DE2842644A1 - Quarzschwinger mit einer dicken- breiten-scherschwingung - Google Patents
Quarzschwinger mit einer dicken- breiten-scherschwingungInfo
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Description
PATENTANWALT ζ
ki/ha
MÖNCHEN 84 30 SB
CABLE ADDRES8 : DIPL.-PHYS. F. ENDLICH POSTFACH, D - 8Ο34 GERM ERI N G
PHONE
Anwaltsakte: D-4403
Anmelderin: Kabushiki Kaisha Daini Seikosha, Tokyo / Japan
Quarzschwinger mit einer Dicken-Breiten-Scherschwingung
Die Erfindung betrifft einen Quarzschwinger mit einer Dicken-Breiten-Scherschwingung
für eine elektronische Armbanduhr gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In jüngster Zeit sind schnell elektronische Armbanduhren geschaffen
worden, und bei den Zeitgenauigkeiten dieser elektronischen Armbanduhren ist ein großer Fortschritt erzielt worden.
Hierbei ist ein Stimmgabel-Biegequarzschwinger als Zeitnormal für die elektronische Armbanduhr verwendet worden. Da jedoch die
Frequenz-Temperatur-Kennlinie des Stimmgabel-Biegequarzschwingers
einen quadratischen Kurvenverlauf zeigt, ist es schwierig, eine hochgenaue und stabile Resonanzfrequenz zu erhalten, die
einen breiten Temperaturbereich überdeckt. Wenn ein Temperaturausgleich mit Hilfe eines Bariumtitanatskondensatorsdurchgeführt
wird, ändert sich dessen elektrostatische Kapazität entsprechend der Temperatur, so daß Armbanduhren mit Schwingquarzen mit
einer ausreichend hohen Genauigkeit in ein auch praktisch verwertbares Stadium gekommen sind. Wenn jedoch bei einer Armbanduhr
mit einem Schwingquarz eine höhere Genauigkeit gefordert wird, müssen die Temperaturkenndaten sowohl des Temperaturausgleichskondensators
als auch des Quarzschwingers optimal einge-
609824/0598
- y- (0
stellt werden. Die Genauigkeit kann jedoch über einen bestimmten Wert hinaus nicht erhöht werden, da sich die Kapazität des Temperaturausgleichskondensators
im Verlauf der Zeit ändert. Folglich zeigt die Frequenz-Temperatur-Kennlinie eines AT-Schnitt-Quarzschwingers
einen kubischen Verlauf, und hat als eine Verbesserung der vorstehend angeführten Schwierigkeiten Beachtung gefunden,
und die Untersuchung und Entwicklung gehen fortlaufend weiter, damit er bei Armbanduhren verwendet werden kann; allerdings kann
er bis jetzt noch nicht für Armbanduhren verwendet werden. Das heißt, der sich in der Entwicklung befindende AT-Schnitt-Quarzschwinger
weist eine rechteckige Ebene auf, und beide Enden des Schwingers sind in Längsrichtung in abgeschrägter Form fertiggestellt
worden, und die Erregungselektroden sind sowohl auf den oberen als auch auf den unteren horizontalen Flächen des AT-Schnitt-Quarzschwingers
vorgesehen worden. Wenn eine Wechselspannung zwischen den Erregungselektroden angelegt wird, können die
Dicken-Breiten-Scherschwinger erhalten werden. Ferner ist die Polarisationsverteilung in Betracht gezogen worden, um die
Schwingungsmoden des rechteckigen AT-Schnitt-Quarζschwingers zu
verstehen. Wenn mit "p" die Anzahl der Maxima der Polarisationssinuswelle
bezeichnet ist, die zur elektrischen Achse (in Längsrichtung) ausgerichtet ist, mit "q" die Anzahl der Maxima der
Polarisations-Kosinuswelle bezeichnet ist, die bezüglich dessen Dicke ausgerichtet ist, und mit "r" die Anzahl der Maxima der
Polarisations-Kosinuswelle bezeichnet ist, die bezüglich dessen Breitenquadrat zu der elektrischen Achse hin ausgerichtet ist,
kann der Schwingungsmode mit (p, q, r)angegeben werden. Der rechteckige AT-Schnitt-Quarzschwinger wird mit den Schwingungsmoden (p, q, r) erregt, die (1, 1, 0) sind, so daß, wenn der
rechteckige AT-Schnitt-Schwingquarz bezüglich der Schwingungsmoden
miniaturisiert wird, er nicht für Armbanduhren verwendet werden kann, da zahlreiche unerwünschte Schwingungen erzeugt werden.
Ferner ist es für einen Schwinger dieser Art theoretisch unmöglich, mit den Schwingungsmoden (1, 1, 1) zu schwingen, da jeweils
eine Elektrode an den oberen und unteren Flächen in der Dickenrichtung des Schwingers vorgesehen ist. In Wirklichkeit
kann jedoch der Schwinger mit Schwingungsmoden von (1, 1,1) erregt werden, da seine Polarisationsverteilung nicht genau symme-
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trisch ist. Wegen der Kenndaten, dieses Schwingungsmodes und insbesondere
da dessen äquivalente Impedanz groß ist und dessen Q-Faktor niedrig ist, kann dieser Schwinger nicht für Armbanduhren
verwendet werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, unter möglichst weitgehender Vermeidung
der genannten Schwierigkeiten einen Quarzschwinger mit
einer Dicken-Breiten-Scherschwingung zu schaffen, dessen äquivalente
Impedanz klein gemacht ist, indem der Schwinger mit Schwingmoden (p, q, r) erregt wird, die(1, 1, 1) sind, wobei der Ausschnittwinkel,
die Form, die Größe und die Form der Elektroden des Quarzschwingers verbessert ist. Die Resonanzfrequenz des
Quarzschwingers wird durch Erregen der Schwingmoden (1, 1, 1)
entsprechend dessen Dicke und Breite festgelegt, so daß er als Quarzschwinger mit einer Dicken-Breiten-Scherschwingung bezeichnet
werden kann.
Ferner soll gemäß der Erfindung ein Quarzschwinger mit einer
Dicken-Breiten-Scherschwingung mit einer ausgezeichneten Frequenz-Temperatur-Kennlinie
geschaffen werden, indem der Ausschnittwinkel, die Größe und die Abmessungen entsprechend kombiniert
werden. Darüber hinaus soll die Frequenz des Schwingers ohne weiteres eingestellt werden können, ohne daß dessen äquivalente
Impedanz verschlechtert wird.
Gemäß der Erfindung ist dies durch den Gegenstand des Anspruchs
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche .
Gemäß der Erfindung ist somit ein Quarz schwinger mit Schwingungsmoden
(p, q, r), welche jeweils (1, 1,1) sind, wobei "p" die Anzahl
der Maxima der Polarisations-Sinuswelle ist, die bezüglich der elektrischen Achse ausgerichtet ist, "q" die Anzahl der Maxima
der Polarisations-Kosinuswelle ist, die bezüglich der Dicke ausgerichtet ist und "r" die Anzahl der Maxima der Polarisätions-Kosinuswelle
ist, die bezüglich des Breitenquadrats zu der elektrischen Achse ausgerichtet ist, aus einer Y-Platte eines
Schwingquarzes unter einem Winkel zwischen 34 bis 36° ausgeschnitten, der um seine X-Achse als Drehachse herumgedreht ist,
809824/0-5 9S
und ist mit einer Anzahl einander gegenüberliegender Elektroden j an der vertikalen oder an der zu dessen Y-Achse annähernd
parallelen Fläche versehen . Infolgedessen kann der Schwingquarz so hergestellt werden, daß seine äquivalente Impedanz
klein ist,und daß er auch eine ausgezeichnete Frequenz-Temperatur-Kennlinie
hat.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen
erläutert. Es zeigen:
Fig.1 eine Darstellung der Polarisationsverteilung eines
Quarzschwingers mit einer Dicken-Breiten-Scherschwingung
gemäß der Erfindung;
Fig.2 eine perspektivische Darstellung des Quarzschwingers
gemäß der Erfindung;
Fig.3 eine Gesamtansicht des Quarzschwingers gemäß der
Erfindung;
Fig.4 eine Schnittansicht eines in Fig. 3 dargestellten
Quarzschwingers mit einer Dicken-Breiten-Scherschwingung j
Fig.5 eine Gesamtansicht einer weiteren Ausführungsform
eines Quarzschwingers gemäß der Erfindung;
Fig.6 eine Schnittansicht durch den in Fig.5 dargestellten
Quarzschwinger;
Fig.7 eine Gesamtansicht"einer weiteren Ausführungsform
eines Quarzschwingers mit einer Dicken-Breiten-Scherschwingung
gemäß der Erfindung;
Fig.8 eine Schnittansicht des in Fig.7 dargestellten
Quarzschwingers; ' j
909824/059$ j
Fig.9 ebenfalls eine Gesamtansicht einer weiteren Ausfüh-'
rungsform eines Quarzschwingers gemäß der Erfindung;
Fig.10 eine Schnittansicht durch den in Fig.9 dargestellten
Quarzschwinger;
Fig.11 eine Gesamtansicht noch einer weiteren Ausführungsform des QuarzSchwingers ,gemäß der Erfindung;
Fig.12 eine Schnittansicht durch den in Fig.11 dargestellten
Quarzschwinger;
Fig.13 eine Darstellung des Ausschnittwinkels eines Quarzschwingers
gemäß der Erfindung;
Fig.14 eine Darstellung eines Beispiels der Frequenz-Temperatur-Kennlinie
aufgrund einer theoretischen Berechnung; und
Fig.15 eine Darstellung eines weiteren Beispiels der Frequenz-Temperatur-Kennlinie
gemäß einer theoretischen Berechnung.
In Fig.1 ist die Polarisationsverteilung der Erfindung dargestellt.
Der Schwingungsmode bzw. die Schwingungsart des Quarzschwingers
mit einer Dicken-Breiten-Scherschwingung gemäß der Erfindung ist der- bzw. dieselbe wie der bzw. die einer Dicken-Breiten-Scherschwingung.
Die Verschiebung des Schwingers kommt zu einem Maximum in der Mitte seiner elektrischen Achse (der X-Achsrichtung)
und wird zu den beiden Enden der X-Achse hin entsprechend kleiner, während im rechten Winkel zu der elektrischen X-Achse die Schwingung
von denEndteilen des Schwingers aus allmählich kleiner wird und im Mittelpunkt des Schwingers schließlich null (0) wird, wenn
dieselbe Tendenz andauert (d.h. die Verschiebung des Schwingers kommt zu einem Maximum in der Mitte der elektrischen Achse und
wird zu den beiden Enden der X-Achse hin entsprechend kleiner). Ferner wird die .Schwingung in der zweiten Hälfte in der umgekehr-
909824/0898
OO
ten Phase allmählich größer und kommt schließlich an den beiden Endteilen zu einem Maximum.
In Fig.2 ist zum leichteren Verständnis der Schwingungszustand
der in Fig.1 wiedergegebenen Polarisationsverteilung dargestellt. Hierbei ist eine Erregungselektrode vorgesehen, um sie so in
den in der Zeichnung angegebenen Pfeilrichtung zu verschieben.
In Fig.3 ist eine Ausführungsform der Elektrodenanordnung gemäß
der Erfindung dargestellt. Um die Beschreibung zu vereinfachen, ist als Beispiel eine Y-Platte genommen. In Fig.3 sind ein Quarzschwinger
8 mit einer Dicken-Breiten-Scherschwingung und zumErregen Elektroden 9 und 10 dargestellt, welche auf der Vorderseite
des Schwingers angeordnet sind; die Elektroden 9 und 10 sind in der Breitenrichtung des Schwingers in zwei Teile aufgeteilt. Auf
der Rückseite des Schwingers sind ebenfalls zwei Erregungselektroden angeordnet (die jedoch in der Zeichnung nicht dargestellt
sind).
In Fig.4 ist die Ausführung der Elektroden- des in Fig.3 dargestellten
Quarzschwingers wiedergegeben. In der Zeichnung haben
die Elektroden 9 und 12 sowie die Elektroden 10 und 11 dieselbe
Polarität. Wenn eine Wechselspannung an Elektrodenanschlüsse 13 und 14 angelegt wird, wird ein elektrisches Feld in Richtung der
ausgezogenen und der gestrichelten Pfeile erzeugt, und die Verschiebung tritt jeweils in der umgekehrten Richtung auf, wie in
Fig.2 dargestellt, und resultierend können dann ohne weiteres die Schwingungsmoden (1, 1, 1) erhalten werden.
In Fig.5 ist eine weitere Ausführungsform einer Elektrodenanordnung
dargestellt. Bei diesem Beispiel sind jeweils zwei Elektroden 16, 17, 18 und 19 angeordnet, (wobei die" Elektroden 18 und
in der Zeichnung nicht dargestellt sind). Die konstruktive Anordnung
derElektroden dieses Beispiels ist in Fig.6 dargestellt, wobei die Elektroden 16 und 19 und auch die Elektroden 17 und 18
jeweils dieselbe Polarität haben. Wenn dann eine Wechselspannung an Elektrodenanschlüsse 20 und 21 angelegt wird, wird ein elektrisches
Feld in Richtung der Pfeile erzeugt, und resultierend
909824/0596
können die Schwingungsmoden (1, 1, 1) ohne weiteres erhalten werden.
In Fig.7 und 8 ist eine weitere Ausführungsform einer Elektrodenanordnung
dargestellt. In diesem Beispiel weisen die Seitenflächen 9a des QuarzSchwingers 22 mit einer Dicken-Breiten-Quarζ-schwingung
keinen rechten Winkel mit der Z-Achse, sondern zu dieser
eine bestimmte Neigung auf. Dieser Neigungswinkel wird nachstehend noch genauer beschrieben. Auch in diesem Beispiel haben
die Elektroden 23 und 26 sowie die Elektroden 24 und 25 jeweils dieselbe Polarität. Ferner sind die Endteile der Elektroden 23
und 25 und die der Elektroden 24 und 26 annähernd parallel zu der Y-Achse des QuarzSchwingers angeordnet, das heißt, da die
Komponente des elektrischen Feldes, um den Quarzschwinger zu erregen,
dessen Komponente in dessen +Y-Achsrichtung oder in dessen-Y-Achsrichtung
ist, ist er entsprechend anzuordnen, um so die Komponente des elektrischen Feldes derselben Zahl in demselben
Bereich zu erzeugen. In Fig.8 sind auch noch die Elektrodenanschlüsse
27 und 28 dargestellt.
In Fig.9 und 10 ist eine weitere Ausführungsform einer Elektrodenanordnung
gemäß der Erfindung wiedergegeben. In diesem Beispiel bilden die Seitenflächen 10a des Quarzschwingers mit einer
Dicken-Breiten-Scherschwingung keinen rechten Winkel mit dessen Z-Achse sondern weisen ähnlich wie in Fig.7 und 8 eine gewisse
Neigung auf, und die vorderen und rückseitigen Elektroden 30 und 32 sowie 31 und 33 sind an beiden Enden in der Breitenrichtung
des Schwingquarzes anliegend angeordnet. Die Elektroden 30 und 32 sowie 31 und 33 sind auch parallel dazu und entsprechend der
Neigung angeordnet und die Resonanzfrequenz-Einstellteile 10b sind gleichzeitig an den geneigten Seitenflächen 10a vorgesehen.
In Fig.10 sind auch noch Elektrodenanschlüsse 34 und 35 dargestellt.
Der Grund, weshalb die Resonanzfrequenz eingestellt werden kann, wird später noch im einzelnen beschrieben.
In Fig.11 und 12 ist noch eine weitere Ausführungsform einer
Elektrodenanordnung gemäß der Erfindung beschrieben. Dieses Beispiel
zeigt einen Quarzschwinger 36 derselben Form wie in den
909824/059*
Fig.7 und 9, und zwei Elektrodenteile 37 und 38 sind in der Breitenrichtung
auf einer der Hauptflächen (der vorderen Fläche) des Quarzschwingers aufgeteilt, und andererseits ist eine Erdungselektrode
39 auf der anderen Hauptfläche (der rückwärtigen Fläche) angeordnet. Aus der Achsendarstellung in Fig.11 und 12 ist zu ersehen,
daß die Seitenflächen des Quarzschwingers 36 keinen rechten
Winkel mit der Z-Achse bilden, sondern bezüglich dieser eine bestimmte Neigung aufweisen. Ferner sind in Fig.12 Anschlußelektroden
40 und 41 dargestellt. Wenn eine Wechselspannung an Elektrodenanschlüsse 40 und 41 angelegt wird, wird ein elektrisches
Feld in Richtung der Pfeile erzeugt, wie in Fig.12 dargestellt ist, und resultierend können dann ohne weiteres die Schwingungsmode
(1, 1, 1) erhalten werden.
Als nächstes wird die Resonanzfrequenz der Schwingungsmode (1,1,1)
der Erfindung beschrieben. Die Verschiebungsrichtung des Quarzschwingers
mit einer Dicken-Breiten-Seherschwingung, der aus einer
Y-Platte mit einer Schwingquarz-Drehachse herausgeschnitten ist,
verläuft parallel zu dessen Y-Achse . Wenn dann der Umriß des
Schwingquarzes sehr groß im Vergleich zu dessen Dicke ist, kann die Gleichung, um ohne Schwierigkeit dessen Resonanzfrequenz zu
bestimmen, erhalten werden; bei den Abmessungen, wie sie gemäß der Erfindung in Betracht gezogen werden, d.Ji. bei einer Form, bei
welcher die zu der Dickenrichtung senkrechte Fläche (die. Hauptfläche) einen rechten Winkel mit der zu der Breitenrichtung senkrechten
Fläche (der Seitenfläche) bildet, kann jedoch die Beanspruchung ζ in der zu der Breitenrichtung senkrechten Fläche
nicht null werden, so daß eine exakte Lösung nicht erhalten werden kann. Die exakte Lösung ist jedoch von R.D. Mindlin gefunden
worden. Wenn nämlich die Hauptfläche des Quarzschwingers nicht einen rechten Winkel mit der Seitenfläche, sondern einen bestimmten
.Winkel mit ihr bildet, wird die Beanspruchung ζ an der Seitenflache
null, und dadurch kann eine genaue Lösung erhalten werden. Aufgrund dieser Entdeckung konnte dann der Quarzschwinger
auch miniaturisiert werden.
In Fig.13 ist eine Schnittansicht eines aus einer Y-Platte herausgeschnittenen
Quarzschwingers mit einer Dicken-Breiten-Scher-
809824/059$·
schwingung, wobei YQ die Dicke und Z0 die Breite ist, unter dem
Winkel Θ.. zu der Hauptfläche und unter dem Winkel θ~ zu der Seitenfläche
dargestellt, die um dessen X-Achse als Drehachse gedreht worden ist. (Die Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn ist
als die positive festgelegt). Die x-, y- und z-Achsen sind die neuen Achsen, die bezüglich der X-, Y- und der Z-Achse um einen
bestimmten Winkel gedreht sind. Da bei den Schwingungsmoden (1, 1, 1) die Verschiebung parallel zu der x-Achse erfolgt und
die Verschiebung in Richtung der y- und der ζ-Achse null ist, kann die Bewegungsgleichung folgendermaßen wiedergegeben werden:
c 66-£2u/ Oy2 + ze 56-d2OfoyOz + C55-VUyQz2 = -/Vu (D
wobei C66, C56 und C55 elastische Steifigkeiten aufgrund der Koordinatentrans
formations sind,cO die Winkelgeschwindigkeit, U die Verschiebung in Richtung der x-Achse und f die Dichte des Schwingquarzes
ist.
Im Falle der Schwingungsmode (1, 1, 1), kann dieVerschiebung U dann
folgendermaßen ausgedrückt werden:
U = sinifysin ^' 56/C 66'Y ~
Durch Einsetzen in Gl.(2) kann Gl.(1) folgendermaßen gelöst werden
Durch Einsetzen in Gl.(2) kann Gl.(1) folgendermaßen gelöst werden
wobei r55 . C55 - C"56/C-66 ist.
Da die Schwingungsmoden in diesem Fall (1, 1, 1) sind, ergibt sich
für die Werte ^ und fc :
Ferner können die Randbedingungen der Seitenflächen durch die folgende
Beziehung angegeben werden:
90° - (Θ., - B2) = arc tan (C^g/C'gg) (5)
909 824/069 S
Das heißt, wenn derWert von B1 festgelegt ist, kann der Wert von
θ2 ohne weiteres erhalten werden. Aus den Gl.(3) und (4) kann die
Resonanzfrequenz "f" der Schwingungsmode (1, 1,.1) wie folgt dargestellt
werden:
I/O 1/0
— x/jii. ill- ^Mf ' (1 + Jr /C* ·Υ2 /Ζ21 ' f6)
Folglich kann die Resonanzfrequenz-Temperatur-Kennlinie im Fall einer Änderung des Ausschnittswinkels und ,des Seitenverhältnisses
ohne weiteres und theoretisch mit Hilfe der Gl.(6) erhalten werden.
Die Frequenz f(t) bei einer wahlfreien bzw. beliebigen Temperatur
"t" kann mit Hilfe der nach dem Glied dritten Grades abgebrochenen
Taylorschen Reihe bei einer Raumtemperatur von 20° auf folgende Weise dargestellt werden:
f(t) = f(20)[l + « (t - 20) + ß(t - 20)2 + ^(t - 2O)3J
Ot, ß und f sind als die linearen, quadratischen bzw. kubischen
Resonanzfrequenz-Temperaturkoeffizienten definiert und lassen sich folgendermaßen ausdrücken:
* =3f(t)/9t/f(20)
ß =32f (t)/0 t2/2f (20)
f =33f(t)/2t3/6f(20) (7)
Der Ausschnittwinkel und das Breiten-Dickenverhältnis für eine
ausgezeichnete Resonanzfrequenz-Temperaturkennlinie kann dann durch Berechnen der Wertere, ß und J^ erhalten werden. Ferner sind
die B1 und θ2 durch das Breiten-Dickenverhältnis des Quarzschwingers
mit einer Dicken-Breiten-Scherschwingung festgelegt. Folglich ist ein Winkel von 34 bis 36° im allgemeinen der am meisten
vorzuziehende Wert für die Resonanzfrequenz-Temperaturkennlinie.
Tn Fig.J4 ist die Resonanzfrequenz-Temperaturkennlinie der-Erfindung
aufgrund einer theoretischen Berechnung unter den Bedingungen dargestellt, daß das Breiten-Dickenverhältnis Yq/Zq 0,Ö5 ist
909824/0590
- yr - 45
und daß der Ausschnittwinkel Q^ 35°20' und der Ausschnittwinkel
Qj -49°42' ist. Bei diesen Werten ergibt sich eine ideale Resonanzfrequenz-Temperaturkennlinie,
welche mit einer kubischen Kurve angenähert werden kann und welche in der Nähe der Raumtemperatur
durch eine grade Linie mit einer geringen Steigung angenähert werden kann. Ferner gilt, je größer das. Breiten/Dickenverhältnis
Y /Z wird, umso größer wird der quadratische Temperaturkoeffizient
"ß11/ und dadurch wird die Charakteristik bzw. die Kennlinie
von der kubischen Kurve zu einer quadratischen Kurve hin verschoben/und wenn das Breiten/Dickenverhältnis Yo/Zo größer als 0,3
wird, kann die Resonanzfrequenzkennlinie in der Nähe der Raumtemperatur durch die quadratische Kurve.angenähert werden.
In Fig. 15 ist die Resonanzfrequenz-Temperaturkennlinie für Yo/Zo
= 6,3 ; B1 =35?12f und Θ2=-5Ο°12' dargestellt, die in der Nähe der
Raumtemperatur durch die quadratische Kurve angenähert werden kann, und auch der Wert von "ß" ist als Ergebnis einer theore-
—8
tischen Berechnung etwa -1,2 χ 10 /0C2. Der Wert von "ß" sollte nämlich kleiner sein als dieser Wert, um mit Hilfe eines einzigen Quarzschwingers eine hochgenaue Armbanduhr zu erhalten. Da die Resonanzfrequenz durch die Gl. (6) festgelegt ist, wird, wenn ein Metall, wie Au, Ag oder Al an dessen Seitenfläche angebracht bzw. angeklebt wird, der Wert Z in Wirklichkeit größer, und folglich kann die Resonanzfrequenz f eingestellt werden..
tischen Berechnung etwa -1,2 χ 10 /0C2. Der Wert von "ß" sollte nämlich kleiner sein als dieser Wert, um mit Hilfe eines einzigen Quarzschwingers eine hochgenaue Armbanduhr zu erhalten. Da die Resonanzfrequenz durch die Gl. (6) festgelegt ist, wird, wenn ein Metall, wie Au, Ag oder Al an dessen Seitenfläche angebracht bzw. angeklebt wird, der Wert Z in Wirklichkeit größer, und folglich kann die Resonanzfrequenz f eingestellt werden..
Wie oben beschrieben, kann gemäß der Erfindung der Schwinger durch
den Schwingungsmode (1,1,1) erregt werden, was bisher für unmöglich gehalten worden ist, wobei die Elektrodenausführung des
Quarzschwingers mit einer Dicken-Breiten-Scherschwingung verbessert
worden ist. Hierdurch ist die äquavalente Impedanz sehr klein gemacht worden. Gemäß der Erfindung kann ein Quarzschwinger
mit einer Dicken-Breiten-Scherschwingung mit einer ausgezeichneten Resonanzfrequenz-Temperaturkennlinie erhalten werden, indem die
Resonanzfrequenz-Temperaturkennlinie theoretisch insbesondere dadurch bestimmt wird, daß die Ausschnittswinkel und das Breiten/
Dickenverhältnis entsprechend gewählt werden. Ferner kann die Frequenz ohne weiteres ohne eine Verschlechterung der äquivalenten
Impedanz des Quarzschwingers eingestellt werden. Aufgrund der
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-VZ-
vorbeschriebenen Kenndaten des QuarzSchwingers gemäß der Erfin
dung ist eine hochgenaue Armbanduhr geschaffen.
Ende der Beschreibung
909824/0596
-JlI-
Leerseite
Claims (17)
- Anmelderin: Kabushiki Kaisha Daini Seikosha, Tokyo /JapanPatentansprücheν, 1 ·) Quarz schwinger mit einer Dicken-Breiten-Scherschwingung, der unter einem Winkel von 34 bis 36° aus einer Y-Platte des Schwingquarzes ausgeschnitten ist, der um seine X-Achse als Drehachse gedreht worden ist, dadurch gekennze ich.net, daß eine Anzahl Elektrodenpaare (9,1O;11,12;16,17;18,19;23,24;25,26;) auf zu dessen y-Achse senkrechten Hauptflächen vorgesehen sind, und die einander gegenüberliegenden Elektroden auf den jeweiligen Hauptflächen eine verschiedene Polarität aufweisen.
- 2. Quarzschwinger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Elektroden auf den zu der y-Achse senkrechten Hauptflächen vorgesehen sind, und daß die zwei Elektroden in der Breitenrichtung jeweils aufgeteilt sind.
- 3. Quarzschwinger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Elektroden auf den zu der y-Achse senkrechten Hauptflächen vorgesehen sind, und daß der Endteil der Elektroden parallel zu der y-Achse angeordnet ist.
- 4. Quarzschwinger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß seine Seitenflächen, an welchen keine Elektroden vorgesehen sind, unter einem Winkel im Bereich von -49° bis -52° be-ORIGINAL INSPECTEDzüglich der Z-Achse ausgeschnitten sind.
- 5. Quarzschwinger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Breiten/Dickenverhältnis Yo/ZQ, wobei YQ die Dicke des Schwingers und Z dessen Breite ist, kleiner als der Wert von 0,3 ist.
- 6. Quarzschwinger mit einer Dicken-Breiten-Seherschwingung, der unter einem WJ vel von 34 bis 36° aus der Y-Platte ausgeschnitten ist, die um dessta X-Achse als Drehachse gedreht worden ist, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl Elektroden (9 bis 12; 16 bis 19; 23 bis 26) auf dessen Seitenflächen vorgesehen ist, welche parallel oder annähernd parallel zu der y-Achse sind, und daß die auf derselben Ebene der Seitenflächen festgelegten Elektroden jeweils eine andere Polarität aufweisen.
- 7. Quarzschwinger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Seitenflächen, welche parallel oder annähernd parallel zu der y-Achse verlaufen, unter einem Winkel im Bereich von -49 bis -52° bezüglich der Z-Achse ausgeschnitten sind.
- 8. Quarzschwinger nach Anspruch 6 und/oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Elektroden auf den Seitenflächen vorgesehen sind, welche parallel oder annähernd parallel zu der y-Achse verlaufen.
- 9. Quarzschwinger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Breiten/Dickenverhältnis Yo/%or wobei YQ die Dicke des Schwingers und Z dessen Breite ist, kleiner als der Wert von 0,3 ist.
- 10. Quarzschwinger mit einer Dicken-Breiten-Scherschwingung, der unter einem Winkel von 34° bis 36° aus der Y-Platte ausgeschnitten ist, die um dessen Y-Achse als Drehachse gedreht worden ist, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet, daß jeweils zwei Elektroden (30,31;32,33) auf den. zu seiner909824/0S96y-Achse senkrechten Hauptflächen vorgesehen sind, und daß die auf der jeweiligen Hauptfläche vorgesehen -, einander gegenüberliegenden Elektroden (31,33;30,32) eine unterschiedliche Polarität aufweisen, und daß Frequenzeinstellteile (10b) an den Seitenflächen (10a) angebracht sind, an welchen keine Elektroden vorgesehen sind.
- 11. Quarzschwinger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzeinstellteile (10b) aus Metallen, wie Au, Ag, Al u.a. hergestellt sind.
- 12. Quarzschwinger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Seitenflächen (10a), an denen die Frequenzeinstellteile (10b) haften, unter einem Winkel im Bereich von -49° bis -52° bezüglich der Z-Achse ausgeschnitten sind.
- 13. Quarzschwinger nach Anspruch 10 und / oder Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Breiten/Dickenverhältnis Y /Z , wobei Y die Dicke desSchwingers und Z dessen Breite ist, kleiner als der Wert 0,3 ist.
- 14. Quarzschwinger mit einer Dicken-Breiten-Scherschwingung, der unter einem Winkel von 34° bis 36° aus der Y-Achse ausgeschnitten ist, die um dessen X-Achse als Drehachse gedreht ist, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl Elektroden (37,38) auf einer der zu dessen y-Achse senkrechten Hauptflächen vorgesehen ist, und daß eine geerdete Elektrode (39) auf der anderen Hauptfläche vorgesehen ist.
- 15. Quarzschwinger nach Anspruch 14, dadurch g e k e η nze ichnet, daß die zwei Elektroden (37,38) , die auf der einen Hauptfläche vorgesehen sind, in Richtung der Z-Achse unterteilt sind.
- 16. Quarzschwinger nach Anspruch 14 und/oder Anspruch 15, dadurch gekennze ichnet, daß dessen Seitenflächen (11a ) unter einem Winkel im Bereich von -49° bis -52° bezüglichB0982A/0B9S- 4 der Z-Achse ausgeschnitten sind.
- 17. Quarzschwinger nach Anspruch 14, 15 und/oder 16, dadurch g ekennzeichnet, daß das Breiten/Dickenverhältnis Y /Z , wobei Y die Dicke des Schwingers und Z dessen Breite ist, kleiner als derWert 0,3 ist.909824/0596
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