JPS6315510A

JPS6315510A - 水晶振動子

Info

Publication number: JPS6315510A
Application number: JP16065686A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Seki; 賢一関; Yukihiko Kato; 幸彦加藤
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 1986-07-08
Filing date: 1986-07-08
Publication date: 1988-01-22
Anticipated expiration: 2014-03-03
Also published as: JP2864242B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（発明の利用分野）本発明は、クリスクルインピーダンス（以下、ＣＩとす
る）等の電気的特性にｂれた水晶振動子に係わり、特に
、主振動に対する副振動の発生位置を制御して電気的的
特性を良好にした水晶振動子に関する。

（発明の背景）水晶振動子は、共振特性の先鋭底を示すＱ値が高いこと
から、周波数や時間の基準源として各種の電子ＰＩ＆器
に多用されろ。特に、切断角度６・所謂ＡＴカットとし
た厚みすべり振動子は、常温付近で平坦な周波数温度特
性を示すので、旧来より通信機型に重用されてきた。近
年では、電子技術、生産技術等の発展により、小型で、
品質に優れた厚みすべり振動子が開発されている。

（従来技術）第１図は、この種の小型な厚みすべり振動子を説明する
図である。なお、第　図（ａ）は切断方位、同図（ｂ）
は水晶片の図である。

即ち、この厚みすべり振動子は、水晶片１が結晶軸Ｘ、
ｙ１Ｚのｙ軸を回転軸、ｙｚ！ＩＩＩを主面とし、ｙ軸
からＺ軸に約３５°　１５′回転して切断される。そ１
７て、新たにできた軸ｙ′を厚みｔ、７．’軸を幅ｗ、
ｘ軸を長さｄと１７、Ｘ軸方向に長い矩形状に加工され
ろ。例えば長さｄ　ｒ！！８゜１ｍｌ′ｒＩ±０．２ｍ
ｍ、幅Ｗを１．５〜２．３ｍｍに設定される。そして、
厚みＬが大きく主振動が低い場合には主面に対してｙ″
−ｚ’側面を傾斜させたりする。そして、通常では、第
２図（ａ）の断面図に示したように、例えばＸ軸方向の
両端部の稜線部を切落とす所謂ベベル処理を施す。また
、両主面あるいは片面を曲面状にするコンベックス処理
を施す（第２図す、ｃ）。このベベルやコンベックス処
理等の面加工は、例えば主振動のＣＩｔ！！小さくする
作用がある。また、輪郭系等のスプリアス振動を抑圧し
たり、発生位置を遠ざけたりして主振動に対する影響を
防止する。そして、この面加工の条件が小型化の達成に
大きく寄与する。なお、実際には、両主面に図示しない
電極を形成し、この電極が延出した両端部を保持した構
成とする。

（従来技術の欠点）ところで、前述した面加工は、ＣＩ、スプリアス特性以
外の例えば容量比ＣＯ／ｃ１、温度特性等の他の電気的
特性にも少ながらず影響を及ぼす、　Ｉ／かじ、面加工
時におけろ研摩量は微小な機械量であるため、研摩量を
最適値に制御することは困難であった。即ち、機械的な
測定器の誤差範囲内で、電気的特性に影響を及ぼすから
である。従って、実際には、各仕様毎に経験的な勘に基
づき、面加工、特性測定の繰り返しにより作業が行われ
ていた。特に、周波数等の異なる新規な仕様の場合には
、周波数的に近い他の仕様に基づく思考錯誤により、各
特性を満足させていた。従って、このような面加工では
、歩留りが悪く生産性を低下させていた。そして、仕様
が同一で量産の場合には、品質的にもバラツキも多く、
ＣＩの低下、スプリアス発生等の問題があった。

（発明の目的）本発明は、生産性に優れ、特に、ＣＩを良好に１７でス
プリアスの発生を防止し、電気的性能に優れた小型な水
晶振動子を提供することを目的とする。

（発明の着目点及び解決手段）本発明は、厚みすべり振動子の主振動と副振動との周波
数差が面加工量に比例して大きくなるととに着目し、主
振動と副振動との周波数差が所定の値のとき良好な電気
的特性を得ることができろことを発見し、厚み系の振動が励起される水晶片のＸ軸及びＺ′軸方向
の長さ！と幅Ｗとの辺比１／ｗを３．５２から５．４０
の範囲内に設定した水晶振動子において、この水晶片の
主振動と副振動との発生周波数の差Δｆｍが Δｆｍ＝２４３５×ｅ−””５Ｆ′　　±１０％（（Ｆ
３．　Ｌ、ｅは自然対数における底値で略２．７６、Ｆ
は単位をＭ　Ｈとした主振動の周波数値）になる面加工
を施したことを解決手段とする。

なお、上記副振動とは、主振動に対して発生する厚み系
のインバーミニツク振動で、ここでは主振動に最も近接
した副振動をいう。

（発明の作用）本発明は、主振動と副振動との周波数差Δｆｍを Δｆ　ｍ　二２４３５　Ｘ　ｅ　　　　　　　±１０％
に設定したので、面加工量を電気的な周波数量として検
出し、加工精度を高めろ一作用がある。以下、本発明の
詳細な説明する。

（実施例）なお、実施例の説明では、前述した第１図及び第２図、
及び実験に基づく第３図以降の図を参照して説明する。

水晶振動子は、第１図で説明したように、結晶軸Ｘ軸を
回転軸として約３５°１５２回転して切断されるＡＴカ
ット水晶片１からなる。水晶片１はｘ、ｙ、ｚ軸方向を
それぞれ長さ１１厚みｔ１幅Ｗとし、Ｘ軸方向に細長い
矩形状に形成されろ。なお、各寸法は、前述したように
、Ｘ軸方向の長さ１を８．１±０．２ｍｍ、ｚ’軸方向
の幅Ｗを１．５〜２．３ｍｍとする。

第３図（ａ）はこの水晶振動子の共振特性図、同図（ｂ
）はＸ軸方向の両端にベベル加工を施したときの面加工
量に対する主振動ｆ０と副振動ｆ１との周波数差Δｆを
示す図である。即ち、この図では、主振動ｆ０に対し副
振動ｆ、が発生（７、ベペル加工量に比例して１振＠Ｊ
ｔ　ｏから副搬％ｆ、が遠ざかり周波数差Δｆが大きく
なることを示している。

第４図は主振動ｆ０と副振動ｆ、どの周波数差△ｆを横
軸、縦軸を主振動ｒ０のＣＩ値としたＣＩ特性図である
。なお、図中の曲線（イ）は主振動の周波数を略８．６
ＭＨｚ、（ロ）は略８．ＯＭＨｚ、（ハ）は７．２ＭＨ
ｚとしたＣＩ特性である。即ち、曲線（イ）では主振動
と副振動との周波数差Δｆが略１３５　Ｋ　Ｈｚ、曲線
（ロ）では周波数差が１５０ＫＨｚ、曲線（ハ）では２
３０ＫＨｚ、とき、ＣＩの最小値をそれぞれ１５にΩ、
２０にΩ、３０にΩとした二次曲線的になる。そして、
図示しない実験の結果でも、主振動ｆ０の周波数に関係
なく所定の周波数差ΔｆのときＣＩ値が最小になること
が判明した。なお、主振動の周波数が高いほどＣＩの最
小値は小さくなる。

第５図は１振＠Ｊｔｏの周波数とＣＩ値を最小にする周
波数差Δｆｒｎとの関係を示す図である。なお、横軸を
主振動の周波数ｆ１縦軸を１振＠Ｊｆ。

と副振動ｆ、の周波数差△ｆｒｎとしている。即ち、こ
の図から明らかなように、１振＠Ｊｒ　ｏのＣＩ値が最
小になる周波数差Δｆｍは、主振動ｆ０の周波数が高く
なると指数関数的に小さくなる。例えば主振動が７．１
５ＭＨｚてはΔｆｍが２３０Ｋ　ＨＺ、　８　、　ＯＭ
　Ｈｙ、では１５０　Ｋ　Ｈ７，１Ｒ、６Ｍ　ＨＺでは
１３５　Ｋ　Ｈ７，となろ。次式は、この図から導かれ
た１振＠ｆ、のＣＩＱ最小にする周波数差Δ「ｍの実験
式である。即ち、 Δｆ　ｍ　＝　２４３５　Ｘ　ｅ−０、３３５Ｆ±＋ｏ
Ｘ。

となる。１口１７、Ｃは自然対数における底値て略２．
７６、Ｆは単位をＭＨｚとした主振動の周波数値である
。

以上から、この実施例では、上記実験式を満足する周波
数差にベベル加工量を規定すれば、最小のＣＩ値を得る
ことができろ。なお、実用上は、第５図の破線に示した
ように水晶片の寸法精度や実験誤差を考慮し、実験式の
±１０％の領域であればよい。

この実験式を利用し、例えば主振動ｆ。の周波数を８　
、６４　Ｍ　Ｈｚとしたい場合には、Ｆ＝８゜６４を代
入してΔｆｍ＝１３５ＫＨｚを得る。従って、この周波
数差に基づいて、水晶片にベベル加工を施せばよいので
、作業を容易にしバラツキを少なくすることができる。

即ち、従来の経験と勘による加工量を電気的な周波数量
１７て高精度に検出できるからである。そして、この実
施例では、この実験式を満足すると、例えば容量比０１
／ＣＯや温度特性等の他の電気的特性をも良好になるこ
とが確認された。

（他の事項）なお、上記実施例では、面加工としてベベル処理とした
が、例えばコンベックス処理等の他の面加工であっても
、本実験式は適用される。そして、水晶片の長さｌ及び
幅Ｗの寸法は、外形形状が相似であれば同様な特性を得
ることから、辺比ｄ／Ｗが３．５２から５．４０であれ
ば同様な効果を奏する。

（発明の効果）本発明は、厚み系の振動が励起されろ水晶片のＸ軸及び
Ｚ′軸方向の長さｄと幅Ｗとの辺比ｄ／Ｗを３．５２か
ら５．４０の範囲内に設定（７た水晶振動子において、
この水晶片の主振動と副振動との発生周波数の差Δｆｍ
が Δｆ　ｍ＝　２４３５　Ｘ　ｅ−”””　　　±１０％
（ＩＱシ、ｅは自然対数における底値で略２．７６、Ｆ
は単位をＭ　Ｈｚとした主振動の周波数値）になる面加
工を施したので、効果として生産性及びＣＩ、スプリアス特性等の電気的
性能を向上させ、実用上の価値が極めて高い水晶振動子
を提供できる。

は切断方位、同図（ｂ）は水晶片の図である。第２図は
面加工を施（７た水晶片の断面図で、同図（ｎ）はベベ
ル処理、１ｍ図（ｂ）（ｅ）！：ｉコンベックス処理を
示す図である。第３図（ａ）は主振動に対する副振動の
発生を示す図、同図（ｂ）は面加工量に対する主振動と
副振動との周波数差を示す図、第４図は主振動に対する
副振動の周波数差と主振動のＣＩとの関係を示すＣＩ特
性図、第５図は各周波数におけろ主振動のＣＩを最小に
する主振動と副振動との周波数差を示す図である。

ｕ、１．、、ｕ。

第３図ｆｏ　　　　　ｆｓ　　　　　　　　　　　ＭＨｚ（ｂ
）面加工量第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）厚み系の振動が励起される水晶片のｘ軸及びｚ’
軸方向の長さｄ及び幅ｗとの辺比ｄ／ｗが３．５２から
５．４０の範囲内にある水晶振動子において、主振動と
副振動との発生周波数の差Δｆｍが Δｆｍ＝２４３５×ｅ＾−＾０＾、＾３＾３＾５＾Ｆ±
１０％（但し、ｅは自然対数における底値で略２．７６
、Ｆは単位をＭＨｚとした主振動のた周波数値）になる
面加工が施されたことことを特徴とする水晶振動子。