JPH0621741A - 水晶の直接接合方法および水晶デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来よりも温度に対して共振周波数の安定な
構造を容易に構成できるなどの水晶の直接接合方法およ
び水晶デバイスを提供する。 【構成】 水晶片101および102はそれぞれ直接接合して
一体化し、張り合わせ水晶片104となっている。励振電
極103は、張り合わせ水晶片104を介して対向設置されて
いる。ここで、水晶片101および102のそれぞれの結晶軸
のなす関係および厚みは、互いの共振周波数−温度特性
を打ち消すように設定されている。以上のような構成に
より、張り合わせ水晶片104の共振周波数は温度に対し
て安定となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水晶片と水晶片を接着剤
などの介在物なしに直接接合する方法および携帯電話機
などの移動体通信機器に使用することができる水晶デバ
イスに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯電話機などの移動体通信機器
の普及に伴って、それら機器の基準周波数源やフィルタ
に用いられる水晶デバイスの需要が増大している。

【０００３】以下に図面を参照しながら、従来の水晶デ
バイスの一例について説明する。

【０００４】図32は従来の水晶振動子の構成の各例を示
す要部側面図であり、図32において、401，403は水晶
片、402，404は励振電極である。水晶片401および403は
機械的および化学的加工法によって円板やレンズ状に加
工されている。

【０００５】このような圧電材料である水晶片401，403
を介して対向設置した励振電極402，404に電界が加えら
れると、水晶片401，403に歪が生じ、水晶の弾性定数と
形状寸法で決まる周波数で共振することができる。従
来、移動体通信機器に用いられている水晶振動子は、Ａ
Ｔカット水晶振動子(切り出し角度が54.75゜近辺)と呼
ばれ、厚みすべり振動を利用した振動子である。ここ
で、この切り出し角度とは板面の法線と水晶結晶のＺ軸
とのなす角である。このＡＴカットに対し、切り出し角
度が135.00゜近辺のものをＢＴカット水晶振動子とい
う。ＡＴカット水晶振動子の共振周波数−温度特性は切
り出し角度で決まり、図33に従来のＡＴカット水晶片の
共振周波数−温度特性を示すように三次曲線を示し、０
〜50℃(横軸)の温度範囲で、そのときの周波数偏差量
(縦軸)は、±１.0ppmの周波数安定度が得られる。(例え
ば、‘ピエゾエレクトロシティ’；ウォルター・ガイト
ン・キャディー，ドーバー出版社(‘Piezoelectricit
y’；edited by Walter GuytonCADY, Dover Publ.,Inc.
)もしくは、‘水晶の断熱弾性定数とその温度特性につ
いて’；有賀正直著，東京工業大学学報，昭和31年12月
発行，88頁)。また、周波数安定度を高める方法として
は、水晶基板上に異なる線膨張係数の物質を育成(特開
昭 55−138914)もしくは装着(特開昭55−158718，特開
昭56−61899)する方法が提案されている。

【０００６】また、図32(a)に示すように、水晶片401を
光学レンズのように中央部が周辺部に比べて厚くなって
いる形状(コンベックス加工)にしたり、図32(b)に示す
ように、励振電極の中央部を厚くした構成で弾性振動を
中央部に閉じ込めてＱ値を高めている。(例えば、特開
平２−260910)。

【０００７】なお、上記コンベックス加工に対し、水晶
片の片面または両面の角を落としたベベル加工がある。

【０００８】また、１つの水晶振動子から複数の振動を
取り出す方法としては、化学的研磨法で水晶片を部分的
に薄くする方法や基本モードと高次モードを同時に使用
する方法などが考えられる。

【０００９】次に、従来の水晶発振器、アナログ温度補
償水晶発振器およびデジタル温度補償水晶発振器につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００１０】水晶発振器は、共振素子に約10万のＱをも
つ水晶振動子を利用して、周波数安定化を図った発振器
である。したがって、水晶発振器の出力周波数−温度特
性は、水晶振動子の共振周波数−温度特性に依存し、従
来のＡＴカット水晶振動子を用いた場合には、図33に示
すように０〜50℃の温度範囲で±１.0ppmの周波数安定
度が得られる。しかしながら、携帯電話機に用いられる
水晶発振器には、−30℃から80℃で±１.0ppmの周波数
安定度が要求されており、その要求を満足させるために
温度補償回路が必要になる。温度補償回路が設けられた
水晶発振器を温度補償水晶発振器といい、大きくアナロ
グ方式とデジタル方式に分けることができる。

【００１１】図34および図35に、それぞれ従来のアナロ
グ温度補償水晶発振器およびデジタル温度補償水晶発振
器の代表的な回路構成を示す。

【００１２】図34において、411は発振回路、412は出力
端子、413は水晶振動子、414は温度補償回路である。こ
の温度補償回路414はサーミスタなどの感温素子、コン
デンサやバラクタダイオードなどの容量素子および抵抗
を用いて構成されており、温度によってリアクタンスが
変化し、水晶振動子413のリアクタンス(共振周波数）の
温度による変化を補償し、出力周波数を安定にする。

【００１３】図３５において、421は温度センサ、422は
Ａ／Ｄ変換器、423は記憶装置、424は可変リアクタンス
回路、425は発振回路、426は水晶振動子である。427は
前記可変リアクタンス回路424、発振回路425および水晶
振動子426からなるデジタル制御水晶発振器である。ま
た、前記記憶装置423には温度センサ421の出力信号をＡ
／Ｄ変換器422で変換したデジタル信号と、可変リアク
タンス回路424の制御信号とを対応させたデータがあら
かじめ記憶してある。これによって、温度変化に対応し
て可変リアクタンス回路424のリアクタンスが変化し、
水晶振動子426の共振周波数−温度特性を補償して発振
出力周波数を安定にしている。

【００１４】また、温度センサ421と水晶振動子426の設
置場所の違いや熱時定数の違いに起因する温度差を抑え
るために、１枚の水晶片で基本波と高次オーバートーン
もしくは副振動を取り出す方法が考えられている(例え
ば、特開平２−170607や特開平２−174407)。

【００１５】次に、従来の水晶フィルタの一例につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００１６】図36は、従来の水晶フィルタの構造を示す
ものであり、(a)は斜視図、(b)は (a)のａ−ａ′におけ
る断面図である。図36において、431は水晶片、432，43
3，434は電極であり、水晶片431を介して対向設置して
いる。また、電極432，433と434が対向している部分の
水晶は周辺部より薄くなっている。

【００１７】以上のように構成された水晶フィルタにつ
いて、以下その動作について説明する。

【００１８】電極434は通常接地され、残りの２つの電
極432および433が電気信号を入出力する電極になる。例
えば、電極432に電気信号を入力すると、水晶片431はそ
の厚みや弾性定数で決まる周波数で共振する。この共振
は水晶片431中を機械的に伝達し、その結果、電極433と
434との間に電界が発生し、電極433から電気信号を取り
出せる。すなわち、水晶片431の厚みや弾性定数で決ま
る共振周波数の帯域通過フィルタとなる。また、この構
成では、共振周波数を高くするために、化学研磨法で中
央部を薄くしている。(例えば、第39回アニュアル・フ
リケンシー・コントロール・シンポジウム会報、481−4
85頁、イオンミリング法によるＶＨＦ帯モノリシック水
晶フィルタの作製（Proc. 39th Ann. Frequency Cont
orolSymposium, pp.481-485‘VHF MONOLITHIC CRYSTAL
FILTERS FABRICATED BYCHEMICAL MILLING’))

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように機械的および化学的研磨法によるだけで水晶片の
加工をするのみでは、三次元的な加工が困難であり、加
工時間が長いという問題点を有していた。

【００２０】また、切り出し角度だけで水晶振動子の安
定度を向上させるのには限界があり、さらに、水晶基板
上に異なる物質を育成もしくは装着する方法では、これ
らの物質が水晶の弾性振動を妨げる抵抗体となり、水晶
振動子のＱを劣化させるという問題点を有していた。

【００２１】また、Ｑを高める方法として、水晶片をコ
ンベックス加工する方法は共振周波数の精度が低下する
などの問題点を有し、一方大きさの異なる電極膜を何回
も蒸着する方法は時間がかかるなどの問題を有してい
た。

【００２２】また、１枚の水晶片の基本モードと高次モ
ードを用いて２つの振動を取り出す方法では、それぞれ
の共振周波数や温度特性を別個に設定することができな
かった。

【００２３】また、水晶振動子の共振周波数が温度特性
をもつために、水晶振動子を用いた基準発振器に温度補
償回路や恒温槽などの温度補償装置が必要であった。前
者は、例えば発振周波数をサーミスタなどを用いて水晶
振動子の共振周波数−温度特性を打ち消すように温度補
償回路のインピーダンスを変化させる方法であり、後者
は、恒温槽内に水晶振動子および発振回路を納めること
により、これらを一定温度に保って発振周波数を一定に
保つ方法である。

【００２４】まず、前者の方法によれば、特別の温度特
性制御回路を必要とし、その回路部品点数が多く、また
調整作業も必要となり、結果的にコスト高となる問題を
有していた。一方、後者の方法では、恒温槽の占める体
積が大きく、さらに消費電流が多くなる。

【００２５】また、水晶振動子の共振周波数が水晶片の
厚みで決定されるために、１つの水晶振動子について１
つの共振周波数しか得られず、複数の共振周波数を必要
とする場合には、その数に対応した水晶振動子を用意す
る必要性があり、結果的に複数の周波数を必要とする機
器の小型化や低価格化を困難にしていた。

【００２６】また、水晶発振器の場合も上記水晶振動子
と同様に、水晶発振器に温度補償回路や恒温槽などの温
度補償装置が組み込まれており、まず前者の方法によれ
ば、特別の温度特性制御回路を必要とし、その回路部品
点数が多く、また調整作業も必要となり、結果的にコス
ト高となる問題を有していた。一方、後者の方法では、
恒温槽の占める体積が大きくさらに消費電流が多くなる
という問題を有していた。

【００２７】また、サーミスタなどを用いたアナログ温
度補償水晶発振器では、高温用と低温用に別々の補償回
路が必要であり、回路部品点数が多く、調整作業が煩雑
となりコスト高になる問題点を有していた。

【００２８】一方、デジタル温度補償水晶発振器では、
温度センサと発振用の水晶振動子が別個に備えられてお
り、両者の間の熱時定数の差や設置場所の違いなどから
生じる温度差を抑えなければ適切な温度補償が行えない
こと、大容量のメモリが必要となること、調整コストが
高くなることなどの問題点を有していた。

【００２９】さらに、温度センサと水晶振動子の温度差
を抑えるために、１枚の水晶振動子で基本波と高次オー
バートーンもしくは副振動を取り出す方法は、広い温度
範囲にわたって基本波と高次オーバートーンもしくは副
振動それぞれを独立に、選択的に、かつ安定に励振させ
ることが必須となり、そのためには水晶振動子の設計や
発振回路のバイアスおよび帰還容量を非常に厳密に決定
することが必要になり、場合によっては発振回路のバイ
アスおよび帰還容量に温度補償をする必要があり、回路
規模が大きく非常に煩雑で作りにくいということなどの
問題点を有していた。

【００３０】また、水晶フィルタでは、周波数−温度特
性の安定度が低いという問題点や、平面的な構成である
ために小型化が困難であるという問題点を有していた。

【００３１】本発明は上記問題点に鑑み、水晶片と水晶
片を接着剤などを介さずに直接接合する方法、共振周波
数−温度特性が従来よりも優れた水晶振動子、Ｑを高く
する構造が容易に構成できる水晶振動子、単体で任意の
共振周波数と温度特性をもった複数の振動を取り出せる
水晶振動子、発振周波数−温度特性の優れた水晶発振
器、部品点数が少なく小型で、高精度の温度補償が可能
な低価格のアナログ温度補償水晶発振器およびデジタル
温度補償水晶発振器、周波数−温度特性が安定な水晶フ
ィルタおよび小型な水晶フィルタを提供することを目的
とする。

【００３２】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の水晶の直接接合方法は、表面を鏡面研磨
し、洗剤で洗浄したのち、イソプロピルアルコールによ
る洗浄および硫酸と過酸化水素水の混合液による洗浄、
もしくはイソプロピルアルコールを用いた洗浄および乾
燥、もしくはイソプロピルアルコールによる洗浄および
フッ化水素水もしくはフッ化アンモニウム水による洗浄
を行い、次に加熱乾燥を行って、前記表面が平滑平坦
で、かつ水酸基で終端された状態になるように処理した
水晶片同士を介在物なしに接触させて、前記表面の前記
水酸基の間に作用する接着力で接着させたのち、さらに
強い接着力が得られるように水晶結晶が相転移しない温
度範囲内で熱処理したことを特徴とする。

【００３３】また、本発明の水晶振動子は、所望の切り
出し角度および所望の厚みを有する少なくとも２枚の水
晶片をそれぞれの結晶軸が所望の角度で交わるように直
接接合した張り合わせ水晶片を介して、励振電極を対向
設置した構成を備えたものである。

【００３４】また、本発明の水晶発振器、アナログ温度
補償水晶発振器およびデジタル温度補償水晶発振器は、
所望の切り出し角度および所望の厚みを有する少なくと
も２枚の水晶片をそれぞれの結晶軸が所望の角度で交わ
るように直接接合した張り合わせ水晶片を介して、励振
電極を対向設置した構成の水晶振動子を共振素子として
具備したものである。

【００３５】また、本発明のデジタル温度補償水晶発振
器は、所望の切り出し角度および所望の厚みを有する少
なくとも２枚の水晶片をそれぞれの結晶軸が所望の角度
で交わるように直接接合して、少なくとも２つの異なる
厚みを有する張り合わせ水晶片を構成し、２組の励振電
極をそれぞれ前記張り合わせ水晶片の所望の厚みを介し
て対向設置して、第１および第２の振動部を一体化した
水晶振動子を備えたものである。

【００３６】また、本発明の水晶フィルタは、所望の切
り出し角度および所望の厚みを有する少なくとも２枚の
水晶片をそれぞれの結晶軸が所望の角度で交わるように
直接接合した張り合わせ水晶片を介して、少なくとも２
組の対向電極を形成した構成、もしくは両面に電極を形
成した水晶片と片面に電極を形成した少なくとも１枚の
水晶片を前記水晶片と前記電極とが交互になるように重
ね合わせ、かつ、それぞれの前記水晶片同士を前記電極
の介在しない部分で直接結合した構成を備えたものであ
る。

【００３７】

【作用】本発明は上記の方法によって、平坦で平滑な水
晶表面に結合した水酸基同士の水素結合を介して初期の
接合状態が得られ、これを熱処理することにより水酸基
の脱離反応が生じて、水晶片と水晶片が異物を介さずに
直接接合できる。

【００３８】また、上記の構成によって、 (1) 直接接合した水晶片が一体となって振動するので、
それぞれの水晶片の共振周波数−温度特性が打ち消しあ
って、温度安定な水晶振動子および水晶フィルタが実現
できる。

【００３９】(2) 直接接合によって、簡易かつ短時間
で、振動部の厚みと支持部の厚みが異なる三次元構造を
実現でき、高Ｑな水晶振動子が実現できる。

【００４０】(3) 直接接合した水晶片が一体となって振
動するので、任意の共振周波数と温度特性をもった複数
の振動を取り出せる水晶振動子を実現できる。

【００４１】(4) 温度安定な水晶振動子を使用できるの
で、周波数−温度特性の優れた水晶発振器が実現でき
る。

【００４２】(5) 温度安定な水晶振動子を使用できるの
で、温度補償回路の簡略化，低ビット化，低電流化が実
現でき、小型，高精度で低価格なアナログ温度補償水晶
発振器およびデジタル温度補償水晶発振器が実現でき
る。

【００４３】(6) 温度センサと発振用の水晶振動子を一
体化構成できるので、小型で高精度なデジタル温度補償
水晶発振器が実現できる。

【００４４】(7) 直接接合により、共振を立体的に結合
させことができ、小型の水晶フィルタが実現できる。

【００４５】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例(請求項１記載
の発明)について、図面を参照しながら説明する。

【００４６】図１は、本発明の第１の実施例における水
晶の直接接合方法のフローチャートを示したものであ
る。水晶の直接接合手順は、(1)鏡面研磨、(2)洗浄、
(3)乾燥、(4)接触、(5)熱処理の各工程である。

【００４７】以下、図１のフローチャートに沿って詳し
く説明する。

【００４８】まず、鏡面研磨工程(1)をして、複数の水
晶片の表面を凹凸が数百オングストローム程度の平滑か
つ平坦な状態にする。

【００４９】さらに、洗浄工程(2)では、鏡面研磨工程
(1)の際に付着した汚れや研磨粒子などを取り除くため
に、洗剤を用いた湿式スクラブ洗浄およびイソプロピル
アルコールを用いた洗浄を行い、さらに硫酸と過酸化水
素水の混合液を用いて洗浄する。この状態で水晶表面
は、水晶表面原子のダングリングの結合手に水酸基が結
合し、さらにこれら水酸基は周囲の水分子と水素結合し
ている状態である。

【００５０】次に乾燥工程(3)において、水晶片の表面
に水素結合している水分子を取り除くために、埃などの
異物が付着しない環境で加熱乾燥する。例えば、300℃
で１時間保持する。ここまでの手順が終了した水晶片の
表面は、水晶片の表面原子とダングリング結合した水酸
基で終端されている。

【００５１】次に接触工程(4)において、上述のような
表面状態の水晶片同士を接触させると、接触面におい
て、片方の水晶片の表面に結合している水酸基とそれと
対向する水晶片の表面に結合している水酸基とが互いに
水素結合し、この水素結合によって接着剤などの介在物
なしに水晶片同士の初期の弱い接合状態が得られる。

【００５２】さらに熱処理工程(5)において、機械的お
よび電気的な特性を向上させる目的で、互いに初期の接
合をした水晶片同士を、水晶結晶が相転移しない温度範
囲内で熱処理を行う。例えば、大気圧下では500℃で行
えばよい。熱処理により、水晶片同士の初期の接合に寄
与していた水酸基は脱水縮合し、一部は水晶片の接合界
面を通って外部に放出し、一部は水晶結晶中に拡散する
などして水晶片同士が強固に直接接合する。

【００５３】なお、水晶片を接触させる前に乾燥の工程
を取り入れて水分子を取り除くのは、後の熱処理の工程
で水分子が脱離反応を起こしてガス化することを防い
で、より良好な直接接合状態が得られ、水晶の直接接合
の歩留まりを向上させるためである。

【００５４】以上のように、本第１の実施例によれば、
機械的に強固に水晶片同士を直接接合することができ
る。さらに、直接接合した水晶片に弾性振動を電気的に
励振させたとき、直接接合界面において弾性振動は連続
的に伝搬し、直接接合した水晶片は一体となって弾性振
動をする。例えば、厚みすべり振動モードの共振周波数
が(数１)で表される水晶片を２枚直接接合した場合の共
振周波数は、(数２)で表すことができ、同一の水晶片を
直接接合すれば、２枚の水晶片を合わせた厚みをもつ１
枚の水晶片と同じ共振周波数をもつことになる。

【００５５】

【数１】

【００５６】ただし、ｔ_n：水晶片ｎの厚み Ｃ_n：水晶片ｎの弾性定数 ρ ：水晶の密度 ｎ ：１，２

【００５７】

【数２】

【００５８】ただし、ｍ：直接接合した水晶片の番号ま
た、直接接合界面は弾性振動を妨げる要因とはならない
ので、直接接合した水晶片のＱは劣化しない。

【００５９】以下、本発明の第２の実施例(請求項２記
載の発明)について、図面を参照しながら説明する。

【００６０】図２は、本発明の第２の実施例における水
晶の直接接合方法のフローチャートを示したものであ
る。水晶の直接接合手段は、(1)鏡面研磨、(2)洗浄、
(3)乾燥、(4)接触、(5)熱処理の各工程である。

【００６１】本発明の第２の実施例の基本的な手順(工
程(1)ないし(5))および効果については本発明の第１の
実施例の場合と同様であるが、本発明の第２に実施例に
おいては、洗浄工程(2)において、加熱乾燥工程(3)の前
の予備乾燥としてイソプロピルアルコールを用いた乾燥
を用いることにより、洗浄後に水晶表面に付着する埃な
どの異物を少なくすることができる。

【００６２】以下、本発明の第３の実施例(請求項３記
載の発明)について、図面を参照しながら説明する。

【００６３】図３は、本発明の第３の実施例における水
晶の直接接合方法のフローチャートを示したものであ
る。水晶の直接接合手段は、(1)鏡面研磨、(2)洗浄、
(3)乾燥、(4)接触、(5)熱処理の各工程である。

【００６４】本発明の第３の実施例の基本的な手順およ
び効果については本発明の第１の実施例の場合と同様で
あるが、本発明の第３の実施例においては、洗浄工程
(2)において、フッ化水素水もしくはフッ化アンモニウ
ム水による洗浄を行うことにより、水晶表面を化学的に
研磨処理することが可能となり、より清浄な表面を得る
ことができる。

【００６５】なお、本発明の前記第１，第２および第３
の各実施例において、加熱乾燥の代わりに乾燥した雰囲
気中で長時間保持する工程を用いてもよい。

【００６６】以下、本発明の第４および第５の各実施例
(請求項４記載の発明)について図面を参照しながら説明
する。

【００６７】図４は本発明の第４の実施例における水晶
振動子を示すものであり、(a)は側面図、(b)は(a)を上
からみた平面図、(c)は張り合わせた水晶片の共振周波
数−温度特性の一例図である。図４(a)，(b)において、
101および102は水晶片、103は励振電極であり、104は張
り合わせ水晶片である。Ｐは水晶片101および102両方の
板面の法線であり、Ｘ₁，Ｙ₁およびＺ₁は水晶片101の結
晶軸、Ｘ₂，Ｙ₂およびＺ₂は水晶片102の結晶軸であり、
θはＰとＺ₁のなす角度、φはＰとＺ₂のなす角度であ
る。

【００６８】水晶片101と102は、Ｘ₁とＸ₂が一致するよ
うに前記第１ないし第３の実施例による直接接合方法に
より直接接合して一体となり、張り合わせ水晶片104と
なっている。また、励振電極103は張り合わせ水晶片104
を介して対向設置されている。

【００６９】以上のように構成された水晶振動子につい
て、以下その動作を説明する。

【００７０】水晶片101および102は励振電極103に電界
(Ｐ方向の電界)が加えられると、厚みすべり歪を生じ、
それぞれの共振周波数ｆ₁とｆ₂はそれぞれの厚みと弾性
定数を用いて(数１)で表される。

【００７１】また、水晶片101と102は直接接合されてい
るので、接合面において弾性振動が連続しており、この
とき張り合わせ水晶片104の共振周波数ｆは(数２)で表
される。したがって、張り合わせ水晶片104の温度特性
は、水晶片101および102の共振周波数−温度特性(すな
わち、切り出し角度θおよびφ)および厚みの比で決定
される。例えば、水晶片101と水晶片102の厚みの比を
５：１とし、θおよびφをそれぞれ55.01゜(ＡＴカッ
ト)および145.00゜(ＢＴカット)とすれば、図４(c)に示
すように10〜80℃の温度範囲(横軸)において、その周波
数偏差量(縦軸)は、±１.0ppmの周波数安定度が得られ
る。

【００７２】以上のように本実施例によれば、所望の切
り出し角度と所望の厚みを有する２つの水晶片を、所望
の結晶軸関係となるように直接接合した張り合わせ水晶
片を介して励振電極を対向設置しているので、それぞれ
の水晶片がもつ共振周波数−温度特性が互いに打ち消し
あって、図４(c)に示すように、広い温度範囲にわたっ
て共振周波数の安定な水晶振動子を実現できる。

【００７３】以下、本発明の第５の実施例について図面
を参照しながら説明する。

【００７４】図５は本発明の第５の実施例における水晶
振動子を示すものであり、(a)は側面図、(b)は(a)を上
から見た平面図である。図５において、111，112および
113は水晶片、114は励振電極であり、115は張り合わせ
水晶片である。Ｐは水晶片111，112および113全ての板
面の法線である。また、Ｘ₁，Ｙ₁およびＺ₁は水晶片111
の結晶軸、Ｘ₂，Ｙ₂およびＺ₂は水晶片112の結晶軸、Ｘ
₃，Ｙ₃およびＺ₃は水晶片113の結晶軸であり、θ，φお
よびξはそれぞれＰとＺ₁，ＰとＺ₂およびＰとＺ₃のな
す角度である。水晶片111，112および113はＸ₁，Ｘ₂お
よびＸ₃とが一致するように直接接合して一体となり、
張り合わせ水晶片115となっている。また、励振電極114
は、張り合わせ水晶片115を介して対向設置されてい
る。

【００７５】以上のように構成された水晶振動子の共振
周波数−温度特性は、第４の実施例と同様に水晶片11
1，112および113の厚みの比とそれぞれの切り出し角度
θ，φおよびξによって、所望のものとすることができ
る。また、第４の実施例に比べて、３枚の水晶片を直接
接合して張り合わせ水晶片を形成した場合には、より安
定度の高い共振周波数−温度特性をもつ張り合わせ水晶
振動子を実現できる。

【００７６】以下、本発明の第６ないし第10の各実施例
(請求項５記載の発明)について図面を参照しながら説明
する。

【００７７】図６は本発明の第６の実施例における水晶
振動子を示すものであり、(a)は側面図、(b)は(a)を上
から見た平面図である。図６において、121および122は
水晶片、123は励振電極であり、124は張り合わせ水晶片
である。水晶片121および122はそれぞれの片面は中央部
が厚く、端部に向かうにつれて薄く加工(コンベックス
加工)されている。水晶片121と122は第４の実施例(図
４)で示したような結晶軸関係および厚みの比で、コン
ベックス加工されていない側で直接接合して一体とな
り、張り合わせ水晶片124となっている。また、励振電
極123は、張り合わせ水晶片124を介して対向設置されて
いる。

【００７８】以上のような構成にすれば、第４の実施例
と同様に、広い温度範囲にわたって共振周波数を安定に
保つことができると同時に、張り合わせ水晶片124の中
央部が厚く端部に向かうにつれて薄くなっているので弾
性振動を中央部に閉じ込める効果が得られ、高Ｑな水晶
振動子を実現できる。

【００７９】なお、本実施例において、水晶片121およ
び122は両面コンベックス加工もしくは片面または両面
の端部の角を落とした加工(ベベル加工)をした水晶片を
用いても同様の結果が得られる。

【００８０】なお、本発明の前述した第４，第５および
第６の各実施例において、張り合わせ水晶片を構成する
ために直接接合する水晶片の切り出し角度，厚み，枚数
および互いの結晶軸の関係には一切の限定はなく、張り
合わせ水晶片が所望の共振周波数−温度特性をもつよう
に設定することができる。

【００８１】また、厚みすべり振動以外の振動モードに
おいても、本発明の第４および第５の実施例で示したよ
うな張り合わせ水晶片を用いて、所望の温度特性を実現
することができる。

【００８２】以下、本発明の第７から第10の実施例につ
いて図面を参照しながら説明する。

【００８３】図７から図10は、それぞれ本発明の第７か
ら第10の実施例における水晶振動子を示すものであり、
各図において(a)は側面図、(b)は(a)を上から見た平面
図である。

【００８４】図７の第７の実施例において、131および1
32は水晶片、133は励振電極、134および135は支持部、1
36は振動部であり、137は張り合わせ水晶片である。水
晶片131と132は、振動部136において直接接合して一体
となり、張り合わせ水晶片137となっている。また、励
振電極133は、振動部136を介して対向設置されている。

【００８５】図８の第８の実施例において、141は水晶
片、142は水晶片141よりも大きい水晶片、143は励振電
極、144および145は支持部、146は振動部であり、147は
張り合わせ水晶片である。水晶片141と142はそれぞれの
中心がほぼ一致するように直接接合して一体となり、張
り合わせ水晶片147となっている。また、励振電極143
は、振動部146を介して対向設置されている。

【００８６】図９の第９の実施例において、151，152お
よび153は水晶片、154は励振電極、155および156は支持
部、157は振動部であり、158は張り合わせ水晶片であ
る。水晶片152と153は水晶片151より小さく、図９に示
す接合順序で、それぞれの中心がほぼ一致するように直
接接合して一体となり、張り合わせ水晶片158となって
いる。また、励振電極154は、振動部157を介して対向設
置されている。

【００８７】図10の第10の実施例において、161，162お
よび163は水晶片、164は励振電極、165および166は支持
部、167は振動部であり、168は張り合わせ水晶片であ
る。水晶片161，162および163は、図10に示す接合順序
で直接接合して一体となり、張り合わせ水晶片168とな
っている。また、励振電極164は、振動部167を介して対
向設置されている。

【００８８】以上のように構成された第７から第10の各
実施例では、励振電極に電界が加えられると振動部は厚
みすべり歪を生じ、(数１)および(数２)に示すように振
動部の共振周波数はそれぞれの水晶片の厚みおよび弾性
定数によって決まる。振動部に発生した弾性振動は、支
持部を通って張り合わせ水晶片の端部まで伝達しようと
するが、支持部の厚みが振動部より薄く構成されている
ので、弾性振動は支持部では急激に減衰する。

【００８９】以上のように、第７から第10の各実施例に
よれば、少なくとも２枚の水晶片を直接接合して中央部
の厚い張り合わせ水晶片を構成し、前記中央部の厚い部
分を介して励振電極を設置しているので、弾性振動を閉
じ込めることができ、高Ｑの水晶振動子を容易に実現す
ることができる。

【００９０】以下、本発明の第11の実施例(請求項６記
載の発明)について図面を参照しながら説明する。

【００９１】図11は本発明の第11の実施例における水晶
振動子を示すものであり、(a)は側面図、(b)は(a)を上
から見た平面図である。図11において、171は中央部に
穴171ａのあいた水晶片、172は水晶片、173は励振電極
であり、174は張り合わせ水晶片である。水晶片171と17
2は直接接合して一体となり、張り合わせ水晶片174を構
成している。また、励振電極173は、中央部の水晶片171
と172が張り合わされていない振動部177で水晶片172を
介して対向設置されている。また、水晶片171および172
が直接接合している領域において支持部175および176が
形成されている。

【００９２】以上のように構成された本第11の実施例で
は、励振電極173に電界が加えられると水晶片172は厚み
すべり歪を生じ、(数１)および(数２)に示すように振動
部の共振周波数は厚みおよび弾性定数によって決まる。
振動部177に発生した弾性振動は張り合わせ水晶片174の
端部まで伝達しようとするが、振動部177よりも支持部1
75および176の厚みが厚く、つまり、中央部の厚みが周
辺部よりも薄い張り合わせ水晶片で構成されているの
で、弾性振動を振動部177に閉じ込めることができる。

【００９３】以上のように、本第11の実施例によれば、
少なくとも２枚の水晶片を直接接合して中央部の薄い張
り合わせの水晶片を構成し、前記中央部の薄い部分を介
して励振電極を設置しているので、弾性振動を閉じ込め
ることができ、高Ｑの水晶振動子を容易に実現すること
ができる。

【００９４】なお、本発明の前記第７，第８，第９，第
10および第11の各実施例において、直接接合する水晶片
の枚数および厚みについての限定は一切なく、振動部の
厚みが支持部の厚みよりも厚く、もしくは薄く構成され
ていれば同様の効果を得ることができる。

【００９５】また、本発明の前記第７，第８，第10およ
び第11の各実施例において、例えば本発明の前記第４，
第５および第６の各実施例で示したような切り出し角度
および厚みの水晶片を、また結晶軸関係で直接接合して
振動部を構成すれば、共振周波数−温度特性が安定で、
かつ高Ｑな水晶振動子を実現することができる。

【００９６】また、本発明の前記第７，第８，第９，第
10および第11の各実施例において振動部および支持部の
形状についての限定は一切なく、水晶片の形状も本発明
の実施例で示した円板形状にこだわることなく、角板形
状など任意の形状を用いることができる。

【００９７】また、本発明の前記第４，第５，第６，第
７，第８，第９，第10および第11の各実施例において、
水晶片に本発明の第６の実施例(図６)で示したような両
面または片面のコンベックス加工またはベベル加工を施
した水晶片を用いてもよいし、コンベックス加工(水晶
片の中央部が周辺部に比べて厚く加工)もしくは、ベベ
ル加工(水晶片の片面または両面の角を落とした加工)し
た水晶片と平板の水晶片を組み合わせてもよい。

【００９８】以下、本発明の第12，第13および第14の各
実施例(請求項７記載の発明)について、図面を参照しな
がら説明する。

【００９９】図12，図13および図14は、それぞれ本発明
の第12，第13および第14の各実施例における水晶振動子
の構造を示す側面図である。

【０１００】図12の第12の実施例において、181および1
82は異なる厚みの水晶片、183は直接接合部、184および
185は励振電極であり、186は張り合わせ水晶片である。
水晶片181および182は互いに直接接合して一体となり、
張り合わせ水晶片186を形成している。張り合わせ水晶
片186は水晶片181と182を組み合わせた厚みの直接接合
部183と水晶片181だけの厚みの部分(図中、左側の励振
電極185の部分)を有している。励振電極184は直接接合
部183を介して対向設置されており、励振電極185は水晶
片181を介して対向設置されている。

【０１０１】また、図13の第13の実施例において、19
1，192および193は、それぞれ異なる厚みの水晶片、194
は直接接合部、195および196は励振電極であり、197は
張り合わせ水晶片である。水晶片191，192および193は
互いに直接接合して一体となり、張り合わせ水晶片197
を形成している。張り合わせ水晶片197は、水晶片191，
192および193を合わせた厚みの直接接合部194と水晶片1
91だけの厚みの部分(図中、左側の励振電極195の部分)
を有している。励振電極196は直接接合部194を介して対
向設置されており、励振電極195は水晶片191を介して対
向設置されている。

【０１０２】以上のように構成された第12および第13の
各実施例では、励振電極に電界が加えられると、厚みす
べり歪を生じ、励振電極185および195間の水晶片は(数
１)で表される共振周波数で振動する。また、直接接合
部は第４の実施例(図４)で説明したように(数２)で表さ
れる共振周波数で振動する。

【０１０３】以上のように第12および第13の各実施例に
よれば、それぞれ２枚または３枚の水晶片を直接接合し
て２つの厚みを有する張り合わせ水晶片186，197を構成
し、それぞれの厚みを介して２組の励振電極を対向設置
しているので、任意の２つの共振周波数をもった水晶振
動子を容易に実現することができる。

【０１０４】図14は本発明の第14の実施例における水晶
振動子の構成を示す側面図である。図14において、201
および202は厚さの異なる水晶片、203は直接接合部、20
4，205および206は励振電極であり、207は張り合わせ水
晶片である。水晶片201および202は互いに直接接合して
一体となり、張り合わせ水晶片207を形成している。張
り合わせ水晶片207は、水晶片201および202を合わせた
厚みの直接接合部203と、水晶片201および202だけの厚
みの部分(図中、左側と右側の励振電極205，206の部分)
を有している。励振電極204は直接接合部203を介して対
向設置されており、励振電極205および206はそれぞれ水
晶片201および202を介して対向設置されている。

【０１０５】以上のように本実施例によれば、前記第12
および第13の各実施例と同様にして、任意の３つの共振
周波数をもった水晶振動子を実現することができる。

【０１０６】また、前記図12，図13および図14に示す第
12，第13および第14の各実施例において、水晶片181，1
91および201，202は、張り合わせ水晶片186，197および
207と同様な直接接合した張り合わせ水晶片で構成して
もよく、前記と同様に任意の３つの共振周波数をもった
水晶振動子を実現することができる。

【０１０７】以下、本発明の第15，第16および第17の各
実施例(請求項８記載の発明)について図面を参照しなが
ら説明する。

【０１０８】図15，図16および図17は、それぞれ本発明
の第15，第16および第17の各実施例における水晶振動子
の構造を示す側面図である。

【０１０９】図15の第15の実施例において、211，212お
よび213は、それぞれ厚みの異なる水晶片で、211と213
は同じ厚みである。216および217は励振電極であり、21
4，215は直接接合部、218は張り合わせ水晶片である。
水晶片211は水晶片212および213と直接接合して一体と
なり、張り合わせ水晶片218を形成している。張り合わ
せ水晶片218は、水晶片211および212を合わせた厚みの
直接接合部214と水晶片211および213を合わせた厚みの
直接接合部215を有し、さらに、直接接合部214と215の
間に水晶片211だけの厚みの部分(図中、中央部分)を有
している。励振電極216は、直接接合部214を介して対向
設置されており、励振電極217は直接接合部215を介して
対向設置されている。

【０１１０】図16の第16の実施例において、221，222，
223および224は厚みの異なる水晶片である。227および2
28は励振電極であり、225，226は直接接合部、229は張
り合わせ水晶片である。水晶片221と水晶片222，223お
よび224は直接接合して一体となり、張り合わせ水晶片2
29を形成している。張り合わせ水晶片229は、水晶片22
1，222および223を合わせた厚みの直接接合部225と水晶
片221および224を合わせた厚みの直接接合部226を有
し、さらに、直接接合部225と226の間に水晶片221だけ
の厚みの部分を有している。励振電極227は、直接接合
部225を介して対向設置されており、励振電極228は直接
接合部226を介して対向設置されている。

【０１１１】以上のように第15および第16の各実施例に
よれば、前記第12および第13の実施例(図12，図13)と同
様に、任意の２つの共振周波数をもった水晶振動子を得
ることができ、さらに、２つの直接接合部の間に、両直
接接合部より薄い領域を設けることができるので、２つ
の直接接合部それぞれに発生する弾性振動を内部に閉じ
込めることができ、両弾性振動間のアイソレーションを
高くすることができる。

【０１１２】図17は本発明の第17の実施例における水晶
振動子の構造を示す側面図である。図17において、23
1，232および233は厚みの異なる水晶片、234，235，236
は直接接合部、237および238は励振電極であり、239は
張り合わせ水晶片である。水晶片231と水晶片232および
233は、それぞれ直接接合して一体となり、張り合わせ
水晶片239を形成している。張り合わせ水晶片239は、水
晶片231および232を合わせた厚みの直接接合部234、水
晶片231および233を合わせた厚みの直接接合部235およ
び水晶片231，232および233を合わせた厚みの直接接合
部236を有している。励振電極237は、直接接合部234を
介して対向設置されており、励振電極238は、直接接合
部235を介して対向設置されている。

【０１１３】以上のように本第17の実施例によれば、前
記第12および第13の実施例(図12，図13)と同様に、任意
の２つの共振周波数をもった水晶振動子を得ることがで
き、さらに、直接接合部234と235との間に、両直接接合
部より厚い直接接合部236を設けることができるので、
直接接合部234および235それぞれに発生する弾性振動を
内部に閉じ込めることができ、両弾性振動間のアイソレ
ーションを高くすることができる。

【０１１４】なお、本発明の前記第12，第13，第14，第
15，第16および第17の各実施例において、水晶片の枚
数，切り出し角度，厚みおよび直接接合する際の結晶軸
関係についての限定は一切なく、例えば本発明の第４，
第５および第６の各実施例で示したように、それぞれの
水晶片もしくは張り合わせ水晶片が所望の共振周波数−
温度特性をもつように自由に設定することができる。

【０１１５】また励振電極の組数に一切の限定はなく、
任意の数の所望の周波数を得るように設定することがで
きる。

【０１１６】また水晶片の形状および励振電極の形状に
一切の限定はなく、円形や方形など任意に設定すること
ができる。また、水晶片に前記第６の実施例で示したよ
うなコンベックス加工された水晶片を使用することもで
きる。

【０１１７】なお、本発明の前記第４から第17の各実施
例において、励振電極の数，パターン形状，組成および
厚みには一切限定はない。

【０１１８】以下、本発明の第18の実施例(請求項９記
載の発明)について図面を参照しながら説明する。

【０１１９】図18は本発明の第18の実施例における水晶
発振器の回路図である。図18において、241は本発明の
前記第４から第11の各実施例(図４から図11)に記載した
ような水晶振動子であり、所望の切り出し角度および所
望の厚みを有する少なくとも２枚の水晶片を、それぞれ
の結晶軸が所望の角度で交わるように直接接合した張り
合わせ水晶片を介して、励振電極を対向設置した構成に
より、広い温度範囲にわたって共振周波数の安定な水晶
振動子である。また、242は発振回路、243は出力端子で
ある。

【０１２０】以上のように構成された水晶発振器では、
水晶振動子241の共振周波数の近傍において、発振回路2
42と水晶振動子241による発振条件が満足され、出力端
子243から発振信号が出力される。ここで、出力周波数
−温度特性は水晶振動子241の共振周波数−温度特性で
ほぼ決定される。

【０１２１】以上のように本実施例によれば、前記第４
から第11の各実施例に示したような温度に対し、安定な
水晶振動子を共振素子として用いているので、広い温度
範囲にわたって出力周波数の安定な水晶発振器を実現で
きる。

【０１２２】以下、本発明の第19の実施例(請求項10記
載の発明)について図面を参照しながら説明する。

【０１２３】図19は本発明の第19の実施例におけるアナ
ログ温度補償水晶発振器の回路図である。図19におい
て、251は本発明の前記第４から第11の各実施例(図４か
ら図11)に記載したような水晶振動子であり、所望の切
り出し角度および所望の厚みを有する少なくとも２枚の
水晶片を、それぞれの結晶軸が所望の角度で交わるよう
に直接接合した張り合わせ水晶片を介して、励振電極を
対向設置した構成により、広い温度範囲にわたって共振
周波数の安定な水晶振動子である。また、252は温度補
償回路、253は発振回路、254は出力端子であり、温度補
償回路252は感温素子、抵抗および容量素子などで構成
され、温度によってリアクタンスの変化する回路であ
る。

【０１２４】以上のように構成されたアナログ温度補償
水晶発振器では、水晶振動子251のリアクタンス(共振周
波数)の温度による変化を温度補償回路252で補償するこ
とにより、出力周波数−温度特性を安定にしている。と
ころで、水晶振動子251の共振周波数−温度特性は図４
(c)に示すように10℃から80℃までの温度範囲において
±１.0ppmの周波数安定度が得られるので、携帯電話機
などの移動体通信機器用の温度補償水晶発振器を構成す
る場合、温度補償が必要になるのは−30℃から10℃の温
度範囲となる。したがって、従来、高温用と低温用にそ
れぞれ独立に必要であった温度補償回路が低温用の温度
補償回路だけでよいことになり、温度補償回路252の回
路規模を半分にすることができる。

【０１２５】以上のように、本実施例によれば、本発明
の第４から第11の各実施例で示したような広い温度範囲
にわたって共振周波数の安定な水晶振動子を用いること
により、温度補償回路の規模を半減でき、製造工程およ
び調整工程の簡略化を図れるので、小型で低価格なアナ
ログ温度補償水晶発振器を実現できる。

【０１２６】なお、本発明の第19の実施例において感温
素子としては、サーミスタやダイオードなどを使用で
き、容量素子としては、コンデンサや可変容量ダイオー
ドなどが使用できる。

【０１２７】以下、本発明の第20から第22の各実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。

【０１２８】図20から図22は、それぞれ本発明の第20か
ら第22の各実施例におけるデジタル温度補償水晶発振器
の構成を示すブロック図である。

【０１２９】図20の第20の実施例(請求項11記載の発明)
において、左のブロックから266は温度センサ、265はＡ
／Ｄ変換器、264は記憶装置、263はデジタル信号制御の
可変リアクタンス回路、262は発振回路である。また、2
61は本発明の前記第４から第11の各実施例に記載したよ
うな水晶振動子であり、所望の切り出し角度および所望
の厚みを有する少なくとも２枚の水晶片をそれぞれの結
晶軸が所望の角度で交わるように直接接合した張り合わ
せ水晶片を介して、励振電極を対向設置した構成によ
り、広い温度範囲にわたって共振周波数の安定な水晶振
動子である。

【０１３０】267は、水晶振動子261，可変リアクタンス
回路263および発振回路262からなるデジタル制御水晶発
振器である。

【０１３１】以下、第21および第22の各実施例(請求項1
2記載の発明)について図面を参照しながら説明する。

【０１３２】図21の第21の実施例において、273は温度
センサ、274はＡ／Ｄ変換器、275は記憶装置、276はプ
ログラマブル分周器、272は水晶発振器、271は本発明の
前記第４から第11の各実施例で示したような、所望の切
り出し角度および所望の厚みを有する少なくとも２枚の
水晶片をそれぞれの結晶軸が所望の角度で交わるように
直接接合した張り合わせ水晶片を介して、励振電極を対
向設置した構成により、広い温度範囲にわたって共振周
波数の安定な水晶振動子であり、水晶発振器272の共振
素子となっている。

【０１３３】図22の第22の実施例において、282および2
83は水晶発振器、284は周波数カウンタ、285は記憶装
置、286はプログラマブル分周器、281は本発明の前記第
４から第11の各実施例で示したような、所望の切り出し
角度および所望の厚みを有する少なくとも２枚の水晶片
をそれぞれの結晶軸が所望の角度で交わるように直接接
合した張り合わせ水晶片を介して、励振電極を対向設置
した構成により、広い温度範囲にわたって共振周波数の
安定な水晶振動子であり、水晶発振器282の共振素子と
なっている。また、水晶発振器283は温度センサとして
用いる水晶発振器であり、温度検知が容易な共振周波数
−温度特性をもった水晶振動子を用いて構成されてい
る。

【０１３４】以上のように構成されたデジタル温度補償
水晶発振器では、記憶装置264，275および285にＡ／Ｄ
変換器265もしくは274、もしくは周波数カウンタ284の
出力信号と、可変リアクタンス回路263、もしくはプロ
グラマブル分周器276もしくは286の制御信号とを対応さ
せたデータを予め記憶しておく。これによって、温度変
化に対応して可変リアクタンス回路のリアクタンスもし
くはプログラマブル分周器の分周比が変化し、水晶振動
子の共振周波数−温度特性を補償して発振出力周波数を
安定にしている。

【０１３５】ところで、図20，図21および図22の水晶振
動子261，271および281の特性は前記図４(c)に示すよう
に10℃から80℃までの温度範囲において±１.0ppmの周
波数安定度が得られるので、携帯電話機などの移動体通
信機器用の温度補償水晶発振器を構成する場合、温度補
償が必要になるのは−30℃から10℃の温度範囲となり、
温度範囲が従来のほぼ２／５と、大幅に軽減される。

【０１３６】以上のように本発明の第20から第22の各実
施例によれば、本発明の前記第４から第11の実施例に示
したような広い温度範囲にわたって共振周波数の安定な
水晶振動子を用いているので、補償する温度範囲が大幅
に減少し、記憶装置の容量やＡ／Ｄ変換器のビット数を
減少させることができ、製造および調整工程を簡略化で
きるので、小型，低消費電流で低価格のデジタル温度補
償水晶発振器が実現できる。また、温度センサも低温で
温度検知が可能であればよく、素子や回路の自由度が大
きくなる。

【０１３７】なお、本発明の第20および第21の各実施例
において、温度センサとしては、サーミスタやダイオー
ドなどを用いた温度によって電位差や電流値が変化する
素子や回路を用いることができる。また、温度センサと
して水晶発振器を用いることもでき、水晶発振器を用い
たときには、Ａ／Ｄ変換器として周波数カウンタを用い
ることができる。

【０１３８】また、本発明の第20の実施例において、可
変リアクタンス回路としては、例えば、Ｄ／Ａ変換器と
可変容量ダイオードを用いて、Ｄ／Ａ変換器の出力電圧
を可変容量ダイオードに印加する方法や、デジタル信号
によるスイッチングで直接容量値を変化させる方式など
を用いることができる。

【０１３９】また、本発明の第22の実施例において、水
晶振動子281と水晶発振器283に用いられている水晶振動
子は、例えば本発明の前記第12，第13，第15，第16およ
び第17の各実施例で示したような構成により一体化して
構成することができる。

【０１４０】また、本発明の前記第18，第19，第20，第
21および第22の各実施例において、図18ないし図22の水
晶振動子241，251，261，271および281は必ずしも前記
図４(c)に示したような共振周波数−温度特性をもつ水
晶振動子を用いる必要はなく、所望の温度範囲において
安定した共振周波数−温度特性が得られるように、直接
接合する水晶片の枚数、それぞれの切り出し角度、厚み
および結晶軸関係を任意に設定することができる。

【０１４１】以下、本発明の第23から第26の各実施例
(請求項13記載の発明)について、図面を参照しながら説
明する。

【０１４２】図23から図26は、それぞれ本発明の第23か
ら第26の各実施例におけるデジタル温度補償水晶発振器
の構成を示すブロック図である。

【０１４３】図23の第23の実施例において、291は本発
明の前記第12の実施例(図12)に示したような単体で任意
の共振周波数と温度特性をもった２つの振動を取り出せ
る水晶振動子である。292および293は水晶振動子291上
に形成された２つの第１，第２の振動部である。294は
第１の発振回路、295はデジタル信号制御の可変リアク
タンス回路であり、296は前記第１の振動部292と第１の
発振回路294および可変リアクタンス回路295からなるデ
ジタル制御水晶発振器である。297は記憶装置、298はＡ
／Ｄ変換器である。また、299は第２の発振回路であ
り、300は前記第２の振動部293と第２の発振回路299か
らなる温度センサである。ここで、第２の振動部293が
容易に温度検知できるような共振周波数−温度特性をも
ち、かつ第１の振動部292が安定な共振周波数−温度特
性をもつように、水晶振動子291を構成している２枚の
水晶片は切り出し角度，厚みおよび結晶軸関係が設定さ
れ、直接接合されている。

【０１４４】図24の第24の実施例において、301は本発
明の前記第12の実施例(図12)に示したような、単体で任
意の共振周波数と温度特性をもった２つの振動を取り出
せる水晶振動子である。302および303は水晶振動子301
上に形成された２つの第１，第２の振動部である。304
は前記第１の振動部302と、第１の発振回路294および可
変リアクタンス回路295からなるデジタル制御水晶発振
器であり、305は前記第２の振動部303と第２の発振回路
299からなる温度センサである。ここで、第２の振動部3
03が容易に温度検知できるような共振周波数−温度特性
をもち、かつ第１の振動部302が安定な共振周波数−温
度特性をもつように、水晶振動子301を構成している２
枚の水晶片は切り出し角度，厚みおよび結晶軸関係が設
定され、直接接合されている。

【０１４５】図25の第25の実施例において、311は本発
明の前記第13の実施例(図13)に示したような単体で任意
の共振周波数と温度特性をもった２つの振動を取り出せ
る水晶振動子である。312および313は水晶振動子311上
に形成された２つの第１，第２の振動部である。314は
第１の振動部312と第１の発振回路294および可変リアク
タンス回路295からなるデジタル制御水晶発振器であ
り、315は第２の振動部313と第２の発振回路299からな
る温度センサである。ここで、第２の振動部313が容易
に温度検知できるような共振周波数−温度特性をもち、
かつ第１の振動部312が安定な共振周波数−温度特性を
もつように、水晶振動子311を構成している３枚の水晶
片は切り出し角度，厚みおよび結晶軸関係が設定され、
直接接合されている。

【０１４６】図26の第26の実施例において、321は本発
明の前記第15の実施例(図15)に示したような単体で任意
の共振周波数と温度特性をもった２つの振動を取り出せ
る水晶振動子である。322および323は水晶振動子321上
に形成された２つの第１，第２の振動部である。324は
第１の振動部322と第１の発振回路294および可変リアク
タンス回路295からなるデジタル制御水晶発振器であ
り、325は第２の振動部323と第２の発振回路299からな
る温度センサである。ここで、第２の振動部323が容易
に温度検知できるような共振周波数−温度特性をもち、
かつ第１の振動部322が安定な共振周波数−温度特性を
もつように、水晶振動子321を構成している３枚の水晶
片は切り出し角度，厚みおよび結晶軸関係が設定され、
直接接合されている。

【０１４７】以上のように構成されたデジタル温度補償
水晶発振器において、記憶装置に温度センサの出力信号
をＡ／Ｄ変換器で変換したデジタル信号と可変リアクタ
ンス回路の制御信号とを対応させたデータをあらかじめ
記憶させておく。これによって、温度変化に対応して可
変リアクタンス回路のリアクタンスが変化し、デジタル
制御水晶発振器の出力周波数を安定にすることができ
る。また、温度センサ用とデジタル制御水晶発振器用の
振動部が一体形成されているので、両者間に生じる温度
差はほとんど皆無になり、デジタル制御発振器用の振動
部の温度情報を正確に得ることができる。

【０１４８】以上のように本発明の第23から第26の各実
施例によれば、本発明の前記第12，第13および第15の各
実施例で示したような単体で任意の共振周波数と温度特
性をもった２つの振動を取り出せる水晶振動子を用いる
ことにより、温度センサ用とデジタル制御水晶発振器用
の振動部を一体形成でき、しかもそれぞれの振動部を目
的に応じた最適な温度特性に別個に設定できるので、小
型，安価で、しかも低ビット数でも高精度の温度補償が
できるデジタル温度補償水晶発振器を実現できる。

【０１４９】また、前記第25の実施例では、第１の振動
部312の振動子311は前記第13の実施例(図13)に示す３枚
の水晶片(191，192，193)を張り合わせた水晶片197を構
成しており、第23および第24の実施例に比べてより安定
度の高い共振周波数−温度特性とすることができ、より
高精度、低ビット化したデジタル温度補償水晶発振器を
得ることができる。

【０１５０】また、第26の実施例では、２つの第１，第
２の振動部322，323の間に、両振動部いずれの厚みより
薄い領域を設けているので、両振動部それぞれに発生す
る弾性振動間のアイソレーションを高くすることができ
る。なお、本発明の第26の実施例においては、２つの第
１，第２の振動部の間の厚みが両振動部いずれの厚みよ
りも薄くなるように構成したが、必ずしも薄く必要はな
く、本発明の第17の実施例(図17)に記載した水晶振動子
のように２つの振動部234，235の間の直接接合部236の
厚みを、両振動部234，235の厚みより厚くした場合でも
同様の効果が得られる。

【０１５１】以下、本発明の第27の実施例(請求項14記
載の発明)について、図面を参照しながら説明する。

【０１５２】図27は本発明の第27の実施例のデジタル温
度補償水晶発振器の構成を示すブロック図である。図27
において、331は本発明の第14の実施例(図14)に示した
ような単体で任意の共振周波数と温度特性をもった３つ
の振動を取り出せる水晶振動子である。332，333および
334は水晶振動子331上に形成された３つの第１，第２お
よび第３の振動部である。335は第１の振動部332と第１
の発振回路294および可変リアクタンス回路295からなる
デジタル制御水晶発振器であり、336は第２の振動部333
と第２の発振回路299からなる第１の温度センサであ
り、337は第３の振動部334と第３の発振回路338からな
る第２の温度センサである。ここで、第２，第３の振動
部333および334が容易に温度検知できるような共振周波
数−温度特性をもち、かつ第１の振動部332が安定な共
振周波数−温度特性をもつように、水晶振動子331を構
成している２枚の水晶片は切り出し角度，厚みおよび結
晶軸関係が設定され、直接接合されている。

【０１５３】以上のように本発明の第27の実施例によれ
ば、本発明の前記第23から第26の各実施例の効果に加え
て、第１，第２の温度センサ336および337の両方を用い
て温度検知を行うので、より精度良く温度検知が行え
る。

【０１５４】なお、本発明の第27の実施例において、励
振電極は４組以上設けてもよく、４組以上の励振電極を
形成した場合でも同様の効果が得られる。

【０１５５】また、本発明の前記第23から第27の各実施
例において水晶片の切り出し角度，厚み，形状および枚
数の限定は一切なく、振動部が所望の特性をもつように
自由に設定することができる。また、張り合わせた際の
結晶軸の関係についても所望の特性が得られるように自
由に設定することができる。また、Ａ／Ｄ変換器として
は周波数カウンタなどを用いることができる。さらに、
可変リアクタンス回路としては、例えば、Ｄ／Ａ変換器
と可変容量ダイオードを用いて、Ｄ／Ａ変換器の出力電
圧を可変容量ダイオードに印加する方法や、デジタル信
号によるスイッチングで直接容量値を変化させる方式な
どを用いることができる。

【０１５６】以下本発明の第28および第29の各実施例
(請求項15記載の発明)について、図面を参照しながら説
明する。

【０１５７】図28は本発明の第28の実施例の水晶フィル
タの構造を示すものであり、(a)は平面図、(b)は側面図
である。図28において、341と342は水晶片、344，345，
346および347は電極である。水晶片341と342は周波数温
度特性が互いに打ち消し合うように所望の切り出し角度
および所望の厚みを有しており、しかもそれぞれの結晶
軸が所望の角度をもって交わるように直接接合されて張
り合わせ水晶片343となっている。電極344と345および3
46と347は張り合わせ水晶片343を介して対向設置されて
いる。

【０１５８】以上のように構成された水晶フィルタにつ
いて、以下その動作を説明する。

【０１５９】電極344と345および346と347それぞれのい
ずれか一方の電極は通常接地される。例えば、電極345
と347を接地し、電極344を入力端子，電極346を出力端
子としたとき、電極344に電気信号を入力すると、張り
合わせ水晶片343はその厚みや弾性定数で決まる周波数
で共振する。この共振は張り合わせ水晶片343中を機械
的に伝達し、その結果、電極346と347との間に電界が発
生し、電極346から電気信号を取り出せる。すなわち、
張り合わせ水晶片343の厚みや弾性定数で決まる共振周
波数の帯域通過フィルタとなる。さらに、張り合わせ水
晶片343は周波数温度特性が互いに打ち消し合うような
水晶片341と342を張り合わせて構成されているので、温
度に対して共振周波数が安定している。

【０１６０】以上のように本第28の実施例によれば、周
波数−温度特性が互いに打ち消し合うように所望の切り
出し角度および所望の厚みをもった２枚の水晶片を、そ
れぞれの水晶片の結晶軸が所望の角度をもって交わるよ
うに直接接合した張り合わせ水晶片を介して電極を対向
設置しているので、周波数温度特性の安定した水晶フィ
ルタを実現することができる。

【０１６１】以下、本発明の第29の実施例について、図
面を参照しながら説明する。

【０１６２】図29は本発明の第29の実施例の水晶フィル
タの構造を示すものであり、(a)は平面図、(b)は側面図
である。

【０１６３】図29において、348は電極である。第29の
実施例の動作は前記第28の実施例(図28)と同様である
が、接地する電極を電極348に一つにまとめることによ
って構造および組み立てを簡単にしたものである。

【０１６４】以下、本発明の第30の実施例(請求項16記
載の発明)について図面を参照しながら説明する。

【０１６５】図30は本発明の第30の実施例の水晶フィル
タの構造を示すものであり、(a)は平面図、(b)は側面図
である。

【０１６６】図30において、349および350は水晶片およ
び351，352および353は電極である。両面に電極352と35
3が対向して形成された水晶片350と片面に電極351が形
成された水晶片349が、水晶片349を介して電極351と352
が対向するように電極352を介さない部分で直接接合さ
れている。

【０１６７】以上のように構成された水晶フィルタにつ
いて、以下その動作を説明する。

【０１６８】通常、電極352は接地され、電極351と353
が電気信号を入出力する電極になる。例えば、電極351
に電気信号を入力すると、水晶片350はその寸法や弾性
定数で決まる周波数で共振する。水晶片349と350は直接
接合されているので、この共振は機械的に水晶片349に
伝達し、電極351と352の間に電界が発生し、電極353か
ら電気信号を出力する。

【０１６９】以上のように本第30の実施例によれば、電
極を挾んで２つの水晶振動子を直接接合することによっ
て、共振を立体的に結合させることができるので小型の
水晶フィルタを実現することができる。

【０１７０】以下、本発明の第31の実施例(請求項17記
載の発明)について図面を参照しながら説明する。

【０１７１】図31は本発明の第31の実施例の水晶フィル
タの構造を示すものであり、(a)は平面図、(b)は側面図
である。

【０１７２】図31において、355，356，357および358は
水晶片である。水晶片355と356および357と358はそれぞ
れ周波数特性が互いに打ち消し合うように、所望の切り
出し角度および所望の厚みを有しており、しかも結晶軸
が所望の角度をもって交わるように、それぞれ直接接合
されて張り合わせ水晶片359および360となっている。本
実施例の動作は、前記第30の実施例(図30)と同様である
が、図30における水晶片349と350の代わりに張り合わせ
水晶片359と360を用いているので、前記第28の実施例
(図28)と同様に安定した周波数温度特性を得ることがで
きる。

【０１７３】なお、前記第28から第31の各実施例におい
て、水晶片および電極の形状は方形としたが、円形など
任意の形状を用いてもよい。また、水晶片の枚数，切り
出し角度，厚みおよび直接接合する際の結晶軸関係につ
いての限定は一切ない。さらに、電極の数，パターン形
状，組成および厚みについての限定は一切ない。

【０１７４】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、表面を鏡
面研磨し、洗剤で洗浄したのち、イソプロピルアルコー
ルによる洗浄および硫酸と過酸化水素水の混合液による
洗浄を行い、次に加熱乾燥を行って、前記表面が平滑平
坦で、かつ水酸基で終端された状態になるように処理し
た水晶片同士を介在物なしに接触させて、前記表面の前
記水酸基の間に作用する接着力で接着させたのち、さら
に強い接着力が得られるように水晶結晶が相転移しない
温度範囲内で熱処理することにより、水晶の直接接合が
可能となり、三次元的な加工性を向上させ、かつ共振周
波数−温度特性などを改善した水晶振動子を実現するこ
とができる。

【０１７５】また、所望の切り出し角度および所望の厚
みを有する少なくとも２枚の水晶片をそれぞれの結晶軸
が所望の角度で交わるように直接接合した張り合わせ水
晶片を介して、励振電極を対向設置することにより、広
い温度範囲において共振周波数の安定な水晶振動子を実
現できる。

【０１７６】また、所望の切り出し角度および所望の厚
みを有する少なくとも２枚の水晶片をそれぞれの結晶軸
が所望の角度で交わるように直接接合して、中央部の厚
みが周辺部の厚みの異なる張り合わせ水晶片を構成し、
前記張り合わせ水晶片の中央部を介して励振電極を対向
設置することによってＱ値の高い水晶振動子を実現でき
る。

【０１７７】また、所望の切り出し角度および所望の厚
みを有する少なくとも２枚の水晶片をそれぞれの結晶軸
関係が所望の角度で交わるように直接接合して、少なく
とも２つの異なる厚みを有する張り合わせ水晶片を構成
し、少なくとも２組の励振電極をそれぞれ前記張り合わ
せ水晶片の所望の厚みを介して対向設置することによ
り、単体で任意の共振周波数と温度特性をもった複数の
振動を有する水晶振動子を実現できる。

【０１７８】また、所望の切り出し角度および所望の厚
みを有する少なくとも２枚の水晶片をそれぞれの結晶軸
が所望の角度で交わるように直接接合した張り合わせ水
晶片を介して、励振電極を対向設置した構成の水晶振動
子を共振素子として用いることにより、広い温度範囲に
わたって出力周波数の安定な水晶発振器および小型，低
消費電流，高精度で低価格なアナログもしくはデジタル
温度補償水晶発振器が実現できる。

【０１７９】また、所望の切り出し角度および所望の厚
みを有する少なくとも２枚の水晶片をそれぞれの結晶軸
が所望の角度で交わるように直接接合して、少なくとも
２つの異なる厚みを有する張り合わせ水晶片を構成し、
２組の励振電極をそれぞれ前記張り合わせ水晶片の所望
の厚みを介して対向設置して、第１および第２の振動部
を一体化することにより、温度センサ用とデジタル制御
水晶発振器用の水晶振動子を一体化することが可能とな
り、温度センサ用とデジタル制御水晶発振器用の水晶振
動子間の温度差を抑えて、高精度なデジタル温度補償水
晶発振器を実現できる。

【０１８０】また、所望の切り出し角度および所望の厚
みを有する少なくとも２枚の水晶片をそれぞれの結晶軸
が所望の角度をもって交わるように直接接合した張り合
わせ水晶片を介して、少なくとも２組の対向電極を形成
した構成にすることによって、周波数−温度特性の安定
した水晶フィルタを実現できる。

【０１８１】また、少なくとも２枚以上の水晶片と前記
水晶片の枚数よりも１つ多い電極を交互に重ね合わせ、
かつ前記それぞれの電極を介して対向している前記それ
ぞれの水晶片が、電極を介在しない部分で直接接合した
構成にすることによって、小型の水晶フィルタを実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における水晶片の直接接
合方法のフローチャートを示す図である。

【図２】本発明の第２の実施例における水晶片の直接接
合方法のフローチャートを示す図である。

【図３】本発明の第３の実施例における水晶片の直接接
合方法のフローチャートを示す図である。

【図４】本発明の第４の実施例における水晶振動子の側
面図(a)と平面図(b)と張り合わせ水晶片の共振周波数−
温度特性の一例を示す図(c)である。

【図５】本発明の第５の実施例における水晶振動子の側
面図(a)と平面図(b)である。

【図６】本発明の第６の実施例における水晶振動子の側
面図(a)と平面図(b)である。

【図７】本発明の第７の実施例における水晶振動子の側
面図(a)と平面図(b)である。

【図８】本発明の第８の実施例における水晶振動子の側
面図(a)と平面図(b)である。

【図９】本発明の第９の実施例における水晶振動子の側
面図(a)と平面図(b)である。

【図１０】本発明の第10の実施例における水晶振動子の
側面図(a)と平面図(b)である。

【図１１】本発明の第11の実施例における水晶振動子の
側面図(a)と平面図(b)である。

【図１２】本発明の第12の実施例における水晶振動子の
構造を示す側面図である。

【図１３】本発明の第13の実施例における水晶振動子の
構造を示す側面図である。

【図１４】本発明の第14の実施例における水晶振動子の
構造を示す側面図である。

【図１５】本発明の第15の実施例における水晶振動子の
構造を示す側面図である。

【図１６】本発明の第16の実施例における水晶振動子の
構造を示す側面図である。

【図１７】本発明の第17の実施例における水晶振動子の
構造を示す側面図である。

【図１８】本発明の第18の実施例における水晶発振器の
回路図である。

【図１９】本発明の第19の実施例におけるアナログ温度
補償水晶発振器の回路図である。

【図２０】本発明の第20の実施例におけるデジタル温度
補償水晶発振器の構成を示すブロック図である。

【図２１】本発明の第21の実施例におけるデジタル温度
補償水晶発振器の構成を示すブロック図である。

【図２２】本発明の第22の実施例におけるデジタル温度
補償水晶発振器の構成を示すブロック図である。

【図２３】本発明の第23の実施例におけるデジタル温度
補償水晶発振器の構成を示すブロック図である。

【図２４】本発明の第24の実施例におけるデジタル温度
補償水晶発振器の構成を示すブロック図である。

【図２５】本発明の第25の実施例におけるデジタル温度
補償水晶発振器の構成を示すブロック図である。

【図２６】本発明の第26の実施例におけるデジタル温度
補償水晶発振器の構成を示すブロック図である。

【図２７】本発明の第27の実施例におけるデジタル温度
補償水晶発振器の構成を示すブロック図である。

【図２８】本発明の第28の実施例における水晶フィルタ
の構造を示す平面図(a)とその側面図(b)である。

【図２９】本発明の第29の実施例における水晶フィルタ
の構造を示す平面図(a)とその側面図(b)である。

【図３０】本発明の第30の実施例における水晶フィルタ
の構造を示す平面図(a)とその側面図(b)である。

【図３１】本発明の第31の実施例における水晶フィルタ
の構造を示す平面図(a)とその側面図(b)である。

【図３２】従来の水晶振動子の構成の各例を示す要部側
面図である。

【図３３】従来のＡＴカット水晶片の共振周波数−温度
特性を示す図である。

【図３４】従来のアナログ方式の温度補償水晶発振器の
代表的な構成を示す図である。

【図３５】従来のデジタル方式の温度補償水晶発振器の
代表的な構成を示す図である。

【図３６】従来の水晶フィルタの構造を示す斜視図(a)
とそのａ−ａ′断面図(b)である。

【符号の説明】

101，102，111，112，113，121，122，131，132，141，
142，151，152，153，161，162，163，171，172，181，
182，191，192，193，201，202，211，212，213，221，
222，223，224，231，232，233，341，342，349，350，
355，356，357，358，401，403，431…水晶片、 103，
114，123，133，143，154，164，173，184，185，195，
196，204，205，206，216，217，227，228，237，238，
402，404…励振電極、 104，115，124，137，147，15
8，168，174，186，197，207，218，229，239，343，35
9，360…張り合わせ水晶片、 134，135，144，145，15
5，156，165，166，175，176…支持部、 136，146，15
7，167，177，292，293，302，303，312，313，322，32
3，332，333，334…振動部、 183，194，203，214，21
5，225，226，234，235，236…直接接合部、 241，25
1，261，271，281，291，301，311，321，331，413，42
6…水晶振動子、 242，253，262，294，299，338，41
1，425…発振回路、 243，254，412…出力端子、 25
2，414…温度補償回路、 263，295，424…温度補償回
路、 263，295，424…可変リアクタンス回路、 264，
275，285，297，423…記憶装置、 265，274，298，422
…Ａ／Ｄ変換器、 266，273，300，305，315，325，33
6，337，421…温度センサ、 267，296，304，314，32
4，335，427…デジタル制御水晶発振器、 272，282，2
83…水晶発振器、 276，286…プログラマブル分周器、
284…周波数カウンタ、 344，345，346，347，348，
351，352，353，432，433，434…電極、 Ｘ…水晶結晶
のＸ軸、 Ｙ…水晶結晶のＹ軸、 Ｚ…水晶結晶のＺ
軸、Ｐ…水晶片の板面の法線、 θ，φ，ξ…各結晶軸
のなす角度。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平4−31669 (32)優先日 平４(1992)２月19日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平4−44772 (32)優先日 平４(1992)３月２日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平4−113526 (32)優先日 平４(1992)５月６日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ）

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面を鏡面研磨し、洗剤で洗浄したの
   ち、イソプロピルアルコールによる洗浄および硫酸と過
   酸化水素水の混合液による洗浄を行い、次に加熱乾燥を
   行って、前記表面が平滑平坦で、かつ水酸基で終端され
   た状態になるように処理した水晶片同士を介在物なしに
   接触させて、前記表面の前記水酸基の間に作用する接着
   力で接着させたのち、さらに強い接着力が得られるよう
   に水晶結晶が相転移しない温度範囲内で熱処理したこと
   を特徴とする水晶の直接接合方法。
2. 【請求項２】 表面を鏡面研磨し、洗剤による洗浄およ
   びイソプロピルアルコールによる洗浄を行い、次にイソ
   プロピルアルコールを用いた乾燥装置による乾燥を行っ
   たのち、加熱乾燥を行って、前記表面が平滑平坦で、か
   つ水酸基で終端された状態になるように処理した水晶片
   同士を介在物なしに接触させて、前記表面の前記水酸基
   の間に作用する接着力で接着させたのち、さらに強い接
   着強度が得られるように水晶結晶が相転移しない温度範
   囲内で熱処理したことを特徴とする水晶の直接接合方
   法。
3. 【請求項３】 表面を鏡面研磨し、洗剤で洗浄したの
   ち、イソプロピルアルコールによる洗浄およびフッ化水
   素水もしくはフッ化アンモニウム水による洗浄を行い、
   次に加熱乾燥を行って、前記表面が平滑平坦で、かつ水
   酸基で終端された状態になるように処理した水晶片同士
   を介在物なしに接触させて、前記表面の前記水酸基の間
   に作用する接着力で接着させたのち、さらに強い接着力
   が得られるように水晶結晶が相転移しない温度範囲内で
   熱処理したことを特徴とする水晶の直接接合方法。
4. 【請求項４】 所望の切り出し角度および所望の厚みを
   有する少なくとも２枚の水晶片をそれぞれの結晶軸が所
   望の角度で交わるように直接接合した張り合わせ水晶片
   を介して、励振電極を対向設置したことを特徴とする水
   晶振動子。
5. 【請求項５】 所望の切り出し角度および所望の厚みを
   有する少なくとも２枚の水晶片をそれぞれの結晶軸が所
   望の角度で交わるように直接接合して、中央部の厚みが
   周辺部よりも厚い張り合わせ水晶片を構成し、前記張り
   合わせ水晶片の中央部の厚い領域を介して励振電極を対
   向設置したことを特徴とする水晶振動子。
6. 【請求項６】 所望の切り出し角度および所望の厚みを
   有する少なくとも２枚の水晶片をそれぞれの結晶軸が所
   望の角度で交わるように直接接合して、中央部の厚みが
   周辺部よりも薄い張り合わせ水晶片を構成し、前記張り
   合わせ水晶片の中央部の薄い領域を介して励振電極を対
   向設置したことを特徴とする水晶振動子。
7. 【請求項７】 所望の切り出し角度および所望の厚みを
   有する少なくとも２枚の水晶片を、それぞれの結晶軸が
   所望の角度で交わるように直接接合してなる厚みを異に
   する少なくとも２つ以上の領域を有する張り合わせ水晶
   片を構成し、少なくとも２組の励振電極を前記厚みを異
   にする領域の間に対向設置したことを特徴とする水晶振
   動子。
8. 【請求項８】 所望の切り出し角度および所望の厚みを
   有する少なくとも２枚の水晶片をそれぞれの結晶軸が所
   望の角度で交わるように直接接合した張り合わせ水晶片
   を介して少なくとも２組の励振電極を対向設置し、かつ
   第１の励振電極対を設けた第１の領域と第２の励振電極
   対を設けた第２の領域の間に、前記第１および第２の領
   域いずれとも厚みの異なる第３の領域を設けたことを特
   徴とする水晶振動子。
9. 【請求項９】 所望の切り出し角度および所望の厚みを
   有する少なくとも２枚の水晶片をそれぞれの結晶軸が所
   望の角度で交わるように直接接合した張り合わせ水晶片
   を介して励振電極を対向設置した構成の水晶振動子を共
   振素子として用いたことを特徴とする水晶発振器。
10. 【請求項１０】 所望の切り出し角度および所望の厚み
    を有する少なくとも２枚の水晶片をそれぞれの結晶軸が
    所望の角度で交わるように直接接合した張り合わせ水晶
    片を介して励振電極を対向設置した構成の水晶振動子
    と、感温素子、抵抗および容量素子を用いて構成した温
    度補償回路とを具備したことを特徴とするアナログ温度
    補償水晶発振器。
11. 【請求項１１】 所望の切り出し角度および所望の厚み
    を有する少なくとも２枚の水晶片をそれぞれの結晶軸が
    所望の角度で交わるように直接接合した張り合わせ水晶
    片を介して励振電極を対向設置した構成の水晶振動子と
    デジタル信号制御の可変リアクタンス回路および発振回
    路からなるデジタル制御水晶発振器と、温度センサと、
    前記温度センサの出力信号をデジタル信号に変換するＡ
    ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換器のデジタル信号に応じたデ
    ータを記憶し、前記可変リアクタンス回路に前記データ
    を出力する記憶装置とを具備したことを特徴とするデジ
    タル温度補償水晶発振器。
12. 【請求項１２】 所望の切り出し角度および所望の厚み
    を有する少なくとも２枚の水晶片をそれぞれの結晶軸が
    所望の角度で交わるように直接接合した張り合わせ水晶
    片を介して励振電極を対向設置した構成の水晶振動子を
    用いた水晶発振器と、温度センサと、前記温度センサの
    出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前
    記Ａ／Ｄ変換器のデジタル信号に応じたデータを記憶し
    た記憶装置と、前記記憶装置の前記データに応じて前記
    水晶発振器の出力周波数を分周するプログラマブル分周
    器とを具備したことを特徴とするデジタル温度補償水晶
    発振器。
13. 【請求項１３】 所望の切り出し角度および所望の厚み
    を有する少なくとも２枚の水晶片をそれぞれの結晶軸が
    所望の角度で交わるように直接接合して、少なくとも２
    つの異なる厚みを有する張り合わせ水晶片を構成し、２
    組の励振電極をそれぞれ前記張り合わせ水晶片の所望の
    厚みを介して対向設置して、第１および第２の振動部を
    一体化構成し、前記第１の振動部、デジタル信号制御の
    可変リアクタンス回路および第１の発振回路からなるデ
    ジタル制御水晶発振器と、前記第２の振動部と第２の発
    振回路からなる温度センサと、前記温度センサの出力信
    号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／
    Ｄ変換器のデジタル信号に応じたデータを記憶し、前記
    可変リアクタンス回路に前記データを出力する記憶装置
    とを具備したことを特徴とするデジタル温度補償水晶発
    振器。
14. 【請求項１４】 所望の切り出し角度および所望の厚み
    を有する少なくとも２枚の水晶片をそれぞれの結晶軸が
    所望の角度で交わるように直接接合して、少なくとも２
    つの異なる厚みを有する張り合わせ水晶片を構成し、３
    組の励振電極をそれぞれ前記張り合わせ水晶片の所望の
    厚みを介して対向設置して、第１，第２および第３の振
    動部を一体化構成し、前記第１の振動部，デジタル信号
    制御の可変リアクタンス回路および第１の発振回路より
    なるデジタル制御水晶発振器と、前記第２，第３の振動
    部と、第２，第３の発振回路とからなる第１，第２の温
    度センサと、前記第１，第２の温度センサの出力信号を
    デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変
    換器のデジタル信号に応じたデータを記憶し、前記可変
    リアクタンス回路に前記データを出力する記憶装置とを
    具備したことを特徴とするデジタル温度補償水晶発振
    器。
15. 【請求項１５】 所望の切り出し角度および所望の厚み
    を有する少なくとも２枚の水晶片をそれぞれの結晶軸が
    所望の角度で交わるように直接接合した張り合わせ水晶
    片を介して、少なくとも２組の対向電極を形成したこと
    を特徴とする水晶フィルタ。
16. 【請求項１６】 両面に電極を形成した水晶片と片面に
    電極を形成した少なくとも１枚の水晶片を前記水晶片と
    前記電極とが交互になるように重ね合わせ、かつ、それ
    ぞれの前記水晶片同士を前記電極の介在しない部分で直
    接結合したことを特徴とする水晶フィルタ。
17. 【請求項１７】 水晶片として所望の切り出し角度およ
    び所望の厚みを有する少なくとも２枚の水晶片をそれぞ
    れの結晶軸が所望の角度で交わるように直接接合した張
    り合わせ水晶片を用いたことを特徴とする請求項16記載
    の水晶フィルタ。