KR20020034871A - 굴곡 모드 수정 진동자 - Google Patents

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KR20020034871A
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KR1020010064913A
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가와시마히로후미
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유겐가이샤 피에덱크 기쥬츠 켄큐쇼
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Abstract

본 발명은 소리굽쇠 가지(tines) 및 소리굽쇠 기부(base)로 이루어지는 신규한 형상 및 전극 구성을 갖는 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자로서, 상기 진동자가 소형화된 경우에도, 높은 전기-기계적인 변환 효율을 제공하는 것이다. 따라서, 소형화된 수정 진동자에는 작은 직렬 저항 R1및 높은 품질 인수 Q가 제공될 수 있다. 이것은 소리굽쇠 수정 진동자의 가지 및/또는 기부상의, 홈 또는 단차에 의해 그리고 전극 구성에 의해 성취된다. 또한, 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자에 대한 주파수 온도 특성의 개선은 각각의 소리굽쇠 기부에 복수의 진동자를 일체형으로 접속함으로써 성취된다. 상이한 피크 온도점을 갖는 수정 진동자는 전기적으로 병렬 접속된다. 따라서, 일체형으로 형성된 수정 진동자는 -10℃ 내지 +50℃ 사이의 넓은 온도 범위에 걸쳐 우수한 주파수 온도 특성을 갖는다.

Description

굴곡 모드 수정 진동자{FLEXURAL MODE QUARTZ CRYSTAL RESONATOR}
본 발명은 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자에 관한 것이다.
굴곡 모드로 진동하는 소리굽쇠 수정 진동자는, 소비자 제품, 착용 장비 및 통신 장비(예를 들어, 손목 시계, 휴대폰 및 무선 호출기 등)에서 시간 표준으로서 널리 사용되고 있다. 최근, 이들 제품의 소형화 및 경량성으로 인하여, 직렬 저항이 작고 고 품질 인수를 갖는 보다 소형화된 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자가 요구된다.
그러나, 종래의 소형화된 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자가 직렬 저항이 작고, 고 품질 인수를 갖기는 불가능하다. 소형화되면, 도 22에 도시된 종래의 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자(도 22에 도시된 소리굽쇠 가지의 횡단면도인 도 23에도 도시된 바와 같이, 각 소리굽쇠 가지의 표면(203, 207), 이면(204, 208) 및 4개의 측면(205, 206, 209, 210) 상에 전극을 가짐)는 전기-기계적 변환 효율이 감소되어, 전계가 약해지고(즉, Ex가 감소됨), 직렬 저항이 증가되며, 품질 인수가 감소된다. 도 22에는, 소리굽쇠 가지(201, 202) 및 소리굽쇠 기부(211)를 구비한 종래의 소리굽쇠 수정 진동자(200)가 도시되어 있다.
또한, 포물 곡선의 온도 계수를 갖고, 그 2차 온도 계수가 대략 -3.5×10-8/℃2이므로, -10℃∼+50℃ 사이의 넓은 온도 범위에 대해 작은 주파수 변화를 갖는 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자를 얻기는 불가능하다. 이 값은 두께 전단 모드(shear mode)에서 진동하는 AT 절단 수정 진동자와 비교해서 비교적 큰 값이다.
따라서, 상술한 문제들중 하나 이상을 극복하거나 적어도 경감시키는 진동자를 제공하는 데 본 발명의 목적이 있다.
도 1은 본 발명을 구현하는, 각 소리굽쇠 가지에 홈을 갖는 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자의 외관도,
도 2는 전극 구성을 나타내는 도 1의 소리굽쇠 가지의 A-A' 및 B-B' 횡단면도,
도 3은 도 1에 도시된 소리굽쇠 수정 진동자의 평면도,
도 4는 도 3의 저면도,
도 5는 본 발명을 구현하는, 소리굽쇠 기부에 복수의 홈을 갖는 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자의 외관도,
도 6은 도 5의 소리굽쇠 기부의 D-D' 횡단면도 및 전극 구성을 도시한 도면,
도 7은 도 5의 굴곡 모드 수정 진동자의 평면도,
도 8은 본 발명을 구현하는, 그들의 소리굽쇠 기부에서 각도 φ로 연결된 두 개의 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자의 평면도,
도 9는 도 8의 굴곡 모드 수정 진동자용 전기적 접속을 도시한 도면,
도 10은 본 발명의 실시예들의 주파수 온도 특성의 예를 도시한 도면,
도 11은 각 소리굽쇠 기부에서 상이한 소리굽쇠 가지의 치수 비율로 접속된두개의 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자를 갖는, 본 발명을 구현한 구성의 평면도,
도 12는 본 발명을 구현하는, 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자의 평면도,
도 13은 본 발명을 구현하는, 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자의 평면도,
도 14는 도 13의 소리굽쇠 기부의 F-F' 횡단면도 및 전극 구성을 도시한 도면,
도 15는 본 발명을 구현하는, 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자의 외관도 및 그 좌표계를 도시한 도면,
도 16은 도 15에 도시된 굴곡 모드 수정 진동자의 평면도,
도 17은 도 16에 도시된 소리굽쇠 가지의 I-I' 횡단면도 및 전극 구성을 도시한 도면,
도 18은 본 발명을 구현하는, 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자의 외관도 및 그 좌표계를 도시한 도면,
도 19는 도 18에 도시된 굴곡 모드 수정 진동자의 평면도,
도 20은 도 19에 도시된 소리굽쇠 가지의 J-J' 횡단면도 및 전극 구성을 도시한 도면,
도 21은 본 발명을 구현하는, 3개의 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자의 배열을 도시한 평면도,
도 22는 종래의 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자의 외관도,
도 23은 도 22에 도시된 소리굽쇠 가지의 횡단면도 및 전극 구성을 도시한 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자2,3 : 소리굽쇠 가지
4 : 소리굽쇠 기부5, 11 : 홈
본 발명의 일실시예는 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자의 형상 및 전극 구성에 관련되며, 특히, 소형화된, 고정확도, 충격 내구성 및 저가의 수정 진동자가 요구되는 소비 제품 및 통신 장비에 이용가능한 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자에 대한 새로운 형상 및 전극 구성에 관련된다.
본 발명의 실시예의 목적은 직렬 저항 R1이 작고 품질 인수 Q가 높은 소형화된 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예의 다른 목적은, (-10℃∼+50℃의) 넓은 온도 범위에 걸쳐우수한 주파수 온도 변화 특성을 갖는 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 특징에 따르면, 소리굽쇠 가지와, 소리굽쇠 기부와, 상기 소리굽쇠 가지 각각의 중앙선 부분에 마련된 적어도 하나의 홈과, 각 홈의 내측에 마련된 적어도 하나의 제 1 전극과, 상기 소리굽쇠 가지의 측면상에 마련된 적어도 하나의 제 2 전극을 포함하되, 각 가지에 대해 상기 적어도 하나의 제 2 전극은 상기 적어도 하나의 제 1 전극에 대해 반대 극성을 갖는 굴곡 모드로 진동하는 소리굽쇠 수정 진동자가 제공된다.
본 발명의 제 2 특징에 따르면, 소리굽쇠 가지와, 소리굽쇠 기부와, 소리 굽쇠 기부 상에 마련된 복수의 홈을 포함하되, 상기 기부가 소리굽쇠 가지에 연결되며, 상기 홈에 전극이 마련되는 굴곡 모드로 진동하는 소리굽쇠 수정 진동자가 제공된다.
본 발명의 제 3 특징에 따르면, 소리굽쇠 가지와, 소리굽쇠 기부를 포함하되, 상기 소리굽쇠 가지는 단차부를 갖고, 상기 단차부 상에 적어도 하나의 제 1 전극, 상기 소리굽쇠 가지의 측면 상에 마련되는 적어도 하나의 제 2 전극을 가지며, 상기 적어도 하나의 제 1 전극 및 적어도 하나의 제 2 전극은 반대 극성을 갖는 굴곡 모드로 진동하는 소리굽쇠 수정 진동자가 제공된다.
본 발명의 제 4 특징에 따르면, 제각기의 소리굽쇠 기부에서 복수의 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자가 서로에게 0° 내지 30°의 분리각을 갖고 연결되는, 각 소리굽쇠 기부에서 접속되어 일체로 형성되는 복수의 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자를 포함하는 진동자가 제공된다.
본 발명의 실시예에서는 높은 전기-기계적 변환 효율을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예는 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자의 소리굽쇠 가지 및/또는 소리굽쇠 기부 상에 배열된 홈, 또는 단차 및 전극 구성을 이용한다.
바람직하기로는, 진동자는 각 소리굽쇠 가지에 대한 중앙부의 중앙선을 포함하는 홈과, 그들 홈 내부 및 각 소리굽쇠 가지의 측면 상에 마련된 전극을 갖는다. 대안적으로 또는 부가적으로, 홈은 소리굽쇠 기부 상에 배열되고 그 홈 내부에 전극이 배치될 수 있다.
바람직하기로는, 진동자는 소리굽쇠 가지 및/또는 소리굽쇠 기부에 형성된 단차부와, 그 단차부 상에 마련된 전극을 갖는다.
바람직하기로는, 적어도 두개의 소리굽쇠 진동자가 그들의 제각기의 소리굽쇠 기부에서 접속되어 일체로 형성됨으로서, 주파수 온도 특성을 향상시킬 수 있다. 피크 온도점이 다른 수정 진동자는 전기적으로 병렬로 연결될 수 있다. 그 결과, 일체적으로 형성된 수정 진동자는 -10℃∼+50℃의 넓은 온도 범위에 걸쳐 우수한 주파수 온도 특성을 가질 수 있다.
본 발명에 대한 이해를 돕기 위해서, 첨부된 도면을 참조하여, 상술한 기술적 특징이 어떻게 효과적으로 수행되는 지에 대해서 예시적으로 설명한다.
(실시예 1)
도 1은 본 발명을 구현한 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자의 외관도 및 그좌표계를 도시한 도면이다. 좌표계는 원점 O, 수정의 전기축 x, 기계축 y 및 광축 z, 즉 O-xyz로 이루어진다. 본 발명에 따른 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자(1)는 제 1 소리굽쇠 가지(2), 제 2 소리굽쇠 가지(3) 및 소리 굽쇠 기부(base)(4)를 포함하며, 제 1 소리굽쇠 가지(2)와 제 2 소리굽쇠 가지(3)는 소리굽쇠 기부(4)에서 연결된다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 중앙선 부분을 포함하는 소리굽쇠 가지(2) 및 소리굽쇠 가지(3)의 표면에 제각기 홈(5) 및 홈(11)이 형성되고, 동일한 홈이 소리굽쇠 가지(2) 및 소리굽쇠 가지(3)의 이면에도 형성된다. 절단각 θ는 x축을 중심으로 Z면으로부터 회전되는 각으로서, 통상 0°∼10°의 값을 갖는다.
도 2는 도 1에 도시된 소리굽쇠 가지의 A-A' 및 B-B' 횡단면도 및 홈 내의 전극 구성을 도시한 것이다. 소리굽쇠 가지(2)의 A-A' 횡단면도는 우측에, 소리굽쇠 가지(3)의 B-B' 횡단면도는 좌측에 도시되어 있다. 소리굽쇠 가지(2)에는 잘라내어진 홈(5, 6)이 형성되어 있으며, 그 홈(5, 6)은 가지(2)의 중앙선 부분을 포함한다. 홈(5, 6)은 동일한 극성을 갖는 제 1 전극 세트(7, 8)를 구비하는 반면, 소리굽쇠 가지(2) 측은 제 1 전극 세트(7, 8)와는 반대 극성을 갖는 제 2 전극 세트(9, 10)를 구비한다. 소리굽쇠 가지(3)에는 소리굽쇠 가지(2)와 유사한 방식으로 홈(11, 12)이 형성되어 있다. 그 홈(11, 12)은 동일 극성의 제 3 전극 세트(13, 14)를 구비하며, 소리굽쇠 가지(3) 측은 제 3 전극 세트(13, 14)와는 반대되는 극성을 갖는 제 4 전극 세트(15, 16)를 구비한다. 소리굽쇠 가지(2, 3) 상에 배치된 전극들은 도 2에 도시된 바와 같이 연결되어, 극성이 서로 다른 C-C'의 두 전극 단자가 얻어진다.
보다 상세하게는, 소리굽쇠 가지(2)의 홈(5, 6) 상에 배치된 제 1 전극 세트(7, 8)는 소리굽쇠 가지(3)의 양 측면 상에 배치된 제 4 전극 세트(15, 16)와 동일한 극성을 갖는 반면, 소리굽쇠 가지(2)의 양 측면 상에 배치된 제 2 전극 세트(9, 10)는 소리굽쇠 가지(3)의 홈(11, 12) 상에 배치된 제 3 전극 세트(13, 14)와 동일한 극성을 갖는다. 이제, 전극 단자 C-C' 사이에 직류 전압을 인가하면, 소리굽쇠 가지(2, 3)내에 화살표 방향을 따라서 전계 Ex가 발생된다. 화살표로 도시된 바와 같이, 소리굽쇠 가지 상에 배치된 전극에 수직으로 전계 Ex가 발생되기 때문에, 전계 Ex의 값은 매우 크고, 소리굽쇠 가지에서 큰 왜곡이 발생된다. 그 결과, 소형화되더라도 진동자에 대해 큰 전기-기계적 변환 효율이 존재하기 때문에, 작은 직렬 저항 R1및 고 품질 인수 Q를 갖는 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자가 얻어진다.
도 3은 도 1에 도시된 소리굽쇠 수정 진동자의 평면도이다. 도 3에서, 홈(5, 11)의 구조와 치수는 상세하게 기재된다. 홈(5)은 소리굽쇠 가지(2)의 중앙선(17) 부분을 포함하도록 형성되고, 홈(11)도 마찬가지로 소리굽쇠 가지(3)의 중앙선(18) 부분을 포함하도록 형성된다. 각각 중앙선(17, 18) 부분을 포함하는 홈(5, 11)의 폭 W2는, 소리굽쇠 가지(2, 3)가 굴곡 모드로 매우 용이하게 진동할 수 있기 때문에 바람직하다. 환언하면, 작은 직렬 저항 R1과 높은 품질 인수 Q를 갖는 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자를 얻을 수 있다. 소리굽쇠 가지(2, 3)의 전체 폭 W는 W=W1+W2+W3의 관계를 갖고, 일반적으로 홈은 W1=W3이 되도록 형성된다. 또한,홈의 폭 W2는 W2≥W1, W3이 되도록 형성된다. 소리굽쇠 가지(2, 3)의 홈(5, 11)의 길이 l1은 소리굽쇠 기부(4)(길이 l2의 치수를 가짐)로 연장된다. 또한, 총 길이 l은 주파수 요건 및 수용 케이스의 사이즈에 의해 결정된다. 본 실시예에서 소리굽쇠 가지(2, 3)의 홈(5, 11)은 소리굽쇠 기부(4)로 연속하여 연장되지만, 본 발명의 실시예는 소리굽쇠 가지의 길이 방향에서 분할된 복수의 홈을 포함한다.
도 4는 도 3에 도시된 소리굽쇠 수정 진동자의 저면도를 나타내는 것으로, 두께 t의 치수를 갖는다. 도 1 내지 도 3에 도시된 본 실시예를 요약하면, 소리굽쇠 가지는 그 표면과 이면내에 4개의 홈과, 소리굽쇠 가지의 양측에 배치된 전극뿐만 아니라 홈내에 제공된 전극을 갖는다. 그러나, 본 발명의 실시예는 소리굽쇠 가지의 적어도 한 표면내에 적어도 하나의 홈과, 그 적어도 하나의 홈 내부의 전극 및 소리굽쇠 가지의 양측에 배치된 전극을 갖는다. 또한, 상기 홈 내측의 제 1 전극과 상기 전극에 이웃한 가지의 상기 측면 상의 제 2 전극은 반대 극성을 갖게 제공된다.
(실시예 2)
도 5는 본 발명의 소리굽쇠 수정 진동자의 다른 실시예를 도시하는 것으로, 즉, 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자(19)의 외관도 및 그 좌표계 0-xyz를 도시한다. 0°내지 10°의 전형적인 값을 갖는 절단각(cut angle) θ는 x축을 중심으로 하여 Z평면으로부터 회전된다. 본 실시예의 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자(19)는 두개의 소리굽쇠 가지(20, 26)와 소리굽쇠 기부(40)를 포함한다. 소리굽쇠 가지(20, 26)는 각각 홈(21, 27)을 갖고, 이들 홈(21, 27)은 소리굽쇠 기부(40)내로 연장된다. 또한, 소리굽쇠 기부(40)는 홈(32, 36)을 더 갖는다.
도 6은 도 5에 도시된 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자(19)에 대한 소리굽쇠 기부(40)의 D-D' 횡단면도이다. 도 6에는, 도 5에 도시된 수정 진동자에 대한 소리굽쇠 기부(40)내의 전극 구성의 형상이 상세히 기술되어 있다. 소리굽쇠 가지(20)에 결합하는 소리굽쇠 기부(40)는 그의 표면과 이면에 잘라내어진 홈(21, 22)을 갖는다. 또한, 소리굽쇠 가지(26)에 결합되는 소리굽쇠 기부(40)는 그의 표면과 이면에 잘라내어진 홈(27, 28)을 갖는다. 이들 홈에 부가하여, 소리굽쇠 기부(40)는 홈(21, 27) 사이에 절결된 홈(32, 36)을 갖고, 또한 소리굽쇠 기부(40)는 상기 홈(22, 28) 사이에 절결된 홈(33, 37)을 갖는다.
또한, 홈(21, 22)은 모두 동일 극성의 제 1 전극(23, 24)을 갖고, 홈(32, 33)은 모두 동일 극성의 제 2 전극(34, 35)을 갖고, 홈(36, 37)은 모두 동일 극성의 제 3 전극(38, 39)을 갖고, 홈(27, 28)은 모두 동일 극성의 제 4 전극(29, 30)을 가지며, 소리굽쇠 기부(40)의 측면은 각기 반대 극성을 가진 제 5 및 제 6 전극을 갖는다. 좀더 상세하게는, 제 5, 제 4 및 제 2 전극들(25, 29, 30, 34, 35)은 동일 극성을 갖는 반면에, 제 1, 제 6 및 제 3 전극(23, 24, 31, 38, 39)은 나머지에 반대인 극성을 갖는다. 이렇게 해서 두 전극 단자 E, E'가 구성된다. 즉, 두께 방향(z 축)으로 서로 대향하여 구성된 홈 내에 배치된 전극은 동일한 극성을 갖는다. 또한, 인접하는 홈을 가로질러 서로 대향하여 배치된 전극은 반대의 극성을갖는다.
이제, 직류 전압이 전극 단자 E-E'(E 단자 : 양, E' 단자 : 음) 사이에 인가되면, 전계 Ex가 도 6에 나타낸 바와 같이, 화살표 방향으로 발생한다. 전계 Ex는 소리굽쇠 기부 상에 배치된 전극에 수직 방향으로 발생하므로, 전계 Ex는 매우 큰 값을 갖고 소리굽쇠 기부에서 큰 왜곡이 발생하여, 소형화되더라도, 작은 직렬 저항 R1과 높은 품질 인수 Q를 갖는 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자가 얻어진다.
도 7은 도 5에 도시된 소리굽쇠 수정 진동자(19)의 평면도이다. 도 7에는, 홈(21, 27)의 배치가 특히 상세하게 기술되어 있다. 소리굽쇠 가지(20)는 그 가지의 중앙선(41) 부분을 포함하도록 잘라내어진 홈(21)을 갖고, 또한 소리굽쇠 가지(26)는 그 가지의 중앙선(42) 부분을 포함하도록 잘라내어진 홈(27)을 갖는다. 더욱이, 본 발명을 구현하는 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자는 소리굽쇠 기부(40)와 소리굽쇠 가지(20, 26)에 구성된 홈들(21, 27) 사이에 홈(32, 36)을 갖는다.
그러므로, 본 발명을 구현하는 형상과 전극 구성을 채용한 본 실시예의 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자는, 소형화되어도, 우수한 전기적 특성을 갖는다. 즉, 본 수정 진동자는 작은 직렬 저항 R1과 높은 품질 인수 Q를 갖는다. 폭 치수 W=W1+W2+W3이고 길이 치수 l1과 l2는 도 3과 관련해서 이미 설명되었다.
(실시예 3)
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자의 배열을 도시하는 평면도이다. 소리굽쇠 유형의 두 개의 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자(101, 102)는 각 소리굽쇠 기부(103)간에 0° 내지 30°의 각도 φ를 갖도록 접속되어 일체로 형성된다. 또한, 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자(101)의 소리굽쇠 가지(104, 106)는 홈(105, 107)을 갖고, 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자(102)의 소리굽쇠 가지(108, 110)는 홈(109, 111)을 갖는다.
따라서, 소리굽쇠 유형의 각 굴곡 모드 수정 진동자는 각도 φ에 따라 다른 주파수 온도 특성을 가지므로, 두 개의 소리굽쇠 유형의 수정 진동자를 전기적으로 병렬 접속함으로써, 소리굽쇠 수정 진동자의 주파수 온도 특성의 개선을 성취할 수 있다. 본 발명에 따른 실시예들의 목적은 동일하게 설계된 진동자가 각도 φ=0°를 갖더라도 성취될 수 있는데, 그 이유는 대량 생산으로 제조되는 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자는 제조 오차에 기인한 주파수 온도 특성 분포를 갖기 때문이다. 즉, 두 개의 진동자 사이에는 작은 차이가 있게 된다는 것이다. 두 개의 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자(101, 102)의 전기적 접속이 도 9에 도시되어 있다. 진동자는 전기적으로 병렬 접속된다.
(실시예 4)
도 10은 본 발명에 따른, 일체로 형성된 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자에 대한 주파수 온도 특성의 예를 나타낸다. 도 8에 도시된 수정 진동자(101)는 피크 온도점이 대략 30℃인 주파수 온도 특성(120)을 갖고, 도 8에 도시된 진동자(102)는 피크 온도점이 대략 10℃인 주파수 온도 특성(121)을 갖는다. 전기적으로 병렬접속된 두 수정 진동자의 보상된 주파수 온도 특성은 곡선(122)으로 도시된다. 그러므로, 본 발명을 구현하는 일체로 형성된 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자는 우수한 주파수 온도 특성을 갖고 소형화되고 획득될 수 있다.
(실시예 5)
도 11은 본 발명을 구현하는 다른 실시예에 따른 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자의 평면도를 나타낸다. 도 8에서는, 두 수정 진동자간의 피크 온도점을 변경하기 위해 그들 사이의 각을 φ로 되게 했지만, 본 실시예에서는 소리굽쇠 가지의 폭 x1, 길이 y1과 폭 x2, 길이 y2의 치수를 변경함으로써 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자의 피크 온도점을 변화시킬 수 있다. 즉, 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자에 대한 주파수 온도 특성의 피크 온도점은 폭 대 길이의 비 x1/y1또는x2/y2에 의존한다.
따라서, 피크 온도점이 다른 진동자는 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자의 폭 대 길이의 비를 변화시킴으로써 얻어진다. 결과적으로, 주파수 온도 특성은 도 10에서 도시한 바와 같이 얻어진다. 구체적으로, 도 11의 진동자 형상은 소리굽쇠 기부(132)에서 접속되어 일체로 형성된 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자(130, 131)에 의해 제공된다. 이들은 길이 방향으로 평행하게 배열된다. 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자(130)의 소리굽쇠 가지(133, 135)와 소리굽쇠 기부는 각각 홈(134, 136)과 홈(137, 138)을 갖는다. 소리굽쇠 가지(133, 135)내에 형성된 홈(134,136)은 진동자(130)의 소리굽쇠 기부로 연장된다.
또한, 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자(131)의 소리굽쇠 가지(139, 141)와 소리굽쇠 기부는 각각 홈(140, 142)과 홈(143, 144)을 갖는다. 이 경우, 홈(140, 142)은 진동자(131)의 소리굽쇠 기부로 연장된다. 이와 같이, 두 개의 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자(130, 131)가 각각 기부(132)에서 접속되어 일체로 형성됨으로써, 상기 진동자의 소형화가 가능해지고, 다른 주파수 온도 특성을 갖는 두 굴곡 모드 수정 진동자를 쉽게 얻을 수 있다. 또한, 이들 두 진동자를 전기적으로 병렬 연결함으로써, 우수한 주파수 온도 특성을 갖는 일체로 형성된 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자를 실현시킬 수 있다.
(실시예 6)
도 12는 본 발명을 구현하는 다른 실시예에 따른 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자의 평면도를 나타낸다. 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자(145)는 소리굽쇠 가지(146, 147)와 소리굽쇠 기부(148)를 포함한다. 소리굽쇠 가지(146, 147)의 적어도 한 단부는 소리굽쇠 기부(148)에 접속된다. 본 실시예에서는, 복수의 홈(149, 150, 151, 152)이 소리굽쇠 기부(148)내에만 형성된다. 또한 복수의 홈은 소리굽쇠 기부(148)의 이면에도 마찬가지로 형성된다.
또한, 홈(149, 150)은 소리굽쇠 가지(146, 147)의 적어도 한 단부가 소리굽쇠 기부(148)에 접속되는 소리굽쇠 기부(148)내에 형성된다. 또한, 홈(151, 152)은 홈(149, 150) 사이에 형성된다. 전극의 배치와 구성은 도시되지는 않았지만 도6에서 상술한 바와 동일하다. 따라서, 이와 같이 홈과 전극을 구성함으로써, 소리굽쇠 기부에서 큰 왜곡을 발생시키기 때문에, 작은 직렬 저항 R1과 고 품질 인수 Q를 갖는 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자가 얻어진다.
(실시예 7)
도 13은 본 발명을 구현하는 다른 실시예에 따른 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자(153)의 평면도를 도시한 것이다. 소리굽쇠 수정 진동자(153)는 소리굽쇠 가지(154, 155) 및 소리굽쇠 기부(156)를 구비한다. 소리굽쇠 가지(154, 155)는 소리굽쇠 기부(156)로 연장하는 홈(157, 158)을 갖는다. 또한, 홈(159)은 홈(157, 158) 사이에 구성되고, 또 소리굽쇠 기부(156)내에 구성된다.
도 14는 도 13의 굴곡 모드 수정 진동자(153)의 소리굽쇠 기부(156)의 F-F' 횡단면도를 나타낸다. 여기에, 도 13에 도시된 수정 진동자(153)의 소리굽쇠 기부(156)의 횡단면도의 형상 및 전극 구성이 상세히 기술되어 있다. 도 14에 도시된 바와 같이, 수정 진동자(153)는 소리굽쇠 가지(154)에 연결되는 소리굽쇠 기부(156)의 표면 및 이면내에 홈(157, 160)을 가진다. 홈(157)은 홈(160)에 대향하여 구성되어 있다. 마찬가지로, 진동자(153)는 소리굽쇠 가지(155)에 연결되는 소리굽쇠 기부(156)의 표면 및 이면내에 홈(158, 161)을 갖는다. 홈(158)은 홈(161)에 대향하여 구성되어 있다. 또한, 홈(159)은 홈(157)과 홈(158) 사이에 구성되고, 그 홈(159)에 대향하여 구성되는 홈(162)은 홈(160)과 홈(161) 사이에구성되어 있다.
또한, 홈(157, 160)은 동일한 극성의 전극(163, 164)을 갖고, 홈(159, 162)은 전극(165, 166) 및 전극(167, 168)을 갖고, 홈(158, 161)은 동일한 극성의 전극(169, 170)을 가지며, 소리굽쇠 기부(156)의 양측에는 반대 극성의 전극(171, 172)을 갖는다. 이 전극들은 홈(157, 158, 159, 160, 161, 162)의 측면에 대향하여 배치된 전극들이 서로 다른 극성을 가지도록 연결된다. 따라서, 전극(165, 167, 169, 170, 171)은 모두 동일한 극성을 갖는데 반하여, 전극(163, 164, 166, 168, 172)은 반대 극성을 갖는다. 그 결과, 본 실시예의 진동자는 2개의 전극 단자 G-G'을 가진다.
따라서, 홈(159)은 각기 반대 극성의 전극(165) 및 전극(166)을 가지며, 마찬가지로, 홈(162)은 각기 반대 극성의 전극(167) 및 전극(168)을 가진다. 인접하는 홈의 측면상에 x축 방향으로 배치되는 전극과 대향하여 배치되는 전극은 서로 극성이 반대이다. 즉, 본 실시예에 있어서, 홈(159)의 측면에 배치된 전극(165)에 대향하는 홈(157)의 측면에 마련된 전극(173)은 서로 극성이 반대이며, 마찬가지로, 전극(175, 167)도 서로 반대 극성이고, 전극(166, 174)도 서로 반대 극성이며, 전극(168, 176)도 서로 반대 극성이다. 또한, 두께 방향(z축 방향)으로 대향하여 구성되는 홈(157, 160)의 내측에 배치된 전극(163) 및 전극(164)은 동일한 극성이다. 마찬가지로, 두께 방향(z축 방향)으로 대향하여 구성된 홈(158, 161)의 내측에 배치된 전극(169) 및 전극(170)도 동일한 극성이다. 홈(157, 160, 158, 161)의 내측에 배치되는 전극(163, 164, 169, 170) 및 소리굽쇠 기부(156)의 측면에 배치되는 전극(171, 172)은 소리굽쇠 기부(156)로부터 소리굽쇠 가지(154, 155)로 연장된다.
이제, 2개의 전극 단자 G-G' 사이에 교류 전압이 인가되면, 전계 Ex가 실선 및 파선으로 도시된 화살표 방향을 따라 교대로 발생한다. 그 결과, 역위상(inverse phase)에서 굴곡 모드가 발생된다. 또한, 전계 Ex가 홈들의 측면에 배치된 전극들 사이에서 그 전극들에 대해 수직으로 발생하므로, 전계 Ex가 커지고, 또한 소리굽쇠 기부(156)가 홈(159, 162) 및 전극(165, 166, 167, 168)을 가지므로, 소리굽쇠 기부에서 현저하게 큰 왜곡이 발생하여, 소형화되더라도 작은 직렬 저항 R1및 고품질 인수 Q를 갖는 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자가 얻어진다. 전술한 실시예에서는, 홈들이 소리굽쇠 가지 및/또는 소리굽쇠 기부상에 구성되었지만, 본 발명의 실시예는 홈 대신에 구멍, 또는 홈과 구멍의 조합을 포함한다.
(실시예 8)
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자(300)의 외관도 및 그의 좌표계를 도시한 것이다. 도 16은 도 15에 도시된 진동자(300)의 평면도이고, 도 17은 도 16에 도시된 소리굽쇠 가지의 I-I' 횡단면도이다. 도 15에 도시된 바와 같이, 진동자(300)는 수정 웨이퍼를 x축을 중심으로 절단 각도 θ로 회전시켜서 형성된다. 통상적으로, 절단 각도 θ는 0° 내지 10°의 값을 갖는다. 여기서, y' 및 z'축은 x축을 중심으로 회전한 후에 얻어지는 새로운 y축 및 z축이다. 이 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자(300)는 소리굽쇠 가지(301, 302) 및 소리굽쇠 기부(303)를 구비하며, 두께 t를 갖는다. 또한, 소리굽쇠 가지(301)는 단차부(step difference portion)를 갖고, 그 단차부(304)(상면부(301a)의 내측)는 상면부(upper surface portion)(301a)와 중면부(medium surface portion)(301b) 사이에 형성된다. 중면부(301b) 및 단차부(304)는 소리굽쇠 기부(303)로 연장된다.
또한, 소리굽쇠 가지(301)와 마찬가지로, 중면부(302b) 및 단차부(305)는, 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 소리굽쇠 가지(302)의 표면상에 형성되며, 또한, 상면부(303a), 중면부(303b) 및 단차부(306)가 소리굽쇠 기부(303)상에 형성된다. 즉, 도 16에 도시된 바와 같이, 이 진동자(300)의 소리굽쇠 가지(301)는 단차부(304)를 갖고, 소리굽쇠 가지(302)는 단차부(305)를 가지며, 이들 단차부는 소리굽쇠 기부(303)로 연장되고, 또한 단차부(304, 305)는 소리굽쇠 기부(303)의 단차부(306)에서 연결된다. 본 실시예에서는 소리굽쇠 가지의 단차부가 연속하여 구성되었지만, 본 발명의 실시예는 소리굽쇠 가지의 길이 방향으로 분할된 복수의 단차부를 포함한다.
또한, 도 17에 도시된 바와 같이, 소리굽쇠 가지(301)의 표면과 유사한 구조가 그 이면상에도 또한 구성된다. 단차부(307)는 하면부(lower surface portion)(301c)와 중면부(301d) 사이에 형성되며, 단차부(307)는 소리굽쇠 기부(303)로 연장된다. 여기서, 표면의 단차부(304)는 소리굽쇠 가지(301)의 내측을 향해 꺽이고, 이면의 단차부(307)는 소리굽쇠 가지(301)의 외측을 향해 꺽인다.전극(308)과 연결되는 단차부(304)와 전극(309)상에 배치된 전극(308)이 중면부(301b)상에 배치된다. 전극(310)은 단차부(307)상에 배치되며, 전극(310)에 연결되는 전극(311)은 중면부(301d)상에 배치된다. 또한, 전극(312)은 단차부(304)상에 배치된 전극(308)에 대향하여 가지(301)의 측면상에 배치되고, 전극(313)은 단차부(307)상에 배치된 전극(310)에 대향하여 가지(301)의 측면상에 배치된다.
이와 같이, 전극을 정렬함으로써 전계 Ex가 전극(308, 312)과 전극(310, 313) 사이에서 수직으로 발생한다. 마찬가지로, 소리굽쇠 가지(302)도 소리굽쇠 가지(301)에 좌우 대칭인 단차 및 전극을 갖는다. 즉, 단차부(305, 314), 상면부(302a), 중면부(302b) 및 중면부(302d)는 소리굽쇠 가지(302)의 표면 및 이면상에 구성된다. 전극(315)은 단차부(305)상에 배치되고, 전극(315)에 접속되는 전극(316)은 중면부(302b)상에 배치되고, 또한 전극(317)은 단차부(314)상에 배치되고, 전극(317)에 접속되는 전극(318)은 중면부(302d)상에 배치된다. 또한, 전극(319)은 전극(315)에 대향하여 가지(302)의 측면에 배치되고, 전극(320)은 전극(317)에 대향하여 가지(302)의 측면상에 배치된다. 더 상세하게는, 제 1 전극 세트(308, 309, 310, 311, 319, 320)는 극성이 동일하며, 제 2 전극 세트(312, 313, 315, 316, 317, 318)는 제 1 전극 세트와 극성이 반대이다. 그 결과, 2개의 전극 단자 K-K'이 구성된다.
이제, 전극 단자 K-K' 사이에 교류 전압을 인가하면, 전계 Ex가, 도 17에서 실선 및 점선 화살표로 나타낸 바와 같이, 그 전극들 사이에 수직 및 교대로 발생하고, 굴곡 모드 진동이 용이하게 발생되어, 진동자에 대한 전기-기계적인 왜곡 효율이 커지므로, 작은 직렬 저항 R1및 고품질 인수 Q를 갖는 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자가 얻어진다.
(실시예 9)
도 18은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자(321)의 외관도 및 그의 좌표계를 도시한 것이다. 도 19는 도 18에 도시된 진동자(321)의 평면도이고, 도 20은 도 19에 도시된 소리굽쇠 가지의 J-J' 횡단면도를 도시한 것이다. 여기서, 본 실시예에서의 좌표계는 도 15에서 도시한 것과 동일하다. 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자(321)는 소리굽쇠 가지(322, 323) 및 소리굽쇠 기부(324)를 구비하며, 두께 t를 가진다. 또한, 소리굽쇠 가지(322)는 도 18 및 도 20에 도시된 바와 같이 단차를 가진다. 소리굽쇠 가지(322)상에는 상면부(322a), 중면부(322b, 322d), 단차부(325, 328) 및 하면부(322c)가 형성된다. 중면부(322b, 322d) 및 단차부(325, 328)는, 상면부(324a), 중면부(324b) 및 단차부(327)로 형성되는 표면과, 그 표면과 동일한 형상(그 형상은 도 18 및 도 19에 도시하지 않음)을 갖는 이면을 갖는 소리굽쇠 기부(324)로 연장된다.
동일한 방법으로, 상면부(323a), 중면부(323b, 323d), 단차부(326, 329) 및 하면부(323c)가 소리굽쇠 가지(323)상에 형성된다. 중면부(323b, 323d) 및 단차부(326, 329)는 상기 소리굽쇠 가지(322)와 동일한 방법으로 소리굽쇠기부(324)로 연장된다. 즉, 도 19 및 도 20에 도시된 바와 같이, 소리굽쇠 가지(322, 323)는 소리굽쇠 기부(324)로 연장되고 단차부(327)에서 연결되는 단차부(325, 326)를 갖는다. 또한, 단차부(325, 328)는 소리굽쇠 가지(322)의 표면 및 이면에 구성되며, 또한 단차부(326, 329)는 소리굽쇠 가지(323)의 표면 및 이면상에 구성된다. 본 실시예에 있어서, 단차부(325, 328 ; 326, 329)가 소리굽쇠 가지(322, 323)의 내측을 향해 꺽이고, 상기 단차부(325, 328 ; 326, 329)가 상기 가지(322, 323)의 외측을 향해 꺽일 때 동일한 효과를 얻는다.
또한, 전극(330)은 단차부(325)상에 배치되고, 전극(330)에 접속되는 전극(331)은 중면부(322b)상에 배치되며, 또한 전극(332)은 단차부(328)상에 배치되고, 전극(332)에 접속되는 전극(333)은 중면부(322d)상에 배치되며, 전극들(334, 335)은 소리굽쇠 가지(322)의 양 측면상에 배치된다. 즉, 전극(335)은 상기 전극(335)과 극성이 반대인 전극(330, 332)에 대항하여 배치된다. 상기 소리굽쇠 가지(322)와 마찬가지로, 소리굽쇠 가지(323)도 상기 소리굽쇠 가지(322)에 좌우 대칭인 단차 및 전극을 갖는다.
즉, 소리굽쇠 가지(323)는 단차부(326, 329), 상면부(323a), 중면부(323b, 323d) 및 하면부(323c)를 가지며, 단차부(326)는 중면부(323d)상에 배치된 전극(337)에 접속되는 전극(336)을 갖고, 단차부(329)는 중면부(323d)상에 배치된 전극(339)에 연결되는 전극(338)을 갖고, 전극(340, 341)은 소리굽쇠 가지(323)의 양 측면상에 배치된다. 즉, 전극(341)은 상기 전극(341)과는 반대 극성인 전극(336, 338)에 대향하여 배치된다. 더 상세하게는, 도 20에 도시된 바와 같이,제 1 전극 세트(330, 331, 332, 333, 340, 341)는 극성이 동일한 반면, 제 2 전극 세트(334, 335, 336, 337, 338, 339)는 제 1 전극 세트와 극성이 반대이다. 이와 같이 해서, 2개의 전극 단자 L-L'를 구성할 수 있다.
2개의 전극 단자 L-L' 사이에 교류 전압이 인가되면, 도 20에서 실선 및 점선 화살표로 도시된 바와 같이, 전계 Ex가 전극 사이에 수직 및 교대로 발생하고 굴곡 모드 진동이 용이하게 여기될 수 있어, 진동자에 대한 전기-기계적 왜곡 효율이 커지므로, 작은 직렬 저항 R1및 고품질 인수 Q를 갖는 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자가 얻어질 수 있다. 본 실시예에서는, 소리굽쇠 가지(322, 323)가 상기 가지의 내측상에 중면부(322b, 322d, 323b, 323d)를 갖지만, 소리굽쇠 가지(322, 323)의 외측상에 중면부가 구성될 경우 상기 형상의 효과와 동일한 효과를 얻는 것이 가능해진다.
(실시예 10)
도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자(342)의 평면도이다. 본 실시예에서는, 3개의 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자(343, 344, 345)가 에칭 또는 기계적 처리에 의해 소리굽쇠 기부에 접속되어 일체형으로 형성된다. 또한, 도 21에 도시된 바와 같이, 각각의 진동자(343, 344, 345)는 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자(300, 321)와 마찬가지로 단차를 이용한다. 여기서, 제 1 진동자(343)는 소리굽쇠 가지(346, 347) 및 소리굽쇠 기부(348)를 구비하고, 제 2 진동자(344)는 소리굽쇠 가지(349, 350) 및 소리굽쇠 기부(351)를 구비하며, 제 3 진동자(345)는 소리굽쇠 가지(352, 353) 및 소리굽쇠 기부(354)를 구비한다. 제 1 진동자(343) 및 제 2 진동자(344)는 소리굽쇠 기부(348, 351)의 베이스부(355)를 통해 일체형으로 형성된다.
마찬가지로, 제 2 진동자(344) 및 제 3 진동자(345)는 소리굽쇠 기부(351, 354)의 베이스부(356)를 통해 일체형으로 형성된다. 이들 진동자(343, 344, 345)는 각각 소리굽쇠 가지의 상이한 비율의 폭 및 길이를 각기 갖도록 설계된다. 따라서, 3개의 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자(343, 344, 345)는 상이한 주파수 온도 특성에 의해 일체형으로 형성되고 단편의 일체형 수정 진동자로서 얻어진다.
또한, 도 8 내지 도 11에 의해 기술된 실시예에서 상세히 설명된 바와 같이, 이들 진동자(343, 344, 345)를 전기적으로 병렬 접속함으로써 상기 실시예에서의 주파수 온도 특성의 개선이 성취될 수 있다. 본 실시예에서는, 3개의 진동자를 이용하는 것으로 개시되어 있으나, 4개 이상의 수정 진동자의 접속도 또한 동일한 효과를 제공한다.
또한, 상기 실시예에서, 주파수 온도 특성을 개선하기 위해 동일한 형상을 갖는 일체형 복수 성분의 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자가 사용되었으나, 주파수 온도 특성은 다른 방법에 의해, 즉, 접속 방법, 예컨대, (1) 도 1, 도 5, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같은 홈을 갖는 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자와, 도 15 및 도 18에 도시된 바와 같은 단차를 갖는 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자와의 결합, (2) 도 1, 도 5, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같은 진동자들의 결합, (3) 도 15및 도 18에 도시된 바와 같은 진동자들의 결합, (4) 도 1, 도 5, 도 12, 도 13, 도 15에 도시된 바와 같은 진동자와, 도 22 및 도 23에 도시된 바와 같은 통상적인 진동자와의 결합에 의해 개선될 수 있다.
즉, 주파수 온도 특성의 개선은 본 발명을 구체화하는 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자를 채용하여 이를 다른 진동자와 전기적으로 병렬 접속시킴으로써 성취될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예는 소리굽쇠 가지의 진동 모드를 결정하는 두 가지 전극 배치 방법을 포함한다. 즉, (1) 전극은 소리굽쇠 기부에서 일체형으로 접속되어 형성된 복수의 진동자로 이루어지는 각각의 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자가 동일한 진동 모드에서 진동하도록 배치되거나, 또는 (2) 전극은 소리굽쇠 기부에서 일체형으로 접속되어 형성된 복수의 성분 진동자로 이루어지는 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자가 상이한 진동 모드에서 진동하도록 배치된다.
또한, 도 8, 도 11, 및 도 21에 도시된 실시예에서는, 각각의 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자가 일체형으로 나란히 접속되어 형성되었다. 그러나, 본 발명은 일체형으로 나란히 접속되어 형성된 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자에 한정되는 것이 아니라, 소리굽쇠 기부에서 일체형으로 접속되어 형성된 것이라면 어떠한 형상도 포함한다.
또한, 제공된 실시예에서는, 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자가 2개의 소리굽쇠 가지를 갖지만, 본 발명의 실시예들은 복수의 소리굽쇠 가지를 포함한다. 본 발명의 실시예들은 또한 4개 이상의 성분의 소리굽쇠 수정 진동자로 이루어지는, 소리굽쇠 기부에서 일체형으로 접속되어 형성되는 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자를 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예는 각각의 진동자가 각각의 소리굽쇠 기부에서 일체형으로 접속되어 형성되는 복수의 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자로 이루어지며, 상이한 진동자 형상 및 상이한 전극 배치를 가질 수도 있음을 개시하는 것을 포함한다.
또한, 2개의 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자는 도 8의 실시예에서 도시된 바와 같은 각각의 소리굽쇠 기부에서 Φ의 각도로 일체형으로 접속되어 형성되고, 또한 본 발명의 실시예는 Φ의 각도를 갖는 상기 진동자와 동일한 효과를 갖는 다음과 같은 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자를 포함하는데, 즉, 복수의 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자의 소리굽쇠 기부가 평행하게 형성되고 복수의 성분 진동자중 하나는 적어도, 2개의 소리굽쇠 기부가 Φ의 각도로 내부로 향하거나, Φ의 각도로 외부로 향하도록 설계되어 형성된다. 이들 진동자가 소리굽쇠 기부에서 일체형으로 접속되어 형성되는 것은 물론이다.
전술한 바와 같이, 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자에 본 발명의 실시예에 따른 진동자 형상 및 전극 구성을 제공함으로써, 다음과 같은 현저한 효과가 얻어질 수 있다. 즉,
(1) 홈이 소리굽쇠 가지의 중앙선 부분을 포함하도록 구성되어, 전극에 수직하는 전계가 발생하므로, 전기-기계적인 변환 효율이 커지기 때문에 작은 직렬 저항 R1및 높은 품질 인수 Q를 갖는 굴곡 모드 수정 진동자가 얻어진다.
(2) 소형화되더라도, 작은 직렬 저항 R1을 갖는 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자가 얻어진다.
(3) 에칭 처리에 의해 2개의 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자가 일체형으로 형성되어 전기적으로 병렬 접속됨에 따라, 우수한 주파수 온도 특성을 갖는 일체형으로 형성되고 소형화된 수정 진동자가 실현될 수 있다.
(4) 1개의 석영 웨이퍼상에 다수의 진동자를 형성할 수 있게 하는 에칭 처리에 의해 일체형으로 형성되기 때문에, 저가의 수정 진동자가 실현될 수 있다.
(5) 종래 기술의 수정 진동자는 소리굽쇠형에 근거하므로, 2개의 리드선 또는 축받이(pedestal)상에 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자를 탑재하는 것이 용이하다. 따라서, 소리굽쇠 가지의 진동에 의해 야기된 탑재시의 에너지 손실이 감소하며, 얻어진 진동자는 충격 내성을 갖는다.
(6) 소리굽쇠 기부상에 복수의 홈이 존재하고 반대 극성의 전극이 인접하는 홈의 측면에 대향하여 배치됨에 따라, 소리굽쇠 기부에서의 왜곡이 현저하게 커지므로, 작은 직렬 저항 R1및 높은 품질 인수 Q를 갖는 소형화된 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자가 얻어진다.
(7) 홈이 소리굽쇠 가지의 중앙선을 포함하여 구성되고, 전극이 상기 홈상에 배치되며, 상기 홈이 소리굽쇠 기부로 연장됨에 따라, 소리굽쇠 기부에서의 왜곡량이 현저하게 커지게 된다. 따라서, 전기-기계적인 변환 효율이 커지므로, 작은 직렬 저항 R1및 높은 품질 인수 Q를 갖는 소형화된 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자가 얻어진다.
(8) 폭 방향의 표면 및 이면에 구성된 단차부상에 전극이 배치되고, 상기 전극에 대향하는 소리굽쇠 가지의 측면이 상기 전극과 반대 극성의 전극을 가짐에 따라, 전기-기계적인 변환 효율이 매우 커지게 된다. 따라서, 작은 직렬 저항 R1및 높은 품질 인수 Q를 갖는 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자가 얻어진다.
(9) 소리굽쇠 가지상에 단차가 구성되기 때문에, 충분히 큰 전기-기계적인 변환 효율을 유지하는 매우 좁은 폭의 소리굽쇠 가지가 얻어질 수 있다.
(10) 복수의 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자가 일체형으로 형성되고 전기적으로 병렬 접속됨에 따라, 복합 진동자에 대한 복합 직렬 저항 R1이 작아지게 된다. 예를 들어, 동일한 직렬 저항 R1을 갖는 2개의 진동자가 사용되는 경우, 본 발명의 실시예로부터 형성된 복합 진동자는 직렬 저항 R1의 절반을 갖는다. 따라서, 일체형으로 형성되는 진동자의 수를 증가시킴으로써 복합 직렬 저항 R1이 더욱 감소될 수 있다.
(11) 복수의 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자가 일체형으로 형성되어 전기적으로 병렬 접속됨에 따라, 복수의 진동자중 하나가 몇몇 원인, 예를 들어 충격에 의해 파손된다 하더라도, 진동자로서 기능이 유지될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 신규한 형상 및 신규한 전극 구성을 갖는굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자는 마찬가지의 현저한 효과를 가질 수 있음이 이해될 것이다. 이에 덧붙여, 본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 도시되고 기술되었으나, 당업자라면 본 발명의 정신 및 범주로부터 벗어나지 않고 형상 및 전극 구성에 있어 변형을 행할 수 있음이 이해될 것이다.

Claims (17)

  1. 굴곡 모드로 진동하는 소리굽쇠 수정 진동자(tuning fork, quartz crystal resonator)에 있어서,
    소리굽쇠 가지(tines)와,
    소리굽쇠 기부(base)와,
    상기 소리굽쇠 기부 각각의 중앙선 부분에 마련된 적어도 하나의 홈과,
    각각의 홈 내부에 마련된 적어도 하나의 제 1 전극과,
    상기 소리굽쇠 가지의 측면상에 마련된 적어도 하나의 제 2 전극
    을 구비하며,
    각각의 가지에 대해 상기 적어도 하나의 제 2 전극은 상기 적어도 하나의 제 1 전극에 반대 극성을 갖는 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 1 소리굽쇠 가지의 적어도 하나의 홈 내측의 적어도 하나의 제 1 전극 및 제 2 소리굽쇠 가지의 측면상에 배치된 적어도 하나의 제 2 전극은 동일한 제 1 극성을 갖고, 제 1 소리굽쇠 가지의 측면상에 배치된 적어도 하나의 제 2 전극 및 제 2 소리굽쇠 가지의 적어도 하나의 홈 내측의 적어도 하나의 제 1 전극은 상기 제 1 극성과는 반대의 극성을 갖는 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 진동자는 2개의 전극 단자를 포함하는 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    소리굽쇠 가지의 중앙선을 포함하는 중앙 부분에 구성된 홈은, 각각의 소리굽쇠 가지에 결합된 소리굽쇠 기부로 연장되는 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    소리굽쇠 가지상에 구성된 홈 폭 W2은 홈의 에지로부터 가지의 에지까지의 폭 W1, W3보다 크거나 같은 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자.
  6. 굴곡 모드로 진동하는 소리굽쇠 수정 진동자에 있어서,
    소리굽쇠 가지와,
    소리굽쇠 기부와,
    상기 기부가 소리굽쇠 가지에 결합되는 소리굽쇠 기부상에 마련된 복수의 홈과,
    상기 홈에 마련된 전극
    을 구비하는 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    각각의 소리굽쇠 가지에 상기 기부가 접속되는 소리굽쇠 기부의 표면 및 이면상에 제 1 홈 세트(a first set of grooves)가 구성되고,
    상기 제 1 홈 세트 사이의 표면 및 이면상에 제 2 홈 세트(a second set of grooves)가 구성되는
    굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    홈의 두께 방향으로 서로 대향 배치된 전극들은 동일한 극성을 갖고,
    인접하는 홈의 측면에 대향 배치된 전극들은 반대 극성을 갖는
    굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자.
  9. 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
    소리굽쇠 기부는 복수의 홈을 갖고, 상기 홈은 전극을 포함하는 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자.
  10. 굴곡 모드로 진동하는 소리굽쇠 수정 진동자에 있어서,
    단차부(step difference portions)를 갖는 소리굽쇠 가지와,
    소리굽쇠 기부와,
    상기 단차부상의 적어도 하나의 제 1 전극과,
    상기 소리굽쇠 가지의 측면상에 배치된 적어도 하나의 제 2 전극
    을 구비하며,
    상기 적어도 하나의 제 1 전극과 상기 적어도 하나의 제 2 전극은 반대 극성을 갖는 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자.
  11. 청구항 1, 청구항 2, 청구항 3, 청구항 6, 청구항 10에 기재된 복수의 진동자를 구비하는 진동자.
  12. 제 1 항, 제 6 항, 또는 제 10 항중 어느 한 항에 규정된 진동자를 포함하는 진동자에 있어서,
    상기 복수의 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자는 각각의 소리굽쇠 기부에서 접속되는 진동자.
  13. 각각의 소리굽쇠 기부에서 일체형으로 접속되어 형성되는 복수의 굴곡 모드 소리굽쇠 수정 진동자로서, 상기 수정 진동자는 제각기 소리굽쇠 기부에서 서로에게 0°내지 30°의 분리 각도로 결합되는 진동자.
  14. 제 13 항에 있어서,
    복수의 소리굽쇠 진동자의 각각은 상이한 진동자 형상 및/또는 상이한 전극 배치를 갖는 진동자.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 진동자는 나란히 배열되는 진동자.
  16. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항, 제 6 항 또는 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진동자는 전기적으로 병렬 접속되는 진동자.
  17. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항, 제 6 항 또는 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,
    소리굽쇠 가지 및/또는 소리굽쇠 기부상에 구성된 홈은 구멍이거나, 홈과 구멍의 조합이며, 상기 구멍 또는 상기 홈은 전극을 포함하는 진동자.
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