JPH0754891B2 - 縦水晶振動子 - Google Patents
縦水晶振動子Info
- Publication number
- JPH0754891B2 JPH0754891B2 JP62138382A JP13838287A JPH0754891B2 JP H0754891 B2 JPH0754891 B2 JP H0754891B2 JP 62138382 A JP62138382 A JP 62138382A JP 13838287 A JP13838287 A JP 13838287A JP H0754891 B2 JPH0754891 B2 JP H0754891B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frame
- vibrating
- vertical crystal
- present
- vibration
- 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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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
- H03H9/02—Details
- H03H9/05—Holders; Supports
- H03H9/0595—Holders; Supports the holder support and resonator being formed in one body
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。しかしながら、このように優れ
た特性が得られるのは、振動モノの小さい振動子形状の
設定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。
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、振動モノの小さい振動子形状の
設定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。
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。
上記問題に対し、本発明は以下の方法で解決するもので
ある。すなわち、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、その基部はフレームに接続され、前記フレーム
はさらに外枠に接続され、前記外枠の幅は一定になるよ
うに構成することにより本発明の目的を達成している。
次に、本発明の原理について説明する。
ある。すなわち、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、その基部はフレームに接続され、前記フレーム
はさらに外枠に接続され、前記外枠の幅は一定になるよ
うに構成することにより本発明の目的を達成している。
次に、本発明の原理について説明する。
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
動部２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は次式で表される。
簡略化した図である。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
動部２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＝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１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
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、一定固定部のマウント
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は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す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＝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１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
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、一定固定部のマウント
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は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す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述べる。第２
図は本発明の縦水晶振動子の一実施例で、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。又、支持部３は、ブリッ
ジ部４、屈曲部５、フレーム６、８、マウント部７と外
枠９からなる。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。振動子１の振動部２は
ブリッジ部４を介して屈曲部５に接続される。さらに、
屈曲部５の両端部はフレーム６とフレーム８に接続され
る。すなわち、振動部２は屈曲部５、フレーム６と８に
囲まれるように構成される。このように構成することに
より、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、他端がフレーム８に接続され、自由に振動で
きる構造になっているので、一端固定、他端は支持とい
う境界条件を持つ振動をする。また、マウント部７は振
動部２に対してフレーム６と反対側に設けられている。
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７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。又、支持部３は、ブリッ
ジ部４、屈曲部５、フレーム６、８、マウント部７と外
枠９からなる。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。振動子１の振動部２は
ブリッジ部４を介して屈曲部５に接続される。さらに、
屈曲部５の両端部はフレーム６とフレーム８に接続され
る。すなわち、振動部２は屈曲部５、フレーム６と８に
囲まれるように構成される。このように構成することに
より、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、他端がフレーム８に接続され、自由に振動で
きる構造になっているので、一端固定、他端は支持とい
う境界条件を持つ振動をする。また、マウント部７は振
動部２に対してフレーム６と反対側に設けられている。
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７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。
〔発明の効果〕 以上述べたように、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。
屈曲部をマウント部と逆の方向のフレームに接続
し、又、フレームは質量効果があるので、振動モレが小
さくなる。
し、又、フレームは質量効果があるので、振動モレが小
さくなる。
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（Ａ）（Ｂ）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と側面図である。 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、６……フレーム ２……振動部、７……マウント部 ３……支持部、Ｌ……屈曲部の長さ ４……ブリッジ部、Ｗ……屈曲部の幅 ５……屈曲部
明するための簡略化した平面図と側面図である。 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、６……フレーム ２……振動部、７……マウント部 ３……支持部、Ｌ……屈曲部の長さ ４……ブリッジ部、Ｗ……屈曲部の幅 ５……屈曲部
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、前記フレームは
さらに外枠に接続され、前記外枠の幅は一定であること
を特徴とする縦水晶振動子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62138382A JPH0754891B2 (ja) | 1987-06-02 | 1987-06-02 | 縦水晶振動子 |
| EP88304734A EP0294090B1 (en) | 1987-06-02 | 1988-05-25 | Longitudinal resonator |
| DE88304734T DE3886099D1 (de) | 1987-06-02 | 1988-05-25 | Längsresonator. |
| US07/554,172 US5059853A (en) | 1987-06-02 | 1990-07-13 | Longitudinal quartz crystal resonator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62138382A JPH0754891B2 (ja) | 1987-06-02 | 1987-06-02 | 縦水晶振動子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63302611A JPS63302611A (ja) | 1988-12-09 |
| JPH0754891B2 true JPH0754891B2 (ja) | 1995-06-07 |
Family
ID=15220632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62138382A Expired - Lifetime JPH0754891B2 (ja) | 1987-06-02 | 1987-06-02 | 縦水晶振動子 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5059853A (ja) |
| EP (1) | EP0294090B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0754891B2 (ja) |
| DE (1) | DE3886099D1 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0279511A (ja) * | 1988-09-14 | 1990-03-20 | Seiko Electronic Components Ltd | 縦水晶振動子 |
| US5187458A (en) * | 1989-09-21 | 1993-02-16 | Nihon Musen Kabushiki Kaisha | Composite longitudinal vibration mechanical filter having central frequency deviation elimination means and method of manufacturing same |
| CH683050A5 (fr) * | 1991-06-04 | 1993-12-31 | Suisse Electronique Microtech | Résonateur à quartz vibrant selon un mode fondamental de torsion. |
| DE4321949C2 (de) * | 1992-07-03 | 1997-07-10 | Murata Manufacturing Co | Vibratoreinheit |
| DE4322144C2 (de) * | 1992-07-03 | 1997-06-05 | Murata Manufacturing Co | Vibratoreinheit |
| KR0158469B1 (ko) * | 1992-10-15 | 1999-03-20 | 모리시타 요이찌 | 발진자 |
| US5541469A (en) * | 1993-04-14 | 1996-07-30 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Resonator utilizing width expansion mode |
| DE4419085C2 (de) * | 1993-05-31 | 1999-09-02 | Murata Manufacturing Co | Chipförmiger Baustein mit piezoelektrischer Resonanz |
| US5621263A (en) * | 1993-08-09 | 1997-04-15 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric resonance component |
| US5648746A (en) * | 1993-08-17 | 1997-07-15 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Stacked diezoelectric resonator ladder-type filter with at least one width expansion mode resonator |
| GB2281159B (en) * | 1993-08-17 | 1997-10-01 | Murata Manufacturing Co | Ladder-type filter |
| JP3114526B2 (ja) * | 1994-10-17 | 2000-12-04 | 株式会社村田製作所 | チップ型圧電共振部品 |
Family Cites Families (6)
| 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 |
| JPS5917627U (ja) * | 1982-07-23 | 1984-02-02 | キンセキ株式会社 | 圧電振動子 |
| JPS5937719A (ja) * | 1982-08-26 | 1984-03-01 | Matsushima Kogyo Co Ltd | 縦振動型圧電振動子の製造方法 |
| JPS5937722A (ja) * | 1982-08-26 | 1984-03-01 | Matsushima Kogyo Co Ltd | 縦振動型圧電振動子 |
| JPS59218019A (ja) * | 1983-05-26 | 1984-12-08 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 水晶振動子 |
| JPS6070810A (ja) * | 1983-09-27 | 1985-04-22 | Matsushima Kogyo Co Ltd | 縦振動型圧電振動子 |
-
1987
- 1987-06-02 JP JP62138382A patent/JPH0754891B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-05-25 EP EP88304734A patent/EP0294090B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-05-25 DE DE88304734T patent/DE3886099D1/de not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-07-13 US US07/554,172 patent/US5059853A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0294090A3 (en) | 1990-01-24 |
| DE3886099D1 (de) | 1994-01-20 |
| EP0294090B1 (en) | 1993-12-08 |
| EP0294090A2 (en) | 1988-12-07 |
| US5059853A (en) | 1991-10-22 |
| JPS63302611A (ja) | 1988-12-09 |
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