JPH0231526B2 - Bojoatsumisuberiatsudenshindoshioyobisonoseiho - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水晶振動子などの圧電振動子に関する
ものであり、特に厚みすべり振動を行う圧電振動
子およびその製法に関するものである。

厚みすべり振動を行う例えばATカツト水晶振
動子は、周波数温度特性が３次曲線となり、広い
温度範囲にわたつて精度の高い安定した周波数が
得られるが、小型化が難しいため、腕時計などへ
の使用は難しかつた。

また第１図示のような矩形のATカツト水晶振
動子がある。これは厚さｔにより厚みすべり振動
の固有振動数が決定されるものであるが、幅Ｗと
厚さＴとの比Ｗ／Ｔの値の徴小な変化により副振
動の影響を大きく受け、また周波数温度特性が大
幅に変化するため、量産する場合の水晶片の研磨
によるＷ／Ｔの値の再現が難しく、矩形のATカ
ツト水晶振動子の量産を阻止していた。

また第２図示のように水晶片を丸棒状に研磨し
たものであるが、これは円周面を研磨するとき水
晶片の最初の切断角度を狂わす危険性があつた。
そして切断角度の狂いにより周波数温度特性が大
幅に変化する不都合があつた。

本発明は上記欠点を除去するものであり、厚み
すべり圧電振動子の小型化を達成できるととも
に、前述のＷ／Ｔの値を極めて正確に再現でき、
副振動の影響が少なく、周波数温度特性が一定し
た厚みすべり圧電振動子およびその製法を提供す
るものである。

まず図面に基づいて本発明の製法について説明
する。

第３図において、１は厚みすべり振動を行う水
晶板であり、例えばＺ軸より35度15分の切断角度
により截出したATカツト水晶板である。そして
水晶板１の主面である平坦面１ａ，１ｂは上記切
断角度に精度よく加工されている。そして板厚ｔ
は約0.4mmである。厚みすべり振動子の場合、板
厚ｔにより発振周波数は決定され、本例ではf₀は
約4.2MHzである。そしてｔが約0.8mmのときf₀は
約2.1MHzとなる。

第４図は水晶板１を研削する加工装置の該略図
であり、矢印２方向に往復動するとともに矢印２
Ａ方向に上下動可能であるベツド３上に砥石４が
設けてある。砥石４には第５，６図示のように幅
ｔより大きい直径Ｗの凹半円形状の断面形状を有
する溝６……が形成してある。

水晶板１をガラスなどの台５に接着し、この台
をベツド３上に例えばベツド３の往復動方向がＸ
軸方向と一致するように固定し、砥石４を回転し
ベツド３を上昇し水晶板１を研削する。このとき
砥石４の研削長ｌはｔ／２未満であり、水晶板１
の平坦面１ａが残るように研削する。そしてベツ
ド３を往復動し、水晶板１の一面側に第４，５図
示のような断面形状が凸半円形状の突条７Ａ……
を形成する。この突条は前述のように水晶板１の
平坦面１ａが残つている。

つぎに台５をベツド３より外し、第６図示のよ
うに水晶板１を反転して台５に接着し、この台を
ベツド３に固定する。そして水晶板１の一面側と
同様に、砥石４を回転するとともにベツドを上昇
させ、さらにベツド３を往復動し突条７Ｂ……を
形成する。この突条７Ｂ……は前述の突条７Ａ…
…とその方向が一致し、対向している。

また突条７Ｂ……には平坦面１ｂが残つてい
る。水晶板１をその両面より研削し、対向する凸
半円状の突条７Ａ……と突条７Ｂ……とを形成す
ることにより、水晶板１は略丸棒状の水晶棒７…
…が連結部７Ｃ……により連結した状態となる。
そして水晶板１の連結部７Ｃ……を折るなどして
除去して分離し、水晶棒７……が形成される。

つぎに水晶棒７の円周面を第７図示のように例
えば円筒ラツプ盤などにて精度よく研磨する。同
図において、下ラツプ８、上ラツプ９は異なる回
転速度にて回転するものであり、その中間にキヤ
リア１０をセツトする。なお一方のラツプは固定
でもよい。キヤリア１０には装着孔１０ａ……が
穿設してあり、装着孔１０ａ……には水晶棒７…
…が装着され、上下ラツプ８，９に挾まれてい
る。上下ラツプ８，９の間隔Ｄは水晶棒７の厚さ
ｔより大きく、幅ｗより小さく設定してある。上
下ラツプ間に研磨材を注入し、円筒ラツプ盤を作
動させることにより、水晶棒７……は上下ラツプ
８，９間をころがりながらその円周面が研磨さ
れ、平坦面１ａ，１ｂはほとんど研磨されない。
そしてｗがＤに等しくなるように水晶棒７の円周
面が研磨されたとき、円筒ラツプ盤の作動を停止
する。このようにして形成された水晶棒７は、平
坦面１ａ，１ｂが残つているため切断角度は極め
て正確であり、周波数温度特性が一定となり、ま
たｗ／ｔの値が一定にできるため副振動の影響を
受けにくい。

なお水晶板１に突条７Ａ，７Ｂを形成する方法
として砥石４による研削を示したが、砥石の代わ
りにラツプと研磨剤とにより形成してもよい。ま
た水晶棒７……は連結部７Ｃ……により連結して
いる状態に研削した例を示したが、砥石の下降量
ｌをｔ／２とすれば連結部７Ｃはなくなる。

さらに円筒ラツプ盤において、間隔Ｄの設定に
直径Ｄのセラミツクなどの球形あるいは円柱形の
間隔調整部材１１を第８図示のように装着孔１０
ａに入れて研磨してもよい。

このようにして形成された水晶棒７は第９図示
のように平坦面１ａ，１ｂが残つた丸棒状であ
り、その中心軸方向はＸ軸方向と一致している。

第１０，１１図において水晶振動子１２は水晶
棒７に駆動電極１３，１４を形成し、水晶棒７の
両端部を保持端子１５，１６にて保持したもので
ある。駆動電極１３，１４はそれぞれ平坦面１
ａ，１ｂから円周面にかけて真空蒸着などにて形
成してある。そして駆動電極１３，１４より引出
し電極１３ａ，１４ａが水晶棒７の面端部に向け
て延出している。駆動電極１３，１４は少なくと
も平坦面１ａ，１ｂ上にあればよく、円周面上に
形成する必要はない。保持端子１５，１６と水晶
棒７とは導電性接着剤などにより固定され、保持
端子１５と駆動電極１３とは導通し、保持端子１
６と駆動電極１４とは導通している。

この水晶振動子１２は前述のように平坦面１
ａ，１ｂが残つており水晶の切断角度は水晶板１
の切断角度と変わらず、周波数温度特性は一定と
なり、またｗ／ｔの値も極めて正確に再現できる
ため副振動の影響を受けにくく、量産性の良い水
晶振動子である。

つぎに本発明の他の実施例を第１２図にもとづ
いて説明する。１７は水晶棒であり、平坦面１７
ａ，１７ｂは残つており、円周面は円筒ラツプ盤
などにより研磨されている。この水晶棒１７は中
心軸方向がZ′軸方向と一致している。そして両端
面１７ｃ，１７ｄはＸ軸−Y′軸平面を５〜10度
傾斜した傾斜端面となつている。この水晶棒１７
に駆動電極を形成し、保持端子にて保持し駆動す
ると、この水晶振動子は厚みねじり振動などの不
要振動と、厚みすべり振動との結合を疎にできる
ため、周波数温度特性のずれを防止できる。

さらに本発明の他の実施例を第１３〜１６図に
もとづいて説明する。これらの各実施例は水晶棒
の両端部を細くしたものであり、換言すると両端
部の断面積が中央部の断面積より小さくなるよう
にしたものである。第１３図の水晶棒１８は両端
部が円錐台状に研磨などにより切欠してある。

第１４図の水晶片１９は、その両端部の上下部
分が傾斜面によつて切欠してある。第１５図の水
晶片２０は、その両端部の上下左右部分が傾斜面
によつて切欠してある。そして第１６図の水晶片
２１は左端部が上方より切欠してあり、右端部が
上方より切欠してある。

これらの水晶片１８，１９，２０，２１に駆動
電極を形成し、保持端子にて保持し電界を印加す
るとこれらの水晶振動子は駆動される。そしてこ
れらの水晶振動子は保持端子からの振動エネルギ
の放散を防止でき、CI値を下げることができる
ためＱ値を向上できる。また水晶片の保持が容易
となる。

以上述べたように本発明によれば、厚みすべり
圧電振動子を小型化でき、しかも周波数温度特性
が一定であり、副振動の影響を受けにくい圧電振
動子を提供できる。このため量産した場合好都合
である。

また両端部近傍を切欠すれば振動エネルギーの
保持部からの放散を防止でき、CI値を下げＱ値
を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の矩形状厚みすべり水晶振動子の
斜視図、第２図は従来の丸棒状厚みすべり水晶振
動子の斜視図、第３図は本発明に使用する厚みす
べり水晶板の斜視図、第４図は水晶板の研削装置
の該略斜視図、第５〜８図は本発明の水晶振動子
の水晶棒の加工状態説明図であり、第５，６図は
研削状態説明図、第７図は円周研磨状態説明図、
第８図は円周面研磨状態図の他の例、第９図は本
発明の一実施例の水晶棒の斜視図、第１０図は本
発明の一実施例の水晶振動子の斜視図、第１１図
は第１０図の左側面図および正面図、第１２図は
本発明の他の実施例の水晶棒の左側面図および正
面図、第１３〜１６図はそれぞれ本発明のさらに
他の実施例の水晶棒の左側面図および正面図であ
る。 ７，１７，１８，１９，２０，２１……水晶
棒、１２……水晶振動子、１３，１４……駆動電
極、１５，１６……保持端子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｘ軸−Z′軸平面と平行な相対向する二つの平
   坦面を有するとともに上記両平坦面の間の外周面
   は軸心を中心とする円弧曲面となつている棒状体
   であつて、上記両平坦面のそれぞれには駆動電極
   が備わつていることを特徴とする棒状厚みすべり
   圧電振動子。 ２ Ｘ軸−Z′軸平面と平行な相対向する二つの平
   坦面を有し軸心方向がZ′軸方向に実質的に一致す
   るとともに上記両平坦面の間の外周面は上記軸心
   を中心とする円弧曲面となつている棒状体であつ
   て、上記両平坦面のそれぞれには駆動電極が備わ
   つており、上記棒状体の両端面は、Ｘ軸−Y′軸
   平面に対し５〜10度傾斜させてあることを特徴と
   する棒状厚みすべり圧電振動子。 ３ 厚みすべり振動をするように平面がＸ軸−
   Z′軸平面と平行になるように切り出された厚さｔ
   の圧電素子平板を、断面形状が直径Ｗ（Ｗ＞ｔ）
   の半円形凹溝を有する砥石などの研磨手段にて片
   面側を約ｔ／２の深さでＸ軸またはZ′軸のいずれ
   かの方向に研磨して半突条を形成し、その後で上
   記平板を裏返して他面側を上記研磨手段にて約
   ｔ／２の深さで研磨して上記半突条と対向する半
   突条を形成し、Ｘ軸−Z′軸平面と平行な相対向す
   る二つの平坦面を有するとともに上記両平坦面の
   間の外周面は軸心を中心とする円弧曲面となつて
   いる棒状体を形成し、上記両平坦面のそれぞれに
   駆動電極を形成することを特徴とする棒状厚みす
   べり圧電振動子の製法。