JPS6325529B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6325529B2 JPS6325529B2 JP54088740A JP8874079A JPS6325529B2 JP S6325529 B2 JPS6325529 B2 JP S6325529B2 JP 54088740 A JP54088740 A JP 54088740A JP 8874079 A JP8874079 A JP 8874079A JP S6325529 B2 JPS6325529 B2 JP S6325529B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- rectangular
- approximately
- temperature
- length
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H03H9/02157—Dimensional parameters, e.g. ratio between two dimension parameters, length, width or thickness
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
- H03H9/19—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator consisting of quartz
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は平面形状がほぼ矩形のATカツト水晶
振動子に関し、特に周波数温度特性の優れた小型
の矩形ATカツト水晶振動子に関する。
振動子に関し、特に周波数温度特性の優れた小型
の矩形ATカツト水晶振動子に関する。
従来ATカツト水晶振動子はその周波数温度特
性に優れ、通信機用の振動子として広く使用され
ているが、その形状は輪郭対厚み寸法比が極めて
大きく、例えば腕時計に用いるように小容積を要
求される場合には不向きであつた。そこで矩形の
ATカツト水晶振動子の発案も成されているが、
現状の長さ対厚み寸法比は大きく不充分であると
ともに、寸法比を小さくすると寄生振動との結合
が強くなり周波数温度特性や共振尖鋭度を著しく
悪化させ、真に小型の矩形ATカツト水晶振動子
は得られていないのが現状である。また更にAT
カツト特有の３次曲線で示される周波数温度特性
の変曲点温度は、携帯用として用いるには常温付
近であることが望ましく、この点でも小型化は不
利であるとされていた。
性に優れ、通信機用の振動子として広く使用され
ているが、その形状は輪郭対厚み寸法比が極めて
大きく、例えば腕時計に用いるように小容積を要
求される場合には不向きであつた。そこで矩形の
ATカツト水晶振動子の発案も成されているが、
現状の長さ対厚み寸法比は大きく不充分であると
ともに、寸法比を小さくすると寄生振動との結合
が強くなり周波数温度特性や共振尖鋭度を著しく
悪化させ、真に小型の矩形ATカツト水晶振動子
は得られていないのが現状である。また更にAT
カツト特有の３次曲線で示される周波数温度特性
の変曲点温度は、携帯用として用いるには常温付
近であることが望ましく、この点でも小型化は不
利であるとされていた。
本発明は上記の欠点を除去し、腕時計に用いる
ことができる程十分に小型で、しかも周波数温度
特性曲線の変曲点温度が常温付近にある矩形AT
カツト水晶振動子を提供することを目的とする。
ことができる程十分に小型で、しかも周波数温度
特性曲線の変曲点温度が常温付近にある矩形AT
カツト水晶振動子を提供することを目的とする。
以下本発明を実施例の図面とともに詳細に説明
する。
する。
第１図は矩形ATカツト水晶振動子の軸方位を
示す図で、水晶片１は単純矩形の形で示されてい
る。水晶の＋Ｘ軸を手前に左へ切断角θ回転させ
た新しい座標Ｘ，Y′，Z′において、水晶片１の長
さをほぼＸ軸方向に、厚みｔをほぼY′軸方向
に、従つて幅ＷをほぼZ′軸方向にそれぞれ選ばれ
る。
示す図で、水晶片１は単純矩形の形で示されてい
る。水晶の＋Ｘ軸を手前に左へ切断角θ回転させ
た新しい座標Ｘ，Y′，Z′において、水晶片１の長
さをほぼＸ軸方向に、厚みｔをほぼY′軸方向
に、従つて幅ＷをほぼZ′軸方向にそれぞれ選ばれ
る。
第２図は本発明の一実施例を示す矩形ATカツ
ト水晶振動子の斜視図である。２は水晶片で、長
さ寸法、幅寸法Ｗ、厚み寸法をｔで示してあ
る。３，３はベベル部であり、長さの両端部に向
かつて厚みが減小し、両端部の厚みt0は厚みｔの
半分以下であると好ましい。XZ′面（Ｗ面）つ
まり平面形状はほぼ矩形であり、Ｗ面の上下面
に金や銀などで電極を設けて矩形ATカツト水晶
振動子として構成される。ここで後述する理由か
ら幅対厚み寸法比Ｗ／ｔは2.0から2.7とし、長さ
対厚み寸法比／ｔは3.5から4.6もしくは5.0から
6.2の範囲とする。
ト水晶振動子の斜視図である。２は水晶片で、長
さ寸法、幅寸法Ｗ、厚み寸法をｔで示してあ
る。３，３はベベル部であり、長さの両端部に向
かつて厚みが減小し、両端部の厚みt0は厚みｔの
半分以下であると好ましい。XZ′面（Ｗ面）つ
まり平面形状はほぼ矩形であり、Ｗ面の上下面
に金や銀などで電極を設けて矩形ATカツト水晶
振動子として構成される。ここで後述する理由か
ら幅対厚み寸法比Ｗ／ｔは2.0から2.7とし、長さ
対厚み寸法比／ｔは3.5から4.6もしくは5.0から
6.2の範囲とする。
次にベベル形状あるいはコンベツクス形状にす
る理由を説明する。第３図は長さ対厚み寸法比
／ｔに対する共振周波数を示す図で、．印で示
したものはベベルなしの単純矩形の場合で、×印
で示したものはベベル形状のものである。／ｔ
が3.5〜6.5の範囲内で、．印で示すベベルなしの
場合は／ｔが4.6および6.4の近傍で不連続にな
つているが、これはその領域で高次の屈曲振動と
結合するためであり、×印で示したベベル形状の
場合はこの高次の屈曲振動と結合していない様子
が判かる。この屈曲振動と主振である厚みすべり
振動との結合は周波数温度特性や共振尖鋭度を著
しく悪化させる。なお第３図における実測値はベ
ベルの長さを0とすると、0／0.3，t0／ｔ
0.37の試料であるが、t0／ｔが0.5以下で0／
が0.2以上であれば十分に屈曲振動との結合を
解くことができる。また第３図における縦軸は正
規化したもので、W0は無板板の角周波数を示す。
る理由を説明する。第３図は長さ対厚み寸法比
／ｔに対する共振周波数を示す図で、．印で示
したものはベベルなしの単純矩形の場合で、×印
で示したものはベベル形状のものである。／ｔ
が3.5〜6.5の範囲内で、．印で示すベベルなしの
場合は／ｔが4.6および6.4の近傍で不連続にな
つているが、これはその領域で高次の屈曲振動と
結合するためであり、×印で示したベベル形状の
場合はこの高次の屈曲振動と結合していない様子
が判かる。この屈曲振動と主振である厚みすべり
振動との結合は周波数温度特性や共振尖鋭度を著
しく悪化させる。なお第３図における実測値はベ
ベルの長さを0とすると、0／0.3，t0／ｔ
0.37の試料であるが、t0／ｔが0.5以下で0／
が0.2以上であれば十分に屈曲振動との結合を
解くことができる。また第３図における縦軸は正
規化したもので、W0は無板板の角周波数を示す。
第４図は長さ対厚み寸法比／ｔに対する矩形
ATカツト水晶振動子の等価抵抗を示す図で、ベ
ベルなしの単純矩形の場合とベベル形状の場合と
を示す。縦軸は対数で示し、／ｔが3.5から6.5
で最小の等価抵抗を１としてその倍率で示してあ
る。．印で示すものがベベルなしの単純矩形で、×
印で示すものがベベル形状のもので、試料は第３
図のものと対応している。／ｔが3.5から6.5の
範囲内で等価抵抗が小さくなる所は２ケ所存在
し、ベベルなしの場合はベベル形状のものに比
し、３倍以上等価抵抗が増大しているのが伴る。
従つてベベル形状の場合／ｔが3.5〜4.6もしく
は5.0〜6.2の範囲であれば等価抵抗を小さくし、
共振尖鋭度を高く保つことが可能である。
ATカツト水晶振動子の等価抵抗を示す図で、ベ
ベルなしの単純矩形の場合とベベル形状の場合と
を示す。縦軸は対数で示し、／ｔが3.5から6.5
で最小の等価抵抗を１としてその倍率で示してあ
る。．印で示すものがベベルなしの単純矩形で、×
印で示すものがベベル形状のもので、試料は第３
図のものと対応している。／ｔが3.5から6.5の
範囲内で等価抵抗が小さくなる所は２ケ所存在
し、ベベルなしの場合はベベル形状のものに比
し、３倍以上等価抵抗が増大しているのが伴る。
従つてベベル形状の場合／ｔが3.5〜4.6もしく
は5.0〜6.2の範囲であれば等価抵抗を小さくし、
共振尖鋭度を高く保つことが可能である。
今までの説明は幅対厚み寸法比Ｗ／ｔが約2.2
の場合についてであるが、次に周波数温度特性曲
線の変曲点温度と幅対厚み寸法比との関係につい
て説明する。第５図は幅対厚み寸法比Ｗ／ｔに対
する変曲点温度を示す図で、試料はベベル形状の
ものである。従来はＷ／ｔを小さくすると変曲点
温度が上昇すると考えられていたが、実際には輪
郭振動と厚みすべり振動との結合により周波数温
度特性曲線の変曲点温度は著しく変化することが
実験により判明した。第５図に示されるように、
Ｗ／ｔが2.0から2.7の範囲であれば、例えば腕時
計や通信機等携帯用として使用する振動子とし
て、常温付近に変曲点温度があるので都合が良
い。またＷ／ｔが1.8より小さいと、輪郭振動
（幅すべり振動）との結合が増し、周波数温度特
性を悪化させるばかりか共振尖鋭度が低下して振
動子として用いることはできない。さらにＷ／ｔ
を小さくすると、共振尖鋭度を得ることはできて
も、常温付近では２次曲線の周波数温度特性とな
り、良好な周波数温度特性は得られず、従つて、
Ｗ／ｔが2.0〜2.7の領域が事実上小型の限界とな
る。
の場合についてであるが、次に周波数温度特性曲
線の変曲点温度と幅対厚み寸法比との関係につい
て説明する。第５図は幅対厚み寸法比Ｗ／ｔに対
する変曲点温度を示す図で、試料はベベル形状の
ものである。従来はＷ／ｔを小さくすると変曲点
温度が上昇すると考えられていたが、実際には輪
郭振動と厚みすべり振動との結合により周波数温
度特性曲線の変曲点温度は著しく変化することが
実験により判明した。第５図に示されるように、
Ｗ／ｔが2.0から2.7の範囲であれば、例えば腕時
計や通信機等携帯用として使用する振動子とし
て、常温付近に変曲点温度があるので都合が良
い。またＷ／ｔが1.8より小さいと、輪郭振動
（幅すべり振動）との結合が増し、周波数温度特
性を悪化させるばかりか共振尖鋭度が低下して振
動子として用いることはできない。さらにＷ／ｔ
を小さくすると、共振尖鋭度を得ることはできて
も、常温付近では２次曲線の周波数温度特性とな
り、良好な周波数温度特性は得られず、従つて、
Ｗ／ｔが2.0〜2.7の領域が事実上小型の限界とな
る。
次に周波数温度特性曲線の傾きと、長さ対厚み
寸法比／ｔとの関係について説明する。第６図
は長さ対厚み寸法比／ｔに対する周波数温度特
性曲線の傾きを示す図で、ベベル形状のものであ
り、周波数温度特性曲線の傾き∂（△ｆ／ｆ）／
∂Tは温度Ｔ＝20℃での傾きである。第６図に用
いた試料の切断角θは34゜31′のものであり、切断
角θは／ｔの値に従つて零温度係数になるよう
に補正すれば良い。またこの特性はＷ／ｔによつ
ても変化し、Ｗ／ｔが2.0〜2.7で、／ｔが3.5〜
4.6もしくは5.6〜6.2の範囲のとき、切断角θを
33゜10′から35゜10′の範囲内で零温度係数を得る切
断角θが存在する。
寸法比／ｔとの関係について説明する。第６図
は長さ対厚み寸法比／ｔに対する周波数温度特
性曲線の傾きを示す図で、ベベル形状のものであ
り、周波数温度特性曲線の傾き∂（△ｆ／ｆ）／
∂Tは温度Ｔ＝20℃での傾きである。第６図に用
いた試料の切断角θは34゜31′のものであり、切断
角θは／ｔの値に従つて零温度係数になるよう
に補正すれば良い。またこの特性はＷ／ｔによつ
ても変化し、Ｗ／ｔが2.0〜2.7で、／ｔが3.5〜
4.6もしくは5.6〜6.2の範囲のとき、切断角θを
33゜10′から35゜10′の範囲内で零温度係数を得る切
断角θが存在する。
第７図は本発明の一実施例の矩形ATカツト水
晶振動子の周波数温度特性を示す図である。この
例は／ｔ＝5.3，Ｗ／ｔ＝2.2，θ＝34゜31′の試
料である。図から判るように良好な周波数温度特
性を示す。
晶振動子の周波数温度特性を示す図である。この
例は／ｔ＝5.3，Ｗ／ｔ＝2.2，θ＝34゜31′の試
料である。図から判るように良好な周波数温度特
性を示す。
これらの特性は側面（Ｘ−Y′面）を平面（Ｘ
−Z′面）から数度傾けても得られるとともに、ベ
ベル形状の代りにコンベツクス形状や、あるいは
また平面形状の隔部が若干の丸みをおびていても
得られるものである。
−Z′面）から数度傾けても得られるとともに、ベ
ベル形状の代りにコンベツクス形状や、あるいは
また平面形状の隔部が若干の丸みをおびていても
得られるものである。
今まで述べてきたように本発明によれば、長さ
対厚みや幅対厚みの寸法比が極端に小さな矩形
ATカツト水晶振動子においても、十分な共振尖
鋭度と、常温に変曲点温度を有した良好な周波数
温度特性を備え、例えば腕時計のように小型で常
温での良好な周波数温度特性を要求するような場
合でも十分に使用し得、その効果は極めて大き
い。
対厚みや幅対厚みの寸法比が極端に小さな矩形
ATカツト水晶振動子においても、十分な共振尖
鋭度と、常温に変曲点温度を有した良好な周波数
温度特性を備え、例えば腕時計のように小型で常
温での良好な周波数温度特性を要求するような場
合でも十分に使用し得、その効果は極めて大き
い。
第１図は矩形ATカツト水晶振動子の軸方位を
示す図、第２図は本発明を示す矩形ATカツト水
晶振動子の斜視図、第３図は長さ対厚み寸法比
／ｔに対する共振周波数を示す図、第４図は長
さ対厚み寸法比／ｔに対する矩形ATカツト水
晶振動子の等価抵抗を示す図、第５図は幅対厚み
寸法比Ｗ／ｔに対する変曲点温度を示す図、第６
図は長さ対厚み寸法／ｔに対する周波数温度特
性曲線の傾きを示す図、第７図は本発明の一実施
例の矩形ATカツト水晶振動子の周波数温度特性
を示す図である。 １，２……水晶片、３……ベベル部。
示す図、第２図は本発明を示す矩形ATカツト水
晶振動子の斜視図、第３図は長さ対厚み寸法比
／ｔに対する共振周波数を示す図、第４図は長
さ対厚み寸法比／ｔに対する矩形ATカツト水
晶振動子の等価抵抗を示す図、第５図は幅対厚み
寸法比Ｗ／ｔに対する変曲点温度を示す図、第６
図は長さ対厚み寸法／ｔに対する周波数温度特
性曲線の傾きを示す図、第７図は本発明の一実施
例の矩形ATカツト水晶振動子の周波数温度特性
を示す図である。 １，２……水晶片、３……ベベル部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 水晶の＋Ｘ軸を手前に左へ切断角θ（約35゜）
回転させて得られる平面形状がほぼ矩形のATカ
ツト水晶振動子において、水晶片の長さ方向の両
端部をベベル形状もしくはコンベツクス形状と
し、前記水晶片の長さをほぼＸ軸方向に、幅Ｗ
をほぼZ′軸方向に、厚みｔをほぼY′軸方向にそれ
ぞれ選び、幅対厚み寸法比Ｗ／ｔを2.0〜2.7の範
囲とし、かつ長さ対厚み寸法比／ｔを3.5〜4.6
もしくは5.0〜6.2の範囲としたことを特徴とする
矩形ATカツト水晶振動子。 ２ 切断角θが33゜10′から35゜10′の範囲であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の矩形
ATカツト水晶振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8874079A JPS5613822A (en) | 1979-07-12 | 1979-07-12 | Rectangular at-cut quartz oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8874079A JPS5613822A (en) | 1979-07-12 | 1979-07-12 | Rectangular at-cut quartz oscillator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5613822A JPS5613822A (en) | 1981-02-10 |
| JPS6325529B2 true JPS6325529B2 (ja) | 1988-05-25 |
Family
ID=13951307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8874079A Granted JPS5613822A (en) | 1979-07-12 | 1979-07-12 | Rectangular at-cut quartz oscillator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5613822A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5028061B2 (ja) * | 2006-10-05 | 2012-09-19 | 日本電波工業株式会社 | 水晶振動子 |
-
1979
- 1979-07-12 JP JP8874079A patent/JPS5613822A/ja active Granted
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| PROCEEDINGS OF THE 27TH ANNUAL SYMPOSIUM ON FREQUENCY CONTROL=1973 * |
| PROCEEDINGS OF THE 30TH ANNUAL SYMPOSIUM ON FREQUENCY CONTROL=1976 * |
| PROCEEDINGS OF THE 32ND ANNUAL SYMPOSIUM ON FREQUENCY CONTROL=1978 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5613822A (en) | 1981-02-10 |
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