JPH0463567B2 - - Google Patents
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- JPH0463567B2 JPH0463567B2 JP3405483A JP3405483A JPH0463567B2 JP H0463567 B2 JPH0463567 B2 JP H0463567B2 JP 3405483 A JP3405483 A JP 3405483A JP 3405483 A JP3405483 A JP 3405483A JP H0463567 B2 JPH0463567 B2 JP H0463567B2
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
- H03H9/02015—Characteristics of piezoelectric layers, e.g. cutting angles
- H03H9/02023—Characteristics of piezoelectric layers, e.g. cutting angles consisting of quartz
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- H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
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Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は厚みすべり振動を行なう水晶振動子に
関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a crystal resonator that performs thickness-shear vibration.
[従来の技術とその解決すべき課題]
従来、厚みすべり振動を行なう水晶振動子とし
て、円板状のATカツト水晶振動子があつた。こ
のATカツト水晶振動子は、周波数温度特性が優
れているため広く普及されているが、小型化が困
難であるという欠点を持つていた。[Conventional technology and its problems to be solved] Conventionally, a disk-shaped AT cut crystal resonator has been used as a crystal resonator that performs thickness-shear vibration. This AT-cut crystal resonator has been widely used because of its excellent frequency-temperature characteristics, but it has the drawback of being difficult to miniaturize.
また、矩形形状のATカツト水晶振動子も提案
されている。しかしこれにおいても、水晶振動子
を小型化して、水晶片の幅と厚みの比、すなわち
辺比を小さくすると、主振動レベルが低下すると
ともに不要振動の数およびレベルが増大し、主振
動特性が低下して実用には不適であつた。 A rectangular AT-cut crystal resonator has also been proposed. However, even in this case, if the crystal resonator is made smaller and the ratio of the width and thickness of the crystal piece, that is, the side ratio, is reduced, the main vibration level decreases and the number and level of unnecessary vibrations increase, causing the main vibration characteristics to deteriorate. It was unsuitable for practical use.
さらに、水晶片の側面を約5度傾斜させた矩形
状ATカツト水晶振動子が提案されている。これ
は、輪郭系振動との結合を小さくすることによつ
て主振動特性の低下を防止しようとしたものであ
るが、この水晶振動子においても、小型化してい
くと主振動レベルが低下してしまうという欠点は
解消されなかつた。 Furthermore, a rectangular AT-cut crystal resonator in which the side surface of the crystal piece is inclined by about 5 degrees has been proposed. This was an attempt to prevent the main vibration characteristics from deteriorating by reducing the coupling with the contour system vibration, but even in this crystal resonator, as it becomes smaller, the main vibration level decreases. The drawback of storage was not resolved.
このように、従来のいずれの水晶振動子におい
ても、主振動特性を低下させずに小型化するとい
うことは困難であつた。 As described above, it has been difficult to miniaturize any of the conventional crystal resonators without degrading the main vibration characteristics.
[発明の目的]
本発明の目的は、主振動レベルを低下させるこ
となく、極めて小型化することが可能な厚みすべ
り水晶振動子を提供することにある。[Object of the Invention] An object of the present invention is to provide a thickness-shear crystal resonator that can be extremely miniaturized without reducing the main vibration level.
また本発明のもう1つの目的は、輪郭系の不要
振動群を主振動領域から遠ざけることができ、主
振動にて安定的に発振できる厚みすべり水晶振動
子を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a thickness shear crystal resonator that can keep unnecessary vibration groups of the contour system away from the main vibration region and stably oscillate in the main vibration.
[目的を達成するための手段]
本発明に係る厚みすべり水晶振動子の特徴は、
水晶のX軸を中心としてY軸をZ軸方向に、また
Z軸を同方向にそれぞれ約35度だけ回転して
Y′軸およびZ′軸を設定し、つぎにY′軸を中心と
してX軸およびZ′軸をそれぞれ角度φだけ回転し
てX″軸およびZ″軸を設定し、水晶片は長手方向
が上記X″軸方向と一致しており、上記角度φは
3度ないし30度に設定してあり、上記水晶片の長
手方向の側面は、X″軸−Y′軸平面に対しZ″軸方
向に所定角度だけ傾斜しているところにある。[Means for achieving the object] The thickness-shear crystal resonator according to the present invention has the following features:
Rotate the Y-axis in the Z-axis direction and the Z-axis in the same direction by approximately 35 degrees around the X-axis of the crystal.
Set the Y′-axis and Z′-axis, then rotate the X-axis and Z′-axis by angle φ respectively around the Y′-axis to set the X″-axis and Z″-axis. The angle φ is set to 3 degrees to 30 degrees, and the longitudinal side surface of the crystal piece is in the Z″ axis direction with respect to the X″ axis-Y′ axis plane. It is located at a predetermined angle.
[作用]
棒状の厚みすべり水晶振動子を上記構成とする
ことによつて、水晶振動子を従来よりも小型化し
ても、輪郭系の振動との結合が疎にできるととも
に、主振動の共振レベルが高くなるため、安定し
た発振が行なえる。[Function] By configuring the rod-shaped thickness-slip crystal resonator as described above, even if the crystal resonator is made smaller than before, the coupling with the vibration of the contour system can be made loose, and the resonance level of the main vibration can be reduced. is high, so stable oscillation can be performed.
[実施例] 以下、本発明の実施例について説明する。[Example] Examples of the present invention will be described below.
第1図に示すX軸、Y軸、Z軸は、それぞれ水
晶の電気軸、機械軸、光軸である。そして、X軸
を中心として、Y軸をZ軸方向に角度θだけ回転
してY′軸が設定され、Z軸を同方向に角度θだ
け回転して、Z′軸が設定される。この角度θは、
通常のATカツト水晶板の切出角度と同じ約35度
である。 The X, Y, and Z axes shown in FIG. 1 are the electrical, mechanical, and optical axes of the crystal, respectively. Then, the Y'-axis is set by rotating the Y-axis by an angle θ in the Z-axis direction about the X-axis, and the Z'-axis is set by rotating the Z-axis by an angle θ in the same direction. This angle θ is
The cutting angle is approximately 35 degrees, which is the same as the cutting angle of a normal AT cut crystal plate.
次に、Y′軸を中心としてX軸をZ′軸方向に角度
φだけ回転してX″軸が設定され、Z′軸を同方向
に角度φだけ回転してZ″軸が設定される。本発
明においては、角度φは3度〜30度の範囲に設定
される。 Next, the X-axis is set by rotating the X-axis by an angle φ in the Z'-axis direction around the Y'-axis, and the Z''-axis is set by rotating the Z'-axis by an angle φ in the same direction. . In the present invention, the angle φ is set in the range of 3 degrees to 30 degrees.
第1〜4図に示す水晶素片1は略矩形状をして
おり、その長手方向がX″軸方向に一致している。
水晶素片1の主面1a,1bは、X″軸−Z″平面
に平行に形成されている。そして、長手方向の側
面1c,1dは、X″軸−Y′軸平面に対し、角度
ζだけZ″方向へ傾斜している。本発明において
は、角度ζは1度〜6度の範囲に設定される。な
お、最適な角度ζは、角度φに基づき第2図の関
係より決定される。水晶素片1の端面1e,1f
は、Y′軸−Z″軸平面に平行である。 The crystal piece 1 shown in FIGS. 1 to 4 has a substantially rectangular shape, and its longitudinal direction coincides with the X'' axis direction.
Principal surfaces 1a and 1b of the crystal piece 1 are formed parallel to the X''axis-Z'' plane. The longitudinal side surfaces 1c and 1d are inclined toward the Z'' direction by an angle ζ with respect to the X''axis-Y' axis plane. In the present invention, the angle ζ is set in the range of 1 degree to 6 degrees. Note that the optimum angle ζ is determined based on the angle φ from the relationship shown in FIG. End surfaces 1e and 1f of crystal piece 1
is parallel to the Y′-Z″ plane.
以下に述べる実施例においては、水晶素片1を
加工して形成した、長さlが約6mm、幅wが約1
mm、厚さtが約0.4mm、辺比(幅w/厚さt)が
2.5の水晶片の例を示している。 In the example described below, the length l is about 6 mm and the width w is about 1 mm, which is formed by processing a crystal piece 1.
mm, thickness t is approximately 0.4mm, side ratio (width w/thickness t) is
An example of a 2.5 crystal piece is shown.
なお、以下に示す第1の実施例および第2の実
施例においては、角度φ≒15度、角度ζ≒5度に
設定した。 In addition, in the first example and the second example shown below, the angle φ≒15 degrees and the angle ζ≒5 degrees were set.
第5〜8図に本発明に係る水晶片の第1の例を
示している。この水晶片11は、水晶素片1の一
方の主面1aが、Z′軸に平行な円柱の側面の一部
をなすように研磨加工されて形成されている。こ
れによつて、主面11aは、Z′軸方向に沿つて均
一な厚みとなるとともに、X″軸方向に沿つて、
中央部が厚く両端部に行くに従つて薄くなるシリ
ンドリカル形状になつている。なお、他方の主面
11b、側面11c,11dおよび端面11e,
11fは水晶素片1の各面が加工されずにそのま
ま現れている。そして、第6図および第8図に示
されているように、円柱面加工がZ′軸方向に行な
われるため、端面11e,11fにおいては、厚
さの変化が生じている。 5 to 8 show a first example of a crystal blank according to the present invention. This crystal piece 11 is formed by polishing so that one main surface 1a of the crystal piece 1 forms a part of the side surface of a cylinder parallel to the Z' axis. As a result, the main surface 11a has a uniform thickness along the Z′-axis direction, and has a uniform thickness along the X″-axis direction.
It has a cylindrical shape that is thick in the center and thinner towards both ends. Note that the other main surface 11b, side surfaces 11c and 11d, and end surface 11e,
11f, each surface of the crystal piece 1 appears as is without being processed. As shown in FIGS. 6 and 8, since the cylindrical surface machining is performed in the Z'-axis direction, there is a change in thickness at the end surfaces 11e and 11f.
第9〜11図に本発明に係る水晶片の第2の例
を示している。この水晶片21は、水晶から切断
角度約35度ににて切出した通常のATカツト水晶
板22より切出したものである。すなわち、AT
カツト水晶板22の一方の面に、Z′軸方向に沿つ
て円柱面加工を行なつた後、角度φ,ζをもつて
斜めに切断する。このようにして切断した水晶片
21は、長手方向が、X軸をZ′軸方向に角度φだ
け回転させたX″軸に一致しており、一方の主面
21aは上記の円柱面加工によつて、Z′軸に沿つ
て厚みが均一で、X軸に沿つて中央部から両端部
に行くに従つて厚みが薄くなるように形成されて
いる。また水晶片21の長手方向の側面21c,
21dは、X″軸−Y′軸平面に対しZ″軸方向に角
度ζだけ傾斜している。そして端面21e,21
fは、Y′軸−Z′軸平面と平行になつている。 9 to 11 show a second example of a crystal piece according to the present invention. This crystal piece 21 is cut from a normal AT-cut crystal plate 22, which is cut from crystal at a cutting angle of about 35 degrees. That is, A.T.
One surface of the cut crystal plate 22 is machined into a cylindrical surface along the Z'-axis direction, and then cut obliquely at angles φ and ζ. The crystal blank 21 cut in this way has its longitudinal direction aligned with the X'' axis, which is obtained by rotating the X axis by an angle φ in the Z' axis direction, and one main surface 21a is processed by the above-mentioned cylindrical surface processing. Therefore, the thickness is uniform along the Z' axis, and the thickness becomes thinner from the center to both ends along the X axis.Also, the longitudinal side surface 21c of the crystal piece 21 ,
21d is inclined at an angle ζ in the Z″ axis direction with respect to the X″ axis-Y′ axis plane. And end surfaces 21e, 21
f is parallel to the Y'-axis-Z'-axis plane.
なお、上記第1の実施例の水晶片11および第
2の実施例の水晶片21において、両主面にそれ
ぞれ円柱面加工を施すこともできる。そうする
と、両端部の厚さをさらに薄くすることができ
る。この場合は円柱面加工の際の曲率半径を大き
くする必要がある。 In addition, in the crystal blank 11 of the first embodiment and the crystal blank 21 of the second embodiment, both principal surfaces may be processed to have a cylindrical surface. This allows the thickness of both ends to be further reduced. In this case, it is necessary to increase the radius of curvature when machining the cylindrical surface.
第12〜15図に本発明に係る水晶片の第3の
例を示している。この水晶片31は、上記の水晶
素片1よりも辺比w/tが大きい水晶素片を用
い、角度φ≒10度、角度ζ≒5.1度に設定した。
そして、水晶素片の両端部を傾斜面に加工するベ
ベル加工をZ′軸に沿つて施して形成されたもので
ある。これによつて、水晶片31は、Z′軸に沿つ
て厚さが均一になり、両端部はX軸に沿つて端縁
方向へ行くに従つて厚さが薄くなつている。そし
て、水晶片31は、長手方向がX″軸方向と一致
しており、主面31a,31bは両端部がベベル
加工されている。長手方向の側面31c,31d
は、X″軸−Y′軸平面に対し、Z″軸方向に角度ζ
だけ傾斜している。端面31e,31fはY′軸
−Z″軸平面と平行に形成されている。 A third example of the crystal piece according to the present invention is shown in FIGS. 12 to 15. For this crystal piece 31, a crystal piece having a side ratio w/t larger than that of the crystal piece 1 was used, and the angle was set to φ≒10 degrees and angle ζ≒5.1 degrees.
The crystal piece is formed by bevel-processing both ends of the crystal piece into inclined surfaces along the Z' axis. As a result, the crystal piece 31 has a uniform thickness along the Z' axis, and the thickness of both ends becomes thinner toward the edge along the X axis. The longitudinal direction of the crystal blank 31 coincides with the X'' axis direction, and both ends of the main surfaces 31a and 31b are beveled.Longitudinal side surfaces 31c and 31d
is the angle ζ in the Z″-axis direction with respect to the X″-Y′-axis plane
Only sloping. The end surfaces 31e and 31f are formed parallel to the Y'-axis-Z'' axis plane.
なお、ベベル加工は一方の主面にのみ行なつて
もよい。また、端面は、Y′軸−Z′軸平面と平行に
形成してもよい。 Note that the bevel processing may be performed only on one main surface. Further, the end face may be formed parallel to the Y'-axis-Z'-axis plane.
第16〜19図に本発明の第4の実施例を示し
ている。この水晶片41の製造にあたつては、Y
軸を中心にして、X軸をZ′軸の反対方向に角度φ
だけ回転してX″軸が設定され、Z軸を同方向に
角度φだけ回転してZ″軸が設定されている。こ
の実施例においては、角度φが約5度で角度ζが
5度強に設定している。そして、このZ″軸に沿
つて、水晶片41の両主面41a,41bにバイ
シリンドリカル加工を施している。これによつ
て、水晶片41はZ″軸に沿つて厚さが均一にな
り、X″軸に沿つて中央部から両端部に行くに従
つて薄く形成されている。長手方向の側面41
c,41dはX″軸−Y′軸平面に対しZ″軸方向に
角度ζだけ傾斜している。端面41e,41f
は、Y′軸−Z″軸平面に平行に形成されている。 A fourth embodiment of the present invention is shown in FIGS. 16-19. In manufacturing this crystal piece 41, Y
Centering on the axis, make an angle φ from the X axis in the opposite direction to the Z' axis.
The X″ axis is set by rotating the Z axis by an angle φ in the same direction, and the Z″ axis is set by rotating the Z axis in the same direction by an angle φ. In this embodiment, the angle φ is set to about 5 degrees and the angle ζ is set to a little over 5 degrees. Bicylindrical processing is applied to both main surfaces 41a and 41b of the crystal blank 41 along the Z'' axis.Thus, the crystal blank 41 has a uniform thickness along the Z'' axis. , is formed thinner from the center to both ends along the X″ axis.Longitudinal side surface 41
c and 41d are inclined at an angle ζ in the Z'' axis direction with respect to the X''axis-Y' axis plane. End faces 41e, 41f
is formed parallel to the Y'-axis-Z'' axis plane.
水晶は三方晶系に属するため、X″軸,Z″軸を
設定する際に、Y軸を中心にして3〜30度の範囲
で、X軸およびZ′軸をどちら側へ回転しても同様
な効果を呈することができる。 Quartz belongs to the trigonal system, so when setting the X″ and Z′ axes, you can rotate the X and Z′ axes to either side within a range of 3 to 30 degrees around the Y axis. A similar effect can be achieved.
本発明に係る水晶片は上記のように形成され
る。次にこの駆動方法について第20,21図を
参照して説明する。 The crystal piece according to the present invention is formed as described above. Next, this driving method will be explained with reference to FIGS. 20 and 21.
水晶片11の両主面11a,11bの中央部に
は、駆動電極12,13がそれぞれ蒸着などによ
り形成されており、駆動電極12,13からは引
出電極12a,13aが、水晶片11の端部まで
延出されている。駆動電極に電界を印加すると、
水晶片11は発振する。この駆動方法について
は、上記第1〜4の実施例における水晶片すべて
に関して同様である。 Driving electrodes 12 and 13 are formed in the center of both principal surfaces 11a and 11b of the crystal blank 11 by vapor deposition, respectively. It has been extended to the department. When an electric field is applied to the drive electrode,
The crystal piece 11 oscillates. This driving method is the same for all the crystal pieces in the first to fourth embodiments.
本出願人は様々な条件で実験を行なつている。
まず、そのうちの2つの例について、第22図、
第23図を参照して説明する。これらの実験にお
いては、第1の実施例において示した水晶片11
と同様に、長さl≒6mm、厚さt≒0.4mmの水晶
片の一方の主面にシリンドリカル加工を施して形
成したものを用いた。 The applicant is conducting experiments under various conditions.
First, let's look at two of the examples in Figure 22,
This will be explained with reference to FIG. 23. In these experiments, the crystal piece 11 shown in the first embodiment was
Similarly, a crystal piece having a length l≈6 mm and a thickness t≈0.4 mm was formed by performing cylindrical processing on one main surface.
第1の実験として、角度φ≒15度、角度ζ≒5
度の条件に基づいて形成した上記の水晶片の共振
周波数を測定した。この水晶片の幅wと共振周波
数との関係を第22図に示している。なお、この
グラフ中で、は主振動を示し、○の大きさは共
振レベルの高さを示している。他の○は副振動を
示し、共振レベルが低い振動は点で示している。
この結果を見ると、幅wが1mm付近および1.35mm
付近において、主振動の共振レベルが非常に高
く、主振動に近接した副振動は少なく、最も良好
な振動特性を示すことがわかる。しかし、それ以
外の範囲においても、幅wが1.55mmよりも小さい
ものは概ね良好な振動特性を示している。 As the first experiment, angle φ≒15 degrees, angle ζ≒5
The resonant frequency of the above-mentioned crystal blank formed under the following conditions was measured. The relationship between the width w of this crystal blank and the resonance frequency is shown in FIG. In this graph, indicates the main vibration, and the size of the circle indicates the height of the resonance level. Other circles indicate secondary vibrations, and vibrations with low resonance levels are indicated by dots.
Looking at this result, the width w is around 1mm and 1.35mm
It can be seen that the resonance level of the main vibration is very high in the vicinity, and there are few sub-vibrations in the vicinity of the main vibration, showing the best vibration characteristics. However, even in other ranges, those with a width w smaller than 1.55 mm generally exhibit good vibration characteristics.
第2の実験においては、角度φ≒30度、角度ζ
≒4.5度の条件に基づいて形成した上記の水晶片
の共振周波数を測定した。この水晶片の幅wと共
振周波数との関係を第23図に示しており、グラ
フ中の記号は第22図に示したものと同様であ
る。これによると幅wが0.95mm〜1.35mm程度の範
囲において、主振動の共振レベルが高く、主振動
に近接する副振動は少なく振動特性が優れてい
る。特に1.25mm以下において顕著である。 In the second experiment, the angle φ≒30 degrees and the angle ζ
The resonance frequency of the above-mentioned crystal piece formed under the condition of ≒4.5 degrees was measured. The relationship between the width w of this crystal blank and the resonant frequency is shown in FIG. 23, and the symbols in the graph are the same as those shown in FIG. 22. According to this, when the width w is in the range of about 0.95 mm to 1.35 mm, the resonance level of the main vibration is high, and there are few sub-vibrations close to the main vibration, and the vibration characteristics are excellent. This is especially noticeable at 1.25 mm or less.
本出願人は、上記第1、第2の実験以外にも
様々な条件において実験を行なつた。次に、第2
4〜30図に示す実験について説明する。これら
のグラフにおいて、縦軸は共振レベルの大きさを
示し、横軸は周波数を示している。 The present applicant conducted experiments under various conditions in addition to the first and second experiments described above. Next, the second
The experiments shown in Figures 4 to 30 will be explained. In these graphs, the vertical axis shows the magnitude of the resonance level, and the horizontal axis shows the frequency.
第24図は、従来の水晶振動子すなわち角度φ
が0度のものについて、幅wを約1.00mmとした場
合の共振レベルの測定結果である。これによる
と、主振動Aの共振レベルは十分高いものの、主
振動と近接する周波数の副振動Bの共振レベルが
大きく実用に不適であることがわかる。 Figure 24 shows a conventional crystal oscillator, that is, the angle φ
These are the measurement results of the resonance level when the width w is approximately 1.00 mm for a case where the angle is 0 degrees. According to this, it can be seen that although the resonance level of the main vibration A is sufficiently high, the resonance level of the sub-vibration B having a frequency close to the main vibration is large and unsuitable for practical use.
第25〜29図は角度φが5度、10度、15度、
30度、45度の水晶振動子について 、幅wを約
1.00mmとした場合のそれぞれの測定結果を示した
ものである。これらは全て主振動Aの共振レベル
が十分大きく、この主振動に近接する周波数の副
振動は殆どなく実用に適していることがわかる。
第28図に示すφ≒30度の場合にやや大きめの副
振動Bが見られるが、これも主振動Aから離れて
いるため、実用に支障はないとみなされる。 In Figures 25 to 29, the angle φ is 5 degrees, 10 degrees, 15 degrees,
For 30 degree and 45 degree crystal oscillators, the width w is approx.
The results of each measurement when the diameter is 1.00 mm are shown. It can be seen that in all of these, the resonance level of the main vibration A is sufficiently large, and there are almost no sub-vibrations at frequencies close to this main vibration, making them suitable for practical use.
In the case of φ≒30 degrees as shown in FIG. 28, a slightly larger secondary vibration B is seen, but since this is also far from the main vibration A, it is considered that there is no problem in practical use.
そして、第30図には角度φが60度で幅が約
1.00mmの水晶振動子についての測定結果を示して
いる。主振動Aの共振レベルは高いけれどもこれ
と近接する副振動Bの共振レベルが大きいため、
実用には不適である。 In Figure 30, the angle φ is 60 degrees and the width is approximately
Measurement results for a 1.00mm crystal resonator are shown. Although the resonance level of the main vibration A is high, the resonance level of the adjacent sub-vibration B is also large, so
Not suitable for practical use.
次に第31図に示すグラフについて説明する。
このグラフは、長さlが約5.90mm、幅wが約1.00
mmで、角度φが0度、5度、10度、15度、30度、
45度の水晶振動子について、それぞれクリスタル
インピーダンス(以下「CI値」という。)を測定
した結果を示している。なお、測定値にばらつき
があつたのでその中央付近を○で示し、ばらつき
の範囲を実線で示している。また、比較例として
従来実用に供されている水晶振動子、すなわち、
幅wが1.67mm前後で角度φが0度の水晶振動子の
CI値およびそのばらつきの範囲を△および破線
で示している。なおCI値は主振動レベルが高い
程小さくなるものであり、この値が小さい程実用
に適するものである。 Next, the graph shown in FIG. 31 will be explained.
In this graph, the length l is approximately 5.90 mm and the width w is approximately 1.00 mm.
In mm, the angle φ is 0 degrees, 5 degrees, 10 degrees, 15 degrees, 30 degrees,
It shows the results of measuring crystal impedance (hereinafter referred to as "CI value") for each 45-degree crystal resonator. Note that since there were variations in the measured values, the vicinity of the center is indicated by a circle, and the range of variation is indicated by a solid line. In addition, as a comparative example, we will use a crystal resonator that has been put into practical use in the past, namely:
A crystal resonator with a width w of around 1.67 mm and an angle φ of 0 degrees.
CI values and the range of their dispersion are shown by △ and dashed lines. Note that the CI value decreases as the main vibration level increases, and the smaller this value is, the more suitable it is for practical use.
このグラフより明らかなように、角度φが0度
である従来の水晶振動子においては、幅wが1.67
mm前後の大きさのものはCI値が十分低く実用に
適していたが、幅wが約1.00mmと小さい場合には
CI値が高過ぎて使用可能であるため、水晶振動
子の小型化はできなかつた。これに対して、角度
φが5度、10度、15度、30度のものは、幅wが
1.00mm前後であつてもCI値が小さく十分実用に適
している。ただし、角度φが45度のものは、CI
値が高く、実用には適さないことがわかつた。 As is clear from this graph, in the conventional crystal resonator where the angle φ is 0 degrees, the width w is 1.67
The CI value was sufficiently low for the size of around mm to be suitable for practical use, but when the width w is as small as about 1.00 mm,
Since the CI value was too high for use, it was not possible to miniaturize the crystal unit. On the other hand, when the angle φ is 5 degrees, 10 degrees, 15 degrees, and 30 degrees, the width w is
Even if it is around 1.00mm, the CI value is small and suitable for practical use. However, if the angle φ is 45 degrees, CI
It was found that the value was high and it was not suitable for practical use.
このように、第24〜30図に示す測定結果と
第31図に示す測定結果とを総合し、実験誤差や
ばらつきを考慮に入れると、水晶振動子の角度φ
が3〜30度程度の範囲にあるときに幅wを約1.00
mmまで小さくできると判断できる。 In this way, by combining the measurement results shown in Figures 24 to 30 and the measurement results shown in Figure 31, and taking into account experimental errors and variations, the angle φ of the crystal resonator can be determined.
is in the range of about 3 to 30 degrees, the width w is about 1.00
It can be concluded that it can be made as small as mm.
主振動の共振レベルや副振動の数およびレベル
の点から、実用に最適な角度φと角度ζとの組み
合わせを実験的に求め、グラフにプロツトしたも
のが第2図である。このグラフより、上記のよう
に角度φが3度〜30度の範囲内であるときの角度
ζは1度〜6度の範囲にあることがわかる。な
お、角度ζの範囲が5度前後であることは、従来
品とほぼ同じである。 FIG. 2 shows the experimentally determined combination of angle φ and angle ζ that is optimal for practical use in terms of the resonance level of the main vibration and the number and level of sub-vibration, and plotted on a graph. From this graph, it can be seen that when the angle φ is within the range of 3 degrees to 30 degrees as described above, the angle ζ is within the range of 1 degree to 6 degrees. Note that the range of the angle ζ is approximately 5 degrees, which is almost the same as in the conventional product.
以上のように、角度φ=3〜30度の範囲の水晶
振動子は、主振動の共振レベルが高くかつ主振動
に近接する副振動は少なく、またCI値が低く、
実用的に十分な性能を有することが明らかになつ
た。 As described above, crystal resonators with an angle φ in the range of 3 to 30 degrees have a high resonance level of the main vibration, few sub-vibrations close to the main vibration, and a low CI value.
It has become clear that the performance is sufficient for practical use.
なお、従来のATカツト水晶板と同様に、本発
明における角度θは34度〜36度の範囲であり、角
度ζは1〜6度の範囲である。 Note that, similarly to the conventional AT-cut crystal plate, the angle θ in the present invention is in the range of 34 degrees to 36 degrees, and the angle ζ is in the range of 1 to 6 degrees.
以上のように、本発明によると辺比が小さく主
振動特性の優れた水晶振動子が得られる。従つ
て、水晶振動子の幅を小さくしても、主振動特性
が低下することがないため、従来より小型化する
ことが可能である。 As described above, according to the present invention, a crystal resonator with a small side ratio and excellent main vibration characteristics can be obtained. Therefore, even if the width of the crystal resonator is reduced, the main vibration characteristics do not deteriorate, so it is possible to make the crystal resonator smaller than before.
[効果]
以上のように本発明によると、厚みすべり水晶
振動子と極めて小型化することができる。また、
主振動領域から不要振動をほとんど除去すること
ができるため、主振動特性を安定化することがで
きる。このため、製造上の公差を大きくしても、
安定した発振を行なえる厚みすべり水晶振動子を
提供することができる。[Effects] As described above, according to the present invention, a thickness-shear crystal resonator can be extremely downsized. Also,
Since most unnecessary vibrations can be removed from the main vibration region, the main vibration characteristics can be stabilized. Therefore, even if manufacturing tolerances are increased,
A thickness-shear crystal resonator capable of stable oscillation can be provided.
第1図は本発明の水晶素片の一実施例を示す斜
視図、第2図は角度φと角度ζの関係を示すグラ
フ、第3図は水晶素片の正面図、第4図は水晶素
片の側面図、第5図は水晶素片を加工した水晶片
の第1の実施例の正面図、第6図はその側面図、
第7図はその底面図、第8図は第5図−線矢
視図、第9図は水晶片の第2の実施例の正面図、
第10図はその側面図、第11図は第9図−
線矢視図、第12図は水晶片の第3の実施例
の正面図、第13図はその側面図、第14図はそ
の底面図、第15図は第12図−線矢視
図、第16図は水晶片の第4の実施例の正面図、
第17図はその側面図、第18図はその底面図、
第19図は第16図IX−線矢視図、第2
0図は水晶片に駆動電極を形成した水晶振動子の
正面図、第21図はその背面図、第22図は水晶
振動子の幅と共振周波数との関係図、第23図は
他の水晶振動子の幅と共振周波数の関係図、第2
4〜30図は異なつた角度φの水晶振動子の共振
レベルと周波数との関係図、第31図は水晶振動
子の角度φとCI値との関係図である。
1……水晶素片、11,21,31,41……
水晶片、11a,11b,21a,21b,31
a,31b,41a,41b……主面、11c,
11d,21c,21d,31c,31d,41
c,41d……側面、θ,φ,ζ……角度、t…
…厚さ、w……幅。
Fig. 1 is a perspective view showing an embodiment of the crystal piece of the present invention, Fig. 2 is a graph showing the relationship between angle φ and angle ζ, Fig. 3 is a front view of the crystal piece, and Fig. 4 is a crystal piece. A side view of a crystal piece, FIG. 5 is a front view of the first embodiment of a crystal piece obtained by processing a crystal piece, and FIG. 6 is a side view thereof.
FIG. 7 is a bottom view thereof, FIG. 8 is a view taken along the line in FIG. 5, and FIG. 9 is a front view of the second embodiment of the crystal piece.
Figure 10 is its side view, Figure 11 is Figure 9-
12 is a front view of the third embodiment of the crystal piece, FIG. 13 is a side view thereof, FIG. 14 is a bottom view thereof, FIG. 15 is a view taken from FIG. FIG. 16 is a front view of the fourth embodiment of the crystal piece;
Figure 17 is its side view, Figure 18 is its bottom view,
Figure 19 is Figure 16 IX - line arrow view, 2
Figure 0 is a front view of a crystal resonator with drive electrodes formed on the crystal piece, Figure 21 is its back view, Figure 22 is a diagram of the relationship between the width of the crystal resonator and the resonant frequency, and Figure 23 is a diagram of other crystal units. Relationship diagram between vibrator width and resonant frequency, 2nd
4 to 30 are relationship diagrams between resonance levels and frequencies of crystal oscillators having different angles φ, and FIG. 31 is a relationship diagram between angle φ and CI value of the crystal oscillators. 1... Crystal piece, 11, 21, 31, 41...
Crystal piece, 11a, 11b, 21a, 21b, 31
a, 31b, 41a, 41b...main surface, 11c,
11d, 21c, 21d, 31c, 31d, 41
c, 41d...Side surface, θ, φ, ζ...Angle, t...
...thickness, w...width.
Claims (1)
またZ軸を同方向にそれぞれ約35度だけ回転して
Y′軸およびZ′軸を設定し、つぎにY′軸を中心と
してX軸およびZ′軸をそれぞれ角度φだけ回転し
てX″軸およびZ″軸を設定し、 水晶片は長手方向が上記X″軸方向と一致して
おり、上記角度φは3度ないし30度に設定してあ
り、 上記水晶片の長手方向の側面は、X″軸−Y′軸
平面に対しZ″軸方向に所定角度だけ傾斜してい
る。 ことを特徴とする厚みすべり水晶振動子。 2 上記水晶片は、Z′軸方向に沿つて均一な厚さ
になるとともに、X軸方向に沿つて中央部から両
端部に行くに従つて薄くなるように形成してある
ことを特徴とする請求項1に記載の厚さすべり振
動子。[Claims] 1. With the X-axis of the crystal as the center and the Y-axis in the Z-axis direction,
Also, rotate the Z axis in the same direction by about 35 degrees each.
Set the Y′-axis and Z′-axis, then rotate the X-axis and Z′-axis by angle φ respectively around the Y′-axis to set the X″-axis and Z″-axis. The angle φ is set to 3 degrees to 30 degrees, and the longitudinal side surface of the crystal piece is in the Z″ axis direction with respect to the X″ axis-Y′ axis plane. A thickness-shear crystal resonator characterized in that the crystal piece has a uniform thickness along the Z′-axis direction, and has a uniform thickness along the X-axis direction from the center. The thickness shear vibrator according to claim 1, wherein the thickness shear vibrator is formed to become thinner toward both ends.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3405483A JPS59158612A (en) | 1983-03-01 | 1983-03-01 | Thickness shear crystal oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3405483A JPS59158612A (en) | 1983-03-01 | 1983-03-01 | Thickness shear crystal oscillator |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5185103A Division JP2545692B2 (en) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | Manufacturing method of thickness-sliding crystal unit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59158612A JPS59158612A (en) | 1984-09-08 |
| JPH0463567B2 true JPH0463567B2 (en) | 1992-10-12 |
Family
ID=12403568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3405483A Granted JPS59158612A (en) | 1983-03-01 | 1983-03-01 | Thickness shear crystal oscillator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59158612A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2545692B2 (en) * | 1993-07-27 | 1996-10-23 | セイコープレシジョン株式会社 | Manufacturing method of thickness-sliding crystal unit |
| US7705524B2 (en) | 2003-07-18 | 2010-04-27 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. | SC cut crystal resonator |
-
1983
- 1983-03-01 JP JP3405483A patent/JPS59158612A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59158612A (en) | 1984-09-08 |
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