JPH0119459Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は水晶薄板から、表裏両面を同時に湿式
エツチング加工することによつて製造される音叉
型水晶振動子（以下音叉型水晶振動子のことを略
して音叉と呼ぶことにする）の形状に関するもの
である。

第２図Ａ，ＢはZ′カツト水晶薄板から湿式エツ
チング加工によつて形成された従来例における音
叉を示す斜視図である。ここでZ′カツト水晶薄板
とは、Ｚカツト水晶薄板をＸ軸（電気軸）のまわ
りにＹ軸（機械軸）から角度θ（以後θのことを
カツト角と呼び、θの正の向きは反時計の向きと
する）だけ回転した位置から切り出された水晶薄
板のことである。カツト角θの値は−5゜から5゜の
範囲で選ばれる。この水晶薄板をエツチング加工
することにより音叉を形成することは、例えば特
開昭48−3575号公報、特開昭49−48288号公報に
記載されている。

第２図Ａは音叉を上面（Z′軸の正の向き）から
見た場合を示し、第２図Ｂは音叉を下面（Z′軸の
負の向き）から見た場合を示す。

音叉３０は脚３１と脚３２がXY′面内の屈曲基
本振動モードで振動し、この脚３１と脚３２の振
動変位の方向はＸ軸方向で、その向きは互に逆に
なつている。このとき脚３１，脚３２の振動の節
点位置はスリツト底部の延長線上にあると考えら
れる。脚３１、脚３２の先端には例えば金（Au）
からなる周波数調整用のおもり３５，３６が固着
されている。このおもり３５，３６の質量はそれ
ぞれ等しい。

音叉３０の底面突出部３３は、スリツト底部か
ら二つの脚３１，３２の内側面長手方向に沿つて
ピラミツド状に張り出している。またスリツト底
部付近を除く脚３１の内側面には、この脚３１の
長手方向に沿つて内面突出部３１ａが一様に発生
し、脚３２の外側面にも外面突出部３２ａが内面
突出部３１ａと同じ形で発生している。これらの
突出部が発生することは、湿式エツチングにて水
晶薄板を上面と下面との両面から同時にエツチン
グすることと、水晶のエツチング速度が水晶の結
晶軸の方向および向きによつて大きく異なるいわ
ゆるエツチング異方性とが原因であり、エツチン
グ加工では避けられない現象である。水晶薄板の
エツチング異方性については、例えば特開昭50−
46090号公報に記載されている。内面突出部３１
ａと外面突出部３２ａとが発生することは、水晶
薄板のＸ軸の正および負の方向によりエツチング
速度が異なるためで、それぞれの脚３１、脚３２
の正方向の側に内面突出部３１ａと外面突出部３
２ａとが形成される。

従来の音叉３０は脚の上下面の幅寸法が両脚と
もh₀で等しく、長さ寸法も両脚がl₀で等しくなつ
ている。脚３１、脚３２をそれぞれ長さ寸法l₀の
片持はりとみなしたときの両脚のそれぞれの固有
振動数は、底面突出部３３が脚３２の側に大きく
はり出しているため、脚３２の固有振動数の方が
脚３１のそれよりも若干大きい。即ち両脚のそれ
ぞれの固有振動数は等しくない。両脚の先端にお
ける振動振幅がそれぞれ等しいとすると、両脚先
端にあるおもり３５とおもり３６に作用するＸ軸
方向の慣性力は両脚では完全に打ち消し合わな
い。又節点に関する前記慣性力のモーメント（モ
ーメントの腕の長さはl₀である）も両脚では完全
に打ち消し合わない。

このためエツチング加工によつて形成される従
来の音叉には次に記すような問題点がある。

即ち音叉３０をXY′面内での屈曲の基本振動モ
ードで振動させた場合に、音叉３０の支持部３４
には、打ち消されずに残つている前記慣性力と前
記慣性力のモーメントが作用する。このため外部
からこの支持部３４を支持すると、この支持部３
４から振動もれが生じ、この結果音叉３０の共振
周波数は、音叉３０の保持器（図示せず）の回路
基板への取り付け状態によつて大幅に変動する。

本考案の目的は振動もれを防止することが可能
な音叉形状を提供することにある。

上記目的を達成するため、本考案における音叉
は次に記すような構成になつている。

即ちＺカツトの水晶薄板をＸ軸のまわりにカツ
ト角θがθ＝−5゜〜5゜回転した位置で切り出され
たZ′カツト水晶薄板から、表裏両面同時エツチン
グによつて、一方の脚の内側面に内面突出部と他
方の脚の外側面に外面突出部とスリツト底部に底
面突出部とが形成され、この底面突出部は内面突
出部が形成された脚側の突出量は小さく外面突出
部が形成された脚側の突出量は大きく形成され、
それぞれの脚の先端に周波数調整用のおもりを備
えた音叉において、脚先端のおもりの質量は二つ
の脚とも等しくし、脚の長さ寸法は二つの脚とも
同一の長さとし、脚の上下面の幅寸法は前記底面
突出部の突出量が小となる側の脚の幅を大きく前
記底面突出部の突出量が大となる側の脚の幅を小
さく設定している。

本考案の音叉がXY′面内で屈曲の基本振動モー
ドの振動を行うとき、脚の上下面の幅寸法は、上
述のように、両脚で若干異らせて、両脚の固有振
動数は等しくなつている。従つて両脚の先端の振
動振幅を等しくすれば、脚先端のおもりに作用す
るＸ軸方向の慣性力は両脚で完全に打ち消し合
う。上記慣性力の節点に関するモーメントも両脚
で完全に打ち消し合う。従つて本考案の音叉は外
部から支持部を支持しても支持部からの振動もれ
は起らない。

以下本考案の実施例を図面に基づいて説明す
る。第１図は本考案の音叉を示す斜視図である。

音叉１０はＸ軸のまわりにカツト角θがθ＝−
5゜〜5゜の間の値で切り出されたZ′カツト水晶薄板
から、表裏両面同時の湿式エツチング加工によつ
て形成される。このエツチング加工によつて、脚
の内側面、外側面およびスリツト底部には第２図
に示す従来の音叉と同じ形の突出部１１ａ，１２
ａ，１３が発生する。両脚の固有振動数を等しく
するために、底面突出部１３の突出量が小なる側
の脚１１の上下面の幅寸法はh₀＋Δhとし、底面
突出部１３の突出量が大なる側の脚１２の上下面
の幅寸法はh₀とする。脚１１および脚１２の長さ
寸法は両脚ともl₀に等しく、音叉１０の厚さ寸法
はどこも一様でｔとなつている。又両脚の先端に
ある周波数調整用のおもり１５，１６の質量はそ
れぞれ等しい。Δhの値は音叉１０の支持部１４
からの振動もれが最小となるように実験的に決定
される。音叉１０でl₀＝2500μm、h₀＝250μm、
ｔ＝100μmとしたとき、底面突出部１３の突出量
寸法は脚１２の内側面に沿つて約60μmあり、脚
１１の内側面に沿つて約15umある。また脚１１
の内面突出部１１ａのＸ軸方向の最大突出量寸法
は約15μmあり、脚１２の外面突出部１２ａのＸ
軸方向の最大突出量寸法も約15μmになる。音叉
１０が上記寸法になつている場合、実験によると
Δhの最適値は1.5μmとなる。すなわち脚１１の
上下面の幅寸法は251.5μmとし、脚１２のそれは
250.0μmとすると、両脚の固有振動数は等しくな
る。

このとき音叉１０は支持部１４からの振動もれ
が最小となる。

以上の説明で明らかなように、本考案によれば
支持部からの振動もれが無くなるため、音叉の共
振周波数は、音叉の回路基板への取り付け状態に
よつて変化しなくなる。従つて本考案は音叉の品
質を向上させるうえで大きな効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はエツチング加工によつて形成された本
考案の音叉型水晶振動子を示す斜視図、第２図
Ａ，Ｂはエツチング加工によつて形成された従来
の音叉型水晶振動子を示す斜視図である。 １０，３０……音叉型水晶振動子、１１，１
２，３１，３２……脚、１１ａ，３１ａ……内面
突出部、１２ａ，３２ａ……外面突出部、１３，
３３……底面突出部、１４，３４……支持部、１
５，１６，３５，３６……おもり。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. Ｚカツトの水晶薄板をＸ軸のまわりにカツト角
   θ（θの正の向きは反時計の向きとする）がθ＝
   −5゜〜5゜回転した位置で切り出されたZ′カツト水
   晶薄板から、表裏両面同時エツチングによつて、
   一方の脚の内側面に内面突出部と他方の脚の外側
   面に外面突出部とスリツト底部に底面突出部とが
   形成され、該底面突出部は該内面突出部が形成さ
   れた脚側の突出量は小さく、該外面突出部が形成
   された脚側の突出量は大きく形成され、それぞれ
   の脚先端に周波数調整用のおもりを備えた音叉型
   水晶振動子において、脚先端の該おもりの質量は
   二つの脚とも等しくし、脚の長さ寸法は二つの脚
   とも同一の長さとし、脚の上下面の幅寸法は前記
   底面突出部の突出量が小となる側の脚の幅を前記
   底面突出部の突出量が大となる側の脚の幅よりも
   大きく設定したことを特徴とする音叉型水晶振動
   子。