(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ軸方向に長さ、Ｚ’軸方向に幅を持つＡＴカット矩形水晶振動子片の主面両面に電極を構成する小型矩形圧電振動子において、
該矩形圧電振動子片の該電極配置が該振動子片の中心位置からの距離をｄとしたとき、両主面に配置されたそれぞれの該電極の中心が、Ｙ軸方向で向かい合いつつ、Ｚ’軸方向に５０μｍ≦ｄ≦１５０μｍの範囲で偏心していることを特徴とする小型矩形圧電振動子。
【請求項２】
請求項１記載の振動子片は基本波を発振するＡＴカット水晶振動子であり、該主面がベベリング加工を施してあることを特徴とする小型矩形圧電振動子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温度特性を改善する基本波を発振する小型矩形ＡＴカット水晶振動子の電極配置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
民生用通信機器をはじめとする電子機器には、温度に対する周波数特性のバラツキの少ない振動子が要求されている。ＡＴカット水晶振動子は温度に対する周波数特性が優れていることから、多くの電子機器で使用されている。
ＡＴカット水晶振動子は、人工水晶のＸ軸を回転軸としてＹ軸に対しおよそ３５°１５’回転させたアングルで切り出され、Ｘ軸とＺ’軸を外形寸法とする矩形水晶振動子片が小型化に有利な表面実装型振動子に多用されている。
【０００３】
その共振周波数は水晶振動子片の厚みによって決定され、温度に対する周波数偏差（特性）は水晶振動子片の切断アングルによって決定される。一般的に電子部品として用いられるＡＴカット水晶振動子の温度に対する周波数特性は、室温付近を変曲点とする３次曲線状であるが、切断アングルの変化や誤差、ずれなどに伴い図５のように周波数偏差は変化する。切断アングルと温度に対する周波数特性の関係は、室温に対する６０℃の周波数変化量（△Ｆ／Ｆ）が３×１０−６／１’程度であり、通信機器では±１５”程度の切断アングル精度が要求されているのが現状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、人工水晶は結晶構造を持つもので水晶振動子片の製造過程で、Ｘ線装置などを使用し、例えばＡＴカットの切断角であれば水晶振動子片の結晶軸方位でＸ軸を回転軸としてＹ軸に対しおよそ３５°１５’回転した角度設定で切断しても、加工機の分解精度上の制約などで前述の精度を確保し所望の切断角（周波数偏差特性）を確保することは難しく、切断後の分類選別や切断加工工程における歩留りは必ずしも高いとは言えない。このため、水晶振動子片に対する管理コストが発生することで水晶振動子片の単価が高くなる傾向の要因を秘めている。
【０００５】
【課題を解決する手段】
これらの課題を解決するために、本発明はＸ軸方向に長さ、Ｚ'軸方向に幅を持つ矩形水晶振動子片の主面両面に電極を構成する小型矩形圧電振動子において、矩形圧電振動子片の該電極配置が該振動子片の中心位置から両主面に配置する該電極をＺ’軸方向に偏心して形成することを特徴とする小型矩形圧電振動子である。
【０００６】
このとき、水晶振動子のカットアングルはＡＴカットで、ベベリング加工を施した小型矩形形状を有し、偏心の詳細寸法は水晶振動子片の主面のＺ’軸方向の距離をｄとしたとき、両主面に配置されたそれぞれの電極の中心が、Ｙ軸方向で向かい合いつつ、Ｚ’軸方向に５０μｍ≦ｄ≦１５０μｍの範囲で偏心した電極に形成されることにより課題を解決するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明の実施例を説明する。なお、各図において同一の符号は同様の対象を示すものとする。図１に示すのは本願発明の水晶振動子片１とその電極３配置の斜視図（図１（ａ））と、中心からの電極ずれを示す寸法図（図１（ｂ））である。水晶振動子に配置する電極３を水晶振動子片１の２面の主面２に対して相対的な位置関係（ｄ）をＺ’軸方向に５０μｍ≦ｄ≦１５０μｍずらすことにより、水晶振動子片１の切断工程時の切断アングルをずらしたのと同様に温度に対する周波数特性が右回転方向に変化する。
【０００８】
図２は本発明の水晶振動子片１の電極位置に着目した断面図と主面２表面の状態を示す等高線図である。図２（ａ）は水晶振動子片１の図１Ａ−Ａ部分の断面図であり、主面２に対して同一のＺ’軸方向に電極３が偏心するように形成されている様子を示すものである。また、図２（ｂ）は水晶振動子片１の主面２はベベリング加工により主面中心部の水晶振動子片１の板厚が厚く、水晶振動子片１の周囲に行くに従って板厚を薄くし加工されていることを示すもので、主面２に描画する楕円は等高線を表現したものである。なおこのとき、水晶振動子片１がベベリング加工されているため、基本波振動の閉じ込めが有効に働くことで、水晶振動子の重要特性の１つである等価直列抵抗は図３に見られるように大きな変化は発生しない。
【０００９】
一方、図３は水晶振動子片１における電極配置のずれ量（ｄの寸法）とＣＩ値の関係を示すグラフである。水晶振動子片１は、その外形寸法の一例として、水晶振動子片１の寸法がＸ軸方向に対し６．０ミリ、Ｚ’軸方向に対し１．８ミリであり、ベベリング加工した水晶振動子片１の２つの主面２には、電極３が中心位置をＹ軸方向で向かい合うように配置されており、この電極３のＺ’軸方向寸法を１．４ｍｍ（Ｚ’軸方向の電極幅）とした基本波１３，０００ｋＨｚのＡＴカット水晶振動子である。なお、水晶振動子片１の２つの主面２にＺ’軸方向に電極３を配置する電極３配置方法としては、蒸着枠のスペーサーと言われる水晶素板が挿入されるエッチングで加工された板をＺ’軸方向に中心から５０μｍずつ徐々にずらし最大１５０μｍずらしながら、その経過でのＣＩの数値を測定した。
【００１０】
図４はＸ長辺片の電極３ずれと温度特性のグラフである。発明者が水晶振動子片１の主面２に対向電極３を配置し、両主面共に水晶振動子片１のＺ’軸方向に電極３をＡ〜Ｄに付する位置にずらした場合の温度特性を確認したところでは、従来の水晶振動子の切断角の変化による一般的な温度特性とほぼ同等な周波数変化特性が得られた。
【００１１】
要するに、通常対向する励振電極３の中心は水晶素板の中心と合致するよう、蒸着またはスパッタなどの手法により形成するが、本願発明ではＸ軸を長辺寸法とする水晶振動子辺のＺ’軸方向の中心位置から両主面２に配置する該電極３が偏心していることを特徴とするもので、図２（ｂ）に示すベベリング加工された水晶振動子片１の主面２を等高線図により表した様子であるが、同一カットアングルの水晶振動子片１でも「Ｘ寸法／厚み」と「温度特性」とには相関関係があるため、ベベリング加工された水晶振動子片１の厚み分布の違いを利用して温度特性の改善を図るものである。
【００１２】
なおこの結果は、図４に見られるように、切断アングルを変化させたのと同様の変化が確認され、１５０μｍずらしたとき切断アングルでの３’相当であった。これは、電極３をずらさない場合の切断アングル選別規格の±１５”を６倍まで広げることが可能となることを示しており、選別による不良はほぼ無くなると思われる。また、本発明を実現する上では従来から使用する安価なジグのみの変更により得られることも実用的と考えられる。
【００１３】
このような特徴を活用することにより、切断後の水晶素板の切断アングル不良品のうち、電極３を通常通りに形成した場合に、規格に対して左回転方向にずれているものについては、必要量だけ励振電極３をＺ’軸方向へずらすことにより、製品の温度に対する周波数特性を満足させることが可能となる。なお、本願発明の手法は、励振電極３の対向面積を変化させないので並列容量などの定数の変化も少なく、電極３をずらさない通常の水晶振動子と同様に扱うことができることから水晶振動子の品質管理が容易である。
【００１４】
【発明の効果】
本発明により、基本波を発振する矩形ＡＴカット水晶素板の２つの主面に各々励振用の電極を形成して成る圧電振動子の、両主面に配置する電極を水晶振動子片の中心位置に対し、Ｚ’軸方向に偏心して形成することにより振動子の切断カットアングルに許容を持たせることにより、設計時間を短縮し、製造歩留を向上しコストの低減を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水晶振動子片と電極配置を示す斜視図と、電極ずれ寸法である。
【図２】本発明の水晶振動子の電極位置を示す断面図と主面のベベリング状態を示す等高線図である。
【図３】本発明の水晶振動子片における電極配置のずれ寸法とＣＩ値の関係を示すグラフである。
【図４】本発明の水晶振動子片における電極配置のずれ寸法と温度特性を示すグラフである。
【図５】ＡＴカット水晶振動子の切断角の差により変化する一般的な温度特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１    矩形水晶振動子片
２    主面
３    電極
【図１】
0004531953.tif 000002
【図２】
0004531953.tif 000003
【図３】
0004531953.tif 000004
【図４】
0004531953.tif 000005
【図５】
0004531953.tif 000006