JIS C 6701:2007 水晶振動子通則 | ページ 2

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C 6701 : 2007 (IEC 60122-1 : 2002)
      備考 IEC 60068-2-6:1995 Environmental testing−Part 2: Tests−Test Fc: Vibration (sinusoidal) が,こ
             の規格と一致している。
    JIS C 60068-2-7 環境試験方法−電気・電子−加速度(定常)試験方法
      備考 IEC 60068-2-7:1983 Environmental testing−Part 2: Tests−Test Ga: Acceleration, steady stateが,
             この規格と一致している。
    JIS C 60068-2-13 環境試験方法(電気・電子)減圧試験方法
      備考 IEC 60068-2-13:1983 Environmental testing−Part 2: Tests−Test M: Low air pressureが,この規
             格と一致している。
    JIS C 60068-2-17 環境試験方法−電気・電子−封止(気密性)試験方法
      備考 IEC 60068-2-17:1994 Basic environmental testing procedures−Part 2: Tests−Test Q: Sealingが,
             この規格と一致している。
    JIS C 60068-2-20 環境試験方法−電気・電子−はんだ付け試験方法
      備考 IEC 60068-2-20:1979 Environmental testing−Part 2: Tests−Test T: Solderingが,この規格と一
             致している。
    JIS C 60068-2-21 環境試験方法−電気・電子−端子強度試験方法
      備考 IEC 60068-2-21:1999 Environmental testing−Part 2-21: Tests−Test U: Robustness of terminations
             and integral mounting devicesからの引用事項は,この規格の該当事項と同等である。
    JIS C 60068-2-27 環境試験方法−電気・電子−衝撃試験方法
      備考 IEC 60068-2-27:1987 Environmental testing−Part 2: Tests−Test Ea and guidance: Shockが,こ
             の規格と一致している。
    JIS C 60068-2-29 環境試験方法−電気・電子−バンプ試験方法
      備考 IEC 60068-2-29:1987 Environmental testing−Part 2: Tests−Test Eb and guidance: Bumpが,こ
             の規格と一致している。
    JIS C 60068-2-30 環境試験方法(電気・電子)温湿度サイクル(12+12時間サイクル)試験方法
      備考 IEC 60068-2-30:1980 Environmental testing−Part 2: Tests−Test Db and guidance: Damp heat,
             cyclic (12+12-hour cycle) が,この規格と一致している。
    JIS C 60068-2-32 環境試験方法−電気・電子−自然落下試験方法
      備考 IEC 60068-2-32:1975 Environmental testing−Part 2: Tests−Test Ed: Free fall (Procedure 1) が,
             この規格と一致している。
    JIS C 60068-2-45 環境試験方法−電気・電子−耐溶剤性(洗浄溶剤浸せき)試験方法
      備考 IEC 60068-2-45:1980 Environmental testing−Part 2: Tests−Test XA and guidance: Immersion in
             cleaning solventsが,この規格と一致している。
    IEC 60027 Letter symbols to be used in electrical technology
    IEC 60050-561:1991 International Electrotechnical Vocabulary (IEV)−Chapter 561: Piezoelectric devices of
        frequency control and selection
    IEC 60122-3:2001 Quartz crystal units of assessed quality−Part 3: Standard outlines and lead connections
    IEC 60444-1:1986 Measurement of quartz crystal unit parameters by zero phase technique in a π-network. Part
        1: Basic method for the measurement of resonance frequency and resonance resistance of quartz crystal
        units by zero phase technique in a π-network
    IEC 60444-2:1980 Measurement of quartz crystal unit parameters by zero phase technique in a π-network.

――――― [JIS C 6701 pdf 6] ―――――

                                                                                              3
                                                                 C 6701 : 2007 (IEC 60122-1 : 2002)
        Part 2: Phase offset method for measurement of motional capacitance of quartz crystal units
    IEC 60444-4:1988 Measurement of quartz crystal unit parameters by zero phase technique in a π-network.
        Part 4: Method for the measurement of the load resonance frequency fL, load resonance resistance RL and
        the calculation of other derived values of quartz crystal units, up to 30 MHz
    IEC 60444-5:1995 Measurement of quartz crystal units parameters−Part 5: Methods for the determination
        of equivalent electrical parameters using automatic network analyzer techniques and error correction
    IEC 60444-6:1995 Measurement of quartz crystal unit parameters−Part 6: Measurement of drive level
        dependence (DLD)
    IEC 60444-7:2004 Measurement of quartz crystal unit parameters−Part 7: Measurement of activity and
        frequency dips of quartz crystal units
    IEC 60444-8:2003 Measurement of quartz crystal unit parameters−Part 8: Test fixture for surface mounted
        quartz crystal units
    IEC 60617 Graphical symbols for diagrams
    IEC 61178-2:1993 Quartz crystal units−A specification in the IEC Quality Assessment System for Electronic
        Components (IECQ)−Part 2: Sectional specification. Capability approval
    IEC 61178-3:1993 Quartz crystal units−A specification in the IEC Quality Assessment System for Electronic
        Components(IECQ)−Part3: Sectional specification−Qualification approval
    IEC QC 001001:2000 IEC Quality Assessment System for Electronic Components (IECQ)−Basic Rules
    IEC QC 001002-2:1998 IEC Quality Assessment System for Electronic Components (IECQ)−Rules of
        Procedure−Part 2: Documentation
    IEC QC 001002-3:1998 IEC Quality Assessment System for Electronic Components (IECQ)−Rules of
        Procedure−Part 3: Approval procedures
    IEC QC 001005:2000 Register of Firms, products and services approved under the IECQ System, including
        ISO 9000
    ISO 1000:1992 SI units and recommendations for the use of their multiples and of certain other units

1.3 優先順位

 仕様書は,何らかの理由によって矛盾が生じた場合,次に示す優先順位によって確定す
る。同じ優先順位は,同等の国内規格にも適用する。
− 個別規格
− 品種別通則
− 品目別通則
− 引用したその他の国際規格類(例えばIEC)

2. 用語及び一般的要求事項

2.1 一般的事項

 単位,図記号,文字記号及び用語は,できる限り次の規格から引用する。
− IEC 60027
− IEC 60050(561)
− IEC 60617
− ISO 1000

2.2 定義

 この規格で用いる主な用語の定義は,次による。

――――― [JIS C 6701 pdf 7] ―――――

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C 6701 : 2007 (IEC 60122-1 : 2002)
2.2.1  水晶片(水晶ブランク)[crystal element(crystal blank)] 水晶の結晶軸に対して,決められた幾
何学的形状,寸法及び角度に切断した圧電材料。
2.2.2  電極(electrodes) 水晶片の一つの面に密着又は接近して配置した導電性の板又は薄膜。これに
よって水晶片に電界がかけられる。
2.2.3  水晶振動素子(crystal resonator) 電極間に交流電界が存在するときに振動する支持された水晶片。
2.2.4  支持方法(mounting) 水晶振動素子を保持器内部で支持する方法。
2.2.5  保持器(enclosure) 水晶振動素子及び支持機構を保護する容器。
2.2.6  保持器の形名(enclosure type) 特定の外形寸法で,決められた封じ方法に適合した材料の容器
の形名。
2.2.7  水晶振動子(crystal unit) 保持器内に水晶振動素子を組み込んだもの。
2.2.8  ソケット(socket) 水晶振動子を挿入してそれを保持し,電気的に接続するための部品。
2.2.9  振動モード(mode of vibration) 振動体に加えられる応力,発振周波数及び境界条件によって生
じる,個々の分子からなる振動体中の振動姿態。
  一般的な振動モードは次による。
− 屈曲
− 伸長
− 輪郭すべり
− 厚みすべり
2.2.10 基本波水晶振動子(fundamental crystal unit) 与えられた振動モードの中で,最も低い次数で動
作するように設計した水晶振動子。
2.2.11 オーバトーン水晶振動子(overtone crystal unit) 与えられた最も低い振動モードよりも高い次数
で動作するように設計した水晶振動子。
2.2.12 オーバトーン次数(overtone order) 与えられた振動モードで,基本波振動を1として相次いで
存在するオーバトーン振動に対して,順次増大していく整数。すべり及び伸長モードのオーバトーン次数
は,基本波周波数の整数倍であり,オーバトーン周波数は,基本波周波数の整数倍に近似する。
2.2.13 水晶振動子の等価回路(crystal unit equivalent circuit) 共振及び並列共振周波数の領域で,水晶
振動子と同じインピーダンスをもつ電気回路。インダクタンス,容量及び抵抗の直列回路に,水晶振動子
の端子間容量を並列に接続した回路で表す。直列アームのインダクタンス,容量及び抵抗のパラメータは,
それぞれL1,C1及びR1で示す。これらのものを水晶振動子の“動作パラメータ”という。並列容量はC0
で表す(図1参照)。
  一般的に,動作パラメータは,独立した振動モードの周波数に依存しない。このため,この振動モード
は,この仮定を認め他のモードから十分に独立している。これが独立していない場合には,ここに示す等
価回路及び計測方法などは適用しない。この規格の中に使用する記号は,表1による。
    備考1. 等価回路は,水晶振動子の特性のすべては表していない。
        2. 次に示すRe,Xe,Gp及びBpのそれぞれの値は,共振周波数の回りで急速に変化する。
            Reは,水晶振動子の等価回路の直列抵抗。
            Xeは,水晶振動子の等価回路の直列リアクタンス。
            Gpは,水晶振動子の等価回路の並列コンダクタンス。
            Bpは,水晶振動子の等価回路の並列サセプタンス。

――――― [JIS C 6701 pdf 8] ―――――

                                                                                              5
                                                                 C 6701 : 2007 (IEC 60122-1 : 2002)
                                             C1
                                                           Re
                            C0              L1                        Gp       Bp
                                                           Xe
                                             R1
                    図 1 記号及び共振点付近での水晶振動子の電気的等価回路
2.2.14 直列抵抗(R1)[motional resistance(R1)] 等価回路の直列アームの抵抗。
2.2.15 直列インダクタンス(L1)[motional inductance(L1)] 等価回路の直列アームのインダクタンス。
2.2.16 直列容量(C1)[motional capacitance(C1)] 等価回路の直列アームの容量。
2.2.17 並列容量(C0)[shunt capacitance(C0)] 等価回路の直列アームと並列の容量。
2.2.18 圧電振動子のパラメータ(parameters of piezoelectric resonators) 図1に示す電気的等価回路の
C1,L1,R1及びC0で定義するパラメータ。他のすべてのパラメータは基本的なパラメータによって導き出
せる。ある一つの周波数が決まったとき,電気的等価回路のパラメータは,実験によってだけ測定できる。
  インピーダンスZ及びアドミタンスYは,次の式で表される。
                            1    j         j
                         Z                       (1)
                            Y    C0   1      j
  圧電振動子の電気的等価回路は,色々なパラメータの間で次のような基本的関係がある。
                                   2
                             f2   fs
                               2   2
                                     及び  2   fC0 R1
                             fp   fs
  この式は,標準化した周波数ファクタとダンピングファクタを示す。fp,fs,及び式 (1) に使用したその
他の記号及び重要なパラメータは表1を参照する。式 (1) の周波数特性は,表2に定義した。
  電気的等価回路のインピーダンス(|Z|)は,直列抵抗(Re)とリアクタンス(Xe)で構成される。リ
アクタンスX1は,L1とC1によって決定される。これらの周波数特性を,図2に示す。
  |Zm|と|Zn|は最小と最大のインピーダンスを表す。そして,Rr,Raはゼロ位相角度でのインピーダ
ンスを表す。これらの曲線は,一般的な圧電振動子の特性を示すものである。
  圧電振動子のインピーダンスとアドミタンスの円線図を図3に示す。その条件は,圧電振動子のインピ
ーダンス又はアドミタンスの円線図の直径が,2 πfC0の変化より大きい場合,又はr≪Q2の場合に満足す
る。
  もし,この条件が満足されない場合には,アドミタンスカーブは偏った特性となる。説明を容易にする
目的から,圧電振動子のインピーダンス(又はアドミタンス)は,円線図に表すことができると仮定する。
表3はこの仮定に基づいた,一般的な圧電振動子のQ,r及びQ2/rに関するデータを示す。
  実用的な式を導き出すために,近似式を作成する必要がある。そのために,次の条件を仮定する。

――――― [JIS C 6701 pdf 9] ―――――

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C 6701 : 2007 (IEC 60122-1 : 2002)
                         fm  fr  fs及び  fa   fn  fp
  Mは性能指数(figure of merit M=Q/r)という。振動子の共振周波数 fm,fr,fa,fp,fn及び直列共振周
波数 fsの関係は,性能指数M>10及び容量比r>10のときに成立し,表4のとおりとなる。これらの関
係は,M≫1という条件の下に導き出された。
  並列共振周波数と直列共振周波数との差は,次のようになる。
                           2   2
                         fp   fs   C1   1
                             2

(pdf 一覧ページ番号 )

                           fs      C0   r
  その近似式は
                         fp  fs        1
                                  1  r   1
                           fs
                          1  1   1  ...  1
                          2r    4r       2r
                          1 C1  (3)
                          2 C0
  この近似式は,rが大きいときに用いられる(例えば,rが25以上であれば,そのエラーは1 %以下で
ある。)。
            図 2 圧電振動子のインピーダンス|Z|,コンダクタンスRe,サセプタンスXe,
                            直列アームのリアクタンスX1の周波数特性

――――― [JIS C 6701 pdf 10] ―――――

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