JP2003273649A - Electronic equipment - Google Patents

Electronic equipment

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JP2003273649A
JP2003273649A JP2003038962A JP2003038962A JP2003273649A JP 2003273649 A JP2003273649 A JP 2003273649A JP 2003038962 A JP2003038962 A JP 2003038962A JP 2003038962 A JP2003038962 A JP 2003038962A JP 2003273649 A JP2003273649 A JP 2003273649A
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tuning fork
crystal oscillator
crystal
groove
vibration
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Hirofumi Kawashima
宏文 川島
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Piedek Technical Laboratory
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Piedek Technical Laboratory
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide electronic equipment provided with a display part and a signal source for driving the display part at least, the signal source being a highly accurate signal source for normally operating the functions of the electronic equipment. <P>SOLUTION: For obtaining the highly accurate signal source for normally operating each function of the electronic equipment, the electronic equipment is composed of at least two oscillators each composed of an amplifier circuit and a feedback circuit. A CMOS inverter is used for the amplifier circuit, and a crystal vibrator is used for the feedback circuit. Besides, a plurality of vibrators in different vibration modes are used for the crystal vibrator. Further, an output signal has high frequency stability on the basis of a relation between the amplification factor of the amplifier circuit and the feedback rate of the feedback circuit and the output signal is used for each function of the electronic equipment. Thus, the electronic equipment to be normally operated is realized. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は少なくとも表示部と
水晶発振器を具えて構成される電子機器に関する。特
に、クロック源あるいは基準信号源として最適な水晶発
振器を具え、更に、少なくとも二個の水晶発振器を具え
て構成され、それらの内の二個は異なる振動モードの水
晶振動子から成る水晶発振器を具えた電子機器に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electronic device including at least a display section and a crystal oscillator. In particular, it comprises a crystal oscillator most suitable as a clock source or a reference signal source, and further comprises at least two crystal oscillators, two of which comprise crystal oscillators of different vibration modes. Related to electronic devices.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子機器に用いられる従来の水晶発振器
の一つは増幅器とコンデンサーと抵抗素子と音叉腕の上
下面と側面に電極が配置された音叉型屈曲水晶振動子か
ら成る水晶発振器がよく知られている。図11には、こ
の従来の水晶発振器に用いられている音叉形状の屈曲水
晶振動子200の概観図を示す。図11において水晶振
動子200は2本の音叉腕201,202と音叉基部2
30とを具えている。図12には図11の音叉腕の断面
図を示す。図12に示すように、励振電極は音叉腕の上
下面と側面に配置されている。一方の音叉腕の断面の上
面には電極203が下面には電極204が配置されてい
る。側面には電極205と206が設けられている。他
方の音叉腕の上面には電極207が下面には電極208
が、更に側面には電極209,210が配置され2電極
端子H−H′構造を成している。今、H−H′間に直流
電圧を印加すると電界は矢印方向に働く。その結果、一
方の音叉腕が内側に曲がると他方の音叉腕も内側に曲が
る。この理由は、x軸方向の電界成分Exが各音叉腕の
内部で方向が反対になるためである。交番電圧を印加す
ることにより振動を持続することができる。又、特開昭
56−65517と特開2000−223992(P2
000−223992A)では、音叉腕に溝を設け、且
つ、電極構成について開示されている。
2. Description of the Related Art One of conventional crystal oscillators used in electronic equipment is often a crystal oscillator including an amplifier, a capacitor, a resistance element, and a tuning fork type bent crystal oscillator having electrodes arranged on the upper and lower surfaces and side surfaces of a tuning fork arm. Are known. FIG. 11 is a schematic view of a tuning fork-shaped bent crystal unit 200 used in this conventional crystal oscillator. In FIG. 11, the crystal unit 200 includes two tuning fork arms 201 and 202 and a tuning fork base portion 2.
30 and. FIG. 12 shows a sectional view of the tuning fork arm of FIG. As shown in FIG. 12, the excitation electrodes are arranged on the upper and lower surfaces and side surfaces of the tuning fork arm. An electrode 203 is arranged on the upper surface and an electrode 204 is arranged on the lower surface of the cross section of one tuning fork arm. Electrodes 205 and 206 are provided on the side surface. Electrode 207 is on the upper surface of the other tuning fork arm and electrode 208 is on the lower surface.
However, electrodes 209 and 210 are further arranged on the side surfaces to form a two-electrode terminal H-H 'structure. When a DC voltage is applied between H-H ', the electric field works in the direction of the arrow. As a result, when one tuning fork arm bends inward, the other tuning fork arm also bends inward. The reason is that the electric field components Ex in the x-axis direction are opposite in direction inside each tuning fork arm. Vibration can be sustained by applying an alternating voltage. Further, JP-A-56-65517 and JP-A-2000-223992 (P2
000-223992A), a groove is provided in the tuning fork arm and an electrode configuration is disclosed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】音叉型屈曲水晶振動子
では、電界成分Exが大きいほど損失等価直列抵抗R
が小さくなり、品質係数Q値が大きくなる。しかしなが
ら、従来から使用されている音叉型屈曲水晶振動子は、
図12で示したように、各音叉腕の上下面と側面の4面
に電極を配置している。そのために電界が直線的に働か
ず、かかる音叉型屈曲水晶振動子を小型化させると、電
界成分Exが小さくなってしまい、損失等価直列抵抗R
が大きくなり、品質係数Q値が小さくなるなどの課題
が残されていた。同時に、時間基準として高精度な、即
ち、高い周波数安定性を有し、高調波モード振動を抑え
た屈曲水晶振動子を得ることが課題として残されてい
た。又、前記課題を解決する方法として、例えば、特開
昭56−65517では音叉腕に溝を設け、且つ、溝の
構成と電極構成について開示している。しかしながら、
溝の構成、寸法と振動モード及び基本波モード振動の等
価直列抵抗Rと高調波モード振動の等価直列抵抗R
との関係及び周波数安定性に関係するフィガーオブメリ
ットMについては全く開示されていない。又、従来の水
晶振動子や溝を設けた振動子を従来の回路に接続し水晶
発振回路を構成すると、基本波振動モードの出力信号が
衝撃や振動などの影響で出力信号が高調波モード振動の
周波数に変化、検出される等の問題が生じ、電子機器が
正常に動作しない等の問題が発生していた。このような
ことから、衝撃や振動を受けても、それらの影響を受け
ない高調波モード振動を抑えた基本波モードで振動する
音叉形状の屈曲水晶振動子を具えた水晶発振器が所望さ
れていた。更に、水晶発振器の消費電流を低減するため
に、負荷容量Cを小さくすると高調波モードの振動が
し易くなり、基本波モード振動の出力周波数が得られな
い等の課題が残されていた。それ故、基本波モードで振
動する超小型で、等価直列抵抗Rの小さい、品質係数
Q値が高くなる音叉形状の屈曲水晶振動子を具え、出力
信号が基本波モード振動の周波数で、高い周波数安定性
(高い時間精度)を有し、消費電流の少ない水晶発振器
が所望されていた。又、特に、等価直列抵抗R1の小さ
い、Q値の高い幅縦モード水晶振動子を具えた水晶発振
器に関する報告はなされていないのが実状である。
In the tuning fork type bent crystal resonator, the loss equivalent series resistance R 1 increases as the electric field component Ex increases.
Becomes smaller and the quality factor Q value becomes larger. However, the tuning fork type bent crystal unit used conventionally is
As shown in FIG. 12, electrodes are arranged on the upper and lower surfaces and side surfaces of each tuning fork arm. Therefore, the electric field does not work linearly, and when the tuning fork type bent crystal oscillator is downsized, the electric field component Ex becomes small and the loss equivalent series resistance R
However, the problem remains that the value of 1 becomes large and the quality factor Q value becomes small. At the same time, it has been left as an issue to obtain a bent crystal oscillator having high accuracy as a time reference, that is, having high frequency stability and suppressing harmonic mode vibration. Further, as a method for solving the above-mentioned problems, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-65517 discloses a groove in a tuning fork arm and a groove structure and an electrode structure. However,
Groove configuration, size, vibration mode, and equivalent series resistance R 1 of fundamental mode vibration and equivalent series resistance R n of harmonic mode vibration
And the Figer of Merit M, which is related to the relationship with the frequency stability and frequency stability, are not disclosed at all. Also, if a conventional crystal oscillator or oscillator with a groove is connected to a conventional circuit to configure a crystal oscillator circuit, the output signal in the fundamental vibration mode will be affected by shock or vibration, and the output signal will be in the harmonic mode vibration. There is a problem that the frequency is changed or detected and the electronic device does not operate normally. For this reason, there has been a demand for a crystal oscillator having a tuning fork-shaped bent crystal oscillator that vibrates in a fundamental mode that suppresses harmonic mode vibration that is not affected by shock or vibration. . Further, if the load capacitance C L is reduced in order to reduce the current consumption of the crystal oscillator, the harmonic mode vibration is likely to occur, and the problem that the output frequency of the fundamental wave mode vibration cannot be obtained remains. Therefore, it is equipped with a tuning fork-shaped bent crystal oscillator that vibrates in the fundamental wave mode, has a small equivalent series resistance R 1 , and has a high quality factor Q value, and the output signal is high at the frequency of the fundamental wave mode vibration. A crystal oscillator having frequency stability (high time accuracy) and low current consumption has been desired. In addition, in particular, no report has been made on a crystal oscillator including a width-longitudinal-mode crystal resonator having a small equivalent series resistance R1 and a high Q value.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、以下の方法で
従来の課題を有利に解決した屈曲モードで振動する音叉
形状の水晶振動子又は幅縦モード水晶振動子又は厚みす
べりモード水晶振動子から成る水晶発振器を具えた電子
機器を提供することを目的とするものである。
According to the present invention, a tuning fork-shaped crystal resonator, a width-longitudinal mode crystal resonator, or a thickness-sliding mode crystal resonator, which vibrates in a bending mode, advantageously solves the conventional problems by the following method. It is an object of the present invention to provide an electronic device including a crystal oscillator composed of.

【0005】即ち、本発明の電子機器の第1の態様は、
少なくとも表示部と水晶発振器から構成される電子機器
で、前記電子機器は少なくとも二個の水晶発振器を具え
て構成され、前記二個の水晶発振器はそれぞれ異なる振
動モードの水晶振動子を具えて構成されていて、増幅回
路と帰還回路から構成され、かつ、増幅回路は少なくと
も増幅器から構成され、帰還回路は少なくとも水晶振動
子とコンデンサーから構成される水晶発振回路を具えて
構成される水晶発振器で、前記少なくとも二個の水晶発
振器の内の一個の水晶発振器を構成する帰還回路の前記
異なる振動モードの水晶振動子の内の一つは屈曲モード
で振動する音叉腕と音叉基部から成る音叉形状の屈曲水
晶振動子で、前記音叉腕は上面と下面と側面とを有し、
前記音叉形状の音叉腕に溝が設けられ、前記溝と前記音
叉腕の側面に電極が配置され、前記溝の側面の電極とそ
の電極に対抗する音叉腕の側面の電極とが互いに異極
で、かつ、前記音叉腕が逆相で振動するように溝と電極
を構成し、更に、前記音叉形状の屈曲水晶振動子の基本
波モード振動のフイガーオブメリットMが高調波モー
ド振動のフイガーオブメリットMより大きい屈曲水晶
振動子を具えて前記一個の水晶発振器は構成されると共
に、増幅回路と少なくとも前記音叉形状の屈曲水晶振動
子から成る帰還回路を具えて構成される前記一個の水晶
発振器の増幅回路の基本波モード振動の負性抵抗の絶対
値|−RL|と基本波モード振動の等価直列抵抗R
の比が増幅回路の高調波モード振動の負性抵抗の絶対値
|−RL|と高調波モード振動の等価直列抵抗R
比より大きくなるように前記一個の水晶発振器は構成さ
れていて、前記音叉形状の屈曲水晶振動子を具えて構成
された前記一個の水晶発振器の出力信号が基本波モード
振動の周波数で、前記出力信号は電子機器の前記表示部
に時間を表示する信号を有する電子機器である。
That is, the first aspect of the electronic apparatus of the present invention is
An electronic device including at least a display unit and a crystal oscillator, wherein the electronic device includes at least two crystal oscillators, and the two crystal oscillators include crystal oscillators of different vibration modes. A crystal oscillator configured to include an amplifier circuit and a feedback circuit, the amplifier circuit including at least an amplifier, and the feedback circuit including a crystal oscillator circuit including at least a crystal oscillator and a capacitor, One of the crystal oscillators of the different vibration modes of the feedback circuit that constitutes one crystal oscillator of at least two crystal oscillators, one of which is a tuning fork-shaped bent crystal that consists of a tuning fork arm and a tuning fork base that vibrate in a bending mode. In the oscillator, the tuning fork arm has an upper surface, a lower surface, and a side surface,
A groove is provided in the tuning fork-shaped tuning fork arm, an electrode is arranged on the side surface of the groove and the tuning fork arm, and an electrode on the side surface of the groove and an electrode on the side surface of the tuning fork arm that opposes the electrode have different polarities. In addition, the groove and the electrode are configured so that the tuning fork arm vibrates in the opposite phase, and further, the figurer of merit M 1 of the fundamental mode vibration of the bending quartz crystal of the tuning fork shape is the harmonic mode vibration. The one crystal oscillator is configured to include a bent crystal oscillator that is larger than the Iger of Merit M n, and the one crystal oscillator is configured to include an amplifier circuit and a feedback circuit including at least the tuning fork-shaped bent crystal oscillator. Absolute value | −RL 1 | of the negative resistance of the fundamental mode vibration of the amplifier circuit of the crystal oscillator and the equivalent series resistance R 1 of the fundamental mode vibration
The one crystal oscillator is configured such that the ratio of R is larger than the ratio of the absolute value of negative resistance of harmonic mode vibration | -RL n | of the amplification circuit to the equivalent series resistance R n of harmonic mode vibration. An output signal of the one crystal oscillator configured to include the tuning fork-shaped bent crystal oscillator is a frequency of fundamental mode vibration, and the output signal has a signal indicating time on the display unit of the electronic device. It is an electronic device.

【0006】本発明の電子機器の第2の態様は、増幅回
路と帰還回路を具えて構成される少なくとも一個の水晶
発振器を構成する帰還回路の前記異なる振動モードの水
晶振動子の内の一つは幅縦モード水晶振動子又は厚みす
べりモード水晶振動子で、かつ、前記水晶振動子を具え
て構成される水晶発振器の出力信号を前記電子機器の時
間表示以外に用いた第1の態様に記載の電子機器であ
る。
A second aspect of the electronic apparatus of the present invention is one of the crystal oscillators of the different vibration modes of the feedback circuit which constitutes at least one crystal oscillator including an amplifier circuit and a feedback circuit. Is a width-longitudinal mode crystal oscillator or a thickness-shear mode crystal oscillator, and the output signal of a crystal oscillator configured to include the crystal oscillator is used for other than the time display of the electronic device. Electronic device.

【0007】[0007]

【作用】このように、本発明は音叉形状の屈曲水晶振動
子又は幅縦モード水晶振動子又は厚みすべりモード水晶
振動子から成る水晶発振器を具えた電子機器で、特に、
増幅回路と帰還回路との関係と水晶振動子の形状とカッ
ト角を示すことにより、高い周波数安定性を有する水晶
発振器を具えた電子機器を得る事ができる。
As described above, the present invention relates to an electronic device equipped with a crystal oscillator composed of a tuning fork-shaped bent crystal oscillator, a width-longitudinal mode crystal oscillator, or a thickness shear mode crystal oscillator, and particularly,
By indicating the relationship between the amplifier circuit and the feedback circuit, and the shape and cut angle of the crystal oscillator, it is possible to obtain an electronic device including a crystal oscillator having high frequency stability.

【0008】[0008]

【本発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に
基づき具体的に述べる。図1は本発明の電子機器の一実
施例で、ファクシミリのブロック図の一例である。即
ち、モデム、音声回路、時計回路、印刷部、取り込み
部、操作部と表示部から構成されている。又、この原理
は、まず取り込み部で原稿に投影した光の反射光を電荷
結合素子(CCD)で感知し走査される。感知された反
射光の濃淡はデジタル信号に変換され、モデムで変調さ
れて電話回線へ送られる。又、受信側では、受けた信号
をモデムで復調し、印刷部で送信側と同期させて記録紙
に印刷される。図1に示すように、水晶振動子は制御部
や印刷部のCPUクロック、音声回路の音声合成ICの
クロック、モデムの同期クロックそして時計回路の時間
基準等に使用される。即ち、これらは水晶発振器を構成
しその出力信号が用いられる。例えば、表示部に時間を
表示する信号として使用される。本実施例の電子機器の
一つであるファクシミリが正常に動作するには、この機
器に使われる水晶発振器の正確な出力信号が要求され
る。本実施例では、電子機器の一例としてファクシミリ
を示したが、本発明の電子機器には水晶発振器を具えて
構成される機器はすべて包含される。例えば、携帯電
話、電話、テレビ、カメラ、ビデオ、ビデオカメラ、ペ
ージャ、パーソナルコンピュータ、プリンタ、CDプレ
ーヤ、MDプレーヤ、電子楽器、カーナビゲィション、
カーエレクトロニクス、時計、ICカード等である。以
下、本発明の電子機器に使用される水晶発振器について
詳述する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an embodiment of an electronic apparatus of the present invention, which is an example of a block diagram of a facsimile. That is, it comprises a modem, a voice circuit, a clock circuit, a printing section, a loading section, an operating section and a display section. Further, according to this principle, first, the reflected light of the light projected on the document at the capturing portion is detected by the charge coupled device (CCD) and scanned. The reflected light and shade of the reflected light is converted into a digital signal, modulated by a modem and sent to a telephone line. On the receiving side, the received signal is demodulated by the modem and printed on the recording paper in synchronization with the transmitting side by the printing section. As shown in FIG. 1, the crystal oscillator is used for the CPU clock of the control unit and the printing unit, the clock of the voice synthesis IC of the voice circuit, the synchronous clock of the modem, the time reference of the clock circuit, and the like. That is, these constitute a crystal oscillator and the output signal thereof is used. For example, it is used as a signal for displaying time on the display unit. In order for a facsimile, which is one of the electronic devices of this embodiment, to operate normally, an accurate output signal of the crystal oscillator used in this device is required. In this embodiment, the facsimile is shown as an example of the electronic device, but the electronic device of the present invention includes all devices including a crystal oscillator. For example, mobile phones, telephones, televisions, cameras, videos, video cameras, pagers, personal computers, printers, CD players, MD players, electronic musical instruments, car navigation,
Examples include car electronics, watches, and IC cards. Hereinafter, the crystal oscillator used in the electronic device of the present invention will be described in detail.

【0009】図2は本発明の電子機器に使用される水晶
発振器を構成する水晶発振回路図の一実施例である。本
実施例では、水晶発振回路1は増幅器(CMOSインバ
ータ)2、帰還抵抗4、ドレイン抵抗7、コンデンサー
5,6と音叉形状の屈曲水晶振動子3から構成されてい
る。即ち、水晶発振回路1は、増幅器2と帰還抵抗4か
ら成る増幅回路8とドレイン抵抗7、コンデンサー5,
6と屈曲水晶振動子3から成る帰還回路9から構成され
ている。更に、基本波モードで振動する音叉形状の屈曲
水晶振動子3を具えて構成される水晶発振回路1の出力
信号はバッフア回路(図示されていない)を通してドレ
イン側から出力される。即ち、基本波モード振動の周波
数がバッフア回路を通して出力信号として出力される。
本発明では、基本波モード振動の周波数は10kHz〜
200kHzが用いられる。又、本発明では、前記出力
信号の周波数を分周回路又は逓倍回路によって分周又は
逓倍された周波数も基本波モード振動の周波数に含まれ
る。さらに詳細には、本実施例の水晶発振器は水晶発振
回路とバッフア回路を具えて構成されている。換言する
ならば、水晶発振回路は増幅回路と帰還回路から構成さ
れ、増幅回路は少なくとも増幅器から構成され、帰還回
路は少なくとも音叉形状の屈曲水晶振動子とコンデンサ
ーから構成されている。又、本実施例の水晶発振器に用
いられる音叉形状の屈曲水晶振動子は図4から図8で詳
述される。
FIG. 2 is an embodiment of a crystal oscillation circuit diagram constituting a crystal oscillator used in the electronic equipment of the present invention. In this embodiment, the crystal oscillation circuit 1 is composed of an amplifier (CMOS inverter) 2, a feedback resistor 4, a drain resistor 7, capacitors 5, 6 and a tuning fork-shaped bent crystal oscillator 3. That is, the crystal oscillation circuit 1 includes an amplifier circuit 8 including an amplifier 2 and a feedback resistor 4, a drain resistor 7, a capacitor 5,
6 and a feedback circuit 9 including a bent crystal unit 3. Further, the output signal of the crystal oscillating circuit 1 constituted by the tuning fork-shaped bent crystal oscillator 3 vibrating in the fundamental wave mode is output from the drain side through a buffer circuit (not shown). That is, the frequency of the fundamental wave mode vibration is output as an output signal through the buffer circuit.
In the present invention, the frequency of fundamental mode vibration is 10 kHz to
200 kHz is used. Further, in the present invention, the frequency of the fundamental wave mode vibration also includes the frequency obtained by dividing or multiplying the frequency of the output signal by the frequency dividing circuit or the frequency multiplying circuit. More specifically, the crystal oscillator of this embodiment is configured to include a crystal oscillation circuit and a buffer circuit. In other words, the crystal oscillation circuit is composed of an amplifier circuit and a feedback circuit, the amplifier circuit is composed of at least an amplifier, and the feedback circuit is composed of at least a tuning fork-shaped bent crystal oscillator and a capacitor. The tuning fork-shaped bent crystal unit used in the crystal oscillator of this embodiment will be described in detail with reference to FIGS.

【0010】図3は図2の帰還回路図を示す。今、屈曲
モードで振動する音叉形状の水晶振動子の角周波数をω
、ドレイン抵抗7の抵抗をR、コンデンサー5、6
の容量をC、C、水晶のクリスタルインピーダンス
をRei,入力電圧をV,出力電圧をVとすると、
帰還率βはβ=|V/|Vで定義され
る。但し、iは屈曲モード振動の振動次数を表し、例え
ば、i=1のとき、基本波モード振動、i=2のとき、
2次高調波モード振動、i=3のとき、3次高調波モー
ド振動である。即ち、i=nのとき、n次高調波モード
振動であるが、以下単に、高調波モード振動と言う。更
に、負荷容量CはC=C/(C+C)で
与えられ、C=C=CgsとRd>>Reiとする
と、帰還率βはβ=1/(1+kC )で与えら
れる。但し、kはω、R、Reiの関数で表され
る。又、Reiは近似的に等価直列抵抗Rに等しくな
る。
FIG. 3 shows the feedback circuit diagram of FIG. The angular frequency of a tuning fork-shaped crystal unit that vibrates in the bending mode is now ω
i , the resistance of the drain resistance 7 is R d , and the capacitors 5 and 6 are
Let C g be the capacitance of C d , C d be the crystal impedance of the crystal be R ei , be the input voltage be V 1 and be the output voltage be V 2 .
The feedback rate β i is defined by β i = | V 2 | i / | V 1 | i . However, i represents the vibration order of the bending mode vibration. For example, when i = 1, the fundamental mode vibration, and when i = 2,
Second harmonic mode vibration, when i = 3, third harmonic mode vibration. That is, when i = n, the vibration is n-th harmonic mode vibration, but hereinafter simply referred to as harmonic mode vibration. Further, the load capacitance C L is given by C L = C g C d / (C g + C d ), and when C g = C d = C gs and Rd >> R ei , the feedback ratio β i is β i = It is given by 1 / (1 + kC L 2 ). However, k is represented by a function of ω i , R d , and R ei . Also, R ei is approximately equal to the equivalent series resistance R i .

【0011】このように、帰還率βと負荷容量C
の関係から、負荷容量Cが小さくなると、基本波振動
モードと高調波振動モードの共振周波数の帰還率はそれ
ぞれ大きくなることが良く分かる。それ故、負荷容量C
Lが小さくなると、基本波モード振動よりも高調波モー
ド振動の方が発振し易くなる。その理由は高調波モード
振動の最大振動振幅が基本波モード振動の最大振動振幅
より小さいために、発振持続条件である振幅条件と位相
条件を同時に満足するためである。
As described above, from the relationship between the feedback ratio β i and the load capacitance C L , as the load capacitance C L becomes smaller, the feedback ratios at the resonance frequencies of the fundamental vibration mode and the harmonic vibration mode may increase. I understand. Therefore, the load capacity C
When L becomes smaller, the harmonic mode vibration is more likely to oscillate than the fundamental wave mode vibration. The reason is that the maximum vibration amplitude of the harmonic mode vibration is smaller than the maximum vibration amplitude of the fundamental mode vibration, so that the amplitude condition and the phase condition that are the oscillation continuation conditions are satisfied at the same time.

【0012】本発明の電子機器に使用される水晶発振器
は、消費電流が少なく、しかも、出力周波数が高い周波
数安定性(高い時間精度)を有する、基本波モード振動
の周波数である水晶発振器を提供することを目的として
いる。それ故、消費電流を少なくするために、本実施例
では、負荷容量Cは10pF以下を用いる。より消費
電流を少なくするには、消費電流は負荷容量に比例する
ので、C=8pF以下が好ましい。ここで言う、容量
、Cは回路の浮遊容量を含まない数値であるが、
実際には、回路構成により浮遊容量が存在する。それ
故、本実施例では、この回路構成による浮遊容量を含ん
だ負荷容量Cは18pF以下を用いる。また、高調波
モードの振動を抑え、発振器の出力信号が基本波モード
振動の周波数を得るために、α/α>β/β
αβ>1を満足するように本実施例の水晶発振回路
は構成される。但し、α、αは基本波モード振動と
高調波モード振動の増幅回路の増幅率で、β、β
基本波モード振動と高調波モード振動の帰還回路の帰還
率である。即ち、n=2、3のとき、それぞれ、2次、
3次高調波モード振動である。
The crystal oscillator used in the electronic apparatus of the present invention provides a crystal oscillator having a fundamental mode vibration frequency with low current consumption and high frequency stability (high time accuracy). The purpose is to do. Therefore, in order to reduce the current consumption, the load capacitance C L is 10 pF or less in this embodiment. In order to further reduce the current consumption, since the current consumption is proportional to the load capacitance, C L = 8 pF or less is preferable. The capacitances C g and C d here are numerical values that do not include the stray capacitance of the circuit,
In reality, stray capacitance exists due to the circuit configuration. Therefore, in this embodiment, the load capacitance C L including the stray capacitance of this circuit configuration is 18 pF or less. Moreover, in order to suppress the vibration of the harmonic mode and the output signal of the oscillator obtains the frequency of the fundamental mode vibration, it is necessary to satisfy α 1 / α n > β n / β 1 and α 1 β 1 > 1. The crystal oscillation circuit of the embodiment is constructed. However, α 1 and α n are amplification factors of the amplification circuit for the fundamental wave mode vibration and the harmonic mode vibration, and β 1 and β n are the feedback factors of the feedback circuit for the fundamental wave mode vibration and the harmonic mode vibration. That is, when n = 2 and 3, respectively,
It is the third harmonic mode vibration.

【0013】換言するならば、増幅回路の基本波モード
振動の増幅率αと高調波モード振動の増幅率αの比
が帰還回路の高調波モード振動の帰還率βと基本波モ
ード振動の帰還率βの比より大きく、かつ、基本波モ
ード振動の増幅率αと基本波モード振動の帰還率β
の積が1より大きくなるように構成される。このような
構成により、消費電流の少ない、出力信号が基本波モー
ド振動の周波数である水晶発振器が実現できる。更に、
高い周波数安定性については後述される。
In other words, the ratio of the amplification factor α 1 of the fundamental mode vibration of the amplifier circuit to the amplification factor α n of the harmonic mode vibration is the feedback factor β n of the harmonic mode vibration of the feedback circuit and the fundamental mode vibration. Is larger than the ratio of the feedback ratio β 1 of the fundamental wave mode vibration, and the amplification factor α 1 of the fundamental mode vibration and the feedback ratio β 1 of the fundamental mode vibration
The product of is greater than one. With such a configuration, it is possible to realize a crystal oscillator that consumes less current and has an output signal of a frequency of fundamental mode vibration. Furthermore,
The high frequency stability will be described later.

【0014】又、本実施例の水晶発振回路を構成する増
幅回路の増幅部は負性抵抗−RLでその特性を示すこ
とができる。i=1のとき基本波モード振動の負性抵抗
で、i=nのとき高調波モード振動の負性抵抗である。
即ち、n=2,3のとき、2次、3次高調波モード振動
の負性抵抗である。本実施例の水晶発振器は、増幅回路
の基本波モード振動の負性抵抗の絶対値|−RL|と
基本波モード振動の等価直列抵抗Rの比が増幅回路の
高調波モード振動の負性抵抗の絶対値|−RL|と高
調波モード振動の等価直列抵抗Rの比より大きくなる
ように水晶発振回路が構成されている。即ち、|−RL
|/R>|−RL|/Rを満足するように構成
されている。このように水晶発振回路を構成することに
より、高調波モード振動の発振起動が抑えられ、その結
果、基本波モード振動の発振起動が得られるので基本波
モード振動の周波数が出力信号として得られる。
Further, the amplifying portion of the amplifying circuit which constitutes the crystal oscillating circuit of this embodiment can exhibit its characteristic by the negative resistance -RL i . When i = 1, it is a negative resistance of fundamental mode vibration, and when i = n, it is a negative resistance of harmonic mode vibration.
That is, when n = 2 and 3, it is the negative resistance of the second and third harmonic mode vibrations. In the crystal oscillator of the present embodiment, the ratio of the absolute value of the negative resistance | -RL 1 | of the fundamental mode vibration of the amplifier circuit to the equivalent series resistance R 1 of the fundamental mode vibration is the negative of the harmonic mode vibration of the amplifier circuit. The crystal oscillating circuit is configured so as to be larger than the ratio of the absolute value of the resistance || RL n | and the equivalent series resistance R n of the harmonic mode vibration. That is, | -RL
1 | / R 1 > | −RL n | / R n . By configuring the crystal oscillating circuit in this manner, the oscillation start of the harmonic mode vibration is suppressed, and as a result, the oscillation start of the fundamental mode vibration is obtained, so that the frequency of the fundamental mode vibration is obtained as the output signal.

【0015】図4は本発明の電子機器を構成する第1実
施例の水晶発振器に用いられる屈曲モードで振動する音
叉形状の屈曲水晶振動子10の外観図とその座標系を示
すものである。座標系O、電気軸x、機械軸y、光軸z
からなるO−xyzを構成している。本実施例の音叉形
状の屈曲水晶振動子10は音叉腕20、音叉腕26と音
叉基部40とから成り、音叉腕20と音叉腕26は音叉
基部40に接続されている。また、音叉腕20と音叉腕
26はそれぞれ上面と下面と側面とを有する。更に、音
叉腕20の上面には中立線を挟んで、即ち、中立線を含
むように溝21が設けられ、又、音叉腕26の上面にも
音叉腕20と同様に溝27が設けられるとともに、さら
に、音叉基部40に溝32と溝36とが設けられてい
る。なお、角度θは、x軸廻りの回転角であり、通常0
〜10°の範囲で選ばれる。又、音叉腕20、26の下
面にも上面と同様に溝が設けられている。
FIG. 4 is an external view of a tuning fork-shaped bent crystal oscillator 10 vibrating in a bending mode used in the crystal oscillator of the first embodiment constituting the electronic apparatus of the present invention and its coordinate system. Coordinate system O, electric axis x, mechanical axis y, optical axis z
O-xyz consisting of The tuning fork-shaped bent crystal oscillator 10 according to the present embodiment includes a tuning fork arm 20, a tuning fork arm 26, and a tuning fork base 40, and the tuning fork arm 20 and the tuning fork arm 26 are connected to the tuning fork base 40. The tuning fork arm 20 and the tuning fork arm 26 have an upper surface, a lower surface, and a side surface, respectively. Further, a groove 21 is provided on the upper surface of the tuning fork arm 20 so as to sandwich the neutral line, that is, so as to include the neutral line, and a groove 27 is provided on the upper surface of the tuning fork arm 26 as with the tuning fork arm 20. Further, the tuning fork base portion 40 is provided with a groove 32 and a groove 36. The angle θ is a rotation angle around the x-axis, and is usually 0.
It is selected in the range of -10 °. Further, grooves are provided on the lower surfaces of the tuning fork arms 20 and 26 as well as the upper surfaces.

【0016】図5は、図4の音叉形状の屈曲水晶振動子
10の音叉基部40のD−D′断面図を示す。図5では
図4の水晶振動子の音叉基部40の断面形状並びに電極
配置について詳述する。音叉腕20と連結する音叉基部
40には溝21,22が設けられている。同様に、音叉
腕26と連結する音叉基部40には溝27,28が設け
られている。更に、溝21と溝27との間には更に溝3
2と溝36とが設けられている。又、溝22と溝28と
の間にも溝33と溝37とが設けられている。そして、
溝21と溝22には電極23,24が、溝32,33,
36,37には電極34,35,38,39が、溝27
と溝28には電極29,30が配置され、音叉基部40
の両側面には電極25,31が配置されている。詳細に
は、溝の側面に電極が配置され、前記電極に対抗して極
性の異なる電極が配置されている。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the tuning fork base portion 40 of the bending crystal unit 10 having the tuning fork shape shown in FIG. 5, the cross-sectional shape and electrode arrangement of the tuning fork base portion 40 of the crystal unit shown in FIG. 4 will be described in detail. Grooves 21 and 22 are provided in the tuning fork base portion 40 that is connected to the tuning fork arm 20. Similarly, the tuning fork base portion 40 connected to the tuning fork arm 26 is provided with grooves 27 and 28. Further, a groove 3 is further provided between the groove 21 and the groove 27.
2 and a groove 36 are provided. Further, a groove 33 and a groove 37 are also provided between the groove 22 and the groove 28. And
Electrodes 23 and 24 are provided in the grooves 21 and 22, and grooves 32 and 33,
Electrodes 34, 35, 38, 39 are provided on the grooves 36, 37 in the groove 27.
The electrodes 29 and 30 are arranged in the groove 28 and the groove 28, and the tuning fork base 40
Electrodes 25 and 31 are arranged on both side surfaces of. In detail, electrodes are arranged on the side surfaces of the groove, and electrodes having different polarities are arranged opposite to the electrodes.

【0017】また、音叉形状の屈曲水晶振動子10は厚
みtを有し、溝は厚みtを有している。ここで言う厚
みtは溝の一番深いところの厚みを言う。その理由は
水晶は異方性の材料のために、化学的エッチング法では
各結晶軸の方向によりエッチングスピードが異なる。そ
れ故、化学的エッチング法では溝の深さにバラツキが生
じ、図5に示した一様な形状に加工するのが極めて難し
いためである。本実施例では、溝の厚みtと音叉腕又
は音叉腕と音叉基部の厚みtとの比(t/t)が0.
79より小さくなるように、好ましくは、0.01〜
0.79となるように溝が音叉腕又は音叉腕と音叉基部
に形成されている。特に、音叉基部の歪みを大きくする
ために、音叉基部の溝の厚みと音叉基部の厚みの比を
0.01〜0.025にする事が好ましい。このように
形成することにより、音叉腕又は音叉腕と音叉基部の溝
側面電極とそれに対抗する側面の電極との間の電界Ex
が大きくなる。すなわち、電気機械変換効率の良い屈曲
振動子が得られる。即ち、容量比の小さい音叉形状の屈
曲水晶振動子が得られる。更に、本実施例では、音叉基
部の溝と溝との間にさらに溝32,33,36,37が
設けられているので、その電界強度はより一層大きくな
り、より電気機械変換効率が良くなる。又、本実施例で
は、音叉基部40の上面に溝32,36が、下面に溝3
3,37が設けられているが、片面にのみ設けても良
い。
The tuning fork-shaped bent crystal oscillator 10 has a thickness t, and the groove has a thickness t 1 . The thickness t 1 mentioned here means the thickness of the deepest part of the groove. The reason is that quartz is an anisotropic material, and therefore the etching speed differs depending on the direction of each crystal axis in the chemical etching method. Therefore, the chemical etching method causes variations in the depth of the groove, and it is extremely difficult to process into the uniform shape shown in FIG. In this embodiment, the ratio (t 1 / t) between the thickness t 1 of the groove and the thickness t of the tuning fork arm or the tuning fork arm and the tuning fork base is 0.
It is preferably 0.01 to so as to be smaller than 79.
A groove is formed in the tuning fork arm or the tuning fork arm and the tuning fork base so as to be 0.79. In particular, in order to increase the distortion of the tuning fork base, it is preferable to set the ratio of the thickness of the groove of the tuning fork base to the thickness of the tuning fork base to 0.01 to 0.025. By forming in this way, the electric field Ex between the tuning fork arm or the tuning fork arm and the groove side surface electrode of the tuning fork base and the side surface electrode opposite thereto
Grows larger. That is, it is possible to obtain a bending oscillator having a high electromechanical conversion efficiency. That is, a tuning fork-shaped bent crystal oscillator having a small capacitance ratio can be obtained. Further, in this embodiment, since the grooves 32, 33, 36 and 37 are further provided between the grooves of the tuning fork base portion, the electric field strength thereof is further increased and the electromechanical conversion efficiency is improved. . Further, in this embodiment, the grooves 32 and 36 are provided on the upper surface of the tuning fork base 40 and the groove 3 is provided on the lower surface.
Although 3, 37 are provided, they may be provided only on one side.

【0018】更に、電極25,29,30,34,35
は一方の同極に、電極23,24,31,37,38,
39は他方の同極になるように配置されていて、2電極
端子構造E−E′を構成する。即ち、z軸方向に対抗す
る溝電極は同極に、且つ、x軸方向に対抗する電極は異
極になるように構成されている。今、2電極端子E−
E′に直流電圧を印加(E端子に正極、E′端子に負
極)すると電界Exは図4に示した矢印のように働く。
電界Exは水晶振動子の側面と溝内の側面とに配置され
た電極により電極に垂直に、即ち、直線的に引き出され
るので、電界Exが大きくなり、その結果、発生する歪
の量も大きくなる。従って、音叉形状の屈曲水晶振動子
を小型化させた場合でも、等価直列抵抗Rの小さい、
品質係数Q値の高い屈曲モードで振動する音叉形状の水
晶振動子が得られる。
Further, the electrodes 25, 29, 30, 34, 35
Has electrodes 23, 24, 31, 37, 38, and
39 is arranged so as to have the same polarity as the other, and constitutes a two-electrode terminal structure E-E '. That is, the groove electrodes facing the z-axis direction have the same polarity, and the electrodes facing the x-axis direction have the different poles. Now, 2 electrode terminal E-
When a DC voltage is applied to E '(E terminal is positive and E'terminal is negative), the electric field Ex acts as shown by the arrow in FIG.
The electric field Ex is extracted perpendicularly to the electrodes, that is, linearly by the electrodes arranged on the side surface of the crystal unit and the side surface inside the groove, so that the electric field Ex becomes large, and as a result, the amount of strain generated is also large. Become. Therefore, even when the tuning fork-shaped bent crystal unit is downsized, the equivalent series resistance R 1 is small.
A tuning fork-shaped crystal unit having a high quality factor Q value and vibrating in a bending mode is obtained.

【0019】図6は図4の音叉形状の屈曲水晶振動子1
0の上面図を示すものである。図6では溝21,27の
配置及び寸法について特に詳述する。音叉腕20の中立
線41を挟むようにして溝21が設けられている。他方
の音叉腕26も中立線42を挟むようにして溝27が設
けられている。更に、本実施例の音叉形状の屈曲水晶振
動子10では、音叉基部40の、溝21と溝27との間
に挟まれた部分にも溝32と溝36とが設けられてい
る。それら溝21,27及び溝32,36を設けたこと
で、音叉形状の屈曲水晶振動子10には、先に述べたよ
うに、電界Exが図5に示した矢印のように働き、電界
Exは水晶振動子の側面と溝内の側面とに配置された電
極により電極に垂直に、即ち、直線的に引き出され、特
に音叉基部の電界Exが大きくなり、その結果、発生す
る歪の量も大きくなる。このように、本実施例の音叉形
状の屈曲水晶振動子10の形状と電極構成とは、音叉型
屈曲水晶振動子を小型化した場合でも電気的諸特性に優
れた、即ち、等価直列抵抗Rの小さい、品質係数Q値
の高い水晶振動子が実現できる。
FIG. 6 is a tuning fork-shaped bent crystal unit 1 of FIG.
0 is a top view of FIG. In FIG. 6, the arrangement and dimensions of the grooves 21 and 27 will be described in detail. The groove 21 is provided so as to sandwich the neutral line 41 of the tuning fork arm 20. The other tuning fork arm 26 is also provided with a groove 27 so as to sandwich the neutral line 42. Further, in the tuning fork-shaped bent crystal oscillator 10 of the present embodiment, the groove 32 and the groove 36 are also provided in the portion of the tuning fork base portion 40 sandwiched between the groove 21 and the groove 27. By providing the grooves 21 and 27 and the grooves 32 and 36, the electric field Ex acts on the tuning fork-shaped bent quartz crystal resonator 10 as shown by the arrow in FIG. Is drawn perpendicularly to the electrode, that is, linearly by the electrodes arranged on the side surface of the crystal unit and the side surface inside the groove, and especially the electric field Ex of the tuning fork base portion becomes large, and as a result, the amount of strain generated growing. As described above, the shape and electrode configuration of the tuning fork-shaped bent crystal resonator 10 of this embodiment have excellent electrical characteristics even when the tuning fork-shaped bent crystal resonator is downsized, that is, the equivalent series resistance R. A crystal unit having a small value of 1 and a high quality factor Q value can be realized.

【0020】更に、部分幅W、Wと溝幅Wとする
と、音叉腕20,26の腕幅WはW= <Wとなるように構成される。又、溝幅WはW
≧W,Wを満足する条件で構成される。更に具体
的に述べると、本実施例では、溝幅Wと音叉腕幅Wと
の比(W/W)が0.35より大きく、1より小さく
なるように、好ましくは、0.35〜0.95で、溝の
厚みtと音叉腕の厚みt又は音叉腕と音叉基部の厚み
tとの比(t/t)が0.79より小さくなるよう
に、好ましくは、0.01〜0.79となるように溝が
音叉腕に形成されている。このように形成することによ
り、音叉腕の中立線41と42を基点とする慣性モーメ
ントが大きくなる。即ち、電気機械変換効率が良くなる
ので、等価直列抵抗Rの小さい、Q値の高い、しか
も、容量比の小さい音叉形状の屈曲水晶振動子を得る事
ができる。
Furthermore, if the partial width W 1, W 3 and groove width W 2, the arm width W of the tuning fork arms 20 and 26 W = It is configured such that W 1 <W 3 . The groove width W 2 is W
It is configured under the condition of satisfying 2 ≧ W 1 and W 3 . More specifically, in this embodiment, the ratio (W 2 / W) of the groove width W 2 to the tuning fork arm width W is larger than 0.35 and smaller than 1, preferably 0.35. It is preferable that the ratio (t 1 / t) of the thickness t 1 of the groove and the thickness t of the tuning fork arm or the thickness t of the tuning fork arm and the tuning fork base is less than 0.79 at .about.0.95. A groove is formed on the tuning fork arm so that the groove number is from 01 to 0.79. By forming in this way, the moment of inertia from the neutral lines 41 and 42 of the tuning fork arm as a base point becomes large. That is, since the electromechanical conversion efficiency is improved, it is possible to obtain a bent quartz crystal resonator having a small equivalent series resistance R 1 , a high Q value, and a small capacitance ratio.

【0021】これに対して、溝21および溝27の長さ
について本実施例では、溝21,27が音叉腕2
0,26から音叉基部40の長さlにまで延在し、基
部の溝の長さlとなるような寸法とされている。それ
故、音叉腕20,26に設けられた溝の長さは(l
)で与えられ、Rの小さい振動子を得るために、
(l−l)/(l−l)が0.4〜0.8の値を
有する。更に、音叉形状の屈曲水晶振動子10の全長l
は要求される周波数や収納容器の大きさなどから決定さ
れる。と共に、基本波モードで振動する良好な音叉形状
の屈曲水晶振動子を得るためには、溝の長さlと全長
lとの間には密接な関係が存在する。
On the other hand, regarding the length l 1 of the groove 21 and the groove 27, in this embodiment, the grooves 21 and 27 have the tuning fork arm 2
It is dimensioned to extend from 0, 26 to the length l 2 of the tuning fork base 40 and to have the groove length l 3 of the base. Therefore, the length of the groove provided in the tuning fork arms 20 and 26 is (l 1
l 3 ), to obtain an oscillator with a small R 1 ,
(L 1 -l 3) / ( l-l 2) it has a value of 0.4 to 0.8. Further, the total length l of the tuning fork-shaped bent crystal unit 10
Is determined by the required frequency and the size of the storage container. At the same time, in order to obtain a bent quartz oscillator having a good tuning fork shape that vibrates in the fundamental mode, there is a close relationship between the groove length l 1 and the groove length l 1 .

【0022】すなわち、音叉腕20,26又は音叉腕2
0,26と音叉基部40に設けられた溝の長さlと音
叉形状の屈曲水晶振動子の全長lとの比(l/l)が
0.2〜0.78となるように溝の長さは設けられる。
このように形成する理由は、不要振動である高調波モー
ド振動、特に、2次、3次高調波モード振動を抑圧する
事ができると共に基本波モード振動の周波数安定性を高
めることができる。それ故、基本波モードで容易に振動
する良好な音叉形状の屈曲水晶振動子が実現できる。さ
らに詳述するならば、基本波モードで振動する音叉形状
の屈曲水晶振動子の等価直列抵抗Rが高調波モード振
動の等価直列抵抗Rより小さくなる。即ち、R<R
(n=2,3のとき、2次、3次高調波モード振動の
等価直列抵抗)となり、増幅器(CMOSインバー
タ)、コンデンサ、抵抗素子、本実施例の音叉形状の屈
曲水晶振動子等から成る水晶発振器において、振動子が
基本波モードで容易に振動する良好な水晶発振器が実現
できる。又、溝の長さlは音叉腕の長さ方向に分割さ
れていても良く、その中の少なくとも1個が前記辺比
(l/l)を満足すれば良いか、又は、分割された溝
の長さ方向の加えられた溝の長さが前記辺比(l
l)を満足すれば良い。
That is, the tuning fork arm 20, 26 or the tuning fork arm 2
0, 26 and the length l 1 of the groove provided in the tuning fork base 40 and the total length 1 of the bending fork-shaped quartz crystal in the tuning fork shape (l 1 / l) are set so that the ratio is 0.2 to 0.78. Is provided.
The reason for forming in this way is that it is possible to suppress harmonic mode vibration, which is unnecessary vibration, particularly second-order and third-order harmonic mode vibration, and to improve frequency stability of the fundamental wave mode vibration. Therefore, a good tuning fork-shaped bent crystal unit that easily vibrates in the fundamental mode can be realized. More specifically, the equivalent series resistance R 1 of the tuning fork-shaped bent quartz oscillator vibrating in the fundamental mode is smaller than the equivalent series resistance R n of the harmonic mode vibration. That is, R 1 <R
n (equivalent series resistance of 2nd and 3rd harmonic mode vibrations when n = 2, 3), and is composed of an amplifier (CMOS inverter), a capacitor, a resistance element, a tuning fork-shaped bent crystal oscillator of this embodiment, and the like. In this crystal oscillator, a good crystal oscillator in which the oscillator easily vibrates in the fundamental wave mode can be realized. The length l 1 of the groove may be divided in the length direction of the tuning fork arm, and at least one of them may satisfy the side ratio (l 1 / l) or is divided. The length of the added groove in the longitudinal direction of the groove is the side ratio (l 1 /
It suffices to satisfy l).

【0023】また、この実施例では、音叉基部40は図
6中、振動子10の長さlの下側部分全体とされ、
又、音叉腕20及び音叉腕26は、図6中、振動子10
の長さlの部分から上側の部分全体とされている。本
実施例では音叉の叉部は矩形をしているが、本発明は前
記形状に限定されるものではなく、音叉の叉部がU字型
をしていても良い。この場合も矩形の形状と同じよう
に、音叉腕と音叉基部との寸法の関係は前記関係と同じ
である。更に、本実施例では、溝は音叉腕と音叉基部に
設けられているが、本発明はこれに限定されるものでな
く、音叉腕にのみ溝を設けても良く、同様の効果が得ら
れる。この場合、溝の長さl=0となる。また、本発
明で言う溝の長さlとは、音叉腕にのみ溝が設けられ
ている時には、溝幅Wと音叉腕幅Wとの比(W
W)が0.35より大きく、且つ、1より小さくなるよ
うに形成された溝の長さである。更に、前記音叉腕に設
けられた溝が、音叉基部にまで延在し、音叉基部に延在
した溝の間にさらに溝が設けられている時には、溝の長
さlを含む長さがlである。しかし、音叉腕の溝が
音叉基部に延在しているが、その溝の間にさらに溝が設
けられていない時には、長さlは音叉腕の溝の長さで
ある。
Further, in this embodiment, the tuning fork base 40 is the entire lower part of the length l 2 of the vibrator 10 in FIG.
Further, the tuning fork arm 20 and the tuning fork arm 26 are the vibrator 10 in FIG.
From the length l 2 portion to the entire upper portion. In the present embodiment, the tuning fork has a rectangular shape, but the present invention is not limited to the above-mentioned shape, and the tuning fork may have a U shape. In this case as well, similar to the rectangular shape, the dimensional relationship between the tuning fork arm and the tuning fork base is the same as the above relationship. Further, in the present embodiment, the groove is provided in the tuning fork arm and the tuning fork base, but the present invention is not limited to this, and the groove may be provided only in the tuning fork arm, and the same effect can be obtained. . In this case, the groove length l 3 = 0. The groove length l 1 in the present invention means the ratio of the groove width W 2 to the tuning fork arm width W (W 2 / when the groove is provided only on the tuning fork arm.
W) is the length of the groove formed so as to be larger than 0.35 and smaller than 1. Further, when the groove provided on the tuning fork arm extends to the tuning fork base, and further grooves are provided between the grooves extending to the tuning fork base, the length including the groove length l 3 is It is l 1 . However, if the groove of the tuning fork arm extends into the tuning fork base, but no further groove is provided between the grooves, the length l 1 is the length of the groove of the tuning fork arm.

【0024】換言するならば、音叉形状の音叉腕の中立
線を挟んだ、即ち、中立線を含む音叉腕の上下面に各々
少なくとも1個の溝が長さ方向に設けられ、前記溝の両
側面に電極が配置され、前記溝側面の電極とその電極に
対抗する音叉腕側面の電極とが互いに異極となるように
構成されていて、音叉腕に生ずる慣性モーメントが大き
くなるように前記各々少なくとも1個の溝の内少なくと
も1個の溝幅Wと音叉腕幅Wとの比(W/W)が
0.35より大きく、1より小さく、且つ、前記溝の厚
みtと音叉腕の厚みtとの比(t/t)が0.79
より小さくなるように溝が形成されている。
In other words, at least one groove is provided in the longitudinal direction on the upper and lower surfaces of the tuning fork arm sandwiching the neutral line of the tuning fork arm, that is, including the neutral line, and both sides of the groove are provided. An electrode is arranged on the surface, and the electrode on the side surface of the groove and the electrode on the side surface of the tuning fork arm that opposes the electrode are configured so as to have different polarities, and each of them is configured to increase the moment of inertia generated in the tuning fork arm. The ratio (W 2 / W) of the groove width W 2 of at least one of the at least one groove and the tuning fork arm width W is larger than 0.35 and smaller than 1, and the groove thickness t 1 and the tuning fork are equal to or smaller than 1. The ratio (t 1 / t) to the thickness t of the arm is 0.79
Grooves are formed to be smaller.

【0025】 を満足するように構成され、間隔Wは0.05mm〜
0.35mmで、溝幅Wは0.03mm〜0.12m
mの値を有する。このように構成する理由は超小型の屈
曲水晶振動子で、かつ、音叉形状と音叉腕の溝をフオト
リソグラフィ技術を用いて別々(別々の工程)に形成で
き、更に、基本波モード振動の周波数安定性が高調波モ
ード振動の周波数安定性より高くすることができる。こ
の場合、厚みtは通常0.05mm〜0.12mmの水
晶ウエハが用いられる。しかし、本発明は本実施例に限
定されるものでなく、0.12mmより厚い水晶ウエハ
を使用してもよい。
[0025] Is satisfied, and the distance W 4 is 0.05 mm to
0.35 mm, groove width W 2 is 0.03 mm to 0.12 m
has a value of m. The reason for configuring in this way is that it is a very small bending crystal oscillator, and the tuning fork shape and the groove of the tuning fork arm can be formed separately (separate steps) using photolithography technology. The stability can be made higher than the frequency stability of harmonic mode vibration. In this case, a crystal wafer having a thickness t of usually 0.05 mm to 0.12 mm is used. However, the present invention is not limited to this embodiment, and a quartz wafer having a thickness of more than 0.12 mm may be used.

【0026】更に詳述するならば、屈曲水晶振動子の誘
導性と電気機械変換効率と品質係数を表すフイガーオブ
メリットMは品質係数Q値と容量比rの比(Q
/r)によって定義され(i=1のとき基本波振動、
i=2のとき2次高調波振動、i=3のとき3次高調波
振動)、屈曲水晶振動子の並列容量に依存しない機械的
直列共振周波数fと並列容量に依存する直列共振周波
数fの周波数差ΔfはフイガーオブメリットMに反
比例し、その値Mが大きい程Δfは小さくなる。従っ
て、Mが大きい程、屈曲水晶振動子の共振周波数は並
列容量の影響を受けないので、屈曲水晶振動子の周波数
安定性は良くなる。即ち、時間精度の高い音叉形状の屈
曲水晶振動子が得られる。
[0026] If More specifically, the ratio of full Iga of merit M i is the quality factor Q i value and the capacitance ratio r i representing the inductive electromechanical conversion efficiency and the quality factor of the flexural crystal resonator (Q i
/ R i ) (fundamental oscillation when i = 1,
(2nd harmonic vibration when i = 2, 3rd harmonic vibration when i = 3), mechanical series resonance frequency f s that does not depend on the parallel capacitance of the bent crystal oscillator, and series resonance frequency f that depends on the parallel capacitance. The frequency difference Δf of r is inversely proportional to the Figer-of-merit M i , and the larger the value M i, the smaller Δf. Therefore, as M i is larger, the resonance frequency of the bent crystal unit is not affected by the parallel capacitance, and the frequency stability of the bent crystal unit is improved. That is, a tuning fork-shaped bent crystal oscillator with high time accuracy can be obtained.

【0027】詳細には、前記音叉形状と溝と電極とその
寸法の構成により、基本波モード振動のフイガーオブメ
リットMが高調波モード振動のフイガーオブメリット
より大きくなる。即ち、M>Mとなる。但し、
nは高調波モード振動の振動次数を表し、n=2、3の
とき、2次、3次高調波モード振動のフイガーオブメリ
ットである。一例として、基本波モード振動の周波数が
32.768kHzで、W/W=0.5、t/t=
0.34、l/l=0.48のとき、製造によるバラ
ツキが生ずるが、音叉形状の屈曲水晶振動子のM、M
はそれぞれM>65、M<30となる。即ち、高
い誘導性と電気機械変換効率の良い(等価直列抵抗R
の小さい)、品質係数の大きい基本波モードで振動する
屈曲水晶振動子を得ることができる。その結果、基本波
モード振動の周波数安定性が2次高調波モード振動の周
波数安定性より良くなると共に、2次高調波モード振動
を抑圧することができる。従って、本実施例の屈曲水晶
振動子から構成される水晶発振器は基本波モード振動の
周波数が出力信号として得られ、かつ、高い周波数安定
性(優れた時間精度)を有する。また、本発明の基本波
モード振動の基準周波数は10kHz〜200kHzが
用いられる。特に、32.768kHzは広く使用され
ている。
More specifically, due to the configuration of the tuning fork shape, the groove, the electrode, and the dimensions thereof, the figurer-of-merit M 1 of the fundamental mode vibration is larger than the figurer-of-merit M n of the harmonic mode vibration. That is, M 1 > M n . However,
n represents the vibration order of the harmonic mode vibration, and is a finger of merit of the second and third harmonic mode vibration when n = 2 and 3. As an example, the frequency of the fundamental mode vibration is 32.768 kHz, W 2 /W=0.5, t 1 / t =
When 0.34, l 1 /l=0.48, variations due to production occur, but M 1 and M of the tuning fork-shaped bent crystal oscillator
2 becomes M 1 > 65 and M 2 <30, respectively. That is, high inductivity and good electromechanical conversion efficiency (equivalent series resistance R 1
It is possible to obtain a bent crystal oscillator that vibrates in a fundamental wave mode having a large quality coefficient. As a result, the frequency stability of the fundamental mode vibration is better than that of the second harmonic mode vibration, and the second harmonic mode vibration can be suppressed. Therefore, the crystal oscillator constituted by the bent crystal oscillator of the present embodiment can obtain the frequency of the fundamental mode vibration as an output signal and has high frequency stability (excellent time accuracy). The reference frequency of the fundamental mode vibration of the present invention is 10 kHz to 200 kHz. In particular, 32.768 kHz is widely used.

【0028】図7は本発明の電子機器を構成する第2実
施例の水晶発振器に用いられる屈曲モードで振動する音
叉形状の水晶振動子45の上面図である。音叉形状の屈
曲水晶振動子45は、音叉腕46,47と音叉基部48
とを具えて構成されている。即ち、音叉腕46,47の
一端部が音叉基部48に接続されている。本実施例で
は、音叉基部48に切り欠き部53、54が設けられて
いる。又、音叉腕46、47には中立線51、52を挟
んで(含む)溝49、50が設けられている。更に、本
実施例では溝49、50は音叉腕46、47の一部に設
けられていて、溝49、50はそれぞれ幅Wと長さl
を有する。更に詳述するならば、溝の面積S=W×
で示し、Sは0.025〜0.12mmの値を有
するように構成される。このように溝の面積を構成する
理由は化学的エッチング法による溝の形成が容易で、し
かも、電気機械変換効率が良くなる溝の形成ができる。
と同時に、基本波モード振動の品質係数Q値の高い屈曲
モードで振動する音叉形状の水晶振動子が得られる。そ
の結果、出力信号が基本波モード振動の周波数である水
晶発振器が実現できる。
FIG. 7 is a top view of a tuning fork-shaped crystal oscillator 45 that vibrates in a bending mode used in the crystal oscillator of the second embodiment constituting the electronic apparatus of the present invention. The tuning fork-shaped bent crystal unit 45 includes a tuning fork arm 46, 47 and a tuning fork base 48.
It is composed of and. That is, one end of each tuning fork arm 46, 47 is connected to the tuning fork base 48. In the present embodiment, the tuning fork base portion 48 is provided with cutout portions 53 and 54. Further, the tuning fork arms 46 and 47 are provided with grooves 49 and 50 sandwiching (including) the neutral lines 51 and 52. Further, in this embodiment, the grooves 49 and 50 are provided in a part of the tuning fork arms 46 and 47, and the grooves 49 and 50 have a width W 2 and a length l, respectively.
Has 1 . More specifically, the groove area S = W 2 ×
Illustrated by l 1 , S is configured to have a value of 0.025 to 0.12 mm 2 . The reason for forming the groove area in this way is that the groove can be easily formed by the chemical etching method, and further the groove can be formed so that the electromechanical conversion efficiency is improved.
At the same time, a tuning-fork-shaped crystal oscillator that vibrates in a bending mode having a high quality factor Q value of fundamental mode vibration can be obtained. As a result, it is possible to realize a crystal oscillator in which the output signal is the frequency of fundamental mode vibration.

【0029】上記溝の面積Sでは、溝と音叉腕を別々の
工程で加工できる。しかし、音叉腕とそれに設けられた
溝を同時に加工するには、音叉腕の厚みtと溝幅W
音叉腕の間隔Wと面積Sを最適寸法にする必要が有
る。即ち、音叉腕の厚みtが0.06mm〜0.15m
mのとき、溝幅Wが0.02mm〜0.068mmの
範囲内に、更に、面積Sは0.023mm〜0.08
8mmの範囲内にあり、間隔Wは0.05mm〜
0.35mmとなるように構成される。このように構成
する理由は水晶の結晶性を利用し、その結晶性から貫通
穴でない溝(音叉腕の長さ方向に分割された溝を含む)
と音叉形状を同時に形成することができる。また、図7
には示されていないが、音叉腕46,47の下面にも溝
49,50と対抗する位置に溝が設けられている。
With the groove area S, the groove and the tuning fork arm can be processed in separate steps. However, in order to simultaneously process the tuning fork arm and the groove provided therein, it is necessary to optimize the thickness t of the tuning fork arm, the groove width W 2 , the spacing W 4 of the tuning fork arm, and the area S. That is, the thickness t of the tuning fork arm is 0.06 mm to 0.15 m.
When m, the groove width W 2 is within the range of 0.02 mm to 0.068 mm, and the area S is 0.023 mm 2 to 0.08.
It is in the range of 8 mm 2 , and the interval W 4 is 0.05 mm to
It is configured to be 0.35 mm. The reason for configuring in this way is to utilize the crystallinity of quartz, and due to its crystallinity, a groove that is not a through hole (including a groove divided in the length direction of the tuning fork arm).
And the tuning fork shape can be formed at the same time. Also, FIG.
Although not shown in FIG. 3, grooves are also provided on the lower surfaces of the tuning fork arms 46 and 47 at positions facing the grooves 49 and 50.

【0030】更に、音叉基部48に設けられた切り欠き
部53、54の音叉部側の幅寸法はWで与えられ、切
り欠き部53、54の端部側の寸法はWで与えられ
る。そして、音叉基部48の端部側で表面実装型のケー
スや円筒型のケースに半田や接着剤によって固定される
とき、振動子の振動エネルギーの損失を小さくするに
は、 振動部のエネルギー損失を小さくすることができる。図
7で示されている音叉腕の腕幅W、部分幅W、W
溝幅Wと間隔W及び溝の長さlと音叉振動子の全
長lとの関係は図6で述べられているので、ここでは省
略する。
Further, the width dimension of the notch portions 53, 54 provided on the tuning fork base portion 48 on the tuning fork portion side is given by W 5 , and the dimension of the notch portions 53, 54 on the end portion side is given by W 6. . When the end portion of the tuning fork base portion 48 is fixed to a surface mounting type case or a cylindrical type case with solder or adhesive, in order to reduce the loss of vibration energy of the vibrator, The energy loss of the vibrating part can be reduced. The arm width W, partial widths W 1 and W 3 , of the tuning fork arm shown in FIG.
Since the relationship between the total length l of the groove width W 2 and the spacing W 4 and the length of the groove l 1 and the tuning fork vibrator is described in FIG. 6, omitted here.

【0031】図8は本発明の電子機器を構成する第3実
施例の水晶発振器に用いられる幅縦モード水晶振動子の
上面図(a)と側面図(b)である。幅縦モード水晶振
動子62は振動部63、接続部66、69とマウント部
68、81をそれぞれ含む支持部67、80を具えて構
成されている。更に、支持部67と支持部80にはそれ
ぞれ穴67aと穴80aが設けられている。更に詳述す
るならば、第一接続部66と第二接続部69は振動部6
3の長さ方向の反対に位置する端部に設けられている。
即ち、一方の第一支持部67は第一接続部66を介して
振動部63に接続されていて、他方の第二支持部80は
第二接続部69を介して振動部63に接続されている。
また、振動部63の上面と下面には電極64と電極65
が対抗して配置され、それらの電極は異極となるように
構成されている。即ち、一対の電極が配置されている。
更に、電極64は一方の第二接続部69を介して第二マ
ウント部81にまで延在して配置されている。また、電
極65は他方の第一接続部66を介して第一マウント部
68にまで延在して配置されている。本実施例では、振
動部63に配置された電極64と電極65は互いに異な
る方向に延在してマウント部まで配置されているが、同
方向に延在するように配置しても振動子として同じ特性
が得られる。本実施例の振動子はマウント部68、81
がユニットのケース又は蓋の固定部に接着剤や半田によ
って固定される。
FIG. 8 is a top view (a) and a side view (b) of a width-longitudinal mode crystal unit used in the crystal oscillator of the third embodiment constituting the electronic equipment of the present invention. The width-longitudinal mode crystal oscillator 62 includes a vibrating portion 63, supporting portions 67 and 80 including connecting portions 66 and 69 and mount portions 68 and 81, respectively. Further, the support portion 67 and the support portion 80 are provided with holes 67a and 80a, respectively. More specifically, the first connecting portion 66 and the second connecting portion 69 are composed of the vibrating portion 6.
3 is provided at the end portion located opposite to the longitudinal direction.
That is, one first supporting portion 67 is connected to the vibrating portion 63 via the first connecting portion 66, and the other second supporting portion 80 is connected to the vibrating portion 63 via the second connecting portion 69. There is.
In addition, an electrode 64 and an electrode 65 are provided on the upper surface and the lower surface of the vibrating portion 63.
Are arranged in opposition to each other and their electrodes are constructed to have different polarities. That is, a pair of electrodes is arranged.
Further, the electrode 64 is arranged so as to extend to the second mount portion 81 via the one second connection portion 69. Further, the electrode 65 is arranged so as to extend to the first mount portion 68 via the other first connection portion 66. In the present embodiment, the electrodes 64 and the electrodes 65 arranged in the vibrating portion 63 extend in different directions to the mount portion. However, even if they are arranged so as to extend in the same direction, the electrodes 64 and 65 function as a vibrator. The same characteristics are obtained. The vibrator of this embodiment has mount parts 68 and 81.
Is fixed to the fixing portion of the case or lid of the unit with an adhesive or solder.

【0032】次に、前記幅縦モード水晶振動子のカット
角とその座標系との関係について説明する。座標系は原
点O、電気軸x、機械軸y、光軸zとする時、O−xy
zを構成する。まず、x軸に垂直な水晶板、いわゆる、
X板水晶を考える。このとき、X板水晶の各寸法である
幅W、長さL、と厚みTはそれぞれy軸、z軸、
及びx軸方向に一致している。更に、このX板水晶をx
軸の廻りに角度θ=−25°〜+25°回転し、更
に、y軸の新軸y′軸の廻りに角度θ=−30°〜+
30°回転される。このとき、x軸の新軸はx′軸に、
z軸は2軸の廻りに回転されるので、新軸はz″と成
る。本実施例の幅縦モード水晶振動子は前記した回転水
晶板から形成される。尚、本実施例の電気軸+x軸の定
義はJIS規格に従い、反時計方向の回転角を正(プラ
ス)とする。又、前記振動子の頂点温度を室温付近に設
定するには、角度θはθ=−12°〜−13.5
°、−18.5°〜−19.8°又は、角度θ、θ
はそれぞれθ=−13°〜−18°、θ=+/−
(0.5°〜30°)により得られる。本実施例では、
X板水晶を最初に、x軸の廻りに角度θ=−25°〜
+25°回転し、次に、y′軸の廻りに角度θ=−3
0°〜+30°回転されているが、最初に、x軸の廻り
に角度θ=−25°〜+25°回転し、次に、z軸の
新軸z′軸の廻りに角度θ=−15°〜+15°回転
してもよい。本実施例では、幅縦モード水晶振動子の形
成に用いる水晶板のカット角について述べたが、本発明
の振動子のカット角はこれに限定されるものでなく、形
成された幅縦モード水晶振動子が前記した角度を有する
振動子であれば良く、本発明はそれらの振動子をも包含
するものである。例えば、水晶板の面内回転をしない
で、振動子形成に用いるマスク等で面内回転を行うもの
である。
Next, the relationship between the cut angle of the width-longitudinal mode crystal unit and its coordinate system will be described. When the coordinate system is the origin O, electrical axis x, mechanical axis y, optical axis z, O-xy
construct z. First of all, the crystal plate perpendicular to the x-axis, the so-called
Consider an X-plate crystal. At this time, the width W 0 , the length L 0 , and the thickness T 0 which are the respective dimensions of the X-plate crystal are y-axis, z-axis, and
And in the x-axis direction. Furthermore, this X board crystal is x
About the axis angle θ x = -25 ° ~ + 25 ° rotated further, the angle theta y = -30 ° around the new reel y 'axis of the y-axis - +
It is rotated 30 °. At this time, the new x-axis is the x'-axis,
Since the z-axis is rotated around two axes, the new axis is z ″. The width-longitudinal mode crystal unit of this embodiment is formed from the rotating crystal plate described above. The definition of the + x axis is that the counterclockwise rotation angle is positive (plus) according to the JIS standard, and in order to set the apex temperature of the vibrator near room temperature, the angle θ x is θ x = −12 °. ~ -13.5
°, -18.5 ° to -19.8 ° or angles θ x , θ y
Are respectively θ x = −13 ° to −18 °, θ y = + / −
(0.5 ° to 30 °). In this embodiment,
First, the X plate crystal, the angle θ x = −25 ° around the x axis.
Rotate + 25 °, then rotate around the y ′ axis at an angle θ y = −3
It has been rotated by 0 ° to + 30 °, but first rotated about the x-axis by an angle θ x = −25 ° to + 25 °, and then about the new z-axis z′-axis by an angle θ z =. You may rotate -15 degrees- + 15 degrees. In the present embodiment, the cut angle of the crystal plate used for forming the width-longitudinal mode crystal oscillator is described, but the cut angle of the oscillator of the present invention is not limited to this, and the formed width-longitudinal mode crystal is formed. The vibrator may be any vibrator having the above-mentioned angle, and the present invention also includes those vibrators. For example, the in-plane rotation of the crystal plate is not performed but the in-plane rotation is performed by a mask or the like used for forming the vibrator.

【0033】更に詳述するならば、幅縦モード水晶振動
子の厚み方向を電気軸x軸方向に、幅方向を機械軸y軸
方向に、長さ方向を光軸z軸方向にそれぞれ一致させ、
前記幅縦モード水晶振動子を最初に厚み方向の軸(x
軸)を回転軸として角度θ回転させ、次に、幅方向の
軸(y軸の回転後の新軸y′軸)を回転軸として角度θ
回転させるか、又は、前記幅縦モード水晶振動子を最
初に厚み方向の軸(x軸)を回転軸として角度θ回転
させ、次に、長さ方向の軸(光軸z軸の回転後の新軸
z′軸)を回転軸として角度θ回転させ、前記角度θ
、θとθがそれぞれθ=−25°〜+25°、
θ=−30°〜+30°、θ=−15°〜+15°
を有するように幅縦モード水晶振動子は形成される。こ
れらのカット角の組み合わせにより、広い温度範囲に亙
って頂点温度を設定することができる。
More specifically, the width-longitudinal mode crystal unit is made to have the thickness direction aligned with the electric axis x-axis direction, the width direction aligned with the mechanical axis y-axis direction, and the length direction aligned with the optical axis z-axis direction. ,
The width-longitudinal mode crystal unit is first set in the thickness direction axis (x
Axis) as a rotation axis and rotates by an angle θ x , and then an axis in the width direction (a new axis y ′ axis after rotation of the y axis) as a rotation axis.
The y- direction is rotated, or the width-longitudinal mode crystal resonator is first rotated by an angle θ x with the axis in the thickness direction (x-axis) as the rotation axis, and then the axis in the length direction (rotation of the optical axis z-axis). The subsequent new axis z ′ axis) is rotated by an angle θ z , and the angle θ z is rotated.
x , θ y and θ z are respectively θ x = −25 ° to + 25 °,
θ y = −30 ° to + 30 °, θ z = −15 ° to + 15 °
The width-longitudinal mode crystal oscillator is formed to have By combining these cutting angles, the peak temperature can be set over a wide temperature range.

【0034】更に、振動部63は幅W、長さL、及
び厚みTの寸法を有し、幅W、長さL、及び厚み
はそれぞれy′軸、z″軸、及びx′軸方向と一致
している。すなわち、x′軸に垂直な面となる振動部6
3の上面と下面に電極64と電極65が配置されてい
る。又、電極64に対抗する電極65は異極となるよう
に構成されている。更に、振動部63の長さLは幅W
より大きく、厚みTは幅Wより小さくなるように
設計される。即ち、幅縦モード振動と長さ縦モード振動
との結合を無視できるほどに小さく、且つ、振動部の電
極面積を大きくして、等価直列抵抗Rの小さい幅縦モ
ード水晶振動子を得るためには、幅Wと長さLの比
/Lは0.8より小さく、且つ、電界Eを大き
くして、等価直列抵抗Rの小さい幅縦水晶振動子を得
るためには、厚みTと幅Wとの比T/Wは0.
85より小さくすることが必要である。実際のこれらの
寸法の決定は幅縦モード水晶振動子に要求される特性に
よって決まる。通常、厚みTは250μm以下に設定
される。
Furthermore, the vibrating portion 63 has a width W 0, has a length dimension L 0, and the thickness T 0, the width W 0, length L 0, and the thickness T 0 respectively y 'axis, z "axis , And the x′-axis direction, that is, the vibrating part 6 which is a plane perpendicular to the x′-axis.
Electrodes 64 and 65 are arranged on the upper and lower surfaces of 3, respectively. Further, the electrode 65 that opposes the electrode 64 is configured to have a different polarity. Further, the length L 0 of the vibrating portion 63 is the width W
It is designed to be larger than 0 and the thickness T 0 smaller than the width W 0 . That is, in order to obtain a width-longitudinal-mode crystal resonator having a small equivalent series resistance R 1 by making the coupling between the width-longitudinal mode vibration and the length-longitudinal mode vibration negligible and increasing the electrode area of the vibrating portion. the width W 0 and the ratio W 0 / L 0 length L 0 is smaller than 0.8, and, by increasing the electric field E x, to obtain a small width longitudinal crystal oscillator equivalent series resistance R 1 0, the ratio T 0 / W 0 of the thickness T 0 and width W 0.
It should be smaller than 85. The actual determination of these dimensions depends on the characteristics required for the width-longitudinal mode crystal unit. Usually, the thickness T 0 is set to 250 μm or less.

【0035】更に詳述するならば、幅縦モード水晶振動
子の共振周波数は幅寸法Wに反比例し、他の寸法(長
さ、厚み、接続部と支持部)には殆ど依存しない。それ
故、幅Wを小さくすることにより、小型で、高周波数
化が図れる。また、前記した寸法の関係から不要振動の
ない単一振動モードで振動する幅縦モード水晶振動子が
得られる。と同時に、厚み方向に電界がかかるように振
動部に電極を配置することにより、幅縦モード水晶振動
子の基本波モード振動とオーバートンモード振動の振動
次数が圧電定数に依存しなくなる。即ち、基本波モード
振動とオーバートンモード振動の振動次数が圧電定数に
依存しないように振動部とその上に配置される電極との
構成がなされる。それ故、本発明の幅縦モード水晶振動
子の共振周波数は圧電定数に依存しないので、振動子の
設計が非常に容易になると言う著しい効果を有する。
More specifically, the resonance frequency of the width-longitudinal mode crystal resonator is inversely proportional to the width dimension W 0 and hardly depends on other dimensions (length, thickness, connecting portion and supporting portion). Therefore, by reducing the width W 0 , the size can be reduced and the frequency can be increased. Further, a width-longitudinal mode crystal resonator that vibrates in a single vibration mode without unnecessary vibration can be obtained from the above-mentioned dimensional relationship. At the same time, by arranging the electrodes in the vibrating portion so that the electric field is applied in the thickness direction, the vibration orders of the fundamental mode vibration and the Overton mode vibration of the width-longitudinal mode crystal resonator do not depend on the piezoelectric constant. That is, the vibrating portion and the electrodes arranged thereon are configured such that the vibration orders of the fundamental wave mode vibration and the Overton mode vibration do not depend on the piezoelectric constant. Therefore, since the resonance frequency of the width-longitudinal mode crystal oscillator of the present invention does not depend on the piezoelectric constant, there is a remarkable effect that the design of the oscillator becomes very easy.

【0036】次に、本実施例の幅縦モード水晶振動子を
駆動するのに必要な圧電定数e12の値について説明す
る。この圧電定数e12の値が大きいほど、電気機械変
換効率は高くなる。本実施例の幅縦モード水晶振動子の
圧電定数e12の絶対値は0.095〜0.18C/m
を有する。即ち、本実施例の幅縦モード水晶振動子は
高い電気機械変換効率を有するので、等価直列抵抗R
の小さい、品質係数Q値の高い、しかも、超小型の幅縦
モード水晶振動子を得ることができる。
Next, the value of the piezoelectric constant e 12 required to drive the width-longitudinal mode crystal oscillator of this embodiment will be described. The larger the value of this piezoelectric constant e 12, the higher the electromechanical conversion efficiency. The absolute value of the piezoelectric constant e 12 of the width-longitudinal mode crystal unit of this embodiment is 0.095 to 0.18 C / m.
Have two . That is, since the width-longitudinal mode crystal oscillator of this embodiment has a high electromechanical conversion efficiency, the equivalent series resistance R 1
It is possible to obtain an ultra-small width-longitudinal-mode crystal resonator having a small size, a high quality factor Q value, and a small size.

【0037】今、図8の電極64と電極65の間に交番
電圧を印加すると、電界Eは図8の側面図(b)の実
線と点線の矢印で示したように厚み方向に交互に働く。
その結果、振動部63は幅方向に伸縮する振動をする。
即ち、電界方向に対して垂直方向に振動する、いわゆる
横効果型の幅縦モード水晶振動子を得ることができる。
この主(幅縦)振動の共振周波数は圧電定数に依存しな
い振動子である。また、本実施例の幅縦モード水晶振動
子は、電界方向に対して平行に振動するKTカット幅縦
モード水晶振動子とは異なる振動子である。と同時に、
KTカット水晶振動子はその振動次数が圧電定数に依存
する、いわゆる縦効果型の振動子である。即ち、共振周
波数が圧電定数に依存する振動子である。本実施例で
は、幅縦モード水晶振動子について述べたが、この振動
子の代わりに振動子の厚みに周波数が依存する厚みすべ
りモード水晶振動子を本発明の電子機器に用いても良
い。
When an alternating voltage is applied between the electrode 64 and the electrode 65 in FIG. 8, the electric field Ex is alternately applied in the thickness direction as shown by the solid line and dotted arrow in the side view (b) of FIG. work.
As a result, the vibrating portion 63 vibrates by expanding and contracting in the width direction.
That is, it is possible to obtain a so-called lateral effect width-longitudinal mode crystal oscillator that vibrates in the direction perpendicular to the electric field direction.
The resonance frequency of the main (width-longitudinal) vibration is a vibrator that does not depend on the piezoelectric constant. Further, the width-longitudinal-mode crystal resonator of this embodiment is different from the KT cut width-longitudinal-mode crystal resonator that vibrates in parallel with the electric field direction. At the same time
The KT-cut crystal oscillator is a so-called vertical effect oscillator in which the vibration order depends on the piezoelectric constant. That is, it is a vibrator whose resonance frequency depends on the piezoelectric constant. Although the width-longitudinal mode crystal resonator is described in the present embodiment, a thickness shear mode crystal resonator whose frequency depends on the thickness of the resonator may be used in the electronic device of the present invention instead of this resonator.

【0038】図9は本発明の電子機器を構成する第4実
施例の水晶発振器に用いられる水晶ユニットの断面図で
ある。水晶ユニット170は音叉形状の屈曲水晶振動子
70、ケース71と蓋72を具えて構成されている。更
に詳述するならば、振動子70はケース71に設けられ
た固定部74に導電性接着剤76や半田によって固定さ
れる。又、ケース71と蓋72は接合部材73を介して
接合される。本実施例では、振動子70は図4と図7で
詳細に述べられた屈曲モードで振動する音叉形状の水晶
振動子10、45の内の一個と同じ振動子である。又、
本実施例の水晶発振器では回路素子は水晶ユニットの外
側に接続される。即ち、音叉形状の屈曲水晶振動子のみ
がユニット内に収納されている。この時、屈曲水晶振動
子は真空中のユニット内に収納される。又、図8で述べ
た幅縦モード水晶振動子と厚みすべりモード水晶振動子
も同様に本実施例の表面実装型水晶ユニットに収納され
る。通常、幅縦モード水晶振動子はその両端部で、厚み
すべりモード水晶振動子は片方の端部で固定部に固定さ
れる。
FIG. 9 is a sectional view of a crystal unit used in the crystal oscillator of the fourth embodiment constituting the electronic equipment of the present invention. The crystal unit 170 includes a tuning fork-shaped bent crystal oscillator 70, a case 71, and a lid 72. More specifically, the vibrator 70 is fixed to the fixing portion 74 provided on the case 71 with a conductive adhesive 76 or solder. Further, the case 71 and the lid 72 are joined via the joining member 73. In this embodiment, the oscillator 70 is the same oscillator as one of the tuning fork-shaped crystal oscillators 10 and 45 vibrating in the bending mode described in detail with reference to FIGS. 4 and 7. or,
In the crystal oscillator of this embodiment, the circuit element is connected to the outside of the crystal unit. That is, only the tuning fork-shaped bent crystal oscillator is stored in the unit. At this time, the bent crystal unit is housed in a unit in vacuum. The width-longitudinal mode crystal unit and the thickness-shear mode crystal unit described in FIG. 8 are also housed in the surface mount type crystal unit of this embodiment. Usually, the width-longitudinal mode crystal oscillator is fixed to both ends thereof, and the thickness shear mode crystal oscillator is fixed to the fixing portion at one end thereof.

【0039】更に、ケースの部材はセラミックスかガラ
ス、蓋の部材は金属かガラス、接合部材は金属か低融点
ガラスでできている。又、本実施例で述べられた振動子
とケースと蓋との関係は以下に述べられる図10の水晶
発振器にも適用される。
Further, the case member is made of ceramics or glass, the lid member is made of metal or glass, and the joining member is made of metal or low melting point glass. Further, the relationship between the vibrator, the case, and the lid described in this embodiment is also applied to the crystal oscillator of FIG. 10 described below.

【0040】図10は本発明の電子機器を構成する第5
実施例の水晶発振器の断面図を示す。水晶発振器190
は水晶発振回路とケース91と蓋92を具えて構成され
ている。本実施例では、水晶発振回路はケース91と蓋
92から成る水晶ユニット内に収納されている。又、水
晶発振回路は音叉形状の屈曲水晶振動子90と帰還抵抗
を含む増幅器98とコンデンサー(図示されていない)
とドレイン抵抗(図示されていない)を具えて構成さ
れ、増幅器98はCMOSインバータが用いられる。
FIG. 10 shows a fifth embodiment of the electronic equipment of the present invention.
The sectional view of the crystal oscillator of an example is shown. Crystal oscillator 190
Comprises a crystal oscillator circuit, a case 91 and a lid 92. In this embodiment, the crystal oscillator circuit is housed in a crystal unit including a case 91 and a lid 92. Further, the crystal oscillation circuit is a tuning fork-shaped bent crystal oscillator 90, an amplifier 98 including a feedback resistor, and a condenser (not shown).
And a drain resistor (not shown), the amplifier 98 is a CMOS inverter.

【0041】更に、本実施例では、振動子90はケース
91に設けられた固定部94に接着剤96や半田によっ
て固定される。これに対して、増幅器98はケース91
に固定されている。また、ケース91と蓋92は接合部
材93を介して接合されている。本実施例の振動子90
は図4と図7で詳細に述べられた音叉形状の屈曲水晶振
動子10、45か、又は、図8で述べられた幅縦モード
水晶振動子62又は厚みすべり水晶振動子の中の振動子
が用いられる。
Further, in this embodiment, the vibrator 90 is fixed to the fixing portion 94 provided on the case 91 with the adhesive 96 or solder. On the other hand, the amplifier 98 has a case 91.
It is fixed to. Further, the case 91 and the lid 92 are joined via a joining member 93. Transducer 90 of this embodiment
Is a tuning fork-shaped bent crystal oscillator 10, 45 described in detail in FIGS. 4 and 7, or a width-longitudinal mode crystal oscillator 62 or a oscillator in a thickness-sliding crystal oscillator described in FIG. Is used.

【0042】次に、本発明の電子機器に用いられる水晶
発振器の製造方法について述べる。上記音叉形状の屈曲
水晶振動子は半導体の技術を用いたフオトリソグラフィ
法と化学的エッチング法によって形成される。まず、研
磨加工あるいはポリッシュ加工された水晶ウエハの上下
面に金属膜(例えば、クロムそしてその上に金)をスパ
ッタリング法又は蒸着法により形成する。次に、その金
属膜の上にレジストが塗布される。そして、フオトリソ
工程により、それらレジストと金属膜が音叉形状を残し
て除去された後、化学的エッチング法により、音叉腕と
音叉基部を具えた音叉形状が形成される。この音叉形状
を形成するときに、音叉基部に切り欠き部を形成しても
良い。更に、音叉形状の面上に前記工程で示した金属膜
とレジストが塗布され、フオトリソ工程と化学的エッチ
ング法により、音叉腕又は音叉腕と音叉基部に溝が形成
される。
Next, a method of manufacturing the crystal oscillator used in the electronic apparatus of the present invention will be described. The tuning fork-shaped bent crystal oscillator is formed by a photolithography method and a chemical etching method using semiconductor technology. First, a metal film (for example, chromium and gold thereon) is formed on the upper and lower surfaces of a crystal wafer that has been polished or polished by a sputtering method or a vapor deposition method. Next, a resist is applied on the metal film. Then, after the resist and the metal film are removed by the photolithography process while leaving the tuning fork shape, a tuning fork shape including a tuning fork arm and a tuning fork base is formed by a chemical etching method. When forming this tuning fork shape, a notch may be formed in the tuning fork base. Further, the metal film and the resist shown in the above step are applied on the tuning fork-shaped surface, and grooves are formed in the tuning fork arm or the tuning fork arm and the tuning fork base by the photolithography step and the chemical etching method.

【0043】次に、溝を有する音叉形状に金属膜とレジ
ストが再び塗布されて、フオトリソ工程により、電極が
形成される。即ち、音叉腕の側面の電極と溝の側面の電
極は極性が異なるように対抗して配置される。さらに詳
述するならば、第1の音叉腕の側面電極と第2の音叉腕
の溝の電極は同極に、第1の音叉腕の溝の電極と第2の
音叉腕の側面電極は同極に構成され、第1の音叉腕の溝
の電極と側面電極は極性が異なるように構成される。即
ち。2電極端子が振動子に形成される。その結果、2電
極端子に交番電圧を印加する事により、音叉腕は逆相で
屈曲振動する。本実施例では、音叉形状の形成の後に溝
を音叉腕又は音叉腕と音叉基部に形成しているが、本発
明は前記実施例に限定されるものではなくて、まず、溝
を形成してから音叉形状を形成してもよい。又は、音叉
形状と溝を同時に形成しても良い。
Next, a metal film and a resist are applied again in a tuning fork shape having a groove, and an electrode is formed by a photolithography process. That is, the electrode on the side surface of the tuning fork arm and the electrode on the side surface of the groove are arranged so as to have opposite polarities. More specifically, the side electrode of the first tuning fork arm and the groove electrode of the second tuning fork arm have the same polarity, and the groove electrode of the first tuning fork arm and the side electrode of the second tuning fork arm have the same polarity. The electrodes of the groove of the first tuning fork arm and the side electrodes are configured to have different polarities. That is, Two-electrode terminals are formed on the vibrator. As a result, when an alternating voltage is applied to the two-electrode terminals, the tuning fork arm flexurally vibrates in reverse phase. In this embodiment, the groove is formed in the tuning fork arm or the tuning fork arm and the tuning fork base after forming the tuning fork shape, but the present invention is not limited to the above embodiment, and first, the groove is formed. May be formed into a tuning fork shape. Alternatively, the tuning fork shape and the groove may be formed at the same time.

【0044】この実施例の工程により、水晶ウエハには
多数個の音叉形状の屈曲水晶振動子が形成されている。
それ故、次の工程では、このウエハの状態で、最初の周
波数調整がレーザ又はプラズマエッチング又は蒸着にて
行われる。と共に、不良振動子はマーキングされるかウ
エハから取り除かれる。また、本工程では10kHz〜
200kHzの基準周波数に対して、周波数偏差は−9
000PPM〜+5000PPMの範囲内にあるように
周波数調整がなされる。更に、次の工程では、形成され
た振動子は表面実装型のケース、あるいは蓋又は円筒型
のケースのリード線に接着材あるいは半田等で固定され
る。その固定後に、第2回目の周波数調整がレーザ又は
プラズマエッチング又は蒸着にて行われる。本工程で
は、周波数偏差は−100PPM〜+100PPMの範
囲内にあるように周波数調整がなされる。又、本発明で
の固定後に周波数調整が行われるということは、固定後
すぐに周波数調整しても良いし、あるいは固定後にケー
スと蓋を接続した後に周波数調整をしても良い。即ち、
固定後にいかなる工程を入れても、その後に周波数調整
をすれば良く、本発明はこれらを全て包含するものであ
る。又、ケースと蓋を接続した後の周波数調整はガラス
を介してレーザで行われる。
By the process of this embodiment, a large number of tuning fork-shaped bent crystal oscillators are formed on the crystal wafer.
Therefore, in the next step, in this wafer state, the first frequency adjustment is performed by laser or plasma etching or vapor deposition. At the same time, the defective oscillator is marked or removed from the wafer. In this process, 10 kHz-
The frequency deviation is -9 with respect to the reference frequency of 200 kHz.
The frequency is adjusted so that it is within the range of 000 PPM to +5000 PPM. Further, in the next step, the formed vibrator is fixed to the lead wire of the surface mount type case, the lid or the cylindrical type case with an adhesive or solder. After the fixing, the second frequency adjustment is performed by laser or plasma etching or vapor deposition. In this step, frequency adjustment is performed so that the frequency deviation is within the range of −100 PPM to +100 PPM. Further, in the present invention, the frequency adjustment performed after the fixing means that the frequency adjustment may be performed immediately after the fixing, or the frequency adjustment may be performed after the case and the lid are connected after the fixing. That is,
Even if any step is performed after fixing, the frequency adjustment may be performed after that, and the present invention includes all of these. Further, the frequency adjustment after connecting the case and the lid is performed by a laser through the glass.

【0045】尚、第3回目の周波数調整がなされるとき
には、前記2回目の周波数調整による周波数偏差は−9
50PPM〜+950PPMの範囲内にあるように周波
数調整がなされる。又、上記実施例では、前記ウエハの
状態で、最初の周波数調整を行い、それと共に、不良振
動子はマーキングされるかウエハから取り除かれている
が、本発明はこれに限定されるものでなく、本発明は水
晶ウエハにできた多数個の音叉形状の屈曲水晶振動子を
ウエハの状態で検査し、良振動子か不良振動子かを検査
する工程を含めば良い。即ち、不良振動子はマーキング
されるか、ウエハから取り除かれるか、コンピュタに記
憶される。このような工程を含むことにより、不良振動
子を早く見つけることができ、次工程に流れないので、
歩留まりを上げることができる。その結果、安価な屈曲
水晶振動子を得る事ができる。
When the third frequency adjustment is performed, the frequency deviation due to the second frequency adjustment is -9.
The frequency is adjusted so that it is within the range of 50 PPM to +950 PPM. Further, in the above embodiment, the first frequency adjustment is performed in the state of the wafer, and at the same time, the defective oscillator is marked or removed from the wafer, but the present invention is not limited to this. The present invention may include a step of inspecting a large number of tuning fork-shaped bent crystal oscillators formed on a crystal wafer in a wafer state and inspecting whether the oscillator is a good oscillator or a defective oscillator. That is, the defective oscillator is marked, removed from the wafer, or stored in the computer. By including such a process, it is possible to quickly find a defective vibrator and not to the next process.
The yield can be increased. As a result, an inexpensive bent crystal oscillator can be obtained.

【0046】更に、周波数調整後に、前記振動子はケー
スと蓋となるユニットに真空中で収納され、水晶ユニッ
トが得られる。蓋がガラスで構成されているときには、
収納後、第3回目の周波数調整がレーザにて行われる。
本工程では、周波数偏差は−50PPM〜+50PPM
の範囲内にあるように周波数調整がなされる。本実施例
では、周波数調整は3回の別々の工程で行われるが、少
なくとも2回の別々の工程で行えば良い。例えば、第3
回目の工程の周波数調整はしなくても良い。更に次の工
程では、前記した振動子の2電極端子が増幅器とコンデ
ンサと抵抗素子に電気的に接続される。換言するなら
ば、増幅回路はCMOSインバータと帰還抵抗素子から
なり、帰還回路は音叉形状の屈曲水晶振動子とドレイン
抵抗素子とゲート側のコンデンサとドレイン側のコンデ
ンサからなるように接続される。又、前記第3回目の周
波数調整は水晶発振回路を構成後に行っても良い。
Further, after the frequency adjustment, the vibrator is housed in a unit serving as a case and a lid in a vacuum to obtain a crystal unit. When the lid is made of glass,
After the storage, the third frequency adjustment is performed by the laser.
In this step, the frequency deviation is −50 PPM to +50 PPM.
The frequency is adjusted to be within the range. In this embodiment, the frequency adjustment is performed in three separate steps, but it may be performed in at least two separate steps. For example, the third
It is not necessary to adjust the frequency in the second process. Further, in the next step, the above-mentioned two-electrode terminal of the vibrator is electrically connected to the amplifier, the capacitor and the resistance element. In other words, the amplifier circuit is composed of a CMOS inverter and a feedback resistance element, and the feedback circuit is connected so as to be composed of a tuning fork-shaped bent crystal resonator, a drain resistance element, a gate side capacitor and a drain side capacitor. The third frequency adjustment may be performed after the crystal oscillation circuit is constructed.

【0047】以上、図示例に基づき説明したが、この発
明は上述の例に限定されるものではなく、上記実施例で
は、音叉腕は2本で構成されているが、本発明は3本以
上の音叉腕を包含するものである。この場合、少なくと
も2本の音叉腕が逆相で振動するように電極が構成され
ていれば良い。
Although the present invention has been described above based on the illustrated example, the present invention is not limited to the above example. In the above embodiment, the tuning fork arm is composed of two, but the present invention is three or more. It includes the tuning fork arm. In this case, the electrodes may be configured so that at least two tuning fork arms vibrate in opposite phases.

【0048】更に、本実施例では、溝が中立線を挟む
(含む)ように音叉腕に設けられているが、本発明はこ
れに限定されるものでなく、中立線を残して、その両側
に溝を形成しても良い。この場合、音叉腕の中立線を含
めた部分幅Wは0.05mmより小さくなるように構
成される。又、各々の溝の幅は0.04mmより小さく
なるように構成され、溝の厚みtと音叉腕の厚みtの
比は0.79以下に成るように構成される。このような
構成により、MをMより大きくする事ができる。
Further, in this embodiment, the groove is provided on the tuning fork arm so as to sandwich (include) the neutral line, but the present invention is not limited to this, and the neutral line is left and both sides thereof are left. You may form a groove | channel in it. In this case, the partial width W 7 including the neutral line of the tuning fork arm is configured to be smaller than 0.05 mm. The width of each groove is smaller than 0.04 mm, and the ratio of the groove thickness t 1 to the tuning fork arm thickness t is 0.79 or less. With such a configuration, M 1 can be made larger than M n .

【0049】更に、本実施例の屈曲水晶振動子の音叉形
状と溝及び幅縦モード水晶振動子の形状は化学的、物理
的と機械的方法の内の少なくとも一つの方法を用いて加
工される。物理的方法では、例えば、イオン化した原
子、分子を飛散させて加工するものである。また、機械
的方法では、例えば、ブラスト加工用の粒子を飛散させ
て加工するものである。それ故、本発明では、物理的方
法と機械的方法による加工方法を粒子法による加工と言
う。
Further, the tuning fork shape and groove of the bent crystal unit of this embodiment and the shape of the width-longitudinal mode crystal unit are processed by at least one of chemical, physical and mechanical methods. . In the physical method, for example, ionized atoms and molecules are scattered and processed. In the mechanical method, for example, particles for blast processing are scattered and processed. Therefore, in the present invention, the processing method by the physical method and the mechanical method is called the processing by the particle method.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上述べたように、本発明の電子機器を
提供する事により多くの効果が得られることを既に述べ
たが、その中でも特に、次の如き著しい効果が得られ
る。 (1)少なくとも一つの水晶発振器に音叉形状の屈曲水
晶振動子を用い、その基本波モード振動のフイガーオブ
メリットMが高調波モード振動のフイガーオブメリッ
トMより大きい振動子を具えて水晶発振器は構成さ
れ、更に、増幅回路の基本波モード振動の負性抵抗の絶
対値|−RL|と基本波モード振動の等価直列抵抗R
の比が増幅回路の高調波モード振動の負性抵抗の絶対
値|−RL|と高調波モード振動の等価直列抵抗R
の比より大きくなるように水晶発振器は構成されている
ので、水晶発振器の出力信号が基本波モード振動の周波
数で、かつ、高い周波数安定性を有する。その結果、そ
の出力信号を用いた高精度の電子機器が実現できる。 (2)少なくとも一つの水晶発振器に幅縦モード水晶振
動子又は厚みすべりモード水晶振動子を用いるので、小
型で、かつ、高精度の出力信号が得られ、更に、この出
力信号により電子機器は動作するので、高い信頼性を有
する電子機器が実現できる。
As described above, by providing the electronic device of the present invention, many effects can be obtained. Among them, the following remarkable effects can be obtained. (1) A tuning fork-shaped bent crystal oscillator is used for at least one crystal oscillator, and the oscillator has a Figurer of merit M 1 of fundamental mode vibration larger than a figurer of merit M n of harmonic mode vibration. The crystal oscillator is configured and further, the absolute value of the negative resistance of fundamental mode vibration of the amplifier circuit | -RL 1 | and the equivalent series resistance R of fundamental mode vibration R
The ratio of 1 is the absolute value | −RL n | of the negative resistance of the harmonic mode vibration of the amplifier circuit and the equivalent series resistance R n of the harmonic mode vibration.
Since the crystal oscillator is configured so as to be larger than the ratio, the output signal of the crystal oscillator has the frequency of fundamental mode vibration and has high frequency stability. As a result, a highly accurate electronic device using the output signal can be realized. (2) Since the width-longitudinal mode crystal oscillator or the thickness shear mode crystal oscillator is used for at least one crystal oscillator, a compact and highly accurate output signal can be obtained, and the electronic device operates by this output signal. Therefore, an electronic device having high reliability can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の電子機器の一実施例例で、ファクシ
ミリのブロック図の一例である。
FIG. 1 is an example of a block diagram of a facsimile according to an embodiment of an electronic device of the present invention.

【図2】 本発明の電子機器に使用される水晶発振器を
構成する水晶発振回路図の一実施例である。
FIG. 2 is an embodiment of a crystal oscillation circuit diagram constituting a crystal oscillator used in the electronic device of the invention.

【図3】 図2の帰還回路図を示す。FIG. 3 shows a feedback circuit diagram of FIG.

【図4】 本発明の電子機器を構成する第1実施例の水
晶発振器に用いられる音叉形状の屈曲水晶振動子の外観
図とその座標系を示す。
FIG. 4 shows an external view of a tuning fork-shaped bent crystal oscillator used in the crystal oscillator of the first embodiment constituting the electronic apparatus of the present invention and its coordinate system.

【図5】 図4の音叉形状の屈曲水晶振動子の音叉基部
のD−D′断面図を示す。
5 is a cross-sectional view of the tuning fork base portion of the tuning fork-shaped bent crystal resonator shown in FIG.

【図6】 図4の音叉形状の屈曲水晶振動子の上面図を
示す。
FIG. 6 shows a top view of the tuning fork-shaped bent crystal unit of FIG.

【図7】 本発明の電子機器を構成する第2実施例の水
晶発振器に用いられる屈曲モードで振動する音叉形状の
水晶振動子の上面図である。
FIG. 7 is a top view of a tuning fork-shaped crystal resonator that vibrates in a bending mode used in a crystal oscillator of a second embodiment constituting the electronic device of the invention.

【図8】 本発明の電子機器を構成する第3実施例の水
晶発振器に用いられる幅縦モード水晶振動子の上面図
(a)と側面図(b)である。
FIG. 8 is a top view (a) and a side view (b) of a width-longitudinal mode crystal unit used in the crystal oscillator of the third embodiment constituting the electronic device of the invention.

【図9】 本発明の電子機器を構成する第4実施例の水
晶発振器に用いられる水晶ユニットの断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a crystal unit used in a crystal oscillator according to a fourth embodiment of the electronic device of the present invention.

【図10】本発明の電子機器を構成する第5実施例の水
晶発振器の断面図である。
FIG. 10 is a sectional view of a crystal oscillator according to a fifth embodiment of the electronic device of the present invention.

【図11】従来の電子機器を構成する水晶発振器に用い
られる音叉形状の屈曲水晶振動子の斜視図とその座標系
を示す。
FIG. 11 is a perspective view of a tuning fork-shaped bent crystal oscillator used in a crystal oscillator that constitutes a conventional electronic device, and its coordinate system.

【図12】図11の音叉形状水晶振動子の音叉腕の断面
図である。
12 is a cross-sectional view of a tuning fork arm of the tuning fork-shaped crystal unit shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,9 増幅回路,帰還回路 V,V2 入力電圧,出力電圧 W,t 溝幅、溝の厚み W,W 音叉腕の腕幅、音叉腕の間隔 W,W 音叉腕の部分幅 l,l,l 溝の長さ、音叉基部の長さ、音叉形状
の屈曲水晶振動子の全長t 音叉腕又は音叉腕と音叉基
部の厚み
1,9 amplifying circuit, a feedback circuit V 1, V2 input voltage, output voltage W 2, t 1 the groove width, the groove of the thickness W, W 4 tuning fork arms of the arm width, spacing W 1 of the tuning fork arms, W 3 of the tuning fork arms Partial width l 1 , l 2 , l Groove length, tuning fork base length, total length of tuning fork-shaped bent crystal unit t Tuning fork arm or thickness of tuning fork arm and tuning fork base

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5J079 AA04 BA41 EA20 FA14 FA21 FB03 GA04 GA09 HA07 KA01 5J108 AA00 BB02 CC04 CC06 CC09 CC10 CC11 DD02 DD05 DD06 DD07 DD09 EE03 EE07 FF01 FF11 GG03 GG13 GG16 GG17 JJ01 JJ04 KK01 MM11 NA02 NA03    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F term (reference) 5J079 AA04 BA41 EA20 FA14 FA21                       FB03 GA04 GA09 HA07 KA01                 5J108 AA00 BB02 CC04 CC06 CC09                       CC10 CC11 DD02 DD05 DD06                       DD07 DD09 EE03 EE07 FF01                       FF11 GG03 GG13 GG16 GG17                       JJ01 JJ04 KK01 MM11 NA02                       NA03

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも表示部と水晶発振器から構成
される電子機器で、前記電子機器は少なくとも二個の水
晶発振器を具えて構成され、前記二個の水晶発振器はそ
れぞれ異なる振動モードの水晶振動子を具えて構成され
ていて、増幅回路と帰還回路から構成され、かつ、増幅
回路は少なくとも増幅器から構成され、帰還回路は少な
くとも水晶振動子とコンデンサーから構成される水晶発
振回路を具えて構成される水晶発振器で、前記少なくと
も二個の水晶発振器の内の一個の水晶発振器を構成する
帰還回路の前記異なる振動モードの水晶振動子の内の一
つは屈曲モードで振動する音叉腕と音叉基部から成る音
叉形状の屈曲水晶振動子で、前記音叉腕は上面と下面と
側面とを有し、前記音叉形状の音叉腕に溝が設けられ、
前記溝と前記音叉腕の側面に電極が配置され、前記溝の
側面の電極とその電極に対抗する音叉腕の側面の電極と
が互いに異極で、かつ、前記音叉腕が逆相で振動するよ
うに溝と電極を構成し、更に、前記音叉形状の屈曲水晶
振動子の基本波モード振動のフイガーオブメリットM
が高調波モード振動のフイガーオブメリットMより大
きい屈曲水晶振動子を具えて前記一個の水晶発振器は構
成されると共に、増幅回路と少なくとも前記音叉形状の
屈曲水晶振動子から成る帰還回路を具えて構成される前
記一個の水晶発振器の増幅回路の基本波モード振動の負
性抵抗の絶対値|−RL|と基本波モード振動の等価
直列抵抗Rの比が増幅回路の高調波モード振動の負性
抵抗の絶対値|−RL|と高調波モード振動の等価直
列抵抗Rの比より大きくなるように前記一個の水晶発
振器は構成されていて、前記音叉形状の屈曲水晶振動子
を具えて構成された前記一個の水晶発振器の出力信号が
基本波モード振動の周波数で、前記出力信号は電子機器
の前記表示部に時間を表示する信号である事を特徴とす
る電子機器。
1. An electronic device including at least a display unit and a crystal oscillator, wherein the electronic device includes at least two crystal oscillators, and the two crystal oscillators have different vibration modes. The amplifier circuit is composed of an amplifier circuit and a feedback circuit, and the amplifier circuit is composed of at least an amplifier, and the feedback circuit is composed of a crystal oscillator circuit composed of at least a crystal oscillator and a capacitor. In the crystal oscillator, one of the crystal oscillators of the different vibration modes of the feedback circuit that constitutes one of the at least two crystal oscillators comprises a tuning fork arm and a tuning fork base that vibrate in a bending mode. A tuning fork-shaped bent crystal oscillator, wherein the tuning fork arm has an upper surface, a lower surface, and a side surface, and a groove is provided in the tuning fork-shaped tuning fork arm.
Electrodes are arranged on the side surfaces of the groove and the tuning fork arm, the electrodes on the side surfaces of the groove and the electrodes on the side surfaces of the tuning fork arm opposite to the electrodes have different polarities, and the tuning fork arms vibrate in opposite phases. The groove and the electrode as described above, and further, the figurer of merit M 1 of the fundamental wave mode vibration of the tuning fork-shaped bent crystal resonator.
Is a quartz crystal oscillator having a bending crystal oscillator larger than the figurer of merit M n of harmonic mode vibration, and the one crystal oscillator is configured, and a feedback circuit including an amplifier circuit and at least the tuning fork-shaped bending crystal oscillator is provided. The ratio of the absolute value of the negative resistance | -RL 1 | of the fundamental mode vibration of the amplifier circuit of the crystal oscillator configured as described above to the equivalent series resistance R 1 of the fundamental mode vibration is the harmonic mode vibration of the amplifier circuit. the absolute value of the negative resistance | -RL n | and the one of the crystal oscillator to be greater than the ratio of the equivalent series resistance R n of the harmonic mode vibration be configured, the bending crystal oscillator of the tuning fork An electronic device, wherein an output signal of the one crystal oscillator configured is a frequency of a fundamental mode vibration, and the output signal is a signal for displaying time on the display unit of the electronic device.
【請求項2】 増幅回路と帰還回路を具えて構成される
少なくとも一個の水晶発振器を構成する帰還回路の前記
異なる振動モードの水晶振動子の内の一つは幅縦モード
水晶振動子又は厚みすべりモード水晶振動子で、かつ、
前記水晶振動子を具えて構成される水晶発振器の出力信
号を前記電子機器の時間表示以外に用いた事を特徴とす
る請求項1に記載の電子機器。
2. One of the crystal oscillators of the different vibration modes of the feedback circuit constituting at least one crystal oscillator having an amplifier circuit and a feedback circuit is a width-longitudinal mode crystal oscillator or a thickness slip. Mode crystal oscillator, and
The electronic device according to claim 1, wherein an output signal of a crystal oscillator configured to include the crystal oscillator is used for other than the time display of the electronic device.
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