[發明專利]音叉型石英晶體諧振器

有效

• 申請號: 201310055096.7
• 申請日: 2009-12-02
• 公開（公告）號: CN103152007A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 楊建成;王文瑩;李鴻鵬
• 申請（專利權）人: 威華微機電股份有限公司
• 主分類號: H03H9/05
• 分類號: H03H9/05;H03H9/215
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 梁揮;常大軍

本申請是申請日為2009年12月2日、申請號為200910224376.X的發明專利申請《音叉型石英晶體諧振器》的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種壓電晶體諧振器(Piezoelectric?Resonator)，特別涉及一種音叉型石英晶體諧振器(Tuning?Fork?Quartz?Crystal?Resonator)。

背景技術

石英晶體諧振器是為一種用以產生周期信號的裝置。因其具有壓電特性(Piezoelectric?Characteristics)，可借由壓電轉換，而得到一固定振蕩頻率。因為石英晶體諧振器具有高的Q(Quality?Factor)值，故多年來被廣泛應用于各種頻率及時間控制組件，以供多種的電子裝置使用。此電子裝置可以是但不限于手表、手機、衛星定位裝置、無線網絡裝置、醫學設備等。

一般而言，石英晶體諧振器，其電氣特性(Electrical?Characteristics)可借由圖15的等效電路(Equivalent?Circuit)來表示。

在圖15當中，此等效電路具有一動態電容(Motional?Capacitance，C1)，一動態電阻(Motional?Resistance，R1)與一動態電感(Motional?Inductance，L1)三者的串聯連接(In?Series?Connection)。此串聯連接再與一靜態電容(Static?Capacitance，C0)的并聯成一個并聯連接(In?Parallel?Connection)。

根據上述石英晶體諧振器的等效電路，可知道其串聯諧振頻率Fs(Series?Resonant?Frequency)乃為：

Fs=12πL1C1]]>

音叉型石英晶體諧振器，也同樣具有上述等效線路的電氣特性。基本上，音叉型石英晶體諧振器乃是使用石英晶體(Quartz?Crystal)為材料。石英晶體經由一特定的切割角θ(Cutting?Angle)切割后，再將其設計加工為一特定尺寸的音叉型外觀結構，并在音叉上建構兩個極性相異的電極及其電性連結。將上述音叉型石英晶體諧振器置入于一振蕩線路(Oscillation?Circuit)內，該諧振器會產生屈曲振動型態(Flexure?Mode)振動，并產生一規則性的頻率振蕩。

上述的切割角θ，請參考圖14的坐標示意。其中，X、Y與Z軸為石英晶體的三個軸向，而X、Y’與Z’軸為石英晶體諧振器的三個軸向。前述的切割角是指以+X軸為中心，順時針方向旋轉的角度。本發明的切割角大約為負(-)六度至正(+)六度。X軸為電力場軸(Electrical?Axis)。Y軸為機械軸(Mechanical?Axis)。Z軸為光學軸(Optical?Axis)。

音叉型石英晶體諧振器，除了同樣具有上述等效線路的電氣特性外，又兼具音叉的物理結構。因此它所產生的振蕩頻率(Fs)，同時與其音叉諧振臂(Tuning?Fork?Resonating?Arm)長度(L)的平方成反比，且與其諧振臂寬度(W)成正比。振蕩頻率與音叉諧振臂長度和寬度的關系如下：

Fs=k×WL2]]>

其中k為常數。將諧振器置于振蕩線路內，將會使諧振器產生規則性的頻率振蕩。而諧振器在振蕩線路中是否容易產生振蕩，則與諧振器的R1值息息相關。基本上R1值越小，則越容易產生振蕩，諧振器的特性也越好。