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研究生:洪聖傑
研究生(外文):Sheng-Jie Hong
論文名稱:有限元素模型在小型化石英振盪器改善干擾頻之設計分析
論文名稱(外文):The Design and Analysis to Improve Spurious Frequency on Miniature Quartz Resonators Using the FEM Model
指導教授:黃自貴
學位類別:碩士
校院名稱:國立虎尾科技大學
系所名稱:機械設計工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:54
中文關鍵詞:石英振盪器AT-cut干擾頻基頻金屬電極效應
外文關鍵詞:Quartz oscillatorAT-cutspurious frequencybasebandmetal electrode effect
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隨著科學技術的迅猛發展,國內外石英振盪器性能優異,類型繁多,應用領域廣泛,皆遠非昔日可比。廣泛的應用領域,如長途和市話通訊,地面、航海和航空移動目標通訊,衛星雷達通訊,手錶手機運用等等。石英振盪器具有壓電效應,給予石英平板電極時,能產生激振振盪。石英晶體為異向性材料,因此不同的切割方式會產生不同的材料特性。但振盪過程中,出現不良的激振造成干擾頻影響基頻振盪,本研究主要藉由石英平板模型改良,改善干擾頻的不良振盪。
本研究針對於AT切面的石英晶體薄板振盪下所產的干擾頻進行改善。從二維模型中,將石英晶體薄板中間減薄、石英晶體薄板角落倒圓角與倒角 進行分析後,得知倒角 消除干擾頻效果最佳。再進一步三維模型中,針對二維倒角 模型三維化,增加 至 倒角模型進行分析。並且增加石英晶體薄板長度與寬度變化之效應。最後分析三維石英晶體薄板中加載金屬電極效應探討與分析。


With the rapid development of science and technology, domestic and quartz oscillator performance, type of variety, wide range of applications, are far from comparable past. Wide range of applications, such as long-distance and local telephone communications, terrestrial, marine and aeronautical mobile target communications, radar, satellite communications, watch mobile phone use and so on. Quartz oscillator has a piezoelectric effect, giving quartz plate electrode, can generate excitation oscillation. Quartz crystal is anisotropic materials, so different cutting methods will produce different material properties. The oscillation process, adverse impact excitation cause spurious baseband frequency oscillation, this study mainly by quartz plate model improvement, improving poor oscillation frequency spurious.
Keyword : Quartz resonator、AT-cut、thickness shear mode、excitation vibration、dead vibration、temperature effect
This study of AT-cut quartz crystal plate oscillation frequency spurious produced under improvement. From the two-dimensional model, the intermediate thinning quartz plate, quartz crystal plate with chamfered corners rounded analysis, we find that the best results chamfered to eliminate spurious frequency. Further three-dimensional model, the three-dimensional model of the two-dimensional bevel, chamfer increased to model analysis. Quartz crystal plate and increase the length and width of the effects of changes. Final analysis of three-dimensional crystal thin metal electrode effect loaded discussion and analysis.


中文摘要...i
英文摘要...iii
表目錄...vi
圖目錄...vii
誌謝...ix
第一章 序論...1
1.1 研究動機...1
1-2文獻回顧...2
1-3 內容簡介...3
第二章石英振盪器之干擾頻...5
2.1 石英振盪器之干擾頻...5
2.2 石英平板的模型與網格規劃...8
2.3 石英平板的邊界條件設定...11
第三章有限元素分析過濾干擾頻改善方法...13
3.1 二維有限元素石英平板分析...13
3.1.1 二維有限元素石英平板中央減薄分析...13
3.1.2 二維有限元素石英平板倒圓角分析...15
3.1.3 二維有限元素石英平板倒角分析...19
3.2 三維有限元素石英平板過濾干擾頻分析...23
3.2.1 三維有限元素石英平板倒角分析(一)...23
3.2.2 三維有限元素石英平板倒角分析(二)...32
3.2.3 三維有限元素石英平板長度變化效應分析...39
3.2.4 三維有限元素石英平板寬度變化效應分析...41
3.2.5 三維有限元素石英平板金屬電極覆蓋效應分析...43
第四章結論及未來展望...46
4.1 結論...46
4.2未來展望...48
參考文獻...49
英文論文大綱...51
簡歷...54


1.黃自貴,陳政宇,2011, “二維有限元素模型在小型化石英振盪器之設計分析”, 國立虎尾科技大學機械設計工程系碩士論文
2.姜健偉,2010,“石英晶體振盪器”.台灣晶技股份有限公司.中華民國專利,97145133
3.鄧立敦,2006, “石英振盪器封裝製造方法”.台灣晶技股份有限公司.中華民國專利,93123225
4.林彥志,羅中倫,李威政,馮郁雯,李宗傑, 2010,“製作壓電石英振盪子晶片之方法”.台灣晶技股份有限公司.中華民國專利,97149835
5.林彥志,李威政,馮郁雯,李宗傑, 2010,“壓電石英振盪子晶片之結構及其製作方法”.台灣晶技股份有限公司.中華民國專利,98104942
6.R. D. Mindlin, 1951, "Thickness-Shear and Flexural Vibrations of Crystal Plates", Journal of Applied Physics, Volume 22, Number 3, pp. 316-323
7.R.D. Mindlin, 1952, "Forced Thickness-Shear and Flexural Vibrations of Piezoelectric Crystal Plates", Journal of Applied Physics, Volume 23, Number 1, pp. 83-88
8.R. Bechmann, 1958, "Elastic and Piezoelectric Constants of Alpha-Quartz", Physical Review, Volume 110, Number 5, pp. 1060-1061
9.Y.K. Yong, Masako Tanaka, Tsutomu Imai, 2003, "Finite Element Prediction of Q and Equivalent Electrical Parameters of Quartz Resonators", Ultrasonics, 2003 IEEE Symposium on, Volume 1, pp. 80-83
10.Z. G. Huang, 2000, “A Study on High Frequency Vibration Modes of Thin Quartz Plates”, National Taiwan University Institute of Applied Mechanics, Master paper
11.Y.K. Yong, Masako Tanaka and Tsutomu Imai, 2004, "Dedicated finite elements for electrode thin films on quartz resonators", Ultrasonics Symposium, 2004 IEEE, Volume 1, pp. 274-277


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