JPH0821828B2 - 縦水晶振動子 - Google Patents
縦水晶振動子Info
- Publication number
- JPH0821828B2 JPH0821828B2 JP63226778A JP22677888A JPH0821828B2 JP H0821828 B2 JPH0821828 B2 JP H0821828B2 JP 63226778 A JP63226778 A JP 63226778A JP 22677888 A JP22677888 A JP 22677888A JP H0821828 B2 JPH0821828 B2 JP H0821828B2
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- JP
- Japan
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- vibration
- crystal unit
- vertical crystal
- vibrating
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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。
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じ込
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
ト部まて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じ込
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
ト部まて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。
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。
このために、増巾器の増巾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。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。
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。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っ
て決まる。即ち、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
表わされる。
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っ
て決まる。即ち、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
表わされる。
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。
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。
U1＞U2 ……（３） これにより、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、振動子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、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,Z軸方向
の電気偏極を とすると 但し、ε11,ε12,ε14,ε25,ε26は圧電定数、exx,eyy,
eyz,ezx,exy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は式（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
の縦水晶振動子は複雑な形状をしているので、化学的エ
ッチングによって形成される。それ故、励振電極はエッ
チング面に形成される。
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２図の簡略化した図から分か
るように、振動子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、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,Z軸方向
の電気偏極を とすると 但し、ε11,ε12,ε14,ε25,ε26は圧電定数、exx,eyy,
eyz,ezx,exy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は式（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
の縦水晶振動子は複雑な形状をしているので、化学的エ
ッチングによって形成される。それ故、励振電極はエッ
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。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。
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。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から第１ブリッジ部４を介
して構成されていて、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,穴7,第２ブリッジ
部13,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、振動電極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、第１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、
第１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を設けてある。
又、屈曲部５の長さＬ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。又、振動部２のエッチング面に配
置された励振電極9,10は第１ブリッジ部４を介して屈曲
部５に、更に穴７の両端を介して第２ブリッジ部13から
フレーム６を通ってマウント部８まで延在し、極性の異
なる電極が第１ブリッジ部４からマウント部８まで同一
平面上に全面に配置されている。次に、振動モレについ
ては、振動子１は振動部２から第１ブリッジ部４を介し
て屈曲部５へと一体にエッ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
けてある。更に、穴７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
第１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７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。
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から第１ブリッジ部４を介
して構成されていて、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,穴7,第２ブリッジ
部13,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、振動電極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、第１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、
第１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を設けてある。
又、屈曲部５の長さＬ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。又、振動部２のエッチング面に配
置された励振電極9,10は第１ブリッジ部４を介して屈曲
部５に、更に穴７の両端を介して第２ブリッジ部13から
フレーム６を通ってマウント部８まで延在し、極性の異
なる電極が第１ブリッジ部４からマウント部８まで同一
平面上に全面に配置されている。次に、振動モレについ
ては、振動子１は振動部２から第１ブリッジ部４を介し
て屈曲部５へと一体にエッ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
けてある。更に、穴７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
第１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７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。
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。
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 11,12……電極 13……第２ブリッジ部 L2,L2……屈曲部の長さ W2,W2……屈曲部の幅 L1……振動部の長さ W1……振動部の幅 X,Y,Z……電気軸、機械軸、光軸
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 11,12……電極 13……第２ブリッジ部 L2,L2……屈曲部の長さ W2,W2……屈曲部の幅 L1……振動部の長さ W1……振動部の幅 X,Y,Z……電気軸、機械軸、光軸
Claims (1)
- 【請求項１】振動部と支持部をエッチング法によって一
体に形成された振動子で、振動部は一対の第１ブリッジ
部を介して一対の各屈曲部に接続され、更に、各屈曲部
は穴の両端を介して各第２ブリッジ部に接続され、各々
の第２ブリッジ部は振動部と平行に設けられた一対のフ
レームの各一端に接続され、各々のフレームの他端部は
同一のマウント部に接続される縦水晶振動子であって、
前記振動部のエッチング面に極性の異なる少なくとも一
対の励振電極が配置され、前記極性の異なる少なくとも
一対の励振電極には、一対の接続用の電極が持続されて
おり、前記電極は、それぞれ別々の前記第１ブリッジ部
を介して前記屈曲部に、更に穴の両端を介して前記各第
２ブリッジ部から各々フレームを通って前記マウント部
まで延在し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 JPH0275213A (ja) | 1990-03-14 |
| JPH0821828B2 true 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) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4321949C2 (de) * | 1992-07-03 | 1997-07-10 | Murata Manufacturing Co | Vibratoreinheit |
| DE4322144C2 (de) * | 1992-07-03 | 1997-06-05 | Murata Manufacturing Co | Vibratoreinheit |
| 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 |
| DE4429132C2 (de) * | 1993-08-17 | 1998-06-04 | Murata Manufacturing Co | Abzweigfilter |
| 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 |
| FR3002095B1 (fr) * | 2013-02-14 | 2015-02-20 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | Structure plane de resonateur mecanique decouple par des vibrations de flexion et d'extension-compression |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6070808A (ja) * | 1983-09-27 | 1985-04-22 | Matsushima Kogyo Co Ltd | 縦振動型圧電振動子 |
| JPS60112121U (ja) * | 1983-12-29 | 1985-07-30 | キンセキ株式会社 | 圧電振動子 |
| JPH0622310B2 (ja) * | 1986-02-21 | 1994-03-23 | セイコ−電子部品株式会社 | 輪郭すべり水晶振動子 |
| JPH0622311B2 (ja) * | 1986-02-21 | 1994-03-23 | セイコ−電子部品株式会社 | 輪郭すべり水晶振動子 |
| JPS6310814A (ja) * | 1986-07-01 | 1988-01-18 | Matsushima Kogyo Co Ltd | 縦振動型圧電振動片の電極構造 |
-
1988
- 1988-09-09 JP JP63226778A patent/JPH0821828B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0275213A (ja) | 1990-03-14 |
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