JPS59127415A - 結合水晶振動子 - 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】 本発明は複数の縦振動モードが結合した。いわゆる結合
水晶振動子、特に、ＧＴカット水晶振動子とそのユニッ
ト製造方法に関する。

温度特性の優れた、しかも、ＣＩ（Ｃｒｙｓｔａｌ工ｍ
ｐｅｄａｎｃｅ　）の小さい振動子を要求する民生機器
は多くるるか、これらにはＡＴカント水晶振動子が使用
されて来た。しかし、最近は色々な民生機器で子葉化が
なされ、それに伴って、ＡＴカット水晶振動子も小型化
が要求さ柱て来ているが、このタイプの振動子はスプリ
アス振￥ａＪ（５ｐｕｒｉｏｕθＶｉｂｒａｔｉｏｎ　
）が多く小型化が難しく、同時に、小型化するとＣＩが
高くなってしまうのが実状である。特に、腕時計用水晶
振動子としてＡＴカント水晶振動子を使用する場合相当
に小型化する必要があり、音叉型屈曲水晶振動子と比較
したとき、サイズの面では全く満足のできるものではな
い。

そこで、最近はＩＣの技術を応用したフォトリソグラフ
ィによる振動子の形成方法が例えば、音叉型水晶振動子
、並びに、ＧＴカント水晶低勤子（Ｕｅｐａｔｅｎｔ４
３５０９１８　）製造に応用され、その結果、大変に小
型の振動子を提供することがでさるようになった。しか
しながら、Ｕｓｐａｔｅｎｔ１５５０９１８は電極配置
、周波数調整方法、温度係数調整方法、並びに、支持台
座の具体的形状等については全く教えていない。即ち、
本発明はこれらの点を明らかにしている。更に、このク
イズは従来の音叉型水晶振動子と異なり、両端で支持す
る形状であるため、振動子ユニットの製造方法を工夫す
る必要性が生じて来た。それ故、本発明は耐衝撃性と周
波数温度特性に優れ念水晶撮動子ユニントの製造方法を
も提案するものである。

従って、本発明の目的は周波数温度特性（以下、温度特
性と呼ぶ）の優れた結合水晶振動子、特に、ＣＴカット
水晶撮動子を提供する事にある。ジ本発明の他の目的は
ＣＩ（Ｃｒｙｓｔａｌ工ｍｐｅｄａｎｃｅ　）の小さい
ＧＴカント水晶珈動子を提供することにある。本発明の
更に他の目的は耐衝撃性に優れたＧＴカット水晶振動子
を提供することにある。本発明の更に他の目的はマント
作業が答易な支持構造を提供することにある。

以下、図面に従って本発明の詳細な説明する。

第１図（Ａ）、　（Ｂ）は本発明の結合振動子の形状の
一実施例で、振動部１とその両側に配置された二つの支
持部２とがエンチングによって一体に形成されたＧＴカ
ント水晶振動子の例である。第１図（、Ａ）は平面図を
、第１図（Ｂ）は上面図を示す。撮動部１とマウント部
４の間には溝３が両支持部２に設けてるる。この溝３を
設ける理由は撮動部１の励振エネルギーを溝３によって
振動部内部に閉じ込める効果を有する。即ち、撮動部の
励振エネルギーはマウント部４には伝達されない。それ
故、マウントによるエネルギー損失はなく、ＣＩ値の小
さい撮動子を提供する事ができる。第２図（４，、（Ｂ
）は本発明の結合振動子の形状の他の実施例で、振動部
５とその両側に配置された二つの支持部６とがエツチン
グによって一体に形成されたＧＴカット水晶振動子の他
の例である。第２図（Ａ）は平面図を、第２図（Ｂ）は
上面図を示す。振動部５とマウント部８の間には溝７が
両支持部６に設けである。この溝７を設ける理由は第１
図（Ａ）。（Ｂ）で述べた理由と全く同じである。第５
図（Ａ）、　（Ｂ）は本発明の結合振動子の形状の他の
実施例で、撮動部９とその両側に配置された二りの支持
部１ｏとがエツチングによって一体に形成されたＧＴカ
ント水晶振動子の他の例である。第６図（へは平面図を
、第３図（Ｂ）は上面図を示す。振動部９とマウント部
１２０間には溝１１力；両支持部１０に設けである。こ
の溝１１を設ける理由は第１図（Ａ＞、　（Ｂ）で述べ
た理由と全く同じである。又、第１図（Ａ）、　（Ｂ）
、第２図（Ａ）、（Ｂ）、第３図（Ａ）、　（Ｂ）の撮
動子は幅Ｗと長さＬによって２つのモード軸の共振周波
数は決定され、幅Ｗによる主振動の共振周波数をｆｗ、
長さ’ＬＫよる副振動の共振周波数をｆＬとすると温度
特性は両共振周波数の差へｆ＝ｆｗ−ｆＬによってほぼ
決まる。

即ち、辺比Ｒ＝Ｗ／ＬＫ、ｌ：って温度特性は決定され
る。第４図は本発明のＧＴカント水晶撮動子の切断方位
、即ち、エンチングによる形成方位を示す。ＸｆｆＱＤ
、Ｙ軸、Ｚ軸は各々水晶軸で、電気軸。

機械軸、光軸である。水晶振動子１６は工ＲＥ表示でｘ
ｘｔｔ（、ｆ／θ）になるように形成される。

又、Ｘ′軸　ｙ／軸　ｚ／軸　Ｚ／／Ｘ軸は各々Ｘ。

Ｘ、Ｚ軸の回転後の新軸である。第５図は本発明の結合
水晶撮動子、即ち、振動部と支持部がエンチングによっ
て一体に形成されたＧＴカット水晶振動子のカット角／
と一次、二次温度係数α、Ｉとの関係を示し、振動子形
状、即ち、辺比Ｒとカント角θが一定の場合である。第
５図から明らかなように、カット角／が大きくなるに従
って、−次、二次温度係数α、βはそれぞれ負の値から
正の値へと移動する。又、角度１度当りのα、βの変化
はαの方が小さい。更に、カット角Ｘ中５１でα９βと
もにほとんど零となりすばらしい温度特性を示す事が理
解される。第６図は本発明のＧＴカント水晶振動子の辺
比Ｒ（Ｗ／Ｌ）と−次。

二次温度係数α、βとの関係を示し、カント角Ｘ。

θが一定の場合である。第６図から明らかなように、辺
比Ｒが大きくなるに従って、−次、二次温度係数α、β
は負値から正値へ変化するのが分かる。父、単位辺比当
りのα、βの変化はαよシもβの方力Ｓ小さい。更に、
辺比Ｒ中０．９８でα、βともほとんど零になシ、この
場合もすばらしい温度特性を示す事が分かる。第７図は
本発明のＧＴカット水晶撮動子の支持部の寸法サイズを
パラメーターにしたときの辺比Ｒ（Ｗ／’Ｉ、）と−次
温度係数αとの関係を示す。支持部Ｂは支持部Ａよフ副
珈勤の振動を抑制するように設計されている。

支持部Ａと支持部Ｂとではαを零にする辺比が異なり、
支持部Ｂの方が支持ｍＡよりα＝０にする辺比Ｒが大さ
くなる。それ故、本発明のＧＴカント水晶糸動子が良好
な温度特性を持つ、カット角と辺比はこれらの組合わせ
で６Ｄ、本発明ではカット開７．ｔｔは各々、ｐ’＝４
ｓ’−ｓｓｏ、θ＝±（４５°−５５°）、又、辺比Ｒ
は０．９　ｔｌ　〜１．２の選択によって良好な温度特
性を提供する事ができる。

第８図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の結合振動子形状の電極
配置の一実施例で、第１図（蜀は平面図を、第１図（Ｂ
）は上面図を示す。水晶振動子１４の振動部１５の上面
と下面には励振電極１６．１７が各々全面に一様に配置
され、励振電極１６は一方の支持部に延びて配置され、
励振電極１７は他方の支持部に延びて配置されている。

即ち、支持部には片面にのみ電極が配置され、電界が印
加されない構造となっている。第９図（Ａ）、ＣＢ）は
本発明の結合振動子形状の電極配置の他の実施例で、第
９図（Ａ）は平面図、第９図（Ｂ）は上面図を示す。水
晶振動子１８の撮動部１９の上、下面には励振電極２０
．２１が配置され、振動部の中心部に配置された一実施
例である。第１０図は本発明の結合振動子形状の電極配
置の他の実施例で、平面図を示す。水晶振動子２２の振
動部２５には励振電極２４と周波数調整用の錘り２５．
２６が配置され、励振電極と錘りは電気的には接続され
ていない。又、励振電極は錘りの位置を除いて、撮動子
の振動部のほぼ全面に配置されている。裏面電極は図示
されていないが振動部全面でも、あるいは、励振電極２
４と錘り２５．２６に対称になるように励振電極と錘り
を設けてもよい。第１１図は本発明の結合振動子形状の
電極配置の他の実施例で平面図を示す。

水晶振動子２７の振動部２８には励振電極２９と周波数
調整用の錘り５０，５１，５２．５５が振動部の４隅に
配置された例である。第１２図は本発明の結合振動子形
状の電極配置の他の実施例で、平面図を示す。振動部３
４には励振電極３５と周波数調整用の錘シ３６，３７，
５８．５９が配置され、励振電極は錘シ部を除いて振動
部の全面に配置されている。第１３図は本発明の結合振
動子形状の電極配置の他の実施例で、平面図を示す。振
動部には斜線で示した励振電極４ｏと周波数調整用の錘
り４１〜５０が配置されている。第１４図は本発明の結
合振動子形状の電極配置の他の実施例の平面図を示す。

励ｍｉ板ｓ１と周波数調整用の錘９５２．５５が配置さ
れている。第１５図は本発明の結合振動子形状の電極配
置の他の実施例の平面図を示す。励振電極５４と周波数
調整用の錘り５５．５６が配置されている。第１６図は
本発明の結合振動子形状の電極配置の他の実施例で、平
面図を示す。振動部には励＠電極５７と周波数調整用の
錘シ５８，５９，６０．６１が配置されている。

Ｍ１７図は本発明の結合振動子形状の電極配置の他の実
施例の平面図を示す。振動部には励振電極６２と周波数
？整相の錘フロ３〜７ｏが配置されでいる。第１８図は
本発明の結合振動子形状の電極配置の他の実施例の平面
図を示す。撮動部には励振電極７１と周波数調整用の錘
シフ２が配置されている。第１９図は本発明の結合振動
子形状の電極配置の他の実施例の平面図である。振動部
には励振電極７５と周波数調整用の錘り７４が配置され
ている。第１１図から第１９図の裏面電極は図示されて
いないが第１０図で述べたように、接動部全面でも、あ
るいは励振電極と周波数調整用の錘りを一緒に配置し、
厚みに灯して対称になるように配置しても良い。第１０
図〜第１７図では撮動部に複数の錘りを配置しであるが
、少なくとも一個配置しても周波数調整量の差はめるも
のの同じ効果を有する事は言う１でもない。第２０図（
Ａ）、（Ｂ）は本発明の結合振動子形状の電極配置の他
の実施例で、第２０図（Ｎは平面図を、第２０図（Ｂ＞
は上面図を・示す。水晶振動子７５の振動部７６ど支持
部７７の上下面には励振電極７８．７９が各々全面に配
置されている。このように振動部と支持部に励振電極を
配置する事によって、電界効率を更に高める事ができる
ので、ｃ１値を更に小さくする事ができる。第２１図は
本発明の結合損動子形状の電極配置と＠りの他の実施例
で平面図を示す。水晶振動子の振動部の上面、下面（図
示されていない）には励損電極の７８．７８’（図示さ
れていない）が各々全面に一様に配置され、更に、振動
部の端部には電極７８の上に電極負荷効果を冶する鏝シ
８０，８１が配置されている。第２２図は本発明の結合
部動子形状の電極配置と錘りの他の実施例の平面ヌを示
す。第２１図と同じように、水晶振動子の振動部の上面
、下面（図示されていない）には励振電極８２，８２’
（図示されていない）が各々全面に一様に配置され、更
に、撮動部の四隅には電極８２の上に電極負荷効果を有
する錘り８５，８６，８７．８８が配置されている。

又、電極負荷効果には次の３つがある。

（１）振動部端部の励振電極を厚くすることは、錘りの
動きをする。それ故、共振周波数で、並びに、温度特性
を変えることができる。同時に、 （２）　　電極負荷効果によって、振動部端部での弾性
波の反射を少なくし、スブリアヌ振動を抑制することが
できる。

（３）゛電極負荷効果によって、振動部内部に励振エネ
ルギーをトラソゲすることができる。それ故、Ｃ１値を
更に低くすることができる。

撮動部の全面に励振電極を配置し、その上に、電極負荷
効果をゼする錘−りを配置した実施例を第２１図、絹２
２図で示したが、第１２図から第１８図についても、励
振電極の上に錘りを配置しても電極負荷効果を；何する
事は言う１でもない。次に、撮動部の励振電極のＩＩＩ
Ｉ＆の大きさによって、（、［値が異なる事を説明する
。第２６図は本発明の水晶振動子の撮動部と支持部が一
体に形成されているＧＴカント水晶壺動子の１ｌ２図で
るる。断面Ａ−Ａの各位置に肘する変位との関係の計算
値を示している。即ち、点Ｃで変位は零となジ、点Ｃか
ら点ａ、ｅＫ行くに従って変位の絶対値は大きくなる振
動である（変位ｕｌ−−ｕ２）。第２４図は各位置に対
する歪みとの関保全示している。

即ち、点Ｃで歪みは最大とな力、端部に行くに従って小
さくなる。又、第２６図から明らかなように、端部ａ、
ｅでは歪みが零とならず、歪みが生じている。これは振
動部の端部に励振電極を配置した場合と、しない場合で
は、水晶振動子のＣＩ値が異なることを意味している。

即ち、振動部の端部にまで励振電極を配置した方が低い
ｃ１値となる。第２５図（Ａ）　、　、　（Ｂ）は第８
図（Ａ）、（Ｂ）のように振動部の上下面、全面に励振
電極を配置した場合と、第９図（Ａ）、（Ｂ）のＩうに
撮動部の部分（撮動部の約７５褒）に配置した場合のＣ
Ｉ値の分布のヒストグラムで、実験値である。第２５図
（Ａ）　１ｌ−１：、励振電極を撮動部の一部分に配置
したときの個数ｒｌ＝２００に対するＣＩ値の分布を示
すヒストグラムで、平均値Ｘ＝１４０（、Ｑ）である。

これに対して、第２５図（Ｂ）は振動部の上下面、全面
に配置したときの個数ｎ＝２００のときのＣＩ値の分布
を示すヒストグラムで、平均値Ｘ＝８４（Ω）と、約４
魯ＩＪ　ＯＩ値を小さくすることができ、撮動部の全面
に励振電極を配置した方がＣ工を低くする事ができる。

又、第１０図から第１９図のように、励振電極と錘りを
別々に設けたときはレーザーによって共振周波数と周波
数温度係数を調整し、第２１図、第２２図のように、撮
動部の全面に励振電極を配置し、その上に錘りを設けた
ときには蒸着によって共振周波数と周波数温度係数を調
整する方法が採用される。次に、錘りの増減によって周
波数温度係数と共儂周仮数の調整を例を挙げて具体的に
説明する。

第２６図は第１０図の錘シ２５，２６をレーザーによっ
て飛散したときの錘りの除去量に対する一次温度係数α
の変化△αとの関係を示す。即ち、錘りの除去量を多く
するに従って一次温度係数αは正側へと移動する。第２
７図は釦１１図の錘シ５０．５１，５２．５５をレーザ
ーで飛散したときの坪りの除去量に対する一次温度俤数
αの変化△αとの関係を示す。錘りの除去量葡多くする
に従って一次温度係数αは負側へと移動する。これらの
こと力・ら分かるように、第１０図の錘りのときは錘９
を除去することによって−次温度係数αｉｄｉＥの方向
に、又、第１１図の錘りの配置のときは錘シを除去する
ことによって一次温度係数αは負側へと移動する。即ち
、第１０図の錘り２５．２６と第１１図の錘シ５０．６
１，３２．５５の間に錘シを配置したときに、−次温度
係数αは全く変化しない事が予測できる。第１２図の前
記した錘りの例である。第２８図は第１２図の錘ｆ）５
６，５７゜５８．５９をレーザーで除去したときの錘り
除去量に対する一次温度係数αの変化△αとの関係を示
し、錘シの除去によって一次温度係数αは変化しないこ
とが分かる。第２９図は第１０図の錘り２５．２６、第
１１図の錘り５０，５１゜５２．’３５、第１２図の錘
り５６．３７，５８．５９をレーザーで各々除去したと
きの錘り除去量に対する主娠動の共振周波斂の変化を示
し、直線り、Ｅ、Ｆｉｄそれぞれ第１０図、第１２図、
第１１図の場合に対応している。いずれの場合でも、錘
りの除去量によって主珈動の共振周波数は高くなること
が分かる。

又、本実施例ではレーザ一方式による調整を説明したが
蒸着によって、錘りを付着する場合は前記現象は全く逆
の関係になる事は言うまでもない。

同、説明では第１０図、第１１図、第１２図の６つの場
合で説明したが、第１６図から第１９図の錘りでも共振
周波数と周波数温度係数、あるいは、共振周波数のみ替
える事ができる。第６０図（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（
Ｃ）はＧＴカット水晶撮動子９０を本発明の支持台座９
４にマウントしたときの一実施例で第３０図（Ａ）は平
面図、第５０図（Ｂ）は第６０図（Ａ）の下面図、第６
０図（０）は第３０図（Ｂ）の下面図を示す。

支持台座９４は凹形状に形成され、両端部９５゜９６は
平面で、その上に電極９７，９８．９９が配置されてい
る。屯＆９８と電極９９は側面電極１００．１ｔ１１と
支持台座９４の下面に配置された１Ｗｔｉｌｏ２を介し
て接続されている。このように電極配置された支持台９
４の両端部９５．９６に水晶振動子９０が配置され、振
動子端部で接着剤、あるいは、半田等１０３，１０４に
よって支持固着される。この支持固着によって水晶振動
子９０の励振電極９２．９５の内、電極９２は電極９７
に、電極９５は電極９９と接続され、電極１００，１０
２゜１０１を介して電極９８と同極になる。即ち、支持
台座９４の電極を前記したように配置する事によって電
極９７．９８の２端子構造にする事ができる。電極１０
０，１０１．１１）２は分かＱやすくするために実物よ
ｐ太く描いである。このよりに撮動子を支持台にマウン
トする”ＪＫＸ、って耐衝撃性に優′ｉ″した振動子に
する事ができる。ｒΔｊ、電極１０２は支持台座の下面
に配置されているが内１１１ＩＩＩＶｃ配置しても良い
。第５１図（（至）、　（Ｂ）、　（０）はＧ’Ｔカン
ト水晶振動子１０５を本発明の支持台座１０６にマウン
トしたときの他の実施例で第３１図（Ａ）は平面図、第
６１図（Ｂ）は第６１図（蜀の下面図、第５１図（Ｃ）
は第５１（Ｂ）の下面図を示す。支持台座１０６は凹形
状に形成され、両端部１（１７，１０８には溝１０９゜
１１０．１１１，１１２が設けられ、その上に電極１１
３．１１４，１１５が配置されている。電＆１１４と電
極１１５は側面−極１１６，１１７と支持台座１０６の
下面に配置されｆ′ｃ電極１１８を介して接続されてい
る。このように電極配置された支持台座１０６の溝１１
１，１１２の中に水晶撮動子１０５が配置され、振動子
端部で接着４」、あるいは、半田＊１１９．１２０によ
って支持固着される。

この支持固着によって水晶振動子１０５に配置された励
振電極１２１，１２２の内、電極１２１は電極１１５に
、電極１２２は電極１１５と接続され′、電極１１６，
１１８，１１７を介して電極１１４と同極になる。この
ように溝に振動子をマウントする事てよって耐衝撃性に
優れる事は勿論であるが、更に、撮動子のセットが容易
になり、その上、作業性を良くすることができる。−ｉ
ｆ［ｌ！動子がマウントされた支持台は次にリード線に
マウントされ、その後で真空中、あるいはＮ２中で封止
される。次に、振動子の厚みについて説明する。

振動子を作る上で、特に、歩留の低下の原因としてスゲ
リアス振動がその大きな要因となるが本発明の場合も板
厚の選択によってヌビリアス振動が主珈勤め近くに発生
し、好１しくない。そこで、本発明はスゲリアス振動を
除去１−る板厚を５０μ〜１００μの間で除去しようと
するものでろり、５０μｍを下限として選んだ理由は取
扱いが谷易に出来て、しかも、量産上の最小板厚である
。上限の板厚を１００μとした理由は、本発明の振動子
形状は複雑で到底機械加工は不可能であシ、フォトリン
グラフィでエツチング加工できる板厚を上限として決め
ている。実際に撮動子はこの板厚の範囲から選択さｔＬ
るが本発明の場合周波数によって当然異なり、共振周波
数が扁くなるほど、即ち、撮動子の幅Ｗ寸法が小さくな
るほど、板厚は小さくすることができる。第６２図は本
発明によって得られた温度特性の一実施例を示す。第６
２図から明らかなようにすばらしい温度特性を示す墨が
分かる。

次に、撮動子ユニットの製造方法についてざらに、具体
的、かつ詳細に説明する。

第５３図ＣＡ）と（Ｂ）は本発明の結合振動子の形状と
電極の一実施例で、撮動部１２４とその両側に配置され
た二つの支持部１２５とが一体に形成されたＧＴカン下
下水水晶振動子例でりる。Ｍ２Ｓ図（蜀は平面図を、第
３５図（Ｂ）は上面図を示す。水晶１２５の振動部１２
４の上面１２６と下面１２７には励振電極１２８゜１２
９が各々全面に一様に配置され、励振電極１２８は一方
の支持部１゛２５に延びて配置され、励ｍＫ極１２９は
他方の支持部１２５に延びて配置されている。即ち、支
持部には片部にのみ電極が配置され、電界が印加されな
い構造となっている。従って、これは前記したように撮
動部のエネルギーをできるだけ振動部内部に閉じ込め、
支持部に伝達しないようになっている。第５４図はフォ
トリングラフィによって形成式れたＧＴカント水晶振動
子の温度特性の例で、結合の強ざによって温度特性は異
なシ、主珈動と副！＠勤の結合が強いと＠は直線ａのよ
うに、又。

弱いときは直物すのようになる。−次温度係叙αは２．
５ＸＩＱ″／℃から１．　ＯＸ　１０−　／　’Ｃとバ
ラツキ、良好な温度特性とならない。一般的に作られる
振動子はこのような温度特性、をＭする。第６５図は不
発明の振動子の壺勤都と支持部が一体に成形されたＯＴ
カント水晶振動子の辺比Ｒ＝ｗ　／　Ｌと一次温度係数
αとの関係を示す。辺比Ｒが大きくなるに従って、−次
温度係数αは大きくなシ、辺比丘が０．０１変化したと
き、−次温度係数αは約１．５　ｐｐｍ　／　℃変化す
る。第５６図は本発明のＧＴカント水晶伽動子のエンチ
ング時間と辺比Ｒとの関係を示し、エツチング時間を多
くするに従って、辺比Ｒは徐々に小さくなっている。実
験によるとエツチングを６０分すると辺比Ｒは約０．０
１小さくなる。第５７図は本発明のＧＴカント水晶撮動
子のエツチング時間と一次温度係数αの変化△αとの関
係を示す。エツチング時間約２０分で一次温度係数の変
化△αは約−〇−５ｐｐｍ　／　℃と小さく、更に、エ
ツチング時間を増やしていくとΔαは更に小さくな一す
、約６０分後では△αは−１，５ｐｐｍ　／　℃とかな
り変化する。更に、エツチング時間を増やすことよって
Δαを更に小さくすることができる。次に、周波数温度
係数調整方法を具体的に訝明する。

第５５図（蜀、（Ｂ）のＯＴカット水晶奈撮動はフォト
リングラフィによって形成されたとき、次のような特性
を持つように設計する。

（１）−次温度係数αは正の値を持つ。具体的には＋２
．５　ｐｐｍ　／　℃から千１．０ｐｐｍ／℃の範囲に
入るようにする。

（２）主珈勤の共振周波数は合わせ込む規準周波ｆｆｆ
ｏ　　−１−り７ｍ＞イ値を持つ。通常５ｏｏｐｐｍ〜
１ｏｏ。

ｐｐｍ高くなっている。

このような振動子は形状、エツチング時間を選択するこ
とによって８易に得られる。次に、この撮動子をエンチ
ングによって形成後ある任意の温度に置き、この温度を
サーミ２ター等の温度計によって読み取Ｑ、この温度を
１．　　とする。このときの主振動の共振周波数ｔ’　
１　を測足する。更に、他の任意の温度に前記撮動子を
置き、この時の温度ｔ２　と共振周波ｎｆ２　を前記と
同機に読み取る。

温度ｔ１　＋２　と共振周波数ｆ１＋　＋２によって次
式から一次温度係数αを求める。

＋２’　　　ｆｌ α＝　　、　　ｔｌ　（Ｈ２／℃）−（１１又、合わせ
込む規準周波数ｆｏを使って１き改めると次のようにな
る。

−ｒ２−ｆ１　　’　　？ α＝　　　、。　　１□−１、（１／１：　）−＋２）
この（１）、　＋２）式からαを求める。即ち、外形エ
ッチング成形後の温度係数を実測して求める。舘３８図
は本発明のＧＴＴカント晶振動子の外形エツチング後の
αが１　ｐｐｍ／　’Ｃｉ線Ａと２−５　ｐｐｍ／　℃
Ｍｉｌｌ！ｉ！Ｂの場合のαを零にするエツチング時間
との関係を示す。αが１　ｐｐｍ　／　℃のとき、αを
零にするには、約４５分エツチングすれば良い。更に、
αが２．５　ｐｐｍ　／　℃のときは約１１５分エンチ
ングすればαを零にする事ができる。このように、本発
明では一次温度係数αを温［ｔ１＊　　ｊ２　と共振周
波数ｆ１　’＋　　ｆ　２　から求め、又、エツチング
時間とαは＠線の関係にあるから、各々のαに対するエ
ンチング時間を管理することによって一次温度係数αを
ほとんど零にすることができる。伺、本発明のＧＴカン
ト水水晶励動子二次、三次の温度係数は一次温度係数α
に比して相当に小さいので無視することができる。第５
９図は本発明の方法によって温度係数を調整した温度特
性の一実施例である。直線Ｃは外形エツチング後の温度
特性でαは約１．５　ｐｐｍ　／　℃と大きく、温度特
性は良くない。

これに比し″′Ｃ直線Ｄ　ｆｄエツチングによって更に
、７０分間エツチングした後の温度特性で一次温度係数
αは約０．１　ｐｐｍ　／　℃と札尚小さく、優れた温
度特性を得ることかで＠ン’ｃｏＬ、かじ、第６９図で
得られｆｃｒｉ線りは温度特性は曖、ｆしているが主伽
動の共振周波以は規準周波叙ｆＯエフ５．０００〜５０
０＋ｌｐｐｍズしているので調整する必要がある。

このようにして振動子のケト形形状をエツチングによっ
て成形後振動子は支持臼にマウントさ九る。

第４０図（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）はＧＴカット
水晶振動子１６２を本発明の支持台座１３６にマウント
したときの一実施例で第４０図（Ａ）は正面図、第４０
図（Ｂ）は第４０図（Ａ）の下面図、絹４０図（０）は
第４０図（ＢＯの下面図を示す。支持台座′１６６は凹
形状に形成され、両端部１５７，１３８Ｉｉ平而で、そ
の上に電極１３９．１４０，１４１が配置さ）ｔでいる
。電極１４０と一極１４１は側面喧極１４２，１４３　
　と支持台座１６６の下面に配置された電極１４４を介
して接続はれている。このように電極配置きれた支持台
１６６の両端部１３７．１３１３に水晶振動子１６２が
配置てれ、振動子端部で接着剤・あるいは・半田等１４
５，１４６によって支持固着される。この支持固着によ
って水晶振動子１５２の励珈送極１５４．１３５の内、
電極１６４は電極−１５９に、一極１６５は電極１４１
と接続され、■極１４２゜１４４．１４５を介して電極
１４０と同極になる。

即ち、支持台座１６６の電極を前記した。ｒ、９に配置
する事によって電極１３９，１４０の２端子構造にする
事ができる。−極１４２，１４５，１４４は分かシやす
くするために実物より太く描いである。

このように、振動子を支持台にマウントする事によって
耐衝撃性に優′ｔ′した振動子にする事ができる。

第４１図（Ａ）、　（Ｂ）、　（（りはＧＴカント水晶
撫勤子１４７を本発明の支持台座１４８にマウントした
ときの他の実施例で第４１図（Ａ）は正面図、第４１図
（Ｂ）は第４１図（Ａ）の下面図、第４１図（０）は第
４１図（Ｂ）の１面図を示す。支持台座１４８は凹形状
に形成され、両端部１４９，１５０には溝１５１，１５
２゜１５５．１５４が設けられ、その上に一極１５５゜
１５６．１５７が配置されている。電極１５６と電＠１
．１５７は側面電極１５８’、１５９と支持台座１４８
の下面に配置された電極１６０を介して接続でれている
。このように電極配置された支持台座１４８の溝１５５
，１５４の中に水晶振動子１４７が配置され、振動子端
部で接着剤、あるいは、半田等１６１，１６２によって
支持固着される。この支持固着によって水晶振動子１４
７に配置された励振亀＠１．１６．５，１６４の内、電
極１６５は劃１５５に、一極１６４は゛一極１５７と接
続δれ、電極１５８．１６０．１５９を介して電極１５
６と同極Ｃ（なる。このように箭に指動子をマウントす
る挙によって、耐匈撃性に優れる事は勿論であるが、振
動子のセントが更に容易になり、更に、作業性を良くす
る墨ができる。振動子がマウントされた支持台は次にリ
ード線にマウント逼れる。

弗４２図は第４１１図（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（（：
りで示した本発明の支持台座１６５をステム１６６に設
けられた支持リード１６７．１６８ＶＣマウントしたと
きの一実施例の平面図を示す。水晶振動子１６９の表Ｉ
］ｌ］］電極１７０は支持台座１６５の′一極１７１と
接続され、裏面電極（図示されていない）は−極１７２
に接続され、更に下面電極（図示されていない）を介し
て電極１７５に接続されている。電極１７１゜１７５は
支持リード線１６７．１６８Ｖｃ接着剤、あるいは、手
出等ｉ７４，１７５によって支持固着され、２端子構造
１７６．１７７を成している。

第４３図は第４１図（Ａ）、　（Ｂ）、（０）で示した
本発明の支持台座１７８をステム１７９に設けられた支
持１７−　トｉ１８　Ｇ、　　１８１ＶＣマウントした
ときの他の実施例の平面図を示す。水晶振動子１８２は
支持台座１７８１Ｃ設けられた溝１８４，１８５に配ｔ
Ｍきれ、接着剤、めるいは、手出等ｉ８６，１８７によ
って支持固着される。水晶振動子１８２の表面電極１８
６は電極１８８に接続され、裏面電極（図示されていな
い）は電極１８９に接続され、更に、側面、下面電極（
図示されていない）を介して電′＄Ｊ１１９０に接続さ
れる。又、ステム１７９ｒ（設けられた支持リード線１
８０，１８１は支持台座１７８に設けらｎｆｃ溝１９１
，１９２に配置込れ、接着片］、あるいは手出＄１９５
，１９４によって支持固゛着され、電極１８８，１９．
０と接続され、２端子Ｎ造１９５．１９６を構成する。

同。

支持台座はセラミック、あるいは水晶等の絶縁材料でで
きていて、電極には釜、銀等が使用される。

更に、水晶振動子を支持固着する支持台の電極配置構造
を工夫することによって水晶振動子を支持台にマウント
した時点で２端子構造を構成できるので支持リード線を
マウントするのが容易となり作業性に鈍れる。次に、規
準周波数ｆ。に合わせ込む方法を説明する。第４４図は
第４２図のＧＴカント水晶撮勤子に錘り２１１６．２０
７．２０８，２０９を蒸着によって配置した例で、第４
５図は第４５図のＧＴカント水晶撮動子に錘９２１０．
２１１゜２１２．２１５を蒸着ＶＣよって配置した他の
例である。。第４６図は＠シの付着量と生温の共振周波
数の変化との関係を示す。錘りの付着量が増えるＶＣ従
って生温の共振周波数は低くなり、主像の共振周波数の
ズレが５０００　ｐｐｍズしていても規準周波数ｆｏＶ
ｃ合わせ込む事ができることが第４６図から分かる。第
４７図は第４４圀の錘り２０６゜２０７．２０８．２ｔ
１９、第４５図の鍾り２１　ｔｌ、　２１１２１２．２
１５を付着したときの一次温度係数αとの関係を示す。

錐シによってαは全く変化しない事が分かる。即ち、温
度特性を変化させずに生温の共振周波数ｋ・規準周波数
ｆｏに合わせ込む事ができる。次に、第４４図、第４５
図の水晶振動子は真空中、わるいは、Ｎ２中で封入封止
される。

このとき、特に、揚動子の電気的特性を優先するときは
真空封止を、又、作業性を優先させるとき（ｄＮ２’Ｊ
Ａ止が向いている。第４８図は本発明の製造方法によっ
て得られ光結合振動子ユニットの一例の外陵図である。

以上、述べたように本発明は振動子の撮動部と支持部を
フオ）＋７ソグラフイによって一体ＶＣ成形し、特に、
支持部の構造を改善し、振動子のカント角、辺比を最適
に選び、振動子の振動部の全面、あるいは、部分に励撮
電極を配置し、更に、振動部ＶＣは共振周波数と周波数
温度特性調整用の錘カを設け、前記揚動子を支持台ｒｓ
　ｖｃマウントする事によって、周波数匹ＩＪｊ特性の
優れた、Ｃ１値の小ぢい、耐衝撃性に優ノｔた、しかも
、マウント作業が容易な結合水晶振動子を提供すること
ができた。

それ故、不発明の振動子は色々な民生機器に応用でき、
その効果は著しく大きい。更ＶＣ，本発明の結合振動子
ユニットの製造方法、即ち、外形形状をエツチングによ
って成形し、次に、前記振動子を支持台座にマウントし
、その後、前記支持台座全リード線にマウントし、更ｒ
ｃ、前記振動子の共撤周及数を規準周波数に合わせ込み
、最後に、前記振動子を封止することによって、主去の
共振周波数が規準周波数に合わせ込唸れた温度特性の浸
れた結合撮動子ユニットを提供する事ができた。

更に、水晶振動子を支持台座にマウントする事によって
作業性の良い、しかも、耐衝撃性にｆｌ　ｒｔた振動子
ユニットを提供する事カ（できた。又、本発明の支持台
座の電極構造が片５ｌｌｉ　Ｖｃ　２端子槙造となって
いるのでリード線をマウントするのが容易で、力・つ、
作業性に優れているという効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の結合振動子の形状の一
実施例で、第１図（Ａ）は平面図、第１図（Ｂ）は上面
図を示す。、第２図（Ａ）、ＣＢ）は本発明の結合振動
子の形状の他の実施例で、第２図（Ａ）は平面図、第２
図（Ｂ）は上面図を示す。第５図（Ａ）、　（Ｂ）は不
発明の結合振動子の形状の他の実施例で、第３図（Ａ）
は平面図、第３図（Ｂ）は上面図を示す。第４図は本発
明のＧＴカント水晶振動子の切断方位図、第５図は本発
明の結合水晶撫動子の力′ット角Ｘと温度係数α、βと
の関係を示すグラフ、第６図は本発明のＧＴカット水晶
珈動子の辺比と温度係数α、βとの関係を示すグラフ、
第７図は本発明のＧＴカント水晶振動子の支持部の水沫
サイズをパラメーターにしたときの辺比と温度係数αと
の関係を示すグラフ、第８図（Ａ）、　（Ｂ）は本発明
の結合振動子形状の電極配置の一実施例で、第８図（Ａ
）は平面図、第８図（Ｂ）は上面図を示す。第９図（〜
、（Ｂ）は本発明の結合振動子形状の電極配置の他の実
施例で、第９図（Ａ）は平面図、第９図ＣＢ）は上面図
を示す。第１０図は本発明の結合振動子形状の電極配置
の他の実施例で平面図を示す。第１１図は本発明の結合
振動子形状の電極配置の他の実施例の平面図を示す。 第１２図から第１９図はそれぞれ本発明の結合振動子形
状の電極配置の他の実施例の平面図でるる。第２０図（
Ａ）、（Ｂ）は本発明の結合振動子形状の電極配置の他
の実施例で、第２０図は（Ａ）は平面図、第２０図（Ｂ
）は上面図を示す。第２１図は本発明の結合振動子形状
の電極配置と鑓シの他の実施例の平面図である。第２２
図は本発明の結合振動子形状の電極配置と錘りの他の実
施例の平面図を示す。 第２６図は本発明の水晶振動子の振動部と支持部が一体
に形成されているＧＴカント水晶撮動子の１／２図であ
る。第２４図は第２５図の振動子の各位置に対する歪み
との関係を示すグラフ、第２５図（→はＣ１値の分布を
示すヒ、ｘ、トゲラムである。 第２５図（Ｂ）はＣ１値の分布を示す他のヒフトゲラム
でるる。第２６図は錘りの除去量に対する一次温度係数
αの変化△αとの関係を示すグラフ、第２７図は他の錘
りの除去量に対する一次温度詠数αの変化△αとの関係
を示すグラフ、第２８図は他の錘シ除去量に対する一次
温度係数αの変化△αとの関係を示すグラフ、第２９図
は錘フ除去量に対する主振動の糸車周波数の変化との関
係を示すグラフ、第５０図（Ａ）、　（Ｂ）、　（Ｃ）
はＧＴカント水晶伽動子を本発明の支持台座にマウント
したときの一実施例で、第３０図（Ａ）は平面図、第３
０図（Ｂ）は第５０図（Ａ）　（７）下面図、ｍ５０図
（ｃ）は第６０図（Ｂ）　ノ下面図を示す。第３１図（
Ａ）、　（Ｂ）、　（Ｃ）はＧＴカント水晶振動子を本
発明の支持台座にマウントしたときの他の実施例で、第
３１図（Ａ）は平面図、第５１図（Ｂ）は第３１図（Ａ
）の下面図、第３１図（０）は第６１図（Ｂ）の下面図
を示す。第３２図は本発明によって得られた温度特性の
一実施例を示すグラフである。 第５３図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の結合橡動子の形状と
電極の一実施例で、振動部と支持部が゛−一体Ｃ形成さ
れたＧＴカット水晶振動子の例である。第６３図（Ａ＞
は平面図を第３５図（Ｂ）は上面図を示す。 第５４図はフォトリングラフィによって形成されたＧＴ
カント水晶振動子の温度特性の例を示すグラフである。 第３５図は本発明の振動子の振動部と支持部が一体に形
成されたＧＴカット水晶伝動子の辺比丘と一次温度係数
αとの関係を示すグラフである。 第３６図は本発明のＧＴカント水晶振動子のエツチング
時間と辺比丘との関係を示すグラフである。 第５７図は本発明のＧＴカント水晶振動子のエツチング
時間と一次温度係数αの変化△αとの関係を示すグラフ
である。 第６８図１ｄ本発明のＧＴカント水晶撮動子のエツチン
グ後のαが１　ｐｐｍ　／　℃と２．５ｐｐｍ／℃の場
合のαを零ｒ（するエツチング時間との関係を示すグラ
フである。 第６９図は本発明の方法によって温度係数を調整した温
度特性の一実施例を示すグラフである。 第４０図（Ａ＞、　（Ｂ）、　（ＣりはＧＴカント水晶
振動子を　一本発明の支持台座にマウントしたときの一
実施例で第４０図（Ａ）は正面図、第４０図（Ｂ）ｔｒ
ｉ第４０図（Ｎの下面図、８４０図（Ｃ）は第４０図（
Ｂ）の下面図を示す。 第４１図（（転）、（Ｂ）。（０）はＧＴカント水晶撮
動子を本発明の支持台座にマウントしたときの他の実施
例で第４１図＜Ａ）は正面図、第４１図（Ｂ）は第４１
図（Ａ）の下面図、第４１図（ＣＪは第４１図（Ｂ）の
下面図を示す。 第４２図／ｌｉ第４０図（Ａ）、　（Ｂ）、　（０）で
示した本発明の支持台座をステムに設けられた支持リー
ド線にマウントしたときの一実施例の平面図を示す。 第４５図は第４１図（蜀、　（Ｂ）、　（Ｃ）で示した
本発明の支持台座゛をステムに設けられた支持リード線
にマウントしたときの他の実施例の平面図を示す。 第４４図はＧＴカント水晶撮動子に錘９を蒸着によって
配置し次側を示す平面図である。 第４５図はＧＴカント水晶振動子に錘りを蒸着ｔｒｃよ
って配置した他の例を示す平面図である。 第４６図は錘シの付着量と主蚕の共振周波数の変化との
関係を示すグラフである。 第４７図は錘りの付着量に対する一次温贋係数αとの関
係を示すグラフである。 第４８図は本発明の製造方法によって得られた結合奈動
子ユニットの一例の外観図を示す。 １、５．９．１５．１９．２５．２８．５４゜７６・・
・・・・振動部、　　２．６．　ｊＯ，７７・・・・−
支持部、５．７，１１，１５１，１５２，１５３，１５
４，１８４゜１８５．１９１，１９２・・・・・・溝、
　　　４，８．１２・・・・・・マウント部、　　　１
４．１８．２２．２７．７５．９０・・・・・・水晶撮
動子、　　　２０．２ｊ、　２４．’２９．５５゜４０
、５１．５４．５７．６２．７１．７５．７８．７９゜
８２．１２８，１．２９，１３４，１３５．１６５，１
６４・・・・・・励去電極、　　　２５，２６゜５０．
５１．５２．５５゜５６．５７，５８，５９．４０．４
１〜５０．５２．５５゜５５．５６．５８．５９，６０
，６１．６５〜７０．７０゜７２、７４．８１１．８１
．８５．８６．８７．８８．２０６゜２０７．２０８，
２０９，２１０，２１１，２１２，２１５゜・・・・・
・錘り、　　９４，１０６　・・・・・・支持台座、１
３７．１５８，１４９，１５０・・・・・・両端部、　
　　１６６゜１７９　・・・・・・ステム、　　　１６
７．１６８．１８０，１８１・・・・・・支持リード線
。 第１図（Ａ） 第２図（Ａ） 第２０（Ｂ） 第３図（Ａ） 第３図（Ｂ） 第４Ｉ２１ 第５図 Ｘ−ｍ−−べ 第６図 支グＩＩＬ　　２ 第７図 ＪＪ２ｉヒ　Ｒ（旨／Ｌ） 第８図（Ａ） 第８図（Ｂ） 第９図（Ｂ） 第１θ図 第１／図 第１３図 第１４図 （２ 第１５図 第１６図 第１７図 第１８［２１ ２ １！ 第７９図 ７？ 第２０図（Ａ） ７り 弔２０図（Ｂ） 駅 ／■ 第２７図 第２２図 第２３図 第Ｍ図 第２５図（Ａ） 第２５区（Ｂ） 第２６図 第２７図 第２８図 第３θ図（Ａ） 第３θ図（Ｂ） ￥）３０図（こ） Ｑ／ｆ 第３７［Ｅ（Ａ） 第３／　［Ｚ　（Ｂ） ￥３／図（Ｃ） 第３２（２１１ 第３３図（Ａ） 第３３図（Ｂ） 第３４（２Ｉ 第３β図 、■−ワナノ７吟１ｆｌｔダノ １乙 ４代 （ＰＰワｔ） 第３３図 第４０図（Ａ） 第４θＩ２１（Ｂ） 第４目（Ｃ） 第４１図（Ａ） 第４ノ図Ｕ） 第４／図（こ） 第４２図 第４３図 第ａ図 第４５図 第４７図 第４８１２Ｉ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の縦振動モードが結合した結合水晶振動子において
   、前記水晶振動子は工ＲＥ表示ＹＸｔｔ〔（４８°　〜
   ５８°）／±（４５°　〜５５°）〕なるカント角で成
   形され、前記水晶振り子の辺比は０９０〜１．２の範囲
   四にあシ、更に、前記水晶振動子の厚みは５０μｍの範
   囲内から選択てれ、前記水晶振動子の振動部と支持部は
   エンチングによって一体に形成され、前記水晶撮動子の
   上下面には励撮用電極７５祐己置され、前記水晶摂動子
   は支持台座にマウントされ、更に、支持台座は支持１）
   　−ド線にマウントされていることを特徴とする結合水
   晶振動子。