JPH0221790Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本考案は変位方向が互いに直交する二つの厚み
すべり振動を同時に励振する厚みすべり振動子に
係り、例えばビデオテープレコーダ等のPLL回
路中に組込まれる電圧制御型発振器の共振子とし
て用いられる。

(ロ) 従来技術 タンタル酸リチウムLiTaO₃、ニオブ酸リチウ
ムLiNbO₃等の圧電単結晶を基板材料とする厚み
すべり振動子は、変位方向が互いに直交し電気機
械結合係数の異なる二つの厚みすべり振動を同時
に励振せしめることが知られている。この振動子
を電圧制御型発振器の共振子として用いた場合、
小なる電気機械結合係数の方向に励振される伝播
速度のやや遅い副振動が、該副振動と直交関係に
ある主振動に対し低周波数側に発生し、斯る副振
動が低周波側に於て誤動作を誘発する原因とな
る。

従来から上記誤動作の原因となる副振動を抑圧
することを目的として、基板が、円板状若しくは
方形状（菱形状）の場合、副振動の変位方向を基
板の支持方向と一致させたり、或いは短冊状の場
合、主振動の変位方向を長辺方向とし、対向電極
の短辺方向の長さ（幅）を該短辺長の約0.8倍以
上とする構造が提案されている。

然し乍ら、その何れの構造に於ても電極寸法や
基板寸法等に種々の制限があり、副振動レベルを
実使用上の支障のない値にまで抑圧することは困
難であり、電圧制御の可変幅を広く取らなければ
ならない共振子として用いた場合、上記副振動の
抑圧に対する要求は厳しい。

(ハ) 考案の目的 本考案は斯る点に鑑みて為されたものであつ
て、その目的は、実使用上の支障のない値にまで
副振動を抑圧することにある。

(ニ) 考案の構成 変位方向が互いに直交し電気機械結合係数の異
なる二つの厚みすべり振動を同時に励振する本考
案は厚みすべり振動子は、大なる電気機械結合係
数の方向を長辺とし、小なる電気機械結合係数の
方向を短辺とする互いに対向せる主面を有すると
共に、上記長辺方向の稜線に沿つて短辺長に対し
約２％〜10％の幅の面取り加工が少なくとも四つ
の稜線の内一つに施されている、構成にある。

(ホ) 実施例 第１図Ａ及び同図Ｂは本考案厚みすべり振動子
の一実施例の斜視図及び断面図であつて、１は変
位方向が互いに直交する厚みすべり振動が同時に
励振せしめられるLiTaO₃，LiNbO₃等の圧電単
結晶から成る棒状の基板で、該基板は大なる電気
機械結合係数の方向を長辺とし、それと直交する
小なる電気機械結合係数の方向を短辺とする短冊
状の互いに対向せる主面２，２を有すると共に、
上記長辺方向の稜線３，３…に沿つてベベリング
等による面取り加工が施され、上記主面２，２の
長辺方向の境界の各々に斜面４，４…が形成され
ている。５，５は上記基板１の主面２，２中央に
各々対向配置された方形状の対向電極で、該対向
電極５，５の幅Ｗは主面２，２の短辺長ａと等し
く上記主面２，２の短辺方向を覆つている。６，
６は上記対向電極５，５から相反する長辺方向端
部に向つて各々延在せしめられた引出し電極であ
る。

斯る構造の厚みすべり振動子の基板１がＸカツ
トLiTaO₃からなる場合に於て、電気機械結合係
数が大なる方位θlとは上述の如く＋Ｙ軸から＋Ｚ
軸に向つて115゜乃至145゜の範囲であり、その範囲
内で主振動MVの変位が最大となるのは約126゜で
あつて、その時の電気機械結合係数は約0.443で
ある。一方、電気機械結合係数の小なる方位θsは
＋Ｙ軸から＋Ｚ軸に向つて25゜乃至55゜の範囲であ
り、その範囲内で副振動SVの変位が最大となる
のは約36゜であつて、その時の電気機械結合係数
は約0.054である。

而して、基板１に励振せしめられる厚みすべり
振動の主振動MVは電気機械結合係数の大なる基
板１の長辺方向である矢印Vl方向に励振される
と共に、副振動SVは電気機械結合係数の小なる
基板１の短辺方向である矢印Vs方向に励振され
る。短辺方向を変位方向とする副振動SVは対向
電極５，５が短辺方向の基板主面２，２を覆つて
いるために、エネルギとじ込め効果が殆ど起こら
ず、また副振動SVを励振せしめるに必要な長さ
に対して基板１の短辺長ｌは十分短いために、そ
の振幅レベルは低下する。更に、長辺方向の稜線
３，３…に施された面取り加工により短辺方向の
変位長が不揃いとなり、即ち、主面側の変位長を
最小値として該変位長が斜面４，４…の立上りに
沿つて増大するために、斯る変位長方向に励振せ
しめられる副振動SVのＱ値は低下し、従つて、
副振動SVの振幅レベルはより一層減小せしめら
れる。

第２図及び第３図は本考案構造の振動子と従来
構造の振動子に於けるアドミタンスの周波数に対
する振幅並びに位相特性を測定した結果である。
斯る測定に供せられた試料の共通仕様は下記の通
りである。

Γ 基板１ 材料：Xcut LiTaO₃ 長辺方向：＋Ｙ軸から＋Ｚ軸に向つて126゜ 短辺方向：＋Ｙ軸から＋Ｚ軸に向つて36゜ 長辺長（Ｌ）：５mm 短辺長（ｌ）：520μm 厚み（ｔ）：170μm Γ 対向電極５，５ 材料：銀蒸着膜 電極長（ｄ）：1.6mm 電極幅（Ｗ）：478μm 上記共通仕様の外に本考案振動子にあつては長
辺方向の４つの稜線３，３…全てに対しベベル角
（θ）40゜、ベベル（面取り）幅（δ）21μmのベ
ベリングによる面取りが施されている。

斯る位相特性ならびに振幅特性から明らかな如
く、本考案振動子にあつては、10.2MHz近傍に発
生する副振動SVの振幅の減小が図れると共に、
該副振動SVを伴う位相反転についても改善され
ることが判明した。更に、高周波数側に存在する
スプリアスSPのレベルも低下していることも分
る。

次いで本考案者は面取り加工と副振動のレベル
との関係を調べたところ第４図の如き結果を得
た。縦軸は副振動レベルであり、横軸は短辺長ｌ
に対する一つの面取り（ベベル）幅δとの比
（δ／ｌ）の百分率である。斯る測定は第５図に
示す如き交流信号線Viに連る２つの抵抗Ｒ，Ｒ
間に被測定用振動子１０を接続した回路を用いて
行なわれた。各面取り比（δ／ｌ）に於いて対向
電極５，５間が導通（スルー）した時のレベルを
電圧計Voにより測定して、斯る導通レベルを基
準値とし、副振動周波数まで信号源Viの周波数
を変化せしめ、この時電圧計Voにより得られた
レベルを上記導通レベルと比較した結果第４図の
曲線が得られた。

この様に面取りされた本考案振動子をPLL回
路中に実装したところ、第４図の副振動レベルに
於いて−10dBの副振動が生じても回路定数の最
適設計により誤動作を防止し得た。即ち、本考案
の如く面取り加工を施す際には面取り比（δ／
ｌ）にして約２％以上必要であると云うことであ
る。

一方、面取り比（δ／ｌ）の上限は、該面取り
比（δ／ｌ）を増大せしめると、副振動レベルは
減少するものの、主面２，２の短辺長ａが縮小す
る結果主振動に対し悪影響を及ぼすと共に、副振
動レベルも飽和するために約10％までの範囲が適
当である。

第６図は本考案の他の実施例を示し、基板１′
の形状に特徴がある。即ち、先の実施例にあつて
は基板１は直方体状を成し、長辺方向の稜線３，
３…が面取りされていたが、この実施例にあつて
は主面２′，２′に対する上下面１１，１１が波状
を成しており、斯る波状の稜線３′，３′…に沿つ
て図示していない面取り加工が施される。上記波
状加工はウエハから個々の基板１′…を切出す際
に、Nd：YAGレーザの如きエネルギ密度が十分
高いビームを照射することにより容易に施され
る。斯る構造によれば、短辺方向の基板長がより
不揃いとなるために、副振動レベルを一層効果的
に抑圧し得る。従つて斯る構造の場合、面取り加
工を少なくとも四つの稜線の内、一つに施せば十
分である。

(ヘ) 考案の効果 本考案は以上の説明から明らかな如く、副振動
レベルを実使用上支障のない値にまで抑圧するこ
とができ、特に斯る副振動の抑圧に対する要求の
厳しい電圧制御の可変幅を広く取らなければなら
ない共振子として用いて有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ及び同図Ｂは本考案振動子の一実施例
を示す斜視図並びに側面図、第２図は従来の振動
子の周波数に対する振幅及び位相特性図、第３図
は本考案振動子の周波数に対する振幅及び位相特
性図、第４図は面取り比と副振動レベルとの関係
を測定した結果得られた曲線図、第５図は斯る測
定回路図、第６図は本考案振動子の他の実施例を
説明するための斜視図、を夫々示している。 １，１′……基板、２，２′……主面、３，３′
……稜線、４……斜面。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 変位方向が互いに直交し電気機械結合係数の異
   なる二つの厚みすべり振動を同時に励振する厚み
   すべり振動子に於て、上記厚みすべり振動が同時
   に励振せしめられる基板は、大なる電気機械結合
   係数の方向を長辺とし、小なる電気機械結合係数
   の方向を短辺とする互いに対向せる主面を有する
   と共に、上記長辺方向の稜線に沿つて短辺長に対
   し約２％〜10％の幅の面取り加工が少なくとも四
   つの稜線の内一つに施されていることを特徴とし
   た厚みすべり振動子。