JPH05121998A - 捩り水晶振動子 - Google Patents
捩り水晶振動子Info
- Publication number
- JPH05121998A JPH05121998A JP28309791A JP28309791A JPH05121998A JP H05121998 A JPH05121998 A JP H05121998A JP 28309791 A JP28309791 A JP 28309791A JP 28309791 A JP28309791 A JP 28309791A JP H05121998 A JPH05121998 A JP H05121998A
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- JP
- Japan
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- plate
- crystal
- rzy
- vibrator
- ryx
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- Pending
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- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 辺比によりスプリアス振動を抑圧した小型捩
り水晶振動子を提供することにある。 【構成】 長さｘ0 寸法の回りに捩りモーメントを有す
る音叉形状捩り水晶振動子で、振動子の厚みと幅の比お
よび幅と長さの比の最適辺比を得る。
り水晶振動子を提供することにある。 【構成】 長さｘ0 寸法の回りに捩りモーメントを有す
る音叉形状捩り水晶振動子で、振動子の厚みと幅の比お
よび幅と長さの比の最適辺比を得る。
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Ｒｚｙ（厚みｚ0 ／幅ｙ0 ）と辺比Ｒｙｘ（幅
ｙ0 ／長さｘ0 ）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源として最適なカ
ットと辺比の捩り水晶振動子に関する。
角と辺比Ｒｚｙ（厚みｚ0 ／幅ｙ0 ）と辺比Ｒｙｘ（幅
ｙ0 ／長さｘ0 ）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源として最適なカ
ットと辺比の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。
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。
【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、スプリアス振動を抑圧した、化学的エッチング
加工が容易な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、スプリアス振動を抑圧した、化学的エッチング
加工が容易な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、大略Ｚ板の水晶板から長
さｘ0 はｘ軸（電気軸）方向に大略一致するように前記
振動子を形成し、振動子の厚みｚ0 と幅ｙ0 の比Ｒｚｙ
（ｚ0 ／ｙ0 ）を０．９１０〜１．１８、幅ｙ0 と長さ
ｘ0 の比Ｒｙｘ（ｙ0 ／ｘ0 ）を０．１９６以上、０．
１２９以下にすることによって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、大略Ｚ板の水晶板から長
さｘ0 はｘ軸（電気軸）方向に大略一致するように前記
振動子を形成し、振動子の厚みｚ0 と幅ｙ0 の比Ｒｚｙ
（ｚ0 ／ｙ0 ）を０．９１０〜１．１８、幅ｙ0 と長さ
ｘ0 の比Ｒｙｘ（ｙ0 ／ｘ0 ）を０．１９６以上、０．
１２９以下にすることによって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、大略Ｚ板の水晶板より、辺比Ｒｚｙを０．９１０〜
１．１８、辺比Ｒｙｘを０．１９６以上、０．１２９以
下にし、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、且つ、スプリアス振動を抑圧した小
型捩り水晶振動子が得られる。
も、大略Ｚ板の水晶板より、辺比Ｒｚｙを０．９１０〜
１．１８、辺比Ｒｙｘを０．１９６以上、０．１２９以
下にし、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、且つ、スプリアス振動を抑圧した小
型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は本発明の音叉形状捩り水晶振動子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。厚み
ｚ0 、幅ｙ0 、長さｘ0 から成る音叉形状捩り水晶振動
子１は大略Ｚ板の水晶板から形成される。ここの大略Ｚ
板とは、Ｚ軸に垂直な板を基に、ｘ軸（φ度）、あるい
はｚ軸（θ度）の回りに０°〜１０°の角度を有する水
晶板を指す。この大略Ｚ板は化学的エッチング加工が極
めて容易であるために選択される。
べる。図１は本発明の音叉形状捩り水晶振動子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。厚み
ｚ0 、幅ｙ0 、長さｘ0 から成る音叉形状捩り水晶振動
子１は大略Ｚ板の水晶板から形成される。ここの大略Ｚ
板とは、Ｚ軸に垂直な板を基に、ｘ軸（φ度）、あるい
はｚ軸（θ度）の回りに０°〜１０°の角度を有する水
晶板を指す。この大略Ｚ板は化学的エッチング加工が極
めて容易であるために選択される。
【０００７】次に、大略Ｚ板での一次温度係数αが零と
なる辺比Ｒｚｙ（ｚ0 ／ｙ0 ）について説明する。図２
は本発明の音叉形状捩り水晶振動子の辺比Ｒｚｙをパラ
メータにしたときのカット角φと一次温度係数αとの関
係である。φ＝０がＺ板を示すが、辺比Ｒｚｙ＝１．１
０のときα＝０となる。φの若干の変化に対してαも変
化するが、Ｒｚｙを変化させることにより、α＝０にす
ることができる。
なる辺比Ｒｚｙ（ｚ0 ／ｙ0 ）について説明する。図２
は本発明の音叉形状捩り水晶振動子の辺比Ｒｚｙをパラ
メータにしたときのカット角φと一次温度係数αとの関
係である。φ＝０がＺ板を示すが、辺比Ｒｚｙ＝１．１
０のときα＝０となる。φの若干の変化に対してαも変
化するが、Ｒｚｙを変化させることにより、α＝０にす
ることができる。
【０００８】例えば、φ＝−１０°ではＲｚｙ＝０．９
０５で、一方φ＝１０°ではＲｚｙ＝１．１８であれば
よい。図３は本発明の音叉形状捩り水晶振動子の辺比Ｒ
ｚｙをパラメータにしたときのカット角θと一次温度係
数αとの関係である。θ＝０°がＺ板を示すが、Ｒｚｙ
＝１．１０のとき、α＝０となる。θの変化に対してα
も変化するが、φと同様にＲｚｙを変化させることによ
り、α＝０を得ることができる。例えば、θ＝−１０°
ではＲｚｙ＝１．１３で、一方、θ＝１０°ではＲｚｙ
＝１．１６であればよい。このように、大略Ｚ板の水晶
板から音叉形状捩り水晶振動子を形成したときには、振
動子の辺比Ｒｚｙとの関係を十分によく把握することに
より、α＝０となる振動子を得ることができる。
０５で、一方φ＝１０°ではＲｚｙ＝１．１８であれば
よい。図３は本発明の音叉形状捩り水晶振動子の辺比Ｒ
ｚｙをパラメータにしたときのカット角θと一次温度係
数αとの関係である。θ＝０°がＺ板を示すが、Ｒｚｙ
＝１．１０のとき、α＝０となる。θの変化に対してα
も変化するが、φと同様にＲｚｙを変化させることによ
り、α＝０を得ることができる。例えば、θ＝−１０°
ではＲｚｙ＝１．１３で、一方、θ＝１０°ではＲｚｙ
＝１．１６であればよい。このように、大略Ｚ板の水晶
板から音叉形状捩り水晶振動子を形成したときには、振
動子の辺比Ｒｚｙとの関係を十分によく把握することに
より、α＝０となる振動子を得ることができる。
【０００９】図４は本発明のＺ板の水晶板から形成され
た音叉形状捩り水晶振動子の周波数温度特性の一実施例
を示す。常温でα＝０となり、その時の二次温度係数β
は約−３．２×１０-8／°Ｃ2 と屈曲水晶振動子と同程
度の周波数温度特性が得られた。図５は本発明の音叉形
状捩り水晶振動子の厚みＺ0 をパラメータにしたときの
辺比Ｒｙｘ（ｙ0 ／ｘ0 ）と周波数定数（ｆ・ｘ0 ）と
の関係を示す。屈曲モードの場合、辺比Ｒｙｘ（ｙ0 ／
ｘ0 ）（ｘ0 ：一定）が大きくなると周波数定数（ｆ・
ｘ0 ）は大きくなり、最初は比例して増大するが辺比Ｒ
ｙｘ（ｙ0 ／ｘ0 ）が大きくなると、慣性項および剪断
力の影響が大きくなるために飽和する傾向を示す。一
方、捩りモードの場合には、近似的に幅ｙ0 に反比例
し、厚みｚ0 に比例するので、図５に示す結果が得られ
る。本発明では化学的エッチング法によって形成するこ
とを主眼としているので、厚みｚ0 は５０μｍ〜２００
μｍに選択される。例えば、ｚ0 ＝５０μｍでは、辺比
Ｒｙｘが０．１６２で捩りモードと屈曲モードは強い結
合を起こし、ｚ0＝２００μｍでは０．１６４となる。
それ故、通常、両振動間の周波数が２０％以上離れてい
れば互いに影響を及ぼし合わないのでｚ0 ＝５０μｍの
ときには、辺比Ｒｙｘが０．１２９以下、あるいは、
０．１９５以上で、一方、ｚ0 ＝２００μｍのときには
０．１３以下、０．１９６以上であれば両振動間の結合
は除去することができる。それ故、ｚ0 ＝５０μｍ〜２
００μｍの間では、Ｒｙｘは０．１９６以上、０．１２
９以下であれば十分であることが分かる。尚、本計算で
はφ＝０、θ＝０で求めたが、大略Ｚ板では、カット角
依存性は大略同じとなる。
た音叉形状捩り水晶振動子の周波数温度特性の一実施例
を示す。常温でα＝０となり、その時の二次温度係数β
は約−３．２×１０-8／°Ｃ2 と屈曲水晶振動子と同程
度の周波数温度特性が得られた。図５は本発明の音叉形
状捩り水晶振動子の厚みＺ0 をパラメータにしたときの
辺比Ｒｙｘ（ｙ0 ／ｘ0 ）と周波数定数（ｆ・ｘ0 ）と
の関係を示す。屈曲モードの場合、辺比Ｒｙｘ（ｙ0 ／
ｘ0 ）（ｘ0 ：一定）が大きくなると周波数定数（ｆ・
ｘ0 ）は大きくなり、最初は比例して増大するが辺比Ｒ
ｙｘ（ｙ0 ／ｘ0 ）が大きくなると、慣性項および剪断
力の影響が大きくなるために飽和する傾向を示す。一
方、捩りモードの場合には、近似的に幅ｙ0 に反比例
し、厚みｚ0 に比例するので、図５に示す結果が得られ
る。本発明では化学的エッチング法によって形成するこ
とを主眼としているので、厚みｚ0 は５０μｍ〜２００
μｍに選択される。例えば、ｚ0 ＝５０μｍでは、辺比
Ｒｙｘが０．１６２で捩りモードと屈曲モードは強い結
合を起こし、ｚ0＝２００μｍでは０．１６４となる。
それ故、通常、両振動間の周波数が２０％以上離れてい
れば互いに影響を及ぼし合わないのでｚ0 ＝５０μｍの
ときには、辺比Ｒｙｘが０．１２９以下、あるいは、
０．１９５以上で、一方、ｚ0 ＝２００μｍのときには
０．１３以下、０．１９６以上であれば両振動間の結合
は除去することができる。それ故、ｚ0 ＝５０μｍ〜２
００μｍの間では、Ｒｙｘは０．１９６以上、０．１２
９以下であれば十分であることが分かる。尚、本計算で
はφ＝０、θ＝０で求めたが、大略Ｚ板では、カット角
依存性は大略同じとなる。
【００１０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の音叉形状捩
り水晶振動子は次の著しい効果を有する。 （１）音叉腕の厚みｚ0 、幅ｙ0 と長さｘ0 の辺比を最
適に選ぶことにより、スプリアス振動との結合がないの
で、等価直列抵抗Ｒ1 の小さい音叉形状捩り水晶振動子
が得られる。 （２）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、一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）常温で零温度係数が得られるので、高精度の捩り
水晶振動子となる。 （４）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、耐衝撃性に優れ
た捩り水晶振動子が得られる。
り水晶振動子は次の著しい効果を有する。 （１）音叉腕の厚みｚ0 、幅ｙ0 と長さｘ0 の辺比を最
適に選ぶことにより、スプリアス振動との結合がないの
で、等価直列抵抗Ｒ1 の小さい音叉形状捩り水晶振動子
が得られる。 （２）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、一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）常温で零温度係数が得られるので、高精度の捩り
水晶振動子となる。 （４）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、耐衝撃性に優れ
た捩り水晶振動子が得られる。
【図１】本発明の音叉形状捩り水晶振動子とその座標系
を示す。
を示す。
【図２】本発明の音叉形状捩り水晶振動子の辺比Ｒｚｙ
をパラメータにしたときのカット角φと一次温度係数α
との関係である。
をパラメータにしたときのカット角φと一次温度係数α
との関係である。
【図３】本発明の音叉形状捩り水晶振動子の辺比Ｒｚｙ
をパラメータにしたときのカット角θと一次温度係数α
との関係である。
をパラメータにしたときのカット角θと一次温度係数α
との関係である。
【図４】本発明のＺ板の水晶板から形成された音叉形状
捩り水晶振動子の周波数温度特性の一実施例を示す。
捩り水晶振動子の周波数温度特性の一実施例を示す。
【図５】本発明の音叉形状捩り水晶振動子の厚みｚ0 を
パラメータにしたときの辺比Ｒｙｘと周波数定数（ｆ・
ｘ0 ）との関係を示す。
パラメータにしたときの辺比Ｒｙｘと周波数定数（ｆ・
ｘ0 ）との関係を示す。
１ 音叉形状捩り水晶振動子 ｘ0 、ｙ0 、ｚ0 長さ、幅、厚み φ、θ カット角
Claims (1)
- 【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、大略Ｚ板の水晶板から長さｘ0 はｘ軸（電気
軸）方向に大略一致するように前記振動子を形成し、振
動子の厚みｚ0 と幅ｙ0 の比Ｒｚｙ（ｚ0 ／ｙ0 ）を
０．９１０〜１．２０、幅ｙ0 と長さｘ0 の比Ｒｙｘ
（ｙ0 ／ｘ0 ）を０．１９６以上、０．１２９以下にし
た事を特徴とする捩り水晶振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28309791A JPH05121998A (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 捩り水晶振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28309791A JPH05121998A (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 捩り水晶振動子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05121998A true JPH05121998A (ja) | 1993-05-18 |
Family
ID=17661179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28309791A Pending JPH05121998A (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 捩り水晶振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05121998A (ja) |
-
1991
- 1991-10-29 JP JP28309791A patent/JPH05121998A/ja active Pending
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