JPH02226907A - 水晶振動子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の利用分野） 本発明は高ｔｌｌ′ｌｓｔ、（オーバトーン＞’ｍカ用
の水晶振１子を利用分野とし、特に結晶軸（”ｚＹ’ｚ
ｓ）の２′軸方向に細長くした水晶片の幅（Ｘ軸方向）
ａ２厚み（ｙゝ軸方向）ｔの辺比（ａ／Ｌ）に関する。

（発明の背！！Ｊ） 水晶ｌ！動子は共振特性に優れることから各種の電子機
式等に発振子、共振子（フィルタ素子）として多用され
る。近年では、小型化の要求がある一方で、例えば通信
周波数の高域領域への移行等により高調波振動が頻繁（
こ利用されろ。そして、このようなため（ζ、基本波を
抑圧して高調波での発振をしやすくしたものが提案され
ている（特開昭６２−２３０１０８号、圧電振動子）。

（従来例） 第５図以下はこの種の水晶振動子の一従来例を説明する
図である。

水晶振動子はＹ力９ト板のＸ軸を中心としてｙ軸から２
軸方向へ約３５６１５”回転した所ｆｆ１ＡＴカット板
と呼ばれる水晶片１からなる。なお、回転して新たに生
ずる結晶軸を（”Ｓｙ’　　ｚ’）とする（第５図）。

水晶片１は例えば正方形状とし、両主面（ｘ−２２而）
に対向して厚みすべ＾振動を励起する励振電極２を形成
する。励振ｆｌ極２は例えば水晶片１の重心から偏心さ
せて形成する「第６図（ａ）」。また、励振ｒ１極２を
水晶片１の重心に位置させた場合は、例えば水晶片の４
３ＺＩの中央を切欠する「第６図（ｂ）」。すなわち、
いずれの場合も水晶片１の輪郭の一部を励１１！電極２
に接近させる構成とする。なお、励振電極２からは引き
出し電極３を隅部に延出する。

このようなものでは、実験的に基本波を抑圧して高調波
振動を容易ならしめるとする。具体的には基本波より高
調波振動でのクリスタルインピーダンス（以下ＣＩとす
る）値を低くし、例えば１／２にすることができるとす
る。

（従来技術の問題点） しかしながら、上記水晶振動子では、励振電極２を水晶
片１の重心から傷心して形成した場合には、その非対称
性により例えばインへ−モニックモードの副搬＊（スプ
リアス）が強勢されて振動特性を損ねろ。特に共振子（
フィルタ素子）として使用する場合、保Ｉ！ｆ減衰量を
低下させる欠点をもつ。

また、励振電極２を水晶片１の重心に位置させて４辺の
中央を切欠した場合には、水晶片１の形状を複雑にして
その製造を困難にする。

そして、いずれの場合でも、現実的には、ある程度の大
きさをもった角板、丸板を対象として例えば長さを５＋
ｎ＋ｎ、幅を２ｍｍ以下とした矩形状の小さなものでの
適用についてはけ充分な開示がない。したがって、これ
から直ちに小型な高調波振動用の水晶振動子を実施でき
ない。また、水晶片１の輪郭の一部を励振電１１ｉ２に
接近させるとするのみで、接近させろ方向やその度合等
については実験にたよらざるを得ず、理論的背景に欠け
る等の問題があった。

（発明の目的） 本発明は基本波を抑圧してオーバトーン振動をし易くし
、しかも付随的に小型化を達成できろ水晶振動子を提供
することを目的とする。

（解決手段及び着目点） 本発明は結晶軸のｚｊ軸方向に細長く形成した水晶片の
Ｘ軸方向を幅”　ＳＹ　’軸方向を厚みｔとしたとき、
幅ａと長さｂの比ｂ／ＩＩＬを２．２以上とするととも
に、幅ａと厚みｔとの比ａ／ｔを２０以下としたことを
解決手段とする。すなわち、本発明は、厚みすべり振動
の基本波と高調波との変位分布では基本波のほうが緩や
かなこと、及び厚みすべり振動の主たる変位方向である
Ｘ軸方向を短くすることによりｉ！１ＴＪＲ波に与える
影響は少なくてしかも基本波を抑圧することに着目して
なされたものである。以下、本発明の一実施例を実験結
果により明らかにする。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例（実験例）を説明する水晶振
動子の図である。なお、前従来例と同一部分には同番号
を付与してその説明は簡略する。

水晶振動子は前述したＡＴカット板の水晶片１からなる
。水晶片１は結晶軸のＸ軸方向をａａｑ７．９軸方向を
長さす、　ｙｓ軸方向を厚みｔとした２′軸方向に長い
矩形状とする。

ところで、水晶片１のＸ軸及びＺ′軸方向における基本
波と高調波の変位分布はそれぞれ第２図及び第３図に示
したようになる。すなわち、Ｘ軸方向での基本波は中心
での変位を最大として比較的緩やかに減少する「第２図
曲線（イ）」。また、高調波は中心での変位を最大とす
るものの基本波よ怜急激に減少する「同図間Ｓ（ロ）」
ｏ換言すると、高調波は基本波より水晶片１の中心付近
にその振動エネルギーが集中する。一方、ｚ′軸方向で
の基本波及び高調波は中心から端部まで約−定の変位分
布となる「第３図曲Ｍ（ハ）（ニ）」。

なお、Ｘ軸とＺ′軸方向での変位量はＸ軸の方がはるか
に大きい。

したがって、水晶片のＸ軸方向を短くすれば（２′軸方
向を長くする）、Ｚ′軸方向を短くするより（Ｘ軸方向
を長くする）、高調波に与える影響は少なくて基本波を
抑圧する。そして、付随的に小型化を達成できる。

ｔ１４ａ図はＸ軸方向を短くしたその幅ｎに対する基本
波と高調波のＣＴ値を示すＣＩ特性図である。

但し、第４図の曲ｖＡ（ホ）は基本波、同くべ）は高調
波（ｆｌＩＬ３次オーバトーン）のＣＩ特性である。ま
た、長さａ　（ｚ’軸方向）を５ｆｆＩｍの一定値、厚
みｔ　　（ｙ’軸方向）を１．１ｍｍ　（約４５Ｍ１ｌ
ｚ）とする。そして、図示しない励振電極は水晶片１の
重心と一致した約８０％の領域とする。

この実験結果から明らかなように、基本波のＣＴ値は１
ＩｌｌｉＩａが２　＊　５　ｎｎ　ｍ以上になると１０
Ωから急激に上昇するのに対し、高調波は１．５ｍ＋ｍ
までは約３５Ωから６０Ω以内となる。そ１ノで、幅ａ
が２゜０ｆｆＩｆｆ１以下では基本波の方が高調波より
ＣＴ値が小さく、同２．２ｍｍのとき基本波と高調波は
３８Ωで一致し、それ以降は高調波の方が基本波より小
さくなる。したがって、この実験結果では、幅阜を２．
０ｍｍ以下とすればそのＣＴ値を基本波と同等若しくは
それ以下にしく即ち、基本波を抑圧し）、シかも１．５
ｍ以上（６０Ω以下）とすれば高調波振動用として実用
に供する水晶振動子を得ることができる。

く他の事項） なお、上記実施例では、水晶振動子の励振電極は水晶片
に対して約８０％としたが、励振電極の大きさ等によっ
てもＣＴ値は勿論変化する。しかし、ＣＴ値は水晶片の
外形寸法を主因として左右されるので、励振電極は約５
０％以上であれば極端な変化；よないと考えられる。

また、水晶片１の厚みｔは０．１１ｍｍと１７でそのと
きの幅ａは２．ＯｗｆｆＩ以下（即ちａ／ｔが１８．２
）であれば基本波を約抑圧できるとしたが、本発明は格
別にこの厚みのときにのみ限定されるものでなく、水晶
振動子の“相似の理及び１０％程度の誤差を考慮して厚
みｔと幅ａの比ａ／ｔが約２０以下であればよい。

また、水晶片１の長さ（ｚｊ軸方向）ｂは５ｍｍとした
が、これ以上の場合には板面面積が大きくなるのでＣＩ
ｆＩｌｌはある程度減少する。したがって、幅を２．０
ｍｆｆ１以下に維持して長さを５ｒｎｍ以上にすること
には問題ない（即ち、高調波を抑圧する、又部ａを若干
だけ更に縮小できる）。しかし、長さを５ｍｍ以下にす
る場合には板面面積を小さくするのでそのＣＴ値を大き
くする。したがって、幅を２，０ｍｍ以下に維持しても
ｆｉｍｍ以下にすることは問題がある。このようなこと
から、本発明では相似の理により、幅ａと長さｂとの比
ｈ／ａｌよ誤差を考慮して２．２以上のものに適用され
ろ。

（発明の効果） 本発明は結晶軸のＺ′軸方向に細長く形成した水晶片の
Ｘ軸方向を幅”％　Ｙ’軸方向を厚みＬとしたとき、幅
ａと長さｌ）の比ｂａａを２．２以上とするとともに、
幅ａと厚み（との比ａ／ｔを１５以下としたので、基本
波を抑圧して高調波振動をし易くして付随的に小型化を
容易にする水晶振動子を提供でき、その実際上の価値は
極めて高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の水晶振動子を説明する水晶片の図、第
２図及び第３図は水晶辺の変位分布図、第４図は本発明
の詳細な説明するＣＩ特性図である。 第５図は水晶［動子の一従来例を説明する水晶片の切断
方位図、第６図（ｎ）゛（ｈ）は同水晶片の平面図であ
る。 １４ｗ１ 第５１！Ｉ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）結晶軸（ｓ、ｙ’、ｚ’）のｚ’軸方向に細長く
   形成したＡＴカットの水晶片を具備した水晶振動子にお
   いて、前記水晶片のｘ軸方向を輻ａ、ｚ’軸方向を長さ
   ｂ，ｙ’軸方向を厚みｔとしたとき、幅ａと長さｂの比
   ｂ／ａを２．２以上とするとともに、かつ幅ａと厚みｔ
   の比ａ／ｔを２０以下として高調波振動させたことを特
   徴とする水晶振動子。
2. （２）前記水晶片の幅ａを２ｍｍ以下、長さｂを５ｍｍ
   以上としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の水晶振動子。
3. （３）前記水晶片の幅ａを１．５ｍｍ以上としたことを
   特徴とする特許請求の範囲第２項記載の水晶振動子。