JP2003273649A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少なくとも表示部とその表示部を駆動する信
号源を具えて構成される電子機器の機能を正常に動作さ
せる高精度の信号源を具えた電子機器を提供する事にあ
る。 【解決手段】 電子機器の各機能を正常に動作させるた
めの高精度の信号源を得るために、増幅回路と帰還回路
から成る少なくとも二個の発振器で構成され、増幅回路
にＣＭＯＳインバータを、帰還回路に水晶振動子を用い
る。又、水晶振動子は異なる振動モードの振動子が複数
個使用される。更に、増幅回路の増幅率と帰還回路の帰
還率との関係により、出力信号が高い周波数安定性を有
し、この出力信号を電子機器の各機能に使用されるの
で、正常に動作する電子機器が実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は少なくとも表示部と
水晶発振器を具えて構成される電子機器に関する。特
に、クロック源あるいは基準信号源として最適な水晶発
振器を具え、更に、少なくとも二個の水晶発振器を具え
て構成され、それらの内の二個は異なる振動モードの水
晶振動子から成る水晶発振器を具えた電子機器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子機器に用いられる従来の水晶発振器
の一つは増幅器とコンデンサーと抵抗素子と音叉腕の上
下面と側面に電極が配置された音叉型屈曲水晶振動子か
ら成る水晶発振器がよく知られている。図１１には、こ
の従来の水晶発振器に用いられている音叉形状の屈曲水
晶振動子２００の概観図を示す。図１１において水晶振
動子２００は２本の音叉腕２０１，２０２と音叉基部２
３０とを具えている。図１２には図１１の音叉腕の断面
図を示す。図１２に示すように、励振電極は音叉腕の上
下面と側面に配置されている。一方の音叉腕の断面の上
面には電極２０３が下面には電極２０４が配置されてい
る。側面には電極２０５と２０６が設けられている。他
方の音叉腕の上面には電極２０７が下面には電極２０８
が、更に側面には電極２０９，２１０が配置され２電極
端子Ｈ−Ｈ′構造を成している。今、Ｈ−Ｈ′間に直流
電圧を印加すると電界は矢印方向に働く。その結果、一
方の音叉腕が内側に曲がると他方の音叉腕も内側に曲が
る。この理由は、ｘ軸方向の電界成分Ｅｘが各音叉腕の
内部で方向が反対になるためである。交番電圧を印加す
ることにより振動を持続することができる。又、特開昭
５６−６５５１７と特開２０００−２２３９９２（Ｐ２
０００−２２３９９２Ａ）では、音叉腕に溝を設け、且
つ、電極構成について開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】音叉型屈曲水晶振動子
では、電界成分Ｅｘが大きいほど損失等価直列抵抗Ｒ_１
が小さくなり、品質係数Ｑ値が大きくなる。しかしなが
ら、従来から使用されている音叉型屈曲水晶振動子は、
図１２で示したように、各音叉腕の上下面と側面の４面
に電極を配置している。そのために電界が直線的に働か
ず、かかる音叉型屈曲水晶振動子を小型化させると、電
界成分Ｅｘが小さくなってしまい、損失等価直列抵抗Ｒ
_１が大きくなり、品質係数Ｑ値が小さくなるなどの課題
が残されていた。同時に、時間基準として高精度な、即
ち、高い周波数安定性を有し、高調波モード振動を抑え
た屈曲水晶振動子を得ることが課題として残されてい
た。又、前記課題を解決する方法として、例えば、特開
昭５６−６５５１７では音叉腕に溝を設け、且つ、溝の
構成と電極構成について開示している。しかしながら、
溝の構成、寸法と振動モード及び基本波モード振動の等
価直列抵抗Ｒ_１と高調波モード振動の等価直列抵抗Ｒ_ｎ
との関係及び周波数安定性に関係するフィガーオブメリ
ットＭについては全く開示されていない。又、従来の水
晶振動子や溝を設けた振動子を従来の回路に接続し水晶
発振回路を構成すると、基本波振動モードの出力信号が
衝撃や振動などの影響で出力信号が高調波モード振動の
周波数に変化、検出される等の問題が生じ、電子機器が
正常に動作しない等の問題が発生していた。このような
ことから、衝撃や振動を受けても、それらの影響を受け
ない高調波モード振動を抑えた基本波モードで振動する
音叉形状の屈曲水晶振動子を具えた水晶発振器が所望さ
れていた。更に、水晶発振器の消費電流を低減するため
に、負荷容量Ｃ_Ｌを小さくすると高調波モードの振動が
し易くなり、基本波モード振動の出力周波数が得られな
い等の課題が残されていた。それ故、基本波モードで振
動する超小型で、等価直列抵抗Ｒ_１の小さい、品質係数
Ｑ値が高くなる音叉形状の屈曲水晶振動子を具え、出力
信号が基本波モード振動の周波数で、高い周波数安定性
（高い時間精度）を有し、消費電流の少ない水晶発振器
が所望されていた。又、特に、等価直列抵抗Ｒ１の小さ
い、Ｑ値の高い幅縦モード水晶振動子を具えた水晶発振
器に関する報告はなされていないのが実状である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、以下の方法で
従来の課題を有利に解決した屈曲モードで振動する音叉
形状の水晶振動子又は幅縦モード水晶振動子又は厚みす
べりモード水晶振動子から成る水晶発振器を具えた電子
機器を提供することを目的とするものである。

【０００５】即ち、本発明の電子機器の第１の態様は、
少なくとも表示部と水晶発振器から構成される電子機器
で、前記電子機器は少なくとも二個の水晶発振器を具え
て構成され、前記二個の水晶発振器はそれぞれ異なる振
動モードの水晶振動子を具えて構成されていて、増幅回
路と帰還回路から構成され、かつ、増幅回路は少なくと
も増幅器から構成され、帰還回路は少なくとも水晶振動
子とコンデンサーから構成される水晶発振回路を具えて
構成される水晶発振器で、前記少なくとも二個の水晶発
振器の内の一個の水晶発振器を構成する帰還回路の前記
異なる振動モードの水晶振動子の内の一つは屈曲モード
で振動する音叉腕と音叉基部から成る音叉形状の屈曲水
晶振動子で、前記音叉腕は上面と下面と側面とを有し、
前記音叉形状の音叉腕に溝が設けられ、前記溝と前記音
叉腕の側面に電極が配置され、前記溝の側面の電極とそ
の電極に対抗する音叉腕の側面の電極とが互いに異極
で、かつ、前記音叉腕が逆相で振動するように溝と電極
を構成し、更に、前記音叉形状の屈曲水晶振動子の基本
波モード振動のフイガーオブメリットＭ_１が高調波モー
ド振動のフイガーオブメリットＭ_ｎより大きい屈曲水晶
振動子を具えて前記一個の水晶発振器は構成されると共
に、増幅回路と少なくとも前記音叉形状の屈曲水晶振動
子から成る帰還回路を具えて構成される前記一個の水晶
発振器の増幅回路の基本波モード振動の負性抵抗の絶対
値｜−ＲＬ_１｜と基本波モード振動の等価直列抵抗Ｒ_１
の比が増幅回路の高調波モード振動の負性抵抗の絶対値
｜−ＲＬ_ｎ｜と高調波モード振動の等価直列抵抗Ｒ_ｎの
比より大きくなるように前記一個の水晶発振器は構成さ
れていて、前記音叉形状の屈曲水晶振動子を具えて構成
された前記一個の水晶発振器の出力信号が基本波モード
振動の周波数で、前記出力信号は電子機器の前記表示部
に時間を表示する信号を有する電子機器である。

【０００６】本発明の電子機器の第２の態様は、増幅回
路と帰還回路を具えて構成される少なくとも一個の水晶
発振器を構成する帰還回路の前記異なる振動モードの水
晶振動子の内の一つは幅縦モード水晶振動子又は厚みす
べりモード水晶振動子で、かつ、前記水晶振動子を具え
て構成される水晶発振器の出力信号を前記電子機器の時
間表示以外に用いた第１の態様に記載の電子機器であ
る。

【０００７】

【作用】このように、本発明は音叉形状の屈曲水晶振動
子又は幅縦モード水晶振動子又は厚みすべりモード水晶
振動子から成る水晶発振器を具えた電子機器で、特に、
増幅回路と帰還回路との関係と水晶振動子の形状とカッ
ト角を示すことにより、高い周波数安定性を有する水晶
発振器を具えた電子機器を得る事ができる。

【０００８】

【本発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に
基づき具体的に述べる。図１は本発明の電子機器の一実
施例で、ファクシミリのブロック図の一例である。即
ち、モデム、音声回路、時計回路、印刷部、取り込み
部、操作部と表示部から構成されている。又、この原理
は、まず取り込み部で原稿に投影した光の反射光を電荷
結合素子（ＣＣＤ）で感知し走査される。感知された反
射光の濃淡はデジタル信号に変換され、モデムで変調さ
れて電話回線へ送られる。又、受信側では、受けた信号
をモデムで復調し、印刷部で送信側と同期させて記録紙
に印刷される。図１に示すように、水晶振動子は制御部
や印刷部のＣＰＵクロック、音声回路の音声合成ＩＣの
クロック、モデムの同期クロックそして時計回路の時間
基準等に使用される。即ち、これらは水晶発振器を構成
しその出力信号が用いられる。例えば、表示部に時間を
表示する信号として使用される。本実施例の電子機器の
一つであるファクシミリが正常に動作するには、この機
器に使われる水晶発振器の正確な出力信号が要求され
る。本実施例では、電子機器の一例としてファクシミリ
を示したが、本発明の電子機器には水晶発振器を具えて
構成される機器はすべて包含される。例えば、携帯電
話、電話、テレビ、カメラ、ビデオ、ビデオカメラ、ペ
ージャ、パーソナルコンピュータ、プリンタ、ＣＤプレ
ーヤ、ＭＤプレーヤ、電子楽器、カーナビゲィション、
カーエレクトロニクス、時計、ＩＣカード等である。以
下、本発明の電子機器に使用される水晶発振器について
詳述する。

【０００９】図２は本発明の電子機器に使用される水晶
発振器を構成する水晶発振回路図の一実施例である。本
実施例では、水晶発振回路１は増幅器（ＣＭＯＳインバ
ータ）２、帰還抵抗４、ドレイン抵抗７、コンデンサー
５，６と音叉形状の屈曲水晶振動子３から構成されてい
る。即ち、水晶発振回路１は、増幅器２と帰還抵抗４か
ら成る増幅回路８とドレイン抵抗７、コンデンサー５，
６と屈曲水晶振動子３から成る帰還回路９から構成され
ている。更に、基本波モードで振動する音叉形状の屈曲
水晶振動子３を具えて構成される水晶発振回路１の出力
信号はバッフア回路（図示されていない）を通してドレ
イン側から出力される。即ち、基本波モード振動の周波
数がバッフア回路を通して出力信号として出力される。
本発明では、基本波モード振動の周波数は１０ｋＨｚ〜
２００ｋＨｚが用いられる。又、本発明では、前記出力
信号の周波数を分周回路又は逓倍回路によって分周又は
逓倍された周波数も基本波モード振動の周波数に含まれ
る。さらに詳細には、本実施例の水晶発振器は水晶発振
回路とバッフア回路を具えて構成されている。換言する
ならば、水晶発振回路は増幅回路と帰還回路から構成さ
れ、増幅回路は少なくとも増幅器から構成され、帰還回
路は少なくとも音叉形状の屈曲水晶振動子とコンデンサ
ーから構成されている。又、本実施例の水晶発振器に用
いられる音叉形状の屈曲水晶振動子は図４から図８で詳
述される。

【００１０】図３は図２の帰還回路図を示す。今、屈曲
モードで振動する音叉形状の水晶振動子の角周波数をω
_ｉ、ドレイン抵抗７の抵抗をＲ_ｄ、コンデンサー５、６
の容量をＣ_ｇ、Ｃ_ｄ、水晶のクリスタルインピーダンス
をＲ_ｅｉ，入力電圧をＶ_１，出力電圧をＶ_２とすると、
帰還率β_ｉはβ_ｉ＝｜Ｖ_２｜_ｉ／｜Ｖ_１｜_ｉで定義され
る。但し、ｉは屈曲モード振動の振動次数を表し、例え
ば、ｉ＝１のとき、基本波モード振動、ｉ＝２のとき、
２次高調波モード振動、ｉ＝３のとき、３次高調波モー
ド振動である。即ち、ｉ＝ｎのとき、ｎ次高調波モード
振動であるが、以下単に、高調波モード振動と言う。更
に、負荷容量Ｃ_ＬはＣ_Ｌ＝Ｃ_ｇＣ_ｄ／（Ｃ_ｇ＋Ｃ_ｄ）で
与えられ、Ｃ_ｇ＝Ｃ_ｄ＝Ｃ_ｇｓとＲｄ＞＞Ｒ_ｅｉとする
と、帰還率β_ｉはβ_ｉ＝１／（１＋ｋＣ_Ｌ ^２）で与えら
れる。但し、ｋはω_ｉ、Ｒ_ｄ、Ｒ_ｅｉの関数で表され
る。又、Ｒ_ｅｉは近似的に等価直列抵抗Ｒ_ｉに等しくな
る。

【００１１】このように、帰還率β_ｉと負荷容量Ｃ_Ｌと
の関係から、負荷容量Ｃ_Ｌが小さくなると、基本波振動
モードと高調波振動モードの共振周波数の帰還率はそれ
ぞれ大きくなることが良く分かる。それ故、負荷容量Ｃ
Ｌが小さくなると、基本波モード振動よりも高調波モー
ド振動の方が発振し易くなる。その理由は高調波モード
振動の最大振動振幅が基本波モード振動の最大振動振幅
より小さいために、発振持続条件である振幅条件と位相
条件を同時に満足するためである。

【００１２】本発明の電子機器に使用される水晶発振器
は、消費電流が少なく、しかも、出力周波数が高い周波
数安定性（高い時間精度）を有する、基本波モード振動
の周波数である水晶発振器を提供することを目的として
いる。それ故、消費電流を少なくするために、本実施例
では、負荷容量Ｃ_Ｌは１０ｐＦ以下を用いる。より消費
電流を少なくするには、消費電流は負荷容量に比例する
ので、Ｃ_Ｌ＝８ｐＦ以下が好ましい。ここで言う、容量
Ｃ_ｇ、Ｃ_ｄは回路の浮遊容量を含まない数値であるが、
実際には、回路構成により浮遊容量が存在する。それ
故、本実施例では、この回路構成による浮遊容量を含ん
だ負荷容量Ｃ_Ｌは１８ｐＦ以下を用いる。また、高調波
モードの振動を抑え、発振器の出力信号が基本波モード
振動の周波数を得るために、α_１／α_ｎ＞β_ｎ／β_１と
α_１β_１＞１を満足するように本実施例の水晶発振回路
は構成される。但し、α_１、α_ｎは基本波モード振動と
高調波モード振動の増幅回路の増幅率で、β_１、β_ｎは
基本波モード振動と高調波モード振動の帰還回路の帰還
率である。即ち、ｎ＝２、３のとき、それぞれ、２次、
３次高調波モード振動である。

【００１３】換言するならば、増幅回路の基本波モード
振動の増幅率α_１と高調波モード振動の増幅率α_ｎの比
が帰還回路の高調波モード振動の帰還率β_ｎと基本波モ
ード振動の帰還率β_１の比より大きく、かつ、基本波モ
ード振動の増幅率α_１と基本波モード振動の帰還率β_１
の積が１より大きくなるように構成される。このような
構成により、消費電流の少ない、出力信号が基本波モー
ド振動の周波数である水晶発振器が実現できる。更に、
高い周波数安定性については後述される。

【００１４】又、本実施例の水晶発振回路を構成する増
幅回路の増幅部は負性抵抗−ＲＬ_ｉでその特性を示すこ
とができる。ｉ＝１のとき基本波モード振動の負性抵抗
で、ｉ＝ｎのとき高調波モード振動の負性抵抗である。
即ち、ｎ＝２，３のとき、２次、３次高調波モード振動
の負性抵抗である。本実施例の水晶発振器は、増幅回路
の基本波モード振動の負性抵抗の絶対値｜−ＲＬ_１｜と
基本波モード振動の等価直列抵抗Ｒ_１の比が増幅回路の
高調波モード振動の負性抵抗の絶対値｜−ＲＬ_ｎ｜と高
調波モード振動の等価直列抵抗Ｒ_ｎの比より大きくなる
ように水晶発振回路が構成されている。即ち、｜−ＲＬ
_１｜／Ｒ_１＞｜−ＲＬ_ｎ｜／Ｒ_ｎを満足するように構成
されている。このように水晶発振回路を構成することに
より、高調波モード振動の発振起動が抑えられ、その結
果、基本波モード振動の発振起動が得られるので基本波
モード振動の周波数が出力信号として得られる。

【００１５】図４は本発明の電子機器を構成する第１実
施例の水晶発振器に用いられる屈曲モードで振動する音
叉形状の屈曲水晶振動子１０の外観図とその座標系を示
すものである。座標系Ｏ、電気軸ｘ、機械軸ｙ、光軸ｚ
からなるＯ−ｘｙｚを構成している。本実施例の音叉形
状の屈曲水晶振動子１０は音叉腕２０、音叉腕２６と音
叉基部４０とから成り、音叉腕２０と音叉腕２６は音叉
基部４０に接続されている。また、音叉腕２０と音叉腕
２６はそれぞれ上面と下面と側面とを有する。更に、音
叉腕２０の上面には中立線を挟んで、即ち、中立線を含
むように溝２１が設けられ、又、音叉腕２６の上面にも
音叉腕２０と同様に溝２７が設けられるとともに、さら
に、音叉基部４０に溝３２と溝３６とが設けられてい
る。なお、角度θは、ｘ軸廻りの回転角であり、通常０
〜１０°の範囲で選ばれる。又、音叉腕２０、２６の下
面にも上面と同様に溝が設けられている。

【００１６】図５は、図４の音叉形状の屈曲水晶振動子
１０の音叉基部４０のＤ−Ｄ′断面図を示す。図５では
図４の水晶振動子の音叉基部４０の断面形状並びに電極
配置について詳述する。音叉腕２０と連結する音叉基部
４０には溝２１，２２が設けられている。同様に、音叉
腕２６と連結する音叉基部４０には溝２７，２８が設け
られている。更に、溝２１と溝２７との間には更に溝３
２と溝３６とが設けられている。又、溝２２と溝２８と
の間にも溝３３と溝３７とが設けられている。そして、
溝２１と溝２２には電極２３，２４が、溝３２，３３，
３６，３７には電極３４，３５，３８，３９が、溝２７
と溝２８には電極２９，３０が配置され、音叉基部４０
の両側面には電極２５，３１が配置されている。詳細に
は、溝の側面に電極が配置され、前記電極に対抗して極
性の異なる電極が配置されている。

【００１７】また、音叉形状の屈曲水晶振動子１０は厚
みｔを有し、溝は厚みｔ_１を有している。ここで言う厚
みｔ_１は溝の一番深いところの厚みを言う。その理由は
水晶は異方性の材料のために、化学的エッチング法では
各結晶軸の方向によりエッチングスピードが異なる。そ
れ故、化学的エッチング法では溝の深さにバラツキが生
じ、図５に示した一様な形状に加工するのが極めて難し
いためである。本実施例では、溝の厚みｔ_１と音叉腕又
は音叉腕と音叉基部の厚みｔとの比（ｔ_１／ｔ）が０．
７９より小さくなるように、好ましくは、０．０１〜
０．７９となるように溝が音叉腕又は音叉腕と音叉基部
に形成されている。特に、音叉基部の歪みを大きくする
ために、音叉基部の溝の厚みと音叉基部の厚みの比を
０．０１〜０．０２５にする事が好ましい。このように
形成することにより、音叉腕又は音叉腕と音叉基部の溝
側面電極とそれに対抗する側面の電極との間の電界Ｅｘ
が大きくなる。すなわち、電気機械変換効率の良い屈曲
振動子が得られる。即ち、容量比の小さい音叉形状の屈
曲水晶振動子が得られる。更に、本実施例では、音叉基
部の溝と溝との間にさらに溝３２，３３，３６，３７が
設けられているので、その電界強度はより一層大きくな
り、より電気機械変換効率が良くなる。又、本実施例で
は、音叉基部４０の上面に溝３２，３６が、下面に溝３
３，３７が設けられているが、片面にのみ設けても良
い。

【００１８】更に、電極２５，２９，３０，３４，３５
は一方の同極に、電極２３，２４，３１，３７，３８，
３９は他方の同極になるように配置されていて、２電極
端子構造Ｅ−Ｅ′を構成する。即ち、ｚ軸方向に対抗す
る溝電極は同極に、且つ、ｘ軸方向に対抗する電極は異
極になるように構成されている。今、２電極端子Ｅ−
Ｅ′に直流電圧を印加（Ｅ端子に正極、Ｅ′端子に負
極）すると電界Ｅｘは図４に示した矢印のように働く。
電界Ｅｘは水晶振動子の側面と溝内の側面とに配置され
た電極により電極に垂直に、即ち、直線的に引き出され
るので、電界Ｅｘが大きくなり、その結果、発生する歪
の量も大きくなる。従って、音叉形状の屈曲水晶振動子
を小型化させた場合でも、等価直列抵抗Ｒ_１の小さい、
品質係数Ｑ値の高い屈曲モードで振動する音叉形状の水
晶振動子が得られる。

【００１９】図６は図４の音叉形状の屈曲水晶振動子１
０の上面図を示すものである。図６では溝２１，２７の
配置及び寸法について特に詳述する。音叉腕２０の中立
線４１を挟むようにして溝２１が設けられている。他方
の音叉腕２６も中立線４２を挟むようにして溝２７が設
けられている。更に、本実施例の音叉形状の屈曲水晶振
動子１０では、音叉基部４０の、溝２１と溝２７との間
に挟まれた部分にも溝３２と溝３６とが設けられてい
る。それら溝２１，２７及び溝３２，３６を設けたこと
で、音叉形状の屈曲水晶振動子１０には、先に述べたよ
うに、電界Ｅｘが図５に示した矢印のように働き、電界
Ｅｘは水晶振動子の側面と溝内の側面とに配置された電
極により電極に垂直に、即ち、直線的に引き出され、特
に音叉基部の電界Ｅｘが大きくなり、その結果、発生す
る歪の量も大きくなる。このように、本実施例の音叉形
状の屈曲水晶振動子１０の形状と電極構成とは、音叉型
屈曲水晶振動子を小型化した場合でも電気的諸特性に優
れた、即ち、等価直列抵抗Ｒ_１の小さい、品質係数Ｑ値
の高い水晶振動子が実現できる。

【００２０】更に、部分幅Ｗ_１、Ｗ_３と溝幅Ｗ_２とする
と、音叉腕２０，２６の腕幅ＷはＷ＝ Ｗ_１＜Ｗ_３となるように構成される。又、溝幅Ｗ_２はＷ
_２≧Ｗ_１，Ｗ_３を満足する条件で構成される。更に具体
的に述べると、本実施例では、溝幅Ｗ_２と音叉腕幅Ｗと
の比（Ｗ_２／Ｗ）が０．３５より大きく、１より小さく
なるように、好ましくは、０．３５〜０．９５で、溝の
厚みｔ_１と音叉腕の厚みｔ又は音叉腕と音叉基部の厚み
ｔとの比（ｔ_１／ｔ）が０．７９より小さくなるよう
に、好ましくは、０．０１〜０．７９となるように溝が
音叉腕に形成されている。このように形成することによ
り、音叉腕の中立線４１と４２を基点とする慣性モーメ
ントが大きくなる。即ち、電気機械変換効率が良くなる
ので、等価直列抵抗Ｒ_１の小さい、Ｑ値の高い、しか
も、容量比の小さい音叉形状の屈曲水晶振動子を得る事
ができる。

【００２１】これに対して、溝２１および溝２７の長さ
ｌ_１について本実施例では、溝２１，２７が音叉腕２
０，２６から音叉基部４０の長さｌ_２にまで延在し、基
部の溝の長さｌ_３となるような寸法とされている。それ
故、音叉腕２０，２６に設けられた溝の長さは（ｌ_１−
ｌ_３）で与えられ、Ｒ_１の小さい振動子を得るために、
（ｌ_１−ｌ_３）／（ｌ−ｌ_２）が０．４〜０．８の値を
有する。更に、音叉形状の屈曲水晶振動子１０の全長ｌ
は要求される周波数や収納容器の大きさなどから決定さ
れる。と共に、基本波モードで振動する良好な音叉形状
の屈曲水晶振動子を得るためには、溝の長さｌ_１と全長
ｌとの間には密接な関係が存在する。

【００２２】すなわち、音叉腕２０，２６又は音叉腕２
０，２６と音叉基部４０に設けられた溝の長さｌ_１と音
叉形状の屈曲水晶振動子の全長ｌとの比（ｌ_１／ｌ）が
０．２〜０．７８となるように溝の長さは設けられる。
このように形成する理由は、不要振動である高調波モー
ド振動、特に、２次、３次高調波モード振動を抑圧する
事ができると共に基本波モード振動の周波数安定性を高
めることができる。それ故、基本波モードで容易に振動
する良好な音叉形状の屈曲水晶振動子が実現できる。さ
らに詳述するならば、基本波モードで振動する音叉形状
の屈曲水晶振動子の等価直列抵抗Ｒ_１が高調波モード振
動の等価直列抵抗Ｒ_ｎより小さくなる。即ち、Ｒ_１＜Ｒ
_ｎ（ｎ＝２，３のとき、２次、３次高調波モード振動の
等価直列抵抗）となり、増幅器（ＣＭＯＳインバー
タ）、コンデンサ、抵抗素子、本実施例の音叉形状の屈
曲水晶振動子等から成る水晶発振器において、振動子が
基本波モードで容易に振動する良好な水晶発振器が実現
できる。又、溝の長さｌ_１は音叉腕の長さ方向に分割さ
れていても良く、その中の少なくとも１個が前記辺比
（ｌ_１／ｌ）を満足すれば良いか、又は、分割された溝
の長さ方向の加えられた溝の長さが前記辺比（ｌ_１／
ｌ）を満足すれば良い。

【００２３】また、この実施例では、音叉基部４０は図
６中、振動子１０の長さｌ_２の下側部分全体とされ、
又、音叉腕２０及び音叉腕２６は、図６中、振動子１０
の長さｌ_２の部分から上側の部分全体とされている。本
実施例では音叉の叉部は矩形をしているが、本発明は前
記形状に限定されるものではなく、音叉の叉部がＵ字型
をしていても良い。この場合も矩形の形状と同じよう
に、音叉腕と音叉基部との寸法の関係は前記関係と同じ
である。更に、本実施例では、溝は音叉腕と音叉基部に
設けられているが、本発明はこれに限定されるものでな
く、音叉腕にのみ溝を設けても良く、同様の効果が得ら
れる。この場合、溝の長さｌ_３＝０となる。また、本発
明で言う溝の長さｌ_１とは、音叉腕にのみ溝が設けられ
ている時には、溝幅Ｗ_２と音叉腕幅Ｗとの比（Ｗ_２／
Ｗ）が０．３５より大きく、且つ、１より小さくなるよ
うに形成された溝の長さである。更に、前記音叉腕に設
けられた溝が、音叉基部にまで延在し、音叉基部に延在
した溝の間にさらに溝が設けられている時には、溝の長
さｌ_３を含む長さがｌ_１である。しかし、音叉腕の溝が
音叉基部に延在しているが、その溝の間にさらに溝が設
けられていない時には、長さｌ_１は音叉腕の溝の長さで
ある。

【００２４】換言するならば、音叉形状の音叉腕の中立
線を挟んだ、即ち、中立線を含む音叉腕の上下面に各々
少なくとも１個の溝が長さ方向に設けられ、前記溝の両
側面に電極が配置され、前記溝側面の電極とその電極に
対抗する音叉腕側面の電極とが互いに異極となるように
構成されていて、音叉腕に生ずる慣性モーメントが大き
くなるように前記各々少なくとも１個の溝の内少なくと
も１個の溝幅Ｗ_２と音叉腕幅Ｗとの比（Ｗ_２／Ｗ）が
０．３５より大きく、１より小さく、且つ、前記溝の厚
みｔ_１と音叉腕の厚みｔとの比（ｔ_１／ｔ）が０．７９
より小さくなるように溝が形成されている。

【００２５】 を満足するように構成され、間隔Ｗ_４は０．０５ｍｍ〜
０．３５ｍｍで、溝幅Ｗ_２は０．０３ｍｍ〜０．１２ｍ
ｍの値を有する。このように構成する理由は超小型の屈
曲水晶振動子で、かつ、音叉形状と音叉腕の溝をフオト
リソグラフィ技術を用いて別々（別々の工程）に形成で
き、更に、基本波モード振動の周波数安定性が高調波モ
ード振動の周波数安定性より高くすることができる。こ
の場合、厚みｔは通常０．０５ｍｍ〜０．１２ｍｍの水
晶ウエハが用いられる。しかし、本発明は本実施例に限
定されるものでなく、０．１２ｍｍより厚い水晶ウエハ
を使用してもよい。

【００２６】更に詳述するならば、屈曲水晶振動子の誘
導性と電気機械変換効率と品質係数を表すフイガーオブ
メリットＭ_ｉは品質係数Ｑ_ｉ値と容量比ｒ_ｉの比（Ｑ_ｉ
／ｒ_ｉ）によって定義され（ｉ＝１のとき基本波振動、
ｉ＝２のとき２次高調波振動、ｉ＝３のとき３次高調波
振動）、屈曲水晶振動子の並列容量に依存しない機械的
直列共振周波数ｆ_ｓと並列容量に依存する直列共振周波
数ｆ_ｒの周波数差ΔｆはフイガーオブメリットＭ_ｉに反
比例し、その値Ｍ_ｉが大きい程Δｆは小さくなる。従っ
て、Ｍ_ｉが大きい程、屈曲水晶振動子の共振周波数は並
列容量の影響を受けないので、屈曲水晶振動子の周波数
安定性は良くなる。即ち、時間精度の高い音叉形状の屈
曲水晶振動子が得られる。

【００２７】詳細には、前記音叉形状と溝と電極とその
寸法の構成により、基本波モード振動のフイガーオブメ
リットＭ_１が高調波モード振動のフイガーオブメリット
Ｍ_ｎより大きくなる。即ち、Ｍ_１＞Ｍ_ｎとなる。但し、
ｎは高調波モード振動の振動次数を表し、ｎ＝２、３の
とき、２次、３次高調波モード振動のフイガーオブメリ
ットである。一例として、基本波モード振動の周波数が
３２．７６８ｋＨｚで、Ｗ_２／Ｗ＝０．５、ｔ_１／ｔ＝
０．３４、ｌ_１／ｌ＝０．４８のとき、製造によるバラ
ツキが生ずるが、音叉形状の屈曲水晶振動子のＭ_１、Ｍ
_２はそれぞれＭ_１＞６５、Ｍ_２＜３０となる。即ち、高
い誘導性と電気機械変換効率の良い（等価直列抵抗Ｒ_１
の小さい）、品質係数の大きい基本波モードで振動する
屈曲水晶振動子を得ることができる。その結果、基本波
モード振動の周波数安定性が２次高調波モード振動の周
波数安定性より良くなると共に、２次高調波モード振動
を抑圧することができる。従って、本実施例の屈曲水晶
振動子から構成される水晶発振器は基本波モード振動の
周波数が出力信号として得られ、かつ、高い周波数安定
性（優れた時間精度）を有する。また、本発明の基本波
モード振動の基準周波数は１０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚが
用いられる。特に、３２．７６８ｋＨｚは広く使用され
ている。

【００２８】図７は本発明の電子機器を構成する第２実
施例の水晶発振器に用いられる屈曲モードで振動する音
叉形状の水晶振動子４５の上面図である。音叉形状の屈
曲水晶振動子４５は、音叉腕４６，４７と音叉基部４８
とを具えて構成されている。即ち、音叉腕４６，４７の
一端部が音叉基部４８に接続されている。本実施例で
は、音叉基部４８に切り欠き部５３、５４が設けられて
いる。又、音叉腕４６、４７には中立線５１、５２を挟
んで（含む）溝４９、５０が設けられている。更に、本
実施例では溝４９、５０は音叉腕４６、４７の一部に設
けられていて、溝４９、５０はそれぞれ幅Ｗ_２と長さｌ
_１を有する。更に詳述するならば、溝の面積Ｓ＝Ｗ_２×
ｌ_１で示し、Ｓは０．０２５〜０．１２ｍｍ^２の値を有
するように構成される。このように溝の面積を構成する
理由は化学的エッチング法による溝の形成が容易で、し
かも、電気機械変換効率が良くなる溝の形成ができる。
と同時に、基本波モード振動の品質係数Ｑ値の高い屈曲
モードで振動する音叉形状の水晶振動子が得られる。そ
の結果、出力信号が基本波モード振動の周波数である水
晶発振器が実現できる。

【００２９】上記溝の面積Ｓでは、溝と音叉腕を別々の
工程で加工できる。しかし、音叉腕とそれに設けられた
溝を同時に加工するには、音叉腕の厚みｔと溝幅Ｗ_２と
音叉腕の間隔Ｗ_４と面積Ｓを最適寸法にする必要が有
る。即ち、音叉腕の厚みｔが０．０６ｍｍ〜０．１５ｍ
ｍのとき、溝幅Ｗ_２が０．０２ｍｍ〜０．０６８ｍｍの
範囲内に、更に、面積Ｓは０．０２３ｍｍ^２〜０．０８
８ｍｍ^２の範囲内にあり、間隔Ｗ_４は０．０５ｍｍ〜
０．３５ｍｍとなるように構成される。このように構成
する理由は水晶の結晶性を利用し、その結晶性から貫通
穴でない溝（音叉腕の長さ方向に分割された溝を含む）
と音叉形状を同時に形成することができる。また、図７
には示されていないが、音叉腕４６，４７の下面にも溝
４９，５０と対抗する位置に溝が設けられている。

【００３０】更に、音叉基部４８に設けられた切り欠き
部５３、５４の音叉部側の幅寸法はＷ_５で与えられ、切
り欠き部５３、５４の端部側の寸法はＷ_６で与えられ
る。そして、音叉基部４８の端部側で表面実装型のケー
スや円筒型のケースに半田や接着剤によって固定される
とき、振動子の振動エネルギーの損失を小さくするに
は、 振動部のエネルギー損失を小さくすることができる。図
７で示されている音叉腕の腕幅Ｗ、部分幅Ｗ_１、Ｗ_３、
溝幅Ｗ_２と間隔Ｗ_４及び溝の長さｌ_１と音叉振動子の全
長ｌとの関係は図６で述べられているので、ここでは省
略する。

【００３１】図８は本発明の電子機器を構成する第３実
施例の水晶発振器に用いられる幅縦モード水晶振動子の
上面図（ａ）と側面図（ｂ）である。幅縦モード水晶振
動子６２は振動部６３、接続部６６、６９とマウント部
６８、８１をそれぞれ含む支持部６７、８０を具えて構
成されている。更に、支持部６７と支持部８０にはそれ
ぞれ穴６７ａと穴８０ａが設けられている。更に詳述す
るならば、第一接続部６６と第二接続部６９は振動部６
３の長さ方向の反対に位置する端部に設けられている。
即ち、一方の第一支持部６７は第一接続部６６を介して
振動部６３に接続されていて、他方の第二支持部８０は
第二接続部６９を介して振動部６３に接続されている。
また、振動部６３の上面と下面には電極６４と電極６５
が対抗して配置され、それらの電極は異極となるように
構成されている。即ち、一対の電極が配置されている。
更に、電極６４は一方の第二接続部６９を介して第二マ
ウント部８１にまで延在して配置されている。また、電
極６５は他方の第一接続部６６を介して第一マウント部
６８にまで延在して配置されている。本実施例では、振
動部６３に配置された電極６４と電極６５は互いに異な
る方向に延在してマウント部まで配置されているが、同
方向に延在するように配置しても振動子として同じ特性
が得られる。本実施例の振動子はマウント部６８、８１
がユニットのケース又は蓋の固定部に接着剤や半田によ
って固定される。

【００３２】次に、前記幅縦モード水晶振動子のカット
角とその座標系との関係について説明する。座標系は原
点Ｏ、電気軸ｘ、機械軸ｙ、光軸ｚとする時、Ｏ−ｘｙ
ｚを構成する。まず、ｘ軸に垂直な水晶板、いわゆる、
Ｘ板水晶を考える。このとき、Ｘ板水晶の各寸法である
幅Ｗ_０、長さＬ_０、と厚みＴ_０はそれぞれｙ軸、ｚ軸、
及びｘ軸方向に一致している。更に、このＸ板水晶をｘ
軸の廻りに角度θ_ｘ＝−２５°〜＋２５°回転し、更
に、ｙ軸の新軸ｙ′軸の廻りに角度θ_ｙ＝−３０°〜＋
３０°回転される。このとき、ｘ軸の新軸はｘ′軸に、
ｚ軸は２軸の廻りに回転されるので、新軸はｚ″と成
る。本実施例の幅縦モード水晶振動子は前記した回転水
晶板から形成される。尚、本実施例の電気軸＋ｘ軸の定
義はＪＩＳ規格に従い、反時計方向の回転角を正（プラ
ス）とする。又、前記振動子の頂点温度を室温付近に設
定するには、角度θ_ｘはθ_ｘ＝−１２°〜−１３．５
°、−１８．５°〜−１９．８°又は、角度θ_ｘ、θ_ｙ
はそれぞれθ_ｘ＝−１３°〜−１８°、θ_ｙ＝＋／−
（０．５°〜３０°）により得られる。本実施例では、
Ｘ板水晶を最初に、ｘ軸の廻りに角度θ_ｘ＝−２５°〜
＋２５°回転し、次に、ｙ′軸の廻りに角度θ_ｙ＝−３
０°〜＋３０°回転されているが、最初に、ｘ軸の廻り
に角度θ_ｘ＝−２５°〜＋２５°回転し、次に、ｚ軸の
新軸ｚ′軸の廻りに角度θ_ｚ＝−１５°〜＋１５°回転
してもよい。本実施例では、幅縦モード水晶振動子の形
成に用いる水晶板のカット角について述べたが、本発明
の振動子のカット角はこれに限定されるものでなく、形
成された幅縦モード水晶振動子が前記した角度を有する
振動子であれば良く、本発明はそれらの振動子をも包含
するものである。例えば、水晶板の面内回転をしない
で、振動子形成に用いるマスク等で面内回転を行うもの
である。

【００３３】更に詳述するならば、幅縦モード水晶振動
子の厚み方向を電気軸ｘ軸方向に、幅方向を機械軸ｙ軸
方向に、長さ方向を光軸ｚ軸方向にそれぞれ一致させ、
前記幅縦モード水晶振動子を最初に厚み方向の軸（ｘ
軸）を回転軸として角度θ_ｘ回転させ、次に、幅方向の
軸（ｙ軸の回転後の新軸ｙ′軸）を回転軸として角度θ
_ｙ回転させるか、又は、前記幅縦モード水晶振動子を最
初に厚み方向の軸（ｘ軸）を回転軸として角度θ_ｘ回転
させ、次に、長さ方向の軸（光軸ｚ軸の回転後の新軸
ｚ′軸）を回転軸として角度θ_ｚ回転させ、前記角度θ
_ｘ、θ_ｙとθ_ｚがそれぞれθ_ｘ＝−２５°〜＋２５°、
θ_ｙ＝−３０°〜＋３０°、θ_ｚ＝−１５°〜＋１５°
を有するように幅縦モード水晶振動子は形成される。こ
れらのカット角の組み合わせにより、広い温度範囲に亙
って頂点温度を設定することができる。

【００３４】更に、振動部６３は幅Ｗ_０、長さＬ_０、及
び厚みＴ_０の寸法を有し、幅Ｗ_０、長さＬ_０、及び厚み
Ｔ_０はそれぞれｙ′軸、ｚ″軸、及びｘ′軸方向と一致
している。すなわち、ｘ′軸に垂直な面となる振動部６
３の上面と下面に電極６４と電極６５が配置されてい
る。又、電極６４に対抗する電極６５は異極となるよう
に構成されている。更に、振動部６３の長さＬ_０は幅Ｗ
_０より大きく、厚みＴ_０は幅Ｗ_０より小さくなるように
設計される。即ち、幅縦モード振動と長さ縦モード振動
との結合を無視できるほどに小さく、且つ、振動部の電
極面積を大きくして、等価直列抵抗Ｒ_１の小さい幅縦モ
ード水晶振動子を得るためには、幅Ｗ_０と長さＬ_０の比
Ｗ_０／Ｌ_０は０．８より小さく、且つ、電界Ｅ_ｘを大き
くして、等価直列抵抗Ｒ_１の小さい幅縦水晶振動子を得
るためには、厚みＴ_０と幅Ｗ_０との比Ｔ_０／Ｗ_０は０．
８５より小さくすることが必要である。実際のこれらの
寸法の決定は幅縦モード水晶振動子に要求される特性に
よって決まる。通常、厚みＴ_０は２５０μｍ以下に設定
される。

【００３５】更に詳述するならば、幅縦モード水晶振動
子の共振周波数は幅寸法Ｗ_０に反比例し、他の寸法（長
さ、厚み、接続部と支持部）には殆ど依存しない。それ
故、幅Ｗ_０を小さくすることにより、小型で、高周波数
化が図れる。また、前記した寸法の関係から不要振動の
ない単一振動モードで振動する幅縦モード水晶振動子が
得られる。と同時に、厚み方向に電界がかかるように振
動部に電極を配置することにより、幅縦モード水晶振動
子の基本波モード振動とオーバートンモード振動の振動
次数が圧電定数に依存しなくなる。即ち、基本波モード
振動とオーバートンモード振動の振動次数が圧電定数に
依存しないように振動部とその上に配置される電極との
構成がなされる。それ故、本発明の幅縦モード水晶振動
子の共振周波数は圧電定数に依存しないので、振動子の
設計が非常に容易になると言う著しい効果を有する。

【００３６】次に、本実施例の幅縦モード水晶振動子を
駆動するのに必要な圧電定数ｅ_１２の値について説明す
る。この圧電定数ｅ_１２の値が大きいほど、電気機械変
換効率は高くなる。本実施例の幅縦モード水晶振動子の
圧電定数ｅ_１２の絶対値は０．０９５〜０．１８Ｃ／ｍ
^２を有する。即ち、本実施例の幅縦モード水晶振動子は
高い電気機械変換効率を有するので、等価直列抵抗Ｒ_１
の小さい、品質係数Ｑ値の高い、しかも、超小型の幅縦
モード水晶振動子を得ることができる。

【００３７】今、図８の電極６４と電極６５の間に交番
電圧を印加すると、電界Ｅ_ｘは図８の側面図（ｂ）の実
線と点線の矢印で示したように厚み方向に交互に働く。
その結果、振動部６３は幅方向に伸縮する振動をする。
即ち、電界方向に対して垂直方向に振動する、いわゆる
横効果型の幅縦モード水晶振動子を得ることができる。
この主（幅縦）振動の共振周波数は圧電定数に依存しな
い振動子である。また、本実施例の幅縦モード水晶振動
子は、電界方向に対して平行に振動するＫＴカット幅縦
モード水晶振動子とは異なる振動子である。と同時に、
ＫＴカット水晶振動子はその振動次数が圧電定数に依存
する、いわゆる縦効果型の振動子である。即ち、共振周
波数が圧電定数に依存する振動子である。本実施例で
は、幅縦モード水晶振動子について述べたが、この振動
子の代わりに振動子の厚みに周波数が依存する厚みすべ
りモード水晶振動子を本発明の電子機器に用いても良
い。

【００３８】図９は本発明の電子機器を構成する第４実
施例の水晶発振器に用いられる水晶ユニットの断面図で
ある。水晶ユニット１７０は音叉形状の屈曲水晶振動子
７０、ケース７１と蓋７２を具えて構成されている。更
に詳述するならば、振動子７０はケース７１に設けられ
た固定部７４に導電性接着剤７６や半田によって固定さ
れる。又、ケース７１と蓋７２は接合部材７３を介して
接合される。本実施例では、振動子７０は図４と図７で
詳細に述べられた屈曲モードで振動する音叉形状の水晶
振動子１０、４５の内の一個と同じ振動子である。又、
本実施例の水晶発振器では回路素子は水晶ユニットの外
側に接続される。即ち、音叉形状の屈曲水晶振動子のみ
がユニット内に収納されている。この時、屈曲水晶振動
子は真空中のユニット内に収納される。又、図８で述べ
た幅縦モード水晶振動子と厚みすべりモード水晶振動子
も同様に本実施例の表面実装型水晶ユニットに収納され
る。通常、幅縦モード水晶振動子はその両端部で、厚み
すべりモード水晶振動子は片方の端部で固定部に固定さ
れる。

【００３９】更に、ケースの部材はセラミックスかガラ
ス、蓋の部材は金属かガラス、接合部材は金属か低融点
ガラスでできている。又、本実施例で述べられた振動子
とケースと蓋との関係は以下に述べられる図１０の水晶
発振器にも適用される。

【００４０】図１０は本発明の電子機器を構成する第５
実施例の水晶発振器の断面図を示す。水晶発振器１９０
は水晶発振回路とケース９１と蓋９２を具えて構成され
ている。本実施例では、水晶発振回路はケース９１と蓋
９２から成る水晶ユニット内に収納されている。又、水
晶発振回路は音叉形状の屈曲水晶振動子９０と帰還抵抗
を含む増幅器９８とコンデンサー（図示されていない）
とドレイン抵抗（図示されていない）を具えて構成さ
れ、増幅器９８はＣＭＯＳインバータが用いられる。

【００４１】更に、本実施例では、振動子９０はケース
９１に設けられた固定部９４に接着剤９６や半田によっ
て固定される。これに対して、増幅器９８はケース９１
に固定されている。また、ケース９１と蓋９２は接合部
材９３を介して接合されている。本実施例の振動子９０
は図４と図７で詳細に述べられた音叉形状の屈曲水晶振
動子１０、４５か、又は、図８で述べられた幅縦モード
水晶振動子６２又は厚みすべり水晶振動子の中の振動子
が用いられる。

【００４２】次に、本発明の電子機器に用いられる水晶
発振器の製造方法について述べる。上記音叉形状の屈曲
水晶振動子は半導体の技術を用いたフオトリソグラフィ
法と化学的エッチング法によって形成される。まず、研
磨加工あるいはポリッシュ加工された水晶ウエハの上下
面に金属膜（例えば、クロムそしてその上に金）をスパ
ッタリング法又は蒸着法により形成する。次に、その金
属膜の上にレジストが塗布される。そして、フオトリソ
工程により、それらレジストと金属膜が音叉形状を残し
て除去された後、化学的エッチング法により、音叉腕と
音叉基部を具えた音叉形状が形成される。この音叉形状
を形成するときに、音叉基部に切り欠き部を形成しても
良い。更に、音叉形状の面上に前記工程で示した金属膜
とレジストが塗布され、フオトリソ工程と化学的エッチ
ング法により、音叉腕又は音叉腕と音叉基部に溝が形成
される。

【００４３】次に、溝を有する音叉形状に金属膜とレジ
ストが再び塗布されて、フオトリソ工程により、電極が
形成される。即ち、音叉腕の側面の電極と溝の側面の電
極は極性が異なるように対抗して配置される。さらに詳
述するならば、第１の音叉腕の側面電極と第２の音叉腕
の溝の電極は同極に、第１の音叉腕の溝の電極と第２の
音叉腕の側面電極は同極に構成され、第１の音叉腕の溝
の電極と側面電極は極性が異なるように構成される。即
ち。２電極端子が振動子に形成される。その結果、２電
極端子に交番電圧を印加する事により、音叉腕は逆相で
屈曲振動する。本実施例では、音叉形状の形成の後に溝
を音叉腕又は音叉腕と音叉基部に形成しているが、本発
明は前記実施例に限定されるものではなくて、まず、溝
を形成してから音叉形状を形成してもよい。又は、音叉
形状と溝を同時に形成しても良い。

【００４４】この実施例の工程により、水晶ウエハには
多数個の音叉形状の屈曲水晶振動子が形成されている。
それ故、次の工程では、このウエハの状態で、最初の周
波数調整がレーザ又はプラズマエッチング又は蒸着にて
行われる。と共に、不良振動子はマーキングされるかウ
エハから取り除かれる。また、本工程では１０ｋＨｚ〜
２００ｋＨｚの基準周波数に対して、周波数偏差は−９
０００ＰＰＭ〜＋５０００ＰＰＭの範囲内にあるように
周波数調整がなされる。更に、次の工程では、形成され
た振動子は表面実装型のケース、あるいは蓋又は円筒型
のケースのリード線に接着材あるいは半田等で固定され
る。その固定後に、第２回目の周波数調整がレーザ又は
プラズマエッチング又は蒸着にて行われる。本工程で
は、周波数偏差は−１００ＰＰＭ〜＋１００ＰＰＭの範
囲内にあるように周波数調整がなされる。又、本発明で
の固定後に周波数調整が行われるということは、固定後
すぐに周波数調整しても良いし、あるいは固定後にケー
スと蓋を接続した後に周波数調整をしても良い。即ち、
固定後にいかなる工程を入れても、その後に周波数調整
をすれば良く、本発明はこれらを全て包含するものであ
る。又、ケースと蓋を接続した後の周波数調整はガラス
を介してレーザで行われる。

【００４５】尚、第３回目の周波数調整がなされるとき
には、前記２回目の周波数調整による周波数偏差は−９
５０ＰＰＭ〜＋９５０ＰＰＭの範囲内にあるように周波
数調整がなされる。又、上記実施例では、前記ウエハの
状態で、最初の周波数調整を行い、それと共に、不良振
動子はマーキングされるかウエハから取り除かれている
が、本発明はこれに限定されるものでなく、本発明は水
晶ウエハにできた多数個の音叉形状の屈曲水晶振動子を
ウエハの状態で検査し、良振動子か不良振動子かを検査
する工程を含めば良い。即ち、不良振動子はマーキング
されるか、ウエハから取り除かれるか、コンピュタに記
憶される。このような工程を含むことにより、不良振動
子を早く見つけることができ、次工程に流れないので、
歩留まりを上げることができる。その結果、安価な屈曲
水晶振動子を得る事ができる。

【００４６】更に、周波数調整後に、前記振動子はケー
スと蓋となるユニットに真空中で収納され、水晶ユニッ
トが得られる。蓋がガラスで構成されているときには、
収納後、第３回目の周波数調整がレーザにて行われる。
本工程では、周波数偏差は−５０ＰＰＭ〜＋５０ＰＰＭ
の範囲内にあるように周波数調整がなされる。本実施例
では、周波数調整は３回の別々の工程で行われるが、少
なくとも２回の別々の工程で行えば良い。例えば、第３
回目の工程の周波数調整はしなくても良い。更に次の工
程では、前記した振動子の２電極端子が増幅器とコンデ
ンサと抵抗素子に電気的に接続される。換言するなら
ば、増幅回路はＣＭＯＳインバータと帰還抵抗素子から
なり、帰還回路は音叉形状の屈曲水晶振動子とドレイン
抵抗素子とゲート側のコンデンサとドレイン側のコンデ
ンサからなるように接続される。又、前記第３回目の周
波数調整は水晶発振回路を構成後に行っても良い。

【００４７】以上、図示例に基づき説明したが、この発
明は上述の例に限定されるものではなく、上記実施例で
は、音叉腕は２本で構成されているが、本発明は３本以
上の音叉腕を包含するものである。この場合、少なくと
も２本の音叉腕が逆相で振動するように電極が構成され
ていれば良い。

【００４８】更に、本実施例では、溝が中立線を挟む
（含む）ように音叉腕に設けられているが、本発明はこ
れに限定されるものでなく、中立線を残して、その両側
に溝を形成しても良い。この場合、音叉腕の中立線を含
めた部分幅Ｗ_７は０．０５ｍｍより小さくなるように構
成される。又、各々の溝の幅は０．０４ｍｍより小さく
なるように構成され、溝の厚みｔ_１と音叉腕の厚みｔの
比は０．７９以下に成るように構成される。このような
構成により、Ｍ_１をＭ_ｎより大きくする事ができる。

【００４９】更に、本実施例の屈曲水晶振動子の音叉形
状と溝及び幅縦モード水晶振動子の形状は化学的、物理
的と機械的方法の内の少なくとも一つの方法を用いて加
工される。物理的方法では、例えば、イオン化した原
子、分子を飛散させて加工するものである。また、機械
的方法では、例えば、ブラスト加工用の粒子を飛散させ
て加工するものである。それ故、本発明では、物理的方
法と機械的方法による加工方法を粒子法による加工と言
う。

【００５０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の電子機器を
提供する事により多くの効果が得られることを既に述べ
たが、その中でも特に、次の如き著しい効果が得られ
る。 （１）少なくとも一つの水晶発振器に音叉形状の屈曲水
晶振動子を用い、その基本波モード振動のフイガーオブ
メリットＭ_１が高調波モード振動のフイガーオブメリッ
トＭ_ｎより大きい振動子を具えて水晶発振器は構成さ
れ、更に、増幅回路の基本波モード振動の負性抵抗の絶
対値｜−ＲＬ_１｜と基本波モード振動の等価直列抵抗Ｒ
_１の比が増幅回路の高調波モード振動の負性抵抗の絶対
値｜−ＲＬ_ｎ｜と高調波モード振動の等価直列抵抗Ｒ_ｎ
の比より大きくなるように水晶発振器は構成されている
ので、水晶発振器の出力信号が基本波モード振動の周波
数で、かつ、高い周波数安定性を有する。その結果、そ
の出力信号を用いた高精度の電子機器が実現できる。 （２）少なくとも一つの水晶発振器に幅縦モード水晶振
動子又は厚みすべりモード水晶振動子を用いるので、小
型で、かつ、高精度の出力信号が得られ、更に、この出
力信号により電子機器は動作するので、高い信頼性を有
する電子機器が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の電子機器の一実施例例で、ファクシ
ミリのブロック図の一例である。

【図２】 本発明の電子機器に使用される水晶発振器を
構成する水晶発振回路図の一実施例である。

【図３】 図２の帰還回路図を示す。

【図４】 本発明の電子機器を構成する第１実施例の水
晶発振器に用いられる音叉形状の屈曲水晶振動子の外観
図とその座標系を示す。

【図５】 図４の音叉形状の屈曲水晶振動子の音叉基部
のＤ−Ｄ′断面図を示す。

【図６】 図４の音叉形状の屈曲水晶振動子の上面図を
示す。

【図７】 本発明の電子機器を構成する第２実施例の水
晶発振器に用いられる屈曲モードで振動する音叉形状の
水晶振動子の上面図である。

【図８】 本発明の電子機器を構成する第３実施例の水
晶発振器に用いられる幅縦モード水晶振動子の上面図
（ａ）と側面図（ｂ）である。

【図９】 本発明の電子機器を構成する第４実施例の水
晶発振器に用いられる水晶ユニットの断面図である。

【図１０】本発明の電子機器を構成する第５実施例の水
晶発振器の断面図である。

【図１１】従来の電子機器を構成する水晶発振器に用い
られる音叉形状の屈曲水晶振動子の斜視図とその座標系
を示す。

【図１２】図１１の音叉形状水晶振動子の音叉腕の断面
図である。

【符号の説明】

１，９ 増幅回路，帰還回路 Ｖ_１，Ｖ２ 入力電圧，出力電圧 Ｗ_２，ｔ_１ 溝幅、溝の厚み Ｗ，Ｗ_４ 音叉腕の腕幅、音叉腕の間隔 Ｗ_１，Ｗ_３ 音叉腕の部分幅 ｌ_１，ｌ_２，ｌ 溝の長さ、音叉基部の長さ、音叉形状
の屈曲水晶振動子の全長ｔ 音叉腕又は音叉腕と音叉基
部の厚み

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J079 AA04 BA41 EA20 FA14 FA21 FB03 GA04 GA09 HA07 KA01 5J108 AA00 BB02 CC04 CC06 CC09 CC10 CC11 DD02 DD05 DD06 DD07 DD09 EE03 EE07 FF01 FF11 GG03 GG13 GG16 GG17 JJ01 JJ04 KK01 MM11 NA02 NA03

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも表示部と水晶発振器から構成
   される電子機器で、前記電子機器は少なくとも二個の水
   晶発振器を具えて構成され、前記二個の水晶発振器はそ
   れぞれ異なる振動モードの水晶振動子を具えて構成され
   ていて、増幅回路と帰還回路から構成され、かつ、増幅
   回路は少なくとも増幅器から構成され、帰還回路は少な
   くとも水晶振動子とコンデンサーから構成される水晶発
   振回路を具えて構成される水晶発振器で、前記少なくと
   も二個の水晶発振器の内の一個の水晶発振器を構成する
   帰還回路の前記異なる振動モードの水晶振動子の内の一
   つは屈曲モードで振動する音叉腕と音叉基部から成る音
   叉形状の屈曲水晶振動子で、前記音叉腕は上面と下面と
   側面とを有し、前記音叉形状の音叉腕に溝が設けられ、
   前記溝と前記音叉腕の側面に電極が配置され、前記溝の
   側面の電極とその電極に対抗する音叉腕の側面の電極と
   が互いに異極で、かつ、前記音叉腕が逆相で振動するよ
   うに溝と電極を構成し、更に、前記音叉形状の屈曲水晶
   振動子の基本波モード振動のフイガーオブメリットＭ_１
   が高調波モード振動のフイガーオブメリットＭ_ｎより大
   きい屈曲水晶振動子を具えて前記一個の水晶発振器は構
   成されると共に、増幅回路と少なくとも前記音叉形状の
   屈曲水晶振動子から成る帰還回路を具えて構成される前
   記一個の水晶発振器の増幅回路の基本波モード振動の負
   性抵抗の絶対値｜−ＲＬ_１｜と基本波モード振動の等価
   直列抵抗Ｒ_１の比が増幅回路の高調波モード振動の負性
   抵抗の絶対値｜−ＲＬ_ｎ｜と高調波モード振動の等価直
   列抵抗Ｒ_ｎの比より大きくなるように前記一個の水晶発
   振器は構成されていて、前記音叉形状の屈曲水晶振動子
   を具えて構成された前記一個の水晶発振器の出力信号が
   基本波モード振動の周波数で、前記出力信号は電子機器
   の前記表示部に時間を表示する信号である事を特徴とす
   る電子機器。
2. 【請求項２】 増幅回路と帰還回路を具えて構成される
   少なくとも一個の水晶発振器を構成する帰還回路の前記
   異なる振動モードの水晶振動子の内の一つは幅縦モード
   水晶振動子又は厚みすべりモード水晶振動子で、かつ、
   前記水晶振動子を具えて構成される水晶発振器の出力信
   号を前記電子機器の時間表示以外に用いた事を特徴とす
   る請求項１に記載の電子機器。