JPH04128422U - オーバトーン水晶振動子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 無調整発振回路でオーバトーンの周波数で発
振可能な水晶振動子を提供する。 ［構成］ ＡＴカットの水晶振動子で水晶片の板面の中
心を通るＺ’軸に対して４５゜回転させた方向に２．０
×１０^-5ｃｍないし２．５×１０^-5ｃｍの厚みで板面の
周縁に対して該方向の水晶片の寸法の０．３倍よりも少
ない間隙を存して表裏板面に相対面して励振電極を形成
する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、無調整発振回路を用いてオーバトーンの発振を容易に行えるオーバ トーン水晶振動子に関する。

【０００２】

【従来の技術】

近時、多くの電子機器では周波数、時間等の基準として圧電振動子、たとえば 水晶振動子を多用している。特に水晶振動子は製造技術の進歩により安価で高性 能なため大量に製造され使用されている。 このような水晶振動子の振動モードには屈曲振動、たわみ振動、厚み振動等種 々の振動モードがある。そして共振周波数が、ＭＨｚオーダーの水晶振動子では 、主に厚みすべり振動モードが用いられている。このように厚みすべり振動モー ドで励振する水晶振動子の共振周波数は水晶片の厚みに逆比例する。したがって 、共振周波数が１０ＭＨｚの振動子の厚みは約０．１６７ｍｍ、共振周波数が３ ０ＭＨｚの振動子の厚みは約０．０５６ｍｍになる。すなわち、共振周波数に逆 比例して水晶片の厚みは薄くなり周波数が高くなるとともに水晶片の強度、加工 等の問題から製作は極めて困難になる。 このために共振周波数の高い水晶振動子を必要とする場合はオーバトーンのモ ードを使用することが行われている。オーバトーンのモードでは、略基本波の共 振周波数の奇数倍の周波数で共振し、一般に３次、５次、７次等のモードが使用 され、次数は発振回路の定数、たとえば出力側の同調回路の定数によって決定さ れる。 しかしながら、このようなオーバトーンの発振回路では基本波の共振を回路的 に抑圧するために同調回路を設けるのでコイル、すなわちインダクタンスを必要 とする。しかしながら同調回路の特にインダクタンスを小型化することは困難で あり、しかも調整を必要とする問題があった。

【０００３】 ところで近年、発振回路を小形化、無調整化し、長期間にわたって高い周波数 精度を維持するために、たとえば水晶振動子と集積回路を一体化して無調整発振 回路を構成した超小型発振器が大量に製造され、使用されている。しかして、こ のような構成の発振回路は同調回路を有しないためにオーバトーンのモードを利 用することはできない。このため発振出力の最高周波数は水晶片の加工上の限界 から、一般的には３０ＭＨｚ程度に制限されることになる。 しかして、基本波振動モードを抑圧することによって無調整発振回路を用いて オーバトーンの周波数で発振させることができる水晶振動子がいくつか提案され ている。 たとえば基本波の振動エネルギーを水晶片の支持部へ伝達して減衰させること により基本波振動モードを抑圧するものがある。しかしながらこのようなもので は水晶片の支持部と電極との間の間隔のばらつきのために周波数の調整が著しく 困難な問題がある。 また電極を水晶片の周縁へ偏在させ、あるいは電極の寸法を水晶片の寸法に略 同じにする等によって基本波振動モードを抑圧することも考えられている。しか しながらこのようなものでも充分に基本波振動を抑圧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、無調整発振回路を用いてコイ ルを用いることなくオーバトーンの周波数で発振することができるオーバトーン 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ＡＴカットの水晶振動子において、水晶片の板面のＺ’軸方向の端部 を保持部材で保持し、この水晶片の板面の中心を通るＺ’軸に対して４５゜回転 させた方向に２．０×１０^-5ｃｍないし２．５×１０^-5ｃｍの厚みで板面の周縁 に対して該方向の水晶片の寸法の０．３倍よりも少ない間隙を存して表裏板面に 相対面して励振電極を形成したことを特徴とするものである。

【０００６】

【実施例】 以下、本考案の一実施例の水晶振動子を図１に示すカバーを取り外して示す側 面図を参照して詳細に説明する。 図中１は、水晶の結晶をその結晶軸に対して所定角度に切断して角板状に成形 した、ＡＴカットの厚みすべり水晶片である。なお、この水晶片１は基本波の振 動を抑圧してオーバトーンの振動を励振し易くするために周縁部の面取りを行わ ないようにしている。 そしてこの水晶片１の中心を通るＺ’軸に対して４５゜回転した方向に励振電 極２を形成するようにしている。またこの励振電極は水晶片１の板面の中心で直 交するＺ’軸およびＸ軸によって４分割される領域の一つに形成するようにして いる。 この励振電極２は、たとえば真空蒸着によりアルミニウム、銀等の導体を２． ０×１０^-5ｃｍないし２．５×１０^-5ｃｍの厚みに形成するようにしている。さ らに、この励振電極２は水晶片１の板面の周縁に対して該方向の水晶片の寸法の ０．３倍よりも少ない間隙を存して形成するようにしている。 そして上記励振電極２を水晶片の板面のＺ’軸方向へ導出し、この導出端を保 持部材３で保持するようにしている。この保持部材３はベース４に互いに絶縁し て植設した一対の端子５の先端部に半田付け、溶接等で固着している。そして水 晶片１の板面に形成した励振電極２を上記端子５を介して外部へ導出するように している。 なおベース４には図示しないカバーをかぶせて半田付け、抵抗溶接等により気 密に封止するようにしている。

【０００７】 しかして基本波の振動は板面の中央部に偏在するのに比してオーバトーンの振 動は板面の中央部に集中することなく略板面の全域で生じる。したがって上記実 施例のように励振電極２を板面の周縁よりに偏在させて設けると基本波の振動は 著しく阻害されるのに比してオーバトーンの振動はほとんど損なうことなく励振 することができる。 図２は励振電極２の辺縁から水晶片の周縁までの距離Ａに対する水晶片の寸法 Ｂの比、および励振電極２の厚みに対する基本波および３次のオーバトーンのク リスタルインピーダンス（以下ＣＩと称する）を示すグラフである。 この結果から明らかなように３次オーバトーンのＣＩは略２５Ω程度の一定値 となるが基本波のそれは２２０Ωないし５３０Ω程度に大きく変化する。したが って基本波の振動を抑制してオーバトーンで確実に励振するためには基本波のＣ Ｉはできるだけ大きな値をとることが望ましい。 しかして距離Ａ／寸法Ｂの比は小さいほど基本波のＣＩは大きな値となり好都 合であり、実用的には励振電極と板面の周縁との間隙を該方向の水晶片の寸法の ０．３倍よりも小さくすることによって１０倍以上のＣＩ比を得られる。また励 振電極２の厚みは２．０×１０^-5ｃｍないし２．５×１０^-5ｃｍとすることによ り基本波のＣＩは最大値となる。したがって上記実施例では電極の厚みを２．０ ×１０^-5ｃｍないし２．５×１０^-5ｃｍとするように、たとえば真空蒸着を行う ようにしている。 このような構成であれば、３次オーバトーンのＣＩに対して基本波のそれは１ ０倍以上の値となり無調整発振回路を用いても基本波の振動を抑圧して３次オー バトーンで励振することができる。 そして励振電極を形成する位置とその厚みを制御することにより３次オーバト ーンのＣＩと基本波のそれとの比を充分に得られ確実に３次オーバトーンのモー ドで励振することができる。 なお上記実施例では矩形の水晶片に丸型の励振電極を形成するようにしたが、 図３に示すように短冊型の水晶片に矩形の電極を形成するようにしてもよいし、 図４に示すように丸板の水晶片に丸型の励振電極を形成するようにしてもよい。 また水晶片の保持部材は図１に示すようにワイヤクリップを用いてもよいし、 図３、図４に示すように帯状の金属片の長手方向にスリットを形成してここに水 晶片のＺ’軸方向の周縁部を嵌装して保持するようにしてもよい。

【０００８】

【考案の効果】

以上詳述したように、本考案の水晶振動子を用いれば無調整発振回路を用いて オーバトーンの発振を行うことができ、集積回路化した発振回路の使用を可能に でき、形状の小型な発振器を構成することができる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側面図である。

【図２】本考案の一実施例の励振電極の位置および厚み
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側面図である。

【図４】本考案のさらに他の実施例の側面図である。

【符号の説明】

１ 水晶片 ２ 励振電極 ３ 保持部材

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ＡＴカットの水晶振動子において、水晶片
   の板面のＺ’軸方向の端部を保持する保持部材と、この
   水晶片の板面の中心を通るＺ’軸に対して４５゜回転さ
   せた方向に２．０×１０^-5ｃｍないし２．５×１０^-5ｃ
   ｍの厚みで板面の周縁に対して該方向の水晶片の寸法の
   ０．３倍よりも少ない間隙を存して表裏板面に相対面し
   て形成した励振電極を具備したことを特徴とするオーバ
   トーン水晶振動子。