JP2011199333A - Piezoelectric vibration 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は、基部から延びて形成されている。そして、振動腕部と基部との結合部に、応力集中を起こすことを防ぎ、振動腕部の振動を安定させるために、テーパー部(縮幅部)を形成している(たとえば、特許文献1および2参照)。また、振動腕部の腕幅が、振動腕部から基部にかけて徐々に腕幅が拡幅して形成され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, the vibrating arm portion of the piezoelectric vibrating piece is formed extending from the base portion. Then, a tapered portion (reduced width portion) is formed in order to prevent stress concentration at the joint portion between the vibrating arm portion and the base portion and to stabilize the vibration of the vibrating arm portion (for example, Patent Document 1). And 2). Further, a piezoelectric vibrating piece is disclosed in which the arm width of the vibrating arm portion is formed by gradually increasing the arm width from the vibrating arm portion to the base portion (see, for example, Patent Document 3).
しかしながら、テーパー部(縮幅部)が振動腕部と基部との間に形成された場合、および振動腕部が基部にかけて徐々に腕幅が拡幅して形成された場合においては、振動腕部の振動が基部側に振動漏れを起こしてしまい、振動腕部の振動を安定させた圧電振動片を得ることが困難という課題がある。 However, when the taper portion (reduced width portion) is formed between the vibrating arm portion and the base portion, and when the vibrating arm portion is formed by gradually widening the arm width toward the base portion, There is a problem that it is difficult to obtain a piezoelectric vibrating piece in which the vibration causes vibration leakage on the base side and the vibration of the vibrating arm portion is stabilized.
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く、複数の前記振動腕部の間隔より小さい腕幅を有した腕付根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 a longitudinal direction of the vibrating arm portion And an arm root portion having an arm width larger than an arm width of the vibrating arm portion and smaller than an interval between the plurality of vibrating arm portions.
これによれば、振動腕部の腕幅より大きく、複数の振動腕部の間隔より小さい腕幅を有した腕付根部とを備えて、腕付根部が振動腕部の腕幅より広い部分を一定長さ有することで、振動腕部に剛性を持たせるので、振動腕部の振動が基部側に漏れることを防ぎ、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。 According to this, the arm base portion having an arm width larger than the arm width of the vibrating arm portion and having an arm width smaller than the interval between the plurality of vibrating arm portions, and a portion where the arm root portion is wider than the arm width of the vibrating arm portion. By having a certain length, the vibrating arm portion is rigid, so that the vibration of the vibrating arm portion can be prevented from leaking to the base side, and the vibration of the vibrating arm portion and the vibration frequency of the piezoelectric vibrating piece can be stabilized. .
[適用例2]上記適用例にかかる圧電振動片において、前記腕付根部と前記振動腕部との間に、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, it is preferable that a first widened portion is provided between the arm root portion and the vibrating arm portion.
これによれば、腕付根部の腕幅と振動腕部の腕幅との違いにより、圧電材料のエッチング異方性による非対称性が発生するが、腕付根部の腕幅と振動腕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腕付根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。これにより、振動腕部と腕付根部との間において、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。このようにして、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, asymmetry due to the etching anisotropy of the piezoelectric material occurs due to the difference between the arm width of the arm root and the arm width of the vibrating arm, but the arm width of the arm root and the arm of the vibrating arm As a difference from the width, the asymmetry of the etching due to the anisotropy of the piezoelectric material is suppressed by gradually widening the arm width of the first widened portion from the arm width of the vibrating arm portion to the arm width of the arm base portion. . Thereby, symmetry can be given with respect to a vibration direction (amplitude direction) between a vibrating arm part and an arm root part. In this way, a balance can be maintained among the plurality of vibrating arms, 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、前記基部と前記腕付根部との間に、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, it is preferable that a second widened portion is provided between the base portion and the arm root portion.
これによれば、基部と腕付根部との間において、圧電材料のエッチング異方性による非対称性が発生するが、基部と腕付根部との間において、第2拡幅部の腕幅を腕付根部の腕幅から基部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。これにより、基部と腕付根部との間において、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。このようにして、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, although the asymmetry due to the etching anisotropy of the piezoelectric material occurs between the base and the arm root, the arm width of the second widened portion is between the arm and the base. By gradually widening from the arm width of the root portion to the base portion, etching asymmetry due to the anisotropy of the piezoelectric material is suppressed. Thereby, symmetry can be given to a vibration direction (amplitude direction) between the base and the arm root. In this way, a balance can be maintained among the plurality of vibrating arms, 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く、複数の前記振動腕部の間隔より小さい腕幅を有した腕付根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が好ましい。 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 piezoelectric vibrating reed comprising: a long groove formed along the arm; and an arm root having an arm width larger than an arm width of the vibrating arm and smaller than an interval between the plurality of vibrating arm; and It is preferable to include a package for housing.
これによれば、振動腕部の腕幅より大きく、複数の振動腕部の間隔より小さい腕幅を有した腕付根部とを備えて、腕付根部が振動腕部の腕幅より広い部分を一定長さ有することで、振動腕部に剛性を持たせるので、振動腕部の振動が基部側に漏れることを防ぎ、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。 According to this, the arm base portion having an arm width larger than the arm width of the vibrating arm portion and having an arm width smaller than the interval between the plurality of vibrating arm portions, and a portion where the arm root portion is wider than the arm width of the vibrating arm portion. By having a certain length, the vibrating arm part is rigid, so that the vibration of the vibrating arm part is prevented from leaking to the base side, and the vibration of the vibrating arm part and the vibration frequency of the piezoelectric vibrating piece are stabilized. Can be obtained.
[適用例5]上記適用例にかかる圧電デバイスにおいて、前記腕付根部と前記振動腕部との間に、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, it is preferable that a first widened portion is provided between the arm root portion and the vibrating arm portion.
これによれば、腕付根部の腕幅と振動腕部の腕幅との違いにより、圧電材料のエッチング異方性による非対称性が発生するが、腕付根部の腕幅と振動腕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腕付根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。これにより、振動腕部と腕付根部との間において、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。このようにして、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, asymmetry due to the etching anisotropy of the piezoelectric material occurs due to the difference between the arm width of the arm root and the arm width of the vibrating arm, but the arm width of the arm root and the arm of the vibrating arm As a difference from the width, the asymmetry of the etching due to the anisotropy of the piezoelectric material is suppressed by gradually widening the arm width of the first widened portion from the arm width of the vibrating arm portion to the arm width of the arm base portion. . Thereby, symmetry can be given with respect to a vibration direction (amplitude direction) between a vibrating arm part and an arm root part. In this way, 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、前記基部と前記腕付根部との間に、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, it is preferable that a second widened portion is provided between the base portion and the arm root portion.
これによれば、基部と腕付根部との間において、圧電材料のエッチング異方性による非対称性が発生するが、基部と腕付根部との間において、第2拡幅部の腕幅を腕付根部の腕幅から基部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。これにより、基部と腕付根部との間において、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。このようにして、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, although the asymmetry due to the etching anisotropy of the piezoelectric material occurs between the base and the arm root, the arm width of the second widened portion is between the arm and the base. By gradually widening from the arm width of the root portion to the base portion, etching asymmetry due to the anisotropy of the piezoelectric material is suppressed. Thereby, symmetry can be given to a vibration direction (amplitude direction) between the base and the arm root. In this way, 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、腕付根部4と、先端錘部5と、長溝部6と、錘拡幅部8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。腕付根部4は、振動腕部3の腕幅Wより大きい腕幅W1を有して、基部2側に形成されている。2本の振動腕部3は間隔Pで配置されている。
先端錘部5は、振動腕部3の腕幅Wより大きい腕幅を有して、振動腕部3の先端に形成されている。振動腕部3、腕付根部4、および先端錘部5は、図1(a)にB−Bで示す一点鎖線に関して対称に形成されている。
振動腕部3と先端錘部5との間には、振動腕部3の腕幅Wから先端錘部5の腕幅へと徐々に腕幅を拡幅する錘拡幅部8が形成されている。
The two vibrating
The tip weight 5 has an arm width larger than the arm width W of the vibrating
Between the vibrating
図1(b)に示すように、振動腕部3と腕付根部4との間には、振動腕部3の腕幅Wから腕付根部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。
腕付根部4と基部2との間には、腕付根部4の腕幅W1から基部2へと徐々に腕幅を拡幅する第2拡幅部9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
Between the
本実施形態では、腕幅Wおよび腕幅W1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および腕付根部4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。
In the present embodiment, each half position of the arm width W and the arm width W1 is arranged on a straight line indicated by a one-dot chain line in FIG. In other words, the vibrating
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の腕幅は、振動腕部3の間隔P未満の値である。
Since the tip weight portion 5 is formed symmetrically with respect to the alternate long and short dash line indicated by BB in FIG. 1A, the arm width of the tip weight portion 5 is a value less than the interval P of 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。
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、2本の振動腕部3の間隔Pより小さい腕幅W1を有した腕付根部4とを備えて、腕付根部4が振動腕部3の腕幅Wより広い部分を一定長さ有することで、振動腕部3に剛性を持たせるので、振動腕部3の振動が基部2側に漏れることを防ぎ、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、腕付根部4の腕幅W1と振動腕部3の腕幅Wとの違いにより、圧電材料のエッチング異方性による非対称性が発生するが、腕付根部4の腕幅W1と振動腕部3の腕幅Wとの違いを、第1拡幅部7の腕幅を振動腕部3の腕幅Wから腕付根部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。これにより、振動腕部3と腕付根部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。このようにして、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 W1 of the
また、基部2と腕付根部4との間において、圧電材料のエッチング異方性による非対称性が発生するが、基部2と腕付根部4との間において、第2拡幅部9の腕幅を腕付根部4の腕幅から基部2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。これにより、腕付根部4と第2拡幅部9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。このようにして、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。
In addition, an asymmetry due to the etching anisotropy of the piezoelectric material occurs between the
以下、第1実施形態における腕付根部4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の腕付根部4は、一点鎖線に関して対称に形成されていない。
腕付根部4の腕幅W1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。
Hereinafter, the modification regarding the
(Modification 1)
FIG. 2A shows a first modification. As shown in FIG. 2A, the
One end of the arm width W1 of 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2の腕付根部4は、基部2側に、第3拡幅部19および腕幅W2の付根部29を備えている。腕付根部4および付根部29は、一点鎖線に関して対称に形成されている。
(Modification 2)
FIG. 2B shows a second modification. As shown in FIG. 2 (b), the
また、変形例2は腕付根部4および付根部29は、一点鎖線に関して対称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、腕付根部4および付根部29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てもよい。
さらには、腕付根部4または付根部29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 second modification, the
Furthermore, one 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の腕付根部4は、変形例2と同様に、一点鎖線に関して対称に形成されているが、付根部29は、一点鎖線に関して対称に形成されていない。腕付根部4の腕幅W1の一端は、付根部29の腕幅W2の一端と一直線に形成され、振動腕部3の腕幅Wとは一直線に形成されていない。
(Modification 3)
FIG. 2D shows a third modification. As shown in FIG. 2 (d), the
また、変形例3は、付根部29は、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、付根部29が一点鎖線に関して対称に形成され、腕付根部4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 addition, although 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、変形例4の腕付根部4および付根部29は、一点鎖線に関して対称に形成されていない。腕付根部4の腕幅W1の一端、および付根部29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 4)
FIG. 2E shows a fourth modification. As shown in FIG.2 (e), 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、積層基板16,17上に金属、ロウ剤、またはガラスなどからなる接合部18を形成している。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。
In 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、2本の振動腕部3の間隔Pより小さい腕幅W1を有した腕付根部4とを備えて、腕付根部4が振動腕部3の腕幅より広い部分を一定長さ有することで、振動腕部3に剛性を持たせるので、振動腕部3の振動が基部2側に漏れることを防ぎ、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、腕付根部4の腕幅と振動腕部3の腕幅との違いにより、圧電材料のエッチング異方性による非対称性が発生するが、腕付根部4の腕幅と振動腕部3の腕幅との違いを、第1拡幅部7の腕幅を振動腕部3の腕幅から腕付根部4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。これにより、振動腕部3と腕付根部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。このようにして、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 asymmetry due to the etching anisotropy of the piezoelectric material occurs due to the difference between the arm width of the
また、基部2と腕付根部4との間において、圧電材料のエッチング異方性による非対称性が発生するが、基部2と腕付根部4との間において、第2拡幅部9の腕幅を腕付根部4の腕幅から基部2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。これにより、腕付根部4と第2拡幅部9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。このようにして、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。
In addition, an asymmetry due to the etching anisotropy of the piezoelectric material occurs between 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、2本の振動腕部3の間隔Pより小さい腕幅W1を有した腕付根部4とを備えて、腕付根部4が振動腕部3の腕幅より広い部分を一定長さ有することで、振動腕部3に剛性を持たせるので、振動腕部3の振動が基部2側に漏れることを防ぎ、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、腕付根部4の腕幅と振動腕部3の腕幅との違いにより、圧電材料のエッチング異方性による非対称性が発生するが、腕付根部4の腕幅と振動腕部3の腕幅との違いを、第1拡幅部7の腕幅を振動腕部3の腕幅から腕付根部4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。これにより、振動腕部3と腕付根部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。このようにして、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 asymmetry due to the etching anisotropy of the piezoelectric material occurs due to the difference between the arm width of the
また、基部2と腕付根部4との間において、圧電材料のエッチング異方性による非対称性が発生するが、基部2と腕付根部4との間において、第2拡幅部9の腕幅を腕付根部4の腕幅から基部2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。これにより、腕付根部4と第2拡幅部9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。このようにして、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。
In addition, an asymmetry due to the etching anisotropy of the piezoelectric material occurs between 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、第2拡幅部、および第3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、第1拡幅部、第2拡幅部、および第3拡幅部のいずれかを備えないとしてもよく、あるいは第1拡幅部、第2拡幅部、および第3拡幅部を3つとも備えないとしてもよく、適宜選択することができる。 For example, the quartz crystal resonator element has been described as including the first widened portion, the second widened portion, and the third widened portion, but the present invention is not limited to this, and the first widened portion, the second widened portion, and the third widened portion. Any of the portions may not be provided, or all of the first widened portion, the second widened portion, and the third widened portion may not be provided, and may 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および腕付根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および腕付根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 And the thickness of the arm root may be different. However, it is preferable that the vibrating arm portion, the arm root portion, and the like constituting the quartz crystal vibrating piece indicated by the same name and reference do not have different thickness dimensions.
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であってもよい。そして、圧電材料の一例として水晶を用いて説明したが、これに限るものではなく、タンタル酸リチウム,ニオブ酸リチウムなどの圧電材料を利用することができる。 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. In addition, although quartz is used as an example of the piezoelectric material, the present invention is not limited to this, and piezoelectric materials such as lithium tantalate and lithium niobate can 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…腕付根部、5…先端錘部、6…長溝部、7…第1拡幅部、8…錘拡幅部、9…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、19…第3拡幅部、20…水晶振動子、21…パッケージ、22…蓋体、23…ベース、24…突出部、25…導通固定部、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、29…付根部、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…腕付根部の腕幅、W2…付根部の腕幅。
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く、複数の前記振動腕部の間隔より小さい腕幅を有した腕付根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;
A piezoelectric vibrating piece comprising: an arm root portion having an arm width larger than an arm width of the vibrating arm portion and smaller than an interval between the plurality of vibrating arm portions.
前記腕付根部と前記振動腕部との間に、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 vibrating piece comprising a first widened portion between the arm root portion and the vibrating arm portion.
前記基部と前記腕付根部との間に、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 vibrating piece comprising a second widened portion between the base portion and the arm root portion.
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く、複数の前記振動腕部の間隔より小さい腕幅を有した腕付根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;
A piezoelectric vibrating piece comprising an arm root having an arm width larger than an arm width of the vibrating arm portion and smaller than an interval between the plurality of vibrating arm portions;
A piezoelectric device comprising: a package for housing the piezoelectric vibrating piece.
前記腕付根部と前記振動腕部との間に、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 between the arm root portion and the vibrating arm portion.
前記基部と前記腕付根部との間に、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 base portion and the arm root portion.
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