JPS5929386Y2 - 小型厚みすべり水晶振動子 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は水晶振動子、中でも厚みすべり水晶振動子の形
状及び構造に関する。

本考案の目的は、厚みすべり水晶振動子を小型化するこ
とにより、電子腕時計用として実用化することにある。

近年、電子腕時計の発達に伴い、その時間標準としての
水晶振動子の高精度化が叫ばれている。

高精度水晶振動子として通信用に使用されている周波数
がＭＨｚ帯の厚みすべり水晶振動子が注目される。

通信用に使用されている厚みすべり水晶振動子は外形寸
法が大きく、又容器に収納された形での構造上も、電子
腕時計用としては問題が多い。

本考案は、かかる欠点を除去し、高精度、電子腕時計用
厚みすべり水晶振動子を実用化するものである。

以下図面により説明する。

第１図は従来の通信用に使用されていた厚みすべり水晶
振動子の具体例の図である。

１１はプラノコンペックス型厚みすべり水晶振動子、１
２は励振用表電極、１３は励振用裏電極である。

第２図は従来の厚みすべり水晶振動子のケース内にマウ
ントした時の全体の構成図である。

２４は吊りバネで導通端子をも兼ねている。

第１図に示すような従来の具体例の振動子においては、
まず、形状がいわゆるプラノコンペックスとなっている
ため、このまま形状を小さくすると、振動子の電気等価
回路中の動インピーダンス部の直列等価容量Ｃｏが小さ
くなり、即ち振動エネルギーが小さくなり、これを発振
回路中に組み込んだ時発振周波数を負荷容量で変化させ
ることが難しくなる。

いわゆる周波数調整、緩急が困難となる。

又、コンベックスタイプにおいては、所望の周波数を有
する振動子を大量生産することは加工上難しく、即ち凸
面の厚み精度をμｍ以下まで管理せねばならず、大量生
産は非常に困難である。

そのため、円板状周辺部を面取りするベベル型振動子も
考えられるが、直線的な面取りのため厚みと直径の比が
１８以下となると充分な特性を得ることができない。

又、上下一対の電極だけでは充分な励振効率が得られな
い。

次に第２図の従来の水晶振動子の構成例においては、か
くの如きパッケージでは、無駄な空間が多く、小型化す
ることができない。

さらにリード２７のハーメチックシールのため、ベース
部２６が大きなものとなり、この形状においては小型化
することは不可能である。

本発明はかかる欠点を除去するものである。

第３図は本考案になる水晶振動子の具体例の図である。

３１は水晶振動子、３２は励振用表電極、３３は裏電極
、３４は球面の一部である。

かかる形状の振動子においては、厚みと直径の比が１８
以上でも電気等価回路中の動インピーダンス部の直列等
価容量Ｃｏが同じ大きさのコンベックス型振動子よりも
大きくなり、発振回路中に組み込んだ時、発振周波数を
負荷容量で変化させることが容易になる。

即ち周波数調整、緩急が容易となる。さらに共振抵抗Ｒ
ｏも小さくなる。

比較のため定数の実測値を相対的に第１表に示す。

但し、等価回路定数の記号は第５図によるものとする。

又、共振周波数が平面部の厚みによってほぼ決めるため
、所望の周波数を有する振動子を大量生産することは厚
さを管理するだけで非常に容易である。

さらに周辺部の面取り部分が球面の一部となっていて励
振用電極が球面部を除く平面を覆うように作られている
ので厚そと直径の比が１８以下の小型においても特性的
に（例えば、Ｑ、ＣＩ等において）安定してすぐれたも
のが得られる。

又、加工法も非常に容易である。

さらに小型になると、これだけでも充分な励振効率が得
られない。

そこで本発明の具体例の第３図に示すように水晶振動子
の球面部にも電極３５．３６を着づる。

水晶振動子の裏側にも同様の電極を設けることは言うま
でもない。

この電極の接続を第３図すの断面図に示す。

このような球面部電極を設けたことによる効果を第４に
示す。

即ちａは水晶の原石から本考案になる厚みすべり水晶振
動子を切り出す方位、及び電極の配置を示しており、Ｙ
板をＸ軸回りｌこθ回転させた水晶板から形成されてい
る。

ここでＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸はそれぞれ電気軸、機械軸、光
軸であり、θは３０°〜４０°程度である。

第３図、第４図から明らかなように、水晶振動子は、表
裏平面部に付着された１対の金属電極３２．３３を有す
るとともに、各々の金属電極は振動子の斜面部に配置さ
れる第１の刷面電極３６ 、３６’に接続部によって接
続され、第１の創面電極３６．３６’は振動子のエツジ
の電極を介して他方の面の斜面部に配置される第２の斜
面電極３５’、３５に各々接続するよう構成される。

尚、振動子の各々の面側の同−刷面部上において第１の
斜面電極３６ 、３６’と第２の斜面電極３５ 、３５
’とが、各々Ｘ軸方向に隙間をもって互いに対向するよ
う配置されている。

かくのような電極配列によって生ずる水晶振動子内の電
界のようすを同図すに示す。

この図かられかるように、従来のごとく電極が平面部の
３２のみに対向している場合に比べて、電界のＹ成分は
かなり大きくなる。

実際、駆動に有効な電界はＹ成分のみであるから、本発
明になる電極配列は非常に有効である。

次に第６図は本考案になる水晶振動子の容器に収納した
構成の具体例の図である。

ａは平面図、ｂは断面図である空間が非常に有効に使わ
れており、全体的に小型にすることが可能である。

又、冷間圧接によって上下ケースが封入されているため
、非常に全体の厚みを薄くすることができ、又特性的に
も有効である。

さらには大量生産的でもある。

また支持バネは、導通端子をも兼ねていてわずかのハー
メチックシールにより、外部へと出ている。

さらに、本考案の支持バネは第３図すの如き断面を有す
る電極配置に関して非常に合理的である。

即ち振動子端部において上面、下面の電極は同極性をも
つから、これを上下からはさむ。

本発明になる支持構造は非常に効果的である。

本考案によれば以下の如き効果をもたらす。

ａ）振動子の厚みと、直径の寸法比が１８以下の厚みす
べり振動子は、加工精度のバラツキが振動に与える影響
が大きく、エネルギーの閉じ込めを確実に行なうことが
、実用上最も重要なポイントとなる。

本願の構成では、コンベックス型厚みすべり振動子の斜
面部が球面の一部で形成されるので、量産精度の良い球
面加工機を刷面の形成に使用することができ、形状的に
閉じ込め機能の精度を高め、更に本願では、金属電極が
平面部のみならず、平面部の金属電極と接続する斜面電
極を斜面部に設りであるので、この斜面電極がエネルギ
ー閉じ込めの質量となり。

より一層の閉じ込み効果が得られるものである。

ｂ）本願の構成では、コンベックス型厚みすべり振動子
において、表裏の平面部に１対の金属電極が配置され、
各々が同一面側にある斜面部に配置された第１の斜面電
極と接続され、更にその第１の斜面電極が振動子のエツ
ジの電極を介して、他方の面側にある第２の斜面電極と
接続される構成であるので、あたかも厚みすべり振動子
の側面に電極が配置されたものと同一になり、よって対
向電極の間に印加される電界の方向をＹ軸に効率良く傾
けることができ、たいへん駆動効率の良い小型厚み辷り
振動子を提供できるものである。

Ｃ）振動子のエツジは、電極膜の切れが発生し易い問題
があるが、本願の構成では、第１と第２の電極の各々が
１つの支持バネのスリットに挿入接続されるので、発振
器として確実な接続を提供できるものである。

また斜面部の電極がエツジ部分を介して表裏両面に接続
されているため、支持バネに連結するリードピンが厚み
すべり振動子と平行に配置されているケース面に直交す
るよう貫通させるケース構成であっても、支持バネと振
動子の間の接続は確実であり、この結果厚みすべり振動
子と薄型のケースに量産性良く配置することを可能にし
たものである。

以上球面部をもつ水晶振動子のみについて説明してきた
が、平板振動子、プラノコペックス、パイコペックス等
すべての型の振動子に適用可能であることはいうまでも
ない。

以上のように本考案になる水晶振動子及び構成をとるこ
とにより、すぐれた特性をもったまま小型化することが
でき、高精度電子腕時計用水晶振動子の実用化に大きく
敢献するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来の水晶振動子の具体例の図。 第３図、第４図ａ、ｂは本考案になる水晶振動子の具体
例の図。 第５図は水晶振動子の電気等価回路図である。 第６図ａ、ｂは本考案の構成図。１１．２１，３１，６
１・・・・・・水晶振動子、１２゜２２．３２，６２・
・・・・・励振用平面部電極、２４゜６４・・・・・・
吊りバネ、３４・・・・・・球面の一部、２６・・・・
・・ベース部、２７・・・・・・リート。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. Ｙ板をＸ軸回りにθ回転させた水晶板から形成されるコ
   ンベックス型の円盤型厚みすべり水晶振動子において、
   該振動子の厚みと、直径の寸法比が１８以下で、その平
   面部の周辺部にある斜面部が球面の一部で形成されると
   ともに、前記水晶振動子は、前記表裏平面部に付着され
   た一対の金属電極を有するとともに、各々の金属電極は
   前記側面流に配置される第１の斜面電極に接続部によっ
   て接続され、且つ、前記斜面電極は振動子のエツジの電
   極を介して他方の面の斜面部に配置される第２の斜面電
   極に接続するよう構成されており、前記金属電極の一方
   と接続する第１の斜面電極と、他方の金属電極と接続す
   る第２の斜面電極が同−側面部上面でＸ軸方向に隙間を
   もって互いに対向するよう配置され、更に前記水晶振動
   子は、１対のスリット状の支持バネにより支持され、前
   記支持バネは表裏面で接続された前記第１と第２の斜面
   電極の少くとも一方と電気的に接続され、前記支持バネ
   に連結するリードピンが、前記円盤型厚みすべり振動子
   とほぼ平行に位置するケース板面に直交して貫通配置す
   ることを特徴とする小型厚みすべり水晶振動子。