JPH0124368B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0124368B2 JPH0124368B2 JP13485880A JP13485880A JPH0124368B2 JP H0124368 B2 JPH0124368 B2 JP H0124368B2 JP 13485880 A JP13485880 A JP 13485880A JP 13485880 A JP13485880 A JP 13485880A JP H0124368 B2 JPH0124368 B2 JP H0124368B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tuning fork
- frequency
- crystal resonator
- fork type
- type crystal
- 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.)
- Expired
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 27
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 10
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 claims description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/21—Crystal tuning forks
- H03H9/215—Crystal tuning forks consisting of quartz
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は第３次高調波で振動する音叉型水晶振
動子の周波数調整用の錘りに関する。
動子の周波数調整用の錘りに関する。
本発明の目的は音叉型水晶振動子の周波数調整
用の錘りを励振用電極を形成する際に、励振用電
極と同じ厚みで励振電極と独立して水晶音叉腕に
配置した水晶振動子を提供することにある。
用の錘りを励振用電極を形成する際に、励振用電
極と同じ厚みで励振電極と独立して水晶音叉腕に
配置した水晶振動子を提供することにある。
本発明の他の目的は高い周波数の音叉型水晶振
動子を提供することにある。現在、音叉型水晶振
動子は腕時計用として大量に使用されている。こ
の理由は、小型化した場合でも低周波数の振動子
が可能、それと同時に、支持方法が容易であるこ
とが大きな理由であると考えられる。ところで、
最近、民生機器に1MHz付近の水晶振動子が盛ん
に使用されている。これらに使用される振動子は
温度特性の良いATカツト水晶振動子が使用され
ているが、振動子チツプが大きく、１Kg当りのチ
ツプ取り個数が少なく、安くできないのが現状で
ある。又、１〜2MHz付近の周波数はスプリアス
振動が発生しやすく作りにくいと同時に、小型化
が難しいと言う欠点もある。そこで、音叉型水晶
振動子に着目、特に、高調波振動の振動モードに
着目し、高周波数の水晶振動子を得ることができ
た。同時に、従来の音叉製造法の一つである、フ
オトリソグラフイ加工法で加工できるので小型で
しかも安くすることができる。以下、図面に沿つ
て本発明を説明する。
動子を提供することにある。現在、音叉型水晶振
動子は腕時計用として大量に使用されている。こ
の理由は、小型化した場合でも低周波数の振動子
が可能、それと同時に、支持方法が容易であるこ
とが大きな理由であると考えられる。ところで、
最近、民生機器に1MHz付近の水晶振動子が盛ん
に使用されている。これらに使用される振動子は
温度特性の良いATカツト水晶振動子が使用され
ているが、振動子チツプが大きく、１Kg当りのチ
ツプ取り個数が少なく、安くできないのが現状で
ある。又、１〜2MHz付近の周波数はスプリアス
振動が発生しやすく作りにくいと同時に、小型化
が難しいと言う欠点もある。そこで、音叉型水晶
振動子に着目、特に、高調波振動の振動モードに
着目し、高周波数の水晶振動子を得ることができ
た。同時に、従来の音叉製造法の一つである、フ
オトリソグラフイ加工法で加工できるので小型で
しかも安くすることができる。以下、図面に沿つ
て本発明を説明する。
音叉型屈曲振動子の振動は片持ちバリで近似す
ることができる。第１図は音叉型水晶振動子の第
３次高調波での振動モードを示す。振動子の長さ
をｌとすると、基部（０点）から0.5l（Ａ点）と
0.868l（Ｂ点）のところに節点が存在する。従つ
て、この振動モードでの周波数調整を行なうには
各点に於ける振幅を考える必要がある。基部（０
点）から離れるに従つて、振幅は徐々に増加し点
ａで最大となり、点ａを通り過ぎると徐々に減少
し点Ａで零となる。更に、先端方向に進むにつれ
て、振幅は増大し、点ｂで最大となり、それから
減少を始め、点Ｂで零となる。更に、先端に行く
に従つて振幅は大きくなる。即ち、この振幅が最
大となる位置に、錘りを配置することによつて、
共振周波数を大幅に変えることができる。更に、
具体的に述べると、０−Ａ間に一つ、Ａ−Ｂ間に
一つ、そして、点Ｂより音叉先端に一つ設けるこ
とによつて、周波数調整が可能である。又、本発
明の第３次高調波振動の場合は、周波数調整箇所
が３ケ所であるから、特別に錘りの厚みを増やさ
なくしても、換言するならば、励振用電極を形成
する際の励振用電極と同じ厚みで、音叉寸法によ
る周波数のバラツキを充分に吸収できる。
ることができる。第１図は音叉型水晶振動子の第
３次高調波での振動モードを示す。振動子の長さ
をｌとすると、基部（０点）から0.5l（Ａ点）と
0.868l（Ｂ点）のところに節点が存在する。従つ
て、この振動モードでの周波数調整を行なうには
各点に於ける振幅を考える必要がある。基部（０
点）から離れるに従つて、振幅は徐々に増加し点
ａで最大となり、点ａを通り過ぎると徐々に減少
し点Ａで零となる。更に、先端方向に進むにつれ
て、振幅は増大し、点ｂで最大となり、それから
減少を始め、点Ｂで零となる。更に、先端に行く
に従つて振幅は大きくなる。即ち、この振幅が最
大となる位置に、錘りを配置することによつて、
共振周波数を大幅に変えることができる。更に、
具体的に述べると、０−Ａ間に一つ、Ａ−Ｂ間に
一つ、そして、点Ｂより音叉先端に一つ設けるこ
とによつて、周波数調整が可能である。又、本発
明の第３次高調波振動の場合は、周波数調整箇所
が３ケ所であるから、特別に錘りの厚みを増やさ
なくしても、換言するならば、励振用電極を形成
する際の励振用電極と同じ厚みで、音叉寸法によ
る周波数のバラツキを充分に吸収できる。
第２図は本発明の音叉型水晶振動子の周波数調
整用錘りの配置の一実施例を示す。１は音叉型水
晶、２，３は各々音叉腕を示す。４，５，６は
各々、周波数調整用の錘りを示し、フオトリソグ
ラフイツク法によつて形成される振動子の音叉寸
法精度は相当に良く、それ故、前記した錘り、
４，５，６の内の２ケ所の調整で周波数のバラツ
キを充分に吸収できる。第３図は本発明の音叉型
水晶振動子の電極構造と錘りを配置した概観図の
一実施である。７は音叉型水晶、８，９は電極端
子である。そして、電極端子８，９はそれぞれ
点々とハツチングで示した導電部で音叉腕に配置
された励振電極に接続される。この励振電極の条
件は、図示のように音叉腕の領域において、隣接
する電極が互いに異極となるように配置、構成さ
れている１０，１１，１２は、周波数調整用の錘
りで、この実施例では３ケ所に配置されている。
この図から明らかなように、音叉先端部と基部の
Ｘ軸方向の電界方向は同じとなり、この電界方向
は、音叉腕の中央にある電極の電界の向きとは逆
の関係にある。即ち、Ｘ軸方向の電界方向が逆と
なるため、歪は、一方が伸びのとき、片方は縮み
の歪を生じる。その結果、第３次高調波振動で容
易に振動する。損失抵抗の小さい水晶振動子を得
ることができる。次に、第３次高調波振動による
共振周波数について説明すると、音叉型水晶振動
子の基本での共振周波数を1、第３次高調波振動
での共振周波数を3とすると 1＝K1ｗ／l2 ……(1) 3＝K3ｗ／l2 ……(2) 但し、K1、K3：定数 ｗ：音叉腕の幅 ｌ：音叉腕の長さ ところで、片持バリのとき、K3／K1≒17.5と
なり、幅、長さが一定のとき、第３次高調波振動
は基本波の共振周波数の約17.5倍とかなり高い周
波数で振動する。実験によると、従来の音叉製造
方法で基本波で約100KHzの周波数を得ることは
容易で、しかも、同じサイズで、第３次高調波振
動で励振させたとき、約1.7MHzと非常に高い共
振周波数を得ることができた。しかも、理論上か
らも、音叉型振動子は共振周波数を変えずに大変
に小さくできるという特徴を有しているから、必
要とする周波数で、しかも、小型の振動子を得る
ことができる。
整用錘りの配置の一実施例を示す。１は音叉型水
晶、２，３は各々音叉腕を示す。４，５，６は
各々、周波数調整用の錘りを示し、フオトリソグ
ラフイツク法によつて形成される振動子の音叉寸
法精度は相当に良く、それ故、前記した錘り、
４，５，６の内の２ケ所の調整で周波数のバラツ
キを充分に吸収できる。第３図は本発明の音叉型
水晶振動子の電極構造と錘りを配置した概観図の
一実施である。７は音叉型水晶、８，９は電極端
子である。そして、電極端子８，９はそれぞれ
点々とハツチングで示した導電部で音叉腕に配置
された励振電極に接続される。この励振電極の条
件は、図示のように音叉腕の領域において、隣接
する電極が互いに異極となるように配置、構成さ
れている１０，１１，１２は、周波数調整用の錘
りで、この実施例では３ケ所に配置されている。
この図から明らかなように、音叉先端部と基部の
Ｘ軸方向の電界方向は同じとなり、この電界方向
は、音叉腕の中央にある電極の電界の向きとは逆
の関係にある。即ち、Ｘ軸方向の電界方向が逆と
なるため、歪は、一方が伸びのとき、片方は縮み
の歪を生じる。その結果、第３次高調波振動で容
易に振動する。損失抵抗の小さい水晶振動子を得
ることができる。次に、第３次高調波振動による
共振周波数について説明すると、音叉型水晶振動
子の基本での共振周波数を1、第３次高調波振動
での共振周波数を3とすると 1＝K1ｗ／l2 ……(1) 3＝K3ｗ／l2 ……(2) 但し、K1、K3：定数 ｗ：音叉腕の幅 ｌ：音叉腕の長さ ところで、片持バリのとき、K3／K1≒17.5と
なり、幅、長さが一定のとき、第３次高調波振動
は基本波の共振周波数の約17.5倍とかなり高い周
波数で振動する。実験によると、従来の音叉製造
方法で基本波で約100KHzの周波数を得ることは
容易で、しかも、同じサイズで、第３次高調波振
動で励振させたとき、約1.7MHzと非常に高い共
振周波数を得ることができた。しかも、理論上か
らも、音叉型振動子は共振周波数を変えずに大変
に小さくできるという特徴を有しているから、必
要とする周波数で、しかも、小型の振動子を得る
ことができる。
以上述べたように、本発明は音叉型水晶振動子
の電極構造を工夫、配置することによつて第３次
高調波振動を容易に励振し、損失抵抗の小さい、
高周波数の超小型音叉型水晶振動子を提供するこ
とができた。更に、第３次高調波振動の振幅を考
慮することによつて、錘りの最適位置を見い出
し、周波数調整を容易にすることができた。又、
小型水晶振動子であるから、１Kg当りのチツプ取
り個数が多く、また励振電極と錘りは同じ厚みで
よく、そのためフオトリソグラフイツクの工程
や、高価な錘りの素材（Au）が省略でき、安く
できる。この振動子は超小型の民生機器の開発を
可能にするもので、その効果は著しく大きい。
の電極構造を工夫、配置することによつて第３次
高調波振動を容易に励振し、損失抵抗の小さい、
高周波数の超小型音叉型水晶振動子を提供するこ
とができた。更に、第３次高調波振動の振幅を考
慮することによつて、錘りの最適位置を見い出
し、周波数調整を容易にすることができた。又、
小型水晶振動子であるから、１Kg当りのチツプ取
り個数が多く、また励振電極と錘りは同じ厚みで
よく、そのためフオトリソグラフイツクの工程
や、高価な錘りの素材（Au）が省略でき、安く
できる。この振動子は超小型の民生機器の開発を
可能にするもので、その効果は著しく大きい。
第１図は本発明の音叉型水晶振動子の第３次高
調波振動のモードを示す波形図、第２図は本発明
の音叉型水晶振動子の周波数調整用錘りの配置の
一実施例を示す平面図、第３図は本発明の音叉型
水晶振動子の電極構造と錘りを配置した概観図の
一実施例を示す斜視図である。 ４，５，６，１０，１１，１２……周波数調整
用錘り、Ｘ，Ｙ，Ｚ……水晶の結晶軸。
調波振動のモードを示す波形図、第２図は本発明
の音叉型水晶振動子の周波数調整用錘りの配置の
一実施例を示す平面図、第３図は本発明の音叉型
水晶振動子の電極構造と錘りを配置した概観図の
一実施例を示す斜視図である。 ４，５，６，１０，１１，１２……周波数調整
用錘り、Ｘ，Ｙ，Ｚ……水晶の結晶軸。
Claims (1)
- １ フオトリソグラフイー法で形成され、第３高
調波で屈曲振動する音叉型水晶振動子において、
該振動子の音叉腕に、隣接する励振電極が異極と
なる電極を配置し、かつ音叉腕の長さをｌとする
と、0.5l間、0.5lと0.868l間、及び0.868lとｌ間に
各々の錘り６，５，４を配置し、該各々の錘りの
厚みは、前記励振電極の厚みと同一としたことを
特徴とする音叉型水晶振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13485880A JPS5760720A (en) | 1980-09-26 | 1980-09-26 | Tuning fork type quartz vibrator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13485880A JPS5760720A (en) | 1980-09-26 | 1980-09-26 | Tuning fork type quartz vibrator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5760720A JPS5760720A (en) | 1982-04-12 |
| JPH0124368B2 true JPH0124368B2 (ja) | 1989-05-11 |
Family
ID=15138106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13485880A Granted JPS5760720A (en) | 1980-09-26 | 1980-09-26 | Tuning fork type quartz vibrator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5760720A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4415827A (en) * | 1981-05-27 | 1983-11-15 | Statek Corporation | Microresonator of tuning fork configuration operating at its second overtone frequency |
| JPS60242713A (ja) * | 1984-05-17 | 1985-12-02 | Citizen Watch Co Ltd | 圧電振動子の電極構造 |
| US5861705A (en) * | 1994-11-01 | 1999-01-19 | Fujitsu Limited | Tuning-fork vibratory gyro and sensor system using the same |
| JP3392959B2 (ja) * | 1994-11-01 | 2003-03-31 | 富士通株式会社 | 音叉形振動ジャイロ及びこれを用いたセンサシステム |
| JP2006246448A (ja) * | 2005-02-02 | 2006-09-14 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 水晶振動子、水晶振動子パッケージ及び水晶発振器 |
| US7948157B2 (en) * | 2007-12-21 | 2011-05-24 | Seiko Instruments, Inc. | Piezoelectric oscillator having a tuning fork piezoelectric vibrating piece |
-
1980
- 1980-09-26 JP JP13485880A patent/JPS5760720A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5760720A (en) | 1982-04-12 |
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