JPH0537285A - 捩り水晶振動子 - Google Patents
捩り水晶振動子Info
- Publication number
- JPH0537285A JPH0537285A JP19329691A JP19329691A JPH0537285A JP H0537285 A JPH0537285 A JP H0537285A JP 19329691 A JP19329691 A JP 19329691A JP 19329691 A JP19329691 A JP 19329691A JP H0537285 A JPH0537285 A JP H0537285A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tuning fork
- axis
- length
- fork arms
- fork arm
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 等価直列抵抗Ｒ1 の小さい、周波数温度特性
に優れた、２００ｋHz〜６００ｋHzの周波数を有する超
小型捩り水晶振動子を提供することにある。 【構成】 長さｙ0 寸法の回りに捩りモーメントを有す
る音叉形状の捩り水晶振動子で、音叉腕に傾き角を設け
て形成する。
に優れた、２００ｋHz〜６００ｋHzの周波数を有する超
小型捩り水晶振動子を提供することにある。 【構成】 長さｙ0 寸法の回りに捩りモーメントを有す
る音叉形状の捩り水晶振動子で、音叉腕に傾き角を設け
て形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は捩り水晶振動子の形状と
励振電極に関する。特に、小型化、高精度化、耐衝撃
性、低廉化の要求の強い腕時計、ポケットベル、ＩＣカ
ードや移動体無線等の基準信号原として最適な捩り水晶
振動子に関する。
励振電極に関する。特に、小型化、高精度化、耐衝撃
性、低廉化の要求の強い腕時計、ポケットベル、ＩＣカ
ードや移動体無線等の基準信号原として最適な捩り水晶
振動子に関する。
【０００２】
【従来の技術】周波数が２００ｋHz〜６００ｋHzの水晶
振動子は、音叉形状した屈曲水晶振動子と縦水晶振動子
が用いられてきた。
振動子は、音叉形状した屈曲水晶振動子と縦水晶振動子
が用いられてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来か
ら使用されている音叉型屈曲水晶振動子は高調波モード
を使用するため、電極形成が複雑で、リード線等の支持
による振動エネルギー損失が多く、その結果、等価直列
抵抗Ｒ1 が上昇するなどの課題が残されていた。一方、
縦水晶振動子は周波数が振動腕の長さに反比例するた
め、６００ｋHz以下の振動子を実現しようとすると、自
ずからサイズが大きくなり、小型化できないという課題
が残されていた。このようなことから、周波数が２００
ｋHz〜６００ｋHzで、しかも超小型で零温度係数を有
し、等価直列抵抗Ｒ1 の小さい化学的エッチング加工が
容易な新しい水晶振動子が所望されていた。
ら使用されている音叉型屈曲水晶振動子は高調波モード
を使用するため、電極形成が複雑で、リード線等の支持
による振動エネルギー損失が多く、その結果、等価直列
抵抗Ｒ1 が上昇するなどの課題が残されていた。一方、
縦水晶振動子は周波数が振動腕の長さに反比例するた
め、６００ｋHz以下の振動子を実現しようとすると、自
ずからサイズが大きくなり、小型化できないという課題
が残されていた。このようなことから、周波数が２００
ｋHz〜６００ｋHzで、しかも超小型で零温度係数を有
し、等価直列抵抗Ｒ1 の小さい化学的エッチング加工が
容易な新しい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
ードで振動する音叉形状水晶振動子で、音叉基部付近の
音叉腕は角度を有し、更に、音叉腕先端部はほぼ平行に
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
ードで振動する音叉形状水晶振動子で、音叉基部付近の
音叉腕は角度を有し、更に、音叉腕先端部はほぼ平行に
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、音叉形状の音叉腕を基部付近と先端部で形状を変
え、エッチング法によって形成することにより、零温度
係数を持った、Ｒ1 の小さい、超小型の捩り水晶振動子
が得られる。
も、音叉形状の音叉腕を基部付近と先端部で形状を変
え、エッチング法によって形成することにより、零温度
係数を持った、Ｒ1 の小さい、超小型の捩り水晶振動子
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を形成する水晶板
１とその座標系を示す。水晶板１は長さｙ1 、幅ｘ1 、
厚みｚ1 を有し、座標系を構成するｙ軸（機械軸）、ｘ
軸（電気軸）、ｚ軸（光軸）とそれぞれ方向が一致して
いる。まず、水晶板１から形成される捩り水晶振動子
は、ｙ軸回りに捩りモーメントを有し、ｚ軸と垂直とな
るｚ板水晶に一致するように置く。
べる。図１は本発明の捩り水晶振動子を形成する水晶板
１とその座標系を示す。水晶板１は長さｙ1 、幅ｘ1 、
厚みｚ1 を有し、座標系を構成するｙ軸（機械軸）、ｘ
軸（電気軸）、ｚ軸（光軸）とそれぞれ方向が一致して
いる。まず、水晶板１から形成される捩り水晶振動子
は、ｙ軸回りに捩りモーメントを有し、ｚ軸と垂直とな
るｚ板水晶に一致するように置く。
【０００７】次に、ｘ軸とｚ軸の新軸ｚ' 軸を回転軸と
して、角度（φ，θ）回転される。反時計方向の回転を
正とすると、角度φ＝−５０°〜＋３２°、θ＝０°と
振動子の辺比の組み合わせにより、零温度係数を得るこ
とができる。但し、実際はφ＝−９０°〜＋９０°であ
るが、エッチング加工の容易性を考慮すると、上記数値
に限定される。しかしながら、通常の形状では、θ＝０
°の時には圧電定数ｅ16が零となり、励振できない。そ
れ故、新しい励振法が必要となる。
して、角度（φ，θ）回転される。反時計方向の回転を
正とすると、角度φ＝−５０°〜＋３２°、θ＝０°と
振動子の辺比の組み合わせにより、零温度係数を得るこ
とができる。但し、実際はφ＝−９０°〜＋９０°であ
るが、エッチング加工の容易性を考慮すると、上記数値
に限定される。しかしながら、通常の形状では、θ＝０
°の時には圧電定数ｅ16が零となり、励振できない。そ
れ故、新しい励振法が必要となる。
【０００８】図２は本発明の捩り水晶振動子形状と励振
電極配置の一実施例の平面図（ａ）と断面図（ｂ）であ
る。音叉形状の捩り水晶振動子２は音叉腕３とマウント
部６から構成されている。音叉腕３の音叉先端部８は座
標回転後（φ度）の新軸ｙ'方向に一致するように形成
され、更に、音叉基部７の付近では音叉腕３はｙ' 軸に
対して角度ψ度傾斜して形成されている。この傾きも音
叉基部７から音叉先端部８をみたときに、閉じるように
形成されている。又、音叉腕の長さｙ0 、幅ｘ0 とする
と、角度ψを持つ音叉腕は長さｙ2 を、一方、ｙ' 軸と
平行となる音叉腕の長さはｙ3 を有している。更に、音
叉腕３の表裏面には励振電極４、５と４' 、５' （平面
図には図示されてない）が配置され、それぞれ端子電極
９、１０にまで延在している。このとき、励振電極４、
５と４' 、５' も長さｙ2 上では音叉腕と同様に角度ψ
傾いて配置されている。
電極配置の一実施例の平面図（ａ）と断面図（ｂ）であ
る。音叉形状の捩り水晶振動子２は音叉腕３とマウント
部６から構成されている。音叉腕３の音叉先端部８は座
標回転後（φ度）の新軸ｙ'方向に一致するように形成
され、更に、音叉基部７の付近では音叉腕３はｙ' 軸に
対して角度ψ度傾斜して形成されている。この傾きも音
叉基部７から音叉先端部８をみたときに、閉じるように
形成されている。又、音叉腕の長さｙ0 、幅ｘ0 とする
と、角度ψを持つ音叉腕は長さｙ2 を、一方、ｙ' 軸と
平行となる音叉腕の長さはｙ3 を有している。更に、音
叉腕３の表裏面には励振電極４、５と４' 、５' （平面
図には図示されてない）が配置され、それぞれ端子電極
９、１０にまで延在している。このとき、励振電極４、
５と４' 、５' も長さｙ2 上では音叉腕と同様に角度ψ
傾いて配置されている。
【０００９】この角度ψは圧電定数ｅ16の値を決める
が、ｅ16が十分な値を有するψは、ψ＝１０°〜３０°
であればよい。従って、端子電極９、１０間（あるいは
電極端子Ａ、Ｂ間）に交番電圧を印加することにより、
捩り振動を引き起こすことができる。又、長さｙ2 とｙ
3 の決め方は、周波数温度特性に優れた振動子を得たい
ときには、ｙ3 を長く、一方、等価直列抵抗Ｒ1 を小さ
くしたいときには、ｙ2 を長くすればよい。一般的には
０．３≦ｙ2 ／ｙ3 ≦１．０に選ばれる。図２の実施例
では、長さｙ3 をｙ' 軸に平行に形成したが、このｙ3
をもまた角度（１０°以内）を設けると更にＲ1 の小さ
い振動子が得られる。同時に、ｙ3 をｙ' 軸と一致さ
せ、励振電極の配置で角度を設けても同様な効果が得ら
れる。
が、ｅ16が十分な値を有するψは、ψ＝１０°〜３０°
であればよい。従って、端子電極９、１０間（あるいは
電極端子Ａ、Ｂ間）に交番電圧を印加することにより、
捩り振動を引き起こすことができる。又、長さｙ2 とｙ
3 の決め方は、周波数温度特性に優れた振動子を得たい
ときには、ｙ3 を長く、一方、等価直列抵抗Ｒ1 を小さ
くしたいときには、ｙ2 を長くすればよい。一般的には
０．３≦ｙ2 ／ｙ3 ≦１．０に選ばれる。図２の実施例
では、長さｙ3 をｙ' 軸に平行に形成したが、このｙ3
をもまた角度（１０°以内）を設けると更にＲ1 の小さ
い振動子が得られる。同時に、ｙ3 をｙ' 軸と一致さ
せ、励振電極の配置で角度を設けても同様な効果が得ら
れる。
【００１０】図３は本発明の捩り水晶振動子形状と励振
電極配置の他の実施例の平面図である。マウント部１５
から音叉先端部方向をみたときに開いた形状をしてい
る。本実施例は図２と同様に、励振電極１１と１２が配
置され端子電極１３と１４にまで延在している。実際に
は裏面にも励振電極は図２と同様に配置されているが図
示されていない。又、音叉腕の傾き角ψもψ＝１０°〜
３０°に選ばれる。このように、本発明の音叉形状の捩
り水晶振動子は、同一平面に２極を有する２端子電極構
造をなしている。
電極配置の他の実施例の平面図である。マウント部１５
から音叉先端部方向をみたときに開いた形状をしてい
る。本実施例は図２と同様に、励振電極１１と１２が配
置され端子電極１３と１４にまで延在している。実際に
は裏面にも励振電極は図２と同様に配置されているが図
示されていない。又、音叉腕の傾き角ψもψ＝１０°〜
３０°に選ばれる。このように、本発明の音叉形状の捩
り水晶振動子は、同一平面に２極を有する２端子電極構
造をなしている。
【００１１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明は新形状の捩
り水晶振動子と励振電極配置により、次の著しい効果を
有する。 （１）音叉腕に傾き角をもたせることにより、圧電定数
ｅ16が零より大きくなるので、等価直列抵抗Ｒ1 の小さ
い、周波数温度特性に優れた振動子が得られる。 （２）本発明のカット角では、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枚のウエ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２００ｋHz〜６０
０ｋHzで特に力を発揮する。
り水晶振動子と励振電極配置により、次の著しい効果を
有する。 （１）音叉腕に傾き角をもたせることにより、圧電定数
ｅ16が零より大きくなるので、等価直列抵抗Ｒ1 の小さ
い、周波数温度特性に優れた振動子が得られる。 （２）本発明のカット角では、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枚のウエ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２００ｋHz〜６０
０ｋHzで特に力を発揮する。
【図１】本発明の捩り水晶振動子を形成する水晶板とそ
の座標系を示す。
の座標系を示す。
【図２】本発明の捩り水晶振動子形状と励振電極配置の
一実施例の平面図（ａ）と断面図（ｂ）を示す。
一実施例の平面図（ａ）と断面図（ｂ）を示す。
【図３】本発明の捩り水晶振動子形状と励振電極配置の
他の実施例の平面図を示す。
他の実施例の平面図を示す。
１ 水晶板 ２ 捩り水晶振動子 ３ 音叉腕 ４、４' 、５、５' 、１１、１２ 励振電極 ６、１５ マウント部 ７ 音叉基部 ８ 音叉先端部 ９、１０、１３、１４ 端子電極 ψ 音叉腕の傾き角 ｘ、ｙ、ｚ 電気軸、機械軸、光軸 ｘ0 、ｙ0 音叉腕幅、音叉腕の長さ Ａ、Ｂ 電極端子 φ、θ カット角 ｙ2 傾いた音叉腕の長さ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 捩り振動モードで振動する音叉形状水晶
振動子で、音叉基部付近の音叉腕は角度を有し、更に、
音叉腕先端部はほぼ平行に形成されることを特徴とする
捩り水晶振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19329691A JPH0537285A (ja) | 1991-08-01 | 1991-08-01 | 捩り水晶振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19329691A JPH0537285A (ja) | 1991-08-01 | 1991-08-01 | 捩り水晶振動子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0537285A true JPH0537285A (ja) | 1993-02-12 |
Family
ID=16305559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19329691A Pending JPH0537285A (ja) | 1991-08-01 | 1991-08-01 | 捩り水晶振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0537285A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105372454A (zh) * | 2015-11-26 | 2016-03-02 | 国家纳米科学中心 | 一种高次谐振型石英音叉微悬臂及制作方法 |
| CN105510641A (zh) * | 2015-11-26 | 2016-04-20 | 国家纳米科学中心 | 一种高次谐振型石英音叉微悬臂及制作方法 |
-
1991
- 1991-08-01 JP JP19329691A patent/JPH0537285A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105372454A (zh) * | 2015-11-26 | 2016-03-02 | 国家纳米科学中心 | 一种高次谐振型石英音叉微悬臂及制作方法 |
| CN105510641A (zh) * | 2015-11-26 | 2016-04-20 | 国家纳米科学中心 | 一种高次谐振型石英音叉微悬臂及制作方法 |
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