(57)【要約】【課題】特に表面縦溝によってＣＩを小さく維持して耐衝撃性を向上し、さらには垂直振動の発生を抑制する音叉型振動子を提供することを目的とする。【解決手段】  一対の音叉腕２（ａｂ）が音叉基部１から一方向に延出した音叉状水晶片３を備え、前記音叉腕の両主面に長さ方向の表面縦溝５を設けた音叉型水晶振動子において、前記表面縦溝５は前記音叉腕２（ａｂ）の幅方向を底辺とした三角形状とした構成とし、また前記表面縦溝は単一として前記三角形状は前記音叉腕の延出始端部となる前記音叉基部の根本部を底辺とし、前記音叉腕の先端側を残る２辺の頂点とする構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の音叉腕が音叉基部から一方向に延出した音叉状水晶片を備え、前記音叉腕の両主面に長さ方向の表面縦溝を設けた音叉型水晶振動子において、前記表面縦溝は前記音叉腕の幅方向を底辺とした三角形状としたことを特徴とする音叉型水晶振動子。
【請求項２】
請求項１において、前記表面縦溝は単一として前記三角形状は前記音叉腕の延出始端部となる前記音叉基部の根本部を底辺とし、前記音叉腕の先端側を残る２辺の頂点とする音叉型水晶振動子。
【請求項３】
請求項１において、前記表面縦溝は単一として前記三角形状は前記音叉腕の先端側を底辺とし、前記音叉腕の延出始端部となる前記音叉基部の根本部を残る２辺の頂点とする音叉型水晶振動子。
【請求項４】
請求項１、２又は３において、請求項１において、前記三角形状とした表面縦溝の底辺に対する残りの２辺は外側に湾曲した曲線状とする音叉型水晶振動子。
【請求項５】
請求項１において、前記三角形状とした表面縦溝は前記音叉腕の長さ方向に複数個が並べられる音叉型水晶振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は音叉腕に表面縦溝を設けてクリスタルインピーダンス（ＣＩ）を小さくした音叉型水晶振動子（以下、音叉型振動子とする）を技術分野とし、特に、ＣＩを小さくした上で機械的強度を高めた音叉型振動子に関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
音叉型振動子は腕時計を含めて時計機能を有する各種の電子機器に内蔵される。このようなものの一つに、音叉腕の両主面に表面縦溝を設けて電界効率を高め、小型化を促進した音叉型振動子がある。近年では、両主面の表面縦溝による機械的強度の低下を防止することが求められている。
【０００３】
（従来技術の一例）
第５図は一従来例を説明する音叉型振動子の図で、同図（ａ）は音叉型振動子の正面図、同図（ｂ）は電界方向を示す同拡大平面図である。
【０００４】
音叉型振動子は音叉基部１と一対の音叉腕２（ａｂ）からなる音叉状水晶片３を備えてなる。音叉状水晶片３は結晶軸（ＸＹＺ）のＸ軸（電気軸）を幅、Ｙ軸（機械軸）を長さ、Ｚ軸（光軸）を厚み方向とし、音叉基部１から一対の音叉腕２（ａｂ）がＹ軸方向に平行に延出する。一対の音叉腕２（ａｂ）の両主面及び両側面には音叉振動を誘起する励振電極４が形成される。これらは、Ｚカットとした図示しない水晶ウェハに対するフォトリソグラフィック及びウェットエッチングによって、外形形状及び各電極が形成される。
【０００５】
励振電極４は一方の音叉腕２（ａｂ）の両主面及び他方の音叉腕２（ａｂ）の両側面を同電位とし、一方の音叉腕２（ａｂ）の両側面及び他方の両主面を同電位とし、両者間では異符号とする。各励振電極４は図示しない配線路によって共通接続し、音叉基部１に導出端子として延出される。通常では、各音叉腕２（ａｂ）の先端側には周波数調整用の図示しないレーザ等によって切削される金属膜が形成されるが、ここでは便宜的に省略してある。そして、音叉基部１が図示しない容器の内底面に固着されて密閉封入される。
【０００６】
ここでは、各音叉腕２（ａｂ）の両主面には、Ｙ軸方向（長さ方向）に沿った表面縦溝５が設けられる。表面縦溝５は音叉腕２（ａｂ）の音叉基部１に対する根本部を延出始端部とし、表面縦溝５内には内周側面を含めて前述の励振電極４が形成される。これにより、各音叉腕２（ａｂ）の両主面及び両側面の励振電極４によってＸ軸方向（幅方向）での矢印で示す電界が生ずる。
【０００７】
この場合、表面縦溝５によって、特に音叉腕２（ａｂ）の内外側面と表面縦溝５の内周側面との励振電極４によるＸ軸方向での電界が直線的になる。したがって、各音叉腕２（ａｂ）のＸ軸方向での電界効率が高まるので、音叉振動のＣＩを小さくできる。そして、音叉腕２（ａｂ）の内外側面と表面縦溝５との間の距離ｄが短いほど電界強度が高まるので、基本的にＣＩはさらに小さくなる。
【０００８】
なお、音叉振動は各音叉腕２（ａｂ）の中心から互いに反対方向となるＸ軸方向の電界によって、各音叉腕２（ａｂ）の例えば外側面が伸張して内側面が伸縮する（所謂屈曲振動）。これにより、各音叉腕２（ａｂ）が互いに水平方向の反対方向に変位して各音叉腕２（ａｂ）が物理的に共振する。したがって、単一の音叉棒の場合よりも振動しやすくなって高さ寸法を小さくできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−１３３８９５号公報
【特許文献２】特開２００７−６０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の音叉型振動子では、各音叉腕２（ａｂ）に両主面から表面縦溝５を設けるので機械的強度も小さくなり、例えば落下衝撃試験では破損等を生じて耐衝撃性に欠ける問題があった。また、表面縦溝５によって厚み方向の剛性も小さくなって、音叉腕の板面（主面）に対して垂直方向となる垂直振動を発生させ、音叉振動の振動エネルギーが損なわれてＣＩを増加させてしまう問題もあった。
【００１１】
（発明の目的）
本発明は特に表面縦溝によってＣＩを小さく維持して耐衝撃性を向上し、さらには垂直振動の発生を抑制する音叉型振動子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、一対の音叉腕が音叉基部から一方向に延出した音叉状水晶片を備え、前記音叉腕の両主面に長さ方向の表面縦溝を設けた音叉型水晶振動子において、前記表面縦溝は前記音叉腕の幅方向を底辺とした三角形状とした構成とする。
【発明の効果】
【００１３】
このような構成であれば、表面縦溝によって直線的な電界が作用するので、表面縦溝を設けない場合よりも電界効率を高めて音叉振動のＣＩを小さくできる。そして、音叉腕の表面縦溝を三角形状とするので、音叉腕に沿った矩形状とする場合よりも、機械的強度を高められる。したがって、ＣＩを小さくした上で、耐衝撃性を向上できる。さらに、表面縦溝を三角形状として、矩形状とするよりも音叉腕の実部の面積を大きくするので、板面に垂直方向の剛性を高め、板面に対する垂直振動の発生を抑制する。
【００１４】
（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記表面縦溝は単一として前記三角形状は前記音叉腕の延出始端部となる前記音叉基部の根本部を底辺とし、前記音叉腕の先端側を残る２辺の頂点とする。これによれば、三角形状の底辺を音叉基部の延出始端部（一対の音叉腕の根本部）とするので、表面縦溝の底辺側の内周と音叉腕の両側面との距離を小さくする。したがって、一対の音叉腕の根本部での電界が最も大きくなる。
【００１５】
この場合、電界が最も大きくなる音叉腕の根本部は音叉振動の節（振動支点）なので、根本部からの振動を容易にして振動効率を高める。また、各音叉腕は音叉基部側よりも先端側の質量が大きくなるので、慣性によっての音叉振動が強勢される。これらから、三角形状の頂点を音叉基部の延出始端部とするよりも、音叉振動のＣＩを小さく維持できる。
【００１６】
同請求項３では、請求項１において、前記表面縦溝は単一として前記三角形状は前記音叉腕の先端側を底辺とし、前記音叉腕の延出始端部となる前記音叉基部の根本部を残る２辺の頂点とする。これによれば、各音叉腕は音叉基部側よりも先端側の質量が小さくなるので、衝撃時の慣性による揺動が少なくなる。したがって、衝撃による破損等をさらに防止できる。但し、請求項２の場合よりもＣＩは上昇するので、これらは仕様等によって選択される。
【００１７】
同請求項４では、請求項１、２又は３において、請求項１において、前記三角形状とした表面縦溝の底辺に対する残りの２辺は外側に湾曲した曲線状とする。これにより、各音叉腕の内外側面と表面縦溝の内周側面との間の距離が小さくなって電界強度が高まるので、ＣＩをさらに小さくできる。
【００１８】
同請求項５では、請求項１において、前記三角形状とした表面縦溝は前記音叉腕の長さ方向に複数個が並べられる。この場合でも、請求項１と同様に、機械的強度を高めてＣＩを小さくできる。そして、表面縦溝の合計面積は単一とした表面縦溝の場合よりも減少して、各音叉腕の実部となる面積を大きくするので、各音叉腕の板面に対する垂直方向の剛性を高める。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態を説明する音叉型振動子の正面図である。
【図２】本発明の第２実施形態を説明する音叉型振動子の正面図である。
【図３】本発明の第３実施形態を説明する音叉型振動子の正面図である。
【図４】本発明の他の実施形態を説明する音叉型振動子の正面図である。
【図５】従来例を説明する音叉型振動子の図で、同図（ａ）は音叉型振動子の正面図、同図（ｂ）は電界方向を示す同拡大平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１実施形態、請求項１、２、４に相当）
以下、本発明の一実施形態を第１図（音叉型振動子の正面図）によって説明する。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。
【００２１】
音叉型振動子は、前述したように、Ｘ軸を幅、Ｙ軸を長さ、Ｚ軸を厚み方向とし、音叉基部１からＹ軸方向に一対の音叉腕２（ａｂ）が延出した音叉状水晶片３を備える。そして、各音叉腕２（ａｂ）の両主面には表面縦溝５を設け、表面縦溝５の内周側面を含む両主面及び両側面には励振電極４が形成される。これらは、フォトリソグラフィック及びウェットエッチングによって一体的に形成される。
【００２２】
ここでは、各音叉腕２（ａｂ）の表面縦溝５は単一とし、例えば二等辺三角形の三角形状とする。そして、音叉腕２（ａｂ）の延出始端部となる音叉基部１の根本部を三角形状の底辺とし、頂点を音叉腕２（ａｂ）の先端側（頭部側）とする。三角形状の底辺は音叉腕２（ａｂ）の幅方向（Ｘ軸方向）に一致する。そして、三角形状は底辺を除いた残りの２辺が外側に湾曲した曲線状とする。
【００２３】
このような構成であれば、発明の効果の欄で記載したように、表面縦溝５によって直線的な電界が作用するので、表面縦溝５を設けない場合よりも電界効率を高めて音叉振動のＣＩを小さくできる。そして、音叉腕２（ａｂ）の表面縦溝５を三角形状とするので、音叉腕２（ａｂ）に沿った矩形状とする場合よりも、機械的強度を高められる。したがって、ＣＩを小さくした上で、耐衝撃性を向上できる。また、従来例のように表面縦溝５を矩形状とするよりも音叉腕２（ａｂ）の実部の面積を大きくするので、板面に垂直方向の剛性を高め、板面に対する垂直振動の発生を抑制する。
【００２４】
そして、この実施形態では、表面縦溝５は単一として三角形状は音叉腕２（ａｂ）の延出始端部となる音叉基部１の根本部を底辺とし、音叉腕２（ａｂ）の先端側を残る２辺の頂点とする。したがって、表面縦溝５の底辺側の内周と音叉腕２（ａｂ）の両側面との距離が小さくなるので、一対の音叉腕２（ａｂ）の根本部での電界が最も大きくなる。
【００２５】
この場合、電界が最も大きくなる音叉腕２（ａｂ）の根本部は音叉振動の節（振動支点）なので、根本部からの振動を容易にして振動効率を高める。また、各音叉腕２（ａｂ）は音叉基部１側よりも先端側の質量が大きくなるので、慣性によっての音叉振動が強勢される。これらから、三角形状の頂点を音叉基部１の延出始端部とするよりも、音叉振動のＣＩを小さく維持できる。
【００２６】
また、三角形状とした表面縦溝５の底辺に対する残りの２辺は外側に湾曲した曲線状とする。したがって、各音叉腕２（ａｂ）の内外側面と表面縦溝５の内周側面との間の距離が小さくなって電界強度が高まるので、ＣＩをさらに小さくできる。
【００２７】
（第２実施形態、請求項１、３、４）
以下、本発明の第２実施形態を第２図（音叉型振動子の正面図）によって説明する。なお、前実施形態と同一部分の説明は省略する。
【００２８】
第２実施形態では、単一の三角形状とした表面縦溝５の上下を逆とし、音叉腕２（ａｂ）の先端側を底辺とし、音叉腕２（ａｂ）の延出始端部となる音叉基部１の根本部を残る２辺の頂点とする。このようにすれば、各音叉腕２（ａｂ）は音叉基部１側よりも先端側の質量が小さくなるので、衝撃時の慣性による揺動が少なくなる。したがって、衝撃による破損等をさらに防止できる。
【００２９】
（第３実施形態、請求項１、４、５）
以下、本発明の第３実施形態を第３図（音叉型振動子の正面図）によって説明する。なお、前実施形態と同一部分の説明は省略する。
【００３０】
第３実施形態では、三角形状とした表面縦溝５を各音叉腕２（ａｂ）の長さ方向に複数個が並べられる。この場合でも、前実施形態と同様に、複数の表面縦溝５によってＣＩを小さくするとともに、各表面縦溝５を三角形状とすることによって機械的強度を高める。そして、表面縦溝５の合計面積は単一とした表面縦溝５の場合よりも減少し、各音叉腕２（ａｂ）の実部となる面積を大きくするので、各音叉腕２（ａｂ）の板面に対する垂直方向の剛性をさらに高める。
【００３１】
上記実施形態では表面縦溝５の底辺に対する二辺は外側に湾曲する曲線状としたが、直線状とした場合でも基本的には同様な効果を奏する。また、第４図に示したように三角形状とした表面縦溝５の底辺以外の２辺の頂点を対向させたり、図示しない底辺同士を対向したりしても同様な効果を得られる。さらに、三角形状は二等辺三角形のみならず、例えば直角三角形とした場合でも適用可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１  音叉基部、２  音叉腕、３  音叉状水晶片、４  励振電極、５  表面縦溝。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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