JPH10284967A - 音叉型水晶振動子及びその製造方法 - Google Patents
音叉型水晶振動子及びその製造方法Info
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- JPH10284967A JPH10284967A JP9819497A JP9819497A JPH10284967A JP H10284967 A JPH10284967 A JP H10284967A JP 9819497 A JP9819497 A JP 9819497A JP 9819497 A JP9819497 A JP 9819497A JP H10284967 A JPH10284967 A JP H10284967A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 音叉型水晶振動子の漏れ振動を低減する。
【解決手段】ワイヤーソーにより加工された音叉型水晶
振動片の主面に平行な面で屈曲振動する音叉型水晶振動
子の枝部先端に、枝部の屈曲振動中心が音叉型の中心軸
側に移動するように重み付けする。
振動片の主面に平行な面で屈曲振動する音叉型水晶振動
子の枝部先端に、枝部の屈曲振動中心が音叉型の中心軸
側に移動するように重み付けする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はワイヤーソーにより
加工された音叉型水晶振動子及びその製造方法に関する
ものである。
加工された音叉型水晶振動子及びその製造方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】比較的低周波数の水晶振動子として音叉
型水晶振動子が普及している。音叉型水晶振動子は音叉
型の主面に平行な面で音叉の枝部が屈曲振動する振動子
であるが、音叉型に加工する方法としてワイヤーソーに
よる機械的加工方法とエッチングによる科学的加工方法
がある。本発明はワイヤーソーにより加工された音叉型
水晶振動子及びその製造方法に関するものであり、漏れ
振動の改良に関するものである。
型水晶振動子が普及している。音叉型水晶振動子は音叉
型の主面に平行な面で音叉の枝部が屈曲振動する振動子
であるが、音叉型に加工する方法としてワイヤーソーに
よる機械的加工方法とエッチングによる科学的加工方法
がある。本発明はワイヤーソーにより加工された音叉型
水晶振動子及びその製造方法に関するものであり、漏れ
振動の改良に関するものである。
【０００３】ワイヤーソーにより加工された音叉型水晶
振動片は、表面に励振、支持、周波数調整等に必要な電
極が形成される。図１は従来技術により形成された音叉
型水晶振動片の正面図と側面図である。音叉型水晶振動
片１は基部１Ａと枝部１Ｂで構成され主面が音叉形状を
している。主面と側面には励振電極４、５が形成され、
枝２、３の先端には周波数調整膜６が形成されている。
枝２と枝３の間は溝７が形成されており、溝の底部８は
ワイヤー加工によってアール（半円形状）になってい
る。電極９、１０は音叉型水晶振動片１を支持部材に固
定する為の電極であり、一般にハーメチックされた気密
端子のリード線に半田や導電性接着剤等で固定される。
保護カバーである封止管を被せると音叉型水晶振動子が
完成する。図３は完成した音叉型水晶振動子の斜視図で
ある。
振動片は、表面に励振、支持、周波数調整等に必要な電
極が形成される。図１は従来技術により形成された音叉
型水晶振動片の正面図と側面図である。音叉型水晶振動
片１は基部１Ａと枝部１Ｂで構成され主面が音叉形状を
している。主面と側面には励振電極４、５が形成され、
枝２、３の先端には周波数調整膜６が形成されている。
枝２と枝３の間は溝７が形成されており、溝の底部８は
ワイヤー加工によってアール（半円形状）になってい
る。電極９、１０は音叉型水晶振動片１を支持部材に固
定する為の電極であり、一般にハーメチックされた気密
端子のリード線に半田や導電性接着剤等で固定される。
保護カバーである封止管を被せると音叉型水晶振動子が
完成する。図３は完成した音叉型水晶振動子の斜視図で
ある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】音叉型水晶振動片１の
振動周波数Ｆ（以下、単に周波数と言う）は、枝２、３
の巾をＷ、長さをＬとするとＦ＝ＫＷ／Ｌ2 で表され
る。（Ｋは定数） 枝２、３は長手方向に平行に加工されるので平行な音叉
として振動するはずであるが、溝７の底部８がアールの
為、実際には開脚した音叉として振動する。図２は開脚
で振動する音叉の模式図である。枝２、３は矢印Ａ方向
に振動するが、枝２、３の振動により基部１Ａは開脚す
る時はＣ、閉脚する時はＢのように歪みが生じ、矢印Ｄ
の分だけ上下する。これは音叉形状が理想形で加工でき
た場合である。
振動周波数Ｆ（以下、単に周波数と言う）は、枝２、３
の巾をＷ、長さをＬとするとＦ＝ＫＷ／Ｌ2 で表され
る。（Ｋは定数） 枝２、３は長手方向に平行に加工されるので平行な音叉
として振動するはずであるが、溝７の底部８がアールの
為、実際には開脚した音叉として振動する。図２は開脚
で振動する音叉の模式図である。枝２、３は矢印Ａ方向
に振動するが、枝２、３の振動により基部１Ａは開脚す
る時はＣ、閉脚する時はＢのように歪みが生じ、矢印Ｄ
の分だけ上下する。これは音叉形状が理想形で加工でき
た場合である。
【０００５】ワイヤーソーには加工誤差が生じるので、
枝２と枝３では微少ながら寸法が異なり、当然周波数が
異なる。左右での周波数が異なる（以下、アンバランス
と言う）と基部は上下だけの移動でなく左右にも振れ
る。基部１Ａが上下左右に振れるとその振動が支持部材
を経由して外部に漏れる（以下、漏れ振動と言う）。
枝２と枝３では微少ながら寸法が異なり、当然周波数が
異なる。左右での周波数が異なる（以下、アンバランス
と言う）と基部は上下だけの移動でなく左右にも振れ
る。基部１Ａが上下左右に振れるとその振動が支持部材
を経由して外部に漏れる（以下、漏れ振動と言う）。
【０００６】漏れ振動があると完成した音叉型水晶振動
子が自由状態で振動している周波数と、完成した音叉型
水晶振動子が固定された状態で振動している周波数が異
なってくる。この現象を以下支持法誤差と言うが、例え
ば、音叉型水晶振動子単体での周波数と基板に固定した
時の周波数が変化するので扱い難い振動子ということに
なる。
子が自由状態で振動している周波数と、完成した音叉型
水晶振動子が固定された状態で振動している周波数が異
なってくる。この現象を以下支持法誤差と言うが、例え
ば、音叉型水晶振動子単体での周波数と基板に固定した
時の周波数が変化するので扱い難い振動子ということに
なる。
【０００７】また、音叉型水晶振動片の周波数はＦ＝Ｋ
Ｗ／Ｌ2 であるから、同じアンバランス量であれば周波
数の高いものほど影響が大きいことになる。即ち、同じ
加工精度であれば、Ｌが短いほどアンバランスが大きく
なり、漏れ振動が大きくなるので、支持法誤差も大きく
なる。
Ｗ／Ｌ2 であるから、同じアンバランス量であれば周波
数の高いものほど影響が大きいことになる。即ち、同じ
加工精度であれば、Ｌが短いほどアンバランスが大きく
なり、漏れ振動が大きくなるので、支持法誤差も大きく
なる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】ワイヤーソーにより加工
された音叉型水晶振動片の主面に平行な面で屈曲振動す
る音叉型水晶振動子の枝部先端に、枝部の屈曲振動中心
が音叉型の中心軸側に移動するように重み付をした音叉
型水晶振動子とする。
された音叉型水晶振動片の主面に平行な面で屈曲振動す
る音叉型水晶振動子の枝部先端に、枝部の屈曲振動中心
が音叉型の中心軸側に移動するように重み付をした音叉
型水晶振動子とする。
【０００９】ワイヤーソーにより加工された音叉型水晶
振動片の主面に平行な面で屈曲振動する音叉型水晶振動
子の枝部先端に、枝部の屈曲振動中心が音叉の中心軸側
に移動するように重み付けする重み付けを蒸着で行な
う。
振動片の主面に平行な面で屈曲振動する音叉型水晶振動
子の枝部先端に、枝部の屈曲振動中心が音叉の中心軸側
に移動するように重み付けする重み付けを蒸着で行な
う。
【００１０】
【発明の実施の形態】図４は本発明を説明する閉脚で振
動する音叉の模式図である。枝２、３は矢印Ａ’方向に
振動するが、枝２、３の振動により基部１Ａは開脚する
時はＣ’、閉脚する時はＢ’のように歪みが生じ、矢印
Ｄ’の分だけ上下する。これも図２同様音叉形状が理想
形で加工できた場合である。閉脚形状の音叉が振動する
場合は開脚形状で振動する場合より、基部の歪み量
（Ｂ’、Ｃ’）が少なく、基部の上下量Ｄ’も小さくな
る。本発明はこれを応用したものである。ワイヤーソー
では溝の底部８がアールになるのは避けられないので、
本発明はこの影響を低減することを目的としている。同
時に、アンバランスの影響を小さくし、支持法誤差を少
なくすることを目的にしている。
動する音叉の模式図である。枝２、３は矢印Ａ’方向に
振動するが、枝２、３の振動により基部１Ａは開脚する
時はＣ’、閉脚する時はＢ’のように歪みが生じ、矢印
Ｄ’の分だけ上下する。これも図２同様音叉形状が理想
形で加工できた場合である。閉脚形状の音叉が振動する
場合は開脚形状で振動する場合より、基部の歪み量
（Ｂ’、Ｃ’）が少なく、基部の上下量Ｄ’も小さくな
る。本発明はこれを応用したものである。ワイヤーソー
では溝の底部８がアールになるのは避けられないので、
本発明はこの影響を低減することを目的としている。同
時に、アンバランスの影響を小さくし、支持法誤差を少
なくすることを目的にしている。
【００１１】図５は本発明の第一実施形態である音叉型
水晶振動片の正面図である。枝２、３の先端部に、枝
２、３の中心線より溝７側に錘１１を形成してある。錘
１１を枝２、３の中心線より内側に設けることにより、
枝２、３の振動中心が音叉形状の内側に傾き、実質上前
述の閉脚形状の音叉を得ることができる。特に枝側面の
溝側部に錘を付けると同じ質量でも効果が大きい。錘１
１は単独で形成すると量の調整ができて好ましいが、他
の電極を形成する時に同時に形成してもよい。図６は図
５の電極を蒸着で形成する場合のマスク１２のパターン
形状と音叉型水晶振動片１の配置図である。蒸着で枝の
側面に電極を形成する方法は周知技術であるので説明は
省略する。
水晶振動片の正面図である。枝２、３の先端部に、枝
２、３の中心線より溝７側に錘１１を形成してある。錘
１１を枝２、３の中心線より内側に設けることにより、
枝２、３の振動中心が音叉形状の内側に傾き、実質上前
述の閉脚形状の音叉を得ることができる。特に枝側面の
溝側部に錘を付けると同じ質量でも効果が大きい。錘１
１は単独で形成すると量の調整ができて好ましいが、他
の電極を形成する時に同時に形成してもよい。図６は図
５の電極を蒸着で形成する場合のマスク１２のパターン
形状と音叉型水晶振動片１の配置図である。蒸着で枝の
側面に電極を形成する方法は周知技術であるので説明は
省略する。
【００１２】図７は本発明の第二実施形態である音叉型
水晶振動片の正面図である。枝の側面電極を接続する電
極１３の形状を図のように改良することで枝の振動中心
を移動させている。図８は図７の電極を蒸着で形成する
場合のマスク１４のパターン形状と音叉型水晶振動片１
の配置図である。
水晶振動片の正面図である。枝の側面電極を接続する電
極１３の形状を図のように改良することで枝の振動中心
を移動させている。図８は図７の電極を蒸着で形成する
場合のマスク１４のパターン形状と音叉型水晶振動片１
の配置図である。
【００１３】図１、５、７の音叉型水晶振動片は、周波
数が３２，７６８Ｈｚの形状であったが、図９は周波数
が１６２，０００Ｈｚの音叉型水晶振動片の形状で正面
図である。枝部の長さが約４５％に短くなっている。ア
ンバランス量のきき量は長さに反比例し、巾は同じであ
る。枝の先端の中心線の内側に重み付けをすることで、
周波数が低下するが、アンバランス量の補正にはなって
いない。しかし実質的な音叉形状が開脚形状でなくなる
為、振幅が小さくなる。振幅が小さくなるので、基部１
Ａの振動による歪みが小さくなり、それに伴い漏れ振動
が少なくなる。現在の量産加工精度では漏れ振動が発生
するアンバランスを無くすことができず、９９ＫＨｚ以
上の周波数では漏れ振動の影響が大きかったが、本発明
により１／２以下にすることができた。
数が３２，７６８Ｈｚの形状であったが、図９は周波数
が１６２，０００Ｈｚの音叉型水晶振動片の形状で正面
図である。枝部の長さが約４５％に短くなっている。ア
ンバランス量のきき量は長さに反比例し、巾は同じであ
る。枝の先端の中心線の内側に重み付けをすることで、
周波数が低下するが、アンバランス量の補正にはなって
いない。しかし実質的な音叉形状が開脚形状でなくなる
為、振幅が小さくなる。振幅が小さくなるので、基部１
Ａの振動による歪みが小さくなり、それに伴い漏れ振動
が少なくなる。現在の量産加工精度では漏れ振動が発生
するアンバランスを無くすことができず、９９ＫＨｚ以
上の周波数では漏れ振動の影響が大きかったが、本発明
により１／２以下にすることができた。
【００１４】支持法誤差の測定方法はいろいろ考えられ
るが、下記データは音叉型振動子を自由振動させて測定
し、その後封止管の一部をピンセットでつまみ、変化の
一番大きい数値を測定した。
るが、下記データは音叉型振動子を自由振動させて測定
し、その後封止管の一部をピンセットでつまみ、変化の
一番大きい数値を測定した。
【００１５】図１０は本発明を周波数１５３，６００Ｈ
ｚの音叉型水晶振動子に適用した付加質量と周波数支持
法誤差のばらつき量の変化のグラフである。図１１は本
発明を周波数１５３，６００Ｈｚの音叉型水晶振動子に
適用した付加質量とクリスタルインピーダンス支持法誤
差のばらつき量の変化のグラフである。
ｚの音叉型水晶振動子に適用した付加質量と周波数支持
法誤差のばらつき量の変化のグラフである。図１１は本
発明を周波数１５３，６００Ｈｚの音叉型水晶振動子に
適用した付加質量とクリスタルインピーダンス支持法誤
差のばらつき量の変化のグラフである。
【００１６】いずれも同じ傾向を示しており、質量を付
加することで急激にばらつきが減少し、次第に飽和して
いる。これは、アンバランスの影響は比較的簡単に除去
され、音叉形状による下部歪みによる上下振動が残る為
と思われる。しかし、確実に効果が出ていることがわか
る。
加することで急激にばらつきが減少し、次第に飽和して
いる。これは、アンバランスの影響は比較的簡単に除去
され、音叉形状による下部歪みによる上下振動が残る為
と思われる。しかし、確実に効果が出ていることがわか
る。
【００１７】
【発明の効果】ワイヤーソーにより加工された音叉型水
晶振動片の実質的な開脚音叉形状が補正でき、漏れ振動
を低減することができた。
晶振動片の実質的な開脚音叉形状が補正でき、漏れ振動
を低減することができた。
【図１】音叉型水晶振動片の正面図と側面図
【図２】開脚で振動する音叉の模式図
【図３】完成した音叉型水晶振動子の斜視図
【図４】閉脚で振動する音叉の模式図
【図５】第一実施形態である音叉型水晶振動片の正面図
【図６】電極を蒸着で形成する場合のマスクのパターン
形状と音叉型水晶振動片の配置図
形状と音叉型水晶振動片の配置図
【図７】第二実施形態である音叉型水晶振動片の正面図
【図８】電極を蒸着で形成する場合のマスクのパターン
形状と音叉型水晶振動片の配置図
形状と音叉型水晶振動片の配置図
【図９】音叉型水晶振動片の正面図
【図１０】付加質量と周波数支持法誤差のばらつき量の
変化のグラフ
変化のグラフ
【図１１】付加質量とクリスタルインピーダンス支持法
誤差のばらつき量の変化のグラフ
誤差のばらつき量の変化のグラフ
１ 音叉型水晶振動片 １Ａ 基部 １Ｂ 枝部 ２ 枝 ３ 枝 ４ 励振電極 ５ 励振電極 ６ 周波数調整膜 ７ 溝 ８ 溝の底部 ９ 電極 １０ 電極 １１ 錘 １２ マスク １３ 電極 １４ マスク
Claims (4)
- 【請求項１】 ワイヤーソーにより加工された音叉型水
晶振動片の主面に平行な面で屈曲振動する音叉型水晶振
動子の枝部先端に、枝部の屈曲振動中心が音叉型の中心
軸側に移動するように重み付けしたことを特徴とする音
叉型水晶振動子。 - 【請求項２】 音叉型水晶振動子の振動周波数が９９Ｋ
Ｈｚより高いことを特徴とする請求項１記載の音叉型水
晶振動子。 - 【請求項３】 ワイヤーソーにより加工された音叉型水
晶振動片の主面に平行な面で屈曲振動する音叉型水晶振
動子の枝部先端に、枝部の屈曲振動中心が音叉の中心軸
側に移動するように重み付けすることを特徴とする音叉
型水晶振動子の製造方法。 - 【請求項４】 重み付けを蒸着で行なうことを特徴とす
る請求項３記載の音叉型水晶振動子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9819497A JPH10284967A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 音叉型水晶振動子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9819497A JPH10284967A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 音叉型水晶振動子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10284967A true JPH10284967A (ja) | 1998-10-23 |
Family
ID=14213202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9819497A Pending JPH10284967A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 音叉型水晶振動子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10284967A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006340392A (ja) * | 2006-08-03 | 2006-12-14 | Seiko Epson Corp | 振動片、振動子、発振器及び携帯電話装置 |
| JP2008219396A (ja) * | 2007-03-02 | 2008-09-18 | Daishinku Corp | 圧電振動デバイスの製造方法 |
| JP2009239731A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Daishinku Corp | 圧電振動デバイス、音叉型圧電振動片、および音叉型圧電振動片の製造方法 |
| JP2011082945A (ja) * | 2009-09-08 | 2011-04-21 | Seiko Epson Corp | 屈曲振動片、屈曲振動子、および電子デバイス |
| US20120118852A1 (en) * | 2002-03-06 | 2012-05-17 | Hirofumi Kawashima | Method for manufacturing quartz crystal unit, quartz crystal oscillator and electronic apparatus |
-
1997
- 1997-03-31 JP JP9819497A patent/JPH10284967A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120118852A1 (en) * | 2002-03-06 | 2012-05-17 | Hirofumi Kawashima | Method for manufacturing quartz crystal unit, quartz crystal oscillator and electronic apparatus |
| US9077308B2 (en) * | 2002-03-06 | 2015-07-07 | Piedek Technical Laboratory | Method for manufacturing a quartz crystal unit, quartz crystal oscillator and electronic apparatus |
| JP2006340392A (ja) * | 2006-08-03 | 2006-12-14 | Seiko Epson Corp | 振動片、振動子、発振器及び携帯電話装置 |
| JP4645551B2 (ja) * | 2006-08-03 | 2011-03-09 | セイコーエプソン株式会社 | 振動片、振動子、発振器及び携帯電話装置 |
| JP2008219396A (ja) * | 2007-03-02 | 2008-09-18 | Daishinku Corp | 圧電振動デバイスの製造方法 |
| JP2009239731A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Daishinku Corp | 圧電振動デバイス、音叉型圧電振動片、および音叉型圧電振動片の製造方法 |
| JP2011082945A (ja) * | 2009-09-08 | 2011-04-21 | Seiko Epson Corp | 屈曲振動片、屈曲振動子、および電子デバイス |
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