JPH04123605A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は水晶片を２回目＆Ｙカット板として構成した水
晶振動子（ＳＣカット振動子）を利用分野とし、特にＳ
Ｃカット振動子の副振動を抑圧する水晶片の形状及び電
極構造に関する。

（発明の背景） ＳＣカット振動子はＡＴカットのものに比べ応力感度特
性や熱衝撃特性に優れることから、高安定用の水晶振動
子として注目を浴びている。

（従来技術） 第８図はこの種のＳＣカット振動子を説明する切新方位
図である。

ＳＣカット振動子は、結晶軸（ＸＹＺ）のＹ軸にＸ−７
面が直交したＹカット板（未図示）を、先ず、Ｚ軸を中
心としてＸ軸からＹ一方向に２２３０′回転する。この
ときの回転により新たに設定されたＸＹ軸をＸ’　Ｙ’
　とする。次に、Ｘ′軸を中心としてＹ′軸からＺ軸方
向に３４°１８回転させる。このときの新たに設定され
た輪番（ｙ’　　　ｚ’）とする。そして、Ｙ′　　軸
に直交するｘ’−ｚ’面を主面とする。このように、Ｓ
Ｃカット振動子は、Ｙカット板をＺ及びＸ軸をヰ心とし
て回転させた２回回転Ｙカット板１からなる。そして、
このような角度で明晰された水晶片を円板状とし１両主
面に引出し電極の延出した励振電極を形成し１図示しな
い保持構造等として構成される。

（従来技術の問題点） しかしながら、このようなものでは、明所角度を２回回
転としたことに起因し、第９図（共振特性図）に示した
ように特に３種類の振動モードが発生する。すなわち、
主振動としてのＸ軸方向へ変位する厚みすべり振動（Ｃ
モード）と、副振動となるＺ軸方向へ変位する厚みすべ
り振動（Ｂモード）、及び厚み縦振動（Ａモード）であ
る。なお、各モードにはこれに付随して高次非調和振動
Ｐが発生する。そして、これら副振動の中で、特に、Ｂ
モードが強勢でＣモード（主振動）とその共振レベルを
路間等とし、しかも主振動に近接して発生する。なお、
実験結果ではＢモードは主振動（５Ｍｚ）より９％、Ａ
モードは１２％高い点に共振点をもつ。このようなこと
から、従来のＳＣカット振動子では、特にＢモードによ
る振動エネルギーの損失を生ずる。また、発ｍ！ｍとし
て構成する場合、発振を不安定とするため、主振動のみ
を選択する回路等を必要として複雑にするとともに高価
にする等の問題があった。

（発明の目的） 本発明は副振動を抑圧して主振動の共振効率を高めたＳ
Ｃカット振動子を提供することを［１的とする。

（解決手段） 本発明は、ＳＣカット水晶片をＸ′軸方向に細長く形成
して構成したことを第１解決手段とし、水晶片の両主面
に形成する励振電極をその対向方向がＹ′　軸から２２
”　３０’傾斜するようにしたことを第２の解決手段と
し、第１手段と第２手段とを組み合わせたことを第３解
決手段とする。

以下、本発明を各実施例により詳細する。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を説明するＳｃカット振動子
の図である。なお、前従来例図と同一部分の説明は簡略
する。

ＳＣカット振動子は、前述同様に、Ｙカット板を、Ｚ軸
を中心としてＸ軸からＹ軸方向に２２９３０’回転し、
さらにＸ′軸を中心としてＹ′軸から２軸方向に３４＠
　１８’回転させ、Ｙ′　軸に直交するＸ″−２′面を
主面とする２回回転Ｙカット板１からなる（前ｔＢ８図
参照）、そして、このような角度で切晰された２回回転
Ｙカット板１を厚みをＹ′　軸、輻を２′軸とし、Ｘ′
軸（長さ）方向に細長く形成する。なお、これを水晶片
２とする。そして、水晶片２の両主面には、引出し電極
３が両端部に延出した励振型ｌ１４（ａｂ）を形成する
。また、引出し電極４の延出した両端部を図示しない保
持具により電気的・機械的に接続した構成とする。

このようなものでは、前述同様に主振動（Ｃモード）と
ともに、これに近接したＢモードが励起される。そして
、第２図（共振特性［）に示したようにその共振レベル
を相対的に小さくする。すなわち、Ｘ軸方向に変位する
主振動（Ｃモード）（イ）は、Ｘ′軸方向に細長くして
も、その方向の長さは損なわれないので、影響は小さい
。しかし、Ｚ軸方向に変位するＢモードは、その変位方
向の長さが縮小するので、影響は大きい［第３図（ａ）
（ｂ）Ｊ。したがって、主振動は相対的にＢモードより
共振レベルを高くしてＢモードを抑圧する。ちなみに、
寸法比Ｚ’　／Ｘ’を略１／４以下にすると、そのレベ
ル比を略１／２以下にできる。また、寸法比Ｚ’　／Ｙ
ｊ　は略１／１６以下であれば、クリスタルインピーダ
ンス値も良好として実用上の問題がないと推測される。

そして、この実施例の場合には２′軸方向を縮小するの
で小型化を達成できる。なお、Ａモード（未図示）は従
来同様にその共振レベルを小さくするので。

主振動に与える影響は無視できる。このようなことから
、本実施例のものは、特にＢモードを抑圧して主振動の
共振効率を高められる。また、発振器として構成する場
合、その共振レベル差から主振動が選択されるので、選
択回路等を不要として簡単な回路構成して安価にできる
。

（他の実施例） 第４図は本発明の他の実施例を説明する図である。前実
施例と同一部分の説明は省略する。

この実施例では、前述同様のＳＣカットとした水晶片２
を例えば円板状とし、両主面に対向して形成される励振
電極４（ａｂ）を次のようにする。

すなわち、励振型［４（ａｂ）をＸ′軸の互いに反対方
向にずらして、対向方向を水晶片２に直交するＹ′　軸
から２２°３０′傾斜させて形成する。すなわち、励振
電極４（ａｂ）の対向面方向をＹ軸方向とする。

このようなものでは、励振電極（ａ　ｂ）をＸ′軸の互
いに反対方向にずらしたことにより１次の作用を生ずる
。すなわち、主振動（Ｃモード）及びＢモード等の厚み
すべり振動は、電界方向に対して直交方向に励起される
。したがって、この実施例の場合、励振電極による電界
は、特にその両端側において、主振動（Ｃモード）の変
位方向に対して直交方向に作用する。したがって、主振
動（Ｃモード）は直交方向の電界成分を受１すて効率的
に励起される１９５図（ａ）」。一方、Ｂモードの変位
方向に対する電界は斜交方向のみとなる「第５図（ｂ）
」。

このようなことから、主振動に対するＢモードは相対的
に抑圧され、主振動の共振効率を高めることができる。

そして、発振器を容易に構成できる。また、この実施例
の場合には、主振動に対する電界非対称性が少なくなる
ので、第６図に示したように付随的に高次非調和振動を
も抑圧できる。

また、水晶片２の板面面積は円板状として充分なので、
クリスタルインピーダンスを小さく維持する。

（他の実施例） １′！７図は本発明の他の実施例を説明する図である。

前実施例と同一部分の説明は省略する。

この実施例では、前述同様のＳＣカットとした水晶片２
を第１実施例と同様にＸ′軸方向に細長くする。そして
、励振電極４（ａｂ）の対向方向を第２実施例と同様に
Ｙ′　軸から２２°３０′傾斜させて形成する「第７図
（ａ）」。

このようなものでは、水晶片をＸ′軸方向に細長くした
ので、主振動（Ｃモード）よりＢモードへの影響を大と
してＢモードを抑圧できる。また。

主振動に直交する電界成分が作用するので、Ｂモードよ
り主振動を効率的に励起する「第７図（ｂ）」、シたが
って、主振動の共振効率をさらに高めて、高次非調和振
動を含む副振動を抑圧できて小型化を可能にし、発振器
の構成を簡単にする。

（他の事項） なお、上記実施例（特に図中）では、水晶片は平坦面と
して説明しであるが、端部にベベルあるいはコンベック
ス等の端面加工をして、振動エネルギーを閉じ込め１例
えば輪郭形の振動等を抑圧してもよい。そして１例えば
ヘベル加工の場合。

励振電極の形成される平坦面を、その対向方向がＹ′　
軸から２２°３０’傾斜させて形成するようにして主振
動の閉じ込め効率を高めてもよく、その趣旨を逸脱しな
い範囲内で自在に変更できるものである。そして、特許
請求の範囲で示した各角度は誤差等を考慮して±３０′
を含み、これらのものは本発明の技術的範囲に包含され
るものである。

（発明の効果） 本発明は、ＳＣカット水晶片をＸ′軸方向に細長く形成
して構成する。また、水晶片の両主面にに形成する励振
電極をその対向方向がＹ′　軸から２２°３０’傾斜す
るように形成して構成する。

また１両者を組も合わせて構成する。これら構成により
、いずれの場合でも、副振動を低減して主振動の共振効
率を高めたＳＣカット振動子を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するＳｃカット振動子
の図、第２図は同実施例の効果を示す共振特性図、ｊ［
３図（ａ）（ｂ）は同作用を説明する断面図である。 第４図は本発明の他の実施例を説明するＳＣカット振動
子の図、第５図（ａ）（ｂ）は同作用を説明する新面図
、第６図は同実施例の効果を示す共振特性図である。 第７図は本発明の更に他の実施例を説明する図で、同ｗ
Ｊ（ａ）はＳＣカット振動子の図、同図（ｂ）は同作用
のための新面図である。 ｆＪ８図は従来例を説明するＳＣカット振動子の明所方
位図、第９図は同共振特性図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）結晶軸（ＸＹＺ）のＹ軸にＸ−Ｚ面が直交したＹ
   カット板をＺ軸を中心としてＸ軸からＹ軸方向に２２°
   ３０’回転し、さらに、新たに設定された（Ｘ’Ｙ’）
   軸のＸ’軸を中心としてＹ’軸からＺ軸方向に３４°１
   ８’回転させ、新たに設定された軸を（Ｙ”Ｚ’）とし
   て、Ｙ”軸に直交するＸ’−Ｚ’面を主面とした２回回
   転Ｙカット板からなる水晶振動子において、前記２回回
   転Ｙカット板をＸ’軸方向に細長く形成して構成したこ
   とを特徴とする水晶振動子。
2. （２）前記２回回転Ｙカット板の両主面に形成する励振
   電極を、Ｘ’軸方向の互いに反対方向にずらして、該励
   振電極の対向方向を主面に直交するところのＹ”軸から
   ２２°３０’傾斜させたことを特徴とする水晶振動子。
3. （３）前記２回回転Ｙカット板をＸ’軸方向に細長く形
   成するとともに、両主面に形成する励振電極の対向方向
   をＹ”軸から２２°３０’傾斜させたことを特徴とする
   水晶振動子。