JP2005295230A - 水晶振動子の保持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 高安定用ＳＣカットの水晶振動子を２本の端子ホルダーに保持する場合であっても、水晶振動子の保持による対称性を損なうこと無く、ホルダーに保持する構造を実現することわ目的とする。
【解決手段】 課題を解決するために本発明は、外形を円形に加工した水晶素板の表裏両主面に励振電極及び引出電極を形成した水晶振動子を保持する水晶振動子の保持構造において、該保持構造の保持部分は、前記水晶振動子の外形を２本のバネ板で挟み、前記バネ板の各々は該水晶振動子付近で２箇所の節で曲げられ、前記２本のバネ板により該水晶振動子の４箇所で保持することにより課題を解決する。
【選択図】 図１

Description

この発明は高い安定度の水晶振動子を得るための水晶振動子の保持構造に関する。

近年、無線基地局などで使用される高安定発振器に使用される水晶振動子には、温度変化に関する安定度のほかに、外部からの様々な物理的要因に起因する振動子の周波数変動や経年変化を最小限にすることが求められている。
そのために温度特性が動作環境温度範囲（−３０℃〜＋８０℃）で温度に対する周波数変動が最も安定した水晶振動子のカットアングルとして、一般的に用いられるＡＴカットよりもＳＣカットの切断角を持つ水晶振動子が有効である。

そして、このＳＣカットの水晶振動子を用いて更に温度と周波数変化の少ないいわゆる高安定の水晶発振器を用いることにより高精度で長期安定して周波数変動の少ない水晶発振器が基準信号発生源に適用されているのが現状にある。

この基準信号発生源として代表に上げられるのが、高安定度の水晶発振器として、８０℃程度の一定温度に加熱して動作させる恒温槽型の水晶発振器が知られている。このような発振器は、加熱用のヒータと、温度制御回路とを有し、ヒータの発熱量を制御することによって一定の温度を制御している。

そして恒温槽型の水晶発振器では、水晶振動子を８０℃程度の一定温度に維持して安定な発振周波数を得るようにしている。そこで、ＳＣカットの水晶振動子は８０℃付近に変極点を有するために恒温槽型の水晶発振器として用いた場合、温度変化に対して発振周波数の変化率のもっとも少ない温度域で使用することで一層安定な発振周波数を得ることができる。

しかしながら、このようなＳＣカットの水晶振動子を用いた高安定水晶発振器は、１０^−１０〜１０^−１１程度の安定度を有する周波数基準源として使用される。このため、応力感度特性の良好なこと、すなわち外部の応力に対する周波数の変化の極力少ないことが要求される。

特開２００４−０３２５０６号公報 特開２００２−２６１５６６号公報 特開２００３−０６０４７１号公報

前記従来技術における水晶振動子の保持では、４点支持の場合が最も一般的な構造として用いられている。その理由としては、特にＳＣカット水晶素板の場合にでは、水晶素板を２点支持で保持すると、保持しない水晶素板の部分に対しする重力方向の歪みが作用すると言われておりエージング特性を改善するのが難しい現状にある。また２点支持構造では落下にも弱くなる。加えて水晶素板の保持時の対称性も必要ということから、２点支持に比べて４点支持が有効と言われている。（無数に保持部分を増やせばＣＩは大きくなる）

一方、通常の水晶振動子は２本端子のホルダーが用いられている。部品在庫の観点から考えて、最も多く在庫する２端子ホルダーを兼用して高安定用のＳＣカット水晶振動子を実装することを考えた場合、従来の４点支持構造の特性を維持しながら、今まで用いている水晶振動子の保持ホルダーの２本端子のホルダーを兼用すると言った場合に、水晶振動子の形状を円形とした場合、最も安定した支持位置は、円形水晶振動子の上下箇所も保持することが望ましい。

しかしながら、一般的に使用する２本端子のホルダーでは、ベース部分から立ち上がる２箇所の支持部分しかないために、上述するような安定した水晶振動子の支持形態として、水晶振動子の保持における対称性を確保することが難しく、対称性を欠いてしまうことで高安定水晶振動子としての加速度感度が低下してまうおそれがあることから、２本端子のホルダーを応用することが難しい現状にある。

水晶振動子の保持構造の保持部分は、前記水晶振動子の外形を２本のバネ板で挟み、前記バネ板の各々は該水晶振動子付近で２箇所の節で曲げられ、前記２本のバネ板により該水晶振動子の４箇所で保持するものである。

本発明により今まで使用する２本端子のホルダーを兼用して、高安定のＳＣカット水晶振動子を保持することができる。そして、ホルダーを共有することにより水晶振動子の構成部品を共有化を実現し、それにより工程管理、在庫管理を簡略し、製品コストを安価にすることができる。

そこで本発明は、外形を円形に加工した水晶素板の表裏両主面に励振電極及び引出電極を形成した水晶振動子を保持する水晶振動子の保持構造において、該保持構造の保持部分は、前記水晶振動子の外形を２本のバネ板で挟み、前記バネ板の各々は該水晶振動子付近で２箇所の節で曲げられ、前記２本のバネ板により該水晶振動子の４箇所で保持することを特徴とする水晶振動子の保持構造である。

そして、上記の保持構造では水晶振動子は重力方向に対して４５°傾けた姿態で該バネ板の保持部分と接合することで、圧電素板の軸マークのＺ’方向を保持することで水晶振動子の振動モード成分を、保持による抑制を極力抑えることで水晶振動子をホルダーに実装する際の歪みを軽減することができる。

以下、添付図面に従ってこの発明の実施例を説明する。なお、各図において同一の符号は同様の対象を示すものとする。また、水晶振動子１とホルダー３との電気的な接続の詳細については図示していない。加えて水晶振動子の形態としては本来フタ（キャップ）を被せて密閉容器構造にしたものであるが、本実施例では説明上フタ（キャップ）の図示を割愛している。

図１は本発明の実施例を示す正面図である。２本端子のホルダー３には外部端子を兼用した２本の支柱（４ａ,４ｂ）を所定の距離を離して並設している。一方、支柱（４ａ,４ｂ）と一体となっているバネ材からなる保持部２で、この保持部２ａ,２ｂは水晶振動子１の周辺Ａ部を節として折り曲げて、１本の支柱で水晶振動子１の２箇所を保持する形態となっている。

この保持部２ａ,２ｂは水晶振動子１の重力方向に対して４５°傾けた位置を保持し、水晶振動子１の中心部から外周に引かれて水晶振動子１の外周に位置する点とは法線の位置関係で保持部２ａ,２ｂが存在する形態となっている。

図１からも分かるように水晶振動子１保持部２分との関係は、外形を円形に加工した水晶振動子１の表裏両主面に励振電極５及び引出電極６を形成した水晶振動子１を保持する水晶振動子１の保持構造で、保持構造の保持部２分は水晶振動子１の外形を２本のバネ板で挟み、各々のバネ板は水晶振動子１付近で２箇所の節（Ａ点）で曲げられ、２本のバネ板により水晶振動子１の４箇所で保持することを特徴とするものである。なお、ここで用いる水晶振動子１の外形はφ８あるいはφ１４のＳＣカットである。

上述の保持部構造を実現するためには、水晶振動子１も重力方向に対して４５°傾けた姿態でバネ板の保持部２分と接合することで、圧電素板の軸マークのＺ’方向を保持することで水晶振動子１の振動モード成分を、保持による抑制を極力抑えることで水晶振動子１をホルダー３に実装する際の歪みを軽減することができる。

ここで、水晶振動子１と保持部２とは所定圧力で点接触するように接合してあり、接合手段としては導電性接着剤により導通と固着が取られている。保持箇所としては、２本の端子でありながら保持部２分が４箇所存在することにより、水晶振動子１に対してねじり方向の力などの作用が均一になることから、水晶振動子１に対する保持構造の影響も対称性を改善することができ、良好な振動姿態を得ることにより高い安定度の水晶振動子１として用いる水晶振動子１に最適な保持構造が得られる。

以上のような保持構造により、今まで４点支持で水晶振動子１を保持していた形態を、最も流通する２本端子のホルダー３を利用して素子を保持しても、水晶振動子１を確実に保持する形態を実現することができる。なお、特に記載はしていないが、ホルダー３の材質やバネ板の保持部２分については、一般に用いられ流通している部材で構成するものである。なお、４点支持による保持形態の一例を図２に図示する。なお、図２はホルダー３に対して水晶振動子１を寝かせて４点保持した状態を図示したものである。

本実施例では高安定のＳＣカット水晶振動子を用いた例で記載しているが、本発明の支持構造で保持する部品としては、他に共振子であったり、発振回路を実装した発振器であったり、あるいは弾性表面波素子であっても構わない。要するに、最も流通する２本端子のホルダーを利用して素子を保持しても、対象部品を確実に保持する形態を実現することができる。

本発明の水晶振動子の保持構造を示した正面図である。 ４点支持による保持形態の一例を示す斜視図である。

符号の説明

１ 水晶水晶振動子
２ バネ板（保持部分）

Claims (3)

1. 外形を円形に加工した水晶素板の表裏両主面に励振電極及び引出電極を形成した水晶振動子を保持する水晶振動子の保持構造において、
   該保持構造の保持部分は、前記水晶振動子の外形を２本のバネ板で挟み、前記バネ板の各々は該水晶振動子付近で２箇所の節で曲げられ、前記２本のバネ板により該水晶振動子の４箇所で保持することを特徴とする水晶振動子の保持構造。
2. 請求項１記載の水晶振動子は、重力方向に対して４５°傾けた姿態で該バネ板の保持部分と接合してあることを特徴とする水晶振動子の保持構造。
3. 請求項１記載の水晶振動子のカットアングルは、いわゆるＡＴカット、又はＳＣカットを用いることを特徴とする水晶振動子の保持構造。

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