JPS6365243B2 - - Google Patents

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JPS6365243B2
JPS6365243B2 JP3257282A JP3257282A JPS6365243B2 JP S6365243 B2 JPS6365243 B2 JP S6365243B2 JP 3257282 A JP3257282 A JP 3257282A JP 3257282 A JP3257282 A JP 3257282A JP S6365243 B2 JPS6365243 B2 JP S6365243B2
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vibrating
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vibrating branches
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JP3257282A
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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
    • H03H9/21Crystal tuning forks

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • 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3本の振動枝を有する長さたて振動子
(以下E型振動子と称する)の改良に関するもの
である。
〔従来の技術〕
従来のE型振動子は第1図に示すように振動枝
1,2,3の長さ寸法l1、l2、l3は各々等しく、
振動枝1,2の巾寸法w1、w2も各々等しく、振
動枝3の巾寸法w3は、振動枝1の巾寸法の2倍
になつている(w3=2w1)。これは例えば特開昭
54−56790号公報にも開示されているところであ
る。
E型振動子の長さたて振動における基本振動モ
ードは、おおよそ第2図に示すように点線で示さ
れた形となる(実線は静止状態を示す。)即ち振
動枝1,2,3の枝先端におけるy方向の振動変
位を各々u1、u2、u3とすると、u1、u2は同相でu3
は、u1又はu2に対して逆相となつている。又ベー
ス部4のy方向の相対振動変位b(振動枝の先端
のy方向の最大振動変位を1.0としたときのベー
ス部4のy方向の振動変位)は比較的大きい値と
なる。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のE型振動子の欠点はベース部4の相対振
動変位bが大きくなるため、ベース部4を支持部
材により支持すると、支持部材への漏れ振動が大
きくなり、その結果振動子のQ値が低い値になつ
てしまうことである。このことは、振動子の周波
数安定度や周波数エージング特性に悪影響を及ぼ
すので、相対振動変位bが大きくなることは好ま
しくない。
〔発明の目的〕
本発明の目的はベース部の相対振動変位を小さ
くし、ベース部を強固に支持しても、漏れ振動が
ほとんどなく、高いQ値を有する振動子を提供す
ることにある。
〔課題を解決するための手段〕
この目的を達成するために、本発明では3本の
振動枝をもつ形状の振動子でその長さは等しく且
つ両端の振動枝の巾も等しく構成され、ベース部
の相対振動変位がほゞ零になるように振動子の中
央の振動枝の巾寸法(w3)を両側の振動枝の
各々の巾寸法の和よりも大きく選定するとともに
(第3図)、電極膜を各振動枝の側面に形成して隣
り合う振動枝の対向する側面の電極膜を接続して
電極膜対を形成するとともに、振動子の両端側面
の電極膜と前記電極膜対とを一つおきにつないだ
構成とするものであり、あるいは他の電極膜の構
成として、振動枝の表裏面に電極膜を形成して両
側の振動枝の一方の面の電極膜と中央の振動枝の
他方の面の電極膜とを接続して一方の端子を形成
するように成したものである。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面により詳述する。
本発明の根拠となるベース部4の相対振動変位b
の有限要素法による計算結果を第4図に示す。
計算した振動子の形状寸法は、第4図に示すよ
うに、3本の振動枝の長さ寸法は各々等しく
1240μmであり、2本のスリツトの巾寸法はそれ
ぞれ100μm、基部長さ寸法は1400μm、、両側の
振動枝の巾寸法はそれぞれ100μmとなつている。
中央の振動枝の巾寸法(200μm+Δw)はΔwを
0、6、12μmの3段階に選ぶことによつて変化
させてある。振動子の基体たて振動の共振周波数
は、ほぼ1MHzとなつている。第4図で、従来の
E型振動子はΔw=0、即ち中央の振動枝の巾寸
法(w3)は、両側の振動枝のそれぞれの巾寸法
の和(2w1)に等しく、ベース部の相対振動変位
ubは3.3×10-3となり比較的大きな値を示す。こ
れに対して中央の振動枝の巾寸法を200μm(Δw
=0)から徐々に大きくしていくと、bは小さく
なる方向にあり、bがほぼ零になるようなΔwは
Δw≒6μm付近に存在することがわかる。
ところで振動子のQ値は、ベース部の相対振動
変位bが零に近づく程大きくなる傾向にあること
は、経験的に知られているので、Δw=6μmと
し、その他の寸法は第4図に示す寸法で、実際に
振動子を試作し、そのQ値をベクトルインピーダ
ンスメータで測定した結果Q=17万を得ることが
できた。従来のE型振動子(Δw=0)のQ値は
6万程度であつたので、本発明のQ値は従来のそ
れの約3倍大きくなつており、本発明の効果は実
験的にも確認することができた。第5図A及び第
5図Bに本発明の一実施例を示す。
第5図Aは本発明のE型振動子の斜視図、第5
図Bは本発明のE型振動子のYY断面図である。
振動子50は水晶の薄板からホトエツチング加工
によつて作られる。本発明のカツト方位はホトエ
ツチング加工が容易なように、特にXY板(X、
Yはそれぞれ水晶の電気軸、機械軸を表わす)が
選ばれ且つ、振動子の形状を規定する寸法(第1
図におけるl0、l1、w1、w3、d及び板厚)に応じ
て、周波数温度特性が良好となるように選ばれ
る。
第5図Aに示すように、本発明によるE型振動
子50の形状は、3本の振動枝51,52,53
と、これらの振動枝を連結する連結部54よりな
り、3本の振動枝の各側面には励振用の金属電極
膜55,56,57,58,59,60が形成さ
れている。これらの金属電極膜の接続は第5図B
に示すように、隣り合う振動枝の対向する側面に
設けられた電極膜56と57及び58と59をそ
れぞれ接続して2組の電極膜対を形成するととも
に、両側の電極膜55,60と前記2組の電極膜
対とより成る4組の電極を1つおきにつなぐこと
によつて2つの電極端子61,62を有する励振
用電極を形成している。
電極端子61,62に振動子50のたて基本振
動モードの共振周波数に等しい交流電圧を印加す
ると、振動枝51,52,53の内部には矢印6
5a,65bで示される電界が発生し、水晶の差
圧電効果によつて、振動子50は第2図に示すよ
うなたて基本振動モードで振動する。そしてベー
ス部63の相対振動変位bがほぼ零になるよう
に、中央の振動枝53の巾寸法が両側の振動枝5
1,52のそれぞれの巾寸法の和よりも若干大き
くしてある。これによつてE型振動子50のベー
ス部63を支持部材に支持したとき、ベース部6
3の相対振動変位bが極力零に近づくため支持部
材への漏れ振動が無くなり振動子の強固な支持が
可能となる。尚第5図Aの3本の振動枝51,5
2,53の先端付近には周波数微調整用の金属膜
64a,64bが固着されている。
第6図Aは本発明実施例の他の電極構造の斜視
図である。振動枝71,72,73の上下面に
は、互に電気極性の異なる金属電極膜74,75
が固着されている。各振動枝の先端には、周波数
微調整用の金属膜78a,78bが固着されてい
る。第6図Bは第6図AのYY断面図で、振動枝
71,72,73の表裏面に設けられた金属電極
膜74,75の電気的接続状態を示す。電極端子
76,77に振動子70のたて基本振動モードの
共振周波数に等しい交流電圧を印加すると、振動
枝71,72,73の内部には矢印79a,79
bで示される電界が発生し、水晶の逆圧電効果に
よつて、振動子70は第2図に示すようなたて基
本振動モードで振動する。この場合も振動子70
のベース部80の相対振動変位bがほぼ零になる
ように、中央の振動枝73の巾寸法が両側の振動
枝71,72の巾寸法の和よりも若干大きくして
ある。
〔発明の効果〕
本発明のE型振動子はE型形状としての長さた
て振動子を完成させると同時に従来のE型振動子
にくらべてベース部の振動変位が十分小さく出来
るためベース部の支持が容易になり、強固に支持
してもQ値の低下や支持系の振動との結合も起こ
らない、耐衝撃姓にすぐれた小型、高安定の振動
子となるので、実用的効果は極めて大きいもので
ある。尚本発明は振動子の材質が水晶のみなら
ず、他の圧電結晶例えばタンタル酸リチウム、ニ
オブ酸リチウム等にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のE型振動子の平面図、第2図は
従来のE型振動子の長さたて振動における基本振
動モード(点線)の説明図、第3図は本発明のE
型振動子の平面図、第4図はE型振動子のベース
部相対振動変位bがΔwによつてどう変わるかを
示す説明図、第5図Aは本発明実施例のE型振動
子とその電極配置を示す斜視図、第5図Bは第5
図AのYY断面図で、電極の接続を説明する図で
あり、第6図Aは本発明実施例の他の電極配置を
示す斜視図、第6図Bは第6図AのYY断面図
で、電極の接続を説明する図である。 1,2,3,51,52,53,71,72,
73……振動枝、4,34,63,80……ベー
ス部、54……連結部、55,56,57,5
8,59,60,74,75……電極膜、61,
62,76,77……電極端子、65a,65
b,79a,79b……電界、30,50,70
……E型振動子。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 圧電結晶薄板から成る長さたて振動子におい
    て、該振動子の形状は3本の振動枝と該振動枝を
    連結している連結部とより成り、前記3本の振動
    枝はその長さは等しく且つ両端の振動枝の巾も等
    しく構成されていて、前記圧電結晶薄板から成る
    振動子のベース部の相対振動変位がほゞ零になる
    ように前記振動子の中央の振動枝の巾寸法を、両
    側の振動枝のそれぞれの巾寸法の和よりも大きく
    選定するとともに、前記振動枝には各々その側面
    に励振用電極膜が形成されていて、前記3本の振
    動枝のうち隣り合う振動枝の対向する側面に設け
    られた電極膜が各々接続されて2組の電極膜対を
    形成するとともに、該2組の電極膜対と前記振動
    子両端側面の2つの電極膜とより成る4組の電極
    を1つおきにつなぐことによつて2端子を構成し
    たことを特徴とする長さたて振動子。 2 圧電結晶薄板から成る長さたて振動子におい
    て、該振動子の形状は3本の振動枝と該振動枝を
    連結している連結部とより成り、前記3本の振動
    枝はその長さは等しく且つ両端の振動枝の巾も等
    しく構成されていて、前記圧電結晶薄板から成る
    振動子のベース部の相対振動変位がほゞ零になる
    ように前記振動子の中央の振動枝の巾寸法を、両
    側の振動枝のそれぞれの巾寸法の和よりも大きく
    選定するとともに、前記振動枝には各々その表裏
    面に振動用電極膜が形成されていて、前記3本の
    振動枝のうち両側の振動枝の一方の面の電極膜と
    中央の振動枝の他方の面の電極膜とを接続して一
    方の端子を形成したことを特徴とする長さたて振
    動子。
JP3257282A 1982-03-02 1982-03-02 長さたて振動子 Granted JPS58150317A (ja)

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JPS58150317A JPS58150317A (ja) 1983-09-07
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