JPH04128421U - Ｓｃカツトの水晶振動子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ Ａモード、Ｂモードの振動を抑圧して主振動
のＣモードで確実に共振するＳＣカットの水晶振動子を
提供する。 ［構成］ 水晶のＹ軸に直交する面をＸじくを中心にし
て約３４゜回転し更にＺ軸を中心にして約２２゜回転し
た面から切り出したＳＣカットの２回回転水晶振動子に
おいて、水晶片の表裏板面に相対面して一対の励振電極
を形成し、この励振電極に対して０．０５ｍｍないし
０．１５ｍｍの間隙を存して板面の中心を通るＺ’軸方
向から３０゜ないし５０゜回転した方向に他側板面の励
振電極に接続した副電極を設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ＳＣカットの水晶振動子に係わり、特に副振動モードの抑圧に関す る。

【０００２】

【従来の技術】

一般に水晶振動子は、結晶軸に対する切断角度に応じて固有の振動特性を呈す る。数ＭＨｚないし十数ＭＨｚの周波数で最も一般的に使用されるＡＴカットの 水晶振動子は２５℃付近に変曲点を有する３次曲線状の温度特性を示す。 ところで計測機器、無線機器等で高い安定度の周波数を要求される基準発振器 では、たとえば恒温槽型の発振器を用いている。この恒温槽型の発振器では８０ ℃程度の一定温度に加熱した恒温槽に水晶振動子を収納することにより水晶振動 子の温度特性による周波数の変化を除去して安定化を図るものである。 そして、このような発振器に適する水晶振動子としてＳＣカットの水晶振動子 が知られている。このＳＣカットの水晶振動子１は図４に示すように水晶の結晶 のＹ軸に直交する面をＸ軸を中心にして約３４゜回転し、更にＺ軸を中心にして 約２２゜回転した面から切り出したものである。 しかして、このＳＣカットの水晶振動子はＡＴカットの水晶振動子に比して熱 衝撃特性が良好で、８０℃前後の比較的高温度においてゼロ温度係数を示し、高 いＱ値を得られる。このような特性は、たとえば８０℃程度の一定温度に加熱し た恒温槽に収納して使用する安定度の高い水晶発振器としては極めて望ましい特 性である。 したがって、たとえば１９８０年５月に開催された３４回ＦＣＳ（FREQ.CONTR OL SYMPOSIUM）の予稿集の１８７頁ないし１９３頁に基本波モードのＳＣカット 共振器（FUNDAMENTAL MODE SC-CUT RESONATORS）として開示されているように種 々の報告がなされている。

【０００３】 ところで、このようなＳＣカットの水晶振動子は、たとえば図５に示す共振特 性のように主振動であるＣモードの共振（図示Ｃ）の近傍の高域側の周波数にＢ モード（図示Ｂ）およびＡモード（図示Ａ）の副振動を生じる。 ここでＡモードの振動のクリスタルインピーダンス（以下ＣＩと略称する）の 値はＣモードのそれに比して大きいために格別問題とはならない。これに対して ＢモードのＣＩはＣモードのそれに等しいか場合によっては小さい。このために 実際に発振器を製作すると副振動のＢモードで発振してしまう問題がある。 したがってＳＣカットの水晶振動子を用いる場合には、Ｃモードの主振動を確 実に励振するために、Ｂモードの振動を抑圧してそのＣＩをＣモードのそれより も大きくする必要がある。 このために、たとえば水晶片の一方の主面だけを凸レンズ状に加工するコンベ ックス加工を行う等の工夫がなされているが、このようなものではＣモードの主 振動のＣＩに対してＢモードの副振動のそれは２倍程度の値であり副振動を確実 に抑圧することはできない問題があった。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、上記の事情に鑑みてなされたもので、ＡモードはもちろんＢモード の共振を抑圧することができ、それによってＣモードの共振を確実に励振するこ とができるＳＣカットの水晶振動子を提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案は、水晶の結晶のＹ軸に直交する面をＸ軸を中心にして約３４゜回転し 更にＺ軸を中心にして約２２゜回転した面から切り出したＳＣカットの２回回転 水晶振動子において、水晶片の表裏板面に相対面して一対の励振電極を形成し、 この励振電極に対して０．０５ｍｍないし０．１５ｍｍの間隔を存して板面の中 心を通るＺ’軸方向から３０゜ないし５０゜回転した方向に他側板面の励振電極 に接続した副電極を設けたことを特徴とするものである。

【０００６】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図１に示すカバーを取り外した水晶振動子の正面図 を参照して詳細に説明する。 図中１１はＳＣカットの水晶片である。この水晶片１１は水晶の結晶のＹ軸に 直交する面をＸ軸を中心にして約３３゜、たとえば３３゜１８’左回転し、更に Ｚ軸を中心にして約２２゜、たとえば２２゜３０’左回転した平面から切り出し た２回回転水晶片である。 そして、この水晶片１１を所望の共振周波数に応じた厚みの丸板状あるいは短 冊状に成形した後、両側板面の中央部分に蒸着等により相対面して励振電極１２ を形成する。そして各励振電極１２は板面のＺ’軸方向に沿って互いに反対方向 へ板面の端部まで導出するようにしている。そして、この水晶片１１の板面の中 心を通るＺ’軸に対して３０゜ないし５０゜回転した方向に副電極１３を形成し ている。またこの副電極３は励振電極１２に対して０．０５ｍｍないし０．１５ ｍｍの間隔Ｗで設け他側板面の励振電極１２に接続するようにしている。 なお図１に示す水晶振動子では水晶片１１の板面の中心に対してＺ’軸方向の 対称な位置にそれぞれ副電極１３を設け、励振電極１２の引き出し端側の副電極 １３は当該励振電極１２に接続し、反対側の副電極１３は該励振電極１２に対面 する反対側の板面に形成した励振電極１２に接続するようにしている。また反対 側の板面に図１とまったく同様の位置関係および形状の励振電極１２および副電 極１３を形成している。 なお水晶片１１は、励振電極１２の引き出し端を保持部材１４の先端部のクリ ップで保持してここに導電性接着剤を塗布し、該保持部材１４の基端部をベース １５に植設した端子１６に巻装して固着するようにしている。 そして保持部材１４に保持した水晶片１１の基礎電極の上に周波数調整電極を 蒸着して所望の共振周波数に正確に合わせ込んだ後、図示しないカバーをかぶせ て気密に封止するようにしている。

【０００７】 図２に示すグラフは図１に示すように板面に励振電極とともにその外側に副電 極を形成したＳＣカットの水晶片のＺ’軸方向の端部を保持してこの副電極の位 置を変えたときのＣモード（曲線ｃ）およびＢモード（曲線ｂ）のＣＩの変化を 示すグラフである。なお、この水晶片は直径１２ｍｍ、周波数５ＭＨｚの３次オ ーバトーンのものを用いた。 この結果から明らかなように、目的の主振動であるＣモードのＣＩは略８０ Ωの一定値であるが、抑圧すべきＢモードのＣＩはＺ’軸に対して±４０゜の方 向に副電極を配置したときに最も大きくなり、ＣモードとのＣＩ比も最大となる 。 しかして実用的には、上記副電極を水晶片の中心を通るＺ’軸に対して３０゜ ないし５０゜回転した位置に配設することによってＢモードのＣＩは３３０Ω程 度になりＣモードのそれとの比を４倍以上得られて確実に主振動であるＣモード で励振することができる。 このような構成であれば、Ｂモードの共振によって比較的大きな変位を生じる Ｚ’軸に対して３０゜ないし５０゜回転した位置に副電極を設けているので、そ の質量付加効果によってＢモードの共振を抑制することができる。更にこの副電 極を当該板面の励振電極に微少な間隙で配設しているのでＢモードの共振によっ て発生した電気的なエネルギーを該励振電極へ逃がして効率よく抑制することが できる。 またこのように水晶片の板面に副電極を設けるようにしてもＳＣカットの水晶 振動子の本質的な特性は失われないので、特に恒温槽を用いた高安定の発振器等 に適する水晶振動子を得られる。 なお、本考案は上記実施例に限定されるものではなく、たとえば図３に示す正 面図のように丸板状の水晶片を用いたものにも適用できることはもちろんである 。 この場合にも図１に示す短冊状の水晶片を用いたものと同様の効果を得ることが できる。

【０００８】

【考案の効果】

以上詳述したように、本考案によればＡモードおよびＢモードの共振を抑圧し て確実に主振動であるＣモードの共振を励振することができるＳＣカットの水晶 振動子を提供することができる。

【０００９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す正面図である。

【図２】本考案の一実施例の副電極の形成位置とＣＩと
の関係を示すグラフである。

【図３】本考案の他の実施例の正面図である。

【図４】ＳＣカットの水晶振動子を説明する斜視図であ
る。

【図５】ＳＣカットの水晶振動子の共振特性を示す図で
ある。

【符号の説明】

１１ 水晶片 １２ 励振電極 １３ 副電極 １４ 保持部材 １５ ベース １６ 端子

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】水晶の結晶のＹ軸に直交する面をＸ軸を中
   心にして約３４゜回転し更にＺ軸を中心にして約２２゜
   回転した面から切り出したＳＣカットの２回回転水晶振
   動子において、水晶片の表裏板面に相対面して形成し互
   いに反対方向にＺ’軸方向に沿って端部へ導出した一対
   の励振電極と、この励振電極に対して０．０５ｍｍない
   し０．１５ｍｍの間隔を存して板面の中心を通るＺ’軸
   方向から３０゜ないし５０゜回転した方向に他側板面の
   励振電極に接続した副電極を具備することを特徴とする
   ＳＣカットの水晶振動子。