JPH0590877A - 捩り水晶振動子 - Google Patents
捩り水晶振動子Info
- Publication number
- JPH0590877A JPH0590877A JP24983891A JP24983891A JPH0590877A JP H0590877 A JPH0590877 A JP H0590877A JP 24983891 A JP24983891 A JP 24983891A JP 24983891 A JP24983891 A JP 24983891A JP H0590877 A JPH0590877 A JP H0590877A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- axis
- twisted
- frequency
- crystal resonator
- present
- 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
Links
Landscapes
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 カット角φ＝０°〜３０°，θ＝０°〜−１
０°の水晶板から周波数温度特性に優れた、周波数が近
似的に２００ｋＨｚ〜６００ｋＨｚの小型捩り水晶振動
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
る捩り水晶振動子で、ｘ軸とｚ' 軸の回りの回転角φ＝
０°〜３０°、θ＝０°〜−１０°の水晶板から前記振
動子を形成し、表裏面に配置された電極は音叉腕の長さ
方向に対して傾斜角ψを有する。
０°の水晶板から周波数温度特性に優れた、周波数が近
似的に２００ｋＨｚ〜６００ｋＨｚの小型捩り水晶振動
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
る捩り水晶振動子で、ｘ軸とｚ' 軸の回りの回転角φ＝
０°〜３０°、θ＝０°〜−１０°の水晶板から前記振
動子を形成し、表裏面に配置された電極は音叉腕の長さ
方向に対して傾斜角ψを有する。
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Ｒｚｘ（厚み／幅）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カードや移動無線等の基準信号源として
最適な新カットの捩り水晶振動子とその励振電極構成に
関する。
角と辺比Ｒｚｘ（厚み／幅）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カードや移動無線等の基準信号源として
最適な新カットの捩り水晶振動子とその励振電極構成に
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２０
０ｋHz〜６００ｋHzで、しかも、超小型で零温度係数を
有し、化学的エッチング加工が容易な新カットの水晶振
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２０
０ｋHz〜６００ｋHzで、しかも、超小型で零温度係数を
有し、化学的エッチング加工が容易な新カットの水晶振
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、該振動子の長さｙ0 、幅
ｘ0 と厚みｚ0 方向を各々ｙ軸（機械軸）、ｘ軸（電気
軸）とｚ軸（光軸）に一致させ、ｘ軸を回転軸として、
角度φ＝０°〜３０°回転し、更に、ｚ軸の新軸ｚ' 軸
の回りに角度θ＝０°〜−１０°回転して形成し、更
に、振動子の厚みｚ0 と幅ｘ0 の比Ｒｚｘ（ｚ0 ／
ｘ0 ）を０．１から１．５に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、該振動子の長さｙ0 、幅
ｘ0 と厚みｚ0 方向を各々ｙ軸（機械軸）、ｘ軸（電気
軸）とｚ軸（光軸）に一致させ、ｘ軸を回転軸として、
角度φ＝０°〜３０°回転し、更に、ｚ軸の新軸ｚ' 軸
の回りに角度θ＝０°〜−１０°回転して形成し、更
に、振動子の厚みｚ0 と幅ｘ0 の比Ｒｚｘ（ｚ0 ／
ｘ0 ）を０．１から１．５に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）をｘ軸の回りにφ＝０°〜３０°
回転し、更に、ｚ' 軸の回りにθ＝０°〜−１０°回転
し、更に、辺比Ｒｚｘ（厚み／幅）が０．１〜１．５を
有する振動子をエッチング法により形成し、同時に、励
振電極を振動腕の長さ方向に対して傾斜角を設けて配置
することにより、零温度係数を持った等価直列抵抗Ｒ1
の小さい捩り水晶振動子が得られる。
もカット角（φ，θ）をｘ軸の回りにφ＝０°〜３０°
回転し、更に、ｚ' 軸の回りにθ＝０°〜−１０°回転
し、更に、辺比Ｒｚｘ（厚み／幅）が０．１〜１．５を
有する振動子をエッチング法により形成し、同時に、励
振電極を振動腕の長さ方向に対して傾斜角を設けて配置
することにより、零温度係数を持った等価直列抵抗Ｒ1
の小さい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ｏ、電気軸ｘ、機械軸ｙ、光軸ｚか
ら成り、ｏ−ｘｙｚを構成している。まず、厚みｚ0 、
幅ｘ0 、長さｙ0 から成り、ｙ軸回りに捩りモーメント
を有する捩り水晶振動子１は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１とその座標系を
示す。座標系は原点ｏ、電気軸ｘ、機械軸ｙ、光軸ｚか
ら成り、ｏ−ｘｙｚを構成している。まず、厚みｚ0 、
幅ｘ0 、長さｙ0 から成り、ｙ軸回りに捩りモーメント
を有する捩り水晶振動子１は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' 軸を回転軸として、反時
計方向の回転を正とすると、角度φ＝０°〜３０°、θ
＝０°〜−１０°回転されて振動子は形成される。次に
一次温度係数αを零にするカット角（φ，θ）と辺比Ｒ
ｚｘ（厚みｚ0 ／幅ｘ0 ）との関係を示す。図２は本発
明の捩り水晶振動子の一次温度係数αが零になるときの
カット角（φ，θ）と辺比Ｒｚｘとの関係（ａ）とその
時の二次温度係数βの値（ｂ）である。θ＝０°と−１
０°のときの例を示す。θ＝０°〜−１０°の範囲で
は、カット角φと辺比Ｒｚｘ（０．７〜１．１）の組み
合わせにより、多数α＝０となることがよく分かる。ま
た、カット角θ＝−１０°のとき、φ＝３０°付近でβ
の絶対値は最小値を示す。例えば、φ＝２８°、θ＝−
１０°で、α＝０となり、その時のβは−１．１６×１
０-8／℃2 とその絶対値は音叉型屈曲水晶振動子の約１
／３倍と相当に小さい値が得られた。特に、φ＝０°〜
３０°、θ＝０°〜−１０°で、βの絶対値は｜β｜＜
３．０×１０-8／℃2と優れた周波数温度特性を有する
捩り水晶振動子が得られる。
計方向の回転を正とすると、角度φ＝０°〜３０°、θ
＝０°〜−１０°回転されて振動子は形成される。次に
一次温度係数αを零にするカット角（φ，θ）と辺比Ｒ
ｚｘ（厚みｚ0 ／幅ｘ0 ）との関係を示す。図２は本発
明の捩り水晶振動子の一次温度係数αが零になるときの
カット角（φ，θ）と辺比Ｒｚｘとの関係（ａ）とその
時の二次温度係数βの値（ｂ）である。θ＝０°と−１
０°のときの例を示す。θ＝０°〜−１０°の範囲で
は、カット角φと辺比Ｒｚｘ（０．７〜１．１）の組み
合わせにより、多数α＝０となることがよく分かる。ま
た、カット角θ＝−１０°のとき、φ＝３０°付近でβ
の絶対値は最小値を示す。例えば、φ＝２８°、θ＝−
１０°で、α＝０となり、その時のβは−１．１６×１
０-8／℃2 とその絶対値は音叉型屈曲水晶振動子の約１
／３倍と相当に小さい値が得られた。特に、φ＝０°〜
３０°、θ＝０°〜−１０°で、βの絶対値は｜β｜＜
３．０×１０-8／℃2と優れた周波数温度特性を有する
捩り水晶振動子が得られる。
【０００８】図３は本発明の捩り水晶振動子のカット角
φ＝３０°、θ＝０°のときの周波数温度特性の一例を
示す。α＝０となるときの二次温度係数βは−１．０１
×１０-8／℃2 と屈曲振動子の−３．５×１０-8／℃2
よりその絶対値は１／３倍以下と本振動子はより優れた
周波数温度特性を示すことがよく理解できる。図４は本
発明の捩り水晶振動子のカット角φ＝２８°、θ＝−１
０°のときの周波数温度特性の他の例を示す。実線は本
振動子で破線は屈曲モードでの周波数温度特性である。
既に図３で述べたと同様に、本発明の捩り水晶振動子は
周波数温度特性に優れていることがよく分かる。
φ＝３０°、θ＝０°のときの周波数温度特性の一例を
示す。α＝０となるときの二次温度係数βは−１．０１
×１０-8／℃2 と屈曲振動子の−３．５×１０-8／℃2
よりその絶対値は１／３倍以下と本振動子はより優れた
周波数温度特性を示すことがよく理解できる。図４は本
発明の捩り水晶振動子のカット角φ＝２８°、θ＝−１
０°のときの周波数温度特性の他の例を示す。実線は本
振動子で破線は屈曲モードでの周波数温度特性である。
既に図３で述べたと同様に、本発明の捩り水晶振動子は
周波数温度特性に優れていることがよく分かる。
【０００９】図５は本発明のカット角（φ、θ）を有す
る水晶板から形成される音叉型捩り水晶振動子１'
（ａ）とその電極構成の断面図（ｂ）と上面図（ｃ）を
示す。端子Ａ，Ｂは電極端子を示し、端子Ａは電極２，
５，７，８に接続され、一方、端子Ｂは電極３，４，
６，９に接続されている。又、本捩り振動子の圧電効率
を高めるために、電極２と電極３及び電極６と電極７は
音叉腕１０の長さ方向に対して傾斜角ψを有している。
る水晶板から形成される音叉型捩り水晶振動子１'
（ａ）とその電極構成の断面図（ｂ）と上面図（ｃ）を
示す。端子Ａ，Ｂは電極端子を示し、端子Ａは電極２，
５，７，８に接続され、一方、端子Ｂは電極３，４，
６，９に接続されている。又、本捩り振動子の圧電効率
を高めるために、電極２と電極３及び電極６と電極７は
音叉腕１０の長さ方向に対して傾斜角ψを有している。
【００１０】このψの値は本発明の捩り水晶振動子１を
励振する圧電定数ｅ16の値によって決まる。以下、ψの
値をどの程度にすればよいか説明する。今、θ＝０のと
き、ｅ16＝０となり、本振動子を励振することはできな
い。しかし、θを更に大きくすると、ｅ16の絶対値は徐
々に大きくなり、θ＝−３０°で最大値を示す。このこ
とから、傾斜角ψとカット角θとの関係が求められる。
即ち、ψ＝−３０°−θ（θ≦０）を満足するように、
励振電極を配置すれば最も効率よく振動子を励振でき、
等価直列抵抗Ｒ1 が小さくなる。
励振する圧電定数ｅ16の値によって決まる。以下、ψの
値をどの程度にすればよいか説明する。今、θ＝０のと
き、ｅ16＝０となり、本振動子を励振することはできな
い。しかし、θを更に大きくすると、ｅ16の絶対値は徐
々に大きくなり、θ＝−３０°で最大値を示す。このこ
とから、傾斜角ψとカット角θとの関係が求められる。
即ち、ψ＝−３０°−θ（θ≦０）を満足するように、
励振電極を配置すれば最も効率よく振動子を励振でき、
等価直列抵抗Ｒ1 が小さくなる。
【００１１】θ＝０のとき、勿論ψが−３０°以下の−
２０°、−１０°でも励振できることは言うまでもな
い。又、上面図（ｃ）には図示されていないが、電極
４，５と電極８，９も傾斜角ψを有している。次に、振
動子を小型化にできる理由について述べる。本発明の音
叉型捩り水晶振動子のカット角φ＝０°〜３０°、θ＝
０°〜−１０°では、周波数定数（ｆ・ｙ0 ）が８０ｋ
Hz・ｃｍ前後と辺比（幅／長さ）０．１をもつ基本波で
の音叉型屈曲水晶振動子の７．９ｋHz・ｃｍより大き
く、縦水晶振動子の２７０ｋHz・ｃｍより小さく、屈曲
振動と縦振動の間に有り、本発明の音叉型捩り水晶振動
子は周波数が２００ｋHz〜６００ｋHz位の範囲で特に力
を発揮することになる。
２０°、−１０°でも励振できることは言うまでもな
い。又、上面図（ｃ）には図示されていないが、電極
４，５と電極８，９も傾斜角ψを有している。次に、振
動子を小型化にできる理由について述べる。本発明の音
叉型捩り水晶振動子のカット角φ＝０°〜３０°、θ＝
０°〜−１０°では、周波数定数（ｆ・ｙ0 ）が８０ｋ
Hz・ｃｍ前後と辺比（幅／長さ）０．１をもつ基本波で
の音叉型屈曲水晶振動子の７．９ｋHz・ｃｍより大き
く、縦水晶振動子の２７０ｋHz・ｃｍより小さく、屈曲
振動と縦振動の間に有り、本発明の音叉型捩り水晶振動
子は周波数が２００ｋHz〜６００ｋHz位の範囲で特に力
を発揮することになる。
【００１２】
【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＝０°〜３０°、θ°〜−１０°と辺
比Ｒｚｘ＝０．７〜１．１の組み合わせにより、一次温
度係数αが零となるので、優れた周波数温度特性を示
す。 （２）特に、二次温度係数βが音叉型屈曲水晶振動子の
約１／３倍になるカット角（φ，θ）と辺比Ｒｚｘが存
在するので、温度に対する周波数変化が屈曲振動子や縦
振動子より小さくなる。 （３）本発明の捩り水晶振動子は、化学的エッチング法
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、耐衝撃性に優れた超小型の振動子が得られ
る。 （４）一枚の水晶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。 （５）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。 （６）表裏面に配置される電極を音叉腕の方向に対して
傾斜角ψを設けることにより、電界効率を高めることが
できるので、等価直列抵抗Ｒ1 の小さい、Ｑ値の高い捩
り水晶振動子が得られる。 （７）本発明の捩り水晶振動子は、音叉形状に加工され
るので、リード線等の支持による振動エネルギー損失が
小さくなり、Ｒ1 の小さい、耐衝撃性に優れた捩り水晶
振動子が得られる。
動子は、以下の著しい効果を有する。 （１）カット角φ＝０°〜３０°、θ°〜−１０°と辺
比Ｒｚｘ＝０．７〜１．１の組み合わせにより、一次温
度係数αが零となるので、優れた周波数温度特性を示
す。 （２）特に、二次温度係数βが音叉型屈曲水晶振動子の
約１／３倍になるカット角（φ，θ）と辺比Ｒｚｘが存
在するので、温度に対する周波数変化が屈曲振動子や縦
振動子より小さくなる。 （３）本発明の捩り水晶振動子は、化学的エッチング法
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、耐衝撃性に優れた超小型の振動子が得られ
る。 （４）一枚の水晶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。 （５）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。 （６）表裏面に配置される電極を音叉腕の方向に対して
傾斜角ψを設けることにより、電界効率を高めることが
できるので、等価直列抵抗Ｒ1 の小さい、Ｑ値の高い捩
り水晶振動子が得られる。 （７）本発明の捩り水晶振動子は、音叉形状に加工され
るので、リード線等の支持による振動エネルギー損失が
小さくなり、Ｒ1 の小さい、耐衝撃性に優れた捩り水晶
振動子が得られる。
【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一次温度係数αが零
になるときのカット角（φ，θ）と辺比Ｒｚｘとの関係
（ａ）とその時の二次温度係数βの値（ｂ）である。
になるときのカット角（φ，θ）と辺比Ｒｚｘとの関係
（ａ）とその時の二次温度係数βの値（ｂ）である。
【図３】本発明の捩り水晶振動子の周波数温度特性の一
例を示す。
例を示す。
【図４】本発明の捩り水晶振動子の周波数温度特性の他
の例を示す。
の例を示す。
【図５】本発明のカット角（φ，θ）を有する水晶板か
ら形成される音叉型捩り水晶振動子（ａ）とその電極構
成の断面図（ｂ）と上面図（ｃ）を示す。
ら形成される音叉型捩り水晶振動子（ａ）とその電極構
成の断面図（ｂ）と上面図（ｃ）を示す。
１ 捩り水晶振動子 １' 音叉型捩り水晶振動子 ２〜９ 励振電極 １０ 音叉腕 Ａ，Ｂ 電極端子 ｘ0 振動部の幅 ｙ0 長さ ｚ0 厚み φ，θ カット角 ψ 角度 ｘ 電気軸 ｙ 機械軸 ｚ 光軸
Claims (2)
- 【請求項１】 捩り振動モードで振動する水晶振動子
で、該振動子の長さｙ0 、幅ｘ0 と厚みｚ0 方向を各々
ｙ軸（機械軸）、ｘ軸（電気軸）とｚ軸（光軸）に一致
させ、ｘ軸を回転軸として、角度φ＝０°〜３０°回転
し、更にｚ軸の新軸ｚ' 軸の回りに角度θ＝０°〜−１
０°回転して成ることを特徴とする捩り水晶振動子。 - 【請求項２】 特許請求項１の振動子において、振動子
の厚みｚ0 と幅ｘ0 の比Ｒｚｘ（ｚ0 ／ｘ0 ）を０．１
から１．５にしたことを特徴とする捩り水晶振動子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24983891A JPH0590877A (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 捩り水晶振動子 |
| DE1992621215 DE69221215T2 (de) | 1991-05-27 | 1992-05-27 | Drehschwingender Quarzkristallresonator |
| EP19920304806 EP0516400B1 (en) | 1991-05-27 | 1992-05-27 | Torsional quartz crystal resonator |
| US08/110,628 US5334900A (en) | 1990-12-19 | 1993-08-23 | Torsional quartz crystal resonator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24983891A JPH0590877A (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 捩り水晶振動子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0590877A true JPH0590877A (ja) | 1993-04-09 |
Family
ID=17198939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24983891A Pending JPH0590877A (ja) | 1990-12-19 | 1991-09-27 | 捩り水晶振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0590877A (ja) |
-
1991
- 1991-09-27 JP JP24983891A patent/JPH0590877A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5334900A (en) | Torsional quartz crystal resonator | |
| US4454444A (en) | LiTaO3 Piezoelectric resonator | |
| US5311096A (en) | KT cut width-extensional mode quartz crystal resonator | |
| JPH06112760A (ja) | 捩り水晶振動子 | |
| JP2002158559A (ja) | ラーメモード水晶振動子 | |
| JPH0590877A (ja) | 捩り水晶振動子 | |
| JPS6316169Y2 (ja) | ||
| JP3135307B2 (ja) | 捩り水晶振動子 | |
| JP3363457B2 (ja) | 捩り水晶振動子 | |
| JPH05129875A (ja) | 捩り水晶振動子 | |
| JP2004304577A (ja) | 圧電デバイスおよびジャイロセンサ、圧電振動片及び圧電デバイスの製造方法、ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話装置および圧電デバイスを利用した電子機器 | |
| JP3135279B2 (ja) | 捩り水晶振動子 | |
| JPH06112761A (ja) | 捩り水晶振動子 | |
| WO2002031975A1 (fr) | Dispositif produisant des vibrations de torsion | |
| JP3135286B2 (ja) | 捩り水晶振動子 | |
| JPH05199064A (ja) | 捩り水晶振動子 | |
| JP3149835B2 (ja) | コンベックス加工用の球状ポット | |
| JPH0537285A (ja) | 捩り水晶振動子 | |
| JP3176642B2 (ja) | Ｋｔカット水晶振動子 | |
| JPH0590880A (ja) | 捩り水晶振動子 | |
| JP2001237670A (ja) | 圧電振動子 | |
| JP2884569B2 (ja) | オーバートーン用矩形状ａｔカット水晶振動子の製造方法 | |
| JPH05121998A (ja) | 捩り水晶振動子 | |
| JPH0590878A (ja) | 幅縦水晶振動子 | |
| EP0516400B1 (en) | Torsional quartz crystal resonator |