今や携帯やスマホを時計代わりにしている方が多いのでは？腕時計をしている方は減っているような気がします。
「携帯(スマホ)・パソコン・時計(クォーツ)・自動車部品・精密機器類・家電製品」などなどに使用されている共通のパーツの中に「水晶振動子」がありますね。
この「水晶振動子」のことをちょっと見てみましょう。
水晶振動子とは…
水晶とは「石英(六角形の二酸化ケイ素結晶体)」の無色透明なものを「水晶」と呼びます。
パーツにするには、水晶を成型しとても薄くスライス(切断)～研磨～組み込みをして素子として使用しています。
この組み込みの際には”蒸着(*1)”という工程を行います。
水晶自体には直接電極を接続できないため金(銀)で被膜を作り、水晶への電気的接続をできるようにします。
水晶の特性…
水晶は圧力がかかると電気を発生します(圧電効果)、電気を流せば変形します(逆圧電効果)。
この特性を利用したものが「水晶振動子」です。
「二酸化ケイ素結晶体」という非常に単純な構造なので安定した振動を発生し続ける事ができるのです。
この振動を電気的出力にすることで周波数や一定周期でのタイミングを正確に知ることができます。
水晶に電気を流すと1秒間32768回の振動をします(32768Hz)、この振動を電子回路により取り出すと1Hz＝1秒となります。
(32768＝2の15乗、これを32768÷2=16384,16384÷2=8192,8192÷2=4096…2÷2=1というように取り出す)
こういった正確な周期での発振により、複数の電子機器類を同期させるタイミングを作り出しています。
またCDやDVDドライブなどもモーター回転数の安定ができなければ連続したデータのやり取りもできません。
安定した運転が必要なデジタル機器類には「精度の高さ」は欠かせません。
たくさんの機器類に必要なパーツなだけに製造現場への安定供給も必要になってきます。
今ではアルカリ性の液槽で水晶の種などをきっかけにして「人工的に水晶を作る」ことができ、原材料のコストダウンと安定供給ができています。
加工時には「水晶をスライスした際の厚み」で、周波数を調整できるので周波数出力のタイミングの変化ができます。
周波数がみんな同じタイミングでは通信機器類では混信してしまいます。
逆に一台の機器に複数のユニットがある場合はバラバラでは同期できませんから、機器類の動作も不安定になってしまいますし、最悪作動もしなくなってしまうでしょう。
大きな装置も各ユニット・各パーツで構成されていますから、たった1つの部品も疎かにはできませんね。
(*1)蒸着・・・真空状態下で金属を熱し、その際に発生する蒸気で金属皮膜(メッキ)を作ること(真空蒸着)
