KR20020038462A - 라메 모드 수정 진동자 - Google Patents

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KR20020038462A
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가와시마히로후미
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유겐가이샤 피에덱크 기쥬츠 켄큐쇼
쿼크 크리스타루 기쥬츠 켄큐쇼 가부시키가이샤
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Abstract

고차 모드에서 진동하는 본 발명의 라메 모드 수정 진동자는, x, y 및 z 축의 좌표를 갖는 블랭크 X-플레이트 수정이 그의 y축을 중심으로 36.5° 내지 47° 회전되고, y축을 중심으로 한 회전에 의해 생성되는 x축에 대응하는 새로운 x'축을 중심으로 65° 내지 85°더 회전되며, 그리고 나서 이와 같이 회전된 블랭크 X-플레이트 수정이 각기 최초 좌표계의 x-y, y-z 및 z-x 평면에 평행한 평면들을 따라 절단되어 얻어진 X-플레이트 수정으로 형성된다. 수정 진동자는 일체로 형성된 진동부, 지지 프레임 및 탑재부를 포함한다. 진동부는 두 개의 접속부를 통해 지지 프레임 및 탑재부에 접속되며, 그 결과 수정 진동자는 더욱 작은 직렬 저항 R1을 갖고, 넓은 온도 범위에 걸쳐 최소 주파수 변화 및 최소의 진동 에너지 손실을 나타낸다.

Description

라메 모드 수정 진동자{LAME MODE QUARTZ CRYSTAL RESONATOR}
본 발명은 특정 평면을 따라 블랭크 수정을 절단하여 얻은 수정을 포함하는 라메 모드 수정 진동자(Lame mode quartz crystal resonator)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 소형화, 동작의 고정밀화, 제조의 저렴화가 강하게 요구되는 IC 카드 등의 휴대형 장치에서 사용하기 위한 기준 신호원으로서 가장 적합한 라메 모드 수정 진동자에 관한 것이다.
라메 모드 수정 진동자의 개요는 vol. J82-C-I, No.12(1999년 12월), 페이지 667∼682, "전자, 정보 및 통신 엔지니어 연구원(the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers)"의 보고서에서 본 특허 출원의 발명자들에 의해 기술된 이론인 "수정 진동자 및 디바이스(Quartz Resonators andDevices)"에 기술되어 있다.
도 7에는 수정 결정 구조의 좌표계 o-xyz와 관련해서 라메 모드 수정 진동자의 수정 결정 구조의 공지된 절단 방향이 도시되어 있다. 도면에서, x', y', z' 및 z"축은 좌표계가 회전된 후의 좌표축(절단된 후의 결정축)이다. 절단 방향은, x축을 중심으로 Y-플레이트 수정 결정을 φy도 회전시킨 후, x축을 중심으로 한 회전에 의해 생성되는 y축에 대응하는 새로운 축 y'를 중심으로 Y-플레이트 수정 결정을 θy도 회전시킴으로써 얻어진다.
도 8에는 제로 온도 계수를 제공하는 종래의 라메 모드 수정 결정 진동자에 대한 수정 결정의 절단 각도 φy및 θy간의 관계가 도시되어 있다. 곡선(102)으로 도시된 바와 같이, 종래의 라메 모드 수정 결정 진동자의 절단 각도 θy는 30°∼60°내에 존재한다.
도 9에는 도 8에서의 범위 내에 존재하는 절단 각도 θy에 대한 2차 온도 계수 β와 절단 각도 θy간의 관계가 도시되어 있다. 도 9에서 곡선(103)으로 도시된 바와 같이, 절단 각도 θy가 45°인 경우, 2차 온도 계수 β는 -5.4×10-8/℃2로 그 절대값은 매우 크다. 절단 각도 θy가 45°로부터 변화함에 따라, 2차 온도 계수 β의 절대값은 도 9에 곡선(103)으로 도시된 바와 같이 작아진다. 30° 또는 60°의 절단 각도 θy에서, β는 -4.5×10-8/℃2이 된다.
도 20에는 앞서 설명된 종래의 수정 결정(200)을 이용한 라메 모드 수정 진동자가 도시되어 있으며, 이것은 진동부(207), 지지 프레임(201, 213) 및 탑재부(202)를 포함한다. 진동부(207) 상에는 전극(208, 209, 210)이 배치되며, 전극은 탑재부(202)에서 전극 터미널(211, 212)을 갖는다. (또한, 진동부의 배면측 상에는 도 20에는 도시되어 있지 않은 전극이 또한 배치된다.) 이들 전극중에서, 동일측 상에서 서로 인접하는 두 개의 전극 또는 정면 및 배면측 상에 정렬되어 위치된 두 개의 전극은 상이한 극성을 형성한다. 또한, 진동부(207)는 접속부(203, 206)를 통해 지지 프레임(213, 201)에 접속되며, 접속부(204, 205)를 통해 지지 프레임(213, 201) 및 탑재부(202)에 접속된다.
그러나, 이러한 배열에 의하면, 수정 결정이 앞서 설명된 매우 큰 2차 온도 계수 β를 가지므로, 넓은 온도 범위에 걸쳐 작은 주파수 변화를 갖는 라메 모드 수정 진동자를 얻을 수 없다. 따라서, 보다 작은 2차 온도 계수 β를 갖는 라메 모드 수정 진동자를 실현하기 위해서는 해결되어야 할 문제가 남는다.
또한, 종래의 라메 모드 수정 진동자는 앞서 설명된 바와 같이 그의 네 개의 단부에서 접속부를 통해 지지 프레임 및 탑재부에 접속되는 진동부를 포함하고, 진동부는 진동시에 에너지 손실이 증가되고, 그 결과 직렬 저항 R1이 증가하며 품질 팩터 Q는 감소되는 문제가 해결되어야 할 문제로서 남는다. 결과적으로, 진동부에서 에너지 손실을 최소화하는 새로운 라메 모드 수정 진동자가 요구되었다.
본 발명의 목적은 앞서 설명된 종래 기술의 단점을 모두 제거하고, 작은 2차 온도 계수 β를 가지며, 진동부에서 에너지 손실을 최소화해서 직렬 저항 R1을 저하시키고 품질 팩터 Q를 증가시키기에 적합한 개선된 라메 모드 수정 진동자를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 라메 모드 수정 진동자를 형성하는 수정 플레이트 및 그의 좌표를 도시하는 설명도,
도 2는 본 발명에 따른 라메 모드 수정 진동자의 제로 온도 계수(1차 온도 계수는 제로임)를 획득하기 위한 절단 각도 φx및 θx간의 관계를 도시하는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 절단 각도 θx와 2차 온도 계수 β간의 관계를 도시하는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 라메 모드 수정 진동자의 제로 온도 계수를 획득하기 위한 절단 각도 φx및 θx간의 다른 관계를 도시하는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 절단 각도 θx와 2차 온도 계수 β간의 관계를 도시하는 도면,
도 6은 본 발명에 따른 라메 모드 수정 진동자의 주파수 온도 특성의 일예를 도시하는 특성 곡선,
도 7은 종래의 라메 모드 수정 진동자와 그의 좌표계를 도시하는 설명도,
도 8은 종래의 라메 모드 수정 진동자의 제로 온도 계수를 획득하기 위한 절단 각도 φy및 θy간의 관계를 도시하는 도면,
도 9는 종래의 절단 각도 θy와 2차 온도 계수 β간의 관계를 도시하는 도면,
도 10은 본 발명에 따른 고차 라메 모드 수정 진동자의 일실시예를 예시하는 정면도,
도 11은 도 10에 도시된 라메 모드 수정 진동자의 우측면도,
도 12는 본 발명에 따른 고차 라메 모드 수정 진동자의 다른 실시예를 예시하는 정면도,
도 13은 도 12에 도시된 라메 모드 수정 진동자의 우측면도,
도 14는 본 발명에 따른 라메 모드 수정 진동자의 또 다른 실시예를 예시하는 정면도,
도 15는 도 14에 도시된 라메 모드 수정 진동자의 진동부의 우측면도,
도 16은 본 발명에 따른 라메 모드 수정 진동자의 또 다른 실시예를 예시하는 정면도,
도 17은 본 발명에 따른 고차 라메 모드 수정 진동자의 또 다른 실시예를 예시하는 정면도,
도 18은 본 발명에 따른 비대칭 라메 모드 수정 진동자의 일실시예를 예시하는 정면도,
도 19는 도 18에 도시된 진동자의 진동부의 우측면도,
도 20은 종래의 고차 라메 모드 수정 진동자를 예시하는 정면도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
7 : 수정 진동자8 : 지지 프레임
9 : 진동부10 : 탑재부
11, 12 : 접속부13, 14, 15 : 전극
16, 17, 22 : 전극 터미널18, 19, 20, 21 : 전극
이러한 목적을 달성하기 위해, 두가지 진동이 상이한 위상에서 발생하는 본 발명에 따른 라메 모드 수정 진동자는, x, y 및 z축으로 구성되는 좌표계를 갖는 블랭크 X-플레이트 수정을 그의 y축을 중심으로 36.5°∼47°회전시킨 후, 상기 y축을 중심으로 한 상기 회전에 의해 생성되는 상기 x축에 대응하는 새로운 x'축을 중심으로 65°∼85°회전시키고, 그리고 나서, 이와 같이 회전된 블랭크 X-플레이트 수정을 최초의 좌표계의 x-y, y-z, z-x 평면에 평행한 평면을 따라 제각기 절단하여 얻은 X-플레이트 수정으로 형성된다.
본 발명의 다른 측면에서, 고차(overtone) 모드에서 진동하는 라메 모드 수정 진동자는 일체로 형성된 진동부, 지지 프레임 및 탑재부를 포함하며, 진동부는 두 개의 접속부를 통해 지지 프레임 및 탑재부에 접속된다.
이와 같이해서, 본 발명은 작은 2차 온도 계수 β를 나타내는 새로운 형태로 절단된 수정 결정을 이용하는 라메 모드 수정 진동자를 제공하며, 진동부와 지지프레임을 접속하는 두 개의 접속부로 인해, 진동부에서 작은 진동 에너지 손실 및 보다 작은 직렬 저항 R1을 갖는 초소형 라메 모드 수정 진동자가 획득될 수 있다.
새로운 방법으로 절단된 수정 결정을 갖는 고차 라메 모드 수정 진동자는 다음과 같은 현저한 효과를 갖는다.
(1) 본 발명에 따른 고차 라메 모드 수정 진동자에 의하면, 2차 온도 계수 β가 -1×10-8/℃2이고 그 절대값은 매우 작다. 그러므로, 본 발명은 넓은 온도 범위에 걸쳐 주파수 변화가 최소화된 라메 모드 수정 진동자를 제공할 수 있다.
(2) 본 발명에 따르면, 진동부와 지지 프레임을 접속하기 위해 두 개의 접속부가 제공되므로, 진동 에너지 손실을 최소화하며, 그 결과 보다 낮은 직렬 저항 R1및 높은 품질 팩터 Q를 갖는 라메 모드 수정 진동자가 획득될 수 있다.
(3) 본 발명에 따르면, 진동부, 지지 프레임, 탑재부 및 접속부를 일체로 형성할 수 있으므로, 최소화되고 저렴하며 대량 생산에 유리한 수정 진동자가 실현될 수 있는데, 그 이유는 수정 결정 웨이퍼 상에서 다수의 진동자가 일괄로 동시에 처리될 수 있기 때문이다.
(4) 본 발명은 화학적 에칭 프로세스에 의해 일체로 형성되는 수정 진동자를 생성할 수 있으므로, 쇼크 저항에서 우수한 라메 모드 수정 진동자가 실현될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면과 관련해서 이하의 상세한 설명 및 청구범위를 참조함으로써 보다 충분히 이해될 수 있다.
(실시예 1)
도 1에는 본 발명에 따른 라메 모드 수정 진동자로 절단되는 수정 플레이트(1) 및 그의 좌표계가 도시되어 있다. 수정 결정 구조의 좌표계는 원점 O, 전기축 x, 자기축 y 및 광축 z으로 이루어져 좌표계 O-xyz를 구성한다. X-플레이트 수정은 y축을 중심으로 φx도회전된 후, y축을 중심으로 한 회전에 의해 생성되는 새로운 x'축을 중심으로 θx도 회전된다. 본 발명에 따른 라메 모드 수정 진동자는 이와 같이 회전된 블랭크 수정 플레이트를 제각기 최초 좌표계의 x-y, y-z, z-x 평면에 평행한 평면으로 절단하는 방식으로 얻어진 수정 플레이트로 형성된다.
도 2에는 본 발명에 따른 라메 모드 수정 진동자에 제로 온도 계수(1차 온도 계수는 제로)를 제공할 수 있는 절단 각도 φx와 θx간의 관계가 도시되어 있다. 도 2에서 곡선(2)으로 도시된 바와 같이, 제로 온도 계수는 각도 φx의 36.5°∼47°의 범위 및 각도 θx의 65°∼85°의 범위 내에 존재함이 분명하다.
도 3에는 도 2에 도시된 관계하에서 절단 각도 θx와 2차 온도 계수 β간의 관계가 도시되어 있다. 도 3에 곡선(3)으로 도시된 바와 같이, 각도 φx의 36.5°∼47°에 대응하는 각도 θx의 65°∼85°의 범위내에서 2차 온도 계수 β는 대략 -1×10-8/℃2이며, 2차 온도 계수 β의 절대값은 종래의 라메 모드 수정 진동자의 2차온도 계수의 약 1/5∼1/4만큼 작다.
도 4에는 본 발명에 따른 라메 모드 수정 진동자에 제로 온도 계수를 제공하는 절단 각도 φx와 θx간의 다른 관계가 도시되어 있다. 도 4의 곡선(4)에 의하면, 제로 온도 계수는 절단 각도 φx의 133°∼143.5°와 절단 각도 θx의 5°∼25°의 범위내에 존재한다. 도 5에는 도 4에 도시된 관계하에서 절단 각도 θx와 2차 온도 계수 β간의 관계가 도시되어 있다. 도 5에서 곡선(5)으로 도시된 바와 같이, 절단 각도 φx의 133°∼143.5°에 대응하는 절단 각도 θx의 5°∼25°의 범위내에서 2차 온도 계수 β는 -1×10-8/℃2로서 매우 작다.
도 6에는 절단 각도 φx가 47°이고 절단 각도 θx가 65°일 때 라메 모드 수정 진동자의 주파수 온도 특성의 일실시예가 도시되어 있으며, 곡선(6)으로 도시된다. 본 발명에 따른 라메 모드 수정 진동자에 의하면, 도 6에서 곡선(6)으로 도시된 바와 같이 넓은 온도 범위에 걸쳐서 주파수 변화가 작은데, 그 이유는 2차 온도 계수 β의 절대값이 종래의 라메 모드 수정 진동자의 2차 온도 계수보다 훨씬 작기 때문이다. 곡선(101)은 종래 기술에 따른 라메 모드 수정 진동자의 주파수 온도 특성을 도시하며, 그로부터 본 발명에 따른 라메 모드 수정 진동자가 종래의 라메 모드 수정 진동자에 비해 우수함은 명백하다.
(실시예 2)
도 10에는 본 발명의 일실시예로서 고차(오버톤(overtone)) 라메 모드 수정 진동자가 정면도로 도시되어 있다. 수정 진동자(7)는 진동부(9), 지지 프레임(8), 탑재부(10) 및 접속부(11, 12)를 포함하며, 이들은 모두 일체로 형성된다. 진동부(9)는 접속부(11)를 통해 지지 프레임(8)에 접속되고, 접속부(12)를 통해 탑재부(10)에 접속된다. 접속부(11, 12)는 각기 진동부(9)의 대각선 단부에 마련된다.
도시된 본 실시예에서는, 전극(13, 14, 15)이 진동부(9)의 길이 방향으로 배치되어 서로 인접하는 전극은 상이한 전극을 형성한다. 즉, 전극부는 세 개의 전극으로 분할된다. 이러한 진동자는 (3, 1)의 고차 모드에서 진동한다. 전극(13)은 지지 프레임(8) 상에 배치된 전극(18)을 통해 탑재부(10) 상에 배치된 전극 터미널(16)에 접속된다. 전극(13, 15)은 그들의 측면(도시되지 않음)을 통해 서로 접속된다. 또한, 전극(14)은 전극 터미널(17)과 동일 극성을 갖도록 구성된다.
본 발명에 따른 수정 진동자는 각기 지지 프레임(8)과 탑재부(10) 사이의 두 개의 접속부와 진동부(9)를 포함하므로, 진동부의 진동 에너지 손실을 최소화할 수 있다. 결과적으로, 본 발명은 작은 직렬 저항 R1및 높은 품질 팩터 Q를 갖는 라메 모드 수정 진동자를 제공한다. 접속부(11, 12)는 진동부(9)의 대각선 상에서 대향하는 단부에 제공되므로, 이러한 진동자는 쇼크 로드에 민감하지 않다.
도 11에는 도 10에 도시된 진동자의 우측면도가 도시되어 있다. 진동부(9)는 그의 배면측에서 정면측 상의 전극(13, 14, 15)에 대향하여 배치된 전극(19, 20, 21)을 갖는다. 전극(13, 15, 20) 및 전극 터미널(16, 22)은 동일 극성을 가지며, 또한 전극(14, 19, 21) 및 전극 터미널(17)은 전기적으로 두 개의 전극 터미널을 형성하도록 동일 극성을 갖는다. 교류 전압이 이러한 두 개의 전극 터미널(16, 17)에 인가되면, 각각의 전극이 배치된 진동부의 부분이 그들의 길이와 폭 방향에서 팽창 및 수축하는 식으로 반복해서 진동되며, 즉, 이 부분은 상이한 위상에서 진동한다.
(실시예 3)
도 12에는 본 발명에 따른 고차 라메 모드 수정 진동자의 다른 실시예가 정면도로 도시되어 있다. 수정 진동자(23)는 진동부(26), 지지 프레임(24), 탑재부(25) 및 접속부(27, 28)를 포함한다. 진동부(26)의 정면 상에 전극(29, 30, 31, 32, 33)이 배치되며, 서로 인접하는 전극은 상이한 극성을 형성한다. 본 실시예에서, 전체 전극부는 5개의 전극으로 분할된다. 결과적으로, 이러한 공진기는 (5, 1)의 고차 모드에서 진동한다. 전극(29)은 접속부(27)를 통해 지지 프레임(24) 상에 배치된 전극(34)에 접속되고, 탑재부(25)의 전극 터미널(35)에도 접속된다. 다른 한편, 전극(30, 32)은 두 개의 전극 터미널을 형성하도록 전극 터미널(36)에 접속된다.
또한, 본 실시예에 의하면, 진동부(26)는 두 개의 접속부(27, 28)에서 지지 프레임(24) 및 탑재부(25)에 접속되어, 진동부(26)의 진동 에너지가 탑재부(25)까지 전송되지 않는다. 따라서, 진동 에너지 손실을 최소화할 수 있다. 결과적으로, 본 발명은 작은 직렬 저항 R1및 높은 품질 팩터 Q를 갖는 라메 모드 수정 진동자를 제공한다.
도 13에는 도 12에 도시된 진동자(23)의 측면도가 도시되어 있다. 진동부(26)는 한편에서 동일 극성을 형성하는 전극(29, 31, 33, 38, 40)과 다른 한편에서 동일 극성을 형성하는 전극(30, 32, 37, 39, 41)을 갖는다. 이들 전극은 전극 터미널(35, 42)과 전극 터미널(36)에 접속된다. 도 13에 도시되지 않았지만, 동일 극성을 형성하는 이들 전극은 진동부의 측면 또는 상부면 및 하부면을 통해 접속된다.
(5, 1)의 고차 모드가 본 실시예에서 설명되었지만, (n, 1)의 고차 모드에서 진동하는 라메 모드 수정 진동자가 긴 전극을 홀수의 전극(예컨대, 7, 9, 11, …n)으로 분할함으로써 실현될 수 있다.
(실시예 4)
도 14에는 본 발명에 따른 고차 라메 모드 수정 진동자의 또 다른 실시예가 정면도로 도시되어 있다. 수정 진동자(59)는 진동부(43), 지지 프레임(44, 45), 탑재부(46) 및 접속부(47, 48)를 포함한다. 진동부(43)의 정면에는 전극(49, 50, 51)이 배치된다. 그러므로, 이러한 진동자(59)는 (3, 1)의 고차 모드에서 진동한다. 전극(49, 51)은 동일 극성을 형성하도록 접속된다. 전극(49)은 접속부(47)를통해 지지 프레임(44) 상에 배치된 전극(52)에 접속되고, 다른 전극(52)은 탑재부(46)의 전극 터미널(54)에 접속된다.
다른 한편, 전극(50)은 지지 프레임(45) 상에 배치된 전극(53)을 통해 탑재부(46) 상의 전극 터미널(55)까지 연장된다. 접속부(47, 48)는 진동부(43)의 고차 모드가 반전되는 부분에 접속된다. 또한, 접속부(47)는 지지 프레임(44)에 접속되며, 지지 프레임(44)의 단부는 탑재부(46)에 접속된다. 접속부(48)는 지지 프레임(45)에 접속되며, 지지 프레임(45)의 단부는 탑재부(46)에 접속된다. 접속부는 이와 같이 고차 모드가 반전되는 진동부의 부분에서 대칭으로 제공되므로, 진동 에너지 손실을 최소화해서 직렬 저항 R1을 감소시킬 수 있다.
도 15에는 도 14에 도시된 진동부의 측면도가 도시되어 있다. 진동부(43)는 한편에서 동일 극성을 형성하는 전극(49, 51, 57)을 갖고, 다른 한편에서 동일 극성을 형성하는 전극(50, 56, 58)을 갖는다.
도 16에는 본 발명에 따른 고차 라메 모드 수정 진동자의 다른 실시예가 정면도로 도시되어 있다. 진동부(61)는, 접속부(62, 63)가 고차 모드가 반전되는 진동부(61)의 하부에 접속된 것을 제외하고는 도 14에 도시된 것과 전극 배열에 있어서 유사하다. 이러한 배열에 의하면, 라메 모드 수정 진동자(60)는 도 14에 도시된 진동자와 동일한 효과를 성취한다.
본 실시예에서는 (3, 1)의 고차 모드의 라메 모드 수정 진동자가 설명되었지만, 전극의 수를, 예컨대, 5, 7, …, n으로 분할함으로써 동일한 효과가 얻어질 수있음을 이해해야 한다. 이 경우, 접속부는 제 {(n-1)/2} 전극과 제 {(n+1)/2} 전극 사이에 진동부의 길이 방향으로 제공되며, 여기서 n은 3, 5, 7, …n이다. 이러한 구성에 의하면, 5개 이상의 분할된 전극을 갖는 임의의 라메 모드 수정 진동자는 3개로 분할된 전극을 갖는 것과 동일한 효과를 성취할 수 있다.
(실시예 5)
도 17에는 본 발명에 따른 고차 라메 모드 수정 진동자의 다른 실시예가 정면도로 도시되어 있다. 수정 진동자(64)는 진동부(67), 지지 프레임(65, 66), 탑재부(68) 및 접속부(69, 70)를 포함한다. 진동부(67)의 정면에는 5개의 분할된 전극(71, 72, 73, 74, 75)이 배치되며, 이들 중에서 전극(72, 74)은 동일 극성을 가지며 탑재부(68) 상에 배치된 전극 터미널(76)에 지지 프레임(65)을 통해 접속된다. 전극(71, 73, 75)은 동일 극성을 가지며, 접속부(70) 및 지지 프레임(66)을 통해 탑재부(68)의 전극 터미널(77)에 접속된다. 진동부(67)의 배면 상에는 진동부(67)의 정면 상에 배치된 전극의 극성과는 다른, 상이한 극성을 형성하는 5개의 분할된 전극(미도시됨)이 또한 배치된다.
본 실시예에 의하면, 접속부(69, 70)는 고차 모드가 반전되는 진동부(67)의 중앙부의 대각선 단부에 접속된다. 이러한 구성에 의하면, 진동부의 진동 에너지가 두 개의 접속부 때문에 그의 내부에 트랩(trap)될 수 있다. 결과적으로, 본 발명은 작은 직렬 저항 R1및 높은 품질 팩터 Q를 갖는 고차 라메 모드 수정 진동자를제공한다. 더욱이, 접속부가 진동부의 중앙 근방에 제공되므로, 쇼크 저항에 있어 우수한 수정 진동자가 실현될 수 있다.
(실시예 6)
도 18에는 본 발명에 따른 비대칭 라메 모드 수정 진동자의 일실시예가 정면도로 도시되어 있다. 본 실시예에서 진동자는 비대칭 모드로 동작하는 반면, 도 10 내지 도 17에 도시된 진동자는 대칭 모드로 동작한다. 수정 진동자(83)는 진동부(78), 지지 프레임(79, 80), 탑재부(84) 및 접속부(81, 82)를 포함하며, 이들 모두는 일체로 형성된다. 두 개의 분할된 전극(85, 86)이 진동부(78) 상에 배치된다. 전극(85)은 접속부(81) 및 지지 프레임(79)를 통해 탑재부(84)의 전극 터미널(87)에 접속된다. 전극(86)은 접속부(82) 및 지지 프레임(80)을 통해 전극 터미널(88)에 접속된다. 즉, 진동자는 두 개의 전극 터미널(87, 88)을 형성한다.
두 개의 전극 터미널 사이에 전압이 인가되면, 진동부는 길이 방향에서 그의 단부가 동일 방향으로 변위하고 폭 방향에서의 단부가 길이 방향에서의 위상으로부터 180°상이한 위상으로 변위하는 식으로 진동한다. 비대칭 모드 진동기의 경우에, 전극부는 짝수의 분할된 전극이 길이 방향으로 변위되도록 분할된다. 본 실시예에서는, 두 개의 분할된 전극이 도시되고 접속부(81, 82)는 진동부(78) 중앙의 측부에 접속된다. 분할 수가 4, 6, 8,…로서 증가되더라도, 접속부의 위치는 변하지 않는다. 이러한 구성에 의하면, 쇼크 저항에 있어 우수한 진동기가 획득될 수있고 이 진동기는 작은 직렬 저항 R1및 높은 품질 팩터 Q를 갖는다.
도 19에는 도 18에 도시된 진동부(78)의 측면도가 도시되어 있다. 전극(85, 86)에 대향하는 표면 상에 상이한 극성을 형성하는 전극(89, 90)이 배치된다.
이상 설명된 수정 진동자는 형상에 있어서 다소 복잡하지만, 그들의 각 부분은 화학적 에칭 프로세스 또는 기계적 프로세스에 의해 용이하게 형성될 수 있다. 본 발명에 따른 새로운 진동자가 수정으로 이루어진 것이 설명되었지만, 수정 이외의 다른 재료, 예컨대, 랑가사이트(Langasite)(La3Ga5SiO15)가 적용될 수 있음은 분명하다.
이상 본 발명이 그의 바람직한 실시예를 참조하여 구체적으로 도시되고 설명되었지만, 당업자라면 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고 형태 및 세부에 있어 전술한 변경 및 다른 변경이 행해질 수 있음은 이해할 수 있다.
본 발명에 의하면, 작은 2차 온도 계수 β를 나타내는 새로운 형태로 절단된 수정 결정을 이용하는 라메 모드 수정 진동자가 제공되며, 진동부와 지지 프레임을 접속하는 두 개의 접속부로 인해, 진동부에서 작은 진동 에너지 손실 및 더욱 작은 직렬 저항 R1을 갖는 초소형 라메 모드 수정 진동자가 획득될 수 있다.

Claims (7)

  1. 두가지 진동이 상이한 위상에서 발생하는 라메 모드 수정 진동자로서,
    상기 진동자는,
    x, y, z 축으로 구성되는 좌표를 갖는 블랭크 X-플레이트 수정을 그의 y축을 중심으로 36.5°∼47°회전시킨 후, 상기 y축을 중심으로 한 상기 회전에 의해 생성되는 상기 x축에 대응하는 새로운 x'축을 중심으로 65°∼85°회전시키고, 이와 같이 회전된 블랭크 X-플레이트 수정을 그 후 제각기 최초 좌표계의 x-y, y-z, z-x 평면에 평행한 평면을 따라 절단하는 식으로 획득된 X-플레이트 수정으로 형성되는 라메 모드 수정 진동자.
  2. 두가지 진동이 상이한 위상에서 발생하는 라메 모드 수정 진동자로서,
    상기 진동자는,
    x, y, z축으로 구성되는 좌표를 갖는 블랭크 X-플레이트 수정을 그의 y축을 중심으로 133°∼143.5°회전시킨 후, 상기 y축을 중심으로 한 상기 회전에 의해 생성되는 상기 x축에 대응하는 새로운 x'축을 중심으로 5°∼25°회전시키고, 이와 같이 회전된 블랭크 X-플레이트 수정을 그후 제각기 최초 좌표계의 x-y, y-z, z-x 평면에 평행한 평면을 따라 절단하는 식으로 획득된 X-플레이트 수정으로 형성되는 라메 모드 수정 진동자.
  3. 고차 모드(overtone mode)에서 진동하며, 일체로 형성된 진동부, 지지 프레임 및 탑재부를 포함하는 라메 모드 수정 진동자로서,
    상기 진동부는,
    두 개의 접속부를 통해 상기 지지 프레임 및 상기 탑재부에 접속되는 라메 모드 수정 진동자.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 두 개의 접속부는,
    상기 진동부의 대각 단부에 제공되는 라메 모드 수정 진동자.
  5. 고차 모드에서 진동하며, 일체로 형성된 진동부, 지지 프레임 및 탑재부를 포함하는 라메 모드 수정 진동자로서,
    상기 진동부의 상기 고차 모드가 반전되는 부분은,
    두 개의 접속부를 통해 제각기 두 개의 지지 프레임에 접속되는 라메 모드 수정 진동자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 두 개의 접속부는,
    상기 진동부의 상기 고차 모드가 반전되는 중앙부의 대각 단부에 제공되는 라메 모드 수정 진동자.
  7. 비대칭 모드로 진동하며, 일체로 형성된 진동부, 지지 프레임 및 탑재부를 포함하는 라메 모드 수정 진동자로서,
    상기 진동부 중앙의 양 측부는,
    각기 두 개의 접속부를 통해 두 개의 지지 프레임에 접속되는 라메 모드 수정 진동자.
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