JP4411496B2 - 水晶発振器を搭載した携帯機器とその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の水晶発振器を搭載した携帯機器の第2の態様は、第1の態様において、前記屈曲水晶振動子は基本波モード振動のフィガーオブメリットM1と2次高調波モード振動のフイガーオブメリットM2を備えていて、前記基本波モード振動のフイガーオブメリットM1が、前記2次高調波モード振動のフイガーオブメリットM2より大きい水晶発振器を搭載した携帯機器である。
本発明の水晶発振器を搭載した携帯機器の第3の態様は、第1の態様または第2の態様において、前記増幅器は前記屈曲水晶振動子の基本波モード振動における負性抵抗の絶対値|−RL1|を備え、前記屈曲水晶振動子の基本波モード振動は等価直列抵抗R1と等価インダクタンスLm1とを備えていて、前記負性抵抗の絶対値|−RL1|と前記等価直列抵抗R
る水晶発振器を搭載した携帯機器である。
本発明の水晶発振器を搭載した携帯機器の製造方法の第1の態様は、少なくとも増幅器を備えて構成される増幅回路と、少なくとも水晶振動子とコンデンサを備えて構成される帰還回路を備えた水晶発振回路を備えて構成される水晶発振器を搭載した携帯機器の製造方法において、前記水晶振動子は基部と前記基部に接続された第1振動腕と第2振動腕とを備えて構成される音叉形状の屈曲水晶振動子で、前記第1振動腕と前記第2振動腕の各々は上面と下面と側面とを有し、前記基部は一方の接続部分を介して一方のフレームに接続され、かつ、他方の接続部分を介して他方のフレームに接続されていて、前記一方のフレームと前記他方のフレームは音叉の叉部側と異なる音叉の外側に、前記第1振動腕と前記第2振動腕と共通の方向に延びて形成され、前記一方のフレームと前記他方のフレームは前記基部に対して互いに反対の位置にあって、前記第1振動腕と前記第2振動腕の各々の上面と下面の各々には溝が形成されていると共に、前記第1振動腕と前記第2振動腕の各々は、自由端である先端部と前記先端部と反対の位置にあり、前記基部に接続される一端部を備え、かつ、前記先端部と前記一端部の間に2つの異なる幅を備えていて、前記2つの異なる幅の内の1つの幅は、前記先端部の側に位置し、前記2つの異なる幅の内の他の1つの幅は、前記先端部の側と反対の位置にある前記一端部の側に位置し、かつ、前記先端部の側に位置している幅より小さく、前記第1振動腕と前記第2振動腕の各々の上面と下面の各々に形成された前記溝は、前記第1振動腕と前記第2振動腕の各々の前記一端部の側に位置している前記幅を備えた振動腕の上面と下面の各々に形成されていて、前記一方のフレームと前記他方のフレームはケースの固定部に固定され、前記ケースは接合部材を介して蓋に接合されていて、かつ、前記屈曲水晶振動子の周波数を調整する工程を備えている水晶発振器を搭載した携帯機器の製造方法である。
本発明の水晶発振器を搭載した携帯機器の製造方法の第2の態様は、第1の態様において、音叉形状の屈曲水晶振動子は第1振動腕と第2振動腕を備えた音叉腕を備えていて、32.768kHzより周波数が高くなるように前記音叉腕を備えた音叉形状の屈曲水晶振動子を水晶ウエハ内に形成し、その形成後に、前記周波数が32.768kHzより低くなるように屈曲水晶振動子の前記音叉腕に重りを付着し、その付着後に、収納する容器の固定部に32.768kHzより低い周波数を備えた屈曲水晶振動子を固定し、その固定後に、前記音叉腕を備えた屈曲水晶振動子を備えて構成される水晶発振回路の出力信号の出力周波数が、32.768kHzに対して−100ppmから+100ppm以内にあるように、屈曲水晶振動子の前記音叉腕の重りを除去して周波数調整する水晶発振器を搭載した携帯機器の製造方法である。
本発明の水晶発振器を搭載した携帯機器の製造方法の第3の態様は、第1の態様または第2の態様において、前記屈曲水晶振動子は基本波モード振動の容量比r1と品質係数Q1と周波数安定係数S1と、2次高調波モード振動の容量比r2と品質係数Q2と周波数安定係数S2を備え、かつ、S1=r1/2Q1 2とS2=r2/2Q2 2で定義されるとき、S1はS2より小さい水晶発振器を搭載した携帯機器の製造方法である。
W3となるように形成される。又、溝幅W2はW2≧W1,W3を満足する条件で形成される。更に具体的に述べると、本実施例では、溝幅W2と振動腕幅Wとの比(W2/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、図2で示すように、溝の厚みt1と振動腕の厚みtとの比(t1/t)が0.79より小さくなるように、好ましくは、0.01〜0.79となるように溝が振動(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、振動腕の中立線41と42を基点とする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R1の小さい、Q値の高い、しかも、容量比の小さい屈曲水晶振動子を得る事ができる。
mm以下に、好ましくは、0.15mm〜0.53mmの範囲内にある。また、フレームの幅W6は0.45mm以下に、フレームの長さL3は2.1mm以下に、振動の漏れを低減するために、好ましくは、L3は0.3mm〜1.85mmの範囲内にある。また、接続部分の幅WSは0.41mm以下に、接続部分の長さが最小となる長さL2は0.04mm〜0.5mmの範囲内にある。更に、基本波モードで振動する良好な音叉型屈曲水晶振動子を得るためには、溝の長さL0と全長Ltとの間には密接な関係が存在する。
は小型化を図るために、0.5mm未満の寸法を有する。好ましくは、0.015mm〜0.45mmの範囲内にある。同時に、L1とL2の差、即ち、L1−L2は−0.1mm〜0.32mmの範囲内にある。特に、WH>W5のとき、長さL4は0.012mm〜0.38mmの範囲内にある。本実施例では、フレーム36とフレーム37は接続されていないが、音叉先端部付近を通過するように両フレームを接続しても良い。即ち、本発明は前記形状をも包含する。また、本実施例では、フレームは基部の側面から接続部分を介して設けられているが、本発明はこれに限定されるものでなく、振動腕(音叉腕)の間に基部から突出するようにフレームを設けても良い。更に、本実施例では、振動腕に溝を設け、その中に電極を配置しているが、本発明はこれに限定されるものでなく、溝を設けない(平面)で、振動腕の上下面にそれぞれの溝の電極と極性が同じ電極を配置しても良い。これらのことは以下に述べる実施例の屈曲水晶振動子にも適用できることは言うまでもない。
内にあるときには、Q1<Q2の関係が得られる場合がある。
trは水晶発振回路の出力の最大出力電圧の80%に達する時間を言う。また、Lm1は音叉形状の屈曲水晶振動子の基本波モード振動での電気的等価回路の等価インダクタンスで
きくしないで、trを短くするために本発明の振動子の基本波モード振動(基準周波数が32.768kHz)での等価インダクタンスLm1は12kHより小さく、好ましくは、109kH以下にある。上記各実施例の音叉形状の屈曲水晶振動子の基本波モード振動での基準周波数として32.768kHzが用いられるが、本発明はこの周波数に限定されるものでなく、10kHz〜200kHzの基準周波数に適用される。
W4、W5、W6 音叉腕の間隔、音叉腕の全幅、フレームの幅
L0、L1 溝の長さ、音叉基部の長さ
L2、L3 接続部分の長さ、フレームの長さ
Lt 音叉の全長
Claims (6)
- 少なくとも増幅器を備えて構成される増幅回路と、少なくとも水晶振動子とコンデンサを備えて構成される帰還回路を備えた水晶発振回路を備えて構成される水晶発振器を搭載した携帯機器において、
前記水晶振動子は基部と前記基部に接続された第1振動腕と第2振動腕とを備えて構成される音叉形状の屈曲水晶振動子で、前記第1振動腕と前記第2振動腕の各々は上面と下面と側面とを有し、前記基部は一方の接続部分を介して一方のフレームに接続され、かつ、他方の接続部分を介して他方のフレームに接続されていて、前記一方のフレームと前記他方のフレームは音叉の叉部側と異なる音叉の外側に、前記第1振動腕と前記第2振動腕と共通の方向に延びて形成され、前記一方のフレームと前記他方のフレームは前記基部に対して互いに反対の位置にあって、前記第1振動腕と前記第2振動腕の各々の上面と下面の各々には溝が形成されていると共に、前記第1振動腕と前記第2振動腕の各々は、自由端である先端部と前記先端部と反対の位置にあり、前記基部に接続される一端部を備え、かつ、前記先端部と前記一端部の間に2つの異なる幅を備えていて、前記2つの異なる幅の内の1つの幅は、前記先端部の側に位置し、前記2つの異なる幅の内の他の1つの幅は、前記先端部の側と反対の位置にある前記一端部の側に位置し、かつ、前記先端部の側に位置している幅より小さく、前記第1振動腕と前記第2振動腕の各々の上面と下面の各々に形成された前記溝は、前記第1振動腕と前記第2振動腕の各々の前記一端部の側に位置している前記幅を備えた振動腕の上面と下面の各々に形成されていて、前記一方のフレームと前記他方のフレームはケースの固定部に固定され、前記ケースは接合部材を介して蓋に接合されていることを特徴とする水晶発振器を搭載した携帯機器。 - 請求項1において、前記屈曲水晶振動子は基本波モード振動のフイガーオブメリットM1と2次高調波モード振動のフイガーオブメリットM2を備えていて、前記基本波モード振動のフイガーオブメリットM1が、前記2次高調波モード振動のフイガーオブメリットM2より大きいことを特徴とする水晶発振器を搭載した携帯機器。
- 少なくとも増幅器を備えて構成される増幅回路と、少なくとも水晶振動子とコンデンサを備えて構成される帰還回路を備えた水晶発振回路を備えて構成される水晶発振器を搭載した携帯機器の製造方法において、
前記水晶振動子は基部と前記基部に接続された第1振動腕と第2振動腕とを備えて構成される音叉形状の屈曲水晶振動子で、前記第1振動腕と前記第2振動腕の各々は上面と下面と側面とを有し、前記基部は一方の接続部分を介して一方のフレームに接続され、かつ、他方の接続部分を介して他方のフレームに接続されていて、前記一方のフレームと前記他方のフレームは音叉の叉部側と異なる音叉の外側に、前記第1振動腕と前記第2振動腕と共通の方向に延びて形成され、前記一方のフレームと前記他方のフレームは前記基部に対して互いに反対の位置にあって、前記第1振動腕と前記第2振動腕の各々の上面と下面の各々には溝が形成されていると共に、前記第1振動腕と前記第2振動腕の各々は、自由端である先端部と前記先端部と反対の位置にあり、前記基部に接続される一端部を備え、かつ、前記先端部と前記一端部の間に2つの異なる幅を備えていて、前記2つの異なる幅の内の1つの幅は、前記先端部の側に位置し、前記2つの異なる幅の内の他の1つの幅は、前記先端部の側と反対の位置にある前記一端部の側に位置し、かつ、前記先端部の側に位置している幅より小さく、前記第1振動腕と前記第2振動腕の各々の上面と下面の各々に形成された前記溝は、前記第1振動腕と前記第2振動腕の各々の前記一端部の側に位置している前記幅を備えた振動腕の上面と下面の各々に形成されていて、前記一方のフレームと前記他方のフレームはケースの固定部に固定され、前記ケースは接合部材を介して蓋に接合されていて、かつ、前記屈曲水晶振動子の周波数を調整する工程を備えていることを特徴とする水晶発振器を搭載した携帯機器の製造方法。 - 請求項4において、音叉形状の屈曲水晶振動子は第1振動腕と第2振動腕を備えた音叉腕を備えていて、32.768kHzより周波数が高くなるように前記音叉腕を備えた音叉形状の屈曲水晶振動子を水晶ウエハ内に形成し、その形成後に、前記周波数が32.768kHzより低くなるように屈曲水晶振動子の前記音叉腕に重りを付着し、その付着後に、収納する容器の固定部に32.768kHzより低い周波数を備えた屈曲水晶振動子を固定し、その固定後に、前記音叉腕を備えた屈曲水晶振動子を備えて構成される水晶発振回路の出力信号の出力周波数が、32.768kHzに対して−100ppmから+100ppm以内にあるように、屈曲水晶振動子の前記音叉腕の重りを除去して周波数調整することを特徴とする水晶発振器を搭載した携帯機器の製造方法。
- 請求項4または請求項5において、前記屈曲水晶振動子は基本波モード振動の容量比r1と品質係数Q1と周波数安定係数S1と、2次高調波モード振動の容量比r2と品質係数Q2と周波数安定係数S2を備え、かつ、S1=r1/2Q1 2とS2=r2/2Q2 2で定義されるとき、S1はS2より小さいことを特徴とする水晶発振器を搭載した携帯機器の製造方法。
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