(57)【要約】【課題】  水晶振動体のための低加速度感度な支持構造を提供する。【解決手段】  本発明は、水晶振動体（５）のエージング特性および圧力感度，加速度感度を改善させるための方法および装置である。本発明の一実施形態は、同一平面上にある平面的な緩衝支持部材（１００，１２０）を含む。平面的な支持部材（１００，１２０）の対称性および緩衝性は、水晶振動体（５）の振動感度性能に対して残留静的応力および動的振動応力が及ぼす影響を軽減させる。構成要素には、製造および熱，振動による応力に関する影響を緩和させる環状緩衝部材（１２０）を含む。
2005528829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動体構造であって、
第１の平面部および第２の平面部，外縁部を有する振動体と、
該振動体がほぼ平行に配置される平表面部を有する保持器と、
該保持器の前記平表面部に配置される複数の支持部材と、
該支持部材に連結される第１の端部、および前記振動体の前記外縁部に連結される第２の端部を有し、前記振動体とほぼ同一平面上に位置する複数の連結部材と
を備える振動体構造。
【請求項２】
更に、前記複数の連結部材の各々に組み込まれた緩衝部材を備える請求項１記載の振動体構造。
【請求項３】
前記緩衝部材は、矩形の緩衝環形状，楕円形の緩衝環形状，円弧形の緩衝環形状，蛇行形状，バネ形状，ジグザグ形状，薄延帯形状のいずれかである請求項２記載の振動体構造。
【請求項４】
四つの前記連結部材が、前記振動体の周囲に対称的に配置される請求項１記載の振動体構造。
【請求項５】
前記振動体は、複数のゼロポイントを有し、
前記連結部材は、前記ゼロポイントに位置付けされる
請求項１記載の振動体構造。
【請求項６】
前記振動体は、複数の非ゼロポイントを有し、
前記連結部材は、前記非ゼロポイントに対峙して位置付けされる
請求項１記載の振動体構造。
【請求項７】
前記連結部材は、接着剤によって前記振動体に固定される請求項１記載の振動体構造。
【請求項８】
前記連結部材は、一体的な連結構造を有する請求項１記載の振動体構造。
【請求項９】
前記連結部材は、前記振動体の中心面の周囲に、該中心面にほぼ沿う力を及ぼす請求項１記載の振動体構造。
【請求項１０】
前記連結部材は、連結棚部を有する請求項１記載の振動体構造。
【請求項１１】
前記連結棚部は、傾斜部および保持部を有する請求項１０記載の振動体構造。
【請求項１２】
前記連結部材は、挟み込み、およびロウ付け，溶接，ハンダ付け，接着剤のいずれかによって前記支持部材に固定される請求項１記載の振動体構造。
【請求項１３】
前記支持部材は、支柱である請求項１記載の振動体構造。
【請求項１４】
前記支柱は、前記保持器を貫通して延びる導電ピンである請求項１３記載の振動体構造。
【請求項１５】
前記支持部材は、切欠きを有する台座である請求項１記載の振動体構造。
【請求項１６】
請求項１記載の振動体構造であって、
更に、複数の導電ピンを有する実装ヘッダを備え、
前記保持器は、前記実装ヘッダの上に搭載され、
前記振動体は、前記導電ピンに結合線によって電気的に接続される
振動体構造。
【請求項１７】
更に、当該振動体構造を覆う蓋部材を備える請求項１６記載の振動体構造。
【請求項１８】
前記振動体は、対称的な形状である請求項１記載の振動体構造。
【請求項１９】
前記保持器は、中空の支持台枠である請求項１記載の振動体構造。
【請求項２０】
更に、前記連結部材を前記中空の支持台枠との間に挟み込む蓋部材を備える請求項１９記載の振動体構造。
【請求項２１】
振動体のための薄型構造であって、
保持基床部および保持面部を有する保持器と、
前記保持面部からほぼ直角に延びる複数の支持部材と、
該支持部材に連結される第１の端部、および前記振動体の外縁部に連結される第２の端部を有し、前記振動体と同一平面上に力を及ぼす複数の連結部材と、
を備える薄型構造。
【請求項２２】
更に、前記連結部材の少なくとも一つに組み込まれた緩衝部材を備える請求項２１記載の薄型構造。
【請求項２３】
前記緩衝部材は、矩形の緩衝環形状，楕円形の緩衝環形状，円弧形の緩衝環形状，蛇行形状，バネ形状，ジグザグ形状，薄延帯形状のいずれかである請求項２２記載の薄型構造。
【請求項２４】
前記振動体は、複数のゼロポイントを有し、
前記連結部材は、前記ゼロポイントに位置付けされる
請求項２１記載の薄型構造。
【請求項２５】
前記振動体は、複数の非ゼロポイントを有し、
前記連結部材は、前記非ゼロポイントに対峙して位置付けされる
請求項２１記載の薄型構造。
【請求項２６】
前記連結部材は、接着剤によって前記振動体に固定される請求項２１記載の薄型構造。
【請求項２７】
前記連結部材は、一体的な連結構造を有する請求項２１記載の薄型構造。
【請求項２８】
前記連結部材は、連結棚部を有する請求項２１記載の薄型構造。
【請求項２９】
前記連結棚部は、傾斜部および保持部を有する請求項２８記載の薄型構造。
【請求項３０】
更に、前記保持基床部に縁部を固定されることによって前記振動体を覆う蓋部材を備える請求項２１記載の薄型構造。
【請求項３１】
前記支持部材は、支柱である請求項２１記載の薄型構造。
【請求項３２】
前記支柱は、前記保持器を貫通して延びる導電ピンである請求項３１記載の薄型構造。
【請求項３３】
前記保持器は、当該保持器から延びる複数の導電ピンを有し、
前記振動体は、前記導電ピンに電気的に接続される
請求項２１記載の薄型構造。
【請求項３４】
前記振動体は、対称的な形状である請求項２１記載の薄型構造。
【請求項３５】
改良型の水晶振動子であって、
第１の平面部および第２の平面部，外縁部を有する振動体と、
平表面部を有する保持器と、
該保持器の前記平表面部に配置される複数の支持部材と、
該支持部材に連結される第１の端部、および前記振動体の前記外縁部に連結される第２の端部を有し、前記振動体とほぼ同一平面上に位置する複数の連結部材と、
前記振動体に電気的に接続するための手段と
を備える水晶振動子。
【請求項３６】
更に、前記連結部材の少なくとも一つに組み込まれた緩衝部材を備える請求項３５記載の水晶振動子。
【請求項３７】
前記緩衝部材は、矩形の緩衝環形状，楕円形の緩衝環形状，円弧形の緩衝環形状，蛇行形状，バネ形状，ジグザグ形状，薄延帯形状のいずれかである請求項３６記載の水晶振動子。
【請求項３８】
前記振動体は、複数のゼロポイントを有し、
前記連結部材は、前記ゼロポイントに位置付けされる
請求項３５記載の水晶振動子。
【請求項３９】
前記振動体は、複数の非ゼロポイントを有し、
前記連結部材は、前記非ゼロポイントに対峙して位置付けされる
請求項３５記載の水晶振動子。
【請求項４０】
前記連結部材は、接着剤によって前記振動体に固定される請求項３５記載の水晶振動子。
【請求項４１】
前記連結部材は、一体的な連結構造を有する請求項３５記載の水晶振動子。
【請求項４２】
前記連結部材は、連結棚部を有する請求項３５記載の水晶振動子。
【請求項４３】
前記連結棚部は、傾斜部および保持部を有する請求項４２記載の水晶振動子。
【請求項４４】
前記支持部材は、支柱である請求項３５記載の水晶振動子。
【請求項４５】
前記支持部材は、逆転止めを有する切欠き台座である請求項３５記載の水晶振動子。
【請求項４６】
更に、複数の導電ピンを有する実装ヘッダを備え、
前記保持器は、前記実装ヘッダの上に搭載される
請求項３５記載の水晶振動子。
【請求項４７】
前記振動体に電気的に接続するための手段は、前記振動体から前記導電ピンに接続する結合線である請求項４６記載の水晶振動子。
【請求項４８】
前記保持器は、中空の支持台枠である請求項３５記載の水晶振動子。
【請求項４９】
更に、前記連結部材の前記第１の端部を、前記中空の支持台枠との間に挟み込む蓋部材を備える請求項４８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、水晶振動体に関するものであり、より詳細には、エージング特性および圧力感度，加速度感度を改善するために、非対称性および取付け応力を緩和する支持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
周波数制御の分野で良く知られているように、水晶振動体は、高精度な周波数基準を提供するために、様々な用途で用いられる。一般に、圧電水晶振動体は、発振器に組み込まれ、通信および航行，電波探知などの用途で高精度なタイミング信号を提供する。
【０００３】
しかしながら、水晶振動体が加速力の影響を受けやすいことも良く知られている。例えば、振動環境にある振動体の周波数は、振動レベルに相関して揺らぎを生じる。このことは、振動体の安定度を低下させ、振動体を用いるシステムの性能を損なう可能性がある。その性能の低下は、振動体が加速度や重力による応力を受けた際に生じる周波数シフトおよびタイミングエラーの結果である。
【０００４】
振動体の加速度感度は、保持器の周囲から振動体素子へと伝わる力に起因する。これらの力は、支持構造を介して振動体に伝わる。支持クリップの剛性および非対称性や、製造欠陥、音響モードのオフセットは、加速度応力場と音響モードとの中心にズレを生じさせる可能性がある。このズレは、加速度感度に悪影響を及ぼすと共に性能を低下させることが知られている。
【０００５】
主に用いられる水晶振動子は、外側へ延びる支柱を保持器の基部に有する。水晶は、支柱と水晶との間を連結する複数の弾性金属クリップによって支持される。これらのクリップは、弾性を有し、自在に屈曲可能である。これらのクリップは、通常、導電性の金属であり、水晶振動体は、これらのクリップによって固定されている。従来の支持構造における実装ヘッダは、気密封止のため一般にガラス製であり、そのガラスには、気密封止に適する熱膨張係数を有するコバール(Kovar)などの材料が加えられる。支柱と振動体とを連結するクリップは、ニッケル鋼やステンレス鋼などの種々の材料から成る。いずれの場合も、水晶ディスクの熱膨張係数は、保持器の熱膨張係数と一致しない。水晶振動子の製造工程は、通常、接着剤の硬化工程などの高温工程を伴うため、水晶振動子が冷めるにつれて、熱膨張係数の不一致により生じる残留応力が振動体ディスクに作用する。このような応力の偏りは、非対称性、すなわち加速度応力場と音響モードとの中心にズレを生じさせる可能性がある。
【０００６】
長めのクリップの使用によって十分な弾力性および水晶の支持を可能にしている既存の保持器がある。しかしながら、このようなクリップは、保持器の薄型化を妨げるので、薄型化が必要とされる用途には不適切である。また、クリップに作用する機械的応力は、直接的に振動体へ伝わる。従来の支持構造では、クリップを短くすることによって保持器の薄型化を図る試みがなされてきた。しかしながら、短いクリップは、非常に硬く、十分な弾力性を有しないため、性能は低下してしまう。
【０００７】
最先端の一実施形態では、水晶ブランクは、その面が保持器の面に垂直になるように、長い支持クリップで支持される。これらの支持クリップは、水晶面と同一平面内にあるが非対称的である。この場合、２つのクリップのみが用いられるのが通常である。この態様における実装ヘッダは、通常、楕円形の底部形状を有し、例えば、冷間圧接型の「ＨＣ４７／Ｕ」型および「ＨＣ４３／Ｕ」型，「ＨＣ４５／Ｕ」型などのものがある。このような支持設計では、長めのクリップに支持される振動体は、保持器に対し垂直に支持される。これは、応力を低減させるが、保持器の厚さを増大させる。他の従来構造としては、クリップが約４０度からほぼ垂直すなわち９０度までの範囲の角度で水晶ブランクに接するものもある。この態様の構造では、４つのクリップが用いられるのが通常であるが、それらの支持力は、振動体と同一平面にはない。振動体は、クリップによって保持器に平行に支持され、その水晶面は、保持器の面に平行である。この態様における「ＴＯ−Ｘ」型の実装ヘッダは、通常、円形であり、例えば、冷間圧接型の「ＨＣ４０／Ｕ」型および「ＨＣ３７／Ｕ」型，「ＨＣ３５／Ｕ」型などのものがある。このような円形型は、４つの支持点を設けることができると共に、支持長を短くすることができるため、薄型化や悪環境に特に適している。
【０００８】
対称的な支持の場合には、応力場は、音響モードに対して対称性を有する。理論上、対称的な支持による応力場の中心と音響モードの中心とが一致するならば、振動に対する感度は最小になる。しかしながら、取付けの不備および製造時の残留応力は、応力場と音響モードとの中心にズレを生じさせる可能性がある。例えば、一つのクリップにおけるエポキシ樹脂の問題すなわち収縮は、非対称的な応力によるズレを生じさせることがある。また、水晶ブランクの位置ズレも、応力場と音響モードとの中心にズレを生じさせる可能性がある。
【０００９】
両平(plano-plano)型振動体や両凸(bi-convex)型振動体は、音響モードの中心に対して完全に対称である支持構造への一次振動に対して、方向に関係なく面内加速度感度を持たない。平凸(plano-convex)型振動体は、例えば、１０-12／ｇ程度の加速度感度であり、殆ど面内加速度感度を持たない。このことは、ＴｉｅｒｓｔｅｎおよびＺｈｏｕによる１９９０年発行の第４４回ＩＥＥＥ国際周波数制御シンポジウム会報の第４６１〜４６７ページに掲載された論文「矩形支持部材上の成形水晶振動体における面内加速度感度の解析」や、１９９１年発行の第４５回ＩＥＥＥ国際周波数制御シンポジウム会報の第２８９〜２９７ページに掲載された論文「平凸型振動体における肉厚の非対称性に起因する面内加速度感度の増大」によって裏付けられる。
【００１０】
完全に対称である支持構造への一次振動に対する法線加速度は、感知されないことも、ＺｈｏｕおよびＴｉｅｒｓｔｅｎによる１９９０年発行の第４４回ＩＥＥＥ国際周波数制御シンポジウム会報の第４５２〜４６０ページの掲載論文「矩形支持部材上の成形水晶振動体における法線加速度感度に及ぼす製造不備の影響」に説明されている。実際、法線加速度感度は、中心のズレに比例して増大する。したがって、低加速度感度を実現するためには、中心同士の位置合わせが極めて重要である。
【００１１】
しかしながら、実際、その目的の達成は困難であり、精密水晶を支持するために容易に利用可能な業界標準の保持器においては特に困難である。
【００１２】
従来技術を示す図１および図２，図３は、それぞれ２点支持，３点支持，４点支持である従来の構造を示す。振動体５は、保持器２５から延びるリボン状の薄肉金属クリップ１０に保持される。これらの従来の支持システムでは、保持器２５と、水晶部材５と、支持クリップ１０との間における熱膨張係数の違いに対応した支持設計がなされている。この設計は、振動体５と保持器２５との間の距離を十分に取ることや、十分に弾性を有する材料を選定することによって実現される。その結果、良好な周波数エージング特性などの安定基準を得るために必要な応力除去効果がもたらされる。この技術の欠点の１つは、支持構造の対称性を犠牲にするため、冗長な弾性クリップが加速状況下で変形することによって支持構造が非対称になってしまうことである。その結果、音響モードの中心と支持中心との間にズレが生じる。３点支持構成（図２ａおよび図２ｂ）の場合は、部材の共通化のため対称性が更に犠牲にされている。
【００１３】
これらの型式の水晶振動子を組み立てる際の製造誤差は、加速度感度を大きくばらつかせる。共振モードの中心と支持中心との間のズレ、および保持器に対する水晶ブランクの傾き，接着剤の量のばらつきは、いずれも、振動体の加速度感度を広範囲にばらつかせる。水晶ブランクの位置決めは、通常、手作業で行われる上、接着剤の塗布は、振動体ごとに大きくばらつく可能性がある。その結果、共振モードの中心と支持中心との間にズレを生じさせることとなってしまう。
【００１４】
支持中心と音響モードの中心とを位置合わせすることの重要性は、米国特許第５，１６８，１９１号および米国特許第５，０２２，１３０号，米国特許第４，９３５，６５８号，米国特許第４，８３７，４７５号に開示されたＥｅｒＮｉｓｓｅらによる研究、並びに１９９０年１１月発行のＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｔｉｏｎｓ  ｏｎ  ＵＦＦＣの第３７号第６巻の第５７１〜５７６ページに掲載されたＥ．Ｐ．ＥｅｒＮｉｓｓｅ、Ｌ．Ｄ．Ｃｌａｙｔｏｎ、およびＭ．Ｈ．Ｗａｔｔｓによる論文「振動を受ける平凸型水晶振動体における厚さ剪断モードの歪み」、および１９９０年１１月発行のＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｔｉｏｎｓ  ｏｎ  ＵＦＦＣの第３７号第６巻の第５６６〜５７０ページに掲載されたＥ．Ｐ．ＥｅｒＮｉｓｓｅおよびＲ．Ｗ．Ｗａｒｄ，Ｍ．Ｈ．Ｗａｔｔｓ，Ｒ．Ｂ．Ｗｉｇｇｉｎｓ，Ｏ．Ｌ．Ｗｏｏｄによる論文「加速度よる水晶振動体の周波数シフトに対しモード形状が及ぼす影響についての実験的証拠」にも開示されている。
【００１５】
ＥｅｒＮｉｓｓｅによる各種の論文および特許に開示された内容は、水晶振動子の完成品に対して音響モードの中心を移動させることによって加速度感度を改善させる処理に関する。試験では、小さなパイ形状部に積層される１５０オングストロームの白金薄膜によって、音響モードの形状を把握するための周波数シフトが観測された。そのモードの形状が把握されると、白金の小片が、その四分円の上に最小の音響強さで積層される。この加えられた質量は、エネルギトラップを増大させるため、モードの中心は、加えられた質量の方向に移動する。その結果、音響モードが再分配され、それに応じて加速度感度も改善される。
【００１６】
その技術の結果は、加速度感度の改善（１０-10／ｇの前半の加速度感度）をもたらすが、製造における時間およびコストの面での不具合を伴う。白金の小片によって振動体を調べ、その後、最弱の四分円上に積層させるためには、特殊な道具と相当な準備期間が必要である。加速度感度を複数回に渡って定量化するためには、多くの時間が必要である。
【００１７】
詳しく調査されていなかった他の影響としては、残留静的応力が動的加速度感度に及ぼす影響である。既存の理論の大多数は、分析の際に振動体が有するＤＣ応力の偏りを、ゼロに仮定している。実際の振動体には、支持クリップの存在や、製造工程全体を通して生じる接着剤の膨張や収縮が原因で、残留静的応力が残留している。
【００１８】
これらのバイアス応力を抑制すると共に振動応力の結合を抑制する手段の一つは、柔軟な支持構造を用いる手段であり、１９８９年発行の第４３回ＩＥＥＥ国際周波数制御シンポジウム会報の第４３３〜４３８ページに掲載されたＲ．Ｄ．Ｗｅｇｌｅｉｎによる論文「粘弾的に支持された水晶振動体における振動に起因する位相ノイズ」で提起されている。Ｗｅｇｌｅｉｎは、水晶を４つの矩形の支柱に取り付ける際に粘弾性の接着剤を使用すれば、加速度感度を小さくできることを明らかにした。その結果、振動体における５倍音に当たる１００ＭＨｚに対して、３×１０-10／ｇ以下の総ガンマ値が再現可能に得られた。この技術は、二重の長所を有する。第１の長所は、製造に起因するあらゆる残留応力が、柔軟な接着剤により緩和されることである。第２の長所は、支持構造を通じて振動体に普通に伝わる振動が、大幅に低減されることである。しかしながら、振動体のエージング特性は、柔軟な接着剤の多くが有する脱ガス特性によって損なわれる可能性がある。
【００１９】
他の研究は、周波数シフトを引き起こす振動体への応力の連結手法の重要性を明らかにした。水晶振動体の外縁に作用する直径方向の面内応力は、そのプレート面内の方位角Ψに依存した周波数シフトを引き起こす。この効果は、応力−周波数効果と呼ばれ、１９７７年発行の第３１回ＩＥＥＥ国際周波数制御シンポジウム会報の第８〜１６ページに掲載されたＡ．Ｂａｌｌａｔｏ、Ｅ．Ｐ．ＥｅｒＮｉｓｓｅ、およびＴ．Ｌｕｋａｓｚｅｋによる論文「二重回転水晶振動体における応力−周波数効果」の中で、十分に説明されている。彼らによる実験研究および理論考察は、水晶構造のＸ軸を基準にした振動体の外縁における支持クリップの位置を最適化することによって、応力−周波数効果が最小化されることを明らかにした。最適な方位角Ψおよび最適なクリップ構造は、水晶のカットに依存することが判明した。
【００２０】
これは、加速度場に対する振動体の感度を低減させることはできるが、振動体の支持構造の中に存在し得る全体的な位置ズレや、大きな残留バイアス応力に対処することはできない。
【００２１】
上述された問題を多少なりとも解決するために、多くの試みがなされてきた。米国特許第４，４０６，９６６には、バネやベローズによる支持によって振動体に接続する温度補償型のシステムが開示されている。弾力性のベローズやバネは、振動体とは異なる熱膨張係数を有する。バネやベローズは、振動体の振動を軽減させる緩衝部材として機能する。このシステムでは、パッケージに追加の構成要素を設ける必要がある。これは、複雑化およびコストを増大させる。
【００２２】
米国特許第４，６３９，６３２号による振動体の支持は、振動体を平坦な保持器の中に支持する一対の引き込み導線を開示している。これらの引き込み導線は、振動体の一表面に接触し、保持器の外側との間に電気的な接続を提供する。Ｕ字型の部分は、引き込み導線の外側部分から水晶に接する突起部分まで伝熱経路を引き伸ばすためのものである。
【００２３】
米国特許第３，８３８，２１０号には、一枚以上の水晶板を収容するように設計された支持構造が開示されている。この保持器は、上方にＬ字型の支持突起を有する。接続が突起の脚部分に位置することから、これらの突起は、熱膨張に対処するための何らかの弾力性を提供するためのものであることがわかる。
【００２４】
米国特許第４，４３０，５９６号には、水晶構造のＸ−Ｚ平面における応力の影響の少ない軸であるスウィートスポットに設けられた保持器を用いることによって温度の影響を受けない支持構造が開示されている。このような軸としては、６０度および１２０度，２４０度，３００度の軸が、保持器と水晶との熱膨張によって水晶内で生じる応力の影響を受けないことが判明した。
【００２５】
１９７７年発行の第３１回ＩＥＥＥ国際周波数制御シンポジウム会報の第８〜１６ページに掲載されたＡ．Ｂａｌｌａｔｏ、Ｅ．Ｐ．ＥｅｒＮｉｓｓｅ、およびＴ．Ｌｕｋａｓｚｅｋによる論文「二重回転水晶振動体における応力−周波数効果」で報告された研究によると、最適な支持角度Ψを利用したいくつかの新しい振動体構造が、種々の水晶振動体のために設計されている。これは、１９７９年発行の第３３回ＩＥＥＥ国際周波数制御シンポジウム会報の第３１１〜３２１ページに掲載されたＴ．ＬｕｋａｓｚｅｋおよびＡ．Ｂａｌｌａｔｏによる論文「悪環境のための振動体」および米国特許第４，４５４，４４３号で十分に説明されている。
【００２６】
この技術は、水晶振動体の物理的なカットを、最適な支持角度が実現される際の支持表面がより広くなるように行うことによって、支持点が小さいために生じる応力集中を軽減する。しかしながら、この技術は、振動体の位置合わせやカットが製造工程を更に複雑化し、ひいては工程の所要時間および振動体のコストを増大させるという欠点を伴う。
【００２７】
対称性および応力補正を改善することによって、エージング特性および圧力感度，加速度感度を向上させるためには、以上に挙げられた当該分野におけるこれまでの如何なる試みに加え、更なる振動体の支持構造の改善が必要である。
【発明の開示】
【００２８】
本発明は、以上に述べられた背景を考慮してなされたものである。本発明の目的の一つは、水晶振動体の加速度感度を大幅に低減させられる支持構造を提供することにある。本発明は、精密振動体の他、大型の音波センサおよび化学センサ，生物センサ，物理センサなどの圧電変換器を用いる種々の用途に適用可能である。
【００２９】
本発明は、また、誘電振動体の他、応力補償構造により性能が向上する振動体に適用可能である。
【００３０】
基本概念の一つは、水晶の中心と同一面内に支持部材を有する平面構造を備えることである。支持部材には、製造および加熱，振動に起因する応力を軽減させる一以上の環状の緩衝構造を組み込むことができる。これらを同一平面上に維持するために、対称的な支持を行うことが望ましい。これらの構造は、低加速度感度および低振動感度の用途を対象としている。
【００３１】
これらの構造的な支持部材は、様々な方法で水晶に取り付けられる。一実施形態では、これらの支持部材は、成形された棚部によって位置合わせおよび保持され、振動体は、接着剤によって所定の位置に固定される。別の一実施形態では、これらの支持部材は、水晶の外縁と直接に連結する指状または突起状の連結部材の形態をとる。組み立てのために使用された成形された位置合わせ棚部は、水晶を正しい位置に固定した後に取り除いても良い。
【００３２】
水晶に接する構造的な支持部材は、用途の種類および所望の結果に応じて任意の数だけ設けることができる。一実施形態では、保持器は、水晶の周囲に位置する台座である所定の数の支柱が設けられ、ユーザは、用途の必要に応じ、水晶と台座との間に構造的な支持部材を結合させる。
【００３３】
環状の緩衝部材は、当初、保持器および支持部材，水晶との間における熱膨張性の不一致を緩和させる目的で提供を検討されたものである。しかしながら、環状の緩衝部材は、他に様々な応力を軽減させられるという予想外の驚くべき結果を示した。
【００３４】
本実施形態では、水晶振動体は、円板状の形態を採る。この構造が組み込まれた設計は、他の安定基準で求められた低周波数の倍音振動体（例えば、１０ＭＨｚの３倍音）であった。これらの水晶ブランクの設計は、ややレンズ状の形態をとっており、断面の対称性からのズレはどれも少量である。本発明の設計概念は、円形のあらゆる振動体に対して有効である。あるいは、実際、本発明の設計概念は、何らかの対称形状を呈するあらゆる圧電素子設計に対して有効である。
【００３５】
本発明の根幹を成すのは、支持構造の非対称性が最小限に抑えられた水晶支持構造である。この設計構造は、三重の利点を有する。第１に、振動体の中心平面と支持クリップの平面とを揃えることによって、振動場に起因して生じる支持構造の非対称性が低減されるので、加速度感度が軽減される。第２に、環状緩衝部材が応力を緩和させるので、製造に起因する残留応力を大幅に減少させることが可能である。残留応力は、動的振動の対称性をゆがませ、それに応じて性能を低下させる。第３に、支持構造に対して水晶ブランクを位置合わせする工程が、連結部材の形成部によって簡略化される。水晶ブランクの位置決め公差は、組立者ではなく工具に寄与する。
【００３６】
本発明の一実施形態は、第１の平面部と、第２の平面部と、外縁部とを有する振動体を備える振動体構造である。この構造は、平表面部を有する保持器を備え、振動体は、平表面部にほぼ平行に配置される。平表面部の上には、振動体の周囲に支柱や切欠き台座などの複数の支持部材が配置される。これらの支持部材には、複数の連結部材の第１の端部が連結され、複数の連結部材の第２の端部は、振動体の外縁部に連結される。連結部材および振動体は、ほぼ同一平面上に位置し、振動体には、平面にほぼ沿う力が作用する。
【００３７】
一変更形態は、各連結部材に緩衝部材を組み込む。緩衝部材は、矩形の緩衝環形状，楕円形の緩衝環形状，円弧形の緩衝環形状，蛇行形状，バネ形状，ジグザグ形状，薄延帯形状を、柔軟な接着剤と併用したものを含む。
【００３８】
他の変更形態は、振動体を中心に、相対する態様で二つずつ対称的に配置された四つの連結部材を備える。ゼロポイントが特定されている場合は、連結部材をゼロポイントに配置することができる。また、複数の連結部材のうち、いくつかをゼロポイントに配置し、残りを非ゼロポイントに配置することもできる。また、応力による周波数応答をなくすために、連結部材を相対する態様で非ゼロポイントに配置することもできる。連結部材は、接着剤によって振動体に固定することもでき、連結棚部を有することとしても良い。また、連結部材を保持器との間に挟み込む蓋部材を備えることもできる。
【００３９】
電気的結合を提供するためには、サポート構造のいくつかが、基部を通って伸びる導電性のピンであって良い。これらのピンは、１つは振動体のトップ電極に電気的に結合され、１つは振動体のボトム電極に結合される。当該分野で知られるように、ジャンパ線も使用可能である。
【００４０】
振動体構造は、円形および正方形，矩形，六角形，十角形などの種々の対称的な任意の形状に適用可能であり、本発明の利点を得ることができる。
【００４１】
本発明の変更形態は、振動体の周囲に設けられ、振動体と同一面内にある中空の保持器を含む。この変更形態は、保持器に連結される第１の端部、および振動体の外縁部に連結された第２の端部を有する複数の連結部材を備える。これらの連結部材は、振動体と同一面内に力を及ぼす。
【００４２】
当業者ならば、本発明を実施する最良の形態と考えられる好ましい一実施形態を例示することによって本発明の好ましい一実施形態を図示および説明した以下の詳細な説明をもとに、本発明による他の目的および利点を容易に理解することができる。本発明は、他の様々な実施形態のかたちで実施することができる上、その詳細を各種の自明な態様に変更することもできる。いずれも、本発明から逸脱することなく実現可能である。
【００４３】
本発明は、類似の構造部材が同一の参照番号で示された添付の図面に併せて行われる以下の詳細な説明をもとに、容易に理解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
従来技術における二点支持構造の説明図である図１ａ，１ｂを参照せよ。図２ａ，２ｂ、および図３ａ，３ｂは、図１ａ，１ｂの変更形態であり、それぞれ三点支持構造および四点支持構造を示している。パッケージは、クリップ１０を取り付けるための剛性支柱１５を有する円形の「ＴＯ−Ｘ」型のアセンブリとして示されている。これらのクリップは、通常は、溶接またはロウ付け，接着，ハンダ付けによって支柱１５に固定される。振動体５は、ほぼ相対する二つの支持点に位置する支持クリップ１０の間に浮いた状態で示されている。
【００４５】
導線３０は、コバールまたはガラスの基部、すなわちヘッダパッケージ２５を貫通して支持クリップ１０に接続する。クリップ１０は、鉛直力および水平力の組み合わせによって、振動体５をパッケージ２５の上方に保持する。クリップ１０の一つは、振動体５のトップ電極３５に連結され、相対するもう一つのクリップ１０は、ボトム電極（不図示）に連結される。クリップ１０と、トップ電極３５およびボトム電極（不図示）との間の電気的な接続は、導電接着またはハンダ付けによって実現される。図に示されるように、振動体５は、剛性支柱１５から斜め上方に伸びる二枚の傾斜クリップ１０によって、二点で支持される。これらの点支持は、本明細書に記述され尚かつ試験で証明されたように、十分な加速度感度性能を実現することができない。図２ａ，２ｂは、三つのクリップ１０によって振動体５を支持する非対称的な三点支持構造を示している。図３ａ，３ｂは、振動体５と同一面にない力で振動体５を保持する四つの傾斜クリップ１０を示している。
【００４６】
図４ａは、形成された水晶支持突起１３０および機械成形のセラミック保持器２０を有する本発明の上面斜視図である。振動体５は、振動体５の中心平面と同一平面内にある緩衝環状部材１２０を組み込んだ複数の連結部材１００によって、所定の位置に支持される。一実施形態では、連結部材１００は、接着剤１３５によって切欠きセラミック台座１１５に取り付けられる。連結部材１００を台座１３５に接続する他の取り付け手段も、本発明の範囲内である。基部から斜めに伸びるクリップを有する従来の支持とは異なり、本発明による連結部材１００は、振動体５の中心平面と同一面内に延びることによって、平面的な保持力を及ぼす。台座１１５は、逆転止めを有する切欠き部１１７を有する。連結部材１００は、切欠き部１１７の台座逆転止めによって支えられる。
【００４７】
このアセンブリ全体は、次いで、「ＴＯ−Ｘ」型のヘッダ２５の上に搭載され、結合線（不図示）によって導電性のピン１５に電気的に接続される。図中、ピン１５は、保持器２０を貫通可能であり、これにより、電気的な接続を可能にしている。トップ電極３５は、ピン１５の一つに接続され、ボトム電極は、結合線（不図示）を介してピンの一つに接続合される。当該分野では、電気的な接続のための各種の手段が知られており、本明細書でさらに詳しく説明されている。
【００４８】
この実施形態では、図中に矩形で示されたコンプライアンスループ、即ち環状緩衝部材１２０が使用される。環状緩衝部材１２０は、パッケージ化の応力に有利な性質を付与すると共に、経時特性および圧力感度，加速度感度を改善させる。環状緩衝部材１２０は一定の効果をもたらすが、従来技術で使用されていた非平面的な保持力とは異なる平面的な保持力を作用させるだけでも多大なメリットがもたらされる。振動体５の中心平面と同一平面内で保持力を作用させると、面外応力が最小化され、それによって、大きな効果がもたらされる。
【００４９】
また、結晶軸のＸ軸に対して振動体５の搭載位置を選択すれば、結合応力をさらに低減させることができる。連結部材１００は、力を受けたときの周波数応答が最小であるようなゼロポイントに搭載しても良いし、一対の連結部材の搭載が正の周波数シフトを生じる一方で、他の一対の連結部材の搭載が負の周波数シフトを生じるゆえに二対の連結部材の重ね合わせが結合応力を最小になるような補間位置に搭載することもできる。
【００５０】
本実施形態では、連結部材１００は、台座１１５上の切欠き部１１７の中に保持される。図中、切欠き部１１７は約９０度の角度で示されるが、他の角度および切出しも本発明の範囲内である。また、台座１１５は、連結部材１００を挟み込み、それを所定の位置に保持するように機能する上部部材を有することができる。上部部材（不図示）は、セラミック台座１１５にクリップで留め付けても良いし、貼り付けても良く、また、蓋部材（不図示）の一部分として構成することもできる。
【００５１】
図中、連結部材１００は、接着剤１１０によって振動体５に取り付けられている。製造過程において振動体５の支持および位置合わせを補助する舌状部分である成形された連結棚、すなわち水晶タブ１３０が設けられている。成形連結棚１３０は、アセンブリにおいて、振動体５の自動位置合わせを可能にするために使用される。成形連結棚１３０は、傾斜部１３１および保持部１３２を有する。傾斜部１３１は、振動体５を保持部１３２の上に誘導することができ、普通は約９０度であるが、より緩やかな角度でも誘導および位置合わせの特徴を満足させることができる。保持部１３２は、振動体５をその上に座らせるための縁である。振動体５は、通常は、接着剤１１０によって所定の場所に保持される。縁１３２は、保持器２０の表面にほぼ平行である。
【００５２】
接着剤１３５，１１０は、導電性を必要とする形態では導電性であることが望ましく、導電性が必要条件ではない場合は非導電性であることが可能である。本明細書で言うところの接着剤とは、十分なエージング特性および導電性，脱ガス特性を有する当該分野で知られた接着剤である。接着剤としては、エポキシ樹脂またはポリイミド，シリコーンをベースにした接着剤を含む多数の接着剤を使用することができる。低精度の低コストの振動体の場合は、低温で硬化された（導電性および非導電性の）エポキシ樹脂を使用しても良い。非常に高いＱおよび低いエージング特性を必要とする高精度の振動体の場合は、高温で硬化された（導電性または非導電性の）ポリイミドを使用しても良い。なぜなら、これらの高Ｑ振動体は、通常は真空内に密封され、低脱ガス特性の接着剤を必要とするからである。シリコーンをベースにした接着剤は、何らかの防振機能を果たすと考えられるが、シリコーンの脱ガス特性という欠点を有する。非導電性の接着剤は、一般に、導電性の接着剤よりも優れていて、電気経路のない至る所で使用される。
【００５３】
図５ａを参照する。図５ａは、アセンブリのためだけに個別の成形棚の位置合わせおよび支持構造（不図示）を使用する別の取り付け方式を示している。図５ｂに示されるように、矩形の環状緩衝部材１２０に連結される実際の連結部材１００は、水晶振動体５の側面に直接的に接続される。好ましい本実施形態では、本発明は、水晶５の中心平面の同一平面に沿って力を作用させることによって振動体５を対称的に保持する四点支持緩衝構造である。特記すべきは、図に示された構造が、電子パッケージ（不図示）の基部の上に搭載することができ、尚かつ、結合線（不図示）によってパッケージピンに電気的に接続できるという点である。本実施形態の連結部材１００は、結晶５の側面と直接的に境を接する拡張部分１２２を有する。特定の実施形態では、水晶５の中に刻み目、すなわち切込み１１４を設けても良いし、あるいは、接着剤１１０を使用することによって、拡張部分１２２を収容することができる。
【００５４】
本明細書で詳述されるように、本発明に特異な特徴は、連結部材１００の一部分を構成する環状緩衝部材１２０である。矩形の環状緩衝部材１２０は、膨張性または圧縮性の接着剤の硬化および連結部材１００の焼なましが原因で存在するあらゆる残留応力を緩和させる目的で使用される。環状緩衝部材１２０は、連結部材１００の湾曲を可能にする。環状部材１２０の使用によって性能が大きく向上することは、実験結果から明らかである。
【００５５】
応力環状緩衝部材１２０の寸法および形状は、適度な緩衝性および適度な強さを同時に提供できるように選択されることによって、アセンブリを環境要件に適合させることができる。環状部材１２０は、矩形または弓形，楕円形，球状，円形の端部を有する非環状形などの各種形態を採ることによって、様々な力を緩和させることができる。環状部材の種類は、用途ごとに様々な要因に依存し、通常は、実証的検定に基づいて決定される。
【００５６】
本明細書に記載された他の実施形態も、適用可能である。図６ａ，６ｂは、機械加工のセラミック保持部の代わりにリング状のセラミックリング１５０によって支持された連結部材１００を示している。連結部材１００は、接着剤１３５によってセラミックリング１５０に固定されるが、上部部材（不図示）によって挟み込むことも可能である。図中、リング状のセラミックリング１５０は、連結部材１００を適所に保持する支持構造として機能する接着剤１３５を伴う中空の支持台枠である。中空の支持台枠１５０は、リンク状または四角形の他、連結部材１００を振動体５に連結することが可能な任意の対称形状を採ることが可能である。
【００５７】
水晶振動体５は、接着剤１１０によって成形連結棚１３０に取り付けられる。成形連結棚１３０は、製造過程の際に振動体５のサポートおよび位置合わせを補助する。接着剤は、連結棚１３０の傾斜部および保持部の一方または両方の上に塗布することができる。本実施形態では、成形連結棚１３０は、接着剤１１０に接する箇所で水晶５の側面に沿って９０度に曲がる（第１の屈曲）。これは、自動的な位置合わせに有用である。９０度未満の屈曲角度も、許容範囲である。成形連結棚１３０は、さらに、水晶５の下面で９０度に曲がる（第２の屈曲）ので、水晶５の下に突き出した連結棚１３０の小部分は、縁を形成し、その中心で水晶５を支持することができる。本実施形態では、環状緩衝部材１２０は、丸い端部１７０および隙間を有する細長い楕円である。したがって、連結部材１００は、平面的な支持を提供すると共に連結棚１３０を備えることによって、位置合わせおよび据え付けを補助することが可能である。このアセンブリ全体は、電子パッケージ（不図示）の基部の上に搭載することができ、結合線（不図示）を使用してパッケージピンに電気的に接続することができる。
【００５８】
図７ａ，７ｂを参照せよ。連結部材１００は、「ＴＯ−Ｘ」型のヘッダ２５を通って上方に延びる導電ピン１５に取り付けられる。パッケージ２５は、パッケージ床面２６を有する。パッケージ床面２６は、その中を導線入出力部が通るのが通常である。パッケージ表面２７は、振動体５に最も近い平面である。本実施形態では、水晶５は、連結棚１３０によって位置合わせされた状態で、図６ａ，６ｂとほぼ同様の連結部材１００によって支持される。図に示されるように、連結部材１００の一端は、クリップまたは溶接，ロウ付け，接着，ハンダ付けによってピン１５に固定され、水晶側の他端は、接着剤１１０によって振動体に固定される。図中のパッケージ２５は、「ＴＯ−Ｘ」型のラウンドヘッダである。このパッケージ２５は、四つの先丸ピンを備え、これらのピンの頂部は、対応する四つの連結部材１００に接続される。この変更形態では、環状緩衝部材は、各連結部材１００の中に設けられた開口の矩形部分１２０である。この変更形態では、図４ａの基部２０を排除して、振動体５をパッケージ２５に直接的に結合する。
【００５９】
図８ａ，８ｂは、「ＴＯ−Ｘ」型のラウンドヘッダパッケージ２５を示している。ただし、環状緩衝部材１７０の端部は、丸い先丸である。本態様は、パッケージ２５に結合された四つのピン１５と、これらのピン１５の頂部に固定された連結部材１００とを有する四点支持構造を示している。連結部材１００は、丸い環状緩衝部材１７０を振動体５に接続することによって、水晶５を保持するための水平力を作用させる。図中の連結棚１３０は、水晶５を連結部材１００に固定できるように、接着剤１１０に沿った状態で示されている。
【００６０】
図９ａ，９ｂは、パッケージ２５のための四点緩衝支持構造を、円弧状の環状緩衝部材１８０と共に示している。繰り返しになるが、この四点支持構造は、四つのピン１５を備えることによって、円弧状の環状緩衝部材１８０を有する連結部材１００の保持を提供している。
【００６１】
図１０ａ，１０ｂは、二点支持の「ＴＯ−Ｘ」型のラウンドヘッダ２５パッケージを、楕円形の環状緩衝部材１７０と共に示している。図に示されるように、このパッケージは、四つの搭載ピン１５を備えることによって、二点支持または四点支持のいずれかを使用した標準的な支持を可能にしている。二点支持の実施形態では、相対する二つのピン１５によって、相対する二つの力が水晶５の平面内に作用する。
【００６２】
図１１ａ，１１ｂは、八点支持の「ＴＯ−Ｘ」型のラウンドヘッダ２５パッケージを、楕円形の環状緩衝部材１７０と共に示している。ここでは、四つのピン１５および四つの支柱１７５が使用される。これらのピン１５または支柱１７５には、対応する八つの連結部材１００の一端がそれぞれに連結され、各連結部材１００の他端は、接着剤１１０によって水晶５に固定される。ピンのうち、一つは上方の電極端子３５に電気的に接続され、もう１つは下方の端子（不図示）に接続される。必ずしも八つのピンを使用する必要はないので、このパッケージ構成は四つの支柱１７５を有する。しかしながら、ピンを二つのみ使用してパッケージを電気的に接続し、残りを支柱にすることも、八つのピンを全て使用し、パッケージの電気的な接続を選択肢として提供することも、あるいは、これらの任意の組み合わせも、いずれも本発明の範囲内である。
【００６３】
図１２ａ，１２ｂの実施形態は、振動体５の周囲に対称的に配置されたセラミック保持器２００を示している。連結部材１００は、振動体５を保持するための平面的な保持力を提供する。連結部材１００は、また、やはり振動体５の周囲に対称的に配置されて中空の支持台枠と嵌め合わさるセラミック上部部材２１０によって固定される。保持器２００と上部部材２１０との間のあらゆる間隙は、非導電性の接着剤２２０によって埋められる。このアセンブリは、電子パッケージヘッダ（不図示）の上に搭載することができ、結合線によってパッケージピンに電気的に接続する。
【００６４】
図６ａ，１２ａのセラミックリングの実施形態では、ＬＴＣＣ（低温同時焼成セラミック）技術などの使用によって、連結部材１００を単一ユニットのかたちで作成することができる。これは、必要とされる組み立て労力を軽減させ、接着剤による接続を少なくし、さらに、組み立て誤差を改善することができる。一変更形態では、連結部材１００は、連結部材の外端で、あるいは、これらの外端と外端との間の任意の部分（緩衝環状部材１７０と連結部分を含む）で各連結部材１００を繋ぎ合わせる単体の外リングを有することができる。連結部材１００は、さらに、連結棚１３０同士を結合させる単体の内リングを有することができる。連結部材１００を相互に接続させる態様の如何にかかわらず、単体構造としての連結部材１００は、いずれも本発明の範囲内である。
【００６５】
図１３の四点緩衝支持構造は、振動体５に連結する連結部材１００が緩衝環状部材以外の他の緩衝構造も範囲に含むことを明らかにしている。例えば、平面力を作用させるサーペンタイン２５０は、緩衝環状部材とほぼ同様のメリットをもたらすことができる。緩衝部材は、さらに、バネ状またはジグザグ状，薄延帯形状を含む他の幾何学的形状を、柔軟な接着剤と併用することによって実現することもできる。このアセンブリ全体は、電子パッケージヘッダ（不図示）の上に搭載することができ、結合線（不図示）を使用してパッケージピンに電気的に接続することができる。
【００６６】
図１４に示された実施形態は、四点固定支持（ＱＳＭ）構造であり、やはり振動体５の中心平面と同一平面内にある。ＱＳＭ構造では、緩衝構造の代わりに柔軟な接着剤１１２を使用することによって、緩衝性を有する面内支持構造を構成する。本実施形態では、支持部材１１５は、保持器２００の周囲に設けられ、連結部材１００は、柔軟な接着剤１１２によって支持部材１１５を振動体５に連結させる直線部２７０を有する。さらに別の一実施形態では、連結部材１００は、振動体５上に設けられた複数の成形受けクリップ（不図示）に連結することができる。
【００６７】
図１５ａ，１５ｂには、環状緩衝部材１２０を有する四点緩衝支持（ＱＲＭ）構造が示されている。図１５ａは、連結部材１００の支持位置間の角度間隔が９０度である四点支持を示している。連結部材１００の第１の支持位置は、圧電振動体５のＸ軸から反時計回りにΨ度だけ逸れている。図１５ｂは、上部の支持位置間の角度間隔がα度であるＱＲＭ構造を示している。上部の二つの四分円と、下部の二つの四分円とは、支持構造全体から見て互いに対称的である。第１の搭載位置は、振動体５のＸ軸から反時計回りにΨ度だけ逸れている。
【００６８】
角度αおよび角度Ψは、選択される水晶のカット角度に応じて加速度感度を最適化できるように選択することができる。角度Ψすなわち支持位置を変動させることによって得られるメリットは、１９７７年発行の第３１回ＩＥＥＥ国際周波数制御シンポジウム会報の第８〜１６ページに掲載されたＡ．Ｂａｌｌａｔｏ、Ｅ．Ｐ．ＥｅｒＮｉｓｓｅおよびＴ．Ｌｕｋａｓｚｅｋによる論文「二重回転水晶振動体における力−周波数効果」で説明されている実験研究および理論考察にまで遡ることができる。彼らによる実験および考察によると、支持位置を適切な角度Ψに選択する操作は、その結果として、力−周波数効果に起因する周波数の変動を低減させられることが望ましい。
【００６９】
１９７９年発行の第３３回ＩＥＥＥ国際周波数制御シンポジウム会報のＰ３１１〜３２１に掲載されたＴ．ＬｕｋａｓｚｅｋおよびＡ．Ｂａｌｌａｔｏによる論文「悪環境のための振動体」で説明されているように、水晶の結晶方向は、結晶材料に応じ、様々な方向にカットすること、および、様々な特性を得ることが可能である。これらの特性の一つは、作用する力によってどの程度の力が振動体に結合されるか、および、それが振動体上の支持位置によってどのような影響を受けるかを扱っている。例えば、ＳＣ振動体は、相対する位置に設けられた測定子対によって分析することができ、周波数応答は、振動体のＸ軸を基準とした測定子対の角度位置の関数として測定することができる。角度位置の中には、相対する一対の力の周波数応答が観測されない特定の角度位置がある。これらの位置は、ゼロポイントと称される。ＳＣカットの場合は、互いに約９０度ずつ隔てられた二対のゼロポイントが存在する。ＡＴカット水晶の場合は、対を成すゼロポイント間の開きは約６０度および約１２０度である。ゼロポイントを上手く活用するためには、これらの良好な位置まで連結部材対の支持位置を回転させれば良い。
【００７０】
また、これらおよびその他の圧電材料に関しては、一つの連結部材対の支持から生じる対力の周波数応答と、もう一つの連結部材対の支持から生じる対力の周波数応答と、を組み合わせた結果として最小の正味周波数応答を得られるような相補的な支持対位置を実現することが、さらに有益であると考えられる。このような、相対する連結部材対を非ゼロポイントに配置することによって実現される周波数応答のゼロ化は、本発明の範囲内に含まれるさらなる一特徴である。
【００７１】
なお、本発明の範囲は、以上に挙げられた連結部材対の使用に限定されず、様々な幾何学的形状の連結部材の使用を含むことができる。例えば、操作パラメータを満足させるために、異なる寸法または形状の連結部材を使用することができる。また、対ごとに、様々に異なるコンプライアンスループを使用することもできる。また、ゼロポイントおよび非ゼロポイントの両方または一方に、異なる連結部材対を使用することもできる。
【００７２】
本発明を検証するために、数々の実験がなされた。表Ａは、「ＨＣ−４０」型の冷間圧接ヘッダに搭載された機械加工セラミックにおける四点緩衝支持構造に対して得られたＧ感度の実験データを示している。対する表Ｂは、平らな矩形の抵抗溶接ヘッダに搭載された機械加工セラミックにおける四点固定支持構造に対して得られた実験データを示している。四点固定支持構造では、柔軟な接着剤は使用されなかった。
【００７３】
実験結果からわかるように、四点緩衝支持構造は、平たいリボン状の金属クリップを使用する代表的な「ＴＯ−Ｘ」型のヘッダ（達成される総ガンマ値は通常は１０-9／ｇである）と比較して、十倍も向上される。
【００７４】
また、表に示されるように、四点緩衝支持構造は、柔軟な接着剤を使用しない四点固定支持構造と比較して、十倍も向上される。これは、低い加速度感度値を達成するために如何に緩衝性が重要であるかを明らかにしている。
【００７５】
【表Ａ】
2005528829.tif 000003
【００７６】
【表Ｂ】
2005528829.tif 000004
【００７７】
そのほかに考えられる他の用途および変更形態も、本発明の範囲内に含まれる。例えば、本発明は、弾性表面波（ＳＡＷ）デバイス、弾性バルク波（ＢＡＷ）デバイス、およびランガサイト系の振動体に適用可能である。ＢＡＷセンサおよびＳＡＷセンサは、一般に、環境的にまたは化学的に生じた周波数変動をモニタするために使用されるが、精密タイミングの用途と同じタイプの圧電素子を使用している。センサを備えている環境で何らかの振動が生じると、それらのセンサは、精密クロックと同じ種類の状況を経験することになる。
【００７８】
アセンブリの組み立ては、先ず、クリップを振動体ブランクの上に対称的に取り付け、次いで、これらのクリップを連結部材の不定形リードの端に取り付けることによって行われる。この方法では、先ず、振動体とクリップとを別個に結合させ、次いで、クリップの端部をピンまたは連結部材に接続させることによって、結合された振動体およびクリップをパッケージの上に組み込むことができる。こうすれば、振動体を基準にした対称的な位置合わせを容易に行うことができる。クリップとしては、対称性を向上させられる他の実施形態も視野の範囲内である。
【００７９】
当業者ならば容易にわかるように、「ＴＯ−Ｘ」型のヘッダの提示は、限定要因だと見なされない。レースウェイヘッダおよび統合型パッケージなどの他のパッケージおよびケースも、本発明の範囲内である。
【００８０】
本明細書で説明され尚かつ図面に示された好ましい実施形態は、如何なるかたちでも限定的だとみなしてはならない。本発明の実施形態に関する以上の説明は、例示および説明を目的として提示されたものである。本発明は、本明細書および図面の範囲内で、様々な変更形態を採る余地がある。すなわち、本発明は、開示された厳密な形態に限定されるのではなく、開示された内容に照らして様々な変更形態および変形態様を採ることが可能である。したがって、本発明の範囲は、発明の詳細な説明によって限定されるのではなく、添付された特許請求の範囲によって限定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１ａ】従来技術における二点支持構造の詳細な上面斜視図である。その容器は、支柱に溶接された金属製リボンクリップを有する「ＴＯ−Ｘ」型の冷間圧接実装ヘッダである。
【図１ｂ】従来技術における二点支持構造の詳細な断面図である。その容器は、支柱に溶接された金属製リボンクリップを有する「ＴＯ−Ｘ」型の冷間圧接実装ヘッダである。
【図２ａ】従来技術における三点支持構造の詳細な上面斜視図である。その容器は、支柱に溶接された金属製リボンクリップを有する「ＴＯ−Ｘ」型の冷間圧接実装ヘッダである。
【図２ｂ】従来技術における三点支持構造の詳細な断面図である。その容器は、支柱に溶接された金属製リボンクリップを有する「ＴＯ−Ｘ」型の冷間圧接実装ヘッダである。
【図３ａ】従来技術における四点支持構造の詳細な上面斜視図である。その容器は、支柱に溶接された金属製リボンクリップを有する「ＴＯ−Ｘ」型の冷間圧接実装ヘッダである。
【図３ｂ】従来技術における四点支持構造の詳細な断面図である。その容器は、支柱に溶接された金属製リボンクリップを有する「ＴＯ−Ｘ」型の冷間圧接実装ヘッダである。
【図４ａ】水晶位置合わせ成形突起部および機械成形のセラミック保持器を有する四点支持緩衝構造の詳細な上面斜視図である。この例の構造は、「ＴＯ−Ｘ」型の実装ヘッダに搭載され、結合線（不図示）によって電気的に接続することができる。
【図４ｂ】水晶位置合わせ成形突起部および機械成形のセラミック保持器を有する四点支持緩衝構造の詳細な断面図である。この例の構造は、「ＴＯ−Ｘ」型の実装ヘッダに搭載され、結合線（不図示）によって電気的に接続することができる。
【図５ａ】水晶の外縁への直接的な連結構造および機械成形のセラミック保持器を有する四点支持緩衝構造の詳細な上面斜視図である。このアセンブリは、種々の電子部品ヘッダや容器（不図示）に実装または組み込むことができ、結合線（不図示）によって電気的に接続することができる。
【図５ｂ】水晶の外縁への直接的な連結構造および機械成形のセラミック保持器を有する四点支持緩衝構造の詳細な断面図である。このアセンブリは、種々の電子部品ヘッダや容器（不図示）に実装または組み込むことができ、結合線（不図示）によって電気的に接続することができる。
【図６ａ】水晶位置合わせ成形突起部および環状のセラミック保持器を有する四点支持緩衝構造の詳細な上面斜視図である。緩衝部材の端部は、矩形ではなく楕円形に設計されている。このアセンブリは、種々の電子部品ヘッダや容器（不図示）に実装または組み込むことができ、結合線（不図示）によって電気的に接続することができる。
【図６ｂ】水晶位置合わせ成形突起部および環状のセラミック保持器を有する四点支持緩衝構造の詳細な断面図である。緩衝部材の端部は、矩形ではなく楕円形に設計されている。このアセンブリは、種々の電子部品ヘッダや容器（不図示）に実装または組み込むことができ、結合線（不図示）によって電気的に接続することができる。
【図７ａ】水晶位置合わせ成形突起部を有する四点支持緩衝構造の詳細な上面斜視図である。これらは全て、「ＴＯ−Ｘ」型の実装ヘッダのピンに直接的に組み込まれている。
【図７ｂ】水晶位置合わせ成形突起部を有する四点支持緩衝構造の詳細な断面図である。これらは全て、「ＴＯ−Ｘ」型の実装ヘッダのピンに直接的に組み込まれている。
【図８ａ】水晶位置合わせ成形突起部を有する四点支持緩衝構造の詳細な上面斜視図である。これらは全て、「ＴＯ−Ｘ」型の実装ヘッダのピンに直接的に組み込まれている。環状緩衝部材の端部は、矩形ではなく楕円形に設計されている。
【図８ｂ】水晶位置合わせ成形突起部を有する四点支持緩衝構造の詳細な断面図である。これらは全て、「ＴＯ−Ｘ」型の実装ヘッダのピンに直接的に組み込まれている。環状緩衝部材の端部は、矩形ではなく楕円形に設計されている。
【図９ａ】水晶位置合わせ成形突起部を有する四点支持緩衝構造の詳細な上面斜視図である。これらは全て、「ＴＯ−Ｘ」型の実装ヘッダのピンに直接的に組み込まれている。環状緩衝部材は、円弧状に設計されている。
【図９ｂ】水晶位置合わせ成形突起部を有する四点支持緩衝構造の詳細な断面図である。これらは全て、「ＴＯ−Ｘ」型の実装ヘッダのピンに直接的に組み込まれている。環状緩衝部材は、円弧状に設計されている。
【図１０ａ】水晶位置合わせ成形突起部を有する四点支持緩衝構造の詳細な上面斜視図である。これらは全て、「ＴＯ−Ｘ」型の実装ヘッダのピンに直接的に組み込まれている。環状緩衝部材の端部は、楕円形である。
【図１０ｂ】水晶位置合わせ成形突起部を有する四点支持緩衝構造の詳細な断面図である。これらは全て、「ＴＯ−Ｘ」型の実装ヘッダのピンに直接的に組み込まれている。環状緩衝部材の端部は、楕円形である。
【図１１ａ】水晶位置合わせ成形突起部を有する八点支持緩衝構造の詳細な上面斜視図である。これらは全て、「ＴＯ−Ｘ」型の実装ヘッダのピンに直接的に組み込まれている。
【図１１ｂ】水晶位置合わせ成形突起部を有する八点支持緩衝構造の詳細な断面図である。これらは全て、「ＴＯ−Ｘ」型の実装ヘッダのピンに直接的に組み込まれている。
【図１２ａ】連結部材を挟み込む環状部材を形成する上部セラミック保持部および下部セラミック保持部を有する四点緩衝支持サンドイッチ構造の詳細な上面斜視図である。
【図１２ｂ】連結部材を挟み込む環状部材を形成する上部セラミック保持部および下部セラミック保持部を有する四点緩衝支持サンドイッチ構造の詳細な断面図である。
【図１３】緩衝性をもたらす蛇行バネ構造を有するセラミック保持部のための四点緩衝支持構造の上面斜視図である。この例は、種々の電子部品ヘッダ（不図示）に実装することができ、結合線（不図示）によって電気的に接続することができる。
【図１４】四点固定支持構造の上面斜視図である。緩衝構造は、振動体を保持する柔軟な接着剤で置き換えられている。
【図１５ａ】クリップ間を隔てる角度の間隔が９０度であり、第１の支持位置が圧電振動体のＸ軸から反時計回りにΨ度だけ逸れている状態を示す説明図である。
【図１５ｂ】上方の支持位置の間における角度の間隔がα度である状態を示す説明図である。上方の二つの四分円と、下方の二つの四分円とは、支持構造全体から見て互いに対称的である。第１の搭載位置は、Ｘ軸から反時計回りにΨ度だけ逸れている。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【国際調査報告】
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