JP4597548B2 - 水晶振動子 - Google Patents

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Description

本発明は、ラーメモード水晶振動子の振動子形状に関するものであり、特に、小型化、高精度化の要求を満足する振動部の支持方法に関するものである。
図２は従来よく知られているラーメモード水晶振動子１００の、水晶の結晶構造の座標系ｏ−ｘｙｚにおけるカットの向きを示し、ｘ′，ｙ′，ｚ′，ｚ″は座標系回転後の座標軸（カット後の結晶軸）である。この向きは、Ｙ板水晶板をまずｘ軸廻りにφｙ度回転させ、次に、ｙ軸の新軸ｙ′軸の廻りにθｙ度回転させたものである。
図３は零温度係数を与えるラーメモード水晶振動子のカット角φｙとカット角θｙとの関係を示す。曲線１０２で示すように、θｙ＝３０°〜６０°でラーメモード水晶振動子が存在する。曲線１０３で示すように、カット角θｙ＝４５°のとき２次温度係数βはβ＝−５．４×１０−８／℃２と水晶振動子の２次温度係数としてはその絶対値は大変に大きい。又、曲線１０３から、θｙ＝４５°から離れるにつれて２次温度係数βの絶対値は小さくなり、θｙ＝３０°と６０°でβ＝−４．５×１０−８／℃２となる。
特開２００３−１０１３７８号公報 川島，平間，斎藤，小山，「水晶振動子とその応用デバイス」，社団法人電子情報通信学会論文誌，ＶＯＬ．Ｊ８２−Ｃ−Ｉ，Ｎｏ．１２，１９９９年１２月号，ｐ．６６７−６８２
上述する従来のラーメモード水晶振動子は振動部の辺比が同じで正方形となるため、例えば振動部４隅を支持する場合には、振動の節は４隅になることから振動部の保持によるラーメモード振動を阻害することは無い。
しかしながら、振動部と支持フレームとマウント部が一体で形成される構造であるために、ラーメモード振動子を容器に実装し収納すると、振動子と支持フレームとを接続する部分にはラーメモード振動の節から発生するモーメント力が生じるために、そのモーメント力の影響を受けて、接続部には屈曲振動が発生してしまう。
従って接続部の長さを適当に設計すると振動部の振動漏れが生じ、振動部を保持する支持フレームやマウント部にまで不必要な振動が伝達することから、純粋なラーメモード振動を阻害されるおそれがある。
上述のように本発明のラーメモード振動子の支持部の長さを設計値で収めるこで、ラーメモード振動子の振動部の振動を支持フレームや、マウント部にまで漏らさずに純粋なラーメモード振動成分の持つ振動子を得ることから、振動エネルギーの損出を抑制することができ、振動部の等価直列抵抗Ｒ１を小さくすることができる。
本発明は、振動部と支持フレームとマウント部が一体に形成され、前記振動部の上下面に電極が配置され、かつ前記振動部は４隅が接続部を介して前記支持フレームに接続され、前記支持フレームと前記マウント部が前記振動部の３辺を囲うよう配置されたラーメモード水晶振動子において、前記振動部と前記支持フレームとを接続する前記接続部の長さが前記接続部に発生する屈曲振動の波長（λ）のｎ倍で形成されたことを特徴とするラーメモード水晶振動子である。
要するに、振動部と支持フレームとマウント部が一体に形成されてラーメモード振動を持つ振動子の振動部からの漏れを支持フレームやマウント部分に漏らさないために、振動部の節にあたる部分に屈曲振動の波長（λ）のｎ倍の長さで接続部分を形成することで、従来に挙げる振動漏れ抑制するものである。
以下、添付図面に従ってこの発明の実施例を説明する。なお、各図において同一の符号は同様の対象を示すものとする。図１は、本発明のラーメモード水晶振動子形状の一実施例を示す正面図ある。図１では３次の形態の構成を示している。水晶振動子６は、振動部１と、支持フレーム２と、マウント部３と、接続部５とにより一体的に構成されている。振動部１は、接続部５を介して支持フレーム２に接続されると同時に、接続部５を介してマウント部３に接続されている。接続部５は振動部１の４隅の端部に設けられている。本実施例では振動部１の長手方向に電極４（４−１，４−２，４−３）が互いに隣接する電極同士が異極になるように配置されている。
即ち３次モードで駆動する格好となるように３分割されている。よってこの振動子は（３，１）次の高次モードで振動する。電極４−１は支持フレーム２上に配置された引き回し電極１０を介して、マウント部３に配置された電極端子１１に接続されている。そして電極４−３とも接続がなされている。一方、電極４−２はマウント部に配置された電極端子１２に接続されている。このように、本発明では、振動部１と、支持フレーム２およびマウント部３との接続が４ヶ所あり、最大の特徴である接続部５が、接続部に発生する屈曲振動の波長（λ）のｎ倍の長さにすることで屈曲振動の節となるため振動部１からの振動エネルギーの漏れ損失を小さくすることができる。
その結果、等価直列抵抗Ｒ１の小さい、Ｑ値の高いラーメモード水晶振動子が得られる。また、接続部５が４箇所あることから衝撃に対しても強くなる。なお、実施例としては図１に示すように４隅に接続部５を配置した形状の水晶振動子で説明しているが、接続部５が振動部１に対して対角線上に配置したものであっても同様の効果を奏する。
本発明ラーメモード振動子は小型化、高精度化、低廉化の要求の強い今後に向けたＩＣカードを初め携帯電子機器やユピキタス環境でネットワークを構成する電子機器用の基準信号源として適用できる。
本発明の特徴を示す平面図である。 ラーメモード水晶振動子の水晶の結晶構造の座標系を示す図である。 零温度係数を与えるラーメモード水晶振動子のカット角φｙとカット角θｙとの関係を示す特性図である。
符号の説明
１ 振動部
２ 支持フレーム
３ マウント部
４（４−１,４−２,４−３） 電極
５ 接続部
６ 水晶振動子

Claims (1)

  1. 振動部と支持フレームとマウント部が一体に形成され、前記振動部の上下面に電極が配置され、かつ前記振動部は４隅が接続部を介して前記支持フレームに接続され、前記支持フレームと前記マウント部が前記振動部の３辺を囲うよう配置されたラーメモード水晶振動子において、前記振動部と前記支持フレームとを接続する前記接続部の長さが前記接続部に発生する屈曲振動の波長（λ）のｎ倍で形成されたことを特徴とするラーメモード水晶振動子。
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