JP2011205418A - Vibrating reed and vibration device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振動片および振動デバイスに関するものである。 The present invention relates to a vibrating piece and a vibrating device.
水晶発振器等の振動デバイスとしては、複数の振動腕を備える音叉型の振動片を備えるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
例えば、特許文献1に記載の振動片は、基部と、この基部から互いに平行となるように延出する2つの振動腕とを有し、これらが圧電体材料で構成されている。そして、各振動腕に電界を印加することにより、2つの振動腕をこれらが並ぶ方向(面内方向)にそれぞれ屈曲振動させる。
As a vibrating device such as a crystal oscillator, a vibrating device including a tuning fork type vibrating piece including a plurality of vibrating arms is known (for example, see Patent Document 1).
For example, the resonator element described in Patent Document 1 has a base portion and two vibrating arms extending from the base portion so as to be parallel to each other, and these are made of a piezoelectric material. Then, by applying an electric field to each vibrating arm, the two vibrating arms are flexibly vibrated in the direction in which they are arranged (in-plane direction).
また、特許文献1に記載の振動片では、前述したような屈曲振動(面内振動)を励振させるための電界を振動腕に効率的に印加する目的で、振動腕の横断面がH字状をなしている。
しかし、特許文献1に記載の振動片では、振動腕の横断面が単なるH字状をなしているため、振動腕の横断面が矩形をなしている場合に比し、振動腕が捩れやすくなり、その結果、不要な振動モードの振動が大きくなると言う問題があった。
Further, in the resonator element described in Patent Document 1, the cross section of the vibrating arm is H-shaped for the purpose of efficiently applying an electric field for exciting flexural vibration (in-plane vibration) as described above to the vibrating arm. I am doing.
However, in the resonator element described in Patent Document 1, since the cross section of the vibrating arm is merely H-shaped, the vibrating arm is more easily twisted than when the cross section of the vibrating arm is rectangular. As a result, there has been a problem that vibration in an unnecessary vibration mode is increased.
特に、振動腕の基端部側の幅を先端部の幅よりも狭くした場合、振動腕がより捩れやすくなり、かかる問題が顕著となる。
仮に振動腕の基部側の幅を単に広くすると、振動腕の捩り剛性は高くなるが、振動腕の面内方向での剛性も極端に高くなってしまう。そのため、前述した単なるH字状の横断面を有する振動腕では、その長さを短くすることできず、振動片の小型化を十分に図ることができなかった。
In particular, when the width on the base end portion side of the vibrating arm is made narrower than the width of the distal end portion, the vibrating arm becomes more easily twisted, and this problem becomes remarkable.
If the width on the base side of the vibrating arm is simply increased, the torsional rigidity of the vibrating arm is increased, but the rigidity in the in-plane direction of the vibrating arm is extremely increased. For this reason, the length of the vibrating arm having a simple H-shaped cross section as described above cannot be shortened, and the size of the vibrating piece cannot be sufficiently reduced.
本発明の目的は、小型化を図るとともに、不要な振動モードの振動を抑制しつつ、振動腕を面内方向に効率的に屈曲振動させることができる振動片および振動デバイスを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a vibrating piece and a vibrating device that can be flexibly vibrated in an in-plane direction while reducing the size and suppressing vibrations in unnecessary vibration modes. .
本発明は、上述の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り、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]
本発明の振動片は、基部と、
前記基部から第1の方向に延出するとともに、前記第1の方向に直交する第2の方向に並んで設けられ、前記第2の方向に屈曲振動する複数の振動腕とを有し、
前記各振動腕は、前記第1の方向および前記第2の方向の両方に直交する第3の方向を法線とする面であって、互いに対向する1対の主面と、前記第2の方向を法線とする面であって、互いに対向する1対の側面とを備え、
前記各主面には、前記第1の方向に延在する溝が形成され、
前記各側面には、前記第1の方向に延在する凸条が形成されていることを特徴とする。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[Application Example 1]
The resonator element according to the invention includes a base,
A plurality of vibrating arms extending in the first direction from the base and arranged in a second direction orthogonal to the first direction, and bending and vibrating in the second direction;
Each of the vibrating arms is a surface having a normal direction in a third direction orthogonal to both the first direction and the second direction, and a pair of main surfaces facing each other, and the second direction A plane whose direction is normal, and a pair of side surfaces facing each other,
A groove extending in the first direction is formed on each main surface,
Each of the side surfaces is formed with a ridge extending in the first direction.
このような本発明によれば、振動腕の各主面に第1の方向に延在する溝が設けられているので、振動腕に第2の方向の電界を効率的に印加することができる。
その上で、振動腕の各側面に第1の方向に延在する凸条が設けられているので、振動腕の第2の方向での曲げ剛性を抑えつつ捩り剛性を高めることができる。そのため、振動腕を第2の方向に屈曲振動させたときに、不要な振動モードの振動を抑制することができる。また、振動腕の第2の方向での曲げ剛性を抑えられるので、振動腕の長尺化を防止し、その結果、振動片の小型化を図ることができる。
これらのようなことから、本発明の振動片は、小型化を図るとともに、不要な振動モードの振動を抑制しつつ、振動腕を面内方向に効率的に屈曲振動させることができる。
According to the present invention as described above, since the grooves extending in the first direction are provided on the main surfaces of the vibrating arm, the electric field in the second direction can be efficiently applied to the vibrating arm. .
In addition, since the protrusions extending in the first direction are provided on the side surfaces of the vibrating arm, the torsional rigidity can be increased while suppressing the bending rigidity of the vibrating arm in the second direction. Therefore, when the vibrating arm is bent and vibrated in the second direction, unnecessary vibration in the vibration mode can be suppressed. Further, since the bending rigidity of the vibrating arm in the second direction can be suppressed, the length of the vibrating arm can be prevented, and as a result, the size of the vibrating piece can be reduced.
For these reasons, the resonator element of the present invention can be reduced in size and can bend and vibrate efficiently in the in-plane direction while suppressing unnecessary vibration mode vibration.
[適用例2]
本発明の振動片では、前記振動腕の先端部には、該振動腕の基端部よりも横断面積の大きい質量部が設けられていることが好ましい。
これにより、振動腕の先端部の質量を大きくすることができる。そのため、振動腕の短尺化を図り、その結果、振動片の小型化を図ることができる。
[Application Example 2]
In the resonator element according to the aspect of the invention, it is preferable that a distal end portion of the vibrating arm is provided with a mass portion having a larger cross-sectional area than a proximal end portion of the vibrating arm.
Thereby, the mass of the front-end | tip part of a vibrating arm can be enlarged. Therefore, the vibration arm can be shortened, and as a result, the vibration piece can be reduced in size.
[適用例3]
本発明の振動片では、前記質量部の前記第2の方向での幅は、該振動腕の基端部の前記第2の方向での幅と等しいことが好ましい。
これにより、質量部が振動腕の幅方向の両端から突出するのを防止することができる。そのため、振動腕の捩りモーメントに寄与する質量を減らし、不要な振動モードの振動を抑制することができる。また、質量部の第2の方向での幅が振動腕の基端部の第2の方向での幅と等しいと、質量部の第2の方向での幅が振動腕の基端部の第2の方向での幅よりも狭い場合に比し、振動腕の先端部(質量部)の質量を簡単に大きくすることができる。
[Application Example 3]
In the resonator element according to the aspect of the invention, it is preferable that a width of the mass portion in the second direction is equal to a width of the base end portion of the vibrating arm in the second direction.
Thereby, it can prevent that a mass part protrudes from the both ends of the width direction of a vibrating arm. Therefore, the mass that contributes to the torsional moment of the vibrating arm can be reduced, and unnecessary vibrations in the vibration mode can be suppressed. Further, when the width of the mass part in the second direction is equal to the width of the base end of the vibrating arm in the second direction, the width of the mass part in the second direction is equal to the width of the base end of the vibrating arm. Compared to the case where the width is smaller than the width in the
[適用例4]
本発明の振動片では、前記質量部の前記第2の方向での幅は、該振動腕の基端部の前記第2の方向での幅よりも狭いことが好ましい。
これにより、質量部が振動腕の幅方向の両端から突出するのを防止することができる。そのため、質量部の第2の方向での幅が振動腕の基端部の第2の方向での幅と等しい場合に比し、振動腕の捩りモーメントに寄与する質量を減らし、不要な振動モードの振動を抑制することができる。また、振動腕の基端部の第2の方向での幅が質量部の第2の方向での幅よりも広くなるので、振動腕の捩り剛性を高めることができる。
[Application Example 4]
In the resonator element according to the aspect of the invention, it is preferable that a width of the mass portion in the second direction is narrower than a width of the base end portion of the vibrating arm in the second direction.
Thereby, it can prevent that a mass part protrudes from the both ends of the width direction of a vibrating arm. Therefore, compared to the case where the width of the mass portion in the second direction is equal to the width of the base end portion of the vibrating arm in the second direction, the mass contributing to the torsional moment of the vibrating arm is reduced, and an unnecessary vibration mode is obtained. Can be suppressed. Further, since the width of the base end portion of the vibrating arm in the second direction is wider than the width of the mass portion in the second direction, the torsional rigidity of the vibrating arm can be increased.
[適用例5]
本発明の振動片では、前記質量部は、前記溝が形成されていないことが好ましい。
これにより、質量部の小型化を図りつつ、質量部の質量を大きくすることができる。
[適用例6]
本発明の振動片では、前記各凸条の先端部は、前記質量部の基端部に接続されていることが好ましい。
これにより、各凸条が質量部の捩れを防止または抑制することができる。
[Application Example 5]
In the resonator element according to the aspect of the invention, it is preferable that the mass portion is not formed with the groove.
Thereby, the mass of a mass part can be enlarged, aiming at size reduction of a mass part.
[Application Example 6]
In the resonator element according to the aspect of the invention, it is preferable that a distal end portion of each protrusion is connected to a proximal end portion of the mass portion.
Thereby, each ridge can prevent or suppress the twist of a mass part.
[適用例7]
本発明の振動片では、前記各凸条は、前記振動腕の前記第1の方向における前記質量部以外の部分の全域に亘って設けられていることが好ましい。
これにより、振動腕の長手方向での略全域に亘って捩り剛性を高めることができる。
[適用例8]
本発明の振動片では、前記質量部の前記第2の方向での幅をW1、前記振動腕の基端部の前記第2の方向での幅をW2としたとき、W2/W1は、1〜1.2であることが好ましい。
これにより、振動腕の不要な振動モードの振動を抑制しつつ、質量部の質量を大きくすることができる。
[Application Example 7]
In the resonator element according to the aspect of the invention, it is preferable that each of the ridges is provided over the entire region of the vibrating arm other than the mass portion in the first direction.
Thereby, torsional rigidity can be enhanced over substantially the entire region in the longitudinal direction of the vibrating arm.
[Application Example 8]
In the resonator element according to the aspect of the invention, when W1 is the width of the mass portion in the second direction and W2 is the width of the base end portion of the vibrating arm in the second direction, W2 / W1 is 1 It is preferable that it is -1.2.
Thereby, it is possible to increase the mass of the mass portion while suppressing the vibration in the unnecessary vibration mode of the vibrating arm.
[適用例9]
本発明の振動片では、前記各凸条は、前記振動腕の前記第3の方向での中央部に設けられていることが好ましい。
これにより、振動腕の第2の方向での曲げ剛性を抑えつつ捩り剛性を高めることができる。
[Application Example 9]
In the resonator element according to the aspect of the invention, it is preferable that each of the ridges is provided at a central portion of the vibrating arm in the third direction.
As a result, the torsional rigidity can be increased while suppressing the bending rigidity of the vibrating arm in the second direction.
[適用例10]
本発明の振動片では、前記各凸条の幅は、前記各凸条の高さよりも大きいことが好ましい。
これにより、振動腕の第2の方向での曲げ剛性を効果的に抑えることができる。
[適用例11]
本発明の振動片では、前記各凸条の高さは、前記各凸条の幅よりも大きいことが好ましい。
これにより、振動腕の捩り剛性を効果的に高めることができる。
[適用例12]
本発明の振動デバイスは、本発明の振動片と、
前記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。
これにより、小型で、信頼性に優れた振動デバイスを提供することができる。
[Application Example 10]
In the resonator element according to the aspect of the invention, it is preferable that the width of each ridge is larger than the height of each ridge.
Thereby, the bending rigidity in the 2nd direction of a vibrating arm can be suppressed effectively.
[Application Example 11]
In the resonator element according to the aspect of the invention, it is preferable that the height of each ridge is larger than the width of each ridge.
Thereby, the torsional rigidity of the vibrating arm can be effectively increased.
[Application Example 12]
The vibrating device of the present invention includes the vibrating piece of the present invention,
And a package for housing the resonator element.
Thereby, the vibration device which is small and excellent in reliability can be provided.
以下、本発明の振動片および振動デバイスを添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る振動デバイスを示す断面図、図2は、図1に示す振動デバイスを示す上面図、図3は、図2中のA−A線断面図、図4は、図2に示す振動片に備えられた振動腕を示す部分斜視図、図5〜7は、それぞれ、図2に示す振動片の製造方法を説明するための図である。
Hereinafter, a resonator element and a vibration device of the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
<First Embodiment>
1 is a cross-sectional view showing the vibration device according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a top view showing the vibration device shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 4 is a partial perspective view showing a vibrating arm provided in the vibrating piece shown in FIG. 2, and FIGS. 5 to 7 are views for explaining a method of manufacturing the vibrating piece shown in FIG.
なお、各図1〜4では、説明の便宜上、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸およびZ軸を図示している。また、以下では、X軸に平行な方向(第2の方向)を「X軸方向」、Y軸に平行な方向(第1の方向)をY軸方向、Z軸に平行な方向(第3の方向)をZ軸方向と言う。また、以下の説明では、説明の便宜上、図1中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。また、図1、2、4では、励振電極群の図示を省略している。また、図5〜7では、図2中のA−A線断面に対応する断面において、2つの振動腕のうちの一方の振動腕に対応する部分のみを図示し、他方の振動腕に対応する部分の図示を省略している。
図1に示す振動デバイス1は、振動片2と、この振動片2を収納するパッケージ3とを有する。
1 to 4, for convenience of explanation, an X axis, a Y axis, and a Z axis are illustrated as three axes orthogonal to each other. In the following, the direction parallel to the X axis (second direction) is the “X axis direction”, the direction parallel to the Y axis (first direction) is the Y axis direction, and the direction parallel to the Z axis (third Is referred to as the Z-axis direction. In the following description, for convenience of explanation, the upper side in FIG. 1 is referred to as “upper”, the lower side as “lower”, the right side as “right”, and the left side as “left”. In FIGS. 1, 2, and 4, the excitation electrode group is not shown. 5 to 7, only a portion corresponding to one of the two vibrating arms in the cross section corresponding to the cross section taken along the line AA in FIG. 2 is illustrated and corresponds to the other vibrating arm. The illustration of the part is omitted.
A vibrating device 1 illustrated in FIG. 1 includes a vibrating
以下、振動デバイス1を構成する各部を順次詳細に説明する。
(振動片)
まず、振動片2について説明する。
振動片2は、図2に示すような音叉型の振動片である。この振動片2は、振動基板21と、この振動基板21上に設けられた接続電極41、42とを有している。また、振動片2は、図3に示すように、振動基板21上に設けられた励振電極群22、23を有している。
Hereinafter, each part which comprises the vibration device 1 is demonstrated in detail sequentially.
(Vibration piece)
First, the
The vibrating
振動基板21は、図2に示すように、基部27と、2つ(1対)の振動腕28、29と、1対の腕部25とを有している。
振動基板(圧電体基板)21は、圧電体材料で構成されている。
例えば、かかる圧電体材料としては、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ホウ酸リチウム、チタン酸バリウム等が挙げられる。特に、振動基板21を構成する圧電体材料としては水晶が好ましい。水晶で振動基板21を構成すると、振動基板21の振動特性を優れたものとすることができる。また、エッチングにより高い寸法精度で振動基板21を形成することができる。
このような振動基板21において、基部27は、Z軸方向を厚さ方向とする板状をなしている。
As shown in FIG. 2, the
The vibration substrate (piezoelectric substrate) 21 is made of a piezoelectric material.
Examples of the piezoelectric material include crystal, lithium tantalate, lithium niobate, lithium borate, and barium titanate. In particular, the piezoelectric material constituting the
In such a
そして、基部27には、2つの振動腕28、29および2つの腕部24、25が接続されている。
2つの振動腕28、29は、互いに平行となるように基部27からそれぞれ延出して設けられている。より具体的には、2つの振動腕28、29は、基部27からそれぞれY軸方向に延出するとともに、X軸方向に並んで設けられている。
この振動腕28、29は、それぞれ、長手形状をなし、その基部27側の端部(基端部)が固定端となり、基部27と反対側の端部(先端部)が自由端となる。
The
The two vibrating
Each of the vibrating
また、振動腕28、29は、互いに同じ幅となるように形成されている。これにより、振動腕28、29を互いに反対方向に(逆相で)振動させたとき、振動漏れを少なくすることができる。
振動腕28の先端部には、振動腕28の基端部よりも横断面積の大きい質量部281が設けられている。同様に、振動腕29の先端部には、振動腕29の基端部よりも横断面積の大きい質量部291が設けられている。これにより、振動腕28、29の先端部の質量をそれぞれ大きくすることができる。そのため、振動腕28、29の短尺化を図り、その結果、振動片2の小型化を図ることができる。
The vibrating
A
また、図3に示すように、振動腕28の上面(主面)には、Y軸方向に延在する溝282が形成され、振動腕28の下面(主面)には、Y軸方向に延在する溝283が形成されている。ここで、振動腕28の上面および下面は、Z軸方向を法線とする面であって、互いに対向している。
このように振動腕28の各主面にY軸方向に延在する溝282、283が設けられているので、後述する励振電極群22を用いて振動腕28にX軸方向の電界を効率的に印加することができる。
Further, as shown in FIG. 3, a
As described above, since the
特に、振動腕28の一方の側面(図3にて左側の側面)には、Y軸方向に延在する凸条284が形成され、振動腕28の他方の側面(図3にて右側の側面)には、Y軸方向に延在する凸条285が形成されている。ここで、振動腕28の1対の側面は、X軸方向を法線とする面であって、互いに対向している。
このように振動腕28の各側面にY軸方向に延在する凸条284、285が設けられているので、振動腕28のX軸方向での曲げ剛性を抑えつつ、振動腕28の中心軸線まわりの捩り剛性(以下、単に「捩り剛性」と言う)を高めることができる。そのため、振動腕28をX軸方向に屈曲振動させたときに、不要な振動モードの振動を抑制することができる。また、振動腕28のX軸方向での曲げ剛性を抑えられるので、振動腕28の長尺化を防止し、その結果、振動片2の小型化を図ることができる。
In particular, a
As described above, since the
同様に、振動腕29の上面(主面)には、Y軸方向に延在する溝292が形成され、振動腕29の下面(主面)には、Y軸方向に延在する溝293が形成されている。ここで、振動腕29の上面および下面は、Z軸方向を法線とする面であって、互いに対向している。
このように振動腕29の各主面にY軸方向に延在する溝292、293が設けられているので、後述する励振電極群23を用いて振動腕29にX軸方向の電界を効率的に印加することができる。
Similarly, a
As described above, since the
特に、振動腕29の一方の側面(図3にて左側の側面)には、Y軸方向に延在する凸条294が形成され、振動腕29の他方の側面(図3にて右側の側面)には、Y軸方向に延在する凸条295が形成されている。ここで、振動腕29の1対の側面は、X軸方向を法線とする面であって、互いに対向している。
このように振動腕29の各側面にY軸方向に延在する凸条294、295が設けられているので、振動腕29のX軸方向での曲げ剛性を抑えつつ捩り剛性を高めることができる。そのため、振動腕29をX軸方向に屈曲振動させたときに、不要な振動モードの振動を抑制することができる。また、振動腕29のX軸方向での曲げ剛性を抑えられるので、振動腕29の長尺化を防止し、その結果、振動片2の小型化を図ることができる。
In particular, a
As described above, the
以下、振動腕28の構成について詳述する。なお、振動腕29の構成については、振動腕28と同様であるので、その説明を省略する。
振動腕28においては、前述したような各溝282、283が振動腕28のY軸方向における質量部281以外の部分に、その長手方向全域に亘って設けられている。これにより、後述する励振電極群22を用いて振動腕28にX軸方向の電界を効率的に印加することができる。
Hereinafter, the configuration of the vibrating
In the vibrating
また、質量部281には、前述した溝282、283が形成されていない。これにより、質量部281の小型化を図りつつ、質量部281の質量を大きくすることができる。
すなわち、溝282、283を振動腕28に形成することにより、振動腕28の先端部以外の部分において、溝282、283の容積に対応した量の質量を減らすことができる。その結果、振動腕28の先端部の質量を相対的に大きくすることができる。
Further, the above-described
That is, by forming the
なお、溝282、283は、振動腕28のY軸方向における質量部281以外の部分に、その長手方向での全域に亘って設けられていなくてもよい。
本実施形態では、説明の便宜上、溝282、283の横断面は、それぞれ、正方形をなしている。なお、溝282、283の横断面形状は、正方形に限定されず、例えば、台形、平行四辺形、五角形等であってもよい。例えば、水晶基板のX軸(電気軸)方向、Y軸(機械軸)方向およびZ軸(光軸)方向がそれぞれ各図中のX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向に対応し、その水晶基板をエッチングすることにより振動基板21を形成した場合、エッチングの異方性により、溝282、283の横断面形状は、正確には正方形や長方形にはならず、五角形のような形状となる。なお、振動基板21の製造方法については、後に詳述する。
The
In the present embodiment, for convenience of explanation, the cross sections of the
また、溝282、283の幅(平均幅)は、前述したような振動腕28の曲げ剛性および捩り剛性を実現し得るものであれば、特に限定されないが、振動腕28の幅に対して0.1〜0.5倍程度であるのが好ましい。かかる幅が前記下限値未満であると、溝282、283の深さが比較的深い場合、溝282、283のアスペクト比が高くなりすぎて、溝282、283の形成や後述する励振電極群22の形成が困難となる場合がある。一方、かかる幅が前記上限値を超えると、溝282、283の側壁部が薄くなりすぎて、振動腕28に必要な機械的強度が得られなかったり、各凸条284、285の高さが低くなりすぎて、各凸条284、285によって振動腕28の捩り剛性を高めるのが難しかったりする。
Further, the width (average width) of the
また、溝282、283の深さ(平均深さ)は、前述したような振動腕28の曲げ剛性および捩り剛性を実現し得るものであれば、特に限定されないが、振動腕28の幅に対して0.3〜0.45倍程度であるのが好ましい。かかる深さ前記下限値未満であると、振動腕28の横断面形状、寸法等によっては、励振電極群23により振動腕28に効率的に電圧を印加するのが難しい。一方、かかる深さが前記上限値を超えると、溝282、283の幅が比較的小さい場合、溝282、283のアスペクト比が高くなりすぎて、溝282、283の形成や後述する励振電極群22の形成が困難となる場合がある。
The depth (average depth) of the
これらのような観点から、溝282、283の深さ(平均深さ)は、溝282、283の幅に対して、0.5〜1.5倍程度であるのが好ましい。
また、振動腕28においては、前述したような各凸条284、285が振動腕28のY軸方向における質量部281以外の部分の全域に亘って設けられている。これにより、振動腕28の長手方向での略全域に亘って捩り剛性を高めることができる。
From these viewpoints, the depth (average depth) of the
Further, in the vibrating
また、各凸条284、285の先端部は、質量部281の基端部2811に接続されている。これにより、各凸条284、285が質量部281の捩れを防止または抑制することができる。
また、各凸条284、285は、振動腕28の厚さ方向(Z軸方向)での中央部に設けられている。これにより、振動腕28のX軸方向での曲げ剛性を抑えつつ捩り剛性を高めることができる。
In addition, the distal ends of the
In addition, each of the
本実施形態では、各凸条284、285は、振動腕28の長手方向において各溝282、283とほぼ同じ範囲に設けられている。なお、振動腕28の長手方向における各凸条284、285の形成範囲は、各溝282、283の形成範囲と異なっていてもよい。また、各凸条284、285の先端が前述した質量部281上まで及んでいてもよい。
本実施形態では、説明の便宜上、凸条284、285の横断面は、それぞれ、正方形をなしている。なお、凸条284、285の横断面形状は、正方形に限定されず、例えば、台形、平行四辺形、五角形等であってもよい。また、凸条284の横断面形状と凸条285の横断面形状とが異なっていてもよい。例えば、水晶基板のX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向がそれぞれ各図中のX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向に対応し、その水晶基板をエッチングすることにより振動基板21を形成した場合、エッチングの異方性により、凸条284、285の横断面形状は、正確には正方形や長方形にはならず、また、凸条284の横断面と凸条285の横断面とが互いに異なる形状となる。
In the present embodiment, the
In the present embodiment, for convenience of explanation, the cross sections of the
また、凸条284、285の幅(平均幅)は、前述したような振動腕28の曲げ剛性および捩り剛性を実現し得るものであれば、特に限定されないが、振動腕28の厚さ(Z軸方向での寸法)に対して0.05〜0.3倍程度であるのが好ましい。かかる幅が前記下限値未満であると、凸条284、285の横断面形状等によっては、凸条284、285の機械的強度が不足する場合がある。一方、かかる幅が前記上限値を超えると、振動腕28のX軸方向での曲げ剛性が極端に上昇する傾向を示す。
Further, the width (average width) of the
また、本実施形態では、凸条284、285の幅は、前述した1対の溝282、283間の距離、すなわち、各溝282、283の底壁の厚さに等しくなっている。
また、凸条284、285の高さ(平均高さ)は、それぞれ、前述したような振動腕28の曲げ剛性および捩り剛性を実現し得るものであれば、特に限定されないが、振動腕28の幅に対して0.05〜0.2倍程度であるのが好ましい。かかる高さが前記下限値未満であると、凸条284、285の幅の大きさ等によっては、振動腕28の捩り剛性を高めることが難しい。一方、かかる高さが前記上限値を超えると、振動腕28のX軸方向での曲げ剛性が極端に上昇する傾向を示す。
In this embodiment, the width of the
Further, the heights (average heights) of the
これらのような観点から、凸条284、285の高さ(平均高さ)は、凸条284、285の幅に対して、0.5〜5倍程度であるのが好ましい。
また、振動腕28のY軸方向における質量部281以外の部分の幅は、質量部281の幅と等しい。すなわち、質量部281のX軸方向での幅W1は、振動腕28の基端部のX軸方向での幅W2と等しい。これにより、質量部281が振動腕28の幅方向の両端から突出するのを防止することができる。そのため、振動腕28の捩りモーメントに寄与する質量を減らし、不要な振動モードの振動を抑制することができる。また、質量部281のX軸方向での幅が振動腕28の基端部のX軸方向での幅と等しいと、質量部281のX軸方向での幅が振動腕28の基端部のX軸方向での幅よりも狭い場合に比し、振動腕28の先端部(質量部281)の質量を簡単に大きくすることができる。
From these viewpoints, the height (average height) of the
Further, the width of the portion other than the
また、質量部281のX軸方向での幅をW1、振動腕28の基端部のX軸方向での幅をW2としたとき、W2/W1は、1〜1.2であるのが好ましく、1〜1.1であるのがより好ましい。これにより、振動腕28の不要な振動モードの振動を抑制しつつ、質量部281の質量を大きくすることができる。
これに対し、W2/W1が前記下限値未満であると、質量部281の幅方向での両端が振動腕28の幅方向に突出し、その突出した部分の質量が振動腕28の捩りモーメントに寄与するため、不要な振動モードの振動が増加する傾向を示す。一方、W2/W1が前記上限値を超えると、振動腕28の曲げ剛性が極端に上昇する傾向を示す。
Further, when the width in the X-axis direction of the
On the other hand, if W2 / W1 is less than the lower limit value, both ends of the
以上説明したような振動腕28、29は、励振電極群22、23への通電により、励振される。
図3に示すように、前述した振動腕28上には、励振電極群22が設けられ、また、振動腕29上には、励振電極群23が設けられている。
励振電極群22は、通電により振動腕28を屈曲振動(励振)させる機能を有する。また、励振電極群23は、通電により振動腕29を屈曲振動(励振)させる機能を有する。
The vibrating
As shown in FIG. 3, the
The
このような励振電極群22は、前述した振動腕28の上面(より具体的には溝282の壁面)上に設けられた励振電極221と、振動腕28の下面(より具体的には溝283の壁面)上に設けられた励振電極222と、振動腕28の一方の側面(図3にて左側の側面)上に設けられた励振電極223と、振動腕28の他方の側面(図3にて右側の側面)上に設けられた励振電極224とで構成されている。
Such an
励振電極221、222、223、224は、それぞれ、振動腕28の基端付近から先端部付近まで延在している。また、励振電極221、222、223、224のX軸方向での幅が、それぞれ、Y軸方向での全域に亘って一定となっている。
同様に、励振電極群23は、前述した振動腕29の上面上に設けられた励振電極231と、振動腕29の下面上に設けられた励振電極232と、振動腕29の一方の側面上に設けられた励振電極233と、振動腕29の他方の側面上に設けられた励振電極234とで構成されている。
The
Similarly, the
励振電極231、232、233、234は、それぞれ、振動腕29の基端付近から先端部付近まで延在している。また、励振電極231、232、233、234のX軸方向での幅が、それぞれ、Y軸方向での全域に亘って一定となっている。
このような励振電極221、222、233、234は、図示しない配線を介して後述する接続電極41に電気的に接続されている。また、励振電極223、224、231、232は、図示しない配線を介して後述する接続電極42に電気的に接続されている。
The
このような構成の振動片2においては、接続電極41と接続電極42との間に電圧を印加すると、励振電極221、222、233、234と、励振電極223、224、231、232が逆極性となるようにして、振動腕28、29にそれぞれX軸方向成分を含む方向の電圧が印加される。そして、圧電材料の逆圧電効果により、ある一定の周波数(共鳴周波数)で各振動腕28、29をX軸方向に屈曲振動させることができる。このとき、振動腕28、29は、互いに反対方向に屈曲振動される。
In the
また、このように各振動腕28、29が屈曲振動すると、接続電極41、42間には、圧電材料の圧電効果により、ある一定の周波数で電圧が発生する。これらの性質を利用して、振動片2は、共鳴周波数で振動する電気信号を発生させることができる。
このような励振電極群22、23、接続電極41、42および配線(図示せず)は、それぞれ、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金、金、金合金、クロム、クロム合金、金等の導電性に優れた金属材料により形成することができる。
Further, when the vibrating
Such
また、これらの電極等の形成方法としては、スパッタリング法、真空蒸着法等の物理成膜法、CVD等の化学蒸着法、インクジェット法等の各種塗布法等が挙げられる。
このような2つの振動腕28、29に対してX軸方向における両外側には、振動腕28、29と平行となるように、1対(2つ)の腕部(外側腕部)24、25が設けられている。
Examples of methods for forming these electrodes include physical film formation methods such as sputtering and vacuum deposition, chemical vapor deposition methods such as CVD, and various coating methods such as an ink jet method.
A pair of (two) arm portions (outer arm portions) 24, which are parallel to the vibrating
この2つの腕部24、25は、互いに平行となるように基部27からそれぞれ延出して設けられている。より具体的には、2つの腕部24、25は、基部27からそれぞれY軸方向に延出するとともに、X軸方向に並んで設けられている。
このような腕部24の下面上には、接続電極42が設けられ、一方、腕部25の下面上には、接続電極41が設けられている。そして、後述するように、導電性接着剤36a、36bを介してマウント電極35a、35bに電気的に接続されるとともに、パッケージ3のベース基板31に固定されている。
The two
A
(パッケージ)
次に、振動片2を収容・固定するパッケージ3について説明する。
パッケージ3は、図1に示すように、板状のベース基板31と、枠状の枠部材32と、板状の蓋部材33とを有している。ベース基板31、枠部材32および蓋部材33は、下側から上側へこの順で積層されており、ベース基板31と枠部材32は、後述のセラミック材料等で形成されており、互いに一体に焼成されることで接合されている。そして、枠部材32と蓋部材33は、接着剤あるいはろう材等により接合されている。そして、パッケージ3は、ベース基板31、枠部材32および蓋部材33で画成された内部空間Sに、振動片2を収納している。なお、パッケージ3内には、振動片2の他、振動片2を駆動する電子部品等を収納することもできる。
(package)
Next, the package 3 that houses and fixes the
As illustrated in FIG. 1, the package 3 includes a plate-
ベース基板31の構成材料としては、絶縁性(非導電性)を有しているものが好ましく、例えば、各種ガラス、酸化物セラミックス、窒化物セラミックス、炭化物系セラミックス等の各種セラミックス材料、ポリイミド等の各種樹脂材料などを用いることができる。
また、枠部材32および蓋部材33の構成材料としては、例えば、ベース基板31と同様の構成材料、Al、Cuのような各種金属材料、各種ガラス材料等を用いることができる。特に、蓋部材33の構成材料として、ガラス材料等の光透過性を有するものを用いた場合、振動片2に予め金属被覆部(図示せず)を形成しておくと、振動片2をパッケージ3内に収容した後であっても、蓋部材33を介して前記金属被覆部にレーザーを照射し、前記金属被覆部を除去して振動片2の質量を減少させることにより(質量削減方式により)、振動片2の周波数調整を行うことができる。
As the constituent material of the
In addition, as the constituent material of the
また、ベース基板31の上面には、一対のマウント電極35a、35bが内部空間Sに露出するように形成されている。このマウント電極35a、35bの上には、それぞれ、導電性粒子を含有するエポキシ系、ポリイミド系等の導電性接着剤36a、36bが塗布されて(盛られて)おり、さらに、この導電性接着剤36a、36b上に、前述した振動片2が載置されている。これにより、振動片2(基部27)がマウント電極35a、35b(ベース基板31)に確実に固定される。
In addition, a pair of
なお、この固定は、導電性接着剤36aが振動片2の接続電極41に接触するとともに、導電性接着剤36bが振動片2の接続電極42に接触するように、振動片2を導電性接着剤36a、36b上に載置して行う。これにより、導電性接着剤36a、36bを介して、振動片2がベース基板31に固定されるとともに、接続電極41とマウント電極35aが導電性接着剤36aを介して電気的に接続されるとともに、接続電極42とマウント電極35bが導電性接着剤36bを介して電気的に接続される。
This fixing is performed by bonding the vibrating
この導電性接着剤36a、36bは、Z軸方向から見たときに、振動片2の重心を通りX軸方向に延びる線分上に位置している。これにより、振動片2をY軸方向における一部分にてパッケージ3に対して固定する場合であっても、振動片2をパッケージ3に対して安定的に固定することができる。
また、ベース基板31の下面には、4つの外部端子34a、34b、34c、34dが設けられている。
The
Further, four
これら4つの外部端子34a〜34dのうち、外部端子34a、34bは、それぞれ、ベース基板31に形成されたビアホールに設けられた導体ポスト(図示せず)を介してマウント電極35a、35bに電気的に接続されたホット端子である。また、他の2つの外部端子34c、34dは、それぞれ、パッケージ3を実装用基板に実装するときに、接合強度を高めたり、パッケージ3と実装用基板との間の距離を均一化するためのダミー端子である。
Out of these four
このようなマウント電極35a、35bおよび外部端子34a〜34dは、それぞれ、例えば、タングステンおよびニッケルメッキの下地層に、金メッキを施すことで形成することができる。
なお、マウント電極35a、35bと接続電極41、42とを例えばワイヤーボンディング技術により形成された金属ワイヤー(ボンディングワイヤー)を介して電気的に接続してもよい。この場合、導電性接着剤36a、36bに代えて、導電性を有しない接着剤を介して、振動片2をベース基板31に対して固定することができる。また、パッケージ3内部に電子部品を収納した場合、ベース基板31の下面には、必要に応じて、電子部品の特性検査や、電子部品内の各種情報(例えば、振動デバイスの温度補償情報)の書き換え(調整)を行うための書込端子が形成されていてもよい。また、パッケージ3に対する振動片2の固定位置は、前述した腕部24、25に限定されず、例えば、基部27であってもよい。
The
ここで、図5ないし図7に基づいて、前述したように構成された振動デバイス1に備えられた振動片2の振動基板21の製造方法の一例について説明する。なお、以下の説明では、説明の便宜上、振動基板21の振動腕28の部分の形成について説明する。また、以下の説明では、振動基板21が水晶で構成されている場合を代表的に説明する。
振動基板21の製造方法は、[1]振動基板21の外形を形成する工程と、[2]溝282、283および凸条284、285を形成する工程と、[3]励振電極群22、23を形成する工程とを有する。
Here, an example of a method for manufacturing the
The manufacturing method of the
以下、各工程を順次詳細に説明する。
[1]
まず、図5(a)に示すように、振動基板21を形成するための水晶基板128を用意する。
この水晶基板128は、その電気軸、機械軸および光軸がそれぞれX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向となるように切り出されたものである。
Hereinafter, each process will be described in detail.
[1]
First, as shown in FIG. 5A, a
The
そして、図5(b)に示すように、水晶基板128上に、耐蝕膜101を形成する。
この耐蝕膜101は、振動基板21の外形に対応した領域に形成される。
また、耐蝕膜101は、例えば、Crで構成された下地層上に、Auで構成された層が積層されている。
また、耐蝕膜101は、例えば、スパッタ、蒸着等によりCr、Auを順次積層した後に、フォトリソグラフィ法により形成されたマスクを介してエッチングすることにより、振動基板21の平面視形状(外形)と同形状に形成される。
Then, as shown in FIG. 5B, a corrosion
The corrosion
In addition, the corrosion
Further, the corrosion
次に、図5(c)に示すように、耐蝕膜101上に、マスク102を形成する。
このマスク102は、溝282、283の壁部に対応した領域に形成される。
また、マスク102は、例えば、フォトリソグラフィ法を用い、フォトレジストを塗布し、露光、現像を行って形成される。
その後、耐蝕膜101をエッチングマスクとして用いて水晶基板128をウエットエッチングする。これにより、図6(a)に示すように、水晶基板128Aを得る。
この水晶基板128Aの平面視形状は、振動基板21と平面視形状とほぼ同形状をなす。
Next, as shown in FIG. 5C, a
This
The
Thereafter, the
The
[2]
次に、マスク102をエッチングマスクとして用いて耐蝕膜101をエッチングする。これにより、図6(b)に示すように、耐蝕膜101Aを得る。
この耐蝕膜101Aの平面視形状は、マスク102の平面視形状とほぼ同形状をなす。
そして、マスク102および耐蝕膜101Aをエッチングマスクとして用いて水晶基板128Aをウエットエッチングする。これにより、図6(c)に示すように、溝282、283および凸条284、285を有する振動腕28が形成される。すなわち、振動基板21が形成される。
[2]
Next, the corrosion
The plan view shape of the corrosion-
Then, the
かかるウエットエッチングは、ハーフエッチングとなるように、エッチング時間を管理する。これにより、振動腕28の厚さ方向での中央部が残存し、溝282、283および凸条284、285が形成される。
その後、耐蝕膜101Aおよびマスク102を除去して、図7(a)に示すように、振動腕28の表面が露出される。
Etching time is managed so that this wet etching is half etching. Thereby, the central part in the thickness direction of the vibrating
Thereafter, the corrosion
[3]
次に、図7(b)に示すように、振動腕28の表面に導体膜103を形成する。
導体膜103は、励振電極群22となるものであり、励振電極群22と同様の構成材料で構成されている。
また、導体膜103は、例えば、前述した耐蝕膜101と同様の構成および形成方法により形成される。
[3]
Next, as shown in FIG. 7B, a
The
The
そして、図7(c)に示すように、導体膜103をエッチングすることにより、励振電極群22が形成される。
かかるエッチングは、例えば、フォトリソグラフィ法により前述したマスク102と同形状に形成されたマスクを介して行われる。
以上のようにして、溝282、283および凸条284、285を有するとともに励振電極群22が形成された振動腕28が形成される。
Then, as shown in FIG. 7C, the
Such etching is performed, for example, via a mask formed in the same shape as the
As described above, the vibrating
以上説明したような第1実施形態によれば、振動腕28、29の各主面にY軸方向に延在する溝282、283、292、293が設けられているので、振動腕28にX軸方向の電界を効率的に印加することができる。
また、振動腕28、29の各側面にY軸方向に延在する凸条284、285、294、295が設けられているので、振動腕28、29のX軸方向での曲げ剛性を抑えつつ捩り剛性を高めることができる。そのため、振動腕28、29をX軸方向に屈曲振動させたときに、不要な振動モードの振動を抑制することができる。また、振動腕28、29のX軸方向での曲げ剛性を抑えられるので、振動腕28、29の長尺化を防止し、その結果、振動片2の小型化を図ることができる。
また、このような振動片2をパッケージ3内に収納した振動デバイス1は、小型で、信頼性に優れたものとなる。
According to the first embodiment as described above, since the
In addition, since the
Further, the vibrating device 1 in which such a vibrating
<第2実施形態>
次に、本発明の振動デバイスの第2実施形態について説明する。
図8は、本発明の第2実施形態に係る振動デバイスに備えられた振動片の断面図である。
以下、第2実施形態の振動デバイスについて、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the vibration device of the present invention will be described.
FIG. 8 is a cross-sectional view of the resonator element included in the resonator device according to the second embodiment of the invention.
Hereinafter, the vibration device according to the second embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted.
第2実施形態の振動デバイスは、振動腕の凸条の幅が異なる以外は、第1実施形態とほぼ同様である。なお、図8では、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
本実施形態の振動デバイス1Aは、図8に示すように、パッケージ3内に収納された振動片2Aを有する。
The vibration device according to the second embodiment is substantially the same as the first embodiment except that the width of the ridge of the vibrating arm is different. In FIG. 8, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals.
As illustrated in FIG. 8, the vibration device 1 </ b> A of the present embodiment includes a
この振動片2Aは、振動基板21Aと、その表面上に形成された励振電極群22、23とを有している。
振動基板21Aは、Y軸方向に延出するとともに、X軸方向に並んで設けられた1対の振動腕28A、29Aを有している。
以下、振動腕28Aについて詳述する。なお、凸条294A、295Aを有する振動腕29Aについては、振動腕28Aと同様の構成であるので、その説明を省略する。
This vibrating
The
Hereinafter, the vibrating
振動腕28Aの先端部には、振動腕28Aの基端部よりも横断面積の大きい質量部281が設けられている。
振動腕28Aの上面(主面)には、Y軸方向に延在する溝282が形成され、振動腕28の下面(主面)には、Y軸方向に延在する溝283が形成されている。
また、振動腕28Aの一方の側面(図8にて左側の側面)には、Y軸方向に延在する凸条284Aが形成され、振動腕28の他方の側面(図8にて右側の側面)には、Y軸方向に延在する凸条285Aが形成されている。
A
A
In addition, a
特に、本実施形態では、各凸条284A、285Aの高さは、各凸条284A、285Aの幅よりも小さい。言い換えると、各凸条284A、285Aの幅は、各凸条284A、285Aの高さよりも大きい。これにより、振動腕28AのX軸方向での曲げ剛性を効果的に抑えることができる。
また、以上説明したような第2実施形態によっても、前述した第1の実施形態と同様の効果を奏することができる。
In particular, in the present embodiment, the height of each
Also, the second embodiment as described above can achieve the same effects as those of the first embodiment described above.
<第3実施形態>
次に、本発明の振動デバイスの第3実施形態について説明する。
図9は、本発明の第3実施形態に係る振動デバイスに備えられた振動片の断面図である。
以下、第3実施形態の振動デバイスについて、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the vibration device of the invention will be described.
FIG. 9 is a cross-sectional view of the resonator element included in the resonator device according to the third embodiment of the invention.
Hereinafter, the vibration device according to the third embodiment will be described focusing on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted.
第3実施形態の振動デバイスは、振動腕の溝の深さが異なる以外は、第1実施形態とほぼ同様である。なお、図9では、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
本実施形態の振動デバイス1Bは、図9に示すように、パッケージ3内に収納された振動片2Bを有する。
The vibration device of the third embodiment is substantially the same as the first embodiment except that the groove depth of the vibrating arm is different. In FIG. 9, the same reference numerals are given to the same configurations as those in the above-described embodiment.
As shown in FIG. 9, the vibrating device 1 </ b> B of the present embodiment includes a vibrating
この振動片2Bは、振動基板21Bと、その表面上に形成された励振電極群22、23とを有している。
振動基板21Bは、Y軸方向に延出するとともに、X軸方向に並んで設けられた1対の振動腕28B、29Bを有している。
以下、振動腕28Bについて詳述する。なお、溝292B、293Bを有する振動腕29Bについては、振動腕28Bと同様の構成であるので、その説明を省略する。
The vibrating
The vibration substrate 21B has a pair of
Hereinafter, the vibrating
振動腕28Bの先端部には、振動腕28Bの基端部よりも横断面積の大きい質量部281が設けられている。
振動腕28Bの上面(主面)には、Y軸方向に延在する溝282Bが形成され、振動腕28Bの下面(主面)には、Y軸方向に延在する溝283Bが形成されている。
また、振動腕28Bの一方の側面(図9にて左側の側面)には、Y軸方向に延在する凸条284が形成され、振動腕28Bの他方の側面(図9にて右側の側面)には、Y軸方向に延在する凸条285が形成されている。
A
A
In addition, a
特に、本実施形態では、各溝282B、283Bの深さが、各溝282B、283Bの幅よりも小さくなっている。言い換えると、各溝282B、283Bの幅が、各溝282B、283Bの深さよりも大きくなっている。これにより、凸条284、285の幅は、1対の溝282B、283B間の距離、すなわち、各溝282B、283Bの底壁の厚さに等しくなっている。
また、以上説明したような第3実施形態によっても、前述した第1の実施形態と同様の効果を奏することができる。
In particular, in this embodiment, the depth of each
Also, the third embodiment as described above can achieve the same effects as those of the first embodiment described above.
<第4実施形態>
次に、本発明の振動デバイスの第4実施形態について説明する。
図10は、本発明の第4実施形態に係る振動デバイスに備えられた振動片の断面図である。
以下、第4実施形態の振動デバイスについて、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the vibration device of the invention will be described.
FIG. 10 is a cross-sectional view of the resonator element included in the resonator device according to the fourth embodiment of the invention.
Hereinafter, the vibration device according to the fourth embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted.
第4実施形態の振動デバイスは、振動腕の凸条の高さが異なる以外は、第1実施形態とほぼ同様である。なお、図10では、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
本実施形態の振動デバイス1Cは、図10に示すように、パッケージ3内に収納された振動片2Cを有する。
The vibration device according to the fourth embodiment is substantially the same as the first embodiment except that the height of the ridges of the vibrating arm is different. In FIG. 10, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals.
As shown in FIG. 10, the vibrating device 1 </ b> C of the present embodiment includes a vibrating
この振動片2Cは、振動基板21Cと、その表面上に形成された励振電極群22、23とを有している。
振動基板21Cは、Y軸方向に延出するとともに、X軸方向に並んで設けられた1対の振動腕28C、29Cを有している。
以下、振動腕28Cについて詳述する。なお、凸条294C、295Cを有する振動腕29Cについては、振動腕28Cと同様の構成であるので、その説明を省略する。
This vibrating piece 2C has a vibrating
The
Hereinafter, the vibrating arm 28C will be described in detail. Note that the vibrating
振動腕28Cの先端部には、振動腕28Cの基端部よりも横断面積の大きい質量部281が設けられている。
また、振動腕28Cの上面(主面)には、Y軸方向に延在する溝282が形成され、振動腕28Cの下面(主面)には、Y軸方向に延在する溝283が形成されている。
また、振動腕28Cの一方の側面(図10にて左側の側面)には、Y軸方向に延在する凸条284Cが形成され、振動腕28Cの他方の側面(図10にて右側の側面)には、Y軸方向に延在する凸条285Cが形成されている。
特に、本実施形態では、各凸条284C、285Cの高さは、各凸条284C、285Cの幅よりも大きい。言い換えると、各凸条284C、285Cの幅は、各凸条284C、285Cの高さよりも小さい。これにより、振動腕28Cの捩り剛性を効果的に高めることができる。
A
A
In addition, a protrusion 284C extending in the Y-axis direction is formed on one side surface (left side surface in FIG. 10) of the vibrating arm 28C, and the other side surface (right side surface in FIG. 10) is formed. ) Is formed with
In particular, in the present embodiment, the height of each
また、質量部281のX軸方向での幅W1は、振動腕28Cの基端部のX軸方向での幅W2よりも狭い。言い換えると、振動腕28Cの基端部のX軸方向での幅W2は、質量部281のX軸方向での幅W1よりも広い。これにより、質量部281が振動腕28Cの幅方向の両端から突出するのを防止することができる。そのため、質量部281のX軸方向での幅W1が振動腕28Cの基端部のX軸方向での幅W2と等しい場合に比し、振動腕28Cの捩りモーメントに寄与する質量を減らし、不要な振動モードの振動を抑制することができる。また、振動腕28Cの基端部のX軸方向での幅W2が質量部281のX軸方向での幅W1よりも広くなるので、振動腕28Cの捩り剛性を高めることができる。
また、以上説明したような第4実施形態によっても、前述した第1の実施形態と同様の効果を奏することができる。
Further, the width W1 of the
Also, the fourth embodiment as described above can achieve the same effects as those of the first embodiment described above.
<第5実施形態>
次に、本発明の振動デバイスの第5実施形態について説明する。
図11は、本発明の第5実施形態に係る振動デバイスに備えられた振動片の断面図である。
以下、第5実施形態の振動デバイスについて、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
<Fifth Embodiment>
Next, a fifth embodiment of the vibration device of the invention will be described.
FIG. 11 is a cross-sectional view of the resonator element included in the resonator device according to the fifth embodiment of the invention.
Hereinafter, the vibration device according to the fifth embodiment will be described focusing on the differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted.
第5実施形態の振動デバイスは、振動腕の溝の数および幅が異なる以外は、第1実施形態とほぼ同様である。なお、図11では、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
本実施形態の振動デバイスは、図11に示すように、パッケージ3内に収納された振動片2Dを有する。
The vibrating device of the fifth embodiment is substantially the same as the first embodiment except that the number and width of the grooves of the vibrating arm are different. In FIG. 11, the same reference numerals are given to the same components as those in the above-described embodiment.
As shown in FIG. 11, the vibration device according to the present embodiment includes a
この振動片2Dは、振動基板21Dと、その表面上に形成された励振電極群22、23とを有している。
振動基板21Dは、Y軸方向に延出するとともに、X軸方向に並んで設けられた1対の振動腕28D、29Dを有している。
また、振動腕28D上には、励振電極221D、222D、223D、224Dで構成された励振電極群22Dが設けられ、また、振動腕29D上には、励振電極231D、232D、233D、234Dで構成された励振電極群23Dが設けられている。
以下、振動腕28Dについて詳述する。なお、溝2921、2922、2931、2932および質量部291Dを有する振動腕29Dについては、振動腕28Dと同様の構成であるので、その説明を省略する。
This vibrating
The
In addition, an
Hereinafter, the vibrating
振動腕28Dの先端部には、振動腕28Dの基端部よりも横断面積の大きい質量部281Dが設けられている。
また、振動腕28Dの上面(主面)には、Y軸方向に延在する2つの溝2821、2822が形成され、振動腕28Dの下面(主面)には、Y軸方向に延在する2つの溝2831、2832が形成されている。これにより、振動腕28Dの幅方向での中央部には、上下にそれぞれ突出する凸条が形成されている。
A
Further, two
また、振動腕28Dの一方の側面(図11にて左側の側面)には、Y軸方向に延在する凸条284が形成され、振動腕28Dの他方の側面(図11にて右側の側面)には、Y軸方向に延在する凸条285が形成されている。
このような振動腕28Dによれば、振動腕28Dの幅方向での中央部に上下にそれぞれ突出する凸条が形成されているので、振動腕28のX軸方向での曲げ剛性を抑えつつ捩り剛性を効果的に高めることができる。
また、以上説明したような第5実施形態によっても、前述した第1の実施形態と同様の効果を奏することができる。
Further, on one side surface (left side surface in FIG. 11) of the vibrating
According to such a vibrating
Also, the fifth embodiment as described above can achieve the same effects as those of the first embodiment described above.
以上説明したような各実施形態の振動デバイスは、各種の電子機器に適用することができ、得られる電子機器は、信頼性の高いものとなる。
本発明の振動デバイスを備える電子機器としては、特に限定されないが、例えば、パーソナルコンピュータ(モバイル型パーソナルコンピュータ)、携帯電話機、ディジタルスチルカメラ、インクジェット式吐出装置(例えばインクジェットプリンタ)、ラップトップ型パーソナルコンピュータ、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、電子双眼鏡、POS端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシミュレータ等が挙げられる。
The vibration device of each embodiment as described above can be applied to various electronic devices, and the obtained electronic device has high reliability.
The electronic apparatus provided with the vibration device of the present invention is not particularly limited. For example, a personal computer (mobile personal computer), a mobile phone, a digital still camera, an ink jet type ejection device (for example, an ink jet printer), a laptop personal computer , TV, video camera, video tape recorder, car navigation device, pager, electronic notebook (including communication function), electronic dictionary, calculator, electronic game device, word processor, workstation, video phone, security TV monitor, electronic binoculars POS terminal, medical equipment (eg electronic thermometer, blood pressure monitor, blood glucose meter, electrocardiogram measuring device, ultrasonic diagnostic device, electronic endoscope), fish detector, various measuring equipment, instruments (eg, vehicle, aircraft, ship) Instrumentation), hula Simulator, and the like.
以上、本発明の振動片および振動デバイスを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。
例えば、前述した実施形態では、振動片が2つの振動腕を有する場合を例に説明したが、これに限定されず、振動腕の数は、3以上であってもよい。
As described above, the resonator element and the vibration device of the present invention have been described based on the illustrated embodiment. However, the present invention is not limited to this, and the configuration of each part is an arbitrary configuration having the same function. Can be substituted. In addition, any other component may be added to the present invention. Further, the present invention may be a combination of any two or more configurations (features) of the above embodiments.
For example, in the above-described embodiment, the case where the resonator element has two vibrating arms has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the number of vibrating arms may be three or more.
また、前述した実施形態では、各振動腕が圧電体材料で構成され、各振動腕上に設けた励振電極に通電することにより各振動腕を励振させる構成を例に説明したが、これに限定されず、例えば、各振動腕上に、電極層、圧電体層、電極層をこの順で積層してなる圧電素子を設け、その圧電素子の伸縮により振動腕を振動させる構成であってもよい。
また、本発明の振動デバイスは、水晶発振器(SPXO)、電圧制御水晶発振器(VCXO)、温度補償水晶発振器(TCXO)、恒温槽付水晶発振器(OCXO)等の圧電発振器の他、ジャイロセンサー等に適用される。
Further, in the above-described embodiment, each vibration arm is made of a piezoelectric material, and the configuration in which each vibration arm is excited by energizing the excitation electrode provided on each vibration arm has been described as an example. For example, a configuration may be adopted in which a piezoelectric element in which an electrode layer, a piezoelectric layer, and an electrode layer are stacked in this order is provided on each vibrating arm, and the vibrating arm is vibrated by expansion and contraction of the piezoelectric element. .
In addition, the vibration device of the present invention can be applied to a gyro sensor or the like in addition to a piezoelectric oscillator such as a crystal oscillator (SPXO), a voltage controlled crystal oscillator (VCXO), a temperature compensated crystal oscillator (TCXO), a crystal oscillator with a thermostat (OCXO). Applied.
1‥‥振動デバイス 2‥‥振動片 2A‥‥振動片 2B‥‥振動片 2C‥‥振動片 2D‥‥振動片 3‥‥パッケージ 21‥‥振動基板 21A‥‥振動基板 21B‥‥振動基板 21C‥‥振動基板 21D‥‥振動基板 22‥‥励振電極群 22D‥‥励振電極群 23‥‥励振電極群 23D‥‥励振電極群 24‥‥腕部 25‥‥腕部 27‥‥基部 28‥‥振動腕 28A‥‥振動腕 28B‥‥振動腕 28C‥‥振動腕 28D‥‥振動腕 29‥‥振動腕 29A‥‥振動腕 29B‥‥振動腕 29C‥‥振動腕 29D‥‥振動腕 31‥‥ベース基板 32‥‥枠部材 33‥‥蓋部材 34a‥‥外部端子 34b‥‥外部端子 34c‥‥外部端子 34d‥‥外部端子 35a‥‥マウント電極 35b‥‥マウント電極 36a‥‥導電性接着剤 36b‥‥導電性接着剤 41‥‥接続電極 42‥‥接続電極 101‥‥耐蝕膜 101A‥‥耐蝕膜 102‥‥マスク 103‥‥導体膜 128‥‥水晶基板 128A‥‥水晶基板 221‥‥励振電極 221D‥‥励振電極 222‥‥励振電極 222D‥‥励振電極 223‥‥励振電極 223D‥‥励振電極 224‥‥励振電極 224D‥‥励振電極 231‥‥励振電極 231D‥‥励振電極 232‥‥励振電極 232D‥‥励振電極 233‥‥励振電極 233D‥‥励振電極 234‥‥励振電極 234D‥‥励振電極 281‥‥質量部 281D‥‥質量部 282‥‥溝 282B‥‥溝 283‥‥溝 283B‥‥溝 284‥‥凸条 284A‥‥凸条 284C‥‥凸条 285‥‥凸条 285A‥‥凸条 285C‥‥凸条 291‥‥質量部 291‥‥質量部 291D‥‥質量部 292‥‥溝 292B‥‥溝 293‥‥溝 293B‥‥溝 294‥‥凸条 294A‥‥凸条 294C‥‥凸条 295‥‥凸条 295A‥‥凸条 295C‥‥凸条 2811‥‥基端部 2821‥‥溝 2822‥‥溝 2831‥‥溝 2832‥‥溝 2921‥‥溝 2922‥‥溝 2931‥‥溝 2932‥‥溝 W1‥‥幅 W2‥‥幅
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (12)
前記基部から第1の方向に延出するとともに、前記第1の方向に直交する第2の方向に並んで設けられ、前記第2の方向に屈曲振動する複数の振動腕とを有し、
前記各振動腕は、前記第1の方向および前記第2の方向の両方に直交する第3の方向を法線とする面であって、互いに対向する1対の主面と、前記第2の方向を法線とする面であって、互いに対向する1対の側面とを備え、
前記各主面には、前記第1の方向に延在する溝が形成され、
前記各側面には、前記第1の方向に延在する凸条が形成されていることを特徴とする振動片。 The base,
A plurality of vibrating arms extending in the first direction from the base and arranged in a second direction orthogonal to the first direction, and bending and vibrating in the second direction;
Each of the vibrating arms is a surface having a normal direction in a third direction orthogonal to both the first direction and the second direction, and a pair of main surfaces facing each other, and the second direction A plane whose direction is normal, and a pair of side surfaces facing each other,
A groove extending in the first direction is formed on each main surface,
On each of the side surfaces, a protrusion extending in the first direction is formed.
前記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振動デバイス。 A resonator element according to any one of claims 1 to 11,
A vibrating device comprising: a package for storing the vibrating piece.
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