JPH0338770B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0338770B2 JPH0338770B2 JP57001435A JP143582A JPH0338770B2 JP H0338770 B2 JPH0338770 B2 JP H0338770B2 JP 57001435 A JP57001435 A JP 57001435A JP 143582 A JP143582 A JP 143582A JP H0338770 B2 JPH0338770 B2 JP H0338770B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- vibrator
- crystal resonator
- present
- thickness
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
Landscapes
- 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】
本発明は厚み屈曲振動モードで振動する圧電振
動子、特に水晶振動子の電極構造に関する。
動子、特に水晶振動子の電極構造に関する。
水晶振動子の表面には、振動子を電気的に励振
するための金属薄膜電極が固着されている。一般
に電極構造の設計は、水晶振動子のクリスタルイ
ンピーダンス（CI値）を小さくするように行わ
れている。
するための金属薄膜電極が固着されている。一般
に電極構造の設計は、水晶振動子のクリスタルイ
ンピーダンス（CI値）を小さくするように行わ
れている。
Ｚ板水晶振動子を厚み屈曲振動モードで励振す
る場合、従来の電極構造は、有効な電界成分を多
くすることが困難なため、振動子のCI値が大き
くなる欠点を有していた。
る場合、従来の電極構造は、有効な電界成分を多
くすることが困難なため、振動子のCI値が大き
くなる欠点を有していた。
本発明の目的は、上記欠点のない電極構造を提
案することにある。この目的を達成するために、
本発明は厚み屈曲振動モードで励振される圧電振
動子において、電気極性を有する金属薄膜電極と
電気的にはどちらの極性にも接続されていない金
属薄膜電極とを有することを特徴とするものであ
る。
案することにある。この目的を達成するために、
本発明は厚み屈曲振動モードで励振される圧電振
動子において、電気極性を有する金属薄膜電極と
電気的にはどちらの極性にも接続されていない金
属薄膜電極とを有することを特徴とするものであ
る。
以下本発明の実施例を従来例と比較しながら詳
細に説明する。
細に説明する。
第１図は従来及び本発明に係る矩形Ｚ板水晶振
動子の斜視図である。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、そ
れぞれ水晶の電気軸、機械軸及び光軸を示す。
動子の斜視図である。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、そ
れぞれ水晶の電気軸、機械軸及び光軸を示す。
第２図は矩形Ｚ板水晶振動子が、厚み屈曲１次
振動モードで振動する場合の振動モードの説明図
で、第１図のＸ方向から見た場合を示す。振動子
１は振動変位が零となる時刻から（1/4）周期後
の時刻には点線で示す位置２にくる。第３図は厚
み屈曲振動モードにおけるｙ方向のσyの板厚方
向（Ｚ方向）に沿つた分布を示すＸ軸に垂直な断
面図である。応力σyは矢印３で示すように、Ｚ
方向に沿つてほぼ直線的に分布しており、応力
σyの符号は、板厚の上半分と下半分で逆転して
いる。
振動モードで振動する場合の振動モードの説明図
で、第１図のＸ方向から見た場合を示す。振動子
１は振動変位が零となる時刻から（1/4）周期後
の時刻には点線で示す位置２にくる。第３図は厚
み屈曲振動モードにおけるｙ方向のσyの板厚方
向（Ｚ方向）に沿つた分布を示すＸ軸に垂直な断
面図である。応力σyは矢印３で示すように、Ｚ
方向に沿つてほぼ直線的に分布しており、応力
σyの符号は、板厚の上半分と下半分で逆転して
いる。
水晶の圧電基本式によれば、応力σyとｘ方向
の電界成分Exとの間には次式のような関係があ
る。
の電界成分Exとの間には次式のような関係があ
る。
σy＝−e11Ex ……(1)
ここでe11：圧電定数
第３図及び(1)式から、厚み屈曲振動モードの励
振には、振動子１の上半分及び下半分にそれぞれ
向きの異る電界成分Exが必要であり、電界成分
Exは、出来るだけ振動子１の表面近くに分布さ
せる必要がある。
振には、振動子１の上半分及び下半分にそれぞれ
向きの異る電界成分Exが必要であり、電界成分
Exは、出来るだけ振動子１の表面近くに分布さ
せる必要がある。
第４図Ａ，Ｂ，Ｃは、Ｚ板水晶振動子における
従来の電極構造例を示すＹ軸に垂直な断面図であ
る。簡単のため以下では、電気極性の異る金属薄
膜電極を第１電極、第２電極と称して区別する。
又電気端子４０がプラスで電気端子４１はマイナ
ナスとする。第４図Ａでは振動子１の上面に、第
１電極４、第２電極５が固着されていて、振動子
１の上半分を通る電気力線６の電界成分Exは励
振力に寄与するが、下半分を通る電気力線７の電
界成分Exは上半分の電界成分と符号が同じにな
るため抵抗力として働く。従つてこの電極構造で
はCI値はかなり大きくなる。第４図Ｂでは、第
１電極８，９、第２電極１０，１１が振動子１の
上下面に固着されていて、振動子１の上半分及び
下半分には、有効な電気力線１２，１３がわずか
に発生する。しかし無効な電気力線１４が多く、
振動子１のCI値は小さくならない。第４図Ｃで
は、第１電極１５，１６、第２電極１７，１８
が、振動子１の両側面に固着されていて、板厚の
上半分及び下半分には、それぞれ必要な成分Ex
が側面の近くで発生する。この電極構造は、前記
２例の電極構造よりもCI値は小さくなるが、そ
の程度は十分でない。
従来の電極構造例を示すＹ軸に垂直な断面図であ
る。簡単のため以下では、電気極性の異る金属薄
膜電極を第１電極、第２電極と称して区別する。
又電気端子４０がプラスで電気端子４１はマイナ
ナスとする。第４図Ａでは振動子１の上面に、第
１電極４、第２電極５が固着されていて、振動子
１の上半分を通る電気力線６の電界成分Exは励
振力に寄与するが、下半分を通る電気力線７の電
界成分Exは上半分の電界成分と符号が同じにな
るため抵抗力として働く。従つてこの電極構造で
はCI値はかなり大きくなる。第４図Ｂでは、第
１電極８，９、第２電極１０，１１が振動子１の
上下面に固着されていて、振動子１の上半分及び
下半分には、有効な電気力線１２，１３がわずか
に発生する。しかし無効な電気力線１４が多く、
振動子１のCI値は小さくならない。第４図Ｃで
は、第１電極１５，１６、第２電極１７，１８
が、振動子１の両側面に固着されていて、板厚の
上半分及び下半分には、それぞれ必要な成分Ex
が側面の近くで発生する。この電極構造は、前記
２例の電極構造よりもCI値は小さくなるが、そ
の程度は十分でない。
第５図Ａ，Ｂ，Ｃは、Ｚ板水晶振動子における
本発明の実施例を示す電極構造のＹ軸に垂直な断
面の説明図である。第５図Ａ，Ｂ，Ｃは、いずれ
も電気的には、第１電極、第２電極のどちらにも
接続されていない他の電極１９（以下簡単なため
第３電極と呼ぶ）がもうけられている。第３電極
１９をもうけることによつて、第１電極と第２電
極の間の電気力線の分布は変る。即ち第１電極か
ら出た電気力線５０は、一度第３電極１９の一端
に入り、再び第３電極１９の他端から出て第２電
極に入るようになる。その結果、電気力線５０
は、振動子１の表面近くに多く分布するようにな
ると共に、有効な電界成分Exが多くなり、無効
な電界成分Ezは少なくなる。従つて振動子１の
CI値は、第３電極があるときの方がないときよ
りも小さな値になる。
本発明の実施例を示す電極構造のＹ軸に垂直な断
面の説明図である。第５図Ａ，Ｂ，Ｃは、いずれ
も電気的には、第１電極、第２電極のどちらにも
接続されていない他の電極１９（以下簡単なため
第３電極と呼ぶ）がもうけられている。第３電極
１９をもうけることによつて、第１電極と第２電
極の間の電気力線の分布は変る。即ち第１電極か
ら出た電気力線５０は、一度第３電極１９の一端
に入り、再び第３電極１９の他端から出て第２電
極に入るようになる。その結果、電気力線５０
は、振動子１の表面近くに多く分布するようにな
ると共に、有効な電界成分Exが多くなり、無効
な電界成分Ezは少なくなる。従つて振動子１の
CI値は、第３電極があるときの方がないときよ
りも小さな値になる。
次に本発明の電極構造をＥ型Ｚ板水晶振動子に
適用した場合について説明する。第６図は本発明
に係るＥ型Ｚ板水晶振動子の斜視図である。Ｅ型
Ｚ板水晶振動子が、厚み屈曲振動モードで振動す
る場合、振動子２０の両側の振動枝２１，２３は
同相で＋Ｚ方向に変位するとしたとき、真中の振
動枝２２は、−Ｚ方向に変位する。矢印２４，２
５，２６はこれらの関係を示す。第７図Ａ，Ｂ，
Ｃは、Ｅ型Ｚ板水晶振動子における本発明の実施
例電極構造の斜視図である。第７図Ａは第１電極
７１ａ、第２電極７２ａ及び第３電極７３ａが振
動子２０の上面のみにもうけられている場合を示
す。第７図Ｂは第１電極７１ｂ、第２電極７２ｂ
及び第３電極７３ｂが、振動子２０の上面と下面
にもうけられている場合を示す。第７図Ｃは第１
電極７１ｃ、第２電極７２ｃが振動子２０の側面
にもうけられており、第３電極は振動子２０の上
面と下面にもうけられている場合を示す。第８図
Ａ，Ｂ，Ｃは第７図Ａ，Ｂ，ＣのAA断面図で、
各振動枝にもうけられている第１電極及び第２電
極の接続状態を示す。電気端子８０がプラスで、
電気端子８１がマイナスになつているとき、各振
動枝の中には矢印８２で示すような電気力線が発
生し、振動子２０を厚み屈曲１次振動モードで振
動させることができる。このとき振動子２０の
CI値は、第３電極のおかげで比較的小さな値に
なる。
適用した場合について説明する。第６図は本発明
に係るＥ型Ｚ板水晶振動子の斜視図である。Ｅ型
Ｚ板水晶振動子が、厚み屈曲振動モードで振動す
る場合、振動子２０の両側の振動枝２１，２３は
同相で＋Ｚ方向に変位するとしたとき、真中の振
動枝２２は、−Ｚ方向に変位する。矢印２４，２
５，２６はこれらの関係を示す。第７図Ａ，Ｂ，
Ｃは、Ｅ型Ｚ板水晶振動子における本発明の実施
例電極構造の斜視図である。第７図Ａは第１電極
７１ａ、第２電極７２ａ及び第３電極７３ａが振
動子２０の上面のみにもうけられている場合を示
す。第７図Ｂは第１電極７１ｂ、第２電極７２ｂ
及び第３電極７３ｂが、振動子２０の上面と下面
にもうけられている場合を示す。第７図Ｃは第１
電極７１ｃ、第２電極７２ｃが振動子２０の側面
にもうけられており、第３電極は振動子２０の上
面と下面にもうけられている場合を示す。第８図
Ａ，Ｂ，Ｃは第７図Ａ，Ｂ，ＣのAA断面図で、
各振動枝にもうけられている第１電極及び第２電
極の接続状態を示す。電気端子８０がプラスで、
電気端子８１がマイナスになつているとき、各振
動枝の中には矢印８２で示すような電気力線が発
生し、振動子２０を厚み屈曲１次振動モードで振
動させることができる。このとき振動子２０の
CI値は、第３電極のおかげで比較的小さな値に
なる。
以上の説明では、水晶振動子はＺ板に限定して
きたが、一般には回転Ｚ板、即ちＸ軸のまわりで
Ｚ板をある角度だけ回転したものでも、本発明の
電極構造は有効である。さらに一般には、本発明
はどのようなカツト方位であろうと、板厚の上半
分と下半分で、互に逆平行となる電界成分によつ
て励振される厚み屈曲水晶振動子に有効である。
又、本発明は振動子の材質が水晶に限定されるこ
となく、他の圧電材例えば、セラミツクス、タン
タル酸リチウムなどにおいても有効である。
きたが、一般には回転Ｚ板、即ちＸ軸のまわりで
Ｚ板をある角度だけ回転したものでも、本発明の
電極構造は有効である。さらに一般には、本発明
はどのようなカツト方位であろうと、板厚の上半
分と下半分で、互に逆平行となる電界成分によつ
て励振される厚み屈曲水晶振動子に有効である。
又、本発明は振動子の材質が水晶に限定されるこ
となく、他の圧電材例えば、セラミツクス、タン
タル酸リチウムなどにおいても有効である。
本発明によれば、比較的簡単な手段によつて、
厚み屈曲振動モードで動作する振動子のCI値を
小さくできるため、電子時計のような低い電源電
圧動作が要求される分野では、本発明の効果は特
に大きい。
厚み屈曲振動モードで動作する振動子のCI値を
小さくできるため、電子時計のような低い電源電
圧動作が要求される分野では、本発明の効果は特
に大きい。
第１図は従来及び本発明に係る矩形Ｚ板水晶振
動子の斜視図。第２図は矩形Ｚ板水晶振動子にお
ける厚み屈曲１次振動モードのＸ軸に垂直な断面
図、第３図は厚み屈曲振動モードにおけるｙ方向
の垂直応力σyの板厚方向に沿つた分布を示すｘ
軸に垂直な断面図、第４図Ａ，Ｂ，Ｃは矩形Ｚ板
水晶振動子における従来例の電極構造のＹ軸に垂
直な断面の説明図、第５図Ａ，Ｂ，Ｃは矩形Ｚ板
水晶振動子における本発明実施例電極構造のＹ軸
に垂直な断面の説明図、第６図は従来及び本発明
に係るＥ型Ｚ板水晶振動子の斜視図、第７図Ａ，
Ｂ，ＣはＥ型Ｚ板水晶振動子における本発明の実
施例を示す電極構造の斜視図、第８図Ａ，Ｂ，Ｃ
は第７図Ａ，Ｂ，ＣのAA断面からみた第１電
極、第２電極の接続を示す説明図である。 １……矩形Ｚ板水晶振動子、４，８，９，１
５，１６，７１ａ，７１ｂ，７１ｃ……第１電
極、５，１０，１１，１７，１８，７２ａ，７２
ｂ，７２ｃ……第２電極、６，７，１２，１３，
１４，５０，８２……電気力線、１９，７３ａ，
７３ｂ，７３ｃ……第３電極、２０……Ｅ型Ｚ板
水晶振動子。
動子の斜視図。第２図は矩形Ｚ板水晶振動子にお
ける厚み屈曲１次振動モードのＸ軸に垂直な断面
図、第３図は厚み屈曲振動モードにおけるｙ方向
の垂直応力σyの板厚方向に沿つた分布を示すｘ
軸に垂直な断面図、第４図Ａ，Ｂ，Ｃは矩形Ｚ板
水晶振動子における従来例の電極構造のＹ軸に垂
直な断面の説明図、第５図Ａ，Ｂ，Ｃは矩形Ｚ板
水晶振動子における本発明実施例電極構造のＹ軸
に垂直な断面の説明図、第６図は従来及び本発明
に係るＥ型Ｚ板水晶振動子の斜視図、第７図Ａ，
Ｂ，ＣはＥ型Ｚ板水晶振動子における本発明の実
施例を示す電極構造の斜視図、第８図Ａ，Ｂ，Ｃ
は第７図Ａ，Ｂ，ＣのAA断面からみた第１電
極、第２電極の接続を示す説明図である。 １……矩形Ｚ板水晶振動子、４，８，９，１
５，１６，７１ａ，７１ｂ，７１ｃ……第１電
極、５，１０，１１，１７，１８，７２ａ，７２
ｂ，７２ｃ……第２電極、６，７，１２，１３，
１４，５０，８２……電気力線、１９，７３ａ，
７３ｂ，７３ｃ……第３電極、２０……Ｅ型Ｚ板
水晶振動子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 振動変位が厚さ方向で３本の振動枝をもつ厚
み屈曲振動モードで励振される圧電振動子と、該
圧電振動子に設ける電気極性を有し且つ電気極性
の異なる第１電極および第２電極と、前記圧電振
動子に設ける電気的に中性な第３電極とを備え、 該第１電極と第２電極とは前記振動枝の側面に
設け、 該第３電極は前記振動枝の上面と下面とに設け
且つそれぞれ独立していることを特徴とする圧電
振動子の電極構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP143582A JPS58119215A (ja) | 1982-01-08 | 1982-01-08 | 圧電振動子の電極構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP143582A JPS58119215A (ja) | 1982-01-08 | 1982-01-08 | 圧電振動子の電極構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58119215A JPS58119215A (ja) | 1983-07-15 |
| JPH0338770B2 true JPH0338770B2 (ja) | 1991-06-11 |
Family
ID=11501361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP143582A Granted JPS58119215A (ja) | 1982-01-08 | 1982-01-08 | 圧電振動子の電極構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58119215A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002031975A1 (fr) * | 2000-10-10 | 2002-04-18 | Citizen Watch Co., Ltd. | Dispositif produisant des vibrations de torsion |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5056889A (ja) * | 1973-09-14 | 1975-05-17 | ||
| JPS5845852B2 (ja) * | 1975-10-28 | 1983-10-13 | シチズン時計株式会社 | アツデンクツキヨクシンドウシ |
| JPS56158520A (en) * | 1980-05-12 | 1981-12-07 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Oscillator |
-
1982
- 1982-01-08 JP JP143582A patent/JPS58119215A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002031975A1 (fr) * | 2000-10-10 | 2002-04-18 | Citizen Watch Co., Ltd. | Dispositif produisant des vibrations de torsion |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58119215A (ja) | 1983-07-15 |
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