(57)【要約】【課題】  等価直列抵抗Ｒｐｑの小さい、Ｑ値の高い、零温度係数を有する超小型の輪郭水晶振動子とそれを具えた水晶ユニットと水晶発振器とそれらの製造方法を提供することにある。【解決手段】  振動部と接続部と支持部からなる輪郭水晶振動子を、比較的に電気機械変換効率の良い水晶板から形成し、新しい電極の配置により、電気機械変換効率の良い輪郭水晶振動子が実現できる。同時に、任意の温度で零温度係数を有するので、広い温度範囲に亙って周波数変化が小さく、等価直列抵抗Ｒｐｑの小さい超小型の輪郭水晶振動子とそれを具えた水晶ユニットと水晶発振器を提供することができる。【選択図】  図１
2005094727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動部と接続部と支持部とを具えて構成される水晶振動子で、前記振動部の上下面には極性の異なる少なくとも一対の電極が対抗して配置されていて、前記水晶振動子は輪郭モードで振動する輪郭水晶振動子で、振動部と接続部と支持部とを具えて構成される前記水晶振動子は粒子法及び／又は化学的エッチング法により一体に形成されていることを特徴とする水晶振動子。
【請求項２】
水晶振動子とケースと蓋とを具えて構成される水晶ユニットで、前記水晶振動子は振動部と接続部と支持部とを具えて構成され、輪郭モードで振動する輪郭水晶振動子で、振動部と支持部は接続部を介して接続されていて、振動部と接続部と支持部とを具えて構成される前記水晶振動子は粒子法及び／又は化学的エッチング法により一体に形成されていることを特徴とする水晶ユニット。
【請求項３】
水晶振動子と増幅器とコンデンサーと抵抗とを具えて構成される水晶発振器で、
前記水晶振動子は振動部と接続部と支持部とを具えて構成され、前記振動部の上下面には極性の異なる少なくとも一対の電極が対抗して配置されていて、前記水晶振動子は輪郭モードで振動する輪郭水晶振動子で、振動部と接続部と支持部とを具えて構成される前記水晶振動子は粒子法及び／又は化学的エッチング法により一体に形成され、
輪郭水晶振動子の主振動の等価直列抵抗Ｒｐｑが副振動の等価直列抵抗Ｒｆｇより小さい輪郭水晶振動子を具えて水晶発振器は構成されると共に、
増幅回路と帰還回路とを具えて構成される前記水晶発振器の増幅回路の主振動の負性抵抗の絶対値｜−ＲＬｐｑ｜と主振動の等価直列抵抗Ｒｐｑとの比が増幅回路の副振動の負性抵抗の絶対値｜−ＲＬｆｇ｜と副振動の等価直列抵抗Ｒｆｇとの比より大きくなるように前記水晶発振器は構成され、
輪郭水晶振動子を具えて構成された前記水晶発振器の出力信号が前記輪郭水晶振動子の主振動の発振周波数であることを特徴とする水晶発振器。
【請求項４】
輪郭水晶振動子はラーメ水晶振動子で、前記水晶振動子の振動部に配置される電極対数ｐ、ｑがそれぞれ偶数と整数で与えられ、前記水晶振動子のカット角θｘは［５．
2005094727.tif 000006
徴とする請求項１に記載の水晶振動子、又は請求項２に記載の水晶ユニット、又は請求項３に記載の水晶発振器。
【請求項５】
輪郭水晶振動子はラーメ水晶振動子で、前記水晶振動子の振動部に配置される電極対数ｐ、ｑがそれぞれ偶数と整数で与えられ、前記水晶振動子のカット角θｘは［５．
2005094727.tif 000007
徴とする請求項１に記載の水晶振動子、又は請求項２に記載の水晶ユニット、又は請求項３に記載の水晶発振器。
【請求項６】
振動部に切り欠き部分が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の水晶振動子、又は請求項２に記載の水晶ユニット、又は請求項３に記載の水晶発振器。
【請求項７】
水晶振動子とケースと蓋とを具えて構成される水晶ユニットの製造方法で、前記水晶振動子は振動部と接続部と支持部とを具えて構成され、ｐとｑが整数であるとき、振動部の長さ方向にｐ対の電極と幅方向にｑ対の電極を配置する工程と、
振動部と接続部と支持部とを具えて構成される前記水晶振動子を粒子法及び／又は化学的エッチング法により一体に形成する工程と、
前記水晶振動子をケース又は蓋の固定部にマウントする工程と、
マウントの後に周波数を調整する工程と、
ケースと蓋とを接合部材を介して接合する工程と、を有し、
前記水晶振動子は輪郭モードで振動する輪郭水晶振動子で、接続部は振動部の角付近に設けられていることを特徴とする水晶ユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は高い電気機械変換効率を有する水晶振動子、水晶ユニット、水晶発振器とそれらの製造方法に関する。特に、水晶振動子は輪郭モードで振動する輪郭水晶振動子である幅縦水晶振動子、長さ縦水晶振動子とラーメモード水晶振動子（以下、ラーメ水晶振動子）に関する。詳細には、小型化、高精度、耐衝撃性、低廉化などの要求の強い携帯機器用、情報通信機器用、計測機器用、及び民生機器用などの電子機器の基準信号源として最適な新形状、新カット、新電極構成の輪郭水晶振動子とそれを具えた水晶ユニット、水晶発振器とそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  例えば、従来の技術としては、水晶を用いた異なる振動モードからなる、即ち、幅縦モード振動と長さ縦モード振動が結合したＮＳ−ＧＴカット幅・長さ縦結合水晶振動子がよく知られている。ＮＳ−ＧＴカット幅・長さ縦結合水晶振動子では、振動部の面積が大きい程（低周波数）等価直列抵抗Ｒ１が小さくなり、品質係数Ｑ値が大きくなる。しかしながら２つの異なる振動モードが結合した、ＮＳ−ＧＴカット幅・長さ縦結合水晶振動子は、それらの周波数はそれぞれ幅Ｗと長さＬに反比例し、且つ、周波数温度特性が幅Ｗと長さＬの比、いわゆる辺比Ｗ／Ｌによって決定され、更に、周波数温度特性が良好となる辺比Ｗ／Ｌ≒０．９５となるので、小型化（高周波数化）しようとすると、振動部の面積が小さくなる。そのため、電気機械変換効率が小さくなり、その結果、等価直列抵抗Ｒ１が大きくなり、品質係数Ｑ値が小さくなるなどの課題が残された。また、他の輪郭水晶振動子の一つであるラーメ水晶振動子では、小型化したラーメ水晶振動子をケース等の固定部に固定すると振動部のエネルギー損失が大きくなると言う問題があった。これらの問題は振動子の小型化に於いて大きな障害となる。即ち、Ｒ１が小さく、Ｑ値が大きく、小型及び／又は、高周波数の水晶振動子が実現できないという問題があった。同時に、その振動子を用いた水晶ユニットと水晶発振器の特性が良くないという問題もあった。
【特許文献１】特開２００１−３１３５３７号公報
【特許文献２】特開２００２−１１１４３４号公報
【特許文献３】特開２００２−１５８５５９号公報
【非特許文献１】「水晶振動子とその応用デバイス」電子情報通信学会論文誌Ｃ−ＩＶｏｌ．Ｊ８２−Ｃ−ＩＮｏ．１２ｐｐ．６６７−６８２  １９９９年１２月
【非特許文献２】「２軸回転ラーメモード圧電振動子のエネルギー法による解析」電子情報通信学会論文誌ＡＶｏｌ．Ｊ７９−ＡＮｏ．６ｐｐ．１１５７−１１６４  １９９６年６月
【非特許文献３】「Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｓ−ＴＣＸＯ’ｓ  Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ  ＮＳ−ＧＴ  Ｃｕｔ  Ｑｕａｒｔｚ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ」、１９９３  ＩＥＥＥ  ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ  ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＳＹＭＰＯＳＩＵＭ  ｐｐ．６７０−６７８，１９９３年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  解決しようとする問題点は、輪郭水晶振動子の電気機械変換効率が悪く、等価直列抵抗Ｒ１が大きく、品質係数Ｑ値が小さくなるという点、及び小型化による輪郭水晶振動子の固定による振動部のエネルギー損失が大きくなることである。同時に、前記振動子を用いた水晶ユニットと水晶発振器の特性が良くない点である。このようなことから、超小型で、等価直列抵抗Ｒ１が小さく、品質係数Ｑ値が高くなるような新形状、新カットで、電気機械変換効率が高くなる電極構成と形状から成る輪郭水晶振動子とそれを具えた水晶ユニットと水晶発振器が所望されていた。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  本発明は、以下の方法で従来の課題を有利に解決した水晶振動子とそれを具えた水晶ユニット、水晶発振器とそれらの製造方法を提供することを目的とするものである。【０００５】  即ち、本発明の水晶振動子の第１の態様は、振動部と接続部と支持部とを具えて構成される水晶振動子で、前記振動部の上下面には極性の異なる少なくとも一対の電極が対抗して配置されていて、前記水晶振動子は輪郭モードで振動する輪郭水晶振動子で、振動部と接続部と支持部とを具えて構成される前記水晶振動子は粒子法及び／又は化学的エッチング法により一体に形成されている水晶振動子である。
本発明の水晶ユニットの第１の態様は、水晶振動子とケースと蓋とを具えて構成される水晶ユニットで、前記水晶振動子は振動部と接続部と支持部とを具えて構成され、輪郭モードで振動する輪郭水晶振動子で、振動部と支持部は接続部を介して接続されていて、振動部と接続部と支持部とを具えて構成される前記水晶振動子は粒子法及び／又は化学的エッチング法により一体に形成されている水晶ユニットである。
本発明の水晶発振器の第１の態様は、水晶振動子と増幅器とコンデンサーと抵抗とを具えて構成される水晶発振器で、前記水晶振動子は振動部と接続部と支持部とを具えて構成され、前記振動部の上下面には極性の異なる少なくとも一対の電極が対抗して配置されていて、前記水晶振動子は輪郭モードで振動する輪郭水晶振動子で、振動部と接続部と支持部とを具えて構成される前記水晶振動子は粒子法及び／又は化学的エッチング法により一体に形成され、輪郭水晶振動子の主振動の等価直列抵抗Ｒｐｑが副振動の等価直列抵抗Ｒｆｇより小さい輪郭水晶振動子を具えて水晶発振器は構成されると共に、増幅回路と帰還回路とを具えて構成される前記水晶発振器の増幅回路の主振動の負性抵抗の絶対値｜−ＲＬｐｑ｜と主振動の等価直列抵抗Ｒｐｑとの比が増幅回路の副振動の負性抵抗の絶対値｜−ＲＬｆｇ｜と副振動の等価直列抵抗Ｒｆｇとの比より大きくなるように前記水晶発振器は構成され、輪郭水晶振動子を具えて構成された前記水晶発振器の出力信号が前記輪郭水晶振動子の主振動の発振周波数である水晶発振器である。
本発明の水晶振動子、又は水晶ユニット、又は水晶発振器の第２の態様は、輪郭水晶振動子はラーメ水晶振動子で、前記水晶振動子の振動部に配置される電極対数ｐ、ｑがそれぞれ偶数と整数で与えられ、前記水晶振動子のカット角θｘは［５．５｛ｐＷ０／（ｑＬ０）｝＋２
2005094727.tif 000003
又は第１の態様に記載の水晶ユニット、又は第１の態様に記載の水晶発振器である。
本発明の水晶振動子、又は水晶ユニット、又は水晶発振器の第３の態様は、輪郭水晶振動子はラーメ水晶振動子で、前記水晶振動子の振動部に配置される電極対数ｐ、ｑがそれぞれ偶数と整数で与えられ、前記水晶振動子のカット角θｘは［５．５｛ｐＷ０／（ｑＬ０）｝−５
2005094727.tif 000004
又は第１の態様に記載の水晶ユニット、又は第１の態様に記載の水晶発振器である。
本発明の水晶振動子、又は水晶ユニット、又は水晶発振器の第４の態様は、振動部に切り欠き部分が設けられている第１の態様に記載の水晶振動子、又は第１の態様に記載の水晶ユニット、又は第１の態様に記載の水晶発振器である。【０００６】  本発明の水晶ユニットの製造方法の第１の態様は、水晶振動子とケースと蓋とを具えて構成される水晶ユニットの製造方法で、前記水晶振動子は振動部と接続部と支持部とを具えて構成され、ｐとｑが整数であるとき、振動部の長さ方向にｐ対の電極と幅方向にｑ対の電極を配置する工程と、振動部と接続部と支持部とを具えて構成される前記水晶振動子を粒子法及び／又は化学的エッチング法により一体に形成する工程と、前記水晶振動子をケース又は蓋の固定部にマウントする工程と、マウントの後に周波数を調整する工程と、ケースと蓋とを接合部材を介して接合する工程と、を有し、前記水晶振動子は輪郭モードで振動する輪郭水晶振動子で、接続部は振動部の角付近に設けられている水晶ユニットの製造方法である。
【発明の効果】
【０００７】  このように、本発明の輪郭水晶振動子とそれを具えた水晶ユニットと水晶発振器、及びそれらの製造方法を提供することにより、次の如き著しい効果が得られる。
（１）輪郭水晶振動子を粒子法及び／又は化学的エッチング法によって形成でき、１枚の水晶ウエハ上に多数個の振動子を一度にバッチ処理にて形成できるので、安価な輪郭水晶振動子が実現できる。と同時に、安価な水晶ユニットと水晶発振器が実現できる。
（２）輪郭水晶振動子は振動部と接続部と支持部とを具えて構成されるので、ケース、又は蓋などの固定部へのマウントによる振動エネルギー損失が小さくなり、その結果、主振動の等価直列抵抗Ｒｐｑの小さい、Ｑ値の高い、且つ、耐衝撃性に優れた水晶ユニットと水晶発振器が得られる。
（３）等価直列抵抗Ｒｐｑの小さい超小型の輪郭水晶振動子が搭載されるので、超小型の水晶ユニットと水晶発振器が高品質で実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】  以下、本発明の実施例を図面に基づき具体的に述べる。
【実施例１の水晶振動子】
【０００９】  図１は本発明の実施例１の水晶振動子で、輪郭モードで振動する輪郭水晶振動子の一つである、幅縦モードで振動する幅縦水晶振動子の上面図（ａ）と側面図（ｂ）である。幅縦水晶振動子２は振動部３、接続部６、９とマウント部８、１１をそれぞれ含む支持部７、１０を具えて構成されている。更に、支持部７と支持部１０にはそれぞれ穴７ａと穴１０ａが設けられている。更に詳述するならば、第一接続部６と第二接続部９は振動部３の長さ方向の反対に位置する端部に設けられている。即ち、一方の第一支持部７は第一接続部６を介して振動部３に接続されていて、他方の第二支持部１０は第二接続部９を介して振動部３に接続されている。また、振動部３の上面と下面には電極４と電極５が対抗して配置され、それらの電極は異極となるように構成されている。即ち、一対の電極が配置され、対称の幅縦モードで振動するように構成されている。今、長さ方向に配置される電極の対数をｐ、幅方向に配置される電極の対数をｑとすると、即ち、（ｐ，ｑ）対で表すと、本実施例では、（１，１）対で表され、（１，１）次モードで振動する。これは幅縦水晶振動子の基本波モードでの振動で、これが主振動になる。更に、電極４は一方の第二接続部９を介して第二マウント部１１にまで延在して配置されている。また、電極５は他方の第一接続部６を介して第一マウント部８にまで延在して配置されている。本実施例の振動子はマウント部８、１１が振動子を収納するユニットのケース、又は蓋等の固定部に接着剤や半田によってマウントされる。
【００１０】  次に、カット角について説明する。幅縦水晶振動子の厚み（Ｔ０）方向を電気軸ｘ軸方向に、幅（Ｗ０）方向を機械軸ｙ軸方向に、長さ（Ｌ０）方向をｚ軸方向にそれぞれ一致させ、前記幅縦水晶振動子を最初に厚み方向の軸（ｘ軸）を回転軸として角度θｘ回転させ、次に、幅方向の軸（機械軸ｙ軸の回転後の新軸ｙ′軸）を回転軸として角度θｙ回転させ、角度θｘと角度θｙがそれぞれθｘ＝−２５°〜＋２５°、θｙ＝−３０°〜＋３０°を有する幅縦水晶振動子が形成される。詳細には、振動部３の幅Ｗ０、長さＬ０と厚みＴ０はそれぞれｙ′軸、ｚ″軸とｘ′軸方向と一致している。更に、電気機械変換効率を良くして、主振動の等価直列抵抗Ｒｐｑの小さい幅縦水晶振動子を得るには、厚みＴ０は０．２３ｍｍ以下に、好ましくは、０．０１ｍｍ〜０．１８ｍｍの範囲にあるように設計される。又、一対の電極構成では、幅Ｗ０は０．０２ｍｍより大きく、好ましくは、０．０２ｍｍ〜０．９６ｍｍの範囲内にある。更に、幅方向に分割された（１，ｑ）対（ｑ＝１，３，５，・・ｎ：奇数）の電極構成では、対称モードで振動し、この場合、幅Ｗ０は０．０２ｎｍｍより大きく、好ましくは、（０．０２〜０．９６）ｎｍｍの範囲内にある。
【００１１】  次に、本発明の輪郭水晶振動子（幅縦水晶振動子と長さ縦水晶振動子）を駆動するのに必要な圧電定数ｅ１２（＝ｅ′１２）の値について説明する。この圧電定数ｅ１２の値が大きいほど、電気機械変換効率は高くなることを示している。本実施例の角度θｘ＝−２５°〜＋２５°、θｙ＝−３０°〜＋３０°のとき、振動部の対抗する面に配置された対抗電極の間の圧電定数ｅ１２の絶対値は０．０９５Ｃ／ｍ２より大きい値を有する。又、角度θｘ＝−２０°〜＋２０°、θｙ＝−１０°〜＋１０°のとき、圧電定数ｅ１２の絶対値は大略０．１２３〜０．１８Ｃ／ｍ２の範囲内にある。また、この関係は後述される長さ縦水晶振動子にも適用される。即ち、本実施例の幅縦水晶振動子は高い電気機械変換効率を有するので、主振動の等価直列抵抗Ｒｐｑの小さい、品質係数Ｑ値の高い、しかも、超小型の幅縦水晶振動子を得ることができる。今、図２の電極４と電極５の間に交番電圧を印加すると、電界Ｅｘは図２の側面図（ｂ）の実線と点線の矢印で示したように厚み方向に交互に働く。
【００１２】  また、上記実施例１の水晶振動子では、基本波モード振動の幅縦水晶振動子の電極配置について述べたが、次に、高調波モード振動の幅縦水晶振動子の電極配置について説明する。振動部の上面と下面にはそれぞれ複数個の電極が配置されている。また、上面と下面の幅方向に隣接する電極は異極となるように配置され、且つ、上面と下面に配置された対抗電極は異極となるように配置される。一実施例として、（１，３）対の電極が振動部に配置されると、本実施例の電極配置では主振動が３次高調波モード振動の幅縦水晶振動子が得られる。即ち、（１，３）次モード振動の幅縦水晶振動子が実現できる。本実施例では三対の電極を構成している。詳細には、電極が幅方向に３分割され、各電極の幅寸法は大略同じ寸法を有する。即ち、振動部に配置された接続電極で、対抗する電極の極性が異なる接続電極である電極の構成は本発明の電極対には含まれない。このことは以下に述べる長さ縦水晶振動子とラーメ水晶振動子にも適用される。本発明の電極構成は前記実施例の（１，３）対に限定されるものでなく、対称モードを使用する場合には、幅方向に分割された（１，ｑ）対（ｑ＝１，３，５・・ｎ）、いわゆる奇数対の電極構成をも包含するものである。詳細には、奇数対の電極構成では、奇数次の幅縦モードで振動し、これが主振動となる。例えば、（１，１）対の電極構成では、基本波モード振動が主振動となる。また、（１，３）対の電極構成では、３次高調波モード振動が主振動となる。本発明では、幅縦モードで振動し、主振動以外の振動を副振動と呼ぶ。
【実施例２の水晶振動子】
【００１３】  図２は本発明の実施例２の水晶振動子で、輪郭モードで振動する輪郭水晶振動子の一つである、長さ縦モードで振動する長さ縦水晶振動子の上面図（ａ）と下面図（ｂ）である。長さ縦水晶振動子６２は振動部６３、接続部６６、６９とマウント部６８、８１をそれぞれ含む支持部６７、８０を具えて構成されている。更に、支持部６７と支持部８０にはそれぞれ穴６７ａと穴８０ａが設けられている。詳細には、振動部６３の上面と下面には電極６４と電極６５が対抗して配置され、それらの電極は異極となるように構成されている。本実施例では、長さＬ０，幅Ｗ０、厚みＴ０を有する振動部に一対の電極が配置されている。実施例１の水晶振動子と同じように、（ｐ，ｑ）対で表すと、（１，１）対で表せる。即ち、（１，１）次モード振動が長さ縦水晶振動子の基本波モードの振動となる。また、３次高調波モード振動では、（３，１）対の電極が、ｎ次高調波モード振動では、（ｎ，１）対（ｎ：奇数）の電極が配置される。更に、電極６４は一方の第二接続部６９を介して第二マウント部８１にまで延在して配置されている。また、電極６５は他方の第一接続部６６を介して第一マウント部６８にまで延在して配置されている。また、本実施例の振動子はマウント部６８、８１がケース又は蓋の固定部に接着剤や半田によって固定される。
【００１４】  また、上記実施例２の水晶振動子では、基本波モード振動の長さ縦水晶振動子の電極配置について述べたが、高調波モード振動の長さ縦水晶振動子の電極配置については、実施例１の水晶振動子である幅縦水晶振動子の説明で、「幅」と「長さ」を入れ替えることによって長さ縦水晶振動子の高調波モード振動が得られる。
【００１５】  更に、上記実施例の輪郭水晶振動子は、振動部と接続部と支持部とを具えて構成されているように複雑な形状をしている。又、本発明のカット角を有する輪郭水晶振動子を化学的エッチング法によって加工した場合、その加工速度が極めて遅いのが実状である。換言するならば、水晶の分子間の結合エネルギーが非常に大きいために、化学的エッチング法ではそのエッチング速度が極めて遅く、特に、このような複雑な形状を有する振動子を上手く加工できないのが実状である。それ故、本発明の輪郭水晶振動子の加工は、物理的、又は機械的な方法を用いて、振動子は一体に形成される。即ち、質量を有する粒子を水晶板に物理的、あるいは機械的方法で衝突させ、それにより水晶板の原子、分子を飛散させて振動子の形状を加工するものである。例えば、イオン化した原子、分子、又はブラスト加工用の粒子を用いる。ここではこの方法を粒子法と呼ぶ。この方法は化学的エッチング法による加工法とは異なる方法であると同時に、加工速度が極めて早いのが特長である。外形形状の加工時間が非常に短縮されるので安価な振動子を提供することができる。
【実施例３の水晶振動子】
【００１６】  図３は本発明の実施例３の水晶振動子で、輪郭モードで振動する輪郭水晶振動子の一つである、ラーメモードで振動するラーメ水晶振動子の上面図（ａ）と下面図（ｂ）である。ラーメ水晶振動子２０は振動部２１、接続部２２、２３、２４、２５とマウント部２８ａ、２９ａをそれぞれ含む支持部２８、２９とを具えて構成されている。更に、振動部２１と支持部２８の間には穴２８ｂが設けられている。同様に、振動部２１と支持部２９の間には穴２９ｂが設けられている。本実施例では、振動部２１は長さＬ０と幅Ｗ０の寸法を有する。また、接続部２２、２３、２４、２５はそれぞれ長さＬ１と幅Ｗ１の寸法を有する。詳細には、第一接続部２２と第二接続部２３は振動部２１の幅方向の反対に位置する端部に設けられている。また、第三接続部２４と第四接続部２５は振動部２１の幅方向の反対に位置する端部に設けられている。即ち、第一支持部２８は第一接続部２２と第四接続部２５を介して振動部２１に接続されていて、第二支持部２９は第二接続部２３と第三接続部２４を介して振動部２１に接続されている。また、振動部２１の上面には電極２６、２７が下面には電極２６ａ、２７ａが配置されている。更に、電極２６と電極２６ａが対抗して配置され、電極２７と電極２７ａも対抗して配置されていて、それらの対抗する電極は互いに異極となるように配置、構成されている。即ち、長さ方向に二対の電極が配置され、幅方向に一対の電極が配置されている。更に、本発明では、長さ方向に配置されるｐ対の電極と幅方向に配置されるｑ対の電極で表す。即ち、（ｐ，ｑ）対の電極が配置されているとすると、本実施例ではｐ＝２、ｑ＝１となる。それ故、（ｐ，ｑ）対で表すと、本実施例のラーメ水晶振動子の振動部での電極配置は（２，１）対となる。
【００１７】  詳細には、本実施例の電極構成では、ラーメ水晶振動子は、長さ方向に２次高調波モードで、幅方向には基本波（１次高調波）モードで振動する振動子が得られる。即ち、（ｐ，ｑ）対の電極が振動部に配置されると、その結果、（ｐ，ｑ）次モードで振動するラーメ水晶振動子が実現できる。本実施例の電極構成では、（２，１）次モードで振動するラーメ水晶振動子が得られる。本発明では、振動部に（ｐ，ｑ）対の電極を配置し、（ｐ，ｑ）次モードでのラーメモード振動を主振動と言い、主振動以外のラーメモードでの振動を副振動と呼ぶ。そして、ラーメモードで振動する主振動の等価直列抵抗をＲｐｑ、副振動の等価直列抵抗をＲｆｇと言う。又、ラーメモードで振動する主振動の等価直列抵抗Ｒｐｑは副振動の等価直列抵抗Ｒｆｇより小さい。更に、電極２６は接続部２５を介してマウント部２８ａまで延在して、電極２７は接続部２３を介してマウント部２９ａまで延在して配置されている。同様に、電極２６ａは接続部２４を介してマウント部２９ａまで延在して、電極２７ａは接続部２２を介してマウント部２８ａまで延在して配置されている。即ち、電極２６と電極２７ａは接続され、電極２７と電極２６ａは接続されていて、２電極端子を構成している。更に、接続部の寸法は長さＬ１と幅Ｗ１を有し、振動による抵抗を小さくするために、Ｗ１／Ｌ１は０．０５〜１．５の範囲内にあり、好ましくは、０．１〜１．０の範囲内にある。更に、厚み方向の電界強度を高めるために、厚みｔは０．０１５ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲内にある。辺比（Ｗ１／Ｌ１）と厚みｔは以下で述べるラーメ水晶振動子にも適用できる。また、本実施例の振動子はマウント部２８ａ、２９ａが収納する容器（ユニット）のケース、又は蓋の固定部に接着剤や半田によって固定される。それ故、主振動のＲｐｑの小さい、Ｑ値の高い、しかも、衝撃に対して強いラーメ水晶振動子が実現できる。尚、本発明では、（ｐ，ｑ）対の内、どちらかが複数対のとき、（ｐ，ｑ）次モード振動を高調波モード振動と言う。また、ラーメ水晶振動子の場合、ｐ、ｑとｆ、ｇの間には、ｐ≠ｆ、ｑ≠ｇの関係、及びｆ＝ｐ×Ｅ、ｇ＝ｑ×Ｅの関係がある。但し、Ｅは２以上の整数である。そして、本実施例では、（ｆ，ｇ）次モード振動がラーメ水晶振動子の副振動である。
【実施例４の水晶振動子】
【００１８】  図４は本発明の実施例４の水晶振動子で、輪郭水晶振動子の一つである、ラーメモードで振動するラーメ水晶振動子の上面図（ａ）と下面図（ｂ）である。ラーメ水晶振動子３０は振動部３１、接続部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄとマウント部３９ａ、４０ａをそれぞれ含む支持部３９、４０とを具えて構成されている。更に、振動部３１と支持部３９の間には穴３９ｂが設けられている。同様に、振動部３１と支持部４０の間には穴４０ｂが設けられている。本実施例では、振動部３１は長さＬ０と幅Ｗ０の寸法を有する。また、図示されていないが、接続部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄはそれぞれ長さＬ１と幅Ｗ１の寸法を有する。詳細には、第一接続部３２ａと第二接続部３２ｂは振動部３１の幅方向の反対に位置する端部に設けられている。また、第三接続部３２ｃと第四接続部３２ｄは振動部３１の幅方向の反対に位置する端部に設けられている。即ち、第一支持部３９は第一接続部３２ａと第四接続部３２ｄを介して振動部３１に接続されていて、第二支持部４０は第二接続部３２ｂと第三接続部３２ｃを介して振動部３１に接続されている。また、振動部３１の上面には電極３３、３４、３５、３６、３７、３８が下面には電極３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａ、３７ａ、３８ａが配置されている。更に、電極３３と電極３３ａ、電極３４と電極３４ａ、電極３５と電極３５ａ、電極３６と電極３６ａ、電極３７と電極３７ａ、電極３８と電極３８ａがそれぞれ対抗して配置され、それらの対抗する電極は互いに異極となるように配置、構成されている。即ち、長さ方向に二対の電極が配置され、幅方向に三対の電極が配置されている。今、長さ方向にｐ対の電極が、幅方向にｑ対の電極が配置されているとすると、本実施例ではｐ＝２、ｑ＝３で表すことができる。即ち、（ｐ，ｑ）対で表すと、本実施例のラーメ水晶振動子の電極構成は（２，３）対となる。
【００１９】  詳細には、本実施例の電極構成では、ラーメ水晶振動子は、長さ方向に２次高調波モードで、幅方向には３次高調波モードで振動する振動子が得られる。即ち、本実施例の電極構成では、主振動で、かつ、（２，３）次モードで振動するラーメ水晶振動子が得られる。更に、電極３５は接続電極４１に接続され、接続部３２ｄを介してマウント部３９ａまで延在して、電極３４と電極３８は接続電極４４を介して接続され、電極３４は接続部３２ａを介してマウント部３９ａまで延在して配置されている。また、電極３３と電極３６は接続電極４２を介して、電極３６と電極３７は接続電極４３を介して接続されていて、電極３７は接続部３２ｃを介してマウント部４０ａまで延在して配置されている。同様に、電極３６ａは接続電極４４ａに接続され、接続部３２ａを介してマウント部３９ａまで延在して、電極３３ａと電極３７ａは接続電極４１ａを介して接続され、電極３３ａは接続部３２ｄを介してマウント部３９ａまで延在して配置されている。また、電極３４ａと電極３５ａは接続電極４２ａを介して、電極３５ａと電極３８ａは接続電極４３ａを介して接続されていて、電極３８ａは接続部３２ｂを介してマウント部４０ａまで延在して配置されている。即ち、電極３３、３６、３７と電極３４ａ、３５ａ、３８ａは接続され、電極３４、３５、３８と電極３３ａ、３６ａ、３７ａが接続されていて、２電極端子を構成している。本実施例では、接続電極４２と接続電極４２ａの対抗する電極間と、接続電極４３と接続電極４３ａの対抗する電極間にはそれぞれ電界が発生しないように接続電極が配置、構成されている。しかし、対抗する接続電極間に電界が生ずるように接続電極を配置しても良い。また、本実施例の振動子はマウント部３９ａ、４０ａが収納する容器（ユニット）のケース、又は蓋の固定部に接着剤や半田によって固定される。それ故、主振動の等価直列抵抗Ｒｐｑの小さい、Ｑ値の高い、しかも、衝撃に対して強いラーメ水晶振動子が実現できる。即ち、主振動の等価直列抵抗Ｒｐｑが副振動の等価直列抵抗Ｒｆｇより小さくなる。
【実施例５の水晶振動子】
【００２０】  図５は本発明の実施例５の水晶振動子で、ラーメモードで振動するラーメ水晶振動子の上面図（ａ）と下面図（ｂ）である。ラーメ水晶振動子４５は振動部４６、接続部４７ａ、４７ｂ、４７ｃ、４７ｄとマウント部５２ａ、５３ａをそれぞれ含む支持部５２、５３とを具えて構成されている。更に、振動部４６と支持部５２の間には穴５２ｂが設けられている。同様に、振動部４６と支持部５３の間には穴５３ｂが設けられている。本実施例では、振動部４６は長さＬ０と幅Ｗ０の寸法を有する。また、図示されていないが、接続部４７ａ、４７ｂ、４７ｃ、４７ｄはそれぞれ長さＬ１と幅Ｗ１の寸法を有する。詳細には、第一接続部４７ａと第二接続部４７ｂは振動部４６の幅方向の反対に位置する端部に設けられている。また、第三接続部４７ｃと第四接続部４７ｄは振動部４６の幅方向の反対に位置する端部に設けられている。即ち、第一支持部５２は第一接続部４７ａと第四接続部４７ｄを介して振動部４６に接続されていて、第二支持部５３は第二接続部４７ｂと第三接続部４７ｃを介して振動部４６に接続されている。また、振動部４６の上面には電極４８、４９、５０、５１が、下面には電極４８ａ、４９ａ、５０ａ、５１ａが配置されている。更に、電極４８と電極４８ａ、電極４９と電極４９ａ、電極５０と電極５０ａ、電極５１と電極５１ａがそれぞれ対抗して配置され、それらの対抗する電極は互いに異極となるように配置、構成されている。即ち、長さ方向に二対の電極が配置され、幅方向にも二対の電極が配置されている。上記実施例と同じように、長さ方向にｐ対の電極が、幅方向にｑ対の電極が配置されているとすると、本実施例ではｐ＝２、ｑ＝２で表すことができる。即ち、（ｐ，ｑ）対で表すと、本実施例のラーメ水晶振動子の電極構成は（２，２）対となる。
【００２１】  更に詳述するならば、本実施例の電極配置では、ラーメ水晶振動子は、長さ方向に２次高調波モードで、幅方向にも２次高調波モードで振動する振動子が得られる。即ち、本実施例の電極構成では、主振動で、かつ、（２，２）次モードで振動するラーメ水晶振動子が得られる。更に、電極４９は接続電極５４に接続され、接続部４７ｂを介してマウント部５３ａまで延在して配置され、電極５０は接続部４７ｃを介してマウント部５３ａまで延在して配置されている。また、電極４８と電極５１は接続電極５５を介して接続され、電極４８は接続部４７ｄを介してマウント部５２ａまで延在して配置されている。同様に、電極４８ａは接続電極５４ａに接続され、接続部４７ｃを介してマウント部５３ａまで延在して配置され、電極５１ａは接続部４７ｂを介してマウント部５３ａまで延在して配置されている。また、電極４９ａと電極５０ａは接続電極５５ａを介して接続され、電極４９ａは接続部４７ａを介してマウント部５２ａまで延在して配置されている。即ち、電極４８、５１と電極４９ａ、５０ａは接続され、電極４９、５０と電極４８ａ、５１ａが接続されていて、２電極端子を構成している。本実施例では、接続電極５５と接続電極５５ａの対抗する電極間には電界が発生しないように接続電極が配置、構成されている。また、本実施例の振動子はマウント部５２ａ、５３ａが収納する容器（ユニット）のケース、又は蓋の固定部に接着剤や半田によって固定される。それ故、主振動のＲｐｑの小さい、Ｑ値の高い、しかも、衝撃に対して強いラーメ水晶振動子が実現できる。
【実施例６の水晶振動子】
【００２２】  図６は本発明の実施例６の水晶振動子で、ラーメモードで振動するラーメ水晶振動子の上面図である。ラーメ水晶振動子７０は振動部７１、接続部８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、８３ｄとマウント部７６ａ、７７ａをそれぞれ含む支持部７６、７７とを具えて構成されている。更に、振動部７１と支持部７６の間には穴７６ｂが設けられている。同様に、振動部７１と支持部７７の間には穴７７ｂが設けられている。本実施例では、振動部７１は長さＬ０と幅Ｗ０の寸法を有する。また、図示されていないが、接続部８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、８３ｄはそれぞれ長さＬ１と幅Ｗ１の寸法を有する。詳細には、第一接続部８３ａと第二接続部８３ｂは振動部７１の幅方向の反対に位置する端部に設けられている。また、第三接続部８３ｃと第四接続部８３ｄは振動部７１の幅方向の反対に位置する端部に設けられている。即ち、第一支持部７６は第一接続部８３ａと第四接続部８３ｄを介して振動部７１に接続されていて、第二支持部７７は第二接続部８３ｂと第三接続部８３ｃを介して振動部７１に接続されている。また、振動部７１の上面には電極７２、７３、７４、７５が、図示されていないが下面には電極７２ａ、７３ａ、７４ａ、７５ａが上面の電極に各々対抗して配置されている。詳細には、電極７２と電極７２ａ、電極７３と電極７３ａ、電極７４と電極７４ａ、電極７５と電極７５ａがそれぞれ対抗して配置され、それらの対抗する電極は互いに極性が異なるように配置されている。即ち、長さ方向に四対の電極が配置され、幅方向に一対の電極が配置されている。上記実施例と同じように、長さ方向にｐ対の電極が、幅方向にｑ対の電極が配置されているとすると、本実施例ではｐ＝４、ｑ＝１で表すことができる。即ち、（ｐ，ｑ）対で表すと、本実施例のラーメ水晶振動子の電極配置は（４，１）対となる。それ故、（４，１）次モード振動が主振動となる。
【００２３】  更に詳述するならば、本実施例の電極構成では、ラーメ水晶振動子は、長さ方向に４次高調波モードで、幅方向には基本波（１次高調波）モードで振動する振動子が得られる。即ち、本実施例の電極構成では、主振動で、かつ、（４，１）次モードで振動するラーメ水晶振動子が得られる。更に、電極７２と電極７４は接続電極７８を介して接続され、電極７２は接続部８３ａを介してマウント部７６ａまで延在して配置されている。また、電極７３と電極７５は接続電極７９を介して接続され、電極７５は接続部８３ｃを介してマウント部７７ａまで延在して配置されている。本実施例では、振動部に配置された励振電極は長さ方向に４分割され、長さ方向に隣接する電極は互いに極性が異なるように配置されている。更に、図示されていないが、下面の電極も同様に配置されている。即ち、電極７２ａと電極７４ａは接続電極７８ａを介して接続され、電極７２ａは接続部８３ｂを介してマウント部７７ａまで延在して配置されている。また、電極７３ａと電極７５ａは接続電極７９ａを介して接続され、電極７５ａは接続部８３ｄを介してマウント部７６ａまで延在して配置されている。即ち、電極７２、７４と電極７３ａ、７５ａは接続され、電極７３、７５と電極７２ａ、７４ａが接続されていて、２電極端子を構成している。本実施例では、接続電極７８と接続電極７９ａの対抗する電極間と、接続電極７９と接続電極７８ａの対抗する電極間にはそれぞれ電界が発生しないように接続電極が配置、構成されている。また、本実施例の振動子はマウント部７６ａ、７７ａが収納する容器（ユニット）のケース、又は蓋の固定部に接着剤や半田によって固定される。それ故、主振動のＲｐｑの小さい、Ｑ値の高い、しかも、衝撃に対して強いラーメ水晶振動子が実現できる。
【実施例７の水晶振動子】
【００２４】  図７は本発明の実施例７の水晶振動子で、ラーメモードで振動するラーメ水晶振動子の上面図である。ラーメ水晶振動子８５は振動部８６、接続部９７ａ、９７ｂ、９７ｃ、９７ｄとマウント部９３ａ、９４ａをそれぞれ含む支持部９３、９４とを具えて構成されている。更に、振動部８６と支持部９３の間には穴９３ｂが設けられている。同様に、振動部８６と支持部９４の間には穴９４ｂが設けられている。本実施例では、振動部８６は長さＬ０と幅Ｗ０の寸法を有する。また、図示されていないが、接続部９７ａ、９７ｂ、９７ｃ、９７ｄはそれぞれ長さＬ１と幅Ｗ１の寸法を有する。詳細には、第一接続部９７ａと第二接続部９７ｂは振動部８６の幅方向の反対に位置する端部に設けられている。また、第三接続部９７ｃと第四接続部９７ｄは振動部８６の幅方向の反対に位置する端部に設けられている。即ち、第一支持部９３は第一接続部９７ａと第四接続部９７ｄを介して振動部８６に接続されていて、第二支持部９４は第二接続部９７ｂと第三接続部９７ｃを介して振動部８６に接続されている。また、振動部８６の上面には電極８７、８８、８９、９０、９１、９２が、図示されていないが下面には電極８７ａ、８８ａ、８９ａ、９０ａ、９１ａ、９２ａが上面の電極に各々対抗して配置されている。詳細には、電極８７と電極８７ａ、電極８８と電極８８ａ、電極８９と電極８９ａ、電極９０と電極９０ａ、電極９１と電極９１ａ、電極９２と電極９２ａがそれぞれ対抗して配置され、それらの対抗する電極は互いに極性が異なるように配置、構成されている。即ち、長さ方向に六対の電極が配置され、幅方向に一対の電極が配置されている。上記実施例と同じように、ｐ対の電極とｑ対の電極で表すと、本実施例ではｐ＝６、ｑ＝１で表すことができる。即ち、（ｐ，ｑ）対で表すと、本実施例のラーメ水晶振動子の電極構成は（６，１）対となる。それ故、（６，１）次モード振動が主振動となる。
【００２５】  更に詳述するならば、本実施例の電極構成では、ラーメ水晶振動子は、長さ方向に６次高調波モードで、幅方向には基本波（１次高調波）モードで振動する振動子が得られる。即ち、本実施例の電極構成では、主振動で、かつ、（６，１）次モードで振動するラーメ水晶振動子が得られる。更に、電極８７、８９、９１は接続電極９５を介して接続され、電極８７は接続部９７ａを介してマウント部９３ａまで延在して配置されている。また、電極８８、９０、９２は接続電極９６を介して接続され、電極９２は接続部９７ｃを介してマウント部９４ａまで延在して配置されている。本実施例では、振動部に配置された励振電極は長さ方向に６分割され、長さ方向に隣接する電極は互いに極性が異なるように配置されている。更に、図示されていないが、下面の電極も同様に配置されている。即ち、電極８７ａ、８９ａ、９１ａは接続電極９５ａを介して接続され、電極８７ａは接続部９７ｂを介してマウント部９４ａまで延在して配置されている。また、電極８８ａ、９０ａ、９２ａは接続電極９６ａを介して接続され、電極９２ａは接続部９７ｄを介してマウント部９３ａまで延在して配置されている。即ち、電極８７、８９、９１と電極８８ａ、９０ａ、９２ａは接続され、電極８８、９０、９２と電極８７ａ、８９ａ、９１ａが接続されていて、２電極端子を構成している。本実施例では、接続電極９５と接続電極９６ａの対抗する電極間と、接続電極９６と接続電極９５ａの対抗する電極間にはそれぞれ電界が発生しないように接続電極が配置、構成されている。また、本実施例の振動子はマウント部９３ａ、９４ａが収納する容器（ユニット）のケース、又は蓋の固定部に接着剤や半田によって固定される。それ故、主振動のＲｐｑの小さい、Ｑ値の高い、しかも、衝撃に対して強いラーメ水晶振動子が実現できる。
【実施例８の水晶振動子】
【００２６】  図８は本発明の実施例８の水晶振動子で、ラーメモードで振動するラーメ水晶振動子の上面図である。ラーメ水晶振動子１００は振動部１０１、接続部１０２、１０３、１０４、１０５とマウント部１０６ａ、１０７ａをそれぞれ含む支持部１０６、１０７とを具えて構成されている。更に、振動部１０１と支持部１０６の間には穴１０６ｂが設けられている。同様に、振動部１０１と支持部１０７の間には穴１０７ｂが設けられている。本実施例では、振動部１０１は長さＬ０と幅Ｗ０の寸法を有する。また、図示されていないが、接続部１０２、１０３、１０４、１０５はそれぞれ長さＬ１と幅Ｗ１の寸法を有する。詳細には、第一接続部１０２と第二接続部１０３は振動部１０１の幅方向の反対に位置する端部に設けられている。また、第三接続部１０４と第四接続部１０５は振動部１０１の幅方向の反対に位置する端部に設けられている。即ち、第一支持部１０６は第一接続部１０２と第二接続部１０３を介して振動部１０１に接続されていて、第二支持部１０７は第三接続部１０４と第四接続部１０５を介して振動部１０１に接続されている。このように、本実施例では、支持部１０６、１０７が振動部１０１の長さ方向に、振動部に対して反対の位置に設けられている。即ち、長さ方向に振動部１０１に対して対称の位置に支持部が設けられている。また、振動部１０１の上面と下面には電極が配置されているが、本実施例の電極配置は、基本的には実施例４の水晶振動子の電極対数と同じであるが、接続電極が少し異なる配置をしている。それ故、本実施例ではｐ＝２、ｑ＝３で表すことができる。即ち、（ｐ，ｑ）対で表すと、本実施例のラーメ水晶振動子の電極構成は（２，３）対となる。それ故、（２，３）次モード振動が主振動となる。それ故、主振動のＲｐｑの小さい、Ｑ値の高い、しかも、衝撃に対して強いラーメ水晶振動子が実現できる。
【００２７】  上記実施例３から実施例８では、接続部は振動部の幅方向に設けられているが、本発明はこれに限定されるものでなく、例えば、大略幅方向に設けられているか、又は幅方向に対して角度τθ１を設けても良い。また、振動部に配置される電極は（２，１）、（２，３）、（２，２）、（４，１）、（６，１）対配置されている。即ち、長さ方向にｐ＝２、４、６対配置され、幅方向にｑ＝１、２、３対電極が配置されているが、本発明はこれに限定されるものでなく、本発明はｐが偶数対、ｑが整数対であれば良い。この場合、（ｐ，ｑ）次モードで振動し、この振動が主振動となる。次に、他の実施例について述べる。
【実施例９の水晶振動子】
【００２８】  図９は本発明の実施例９の水晶振動子で、ラーメモードで振動するラーメ水晶振動子の上面図である。ラーメ水晶振動子１３０は振動部１３１、接続部１３２、１３３と支持部１３４、１３５、１３６とを具えて構成されている。詳細には、振動部１３１の一端部は接続部１３２を介して支持部１３５に接続されている。また、振動部１３１の他端部は接続部１３３を介して支持部１３６に接続されていて、支持部１３５と支持部１３６は支持部１３４に接続されている。本実施例では、振動部１３１は長さＬ０と幅Ｗ０の寸法を有する。また、図示されていないが、振動部１３１には電極が配置され、ｐとｑが整数、又はｐが偶数で、ｑが整数の（ｐ、ｑ）対の電極が配置されている。更に、接続部１３２は幅方向に対して角度τθ１を、接続部１３３は幅方向に対して角度τθ２を有するように形成される。そして、τθ１とτθ２はそれぞれ−４５°〜＋９０°の範囲内にあり、好ましくは、−３０°〜＋６０°の範囲内にある。本実施例では、接続部１３２と接続部１３３は振動部１３１の対角する位置の端部に接続されている。また、接続部１３２と接続部１３３は、好ましくは大略平行になるように形成される。本実施例の振動子は支持部の任意の位置でケース等にマウントされる。このような構成により、主振動の等価直列抵抗Ｒｐｑの小さい、Ｑ値の高いラーメ水晶振動子が実現できる。
【実施例１０の水晶振動子】
【００２９】  図１０は本発明の実施例１０の水晶振動子で、ラーメモードで振動するラーメ水晶振動子の上面図である。ラーメ水晶振動子１４０は振動部１４１、接続部１４２、１４３とマウント部１４４ａ、１４５ａをそれぞれ含む支持部１４４、１４５とを具えて構成されている。本実施例では、振動部１４１は長さＬ０と幅Ｗ０の寸法を有する。詳細には、第一接続部１４２と第二接続部１４３は振動部１４１の対角する位置の端部に設けられている。即ち、第一支持部１４４は第一接続部１４２を介して振動部１４１に接続されていて、第二支持部１４５は第二接続部１４３を介して振動部１４１に接続されている。また、振動部１４１の上面には電極１４６、１４７が、図示されていないが、下面には電極１４６ａ、１４７ａが配置されている。更に、電極１４６と電極１４６ａが対抗して配置され、電極１４７と電極１４７ａも対抗して配置されていて、それらの対抗する電極は互いに異極となるように配置、構成されている。即ち、長さ方向に二対の電極が配置され、幅方向に一対の電極が配置されている。それ故、本実施例のラーメ水晶振動子の振動部での電極配置は（２，１）対となる。
【００３０】  更に詳述するならば、本実施例の電極構成では、ラーメ水晶振動子は、長さ方向に２次高調波モードで、幅方向には基本波（１次高調波）モードで振動する振動子が得られる。更に、電極１４６は接続部１４２を介してマウント部１４４ａまで延在して、電極１４７は接続部１４３を介してマウント部１４５ａまで延在して配置されている。同様に、電極１４６ａは接続電極に接続され、接続電極は接続部１４３を介してマウント部１４５ａまで延在して、電極１４７ａは接続電極に接続され、接続電極は接続部１４２を介してマウント部１４４ａまで延在して配置されている。即ち、電極１４６と電極１４７ａは接続され、電極１４７と電極１４６ａは接続されていて、２電極端子を構成している。また、本実施例の振動子はマウント部１４４ａ、１４５ａが収納する容器（ユニット）のケース、又は蓋の固定部に接着剤や半田によって固定される。それ故、主振動のＲｐｑの小さい、Ｑ値の高い、しかも、衝撃に対して強いラーメ水晶振動子が実現できる。
【実施例１１の水晶振動子】
【００３１】  図１１は本発明の実施例１１の水晶振動子で、ラーメモードで振動するラーメ水晶振動子の上面図である。ラーメ水晶振動子１５０は振動部１５１、接続部１５２、１５３と支持部１５４、１５７を具えて構成されている。本実施例では、振動部１５１は長さＬ０と幅Ｗ０の寸法を有する。また、接続部は幅Ｗ１と長さＬ１の寸法を有する。詳細には、第一接続部１５２と第二接続部１５３は振動部１５１の対角する位置の端部に設けられている。即ち、第一支持部１５４は第一接続部１５２を介して振動部１５１に接続されていて、第二支持部１５７は第二接続部１５３を介して振動部１５１に接続されている。また、振動部１５１の上面には電極１５５、１５６が、図示されていないが、下面には電極１５５ａ、１５６ａが配置されている。更に、電極１５５と電極１５５ａが対抗して配置され、電極１５６と電極１５６ａも対抗して配置されていて、それらの対抗する電極は互いに異極となるように配置、構成されている。即ち、長さ方向に二対の電極が配置され、幅方向に一対の電極が配置されている。それ故、本実施例のラーメ水晶振動子の振動部での電極配置は（２，１）対となる。
【００３２】  更に、電極１５５は接続部１５３を介して支持部１５７まで延在して、電極１５６は接続部１５２と支持部１５４を介して支持部１５７まで延在して配置されている。同様に、電極１５５ａは接続電極に接続され、接続電極は接続部１５２と支持部１５４を介して支持部１５７まで延在して、電極１５６ａは接続電極に接続され、接続電極は接続部１５３を介して支持部１５７まで延在して配置されている。即ち、電極１５５と電極１５６ａは接続され、電極１５６と電極１５５ａは接続されていて、２電極端子を構成している。また、本実施例の振動子はマウント部１５４ａと支持部１５７が収納する容器（ユニット）のケース、又は蓋の固定部に接着剤や半田によって固定される。しかし、本発明はこれに限定されるものでなく、支持部１５７のみの片側で固定しても良い。それ故、主振動のＲｐｑの小さい、Ｑ値の高い、しかも、衝撃に対して強いラーメ水晶振動子が実現できる。
【実施例１２の水晶振動子】
【００３３】  図１２は本発明の実施例１２の水晶振動子で、ラーメ水晶振動子の上面図である。ラーメ水晶振動子１６０は振動部１６１、接続部１６２、１６３とマウント部１６４ａ、１６７ａを含む支持部１６４、１６７とを具えて構成されている。本実施例では、振動部１６１は長さＬ０と幅Ｗ０の寸法を有する。また、接続部は幅Ｗ１と長さＬ１の寸法を有する。詳細には、第一接続部１６２と第二接続部１６３は振動部１６１の対角する位置の端部に設けられている。即ち、第一支持部１６４は第一接続部１６２を介して振動部１６１に接続されていて、第二支持部１６７は第二接続部１６３を介して振動部１６１に接続されている。また、振動部１６１の上面には電極１６５、１６６が、図示されていないが、下面には電極１６５ａ、１６６ａが配置されている。更に、電極１６５と電極１６５ａが対抗して配置され、電極１６６と電極１６６ａも対抗して配置されていて、それらの対抗する電極は互いに異極となるように配置、構成されている。即ち、長さ方向に二対の電極が配置され、幅方向に一対の電極が配置されている。それ故、本実施例のラーメ水晶振動子の振動部での電極配置は（２，１）対となる。
【００３４】  更に、電極１６５は接続部１６３を介してマウント部１６７ａまで延在して、電極１６６は接続部１６２を介してマウント部１６４ａまで延在して配置されている。同様に、電極１６５ａは接続電極に接続され、接続電極は接続部１６２を介してマウント部１６４ａまで延在して、電極１６６ａは接続電極に接続され、接続電極は接続部１６３を介してマウント部１６７ａまで延在して配置されている。即ち、電極１６５と電極１６６ａは接続され、電極１６６と電極１６５ａは接続されていて、２電極端子を構成している。本実施例では、接続部１６２は支持部１６４の端部付近に接続され、支持部１６４に対して大略垂直になるように形成される。同様に、接続部１６３は支持部１６７の端部付近に接続され、支持部１６７に対して大略垂直に形成される。また、本実施例の振動子はマウント部１６４ａ、１６７ａが収納する容器のケース、又は蓋の固定部に接着剤や半田によって固定される。それ故、主振動のＲｐｑの小さい、Ｑ値の高い、衝撃に対して強いラーメ水晶振動子が実現できる。尚、本実施例では接続部は支持部の端部付近で接続されているが、接続部は支持部の端部で接続しても良いし、又は支持部の任意の位置で接続しても良い。
【実施例１３の水晶振動子】
【００３５】  図１３は本発明の実施例１３の水晶振動子で、ラーメ水晶振動子の上面図である。ラーメ水晶振動子１７０は振動部１７１、接続部１７２、１７３とマウント部１７４ａ、１７７ａを含む支持部１７４、１７７とを具えて構成されている。本実施例では、第一接続部１７２と第二接続部１７３は振動部１７１の対角する位置の端部に設けられている。また、振動部１７１の上面には電極１７５、１７６が、図示されていないが、下面には電極１７５ａ、１７６ａが配置されている。更に、電極１７５と電極１７５ａが対抗して配置され、電極１７６と電極１７６ａも対抗して配置されていて、それらの対抗する電極は互いに異極となるように配置、構成されている。即ち、長さ方向に二対の電極が配置され、幅方向に一対の電極が配置されている。更に、振動部１７１には切り欠き部分１７８、１７９が極性の異なる電極の間の端部に設けられている。同時に、振動部１７１の四隅も切り欠き部分が存在する。このような構成により、接続部でのエネルギー散逸を抑制できるので、主振動の等価直列抵抗Ｒｐｑの小さい、Ｑ値の高いラーメ水晶振動子が実現できる。
【実施例１４の水晶振動子】
【００３６】  図１４は本発明の実施例１４の水晶振動子で、ラーメ水晶振動子の上面図である。ラーメ水晶振動子１９０は振動部１９１、接続部１９２、１９３、１９８、１９９とマウント部１９４ａ、１９７ａを含む支持部１９４、１９７とを具えて構成されている。本実施例では、第一接続部１９２と第三接続部１９３、及び第二接続部１９９と第四接続部１９８はそれぞれ振動部１９１の対角する位置の端部に設けられ、各端部には切り欠き部分が設けられている。また、振動部１９１の上面には電極１９５、１９６、２００が、図示されていないが、下面には電極１９５ａ、１９６ａ、２００ａが配置されている。更に、電極１９５と電極１９５ａが、電極１９６と電極１９６ａが、更に、電極２００と電極２００ａが対抗して配置され、それらの対抗する電極は互いに異極となるように配置、構成されている。また、電極１９６は接続電極２０１を介してマウント部１９７ａまで延在している。即ち、長さ方向に三対の電極が配置され、幅方向に一対の電極が配置されている。更に、振動部１９１には切り欠き部分２０２、２０３、２０４、２０５が極性の異なる電極の間の端部に設けられている。この構成により、接続部でのエネルギー散逸を抑制できるので、主振動の等価直列抵抗Ｒｐｑの小さい、Ｑ値の高いラーメ水晶振動子が実現できる。
【実施例１５の水晶振動子】
【００３７】  図１５は本発明の実施例１５の水晶振動子で、ラーメ水晶振動子の上面図である。ラーメ水晶振動子２１０は振動部２１１、接続部２１２、２１３、２１８、２１９と少なくとも支持部２１４、２１７、２２４とを具えて構成されている。本実施例では、第一接続部２１２と第三接続部２１３、及び第二接続部２１９と第四接続部２１８はそれぞれ振動部２１１の対角する位置の端部に設けられ、各端部には切り欠き部分が設けられている。また、振動部２１１の上面には電極２１５、２１６、２２０、２２１が、図示されていないが、下面には電極２１５ａ、２１６ａ、２２０ａ、２２１ａが配置されている。更に、電極２１５と電極２１５ａが、電極２１６と電極２１６ａが、電極２２０と電極２２０ａが、更に、電極２２１と電極２２１ａが対抗して配置され、それらの対抗する電極は互いに異極となるように配置、構成されている。また、電極２１５と電極２２０は接続電極２２２、２２３を介して接続されている。即ち、長さ方向に二対の電極が配置され、幅方向にも二対の電極が配置されている。更に、振動部２１１には切り欠き部分２２７、２２８、２２９、２３０が極性の異なる電極の間の端部に設けられている。又、振動部２１１の中心部分には貫通孔２１１ａが設けられている。更に、電極２１５は支持部２１４を介して支持部２２４の一端部分２２５まで延在して配置され、電極２１６、２２１は支持部２１７を介して支持部２２４の他端部分２２６まで延在して配置されている。本実施例では、支持部２１４と支持部２１７の端部はフレームに接続されている。このような構成により、接続部でのエネルギー散逸の抑制とスプリアス振動の抑制ができるので、主振動の等価直列抵抗Ｒｐｑの小さい、Ｑ値の高いラーメ水晶振動子が実現できる。
【００３８】  上記実施例１３〜１５の水晶振動子では、振動部にＶ字型の切り欠きが設けられているが、本発明の形状はこれに限定されず、本発明の切り欠き部分の形状は任意の形状（例えば、Ｕ字形状）をも包含するものである。また、上記実施例のラーメ水晶振動子は粒子法、及び／又は化学的エッチング法によって形成される。更に、上記実施例１から実施例１５の水晶振動子の主振動の等価直列抵抗Ｒｐｑが副振動の等価直列抵抗Ｒｆｇより小さくなるように電極が配置、構成されている。
【００３９】  次に、ラーメ水晶振動子のカット角について説明する。頂点温度を、室温を含む任意の温度に設定するには、カット角と振動部に配置される電極対数（ｐ，ｑ）と振動部の寸法（幅Ｗ０，長さＬ０）と密接な関係が存在する。今、ラーメ水晶振動子の厚み（Ｔ０）方向を機械軸ｙ軸方向に、幅（Ｗ０）方向を電気軸ｘ軸方向に、長さ（Ｌ０）方向を光軸ｚ軸方向にそれぞれ一致させ、前記ラーメ水晶振動子を最初に幅方向の軸（ｘ軸）を回転軸として角度θｘ回転させ、次に、厚み方向の軸（機械軸ｙ軸の回転後の新軸ｙ′軸）を回転軸として角度θｙ回転させる。
2005094727.tif 000005
すように決定される。また、角度θｙ＝±（４０°〜５０°）で与えられる。このとき、ｘ軸の新軸はｘ′軸に、ｚ軸は２軸の廻りに回転されるので、新軸ｚ″となる。それ故、本実施例では、ｚ″軸は長さＬ０方向に、ｘ′軸は幅Ｗ０方向にそれぞれ一致する。本実施例では、長さＬ０方向をｚ軸方向に、幅Ｗ０方向をｘ軸方向にしているが、長さＬ０方向をｘ軸方向に、幅Ｗ０方向をｚ軸方向にしても良い。このとき、ｘ′軸は長さＬ０方向に、ｚ″軸は幅Ｗ０方向にそれぞれ一致する。特に、図１０から図１２でこれらの関係が示されている。本発明ではｐとｑが整数となる。具体的には、ｐとｑが奇数、又はｐとｑが偶数、又はｐが偶数で、ｑが整数、又はｐが整数で、ｑが偶数になる。この構成により、主振動のＲｐｑの小さい、Ｑ値の高いラーメ水晶振動子が得られる。
【００４０】  更に、本実施例のラーメ水晶振動子を駆動するのに必要な圧電定数ｅ２１（＝ｅ′２１）、ｅ２３（＝ｅ′２３）の値について説明する。この圧電定数ｅ２１，ｅ２３の絶対値が大きいほど、電気機械変換効率は高くなる。本実施例のラーメ水晶振動子の圧電定数ｅ２１，ｅ２３の絶対値は０．０４１〜０．１３Ｃ／ｍ２の範囲内にある。又、圧電定数ｅ２１と圧電定数ｅ２３の絶対値は大略同じ数値を持ち、かつ、圧電定数ｅ２１と圧電定数ｅ２３の符号が反対になる。即ち、輪郭水晶振動子の一つである上記実施例のラーメ水晶振動子は十分に高い電気機械変換効率を有するので、主振動の等価直列抵抗Ｒｐｑの小さい、品質係数Ｑ値の高い、しかも、超小型のラーメ水晶振動子が実現できる。
【実施例１の水晶ユニット】
【００４１】  図１６は本発明の実施例１の水晶ユニットの断面図である。水晶ユニット１１０は表面実装型のケース１１２と蓋１１４と輪郭水晶振動子１１３から構成されている。ケース１１２の両側に固定部が設けられていて、本実施例では、上記実施例の水晶振動子で述べた両端固定の輪郭水晶振動子１１３が収納され、その振動子のマウント部が接着剤等により固定部で固定されている。更に、図示されていないが、ケース１１２の下面には少なくとも２分割された電極が設けられていて、振動子１１３の各電極と接続されている。即ち、２電極端子構造を形成している。
【実施例２の水晶ユニット】
【００４２】  図１７は本発明の実施例２の水晶ユニットの断面図である。水晶ユニット１２０は表面実装型のケース１２２と蓋１２４と輪郭水晶振動子１２３から構成されている。ケース１２２の片側に固定部が設けられていて、本実施例では、上記実施例の水晶振動子で述べた輪郭水晶振動子１２３が収納され、その振動子のマウント部が接着剤等により片側の固定部で固定されている。更に、図示されていないが、ケース１２２の下面には少なくとも２分割された電極が設けられていて、振動子１２３の各々の電極と接続されてぃる。即ち、２電極端子構造を形成している。また、振動子は真空中で封止されている。
【実施例１の水晶発振器】
【００４３】  図１８は本発明の実施例１の水晶発振器を構成する水晶発振回路図の一例である。本実施例では、水晶発振回路１８１は増幅器（ＣＭＯＳインバータ）１８２、帰還抵抗１８４、ドレイン抵抗１８７、コンデンサー１８５，１８６と輪郭水晶振動子１８３から構成されている。即ち、水晶発振回路１８１は、増幅器１８２と帰還抵抗１８４から成る増幅回路１８８とドレイン抵抗１８７、コンデンサー１８５，１８６と輪郭水晶振動子１８３から成る帰還回路１８９から構成されている。詳細には、本実施例の水晶発振器は、増幅回路１８８と帰還回路１８９から構成され、増幅回路は少なくとも増幅器から構成され、帰還回路は少なくとも輪郭水晶振動子とコンデンサーから構成されている。又、本実施例の水晶発振器に用いられる輪郭水晶振動子については既に図１から図１５で詳述されている。
【００４４】  図１９は図１８の帰還回路図を示す。今、輪郭水晶振動子の角周波数ωｐｑ、ドレイン抵抗１８７の抵抗をＲｄ、コンデンサー１８５、１８６の容量をＣｇ、Ｃｄ、水晶のクリスタルインピーダンスをＲｅｐｑ、帰還回路のドレイン側の入力電圧をＶ１，ゲート側の出力電圧をＶ２とすると、帰還率βｐｑはβｐｑ＝｜Ｖ２｜ｐｑ／｜Ｖ１｜ｐｑで定義される。但し、ｐは輪郭モード振動の長さ方向の振動次数で、ｑは輪郭モード振動の幅方向の振動次数を表す。例えば、ｐ＝１、ｑ＝１のとき、長さ方向と幅方向が共に基本波モード（１次高調波モード振動）で振動する。また、ｐ＝２、ｑ＝１のとき、長さ方向は２次高調波モードで振動し、幅方向は基本波モードで振動する。同様に、ｐ＝２、ｑ＝２のとき、長さ方向は２次高調波モードで振動し、幅方向も２次高調波モードで振動する。即ち、ｐ＝ｍ、ｑ＝ｎのとき、長さ方向はｍ次高調波モードで振動し、幅方向はｎ次高調波モードで振動する。但し、ｍ、ｎは整数である。それ故、本発明では、（ｐ，ｑ）次モード振動で表す。又、（ｐ，ｑ）対の電極構成で、（ｐ，ｑ）次モードで振動する輪郭モード振動を主振動と言い、同じ輪郭モードで振動する他の輪郭モード振動を副振動と言う。即ち、副振動の長さ方向と幅方向の振動次数をｆ、ｇとすると、副振動は（ｆ，ｇ）次モード振動で表され、ｆ、ｇは整数である。例えば、ラーメ水晶振動子の場合、ｐ、ｑとｆ、ｇの間には、ｐ≠ｆ、ｑ≠ｇの関係、及びｆ＝ｐ×Ｅ、ｇ＝ｑ×Ｅの関係がある。但し、Ｅは２以上の整数である。本実施例では、（ｆ，ｇ）次モード振動がラーメ水晶振動子の副振動である。更に、負荷容量ＣＬはＣＬ＝ＣｇＣｄ／（Ｃｇ＋Ｃｄ）で与えられ、Ｃｇ＝Ｃｄ＝ＣｇｄとＲｄ＞＞Ｒｅｐｑとすると、帰還率βｐｑはβｐｑ＝１／（１＋ｋＣＬ２）で与えられる。但し、ｋはωｐｑ、Ｒｄ、Ｒｅｐｑの関数で表される。又、Ｒｅｐｑは近似的に等価直列抵抗Ｒｐｑに等しくなる。
【００４５】  本発明の水晶発振器は、消費電流が少なく、しかも、出力周波数が高い周波数安定性（高い時間精度）を有する水晶発振器を提供することを目的としている。それ故、消費電流を少なくするために、本実施例では、負荷容量ＣＬは３０ｐＦ以下を用いる。より消費電流を少なくするには、消費電流は負荷容量に比例するので、ＣＬ＝２０ｐＦ以下が好ましい。又、副振動の周波数を抑え、（ｐ，ｑ）対の電極構成で、主振動が（ｐ，ｑ）次モードの振動する発振器の出力信号が主振動の発振周波数を得るために、αｐｑ／αｆｇ＞βｆｇ／βｐｑとαｐｑβｐｑ＞１を満足するように本実施例の水晶発振回路は構成される。好ましくは、αｐｑ／αｆｇ＞１．１２を満たすように構成される。但し、αｐｑ、αｆｇは主振動と副振動の増幅回路の増幅率で、βｐｑ、βｆｇは主振動と副振動の帰還回路の帰還率である。換言するならば、増幅回路の主振動の増幅率αｐｑと副振動の増幅率αｆｇとの比が帰還回路の副振動の帰還率βｆｇと主振動の帰還率βｐｑとの比より大きく、かつ、主振動の増幅率αｐｑと主振動の帰還率βｐｑの積が１より大きくなるように構成される。即ち、消費電流の少ない、出力信号が主振動の発振周波数である水晶発振器が実現できる。更に、高い周波数安定性については後述される。又、出力信号はバッファ回路を介して出力される。
【００４６】  又、本実施例の水晶発振回路を構成する増幅回路の増幅部は負性抵抗−ＲＬｐｑでその特性を示すことができる。ｐ＝１、ｑ＝１のとき、（１，１）次モード振動の負性抵抗で、ｐ＝ｍ、ｑ＝ｎのとき、（ｍ，ｎ）次モード振動の負性抵抗である。本実施例の水晶発振器は、増幅回路の主振動の負性抵抗の絶対値｜−ＲＬｐｑ｜と主振動の等価直列抵抗Ｒｐｑとの比が増幅回路の副振動の負性抵抗の絶対値｜−ＲＬｆｇ｜と副振動の等価直列抵抗Ｒｆｇとの比より大きくなるように発振回路が構成されている。即ち、｜−ＲＬｐｑ｜／Ｒｐｑ＞｜−ＲＬｆｇ｜／Ｒｆｇを満足するように回路は構成されている。好ましくは、｜−ＲＬｐｑ／Ｒｐｑ＞１．１２と｜−ＲＬｆｇ｜／Ｒｆｇ＜１を満たすように構成される。このように水晶発振回路を構成することにより、副振動の発振起動が抑えられるので、主振動の発振周波数が出力信号として得られる。同時に、消費電流の少ない水晶発振器が実現できる。
【００４７】  また、輪郭水晶振動子の誘導性と電気機械変換効率と品質係数を表すフイガーオブメリットＭｐｑは、品質係数Ｑｐｑ値と容量比ｒｐｑとの比（Ｑｐｑ／ｒｐｑ）によって定義され、ｐ＝１、ｑ＝１のとき、（１，１）次モード振動、ｐ＝２、ｑ＝２のとき、（２，２）次モード振動、ｐ＝ｍ、ｑ＝ｎのとき、（ｍ，ｎ）次モード振動で振動する。輪郭水晶振動子の並列容量に依存しない機械的直列共振周波数ｆｓと並列容量に依存する直列共振周波数ｆｒの周波数差ΔｆはフイガーオブメリットＭｐｑに反比例し、その値Ｍｐｑが大きい程Δｆは小さくなる。従って、Ｍｐｑが大きい程、輪郭水晶振動子の共振周波数は並列容量の影響を受けないので、輪郭水晶振動子の周波数安定性は良くなる。即ち、時間精度の高い輪郭水晶振動子が得られる。詳細には、前記した輪郭水晶振動子の振動子形状と電極と振動子寸法の構成により、（ｐ，ｑ）対の電極構成によって、主振動が（ｐ，ｑ）次モードで振動する輪郭水晶振動子のフイガーオブメリットＭｐｑが、副振動のフイガーオブメリットＭｆｇより大きくなる。即ち、Ｍｐｑ＞Ｍｆｇとなる。本発明の輪郭水晶振動子では、通常、Ｍｐｑは４５より大きく、Ｍｆｇは３２以下になるように振動部の電極は構成、配置される。但し、Ｍｐｑは主振動のフイガーオブメリットである。その結果、主振動の周波数安定性が副振動の周波数安定性より良くなると共に、副振動を抑圧することができる。従って、上記実施例の輪郭水晶振動子から構成される水晶発振器は主振動の発振周波数が出力信号として得られ、かつ、高い周波数安定性（優れた時間精度）を有する。
【００４８】  次に、本発明の水晶振動子と水晶ユニットと水晶発振器の製造方法について述べる。本実施例の水晶振動子では、輪郭水晶振動子の一つであるラーメ水晶振動子の製造方法について述べる。まず、ラーメ水晶振動子の厚み方向を機械軸ｙ軸方向に、長さ方向を電気軸ｘ軸方向に、幅方向を光軸ｚ軸方向にそれぞれ一致させる。次に、ｘ軸を回転軸として角度θｘ回転させ、更に、ｙ軸の新軸ｙ′軸を回転軸としてθｙ回転させて形成される。このとき、θｘはラーメ水晶振動子の長さＬ０、幅Ｗ０と電極の対数ｐ，ｑによって与えられる。例えば、ラーメ水晶振動子の振動部に配置される長さ方向の電極対数ｐと幅方向の電極対数ｑが、それぞれ整数、又はそれぞれ偶数と整数、又はそれぞれ奇数と整数で与えられるとき、ラーメ水晶振動子のカット角θｘは［５．５｛ｐＷ０／（ｑＬ０）｝＋２８］°〜［５．５｛ｐｗ０／（ｑＬ０）｝＋３３］°の範囲内に、又は［５．５｛ｐＷ０／（ｑＬ０）｝−５２］°〜［５．５｛ｐＷｏ／（ｑＬ０）｝−６０］°の範囲内にある。また、θｙはθｙ＝±（４０°〜５０°）の範囲内にある。本実施例では、長さ方向をｘ軸方向に、幅方向をｚ軸方向にしているが、長さ方向をｚ軸方向に、幅方向をｘ軸方向にしても良い。
【００４９】  前記関係のカット角を有する水晶ウエハは、研磨加工、又はポリッシュ加工され、その水晶ウエハの上下面に金属膜（例えば、クロム、その上に金）をスパッタリング法、又は、蒸着法により形成する。次に、その金属膜の上にレジストが塗布される。そして、フオトリソ工程とエッチング工程により、それらレジストと金属膜がラーメ水晶振動子の振動部と接続部と支持部からなる形状を残して除去された後、粒子法及び／又は化学的エッチング法により、振動部と接続部と支持部とを具えたラーメ水晶振動子の外形形状が形成される。詳細には、振動部と接続部と支持部とを具えて構成され、接続部は少なくとも第一接続部と第二接続部とを有するラーメ水晶振動子の外形形状が水晶ウエハにフォトリソグラフィ法と、粒子法及び／又は化学的エッチング法を用いて形成される。即ち、本実施例の振動子は粒子法と化学的エッチング法の内の少なくとも一つの方法を用いて形成される。そして、外形形状を形成した後にレジストと金属膜は剥離される。更に、外形形状の面上に前記工程で示した金属膜とレジストが再び塗布され、フオトリソ工程とエッチング法により、電極が形成される。
【００５０】  即ち、本実施例では、振動部の上下面には極性の異なる少なくとも二対の電極が対抗して配置される。更に詳述するならば、ラーメモードで振動するラーメ水晶振動子がそれぞれ非対称モードで振動するとき、振動部の長さＬ０方向にｐ対の電極（ｐ＝２，４，６，８・・：偶数）が、振動部の幅方向にはｑ対の電極（ｑ＝１，２，３，４，５・・：整数）が配置される。上記実施例のラーメ水晶振動子の製造工程により、水晶ウエハには多数個のラーメ水晶振動子が形成される。
【００５１】  それ故、次の工程では、このウエハの状態で、最初の周波数調整がレーザ、又はイオンエッチング法（スパッタリング法）、又は蒸着にて行われると共に、ウエハの状態で良振動子か不良振動子かの検査が行われる。もし不良振動子が在るときには、不良振動子はマーキングされるか、又はウエハから取り除かれるか、又はコンピユタに記憶される。また、ラーメ水晶振動子の工程では１ＭＨｚ〜１２５ＭＨｚの基準周波数に対して、周波数偏差は−９０００ＰＰＭ〜＋５０００ＰＰＭの範囲内にあるように発振周波数が調整される。
【００５２】  更に、次の工程では、形成された上記ラーメ水晶振動子は表面実装型のケース、又は蓋に接着材あるいは半田等で固定される。その固定後に、第２回目の周波数調整がレーザ、又はイオンエッチング法（スパッタリング法）、又は蒸着にて行われる。本工程では、出力される発振の周波数偏差が基準周波数に対して−１００ＰＰＭ〜＋１００ＰＰＭの範囲内にあるように発振周波数が調整される。又、本発明での固定後に周波数調整が行われるということは、固定後すぐに周波数調整しても良いし、あるいは固定後にケースと蓋を接続した後に周波数調整をしても良い。即ち、固定後にいかなる工程を入れても、その後に周波数調整をすれば良く、本発明はこれらを全て包含するものである。又、ケースと蓋を接続した後の周波数調整はガラスを介してレーザで行われる。
【００５３】  尚、第３回目の周波数調整が行われるときには、前記２回目の周波数調整による周波数偏差は基準周波数に対して−９５０ＰＰＭ〜＋９５０ＰＰＭの範囲内にあるように周波数調整がなされる。又、上記実施例では、前記ウエハの状態で、最初の周波数調整を行い、それと共に、不良振動子はマーキングされるかウエハから取り除かれているが、本発明はこれに限定されるものでなく、本発明は水晶ウエハにできた多数個のラーメ水晶振動子をウエハの状態で検査し、良振動子か不良振動子かを検査する工程を含めば良い。即ち、不良振動子はマーキングされるか、ウエハから取り除かれるか、コンピュタに記憶される。このような工程を含むことにより、不良振動子を早く見つけることができ、次工程に流れないので、歩留まりを上げることができる。即ち、安価なラーメ水晶振動子が実現できる。
【００５４】  更に、周波数調整後に、前記振動子はケースと蓋となるユニットに真空中で収納され、水晶ユニットが得られる。蓋がガラスで構成されているときには、収納後、第３回目の周波数調整がレーザにて行われる。本工程では、出力される発振の周波数偏差は基準周波数に対して−５０ＰＰＭ〜＋５０ＰＰＭの範囲内にあるように発振周波数が調整される。本実施例では、周波数調整は３回の別々の工程で行われるが、少なくとも１回、又は少なくとも２回の別々の工程で行えば良い。例えば、１回の工程では、第１回と第３回の周波数調整はしなくても良い。また、少なくとも２回の別々の工程では、第３回目の工程の周波数調整はしなくても良い。更に次の工程では、前記したラーメ水晶振動子の２電極端子が増幅器とコンデンサと抵抗素子に電気的に接続される。換言するならば、増幅回路はＣＭＯＳインバータと帰還抵抗素子からなり、帰還回路はラーメ水晶振動子とドレイン抵抗素子とゲート側のコンデンサとドレイン側のコンデンサからなるように接続される。即ち、水晶発振回路が構成される。又、前記第２回目、又は第３回目の周波数調整は水晶発振回路を水晶ユニット内に収納した後に行っても良い。
【００５５】  次に、水晶ユニットについて詳述すると、ガラスやセラミック等からなるケースとガラスや金属からなる蓋が接合部材（金属やガラス）を用いて真空中あるいは窒素の雰囲気中で接合される。上記実施例では、ラーメ水晶振動子をケース、又は蓋に接着材や半田等で固定した後に周波数調整をしている。そして、その時の周波数偏差が振動子の基準周波数に対して通常は＋／−１００ｐｐｍ以内になるように、発振周波数は調整される。また、ケースあるいは蓋に穴を設けて、当該ケースと当該蓋とを接合部材を用いて接合した後に、周波数を調整して、その後にこの穴を真空中で金属やガラスを溶融して封止しても良い。この時、熱源としてレーザや赤外線が用いられる。また、穴の形状は直径が異なるように少なくとも一つの階段部を有する形状であってもよい。換言するならば、穴の断面形状で示した時に、直径の異なるいわゆる階段部を有する形状である。更に、穴の封止後に振動子の発振周波数をレーザにて調整しても良い。尚、本発明の基準周波数は１５０ＭＨｚ以下の周波数で、通常は２．３ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚの範囲内にある。
【００５６】  以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものではなく、例えば、本発明の水晶発振器に用いられる輪郭水晶振動子の支持部の形状は実施例１から実施例１５で述べた形状に限定されるものでなく、本発明の支持部の形状は、接続部を介して振動部と接続されるいかなる形状をも包含するものである。更に、上記各実施例の振動子の形状と電極配置の仕方とを組み合わせても良い。
【００５７】  更に、実施例１〜実施例１５の輪郭水晶振動子の主振動での容量比ｒｐｑは副振動の容量比ｒｆｇより小さくなるように構成されている。このような構成により、同じ負荷容量ＣＬの変化に対して、主振動で振動する輪郭水晶振動子の周波数変化が副振動で振動する輪郭水晶振動子の周波数変化より大きくなる。即ち、主振動の方が副振動より周波数の可変範囲を広くとることができる。さらに詳細には、負荷容量ＣＬ＝２０ｐＦ付近では、そのＣＬ値が１ｐＦ変わると、主振動の周波数変化は副振動の周波数変化より大きくなる。それ故、主振動では、負荷容量ＣＬの可変量が小さくても、周波数の可変範囲を広くできるという著しい効果を有する。これにより、コンデンサの可変容量の範囲を小さくできるので、用いるコンデンサの数を少なくできる。その結果、安価な水晶発振器が得られる。また、上記各実施例の輪郭水晶振動子の主振動での容量比ｒｐｑは大略６０から４９０の範囲内にあり、副振動の容量比ｒｆｇは大略５３０より大きい値を有する。
【００５８】  また、輪郭水晶振動子の主振動と副振動の容量比ｒｐｑ、ｒｆｇはそれぞれｒｐｑ＝Ｃ０／Ｃｐｑ、ｒｆｇ＝Ｃ０／Ｃｆｇで与えられる。但し、Ｃ０は電気的等価回路の並列容量で、ＣｐｑとＣｐｑは等価回路の主振動と副振動の等価容量である。即ち、Ｃ０は輪郭水晶振動子の２電極端子間の容量である。更に、輪郭水晶振動子の主振動と副振動の品質係数はＱｐｑ値とＱｆｇ値で与えられる。そして、前記各実施例の輪郭水晶振動子は、主振動で振動する共振周波数の並列容量による依存性が副振動で振動する共振周波数の並列容量による依存性より小さく成るように構成される。すなわち、ｒｐｑ／２Ｑｐｑ２＜ｒｆｇ／２Ｑｆｇ２を満たすように振動部に電極が配置、構成される。この構成により、主振動で振動する共振周波数の並列容量による影響が無視できるほど極めて小さくなるので、高い周波数安定性を有する主振動で振動する輪郭水晶振動子が得られる。又、本発明では、ｒｐｑ／２Ｑｐｑ２とｒｆｇ／２Ｑｆｇ２をそれぞれＳｐｑとＳｆｇと置き、ＳｐｑとＳｆｇをそれぞれ主振動と副振動の周波数安定係数と呼ぶ。そして、その値が小さい程周波数安定性は良くなる。又、Ｓｐｑ＝ｒｐｑ／２Ｑｐｑ２とＳｆｇ＝ｒｆｇ／２Ｑｆｇ２で与えられる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】  本発明の水晶振動子と水晶ユニットと水晶発振器は超小型で、高い周波数安定性を有するので、特に、超小型で、高い周波数安定性を必要とする携帯機器や民生機器等に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施例１の水晶振動子で、輪郭水晶振動子の一つである幅縦モードで振動する幅縦水晶振動子の上面図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【図２】本発明の実施例２の水晶振動子で、輪郭水晶振動子の一つである長さ縦モードで振動する長さ縦水晶振動子の上面図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【図３】本発明の実施例３の水晶振動子で、輪郭水晶振動子の一つであるラーメモードで振動するラーメ水晶振動子の上面図（ａ）と下面図（ｂ）である。
【図４】本発明の実施例４の水晶振動子で、ラーメモードで振動するラーメ水晶振動子の上面図（ａ）と下面図（ｂ）である。
【図５】本発明の実施例５の水晶振動子で、ラーメモードで振動するラーメ水晶振動の上面図（ａ）と下面図（ｂ）である。
【図６】本発明の実施例６の水晶振動子で、ラーメ水晶振動子の上面図である。
【図７】本発明の実施例７の水晶振動子で、ラーメ水晶振動子の上面図である。
【図８】本発明の実施例８の水晶振動子で、ラーメ水晶振動子の上面図である。
【図９】本発明の実施例９の水晶振動子で、ラーメ水晶振動子の上面図である。
【図１０】本発明の実施例１０の水晶振動子で、ラーメ水晶振動子の上面図である。
【図１１】本発明の実施例１１の水晶振動子で、ラーメ水晶振動子の上面図である。
【図１２】本発明の実施例１２の水晶振動子で、ラーメ水晶振動子の上面図である。
【図１３】本発明の実施例１３の水晶振動子で、ラーメ水晶振動子の上面図である。
【図１４】本発明の実施例１４の水晶振動子で、ラーメ水晶振動子の上面図である。
【図１５】本発明の実施例１５の水晶振動子で、ラーメ水晶振動子の上面図である。
【図１６】本発明の実施例１の水晶ユニットの断面図である。
【図１７】本発明の実施例２の水晶ユニットの断面図である。
【図１８】本発明の実施例１の水晶発振器を構成する水晶発振回路図の一例である。
【図１９】図１８の帰還回路図である。
【符号の説明】
【００６１】ｘ、ｙ、ｚ  水晶の電気軸、機械軸、光軸
Ｗ０  振動部の幅
Ｌ０  振動部の長さ
Ｔ０  振動部の厚み
θｘ，θｙ  角度
【図１】
2005094727.tif 000008
【図２】
2005094727.tif 000009
【図３】
2005094727.tif 000010
【図４】
2005094727.tif 000011
【図５】
2005094727.tif 000012
【図６】
2005094727.tif 000013
【図７】
2005094727.tif 000014
【図８】
2005094727.tif 000015
【図９】
2005094727.tif 000016
【図１０】
2005094727.tif 000017
【図１１】
2005094727.tif 000018
【図１２】
2005094727.tif 000019
【図１３】
2005094727.tif 000020
【図１４】
2005094727.tif 000021
【図１５】
2005094727.tif 000022
【図１６】
2005094727.tif 000023
【図１７】
2005094727.tif 000024
【図１８】
2005094727.tif 000025
【図１９】
2005094727.tif 000026