JPS6231859B2 - - Google Patents

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JPS6231859B2
JPS6231859B2 JP54129551A JP12955179A JPS6231859B2 JP S6231859 B2 JPS6231859 B2 JP S6231859B2 JP 54129551 A JP54129551 A JP 54129551A JP 12955179 A JP12955179 A JP 12955179A JP S6231859 B2 JPS6231859 B2 JP S6231859B2
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JP
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piezoelectric
resonator
electrodes
chip
twin
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Gouvernement de la Republique Francaise
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
    • H03H9/46—Filters
    • H03H9/54—Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/58—Multiple crystal filters
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
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    • H03H9/02086—Means for compensation or elimination of undesirable effects
    • H03H9/02102—Means for compensation or elimination of undesirable effects of temperature influence

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  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水晶に接続されていない電極を有する
圧電双共振子に関するものである。この種の圧電
双共振子は密封容器に取り付けられた誘電物質か
らなる少なくとも第１及び第２プレートと、前記
プレート上にそれぞれ設けられた第１及び第２電
極と、前記電極間に接触しないようにして挿入さ
れた圧電体とを備えている。
電極が水晶に接続されていない圧電共振子は特
に電気的及び機械的特性が良いので最近非常に用
いられるようになつて来た。この種のものとして
フランス特許第2338607号に記載のものがあげら
れる。
上記の様な構成の圧電共振子が用いられるの
は、例えば、航空学の分野に於てであり、要求さ
れることは温度の上昇又は変化に対する周波数変
化が最小限の特性のものを得ることができるとい
うことである。
本発明の目的は長期間に渡つて周波数安定度の
得られる共振子を提供しようとすることであり、
温度上昇又は変化に対する感度を減少させること
である。
本発明によれば、上記の目的は上記の構成の共
振子に更に前記第１及び第２プレートにそれぞれ
対向する誘電物質からなる第３のプレートと、そ
れぞれのプレート上に設けられ、内部接続されて
いる第３及び第４電極と、個々の独立した同じ形
の２個の圧電水晶チツプからなる圧電体を備えて
おり、このうち１つの水晶チツプは前記第１及び
第３電極間に互いに接触しないようにして挿入さ
れており、もう一方の水晶チツプは第２及び第４
電極間に互いに接触しないようにして挿入されて
おり、前記圧電水晶チツプはそれらの軸Y′が互
いに反対方向を向いている構成配置となつてい
る。
好ましくは、水晶チツプのそれぞれの軸Ｚは互
いに反対方向を向くように配置されている。
更に実施例によれば、圧電水晶チツプは平凸状
であり、その凸面は軸Y′方向を向いている。
更に水晶チツプはできるだけ同性質のもの、す
なわち、１つの水晶柱から切り出したものであ
り、同じカツト技術により得られたものが望まし
い。特性は例えば２つの水晶チツプが同じ基本水
晶でありこの基本水晶の互いに隣接する部分から
切り出されたものが良い。
共振子内が同一の水晶チツプで構成されている
こと及びそれぞれのチツプの軸Y′が対向してい
る配置により、温度上昇に対する周波数変化の感
度の変数が10〜20の間で改善された双共振子を作
ることができる。更に、これらの双共振子装置は
２つの水晶チツプの間に２つの電極を挿入し支持
するための１板の誘電プレートを必要とするだけ
であり、装置の大きさを従来のものと同じように
小型のものとできる。
これら上記した構造の双共振子は種々の有利な
方法にて使用することができる。
例えば、そのうちの１つの方法として、第１圧
電チツプと第１及び第３電極からなる第１共振子
部と、第２圧電チツプと第２及び第４電極からな
る第２共振子部とのそれぞれの共振周波数を全く
同一のものとする方法である。
この場合、第１共振子部と第２共振子部は直列
又は並列接続する。
次に第２の応用として、第１圧電チツプと第１
及び第３電極からなる第１共振子部と、第２圧電
チツプと第２及び第４電極からなる第２共振子部
とのそれぞれの共振周波数が明らかに異なるもの
とした方法である。
この場合、第１共振子部と第２共振子部は並列
接続する。
第１及び第２共振子部の共振周波数は互いに少
なくとも５％異なる。
互いに異なる共振周波数をもつ２つの共振子部
からなる双共振子は温度変化に対する周波数への
影響を全く除去することができるという特徴ある
性質を示す。
通常、圧電共振子は圧電水晶の温度特性が逆転
する温度すなわち周波数の温度特性変曲点で使用
されることが有利である。ゆえに共振子を温度特
性変曲点付近まで加熱することが望ましい。この
加熱は、外部からなされるものであるが、共振子
の加熱されるべき部分の容積が大きく、しかも水
晶の収容されている内部の温度変化は緩慢である
ために非常にむずかしい。
本発明は、又水晶チツプを所望の温度に簡単に
することができ、そして誘電プレートを備えてお
り、これは水晶の加熱の障害には全くならず、か
えつて共振子の加熱を容易にする部材となつてい
ることを特徴とするものである。
このことは第１、第２及び第３プレートが、少
なくともそれらの圧電チツプと対向する面がある
抵抗値をもつ金属の特別発熱層で覆われているプ
レートを備えていることにより達成することがで
きる。前記層は電源に接続されており、プレート
上に設けられた電極とは絶縁層により電気的に絶
縁されている。
変形例として、前述した加熱方法に代わるもの
又は補なうものとして、双共振子は２つの電極間
に位置された圧電チツプの能動部分のそれぞれに
囲まれた、周辺がリング状に形成された部分があ
り、前記リングは前記電極を支持する２枚のプレ
ート間のスペーサとして作用している。そして前
記リングをある抵抗値を有する発熱層で覆うこと
ができ、前記層を水晶チツプを急速に加熱するた
めに電源と接続することが可能となる。
第１図は本発明による圧電共振子の実施例の１
つを示したものであり、外側の密閉容器又は密閉
容器内部の操作ユニツトは示されていない。
符号１及び２は内面が金属化処理を施されそれ
ぞれが端子Ａ及びＢに接続されている電極１１及
び１２を有する誘電材料からなる外部プレートで
ある。圧電チツプである２つの部材４，５がプレ
ート１及び２間に挿入されている。圧電チツプ
４，５は互いに誘電プレート３により分離されて
おり、プレート３の電極３１，３２はそれぞれチ
ツプ４及び５と対向して位置されている。電極３
１及び３２は互いに接続されており、端子Ｃに接
続されている。
水晶チツプ４は電極１１及び３１間に挿入さ
れ、電極３１から非常に隣接した位置にあるが接
触はしていない振動能動部４１を備えている。同
様にして水晶チツプ５は電極２１及び３２間に挿
入され、電極３２から非常に隣接した位置にある
が接触はしていない振動能動部５１を備えてい
る。
通常、本発明による双共振子の構造は中心プレ
ート３の中心線Ｊ―J′に対して上下は全く対称形
であり、又場合によつてはかつ軸Ｋ―K′に対し
て左右対称形である。しかし、２つの水晶チツプ
４，５の結晶軸に対する対称性はそれ程重要では
ない。このようにして、水晶チツプ４，５はそれ
らのチツプの軸Y′が互いに反対方向となるよう
に配置される（第１図参照）。チツプ４，５が常
に平凸状の場合には、常に絶対に必要というわけ
ではないが、各チツプの軸Y′の正方向に凸面を
向けることが有利である。
更に、水晶チツプ４，５は、好ましくは、プレ
ート１，２及び３間に位置されており、水晶チツ
プ４，５の軸Ｚが互いに対向する方向に位置され
ているとよい。もし水晶チツプ４，５がいずれも
右側又は左側水晶であれば、チツプ４，５の軸Ｘ
は同方向となる（第１図参照）。
電極１１，３１及び２１，３２間に位置してい
るチツプ４，５の能動部４１，５１は上記とは異
なる方法で支持することができる。第１図に示し
た好ましい実施例の１つによれば、チツプ４，５
のリング４２，５２はプレート１及び３，２及び
３とのそれぞれのスペーサとして作用している。
このようにして互いのプレート間の距離は正確に
決定され、チツプ４，５の能動部４１，５１は、
周辺の支持部４２，５２よりわずかに引つ込んだ
形状をなしており、電極１１，３１、及び２１，
３２から非常に隣接する位置となつている。
能動部４１，５１の周辺部の一部に設けられた
薄い中間部分４３，５３により振動能動部分４
１，５１及び支持部４２，５２との機械的接触及
び振動に対しての絶縁状態を保証している。この
ような支持方法はすでにフランス特許第2338607
号により開示されている。
本発明はこのような支持方法に限定されるもの
ではない。例えば、部４２，５２は独立した環状
部分からなり、一方能動部４１，５１はプレート
１，２及び３は例えば熱圧縮部材によつて支持さ
れても良い。
本発明による双共振子は種々の変形が可能であ
る。例えば、一方に電極１１，３１と水晶４１を
備え、他方に電極２１，３２と水晶５１とを備え
た共振子部の周波数は実質的に等しいか又は明ら
かに異なるものとすることができる。
双共振子部１１，３１，４１及び２１，３２，
５１が等しいか又は殆ど等しい共振周波数の場合
は、直列接続、すなわち端子ＡとＢの交流電圧が
取り出され、端子Ｃは接続されない、又並列接続
では端子Ｃと端子Ａ及びＢが接続される、すなわ
ちＡとＢは接続される。いずれの場合にしても、
本発明による単共振子又は双共振子は単一の水晶
チツプを使用したものに比較して温度上昇に対す
る感度は非常に小さくされたものが得られる。ま
た同様にして得られた双共振子は短期間及び長期
間のいずれの場合にも改善された周波数安定度を
示す。
他の可能な接続方法として共振子部１１，３
１，４１及び２１，３２，５１の共振周波数が非
常に異なつている場合、例えば、1MHz異なつて
いる場合には、前記共振子部は並列接続される。
この様な場合、水晶チツプ４及び５はできる限り
同一のものであるので（同じ構成部材であり、基
本水晶より同じ切り出し方法でカツトされたも
の）、共振子部１１，３１，４１及び２１，３
２，５１のそれぞれ共振する共振周波数は全く同
一である。第２図にはチツプ４１（曲線C1）の共
振周波数特性を温度の関数で示してあり、同様に
チツプ５１（曲線C2）の共振周波数特性を温度の
関数で示してある。この２つの曲線は実質的に平
行であり、共振子部１１，３１，４１及び２１，
３２，５１が並列に接続されている時の異なる温
度t1及びt2で得られる周波数差△１及び△２は温
度とは全く無関係であり、チツプ４１，５１の温
度特性変曲点tiで得られる値△ｉの値とほぼ等し
い値である。このようにして得られるシステムは
瞬間加熱システムと呼ばれているものであり、す
なわち変曲点の温度が得られない場合でも比例す
る。
すでに述べた実施方法により温度上昇に対する
感度は非常に小さくなつている。
第３図に示したものは本発明の双共振子の実施
例の１つの断面図であり、水晶チツプ４，５が温
度変曲点tiに簡単に、しかも早く達することがで
きるように構成したものであり、誘電材料の容積
が非常に大きく設定温度まで上昇させるのにかな
りな熱量を必要とする場合に於ても可能なもので
ある。第３図に示した双共振子は水晶チツプ４，
５及び電極を支持しているプレート１，２，３を
含む密閉容器内に加熱装置を備えている。
第３図に示した実施例によれば、ある抵抗値を
有する層は双共振子の非振動部、特に電極支持プ
レート上に設けられている、すなわち、水晶チツ
プ４，５の能動部４１，５１と非常に隣接した位
置である。このように抵抗層１３，２３はそれぞ
れ誘電プレート１，２に設けられており、一方抵
抗層３５，３６はプレート３上に設けられてい
る。各抵抗層１３，２３，３５，３６は対応する
誘電プレート上に直接設けられており、そして更
に酸化シリコン（SiO）等による絶縁材料の薄層
１２，２２，３３，３４により覆われている。そ
してその上に電極１１，２１，３１又は３２が設
けられている。他の実施例によれば、電極１１，
２１，３１及び３２は最初に対応するプレート
１，２及び３に金属化処理により設けられ、次に
薄い絶縁層１２，２２，３３，３４が電極上に重
ねて設けられ、熱伝導層１３，２３，３５，３６
により覆われる。
各抵抗層１３，２３，３５及び３６はそれぞれ
端子Ｄ，Ｅ，Ｆに接続されており、このことによ
り、前記抵抗層を流れる電流により発生されたジ
ユール熱が水晶チツプ４，５の能動部４１，５１
と隣接する部分に伝達される。抵抗層は電極と比
較して非常に薄いので、共振子の性能に影響を与
えることはなく、前記層は非振動部分に設けられ
ている。
更に本発明の他の特徴によれば、抵抗層４２
１，５２１はチツプ４，５のそれぞれの部４２，
５２に設けられており、その位置でプレート１，
２及び３を支持するスペーサ・リングとして作用
している。抵抗層４２１，５２１はそれぞれ端子
Ｇ，Ｈを介して電流源に接続されており、水晶チ
ツプ４，５の能動部４１，５１を急速に加熱する
ことができる。抵抗層４２１，５２１は非共振部
に設けられているので双共振子の性能に影響を与
えることはない。もちろん抵抗層４２１，５２１
を個々に独立して、又はプレート１，２，３に設
けられた層１３，２３，３５，３６と協働して用
いることも可能である。また抵抗層４２１，５２
１は独立した環状部の周辺部同様部４１，５１に
接続されている周辺部４２，５２に設けることも
可能である。
本発明は上記した実施例に限定されるものでは
なく、同様にして装置の容積を変えることなく、
適切な異なる電極との接続により、電極を備えた
別の誘電プレートにより各水晶チツプ４，５を更
に独立したチツプに細分することも可能である。
事実同様の密閉容器に追加するものは電極を支持
する更なるプレートと同時に更なる水晶チツプの
みである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による圧電双共振子の断面図で
ある。第２図は温度対共振周波数の関係を示す図
である。第３図は本発明の他の実施例による圧電
共振子の断面図である。 図中符号、１，２：外部プレート、３：（誘
電）プレート、４，５：圧電チツプ（共振子
部）、１１，２１，３１，３２：電極、１２，２
２，３３，３４：絶縁層、１３，２３，３５，３
６，４２１，５２１：抵抗層（熱伝導層）、４
１，５１：（振動）能動部、４２，５２：環状部
（リング）、４３．５３：中間部分、Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ：端子。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 水晶に接続されていない電極を有する圧電双
    共振子に於て、それぞれ第１及び第２電極を有し
    誘電物質からなる第１及び第２プレートと、前記
    第１及び第２電極と対向し表面が互いに結合され
    ている第３及び第４電極を有する誘電物質からな
    る第３プレートと、独立した同一形状の水晶から
    なる２つの圧電チツプとを備えており、前記第１
    チツプは前記第１及び第３電極間に互いに接触し
    ない状態にて挿入されており、前記第２チツプは
    前記第２及び第４電極間に互いに接触しない状態
    にて挿入されており、前記２つの圧電チツプの軸
    Y′は互いに反対方向を向いているように構成配
    置したことを特徴とする圧電双共振子。 ２ 更に前記２つの水晶チツプの軸Ｚも互いに反
    対方向を向いているように構成配置したことを特
    徴とする特許請求の範囲第１項に記載の圧電双共
    振子。 ３ 前記圧電チツプは平凸状に形成されておりそ
    の凸面は軸Y′方向を向いていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項に記載の圧電双共振子。 ４ 前記第１圧電チツプと第１及び第３電極から
    なる第１共振子部の共振周波数は前記第２圧電チ
    ツプと第２及び第４電極からなる第２共振子部の
    共振周波数とは実質的に等しいこと特徴とする特
    許請求の範囲第１項に記載の圧電双共振子。 ５ 前記第１及び第２共振子部は並列接続されて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記
    載の圧電双共振子。 ６ 前記第１及び第２共振子部は直列接続されて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記
    載の圧電双共振子。 ７ 前記第１圧電チツプと第１及び第３電極から
    なる第１共振子部の共振周波数は前記第２圧電チ
    ツプと第２及び４電極からなる第２共振子部の共
    振周波数とは明らかに異なる周波数であり、前記
    第１及び第２圧電チツプは直列接続されているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の圧
    電双共振子。 ８ 前記第１及び第２共振子部の共振周波数は互
    いに少なくとも５％異なつていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第２項に記載の圧電双共振子。 ９ 前記第１、第２及び第３プレートは、少なく
    とも圧電チツプと対向する側はある抵抗値を有す
    る物質からなる抵抗層により覆われており、プレ
    ート上に設けられた電極とは絶縁層により電気的
    に絶縁されていることを特徴とする特許請求の範
    囲第１項に記載の圧電双共振子。 １０ ２つの電極間に位置する圧電チツプの能動
    部にそれぞれ設けられた周辺環状部（リング）は
    ある抵抗値を有する発熱層で覆われており、前記
    電極を有するプレートとのスペーサとして作用す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
    の圧電双共振子。
JP12955179A 1978-10-09 1979-10-09 Piezooelectric twin resonator Granted JPS5550721A (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
FR7828728A FR2438939A1 (fr) 1978-10-09 1978-10-09 Bi-resonateur piezoelectrique

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Publication Number Publication Date
JPS5550721A JPS5550721A (en) 1980-04-12
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JP12955179A Granted JPS5550721A (en) 1978-10-09 1979-10-09 Piezooelectric twin resonator

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US (1) US4317059A (ja)
EP (1) EP0010046B1 (ja)
JP (1) JPS5550721A (ja)
DE (1) DE2966051D1 (ja)
FR (1) FR2438939A1 (ja)

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