JP2008199075A - 輪郭振動片および輪郭振動デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】小型化された輪郭振動片および輪郭振動デバイスを提供する。
【解決手段】輪郭振動片１０は、複数対の励振電極２２を備えた振動部１２と、振動部１２が輪郭振動するときの節となる部分に設けた接続部１８と、接続部１８の端部に設けられ、裏面にマウント電極２８を設けた支持部２０と、振動部１２の側面を通って振動部１２を引き回し、同じ極性となる励振電極２２同士を導通した接続電極２４と、同じ極性となる励振電極２２とマウント電極２８とを導通した１対の引き回し電極とを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、輪郭振動片および輪郭振動デバイスに関するものである。

輪郭振動片は、輪郭振動をする振動部と、この振動部を支える支持部とを有している。そして高次モードとなる輪郭振動片では、振動部の上面と下面のそれぞれに複数の励振電極を設けるとともに、上面に設けた励振電極と下面に設けた励振電極を対向して配置している。このとき上面に設けた励振電極と、これに対向して下面に設けられた励振電極とには、異なる極性が与えられる。また上面に設けた複数の励振電極において、隣り合っている励振電極には異なる極性が与えられる。なお下面に設けた複数の励振電極も、上面の場合と同様に、隣り合っている励振電極に異なる極性が与えられる。そして励振電極は、支持部に設けたマウント電極と、引き回し電極を介して導通している。

このような輪郭振動片について開示したものには特許文献１がある。特許文献１に開示された１×３次モードのラーメ水晶振動子は振動部を有している。このラーメ水晶振動子は、振動部の四隅に接続部を有しているとともに、振動部の長辺に隣接しつつ２つの接続部間に支持部を設けている。したがってラーメ水晶振動子は、２つの支持部を有している。そして振動部に設けた電極は、それぞれ接続部を通って、支持部に設けたマウント部に導通している。このとき２つ有る支持部のうちの一方に設けたマウント部と、他方に設けたマウント部とが互いに異極となっている。このため電極は、同じ極性となっているマウント部と導通している。また振動部の上面に設けた３つの電極のうち中央に配置されている電極は、上面の縁に沿って設けた接続電極を介してマウント電極と導通している。
特開２００５−９４７２７号公報（１４−１５頁、１４図）

前述したように、輪郭振動片は、振動部を支えるために支持部を必要とする。
ところで振動部の外形を構成する縁部（辺）のうち２つに隣接して支持部を設けると、輪郭振動片が大型になってしまう。なお輪郭振動片は、振動部の輪郭の大きさによって発振周波数が決まるため、所望の発振周波数を得るには振動部を小さくすることができない。また高次モードの輪郭振動片、特に振動部の各面に励振電極を３つ以上設けた輪郭振動片では、接続電極の引き回しの関係上、振動部から引き出される接続電極の数が少なくとも３つ必要になる。このため従来の輪郭振動片では、振動部と支持部とが繋がっている部分（接続部）を少なくとも３つ必要としており、支持部を少なくとも２つ必要としている。したがって支持部は、振動部の外形を構成する４辺のうちの少なくとも２辺に隣接して配設されることになり、輪郭振動片を小型化することができなかった。
本発明は、小型化された輪郭振動片および輪郭振動デバイスを提供することを目的とする。

本発明に係る輪郭振動片は、複数対の励振電極を備えた振動部と、振動部が輪郭振動するときの節となる部分に設けた接続部と、接続部の端部に設けられ、裏面にマウント電極を設けた支持部と、振動部の側面を通って上面および下面を引き回し、同じ極性となる励振電極同士を導通した接続電極と、同じ極性となる励振電極とマウント電極とを導通した１組の引き回し電極と、を有することを特徴としている。この場合、振動部は矩形であり、１組の引き回し電極は、振動部における隣り合う角部の間から支持部に引き出すことができる。

振動部から引き出される引き回し電極は、一方の極性の励振電極に接続するものと、他方の励振電極に接続されるものとをそれぞれ１系統を有していればよい。このため引き回し電極が設けられる接続部は１本または２本有ればよい。したがって支持部を振動部の外形を構成する縁部のうち、いずれか１つの縁部に隣接して設けることができ、輪郭振動片の平面サイズを小型化することができる。

そして前述した支持部は、振動部の外形を構成する縁部のうち、いずれか１つの縁部に隣接して設けてあることを特徴としている。また本発明に係る輪郭振動片は、振動部の外形を構成する縁部は長辺と短辺とを備えており、支持部は、１つの長辺に隣接して、または１つの短辺に隣接して設けてあることを特徴としている。これにより輪郭振動片の平面サイズを小型化することができる。

また本発明に係る輪郭振動片は、振動部の側面に突起部を設け、突起部の表面に接続電極を設けたことを特徴としている。これにより振動部の側面に金属膜を形成し易くなるので、振動部の上面の励振電極と下面の励振電極を確実に導通することができる。このため設計の自由度も向上する。

そして前述した振動部は、ラーメモードの振動をしてなることを特徴としている。これによりラーメモードの輪郭振動片であっても、平面サイズを小型化することができる。

また本発明に係る輪郭振動デバイスは、前述した輪郭振動片をパッケージに収容したことを特徴としている。輪郭振動片の平面サイズが小さくなっているのに伴って、輪郭振動デバイスの平面サイズも小さくすることができる。

以下に、本発明に係る輪郭振動片および輪郭振動デバイスの実施形態について説明する。まず第１の実施形態について説明する。図１は第１の実施形態に係る輪郭振動片の説明図である。ここで図１（Ａ）は輪郭振動片の斜視図であり、図１（Ｂ）は同図（Ａ）と同じ方向から見たときの裏面の透視図である。第１の実施形態に係る輪郭振動片１０は、矩形の振動部１２、接続部１８および支持部２０を有している。この振動部１２には、４つある角部のうちの隣り合う角部に接続部１８がそれぞれ設けてある。この接続部１８は、振動の節となる部分に設けてある。なお図１に示す場合では、振動部１２の各角部等が輪郭振動の節になっている。

また各接続部１８の端部には、支持部２０が設けてある。この支持部２０は、振動部１２の外形を構成する辺（縁部）のうちいずれか１つの辺に隣接して、すなわち振動部１２における１つの側面１３に隣接して設けてある。そして図１に示す場合、支持部２０は、振動部１２の外形を構成する１つの長辺１４に沿うとともに、各接続部１８の他端を互いに接続するように１つだけ設けてある。

また振動部１２には、複数対の励振電極２２を設けている。具体的には、振動部１２は、その上面と下面のそれぞれに複数の励振電極２２を有しているとともに、上面に設けた励振電極２２と下面に設けた励振電極２２を対向して配置している。そして振動部１２の上面に設けた励振電極２２と、これに対向して下面に設けられた励振電極２２とは、異なる極性となっている。また振動部１２の上面に設けた複数の励振電極２２では、隣り合っている励振電極２２が互いに異なる極性となっている。同様に、振動部１２の下面に設けた複数の励振電極２２では、隣り合っている励振電極２２が互いに異なる極性となっている。

そして同じ極性となる励振電極２２は、振動部１２を引き回した接続電極２４を介して導通している。すなわち接続電極２４は、振動部１２の上面に設けた励振電極２２と、下面に設けた励振電極２２と、上面に設けた他の励振電極２２とを順に導通するように、振動部１２の上面、側面１３および下面に設けてある。例えば図１に示す場合には、上面右側の励振電極２２ａと下面中央の励振電極２２ｅを接続電極２４で導通するとともに、この下面中央の励振電極２２ｅと上面左側の励振電極２２ｃを接続電極２４で導通している。また下面右側の励振電極２２ｄと上面中央の励振電極２２ｂを接続電極２４で導通するとともに、この上面中央の励振電極２２ｂと下面左側の励振電極２２ｆを接続電極２４で導通している。このような接続電極２４は、励振電極２２同士を最短で接続できるように、励振電極２２の角部から斜めに引き出されて、螺旋状に形成することができる。そして各接続電極２４は、励振電極２２から引き出される方向を同じにすると、互いに干渉し合うことがない。すなわち振動部１２の側面１３には、一方の極性となる励振電極２２同士を導通する接続電極２４と、他方の極性となる励振電極２２同士を導通する接続電極２４が交互に配設してある。なお振動部１２の側面１３に設ける接続電極２４は、振動の節となる部分に配置することもできる。

また振動部１２の端部側に設けた励振電極２２のうち、一方の極性となる励振電極２２および他方の極性となる励振電極２２の各１つには、振動部１２の外部に引き出される引き回し電極２６が接続している。すなわち振動部１２から引き出される引き回し電極２６は一組となる。この引き回し電極２６は、接続部１８にも設けられている。そして支持部２０の下面にはマウント電極２８を設けており、マウント電極２８と引き回し電極２６とが接続している。

なお図１に示す場合、マウント電極２８は支持部２０の両端にそれぞれ設けてある。そして振動部１２の上面右側に設けた励振電極２２ａの角部からは、引き回し電極２６が引き出されている。この引き回し電極２６は、一方の接続部１８ａの上面にも設けられている。また支持部２０の一方の端部（図面の右側）に設けたマウント電極２８ａは、支持部２０の側面および上面にも電極が引き回されており、その上面において引き回し電極２６と接続している。これにより振動部１２の上面右側に設けた励振電極２２ａと、支持部２０の右側に設けたマウント電極２８ａは、１対１に導通している。

また図１に示す場合、振動部１２の下面左側に設けた励振電極２２ｆの角部からは、引き回し電極２６が引き出されている。この引き回し電極２６は、他方の接続部１８ｂの下面にも設けられている。また支持部２０の他方の端部（図面の左側）に設けたマウント電極２８ｂは、引き回し電極２６と接続している。これにより振動部１２の下面左側に設けた励振電極２２ｆと、支持部２０の左側に設けたマウント電極２８ｂは、１対１に導通している。
なお各励振電極２２に接続する引き回し電極２６は接続電極２４とともに、螺旋状になるように形成することができる。

このような輪郭振動片１０は、圧電素板をエッチングすることにより、振動部１２、接続部１８および支持部２０の形状を一体的に形成することができる。この輪郭振動片１０の形状となった圧電素板上にマスクを配置して、その開口している部分に金属を成膜し、その後に前記マスクを除去すれば、励振電極２２、接続電極２４およびマウント電極２８を形成できる。

以上説明したように輪郭振動片１０は、一方の極性の励振電極２２に接して振動部１２から引き出される引き回し電極２６と、他方の極性の励振電極２２に接して振動部１２から引き出される引き回し電極２６とをそれぞれ１系統有していれば良い。すなわち輪郭振動片１０は、引き回し電極２６を１組有していれば良い。そして引き回し電極２６が設けられる接続部１８は１本または２本有ればよい。このため接続部１８の端部に設けられる支持部２０は、振動部１２の外形を構成するいずれか一辺に隣接して設けることができる。よって輪郭振動片１０は、平面サイズを小型化することができる。そして輪郭振動片１０の一例としては、振動部１２の幅（短辺１６）寸法が約６００μｍ、支持部２０の幅寸法が約３００μｍのものがある。したがって本実施形態に係る輪郭振動片１０は、従来の輪郭振動片（振動部と、振動部の各長辺に隣接して設けた支持部とを有する振動片）に比べて、平面サイズを少なくとも３／４に小さくすることができる。

またマウント電極２８は、支持部２０の長辺方向に沿って面積を大きくすることができる。このため輪郭振動片１０を後述するパッケージに収容したときに、パッケージと輪郭振動片１０が接合する面積が大きくなり、接合する強度を向上させることができる。

このマウント電極２８は、振動部１２の長辺１４に沿って設けた支持部２０の両端に設けてある。このためマウント電極２８は、輪郭振動片１０の長辺１４に沿う方向における両端付近に設けられているので、振動部１２を撓み難くすることができる。

また接続電極２４は、一方の面に設けた励振電極２２から斜めに引き出されて、側面１３を通り、他方の面に設けた励振電極２２に対して斜め方向から接続すれば、振動部１２の各面に設けた同じ極性の励振電極２２同士を最短で導通することができる。これにより接続電極２４に浮遊容量等が乗ることを減少させることができる。

次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、第１の実施形態の変形例について説明する。このため第２の実施形態では、第１の実施形態に係る輪郭振動片と同様の構成についての説明を省略する。図２は第２の実施形態に係る輪郭振動片の説明図である。ここで図２（Ａ）は輪郭振動片の斜視図であり、図２（Ｂ）は同図（Ａ）と同じ方向から見たときの裏面の透視図である。

第２の実施形態に係る輪郭振動片３０は、第１の実施形態に係る輪郭振動片１０と同様の構成であるが、支持部２０を配置する位置が異なっている。すなわち本実施形態の支持部２０は、振動部１２の外形を構成する１つの短辺１６に隣接して設けてある。そして支持部２０は、前記短辺１６の両方の端部、すなわち振動部１２の２つの角部のそれぞれに設けた接続部１８によって振動部１２と一体になっている。

またマウント電極２８は、図２（Ｂ）に示すように、支持部２０の下面に設けてある。そして、例えば図２に示す場合では、振動部１２の上面右側に設けた励振電極２２ａの角部から引き回し電極２６が引き出され、支持部２０の左側に設けたマウント電極２８ｂと導通している。また振動部１２の下面右側に設けた励振電極２２ｆの角部から引き回し電極２６が引き出され、支持部２０の右側に設けたマウント電極２８ａと導通している。

このような輪郭振動片３０は、振動部１２の外形を構成するいずれか一辺に隣接して支持部２０を設けているので、全体の平面サイズを小さくすることができる。そして本実施形態に係る輪郭振動片３０は、支持部２０が振動部１２の短辺１６に沿って設けてあるので、幅を狭くすることができる。

なお第１，２の実施形態で説明した輪郭振動片１０，３０は１×３次モードであるが、本発明は他の高次モードの輪郭振動片であってもよい。すなわち本発明は、例えば図３に示すように、１×２次モードの輪郭振動片３２であってもよい。なお図３は振動部の１つの長辺に隣接して支持部を設けた１×２次モードの輪郭振動片の説明図である。そして図３（Ａ）は輪郭振動片の斜視図であり、図３（Ｂ）は同図（Ａ）と同じ方向から見たときの裏面の透視図である。

また本発明は、例えば図４に示すように、２×３次モードの輪郭振動片３４であってもよい。なお図４は振動部の１つの長辺に隣接して支持部を設けた２×３次モードの輪郭振動片の説明図である。そして図４（Ａ）は輪郭振動片の平面図であり、図４（Ｂ）は同図（Ａ）と同じ方向から見たときの裏面の透視図である。この２×３次モードの輪郭振動片３４では、振動部１２の上面および下面のそれぞれにおいて、同じ極性となる励振電極２２が斜め方向に並んでいるので、励振電極２２の角部から接続電極２４を引き出して、同じ極性となる励振電極２２を互いに導通させている。そして上面と下面に設けた同じ極性となる励振電極２２を導通させるときは、前述した実施形態と同様に、接続電極２４を振動部１２の側面１３、上面および下面に設けることにより互いに導通させればよい。
このように他の高次モードの輪郭振動片であっても、第１，２の実施形態に係る輪郭振動片１０，３０と同様の効果を得ることができる。

次に、第３の実施形態について説明する。図５は第３の実施形態に係る輪郭振動片の説明図である。ここで図５（Ａ）は輪郭振動片の平面図であり、図５（Ｂ）は同図（Ａ）と同じ方向から見たときの裏面の透視図である。第３の実施形態に係る輪郭振動片３６は、振動部１２の側面１３のうちいずれか１つを用いて同じ極性の励振電極２２を互いに導通した形態となっている。

例えば、図５（Ａ）に示すように、振動部１２の上面左側および上面右側に設けた励振電極２２ｃ，２２ａと、図５（Ｂ）に示すように、振動部１２の下面中央に設けた励振電極２２ｅとは同じ極性となるので、図５において振動部１２の上側に位置する側面１３ａと、振動部１２の上面および下面に設けた接続電極２４を用いて前述した励振電極２２ａ，２２ｃ，２２ｅが導通している。また図５（Ａ）に示すように、振動部１２の上面中央に設けた励振電極２２ｂと、図５（Ｂ）に示すように、振動部１２の下面左側および下面右側に設けた励振電極２２ｆ，２２ｄとは同じ極性となるので、図５において振動部１２の下側に位置する側面１３ｂと、振動部１２の上面および下面に設けた接続電極２４を用いて前述した励振電極２２ｂ，２２ｄ，２２ｆが導通している。

このように異なる極性の接続電極２４は、振動部１２の異なる側面１３（１３ａ，１３ｂ）にそれぞれ設けてあるので互いに干渉することがなく、同じ極性の各励振電極２２を導通することができる。なお接続電極２４以外の他の構成は、前述した実施形態と同様になっている。このような輪郭振動片３６であっても、前述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

次に、第４の実施形態について説明する。図６は第４の実施形態に係る輪郭振動片の説明図である。ここで図６（Ａ）は輪郭振動片の斜視図であり、図６（Ｂ）は同図（Ａ）と同じ方向から見たときの裏面の透視図である。第４の実施形態に係る輪郭振動片４０は、振動部１２の側面１３において、接続電極２４を設ける箇所に突起部４２を形成した構成である。すなわち輪郭振動片４０の振動部１２は、その側面１３の一部に外方に向けて出っ張った突起部４２を有している。この突起部４２は、振動部１２が輪郭振動をするときの節となる箇所に設けてある。なお突起部４２の先端は、支持部２０に接触していない。

そして突起部４２の上面、側面および下面に接続電極２４を設けて、振動部１２の上面および下面に設けた接続電極２４と導通する。これにより振動部１２の上面に設けた励振電極２２と下面に設けた励振電極２２とは、突起部４２に設けた接続電極２４を介して導通する。なお接続電極２４以外の他の構成は、前述した実施形態と同様になっている。

この振動部１２に突起部４２を備えている輪郭振動片４０は、第１の実施形態で説明したのと同様にエッチングで形成することができる。また接続電極２４等も、金属膜を成膜することにより形成することができる。なお成膜には、真空蒸着やスパッタ等の成膜法を用いればよいが、スパッタを利用すれば金属材料の回り込みが起こりやすいので、突起部４２にも金属膜を形成することができる。

このように輪郭振動片４０は、突起部４２を設けておくことで金属膜を形成し易くなるので、振動部１２の上面の励振電極２２と下面の励振電極２２を確実に導通することができる。このため設計の自由度も向上できる。

次に、第５の実施形態について説明する。図７は輪郭振動片をパッケージに収容した輪郭振動デバイスの説明図である。この図７に示す輪郭振動デバイスでは、一例として図２に示す形状の輪郭振動片３０を用いており、また各種の電極のうちマウント電極２８および振動部１２の側面１３に設けた接続電極２４のみを記載している。

輪郭振動デバイス５０は、パッケージ５２を備えている。このパッケージ５２は、パッケージベース５４および蓋体６４を有している。パッケージベース５４は、上方に向けて開口した凹陥部５６を備えており、この凹陥部５６の底面に一対のパッケージ側マウント電極５８を備えている。またパッケージベース５４の裏面には外部端子６０が設けてあり、パッケージ側マウント電極５８と１対１に導通している。パッケージ側マウント電極５８の上には導電性接着剤６２を塗布しており、この導電性接着剤６２の上に輪郭振動片３０を配設している。このときパッケージ側マウント電極５８と輪郭振動片３０のマウント電極２８とが、導電性接着剤６２を介して１対１に接続している。そしてパッケージベース５４の上面に蓋体６４が接合して、凹陥部５６を気密封止している。

このような輪郭振動デバイス５０は、輪郭振動片３０の平面サイズが小さくなっているので、この輪郭振動デバイス５０の平面サイズも小さくすることができる。なお輪郭振動デバイス５０は、前述したような輪郭振動子の形態ばかりでなく、輪郭振動片３０とともに発振回路をパッケージ５２内に収容した輪郭振動発振器の形態にすることもできる。

なお前述した実施形態では、ラーメモードの輪郭振動片を例にして説明したが、本発明はラーメモードの輪郭振動片に限定されることはない。そして接続部１８は、輪郭振動片の節となる部分に設けてあれば良いので、振動部１２の角部に設けることに限定されることはない。すなわち接続部１８は、振動部１２の角部のうち隣り合う角部の間（振動部１２の外形を構成する縁部のうちいずれか１つの縁部）に設けることができ、１組の引き回し電極２６も前記間を通って振動部１２から支持部２０へ引き出すことができる。なお前記間には、この角部を含んでいる。

また接続部１８の数は２つに限定されることはなく、１つ以上であればよい。この場合、実施形態によっては、引き回し電極２６が設けられない接続部１８が存在することがある。

第１の実施形態に係る輪郭振動片の説明図である。 第２の実施形態に係る輪郭振動片の説明図である。 振動部の１つの長辺に隣接して支持部を設けた１×２次モードの輪郭振動片の説明図である。 振動部の１つの長辺に隣接して支持部を設けた２×３次モードの輪郭振動片の説明図である。 第３の実施形態に係る輪郭振動片の説明図である。 第４の実施形態に係る輪郭振動片の説明図である。 輪郭振動片をパッケージに収容した輪郭振動デバイスの説明図である。

符号の説明

１０，３０，３２，３４，３６，４０…輪郭振動片、１２…振動部、１３…側面、１８…接続部、２０…支持部、２２…励振電極、２４…接続電極、２６…引き回し電極、２８…マウント電極、５０…輪郭振動デバイス、５２…パッケージ。

Claims (6)

1. 複数対の励振電極を備えた振動部と、
   前記振動部が輪郭振動するときの節となる部分に設けた接続部と、
   前記接続部の端部に設けられ、裏面にマウント電極を設けた支持部と、
   前記振動部の側面を通って上面および下面を引き回し、同じ極性となる前記励振電極同士を導通した接続電極と、
   同じ極性となる前記励振電極と前記マウント電極とを導通した１組の引き回し電極と、
   を有することを特徴とする輪郭振動片。
2. 前記支持部は、前記振動部の外形を構成する縁部のうち、いずれか１つの縁部に隣接して設けてあることを特徴とする請求項１に記載の輪郭振動片。
3. 前記振動部の外形を構成する縁部は長辺と短辺とを備えており、
   前記支持部は、１つの前記長辺に隣接して、または１つの前記短辺に隣接して設けてある、
   ことを特徴とする請求項１に記載の輪郭振動片。
4. 前記振動部の側面に突起部を設け、前記突起部の表面に前記接続電極を設けた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輪郭振動片。
5. 前記振動部は、ラーメモードの振動をしてなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の輪郭振動片。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の輪郭振動片をパッケージに収容したことを特徴とする輪郭振動デバイス。

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