JPS644693B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は音叉型圧電振動子に関する。本明細書
では、音叉型圧電振動子の一例として、結合音叉
型水晶振動子を例にとつて、本発明を説明する。

結合音叉型水晶振動子とは、音叉型水晶振動子
に存在する２つの異なる振動モードを結合させる
ことにより、前記２つの振動モードのうち一方の
振動モードの共振周波数温度特性を改善、即ち、
温度変化による共振周波数変化を少なくしたもの
である。

結合させる２つの振動モードとしては、例えば
屈曲振動と捩り振動がある。この２つの振動モー
ドを結合させると、屈曲振動の共振周波数温度特
性が改善される。この振動子を電子時計に用いる
ことにより時間精度を大幅に向上させることがで
きる。屈曲振動と捩り振動の結合を用いた結合音
叉型水晶振動子については、特開昭54−116191
号、特開昭55−75325号、特開昭55−75326号に詳
しく述べてある。

第１図は、屈曲振動の第一高調波と捩り振動の
基本振動の結合を用いた従来の結合音叉型水晶振
動子の斜視図である。この従来例については、特
開昭57−50117号、特開昭57−75015号に詳しく述
べてある。１は結合音叉型水晶振動子片、２は振
動子片１を支持する支持リード、３は振動子片１
と支持リード２を接着し導通をとるための半田、
４はプラグ、５は同筒型のケースである。ケース
５は普通、金属で出来ているので中を見ることは
できないが、本図では便宜上、中が見えるように
描いてある。

さて、この従来例には、以下に挙げる欠点があ
る。

(1) ケースの小型化が難しい。

(2) 量産性が悪い。

(a) 振動子片１を支持リード２に半田で接着す
るときの作業性が悪い。

(b) 共振周波数調整、共振周波数温度特性調整
をレーザー・ビームで行うとき、位置出しが
難しい。

これらの欠点を順に説明する。(1)については、
この振動子を電子腕時計に応用する場合、特に深
刻な問題となる。なぜならば、腕時計は出来る限
り、薄く小型である方が携帯しやすいからであり
近年、電子腕時計の分野では、特に薄型化と小型
化が強く要求されている。また、小型化すれば、
腕時計内部への各部品の配置も容易になるからで
ある。第１図の従来例では、たとえ振動子片１を
小型化しても、プラグ４があるために、ケースの
全長Ｌは、どうしても長くならざるを得ない。具
体的に言えば、プラグ４のために約１mmは長くな
る。腕時計用の部品においては、１mmの差違はか
なり重要である。一方、２つの支持リード２は、
振動子片１の主面（最も広い面のことで、２つあ
る）に垂直に配置されているために、ケースを薄
くすることが出来ず、ケースは円筒型となり、そ
の直径Ｒも大きくならざるを得ない。

(2)の(a)について説明する。振動子片１の２つの
主面が表と裏の関係にあり、その各々の主面に支
持リード２を１つずつ半田で接着しなければなら
ないために、接着が難しく、量産においては、作
業者の熟練に頼らざるを得ない。これは、量産
上、好ましいことではない。

(2)の(b)について説明する。結合音叉型水晶振動
子においては、蒸着、もしくはレーザー・ビーム
により、共振周波数と共振周波数温度特性の調整
を行なわねばならない。これについては、特願昭
55−144827号に詳しく述べてある。第２図ａ，ｂ
は、レーザー・ビームで、これらの調整を行うと
きの説明図である。６は振動子片、７は矢印の方
向に入射されたレーザー・ビーム、８は紙面の表
から裏へ垂直に入射されたレーザー・ビーム、矢
印９はレーザー・ビーム８をスキヤンする方向を
示す。さて、振動子片１は支持リード２に接着し
にくいために、第２図ａ，ｂの如く、傾いて接着
される場合が生ずる。例えば、第２図ａの如き場
合は、レーザーの焦点から振動子片がはずれてし
まうために、振動子片６の蒸着膜をレーザー・ビ
ームで除去できなくなつてしまう。第２図ｂの如
き場合は、音叉腕の長い方向に対して、蒸着膜
が、垂直に除去されず、斜めに除去されてしま
う。従つて調整の際には、１つ１つの振動子ごと
に、振動子の位置を合わせ直さねばならないが、
これを自動化することは難しい。

第１図の従来例には、上述してきたような欠点
がある。そこで、本発明はかかる欠点を除去し、
小型で量産性のよい結合音叉型水晶振動子を実現
することを目的とする。

第３図は本発明になる結合音叉型水晶振動子の
一具体例の組立図である。１０はセラミツク、ガ
ラス等の絶縁物で作られた基板、１１は基板１０
と一体成形された凸部、１２は凸部１１と基板１
０に貫通するように明けられた導通用穴、斜線部
１３はメツキされた部分を示し、導通用穴１２の
内壁にもメツキされている。１４は支持リード
で、従来例（第１図）の２に相当する。１５は振
動子、１６はセラミツク、ガラス等の絶縁物で作
られた凹型の蓋である。さて、組立は矢印の如く
行われる。まず、支持リード１４を凸部１１のメ
ツキ部１３に半田付けする。こうして導通用穴は
ふさがれ、支持リードは基板１０の底面と電気的
に導通をとられる（詳しくは、後述する）。次に、
振動子片１５の基部（２本の音叉腕を除いた部
分）下方を支持リード１４に半田付けする。そし
て、最後に真空中で蓋１６を１０に接着して完成
する。

こうして組み立てられた外観を第４図ａ，ｂ，
ｃに示す。第４図ａは蓋１６の方から見た図、ｂ
は側方から見た図、ｃはａと反対の側から見た図
である。第３図と共通な部分は同じ数字で示して
ある。斜線部１７はメツキされた部分で、このメ
ツキは導通用穴１２の内壁とメツキ部１２と電気
的につながつており、振動子片を励振するための
端子の役目をする。

さて、本発明は、従来例（第１図）の如く、プ
ラグ４を使用しないため、小型となり、組み立て
が第３図の如く、各部品を平面的に積み重ねるだ
けなので作業性が良く、精度良く組み立てられる
これらの点について、以下にもう少し詳しく説明
する。

第５図ａ，ｂは、ケース内の振動子片を共通と
した場合の従来例のケース寸法と本発明のケース
寸法とを比較したものである。ａが従来例、ｂが
本発明の一具体例である。本発明の一具体例ｂは
従来例ａに比べ、体積で0.52倍と相当、小型化さ
れている。これは、第３，４図に示した如く、各
部品を平面的に積み重ね、かつ、プラグを使用し
ていないために可能となつたのである。こうし
て、前述した欠点(1)は除去された。これは、本発
明になる結合音叉型水晶振動子を腕時計に応用す
る場合には、大きな長所となる。

次に、本発明により作業性が向上する理由を第
６図をもとに、詳しく説明する。１８は第３図の
基板１０に相当するもので、図示の如く、複数個
が連結されている。各々の基板は切り込み２７に
より図示の如く分割されている。蓋が接続されて
から、この切り込みを利用して、各ケースを切り
はなすことができる。このように連結された基板
１８上の凸部１９に支持リード２０をあらかじめ
高融点の半田で図示の如く接着しておく。２４，
２５は振動子片２１をマウントする時に使う治具
である。治具２４，２５は図示の如く、基板１８
の上に置いて使う。特に治具２５は溝２６を有し
ており、この部分に音叉先端部２２をはめ込み、
振動子片２１が正確な位置でマウントされるよう
に工夫されている。支持リード２０のマウント部
分２３に低融点の半田をのせ、治具２５の溝２６
に音叉先端をはめ込み、音叉基部下方をマウント
部２３の上にのせ、炉の中を通過させることによ
り、基板１８に対し、正確な位置に振動子片がマ
ウントされる。基板が複数個、連結されているた
め、一度の通炉で数10個のマウントが正確にでき
る。これは、本発明が構成部品の各々を平面的に
積み重ねればよいことから、可能となつているの
である。こうして、前述した欠点(2)の(a)が除去で
きた。

また、こうしてマウントされた振動子片は、連
結された基板に対し平行に並んでいるので、レー
ザー・ビームで、共振周波数、共振周波数温度特
性の調整をする際、個々の振動子に対し、位置を
決め直す必要がない。それを図示したのが第７図
である。２８はレーザー・ビーム、２９はレーザ
ー・ビーム２８をスキヤンする方向である。レー
ザー・ビームをスキヤンできる範囲は狭いため、
一つの振動子に対する調整が終了した時点で、図
中Lpで示したピツチだけ、矢印３０の方向に連
結された基板を送ることになる。次の振動子とレ
ーザー・ビーム２８との位置関係は、前振動子の
場合と同様だから、ここで新たに位置を決め直す
必要がない。これは、量産性の向上という点で効
果は極めて大きい。こうして、前述した欠点(2)の
(b)が除去できた。

組み立ての最後として、第８図の如く連結され
基板３１の上に蓋を真空中で接着する。これも基
板が連結されているために極めて作業性が良く量
産上の効果は大きい。そして、切り込み３２を利
用して、各ケースを分離して完成品となる。また
蓋をガラスで作つておけば、蓋を接着した後でレ
ーザー・ビームによる調整を行うこともできる。

第９図は本発明の他の具体例で、第４図と共通
な部分は同じ数字で書いてある。第４図との違い
は、基板１０の上に凸部が無いことである。そこ
で、１４′の如き４ケ所の曲げ部を有する支持リ
ードを使つている。尚、第４図の支持リード１４
は２ケ所の曲げ部を有している。

第１０図も本発明の他の具体例である。第９図
と同じく、凸部が無い場合で、１４″の如き２ケ
所の曲げ部を有する支持リードを使つている。

第１１図は本発明の更なる具体例であり、第１
０図との違いは基板と蓋の形状である。本図の如
く基板を凹型に、蓋を平板にしても本発明の効果
は失われない。

また、第１図の如き従来例を本発明の如き構造
に変えても、振動子の性能は全く変わらないこと
はもちろんである。

以上述べた如く、基板、支持リード、振動子、
蓋を平面的に積み重ねる構造とすることにより、
振動子のケースが大幅に小型化、薄型化され、し
かも作業性が極めて向上した。即ち、音叉振動子
片と基板の支持が、並置される２本の支持リード
によつてなされ、特に支持リードの基板との結合
部となる一端を音叉の叉部と対向させ、他端を音
叉振動子片の基部に結合する構成をとることによ
りスペースを犠性にせずにバネリートの有効長さ
を大きくでき、音叉振動子片が屈曲高周波、捩
り、結合振動といつた複雑な振動をしても漏れの
ない支持ができることにある。また組込作業は積
層させるだけで組立てがなされるので量産性にも
優れる。また、連結された個々の基板に対し、振
動子片が正確な位置にマウントできるために、レ
ーザー・ビームによる調整時に、個々の振動子に
対し、位置を決め直す必要が無くなつた。その結
果、極めて量産性が向上し、振動子のコストも大
幅に低減できる。本発明になる結合音叉型水晶振
動子を電子腕時計に応用することにより、小型、
薄型の高精度腕時計を実現できる。

また、本発明は、結合音叉型水晶振動子以外の
振動子にも適用できる。例えば、屈曲振動の高調
波を用いた音叉型水晶振動子、捩り振動を用いた
音叉型水晶振動子等がある。前者は音叉腕の僅か
のアンバランス（左右の音叉腕の共振周波数が異
なることを意味する）により基部変位が大きくな
るため、第１図の如き支持方法が適切であること
が判つている。後者は、基部の厚み方向変位が大
きいため、第１図の如き支持方法が適切である。
そこで、これらの振動子に本発明を適用すれば、
小型化、薄型化、量産性の向上という点で大きな
効果が得られる。即ち、本発明は、音叉型圧電振
動子の総てに適用可能である。

また、小型化、薄型化が本発明の目的の一つで
あるから、振動子の小型化、薄型化が可能なフオ
トリソグラフイー製法を用いれば、本発明の効果
は更に大きくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図…結合音叉型水晶振動子の従来例。第２
図ａ，ｂ…従来例で振動子片が傾いてマウントさ
れた場合に、共振周波数、共振周波数温度特性の
調整の困難さを説明するための図。第３図…本発
明になる結合音叉型水晶振動子の組み立て図。第
４図ａ，ｂ，ｃ…本発明になる結合音叉型水晶振
動子の完成図。第５図ａ，ｂ…振動子の寸法を同
一にした場合における従来例ａと本発明ｂのケー
ス寸法を示す。第６図…マウント位置を正確に出
すための治具を用い連結された基板上に振動子を
マウントする方法を示す図。第７図…連結された
基板上にマウントされた振動子片をレーザー・ビ
ームで調整する方法を示す図。第８図…連結され
た基板上に蓋を接着した状態を示す図。第９図、
第１０図、第１１図…本発明の他の具体例。 １……振動子片、２……支持リード、３……半
田、４……プラグ、５……ケース、６……振動子
片、７……レーザー・ビーム、８……レーザー・
ビーム、９……スキヤンする方向、１０，１０′
……基板、１１……凸部、１２……導通用穴、１
３……メツキ部、１４，１４′，１４″……支持リ
ード、１５……振動子片、１６，１６′……蓋、
１７……端子、１８……連結された基板、１９…
…凸部、２０……支持リード、２１……振動子
片、２２……音叉腕先端、２３……マウント部、
２４……マウント用治具、２５……マウント用治
具、２６……位置決め用の凹所、２７……切り込
み、２８……レーザー・ビーム、２９……スキヤ
ンする方向、３０……連結された基板をリピート
する方向、３１……連結された基板、３２……切
り込み、３３……蓋。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 少なくとも一部に電極部を有する基板と、音
   叉型振動子片と、前記基板上の電極と音叉型振動
   子片を接続するとともに該音叉型振動子片を支持
   する２本の支持リードとからなり、前記基板と前
   記支持リードと前記音叉型振動子片とは順次積層
   して配置されるとともに、前記２本の支持リード
   は各々音叉片振動子片の基部から叉の方向に向か
   つて伸長するとともに１端が前記音叉型振動子片
   の基部の１方の面上に固着され、他端が前記音叉
   型振動子片の叉と対向する位置で前記基板に前記
   電極部との導通を保つて固着され、且つ前記基板
   と前記音叉型振動子とが間隔を保つてほぼ平行に
   なるよう構成したことを特徴とする音叉型圧電振
   動子。