JP2001007676A - 短冊形ａｔカット水晶振動子 - Google Patents
短冊形ａｔカット水晶振動子Info
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- JP2001007676A JP2001007676A JP17761899A JP17761899A JP2001007676A JP 2001007676 A JP2001007676 A JP 2001007676A JP 17761899 A JP17761899 A JP 17761899A JP 17761899 A JP17761899 A JP 17761899A JP 2001007676 A JP2001007676 A JP 2001007676A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 水晶ブロックから短冊形ＡＴ水晶基板を切り
出す際に、設定切断角を中心としてバラツキは正規分布
的に生ずる。このバラついた水晶基板の周波数温度特性
を改善する手段を得る。 【解決手段】 Ｘ軸方向の長さＬ（長辺）、Ｚ’軸方向
の幅W（短辺）、Ｙ’軸方向の厚さｔのＡＴカット水晶
基板に電極を付着した短冊形水晶振動子であって、一方
の短辺を他方の短辺から傾けた短冊形ＡＴカット水晶振
動子とする。
出す際に、設定切断角を中心としてバラツキは正規分布
的に生ずる。このバラついた水晶基板の周波数温度特性
を改善する手段を得る。 【解決手段】 Ｘ軸方向の長さＬ（長辺）、Ｚ’軸方向
の幅W（短辺）、Ｙ’軸方向の厚さｔのＡＴカット水晶
基板に電極を付着した短冊形水晶振動子であって、一方
の短辺を他方の短辺から傾けた短冊形ＡＴカット水晶振
動子とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は短冊形ＡＴカット水
晶振動子に関し、特に短冊形基板の長辺あるいは短辺を
対向する辺と不平行となるように僅かに傾けることによ
り、周波数温度特性を改善した短冊形ＡＴカット水晶振
動子に関する。
晶振動子に関し、特に短冊形基板の長辺あるいは短辺を
対向する辺と不平行となるように僅かに傾けることによ
り、周波数温度特性を改善した短冊形ＡＴカット水晶振
動子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、携帯電話等の小型化、高機能化等
に伴い、使用される圧電デバイスに対しても年々小型
化、高性能化が要望されている。図５は従来の短冊形Ａ
Ｔカット水晶振動子の構成を示す斜視図であって、左隅
に示す結晶の座標軸に沿ってX軸方向の長さL（以下、長
辺と称す）、Z'軸方向の幅W（以下、短辺と称す）、Y'
軸方向の厚さtの短冊状に切り出されたＡＴカット水晶
基板21の両主面に電極22a、22b（裏面）を配置すると共
に、該電極からそれぞれリード電極23a、23b（裏面）を
水晶基板21の端部に向けて引き出す。このリード電極23
a、23bに高周波電圧を印加すると、Y'方向（厚さ方向）
とZ'方向（幅方向）に定在波が励起される。厚さ方向に
生じる定在波は所謂厚みすべり振動モードであり、その
共振周波数は周知のように、厚さtの逆数に比例する。
一方、幅方向に生じる定在波は幅すべり振動モードであ
り、その共振周波数は幅Ｗの逆数に比例する。
に伴い、使用される圧電デバイスに対しても年々小型
化、高性能化が要望されている。図５は従来の短冊形Ａ
Ｔカット水晶振動子の構成を示す斜視図であって、左隅
に示す結晶の座標軸に沿ってX軸方向の長さL（以下、長
辺と称す）、Z'軸方向の幅W（以下、短辺と称す）、Y'
軸方向の厚さtの短冊状に切り出されたＡＴカット水晶
基板21の両主面に電極22a、22b（裏面）を配置すると共
に、該電極からそれぞれリード電極23a、23b（裏面）を
水晶基板21の端部に向けて引き出す。このリード電極23
a、23bに高周波電圧を印加すると、Y'方向（厚さ方向）
とZ'方向（幅方向）に定在波が励起される。厚さ方向に
生じる定在波は所謂厚みすべり振動モードであり、その
共振周波数は周知のように、厚さtの逆数に比例する。
一方、幅方向に生じる定在波は幅すべり振動モードであ
り、その共振周波数は幅Ｗの逆数に比例する。
【０００３】周知のように、厚みすべり振動モードの周
波数温度特性は変曲点が約27度にある３次曲線であり、
３次曲線のそれぞれの係数は切断角θに依存する。従っ
て、切断角θを適切に選ぶことにより、広温度範囲にわ
たり極めて安定な周波数が得られる。一方、幅すべり振
動モードの周波数温度特性は上に凸の２次曲線を呈し、
その変化量は大きい。そのため一般には厚みすべり振動
モードを使用する場合には、幅すべり振動モードは抑圧
すべきスプリアスモードとなる。
波数温度特性は変曲点が約27度にある３次曲線であり、
３次曲線のそれぞれの係数は切断角θに依存する。従っ
て、切断角θを適切に選ぶことにより、広温度範囲にわ
たり極めて安定な周波数が得られる。一方、幅すべり振
動モードの周波数温度特性は上に凸の２次曲線を呈し、
その変化量は大きい。そのため一般には厚みすべり振動
モードを使用する場合には、幅すべり振動モードは抑圧
すべきスプリアスモードとなる。
【０００４】短冊形水晶振動子の形状寸法は、厚みすべ
りモードと高次の幅すべりモードとの結合をさける辺比
（W/t）に設定するのが一般的である。図６に示す周波
数温度特性の曲線は一般的な短冊形水晶振動子のもの
で、基板21の長辺Lを4.00mm、厚さtを0.85mm、短辺Wを
1.65mm、電極22a、22bの形状を2.00 mm×1.25mmとし
て、切断角度θをパラメータとした場合の周波数温度特
性を示す図である。
りモードと高次の幅すべりモードとの結合をさける辺比
（W/t）に設定するのが一般的である。図６に示す周波
数温度特性の曲線は一般的な短冊形水晶振動子のもの
で、基板21の長辺Lを4.00mm、厚さtを0.85mm、短辺Wを
1.65mm、電極22a、22bの形状を2.00 mm×1.25mmとし
て、切断角度θをパラメータとした場合の周波数温度特
性を示す図である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の短冊形水晶振動
子用基板の製造法は、水晶ブロックから所望の温度特性
を満たす切断角θ0を設定し、切り出されていた。しか
しながら、角度設定誤差、切断装置及びブレード等の精
度により切り出された水晶片（水晶基板）の切断角θ
は、設定された切断角θ0を中心に正規分布し、水晶片
の全てが所望した切断角の範囲内に入ることはない。そ
こで、設定した角度θ0からずれた切断角度θで切り出
された水晶片は他の用途に用いるか、発振回路側で所定
の補償を施さねばならないという問題があった。本発明
は上記問題を解決するためになされたものであって、所
望の周波数温度特性を容易に実現する手段を提供するこ
とを目的とする。
子用基板の製造法は、水晶ブロックから所望の温度特性
を満たす切断角θ0を設定し、切り出されていた。しか
しながら、角度設定誤差、切断装置及びブレード等の精
度により切り出された水晶片（水晶基板）の切断角θ
は、設定された切断角θ0を中心に正規分布し、水晶片
の全てが所望した切断角の範囲内に入ることはない。そ
こで、設定した角度θ0からずれた切断角度θで切り出
された水晶片は他の用途に用いるか、発振回路側で所定
の補償を施さねばならないという問題があった。本発明
は上記問題を解決するためになされたものであって、所
望の周波数温度特性を容易に実現する手段を提供するこ
とを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る短冊形ＡＴカット水晶振動子の請求項１
記載の発明は、ＡＴカット水晶基板の結晶軸Ｘ軸方向の
長さＬ（長辺）、Ｚ’軸方向の幅W（短辺）、Ｙ’軸方
向の厚さｔからなる短冊形水晶基板の両主面に電極を配
置した短冊形水晶振動子において、一方の短辺を他方の
短辺から傾けたことを特徴とする短冊形ＡＴカット水晶
振動子である。請求項２記載の発明は、前記傾けた角度
を３０秒から６度の範囲とすることを特徴とする請求項
１記載の短冊形ＡＴカット水晶振動子である。請求項３
記載の発明は、ＡＴカット水晶基板の結晶軸Ｘ軸方向の
長さＬ（長辺）、Ｚ’軸方向の幅W（短辺）、Ｙ’軸方
向の厚さｔからなる短冊形水晶基板の両主面に電極を配
置した短冊形水晶振動子において、前記一方の長辺を他
方の長辺から傾けたことを特徴とする短冊形ＡＴカット
水晶振動子である。請求項４記載の発明は、前記傾けた
角度を３０秒から１度の範囲とすることを特徴とする請
求項３記載の短冊形ＡＴカット水晶振動子である。
に本発明に係る短冊形ＡＴカット水晶振動子の請求項１
記載の発明は、ＡＴカット水晶基板の結晶軸Ｘ軸方向の
長さＬ（長辺）、Ｚ’軸方向の幅W（短辺）、Ｙ’軸方
向の厚さｔからなる短冊形水晶基板の両主面に電極を配
置した短冊形水晶振動子において、一方の短辺を他方の
短辺から傾けたことを特徴とする短冊形ＡＴカット水晶
振動子である。請求項２記載の発明は、前記傾けた角度
を３０秒から６度の範囲とすることを特徴とする請求項
１記載の短冊形ＡＴカット水晶振動子である。請求項３
記載の発明は、ＡＴカット水晶基板の結晶軸Ｘ軸方向の
長さＬ（長辺）、Ｚ’軸方向の幅W（短辺）、Ｙ’軸方
向の厚さｔからなる短冊形水晶基板の両主面に電極を配
置した短冊形水晶振動子において、前記一方の長辺を他
方の長辺から傾けたことを特徴とする短冊形ＡＴカット
水晶振動子である。請求項４記載の発明は、前記傾けた
角度を３０秒から１度の範囲とすることを特徴とする請
求項３記載の短冊形ＡＴカット水晶振動子である。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示した実施の
形態に基づいて詳細に説明する。図１（ａ）、（ｂ）は
本発明に係る短冊形水晶振動子の構成を示す図であっ
て、同図（ａ）は平面図、（ｂ）はQ−Qにおける断面図
である。基板1の主面の両面に電極2a、2b（裏面）を配
置すると共に、該電極2a、2bから基板1の端部に向けて
リード電極3a、3bを延在する。従来の短冊基板は結晶軸
のX軸方向の長辺をL、Z'軸方向の短辺をWとする矩形を
呈しているが、本発明に係る短冊形水晶振動子の特徴は
その基板1の形状にある。即ち、図１（ａ）に示すよう
に、X軸方向の長辺がそれぞれL、L'（L＞L'）であると
共に互いに平行であり、Z'軸方向の一方の短辺はWであ
って長辺L、L'と互いに直交し、他方の短辺BはZ'軸方向
と角度α傾いた台形を呈している。
形態に基づいて詳細に説明する。図１（ａ）、（ｂ）は
本発明に係る短冊形水晶振動子の構成を示す図であっ
て、同図（ａ）は平面図、（ｂ）はQ−Qにおける断面図
である。基板1の主面の両面に電極2a、2b（裏面）を配
置すると共に、該電極2a、2bから基板1の端部に向けて
リード電極3a、3bを延在する。従来の短冊基板は結晶軸
のX軸方向の長辺をL、Z'軸方向の短辺をWとする矩形を
呈しているが、本発明に係る短冊形水晶振動子の特徴は
その基板1の形状にある。即ち、図１（ａ）に示すよう
に、X軸方向の長辺がそれぞれL、L'（L＞L'）であると
共に互いに平行であり、Z'軸方向の一方の短辺はWであ
って長辺L、L'と互いに直交し、他方の短辺BはZ'軸方向
と角度α傾いた台形を呈している。
【０００８】長辺L、短辺Wの矩形（短冊形）の基板の一
方の短辺Bを図１（ａ）に示すように、他の短辺とのな
す傾斜角がαになるまで斜めに研削し、その両主面に電
極を配置して短冊形水晶振動子を構成すると、幅Wの短
辺方向に生じる定在波、即ち幅すべり振動の高次モード
と厚さtの厚みすべり振動とが結合して、その周波数温
度特性が研削する前の特性から変化することが、有限要
素法を用いたシミュレーションの結果判明した。図２に
示す破線の曲線は、切断角θを35°13'、長辺Lを1.06m
m、短辺Wを0.34mm、厚さtを0.10ｍｍとした短冊形基板
の短辺Bの傾斜角αを1°に設定し、電極２ａの形状を0.
53mm×0.25mm、周波数低下率Δを0.01とした場合の厚み
すべり振動の周波数温度特性をシミュレーションにて求
めた曲線である。なお、同図に重ね書きした実線の曲線
は、パラメータは上記の値を同一であるが基板形状を矩
形（L、W、t）とした場合の周波数温度特性である。該
曲線と比べると破線の曲線は、あたかも基板の切断角θ
を20秒だけ変化させた基板の周波数温度特性に相当する
ことが分かる。
方の短辺Bを図１（ａ）に示すように、他の短辺とのな
す傾斜角がαになるまで斜めに研削し、その両主面に電
極を配置して短冊形水晶振動子を構成すると、幅Wの短
辺方向に生じる定在波、即ち幅すべり振動の高次モード
と厚さtの厚みすべり振動とが結合して、その周波数温
度特性が研削する前の特性から変化することが、有限要
素法を用いたシミュレーションの結果判明した。図２に
示す破線の曲線は、切断角θを35°13'、長辺Lを1.06m
m、短辺Wを0.34mm、厚さtを0.10ｍｍとした短冊形基板
の短辺Bの傾斜角αを1°に設定し、電極２ａの形状を0.
53mm×0.25mm、周波数低下率Δを0.01とした場合の厚み
すべり振動の周波数温度特性をシミュレーションにて求
めた曲線である。なお、同図に重ね書きした実線の曲線
は、パラメータは上記の値を同一であるが基板形状を矩
形（L、W、t）とした場合の周波数温度特性である。該
曲線と比べると破線の曲線は、あたかも基板の切断角θ
を20秒だけ変化させた基板の周波数温度特性に相当する
ことが分かる。
【０００９】上述したように、水晶ブロックを切断機で
切断したときの切断角θは所望の切断角θ0を中心に正
規分布状に分布する。この中で、所望の角度範囲からは
ずれた基板を図１（ａ）に示すように、短辺Bを他の短
辺から数度傾けるように研削することにより、あたかも
所望の角度範囲に入るように切断角を修正した如くに水
晶振動子の周波数温度特性が改善されることが判明し
た。
切断したときの切断角θは所望の切断角θ0を中心に正
規分布状に分布する。この中で、所望の角度範囲からは
ずれた基板を図１（ａ）に示すように、短辺Bを他の短
辺から数度傾けるように研削することにより、あたかも
所望の角度範囲に入るように切断角を修正した如くに水
晶振動子の周波数温度特性が改善されることが判明し
た。
【００１０】図３（ａ）、（ｂ）は本発明の他の実施例
であって、同図（ａ）は平面図、（ｂ）はQ−Qにおける
断面図である。図１と異なる点は基板1'の形状である。
即ち長辺L、短辺Wの短冊状基板の一方の長辺を対向する
他の辺に対し斜めに研削して、２つの長辺とのなす角を
βとした基板である。
であって、同図（ａ）は平面図、（ｂ）はQ−Qにおける
断面図である。図１と異なる点は基板1'の形状である。
即ち長辺L、短辺Wの短冊状基板の一方の長辺を対向する
他の辺に対し斜めに研削して、２つの長辺とのなす角を
βとした基板である。
【００１１】図４に示す破線の曲線は、切断角θを35°
13'、長辺Lを1.06mm、短辺Wを0.34mm、厚さtを0.10ｍｍ
とした短冊形基板の長辺Cの傾斜角βを1°に設定し、電
極２ａの形状を0.53mm×0.25mm、周波数低下率Δを0.01
とした場合の厚みすべり振動の周波数温度特性をシミュ
レーションにて求めた曲線である。なお、同図に重ね書
きした実線の曲線は、パラメータは上記の値を同一であ
るが基板形状のみを矩形、即ち長辺Lを1.06mm、短辺Wを
0.34mm、厚さtを0.10ｍｍとした場合の周波数温度特性
である。該曲線と比べると破線の曲線は、あたかも基板
の切断角θを約10分だけ変化させた基板の周波数温度特
性に相当する。
13'、長辺Lを1.06mm、短辺Wを0.34mm、厚さtを0.10ｍｍ
とした短冊形基板の長辺Cの傾斜角βを1°に設定し、電
極２ａの形状を0.53mm×0.25mm、周波数低下率Δを0.01
とした場合の厚みすべり振動の周波数温度特性をシミュ
レーションにて求めた曲線である。なお、同図に重ね書
きした実線の曲線は、パラメータは上記の値を同一であ
るが基板形状のみを矩形、即ち長辺Lを1.06mm、短辺Wを
0.34mm、厚さtを0.10ｍｍとした場合の周波数温度特性
である。該曲線と比べると破線の曲線は、あたかも基板
の切断角θを約10分だけ変化させた基板の周波数温度特
性に相当する。
【００１２】図３に示すように、２つの長辺を平行の状
態から少し傾け、２辺のなす角βを30秒から1度とする
と、あたかも切断角θを数度変化させた如くの周波数温
度特性が得られる。この手段を用いれば、水晶ブロック
を切断した際の切断角のバラツキによる周波数温度特性
を、所望の特性に補正することが可能となった。
態から少し傾け、２辺のなす角βを30秒から1度とする
と、あたかも切断角θを数度変化させた如くの周波数温
度特性が得られる。この手段を用いれば、水晶ブロック
を切断した際の切断角のバラツキによる周波数温度特性
を、所望の特性に補正することが可能となった。
【００１３】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成した
ので、切断角θが多少バラツいても短冊基板のいずれか
の辺を対向する辺に対して斜めに研削するだけで、水晶
振動子の周波数温度特性を所望の特性とすることが可能
となり、基板の良品率を大幅に向上できるという優れた
効果を奏す。
ので、切断角θが多少バラツいても短冊基板のいずれか
の辺を対向する辺に対して斜めに研削するだけで、水晶
振動子の周波数温度特性を所望の特性とすることが可能
となり、基板の良品率を大幅に向上できるという優れた
効果を奏す。
【図１】（ａ）、（ｂ）は本発明に係る短冊形水晶振動
子の構成を示す平面図及び断面図である。
子の構成を示す平面図及び断面図である。
【図２】本発明の短冊形水晶振動子の周波数温度特性と
従来の短冊形水晶振動子の周波数温度特性との比較図で
ある。
従来の短冊形水晶振動子の周波数温度特性との比較図で
ある。
【図３】（ａ）、（ｂ）は本発明の他の短冊形水晶振動
子の構成を示す平面図及び断面図である。
子の構成を示す平面図及び断面図である。
【図４】本発明の他の短冊形水晶振動子の周波数温度特
性と従来の短冊形水晶振動子の周波数温度特性との比較
図である。
性と従来の短冊形水晶振動子の周波数温度特性との比較
図である。
【図５】従来の短冊形水晶振動子の構成を示す斜視図で
ある。
ある。
【図６】従来の短冊形水晶振動子の切断角θをパラメー
タとした周波数温度特性曲線を示す図である。
タとした周波数温度特性曲線を示す図である。
１、１'・・水晶基板 ２ａ、２ｂ・・電極 ３ａ、３ｂ・・リード電極 Ｂ・・傾斜した短辺 Ｃ・・傾斜した長辺 Ｌ、Ｌ'・・長辺の長さ（X軸方向の長さ） W、W'・・短辺の長さ（Ｚ'軸方向の長さ） ｔ・・厚さ α・・短辺の傾き β・・長辺の傾き
Claims (4)
- 【請求項１】 ＡＴカット水晶基板の結晶軸Ｘ軸方向の
長さをＬ（長辺）、Ｚ’軸方向の幅をW（短辺）、Ｙ’
軸方向の厚さをｔとした短冊形水晶基板の両主面に電極
を配置した短冊形水晶振動子において、一方の短辺を他
方の短辺から傾けたことを特徴とする短冊形ＡＴカット
水晶振動子。 - 【請求項２】 前記傾けた角度を３０秒から６度の範囲
とすることを特徴とする請求項１記載の短冊形ＡＴカッ
ト水晶振動子。 - 【請求項３】 ＡＴカット水晶基板の結晶軸Ｘ軸方向の
長さをＬ（長辺）、Ｚ’軸方向の幅をW（短辺）、Ｙ’
軸方向の厚さをｔとした短冊形水晶基板の両主面に電極
を配置した短冊形水晶振動子において、前記一方の長辺
を他方の長辺から傾けたことを特徴とする短冊形ＡＴカ
ット水晶振動子。 - 【請求項４】 前記傾けた角度を３０秒から１度の範囲
とすることを特徴とする請求項３記載の短冊形ＡＴカッ
ト水晶振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17761899A JP2001007676A (ja) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | 短冊形ａｔカット水晶振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17761899A JP2001007676A (ja) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | 短冊形ａｔカット水晶振動子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001007676A true JP2001007676A (ja) | 2001-01-12 |
Family
ID=16034163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17761899A Pending JP2001007676A (ja) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | 短冊形ａｔカット水晶振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001007676A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014531833A (ja) * | 2011-09-23 | 2014-11-27 | クアルコム，インコーポレイテッド | 組み合わされた厚み振動モードと幅振動モードを有する圧電共振器 |
-
1999
- 1999-06-24 JP JP17761899A patent/JP2001007676A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014531833A (ja) * | 2011-09-23 | 2014-11-27 | クアルコム，インコーポレイテッド | 組み合わされた厚み振動モードと幅振動モードを有する圧電共振器 |
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