【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
（産業上の利用分野）
本発明は圧電振動子に関するものである。
（従来の技術）
従来から水晶振動子は、水晶片の両面のエネル
ギーの集中する中心部に駆動電極膜を形成し、両
者に電界を印加することにより、厚みすべり振動
を起させるものであつた。
（発明が解決しようとする問題点）
この振動子は、厚みすべり振動の外に、輪郭部
分から生じる副振動、高調波振動、その他主振動
以外の種々の副振動を生じていた。
そこで本発明の目的は、種々の副振動を排除
し、主振動で安定して振動し、Ｑ値が高く、電源
電圧特性が優れ、浮遊容量の影響が小さい圧電振
動子を提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
本発明の特徴は、厚みすべり振動を行う圧電体
の一方の面上の中心部分に中心電極を設け、さら
にこの中心電極の周辺に周辺電極を設け、圧電体
の他方の面上に中心部の電極膜を有さない背面周
辺電極を設け、周辺電極と背面周辺電極とを接続
し、背面周辺電極と中心電極とに電界を印加する
ようにしたところにある。
（実施例）
第１図において、圧電体１は、厚みすべり振動
を行うATカツト水晶片であつて、Ｚ軸から切断
角度35゜05′で切断され、その平面形状は円形
で、側面形状は平板状のものである。
水晶片１の一方の面１ａ上には、振動変位の大
きい部分である中心部に中心電極２が形成され、
この中心電極の周辺には、周辺電極３が形成して
ある。中心電極２と周辺電極３には、それぞれ引
出し電極４，５が形成してある。水晶片１の他方
の面１ｂ上には、第２図示のように中心部に電極
膜を有しない背面周辺電極６が形成してあり、こ
の電極にも引出し電極７が形成してある。なお電
極膜は、蒸着手段で簡単に形成できる。また周辺
電極３と背面周辺電極６とは、その引出電極５，
７の端部に導電性接着剤８を塗布することで短絡
してある。
水晶振動子の発振回路は、第３図示のようであ
つて、周辺電極３と背面周辺電極６とを接続し、
この背面周辺電極と中心電極２との間には、Ｃ−
MOSインバータ９とバイアス抵抗１０とを並列
に接続し、このインバータの入力側に、負荷容量
１１を接続してある。
水晶振動子の等価回路は、第４図示のように静
電容量Coは、直列に接続しているモーシヨナル
キヤパシタンスCm、クリスタルインピーダンス
Ｒ、インダクタンスＬと並列に接続してある。
水晶振動子を水晶片の直経8.0mm、中心電極２
の直径3.0mm、周辺電極３および背面周辺電極６
の幅2.0mm、背面周辺電極６の内径3.5mmとして形
成した。
そして本発明の水晶振動子と従来の水晶振動子
とを対比した結果、次頁の表に示す結果を得た。
次頁の表中、ｆ＝Co／Cm、Ｑ＝ωＬ／Ｒであ
る。
(イ) Ｑ値について
次頁の表からわかるように本発明の水晶振動
子は、Ｒ値が従来のものに比して約15倍になつ
ているが、他の定数Ｌも35倍になつているの
で、Ｑ値は大幅に高くなつている。
さらに上記した本発明の実施例の水晶振動子
を、第３図示の発振回路で発振させて種々の特
性を調べた。
(Industrial Application Field) The present invention relates to a piezoelectric vibrator. (Prior art) Conventionally, a crystal resonator has a drive electrode film formed at the center of both sides of a crystal piece where energy is concentrated, and an electric field is applied to both to cause thickness shear vibration. . (Problems to be Solved by the Invention) In addition to the thickness shear vibration, this vibrator generates sub-vibrations generated from the contour portion, harmonic vibrations, and various other sub-vibrations other than the main vibration. Therefore, an object of the present invention is to provide a piezoelectric vibrator that eliminates various secondary vibrations, vibrates stably with main vibration, has a high Q value, has excellent power supply voltage characteristics, and is less affected by stray capacitance. . (Means for Solving the Problems) The features of the present invention are that a center electrode is provided at the center of one surface of a piezoelectric body that performs thickness-shear vibration, and peripheral electrodes are provided around this center electrode. A back peripheral electrode without a center electrode film is provided on the other surface of the body, the peripheral electrode and the back peripheral electrode are connected, and an electric field is applied between the back peripheral electrode and the center electrode. be. (Example) In FIG. 1, the piezoelectric body 1 is an AT-cut crystal piece that performs thickness-shear vibration, and is cut at a cutting angle of 35°05' from the Z axis, and its planar shape is circular, and its side shape is It is a flat plate. On one surface 1a of the crystal piece 1, a center electrode 2 is formed at the center, which is the part where the vibrational displacement is large.
A peripheral electrode 3 is formed around this center electrode. Leading electrodes 4 and 5 are formed on the center electrode 2 and the peripheral electrode 3, respectively. On the other surface 1b of the crystal blank 1, as shown in the second figure, a back peripheral electrode 6 having no electrode film in the center is formed, and an extraction electrode 7 is also formed on this electrode. Note that the electrode film can be easily formed by vapor deposition means. Further, the peripheral electrode 3 and the back peripheral electrode 6 are connected to the extraction electrode 5,
A short circuit is formed by applying a conductive adhesive 8 to the ends of the terminals 7 and 7. The oscillation circuit of the crystal resonator is as shown in the third diagram, and connects the peripheral electrode 3 and the back peripheral electrode 6,
Between this rear peripheral electrode and the center electrode 2, there is a C-
A MOS inverter 9 and a bias resistor 10 are connected in parallel, and a load capacitor 11 is connected to the input side of this inverter. In the equivalent circuit of the crystal resonator, as shown in Figure 4, a capacitance Co is connected in parallel with a motional capacitance Cm, a crystal impedance R, and an inductance L, which are connected in series. The crystal resonator is 8.0 mm in diameter from the crystal piece, and the center electrode is 2.
diameter 3.0mm, peripheral electrode 3 and back peripheral electrode 6
The width of the electrode 6 was 2.0 mm, and the inner diameter of the back peripheral electrode 6 was 3.5 mm. As a result of comparing the crystal resonator of the present invention with a conventional crystal resonator, the results shown in the table on the next page were obtained. In the table on the next page, f=Co/Cm and Q=ωL/R. (B) About the Q value As can be seen from the table on the next page, the R value of the crystal resonator of the present invention is approximately 15 times larger than that of the conventional one, but the other constant L is also 35 times larger. Therefore, the Q value is significantly higher. Further, the crystal resonator according to the embodiment of the present invention described above was oscillated by the oscillation circuit shown in FIG. 3, and various characteristics were investigated.
【表】
(ロ) 電圧・周波数特性
第５図は、縦軸を1.5Vにおける発振周波数
を基準としたとき周波数変化率Δｆ／ｆ×106
（ppM）、横値を電圧Ｖとした電圧・周波数特
性図である。
本発明においてはそのライン１２に示すよう
に、電圧1.2Vから1.7Vにわたり周波数変化率
は０であつて、全く安定した発振周波数特性を
示している。ライン１３は従来の水晶発振器の
特性を示すもので、電圧の変化により発振周波
数が大きく変化している。
(ハ) 負荷容量特性
第６図は、縦軸を容量Ｃ＝０における発振周
波数を基準としたときの周波数変化率Δｆ／ｆ
（ppM）、横軸を容量Ｃ（pF）とした負荷容量
特性図である。
ライン１４は容量Ｃを０〜50pFまで変化さ
せてその発振周波数変化率を測定して得たもの
で、このライン１４から分るように容量Ｃの変
化に対し発振周波数変化率は10ppMにすぎな
い。
(ニ) 共振特性
第７図は、縦軸を共振レベル、横軸を周波数
とした共振特性を示すもので、入力レベルを一
定として測定したものである。
3.0MHzから10.0MHzまでの範囲内で
4.2MHz近傍で共振を示し、これが主振動であ
るが、他には大きな共振を示さない。このこと
から主振動以外の副振動がよく抑えられている
ことがわかる。
また本発明の水晶振動子の温度特性は三次曲線
であらわれ、非常に優れたものである。
なお水晶片は平面形状が正方形、長方形など、
また側面形状がプラノコンベツクス形、バイコン
ベツクス形、ベベリング形などであつても、上記
した実施例と同一の作用、効果を達成することが
できる。
（発明の効果）
このように本発明の振動子によれば、圧電体の
背面周辺電極は中心部の電極を有しないため、Ｑ
値が高く、周波数エージングも小さく、さらに表
裏の周辺電極が互いに対向しかつ接続してあるた
め、輪郭振動その他の副振動を抑制でき、輪郭振
動との結合を疎にできるため、小型化が達成でき
る。また電圧・周波数特性が優れており、浮遊容
量の影響が小さく安定した発振周波数を得ること
ができるなど極めて優れた効果を有する。[Table] (b) Voltage/frequency characteristics Figure 5 shows the frequency change rate Δf/f×10 6 when the vertical axis is the oscillation frequency at 1.5V.
(ppM), and is a voltage/frequency characteristic diagram where the horizontal value is the voltage V. In the present invention, as shown by line 12, the frequency change rate is 0 over the voltage range of 1.2V to 1.7V, and exhibits completely stable oscillation frequency characteristics. Line 13 shows the characteristics of a conventional crystal oscillator, in which the oscillation frequency changes greatly with changes in voltage. (c) Load capacitance characteristics Figure 6 shows the frequency change rate Δf/f when the vertical axis is the oscillation frequency at capacitance C = 0.
(ppM), and the horizontal axis is a load capacitance characteristic diagram with capacitance C (pF). Line 14 was obtained by varying the capacitance C from 0 to 50 pF and measuring the rate of change in the oscillation frequency.As can be seen from line 14, the rate of change in the oscillation frequency is only 10 ppM with respect to the change in capacitance C. . (d) Resonance Characteristics Figure 7 shows the resonance characteristics with the vertical axis representing the resonance level and the horizontal axis representing the frequency, which were measured with the input level constant. Within the range from 3.0MHz to 10.0MHz
It exhibits resonance around 4.2MHz, which is the main vibration, but it does not exhibit any other significant resonance. This shows that the secondary vibrations other than the main vibrations are well suppressed. Furthermore, the temperature characteristics of the crystal resonator of the present invention appear as a cubic curve, and are very excellent. The planar shape of the crystal piece is square, rectangular, etc.
Further, even if the side surface shape is a planoconvex shape, a biconvex shape, a beveling shape, etc., the same functions and effects as in the above-described embodiments can be achieved. (Effects of the Invention) As described above, according to the vibrator of the present invention, since the back peripheral electrode of the piezoelectric body does not have a center electrode, Q
The value is high, the frequency aging is small, and since the front and back peripheral electrodes face each other and are connected, contour vibration and other secondary vibrations can be suppressed, and coupling with contour vibration can be made looser, resulting in miniaturization. can. Furthermore, it has excellent voltage and frequency characteristics, and has extremely excellent effects such as being able to obtain a stable oscillation frequency with little influence of stray capacitance.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第１図は平面図、第２図は底面図、第３図は発
振回路図、第４図は水晶振動子の等価回路図、第
５図は電圧・周波数特性図、第６図は負荷容量特
性図、第７図は共振特性図である。
１……圧電体、１ａ……圧電体の一方の面、１
ｂ……圧電体の他方の面、２……中心電極、３…
…周辺電極、６……背面周辺電極。
Figure 1 is a plan view, Figure 2 is a bottom view, Figure 3 is an oscillation circuit diagram, Figure 4 is an equivalent circuit diagram of a crystal resonator, Figure 5 is a voltage/frequency characteristic diagram, and Figure 6 is a load capacitance. The characteristic diagram, FIG. 7, is a resonance characteristic diagram. 1...Piezoelectric body, 1a...One surface of piezoelectric body, 1
b...Other surface of the piezoelectric body, 2...Center electrode, 3...
...peripheral electrode, 6...back peripheral electrode.