構成なとであっ
て、その特性は例えは周囲湿度が一３０″Ｃから＋６０
”Ｃまで変イビすると、水晶振動子の？＝友はａｏ−４
０℃、厳密に調整しても１０″Ｃ以上の温度幅で変化し
てしまい、この°ためその温度ゲイン（温度ゲイン−周
囲温度変化幅／水晶途動子の温良変化幅）は、通常２〜
３、厳密に調整しても、たかだか７〜８．５であるため
、水晶振動子の振動周波数は大きく変化してしまうもの
であった。

また、水晶振動子の周囲温度による振動周波数の変化を
小さくする目的で、通゛帛の発熱体と電子温度制御機構
とを組合せた水晶振動子も知られている。このような水
晶振動子は温度ゲインは非常に大きくできるものである
が大型になり、かつ高価なものであるため特定の限られ
た用途にしか利用できないものであった。

このため従来から温度ゲインが大きく、小型で、安価な
水晶振動子か強く留まれていた。

（発明の構成） 本発明はこのような贅求に１心えた温度ゲインが大きく
、小型で、安価な水晶振動子であって水晶振動子に１個
以上の第１の正特性磁器を伝熱的に取りつけ、これを収
納する容器に第１の正特性磁器と電気的に直列に接続し
た１個以上の第２の正特性磁器を伝熱的に取りつけ、第
１．第２の正特性磁器と′電気的に並列に接続した１個
以上の第３の正特性磁器を前記容器と伝熱的に取りつけ
、水晶振動子および第１の正特性磁器は第２．第３の正
特性磁器および容器と直接に接触しないように構成した
温度補償付水晶振動子である。

本発明の構成をその一興体例の模式断面図である第１図
により詳細に説明すると、水晶振動子１の金属性ケース
外板部に、第１の正時外磁！＃２を導電・伝熱的に取り
つけ、水晶振動子ｌと正特性磁器２を収納する金属性容
器８の底部４に第２の正特性磁器５を導電・伝熱的に取
りつけ、第１の正特性磁器２と第２の正特性磁器５とは
接続線６で水晶振動子の金属性ケースを介して電気的に
直列に接続されている。容器８の置部７には、第８の正
特性磁器８を尋寛・伝熱的に取りつけ、第８の正特性磁
器は第１および第２の正特性磁器の直列回路と′電気的
に並列に構成されている。

水晶振動子１および第１の正特性値器２は、第２の正特
性磁器５、第８の正特性磁器８および第２、第８の正時
＊ｍｂが伝熱的に取りつけられた容器８と直接接触しな
いように配置されている。

水晶振動子ｌの端子９，９′は、容器８の底部４から容
器と電気的に絶縁されて取り出され、正特性磁器５，８
の一方の面は、金属性容器に導電的に取りつけられ金属
性容器に導電的に取りつけられた端子１０に接続され、
第１の正特性磁器２の水晶振動子に取りつけられた面の
逆側の曲と、第８の正特性磁器の金属性容器の兼邪に取
りつけられた面の逆側の面はそれぞれ接続線１１．１２
により容器と電気的に絶縁された端子１８に接続されて
おり、容器全体は保温材１４で覆われている。

第１の正特性磁器と第２の正特性磁器を電気的に直列に
接続するとともに、水晶振動子および第１の正符′！Ｉ
１．磁器と第２の正特性磁器および容器とを直接班触さ
せない理由は、水晶振動子の温度ゲインを大きくするた
めに周囲温度が低い場合には、電圧印加後電流が安定し
た状態では、第１の正特性磁器の抵抗が第２　（Ｑ正特
性磁器の抵抗上り大きく、印加された電圧の大部分が第
１の正特性磁器に１“」加されて、第１の正特性磁器が
主たる発熱体となって、水晶振動子を直接回に加熱し、
ＩｉＪ囲温度が高くなるにつれて、第２の正特性磁器が
第１の正特性磁器の熱と周囲温度の上昇による容器の温
度上昇を感知してその抵抗を増大し、第２の正特性磁器
に印加される電圧の比率を大きくして、第１の正特性磁
器の発熱腫を減少させて、第１の正特性磁器が直接的に
水晶振動子を加熱する電力を小さくさせると共に、全体
の発熱社も大さく低減させて水晶振動子の温度ゲインを
大きくするためである。

電圧を印加し、電流が安定した状態でＩｉａ　囲＊ＩＫ
が低い時に、第１の正特性磁器が第２の正特性磁器より
抵抗が大きく、主発熱体となり、周ｖ５′ｌｉＬ度が高
くなるにつれて第２の正特性磁器の抵抗が大きくなって
、第２の正特性磁器に印加される′電圧の比率を大きく
するためには第１および第２の正特性磁器それぞれの大
きさ、個数、抵わＬ値、キュリ一温度および水晶振動子
と容器の熱容量を適切に選ぶことが励声であり、特に水
晶振動子の然容麓を容器の熱容量より小さくすることが
望ましい。

第３の正特性磁器を第１および第２の正特性磁、器の直
列回路に、電気的に並列に設ける理由は、第１および第
２の正特性磁器で達成される水晶振動子の温度ゲインを
一層大きくするためであり、第８の正時梅磁器と第１の
正特性磁器および水晶振動子とを直接接触させない理出
は、直接接触すると、第１の正特性磁器と第８の正特性
磁器の相互熱干渉が強くなりすぎて大きな温度ゲインが
得られなくなるためである。

第８の正特性磁器の大きさ、個数、抵抗値、キュリ一温
度等は、第１および第２の正特性磁器の直列回路で達成
される水晶振動子の温良特性曲線を補正するように適宜
魁べはよいものである。

水晶振動子と第１の正Ｖ性磁器とを、容器と第２および
第３の正特性磁器とを伝熱的に取りつけるには、迎′帛
知られている導電性接着剤を用いて接着したり、ハンダ
化する方法あるいは金属性バネ材で抑圧固定する方法、
さらに通常知られている絶縁性の接着材や導熱性の絶縁
性接着材を用いる等の方法を用いれはよい。もちろん電
気的に絶縁性の接着材を用いた場合には、相互の電気内
接、続には通常のリード線接続法のような電気的接続手
段を付加すれはよい。

第１．第２．第３の正特性磁器は、経済性の点から各々
１個であることが好ましいが、それぞれ複数個用いても
よい。例えば第２図に示すように、容器の底部に２個の
第２の正特性磁器５，５′を取りつけてもよいし、第３
図に示すように容器の底部に２個の第２の正特性磁器５
，５′を取りつけるとともに、蓋部に３個の第８の正特
性磁器８．’８’。

８′を取りつけてもよい。第１の正特性磁器と第２の正
特性磁器は、電気的に相互に直列でなければならず、第
８の正特性磁器は第１．第２の正特性磁器の直列回路に
並列でなけれはならないが、第１、第２．第８の１符外
磁、儀容々の間では一気的にも、構造的にも、直列でも
、並列でもよい。

第２．第３の正特性磁器を取りつける容器の部位は、底
部や蓋部に限られることはなく、ｉ！ｊ！１部でもよく
、さらに第２の正特性磁器と第８の正特性磁器を底部と
金部に分けなけれはならないこともなく、妄は組立や配
線が容易であるとともに、熱、設計しやすい部位であれ
ばよい。

第１．第２．第８の正特性磁器のキュリ一温度は同じで
も、異なっていてもよく、要は水晶振動子の温度が周囲
温度の変化を受けにくいように適宜選択すれはよいもの
であるが、好ましくは第２１第８の正特性磁器のキュリ
一温度は、第１の正特性磁器のキュリ一温度と同じか５
〜２０°Ｃ低い温度とすることが債ましい。また水晶振
動子の温度は、通常７０′Ｃ以下であることが好ましい
ので、正特性磁器のキュリ一温度は７０°Ｃ以下より好
ましくは５０°Ｃ以下とすることが望ましい。

容器の材料は金属にこだわることはなく、容器の全体又
は一部をセラミックスや樹脂製としてもよい。容器の外
部全体又は一部を保温材で覆うことは必須ではないが、
水晶振動子を一定温度に保つために必要な電力を少なく
するために、保温材を用いることは有効である。また保
温のため、容器をジュワー瓶のような構造としてもよい
。

（実施例） 次に実施例について述べる。

、実施例　Ｉ Ｈｅ　−４５／Ｕの水晶振動子に直径６馴、厚さ１關、
キュリ一温度５０°Ｃの第１の正特性磁器を導電性接着
材で接着し、これを１ＯＸ１５Ｘ２０ｉｆｉの金属性容
器に収納する。金属性容器の底部に同じ大きさで、キュ
リ一温度４０°Ｃの２個の第２の正特注磁器を導電性接
着材で炎増し、２個の第２の正特性磁器は電気的に並列
とし、第１の正特性磁器と直列に接続し、同じ大きさで
キュリ一温度４０°Ｃの第８の正特性磁器を容器の凶部
に等寛性接涜材で接着し、これを第１．第２の正特性磁
器と並列に接続する。容器外囲を厚さ３市の発泡ポリス
チレンで株湿してＩＯＶの゛電圧を印加し、周囲温度−
ａ　ｏ　’ｃから＋６　＋）　”Ｃで、その特′注を測
定したところ第４図（８）および（Ｂ）に示すように、
容器の温度は３２゛Ｃから６７”Ｃ１水晶振動子の温度
は６９．５゜から７１．８°Ｃ１すなわち温度ゲインは
５０と検めて安定でありた。第４図（Ａ）において、ａ
は水晶振動子の温度変化、ｂは容器の温度変化をそれぞ
れ示しており、また第４図（Ｂ）は第４図（８）におけ
る水晶振動子の温度変化を拡大して示したグラフである
。

なお、同じ構造で第８の正特性磁器を用いない場合には
、水晶振動子の湿度は６１″Ｃから６８°Ｃ１すなわち
温度ゲインは１２．８であった。

実施例　２ Ｈｅ　−＋５／Ｕの水晶振動子に直径６１１１ｍ　％厚
さｌ　ａｍ、キュリ一温度５０”Ｃの第１の正特性磁器
を導電性接着材で接着し、これを１０　Ｘ　１５　Ｘ　
２０　ａｍの金属性容器に収納する。金属性容器の底部
に同じ大きさで、キュリ一温度８０°Ｃと４０°Ｃの第
２の正特性磁器各１個を導電性接着材で接層し、２個の
第２の正特性磁器は電気的に並列とし、第１の正特性磁
器と直列に接続し、同じ大きさでキュリー温良８０°Ｃ
の第８の正特性磁器３個全寛苅的に並列に容器の蓋部に
導電性接着材で接着し、これを第１゜第２の正特性磁器
と並列に接続する。容器外面を厚さ２關のシリコン・ゴ
ムで保温して、１０■の電圧を印加し、周囲温度−８０
°Ｃから＋６０℃でその特性を測定したところ、第５図
（ト）およびＣＢ）に示すように容器の温度は３９°Ｃ
から６４．５°Ｃ１水晶振動子の温度は６９．２°Ｃか
ら７２°Ｃ１すなわち温度ゲインは３２．１と極めて安
定であった。なお、第５図（４）において、ａは水晶振
動子の温度変化、ｂは＠器の温度変化をそれぞれ示して
おり、また第４図（Ｂ）は第４図仏うにおける水晶振動
子の温度変化を拡大して示したグラフである。

（発明の効果） 以上詳記したように、本発明は水晶振動子と伝熱的に取
りつけた第１の正特性磁器が水晶振動子をｉｌ＆、接加
熱し、この第１の正特性磁器と直列に接続され、水晶振
動子と第ｌの正ネデ性磁器を収納する容器に伝熱的に取
りつけられた、第２の正特性磁器が周囲温度を感知して
第１の正特性磁器の光熱肱を制御し、さらに第１と第２
の正特性４Ｉｉｉ器に並列に接続さｎた第３の正特性磁
器が、ｈｉＪ記容器自体の温度を周ｖ５温度に対して補
償するように作用するので実施例１および２で説明した
ように水晶振動子を収納す゛る容器の温度が周囲温度の
変化の約％になり、水晶振動子のｔｉ１度変比変化めて
小、さく、その温度ゲインを容易に２０以上とすること
ができる。さらに、水晶振動子および第１の正特性磁器
と、第２．第８の正特性磁器および容器とが直接に接触
していないので、周囲温度が変化しても水晶振動子の温
度にヒステリシスが生じに＜＜、製造時の正特性磁器の
抵抗値のばらつきで温度ゲインが大きくならないと云う
恐れがない、簡単な＋＃造で、小型、安価、かつ従来に
ない大きな温度ゲインの水晶振動子を提供するものであ
って産業上有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するだめの一興体例の模弐
賄面図、第２図、第８図は本発明の別の具体例を説明す
るための模式断ｌｌ１Ｉ図、第４図（４）。 ＩＪ３）および第５図（８）、（Ｂ）は本発明の実施例
の性能を示す図である。 １・・・水晶振動子、２・・・第１の正特性磁器、８・
・・容器、４・・・容器底部、５　、５’・・・第２の
正特性磁器、６・・・接続線、７・・・負部、８　、８
’、　８’・・・第８の正特性磁器、９，９′・・・水
晶振動子の端子、１０・・・５．。 端子、１１・・・接続線、１２・・・接続線、１８・・
・端子、１１４・・・保温材。 特許出願人　朝日を波株式会社 第１図 第２図 −３００す３０　　　　　　　子６０ 周ＷＥ逼度（”Ｃ） −３００子３０　　　　　　　子６０ 周囲Ｓｚ度（℃）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　水晶振動子に１個以上の第１の正特性磁器を伝熱的
   に取りつけ、これを収納する容器に第１の正特性磁器と
   電気的に直列に接続した１個以上の第２の正特性磁器を
   伝熱的に取りつけ、第１．第２の正特性磁器と電気的に
   並列に接続した１個以上の第８の正特性磁器を前記容器
   と伝熱的に取りつけ、水晶振動子および第１の正特性磁
   器は第２．第３の正特性磁器および容器と直接に接触し
   ないように構成したことを特徴とする温度補償付水晶振
   動子。