JPH0831765B2 - Vertical crystal unit - Google Patents
Vertical crystal unitInfo
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- JPH0831765B2 JPH0831765B2 JP63290541A JP29054188A JPH0831765B2 JP H0831765 B2 JPH0831765 B2 JP H0831765B2 JP 63290541 A JP63290541 A JP 63290541A JP 29054188 A JP29054188 A JP 29054188A JP H0831765 B2 JPH0831765 B2 JP H0831765B2
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- vibration
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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、共振周波数が約1MHz前後の中周波数帯域を
カバー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 resonance frequency covering a medium frequency band of about 1 MHz. In particular, it relates to the oscillator shape.
本発明は、振動モレが非常に少なく、R1の小さい、小
型縦水晶振動子を提供することにある。水晶は物理的、
および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。その結果、損失
抵抗R1の小さい、且つ、Ｑ値の高い縦水晶振動子を得る
ことができる。An object of the present invention is to provide a small-sized vertical crystal resonator having extremely small vibration leakage and small R 1 . The crystal is physical,
Since it is a chemically very stable substance, a so-called crystal oscillator formed from this can obtain an oscillator having a small loss resistance and a high Q value. However, such excellent characteristics can be obtained only after designing a vibrator shape with small vibration leakage. In the present invention, the energy of the vibrating section can be confined inside the vibrating section by devising and improving the shape of the supporting section of the vertical crystal unit in which the vibrating section and the supporting section are integrally formed by the etching method. As a result, it is possible to obtain a vertical crystal resonator having a low loss resistance R 1 and a high Q value.
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。In the conventional vertical crystal unit in which the vibrating portion and the supporting portion are integrally formed by the etching method, the width of the frame of the supporting portion is uniform and formed in the same direction, and the vibrating portion is mounted at the end. Energy was transmitted to the mount, causing vibration leakage. Therefore, it was not possible to obtain a vertical crystal unit having a small loss resistance R 1 .
このために、増幅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。For this reason, measures have been taken to increase the amplification of the amplifier, but there is a drawback in that the current consumption increases, and when it is severe, when installed in equipment, vibration leakage is large and oscillation is a major problem. Was occurring. Therefore, the present invention proposes a vertical crystal resonator 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。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、振動を抑圧しない寸法が
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。すなわち、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。FIG. 1 is an embodiment of the vertical crystal unit of the present invention, and FIG. 2 is a simplified plan view for explaining the principle of the vertical crystal unit of FIG. In FIG. 2, the vibrator 1 is composed of a vibrating portion 2 and a supporting portion 3, and the supporting portion 3 can be considered to be fixed under the boundary condition that both ends are fixed. Further, the vibrating portion 2 is represented by the length L 1 , the width W 1 , and the thickness T, and the supporting portion 3 is the length.
When expressed by L 2 and width W 2 , the vibrating portion 2 of the vibrator 1 is now indicated by the arrow A.
As indicated by, when the extension is displaced, the bending portion of the supporting portion 3 naturally generates a bending mode inward as indicated by an arrow B. Here, a portion where the bending mode occurs is indicated by a bent portion 5. On the contrary, when the vibrating portion 2 contracts, the bending portion 5 of the supporting portion 3 generates a bending mode to the outside. That is, in the present invention, the displacement of the vibration section 2 in the width direction is converted into the bending mode of the support section 3 so that the degree of freedom of the vibration is not suppressed. And, in reality, there is a dimension that does not suppress vibration. This shape size is determined by the strain energy of the vibrating portion 2. That is, the strain energy of the vibration part 2
U 1 and U 2 are represented by the following equations, where U 1 and the strain energy of the bent portion are U 2 .
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。 However, stress T 2 , strain S 2 , Young's modulus E, moment of inertia of area I, displacement v, volumes V 1 , V 2 , and coordinates x are shown. In addition, the relationship that does not suppress the vibration of the vertical crystal unit is expressed by the equations (1) and (2).
Therefore, the following relation holds.
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２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、両端固定部の質
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、屈曲する部分と接続する両端固定の境界条件
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。U 1 > U 2- (3) From this, the dimensions L 2 and W 2 of the bent portion 5 are determined. For example, the dimension of the vibrating portion at the frequency of 1 MHz of the present invention is the length L 1
= 2.6 mm, W 1 = 80 μm, T = 160 μm, the dimensional ratio W 2 / L 2 of the bent portion of the supporting portion may be 0.16 or less. By determining the dimensions in this way, the loss resistance is small, and
A vertical crystal unit having a high Q value can be obtained. Next, vibration leakage will be described. As can be seen from the simplified diagram of FIG. 2, the vibration energy of the vibrating part 2 is equal to that of the supporting part 3.
It is transmitted via the bridge portion 4. Therefore, it suffices to reduce the energy loss in the supporting portion 3, and the mode of the supporting portion 3 is converted into the bending mode. Therefore, if the mass of the both end fixing portions is substantially infinite, the bending of the supporting portion 3 will occur. The energy of the part 5 does not leak to the mount part 8. In other words, according to the present invention, the supporting portion 3 transmitted from the vibrating portion 2 is used.
Shape to convert into bending mode, that is, the ratio of width W 2 and length L 2
By selecting W 2 / L 2 , the vibration of the vibrating part is freed, and the mass of the supporting part that has the boundary condition of fixing both ends connected to the bending part is infinitely increased,
The object of the present invention is achieved.
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 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３フレーム
６、９とマウント部８から成っている。さらに詳述する
と、振動部２に平行に２個の屈曲部５と２個の第２フレ
ーム９が穴７を介して配置され、それらの両端部は第１
フレーム10に接続される。そして、屈曲部５はブリッジ
部４を介して振動部に、第２フレーム９はその大略中央
部で第３フレーム６に接続されると同時に、その両端部
はマウント部８まで延在している。振動部２は外部から
の電界駆動（図示されてない）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、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、ブリッジ部４の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が設けられてい
る。又、屈曲部５の長さＬと幅Ｗ（図示されてない）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。次に、振動モレについては、振
動子１は振動部２からブリッジ部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が設けられてい
る。更に、穴７の両端部は第３フレーム６に接続され、
マウント部８まで延びている。同時に、屈曲部５は振動
部２を囲むように構成されている。それ故、振動部２の
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の両端部を介して第３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。Next, the results obtained by the present invention will be specifically described. FIG. 1 is a plan view of an embodiment of a vertical quartz oscillator according to the present invention. The oscillator 1 is composed of a vibrating portion 2 and a supporting portion 3 via a bridge portion 4, and is integrally formed by an etching method. ing. The support portion 3 is composed of a bent portion 5, a hole 7, third frames 6 and 9, and a mount portion 8. More specifically, two bending portions 5 and two second frames 9 are arranged in parallel with the vibrating portion 2 through the holes 7, and both end portions of the bending portions 5 and the second frame 9 are the first portions.
Connected to frame 10. The bent portion 5 is connected to the vibrating portion via the bridge portion 4, and the second frame 9 is connected to the third frame 6 at a substantially central portion thereof, and at the same time, both ends thereof are extended to the mount portion 8. . The vibrating portion 2 expands and contracts in the longitudinal direction when driven by an electric field (not shown) from the outside, and at the same time, it vibrates in the vertical direction, that is, the first
The same vibration is made in the direction of the bridge portion 4. 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 direction of the bridge portion 4 is sufficiently free. Therefore, in the present invention, the bending portion 5 of the support portion 3 is used.
The holes 7 are provided so that the can freely vibrate. Further, depending on the ratio of the length L and the width W (not shown) of the bent portion 5, for example, when the frequency is about 1 MHz, the side ratio W / L
Is 0.16 or less, the suppression of vibration in the longitudinal direction can be made sufficiently small. Next, regarding the vibration leakage, the vibrator 1 is integrally formed from the vibrating portion 2 to the bending portion 5 via the bridge portion 4 by an etching method, and in order to allow the bending portion 5 to freely vibrate, 7 is provided. Furthermore, both ends of the hole 7 are connected to the third frame 6,
It extends to the mount 8. At the same time, the bent portion 5 is configured to surround the vibrating portion 2. Therefore, the vibration of the vibrating portion 2 in the direction of the bridge portion 4 is converted into a bending mode, and is connected to the third frame 6 through both ends of the hole 7 and extends to the mount portion, so that the mount portion 8 Even if it is fixed, a vertical crystal oscillator with no vibration leak can be obtained.
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。As described above, the present invention provides 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.
屈曲部と第３フレーム６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第３フレーム６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。Since the hole is provided between the bent portion and the third frame 6, the vibration of the vibrating portion can be freely made, and at the same time, the energy of the bent portion is not transmitted to the third frame 6, so that vibration leakage is eliminated. Even if fixed with the mount,
An oscillator with a small R 1 is obtained.
片側でマウントするので、製造が容易、且つ、小型
化できる。Since it is mounted on one side, it is easy to manufacture and can be miniaturized.
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……第３フレーム ７……穴 ８……マウント部 Ｌ、L2……屈曲部の長さ Ｗ、W2……屈曲部の幅 L1……振動部の長さ W1……振動部の幅FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of the geometrical dimensions of a vertical crystal unit according to the present invention. FIG. 2 is a simplified plan view for explaining the principle of the vertical crystal unit of the present invention. 1 …… Vibrator 2 …… Vibration part 3 …… Supporting part 4 …… Bridge part 5 …… Bending part 6 …… 3rd frame 7 …… Hole 8 …… Mounting part L, L 2 …… Bending part length W, W 2 …… Bending width L 1 …… Vibration length W 1 …… Vibration width
Claims (1)
部と支持部がエッチング法により一体に形成される縦水
晶振動子において、振動部に平行に２個の屈曲部並びに
２個の第２フレームが配置され、各屈曲部および各第２
フレームの両端部は一対の第１フレームに接続された構
造で、各屈曲部は各ブリッジ部を介して振動部に接続さ
れ、各第２フレームはその大略中央部で一対の第３フレ
ームの各一端部に接続され、各々の第３フレームの他端
部は同一のマウント部まで延在し、振動部と支持部は同
一平面内で形成されていることを特徴とする縦水晶振動
子。1. A vertical quartz crystal resonator in which a vibrating portion and a supporting portion, which are connected to each other via a pair of bridge portions, are integrally formed by an etching method, and two bending portions and two first bending portions are provided in parallel with the vibrating portion. Two frames are arranged, each bend and each second
Both ends of the frame are connected to the pair of first frames, each bent portion is connected to the vibrating portion via each bridge portion, and each second frame is substantially centered to each of the pair of third frames. A vertical quartz crystal resonator connected to one end portion, the other end portion of each third frame extending to the same mount portion, and the vibrating portion and the supporting portion are formed in the same plane.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63290541A JPH0831765B2 (en) | 1988-11-17 | 1988-11-17 | Vertical crystal unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63290541A JPH0831765B2 (en) | 1988-11-17 | 1988-11-17 | Vertical crystal unit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02135907A JPH02135907A (en) | 1990-05-24 |
| JPH0831765B2 true JPH0831765B2 (en) | 1996-03-27 |
Family
ID=17757360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63290541A Expired - Lifetime JPH0831765B2 (en) | 1988-11-17 | 1988-11-17 | Vertical crystal unit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0831765B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0522070A (en) * | 1991-07-10 | 1993-01-29 | Seiko Electronic Components Ltd | Vertical crystal oscillator |
| FR3002095B1 (en) * | 2013-02-14 | 2015-02-20 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | FLAT STRUCTURE OF MECHANICAL RESONATOR DECOUPLED BY FLEXION AND EXTENSION-COMPRESSION VIBRATIONS |
Family Cites Families (4)
| 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 (en) * | 1982-07-23 | 1984-02-02 | キンセキ株式会社 | piezoelectric vibrator |
| JPS5937722A (en) * | 1982-08-26 | 1984-03-01 | Matsushima Kogyo Co Ltd | Longitudinal oscillation type piezoelectric oscillator |
| JPS6210518U (en) * | 1985-07-04 | 1987-01-22 |
-
1988
- 1988-11-17 JP JP63290541A patent/JPH0831765B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02135907A (en) | 1990-05-24 |
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