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公開番号2025172214
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-20
出願番号2025155994,2025034326
出願日2025-09-19,2025-03-05
発明の名称水晶振動子
出願人日本電波工業株式会社
代理人
主分類H03H 9/09 20060101AFI20251113BHJP(基本電子回路)
要約【課題】水晶振動片と容器との間に水晶片で構成された台座を備える水晶振動子であって、熱応力の低減が図れ、耐衝撃性の向上が図れ、小型化を図る場合もCIの増大を防止できる水晶振動子を提供する。
【解決手段】水晶振動子10は、平面形状が四角形状のATカットの水晶振動片11と、第1方向に沿って設けた2つの接着パッド13aを有する容器13と、水晶振動片及び2つの接着パッド間に設けた水晶製の台座23とを有する。接着パッド、台座及び水晶振動片の一端は、シリコーン系の導電性接着剤21,23を介して鉛直方向で重なっている。水晶製台座と水晶振動片は水晶の結晶軸が一致する位置関係となっている。水晶振動片と台座との成す角度θは0.5度以上となっている。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
平面形状が四角形状のＡＴカットの水晶振動片と、第１方向に沿って設けた２つの接着パッドを有する容器と、前記水晶振動片及び前記２つの接着パッド間に設けた水晶製の台座と、前記水晶振動片、前記台座及び前記接着パッドを接続する導電性接着剤と、を備え、
前記水晶振動片は、水晶のＸ軸に沿う２箇所又は水晶のＺ′軸に沿う２箇所で前記台座に設着してあり、
前記水晶製の台座は、当該台座に対し前記水晶振動片が、前記Ｘ軸に沿う２箇所で接着されているか前記Ｚ′軸に沿う２箇所で接着されているかに応じ、水晶のＸ軸又はＺ′軸を、面に平行な方向に有するものであり、かつ、前記Ｘ軸又は前記Ｚ′軸が前記第１方向に平行になる位置関係で前記２つの接着パッドに接着してあり、
前記接着パッド、前記台座及び前記水晶振動片の一端は、シリコーン系の導電性接着剤を介して鉛直方向で重なっている水晶振動子において、
前記水晶振動片と台座との成す角度が０．５度以上であることを特徴とする（ただし、前記Ｚ′軸とは、ＡＴカット水晶片の切断角度に由来して水晶の真のＺ軸から、ずれた軸である）。
続きを表示（約 400 文字）【請求項２】
前記水晶振動子は、前記容器の外形寸法で言って長辺が約１．６ｍｍ、短辺が約１．２ｍｍのもの、長辺が約１．２ｍｍ、短辺が約１．０ｍｍのもの、長辺が約１．０ｍｍ、短辺が約０．８ｍｍのものであることを特徴とする請求項１に記載の水晶振動子。
【請求項３】
前記台座は、先端が前記水晶振動片に備わる励振用電極より前記接着パッド側に位置する大きさのものであることを特徴とする請求項１に記載の水晶振動子。
【請求項４】
前記水晶振動子は、前記容器の外形寸法で言って長辺が約１．６ｍｍ、短辺が約１．２ｍｍのもの、長辺が約１．２ｍｍ、短辺が約１．０ｍｍのもの、長辺が約１．０ｍｍ、短辺が約０．８ｍｍのものであり、
前記台座は、先端が前記水晶振動片に備わる励振用電極より前記接着パッド側に位置する大きさのものであることを特徴とする請求項１に記載の水晶振動子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、台座を有した水晶振動子に関する。
続きを表示（約 3,500 文字）【背景技術】
【０００２】
電子機器の基準信号源としてＡＴカットの水晶振動子が多用されている。ＡＴカットの水晶振動子の典型例は、容器と容器内に接着された水晶振動片とを備えるものである。
ＡＴカットの水晶振動子に対し、益々、高精度の特性が要求されている。高精度化を図る１つの策として、水晶振動片と容器との間に台座を設ける構造が提案されている。
例えば特許文献１に、台座として水晶振動片と同一の膨張係数を持つ台座を用いる点が記載されている（特許文献１の例えば請求項１）。さらに、台座として、水晶振動片と同じ切断角度の水晶板を用いる点が記載されている（特許文献１の例えば段落４等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１０－１３５８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
水晶振動片と容器との間に台座を介在させる構造において、台座として、水晶振動片と同じ切断角度の水晶板を用いることは、接着構造に起因する熱応力低減に確かに有効と考える。しかし、台座を用いることで水晶振動子の他の特性を低減することは好ましくない。例えば、水晶振動片と容器との間に台座を介在させる構造を持つ水晶振動子において、さらなる小型化をしてもクリスタルインピダンス（ＣＩ）の増大を防止でき、また、水晶振動子に対する耐衝撃性のさらなる向上が図れる構造が望まれる。
この出願はこのような点に鑑みなされたものであり、従ってこの出願の目的は、水晶振動片と容器との間に水晶片で構成された台座を備える水晶振動子であって、熱応力の低減を図れ、耐衝撃性の向上が図れ、小型化を図る場合もＣＩの増大を防止できる新規な構造を有した水晶振動子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的の達成を図るため、この発明によれば、平面形状が四角形状のＡＴカットの水晶振動片と、第１方向に沿って設けた２つの接着パッドを有する容器と、前記水晶振動片及び前記２つの接着パッド間に設けた水晶製の台座と、前記水晶振動片、前記台座及び前記接着パッドを接続する導電性接着剤と、を備え、
前記水晶振動片は、水晶のＸ軸に沿う２箇所又は水晶のＺ′軸に沿う２箇所で前記台座に設着してあり、
前記水晶製の台座は、当該台座に対し前記水晶振動片が、前記Ｘ軸に沿う２箇所で接着されているか前記Ｚ′軸に沿う２箇所で接着されているかに応じ、水晶のＸ軸又はＺ′軸を、面に平行な方向に有するものであり、かつ、前記Ｘ軸又は前記Ｚ′軸が前記第１方向に平行になる位置関係で前記２つの接着パッドに接着してあり、
前記接着パッド、前記台座及び前記水晶振動片の一端は、シリコーン系の導電性接着剤を介して鉛直方向で重なっている水晶振動子において、
前記水晶振動片と台座との成す角度が０．５度以上であることを特徴とする（ただし、前記Ｚ′軸とは、ＡＴカット水晶片の切断角度に由来して水晶の真のＺ軸から、ずれた軸である）。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、水晶製台座と水晶振動片を水晶の結晶軸が一致する位置関係で接着パッドに片持ち支持で固定した構造の水晶振動子を実現できるので、そうでない場合に比べ、熱膨張係数の影響などを軽減できる。
また、接着パッド、台座及び水晶振動片の一端は、シリコーン系の導電性接着剤を介して鉛直方向で重なっている水晶振動子であって、水晶振動片と台座との成す角度が０．５度以上となっている水晶振動子であるため、そうでない場合に比べ、導電性接着剤が水晶振動片の振動部側に流れにくいため、導電性接着剤が振動阻害になりにくいので、水晶振動子のＣＩの増大を防止できる。しかも、水晶振動片と台座との成す角度が０．５度以上であるため、そうしない場合に比べ、水晶振動片と台座との間に角度０．５度に由来のシリコーン接着剤の比較的厚い層が生じる。シリコーン系の導電性接着剤の場合、水晶振動片を台座に強固に押し付けて薄い接着層にして用いるより、角度θを０．５度以上にして水晶振動片と台座との間に角度付きの隙間を設けてその隙間にある程度の厚みを持つ接着層を生じさせた方が、その部分で弾性が生じて衝撃を緩和でき、耐衝撃性向上が図り易くなる。
従って、この発明によれば、水晶振動片と容器との間に水晶片で構成された台座を備える水晶振動子であって、熱応力の低減が図れ、耐衝撃性の向上が図れ、小型化を図る場合もＣＩの増大を防止できる新規な構造を有した水晶振動子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
第１の実施形態の水晶振動子１０を説明するための図である。
本発明における水晶振動片と台座との関係を説明するための図であって、特に水晶の結晶軸に関する関係性を説明するための図である。
第２の実施形態の水晶振動子３０を説明するための図である。
本発明を適用した温度補償型水晶発振器の例を説明するための図である。
本発明に係る実験や解析を説明するための図である。
水晶製台座の厚みと応力緩和具合を説明するための図である。
水晶振動片及び水晶製台座の間の距離ｈや、水晶振動片と水晶製台座とが成す角度θと、クリスタルインピダンスとの関係を説明するための図である。
水晶振動片や励振用電極に対する水晶製台座の寸法と、台座構造の変形例を説明するための図である。
好ましい容器及び好ましい台座を説明するための図である。
水晶振動片の具体例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照してこの発明の実施形態について説明する。なお、説明に用いる各図はこの発明を理解できる程度に概略的に示してあるにすぎない。また、説明に用いる各図において、同様な構成成分については同一の番号を付して示し、その説明を省略する場合もある。また、以下の説明中で述べる構造例、使用部材等は、この発明の範囲内の好適例に過ぎない。従って、本発明は以下の実施形態のみに限定されるものではない。
【０００９】
１．水晶振動子の実施形態
１－１．第１の実施形態
図１、図２は、第１の実施形態の水晶振動子１０を説明するための図である。特に、図１（Ａ）は水晶振動子１０の上面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）中のＰ－Ｐ線に沿った断面図、図１（Ｃ）は底面図である。ただし、図１（Ａ）では、蓋部材１９を外した状態を示してある。また、図２は、特に水晶振動片１１と台座２３との関係を説明するための図である。
【００１０】
この水晶振動子１０は、平面視四角形状のＡＴカットの水晶振動片１１と、第１方向ａに沿って所定間隔を空けて設けた２つの接着パッド１３ａ、１３ｂを有する容器１３と、水晶振動片１１及び２つの接着パッド１３ａ、１３ｂ間に設けた水晶製の台座２３と、水晶振動片１１、台座２３及び接着パッド１３ａ、１３ｂを接続する導電性接着剤２１，２５と、を備える水晶振動子である。ここで、この例の場合、第１方向ａは、容器１３の短手方向に平行な方向としてある。
水晶振動片１１は、詳細は後述するが、水晶のＸ軸に沿う２箇所又は水晶のＺ′軸に沿う２箇所で台座２３に設着してある。
水晶製の台座２３は、詳細は後述するが、当該台座に対し水晶振動片１１が、水晶の結晶軸であるＸ軸に沿う２箇所で接着されているか水晶の結晶軸であるＺ′軸に沿う２箇所で接着されているかに応じ、水晶のＸ軸又はＺ′軸を、面に平行な方向に有するものであり、かつ、このＸ軸又はＺ′軸が第１方向ａに平行になる位置関係で２つの接着パッド１３ａ、１３ｂに接着してあるものであり、かつ、厚みＴが水晶振動片の厚みｔに対し、０．９ｔ≦Ｔ≦３．１ｔのものである。なお、前記Ｚ′軸とは、ＡＴカット水晶片の切断角度に由来して水晶の真のＺ軸から、ずれた軸である。
水晶振動片１１は蓋部材１９によって気密封止、例えば真空封止してある。以下、各構成成分について具体的に説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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