JPH0828639B2 - Vertical crystal unit - Google Patents
Vertical crystal unitInfo
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- JPH0828639B2 JPH0828639B2 JP62178425A JP17842587A JPH0828639B2 JP H0828639 B2 JPH0828639 B2 JP H0828639B2 JP 62178425 A JP62178425 A JP 62178425A JP 17842587 A JP17842587 A JP 17842587A JP H0828639 B2 JPH0828639 B2 JP H0828639B2
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- vibrating
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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。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of use] The present invention relates to a vertical crystal unit having a medium frequency of around 1 MHz. In particular, it relates to the oscillator shape.
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。The present invention is to provide a vertical crystal resonator with very little vibration leakage. Quartz is a physically and chemically very stable substance. Therefore, a so-called crystal oscillator formed from this can obtain a oscillator having a small loss resistance and a high Q value.
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、本発明は
振動モレの小さい縦水晶振動子を得るものである。However, such excellent characteristics can be obtained only after designing a vibrator shape with less vibration leakage. According to the present invention, the energy of the vibrating portion can be confined inside the vibrating portion by devising the shape of the supporting portion of the vertical crystal unit in which the vibrating portion and the supporting portion are integrally formed by the etching method. That is, the present invention is to obtain a vertical crystal oscillator having a small vibration leak.
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屈曲部の幅が一定で
あるために、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。それ故、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。In the conventional vertical crystal unit in which the vibrating part and the supporting part are integrally formed by the etching method, the width of the bending part of the supporting part is constant, so the energy of the vibrating part is transmitted to the mount part, which causes vibration leakage. Was becoming. Therefore, the loss resistance R 1
It was not possible to obtain a small vertical crystal unit.
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。For this reason, we have dealt with it by increasing the amplification degree of the IC, but there are drawbacks such as increased current consumption.
When placed in a device, there was a big problem that vibration leakage was large and oscillation stopped. Therefore, the present invention proposes a vertical quartz oscillator having a very small vibration leakage. That is, it provides a very small shape of vibration leakage.
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、この支持部３は屈曲部４とブリッジ部５
から構成されている。又、支持部３は片側で、長さL1，
幅W1，で支持という条件で、且つ、長さL2，で固定とい
う境界条件で固定されていると考えることができる。更
に、振動部２を長さL3，幅W3，厚みＴ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４で示す。逆に、振動部２が縮めば支持部３
の屈曲部４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、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
しない形状，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は次式で表わされる。FIG. 1 is a simplified plan view for explaining the principle of the vertical crystal unit of the present invention. The vibrator 1 includes a vibrating portion 2 and a supporting portion 3, and the supporting portion 3 includes a bending portion 4 and a bridge portion 5.
It consists of In addition, the support portion 3 has one side and has a length L 1 ,
It can be considered that the width W 1 is fixed under the condition of being supported, and the length L 2 is fixed under the condition of being fixed. Further, when the vibrating portion 2 is represented by the length L 3 , the width W 3 , and the thickness T, now,
As indicated by the arrow A, the vibrating portion 2 of the vibrator 1 causes the supporting portion 3 to naturally generate a bending mode inward as indicated by the arrow B when the displacement of extension occurs. Here, the portion causing the bending mode is indicated by the bending portion 4. On the contrary, if the vibrating part 2 contracts, the supporting part 3
The bending portion 4 of B generates a bending mode to the outside. That is, in the present invention, the free vibration of the vibrator is not suppressed by converting the displacement of the vibrating portion 2 in the width direction into the bending mode of the supporting portion 3. In reality, there are shapes and dimensions that do not suppress vibration. The shape and size are determined by the strain energy of the vibrating portion 2. That is, when the strain energy of the vibrating portion 2 is U 1 and the strain energy of the bending portion is U 2 , U 1 and U 2 are represented by the following equations.
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。 However, stress T 2 , strain S 2 , Young's modulus E, second moment of area I, displacement v, volume V 1 , V 2 coordinates x are shown. Further, the following relation holds from the equations (1) and (2) for not suppressing the vibration of the vertical crystal unit.
U1＞U2 ………（３） これより、屈曲部４の形状と寸法L1，L2，W1等が決定
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L3＝2.6mm,W3＝80μm,T＝160μｍのとき、支
持部の屈曲部の寸法比W1／L1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、片側部のマウントされる
部分、即ち、固定部の質量が無限大であれば、支持部３
のエネルギーはモレないことになる。換言するならば、
本発明は振動子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W1と長さL1の比W1／L1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
ドで振動する部分と接続される部分の質量を大きくする
ことによって本発明の目的を達成するものである。U 1 > U 2 (3) From this, the shape and dimensions L 1 , L 2 , W 1, etc. of the bent portion 4 are determined. For example, when the frequency of the present invention is 1 MHz and the length of the vibrating portion is L 3 = 2.6 mm, W 3 = 80 μm, and T = 160 μm, the dimensional ratio W 1 / L 1 of the bending portion of the supporting portion is 0.16 or less. If it is good.
By determining the dimensions in this way, it is possible to obtain a vertical crystal resonator having a low loss resistance and a high Q value. Next, I will explain about vibration leakage. As can be seen from the simplified plan view of FIG. 1, the vibration energy of the vibration part 2 is transmitted to the support part 3. Therefore, it suffices to reduce the energy loss in the support portion 3, and the mode of the support portion 3 is converted into the bending mode. Therefore, if the mass of the mounted portion on one side, that is, the fixed portion, is infinite. If support 3
The energy of will not leak. In other words,
The present invention makes the vibration of the vibrating section free by selecting a shape for converting the bending mode of the support section 3 transmitted from the vibrator 2, that is, a ratio W 1 / L 1 of the width W 1 and the length L 1 . In addition, the object of the present invention is achieved by increasing the mass of the portion connected to the portion that vibrates in the bending mode.
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。As described above, according to the present invention, by improving the shape and size of the supporting portion of the vertical quartz crystal resonator formed by the etching method, which is composed of the vibrating portion and the supporting portion, the loss resistance is small and the high Q value is high. It is possible to obtain a vertical crystal oscillator having the same. At the same time, by analyzing the vibration mode of the support portion, a vertical 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。又、支持部３
はブリッジ部5,屈曲部4,段差部６とマウント部７から構
成されている。更に、屈曲部４端部は段差部６の中央部
で接続されている。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５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５方
向の振動を十分に自由にすることが大切である。本発明
では支持部３の屈曲部４の長さＬと幅Ｗの比によって、
即ち、周波数が約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、振動モレは、振動部２からブリッジ部５を介して屈
曲部４へと振動子はエッチング法によって一体に形成さ
れ、その端部は支持となる境界条件を持つように、段差
を設けている。即ち、幅を屈曲部の幅Ｗより広くしてあ
る。このようにすることによって、振動部２の自由振動
をさらに容易にすることができる。さらに、段差部６の
質量を大きくすると支持部３の先端部付近にエネルギー
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。Next, the results obtained by the present invention will be specifically described. FIG. 2 is a plan view of an embodiment of the vertical quartz oscillator of the present invention. The oscillator 1 is composed of a vibrating portion 2 and a supporting portion 3 and is integrally formed by an etching method. Also, the supporting portion 3
Is composed of a bridge portion 5, a bent portion 4, a step portion 6 and a mount portion 7. Furthermore, the ends of the bent portion 4 are connected at the center of the stepped portion 6. The vibrating part 2 expands and contracts in the longitudinal direction when driven by an electric field (not shown) from the outside.
At the same time, the same vibration occurs in the vertical direction, that is, in the direction of the bridge portion 5. At this time, first, in order to freely excite the vibration of the vibrating portion 2 in the longitudinal direction, it is important that the vibration in the bridge portion 5 direction is sufficiently free. In the present invention, depending on the ratio of the length L and the width W of the bent portion 4 of the support portion 3,
That is, when the frequency is about 1 MHz and the W / L is 0.16 or less, the suppression of longitudinal vibration can be prevented. Next, as for the vibration leak, the vibrator is integrally formed by the etching method from the vibration part 2 to the bending part 4 through the bridge part 5, and the end part thereof is provided with a step so that it has a boundary condition for supporting. ing. That is, the width is made wider than the width W of the bent portion. By doing so, the free vibration of the vibrating portion 2 can be further facilitated. Further, if the mass of the stepped portion 6 is increased, energy can be confined in the vicinity of the tip portion of the support portion 3, so that even if the mount portion 7 is fixed, a vertical quartz oscillator having no vibration leakage can be obtained.
〔発明の効果〕 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。[Advantages of the Invention] As described above, the present invention relates to a vertical crystal unit in which a vibrating portion and a supporting portion are integrally formed by an etching method,
By proposing a new vertical quartz crystal resonator, the following remarkable effects can be obtained.
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 size of the supporting portion, it is possible to freely vibrate, so that the loss resistance is reduced.
屈曲部に段差を設け、且つ、段差部の質量を大きくす
ることにより、振動モレが小さくなる。By providing a step on the bent portion and increasing the mass of the step, vibration leakage is reduced.
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。Since it is mounted on one side, it is easy to manufacture and can be downsized.
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……屈曲部 ５……ブリッジ部 ６……段差部 ８……マウント部 L1，L2，L3，L4……長さ W1，W3,W……幅FIG. 1 is a simplified plan view for explaining the principle of a vertical crystal unit of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing an embodiment of the vertical crystal unit shape dimension of the present invention. 1 …… Vibrator 2 …… Vibrating part 3 …… Supporting part 4 …… Bending part 5 …… Bridge part 6 …… Step part 8 …… Mounting part L 1 , L 2 , L 3 , L 4 … Length W 1 , W 3 , W ... Width
Claims (1)
体に形成され、支持部には段差部を有する縦水晶振動子
において、支持部はブリッジ部，屈曲部，段差部とマウ
ント部から構成され、屈曲部の辺比（W/L）は0.16以下
で、屈曲部の端部は段差部の中央部で接続されているこ
とを特徴とする縦水晶振動子。1. A vertical crystal unit having a vibrating portion and a supporting portion which are integrally formed by an etching method, and the supporting portion has a step portion. The supporting portion is composed of a bridge portion, a bending portion, a step portion and a mount portion. The vertical crystal unit is characterized in that the side ratio (W / L) of the bent portion is 0.16 or less, and the ends of the bent portion are connected at the center of the step.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62178425A JPH0828639B2 (en) | 1987-07-17 | 1987-07-17 | Vertical crystal unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62178425A JPH0828639B2 (en) | 1987-07-17 | 1987-07-17 | Vertical crystal unit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6422105A JPS6422105A (en) | 1989-01-25 |
| JPH0828639B2 true JPH0828639B2 (en) | 1996-03-21 |
Family
ID=16048280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62178425A Expired - Lifetime JPH0828639B2 (en) | 1987-07-17 | 1987-07-17 | Vertical crystal unit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0828639B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03192810A (en) * | 1989-12-21 | 1991-08-22 | Seiko Electronic Components Ltd | H type bending crystal resonator |
| JP2010119128A (en) * | 2003-08-19 | 2010-05-27 | Seiko Epson Corp | Tuning-fork type piezoelectric vibrator piece |
| JP5779354B2 (en) * | 2011-01-19 | 2015-09-16 | リバーエレテック株式会社 | Piezoelectric vibrator |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5937722A (en) * | 1982-08-26 | 1984-03-01 | Matsushima Kogyo Co Ltd | Longitudinal oscillation type piezoelectric oscillator |
| JPS59137629U (en) * | 1983-03-04 | 1984-09-13 | キンセキ株式会社 | contour quartz crystal |
| JPS60112121U (en) * | 1983-12-29 | 1985-07-30 | キンセキ株式会社 | piezoelectric vibrator |
-
1987
- 1987-07-17 JP JP62178425A patent/JPH0828639B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6422105A (en) | 1989-01-25 |
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