JPH03209908A - 圧電振動子およびその周波数調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、種々の電子機器の基準クロック等に用いられ
る圧電振動子およびその周波数調整方法に関するもので
ある。

従来の技術 水晶等の単結晶を用いた圧電振動子はＱ値が極めて大き
く高安定な性能が得られる。またこのため共振周波数の
調整には高度な技術が必要である。圧電振動子には種々
の振動モードが存在するが現在では厚みすべりモードを
利用することが一般的である。この厚みすべりモードで
は圧電振動子の共振周波数は振動片の厚みに反比例して
変化する。また、電極の質量付加効果により共振周波数
が低下することが知られており従来はこの質量付加効果
を利用して共振周波数を調整していた。

以下図面を参照しながら従来の圧電振動子とその周波数
調整方法について説明する。

第３図は従来の圧電振動子の中で一般的な水晶振動子の
構造図であり、第４図は水晶振動子の周波数調整方法を
示す概念図である。

第３図において、水晶振動子１２の表面と裏面には電極
１５が配されている。また表面と裏面の電極１５は導電
性接着剤１８によりリード端子１３の保持部１７に支持
されるとともに電気的に導通されている。前記リード端
子１３はハーメチックガラス１４を介して外部へ導出さ
れている。また電極１５の中央部には周波数を調整する
ための質量体１６が付加されている。

なお、１９は金属ケースである。

第４図において、気密封止前の水晶振動子１２には発振
回路２５が接続されているが、その発振周波数はまだば
らついている。前記水晶振動子１２は真空容器２１に入
れられ１、マスク２０を通して周波数調整用の銀２２が
蒸発源２３から蒸着される。同時にこの銀の蒸着中の水
晶振動子１２の発振周波数をカウンター２６で読む。そ
して質量付加効果により発振周波数がある設定値に下が
った時点でコンパレータ２７によりシャッター２４を閉
じ蒸着を止めることで発振周波数を調整している。以上
一般的な水晶振動子１２の周波数調整方法を示したが最
近ではレーザー光により電極１５の一部を取り除き発振
周波数を上げる方向でも検討がなされている。

発明が解決しようとする課題 上記のように従来の一般的な蒸着法での周波数調整方法
では１０−５Ｔｏｒｒ程度の高真空が必要であり、真空
容器２１などの真空設備に多くの費用が発生している。

また、従来では周波数調整は気密封止の前工程で行う必
要があったが、気密封止工程で水晶振動子１２の共振周
波数が変化するため、結果的に完成品での共振周波数を
高精度に調整することは非常に難しかった。さらに周波
数調整設備の中に付着していた銀（ずが水晶振動子１２
などに付着し、完成品中にもちこまれることもあり、そ
の信頼性にも影響していた。

一方、レーザー光により電極１５の一部を取り除く周波
数調整方法では、水晶振動子１２に電界を与える電極１
５を部分的に取り除くことになるのであるが、これは周
波数を調整すればするほど取り除く面積が大きくなり、
結果的に水晶振動子１２に与える電界が弱くなり、等価
抵抗の増大につながるものである。また等価抵抗に影響
を与えない範囲の周波数調整量では調整範囲が狭く、周
波数ばらつきを吸収しきれないため事実上周波数調整は
きわめて困難なものであった。

課題を解決するための手段 本発明は前記課題に着目し、少なくともその一部分が透
光性となった気密容器と、この気密容器内に設けた振動
片と、この振動片の表面と裏面とにそれぞれ設けた電極
と、前記気密容器の外部から、その内部に導入されて前
記表面と裏面の電極に接続された電気的導通手段と、前
記気密容器内に設けた蒸着体とを備え、前記気密容器の
透光部において、その気密容器内面側を粗面化するとと
もに、この粗面化部分上に、前記蒸着体を設け、前記気
密容器の外部から、前記透光部を介してこの気密容器内
に設けた蒸着体にレーザー光を照射し、この照射により
前記蒸着体を蒸発させ、この蒸発した蒸着体を前記振動
片の電極に蒸着させることにより、この振動片の周波数
の調整を行うものである。

作用 本発明は、上記構成により、振動片を気密容器に気密封
止した状態のものを用いるので大気中で周波数調整が可
能であり、よって従来の真空容器等の真空装置は不要と
なり簡単な構成で連続的に周波数調整ができるようにな
る。また、１個ずつ気密封止後に周波数を調整するため
後工程での周波数ばらつきを考える必要がなく完成品で
の周波数偏差を小さくできる。さらに本発明では周波数
調整にレーザー光を用いるが従来のように電極の一部を
取り除くことがなく等価抵抗の劣化が少ない。

実施例 以下、本発明の実施例を添付の図面を用いて説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す一部切欠斜視図である
。表、裏面に電極７を配した長方形の水晶振動子６は導
電性接着剤５により、電気的導通手段の一例として用い
たリード端子３の保持部４に支持されると、ともに電気
的に導通されている。

透明なガラスカバー１の内面側には蒸着体の一例として
金属コート膜９が蒸着法により配されている。なお、こ
のガラスカバー１の内面側はサンドブラスト等で粗面化
加工が施され、この粗面部上に前記金属コート膜９が設
けられている。さらに、本実施例では金属コート膜９の
材質は電極７と同じ銀を用いている。そして前記水晶振
動子６はケース２および前記ガラスカバー１により封着
剤８を用いて気密封止されている。つまりガラスカバー
１とケース２で気密容器が形成されているのである。

第２図は、本発明の周波数調整方法の一実施例を示す真
空封着後にレーザー光により周波数調整する概念図であ
る。周波数調整はガラスカバー１をケース２に封止剤８
で接着させた気密封止後に実施される。図示していない
が、リード端子３は発振器に接続されており発振周波数
はカウンターで確認できる。ここで外部からガラスカバ
ー１を通して連続発振光をＱスイッチでパルス化したＹ
ＡＧレーザー光１１Ａを金属コート膜９付近に集光レン
ズ１１で焦点を合わせて照射する。ＹＡＧレーザー光１
１Ａ　（１，０６μｍ）はガラスカバー１を透過し、前
記金属コート膜９だけを選択して瞬間的に蒸発（あるい
は飛散）させることができる。蒸発した金属１０は水晶
振動子６に配した電極６の片面に付着するため質量付加
効果により水晶振動子６の発振周波数は下がる。さらに
ＹＡＧレーザー光１１Ａを掃引して所定の設定周波数に
達するまで繰り返される。

本実施例ではレーザー光にＹＡＧレーザー光１１Ａを使
用したがガラスカバー１を透過できるものであれば何で
も使用できる。また電極７及び金属コート膜９にはＡｇ
を用い蒸着法で施したが、電極７の上で安定であればよ
く、また印刷などの方法により施すこともできる。

なお本実施例において、ガラスカバー１の内面を粗面化
したのは次のような理由からである。つまりレーザー光
１１Ａを照射された金属コート膜９部分は直ちに蒸発す
るので、ここに照射された残りのレーザー光のエネルギ
ーは今度は電極７を侵すことになる。よってこのような
残りのエネルギーによる弊害を防止すべく上述の粗面化
を行ったものであり、粗面化しておけば残りのエネルギ
ーは粗面化部で分散されて、電極７の方へ向かうことと
なり、よって局部的に電極７の一部を侵すことのないも
のとなる。

上記の周波数調整方法によれば気密容器と水晶振動子６
よりなる圧電振動子自体を大気雰囲気中に置くことがで
きるため従来の真空容器のような高真空装置が不用にな
り簡単な構成の設備で周波数調整が可能となる。また周
波数調整の速度も従来のものと比較して速くすることが
でき、連続的、効率的に周波数調整ができるようになっ
た。

つぎに従来の工程では周波数調整後に振動片をケース内
に気密封止を行うが、気密封止工程で周波数が変化して
しまうという問題点があったが、本実施例による周波数
調整は気密容器内に水晶振動子６を気密封止した後に行
うことができるため完成品の周波数偏差を小さくできた
。さらにレー０ デー光を用いた従来例のように電極を直接削り取ること
がないため水晶振動子６０等価抵抗は殆ど劣化すること
がなかった。なお第２図において集光レンズ１１を透過
後のレーザー光１１Ａの焦点はガラスカバー１に入射す
る手前に設けてもレーザー光１１Ａで金属コート膜９を
蒸発させることができる。またこのようにした場合レー
ザー光１１Ａのエネルギーが強すぎてガラスカバー１が
破損することもなくなる。

発明の効果 上記の説明で明らかなように本発明の圧電振動子とその
周波数調整方法によれば大気中で連続的、効率的に圧電
振動子の周波数調整ができるという効果が得られる。ま
た気密容器内に振動片を気密封止した後周波数調整を行
うことができるため完成品の周波数偏差を小さくできる
という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の圧電振動子の一実施例を示す一部切欠
斜視図、第２図は本発明、の圧電振動子の周波数調整方
法の一実施例を示す断面図、第３図は従来の圧電振動子
を示す半断面正面図、第４図は従来の蒸着法による周波
数調整方法を示す概念図である。 １・・・・・・ガラスカバー　２・・・・・・ケース、
３・・・・・・リード端子、４・・・・・・保持部、５
・・・・・・導電性接着剤、６・・・・・・水晶振動子
、７・・・・・・電極、８・・・・・・封着剤、９・・
・・・・金属コート膜、１０・・・・・・蒸発した金属
、１１・・・・・・集光レンズ、１１Ａ・・・・・・レ
ーザー光。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくともその一部分が透光性となった気密容器
   と、この気密容器内に設けた振動片と、この振動片の表
   面と裏面とにそれぞれ設けた電極と、前記気密容器の外
   部から、その内部に導入されて前記表面と裏面の電極に
   接続された電気的導通手段と、前記気密容器内に設けた
   蒸着体とを備え、前記気密容器の透光部において、その
   気密容器内面側を粗面化するとともに、この粗面化部分
   上に、前記蒸着体を設けた圧電振動子。
2. （２）特許請求の範囲第（１）項において、蒸着体は金
   属コート膜により形成した圧電振動子。
3. （３）特許請求の範囲第（２）項において、電極と蒸着
   体は同一金属材料で形成した圧電振動子。
4. （４）少なくともその一部分が透光性となった気密容器
   と、この気密容器内に設けた振動片と、この振動片の表
   面と裏面とにそれぞれ設けた電極と、前記気密容器の外
   部から、その内部に導入されて前記表面と裏面の電極に
   接続された電気的導通手段と、前記気密容器内に設けた
   蒸着体とを備え、前記気密容器の透光部において、その
   気密容器内面側を粗面化するとともに、この粗面化部分
   上に、前記蒸着体を設け、前記気密容器の外部から、前
   記透光部を介してこの気密容器内に設けた蒸着体にレー
   ザー光を照射し、この照射により前記蒸着体を蒸発させ
   、この蒸発した蒸着体を前記振動片の電極に蒸着させる
   ことにより、この振動片の周波数を調整する圧電振動子
   の周波数調整方法。
5. （５）特許請求の範囲第（４）項において、蒸着体は気
   密容器の内面側に設けた金属コート膜で構成した圧電振
   動子の周波数調整方法。
6. （６）特許請求の範囲第（５）項において、金属コート
   膜は、気密容器の内面側の粗面化部分上に設けた圧電振
   動子の周波数調整方法。