JP2007081749A - Tuning-fork crystal vibrator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は音叉腕の両主面に溝を有する音叉型水晶振動子(以下、音叉型振動子とする)を技術分野とし、特に機械的強度を高めた音叉型振動子に関する。 The present invention relates to a tuning fork type crystal resonator having grooves on both main surfaces of a tuning fork arm (hereinafter referred to as a tuning fork type resonator), and more particularly to a tuning fork type resonator having improved mechanical strength.
(発明の背景)
音叉型振動子は特にクロック源として時計を含む各種電子機器に発振回路とともに内蔵される。近年では、各種電子機器の小型化に伴い、音叉型振動子には例えば3.2×1.5mm以下とした超小型化が求められている。このようなものの一つに、一対の音叉腕の両主面に溝を設けて駆動効率を高めたものがある。
(Background of the Invention)
The tuning fork vibrator is built in an electronic circuit including a clock as a clock source together with an oscillation circuit. In recent years, with the miniaturization of various electronic devices, tuning fork vibrators are required to be ultra-small, for example, 3.2 × 1.5 mm or less. One of such devices is one in which grooves are provided on both main surfaces of a pair of tuning fork arms to improve driving efficiency.
(従来技術の一例)
第3図は一従来例を説明する音叉型振動子の外観図である。音叉型振動子は主面が結晶軸(XYZ)のZ軸に直交したZカットの水晶片からなり、一対の音叉腕1(ab)が基部2から延出してなる。但し、結晶軸(XYZ)のX軸を幅、Y軸を長さ、Z軸を厚み方向とする。そして、一対の音叉腕1(ab)の両主面には溝3を有する。
(Example of conventional technology)
FIG. 3 is an external view of a tuning fork vibrator for explaining one conventional example. The tuning fork vibrator is composed of a Z-cut crystal piece whose main surface is orthogonal to the Z axis of the crystal axis (XYZ), and a pair of tuning fork arms 1 (ab) extending from the base 2. However, the X axis of the crystal axis (XYZ) is the width, the Y axis is the length, and the Z axis is the thickness direction. And it has the groove |
各音叉腕1(ab)におけるそれぞれの両主面(溝3)及び両側面には、第4図(断面図)に示したように駆動電極4(abcd)を有する。両主面の溝3内の駆動電極4(ab)は内周面及び底面に形成される。各駆動電極4(abcd)は図示しない引き回し電極によって結線される。そして、各音叉腕1(ab)における駆動電極4(abcd)の両主面同士及び両側面同士は同電位とし、両主面と両側面間では互いに異符号とする。
Each main surface (groove 3) and both side surfaces of each tuning fork arm 1 (ab) have drive electrodes 4 (abcd) as shown in FIG. 4 (cross-sectional view). The drive electrodes 4 (ab) in the
また、各音叉腕1(ab)間では、両主面の駆動電極4(ab)と両側面の駆動電極4(cd)とでは同電位として、両主面間同士及び両側面間同士では異符号とする。これにより、各音叉腕1(ab)では両主面と両側面との間で生じる互いに逆向きの電界「第4図(a)の矢印」によって屈曲振動を生じ、結局は、所謂音叉振動を生じる。 Further, between the tuning fork arms 1 (ab), the driving electrode 4 (ab) on both main surfaces and the driving electrode 4 (cd) on both side surfaces have the same potential, and different between both main surfaces and between both side surfaces. It is a sign. Thereby, in each tuning fork arm 1 (ab), bending vibration is generated by the electric fields “arrows in FIG. 4 (a)” that are opposite to each other generated between both main surfaces and both side surfaces. Arise.
例えば、一方の音叉腕1aでは、両主面から内側面に向かうX軸方向の電界によって、第4図(b)の上向きの矢印で示すように、音叉腕1bの外側領域ではY軸方向に伸張する。また、両主面から内側両に向かうX軸方向の電界によって、音叉腕1aの内側領域では下向きの矢印で示すようにY軸方向に縮小する。したがって、一方の音叉腕1aは水平方向の矢印で示すように内側に向かって撓む。
For example, in one
そして、一方の音叉腕1aに、前述とは逆に両側面から両主面に向かう電界が生ずると、第4図(c)に示したように外側領域ではY軸方向に縮小し、内側領域ではY軸方向に伸張する。したがって、一方の音叉腕1aは外側に向かって撓む。これらの撓みは、発振回路からの交番電圧によって交互に生じ、屈曲振動を生ずる。
Then, when an electric field is generated in one
他方の音叉腕1bでは、両主面と両側面との間に生ずる電界が一方の音叉腕1aとは逆向きであることから、一方の音叉腕1aが内側に向かって撓むときは同様に内側に撓み、一方の音叉腕1aが外側に向かって撓むときは同様に外側に向かって撓む。したがって、一対の音叉腕1(ab)は互いに逆向きの水平方向に振動して、所謂音叉振動を生ずる。
In the other
このようなものでは、一対の音叉腕1(ab)の主面に溝3を設けて特に内周面に駆動電極4(ab)を形成する。したがって、両側面の駆動電極4(cd)との間では、X軸方向の電界が直線的になるので、電界効率が高まる。これにより、音叉型振動子の長さが短くなっても駆動効率(電界効率)が高まるので、小型化を促進できる。
(従来技術の問題点)
しかしながら、上記構成の音叉型振動子では、音叉腕1(ab)の主面に設けた溝3によって駆動効率は高まるものの、その反面、機械的衝撃には弱くて破損等を生じる問題があった。また、音叉主面の溝3は貫通して貫通溝3Aとし(第5図)、貫通溝3Aの内側面の全面に駆動電極4を設ければ電界効率は高まる。しかし、この場合には、貫通溝3Aによって充分な屈曲振動が得られず、不要振動を発生してクリスタルインピーダンス(CI)を逆に悪化させる問題があった。
(Problems of conventional technology)
However, in the tuning fork vibrator having the above-described configuration, although the driving efficiency is increased by the
すなわち、貫通溝3Aによって、各音叉腕1(ab)例えば一方の音叉腕1aでは、内側領域と外側領域がそれぞれX軸方向の電界によって伸張及び縮小する。しかし、貫通溝3Aである中央領域での機械的結合がないため、音叉腕1(ab)の外側及び内側への撓みがなくなり、結局は音叉振動が阻害される。このことから、不要振動を生じてCIを悪化させる問題があった。
That is, by the
(発明の目的)
本発明は機械的衝撃に対する強度を高め、さらにCIを向上した音叉型振動子を提供することを目的とする。
(Object of invention)
It is an object of the present invention to provide a tuning fork vibrator having an increased strength against mechanical impact and an improved CI.
本発明は、特許請求の範囲(請求項1)に示したように、両主面に溝を有する一対の音叉腕が基部から延出し、前記溝の内周面には駆動電極を有する音叉型振動子において、前記溝には補強用の充填材が埋設した構成とする。また、請求項2では前記溝は前記音叉腕の両主面から貫通した構成とする。 According to the present invention, as shown in the claims (Claim 1), a pair of tuning fork arms having grooves on both main surfaces extend from the base, and a tuning fork type having a drive electrode on the inner peripheral surface of the groove. In the vibrator, a reinforcing filler is embedded in the groove. According to a second aspect of the present invention, the groove penetrates from both main surfaces of the tuning fork arm.
上記構成(請求項1)であれば、補強用の充填材を音叉主面の溝に埋設したので、電界強度を高めてしかも機械的強度を維持できる。 With the above configuration (claim 1), since the reinforcing filler is embedded in the groove of the tuning fork main surface, the electric field strength can be increased and the mechanical strength can be maintained.
また、請求項2では溝を貫通溝とするので、音叉腕の特に中心部分での電界強度を高める。この場合、貫通溝には補強用の充填材が埋設するので、各音叉腕ともに屈曲振動を維持して、音叉振動を阻害しない。したがって、機械的強度を高めてCIを向上できる。 According to the second aspect of the present invention, since the groove is a through groove, the electric field strength at the center portion of the tuning fork arm is increased. In this case, since the reinforcing filler is embedded in the through groove, each tuning fork arm maintains bending vibration and does not hinder tuning fork vibration. Accordingly, the CI can be improved by increasing the mechanical strength.
第1図は本発明の一実施形態を説明する図で、同図(a)は音叉型振動子の外観図、同図(b)断面図である。なお、前従来例と同一部分の説明は簡略又は省略する。 FIG. 1 is a view for explaining an embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) is an external view of a tuning fork type vibrator, and FIG. In addition, description of the same part as a prior art example is simplified or abbreviate | omitted.
音叉型振動子は前述したように一対の音叉腕1(ab)が基部2から延出したZカットの水晶片からなり、各音叉腕1(ab)にはここでは両主面を貫通した貫通溝3Aを有する。そして、各貫通溝3Aの内側面を含む両主面及び両側面には駆動電極4を有する。また、各貫通溝3Aには例えばガラスからなる充填材5が埋設される。
As described above, the tuning fork type vibrator is composed of a Z-cut crystal piece in which a pair of tuning fork arms 1 (ab) extends from the base 2, and each tuning fork arm 1 (ab) is penetrated through both main surfaces here. Has a
駆動電極4は、前述同様に、図示しない引き回し電極によって結線され、各音叉腕1(ab)の貫通溝3Aにおける内周面の駆動電極4(ab)同士、及び外側面と内側面の駆動電極4(cd)同士とは同電位とする。また、内周面の駆動電極4(ab)と両側面の駆動電極4(cd)とでは互いに異符号とする。そして、一対の音叉腕1(ab)間では、貫通溝3Aの内周面の駆動電極4(ab)同士、及び両側面の駆動電極同士4(cd)は異符号とする。
Similarly to the above, the drive electrodes 4 are connected by routing electrodes (not shown), and the drive electrodes 4 (ab) on the inner peripheral surface of the through
なお、これらは図示しない水晶ウェハの状態で駆動電極及び引き回し電極を一体的に形成した後、貫通溝3Aに充填材としての溶融ガラスを埋設して硬化させる。その後、個々の音叉型振動子に分割される。
In these, a drive electrode and a lead-out electrode are integrally formed in a state of a crystal wafer (not shown), and then molten glass as a filler is embedded in the through
このような構成であれば、各音叉腕1(ab)の貫通溝3Aの内周面の全面には駆動電極4(ab)が形成される。したがって、各音叉腕1(ab)における貫通溝3Aの内周面の駆動電極4(ab)と外側面及び内側面の駆動電極4(cd)との間での電界は、中心部分を含めて全てが直線的になる。
With such a configuration, the drive electrode 4 (ab) is formed on the entire inner peripheral surface of the
これにより、電界効率が高まるので、例えばCIを良好にして小型化を促進できる。そして、貫通溝3Aには充填材5を埋設するので、機械的強度を高められる。
Thereby, since electric field efficiency increases, for example, CI can be improved and miniaturization can be promoted. And since the
(他の事項)
上記実施形態では各音叉腕1(ab)の溝3は貫通溝3Aとしたが、両主面から溝の深さを大きくした貫通しない溝であってもよい。例えば第2図(断面図)に示したように、両主面から厚みの90%以上(例えば片面から45%以上)溝)を設けて充填材を埋設してもよい。この場合でも、充填材を埋設するので機械的強度を維持して、内周面の駆動電極4(ab)の面積を増加してCIを高められる。そして、溝3の底面を含めて内周面と充填材5の接触面積が増加するので、両者間の接合強度をさらに高める。
(Other matters)
In the above embodiment, the
1 音叉腕、2 基部、3 溝、4 駆動電極、5 充填材。 1 tuning fork arm, 2 base, 3 groove, 4 drive electrode, 5 filler.
Claims (2)
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