JPH0534848B2 - - Google Patents
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- JPH0534848B2 JPH0534848B2 JP23048588A JP23048588A JPH0534848B2 JP H0534848 B2 JPH0534848 B2 JP H0534848B2 JP 23048588 A JP23048588 A JP 23048588A JP 23048588 A JP23048588 A JP 23048588A JP H0534848 B2 JPH0534848 B2 JP H0534848B2
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- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、周波数が1MHz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
動子の支持部の形状に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a vertical crystal resonator whose frequency covers a medium frequency band of around 1 MHz. In particular, it relates to the shape of the support portion of the vibrator.
本発明は、振動モレが非常に少なく、R1の小
さい、小型縦水晶振動子を提供することにある。
水晶は物理的、および化学的に大変に安定した物
質であり、従つて、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
つ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が得られるのは、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
チング法によつて一体に形成された縦水晶振動子
の支持部の形状を工夫、改善することにより、振
動部のエネルギーを振動部内部に閉じ込めること
ができる。その結果、損失抵抗R1の小さい、且
つ、Ｑ値の高い縦水晶振動子を得ることができ
る。
An object of the present invention is to provide a compact vertical crystal resonator with very little vibration leakage and a small R1 .
Quartz is a physically and chemically very stable substance, and therefore, a so-called crystal resonator formed from it can have a low loss resistance and a high Q value. however,
Such excellent characteristics can only be obtained by designing a vibrator shape with less vibration leakage. In the present invention, the energy of the vibrating part can be confined within the vibrating part by devising and improving the shape of the supporting part of a vertical crystal resonator in which the vibrating part and the supporting part are integrally formed by etching. As a result, a vertical crystal resonator with a small loss resistance R1 and a high Q value can be obtained.
振動部と支持部をエツチング法によつて一体に
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、振動部のエネルギー
がマウント部まで伝わり、振動モレの原因となつ
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つた。
In conventional vertical crystal oscillators, in which the vibrating part and the supporting part are integrally formed by etching, the frame of the supporting part is formed with a uniform width and in the same direction, and is mounted at the end of the frame. The energy of the vibrating part was transmitted to the mount part, causing vibration leakage. Therefore, it has not been possible to obtain a vertical crystal resonator with a small loss resistance R1 .
このために、増幅器の増幅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
生じていた。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。
即ち、振動モレの非常に小さい形状を提供するも
のである。
This has been dealt with by increasing the amplification degree of the amplifier, but this has drawbacks such as increased current consumption, and in severe cases, when placed in equipment, there is a big problem of vibration leakage and oscillation stopping. It was happening. Therefore, the present invention proposes a vertical crystal resonator with extremely small vibration leakage.
That is, it provides a shape with very little vibration leakage.
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
た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は一端固定、他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L1、幅W1、厚みＴで表し、支持部３は
長さL2、幅W2で表すと、今、振動子１の振動部
２は矢印Ａ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Ｂで示すごとく
内側に曲げのモードを発生する。ここでは屈曲モ
ードを起こす部分を屈曲部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
のモードを発生する。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
することによつて、その振幅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。この形状寸法は振動部２の
ひずみエネルギーによつて決まる。すなわち、振
動部２のひずみエネルギーをU1、屈曲部のひず
みエネルギーをU2とすると、U1，U2は次式で表
される。
FIG. 1 shows an embodiment of the vertical crystal oscillator of the present invention.
FIG. 2 is a simplified plan view for explaining the principle of the vertical crystal resonator shown in FIG. 1. FIG. In FIG. 2, the vibrator 1 is composed of a vibrating part 2 and a support part 3, and the support part 3 can be considered to be fixed under the boundary condition that one end is fixed and the other end is supported. Also, if the vibrating part 2 is represented by a length L 1 , a width W 1 and a thickness T, and the support part 3 is represented by a length L 2 and a width W 2 , the vibrating part 2 of the vibrator 1 is now indicated by an arrow A. As shown in the figure, when the support part 3 undergoes an elongation displacement, the bent part of the support part 3 naturally generates a bending mode inward as shown by arrow B. Here, the portion where the bending mode occurs is shown as a bending portion 5. Conversely, when the vibrating part 2 contracts, the bending part 5 of the support part 3 generates an outward bending mode. That is, in the present invention, by converting the displacement of the vibrating part 2 in the width direction into the bending mode of the support part 3, the degree of freedom of the amplitude is not suppressed. In reality, there are dimensions that do not suppress vibrations. The shape and dimensions are determined by the strain energy of the vibrating section 2. That is, when the strain energy of the vibrating part 2 is U 1 and the strain energy of the bending part is U 2 , U 1 and U 2 are expressed by the following equation.
U1＝１／２∫V1T2S2dV ……(1)
U2＝１／２∫V2EI（∂2v／∂x2）dV ……(2)
但し、応力T2、ひずみS2、ヤング率Ｅ、断面
２次モーメントＩ、変位ｖ、体積V1，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(1)、(2)より、次の関係が成り立つ。 U 1 = 1/2∫ V1 T 2 S 2 dV ……(1) U 2 = 1/2∫ V2 EI(∂ 2 v/∂x 2 ) dV ……(2) However, stress T 2 and strain S 2 , Young's modulus E, second moment of area I, displacement v, volumes V 1 , V 2 , and coordinate X. Furthermore, from equations (1) and (2), the following relationship holds true so that the vibration of the vertical crystal oscillator is not suppressed.
U1＞U2 ……(3)
これより、屈曲部５の寸法L2，W2が決定され
る。例えば、本発明の周波数1MHzのときの振動
部の寸法は長さL1＝2.6mm、W1＝80μｍ、Ｔ＝
160μｍのとき、支持部の屈曲部の寸法比W2／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へブリツジ部４を介して伝達する。
従つて、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、一端固定部のマウントされる部
分、即ち、固定部の質量が無限に大きければ、支
持部３のエネルギーはモレないことになる。同様
に、他端支持の条件を持つ支持部３の屈曲部５を
自由にすることによつて、エネルギーモレをなく
すことができる。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W2と長さL2の比W2／L2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部分の質量を
大きく、更に、他端を自由にすることによつて、
本発明の目的を達成するものである。 U 1 >U 2 (3) From this, the dimensions L 2 and W 2 of the bent portion 5 are determined. For example, the dimensions of the vibrating part when the frequency of the present invention is 1 MHz are length L 1 = 2.6 mm, W 1 = 80 μm, T =
When 160 μm, the dimensional ratio of the bent part of the support part W 2 /L 2
should be 0.16 or less. By determining the dimensions in this way, we can achieve low loss resistance and high Q.
It is possible to obtain a vertical crystal oscillator with a value of Next, we will discuss vibration leakage. As can be seen from the simplified diagram in FIG. 2, the vibration energy of the vibrating part 2 is transmitted to the support part 3 via the bridge part 4.
Therefore, it is only necessary to reduce the energy loss in the support part 3, and since the mode of the support part 3 is converted into a bending mode, the mass of the part where the fixed part is mounted at one end, that is, the mass of the fixed part becomes infinite. If it is large, the energy of the support part 3 will not leak. Similarly, energy leakage can be eliminated by freeing the bent portion 5 of the support portion 3, which has the condition of supporting the other end. In other words, the present invention selects the shape that converts the bending mode of the support part 3 transmitted from the vibration part 2, that is, the ratio W 2 /L 2 of the width W 2 and the length L 2 . By freeing the vibrations, increasing the mass of the part that connects to the bending mode part, and making the other end free,
This achieves the objectives of the invention.
このように、本発明は振動部と支持部から構成
される、エツチング法によつて成えされる縦水晶
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。
As described above, the present invention improves the shape and dimensions of the support part of a vertical quartz crystal resonator, which is composed of a vibrating part and a support part, and is made by an etching method, thereby achieving a high Q value with low loss resistance. It is possible to obtain a vertical crystal resonator having . At the same time, by analyzing the vibration mode of the support part, a vertical quartz crystal resonator with small vibration leakage can be obtained.
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を
示す平面図で、振動子１は振動部２と支持部３か
らブリツジ部４を介して構成されていて、エツチ
ング法によつて一体に形成されている。尚、支持
部３は屈曲部５、フレーム６、外枠７とマウント
部８とから成つている。振動部２は外部からの電
界駆動（図示されていない）にて、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、ブリツジ部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、ブリツジ部４の方向の振動を十
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の長さＬと幅Ｗ（図示
されてない）の比によつて、例えば、周波数が約
1MHz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、振動子は振
動部２からブリツジ部４を介して屈曲部５へと一
体にエツチング法によつて形成され、その端部は
フレーム６に接続される。このとき屈曲部５は屈
曲モードで振動するが、一端がフレーム６に接続
され、他端は振動部２を囲むようにして自由に振
動できる構造になつているので、即ち、一端は固
定、他端は支持という境界条件を持つ振動をす
る。フレーム６には長方形の穴７が設けられてい
る。この理由は、屈曲部５は屈曲モードで振動す
る際にその長手方向にも若干の変位がともなう。
それ故、長手方向の振動を抑圧しないように長方
形の穴７が設けられている。このような構造にす
ることにより屈曲部５と接続されるフレーム６の
両端部は振動の節となり、屈曲部５の振動は外枠
８を介してマウント部９まで伝わらないことにな
る。それ故、マウント部９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。
Next, the results obtained with the present invention will be specifically described. FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of the vertical crystal resonator of the present invention. The resonator 1 is composed of a vibrating section 2 and a support section 3 via a bridge section 4, which are integrally formed by an etching method. is formed. Note that the support section 3 is composed of a bent section 5, a frame 6, an outer frame 7, and a mount section 8. The vibrating part 2 is driven by an external electric field (not shown) to extend and contract in the longitudinal direction, but at the same time, it also vibrates in the vertical direction, that is, in the direction of the bridge part 4.
At this time, in order to freely excite the vibration in the longitudinal direction of the vibrating part 2, it is important to make the vibration in the direction of the bridge part 4 sufficiently free. Depending on the ratio of length L and width W (not shown) of 5, for example, the frequency may be approximately
In the case of 1MHz, if the side ratio W/L is 0.16 or less,
Suppression of vibrations in the longitudinal direction can be made sufficiently small. Next, regarding vibration leakage, the vibrator is integrally formed from the vibrating part 2 to the bending part 5 via the bridge part 4 by an etching method, and its end is connected to the frame 6. At this time, the bending part 5 vibrates in a bending mode, but one end is connected to the frame 6, and the other end surrounds the vibrating part 2 so that it can vibrate freely, that is, one end is fixed and the other end is connected to the frame 6. It vibrates with the boundary condition of support. A rectangular hole 7 is provided in the frame 6. The reason for this is that when the bending section 5 vibrates in the bending mode, it is also slightly displaced in its longitudinal direction.
Therefore, rectangular holes 7 are provided so as not to suppress vibrations in the longitudinal direction. With such a structure, both ends of the frame 6 connected to the bent portion 5 become nodes of vibration, and the vibrations of the bent portion 5 are not transmitted to the mount portion 9 via the outer frame 8. Therefore, even when fixed with the mount portion 9, a vertical crystal resonator with no vibration leakage can be obtained.
以上述べたように、本発明は振動部と支持部を
エツチング法によつ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。
As described above, the present invention provides the following remarkable effects by proposing a vertical crystal oscillator with a new shape in a vertical quartz crystal oscillator in which the vibrating part and the supporting part are integrally formed by an etching method. have
支持部の形状寸法を改善することにより、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。 By improving the shape and dimensions of the support part, vibration can be made free, thereby reducing loss resistance.
屈曲部をマウント部と逆の方向のフレームに
接続し、又、フレームには穴が設けられている
ので、質量効果が在り、更に、外枠に接続され
ているので、振動モレが小さくなる。 Since the bent part is connected to the frame in the opposite direction to the mount part, and a hole is provided in the frame, there is a mass effect, and furthermore, since it is connected to the outer frame, vibration leakage is reduced.
片側の面でマウントするので、製造が容易、
且つ、小型化できる。 Easy to manufacture because it mounts on one side.
Moreover, it can be made smaller.
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……ブリツジ部、５……屈曲部、６……フレー
ム、７……穴、８……外枠、９……マウント部、
Ｌ，L2……屈曲部の長さ、Ｗ，W2……屈曲部の
幅、L1……振動部の長さ、W1……振動部の幅。
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of the shape and dimensions of a vertical crystal resonator of the present invention. FIG. 2 is a simplified plan view for explaining the principle of the vertical crystal resonator of the present invention. 1... Vibrator, 2... Vibrating part, 3... Support part,
4... Bridge part, 5... Bent part, 6... Frame, 7... Hole, 8... Outer frame, 9... Mount part,
L, L 2 ... Length of the bent section, W, W 2 ... Width of the bent section, L 1 ... Length of the vibrating section, W 1 ... Width of the vibrating section.
Claims (1)
体に形成された縦水晶振動子に於いて、振動部と
接続する屈曲部は前記振動部を囲み、屈曲部はマ
ウント側と反対のフレームに接続され、且つ、前
記フレームには長方形の穴が設けられていること
を特徴とする縦水晶振動子。1. In a vertical crystal resonator in which the vibrating part and the support part are integrally formed by etching, the bent part connected to the vibrating part surrounds the vibrating part, and the bent part is attached to the frame opposite to the mount side. A vertical crystal resonator, characterized in that the vertical crystal resonators are connected to each other, and the frame is provided with a rectangular hole.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23048588A JPH0279510A (en) | 1988-09-14 | 1988-09-14 | Longitudinal crystal resonator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23048588A JPH0279510A (en) | 1988-09-14 | 1988-09-14 | Longitudinal crystal resonator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0279510A JPH0279510A (en) | 1990-03-20 |
| JPH0534848B2 true JPH0534848B2 (en) | 1993-05-25 |
Family
ID=16908524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23048588A Granted JPH0279510A (en) | 1988-09-14 | 1988-09-14 | Longitudinal crystal resonator |
Country Status (1)
| Country | Link |
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Families Citing this family (7)
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|---|---|---|---|---|
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-
1988
- 1988-09-14 JP JP23048588A patent/JPH0279510A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH0279510A (en) | 1990-03-20 |
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