JP2008306621A - 双音叉型圧電振動素子及び加速度検知ユニット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】振動腕部7、8は、空隙9挟んで双音叉型圧電振動素子の中心軸に対し対称に形成され、夫々第1の振動部7a、8a、第2の振動部7b、8b、第3の振動部7c、8cから構成される。第1の振動部7a、8aと、第3の振動部7c、8cとはほぼ同じ長さであり、第2の振動部7b、8bは第1の振動部7a、8aより長く形成される。そして、振動腕部7の第1、第2及び第3の振動部7a、7b、7cの表裏面の少なくとも一方の面には、夫々第1、第2及び第3の溝部11a、11b、11cが、橋絡部13a、13bを挟んで形成されている。同様に、振動腕部8の第1、第2及び第3の振動部8a、8b、8cの表裏面の少なくとも一方の面には、夫々第1、第2及び第3の溝部12a、12b、12cが、橋絡部14a、14bを挟んで形成されている。
【選択図】図1
Description
また、近年、両振動腕の表裏面に溝を設けた音叉型圧電振動子が実用化されている。
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、励振効率の優れた双音叉型圧電振動素子とそれを用いた加速度検知ユニットを提供することにある。
上記のように双音叉型圧電振動素子を構成すると、励振効率のよい、つまり双音叉型圧電振動素子の実効抵抗が低減され、例えば加速度検知ユニットに用いれば発振回路の構成が容易であり、加速度の精度、感度の優れた加速度検知ユニットが構成できるという利点がある。
上記のように双音叉型圧電振動素子を構成すると、励振効率のよい、つまり双音叉型圧電振動素子の実効抵抗が低減され、例えば加速度検知ユニットに用いれば発振回路の構成が容易であり、加速度の精度、感度の優れた加速度検知ユニットが構成できるという利点がある。
上記のように双音叉型圧電振動素子を構成すると、励振効率のよい、つまり双音叉型圧電振動素子の実効抵抗が低減され、例えば加速度検知ユニットに用いれば発振回路の構成が容易であり、加速度の精度、感度の優れた加速度検知ユニットが構成できるという利点がある。
上記のように双音叉型圧電振動素子を構成すると、励振効率のよい、つまり双音叉型圧電振動素子の実効抵抗が低減され、例えば加速度検知ユニットに用いれば発振回路の構成が容易であり、加速度の精度、感度の優れた加速度検知ユニットが構成できるという利点がある。
上記のように加速度検知ユニットを構成すると、発振回路の構成が容易であり、加速度の精度、感度の優れた加速度検知ユニットが構成できるという効果がある。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る双音叉型水晶振動素子1の構成を示す斜視図である。双音叉型水晶振動素子1は、四角柱形状の細長い平行な一対の振動腕部7、8の夫々一方の端部が一方の基部6aに接合され、夫々の他方の端部が他方の基部6bに接合された圧電基板5と、前記夫々の振動腕部7、8の四面に形成された励振電極と、を備えた双音叉型圧電振動素子である。
振動腕部7、8は、空隙9挟んで双音叉型圧電振動素子の中心軸に対し対称に形成され、夫々第1の振動部7a、8a、第2の振動部7b、8b、第3の振動部7c、8cから構成される。第1の振動部7a、8aと、第3の振動部7c、8cとはほぼ同じ長さであり、第2の振動部7b、8bは第1の振動部7a、8aより長く形成される。
振動腕部7の第1、第2及び第3の振動部7a、7b、7cの表裏面の少なくとも一方の面には、夫々第1、第2及び第3の溝部11a、11b、11cが、橋絡部13a、13bを挟んで形成されている。同様に、振動腕部8の第1、第2及び第3の振動部8a、8b、8cの表裏面の少なくとも一方の面には、夫々第1、第2及び第3の溝部12a、12b、12cが、橋絡部14a、14bを挟んで形成されている。
振動腕部7の第1、第2及び第3の振動部7a、7b、7cの両側面には、真空蒸着、あるいはスパッタ等の手段により、夫々第4、第5及び第6の励振電極21a、21b、21cを成膜する。第4、第5及び第6の励振電極21a、21b、21cは夫々無電極部により絶縁されている。同様に、振動腕部8の第1、第2及び第3の振動部8a、8b、8cの両側面には、夫々第4、第5及び第6の励振電極23a、23b、23cを形成する。
図2の左側には、振動腕部7の表裏面の第1、第2及び第3の溝部11a、11b、11cに成膜した第1、第2及び第3の励振電極20a、20b、20cと、第1、第2及び第3の振動部7a、7b、7cの両側面に形成した第4、第5及び第6の励振電極21a、21b、21cを示している。励振電極の場合も溝部と同様に対向する表裏面、または両側面に同じ符号を付している。
また、図2の右側には振動腕部8の表裏の溝部12a、12b、12cに成膜した第1、第2及び第3励振電極22a、22b、22cと、振動部8a、8b、8cの両側面に成膜した第4、第5及び第6の励振電極23a、23b、23cを示している。
同様に、振動腕部8の表裏面の第1の励振電極22aと、両側面の第5の励振電極23bと、表裏面の第3の励振電極22cと、を振動腕部8上に形成したリード電極(図示せず)にて接続する。そして、振動腕部8の両側面の第4の励振電極23aと、表裏面の第2の励振電極22bと、両側面の第6の励振電極23cと、リード電極にて接続する。振動腕部7の表裏面の第1の励振電極20aと、振動腕部8の両側面の第4の励振電極23aとをリード電極にて接続し、振動腕部7の両側面の第4の励振電極21aと、振動腕部8の表裏面の第1の励振電極22aとをリード電極にて接続して、2端子の双音叉型圧電振動素子を構成する。
第1の実施の形態の双音叉型水晶振動素子の特徴は、双音叉型水晶振動素子の各振動腕部の表裏面に夫々3個の溝部を形成し、この溝部に励振電極を成膜することにより、X軸方向の電界が強化され、その結果、屈曲振動が効果的に励振されて、双音叉型水晶振動素子の実効抵抗が小さくなる。このような小型化された双音叉型水晶振動素子を力検知ユニット、あるいは加速度検知ユニットに用いれば、ユニットの小型化が可能であり、発振回路の設計も容易で、検知感度の高いユニットが構成できるという効果がある。
上記第1の実施の形態の双音叉型水晶振動素子は、各振動腕部の表裏面に夫々3個の溝部を形成し、この溝部に励振電極を成膜したのに対して、第2の実施の形態の双音叉型水晶振動素子は、各振動腕の表裏面に夫々1本の溝部を形成した点に特徴がある。
即ち、双音叉型水晶振動素子2は、細い角柱形状の平行な2個の振動腕部7、8の夫々一方の端部が一方の基部6aに接合され、振動腕部7、8の夫々他方の端部が他方の基部6bに接合された圧電基板5と、夫々の振動腕部7、8の四面に形成された励振電極と、を備えた双音叉型圧電振動素子である。
振動腕部7、8は、空隙9挟んで対称に形成され、夫々第1の振動部7a、8a、第2の振動部7b、8b、第3の振動部7c、8cから構成されている。第1の振動部7a、8aと、第3の振動部7c、8cとの長さはほぼ等しく、第2の振動部7b、8b長さは、第1の振動部7a、8aよりも長く形成されている。
振動腕部7、8の夫々の第1、第2及び第3の振動部7a、7b、7c、8a、8b、8cにおける溝部11、12に成膜した励振電極、両側面の励振電極の構成は、図2に示した通りである。各振動腕部7、8の表裏面の第1、第2及び第3の励振電極20a〜20c、22a〜22c、及び両側面の第4、第5及び第6の励振電極21a〜21c、23a〜23cの中、対向する励振電極同士を、各振動腕部7、8に形成した図示しない引き出し電極(リード電極)にて接続する。
同様に、振動腕部8の表裏面の第1の励振電極22aと、両側面の第5の励振電極23bと、表裏面の第3の励振電極22cと、を振動腕部8上に形成したリード電極(図示せず)にて接続する。そして、振動腕部8の両側面の第4の励振電極23aと、表裏面の第2の励振電極22bと、両側面の第6の励振電極23cと、リード電極にて接続する。次に、振動腕部7の表裏面の第1の励振電極20aと、振動腕部8の両側面の第4の励振電極23aとをリード電極にて接続し、振動腕部7の両側面の第4の励振電極21aと、振動腕部8の表裏面の第1の励振電極22aとをリード電極にて接続して、2端子の双音叉型圧電振動素子を構成する。
このように第2の実施の形態の双音叉型水晶振動素子では、双音叉型水晶振動素子の各振動腕の表裏面に夫々1本の溝部を形成し、溝部に励振電極を成膜したことにより、X軸方向の電界が強化される。その結果、屈曲振動が効果的に励振され、双音叉型水晶振動素子の実効抵抗が小さくなる。第1の実施例と同様に力検知ユニット、あるいは加速度検知ユニットに用いれば、発振回路が容易になると共に検知感度の高いユニットが構成できるという効果がある。
第1及び第2の実施の形態の双音叉型水晶振動素子を加速度検知ユニット3に用いれば、検知感度の高いユニットが構成できるという効果がある。
Claims (5)
- 四角柱形状で平行な一対の振動腕部の夫々一方の端部が一方の基部に接合され、夫々他方の端部が他方の基部に接合された圧電基板と、前記夫々の振動腕部に形成された励振電極と、を備えた双音叉型圧電振動素子であって、
前記夫々の振動腕部は、長手方向において複数の振動部に分割され、前記夫々の振動腕部の各振動部の表裏面の少なくとも一方の面に夫々溝部を形成し、該溝部に前記励振電極を形成したことを特徴とする双音叉型圧電振動素子。 - 前記夫々の振動腕部は、第1、第2及び第3の振動部に分割され、前記第1、第2及び第3の溝部に夫々第1、第2及び第3の励振電極を形成すると共に、前記夫々の第1、第2及び第3の振動部の夫々の両側面に第4、第5及び第6の励振電極を形成し、
前記夫々の振動腕部の表裏面及び両側面の対向する励振電極同士を接続し、
前記夫々の振動腕部の第1の励振電極と第5の励振電極と第3の励振電極とを接続すると共に、第4の励振電極と第2の励振電極と第6の励振電極とを接続し、
前記一方の振動腕部の第1の励振電極と、他方の振動腕部の第4の励振電極とを接続し、前記一方の振動腕部の第4の励振電極と他方の振動腕部の第1の励振電極とを接続したことを特徴とする請求項1に記載の双音叉型圧電振動素子。 - 四角柱形状で平行な一対の振動腕部の夫々一方の端部が一方の基部に接合され、夫々他方の端部が他方の基部に接合された圧電基板と、前記夫々の振動腕部に形成された励振電極と、を備えた双音叉型圧電振動素子であって、
前記夫々の振動腕部は、長手方向において複数の振動部に分割され、前記夫々の振動腕部の表裏面の少なくとも一方の面に溝部を形成し、該溝部に前記励振電極を形成したことを特徴とする双音叉型圧電振動素子。 - 前記夫々の振動腕部は第1、第2及び第3の振動部に分割され、前記夫々の振動腕部の第1、第2及び第3の振動部の表裏面に夫々第1、第2及び第3の励振電極を形成すると共に、前記第1、第2及び第3の振動部の夫々の両側面に第4、第5及び第6の励振電極を形成し、
前記夫々の振動腕部の表裏面及び両側面の対向する励振電極同士を接続し、
前記夫々の振動腕部の第1の励振電極と第5の励振電極と第3の励振電極とを接続すると共に、第4の励振電極と第2の励振電極と第6の励振電極とを接続し、
前記一方の振動腕部の第1の励振電極と、他方の振動腕部の第4の励振電極とを接続し、前記一方の振動腕部の第4の励振電極と他方の振動腕部の第1の励振電極とを接続したことを特徴とする請求項3に記載の双音叉型圧電振動素子。 - 加速度印加によって変位しない固定部材と、該固定部材によって加速度印加方向へ可動な状態で支持される可動部材と、該固定部材と該可動部材とを連結する可撓性を有した梁と、前記固定部材と前記可動部材とによって両端部を支持された請求項1乃至4の何れかに記載の双音叉型圧電振動素子と、を備え、
前記梁は、前記可動部材に加速度が印加され、前記双音叉型圧電振動素子に伸張・圧縮応力が加わる場合に前記可動部材を加速度印加方向へ変位させるように構成されていることを特徴とする加速度検知ユニット。
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