JP3260403B2 - 捩り水晶振動子 - Google Patents
捩り水晶振動子Info
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- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims description 32
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 16
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は捩り水晶振動子のカット
角と辺比Ｒxy（厚み／幅）に関する。特に、温度計測機
器用温度センサとして最適な新カットの捩り水晶振動子
に関する。
角と辺比Ｒxy（厚み／幅）に関する。特に、温度計測機
器用温度センサとして最適な新カットの捩り水晶振動子
に関する。
【０００２】
【従来の技術】温度センサ用振動子として、厚みすべり
水晶振動子、輪郭すべり水晶振動子、屈曲水晶振動子や
捩り水晶振動子が仕様に応じて使用されてきた。
水晶振動子、輪郭すべり水晶振動子、屈曲水晶振動子や
捩り水晶振動子が仕様に応じて使用されてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来か
ら使用されている厚みすべり水晶振動子や輪郭すべり水
晶振動子は周波数が数ＭＨｚ以上と高く、機器の消費電
流が多く、しかも、小型化が難しい等の課題が残されて
いた。一方、従来の屈曲水晶振動子や捩り水晶振動子は
低周波数にできるので、低消費電力化が可能で、しか
も、小型化にできるが、屈曲水晶振動子は２次温度係数
が零とならないために、温度に対する周波数の直線性に
劣る。それ故、十分な測定精度を得るには、ＩＣ等によ
る補正が必要で、回路が複雑になる等の課題が残されて
いた。又、捩り水晶振動子は前記した課題を克服できる
が、従来の捩り水晶振動子はＹ板をｘ軸（電気軸）を回
転軸として回転された水晶板より長さ方向をｘ軸方向に
一致させ、エッチング法によって形成される。そのため
に、水晶の結晶の異方性により振動腕が整合よく形成で
きず、振動による支持部でのエネルギー損失が多くな
り、等価直列抵抗Ｒ1 の小さい捩り水晶振動子を歩留り
よく得られないという課題が残されていた。このような
ことから、２次温度係数が零で、化学的エッチング加工
でも振動腕が整合よく形成でき、小型で、しかも、低周
波数の水晶振動子が所望されていた。
ら使用されている厚みすべり水晶振動子や輪郭すべり水
晶振動子は周波数が数ＭＨｚ以上と高く、機器の消費電
流が多く、しかも、小型化が難しい等の課題が残されて
いた。一方、従来の屈曲水晶振動子や捩り水晶振動子は
低周波数にできるので、低消費電力化が可能で、しか
も、小型化にできるが、屈曲水晶振動子は２次温度係数
が零とならないために、温度に対する周波数の直線性に
劣る。それ故、十分な測定精度を得るには、ＩＣ等によ
る補正が必要で、回路が複雑になる等の課題が残されて
いた。又、捩り水晶振動子は前記した課題を克服できる
が、従来の捩り水晶振動子はＹ板をｘ軸（電気軸）を回
転軸として回転された水晶板より長さ方向をｘ軸方向に
一致させ、エッチング法によって形成される。そのため
に、水晶の結晶の異方性により振動腕が整合よく形成で
きず、振動による支持部でのエネルギー損失が多くな
り、等価直列抵抗Ｒ1 の小さい捩り水晶振動子を歩留り
よく得られないという課題が残されていた。このような
ことから、２次温度係数が零で、化学的エッチング加工
でも振動腕が整合よく形成でき、小型で、しかも、低周
波数の水晶振動子が所望されていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は以下の方法で従
来の課題を解決するものである。すなわち、捩り振動モ
ードで振動する水晶振動子で、ｘ軸（電気軸）と垂直と
なるＸ板水晶をｙ軸（機械軸）を回転軸として、角度φ
＝４０゜〜１４０゜回転し、更に、ｘ軸の新軸ｘ’軸の
回りに角度θ＝０゜〜８０゜回転した水晶板から前記振
動子を形成し、更に、振動子の厚みｘ0 と幅ｙ0 の比Ｒ
xy（ｘ0 ／ｙ0 ）を０．１から１．１に形成することに
より課題を解決している。
来の課題を解決するものである。すなわち、捩り振動モ
ードで振動する水晶振動子で、ｘ軸（電気軸）と垂直と
なるＸ板水晶をｙ軸（機械軸）を回転軸として、角度φ
＝４０゜〜１４０゜回転し、更に、ｘ軸の新軸ｘ’軸の
回りに角度θ＝０゜〜８０゜回転した水晶板から前記振
動子を形成し、更に、振動子の厚みｘ0 と幅ｙ0 の比Ｒ
xy（ｘ0 ／ｙ0 ）を０．１から１．１に形成することに
より課題を解決している。
【０００５】
【作用】このように、本発明は捩り水晶振動子で、しか
も、カット角（φ、θ）がＸ板をｙ軸の回りにφ＝４０
゜〜１４０゜回転し、更にｘ’軸の回りにθ＝０゜〜８
０゜回転し、この板より、辺比Ｒxy（厚みｘ0 ／幅
ｙ0 ）が０．１〜１．１を有する振動子をエッチング法
により形成する。その結果、２次温度係数が零となる、
小型で、かつ、低周波数の捩り水晶振動子が得られる。
も、カット角（φ、θ）がＸ板をｙ軸の回りにφ＝４０
゜〜１４０゜回転し、更にｘ’軸の回りにθ＝０゜〜８
０゜回転し、この板より、辺比Ｒxy（厚みｘ0 ／幅
ｙ0 ）が０．１〜１．１を有する振動子をエッチング法
により形成する。その結果、２次温度係数が零となる、
小型で、かつ、低周波数の捩り水晶振動子が得られる。
【０００６】
【実施例】次に、本発明を実施例に基づいて具体的に述
べる。図１は、本発明の捩り水晶振動子１とその座標系
を示す。座標系は原点０、電気軸ｘ、機械軸ｙ、光軸ｚ
から成り、０−ｘｙｚを構成している。まず、厚み
ｘ 0 、幅ｙ0 、長さｚ0 から成り、ｚ軸の回りに捩りモ
ーメントを有する捩り水晶振動子１はｘ軸と垂直となる
Ｘ板水晶に一致するように置く。次に、ｙ軸とｘ軸の新
軸ｘ’軸を回転軸として、反時計方向の回転を正とする
と、角度φ＝４０゜〜１４０゜、θ＝０゜〜８０゜回転
される。
べる。図１は、本発明の捩り水晶振動子１とその座標系
を示す。座標系は原点０、電気軸ｘ、機械軸ｙ、光軸ｚ
から成り、０−ｘｙｚを構成している。まず、厚み
ｘ 0 、幅ｙ0 、長さｚ0 から成り、ｚ軸の回りに捩りモ
ーメントを有する捩り水晶振動子１はｘ軸と垂直となる
Ｘ板水晶に一致するように置く。次に、ｙ軸とｘ軸の新
軸ｘ’軸を回転軸として、反時計方向の回転を正とする
と、角度φ＝４０゜〜１４０゜、θ＝０゜〜８０゜回転
される。
【０００７】次に、２次温度係数βが零になるカット角
（φ、θ）と辺比Ｒxy（厚みｘ0 ／幅ｙ0 ）との関係を
示す。図２は、本発明の捩り水晶振動子の２次温度係数
βが零になるときのカット角（φ、θ）と辺比Ｒxyとの
関係図で、その時の１次温度係数αとの関係図が図３、
３次温度係数γとの関係図が図４である。カット角φ＝
４０゜〜１４０゜、θ＝０゜〜８０゜で辺比Ｒxyとの組
み合わせにより、無数に、β＝０となることがよく分か
る。すなわち、φ＝４０゜〜１４０゜、θ＝０゜〜８０
゜の範囲では、辺比Ｒxy＝０．１〜１．１の中から選択
することにより、β＝０を得ることができる。又、その
時のα、γが図３、図４に示されるが、αの値は約１２
〜３７ｐｐｍ／℃の値を持つ。一方、γはその絶対値が
小さいほど、広い温度範囲にわたって直線性に優れるこ
とになる。
（φ、θ）と辺比Ｒxy（厚みｘ0 ／幅ｙ0 ）との関係を
示す。図２は、本発明の捩り水晶振動子の２次温度係数
βが零になるときのカット角（φ、θ）と辺比Ｒxyとの
関係図で、その時の１次温度係数αとの関係図が図３、
３次温度係数γとの関係図が図４である。カット角φ＝
４０゜〜１４０゜、θ＝０゜〜８０゜で辺比Ｒxyとの組
み合わせにより、無数に、β＝０となることがよく分か
る。すなわち、φ＝４０゜〜１４０゜、θ＝０゜〜８０
゜の範囲では、辺比Ｒxy＝０．１〜１．１の中から選択
することにより、β＝０を得ることができる。又、その
時のα、γが図３、図４に示されるが、αの値は約１２
〜３７ｐｐｍ／℃の値を持つ。一方、γはその絶対値が
小さいほど、広い温度範囲にわたって直線性に優れるこ
とになる。
【０００８】図４で示すように、θ＝１０゜〜３０゜で
は、φは１１０゜付近で割合いにγを小さくすることが
できる。なお、図２に示すように、φ＝１４０゜を越え
てもβ＝０となるφとＲxyは存在するが、エッチング加
工の容易さを考慮すると、φ＝１４０゜付近に限定され
る。図５は、本発明のカット角φ＝９０゜、θ＝６０゜
のときの周波数温度特性の一実施例を示す。直線性に優
れた周波数温度特性が得られた。
は、φは１１０゜付近で割合いにγを小さくすることが
できる。なお、図２に示すように、φ＝１４０゜を越え
てもβ＝０となるφとＲxyは存在するが、エッチング加
工の容易さを考慮すると、φ＝１４０゜付近に限定され
る。図５は、本発明のカット角φ＝９０゜、θ＝６０゜
のときの周波数温度特性の一実施例を示す。直線性に優
れた周波数温度特性が得られた。
【０００９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の捩り水晶振
動子は以下の著しい効果を有する。 （１）カット角φ＝４０゜〜１４０゜、θ＝０゜〜８０
゜と辺比Ｒxy＝０．１〜１．１の組み合わせにより、２
次温度係数βが零となるので、直線性に優れた周波数温
度特性を示す。 （２）本発明のカット角はエッチング法によって容易に
形成できるので、小型化、薄型化ができる。同時に、１
枚のウェハ上に多数個の振動子を一度にバッチ処理でき
るので、低廉化が可能である。 （３）周波数定数が基本波の音叉型屈曲水晶振動子と縦
水晶振動子の間にあるので、周波数が比較的低い２００
ｋＨｚ前後で特に効力を発揮する。
動子は以下の著しい効果を有する。 （１）カット角φ＝４０゜〜１４０゜、θ＝０゜〜８０
゜と辺比Ｒxy＝０．１〜１．１の組み合わせにより、２
次温度係数βが零となるので、直線性に優れた周波数温
度特性を示す。 （２）本発明のカット角はエッチング法によって容易に
形成できるので、小型化、薄型化ができる。同時に、１
枚のウェハ上に多数個の振動子を一度にバッチ処理でき
るので、低廉化が可能である。 （３）周波数定数が基本波の音叉型屈曲水晶振動子と縦
水晶振動子の間にあるので、周波数が比較的低い２００
ｋＨｚ前後で特に効力を発揮する。
【図１】本発明の捩り水晶振動子とその座標系である。
【図２】本発明の捩り水晶振動子の２次温度係数βが零
になるときのカット角（φ、θ）と辺比Ｒxyとの関係図
である。
になるときのカット角（φ、θ）と辺比Ｒxyとの関係図
である。
【図３】本発明の２次温度係数βが零になるときのカッ
ト角（φ、θ）と１次温度係数αとの関係図である。
ト角（φ、θ）と１次温度係数αとの関係図である。
【図４】本発明の２次温度係数βが零になるときのカッ
ト角（φ、θ）と３次温度係数γとの関係図である。
ト角（φ、θ）と３次温度係数γとの関係図である。
【図５】本発明の捩り水晶振動子の周波数温度特性の一
実施例である。
実施例である。
１ 捩り水晶振動子 ｘ0 厚み ｙ0 幅 ｚ0 長さ φ、θ カット角 ｘ 電気軸 ｙ 機械軸 ｚ 光軸
Claims (2)
- 【請求項１】 電気軸となるｘ軸と垂直のX板水晶を、
機械軸となるｙ軸を回転軸として角度φ＝４０°〜１４
０°に回転し、 前記ｘ軸の前記回転後の方向を新軸ｘ’とした時に、前
記ｘ’軸の回りに角度θ＝０°〜８０°に回転した水晶
板からなり、 厚みｘ0と幅ｙ0の比Ｒxy（ｘ0／ｙ0）が０．１〜１．１
であり、且つ、２次温度係数βが０であることを特徴と
する捩り水晶振動子。 - 【請求項２】 電気軸となるｘ軸と垂直のX板水晶を、
機械軸となるｙ軸を回転軸として角度φ＝４０°〜１４
０°に回転し、 前記ｘ軸の前記回転後の方向を新軸ｘ’とした時に、前
記ｘ’軸の回りに角度θ＝０°〜８０°に回転した水晶
板からなる捩り水晶振動子の製造方法において 前記水晶
板の回転した角度φ＝４０°〜１４０°、θ＝０°〜８
０°と、振動子の厚みｘ0と幅ｙ0の比Ｒxy（ｘ0／ｙ0）
＝０．１〜１．１との組み合わせを選択し、２次温度係
数βを０とする工程を有することを特徴とする捩り水晶
振動子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20094891A JP3260403B2 (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | 捩り水晶振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20094891A JP3260403B2 (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | 捩り水晶振動子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0548379A JPH0548379A (ja) | 1993-02-26 |
| JP3260403B2 true JP3260403B2 (ja) | 2002-02-25 |
Family
ID=16432972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20094891A Expired - Lifetime JP3260403B2 (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | 捩り水晶振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3260403B2 (ja) |
-
1991
- 1991-08-09 JP JP20094891A patent/JP3260403B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0548379A (ja) | 1993-02-26 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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