JPS6144407B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、水晶振動子の支持構造体の改良に
かんする。したがつて、本発明の産業上の利用分
野は、水晶振動子を製造し、販売し、もしくは販
売のために展示する分野である。

従来技術 デジタルもしくはアナログ型の水晶時計等のタ
イムベースとして使用される水晶振動子は、さい
きん、とくに長足の発達を示し、その小型化およ
び共振周波数の精度については、かなり満足すべ
きものも次第に現出しつつあるが、それに伴つて
水晶振動子の支持構造体も、いちじるしく改良さ
れてきた。

その第１の型式のものは、水晶振動子の各端部
に切込み類似の狭少部を造り、さらにその先に支
持部を一体に構成して支持構造体に支承させるも
のがある。しかし、この型式のものは、水晶が固
くて加工および仕上げに余分の多大の労力を必要
とすることのほかに、水晶の材質がもろいため
に、落下等の事故によつて外部衝撃を受けたさい
に、上記の狭少部のところから破断するおそれが
ある。それに加えて、上記の一体的な支持的な支
持部の存在のために、周波数精度が多少なりとも
悪化する欠点なしとはいえない。

第２種の支持構造体は、左右（あるいは上下）
の端部に設けられた導電体より１端部をそれに固
定された各２本づつ金属ワイヤを設け、それらの
金属ワイヤの他端部によつて、水晶振動子をサス
ペンシヨン式に懸吊するものである。しかし、経
験によると、この種のものは、その懸吊のための
張力の大小が振動子の振動周波数に影響を与え、
多数の振動子を量産したばあいにおいて、それら
すべての振動子に対し均一の周波数を付与しがた
い。

また、それら両種の公知の水晶振動子は、それ
が横位置であるか、あるいは垂直位置であるかに
応じて、振動周波数が一致せず、実用上におい
て、いちじるしく不具合のものであつた。

本発明に対して、やや親近と思われる従来技術
の１例としては、特公昭51―46383号公報に記載
のものがある。この従来技術の要旨とするところ
は、 「上部に平面を有し端子を固着した基台と、該
基台に固着開口部を持つ移動制限部材と、板状で
表面に電極を有し周縁部が前記開口部に入り込み
支持されている圧電振動素子と、前記電極と前記
端子を導通させる導体とを有し、前記開口部が前
記平面に平行な断面長方形であることと、前記振
動素子が前記平面に平行に配置されることと、前
記開口部が遊びをもつて即ち振動素子の自重以外
の力を作用させない前記振動素子を支持している
ことを特徴とする圧電振動子。」 である。

したがつて、この圧電振動子は、いわゆる両凸
レンズ型のものを対象とし、また、その支持装置
はそれのみに専用されるものであるから、本発明
のように、両凸カマボコ型の狭少な振動子を使用
し、それを支承するものにくらべて、いちじるし
く懸隔しているものといわねばならない。

もともと、両凸レンズ型の振動子は、メガネレ
ンズの仕上げをみても判かるとおり、１個仕上げ
で能率がわるいばかりでなく、形が大きくなるか
ら、実質的に全周がシールされた方式でケースに
パツケージされた形で収容できない。したがつて
電極部分を含むかなりの容積が空気中に露出して
おり、空気中の酸素や湿分の作用による悪影響を
受けやすい。

しかも、この従来装置では、振動子素子に対す
る移動制限部材が素子の両端部と係合するに当り
隙間を存して遊動するようになつているから、機
械でいえば部品間にガタを介して組立てたものと
同様であり、空間中において上下左右に動かされ
る時計などにおけるタイムベースとしてこの装置
を利用すると、大なり小なりにおいて振動子がシ
ヨツクを受けて欠けるおそれがありうると共に、
振動特性においても変動を生じ好ましくないであ
ろう。

従来技術として、さらに本発明に親近なものと
しては、特公昭53―27147号公報に記載のものが
挙げられるが、この前記第１種に属する従来技術
の要旨とするところは、 「厚みすべり振動を起す棒状振動子部と、上記振
動部の一方の端部に細く形成された連結部と、上
記連結部を介して上記振動子部に対し一体的に形
成された取付部とを有したことを特徴とする棒状
厚みすべり振動子。」 である。また、この従来技術資料の第１図のｄに
は、「両凸形のあらましカマボコ形の横断面」を
有する水晶振動子が、厚みすべり振動子として使
用されている。また、その第６図には上記形式の
水晶振動子の一端部に延長部として、一段と細く
なされた連結部４と、取付部５とが一体的に形成
されている。

しかし、そのような連結部４と取付部５とを水
晶振動子本体と一体に構成することは、水晶振動
子の全体構造を非対称のものにし、一方の端部の
みに、きわめて異形かつ大質量をもつた付加の質
量体を結合するものであつて純粋あるいはそれに
近い両凸カマボコ形の水晶振動子に対して著量の
スプリアス振動の発生原因を与えるものであるか
ら、該振動子が両端子が両端支持ではなく、片持
はり（キヤンテイレバー）式の一端支持であるこ
とと相まつて、振動子の理想的な振動モードから
見ると、きわめて不利である。また、量産にきわ
めて不利であることはいう迄もない。

従来技術の間題点 そこで、以上を結論すれば、従来技術の間題点
は、横位置及びたて位置のいかんにかかわらず、
共振周波数があらまし一定であるのみならず、落
下などの事故時において遭遇する外部衝撃に対し
て、いちじるしく高い低抗性を有し、しかも量産
に好適であると共にパツケージ化された厚みすべ
り両端支持型の水晶振動子を提供する可能性の欠
除にある。

従来技術の間題点を解決するための手段 本発明においては、上記に述べたような従来技
術の間題点を解決するために、両凸形のあらまし
カマボコ形の横断面を有し、両端部は切取つて平
担な端面をもたせた実体的に対称型の水晶振動子
の上端部は該水晶振動子の下端部以外の全体を離
隔的に覆う形をした金属キヤツプの上端内面によ
つて１点式に弾性的に支承し、下端部はセラミツ
ク材からなる支持基体のほぼ中央部に設けた凹状
部の両側において２点式にしかも融着式にしかも
融着式に支承してなる両端支承型の水晶振動子の
支承装置が提案される。

本発明においては、両凸形のあらましカマボコ
形の横断面を有し、両端部は平担な端面をもたせ
た実体的に対称型の水晶振動子が使用されるが、
これは振動周波数の精度をきわめて高級化するも
のにも拘わらず量産に適し、小型化を量適にでき
るからである。

さらに、本発明においては、該水晶振動子の上
端部は該水晶振動子の下端部以外の全体を離隔的
に覆う形をした金属キヤツプの上端部内面によつ
て１点式に弾性的に支承するものであるが、これ
は、きわめて難しい両端支承のうちの支承を効果
的に達成し、水晶振動子のパツケージ化に資する
ためである。

さらに本発明においては、水晶振動子の下端部
はセラミツク材からなる支持基体のほぼ中央に設
けた凹状部の両側において２点式にしかも融着式
に支承するものであるが、このようにすると水晶
振動子の両端支承の他方の達成され、しかも、水
晶振動子の全体が、きわめて理想的な３点支持構
造体によつて支承され安定化するからである。

実施例 以下に図面に示した実施例について本発明を詳
細に説明する。第１図は第１実施例の縦断面図で
あり、第２図は水晶振動子１のみを取出し、やや
横置した姿態において示した斜面図である。また
第３図は第１図に示したものの部分詳細断面図で
ある。

水晶振動子１は、第２図に図示の寸法X₀が3.24
mm、Y₀が0.435mm、Z₀が0.2mmのオーダーのもので
あるが、寸法は例示であつて、それに限定される
ものではない。また、これは、図示のように、あ
らまし両凸形のカマボコ状を帯状に横断した形の
もので、その両面には公知のように蒸着等の手段
によつて、電極２および３がそれぞれ薄膜状に形
成されている。

４は１例としてその厚さが1.0mm程度である支
持基体であつて、A1₂0₃の如き絶縁性かつ硬質の
物質、好適にはセラミツクよりなり、５はその上
面のあらまし中央部のところに設けられたいわゆ
る「逃げ」の役目をする凹状で、第１図と第３図
において、紙面に直角の方向に溝状に走行してい
る。また、その上端部の最大幅は当然ことなが
ら、水晶振動子１の端面１ａの幅ｔよりも小に選
定されている。６ａ，６ｂは支持基体１の上面上
において水晶共振子１および凹状部５の両側に設
けられたメタライズ配線部であつて、N₁，Auの
如き非酸化性の金属を蒸着の如き手属によつて薄
膜状に付与しているものである。

７，７′はたとえばスルーホールメタライズ加
工などの好適な方法により支持基体４を貫通して
設けられ、それぞれ、メタライズ配線部６ａ，６
ｂとそれぞれ金属的に接合している貫通導体部で
ある。これらの貫通導体部７，７′の下端部７
ａ，７ｂは好適には内方へ折り曲つた形の外部電
極の形体のものになされている。

８は下端部開放型の、なるべく図示から推定で
きるように矩形型の横断面形状をなるべくは保有
させてなる金属キヤツプであつて、好適には
Fe、洋白、Cuの如き材料で造られている。背丈
Ｈは１例として４mm程度のものである。紙面に直
角方向の厚は１例とし0.5mm程度、また紙面に沿
う方向の１例として0.8mmの程度である。

９は金属キヤツプの内頂面と、なるべく接着剤
層１０を施こした水晶振動子１の上端面との間に
介装されたクツシヨン片であつて、その厚みは１
例として02mm程度であり、好適にはテフロン、シ
リコンゴムの如き軟質クツシヨン材からなる。

支持基体４の周側面と金属キヤツプ８の下端内
周面との間には金属接合部１１が設けてあつて装
置全体の主要構成部を再解体不可能に、ただし相
互を若干の弾性を保持しつつ１ユニツトに結合し
ている。この金属接合部は金属鐶を使用するとき
には、材料として、Fe、コバールの如きものを
使用し、また、それに代つて圧入封止技術を使用
する場合には、Sn、半田合金の如きものを使用
するのがよい。

第３図は、第１図、第２図に示した装置の部分
詳細断面図であり、水晶振動子１の下端部の、両
側より電極２，３の層を若干内方へ進入させてあ
る部分“Ｘ”（一方の側のみを符号で示した）の
ところを、An―SiあるいはAu―Geなどを用い温
度約400℃において、熱圧着し、融着するのがよ
い。必要に応じ、Au（金）よりなる座布団状の
箔片を中間に介装させてもよい。

以上のように、一方においては水晶振動子１の
上端部を１点において弾性的に加圧された状態に
おいて上方より金属キヤツプ８の頂部に対して支
承させ、他方においては、支持基体４のほぼ中央
部に設けられた溝状の凹状部５の両側部において
２個所、熱圧着等の手段によつて支持基体４の頂
面上に融着的に支承させることにより、弾性的で
はあるも、ほぼあらゆる方向における外部衝撃に
対して抵抗できる如く水晶振動子１を保持できる
ので、後者の振動を安定化することができる。

第４図は第１図に示したものの変形例を示し、
同一もしくは類似部分を示すに当つて、第１図に
用いた符号にダツシユを付して示した。

図からみられるように、水晶振動子1′と、その
下方の２点型の支承部は第１図のものと変りがな
い。

ただし、上方の支承部は、金属キヤツプ８′に
対し弾性屈曲部８a′を設けて第１図のものと同様
の弾性支承を行わしめている。なお１０′は接着
部であるが、必ずしも必須というわけではない。

本例装置の作用が第１図に記載のものと、ほと
んど変りがないのは明らかであろう。

第５図に示した変形例では、第１図に示したも
のと対比して、同一もしくは類似の部分もしくは
部品に対して同一の符号を使用し、ダツシユ２個
を付して比較に便ならしめた。

本例においては、溝状の凹状部５″の横断面形
状もしくは矩形となし、支持基体４″の内部に、
やや深く位置せしめ、その上方において両側に湾
状の凹入部１２が設けてあり、この所に水晶振動
子１″の下端部をはめるとともに符号１３で示し
たところを熱圧着によりAu対Auの融着部を形成
させて支承させたものである。

水晶振動子１″の上端部は、金属キヤツプ８″の
ところに孔８″を設け、たとえば図に示していな
い絶縁層を介して下端部が圧接するような、やや
軟質の金属たとえば銅もしくはアルミあるいはそ
れらの合金の如きピン状物１４をリベツト体ある
いはその類似形状形状体となる如く加圧してカシ
メることによつて水晶振動子１″の上端部をやや
弾性的かつ固定的に上方から支承させてある。も
ちろん、ピン状物１４を合成樹脂とし熱圧着によ
つて弾性的かつ固定的に保持してもよい。

以上のように、本発明によれば、水晶振動子の
上端部がいわば、１点式に、しかも弾性を保持し
つつ固定され、またその下端部は２点式に融着的
に支持されるので、保持が安定していて振動が経
年的に安定であり、しかも、若干の弾性的なゆと
りがあるので、あらゆる方向の衝撃に耐えること
ができるので本発明所期の目的を達成することが
充分に可能である。なお、第５図の例では、金属
接合部１１″はメタライズするか、あるいはそれ
にNiメツキをするか、あるいは半田付で封止す
ることができる。あるいは、第１図のものと同様
のものに構成してもよい。

作用効果 以上の説明から明なかなように、本発明の構成
を採用すれば、振動周波数の精度が最良であるに
もかかわらず、きわめて最産に効果的であるとと
もに、小型化され、水晶振動子は全体として高能
率な支承形式である３点支承方式によつて支承さ
れ、パツケージ化されて空気中の酸素や湿分によ
る悪影響を受けないようになされた支持堅固な両
端支持型の水晶振動子用のの支承装置が達成され
たわけである。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例の縦断面図、第２図は水晶
振動子の斜面図、第３図は第１図に示した装置の
一部の詳細縦断面図、第４図は第１図のものをや
や変形した変形実施例の略図的縦断面図、第５図
はさらなる変形例の略図的縦断面図である。 これらの図において、１，１′，１″……水晶振
動子、２，２′，２″，３，３′，３″……電極、
４，４′，４″……支持基体、５，５′，５″……凹
状部、６ａ，６a′，６a″，６ｂ，６b′，６b″……
メタライズ配線部、７，７′，７″……貫通導体
部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 両凸形のあらましカマボコ形の横断面を有
   し、両カマボコ形の横断面を有し、両端部は切取
   つて平担な端面をもたせた実体的に対称型の水晶
   振動子の上端部は該水晶振動子の下端部以外の全
   体を離隔的に覆う形をした金属キヤツプ上端内面
   によつて１点式に弾性的に支承し、下端部はセラ
   ミツク材からなる支持基体のほぼ中央部に設けた
   凹状部の両側において２点式にしかも融着式に支
   承してなる両端支承型水晶振動子の支承装置。