(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両主面に設けた励振電極及び引出電極と電気的に接続した端面電極を外周部両端面に有する水晶片と、前記水晶片の主面と表面が対向して前記表面に釘頭部が突出したリード端子を有する金属ベースと、前記釘頭部に水平部を接合してなるＬ字状の第１サポータとを具備してなる水晶振動子において、前記端面電極を有する外周部両端面は直線状に切欠されて軸方向を明示するとともに応力に対して振動周波数の変化を最小にする方向であって、前記端面電極を有する外周部端面とサポータとはゲルマニウムを含む金鑞による熱圧着によって接続し、前記端面電極を有する外周部端面以外の外周部両端面を接着剤によって第２サポータに機械的にのみ接続したことを特徴とする水晶振動子。
【請求項２】
前記水晶片はＡＴカットであって、前記端面電極を有する外周部両端面はＡＴカットとする結晶軸Ｚ′軸からＸ軸方向に傾斜した請求項１の水晶振動子。
【請求項３】
前記水晶片はＳＣカットであって、前記端面電極を有する外周部両端面はＳＣカットとする結晶軸からＺ′軸からＸ′軸方向に傾斜した請求項１の水晶振動子。
【請求項４】
前記リード端子の釘頭部と前記第１サポータの水平部とはレーザ溶接である請求項１の水晶振動子。
【請求項５】
前記第２サポータは平板状として、前記水晶片の外周部端面が露出するスリットを有する請求項１の水晶振動子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高安定用とした水晶振動子を産業上の技術分野とし、特に小型化を維持して衝撃特性を改善した水晶振動子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（発明の背景）水晶振動子は、周波数及び時間の基準源として周知され、このようなものに例えば通信機器用として周波数安定度の高い、恒温槽等を使用した高安定用の水晶振動子がある。近年ではこれらのものにおいても小型化特に低背化が求められている。
【０００３】
（従来技術の一例）第９及び第１０図は一従来例を説明する水晶振動子の図で、第９図はカバーを除く断面図、第１０図はカバー及び金属ベースを除く平面図である。
水晶振動子は例えばＡＴカットとした円状の水晶片１からなり、その主面を金属ベース２の表面に対向して保持する。水晶片１の両主面には励振電極３（ａｂ）が形成され、両端外周部の端面（両端面とする）に引出電極４（ａｂ）を延出する。あるいは、両端面に引出電極４（ａｂ）と接続する例えば銀（Ａｇ）を主とした導電剤を塗布する。なお、これらを含めて端面電極５とする。
【０００４】
金属ベース２は、ガラス６によって気密化してベース本体を貫通し、釘頭部７とした先端を表面上に突出した一対のリード端子８（ａｂ）を有する。各リード端子８（ａｂ）の先端とした釘頭部７には、レーザー溶接によって、内面が対向するＬ字状としたサポータ９（ａｂ）の各水平部が接続される。
【０００５】
そして、サポータ９（ａｂ）の対向面には例えばゲルマニウム（Ｇｅ）を含む金鑞１０を施し、水晶片１の両端面と熱圧着によって接合する（所謂ブレージング、鑞付け）。ここでは、両端面は直線状に切欠されて、結晶軸（ＸＹＺ）の軸方向を明示するとともに熱圧着を容易にする。ここでの、両端面を結ぶ方向は、ＡＴカットとする結晶軸（ＸＹ′Ｚ′）のＺ′軸から約＋３０度又は−３０度、Ｘ軸方向に傾斜して、応力に対する周波数変化が最も小さい方向の応力感度零軸とする。
【０００６】
なお、ＡＴカットは、第１１図に示したように、結晶軸（ＸＹＺ）のＹ軸に直交する主面がＺ軸からＹ軸に約３５度１５分傾斜した切断角度であり、傾斜した新たな軸をＹ′Ｚ′軸としている。
【０００７】
そして、水晶片１を金鑞１０によるブレージングによって保持した後、冷間圧接や抵抗溶接等によって、金属ベース２にカバー（未図示）を接合して密閉封入される。図では、冷間圧接や抵抗溶接用の金属ベース２の外周に形成されるフランジは省略してある。そして、水晶振動子を恒温槽に収容して、高安定とした水晶発振器を形成する。
【０００８】
このようなものでは、水晶片１の両端面が金鑞１０を用いたブレージングによって保持されるので、例えば主面を保持した場合に比較して振動変位に対する影響を小さくする。また、図示しない導電性接着剤を使用して保持した場合に比較し、硬化時の収縮等による応力の発生を防止する。したがって、水晶振動子の振動特性（電気的特性）を良好にし、例えばクリスタルインピーダンス（ＣＩ）を小さくする。
【０００９】
また、リード端子８の先端を釘頭部７として金属ベース２の表面に突出し、Ｌ字状としたサポータ９（ａｂ）の各水平部を接続する。したがって、従来のように同一径としたリード端子の先端を金属ベース２の表面から突出して平板状のサポータをスポット抵抗溶接した場合（未図示）に比較し、特に高さ寸法を小さくして低背化を促進する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
（従来技術の問題点）しかしながら、上記構成の水晶振動子では、水晶片１の両端面を保持（２点保持）するので、上述のように電気的特性は良好にするが、落下等の衝撃に弱く所謂耐衝撃性に劣る問題があった。特に、この場合には、低背化を促進するため、リード端子８の先端を釘頭部７としてレーザー（ビーム）溶接によって点的に接合する。
【００１１】
したがって、リード端子８を同一径とした従来に比して接合強度も弱く、釘頭部７とサポータ９（ａｂ）の接合点を中心とした回転モーメントによって水晶片に応力を生じさせる。あるいは、両端面を結ぶ直線を中心として水晶片に横揺れを生じさせやすく、耐衝撃性を劣化させる問題があった。
【００１２】
このため、水晶片１の両端面に直交する他方の両端面をもブレージングによって保持し、４点端面保持とすることが考えられた。しかし、この場合には、水晶片１における他方の両端面は電気的接続を要しないので、金鑞１０等を使用するブレージングによる保持には経済的に無駄になる問題があった。
【００１３】
（発明の目的）本発明は、電気的特性、耐衝撃性及び小型化を維持してしかも経済的な水晶振動子を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、両主面に設けた励振電極及び引出電極と電気的に接続した端面電極を外周部両端面に有する水晶片と、前記水晶片の主面と表面が対向して前記表面に釘頭部が突出したリード端子を有する金属ベースと、前記釘頭部に水平部を接合してなるＬ字状の第１サポータとを具備してなる水晶振動子において、前記端面電極を有する外周部両端面は直線状に切欠されて軸方向を明示するとともに応力に対して振動周波数の変化を最小にする方向であって、前記端面電極を有する外周部端面とサポータとはゲルマニウムを含む金鑞による熱圧着によって接続し、前記端面電極を有する外周部端面以外の外周部両端面を接着剤によって第２サポータに機械的にのみ接続した構成とする。
【００１５】
【作用】
本発明では、端面電極を有する両端面と電気的・機械的に接続する以外に他の端面を機械的に保持するので、保持強度を増す。そして、いずれも端面を保持するので、振動変位に対する影響を小さくする。さらに、機械的にのみ保持する端面は接着剤を使用して接続するので、金鑞を用いたブレージングより安価になる。また、端面電極を有する外周部両端面は直線状に切欠されるので軸方向を明示するとともに熱圧着を容易にする。以下、本発明の一実施例を説明する。
【００１６】
【第１実施例】
第１図及び第２図は本発明の一実施例を説明する図で、第１図はカバー及び金属ベースを除く水晶振動子の平面図、第２図はフランジを除く金属ベースの平面図である。なお、前従来例図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。
水晶振動子は前述同様に、ＡＴカットとして両主面に励振電極３（ａｂ）を有し、応力感度零軸となる一方の両端面に励振電極３（ａｂ）に接続する端面電極５を有する円状の水晶片１からなる。そして、金属ベース２上に水晶片１の主面を対面して金鑞１０を用いたブレージングによって、リード端子８（ａｂ）の釘頭部７に接続したサポータ（便宜的に第１サポータとする）９（ａｂ）に両端面を電気的・機械的に接続して保持する（前第９図参照）。
【００１７】
そして、この実施例では、金属ベース２の一対の気密化したリード端子８（ａｂ）に対して直交する方向にさらに一対のリード端子８（ｃｄ）を追加する。そして、前述したＬ字状とする第２サポータ９（ｃｄ）の水平部を各リード端子８（ｃｄ）の釘頭部７に接続し、水晶片１の一方の両端面と直交する他方の両端面を、端面を中心として接着剤１１によって機械的に接続する。
【００１８】
このような構成であれば、金鑞１０を用いたブレージングによって、一方の両端面に設けて励振電極３（ａｂ）に至る端面電極５と接続するので、電気的な接続を確実にして水晶片１を励振する。そして、一方の両端面と直交する水晶片１の他方の両端面を接着剤１１によって接続するので、一方の両端面と相俟って幾何学的に最も安定な４点端面保持とする。
【００１９】
したがって、従来の２点端面保持に比較して全体として接合強度も高まり、釘頭部７とサポータ９の接合点を中心とした回転モーメントを弱めて、水晶片１への応力発生を防止する。また、一方の両端面を結ぶ直線を中心とした横揺れをも防止する。そして、水晶片１の保持強度を高めて耐衝撃性を向上する。また、水晶片１の４点とした端面を基本的に保持するので、振動変位に与える影響が小さくＣＩ等の電気的特性（振動特性）を維持する。
【００２０】
なお、他方の両端面を接続する接着剤１１は、回り込み等によって両主面に多少塗布されるが、振動特性は維持する。すなわち、この実施例では端面電極５の形成された一方の両端面をＺ′軸から傾斜した＋３０（又は−３０）度として、機械的な保持のみとする他方の両端面は直交方向とする。したがって、他方の両端面を結ぶ方向は振動の変位方向であるＸ軸方向からズレるので、接着剤１１の回り込みによる主面への塗布の影響は小さく、振動特性を維持する。
【００２１】
【第２実施例】
第３図は本発明の第２実施例を説明する水晶振動子の平面図である。なお、前実施例と同一部分の説明は省略する。
第１実施例では、端面電極５の形成された一方の両端面を結ぶ方向を応力感度零軸として電気的・機械的に保持するものの、これと直交する他方の両端面を保持して基本的に４点端面保持とする。しかし、他方の両端面を結ぶ方向は応力感度零軸ではなく、応力による振動周波数の変化、例えば接着剤１１の固着強度の変化により振動周波数を変化させて経年変化特性を劣化させる。
【００２２】
第２実施例はこの点を改善するもので、応力感度零軸とした一方の両端面を金鑞を用いたブレージングによる電気的・機械的な接続として、これと直交する他方の両端面の一方のみを接着剤１１によって第２サポータ９ｃに接続して保持する。
【００２３】
このようにすれば、端面電極５を有する一方の両端面と直交する他方の両端面間では一方のみが保持されるので、両端面間には基本的に応力が発生しない。したがって、応力感度特性による経年変化特性を良好にし、保持強度も高めて耐衝撃性を向上できる。
【００２４】
【第３実施例】
第４図は本発明の第３実施例を説明する水晶振動子の平面図で、前実施例と同一部分の説明は省略する。
第３実施例は、第２実施例と同様に第１実施例の応力感度特性による経年変化特性の低下を改善するものである。すなわち、第３実施例では、応力感度零軸例えばＺ′軸から＋３０度傾斜した方向の一方の両端面を金鑞を用いたブレージングによって電気的・機械的に接続する。そして、ここでは、もう一方の応力感度軸すなわちＺ′軸から−３０度傾斜した方向の他方の両端面を接着剤１１によって第２サポータ９（ｃｄ）に機械的にのみ接続する。
【００２５】
このようなものでは、ブレージングによって電気的・機械的に接続する両端面間及び接着剤１１によって機械的にのみ接続する両端面間を結ぶ方向をいずれも応力感度零軸とする。そして、例えばサポータ９ａと９ｄあるいは９ｂと９ｃを結ぶ直線方向は振動変位の最も大きい中央を、この例では振動領域となる励振電極３（ａｂ）部分を外れるので、同方向の応力による振動周波数の変化を軽減する。したがって、応力変化による振動周波数の変化を防止して、４点端面保持として対称性を有し、保持強度をさらに高めて耐衝撃性を向上する。
【００２６】
【第４実施例】
第５図は本発明の第４実施例を説明する水晶振動子の平面図で、前実施例と同一部分の説明は省略する。
第４実施例は、第１〜第３実施例とは異なり、水晶片の端面電極５を応力感度零軸の両端面ではなく中心から１２０度離れた両端面としてブレージングによって、電気的・機械的に接続する。そして、各端面電極５から１２０度離れた端面を接着剤１１によって第２サポータ９ｃに機械的にのみ接続して保持する。
【００２７】
このようなものでは、幾何学的に安定な３点端面保持とするので耐衝撃性を向上する。そして、前述のように各端面を結ぶ直線上は中央部の振動領域を外れるので、応力による振動周波数への影響を軽減する。
【００２８】
【他の事項】
上記実施例では、水晶片１をＡＴカットとして説明したが、ＳＣカットとしてもよく厚みすべり振動姿態であれば適用できる。但し、この場合の応力感度軸は２回回転によるＳＣカットの結晶軸（Ｘ′Ｙ′′Ｚ′）のＺ′からＸ′方向へ＋８度傾斜した軸方向となる。
【００２９】
なお、ＳＣカットは、第６図に示したように、結晶軸のＹ軸に直交した主面をＺ軸を中心としてＸ軸からＹ軸方向に約２２度回転し、回転した新たなＸ′軸を中心としてＺ軸から新たなＹ′軸（未図示）方向に約３４度回転してなる。
【００３０】
また、金鑞１０によるブレージングとしたが、鑞材としては銀（Ａｇ）等でもよく金属であればよい。そして、第２サポータ９（ｃｄ）は、気密化されたリード端子８（ｃｄ）の釘頭部７に接続したが、金属ベース２上に直接的に接続してリード端子８（ｃｄ）を除去してよい。
【００３１】
また、第２サポータ９（ｃｄ）はＬ字状の平板状としたが、例えば第７図に示したように水晶片１の外周部を仮保持する傾斜部を設けるとともに、水晶片１の端面を露出するスリット１２を設けて、外側から端面を中心として接着剤を塗布するようにしてもよい（第８図）。このようにすれば、接着剤の塗布時に水晶片を安定にすると同時に端面を中心とした塗布作業を容易にする。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、両主面に設けた励振電極及び引出電極と電気的に接続した端面電極を外周部両端面に有する水晶片と、前記水晶片の主面と表面が対向して前記表面に釘頭部が突出したリード端子を有する金属ベースと、前記釘頭部に水平部を接合してなるＬ字状の第１サポータとを具備してなる水晶振動子において、前記端面電極を有する外周部両端面は直線状に切欠されて軸方向を明示するとともに応力に対して振動周波数の変化を最小にする方向であって、前記端面電極を有する外周部端面とサポータとはゲルマニウムを含む金鑞による熱圧着によって接続し、前記端面電極を有する外周部端面以外の外周部両端面を接着剤によって第２サポータに機械的にのみ接続した構成とするので、電気的特性、耐衝撃性及び小型化を維持してしかも経済的な水晶振動子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施例を説明するカバー及び金属ベースを除く水晶振動子の平面図である。
【図２】  本発明の第１実施例を説明する金属ベースの平面図である。
【図３】  本発明の第２実施例を説明する水晶振動子の平面図である。
【図４】  本発明の第３実施例を説明する水晶振動子の平面図である。
【図５】  本発明の第４実施例を説明する水晶振動子の平面図である。
【図６】  本発明の適用するＳＣカットとした水晶片の切断方位図である。
【図７】  本発明の各実施例における第２サポータの他の例である。
【図８】  本発明の各実施例における第２サポータの他の例による接着剤の塗布図である。
【図９】  従来例を説明する水晶振動子の断面図である。
【図１０】  従来例を説明する水晶振動子の平面図である。
【図１１】  従来例を説明するとともに本発明に適用されるＡＴカットとした水晶片の切断方位図である。
【符号の説明】
１  水晶片、２  金属ベース、３  励振電極、４  引出電極、５  端面電極、６ガラス、７  釘頭部、８  リード端子、９  サポータ、１０  金鑞、１１  接着剤、１２  スリット。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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