JPH0275213A - 縦水晶振動子 - Google Patents
縦水晶振動子Info
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- JPH0275213A JPH0275213A JP22677888A JP22677888A JPH0275213A JP H0275213 A JPH0275213 A JP H0275213A JP 22677888 A JP22677888 A JP 22677888A JP 22677888 A JP22677888 A JP 22677888A JP H0275213 A JPH0275213 A JP H0275213A
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- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 10
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- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
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Landscapes
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、IMIIz前後の中周波数帯をカバーする縦
水晶振動子に関する。特に、その振動子の形状と励振電
極に関する。
水晶振動子に関する。特に、その振動子の形状と励振電
極に関する。
本発明は、振動モレの非常に少ない、R1の小さい縦水
晶振動子を提供することにある。水晶は物理的、化学的
に大変に安定した物質であり、従って、これから形成さ
れる、いわゆる水晶振動子は損失抵抗の小さい、高いQ
値を持った振動子を得ることができる。しかしながら、
このように優れた特性を得るには、振動モレの小さい振
動子形状の設計がなされて初めて得られるのである。本
発明では振動部と支持部がエツチング法によって一体に
形成された縦水晶振動子の支持部の形状を新規にするこ
とにより、振動部のエネルギーを振動部内部に閉し込め
ることができるものである。即ち、本発明の目的は、振
動モレの小さい縦水晶振動子を得ることにある。更に、
本発明は損失抵抗R1の小さくなる励振電極とマウント
部までの引き出し電極を提供することにある。
晶振動子を提供することにある。水晶は物理的、化学的
に大変に安定した物質であり、従って、これから形成さ
れる、いわゆる水晶振動子は損失抵抗の小さい、高いQ
値を持った振動子を得ることができる。しかしながら、
このように優れた特性を得るには、振動モレの小さい振
動子形状の設計がなされて初めて得られるのである。本
発明では振動部と支持部がエツチング法によって一体に
形成された縦水晶振動子の支持部の形状を新規にするこ
とにより、振動部のエネルギーを振動部内部に閉し込め
ることができるものである。即ち、本発明の目的は、振
動モレの小さい縦水晶振動子を得ることにある。更に、
本発明は損失抵抗R1の小さくなる励振電極とマウント
部までの引き出し電極を提供することにある。
振動部と支持部をエツチング法によって一体に形成され
た従来の縦水晶振動子は支持部のフレームの幅が一様、
且つ、同一方向に形成され、その端部でマウントされる
ため、振動部の工不ルギーがマウント部まで伝わり、振
動モレの原因となっていた。そのために、損失抵抗R1
の小さい縦水晶振動子を得ることができなかった。
た従来の縦水晶振動子は支持部のフレームの幅が一様、
且つ、同一方向に形成され、その端部でマウントされる
ため、振動部の工不ルギーがマウント部まで伝わり、振
動モレの原因となっていた。そのために、損失抵抗R1
の小さい縦水晶振動子を得ることができなかった。
このために、増巾器の増中度を高める等して対応してき
たが消費電流が多くなる等の欠点があり、ひどい時には
、機器に配置したときに、振動モレが大きく、発振停止
するという大きな問題が生していた。そこで、本発明は
、この振動モレの非常に小さい縦水晶振動子を提案する
ものである。即ぢ、振動モレの非常に小さい形状を提供
するものである。更に、本発明では、励振効率の高い電
極配置を提供するものである。
たが消費電流が多くなる等の欠点があり、ひどい時には
、機器に配置したときに、振動モレが大きく、発振停止
するという大きな問題が生していた。そこで、本発明は
、この振動モレの非常に小さい縦水晶振動子を提案する
ものである。即ぢ、振動モレの非常に小さい形状を提供
するものである。更に、本発明では、励振効率の高い電
極配置を提供するものである。
第1図は本発明の縦水晶振動子の一実施例で、第2図は
第1図の縦水晶振動子の原理を説明するだめの簡略化し
た平面図である。第2図において、振動子1は振動部2
と支持部3から成り、支持部3は両端支持という境界条
件で固定されていると考えることができる。又、振動部
2は長さり01幅唱、厚みTで表わし、支持部3は長さ
l721幅りで表わすと、今、振動子1の振動部2は矢
印へで示したように、伸びの変位をすると、支持部3の
屈曲部は、当然矢印I3で示すごとく内側に曲げのモー
トを発生する。ここでは屈曲モードを起ごず部分を屈曲
部5で示す。逆に、振動部2が縮めば、支持部3の屈曲
部5は外側に曲げの千−1を発生ずる。即ち、本発明で
は振動部2の幅方向の変位を支持部3の屈曲モードに変
換するごとによって、その振動の自由度を抑圧しないよ
うにしている。
第1図の縦水晶振動子の原理を説明するだめの簡略化し
た平面図である。第2図において、振動子1は振動部2
と支持部3から成り、支持部3は両端支持という境界条
件で固定されていると考えることができる。又、振動部
2は長さり01幅唱、厚みTで表わし、支持部3は長さ
l721幅りで表わすと、今、振動子1の振動部2は矢
印へで示したように、伸びの変位をすると、支持部3の
屈曲部は、当然矢印I3で示すごとく内側に曲げのモー
トを発生する。ここでは屈曲モードを起ごず部分を屈曲
部5で示す。逆に、振動部2が縮めば、支持部3の屈曲
部5は外側に曲げの千−1を発生ずる。即ち、本発明で
は振動部2の幅方向の変位を支持部3の屈曲モードに変
換するごとによって、その振動の自由度を抑圧しないよ
うにしている。
そして、実際には、振動を抑圧しない寸法がある。
この形状寸法は振り1部2のひずみエネルギーによって
決まる。即ち、振動部2のひずめエネルギーをUl、屈
曲部のひずみエネルギーをυ2とすると、11、、 U
2は次式で表わされる。
決まる。即ち、振動部2のひずめエネルギーをUl、屈
曲部のひずみエネルギーをυ2とすると、11、、 U
2は次式で表わされる。
1J I= S v+ T2 S 2 d v
−−−−(11但し、応力T2. ひずめ52.
ヤング率E、断面2次モーメンl−1,変位■1体
積V、、 V2.座標Xを示す。又、縦水晶振動子の振
動を抑圧しない関係は式(11,(2+より、次の関係
が成り立つ。
−−−−(11但し、応力T2. ひずめ52.
ヤング率E、断面2次モーメンl−1,変位■1体
積V、、 V2.座標Xを示す。又、縦水晶振動子の振
動を抑圧しない関係は式(11,(2+より、次の関係
が成り立つ。
U、> U2 −−−−〜−(3)これよ
り、屈曲部5の寸法L2. W。が決定される。
り、屈曲部5の寸法L2. W。が決定される。
例えば、本発明の周波数IMIlzのときの振動部の寸
法は長さL+=2.6mm、 W、−80μm、 T
= 160μmのとき、支持部の屈曲部の寸法比−。/
L2は0.16以下であれば良い。このように寸法を決
めることにより、損失抵抗の小さい、且つ、高いQ値を
持つ縦水晶振動子を得ることができる。次に、振動モレ
について述べる。第2図の簡略化した図から分かるよう
に、振動部2の振動エネルギーは支持部3ヘブリソジ部
4を介して伝達する。従って、支持部3でのエネルギー
損失を小さくすれば良い訳で、支持部3のモードは屈曲
モードに変換されるから、両端支持部の質量が実質的に
無限に大きければ、支持部3の屈曲部5のエネルギーは
マウント部8までモレないことになる。換言するならば
、本発明は、振動部2から伝わる支持部3の屈曲モード
に変換する形状、即ち、幅112と長さ1,2の比囚2
/1.2=4 = を選択することにより、振動部の振動を自由にし、且つ
、屈曲モードする部分と接続する両端支持の境界条件を
持つ支持部の質量を無限に大きくすることによって、本
発明の目的を達成するものである。次に、損失抵抗R1
が小さくなる励振電極について述べる。第1図の縦水晶
振動子は座標系から分かるようにY軸方向に変位する。
法は長さL+=2.6mm、 W、−80μm、 T
= 160μmのとき、支持部の屈曲部の寸法比−。/
L2は0.16以下であれば良い。このように寸法を決
めることにより、損失抵抗の小さい、且つ、高いQ値を
持つ縦水晶振動子を得ることができる。次に、振動モレ
について述べる。第2図の簡略化した図から分かるよう
に、振動部2の振動エネルギーは支持部3ヘブリソジ部
4を介して伝達する。従って、支持部3でのエネルギー
損失を小さくすれば良い訳で、支持部3のモードは屈曲
モードに変換されるから、両端支持部の質量が実質的に
無限に大きければ、支持部3の屈曲部5のエネルギーは
マウント部8までモレないことになる。換言するならば
、本発明は、振動部2から伝わる支持部3の屈曲モード
に変換する形状、即ち、幅112と長さ1,2の比囚2
/1.2=4 = を選択することにより、振動部の振動を自由にし、且つ
、屈曲モードする部分と接続する両端支持の境界条件を
持つ支持部の質量を無限に大きくすることによって、本
発明の目的を達成するものである。次に、損失抵抗R1
が小さくなる励振電極について述べる。第1図の縦水晶
振動子は座標系から分かるようにY軸方向に変位する。
従って、Y軸方向に歪が多く発生する電界印加方式を考
えれば良い。即ち、水晶の圧電性からX軸、Y軸、X軸
方向の電気偏極をP、、Py、P2.とするとPx −
E目exx+t+2eyy→−ε14ey2P y −
ε2sezx+ε2.1eXy −−−(4)
但し、ε11.ε、2.ε14.ε25.ε26は圧電
定数、eXX、eyy、ey2、”ZX+ e、、は
歪みを表わす。
えれば良い。即ち、水晶の圧電性からX軸、Y軸、X軸
方向の電気偏極をP、、Py、P2.とするとPx −
E目exx+t+2eyy→−ε14ey2P y −
ε2sezx+ε2.1eXy −−−(4)
但し、ε11.ε、2.ε14.ε25.ε26は圧電
定数、eXX、eyy、ey2、”ZX+ e、、は
歪みを表わす。
式(4)から明らかなように、Y軸方向に変位を起こさ
せるにば式(4)の第1式を満足するように電界を印加
すれば良い。即ち、X軸方向に電界が印加されればよい
。換言するならば、X軸にはほとんど垂直な面に電極を
配置すれば良い。本発明の縦水高振動子は複雑な形状を
しているので、化学的エツチングによって成形される。
せるにば式(4)の第1式を満足するように電界を印加
すれば良い。即ち、X軸方向に電界が印加されればよい
。換言するならば、X軸にはほとんど垂直な面に電極を
配置すれば良い。本発明の縦水高振動子は複雑な形状を
しているので、化学的エツチングによって成形される。
それ故、励振電極はエツチング面に形成される。
このように、本発明は振動部と支持部から構成される、
エツチング法によって形成される縦水晶振動子の支持部
の形状寸法を改善することにより、損失抵抗の小さい、
且つ、高いQ値を有する縦水晶振動子を得ることができ
る。同時に、支持部の振動モードを解析することにより
、振動モレの小さい縦水晶振動子が得られる。更に、X
軸に垂直な面に励振電極を設けるとR1の小さい縦水晶
振動子が得られる。
エツチング法によって形成される縦水晶振動子の支持部
の形状寸法を改善することにより、損失抵抗の小さい、
且つ、高いQ値を有する縦水晶振動子を得ることができ
る。同時に、支持部の振動モードを解析することにより
、振動モレの小さい縦水晶振動子が得られる。更に、X
軸に垂直な面に励振電極を設けるとR1の小さい縦水晶
振動子が得られる。
次に、本発明にて得られた結果を具体的に述べる。第1
図は本発明の縦水晶振動子の一実施例の平面図で、振動
子1は振動部2と支持部3からブリッジ部4を介して構
成されていて、エツチング法によって一体に形成されて
いる。尚、支持部3は屈曲部5.穴7.フレーム6とマ
ウント部8から成っている。振動部2は外部からの電界
駆動、即ち、励振電極9と10に交番電圧を印加するこ
とによって、長手方向に伸縮運動をするが、それと同時
に、その垂直方向、即ち、ブリッジ部4の方向にも同様
の振動をする。この時に、まず、振動部2の長手方向の
振動を自由に励振するには、ブリッジ部4方向の振動を
十分に自由にすることが大切で、そのために、本発明で
は支持部3の屈曲部5が十分に自由に振動できるように
、穴7を設けである。又、屈曲部5の長さしと幅W(図
示されていない)の比によって、例えば、周波数が約I
MHzの場合、辺比W/Lが0.16以下であれば、長
手方向の振動の抑圧を十分に小さくすることができる。
図は本発明の縦水晶振動子の一実施例の平面図で、振動
子1は振動部2と支持部3からブリッジ部4を介して構
成されていて、エツチング法によって一体に形成されて
いる。尚、支持部3は屈曲部5.穴7.フレーム6とマ
ウント部8から成っている。振動部2は外部からの電界
駆動、即ち、励振電極9と10に交番電圧を印加するこ
とによって、長手方向に伸縮運動をするが、それと同時
に、その垂直方向、即ち、ブリッジ部4の方向にも同様
の振動をする。この時に、まず、振動部2の長手方向の
振動を自由に励振するには、ブリッジ部4方向の振動を
十分に自由にすることが大切で、そのために、本発明で
は支持部3の屈曲部5が十分に自由に振動できるように
、穴7を設けである。又、屈曲部5の長さしと幅W(図
示されていない)の比によって、例えば、周波数が約I
MHzの場合、辺比W/Lが0.16以下であれば、長
手方向の振動の抑圧を十分に小さくすることができる。
次に、振動モレについては、振動子1は振動部2からブ
リッジ部4を介して屈曲部5へと一体にエツチング法に
よって形成され、屈曲部5の振動を十分に自由にさせる
ために、穴7を設けである。更に、穴マの両端部はフレ
ーム6に接続され、マウント部8まで延びている。それ
故、振動部2のブリッジ部4の方向の振動は屈曲モード
に変換され、且つ、穴フの両端部を介してフレーム6に
接続、マウント部まで延びているので、マウント部8で
固定しても、全く振動モレのない縦水晶振動子が得られ
る。又、電極の配置は振動部2に励振電極9.10が設
けられ、励振電極9は屈曲部5の表面を介し、更に、外
側のフレーム6上の電極12に接続され、マウント部8
まで延びて配置されている。一方、励振電極10も同様
に、屈曲部5の表面を介して、外側のフレーム6上の電
極11に接続され、マウント部8まで延びている。従っ
て、両電極間に交番電圧を印加することにより振動を持
続することができる。
リッジ部4を介して屈曲部5へと一体にエツチング法に
よって形成され、屈曲部5の振動を十分に自由にさせる
ために、穴7を設けである。更に、穴マの両端部はフレ
ーム6に接続され、マウント部8まで延びている。それ
故、振動部2のブリッジ部4の方向の振動は屈曲モード
に変換され、且つ、穴フの両端部を介してフレーム6に
接続、マウント部まで延びているので、マウント部8で
固定しても、全く振動モレのない縦水晶振動子が得られ
る。又、電極の配置は振動部2に励振電極9.10が設
けられ、励振電極9は屈曲部5の表面を介し、更に、外
側のフレーム6上の電極12に接続され、マウント部8
まで延びて配置されている。一方、励振電極10も同様
に、屈曲部5の表面を介して、外側のフレーム6上の電
極11に接続され、マウント部8まで延びている。従っ
て、両電極間に交番電圧を印加することにより振動を持
続することができる。
以上述べたように、本発明は振動部と支持部をエツチン
グ法によって一体に形成する縦水晶振動子に於いて、新
形状の縦水晶振動子を提案することにより、次の著しい
効果を有する。
グ法によって一体に形成する縦水晶振動子に於いて、新
形状の縦水晶振動子を提案することにより、次の著しい
効果を有する。
■支持部の形状寸法を新規にすることにより、振動を自
由にさせることができるので、損失抵抗が小さくなる。
由にさせることができるので、損失抵抗が小さくなる。
■屈曲部とフレームの間に穴を設けているので、振動部
の振動を自由にさせることができると同時に、屈曲部の
エネルギーはフレームに伝わらないので、振動モレがな
くなり、マウント部で固定しても、R1の小さい振動子
が得られる。
の振動を自由にさせることができると同時に、屈曲部の
エネルギーはフレームに伝わらないので、振動モレがな
くなり、マウント部で固定しても、R1の小さい振動子
が得られる。
■励振電極はX軸と垂直な面に設けたので、電界効率が
良く、小さいR1を得ることができる。
良く、小さいR1を得ることができる。
■片側の面でマウントするので、製造が容易、且つ、小
型化ができる。
型化ができる。
第1図は本発明の縦水晶振動子形状寸法の一実施例を示
す平面図である。 第2図は本発明の縦水晶振動子の原理を説明するための
簡略化した平面図である。 1・・・ ・振動子 2・・・・・振動部 3・・・・・支持部 4・・ ・・ブリッジ部 5・・・・・屈曲部 6・・・・・フレーム 7・・・・・穴 8・・・・・マウント部 9.10・・・励振電極 11、1.2・・・電極 1.2.L2・・・屈曲部の長さ り、 L・ ・屈曲部の幅 1−1・・・・・振動部の長さ 1・ ・・振動部の幅 x、y、z・・・電気軸、機械軸、光軸以上 出願人 セイコー電子部品株式会社 代理人 弁理士 林 敬 之 助 −11=
す平面図である。 第2図は本発明の縦水晶振動子の原理を説明するための
簡略化した平面図である。 1・・・ ・振動子 2・・・・・振動部 3・・・・・支持部 4・・ ・・ブリッジ部 5・・・・・屈曲部 6・・・・・フレーム 7・・・・・穴 8・・・・・マウント部 9.10・・・励振電極 11、1.2・・・電極 1.2.L2・・・屈曲部の長さ り、 L・ ・屈曲部の幅 1−1・・・・・振動部の長さ 1・ ・・振動部の幅 x、y、z・・・電気軸、機械軸、光軸以上 出願人 セイコー電子部品株式会社 代理人 弁理士 林 敬 之 助 −11=
Claims (1)
- 振動部と支持部をエッチング法によって、一体に形成
された縦水晶振動子に於いて、振動部はブリッジ部を介
して屈曲部に接続され、更に、穴の両端を介してフレー
ムに接続されると同時に、マウント部まで延び、前記振
動部には少なくともエッチング面に励振電極が配置され
ていることを特徴とする縦水晶振動子。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63226778A JPH0821828B2 (ja) | 1988-09-09 | 1988-09-09 | 縦水晶振動子 |
GB8920145A GB2224159B (en) | 1988-09-09 | 1989-09-06 | Resonator |
US07/404,324 US5001383A (en) | 1988-09-09 | 1989-09-07 | Longitudinal quartz crystal resonator |
CH3275/89A CH678676A5 (ja) | 1988-09-09 | 1989-09-08 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63226778A JPH0821828B2 (ja) | 1988-09-09 | 1988-09-09 | 縦水晶振動子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0275213A true JPH0275213A (ja) | 1990-03-14 |
JPH0821828B2 JPH0821828B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=16850463
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63226778A Expired - Lifetime JPH0821828B2 (ja) | 1988-09-09 | 1988-09-09 | 縦水晶振動子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0821828B2 (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US5548179A (en) * | 1994-10-17 | 1996-08-20 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Chip-type piezoelectric resonance component |
US5621263A (en) * | 1993-08-09 | 1997-04-15 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric resonance component |
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JP2016513406A (ja) * | 2013-02-14 | 2016-05-12 | オネラ(オフィス・ナショナル・ドゥエチュード・エ・ドゥ・ルシェルチェ・アエロスパシャル)Onera (Office National D’Etudes Et De Recherches Aerospatiales) | 屈曲振動と伸張/圧縮振動によって分離された機械共振器の平面構造 |
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