JPH07112143B2 - 縦水晶振動子 - Google Patents
縦水晶振動子Info
- Publication number
- JPH07112143B2 JPH07112143B2 JP62173164A JP17316487A JPH07112143B2 JP H07112143 B2 JPH07112143 B2 JP H07112143B2 JP 62173164 A JP62173164 A JP 62173164A JP 17316487 A JP17316487 A JP 17316487A JP H07112143 B2 JPH07112143 B2 JP H07112143B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibrating
- mount
- crystal unit
- vertical crystal
- frame
- 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 - Lifetime
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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、1MHz前後と中周波数を有する縦水晶振動子に
関する。特に、その振動子形状に関する。
関する。特に、その振動子形状に関する。
〔発明の概要〕 本発明は、振動モレの非常に少な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。
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
られるものである。本発明では振動部と支持部がエッチ
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。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。
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
られるものである。本発明では振動部と支持部がエッチ
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。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。
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、ICの増幅度を高める等して対応して来たが
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。
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。
第１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。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で表わし、支持部３は長さ
L2,幅W2,で表わすと、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
が変位を支持部３の屈曲モードに変換することによっ
て、振動子の自由振動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の歪みエネルギーと屈曲部５の歪みエ
ネルギーによって決まる。即ち、振動部２の歪みエネル
ギーをU1,屈曲部の歪みエネルギーをU2とすると、U1,U2
は次式で表わされる。
簡略化した平面図である。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で表わし、支持部３は長さ
L2,幅W2,で表わすと、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
が変位を支持部３の屈曲モードに変換することによっ
て、振動子の自由振動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の歪みエネルギーと屈曲部５の歪みエ
ネルギーによって決まる。即ち、振動部２の歪みエネル
ギーをU1,屈曲部の歪みエネルギーをU2とすると、U1,U2
は次式で表わされる。
但し、応力T2,歪み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。
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。
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＝160μｍのとき、支持部の屈曲部の寸法比W
2/L2は0.16以下であれば良い。このように寸法が決める
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
いて延べる。第１図の簡略化した平面図から分かるよう
に、振動部２の振動エネルギーは支持部３へブリッジ部
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、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
持の境界条件を持つ支持部３を自由にすることによっ
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Ｗと長さＬの比W/L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される部分の質量を大きく、更
に、自由にすることによって本発明の目的を達成するも
のである。
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＝160μｍのとき、支持部の屈曲部の寸法比W
2/L2は0.16以下であれば良い。このように寸法が決める
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
いて延べる。第１図の簡略化した平面図から分かるよう
に、振動部２の振動エネルギーは支持部３へブリッジ部
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、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
持の境界条件を持つ支持部３を自由にすることによっ
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Ｗと長さＬの比W/L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される部分の質量を大きく、更
に、自由にすることによって本発明の目的を達成するも
のである。
このように本発明は、振動部と支持部から構成される、
エッ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。
エッ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。
次に、本発明にて得られた結果を具体的に延べる。第２
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から構成されていて、エッチ
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、フレーム６、ブリッジ部4,7、マウント部８
と外枠９から成る。そして、振動子１は、一端がマウン
ト部８に、両側面が外枠９に包囲され、他端がフレーム
６に包囲され、前記振動子は支持部３を形成する屈曲部
５とこれを介して支持された振動部２とからなり、か
つ，これらがエッチング法によって一体に形成され、屈
曲部５は、振動部２のマウント側とその両側とを囲み、
その基端はフレーム６に接続され、マウント側の屈曲部
５はブリッジ部７を介してマウント部８に接続されてい
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の長さＬと幅Ｗの比によって、即
ち、周波数が1MHzの場合、W/Lが0.16以下であれば、長
手方向の振動の抑圧を防止することができる。次に、振
動モレについて説明する。振動部２はブリッジ部４を介
して屈曲部５に接続される。又、屈曲部５の基端はフレ
ーム６に、マウント側の屈曲部はブリッジ部７を介して
マウント８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っ
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。それ故、フレーム６の質量を大
きくすると支持部３の先端部にエネルギーを閉じ込める
ことができるので、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。
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から構成されていて、エッチ
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、フレーム６、ブリッジ部4,7、マウント部８
と外枠９から成る。そして、振動子１は、一端がマウン
ト部８に、両側面が外枠９に包囲され、他端がフレーム
６に包囲され、前記振動子は支持部３を形成する屈曲部
５とこれを介して支持された振動部２とからなり、か
つ，これらがエッチング法によって一体に形成され、屈
曲部５は、振動部２のマウント側とその両側とを囲み、
その基端はフレーム６に接続され、マウント側の屈曲部
５はブリッジ部７を介してマウント部８に接続されてい
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の長さＬと幅Ｗの比によって、即
ち、周波数が1MHzの場合、W/Lが0.16以下であれば、長
手方向の振動の抑圧を防止することができる。次に、振
動モレについて説明する。振動部２はブリッジ部４を介
して屈曲部５に接続される。又、屈曲部５の基端はフレ
ーム６に、マウント側の屈曲部はブリッジ部７を介して
マウント８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っ
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。それ故、フレーム６の質量を大
きくすると支持部３の先端部にエネルギーを閉じ込める
ことができるので、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。
以上延べたように、本発明は振動部と支持部をエッチン
グ法によって一体に形成する縦水晶振動子において、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おいて、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。
由にさせることができるので、損失抵抗が小さくなる。
マウント側の屈曲部はブリッジ部を介してマウント
部に接続し、屈曲部の他の基端はフレームに接続し、
又、フレームとマウント部は質量効果があるので、振動
モレが小さくなる。
部に接続し、屈曲部の他の基端はフレームに接続し、
又、フレームとマウント部は質量効果があるので、振動
モレが小さくなる。
屈曲部はマウント部方向のマウント部に接続される
ので、耐衝撃性に優れている。
ので、耐衝撃性に優れている。
片側でマウントするので、製造が容易、且つ、小型
化ができる。
化ができる。
第１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、第２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。 １……振動子 ２……振動部 ３……支持部 4,7……ブリッジ部 ５……屈曲部 ６……フレーム ８……マウント部 Ｌ……屈曲部の長さ Ｗ……屈曲部の幅 Ｔ……振動子の厚み
簡略化した平面図、第２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。 １……振動子 ２……振動部 ３……支持部 4,7……ブリッジ部 ５……屈曲部 ６……フレーム ８……マウント部 Ｌ……屈曲部の長さ Ｗ……屈曲部の幅 Ｔ……振動子の厚み
Claims (1)
- 【請求項１】一端がマウント部に、両側面が外枠に包囲
され、他端がフレームに包囲された水晶振動子からな
り、前記振動子は、支持部を形成する屈曲部とこれを介
して支持された振動部とからなり、かつ、これらがエッ
チング法によって一体に形成された縦水晶振動子であっ
て、前記屈曲部は、振動部のマウント側とその両側とを
囲み、その基端はフレームに接続され、マウント側の屈
曲部はブリッジ部を介してマウント部に接続されている
ことを特徴とする縦水晶振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62173164A JPH07112143B2 (ja) | 1987-07-10 | 1987-07-10 | 縦水晶振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62173164A JPH07112143B2 (ja) | 1987-07-10 | 1987-07-10 | 縦水晶振動子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6416112A JPS6416112A (en) | 1989-01-19 |
| JPH07112143B2 true JPH07112143B2 (ja) | 1995-11-29 |
Family
ID=15955286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62173164A Expired - Lifetime JPH07112143B2 (ja) | 1987-07-10 | 1987-07-10 | 縦水晶振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07112143B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5552621A (en) * | 1978-10-11 | 1980-04-17 | Matsushima Kogyo Co Ltd | Vertical vibration-type piezo-vibrator |
| JPS6070810A (ja) * | 1983-09-27 | 1985-04-22 | Matsushima Kogyo Co Ltd | 縦振動型圧電振動子 |
| JPS62100011A (ja) * | 1985-10-26 | 1987-05-09 | Seiko Electronic Components Ltd | 長辺縦振動型圧電振動子 |
-
1987
- 1987-07-10 JP JP62173164A patent/JPH07112143B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6416112A (en) | 1989-01-19 |
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