JPH05335877A - Ｓｃカットの水晶振動子 - Google Patents
Ｓｃカットの水晶振動子Info
- Publication number
- JPH05335877A JPH05335877A JP16425192A JP16425192A JPH05335877A JP H05335877 A JPH05335877 A JP H05335877A JP 16425192 A JP16425192 A JP 16425192A JP 16425192 A JP16425192 A JP 16425192A JP H05335877 A JPH05335877 A JP H05335877A
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- JP
- Japan
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- axis
- crystal
- vibration
- cut
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- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
［目的］ 温度の変化に対して周波数のジャンプを生じ
ることがなくスプリアスのないＳＣカットの水晶振動子
を用いた発振器を得る。 ［構成］ 水晶の結晶のＹ軸に直交する面をＺ軸を中心
にして約２２゜回転し更にこの回転した位置からＸ軸を
中心にして約３４゜回転した面から切り出したＳＣカッ
トの水晶振動子において、水晶片の厚みをｔ、ｘｘ’軸
方向の寸法をｘとしたときに、１４．８０８＜ｘ／ｔ＜
１４．８３２ または１４．８３６＜ｘ／ｔ＜１４．８
６０ とし、ｚｚ’軸方向の寸法をｚとしたときに、１
４．８００＜ｚ／ｔ＜１４．８３２ または１４．８４
０＜ｚ／ｔ＜１４．８８４ としたことを特徴とするも
のである。
ることがなくスプリアスのないＳＣカットの水晶振動子
を用いた発振器を得る。 ［構成］ 水晶の結晶のＹ軸に直交する面をＺ軸を中心
にして約２２゜回転し更にこの回転した位置からＸ軸を
中心にして約３４゜回転した面から切り出したＳＣカッ
トの水晶振動子において、水晶片の厚みをｔ、ｘｘ’軸
方向の寸法をｘとしたときに、１４．８０８＜ｘ／ｔ＜
１４．８３２ または１４．８３６＜ｘ／ｔ＜１４．８
６０ とし、ｚｚ’軸方向の寸法をｚとしたときに、１
４．８００＜ｚ／ｔ＜１４．８３２ または１４．８４
０＜ｚ／ｔ＜１４．８８４ としたことを特徴とするも
のである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、周波数のジャンプがな
くスプリアスを生じないＳＣカットの水晶振動子に関す
る。
くスプリアスを生じないＳＣカットの水晶振動子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に圧電結晶は、結晶軸に対して特定
の切断角度においてのみ圧電振動を励振することができ
る。たとえば水晶の圧電特性を利用した水晶振動子の場
合も、結晶軸に対して特定の切断角度においてのみ圧電
振動を励振することができ、これらの切断角度は種々の
値が知られており、かつそれぞれの切断角度において固
有の振動特性を呈する。たとえば数ＭＨｚないし十数Ｍ
Ｈｚの周波数で最も一般的に使用されるＡＴカットの水
晶振動子は２５℃付近に変曲点を有する３次曲線状の温
度特性を示す。近時、このような水晶振動子としてＳＣ
カットの水晶振動子が注目されている。このＳＣカット
の水晶振動子は,たとえば水晶の結晶のＹ軸に直交する
面をＺ軸を中心にして約２２゜回転し、更にこの回転し
た位置からＸ軸を中心にして約３４゜回転した面から切
り出した水晶片の板面に励振電極を形成して圧電振動を
励振するものである。しかして、このＳＣカットの水晶
振動子はＡＴカットの水晶振動子に比して高いＱ値を得
られ、かつ熱衝撃特性が良好で温度の急激な変化に対し
て良好な安定性を示し、特に温度の変化の激しい環境で
使用する場合には望ましい特性を有する。したがって、
たとえば１９８０年５月に開催された３４回ＦＣＳ（FR
EQ.CONTROL SYMPOSIUM）の予稿集の１８７頁ないし１
９３頁に基本波モードのＳＣカット共振器（FUNDAMENTA
L MODE SC-CUT RESONATORS）として開示されている
ように種々の報告がなされている。
の切断角度においてのみ圧電振動を励振することができ
る。たとえば水晶の圧電特性を利用した水晶振動子の場
合も、結晶軸に対して特定の切断角度においてのみ圧電
振動を励振することができ、これらの切断角度は種々の
値が知られており、かつそれぞれの切断角度において固
有の振動特性を呈する。たとえば数ＭＨｚないし十数Ｍ
Ｈｚの周波数で最も一般的に使用されるＡＴカットの水
晶振動子は２５℃付近に変曲点を有する３次曲線状の温
度特性を示す。近時、このような水晶振動子としてＳＣ
カットの水晶振動子が注目されている。このＳＣカット
の水晶振動子は,たとえば水晶の結晶のＹ軸に直交する
面をＺ軸を中心にして約２２゜回転し、更にこの回転し
た位置からＸ軸を中心にして約３４゜回転した面から切
り出した水晶片の板面に励振電極を形成して圧電振動を
励振するものである。しかして、このＳＣカットの水晶
振動子はＡＴカットの水晶振動子に比して高いＱ値を得
られ、かつ熱衝撃特性が良好で温度の急激な変化に対し
て良好な安定性を示し、特に温度の変化の激しい環境で
使用する場合には望ましい特性を有する。したがって、
たとえば１９８０年５月に開催された３４回ＦＣＳ（FR
EQ.CONTROL SYMPOSIUM）の予稿集の１８７頁ないし１
９３頁に基本波モードのＳＣカット共振器（FUNDAMENTA
L MODE SC-CUT RESONATORS）として開示されている
ように種々の報告がなされている。
【０００３】ところで、このようなＳＣカットの水晶振
動子は、たとえば図３に示すように主振動であるＣモー
ドの共振（図示Ｃ）の近傍で、かつその高域側の周波数
にＢモード（図示Ｂ）およびＡモード（図示Ａ）の副振
動を生じる。一般的には、このような副振動は主振動の
みの利用を目的とする場合は極力抑制して主振動を損な
わないようにする必要がある。このために、水晶片の外
形形状、保持位置等について種々の工夫を行って主振動
であるＣモードの共振に対するＡモード、Ｂモードの副
振動の結合を排除するようにしている。しかしながらこ
のようにしても、たとえば温度が変化した場合、主振動
と副振動とが結合して突然周波数が大幅に変動する、い
わゆるジャンプ現象を生じ、あるいはスプリアスを充分
に抑圧できないという問題があった。
動子は、たとえば図３に示すように主振動であるＣモー
ドの共振（図示Ｃ）の近傍で、かつその高域側の周波数
にＢモード（図示Ｂ）およびＡモード（図示Ａ）の副振
動を生じる。一般的には、このような副振動は主振動の
みの利用を目的とする場合は極力抑制して主振動を損な
わないようにする必要がある。このために、水晶片の外
形形状、保持位置等について種々の工夫を行って主振動
であるＣモードの共振に対するＡモード、Ｂモードの副
振動の結合を排除するようにしている。しかしながらこ
のようにしても、たとえば温度が変化した場合、主振動
と副振動とが結合して突然周波数が大幅に変動する、い
わゆるジャンプ現象を生じ、あるいはスプリアスを充分
に抑圧できないという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の事情
に鑑みてなされたもので、温度の変化に対して周波数の
ジャンプを生じることがなくスプリアスのないＳＣカッ
トの水晶振動子を用いた発振器を提供することを目的と
するものである。
に鑑みてなされたもので、温度の変化に対して周波数の
ジャンプを生じることがなくスプリアスのないＳＣカッ
トの水晶振動子を用いた発振器を提供することを目的と
するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、水晶の結晶の
Ｙ軸に直交する面をＺ軸を中心にして約２２゜回転し更
にこの回転した位置からＸ軸を中心にして約３４゜回転
した面から切り出したＳＣカットの水晶振動子におい
て、水晶片の厚みをｔ、ｘｘ’軸方向の寸法をｘとした
ときに、１４．８０８＜ｘ／ｔ＜１４．８３２ または
１４．８３６＜ｘ／ｔ＜１４．８６０ とし、ｚｚ’軸
方向の寸法をｚとしたときに、１４．８００＜ｚ／ｔ＜
１４．８３２ または１４．８４０＜ｚ／ｔ＜１４．８
８４ としたことを特徴とするものである。
Ｙ軸に直交する面をＺ軸を中心にして約２２゜回転し更
にこの回転した位置からＸ軸を中心にして約３４゜回転
した面から切り出したＳＣカットの水晶振動子におい
て、水晶片の厚みをｔ、ｘｘ’軸方向の寸法をｘとした
ときに、１４．８０８＜ｘ／ｔ＜１４．８３２ または
１４．８３６＜ｘ／ｔ＜１４．８６０ とし、ｚｚ’軸
方向の寸法をｚとしたときに、１４．８００＜ｚ／ｔ＜
１４．８３２ または１４．８４０＜ｚ／ｔ＜１４．８
８４ としたことを特徴とするものである。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１に示すＳＣカ
ットの水晶振動子を説明する斜視図を参照して詳細に説
明する。図中１はＳＣカットの水晶片であって、水晶の
Ｙ軸に直交する面をＺ軸に対して約２２゜回転し、さら
にこの回転した位置からＸ軸を中心にして約３４゜回転
した面から切り出したものである。ところでＳＣカット
の水晶振動子の共振周波数ｆは、水晶片の厚みをｔ、オ
ーバトーンの次数をｎとすると次の式で与えられる。 ｆ（KHz）＝１７９８／ｔ（mm）／ｎ ・・・・ たとえば３次オーバトーンの共振周波数が５ＭＨｚの水
晶片の厚みは約１．０８mmとなる。そして、発明者ら
は、ＳＣカットの水晶振動子の水晶片の形状、特に水晶
片のｘｘ’軸方向の寸法ｘに対する水晶片の厚みｔの比
ｘ／ｔ、およびｚｚ’軸方向の寸法ｚに対する水晶片の
厚みｔの比ｚ／ｔに対する振動特性の変化、すなわち水
晶片の寸法に対するスプリアスの発生を調べてスプリア
スチャートを作成した。
ットの水晶振動子を説明する斜視図を参照して詳細に説
明する。図中１はＳＣカットの水晶片であって、水晶の
Ｙ軸に直交する面をＺ軸に対して約２２゜回転し、さら
にこの回転した位置からＸ軸を中心にして約３４゜回転
した面から切り出したものである。ところでＳＣカット
の水晶振動子の共振周波数ｆは、水晶片の厚みをｔ、オ
ーバトーンの次数をｎとすると次の式で与えられる。 ｆ（KHz）＝１７９８／ｔ（mm）／ｎ ・・・・ たとえば３次オーバトーンの共振周波数が５ＭＨｚの水
晶片の厚みは約１．０８mmとなる。そして、発明者ら
は、ＳＣカットの水晶振動子の水晶片の形状、特に水晶
片のｘｘ’軸方向の寸法ｘに対する水晶片の厚みｔの比
ｘ／ｔ、およびｚｚ’軸方向の寸法ｚに対する水晶片の
厚みｔの比ｚ／ｔに対する振動特性の変化、すなわち水
晶片の寸法に対するスプリアスの発生を調べてスプリア
スチャートを作成した。
【０００７】図２はこのようにして作成したスプリアス
チャートで、特に実用的な形状である辺比が１４．８な
いし１４．９の水晶片について調べたものである。図２
において、横軸は辺比、縦軸は主振動であるＣモードの
共振周波数で正規化した周波数であり、太い実線は水晶
片のｘｘ’軸方向の寸法ｘに影響される副振動、破線は
厚み振動系の振動モードによって発生する共振、細い実
線は水晶片のｚｚ’軸方向の寸法ｚに影響される副振動
である。このスプリアスチャートから明らかなように、
主振動であるＣモードの共振が厚み振動系の振動モード
によって発生する共振に影響されることなく、かつｘ
ｘ’軸方向の寸法ｘに影響される副振動およびｚｚ’軸
方向の寸法ｚに影響される副振動を生じない辺比ｘ／
ｔ、ｚ／ｔの範囲は次の式ないし式を満たすように
すればよい。
チャートで、特に実用的な形状である辺比が１４．８な
いし１４．９の水晶片について調べたものである。図２
において、横軸は辺比、縦軸は主振動であるＣモードの
共振周波数で正規化した周波数であり、太い実線は水晶
片のｘｘ’軸方向の寸法ｘに影響される副振動、破線は
厚み振動系の振動モードによって発生する共振、細い実
線は水晶片のｚｚ’軸方向の寸法ｚに影響される副振動
である。このスプリアスチャートから明らかなように、
主振動であるＣモードの共振が厚み振動系の振動モード
によって発生する共振に影響されることなく、かつｘ
ｘ’軸方向の寸法ｘに影響される副振動およびｚｚ’軸
方向の寸法ｚに影響される副振動を生じない辺比ｘ／
ｔ、ｚ／ｔの範囲は次の式ないし式を満たすように
すればよい。
【０００８】すなわち、ｘｘ’軸方向の寸法ｘに影響さ
れる副振動を生じない辺比ｘ／ｔの範囲は次の式また
は式で与えられる。 １４．８０８＜ｘ／ｔ＜１４．８３２ ・・・ または １４．８３６＜ｘ／ｔ＜１４．８６０ ・・・ また同様に、ｚｚ’軸方向の寸法ｚに影響される副振動
を生じない辺比ｚ／ｔの範囲は次の式または式で与
えられる。 １４．８００＜ｚ／ｔ＜１４．８３２ ・・・ または １４．８４０＜ｚ／ｔ＜１４．８８４ ・・・ すなわち上記式または式を満たすようにｘｘ’軸方
向の寸法を設定し、かつ上記式または式を満たすよ
うにｚｚ’軸方向の寸法を設定すれば、主振動であるＣ
モードの共振は、副振動を生じることなく、またその他
の振動モードと結合することもなく良好な振動特性を得
ることができる。
れる副振動を生じない辺比ｘ／ｔの範囲は次の式また
は式で与えられる。 １４．８０８＜ｘ／ｔ＜１４．８３２ ・・・ または １４．８３６＜ｘ／ｔ＜１４．８６０ ・・・ また同様に、ｚｚ’軸方向の寸法ｚに影響される副振動
を生じない辺比ｚ／ｔの範囲は次の式または式で与
えられる。 １４．８００＜ｚ／ｔ＜１４．８３２ ・・・ または １４．８４０＜ｚ／ｔ＜１４．８８４ ・・・ すなわち上記式または式を満たすようにｘｘ’軸方
向の寸法を設定し、かつ上記式または式を満たすよ
うにｚｚ’軸方向の寸法を設定すれば、主振動であるＣ
モードの共振は、副振動を生じることなく、またその他
の振動モードと結合することもなく良好な振動特性を得
ることができる。
【０００９】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば主
振動であるＣモードの振動の他の振動モードとの結合を
排除することができ、スプリアスを発生することなく良
好な振動特性を得ることができるＳＣカットの水晶振動
子を提供することができる。
振動であるＣモードの振動の他の振動モードとの結合を
排除することができ、スプリアスを発生することなく良
好な振動特性を得ることができるＳＣカットの水晶振動
子を提供することができる。
【００１０】
【図１】本発明のＳＣカットの水晶振動子を示す斜視図
である。
である。
【図２】本発明で用いたＳＣカットの水晶振動子のスプ
リアスチャートである。
リアスチャートである。
【図３】ＳＣカットの水晶振動子の共振特性である。
１ 水晶片 Ｘ Ｘ軸 Ｙ Ｙ軸 Ｚ Ｚ軸 ｘ ｘｘ’軸方向の寸法 ｚ ｚｚ’軸方向の寸法
Claims (1)
- 【請求項１】水晶の結晶のＹ軸に直交する面をＺ軸を中
心にして約２２゜回転し更にこの回転した位置からＸ軸
を中心にして約３４゜回転した面から切り出した方形平
板のＳＣカットの水晶振動子において、 水晶片の厚みをｔとし、ｘｘ’軸方向の寸法をｘとした
ときに、 １４．８０８＜ｘ／ｔ＜１４．８３２ または１４．８
３６＜ｘ／ｔ＜１４．８６０ とし、 ｚｚ’軸方向の寸法をｚとしたときに、 １４．８００＜ｚ／ｔ＜１４．８３２ または１４．８
４０＜ｚ／ｔ＜１４．８８４ としたことを特徴とする
ＳＣカットの水晶振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16425192A JP3194442B2 (ja) | 1992-05-30 | 1992-05-30 | Ｓｃカットの水晶振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16425192A JP3194442B2 (ja) | 1992-05-30 | 1992-05-30 | Ｓｃカットの水晶振動子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05335877A true JPH05335877A (ja) | 1993-12-17 |
| JP3194442B2 JP3194442B2 (ja) | 2001-07-30 |
Family
ID=15789552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16425192A Expired - Lifetime JP3194442B2 (ja) | 1992-05-30 | 1992-05-30 | Ｓｃカットの水晶振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3194442B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013162266A (ja) * | 2012-02-03 | 2013-08-19 | Seiko Epson Corp | 水晶基板、振動素子、振動子、電子デバイス、発振器、及び電子機器 |
| JP2016096583A (ja) * | 2016-02-08 | 2016-05-26 | セイコーエプソン株式会社 | Ｓｃカット水晶基板、振動素子、電子デバイス、発振器、及び電子機器 |
| US10530299B2 (en) | 2016-02-05 | 2020-01-07 | Seiko Epson Corporation | Resonator element, method of manufacturing resonator element, oscillator, electronic apparatus, moving object, and base station |
-
1992
- 1992-05-30 JP JP16425192A patent/JP3194442B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013162266A (ja) * | 2012-02-03 | 2013-08-19 | Seiko Epson Corp | 水晶基板、振動素子、振動子、電子デバイス、発振器、及び電子機器 |
| US10530299B2 (en) | 2016-02-05 | 2020-01-07 | Seiko Epson Corporation | Resonator element, method of manufacturing resonator element, oscillator, electronic apparatus, moving object, and base station |
| JP2016096583A (ja) * | 2016-02-08 | 2016-05-26 | セイコーエプソン株式会社 | Ｓｃカット水晶基板、振動素子、電子デバイス、発振器、及び電子機器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3194442B2 (ja) | 2001-07-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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