JP2005308683A - 圧電振動子 - Google Patents

Abstract

【課題】 Ｚ軸振動成分から発生されるノイズを低減することができる圧電振動子を提供する。
【解決手段】 圧電振動子１００は、所定面内に延出される駆動振動腕１５Ａ〜１５Ｄと検出振動腕１６Ａ，１６Ｂを備える圧電振動片１０と、圧電振動片１０が格納される側体２０と蓋体３０から構成される容器と、圧電振動片１０の重心Ｇが位置する基部１２の対向する表裏の関係にある面それぞれに一方の端部が接続され、他方の端部が蓋体３０の内面、または側体２０の底面２１に接続されるリード部材４１〜５２と、を備え、基部１２を挟んで対向するリード部材４１〜４６とリード部材４７〜５２とが対称形であり、且つ、対称に配置されている。このことにより、Ｚ軸振動成分から発生されるノイズを低減することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、圧電振動子の構造に関し、特に圧電振動子内に支持される圧電振動片の支持構造に関する。

従来、圧電振動片と、一方の端部が圧電振動片の基部の一方の面に接続され、他方の端部が圧電振動片を格納する容器のパッケージ（側体）の前記圧電振動片の基部の一方の面に対向する面に接続されるリード部材と、を備え、このリード部材によって圧電振動片を一方の面から支持する圧電振動子が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１７５０２０号公報（第４頁、第５頁、図１）

このような特許文献１では、圧電振動片は基部の一方の面をリード部材に接続し支持される形態となっている。従って、この圧電振動片の支持構造によれば、圧電振動片の厚み方向（圧電振動片が水晶の場合はＺ軸方向）に対する振動が加えられると、圧電振動片は一方の面のみの支持構造となるため、厚み方向のＺ軸振動成分の振動がノイズとして検出され、検出信号の検出感度が低下するという課題が考えられる。

本発明の目的は、Ｚ軸振動成分から発生されるノイズを低減することができる圧電振動子を提供することである。

本発明の圧電振動子は、所定面内に延出される振動腕を備える圧電振動片と、前記圧電振動片が格納される側体と蓋体から構成される容器と前記圧電振動片の重心が位置する基部の対向する表裏の関係にある面それぞれに一方の端部が接続され、他方の端部が蓋体の内面、または前記側体の底部に接続されるリード部材と、を備え、前記基部の面を挟んで対向する前記リード部材が、前記基部の面に対して対称形であり、且つ、平面方向において重心位置を通るＸ軸及びＹ軸に対して対称に配置されていることを特徴とする。
ここで、所定面内とは、圧電振動片が水晶で形成されている場合、電気軸と呼ばれるＸ軸、機械軸と呼ばれるＹ軸で構成される平面を示す。なお、厚み方向は光学軸と呼ばれるＺ軸である。

この発明によれば、圧電振動片は、基部の対向する両面からリード部材で支持されるため、圧電振動片の厚み方向（Ｚ軸方向）に対する衝撃をリード部材で吸収することができ、耐衝撃性を高めることができる。

また、基部両面に接続されるリード部材は、基部の面に対して対称形であるため、例えば、後述する実施形態によれば、各面に対して各振動腕に形成される電極パターンに対応して６本づつ備えられるが、各面に接続されるリード部材の平面方向及びＺ軸方向の構造的強度が同じになるため、圧電振動片の支持強度のバランスがとれるため、平面方向及び厚み方向ともに安定して支持することができる。このことによって、Ｚ軸振動成分から発生されるノイズを低減することができる。
さらに、圧電振動片の基部は、振動腕の振動の影響を受けにくい場所であるため、リード部材を接続することによる振動腕の振動に影響を与えることはなく、正確な振動を行うことができる。

前述の構造では、前記振動腕に形成された電極と、前記電極に連続して前記基部に形成された電極ランドと、を備え、前記リード部材の一方の端部が、前記電極に接続されることが好ましい。
ここで、振動腕としては、例えば、１対の駆動振動腕と１対の検出振動腕を含む。
また、電極ランドとは、リード部材と接続するために設けられた電極を示す。

振動腕としての駆動振動腕及び検出振動腕とは、それぞれに電極が形成され基部に形成された電極ランドにリード部材が接続されるので、リード部材は支持部材としての機能と、例えば、半導体装置との接続リードとしての機能を併せ持つため、前述のような構造であっても構成を簡素化することができる。

また、前述の構造では、前記リード部材の前記基部と接続される一方の端部と、前記蓋体の内面または側体の底部に接続される他方の端部と、が接続部近傍で曲げられ、前記振動腕と接触しない程度の間隙を有していることが好ましい。

このようにすれば、限られたスペースの中でリード部材の長さと、振動腕とリード部材が接触しない間隙を設けるために形成される傾斜と、を適宜に設定することにより、リード部材の剛性を調整することができ、圧電振動片の破損などの不具合を防止することができる。
また、振動腕がリード部材と接触しないため振動に影響を与えず、安定した振動を得ることができる。

本発明の圧電振動子は、所定面内に延出される振動腕を備える圧電振動片と、前記圧電振動片が格納される側体と蓋体から構成される容器と前記圧電振動片の重心が位置する基部の対向する表裏の関係にある面それぞれに一方の端部が接続され、他方の端部が前記側体の断面方向略中央部内側に向かって形成された段状の突出部の段面に接続されるリード部材と、を備え、前記基部の面を挟んで対向する前記リード部材が、前記基部の面に対して対称形であり、且つ、平面方向において重心位置を通るＸ軸及びＹ軸に対して対称に配置されていることを特徴とする。
ここで、段状の突出部の段面とは、圧電振動片の基部の表裏各面に対応して形成された面を示す。

この発明によれば、前述した効果に加え、リード部材が圧電振動片の基部及び側体の段面それぞれ対応した面に接続されるので、基部表裏に在るリード部材の高さ位置が、製造上精度をだしやすい突出部の段部厚みによって規制されるため、厚み方向の位置を正確に規制することができ、圧電振動片の支持力と支持位置が安定するという効果がある。

また、詳しくは後述するが、リード部材の他方の端部を側体の段面に接続する接続固定作業を蓋体が無い状態で行うことができるので、作業性を高めることができ、そのことにより接続及び固定の信頼性を高めることができる。

また、前述したリード部材を側体の断面に接続する構造の場合でも、前記振動腕に形成された電極と、前記電極に接続して前記基部に形成された電極ランドと、を備え、前記リード部材の一方の端部が、前記電極に接続されていることが好ましい。

このようにすれば、振動腕としての駆動振動腕及び検出振動腕とは、それぞれに電極が形成され基部に形成された電極ランドにリード部材が接続されるので、リード部材は支持部材としての機能と、例えば半導体装置との接続リードとしての機能を併せ持つため、前述のような構造であっても構成を簡素化することができる。

また、前述の圧電振動子は、前記基部の表裏の面に備えられる前記リード部材が、前記圧電振動片と略平行になるように備えられていることが好ましい。

このような構造によれば、リード部材は断面方向に曲げる必要がなくフラットで形成すればよいので、容器の内部容積を小さくすることができ、より薄い圧電振動子を提供することができる。

また、前述の構造では、前記リード部材が、前記振動腕と接触しない程度の間隙を有していることが好ましい。
ここで、圧電振動子とリード部材との接合は、例えば、導電性接着剤等によって行われ、前記リード部材の高さは、この導電性接着剤の厚みの調整で規制される。

従って、このようにすれば、圧電振動片を他の構成部品に接触させることなく中空に保持することが可能となり、圧電振動片の振動を阻害することなく、安定した振動を継続することができる。

本発明の圧電振動子は、前記基部の一方の主面に前記リード部材が接続する電極ランドが形成される第１の圧電振動片と、前記第１の圧電振動片と対称形で、前記基部の一方の主面に前記リード部材が接続する電極ランドが形成される第２の圧電振動片と、を備え、前記第１の圧電振動片と前記第２の振動片の前記電極ランドが形成されていないそれぞれの面同士が密着されるとともに、前記基部の面を挟んで対向する前記リード部材が対称形であり、且つ、平面方向において重心位置を通るＸ軸及びＹ軸に対して対称に配置されていることを特徴とする。

この発明によれば、密着された二つの圧電振動片は密着面に対して対称形であり、同じ振動モードを有する。従って、例えば、振動腕のうち、密着されたそれぞれの検出振動腕から出力される検出信号は差動増幅され、一枚の場合に比べ約２倍の振幅の検出信号を出力するため、検出感度を高めることができるという効果がある。

また、本発明では、前記リード部材の前記側体または蓋体に接続される他方の端部近傍を支持する支持基板を備えることが好ましい。

このように支持基板を備え、支持基板によってリード基板を、例えば接着等の固定手段で支持することにより補強することができ、また、予め支持基板にリード部材を固着してから側体または蓋体に固着すれば、小さいリード部材が扱いやすくなり作業性を向上することができる。
また、本発明の構造では、リード部材が露出している構成であるため、例えば、振動片の振動周波数のチューニングを行う際に発生する、溶着した金粒の飛散（以下Ａｕスプラッシュという）などによる、リード部材とリード部材と、隣り合う電極パターンの短絡を防止することができる。

さらに、前述の構成では、前記支持基板に、前記リード部材の前記側体または蓋体の接続部を覗く開口部が設けられていることが好ましい。

このようにすれば、支持基板の開口部にリード部材を側体または蓋体に固着する際に、例えば、圧着工具などをこの開口部に挿入することができ、作業性を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図５には本発明の実施例１の圧電振動子が示され、図６には実施例２が、図７には実施例３が、図８には実施例４が示されている。

図１〜図５には実施例１の圧電振動片が示されている。
図１は、本実施例１の圧電振動子の概略平面図を示す。なお、図１は、内部の構造を分かりやすく説明するために、図２に記載する蓋体３０と、蓋体３０に固定されるリード部材及び支持基板と、を取り外して視認した状態を示している。図１において、本実施例１に係る圧電振動子１００は、振動源としての圧電振動片１０と圧電振動片１０を支持するリード部材４１〜４６と、圧電振動片１０を格納する容器を構成する側体２０と蓋体３０（図２、参照）と、リード部材４１〜４６を支持する支持基板６０とから構成されている。
なお、図１では、視認して圧電振動片１０の上面に存在し、前述のリード部材４１〜４６それぞれに対向するリード部材４７〜５２は、前述のリード部材４１〜４６とそれぞれが全く形状がおなじであるため図示、及び説明を省略する。
なお、これらリード部材は、銅箔などの電気伝導度が高い薄板で形成される。

圧電振動片１０は、ＸＹ平面内に形成される。実施例１では、圧電振動片１０は水晶で形成され、電気軸と呼ばれるＸ軸、機械軸と呼ばれるＹ軸及び光学軸と呼ばれるＺ軸のＸ軸とＹ軸を平面方向に切り出されたＺカットの水晶基板である。圧電振動片１０は、所定の厚みの水晶基板で形成されている。圧電振動片１０の平面形状は、水晶の結晶軸に合わせてＸＹ平面に展開され、中心点Ｇに対して１８０°点対称の形状をしている。中心点Ｇは圧電振動片１０の重心位置である。また、図１では図示していないが、所定の電極が形成されている。

圧電振動片１０には、Ｘ軸方向とＹ軸方向にそれぞれ平行な端面をもつ矩形状の基部１２が形成され、基部１２のＹ軸に平行な２端面の中央からＸ軸に平行な方向に延出される二つの連結腕１３，１４と、基部１２のＸ軸に平行な２端面の中央からＹ軸に平行な方向に延出される１対の検出振動腕１６Ａ，１６Ｂとが形成されている。連結腕１３，１４の先端には１対の駆動振動腕１５が形成され、連結腕１３の先端には直角方向にそれぞれ駆動振動腕１５Ａ，１５Ｂが延出され、連結腕１３の反対方向の連結腕１４の先端には直角方向にそれぞれ駆動振動腕１５Ｃ，１５Ｄが延出されている。

駆動振動腕１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄは、所定の周波数の駆動振動が発生するように幅や長さなどの寸法が設定されている。また、検出振動腕１６Ａ，１６Ｂ、及び連結腕１３，１４は、所定の検出振動が発生するように幅や長さなどの寸法が設定されている。

また、圧電振動片１０の基部１２の表裏関係にある両面には同じ平面位置、同じ面積の電極ランド８１〜８６が形成され（図１では、裏面のみを表示しているが、以降、表面側にある電極ランドも対向する電極ランドも同じ符号で呼称する）、少なくとも図２で示す側体２０の底面２１に対向する面の電極ランド８１〜８６は、図示しないが駆動振動腕１５Ａ〜１５Ｄ及び検出振動腕１６Ａ，１６Ｂの表面に形成された電極と連続して形成されている。詳しくは、駆動振動腕１５Ａ〜１５Ｄには駆動信号電極と駆動信号ＧＮＤ電極、検出振動腕１６Ａ，１６Ｂには検出１信号電極と検出１ＧＮＤ電極と検出信号２電極と検出２ＧＮＤ電極が形成されている。これら各電極に対応して電極ランド８１〜８６が形成され、これらの電極ランド８１〜８６に前述のリード部材の一方の端部が接続される（図２の圧電振動片１０の下面側）。

図２には、実施例１に係る圧電振動子１００の概略断面図（図１のＡ−Ａ断面）が示されている。図１も参照して説明する。なお、各リード部材の形状や、各リード部材と圧電振動片及び側体の底面との接続部構造は同じであるため代表例としてリード部材４２，４３及び４８，４９を記載し説明する。図２において、側体２０はセラミックス等で形成された底面が四角形の容器のベースであり、底面２１には、半導体装置９０が載置固定されており、図示しないが少なくとも前述した駆動信号電極と駆動信号ＧＮＤ電極、検出１信号電極と検出１ＧＮＤ電極と検出信号２電極と検出２ＧＮＤ電極が形成され、金線等で接続されている。

側体２０の周縁部端面２０Ａには、金属層が形成されており、金属製の蓋体３０がシーム溶接等の手段で密着固定されて容器が形成される。この容器内は真空状態である。

次に、圧電振動片１０の支持構造について説明する。Ｘ方向に延在するリード部材４１〜４４（図１では、図示されないリード部材４７〜５０も含む）及びＹ方向に延在するリード部材４５，４６（図１では、図示されないリード部材５１，５２も含む）とは、相互に同一又は異なる形状を有する帯状部材である。圧電振動片１０の図中、下方にあるリード部材４２，４３は一方の端部が圧電振動片１０の基部１２に接続され、他方の端部は側体２０の底面２１に接続されている。
また、圧電振動片１０の図中、上方にあるリード部材４８，４９は一方の端部が圧電振動片１０の基部１２に接続され、他方の端部は蓋体３０の内面３０Ａに接続されている。
リード部材の蓋体３０及び側体２０の底面２１に接続される部位は支持基板６０で支持されている。

支持基板６０は、ステンレス鋼板にポリイミド樹脂等の絶縁層７５を設けた基板であり、上方にあるリード部材を支持する支持基板と下方にあるリード部材を支持するリード基板の２枚が備えられている。これら２枚の支持基板６０は同じ形状であり、同じ符号を附与している。ここでは、側体２０の底面２１側の支持基板６０を代表として説明する。図１、図２において、支持基板６０は、外形が四角形の板状部材で、外周４辺には、リード部材４１，４２の底面２１との接続部を覗く開口部６２と、リード部材４３，４４の底面２１との接続部を覗く四角形の開口部６３が形成され、また、リード部材４５とリード部材４６のそれぞれの底面２１との接続部を覗く開口部６１が形成されている。

また、支持基板６０の中央部には、リード部材４１〜４６の立ち上がり部分が挿通される四角形の窓開け部６４が形成されている。これらの開口部６１〜６３と窓開け部６４とは、本実施例１では四角形としたが、リード部材の接続において阻害要因とならない形状であれば形状は限定されない。
なお、支持基板６０の材料は、ステンレス鋼鈑の他にセラミックスを採用することができる。セラミックスの場合、絶縁層を省略することができる。

続いて、図２を参照してリード部材の断面形状について詳細に説明する。各リード部材の基本形状は同じであるため代表例を上げ説明する。図２で示したリード部材４２，４３，４８，４９は、圧電振動片１０が前述のリード部材の接続部以外の場所や側体２０及び支持基板６０と接触しないように形成されている。詳述すれば、側体２０の底面２１に一端を接続したリード部材４２，４３は支持基板６０の窓開け部６４の位置で支持基板６０の周縁部から中央上方に向かう方向に一旦折り曲げられた後、さらに側体２０の底面２１にほぼ平行となるように端部を含む部位を折り曲げ、その端部に圧電振動片１０を接続する。

リード部材４８，４９は、蓋体３０の内面３０Ａに一端が接続され、支持基板６０の窓開け部６４の位置で支持基板６０の周縁部から中央下方に一旦折り曲げられた後、さらに蓋体３０の内面にほぼ平行になるように、即ち、側体２０の底面２１に平行になるように他端を含む部位を折り曲げ、他端に圧電振動片１０を接続する。
接続構造、接続方法について、詳しくは図３において説明する。

図３は、実施例１に係るリード部材と圧電振動片、リード部材と側体または蓋部材との接続構造及び接続方法を示す部分断面図である。図２も参照して説明する。図３では、側体２０に接続する複数のリード部材のうちの一本のリード部材４３を代表例として説明し、他のリード部材も同じ接続構造接続方法であるため説明を省略する（ここでは、圧電振動片１０の下部のリード部材４１〜４６を含めてリード部材４３等として説明する）。図３において、支持基板６０に一端を固着されたリード部材４３等は、他の一端に圧電振動片１０を載置し、導電性接着剤８０を塗布したのち乾燥を行なって圧電振動片１０の電極ランド８５と接続する。

次に、成型されたリード部材４３等を側体２０の底面２１と固着する。詳述すると、例えば側体２０の底面２１にＡｕバンプ７０を載置し、さらに、Ａｕバンプ７０上にリード部材４３を載置する。ここで、前述の支持基板６０には開口部６３が設けられており、この開口部６３に加熱ツール５００などを挿入してリード部材４３等、Ａｕバンプ７０、及び側体２０を加熱しながら加圧することによって固着する。

なお、前述の圧電振動片１０、リード部材４３等の接続方法においては、先ず、リード部材４３等に圧電振動片１０を接続した後、リード部材を側体２０に固着することで説明したが、工程順序は逆でもよく、先ず、側体２０に、支持基板６０を固着したリード部材４３等を固着した後、圧電振動片１０をリード部材４３等に固着することとしてもよい。

また、蓋体３０側のリード部材の接続構造及び接続方法については、図３に記載の側体２０と蓋体３０とを置き替えることで説明できる。また、リード部材４３等は、リード部材４９等に置き替えて説明できる（リード部材４９等には、リード部材４７〜５２を含む）。詳しくは、支持基板６０に一端を固着されたリード部材４９等は、蓋体３０の内面３０ＡにＡｕバンプ７０を載置し、リード部材４９等、Ａｕバンプ７０、及び蓋体３０を加熱しながら加圧することによって固着する。

支持基板６０に一端を固着されたリード部材４９等は、他の一面側を側体２０に固定された圧電振動片１０に載置し、導電性接着剤８０を塗布したのち乾燥を行なって圧電振動片１０の電極ランド８５と接続する。その後、蓋体３０と側体２０の周縁部端面２０Ａとがシーム溶接等の手段で固着される。この側体２０と蓋体３０の固着は真空環境で行われるため圧電振動子１００の内部は真空状態である。
このようにして本実施例１に係る圧電振動子１００は構成、製造され、図示しない圧電振動子１００から延出される電極パターンと、圧電振動子１００の外部回路素子等に接続される。

続いて、実施例１に係る圧電振動子１００の振動動作について説明する。
図４及び図５は、本実施例１の圧電振動片１０の動作を模式的に説明するための平面図である。図４、図５においては、振動形態をわかりやすく表現するために、各振動腕は簡略化して線で表している。図１と同じ構成部分を同じ符号で示し、説明を省略する。

図４は、駆動振動を説明する図である。図４において、駆動振動は、駆動振動腕１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄの矢印Ａで示す屈曲振動であって、実線で示す振動姿態と、二点鎖線で示す振動姿態を所定の周波数で繰り返している。このとき、駆動振動腕１５Ａ，１５Ｂと駆動振動腕１５Ｃ，１５Ｄとが、中心点Ｇを通るＹ軸で線対称の振動を行っているので、基部１２、連結腕１３，１４及び検出振動腕１６Ａ，１６Ｂは、ほとんど振動しない。

図５は、検出振動を説明する図である。図５において、検出振動は、実線で示す振動姿態と、二点鎖線で示す振動姿態を、前記駆動振動の周波数で繰り返している。検出振動は、圧電振動片１０が図４に示した駆動振動を行っている状態で、圧電振動片１０にＺ軸周りの回転角速度ωが加わった時、駆動振動腕１５Ａ，１５Ｂ及び１５Ｃ，１５Ｄに矢印Ｂで示す方向のコリオリ力が働くことによって発生する。

このことより、駆動振動腕１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄが、矢印Ｂで示す振動を行う。矢印Ｂで示した振動は、中心点Ｇに対して周方向の振動である。また同時に、検出振動腕１６Ａ，１６Ｂは、矢印Ｃに示すように、矢印Ｂの振動に呼応して矢印Ｂとは周方向反対向きの振動を行う。

このとき、基部１２の周縁部は、駆動振動腕と検出振動腕とが図５で示したような振動をしたとき振動系としては釣り合いが取れた状態であるため振動しない。従って、この基部１２に前述したリード部材を接続しても圧電振動片の振動に影響を与えることはない。

従って、前述した実施例１によれば、圧電振動片１０は、基部１２の両面をリード部材４１〜４６及び４７〜５２で支持されるため、圧電振動片１０の特に厚み方向（Ｚ軸）に対する衝撃を前述のリード部材で吸収することができ、耐衝撃性を高めることができる。

また、基部１２の両面に接続されるリード部材４１〜４６及び４７〜５２は、基部１２の面に対して対称形であるため、各面に接続されるリード部材の平面方向及び断面方向の構造的強度が同じになるため、圧電振動片１０の支持強度のバランスがとれるので、平面方向及び厚み方向ともに安定して支持することができる。このことによって、Ｚ軸振動成分から寄与されるノイズを低減することができる。
さらに、圧電振動片１０の基部１２は、振動腕の振動の影響を受けにくい場所であるため、リード部材４１〜４６及び４７〜５２を接続することによる振動腕の振動に影響を与えることはなく、正確な振動を行うことができる。

また、駆動振動腕１５Ａ〜１５Ｄ及び検出振動腕１６Ａ，１６Ｂとは、それぞれに電極が形成され基部１２に形成された電極ランド８１〜８６にリード部材４１〜４６が接続されるので、リード部材は支持部材としての機能と、半導体装置９０との接続リードとしての機能を併せ持つため、前述のような構造であっても構成を簡素化することができる。

また、前述した実施例１の構造では、リード部材４１〜４６及び４７〜５２と、駆動振動腕１５Ａ〜１５Ｄ、検出振動腕１６Ａ，１６Ｂと接触しない程度の間隙を有しているので、限られたスペースの中でリード部材の幅や長さと傾斜を適宜に設定することにより、リード部材の剛性を調整することができ、圧電振動片の破損などの不具合を防止することができる。
また、振動腕がリード部材と接触しないため振動に影響を与えず、安定した振動を得ることができる。

さらに、本実施例１では、支持基板６０を備えており、支持基板６０によってリード部材を支持することにより補強することができ、予め支持基板にリード部材を固着してから側体または蓋体に固着すれば、小さいリード部材が扱いやすくなり作業性を向上することができる。
また、実施例１の構造では、リード部材が露出している構成であるため、例えば、圧電振動片１０の振動周波数のチューニングを行う際に発生する、Ａｕスプラッシュなどによる、リード部材間の短絡を防止することができる。

続いて、本発明の実施例２について図面に基づき説明する。実施例２は、前述した実施例１に比べ、リード部材の側体に接続する構造のみが異なり、共通部分の説明は省略し、共通部分の符号を共通にしている。また、圧電振動片１０は実施例１で説明したものと同じ形状である。
図６は、実施例２に係る圧電振動子２００の概略断面図を示す。図６において、圧電振動子２００は、容器を構成する側体１２０と側体１２０の上下の開口部を密閉する二つの蓋体３０，３１と、圧電振動片１０と、圧電振動片１０を支持する前述した実施例１に示したリード部材４７〜５２に相当する図中、基部１２の上側のリード部材１４７〜１５２（リード部材１４８，１４９を代表例として示す）及びリード部材４１〜４６に相当する下側のリード部材１４２〜１４６と、リード部材１４１〜１４６及び１４７〜１５２を支持する二つの支持基板１６０と、から構成されている。リード部材の平面方向の形状及び構成は実施例１（図１、参照）と同じであるため、図６では代表例としてリード部材１４２，１４３及び１４８，１４９を図示し説明する。

側体１２０は、外形形状は図１で示した形状と同じであるが、断面方向略中央部に内側に向かって段状の突出部１２１が形成されている。この突出部１２１は、図中、上段にリード部材１４８，１４９が接続される接続面１２２と下段にリード部材１４２，１４３が接続される接続面１２３が形成されている。圧電振動片１０は、基部１２の蓋体３１側の面にリード部材１４２，１４３の一方の端部が接続され、また、基部１２の蓋体３０側の面にはリード部材１４８，１４９の一方の端部が接続され、水平に支持されている。

リード部材１４２，１４３の他方の端部は側体１２０の下段の接続面１２３に接続され、リード部材１４８，１４９の他方の端部は側体１２０の上段の接続面１２２に接続されている。このようにして、圧電振動片１０は、側体１２０の突出部１２１の断面中央位置に前述のリード部材によって支持されている。

なお、前述の各リード部材と圧電振動片１０との接続方法、側体１２０との接続方法は、実施例１（図３、参照）で説明した方法を応用することができるので、詳しい説明は省略する。
リード部材は、蓋体３０側に支持基板１６０が固着されており、また、蓋体３１側にも支持基板１６０が固着されておりリード部材を補強し、支持している。

支持基板１６０は実施例１（図１、参照）と略同じ形状とすることができ、中央部の窓開け部１６４と各リード部材の側体１２０との接続部を覗く開口部１６２，１６３が形成されている。支持基板１６０の形状は表裏の関係にあり、つまり共通部材として使用できる。

また、蓋体３１の内面３１Ａには半導体装置９０が固着されており、蓋体３１の内面３１Ａに形成される電極パターン（図示せず）に金線等で接続されている。この電極パターンは、図示しないが、側体１２０の下段側の接続面１２３に形成された電極パターン連続しており、このことから、圧電振動片１０は、圧電振動片１０の基部１２に設けられた電極ランド８１〜８６（図１、参照）と前述したリード部材１４２，１４３等と側体１２０の電極パターンと蓋体３１の電極パターンを経由して半導体装置９０に導通している。

側体１２０の周縁面には、金属層が設けられており、金属製の蓋体３０，３１とはシーム溶接等の手段で密閉固着される。容器内は真空状態にされる。
なお、蓋体３０，３１が金属材料で形成される場合、蓋体３１の電極パターンは絶縁層の上面に形成される。また、蓋体３０，３１がセラミックス材料等の絶縁材料の場合には、絶縁層は必要とされない。
また、蓋体３０にも蓋体３１と同じように電極パターンを形成すれば、共通の部品として使用することができるが、電極パターンはなくてもよい。

従って、前述した実施例２によれば、前述した実施例１に記載の効果に加え、各リード部材が圧電振動片１０の基部１２及び側体１２０の突出部１２１に形成される接続面１２２，１２３それぞれ対応した面に接続されるので、基部１２表裏に在る各リード部材の高さ位置が製造上精度がだしやすい突出部１２１の厚みによって規制されるため、厚み方向の位置を正確に規制することができ、圧電振動片の支持力と支持位置が、より一層安定するという効果がある。

また、各リード部材の他方の端部は、側体１２０の接続面１２２，１２３に接続、固定されるため、各リード部材の固定作業が蓋体３０，３１が無い状態で行うことができるので、作業性を高めることができ、そのことにより接続及び固定の信頼性を高めることができる。

次に、本発明の圧電振動子に係る実施例３について図面に基づき説明する。実施例３は、前述した実施例２に対して、リード部材が曲げ起こされずに、圧電振動片１０に対して平行に形成されていることに特徴を有し、構成や、圧電振動片１０または側体２２０への接続方法は同じであるため、相違個所のみについて説明する。なお、実施例２と同じ部材には同じ符号を附与している。また、ここでも、圧電振動片１０の上面側のリード部材２４８，２４９を代表例として、また、下面側のリード部材２４２，２４３を代表例として記載し説明する。
図７は、本実施例３の圧電振動子３００の概略断面図を示す。図７において、リード部材２４８，２４９は、圧電振動片１０とほぼ平行になるように、導電性接着剤８０と、側体２２０の突出部２２１に形成された接続部２２２の高さと、Ａｕバンプ７０の高さとが調整される。

また、リード部材２４２，２４３も同様にして圧電振動片１０とほぼ平行である。従って、各リード部材は、曲げ起こされる部分がなくフラットな板材で形成することができるのである。
なお、導電性接着剤２８０の厚みは、前述の各リード部材と圧電振動片１０の駆動振動腕１５、検出振動腕１６Ａ，１６Ｂに振動する際、外部からの衝撃を受けた際にも接触しない程度の間隙を確保する厚みに設定される。

従って、前述した実施例３によれば、前述の実施例２の効果に加え、各リード部材は断面方向に曲げる必要がなくフラットで形成すればよいので、容器の内部容積を小さくすることができ、より薄い圧電振動子を提供することができる。
また、各リード部材には、曲げ起こされる部分がないため、リード部材自身の加工が容易になるほか、圧電振動片１０及び側体２２０への接続作業も容易になり、作業効率を高めることができる。

続いて、本発明の圧電振動子に係る実施例４について図面に基づき説明する。実施例４は、前述した実施例１の構造に対し、圧電振動片が２枚構成であることが異なり、他の、リード部材、支持基板、側体、蓋体等の構成、接続方法は同じであるため、相違個所のみ説明する。なお、実施例１（図１、図２参照）と同じ部材は同じ符号を附与している。
図８は、本実施例４の圧電振動子４００の概略断面図を示している。図８において、圧電振動子４００は、２枚の圧電振動片１０，１１から構成されている。

圧電振動片１０，１１は、前述の実施例と同じ形状をしており、形状を合わせて２枚重ね合わせて密着され、接着固定されている。圧電振動片１０，１１は、それぞれ駆動振動腕、検出振動腕の電極パターンが形成されない一方の面同士が接着固定されている。他方の面に形成される電極パターンは、実施例１で説明しているが、圧電振動片１０の電極パターンと圧電振動片１１の電極パターンとは、それぞれの接着面に対して対称に形成されている。これらの電極パターンは、基部１２に設けられた電極ランドに接続されて、この電極ランドに各リード部材が接続される。

この圧電振動片１０，１１は重ねられた状態で、実施例１（図４、図５、参照）で示した振動操作を行う。ここで、検出振動腕に発生する検出信号は、圧電振動片１０が正の検出信号を検出したとき、圧電振動片１１には負の検出信号が検出される。従って、これらの検出信号は、圧電振動片が１枚のときに比べ、差動増幅によりほぼ２倍の検出値を得ることができる。

なお、本実施例４では、前述の実施例１を基本構造として説明したが、実施例２及び実施例３の構造でも応用することができる。

従って、前述の実施例４によれば、密着された二つの圧電振動片は対称形であり、同じ振動モードを有する。そのため、振動腕のうち、密着されたそれぞれの検出振動腕から出力される検出信号は差動増幅され、１枚の場合に比べ約２倍の振幅の検出信号を出力するため、振動ノイズに比べ検出出力が圧倒的に大きくなり、その結果、検出感度を高めることができるという効果がある。

なお、本発明は前述の実施例に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前述の実施例１〜実施例４では、支持基板６０または支持基板１６０を用いていたが、これら支持基板は、リード部材の接続強度が充分確保できれば必ずしもなくてもよい。

また、前述の実施例１〜実施例４では、圧電振動片１０，１１を挟んで対向する各リード部材が、対称形、対称位置にあるとしたが、必ずしも全ての組み合わせにおいて対称でなくてもよい。例えば、下面側にあるリード部材に対して、上面側にあるリード部材が圧電振動片の姿勢バランスがとれるような形状、位置にあればよく、さらに、駆動振動腕及び検出振動腕の振動に影響が出ない範囲の位置に配置すれば、前述した効果を得ることができる。

また、前述の実施例３では、リード部材２４８，２４９等とリード部材２４２，２４３等と、圧電振動片１０と、を平行にするために導電性接着剤の厚みを調整していたが、例えば、各リード部材の圧電振動片との接続部に突起を形成するか、接続部の先端部のみを曲げ起こして所定の高さに形成して接続することができる。

このようにすれば、接続時に導電性接着剤の厚み調整が不要となり、前述したリード部材の形状を規制することで、接続作業を簡素化することができる。

従って、前述の実施例１〜実施例４では、Ｚ軸振動成分から発生されるノイズを低減し、外部環境からの振動や衝撃による圧電振動片の破壊を防止し、検出感度が向上する圧電振動子を提供することができる。

本発明の圧電振動子は、例えば、携帯電話、ビデオカメラ、デジタルカメラ及びパソコンなどの電子機器において、制御基準信号、計時機能の基準信号、またはジャイロセンサなどに使用することができる。

本発明の実施例１に係る圧電振動子を示す平面図。 本発明の実施例１に係る圧電振動子を示す概略断面図。 本発明の実施例１に係る圧電振動子の接続方法を示す説明図。 本発明の実施例１に係る圧電振動子の駆動振動動作を示す説明図。 本発明の実施例１に係る圧電振動子の検出振動動作を示す説明図。 本発明の実施例２に係る圧電振動子を示す概略断面図。 本発明の実施例３に係る圧電振動子を示す概略断面図。 本発明の実施例３に係る圧電振動子を示す概略断面図。

符号の説明

１０，１１…圧電振動片、１２…基部、１３，１４…連結腕、１５Ａ〜１５Ｄ…駆動振動腕、１６Ａ〜１６Ｂ…検出振動腕、２０…側体、２１…底面、３０，３１…蓋体、３０Ａ…蓋体の内面、３１Ａ…蓋体の内面、４１〜５２…リード部材、６０…支持基板、８１〜８６…電極ランド、１００…圧電振動子、１２１…突出部、１２２，１２３…接続面。

Claims (10)

1. 所定面内に延出される振動腕を備える圧電振動片と、
   前記圧電振動片が格納される側体と蓋体から構成される容器と、
   前記圧電振動片の重心が位置する基部の対向する表裏の関係にある面それぞれに一方の端部が接続され、他方の端部が蓋体の内面、または前記側体の底部に接続されるリード部材と、を備え、
   前記基部の面を挟んで対向する前記リード部材が、前記基部の面に対して対称形であり、且つ、平面方向において重心位置を通るＸ軸及びＹ軸に対して対称に配置されていることを特徴とする圧電振動子。
2. 請求項１に記載の圧電振動子において、
   前記振動腕に形成された電極と、
   前記電極に連続して前記基部に形成された電極ランドと、を備え、
   前記リード部材の一方の端部が、前記電極に接続されていることを特徴とする圧電振動子。
3. 請求項１または請求項２に記載の圧電振動子において、
   前記リード部材の前記基部と接続される一方の端部と、前記蓋体の内面または側体の底部に接続される他方の端部と、が接続部近傍で曲げられ、前記振動腕と接触しない程度の間隙を有していることを特徴とする圧電振動子。
4. 所定面内に延出される振動腕を備える圧電振動片と、
   前記圧電振動片が格納される側体と蓋体から構成される容器と、
   前記圧電振動片の重心が位置する基部の対向する表裏の関係にある面それぞれに一方の端部が接続され、他方の端部が前記側体の断面方向略中央部内側に向かって形成された段状の突出部の段面に接続されるリード部材と、を備え、
   前記基部の面を挟んで対向する前記リード部材が、前記基部の面に対して対称形であり、且つ、平面方向において重心位置を通るＸ軸及びＹ軸に対して対称に配置されていることを特徴とする圧電振動子。
5. 請求項４に記載の圧電振動子において、
   前記振動腕に形成された電極と、
   前記電極に接続して前記基部に形成された電極ランドと、を備え、
   前記リード部材の一方の端部が、前記電極に接続されていることを特徴とする圧電振動子。
6. 請求項４または請求項５に記載の圧電振動子において、
   前記基部の表裏の面に備えられる前記リード部材が、前記圧電振動片と略平行になるように備えられていることを特徴とする圧電振動子。
7. 請求項４ないし請求項６のいずれか一項に記載の圧電振動子において、
   前記リード部材が、前記振動腕と接触しない程度の間隙を有していることを特徴とする圧電振動子。
8. 請求項１または請求項４に記載の圧電振動子において、
   前記基部の一方の主面に前記リード部材が接続する電極ランドが形成される第１の圧電振動片と、
   前記第１の圧電振動片と対称形で、前記基部の一方の主面に前記リード部材が接続する電極ランドが形成される第２の圧電振動片と、を備え、
   前記第１の圧電振動片と前記第２の振動片の前記電極ランドが形成されていないそれぞれの面同士が密着されるとともに、
   前記基部の面を挟んで対向する前記リード部材が、前記基部の面に対して対称形であり、且つ、平面方向において重心位置を通るＸ軸及びＹ軸に対して対称に配置されていることを特徴とする圧電振動子。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の圧電振動子において、
   前記リード部材の前記側体または蓋体に接続される他方の端部近傍を支持する支持基板を備えることを特徴とする圧電振動子。
10. 請求項９に記載の圧電振動子において、
    前記支持基板に、前記リード部材の前記側体または蓋体の接続部を覗く開口部が設けられていることを特徴とする圧電振動子。
    

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