JP2011199332A - Piezoelectric resonator piece and piezoelectric device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧電振動片および圧電デバイスに関する。 The present invention relates to a piezoelectric vibrating piece and a piezoelectric device.
従来から、圧電振動片の振動腕部の先端部に、振動腕部の腕幅に比べて、急激に大きい(太い)腕幅を有した錘部を形成し、振動腕部の振動および圧電振動片の周波数の安定化を図った圧電振動片が開示されている(たとえば、特許文献1および2参照)。また、振動腕部の先端部から徐々に腕幅を拡幅する腕幅を有した錘部を形成した圧電振動片が開示されている(たとえば、特許文献3参照)。
Conventionally, a weight portion having an arm width that is abruptly larger (thicker) compared to the arm width of the vibrating arm portion is formed at the tip of the vibrating arm portion of the piezoelectric vibrating piece, and vibration and piezoelectric vibration of the vibrating arm portion are formed. A piezoelectric vibrating piece is disclosed in which the frequency of the piece is stabilized (see, for example,
しかしながら、錘部は振動腕部の振動(振幅)に追従せず、振動腕部の先端部に急激に大きい(太い)錘部を形成した場合、錘部が振動腕部の振動(振幅)に追従せずに、慣性により振動腕部の振動とは異なる振動をしてしまい、振動腕部の振動を不安定にしてしまう、あるいは振動腕部の振動周波数を変化させてしまうという課題がある。また、振動腕部の先端部から徐々に腕幅を拡幅する腕幅を有した錘部を形成した場合においては、振動腕部の振動を不安定にすることは少ないが、先端部に錘部を形成することによる周波数低減の効果が小さくなるという課題がある。 However, when the weight part does not follow the vibration (amplitude) of the vibrating arm part and a large (thick) weight part is formed at the tip of the vibrating arm part, the weight part does not follow the vibration (amplitude) of the vibrating arm part. Without following, there is a problem that the vibration of the vibrating arm portion is different from the vibration of the vibrating arm portion due to inertia, and the vibration of the vibrating arm portion becomes unstable or the vibration frequency of the vibrating arm portion is changed. In addition, in the case where a weight portion having an arm width that gradually widens the arm width from the distal end portion of the vibrating arm portion is formed, vibration of the vibrating arm portion is rarely unstable, but the weight portion is formed at the distal end portion. There is a problem that the effect of frequency reduction by forming the film becomes small.
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものである。以下の形態または適用例により実現することが可能である。 The present invention has been made to solve at least a part of the above problems. It can be realized by the following forms or application examples.
[適用例1]本適用例にかかる圧電振動片は、圧電材料により形成された基部と、前記基部と一体に形成され、互いに平行に延びる複数の振動腕部と前記振動腕部の長手方向に沿って形成された長溝部と、前記振動腕部の腕幅より大きい腕幅を有して、前記振動腕部の先端に形成された中間錘部と、前記中間錘部の腕幅より大きい腕幅を有して、前記中間錘部の先端に形成された先端錘部とを備えることを要旨とする。 Application Example 1 A piezoelectric vibrating piece according to this application example includes a base portion formed of a piezoelectric material, a plurality of vibrating arm portions formed integrally with the base portion, and extending in parallel with each other, and in the longitudinal direction of the vibrating arm portions. A long groove portion formed along the arm, an arm width larger than an arm width of the vibrating arm portion, an intermediate weight portion formed at a tip of the vibrating arm portion, and an arm larger than the arm width of the intermediate weight portion A gist is provided with a tip weight portion having a width and formed at the tip of the intermediate weight portion.
これによれば、振動腕部の腕幅より大きく(太く)、且つ先端錘部の腕幅より小さい(細い)腕幅を有して形成された中間錘部を備えることで、中間錘部を振動腕部の振動(振幅)に追従させる。さらに中間錘部の腕幅より大きい(太い)腕幅を有して形成された先端錘部を備えることで、振動腕部および中間錘部の振動(振幅)に追従させるので、振動腕部の振動、および圧電振動片の振動周波数を安定させることができる。また、中間錘部を備えることで周波数低減効果も得ることができる。 According to this, the intermediate weight portion is provided by including the intermediate weight portion formed to have an arm width larger (thicker) than the arm width of the vibrating arm portion and smaller (thin) than the arm width of the tip weight portion. Follow the vibration (amplitude) of the vibrating arm. Furthermore, by providing the tip weight part formed with an arm width larger (thick) than the arm width of the intermediate weight part, it follows the vibration (amplitude) of the vibrating arm part and the intermediate weight part. The vibration and the vibration frequency of the piezoelectric vibrating piece can be stabilized. Moreover, a frequency reduction effect can also be acquired by providing an intermediate weight part.
[適用例2]上記適用例にかかる圧電振動片において、前記振動腕部と前記中間錘部との間に、前記振動腕部の腕幅から前記中間錘部の腕幅へと徐々に腕幅を拡幅する第1拡幅部を備えることが好ましい。 Application Example 2 In the piezoelectric vibrating piece according to the application example described above, the arm width is gradually increased from the arm width of the vibrating arm portion to the arm width of the intermediate weight portion between the vibrating arm portion and the intermediate weight portion. It is preferable to provide the 1st widening part which widens.
これによれば、振動腕部の腕幅と中間錘部の腕幅との違いを、第1拡幅部の腕幅を振動腕部の腕幅から中間錘部の腕幅へと徐々に拡幅させることにより、圧電材料の異方性によるエッチングの非対称性を抑制するので、振動腕部と中間錘部との間において、振動方向(振幅方向)に対して対称性を持たせることができる。これにより、複数の振動腕部の間でバランスを維持することができ、圧電振動片の振動特性を安定させることができる。 According to this, the difference between the arm width of the vibrating arm portion and the arm width of the intermediate weight portion is gradually widened from the arm width of the vibrating arm portion to the arm width of the intermediate weight portion. As a result, the asymmetry of the etching due to the anisotropy of the piezoelectric material is suppressed, so that symmetry can be provided with respect to the vibration direction (amplitude direction) between the vibrating arm portion and the intermediate weight portion. Thereby, a balance can be maintained among the plurality of vibrating arm portions, and the vibration characteristics of the piezoelectric vibrating piece can be stabilized.
[適用例3]上記適用例にかかる圧電振動片において、前記中間錘部と前記先端錘部との間に、前記中間錘部の腕幅から前記先端錘部の腕幅へと徐々に腕幅を拡幅する第2拡幅部を備えることが好ましい。 Application Example 3 In the piezoelectric vibrating piece according to the application example described above, the arm width gradually increases from the arm width of the intermediate weight portion to the arm width of the tip weight portion between the intermediate weight portion and the tip weight portion. It is preferable to provide the 2nd widening part which widens.
これによれば、中間錘部の腕幅と先端錘部の腕幅との違いを、第2拡幅部の腕幅を中間錘部の腕幅から先端錘部の腕幅へと徐々に拡幅させることにより、圧電材料の異方性によるエッチングの非対称性を抑制するので、中間錘部と先端錘部との間において、振動方向(振幅方向)に対して対称性を持たせることができる。これにより、複数の振動腕部の間でバランスを維持することができ、圧電振動片の振動特性を安定させることができる。 According to this, the difference between the arm width of the intermediate weight portion and the arm width of the tip weight portion is gradually increased from the arm width of the second weight portion to the arm width of the tip weight portion. As a result, the asymmetry of the etching due to the anisotropy of the piezoelectric material is suppressed, so that symmetry can be provided with respect to the vibration direction (amplitude direction) between the intermediate weight portion and the tip weight portion. Thereby, a balance can be maintained among the plurality of vibrating arm portions, and the vibration characteristics of the piezoelectric vibrating piece can be stabilized.
[適用例4]本適用例にかかる圧電デバイスは、圧電材料により形成された基部と、前記基部と一体に形成され、互いに平行に延びる複数の振動腕部と、前記振動腕部の長手方向に沿って形成された長溝部と、前記振動腕部の腕幅より大きい腕幅を有して、前記振動腕部の先端に形成された中間錘部と、前記中間錘部の腕幅より大きい腕幅を有して、前記中間錘部の先端に形成された先端錘部と、を備える圧電振動片と、前記圧電振動片を収納するパッケージとを備えることを要旨とする。 Application Example 4 A piezoelectric device according to this application example includes a base portion formed of a piezoelectric material, a plurality of vibrating arm portions formed integrally with the base portion and extending in parallel with each other, and a longitudinal direction of the vibrating arm portions. A long groove portion formed along the arm, an arm width larger than an arm width of the vibrating arm portion, an intermediate weight portion formed at a tip of the vibrating arm portion, and an arm larger than the arm width of the intermediate weight portion A gist is provided with a piezoelectric vibrating piece having a width and a tip weight portion formed at a tip of the intermediate weight portion, and a package for housing the piezoelectric vibrating piece.
これによれば、振動腕部の腕幅より大きく(太く)、且つ先端錘部の腕幅より小さい(細い)腕幅を有して形成された中間錘部を備えることで、中間錘部を振動腕部の振動(振幅)に追従させる。さらに中間錘部の腕幅より大きい(太い)腕幅を有して形成された先端錘部を備えることで、振動腕部および中間錘部の振動(振幅)に追従させるので、振動腕部の振動、および圧電振動片の振動周波数を安定させた圧電デバイスを得ることができる。また、中間錘部を備えることで周波数低減効果のある圧電デバイスを得ることができる。 According to this, the intermediate weight portion is provided by including the intermediate weight portion formed to have an arm width larger (thicker) than the arm width of the vibrating arm portion and smaller (thin) than the arm width of the tip weight portion. Follow the vibration (amplitude) of the vibrating arm. Furthermore, by providing the tip weight part formed with an arm width larger (thick) than the arm width of the intermediate weight part, it follows the vibration (amplitude) of the vibrating arm part and the intermediate weight part. A piezoelectric device in which the vibration and the vibration frequency of the piezoelectric vibrating piece are stabilized can be obtained. Moreover, a piezoelectric device having a frequency reduction effect can be obtained by providing the intermediate weight portion.
[適用例5]上記適用例にかかる圧電デバイスにおいて、前記振動腕部と前記中間錘部との間に、前記振動腕部の腕幅から前記中間錘部の腕幅へと徐々に腕幅を拡幅する第1拡幅部を備えることが好ましい。 Application Example 5 In the piezoelectric device according to the application example described above, the arm width is gradually increased from the arm width of the vibrating arm portion to the arm width of the intermediate weight portion between the vibrating arm portion and the intermediate weight portion. It is preferable to provide a first widened portion that widens.
これによれば、振動腕部の腕幅と中間錘部の腕幅との違いを、第1拡幅部の腕幅を振動腕部の腕幅から中間錘部の腕幅へと徐々に拡幅させることにより、圧電材料の異方性によるエッチングの非対称性を抑制するので、振動腕部と中間錘部との間において、振動方向(振幅方向)に対して対称性を持たせることができる。これにより、複数の振動腕部の間でバランスを維持することができ、圧電振動片の振動特性を安定させた圧電デバイスを得ることができる。 According to this, the difference between the arm width of the vibrating arm portion and the arm width of the intermediate weight portion is gradually widened from the arm width of the vibrating arm portion to the arm width of the intermediate weight portion. As a result, the asymmetry of the etching due to the anisotropy of the piezoelectric material is suppressed, so that symmetry can be provided with respect to the vibration direction (amplitude direction) between the vibrating arm portion and the intermediate weight portion. Thereby, a balance can be maintained among the plurality of vibrating arm portions, and a piezoelectric device in which the vibration characteristics of the piezoelectric vibrating piece are stabilized can be obtained.
[適用例6]上記適用例にかかる圧電デバイスにおいて、前記中間錘部と前記先端錘部との間に、前記中間錘部の腕幅から前記先端錘部の腕幅へと徐々に腕幅を拡幅する第2拡幅部を備えることが好ましい。 Application Example 6 In the piezoelectric device according to the application example described above, the arm width is gradually increased from the arm width of the intermediate weight portion to the arm width of the tip weight portion between the intermediate weight portion and the tip weight portion. It is preferable to provide a second widened portion that widens.
これによれば、中間錘部の腕幅と先端錘部の腕幅との違いを、第2拡幅部の腕幅を中間錘部の腕幅から先端錘部の腕幅へと徐々に拡幅させることにより、圧電材料の異方性によるエッチングの非対称性を抑制するので、中間錘部と先端錘部との間において、振動方向(振幅方向)に対して対称性を持たせることができる。これにより、複数の振動腕部の間でバランスを維持することができ、圧電振動片の振動特性を安定させた圧電デバイスを得ることができる。 According to this, the difference between the arm width of the intermediate weight portion and the arm width of the tip weight portion is gradually increased from the arm width of the second weight portion to the arm width of the tip weight portion. As a result, the asymmetry of the etching due to the anisotropy of the piezoelectric material is suppressed, so that symmetry can be provided with respect to the vibration direction (amplitude direction) between the intermediate weight portion and the tip weight portion. Thereby, a balance can be maintained among the plurality of vibrating arm portions, and a piezoelectric device in which the vibration characteristics of the piezoelectric vibrating piece are stabilized can be obtained.
以下の実施形態では、圧電振動片として圧電材料である水晶を用いた水晶振動片および、圧電デバイスとして水晶振動片を用いた水晶デバイスを一例に挙げて説明する。 In the following embodiments, a quartz crystal vibrating piece using a quartz crystal as a piezoelectric vibrating piece and a quartz crystal device using a quartz vibrating piece as a piezoelectric device will be described as an example.
(第1実施形態)
以下、第1実施形態について、図1を参照して説明する。
図1(a)は、第1実施形態の水晶振動片を示す概略平面図である。図1(b)は、図1(a)の部分拡大図である。図1(c)は、図1(a)のA−A断面図である。
(First embodiment)
The first embodiment will be described below with reference to FIG.
FIG. 1A is a schematic plan view showing the crystal resonator element of the first embodiment. FIG.1 (b) is the elements on larger scale of Fig.1 (a). FIG.1 (c) is AA sectional drawing of Fig.1 (a).
図1(a)に示すように、水晶振動片1は、水晶柱の光軸であるZ軸と、Z軸に垂直な電気軸であるX軸と、X軸に垂直な機械軸であるY軸とを有し、X−Y平面を、X軸とY軸との交点(座標原点)からみてX軸回りに角度0度から5度傾けた平面に沿う水晶Z板から切り出されたものであり、図1に示すように、基部2の幅方向がX軸、振動腕部3の長手方向がY’軸方向、水晶振動片1の厚さ方向がZ’軸方向である。
そして、水晶振動片1は、基部2と、2本の振動腕部3と、中間錘部4と、先端錘部5と、長溝部6と、接続部11と、支持部12とを備えている。
As shown in FIG. 1 (a), the quartz
The quartz
接続部11は、基部2から延びて形成されている。支持部12は、接続部11から延びて形成されている。接続部11の図示上下方向の寸法は、基部2および支持部12の図示上下方向の寸法に比べ小さく形成されている。これにより、基部2と支持部12との間に、切込部13が形成されている。
The
2本の振動腕部3は、基部2から、互いに平行に延びて腕幅Wに形成されている。なお、ここで述べた互いに平行とは、振動腕部3のそれぞれの延伸方向が平行となっている状態を言う。振動腕部3は、B−Bで示す一点鎖線に関して対称に形成されている。2本の振動腕部3は間隔Pで配置されている。
中間錘部4は、振動腕部3の腕幅Wより大きい腕幅W1を有して、振動腕部3の先端に形成されている。先端錘部5は、中間錘部4の腕幅W1より大きい腕幅W2を有して、中間錘部4の先端に形成されている。中間錘部4および先端錘部5は、B−Bで示す一点鎖線に関して対称に形成されている。
The two vibrating
The
図1(b)に示すように、振動腕部3と中間錘部4との間には、振動腕部3の腕幅Wから中間錘部4の腕幅W1へと徐々に腕幅を拡幅する第1拡幅部7が形成されている。そして、中間錘部4と先端錘部5との間には、中間錘部4の腕幅W1から先端錘部5の腕幅W2へと徐々に腕幅を拡幅する第2拡幅部8が形成されている。
As shown in FIG. 1B, the arm width is gradually increased from the arm width W of the vibrating
本実施形態では、腕幅W、腕幅W1、および腕幅W2のそれぞれの1/2の位置が、図1(b)に一点鎖線で示す直線上に並ぶように配置されている。言い換えると、振動腕部3、中間錘部4、および先端錘部5は、図1(b)に示す一点鎖線に関して対称に形成されている。そして、先端錘部5は、図1(a)でB−Bで示す一点鎖線に関して対称に形成されているため、先端錘部5の腕幅W2は、振動腕部3の間隔P未満の値である。
In the present embodiment, the positions of ½ of the arm width W, arm width W1, and arm width W2 are arranged so as to be aligned on a straight line indicated by a one-dot chain line in FIG. In other words, the vibrating
長溝部6は、振動腕部3の長手方向に沿って形成されている。長溝部6は、図1(c)に示すように、腕幅Wを有する面にそれぞれ形成されている。そして、図1(b)に示す一点鎖線に関して対称に形成されている。
The
図1(c)に示すように、振動腕部3および長溝部6に、励振電極14a,14bが形成されている。そして、励振電極14a,14bの配置は、図示左側および右側の振動腕部3および長溝部6において、逆の配置となっている。つまり、図示左側の長溝部6において、励振電極14aが配置されているが、図示右側の長溝部6において、励振電極14bが配置されている。そして、図示左側の振動腕部3において、励振電極14bが配置されているが、図示右側の振動腕部3において、励振電極14aが配置されている。
励振電極14aと励振電極14bとの間に電流を流すことにより電界が発生して、振動腕部3は、図1(a)に一点鎖線矢印および破線矢印で示すように、圧電効果により振動し、水晶振動片1は駆動する。
As shown in FIG. 1C,
An electric field is generated by passing a current between the
本実施形態によれば、振動腕部3の腕幅Wより大きく(太く)、且つ先端錘部5の腕幅W2より小さい(細い)腕幅W1を有して形成された中間錘部4を備えることで、中間錘部4を振動腕部3の振動(振幅)に追従させる。さらに中間錘部4の腕幅W1より大きい(太い)腕幅W2を有して形成された先端錘部5を備えることで、振動腕部3および中間錘部4の振動(振幅)に追従させるので、振動腕部3の振動、および水晶振動片1の振動周波数を安定させることができる。
According to the present embodiment, the
そして、振動腕部3の腕幅Wと中間錘部4の腕幅W1との違いを、第1拡幅部7の腕幅を振動腕部3の腕幅Wから中間錘部4の腕幅W1へと徐々に拡幅させることにより、圧電材料の異方性によるエッチングの非対称性を抑制するので、振動腕部3と中間錘部4との間において、振動方向(振幅方向)に対して対称性を持たせることができる。これにより、2本の振動腕部3の間でバランスを維持することができ、水晶振動片1の振動特性を安定させることができる。
The difference between the arm width W of the vibrating
また、中間錘部4の腕幅W1と先端錘部5の腕幅W2との違いを、第2拡幅部8の腕幅を中間錘部4の腕幅W1から先端錘部5の腕幅W2へと徐々に拡幅させることにより、圧電材料の異方性によるエッチングの非対称性を抑制するので、中間錘部4と先端錘部5との間において、振動方向(振幅方向)に対して対称性を持たせることができる。これにより、2本の振動腕部3の間でバランスを維持することができ、水晶振動片1の振動特性を安定させることができる。
Further, the difference between the arm width W1 of the
以下、第1実施形態における中間錘部4および先端錘部5に関する変形例について、図2を参照して説明する。
(変形例1)
図2(a)に変形例1を示す。図2(a)に示すように、変形例1の中間錘部4は、一点鎖線に関して対称に形成されていなく、先端錘部5は、一点鎖線に関して対称に形成されている。そして、中間錘部4の腕幅W1の一端は、先端錘部5の腕幅W2の一端と一直線に形成されている。
Hereinafter, the modification regarding the
(Modification 1)
FIG. 2A shows a first modification. As shown in FIG. 2A, the
また、変形例1は、中間錘部4が一点鎖線に関して対称に形成されていないとしたが、これに限定されるものではなく、中間錘部4が一点鎖線に関して対称に形成され、先端錘部5が一点鎖線に関して対称に形成されていないとしてもよい。
In the first modification, the
(変形例2)
図2(b)に変形例2を示す。図2(b)に示すように、変形例1と同様に、変形例2の中間錘部4は、一点鎖線に関して対称に形成されていなく、先端錘部5は、一点鎖線に関して対称に形成されている。
そして、変形例1との相違は、中間錘部4の腕幅W1の一端が、振動腕部3の腕幅Wの一端と一直線に形成されている点である。
(Modification 2)
FIG. 2B shows a second modification. As shown in FIG. 2B, similarly to the first modification, the
The difference from
また、変形例2は、中間錘部4の腕幅W1の一端が、振動腕部3の腕幅Wの一端と一直線に形成されているとしたが、これに限定されるものではなく、図2(c)に示すように、中間錘部4の腕幅W1の一端が、先端錘部5の腕幅W2の一端と一直線に形成されているとしてもよい。
In the second modification, one end of the arm width W1 of the
(変形例3)
図2(d)に変形例3を示す。図2(d)に示すように、変形例3の中間錘部4および先端錘部5は、一点鎖線に関して対称に形成されていない。中間錘部4の腕幅W1および先端錘部5の腕幅W2の一端は、振動腕部3の腕幅Wの一端と一直線に形成されている。
(Modification 3)
FIG. 2D shows a third modification. As shown in FIG.2 (d), the
(変形例4)
図2(e)に変形例4を示す。図2(e)に示すように、中間錘部4および先端錘部5の両方が一点鎖線に関して対称に形成されていない。そして、変形例1〜3との相違は、振動腕部3の腕幅Wの一端および他端、中間錘部4の腕幅W1の一端および他端、および先端錘部5の腕幅W2の一端および他端は、一直線に形成されていない点である。
(Modification 4)
FIG. 2E shows a fourth modification. As shown in FIG. 2E, both the
また、変形例4は、中間錘部4および先端錘部5の両方が一点鎖線に関して対称に形成されていないとしたが、これに限定されるものではなく、中間錘部4または先端錘部5の一方が一点鎖線に関して対称に形成されていないとし、他方が一点鎖線に関して対称に形成されているとしてもよい。
In the
(第2実施形態)
以下、第2実施形態について、図3を参照して説明する。
第2実施形態の水晶デバイスは、図1に示した第1実施形態の水晶振動片を用いた水晶振動子であり、同様の構成については、同一の符号を付与し、構成の説明を省略する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to FIG.
The crystal device of the second embodiment is a crystal resonator using the crystal resonator element of the first embodiment shown in FIG. 1, and the same reference numerals are given to the same configuration, and the description of the configuration is omitted. .
図3(a)は、第2実施形態の水晶振動子を示す概略平面図である。図3(b)は、図3(a)のC−C断面図である。
第2実施形態の水晶振動子が、第1実施形態の水晶振動片と相違する点は、水晶振動子が収納されるパッケージを備えることである。
FIG. 3A is a schematic plan view showing the crystal resonator of the second embodiment. FIG.3 (b) is CC sectional drawing of Fig.3 (a).
The difference between the crystal resonator of the second embodiment and the crystal resonator element of the first embodiment is that the crystal resonator includes a package in which the crystal resonator is accommodated.
図3に示すように、水晶振動子20は、水晶振動片1と、パッケージ21とを備えている。水晶振動片1は、パッケージ21内に気密に収納されている。パッケージ21は、ベース23と、蓋体22とを備えている。
ベース23は、ベース基板15と、積層基板16,17と、接合部18と、導通固定部25a,25bと、外部接続端子26と、収納室27とを備えている。
As shown in FIG. 3, the
The
ベース23は、ベース基板15に積層基板16,17を順に積層して形成され、積層基板17上には、金属、ロウ剤、またはガラスなどからなる接合部18が形成されている。ベース基板15および積層基板16,17は、たとえば絶縁材料である酸化アルミニウム質からなるセラミックシートから形成されている。収納室27は、積層基板16,17が収納室27の形状に合わせて刳り貫かれ、ベース基板15に積層し、その後、焼結されることにより形成される。
The
突出部24は、ベース基板15が収納室27内に延びて、2個備えている。突出部24上には、導通固定部25a,25bが形成されている。導通固定部25a,25bは、たとえばタングステンメタライズ、ニッケルメッキ、および金メッキの順に形成される。
Two
外部接続端子26は、2個備え、ベース23の外側であるベース基板15の下面、つまり収納室27と対向する面に、形成されている。外部接続端子26は、ベース基板15の下面に、たとえばタングステンメタライズ、ニッケルメッキ、および金メッキの順に形成することにより得られる。
そして、外部接続端子26は、たとえばベース基板15に配線(図示省略)が施され、導通固定部25と電気的に接続されている。
Two
The
水晶振動片1の支持部12に、それぞれマウント電極(図示省略)が形成され、それぞれ励振電極14a,14bに接続されている。導電性接着剤28により水晶振動片1が導通固定部25に固定され、ベース23に形成された収納室27内に設置されている。このようにして、励振電極14a,14bは、導通固定部25a,25bにそれぞれ電気的に接続され、外部接続端子26にそれぞれ電気的に接続されている。
導電性接着剤28は、シリコン系樹脂、エポキシ系樹脂、またはポリイミド系樹脂などからなり、銀(Ag)またはプラチナ(Pt)などの導電性粉末が配合されている。
Mount electrodes (not shown) are respectively formed on the
The
ベース23は、接合部18によって、蓋体22に接合されている。このようにして、ベース23と蓋体22とによって、収納室27内に水晶振動片1が気密に封止されている。
蓋体22は、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)などの金属、またはこれら金属を配合した合金、または酸化アルミニウム質などからなるセラミック、あるいはガラスで形成されている。
The
The
本実施形態によれば、振動腕部3の腕幅Wより大きく(太く)、且つ先端錘部5の腕幅W2より小さい(細い)腕幅W1を有して形成された中間錘部4を備えることで、中間錘部4を振動腕部3の振動(振幅)に追従させる。さらに中間錘部4の腕幅W1より大きい(太い)腕幅W2を有して形成された先端錘部5を備えることで、振動腕部3および中間錘部4の振動(振幅)に追従させるので、振動腕部3の振動、および水晶振動片1の振動周波数を安定させた水晶振動子20を得ることができる。
According to the present embodiment, the
そして、振動腕部3の腕幅Wと中間錘部4の腕幅W1との違いを、第1拡幅部7の腕幅を振動腕部3の腕幅Wから中間錘部4の腕幅W1へと徐々に拡幅させることにより、圧電材料の異方性によるエッチングの非対称性を抑制するので、振動腕部3と中間錘部4との間において、振動方向(振幅方向)に対して対称性を持たせることができる。これにより、2本の振動腕部3の間でバランスを維持することができ、水晶振動片1の振動特性を安定させた水晶振動子20を得ることができる。
The difference between the arm width W of the vibrating
また、中間錘部4の腕幅W1と先端錘部5の腕幅W2との違いを、第2拡幅部8の腕幅を中間錘部4の腕幅W1から先端錘部5の腕幅W2へと徐々に拡幅させることにより、圧電材料の異方性によるエッチングの非対称性を抑制するので、中間錘部4と先端錘部5との間において、振動方向(振幅方向)に対して対称性を持たせることができる。これにより、2本の振動腕部3の間でバランスを維持することができ、水晶振動片1の振動特性を安定させた水晶振動子20を得ることができる。
Further, the difference between the arm width W1 of the
(第3実施形態)
以下、第3実施形態について、図4を参照して説明する。
第3実施形態の水晶デバイスは、図1に示した第1実施形態の水晶振動片を用いた水晶発振器であり、同様の構成については、同一の符号を付与し、構成の説明を省略する。
(Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment will be described with reference to FIG.
The crystal device of the third embodiment is a crystal oscillator using the crystal resonator element of the first embodiment shown in FIG. 1, and the same reference numerals are given to the same configuration, and the description of the configuration is omitted.
第3実施形態の水晶発振器が、第2実施形態の水晶振動子と相違する点は、水晶振動子を駆動させる駆動回路を備えることである。 The crystal oscillator of the third embodiment is different from the crystal oscillator of the second embodiment in that it includes a drive circuit that drives the crystal oscillator.
図4に示すように、水晶発振器30は、水晶振動片1と、パッケージ21と、駆動回路31とを備えている。水晶振動片1および駆動回路31は、パッケージ21内に気密に収納されている。パッケージ21は、ベース23と、蓋体22とを備えている。
As shown in FIG. 4, the
ベース23は、積層基板34を備えている。ベース基板15上に積層基板34,16,17を順に積層して形成され、積層基板17上には、金属、ロウ剤、またはガラスなどからなる接合部18が形成されている。
The
駆動回路31は、ベース基板15上にダイアタッチされ、ボンディングワイヤー32により内部接続端子33に接続されている。
The
導通固定部25は、収納室27内の積層基板16の突出部24上に形成されている。
内部接続端子33は、複数個備え、ベース23の内側であるベース基板15の上面、つまり収納室27内に形成されている。内部接続端子33は、ベース基板15の上面に、たとえばタングステンメタライズ、ニッケルメッキ、および金メッキの順に形成することにより得られる。
そして、内部接続端子33は、たとえばベース基板15に配線(図示省略)が施され、導通固定部25と外部接続端子26と電気的に接続されている。
The conduction fixing portion 25 is formed on the protruding
A plurality of
The
本実施形態によれば、振動腕部3の腕幅Wより大きく(太く)、且つ先端錘部5の腕幅W2より小さい(細い)腕幅W1を有して形成された中間錘部4を備えることで、中間錘部4を振動腕部3の振動(振幅)に追従させる。さらに中間錘部4の腕幅W1より大きい(太い)腕幅W2を有して形成された先端錘部5を備えることで、振動腕部3および中間錘部4の振動(振幅)に追従させるので、振動腕部3の振動、および水晶振動片1の振動周波数を安定させた水晶発振器30を得ることができる。
According to the present embodiment, the
そして、振動腕部3の腕幅Wと中間錘部4の腕幅W1との違いを、第1拡幅部7の腕幅を振動腕部3の腕幅Wから中間錘部4の腕幅W1へと徐々に拡幅させることにより、圧電材料の異方性によるエッチングの非対称性を抑制するので、振動腕部3と中間錘部4との間において、振動方向(振幅方向)に対して対称性を持たせることができる。これにより、2本の振動腕部3の間でバランスを維持することができ、水晶振動片1の振動特性を安定させた水晶発振器30を得ることができる。
The difference between the arm width W of the vibrating
また、中間錘部4の腕幅W1と先端錘部5の腕幅W2との違いを、第2拡幅部8の腕幅を中間錘部4の腕幅W1から先端錘部5の腕幅W2へと徐々に拡幅させることにより、圧電材料の異方性によるエッチングの非対称性を抑制するので、中間錘部4と先端錘部5との間において、振動方向(振幅方向)に対して対称性を持たせることができる。これにより、2本の振動腕部3の間でバランスを維持することができ、水晶振動片1の振動特性を安定させた水晶発振器30を得ることができる。
Further, the difference between the arm width W1 of the
なお、上記課題の少なくとも一部を解決できる範囲での変形、改良などは前述の実施形態に含まれるものである。 In addition, the deformation | transformation in the range which can solve at least one part of the said subject, improvement, etc. are contained in above-mentioned embodiment.
たとえば、水晶振動片は、第1拡幅部および第2拡幅部を備えるとして説明したが、これに限るものではなく、振動腕部と中間錘部との間に第1拡幅部を備えないとしてもよく、中間錘部と先端錘部との間に第2拡幅部を備えないとしてもよく、適宜選択することができる。 For example, although the quartz crystal resonator element has been described as including the first widened portion and the second widened portion, the present invention is not limited to this, and the first widened portion may not be provided between the vibrating arm portion and the intermediate weight portion. The second widened portion may not be provided between the intermediate weight portion and the tip weight portion, and can be appropriately selected.
そして、水晶振動片は、接続部と支持部と切込部とを備えているとして、説明したが、これに限るものではなく、支持部を備えない構成であってもよい。この場合、接続部または基部に、マウント電極を形成し、導電性接着剤により導通固定部に固定され電気的に接続される。あるいは、支持部と接続部と切込部とを備えない構成であってもよい。この場合、基部に、マウント電極を形成し、導電性接着剤により導通固定部に固定され電気的に接続される。 The quartz crystal resonator element has been described as including a connection portion, a support portion, and a cut portion. However, the present invention is not limited to this, and a configuration without a support portion may be employed. In this case, a mount electrode is formed at the connection portion or the base portion, and is fixed and electrically connected to the conduction fixing portion with a conductive adhesive. Or the structure which is not provided with a support part, a connection part, and a notch part may be sufficient. In this case, a mount electrode is formed on the base, and is fixed to and electrically connected to the conductive fixing portion with a conductive adhesive.
また、図3および図4において、水晶振動片の厚み寸法(図示上下方向)を一定にして図示したが、これに限らず、振動腕部の厚み寸法に対して、水晶振動片を構成する基部、中間錘部、および先端錘部などの厚みが異なっていてもよい。ただし、同一の名称および符号で示した水晶振動片を構成する振動腕部、中間錘部、および先端錘部などはそれぞれ厚み寸法が異ならないことが好ましい。 3 and FIG. 4, the thickness dimension (vertical direction in the figure) of the crystal vibrating piece is illustrated as being constant. However, the present invention is not limited to this, and the base portion constituting the crystal vibrating piece with respect to the thickness dimension of the vibrating arm portion is illustrated. The intermediate weight portion, the tip weight portion, and the like may be different in thickness. However, it is preferable that the thickness dimensions of the vibrating arm portion, the intermediate weight portion, the tip weight portion, and the like constituting the quartz crystal vibrating piece indicated by the same name and reference are not different.
そして、水晶振動片は、錘部を2個、つまり中間錘部および先端錘部を有するとして説明したが、これに限るものではなく、中間錘部と先端錘部との間に、中間錘部の腕幅W1より大きく、且つ先端錘部の腕幅W2より小さい腕幅W(N)(Nは3以上の整数)の第N錘部(Nは3以上の整数)を有していてもよい。つまり、第N錘部の腕幅W(N)(Nは3以上の整数)と腕幅W1と腕幅W2との関係は、W<W1<W(N)<W(N+1)<・・・・<W(N+M)<W2であってもよい(Mは正の整数)。
または、振動腕部と中間錘部との間に、振動腕部の腕幅Wより大きく、且つ中間錘部の腕幅W1より小さい腕幅W(N)の第N錘部を有していてもよい。つまり、第N錘部の腕幅W(N)(Nは3以上の整数)と腕幅W1と腕幅W2との関係は、W<W(N)<W(N+1)<・・・・<W(N+M)<W1<W2であってもよい。
さらには、先端錘部の先端に、先端錘部の腕幅W2より大きい腕幅W(N)の第N錘部を有していてもよい。つまり、第N錘部の腕幅W(N)(Nは3以上の整数)と腕幅W1と腕幅W2との関係は、W<W1<W2<W(N)<W(N+1)<・・・・<W(N+M)であってもよい。
The crystal vibrating piece has been described as having two weight portions, that is, an intermediate weight portion and a tip weight portion, but is not limited to this, and the intermediate weight portion is provided between the intermediate weight portion and the tip weight portion. And an N-th weight portion (N is an integer equal to or greater than 3) having an arm width W (N) (N is an integer equal to or greater than 3) that is larger than the arm width W1 Good. That is, the relationship between the arm width W (N) of the Nth weight portion (N is an integer of 3 or more), the arm width W1, and the arm width W2 is W <W1 <W (N) <W (N + 1) <. .. <W (N + M) <W2 (M is a positive integer).
Alternatively, an Nth weight portion having an arm width W (N) larger than the arm width W of the vibrating arm portion and smaller than the arm width W1 of the intermediate weight portion is provided between the vibrating arm portion and the intermediate weight portion. Also good. That is, the relationship between the arm width W (N) of the N-th weight portion (N is an integer of 3 or more), the arm width W1, and the arm width W2 is W <W (N) <W (N + 1) <. <W (N + M) <W1 <W2 may be sufficient.
Furthermore, you may have the Nth weight part of the arm width W (N) larger than the arm width W2 of a front-end | tip weight part in the front-end | tip of a front-end | tip weight part. That is, the relationship between the arm width W (N) (N is an integer of 3 or more), the arm width W1, and the arm width W2 of the Nth weight portion is W <W1 <W2 <W (N) <W (N + 1) <. ··· <W (N + M).
また、水晶振動子を収納するパッケージは、上述の実施形態に限定されることなく、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)などの金属、またはこれら金属を配合した合金からなるいわゆるシリンダータイプであってもよい。導電性接着剤は、はんだであってもよい。 Further, the package for housing the crystal resonator is not limited to the above-described embodiment, but is made of a metal such as iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), or an alloy containing these metals. It may be a cylinder type. The conductive adhesive may be solder.
そして、圧電デバイスとして水晶振動子および水晶発振器を一例に挙げて説明したが、これに限るものではなく、圧電振動ジャイロなどのセンサーなどであってもよい。 In the above description, the crystal resonator and the crystal oscillator are described as examples of the piezoelectric device. However, the present invention is not limited to this, and a sensor such as a piezoelectric vibration gyro may be used.
また、圧電振動片の材料としては、水晶だけに限らず、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、酸化亜鉛(ZnO)、窒化アルミニウム(AlN)、タンタル酸リチウム(LiTaO3)、四ホウ酸リチウム(Li2B4O7)、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)などの圧電体、または、シリコンなどの半導体であってもよい。 Further, the material of the piezoelectric vibrating piece is not limited to quartz, but lead zirconate titanate (PZT), zinc oxide (ZnO), aluminum nitride (AlN), lithium tantalate (LiTaO 3 ), lithium tetraborate ( A piezoelectric material such as Li 2 B 4 O 7 ) or lithium niobate (LiNbO 3 ), or a semiconductor such as silicon may be used.
1…水晶振動片、2…基部、3…振動腕部、4…中間錘部、5…先端錘部、6…長溝部、7…第1拡幅部、8…第2拡幅部、11…接続部、12…支持部、13…切込部、14a,14b…励振電極、15…ベース基板、16,17,34…積層基板、18…接合部、20…水晶振動子、21…パッケージ、22…蓋体、23…ベース、24…突出部、25a,25b…導通固定部、26…外部接続端子、27…収納室、28…導電性接着剤、30…水晶発振器、31…駆動回路、32…ボンディングワイヤー、33…内部接続端子、P…振動腕部の間隔、W…振動腕部の腕幅、W1…中間錘部の腕幅、W2…先端錘部の腕幅。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記基部と一体に形成され、互いに平行に延びる複数の振動腕部と、
前記振動腕部の長手方向に沿って形成された長溝部と、
前記振動腕部の腕幅より大きい腕幅を有して、前記振動腕部の先端に形成された中間錘部と、
前記中間錘部の腕幅より大きい腕幅を有して、前記中間錘部の先端に形成された先端錘部とを備えることを特徴とする圧電振動片。 A base formed of piezoelectric material;
A plurality of vibrating arms formed integrally with the base and extending parallel to each other;
A long groove portion formed along the longitudinal direction of the vibrating arm portion;
An intermediate weight portion having an arm width larger than an arm width of the vibrating arm portion and formed at a tip of the vibrating arm portion;
A piezoelectric vibrating piece, comprising: a tip weight portion having an arm width larger than an arm width of the intermediate weight portion and formed at a tip of the intermediate weight portion.
前記振動腕部と前記中間錘部との間に、前記振動腕部の腕幅から前記中間錘部の腕幅へと徐々に腕幅を拡幅する第1拡幅部を備えることを特徴とする圧電振動片。 The piezoelectric vibrating piece according to claim 1,
A piezoelectric device comprising a first widened portion that gradually widens the arm width from the arm width of the vibrating arm portion to the arm width of the intermediate weight portion between the vibrating arm portion and the intermediate weight portion. Vibrating piece.
前記中間錘部と前記先端錘部との間に、前記中間錘部の腕幅から前記先端錘部の腕幅へと徐々に腕幅を拡幅する第2拡幅部を備えることを特徴とする圧電振動片。 The piezoelectric vibrating piece according to claim 1 or 2,
A piezoelectric device comprising a second widened portion between the intermediate weight portion and the tip weight portion that gradually widens the arm width from the arm width of the intermediate weight portion to the arm width of the tip weight portion. Vibrating piece.
前記基部と一体に形成され、互いに平行に延びる複数の振動腕部と、
前記振動腕部の長手方向に沿って形成された長溝部と、
前記振動腕部の腕幅より大きい腕幅を有して、前記振動腕部の先端に形成された中間錘部と、
前記中間錘部の腕幅より大きい腕幅を有して、前記中間錘部の先端に形成された先端錘部とを備える圧電振動片と、
前記圧電振動片を収納するパッケージとを備えることを特徴とする圧電デバイス。 A base formed of piezoelectric material;
A plurality of vibrating arms formed integrally with the base and extending parallel to each other;
A long groove portion formed along the longitudinal direction of the vibrating arm portion;
An intermediate weight portion having an arm width larger than an arm width of the vibrating arm portion and formed at a tip of the vibrating arm portion;
A piezoelectric vibrating piece having an arm width larger than an arm width of the intermediate weight portion, and a tip weight portion formed at a tip of the intermediate weight portion;
A piezoelectric device comprising: a package for housing the piezoelectric vibrating piece.
前記振動腕部と前記中間錘部との間に、前記振動腕部の腕幅から前記中間錘部の腕幅へと徐々に腕幅を拡幅する第1拡幅部を備えることを特徴とする圧電デバイス。 The piezoelectric device according to claim 4, wherein
A piezoelectric device comprising a first widened portion that gradually widens the arm width from the arm width of the vibrating arm portion to the arm width of the intermediate weight portion between the vibrating arm portion and the intermediate weight portion. device.
前記中間錘部と前記先端錘部との間に、前記中間錘部の腕幅から前記先端錘部の腕幅へと徐々に腕幅を拡幅する第2拡幅部を備えることを特徴とする圧電デバイス。 The piezoelectric device according to claim 4 or 5,
A piezoelectric device comprising a second widened portion between the intermediate weight portion and the tip weight portion that gradually widens the arm width from the arm width of the intermediate weight portion to the arm width of the tip weight portion. device.
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