JP2004236008A - Piezo-electric oscillating member, piezo-electric device using the same, and cell phone unit and electric apparatus using piezo-electric device - Google Patents

Piezo-electric oscillating member, piezo-electric device using the same, and cell phone unit and electric apparatus using piezo-electric device Download PDF

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JP2004236008A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezo-electric oscillating member for restricting a CI value, by preventing a deterioration in oscillating characteristics caused by a difference of stiffness between right and left swinging arms. <P>SOLUTION: A tuning-fork type piezo-electric oscillating member 32 made up of a piezo-electric material with anisotropic characteristics by etching has a pair of oscillating arms 34, 35 extending in parallel from a base 51. The piezo-electric oscillating member 32 has a crotch 37 located between each oscillating arm of the base 51. The crotch has a notch 70 extending in a direction to which each oscillating arm extends, and located at a center of the base in a widthwise direction or from the center, located at a position nearer to one arm with higher rigidity out of each oscillating arm. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電振動片と、この圧電振動片をパッケージに収容した圧電デバイス、ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話と電子機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
HDD(ハード・ディスク・ドライブ)、モバイルコンピュータ、あるいはICカード等の小型の情報機器や、携帯電話、自動車電話、またはページングシステム等の移動体通信機器において、パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電振動子や圧電発振器等の圧電デバイスが広く使用されている。
図8は、このような圧電デバイスの構成例を示す概略斜視図である(特許文献1参照)。
図において、圧電デバイス1は、パッケージ2の内部に、圧電振動片3を収容している。パッケージ2はこの場合、絶縁材料を浅い箱状に形成したもので、内部に圧電振動片3を収容固定した後で、蓋体4により封止されるようになっている。
【0003】
圧電振動片3は、例えば水晶をエッチングすることにより図8のような形状とされている。図示されているように、圧電振動片3は、基部5と、この基部5から平行に延びる一対の振動腕6,7を備える、所謂、音叉型水晶振動片で構成されている。
圧電振動片3には、図示しない励振電極が形成されている。パッケージ2内には、電極部8,8が設けられており、圧電振動片3の基部5が、導電性接着剤8a,8aを用いてこの電極部8,8に対して接合されている。
【0004】
これにより、外部からパッケージ2の電極部8,8を介して圧電振動片3に駆動電圧を印加することにより、振動腕6と振動腕7は矢印に示すように、その先端を互いに接近・離間させる屈曲振動が、所定の振動周波数で行われる。このような振動に基づく振動周波数を取り出すことにより、制御クロック信号等の各種信号に利用されるようになっている。
【0005】
【特許文献1】特許第3229005号
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
図9は、上述した圧電デバイス1に用いられる圧電振動片3の一部を示す図である。
圧電振動片3の基部5の幅方向を二分する仮想の中心線C1に関して、振動腕6と振動腕7は、構造的に同じ剛性を備えることが好ましい。すなわち、圧電振動片3が正しく振動するためには、中心線C1に関して、図において左右の構造が同じ剛性を備えていないと、各振動腕6,7の屈曲振動がばらついてしまい、振動性能に悪影響が出る。
【0007】
このような剛性上のアンバランスの原因として考えられるのは、圧電振動片3を形成するための圧電材料が、エッチングによる異方性を示すことである。
すなわち、圧電振動片3は、図8のような音叉形状を形成するために、例えば水晶ウエハ等の圧電材料をエッチングする必要がある。このエッチングの際に、図9に示す振動腕6と振動腕7との間の股部9に、ヒレ状の異形部9aが形成される。この異形部9aは、例えば図9に示されているように、中心線C1よりも右側で大きな面積となっており、このような構造によって、図において右側の振動腕7が動きにくくなり、中心線C1の左右の剛性の相違、言い換えれば、振動腕6と振動腕7との剛性の相違が生じる。
【0008】
図10は圧電振動片3の上述した屈曲振動におけるベクトル解析図であり、基部5から、各振動腕6,7の先端にいくに従って、およそa,b,c,d,e,f,g,h,iの領域毎に変位量が大きくなる。
従来の圧電振動片3の場合、例えば、振動周波数が3.4944・10の4乗Hz(ヘルツ)=34.944kHz(キロヘルツ)であり、例えば、ある任意の電界エネルギー(圧電作用)を印加した時の各振動腕6,7の先端部iの変位量は、図のX方向が6.57・10のマイナス3乗μm、Y方向が4.02・10のマイナス4乗μm、Z方向が3.49・10のマイナス6乗μmである。これは正常の状態よりも各振動腕6,7の先端部の変位量が大きくなり、特にZ方向の変位量が大きくなってしまっている。
【0009】
これによって、振動腕6よりも振動腕7のほうが剛性が高いことから、図示されているように、振動腕7の根元もしくは付け根付近のベクトル渦が崩れて、下方の基部5側に移動している。剛性が低い振動腕6側のベクトル渦はこれより上方に移動し、左右でベクトル渦の形態がバランスしなくなっていることが理解される。このような振動により、圧電振動片3のCI(クリスタルインピーダンス)値が高くなってしまうという問題がある。
【0010】
本発明は、所謂音叉型の圧電振動片において、左右の振動腕の剛性の相違による振動特性の悪化を防止してCI値を抑制することができる圧電振動片と、このような圧電振動片を使用した圧電デバイス、ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話と電子機器を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上述の目的は、第1の発明によれば、エッチングによる異方性を有する圧電材料により形成されており、基部から平行に延びる一対の振動腕を備えた音叉型の圧電振動片であって、前記基部の前記各振動腕の間に位置する股部と、前記股部には、前記基部の幅方向の中心またはこの中心から、前記各振動腕側のうち、より剛性の高い方に寄った位置に、前記各振動腕の延びる方向に沿って切り込みを形成した、圧電振動片により、達成される。
【0012】
第1の発明の構成によれば、各振動腕の間に位置する股部に切り込みを設けている。しかもこの切り込みは、前記基部の幅方向の中心か、この中心よりもより剛性の高い側に寄った位置に設けられる。股部に切り込みを設けることにより、切り込みによって分割される領域が動きやすくなることで、屈曲振動の際のCI値が低減される。また、この切り込みが剛性の高い側に寄った位置に設けられることで、剛性が高い方の振動腕をより動きやすくし、これにより、各振動腕の剛性バランスの不良に基づく振動特性の悪化を防止することができる。
ここで、切り込みは、基部に股部側から切れ目を入れる構成や、基部に股部側からスリットを設ける構成等を含むものである。さらに、各振動腕の間の股部に形成される異形形状のバランスだけでなく、材料厚みの相違に基づく各振動腕の剛性の相違等にも適用できる。
したがって、本発明は、左右の振動腕の剛性の相違による振動特性の悪化を防止してCI値を抑制することができる圧電振動片を提供することができるという効果を発揮できる。
【0013】
第2の発明は、第1の発明の構成において、前記股部が、前記より剛性の高い側に相当する箇所に前記異方性に基づく異形部を備えることを特徴とする。
第2の発明の構成によれば、圧電材料の異方性に基づいて、エッチングによる異形部が前記股部の中心よりも片側によって形成されている。または異形部の主要な部分もしくは大きな面積の部分が前記股部の中心よりも片側によって形成されている。これにより、当該異形部によって、中心よりも片側が動きにくくなっているので、そのような領域に前記切り込みを形成することで、剛性バランスを改善することができる。
【0014】
第3の発明は、第1または第2の発明のいずれかの構成において、前記中心を通る仮想の幅方向の中心線Cと、この中心線Cから前記より剛性の高い側の前記振動腕の内側面との距離をLとした場合に、前記切り込みが前記中心線CからL/2の範囲に形成されていることを特徴とする。
第3の発明の構成によれば、エッチングによる異形部が前記股部の中心よりも片側に寄って形成されている場合には、前記中心線CからL/2の範囲に切り込みを形成することで、前記片側に異形部の一部を残すことができ、動き易さと剛性の高さがバランスして、前記片側と他方との剛性バランスを適切に調整することができる。
【0015】
第4の発明は、第1ないし第3の発明のいずれかの構成において、前記圧電材料が水晶であることを特徴とする。
第4の発明の構成によれば、単結晶の水晶は、エッチングによる異方性を発揮して前記異形部を形成するので、前記切り込みを設けることで、適切に剛性バランスを調整することができる。
【0016】
第5の発明は、第4の発明の構成において、前記各振動腕の長さ方向が前記水晶のX軸(電気軸)であり、前記各振動腕の幅方向が前記水晶のY軸(機械軸)であり、前記各振動腕の厚み方向が前記水晶のZ軸(光軸)であり、さらに、前記切り込みが、前記股部のプラスX方向寄りに設けられていることを特徴とする。
第5の発明の構成によれば、前記股部のプラスX方向側に形成されるエッチングによる異形部は、マイナスX方向側に形成される異形部よりも大きいことから、前記股部のプラスX方向寄りに、前記切り込みを設けることで、動きにくい方の振動腕を、より動き易くすることができる。
【0017】
上述の目的は、第6の発明によれば、エッチングによる異方性を有する圧電材料により形成されており、基部から平行に延びる一対の振動腕を備えた音叉型の圧電振動片をケースもしくはパッケージ内に収容した圧電デバイスであって、前記圧電振動片が、前記基部の前記各振動腕の間に位置する股部と、前記股部には、前記基部の幅方向の中心またはこの中心から、前記各振動腕側のうち、より剛性の高い方に寄った位置に、前記各振動腕の延びる方向に沿って切り込みを形成した、圧電デバイスにより、達成される。
第6の発明の構成によれば、圧電デバイスに利用される圧電振動片の各振動腕の間に位置する股部に切り込みを設けている。この切り込みは、第1の発明の場合と同様に作用するので、圧電振動片の振動腕をより動きやすくし、これにより、各振動腕の剛性バランスの不良に基づく振動特性の悪化を防止することができる。
【0018】
上述の目的は、第7の発明によれば、エッチングによる異方性を有する圧電材料により形成されており、基部から平行に延びる一対の振動腕を備えた音叉型の圧電振動片をケースもしくはパッケージ内に収容した圧電デバイスを利用した携帯電話装置であって、前記圧電振動片が、前記基部の前記各振動腕の間に位置する股部と、前記股部には、前記基部の幅方向の中心またはこの中心から、前記各振動腕側のうち、より剛性の高い方に寄った位置に、前記各振動腕の延びる方向に沿って切り込みを形成した圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにした、携帯電話装置により、達成される。
上述の目的は、第8の発明によれば、エッチングによる異方性を有する圧電材料により形成されており、基部から平行に延びる一対の振動腕を備えた音叉型の圧電振動片をケースもしくはパッケージ内に収容した圧電デバイスを利用した電子機器であって、前記圧電振動片が、前記基部の前記各振動腕の間に位置する股部と、前記股部には、前記基部の幅方向の中心またはこの中心から、前記各振動腕側のうち、より剛性の高い方に寄った位置に、前記各振動腕の延びる方向に沿って切り込みを形成した圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにした、電子機器により、達成される。
【0019】
【発明の実施の形態】
図1ないし図3は、本発明の圧電デバイスの実施形態を示しており、図1はその概略平面図、図2は図1のA−A線概略断面図、図3は図1のB−B線切断端面図である。
図において、圧電デバイス30は、圧電振動子を構成した例を示しており、圧電デバイス30は、パッケージ36内に圧電振動片32を収容している。パッケージ36は、例えば、絶縁材料として、酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートを成形して形成される複数の基板を積層した後、焼結して形成されている。複数の各基板は、その内側に所定の孔を形成することで、積層した場合に内側に所定の内部空間S2を形成するようにされている。この実施形態は、パッケージ36の厚さを最小とするために、第1の基板63と第2の基板64を積層して形成されていおり、第2の基板64の内側の材料を除去することで、内部空間S2のスペースを形成している。
この内部空間S2が圧電振動片を収容するための収容空間である。
【0020】
パッケージ36の内部空間S2内の図において左端部付近において、内部空間S2に露出して内側底部を構成する第1の基板63には、例えば、タングステンメタライズ上にニッケルメッキ及び金メッキで形成した電極部31,31が設けられている。
この電極部31,31は、外部と接続されて、駆動電圧を供給するものである。この各電極部31,31の上に導電性接着剤43,43が塗布され、この導電性接着剤43,43の上に圧電振動片32の基部51の幅方向両端部に設けた引き出し電極33,33が載置されて、導電性接着剤43,43が硬化されるようになっている。各引出し電極33,33は、後述する圧電振動片32の励振電極にそれぞれ接続されている(図示せず)。尚、導電性接着剤43,43としては、接合力を発揮する接着剤成分としての合成樹脂剤に、銀製の細粒等の導電性の粒子を含有させたものが使用でき、シリコーン系、エポキシ系またはポリイミド系導電性接着剤等を利用することができる。
【0021】
圧電振動片32は、エッチングによる異方性を有する圧電材料を使用して形成されており、例えば単結晶の水晶が用いられる。水晶以外にもタンタル酸リチウム,ニオブ酸リチウム等の圧電材料を利用することができる。
図1において、圧電振動片32は、例えば、エッチングによる異方性を有する圧電材料としての水晶を音叉型に加工されて形成されている。この場合、図1に示すX軸が電気軸、Y軸が機械軸及びZ軸が光軸となるように水晶の単結晶から切り出されることになる。
また、圧電振動片32は、パッケージ36側と固定される基部51と、この基部51を基端として、図において右方に向けて、二股に別れて平行に延びる一対の振動腕34,35を備えており、全体が音叉のような形状とされた、所謂、音叉型圧電振動片が利用されている。
【0022】
さらに圧電振動片32は、好ましくは、基部51の各振動腕34,35の基端部近傍に、基部51の幅を縮幅するようにして設けたくびれ部、もしくは切欠き部48,48を備えている。圧電振動片32は、この切欠き部48,48を備えることにより、各振動腕34,35からの振動の基部51側への漏れ込みが抑制されるようになっている。
【0023】
各振動腕34,35には、それぞれ長さ方向に延びる溝44,44を有している。この各溝44,44は、図3に示されているように、各振動腕34,35の表裏両面に形成されている。圧電振動片32の基部51の端部には、図1で説明したように、パッケージ36の電極部31,31と接続するための引き出し電極33,33が形成されている。各引き出し電極33,33は、圧電振動片32の基部51の表裏に設けられている。これらの各引き出し電極33,33は、各振動腕34,35の溝44,44内に設けた励振電極と接続されている。
【0024】
圧電振動片32の駆動電極である励振電極は、図3に示すように、第1の電極61と第2の電極62とでなっており、この第1の電極61と第2の電極62とは、それぞれ図1の各引き出し電極33,33に接続されている。そして、この第1の電極61と第2の電極62は互いに分離されているとともに、図3に示されているように、各振動腕34,35の領域では、各溝44,44とこれら振動腕34,35の側面部とに、電極どうしが互いに対向する位置を占めるように形成されている。
これにより、第1の電極61と第2の電極62に駆動電圧が印加されると、図3に矢印で示すように、電界を形成することができ、駆動電圧の周波数変化に基づいて各振動腕34,35に屈曲振動を生じるようになっている。
【0025】
パッケージ36の開放された上端には、蓋体39が接合されることにより、封止されている。蓋体39は、好ましくは、パッケージ36に封止固定した後で、図2に示すように、外部からレーザ光LBを圧電振動片32の金属被覆部もしくは励振電極の一部(図示せず)に照射して、質量削減方式により周波数調整を行うために、光を透過する材料,特に、薄板ガラスにより形成されている。
蓋体39として適するガラス材料としては、例えば、ダウンドロー法により製造される薄板ガラスとして、例えば、硼珪酸ガラスが使用される。
【0026】
図4は、図1の圧電振動片32の各振動腕34,35の付け根もしくは根元の領域を拡大して示す説明図である。
図示されているように、振動腕34と振動腕35の間の領域には、略U字状の股部37が位置している。ここで、説明の便宜のため、この股部37の中心、すなわち、圧電振動片32の幅方向(図4のX方向)の中心を通り、振動腕34及び振動腕35の長さ方向に沿った仮想の中心線Cを設定する。そして、この中心線Cを含み、中心線CよりもプラスX方向に寄った位置に、切り込み70が設けられている。
【0027】
切り込み70は、振動腕34及び振動腕35の長さ方向に沿って形成されている。切り込み70は、切れ目もしくはスリット等であり、貫通している必要がある。
この切り込み70は、圧電振動片32において、屈曲振動する振動腕34と振動腕35との剛性の相違に考慮して設けられるものである。すなわち、所謂音叉型圧電振動片の場合は、圧電振動片32の振動腕34と振動腕35とは同一の形状で同一の構造を備えていることから、本来同じ剛性とされている。しかしながら、例えば、製造工程において、水晶ウエハをエッチングして圧電振動片32を形成する場合には、振動腕34と振動腕35とが厳密に同一の形状,構造とならない場合があり、どちらかの剛性が高くなる。
特に、エッチングによる異方性がある上記水晶等を材料とした場合には、図4に示されているように、股部37やその他の箇所に、マスクパターン等と一致しない異形な形状が形成される異形部73ができることがある。
【0028】
この異形部73は、例えば、図4に示されているように、基部51や各振動腕34,35の材料厚みよりも厚みの薄いヒレ状の部分として形成される。そして、この異形部73は、股部37の中心線Cに関して、X方向のマイナス側では比較的面積が小さく、股部37の中心線Cに関して、X方向のプラス側では比較的面積が大きくなる。
このような左右のアンバランスな形態を備える異形部の形成によって、振動腕35は、振動腕34よりも剛性が高くなり、その分動きが悪くなって、屈曲振動の性能に悪影響を与える。
【0029】
そこで、図4において、少なくとも、中心線Cに沿って、好ましくは、中心線CよりもX方向プラス側に寄った位置に切り込み70を形成する。これにより、圧電振動片32の振動腕34と振動腕35とは切り込み70によって、さらに左右に分離され、しかも異形部72の大きさをバランスさせることができるので、圧電振動片32の振動腕34と振動腕35との剛性をほぼ一致させることができる。
【0030】
この場合、好ましくは、図4に示されているように、切り込み70を形成する位置が、中心線Cと、この中心線CからX方向プラス側の振動腕35の内側面35aとの距離をLとした場合に、1/2Lの範囲(点線で示した切り込み70−1から70−2の範囲)に形成される。
これにより、切り込み70よりもX方向プラス側に異形部73の一部72を残すことができる。このため、切り込み70よりもX方向マイナス側に残る異形部の他の一部71と、上記異形部の一部72とを面積的にほぼ同一にすることができ、動き易さと剛性の高さがバランスして、振動腕34と振動腕35の剛性バランスを適切に調節することができる。
【0031】
図5は、本実施形態の圧電振動片32の屈曲振動におけるベクトル解析図であり、いずれの図においても基部51から、各振動腕34,35の先端にいくに従って、およそa,b,c,d,e,f,g,h,iの領域毎に変位量が大きくなる。 尚、図5及び図6においては、図示の都合上、圧電振動片32の詳細な形状は表れていないが、図1ないし図4で説明した形状及び構造と同じであることは言うまでもない。
【0032】
図示されているように、図5は、煩雑を避けるため、切り込み等の部分を含む細部を省略しているが、圧電振動片32の屈曲振動におけるベクトル解析図である。図において、基部51から、各振動腕34,35の先端にいくに従って、およそa,b,c,d,e,f,g,h,iの領域毎に順次変位量が大きくなる。図6は振動腕34−1,35−1を等しい剛性バランスで形成した場合の理想的な圧電振動片32−1の屈曲振動におけるベクトル解析図である。この図においても、基部51−1から、各振動腕34−1,35−1の先端にいくに従って、およそa,b,c,d,e,f,h,g,h,iの領域毎に順次変位量が大きくなる。
【0033】
図5の圧電振動片32では、例えば、振動周波数が3.4394・10の4乗Hz(ヘルツ)=34.394kHz(キロヘルツ)であり、例えば、各振動腕34,35の先端部の変位量は、図のX方向が2.41・10のマイナス3乗μm、Y方向が1.21・10のマイナス4乗μm、Z方向が7.76・10のマイナス7乗μmである。
図6の理想状態の圧電振動片32−1では、例えば、振動周波数が3.3781・10の4乗Hz(ヘルツ)=33.781kHz(キロヘルツ)であり、例えば、各振動腕34−1,35−1の先端部の変位量は、図のX方向が2.51・10のマイナス3乗μm、Y方向が1.26・10のマイナス4乗μm、Z方向が8.40・10のマイナス7乗μmである。
【0034】
本実施形態の圧電振動片32を表す図5と、理想状態の図6及び、従来の圧電振動片について作成した図10をそれぞれ比較すると、図10よりも図5は、図6にきわめて近いことが理解される。
すなわち、切り込みを形成した図5の圧電振動片32では、図10の従来例と比較すると、Z方向の変位量が一桁程度小さくなっており、図6の理想状態ときわめて近い。これにより、図5に示されているように、左右の振動腕34,35のベクトル渦は、ほぼ左右対称となって、剛性バランスが大幅に改善されている。
【0035】
このように、本実施形態の圧電振動片32によれば、各振動腕34,35の間に位置する股部37に切り込み70を設けることにより、切り込みによって分離された各振動腕34,35の付け根部分が動きやすくなることで、屈曲振動の際のCI値が低減される。特に、この切り込み70が剛性の高い側に寄った位置に設けられることで、剛性が高い方の振動腕35をより動きやすくし、これにより、各振動腕34,35の剛性バランスの不良に基づく振動特性の悪化を防止することができる。
【0036】
図7は、本発明の上述した実施形態に係る圧電デバイスを利用した電子機器の一例としてのデジタル式携帯電話装置の概略構成を示す図である。
図において、送信者の音声を受信するマイクロフォン308及び受信内容を音声出力とするためのスピーカ309を備えており、さらに、送受信信号の変調及び復調部に接続された制御部としての集積回路等でなるCPU(CentralProcessing Unit)301を備えている。
CPU301は、送受信信号の変調及び復調の他に画像表示部としてのLCDや情報入力のための操作キー等でなる情報の入出力部302や、RAM,ROM等でなる情報記憶手段としてのメモリ303の制御を行うようになっている。このため、CPU301には、圧電デバイス30が取り付けられて、その出力周波数をCPU301に内蔵された所定の分周回路(図示せず)等により、制御内容に適合したクロック信号として利用するようにされている。このCPU301に取付けられる圧電デバイス30は、圧電デバイス30等単体でなくても、圧電デバイス30等と、所定の分周回路等とを組み合わせた発振器であってもよい。
【0037】
CPU301は、さらに、温度補償水晶発振器(TCXO)305と接続され、温度補償水晶発振器305は、送信部307と受信部306に接続されている。これにより、CPU301からの基本クロックが、環境温度が変化した場合に変動しても、温度補償水晶発振器305により修正されて、送信部307及び受信部306に与えられるようになっている。
【0038】
このように、制御部を備えたデジタル式携帯電話装置300のような電子機器に、上述した実施形態に係る圧電振動片32と、これらを利用した圧電デバイス30を利用することにより、各振動腕34,35の剛性バランスを改善して、CI値を抑制できるので、適切な振動を実現できることから、正確なクロック信号を生成することができる。
【0039】
本発明は上述の実施形態に限定されない。各実施形態の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略し、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
また、この発明は、パッケージ内、あるいは金属製の筒状のケース等に圧電振動片を収容するものであれば、圧電振動子、圧電発振器等の名称にかかわらず、全ての圧電デバイスに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の圧電デバイスの実施形態を示す概略平面図。
【図2】図1のA−A線概略断面図。
【図3】図1のB−B線切断端面図。
【図4】図1の圧電振動片の各振動腕の付け根もしくは根元の領域を拡大して示す説明図である。
【図5】図1の圧電振動片の屈曲振動におけるベクトル解析図。
【図6】振動腕の剛性バランスについて理想状態の圧電振動片の屈曲振動におけるベクトル解析図。
【図7】本発明の実施形態に係る圧電デバイスを利用した電子機器の一例としてのデジタル式携帯電話装置の概略構成を示す図。
【図8】従来の圧電デバイスの一例を示す概略斜視図。
【図9】図8の圧電デバイスに使用される圧電振動片の部分拡大図。
【図10】図8の圧電デバイスに使用される圧電振動片の屈曲振動におけるベクトル解析図。
【符号の説明】
30・・・圧電デバイス、32・・・圧電振動片、34,35・・・振動腕、36・・・パッケージ、37・・・股部、70・・・切り込み、73・・・異形部。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a piezoelectric vibrating reed, a piezoelectric device in which the piezoelectric vibrating reed is housed in a package, and a mobile phone and an electronic device using the piezoelectric device.
[0002]
[Prior art]
In a small information device such as an HDD (hard disk drive), a mobile computer, or an IC card, or a mobile communication device such as a mobile phone, a car phone, or a paging system, a piezoelectric vibrating piece is housed in a package. Piezoelectric devices such as vibrators and piezoelectric oscillators are widely used.
FIG. 8 is a schematic perspective view showing a configuration example of such a piezoelectric device (see Patent Document 1).
In the figure, a piezoelectric device 1 accommodates a piezoelectric vibrating reed 3 inside a package 2. In this case, the package 2 is made of an insulating material formed in a shallow box shape. After the piezoelectric vibrating reed 3 is housed and fixed inside, the package 2 is sealed by the lid 4.
[0003]
The piezoelectric vibrating reed 3 has a shape as shown in FIG. 8 by, for example, etching quartz. As shown in the drawing, the piezoelectric vibrating reed 3 includes a so-called tuning-fork type quartz vibrating reed having a base 5 and a pair of vibrating arms 6 and 7 extending in parallel from the base 5.
An excitation electrode (not shown) is formed on the piezoelectric vibrating reed 3. Electrodes 8 are provided in the package 2, and the base 5 of the piezoelectric vibrating reed 3 is joined to the electrodes 8 using conductive adhesives 8 a.
[0004]
Thus, by applying a drive voltage to the piezoelectric vibrating reed 3 from the outside via the electrode portions 8 of the package 2, the vibrating arms 6 and 7 move their tips toward and away from each other as shown by arrows. The bending vibration to be performed is performed at a predetermined vibration frequency. By extracting a vibration frequency based on such vibration, it is used for various signals such as a control clock signal.
[0005]
[Patent Document 1] Japanese Patent No. 3229005
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 9 is a diagram illustrating a part of the piezoelectric vibrating reed 3 used in the above-described piezoelectric device 1.
Regarding the virtual center line C1 bisecting the width direction of the base 5 of the piezoelectric vibrating reed 3, it is preferable that the vibrating arms 6 and 7 have the same structural rigidity. That is, in order for the piezoelectric vibrating reed 3 to vibrate correctly, if the left and right structures in the figure do not have the same rigidity with respect to the center line C1, the bending vibrations of the vibrating arms 6 and 7 will vary, resulting in poor vibration performance. Has adverse effects.
[0007]
A possible cause of such rigidity imbalance is that the piezoelectric material for forming the piezoelectric vibrating reed 3 exhibits anisotropy due to etching.
That is, in order to form the tuning fork shape as shown in FIG. 8, the piezoelectric vibrating reed 3 needs to etch a piezoelectric material such as a quartz wafer. At the time of this etching, a fin-shaped deformed portion 9a is formed in the crotch portion 9 between the vibrating arms 6 and 7 shown in FIG. For example, as shown in FIG. 9, the deformed portion 9a has a large area on the right side of the center line C1. With such a structure, the right resonating arm 7 in the drawing becomes difficult to move, and A difference in rigidity between the left and right of the line C1, in other words, a difference in rigidity between the vibrating arm 6 and the vibrating arm 7 occurs.
[0008]
FIG. 10 is a vector analysis diagram of the above-described bending vibration of the piezoelectric vibrating reed 3. From the base 5 to the tips of the vibrating arms 6 and 7, approximately a, b, c, d, e, f, g, The displacement amount increases for each of the regions h and i.
In the case of the conventional piezoelectric vibrating piece 3, for example, the vibration frequency is 3.4944 · 10 4 Hz (Hertz) = 34.944 kHz (Kilohertz), and, for example, an arbitrary electric field energy (piezoelectric action) is applied. The displacement amount of the tip i of each of the vibrating arms 6 and 7 at the time is 6.57 · 10 −3 μm in the X direction, 4.02 · 10 −4 μm in the Y direction, and Z direction in the drawing. 3.49 · 10 minus 6 μm. This is because the displacement of the tip of each of the vibrating arms 6 and 7 is larger than in the normal state, and the displacement in the Z direction is particularly large.
[0009]
As a result, the oscillating arm 7 has higher rigidity than the oscillating arm 6, so that the vector vortex near the base or the base of the oscillating arm 7 collapses as shown in FIG. I have. It is understood that the vector vortex on the side of the vibrating arm 6 having low rigidity moves upward, and the form of the vector vortex is not balanced between left and right. Due to such vibration, there is a problem that the CI (crystal impedance) value of the piezoelectric vibrating reed 3 increases.
[0010]
The present invention relates to a so-called tuning-fork type piezoelectric vibrating reed, which is capable of preventing a deterioration in vibration characteristics due to a difference in rigidity between left and right vibrating arms and suppressing a CI value, and a piezoelectric vibrating reed such as described above. It is an object to provide a piezoelectric device used, and a mobile phone and an electronic device using the piezoelectric device.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a tuning-fork type piezoelectric vibrating reed formed of a piezoelectric material having anisotropy by etching and having a pair of vibrating arms extending in parallel from a base, A crotch portion located between the vibrating arms of the base portion, and the crotch portion is closer to a higher rigidity of the respective vibrating arms from the center in the width direction of the base portion or from the center. This is achieved by a piezoelectric vibrating reed in which a cut is formed at a position along a direction in which each of the vibrating arms extends.
[0012]
According to the configuration of the first aspect, the notch is provided in the crotch portion located between the respective vibrating arms. Moreover, the cut is provided at the center of the base in the width direction or at a position closer to the side having higher rigidity than the center. By providing a cut in the crotch portion, a region divided by the cut becomes easy to move, so that the CI value at the time of bending vibration is reduced. In addition, since the notch is provided at a position closer to the higher rigidity side, the vibrating arm having higher rigidity can be more easily moved, thereby deteriorating vibration characteristics due to poor rigidity balance of each vibrating arm. Can be prevented.
Here, the cut includes a configuration in which a cut is formed in the base from the crotch side, a configuration in which a slit is formed in the base from the crotch side, and the like. Further, the present invention can be applied to not only the balance of the deformed shape formed at the crotch between the vibrating arms, but also the difference in rigidity of each vibrating arm based on the difference in material thickness.
Therefore, the present invention can provide an effect that it is possible to provide a piezoelectric vibrating reed that can prevent deterioration of vibration characteristics due to a difference in rigidity between the left and right vibrating arms and suppress the CI value.
[0013]
A second invention is characterized in that, in the configuration of the first invention, the crotch portion includes a deformed portion based on the anisotropy at a position corresponding to the higher rigidity side.
According to the configuration of the second aspect, the deformed portion formed by etching is formed on one side of the center of the crotch portion based on the anisotropy of the piezoelectric material. Alternatively, a main portion or a large area portion of the deformed portion is formed by one side of the center of the crotch portion. This makes it difficult for one side to move relative to the center due to the deformed portion. By forming the cut in such a region, the rigidity balance can be improved.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, in the configuration according to any one of the first and second aspects, a center line C in the virtual width direction passing through the center and the vibrating arm on the higher rigidity side from the center line C are provided. When the distance from the inner surface is L, the cut is formed in a range of L / 2 from the center line C.
According to the third aspect of the invention, when the deformed portion formed by etching is formed closer to one side than the center of the crotch portion, the cut is formed in the range of L / 2 from the center line C. Thus, a part of the deformed portion can be left on one side, and the ease of movement and the rigidity can be balanced, so that the rigidity balance between the one side and the other can be appropriately adjusted.
[0015]
A fourth invention is characterized in that, in any one of the first to third inventions, the piezoelectric material is quartz.
According to the configuration of the fourth aspect, the single-crystal quartz exhibits the anisotropy by etching to form the deformed portion, and therefore, by providing the cut, the rigidity balance can be appropriately adjusted. .
[0016]
In a fifth aspect based on the configuration of the fourth aspect, the length direction of each vibrating arm is the X axis (electric axis) of the crystal, and the width direction of each vibrating arm is the Y axis (mechanical axis) of the crystal. Axis), the thickness direction of each of the vibrating arms is the Z axis (optical axis) of the quartz crystal, and the notch is provided near the plus X direction of the crotch portion.
According to the configuration of the fifth aspect, the deformed portion formed on the plus X direction side of the crotch portion by etching is larger than the deformed portion formed on the minus X direction side. By providing the notch near the direction, the vibrating arm that is hard to move can be more easily moved.
[0017]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a tuning fork type piezoelectric vibrating reed formed of a piezoelectric material having anisotropy by etching and having a pair of vibrating arms extending in parallel from a base. In the piezoelectric device housed in the, the piezoelectric vibrating reed, the crotch portion located between the respective vibrating arms of the base, the crotch, from the center or the center in the width direction of the base, This is achieved by a piezoelectric device in which a cut is formed at a position closer to a higher rigidity side of each of the vibrating arms along a direction in which each of the vibrating arms extends.
According to the configuration of the sixth aspect, the notch is provided in the crotch portion located between the respective vibrating arms of the piezoelectric vibrating reed used for the piezoelectric device. Since this notch acts in the same manner as in the first invention, the vibrating arms of the piezoelectric vibrating reed can be more easily moved, thereby preventing the vibration characteristics from being deteriorated due to poor rigidity balance of each vibrating arm. Can be.
[0018]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a tuning fork type piezoelectric vibrating reed formed of a piezoelectric material having anisotropy by etching and having a pair of vibrating arms extending in parallel from a base. A cellular phone device using a piezoelectric device housed therein, wherein the piezoelectric vibrating piece has a crotch portion located between the vibrating arms of the base, and the crotch portion has a width in the width direction of the base. A control clock signal is obtained by a piezoelectric device in which a notch is formed along the direction in which the respective vibrating arms extend at the center or at a position closer to the higher rigidity side of the respective vibrating arms from the center. This is achieved by the mobile telephone device.
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a tuning fork type piezoelectric vibrating reed formed of a piezoelectric material having anisotropy by etching and having a pair of vibrating arms extending in parallel from a base. An electronic device using a piezoelectric device housed therein, wherein the piezoelectric vibrating reed is a crotch portion located between the respective vibrating arms of the base, and the crotch portion has a center in a width direction of the base. Alternatively, a clock signal for control may be obtained by a piezoelectric device having a notch formed at a position closer to a higher rigidity side of each of the vibrating arms from the center along the direction in which each of the vibrating arms extends. This is achieved by an electronic device.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1 to 3 show an embodiment of the piezoelectric device of the present invention. FIG. 1 is a schematic plan view, FIG. 2 is a schematic sectional view taken along line AA of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a sectional view taken along the line B.
In the drawing, the piezoelectric device 30 shows an example in which a piezoelectric vibrator is formed, and the piezoelectric device 30 accommodates a piezoelectric vibrating piece 32 in a package 36. The package 36 is formed, for example, by laminating a plurality of substrates formed by molding ceramic green sheets of aluminum oxide as an insulating material, and then sintering. Each of the plurality of substrates is formed with a predetermined hole inside thereof so that when stacked, a predetermined internal space S2 is formed inside when stacked. This embodiment is formed by laminating a first substrate 63 and a second substrate 64 in order to minimize the thickness of the package 36, and removing the material inside the second substrate 64. Thus form a space of the internal space S2.
This internal space S2 is a housing space for housing the piezoelectric vibrating reed.
[0020]
The first substrate 63 which is exposed to the internal space S2 and forms an inner bottom near the left end in the drawing of the internal space S2 of the package 36 has, for example, an electrode portion formed by nickel plating and gold plating on tungsten metallization. 31, 31 are provided.
The electrode portions 31 are connected to the outside and supply a drive voltage. A conductive adhesive 43 is applied on each of the electrode portions 31, and the extraction electrodes 33 provided on both ends in the width direction of the base 51 of the piezoelectric vibrating reed 32 on the conductive adhesive 43. , 33 are placed, and the conductive adhesives 43, 43 are cured. Each of the extraction electrodes 33 is connected to an excitation electrode of a piezoelectric vibrating piece 32 described later (not shown). In addition, as the conductive adhesives 43, 43, those obtained by adding conductive particles such as silver fine particles to a synthetic resin agent as an adhesive component exhibiting a bonding force can be used. Or polyimide-based conductive adhesive or the like can be used.
[0021]
The piezoelectric vibrating reed 32 is formed using a piezoelectric material having anisotropy by etching, and for example, single crystal quartz is used. Piezoelectric materials such as lithium tantalate and lithium niobate other than quartz can be used.
In FIG. 1, the piezoelectric vibrating piece 32 is formed, for example, by processing quartz as a piezoelectric material having anisotropy by etching into a tuning fork shape. In this case, the crystal is cut out of a single crystal of crystal such that the X axis shown in FIG. 1 is the electric axis, the Y axis is the mechanical axis, and the Z axis is the optical axis.
Further, the piezoelectric vibrating reed 32 includes a base 51 fixed to the package 36 side and a pair of vibrating arms 34 and 35 extending parallel to the right side in FIG. A so-called tuning-fork type piezoelectric vibrating reed, which has a shape like a tuning fork as a whole, is used.
[0022]
Further, the piezoelectric vibrating reed 32 preferably has a constricted portion or a notched portion 48, 48 provided near the base end of each of the vibrating arms 34, 35 of the base 51 so as to reduce the width of the base 51. Have. The piezoelectric vibrating reed 32 is provided with the notches 48, 48, so that leakage of vibrations from the vibrating arms 34, 35 to the base 51 side is suppressed.
[0023]
Each of the vibrating arms 34, 35 has a groove 44, 44 extending in the longitudinal direction, respectively. As shown in FIG. 3, the grooves 44 are formed on the front and back surfaces of the vibrating arms 34 and 35, respectively. At the end of the base 51 of the piezoelectric vibrating reed 32, as described with reference to FIG. 1, the lead electrodes 33, 33 for connecting to the electrodes 31, 31 of the package 36 are formed. The extraction electrodes 33 are provided on the front and back of the base 51 of the piezoelectric vibrating reed 32. These lead electrodes 33, 33 are connected to excitation electrodes provided in the grooves 44, 44 of the respective vibrating arms 34, 35.
[0024]
As shown in FIG. 3, the excitation electrode, which is a drive electrode of the piezoelectric vibrating reed 32, includes a first electrode 61 and a second electrode 62. The first electrode 61 and the second electrode 62 Are connected to the respective lead electrodes 33, 33 of FIG. The first electrode 61 and the second electrode 62 are separated from each other, and as shown in FIG. 3, in the region of each vibrating arm 34, 35, each groove 44, 44 The electrodes are formed on the side surfaces of the arms 34 and 35 so that the electrodes occupy positions facing each other.
Thereby, when a driving voltage is applied to the first electrode 61 and the second electrode 62, an electric field can be formed as shown by an arrow in FIG. 3, and each vibration is generated based on a frequency change of the driving voltage. Bending vibration is generated in the arms 34 and 35.
[0025]
A lid 39 is joined to the open upper end of the package 36 to seal it. After the lid 39 is preferably sealed and fixed to the package 36, as shown in FIG. 2, a laser beam LB is externally applied to the metal coating portion of the piezoelectric vibrating reed 32 or a part of the excitation electrode (not shown). In order to irradiate light and adjust the frequency by the mass reduction method, it is formed of a material that transmits light, in particular, a thin glass plate.
As a glass material suitable for the lid 39, for example, borosilicate glass is used as a thin glass manufactured by a down-draw method.
[0026]
FIG. 4 is an explanatory diagram showing, in an enlarged manner, a region at the base or root of each of the vibrating arms 34 and 35 of the piezoelectric vibrating reed 32 of FIG.
As shown, a substantially U-shaped crotch portion 37 is located in a region between the vibrating arms 34 and 35. Here, for the convenience of description, the center of the crotch portion 37, that is, the center in the width direction (X direction in FIG. 4) of the piezoelectric vibrating piece 32, passes along the length direction of the vibrating arm 34 and the vibrating arm 35. A virtual center line C is set. The cut 70 is provided at a position including the center line C and closer to the plus X direction than the center line C.
[0027]
The cut 70 is formed along the length direction of the vibrating arm 34 and the vibrating arm 35. The cut 70 is a cut or a slit, and needs to penetrate.
The cut 70 is provided in the piezoelectric vibrating reed 32 in consideration of the difference in rigidity between the vibrating arm 34 and the vibrating arm 35 that bend and vibrate. That is, in the case of a so-called tuning fork type piezoelectric vibrating reed, the vibrating arm 34 and the vibrating arm 35 of the piezoelectric vibrating reed 32 have the same shape and the same structure. However, for example, when the piezoelectric vibrating reed 32 is formed by etching a quartz wafer in the manufacturing process, the vibrating arm 34 and the vibrating arm 35 may not have exactly the same shape and structure. Increases rigidity.
In particular, when the above-mentioned crystal or the like having anisotropy due to etching is used as the material, as shown in FIG. 4, an irregular shape not matching the mask pattern or the like is formed at the crotch portion 37 or other places. In some cases, a deformed portion 73 is formed.
[0028]
For example, as shown in FIG. 4, the deformed portion 73 is formed as a fin-shaped portion having a thickness smaller than the material thickness of the base 51 and the vibrating arms 34 and 35. The deformed portion 73 has a relatively small area on the minus side in the X direction with respect to the center line C of the crotch portion 37, and has a relatively large area on the plus side in the X direction with respect to the center line C of the crotch portion 37. .
Due to the formation of such a deformed portion having a left-right unbalanced shape, the vibrating arm 35 has higher rigidity than the vibrating arm 34, and accordingly, the movement thereof is deteriorated, which adversely affects the performance of the bending vibration.
[0029]
Therefore, in FIG. 4, the cut 70 is formed at least along the center line C, preferably at a position closer to the plus side in the X direction than the center line C. Thereby, the vibrating arm 34 and the vibrating arm 35 of the piezoelectric vibrating reed 32 can be further separated left and right by the cuts 70 and the size of the deformed portion 72 can be balanced. And the vibrating arm 35 can have substantially the same rigidity.
[0030]
In this case, preferably, as shown in FIG. 4, the position where the cut 70 is formed is a distance between the center line C and the inner side surface 35 a of the vibrating arm 35 on the plus side in the X direction from the center line C. When L is set, it is formed in a range of 1 / 2L (a range of cuts 70-1 to 70-2 indicated by a dotted line).
Thereby, a part 72 of the deformed portion 73 can be left on the plus side in the X direction than the cut 70. Therefore, the other portion 71 of the deformed portion remaining on the minus side in the X direction than the cut 70 can be made substantially the same in area as the portion 72 of the deformed portion, and the height of ease of movement and rigidity can be improved. And the rigidity balance between the vibrating arm 34 and the vibrating arm 35 can be appropriately adjusted.
[0031]
FIG. 5 is a vector analysis diagram of the bending vibration of the piezoelectric vibrating reed 32 of the present embodiment. In each of the drawings, the distance from the base 51 to the tip of each of the vibrating arms 34 and 35 is approximately a, b, c, and c. The displacement amount increases for each of the regions d, e, f, g, h, and i. Although the detailed shape of the piezoelectric vibrating reed 32 is not shown in FIGS. 5 and 6 for convenience of illustration, it goes without saying that the shape and the structure are the same as those described in FIGS. 1 to 4.
[0032]
As illustrated, FIG. 5 is a vector analysis diagram of the bending vibration of the piezoelectric vibrating reed 32, omitting details including cuts and the like for the sake of simplicity. In the figure, the displacement amount gradually increases in each of the areas a, b, c, d, e, f, g, h, and i from the base 51 to the tip of each of the vibrating arms 34, 35. FIG. 6 is a vector analysis diagram of bending vibration of an ideal piezoelectric vibrating piece 32-1 when the vibrating arms 34-1 and 35-1 are formed with equal rigidity balance. Also in this figure, as the distance from the base 51-1 to the tip of each of the vibrating arms 34-1 and 35-1, each area of a, b, c, d, e, f, h, g, h, i , The displacement gradually increases.
[0033]
In the piezoelectric vibrating reed 32 in FIG. 5, for example, the vibration frequency is 3.4394 · 10 4 Hz (hertz) = 34.394 kHz (kilohertz), and, for example, the displacement amount of the tip of each of the vibrating arms 34 and 35. In the figure, the X direction is 2.41 · 10 −3 μm, the Y direction is 1.21 · 10 −4 μm, and the Z direction is 7.76 · 10 −7 μm in the Z direction.
In the ideal state of the piezoelectric vibrating piece 32-1 in FIG. 6, the vibration frequency is, for example, 3.378 · 10 × 4 Hz (hertz) = 33.781 kHz (kilohertz). The displacement of the tip of 35-1 is 2.51 · 10 −3 μm in the X direction, 1.26 · 10 −4 μm in the Y direction, and 8.40 · 10 in the Z direction. It is minus 7 μm.
[0034]
When FIG. 5 showing the piezoelectric vibrating reed 32 of this embodiment is compared with FIG. 6 in an ideal state and FIG. 10 prepared for a conventional piezoelectric vibrating reed, FIG. 5 is much closer to FIG. 6 than FIG. Is understood.
That is, in the piezoelectric vibrating reed 32 of FIG. 5 in which the notch is formed, the displacement amount in the Z direction is smaller by about one digit as compared with the conventional example of FIG. 10, which is very close to the ideal state of FIG. As a result, as shown in FIG. 5, the vector vortices of the left and right vibrating arms 34 and 35 are almost symmetrical, and the rigidity balance is greatly improved.
[0035]
As described above, according to the piezoelectric vibrating reed 32 of the present embodiment, by providing the cut 70 in the crotch portion 37 located between the vibrating arms 34 and 35, the vibrating arms 34 and 35 separated by the cut are formed. Since the base portion becomes easy to move, the CI value at the time of bending vibration is reduced. In particular, since the notch 70 is provided at a position closer to the side having higher rigidity, the vibrating arm 35 having higher rigidity can be more easily moved. Deterioration of vibration characteristics can be prevented.
[0036]
FIG. 7 is a diagram illustrating a schematic configuration of a digital mobile phone device as an example of an electronic apparatus using the piezoelectric device according to the embodiment of the present invention.
In the figure, a microphone 308 for receiving the voice of the sender and a speaker 309 for outputting the received content as a voice output are provided, and further, an integrated circuit or the like as a control unit connected to the modulation and demodulation unit of the transmission / reception signal is provided. CPU (Central Processing Unit) 301.
In addition to modulation and demodulation of transmission / reception signals, a CPU 301 includes an LCD as an image display, an information input / output unit 302 including operation keys for inputting information, and a memory 303 as an information storage unit such as a RAM and a ROM. Control is performed. Therefore, the piezoelectric device 30 is attached to the CPU 301, and its output frequency is used as a clock signal suitable for the control content by a predetermined frequency dividing circuit (not shown) or the like built in the CPU 301. ing. The piezoelectric device 30 attached to the CPU 301 is not limited to the piezoelectric device 30 alone, but may be an oscillator combining the piezoelectric device 30 or the like with a predetermined frequency dividing circuit or the like.
[0037]
The CPU 301 is further connected to a temperature-compensated crystal oscillator (TCXO) 305, and the temperature-compensated crystal oscillator 305 is connected to a transmitting unit 307 and a receiving unit 306. Thus, even if the basic clock from the CPU 301 fluctuates when the environmental temperature changes, it is corrected by the temperature-compensated crystal oscillator 305 and provided to the transmitting unit 307 and the receiving unit 306.
[0038]
As described above, by using the piezoelectric vibrating reed 32 according to the above-described embodiment and the piezoelectric device 30 using the same in an electronic device such as the digital mobile phone device 300 including the control unit, Since the CI value can be suppressed by improving the rigidity balance between 34 and 35, appropriate vibration can be realized, and thus an accurate clock signal can be generated.
[0039]
The invention is not limited to the embodiments described above. Each configuration of each embodiment can be appropriately combined or omitted, and can be combined with another configuration not shown.
The present invention is applicable to all piezoelectric devices regardless of the names of the piezoelectric vibrator and the piezoelectric oscillator as long as the piezoelectric vibrating reed is housed in a package or a metal cylindrical case or the like. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic plan view showing an embodiment of a piezoelectric device of the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view taken along line AA of FIG. 1;
FIG. 3 is a sectional view taken along line BB of FIG. 1;
FIG. 4 is an explanatory diagram showing, in an enlarged manner, a region at the base or base of each vibrating arm of the piezoelectric vibrating reed of FIG. 1;
FIG. 5 is a vector analysis diagram of bending vibration of the piezoelectric vibrating reed of FIG. 1;
FIG. 6 is a vector analysis diagram of flexural vibration of the piezoelectric vibrating reed in an ideal state with respect to the rigidity balance of the vibrating arm.
FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a digital mobile phone device as an example of an electronic apparatus using a piezoelectric device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic perspective view showing an example of a conventional piezoelectric device.
9 is a partially enlarged view of a piezoelectric vibrating reed used in the piezoelectric device of FIG.
FIG. 10 is a vector analysis diagram of bending vibration of a piezoelectric vibrating reed used in the piezoelectric device of FIG. 8;
[Explanation of symbols]
Reference numeral 30 denotes a piezoelectric device, 32 denotes a piezoelectric vibrating piece, 34, 35 denotes a vibrating arm, 36 denotes a package, 37 denotes a crotch part, 70 denotes a cut, and 73 denotes a deformed part.

Claims (8)

エッチングによる異方性を有する圧電材料により形成されており、基部から平行に延びる一対の振動腕を備えた音叉型の圧電振動片であって、
前記基部の前記各振動腕の間に位置する股部と、
前記股部には、前記基部の幅方向の中心またはこの中心から、前記各振動腕側のうち、より剛性の高い方に寄った位置に、前記各振動腕の延びる方向に沿って切り込みを形成した
ことを特徴とする、圧電振動片。
A tuning fork type piezoelectric vibrating reed formed of a piezoelectric material having anisotropy by etching and having a pair of vibrating arms extending in parallel from a base,
A crotch portion located between the vibrating arms of the base,
In the crotch portion, a notch is formed along a direction in which each of the vibrating arms extends at a position closer to a higher rigidity of the respective vibrating arms from the center in the width direction of the base portion or from the center. A piezoelectric vibrating reed, characterized in that:
前記股部が、前記より剛性の高い側に相当する箇所に前記異方性に基づく異形部を備えることを特徴とする請求項1に記載の圧電振動片。The piezoelectric vibrating reed according to claim 1, wherein the crotch portion includes a deformed portion based on the anisotropy at a position corresponding to the higher rigidity side. 前記中心を通る仮想の幅方向の中心線Cと、この中心線Cから前記より剛性の高い側の前記振動腕の内側面との距離をLとした場合に、前記切り込みが前記中心線CからL/2の範囲に形成されていることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の圧電振動片。When a distance between an imaginary width direction center line C passing through the center and the inner surface of the vibrating arm on the higher rigidity side from the center line C is L, the notch is shifted from the center line C. The piezoelectric vibrating reed according to claim 1, wherein the piezoelectric vibrating reed is formed in a range of L / 2. 前記圧電材料が水晶であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の圧電振動片。4. The piezoelectric vibrating reed according to claim 1, wherein the piezoelectric material is quartz. 前記各振動腕の長さ方向が前記水晶のX軸(電気軸)であり、前記各振動腕の幅方向が前記水晶のY軸(機械軸)であり、前記各振動腕の厚み方向が前記水晶のZ軸(光軸)であり、さらに、前記切り込みが、前記股部のプラスX方向寄りに設けられていることを特徴とする請求項4に記載の圧電振動片。The length direction of each vibrating arm is the X axis (electric axis) of the crystal, the width direction of each vibrating arm is the Y axis (mechanical axis) of the crystal, and the thickness direction of each vibrating arm is the The piezoelectric vibrating reed according to claim 4, wherein the piezoelectric vibrating reed is a Z-axis (optical axis) of the quartz crystal, and the cut is provided near the crotch portion in the positive X direction. エッチングによる異方性を有する圧電材料により形成されており、基部から平行に延びる一対の振動腕を備えた音叉型の圧電振動片をケースもしくはパッケージ内に収容した圧電デバイスであって、
前記圧電振動片が、
前記基部の前記各振動腕の間に位置する股部と、
前記股部には、前記基部の幅方向の中心またはこの中心から、前記各振動腕側のうち、より剛性の高い方に寄った位置に、前記各振動腕の延びる方向に沿って切り込みを形成した
ことを特徴とする、圧電デバイス。
A piezoelectric device formed of a piezoelectric material having anisotropy by etching and containing a tuning-fork type piezoelectric vibrating reed having a pair of vibrating arms extending in parallel from a base in a case or a package,
The piezoelectric vibrating reed,
A crotch portion located between the vibrating arms of the base,
In the crotch portion, a notch is formed along a direction in which each of the vibrating arms extends at a position closer to a higher rigidity of the respective vibrating arms from the center in the width direction of the base portion or from the center. A piezoelectric device, comprising:
エッチングによる異方性を有する圧電材料により形成されており、基部から平行に延びる一対の振動腕を備えた音叉型の圧電振動片をケースもしくはパッケージ内に収容した圧電デバイスを利用した携帯電話装置であって、
前記圧電振動片が、
前記基部の前記各振動腕の間に位置する股部と、
前記股部には、前記基部の幅方向の中心またはこの中心から、前記各振動腕側のうち、より剛性の高い方に寄った位置に、前記各振動腕の延びる方向に沿って切り込みを形成した圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにしたことを特徴とする、携帯電話装置。
A mobile phone device using a piezoelectric device in which a tuning-fork type piezoelectric vibrating reed formed of a piezoelectric material having anisotropy by etching and having a pair of vibrating arms extending in parallel from a base is accommodated in a case or a package. So,
The piezoelectric vibrating reed,
A crotch portion located between the vibrating arms of the base,
In the crotch portion, a notch is formed along a direction in which each of the vibrating arms extends at a position closer to a higher rigidity of the respective vibrating arms from the center in the width direction of the base portion or from the center. A cellular phone device wherein a clock signal for control is obtained by the piezoelectric device.
エッチングによる異方性を有する圧電材料により形成されており、基部から平行に延びる一対の振動腕を備えた音叉型の圧電振動片をケースもしくはパッケージ内に収容した圧電デバイスを利用した電子機器であって、
前記圧電振動片が、
前記基部の前記各振動腕の間に位置する股部と、
前記股部には、前記基部の幅方向の中心またはこの中心から、前記各振動腕側のうち、より剛性の高い方に寄った位置に、前記各振動腕の延びる方向に沿って切り込みを形成した圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにしたことを特徴とする、電子機器。
An electronic device using a piezoelectric device formed of a piezoelectric material having anisotropy by etching and having a tuning fork type piezoelectric vibrating reed provided with a pair of vibrating arms extending in parallel from a base in a case or a package. hand,
The piezoelectric vibrating reed,
A crotch portion located between the vibrating arms of the base,
In the crotch portion, a notch is formed along a direction in which each of the vibrating arms extends at a position closer to a higher rigidity of the respective vibrating arms from the center in the width direction of the base portion or from the center. An electronic device, wherein a clock signal for control is obtained by the piezoelectric device.
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