(57)【要約】      （修正有）【課題】Ｃモードに対するＢモードのＣＩを相対的に大きくし、Ｃモードでの発振を容易にした２回回転Ｙカットの水晶振動子を提供する。【解決手段】結晶軸（ＸＹＺ）のＸ軸及びＺ軸を中心としてそれぞれ反時計回りにθ°及びφ°回転し、新たに生じた回転結晶軸（Ｘ′Ｙ″Ｚ′）のＹ″に主面が直交した水晶片からなり、前記水晶片は一方向に長い矩形状とした２回回転Ｙカットの水晶振動子において、前記水晶片の長辺方向は前記主面となる回転結晶軸のＸ′−Ｚ′面内にて前記Ｘ′軸を中心軸として反時計回りにα°回転した軸方向とし、前記α°は（３０−φ）°±４５°とした構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶軸（ＸＹＺ）のＸ軸及びＺ軸を中心としてそれぞれ反時計回りにθ°及びφ°回転し、新たに生じた回転結晶軸（Ｘ′Ｙ″Ｚ′）のＹ″に主面が直交した水晶片からなり、前記水晶片は一方向に長い矩形状とした２回回転Ｙカットの水晶振動子において、前記水晶片の長辺方向は前記主面となる回転結晶軸のＸ′−Ｚ′面内にて前記Ｘ′軸を中心軸として反時計回りにα°回転した軸方向とし、前記α°は（３０−φ）°±４５°としたことを特徴とする水晶振動子。
【請求項２】
請求項１において、前記水晶片は前記θを３３°として前記φを２２°としたＳＣカットの水晶振動子。
【請求項３】
請求項１において、前記水晶片は前記θを３３°として前記φを１９°としたＩＴカット、又は、前記θを３３°として前記φを１５°としたＦＣカットの水晶振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は２回回転Ｙカットの水晶振動子を技術分野とし、特にＢモードに対するＣモードの相対的なクリスタルインピーダンス（ＣＩ）を小さくしたＳＣカットの水晶振動子に関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
２回回転Ｙカット例えばＳＣカットの水晶振動子は熱衝撃特性等に優れることから、例えば恒温型とした高安定用の水晶発振器に採用される。ＳＣカットでは主振動とするＣモード以外に、振動周波数がＣモードに接近して異常発振（周波数ジャンプ）の元となるＢモードが存在する。このことから、Ｂモードを抑圧してＣモードでの確実な発振が求められている。
【０００３】
（従来技術の一例）
第３図は一従来例を説明する水晶振動子の図で、同図（ａ）はＳＣカットの切断方位図、同図（ｂ）は水晶片の図である。
【０００４】
水晶振動子はＳＣカットの水晶片１からなり、結晶軸（ＸＹＺ）のＸ軸及びＺ軸を中心として、θ°（約３３°）及びφ°（約２２°）の半時計回りとなる左回転した新たな回転結晶軸（Ｘ′Ｙ″Ｚ′）のＹ″軸に水晶片１の主面が直交する。要するに、Ｙ軸に直交した主面（Ｙ面）をＸ軸及びＹ軸を中心としてθ°及びφ°左回転した二回回転Ｙカット板からなる。
【０００５】
現実には例えばＸ軸を中心としてθ°回転した後、新たに生じたＺ′軸を中心としてφ°回転する。あるいはＺ軸を中心としてφ°左回転した後、新たに生じたＸ′軸を中心としてθ°左回転する。一般には、θは方向角、φは傾角と称され、方向角θは温度特性（頂点温度）に、傾角φはＣＩに影響を与える。
【０００６】
また、第４図に示したように、水晶は三方系結晶であることから電気軸としてのＸ軸（実線）は１２０°間隔で存在し、機械軸としてのＹ軸（一点鎖線）はこれに直交して存在する。なお、第５図は紙面を貫通する方向が光軸としてのＺ軸で、Ｚ軸に直交した断面図である。したがって、ＳＣカットとする傾角φ（２２°）は反時計回りに３０°回転したＹ軸を基準とすると（３０−φ）°となり、即ちＸ軸からの回転角３０°を規準として時計回りに８°回転した角度になる。
【０００７】
水晶片１は例えばＸ′軸方向に長い矩形状とし、Ｘ′軸を長さＬ、Ｚ′軸を幅Ｗ、Ｙ″軸を厚みＴとする。水晶片１の両主面には図示しない励振電極が形成され、例えば一端部両側に引出電極を延出する。そして、引出電極の延出した水晶片１の一端部両側は図示しない手段によって保持され、これを密閉封入して水晶振動子を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−３４５１１５号公報
【特許文献２】特開平１１−１７７３７６号公報
【特許文献３】特開昭５６−１２２５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の水晶振動子（ＳＣカット）では、厚みすべり振動のＣモード（主振動）に対して厚み捻れ振動のＢモード（副振動）が接近して発生するとともに、両者のＣＩは同等となる。したがって、Ｃモードでの発振に対してＢモードでの異常発振を生ずる問題があった。
【００１０】
このことから、例えば特許文献１ではＣモードやＢモードでの発振周波数に対する共振回路を設け、Ｂモードを抑圧してＣモードでの発振を確実にすることが示されている。しかし、この場合には、共振回路としてのＬＣ回路等を要して回路を複雑にし、部品点数を多くして設計を複雑にする問題があった。
【００１１】
なお、これらの問題はＳＣカットのみならず、Ｃモードに対してＢモードを生ずる２回回転Ｙカットについても同様に生ずる。例えば方向角θを３３°として傾角φを１９°としたＩＴカットや、θを３３°、φ１５°としたＦＣカット等の場合でも同様に生ずる。
【００１２】
（発明の目的）
本発明は、Ｃモードに対するＢモードのＣＩを相対的に大きくし、Ｃモードでの発振を容易にした２回回転Ｙカットの水晶振動子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、結晶軸（ＸＹＺ）のＸ軸及びＺ軸を中心としてそれぞれ反時計回りにθ°及びφ°回転し、新たに生じた回転結晶軸（Ｘ′Ｙ″Ｚ′）のＹ″に主面が直交した水晶片からなり、前記水晶片は一方向に長い矩形状とした２回回転Ｙカットの水晶振動子において、前記水晶片の長辺方向は前記主面となる回転結晶軸のＸ′−Ｚ′面内にて前記Ｘ′軸を中心軸として反時計回りにα°回転した軸方向とし、前記α°は（３０−φ）°±４５°とした構成とする。
【発明の効果】
【００１４】
このような構成であれば、ＳＣカットを例として説明するように、ＢモードのＣＩをＣモードに対して例えば２０倍として格段に大きくできる。したがって、Ｂモードによる異常発振を防止して、Ｃモードでの発振を確実にする。
（実施態様項）
【００１５】
本発明の請求項２では、請求項１において、前記θを３３°として前記φを２２°としたＳＣカットとする。また、同請求項３では、請求項１において、前記θを３３°として前記φを１９°としたＩＴカット、又は、前記θを３３°として前記φを１５°とした
ＦＣカットとする。これらにより、請求項１での２回回転カットを明確にした上で、請求項１での効果を奏する。
【００１６】
なお、特許文献２では、応力感度特性等の点からＳＣカットとしてＸ′±４５°とすることが示されている。しかし、本発明の場合は、ＳＣカットとすると、（３０−φ）°±４５°とする式から導かれるようにＸ′＋５３°又は−３７°となるので、特許文献２とは全く異なる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態を説明する水晶片（ＳＣカット）の面内回転図である。
【図２】本発明の一実施形態を説明する面内回転に対するＣＩ特性図である。
【図３】従来例を説明する図で、同図（ａ）はＳＣカットの切断方位図、同図（ｂ）は水晶片の図である。
【図４】従来例を説明する水晶（結晶）のＺ軸に直交した平面を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、第１図（面内回転図）及び第２図（ＣＩ特性図）によって、本発明の一実施形態を説明する。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。
【００１９】
水晶振動子は、前述したように、結晶軸（ＸＹＺ）のＸ軸及びＺ軸を中心とし、方向角θを３３°及び傾角φを２２°とした回転結晶軸（Ｘ′Ｙ″Ｚ′）のＹ″に主面が直交したＳＣカットの水晶片１からなる（前第３図参照）。この場合、Ｘ軸からの半時計回りとする傾角φ（２２°）は、Ｘ軸から３０°同方向に回転したＹ軸から表すると、（３０−φ）°となる（段落０００６及び前第４図参照）。
【００２０】
水晶片１はＹ″軸を厚みＴ、Ｘ′軸を長さＬ、Ｚ′軸を幅Ｗとして、Ｘ′軸方向に長い矩形状とし、これを規準水晶片１Ａとする。例えば長さＬを３．２ｍｍ、幅Ｗを１．８ｍｍとし、辺比Ｌ／Ｗを１．８とする。なお、辺比Ｌ／Ｗを約１．８以上にすることによって、Ｃモードに対するＢモードのＣＩを基本的に大きくできる（特許文献３参照）。そして、本実施形態では、第１図に示したように、規準水晶片１を主面となるＸ′−Ｚ′平面内で、Ｘ′軸（傾角φ＝２２°）を規準（０°）として面内回転し、その場合における各水晶片１のＣＩ値を得る。
【００２１】
第２図は面内回転に対する実験結果に基づく基本的なＣＩ特性図である。但し、横軸はＸ′軸を規準（０）として半時計回り及び時計回りに約±９０の範囲で回転した面内回転角αである。また、縦軸は面内回転角αに対するＣモード（曲線イ）及びＢモード（曲線ロ）のＣＩ値である。
【００２２】
ここで、Ｘ′軸を規準とした面内回転角αはＸ軸を規準（０）とすると、傾角φ（２２°）が加えられて（φ＋α）°になる。また、Ｘ軸からの傾角φは前述のように（３０−φ）°となるので、面内回転角αは（３０−φ）°を規準としても表記できる。なお、実験での規準水晶片１Ａ及び水晶片１は両主面の図示しない励振電極から引出電極の延出した一端部両側が保持される。
【００２３】
第２図から明らかなように、Ｘ′軸を規準とした面内回転角αが±９０°の範囲内では、ＣモードでのＣＩ（曲線イ）はほぼ一定の２０Ωとなる。これは、Ｃモード（厚みすべり振動）が面内回転によってＸ軸の長さが変化しても充分に励振されてＣＩに影響を与えないことによる。
【００２４】
これに対し、ＢモードのＣＩ（曲線ロ）は、Ｘ′軸からの面内回転角αが８°及びこれに±９０°となる９８°、−８２°でＣモードと同等とした最小値の２０Ωとなる。そして、８°に対して±４５°となる５３°及び−３７°でＣＩが最大値の約２００Ωとなる。要するに、Ｘ′軸からの面内回転角α＝８°（最小値）を中心として±４５°で最大値となり、±９０°で最小値となる。
【００２５】
これらのことから、Ｘ′軸からの面内回転角α°を５３°及び−３７°とすることによって、ＳＣカットでのＣモードに対するＢモードのＣＩ比Ｂ／Ｃを概ね２０倍として格段に大きくできる。これにより、Ｂモードでの異常発振を防止して、Ｃモードでの発振を容易にする。そして、例えばＬＣ回路を用いてＢモードを抑圧する場合に比較し、部品点数を少なくして回路設計を容易にする。
【００２６】
（他の事項）
上記実施形態では、ＳＣカットにおけるＢモードのＣＩを最小にするＸ′軸（傾角φ＝２２℃）からの面内回転角αは８°（８°±９０°）、及び最大にする面内回転角αは８°±４５°としたが、前述のように面内回転角α＝８°は（３０−φ）°に相当する。したがって、ＣＩを最大にする面内回転角α＝（８±４５）°は（３０−φ）°±４５°として表せる。この場合、（３０−φ）°±９０°でＢモードのＣＩを最小にし、中間となる（３０−φ）°±４５°で最大にする。
【００２７】
これらのことは、上記例でのＳＣカット以外のＣモード及びＢモードを有する２回回転Ｙカット例えばＸ軸からの回転角である傾角φを１９°としたＩＴカットの場合でも、同様の現象を生ずる。したがって、Ｘ軸からの回転角が（３０−φ）°±４５°であれば、ＢモードのＣＩを最大にしてＣモードとのＣＩ比Ｂ／Ｃを格段に大きくする。これらにより、本願発明ではＳＣカットのみならず、Ｃモード及びＢモードを有する２回回転Ｙカットに基本的に適用できる。
【符号の説明】
【００２８】
１  水晶片、１Ａ  規準水晶片。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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