JPH05243885A - 水晶振動子およびその周波数調整方法 - Google Patents
水晶振動子およびその周波数調整方法Info
- Publication number
- JPH05243885A JPH05243885A JP5977191A JP5977191A JPH05243885A JP H05243885 A JPH05243885 A JP H05243885A JP 5977191 A JP5977191 A JP 5977191A JP 5977191 A JP5977191 A JP 5977191A JP H05243885 A JPH05243885 A JP H05243885A
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- Japan
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- electrode
- metal container
- frequency
- crystal
- crystal oscillator
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Abstract
(57)【要約】
［目的］金属容器に気密に封止した後に周波数の微調整
の可能な水晶振動子およびその周波数調整方法を提供す
る。 ［構成］所定の共振周波数に成形され板面に電極を形成
した水晶片を気密な金属容器に収納して上記電極を金属
容器を貫通する端子を介して外部へ導出するものにおい
て、端子と金属容器との間に印加する電圧によって上記
電極の材料を上記金属容器の内壁へスパッタさせて電極
の質量の減少を可能とするように金属容器の内部にスパ
ッタ可能なガスを１×１０-1Ｔｏｒｒないし１×１０-2
Ｔｏｒｒの圧力に充填する。
の可能な水晶振動子およびその周波数調整方法を提供す
る。 ［構成］所定の共振周波数に成形され板面に電極を形成
した水晶片を気密な金属容器に収納して上記電極を金属
容器を貫通する端子を介して外部へ導出するものにおい
て、端子と金属容器との間に印加する電圧によって上記
電極の材料を上記金属容器の内壁へスパッタさせて電極
の質量の減少を可能とするように金属容器の内部にスパ
ッタ可能なガスを１×１０-1Ｔｏｒｒないし１×１０-2
Ｔｏｒｒの圧力に充填する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、封止後に周波数の調整
の可能な水晶振動子およびその周波数調整方法に係わ
り、特にスパッタによる電極質量の除去に関する。
の可能な水晶振動子およびその周波数調整方法に係わ
り、特にスパッタによる電極質量の除去に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に水晶振動子は、結晶軸に対する切
断角度に応じて固有の振動特性を呈する。数ＭＨｚない
し十数ＭＨｚの周波数で最も一般的に使用されるＡＴカ
ットの水晶振動子は２５℃付近に変曲点を有する３次曲
線状の温度特性を示し、その共振周波数は概略厚み寸法
によって決定される。したがって、このようなＡＴカッ
トの水晶振動子を製造する場合、水晶の結晶を所定の角
度に切断して板状の水晶片に成形し、この水晶片を所望
の共振周波数の厚みに研磨する。そして水晶片の表裏板
面に蒸着等により基礎電極を形成し板面の端部へ導出す
る。この基礎電極の導出端をベースに植設した保持部材
で保持して導電性接着剤等で固着し基礎電極の上に周波
数調整電極を蒸着して共振周波数を目的周波数に正確に
調整する。そして上記ベースに金属性のカバーをかぶせ
て、半田付け、抵抗溶接等により気密に封止するように
している。
断角度に応じて固有の振動特性を呈する。数ＭＨｚない
し十数ＭＨｚの周波数で最も一般的に使用されるＡＴカ
ットの水晶振動子は２５℃付近に変曲点を有する３次曲
線状の温度特性を示し、その共振周波数は概略厚み寸法
によって決定される。したがって、このようなＡＴカッ
トの水晶振動子を製造する場合、水晶の結晶を所定の角
度に切断して板状の水晶片に成形し、この水晶片を所望
の共振周波数の厚みに研磨する。そして水晶片の表裏板
面に蒸着等により基礎電極を形成し板面の端部へ導出す
る。この基礎電極の導出端をベースに植設した保持部材
で保持して導電性接着剤等で固着し基礎電極の上に周波
数調整電極を蒸着して共振周波数を目的周波数に正確に
調整する。そして上記ベースに金属性のカバーをかぶせ
て、半田付け、抵抗溶接等により気密に封止するように
している。
【０００３】しかしながらこのようなものでは、周波数
調整電極を形成する際に正確に周波数を合わせ込んでも
封止を行ってみると周波数が変化することがある。この
ような周波数の変化の原因の一つは、たとえば封止作業
の際にベースに加わる応力によって生じる。そして封止
作業後に周波数の変化を発見してもこれを修正する手段
はなかった。特に周波数の許容偏差の狭い水晶振動子の
場合には、大量の規格外の製品を生じることもあり問題
となっていた。このために封止後の周波数のずれを予め
見越して目的周波数をずらしておくことも考えられる
が、このようにしても封止作業によって生じる周波数の
ずれは一定ではないために消極的な手段にすぎなかっ
た。またカバーに光透過性のガラス等を用いてレーザ光
線で電極部分を照射して蒸発させ、周波数調整を行うこ
とも考えられている。しかしながらこのようなものでは
容器のコストが比較的高価になり、発生した電極金属の
蒸気が再び水晶片に付着すると特性を損なうこともあ
り、またレーザー光線による加熱によって水晶片がその
キューリー点を越える温度になると圧電性を失って二度
と回復できなくなる問題があった。
調整電極を形成する際に正確に周波数を合わせ込んでも
封止を行ってみると周波数が変化することがある。この
ような周波数の変化の原因の一つは、たとえば封止作業
の際にベースに加わる応力によって生じる。そして封止
作業後に周波数の変化を発見してもこれを修正する手段
はなかった。特に周波数の許容偏差の狭い水晶振動子の
場合には、大量の規格外の製品を生じることもあり問題
となっていた。このために封止後の周波数のずれを予め
見越して目的周波数をずらしておくことも考えられる
が、このようにしても封止作業によって生じる周波数の
ずれは一定ではないために消極的な手段にすぎなかっ
た。またカバーに光透過性のガラス等を用いてレーザ光
線で電極部分を照射して蒸発させ、周波数調整を行うこ
とも考えられている。しかしながらこのようなものでは
容器のコストが比較的高価になり、発生した電極金属の
蒸気が再び水晶片に付着すると特性を損なうこともあ
り、またレーザー光線による加熱によって水晶片がその
キューリー点を越える温度になると圧電性を失って二度
と回復できなくなる問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の事情
に鑑みてなされたもので、金属容器に気密に封止した後
に周波数の微調整の可能な水晶振動子およびその周波数
調整方法を提供することを目的とするものである。
に鑑みてなされたもので、金属容器に気密に封止した後
に周波数の微調整の可能な水晶振動子およびその周波数
調整方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、所定の共振周
波数に成形され板面に電極を形成した水晶片を気密な金
属容器に収納して上記電極を金属容器を貫通する端子を
介して外部へ導出するものにおいて、端子と金属容器と
の間に印加する電圧によって上記電極の材料を上記金属
容器の内壁へスパッタさせて電極の質量の減少を可能と
するように金属容器の内部にスパッタ可能なガスを１×
１０-1Ｔｏｒｒないし１×１０-2Ｔｏｒｒの圧力に充填
したことを特徴とするものである。また、本発明は所定
の共振周波数に成形され板面に電極を形成した水晶片を
気密な金属容器に収納して上記電極を金属容器を貫通す
る端子を介して外部へ導出し、金属容器の内部にスパッ
タ可能なガスを１×１０-1Ｔｏｒｒないし１×１０-2Ｔ
ｏｒｒの圧力に充填して上記端子と金属容器との間に電
圧を印加して上記電極の材料を上記金属容器の内壁へス
パッタさせて電極の質量を減少させて周波数調整を行う
ことを特徴とするものである。
波数に成形され板面に電極を形成した水晶片を気密な金
属容器に収納して上記電極を金属容器を貫通する端子を
介して外部へ導出するものにおいて、端子と金属容器と
の間に印加する電圧によって上記電極の材料を上記金属
容器の内壁へスパッタさせて電極の質量の減少を可能と
するように金属容器の内部にスパッタ可能なガスを１×
１０-1Ｔｏｒｒないし１×１０-2Ｔｏｒｒの圧力に充填
したことを特徴とするものである。また、本発明は所定
の共振周波数に成形され板面に電極を形成した水晶片を
気密な金属容器に収納して上記電極を金属容器を貫通す
る端子を介して外部へ導出し、金属容器の内部にスパッ
タ可能なガスを１×１０-1Ｔｏｒｒないし１×１０-2Ｔ
ｏｒｒの圧力に充填して上記端子と金属容器との間に電
圧を印加して上記電極の材料を上記金属容器の内壁へス
パッタさせて電極の質量を減少させて周波数調整を行う
ことを特徴とするものである。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１に示す内部を
透視した水晶振動子の斜視図を参照して詳細に説明す
る。図中１１は、たとえばＡＴカットの水晶片で人工水
晶の結晶を結晶軸に対して所定角度に切断して短冊型の
板状に成形して所望の共振周波数に応じた厚みに研磨
し、表裏板面にたとえばアルミニウム、銀等の金属を真
空蒸着して電極１１ａを形成したものである。そしてこ
の水晶片１１を金属容器１２へ収納している。この金属
容器１２はベース１２ａとカバー１２ｂからなり、たと
えばベース１２ａは概略小判型の金属枠の中空部にガラ
ス等の絶縁材１２ｃを充填し、このガラスの部分を貫通
して一対の端子１３を植設している。そしてこの端子１
３の先端部に保持部材１４の基端部を巻装して固着して
いる。この保持部材１４はたとえばピアノ線のような弾
性に富む線材で先端部にクリップを成形して水晶片１１
の電極１１ａの導出端を挟持し、ここに導電性接着剤を
塗布して固着するようにしている。またカバー１２ｂは
断面形状が上記ベース１２ａの外周形状に対応した小判
型の有底筒体で、開口端をベース１２ａに嵌着して半田
付け、抵抗溶接等により気密に封止するようにしてい
る。そして金属容器１２の内部はスパッタ可能な雰囲気
とするために、たとえば一旦１×１０-5Ｔｏｒｒ程度の
真空に引いた後、スパッタ可能なたとえばアルゴンガス
１５を１×１０-1Ｔｏｒｒないし１×１０-2Ｔｏｒｒの
圧力に充填した雰囲気で封止するようにしている。金属
容器内の圧力はスパッタを効率よく行うためにスパッタ
可能なたとえばアルゴンガスを１×１０-1Ｔｏｒｒない
し１×１０-2Ｔｏｒｒの圧力に充填した雰囲気で封止
し、封止作業の際の雰囲気と同じ環境とする。金属容器
内の圧力をこれよりも高く、あるいは低くした場合もス
パッタを生じ難くなる。なお従来、水晶片の表面に形成
した電極の酸化を防止することを目的として金属容器内
に大気圧の不活性ガスを封入したものがあるが、このよ
うなものでは容器と電極の間に電圧を印加しても不活性
ガスをプラズマ化できないのでスパッタによって周波数
を調整することはできない。また、振動子のＱを高める
ことを目的として金属容器内を１×１０-5Ｔｏｒｒ程度
の真空状態にしたものもあるが、このようなものも内部
にスパッタ可能なガスが充填されていないのでスパッタ
を行うことはできない。なお金属容器１２内は低真空の
アルゴンガスだけでなくクリプトン、キセノン等の不活
性ガスのようなスパッタ可能な雰囲気であればよいこと
は勿論である。
透視した水晶振動子の斜視図を参照して詳細に説明す
る。図中１１は、たとえばＡＴカットの水晶片で人工水
晶の結晶を結晶軸に対して所定角度に切断して短冊型の
板状に成形して所望の共振周波数に応じた厚みに研磨
し、表裏板面にたとえばアルミニウム、銀等の金属を真
空蒸着して電極１１ａを形成したものである。そしてこ
の水晶片１１を金属容器１２へ収納している。この金属
容器１２はベース１２ａとカバー１２ｂからなり、たと
えばベース１２ａは概略小判型の金属枠の中空部にガラ
ス等の絶縁材１２ｃを充填し、このガラスの部分を貫通
して一対の端子１３を植設している。そしてこの端子１
３の先端部に保持部材１４の基端部を巻装して固着して
いる。この保持部材１４はたとえばピアノ線のような弾
性に富む線材で先端部にクリップを成形して水晶片１１
の電極１１ａの導出端を挟持し、ここに導電性接着剤を
塗布して固着するようにしている。またカバー１２ｂは
断面形状が上記ベース１２ａの外周形状に対応した小判
型の有底筒体で、開口端をベース１２ａに嵌着して半田
付け、抵抗溶接等により気密に封止するようにしてい
る。そして金属容器１２の内部はスパッタ可能な雰囲気
とするために、たとえば一旦１×１０-5Ｔｏｒｒ程度の
真空に引いた後、スパッタ可能なたとえばアルゴンガス
１５を１×１０-1Ｔｏｒｒないし１×１０-2Ｔｏｒｒの
圧力に充填した雰囲気で封止するようにしている。金属
容器内の圧力はスパッタを効率よく行うためにスパッタ
可能なたとえばアルゴンガスを１×１０-1Ｔｏｒｒない
し１×１０-2Ｔｏｒｒの圧力に充填した雰囲気で封止
し、封止作業の際の雰囲気と同じ環境とする。金属容器
内の圧力をこれよりも高く、あるいは低くした場合もス
パッタを生じ難くなる。なお従来、水晶片の表面に形成
した電極の酸化を防止することを目的として金属容器内
に大気圧の不活性ガスを封入したものがあるが、このよ
うなものでは容器と電極の間に電圧を印加しても不活性
ガスをプラズマ化できないのでスパッタによって周波数
を調整することはできない。また、振動子のＱを高める
ことを目的として金属容器内を１×１０-5Ｔｏｒｒ程度
の真空状態にしたものもあるが、このようなものも内部
にスパッタ可能なガスが充填されていないのでスパッタ
を行うことはできない。なお金属容器１２内は低真空の
アルゴンガスだけでなくクリプトン、キセノン等の不活
性ガスのようなスパッタ可能な雰囲気であればよいこと
は勿論である。
【０００７】なお本発明のスパッタによる周波数の調整
は、電極の材料を容器の内壁へスパッタさせて電極の質
量を減少させるものであり厳密に表現すれば逆スパッタ
もしくはイオンミリングである。しかして、スパッタ操
作を行なうと水晶片の板面の質量は次第に減少するため
に、その質量除去効果によって共振周波数は上昇する。
したがって水晶片を金属容器に封止した状態でその共振
周波数を目的周波数よりもわずかに低くなるように周波
数調整を行っておく必要がある。しかして封止作業を終
了した後、共振周波数を目的周波数よりもわずかに低く
周波数調整した水晶振動子に対して、たとえば図２に示
すようにその質量を減ずべき電極１１ａに接続した端子
１３と金属容器１２のカバー１２ｂとの間に、たとえば
１ＫＶないし１０ＫＶ程度の直流電源１６から電圧を印
加することによって容器１２内のガス１５をプラズマ化
し、そのイオンだけを加速してターゲット、すなわち電
極１１ａに衝突させる。この衝突によって電極１１ａの
材料は物理的に分離されて原子を放出する。このように
放出された原子は金属容器１２の内壁に蒸着して薄膜を
形成する。したがってスパッタを行えば電極１１ａの質
量は次第に減少しそれによって当該水晶振動子の共振周
波数は次第に上昇する。そしてこの時に水晶振動子の共
振周波数を測定するために端子１３を発振回路に接続し
て発振させて発振周波数を監視し、その値が目的周波数
に達したときにスパッタを停止する。このようにすれば
正確に目的の共振周波数の水晶振動子を得ることがで
き、しかも周波数調整電極を形成する際の精度は低くて
もよいので生産性を著しく向上でき高精度の共振周波数
の水晶振動子を安価に提供することができる。なお本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、たとえば上
記実施例では電極と金属容器との間に直流電圧を印加し
てスパッタを行うようにしたが、高周波電圧を印加する
ようにしてもよい。
は、電極の材料を容器の内壁へスパッタさせて電極の質
量を減少させるものであり厳密に表現すれば逆スパッタ
もしくはイオンミリングである。しかして、スパッタ操
作を行なうと水晶片の板面の質量は次第に減少するため
に、その質量除去効果によって共振周波数は上昇する。
したがって水晶片を金属容器に封止した状態でその共振
周波数を目的周波数よりもわずかに低くなるように周波
数調整を行っておく必要がある。しかして封止作業を終
了した後、共振周波数を目的周波数よりもわずかに低く
周波数調整した水晶振動子に対して、たとえば図２に示
すようにその質量を減ずべき電極１１ａに接続した端子
１３と金属容器１２のカバー１２ｂとの間に、たとえば
１ＫＶないし１０ＫＶ程度の直流電源１６から電圧を印
加することによって容器１２内のガス１５をプラズマ化
し、そのイオンだけを加速してターゲット、すなわち電
極１１ａに衝突させる。この衝突によって電極１１ａの
材料は物理的に分離されて原子を放出する。このように
放出された原子は金属容器１２の内壁に蒸着して薄膜を
形成する。したがってスパッタを行えば電極１１ａの質
量は次第に減少しそれによって当該水晶振動子の共振周
波数は次第に上昇する。そしてこの時に水晶振動子の共
振周波数を測定するために端子１３を発振回路に接続し
て発振させて発振周波数を監視し、その値が目的周波数
に達したときにスパッタを停止する。このようにすれば
正確に目的の共振周波数の水晶振動子を得ることがで
き、しかも周波数調整電極を形成する際の精度は低くて
もよいので生産性を著しく向上でき高精度の共振周波数
の水晶振動子を安価に提供することができる。なお本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、たとえば上
記実施例では電極と金属容器との間に直流電圧を印加し
てスパッタを行うようにしたが、高周波電圧を印加する
ようにしてもよい。
【０００８】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば金
属容器に気密に封止した水晶片の共振周波数を調整する
ことができ高い周波数精度を得られるとともに不良を低
減し生産性の高い水晶振動子を提供することができる。
属容器に気密に封止した水晶片の共振周波数を調整する
ことができ高い周波数精度を得られるとともに不良を低
減し生産性の高い水晶振動子を提供することができる。
【０００９】
【図１】本発明の一実施例の水晶振動子の内部を透視し
た斜視図である。
た斜視図である。
【図２】本発明の一実施例の水晶振動子の周波数調整を
説明するブロック図である。
説明するブロック図である。
１１ 水晶片 １１ａ 電極 １２ 金属容器 １３ 端子 １５ ガス １６ 電源
Claims (2)
- 【請求項１】所定の共振周波数に成形され板面に電極を
形成した水晶片を気密な金属容器に収納して上記電極を
金属容器を貫通する端子を介して外部へ導出するものに
おいて、 上記端子と金属容器との間に印加する電圧によって上記
電極の材料を上記金属容器の内壁へスパッタさせて電極
の質量を減少させるように金属容器の内部にスパッタ可
能なガスを１×１０-1Ｔｏｒｒないし１×１０-2Ｔｏｒ
ｒの圧力に充填したことを特徴とする水晶振動子。 - 【請求項２】所定の共振周波数に成形され板面に電極を
形成した水晶片を気密な金属容器に収納して上記電極を
金属容器を貫通する端子を介して外部へ導出し、金属容
器の内部にスパッタ可能なガスを１×１０-1Ｔｏｒｒな
いし１×１０-2Ｔｏｒｒの圧力に充填して上記端子と金
属容器との間に電圧を印加して上記電極の材料を上記金
属容器の内壁へスパッタさせて電極の質量を減少するこ
とによって周波数調整を行うことを特徴とする水晶振動
子の周波数調整方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5977191A JPH05243885A (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | 水晶振動子およびその周波数調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5977191A JPH05243885A (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | 水晶振動子およびその周波数調整方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05243885A true JPH05243885A (ja) | 1993-09-21 |
Family
ID=13122885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5977191A Pending JPH05243885A (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | 水晶振動子およびその周波数調整方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05243885A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08154028A (ja) * | 1994-09-30 | 1996-06-11 | Tokki Kk | 周波数調整装置 |
| JP2005204287A (ja) * | 2003-12-19 | 2005-07-28 | Showa Shinku:Kk | 圧電デバイスの周波数調整装置及び方法、並びに圧電デバイス |
-
1991
- 1991-02-28 JP JP5977191A patent/JPH05243885A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08154028A (ja) * | 1994-09-30 | 1996-06-11 | Tokki Kk | 周波数調整装置 |
| JP2005204287A (ja) * | 2003-12-19 | 2005-07-28 | Showa Shinku:Kk | 圧電デバイスの周波数調整装置及び方法、並びに圧電デバイス |
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