(57)【要約】      （修正有）【課題】ＳＣカット水晶振動子においてＢモードを抑制できる新規な水晶振動子を提供する。【解決手段】第１主面１１ａおよびこれと対向する第２主面１１ｂを有するＳＣカット水晶片１１と、第１主面１１ａの中心点Ｑを含む領域に設けられた第１電極１３ａと、第２主面１１ｂの第１電極１１ａを投影した領域１３ｘの周囲にこの投影領域１３ｘを囲むように設けられた第２電極１５ａと、を具える。第１電極１３ａは第１主面の中心点を含む円形状の電極であり、第２電極１５ａはリング形状の電極である。第１電極１３ａには外部接続のための引出電極１３ｂが接続してあり、第２電極１５ａには外部接続のための引出電極１５ｂが接続してある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主面およびこれと対向する第２主面を有するＳＣカット水晶片と、前記第１主面の中心点を含む領域に設けられた第１電極と、前記第２主面の前記第１電極を投影した領域の周囲に該投影領域を囲むように設けられた第２電極と、を具えることを特徴とする水晶振動子。
【請求項２】
請求項１に記載の水晶振動子において、前記第１電極は円形状の電極であり、前記第２電極はリング形状の電極であることを特徴とする水晶振動子。
【請求項３】
請求項１に記載の水晶振動子において、前記第１電極は四角形状の電極であり、前記第２電極は四角形状かつリング形状の電極であることを特徴とする水晶振動子。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の水晶振動子において、前記第２電極は前記第１電極に対し同心の形状であることを特徴とする水晶振動子。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の水晶振動子において、前記第２電極は前記第１電極に対し偏心している形状であることを特徴とする水晶振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＣカット水晶振動子に関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶の結晶軸であるＺ軸を中心にして水晶の結晶軸であるＸ軸を１５度から２５度の範囲で回転したＸ′軸、及びこのＸ′軸を中心にしてＺ軸を３３度から３５度の範囲で回転したＺ’軸に平行な面（Ｘ′Ｚ′面）を主面とする水晶振動子は、ＳＣカット水晶振動子と称され、特に恒温槽を用いた高安定水晶発振器用の水晶振動子として知られている。
ＳＣカット水晶振動子では、主振動モード（Ｃモードと称される）の発振周波数の１．０９倍付近の周波数で発生する不要モード（Ｂモードと称される）を抑圧することで、特性の良化が図れる。不要モードの中でもＢモードはＣモードに結合し易く、特性への悪影響を与えやすいからである。
【０００３】
不要モードを抑圧する技術として、例えばこの出願の出願人に係る特許文献１には、ＳＣカット水晶片と、この水晶片の表裏面に相対面して形成した第１電極と、水晶片の一方の面に第１の電極に対して所定間隙をもって形成しかつ平面的に離間した１対の第２電極と、を有したＳＣカット水晶振動子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１８１５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された水晶振動子は不要モードの抑圧が図れる技術であるが、ＳＣカット水晶振動子の設計手法の自由度を向上するためには、他の構成による不要モード抑圧技術も望まれる。この出願はこのような点に鑑みなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するためこの発明の水晶振動子によれば、第１主面およびこれと対向する第２主面を有するＳＣカット水晶片と、前記第１主面の中心点を含む領域に設けられた第１電極と、前記第２主面の前記第１電極を投影した領域の周囲に該投影領域を囲むように設けられた第２電極と、を具えることを特徴とする。
この構成によれば、詳細は後述するが、ＳＣカットで生じる４つの振動偏位を、水晶片の表裏に電極を対向させる場合に比べ意図的にずらすことができる。しかも、電極の質量バランスも水晶片表裏でずれている。これらの作用によりＣモードとＢモードとのバランスをくずすことができるので、Ｂモード抑圧効果が期待できる。
【０００７】
なお、この水晶振動子の発明を実施するに当たり、前記第１電極を円形状の電極とし、前記第２電極をリング形状の電極とするのが良い。より好ましくは、このリング形状の電極は前記円形状の第１電極と同心状のものとするのが良い。又は、前記第１電極を四角形状の電極とし、前記第２電極を四角形状かつリング形状の電極とするのが良い。より好ましくは、この四角形状かつリング形状の電極は前記四角形状の第１電極と同心状のものとするのが良い。これら好適例の場合、電極形状は比較的簡易かつ作製し易いものなので、電極による特性への影響因子を考慮し易いから、このような形状にしない場合に比べ、水晶振動子設計を容易にできる。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、不要モード抑圧が可能な新規なＳＣカット水晶振動子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（Ａ）〜（Ｃ）は実施形態の水晶振動子１０の説明図である。
【図２】はＳＣカット水晶振動子の振動偏位分布の概要を説明する図である。
【図３】（Ａ），（Ｂ）は、実施形態の水晶振動子１０の設計項目を説明する図である。
【図４】（Ａ），（Ｂ）は、本発明の水晶振動子の実装例を説明する図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は、他の実施形態の水晶振動子２０の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照してこの発明の水晶振動子の実施形態について説明する。なお、説明に用いる各図はこの発明を理解できる程度に概略的に示してあるにすぎない。また、説明に用いる各図において、同様な構成成分については同一の番号を付して示し、その説明を省略する場合もある。また、以下の実施例中で述べる形状、寸法、材質等はこの発明の範囲内の好適例に過ぎない。従って、本発明が以下の実施形態のみに限定されるものではない。
【００１１】
図１（Ａ）〜（Ｃ）は、実施形態の水晶振動子１０の説明図である。特に、図１（Ａ）は水晶振動子１０を第１主面１１ａ側から見た平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）中のＭ−Ｍ線に沿った水晶振動子１０の断面図、図１（Ｃ）は水晶振動子１０を第２主面１１ｂ側から見た平面図である。
【００１２】
なお、図１中に示した座標軸Ｘ′，Ｙ′、Ｚ′は、水晶の元々の結晶軸Ｘ，Ｙ，Ｚに対しＳＣカットに応じて軸がずれていることを示したものである。なお、ＳＣカット水晶片自体の詳細は、例えば、文献：「水晶デバイスの解説と応用」。日本水晶デバイス工業会２０１２年３月第６版第８頁等に記載されているので、ここではその説明を省略する。
【００１３】
この実施形態の水晶振動子１０は、ＳＣカット水晶片１１と、第１電極１３ａと、第２電極１５ａと、を具える。
水晶片１１は、平面形状が円形状のもので、かつ、第１主面１１ａおよびこれと対向する第２主面１１ｂを有する。
また、第１電極１３ａは、水晶片１１の第１主面１１ａの中心点Ｑを含む領域に設けてあり、しかも、平面形状が円形状のものとしてある。さらに、この第１電極１３ａには、この水晶片１１をサポータ等に接続するための引出電極１３ｂが接続してある。これら第１電極１３ａ、引出電極１３ｂは、一体に形成されていて、例えば、クロム膜と金膜とを積層した積層膜で構成できる。
【００１４】
また、第２電極１５ａは、図１（Ｃ）に示したように、水晶片１１の第１電極１３ａを投影した領域１３ｘの周囲に、この投影領域１３ｘを囲うように設けてある。しかも、この例の場合、第１電極１３ａと同心状でかつ平面形状がリング状（ドーナツ状）のものとしてある。さらに、この第２電極１５ａには、この水晶片１１をサポータ等に接続するための引出電極１５ｂが接続してある。これら第２電極１５ａ、引出電極１５ｂは、一体に形成されていて、例えば、クロム膜と金膜とを積層した積層膜で構成できる。
第１電極１３ａ及び第２電極１５ａ各々の大きさは水晶振動子１０の設計に応じて決めることができる。第１電極１３ａはその中心が上記の水晶片の中心点Ｑに一致するかほぼ一致することが好ましい。しかし、意図的に第１電極１３ａを、その中心が上記の水晶片の中心点Ｑからずれるように設計する場合があっても良い。ただし、第１電極１３ａは中心点Ｑを含むことは必要である。
【００１５】
次に、実施形態の水晶振動子１０の期待される効果について説明する。ＳＣカット水晶振動子では、周知の通り、図２に概略図で示すように水晶片１１に４つの振動偏位分布ａ〜ｄが生じる。これは後述する水晶片が四角形状でも同様である。このようなＳＣカットの性質に対し、本発明の構成によれば、水晶片１１の第１主面では水晶片中央領域に第１電極１３ａ（図１参照）を設けてあり、第２主面ではその中央よりも周辺に第２電極１３ｂ（図１参照）を設けてあるので、水晶片表裏の電極を対向させる場合に比べて、上記の振動偏位を意図的にずらすことができる。また、表裏電極が上記の通り非対称であるため電極の質量バランスも表裏でずれている。これら意図的な振動偏位のズレと電極質量のアンバランスとの作用によりＣモードとＢモードとのバランスをくずすことができるので、Ｂモード抑圧効果が期待できる。
【００１６】
なお、この実施形態の水晶振動子１０を設計するに当たり、例えば以下の事項に留意するのが良い。図３（Ａ）、（Ｂ）はその説明のための図であり、実施形態の水晶振動子１０を第１の主面１１ａ側から見た平面図である。これら図では第２主面に設けてある第２電極を破線で示してある。
先ず、図３（Ａ）に示したように第１電極１３ａの外周位置と第２電極１５ａの内周を第１主面に投影した位置との間隔Ｓ１は、第１電極１３ａおよび第２電極１３ｂの水晶片表裏のアンバランス具合を決める要素の１つなので、水晶振動子１０の設計に応じ適正化するのが良い。なお、このＳ１は、０より大きい設計に応じた値から選ぶ。また、第２電極１５ａの外周位置と水晶片１１の外周位置との間隔Ｓ２は、上記のアンバランス具合を決める他の要素の１つでもあり、水晶振動子のインピダンスに影響する要素でもあるので、それらを考慮して適正化するのが良い。このＳ２も０より大きい設計に応じた値から選ぶ。
【００１７】
また、図３（Ｂ）に示したように、第１電極１３ａの引出電極１３ｂと第２電極１５ａの引出電極１５ｂの位置も電極配置の非対称性や電極質量のアンバランスに影響する場合もある。従って、これら引出電極の配置も水晶振動子の設計に応じて選択するのが良い。従って、第１電極の引出電極１３ｂと、水晶片１１の中心点と、第２電極の引出電極１５ｂとを結ぶＰ−Ｑ−Ｒ線は直線状になる場合、または、図２（Ｂ）に示したようにある角度を持つ場合もある。
上述の水晶振動子１０は、従来公知の実装方法で水晶振動子用の容器に実装して、実用に耐える水晶振動子を構成できる。図４（Ａ）、（Ｂ）にその例を示す。
図４（Ａ）の例は、水晶振動子１０をいわゆるリードタイプの容器３０に実装して実用的な水晶振動子を構成した例である。容器３０は、本体３１と、インナーリード３３ａ、３３ｂと、アウターリード３５ａ、３５ｂと、キャップ３７とを具える。水晶振動子１０は、その引出電極の部分でインナーリード３５ａ、３５ｂに導電性接着剤３９により固定されている。
【００１８】
また、図４（Ｂ）の例は、表面実装型の水晶振動子の構成例であって、セラミック製の容器４０内に本発明の水晶振動子１０を実装した例である。具体的には、容器４０は、凹部を有したセラミック製の本体４１を有している。この本体４１の凹部内に設けたパッド４３に、水晶振動子１０を引出電極の部分で導電性接着剤４５により固定してある。パッド４３は本体４１の裏面に設けた外部接続端子４７にビア配線（図示せず）で接続してある。本体４１内は、設計に応じた雰囲気とされ、蓋部材４９で密閉されている。
【００１９】
上述の例では水晶片が円形状の例を示したが、この発明は水晶片が四角形状の場合にも適用できる。以下、図５（Ａ）〜（Ｃ）を参照してその例を説明する。なお、図５（Ａ）〜（Ｃ）の表記方法は、図１（Ａ）〜（Ｃ）と同様である。
水晶片２１は、平面形状が四角形状、具体的には正方形又は長方形状のもので、かつ、第１主面２１ａおよびこれと対向する第２主面２１ｂを有する。図示例では平面形状が長方形のものとしてある。そして、第１主面２１ａの中心点を含む領域に平面形状が長方形状の第１電極２３ａを設けてある。また、第２主面２１ｂの第１電極２３ａを投影した領域２３ｘの周囲に、この投影領域２３ｘを囲うように第２電極２３ｂを設けてある。しかも、この例の場合、第２電極２３ｂは、第１電極２３ａと同心状でかつ平面形状が四角形状かつリング状のものとしてある。第１及び第２電極２３ａ、２３ｂ各々には引出電極２５ａ、２５ｂを接続してある。
このような四角形状のＳＣカット水晶片を用いた場合でも本発明の効果は期待できる。
【００２０】
上述においては、この発明の水晶振動子の実施形態を説明したが、この発明は上述の実施形態に限られない。例えば、図１の例では第１電極１３ａを平面形状が円形状のものとしたが、これは平面形状が楕円状の電極であっても良い。その場合、第２電極１３ｂも楕円状のリング状にするのが良い。また、四角形状とした電極はその角部がＲ加工されているような略四角形状の電極であっても良い。また、上述においては、第２電極は第１電極に対し同心状の例を説明したが、第２電極を第１電極に対し偏心させた位置関係とする場合があっても良い。
【符号の説明】
【００２１】
１０:実施形態の水晶振動子、１１：ＳＣカット水晶片、１１ａ：第１主面
１１ｂ：第２主面、１３ａ：第１電極、１３ｂ：引出電極
１３ｘ：第２主面の第１電極１３ａを投影した領域
１５ａ：第２電極、１５ｂ：引出電極、２０:他の実施形態の水晶振動子
２１：ＳＣカット水晶片、２１ａ：第１主面、２１ｂ：第２主面、２３ａ：第１電極
２３ｂ：引出電極、２３ｘ：第２主面の第１電極２３ａを投影した領域
２５ａ：第２電極、２５ｂ：引出電極、３０：容器、３１：本体
３３ａ、３３ｂ：インナーリード、３５ａ、３５ｂ：アウターリード
３７：キャップ、３９：導電性接着剤
４０：容器、４１：本体、４３：パッド、４５：導電性接着剤、４７：外部接続用端子
４９：蓋部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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