JPH08195643A - Ａｔカット水晶振動子 - Google Patents
Ａｔカット水晶振動子Info
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- JPH08195643A JPH08195643A JP317795A JP317795A JPH08195643A JP H08195643 A JPH08195643 A JP H08195643A JP 317795 A JP317795 A JP 317795A JP 317795 A JP317795 A JP 317795A JP H08195643 A JPH08195643 A JP H08195643A
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- vibration
- plane
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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】 本発明は従来の長手方向が直線を有する矩形
ＡＴ板に対し、厚み滑りオーバトーン振動を安定に行わ
せるための小型矩形ＡＴ板を提供するものである。 【構成】 高次輪郭振動を低減化するため、矩形ＡＴ板
の長手方向輪郭を４、５、６、７及び４’、５’、
６’、７’で構成し、折れ線状とし、主面Ｘ−Ｚ’面２
を非矩形状、側面を非平面状となる構造とした。 【効果】 小型矩形ＡＴ板の厚み滑りオーバトーン振動
のＣＩ値が、安定化されるとともに改良され、低電流値
で安定に振動する。
ＡＴ板に対し、厚み滑りオーバトーン振動を安定に行わ
せるための小型矩形ＡＴ板を提供するものである。 【構成】 高次輪郭振動を低減化するため、矩形ＡＴ板
の長手方向輪郭を４、５、６、７及び４’、５’、
６’、７’で構成し、折れ線状とし、主面Ｘ−Ｚ’面２
を非矩形状、側面を非平面状となる構造とした。 【効果】 小型矩形ＡＴ板の厚み滑りオーバトーン振動
のＣＩ値が、安定化されるとともに改良され、低電流値
で安定に振動する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、矩形ＡＴカット水晶振
動子のオーバートーンに関するものである。
動子のオーバートーンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】水晶振動子を用いて、メガヘルツ帯の高
い周波数を得るには、水晶振動子の色々な振動モードの
うち厚み滑り振動モードを有するＡＴカット水晶振動子
（以下ＡＴ板と記す）を用いる。ＡＴ板の周波数は振動
板の厚さに反比例して決まることは周知である。
い周波数を得るには、水晶振動子の色々な振動モードの
うち厚み滑り振動モードを有するＡＴカット水晶振動子
（以下ＡＴ板と記す）を用いる。ＡＴ板の周波数は振動
板の厚さに反比例して決まることは周知である。
【０００３】例えば、１０ＭＨｚの周波数ではその厚さ
が０．１６７ｍｍ、３０ＭＨｚの周波数ではその厚さが
０．０５ｍｍ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良いことになる。しかし、０．１
ｍｍ以下の振動板を、精度と歩留まりよく加工すること
は現在の加工技術では大変困難である。
が０．１６７ｍｍ、３０ＭＨｚの周波数ではその厚さが
０．０５ｍｍ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良いことになる。しかし、０．１
ｍｍ以下の振動板を、精度と歩留まりよく加工すること
は現在の加工技術では大変困難である。
【０００４】このため、２０ＭＨｚ以上の周波数を得る
には、基本波を用いないで３次、５次等の奇数次のオー
バートーンを用いるのが一般的である。このオーバート
ーンを用いると、得られる周波数は基本波の約３倍又は
５倍であって、例えば０．１６７ｍｍの厚さの３次オー
バートーンでは周波数は約３０ＭＨｚのものを得ること
が出来る。
には、基本波を用いないで３次、５次等の奇数次のオー
バートーンを用いるのが一般的である。このオーバート
ーンを用いると、得られる周波数は基本波の約３倍又は
５倍であって、例えば０．１６７ｍｍの厚さの３次オー
バートーンでは周波数は約３０ＭＨｚのものを得ること
が出来る。
【０００５】以下に従来のＡＴカット３次オーバートー
ンについて図面を用いて説明する。図３は、一般に用い
られている矩形のＡＴ板を示し、水晶原石から切り出す
方位を示す斜視図である。図４は、従来の矩形ＡＴ板の
振動モードを説明するための概略図であって、（Ａ）は
基本波の厚み滑り振動モードの状態を示す斜視図であ
り、（Ｂ）は高次輪郭振動モードの状態を示す断面図で
ある。又、図５は厚み滑り振動の励振原理を示すもの
で、（Ａ）は基本波、（Ｂ）は３次オーバートーンの各
々断面図である。
ンについて図面を用いて説明する。図３は、一般に用い
られている矩形のＡＴ板を示し、水晶原石から切り出す
方位を示す斜視図である。図４は、従来の矩形ＡＴ板の
振動モードを説明するための概略図であって、（Ａ）は
基本波の厚み滑り振動モードの状態を示す斜視図であ
り、（Ｂ）は高次輪郭振動モードの状態を示す断面図で
ある。又、図５は厚み滑り振動の励振原理を示すもの
で、（Ａ）は基本波、（Ｂ）は３次オーバートーンの各
々断面図である。
【０００６】まず図３の切断角度について説明すると、
矩形ＡＴ板は水晶原石の結晶軸Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の内、Ｘ軸
の周りにＺ軸から約３５°回転させて切り出されて製作
される。こうして製作された矩形ＡＴ板の結晶軸はＸ、
Ｙ’、Ｚ’軸である。従って矩形ＡＴ板は、Ｘ−Ｚ’面
を主面２１とし、Ｘ−Ｙ’面、Ｙ’−Ｚ’面で構成され
る。周波数を決める要素は厚さ２０である厚さ方向の
Ｙ’である。
矩形ＡＴ板は水晶原石の結晶軸Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の内、Ｘ軸
の周りにＺ軸から約３５°回転させて切り出されて製作
される。こうして製作された矩形ＡＴ板の結晶軸はＸ、
Ｙ’、Ｚ’軸である。従って矩形ＡＴ板は、Ｘ−Ｚ’面
を主面２１とし、Ｘ−Ｙ’面、Ｙ’−Ｚ’面で構成され
る。周波数を決める要素は厚さ２０である厚さ方向の
Ｙ’である。
【０００７】図４は矩形ＡＴ板を振動させたときのモ−
ドを説明する概略図である。（Ａ）は基本波の主振動で
ある厚み滑り振動で、厚さ２０の中心に対して主面２１
の上下面が実線方向と点線方向で示されるように、Ｘ軸
方向に互いに反対方向に変位する。（Ｂ）は高次輪郭振
動で、Ｘ−Ｙ’面２０内で輪郭が矢印のように変位す
る。そして、厚み滑り振動が励振されると、寸法形状に
よりこれも振動し、主振動に影響を与え、クリスタルイ
ンピーダンス（以下ＣＩと記す）や周波数温度特性等の
性能を悪化させる。
ドを説明する概略図である。（Ａ）は基本波の主振動で
ある厚み滑り振動で、厚さ２０の中心に対して主面２１
の上下面が実線方向と点線方向で示されるように、Ｘ軸
方向に互いに反対方向に変位する。（Ｂ）は高次輪郭振
動で、Ｘ−Ｙ’面２０内で輪郭が矢印のように変位す
る。そして、厚み滑り振動が励振されると、寸法形状に
よりこれも振動し、主振動に影響を与え、クリスタルイ
ンピーダンス（以下ＣＩと記す）や周波数温度特性等の
性能を悪化させる。
【０００８】図５（Ａ）はＡＴ板の主振動である厚み滑
り振動の基本波の励振原理である。電界Ｐ１が印加され
ると、圧電効果により水晶片に歪みが発生し、図４
（Ａ）で示した振動を行う。図５（Ｂ）は３次オーバー
トーン厚み滑り振動の励振原理である。この場合、電界
は厚さ方向にＰ１、Ｐ２、Ｐ３と３本発生するが、実際
にはＰ１とＰ２が打ち消しあってＰ３だけが振動に関与
する。従って、歪みエネルギ−は基本波に比べ小さくな
る。
り振動の基本波の励振原理である。電界Ｐ１が印加され
ると、圧電効果により水晶片に歪みが発生し、図４
（Ａ）で示した振動を行う。図５（Ｂ）は３次オーバー
トーン厚み滑り振動の励振原理である。この場合、電界
は厚さ方向にＰ１、Ｐ２、Ｐ３と３本発生するが、実際
にはＰ１とＰ２が打ち消しあってＰ３だけが振動に関与
する。従って、歪みエネルギ−は基本波に比べ小さくな
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の矩
形ＡＴ板では、長手方向輪郭が直線のため、主面のＸ−
Ｚ’面２１は矩形状となり、厚さ方向の側面Ｘ−Ｙ’面
２０は平面状となっている。この平面状のＸ−Ｙ’面２
０は輪郭振動を有するＤＴ板であり、このＤＴ板はこの
Ｘ−Ｙ’の平面内で振動を行なうように出来ている。こ
のため、厚み滑り振動とともに高次輪郭振動が励振しや
すい構造となっている。
形ＡＴ板では、長手方向輪郭が直線のため、主面のＸ−
Ｚ’面２１は矩形状となり、厚さ方向の側面Ｘ−Ｙ’面
２０は平面状となっている。この平面状のＸ−Ｙ’面２
０は輪郭振動を有するＤＴ板であり、このＤＴ板はこの
Ｘ−Ｙ’の平面内で振動を行なうように出来ている。こ
のため、厚み滑り振動とともに高次輪郭振動が励振しや
すい構造となっている。
【００１０】従って、歪みエネルギーの小さいオーバー
トーン振動で用いる場合、厚み滑り振動がこのＤＴ板と
しての輪郭振動の影響を受けてしまう。この結果、矩形
ＡＴ板において、ＣＩ値の悪化や、低電流値で振動が起
こらないと言うような欠点が生じていた。
トーン振動で用いる場合、厚み滑り振動がこのＤＴ板と
しての輪郭振動の影響を受けてしまう。この結果、矩形
ＡＴ板において、ＣＩ値の悪化や、低電流値で振動が起
こらないと言うような欠点が生じていた。
【００１１】本発明の目的は、上記課題を解決しようと
するもので、オーバートーン振動のＣＩ値を改良し、低
電流値でも安定に振動ができる小型ＡＴ板を提供するこ
とにある。
するもので、オーバートーン振動のＣＩ値を改良し、低
電流値でも安定に振動ができる小型ＡＴ板を提供するこ
とにある。
【００１２】
【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ＡＴ板の長手方向の輪郭が折れ
線状であることを特徴とするものである。
の本発明の要旨は、矩形ＡＴ板の長手方向の輪郭が折れ
線状であることを特徴とするものである。
【００１３】また、長手方向は水晶結晶軸のＸ軸である
ことを特徴とするものである。
ことを特徴とするものである。
【００１４】
【作用】即ち、高次輪郭振動を押さえ、厚み滑り振動に
影響のない形状となっている。
影響のない形状となっている。
【００１５】
【実施例】以下図面により本発明の実施例を説明する。
図１は本発明の実施例による矩形ＡＴ板の形状を示す斜
視図である。Ｘ、Ｙ’、Ｚ’は各々水晶の方位を示す。
図１において、１はＡＴ板であり、主面であるＸ−Ｚ’
面２、２’（面２の裏側を示す）、Ｙ’−Ｚ’面３、
３’及び側面４、５、６、７及び側面４、５、６、７と
対称面を成す側面４’、５’、６’、７’で構成されて
いる。長手方向輪郭は折れ線状となっていて、側面５と
６の接線部分が最も幅が広く、Ｙ’−Ｚ’面３、３’側
にいくほど幅が狭くなる折れ線形状を有している。これ
らの折れ線の形状は、長手方向の中心に対してもまた幅
方向の中心に対しても、対称となるように設計されてい
る。
図１は本発明の実施例による矩形ＡＴ板の形状を示す斜
視図である。Ｘ、Ｙ’、Ｚ’は各々水晶の方位を示す。
図１において、１はＡＴ板であり、主面であるＸ−Ｚ’
面２、２’（面２の裏側を示す）、Ｙ’−Ｚ’面３、
３’及び側面４、５、６、７及び側面４、５、６、７と
対称面を成す側面４’、５’、６’、７’で構成されて
いる。長手方向輪郭は折れ線状となっていて、側面５と
６の接線部分が最も幅が広く、Ｙ’−Ｚ’面３、３’側
にいくほど幅が狭くなる折れ線形状を有している。これ
らの折れ線の形状は、長手方向の中心に対してもまた幅
方向の中心に対しても、対称となるように設計されてい
る。
【００１６】厚み滑り振動、特に歪エネルギーの小さい
厚み滑りオーバートーン振動に影響を与える高次輪郭振
動は、Ｘ−Ｙ’面が平面状であると振動しやすいが、本
実施例のように折れ線状に幅が狭くなっていると、高次
輪郭振動は励振がしにくい構造となる。
厚み滑りオーバートーン振動に影響を与える高次輪郭振
動は、Ｘ−Ｙ’面が平面状であると振動しやすいが、本
実施例のように折れ線状に幅が狭くなっていると、高次
輪郭振動は励振がしにくい構造となる。
【００１７】即ち、高次輪郭振動に対して長手方向の側
面にＸ−Ｙ’面となる平面部分を設けず、側面を非平面
形状としている。尚、側面Ｙ’−Ｚ’面３、３’は、こ
の高次輪郭振動には関与しないので平面のまま残しても
性能には影響を与えるものではない。
面にＸ−Ｙ’面となる平面部分を設けず、側面を非平面
形状としている。尚、側面Ｙ’−Ｚ’面３、３’は、こ
の高次輪郭振動には関与しないので平面のまま残しても
性能には影響を与えるものではない。
【００１８】この形状の試作例として、５０ＭＨｚの３
次オーバトーンで、厚さ０、１００ｍｍ、長さ６ｍｍ、
最大幅２ｍｍ、最小幅１ｍｍのものを製作した結果、Ｃ
Ｉ値も向上し、低電圧でも安定して発進をさせることが
出来た。
次オーバトーンで、厚さ０、１００ｍｍ、長さ６ｍｍ、
最大幅２ｍｍ、最小幅１ｍｍのものを製作した結果、Ｃ
Ｉ値も向上し、低電圧でも安定して発進をさせることが
出来た。
【００１９】図２は本発明の矩形ＡＴ板の他の実施例の
形状を示す斜視図で、（Ａ）は折れ線を無限の数で形成
した形状を示し、（Ｂ）は長手方向の中心部のみで折れ
線形状となっている状態を示すものである。即ち（Ａ）
の形状は、主面であるＸ−Ｚ’面９に対し、長手方向の
側面８、８’は中央が幅広く、端部にいくほど幅が狭く
なるような円形形状となっている。また（Ｂ）の形状
は、その折れ線を側面１０と側面１１との２面、及び対
称な側面１０’と側面１１’の２面の計４面で形成した
構造である。従って、側面Ｘ−Ｙ’面はそれぞれ非平面
形状を有するものである。
形状を示す斜視図で、（Ａ）は折れ線を無限の数で形成
した形状を示し、（Ｂ）は長手方向の中心部のみで折れ
線形状となっている状態を示すものである。即ち（Ａ）
の形状は、主面であるＸ−Ｚ’面９に対し、長手方向の
側面８、８’は中央が幅広く、端部にいくほど幅が狭く
なるような円形形状となっている。また（Ｂ）の形状
は、その折れ線を側面１０と側面１１との２面、及び対
称な側面１０’と側面１１’の２面の計４面で形成した
構造である。従って、側面Ｘ−Ｙ’面はそれぞれ非平面
形状を有するものである。
【００２０】これらの実施例においても、長手方向輪郭
を形成する折れ線は、長手方向の中心に対しても幅方向
の中心に対して、全て対称形となっている。
を形成する折れ線は、長手方向の中心に対しても幅方向
の中心に対して、全て対称形となっている。
【００２１】
【発明の効果】上記のごとく本発明によれば、歪エネル
ギーの小さい矩形ＡＴ板の厚み滑りオーバートーン振動
において、従来の矩形ＡＴ板での問題を解決できた。即
ち、側面Ｘ−Ｙ’面で発生する高次輪郭振動を低減化す
るため、長手方向輪郭に折れ線を用い主面を非矩形状と
し、側面を非平面状となる構造とした結果、ＣＩ値が安
定化されると同時に低減化もされて大いに改良された。
また低電流値でも安定に振動するようになった。更に、
周波数温度特性も良好であった。特に試作例で示したよ
うな小型化された矩形ＡＴ板に対して、本発明の効果は
大きかった。
ギーの小さい矩形ＡＴ板の厚み滑りオーバートーン振動
において、従来の矩形ＡＴ板での問題を解決できた。即
ち、側面Ｘ−Ｙ’面で発生する高次輪郭振動を低減化す
るため、長手方向輪郭に折れ線を用い主面を非矩形状と
し、側面を非平面状となる構造とした結果、ＣＩ値が安
定化されると同時に低減化もされて大いに改良された。
また低電流値でも安定に振動するようになった。更に、
周波数温度特性も良好であった。特に試作例で示したよ
うな小型化された矩形ＡＴ板に対して、本発明の効果は
大きかった。
【図１】本発明の一実施例を示す矩形ＡＴ板の斜視図で
ある。
ある。
【図２】本発明の一実施例を示す矩形ＡＴ板の斜視図で
あり、（Ａ）は無限数の平面で形成した形状を示し、
（Ｂ）は片側２面で形成した形状を示す。
あり、（Ａ）は無限数の平面で形成した形状を示し、
（Ｂ）は片側２面で形成した形状を示す。
【図３】従来の矩形ＡＴ板、及び水晶原石からそれを切
り出す方位を示す斜視図である。
り出す方位を示す斜視図である。
【図４】厚み滑り振動モードを示し、（Ａ）は基本波の
主振動モードを示す斜視図であり、（Ｂ）は高次輪郭振
動モードを示す断面図である。
主振動モードを示す斜視図であり、（Ｂ）は高次輪郭振
動モードを示す断面図である。
【図５】厚み滑り振動の励振原理を示す断面図であり、
（Ａ）は基本振動の励振原理を示し、（Ｂ）は厚み滑り
３次オーバートーン振動の励振原理を示す。
（Ａ）は基本振動の励振原理を示し、（Ｂ）は厚み滑り
３次オーバートーン振動の励振原理を示す。
２、９、１２、２１ 主面Ｘ−Ｚ’面 ４、５、６、７、８、１０、１１、２０ 側面 １ 矩形ＡＴ板
Claims (2)
- 【請求項１】 主面の輪郭が矩形状のＡＴカット水晶振
動子において、長手方向輪郭が折れ線状であることを特
徴とするＡＴカット水晶振動子。 - 【請求項２】 長手方向は水晶結晶軸のＸ軸であること
を特徴とする請求項１記載のＡＴカット水晶振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP317795A JPH08195643A (ja) | 1995-01-12 | 1995-01-12 | Ａｔカット水晶振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP317795A JPH08195643A (ja) | 1995-01-12 | 1995-01-12 | Ａｔカット水晶振動子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08195643A true JPH08195643A (ja) | 1996-07-30 |
Family
ID=11550114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP317795A Pending JPH08195643A (ja) | 1995-01-12 | 1995-01-12 | Ａｔカット水晶振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08195643A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016201592A (ja) * | 2015-04-07 | 2016-12-01 | 京セラクリスタルデバイス株式会社 | Ａｔカット水晶振動素子 |
-
1995
- 1995-01-12 JP JP317795A patent/JPH08195643A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016201592A (ja) * | 2015-04-07 | 2016-12-01 | 京セラクリスタルデバイス株式会社 | Ａｔカット水晶振動素子 |
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