Вибрирующая пластина, вибратор, генератор и электронное устройство



Вибрирующая пластина, вибратор, генератор и электронное устройство
Вибрирующая пластина, вибратор, генератор и электронное устройство
Вибрирующая пластина, вибратор, генератор и электронное устройство
Вибрирующая пластина, вибратор, генератор и электронное устройство
Вибрирующая пластина, вибратор, генератор и электронное устройство
Вибрирующая пластина, вибратор, генератор и электронное устройство
Вибрирующая пластина, вибратор, генератор и электронное устройство
Вибрирующая пластина, вибратор, генератор и электронное устройство
Вибрирующая пластина, вибратор, генератор и электронное устройство
Вибрирующая пластина, вибратор, генератор и электронное устройство
Вибрирующая пластина, вибратор, генератор и электронное устройство
Вибрирующая пластина, вибратор, генератор и электронное устройство
Вибрирующая пластина, вибратор, генератор и электронное устройство
Вибрирующая пластина, вибратор, генератор и электронное устройство
Вибрирующая пластина, вибратор, генератор и электронное устройство

 


Владельцы патента RU 2469469:

СЕЙКО ЭПСОН КОРПОРЕЙШН (JP)

Изобретение относится к вибрирующей пластине и к генератору, имеющему такую пластину. Технический результат заключается в повышении прочности пластины, выполненной травлением. Для этого предложена вибрирующая пластина, у которой внешняя форма образована травлением пластины Z, вырезанной под заданными углами относительно взаимно ортогональных осей X, Y и Z, являющихся кристаллическими осями кристалла, содержащая: основание, имеющее выемку, и вибрирующую консоль, проходящую от основания; при этом выемка включает в себя выемку в положительном направлении оси X, образованную вырезанием основания от стороны отрицательного направления оси Х к стороне положительного направлении оси X, причем ширина в направлении оси Y выемки в положительном направлении оси Х достигает максимума на конце со стороны отрицательного направления оси Х выемки в положительном направлении оси X, при этом основание имеет такую форму, что ширина выемки в положительном направлении оси Х постепенно уменьшается от конца со стороны отрицательного направления оси Х к стороне положительного направления оси X. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к вибрирующей пластине, вибратору, имеющему вибрирующую пластину, генератору, имеющему вибрирующую пластину и электронному устройству, имеющему вибрирующую пластину.

Уровень техники

В JP 2002-280870 раскрыта вибрирующая пластина, которая включает в себя основание и участок вибрирующей консоли (в дальнейшем именуемый вибрирующей консолью), выступающий из основания, причем на вибрирующей консоли образована канавка, и отсеченный участок (в дальнейшем именуемый выемкой), образованный в основании.

В вибрирующей консоли согласно JP 2002-280870, рассеивание вибрации от вибрирующей консоли к основанию уменьшается, поскольку выемка образована в основании. Таким образом, можно пресечь неустойчивость значения сопротивления кристалла (значение Q).

Внешняя форма вибрирующей пластины в целом образуется травлением. Вибрирующая пластина, выполненная из кристалла, обладает анизотропией травления: т.е. скорость травления различается в зависимости от направления в отношении кристаллических осей кристалла.

По причине этой анизотропии травления, вибрирующая пластина на конце выемки в основании перетравлена (избыточно вытравлена). Таким образом, выемка уходит дальше в центральную сторону основания от исходного положения. В результате, выемка имеет форму, например, клина с острым концом, так что давление вероятно должно концентрироваться на нем.

Когда на вибрирующую пластину воздействует удар, например при падении, давление концентрируется на конце выемки, и с этого участка может начаться разламывание.

Краткое описание изобретения

Преимущество некоторых аспектов изобретения заключается в решении, по меньшей мере, части проблем, описанных выше, причем изобретение может быть реализовано в качестве следующих форм и примеров применений.

Пример 1

Согласно этому примеру применения изобретения создана вибрирующая пластина, у которой внешняя форма образована травлением пластины Z, вырезанной под заданными углами относительно взаимно ортогональных осей X, Y и Z, являющихся кристаллическими осями кристалла, содержащая: основание, имеющее выемку, и вибрирующую консоль, проходящую от основания; при этом выемка включает в себя выемку в положительном направлении оси Х, образованную вырезанием основания от стороны отрицательного направления оси Х к стороне положительного направлении оси Х, причем ширина в направлении оси Y выемки в положительном направлении оси X достигает максимума на конце со стороны отрицательного направления оси Х выемки в положительном направлении оси Х, при этом основание имеет такую форму, что ширина выемки в положительном направлении оси Х постепенно уменьшается от конца со стороны отрицательного направления оси Х к стороне положительного направления оси Х.

Согласно этой конфигурации вибрирующая пластина включает в себя выемку, которая включает в себя выемку в положительном направлении оси Х, образованную в основании со стороны отрицательного направлении оси Х по направлению к стороне положительного направления.

Поскольку вибрирующая пластина имеет выемку в упомянутом направлении, можно более эффективно подавлять рассеивание вибрации. Более того, поскольку вибрирующая пластина имеет наклонный участок на основании, скорость травления меняется в оконечной части выемки. Таким образом, можно устранить эффект перетравливания.

Как результат, улучшается прочность основания, поскольку концентрация напряжения на оконечной части выемки пресекается в вибрирующей пластине. Таким образом, можно улучшить ударную прочность кристаллической вибрирующей пластины.

Пример 2

Согласно этому примеру в вибрирующей пластине вышеприведенного примера основание имеет наклонный участок, наклоненный таким образом, что ширина выемки в положительном направлении оси Х уменьшается от конца со стороны отрицательного направления оси Х к стороне положительного направления оси Х.

Согласно этой конфигурации основание вибрирующей пластины имеет наклонный участок так, что ширина выемки положительного направления оси Х уменьшается от торцевой стороны отрицательного направления оси Х по направлению к стороне положительного направления оси Х. Поскольку вибрирующая пластина выполнена с наклонным участком на основании, скорость травления меняется в оконечной части выемки положительного направления оси Х. Таким образом можно устранить эффект перетравливания.

Как результат, улучшается прочность основания, поскольку концентрация нагрузки в оконечной части выемки пресекается в вибрирующей пластине. Таким образом, можно улучшить ударную прочность.

Пример 3

В вибрирующей пластине вышеприведенного примера является предпочтительным, чтобы наклонный участок был соединен с одной стороной выемки, расположенной со стороны положительного направления оси Y, а угол между наклонным участком и стороной находился в диапазоне от 3° до 35°.

Согласно этой конфигурации вибрирующая пластина выполнена так, что угол между наклонным участком и стороной выемки, расположенной на стороне положительного направления оси Y, находится в диапазоне от 3° до 35°.

Поскольку вибрирующая пластина сконфигурирована таким образом, что угол между наклонным участком и стороной находится в пределах упомянутого диапазона, можно эффективно пресечь перетравливание. Упомянутый диапазон был обнаружен на основе результатов анализа симуляции травления с проверкой совместимости с фактическими продуктами.

Пример 4

В вибрирующей пластине вышеприведенного примера является предпочтительным, чтобы наклонный участок был соединен с другой стороной выемки, расположенной на стороне отрицательного направления оси Y, а угол между наклонным участком и другой стороной находился в диапазоне от 10° до 30°.

Согласно этой конфигурации вибрирующая пластина сконфигурирована таким образом, что угол между наклонным участком и другой стороной выемки, расположенной на стороне отрицательного направления оси Y, находится в диапазоне от 10° до 30°.

Поскольку вибрирующая пластина сконфигурирована так, что угол между наклонным участком и другой стороной находится в упомянутом диапазоне, можно эффективно пресечь перетравливание. Упомянутый диапазон был получен на основе результатов анализа симуляции травления после проверки совместимости с фактическими продуктами.

Пример 5

В вибрирующей пластине вышеприведенного примера является предпочтительным, чтобы выемка включала в себя выемку в отрицательном направлении оси Х, образованную вырезанием основания от стороны положительного направления оси Х к стороне отрицательного направления, причем выемка в положительном направлении оси Х и выемка в отрицательном направлении оси Х должны быть образованы в одном и том же местоположении по направлению оси Y.

Согласно этой конфигурации вибрирующая пластина сконфигурирована таким образом, что выемка выполнена в виде пары выемок, включающих в себя выемку положительного направления оси Х и выемку отрицательного направления оси Х и образованную в симметричной форме относительно центральной линии основания вдоль направления продолжения вибрирующей консоли. Таким образом, можно получить устойчивую вибрацию.

Пример 6

В вибрирующей пластине вышеприведенного примера является предпочтительным, чтобы имелось множество вибрирующих консолей, причем множество вибрирующих консолей и основание образуют камертон.

Согласно этой конфигурации вибрирующая пластина включает в себя множество вибрирующих консолей, так что множество вибрирующих консолей и основание образуют камертон. Таким образом, можно создать вибрирующую пластину, имеющую улучшенную ударную прочность.

Пример 7

Согласно этому примеру изобретения создан вибратор, включающий в себя вышеописанную вибрирующую пластину и корпус для размещения вибрирующей пластины.

Согласно этой конфигурации, поскольку вибратор включает в себя вибрирующую пластину, имеющую улучшенную ударную прочность, можно улучшить ударную прочность самого вибратора.

Пример 8

Согласно этому примеру изобретения создан генератор, включающий в себя вышеописанную вибрирующую пластину, схемный элемент, который имеет генераторную схему, осуществляющую генерирование колебаний вибрирующей пластины; и корпус для размещения вибрирующей пластины и схемного элемента.

Согласно этой конфигурации, поскольку генератор включает в себя вибрирующую пластину, имеющую улучшенную ударную прочность, можно улучшить ударную прочность генератора.

Пример 9

Согласно этому примеру изобретения создано электронное устройство, включающее в себя вышеописанную вибрирующую пластину; и схемный элемент, имеющий генераторную схему, которая осуществляет генерирование колебаний вибрирующей пластины.

Согласно этой конфигурации, поскольку электронное устройство включает в себя вибрирующую пластину, имеющую улучшенную ударную прочность, можно улучшить ударную прочность электронного устройства.

Краткое описание чертежей

Далее настоящее изобретение будет описано со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковыми ссылочными позициями обозначены идентичные элементы.

На чертежах:

Фиг.1А и 1B - схематичный вид, показывающий упрошенную конфигурацию вибрирующей пластины согласно первому варианту осуществления, причем фиг.1А представляет собой вид сверху, а фиг.1B - вид в поперечном сечении фиг.1А;

Фиг.2 - увеличенный вид главной части фиг.1А;

Фиг.3 - таблица, показывающая взаимоотношение между углом наклонного участка в выемке и вытравленной формой оконечной части;

Фиг.4А и 4В - схематичные виды, показывающие упрощенную конфигурацию вибрирующей пластины согласно второму варианту осуществления, причем фиг.4А является видом сверху, а фиг.4В - видом в поперечном сечении фиг.4А;

Фиг.5 - увеличенный вид главной части фиг.4А;

Фиг.6 - таблица, показывающая взаимоотношение между углом наклонного участка в выемке и вытравленной формой оконечной части;

Фиг.7А и 7В - схематичные виды, показывающие упрощенную конфигурацию вибратора согласно третьему варианту осуществления, причем фиг.7А представляет собой вид сверху, а фиг.7В - вид в поперечном сечении фиг.7А;

Фиг.8А и 8В - схематичные виды, показывающие упрощенную конфигурацию генератора согласно четвертому варианту осуществления, причем фиг.8А представляет собой вид сверху, а фиг. 8B - вид в поперечном сечении фиг.8А;

Фиг.9 - вид в перспективе, показывающий упрощенную конфигурацию портативного телефона в качестве примера электронного устройства согласно изобретению;

Фиг.10 - блок-схема портативного телефона в качестве примера электронного устройства согласно изобретению;

Фиг.11 - вид в перспективе, показывающий упрощенную конфигурацию персонального компьютера в качестве примера электронного устройства согласно изобретению.

Описание примеров вариантов осуществления изобретения

Далее будут описаны примеры вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи.

Первый вариант осуществления изобретения

Фиг.1А и 1B представляют собой схематичные виды, иллюстрирующие упрощенную конфигурацию вибрирующей пластины согласно первому варианту осуществления, причем фиг.1А является видом сверху, а фиг. 1B - видом в поперечном сечении по линии IB-IB с фиг. 1A. Фиг. 2 является увеличенным видом части "B", обозначенной на фиг. 1А.

Как показано на фиг. 1А и 1B кристаллическая вибрирующая пластина 1 в качестве вибрирующей пластины является вибрирующей пластиной, внешняя форма которой образована фотолитографическим травлением (жидкостным травлением) пластины Z, которая вырезается, например, из кристаллической руды под заданными углами относительно взаимно ортогональных осей X, Y и Z, которые являются кристаллическими осями кристалла. В этом варианте осуществления травление выполняется с использованием травильного раствора, содержащего фтороводородную кислоту.

Здесь пластина Z означает пластину, вырезанная поверхность которой (основная поверхность 10а) приблизительно ортогональна оси Z. Таким образом, пластина Z также включает в себя пластину, основная поверхность 10а которой, ортогональная оси Z, вырезается в положении, где поверхность поворачивается в диапазоне от 0° до нескольких градусов в направлении против часовой стрелки или по часовой стрелке от оси Y к оси Z, как видно со стороны положительного направления оси X.

Кристаллическая вибрирующая пластина 1 вырезается из монокристалла, так что электрическая ось находится на оси X, механическая ось находится на оси Y, а оптическая ось находится на оси Z.

В кристаллической вибрирующей пластине 1 может быть использована пластина Z, проходящая вдоль плоскости X-Y, которая находится на осях X и Y и которая наклонена на угол от 0° до 5° в окружности оси X, как видно из пересечения (начала координат) осей X и Y.

Кристаллическая вибрирующая пластина 1 допускает ошибку угла вырезания из кристалла в пределах определенного угла (например, от 0° до 5°) в отношении каждой из осей X, Y и Z.

Кристаллическая вибрирующая пластина 1 включает в себя основание 10 и пару вибрирующих консолей 11, проходящих приблизительно параллельно от основания 10 в направлении оси Y, и пару опорных участков 14, проходящих от основания 10 в направлении оси X, изогнутых по направлению к вибрирующим консолям 11 и продолжающихся в направлении оси Y. На основании 10 образована пара выемок, которые выполнены в направлении оси X. То есть, выемка 12 положительного направления оси X выполнена со стороны отрицательного направления оси X по направлению к стороне положительного направления, а выемка 13 отрицательного направления оси X выполнена со стороны положительного направления оси X по направлению к стороне отрицательного направления.

Кристаллическая вибрирующая пластина 1 включает в себя основание 10 и пару вибрирующих консолей 11, которые образуют камертон, на основании чего получают вибрирующую пластину типа камертона. Кристаллическая вибрирующая пластина 1 прикреплена к внешнему элементу, например корпусу, через удерживающий электрод (не показано), образованный в заданном местоположении каждого из опорных участков 14.

Вибрирующая консоль 11 включает в себя участок 15 консоли, расположенный вблизи основания 10, весовой участок 15 расположенный ближе к оконечной части, чем участок 15 консоли, и имеет большую ширину, чем участок 15 консоли, и канавку 17, образованную вдоль направления удлинения (направления оси Y) вибрирующей консоли 11 и вырезанную вдоль направления расположения (направления оси X) пары вибрирующих консолей 11 так, что вибрирующая консоль 11 имеет в поперечном сечении Н-образную форму.

В кристаллической вибрирующей пластине 1, когда внешний приводной сигнал подводится через удерживающий электрод к возбуждающему электроду (не показано), образованный на вибрирующих консолях 11, пара вибрирующих консолей 11 в альтернативном варианте вибрирует (резонирует) в изгибном режиме на заданной частоте (например, 32 кГц) в направлениях, указанных стрелками C и D.

Далее в деталях будет описана пара выемок (выемка 12 положительного направления оси X, выполненная со стороны отрицательного направления оси X по направлению к стороне положительного направления, и выемка отрицательного направления оси X, выполненная со стороны положительного направления оси X по направлению к стороне отрицательного направления).

Выемка 12 положительного направления оси X образована на основании 10 со стороны отрицательного направления оси X по направлению к стороне положительного направления.

Как показано на фиг.2, основание 10 имеет наклонный участок 12с, который расположен между внешней окружностью 10b основания 10 и стороной 12a в качестве единственной стороны, расположенной вблизи стороны положительного направления оси Y среди двух сторон 12а и 12b в направлении образования выемки 12 положительного направления оси X. Наклонный участок 12с образован так, что ширина выемки 12 положительного направления оси X увеличивается при приближении к внешней окружности 10b. Другими словами выемка 12 положительного направления оси X имеет такую форму, что ширина в направлении оси Y выемки 12 положительного направления оси X достигает максимума в положении внешней окружности 10b основания 10, которая является торцевой стороной отрицательного направления оси Х выемки 12 положительного направления, а ширина постепенно уменьшается от внешней окружности 10b, которая является торцевой стороной отрицательного направления оси Х, по направлению к стороне положительного направления оси X.

Как описано выше, наклонный участок 12с соединен со стороной 12a выемки 12 положительного направления оси X, расположенной на стороне положительного направления оси Y, и угол θ между наклонным участком 12с и стороной 12a находится в диапазоне от 3° до 35°.

С другой стороны, как показано на фиг. 1А, выемка 13 отрицательного направления оси X выполнена такой, чтобы составлять пару с выемкой 12 положительного направления оси X в отношении центральной линии 10с основания 10 вдоль направления протяжения (направления оси Y) вибрирующей консоли 11.

Далее будет описано отношение между углом θ наклонного участка 12с выемки 12с положительного направления оси X и вытравленной формой оконечной части выемки 12 положительного направления оси X на основе результата анализа симуляции выполненного настоящими изобретателями.

Фиг. 3 иллюстрирует таблицу, показывающую взаимоотношение между углом наклонного участка в выемке и вытравленной поверхностью оконечной части.

Вытравленная форма, полученная через симуляцию, оценивается в трех степенях: X (Плохо), О (Хорошо) и © (Превосходно) в порядке убывания возможности концентрации напряжения. Если вытравленная форма оценивается как O или ©, может быть определено, что концентрация напряжения происходит изредка и вибрирующие консоли могут быть использованы для серийного производства.

Как показано на фиг.3, вытравленная форма оценивается как O или лучше, когда угол θ наклонного участка 12с находится в диапазоне от 3° до 35°, и частично оценивается как © для диапазона от 10° до 30°. В противоположность, вытравленная форма оценивается как X, когда угол θ наклонного участка 12с составляет 0°, 37° и 40°.

Согласно результатам анализа угол θ наклонного участка 12с предпочтительно находится в диапазоне от 3° до 35°, а более предпочтительно - в диапазоне от 10° до 30°. Более того, в особенности предпочтительно, чтобы угол θ составлял около 30° из перспективы установления точности наклонного участка 12с, которая находится под влиянием анизотропии травления.

Вытравленная форма, полученная посредством симуляции, будет описана в деталях. Штрихпунктирная линия с двумя точками на фиг.2 показывает форму оконечной части, когда не существует наклонного участка 12с (которая является формой, полученной согласно предшествующему уровню техники, и является случаем, когда угол θ на фиг.3 составляет 0°).

В этом случае оконечная часть выемки 12 положительного направления оси X является дополнительно вытравленной таким образом, что идет дальше в центральную область основания 10, чем подразумеваемая исходная дуговая форма, указанная сплошной линией. Как результат, оконечная часть имеет форму, например, клина с острой оконечной частью так, что напряжение вероятно будет концентрироваться на нем.

В противоположность этому, когда угол θ наклонного участка 12c находится в диапазоне от 3° до 35°, скорость травления изменяется в оконечной части выемки 12 положительного направления оси X. Таким образом, пресекается перетравливание. Как результат, оконечная часть выемки 12 положительного направления оси X имеет форму, близкую к подразумеваемой дуговой форме, указанной сплошной линией.

Как описано выше, кристаллическая вибрирующая пластина 1 согласно первому варианту осуществления имеет выемку 12 положительного направления оси X и выемку 13 отрицательного направления оси X, которые образованы на основании 10 в направлении оси X. Более того, кристаллическая вибрирующая пластина 1 имеет наклонный участок 12с, который расположен между внешней окружностью 10b основания 10 и стороной 12а выемки 12 положительного направления оси X, расположенной вблизи стороны положительного направления оси Y среди двух сторон 12а и 12b в направлении выемки от стороны отрицательного направления оси X к стороне положительного направления, и который образован так, что ширина выемки 12 положительного направления оси X увеличивается при приближении к внешней окружности 10b.

Согласно этой конфигурации, поскольку кристаллическая вибрирующая пластина 1 имеет выемку 12 положительного направления оси X и выемку 13 отрицательного направления оси X в вышеупомянутом направлении, можно более эффективно исключить потери вибрации.

Более того, поскольку кристаллическая вибрирующая пластина 1 имеет наклонный участок 12с в выемке 12 положительного направления оси X, скорость травления изменяется на оконечной части выемки 12 положительного направления оси X. Таким образом, можно предотвратить перетравливание.

Как результат, поскольку устраняется концентрация напряжения в оконечной части выемки 12 положительного направления оси X в кристаллической вибрирующей пластине 1, улучшается прочность основания 10. Таким образом, можно улучшить ударную прочность кристаллической вибрирующей пластины 1.

Более того, в кристаллической вибрирующей пластине 1, когда угол θ между наклонным участком 12с и стороной 12а находится в диапазоне от 3° до 35°, можно эффективно предотвратить перетравливание. Когда угол θ между наклонным участком 12с и стороной 12а находится в диапазоне от 10° до 30°, можно более эффективно предотвратить перетравливание.

Хотя наклонный участок 12с описан как имеющий линейную форму, изобретение не ограничено этим, и, например, наклонный участок 12с может иметь дуговую форму, ступенчатую форму и т.п. Другими словами, выемка 12 положительного направления оси X может иметь такую форму, что ширина в направлении оси Y выемки 12 положительного направления оси X достигает максимума на торцевой стороне отрицательного направления оси X (внешней окружности 10b основания 10) выемки 12 положительного направления оси X и постепенно уменьшается от торцевой стороны отрицательного направления оси X (внешней окружности 10b основания 10) по направлению к стороне положительного направления оси X.

Более того, кристаллическая вибрирующая пластина 1 сконфигурирована так, что выемка 12 положительного направления оси X и выемка 13 отрицательного направления оси X выполнены парным способом, и выемка 12 положительного направления оси X и выемка 13 отрицательного направления оси X образованы в симметричной форме относительно центральной линии 10с основания 10 вдоль направления продолжения (направления оси Y) вибрирующей консоли 11. Таким образом, можно получать устойчивые колебания изгиба.

Более того, кристаллическая вибрирующая пластина 1 включает в себя пару (две) вибрирующих консолей 11, причем две вибрирующие консоли 11 и основание 10 образуют камертон. Таким образом, можно обеспечить вибрирующую пластину типа камертона, имеющую улучшенную ударную прочность.

Более того, поскольку кристаллическая вибрирующая пластина 1 сконфигурирована так, что оконечная часть выемки 13 отрицательного направления оси X редко перетравливается по причине анизотропии травления кристалла, в выемке 13 отрицательного направления оси X можно не выполнять наклонный участок.

Второй вариант осуществления изобретения

Фиг.4А и 4B представляют собой схематичные виды, показывающие упрощенную конфигурацию вибрирующей пластины согласно второму варианту осуществления, использованной в электронном устройстве согласно изобретению, причем фиг.4А является видом сверху, а фиг.4B является видом в поперечном сечении по линии IVB-IVB с фиг.4А. Фиг. 5 является увеличенным видом части "F" с фиг.4А.

Элементы, идентичные элементам первого варианта осуществления изобретения, будут обозначены таким же ссылочными позициями, причем их повторное описание не приводится. В последующем описании будут описаны только детали, отличные от деталей первого варианта осуществления.

Как показано на фиг.4А и 4B, кристаллическая вибрирующая пластина 2 в качестве вибрирующей пластины отличается от пластины первого варианта осуществления, в котором выемка 12 положительного направления оси Х и выемка 13 отрицательного направления оси Х имеют различную форму.

Как показано на фиг.5, основание 10 кристаллической вибрирующей пластины 2 имеет наклонный участок 12d, который расположен между внешней окружностью 10b основания 10 и стороной 12b, в качестве другой стороны, расположенной вблизи стороны отрицательного направления оси Y, среди двух сторон 12а и 12b в направлении образования выемки 12 положительного направления оси Х. Наклонный участок 12d образован так, что ширина выемки 12 положительного направления оси Х увеличивается при приближении к внешней окружности 10b. Другими словами, выемка 12 положительного направления оси Х имеет форму так, что ширина в направлении оси Y выемки 12 положительного направления оси X достигает максимума в местоположении внешней окружности 10b опоры 10, которая является торцевой стороной отрицательного направления оси Х выемки 12 положительного направления оси Х, и ширина постепенно уменьшается от внешней окружности 10b, которая является торцевой стороной отрицательного направления оси Х, по направлению к стороне положительного направления оси Х.

Как описано выше, наклонный участок 12d соединен со стороной 12b выемки 12 положительного направления оси Х, расположенной на стороне отрицательного направления оси Y, и угол θ1 между наклонным участком 12d и стороной 12b находится в диапазоне от 10° до 30°.

С другой стороны, как показано на фиг. 4А, выемка 13 отрицательного направления оси Х предоставлена для того, чтобы быть в паре с выемкой 12 положительного направления оси Х, и выполнена с симметричной формой к выемке 12 положительного направления оси Х в отношении центральной линии 10с основания 10 вдоль направления продолжения (направления оси Y) вибрирующей консоли 11.

Далее будет описано взаимоотношение между углом θ1 наклонного участка 12d выемки 12 положительного направления оси Х и вытравленной формой оконечной части выемки 12 положительного направления оси Х на основе результатов анализа симуляции, выполненных настоящими изобретателями.

Фиг. 6 иллюстрирует таблицу, показывающую взаимоотношение между углом наклонного участка в выемке и вытравленной формой оконечной части.

Вытравленная форма, полученная посредством симуляции, оценивается по трем ступеням: Х (Плохо) и О (Хорошо) в порядке убывания возможности концентрации напряжения. Если вытравленная форма оценивается в О, может быть определено, что концентрация напряжения происходит редко, и вибрирующие пластины могут быть использованы для серийного производства.

Как показано на фиг. 6, вытравленная форма оценивается как О, когда угол θ1 наклонного участка 12d находится в диапазоне от 10° до 30°. В противоположность этому, вытравленная поверхность оценивается как Х, когда угол θ1 наклонного участка 12d составляет 0°.

Согласно результатам анализа угол θ1 наклонного участка 12d предпочтительно находится в диапазоне от 10° до 30°.

Вытравленная форма, полученная посредством симуляции, будет описана в деталях. Штрихпунктирная линии с двумя точками на фиг.5 показывает форму оконечной части, когда не существует наклонного участка 12d (которая является формой, полученной согласно предшествующему уровню техники, и является случаем, когда угол θ на фиг.6 составляет 0°).

В этом случае, как и в первом варианте осуществления, оконечная часть выемки 12 положительного направления оси Х слишком перетравлена для того, чтобы идти дальше в центральную область основания 10, нежели чем подразумеваемая исходная дуговая форма, указанная сплошной линией. Как результат, оконечная часть имеет форму, например, клина с острой оконечной частью так, что напряжение, возможно, будет концентрироваться на нем.

В противоположность этому, когда угол θ1 наклонного участка 12d находится в диапазоне от 10° до 30°, скорость травления изменяется на оконечной части выемки 12 положительного направления оси Х. Таким образом, устраняется перетравливание. Как результат, оконечная часть выемки 12 положительного направления оси Х имеет форму, близкую к подразумеваемой дуговой форме, указанной сплошной линией.

Как описано выше, основание 10 кристаллической вибрирующей пластины 2 согласно второму варианту осуществления имеет наклонный участок 12d, который расположен между внешней окружностью 10b основания 10 и стороной 12b выемки 12 положительного направления оси Х, расположенный вблизи отрицательной стороны Y среди двух сторон 12a и 12b в направлении выемки, и который образован так, что ширина выемки 12 положительного направления оси Х увеличивается при приближении к внешней окружности 10b.

Более того, кристаллическая вибрирующая пластина 2 сконфигурирована так, что угол θ1 между наклонным участком 12d и стороной 12b находится в диапазоне от 10° до 30°.

Согласно этой конфигурации в кристаллической вибрирующей пластине 2 скорость травления меняется на оконечной части выемки 12 положительного направления оси Х. Таким образом, можно предотвратить перетравление.

Как результат, поскольку предотвращается концентрация напряжения в оконечной части выемки 12 положительного направления оси Х в кристаллической вибрирующей пластине 2, улучшается прочность основания 10. Таким образом, можно улучшить ударную прочность кристаллической вибрирующей пластины 2.

Более того, поскольку кристаллическая вибрирующая пластина 2 сконфигурирована так, что оконечная часть выемки 13 отрицательного направления оси Х редко перетравливается по причине анизотропии травления кристалла, наклонный участок можно не выполнять в выемке 13 отрицательного направления оси Х.

Хотя в вариантах осуществления, описанных выше, количество вибрирующих консолей 11 было установлено как равное двум, изобретение не ограничено этим, и количество вибрирующих консолей 11 может быть равно одному, трем или более.

Более того, можно не выполнять опорный участок 14, весовую часть 16 и канавку 17. Также, направление колебания изгиба вибрирующей консоли 11 может быть направлением толщины (направлением оси Z) вибрирующей консоли 11. Кроме того, наклонный участок 12с и наклонный участок 12d могут быть выполнены вместе.

Третий вариант осуществления изобретения

Далее, в качестве третьего варианта осуществления будет описан вибратор, имеющий кристаллическую вибрирующую пластину, описанную выше.

Фиг. 7А и 7В являются схематичными видами, показывающими упрощенную конфигурацию вибратора согласно третьему варианту осуществления, причем фиг.7А является видом сверху, а фиг.7В является видом в поперечном сечении по линии VIIB-VIIB с фиг.7А.

Как показано на фиг.7А и 7В, кристаллический вибратор 5 в качестве вибратора включает в себя кристаллическую вибрирующую пластину 1 согласно первому варианту осуществления и корпус 80 для размещения кристаллической вибрирующей пластины 1.

Корпус 80 включает в себя основание 81 корпуса, шовное кольцо, крышку 85 и т.п.

Основание 81 корпуса имеет нишу так, что кристаллическая вибрирующая пластина 1 может быть помещена в нее, а контактные столбики 88, соединенные с удерживающими электродами (не показано) кристаллической вибрирующей пластины 1, размещены в нише.

Контактные столбики 88 соединены с электропроводкой внутри основания 81 корпуса так, чтобы быть электрически соединенным с внешним выводом 83, расположенным на периферийной поверхности основания 81 корпуса.

Шовное кольцо 82 расположено по окружности ниши основания 81 корпуса. Проникающее отверстие 86 выполнено внизу основания 81 корпуса.

Кристаллическая вибрирующая пластина 1 присоединена и скреплена с контактными столбиками 88 основания 81 корпуса токопроводящим адгезивом 84. В корпусе 80 крышка 85, покрывающая нишу основания 81 корпуса, сварена по шву с шовным кольцом 82.

Уплотняющий материал 87, изготовленный из металлического материала или т.п., введен в проникающее отверстие 86 основания 81 корпуса. Уплотняющий материал плавится в атмосфере пониженного давления и затвердевает для герметичного уплотнения проникающего отверстия 86 так, что внутренность основания 81 корпуса поддерживается в состоянии пониженного давления.

Кристаллический вибратор 5 вибрирует при определенной частоте (например, 32 кГц), когда кристаллическая вибрирующая пластина 1 возбуждается внешним приводящим сигналом, подаваемым через внешний вывод 83.

Как описано выше, поскольку кристаллический вибратор 5 включает в себя кристаллическую вибрирующую пластину 1, имеющую улучшенную ударную прочность, можно улучшить ударную прочность кристаллического вибратора 5.

То же самое преимущество может быть получено, когда кристаллический вибратор 5 включает в себя кристаллическую вибрирующую пластину 2 вместо кристаллической вибрирующей пластины 1.

Четвертый вариант осуществления изобретения

Далее в качестве четвертого варианта осуществления будет описан генератор, имеющий вышеописанную кристаллическую вибрирующую пластину.

Фиг.8А и 8B являются схематичными видами, показывающими упрощенную конфигурацию генератора согласно четвертому варианту осуществления, причем фиг.8А представляет собой вид сверху, а фиг.8B - вид в поперечном сечении по линии VIIIB-VIIIB с фиг.8А.

Кристаллический генератор 6 в качестве генератора имеет конфигурацию, в которой вышеописанный кристаллический вибратор 5 дополнительно включает в себя схемный элемент. Одинаковые детали кристаллического вибратора 5 обозначены одинаковыми ссылочными позициями, а их повторное описание опущено.

Как показано на фиг. 8А и 8B, кристаллический генератор 6 включает в себя кристаллическую вибрирующую пластину 1 первого варианта осуществления, интегральную микросхему 91 в качестве схемного элемента, имеющую генераторную схему, которая осуществляет генерирование колебаний кристаллической вибрирующей пластины 1, и корпус 80 для размещения кристаллической вибрирующей пластины 1 и интегральной микросхемы 91.

Интегральная микросхема 91 прикреплена к нижней части основания 81 корпуса и соединена с другой электропроводкой металлическими проводами 92, например золотыми проводами.

Кристаллический генератор 6 осуществляет генерирование колебаний на определенной частоте (например, 32 кГц), когда кристаллическая вибрирующая пластина 1 возбуждается приводящим сигналом, подаваемым от генераторной схемы интегральной микросхемы 91.

Как описано выше, поскольку кристаллический генератор 6 включает в себя кристаллическую вибрирующую пластину 1, имеющую улучшенную ударную прочность, можно улучшить ударную прочность кристаллического генератора 6.

То же самое преимущество может быть получено, когда кристаллический генератор 6 включает в себя кристаллическую вибрирующую пластину 2 вместо кристаллической вибрирующей пластины 1.

Электронное устройство

Кристаллические вибрирующие пластины соответствующих вариантов осуществления, описанных выше, могут быть применены к различным электронным устройствам, причем такие электронные устройства будут иметь высокую надежность. В таком электронном устройстве могут быть использованы вышеописанные вибратор или генератор.

На Фиг.9 и 10 показан портативный телефон в качестве примера электронного устройства согласно изобретению. Фиг.9 представляет собой вид в перспективе, показывающий упрошенное внешнее представление портативного телефона, а фиг.10 - блок-схему, иллюстрирующую схемный участок портативного телефона.

Портативный телефон 300 может использовать кристаллическую вибрирующую пластину 1 или 2, описанные выше. В этом варианте, будет описан пример, в котором используется кристаллическая вибрирующая пластина 1. Более того, дополнительное описание конфигурации и действие кристаллической вибрирующей пластины 1 будет упущено, используя одинаковые ссылочные позиции, которые были использованы в вышеприведенном варианте осуществления.

Как показано на фиг.9, портативный телефон 300 включает в себя ЖК-дисплей 301, которой является секцией отображения, клавиатуру 302, которая является секцией ввода для ввода чисел или т.п., микрофон 303, динамик 311, схемный участок (не показано), который включает в себя генераторную схему, которая осуществляет генерацию колебаний кристаллической вибрирующей пластины 1 и т.п.

Как показано на фиг. 10, когда пользователь говорит в микрофон 303 для осуществления связи, используя портативный телефон 300, голосовые сигналы передаются от антенны 308 через блок 304 широтно-импульсной модуляции/кодирования, блок 305 модулятора/демодулятора, передатчик 306 и антенный переключатель 307.

С другой стороны сигналы, переданные от телефона партнера в переговорах, принимаются антенной 308 и вводятся в блок 305 модулятора/демодулятора через антенный переключатель 307, фильтр 309 приемника и приемник 310. Более того, модулированные или демодулированные сигналы являются выходными данным от динамика 311, такими как звук, вызванный блоком 304 широтно-импульсной модуляции/кодирования.

Для управления антенным переключателем 307, блоком 305 модулятора/демодулятора и т.п. используется контроллер 312.

В дополнение к вышеупомянутым компонентам, контроллер 312 управляет ЖК-дисплеем 301, который является секцией отображения, и клавиатурой 302, которая является секцией ввода для ввода чисел, или тому подобным и дополнительно управляет оперативным запоминающим устройством (ОЗУ) 313, постоянным запоминающим устройством (ПЗУ) 314 и т.п. Таким образом, предъявляются требования более высокой точности. Более того, также существует требование миниатюризации портативного телефона 300.

Для того чтобы удовлетворять такому требованию, используется вышеописанная кристаллическая вибрирующая пластина 1.

Портативный телефон 300 также включает в себя кварцевый генератор 315 с компенсацией температурных воздействий, синтезатор 316 приемника, синтезатор 317 передатчика и т.п. в качестве его составляющих блоков, описание которых опущено.

Поскольку кристаллическая вибрирующая пластина 1, использованная в портативном телефоне 300, обеспечена выемкой в основании 10, можно устранить рассеивание вибрации более эффективно. Более того, поскольку кристаллическая вибрирующая пластина 1 имеет наклонный участок 12с в выемке, скорость травления изменяется на оконечной части выемки. Таким образом, можно устранить перетравливание.

Как результат, поскольку устраняется концентрация напряжения в оконечной части выемки в кристаллической вибрирующей пластине 1, улучшается прочность основания 10. Таким образом, можно улучшить ударную прочность кристаллической вибрирующей пластины 1.

Следовательно, электронное устройство (портативный телефон 300), использующий кристаллическую вибрирующую пластину 1, имеет подходящие характеристики, а его ударная прочность может быть улучшена.

На Фиг. 11 показан персональный компьютер (мобильный персональный компьютер) 400 в качестве другого примера электронного устройства, имеющего кристаллическую вибрирующую пластину 1 согласно изобретению. Персональный компьютер 400 включает в себя секцию 401 отображения, секцию 402 клавиатуры ввода и т.п., а описанная выше кристаллическая вибрирующая пластина 1 используется в качестве опорной частоты для управления его электрическими операциями.

В дополнение к вышеупомянутым примерам, примеры электронного устройства, имеющего кристаллическую вибрирующую пластину 1 согласно изобретению, включают в себя цифровую фотокамеру, устройство струйной эжекции (например, струйный принтер), компактный персональный компьютер, телевизор, видеокамеру, видеомагнитофон, устройство навигации автомобиля, пейджер, электронную записную книжку (включающую в себя книжку с возможностью связи), электронный словарь, калькулятор, электронную игровую машину, устройство для электронной обработки текста, автоматизированное рабочее место, видеотелефон, видеоконтрольное устройство, электронный бинокль, терминал в торговой точке, медицинское устройство (например, электронный термометр, прибор для измерения артериального давления, измеритель сахара, систему измерения электрокардиограммы, ультразвуковое диагностическое устройство и электронный эндоскоп), рыбопоисковый прибор (эхолот), различные измерительные инструменты, различные измерительные приборы (например, измерительные приборы, использующиеся в автотранспортных средствах, летательных аппаратах и кораблях), пилотажном имитаторе и т.п.

Хотя электронное устройство согласно изобретению было описано на основе вариантов его осуществления, изобретение не ограничено этими вариантами осуществления, причем конфигурация соответствующих участков, узлов и секций может быть заменена любой конфигурацией, имеющей ту же самую функцию. Кроме того, другие произвольные составляющие элементы могут быть добавлены к изобретению. Более того, произвольно выбранные две или более конфигурации (признаки) среди соответствующих вариантов осуществления могут быть объединены друг с другом для реализации изобретения.

Например, хотя в описанных выше вариантах осуществления был описан случай, когда кристаллическая вибрирующая пластина имеет две вибрирующие консоли в качестве вибрирующих участков, количество вибрирующих консолей может быть три или более.

Более того, кристаллическая вибрирующая пластина, описанная в варианте осуществления, может быть применена в гидродатчике или т.п., в дополнение к пьезоэлектрическому генератору, такому как кварцевый генератор, управляемый напряжением (VCXO), термокомпенсированный кварцевый генератор (TCXO) или термостатированный кварцевый генератор (OCXO).

1. Вибрирующая пластина, у которой внешняя форма образована травлением пластины Z, вырезанной под заданными углами относительно взаимно ортогональных осей X, Y и Z, являющихся кристаллическими осями кристалла, содержащая:
основание, имеющее выемку, и
вибрирующую консоль, проходящую от основания;
при этом выемка включает в себя выемку в положительном направлении оси X, образованную вырезанием основания от стороны отрицательного направления оси Х к стороне положительного направления оси X,
причем ширина в направлении оси Y выемки в положительном направлении оси Х достигает максимума на конце со стороны отрицательного направления оси Х выемки в положительном направлении оси X,
при этом основание имеет такую форму, что ширина выемки в положительном направлении оси Х постепенно уменьшается от конца со стороны отрицательного направления оси Х к стороне положительного направления оси X.

2. Вибрирующая пластина по п.1, в которой основание имеет наклонный участок, наклоненный таким образом, что ширина выемки в положительном направлении оси Х уменьшается от конца со стороны отрицательного направления оси Х к стороне положительного направления оси X.

3. Вибрирующая пластина по п.2, в которой наклонный участок соединен с одной стороной выемки, расположенной со стороны положительного направления оси Y, а угол между наклонным участком и стороной находится в диапазоне от 3° до 35°.

4. Вибрирующая пластина по п.2, в которой наклонный участок соединен с другой стороной выемки, расположенной на стороне отрицательного направления оси Y, а угол между наклонным участком и другой стороной находится в диапазоне от 10° до 30°.

5. Вибрирующая пластина по п.1, в которой выемка включает в себя выемку в отрицательном направлении оси X, образованную вырезанием основания от стороны положительного направления оси Х к стороне отрицательного направления,
причем выемка в положительном направлении оси Х и выемка в отрицательном направлении оси Х образованы в одном и том же местоположении по направлению оси Y.

6. Вибрирующая пластина по п.1, в которой имеется множество вибрирующих консолей, причем множество вибрирующих консолей и основание образуют камертон.

7. Вибратор, содержащий вибрирующую пластину по любому из пп.1-6 и корпус для размещения вибрирующей пластины.

8. Генератор, содержащий:
вибрирующую пластину по любому из пп.1-6;
схемный элемент, который имеет генераторную схему, осуществляющую генерирование колебаний вибрирующей пластины; и
корпус для размещения вибрирующей пластины и схемного элемента.

9. Электронное устройство, содержащее:
вибрирующую пластину по любому из пп.1-6 и
схемный элемент, имеющий генераторную схему, осуществляющую генерирование колебаний вибрирующей пластины.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может использоваться в устройствах стабилизации частоты кварцевых генераторов. .

Изобретение относится к области радиоэлектроники. .

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может использоваться в устройствах стабилизации частоты. .

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в устройствах стабилизации частоты. .

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к области пьезотехники, и может быть использовано при разработке кварцевых резонаторов, применяемых в радиотехнической аппаратуре различного назначения.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к пьезотехнике, и может быть использовано при разработке кварцевых резонаторов, используемых в высокостабильных кварцевых генераторах, применяемых в связной аппаратуре и навигационной аппаратуре.
Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано при разработке и производстве двухмодовых кварцевых резонаторов, в том числе предназначенных для высокостабильных кварцевых генераторов.

Изобретение относится к области электротехники. .

Изобретение относится к области радиотехники. .

Изобретение относится к области радиоэлектроники. .

Изобретение относится к технике стабилизации частоты и может быть использовано при разработке высокостабильных кварцевых генераторов

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано для изготовления кварцевых резонаторов двухповоротных срезов для использования в генераторах высокостабильных электрических колебаний. Достигаемый технический результат - улучшение стабильности и уменьшение уровня шумов колебаний. Кварцевый резонатор двухповоротного среза с двумя электродами возбуждения перпендикулярным полем колебаний рабочей моды C содержит электроды на каждой стороне пластины, которые имеют форму сегмента круга с выемками, причем центр круга расположен в геометрическом центре пластины, центр выемок расположен в зоне максимума поверхностной плотности тока колебаний моды В, хорда, ограничивающая сегмент, расположена под углом 50-70 градусов относительно кристаллографической оси X, так что площадь получившегося сегмента составляет 60-70% площади круга, а конфигурации электродов на двух сторонах пьезоэлемента резонатора являются центрально симметричными относительно центра резонатора. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к радиоэлектронике, а именно к кварцевым пьезоэлементам, являющимся основой высокостабильных кварцевых резонаторов или генераторов, а более точно изобретение относится к кварцевым пьезоэлементам среза AT, изготовленным по третьей механической гармонике на частоты от 20 до 120 МГц. Сущность: пьезоэлемент содержит кристаллический элемент в виде пластины, на передней и задней поверхностях которого нанесены соответственно первый и второй пленочные возбуждающие электроды. Первый пленочный возбуждающий электрод содержит первую центральную часть, нанесенную на переднюю поверхность кристаллического элемента в зоне пересечения его оптической и электрической осей, первую периферийную часть, нанесенную на переднюю поверхность кристаллического элемента в зоне, прилегающей к его торцевой поверхности, и электрически соединенную с первой центральной частью, и вторую периферийную часть, нанесенную на заднюю поверхность кристаллического элемента в зоне, прилегающей к его торцевой поверхности, и электрически соединенную с первой периферийной частью. Второй пленочный возбуждающий электрод содержит вторую центральную часть, нанесенную на заднюю поверхность кристаллического элемента в зоне пересечения его оптической и электрической осей, третью периферийную часть, нанесенную на заднюю поверхность кристаллического элемента в зоне, прилегающей к его торцевой поверхности, и электрически соединенную со второй центральной частью четвертую периферийную часть, нанесенную на переднюю поверхность кристаллического элемента в зоне, прилегающей к его торцевой поверхности, и электрически соединенную с третьей периферийной частью. Технический результат: исключение перескока частоты на 1-ю механическую гармонику в процессе эксплуатации. 7 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.
Наверх