JPH04332212A - 厚み辷り圧電振動子及び厚み辷り圧電振動子の製造方法 - Google Patents

厚み辷り圧電振動子及び厚み辷り圧電振動子の製造方法

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JPH04332212A
JPH04332212A JP10254891A JP10254891A JPH04332212A JP H04332212 A JPH04332212 A JP H04332212A JP 10254891 A JP10254891 A JP 10254891A JP 10254891 A JP10254891 A JP 10254891A JP H04332212 A JPH04332212 A JP H04332212A
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JP
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thickness
excitation electrode
piezoelectric
crystal
electrode
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JP10254891A
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Hideo Endo
秀男 遠藤
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Seiko Epson Corp
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は厚み辷り圧電振動子の圧
電板の形状及び製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】これより厚み辷り圧電振動子として水晶
振動子を例にとり説明を行う事とする。
【0003】現在、数多くある水晶振動子のうちで、最
も汎用性の高い振動子は、ATカットの厚み辷り水晶振
動子である。
【0004】このATカットの厚み辷り水晶振動子は、
比較的良好な周波数温度特性(以下温特と略す)を有す
るために、通信機器クロック等の民生機器に利用されて
いる。
【0005】そして、近年電子機器分野の小型軽量高周
波化が進み、水晶振動子にも小型高周波化が要求される
ようになってきた。
【0006】そこで、1番目には、X軸を長さ、Z’軸
を幅、Y’軸を厚みとして、X軸方向に長い矩形状に加
工されたATカットの厚み辷り水晶振動子が作成される
ようになってきた。
【0007】また、2番目には、円板状のATカットの
厚み辷り水晶振動片の半径を4mmと小さく加工したA
Tカットの厚み辷り水晶振動子が作成されるようになっ
てきた。
【0008】従来の矩形状厚み辷り水晶振動子の平面断
面図を図3に示す。また、従来の矩形状厚み辷り水晶振
動子の側面断面図を図4に示す。
【0009】従来の矩形状の厚み辷り水晶振動子は、主
面上にCr及びAgで形成された励振電極8と接続電極
9を有する水晶発振片7を、ステム11に貫通するイン
ナーリード10の端部と前記接続電極の端部とを半田を
用いて接続されており、前記ステム11とケース12が
半田を用いて真空中で封着されている事により前記水晶
発振片は真空に保たれていた。
【0010】また、従来の円板状厚み辷り水晶振動子の
平面断面図を図7に示す。また、従来の円板状厚み辷り
水晶振動子の側面断面図を図8に示す。
【0011】従来の円板状の厚み辷り水晶振動子は、図
7に示す主面上に励振電極22と接続電極23を有し、
水晶発振片21を、片方の先端を前記水晶発振片21が
入るようにスリット状に成形し、他方の先端をリード端
子26に溶接した保持部材24の先端のスリット状の部
分に導電性接着剤で保持し、前記リード端子26はステ
ム25を貫通し、前記水晶発振片21は、前記ステム2
5とケース20が半田・抵抗溶接・コールドウェルド等
の方法を用いて封着されている事により真空及び窒素中
に保たれていた。
【0012】ここで円板状及び矩形状のどちらの厚み辷
り振動子においても水晶発振片は、周波数を揃えるため
ラップ等の方法で作成されていたため前記水晶発振片の
中央部から周辺部まで同じ厚みで形成されていた。
【0013】図9に従来の厚み辷り振動子において励振
電極の厚みを変化させたときのCI値の特性例を示す。
【0014】このように、従来の厚み辷り水晶振動子に
於いて水晶発振片を小型化した場合、エネルギー閉じ込
めを良くしCI値を低くしようとして励振電極の厚みを
厚くしても、エネルギー閉じ込めが十分出来ず、あまり
励振電極の厚みを厚くし過ぎると励振電極の質量が厚み
すべりの励振を妨げる事となりCI値が逆に高くなる事
があった。
【0015】また、従来の厚み辷り水晶振動子に於いて
水晶発振片を小型化した場合、エネルギー閉じ込めを良
くしCI値を低くしようとして前記水晶発振片の中央部
が厚く周辺部を薄くしたコンベックス加工を行うとエネ
ルギー閉じ込めを良くしCI値を低くする事が出来るが
工程が1工程多くなり工数がかかる事とコンベックス加
工がバラツキやすくそのためCI値もばらつく事があっ
た。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の厚
み辷り圧電振動子に於いて圧電発振片を小型化した場合
、エネルギー閉じ込めを良くしCI値を低くしようとし
て励振電極の厚みを厚くしても、エネルギー閉じ込めが
十分出来ず、あまり励振電極の厚みを厚くし過ぎると励
振電極の質量が厚みすべりの励振を妨げる事となりCI
値が逆に高くなる事があるという課題を有していた。
【0017】また、従来の厚み辷り圧電振動子に於いて
圧電発振片を小型化した場合、エネルギー閉じ込めを良
くしCI値を低くしようとして前記圧電発振片の中央部
が厚く周辺部を薄くしたコンベックス加工を行うとエネ
ルギー閉じ込めを良くしCI値を低くする事が出来るが
工程が1工程多くなり工数がかかる事とコンベックス加
工がバラツキやすくそのためCI値もばらつくといった
課題を有していた。
【0018】そこで本発明はこのような課題を解決する
もので、その目的とするところは、厚み辷り圧電振動子
においてエネルギー閉じ込めによりCI値を低くする構
造と同時に工程が多くならずに工数がかからない方法を
提案するところにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】(1)  本発明の厚み
辷り圧電振動子は、圧電板の表裏板面に励振電極が形成
され、前記励振電極と導通し前記圧電板の周辺に向かっ
て接続電極が形成されている圧電振動子の、少なくとも
一方の前記励振電極の周辺の前記圧電板の厚みを前記励
振電極の下の前記圧電板の厚み及び前記圧電板の周辺の
厚みより薄くした事を特徴とする。
【0020】(2)  本発明の厚み辷り圧電振動子は
、(1)記載の厚み辷り圧電振動子に於いて、前記圧電
板の片側だけを前記励振電極の周辺に溝をつくり前記圧
電板のもう一方の前記圧電板面に形成された前記励振電
極の面積を前記励振電極の周辺に溝をつくってある前記
励振電極の面積よりも大きくした事を特徴とする。
【0021】(3)  本発明の厚み辷り圧電振動子は
、(1)記載の厚み辷り圧電振動子に於いて、少なくと
も一方の前記励振電極の形状を円または楕円で構成した
事を特徴とする。
【0022】(4)  本発明の厚み辷り圧電振動子の
製造方法は、(1),(2),(3)記載の厚み辷り圧
電振動子に於いて、前記圧電板をイオンビームスパッタ
またはエキシマレーザーにより前記圧電板の構成物質を
たたき出し、前記励振電極の周辺の前記圧電板の厚みを
薄くした事を特徴とする。
【0023】
【実施例】以下、本発明について実施例に基ずいて詳細
に説明する。
【0024】まず最初に本発明の構造について説明する
【0025】本発明の矩形状厚み辷り水晶振動子の平面
断面図を図1に示す。また、本発明の矩形状厚み辷り水
晶振動子の側面断面図を図2に示す。
【0026】本発明の矩形状の厚み辷り水晶振動子は、
主面上にCr及びAgで形成された励振電極2と接続電
極3を有する水晶発振片1を、ステム5に貫通するイン
ナーリード4の端部と前記接続電極の端部とを半田を用
いて接続されており、前記ステム5とケース6が半田を
用いて真空中で封着する事により前記水晶発振片1は真
空に保たれる。
【0027】ここで側面断面図を見るとわかるように、
前記水晶発振片の厚みは前記励振電極のある部分と前記
水晶発振片の周辺で同じ厚みであるが前記励振電極2の
周辺で薄くなるように溝を構成しておりその領域を図1
の平面断面図に於いて斜線で表している。
【0028】また、本発明の円板状厚み辷り水晶振動子
の平面断面図を図5に示す。また、本発明の円板状厚み
辷り水晶振動子の側面断面図を図6に示す。
【0029】本発明の円板状の厚み辷り水晶振動子は、
図5に示す主面上に励振電極15と接続電極16を有し
、水晶発振片14を、片方の先端を前記水晶発振片14
が入るようにスリット状に成形し、他方の先端をリード
端子19に溶接した保持部材17の先端のスリット状の
部分に導電性接着剤で保持し、前記リード端子19はス
テム18を貫通し、前記水晶発振片14は、前記ステム
18とケース13が半田・抵抗溶接・コールドウェルド
等の方法を用いて封着されている事により真空及び窒素
中に保たれてる。
【0030】ここで側面断面図を見るとわかるように、
前記水晶発振片の厚みは前記励振電極のある部分と前記
水晶発振片の周辺で同じ厚みであるが前記励振電極15
の周辺で薄くなるように溝を構成しておりその領域を図
5の平面断面図に於いて斜線で表している。
【0031】以上説明してきたような構造にすることで
、エネルギー閉じ込め効果により、CI値をよくするこ
とが出来る。
【0032】次にいままで説明してきた溝をどのように
つくるかという点について、本発明の厚み辷り水晶振動
子の製造方法を、イオンビームスパッタを用いた例で、
説明する。
【0033】まずイオンビームスパッタによる厚み辷り
水晶振動子の製造方法を図11に示す。図11に示すよ
うに、Arガス27を電界28によりイオン化し、イオ
ン化されたArガス29を電磁石30により集束し、厚
み辷り水晶振動子32の励振電極及び水晶発振片へぶつ
ける事によって前記励振電極の構成物質と前記水晶発振
片の構成物質のAg粒子およびSiO2 31を前記励
振電極及び前記水晶発振片よりたたき出す事が出来る。
【0034】次に、具体的なイオンビームによる加工方
法の具体例及び応用例について記述する。
【0035】1番目には、イオンビームの照射形状を大
きくし前記励振電極以上の前記水晶発振片まで当てて加
工する方法であり、前記励振電極も加工されるが前記励
振電極がマスクとなり前記励振電極の周辺の前記水晶発
振片に溝が作成され容易に要望の形状がえられる事とな
る。
【0036】2番目には、Arガスの量・電界の強さを
変えさらにイオンビームの照射形状を小さくし、前記励
振電極から前記水晶発振片にわたりイオンビームを掃引
する事により、前記励振電極の周辺の前記水晶発振片に
溝を作成する方法であり、この方法では前記励振電極を
できるだけ加工せずに前記水晶発振片を加工することが
出来る。
【0037】3番目には、イオンビームの照射形状を小
さくし、前記励振電極の周辺に沿うようにイオンビーム
を掃引する事により、前記励振電極の周辺の前記水晶発
振片に溝を作成する方法であり、この方法では前記励振
電極の周辺の前記水晶発振片だけを加工することが出来
る。
【0038】以上述べてきたように、イオンビームを使
用し所望の前記水晶発振片の形状を加工する製造方法に
ついて可能であることを説明してきた。
【0039】いままで述べてきた方法は、いずれも水晶
振動片を所望の形状に加工するのを単一の加工工程で説
明している。
【0040】しかし、イオンビームスパッタは、水晶発
振片だけではなく、励振電極も加工することが出来るた
めに、本発明の厚み辷り水晶振動子に於いて、水晶発振
片を所望の形状に加工した後に、励振電極を同じイオン
ビームスパッタにより周波数調整を行うことが出来る。
【0041】つまり、水晶発振片の加工と周波数調整の
加工方式として、イオンビームスパッタという同一の加
工方式を使用するために、作業性も良く工程を増加させ
ないために工数も増加しないということが出来る。
【0042】図10に本発明の厚み辷り振動子の周波数
調整前と周波数調整後のCI値の特性例を示す。
【0043】本実施例に於いてはイオンビームスパッタ
により水晶発振片の加工と周波数の調整を行っており周
波数調整前というのはイオンビームスパッタにより水晶
発振片の加工と周波数の調整を行う前のことであり、周
波数調整後というのはイオンビームスパッタにより水晶
発振片の加工と周波数の調整を行った後のことである。
【0044】同図を見ればわかるようにCI値が低く従
来と比較して特性が優れている事がわかる。
【0045】また本例に於いて水晶発振片の主面の両側
において励振電極の周辺を薄くしているがその他例えば
水晶発振片の主面の片側だけの励振電極の周辺を薄くす
るなど他の構成においても同様の効果を有する。
【0046】また本発明は、水晶発振片の厚みは励振電
極のある部分と前記水晶発振片の周辺で同じ厚みである
が前記励振電極の周辺で薄くなるように溝を構成してお
り、水晶振動片の全面を薄くした訳ではなく、本発明の
ような構成にすることにより水晶振動片の厚みが全体と
して薄くならず耐衝撃は元のままCI値のみを小さくす
ることが出来る。
【0047】また本例において図12に示すように水晶
発振片の主面の両側にある励振電極の大きさを変え前記
励振電極の大きさの小さい方の励振電極の周辺で前記水
晶発振片の厚みが薄くなるように溝を構成したとすると
前記励振電極の表裏のズレがないためにCI値のばらつ
きがなくなる効果とともにその他の特性(C0 ,C1
,温特等)のばらつきも小さくなるという効果も有する
【0048】また本例において図13に示すように水晶
発振片の主面にある励振電極の形状において少なくとも
片側の前記励振電極の形状を円または楕円で構成し円ま
たは楕円で構成した前記励振電極の周辺で前記水晶発振
片の厚みが薄くなるように溝を構成したとする。ここで
前記水晶発振片の厚みは前記励振電極のある部分と前記
水晶発振片の周辺で同じ厚みであるが前記励振電極の周
辺で薄くなるように構成してありその領域を図13の平
面断面図に於いて斜線で表している。
【0049】このような構成とすると前記励振電極と前
記接続電極の端部との距離が長くなりそれでいて前記励
振電極の面積が小さくならないようにする事が出来るた
めに厚み辷り振動のエネルギー閉じ込めが効果的に働き
CI値のばらつきがなくなる効果を有するとともにその
他の特性(C0  ,C1 ,温特等)のばらつきも小
さくなるという効果も有する。また製造方法上の効果と
してはイオンビームの照射形状を矩形状等に構成するた
めの特別な設備がいらず安価で出来るという効果を有す
る。
【0050】また本例においてイオンビームの構成をA
rイオンで考えているがその他たとえば酸素イオン・窒
素イオンなど他の元素においても同様の効果を有する。
【0051】また本例において前記励振電極及び前記水
晶発振片を加工するためにイオンビームを使用している
がその他たとえばエキシマレーザーなど他の方法におい
ても同様の効果を有する。
【0052】また本例において励振電極の構成は、Cr
+Ag二層を考えているがその他例えばAg一層・Au
一層・Cr+Ag多層・Cr+Au多層・Ni+Ag多
層・Ni+Au多層など他の構成においても同様の効果
を有する。
【0053】また本例において厚み辷り圧電振動子とし
て水晶振動子を例にとり説明を行ったがその他例えばセ
ラミック振動子・リチウム振動子など他の圧電振動子で
も同様の効果を有する。
【0054】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、圧電
発振片の厚みは励振電極のある部分と前記圧電発振片の
周辺で同じ厚みであるが前記励振電極の周辺で薄くなる
ように溝を構成しているためにエネルギー閉じ込め効果
によって厚み辷り振動を前記励振電極に閉じ込めCI値
を低く抑え込む事が出来るという効果を有する。
【0055】また、圧電発振片の厚みは励振電極のある
部分と前記圧電発振片の周辺で同じ厚みであるが前記励
振電極の周辺で薄くなるように溝を構成しており、水晶
振動片の全面を薄くした訳ではないので、本発明のよう
な構成にすることにより圧電振動片の厚みが全体として
薄くならず耐衝撃は元のままCI値のみを小さくするこ
とが出来るという効果を有する。
【0056】また圧電振動片の主面の両側にある励振電
極の大きさを変え前記励振電極の大きさの小さい方の励
振電極の周辺で前記水晶発振片の厚みが薄くなるように
溝を構成したとすると前記励振電極の表裏のズレがない
ためにCI値のばらつきがなくなる効果とともにその他
の特性(C0 ,C1 ,温特等)のばらつきも小さく
なるという効果も有する。
【0057】また圧電発振片の主面にある励振電極の形
状において少なくとも片側の前記励振電極の形状を円ま
たは楕円で構成し円または楕円で構成した前記励振電極
の周辺で前記水晶発振片の厚みが薄くなるように溝を構
成したとすると前記励振電極と前記接続電極の端部との
距離が長くなりそれでいて前記励振電極の面積が小さく
ならないようにする事が出来るために厚み辷り振動のエ
ネルギー閉じ込めが効果的に働きCI値のばらつきがな
くなる効果を有するとともにその他の特性(C0 ,C
1 ,温特等)のばらつきも小さくなるという効果も有
する。また製造方法上の効果としてはイオンビームまた
はエキシマレーザーの照射形状を矩形状等に構成するた
めの特別な設備がいらず安価で出来るという効果を有す
る。
【0058】また、従来の厚み辷り圧電振動子は、励振
電極の厚みを制御したり圧電振動片の形状をコンベック
ス加工のような方法により圧電振動片を中央付近で最も
厚く前記圧電振動片の周辺で最も薄くする事によりCI
値を制御していたため特性のばらつきが大きくまた作業
性も悪く工数が増加することがあるという課題があった
が本発明によれば周波数調整と同一の加工方式を用い前
記励振電極の周辺の前記圧電振動片の構成物質を前記圧
電振動片よりたたき出す事によりエネルギー閉じ込め効
果によって厚み辷り振動を前記励振電極に閉じ込めCI
値を低く抑え込む事が出来た後に前記励振電極の構成物
質を前記励振電極よりたたき出す事により周波数調整を
行うことが出来るために特性のばらつきが小さくまた作
業性も良く工程を増加させないために工数も増加しない
という効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の矩形状厚み辷り水晶振動子の平面断面
図。
【図2】本発明の矩形状厚み辷り水晶振動子の側面断面
図。
【図3】従来の矩形状厚み辷り水晶振動子の平面断面図
【図4】従来の矩形状厚み辷り水晶振動子の側面断面図
【図5】本発明の円板状厚み辷り水晶振動子の平面断面
図。
【図6】本発明の円板状厚み辷り水晶振動子の側面断面
図。
【図7】従来の円板状厚み辷り水晶振動子の平面断面図
【図8】従来の円板状厚み辷り水晶振動子の側面断面図
【図9】従来の厚み辷り振動子において励振電極の厚み
を変化させたときのCI値の特性図。
【図10】本発明の厚み辷り振動子における周波数調整
前と周波数調整後のCI値の特性図。
【図11】イオンビームスパッタの原理図。
【図12】本発明の厚み辷り水晶振動子のその他の実施
例1の側面断面図。
【図13】本発明の厚み辷り水晶振動子のその他の実施
例2の平面断面図。
【符号の説明】
1…水晶発振片 2…励振電極 3…接続電極 4…インナーリード 5…ステム 6…ケース 7…水晶発振片 8…励振電極 9…接続電極 10…インナーリード 11…ステム 12…ケース 13…ケース 14…水晶発振片 15…励振電極 16…接続電極 17…保持部材 18…ステム 19…リード端子 20…ケース 21…水晶発振片 22…励振電極 23…接続電極 24…保持部材 25…ステム 26…リード端子 27…Arガス 28…電界 29…イオン化されたArガス 30…電磁石 31…Ag粒子及びSiO2 32…厚み辷り水晶振動子

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  圧電板の表裏板面に励振電極が形成さ
    れ、前記励振電極と導通し前記圧電板の周辺に向かって
    接続電極が形成されている圧電振動子の、少なくとも一
    方の前記励振電極の周辺の前記圧電板の厚みを前記励振
    電極の下の前記圧電板の厚み及び前記圧電板の周辺の厚
    みより薄くした事を特徴とする厚み辷り圧電振動子。
  2. 【請求項2】  前記圧電板の片側だけを前記励振電極
    の周辺に溝をつくり前記圧電板のもう一方の前記圧電板
    面に形成された前記励振電極の面積を前記励振電極の周
    辺に溝をつくってある前記励振電極の面積よりも大きく
    した事を特徴とする請求項1記載の厚み辷り圧電振動子
  3. 【請求項3】  少なくとも一方の前記励振電極の形状
    を円または楕円で構成した事を特徴とする請求項1記載
    の厚み辷り圧電振動子。
  4. 【請求項4】  前記圧電板をイオンビームスパッタま
    たはエキシマレーザーにより前記圧電板の構成物質をた
    たき出し、前記励振電極の周辺の前記圧電板の厚みを薄
    くした事を特徴とする請求項1,2,3記載の厚み辷り
    圧電振動子の製造方法。
JP10254891A 1991-05-08 1991-05-08 厚み辷り圧電振動子及び厚み辷り圧電振動子の製造方法 Pending JPH04332212A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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