JP2008218951A - Piezoelectric device with convex vibration piece - Google Patents

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淳 西出
Kazutoshi Fujita
和俊 藤田
Takeshi Yamashita
剛 山下
Akinori Ishita
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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric device capable of exhibiting superior vibration characteristics, even when its piezoelectric vibration piece is supported in a cantilever manner. <P>SOLUTION: The piezoelectric device includes a convex piezoelectric vibrating piece 20, with a cross-section in the thickness direction which becomes thinner as its both ends 20a, 20c are approached from its center 20b; and a package 36, having an inner bottom 37 on which one end 20a of both the ends 20a, 20c of the piezoelectric vibration piece 20 is bond-fixed. The piezoelectric vibration piece 20 has, on its free end 20c, a projection 50 that projects on a side facing the inner bottom 37 of the package. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、パッケージにコンベックス状の圧電振動片が片持ち式に接合された圧電デバイスに関する。   The present invention relates to a piezoelectric device in which a convex-shaped piezoelectric vibrating piece is joined to a package in a cantilever manner.

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やジャイロセンサなどの計測機器において、従来より圧電デバイスが広く使用されている。   Conventionally, piezoelectric devices have been used in small information devices such as HDDs (hard disk drives), mobile computers, and IC cards, mobile communication devices such as mobile phones, car phones, and paging systems, and measuring devices such as gyro sensors. The device is widely used.

図6は従来の圧電デバイス1の概略縦断面図である(例えば、特許文献1参照)。
この図の圧電デバイス1は、圧電振動片2と、圧電振動片2が接合固定されたパッケージ3とを有している。
圧電振動片2は、中央部分に励振電極4,4が設けられており、この中央部分に主振動の振動エネルギーを集中させて、高いQ値と良好な温度特性が得られるように、厚み方向の断面が中央部から両端部に向かって薄くなるコンベックス状とされている。
そして、このような圧電振動片2は、その一端部2aが接着剤5を介してパッケージ3と接合され、パッケージ3に対して片持ち式に接合されている。
FIG. 6 is a schematic longitudinal sectional view of a conventional piezoelectric device 1 (see, for example, Patent Document 1).
The piezoelectric device 1 in this figure has a piezoelectric vibrating piece 2 and a package 3 to which the piezoelectric vibrating piece 2 is bonded and fixed.
The piezoelectric vibrating reed 2 is provided with excitation electrodes 4 and 4 in the central portion, and the vibration energy of the main vibration is concentrated in the central portion so that a high Q value and good temperature characteristics can be obtained. The cross section is formed into a convex shape that becomes thinner from the central portion toward both end portions.
Such a piezoelectric vibrating piece 2 has one end 2 a bonded to the package 3 via an adhesive 5 and is bonded to the package 3 in a cantilever manner.

図7は、従来の他の例を示す圧電デバイス10の概略縦断面図である(例えば、特許文献2参照)。
この図の圧電デバイス10が図6の圧電デバイス1と異なるのは、圧電振動片12が両持ち式にパッケージ13に接合固定されている点である。すなわち、圧電デバイス10は、圧電振動片12の周縁部12aが、中央部分より上下方向に突出するようになっており、この周縁部12aがパッケージ13に接合固定されている。
FIG. 7 is a schematic longitudinal sectional view of a piezoelectric device 10 showing another conventional example (see, for example, Patent Document 2).
The piezoelectric device 10 in this figure is different from the piezoelectric device 1 in FIG. 6 in that a piezoelectric vibrating piece 12 is bonded and fixed to a package 13 in a double-supported manner. That is, in the piezoelectric device 10, the peripheral portion 12 a of the piezoelectric vibrating piece 12 protrudes in the vertical direction from the central portion, and the peripheral portion 12 a is bonded and fixed to the package 13.

特開平8−186457公開特許公報Japanese Patent Laid-Open No. 8-186457 特開昭58−157213公開特許公報Japanese Patent Laid-Open No. 58-157213

ところで、図6における圧電デバイス1は、圧電振動片2がパッケージ3に対して片持ち式に接合固定されているため、例えば圧電デバイス1の落下による衝撃で自由端側2bが振れて、圧電振動片2がパッケージ3の内底3aに接触してしまい、振動特性に影響を及ぼす恐れがある。特に、この圧電振動片2はコンベックス状であるため、膨らんだ中央部分の励振電極4が、自由端側2bよりも先にパッケージ3の内底3aに接触して、振動特性が変化する可能性は高まってしまう。なお、このような事態を招かないように、圧電振動片2をパッケージ3に接合する際は、接着剤5の硬化時の収縮を利用しながら、自由端側2bを上に持ち上げるようにしているが、コンベックス型以外の圧電デバイスに比べて作業処理が難しく、その工程数も増加してしまう。   Incidentally, in the piezoelectric device 1 in FIG. 6, the piezoelectric vibrating reed 2 is bonded and fixed to the package 3 in a cantilevered manner. The piece 2 may come into contact with the inner bottom 3a of the package 3, which may affect the vibration characteristics. In particular, since the piezoelectric vibrating reed 2 is convex, the swollen central excitation electrode 4 may come into contact with the inner bottom 3a of the package 3 before the free end 2b, and vibration characteristics may change. Will rise. In order to prevent such a situation from occurring, when the piezoelectric vibrating reed 2 is joined to the package 3, the free end 2b is lifted up while utilizing the shrinkage of the adhesive 5 during curing. However, work processing is difficult and the number of processes is increased as compared with piezoelectric devices other than the convex type.

この点、図7の圧電デバイス10は、圧電振動片12が両持ち式にパッケージ13に接合固定されているため、圧電振動片12の中央部分がパッケージ13に接触する恐れは格段に軽減される。しかしながら、圧電振動片12とパッケージ13との接合領域等が大きく、圧電振動片12をパッケージ13に接合する際などに、パッケージ13の歪みが圧電振動片12に伝達し易く、圧電デバイス10では振動特性が安定しないといった不具合が生じ易い。   In this regard, in the piezoelectric device 10 of FIG. 7, since the piezoelectric vibrating piece 12 is bonded and fixed to the package 13 in a double-supported manner, the possibility that the central portion of the piezoelectric vibrating piece 12 contacts the package 13 is greatly reduced. . However, the bonding area of the piezoelectric vibrating piece 12 and the package 13 is large, and the distortion of the package 13 is easily transmitted to the piezoelectric vibrating piece 12 when the piezoelectric vibrating piece 12 is bonded to the package 13. Problems such as unstable characteristics are likely to occur.

本発明は、圧電振動片が片持ち式に支持された場合であっても、優れた振動特性を有する圧電デバイスを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a piezoelectric device having excellent vibration characteristics even when the piezoelectric vibrating piece is supported in a cantilever manner.

上述の目的は、第1の発明によれば、中央部から両端部に向かって厚みが薄くなるコンベックス状の圧電振動片と、前記圧電振動片の前記両端部のうち一端部が接着剤で接合された内底を有するパッケージとを備えた圧電デバイスであって、前記圧電振動片は、その自由端部の下面に、前記パッケージの内底側に突出した突起部が設けられている圧電デバイスにより達成される。   According to the first aspect of the present invention, the convex piezoelectric vibrating piece having a thickness that decreases from the center toward both ends, and one end of the piezoelectric vibrating piece are bonded with an adhesive. A piezoelectric device including a package having an inner bottom, wherein the piezoelectric vibrating reed is a piezoelectric device in which a protrusion projecting toward the inner bottom side of the package is provided on a lower surface of a free end portion of the piezoelectric vibration piece. Achieved.

第1の発明の構成によれば、圧電デバイスは、コンベックス状の圧電振動片の一端部が内底に接着剤で接合されて、所謂片持ち式にパッケージに接合されているため、コンベックス状の圧電振動片の膨らんだ中央部がパッケージに接触する恐れが高くなる。ところが、圧電振動片は、その自由端部の下面に、パッケージの内底側に突出した突起部が設けられている。このため、例えば落下衝撃により、圧電振動片がその厚み方向に振れた場合であっても、圧電振動片の中央部よりも先に、自由端部の突起部をパッケージの内底に接触させて、圧電振動片の中央部、即ち主振動領域がパッケージの内底に接触することを有効に防止できる。
かくして、本発明によれば、圧電振動片が片持ち式に支持された場合であっても、優れた振動特性を有する圧電デバイスを提供することができる。
According to the configuration of the first invention, the piezoelectric device has a convex-shaped piezoelectric vibrating piece having one end portion bonded to the inner bottom with an adhesive and bonded to the package in a so-called cantilever manner. There is a high possibility that the swelled central portion of the piezoelectric vibrating piece contacts the package. However, the piezoelectric vibrating reed is provided with a protrusion protruding on the inner bottom side of the package on the lower surface of the free end. For this reason, for example, even when the piezoelectric vibrating piece is shaken in the thickness direction due to a drop impact, the protruding portion of the free end is brought into contact with the inner bottom of the package before the central portion of the piezoelectric vibrating piece. Thus, it is possible to effectively prevent the central portion of the piezoelectric vibrating piece, that is, the main vibration region from coming into contact with the inner bottom of the package.
Thus, according to the present invention, it is possible to provide a piezoelectric device having excellent vibration characteristics even when the piezoelectric vibrating piece is supported in a cantilever manner.

第2の発明は、第1の発明の構成において、前記突起部は略球状であることを特徴とする。
第2の発明の構成によれば、突起部は略球状であるため、突起部と圧電振動片とが接触する領域が小さくなり、突起部の振動特性に与える悪影響を有効に防止できる。また、突起部が略球状であると、突起部とパッケージとが接触する領域は小さく且つ曲面となるため、突起部とパッケージとの摩擦で屑或いは塵が発生し難く、振動特性を安定させることができる。
A second invention is characterized in that, in the configuration of the first invention, the protrusion is substantially spherical.
According to the configuration of the second invention, since the protrusion is substantially spherical, the area where the protrusion and the piezoelectric vibrating piece are in contact with each other is reduced, and the adverse effect on the vibration characteristics of the protrusion can be effectively prevented. Also, if the protrusion is substantially spherical, the area where the protrusion and the package come into contact is small and curved, so that dust or dust is less likely to be generated due to friction between the protrusion and the package, and the vibration characteristics are stabilized. Can do.

第3の発明は、第1または第2の発明の構成において、前記突起部は、非導電性であることを特徴とする。
第3の発明の構成によれば、突起部は非導電性であるため、パッケージ内における浮遊容量の増加を防止できる。特に、パッケージの内底に導電パターンが引き回されている場合、突起部のパッケージに対する接触により与える影響を抑制することができる。
A third invention is characterized in that, in the configuration of the first or second invention, the protrusion is non-conductive.
According to the configuration of the third aspect of the invention, since the protrusion is nonconductive, an increase in stray capacitance in the package can be prevented. In particular, when a conductive pattern is routed around the inner bottom of the package, it is possible to suppress the influence exerted by the contact of the protruding portion with the package.

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、前記突起部は、前記圧電振動片の自由端部をエピタキシャル成長させて形成されていることを特徴とする。
第4の発明の構成によれば、突起部は、前記圧電振動片の自由端部をエピタキシャル成長させて形成されているため、突起部を金属バンプで形成した場合に比べて浮遊容量の増加を抑えることができ、また、突起部を樹脂で形成した場合に比べてガスの発生も抑制することができる。さらに、エピタキシャル成長であるとバッチ処理も容易となる。
According to a fourth aspect of the invention, in any one of the first to third aspects, the protrusion is formed by epitaxially growing a free end of the piezoelectric vibrating piece.
According to the configuration of the fourth aspect of the invention, since the protrusion is formed by epitaxially growing the free end of the piezoelectric vibrating piece, an increase in stray capacitance is suppressed as compared with the case where the protrusion is formed of a metal bump. In addition, the generation of gas can be suppressed as compared with the case where the protrusion is formed of resin. Furthermore, batch processing is facilitated by epitaxial growth.

第5の発明は、第1ないし第4の発明のいずれかの構成において、平面視において、前記圧電振動片の外形は四角形状に形成されると共に、前記中央部に設けられた励振電極の角部が面取り又は丸められており、前記突起部は前記自由端部の角部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、平面視において、圧電振動片の外形は四角形状に形成されると共に、中央部に設けられた励振電極の角部が面取り又は丸められているため、自由端部の領域のうち、その角部が励振電極から最も離れた位置となる。そして、突起部は、この励振電極から最も離れた位置に設けられるため、主振動の影響を受け難く、振動特性に与える悪影響を有効に防止できる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the configuration according to any one of the first to fourth aspects, the outer shape of the piezoelectric vibrating piece is formed in a quadrangular shape in plan view, and the corners of the excitation electrode provided in the central portion. The portion is chamfered or rounded, and the protrusion is provided at a corner of the free end.
According to the configuration of the fifth invention, in the plan view, the outer shape of the piezoelectric vibrating piece is formed in a square shape, and the corner portion of the excitation electrode provided in the central portion is chamfered or rounded, so that the free end In the region of the part, the corner is the position farthest from the excitation electrode. Since the protrusion is provided at a position farthest from the excitation electrode, it is difficult to be affected by the main vibration and can effectively prevent an adverse effect on the vibration characteristics.

第6の発明は、第1ないし第5の発明のいずれかの構成において、前記突起部は第1の突起部であり、前記圧電振動片は、その自由端部の上面に、上側に突出した第2の突起部が設けられていることを特徴とすることを特徴とする。
第6の発明の構成によれば、圧電振動片は、その自由端部の上面に、上側に突出した第2の突起部が設けられているため、圧電振動片は上面側と下面側の双方に突起部が設けられることとなる。したがって、圧電振動片は、上面と下面とを択一的に選択する必要なく、パッケージに接合できる。さらに、パッケージを封止する蓋体側についても圧電振動片の中央部と蓋体との接触を防止することができる。
According to a sixth invention, in any one of the first to fifth inventions, the protrusion is the first protrusion, and the piezoelectric vibrating piece protrudes upward on the upper surface of the free end portion thereof. A feature is that a second protrusion is provided.
According to the configuration of the sixth invention, since the piezoelectric vibrating piece is provided with the second protrusion protruding upward on the upper surface of the free end portion thereof, the piezoelectric vibrating piece has both the upper surface side and the lower surface side. Protrusions will be provided on. Therefore, the piezoelectric vibrating piece can be bonded to the package without having to select the upper surface and the lower surface alternatively. Furthermore, contact between the central portion of the piezoelectric vibrating piece and the lid can also be prevented on the lid side that seals the package.

第7の発明は、第1ないし第6の発明のいずれかの構成において、前記パッケージの内底は平面であることを特徴とする。
第7の発明の構成によれば、パッケージの内底は平面であるため、パッケージを安価に形成できる。すなわち、圧電デバイスは、第1の発明のように突起部が設けられているため、パッケージ側に圧電振動片の中央部との接触を避けるための特別な工夫を設ける必要がなく、パッケージの内底を平面にして、パッケージの価格を下げることができる。
According to a seventh invention, in any one of the first to sixth inventions, the inner bottom of the package is a flat surface.
According to the configuration of the seventh invention, since the inner bottom of the package is a flat surface, the package can be formed at low cost. That is, since the piezoelectric device is provided with the projection as in the first invention, it is not necessary to provide a special device for avoiding contact with the central portion of the piezoelectric vibrating piece on the package side. The bottom can be flat and the price of the package can be reduced.

図1および図2は、本発明の第1の実施形態に係る圧電デバイス30であって、図1は圧電デバイス30の概略平面図、図2は図1のA−A線概略切断断面図である。
尚、圧電デバイスとは、圧電振動子や圧電発振器等の名称にかかわらず、パッケージ内に圧電振動片を収容した全ての製品を意味する。
これらの図の圧電デバイス30は、圧電振動子を構成した例を示しており、パッケージ36の内底37に、圧電振動片20が片持ち式に接合固定されている。
1 and 2 show a piezoelectric device 30 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic plan view of the piezoelectric device 30, and FIG. 2 is a schematic sectional view taken along line AA of FIG. is there.
Note that the piezoelectric device means all products in which a piezoelectric vibrating piece is accommodated in a package regardless of the name of a piezoelectric vibrator or a piezoelectric oscillator.
The piezoelectric device 30 in these drawings shows an example in which a piezoelectric vibrator is configured, and the piezoelectric vibrating piece 20 is bonded and fixed to the inner bottom 37 of the package 36 in a cantilever manner.

パッケージ36は、本実施形態では、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型して形成される第1及び第2の基板36a,36bを下から順に積層した後、焼結して形成されている。
第2の基板36bは、圧電振動片20を囲む空間を形成するための基板である。すなわち、その内側に所定の孔を形成することで、第1の基板36aに積層した場合に、パッケージ36の内側に所定の内部空間S1を形成するようにされている。この内部空間S1が、圧電振動片20を収容するためのキャビティとなる。
In the present embodiment, for example, the package 36 is formed by laminating first and second substrates 36a and 36b formed by molding an aluminum oxide ceramic green sheet as an insulating material in order from the bottom, and then sintering. Is formed.
The second substrate 36 b is a substrate for forming a space surrounding the piezoelectric vibrating piece 20. In other words, a predetermined hole is formed on the inner side, so that a predetermined inner space S1 is formed on the inner side of the package 36 when stacked on the first substrate 36a. This internal space S1 becomes a cavity for accommodating the piezoelectric vibrating piece 20.

また、第2の基板36bの図2において上部に開口した側の開口端面には、低融点ガラス等のロウ材44が適用されて蓋体39が接合されており、これにより、内部空間S1は封止されている。この蓋体39は、蓋封止した後であっても、圧電振動片20に設けられた励振電極等の金属被膜部にレーザ光LBを照射して、質量削減方式で周波数調整できるように、光を透過する材料、例えばガラスから形成されている。   Further, a brazing material 44 such as low-melting glass is applied to the opening end surface of the second substrate 36b on the side opened to the upper side in FIG. It is sealed. Even after the lid 39 is sealed, the metal film portion such as the excitation electrode provided on the piezoelectric vibrating piece 20 is irradiated with the laser beam LB so that the frequency can be adjusted by the mass reduction method. It is made of a material that transmits light, such as glass.

第1の基板36aはパッケージ36の底部を形成するための基板であり、内部空間S1に露出した内側底面(即ち、内底)37は平面となっている。すなわち、後述する突起部50を設けたことで、圧電振動片20の主振動領域とパッケージ36との接触が格段に減少したため、パッケージ36の内底37を平滑な平面とすることができる。この突起部50については後で詳細に説明する。   The first substrate 36a is a substrate for forming the bottom of the package 36, and the inner bottom surface (that is, the inner bottom) 37 exposed to the internal space S1 is a flat surface. That is, by providing the protrusion 50 described later, the contact between the main vibration region of the piezoelectric vibrating piece 20 and the package 36 is remarkably reduced, so that the inner bottom 37 of the package 36 can be made a smooth plane. The protrusion 50 will be described in detail later.

そして、この内部空間S1に露出した内底37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マウント用電極31,31が設けられている。マウント用電極31,31の各々は、パッケージ36内を引き回されて、実装端子部38,38と接続されており、これにより互いに異極となって、圧電振動片20に駆動電圧を供給する電極となる。   The inner bottom 37 exposed in the internal space S1 is provided with mounting electrodes 31 and 31 formed by nickel plating and gold plating on, for example, tungsten metallization. Each of the mounting electrodes 31, 31 is routed through the package 36 and connected to the mounting terminal portions 38, 38, thereby having different polarities and supplying a driving voltage to the piezoelectric vibrating piece 20. It becomes an electrode.

そして、マウント用電極31,31の上面に、接着剤43,43として、シリコーン系またはエポキシ系あるいはポリイミド系等の導電性接着剤が塗布され、この接着剤43,43の上に圧電振動片20の長手方向の一端部20aのみが載置されて、接着剤43,43が硬化することで、マウント用電極31,31と圧電振動片20とが電気的機械的に接続されている。本実施形態の接着剤43には、圧電振動片20とパッケージ36との相互における振動漏れ等の関与を防止するため、エポキシ系等と比べて柔軟性のあるシリコーン系の導電性接着剤が用いられている。そして、接着剤43は、定常時(即ち、落下衝撃時等の異常な状態時以外)において、圧電振動片20の一端部20a以外の箇所がパッケージ36に接触しないような高さを有して塗布されている。
なお、図1および図2では、接着剤43に導電性接着剤を用いているが、本発明はこれに限られず、例えば、電気的な接続はワイヤボンディングで行い、接着剤には機械的にのみ接合される接着剤を用いるようにしてもよい。
Then, a conductive adhesive such as silicone, epoxy, or polyimide is applied to the upper surfaces of the mounting electrodes 31, 31 as the adhesives 43, 43, and the piezoelectric vibrating reed 20 on the adhesives 43, 43. Only the one end portion 20a in the longitudinal direction is placed and the adhesives 43 and 43 are cured, so that the mounting electrodes 31 and 31 and the piezoelectric vibrating piece 20 are electrically and mechanically connected. For the adhesive 43 of this embodiment, a silicone-based conductive adhesive that is more flexible than an epoxy-based adhesive is used in order to prevent involvement of vibration leakage between the piezoelectric vibrating piece 20 and the package 36. It has been. The adhesive 43 has such a height that a portion other than the one end portion 20a of the piezoelectric vibrating piece 20 does not come into contact with the package 36 in a steady state (that is, other than an abnormal state such as a drop impact). It has been applied.
1 and 2, a conductive adhesive is used as the adhesive 43, but the present invention is not limited to this. For example, electrical connection is performed by wire bonding, and the adhesive is mechanically used. Only an adhesive that is bonded may be used.

圧電振動片20は、例えば水晶等で形成されており、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。
本実施形態の場合、圧電振動片20は、厚み方向の断面について、中央部20bから両端部(図2の場合、長手方向の両端部)20a,20cに向かって薄くなるコンベックス状とされており、これにより、主振動の振動エネルギーを中央部分に集中させ、輪郭系振動を減衰して主振動との結合を少なくして、Q値を高くすると共に良好な温度特性を得るようにしている。
The piezoelectric vibrating piece 20 is made of, for example, quartz or the like, and other piezoelectric materials such as lithium tantalate and lithium niobate can be used.
In the case of the present embodiment, the piezoelectric vibrating piece 20 has a convex shape that becomes thinner from the central portion 20b toward both end portions (in the case of FIG. 2, both end portions in the longitudinal direction) 20a, 20c in the cross section in the thickness direction. As a result, the vibration energy of the main vibration is concentrated in the central portion, the contour vibration is attenuated to reduce the coupling with the main vibration, the Q value is increased, and good temperature characteristics are obtained.

このような圧電振動片20の主面である上下面の夫々であって中央部20bには、励振電極24,25が形成されている。励振電極24,25は、主振動を励起するための電極であり、図1に示すように、周縁部を除くほとんどの面積を占めている。
また、圧電振動片20は、励振電極24,25の夫々が、両端部20a,20cのうち一端部20a(中央部20bに比べて厚みの薄い領域)に引き出されるようにして、引出電極34,35が形成されている。この一端部20aに形成された引出電極34,35が、上述したマウント用電極31,31と、接着剤43,43を介して電気的機械的に接続される部分であり、このようにして、圧電振動片20は、その主面が内底37及び蓋体39と対向するように略水平になって、片持ち式にパッケージ36に対して電気的機械的に接続されている。
なお、これら励振電極24,25及び引出電極34,35は、例えばクロムメッキによる下地層(図示せず)の上に、金メッキをして形成され、励振電極24と引出電極34、及び励振電極25と引出電極35とが、それぞれ一体に形成されている。
Excitation electrodes 24 and 25 are formed on the center portion 20b of the upper and lower surfaces, which are the main surfaces of the piezoelectric vibrating piece 20 as described above. The excitation electrodes 24 and 25 are electrodes for exciting the main vibration, and occupy most of the area excluding the peripheral portion as shown in FIG.
In addition, the piezoelectric vibrating piece 20 is formed such that the excitation electrodes 24 and 25 are drawn out to one end 20a (a region having a smaller thickness than the central portion 20b) of the both ends 20a and 20c. 35 is formed. The extraction electrodes 34 and 35 formed on the one end 20a are portions that are electrically and mechanically connected to the mounting electrodes 31 and 31 described above via the adhesives 43 and 43. The piezoelectric vibrating piece 20 is substantially horizontal so that its main surface faces the inner bottom 37 and the lid 39, and is electrically and mechanically connected to the package 36 in a cantilever manner.
The excitation electrodes 24 and 25 and the extraction electrodes 34 and 35 are formed by, for example, gold plating on a base layer (not shown) made of chrome plating, and the excitation electrode 24, the extraction electrode 34, and the excitation electrode 25. And the extraction electrode 35 are integrally formed.

ここで、圧電振動片20は、その自由端部20cの下面に、パッケージ36の内底37側に突出した突起部50が設けられている。突起部50は、圧電振動片20の主振動領域がパッケージ36に接触しないように設けられた凸部である。
具体的には、突起部50は、圧電振動片20の励振電極24,25が設けられていない周縁部であって、パッケージ36に接合された一端部20aと反対側の他端部に配置されている。そして、突起部50は、その他端部(即ち、自由端部)20cから内底側(図2の下側)に向かって突出しており、突出度合いについては、その下端50aが圧電振動片20の中央部20bの最も膨らんだ位置に比べて、同等、或いは、より内底37側となるように突出している。
Here, the piezoelectric vibrating reed 20 is provided with a protrusion 50 that protrudes toward the inner bottom 37 of the package 36 on the lower surface of the free end 20c. The protrusion 50 is a protrusion provided so that the main vibration region of the piezoelectric vibrating piece 20 does not contact the package 36.
Specifically, the protrusion 50 is a peripheral portion where the excitation electrodes 24 and 25 of the piezoelectric vibrating piece 20 are not provided, and is disposed at the other end opposite to the one end 20 a joined to the package 36. ing. The protruding portion 50 protrudes from the other end portion (that is, the free end portion) 20c toward the inner bottom side (lower side in FIG. 2), and the lower end 50a of the protruding portion 50 of the piezoelectric vibrating piece 20 is projected. Compared with the most swollen position of the central portion 20b, the center portion 20b protrudes to be the same or more closer to the inner bottom 37 side.

このような突起部50は、金属バンプ、又は非導電性の樹脂、或いはエピタキシャル成長等を利用して形成することができる。突起部50を金属バンプにする場合は、圧電振動片20の突起部50を設ける領域に励振電極25と同様の材料からなるパッドを設け、例えばAuバンプを用いることができる。なお、この金属バンプを利用する場合は、パッケージ36内の浮遊容量を大きくしてしまう恐れがあり、特に、パッケージ36の内底37に導電パターンが引き回されている場合、その導電パターンに接触して短絡する恐れが高まってしまう。
この点、突起部50を樹脂で形成した場合、樹脂は非導電性であるため、金属バンプで形成した際の浮遊容量や短絡の問題はない。また、突起部50を樹脂で形成した場合、面積の狭い自由端部20cに任意の形状で形成できるように、粘度の高い樹脂を用いることが好ましく、エポキシ系の樹脂等を好適に用いることができる。なお、この樹脂の場合は、溶剤からガスが発生するため、このガスが圧電振動片20に付着して、振動特性を変化させてしまう恐れがある。
そこで、突起部50は、圧電振動片20の自由端部20cをエピタキシャル成長させて形成することがより好ましい。具体的には、圧電振動片20の自由端部20cの突起部50を形成しようとする部分に貫通孔が設けられたメタルマスクを配置し、特に量産性に向く気相エピタキシャルにより結晶を成長させるとよい。
Such protrusions 50 can be formed using metal bumps, non-conductive resin, epitaxial growth, or the like. When the protrusion 50 is a metal bump, a pad made of the same material as that of the excitation electrode 25 is provided in a region where the protrusion 50 of the piezoelectric vibrating piece 20 is provided. For example, an Au bump can be used. If this metal bump is used, the stray capacitance in the package 36 may be increased. In particular, when a conductive pattern is drawn around the inner bottom 37 of the package 36, the conductive pattern is contacted. This increases the risk of a short circuit.
In this regard, when the protrusion 50 is formed of resin, the resin is non-conductive, so there is no problem of stray capacitance or short circuit when formed of metal bumps. Further, when the protrusion 50 is formed of a resin, it is preferable to use a resin having a high viscosity so that the free end portion 20c having a small area can be formed in an arbitrary shape, and an epoxy resin or the like is preferably used. it can. In the case of this resin, since gas is generated from the solvent, this gas may adhere to the piezoelectric vibrating piece 20 and change the vibration characteristics.
Therefore, the protrusion 50 is more preferably formed by epitaxially growing the free end portion 20c of the piezoelectric vibrating piece 20. Specifically, a metal mask provided with a through hole is arranged in a portion where the protrusion 50 of the free end portion 20c of the piezoelectric vibrating piece 20 is to be formed, and a crystal is grown by vapor phase epitaxy particularly suitable for mass production. Good.

また、突起部50が設けられる領域は、所謂輪郭系振動の領域であり、主振動と輪郭系振動の結合さえ回避するように形成すれば問題はない。
但し、突起部50が設けられる位置によっては、圧電振動片20が振動する際のバランスを崩すことになり、その点で悪影響がある。このため、図1では、圧電振動片20の自由端部20cの幅方向の中央付近に一箇所のみ配置して、圧電振動片20の幅方向のバランスをとっている。
The region where the protrusions 50 are provided is a so-called contour vibration region, and there is no problem if it is formed so as to avoid even the coupling of the main vibration and the contour vibration.
However, depending on the position where the protrusion 50 is provided, the balance when the piezoelectric vibrating piece 20 vibrates is lost, which has an adverse effect. For this reason, in FIG. 1, only one location is arranged near the center in the width direction of the free end 20 c of the piezoelectric vibrating piece 20 to balance the width direction of the piezoelectric vibrating piece 20.

また、突起部50が設けられる領域について言えば、圧電振動片20の主振動の領域、即ち励振電極24,25に近づくと、主振動と輪郭系振動が結合される恐れが高まってくる。そこで、図1の圧電デバイス30の変形例に係る圧電デバイス60の概略平面図である図3に示すように、平面視の外形が四角形状に形成されている圧電振動片20に対して、その主面(上下面)の中央部20bに形成する励振電極24,25の角部R2,R2を面取り又は丸め、或いは、励振電極24,25の全体を円状又は長円状にし、自由端部20cの領域に励振電極24,25から最も離れた角部20dを形成し、その角部20dに突起部50を設けるとよい。この角部20dに設けられる場合も、突起部50は、圧電振動片20の幅方向のバランスを考慮して、自由端部20cの両角部20d,20dに設けることが好ましい。なお、図3において、図1及び図2の説明で用いた符号と同一の符号を付した箇所は共通する構成である。   Speaking of the region where the protrusion 50 is provided, when approaching the main vibration region of the piezoelectric vibrating piece 20, that is, the excitation electrodes 24 and 25, there is a high possibility that the main vibration and the contour vibration are combined. Therefore, as shown in FIG. 3 which is a schematic plan view of a piezoelectric device 60 according to a modification of the piezoelectric device 30 of FIG. The corners R2 and R2 of the excitation electrodes 24 and 25 formed on the central portion 20b of the main surface (upper and lower surfaces) are chamfered or rounded, or the entire excitation electrodes 24 and 25 are formed into a circular shape or an oval shape, and the free end portion A corner 20d farthest from the excitation electrodes 24 and 25 may be formed in the region 20c, and a protrusion 50 may be provided on the corner 20d. Also when provided at the corner 20d, the protrusion 50 is preferably provided at both corners 20d and 20d of the free end 20c in consideration of the balance in the width direction of the piezoelectric vibrating piece 20. In FIG. 3, portions denoted by the same reference numerals as those used in the description of FIGS. 1 and 2 have a common configuration.

また、突起部50の形状については、図1及び図2に示すように、円筒体状に形成してもよいが、本発明はこれに限られず、三角柱状、矩形状、錐台状等であってもよい。より好ましくは、上述した変形例に係る圧電デバイス60の概略平面図である図3、及びこの図3のB−B線切断断面図である図4に示されるように、突起部50を略球状にするとよい。すなわち、突起部50が略球状であると、突起部50自体の強度を確保しながらも、突起部50と圧電振動片20とが接触する領域が小さくなり、突起部の振動特性に与える悪影響を有効に防止できる。また、突起部50が略球状であると、突起部50とパッケージ36とが接触する領域は小さく且つ曲面となるため、突起部50とパッケージ36との摩擦で屑或いは塵が発生し難く、振動特性を安定させることができる。   Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the shape of the protrusion 50 may be formed in a cylindrical shape, but the present invention is not limited to this, and may be a triangular prism shape, a rectangular shape, a frustum shape, or the like. There may be. More preferably, as shown in FIG. 3, which is a schematic plan view of the piezoelectric device 60 according to the above-described modification, and FIG. 4, which is a sectional view taken along the line BB in FIG. It is good to. That is, if the protrusion 50 is substantially spherical, the area where the protrusion 50 and the piezoelectric vibrating piece 20 are in contact with each other is reduced while securing the strength of the protrusion 50 itself, and this adversely affects the vibration characteristics of the protrusion. It can be effectively prevented. Further, when the protrusion 50 is substantially spherical, the area where the protrusion 50 and the package 36 contact is small and curved, and therefore, the friction between the protrusion 50 and the package 36 hardly generates dust or dust, and vibration is caused. The characteristics can be stabilized.

なお、本実施形態の場合、突起部50は、落下等の衝撃を受けない定常時において、図2に示すように、パッケージ36の内底37と接触しないようになっているが、定常時において突起部50とパッケージ36とが接触していてもよい。この場合であっても、突起部50とパッケージ36とは接合されておらず、互いに可動可能な状態となっているため、圧電振動片20からパッケージ36側への振動漏れや、パッケージ36の振動や歪みなどが突起部50に伝達することを有効に抑制できる。   In the case of the present embodiment, the protrusion 50 does not come into contact with the inner bottom 37 of the package 36 as shown in FIG. The protrusion 50 and the package 36 may be in contact with each other. Even in this case, since the protrusion 50 and the package 36 are not joined and are movable with respect to each other, vibration leakage from the piezoelectric vibrating piece 20 to the package 36 side, vibration of the package 36, and the like. It is possible to effectively suppress the transmission of distortion and distortion to the protrusion 50.

本発明の第1の実施形態は以上のように構成されており、圧電デバイス30は、コンベックス状の圧電振動片20が片持ち式にパッケージ36に接合されて、主振動領域である中央部20bがパッケージ36に接触する恐れが高くなっていても、圧電振動片20の自由端部20cには、厚み方向について、中央部20bの位置と比べて同等以上となるように内底37側に突出した突起部50が設けられている。このため、例えば落下衝撃により、圧電振動片20がその厚み方向に振れた場合であっても、圧電振動片20の中央部20bよりも先に、自由端部20cの突起部50がパッケージ36の内底37に接触することになる。したがって、圧電振動片20の中央部20bがパッケージ36の内底37に接触することを防止できる。   The first embodiment of the present invention is configured as described above. The piezoelectric device 30 includes a central portion 20b that is a main vibration region in which a convex-shaped piezoelectric vibrating piece 20 is joined to a package 36 in a cantilever manner. The free end portion 20c of the piezoelectric vibrating piece 20 protrudes toward the inner bottom 37 so that the thickness direction is equal to or greater than the position of the central portion 20b. Protruding portion 50 is provided. For this reason, for example, even when the piezoelectric vibrating piece 20 is shaken in the thickness direction due to a drop impact, the protruding portion 50 of the free end 20c is formed on the package 36 before the central portion 20b of the piezoelectric vibrating piece 20. It will contact the inner bottom 37. Therefore, it is possible to prevent the central portion 20 b of the piezoelectric vibrating piece 20 from contacting the inner bottom 37 of the package 36.

なお、本実施形態の場合、圧電振動片20は略水平に配置されている(即ち、主面が内底37及び蓋体39と対向している)ため、突起部50を、厚み方向について、中央部20bの位置と比べて同等以上となるように内底37側に突出させて、励振電極25が内底37に接触しないようにしている。しかし、本発明の突起部50の突出度合いはこれに限られるものではなく、例えば、圧電振動片20は、定常時において、一端部20a側が高く自由端部20c側が低くなるように傾斜してマウントされている場合、突起部50が中央部20bの最も膨らんだ位置より上側(蓋体側)であっても構わない。   In the case of the present embodiment, since the piezoelectric vibrating piece 20 is disposed substantially horizontally (that is, the main surface faces the inner bottom 37 and the lid 39), the protrusion 50 is formed in the thickness direction. The excitation electrode 25 is prevented from contacting the inner bottom 37 by projecting toward the inner bottom 37 so as to be equal to or greater than the position of the central portion 20b. However, the degree of protrusion of the protrusion 50 according to the present invention is not limited to this. For example, the piezoelectric vibrating piece 20 is mounted so as to be inclined so that the one end 20a side is high and the free end 20c side is low in a steady state. In this case, the protrusion 50 may be on the upper side (lid side) from the most swelled position of the central portion 20b.

図5は、本発明の第2の実施形態に係る圧電デバイス62の概略縦断面図であって、図2に対応した図である。
この図において、図1ないし図4の説明で用いた符号と同一の符号を付した箇所は共通する構成であるから、重複した説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。
この圧電デバイス62が図1ないし図4の圧電デバイス30と異なるのは、突起部50の部分のみである。
FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view of the piezoelectric device 62 according to the second embodiment of the present invention, and corresponds to FIG.
In this figure, the portions denoted by the same reference numerals as those used in the description of FIGS. 1 to 4 have the same configuration, and therefore, a duplicate description will be omitted, and hereinafter, differences will be mainly described.
The piezoelectric device 62 is different from the piezoelectric device 30 of FIGS. 1 to 4 only in the portion of the protrusion 50.

すなわち、圧電デバイス62の突起部50は、圧電振動片20の上面と下面の双方に設けられている。
具体的には、図1ないし図4と同様に圧電振動片20の下面(即ち、内底37側の主面)に突起部50が設けられており、この下面の突起部が第1の突起部50aとなる。
一方、圧電振動片20の上面(即ち、蓋体39側の主面)には、第2の突起部50bが設けられており、この第2の突起部50bは、圧電振動片20の自由端部20cであって、厚み方向について、中央部20bの位置と比べて同等以上となるように上側(即ち、蓋体39側)に突出している。
That is, the protrusions 50 of the piezoelectric device 62 are provided on both the upper and lower surfaces of the piezoelectric vibrating piece 20.
Specifically, as in FIGS. 1 to 4, a protrusion 50 is provided on the lower surface of the piezoelectric vibrating piece 20 (that is, the main surface on the inner bottom 37 side), and the protrusion on the lower surface is the first protrusion. Part 50a.
On the other hand, a second protrusion 50 b is provided on the upper surface of the piezoelectric vibrating piece 20 (that is, the main surface on the lid 39 side), and the second protrusion 50 b is a free end of the piezoelectric vibrating piece 20. The portion 20c protrudes upward (that is, on the lid 39 side) so as to be equal to or greater than the position of the central portion 20b in the thickness direction.

本実施形態の場合の第2の突起部50bと第1の突起部50aとは同様の構成である。そして、第1の突起部50aと第2の突起部50bとは、圧電振動片20の厚み方向の中心線CLを挟んで略対称となるように、略同じ形状であって、自由端部20cの平面視における略同じ位置に設けられている。
なお、第1および第2の突起部50a,50bは、定常時において(即ち、落下衝撃時等の異常な状態時以外)、パッケージ36や蓋体39に接触していても構わないが、少なくとも、いずれか一方の突起部50が接触しないようにしている。これにより、第1及び第2の突起部50a,50bを介して、圧電振動片20をパッケージ36及び蓋体39で挟み込んで、圧電振動片20の自由端部20cを固定するような状態を回避することができる。
In the present embodiment, the second protrusion 50b and the first protrusion 50a have the same configuration. The first protrusion 50a and the second protrusion 50b have substantially the same shape so as to be substantially symmetrical with respect to the center line CL in the thickness direction of the piezoelectric vibrating piece 20, and have a free end 20c. Are provided at substantially the same position in plan view.
Note that the first and second protrusions 50a and 50b may be in contact with the package 36 or the lid 39 in a steady state (that is, other than an abnormal state such as a drop impact), but at least Any one of the protrusions 50 is prevented from contacting. This avoids a state in which the piezoelectric vibrating piece 20 is sandwiched between the package 36 and the lid 39 via the first and second protrusions 50a and 50b and the free end 20c of the piezoelectric vibrating piece 20 is fixed. can do.

本発明の第2の実施形態に係る圧電デバイス62は以上のように構成されており、圧電振動片20の自由端部20cには、厚み方向について、中央部20bよりも上側に突出した第2の突起部50bが設けられているため、圧電振動片20は上面側と下面側の双方に突起部50が設けられることとなる。したがって、圧電振動片20は、上面側と下面側とを択一的に選択する必要なく、パッケージ36に接合できる。さらに、パッケージ36を封止する蓋体39側についても、圧電振動片20の中央部20bと蓋体39との接触を防止することができる。   The piezoelectric device 62 according to the second embodiment of the present invention is configured as described above, and the free end portion 20c of the piezoelectric vibrating piece 20 has a second protruding in the thickness direction above the center portion 20b. Therefore, the piezoelectric vibrating reed 20 is provided with the protrusions 50 on both the upper surface side and the lower surface side. Therefore, the piezoelectric vibrating piece 20 can be joined to the package 36 without having to select the upper surface side and the lower surface side alternatively. Furthermore, contact between the central portion 20b of the piezoelectric vibrating piece 20 and the lid 39 can also be prevented on the lid 39 side that seals the package 36.

本発明は上述の実施形態に限定されない。実施形態や各変形例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。   The present invention is not limited to the above-described embodiment. Each configuration of the embodiment and each modified example can be appropriately combined or omitted, and can be combined with other configurations not shown.

本発明の第1の実施形態に係る圧電デバイスの概略平面図。1 is a schematic plan view of a piezoelectric device according to a first embodiment of the present invention. 図1のA−A線概略切断断面図。FIG. 2 is a schematic sectional view taken along line AA in FIG. 1. 図1の圧電デバイスの変形例に係る圧電デバイスの概略平面図。The schematic plan view of the piezoelectric device which concerns on the modification of the piezoelectric device of FIG. 図3のB−B線切断断面図。FIG. 4 is a sectional view taken along line BB in FIG. 3. 本発明の第2の実施形態に係る圧電デバイスの概略縦断面図。The schematic longitudinal cross-sectional view of the piezoelectric device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 従来の圧電デバイスの概略縦断面図。The schematic longitudinal cross-sectional view of the conventional piezoelectric device. 従来の他の例を示す圧電デバイスの概略縦断面図。FIG. 6 is a schematic longitudinal sectional view of a piezoelectric device showing another conventional example.

符号の説明Explanation of symbols

30,60,62・・・圧電デバイス、20・・・圧電振動片、20a・・・一端部、20b・・・中央部、20c・・・他端部、31・・・マウント電極、36・・・パッケージ、37・・・内底、39・・・蓋体、50・・・突起部   30, 60, 62 ... Piezoelectric device, 20 ... Piezoelectric vibrating piece, 20a ... One end, 20b ... Center, 20c ... Other end, 31 ... Mount electrode, 36. ..Package, 37 ... inner bottom, 39 ... lid, 50 ... projection

Claims (7)

中央部から両端部に向かって厚みが薄くなるコンベックス状の圧電振動片と、前記圧電振動片の前記両端部のうち一端部が接着剤で接合された内底を有するパッケージとを備えた圧電デバイスであって、
前記圧電振動片は、その自由端部の下面に、前記パッケージの内底側に突出した突起部が設けられている
ことを特徴とする圧電デバイス。
A piezoelectric device comprising a convex-shaped piezoelectric vibrating piece having a thickness that decreases from the center toward both ends, and a package having an inner bottom in which one end of the both ends of the piezoelectric vibrating piece is joined with an adhesive. Because
The piezoelectric device is characterized in that the piezoelectric vibrating reed is provided with a protrusion protruding on the inner bottom side of the package on the lower surface of the free end thereof.
前記突起部は略球状であることを特徴とする請求項1に記載の圧電デバイス。   The piezoelectric device according to claim 1, wherein the protrusion is substantially spherical. 前記突起部は、非導電性であることを特徴とする請求項1または2に記載の圧電デバイス。   The piezoelectric device according to claim 1, wherein the protrusion is non-conductive. 前記突起部は、前記圧電振動片の自由端部をエピタキシャル成長させて形成されてい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デバイス。   4. The piezoelectric device according to claim 1, wherein the protrusion is formed by epitaxially growing a free end of the piezoelectric vibrating piece. 平面視において、前記圧電振動片の外形は四角形状に形成されると共に、前記中央部に設けられた励振電極の角部が面取り又は丸められており、
前記突起部は前記自由端部の角部に設けられている
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圧電デバイス。
In plan view, the outer shape of the piezoelectric vibrating piece is formed in a square shape, and the corners of the excitation electrode provided in the central portion are chamfered or rounded,
The piezoelectric device according to claim 1, wherein the protrusion is provided at a corner of the free end.
前記突起部は第1の突起部であり、前記圧電振動片は、その自由端部の上面に、上側に突出した第2の突起部が設けられていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の圧電デバイス。   6. The projecting portion according to claim 1, wherein the projecting portion is a first projecting portion, and the piezoelectric vibrating piece is provided with a second projecting portion projecting upward on an upper surface of a free end portion thereof. The piezoelectric device according to any one of the above. 前記パッケージの内底は平面であることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の圧電デバイス。   The piezoelectric device according to claim 1, wherein an inner bottom of the package is a flat surface.
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