JPS59182615A - 矩形状ａｔカツト水晶振動子 - 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】 本発明は矩形状ＡＴカット水晶振動子に関する。

近年、電子機器の高密度化に伴い電子部品の多くはより
ｔｆｉ型化及びより高品質なものへと移行される傾向に
あり、前記機器等の信号源として用いられているＡＴカ
ット水晶振動子についでもより小型で高品質なものか強
く要請されている。また、前記機器等のコスト低減を図
るため、基板への電子部品の装着には自動化ノステムが
導入されつつある。そのため、電子部品の形状は装着性
の優れた簡素なものが望まれている。

ＡＴカット水晶振動子をさらに小型化、及び外形を筒素
化するためには、現在一般に量産化されている円板状の
ものよりも矩形状のものの方が有利である。しかしなが
ら、ＡＴカッ−・水晶振動子が純粋な厚みすべり振動を
行うためには、該振動子の厚さ寸法に比較して主面の手
法が充分広くなければならない。厚さ寸法に比較して輪
郭寸法を太き（とれない矩形状ＡＴカフ・ト水晶振動子
ではＡＴカッ）水晶振動子本来の性能が得られない可能
性が高かった。

ＡＴカット水晶振動子の場合、主振動である厚みすべり
振動の他に数多くのスプリアスの発生が認められる。と
りわけ矩形状ＡＴカット水晶振動子の場合、円板状のも
のより、輪郭寸法に起因するスフリアスの発生が著しく
、また小型化することによってさらに多くのスプリアス
か確認される。前述のスプリアスが主振動の近傍に存在
した場合、クリスタル・インピータンスｆ〆〔（以下Ｃ
■値と称す）の増大、共振尖鋭度（以下Ｑ値と称す）の
低下、周波数及びＣＩ温度４０゛性の不連続なジャンプ
等の問題か生し、矩形状Ａ、　Ｔカット水晶振動子の性
能を低下させていた。輪郭寸法及び小型化に起因して主
振動近傍に発生したスプリアスを主振動から遠避けるた
めには、適［ｉ６：な輪郭寸法を選定する必要がある。

また、厚みすべり振動の振動エイ・ルギーを矩形状ＡＴ
カット水晶振動子の中央部に閉し込め、該振動子の長手
方向端部に設けられた支持部への振動エイ・ルキーの漏
れを可能な限り減少させる方法を開発する必要がある。

以上のように矩形状ＡＴカット水晶振動子の開発には川
蝉な問題点が数多く確認されていたが、最近では研究開
発が進歩し実用化に供せられるような良好な特性を有し
た超小型矩形状ＡＴカット水晶振動子か開発されてきて
いる。しかしなから、現状の矩形状ＡＴカッ１〜水晶振
動子では　’７２：　ｊ、’、ｅ′ｒ１９等にまだ数多
くの問題を有している。

矩形状ＡＴカット水晶振動子は厚みずへり振動を利用し
た振動子であるため、その周波数は該振動子の厚み寸法
及び主ｍ１＋に形成された′１ニ極パターンの面積、厚
さによって決定される。

よって量産においては振動子及び電価パターンの厚み寸
法のバラツキ等を袖止し１］」的周波数を得るため、周
波数調整を行う必要かある。

第１図は第１の従来例の斜視図であり、（１）は矩形状
ＡＴカット水晶振動子、（２）は励振用主電極パターン
、に３）は周波数調整用金属膜、（−１）は導電性接着
剤、（５）はり−ト線を兼ねる支持ｉ’Ｇｌｊ　４”：
１、（６）は気密端子である。ψ在一般に採用されてい
る周波数調整方法としては、矩形状ＡＴ力、ノド水晶振
動子（１）の励振用主電極ノ（ターン（２）」−に金属
膜（：３）を（Ｊ着させることにより周波数調整を行う
所謂真空蒸着方式がある。これは、金属を高真空容器の
中で加熱蒸発し、あらかじめ容器内に設置した振動子の
表面に凝結させることによって薄膜を形成する方式であ
る。前記方式の場合、周波数調整用の容器内の残留ガス
圧力を１０Ｔｏｒ＋−程度以下にしなければならず、ま
たそれにともなう４．１″殊な真空装置が必要となる。

よって、１）ｊＪ記方式による周波数調整の場合、該容
器への振動子の移しかえ及び該容器内雰囲気を高真空に
する等に多（の時間を要し、また自動化しにくい等の問
題かあった。以上により矩形状ＡＴカット水晶振動−ｆ
−を量産する場合、最も工数のかかる工程の１つとされ
ていた。

また、真空蒸着方式の場合、前述したように周波数調整
時に金属を加熱蒸発させる０この時発生した熱により周
波数調整中の矩形状ＡＴカット水晶振動子自体の温度が
」１昇する。従って真空蒸着方式の場合、周波数調整に
は該振動子自体の温度が基準／７ｊｊ度（約２４°Ｃ）
よりもかなり上昇している時に行われる。矩形状ＡＴカ
ット水晶振動子の周波数温度特性は変曲点を前記基準温
度付近に有する３次曲線を呈しており、所謂ＸＹカット
水晶振動子の周波数温度１１性であるところの２次曲線
の場合と比較して、広い温度範囲にわたって周波数の変
化は少ない。しかしながら周波数精度の高い振動子を製
作する場合、高温雰囲気中で周波数調整が行われた振動
子が基準温度付近に戻った１１、テ、ＬＩ目的周波数は
達せず周波数にずれか生してしまうｉ＋Ｊ能性力）高か
った。尚、前記ずれ量を減少させるための対策として、
周波数調整前に前記すれ鼠を想定して予め目的周波数を
ずらしておく方法が考えられた。しかし、矩形状Ａ　Ｔ
　ノ）ノド水晶振動子の量産においては該振動子の周波
数４１１度９・１性にバラツキがあり、前述したような
対策を実施しても真空蒸着方式による周波数調整方法の
場合、目的周波数からの前記ずれ量を減少させることは
困難であった。また本方式の場合周波数調整用金属膜は
、矩形状ＡＴカット水晶振動子の振動姿態である厚みす
べり振動の変位が最も大きい励振用主電極パターンの片
面中央部のみに付着される。従って前記金属膜が伺着し
た血の厚みすべり振動か抑制される可能性があり、周波
数調整によりＣＩ値の増大、Ｑ値の低化となるｉｉＪ能
′Ｉ！′１！が高かった。

以、１−のように矩形状ＡＴカット水晶振動子の周波数
調整に真空蒸着方式を使用した場合、数多くの問題かあ
った。前記問題点を解決する方法として、水晶を透過す
る特性を有するレーザービームを使用して振動子の周波
数調整をする所Ｎｆｌレーザ一方法か採用されつつある
。これは振動子の主面に形成された励振用電極パターン
の一部にレーザービームを照射し、該パターンを除去す
ることにより周波数調整を行う方法である。本方法は、
前述した真空蒸着方式の如く高真空雰囲気を醸し出す必
要がなく、室温の大気雰囲気中にて容易に周波数調整を
行うことが可能である。レーザービームの照射位置出し
にはパター　ン認識方式が採用できるので市確である。

しかしながら前記方式による周波数調整力法にも数多く
の問題があった。

第２図は第２の従来例の斜視図である。（７）は矩形状
ＡＴカット水晶振動子、（８）は励振用主電極パターン
、（９）はレーザービームが照射されたことにより除去
（以下トリミングと称す）された部分、（１，０）は導
電性接着剤、（Ｉ　＋）はリ−１・線を兼ねる支持部利
、（Ｊ２）は気密端子である。周波数調整を行うため、
該振動子（７）主面」二に形成された励振用主電極パタ
ーン（８）の支持されない側の長手方向先端部よりトリ
ミンクを施している。

第３図は第３の従来例の１１血図である。（＋　３　）
は矩形状ＡＴカット水晶振動子、（１４）は励振用主電
極パターン、（］５）はトリミンクされた部分、（１６
）は支持台、（１７）は導電慴接着剤、（１，８）はり
一ト用電極パターン、（］９）は支台用基盤である。

本従来例は周波数調整のため、該振動子（１３）主、面
」−に形成された励振用主電極パターン（Ｊ４）の中方
向両端部よりトリミングを施している。

前述した第２及び第３の従来例の場合、レーザ一方式に
よる周波数調整であるため、励振用−り電極パターンの
表面よりレーザービームを照４４　した場合であっても
、該電極パターンの裏面についても表面と同位置及び同
面積トリミングすることができる。このためレーザ一方
式の場合、真空蒸着方式の場合とは異なり、周波数調整
後であっても矩形状ＡＴカット水晶振動子の振動姿態で
ある厚みすへり振動の最も変位の大きい励振用主電極パ
ターンの中央部の）模厚か主面の表裏において同じであ
る。よって矩形状ＡＴカット水晶振動子の振動姿態であ
るところの厚みすべり振動に歪みを生じさせる可能性が
少なく、周波数調整によるＣＩ値の増大、Ｑ値の低重等
を抑止することが可能である。

第・１図ｃＡ）Ｑ３）は前述した第２及び第３の従来例
の周波数調整方法の特徴について示したものである。（
Ａ）は周波数調整量とトリミング面積との関係のグラフ
であり、Ｑ３）は周波数調整量とＣＩ値との関係のグラ
フである。第４図中（ａ）は第２の従来例の特性につい
て示し、（ｂ）は第３の従来例の特性について示す。グ
ラフからも明らかなように、第２の従来例よりも第３の
りｒ米量の方が、より少ないトリミング滑″てしかもＣ
Ｉ値の増大を最小限に抑止して周波数調整を行うことが
できる。また、第３の従来例の場合、片支持及び両支持
方式のどちらの方式の振動子であってもレーザ一方式に
よる周波数調整か可能である。

しかしなから、前述した第：３の従来例の場合であって
も、周波数調整のため励振用主電極パターンかトリミン
グされたことにより該電極ハターン血積が減少し、電極
間容量（以下Ｃｏと称す）か減少してしまう問題かある
。矩形状ＡＴカット水晶振動子の量産時において周波数
調整量は該振動子によって大きくゲげなるため、周波数
調整後のＣｏのバラツキは大となり、しいては該振動子
の電値特性のバラツギか大となることから安定した品質
の振動子・を製作することが困難であった。

１１（っで本発明は以」−の従来例の欠点を鑑み、ｉｉ
ｉ：産ｖ１に優れた高品質で高精度な超小型矩形状ＡＴ
カット水晶振動子を提供することを目的とする。

第５図（Ａ）　（Ｂ）は本発明の実施例について示した
ものであり、■は止血図、［Ｆ］）は■のα−α′断面
図である。（２０）は矩形状ＡＴカット水晶振動子、（
２１）は励振用主電極パターン、（２２）は周波数調整
用電極パターンを示す。

第６図（Ａ）（Ｂ）は本発明の実施例の応用例を示した
ものであり、（５）は止血図、（Ｂ）は■のβ−β′断
■（１図である。（２３）は周波数調整用電極パターン
がトリミングされた部分である。

本発明のレーザ一方式による周波数調整方法によれば、
周波数調整用に設けた電極ノスターンが＋１１対向しな
いものであるため、周波数調整前後におけるＣＯの変化
は少なく、電気特性のバラツキを抑制することができ、
安定した品質の振動子を量産することが可能である。ま
た、室温の大気雰囲気中にて周波数調整を行うことがで
きるため、周波数１７１７ｄ整Ｉ「程を自動化し易く、
また目的周波数に対して右１１度のｒ：’５い周波数調
整を行うことかできる。その−ｊ二、矩形状ＡＴカット
水晶振動子の主面」二に形成された周波数調整用電極パ
ターンを該振動子のｒｌｊ方向よりトリミングを行うた
め、該振動子の振動姿態である）！ノ。

みすべり振動の最も変位の大きい励振用主電極パター／
の中央部をなんらＪＬ：ｊｆＭすることはない。

従ってＣＩ値の増大及びＱ饋の低下等を４１−：　シる
ことなく周波数調整を行うことかｒ、＋Ｊ能である。

以上説明した如く本発明による矩形状ＡＴカット水晶振
動子によれば、従来問題となっていた量産における周波
数調整工程にかがる多大な工数を削減できるだけでなく
、安定した品質で高精度な超、／ＩＸ型矩形状ＡＴカッ
ト水晶振動子を量産することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の従来例の斜視図である。 第２図は第２の従来例の斜視図である。 第３図は第３の従来例の止血図である。 第・１図■は周波数調整量とトリミング面積とを表わす
グラフである。 第４図（Ｂ）は周波数調整量とＣＩ値とを表わすグラフ
である。 第５１ヌ１■は本発明の実施例の正面図である。 第５図の）は第５図■のα−α′１祈血図である。 第６図■は本発明の実施例の応用例を示す正面図である
。 第６図（［３）は第６図囚のｂ−ｂ’断断固図ある。 矩形状ＡＴカット水品振動子　　１＋７＋＋３゜０ 励振用主電極パターン　　　２．８）１＝１．２７周波
数調整用金属膜　　・　３ 導電性接着剤・　　・４．１０．１７ リート線を兼ねる支持部月　　５．Ｊ１気密端子　・　
６，１２ トリミングされた部分　　　９．１５．２３支持台　　
　１６ リード用電極パターン　　　１８ 支持用基板・　・・１９ 周波数調整用電極バター７　　２２ 第２の従来例における周波数調整量とトリミング面積及
びＣＩ値との関係　・、（ａ）第３の従来例における周
波数調整量と１−　’Ｊ　ミング血積及びＣＩ値との関
係・　・（ｂ）第１図　　　　　　　　　　第２図 第３図 周″：？ｌ＠ｍ整量 周粗苓量 第５図Ｂ 第６図Ａ 第６図Ｂ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （］）　　Ｘ軸方向を長手方向とする矩形状ＡＴカット
   水晶振動子において、該振動子の主面中央部に該振動子
   の長手方向にのびる相対向する１対の励振用主電極パタ
   ーンと、該主電極パターンより前記振動子のｌ’ｌＪ方
   向に延長した周波数調整用電極パターンとを具備し、前
   記周波数調整用電極パターンは相対向しないことを特徴
   とする矩形状ＡＴカット水晶振動子。 （２）周波数調整用電極パターンに、水晶片を透過する
   特性を有するレーザービームを照則し、該パターンを除
   去することにより周波数調整を行うことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の矩形状ＡＴカット水晶振動子
   。