JP4591364B2 - 水晶振動子、高精度水晶発振器 - Google Patents
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Description
ここで、導電性発熱塗料としては、例えば、導電性を有する炭素同素体の微粉末と水分とを含有する有機系天然高分子接着剤が混合される材料を採用することができる。
さらに、導電性発熱塗料はケースの外側表面に形成されることから、導電性発熱塗料から発生すると考えられるガス、水分による水晶振動子の振動に影響を与えないという効果もある。
ここで、基準温度とは、一般に常温とされる25℃近傍を意味する。また、2回回転水晶振動片としては、例えば前述した特許文献1〜特許文献3において示されるカット角にて切り出された水晶振動片が含まれる。
また、設定温度の範囲及びレベルに対応して、導電性発熱塗料の厚さ、塗布面積、塗布形状を任意に設定することができるというような効果がある。
なお、ベース部材は、シート状でも、キャップ状でもよく任意に選択することができる。また、ベース部材の材料としては熱伝導性がよい材料を選択し、熱伝導性がよい接着剤で固着すればなおよい。
PTC(Positive Tempreture Coefficient Thermistor)サーミスタは、ジュール熱による自己発熱を伴わない程度の微小電圧で電気抵抗の変化から温度を測定することが可能な素子であるため、水晶振動子内に備えていても正確な温度測定を可能にする。
図1、図2は本発明の実施形態1に係る水晶振動子の構造を示し、図3〜図8は代表的な2回回転カット水晶振動片とそれらの周波数温度特性、図9は実施形態1の変形例、図10は実施形態2、図11は本発明の高精度水晶発振器の概略構成を示している。
(実施形態1)
図2は、水晶振動子10のケース裏面24側を視認した平面説明図である。図2において、ケース裏面24の4隅方向にin/out端子61,63、GND端子62、Vcc端子64とが形成されている。GND端子62は、リード電極75を介して、一方の発熱用電極としての電極71に接続される。
図3は、前述した特許文献1に提案されている2回回転カット水晶振動片のカット角を示す説明図である。この水晶振動子は、直交座標軸X,Y,Zを結晶軸とする水晶結晶のZ軸の回りに基準角度1度30分から13度の範囲にある角度φ1で回転した新座標軸Y’軸に対し、水晶板面の法線のなす角度φ2が新座標軸X’軸の回りでAT板側にそれぞれ基準角度35度10分から36度50分の範囲に切り出した水晶振動片を用いている。
図4は、基準温度Tpが25℃(常温と表すことがある)のときにΔf/fを0と規格化した周波数温度特性を示すグラフである。横軸に温度(℃)、縦軸に周波数温度特性(Δf/f、ppm)を示している。ここでグラフは、φ1をAは1度30分、Bは7度、Cは13度にした場合を表している。
図6は、基準温度Tpが25℃のときにΔf/fを0と規格化した周波数温度特性を示すグラフである。横軸に温度(℃)、縦軸に周波数温度特性(Δf/f、ppm)を示している。個々でグラフは、φ1をDは7度、Eは12度、Fは14度にした場合を表している。
図8は、基準温度Tpが25℃のときにΔf/fを0と規格化した周波数温度特性を示すグラフである。横軸に温度(℃)、縦軸に周波数温度特性(Δf/f、ppm)を示している。ここでグラフはθ=34.7度のときにφ1をGは8.3度、Hは12度の場合を表している。
また、設定温度の範囲及びレベルに対応して、導電性発熱塗料80の厚さ、塗布面積、塗布形状を任意に設定することができるというような効果がある。
(実施形態1の変形例)
図9は、実施形態1の変形例を模式的に示す断面図であり、(a)は、変形例1、(b)は変形例2を表している。
(実施形態2)
図10は、本実施形態に係る水晶振動子を模式的に示し、(a)は断面図、(b)はケース裏面24を視認した平面図である。
(高精度水晶発振器)
図11は、本発明の高精度水晶発振器の主たる構成を示す構成図である。高精度水晶発振器100は、前述した水晶振動子10と制御回路90とから構成されている。
すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、且つ、説明しているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲に逸脱することなく、以上説明した実施形態に対し、形状、材質、組み合わせ、その他の詳細な構成、及び製造工程間の加工方法において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
Claims (6)
- 水晶振動片と、前記水晶振動片を収容するケースと、
前記ケースの内面に固着されると共に前記ケースの内部の温度を測定する感温素子と、
前記ケースの外側表面に設けられる導電性発熱塗料を含む発熱部材と、を備え、
前記感温素子の測定値に基づき前記導電性発熱塗料に発熱電力を供給し、前記発熱部材の発熱により前記水晶振動片を所定の設定温度範囲内に制御することを特徴とする水晶振動子。 - 請求項1に記載の水晶振動子において、
前記水晶振動片が、直交座標軸X,Y,Zを結晶軸とする水晶結晶のZ軸の回りに所定の角度で回転し、さらに新座標軸X’軸の回りに所定の角度で回転する2回回転水晶振動片であって、周波数温度特性が基準温度より高い領域で概ねフラットな特性を有しており、
基準温度より低い領域にあるとき、前記導電性発熱塗料の発熱により前記水晶振動片を基準温度より高い所定の設定温度範囲に制御することを特徴とする水晶振動子。 - 請求項1または請求項2に記載の水晶振動子において、
前記導電性発熱塗料が前記ケースの外側表面に直接被覆されていることを特徴とする水晶振動子。 - 請求項1または請求項2に記載の水晶振動子において、
前記発熱部材が、ベース部材と、前記ベース部材の表面に被覆される前記導電性発熱塗料と、を備え、
前記発熱部材が前記ケースに装着されていることを特徴とする水晶振動子。 - 請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の水晶振動子において、
前記感温素子が、PTCサーミスタであることを特徴とする水晶振動子。 - 請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の水晶振動子と、
前記水晶振動子の励振を制御する発振回路と、
感温素子による温度測定を制御する温度制御回路と、
前記温度制御回路の信号に基づき、導電性発熱塗料に発熱電力を供給する電圧制御回路と、
を備えていることを特徴とする高精度水晶発振器。
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