JPH04276915A - 厚み辷り水晶振動子 - Google Patents

厚み辷り水晶振動子

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JPH04276915A
JPH04276915A JP3838191A JP3838191A JPH04276915A JP H04276915 A JPH04276915 A JP H04276915A JP 3838191 A JP3838191 A JP 3838191A JP 3838191 A JP3838191 A JP 3838191A JP H04276915 A JPH04276915 A JP H04276915A
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JP
Japan
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thickness
vibration
electrode
vibrations
excitation
Prior art date
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Pending
Application number
JP3838191A
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English (en)
Inventor
Hideo Endo
遠藤秀男
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、厚み辷り水晶振動子の
電極形状に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、数多くある水晶振動子のうちで、
最も汎用性の高い振動子はAT振動子である。
【0003】このAT振動子は、比較的良好な周波数−
温度特性(以下温特と略す)を有するために、通信機器
クロック等の民生機器に利用されている。
【0004】そして、近年電子機器分野の小型軽量高周
波化が進み、水晶振動子にも小型高周波化が要求される
ようになってきた。
【0005】そこで、X軸を長さ、Z’軸を幅、Y’軸
を厚みとして、X軸方向に長い矩形状に加工されたAT
振動子が作成されるようになってきた。
【0006】従来の矩形状厚み辷り水晶振動子の平面断
面図を図3に示す。また、従来の矩形状厚み辷り水晶振
動子の側面断面図を図4に示す。従来の厚み辷り水晶振
動子は、主面上にCr及びAgで形成された励振電極8
と接続電極9を有する水晶発振片7を、ステム11に貫
通するインナーリード10の端部と前記接続電極の端部
とをハンダを用いて接続されており、前記ステム11と
ケース12がハンダを用いて真空中で封着されているこ
とにより前記水晶発振片7は真空に保たれていた。
【0007】ここで前記励振電極は、X軸方向に長くZ
’軸方向に短い長方形の形をしていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、矩形状AT振
動子を高周波に於いて発振させる場合、水晶振動子に流
す励振電流が大きくなる傾向があり、図5に示すように
水晶振動子に於いて過大な励振電流が流れ励振電力が例
えば2mWと過大になると非線形現象が発生し、周波数
偏差が+5ppmと大きくなると同時に水晶振動子の主
振動の周波数の近傍に厚み辷り振動以外の縦振動及び屈
曲振動等の輪郭振動のスプリアス振動が発生しやすくな
り、図6に示すように通常の励振電流が水晶振動子に流
れ励振電力が例えば100μWとなった場合問題の無い
温特が得られたとしても図7に示すように過大な励振電
流が水晶振動子に流れ励振電力が例えば2mWと過大に
なるとした場合温特に悪影響を及ぼすという課題があっ
た。
【0009】本発明は、上述の課題を解決することにあ
り、その目的は、矩形状水晶振動子に於いて、過大な励
振電流を流しても厚み辷り振動以外の縦振動及び屈曲振
動等の輪郭振動のスプリアス振動による温特への影響を
防止する方法を提供するところにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】(1)  本発明の厚み
辷り水晶振動子は、ATカットで切断された矩形状の水
晶片のX軸を長さ、Y’軸を厚み、Z’軸を幅とした厚
み辷り水晶振動子に於いて、前記水晶片の表裏板面に励
振電極が形成され、前記励振電極と導通し前記水晶片の
周辺に向かって接続電極が形成され、前記励振電極はX
軸方向に長くZ軸方向に短く形成し前記励振電極のX軸
方向の中心部分の電極幅を前記励振電極のX軸方向の周
辺部分の電極幅よりも狭くしたことを特徴とする。
【0011】(2)  本発明の厚み辷り水晶振動子は
、(1)の厚み辷り水晶振動子において、前記励振電極
の厚みを2200(Å)以下としたことを特徴とする。
【0012】
【作用】本発明の厚み辷り水晶振動子は、以上のような
構成をとっているので過大な励振電流が流れても非線形
現象が発生しにくく厚み辷り振動以外の縦振動及び屈曲
振動等の輪郭振動のスプリアス振動による温特への影響
を防止することができる。
【0013】以下にその考えられる理由を説明する。
【0014】従来の厚み辷り振動子は、X軸方向に長く
Z軸方向に短い矩形状水晶振動子であり、厚み辷り振動
を電極により発生させているが水晶片が小さいこともあ
り純粋な厚み辷り振動というよりも特に短いZ軸方向の
屈曲振動及び縦振動等の輪郭系の振動が混じりあった厚
み辷り振動をしていると考えられる。
【0015】そこで、通常の低い励振電流が水晶振動子
に流れている場合は、厚み辷り振動が主に励振されてい
るため、特に温特で周波数が変動する等の現象は生じな
い。しかし、過大な励振電流が水晶振動子に流れている
場合は、厚み辷り振動以外の屈曲振動及び縦振動等の輪
郭系の振動へもエネルギーが供給され輪郭系の振動が強
く励振されることにより温特で周波数が変動するという
現象が生じることとなる。
【0016】本発明の厚み辷り振動子は、励振電極のX
軸方向の中心部分の電極幅を前記励振電極のX軸方向の
周辺部分の電極幅よりも狭くするためにエネルギー閉じ
こめ効果が弱くなり過大な励振電流を水晶振動子に流そ
うとしても厚み辷り振動を発生させるためだけにエネル
ギーが消費され、厚み辷り振動以外の屈曲振動及び縦振
動等の輪郭系の振動へエネルギーが供給され輪郭系の振
動が励振されず温特で周波数が変動するという現象も生
じないこととなる。
【0017】このとき、励振電極の電極幅を一様に狭く
する事によってもエネルギー閉じ込め効果を弱くする事
ができるが、その場合励振電極の電極面積も小さくなり
CI値が高くなるので効率的にエネルギー閉じ込め効果
を弱くする事ができない。
【0018】さらに厚み辷り振動と結合する輪郭系のス
プリアスは、水晶片のX軸方向の中心部分で強く結合す
るために励振電極のX軸方向の中心部分の電極幅を前記
励振電極のX軸方向の周辺部分の電極幅よりも狭くする
ことによって屈曲振動及び縦振動等の輪郭系の振動が厚
み辷り振動と結合することが弱くなり輪郭系の振動が励
振されず温特で周波数が変動するという現象を生じさせ
ないようにすることができる。
【0019】さらに本発明の厚み辷り振動子において、
励振電極の膜厚を薄くすることによりエネルギー閉じこ
め効果が弱くなり過大な励振電流を水晶振動子に流そう
としても厚み辷り振動を発生させるためだけにエネルギ
ーが消費され、厚み辷り振動以外の屈曲振動及び縦振動
等の輪郭系の振動へエネルギーが供給され輪郭系の振動
が励振されず温特で周波数が変動するという現象を生じ
させないようにすることができる。
【0020】
【実施例】以下、本発明の厚み辷り水晶振動子について
実施例に基ずいて詳細に説明する。本発明の実施例とす
る矩形状厚み辷り水晶振動子の平面断面図を図1に示す
。また、本発明の実施例とする矩形状厚み辷り水晶振動
子の側面断面図を図2に示す。本例の厚み辷り水晶振動
子は、主面上にCr及びAgで形成された励振電極2と
接続電極3を有する水晶発振片1を、ステム5に貫通す
るインナーリード4の端部と前記接続電極3の端部とを
ハンダを用いて接続されており、前記ステム5とケース
6がハンダを用いて封着されていることにより前記水晶
発振片1は真空に保たれている。
【0021】ここで前記水晶発振片は、X軸方向に長く
、Z’軸方向に短くとってある。
【0022】またこのとき前記励振電極のX軸方向の中
心部分の電極幅を前記励振電極のX軸方向の周辺部分の
電極幅よりも狭くしこの場合は前記励振電極のX軸方向
の中心部分の電極幅を前記励振電極のX軸方向の周辺部
分の電極幅の1/2としてある。
【0023】この場合の水晶振動子の励振電力と周波数
偏差との関係を図8に示す。
【0024】同図を見ればわかるように励振電力を増加
させても周波数の偏差は大きくならず非線形性が大きく
ならないために厚み辷り系とは別の屈曲及び縦振動等の
輪郭系のスプリアスと結合せず、温特も正常となる。
【0025】また本例に於いて励振電極の厚みは、32
00Åとしてあったがさらに励振電極の厚みを2200
Å以下とした場合の水晶振動子の励振電力と周波数偏差
との関係を図9に示す。
【0026】同図を見ればわかるようにさらに励振電力
を増加させても周波数の偏差は大きくならず非線形性が
大きくならないために厚み辷り系とは別の屈曲及び縦振
動等の輪郭系のスプリアスと結合することがなく、温特
も正常とすることができる。本発明の厚み辷り水晶振動
子の励振電極のその他の応用例を図10・図11に示す
【0027】このように励振電極の形がどのような形で
も励振電極のX軸方向の中心部分の電極幅を前記励振電
極のX軸方向の周辺部分の電極幅よりも狭くしてあるな
らば本発明は有効である。
【0028】また励振電極のX軸方向の中心部分の電極
幅を前記励振電極のX軸方向の周辺部分の電極幅よりも
狭くすることにより水晶振動子の基本波の減衰長はオー
バートーンの減衰長よりも長いため基本波の振動が抑圧
されオーバートーン振動がしやすくなる基本波振動抑圧
のオーバートーン振動子とする事ができる。
【0029】また本例に於いて励振電極の構成は、Cr
+Agを考えているがその他たとえばAg一層・Au一
層・Cr+Ag多層・Cr+Au多層・Ni+Ag多層
・Ni+Au多層など他の構成に於いても同様の効果を
有する。
【0030】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、本発
明の厚み辷り振動子は、励振電極のX軸方向の中心部分
の電極幅を前記励振電極のX軸方向の周辺部分の電極幅
よりも狭くするためにエネルギー閉じこめ効果が弱くな
り過大な励振電流を水晶振動子に流そうとしても厚み辷
り振動を発生させるためだけにエネルギーが消費され、
厚み辷り振動以外の屈曲振動及び縦振動等の輪郭系の振
動へエネルギーが供給され輪郭系の振動が励振されにく
いので厚み辷り振動以外の屈曲振動及び縦振動等の輪郭
振動のスプリアス振動による温特への影響を防止するこ
とができるという効果を有する。
【0031】さらに厚み辷り振動と結合する輪郭系のス
プリアスは、水晶片のX軸方向の中心部分で強く結合す
るために励振電極のX軸方向の中心部分の電極幅を前記
励振電極のX軸方向の周辺部分の電極幅よりも狭くする
ことによって屈曲振動及び縦振動等の輪郭系の振動が厚
み辷り振動と結合することが弱くなり輪郭系の振動が励
振されにくいので厚み辷り振動以外の屈曲振動及び縦振
動等の輪郭振動のスプリアス振動による温特への影響を
防止することができるという効果を有する。
【0032】さらに本発明の厚み辷り振動子において、
励振電極の膜厚を薄くすることによりエネルギー閉じこ
め効果が弱くなり過大な励振電流を水晶振動子に流そう
としても厚み辷り振動を発生させるためだけにエネルギ
ーが消費され、厚み辷り振動以外の屈曲振動及び縦振動
等の輪郭系の振動へエネルギーが供給され輪郭系の振動
が励振されにくいので厚み辷り振動以外の屈曲振動及び
縦振動等の輪郭振動のスプリアス振動による温特への影
響を防止することができるという効果を有する。
【0033】また励振電極のX軸方向の中心部分の電極
幅を前記励振電極のX軸方向の周辺部分の電極幅よりも
狭くすることにより水晶振動子の基本波の減衰長はオー
バートーンの減衰長よりも長いため基本波の振動が抑圧
されオーバートーン振動がしやすくなる基本波振動抑圧
のオーバートーン振動子ができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例とする矩形状厚み辷り水晶振動
子の平面断面図。
【図2】本発明の実施例とする矩形状厚み辷り水晶振動
子の側面断面図。
【図3】従来の矩形状厚み辷り水晶振動子の平面断面図
【図4】従来の矩形状厚み辷り水晶振動子の側面断面図
【図5】励振電力と周波数偏差の関係図。
【図6】通常の励振電流が水晶振動子に流れた場合の温
度特性図。
【図7】過大な励振電流が水晶振動子に流れた場合の温
度特性図。
【図8】本発明の厚み辷り水晶振動子の励振電力と周波
数偏差との関係図。
【図9】本発明の厚み辷り水晶振動子の励振電極の膜厚
が薄い場合の励振電力と周波数偏差との関係図。
【図10】本発明の厚み辷り水晶振動子のその他の例1
の励振電極の構成図。
【図11】本発明の厚み辷り水晶振動子のその他の例2
の励振電極の構成図。
【符号の説明】
1…水晶発振片 2…励振電極 3…接続電極 4…インナーリード 5…ステム 6…ケース 7…水晶発振片 8…励振電極 9…接続電極 10…インナーリード 11…ステム 12…ケース

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  ATカットで切断された矩形状の水晶
    片のX軸を長さ、Y’軸を厚み、Z’軸を幅とした厚み
    辷り水晶振動子に於いて、前記水晶片の表裏板面に励振
    電極が形成され、前記励振電極と導通し前記水晶片の周
    辺に向かって接続電極が形成され、前記励振電極はX軸
    方向に長くZ軸方向に短く形成し前記励振電極のX軸方
    向の中心部分の電極幅を前記励振電極のX軸方向の周辺
    部分の電極幅よりも狭くしたことを特徴とする厚み辷り
    水晶振動子。
  2. 【請求項2】  前記励振電極の厚みを2200(Å)
    以下としたことを特徴とする請求項1記載の厚み辷り水
    晶振動子。
JP3838191A 1991-03-05 1991-03-05 厚み辷り水晶振動子 Pending JPH04276915A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001339272A (ja) * 2000-05-30 2001-12-07 Kyocera Corp 圧電共振子
WO2007032444A1 (ja) * 2005-09-15 2007-03-22 Daishinku Corporation 水晶振動子
US9178471B2 (en) 2013-07-25 2015-11-03 Seiko Epson Corporation Resonating element, resonator, oscillator, electronic apparatus, and mobile object

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