(57)【要約】【課題】Ｘ軸の正負が互いに反転した複数の領域を有する水晶片を形成するにあたり、各領域の大きさや形状を精度高く制御することができる水晶片の製造方法を提供すること。【解決手段】水晶の原石を、当該原石のＸ軸に直交するＸ面に沿って分割して第１の分割片及び第２の分割片を形成する工程と、次いで第１の分割片と、第２の分割片とをＸ軸の正負が互いに反対向きになるように接合して接合体を形成する工程と、次いで前記接合体をＸ軸方向に切断し、その面内に第１の分割片から形成される第１の領域と、第２の分割片から形成される第２の領域とを含む水晶片を形成する工程とを含むように水晶片を製造して、双晶を形成する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶の原石を、当該原石のＸ軸に直交するＸ面に沿って分割して第１の分割片及び第２の分割片を形成する工程と、
次いで第１の分割片と、第２の分割片とをＸ軸の正負が互いに反対向きになるように接合して接合体を形成する工程と、
次いで前記接合体をＸ軸方向に切断し、その面内に第１の分割片から形成される第１の領域と、第２の分割片から形成される第２の領域とを含む水晶片を形成する工程と、
を含むことを特徴とする水晶片の製造方法。
【請求項２】
１つの接合体を形成する第１の分割片及び第２の分割片は、互いに同じ人工水晶の原石から形成されることを特徴とする請求項１記載の水晶片の製造方法。
【請求項３】
第１の領域、第２の領域のいずれか一方がＡＴカットであるようにＸ軸方向の切断が行われることを特徴とする請求項１または２記載の水晶片の製造方法。
【請求項４】
第１の分割片及び第２の分割片が形成されたときの前記第１の分割片から見て、第２の分割片をＺ軸回りに１８０°回転する接合位置に位置させる工程を含み、
前記接合体を形成する工程は、前記接合位置に位置した第２の分割片と第１の分割片とを接合する工程を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の水晶片の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一つに記載の製造方法により製造されることを特徴とする水晶片。
【請求項６】
請求項５記載の水晶片を含むことを特徴とする水晶振動子。
【請求項７】
請求項６記載の水晶振動子を含むことを特徴とする水晶発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、その面内でＸ軸の正負の方向が互いに異なる領域を有する水晶片の製造方法、この製造方法により製造された水晶片、当該水晶片を含む水晶振動子及び水晶発振器を提供することである。
【背景技術】
【０００２】
発振回路などの電子部品に用いられる水晶振動子は、温度に応じて発振周波数が変化する周波数温度特性を持っている。この周波数温度特性は、水晶振動子を構成する水晶片の切断角度や厚さなどにより水晶振動子毎に異なっている。
【０００３】
従って、雰囲気温度にかかわらず安定した周波数出力を得る工夫が種々行われている。例えば、共通の水晶片に互いに対となる励振電極の組を２つ形成して第１の水晶振動子、第２の水晶振動子を構成し、第１の水晶振動子、第２の水晶振動子の出力の差分を演算し、その出力を利用することが検討されている。しかし、このように周波数の差分を演算することは、装置の構成が複雑になってしまう。
【０００４】
装置の複雑化を防ぐために、前記水晶片として双晶を用いることが検討されている。ところで特許文献１には、ＡＴカットされた水晶片にレーザーを照射して１枚の水晶片を双晶化する技術が記載されている。しかし、このように双晶を形成する手法は、結晶軸を反転させる領域の大きさや形状を制御することが難しいという問題がある。その他に双晶を形成する手法として、水晶を加圧したり加熱することが知られているが、これらの手法を用いる場合もレーザーを照射する場合と同様の問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３-６９３７４号公報（段落００１１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような事情の下になされたものであり、その目的は、Ｘ軸の正負が互いに反転した複数の領域を有する水晶片を形成するにあたり、各領域の大きさや形状を精度高く制御することができる水晶片の製造方法を提供し、さらにこの水晶片を用いた水晶振動子及び水晶発振器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の水晶片の製造方法は、水晶の原石を、当該原石のＸ軸に直交するＸ面に沿って分割して第１の分割片及び第２の分割片を形成する工程と、
次いで第１の分割片と、第２の分割片とをＸ軸の正負が互いに反対向きになるように接合して接合体を形成する工程と、
次いで前記接合体をＸ軸方向に切断し、その面内に第１の分割片から形成される第１の領域と、第２の分割片から形成される第２の領域とを含む水晶片を形成する工程と、
を含むことを特徴とする。
【０００８】
この水晶片の製造方法の具体的な態様としては、例えば下記の通りである。
（ａ）１つの接合体を形成する第１の分割片及び第２の分割片は、互いに同じ人工水晶の原石から形成される。
（ｂ）第１の領域、第２の領域のいずれか一方がＡＴカットであるようにＸ軸方向の切断が行われる。
（ｃ）第１の分割片及び第２の分割片が形成されたときの前記第１の分割片から見て、第２の分割片をＺ軸回りに１８０°回転する接合位置に位置させる工程を含み、前記接合体を形成する工程は、前記接合位置に位置した第２の分割片と第１の分割片とを接合する工程を含む。
【０００９】
本発明の水晶片は上記の製造方法により製造されることを特徴とし、本発明の水晶振動子は前記水晶片により製造されることを特徴とする。本発明の水晶発振器は前記水晶振動子を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、人工水晶の原石をＸ軸に直交する平面に沿って分割し、形成された分割片をＸ軸の正負が反転するように接合して、この接合体から水晶片を形成している。従って、水晶片を構成する第１の領域及び当該第１の領域に対してＸ軸の正負が反転した第２の領域の大きさや形状を精度高く制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に用いる水晶の原石の斜視図である。
【図２】Ｙ−Ｚ平面に沿って切断された前記原石の斜視図である
【図３】前記原石から得られた分割片を研磨する工程の説明図である。
【図４】接合時における各分割片を示した斜視図である。
【図５】前記分割片を接合した接合体の斜視図である。
【図６】前記接合体と、この接合体を切断してなる水晶板の斜視図である。
【図７】前記水晶板を構成する各領域の方位を示す説明図である。
【図８】前記水晶板及びこの水晶板から得られる水晶片の平面図である。
【図９】接合時における各分割片の他の位置関係を示した斜視図である。
【図１０】前記分割片から得られる接合体と、この接合体を切断してなる水晶板の斜視図である。
【図１１】接合時における各分割片の位置関係を示した斜視図である。
【図１２】前記分割片から得られる接合体と、この接合体を切断してなる水晶板の斜視図である。
【図１３】上記の水晶片を含む温度補償発振装置の回路図である。
【図１４】前記水晶片からなる水晶振動子の平面図及び側面図である。
【図１５】前記水晶片をなすＡＴカット領域の温度特性を示すグラフ図である。
【図１６】制御電圧と発振周波数との関係を示すグラフ図である。
【図１７】前記水晶片をなす異方領域の温度特性を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
本発明の実施形態について説明する。図１はこの実施の形態で用いる人工水晶の原石１であり、図中の矢印は、この原石１の水晶の結晶軸を示している。この原石１はランバード原石とも呼ばれており、水熱合成法により種子水晶から育成した人工水晶の原石（アズグロウン原石）のＸ面及びＺ面を研磨し、平坦化して得られた原石である。Ｘ面は、水晶の電気軸（Ｘ軸）に直交するように形成された面であり、Ｚ面は水晶の光学軸（Ｚ軸）に直交するように形成された面である。
【００１３】
後述の各図で原石１を分割した分割片の位置関係の理解を容易にするために、原石１の各面に符号を付す。Ｘ軸において図中の下側を−側とし、−Ｘ側に形成されたＸ面（−Ｘ面）を１１、＋Ｘ側に形成されたＸ面（＋Ｘ面）を１２とする。前記Ｚ面には符号１３、１４を付しており、各Ｚ面１３、１４は機械軸であるＹ軸方向に伸びるように形成されている。また、原石１の長さ方向の一端側に形成された面を１５とし、この面１５は−Ｘ面１１、＋Ｘ面１２と直交している。また、面１５の端からＺ面１３の端に向かう面を１６とし、原石１の長さ方向の他端側に形成され、Ｚ面１３、１４に連なる面を１７とする。面１６、１７は後述するようにＡＴカットを行うための基準面になる。また、Ｙ軸において、前記面１５が形成される側を−側、面１７が形成される側を＋側として示している。
【００１４】
この実施形態では、原石１からＡＴカットされた領域とこの領域に対して電気的双晶をなす領域とを含む水晶片を形成する。先ず図２に示すように原石１をＸ軸に直交する平面に沿って２つに分割（Ｘカット）して、２つの分割片を形成する。−Ｘ面１１を含む分割片を２Ａ、＋Ｘ面を含む分割片を２Ｂとする。なお、この分割により面１３〜１７は２つに分割される。分割されたこれらの各面の符号の後に分割片２Ａを構成する面についてはＡを、分割片２Ｂを構成するこれらの各面の符号の後にはＢを図中に付している。そしてこの分割により、分割片２Ａに−Ｘ面１１と対向するように形成される＋Ｘ面を１１Ａ、分割片２Ｂに＋Ｘ面１２と対向するように形成される−Ｘ面を１２Ｂとする。
【００１５】
続いて図３（ａ）に示すように分割片２Ａについて、研磨機における水平なステージ１８に−Ｘ面１１を載置して不図示の冶具を介して固定する。砥石１９に研削水を供給すると共に砥石１９を回転させ、＋Ｘ面１１Ａに上側から押し当ててステージ１８に向けて押圧する。これによって＋Ｘ面１１Ａを研磨して平坦化すると共に−Ｘ面１１に平行にする。また、平坦化した＋Ｘ面１１Ａをステージ１８に載置し、−Ｘ面１１を＋Ｘ面１１Ａと同様に研磨して当該−Ｘ面１１の平滑性を高めてもよい。
【００１６】
分割片２Ｂについても、前記研磨機により研削を行う。図３（ｂ）に示すようにステージ１８に＋Ｘ面１２を載置して、前記分割片２Ａの＋Ｘ面１１Ａと同様に−Ｘ面１２Ｂを砥石１９により研磨して平坦化すると共に＋Ｘ面１２に平行にする。その後、平坦化した−Ｘ面１２Ｂをステージ１８に載置し、＋Ｘ面１２を−Ｘ面１２Ｂと同様に研磨して、当該＋Ｘ面１２の平滑性を高める。この分割片２Ｂの＋Ｘ面１２と、分割片２Ａの＋Ｘ面１１Ａとは後述するように互いに接合するため、この接合に支障が無いような平滑度になるように例えば鏡面研磨される。
【００１７】
このように分割片２Ａ、２Ｂを研磨後、分割片２Ａ、２Ｂを図４に示すような位置関係に置いて、互いに重ね合わせる。この位置関係について図２で説明した分割片を形成したときの状態と比較して説明すると、分割片２Ｂを分割片２Ａに対してＺ軸回りに１８０°回転させ、分割片２Ａの＋Ｘ面１１Ａと分割片２Ｂの＋Ｘ面１２とが互いに対向した状態になっている。つまり、分割片２Ａ、２Ｂは、そのＺ軸の向きが一致し、そのＸ軸の正負の向き及びＹ軸の正負の向きが互いに反対になる位置関係に置かれて重ね合わされる。
【００１８】
続いて、重ね合わせた分割片２Ａ及び分割片２Ｂを例えば熱圧着による分子間結合例えばシロキサン結合により接合して、図５に示す接合体２０を形成する。この接合体２０において分割片２Ａの面１３と分割片２Ｂの面１３Ｂとは互いに平行し、分割片２Ａの面１６Ａと分割片２Ｂの面１７Ｂとは互いに平行している。これら面１６Ａ及び面１７ＢはＸ軸の＋方向から見てＸ−Ｚ平面を反時計回りに約３５°傾いて構成されている。なお、図６中のＺ’で示した矢印は、これら面１６Ａ及び１７Ｂに平行する軸を示している。これらの面１６Ａ、１７Ｂに平行するように接合体２０をＸ軸方向に切断する。そして、切断する箇所をＹ軸方向にずらしてこのような切断を繰り返し行うことで、所望の厚さの多数の水晶板２１を得る。
【００１９】
この水晶板２１は分割片２Ａから得られた領域２２と、分割片２Ｂから得られた領域２３とを備えている。図７は領域２２と、領域２３との方位関係を示している。図７に示すように領域２２は、Ｚ軸に対して約３５°傾くように形成されている、つまりＡＴカットされていることになる。領域２３はＺ軸に対して約−５５°傾くように形成されており、従って概ねＤＴカットされた領域として構成されている。そして、Ｘ軸及びＹ軸の正負の向きは互いに異なるように形成されており、従って水晶板２１は双晶として構成されている。この水晶板２１を研磨してその厚さを所望の厚さに調整し、その後、例えば図８に示す鎖線２４に沿ってウエットエッチングを行うことによりその外形を形成し、所望の大きさのＡＴカット領域２２及び領域２３を含む水晶片２５を得る。領域２３は便宜上ＤＴカット領域と称する。
【００２０】
この例では、同じ原石１から得られた分割片２Ａ、２Ｂから得られた接合体２０を形成している。このように同じ原石１の分割片２Ａ、２Ｂを用いることで、接合体２０の各結晶軸の方向のずれが抑えられるので接合体２０の＋Ｘ面、−Ｘ面の接合を強固に行うことができ、その後に行う接合体２０の切断及び水晶板２１の研磨の影響を受けることが抑えられるため好ましいが、一の原石から得られた分割片２Ａと、他の原石から組み合わせた分割片２Ｂとを接合して、上記の接合体２０を形成してもよい。
【００２１】
この水晶片２５のＡＴカット領域２２とＤＴカット領域２３との境界部に凹部をウエットエッチングにより形成し、一方の領域の振動が他方の領域の振動に与える影響を低下させてもよい。このようにウエットエッチングで凹部を形成する場合、水晶の異方性によりこの境界部においてはエッチングの進行速度が速いので前記凹部を速やかに形成することができる。
【００２２】
分割片２ＢがＺ’軸に沿ってＸ軸方向に切断されるように接合体２０の切断方向を設定することで、分割片２ＢからＡＴカット領域２２が形成され、分割片２ＡからＤＴカット領域２３が形成されるようにしてもよい。また、上記の例では分割片２Ａ、２Ｂの＋Ｘ面１１Ａ、１２を接合しているが、図９に示すように分割片２Ａを分割片２Ｂに対してＺ軸回りに１８０°回転させ、分割片２Ａの−Ｘ面１１と分割片２Ｂの−Ｘ面１２Ｂとを互いに接合し、図１０に示すように接合体２８を形成する。そして、接合体２８を、分割片２ＢがＡＴカットされ、分割片２ＡがＤＴカットされるようにＸ軸方向に沿って切断して、双晶である水晶板２９を形成する。ただし、分割片２ＡからＡＴカット領域２２が形成され、分割片２ＢからＤＴカット領域２３が形成されるように接合体２８の切断を行ってもよい。
【００２３】
（第２の実施形態）
第２の実施形態について、第１の実施形態との差異点を中心に説明する。この第２の実施形態では、第１の実施形態の各例において分割片２Ａ、２Ｂのうち一方の分割片を他方の分割片に対してＺ軸回りに１８０°回転させる代わりに、他方の分割片に対して１８０°Ｙ軸回りに回転させて、Ｘ軸の正負が反転するように接合を行う。図１１は分割片２Ａ、２Ｂの研磨を行った後に分割片２Ａ、２Ｂを形成した状態から見て、分割片２Ｂを分割片２Ａに対してＹ軸回りに１８０°回転させ、分割片２Ａの＋Ｘ面１１Ａと、分割片２Ｂの＋Ｘ面１２とを対向させた状態を示している。
【００２４】
このように分割片２Ａ、２Ｂを対向させた後は第１の実施形態と同様に対向した＋Ｘ面１１Ａと＋Ｘ面１２とを接合して、接合体３０を形成する。そして、図１２に示すように例えば分割片２ＡがＡＴカットされるようにＸ軸に並行に接合体３０を切断する。それによって、ＡＴカット領域２２とこのＡＴカット領域２２とはＸ軸の正負の符号が反転した領域３１とからなる水晶板３２を形成する。この第２の実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を有する。
【００２５】
また、この第２の実施形態においても第１の実施形態と同様に、分割片２ＢからＡＴカットされた領域２２が形成されるように接合体３０を切断して、水晶板３２を形成してもよい。また、分割片２Ａ、２Ｂを形成した状態から、図１１に示したように分割片２Ｂを分割片２Ａに対してＹ軸周りに１８０°回転させる代わりに分割片２Ａを分割片２Ｂに対してＹ軸回りに１８０°回転させ、分割片２Ａの−Ｘ面１１と、分割片２Ｂの−Ｘ面１２Ｂとを対向させて接合して接合体３０を形成してもよい。その後は、分割片２Ａ、２ＢのいずれかがＡＴカットされるようにＸ軸に並行に前記接合体を切断して水晶板３２を形成する。
【００２６】
また、上記の各例において、分割片２Ａ、２Ｂのいずれか一方からＡＴカットされた領域を形成する代わりにＢＴカットされた領域を形成するように接合体２０、３０の切断を行ってもよい。ＢＴカットはＸ軸の＋方向から見てＸ−Ｚ平面を時計回りに約４９°傾けた平面に沿ったカットである。
【００２７】
続いて、上記の水晶片２５を用いて構成される温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ：Temperature Compensated crystal Oscillator）４について図１３の回路構成図を参照しながら説明する。このＴＣＸＯ４は外部に設定周波数ｆ０の信号を出力するための主発振部５１と、温度補償用の信号を発振させるための補助発振部６１と、補助発振部６１から出力される温度補償用の信号に基づいて主発振部５１に入力する制御電圧Ｖｃを算出するために、これらの主発振部５１及び補助発振部６１の間に設けられた制御電圧供給部７１と、を備えている。この図１３中５０は、補助発振部６１の制御電圧Ｖ１０の入力端であり、４０はＴＣＸＯ３の出力端である。
【００２８】
主発振部５１は、水晶振動子４１Ａとこの水晶振動子４１Ａに接続された主発振回路５２と、を備えている。補助発振部６１は水晶振動子４１Ｂとこの水晶振動子４１Ｂに接続された補助発振回路６２と、を備えている。図１４（ａ）、図１４（ｂ）はこの水晶振動子４１Ａ、４１Ｂの平面図、側面図を夫々示している。この水晶振動子４１Ａ、４１Ｂは既述の水晶片２５に励振電極を形成して構成される。励振電極は、ＡＴカット領域２２の表裏面に夫々形成された主電極４３Ｂ、４３Ｂと、ＤＴカット領域２３の表裏面に夫々形成された補助電極４３Ｂ、４３Ｂとからなり、主電極４３Ａ同士、補助電極４３Ｂ同士はこの例では夫々互いに同じ形状に形成され、互いに対向している。このようにＡＴカット領域２２、ＤＴカット領域２３に各々設けられた励振電極によりこれら領域２２、領域２３が互いに独立して発振する。図１４（ａ）中４４Ａ、４４Ｂは励振電極を発振回路に接続するための引き出し電極であり、図１４（ｂ）では図示を省略している。
【００２９】
上記の主発振部５１の前段側（入力側）には、既述の制御電圧供給部７１が接続されており、この制御電圧供給部７１からバリキャップダイオード５３を介して、主発振部５１に制御電圧Ｖｃが印加されるように構成されている。この制御電圧供給部７１は、（２）式に示すように、主発振部５１の基準電圧Ｖ０から温度補償電圧ΔＶを減算（ΔＶの符号の取り方によっては加算とも言える）することにより、上記の制御電圧Ｖｃが生成されるように構成されている。
Ｖｃ＝Ｖ０−ΔＶ                                    ・・・（２）
【００３０】
この基準電圧Ｖ０とは、基準温度Ｔ０例えば２９℃において、主発振部５１から設定周波数ｆ０が出力される時の制御電圧である。また、温度補償電圧ΔＶは、次のように表される。即ち、制御電圧Ｖと発振周波数ｆとが比例関係にあることから、ΔＶは（３）式のように表され、（４）式が成り立つことからΔＶは（５）式として表される。尚、Ｔは温度推定部において検出された温度、Δｆ＝ｆ−ｆ０である。  α１、β１及びγ１はこの主発振部５１に固有の定数である。
ΔＶ＝Ｖ０（Δｆ／ｆ０）                          ・・・（３）  
Δｆ／ｆ０＝α１(Ｔ−Ｔ０)3＋β１(Ｔ−Ｔ０)＋γ１      ・・・（４）
ΔＶ＝Ｖ０｛α１(Ｔ−Ｔ０)3＋β１(Ｔ−Ｔ０)＋γ１｝・・  ・（５）
【００３１】
Ｖ１０は、入力端５０からバリキャップダイオード６３を介してＤＴカット領域２３に印加される制御電圧である。制御電圧供給部７１は、補助発振部６１から入力される周波数信号から周波数ｆを計測するための例えば周波数カウンターなどからなる周波数検出部７２と、この周波数検出部７２において計測した周波数ｆに基づいて温度Ｔを推定する温度推定部７３と、温度推定部７３において推定した温度Ｔに基づいて既述の補償電圧ΔＶを演算するための補償電圧演算部７４と、補償電圧演算部７４にて演算された補償電圧ΔＶを基準電圧Ｖ０から減算した制御電圧Ｖｃを主発振部５１に出力するための加算部７５と、を備えている。尚、補償電圧ΔＶの符号を正、負のいずれに決めるかによって、加算部７５における演算は、（Ｖ０−ΔＶ）、（Ｖ０＋ΔＶ）のいずれかに決まってくるが、この実施の形態では先の（５）式で求めたΔＶを補償電圧として取り扱っているので、（Ｖ０−ΔＶ）として表現している。要は、周波数温度特性に応じて周波数ｆが設定周波数ｆ０から変動する分だけ、ΔＶによりＶ０を補償する演算を行えば良い。
【００３２】
温度推定部７３には、補助発振部６１の周波数温度特性が記憶されており、この温度特性と補助発振部６１の発振周波数ｆとに基づいて（ｆ０とＴ０とは予め設定されている）、ＴＣＸＯ４の周囲の温度Ｔが求められる。また、補償電圧演算部７４は、例えば主発振部５１の温度特性である３次関数発生器を備え、既述の（５）式及び温度Ｔにより、補償電圧ΔＶが求められる。
【００３３】
次に、ＴＣＸＯ４の作用について説明する。主発振部５１において基準温度Ｔ０例えば２９℃で設定周波数ｆ０が出力される基準電圧Ｖ０から、後述する温度補償電圧ΔＶを減算した電圧Ｖｃをバリキャップダイオード５３を介して主発振回路５２に供給し、主発振回路５２が周波数ｆで発振する。この時、水晶振動子４１Ａが例えば温度Ｔ１（Ｔ１＞Ｔ０）であり、制御電圧Ｖが基準電圧Ｖ０であるとした場合には、図１５に示すようにこの主発振部５１にて発振する周波数ｆは、基準温度Ｔ０に対応する設定周波数ｆ０から温度特性曲線である３次曲線に沿って、温度Ｔ１に対応する周波数ｆ１にずれようとする。しかし、上記のように主発振部１１に供給される制御電圧Ｖｃは、基準電圧Ｖ０を温度補償電圧ΔＶにより補償した値となっているので、出力端４０からは設定周波数ｆ０が出力されることになる。このような温度補償電圧ΔＶは、次のようにして制御電圧供給部７１において計算される。
【００３４】
既述のように、主発振部５１における発振周波数ｆは、図１６に示すように、制御電圧Ｖに比例する。従って、制御電圧供給部７１において、周波数ｆ１と設定周波数ｆ０との差分であるΔｆを補償するために、Δｆに相当する補償電圧ΔＶだけ制御電圧Ｖを高くするようにコントロールされる。補償電圧ΔＶは、上記の（５）式の温度Ｔに温度Ｔ１を代入することにより求められる。
【００３５】
温度Ｔ１は、次のようにして補助発振部６１の発振周波数ｆに基づいて算出される。即ち、入力端５０に制御電圧Ｖ１０を入力することにより、補助発振部６１が発振する。以下、Ｔ１０は基準温度例えば２９℃であり、ｆ１０は基準電圧Ｖ１０を制御電圧として補助発振回路６２に供給した時に得られる周波数である。
【００３６】
この補助発振部６１における発振は上記のＤＴカット領域２３の発振である。ここで、ＤＴカットされた水晶片において、温度Ｔと周波数偏差ｆ／ｆ10との関係は２次関数に近似されることが知られているが、通常ＴＣＸＯ４を用いる範囲例えば０℃〜３０℃の範囲では図１７に示すように概ね比例関係となり、温度Ｔと補助発振部６１からの出力周波数ｆとの間には（６）式の関係が成り立つ。
ｆ＝ｆ10{α２（Ｔ−Ｔ10）＋β２}・・・（６）
周波数検出部６２は、前記出力周波数ｆとこの（６）式を用いて温度Ｔを推定する。このように温度Ｔと出力周波数ｆとが比例関係となり、温度Ｔに対して周波数ｆが明確に変化する。さらに温度Ｔの変化に対して出力周波数ｆが比較的急峻に変化することから、このＴＣＸＯ４では感度高く温度変化を検出することができる。なお、α２、β２は予め設定した補助発振部６１に固有の定数であり、様々な値の制御電圧Ｖにおいて異なるので、上記の入力端５０に入力される制御電圧Ｖは、これらの常数を求めた時と同じ電圧例えばＶ１０となる。
【００３７】
補償電圧演算部７４は、こうして求められた温度Ｔ及び既述の（５）式に基づいて、補償電圧ΔＶを算出する。これにより、主発振部５１の発振周波数ｆがΔｆだけ高くなろうとし、温度Ｔになっていることにより発振周波数ｆがΔｆだけ低くなろうとする作用を打ち消すため、出力端４０から出力される周波数ｆが設定周波数ｆ０に維持されることになる。なお、第１の実施形態の水晶板２１以外にも上記の実施形態で示した他の双晶から製造された水晶片を用いて上記のＴＣＸＯ４を構成しても同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００３８】
１  原石
１１    −Ｘ面
１２    ＋Ｘ面
１３、１４    Ｚ面
２Ａ、２Ｂ  分割片
２０        接合体
２１        水晶板
２２        ＡＴカット領域
２３        ＤＴカット領域
２５        水晶片
【図１】
2013009265.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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