JPH0818370A - 水晶振動子の製造方法 - Google Patents
水晶振動子の製造方法Info
- Publication number
- JPH0818370A JPH0818370A JP16485294A JP16485294A JPH0818370A JP H0818370 A JPH0818370 A JP H0818370A JP 16485294 A JP16485294 A JP 16485294A JP 16485294 A JP16485294 A JP 16485294A JP H0818370 A JPH0818370 A JP H0818370A
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- Japan
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- diaphragm
- crystal
- plane
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- harmonic
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- Pending
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- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は従来の振動板に対し、n次高調波振
動のCI値を安定に低くし、n次高調波発振を安定に行
える振動板を提供するものである。 【構成】 振動板10を構成するX−Z’面11、X−
Y’面12、Y’−Z’面13のうちX−Z’面とX−
Y’面の面粗度が略同一で、かつ、3μm以内とする機
械加工工程を有する水晶振動子の製造方法である。 【効果】 振動板表面での定在波の波長の乱れがなくな
ったことにより、n次高調波のCI値が安定に低くな
り、低ドライブ電流域でn次高調波発振が安定に行える
ような振動板が得られる。
動のCI値を安定に低くし、n次高調波発振を安定に行
える振動板を提供するものである。 【構成】 振動板10を構成するX−Z’面11、X−
Y’面12、Y’−Z’面13のうちX−Z’面とX−
Y’面の面粗度が略同一で、かつ、3μm以内とする機
械加工工程を有する水晶振動子の製造方法である。 【効果】 振動板表面での定在波の波長の乱れがなくな
ったことにより、n次高調波のCI値が安定に低くな
り、低ドライブ電流域でn次高調波発振が安定に行える
ような振動板が得られる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、安定にn次(nは3以
上の奇数)高調波振動、例えば3次を発生させるため、
3次高調波のクリスタルインピ−ダンス(以下CIと記
す)が基本波(1次)より高くなる現象や、低いドライ
ブ電流で発振しなくなる現象、の改良に関するものであ
る。
上の奇数)高調波振動、例えば3次を発生させるため、
3次高調波のクリスタルインピ−ダンス(以下CIと記
す)が基本波(1次)より高くなる現象や、低いドライ
ブ電流で発振しなくなる現象、の改良に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】水晶振動子を用いて、メガヘルツオ−ダ
−以上の高い周波数を得るには、水晶振動子の色々な振
動モ−ドのうち、厚み滑り振動モ−ドを用いる。厚み滑
り振動モ−ドの周波数は、振動板の厚さに反比例して決
まる。
−以上の高い周波数を得るには、水晶振動子の色々な振
動モ−ドのうち、厚み滑り振動モ−ドを用いる。厚み滑
り振動モ−ドの周波数は、振動板の厚さに反比例して決
まる。
【0003】例えば10MHZでは0.167mm、3
0MHZでは0.056mmである。従って、高い周波
数を得るには薄い振動板を用いればよい。しかし、0.
1mm以下の振動板を精度と歩留りをよく加工すること
は困難である。
0MHZでは0.056mmである。従って、高い周波
数を得るには薄い振動板を用いればよい。しかし、0.
1mm以下の振動板を精度と歩留りをよく加工すること
は困難である。
【0004】このため、従来20MHZ以上の高い周波
数を得るには、基本波ではなく、n次高調波、例えば3
次を利用するのが一般的であり、周波数は基本波の約n
倍がえられる。
数を得るには、基本波ではなく、n次高調波、例えば3
次を利用するのが一般的であり、周波数は基本波の約n
倍がえられる。
【0005】以下に従来の3次高調波振動板を図面を用
いて説明する。図4は水晶原石から厚み滑り振動板を切
り出す方位を示す斜視図であり、図5は所要寸法に機械
加工された振動板を示す斜視図であり、図6は振動板の
面粗度を示す平面図である。
いて説明する。図4は水晶原石から厚み滑り振動板を切
り出す方位を示す斜視図であり、図5は所要寸法に機械
加工された振動板を示す斜視図であり、図6は振動板の
面粗度を示す平面図である。
【0006】まず図4において、水晶素板33は水晶原
石のZ軸からX軸の回りに約35°回転した角度で切り
出される。こうして切り出された水晶素板の結晶軸を
X,Y’,Z’軸と呼ぶ。その後所要寸法になるよう分
割切断され、振動板の原形34aが出来上がる。
石のZ軸からX軸の回りに約35°回転した角度で切り
出される。こうして切り出された水晶素板の結晶軸を
X,Y’,Z’軸と呼ぶ。その後所要寸法になるよう分
割切断され、振動板の原形34aが出来上がる。
【0007】その後、使用する周波数に応じて、所要寸
法に機械加工される。例えば、50MHZの3次高調波
の振動板では、長さ6mm、巾2mm、厚さ0.1mm
である。加工工程は、図5に示すようにX−Z’面41
を3000番、X−Y’面42を1200番のアルミナ
等の砥粒で、それぞれラップ加工され、完成振動板40
が得られる。
法に機械加工される。例えば、50MHZの3次高調波
の振動板では、長さ6mm、巾2mm、厚さ0.1mm
である。加工工程は、図5に示すようにX−Z’面41
を3000番、X−Y’面42を1200番のアルミナ
等の砥粒で、それぞれラップ加工され、完成振動板40
が得られる。
【0008】上記の方法で得られた振動板40は、主面
であるX−Z’面と、長手方向及び短手方向の側面であ
るX−Y’面やY’−Z’面では、ラップ加工の砥粒の
粒径が異なるため、X−Z’面とX−Y’面Y’−Z’
面の面粗度は異なった値となっている。表面粗さ計で調
査した結果、図6に示したように、X−Z’面41は4
μm、X−Y’面42は8μmであった。このような従
来の面粗度を有する振動板は、厚み滑り振動を行うとき
一対のX−Z’面での定在波の波長が、同図のa,b,
c,のように一定でなくなり、波長が乱れCI値が悪化
する。
であるX−Z’面と、長手方向及び短手方向の側面であ
るX−Y’面やY’−Z’面では、ラップ加工の砥粒の
粒径が異なるため、X−Z’面とX−Y’面Y’−Z’
面の面粗度は異なった値となっている。表面粗さ計で調
査した結果、図6に示したように、X−Z’面41は4
μm、X−Y’面42は8μmであった。このような従
来の面粗度を有する振動板は、厚み滑り振動を行うとき
一対のX−Z’面での定在波の波長が、同図のa,b,
c,のように一定でなくなり、波長が乱れCI値が悪化
する。
【0009】上記の振動板の低ドライブ電流でのCI値
は、図3のグラフの従来に示したように定在波の乱れ
で、3次高調波のときのCI値200Ωは、1次の基本
波のときのCI値50Ωに対し、数倍大きい値であっ
た。このときの試料は図3に記載のものを用いた。
は、図3のグラフの従来に示したように定在波の乱れ
で、3次高調波のときのCI値200Ωは、1次の基本
波のときのCI値50Ωに対し、数倍大きい値であっ
た。このときの試料は図3に記載のものを用いた。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の面
粗度を有する振動板では、前記のような加工方法で、基
本波では問題にならないことが、3次等の高調波振動に
おいては重大な欠陥となる。
粗度を有する振動板では、前記のような加工方法で、基
本波では問題にならないことが、3次等の高調波振動に
おいては重大な欠陥となる。
【0011】即ち、3次高調波振動は、基本波振動に比
べ、電界の大きさが1/3となるため振動エネルギ−が
小さくなる。このため従来の振動板の面粗度では、振動
板表面での定在波の波長の乱れが安定な振動を妨げ、C
I値が大きくなってしまう。また、3次高調波発振回路
は、負性抵抗が基本波のそれより小さいため50μA以
下の低ドライブ電流域において、発振不安定や発振停止
の現象がしばしば起こると言う欠点を有していた。
べ、電界の大きさが1/3となるため振動エネルギ−が
小さくなる。このため従来の振動板の面粗度では、振動
板表面での定在波の波長の乱れが安定な振動を妨げ、C
I値が大きくなってしまう。また、3次高調波発振回路
は、負性抵抗が基本波のそれより小さいため50μA以
下の低ドライブ電流域において、発振不安定や発振停止
の現象がしばしば起こると言う欠点を有していた。
【0012】本発明の目的は、上記課題を解決しようと
するもので、n次高調波振動のCI値を安定して低く、
かつ、低ドライブ電流域で安定にn次高調波発振ができ
る、矩形の小型厚み滑り水晶振動子を提供することにあ
る。
するもので、n次高調波振動のCI値を安定して低く、
かつ、低ドライブ電流域で安定にn次高調波発振ができ
る、矩形の小型厚み滑り水晶振動子を提供することにあ
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の要旨は、矩形振動板を構成するX−Z’面、
X−Y’面を略同一の面粗度とし、それが3μm以内と
することを特徴とするものである。
の本発明の要旨は、矩形振動板を構成するX−Z’面、
X−Y’面を略同一の面粗度とし、それが3μm以内と
することを特徴とするものである。
【0014】また、振動板の長手方向を結晶軸のX軸と
したことを特徴としたことである。
したことを特徴としたことである。
【0015】
【作用】即ち、n次高調波振動を発生する振動板表面
が、定在波の波長の乱れを極力なくすような面粗度を有
する構造となっている。
が、定在波の波長の乱れを極力なくすような面粗度を有
する構造となっている。
【0016】
【実施例】以下図面により本発明の実施例を説明する。
図1(A)は、本発明の振動板の実施例を示す外観斜視
図であり、同図(B)は厚み滑り振動モ−ドを示す断面
図であり、同図(C)は厚み滑り振動モ−ドの定在波を
示す中心部の断面図であり、図2はエッチングの方法を
示す断面図である。また図3は本発明の振動板の低ドラ
イブ電流でのCI値の特性を示すグラフである。
図1(A)は、本発明の振動板の実施例を示す外観斜視
図であり、同図(B)は厚み滑り振動モ−ドを示す断面
図であり、同図(C)は厚み滑り振動モ−ドの定在波を
示す中心部の断面図であり、図2はエッチングの方法を
示す断面図である。また図3は本発明の振動板の低ドラ
イブ電流でのCI値の特性を示すグラフである。
【0017】振動板10の実施例の試料は、長手方向が
X軸で、長さ6mm、巾2mm、厚さ0.1mm、基本
波周波数が16.7MHZ,3次高調波周波数が50.
1MHZである。振動板はX−Z’面11、X−Y’面
12、Y’−Z’面13で構成され、X−Z’面はほぼ
矩形状である。
X軸で、長さ6mm、巾2mm、厚さ0.1mm、基本
波周波数が16.7MHZ,3次高調波周波数が50.
1MHZである。振動板はX−Z’面11、X−Y’面
12、Y’−Z’面13で構成され、X−Z’面はほぼ
矩形状である。
【0018】そして振動板10のX−Z’面11とX−
Y’面12は、4000番のアルミナ等の砥粒で加工さ
れている。面粗度は、調査の結果各面とも3μm以内で
あった。最終加工後、加工変質層を除去するため、フッ
酸やフッ化アンモニウムの水溶液でエッチングされる。
図2にエッチングの方法を示した。フッ酸を入れた容器
に振動板10を数分から数10分侵責することによりエ
ッチングされる。
Y’面12は、4000番のアルミナ等の砥粒で加工さ
れている。面粗度は、調査の結果各面とも3μm以内で
あった。最終加工後、加工変質層を除去するため、フッ
酸やフッ化アンモニウムの水溶液でエッチングされる。
図2にエッチングの方法を示した。フッ酸を入れた容器
に振動板10を数分から数10分侵責することによりエ
ッチングされる。
【0019】エッチング後、X−Z’面に一対の電極が
形成され、振動板が支持され、封止管に封入されて水晶
振動子が完成される。
形成され、振動板が支持され、封止管に封入されて水晶
振動子が完成される。
【0020】図1(B)は、厚み滑り振動モ−ドを示す
図である。一対の電極14、14’に電界が印加される
と、水晶の圧電効果により、振動板の中心に対して、上
下面が実線と破線の矢印で示したように、交互に動く滑
り振動を行う。同図(C)は厚み滑り振動中の定在波の
様子を示す図である。位置15は振動前の状態である。
振動中は定在波16、17が生じている。そして、本振
動板は面粗度が3μm以内であるため、X−Z’面の定
在波の反射点20、20’と21、21’では波長が同
じで、乱れがなく、振動エネルギ−の損失はほとんどな
い。
図である。一対の電極14、14’に電界が印加される
と、水晶の圧電効果により、振動板の中心に対して、上
下面が実線と破線の矢印で示したように、交互に動く滑
り振動を行う。同図(C)は厚み滑り振動中の定在波の
様子を示す図である。位置15は振動前の状態である。
振動中は定在波16、17が生じている。そして、本振
動板は面粗度が3μm以内であるため、X−Z’面の定
在波の反射点20、20’と21、21’では波長が同
じで、乱れがなく、振動エネルギ−の損失はほとんどな
い。
【0021】図3は、本振動板の基本波と3次高調波の
CI値の特性で、従来の3次振動板のCI値200Ωに
比べそのCI値が50Ωと大幅に改良されていることが
分かる。
CI値の特性で、従来の3次振動板のCI値200Ωに
比べそのCI値が50Ωと大幅に改良されていることが
分かる。
【0022】
【発明の効果】上記のごとく本発明によって、振動板表
面での定在波の波長が同じとなり、波長の乱れがないの
で、CI値が安定して小さい値におさえられる。又、発
振回路において、負生抵抗が基本波より小さいn次高調
波発振を、低ドライブ電流域においても、発振不安定や
発振停止の現象を起こさず、安定に発振が行える。
面での定在波の波長が同じとなり、波長の乱れがないの
で、CI値が安定して小さい値におさえられる。又、発
振回路において、負生抵抗が基本波より小さいn次高調
波発振を、低ドライブ電流域においても、発振不安定や
発振停止の現象を起こさず、安定に発振が行える。
【図1】本発明の一実施例を示す振動板で、(A)は外
観斜視図、(B)は厚み滑り振動モ−ドの説明を示す断
面図、(C)は厚み滑り振動モ−ドの定在波の説明を示
す断面図である。
観斜視図、(B)は厚み滑り振動モ−ドの説明を示す断
面図、(C)は厚み滑り振動モ−ドの定在波の説明を示
す断面図である。
【図2】エッチングの方法を示す断面図である。
【図3】本発明と従来の振動板のCI値特性を比較する
グラフである。
グラフである。
【図4】厚み滑り水晶素板の切り出し方向を示す斜視図
である。
である。
【図5】従来の振動板を示す外観斜視図である。
【図6】従来の振動板の面粗度を示す断面図である。
10、40 振動板 11、41 振動板のX−Z’面 12、42 振動板のX−Y’面
Claims (2)
- 【請求項1】 水晶結晶軸のX,Y’,Z’,軸から切
り出され、互いに垂直な、X−Z’平面、X−Y’平
面、Y’−Z’平面、で構成され、X−Z’平面の輪郭
がほぼ矩形の厚み滑り水晶振動板の製造方法において、
前記振動板は、少なくとも、X−Z’平面、X−Y’平
面の面粗度が略同一であり、かつ3μm以内となる機械
加工工程を有することを特徴とする水晶振動子の製造方
法。 - 【請求項2】 振動板の長手方向は、X軸であることを
特徴とする請求項1記載の水晶振動子の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16485294A JPH0818370A (ja) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | 水晶振動子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16485294A JPH0818370A (ja) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | 水晶振動子の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0818370A true JPH0818370A (ja) | 1996-01-19 |
Family
ID=15801149
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16485294A Pending JPH0818370A (ja) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | 水晶振動子の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0818370A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013146002A (ja) * | 2012-01-16 | 2013-07-25 | Seiko Epson Corp | 圧電振動片、圧電振動片の製造方法、圧電デバイス及び電子機器 |
-
1994
- 1994-06-24 JP JP16485294A patent/JPH0818370A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013146002A (ja) * | 2012-01-16 | 2013-07-25 | Seiko Epson Corp | 圧電振動片、圧電振動片の製造方法、圧電デバイス及び電子機器 |
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