JPH01212011A - 縦水晶振動子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ＩＭＨｚ前後と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。

〔発明の概要〕

本発明は、振動モレの非常に少ない、且つ、耐衝撃性に
優れた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。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０本発明では振動部と支持部がエツチング法
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、且つ、耐衝撃性を向上
させることができる。

即ち、本発明の目的は、振動モレの小さい、耐衝撃性に
優れた縦水晶振動子を得ることにある。

〔従来の技術〕

振動部と支持部をエツ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フレームの幅が一様、且
つ、同一方向に形成され、その端部がマウントされるた
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。又、衝
撃に対、しては、振動部が自由度を持ち合わせていない
ので、振動部に直接大きな衝撃が加わり、折れなどの問
題が生じていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このために、損失抵抗Ｒ１の上昇に対しては増幅器の増
幅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。

一方、耐衝撃性に対しては衝撃による振動子への応力集
中を回避する形状を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

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
簡略化した図である。振動子ｌは振動部２と支持部３か
ら成り、支持部３は一端固定、他端支持という条件で固
定されていると考えることができる。又、振動部２は長
さり１幅Ｗ１．厚みＴで表わし、支持部３は長さＬｔｒ
幅Ｗ□で表すと、今、振動子ｌ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Ｕｌ、屈曲部の歪み゛エ
ネルギーをＵ３とするとＵｌ、Ｕｘは次式で表される。

Ｕ　Ｉ−Ｓ　ｖ　ＩＴ　ｚ　Ｓ　ｚ　ｄ　Ｖ　　　　　
　−−−−＝＋１１但し、応力Ｔ２．歪みＳ８．ヤング
率Ｅ、断面２次モーメント■、変位Ｖ１体積ｖＩ　＋　
Ｖ　Ｒ＋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。

Ｕｌ＞Ｕオ　　　　　　　・−・・−・−（３）これに
より、屈曲部５の寸法Ｌｘ、’Ｗｚが決定される０例え
ば、本発明の周波数ＩＭＨｚのときの振動部の寸法は長
さＬ　ｒ−２，６ａｕｓ、Ｗｔ　＝８０μ霧、　Ｔ　＝
　１６０μ鴎のとき、支持部の屈曲部の寸法比Ｗ　ｚ　
／　Ｌ　ｚは０．１６μ−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１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ヘプリフジ部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、一端固定部のマウントされる部分、即ち、固定部の
質量が無限に大きければ、支持部３のエネルギーはモレ
ないことになる。同様に、他端支持の条件を持つ支持部
３は自由にすることによって、エネルギーモレをなくす
ことができる。遺言するならば、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Ｗと長さしの比Ｗ／Ｌを選択することにより、振動部
の振動を自由にし、且つ、屈曲モードする部分と接続す
る部分のＭＷを大きく、更に、自由にすることによって
本発明の目的を達成するものである。

〔作用〕

このように、本発明の振動部と支持部から構成される、
エツ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。

〔実施例〕 次に、本発明にて得られた結果を具体的に述べる。第２
図は本発明の縦水晶振動子の一実施例で、振動子１は振
動部２と支持部３から構成される装て、エツチング法に
よって一体に形成されている。

振動部２は外部からの電界駆動（図示されてない。）に
て、長手方向の伸縮運動をするが、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の長さしと幅Ｗの比によって、即ち、周波
数がＩＭＨｚ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、振動モレについて説明する。振動子は振動部２か
らブリッジ部４を介して屈曲部５へと一体にエツチング
法によって形成され、その端部はフレーム６に接続され
る。このとき屈曲部５は屈曲モードで振動するが、一端
がフレーム６に接続され、他端は振動部２を囲むように
して自由に振動できる構造になっているので、即ち、一
端は固定、他端は支持という境界条件を持つ振動をする
。それ故、フレーム６の質量を太き（すると支持部３の
先端部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。次に、耐衝撃性について述べる。第２
図の実施例において、紙面に垂直方向は厚みが約１６０
μｍと厚いので衝撃に対して強い。むしろ、紙面と平行
な方向の衝撃に対しては、接続部９に応力が集中し、折
れの原因となる。それ故、本発明では接続部９に応力集
中が起こらない支持部形状を提供するものであり、支持
部３に突出部８を設けることによって、衝撃時における
屈曲部の先端振幅を小さくすることができる。この結果
、接続部９での応力集中は小さ（なり、折れな（なる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明は振動部と支持部をエツチン
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。

■　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。

■　支持部に突出部を設けることにより、耐衝撃性を向
上させることができる。

■　屈曲部をマウント部と逆の方向のフレームに接続し
、又、フレームは質量効果が在るので、振動モレが小さ
くなる。

■　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。

【図面の簡単な説明】

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。 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。 ■・・・振動子 ２・・・振動部 ３・・・支持部 ４・・・ブリッジ部 ５・・・屈曲部 ６・・・フレーム ７・・・マウント部 ８・・・突出部 ９・・・接続部 Ｌ・・・屈曲部の長さ Ｗ・・・屈曲部の幅 以上 出願人　セイコー電子部品株式会社 代理人　セイコー電子工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 振動部と支持部をエッチング法によって、一体に形成さ
   れた縦水晶振動子において、振動部から接続される屈曲
   部は前記振動子を囲み、更に、屈曲部はマウント側と反
   対のフレームに接続され、且つ、外側の支持部に突出部
   を設けた事を特徴とする縦水晶振動子。