JPH0161251B2 - - Google Patents
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- JPH0161251B2 JPH0161251B2 JP56169638A JP16963881A JPH0161251B2 JP H0161251 B2 JPH0161251 B2 JP H0161251B2 JP 56169638 A JP56169638 A JP 56169638A JP 16963881 A JP16963881 A JP 16963881A JP H0161251 B2 JPH0161251 B2 JP H0161251B2
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- electrodes
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
- H03H9/02086—Means for compensation or elimination of undesirable effects
- H03H9/02102—Means for compensation or elimination of undesirable effects of temperature influence
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
- H03H9/19—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator consisting of quartz
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
- H03H3/04—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks for obtaining desired frequency or temperature coefficient
- H03H2003/0414—Resonance frequency
- H03H2003/0421—Modification of the thickness of an element
- H03H2003/0428—Modification of the thickness of an element of an electrode
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は振動部と支持部が一体に形成され、複
数の縦振動モードが結合した、いわゆる結合水晶
振動子の電極構造に関する。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
水晶振動子を提供することにある。本発明の他の
目的は、CI（Crystal Impedance）の小さい結合
水晶振動子を提供することにある。本発明の他の
目的は作業性の良い結合水晶振動子の電極構造、
特に、マウント作業が容易となる電極構造を提供
することにある。温度特性の優れた、しかも、
CIの小さい振動子を要求する民生機器は多くあ
るが、これらにはATカツ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小型
化がなされ、それに従つて、ATカツト水晶振動
子も小型化が要求されて来ているが、このタイプ
の振動子はスプリアス振動（Spurious
Vibration）が多く小型化が難しく、同時に、小
型化するとCIが高くなつ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カツト
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オトリソグ
ラフイによる振動子の形成方法が振動子製造に応
用され、その結果、大変に小型の振動子を提供す
ることができるようになつた。例えば、振動子の
厚みを大変に薄くできる温度特性の優れたGTカ
ツト水晶振動子に応用され、非常に小型のものが
可能になつた。しかし、これらGTカツト水晶振
動子は良好な温度特性を得るために二つの振動モ
ード、即ち、主振動と副振動の結合を利用してい
る。それ故、温度特性は主振動、副振動の共振周
波数の差によつてほぼ決定される。理論的には優
れた温度特性を与える共振周波数の差をどの位に
すれば良いか分かるが、実際には、製造上のバラ
ツキがあり、一定に押えることは難しく、温度特
性のバラツク原因であつた。この温度特性のバラ
ツキを吸収する方法がいくつか提案されている。
例えば、特公昭47−3508では励振電極を除去して
温度特性を調整する方法を提案しているが励振電
極を除去するため実質電界効率が低下するので
CI値が高くなるという不具合が生じる。又、蒸
着で電極膜の厚みを変えて周波数微調整すること
を述べているが具体的にどのようにするのか全く
述べられていない。更に、水晶振動子を二本の細
いリード線で支持するため小型化が難しく、同時
に衝撃に対しても弱いという欠点があつた。
数の縦振動モードが結合した、いわゆる結合水晶
振動子の電極構造に関する。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
水晶振動子を提供することにある。本発明の他の
目的は、CI（Crystal Impedance）の小さい結合
水晶振動子を提供することにある。本発明の他の
目的は作業性の良い結合水晶振動子の電極構造、
特に、マウント作業が容易となる電極構造を提供
することにある。温度特性の優れた、しかも、
CIの小さい振動子を要求する民生機器は多くあ
るが、これらにはATカツ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小型
化がなされ、それに従つて、ATカツト水晶振動
子も小型化が要求されて来ているが、このタイプ
の振動子はスプリアス振動（Spurious
Vibration）が多く小型化が難しく、同時に、小
型化するとCIが高くなつ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カツト
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オトリソグ
ラフイによる振動子の形成方法が振動子製造に応
用され、その結果、大変に小型の振動子を提供す
ることができるようになつた。例えば、振動子の
厚みを大変に薄くできる温度特性の優れたGTカ
ツト水晶振動子に応用され、非常に小型のものが
可能になつた。しかし、これらGTカツト水晶振
動子は良好な温度特性を得るために二つの振動モ
ード、即ち、主振動と副振動の結合を利用してい
る。それ故、温度特性は主振動、副振動の共振周
波数の差によつてほぼ決定される。理論的には優
れた温度特性を与える共振周波数の差をどの位に
すれば良いか分かるが、実際には、製造上のバラ
ツキがあり、一定に押えることは難しく、温度特
性のバラツク原因であつた。この温度特性のバラ
ツキを吸収する方法がいくつか提案されている。
例えば、特公昭47−3508では励振電極を除去して
温度特性を調整する方法を提案しているが励振電
極を除去するため実質電界効率が低下するので
CI値が高くなるという不具合が生じる。又、蒸
着で電極膜の厚みを変えて周波数微調整すること
を述べているが具体的にどのようにするのか全く
述べられていない。更に、水晶振動子を二本の細
いリード線で支持するため小型化が難しく、同時
に衝撃に対しても弱いという欠点があつた。
又、フオトリソグラフイによつて非常に小型の
ものが可能になつたが、その反面、小型のために
マウント等の作業性が悪くなるという欠点が従来
の電極構造ではあつた。そこで、本発明はこれら
の不具合、欠点を改善した、即ち、支持方法の改
善、並びに、新しい温度特性調整方法と共振周波
数調整方法、更に、新しい電極構造を見い出し改
善を図つた。以下、図面に沿つて本発明を詳細に
説明する。
ものが可能になつたが、その反面、小型のために
マウント等の作業性が悪くなるという欠点が従来
の電極構造ではあつた。そこで、本発明はこれら
の不具合、欠点を改善した、即ち、支持方法の改
善、並びに、新しい温度特性調整方法と共振周波
数調整方法、更に、新しい電極構造を見い出し改
善を図つた。以下、図面に沿つて本発明を詳細に
説明する。
第１図は本発明の結合振動子の形状と電極の一
実施例で、振動部２とその両側に配置された二つ
の支持部３とが一体に形成されたGTカツト水晶
振動子の例である。第１図Ａは平面図を、第１図
Ｂは側面図を示す。水晶１の振動部２の上面４と
下面５には励振電極６，７が各々全面に、一様に
配置され、励振電極６は一方の支持部３に延びて
配置され、励振電極７は他方の支持部３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つて
いる。従つてこれは振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
ようになつている。換言すれば、振動部２から支
持部３へ延びた電極は電界を印加するために必要
な端子電極にすぎない。支持部３にまで延びた両
電極に交番電圧を印加することによつて容易に振
動子を励振することができる。又、幅Ｗと長さＬ
によつて２つのモードの共振周波数は各々決定さ
れ、幅Ｗによつて主振動の共振周波数fwが、長
さＬによつて副振動の共振周波数fLが決定され
る。次に、励振電極を振動部２の上下面、全面に
配置する理由を説明する。第２図Ａは本発明の振
動部２と支持部３が一体に形成されているGTカ
ツト水晶振動子の1/2図である。
実施例で、振動部２とその両側に配置された二つ
の支持部３とが一体に形成されたGTカツト水晶
振動子の例である。第１図Ａは平面図を、第１図
Ｂは側面図を示す。水晶１の振動部２の上面４と
下面５には励振電極６，７が各々全面に、一様に
配置され、励振電極６は一方の支持部３に延びて
配置され、励振電極７は他方の支持部３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つて
いる。従つてこれは振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
ようになつている。換言すれば、振動部２から支
持部３へ延びた電極は電界を印加するために必要
な端子電極にすぎない。支持部３にまで延びた両
電極に交番電圧を印加することによつて容易に振
動子を励振することができる。又、幅Ｗと長さＬ
によつて２つのモードの共振周波数は各々決定さ
れ、幅Ｗによつて主振動の共振周波数fwが、長
さＬによつて副振動の共振周波数fLが決定され
る。次に、励振電極を振動部２の上下面、全面に
配置する理由を説明する。第２図Ａは本発明の振
動部２と支持部３が一体に形成されているGTカ
ツト水晶振動子の1/2図である。
断面Ａ−Ａの各位置に対する変位との関係の計
算値を示している。即ち、点ｃで変位は零となり
点ｃから点ａ，ｅに行くに従つて変位の絶対値は
大きくなる振動である（u1＝u2）。第２図Ｂは各
位置に対する歪みとの関係を示している。即ち、
点ｃで歪みは最大となり、端部に行くに従つて小
さくなる。しかし、第２図、第３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、振部部の端
部にまで励振電極を配置することにより低いCI
値を得ることができる。
算値を示している。即ち、点ｃで変位は零となり
点ｃから点ａ，ｅに行くに従つて変位の絶対値は
大きくなる振動である（u1＝u2）。第２図Ｂは各
位置に対する歪みとの関係を示している。即ち、
点ｃで歪みは最大となり、端部に行くに従つて小
さくなる。しかし、第２図、第３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、振部部の端
部にまで励振電極を配置することにより低いCI
値を得ることができる。
第３図は振動部の上下面、全面に励振電極を配
値した場合と部分（振動部の約75％）に配置した
場合のCI値の分布のヒストグラムで実験値であ
る。第３図Ａは励振電極を部分に配置したときの
個数ｎ＝200に対するCI値の分布を示すヒストグ
ラムで、平均値＝140（Ω）である。
値した場合と部分（振動部の約75％）に配置した
場合のCI値の分布のヒストグラムで実験値であ
る。第３図Ａは励振電極を部分に配置したときの
個数ｎ＝200に対するCI値の分布を示すヒストグ
ラムで、平均値＝140（Ω）である。
これに対して、第３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＝84Ωと約
４割CI値を小さくすることができ、全面に励振
電極を配置したときの効果が著しく大きい事が分
かる。
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＝84Ωと約
４割CI値を小さくすることができ、全面に励振
電極を配置したときの効果が著しく大きい事が分
かる。
第４図は本発明のGTカツト水晶振動子９を支
持台８にマウントしたときの一実施例で平面図Ａ
と側面図Ｂを示す。支持台８には水晶振動子９が
配置され、振動子の端部１２，１３で接着剤、あ
るいは、半田付けによつて固着されている。水晶
振動子の上下面には励振用電極１０，１１が配置
されている。水晶振動子９は支持台８に両端で固
着されるので耐衝撃性に優れた水晶振動子を提供
することができる。更に、水晶振動子９は複雑な
形状をしているがフオトリソグラフイによつて容
易に形成することができる。その結果、非常に小
型の水晶振動子を提供することができるようにな
つた。次に、温度特性について説明する。幅Ｗに
よる主振動の共振周波数fwと長さＬによる副振
動の共振周波数fLとの間には次の関係がある。
持台８にマウントしたときの一実施例で平面図Ａ
と側面図Ｂを示す。支持台８には水晶振動子９が
配置され、振動子の端部１２，１３で接着剤、あ
るいは、半田付けによつて固着されている。水晶
振動子の上下面には励振用電極１０，１１が配置
されている。水晶振動子９は支持台８に両端で固
着されるので耐衝撃性に優れた水晶振動子を提供
することができる。更に、水晶振動子９は複雑な
形状をしているがフオトリソグラフイによつて容
易に形成することができる。その結果、非常に小
型の水晶振動子を提供することができるようにな
つた。次に、温度特性について説明する。幅Ｗに
よる主振動の共振周波数fwと長さＬによる副振
動の共振周波数fLとの間には次の関係がある。
fw∝１／ｗ −(1)
fL∝１／Ｌ −(2)
更に、温度特性は両共振周波数の差fw−fLによ
つてほぼ決定される。第５図はフオトリソグラフ
イによつて形成された本発明のGTカツト水晶振
動子の温度特性の例で、結合の強さによつて温度
特性は異なる。主振動と副振動の間の結合が弱い
とき、即ち、δ＝fw−fLが大きいときは直線ａの
ように、又、結合が強いとき、即ち、δが小さい
ときは直線ｂのようになる。このとき一次温度係
数αの絶対値は約2.5×10-6／℃と大きく、満足
できる温度特性とならない。しかし、δが最適値
のときは直線ｃのようになり、良好な温度特性を
示す。一般に作られる結合振動子はこのようなバ
ラツイタ温度特性を示す。即ち、直線ａのように
一次温度係数αが約−2.5×10-6／℃と言うよう
に負の値を持つもの、一方、直線ｂのように、α
が約＋2.5×10-6／℃と正の値を持つもの、それ
から、直接ｃのようにαがほとんど零になるもの
と、多種多様の温度特性を示す。又、形成後の振
動子のαは−2.5×10-6／℃〜＋2.5×10-6／℃の
範囲にある。ここでαが正、負、それからほとん
ど零ということは次のように定義する。
つてほぼ決定される。第５図はフオトリソグラフ
イによつて形成された本発明のGTカツト水晶振
動子の温度特性の例で、結合の強さによつて温度
特性は異なる。主振動と副振動の間の結合が弱い
とき、即ち、δ＝fw−fLが大きいときは直線ａの
ように、又、結合が強いとき、即ち、δが小さい
ときは直線ｂのようになる。このとき一次温度係
数αの絶対値は約2.5×10-6／℃と大きく、満足
できる温度特性とならない。しかし、δが最適値
のときは直線ｃのようになり、良好な温度特性を
示す。一般に作られる結合振動子はこのようなバ
ラツイタ温度特性を示す。即ち、直線ａのように
一次温度係数αが約−2.5×10-6／℃と言うよう
に負の値を持つもの、一方、直線ｂのように、α
が約＋2.5×10-6／℃と正の値を持つもの、それ
から、直接ｃのようにαがほとんど零になるもの
と、多種多様の温度特性を示す。又、形成後の振
動子のαは−2.5×10-6／℃〜＋2.5×10-6／℃の
範囲にある。ここでαが正、負、それからほとん
ど零ということは次のように定義する。
(1) 一次温度係数αがほとんど零ということはα
が±1.0×10-7／℃以内にあるものを言う。
が±1.0×10-7／℃以内にあるものを言う。
(2) 一次温度係数αが正ということはαがα＞
1.0×10-7／℃にあるものを言う。
1.0×10-7／℃にあるものを言う。
(3) 一次温度係数αが負ということはαがα＜−
1.0×10-7／℃にあるものを言う。
1.0×10-7／℃にあるものを言う。
第６図は本発明のGTカツト水晶振動子の一実
施例で、振動部１４の上面１５と下面１６（図示
されてない）には、励振用電極１７，１８（図示
されてない）が全面に一様に配置されていて、上
面１５に配置された励振用電極１７の幅Ｗ方向の
端部、そして、長さ方向のほぼ中央位置に、対称
的に、中央部電極１９より厚く２個の中央電極２
０，２１（以下この符番で中央電極を表すが蒸着
によつて配置されている。振動部の端部の電極を
厚く配置すると次の３つの効果を有する。
施例で、振動部１４の上面１５と下面１６（図示
されてない）には、励振用電極１７，１８（図示
されてない）が全面に一様に配置されていて、上
面１５に配置された励振用電極１７の幅Ｗ方向の
端部、そして、長さ方向のほぼ中央位置に、対称
的に、中央部電極１９より厚く２個の中央電極２
０，２１（以下この符番で中央電極を表すが蒸着
によつて配置されている。振動部の端部の電極を
厚く配置すると次の３つの効果を有する。
(1) 振動部端部の励振電極を厚くすることは電極
負荷効果、即ち、錘りの働きをする。それ故、
共振周波数ｆ、並びに、温度特性を変えること
ができる。同時に、 (2) 電極負荷効果によつて、振動部端部での弾性
波の反射を少なくし、スプリアス振動を抑制す
ることができる。
負荷効果、即ち、錘りの働きをする。それ故、
共振周波数ｆ、並びに、温度特性を変えること
ができる。同時に、 (2) 電極負荷効果によつて、振動部端部での弾性
波の反射を少なくし、スプリアス振動を抑制す
ることができる。
(3) 電極負荷効果によつて、振動部内部に励振電
極エネルギーをトラツプすることができる。そ
れ故、CI値を更に低くすることができる。
極エネルギーをトラツプすることができる。そ
れ故、CI値を更に低くすることができる。
第７図は第６図の電極２０，２１を蒸着によつ
て厚くしたときの電極付加量に対する一次温度係
数αの変化を示している。即ち、励振に寄与する
中央電極２０，２１を厚くするに従つて一次温度
係数αは負側へと移動する。第８図は本発明の
GTカツト水晶振動子の他の実施例で４隅に蒸着
によつて４個の４隅電極２２，２３，２４，２５
（以下この符番で４隅電極を表すを付着した例で
ある。第９図は第８図の電極２２，２３，２４，
２５を蒸着で付着、厚くしたときの電極の付着量
に対する一次温度係数αの関係を示す。電極の付
着量を多くするに従つて一次温度係数αは正側へ
と移動する。これらのことから分かるように、第
６図の電極のときは、端部の電極を付着すること
によつて、一次温度係数αは負の方向に、又、第
８図の電極の付着のときは、電極を付着すること
によつて、一次温度係数αは正側へと移動する。
即ち、第６図の端部電極２０，２１と第８図の端
部電極２２，２３，２４，２５の間に電極を付着
したときは、一次温度係数αは全く変化しない事
が予測できる。
て厚くしたときの電極付加量に対する一次温度係
数αの変化を示している。即ち、励振に寄与する
中央電極２０，２１を厚くするに従つて一次温度
係数αは負側へと移動する。第８図は本発明の
GTカツト水晶振動子の他の実施例で４隅に蒸着
によつて４個の４隅電極２２，２３，２４，２５
（以下この符番で４隅電極を表すを付着した例で
ある。第９図は第８図の電極２２，２３，２４，
２５を蒸着で付着、厚くしたときの電極の付着量
に対する一次温度係数αの関係を示す。電極の付
着量を多くするに従つて一次温度係数αは正側へ
と移動する。これらのことから分かるように、第
６図の電極のときは、端部の電極を付着すること
によつて、一次温度係数αは負の方向に、又、第
８図の電極の付着のときは、電極を付着すること
によつて、一次温度係数αは正側へと移動する。
即ち、第６図の端部電極２０，２１と第８図の端
部電極２２，２３，２４，２５の間に電極を付着
したときは、一次温度係数αは全く変化しない事
が予測できる。
第１０図は本発明のGTカツト水晶振動子の電
極付着の他の実施例で、第６図の電極２０と第８
図の電極２２，２５の間にあるように厚く２個の
中間電極２６，２９が付着され、電極２１と電極
２３，２４の間になるように２個の中間電極２
７，２８が付着された平面図である。第１１図は
第１０図の合計４個の中間電極２６，２７，２
８，２９（以下この符番で中間電極を表す）を蒸
着で付着したときの電極付着量に対する一次温度
係数αとの関係を示し、電極の付着によつて一次
温度係数αは全く変化しない事が分かる。第１２
図は第６図の電極２０，２１、第８図の電極２
２，２３，２４，２５、第１０図の電極２６，２
７，２８，２９の総合計10個の電極を蒸着で各々
付着したときの電極付着量に対する主振の共振周
波数の変化を示し、直線Ｄ，Ｅ，Ｆ、はそれぞれ
第６図、第１０図、第８図の場合に対応してい
る。いづれの場合でも端部電極の付着量によつて
主振動の共振周波数は低くなることが分かる。次
に、周波数調整と温度特性調整方法を具体的に説
明する。
極付着の他の実施例で、第６図の電極２０と第８
図の電極２２，２５の間にあるように厚く２個の
中間電極２６，２９が付着され、電極２１と電極
２３，２４の間になるように２個の中間電極２
７，２８が付着された平面図である。第１１図は
第１０図の合計４個の中間電極２６，２７，２
８，２９（以下この符番で中間電極を表す）を蒸
着で付着したときの電極付着量に対する一次温度
係数αとの関係を示し、電極の付着によつて一次
温度係数αは全く変化しない事が分かる。第１２
図は第６図の電極２０，２１、第８図の電極２
２，２３，２４，２５、第１０図の電極２６，２
７，２８，２９の総合計10個の電極を蒸着で各々
付着したときの電極付着量に対する主振の共振周
波数の変化を示し、直線Ｄ，Ｅ，Ｆ、はそれぞれ
第６図、第１０図、第８図の場合に対応してい
る。いづれの場合でも端部電極の付着量によつて
主振動の共振周波数は低くなることが分かる。次
に、周波数調整と温度特性調整方法を具体的に説
明する。
第１図のGTカツト水晶振動子はフオトリソグ
ラフイによつて形成された後、次のような特性を
持つように設計する。
ラフイによつて形成された後、次のような特性を
持つように設計する。
(1) 主振動の共振周波数は合わせ込む規準周波数
foより高い値を持つ、通常1000ppm〜2000ppm
高くなつている。
foより高い値を持つ、通常1000ppm〜2000ppm
高くなつている。
このような振動子は形状、エツチング時間を選
択することによつて容易に得られる。次に、この
振動子はある任意の温度に置き、この温度をサー
ミスター等の温度計によつて読み取り、この温度
をt1とする。このときの主振動の共振周波数f1を
測定する。更に、他の任意の温度に前記振動子を
置き、この時の温度t2を前記と同様に読み取る。
温度t1，t2と共振周波数f1，f2によつて次式から
一次温度係数αを求める。
択することによつて容易に得られる。次に、この
振動子はある任意の温度に置き、この温度をサー
ミスター等の温度計によつて読み取り、この温度
をt1とする。このときの主振動の共振周波数f1を
測定する。更に、他の任意の温度に前記振動子を
置き、この時の温度t2を前記と同様に読み取る。
温度t1，t2と共振周波数f1，f2によつて次式から
一次温度係数αを求める。
α＝f2−f1／t2−t1（Hz／℃） −(3)
又、合わせ込む規準周波数foを使つて書き改め
ると次のようになる。
ると次のようになる。
α＝f2−f1／f0１／t2−t1（１／℃） −(4)
第１３図はこの様子を示し、直線ｇはαが正の
場合の例である。温度t0は主振の共振周波数を規
準周波数foに合わせ込むときの温度である。温度
t0のとき主振の共振周波数ｆは規準周波数foより
も高くなつている。従つて、主振の共振周波数ｆ
を規準周波foに端部電極の厚みを厚くして合わせ
込む方法は前記した３つの方法がある。しかし、
この場合、αは正であるからαが負側に移動する
方法を採用すればαを更に小さくすることができ
る。即ち、第６図の電極２０，２１を付着する方
式である。第１３図の直線ｈとｉは共振周波数ｆ
を規準周波数foに合わせ込む場合の温度特性の変
化を示している。規準周波数foに近づくに従つ
て、αは零に近づき（直線ｈ）、規準周波数foに
合わせ込まれてときはαはほぼ零になる（直線
ｉ）。第１４図はこのようにして得られた本発明
の温度特性の一実施例を示す。直線ｊは振動子形
成後の温度特性でα≒1.5×10-6／℃、直線ｋは
主振の共振周波数ｆを規準周波数foに合わせ込ん
だときの温度特性でα≒３×10-7／℃と相当小さ
くなり、良好な温度特性を示すことが分かる。全
く同様に、αが負のときは主振の共振周波数ｆを
規準周波数foに合わせ込むときαが正側に移動す
る方法を採用すればαを更に零に近づけることが
できる。即ち、第８図の電極２２，２３，２４，
２５を厚く付着する方法である。又、αがほとん
ど零のときには、αを変化させる必要がないから
共振周波数ｆを規準周波数foに合わせ込むときα
が変化しない方法、即ち、第１０図の電極２６，
２７，２８，２９を付着する方法を採用すれば良
い。第１５図は本発明のGTカツト水晶振動子の
一実施例の斜視図を示し、水晶振動子３０の上面
３１と下面３２には励振電極３３，３４が振動部
３５全面に配置され、電極３３の端部電極２０，
２１は中央部電極３６よりも厚くなつている。と
ころで、本発明では電極の厚みを厚くする材料と
してAu，Agが使用される。
場合の例である。温度t0は主振の共振周波数を規
準周波数foに合わせ込むときの温度である。温度
t0のとき主振の共振周波数ｆは規準周波数foより
も高くなつている。従つて、主振の共振周波数ｆ
を規準周波foに端部電極の厚みを厚くして合わせ
込む方法は前記した３つの方法がある。しかし、
この場合、αは正であるからαが負側に移動する
方法を採用すればαを更に小さくすることができ
る。即ち、第６図の電極２０，２１を付着する方
式である。第１３図の直線ｈとｉは共振周波数ｆ
を規準周波数foに合わせ込む場合の温度特性の変
化を示している。規準周波数foに近づくに従つ
て、αは零に近づき（直線ｈ）、規準周波数foに
合わせ込まれてときはαはほぼ零になる（直線
ｉ）。第１４図はこのようにして得られた本発明
の温度特性の一実施例を示す。直線ｊは振動子形
成後の温度特性でα≒1.5×10-6／℃、直線ｋは
主振の共振周波数ｆを規準周波数foに合わせ込ん
だときの温度特性でα≒３×10-7／℃と相当小さ
くなり、良好な温度特性を示すことが分かる。全
く同様に、αが負のときは主振の共振周波数ｆを
規準周波数foに合わせ込むときαが正側に移動す
る方法を採用すればαを更に零に近づけることが
できる。即ち、第８図の電極２２，２３，２４，
２５を厚く付着する方法である。又、αがほとん
ど零のときには、αを変化させる必要がないから
共振周波数ｆを規準周波数foに合わせ込むときα
が変化しない方法、即ち、第１０図の電極２６，
２７，２８，２９を付着する方法を採用すれば良
い。第１５図は本発明のGTカツト水晶振動子の
一実施例の斜視図を示し、水晶振動子３０の上面
３１と下面３２には励振電極３３，３４が振動部
３５全面に配置され、電極３３の端部電極２０，
２１は中央部電極３６よりも厚くなつている。と
ころで、本発明では電極の厚みを厚くする材料と
してAu，Agが使用される。
第１６図は本発明の水晶振動子の電極配置の一
実施例を示す。第１６図Ａは平面図、第１６図Ｂ
は側面図を示す。水晶振動子３８の振動部３９の
上下面には励振電極４０，４１が各々配置され、
励振電極４０は一方の支持部４２に延びて配置さ
れ、更に、支持端部４４の下面にも電極４６が配
置されている。又、励振電極４１は他方の支持部
４３に延びて配置され、更に、支持端部４５の上
面にも電極４７が配されている。第１７図は第１
６図の本発明の電極構造の水晶振動子３８を支持
台５２にマウントした一実施例を示し、第１７図
Ａは平面図、第１７図Ｂは側面図を示す。水晶振
動子３８の上下面には電極４０，４１が配置さ
れ、上面電極４０は一方の支持部の端部４４にま
で延びて配置されている。支持端部４４の下面に
は電極４６が配置されている。更に、もう一方の
電極４１は他方の支持端部４５まで延びて配置さ
れ、同時に、支持端部４５の上面にも電極４７が
配置されている。支持台５２の両端には電極５
３，５４が設けられ、この両端の上に半田４８，
４９を介して水晶振動子３８は置かれ、その後、
半田を溶かして水晶振動子３８は支持台５２に固
着されるこの固着は支持端部の電極４６，４１と
支持台の電極５３，５４の間に設けられた半田４
８，４９によつて固着されている。このとき、電
極４０と５３、電極４１と４７は半田５０，５１
によつて各々接続される。第１８図は本発明の水
晶振動子の他の実施例を示す。第１８図Ａは平面
図、第１８図Ｂは側面図を示す。水晶振動子５５
の上下面には電極５６，５９が配置され、電極５
６は支持端部６２の上面と下面に配置され、下面
電極５７は側面電極５８を通して電極５６に接続
されている。又、電極５９は他方の支持端部６３
に延びて配置され、側面電極６１を介して上面電
極６０へと延びて配置されている。第１９図は第
１８図の本発明の電極構造の水晶振動子５５を支
持台６８にマウントした他の実施例を示し、第１
９図Ａは平面図、第１９図Ｂは側面図を示す。水
晶振動子の上下面には電極５６，５９が配置さ
れ、上面電極５６は一方の支持部の端部６２にま
で延びて配置され、更に、側面電極５８を介して
支持部の下面にも電極５７が配置されている。
又、下面電極５９は同様に、側面電極６１を介し
て、支持部端部の上面にも電極６０が配置されて
いる。支持台６８の両端部には電極６６，６７が
設けられ、水晶振動子５５は電極５７，６６、電
極５７と６７の間の半田６４，６５によつて固着
されている。これによつて、固着と電極取り出し
は充分であるが、更に、強度を増すために、半田
６９，７０が側面、上面に付着されている。
実施例を示す。第１６図Ａは平面図、第１６図Ｂ
は側面図を示す。水晶振動子３８の振動部３９の
上下面には励振電極４０，４１が各々配置され、
励振電極４０は一方の支持部４２に延びて配置さ
れ、更に、支持端部４４の下面にも電極４６が配
置されている。又、励振電極４１は他方の支持部
４３に延びて配置され、更に、支持端部４５の上
面にも電極４７が配されている。第１７図は第１
６図の本発明の電極構造の水晶振動子３８を支持
台５２にマウントした一実施例を示し、第１７図
Ａは平面図、第１７図Ｂは側面図を示す。水晶振
動子３８の上下面には電極４０，４１が配置さ
れ、上面電極４０は一方の支持部の端部４４にま
で延びて配置されている。支持端部４４の下面に
は電極４６が配置されている。更に、もう一方の
電極４１は他方の支持端部４５まで延びて配置さ
れ、同時に、支持端部４５の上面にも電極４７が
配置されている。支持台５２の両端には電極５
３，５４が設けられ、この両端の上に半田４８，
４９を介して水晶振動子３８は置かれ、その後、
半田を溶かして水晶振動子３８は支持台５２に固
着されるこの固着は支持端部の電極４６，４１と
支持台の電極５３，５４の間に設けられた半田４
８，４９によつて固着されている。このとき、電
極４０と５３、電極４１と４７は半田５０，５１
によつて各々接続される。第１８図は本発明の水
晶振動子の他の実施例を示す。第１８図Ａは平面
図、第１８図Ｂは側面図を示す。水晶振動子５５
の上下面には電極５６，５９が配置され、電極５
６は支持端部６２の上面と下面に配置され、下面
電極５７は側面電極５８を通して電極５６に接続
されている。又、電極５９は他方の支持端部６３
に延びて配置され、側面電極６１を介して上面電
極６０へと延びて配置されている。第１９図は第
１８図の本発明の電極構造の水晶振動子５５を支
持台６８にマウントした他の実施例を示し、第１
９図Ａは平面図、第１９図Ｂは側面図を示す。水
晶振動子の上下面には電極５６，５９が配置さ
れ、上面電極５６は一方の支持部の端部６２にま
で延びて配置され、更に、側面電極５８を介して
支持部の下面にも電極５７が配置されている。
又、下面電極５９は同様に、側面電極６１を介し
て、支持部端部の上面にも電極６０が配置されて
いる。支持台６８の両端部には電極６６，６７が
設けられ、水晶振動子５５は電極５７，６６、電
極５７と６７の間の半田６４，６５によつて固着
されている。これによつて、固着と電極取り出し
は充分であるが、更に、強度を増すために、半田
６９，７０が側面、上面に付着されている。
以上、述べたように本発明は結合振動子の振動
部の上下面、全面に励振電極を配置し、主振の共
振周波数を決める幅方向の端部電極を中央部電極
より厚く配置することによつて、CI値の小さい、
スプリアス振動のない結合振動子を提供すること
ができた。更に、結合振動子の周波数調整前の最
適温度特性、並びに、主振動の最適共振周波数を
得る振動子の設計をし、任意の温度t1，t2での主
振動の共振周波数f1，f2を測定し、この値から一
次温度係数αを計算し、更に、蒸着によつて一次
温度係数αがほとんど零で、しかも、主振の共振
周波数foに合わせ込まれた温度特性の優れたGT
カツト水晶振動子を提供することができた。又、
本発明は水晶振動子の電極配置を改善することに
よつて、支持端部で強固に固着することができ耐
衝撃性に強い振動子を提供することができるよう
になつた。本発明の考え方は他の結合水晶振動
子、例えば、ZTカツト水晶振動子にも適用でき
ることは言うまでもない。
部の上下面、全面に励振電極を配置し、主振の共
振周波数を決める幅方向の端部電極を中央部電極
より厚く配置することによつて、CI値の小さい、
スプリアス振動のない結合振動子を提供すること
ができた。更に、結合振動子の周波数調整前の最
適温度特性、並びに、主振動の最適共振周波数を
得る振動子の設計をし、任意の温度t1，t2での主
振動の共振周波数f1，f2を測定し、この値から一
次温度係数αを計算し、更に、蒸着によつて一次
温度係数αがほとんど零で、しかも、主振の共振
周波数foに合わせ込まれた温度特性の優れたGT
カツト水晶振動子を提供することができた。又、
本発明は水晶振動子の電極配置を改善することに
よつて、支持端部で強固に固着することができ耐
衝撃性に強い振動子を提供することができるよう
になつた。本発明の考え方は他の結合水晶振動
子、例えば、ZTカツト水晶振動子にも適用でき
ることは言うまでもない。
第１図Ａ，Ｂは、それぞれ本発明の結合振動子
の形状と電極の一実施例を示す平面図、側面図
で、振動部２とその両側に配置された二つの支持
部３とが一体に形成されたGTカツト水晶振動子
の例を示す。第２図Ａは本発明の振動部２と支持
部３が一体に形成されているGTカツト水晶振動
子の1/2説明図である。第２図Ｂは第２図Ａの
GTカツト水晶振動子の各位置に対する歪みとの
関係を示すグラフである。第３図Ａは励振電極を
振動部の部分に配置したときのCI値のヒストグ
ラムである。第３図Ｂは励振電極を駆動部の上
面、全面に配置したときのCI値のヒストグラム
である。第４図は本発明のGTカツト水晶振動子
９を支持台８にマウントしたときの一実施例で平
面図Ａと側面図Ｂを示す。第５図はフオトリソグ
ラフイによつて形成された本発明のGTカツト水
晶振動子の温度特性の例を示すグラフである。第
６図はGTカツト水晶振動子に蒸着により電極を
厚くした一実施例を示す平面図である。第７図は
第６図の端部電極を蒸着によつて厚くしたときの
電極の付加量に対する一次温度係数αの変化を示
すグラフである。第８図はGTカツト水晶振動子
の４隅に蒸着によつて電極を厚くした一実施例を
示す平面図である。第９図は第８図の端部電極を
蒸着で厚くしたときの電極の付加量に対する一次
温度係数αの関係を示すグラフである。第１０図
はGTカツト水晶振動子の電極を厚くした他の実
施例を示す平面図である。第１１図は第１０図の
端部電極を蒸着で付着したときの電極付着量に対
する一次温度係数αとの関係を示すグラフであ
る。第１２図は第８図の端部電極２０，２１、第
８図の端部電極２２，２３，２４，２５、第１０
図の端部電極２６，２７，２８，２９を蒸着で
各々厚くしたときの電極の付着量に対する主振動
の共振周波数の変化を示すグラフであり、直線
Ｄ，Ｅ，Ｆはそれぞれ第６図、第１０図、第８図
の場合に対応している。第１３図の直線ｇは一次
温度係数αが正の振動子の温度に対する主振の共
振周波数との関係を示すグラフであり、直線ｈと
ｉは共振周波数を規準周波数foに合わせ込む場合
の温度特性の変化を示す。第１４図は本発明によ
つて得られた温度特性の一実施例を示すグラフで
ある。第１５図は本発明のGTカツト水晶振動子
の一実施例の斜視図を示す。第１６図は本発明の
水晶振動子の電極配置の一実施例を示す。第１６
図Ａは平面図、第１６図Ｂは側面図を示す。第１
７図は第１６図の本発明の水晶振動子を支持台に
マウントした一実施例を示し、第１７図Ａは平面
図、第１７図Ｂは側面図を示す。第１８図は本発
明の水晶振動子の他の実施例を示し、第１８図Ａ
は平面図、第１８図Ｂは側面図を示す。第１９図
は第１８図の本発明の電極構造の水晶振動子を支
持台にマウントした他の実施例を示し、第１９図
Ａは平面図、第１９図Ｂは側面図を示す。 ２０〜２９……厚い電極。
の形状と電極の一実施例を示す平面図、側面図
で、振動部２とその両側に配置された二つの支持
部３とが一体に形成されたGTカツト水晶振動子
の例を示す。第２図Ａは本発明の振動部２と支持
部３が一体に形成されているGTカツト水晶振動
子の1/2説明図である。第２図Ｂは第２図Ａの
GTカツト水晶振動子の各位置に対する歪みとの
関係を示すグラフである。第３図Ａは励振電極を
振動部の部分に配置したときのCI値のヒストグ
ラムである。第３図Ｂは励振電極を駆動部の上
面、全面に配置したときのCI値のヒストグラム
である。第４図は本発明のGTカツト水晶振動子
９を支持台８にマウントしたときの一実施例で平
面図Ａと側面図Ｂを示す。第５図はフオトリソグ
ラフイによつて形成された本発明のGTカツト水
晶振動子の温度特性の例を示すグラフである。第
６図はGTカツト水晶振動子に蒸着により電極を
厚くした一実施例を示す平面図である。第７図は
第６図の端部電極を蒸着によつて厚くしたときの
電極の付加量に対する一次温度係数αの変化を示
すグラフである。第８図はGTカツト水晶振動子
の４隅に蒸着によつて電極を厚くした一実施例を
示す平面図である。第９図は第８図の端部電極を
蒸着で厚くしたときの電極の付加量に対する一次
温度係数αの関係を示すグラフである。第１０図
はGTカツト水晶振動子の電極を厚くした他の実
施例を示す平面図である。第１１図は第１０図の
端部電極を蒸着で付着したときの電極付着量に対
する一次温度係数αとの関係を示すグラフであ
る。第１２図は第８図の端部電極２０，２１、第
８図の端部電極２２，２３，２４，２５、第１０
図の端部電極２６，２７，２８，２９を蒸着で
各々厚くしたときの電極の付着量に対する主振動
の共振周波数の変化を示すグラフであり、直線
Ｄ，Ｅ，Ｆはそれぞれ第６図、第１０図、第８図
の場合に対応している。第１３図の直線ｇは一次
温度係数αが正の振動子の温度に対する主振の共
振周波数との関係を示すグラフであり、直線ｈと
ｉは共振周波数を規準周波数foに合わせ込む場合
の温度特性の変化を示す。第１４図は本発明によ
つて得られた温度特性の一実施例を示すグラフで
ある。第１５図は本発明のGTカツト水晶振動子
の一実施例の斜視図を示す。第１６図は本発明の
水晶振動子の電極配置の一実施例を示す。第１６
図Ａは平面図、第１６図Ｂは側面図を示す。第１
７図は第１６図の本発明の水晶振動子を支持台に
マウントした一実施例を示し、第１７図Ａは平面
図、第１７図Ｂは側面図を示す。第１８図は本発
明の水晶振動子の他の実施例を示し、第１８図Ａ
は平面図、第１８図Ｂは側面図を示す。第１９図
は第１８図の本発明の電極構造の水晶振動子を支
持台にマウントした他の実施例を示し、第１９図
Ａは平面図、第１９図Ｂは側面図を示す。 ２０〜２９……厚い電極。
Claims (1)
- １ 複数の縦振動モードが結合した結合水晶振動
子で、前記結合水晶振動子の振動部と支持部が一
体に形成され、前記水晶振動子の励振電極は振動
部の上下面、全面に配置され、振動部の一方の面
の励振電極の厚みは一様に、他方の面の励振電極
の厚みの上に、前記励振電極の短辺方向の両端部
で長辺方向のほぼ中央位置に２個の電極２０，２
１を付着し、（これを中央電極と呼ぶ。）前記他方
の面の励振電極の上に４隅に４個の電極２２，２
３，２４，２５を付着し、（これを４隅電極と呼
ぶ。）前記他方の面の励振電極の上の前記中央電
極と前記４隅電極の間に合計４個の電極２６，２
７，２８，２９を付着し、（これを中間電極と呼
ぶ。）前記中央電極、４隅電極、中間電極の総合
計10個のうち少なくとも１個以上が選択されて前
記励振電極の中央部より厚くなつており、かつ前
記中央電極、４隅電極、中間電極を任意に選択し
て厚くすることにより所定の特性を得ることを特
徴とする結合水晶振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16963881A JPS5870612A (ja) | 1981-10-23 | 1981-10-23 | 結合水晶振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16963881A JPS5870612A (ja) | 1981-10-23 | 1981-10-23 | 結合水晶振動子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5870612A JPS5870612A (ja) | 1983-04-27 |
| JPH0161251B2 true JPH0161251B2 (ja) | 1989-12-27 |
Family
ID=15890198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16963881A Granted JPS5870612A (ja) | 1981-10-23 | 1981-10-23 | 結合水晶振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5870612A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02186817A (ja) * | 1989-01-13 | 1990-07-23 | Seiko Electronic Components Ltd | 輪郭すべり水晶振動子 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS533178A (en) * | 1976-06-30 | 1978-01-12 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Crystal vibrator |
| JPS5379396A (en) * | 1976-12-23 | 1978-07-13 | Nec Corp | Square plate form piezoelectric ceramic vibrator |
| JPS5469986A (en) * | 1977-11-15 | 1979-06-05 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Piezoelectric vibrator |
-
1981
- 1981-10-23 JP JP16963881A patent/JPS5870612A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS533178A (en) * | 1976-06-30 | 1978-01-12 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Crystal vibrator |
| JPS5379396A (en) * | 1976-12-23 | 1978-07-13 | Nec Corp | Square plate form piezoelectric ceramic vibrator |
| JPS5469986A (en) * | 1977-11-15 | 1979-06-05 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Piezoelectric vibrator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5870612A (ja) | 1983-04-27 |
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