JPS6366446B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6366446B2 JPS6366446B2 JP16485382A JP16485382A JPS6366446B2 JP S6366446 B2 JPS6366446 B2 JP S6366446B2 JP 16485382 A JP16485382 A JP 16485382A JP 16485382 A JP16485382 A JP 16485382A JP S6366446 B2 JPS6366446 B2 JP S6366446B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- crystal
- cut
- frequency
- cutting direction
- 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
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 35
- 230000007306 turnover Effects 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
- H03H9/02015—Characteristics of piezoelectric layers, e.g. cutting angles
- H03H9/02023—Characteristics of piezoelectric layers, e.g. cutting angles 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】
(1) 発明の技術分野
本発明は水晶振動子、特に凸レンズ形水晶板の
曲率半径に依存して該水晶板の切断方位が決定さ
れるようにした２回回転Ｙカツト水晶振動子に関
する。
曲率半径に依存して該水晶板の切断方位が決定さ
れるようにした２回回転Ｙカツト水晶振動子に関
する。
(2) 技術の背景
一般に、２回回転Ｙカツト水晶振動子の水晶板
を形成する場合は、第１図に示すようにｘ軸（電
気軸）とＺ軸（光軸）を含む平面を上記Ｚ軸を中
心に角度だけ回転し、この面内でＺ軸に対して
角度θだけ水晶板１０を切断する。この場合上記
を＝22.5±0.1゜で固定し、更に第２図に示す
ように新たなX″軸、Y″軸、Z″軸（第１図）に対
して水晶板１０を配置し全体を曲率半径Ｒ、板厚
ｔ、直径φの凸レンズ状、即ちプラノコンベツク
ス形状に加工し、上面と下面にそれぞれ電極２
０，２１を蒸着形成した水晶振動子、いわゆる
SCカツトプラノコンベツクス形２回回転Ｙカツ
ト水晶振動子が、発振器としてよく用いられてい
る。
を形成する場合は、第１図に示すようにｘ軸（電
気軸）とＺ軸（光軸）を含む平面を上記Ｚ軸を中
心に角度だけ回転し、この面内でＺ軸に対して
角度θだけ水晶板１０を切断する。この場合上記
を＝22.5±0.1゜で固定し、更に第２図に示す
ように新たなX″軸、Y″軸、Z″軸（第１図）に対
して水晶板１０を配置し全体を曲率半径Ｒ、板厚
ｔ、直径φの凸レンズ状、即ちプラノコンベツク
ス形状に加工し、上面と下面にそれぞれ電極２
０，２１を蒸着形成した水晶振動子、いわゆる
SCカツトプラノコンベツクス形２回回転Ｙカツ
ト水晶振動子が、発振器としてよく用いられてい
る。
これは、上記水晶振動子が外部から加わる熱
的・機械的ストレスに強くしかも使用恒温槽の温
度である60゜〜80゜付近で周波数温度係数が小さい
ので、基準信号源として極めて安定した性質を有
するからである。
的・機械的ストレスに強くしかも使用恒温槽の温
度である60゜〜80゜付近で周波数温度係数が小さい
ので、基準信号源として極めて安定した性質を有
するからである。
このSCカツトプラノコンベツクス形２回回転
Ｙカツト水晶振動子を＝22.5゜で固定し、θの
値（第１図）を変化させたときの周波数の温度特
性は第３図のようになる。縦軸は0＝10〔ＭHz〕
（３次オーバートーン）に対する周波数の変化率
△ｆ／f0（×10-6）であり、横軸は温度Ｔ（℃）であ る。
Ｙカツト水晶振動子を＝22.5゜で固定し、θの
値（第１図）を変化させたときの周波数の温度特
性は第３図のようになる。縦軸は0＝10〔ＭHz〕
（３次オーバートーン）に対する周波数の変化率
△ｆ／f0（×10-6）であり、横軸は温度Ｔ（℃）であ る。
試料は水晶板１０の直径φ＝14〔mm〕、曲率半径
Ｒ＝500〔mm〕のものを使用し、θを変化させて特
性曲線の温度係数が零になる温度即ちターンオー
バ温度T0を移動させたものであり、g1，g2及び
g3の３つの曲線が得られている。尚第３図のグラ
フは変曲点Tiを原点として作成されている。
Ｒ＝500〔mm〕のものを使用し、θを変化させて特
性曲線の温度係数が零になる温度即ちターンオー
バ温度T0を移動させたものであり、g1，g2及び
g3の３つの曲線が得られている。尚第３図のグラ
フは変曲点Tiを原点として作成されている。
上記第３図から明らかなように、恒温槽温度60
〜80℃付近で最も安定した曲線はg2であり、この
g2に相当した水晶板１０の切断方位θを選定する
必要がある。
〜80℃付近で最も安定した曲線はg2であり、この
g2に相当した水晶板１０の切断方位θを選定する
必要がある。
(3) 従来技術と問題点
従来は、上記水晶板の切断方位θを選定する方
法が定式化されていなかつたので、θを経験的に
何種類か定めて、それらθに対応する周波数温度
特性曲線のうちから最も安定した曲線を決定して
いた。
法が定式化されていなかつたので、θを経験的に
何種類か定めて、それらθに対応する周波数温度
特性曲線のうちから最も安定した曲線を決定して
いた。
しかし、このように経験的ないわばカツトアン
ドトライなθの決定方法では製造歩留りが悪く、
高精度な水晶振動子が得られないなど、水晶振動
子の製造効率が低いという問題点があつた。
ドトライなθの決定方法では製造歩留りが悪く、
高精度な水晶振動子が得られないなど、水晶振動
子の製造効率が低いという問題点があつた。
(4) 発明の目的
本発明の目的は、＝22.5±0.1°の場合につい
て曲率半径と次数を考慮してθの選定方法を定式
化することにより、周波数温度特性曲線を決定し
て水晶振動子の製造効率を効上させることにあ
る。
て曲率半径と次数を考慮してθの選定方法を定式
化することにより、周波数温度特性曲線を決定し
て水晶振動子の製造効率を効上させることにあ
る。
(5) 発明の構成
本発明によれば、水晶板を、１回回転切断方位
＝22.5±0.1゜の範囲内で２回回転切断方位θで
切断し、かつ該水晶板の片面を曲率半径Ｒの凸レ
ンズ状プラノコンベツクス形に形成した２回回転
Ｙカツトプラノコンベツクス形水晶振動子におい
て、共振周波数0、周波数温度特性曲線のターン
オーバ温度T0とすると動作次数ｍに対応して上
記θが θ1＝34.468（１−5.4×10-4T0＋2.7×10-6T0 2）−253
／f0・Ｒ（ｍ＝１） θ3＝34.403（１−2.4×10-4T0＋1.2×10-6T0 2）−34／
f0・Ｒ（ｍ＝３） θ5＝34.524（１−3.3×10-4T0＋1.6×10-6T0 2）−94／
f0・Ｒ（ｍ＝５） で表わされることを特徴とする水晶振動子が提供
される。
＝22.5±0.1゜の範囲内で２回回転切断方位θで
切断し、かつ該水晶板の片面を曲率半径Ｒの凸レ
ンズ状プラノコンベツクス形に形成した２回回転
Ｙカツトプラノコンベツクス形水晶振動子におい
て、共振周波数0、周波数温度特性曲線のターン
オーバ温度T0とすると動作次数ｍに対応して上
記θが θ1＝34.468（１−5.4×10-4T0＋2.7×10-6T0 2）−253
／f0・Ｒ（ｍ＝１） θ3＝34.403（１−2.4×10-4T0＋1.2×10-6T0 2）−34／
f0・Ｒ（ｍ＝３） θ5＝34.524（１−3.3×10-4T0＋1.6×10-6T0 2）−94／
f0・Ｒ（ｍ＝５） で表わされることを特徴とする水晶振動子が提供
される。
(6) 発明の実施例
以下、本発明を実施例により添付図面を参照し
て説明する。
て説明する。
第４図は、本発明に係る水晶振動子の２回回転
の角度θ（第１図）とプラノコンベツクス形水晶
板１０（第２図）の曲率半径Ｒとの関係を示すグ
ラフである。
の角度θ（第１図）とプラノコンベツクス形水晶
板１０（第２図）の曲率半径Ｒとの関係を示すグ
ラフである。
一点鎖線、破線及び実線は以下のようにそれぞ
れ次数がｍ＝１、３及び５の場合の関係式θ1、θ2
及びθ3を示す図である。
れ次数がｍ＝１、３及び５の場合の関係式θ1、θ2
及びθ3を示す図である。
θ1＝34.468（１−5.4×10-4T0＋2.7×10-6T0 2）−253
／f0・Ｒ（ｍ＝１）…(1) θ3＝34.403（１−2.4×10-4T0＋1.2×10-6T0 2）−34／
f0・Ｒ（ｍ＝３）…(2) θ5＝34.524（１−3.3×10-4T0＋1.6×10-6T0 2）−940
／f0・Ｒ（ｍ＝５）…(3) 第４図のグラフの縦軸θは２回回転の角度、横
軸は基準周波数0と曲率半径Ｒとの積の逆数であ
る。
／f0・Ｒ（ｍ＝１）…(1) θ3＝34.403（１−2.4×10-4T0＋1.2×10-6T0 2）−34／
f0・Ｒ（ｍ＝３）…(2) θ5＝34.524（１−3.3×10-4T0＋1.6×10-6T0 2）−940
／f0・Ｒ（ｍ＝５）…(3) 第４図のグラフの縦軸θは２回回転の角度、横
軸は基準周波数0と曲率半径Ｒとの積の逆数であ
る。
図中、×、○及び●はそれぞれｍ＝１、３及び
５の場合の実験値であり、添字はターンオーバ温
度T0（第３図）を示す。
５の場合の実験値であり、添字はターンオーバ温
度T0（第３図）を示す。
上記(1)、(2)及び(3)式によればｍ，0，Ｒ，T0
が定まれば２回回転の切断方位θは、容易に選定
することができる。
が定まれば２回回転の切断方位θは、容易に選定
することができる。
次に、(1)、(2)及び(3)式の導入過程をｍ＝５即ち
(3)式を例にとつて詳述する。
(3)式を例にとつて詳述する。
第５図と第６図は、５次オーバトーンの場合の
一例で、各々切断方位θおよび周波数0の曲率半
径Ｒの積の逆数に対する周波数１次温度係数Ａの
変化を示す。両図ともに、縦軸は第３図の変曲点
Tiにおける傾きを示している。
一例で、各々切断方位θおよび周波数0の曲率半
径Ｒの積の逆数に対する周波数１次温度係数Ａの
変化を示す。両図ともに、縦軸は第３図の変曲点
Tiにおける傾きを示している。
従つて、第５図、第６図共、１次温度係数はそ
れぞれ、θ、（ｆ、Ｒ）に対して直線的に変化す
るので、下記のように書ける。
れぞれ、θ、（ｆ、Ｒ）に対して直線的に変化す
るので、下記のように書ける。
ここで周波数温度特性を３次近似値式で表わす
と △ｆ／f0＝Ａ△Ts＋Ｂ△Ts2＋Ｃ△Ts3 △Ts＝Ｔ−Ts（Ts：基準温度） (5) Tsを第３図に示すように変曲点温度Tiとする
と、Ｂ０となり △ｆ／f0A′△Ti＋C′△Ti3 △Ti＝Ｔ−Ti δ（△ｆ／f0）／δ（△Ｔ）＝A′＋3C′△Ti2 (6) ターンオーバ温度T0はδ（△ｆ／f0）／δ△Ｔ
＝０のときのＴであるから△Ti＝T0−Tiとおく
と A′＝−3C′（T0−Ti）2 …(7) (4)式より A′＝K〓・△θ＋KR１／f0・Ｒ＝−3C′（T0−Ti）2 …(8) 故に △θ＝−3C′（T0−Ti）2−KR１／f0・Ｒ／K〓……(9
) △θ＝θ−θ0（T0＝Tiのときのθ）なので θ＝θ0−｛3C′（T0−Ti）2＋KR／f0・Ｒ｝／K〓…(
10) (10)式の中で、θ0，C′，Ti，KR，K〓は切断方位
、次数ｍにより定まるので、22.5゜、ｍ＝
５について整理すると θ0＝33.940（deg.）、C′＝52×10-12（１／℃3） Ti102（℃） だから θ＝33.940−94／f0・Ｒ＋5.6×10-5（T0−102）2 〔deg.〕 ＝34.524（１−3.3×10-4T0＋1.6×10-6T0 2）−
94／f0・Ｒ〔deg.〕 となる。同様にして、ｍ＝１、３の場合について
求めると ｍ＝１のとき θ＝34.468（１−5.4×10-4T0＋2.7×10-6T0 2）−
253／f0・Ｒ〔deg.〕 ｍ＝３のとき θ＝34.403（１−2.4×10-4T0＋1.2×10-6T0 2）−
34／f0・Ｒ〔deg〕 となる。
と △ｆ／f0＝Ａ△Ts＋Ｂ△Ts2＋Ｃ△Ts3 △Ts＝Ｔ−Ts（Ts：基準温度） (5) Tsを第３図に示すように変曲点温度Tiとする
と、Ｂ０となり △ｆ／f0A′△Ti＋C′△Ti3 △Ti＝Ｔ−Ti δ（△ｆ／f0）／δ（△Ｔ）＝A′＋3C′△Ti2 (6) ターンオーバ温度T0はδ（△ｆ／f0）／δ△Ｔ
＝０のときのＴであるから△Ti＝T0−Tiとおく
と A′＝−3C′（T0−Ti）2 …(7) (4)式より A′＝K〓・△θ＋KR１／f0・Ｒ＝−3C′（T0−Ti）2 …(8) 故に △θ＝−3C′（T0−Ti）2−KR１／f0・Ｒ／K〓……(9
) △θ＝θ−θ0（T0＝Tiのときのθ）なので θ＝θ0−｛3C′（T0−Ti）2＋KR／f0・Ｒ｝／K〓…(
10) (10)式の中で、θ0，C′，Ti，KR，K〓は切断方位
、次数ｍにより定まるので、22.5゜、ｍ＝
５について整理すると θ0＝33.940（deg.）、C′＝52×10-12（１／℃3） Ti102（℃） だから θ＝33.940−94／f0・Ｒ＋5.6×10-5（T0−102）2 〔deg.〕 ＝34.524（１−3.3×10-4T0＋1.6×10-6T0 2）−
94／f0・Ｒ〔deg.〕 となる。同様にして、ｍ＝１、３の場合について
求めると ｍ＝１のとき θ＝34.468（１−5.4×10-4T0＋2.7×10-6T0 2）−
253／f0・Ｒ〔deg.〕 ｍ＝３のとき θ＝34.403（１−2.4×10-4T0＋1.2×10-6T0 2）−
34／f0・Ｒ〔deg〕 となる。
(7) 発明の効果
本発明によれば、次数ｍ、周波数0、曲率半径
Ｒのパラメータから任意のターンオーバ温度T0
を有する２回回転切断方位θを容易に選定するこ
とができるので、該選定されたθに対応する周波
数温度特性曲線に基いて水晶振動子を製造するこ
とができ、製造効率の向上に貢献することが可能
となる。
Ｒのパラメータから任意のターンオーバ温度T0
を有する２回回転切断方位θを容易に選定するこ
とができるので、該選定されたθに対応する周波
数温度特性曲線に基いて水晶振動子を製造するこ
とができ、製造効率の向上に貢献することが可能
となる。
第１図は本発明が適用される水晶板の切断方位
説明図、第２図は本発明の対象とする水晶振動子
の平面図と側面図、第３図は本発明の対象とする
水晶振動子の周波数温度特性図、第４図は本発明
水晶振動子が有する関係式を示すグラフ、第５図
と第６図は本発明水晶振動子が有する１次温度係
数特性図である。
説明図、第２図は本発明の対象とする水晶振動子
の平面図と側面図、第３図は本発明の対象とする
水晶振動子の周波数温度特性図、第４図は本発明
水晶振動子が有する関係式を示すグラフ、第５図
と第６図は本発明水晶振動子が有する１次温度係
数特性図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 水晶板を、１回回転切断方位＝22.5±0.1゜
の範囲内で２回回転切断方位θで切断し、かつ該
水晶板の片面を曲率半径Ｒの凸レンズ状プラノコ
ンベツクス形に形成した２回回転Ｙカツトプラノ
コンベツクス形水晶振動子において、共振周波数
0、周波数温度特性曲線のターンオーバ温度T0
とすると動作次数ｍに対応して上記θが θ1＝34.468（１−5.4×10-4T0＋2.7×10-6T0 2）−253
／f0・Ｒ（ｍ＝１） θ3＝34.403（１−2.4×10-4T0＋1.2×10-6T0 2）−34／
f0・Ｒ（ｍ＝３） θ5＝34.524（１−3.3×10-4T0＋1.6×10-6T0 2）−94／
f0・Ｒ（ｍ＝５） で表わされることを特徴とする水晶振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16485382A JPS5955616A (ja) | 1982-09-24 | 1982-09-24 | 水晶振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16485382A JPS5955616A (ja) | 1982-09-24 | 1982-09-24 | 水晶振動子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5955616A JPS5955616A (ja) | 1984-03-30 |
| JPS6366446B2 true JPS6366446B2 (ja) | 1988-12-20 |
Family
ID=15801156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16485382A Granted JPS5955616A (ja) | 1982-09-24 | 1982-09-24 | 水晶振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5955616A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3675373B2 (ja) | 2001-07-17 | 2005-07-27 | セイコーエプソン株式会社 | 発振回路の温度特性調整方法 |
-
1982
- 1982-09-24 JP JP16485382A patent/JPS5955616A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5955616A (ja) | 1984-03-30 |
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