JPS6364925B2 - - Google Patents
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- JPS6364925B2 JPS6364925B2 JP647780A JP647780A JPS6364925B2 JP S6364925 B2 JPS6364925 B2 JP S6364925B2 JP 647780 A JP647780 A JP 647780A JP 647780 A JP647780 A JP 647780A JP S6364925 B2 JPS6364925 B2 JP S6364925B2
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- vibrator
- vibrating
- branches
- vibrating branches
- electrode film
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/21—Crystal tuning forks
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は３本の振動枝を有する長さたて振動子
（以下Ｅ型振動子と称する）の改良に関するもの
である。
（以下Ｅ型振動子と称する）の改良に関するもの
である。
従来のＥ型振動子は第１図に示すように振動枝
１，２，３の長さ寸法l1，l2，l3は各々等しく、
振動枝１，２の巾寸法w1，w2も各々等しく、振
動枝３の巾寸法w3は任意の値を取り得るもので
ある。
１，２，３の長さ寸法l1，l2，l3は各々等しく、
振動枝１，２の巾寸法w1，w2も各々等しく、振
動枝３の巾寸法w3は任意の値を取り得るもので
ある。
Ｅ型振動子の長さたて振動における基本振動モ
ードは、おおよそ第２図に示すように点線で示さ
れた形となる（実線は静止状態を示す）。即ち振
動枝１，２，３の枝先端におけるｙ方向の振動変
位を各々u1，u2，u3とすると、u1，u2は同相でu3
は、u1又はu2に対して逆相となつている。又ベー
ス部４のｙ方向の相対振動変位b（振動枝の先端
のｙ方向の最大振動変位を1.0としたときのベー
ス部４のｙ方向の振動変位）は比較的大きい値と
なる。
ードは、おおよそ第２図に示すように点線で示さ
れた形となる（実線は静止状態を示す）。即ち振
動枝１，２，３の枝先端におけるｙ方向の振動変
位を各々u1，u2，u3とすると、u1，u2は同相でu3
は、u1又はu2に対して逆相となつている。又ベー
ス部４のｙ方向の相対振動変位b（振動枝の先端
のｙ方向の最大振動変位を1.0としたときのベー
ス部４のｙ方向の振動変位）は比較的大きい値と
なる。
しかし、従来のＥ型振動子の点はベース部４の
相対振動変位bが大きくなるため、ベース部４を
支持部材により支持すると、支持部材への漏れ振
動が大きくなり、その結果振動子のＱ値が低い値
になつてしまうことである。このことは、振動子
の周波数安定度や周波数エージング特性に悪影響
を及ぼすので、相対振動変位bが大きくなること
は好ましくない。
相対振動変位bが大きくなるため、ベース部４を
支持部材により支持すると、支持部材への漏れ振
動が大きくなり、その結果振動子のＱ値が低い値
になつてしまうことである。このことは、振動子
の周波数安定度や周波数エージング特性に悪影響
を及ぼすので、相対振動変位bが大きくなること
は好ましくない。
本発明の目的はベース部の相対振動変位を小さ
くし、ベース部を強固に支持しても、漏れ振動が
ほとんど無く、高いＱ値を有する振動子を提供す
ることにある。
くし、ベース部を強固に支持しても、漏れ振動が
ほとんど無く、高いＱ値を有する振動子を提供す
ることにある。
この目的を達成するために、本発明では３本の
振動枝が第３図に示すようにw1＝w2，l1＝l2＝l3
の構成をもつ形状の振動子のベース部の相対振動
変位がほぼ零になるように前記振動子の連結部の
巾寸法（2w1＋w3＋2d＋2p）を、３本の振動枝
の枝巾寸法と２本のスリツトの巾寸法の合計寸法
（2w1＋w3＋2d）よりも大きく選定するとともに、
電極膜を各振動枝の側面に形成して隣り合う振動
枝の対向する側面の電極膜を接続して電極膜対を
形成するとともに、振動子の両端側面の電極膜と
前記電極膜対とを一つおきにつないだ構成とする
ものであり、あるいは他の電極膜の構成として、
振動枝の表裏面に電極膜を形成して両端の振動枝
の一方の面の電極膜と中央の振動枝の他方の面の
電極膜とを接続して一方の端子を形成するように
成したものである。
振動枝が第３図に示すようにw1＝w2，l1＝l2＝l3
の構成をもつ形状の振動子のベース部の相対振動
変位がほぼ零になるように前記振動子の連結部の
巾寸法（2w1＋w3＋2d＋2p）を、３本の振動枝
の枝巾寸法と２本のスリツトの巾寸法の合計寸法
（2w1＋w3＋2d）よりも大きく選定するとともに、
電極膜を各振動枝の側面に形成して隣り合う振動
枝の対向する側面の電極膜を接続して電極膜対を
形成するとともに、振動子の両端側面の電極膜と
前記電極膜対とを一つおきにつないだ構成とする
ものであり、あるいは他の電極膜の構成として、
振動枝の表裏面に電極膜を形成して両端の振動枝
の一方の面の電極膜と中央の振動枝の他方の面の
電極膜とを接続して一方の端子を形成するように
成したものである。
以下、本発明の実施例を図面により詳述する。
本発明の根拠となるベース部４の相対振動変位b
の有限要素法による計算結果を第４図に示す。
本発明の根拠となるベース部４の相対振動変位b
の有限要素法による計算結果を第４図に示す。
計算した振動子の形状寸法は、第４図に示すよ
うに、３本の振動枝の長さ寸法、巾寸法はそれぞ
れ1240μ，100μ、２本のスリツトの巾寸法はそれ
ぞれ100μ、基部長さ寸法は1200μはり出し量Ｐは
0μ，30μ，40μ，50μ，60μ，70μと６段階に変化さ
せてある。振動子の基本たて振動の共振周波数
は、ほぼ1MHzとなつている。第４図で、従来の
Ｅ型振動子はＰ＝０、即ちはり出しがない場合に
あたる。この場合の相対振動変位bは42×10-3と
なり比較的大きな値を示す。これに対してはり出
し量Ｐの値を零から徐々におおきくしていくと、
ベース部の相対振動変位bは小さくなる方向にあ
り、bが零になるようなはり出し量Ｐの最適値は
50μに存在することがわかる。ところで振動子の
Ｑ値は、ベース部の相対振動変位bが零に近づく
程大きくなる傾向にあることは経験的に知られて
いるので、はり出し量を50μとし、その他の寸法
は第４図に示す寸法で、実際に振動子を試作し、
そのＱ値をベクトルインピーダンスメータで測定
した結果Ｑ≒20万を得ることができた。従来のＥ
型振動子（Ｐ＝０）のＱ値は６万程度であつたの
で、本発明のＱ値は従来のそれの約３倍大きくな
つており、本発明の効果は実験的にも確認するこ
とができた。第５図及び第７図に本発明の１実施
例を示す。
うに、３本の振動枝の長さ寸法、巾寸法はそれぞ
れ1240μ，100μ、２本のスリツトの巾寸法はそれ
ぞれ100μ、基部長さ寸法は1200μはり出し量Ｐは
0μ，30μ，40μ，50μ，60μ，70μと６段階に変化さ
せてある。振動子の基本たて振動の共振周波数
は、ほぼ1MHzとなつている。第４図で、従来の
Ｅ型振動子はＰ＝０、即ちはり出しがない場合に
あたる。この場合の相対振動変位bは42×10-3と
なり比較的大きな値を示す。これに対してはり出
し量Ｐの値を零から徐々におおきくしていくと、
ベース部の相対振動変位bは小さくなる方向にあ
り、bが零になるようなはり出し量Ｐの最適値は
50μに存在することがわかる。ところで振動子の
Ｑ値は、ベース部の相対振動変位bが零に近づく
程大きくなる傾向にあることは経験的に知られて
いるので、はり出し量を50μとし、その他の寸法
は第４図に示す寸法で、実際に振動子を試作し、
そのＱ値をベクトルインピーダンスメータで測定
した結果Ｑ≒20万を得ることができた。従来のＥ
型振動子（Ｐ＝０）のＱ値は６万程度であつたの
で、本発明のＱ値は従来のそれの約３倍大きくな
つており、本発明の効果は実験的にも確認するこ
とができた。第５図及び第７図に本発明の１実施
例を示す。
第５図は本発明のＥ型振動子の斜視図、第７図
はＥ型振動子の電極配線を示す振動枝の断面図で
ある。振動子５ａは水晶の薄板からホトエツチン
グ加工によつて作られる。第５図は平行電界によ
つて基本たて振動を励振する場合の電極配置を示
し、６ａは金属電極膜、７ａは周波数調整用金属
膜を示す。本発明のカツト方位は水晶の場合、ホ
ツトエツチング加工が容易なように、特にＸ―Ｙ
板（Ｘ，Ｙはそれぞれ水晶の電気軸、機械軸を表
す）が選ばれ且つ、振動子の形状を規定する寸法
（第１図におけるl1，w1，ｄ，l0及び板厚）に応
じて、良好な周波数温度特性となるように選ばれ
る。第５図に示すように、本発明によるＥ型振動
子の形状は、３本の振動枝と、この振動枝を連結
する連結部より成り、振動枝の各側面には励振用
の金属電極膜６ａが形成されている。この金属電
極膜６ａの接続は第７図に示すように、隣り合う
振動枝の対向する側面に設けられた電極膜を接続
して２組の電極膜対を形成するとともに、両端の
電極膜と２組の電極膜対とより成る４組の電極を
１つおきにつなぐことによつて２端子の励振用電
極を形成している。そして、相対振動変位bが小
さくなるように、はり出しをもうけ、振動子の連
結部の巾寸法が、３本の振動枝の巾寸法と２本の
スリツトの巾寸法の合計寸法よりも大きくしてあ
る。これによつてＥ型振動子の連結部の一部を成
すベース部を支持部材に支持した時、ベース部の
相対振動変位bが極力零に近づくため支持部材へ
の漏れ振動が無くなり強固な支持を可能とする。
はＥ型振動子の電極配線を示す振動枝の断面図で
ある。振動子５ａは水晶の薄板からホトエツチン
グ加工によつて作られる。第５図は平行電界によ
つて基本たて振動を励振する場合の電極配置を示
し、６ａは金属電極膜、７ａは周波数調整用金属
膜を示す。本発明のカツト方位は水晶の場合、ホ
ツトエツチング加工が容易なように、特にＸ―Ｙ
板（Ｘ，Ｙはそれぞれ水晶の電気軸、機械軸を表
す）が選ばれ且つ、振動子の形状を規定する寸法
（第１図におけるl1，w1，ｄ，l0及び板厚）に応
じて、良好な周波数温度特性となるように選ばれ
る。第５図に示すように、本発明によるＥ型振動
子の形状は、３本の振動枝と、この振動枝を連結
する連結部より成り、振動枝の各側面には励振用
の金属電極膜６ａが形成されている。この金属電
極膜６ａの接続は第７図に示すように、隣り合う
振動枝の対向する側面に設けられた電極膜を接続
して２組の電極膜対を形成するとともに、両端の
電極膜と２組の電極膜対とより成る４組の電極を
１つおきにつなぐことによつて２端子の励振用電
極を形成している。そして、相対振動変位bが小
さくなるように、はり出しをもうけ、振動子の連
結部の巾寸法が、３本の振動枝の巾寸法と２本の
スリツトの巾寸法の合計寸法よりも大きくしてあ
る。これによつてＥ型振動子の連結部の一部を成
すベース部を支持部材に支持した時、ベース部の
相対振動変位bが極力零に近づくため支持部材へ
の漏れ振動が無くなり強固な支持を可能とする。
第６図及び第８図は本発明の他の電極構成を示
すものである。Ｅ型振動子５ｂの３本の振動腕に
は表裏面に励振用の金属電極膜６ｂと周波数調整
用金属膜７ｂとが形成されている。振動腕に形成
された金属電極膜６ｂの接続構造は第８図に示す
ように、左端の振動腕の裏面と中央の振動腕の表
面を結び、中央の振動腕の裏面と右端の振動腕の
表面とを結び、更に右端の振動腕の表面と左端の
振動腕の表面とを接続して一端子を形成し、また
左端の振動腕の裏面と右端の振動腕の裏面とを接
続してもう一つの一端子を形成して２端子構成と
している。そしてＥ型振動子５ｂの形状を振動子
の連結部の巾寸法を、前記３本の振動枝の枝巾寸
法と２本のスリツトの巾寸法の合計寸法より大き
く選定することによつて、振動子のベース部の相
対振動変位をほゞ零にすることができる。
すものである。Ｅ型振動子５ｂの３本の振動腕に
は表裏面に励振用の金属電極膜６ｂと周波数調整
用金属膜７ｂとが形成されている。振動腕に形成
された金属電極膜６ｂの接続構造は第８図に示す
ように、左端の振動腕の裏面と中央の振動腕の表
面を結び、中央の振動腕の裏面と右端の振動腕の
表面とを結び、更に右端の振動腕の表面と左端の
振動腕の表面とを接続して一端子を形成し、また
左端の振動腕の裏面と右端の振動腕の裏面とを接
続してもう一つの一端子を形成して２端子構成と
している。そしてＥ型振動子５ｂの形状を振動子
の連結部の巾寸法を、前記３本の振動枝の枝巾寸
法と２本のスリツトの巾寸法の合計寸法より大き
く選定することによつて、振動子のベース部の相
対振動変位をほゞ零にすることができる。
本発明のＥ型振動子はＥ型形状としての長さた
て振動子を完成させると同時に従来のＥ型振動子
にくらべてベース部の振動変位が十分小さく出来
るためベース部の支持が容易になり、強固に支持
してもＱ値の低下や支持系の振動との結合も起こ
らない。耐衝げき性にすぐれた小型、高安定の振
動子となるので、実用的効果は極めて大きいもの
である。尚本発明は水晶のみならず、他の圧電結
晶例えばタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム
等にも適用できる。
て振動子を完成させると同時に従来のＥ型振動子
にくらべてベース部の振動変位が十分小さく出来
るためベース部の支持が容易になり、強固に支持
してもＱ値の低下や支持系の振動との結合も起こ
らない。耐衝げき性にすぐれた小型、高安定の振
動子となるので、実用的効果は極めて大きいもの
である。尚本発明は水晶のみならず、他の圧電結
晶例えばタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム
等にも適用できる。
第１図は従来のＥ型振動子の平面図、第２図は
従来のＥ型振動子の長さたて振動における基本振
動モード（点線）動作説明図、第３図は本発明の
Ｅ型振動子の平面図、第４図はＥ型振動子のベー
ス部相対振動変位bがはり出し量Ｐによつてどう
変わるかを示す説明図、第５図は本発明実施例の
Ｅ型振動子とその電極配置を示す斜視図、第６図
は本発明実施例のＥ型振動子の他の電極配置を示
す斜視図、第７図は第５図に示すＥ型振動子の振
動枝の断面図、第８図は第６図に示すＥ型振動子
の振動枝の断面図である。 １，２，３……Ｅ型振動子の振動枝、４……Ｅ
型振動子のベース部、５ａ，５ｂ……Ｅ型振動
子、６ａ，６ｂ……金属電極膜、７ａ，７ｂ……
周波数調整用金属膜、８，９……Ｅ型振動子のス
リツト部。
従来のＥ型振動子の長さたて振動における基本振
動モード（点線）動作説明図、第３図は本発明の
Ｅ型振動子の平面図、第４図はＥ型振動子のベー
ス部相対振動変位bがはり出し量Ｐによつてどう
変わるかを示す説明図、第５図は本発明実施例の
Ｅ型振動子とその電極配置を示す斜視図、第６図
は本発明実施例のＥ型振動子の他の電極配置を示
す斜視図、第７図は第５図に示すＥ型振動子の振
動枝の断面図、第８図は第６図に示すＥ型振動子
の振動枝の断面図である。 １，２，３……Ｅ型振動子の振動枝、４……Ｅ
型振動子のベース部、５ａ，５ｂ……Ｅ型振動
子、６ａ，６ｂ……金属電極膜、７ａ，７ｂ……
周波数調整用金属膜、８，９……Ｅ型振動子のス
リツト部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 圧電結晶薄板から成る長さたて振動子におい
て、該振動子の形状は３本の振動枝と該振動枝を
連結している連結部とより成り、前記３本の振動
枝はその長さは等しく且つ両端の振動枝の巾も等
しく構成されていて、前記圧電結晶薄板から成る
振動子のベース部の相対振動変位がほゞ零になる
ように前記振動子の連結部の巾寸法を、前記３本
の振動枝の枝巾寸法と２本のスリツトの巾寸法の
合計寸法よりも大きく選定するとともに、前記振
動枝には各々その側面に励振用電極膜が形成され
ていて、前記３本の振動枝のうち隣り合う振動枝
の対向する側面に設けられた電極膜が各々接続さ
れて２組の電極膜対を形成するとともに、該２組
の電極膜対と前記振動子両端側面の２つの電極膜
とより成る４組の電極を１つおきにつなぐことに
よつて２端子を構成したことを特徴とする長さた
て振動子。 ２ 圧電結晶薄板から成る長さたて振動子におい
て、該振動子の形状は３本の振動枝と該振動枝を
連結している連結部とより成り、前記３本の振動
枝はその長さは等しく且つ両端の振動枝の巾も等
しく構成されていて、前記圧電結晶薄板から成る
振動子のベース部の相対振動変位がほゞ零になる
ように前記振動子の連結部の巾寸法を、前記３本
の振動枝の枝巾寸法と２本のスリツトの巾寸法の
合計寸法よりも大きく選定するとともに、前記振
動枝には各々その表裏面に励振用電極膜が形成さ
れていて、前記３本の振動枝のうち両端の振動枝
の一方の面の電極膜と中央の振動枝の他方の面の
電極膜とを接続して一方の端子を形成したことを
特徴とする長さたて振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP647780A JPS56103520A (en) | 1980-01-22 | 1980-01-22 | Length longitudinal oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP647780A JPS56103520A (en) | 1980-01-22 | 1980-01-22 | Length longitudinal oscillator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56103520A JPS56103520A (en) | 1981-08-18 |
| JPS6364925B2 true JPS6364925B2 (ja) | 1988-12-14 |
Family
ID=11639544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP647780A Granted JPS56103520A (en) | 1980-01-22 | 1980-01-22 | Length longitudinal oscillator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56103520A (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 |
-
1980
- 1980-01-22 JP JP647780A patent/JPS56103520A/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 |
|---|---|
| JPS56103520A (en) | 1981-08-18 |
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