JP2007036969A - 水晶振動子 - Google Patents

Abstract

【課題】歪みや応力が水晶素板の発振周波数変化や経年変化などの諸特性にあたえる悪影響を最小限にする。
【解決手段】水晶素板は、円形状の励振部と、励振部と同心のリング状の支持部と、これら励振部と支持部とを一体で繋ぐ２つの橋梁部とから構成されており、それぞれの橋梁部は水晶素板が保持部により保持されている位置から±９０°回転した方位で、且つ水晶素板の中心に対して点対称となる位置に形成されており、励振電極からそれぞれ延設した引出電極が橋梁部を通って形成され保持リードと導通している形態の水晶振動子である。
【選択図】図１

Description

この発明は水晶振動子に関し、特に高い振動安定度を必要とする水晶振動子に関する。

近年、無線基地局などで信号発生源としての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。

図３には、従来の水晶振動子３０の一例を示す。図３は円形の励振部３２の周囲に、励振部３２を上下左右にそれぞれ二等分で直交する線上に位置する４箇所に形成した橋梁部３４を介して励振部３２と同心円形の支持部３３を一体で形成した水晶素板３１である。励振部３２の両主面上には励振電極３６が形成され、その励振電極３６から励振部３２を上下で二等分する線上に位置に形成されている橋梁部３４を通り支持部３３の縁まで最短距離で引き出された引出電極３７が形成されており、引出電極３７はスプリングやインナーリード等の保持体３５に導電性接着剤等で固着導通されている。

このような水晶振動子としては、以下の先行技術文献に開示がある。

実願昭５７−４６３８５号（実開昭５８−１４９８１７号） 特開２００４−３２５０６号公報

尚、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を本件出願時までに発見するに至らなかった。

前記特許文献１に開示のような圧電振動子（水晶振動子）では、圧電素板の形状を円形とした場合、圧電板自体の保持位置は、円形の圧電板を上下にそれぞれ二等分する線上に設けられが、この二等分する線上には圧電板を構成する励振部と支持部とを繋ぐ橋梁部も形成されており、圧電素板の保持位置と励振部とが最短距離で且つその最短距離の間が連続した構造体として形成されている。このような形態だと、保持リードからの歪みや応力が支持部から橋梁部を介して励振部に直接最短で伝わってしまい、発振周波数変化や周波数の経年変化などの振動特性へ悪影響が生じてしまう。

又、支持部が励振部の周囲を取り囲み且つ橋梁部で繋がっている形状では、支持部及び橋梁部自体が異物として作用してしまい、励振部の振動特性に悪い影響を与えてしまう。高安定度を必要とする水晶振動子では理想的には振動板に何も接触や付属していない状態で使用することが最良であるが、実際には、信号を取り出すために、励振部から信号を外部へ取り出すための構造体や部品を励振部に取り付けなくてはならず、このうち橋梁部については、励振部の振動特性に影響を与えないような形成位置や形成個数が望まれている。

また、前記特許文献２に開示の水晶振動子に使用される水晶素板は、高安定度を作用する外形形状が比較的複雑であり、このような形状の水晶素板を作成するためには、製造工程数及びその工程に係る時間がより多く係ってしまい、製造コストの上昇要因になってしまう可能性がある。

この発明は前記従来技術の課題を鑑みて成されたものであり、任意のカットアングルで切り出し、外形を円形に加工を施された水晶素板の表裏両主面に励振電極、及びこの励振電極から水晶素板の最外周辺縁まで延設した引出電極を形成し、この引出電極の終端部分と保持リード間を導電性接合材で固着導通して構成される水晶振動子において、
上記水晶素板は、円形状の励振部と、この励振部の側面外側に形成された励振部と同心のリング状の支持部と、これら励振部と支持部とを一体で繋ぐ２つの橋梁部とから構成されており、それぞれの橋梁部は水晶素板が保持部により保持されている位置から±９０°回転した方向で、且つ水晶素板の中心に対して点対称となる位置に形成されており、励振部の表裏主面に形成されている励振電極からそれぞれ延設した引出電極が、水晶素板の表裏主面によって異なる橋梁部を通って形成され保持リードと導通している形態を特徴とする水晶振動子である。

又は、上記記載のそれぞれの水晶振動子において、水晶素板のカットアングルが、所謂ＡＴカット、又はＳＣカットであることを特徴とする水晶振動子でもある。

更に、ＡＴカットアングルで切り出し、外形を円形に加工を施された水晶素板の表裏両主面に励振電極、及びこの励振電極から水晶素板の最外周辺縁まで延設した引出電極を形成し、この引出電極の終端部分と保持リード間を導電性接合材で固着導通して構成される水晶振動子において、
上記水晶素板は、円形状の励振部と、この励振部の側面外側に形成された励振部と同心のリング状の支持部と、これら励振部と支持部とを一体で繋ぐ２つの橋梁部とから構成されており、それぞれの橋梁部は、水晶素板の結晶軸の一つである−Ｘ軸方向を基準線として、そこからから６０°回転した方向で、且つ水晶素板の中心に対して点対称となる位置に形成されており、励振部の表裏主面に形成されている励振電極からそれぞれ延設した引出電極が、水晶素板の表裏主面によって異なる橋梁部を通って形成され該保持リードと導通している形態を特徴とする水晶振動子である。

本願発明のような構造の水晶振動子においては、保持リードを介しての外部からの歪みや応力が、円形帯状の支持部内を橋梁部が形成されている位置まで伝わる間に減衰するため、橋梁部を介して振動部までに達する歪みや応力は、従来の構造の水晶振動子に比べ大幅に減少する。これにより歪みや応力が水晶素板の発振周波数変化や経年変化などの諸特性にあたえる悪影響を最小限にすることができる作用が奏する。

因って、本発明は、振動子自体において諸特性の安定度が非常に高い水晶振動子を提供できる効果を奏する。

以下に、本発明の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明における水晶振動子において、一実施形態の水晶素板を保持リードに保持した形態を示した構造図であり、（ａ）は一方の水晶素板主面側（便宜上表側と規定する）から図示したものであり、（ｂ）は他方の水晶素板主面側（便宜上裏側と規定する）から図示したものである。図２は本発明における水晶振動子において、他の実施形態の水晶素板を保持リードに保持した形態を示した構造図であり、（ａ）は一方の水晶素板主面側（便宜上表側と規定する）から図示したものであり、（ｂ）は他方の水晶素板主面側（便宜上裏側と規定する）から図示したものである。尚、図１及び図２において、説明を明りょうにするため構造体の一部を図示せず、また一部寸法も誇張して図示している。

即ち、人工的に育成された水晶体より所謂ＳＣカットアングルで切り出し、各外形加工を施された水晶素板１１を用いた水晶振動子１０において、図１各図に開示したように、水晶素板１１は、円形板状の励振部１２と、励振部１２と同心のリング状の支持部１３と、励振部１２と支持部１３とを一体で繋ぐ２つの橋梁部１４とから一体成形で構成されている。

橋梁部１４の形成位置としては、水晶素板１１が保持リード１５により保持されている位置を水平の基準線Ａとして、そこから±９０°回転した方向で、それぞれの橋梁部１４が水晶素板１１の中心に対して点対称となる位置に形成されている。

更に、励振部１２の表裏両主面には、例えばＣｒの下地金属の上に金を積層蒸着して形成した円形の励振電極１６と、この励振電極１６から、表裏主面において異なる橋梁部１４及び支持部１３を１／４周通り保持リード１５で保持された支持部１３の外周縁部まで引き出された、励振電極１６と同一形態の引出電極１７が形成されている。尚、励振電極１６と引出電極１７は同一工程により形成される。この支持部１３の外周縁部の引出電極１７と、ベース１８に具備され引出電極１７部分で水晶素板１１を保持する保持リード１５とは、導電性接着剤（図示せず）で固着導通を成した構造であり、実際の水晶振動子１０は、水晶素板１１をベース１８に搭載後、金属製のカン等を被せ、水晶素板１１搭載されている空間を気密封止した形態を成しているが、ここでは省略する。

このような構造の水晶振動子の場合、励振部１２を橋梁部１４により支持する位置を、保持リード１５と支持部１３との固着位置から機械的に遠ざけた形態で形成している。又、励振部１２を狭小な橋梁部１４で支持する支持部１３に、水晶素板１１全体を保持する箇所が存在することから、導電性接着剤で固着した際に生じる歪みや応力、及び保持リード１５を介して伝わる外部からの歪みなどが、励振部１２に伝わる前に、支持部１３及び橋梁部１４部分で大きく減衰することができ、励振部に伝わってしまう歪みや応力を極めて小さくでき、水晶振動子１０における歪みや応力によって生じていた振動周波数変化、温度特性変化及び周波数経年変化の変化量を小さくできる。

更に、支持部１３自体が一定幅のリング形状構造のため、支持部１３における歪みや応力の分布が均一化でき、水晶素板１１全体としてバランス良く歪みや応力の減衰が可能となる。

図２には、本発明における水晶振動子の他の実施形態として、それぞれの橋梁部１４が、水晶素板１１の結晶軸の一つである−Ｘ軸方向（水晶素板１１の外周のうち−Ｘ軸方向の外周を切り欠いている）を基準線Ｂとして、そこからから６０°回転した方向で、且つ水晶素板の中心に対して点対称となる位置に形成されており、励振部１２の表裏両主面には、円形の励振電極１６と、この励振電極１６から、表裏主面において異なる橋梁部１４、及び支持部１３表面を通り、保持リード１５で保持された支持部１３の外周縁部まで引き出された、励振電極１６と同一形態の引出電極１７が形成されている形態の水晶振動子を図示している。これはＡＴカットで人工水晶より切り出し外形加工を施した水晶素板の結晶性により、特定の結晶方位角度（上述した６０°）となる部分で励振部を支持した場合、歪みや応力に対する感度が著しく小さくできる。このような水晶素板１１の結晶性を用いることにより、実施例１に開示の水晶振動子と同程度の、耐歪み及び耐応力の特性を有することができる。

上記した本発明の実施例１においては、水晶素板１１のカットアングルをＳＣカットとしたが、必ずしもＳＣカットに限定するものではなく、ＡＴカット等他のカットアングルで形成した水晶素板を使用しても良い。

図１は本発明における水晶振動子において、一実施形態の水晶素板を保持リードに保持した形態を示した構造図であり、（ａ）は一方の水晶素板主面側から図示したものであり、（ｂ）は他方の水晶素板主面側から図示したものである。 図２は本発明における水晶振動子において、他の実施形態の水晶素板を保持リードに保持した形態を示した構造図であり、（ａ）は一方の水晶素板主面側から図示したものであり、（ｂ）は他方の水晶素板主面側から図示したものである。 図３は、従来の水晶振動子の構造図である。

符号の説明

１０・・・水晶振動子
１１・・・水晶素板
１２・・・励振部
１３・・・支持部
１４・・・橋梁部
１５・・・保持リード
１６・・・励振電極
１７・・・引出電極

Claims (3)

1. 任意のカットアングルで切り出し、外形を円形に加工を施された水晶素板の表裏両主面に励振電極及び該励振電極から該水晶素板の最外周辺縁まで延設した引出電極を形成し、該引出電極の終端部分と保持リード間を導電性接合材で固着導通して構成される水晶振動子において、
   該水晶素板は、円形状の励振部と、該励振部の外側に形成された該励振部と同心のリング状の支持部と、該励振部と該支持部とを一体で繋ぐ２つの橋梁部とから構成されており、それぞれの該橋梁部は該水晶素板が該保持リードにより保持されている位置を水平基準として、そこから±９０°回転した方向で、且つ該水晶素板の中心に対して点対称となる位置に形成されており、該励振部の表裏主面に形成されている該励振電極からそれぞれ延設した該引出電極が、該水晶素板の表裏主面によって異なる該橋梁部を通って形成され該保持リードと導通している形態を特徴とする水晶振動子。
2. 該水晶素板において、該水晶素板のカットアングルが、所謂ＳＣカット、又はＡＴカットであることを特徴とする請求項１記載の水晶振動子。
3. ＡＴカットアングルで切り出し、外形を円形に加工を施された水晶素板の表裏両主面に励振電極及び該励振電極から該水晶素板の最外周辺縁まで延設した引出電極を形成し、該引出電極の終端部分と保持リード間を導電性接合材で固着導通して構成される水晶振動子において、
   該水晶素板は、円形状の励振部と、該励振部の外側に形成された該励振部と同心のリング状の支持部と、該励振部と該支持部とを一体で繋ぐ２つの橋梁部とから構成されており、それぞれの該橋梁部は、該水晶素板の結晶軸の一つである−Ｘ軸方向を基準線として、そこからから６０°回転した方向で、且つ該水晶素板の中心に対して点対称となる位置に形成されており、該励振部の表裏主面に形成されている該励振電極からそれぞれ延設した該引出電極が、該水晶素板の表裏主面によって異なる該橋梁部を通って形成され該保持リードと導通している形態を特徴とする水晶振動子。

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