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    公开号:WO1986006228A1
    申请号:PCT/JP1986/000181
    申请日:1986-04-11
    公开日:1986-10-23
    发明作者:Kouichi Hirama；Tomokazu Shouzi；Yoshiaki Tanaka
    申请人:Toyo Communication Equipment Co., Ltd.；
    IPC主号:H03B5-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] オーバ ー ト ー ン発振用圧電共振子
    [0003] 技術分野
    [0004] 本発明 は圧電共振子、 殊に格別の発振回路を必要 と せず し て所望のオ ーバー ト ー ン周波数 に て発振を可能 と す る オ ーバー ト ー ン 発振用圧電共振子 に関す る 。
    [0005] 背景技術
    [0006] 近年、 通信機を は じ め と す る 各種電子機器 に於い て は高周波化 と 超小型化の要求が一掃厳 し く な っ て い る が こ れに応え る 為 に は従来力、 ら一般に行な われて い る 水晶振動子の如 き 圧電共振子の オーバー ト ー ン振動の 利用 の他、 弾性表面波 （ S A W ) 共振子が広範囲 に使 用 さ れ る よ う に な っ て き た。
    [0007] し か し なが ら 前者 は一般に希望す る オーバー ト ー ン 周波数 に同調す る L C 同調回路を介 し て所望 の 出力 を 抽 出す る か或は発振回路の一部に L C 同調回路を挿入 し て該回路の負抵抗が所望の オ ーバー ト ー ン周波数領 域に於い て の み充分大 き く な る よ う 設計す る も の で あ つ て い ずれ も コ イ ルを要 し 発振回路の I C 化を進め る 上で極め て不都合で あ る と い う 欠陥が あ っ た。
    [0008] 一方、 S A W共振子の発振周波数 は周知の如 く 圧電 基板の材質 と そ の表面に形成す る ィ ン タ デ ィ ジ タ ノレ ♦ ト ラ ン ス ジ ユ ーザ （ I D T ) 電極の ピ ッ チ に よ っ て一 義的 に決定す る の で共振子 自 体の小型化が可能で あ る と 共に上述 し た如 き 回路上の 問題 も な いが、 周波数一 温度特性の点で A T カ ツ ト 水晶振動子 よ り は る か に劣 る と い う 欠陥力 あ っ た。
    [0009] 発明 の開示
    [0010] 本発明 は上述 し た如 き 従来の高周波共振子の欠陥 に 鑑み て な さ れた も ので あ っ て、 従来か ら使用 さ れて い る 通常の圧電共振子 と 殆ん ど同様の形態で、 従 っ て製 造工程等を実質的 に変え る こ と な く 、 し か も 発振回路 に L C 同調回路等を付加す る こ と な く し て所望のォ 一 バー ト ー ン周波数の発振を可能 と す る 高次の対称或は 非対称モー ド の振動を利用 し たオーバ一 ト ー ン 発振用 圧電共振子を提供す る こ と を 目 的 と す る 。
    [0011] 上述の 目 的を達成す る 為、 本発明 に係 る オーバー ト ' — ン 発振用共振子は以下の如 き 構成を と る 。
    [0012] 即 ち 、 本発明 に係 る オーバー ト ー ン発振用共振子は- 圧電共振子を励振 し た 際発生す る 高次の対称或は非対 称モー ド振動の振動エネ ルギ閉 じ 込め モー ド に於け る 特性を利用すべ く 、 圧電基,板上に遮断周波数 f な る エネ ルギ閉 じ込め " f 周辺に遮断周波数 f Q (但 し く f 2 ) な る 部分を設けて高次の対称或は非対称モ 一 ド振動を強力 に励起せ し め当該乇一 ドの振動の 内 η 次 オ ーバ— ト ー ン 以上の高次オーバ— ト ー ン振動の振動 エネ ルギを前記エネ ルギ閉 じ 込め部 辺近傍に ほ ぼ閉 じ 込め る と 共に基本波振動を含む η ― 2 次以下の ォー バー ト ー ン振動の振動エネ ルギを基板全面 に拡散せ し め る よ う 前記エネ ルギ閉 じ 込め部 （電極） サ イ ズ、 プ レ 一 ト バ ッ ク 量 （ f 2 - f { ) / f 2 及び基板 々 厚を 選択す る も ので あ る 。
    [0013] ま た、 前記圧電基板外周緣近傍適所 に前記遮断周波' 数 f 2 よ り 遮断周波数の小な る 振動エ ネ ルギ吸収部を 付加す る こ と に よ つ て前記基板全面 に拡散せ し め る 基 本波振動を含 む n — 2 次オ ーバ ー ト ー ン振動 よ り 低次 のオ ーバ ー 卜一 ン 振動の振動エネ ルギを効果的 に消耗 せ し め る 。
    [0014] ま た 、 前記圧電基板外周緣近傍適所の基板両面に付 着 し た電極間 に適 当 な値の抵抗を接練す る こ と に よ つ て前記基板全面 に拡散 し た振動エネ ルギの 消耗を犬な . ら し め て も よ い。
    [0015] 更に、 本発明 に係 る オ ーバ一 ト ー ン 発振用共振子 は 複合材料を利用す る こ と に よ り G H z 帯の共振子を提 供す る 。
    [0016] 即 ち 、 本発明 に係 る オーバ一 ト ー ン 発振用共振子 は シ リ コ ン 、 水晶、 ガ ラ ス或は金属等の プ ロ ッ ク の適所 に 凹陥或は孔を設け こ れを所要の厚 さ を有す る 同一材 料の 薄層 に て覆 う と 共に該薄層上 に所要の電極を付 し た Z n O 等の圧電材料を付着 し 、 前記電極部 （実質的 に は圧電材料付着部） を遮断周波数 な る 振動エネ ルギ閉 じ 込め部、 そ の外周緣 と 前記 ブ ロ ッ ク の 凹陥或 は孔 と の境界部を遮断周波数 f 2 な る 振動エ ネ ルギ伝 搬部、 更に前記 ブ ロ ッ ク 部を遮断周波数 f 3 な る 振動 エ ネ ル ギ吸収 部 と し 前記各 部 の 遮断周 波数 の 関係 を f 3 < f { < f 2 と す る と 共に利用す る 振動モー ド に 於け る 振動エネ ルギ閉 じ 込め率 と の関係か ら 前記 し た 電極サ イ ズ、 プ レ ー ト バ ッ ク 量等の各パ ラ メ ー タ を適 切 に選択す る 。
    [0017] ま た、 本発明 は本質的 に発振回路の特性に対す る 依 存性の な い オーバー ト ー ン発振用共振子を提供す る 。
    [0018] こ の為、 本発明 に係 る 共振子に於い て は前記圧電基 板外周近傍に設け る 振動 ^ネ ルギ吸収部の遮断周波数 を少な く と も 励振電極を付 し た振動エネ ルギ閉 じ 込め 部の そ れよ り 小に、 望 ま し く は著 し く 小 さ く し て い る 。
    [0019] 更に、 本発明 は共振周波数の微調整に伴 う 付加蒸着 位置のずれに起因す る 振動子特性の劣化を補俊吸収す る と 共に圧電基板 々 厚のバラ ツ キが振動子特性に与え る 影響を大幅 に減少せ し め、 併せて共振周波数の上限 を高 く す る こ と が可能なオーバ一 ト ー ン発振用共振子 を提供す る 。
    [0020] こ の為本発明 に係 る 共振子に於い て は裏面電極面積 を圧電基板裏面に於い て表面電極に対応す る 領域よ り 大 き く 設定 し て い る 。
    [0021] 図面の簡単な説明
    [0022] 第 1 図 （ a ) 及び （ b ) は夫 々 本発明 の発想を説明 す る 為の圧電基板模式断面図及び対称及び非対称モ ー ド の 振 動 ス ぺ ク ト ラ ム を 示 す 図 、 第 2 図 （ a ) 及 び
    [0023] ( b ) は夫 々 前記振動ス ぺ ク ト ラ ム が有限板上で も 成 立す る こ と を証明す る 為の基扳模式図及び理諭解析の 結果を示す図、 第 3 図 （ a ) 乃至 （ c ) は夫 々 本発明 に係 る 共振子の一実施例 に お け る 基本的構成を示す断 面図、 パ ラ メ ー タ 設定手法説明 図及び振動エネ ルギ分 布説明 図、 第 4 図 は振動エネ ルギ伝搬部門隙 サ イ ズを 決定す 為の一実験結果を示す図、 第 5 図 は共振子の 各オーバ一 ト ー ン周波数 に於 け る ィ ン ピ一 ダ ン ス と 発 振回路の負性抵抗 と の関係を説明す る 図、 第 6 図 （ a ) 及び （ b ) は夫 々 本発明 に係 る 共振子の一実施例を示 - す平面図及びそ の側面図、 第 6 図 （ c ) 乃至 （ e ) は 夫 々 共振子の つ た平面形状の実施例を示す平面図、 第 7 図 （ a ) 乃至 （ f ) は夫 々 本発明 に係 る 共振子の 異 つ た断面形状を示す断面図、. 第 8 図 （ a ) は本発明 に係 る オーバ一 ト ー ン発振用共振子の '他の実施例 の基 本的構成を示す断面図、 '第 8 図 （ b ) は そ の共振子.に 励起す る 各種振動モー ド の振動エネ ルギ分布を示す図、 第 8 図 （ c ) は こ の共振子の諸パ ラ メ 一 夕 を選択す る 為の基本的手法を示す説明 図、 第 9 図 は本発明 に係 る オーバー ト ー ン発振用共振子を構成す る 為の他の ラ メ ー タ 設定手法 を 示 す説 明 図 、 第 1 0 図 （ a ) 乃至 ( c ) は夫 々 最低次非対称モー ド の振動を利用す る 共 振子の発生電荷分布、 電極の 直列接統及び並列接統例 を示す模式図、 第 1 1 図 （ a ) 及び （ b ) は夫 々 S i モー ド振動を利用 す る 共振子の電極直列接続及び並列 接続例を示す模式図、 第 1 2 図 （ a ) 乃至 （ d ) は夫 々 2 分割電極直列及 び並列接铳並び に 3 分割電極直列 及び並列接続を行 う 場合の一実施例を示す斜視図、 第 1 3 図 （ a ) 乃至 （ c ) は夫々 異 っ た振動エネ ルギ吸 収部の構成を示す断面図、 第 1 4 図 （ a ) 及び （ b ) は夫 々 本発明 の確認実験に使用 し た共振子の構成を示 す平面図で あ っ て、 第 1 4 図 （ a ) は振動エネ ルギ吸 収部の な い形、 第 1 4 図 （ b ) は振動エネ ルギ吸収部 を付 し た も の 、 第 1 5 図 （ a ) 及び （ b ) は夫 々 前記 第 1 4 図 （ a ) 及び （ b ) に示 し た共振子の特性を示 す実験結果の 図、 第 1 6 図 （ a ) 乃至 （ d ) は夫 々 本 発明 に係 る 共振子の異 つ た構成を示す断面図、 第 1 7 図 は本発明 に係 る オーバー ト ー ン発振用圧電共振子の 他の実施例の基本原理を示す断面図、 第 1 8 図 は本発 明 に於い て振動エネ ルギを吸収すべ き オーバ一 ト ー ン 振動が複数あ る 場合につ い て の基'本原理を示す平面図、 第 1 9 図 （ a ) 及び （ b ) は夫 々 本発明 の一実施例を 示す平面図及び A - A 断面図、 第 2 0 図 は本発明 の他 め実施例 を示す平面図、 第 2 1 図 （ a ) 及び （ b ) は 夫 々 本発明 に係 る オーバー ト ー ン発振用圧電共振子の 構造の一実施例を示す断面図及び平面図、 第 2 2 図及 び第 2 3 図 は本実施例の他の構成例 を示す断面図、 第 2 4 図 は本発明 の共振子に於い て各次オ ーバー ト ー ン 周波数 につ い ての共振子ィ ン ピー ダ ンス と 発振回路の 特性 と の関係を示す図、 第 2 5 図 は振動エネ ルギ吸収 部膜厚比検討の為の実験に使用 し た共振子の平面図、 第 2 6 図 は振動エネ ルギ吸収部膜厚比に対 し 発振を所 望す る 次数の オ ーバ一 ト ー ン振動 につ い て の C I 値 と 抑圧すべ き よ り 低次のオ ーバ一 ト ー ン 振動 につ い て の そ れ と を 調べ た 実験結果 の 図 、 第 2 7 図 （ a ) 乃 至 ( c ) は夫 々 振動エネ ルギ吸収部の異 つ た構成を示す 断面図、 第 2 8 図 （ a ) 及び （ b ) は夫 々 異 つ た本発 明 に係 る 電極構造の基本的形態を示す断面図、 第 2 9 図 （ a ) 及び （ b ) は夫 々 本発明 に係 る 振動子に於い て圧電基板に大小のバ ラ ツ キがあ つ た場合周波数調整 を行 っ た 際 も 特性上のバ ラ ツ キが生 じ な い こ と を説明 す る 為の断面図、 第 3 0 図 （ a ) 及び （ b ) は夫 々 本 発明 の一実施例 に係 る オーバ 一 ト ー ン発振用圧電振動 子の表裏平面図、 第 3 1 図 （ a ) 及び （ b ) は夫 々 本 実施例 を適用す る 際に配慮すべ き 異 っ た電極構成例 を 示す平面図、 第 3 2 図 （ a ) 乃至 （ c ) は夫 々 2 ポー ト 振 動子或 は 2 重 モ ー'ド · フ ィ ル タ 、 最低次非対称 ( a 0 ) モー ド振動利用 の オーバ一 ト ー ン振動子及び 高次対称 （ S 1 ) モ ー ド振動利用 のオーバ一 ト ー ン振 動子に本檎造を適用 し 場合の実施例を示す模式図で あ る 。
    [0024] 発明 を実施す る た め の最良の形態
    [0025] 以下、 本発明 を本発明 を な す に至 っ た理論 と 図面に 示 し た実施例 と に基づい て詳細 に説明す る 。
    [0026] 実施例の説明 に先行 し て本発明 の理解を助 け る 為そ の理論 につ い て少 し く 詳述す る 。 先ず、 本発明 の発想 の前提 と な る 事実関係を整理列挙すれば以下の如 く な る
    [0027] 1 ) シ ョ ッ ク レ イ 等の エネ ルギ閉 じ 込め理論 は純弾性 的な解析で あ っ て波動 と し て は S Η波 につ い て解折 し た も ので あ る が振動媒体 と し て は金属、 水晶、 リ チ ウ ム タ ン タ レー ト 、 リ チ ウ ム ナ イ オ ベー ト 或は圧電セ ラ ミ ク ス の如 き 高結合材料を用 い圧電共振子全般に対 し て、 振動モー ド と し て は厚みすベ り 、 厚みね じ れ厚み た て等の あ ら ゆ る モー ド につ い て振動エネ ルギ伝播方 向 やオーバ一 ト ー ン次数が異 つ て も 定性的 なふ る ま い につ い て は こ の理論を適用 し 得 る こ と が知 ら れて い る 。
    [0028] .2 ) シ ョ ッ ク レ イ の エネ ルギ閉 じ込め理論 に よ れば第 1 図 （ a ) に示す如 く 遮断周波数 な る 部分の周辺 に遮断周波数 f 2 な る 部分が存在す る と 遮断周波数小 な る 部分 （ f i の部分） に振動エネ ルギが閉 じ込 も る が、 そ の 閉 じ 込め の程度は第 1 図 （ b ) の如 く な る 。
    [0029] 本図縱軸-の Ψ は ¥ - ( f - f 1 ) / ( f 2 —
    [0030] な る 式で規準化共振周波数と 称 し Ψ - 1 の場合 と は f = f 2 の場合を意味 し 第 1 図 （ a ) に於け る 遮断周波 数 f i な る 部分の影響がな い、 換言すれば該部が存在 し な い こ と を意味 し こ の場合 に は振動エネ ルギは基板 全面に拡散 し 閉 じ 込め は発生 し な い。
    [0031] 一方、 Ψ = 0 の場合 と は上記説明 と は逆 に遮断周波 数 f i な る 部分 に全振動エネ ルギが閉 じ 込 も る こ と を 意味す る 。
    [0032] 又、 横軸のパ ラ メ 一 夕 n a / Η は閉 じ 込め係数 と 称す る も の で オ ー バ ー ト ー ン 次数 n 、 遮断周 波数 f { な る 部分の サ イ ズ a 及び厚 さ H 並びに周波数低下 量 厶 に よ っ て規定 さ れ る 。
    [0033] な お 、 第 1 図 （ b ) を 考察す る に 前記 閉 じ 込 め 係 数 n a Ζ Η が あ る 値以 下 の 場合高次対称モ ー ド
    [0034] ( S 1 , S 2 , …… ） 或は非対称モ一 ド （ a 1 ， a 2 , …… ） の振動 に は閉 じ 込め モー ドが全 く 存在 し な い こ と が判 る 。 こ の性質は最低次対称モー ド （ S o ) に は 存在 し な い性質で あ る 。
    [0035] 3 ) 前記閉 じ 込め計数の 内 a ， ~A 及び H が適当 な 固 定 し た値で あ る 場合に はオ ーバ一 ト ー ン 次数 n が大 き な程エネ ルギ閉 じ 込め の程度は大 と な る が、 閉 じ 込め 係数が大 き く な る に従 い エネ ルギ閉 じ 込め の程度はォ ーバ一 ト ー ン 次数 に殆ん ど左右 .さ れな い大 き な値を と る 0
    [0036] 4 ) オーバー ト ー ン 次数 n 及び圧電基板周波数、 即 ち H が与件で あ る 場合前記閉 じ込め係数を変動せ し め る 上で操作 し 得 る パ ラ メ ー タ は遮断周波数 f i な る （一 般に は電極付着） 部分の サ イ ズ及び何等か の質量付加 に よ る 周波数低下量 Δ で あ る 。
    [0037] し か し な が ら 水晶の如 き 高結合材料を振動媒体 と し て用 い る 場合 に は そ の圧電性に起因す る 周波数低下の 効果が癍著 と な り 前記 Δ を充分操作 し 得な い場合に は 前記 a を変化 さ せれば効果的で あ る 。
    [0038] 5 ) エネ ルギが閉 じ 込め ら れた振動 につ い て はオ ーバ 一 ト ー ン 次数が大な る 程等価抵抗は大 き い。
    [0039] 又、 前記第 1 図 （ b ) か ら も 明 ら か な如 く 振動エネ ルギは遮断周波数の小な る 部分に完全に閉 じ込 も る こ と は な く 多少な り と も 遮断周波数の高い周辺部に漏洩 す る が、 前記遮断周波数小な る 部分 に過度に近接 し て 前記漏洩エネ ルギを吸収 し 熱に変換す る 部分が存在す れば当該振動 につ い て の等価抵抗は大 き く な る 。
    [0040] 因み に従来一般の水晶振動子は水晶基板中央に電極 を充分厚 く 付着す る こ と に よ つ て遮断周波数差を大 き く と り 、 あ ら ゆ る オーバー ト ー ン次数の振動エネ ルギ を該部に 閉 じ 込め る も ので あ っ た為、 C I 値が最小 と な る 基本周波数での発振が最 も 容易で あ っ て、 こ れを オーバー ト ー ン発振せ し めん と すれば発振回路側にェ 夫を要.する こ と 前述の と う り で あ る 。
    [0041] 6 ) も っ と も 前記第 1 図 （ b ) に示 し た高次の対称或 は非対称モー ド につ い ての性質は無限圧電基板 に関す る-理論解析の結果で あ る が、 も し こ の性質が有限基板 に於い て も 実質的 に保存 さ れ る な ら ば基板全面に拡散 し た振動エネ ルギは基扳端緣の保持部等か ら 漏洩或は 該部 に於い て消耗す る か ら こ れ ら の振動 につ い ての等 価抵抗は極め て大な る も の と な ろ う 。
    [0042] 以上説明 し た事実関係を勘案す る に、 先ず前記 2 )及 び 3 )に述べた無限基板上での高次の対称或は非対称モ 一 ドの振動につ い ての性質が有限基板上で どの程度保 持 さ れ る か検討す る 。 第 2 図 （ a ) は x 方向 に無限長で z 方向 に 2 b な る 有限の 幅員を有す る 基板上の幅方向 中央に 2 a な る 幅 員を有す る 電極を付 し た エネ ルギ閉 じ 込め型共振子を 示す模式断 B面図で あ る 。
    [0043] 斯 る 共振子 c に励起 さ れ る 波動 と し て は X 軸 に平行な
    [0044] h ,
    [0045] 変位を有す る S H k波の みを考慮すればよ いがそ の変位 U は尾上及び十文字の "エ ネ ルギ閉 じ 込め型圧電共振 子の解析 " （昭和 4 0 年 9 月 信学誌 4 8 巻 9 号） に よ れば
    [0046] U = u · c o s ( η π y / Ή. ) · e x p ( j ω t ) … … （ 1 ) で与え ら れ る 。 但 し 上記 u は u f ( z ) であ っ て第
    [0047] 2 図 （ a ) に示 し た基板の各領域 （ I ) , ( Π ) 及び ( H ) で伝搬定数 ^ が常に実数 と な る よ う 定義 し た k 及び ！ ： ' を用 い て以下の如 く 書 き 直す こ と がで き る も の で あ る 。 u z - C s h k
    [0048] Ί s h c h
    [0049] b z ≤ — a ) ( 2 ) u c o s
    [0050] A k z ( 一 a z a ) ( 3 )
    [0051] Π s i n s h
    [0052] U z + C k
    [0053] s h c h
    [0054] ( a ≤ z ≤ b ( 4 ) こ で A , B 及び C は定数、 又 f i を電極部 （ Π ) が無限 に広い と 仮定 し た場合の厚みすベ り 振動の 固有 共振周波数、 f 2 を無電極部 （ I ) 及び （ m ) が無限 に広い と 仮定 し た場合の 固有共振周波数 と し た と き 前 記各領域 （ Π ) 及び （ 1 ) ， （ Π ) の伝搬定数夫 々 k 'k ' は
    [0055] k = n π V~T 1 / H ( 5 ) k ' n 7Γ 1 一 ( f / f 2 H ( 6 ) で あ る
    [0056] 又、 式 （2) , (3) 及び （4) の二重記法 に於 け る 上部 は 変位 Uが原点に対 し て偶関数 と な る 対称振動を、 下部 は奇関数 と な る 非対称振動を与え る も のであ る 。
    [0057] 以上の （1) 乃至 （6) 式に於い て z = ± a で変位及び 応力が連続、 Z - 土 b で端面 自 由 と い う 境界条件力、 ら 次の周波数方程式を得 る 。 tan h k ( b - a ) k / k ' LaIik a ( 7 )
    [0058] -cos こ こ で前記 f 丄 が f 2 よ り わずか に低い場合の （7) 式の近似式を求め る 。
    [0059] 先ず、 前記第 2 図 （ a ) に於い て領域 （ Π ) に基板 板厚の変化を与え る か或は電極の付着がな さ れた場合 の観測可能な周波数、 即 ち共振周波数を f とす る 。
    [0060] 次 に新た に次式を満足す る <5 及び Δ な る 二つ の基準 化周波数を導入す る 。
    [0061] f = ( 1 + δ ) f 1 ( 8 ) f v = ( 1 + 厶 ） f 2 - ( 9 )
    [0062] (5) 及び （ 8 ) よ り
    [0063] ( k H ) 2 = ( η 7Γ ) 2 · 2 5 …… （ 1 0 ) ( 6 ) 及び （ 9 ) よ り
    [0064] ( k / H ) 2 = ( n ^ ) 2 . 2 ( A _ (5 ) ( 1 1 )
    [0065] ( 10 )及び （ 11 )よ り k ' H / k H = C Δ - 5 ) / δ ( 1 2 ) し
    [0066] «5 Z Δ = Ψ ( 1 3 ) と お く と 、 k ' / k = ( 1 - Ψ ) / Ψ ( 1 4 ) 又、 （ 10 )及び （ 13 )よ り k a = n ¾- a 2 5 Z H = n 7r a V 2 ¥ 厶 ノ H ( 1 5 ) 更 に、 （ 11 )及 び （ 13 )よ り
    [0067] k ' a = n 7r a ~ 2 厶 Γ ΐ 一 Ψ ) / Η ( 1 6 ) (14) . (15) 及び （16〉を （7) に代入す る と tan h n r a V 2 厶 （ 1 — Ψ ) x ( b / a - 1 ) / H
    [0068] = ( 1 — Ψ ) / Ψ t an n π a V 2 Ψ 厶 Z H
    [0069] -cot ( 1 7 ) こ れ は b Z a をパ ラ メ ー タ と し た規準化共振周波数 ψ と 共振子寸法 n a Ζ Η と の 関係を示す式で あ っ て 有限板上の振動エネ ルギ閉 じ 込め状態'を与え る 一般式 で あ る 。
    [0070] そ こ で上記 （17)式を用 い て b Z a = 4 の場合の高次 の対称及び非対称モー ド振動の周波数 ス ぺ ク ト ラ ム を 計算 し無限基板 に於け る それ ら と 比較 し た結果第 2 図 ( b ) に示す如 く な つ た。
    [0071] 本図か ら 明 ら か な如 く 、 最低次対称モー ドの振動に つ い て の エネ ルギ閉 じ 込めの程度は基板寸法 に よ っ て 大幅に変動す る が高次の対称及び非対称モー ド振動 に つ い ての そ れ は無限基板の場合 も有限基板の場合 も 実 質的 に 同等 と みて差 し つ かえ な い こ と が判明 し た。
    [0072] 即 ち 、 前述 し た本発明の前提条件た る 2 )及び 3 )は有 限基板に於い て も そ の ま ま 適用可能で あ る こ と 及び最 低次対称 （ S o ) モー ドの特性に比 し て他の モー ド は そ の傾斜が急峻であ り そ の程度は高次モー ド程顕著 と な る と い う 性質 も 有限基板 に於い て保持 さ れて い る 。
    [0073] 以上の解析の結果を踏 ま え て再び前述 し た本発明の 発想の前提 と な る 事実 1 )乃至 5 )を考察す る に こ れ ら の 事実関係を総合すれば以下の如 き ア イ デ ィ ァ に到達す る こ と が理解 さ れよ う 。
    [0074] 第 3 図 （ a ) 乃至第 3 図 （ c ) は対称モー ドを利用 し た本発明 に係 る 共振子の基本的構成を示す断面図及 びそ の原理を説明す る 為の説明 図で あ る 。
    [0075] 第 3 図 （ a ) に於い て厚さ H の圧電基板 1 中央部両 面に 直径 2 a な る 電極 2 ， 2 ' を付着 し 該部の遮断周 波数を に低下せ し め そ の周辺の遮断周波数 f 2 な る 部分 と の 間 に f 2 - f 1 な る 遮断周波数差を設け該 電極 2 , 2 ' 付着部を振動ネ エルギ閉 じ込め部、 非電 極部 3 ， 3 ' を不要振動の 振動エ ネ ルギ伝搬部 と し て そ の外周適所 に遮断周波数 f 3 (但 し f n < f n ) な る 振動エネ ルギ吸収部電極 4 , 4 ' を設 け る 。
    [0076] こ こ で こ の共振子を例 え ば 5 次オーバ一 ト ー ン発振 用振動子 と す る 場合を考え る に、 前述 し た原理か ら 基 本波 （ 1 次） 及び 3 次オーバー ト ー ン振動の振動エネ ルギ閉 じ 込め率を小に 、 5 次オーバー ト ー ン 以上の ォ — バ一 ト ー ン振動の それを大 と な る 如 く すればよ い か ら 第 3 図 （ b ) に示す如 く 先ず 5 次オ ーバ ー ト ー ン振 動の振動エネ ルギ閉 じ込め率 T 5 を例え ば 8 0 %程度 に設定す る 。 本図 よ り T 5 = 8 0 % に於け る 閉 じ 込め 係数 n a Λ Ζ Η は概ね 0 . 5 3 で あ る が、 閉 じ 込め 係数 n a ^ΓΚ / Η = n a ( f 2 - f , ) / f / Η の 内 η , Η ,■ f 2 及び' a は与件で あ る 力、 ら f 丄 を ど の 程度の値に選べばよ い か は簡単に算出 し 得 る 。 f i カ《 定 ま れば遮断周波数差 f 2 - f γ は所謂 プ レ ー ト バ ッ ク に 直接関係す る 量で あ っ て こ れを満足す る 電極付着 量は既に周知で あ る か ら 第 3 図 （ a ) に示す如 き 共振 子は容易 に製造す る こ と がで き る 。
    [0077] 尚、 リ チ ウ ム ナ イ オ ベー ト 、 リ チ ウ ム タ ン タ レ ー ト 或は圧電セ ラ ミ ク ス の如 き 高結合材料を圧電基板 と し て用 い る 場合 に は わずか な電極付着量に よ っ て極め て 犬な る 周波数低下が発生す る の で前記周波数低下量 Δ を与件 と し 前記電極サ イ ズ a を操作す る 方が好都合で あ ろ う 。 又、 前記振動エネ ルギ吸収部 4 , 4 ' の遮断周波数 f 3 は一般 に は f i と 同一で よ いが必要に応 じ て増減 し 該部 に於け る 振動エネ ルギの消費が極力大 き く な る よ う にす る こ と が望 ま し い。
    [0078] 斯 く し て'製造 し た共振子に於い て は第 3 図 （ c ) に 示す如 く 電極部 に 5 次、 '7 次、 の オーバー ト ー ン 振 動 の 振動 エ ネ ル ギが 閉 じ 込 め ら れ る 一方、 基本波 ( 1 次） 及び 3 次の オーバ一 ト ー ン振動の そ れは殆ん ど-閉 じ 込 も る こ と な く 圧電基板 1 外周 に 向 け て漏洩伝 搬 し 前記振動エネ ルギ吸収部 4 ， 4 ' に於い て圧電基 板 1 を振動せ し め る 、 即 ち 該部でエネ ルギを熱に変換 し て消費す る の で発振回路側か ら見た こ れ ら 基本波振 '動を含む低次オーバ一 ト ー ン振動 につ い て の ィ ン ピー ダ ン ス は エネ ルギ閉 じ 込め の発生 し て い る 高次オ ーバ 一 ト ー ン振動の そ れよ り 高 く な る 。 こ の現象 は電極間 に多数の遊離電極を近接配置 し た所謂多重モー ド圧電 モ ノ リ シ ッ ク ♦ フ ィ ル 夕 に於け る 遊離電極付着部の ェ ネ ルギ分布状態を想像すれば容易 に理解 さ れよ う 。
    [0079] 一方、 前述 し た通 り 電極部 に振動エネ ルギが閉 じ 込 め ら れた 5 次、 7 次、 …… のオ ーバ ー ト ー ン振動 につ い て の ィ ン ピー ダ ン ス は 5 次の そ れが最低であ る か ら こ の共振子 は 5 次オーバー ト 一 ン 振動が最 も 励振 し易 い振動子 と な る も ので あ る 。
    [0080] と こ ろ で第 3 図 （ c ) 力、 ら 明 ら か な如 く 、 前記振動 エネ ル ギ閉 じ 込め部 2 ， 2 ' と 前記振動エネ ルギ吸収 部 4 , 4 ' と の 間の振動エ ネ ル ギ伝搬部 3 , 3 ' の 間 隙が極め て小な る 場合に は 閉 じ 込め た振動エネ ルギの 一部が前記振動エネ ルギ吸収部に て消費 さ れ、 逆に こ の 間隙が過大な る 場合 に は漏洩エネ ルギは無損失で伝 搬す る の で理論的 に は前記振動エネ ル ギ吸収部が無 い に等 し ^こ と に な る で あ ろ う こ と は前述の と お り で あ
    [0081] 従 っ て前記間隙 に は最適値が存在す る はずで あ る が こ れ ら 損失分を定量的 に解析す る の は困難で あ る か ら 実験に よ っ て求め る 。 ' 第 4 図 （ b ) は 3 次 オ ー バ 一 ト ー ン 振 動 （ 5 0 M H z ) の水晶共振子を製造す る 際の振動エ ネ ルギ伝 搬部間隙を変化 し た場合につ い て の実験結果を示す図 で あ っ て、 第 4 図 （ a ) に示す間隙 D — a が過小で あ れば基本波 （ 1 次） の振動 につ い て の イ ン ピー ダ ン ス は大な る も の の 3 次オ ーバ一 ト ー ン に つ い て の そ れ も か な り 大 き く 、 又間隙が過大で あ れば 1 次、 3 次、 ォ —バー ト ー ン 振動双方 に つ い て の ィ ン ピ ー ダ ン ス に 差 がな く な る か ら D Z a が 1 . 5 程度の値を選んで 3 次 オ ーバ— ト ー ン 振動が最 も 発振 し 易 い条件を与え る ベ き で あ る こ と が判 明 し た。
    [0082] 以上、 本実施例の基本原理を説明 し たが現実 に は こ の原理を多少逸脱 し た場合で あ っ て も 同様の効果を奏 す る 共振子を得 る こ と が可能で あ る 。
    [0083] 即 ち 、 発振回路 は一般 に周波数が高 く な る と そ の増 幅器の利得が低下す る 為回路の負性抵抗 も ほ ぼ周波数 の 自 乗に逆比例す る 性質があ る ので発振回路側か ら 見 た共振子の ィ ン ピ— ダ ン ス最小な る オー バ — 卜 — ン周 波数での発振が最 も 容易で あ る と は必ず し も 断言 し 得 な い 力、 ら で あ る 。
    [0084] 例え ば前記第 3 図 （ b ) に於い て所望の 発振周波数 た る 5 次オ ー バ 一 ト ー ン 振動の振動エネ ルギ閉 じ 込め 率 T を前述の 8 0 % よ り 大幅に低 く （例え ば 6 0 %前 後） に設定 し た よ う な場合 に は定性的 に は第 5 図 に示 す如 く 7 次オーバ一 ト ー ン振動 につ い て の ィ ン ピ一 ' ン ス カ 5 次.オー バ 一 ト ー ン振動の それよ り も 幾分小 さ く な る こ と が あ り 得 る が斯 る 場合にで も 発振回路の特 性 と の関係で共振子の ィ ン ピー ダ ン ス 最小点た る 7 次 オー バ ー ト ー ン周波数で は発振せず 5 次の そ れで発振 す る こ と があ り 得 る 。 '
    [0085] 従 っ て本発明 の云 う Γ所望のオー バ 一 ト ー ン 振動』 と は必ず し も 発振回路側か ら 見た共振子の ィ ン ビー ダ ン スが最小 と な る オー バ ー ト ー ン 振動であ る 必要 は な く 少な く と も Γ所望のオー バ 一 ト ー ン 振動』 に於け る ィ ン ピー ダ ン ス が基本波振動を含 ϋ よ り 低次のオー バ 一 ト ー ン振動の そ れ よ り も 大幅に小 さ ければ充分で あ る こ と に注 目 さ れた い。
    [0086] と こ ろ 前述 し た如 き 条件を満足す る 共振子の平面 形状は例 え ば第 6 図 に示す如 く すればよ い。
    [0087] 即 ち 、 第 6 図 （ a ) 及び第 6 図 （ b ) に示す如 く 圧 電基板 1 の 中央部 に主振動 エネ ルギ閉 じ 込め用電極 2 , 2 ' を配置 し そ の周辺 に非電極部 （振動エ ネ ルギ伝搬 部） 3 , 3 ' を更に そ の外周適所 に適当 な 形状の振動 エ ネ ルギ吸収部電極 4 , 4 ' を配置 し前記基板 1 の外 周 に沿 っ て付着 し た リ ー ド 5 ， 5 ' に よ っ て前記電極 2 と 3 及び 2 ' と 4 ' と を接続す る と 共 に前記外周 の 振動エネ ルギ吸収部電極 3 と 3 ' 及び 4 と 4 ' と を夫 々 同電位 と な る 如 く 結合すれば よ い。
    [0088] 斯 く の如 く 前記振動エネ ルギ吸収部電極付着部 に於 いて こ の共振子 と 回路側 と の接铳を行 う よ う にすれば 当該電極を タ ブ電極 と し て利用 し 得-る か ら リ ー ド接铙 部の機械的強度を確保す る 上で効果的で あ る 。
    [0089] 更に前記振動エネ ル ギ閉 じ込め部か ら 延長す る リ ー ド · パ タ ー ン は第 6 図 （ c ) に示す如 く 前記振動エネ ル ギ伝搬部 3 ， 3 ' を通 っ て 直接前記振動エネ ルギ吸 収部電極 4 ， 4 ' に接続 し て も よ い 。 も っ と も 'こ の よ う な 構成を と る と 前記電極 2 , 2 ' 近傍に 閉 じ 込め た 所望す る オーバー ト ー ン 振動の エ ネ ルギ も 該 リ ー ド · パ タ ー ン 5 , 5 ' を介 し て若干漏洩 し 易 く な る 傾向 に あ る こ と が実験的 に確か め ら れて い る が リ ー ド は短 く な る の で才ー ミ ッ ク な ロ ス及び圧電基板 と 蒸着パ タ ー ン の 位置合わせ に厳密を要 し な い と い っ た点で有利で は あ ろ う 。
    [0090] 更に、 前記振動エ ネ ルギ閉 じ 込め用電極 2 , ' 力、 ら 弓 I き 出す リ ー ド 5 , 5 ' は必ず し も 前記振動エネ ル ギ吸収部電極 4 , 4 ' と 合体 さ せ る べ き 必然性は な く 第 6 図 （ d ) に示す如 く 分離 し て も 差 し つ かえ は な い し 、 或は第 6 図 （ e ) に示す如 く 前記振動エネ ルギ閉 じ 込め部 2 , 1 ' の殆ん ど全周 を包囲す る よ う に振動 エネ ルギ吸収部電極 4 , 4 ' を設け て も よ く 斯 く す る こ と に よ っ て漏洩エネ ルギの消費が増大 し そ の振動 に つ い て の等価抵抗を一層大な ら し む る こ と がで き る 。
    [0091] な お、 本実施例 の共振子の構造 は第 7 図 （ a ) 乃至 第 7 図 （ f ) に示す如 く 変形 し て も よ い。
    [0092] 即 ち 、 第 7 図 （ a ) , ( b ) は夫 々 圧電基扳 1 の前 記振動エネ ルギ伝搬部 3 ， 3 ' を例え ばエ ッ チ ン グの 手法を用 い て両面或は片面につ き 削除 し 当該部の遮断 周波数を高 く し た も の で あ っ て、 斯 く す る こ と に よ つ て付着電極の厚 さ を減少 し得 る か ら 電極蒸着 に要す る 時間を短縮 し う る と 共 に厚い電極を付着 し た場合発生 し易 い電極の剥離等を防止す る こ と がで き る 。
    [0093] 一方、 第 7 図 （ c ) は周波数が高 く な つ た場合に は 前記主振動閉 じ 込め部の電極 2 , 1 ' が極め て薄い も の と な り 導電性を失 っ て電極 と し ての用 を な さ な く な る か ら 該部の圧電基板を少 し く 凹陥せ し め必要な電極 厚 さ を確保せん と す る も ので あ る 。
    [0094] な お、 圧電基板最外周 の前記振動エネ ルギ吸収部 に は必ず し も 電極を付す必要は な く 第 7 図 （ d ) に示す 如 く 単に該部の基板の'板厚を大な ら し め部分 4 ' に よ り 不要振動の エネ ル ギを 消費 さ せ る だ けで も よ い。 更に上述の 目 的の 為 に は必ず し も 圧電基板 1 の最外 周板厚を大 と す る 必要 も な く 音響 ロ ス の大 き い材料、 例 え ば鉛 ス ズ、 金等を付着す る か或は ェ ポ キ シ樹脂 の如 き 有機材料 6 6 ' 及び 7 , 1 ' を厚膜印刷等の 技術を用 い て付着 し て も よ い 。
    [0095] 尚、 前記振動ェネ ルギ吸収部 に は第 7 図 ( f ) に示 す如 く 電極 3 , 3 ' 及び 4 , 4 ' の上に導電性接着剤 の如 き 音響 口 ス の 大 な る 材料 8 , 8 ' .及び 9 , 9 ' を 点状 に付着す る こ と に よ っ て不要な 振動 に よ る エネ ル ギを 消耗 さ せ る と 共に該部 に於い て共振子を支持具 'に 固定 し て も よ い o
    [0096] で上記実施例の共振子の特性 につ き そ の実験結 果を簡単 に説明す る 。
    [0097] 本実験に於い て-は前記第 4 図 に示す如 き 構造の共振 器を用 い そ の仕様を以下の如 く し た。
    [0098] 水晶 ( A T カ ッ ト ） 基板 直径 7 mm 発振周波数 ( オーバ— ト ー ン 次数） · 5 0 M H z
    [0099] ( 3 次） 振動閉 じ 込め部 金電極膜厚 5 0 A
    [0100] 電極サ イ ズ mm X 2 mm 振動閉 じ 込め部電極 と エネ ルギ . ¾ mm 吸収部電極 と の 間隙
    [0101] 振動エネ ルギ吸収部電極配置 Z ' 方向 上述 の 共振 子 に 於 い て 基本波 振動及 び 3 次ォ ーバ 一 ト ー ン 振 動 に つ い て の C I 値 は夫 々 1 5 0 Ω 及 び 5 2 Ω で あ り 、 導電性接着剤 に よ り 共振子 と リ ー ド と を接着 し た後の C I 値は夫 々 2 8 0 Ω 及び 5 3 Ω に向 上 し前述の理論の正当性が立証 さ れた。
    [0102] 第 8 図 （ a ) 乃至第 8 図 （ c ) は非対称モー ド を利 用 し た本発明 に係 る 共振子の他の基本的構成を示す断 面図及びそ の原理を説明す る 為の説明 図で あ る 。 第 8 図 （ a ) に お い て圧電基板 1 の 中央部両面に夫 々 2 分 割電極 2 0 ， 2 0 ' 及び 3 0 , 3 0 ' を付着 し て励振 すれば最低次の非対称 （ a 0 ) モー ドの振動が強力 に 励起す る 。
    [0103] こ こ で、 上記振動子に て発振を所望す る オーバー ト — ン次数を n と し た場合、 第 2 図 （ b ) の横軸上に於 い て （ n — 2 ) 次の 閉 じ込め係数 （ n — 2 ) a ~E / H の位置力 a o モー ド曲線の エネ ルギ閉 じ 込め率零、 即 ち 閉 じ 込 め モ ー ド 不 存 在 の 位 置 に あ る よ う 、 又 n a ^ΓΕ / Η の位置 は a o モー ド曲線の 閉 じ込め率力 極力大な. る 位置 に あ る よ う 各パ ラ メ ー タ a 及び 厶 を選 択す る な ら ば第 8 図 （ b ) に示す如 く n 次以上の ォー バー ト ー ン 振動の振動エネ ルギは前記分割電極 2 0 ， 2 0 ' 及び 3 0 ， 3 0 ' の周辺近傍に 閉 じ 込め ら れ る と 共 に （ n — 2 ) 次以下のオーバー ト ー ン振動の振動 エネ ルギは前記圧電基扳 1 全面 に拡散 し 、 該基板 1 周 縁に必ず存在す る 基板保持部を介 し てかな り の程度漏 洩消費す る で あ ろ う 。
    [0104] —方、 前記分割電極 2 0 , 2 0 ' 及び 3 0 , 3 0 ' 5 2 Ω で あ り 、 導電性接着剤に よ り 共振子 と リ ー ド と を接着 し た後の C I 値 は夫 々 2 8 0 Ω 及び 5 3 Ω に 向 上 し前述の理諭の正当性が立証 さ ήた。
    [0105] 第 8 図 （ a ) 乃至第 8 図 （ c ) は非対称モー ドを利 用 し た本発明 に係 る 共振子の他の基本的構成を示す断 面図及 びそ の原理を説明す る 為の説明 図で あ る 。 第 8 図 （ a ) に お い て圧電基板 1 の 中央部両面 に夫 々 2 分 割電極 2 0 , 2 0 ' 及び 3 0 ， 3 0 ' を付着 し て励振 すれば最低次の非対称 （ a 0 ) モー ドの振動が強力 に 励起す る 。
    [0106] こ こ で、 上記振動子 に て発振を所-望す る オ ーバー ト ー ン 次数を n と し た場合、 第 2 図 （ b ) の横軸上に於 い て （ n — 2 ) 次の 閉 じ 込め係数 （ n — 2 ) a ^ / Η の位置か ' a 0 モー ド曲線の エネ ルギ閉 じ 込 め率零、 即 ち 閉 じ 込 め モ ー ド 不 存 在 の 位 置 に あ る よ う 、 又 n a ~Δ" Ζ Η の位置 は a 0 モー ド曲線の 閉 じ 込め率が 極力大 な る 位置 に あ る よ う 各パ ラ メ ー タ a 及 び Δ を選 択す る な ら ば第 8 図 （ b ) に示す如 く n 次以上の ォ ー バー ト ー ン 振動の振動エ ネ ルギ は前記分割電極 2 0 ， 2 0 ' 及 び 3 0 , 3 0 ' の周辺近傍に 閉 じ 込め ら れ る と 共 に （ n — 2 ) 次以下の オーバー ト ー ン 振動の振動 エ ネ ル ギ は前記圧電基板 1 全面 に拡散 し 、 該基板 1 周 縁に必ず存在す る 基板保持部を介 し てか な り の程度漏 洩消費す る で あ ろ う 。
    [0107] —方、 前記分割電極 2 0 ， 2 0 ' 及び 3 0 ， 3 0 ' 周辺近傍 に 閉 じ 込め ら れた n 次以上の ォ 一バー ト ー ン 振動の振動エネ ルギはオーバ一 ト ー ン 次数の高い も の ほ ど等価抵抗の大な る こ と 前述の通 り で あ る か ら 結局 こ の よ う に構成 し た共振子は そ の発振回路に格別のェ 夫を要せず し て n 次オーバー ト ー ン周波数 に て発振す る こ と に な る はずで あ る 。
    [0108] 第 8 図 （ c ) は a 0 モ ー ド の振動を利甩 し 3 次ォ一 バー ト ー ン発振用共振子を得ん と す る 場合の基本的 な パ ラ メ 一 夕 選択手順を示す図で あ っ て、 a 0 モー ドの 振動の振動エネ ルギ閉 じ込め率 T が零 と な る の は概ね 閉 じ 込 め 係数 n a Λ~Δ" Ζ Η が 0 . 4 以下の 場合で あ る か ら 基本波 （ η - 1 ) 振動 と 3 次 （ η = 3 ) ォ 一 バ ー ト ー ン 振 動 と に 対 し 夫 々 a ~K / Η = 0 . 4 , 3 a Η = 1 . 2 と な る よ う パ ラ メ 一 夕 a 及び 厶 を決定すればよ い。
    [0109] 尚、 前記分割電極間隙 は相 隣接す る電極間で短絡が 生 じ な い 限 り 適当 な 値 に設定すればよ い。 も っ と も こ の電極間隙が極め て小な る 場合に は非対称モー ドの振 動が こ れ と 同時に励起せ ら れ る 対称モー ド の 振動 と 音 響的 に結合す る 結果 2 種の異 っ た共振周波数を発生す る こ と は周知であ る が本実施例 に係 る 共振子に於い て は そ の片方、 即 ち 上述の例で は非対称モー ドの振動に よ る 共振周波数の み を取 り 出せばよ い ので格別の 問題 は生 じ な い。
    [0110] 又、 更に高次モ ー ド の振動を利用 せん と す る 場合に は 、 例 え ば S 1 モー ド或は a モー ド を利用 せん と す る な ら ば夫 々 電極を 3 分割或は 4 分割すればよ く そ の 際 に は前記第 2 図 （ b ) に示す如 く 各モ ー ド の周波数 ス ぺ ク ト ラ ム は そ の 曲線の 勾配が高次 と な る 程急峻で あ る ので所望の n 次オ ーバー ト ー ン振動の振動エネ ル ギ閉 じ 込め率 と （ n — 2 ) 次以下の そ れ と の落差を大 き く 設定 し 得 る か ら 極め て好都合で あ る 。
    [0111] 以上、 本実施例の基本原理を説明 し たが現実に は こ の原理を多少逸脱 し た場合で あ つ て も 同様の効果を奏 す る 共振子を得 る こ と が可能で あ る 。
    [0112] 即 ち 、 発振回路は一般に周波数が高 く な る と そ の增 幅器の利得が低下す る 為回路の負性抵抗 も ほ ぼ周波数 の 自 乗に逆比例す る 性質があ る の で発振回路側か ら 見 た共振子 の ィ ン ピ一 ダ ン ス 最小 ^ る オ ーバ一 ト ー ン 周 波数での発振が最 も 容易で あ る と は必ず し も 断言 し 得 な い 力、 ら で あ る 。
    [0113] 例 え ば 前 記 第 8 図 （ c ) に 於 い て 最 低 次 非 対 称 ( a 0 ) モ ー ド の振動を利用 し て 5 次オーバ 一 ト ー ン 発振用共振子を製造せん と し て 1 次 （基本波振動） 及 び 3 次オー バー ト ー ン 振動の 振動エネ ルギ閉 じ 込め率 が共に零 と な る 如 く 各パ ラ メ ー タ を設定 し た と す る と 第 9 図 に示す如 く 5 次オ ーバ ー ト ー ン 振動の振動 エネ ルギ閉 じ 込め率が充分大 き く な ら ず、 従 っ て 5 次ォ 一 バ一 ト ー ン 振動 につ い て の等価抵抗が 7 次の そ れ よ り 高 く な る 場合があ り 得 る 。 斯 る 場合で あ っ て も 5 次 と 7 次 と のオーバ一 ト ー ン 振動 につ い て の等価抵抗の差が小 さ ければ前述 し た発 振回路の特性 と の関係で 5 次オ ーバー ト ー ン周波数の 発振が可能で あ る こ と は充分考え ら れ る が前記 5 次 と 7 次 と のオ ーバ一 ト ー ン 振動 につ い て の等価抵抗の差 が大 き い場合に は 7 次オ ーバ一 ト ー ン周波数で発振す る 力、 も し れな い。
    [0114] 上述の如 き 不安定 さ を回避す る 為に は 3 次オーバ一 ト ー ン振動の振動エネ ル ギ閉 じ 込め率を零よ り 少 し く 増大せ し め所望す る 5 次オーバ一 ト ー ン振動 につ い て の等価抵抗が 3 次の それ よ り 極力小な る よ う 、 又 7 次 の そ れ よ り 若干高い程度 と な る よ う 5 次オーバー ト ー ン 振動の振動エネ ルギ閉 じ込め率を選択すれば よ い。
    [0115] 従 っ て本発明'は必ず し 'も 発振を所望す る オ ーバ一 ト ー ン 次数 よ り 低次のオ ーバー ト ー ン振動 （基本波振動 を含む） の振動エネ ルギを完全に非閉 じ 込め モー ド と す る 必要は な い と い う 点に注 目 さ れた い。
    [0116] 以上、 最低次非対称 （ a 0 ) モ ー ド の振動を利用す る 場合を例 に挙げて説明 し たが よ り 高次の非対称モー ド （ a 】 ， a 2 , …… ） 或は高次対称モー ド （ S ， S 2 ， …… ） 振動を利用す る 場合 も 全 く 同様の考え方 で各パ ラ メ ー タ a 及び Δ を選択すれ よ い。
    [0117] 以上、 本実施例 の基本的構想を説明 し たが次に本発 明 に係 る 共振子を製造す る 場合の具体的な電極構成並 びに結線等につ いて少 し く 詳述す る 。 先ず、 一般に振動子の電極 は圧電基板の変位 に よ つ て発生 し た電荷を有効に 引 き 出 し 得 る よ う 配置す る 必 要が あ る か ら 本発明 に係 る 共振子 も 又利用 す る 振動乇 - ド に よ る 発生電荷の 山又 は谷の数及び位置を分割電 極の そ れ ら と 一致せ し め る と 共に各電極 に発生 し た電 荷を互い に打 ち 消 し 合わ な い よ う 結線す る 必要が あ る こ と は い う ま で も な い。
    [0118] そ こ で、 例 え ば最低次非対称 （ a 0 ) モ ー ド の振動 を利用す る 場合に は第 1 0 図 （ a ) に す如 く 圧電基 板 1 表裏に 2 分割電極 2 0 ， 2 0 ' 及び 3 0 , 3 0 ; _ を付着 し 曲線 4 0 に示す如 き レ ベ ル の電荷を発生せ し め 、 こ'の電荷を第 1 0 図 （ b ) に示す如 き 直列接続す る か或は第 1 0 図 （ c ) に示す如 く 並列接統す る 。 こ の場合に は並列接続時の ィ ン ピー ダ ン ス は 直列接铳時 の そ 'れに比 し て 1 / 4 と な る の で等価抵抗を低減 し た い場合 に は並列接続が好都合で あ ろ う 。
    [0119] 更に、 斯 る 分割電極を用 い た共振子の ス プ リ ア ス に つ い て 考察 す る に 、 利 用 す る 振 動 モ ー ド が高次対称 ( S 1 ， S 2 , …… ） モー ドの場合 に は電気的 に は非 対称 （ a 0 ， a ·) ， a 2 ， …… ） モー ド は励振 さ れず 又高次非対称モー ドの 振動を利用す る 場合 に は逆に対 称モー ド は励振 さ れな い はずで あ る 現実 に は共振子 製造上の誤差か ら 若干の他の モー ドの励振があ る 。
    [0120] 又、 利用す る 振動モー ド の 内次数の異な る モー ド、 例え ば a 1 に対す る a 2 モ ー ド 、 は本質的 に励振 さ れ る O
    [0121] し 力、 し な が ら 前者の場合は レ ス ポ ン ス が本来極め て 小 さ い の で、 又後者の場合 も 発生電荷パ タ ー ン の 山又 は谷の数 と 電極の分割パ タ ー ン と がー致 し な い為 レ ス ポ ン ス は小 さ い 力、 ら いずれに し て も こ れ ら に起因す る ス プ リ ア ス_は問題 と な る 程の レ ベ ル に は達 し な い 。
    [0122] 尚、 参考の為 S i モー ドを利用 し た 3 分割電極の結 線法を第 1 i 図 （ a ) 及び第 1 1 図 （ b ) に示す。
    [0123] 又、 2 分割電極及び 3 分割電極の共振子に つ い て圧 電基扳上に形成すべ き 配線パ タ ー ン の実施例を第 1 '2 図 （ a ) 乃至第 1 2 図 （ d ) に示す。 第 1 2 図 （ a ) 、 第 1 2 図 （ b ) は夫々 2 分割電極の 直列及び並列接铳 例、 第 1 2 図 （ c ) 、 第 1 2 図 （ d ) は夫 々 3 分割電 極の 直列及び並列接続例を示す斜視図で あ っ て、 配線 パ タ ー ン 5 0 ， 5 0 ' ， … … が圧電基板 1 の端縁を廻 る 場合 に は端縁に も 導体パ タ ー ン を蒸着す る か或は導 電性ペ イ ン ト 又 は接着剤を塗布 し て表鑫パ タ ー ン を接 铳すればよ い。 '
    [0124] と こ ろ で本実施例 に係 る 共振子は基本波振動を含む 所望の オーバ一 ト ー ン 次数よ り 低次のオーバ一 ト ー ン 振動の振動エネ ルギを圧電基板全面 に漏洩拡散せ し め る も ので あ る が、 こ の漏洩エネ ルギは ほぼ無損失で遮 断周波数の犬な る 部分を伝搬 し 圧電基板端部 に必ず存 在す る 共振子支持部か ら漏洩す る こ と は と お [ である 。 し か し な が ら こ の漏洩エ ネ ルギを よ り 有効 に 消耗 さ せ る こ と は 当該振動 につ い て の等価抵抗を高め る 上で 重要で あ る か ら こ の為第 1 3 図 （ a ) に示す如 く 圧電 基板 1 の周縁部の一部又 は全,部に遮断周 波数 f 3 が著 し く 小 さ い振動エネ ルギ吸収部 6 0 , 6 0 , …… を設 け る 。 斯 く す る こ と に よ っ て該部で前記漏洩 し た振動 エネ ル ギの振幅を増大 し 熱に変換消耗 さ せ る こ と がで き る 。 こ の よ う な効果を得 る 為に は前記圧電基扳 1 周 縁部の エネ ルギ吸収部 6 0 , 6 0 , …… は圧電基板 1 自 体の厚 さ を他の部分 よ り 犬 と し て も よ い し 導体膜或 は樹脂膜の如 き 適当 な 質量を付着 し て も よ い。
    [0125] 或 は第 1 3 図 （ b ) に示す如 く 接着剤 7 0 , 7 0 , …… の如 き 質量を外部に盛 っ て も よ い。
    [0126] 尚、 前記エネ ル ギ吸収部 6 0 の遮断周波数の値 f 3 も f { と 同等或い は そ れ以下で あ れば よ いが必要 に応 じ て増減 し 該部 に於け る 不要な 振動エネ ルギの 消耗を 極力大 な ら し め る よ う にす る こ と が望 ま し い。
    [0127] 更に積極的 に漏洩エネ ルギを消耗 さ せ る 為に第 1 3 図 （ c ) に示す如 く 圧電基板 1 周縁部両面適所 に導体 膜 8 ， 8 を付着 し 両者の 間 を適 当 な抵抗 9 , 9 を介 し て接続 し て も よ い。
    [0128] こ の 際 接続す べ き 抵抗 の 値 は 基本 的 に は エ ネ ル ギ を 熱 に 変 換 す べ き 振 動 の 周 波 数 を f n 、 抵抗を接統 'す る 圧 電基板表裏 に 付 着 し た 導体膜 間 の 静電容量を C 0 と すれば （ 2 f n C o ) _1 と す れ ば よ い 。 尚 、 エ ネ ル ギ を 吸収 す べ き 振 動周 波数が複数存在す る 場 合 に は 共 振 子 の 周 縁 に （ 2 r f Q C o ) "1 , ( 2 f b C o ) "1 , …… と い っ た如 く 多数の異 つ た 抵抗を付 し て も よ い し 或は f 。 ， f b , …… の平均値 を f m と し （ 2 7r f m C o ) -1 な る 抵抗を付 し て も よ い o
    [0129] 尚、 前記抵抗は必ず し も 電子回路の構成に用 い る も ので あ る 必要は な く 例え ば一般水晶振動子の保持部固 定用導電性接着剤の塗布等に よ っ て も よ く 、 斯 く すれ ば共振子の生産性への格別な影響な し に実施 し 得て 利で あ ろ う 。 - さ て、 以上説明 し た如 き 原理に基づい て製造 し た最 低次非対称 （ a 0 ) モー ド振動を利用 し たオー バ 一 ト 一 ン発振用共振子の異な つ だ二つ の具体的構造 と 得 ら れた特性 と を以下 に示す。
    [0130] 第 1 4 図 （ a ) は本実施例 に係 る 振動エネ ルギ咴収 部を有 し な い基本的 な 3 次オー バ ー ト ー ン発振用共振 子の平面図で あ っ て、 円型水晶基板 1 中央 に 2 分割主 電極 2 0 ， 2 0 ' よ り 引 き 出 し た リ ー ド 5 0 ， 5 0 に よ っ て表裏同一の裏面主電極 （ 図示せず と 並列接続 し た も の で あ る 。
    [0131] 又 、 第 1 4 図 （ b ) は 振動 エ ネ ル ギ吸収部 6 0 、 6 0 を水晶基板外周 に設け た も ので あ る 。 而 し て こ れ ら 2 種の共振子の特性を測定 し た結果、 前者につ い て は 3 次及 び 1 次 （基本波） オー バ ー ト ー ン周 波数 に於 け る C I 値 は夫々 7 0 Ω 及び 1 7 5 Ω で あ り 水晶基板 保持部 に 導電性接着剤を少量付着す る と こ れ ら の値 は 夫 々 7 2 Ω 及び 3 8 0 Ω と な り 本発明 の理諭の正当性 は基本的 に立証せ ら れた。
    [0132] 又、 振動エネ ルギ吸収部を有す る 3 次及び 1 次 （基 本波 ） オ ー バ 一 ト ー ン 周 波 数 に 於 け る C I 値 は夫 々 6 5 Ω 及び 2 5 0 Ω 、 水晶基板保持部に導電性接着剤 を付 し た場合 に は こ れ ら の 値は夫 々 6 5 Ω 及び 1 3 3 0 Ω と な り 振動エネ ル ギ吸収部の有効性 も 確認 さ れた。
    [0133] 更に前記第 1 4 図 （ a ) の共振子につ い て水晶基板 保持部を導電性接着剤で固定 し た上で電極膜厚を変化 さ せ る と 3 次及び 1 次のオ ーバ一 ト ー ン周波数 に於け る C I 値の差 は第 1 5 図 （ a ) に示す如 く 減少 し た。
    [0134] こ の こ と は第 1 2' 図 （ a ) に於い て前述 し た如 く 電 極膜厚に よ っ て Δ が変化 し 1 次、 - 3 次の両オーバー ト ー ン 振動に共に 閉 じ 込が生ず る と C I 値の差が減少す る こ と を意味す る 。 従 っ て両者の C. I 値の差を充分大 き く 保つ よ う 電極膜厚を含む諸パ ラ メ ー タ を設定す る 必要の あ る こ と が理解 さ れ よ う 。
    [0135] 又、 第 1 5 図 （ b ) は第 1 4 図 （ b ) に示す振動ェ ネ ルギ吸収部を有す る 共振子に於い て励振電極 と エネ ル ギ吸収部 と の 間隙を変化 し た場合 1 次及び 3 次ォ —バー ト ー ン周波数 に於け る C I 値の変化を調べた も ので上記間隙が増大す る と 漏洩せ し め た 1 次 （基本波） 周 波数の 振動エネ ルギがエネ ルギ吸収部で充分消費 さ れず該部を設け た効果が減少す る こ と を意味す る 。 従 つ て エネ ルギ吸収部を設け る 場合に は こ れ と 励振電極 と の 間隙を適切 な 値に設定す る こ と が肝要で あ る こ と も 理解 さ れ よ う 。
    [0136] 本共振子の構成は特性上、 製造上或は周波数調整上 等 々 の 各種 の 要求 に 応 じ る 為第 1 6 図 （ a ) 乃至第
    [0137] 1 6 図 （ d ) に示す如 く 変形 し て も よ い。
    [0138] 即 ち 、 第 1 6 図 （ a ) は圧電基板周縁の振動エネ ル - ギ吸収部 6 0 ， 6 0 に樹脂膜 7 0 ' ， 7 0 ' を付 し て 該部の遮断周 数を低下 さ せ た実施例を示す断面図、 第 1 6 図 （ b ) は遮断周波数差を充分に得 る 為エ ッ チ ン グの手法を用 い て基板中央 主電極 2 0 , 3 0 部の 周縁の振動エネ ルギ吸収部 6 0 ， 6 0 ·と の 間の基板々 厚を低下 さ せ該部の遮断周波数を上 せ し め た も の > 第 1 6 図 （ c ) は第 1 6 図 （ b ) に於い て主電極 2 0 と 3 0 と の 間 の基板 々 厚を低下 さ れ る と 共に振動エネ ルギ吸収部 6 0 , 6 0 に更に電極 8 0 , 8 0 を付着 し 前述 し た如 き 振動エネ ルギの電気 - 熱変 を可能 と.し た も の であ り 、 更に第 1 6 図 （ d ) は高い共振周波数 を 得 ん と す る 場合 に於 い て 主電極 2 0 , 2 0 ' 及 び 3 0 , 3 0 ' の膜厚が減少 し電気抵抗が増大す る の を 防止す る 為基板の主電極付着部の み を ェ ッ チ ン グ等に よ-つ て薄層化 し た も ので あ る 。
    [0139] 上述の実施例 は本発明 に係 る 共振子が採用 し う る 構 成の一部を示 し た も の にす ぎず、 こ れ ら を適宜組み合 わせて も よ い こ と は い う ま で も な い。
    [0140] な お、 上記実施例 に お い て主 と し て最 も 構成の 簡単 な最低次非対称 （ a 0 ) モー ド の振動を利用す る 場合 を例示 し て説明 し た力 < こ れ に 限定 さ れ る も ので は な く 、 更に高次の非対称 （ a 1 , a 2 , ) モー ド及 び高 次の ¾t称 （ S Ί , S 2 ， …… ） モー ド の 振動 も 同様に 利用可能で あ る こ と は こ れ ら に つ い て更 に詳細 な説明 を要せ'ず し て容易 に理解 さ れよ う 。
    [0141] 又、 実験例 と し て示 し た共振子の振動モー ド は水晶 基板 Z 軸方向励振最低次非対称モー ドで あ る が こ れ は X 軸方向励振で も よ く 更に Z , X両軸方向 に電極を分 割 し こ れ ら 双方向 に振動を励起す る も ので あ っ て も よ い 0
    [0142] 更に前記第 1 4 図 （ b ) に於い て は振動エネ ルギ吸 収部を Z 軸方向 に設け た力 こ れ は X 軸方向 に設 け て も 又 は基板周縁の ほ ぼ全周 に亘 つ て も よ く 、 或は こ れを 複数個 に分割 し て も よ い。 振動ェ'ネルギ吸収部は基板 周緣を覆 う 領域が大で る 程効果 も 大 き い か ら で あ る 。
    [0143] 尚、 本実施例 は第 1 4 図 （ a ) 又 は第 1 4 図 （ b ) に示 し た如 き 厚みね じ れ振動の み な ら ず、 厚み縱、 厚 みすべ り 等い ずれの振動姿態を と る も の に も 適用 可能 で あ り 、 圧電材料 も 各種の も の を使用す る こ と がで き る 0
    [0144] 尚更に 図示 は省略す る が 3 端子電極構造 と し て 2 ポ — 卜 共振子 と し て も よ く 、 斯 く すれば高周波帯で の 発 3 振を容易 と す る こ と が可能 と な ろ う し 、 又 モ ノ リ シ ッ ク ♦ ク リ ス タ ル · フ ィ ル タ に応用すれば極め て広い周 波数範囲 に亘 つ て ス プ リ ァ ス の少な い フ ィ ル タ 特性を 得 る こ と が期待 さ れ る 。
    [0145] 第 1 7 図 は圧電基板外周近傍に け た エネ ルギ吸収 部両面電極間 に適当 な値の抵抗を接続 し た他の実施例 を示 し た も の で あ る 。
    [0146] 第 1 7 図 に示す如 く 前記振動エ ネ ルギ吸収部 に付着 し た両面電極 4 ， 4 ' の 間 に所要の抵抗 R を接銃す る 。
    [0147] 斯 く す る こ と に よ っ て前記振動エネ ルギ吸収部 に ^ 搬 し た所望 の オーバ一 ト ー ン 次数 よ り 低次の振動エネ ル ギは該部に於け る 圧電基扳 1 を励振 し 、 そ の結果該 部の電極 4 ， 4 ' に発生 し た電荷は抵抗 R に よ っ て電' 気的 に熱エネ ルギに変換消費 さ れ る こ と に な る か ら 基 本波振動を含む こ れ ら の'低次の オーバ一 ト ー ン振動 に つ い て の ィ ン ピ一 ダ ン ス を充分 に上昇せ しめ る こ と に よ る 。
    [0148] 尚 、 前 抵抗 R の 値 'は 前記電極 4 , 4 ' 間容量 を C o 、 前記 振 動 エ ネ ル ギ を 熱 に 変換 し て消費せ し め る べ き オ ー バ 一 ト ー ン 振動 の 周 波数 を f n し た場合
    [0149] ( 2 7Γ f C o ) 1 と ほぼ等 し く な る よ う 設定すれば よ く 、 こ れは交流回路に於いて イ ン ピー ダ ン ス が整合 し た状態に相 当す る の で不要な 振動エ ネ ルギを吸収す る 上で最 も 効率的で あ る こ と が理解 さ れよ う 。
    [0150] 更 に、 例え ば 5 次オ ーバ一 ト ー ン発振用共振子の如 く 基本波 （ 1 次） 及び 3 次オーバー ト ー ン 振動の複数 の振動エネ ルギを消費せ し め る 必要；^あ る 場合に は前 記基本波周波数 f nェと 3 次オーバ一 ト 一 ン周波数 f n。 と の 中 間 的 な周波数 f — を 用 い 前 記 抵 抗 の 値 を R -
    [0151] ( 2 π f — C o ) 一1 に設定す る か あ る い は第 1 8 図 に 示す如 く 前記振動エネ ルギ吸収部電極 4 , 4 ' を分割 し そ れぞれ抵抗値 R i = ( 2 π f n l C ο ) ， R 2 =
    [0152] ( 2 π f η3 C ο ) な る 抵抗を接続 し て も よ い。
    [0153] 第 1 9 図 （ a ) 、 第 1 9 図 （ b ) は上記原理に基づ く 実施例 を示す も の で第 1 7 図 （ a ) は同実施例 の平 面図で あ っ て、 水晶基板 1 の 中央-部両面に振動エネ ル ギ閉 じ 込め用電極 2 , 2 ' を設 け る と 共に該電極 2 , 2 ' を リ ー ド · パ タ ー ン 5 ， 5 ' を介 し て前記基板 1 外周適所 に設け る 振動'ェ.ネ ルギ吸収部電極 4 , 4 ' に 接 ¾C "5- る 。
    [0154] 而 し て前記電極 4 , 4 ' に於い て は こ れを 図示 を省 略 し た 当該共振子を支持す る ベース か ら 立設 し た共振 子保持部材 6 , 6 と 導電性接着剤 7 , 7 に て 固定す る こ と に よ り 電気的導通 と 機械的 固定を行 う も のであ る 。
    [0155] こ の 際、 前記導電性接着剤 7 , 7 に よ っ て前記電極 の表裏 4 及び 4 ' が短絡 し な い よ う に注意す る 必要が あ 0
    [0156] こ の 際前記電極 4 , 4 ' の一部で あ っ て前記基板 1 の端面 に所要の抵抗値を有す る 接着剤 8 ， 8 を塗着す る こ と に よ っ て不要振動の エネ ルギ吸収 を増大せ し め る よ う にす る 。
    [0157] 前記接着剤 8 と し て は例 え ばエ ポ キ シ樹脂中 に分散 す る 炭素粒子の量を コ ン ト ロ ール し た も の を用 い れば よ い。 '
    [0158] 尚、 第 1 9 図 （ b ) は第 1 9 図 （ a ) の A — A 断面 を示す も ので あ る 。
    [0159] 更に、 振動エネ ルギを吸収すべ き 波動が複数の場合 に は第 2 0 図 に示す如 く 基板 1 外周 の振動エネ ルギ吸 収部電極 4 ， 4 を分割 し 、 分割電極 9 ， 9 及び 1 0 , 1 0 を夫 々 基板 1 端部 に於い て前述の抵抗接着剤 8 ， 8 , …… に よ って表裏接続すればよ い。 こ の 際夫 々 の 接着剤の抵抗値は振動エネ ルギを吸収すべ き 波動の周 波数 に相応 し た も の と すべ き こ と は い う ま で も な い。
    [0160] 第 2 1 図 は複合材料を利用 す る こ と に よ り G H z 帯 の共振子 と し て適用 し 得 る よ う に し た他の実施例 を示 す も ので あ る 。 第 2 1 図 に お い て シ リ コ ン · ブ ロ ッ ク
    [0161] 5 0 0 の一表面 に ボ ロ ン （ B ) を ドー プ し 、 該部 に 向 か っ て そ の 対面 か ら 所 要 直径 エ ッ チ ン グ し て 凹陥部
    [0162] 6 0 0 を形成す る 。
    [0163] 斯 く す る こ と に よ っ て精密に制御 し 得 る と 共に エ ツ チ ン グ不能の B ドー プ層 の厚 さ 分だ け薄層部 7 0 0 力 平滑 に 残存す る の で 該部 に 下部電極及び そ の リ ー ド 8 0 0 を'先ず蒸着 し 次いで Z n 0 2 を所要厚 さ スパ ッ タ リ ン グの手法を用 い て付着 し 、 更に そ の上 に上部電 極及びそ の リ ー ド 1 0 0 を蒸着 し 、 前記電極 8 0 0 及 び 1 0 0 に て覆われた部分を遮断周波数 な る 振動 エネ ルギ閉 じ 込め部、 そ の外周 に広が る 前記薄層部 7 を遮断周波数 f 2 な る 振 動 エ ネ ル ギ 伝搬部、 更 に そ の 外周 の 前記 シ リ コ ン · プ ロ ッ ク の 非エ ッ チ ン グ部
    [0164] 5 0 0 を遮断周波数 f 3 な る 振動エネ ルギ吸収部 と す れば 自動的 に f 3 > f L 〉 f 2 が成立す る 力、 ら f i と f 2 の比率、 f 2 の絶対値及び前記電極 8 ， 1 0 の 直 径を適宜操作すれば こ れ ら は夫 々 前.記閉 じ 込め係数の 各ノ、。 ラ メ — タ た る プ レ ー ト バ ッ ク 量 厶 、 基板 々 厚 H 及 び電極サ イ ズ a に対応す る か ら 所望のオーバ一 ト ー ン 次数での み発振可能な オーバ一 ト ー ン発振用圧電共振 子を得 る こ と がで き る 。
    [0165] 而 し て 前記 薄層 部 7 お よ び ス パ ッ タ リ ン グ に よ る Z n 0 層 は極め て薄い 、 従 っ て基本波振動の周波数の 高い も のが製造可能で あ る こ と は周知で あ る 故そ.の更 に 3 倍、 5 倍或は 7 倍 と い う 高周波発振が格別の 、 例 え ば L C 同調回路を要 し な い発振回路 に て可能 と な る も の で あ る 。
    [0166] 尚、 共振子は必ず し も シ リ コ ン · ブ ロ ッ ク の使用 に 限定 さ れ る 必然性 は な い。 例 え ば製造工程が幾分複雑 化す る 虞れは あ る が第 2 2 図 に示す如 く 人工水晶或は ガラ ス プ ロ ッ ク 1 1 0 の 中央部に機械加工或は エ ッ チ ン グに よ っ て所要直径の孔を穿設 し 、 該 プ ロ ッ ク の一 面に A i - A g - I n 三層合金接着剤 1 2 0 に よ っ て や は り 水晶或はガ ラ ス基板 1 3 0 を強固 に接合 し こ の 水晶或は ガラ ス基板を所望の厚 さ ま で ラ ッ ビ ン グ し た 上で上下電極 8 0 0 、 1 0 0 及びそ の 間 に サ ン ド ィ ッ チす る Z n O 等の圧電材料 9 0 0 を配置す る よ う 構成 し て も よ い。
    [0167] 或は第 2 3 図 に示す如 く 金属 ブ ロ ッ ク 1 4 0 の 中央 に孔を設 け そ の一面 に 同一金属基板 1 5 0 を シ 一 ム溶 接 し た上で こ れを所望の厚 さ ま で ラ ッ ビ ン グす る こ と に よ っ て振動媒体を構成 し て も よ い。 斯 る 構造の振動 媒体を使用す る 場合に は下部電極は 当該振動媒体を利 用 し 得 る か ら 前記薄層化 し た金属基板 1 5 0 上に 直接 圧電材料 9. 0 0 を スパ ッ タ リ ン グの手法を用 い て付着 し 、 更に前記薄層金属基板 1 5 0 表面上に於い て前記 圧電材料 9 0 0 に付す上部電極の リ ー ドパ タ ー ン配線 部 に の み絶縁膜 1 6 0 を付着 し た上で リ ー ドパ タ ー ン を配置すればよ い。
    [0168] 又、 使用 し得 る 圧電材料 と し て .は Z n O の他 Ν 或は C d S が利用可能で あ り そ の付着法 も 必ず し も ス パ ッ タ リ ン グに よ る 必要は な い。 も っ と も スパ ッ 夕 リ ン グ に よ る 付着法が圧電層を最 も 薄層化 し得 る ので極 め て高い周波数を得ん と す る 本発明 の趣旨 に は合致す る で あ ろ う が こ の場合に は結晶の成長方向が縱方向 と な る のが一般的で あ る ので振動モー ドが厚み縱振動 に 制限 さ れ る こ と も 周知で あ ろ う 。
    [0169] 又、 こ の実施例 に於い て厚み滑 り 及び厚みね じ れ振 動モ一 ド を利用す る こ と も で き る 。 と こ ろ で第 3 図 （ a ) に示 し た振動エネ ルギ吸収部 4 に於い て所望 のオーバ一 ト ー ン 振動 よ り 低次のォ ー バー ト ー ン振動エネ ルギの熱へ 変換に よ る 消費が不 足で あ っ て 当該周波数 につ い て の ィ ン ピー ダ ン ス が充 分上昇 し な い場合に は第 2 4 図 に示す如 く 発振回路の 負性抵抗特性 と の関係で所望の オーバー ト ー ン発振が 不可能 と な る こ と 力 < あ り う る 。
    [0170] そ こ で第 2 5 図 に示す如 き オ ーバ一 ト ー ン 発振用 共 振子を用 い て振動エネ ル ギ吸収部電極 4 , 4 の付着量 を変化 し 基本波振動 につ い て の C I 値 と 発振を所望す る 3 次オーバー ト ー ン 振動 につ い て の そ れ と の格差力く どの程度変動す る か実験 し て み た。
    [0171] 第 2 6 図 は そ の 実験結果を示す図で あ っ て第 2 5 図 に於け る 励振電極 （ A g ) 2 の サ イ ズを'固定 し た上で 膜厚を変化せ し め て前記閉 じ 込め係数 n a Δ" / Η の 値を変え る と 共に 8 個の 閉 じ 込め係数 に対 し て夫々 前 記振動エネ ルギ吸収部電極 4 ， 4 の A g の付着量を各 々 励振電極の そ れの 1 倍、 2 倍、 4 倍及び 8 倍 と し た 場合の抑圧すべ き 基本波振動 につ い て の C I 値 と 所望 す る 3 次オーバ一 ト ー ン振動 につ い て の そ れ と を プ ロ ッ ト し た も ので あ る 。
    [0172] 第 2 6 図か ら も 明 ら か な如 く 抑圧すべ き 基本波振動 につ い て の C I 値は前記エネ ルギ吸収部の A g 付着量 の励振電極の そ れ に対す る 比率 （膜厚比） が 1 の場合 を除 き ピー ク を有 し そ の ピー ク 値は膜厚比が増大す る 程高 く な る 様に見え る 。
    [0173] —方、 発振を所望す る 3 次オーバー ト ー ン振動 につ い て の C I 値 は い ずれ も前記閉 じ込め係数 n a —5" / H の増大に従 っ て漸減す る が、 こ れは理諭上当然の現 象で あ る 0 - 尚、 説明 の煩雑を避 け る 為 こ れ以上の 図示 は省略す る が、 5 次及び 7 次オーバ一 ト ー ン発振用共振子につ い て P実験で も 同様の傾向 は 明瞭に観察 さ れた。
    [0174] 以上の実験結果か ら 少な く と も 振動エネ ルギ吸収部 の遮断周波数 は励振電極を付 し た振動エネ ルギ吸収部 の そ れ よ り 小 さ く 構成す る こ と が必要で あ っ て、 さ も な ければ発振を所望す る 次数のオーバ ー ト ー ン振動 に つ い て の C I 値 と抑圧すべ き 基本波振動を含む よ り 低 次のオーバ一 ト ー ン振動 につ い での そ れ と の 間 に充分 な格差を付与 し得ず所望の周波数に於い て安定 し た発 振が不可能 と な る 場合が生 じ る で あ ろ う 。
    [0175] いずれに し て も 第 3 図 （ a ) に示す如 き オーバ一 ト ー ン 発振用圧電共振子を設計す る 際 に は上述 し た実験 結果を勘案 し て発振を所望す る 次数のオーバー ト ー ン 振動 につ い て の C I 値が極力低 く 、 基本波振動を含む よ り 低次のオ ーバ一 ト ー ン振動 につ い ての C I 値が極 カ大 と な る よ り 膜厚比 と 閉 じ込め係数の値 と の 関係を 選択す る 必要があ る 。
    [0176] 因み に前記第 2 6 図の実験結果か ら 3 次オーバ一 ト ー ン発振用共振子 と し て最適のバ ラ メ ー タ は励振電極 に対す る エネ ルギ吸収部の膜厚比を 4 と し 閉 じ 込め係 数 n a ~ΔΓ Η を 4 . 5 程度 と し た場合で あ っ た。
    [0177] と こ ろ で振動エネ ル ギ吸収部の遮断周波数を低下 さ せ る 手段 と し て は前記実験の如 く 該部 に対す る 導体の 蒸着時間の み を延長す る 方法の他第 2 7 図 （ a ) 乃至
    [0178] ( c ) に示す如 く 圧電基板 1 の 中央部を エ ッ チ ン グ等 の手法を用 い て予 じ め そ の外周 よ り 凹陥せ し め る こ と の み で 遮断 周 波数 に 差 を 与 え て も よ い し （第 2 7 図
    [0179] ( a ) ) 、 そ の よ う に し て形成 し た振動エ ネ ルギ吸収 部 4 0 0 に更に電極 と 同一の材料 2 " を蒸着 し て も よ い。 或は前記蒸着材料を電極 2 , 2 ' の そ れ よ り も 高 比重の も の と し て遮断周波数の一層の低下を 図 っ て も よ い （第 2 7 図 （ b ) ) 。
    [0180] 更に第 2 7 図 （ c ) の如 く J; り 高い オー バ ー ト ー ン 発振周波数を得 る べ く 圧電基板 1 の電極付着部のみ を 格別に薄層化す る 如 き 場合は そ の振動エネ ルギ吸収部
    [0181] 4 0 0 は該部の基板を厚 く し て お く の みで格別の加工 は不要で あ る こ と も あ り 得 よ .う 。
    [0182] 尚、 前記電極 2 ， 2 ' 周辺の圧電基板の遮断周波数 f 2 は必ず し も 全面完全に 同一で な く 多少の誤差 は許 さ れ る と 共に圧電基板 1 周縁部 に設け る 振動エネ ルギ 吸収部 4 0 0 の遮断周波数 f 3 は部分的 に相 当 の差異 が あ っ た と し て も 条件、 即 ち f 3 < f { を充分に満足 し て い る 限 り に於い て は殆ん ど何の 問題 も 発生 し な い。
    [0183] 次 に 、 共振周波数の微調整 に伴 う 付加蒸着位置 の ず れに起因す る 振動子特性の劣化を補償吸収す る と 共に 圧電基板々 厚のバ ラ ツ キが振動子特性に与え る 影響を 大幅に減少せ し め、 併せて共振周波数の上限を高 く す る こ と を可能に し た圧電振動子の電極構造 につ い て説 明す る 。
    [0184] 第 2 8 図 （ a ) は本構造に係 る 圧'電振動子の基本的 電極構造を示す断面図で あ る 。
    [0185] 即 ち 、 圧霉基板 1 の表面中央部近傍に表面電極 2 を 付す と 共に裏面に は該面に於け る 表面電極に対応す る 領域を越え る 広い領域 に裏面電極 2 ' を付 し 電極 2 " の部分への付加蒸着 に よ っ て周波数調整す る も ので あ る 0
    [0186] 斯 く す る こ と に よ つ て周波数調整の 為の微調整用付 加蒸着の位置ずれが生 'じ て も 、 微調整用付加蒸着面積 は少な く と も 前記表面電極 2 に対応す る 部分 よ り 充分 広範囲 に、 例え ば前記表面電極直径の 1 . 5 倍程度の 範囲 に亘 つ て行 う の で新 た な ス プ リ ァ ス を発生 し た り す る 可能性は殆ん ど な く 、 仮に あ っ た と し て も 極め て 低 レ ベ ル に 抑 え ら れ 問 題 と な ら な い 。 又 、 第 2 8 図 ( b ) は裏面電極 2 ' を圧電基板裏面全面 に拡張 し た も の で あ っ て前記第 2 8 図 （ a ) の実施例 と 効果の点 に於いて変 る と こ ろ は な いが振動子製造時蒸着マ ス ク と の 位置関係を一層 ラ フ に設定す る こ と が可能で あ る か ら 生産性の観点か ら は有利で あ ろ う 。
    [0187] と こ ろ で上述の如 き 電極構造を有す る 圧電振動子 は 以下の様な場合 に適用すれば極め て効果的で あ る 。 先ず、 圧電基板 々 厚は そ の製造工程 に於い て多少な り と も ば ら つ く も の で あ る 。 基板々 厚がば ら つ い て い る 場合、 従来の振動子に あ っ て は例え ば表面電極上 に 付加蒸着膜を加え て そ の共振周波数を合わせ込む。 斯 く す る こ と に よ っ て共振周波数のバ ラ ツ キ は除去 し う る が こ れ ら 両者の プ レ ー ト バ ッ ク 量 は夫 々 異な る か ら 振動エネ ルギ閉 じ 込め量 も 又異な り 従 っ て こ れ に起因 す る ス プ リ ァ ス等の発生状態 も 各振動子毎 に異な る と い う 問題があ っ た こ と は前述の と お り で あ る 。
    [0188] そ こ で、 斯 る 場合 に本電極構造を適用す る な ら ば第 2 9 図 に示す如 き 効果を奏す る 。
    [0189] 即 ち 、 第 2 9 図 （ b ) に示す如 く 前記裏面全面電極 1 ' に全面的 に付加蒸着膜 3 0 0 を付 し て共振周波数 を'同図 （ a ) の そ れ に合わせ込め ば圧電基板 1 自 体の 厚 さ を増大 し て基板 自 体の 固有周波数を調整 し た の と 等価で あ る か ら 振動子の共振周波数調整がな さ れ る の み'な ら ずプ レ ー ト バ ッ ク 量 は変化す る こ と が な い の で 特性上バ ラ ツ キ の極め て少な い振動子を量産す る こ と が可能 と な る 。
    [0190] 次 に本構造は高い共振周波数を要求 さ れ る 振動子を 実現す る 上で効果を発揮す る 。
    [0191] 即 ち 、 前述 し た如 く 振動子を構成す る 場合そ の電極 に は所要の振動エネ ルギ閉 じ 込め率を与え る だ け の膜 厚を必要 と す る 。 振動エネ ルギ閉 じ 込め率を左右す る パ ラ メ ー タ は 閉 じ 込め係数 と 称 し 、 こ れはォ 一バー ト — ン次数を n 、 電極サ イ ズを a 、 プ レ ー ト バ ッ ク 量を 厶 、 基板々 厚を H と すれば n a ~ A Z H で与え ら れ る 今、 高い共振周波数を有す る 振動子を要求 さ れた と す る と そ の設計者は いずれの モ一 ドの振動を利用す る にせ よ 当該モ一 ド の 曲線上に於い て所要の エネ ルギ閉 じ 込め率を実現すべ く 前記閉 じ 込め係数の各パ ラ メ 一 タ を選択す る 必要があ る 。
    [0192] 又、 一方前記閉 じ 込め係数 に は発生す る 副共振の程 度を最小 と す る 上で最適値が存在す る 。 ' こ れ ら の事実を勘案 し つつ前記閉 じ 込め係数の各パ ラ メ 一 タ を検討す る に、 先ず基板 々 厚 H は要求 さ れ る 共振周波数 に よ っ て ほぼ決定 し 、 電極サ イ ズ a も 等価 ィ ン ダ ク タ ン ス等か ら 所定の値にせ ざ る を得な い の で 残 る パ ラ メ 一 夕 た る プ レ ー ト バ ッ ク Δ 、 換言すれば電 極膜厚 （表裏合計膜厚） の みが問題 と な る 。
    [0193] さ て、 こ の電極膜厚は共振周波数が高 く な る と そ れ に伴 い薄 く な る こ と は前記'閉 じ 込め係数の定義よ り 明 ら かで あ ろ う 。 従 っ て斯 る 場合従来の振動子に於い て は こ の薄い電極膜を基板表裏に ほ ぼ均等 に 2 分す る こ と に な る ので そ の各 々 が導電性の観点か ら 電極 と し て の役割を果 し得な く な る 場合があ り う る 。 因み に電極 膜は導電性の観点か ら そ の厚 さ の 限界は い かな る 金属 材料を用 い て も ほ ぼ 3 5 0 A 以上必要で あ る こ と が知 ら れて い る 。 そ こ で、 振動子の特性、 例 え ば副共振 の発生程度、 を決定す る 表面電極の膜厚を電極膜厚限界近傍、 例え ば 4 0 0 A 程度 と すれば こ の場合が設計可能な共振周 波数の上限 と な る 。 - 一方、 裏面全面或は大面積電極の膜厚は副共振等の 特性 に は何等影響を与え な い の で専 ら 周波数の決定に 利用す る こ と がで き る 。 従 っ て こ の裏面電極膜厚は概 ね 4 0 0 A 以上で あ ればい く ら で も よ い。 斯 く す る こ と に よ っ て従来不可能視 さ れて い た高い共振周波数を 有す る 圧電振動子を得 る こ と が可能 と な っ た。
    [0194] 試み に現実 に製作 し た A T カ ツ 卜 水晶振動子 と し て は基板直径 5 mm、 基板 々 厚 1 9 wa、 裏面電極直径 3 mm、 膜厚 7 0 0 ん、 表面電極直径 1 . 4 ΙΜ、 膜厚 5 0 0 A で共振周波数 8 8 M H z の も の が あ り 特性上副共振等 につ い て格別の 問題 は生 じ な か っ た。
    [0195] 尚、 直径を 5 mm と すれば 2 O wn前後の厚 さ の水晶基 板 は今 日 の水晶研磨技術を以 つ てすれば製造可能で あ る が電極 と し て の 電気 的 特性 を 满 足す る 限界 に 近 い 5 0 0 A 程度の膜厚の電極を基板両面 に付 し た直径 5 mmの 振動子は ス プ リ ァ ス特性を満足せん と すれば基板 厚 さ は 2 4 程度 と な り そ の共振周波数 も 6 8 M H z 前後が限界で あ っ た こ と 当業者周知の事実で あ る 。 即 ち 本発明 に係 る 電極構造を適用 す る こ と に よ つ て従来 考え ら れて い た共振周波数の 上限は 3 0 % も 高め う る こ と が確認 さ れた。 更 に本電極構造は電極構成 に微妙な 調整を要す る ォ 一バー ト ー ン 発振用圧電振動子の電極に適用 す る と 効 果的であ る 。
    [0196] 第 3 0 図 （ a ) は そ の 内 の最 も 基本的 な振動子た る 最低次対称 （ S o ) モー ドを利用 し たオーバー ト ー ン 発振用振動子の平面図で あ っ て圧電基板 1 の 中央部に 振動エネ ルギを閉 じ 込め る 励振電極 2 を、 又圧電基板 外周 の適所 に前述 し た如 く 漏洩せ し め た振動エネ ルギ 吸収部電極 4 , 4 ' を い ずれ も 導体蒸着パ タ ー ン と し て形成 し た も ので あ る 。
    [0197] 尚、 裏面電極構成 も 従来は第 3 0 図 （ a ) と 同様 と し て い た。
    [0198] し か し なが ら こ の よ う な電極構成を有す る オ ーバー ト ー ン 発振用振動子に あ ら て は前記励振電極 2 と前記 振動エネ ルギ吸収部 4 と の 間隙を適切 な 値に維持 し な い と 、 即 ち 、 前記間隙が大に過 ぎ る と漏洩せ し'め た振 動エネ ル ギの消耗が充分 に行な われず、 逆 に前記間隙 が小に過 ぎ る と 発振を所望す る オーバー ト ー ン 振動の 振動エネ ル ギま でが吸収消費 さ れ所望の周波数での発 振が不可能 と な る も の で あ る 故、 例 え ば周波数調整の 為前記励振電極 2 に対 し て行 っ た付加蒸着の蒸着位置 ずれが発生す る と は な はだ具合が悪い と い う 問題が あ つ た。
    [0199] そ こ で第 3 0 図 （ b ) に示す如 く 裏面に前記励振電 極 2 及び前記振動エネ ルギ吸収部 4 ， 4 に対応す る 領 域を全て含 む大面積の裏面電極 6 を付着す る と 共 に該 面に対 し 周波数調整用或は振動エ ネ ルギ吸収部の遮断 周波数低減用付加蒸着を行 う よ う にすれば上述 し た如 き 問題 は発生せず調整工数を著 し く 得 る こ と が判 明 し 尚、 上述の オーバー ト ー ン 発振用 振動子は元来格別 の 、 換言すれば L C 同調回路を用 い ず し て振動子 自 体 の性質を利用 し てオ ーバー ト ー ン発振 （高い周波数の 発振） を可能な ら し めん と す る も の で あ る か ら 振動子 自 体の基本波周波数が高め ら れ る こ と は も と よ り 大ぃ に望 ま し い こ と で あ る 。 従 っ て本電極構造を こ のォ一 バー ト ー ン 発振用振動子に適用 すれば単 に前述 し た如 き 振動子特性調整時の 問題を解決 し 得 る の み な ら ずそ の共振周波数を 引 き 上げ る こ と も 可能であ り 極め て好 都合で あ る 。
    [0200] な お、 第 3 1 図 に示す如 く 単一励振電極 2 を有す る 振動子 に於い て は裏面電極 2 ' を大面積裏面電極にす る にせ よ （第 3 1 図 （ a ) ) 、 全面電極 にす る にせ よ (第 3 1 図 （ b ) ) 前記励振電極 2 よ り リ ー ドパ タ ー ン 7 を 弓 I き 出す必要力 < あ る 力く、 こ の リ 一 ドパ タ ー ン 5 が裏面電極 2 ' と の関係で圧電基板 1 の機械的振動 に ア ン バ ラ ン ス を生ぜ し め る こ と に な る 。 こ れを緩和す る 為に は前記励振電極 2 適所 に カ ウ ン タ · バ ラ ン ス の 役割 を果たすバ ラ ン ス · パ タ ー ン 5 a を付すれば よ い。
    [0201] 更 に本構造 は励振電極を複数 に分割 し た例 え ば 2 ポ ― ト 振動子或は 同様の電極構成を有す る 2 重モ一 ド ♦ フ ィ ル タ に も 適用可能で あ る 。
    [0202] 第 3 2 図 （ a ) は 2 ポ ー ト 振動子或は 2 重モー ド · フ ィ ル タ に本発明 を適用 し た電極構成例、 同図 （ b ) は最低次非対称 （ a 0 ) モー ド振動利用 のオーバー ト ー ン 発振 用 振 動 子 に 対 し 、 又 同 図 （ c ) は高次対称 ( S 1 ) モー ド振動利用 の オーバ一 ト ー ン発振用振動 子に夫 々 本発明 を適用す る 場合の実施例 を示す も の で あ る がいずれ も 当業者容易 に理解 し 得 る こ と で あ る の で詳細 な 説明 は省略す る 。 ' 本構造に よ れば従来の振動子の表裏いずれか の電極 面積及び必要な ら そ の膜厚を変化 さ せ る の み で振動子 特性調整時 に於け る 蒸着位置の ずれに起因す る ス プ リ ァ ス 発生等の 問題を調整工程を簡素化 し た上で解消す る こ とがで き る 。 又、 周波数調整を行 う 際圧電基板 々 厚のバ ラ ツ キ に起因す る 振動エネ ルギ閉 じ 込め率のバ ラ ツ キ に 由来す る 振動子特性のバ ラ ツ キ を.容易 に吸収 す る 上で著 し い効果を発揮す る 。
    [0203] 更 に 振動子の周波数上限を 引 き 上げ る こ と も 可能で あ る か ら 近年高周波化への 要求が著 し い各種電子機器 の周波数源 と し て温度特性の良好な 振動子を提供す る こ と がで き る 。
    [0204] 産業上の利用可能性
    [0205] 本発明 は以上説明 し た如 く 構成す る も の で あ る か ら 従来の共振子 に比 し て製造工程上格別の変更を要せず、 し か も 発振回路 に L C 同調回路等の格別な 回路を付加 す る こ と な く 容易 にオ ーバー ト ー ン周波数を発振 し 得 る の で高周波化及び回路の集積化に対す る 要求の厳 し い各種電子機器の周波数源 と し て使用す る 上で著 し い 効果を発揮す る 。
    [0206] 更 に 、 通常の圧電共振子、 殊に温度特性の良好な A T カ ツ ト 水晶共振子の如 き 厚み振動系の共振子に あ つ て は高い周 波数を基本波振動 に て得ん と すれば圧電基 扳 々 厚が極め て薄い も の と な り 製造困難で あ つ た が、 本発明 に よ れば共振子 自 体がオ ーバー ト ー ン周波数 に て最 も 励振 し 易 く な る も の で あ る か ら 圧電基板の板厚 を製造の容易 な範囲 に設定 し 得 る こ と に な り 製造 コ ス ト を低减す る と い う 効果を も 併せ も つ も の で あ る 。
    权利要求:
    Claimsら 0 請求の範囲
    ( 1 ) 圧電基扳上 に遮断周波数 f i な る エネ ルギ閉 じ 込め部の周辺 に遮断周波数 f 2 (但 し f t く f 。 ） な る 部分を設け る こ と に よ っ て高次の モー ド振動を励起 し 、 当該モー ドの振動の 内 n 次オー バ ー ト ー ン 振動以 上の 次数の .オー バ 一 ト ー ン 振動の振動エネ ルギを 記 エネ ルギ閉 じ 込め部周辺近傍に ほ ぼ閉 じ 込め る と 共に 当該モ ー ドの振動の基本波振動を含む n — 2 次以下の オ ー バ — ト ー ン振動の振動エネ ルギを前記圧電基板全 面に概ね拡散せ し め る よ う 前記エネ ルギ閉 じ 込め部の サ イ ズ、 周波数低下率 （ （ f n - f { ) / f 2 ) 及び 前記圧電基板 々 厚の各パ ラ メ ー タ を選択す る こ と に よ つ て少な く と も 所望す る n 次オー バ ー ト ー ン 振動 に よ る 発振を基本波振動を含む よ り 低次の オ ー 一 ト ー ン 振動 に よ る そ れよ り も 容易 な ら し め た こ と を特徴 と す る オー バ ー ト ー ン発振用圧電共振子。
    ( 2 ) 前記エネ ルギ閉 じ込め部 は単一の エネ ルギ閉 じ 込め部か ら な る こ と を特徵 と す る 請求の範囲第 （U 項 記載のオー バ ー ト ー ン 発振用圧電共振子。
    ( 3 ) 前記エネ ル ギ閉 じ 込め部は少な く と も 2 つ に分 割 さ れた ^割エネ ル ギ閉 じ 込め部か ら な る こ と を特徵 と す る 請求の範囲第 （1 ) 項記載のオー バ ー ト ー ン 発振 用圧電共振子。
    ( 4 ) 前記高次の モ ー ド振動 は対称モ ー ド振動で あ る こ と を特徵 と す る 請求の範囲第 （1 ) 項記載のオー バ 一 卜 一 ン発振用圧電共振子。
    ( 5 ) 前記高次の モー ド振動は非対称モー ド振動で あ る こ と を特徴 と す る 請求の範囲第 （1) 項記載のオーバ 一 ト ー ン 発振用圧電共振子。
    ( 6 ) 前記圧電基板外周縁近傍適所 に前記遮断周波数 f 2 よ り 遮断周波数の小な る 振動エネ ルギ吸収部を付 加す る こ と に よ っ て前記基板全面に拡散せ し め る 基本 波振動を含む n — 2 次オ ーバ ー ト ー ン 振動 よ り 低次の オーバー ト ー ン振動の振動エネ ルギを効果的 に 消耗せ し め る よ う に し た こ と を特徴 と す る 請求の範囲第 （U 項記載のオ ーバ一 ト ー ン発振用圧電共振子。
    ( 7 ) 前記圧電基板外周縁近傍適所の基板両面に付着 し た電極間 に適当 な値の抵抗を接铳す る こ と に よ っ て 前記基板全面 に拡散 し た振動エネ ル ギの 消耗を大な ら し め た こ と を特徵 と す る 請求の範囲第 （1) 項記載の ォ 一バー ト ー ン発振用圧電共振子。
    ( 8 ) 前記振動エネ ルギ吸収部両面 に付着 し た電極間 に接続す る 抵抗の 値を （ 2 r f n C o ) "1 〔但 し C o は前記電極間容量、 f n は振動エ ネ ルギを吸収すべ き オーバ— ト ー ン周波数〕 に ほ ぼ一致せ し め た こ と を特 徵 と す る 請求の範囲第 （7) 項記載の オ ーバ 一 ト ー ン発 振用圧電共振子。
    ( 9 ) 前記振動エネ ルギ吸収部両面に付着 し た電極間 に接練す る 抵抗の値を （ 2 7r f m C o ) "1 〔但 し f ffl は振動を吸収すべ き 基本波振動を含む複数のオーバー ト ー ン周波数間 の適当 な 値の周 波数〕 と し た こ と を特 徵 と す る 請求の範囲第 （7) 項記載のオー バ一 ト ー ン 発 振用圧電共振子。
    ( 1 0 ) 前記振動 エ ネ ル ギ吸収 部両面 に 付着 し た 電 極 を 複数個 に 分割 し 、 こ れ ら 各両面電極間 に接铳す る 抵抗の値を夫々 （ 2 r f nl C o ) -1 ， ( 2 7Γ f n3
    C o ) "1 , 〔但 し f nl, f n3， …… は夫々 基本 波周波数、 3 次オー バ ー ト ー ン周波数、 ……〕 と ほ ぼ —致せ し め た こ と を特徵 と す る 請求の範囲第 （7) 項記 載のオー バ ー ト ー ン発振用圧電共振子。
    ( 1 1 ) 前記振動エネ ルギ吸収部の遮断周波数 f n を 前記振動エネ ルギ閉 じ込め部の そ れ よ り 小な ら し め た （ f 3 く こ と を 特 徵 と す る 請 求 の 範 囲 第
    (1) 項記載のオー バ '一 ト ー ン発振用圧電共振子。
    ( 1 2 ') 圧電基板 Φ央近傍に所要.の面積の表面電極を 付着す る と 共に前記圧電基板裏面に は該面に於い て前 記表面電極に対応す る 領域よ り 充分広い領域に裏面電 極を付着す る こ と に よ っ て こ れ ら電極の膜厚若 し く は 面積或は こ れ ら 双方の尋整に起因す る 振動子特性の変 動を減少せ し め た こ と を特徵 と す る オ ー バ 一 ト ー ン発 振用圧電共振子。
    ( 1 3 ) 前記表面電極が分割電極で あ る こ と を特徵 と す る 請求の範囲第 （12)項記載のオー バ 一 ト ー ン 発振用 圧電共振子。
    ( 1 ) 前記圧電基板表面適所 に前記表面電極か ら 基 板周縁に 引 き 出 し た リ ー ドパ タ ー ン の質量に相応す る バ ラ ン ス · パ タ ー ン を付す こ と に よ っ て 当該振動子の 振動姿態のバ ラ ン ス を保持す る よ う に し た こ と を特徴 と す る 請求の範囲第 （1 2 )項記載の オーバ一 ト ー ン 発振 用圧電共振子。
    ( 1 5 ) 振動媒体ブ ロ ッ ク の適所 に適当 な面積を有す る 当該媒体 と 実質的 に 同一材料の 薄層部を設け、 該薄 層部中央部近傍に励振電極を含む圧電材料を付着す る こ と に よ っ て、 前記圧電材料付着部を遮断周波数 f { な る 振動エ ネ ルギ閉 じ 込め部、 該振動エネ ルギ閉 じ 込 め部 と 前記振動媒体 プ ロ ッ ク 部 と の 間の 薄層部を遮断 周波数 f 2 な る 振動エネ ルギ伝搬部、 更に前記振動媒 体 ブ ロ ッ ク 部を遮断周波数 f 。 な る 前記振動エネ ルギ 伝搬部を介 し て伝搬 し た振動エネ ルギの振動エネ ルギ 吸収部 と すべ く 前記各部遮断周波数の関係を f 3 > f L > f 2 と す る と 共 に前記圧電材料に付着す る 励振 電極の形状を選択 し て対称或は非対称モ ー ド の振動を 励起せ し め 当該選択 し た振動乇一 ド に於い て そ の 閉 じ 込め係数 n a ~Δ~/ Η (但 し η は所望 の オ ーバ一 ト ー ン 次数、 a は前記エネ ルギ閉 じ 込め部の サ イ ズ、 厶 は プ レ ー ト バ ッ ク 量、 H は前記振動エネ ル ギ伝搬部の厚 さ ） の諸パ ラ メ ー タ を選択 し て所望の オーバー ト ー ン 次数以上のオーバー ト ー ン 振動の振黟エネ ルギを ほ ぼ 前記振動エ ネ ルギ閉 じ 込め部周辺近傍に 閉 じ 込め る と 共 に基本波振動を含む前記所望 の 次数のオ ーバー ト ー ン 振動 よ り 低次の オ ーバー ト ー ン 振動の振動エ ネ ルギ を前記振動エ ネ ルギ伝搬部を介 し て漏洩せ し め、 更に 前記振動エ ネ ルギ吸収部に て消耗せ し め る こ と に よ つ て前記所望 の オ ー バ ー ト ー ン 振動 に よ る 発振を前記所 望のオ ー バ 一 ト ー ン振動 よ り 低次の オー バ 一 ト ー ン振 動 に よ る それ よ り も 容易な ら し め た こ と を特徴 と す る オー バ ー ト ー ン発振用圧電共振子。
    ( 1 6 ) 前記振動媒体ブ ロ ッ ク 力 シ リ コ ン で あ る こ と を特徵 と す る 請求の範囲第 （15)項記載のオー バ ー ト ー ン発振用圧電共振子。 -
    ( 1 7 ) 前記振動媒体 プ ロ ッ ク が水晶又 は ガ ラ ス で あ' り 、 該 ブ ロ ッ ク 適所 に設け た孔に水晶又 はガラ ス基板 を接着剤を用 い て貼着 し 、 前記基板を所要の厚 さ と な る 如 く 研磨 し た も ので あ る こ と を特徵と す る 請求の範 囲第 （15)項記載のオー バ ー ト ー ン 発振用圧電共振子。
    ( 1 8 ') 前記振動媒体ブ ロ ッ ク が金属材料で あ り 、 該 ブ ロ ッ ク 適所 に設け た孔に 同一金属基板を溶接 し 、 前 記基板を所望の厚 さ と な る 如 く 研磨 し た も ので あ る こ と を转徵 と す る 請求の範囲第 （15)項記載のオー バ 一 ト 一 ン発振用圧電共振子。
    ( 1 9 ) 前記庄電材料が Z n 0 、 A Q N或は C d S の いずれかで あ る こ と を特徴 と す る 請求の範囲第 （15)乃 至 （19)項記載のオー バ ー ト ー ン発振用圧電共振子。
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