JPS5950128B2 - 縦振動子の支持構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は長辺縦振動モードで振動する水晶振動子の支持
構造に関する。

本発明の目的は高いＱ値の振動子を得ることである。

第１図は従来の縦振動子の支持構造の一例の概観図であ
り、矩形平板状の縦振動子１は厚さ方向において２本の
支持線２，２′をとりつけて支持するとともに電極リー
ドとしても用いている。

このような支持方法では比較的良好なＱ値が得られるが
、反面、大きな収納容器が必要であり、さらに後で述べ
る工作上の難点をももっている。

第２図は、ケースを薄くするため支持線を幅方向にとり
出そうとするものである。

３は振動子、４．４′は吊り線である。

この場合、薄いケースに入れることはできるが、以下に
示す理由によって低いＱ値しか得られない。

第３図は矩形平板状振動子の振動モードを説明するため
の図である。

この図には発振状態の振動子の、位相が１８０°ずれた
２つの状態を実線と破線で重ねて描いである。

図より明らかなように長辺縦振動子は長手方向の主振動
のほかに幅方向の振動も付随して発生する。

（この詳しい説明については弾性学の教科書にゆする
。

）このため、第２図のように幅方向の支持を行なう場合
、たとえ長手方向の中心位置にとりつけたとしても支持
線には振動が伝わり、エネネルギーが失なわれ、Ｑの低
下を生ずる。

この振動子のように幅に比べて厚みが薄い場合には厚さ
方向の振幅は小さいので、第１図のような支持において
はこのような不都合は実用上の問題とはならない。

第４図は本発明に関する縦振動子であり、振動部５と支
持腕６，６′は圧電結晶板から一体的に形成されている
。

このような形状は多少複雑ではあるが、フォトエツチン
グ製法により化学的に作るなら何ら製造上の欠点とはな
らない。

なお本振動子はフォトエツチング加工により作るのが最
適ではあるが、機械加工により作ることも可能である。

第１図や第２図にみた振動子においては、支持線をちょ
うど中心位置に正確にとりつける必要があった。

これは大量生産するには適さずまた吊り線を固定するた
めの接着剤（あるいはハンダ）の量のコントロールもむ
ずかしいという欠点を有しており、あまり用いられては
いない。

これに対して第４図にみる方法に従えば、主振動部５に
対する支持腕６，６′の続装は、フォトエッチング加工
によるならば写真マスクにより正確に位置決めできるの
で、均一なものを多量につくるのも容易である。

しかしながらこのような支持方法は第２図に示したよう
な幅方向からの支持に属するものであり、第３図で説明
したような幅方向の振動のもれが生ずる。

このため、支持腕６，６′を直接剛体に固着して支持し
たのではきわめて低いＱ値しか得ることができない。

本発明は、振動子の改良に加えて振動子を固定する台の
構造に工夫をほどこし優れた特性を得ようというもので
ある。

第５図に示すのは第４図に示した振動子５を高いＱを保
ちながら支持する一方法を示している。

図において７，７′は金属製の支持部材であり、一端は
振動子の腕部６，６′につながり、他端は基板１３に固
着されている。

さてこのような構造においては、各々の支持部材７，７
′は基部８．８′においてのみ基板に固着されており、
振動子の固定されている方の端は自由に動くことができ
るようになっている。

したがって、もし支持部材７および７′の材質（ヤング
率）に応じて長さおよび幅を適切にとるならば各々の腕
は振動子の固有振動数と同じ振動数で振動することがで
きる。

この部材の振動モードは第３図に示した幅方向の振動に
対しては屈曲モード、長さ方向の主振動の漏れに関して
は長さ縦振動で対処する。

したがって、この構造ではたとえ振動子の腕部６，６′
が振動していたとしても、その振動は支持部材７，７′
に伝り、それは基部８．８′において反射して振動子に
もどり、全体としてのエネルギー損失は低くおさえられ
る。

したがって高いＱ値かえられる。

なお、振動子の支持部材を振動子の共振周波数で共振さ
せることにより高いＱ値を得る考えはすでに知られたこ
とであり、第１図に示すような支持構造において支持線
の長さを最適化する試みは文献にも報告されている。

しかしいずれの場合においても支持線は電極リードを兼
ねていることなどから２本であり、相互の相対的位置を
出すことがむずかしい。

また２本の支持体を振動子の一方向からとり出すにして
も、別々の２部材を用いたのではやはり相対位置が出に
くく、基板との固着も２回にわたるという難点がある。

第６図は本発明の一実施例であり、振動子はＵ字形の台
１０に腕部において固着されている。

１１と１１′を台の腕、１２を台の基部と呼ぶことにす
る。

この台は基部１２において基板１３に固く固着されてい
る。

基部にあるくぼみは振動子と台が接触しないようにする
ためのものである。

この例でも各々の腕１１と１１′の長さ、幅は材質に合
せて振動子の共振周波数で屈曲あるいは長さ縦振動する
ことによりエネルギーのとじ込めができるよう選ばれる
ことが望ましい。

９．９′は電極接続のためのボンディング線である。

このように拳法は第５図の例に比較して台はＵ字形をし
ているために、基部において２つの腕は連絡している。

したがって台は一部材として扱えるので、２本の腕の相
対位置は一定でありさらに台の基板への固定も一回で゛
よい。

このためきわめて量産に適している。

なお第６図に示した台および振動子の形状はごく一例に
すぎず、振動子の腕部の形状に工夫を加えること、およ
び振動部についても中太りあるいは中細り等の変更を加
えてもかまわない。

また台も、振動できる腕部と固定された共通部分（基部
）をもつ範囲内でさまざまな改変が可能である。

たとえば第６図の例において、振動子５と台１０は平行
になっているが、垂直にして、振動子の腕６，６′を台
１２の先端の端面に固定する構造も考えられる。

第７図は本発明の一応用例である。

フォトエツチングで作られた薄い振動子２１は金属製の
Ｕ字型台２０に固定され、台２０はさらにセラミック製
のケース２３に台の基部２２において接着（ろう付け）
されている。

２４はＩＣチップであり、発振回路、分周回路などを内
蔵している。

２５はボンディングリードであり、ＩＣとリード端子２
６および振動子の電極端子間の電気的接続をとっている
。

このパッケージは上からふたをされ、時間標準信号を得
るための装置として機能する。

以上において振動子の材料としては水晶が最もすぐれて
いるが、この他の圧電材料たとえばタンタル酸リチウム
などで作ることも可能である。

本発明の要旨をまとめるならば、縦振動子の支持腕の振
動を積極的に支持台に伝播させ、しかも台を可動構造に
することにより実質的な振動エネルギーの散逸を防ぐこ
とにより安定して高いＱ値をもった振動子を得ることで
ある。

本発明によれば縦振動子が小さなケースに収容でき、し
がも大量生産にもすぐれているので、広い応用が考えら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は縦振動子の従来の支持例を示す図であ
る。 第３図は縦振動子の振動モードを示す図である。 第４図は本発明に関する振動子であり、５が振動部、６
，６′は支持腕である。 第５図は従来の例であり、７，７′は支持部材である。 第６図は本発明の実施例であり、５は振動子、６．６′
は支持腕、１０は支持台、１１．１１’は腕、１２は基
部である。 第７図は本発明の一応用例であり、２１が振動子、２０
が支持台である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 主振動部が実質的に短形平板状である縦振動子にお
   いて、該振動子は該振動子と一体的に形成された支持腕
   においてほぼＵ字形をした台の両先端に固定されるとと
   もに、前記台は前記支持腕において、前記振動子の振動
   を吸収するように振動するとともに、台の基部において
   該振動子を収納するケースに固定されることを特徴とす
   る縦振動子の支持方法。 ２ 縦振動子は水晶で作られていることを特徴とする特
   許請求範囲第１項記載の縦振動子の支持方法。 ３ 縦振動子はフォトエツチングで作られることを特徴
   とする特許請求範囲第１項記載の縦振動子の支持方法。 ′