1965年,制造商希望岡野先生為頻率計(jì)數(shù)器設(shè)備開(kāi)發(fā)一款具有極高頻率可靠性的緊湊型貼片晶振,石英振蕩器.在那些日子里,有線和無(wú)線通信設(shè)備的需求正在擴(kuò)大.因此,這種設(shè)備的性能正在提高,并且需要精度極高的頻率計(jì)數(shù)器設(shè)備.

盡管滿足美國(guó)測(cè)量?jī)x器制造商要求的石英晶體振蕩器已經(jīng)存在,但當(dāng)時(shí)日本并沒(méi)有開(kāi)發(fā)制造出屬于自己的高頻緊湊型貼片晶振,石英晶體振蕩器.因此岡野先生決定接受國(guó)內(nèi)測(cè)量?jī)x器制造商提出的挑戰(zhàn),并決心為日本市場(chǎng)創(chuàng)造出石英晶體振蕩器.

當(dāng)然這不是一件順利的事情,因?yàn)閮x器制造商要求頻率穩(wěn)定度在十億分之一（1 ppb或10-9）的水平.無(wú)論其頻率穩(wěn)定性有多高,單獨(dú)使用石英作為材料都不可能實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo).他們能夠接近這一目標(biāo)的唯一方法就是再次采用恒溫烤箱.他們已經(jīng)知道,如果將石英晶振晶體單元置于烘箱中并將周圍溫度保持在可控的恒定值,他們就可以實(shí)現(xiàn)具有極高頻率穩(wěn)定性的緊湊型石英晶體振蕩器.

他們首先開(kāi)發(fā)他們需要使用的石英晶振,貼片晶振,石英晶體單元.他們的目標(biāo)是生產(chǎn)一個(gè)可以安裝在HC-6/U包裝中的設(shè)備（圖4）.為了配合,石英襯底需要具有大約15mm或更小的直徑.然而,為廣播網(wǎng)絡(luò)制造的前述晶體單元的直徑為25mm.這個(gè)大小問(wèn)題是另一個(gè)需要解決的問(wèn)題.

Okano先生決定他需要嘗試一種新的方法.為了創(chuàng)造一個(gè)緊湊,穩(wěn)定的1MHz振蕩器,他決定首先增加晶體振蕩器的頻率.如果他能使頻率更高,那么他應(yīng)該能夠使直徑成比例地變小.他制造了一個(gè)1.33MHz的晶體單元,并產(chǎn)生了一個(gè)等于三倍波長(zhǎng)（第三泛音）的4MHz信號(hào).然后,他使用觸發(fā)器（F/F）電路將頻率分成1/4,從而實(shí)現(xiàn)1MHz的頻率.

圖4 HC-6 /U封裝 外部尺寸：20mm x 19mm x 9mm.里面放置一個(gè)圓形的石英基板.

這些努力最終使他們能夠獲得直徑為14mm的石英襯底,可以安裝在HC-6/U封裝內(nèi).最后要解決的問(wèn)題是恒溫烤箱,他們?nèi)匀徊淮_定如何開(kāi)發(fā).他們必須檢查并決定各個(gè)方面的內(nèi)容,例如烤箱的形狀,要使用的材料以及熱敏電阻的位置.使用冷焊技術(shù)在含有石英晶體單元的HC-6/U封裝內(nèi)部形成真空并將其密封.然后將包裝放入鏤空的鋁塊內(nèi),然后將加熱線纏繞在其周圍.

下一個(gè),重現(xiàn)性和時(shí)間變化特征都非常好.測(cè)量?jī)x器制造商根據(jù)是否在1小時(shí),1天和10天過(guò)后觀察到頻率發(fā)生了任何變化,準(zhǔn)備了重現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)的詳細(xì)值.他們開(kāi)發(fā)的石英晶體振蕩器成功通過(guò)了這些值的測(cè)試（圖5）,儀器制造商的工程師們完全驚訝.

這些由恒溫控制的晶體振蕩器（OCXO晶振）于1968年在市場(chǎng)上推出,因此其他同行也相繼模仿,想要生產(chǎn)制造同樣的有源晶振,晶體振蕩器產(chǎn)品.但是這些競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手沒(méi)有仔細(xì)專研創(chuàng)造,所以他們所生產(chǎn)的振蕩器無(wú)法達(dá)到頻率穩(wěn)定性,可重復(fù)性或時(shí)間變化特征的相同水平.岡野先生通過(guò)自身的努力,一步一個(gè)階段努力研發(fā)創(chuàng)造,克服困難,解決問(wèn)題,所積累的經(jīng)驗(yàn)以及技術(shù)知識(shí)是無(wú)法被模仿的.

圖5開(kāi)啟OCXO 后的頻率特性在烤箱控制的晶體振蕩器（OCXO晶振）接通后,只允許極小的頻率變化.

創(chuàng)造'振蕩區(qū)域'的概念

AT切晶體單元和恒溫控制的石英晶體振蕩器（OCXO晶振）成為岡野先生最偉大的勝利之一.雖然普通人可能會(huì)認(rèn)為這種不起眼的創(chuàng)新看起來(lái)無(wú)關(guān)緊要,但可以毫不夸張地說(shuō),這些技術(shù)已經(jīng)奠定了當(dāng)今石英設(shè)備技術(shù)的基石,并且是非常重要的.

通過(guò)他的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí),他獲得了開(kāi)發(fā)雙凸和平凸等凸面技術(shù)的晶體單元和其他設(shè)備,Okano先生成功地建立了“晶體振蕩區(qū)域”的概念.這一概念已成為當(dāng)前技術(shù)的基石,并已應(yīng)用于各種不同的晶振晶體器件.具體而言,這些技術(shù)包括“陷阱模式”,其由于安裝在石英襯底上的金屬電極的質(zhì)量效應(yīng)而陷入振蕩; “臺(tái)面結(jié)構(gòu)”,它利用光刻技術(shù)將振蕩封裝在石英基板的厚中心部分,該基板已在其外表面周圍進(jìn)行了刮削; 和“倒置臺(tái)面結(jié)構(gòu)”,其通過(guò)僅稀釋石英基板的中心部分而實(shí)現(xiàn)更高的頻率.

此外,“晶體振蕩區(qū)域”的概念導(dǎo)致了改進(jìn)的技術(shù),使得晶體器件更加緊湊,并且提高了制造時(shí)平坦度和平行平坦度重要性的意識(shí).換句話說(shuō),這個(gè)概念成為了東洋通信設(shè)備公司和精工愛(ài)普生晶振公司整合后誕生“QMEMS”技術(shù)的基礎(chǔ).