JPS6367364B2 - - Google Patents
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- JPS6367364B2 JPS6367364B2 JP21698582A JP21698582A JPS6367364B2 JP S6367364 B2 JPS6367364 B2 JP S6367364B2 JP 21698582 A JP21698582 A JP 21698582A JP 21698582 A JP21698582 A JP 21698582A JP S6367364 B2 JPS6367364 B2 JP S6367364B2
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- JP
- Japan
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- temperature
- cutting direction
- frequency
- crystal resonator
- manufacturing
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Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 22
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 11
- 230000007306 turnover Effects 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 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 elements; 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２回回転Ｙカツト水晶振動子のうち
＝19.1±0.1゜の場合（以下ITカツトという）につ
いて、所望の周波数、ターンオーバー温度に対
し、曲率半径、動作次数を選択し、精度良く切断
方位θを決定可能な水晶振動子の製造方法に関す
るものである。
＝19.1±0.1゜の場合（以下ITカツトという）につ
いて、所望の周波数、ターンオーバー温度に対
し、曲率半径、動作次数を選択し、精度良く切断
方位θを決定可能な水晶振動子の製造方法に関す
るものである。
(2) 技術の背景
通信システムの多重化、高速化に伴い、基準信
号源として高安定な水晶振動子の要望が高まつて
いる。これに対処しうる水晶振動子として外部か
ら加わる諸々の熱的、機械的ストレスの影響が小
さく、又使用恒温槽の温度（60〜80℃）付近での
周波数温度係数の小さなITカツト振動子が注目
されている。このようなITカツト振動子を製造
する場合、その設計段階において、最も重要なパ
ラメータである切断方位θを所望の周波数温度特
性に対応させて精度良く選定しなければならな
い。
号源として高安定な水晶振動子の要望が高まつて
いる。これに対処しうる水晶振動子として外部か
ら加わる諸々の熱的、機械的ストレスの影響が小
さく、又使用恒温槽の温度（60〜80℃）付近での
周波数温度係数の小さなITカツト振動子が注目
されている。このようなITカツト振動子を製造
する場合、その設計段階において、最も重要なパ
ラメータである切断方位θを所望の周波数温度特
性に対応させて精度良く選定しなければならな
い。
(3) 従来技術と問題点
切断方位がIRE表記（yxwl）／θで表わさ
れる厚みすべりモードを利用したブラノコンベツ
クス形水晶振動子を製造する場合、従来の設計方
法としては、周波数温度特性に対応した切断方位
θを選定するに際し、単に周波数温度特性曲線の
ターーオーバー温度T0に応じて一義的にθを選
定し、形状（振動子凸面の曲率半径Ｒ）について
は考慮していなかつた。しかしながら、特に＝
19.1゜付近ではθに対するＲの影響が大きいこと
が実験調査の結果判明した。従つて、従来のθの
選定方法においては、特に＝19.1゜付近におい
て周波数温度特性に対応した正確なθが定まらず
製造歩留りの低下を来していた。
れる厚みすべりモードを利用したブラノコンベツ
クス形水晶振動子を製造する場合、従来の設計方
法としては、周波数温度特性に対応した切断方位
θを選定するに際し、単に周波数温度特性曲線の
ターーオーバー温度T0に応じて一義的にθを選
定し、形状（振動子凸面の曲率半径Ｒ）について
は考慮していなかつた。しかしながら、特に＝
19.1゜付近ではθに対するＲの影響が大きいこと
が実験調査の結果判明した。従つて、従来のθの
選定方法においては、特に＝19.1゜付近におい
て周波数温度特性に対応した正確なθが定まらず
製造歩留りの低下を来していた。
(4) 発明の目的
本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされたも
のであつて、＝19.1゜付近での切断方位θを所
望の特性に応じて精度良く選定し、製造歩留りを
向上させ高精度な水晶振動子が得られる水晶振動
子の製造方法の提供を目的とする。
のであつて、＝19.1゜付近での切断方位θを所
望の特性に応じて精度良く選定し、製造歩留りを
向上させ高精度な水晶振動子が得られる水晶振動
子の製造方法の提供を目的とする。
(5) 発明の構成
この目的を達成するため、本発明では、IRE表
記（yxwl）／θによる切断方位，θを有す
る２回回転Ｙカツトの厚みすべりモード利用のプ
ラノコンベツクス形水晶振動子の製造方法におい
て、＝19.1±0.1゜の範囲とし、共振周波数をf0、
振動子凸面の曲率半径をＲ、周波数温度特性曲線
のターンオーバー温度をT0とし、厚みすべりモ
ードの動作次数ｍが１、３、５の場合のθを各々
θ1，θ3，θ5とすれば、 θ1＝34.482(1‐3.6×10-4T0+2.3×10-6T0 2)―
95／f0・Ｒ θ3＝34.732(1‐2.8×10-4T0+1.8×10-6T0 2)―
20／f0・Ｒ θ5＝34.785(1‐3.7×10-4T0+2.6×10-6T0 2)―
50／f0・Ｒ となるように切断方位θを選定している。
記（yxwl）／θによる切断方位，θを有す
る２回回転Ｙカツトの厚みすべりモード利用のプ
ラノコンベツクス形水晶振動子の製造方法におい
て、＝19.1±0.1゜の範囲とし、共振周波数をf0、
振動子凸面の曲率半径をＲ、周波数温度特性曲線
のターンオーバー温度をT0とし、厚みすべりモ
ードの動作次数ｍが１、３、５の場合のθを各々
θ1，θ3，θ5とすれば、 θ1＝34.482(1‐3.6×10-4T0+2.3×10-6T0 2)―
95／f0・Ｒ θ3＝34.732(1‐2.8×10-4T0+1.8×10-6T0 2)―
20／f0・Ｒ θ5＝34.785(1‐3.7×10-4T0+2.6×10-6T0 2)―
50／f0・Ｒ となるように切断方位θを選定している。
(6) 発明の実施例
第１図に本発明に係る水晶振動子の切断方位の
関係を示す。第１図には、Ｚ軸廻りにだけ回転
しさらにＸ軸廻りにθだけ回転した２回回転Ｙカ
ツトの水晶板１が示される。このような水晶板１
は第２図に示すようにY″軸を中心光軸とする板
厚ｔ、直径φ、曲率半径Ｒの平凸レンズ形（プラ
ノコンベツクス形）に加工し上下両面に電極３を
設けて水晶振動子２を構成する。このような水晶
振動子２の周波数温度特性は第３図に示すように
変曲点温度Tiを中心とする３次曲線となる。第
３図は共振周波数f0＝10MHz（３次オーバートー
ン）、Ｒ＝500mm、φ＝14mmの試料で切断方位＝
19.1゜の場合にθを変化させてターンオーバー温
度T0（温度係数が零になる点）を移動させたもの
である。この場合、各曲線ａ，ｂ，ｃの切断方位
θをθa，θb，θcとすればθa＜θb＜θcである。
関係を示す。第１図には、Ｚ軸廻りにだけ回転
しさらにＸ軸廻りにθだけ回転した２回回転Ｙカ
ツトの水晶板１が示される。このような水晶板１
は第２図に示すようにY″軸を中心光軸とする板
厚ｔ、直径φ、曲率半径Ｒの平凸レンズ形（プラ
ノコンベツクス形）に加工し上下両面に電極３を
設けて水晶振動子２を構成する。このような水晶
振動子２の周波数温度特性は第３図に示すように
変曲点温度Tiを中心とする３次曲線となる。第
３図は共振周波数f0＝10MHz（３次オーバートー
ン）、Ｒ＝500mm、φ＝14mmの試料で切断方位＝
19.1゜の場合にθを変化させてターンオーバー温
度T0（温度係数が零になる点）を移動させたもの
である。この場合、各曲線ａ，ｂ，ｃの切断方位
θをθa，θb，θcとすればθa＜θb＜θcである。
一般に高安定水晶振動子は、恒温槽に収容し、
60〜80℃の温度範囲内の定められたある温度で用
いられる。従つて、安定した周波数特性を得るた
めには、ターンオーバー温度T0を恒温槽の所定
温度に一致させることが望ましく、設計にあたり
このT0をいかに精度良く定められるかどうかが
重要なポイントになる。本発明は、この点につい
て、切断方位θ及び曲率半径Ｒの影響を各々独立
に検討した結果、第４図、第５図に示すような関
係を見出し、これらの関係を簡単な計算式にまと
め、この計算式に基いて構成したものである。第
４図および第５図は、５次オーバートーンの場合
の一例であり、各々切断方位θおよび周波数f0と
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。即ち、第４図および第５図と
もに、θ1（f1R）に対して直線的に変化するので下
記のように書ける。
60〜80℃の温度範囲内の定められたある温度で用
いられる。従つて、安定した周波数特性を得るた
めには、ターンオーバー温度T0を恒温槽の所定
温度に一致させることが望ましく、設計にあたり
このT0をいかに精度良く定められるかどうかが
重要なポイントになる。本発明は、この点につい
て、切断方位θ及び曲率半径Ｒの影響を各々独立
に検討した結果、第４図、第５図に示すような関
係を見出し、これらの関係を簡単な計算式にまと
め、この計算式に基いて構成したものである。第
４図および第５図は、５次オーバートーンの場合
の一例であり、各々切断方位θおよび周波数f0と
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。即ち、第４図および第５図と
もに、θ1（f1R）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次近似式で表わす
と、 △ｆ／f0＝Ａ△Ts＋Ｂ△Ts2＋Ｃ△Ts3 (2)式 △Ts＝Ｔ―Ts （Ts：基準温度） 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 ∂(△f/f0)/∂(△T)＝A′＋3C′△Ti2 (3)式 となる。ターンオーバー温度T0は∂（△ｆ／
f0）／∂△Ｔ＝０のときのＴであるから、△Ti＝
T0―Tiとおくと A′＝−3C′（T0―Ti）2 (4)式 (1)式よりA′＝Kθ・△θ＋KR１／f0R ＝−3C′（T0―T1）2(5)式 故に △θ＝−3C′（T0―Ti）2―KRKR／foR／K〓 (6)式 △θ＝θ―θ0（θ0はT0＝Tiのときのθ）なので θ＝θ0―3C′（T0―Ti）2＋KR／foR／K〓 (7)式 (7)式の中でθ0，C′，Ti，K〓，KRは切断方位、
次数ｍにより定まるので、19.1゜、ｍ＝５に
ついて整理すると、 θ0＝34.310（deg）、C′＝73×10-12（１／℃3） T173（℃）だから、 θ＝34.310―50／f0R＋8.9 ×10-5（T0―73）2〔deg〕 ＝34.785（１―3.7×
10-4T0＋2.6 ×10-6T0 2）―50／f0R〔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＝34.482（１―3.6×10-4T0×2.3 ×10-6T0 2）―95／f0R ｍ＝３のとき θ＝34.732（１―2.8×10-4T0＋1.8 ×10-6T0 2）―20／f0R となる。
と、 △ｆ／f0＝Ａ△Ts＋Ｂ△Ts2＋Ｃ△Ts3 (2)式 △Ts＝Ｔ―Ts （Ts：基準温度） 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 ∂(△f/f0)/∂(△T)＝A′＋3C′△Ti2 (3)式 となる。ターンオーバー温度T0は∂（△ｆ／
f0）／∂△Ｔ＝０のときのＴであるから、△Ti＝
T0―Tiとおくと A′＝−3C′（T0―Ti）2 (4)式 (1)式よりA′＝Kθ・△θ＋KR１／f0R ＝−3C′（T0―T1）2(5)式 故に △θ＝−3C′（T0―Ti）2―KRKR／foR／K〓 (6)式 △θ＝θ―θ0（θ0はT0＝Tiのときのθ）なので θ＝θ0―3C′（T0―Ti）2＋KR／foR／K〓 (7)式 (7)式の中でθ0，C′，Ti，K〓，KRは切断方位、
次数ｍにより定まるので、19.1゜、ｍ＝５に
ついて整理すると、 θ0＝34.310（deg）、C′＝73×10-12（１／℃3） T173（℃）だから、 θ＝34.310―50／f0R＋8.9 ×10-5（T0―73）2〔deg〕 ＝34.785（１―3.7×
10-4T0＋2.6 ×10-6T0 2）―50／f0R〔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＝34.482（１―3.6×10-4T0×2.3 ×10-6T0 2）―95／f0R ｍ＝３のとき θ＝34.732（１―2.8×10-4T0＋1.8 ×10-6T0 2）―20／f0R となる。
第６図はｍ＝１、３、５のときの上記３式、即
ち、f0Rに対するθの関係を各T0の値に応じてグ
ラフ化したものである。このグラフにより所望の
T0，f0，Ｒに応じてθを選定すれば、最適のθが
高精度に決定できる。
ち、f0Rに対するθの関係を各T0の値に応じてグ
ラフ化したものである。このグラフにより所望の
T0，f0，Ｒに応じてθを選定すれば、最適のθが
高精度に決定できる。
(7) 発明の効果
以上説明したように、本発明においは、水晶振
動子を製造する場合の切断方位θを決定するに際
し、ターンオーバー温度T0だけでなく、厚みす
べりモードの次数ｍに基いて周波数f0および曲率
半径Ｒを考慮して切断方位θを選定しているた
め、所望の特性に対応したθが精度良く容易に決
定でき、設計精度の向上ならびに製造歩留りの向
上が図られ安定して特性の信頼性の高い水晶振動
子が得られる。
動子を製造する場合の切断方位θを決定するに際
し、ターンオーバー温度T0だけでなく、厚みす
べりモードの次数ｍに基いて周波数f0および曲率
半径Ｒを考慮して切断方位θを選定しているた
め、所望の特性に対応したθが精度良く容易に決
定でき、設計精度の向上ならびに製造歩留りの向
上が図られ安定して特性の信頼性の高い水晶振動
子が得られる。
第１図は本発明に係る水晶板の切断方位を説明
するための説明図、第２図は本発明に係る水晶振
動子を示すものでａは上面図、ｂは側面図であ
る。第３図は第２図の水晶振動子の周波数温度特
性の例を示すグラフ図、第４図および第５図は
各々切断方位θおよび曲率半径Ｒによる１次温度
係数Ａの変化を示すグラフ図、第６図は本発明に
係るθとT0，f0，Ｒ，ｍの関係をグラフ化したグ
ラフ図である。 １…水晶板、２…水晶振動子、３…電極。
するための説明図、第２図は本発明に係る水晶振
動子を示すものでａは上面図、ｂは側面図であ
る。第３図は第２図の水晶振動子の周波数温度特
性の例を示すグラフ図、第４図および第５図は
各々切断方位θおよび曲率半径Ｒによる１次温度
係数Ａの変化を示すグラフ図、第６図は本発明に
係るθとT0，f0，Ｒ，ｍの関係をグラフ化したグ
ラフ図である。 １…水晶板、２…水晶振動子、３…電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ IRE表記（yxwl）／θによる切断方位，
θを有する２回回転Ｙカツトの厚みすべりモード
利用のプラノコンベツクス形水晶振動子の製造方
法において、＝19.1±0.1゜の範囲とし、共振周
波数をf0、振動子凸面の曲率半径をＲ、周波数温
度特性曲線のターンオーバー温度をT0とし、厚
みすべりモードの動作次数ｍが１，３，５の場合
のθを各々θ1，θ3，θ5とすれば、 θ1＝34.482(1‐3.6×10-4T0+2.3×10-6T0 2)―
95／f0・Ｒ θ3＝34.732(1‐2.8×10-4T0+1.8×10-6T0 2)―
20／f0・Ｒ θ5＝34.785(1‐3.7×10-4T0+2.6×10-6T0 2)―
50／f0・Ｒ となるように切断方位θを選定して製造すること
を特徴とする水晶振動子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21698582A JPS59107618A (ja) | 1982-12-13 | 1982-12-13 | 水晶振動子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21698582A JPS59107618A (ja) | 1982-12-13 | 1982-12-13 | 水晶振動子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59107618A JPS59107618A (ja) | 1984-06-21 |
| JPS6367364B2 true JPS6367364B2 (ja) | 1988-12-26 |
Family
ID=16697007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21698582A Granted JPS59107618A (ja) | 1982-12-13 | 1982-12-13 | 水晶振動子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59107618A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11456700B1 (en) | 2021-08-20 | 2022-09-27 | Rockwell Collins, Inc. | Specifying SC and IT cut quartz resonators for optimal temperature compensated oscillator performance |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3980971B2 (ja) * | 2002-09-02 | 2007-09-26 | 日本電波工業株式会社 | Ｉｔカットの水晶振動子 |
| JP3980972B2 (ja) * | 2002-09-02 | 2007-09-26 | 日本電波工業株式会社 | 短冊形のｉｔカットの水晶振動子 |
| JP4563437B2 (ja) * | 2007-10-18 | 2010-10-13 | 日本電波工業株式会社 | ２回回転ｙカット板からなる水晶振動子 |
| JP2016174265A (ja) * | 2015-03-17 | 2016-09-29 | セイコーエプソン株式会社 | 振動子、発振器、電子機器、および移動体 |
| WO2022044360A1 (ja) * | 2020-08-31 | 2022-03-03 | 有限会社マクシス・ワン | 恒温槽型水晶発振器 |
-
1982
- 1982-12-13 JP JP21698582A patent/JPS59107618A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11456700B1 (en) | 2021-08-20 | 2022-09-27 | Rockwell Collins, Inc. | Specifying SC and IT cut quartz resonators for optimal temperature compensated oscillator performance |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59107618A (ja) | 1984-06-21 |
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