JPH0463009A - 厚みすべり水晶振動子 - 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】 （発明の技術分野） 本発明は、オーバ・トーンの発振を容易に行える厚みす
べり水晶振動子に関する。

（発明の技術的背景とその問題点） 近時、多くの電子機器では周波数、時間等の基準として
安価で高性能な水晶振動子を使用するために、水晶振動
子は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
みすべり振動モートが用いられている。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
ＩＯＭＨｚの振動子の厚みは約０．１６７ｍｒｎ、共振
周波数が３０ＭＨｚ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・トーンのモートでは、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
えは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
けるようにしている。このため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。

ところで近年、発振回路を小形化し、無調整化するため
に、たとえは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
用することはてきない。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、−船釣には３０ＭＨｚ程
度に制限されることになる。

しかして、基本波振動モートを抑圧することとこよって
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
るものかある。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ほ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路間しにする等によって基本波振動
モードを抑圧するものもある。

しかしながらこのようなものでは水晶片を特殊な構造に
する必要があり、また電極とサポータの位置が近つくた
めに特殊な保持構造としなけれはならない問題がある。

（発明の目的） 本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、周波数
の調整作業を容易に行え、構造も簡単て標準化を図り得
、無調整発振回路を用いてオーバ・トーンの周波数で発
振することができる厚みすべり水晶振動子を提供するこ
とを目的とするものである。

（発明の概要） 本発明は、厚み滑り振動を励振される水晶片の一側板面
の中央部に面積の小さな基本波電極を形成して基本波電
極よりも大きな面積で該基本波電極に微小な間隙を存し
て励振電極を形成し、さらに水晶片の他側板面に少なく
とも上記基本波電極および上記励振電極に相対面して周
波数調整電極を形成するとともにこの電極を基本波電極
に電気的に接続し、かつ水晶片の主面の面取りを行わな
いことを特徴とするものである。

（実施例） 以下、本発明の一実施例の水晶振動子を第１図に不す側
面図、第２図に示す一例板面の平面図を参照して詳細に
説明する。

図中、１１は水晶の結晶をその結晶軸に対して所定角度
に切断して丸板状に成形した、たとえはＡＴカットの厚
みすべり水晶片である。なお、この水晶片１１は基本波
の振動を抑圧してオーバ・トーンの振動を助勢するため
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１１の一側板面の中央部に面積の小さ
な基本波電極１２を形成し・でいる。すなわち基本波の
振動は板面の中央部分に偏在しているので、この中央部
に面積の小ざい基本波電極１２を設けるようにしている
。

そしてこの基本波電極１２と同し板面に該基本波電極１
２よりも大きな面積の励振電極１３を微小な間隙ｔを存
して形成している。すなわち、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広い範囲で生しるので
、この励振電極１３を板面の周縁よりζこ偏在させても
オーバ・トーンの振動を励振することができる。

そして基本波電極１２と励振電極１３とを微小な間隙ｔ
を存して設けることにより、励振電極１３に生じた基本
波振動のエネルギーを基本波電極１２に伝達して減衰さ
せるようにしている。

そして水晶片１１の他側板面に少なくとも上記基本波電
極１２および励振電極１３に対面して面積の大きな周波
数調整電極１４を形成している。

そして、この周波数調整電極１４にリード線等で基本波
電極１２を接続して基本波の振動エネルギーを電気的に
短絡することによって基本波振動を抑制し、相対的にオ
ーバ・トーンの振動を助勢するようにしている。

しかして所望の共振周波数に応じた厚みに研磨した水晶
片１１の表裏板面に各電極を形成し、この後周波数調整
電極１４に微小な質量を蒸着することにより、その質量
付加効果によって共振周波数を正確に合わせ込む。

なお基本波電極１２と励振電極１３との間隙ｔを０．２
ｍｌ１１〜０．０７１１Ｉｍの範囲で変化させたときの
基本波のクリスタルインピーダンス（以下ＣＩと言う）
Ｒ１と３次のオーバ・トーンの周波数におけるＣＩ、Ｒ
３のインピーダンス比Ｒ１／Ｒ３および共振周波数の関
係は第３図に示すグラフのようになった。

すなわち上記間隙ｔを狭くするほどインピーダンス比は
大きくなって良好な特性を示し、間隔ｔが一定であれは
周波数が高くなるほどインピーダンス比Ｒ１／Ｒ３は小
さくなって特性は劣化する。

なおこの間隔ｔをあまり狭くすることは電極１２．１３
を蒸着する際のエツジのボケ等のために電気的な絶縁を
維持できなくなる問題を生じ易く、少なくとも０．０５
ｍｍ以上とすることが好ましい。

一方、基本波振動を抑圧してオーバ・トーンの周波数で
確実に発振させるためには上記インピーダンス比Ｒ１／
Ｒ３の値は少なくとも３以上とする必要がある。したが
って、所望の共振周波数が８０ＭＨ２以下であれは上記
間隙ｔの上限値は０，２ｍｍ、　１００ＭＨ２以下であ
れば間隙上の上限値は０゜１ｍｍとすることが望ましい
。

したがって上記実施例の水晶振動子を用いて、従来周知
の無調整発振回路を構成する場合、励振電極１３を一方
の端子とし、共通に接続した基本波電極１２と周波数調
整電極１４を他方の端子とする。このようにすれは基本
波周波数のＣＩ値よりもオーバ・トーンの周波数のＣＩ
値は小さいので、基本波振動を抑制してオーバ・トーン
の周波数で発振させることができる。

そして発振回路として無調整発振回路を用い得るのでイ
ンダクタンスは不要で集積回路化も可能であり、形状を
著しく小型化でき高い周波数の発振出力を得ることがで
きる無調整の発振器を構成することができる。

なお本発明は上記実施例に限定されるものではなく、上
記実施例では丸板状の水晶片を用いるようにしたが、た
とえば第４図に示すように短冊状の水晶片を用いるよう
にしてもよい。

また上記実施例では、基本波電極１２と周波数調整電極
１４とはリード線等で接続するようにしたが、たとえば
水晶片の周縁部を回り込んで基本波電極１２と周は数調
整電極１４を接続する接続用の電極を形成するようにし
てもよい。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明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かできる水晶振動子
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の水晶振動子を説明する側面
図、 第２図は上記実施例の水晶片の一例板面の平面図、 第３図は基本波と３次のオーバ・トーンのＣＩ比と周波
数および基本波電極と励振電極との間隙の関係を示すグ
ラフ、 第４図は本発明の他の実施例の水晶片の一例板面の平面
図である。 １１・・・・・水晶片 １２・・・・・基本波電極 １３・・・・・励振電極 １４・・・・・周波数調整電極 第１図 篤２図 又１４ 第３図 Ａ′、屯；Ｑ次側− ９；ｔ−；ｏ−１輌町 （、−Ｃで０．０７−ｍや 圏大牧Ｍｌ−１２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 厚み滑り振動を励振される水晶片と、 上記水晶片の一側板面の中央部に形成した面積の小さな
   基本波電極と、 上記水晶片の一側板面に基本波電極よりも大きな面積で
   該基本波電極に微小な間隙を存して形成した励振電極と
   、 この水晶片の他側板面に少なくとも上記基本波電極およ
   び上記励振電極に相対面して形成するとともに上記基本
   波電極に電気的に接続した面積の大きな周波数調整電極
   とを具備し、 水晶片の主面の面取りを行わないことを特徴とする厚み
   すべり水晶振動子。