JPH0456508A - 圧電振動子およびその周波数調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、種々の電子機器の基準信号の発生源等に用い
られる圧電振動子およびその周波数調整方法に関するも
のである。

従来の技術 水晶等を用いた圧電振動子には、その使用目的などによ
り種々の振動モードが存在するが、現在では一般的に厚
みすべりモードが利用されている。

この厚みすべりモードでは、圧電振動子の共振周波数は
振動板の厚みに反比例して変化する。また、電極の質量
付加効果によシ共振周波数が低下することが知られてお
り、この質量付加効果を利用して共振周波数を調整して
いる。

以下、従来の圧電振動子およびその周波数調整方法につ
いて説明する。

第７図は従来の圧電振動子の中で一般的に使用されてい
る水晶振動子の内部構造図を示しており、第８図は水晶
振動子の周波数調整方法を示した概略図である。

第７図において、両面を精密に研磨（ときにはポリッシ
ュ）して周波数を調整した水晶板１３の両面上に銀、ア
ルミニウム等の金属を数千への厚さに蒸着して電極１６
を形成し、それをサポータ−１８で保持器のベース１４
に取り付けている。このサポータ−１８は、図では板状
のものであるが、種Ｖ条件によって線状のものもある。

また、このサポータ−１８は、水晶板１３の支持と共に
電気的な導線の働きを兼ねるもので、板状、線状いずれ
の場合も、水晶板１３との接点は水晶板１３の脱落を防
ぐため、導電性接着剤１９で固定しである。

ベース１４は、入・出力端子１６が貫通され、さらに外
周に金属カバー２０が接合されて密封されている。さら
に、水晶板１３の電極１６上には、周波数の最終調整を
行うだめの周波数調整体１７が水晶板１３の電極１６よ
シ少し小さめの形状で一様に付加されている。

第８図において、気密封止前の水晶振動子の周波数調整
方法を示している。すなわち、真空チャンバー２２内に
、第７図から金属カバー２０を被せる前のものをセント
する。そして前記真空チャンバー２２内を高真空雰囲気
にした後、蒸発源２４を電気的に加熱させ、加熱により
溶けた周波数調整用の銀、又はアルミニウム等の金属２
３を蒸発させ、マスク２１を介して水晶板１３の電極１
６上に千の電極１６よシ少し小さめの形状で一様に°蒸
着する。同時にこの銀の蒸着中の水晶振動子の発振周波
数をカウンター２８で読みながら、発振周波数がある設
定値まで下がった時点でコンパレータ２了によりシャッ
ター２６を閉じ、蒸着を止めることで発振周波数を調整
していた。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の一般的な真空蒸着法による周
波数調整方法では、１Ｏ−ｓｔｏｒｒ以上の高真空が要
求され、真空チャンバー２２等を含む真空設備に高額の
費用が発生するほか、周波数の調整をするにも真空引き
などの余分な時間がかかシ生産性を悪くしていた。また
、周波数調整は気密封止前に行わねばならず、抵抗溶接
、コールドウェルド等の気密封止により水晶振動子の共
振周波数が変化する為、結果的に完成品での共振周波を
高精度に調整することは非常に難しいものとなっていた
。さらに、高い周波数帯になるにつれ、水晶振動子も小
型化され、水晶板１３の電極１６も小さくなるため、従
来の様な真空蒸着法では、周波数調整体１７が水晶板１
３の電極１６外へ一部がはみ出すものも発生するなど周
波数の調整もきわめて困難となるばかりでなく、等価抵
抗を増大させる等の信頼性にも影響を及ぼしていた。

そこで本発明は共振周波数調整が高精度に、しかも生産
性良く行えるものを提供することを目的とするものであ
る。

課題を解決するだめの手段 そして上記目的を達成すべく本発明は、少なくともその
一部分が透光性となった気密容器と、この気密容器内に
設けた振動板と、この振動板の表面と裏面とにそれぞれ
設けた電極と、前記気密容器の外部からその内部に導入
されて前記表面と裏面の電極に接続された電気的導通手
段と、前記気密容器の透光部に対応するこの気密容器内
部分に設けた周波数調整物とを備え、前記周波数調整物
に対応する前記電極部分上には、前記周波数調整物から
飛散された周波数調整体を設け、この周波数調整体は、
連続的または不連続的な直線部が複数本平行状態で配置
された形状としたものである。

その製造方法としては、前記気密容器の外部から前記透
光部を介してこの気密容器内面側に設けた周波数調整物
にレーザ光を照射し、この照射により前記周波数調整物
を飛散させ、この飛散した周波数調整物を前記振動板の
電極上に、上記配置形状で付着させることにより、この
振動板の周波数の調整を行うものである。

作用 本発明は、上記構成により、振動片を気密容器に気密封
止した完成品のものを用いるのが大気中で周波数調整が
可能となり、真空容器等の真空設備が不要となり簡単な
設備構成で短時間で連続的に周波数調整ができるように
なるため、生産能率もかなり向上できる。まだ、−個ず
つ気密封止後に周波数を調整するだめ後工程での周波数
ばらつきを考える必要がなく、完成品での周波数偏差を
小さくできる。

実施例 第１図は本発明の一実施例を示す一部切欠斜視図である
。表裏面に電極子を配した長方形の水晶振動子６は、導
電性接着剤６により電気的導通手段の一例として用いた
リード端子３の保持部４に支持されると共に電気的に導
通されている。透明なガラスカバー１の内面側には周波
数調整物の一例として金属コート膜９が真空蒸着法によ
り施されている。なお、このガラスカバー１の内面側は
サンドブラストや研磨等で粗面化加工され、この粗面化
部分上に前記金属コート膜９が設けられている。さらに
、本実施例では金属コート膜９の材質は、水晶振動子６
に形成された電極７と同じ銀を用いている。そして、前
記水晶振動子６はケース２および前記ガラスカバー１に
よシ封着剤８を用いて気密封止されている。つまり、ガ
ラスカバー１とケース２で気密容器が形成されているの
である。

第２図は、本発明の周波数調整方法の一実施例を示して
おり、真空封止後にレーザ光により周波数調整する概念
図である。周波数調整は、ガラスカバー１をケース２に
封着剤８で接着させた気密封止後に実施される。図示し
ていないが、リード端子３は、発振器に接続されており
発振周波数はカウンターで確認できる。ここで外部から
ガラスカバー１を通して連続発振光をＱスイッチでパル
ス化した！五Ｇレーザ光１２を金属コート膜９付近に焦
光レンズ１１で焦点をあわせる。そして、２つのガルバ
ノメータを用いてレーザ光１２をスキャニングさせるガ
ルバノメータ方式によりレーザ光１２を前記金属コート
膜９上を左右方向に移動させながら照射する。ここでレ
ーザ光１２を移動させるのに前記ガルバノメータ形を用
いだが、２枚のミラーヌはプリズムをＸＹテーブルに固
定したＸＹテーブル方式さらに光ファイバーの出射光学
部をロボットで自在に移動させるファイバー方式も可能
である。ＸＡＧレーザ光１２はガラヌカパー１を透過し
、前記金属コート膜９だけを選択して瞬間的に飛散させ
ることができる。飛散した金属は第３図に示す様に水晶
振動子６に配した電極７上に直線部が複数本平行状態で
配置された連続的な蛇行状に周波数調整体１０として付
着され、質量付加効果により水晶振動子６の発振周波数
は下がる。さらにＹＡＧレーザ光１２を掃引して所定の
設定周波数に達するまで繰り返される。

本実施例ではレーザ光１２にＹＡＧレーザ光を使用した
が、ガラスカバー１を透過できるものであれば何でも使
用できる。また電極７及び金属コート膜９には銀を用い
真空蒸着法で施したが電極７の上で安定であればよく、
また印刷などの方法によシ施すことも可能である。

なお、本実施例において、ガラスカバー１の内面を粗面
化したのは次のような理由からである。

つまり、レーザ光１２を照射された金属コート膜９部分
は直ちに飛散するのでここに照射された残りのレーザ光
１２のエネルギーは今後は電極７を侵すことになる。よ
ってこのような残りのエネルギーによる弊害を防止すべ
く上述の粗面化を行ったものであり、粗面化しておけば
残りのエネルギーは粗面化部で分散された後に電極７の
方へ向かうことになり、局部的に電極７を侵すことのな
いものとなる。

上記の周波数調整方法によれば、気密容器と水晶振動子
６よシなる圧電振動子自体を大気雰囲気中に置くことが
できるため従来の真空容器のような高真空設備が不要に
なシ簡単な構成の設備で周波数調整が可能となる。また
周波数調整の速度も従来のものと比較して速くすること
ができ、連続的、効率的に周波数調整ができるようにな
る。つぎに従来の工程では周波数調整後に水晶振動子６
をケース内に収納し、抵抗溶接またはコールドウェルド
等の気密封止を行うが、気密封止後に周波数が変化して
しまうという課題があったが、本実施例による水晶振動
子６の周波数調整は気密封止後に行うので完成品の周波
数偏差を小さくできた。

さらにレーザ光１２を用いた従来例のように電極７を直
接剤シとることがないため水晶振動子６の等価抵抗は殆
ど劣化することがなかった。なお第２図において焦光レ
ンズ１１を透過後のレーザ光１２の焦点はガラスカバー
１に入射する手前に設けてもレーザ光で金属コート膜９
は飛散させることができる。またこのようにした場合レ
ーザ光１２のエネルギーが強すぎてガラスカバー１が破
損スることもなくなる。

第４図〜第６図は電極９上に設けられた周波数調整体１
ｏの他の実施例を示すもので、第４図。

第５図のものは、連続的、または不連続的な直線を複数
本平行状態で配置したものである。また第６図に示すも
のは第３図に代え、不連続的な蛇行状の周波数調整体１
０を設けたものである。

発明の効果 上記の説明で明らかなように本発明の圧電振動子とその
周波数調整方法によれば、大気中で連続的、効率的に圧
電振動子の周波数調整ができるという効果がある。まだ
気密容器内に振動片を気密封止した後周波数調整ができ
るため完成品の周波数偏差を小さくできるという効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の圧電振動子の一実施例を示す一部切欠
斜視図、第２図は本発明の圧電振動子の周波数調整方法
の一実施例を示す断面図、第３図６図は周波数調整体の
他の実施例の斜視図、第７図は、１従来の圧電振動子の
構造を示す半断面正面図、第８図は従来の真空蒸着法に
よる周波数調整方法を示す構成図である。 １・・・・・・ガラヌカバー、２・・・・・・ケース、
３・・・・・・リード端子、４・・・・・・保持部、６
・・・・・・導電性接着剤、６・・・・・・水晶振動子
、７・・・・・・電極、８・・・・・・封着剤、９・・
・・・・金属コート膜、１ｏ・・・・・・周波数調整体
、１１・・・・・・焦点レンズ、１２・・・・・・レー
ザ光。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくともその一部分が透光性となった気密容器
   と、この気密容器内に設けた振動板と、この振動板の表
   面と裏面とにそれぞれ設けた電極と、前記気密容器の外
   部から、その内部に導入されて前記表面と裏面の電極に
   接続された電気的導通手段と、前記気密容器の透光部に
   対応するこの気密容器内部分に設けた周波数調整物とを
   備え、前記周波数調整物に対応する前記電極部分上には
   、前記周波数調整物から飛散された周波数調整体を設け
   、この周波数調整体は、連続的、または不連続的な直線
   部が複数本平行状態で配置された形状とした周波数調整
   体を設けた圧電振動子。
2. （２）特許請求の範囲第（１）項において、周波数調整
   物は、気密容器の透光部内面側に設けた金属コート膜に
   より形成した圧電振動子。
3. （３）特許請求の範囲第（２）項において、電極と周波
   数調整物は同一金属材料で形成した圧電振動子。
4. （４）少なくともその一部分が透光性となった気密容器
   と、この気密容器内に設けた振動板と、この振動板の表
   面と裏面とにそれぞれ設けた電極と、前記気密容器の外
   部から、その内部に導入されて前記表面と裏面の電振に
   接続された電気的導通手段と、前記気密容器の透光部に
   対応するこの気密容器内部分に設けた周波数調整物とを
   備え、前記気密容器の透光部において、前記気密容器の
   外部から、前記透光部を介してこの気密容器内に設けた
   周波数調整物にレーザー光を照射し、この照射により前
   記周波数調整物を飛散をさせ、この飛散した周波数調整
   物を前記振動板の電極上に、連続的、または不連続的な
   直線部が複数本平行状態で配置された形状に付着させる
   ことにより、この振動板の周波数を調整する圧電振動子
   の周波数調整方法。
5. （５）特許請求の範囲第（４）項において、周波数調整
   物は、気密容器の透光部内面側に設けた金属コート膜で
   構成した圧電振動子の周波数調整方法。
6. （６）特許請求の範囲第（５）項において、金属コート
   膜は、気密容器の内面側の粗面化部分上に設けた圧電振
   動子の周波数調整方法。