JP2012023428A - 振動片、振動子及び発振器 - Google Patents
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Abstract
【課題】耐衝撃特性が向上した振動片、この振動片を備えた、振動子及び発振器の提供。
【解決手段】水晶振動片1は、基部10と、基部10から延びる一対の振動腕11と、基部10から延び、可撓性を有する第1保持部12と、を備え、第1保持部12は、振動腕11aの一方側に沿って振動腕11aの先端側に延びる第1腕部12aと、第1腕部12aから振動腕11aの延びる方向に対して交差する方向に沿って振動腕11a,11bの先端越しに延びる第2腕部12bと、第2腕部12bから振動腕11bの他方側に沿って振動腕11bの根元側に延びる第3腕部12cと、を有し、第1腕部12a及び第3腕部12cが、平面視において、振動腕11a,11bが所定の変位量を超えた変位時に、振動腕11a,11bと接触するように、振動腕11a,11bとの間隔W2が設定されていることを特徴とする。
【選択図】図1
【解決手段】水晶振動片1は、基部10と、基部10から延びる一対の振動腕11と、基部10から延び、可撓性を有する第1保持部12と、を備え、第1保持部12は、振動腕11aの一方側に沿って振動腕11aの先端側に延びる第1腕部12aと、第1腕部12aから振動腕11aの延びる方向に対して交差する方向に沿って振動腕11a,11bの先端越しに延びる第2腕部12bと、第2腕部12bから振動腕11bの他方側に沿って振動腕11bの根元側に延びる第3腕部12cと、を有し、第1腕部12a及び第3腕部12cが、平面視において、振動腕11a,11bが所定の変位量を超えた変位時に、振動腕11a,11bと接触するように、振動腕11a,11bとの間隔W2が設定されていることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
本発明は、振動片、この振動片を備えた振動子及びこの振動片を備えた発振器に関する。
特許文献1には、リッド基板と、音叉型圧電振動片と音叉型圧電振動片を囲む外枠フレームとを有するチップ基板と、ベース基板と、を接合してなる圧電デバイスが開示されている。
上記音叉型圧電振動片(以下、振動片という)は、基部と、基部の一端から所定方向に従って延びた少なくとも一対の振動腕とを備え、振動腕の外側に形成されている支持腕を介して外枠フレームと接続されている。
そして、外枠フレームの、基部と対応する内側面には、基部側に突出した基部緩衝部が形成されている。
上記音叉型圧電振動片(以下、振動片という)は、基部と、基部の一端から所定方向に従って延びた少なくとも一対の振動腕とを備え、振動腕の外側に形成されている支持腕を介して外枠フレームと接続されている。
そして、外枠フレームの、基部と対応する内側面には、基部側に突出した基部緩衝部が形成されている。
特許文献1によれば、振動片は、落下などで衝撃力が加えられた場合に、衝撃力によって基部が変位して、外枠フレームの基部緩衝部と衝突することでストッパーとなり、衝撃力に起因する振動腕の先端部と外枠フレームとの衝突を回避できるとされている(特許文献1の図2参照)。
しかしながら、上記構成では、外枠フレーム(チップ基板)がリッド基板とベース基板とに接合されていることによって、外枠フレームの基部緩衝部が剛体となっている。
このことから、上記振動片は、基部が外枠フレームの基部緩衝部と衝突(接触)する際に、衝撃力の緩衝(緩和)が不十分となり、基部を含む基部近傍部分が損傷する虞がある。
これにより、上記振動片は、振動片全体として捉えた場合に、耐衝撃特性に関して更に向上させる必要がある。
しかしながら、上記構成では、外枠フレーム(チップ基板)がリッド基板とベース基板とに接合されていることによって、外枠フレームの基部緩衝部が剛体となっている。
このことから、上記振動片は、基部が外枠フレームの基部緩衝部と衝突(接触)する際に、衝撃力の緩衝(緩和)が不十分となり、基部を含む基部近傍部分が損傷する虞がある。
これにより、上記振動片は、振動片全体として捉えた場合に、耐衝撃特性に関して更に向上させる必要がある。
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]本適用例にかかる振動片は、基部と、前記基部から延びる少なくとも1本の振動腕と、前記基部から延び、可撓性を有する保持部と、を備え、前記保持部は、前記振動腕の一方側に沿って前記振動腕の先端側に延びる第1腕部と、前記第1腕部から前記振動腕の延びる方向に対して交差する方向に沿って前記振動腕の前記先端越しに延びる第2腕部と、前記第2腕部から前記振動腕の他方側に沿って前記振動腕の根元側に延びる第3腕部と、を有し、前記第1腕部及び前記第3腕部の少なくとも一方は、平面視において、前記振動腕が所定の変位量を超えた変位時に、前記振動腕と接触するように前記振動腕との間隔が設定されていることを特徴とする。
これによれば、振動片は、可撓性を有する保持部が、振動腕の先端側に延びる第1腕部と、第1腕部から振動腕の先端越しに延びる第2腕部と、第2腕部から振動腕の根元側に延びる第3腕部と、を有している。そして、第1腕部及び第3腕部の少なくとも一方は、振動腕が所定の変位量を超えた変位時に、振動腕と接触するように振動腕との間隔が設定されている。
このことから、振動片は、例えば、落下などにより衝撃力が加えられ、振動腕が所定の変位量(例えば、屈曲振動時の最大振幅)を超えて変位したときに、第1腕部及び第3腕部の少なくとも一方が振動腕に接触(衝突)する。
このとき、振動片は、保持部の可撓性(弾性)により、各腕部が振動腕と一緒に撓む(変位する)ことによって、振動腕に加わる衝撃力が緩衝(緩和)される。
この結果、振動片は、耐衝撃特性が向上し、衝撃時における振動腕などの損傷を低減することが可能となる。
このことから、振動片は、例えば、落下などにより衝撃力が加えられ、振動腕が所定の変位量(例えば、屈曲振動時の最大振幅)を超えて変位したときに、第1腕部及び第3腕部の少なくとも一方が振動腕に接触(衝突)する。
このとき、振動片は、保持部の可撓性(弾性)により、各腕部が振動腕と一緒に撓む(変位する)ことによって、振動腕に加わる衝撃力が緩衝(緩和)される。
この結果、振動片は、耐衝撃特性が向上し、衝撃時における振動腕などの損傷を低減することが可能となる。
[適用例2]上記適用例にかかる振動片において、前記第1腕部及び前記第3腕部の少なくとも一方は、前記振動腕との間隔が、前記振動腕の先端に向かうに連れて広くなるように設定されていることが好ましい。
これによれば、振動片は、第1腕部及び第3腕部の少なくとも一方が、振動腕との間隔が、振動腕の先端に向かうに連れて広くなるように設定されている。
このことから、振動片は、第1腕部及び第3腕部の少なくとも一方が、振動腕と面接触することが可能となり、例えば、落下などにより衝撃力が加えられた場合に、衝撃力を分散させることができる。
この結果、振動片は、耐衝撃特性がより向上し、衝撃時における振動腕などの損傷をより低減することが可能となる。
このことから、振動片は、第1腕部及び第3腕部の少なくとも一方が、振動腕と面接触することが可能となり、例えば、落下などにより衝撃力が加えられた場合に、衝撃力を分散させることができる。
この結果、振動片は、耐衝撃特性がより向上し、衝撃時における振動腕などの損傷をより低減することが可能となる。
[適用例3]上記適用例にかかる振動片において、前記振動腕を複数本備え、前記振動腕同士の間隔をW1、前記第1腕部と前記第1腕部に隣り合う前記振動腕との間隔及び前記第3腕部と前記第3腕部に隣り合う前記振動腕との間隔をW2としたときに、W1/2≦W2≦W1であることが好ましい。
これによれば、振動片は、W1/2≦W2≦W1であることから、W2が通常の振動範囲で各腕部と振動腕とが干渉するほど狭くなく、かつ必要以上に広くない。
この結果、振動片は、振動腕の通常の振動が阻害されることなく確実に耐衝撃特性が向上し、衝撃時における振動腕などの損傷を低減することが可能となる。
この結果、振動片は、振動腕の通常の振動が阻害されることなく確実に耐衝撃特性が向上し、衝撃時における振動腕などの損傷を低減することが可能となる。
[適用例4]上記適用例にかかる振動片において、前記振動腕は、前記基部側に位置する腕部と、前記腕部より前記先端側に位置し前記腕部より幅が広い錘部と、を有し、前記第1腕部及び前記第3腕部の少なくとも一方が、前記振動腕との接触時に、前記錘部と接触することが好ましい。
これによれば、振動片は、振動腕が基部側に位置する腕部と、腕部より先端側に位置し腕部より幅が広い錘部と、を有していることから、振動腕の先端側の質量が大きくなる。
換言すれば、錘部を備えた振動片は、錘部のない振動片に対して、Q値(振動の状態を現す無次元数であって、この値が大きいほど振動が安定であることを意味する)に関して有利であっても耐衝撃特性に関して不利な形状となる。
しかしながら、本振動片は、第1腕部及び第3腕部の少なくとも一方が、質量の大きい錘部と接触し撓むことで、錘部に加わる衝撃力を緩衝(緩和)することが可能となる。
このことから、振動片は、振動腕が錘部を有している構成において、効果的に耐衝撃特性が向上し、衝撃時における振動腕などの損傷を低減することが可能となる。
換言すれば、錘部を備えた振動片は、錘部のない振動片に対して、Q値(振動の状態を現す無次元数であって、この値が大きいほど振動が安定であることを意味する)に関して有利であっても耐衝撃特性に関して不利な形状となる。
しかしながら、本振動片は、第1腕部及び第3腕部の少なくとも一方が、質量の大きい錘部と接触し撓むことで、錘部に加わる衝撃力を緩衝(緩和)することが可能となる。
このことから、振動片は、振動腕が錘部を有している構成において、効果的に耐衝撃特性が向上し、衝撃時における振動腕などの損傷を低減することが可能となる。
[適用例5]本適用例にかかる振動子は、適用例1ないし適用例4のいずれか一例に記載の振動片と、前記振動片を収容するパッケージと、を備えたことを特徴とする。
これによれば、振動子は、適用例1ないし適用例4のいずれか一例に記載の振動片を備えたことから、耐衝撃特性を向上させることができる。
[適用例6]本適用例にかかる発振器は、適用例1ないし適用例4のいずれか一例に記載の振動片と、前記振動片を発振させる発振回路を有する回路素子と、前記振動片及び前記回路素子を収容するパッケージと、を備えたことを特徴とする。
これによれば、発振器は、適用例1ないし適用例4のいずれか一例に記載の振動片を備えたことから、耐衝撃特性を向上させることができる。
以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態の振動片の概略構成を示す模式図であり、図1(a)は平面図、図1(b)は、図1(a)のA−A線での断面図である。
図1は、第1実施形態の振動片の概略構成を示す模式図であり、図1(a)は平面図、図1(b)は、図1(a)のA−A線での断面図である。
図1に示すように、振動片としての水晶振動片1は、水晶の原石などから所定の角度で切り出されたウエハー状の水晶基板を基材とし、外形形状がフォトリソグラフィ技術を用いたウエットエッチングなどによって形成されている。
水晶振動片1は、基部10と、基部10から互いに沿って延びる一対の振動腕11と、基部10から延び、可撓性を有する保持部としての第1保持部12と、を備えている。
基部10には、振動腕11の延びる方向に対して交差する方向(ここでは、略直交する方向)に沿って、両側から切り欠かれた一対の切り欠き部13が形成されている。
振動腕11は、基部10側に位置する腕部14と、腕部14より先端側に位置し腕部14より幅が広い錘部15と、振動腕11の延びる方向に沿って形成され、一対の振動腕11の並ぶ方向(A−A線に沿った方向)に沿って切断された振動腕11の断面形状が、略H字状となる溝部16と、を有している。
基部10には、振動腕11の延びる方向に対して交差する方向(ここでは、略直交する方向)に沿って、両側から切り欠かれた一対の切り欠き部13が形成されている。
振動腕11は、基部10側に位置する腕部14と、腕部14より先端側に位置し腕部14より幅が広い錘部15と、振動腕11の延びる方向に沿って形成され、一対の振動腕11の並ぶ方向(A−A線に沿った方向)に沿って切断された振動腕11の断面形状が、略H字状となる溝部16と、を有している。
第1保持部12は、基部10から振動腕11の延びる方向に対して交差する方向に突出して折れ曲がり、一対の振動腕11の一方側(紙面左側)に沿って振動腕11の先端側に延びる第1腕部12aと、第1腕部12aから振動腕11の延びる方向に対して交差する方向に沿って振動腕11の先端越しに(紙面において振動腕11の先端の上側を通過して)延びる第2腕部12bと、第2腕部12bから振動腕11の他方側(紙面右側)に沿って振動腕11の根元側に折り返して延びる第3腕部12cと、を有している。
一方、一対の振動腕11の他方側には、基部10から振動腕11の延びる方向に対して交差する方向に突出して折れ曲がり、一対の振動腕11の他方側に沿って振動腕11の先端側に延びる第2保持部17が形成されている。
なお、第2保持部17は、水晶振動片1を収容するパッケージなどの外部部材の設計自由度を高めるなどのために、第1保持部12の第1腕部12aより、かなり短く形成されている。
なお、第2保持部17は、水晶振動片1を収容するパッケージなどの外部部材の設計自由度を高めるなどのために、第1保持部12の第1腕部12aより、かなり短く形成されている。
図1(a)に示すように、水晶振動片1は、一対(2本)の振動腕11と、基部10とを含んで音叉を構成することで、音叉型水晶振動片となっており、第1保持部12、第2保持部17の各保持部分18(ここでは、3箇所)が、パッケージなどの外部部材に、導電性接着剤などを用いて固定されるようになっている。
そして、水晶振動片1は、一対の振動腕11に形成された図示しない励振電極に、第1保持部12、第2保持部17に形成された図示しないマウント電極、及び基部10に形成された図示しない引き出し電極を経由して外部から駆動信号が印加されることにより、一対の振動腕11が、所定の周波数(例えば、32kHz)で矢印B方向(一対の振動腕11が互いに離れる方向)及び矢印C方向(一対の振動腕11が互いに近づく方向)に交互に屈曲振動(共振)する。
そして、水晶振動片1は、一対の振動腕11に形成された図示しない励振電極に、第1保持部12、第2保持部17に形成された図示しないマウント電極、及び基部10に形成された図示しない引き出し電極を経由して外部から駆動信号が印加されることにより、一対の振動腕11が、所定の周波数(例えば、32kHz)で矢印B方向(一対の振動腕11が互いに離れる方向)及び矢印C方向(一対の振動腕11が互いに近づく方向)に交互に屈曲振動(共振)する。
この際、水晶振動片1は、振動腕11に溝部16が形成されていることで、屈曲振動によって発生する熱が、溝部16によって拡散(熱伝導)し難くなるように構成されていることから、熱弾性損失(屈曲振動する振動片の圧縮部と伸張部との間で発生する熱伝導により生じる振動エネルギーの損失)を抑制することが可能となっている。
また、水晶振動片1は、振動腕11に錘部15が形成されていることで、錘部15の慣性質量の増加による共振周波数低減効果により、例えば、共振周波数を維持しながら振動腕を短くすることができる。
即ち、水晶振動片1は、錘部がない構造の水晶振動片と比較して、同じ共振周波数であれば、振動腕の長さを一定に保ちながら振動腕の腕幅を広げることが可能になることから、屈曲振動によって発生する熱の移動に要する時間が増大し、結果として熱弾性損失を低減すること、換言すればQ値の向上を図ることが可能になる。
加えて、水晶振動片1は、基部10に切り欠き部13及び基部10から延びる第1保持部12、第2保持部17を有することで、振動腕11の屈曲振動に伴う外部への振動漏れを低減することができる。
また、水晶振動片1は、振動腕11に錘部15が形成されていることで、錘部15の慣性質量の増加による共振周波数低減効果により、例えば、共振周波数を維持しながら振動腕を短くすることができる。
即ち、水晶振動片1は、錘部がない構造の水晶振動片と比較して、同じ共振周波数であれば、振動腕の長さを一定に保ちながら振動腕の腕幅を広げることが可能になることから、屈曲振動によって発生する熱の移動に要する時間が増大し、結果として熱弾性損失を低減すること、換言すればQ値の向上を図ることが可能になる。
加えて、水晶振動片1は、基部10に切り欠き部13及び基部10から延びる第1保持部12、第2保持部17を有することで、振動腕11の屈曲振動に伴う外部への振動漏れを低減することができる。
ここで、第1保持部12について詳述する。
なお、以降の説明で一対の振動腕11を個々に表す必要がある場合には、一方側(紙面左側、第1腕部12a側)を11aとし、他方側(紙面右側、第3腕部12c側)を11bとする。
第1保持部12の第1腕部12a及び第3腕部12cは、振動腕11が所定の変位量(例えば、屈曲振動時の最大振幅)を超えた変位時(例えば、振動腕11の延びる方向に対して略直交する矢印D方向の落下衝撃時)に、振動腕11の錘部15と接触するように、第1腕部12aと振動腕11aの錘部15との間隔及び第3腕部12cと振動腕11bの錘部15との間隔が設定されている。
ここで、上記間隔は、振動腕11の先端に向かうに連れて広くなるように設定されていることが好ましい。
なお、以降の説明で一対の振動腕11を個々に表す必要がある場合には、一方側(紙面左側、第1腕部12a側)を11aとし、他方側(紙面右側、第3腕部12c側)を11bとする。
第1保持部12の第1腕部12a及び第3腕部12cは、振動腕11が所定の変位量(例えば、屈曲振動時の最大振幅)を超えた変位時(例えば、振動腕11の延びる方向に対して略直交する矢印D方向の落下衝撃時)に、振動腕11の錘部15と接触するように、第1腕部12aと振動腕11aの錘部15との間隔及び第3腕部12cと振動腕11bの錘部15との間隔が設定されている。
ここで、上記間隔は、振動腕11の先端に向かうに連れて広くなるように設定されていることが好ましい。
上記間隔について詳述すると、水晶振動片1は、振動腕11a,11b同士の間隔をW1、第1腕部12aと第1腕部12aに隣り合う一方側の振動腕11aとの間隔及び第3腕部12cと第3腕部12cに隣り合う他方側の振動腕11bとの間隔をW2としたときに、W1/2≦W2≦W1であることが好ましい。
通常、振動腕11a,11b同士の間隔W1は、小型化の観点などから、互いに干渉しない範囲で、設計上可能な限り狭く設定される。しかしながら、振動腕11a,11b同士の間隔W1は、加工上の制約、例えば、ウエットエッチングにおけるエッチング能力上の制約などから、上記設定より広く設定される場合がある。
水晶振動片1は、これらの要因などを勘案して、W1/2≦W2≦W1が導出されている。
通常、振動腕11a,11b同士の間隔W1は、小型化の観点などから、互いに干渉しない範囲で、設計上可能な限り狭く設定される。しかしながら、振動腕11a,11b同士の間隔W1は、加工上の制約、例えば、ウエットエッチングにおけるエッチング能力上の制約などから、上記設定より広く設定される場合がある。
水晶振動片1は、これらの要因などを勘案して、W1/2≦W2≦W1が導出されている。
なお、水晶振動片1は、ウエットエッチング工程において、錘部15の一方側と他方側とで、W1とW2との寸法差に起因するエッチング速度差が発生し、錘部15の形状精度(バランス)に影響が生じる虞を回避するために、W1とW2との寸法差を小さくすることが好ましい。
ここで、W2は、各腕部12a,12cと錘部15との間隔が、振動腕11の先端に向かうに連れて広くなるように設定されている場合には、錘部15の根元側における間隔(狭い方の間隔)のことをいう。
また、各腕部12a,12cと錘部15との間隔が、振動腕11の先端に向かうに連れて広くなるように設定されている場合におけるW2からの広がりの程度は、一例として、振動腕11a,11bが落下衝撃時に撓む際の、錘部15を含む先端部分の回転中心を想定し、その回転中心に基づいて振動腕11a,11bをW2相当分回転させたときの各錘部15の傾き具合に合わせて設定する。
さらに正確を期す場合には、有限要素法などに基づいたシミュレーションによって、落下衝撃時の各錘部15の挙動を解析して設定してもよい。
また、各腕部12a,12cと錘部15との間隔が、振動腕11の先端に向かうに連れて広くなるように設定されている場合におけるW2からの広がりの程度は、一例として、振動腕11a,11bが落下衝撃時に撓む際の、錘部15を含む先端部分の回転中心を想定し、その回転中心に基づいて振動腕11a,11bをW2相当分回転させたときの各錘部15の傾き具合に合わせて設定する。
さらに正確を期す場合には、有限要素法などに基づいたシミュレーションによって、落下衝撃時の各錘部15の挙動を解析して設定してもよい。
上述したように、第1実施形態の水晶振動片1は、平面視において、振動腕11が所定の変位量を超えた変位時に、第1保持部12の第1腕部12a及び第3腕部12cが、振動腕11と接触するように振動腕11との間隔W2が設定されている。
このことから、水晶振動片1は、例えば、落下(矢印D方向の落下)などにより衝撃力が加えられ、振動腕11が所定の変位量(例えば、屈曲振動時の最大振幅)を超えて変位したときに、一方側(紙面左側)では、第1腕部12aの側面と振動腕11aの錘部15の側面とが接触(衝突)し、他方側(紙面右側)では、第3腕部12cの側面と振動腕11bの錘部15の側面とが接触(衝突)する。
このことから、水晶振動片1は、例えば、落下(矢印D方向の落下)などにより衝撃力が加えられ、振動腕11が所定の変位量(例えば、屈曲振動時の最大振幅)を超えて変位したときに、一方側(紙面左側)では、第1腕部12aの側面と振動腕11aの錘部15の側面とが接触(衝突)し、他方側(紙面右側)では、第3腕部12cの側面と振動腕11bの錘部15の側面とが接触(衝突)する。
このとき、水晶振動片1は、第1保持部12の可撓性(弾性)により、各腕部12a,12b,12cが振動腕11(錘部15)と一緒に撓む(変位する)ことによって、振動腕11(錘部15)に加わる衝撃力が緩衝(緩和)される。
この結果、水晶振動片1は、耐衝撃特性が向上し、衝撃時における振動腕11(腕部14、錘部15)などの損傷を低減することが可能となる。
この結果、水晶振動片1は、耐衝撃特性が向上し、衝撃時における振動腕11(腕部14、錘部15)などの損傷を低減することが可能となる。
なお、第1保持部12は、第1腕部12aの保持部分18で外部部材に固定されていても、保持部分18から振動腕11aの錘部15が接触する部分までの距離が、片持ち梁として機能する程度に確保されていることで、第1腕部12aにおいて可撓性(弾性)が発揮される。
また、第3腕部12cは、第1腕部12aの保持部分18からの片持ち梁としての腕長さが長いことから、衝撃力に対する緩衝(緩和)能力が第1腕部12aより高くなり得る。
また、第3腕部12cは、第1腕部12aの保持部分18からの片持ち梁としての腕長さが長いことから、衝撃力に対する緩衝(緩和)能力が第1腕部12aより高くなり得る。
加えて、水晶振動片1は、第1腕部12aと振動腕11aの錘部15との間隔及び第3腕部12cと振動腕11bの錘部15との間隔が、振動腕11の先端に向かうに連れて広くなるように設定されている。
このことから、水晶振動片1は、第1腕部12a及び第3腕部12cが、振動腕11a,11bと面接触することが可能となり、例えば、落下などにより衝撃力が加えられた場合に、衝撃力を分散させることができる。
この結果、水晶振動片1は、耐衝撃特性がより向上し、衝撃時における振動腕11などの損傷をより低減することが可能となる。
このことから、水晶振動片1は、第1腕部12a及び第3腕部12cが、振動腕11a,11bと面接触することが可能となり、例えば、落下などにより衝撃力が加えられた場合に、衝撃力を分散させることができる。
この結果、水晶振動片1は、耐衝撃特性がより向上し、衝撃時における振動腕11などの損傷をより低減することが可能となる。
また、水晶振動片1は、W1/2≦W2≦W1であることから、各腕部12a,12cと振動腕11a,11bとの間隔W2が、通常の屈曲振動の範囲で各腕部12a,12cと振動腕11a,11bとが干渉するほど狭くなく、かつ必要以上に広くない。
この結果、水晶振動片1は、振動腕11の通常の屈曲振動が阻害されることなく確実に耐衝撃特性が向上し、衝撃時における振動腕11などの損傷を低減することが可能となる。
この結果、水晶振動片1は、振動腕11の通常の屈曲振動が阻害されることなく確実に耐衝撃特性が向上し、衝撃時における振動腕11などの損傷を低減することが可能となる。
また、水晶振動片1は、振動腕11が基部10側に位置する腕部14と、腕部14より先端側に位置し腕部14より幅が広い錘部15と、を有していることから、振動腕11の先端側の質量が大きくなる構成となっている。
換言すれば、錘部15を備えた水晶振動片1は、錘部15のない他の水晶振動片に対して、Q値に関して有利であっても耐衝撃特性に関して不利な形状となっている。
しかしながら、水晶振動片1は、第1腕部12a及び第3腕部12cが、質量の大きい錘部15と接触し一緒に撓むことによって、錘部15に加わる衝撃力を緩衝(緩和)することが可能となる。
このことから、水晶振動片1は、振動腕11が錘部15を有している構成において、効果的に耐衝撃特性が向上し、衝撃時における振動腕11(錘部15)などの損傷を低減することが可能となる。
換言すれば、錘部15を備えた水晶振動片1は、錘部15のない他の水晶振動片に対して、Q値に関して有利であっても耐衝撃特性に関して不利な形状となっている。
しかしながら、水晶振動片1は、第1腕部12a及び第3腕部12cが、質量の大きい錘部15と接触し一緒に撓むことによって、錘部15に加わる衝撃力を緩衝(緩和)することが可能となる。
このことから、水晶振動片1は、振動腕11が錘部15を有している構成において、効果的に耐衝撃特性が向上し、衝撃時における振動腕11(錘部15)などの損傷を低減することが可能となる。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態として、上記で説明した水晶振動片を備えた振動子について説明する。
図2は、第2実施形態の振動子の概略構成を示す模式図であり、図2(a)は平面図、図2(b)は、図2(a)のE−E線での断面図、図2(c)は、図2(a)のF−F線での断面図である。なお、平面図では、蓋体を省略してある。
次に、第2実施形態として、上記で説明した水晶振動片を備えた振動子について説明する。
図2は、第2実施形態の振動子の概略構成を示す模式図であり、図2(a)は平面図、図2(b)は、図2(a)のE−E線での断面図、図2(c)は、図2(a)のF−F線での断面図である。なお、平面図では、蓋体を省略してある。
図2に示すように、振動子としての水晶振動子5は、第1実施形態の水晶振動片1と、水晶振動片1を収容するパッケージ80と、を備えている。
パッケージ80は、パッケージベース81、シームリング82、蓋体85などから構成されている。
パッケージベース81は、水晶振動片1を収容できるように凹部が形成され、その凹部に、水晶振動片1の各保持部分18を含んだ範囲に形成された図示しないマウント電極と接続される接続パッド88が設けられている。
接続パッド88は、パッケージベース81内の配線に接続され、パッケージベース81の外周部に設けられた外部接続端子83と導通可能に構成されている。
パッケージ80は、パッケージベース81、シームリング82、蓋体85などから構成されている。
パッケージベース81は、水晶振動片1を収容できるように凹部が形成され、その凹部に、水晶振動片1の各保持部分18を含んだ範囲に形成された図示しないマウント電極と接続される接続パッド88が設けられている。
接続パッド88は、パッケージベース81内の配線に接続され、パッケージベース81の外周部に設けられた外部接続端子83と導通可能に構成されている。
パッケージベース81の凹部の周囲には、シームリング82が設けられている。さらに、パッケージベース81の凹部の、平面視において、水晶振動片1と重ならない部分には、底部から一段高い段部が形成され、段付きの貫通穴86が設けられている。
水晶振動片1は、パッケージベース81の接続パッド88に導電性接着剤84を介して接着固定されている。そして、パッケージ80は、パッケージベース81の凹部を覆う蓋体85とシームリング82とがシーム溶接されている。
パッケージベース81の貫通穴86には、金属材料などからなる封止材87が充填されている。この封止材87は、減圧雰囲気内で溶融後固化され、パッケージベース81内が減圧状態を保持できるように、貫通穴86を気密に封止している。
水晶振動子5は、外部接続端子83を介した外部からの駆動信号により水晶振動片1が励振され、所定の周波数(例えば、32kHz)で発振(共振)する。
水晶振動片1は、パッケージベース81の接続パッド88に導電性接着剤84を介して接着固定されている。そして、パッケージ80は、パッケージベース81の凹部を覆う蓋体85とシームリング82とがシーム溶接されている。
パッケージベース81の貫通穴86には、金属材料などからなる封止材87が充填されている。この封止材87は、減圧雰囲気内で溶融後固化され、パッケージベース81内が減圧状態を保持できるように、貫通穴86を気密に封止している。
水晶振動子5は、外部接続端子83を介した外部からの駆動信号により水晶振動片1が励振され、所定の周波数(例えば、32kHz)で発振(共振)する。
上述したように、水晶振動子5は、耐衝撃特性が向上した水晶振動片1を備えていることから、耐衝撃特性を向上させることができる。
(第3実施形態)
次に、第3実施形態として、上記で説明した水晶振動片を備えた発振器について説明する。
図3は、第3実施形態の発振器の概略構成を示す模式図であり、図3(a)は平面図、図3(b)は、図3(a)のG−G線での断面図である。なお、平面図では、蓋体を省略してある。
次に、第3実施形態として、上記で説明した水晶振動片を備えた発振器について説明する。
図3は、第3実施形態の発振器の概略構成を示す模式図であり、図3(a)は平面図、図3(b)は、図3(a)のG−G線での断面図である。なお、平面図では、蓋体を省略してある。
発振器としての水晶発振器6は、上記水晶振動子5の構成に回路素子をさらに備えた構成となっている。なお、水晶振動子5との共通部分については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図3に示すように、水晶発振器6は、第1実施形態の水晶振動片1と、水晶振動片1を発振させる発振回路を有する回路素子としてのICチップ91と、水晶振動片1及びICチップ91を収容するパッケージ180と、を備えている。
ICチップ91は、パッケージベース181の底部に固着され、Au、Alなどの金属ワイヤー92により他の配線と接続されている。
水晶振動片1は、パッケージベース181の底部から一段高いマウント部189に設けられた接続パッド88に、導電性接着剤84を介して接着固定されている。
これにより、水晶振動片1は、ICチップ91との干渉が回避されている。
水晶発振器6は、ICチップ91の発振回路からの駆動信号により水晶振動片1が励振され、所定の周波数(例えば、32kHz)で発振(共振)する。
図3に示すように、水晶発振器6は、第1実施形態の水晶振動片1と、水晶振動片1を発振させる発振回路を有する回路素子としてのICチップ91と、水晶振動片1及びICチップ91を収容するパッケージ180と、を備えている。
ICチップ91は、パッケージベース181の底部に固着され、Au、Alなどの金属ワイヤー92により他の配線と接続されている。
水晶振動片1は、パッケージベース181の底部から一段高いマウント部189に設けられた接続パッド88に、導電性接着剤84を介して接着固定されている。
これにより、水晶振動片1は、ICチップ91との干渉が回避されている。
水晶発振器6は、ICチップ91の発振回路からの駆動信号により水晶振動片1が励振され、所定の周波数(例えば、32kHz)で発振(共振)する。
上述したように、水晶発振器6は、耐衝撃特性が向上した水晶振動片1を備えていることから、耐衝撃特性を向上させることができる。
なお、上記各実施形態において、水晶振動片1の第1腕部12a及び第3腕部12cと錘部15との間隔は、振動腕11の先端に向かうに連れて広くなるように設定されていなくてもよく、例えば、一定であってもよい。
また、水晶振動片1は、第1腕部12a及び第3腕部12cの両方ではなく、第1腕部12aまたは第3腕部12cが、錘部15と接触するように構成されていてもよい。
なお、上記各実施形態において、水晶振動片1の切り欠き部13、錘部15、溝部16は、なくてもよい。また、溝部16は、各振動腕11a,11bの片側だけに形成されていてもよい。
また、水晶振動片1の振動腕11の数は、2本としたが、これに限定するものではなく、1本、または3本以上でもよい。
また、水晶振動片1は、第1腕部12a及び第3腕部12cの両方ではなく、第1腕部12aまたは第3腕部12cが、錘部15と接触するように構成されていてもよい。
なお、上記各実施形態において、水晶振動片1の切り欠き部13、錘部15、溝部16は、なくてもよい。また、溝部16は、各振動腕11a,11bの片側だけに形成されていてもよい。
また、水晶振動片1の振動腕11の数は、2本としたが、これに限定するものではなく、1本、または3本以上でもよい。
なお、上記各実施形態では、振動片を水晶としたが、これに限定するものではなく、例えば、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)、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)などの圧電体、または酸化亜鉛(ZnO)、窒化アルミニウム(AlN)などの圧電体を被膜として備えたシリコンなどであってもよい。
1…振動片としての水晶振動片、5…振動子としての水晶振動子、6…発振器としての水晶発振器、10…基部、11…一対の振動腕、11a,11b…振動腕、12…保持部としての第1保持部、12a…第1腕部、12b…第2腕部、12c…第3腕部、13…切り欠き部、14…腕部、15…錘部、16…溝部、17…第2保持部、18…保持部分、80…パッケージ、81…パッケージベース、82…シームリング、83…外部接続端子、84…導電性接着剤、85…蓋体、86…貫通穴、87…封止材、88…接続パッド、91…回路素子としてのICチップ、92…金属ワイヤー、180…パッケージ、181…パッケージベース、189…マウント部、W1…振動腕間の間隔、W2…第1腕部及第3腕部と振動腕との間隔。
Claims (6)
- 基部と、
前記基部から延びる少なくとも1本の振動腕と、
前記基部から延び、可撓性を有する保持部と、を備え、
前記保持部は、前記振動腕の一方側に沿って前記振動腕の先端側に延びる第1腕部と、 前記第1腕部から前記振動腕の延びる方向に対して交差する方向に沿って前記振動腕の前記先端越しに延びる第2腕部と、
前記第2腕部から前記振動腕の他方側に沿って前記振動腕の根元側に延びる第3腕部と、を有し、
前記第1腕部及び前記第3腕部の少なくとも一方は、平面視において、前記振動腕が所定の変位量を超えた変位時に、前記振動腕と接触するように前記振動腕との間隔が設定されていることを特徴とする振動片。 - 請求項1に記載の振動片において、前記第1腕部及び前記第3腕部の少なくとも一方は、前記振動腕との間隔が、前記振動腕の先端に向かうに連れて広くなるように設定されていることを特徴とする振動片。
- 請求項1または請求項2に記載の振動片において、前記振動腕を複数本備え、前記振動腕同士の間隔をW1、前記第1腕部と前記第1腕部に隣り合う前記振動腕との間隔及び前記第3腕部と前記第3腕部に隣り合う前記振動腕との間隔をW2としたときに、
W1/2≦W2≦W1であることを特徴とする振動片。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の振動片において、前記振動腕は、前記基部側に位置する腕部と、前記腕部より前記先端側に位置し前記腕部より幅が広い錘部と、を有し、
前記第1腕部及び前記第3腕部の少なくとも一方が、前記振動腕との接触時に、前記錘部と接触することを特徴とする振動片。 - 請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の振動片と、
前記振動片を収容するパッケージと、を備えたことを特徴とする振動子。 - 請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の振動片と、
前記振動片を発振させる発振回路を有する回路素子と、
前記振動片及び前記回路素子を収容するパッケージと、を備えたことを特徴とする発振器。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2010157626A JP2012023428A (ja) | 2010-07-12 | 2010-07-12 | 振動片、振動子及び発振器 |
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Publications (1)
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JP (1) | JP2012023428A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015149591A (ja) * | 2014-02-06 | 2015-08-20 | セイコーエプソン株式会社 | 振動素子、振動子、発振器、電子機器、センサー、および移動体 |
US9246471B2 (en) | 2013-11-16 | 2016-01-26 | Seiko Epson Corporation | Resonator element, resonator, oscillator, electronic device, and mobile object |
JP2018061286A (ja) * | 2017-12-08 | 2018-04-12 | セイコーエプソン株式会社 | 振動素子、振動子、発振器、電子機器および移動体 |
-
2010
- 2010-07-12 JP JP2010157626A patent/JP2012023428A/ja not_active Withdrawn
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