JPS6025926B2 - 水晶振動子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は分布される電界強度の異なることを利用して屈
曲振動を生じさせる水晶振動子に関するものである。

第１図は従来の音叉型水晶振動子の構造を示す断面図で
、１および２は音叉型水晶振動子の各技部、３および４
は上主面電極、５および６は下主面電極、７および８は
外側面電極、９および１０は内側両軍極である。

今、端子１１，１２に図示のような電圧が印加されると
、矢印のように電界が加わり、電界は一つの枝部１又は
２の結晶中でそれぞれ×軸に対して逆方向となり、片半
分がＹ軸方向に伸びまた他の片半分がＹ軸方向に縮むた
め、Ｘ，Ｙ面において屈曲する。端子１１，１２に交番
電圧を印加すれば、各枝部１および２は結局×，Ｙ面で
屈曲振動することになる。以上はいわゆる×，Ｙ又はＸ
′，Ｙ屈曲型と呼ばれているものであるが、水晶振動子
の製造に半導体の製造技術を応用したものも提案されて
いる。

例えば第２図の断面図に示すようにＮＴカットの水晶板
を用いた薄形の音叉型水晶振動子も知られている。１３
および１４は外側上主面電極、１５および１６は内側上
王面電極、１７および１８は下主面電極で、第１図の電
極形成とは異なるが、端子１９，２０に図示のような電
圧を印加すると矢印のような電界が加わり、交番電圧を
印加すればそのＸ軸成分により第１図と同様にして屈曲
振動する。

なお、第１図，第２図およびそれらの説明においてＸ軸
は電気軸、Ｙ軸は機械軸、Ｚ軸は光軸を指す。ところで
、第１図のものでは内側面電極９および１０を蒸気マス
クのスリットより斜めに蒸着しなければならず、４・型
化の障害となっている。また第２図のものは小型化・薄
形化の可能性が高く、しかも共振周波数をレーザーによ
ってトリミングできるため周波数精度が高いという利点
があるが、×軸方向の電界成分が少なく、従ってクリス
タルインピーダンスが高く、通常のＣ−ＭＯＳＩＣを用
いた駆動回磯では良好な特性の発振回路が構成できない
という欠点があった。本発明は以上の点に鑑み、電圧印
加時電界が一方向にのみ加わるよう電極を形成し、その
電界強度の分布が異なることによって屈曲振動を生じる
ようにしたものであって、従来の欠点を解消できる新規
で有用な水晶振動子を提供するものである。

第３図および第４図は本発明の−実施例を示す表面図お
よびＡ−Ａ線断面図であって、以下これに従って説明す
る。

図に用らかなように、電極構造は第１図に示した従来の
音叉型水晶振動子において内側面電極９および１０を無
くした構成であり第４図の端子１１，１２に図示のよう
な電圧が印加されると、矢印のように電界が加わりそれ
ぞれ各枝部１および２において一方向となる。そして外
側面電極７および８の近傍では電気力線が集中してＸ軸
方向の電界が強くなり、逆に内側面では電極がないため
×軸方向の電界はほとんどなくなる。さて、振動子の枝
部１および２はＹ軸方向に長く伸びているため、×軸方
向の電界強度に応じてＹ軸方向に伸縮歪が生じする。す
なわち、この場合、各枝部１および２のＸ麹において電
界は一方向のみであるが、外側が強く内側が弱いため、
それに応じてＹ軸方向の伸びまたは縮みの割合が外側で
大きく内側で小さくなり×，Ｙ面で屈曲する。従って、
端子１１，１２に交番電圧を印加すると第１図と同様Ｘ
，Ｙ面で屈曲振動する。このような振動子の作成は次の
とおりである。人工水晶よりゥェハーを切り出し研磨し
た後、溝入れ、切断を行なって水晶ブランクを作成する
。この溝入れ、切断には、通常、ワイヤーソー又はバン
ドン‐が用いられているが、最近はフオト・エッチング
技術を応用した化学エッチングで、水晶プランクを作り
出している例もある。このブランクの電極は、マスクを
用いてＣｒ及びＡｕを蒸着して形成される。上述した本
発明の実施例では内側面電極がないため、ブランクが４
・型になっても電極付が容易であり、水晶振動子の歩函
向上に寄与する。

更にこの電極付が完了した水晶振動子は、第５図のよう
にステム２１にマウントされる。ステム２１へ水晶結晶
を固定するには接着剤又は低融点ガラスを用いて、熱処
理することにより固定される。

又水晶結晶上の電極とりード足２２，２３との電気的接
続は、導電性ペースト（又は半田）２７を用いる。この
状態で共振周波数を調整し、熱処理を行った後、図示し
ないキャップをかぶせて気密封止をすれば水晶振動子が
完成される。

第６図および第７図は第２図と同様薄形のものに実施し
た場合であって、第６図ａは表面図、同図ｂは裏面図、
第７図はＢ−Ｂ線断面図を示す。

２８は枝部１の上主面電極、２９は枝部２の上主面電極
、３川ま枝部１の下主面電極、３１は枝部２の下主面電
極で、それぞれ枝部１および２において、各主面電極が
斜めに位置するよう配置されまた形状に大４・関係をつ
けるため一方を比較的小さな形状としている。

端子３２，３３に図示のような電圧を印加すると、矢印
のような電界が加わり各枝部１および２において一方向
であるが、外側では対向電極が近接しているため電界が
強く、逆に内側では電極用距離が大きくなるため電界が
弱くなる。結局、本実施例も上述した実施例と同機の動
作原理をもって、端子３２，３３に交番電圧を印加すれ
ば屈曲振動を行なう。なお、この水晶振動子のクリスタ
ルインピーダンスであるが、各枝部１および２において
電極は斜めに配置されているため×鞠方向（図示せず）
の電界成分が大きくなりクリスタルインピーダンスを小
さくすることができる。

更に、第６図ａに示すように、従来例と同様、枝部１お
よび２の先端にトリミング用電極３４，３５を形成し、
これをレーザー光線にて適宜蒸発させて除去すれば、容
易に周波数調整ができ、量産性が更に向上し、精度の高
い水晶振動子を提供することができる。作成はフオトェ
ッチング技術等が容易に適用でき便利である。薄形のも
のにおいても第３図および第４図で説明した電極構造と
することが可能である。

第８図はこれを示す断面図であるが、薄形の方が分布さ
れる電界強度の差が大きくなり屈曲振動に良好な結果を
もたらすとともに、より困難な内側隙極の形成を不吉要
【こできるので容易に量産できるという利点がある。ま
た、第９図のように上下主面の一方にのみ電極３および
６を形成するだけでも屈曲振動は可能である。以上実施
例では音叉型で説明したが、穣状タイプのものにも実施
することができる。

また、水晶のカットタイプに種々のものがあるがいずれ
のタイプのものでも実施できる。このように本発明によ
れば、電圧印加時電界が一方向にのみ加わるように電極
を形成し、その鰭界強度の分布が異なることによって屈
曲振動を生じるようにしたものであって、種々の利点が
あり有益な水晶振動子を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す要部断面図、第２図は他の従釆例
を示す要部断面図、第３図は本発明の一実施例を示す要
部表面図、第４図は第３図のＡ−Ａ線断面図、第５図は
第３図の実装例を示す要部斜視図、第６図は本発明の他
の実施例を示すａ要部表面図およびｂ要部裏面図、第７
図は第６図のＢ−Ｂ線断面図、第８図および第９図はそ
れぞれ本発明の更に他の実施例を示す要部断面図である
。 １，２・・・枝部、４〜８，２８〜３１・・・電極、１
１，１２，３２，３３・・・端子。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第９図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電気軸（Ｘ軸）にそつて一つの電圧印加状態時一方
   向のみに電界が加えられ、かつこのとき前記電気軸に対
   して電界強度の分布が異なるように、水晶振動子片の電
   気軸について、正負の電圧を交互に印加する電気的に１
   組の電極を形成したことを特徴とする水晶振動子。 ２ 音叉型のそれぞれ枝部において、外側面および上下
   主面の少なくとも一面に電極を形成し、第１枝部の外側
   面の電極と第２枝部の上下主面の少なくとも一面の電極
   、第１枝部の上下主面の少なくとも一面の電極と第２枝
   部の外側面の電極を、それぞれ正負の電圧を交互に印加
   するよう電気的に相互接続してなることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の水晶振動子。 ３ 音叉型のそれぞれ枝部において、上下主面に斜めに
   位置し各形状に大小関係を有する電極を形成し、第１枝
   部の上主面の小形状電極と第２枝部の上主面の大形状電
   極、第１枝部の下主面の大形状電極と第２枝部の下主面
   の小形状電極を、それぞれ正負の電圧を交互に印加する
   よう電気的に相互接続してなることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の水晶振動子。