JP2003318699A - 水晶ユニットとその製造方法 - Google Patents

水晶ユニットとその製造方法

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Hirofumi Kawashima
宏文 川島
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Piedek Technical Laboratory
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 等価直列抵抗Ｒ１の小さい、耐衝撃性にすぐ
れた音叉型屈曲水晶振動子を搭載した超小型の水晶ユニ
ットとその製造方法を提供することにある。 【解決手段】 音叉腕の中立線を挟んだ中央部の上下面
に溝を設け、当該溝と側面に電極を設けるので、電気機
械変換効率が良くなり、さらに叉部付近の当該溝に分割
部を設けることにより機械的強度が増す。これらのこと
から等価直列抵抗Ｒ１が小さく、耐衝撃性にすぐれた音
叉型屈曲水晶振動子が得られる。本振動子を構成するこ
とにより超小型の水晶ユニットを提供することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は音叉型屈曲水晶振動
子を収納した水晶ユニットとその製造方法に関する。特
に、小型化、高精度化、耐衝撃性、低廉化の要求の強い
携帯機器用の基準信号源として最適な新電極形成を具え
た水晶ユニットとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１５（ａ）および（ｂ）は従来の音叉
型屈曲水晶振動子１００を収納した水晶ユニット１０１
の、蓋を省略した状態での正面図および、蓋付きの状態
での側面図である。音叉型屈曲水晶振動子１００は音叉
腕１０２，１０３と音叉基部１０４を具えて構成されて
いる。音叉基部１０４はケース１０５の固定部１０６に
接着剤１０７，１０８等によって固定されている。又、
固定部１０６には電極１０９、１１０が配置されてい
て、２電極端子を構成している。更に、ケース１０５と
蓋１１１は金属１１２を介して接合されている。従来の
水晶ユニットはこのように構成されているが、水晶ユニ
ットを小さくしようとすると水晶振動子も小型化が要求
される。図１６には従来の音叉型屈曲水晶振動子の外観
図を示す。図１６において水晶振動子１１３は２本の音
叉腕１１４，１１５と音叉基部１１６を具えている。励
振電極は音叉腕の表裏面と側面に配置されている。図１
７には図１６の音叉腕の断面図を示す。音叉腕の断面形
状は一般的には長方形をしている。一方の音叉腕の断面
の上面には電極２０３が下面には電極２０４が配置され
ている。側面には電極２０５，２０６が設けられてい
る。他方の音叉腕の上面には電極２０７が下面には電極
２０８が更に側面には電極２０９，２１０が配置され２
電極端子Ｈ−Ｈ′構造を成している。今、Ｈ−Ｈ′間に
直流電圧を印加すると電界は矢印方向に働く。その結
果、一方の音叉腕が内側に曲がると他方の音叉腕も内側
に曲がる。この理由は、ｘ軸方向の電界成分Ｅｘが各音
叉腕の内部で方向が反対になるためである。交番電圧を
印加することにより振動を持続することができる。又、
例えば、特開昭５６−６５５１７と特開２０００−２２
３９９２（Ｐ２０００−２２３９９２Ａ）では、音叉型
屈曲水晶振動子の音叉腕に溝を設け、且つ、電極構成に
ついて開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】音叉型屈曲水晶振動子
では電界成分Ｅｘが大きいほど等価直列抵抗Ｒ１が小さ
くなり、品質係数Ｑ値が大きくなる。しかしながら、従
来から使用されている音叉型屈曲水晶振動子は、図１７
で示したように、各音叉腕の表裏側面の４面に電極を配
置している。そのために電界が直線的に働かず、かかる
音叉型屈曲水晶振動子を小型化させると電界成分Ｅｘが
小さくなってしまい、等価直列抵抗Ｒ１が大きくなり、
品質係数Ｑ値が小さくなるなどの課題が残されていた。
と同時に、温度に対する周波数の変化が大きくなるなど
の課題も残されていた。又、例えば、上記従来の特開昭
５６−６５５１７では音叉腕に溝を設け、且つ、溝の構
成と電極構成について開示している。しかしながら、周
波数温度特性の改善、溝の構成、寸法と振動モード並び
に等価直列抵抗Ｒ１との関係について、更には水晶ユニ
ットとその製造方法についても全く開示されていない。
このようなことから、周波数温度特性に優れた、小型の
水晶ユニットを実現するには超小型で、等価直列抵抗Ｒ
１の小さい、品質係数Ｑ値が高くなるような新形状で、
電気機械変換効率の良い電極配置構成を具える音叉型の
屈曲水晶振動子とそれを具えて構成される水晶ユニット
の製造方法とが所望されていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、以下の方法で
従来の課題を有利に解決した水晶ユニットとその製造方
法を提供することを目的とするものである。
【０００５】即ち、本発明の水晶ユニットの第１の態様
は、水晶振動子と、その水晶振動子を収納する表面実装
型のケースと、蓋とを具えて構成される水晶ユニットで
あって、前記ケース内には前記水晶振動子として、音叉
腕と音叉基部とが一体に形成されて屈曲モードで振動す
る音叉型屈曲水晶振動子が接着剤又は半田によって前記
ケースの固定部に固定されていて、前記ケースと前記蓋
は接合部材を介して接合されている水晶ユニットにおい
て、前記音叉型屈曲水晶振動子の音叉腕と音叉基部とに
溝が設けられ、前記溝は前記振動子の叉部付近で分割さ
れた分割部を有する水晶ユニットである。
【０００６】本発明の水晶ユニットの第２の態様は、前
記分割部に配置された電極の、ｘ軸（幅）方向に隣接し
て、叉部付近に設けられた電極を介して前記音叉腕の側
面の電極と前記音叉基部の電極とが接続されている第１
の態様に記載の水晶ユニットである。
【０００７】本発明の水晶ユニットの第３の態様は、前
記音叉基部に設けられた溝との間にさらに溝を設け、前
記溝の側面に電極が配置され前記側面の電極に対抗して
極性の異なる電極が配置された第１または第２の態様に
記載の水晶ユニットである。
【０００８】本発明の水晶ユニットの第４の態様は、水
晶振動子と、その水晶振動子を収納する表面実装型のケ
ースと、蓋とを具えて構成される水晶ユニットであっ
て、前記ケース内には前記水晶振動子として、音叉腕と
音叉基部とが一体に形成されて屈曲モードで振動する音
叉型屈曲水晶振動子が前記ケースの固定部に固定されて
いて、前記ケースと前記蓋とは接合部材を介して接合さ
れている水晶ユニットにおいて、複数個の音叉型屈曲水
晶振動子が前記ケースの固定部に固定されている水晶ユ
ニットである。
【０００９】本発明の水晶ユニットの第５の態様は、各
音叉型屈曲水晶振動子の間には仕切りが設けられている
第４の態様に記載の水晶ユニットである。
【００１０】本発明の水晶ユニットの製造方法の第１の
態様は、音叉型屈曲水晶振動子と、その水晶振動子を収
納する表面実装型のケースと、蓋とを具えて構成される
水晶ユニットの製造方法において、水晶ウエハから、音
叉腕と音叉基部とを具えて構成される音叉形状を形成す
る工程と、前記音叉腕と前記音叉基部に、叉部付近で分
割された溝を設ける工程と、前記溝とその溝に対抗する
音叉腕又は音叉腕と音叉基部の側面とに、互いに異なる
極性を有する電極を設けて音叉腕が逆相で振動するよう
に、音叉腕又は音叉腕と音叉基部の前記電極同士を接続
する工程と、前記音叉型屈曲水晶振動子を前記水晶ウェ
ハから切り離す工程と、少なくとも１個が前記音叉型屈
曲水晶振動子で、且つ、少なくとも１個の音叉型屈曲水
晶振動子の音叉基部を前記ケースの固定部に接着剤又は
半田にて固定する工程と、周波数を調整する工程と、前
記ケースと前記蓋とを接合する工程と、を有するもので
ある。
【００１１】本発明の水晶ユニットの製造方法の第２の
態様は、前記ケースと前記蓋とを接合する工程の後、さ
らに前記音叉型屈曲水晶振動子の周波数をレーザにて調
整の後、前記ケースの穴を真空中で封止する工程を有す
る本発明の水晶ユニットの製造方法の第１態様に記載の
ものである。
【００１２】 本発明の水晶ユニットの製造方法の第３
の態様は、前記音叉型屈曲水晶振動子を真空中で封止し
た後、さらに、前記音叉型屈曲水晶振動子の周波数をレ
ーザにて調整する工程を有する本発明の水晶ユニットの
製造方法の第１又は第２態様に記載のものである。
【００１３】
【作用】このように、本発明は水晶ユニットとその製造
方法で、音叉腕と音叉基部の側面の電極およびそれに対
抗する異極の電極を持つ新しい形状と電極構成を有する
音叉型屈曲水晶振動子、即ち、例えば、音叉腕と音叉基
部とに溝を設け、前記溝は前記振動子の叉部付近で分割
され、且つその溝に電極を配置した音叉型屈曲水晶振動
子を採用することにより、電気的諸特性及び耐衝撃性に
優れた超小型の水晶ユニットを提供することができる。
【００１４】加えて、音叉腕に設けた溝を、各音叉腕と
連結する音叉基部の部分にも設けることで、音叉基部に
おける歪の量を著しく大きくさせることができる。と同
時に、前記音叉基部の溝との間に更に溝を設けるので、
歪の量をより著しく大きくさせることができる。これに
より、本発明の水晶ユニットに搭載される音叉型屈曲水
晶振動子は、等価直列抵抗Ｒ１が小さくなり、品質係数
Ｑ値の高い超小型の音叉型屈曲水晶振動子を得ることが
できる。
【００１５】又、本発明の水晶ユニットは複数個の音叉
型屈曲水晶振動子を収納し、これらの振動子は電気的に
並列になるように電極が構成されるので、合成された等
価直列抵抗を小さくすることができる。と同時に、周波
数温度特性、即ち、頂点温度の異なる複数個の振動子を
採用することにより、周波数温度特性を改善することが
できる。
【００１６】更に、本発明で用いられる新形状と新電極
構成を有する音叉型屈曲水晶振動子と水晶ユニットの製
造方法を提供することにより、超小型で、品質に優れ
た、安価な水晶ユニットを実現することができる。
【００１７】
【本発明の実施の形態】以下に、本発明の水晶ユニット
の実施例を図面に基づき具体的に述べる。
【００１８】図１（ａ）および（ｂ）は本発明の水晶ユ
ニットの第１実施例の、蓋を省略した状態での正面図お
よび、蓋付きの状態での側面図である。この実施例の水
晶ユニット１はケース２と音叉型屈曲水晶振動子３と蓋
１９とを具えて構成されている。又、音叉型屈曲水晶振
動子３は音叉腕４，５と音叉基部６とを具えて構成され
ていて、音叉基部６はケース２に設けられた固定部７に
導電性接着剤８，９又は半田によって固定されている。
更に、音叉腕４，５には溝１０，１１が設けられ、本実
施例では、音叉腕に設けられた溝は音叉基部６にまで延
在している。なお、本実施例及びその他の実施例の前記
水晶ユニットのケース内に収納される音叉型屈曲水晶振
動子の詳細については図２から図１３で詳細に説明され
る。
【００１９】又、固定部７には電極１２，１３が配置さ
れていて、音叉基部６に配置された互いに異極となる電
極にそれぞれ接続されている。即ち、２電極端子を構成
している。更に、固定部７の電極１２にはケース２の裏
面の一方の端部にまで延在して配置され電極１４と同極
になるように構成される。これに対して、固定部７の電
極１３はケース２の裏面の他方の端部にまで延在して配
置され電極１５と同極になるように構成されている。
又、ケース２と蓋１９は接合部材１６を介して接合され
ている。
【００２０】なお、本実施例では、電極１４と電極１５
とはケース２の互いに反対に位置する端部に設けられて
いるが、電極１４，１５はケースの裏面の任意の位置に
設けても良い。又、このケース２の裏面の電極構成は以
下に述べられる実施例のケースについても適用されるも
のである。
【００２１】更に、本実施例ではケース２に真空中で封
止するための穴１７が設けられていて、封止部材１８で
封止されている。又、本実施例では、ケースの材料とし
てセラミックス又はガラス、蓋の材料としてはガラス又
は金属、又、ケースと蓋を接合する接合部材としては低
融点ガラス又は半田を含む金属を用い、更に、ケースの
穴を封止する封止部材としては同様に低融点ガラス又は
半田を含む金属が用いられる。
【００２２】又、本実施例では、ケース２に真空中で封
止するための穴１７が設けられているが、ケース２には
真空封止用の穴１７を設けないで、ケースと蓋とを接合
部材を介して真空中で直接封止しても良い。なお、本実
施例のケースと蓋との構成は以下に述べられる他の実施
例のケースと蓋にも適用されるものである。
【００２３】図２は、ケース２に収納されて、そのケー
スとそれを封止する蓋３とともに本実施例の水晶ユニッ
トを構成する音叉型屈曲水晶振動子２１の外観図とその
座標系を示すものである。座標系Ｏ、電気軸ｘ、機械軸
ｙ、光軸ｚからなりＯ−ｘｙｚを構成している。本実施
例の音叉型屈曲水晶振動子２１は音叉腕２２と音叉腕２
３と音叉基部２４とから成り、音叉腕２２と音叉腕２３
とは音叉基部２４に接続されている。更に、音叉腕２２
の上面には中立線を挟んで溝２５が設けられ、又、音叉
腕２３の上面には音叉腕２２と同様に溝３１が設けられ
ている。なお、図２では音叉型屈曲水晶振動子２１に配
置された電極を省略して示し、角度θは、ｘ軸廻りの回
転角であり、通常、０〜１０°の範囲で選ばれる。
【００２４】図３は図２の音叉型屈曲水晶振動子２１の
断面図を示し、図４は図２の音叉型屈曲水晶振動子２１
の上面図を示す。ここでは、図２中の、音叉腕２２のＡ
−Ａ′断面図を、図３において紙面の右側に示し、又、
図２中の、音叉腕２３のＢ−Ｂ′断面図を図３において
紙面の左側に示す。音叉腕２２の上下面には中立線３７
（図４参照）を挟んで溝２５，２６が設けられている。
更に、溝２５には電極２７が、溝２６には電極２８が配
置され、その側面には電極２９，３０が配置されてい
て、電極２７，２８と電極２９，３０とは異電極となる
ように構成されている。更に詳述するならば、各音叉腕
の上下面の幅方向には各々２個の段差部が音叉腕の長さ
方向に沿って設けられ、前記２個の段差部には同極とな
る電極が配置され、前記各電極と対抗する側面に配置さ
れた電極は極性が異なるように構成されている。と同時
に、音叉腕２２の溝２５，２６と電極２７，２８と側面
の電極２９，３０とは音叉基部２４にまで延在して設け
られている。
【００２５】音叉腕２３の上下面にも音叉腕２２と同様
に中立線３８（図４参照）を挟んで溝３１，３２が設け
られている。そして、溝３１には電極３３が、溝３２に
は電極３４が配置されている。更に、その側面には電極
３５，３６が配置されていて、電極３３，３４と電極３
５，３６とは互いに異電極となるように構成されてい
る。又、音叉腕２２と音叉腕２３との電極は図３に示す
ように接続されて、２電極端子構造Ｃ−Ｃ′を形成す
る。今、電極端子Ｃ−Ｃ′間に直流電圧を印加すると、
音叉腕２２と音叉腕２３とには電界Ｅｘが各矢印方向に
働く。この電界Ｅｘは音叉腕内で電極に垂直に、すなわ
ち直線的に働くので、電界Ｅｘが大きくなり、歪の発生
が大きくなる。その結果、音叉型屈曲水晶振動子２１を
小型化した場合でも損失等価直列抵抗Ｒ１の小さい、品
質係数Ｑ値の高い音叉型屈曲水晶振動子が得られる。
【００２６】図４では溝２５，３１の配置及び寸法など
を詳述する。すなわち、この実施例の音叉型屈曲水晶振
動子２１には音叉腕２２の中立線３７を挟むようにして
溝２５が設けられ、他方の音叉腕２３にも中立線３８を
挟んで溝３１が設けられている。そして、それら溝２５
および溝３１の幅Ｗ２は、中立線３７と中立線３８とを
挟んだ寸法とすることが好ましい。この理由は、屈曲モ
ードを引き起こすとき、音叉腕２２，２３の振動を容易
にすることができるからである。これにより、等価直列
抵抗Ｒ１を小さくすることができ、品質係数Ｑ値の高い
振動子を実現できる。
【００２７】更に、音叉腕２２，２３の全幅ＷはＷ＝Ｗ
１＋Ｗ２＋Ｗ３で与えられ、通常はＷ１＝Ｗ３となるよ
うに設計される。又、溝幅Ｗ２はＷ２≧Ｗ１，Ｗ３を満
足する条件で設計される。更に、具体的に述べると、溝
幅Ｗ２と音叉腕幅Ｗとの比（Ｗ２／Ｗ）が０．３５〜
０．８５となるように形成される。このように形成する
ことにより、音叉腕の中立線３７と中立線３８を基点と
する二次慣性モーメントが大きくなる。即ち、電気機械
変換効率が良くなるので、等価直列抵抗Ｒ１の小さい、
Ｑ値の高い、しかも容量比の小さい音叉型屈曲水晶振動
子を得ることができる。
【００２８】これに対して、溝２５および溝３１の長さ
ｌ１については、溝２５，３１が、音叉腕２２，２３か
ら長さｌ２の音叉基部２４にまで延在している。また、
音叉型屈曲水晶振動子２１の全長ｌは要求される周波数
や収納容器の大きさなどから決定される。と同時に、基
本波モードで振動する良好な音叉型屈曲水晶振動子を得
るためには、以下で説明するように、溝の長さｌ１と全
長ｌとの間には密接な関係が存在する。
【００２９】すなわち、音叉腕２２，２３又は音叉腕２
２，２３と音叉基部２４とに設けられた溝の長さｌ１と
音叉型屈曲水晶振動子２１の全長ｌとの比（ｌ１／ｌ）
が０．２〜０．６８の範囲内の値となるように溝の長さ
を設定している。このように形成する理由は、不要振動
である２次、３次高調波振動を抑圧することができるか
らである。それ故、基本波モードで振動する良好な音叉
型屈曲水晶振動子が実現できる。さらに詳述するなら
ば、基本波モードで振動する音叉型屈曲水晶振動子の等
価直列抵抗Ｒ１が２次、３次高調波振動での等価直列抵
抗Ｒ２，Ｒ３より小さくなる。即ち、Ｒ１＜Ｒ２，Ｒ３
となり、増幅器（ＣＭＯＳインバータ），コンデンサ，
抵抗，本実施例の水晶ユニット等から成る水晶発振器に
おいて、振動子が基本波モードで容易に振動する良好な
水晶発振器が実現できる。
【００３０】更に、図示されていないが、本実施例の音
叉型屈曲水晶振動子２１は厚さｔの振動子で、溝の厚み
ｔ１を有している。本実施例では、溝の厚みｔ１と音叉
腕又は音叉腕と音叉基部の厚みｔとの比（ｔ１／ｔ）が
０．０５〜０．７９の範囲内の値となるように、振動子
２１に溝が形成されている。このように形成することに
より、音叉腕又は音叉腕と音叉基部の溝の側面電極とそ
れに対抗する側面の電極との間の電界Ｅｘが大きくな
る。即ち、電気機械変換効率の良い、等価直列抵抗Ｒ１
の小さい振動子が得られる。
【００３１】また、この実施例では、音叉基部２４は、
図４中、振動子２１の長さｌ２の下側部分全体とされ、
又、音叉腕２２及び音叉腕２３は、図４中、振動子２１
の長さｌ２の部分から上側の部分全体とされている。本
実施例では音叉の叉部は矩形をしているが、本発明は前
記形状に限定されるものではなく、音叉の叉部がＵ字型
をしていてもよい。この場合も、矩形の形状と同じよう
に、音叉腕と音叉基部との寸法の関係は前記関係と同じ
である。
【００３２】更に、本実施例では、音叉基部の溝と側面
とに電極を配置しているが、本発明はこれに限定される
ものではなく、音叉基部の溝の側面に配置された電極
（側面電極）に対しｘ軸方向（幅方向）に隣接する、溝
の側面電極と極性の異なる少なくとも１個の電極を音叉
基部の面上に配置しても良い。例えば、音叉基部の溝と
溝との間に、隣接する溝の側面電極と極性の異なる少な
くとも１個の電極を音叉基部の面上に配置しても良い。
例えば、音叉基部の溝と溝との間に、隣接する溝の側面
電極と極性の異なる２個の電極を面上に、又は４個の電
極を上下面に配置しても良い。この場合、厚み方向の対
抗電極は同極となるように構成される。このように構成
することにより、音叉基部の歪量が大きくなるので等価
直列抵抗Ｒ１の小さい音叉型屈曲水晶振動子を得ること
ができる。
【００３３】更に、本実施例では、音叉腕と音叉基部と
に溝とその側面とに電極を設けているが、溝は音叉腕の
みに設け、各溝の電極と同極となる電極を音叉基部の面
上に配置し、さらに、ｘ軸方向（幅方向）に隣接する、
面上の電極と極性の異なる少なくとも１個の電極をさら
に音叉基部の面上に配置しても良い。例えば、溝の電極
と接続される音叉基部の面上の電極と電極との間に、隣
接する音叉基部の面上の電極と極性の異なる２個の電極
を面上に、又は、４個の電極を上下面に配置しても良
い。このように構成することにより、音叉基部での歪量
が大きくなるので、等価直列抵抗Ｒ１の小さい、しかも
耐衝撃性に優れた音叉型屈曲水晶振動子が得られる。
【００３４】また、図示されていないが、音叉型屈曲水
晶振動子の上面と下面の電極を接続するために、音叉腕
又は音叉基部に電極接続用の穴を設けても良い。
【００３５】図５は、図１に示すケース２に収納され
て、そのケースとそれを封止する図１に示す蓋３ととも
に、本発明の第２実施例の水晶ユニットを構成する音叉
型屈曲水晶振動子６９の外観図とその座標系を示すもの
である。この実施例の音叉型屈曲水晶振動子６９では、
先に述べた第１実施例における音叉型屈曲水晶振動子２
１と同様に、音叉腕７０と音叉腕７６と音叉基部９０と
に、溝７１と溝７７とがそれぞれ設けらていて、本実施
例では、溝７１と溝７７が叉部付近で分割されている。
即ち分割部７１ａと分割部７７ａを有し、これらは通常
音叉腕と音叉基部の間に設けられている。さらに、音叉
基部９０には、溝８２と溝８６とが溝７１と溝７７との
間に設けられている。
【００３６】図６は、図５の音叉型屈曲水晶振動子６９
の音叉基部９０のＤ−Ｄ′断面図を示す。図６では図５
の水晶振動子の音叉基部９０の断面形状並びに電極配置
について詳述する。音叉腕７０と連結する音叉基部９０
には溝７１，７２が設けられている。同様に、音叉腕７
６と連結する音叉基部９０には溝７７，７８が設けられ
ている。更に、溝７１と溝７７との間には溝８２と溝８
６とが設けられている。又、溝７２と溝７８との間には
溝８３と溝８７とが設けられている。そして、溝７１と
溝７２とには電極７３，７４が、溝８２と溝８３とには
電極８４，８５が、溝８６と溝８７とには電極８８，８
９が、溝７７と溝７８とには電極７９，８０が配置さ
れ、音叉基部９０の両側面には電極７５，８１が配置さ
れている。
【００３７】更に、電極７５，７９，８０，８４，８５
は一方の同極に、電極７３，７４，８１，８８，８９は
他方の同極になるように配置されていて、２電極端子構
造Ｅ−Ｅ′を構成する。即ち、ｚ軸方向に対抗する溝の
電極は同極に、且つ、ｘ軸方向に隣接する電極は異極に
なるように構成されている。又、音叉腕７０，７６には
第１実施例の音叉型屈曲水晶振動子２１（図３参照）と
同じ様に電極が配置されていて、音叉腕と音叉基部の溝
の電極は分割部に配置された電極を介して同極となるよ
うに接続されている（図７参照）。今、２電極端子Ｅ−
Ｅ′に直流電圧を印加（Ｅ端子に正、Ｅ′端子に負）す
ると電界Ｅｘは図６に示した矢印のように働く。電界Ｅ
ｘは水晶振動子の側面と溝内の側面とに配置された電極
により電極に垂直に、即ち、直線的に引き出されるの
で、電界Ｅｘが大きくなり、その結果、発生する歪の量
も大きくなる。従って、音叉型屈曲水晶振動子を小型化
させた場合でも、等価直列抵抗Ｒ１の小さい、品質係数
Ｑ値の高い音叉型屈曲水晶振動子が得られる。
【００３８】図７は図５の音叉型屈曲水晶振動子６９の
上面図を示すものである。図７では溝７１，７７，８
２，８６と電極の配置について特に詳述する。音叉腕７
０の中立線９１を挟むようにして溝７１が音叉腕と音叉
基部に設けられ、叉部付近で分割部７１ａにて分割され
ている。又、溝７１には電極７３が配置されていて、音
叉腕７０と音叉基部９０の電極７３は分割部７１ａに配
置された電極７１ｂを介して接続されている。更に、音
叉腕７０の側面の電極７５と音叉基部の溝８２の電極８
４とは、分割部７１ａに配置された電極７１ｂの、ｘ軸
（幅）方向に隣接して、音叉腕又は音叉基部又は音叉腕
と音叉基部に設けられた電極７１ｃ（接続電極）を介し
て接続されている。同様に、他方の音叉腕７６も中立線
９２を挟むようにして溝７７が音叉腕と音叉基部に設け
られ、叉部付近で分割部７７ａにて分割されている。
又、溝７７には電極７９が配置されていて、音叉腕７６
と音叉基部９０の電極７９は分割部７７ａに配置された
電極７７ｂを介して接続されている。更に、音叉腕７６
の側面の電極８１と音叉基部の溝８６の電極８８とは、
分割部７７ａに配置された電極７７ｂの、ｘ軸（幅）方
向に隣接して、叉部付近（音叉腕又は音叉基部又は音叉
腕と音叉基部）に設けられた電極７７ｃ（接続電極）を
介して接続されている。又、互いに極性の異なる電極７
３ａ，７９ａが音叉基部９０の端部に設けられている。
裏面の溝と電極も同じ様にして構成されている。
【００３９】更に、本実施例の音叉型屈曲水晶振動子６
９では、音叉基部９０の、溝７１と溝７７との間に挟ま
れた部分にも溝８２と溝８６とが設けられている。それ
ら溝７１，７７及び溝８２，８６を設けたことで、音叉
型屈曲水晶振動子６９には、先に述べたように、電界Ｅ
ｘが図６に示した矢印のように働き、電界Ｅｘは水晶振
動子の側面と溝内の側面とに配置された電極により電極
に垂直に、即ち、直線的に引き出されるので、電界Ｅｘ
が大きくなり、その結果、発生する歪の量も大きくな
る。と同時に、音叉腕と音叉基部の溝の間に分割部を設
けているので、叉部付近の機械的強度が著しく強くな
る。
【００４０】このように、本実施例の音叉型屈曲水晶振
動子６９の形状と電極構成により、音叉型屈曲水晶振動
子を小型化した場合でも電気的諸特性に優れた、即ち、
等価直列抵抗Ｒ１の小さい、品質係数Ｑ値の高い、衝撃
に強い水晶振動子を実現できる。尚、幅寸法Ｗ＝Ｗ１＋
Ｗ２＋Ｗ３と長さ寸法ｌ１，ｌ２と厚み寸法ｔ，ｔ１と
については先に述べた第１実施例と同様の寸法条件とす
ることが望ましく、これらの寸法条件は、既に図４の説
明の際に詳述したので、ここでは省略する。
【００４１】図８は、図１に示すケース２に収納され
て、そのケースとそれを封止する図１に示す蓋３ととも
に本発明の第３実施例の水晶ユニットを構成する音叉型
屈曲水晶振動子１５３を示す上面図である。本実施例の
音叉型屈曲水晶振動子１５３は、音叉腕１５４，１５５
と音叉基部１５６とを具えて構成されている。音叉腕１
５４と音叉腕１５５と、音叉基部１５６には、叉部付近
で分割された、分割部１５７ａと分割部１５８ａを有す
る溝１５７と溝１５８とが存在する。又、音叉基部１５
６の、溝１５７と溝１５８との間に挟まれた部分には、
溝１５９が設けられている。
【００４２】即ち、音叉腕１５４，１５５と音叉基部１
５６の溝１５７と溝１５８には電極１６３と電極１６９
がそれぞれ配置されていて、これらの電極１６３，１６
９は分割部１５７ａと分割部１５８ａに配置された電極
１５７ｂと電極１５８ｂを介してそれぞれ接続されてい
る。更に、音叉腕１５４の側面の電極１７１と音叉基部
１５６の溝１５９の電極１６５とは、分割部１５７ａに
配置された電極１５７ｂの、ｘ軸（幅）方向に隣接し
て、叉部付近に設けられた電極１５７ｃ（接続電極）を
介して接続されている。同様に、音叉腕１５５の側面の
電極１７２と音叉基部１５６の溝１５９の電極１６６と
は、分割部１５８ａに配置された電極１５８ｂの、ｘ軸
（幅）方向に隣接して、叉部付近に設けられた電極１５
８ｃ（接続電極）を介して接続されている。又、互いに
極性の異なる電極１６３ａ，１６９ａが音叉基部１５６
の端部に設けられている。なお、本実施例では、電極１
６５，１６６は溝１５９の内部に設けられているが、溝
のない平面に設けても良い。
【００４３】図９は、図８の音叉型屈曲水晶振動子１５
３の音叉基部１５６のＦ−Ｆ′断面の形状を示すもので
ある。ここでは、図８の水晶振動子１５３の音叉基部１
５６の断面形状並びに電極配置について詳述する。図９
に示すように、この実施例の水晶振動子１５３では、音
叉腕１５４とその腕に連結する音叉基部１５６との上下
面に溝１５７と溝１６０とが互いに対抗して設けられて
いる。同様に、音叉腕１５５とその腕に連結する音叉基
部１５６との上下面にも溝１５８と溝１６１とが互いに
対抗して設けられている。更に、溝１５７と溝１５８と
の間には、溝１５９が設けられ、又、溝１６０と溝１６
１との間には溝１６２が溝１５９に対抗して設けられて
いる。
【００４４】そして、溝１５７と溝１６０とには同極と
なる電極１６３と電極１６４とが、溝１５９と溝１６２
とには、電極１６５，１６６と電極１６７，１６８と
が、溝１５８と溝１６１とには、同極となる電極１６９
と電極１７０とがそれぞれ配置され、音叉基部１５６の
両側面（図９中紙面の左右方向に向く面）には、互いに
異極となる電極１７１と電極１７２とが配置されてい
る。しかも、溝１５７，１５８，１５９，１６０，１６
１，１６２によって形成された、音叉基部１５６の凸部
を挟んで対抗配置された電極は互いに異極となってい
る。即ち、電極１６５，１６７，１６９，１７０，１７
１は一方の同極に、電極１６３，１６４，１６６，１６
８，１７２は他方の同極になるように配置されていて、
２電極端子構造Ｇ−Ｇ′を構成する。これにより、溝１
５９には異極となる電極１６５と電極１６６とが配置さ
れ、同様に、溝１６２にも異極となる電極１６７と電極
１６８とが配置されることとなる。更に、ｘ軸方向に隣
接する溝の側面（段差部）に配置された対抗電極は異極
となるように配置される。
【００４５】即ち、本実施例では、溝１５９側の一方の
側面（段差部）に配置された電極１６５とそれに対抗す
る側面（段差部）の電極１７３とは異極に、同様に、他
方の側面（段差部）に配置された電極１６６とそれに対
抗する側面（段差部）の電極１７４とは異極に、全く同
様に、溝１６２側の一方の側面（段差部）の電極１６７
とそれに対抗する側面（段差部）の電極１７５並びに、
他方の側面（段差部）の電極１６８とそれに対抗する側
面（段差部）の電極１７６とは互いに異極となるように
配置されている。又、溝１５７とそれに対抗する厚さ
（ｚ方向）の溝１６０に配置された電極１６３と電極１
６４とは同極になるように構成されている。全く同様
に、溝１５８とそれに対抗する厚さ（ｚ方向）の溝１６
１とに配置された電極１６９と電極１７０とは同極にな
るように構成される。更に、音叉腕と音叉基部の溝１５
７，１６０，１５８，１６１には電極１６３，１６４，
１６９，１７０が配置されている。音叉基部１５６の側
面の電極１７１と電極１７２とは、音叉基部１５６から
音叉腕１５４，１５５まで延在して配置されている。
【００４６】今、２電極端子Ｇ−Ｇ′間に交番電圧を印
加すると電界Ｅｘは、図９中、実線と点線とで示した矢
印方向に交互に働き、屈曲振動を引き起こす。又、電界
Ｅｘは、溝の側面に配置された電極間に電極に対して垂
直に、即ち直線的に生じるので、電界Ｅｘが大きくな
り、且つ、音叉基部１５６にも溝１５９，１６２と電極
１６５，１６６，１６７，１６８とが設けられているの
で、発生する歪の量が著しく大きくなる。即ち、音叉型
屈曲水晶振動子を小型化させた場合でも、等価直列抵抗
Ｒ１の小さい、品質係数Ｑ値の高い屈曲水晶振動子が得
られる。なお、上記第２実施例と上記第３実施例の水晶
ユニットに収納される音叉型屈曲水晶振動子の音叉腕と
音叉基部の溝は、叉部付近で分割されている平面形状の
分割部を設けているが、本発明の分割部の形状はこれに
限定されるものではなく、本発明の分割部は音叉腕の長
さ方向に対して対抗する段差部を有する形状であれば、
いかなる形状をも包含するものである。
【００４７】図１０は本発明の第４実施例の水晶ユニッ
トの蓋を省略した状態での正面図である。この実施例の
水晶ユニット４００はケース４０１と、図２で示され
た、前記第１実施例の音叉型屈曲水晶振動子２１と同じ
溝構成と電極配置とを有する、２個の音叉型屈曲水晶振
動子４０２，４０３と、図示しない蓋とを具えて構成さ
れている。又、一方の音叉型屈曲水晶振動子４０２は、
音叉腕４０４，４０５と音叉基部４０６とを具えて構成
されている。同様に、他方の音叉型屈曲水晶振動子４０
３は、音叉腕４０７，４０８と音叉基部４０９とを具え
て構成されている。
【００４８】また、音叉基部４０６，４０９はケース４
０１に設けられた固定部４１１の複数の個所に導電性接
着剤４１２，４１３，４１４，４１５又は半田によって
固定されている。更に、音叉腕４０４，４０５には溝４
１６，４１７が、音叉腕４０７，４０８には溝４１８，
４１９が設けられ、本実施例では、音叉腕に設けられた
溝は音叉基部４０６，４０９にまで延在しているが、音
叉腕のみに溝を配置しても良い。
【００４９】又、固定部４１１には４個の電極４２０，
４２１，４２２，４２３が配置されていて、音叉基部４
０６，４０９にそれぞれ配置された互いに異極となる電
極にそれぞれ接続されている。即ち、本実施例では、音
叉型屈曲水晶振動子４０２と音叉型屈曲水晶振動子４０
３とがそれぞれ２電極端子を構成している。更に、本実
施例の電極構成の変形例としては、少なくとも２個の電
極、例えば、電極４２１と電極４２２とが共通の電極
（１個の電極）になるように構成しても良い。
【００５０】更に、図示されていないが、固定部４１１
の４個の電極４２０，４２１，４２２，４２３は、ケー
ス４０１の裏面にまで延在して配置されている。又は、
少なくとも前記電極の２個が共通電極となり、裏面には
３個の電極又は２個の電極が配置されている。
【００５１】さらに詳述するならば、音叉型屈曲水晶振
動子４０２と音叉型屈曲水晶振動子４０３とが電気的に
並列になるようにケースの裏面の電極は構成される。即
ち、２個の音叉型屈曲水晶振動子４０２，４０３とを電
気信号により励振させた時に、両振動子が電気的に並列
に接続されている電極の構成を電気的に並列な構成と言
う。
【００５２】また、両音叉型屈曲水晶振動子４０２，４
０３を形成する水晶の結晶面の角度の変更により、両水
晶振動子にそれぞれ異なる周波数温度特性を持たせる事
ができる。即ち、頂点温度の異なる音叉型屈曲水晶振動
子を得ることができる。更に、これらの水晶振動子を電
気的に並列に接続することにより、音叉型屈曲水晶振動
子の周波数温度特性を改善することができる。良好な周
波数温度特性を得るためには、両振動子４０２，４０３
との周波数差は３０ｐｐｍ以内にすることが好ましい。
また、図１１に、両音叉型屈曲水晶振動子４０２，４０
３の電気的な接続図を示す。更に、図示されていない
が、振動子４０２，４０３の少なくとも一方に、振動子
に直列にコンデンサを接続して、両振動子の周波数を合
わせても良い。又、コンデンサはケースの裏側に溝を設
けて、この溝に配置されている。
【００５３】図１２に上記音叉型屈曲水晶振動子４０
２，４０３を具える本実施例の水晶ユニットの周波数温
度特性の一例を示す。図１０の、一方の振動子４０２が
温度特性４３０を、他方の振動子４０３が温度特性４３
１を有する場合、電気的に並列に接続されると両水晶振
動子の周波数温度特性は曲線４３２のようになる。即
ち、本実施例の音叉型屈曲振動子は、曲線４３２に示す
ような周波数温度特性を有することとなり、これによ
り、温度変化に対して周波数変化の少ない安定した特性
の水晶振動子とすることができる。この結果、本実施例
の水晶ユニットは超小型で、しかも、周波数温度特性に
優れた水晶ユニットを実現できる。
【００５４】図１３は本発明の第５実施例の水晶ユニッ
トの蓋を省略した状態での正面図である。この実施例の
水晶ユニット４５０はケース４５１と、前記第１実施例
の音叉型屈曲振動子２１と同じ溝と電極構成とを有する
２個の音叉型屈曲水晶振動子４５２，４５３と、図示し
ない蓋とを具えて構成されている。又、ケース４５１に
は両水晶振動子４５２，４５３の振動の干渉を防止する
仕切り４５４が両振動子４５２，４５３の間に設けられ
ている。又、仕切り４５４の高さは、ケース４５１の高
さと同じか、それより低くなるように設けられている。
【００５５】又、本実施例では、２個の音叉型屈曲水晶
振動子４５２，４５３の振動の干渉を防止する仕切り４
５４がケース４５１に連なるように両水晶振動子４５
２，４５３の間に設けられているが、両水晶振動子４５
２，４５３を両水晶振動子の各音叉基部で接続部を介し
て両水晶振動子を一体に形成し、両水晶振動子との間に
両水晶振動子と一体になるように形成しても両水晶振動
子の振動の干渉を防止することができる。更に、本実施
例の溝や電極等の構成は図示されていないが、図１０と
全く同じ様に構成されている。
【００５６】なお、第４実施例と第５実施例では、水晶
ユニットのケースに収納される２個の音叉型屈曲水晶振
動子は、先の第１実施例の水晶ユニットのケースに収納
される音叉型屈曲水晶振動子を用いて説明したが、これ
らの実施例の水晶ユニットのケースに収納される２個の
音叉型屈曲水晶振動子は、第２実施例と第３実施例の音
叉型屈曲水晶振動子を用いても良く、又はそれら振動子
を組み合わせて形成したものでも良く、又は２個の振動
子のうちの少なくとも１個に、第１実施例〜第３実施例
の音叉型屈曲水晶振動子を用いる事により、図１２で述
べられた効果と同じ効果を得ることができる。
【００５７】即ち、２個の音叉型屈曲水晶振動子を電気
的に並列に接続することにより、周波数温度特性の改善
ができ、温度に対して周波数変化の小さい水晶ユニット
を得ることができる。と同時に、両水晶振動子の等価直
列抵抗Ｒ１が同じとき、合成される等価直列抵抗は約半
分になる。このように、損失抵抗の小さい音叉型屈曲水
晶振動子を具える水晶ユニットが実現できる。なお、上
記第４実施例と上記第５実施例に用いられるケースと蓋
とは上記第１〜３実施例で述べられたケースと蓋と同じ
様に構成されている。なお、本実施例では頂点温度の異
なる２個の音叉型屈曲水晶振動子について述べたが、頂
点温度が同じでもよく、この場合には特に等価直列抵抗
Ｒ１を小さくすることができる。
【００５８】次に、本発明の水晶ユニットの製造方法の
実施例について、図面に記載の工程に従って述べる。図
１４は上記実施例の水晶ユニットを製造するための、本
発明の製造方法の一実施例の工程図である。記号Ｓ−１
からＳ−１２は工程の番号を示す。まず、Ｓ−１では水
晶ウエハ４０（断面図で示す）が準備される。次に、Ｓ
−２ではその水晶ウエハ４０の上面と下面に金属膜（例
えば金）４１が蒸着又はスパッタリングにより形成され
る。更に、Ｓ−３では前記金属膜４１の上にレジスト４
２が塗布される。そして、フォトリソ工程により、それ
ら金属膜４１とレジスト４２とが音叉形状を残して除去
された後、エッチング加工により、Ｓ−４で示される音
叉腕４３，４４と音叉基部４５とを具えた音叉形状が形
成される。
【００５９】次に、Ｓ−２とＳ−３の工程で示したと同
様の金属膜とレジストがＳ−４の音叉形状に塗布され
て、フォトリソ工程とエッチング加工により、Ｓ−５で
示される音叉腕４３および音叉腕４４に溝４６，４７，
４８，４９が形成される。更に、Ｓ−５に金属膜とレジ
ストが塗布されて、フォトリソ工程により極性が異なる
電極がＳ−６で示されるように形成される。
【００６０】即ち、音叉腕４３の側面に配置された電極
５０，５３と音叉腕４４の溝４８，４９に配置された電
極５５，５６は同極となるように接続形成される。同様
に、音叉腕４３の溝４６、４７に配置された電極５１，
５２と音叉腕４４の側面に配置された電極５４，５７は
同極となるように接続形成される。更に詳述するなら
ば、溝の側面（段差部）と対抗する音叉腕の側面に互い
に異なる極性を有する電極が配置されているので、音叉
腕は逆相で屈曲振動をする。
【００６１】本実施例では、Ｓ−３の工程から音叉形状
を形成し、その後、音叉腕に溝を形成しているが、本発
明は前記実施例に限定されるものではなくて、Ｓ−３の
工程からまず溝を形成し、その後に音叉形状を形成して
も良い。又は、音叉形状と溝を同時に形成しても良い。
更に、Ｓ−４からＳ−５の工程で音叉腕と音叉基部に叉
部付近で分割された溝と分割部を形成しても良い。更
に、音叉基部の溝との間に、さらに溝を形成しても良
い。
【００６２】次の工程は矢印で示されるＡとＢの２つの
方法がある。Ａはケースに穴がない場合で、Ｂは穴があ
る場合である。まずＡの工程では形成された音叉型屈曲
水晶振動子６０が水晶ウェハから切離され、その音叉基
部４５がＳ−７で示されるように、ケース５８の固定部
５９に導電性接着剤６１又は半田にて固定される。次
に、Ｓ−８では水晶振動子６０の周波数がレーザ６２又
は蒸着にて所要の値に調整され、最後に、Ｓ−９で示す
ように、ケース５８と蓋６３とが低融点ガラス６４又は
半田などの金属を介して接合される。この場合はケース
５８は真空封止用の穴を持たないので、接合は真空中で
行われる。図示されていないが、更に、周波数の偏差を
小さくするために、Ｓ−９の後にレーザで周波数調整を
しても良い。
【００６３】次にＢの工程では、Ｓ−１０で音叉型屈曲
水晶振動子６０が水晶ウェハから切離され、その音叉基
部４５がケース６５の固定部５９に導電性接着剤６１又
は半田にて固定される。次に、Ｓ−８と同じ様にして周
波数調整が行われ、更に、Ｓ−１１では、ケース６５と
蓋６３がＳ−９と同じ方法で接合される。更に、真空中
で周波数調整が行われ、最後に、Ｓ−１２では、ケース
６５に設けられた穴６７が真空中で低融点ガラスや半田
などの金属６６を用いて封止される。このように、本実
施例では、Ｓ−１０の工程とＳ−１１の工程の後とに周
波数調整が行われるが、少なくともどちらか一方の工程
の後に周波数調整をしても良い。又、Ａの工程と同じよ
うに、周波数の偏差を小さくするために、Ｓ−１２の後
にレーザで周波数調整をしても良い。
【００６４】本実施例では、１個の音叉型屈曲水晶振動
子を具える水晶ユニットの製造方法について説明した
が、２個以上（複数個）の振動子を具える水晶ユニット
の場合も同じ工程で製造される。即ち、Ｓ−３の工程か
ら２個以上（複数個）の個々、又は、一体形成の音叉形
状を形成し（Ｓ−４）、更に、Ｓ−５では少なくとも１
個の音叉形状の音叉腕に溝又は音叉腕と音叉基部とに溝
又は、叉部付近で分割された、分割部を有する溝を形成
し、Ｓ−６では各音叉型屈曲水晶振動子は逆相で振動す
るように電極が配置され、Ａ工程（Ｓ−７〜Ｓ−９）又
はＢ工程（Ｓ−１０〜Ｓ−１２）にて形成される。更
に、周波数の偏差を小さくするために、Ｓ−９又はＳ−
１２の後にレーザで片方又は両振動子の周波数調整を行
っても良い。
【００６５】上記方法で製造された本発明の水晶ユニッ
トは、超小型で、品質に優れた、安価な水晶ユニットを
実現できる。
【００６６】又、上記第１実施例〜第５実施例の水晶ユ
ニットにおける音叉型屈曲水晶振動子の音叉腕と音叉基
部と、又は音叉基部には溝として２個の対向する段差部
（段差部４個）がその端部で接続されるような構成の形
状が示されているが、本発明に適用できる溝はこれに限
定されるものではなく、音叉腕又は音叉基部の長さ方向
に対向する段差部を有する形状をも包含するものであ
る。と同時に、長さ方向に対向する段差部の片方の端部
同士が段差部を介して接続されている形状をも溝として
包含するものである。
【００６７】又、上記実施例の音叉型屈曲水晶振動子は
音叉腕２本から構成されているが、本発明はこれに限定
されるものではなく、音叉腕が３本以上であっても良
い。
【００６８】更に、周波数温度特性の異なる音叉型屈曲
水晶振動子を得るために、各振動子の寸法を異なるよう
に形成しても良い。
【００６９】又、上記第４実施例と上記第５実施例で
は、個々に形成された２個の音叉型屈曲水晶振動子が水
晶ユニットに収められているが、本発明はこれに限定さ
れるものでなく３個以上でも良い。更に、一体に形成さ
れる２個以上の音叉型屈曲水晶振動子を用いても良い。
例えば、２個の音叉型屈曲水晶振動子は各振動子の音叉
基部の側面で接続部を介して一体に形成されているも
の。更に、本発明では、音叉基部での接続部を介して
の、一体成形であればいかなる形状での接続、一体成形
をも包含するものである。
【００７０】更に、上記第４実施例と上記第５実施例で
は、２個の音叉型屈曲水晶振動子が水晶ユニットに収納
されているが、本発明の水晶ユニットはこれに限定され
るものではなく、少なくとも１個の音叉型屈曲水晶振動
子が収納されていれば良い。即ち、異なる振動モードの
振動子、又はフィルター又は発振器を一緒に収納しても
良い。例えば、音叉型屈曲水晶振動子と厚みすべりモー
ド振動子又は幅縦モード振動子又はラーメモード振動子
又は捩りモード振動子又はＭＣＦフィルター又はＴＣＸ
Ｏ又はＶＣＸＯである。更に、本実施例の振動子を円筒
形に収納しても良い。なお、上記実施例の水晶振動子は
化学的又は物理的エッチング法を用いて形成される。
【発明の効果】以上述べたように、本発明の水晶ユニッ
トとその製造方法によれば、次の如き著しい効果が得ら
れる。 （１）音叉腕の中立線を挟んで溝を設けることにより、
電界が垂直に働く。その結果、電気機械変換効率が良く
なるので、等価直列抵抗Ｒ１の小さい、品質係数Ｑ値の
高い音叉型屈曲水晶振動子が得られる。 （２）音叉腕と音叉基部に溝を設け、当該溝に電極を配
置し、かかる溝が叉部付近で分割されているので、叉部
付近の機械的強度が強くなる。と同時に、音叉基部での
歪の量が著しく大きくなる。それ故、耐衝撃性に優れ
た、等価直列抵抗Ｒ１の小さい、品質係数Ｑ値の高い超
小型の音叉型屈曲水晶振動子が得られる。 （３）等価直列抵抗Ｒ１の小さい超小型の音叉型屈曲水
晶振動子が搭載されるので、超小型の水晶ユニットが高
品質で実現できる。 （４）搭載される音叉型屈曲水晶振動子が超小型である
ので、体積の小さい水晶ユニットが得られる。即ち、軽
い水晶ユニットが得られる。 （５）水晶ユニットの製造方法が簡単であるので、工数
が少なく安価な水晶ユニットが実現できる。 （６）音叉基部で振動子を固定部に固定できるので、作
業性に優れ、安価な水晶ユニットが得られる。 （７）水晶ユニットの内部は真空中であるので、振動に
よる振動損失が少なくなる。その結果、等価直列抵抗Ｒ
１の小さい水晶ユニットが得られる。 （８）ケースにはセラミックス又はガラスを、また蓋に
はガラス又は金属を用いているので、信頼性の高い水晶
ユニットが得られる。 （９）ケースと蓋の接合には低融点ガラス又は半田など
の金属が用いられているので、信頼性が高く、且つ、作
業性が良いので、安価な水晶ユニットが実現できる。更
に、穴を封止する部材として低融点ガラス又は半田が用
いられているので、品質に優れた水晶ユニットが得られ
る。 （１０）音叉腕の中立線を挟んで溝を設け、当該溝に電
極を配置し、かかる溝が叉部付近で分割され、更に、音
叉基部の溝の間にさらに溝を設けているので、叉部付近
の強度が大きく、且つ、音叉基部での歪の量が著しく大
きくなる。それ故、耐衝撃性に優れ、等価直列抵抗Ｒ１
の小さい、品質係数Ｑ値の高い超小型の音叉型屈曲水晶
振動子が得られる。又、本振動子が搭載されるので、超
小型の水晶ユニットが高品質で実現できる。 （１１）複数個の音叉型屈曲水晶振動子を個々に、又は
一体に形成し、更に、電極的に並列に接続されるので、
等価直列抵抗Ｒ１が小さくなる。例えば、２個の場合で
同じ等価直列抵抗Ｒ１を有する時、本発明の振動子では
約半分の等価直列抵抗になる。即ち、複数個の振動子を
搭載することにより、小さい等価直列抵抗を持った水晶
ユニットが実現できる。 （１２）個々に、又は一体に形成された複数個の音叉型
屈曲水晶振動子が搭載されるので、何らかの理由でそれ
らのうちの１個が破損しても、水晶ユニットとしての機
能を維持することができる。 （１３）複数個の音叉型屈曲水晶振動子が、別々の各ユ
ニットのケースに収納されるのでなく、同じユニットの
ケースに収納されるので、安価な水晶ユニットが実現で
きる。と同時に、これらの振動子を電気的に並列に接続
することにより、周波数温度特性に優れた水晶ユニット
が得られる。 （１４）音叉型屈曲水晶振動子をエッチング法によって
形成できるので、量産性に優れ、１枚の水晶ウェハ上に
多数個の振動子を一度にバッチ処理にて形成できるの
で、安価な音叉型屈曲水晶振動子が実現できる。更に、
本振動子が搭載されるので安価な水晶ユニットが実現で
きる。 （１５）本発明の振動子は音叉形状に加工され、固定部
で固定されるので、固定部等への固定による振動エネル
ギー損失が小さくなり、耐衝撃性に優れた水晶ユニット
が得られる。 （１６）音叉型屈曲水晶振動子を真空中で封止後、更
に、レーザで周波数調整をするので、周波数偏差の小さ
い水晶ユニットが得られる。 （１７）音叉型屈曲水晶振動子の音叉寸法と溝との関係
を示すことにより、２次、３次高調波振動を抑えた基本
波モードで振動する、しかも、等価直列抵抗Ｒ１の小さ
い超小型の音叉型屈曲水晶振動子を得ることができる。
その結果、超小型の水晶ユニットが高品質で得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）および（ｂ）は本発明の水晶ユニット
の第１実施例の、蓋を省略した状態での正面図および、
蓋付きの状態での側面図である。
【図２】 上記第１実施例の水晶ユニットを構成する音
叉型屈曲水晶振動子の外観図とその座標系である。
【図３】 図２の音叉腕のＡ−Ａ′断面図とＢ−Ｂ′断
面図である。
【図４】 図２に示す音叉型屈曲水晶振動子の上面図で
ある。
【図５】 本発明の第２実施例の水晶ユニットを構成す
る、音叉型屈曲水晶振動子の概観図とその座標系であ
る。
【図６】 図５の音叉型屈曲水晶振動子の音叉基部のＤ
−Ｄ′断面図である。
【図７】 図５の音叉型屈曲水晶振動子の上面図であ
る。
【図８】 本発明の第３実施例の水晶ユニットを構成す
る音叉型屈曲水晶振動子の上面図である。
【図９】 図８の音叉型屈曲水晶振動子の音叉基部のＦ
−Ｆ′断面図である。
【図１０】 本発明の第４実施例の水晶ユニットの、蓋
を省略した状態での正図である。
【図１１】 図１０の音叉型屈曲水晶振動子の電気的な
接続図である。
【図１２】 上記第４実施例の水晶ユニットの周波数温
度特性の一例を示す関係線図である。
【図１３】 本発明の第５実施例の水晶ユニットの、蓋
を省略した状態での正面図である。
【図１４】 本発明の水晶ユニットの製造方法の一実施
例の工程図である。
【図１５】 （ａ）および（ｂ）は従来の水晶ユニット
の、蓋を省略した状態での正面図および、蓋付きの状態
での側面図である。
【図１６】 従来の音叉型屈曲水晶振動子を座標系とと
もに示す斜視図である。
【図１７】 図１６に示す従来の音叉型屈曲水晶振動子
の音叉腕を示す断面図である。
【符号の説明】
ｘ，ｙ，ｚ 水晶の結晶軸 １，１０１，４００，４５０ 水晶ユニット ２，５８，６５，１０５，４０１，４５１ ケース ３，２１，６０，６９，１００，１５３，４０２，４０
３，４５２，４５３音叉型屈曲水晶振動子 ４，５，２２，２３，４３，４４，１０２，１０３，１
１４，１１５，７０，７６，１５４，１５５，４０４，
４０５，４０７，４０８ 音叉腕 ６，２４，４５，９０，１５６，４０６，４０９ 音叉
基部 ７，５９，１０６，４１１ 固定部 ８，９，６１，４１２，４１３，４１４，４１５ 導電
性接着剤 １０，１１，２５，２６，３１，３２，４６，４７，４
８，４９，７１，７２，７７，７８，８２，８３，８
６，８７，１５７，１５８，１５９，１６０，１６１，
１６２，４１６，４１７，４１８，４１９ 溝 １２，１３，１４，１５，２７，２８，２９，３０，３
３，３４，３５，３６，５０，５１，５２，５３，５
４，５５，５６，５７，７１ｂ，７１ｃ，７３，７３
ａ，７４，７５，７７ｂ，７７ｃ，７９，７９ａ，８
０，８１，８４，８５，８８，８９，１０９，１１０，
１５７ｂ，１５７ｃ，１５８ｂ，１５８ｃ，１６３，１
６３ａ，１６４，１６５，１６６，１６７，１６８，１
６９，１６９ａ，１７０，１７１，１７２，１７３，１
７４，１７５，１７６，２０３，２０４，２０５，２０
６，２０７，２０８，２０９，２１０，４２０，４２
１，４２２，４２３ 電極 １９，６３，１１１ 蓋 １６ 接合部材 １８ 封止部材 θ 角度 ３７，３８，９１，９２ 音叉腕の中立線 ７１ａ，７７ａ，１５７ａ，１５８ａ 分割部 Ｓ−１〜Ｓ−１２ 工程の番号 ４０ 水晶ウエハ ４２ レジスト ６２ レーザ ６４ 低融点ガラス ６６，１１２ 金属 ６７，１７ 穴 １０７，１０８ 接着剤 １１３ 水晶振動子 Ｅｘ ｘ軸方向の電界 Ｅｚ ｚ軸方向の電界 Ａ−Ａ′，Ｂ−Ｂ′，Ｄ−Ｄ′，Ｆ−Ｆ′，Ｎ−Ｎ′
断面記号 Ｃ−Ｃ′，Ｅ−Ｅ′，Ｇ−Ｇ′， 電極端子 Ｗ２ 溝幅 Ｗ 音叉腕の全幅 Ｗ１，Ｗ３ 音叉腕の部分幅 ｌ１ 溝の長さ ｌ２ 音叉基部の長さ ｌ 音叉型屈曲水晶振動子の全長 ｔ 振動子の厚み ｔ１ 溝の厚み Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ 等価直列抵抗 Ｑ 品質係数 ４３０，４３１ 音叉型屈曲水晶振動子の周波数温度特
性 ４５４ 仕切り ４１ 金属膜
【外１】
【外２】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０３Ｈ 3/04 Ｈ０３Ｈ 9/19 Ｋ 9/02 Ｈ０１Ｌ 41/08 Ｃ 9/10 41/18 １０１Ａ 9/19 41/22 Ｚ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 水晶振動子と、その水晶振動子を収納す
    る表面実装型のケースと、蓋とを具えて構成される水晶
    ユニットであって、 前記ケース内には前記水晶振動子として、音叉腕と音叉
    基部とが一体に形成されて屈曲モードで振動する音叉型
    屈曲水晶振動子が接着剤又は半田によって前記ケースの
    固定部に固定されていて、前記ケースと前記蓋は接合部
    材を介して接合されている水晶ユニットにおいて、 前記音叉型屈曲水晶振動子の音叉腕と音叉基部とに溝が
    設けられ、前記溝は前記振動子の叉部付近で分割された
    分割部を有する事を特徴とする水晶ユニット。
  2. 【請求項２】 前記分割部に配置された電極の、ｘ軸
    （幅）方向に隣接して、叉部付近に設けられた電極を介
    して前記音叉腕の側面の電極と前記音叉基部の電極とは
    接続されている事を特徴とする請求項１に記載の水晶ユ
    ニット。
  3. 【請求項３】 前記音叉基部に設けられた溝との間にさ
    らに溝を設け、前記溝の側面に電極が配置され、前記側
    面の電極に対抗して極性の異なる電極が配置された請求
    項１又は請求項２に記載の水晶ユニット。
  4. 【請求項４】 水晶振動子と、その水晶振動子を収納す
    る表面実装型のケースと、蓋とを具えて構成される水晶
    ユニットであって、 前記ケース内には前記水晶振動子として、音叉腕と音叉
    基部とが一体に形成されて屈曲モードで振動する音叉型
    屈曲水晶振動子が前記ケースの固定部に固定されてい
    て、前記ケースと前記蓋とは接合部材を介して接合され
    ている水晶ユニットにおいて、複数個の音叉型屈曲水晶
    振動子が前記ケースの固定部に固定されている事を特徴
    とする水晶ユニット。
  5. 【請求項５】 各音叉型屈曲水晶振動子の間には仕切り
    が設けられている事を特徴とする請求項４に記載の水晶
    ユニット。
  6. 【請求項６】 音叉型屈曲水晶振動子と、その水晶振動
    子を収納する表面実装型のケースと、蓋とを具えて構成
    される水晶ユニットの製造方法において、 水晶ウエハから、音叉腕と音叉基部とを具えて構成され
    る音叉形状を形成する工程と、 前記音叉腕と前記音叉基部に、叉部付近で分割された溝
    を設ける工程と、 前記溝とその溝に対抗する音叉腕又は音叉腕と音叉基部
    の側面とに、互いに異なる極性を有する電極を設けて音
    叉腕が逆相で振動するように、音叉腕又は音叉腕と音叉
    基部の前記電極同士を接続する工程と、 前記音叉型屈曲水晶振動子を前記水晶ウェハから切り離
    す工程と、 少なくとも１個が前記音叉型屈曲水晶振動子で、且つ、
    少なくとも１個の音叉型屈曲水晶振動子の音叉基部を前
    記ケースの固定部に接着剤又は半田にて固定する工程
    と、 周波数を調整する工程と、 前記ケースと前記蓋とを接合する工程と、を有すること
    を特徴とする水晶ユニットの製造方法。
  7. 【請求項７】 前記ケースと前記蓋とを接合する工程の
    後、さらに前記音叉型屈曲水晶振動子の周波数をレーザ
    にて調整の後、前記ケースの穴を真空中で封止する工程
    を有することを特徴とする請求項６に記載の水晶ユニッ
    トの製造方法。
  8. 【請求項８】 前記音叉型屈曲水晶振動子を真空中で封
    止した後、さらに、前記音叉型屈曲水晶振動子の周波数
    をレーザにて調整する工程を有することを特徴とする請
    求項６又は請求項７に記載の水晶ユニットの製造方法。
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