JPH07212171A - 厚みすべり水晶振動子 - Google Patents

厚みすべり水晶振動子

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JPH07212171A
JPH07212171A JP552594A JP552594A JPH07212171A JP H07212171 A JPH07212171 A JP H07212171A JP 552594 A JP552594 A JP 552594A JP 552594 A JP552594 A JP 552594A JP H07212171 A JPH07212171 A JP H07212171A
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JP
Japan
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thickness
vibration
vibrating
supporting
vibrating portion
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JP552594A
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English (en)
Inventor
Junichi Ishiwatari
惇一 石渡
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H03H9/19Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator consisting of quartz
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02007Details of bulk acoustic wave devices
    • H03H9/02086Means for compensation or elimination of undesirable effects
    • HELECTRICITY
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    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/46Filters
    • H03H9/54Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/56Monolithic crystal filters
    • H03H9/566Electric coupling means therefor

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  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加工を容易にしながら振動損失を少なくした
支持構造になる厚みすべり水晶振動子を提供することに
ある。 【構成】 X軸とZ’軸を含む面を主面とする水晶板か
ら打ち抜きで固定部11Aと振動部11B及び両部を結
合支持する支持部11Cを形成し、これらが平面形状を
持つ一体構造とすることによりエッチング工法等による
加工を容易にする。また、支持部は振動部のZ’軸方向
両端かつ振動部の板厚y0よりも薄く、好ましくはその
1/2以下になる厚さy1とすることにより、振動部か
ら固定部への振動の漏れを少なくし、振動損失を少なく
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、厚みすべり水晶振動子
に係り、特に振動部の支持構造を改良した水晶振動子に
関する。
【0002】
【従来の技術】厚みすべり水晶振動子の支持構造とし
て、現在使用されている構造を図8の(a)に、またそ
の改良型を(b)に示す。
【0003】(a)の構造は、水晶振動子1の輪郭形状
端部をコンベックス形状(又はベベル形状)とすること
により振動モードが両端部で小さくなるようにし、両端
部を一対のホルダー2で支持する。
【0004】(b)の構造は、水晶振動子をエッチング
又は研削加工し、円形の振動部3Aと、この振動部3A
の軸方向両端を支持する狭い幅の支持部3Bと、この支
持部3Bに続く幅広の固定部3Cとになる一体構造と
し、振動部3Aの最も振動の少ない軸方向で支持する。
4Aは振動部3Aに形成される電極膜、4Bはそのリー
ド膜である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の(a)の支持構
造は、水晶振動子1に複雑な形状の輪郭加工を必要と
し、量産工法として注目されているフォトエッチング工
法などで加工するには非常に難しい形状となり、量産に
向かない問題がある。
【0006】従来の(b)の支持構造は、支持方向が振
動の節部とされるも、振動部3Aの振動エネルギーが支
持部3Bから固定部3Cに伝わり、振動の洩れが発生し
易く、振動損失が非常に大きくなる。
【0007】この振動部と支持部及び固定部を一体構造
にするものとして、図8の(c)に示すように、振動部
5Aの全周部の溝を形成して支持部5Bとし、固定部5
Cに厚みを薄くした結合を得る構造が考えられるが、こ
の構造にあっても外部への振動損失があまり軽減されな
い。
【0008】本発明の目的は、加工を容易にしながら振
動損失を少なくした支持構造になる厚みすべり水晶振動
子を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題の解
決を図るため、X軸とZ’軸を含む面を主面とする水晶
板の周辺部にされる固定部と、前記水晶板の中央部にさ
れる振動部と、前記振動部と固定部との間の打ち抜きで
形成され該振動部をそのZ’軸方向両端でのみ該固定部
に支持しかつ振動部の厚み方向の両面から掘り下げた厚
みを持つ支持部とを備えたことを特徴とする。
【0010】また、本発明は、前記支持部の厚さは前記
振動部の厚さの1/2以下にしたことを特徴とする。
【0011】また、本発明は、前記振動部に形成する電
極は、X軸方向で複数に分割した構造とし、該各電極
は、振動部の表面と裏面で対峙するもの同士及び同じ面
で隣に位置するもの同士は互いに逆極性になる励起電圧
を印加する構造としたことを特徴とする。
【0012】
【作用】水晶板から打ち抜きで固定部と振動部及び両部
を結合支持する支持部を形成する平面構造かつ一体構造
とすることによりエッチング工法等による加工を容易に
する。支持部は、振動部のZ’軸方向両端かつ振動部の
厚さよりも薄く、好ましくは1/2以下にすることによ
り、振動部から固定部への振動の漏れを少なくし、振動
損失を少なくする。
【0013】また、表面と裏面の電極をそれぞれ複数に
分割形成し、各電極への励起電圧印加によって振動モー
ド(3、1、0)を得、温度変化による周波数安定度に
振動モード(1、1、0)と同等のものを得る。
【0014】
【実施例】図1は、本発明の一実施例を示す厚みすべり
水晶振動子の構造である。厚みすべり振動モードのAT
板水晶振動子11は、(a)に平面図を示すように、X
軸とZ’軸を含む面を主面とする四角形状の平板構造に
切り出され、周辺部になる額縁状の固定部11Aと、中
央部になる四角形状の振動部11B及び固定部11Aと
振動部11Bを該振動部のZ’軸方向両端のみで支持す
る一対の支持部11Cとを有する。
【0015】この構造になる水晶振動子11は、支持部
11Cを残して固定部11Aと振動部11Bとの間がエ
ッチング工法(又は超音波加工、サンドブラスト工法)
で打ち抜き形成される。また、同図(b)にP−P’方
向の断面図を示すように、支持部11Cの厚みは振動部
11Bのそれよりも薄くした両面からの溝部11Dを有
する構造にされる。
【0016】振動部11Bには、図示省略するがその主
面には一対の電極が形成され、支持部11C面を経て固
定部11A面に引き出される。
【0017】振動部11BのX,Z’軸方向の寸法
0,z0は、それぞれ主振動のみが強く励振され易くす
る。すなわち、主振動(1、1、0)モードが励振され
易く、他の副振動はその共振周波数が主振動から離れて
小さくなる寸法に設計される。
【0018】図2は、ATカット板の水晶振動子の一例
として試片の厚みy0と長さz0を一定値として幅x0
変えたときの主振動(破線)と副振動(実線)の共振周
波数スペクトラムを示す。この関係図から、主振動
(1、1、0)を得ながら副振動の発生を無くすには、
副振動と交差する位置(〇印)を避けたx0寸法を求め
る。
【0019】次に、支持部11Cの厚さy1は振動部1
1Bの厚さy0より薄く、好ましくはy0の1/2以下に
することで振動損失を有効に減少させる。
【0020】すなわち、支持部の厚さy1と振動部の厚
さy0の比y1/y0と振動損失Rの特性は、支持部の幅
1が一定の場合を図3に示すように、y1/y0=1/
2以上になるときは振動損失Rが大きく、振動子として
実用化しにくい。y1/y0<1/2の範囲にしたとき
は、振動損失Rが有効に低減する。したがって、y1
0<1/2の範囲が好ましい。
【0021】また、y1の厚さが薄すぎると、支持部1
1Cの機械的強度に影響することから、発振周波数が高
く、振動部の厚さy0が薄い場合には1/2近辺が好ま
しい。
【0022】また、振動部11Bと固定部11Aとは同
じ厚さy0の場合を示すが、異なる厚さに、例えば発振
周波数が高い振動子の場合など、振動部の厚さを固定部
のそれよりも薄くした構造とすることもできる。この場
合も支持部11Cの厚さy1、幅x1と振動部の厚さy0
の関係は前述の通りにし、振動損失を少なくした支持構
造にする。また、振動部11Bの幅x0には副振動が発
生しにくい寸法比にされる。
【0023】また、図4の(a)に平面図、(b)にQ
−Q’位置の断面図を示すように、四角形状の固定部1
2Aの中央部に円形の振動部12Bを切り抜き形成し、
支持部12Cで支持する構造にして同等の作用効果を得
ることができる。
【0024】以上の構造とする本実施例の水晶振動子に
よれば、水晶振動板からエッチング等によって切り出す
ことができる構造のため、加工を容易にして量産性が高
くなる。
【0025】また、支持構造は振動部のZ’軸方向両端
で2点支持する構造とし、しかも厚さy1になる溝部1
1Dを持つ構造とするため、振動損失が少なくなる。さ
らに、振動部11Bの寸法x0,y0,z0の寸法比設計
によって、副振動の発生を抑制できる。
【0026】図5は、本発明の他の実施例を示す振動子
構成図である。同図の(a)には平面図を、(b)には
P−P’方向の断面図を、(c)にはQ−Q’方向の断
面図を示す。
【0027】図5において、振動部11BがそのZ’軸
方向両端でX軸方向中心位置及びその左右の端部よりx
0/6だけ内側の2箇所、すなわち1面に3点の支持位
置、振動子として合計6箇所の支持部11Eで固定部1
1Aに支持し、電極11FはX軸方向を3等分割して
(3、1、0)振動モードを励振するよう設け、各支持
部11Eを個別に経由して固定部11Aに引き出され、
導通励振する。
【0028】支持部11Eの厚さy1は、図1の実施例
と同様に、振動部11Bの厚さy0より薄く、好ましく
は1/2以下にして振動損失の軽減を図る。なお、支持
部11Eの個々の幅x1は、6箇所の支持になるため、
図1の実施例のものよりも1/3以上小さくして同等以
上の機械強度を得ることができる。
【0029】電極11Fは、表裏合わせて6箇所に分割
形成され、表面と裏面で対峙するもの同士及び同じ面で
隣に位置するもの同士は互いに逆極性になる励起電圧を
印加する。従って、各電極は図6に示す外部接続で励振
回路に接続される。
【0030】このような電極配置と励起電圧印加によ
り、振動部11Bの電気偏極分布は、図7に電極位置と
対応づけて示すように、振動モード(3、1、0)が生
じる。この振動モードでは、図2に示すように、寸法x
0の変化に対して図1の実施例での振動モード(1、
1、0)のものと殆ど同じく小さい周波数変化率で現れ
る。
【0031】このことは、温度変化によるX,Y及びZ
軸方向の伸び縮み率が異なる水晶振動子において、温度
変化によるx0等の寸法変化に対して何れも周波数安定
度が良好なものを得ることができることを示している。
【0032】したがって、本実施例においても前述の実
施例と同等の作用効果を得ることができる。
【0033】なお、副振動については図2中の〇印と×
印に示す両交差位置を避けるよう異なる寸法比の振動部
幅x0が選択される。
【0034】本実施例の変形例として、振動部11Bを
そのZ’軸方向両端で各2箇所づつの支持部11Eで支
持する4点支持構造や各1箇所で支持する2点支持構造
とし、電極は図5と同じ表裏各3つに分割形成し、表裏
面とも同電極となる電極同志を共通に接続して、それぞ
れ一方の支持部11E面を経て固定部11A面に引き出
し、励振回路に外部接続して振動モード(3、1、0)
を得る構造にする。
【0035】なおまた、発振周波数に応じて振動部11
Bの厚さy0を固定部11Aの厚さと異なるものにする
ことができる。
【0036】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、X軸と
Z’軸を含む面を主面とする水晶板から打ち抜きで固定
部と振動部及び両部を結合支持する支持部を形成する平
面形状の一体構造としたため、各部の形成に従来のコン
ベックス形状等への特殊な形状の加工を不要にし、エッ
チング工法等により容易に加工できる。
【0037】また、支持部は、振動部のZ’軸方向両端
かつ振動部の厚さよりも薄く、好ましくはその1/2以
下にするようにしたため、振動部から固定部への振動の
漏れを少なくし、振動損失を少なくすることができる。
【0038】また、本発明は、前記振動部に形成する電
極は、X軸方向で複数に分割した構造とし、各電極と励
起電圧との接続を変更することにより振動モード(1、
1、0)と同等の周波数安定度になる振動モード(3、
1、0)のものを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す振動子の構造図。
【図2】振動子の主振動と副振動の特性図。
【図3】振動子の支持部厚さと振動損失特性図。
【図4】他の実施例を示す振動子の構造図。
【図5】他の実施例を示す振動子の構造図。
【図6】図5の電極接続図。
【図7】図5の電気偏極の分布図。
【図8】従来の振動子の支持構造図。
【符号の説明】
11A、12A…固定部 11B、12B…振動部 11C、13C、11E…支持部 11D…溝部 11F…電極

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 X軸とZ’軸を含む面を主面とする水晶
    板の周辺部にされる固定部と、前記水晶板の中央部にさ
    れる振動部と、前記振動部と固定部との間の打ち抜きで
    形成され該振動部をそのZ’軸方向両端でのみ該固定部
    に支持しかつ振動部の厚み方向の両面から掘り下げた厚
    みを持つ支持部とを備えたことを特徴とする厚みすべり
    水晶振動子。
  2. 【請求項2】 前記支持部の厚さは前記振動部の厚さの
    1/2以下にしたことを特徴とする請求項1記載の厚み
    すべり水晶振動子。
  3. 【請求項3】 前記振動部に形成する電極は、X軸方向
    で複数に分割した構造とし、該各電極は、振動部の表面
    と裏面で対峙するもの同士及び同じ面で隣に位置するも
    の同士は互いに逆極性になる励起電圧を印加する構造と
    したことを特徴とする請求項1記載の厚みすべり水晶振
    動子。
JP552594A 1994-01-24 1994-01-24 厚みすべり水晶振動子 Pending JPH07212171A (ja)

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