JP2012060264A - Vibration piece, vibrator, vibration device and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振動片、振動子、振動デバイスおよび電子機器に関するものである。 The present invention relates to a resonator element, a vibrator, a vibration device, and an electronic apparatus.
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3つの振動腕と、各振動腕上に下部電極膜、圧電体膜および上部電極膜がこの順で成膜されて構成された圧電体素子とを有する。このような振動片において、各圧電体素子は、下部電極膜と上部電極膜との間に電界が印加されることにより、圧電層を伸縮させ、振動腕を基部の厚さ方向(いわゆる面外方向)に屈曲振動させる。なお、以下では、説明の便宜上、平行に設けられた3本の振動腕のうちの中央に位置する振動腕を「中央部振動腕」とし、両端に位置する、すなわち中央振動腕を介して対向配置された2本の振動腕を「端部振動腕」とする。
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 disclosed in Patent Document 1 includes a base, three vibrating arms extending from the base so as to be parallel to each other, and a lower electrode film, a piezoelectric film, and an upper electrode film on each vibrating arm. And a piezoelectric element formed and formed in this order. In such a resonator element, each piezoelectric element expands and contracts the piezoelectric layer when an electric field is applied between the lower electrode film and the upper electrode film, and the vibrating arm extends in the thickness direction of the base (so-called out-of-plane). Direction). In the following, for convenience of explanation, the vibrating arm located at the center of the three vibrating arms provided in parallel is referred to as a “central vibrating arm” and is located at both ends, that is, facing through the central vibrating arm. The two resonating arms arranged are referred to as “end resonating arms”.
しかしながら、特許文献1に記載の振動片では、各端部振動腕の中央部振動腕側の部位の剛性が、中央部振動腕と反対側の部位の剛性よりも低くなっている。このような剛性差は、各端部振動腕の一方側には他の振動腕(中央部振動腕)が存在するが、他方側には振動腕が存在せず、各端部振動腕の左右の構成が非対称となっていることに起因するものと推察される。
そのため、前述のように各端部振動腕を基部の厚さ方向に屈曲振動させる際、各端部振動腕には、厚さ方向の振動に加えて、各端部振動腕の軸を中心とした捩じり変形が発生する。その結果、振動片に不本意な振動モードが発生し、各振動腕を効率よく振動させることができず、振動片の発振能力および精度が低下するという問題がある。
However, in the resonator element described in Patent Document 1, the rigidity of the portion of each end vibrating arm on the central vibrating arm side is lower than the rigidity of the portion on the opposite side of the central vibrating arm. Such a stiffness difference is that there is another vibrating arm (center vibrating arm) on one side of each end vibrating arm, but there is no vibrating arm on the other side. This is presumably due to the asymmetrical structure.
Therefore, when bending each end vibration arm in the thickness direction of the base as described above, each end vibration arm is centered on the axis of each end vibration arm in addition to vibration in the thickness direction. Torsional deformation occurs. As a result, an unintentional vibration mode is generated in the vibrating piece, and each vibrating arm cannot be vibrated efficiently, resulting in a problem that the oscillation capacity and accuracy of the vibrating piece are lowered.
本発明の目的は、優れた振動特性を発揮することのできる振動片を提供すること、また、この振動片を備える信頼性に優れた振動子、振動デバイスおよび電子機器を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a resonator element that can exhibit excellent vibration characteristics, and to provide a highly reliable vibrator, resonator device, and electronic apparatus including the resonator element.
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、第1の方向と該第1の方向に直交する第2の方向とを含む平面上に設けられた基部と、
前記基部から前記第1の方向に延出し、前記第2の方向に複数並んで設けられた振動腕と、を有し、
前記振動腕の各々は、前記平面の法線方向に屈曲振動し、
複数の前記振動腕は、前記第2の方向の両端に位置する一対の外側振動腕を含み、
前記外側振動腕の各々は、前記外側振動腕の前記第2の方向の幅を二等分する線により、他方の前記外側振動腕側に位置する第1部位と、他方の前記外側振動腕の反対側に位置する第2部位とに区分したときに、前記第1部位は、前記第2部位よりも剛性が高い部分を有していることを特徴とする。
これにより、屈曲振動時に各外側振動腕に捩じり変形が生じるのを防止または抑制することができ、各振動腕を効率よく屈曲振動させることができるため、優れた振動特性を有する振動片を得ることができる。
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 provided on a plane including a first direction and a second direction orthogonal to the first direction;
A plurality of vibrating arms extending in the first direction from the base and provided side by side in the second direction;
Each of the vibrating arms bends and vibrates in the normal direction of the plane,
The plurality of resonating arms include a pair of outer resonating arms located at both ends in the second direction,
Each of the outer vibrating arms includes a first portion located on the other outer vibrating arm side by a line that bisects the width of the outer vibrating arm in the second direction, and the other outer vibrating arm. When divided into the second part located on the opposite side, the first part has a portion having higher rigidity than the second part.
Accordingly, it is possible to prevent or suppress the torsional deformation of each outer vibrating arm during bending vibration, and to efficiently bend and vibrate each vibrating arm. Therefore, a vibrating piece having excellent vibration characteristics can be obtained. Obtainable.
[適用例2]
本発明の振動片では、前記外側振動腕の各々の前記第1部位は、前記第2部位よりも厚い部分を有していることを特徴とすることが好ましい。
これにより、簡単な構成で、屈曲振動時に各外側振動腕に捩じり変形が生じるのを防止または抑制することができる。
[Application Example 2]
In the resonator element according to the aspect of the invention, it is preferable that the first part of each of the outer vibrating arms has a thicker part than the second part.
Thereby, it is possible to prevent or suppress the torsional deformation of each outer vibrating arm during bending vibration with a simple configuration.
[適用例3]
本発明の振動片では、前記外側振動腕の各々は、前記屈曲振動により圧縮または伸長する第1の面と、前記第1の面が圧縮したときに伸長し前記第1の面が伸長したときに圧縮する第2の面と、前記第1の面と前記第2の面とを接続する第3の面を有し、
前記第1の面、前記第2の面および前記第3の面の少なくとも一つの面の前記第1部位には、補強部材が設けられたことを特徴とすることが好ましい。
これにより、補強部材の設置を簡単に行うことができる。
[Application Example 3]
In the resonator element according to the aspect of the invention, each of the outer vibrating arms includes a first surface that is compressed or extended by the bending vibration, and an extension when the first surface is compressed and the first surface is extended. A second surface that compresses the first surface, and a third surface that connects the first surface and the second surface;
It is preferable that a reinforcing member is provided in the first portion of at least one of the first surface, the second surface, and the third surface.
Thereby, installation of a reinforcement member can be performed easily.
[適用例4]
本発明の振動片では、前記補強部材は、各前記外側振動腕の先端部に設けられたことを特徴とすることが好ましい。
これにより、各外側振動腕を屈曲振動させるための圧電体素子の設置スペースを十分に確保することができる。
[Application Example 4]
In the resonator element according to the aspect of the invention, it is preferable that the reinforcing member is provided at a distal end portion of each of the outer vibrating arms.
Thereby, the installation space of the piezoelectric element for bending and vibrating each outer vibrating arm can be sufficiently secured.
[適用例5]
本発明の振動片では、前記補強部材は、SiO2、Al、Al2O3、TiO2、Cr、Fe、Ni、Cu、Ag、Au、Ti、およびPtのいずれかを用いて構成されたことを特徴とすることが好ましい。
金属もしくは絶縁材料(例えばセラミックス)は、気相成膜法により簡単かつ高精度に成膜することができる。このようなことから、補強部材を金属もしくは絶縁材料を成膜することにより形成することで、補強部材を簡単に形成することができる。
[Application Example 5]
In the resonator element according to the aspect of the invention, the reinforcing member is configured using any one of SiO 2 , Al, Al 2 O 3 , TiO 2 , Cr, Fe, Ni, Cu, Ag, Au, Ti, and Pt. It is preferable to be characterized by this.
A metal or an insulating material (for example, ceramics) can be easily and accurately formed by a vapor deposition method. For this reason, the reinforcing member can be easily formed by forming the reinforcing member by depositing a metal or an insulating material.
[適用例6]
本発明の振動子は、本発明の振動片と、
前記振動片を収納したパッケージと、を備えたことを特徴とする。
これにより、信頼性に優れた振動子を提供することができる。
[適用例7]
本発明の振動デバイスは、本発明の振動片と、
前記振動片に接続された発振回路と、を備えたことを特徴とする。
これにより、信頼性に優れた発振器等の振動デバイスを提供することができる。
[適用例8]
本発明の電子機器は、本発明の振動片を備えたことを特徴とする。
これにより、信頼性に優れた携帯電話、パーソナルコンピューター、デジタルカメラ等の電子機器を提供することができる。
[Application Example 6]
The vibrator of the present invention includes the resonator element of the present invention,
And a package containing the resonator element.
Thereby, a vibrator having excellent reliability can be provided.
[Application Example 7]
The vibrating device of the present invention includes the vibrating piece of the present invention,
And an oscillation circuit connected to the resonator element.
Thereby, it is possible to provide a vibration device such as an oscillator having excellent reliability.
[Application Example 8]
An electronic apparatus according to the present invention includes the resonator element according to the present invention.
Accordingly, it is possible to provide electronic devices such as a mobile phone, a personal computer, and a digital camera that are excellent in reliability.
以下、本発明の振動片、振動子、振動デバイスおよび電子機器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子を示す断面図、図2は、図1に示す振動子を示す上面図、図3は、図1に示す振動子に備えられた振動片を示す下面図、図4は、(a)は、図2中のA−A線断面図、(b)は、図2中のB−B線断面図、図5は、図2に示す振動片の動作を説明するための斜視図、図6は、従来の振動片の動作を説明するための平面図である。なお、各図では、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、Y軸に平行な方向(第1の方向)をY軸方向、X軸に平行な方向(第2の方向)を「X軸方向」、Z軸に平行な方向(第1の方向と第2の方向とを含む平面の法線方向)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。
図1に示す振動子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。
以下、振動子1を構成する各部を順次詳細に説明する。
Hereinafter, a resonator element, a vibrator, a vibration device, and an electronic apparatus according to the invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
<First Embodiment>
1 is a cross-sectional view showing the vibrator according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a top view showing the vibrator shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a vibration provided in the vibrator shown in FIG. FIG. 4A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2, FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 2, and FIG. 5 is FIG. FIG. 6 is a perspective view for explaining the operation of the resonator element, and FIG. 6 is a plan view for explaining the operation of the conventional resonator element. In each figure, 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 Y-axis (first direction) is the Y-axis direction, the direction parallel to the X-axis (second direction) is the “X-axis direction”, and the direction parallel to the Z-axis (first The normal direction of the plane including the second direction and the second direction) 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”.
A vibrator 1 shown in FIG. 1 includes a vibrating
Hereinafter, each part which comprises the vibrator | oscillator 1 is demonstrated in detail sequentially.
(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3脚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上に設けられた圧電体素子22、23、24および接続電極41、42と、補強部材51、52、53とを有している。
(Vibration piece)
First, the
The
振動基板21は、基部27と、3つの振動腕28、29、30とを有している。
振動基板21の構成材料としては、所望の振動特性を発揮することができるものであれば、特に限定されず、各種圧電体材料および各種非圧電体材料を用いることができる。
かかる圧電体材料としては、例えば、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(Xカット板、ATカット板、Zカット板等)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(特に周波数温度特性)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。
The
The constituent material of the
Examples of the piezoelectric material include crystal, lithium tantalate, lithium niobate, lithium borate, and barium titanate. In particular, the piezoelectric material constituting the
また、かかる非圧電体材料としては、例えば、シリコン、石英等が挙げられる。特に、振動基板21を構成する非圧電体材料としてはシリコンが好ましい。シリコンで振動基板21を構成すると、振動基板21の振動特性を優れたものを比較的安価に実現することができる。また、基部27に集積回路を形成するなどして、振動片2と他の回路素子との一体化も容易である。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。
Examples of the non-piezoelectric material include silicon and quartz. In particular, silicon is preferable as the non-piezoelectric material constituting the
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略板状をなしている。また、図1および図3に示すように、基部27は、薄肉に形成された薄肉部271と、この薄肉部271よりも厚肉に形成された厚肉部272とを有し、これらがY軸方向に並んで設けられている。
また、薄肉部271は、後述する各振動腕28、29、30と等しい厚さとなるように形成されている。したがって、厚肉部272は、そのZ軸方向での厚さが各振動腕28、29、30のZ軸方向での厚さよりも大きい部分である。
このような薄肉部271および厚肉部272を形成することにより、振動腕28、29、30の厚さを薄くして振動腕28、29、30の振動特性を向上させるとともに、振動片2を製造する際のハンドリング性を優れたものとすることができる。
そして、基部27の薄肉部271の厚肉部272とは反対側には、3つの振動腕28、29、30が接続されている。
In such a
The
By forming the
Three vibrating
振動腕(外側振動腕)28、29は、基部27のX軸方向での両端部に接続され、振動腕30は、基部27のX軸方向での中央部に接続されている。
3つの振動腕28、29、30は、互いに平行となるように基部27からそれぞれY軸方向に延出して設けられている。より具体的には、3つの振動腕28、29、30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。
The vibrating arms (outer vibrating arms) 28 and 29 are connected to both ends of the base 27 in the X-axis direction, and the vibrating
The three vibrating
振動腕28、29、30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。
また、各振動腕28、29、30は、長手方向での全域に亘って幅が一定となっている。なお、各振動腕28、29、30は、幅の異なる部分を有していてもよい。
また、振動腕28、29、30は、互いに同じ長さとなるように形成されている。なお、振動腕28、29、30の長さは、各振動腕28、29、30の幅、厚さ等に応じて設定されるものであり、互いに異なっていてもよい。
なお、振動腕28、29、30の各先端部には、必要に応じて、基端部よりも横断面積が大きい質量部(ハンマーヘッド)を設けてもよい。この場合、振動片2をより小型なものとしたり、振動腕28、29、30の屈曲振動の周波数をより低めたりすることができる。
Each of the vibrating
In addition, each of the vibrating
The vibrating
In addition, you may provide the mass part (hammer head) with a larger cross-sectional area than a base end part in each front-end | tip part of the vibrating
図4(a)に示すように、振動腕28の上面281上には、補強部材51が設けられている。同様に、振動腕29の上面291上には、補強部材52が設けられ、また、振動腕30の上面301上には、補強部材53が設けられている。これら補強部材51、52、53のうちの補強部材51、52は、後述するように、振動腕28、29の剛性を部分的に高める機能を有している。さらに、補強部材51、52、53は、例えば、エネルギー線の照射により一部または全部が除去されることにより質量を減少させて、振動腕28、29、30の共振周波数を調整する錘部としても機能する。
As shown in FIG. 4A, a reinforcing
また、図4(b)に示すように、振動腕28上には、圧電体素子22が設けられ、また、振動腕29上には、圧電体素子23が設けられ、さらに、振動腕30上には、圧電体素子24が設けられている。これにより、振動腕28、29、30自体が圧電性を有していなかったり、振動腕28、29、30が圧電性を有していても、その分極軸や結晶軸の方向がZ軸方向での屈曲振動に適していなかったりする場合でも、比較的簡単かつ効率的に、各振動腕28、29、30をZ軸方向に屈曲振動させることができる。また、振動腕28、29、30の圧電性の有無、分極軸や結晶軸の方向を問わないので、各振動腕28、29、30の材料の選択の幅が広がる。そのため、所望の振動特性を有する振動片2を比較的簡単に実現することができる。
As shown in FIG. 4B, the
圧電体素子22は、通電により伸縮して振動腕28をZ軸方向に屈曲振動させる機能を有する。また、圧電体素子23は、通電により伸縮して振動腕29をZ軸方向に屈曲振動させる機能を有する。また、圧電体素子24は、通電により伸縮して振動腕30をZ軸方向に屈曲振動させる機能を有する。
このような圧電体素子22は、図4(b)に示すように、振動腕28上に、第1の電極層221、圧電体層(圧電薄膜)222、第2の電極層223がこの順で積層されて構成されている。同様に、圧電体素子23は、振動腕29上に、第1の電極層231、圧電体層232、第2の電極層233がこの順で積層されて構成されている。また、圧電体素子24は、振動腕30上に、第1の電極層241、圧電体層242、第2の電極層243がこの順で積層されて構成されている。
The
As shown in FIG. 4B, the
以下、圧電体素子22を構成する各層を順次詳細に説明する。なお、圧電体素子23、24の各層の構成については、圧電体素子22と同様であるため、その説明を省略する。
[第1の電極層]
第1の電極層221は、基部27上から振動腕28上にその延出方向(Y軸方向)に沿って設けられている。
Hereinafter, each layer constituting the
[First electrode layer]
The
本実施形態では、振動腕28上において、第1の電極層221の長さは、振動腕28の長さよりも短くなっている。
また、本実施形態では、第1の電極層221の長さは、振動腕28の長さの2/3程度に設定されている。なお、第1の電極層221の長さは、振動腕28の長さの1/3〜1程度に設定することができる。
In the present embodiment, on the vibrating
In the present embodiment, the length of the
このような第1の電極層221は、金(Au)、金合金、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、アルミニウム合金、銀(Ag)、銀合金、クロム(Cr)、クロム合金、銅(Cu)、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)、タングステン(W)、鉄(Fe)、チタン(Ti)、コバルト(Co)、亜鉛(Zn)、ジルコニウム(Zr)等の金属材料、酸化インジウムスズ(ITO)等の導電材料により形成することができる。
中でも、第1の電極層221の構成材料としては、金を主材料とする金属(金、金合金)、白金を用いるのが好ましく、金を主材料とする金属(特に金)を用いるのがより好ましい。
Auは、導電性に優れ(電気抵抗が小さく)、酸化に対する耐性に優れているため、電極材料として好適である。また、AuはPtに比しエッチングにより容易にパターニングすることができる。さらに、第1の電極層221を金または金合金で構成することにより、圧電体層222の配向性を高めることもできる。
Such a
Among them, as a constituent material of the
Au is suitable as an electrode material because it has excellent conductivity (low electrical resistance) and excellent resistance to oxidation. Further, Au can be easily patterned by etching as compared with Pt. Furthermore, the orientation of the
また、第1の電極層221の平均厚さは、特に限定されないが、例えば、1〜300nm程度であるのが好ましく、10〜200nmであるのがより好ましい。これにより、第1の電極層221が圧電体素子22の駆動特性や振動腕28の振動特性に悪影響を与えるのを防止しつつ、前述したような第1の電極層221の導電性を優れたものとすることができる。
The average thickness of the
なお、例えば第1の電極層221を金で構成し、振動基板21を水晶で構成した場合、これらの密着性が低い。そのため、このような場合、第1の電極層221と振動基板21との間には、Ti、Cr等で構成された下地層を設けるのが好ましい。これにより、下地層と振動腕28との密着性、および、下地層と第1の電極層221との密着性をそれぞれ優れたものとすることができる。その結果、第1の電極層221が振動腕から剥離するのを防止し、振動片2の信頼性を優れたものとすることができる。
この下地層の平均厚さは、下地層が圧電体素子22の駆動特性や振動腕28の振動特性に悪影響を与えるのを防止しつつ、前述したような密着性を高める効果を発揮することができれば、特に限定されないが、例えば、1〜300nm程度であるのが好ましい。
For example, when the
The average thickness of the underlayer can exert the effect of improving the adhesion as described above while preventing the underlayer from adversely affecting the driving characteristics of the
[圧電体層]
圧電体層222は、第1の電極層221上に振動腕28の延出方向(Y軸方向)に沿って設けられている。
また、振動腕28の延出方向(Y軸方向)における圧電体層222の長さは、同方向(Y軸方向)における第1の電極層221の長さに略等しい。
これにより、圧電体層222のY軸方向の全域に亘って前述したように第1の電極層221の表面状態により圧電体層222の配向性を高めることができる。そのため、振動腕28の長手方向(Y軸方向)において圧電体層222を均質化することができる。
[Piezoelectric layer]
The
In addition, the length of the
Thereby, the orientation of the
また、圧電体層222の基部27側の端部(すなわち圧電体層222の基端部)は、振動腕28と基部27との境界部を跨ぐように設けられている。これにより、圧電体素子22の駆動力を振動腕28に効率的に伝達させることができる。また、振動腕28と基部27との境界部における剛性の急激な変化を緩和することができる。そのため、振動片2のQ値を高めることができる。
Further, the end portion on the
このような圧電体層222の構成材料(圧電体材料)としては、例えば、酸化亜鉛(ZnO)、窒化アルミニウム(AlN)、タンタル酸リチウム(LiTaO3)、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、ニオブ酸カリウム(KNbO3)、四ホウ酸リチウム(Li2B4O7)、チタン酸バリウム(BaTiO3)、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等が挙げられるが、AIN、ZnOを用いるのが好ましい。
Examples of the constituent material (piezoelectric material) of the
中でも、圧電体層222の構成材料としては、ZnO、AlNを用いるのが好ましい。ZnO(酸化亜鉛)や窒化アルミニウム(AlN)は、c軸配向性に優れている。そのため、圧電体層222をZnOを主材料として構成することにより、振動片2のCI値を低減することができる。また、これらの材料は、反応性スパッタリング法により成膜することができる。
また、圧電体層222の平均厚さは、50〜3000[nm]であるのが好ましく、100〜2000[nm]であるのがより好ましい。これにより、圧電体層222が振動腕28の振動特性に悪影響を与えるのを防止しつつ、圧電体素子22の駆動特性を優れたものとすることができる。
Among these, it is preferable to use ZnO or AlN as the constituent material of the
The average thickness of the
[第2の電極層]
第2の電極層223は、圧電体層222上に振動腕28の延出方向(Y軸方向)に沿って設けられている。
また、振動腕28の延出方向(Y軸方向)における第2の電極層223の長さは、圧電体層222の長さに略等しい。これにより、第2の電極層223と前述した第1の電極層221との間に生じる電界により、振動腕28の延出方向(Y軸方向)において圧電体層222の全域を伸縮させることができる。そのため、振動効率を高めることができる。
[Second electrode layer]
The
In addition, the length of the
このような第2の電極層223は、金(Au)、金合金、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、アルミニウム合金、銀(Ag)、銀合金、クロム(Cr)、クロム合金、銅(Cu)、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)、タングステン(W)、鉄(Fe)、チタン(Ti)、コバルト(Co)、亜鉛(Zn)、ジルコニウム(Zr)等の金属材料、酸化インジウムスズ(ITO)等の導電材料により形成することができる。特に、第2の電極層223の構成材料は、第1の電極層221と同様、金を主材料とする金属(金、金合金)、白金を用いるのが好ましく、金を主材料とする金属(特に金)を用いるのがより好ましい。
また、第2の電極層223の平均厚さは、特に限定されないが、例えば、1〜300nm程度であるのが好ましく、10〜200nmであるのがより好ましい。これにより、第2の電極層223が圧電体素子22の駆動特性や振動腕28の振動特性に悪影響を与えるのを防止しつつ、第2の電極層223の導電性を優れたものとすることができる。
The
The average thickness of the
なお、圧電体層222と第2の電極層223との間には、必要に応じて、SiO2(酸化ケイ素)、AlN(窒化アルミ)等の絶縁体層を設けてもよい。この絶縁体層は、圧電体層222を保護するとともに、第1の電極層221と第2の電極層223との間の短絡を防止する機能を有する。また、この絶縁体層は、圧電体層222の上面のみを覆うように形成してもよいし、圧電体層222の上面および圧電体層222の側面(第1の電極層221に接する面以外の面)も覆うように形成してもよい。
この絶縁体層の平均厚さは、特に限定されないが、50〜500nmであるのが好ましい。かかる厚さが前記下限値未満であると、前述したような短絡を防止する効果が小さくなる傾向となり、一方、かかる厚さが前記上限値を超えると、圧電体素子22の特性に悪影響を与えるおそれがある。
Note that an insulating layer such as SiO 2 (silicon oxide) or AlN (aluminum nitride) may be provided between the
The average thickness of the insulator layer is not particularly limited, but is preferably 50 to 500 nm. When the thickness is less than the lower limit value, the effect of preventing the short circuit as described above tends to be reduced. On the other hand, when the thickness exceeds the upper limit value, the characteristics of the
このような圧電体素子22においては、第1の電極層221と第2の電極層223との間に電圧が印加されると、圧電体層222にZ軸方向の電界が生じる。この電界により、圧電体層222は、Y軸方向に伸張または収縮し、振動腕28をZ軸方向に屈曲振動させる。
同様に、圧電体素子23においては、第1の電極層231と第2の電極層233との間に電圧が印加されると、圧電体層232は、Y軸方向に伸張または収縮し、振動腕29をZ軸方向に屈曲振動させる。また、圧電体素子24においては、第1の電極層241と第2の電極層243との間に電圧が印加されると、圧電体層242は、Y軸方向に伸張または収縮し、振動腕30をZ軸方向に屈曲振動させる。
In such a
Similarly, in the
このような圧電体素子22、23、24において、前述した第1の電極層221、231は、図示しない貫通電極および配線からなる導通部を介して、第2の電極層243に電気的に接続されている。そして、第2の電極層243は、図2に示すように、基部27の上面に設けられた接続電極41に電気的に接続されている。これにより、第1の電極層221、231および第2の電極層243は、それぞれ、接続電極41に電気的に接続されている。
In such
また、第1の電極層241は、図示しない貫通電極および配線からなる導通部を介して、第2の電極層223、233に電気的に接続されている。そして、第2の電極層223、233は、図2に示すように、配線43を介して、基部27の上面に設けられた接続電極42に電気的に接続されている。これにより、第1の電極層241および第2の電極層223、233は、接続電極42に電気的に接続されている。
In addition, the
また、接続電極41、42および配線43等は、金(Au)、金合金、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、アルミニウム合金、銀(Ag)、銀合金、クロム(Cr)、クロム合金、銅(Cu)、モリブデンン(Mo)、ニオブ(Nb)、タングステン(W)、鉄(Fe)、チタン(Ti)、コバルト(Co)、亜鉛(Zn)、ジルコニウム(Zr)等の金属材料により形成することができる。また、これらは、第1の電極層221、231、241または第2の電極層223、233、243と同時に一括形成することができる。
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(各振動腕28、29、30を振動させるための電圧)が印加されると、第1の電極層221、231および第2の電極層243と、第1の電極層241および第2の電極層223、233とが逆極性となるようにして、前述した圧電体層222、232、242にそれぞれZ軸方向の電圧が印加される。これにより、圧電体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、30を屈曲振動させることができる。このとき、図5に示すように、振動腕28、29は、互いに同方向に屈曲振動し、振動腕30は、振動腕28、29とは反対方向に屈曲振動する。
In the
このように、隣り合う2つの振動腕を互いに反対方向に屈曲振動させることにより、隣り合う2つの振動腕28、30および29、30により生じる漏れ振動を互いに相殺することができる。その結果、振動漏れを防止することができる。
また、各振動腕28、29、30が屈曲振動すると、接続電極41、42間には、圧電体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。
In this way, by causing the two adjacent vibrating arms to bend and vibrate in the opposite directions, leakage vibrations generated by the two adjacent vibrating
Further, when the vibrating
(補強部材)
前述したように、振動片2においては、接続電極41と接続電極42との間に電圧が印加されると、振動腕28、29が互いに同方向に屈曲振動し、振動腕30が振動腕28、29とは反対方向に屈曲振動する。ここで、従来の振動片のように、振動片2が補強部材51〜53(特に補強部材51、52)を有していない場合には、図6に示すように、X軸方向の両端に位置する振動腕28、29では、その屈曲振動時に捩じり変形が生じてしまう。
(Reinforcing member)
As described above, in the
これは、次の理由によると推察される。なお、振動腕28、29に捩じり変形が生じる理由は、同じであるため、以下では、振動腕28について代表して説明し、振動腕29については、その説明を省略する。
振動腕28のX軸方向の一方側には振動腕30が位置しているのに対して、他方側には振動腕が位置しておらず、すなわち、振動片2の構成が振動腕28の軸に対して非対称となっており、振動腕28の内側の部位(振動腕28の軸Y1よりも振動腕30側の第1部位)28aの剛性が、外側の部位(振動腕28の軸Y1よりも振動腕30と反対側の第2部位)28bの剛性よりも低くなる。なお、本明細書中の「剛性」は、振動腕28のZ軸方向への屈曲変形のし難さを表し、剛性が高いほど、Z軸方向への屈曲変形がし難いことを意味する。
This is presumed to be due to the following reason. The reason why torsional deformation occurs in the vibrating
The vibrating
そして、振動腕28の屈曲振動時には、剛性の低い内側の部位28aが中央の振動腕30に引き寄せられ、これにより、屈曲振動とともに図6に示すような捩じり変形が生じる。なお、振動腕28の剛性は、内側の部位28aと外側の部位28bの境界で急峻に変化するのではなく、内側の部位28aの振動腕30側から外側の部位28bの振動腕30と反対側へ漸増するように変化する。
Then, during bending vibration of the vibrating
このような、振動腕28、29の捩じり変形を防止または抑制するために、振動片2では、振動腕28、29に、内側の部位28a、29aの剛性を、外側の部位28b、28bの剛性よりも高くしている。具体的には、X軸方向において、振動腕28、29の内側の部位28a、29aに、その剛性が外側の部位28b、29bの剛性よりも高い部分を形成することにより、内側の部位28a、29aの剛性を、外側の部位28b、28bの剛性よりも高くしている。
In order to prevent or suppress such torsional deformation of the vibrating
本実施形態では、振動腕28に補強部材51を設けて内側の部位28aの剛性を高めることにより、内側の部位28aの剛性を外側の部位28bの剛性よりも高くし、振動腕29に補強部材52を設けて内側の部位29aの剛性を外側の部位29bの剛性よりも高くしている。このような補強部材51、52を用いれば、簡単に、内側の部位28a、29aの剛性を高めることができる。また、補強部材51、52の材料や、配置面積(体積)等を適宜選択することにより、簡単に、内側の部位28a、29aの剛性を求められる数値まで高めることができる。
In the present embodiment, the reinforcing
なお、振動腕30は、振動腕28、29に挟まれており、振動片2の構成が振動腕30の軸Y3に対してほぼ対称となっているため、振動腕30の振動腕28側の部位の剛性と、振動腕29側の部位の剛性とがほぼ等しい。そのため、振動腕30では、その屈曲振動時に振動腕28、29のような捩じり変形は実質的に生じない。本実施形態では、このような振動腕30にも補強部材53を設けているが、これは、振動腕30の質量(補強部材53、圧電体素子24を含む質量)を振動腕28、29の質量に近づけるため、また、振動腕30の周波数調整を行うことができるようにするためである。
The vibrating
以下、補強部材51、52、53について説明する。なお、補強部材51、52については、互いに同様の構成であり、振動腕30(振動腕30の軸Y3)に対して対称的に設けられているため、以下では、補強部材51について代表して説明し、補強部材52については、その説明を省略する。
振動腕28は、板厚がほぼ均一な板状をなしており、その1対の板面が上面281(第1の面)および下面282(第2の面)を構成している。また、上面281は、振動腕28のZ軸方向での屈曲振動により圧縮または伸長し、下面282は、上面281が圧縮したときに伸長し上面281が伸長したときに圧縮する。そして、振動腕28の上面281上に補強部材51が設けられている。
Hereinafter, the reinforcing
The vibrating
このように、補強部材51を上面281上(圧電体素子22が設けられている面)に設けることにより、後述するように、圧電体素子22を形成する工程にて、補強部材51を同時に形成することができるため、補強部材51の形成が容易となる。さらに、本実施形態では、補強部材51は、エネルギー線の照射により一部または全部が除去されることにより質量を減少させて、振動腕28の共振周波数を調整するためにも用いられるが、補強部材51を上面281上に設けることにより、この際の補強部材51の除去(エネルギー線の照射)を容易に行うことができる。なお、補強部材51は、上面281ではなく下面282に設けられていてもよいし、上面281および下面282の両面に設けられていてもよい。
Thus, by providing the reinforcing
このような補強部材51は、上面281の平面視にて、振動腕28の軸Y1よりも振動腕30側の部位281a上(内側の部位28aに対応する領域)に設けられている。これにより、振動腕28の内側の部位28aの剛性を高めることができる。その結果、屈曲振動時の振動腕28の捩じれ変形が防止または抑制され、振動腕28を円滑かつ安定して振動させることができ、振動片2の振動特性が向上する。
本実施形態では、補強部材51は、Y軸方向を長手とする帯状(長方形)をなしている。ただし、補強部材51の形状は、特に限定されず、例えば、帯状の角部が面取りされた形状であってもよいし、楕円形であってもよい。また、補強部材51は、例えば、Y軸方向に分割された複数の部位を有していてもよい。
Such a reinforcing
In the present embodiment, the reinforcing
また、補強部材51は、振動腕28の先端部(先端付近)に設けられている。振動腕28の先端部は、圧電体素子22が設けられていないため、補強部材51の設置に有効利用することができる(言い換えれば、圧電体素子22の設置スペースを十分に確保することができる)。そのため、振動腕28の短尺化、ひいては、振動片2の小型化を図ることができる。また、前述したように、補強部材51は、エネルギー線の照射により一部または全部が除去されることにより質量を減少させて、振動腕28の共振周波数を調整するためにも用いられるが、この補強部材51を先端部に設けることにより、補強部材51の除去量に対する振動腕28の周波数(共振周波数)の変化量を大きくすることができる。そのため、周波数調整を効率的に行うことができる。
The reinforcing
このような補強部材51(補強部材52、53についても同様)の構成材料としては、比較的硬く(好ましくは、振動基板21の構成材料のヤング率よりも高く)、振動腕28上に成膜可能なものであれば、特に限定されず、樹脂材料、金属材料、セラミックス材料等を用いることができる。これらの中でも、特に、金属またはセラミックスを成膜することにより形成されているのが好ましい。
The constituent material of the reinforcing member 51 (the same applies to the reinforcing
金属またはセラミックス(絶縁材料)は、気相成膜法により簡単かつ高精度に成膜することができる。また、金属またはセラミックスで構成された膜(錘膜)は、エネルギー線(特にレーザー)の照射により簡単かつ高精度に除去することができる。このようなことから、補強部材51を金属またはセラミックスを成膜することにより形成することで、周波数調整がより簡単かつ高精度なものとなる。
Metal or ceramics (insulating material) can be easily and accurately deposited by a vapor deposition method. A film (weight film) made of metal or ceramics can be easily and accurately removed by irradiation with energy rays (particularly laser). For this reason, by forming the reinforcing
かかる金属材料としては、前述した第1の電極層221および第2の電極層223の構成材料と同様、金(Au)、金合金、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、アルミニウム合金、銀(Ag)、銀合金、クロム(Cr)、クロム合金、銅(Cu)、モリブデンン(Mo)、ニオブ(Nb)、タングステン(W)、鉄(Fe)、チタン(Ti)、コバルト(Co)、亜鉛(Zn)、ジルコニウム(Zr)等挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、かかる金属材料としては、Al、Cr、Fe、Ni、Cu、Ag、Au、Ti、Ptまたはこれらのうちの少なくとも1種を含む合金を用いるのが好ましい。
As the metal material, gold (Au), a gold alloy, platinum (Pt), aluminum (Al), an aluminum alloy, silver (like the constituent materials of the
また、補強部材51の構成材料に用いるセラミックスとしては、各種ガラス、アルミナ(酸化アルミニウム)、シリカ(酸化シリコン)、チタニア(酸化チタン)、ジルコニア、イットリア、リン酸カルシウム等の酸化物セラミックス、窒化珪素、窒化アルミ、窒化チタン、窒化ボロン等の窒化物セラミックス、グラファイト、タングステンカーバイト等の炭化物系セラミックス、その他、例えばチタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、PZT、PLZT、PLLZT等の強誘電体材料などが挙げられる。中でも、かかるセラミックスとしては、酸化シリコン(SiO2)、酸化チタン(TiO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)等の絶縁材料を用いるのが好ましい。
Further, as ceramics used for the constituent material of the reinforcing
補強部材53は、振動腕30の上面301上に設けられている。これにより、3つの補強部材51、52、53が互いに対応する面上に設けられることとなり、これら補強部材51、52、53を同じ工程にて形成することができる。そのため、振動片2の製造工程の簡略化を図ることができる。
また、補強部材53は、振動腕30の上面301のX軸方向の中央部に、振動腕30の軸Y3に対して対称的に設けられている。これにより、振動腕30の振動腕28側の部位の剛性と、振動腕29側の部位の剛性とをほぼ等しく保つことができる。すなわち、補強部材53を設けることによって、振動腕30の振動腕28側の部位の剛性と、振動腕29側の部位の剛性とのバランスが崩れるのを効果的に防止することができる。
The reinforcing
The reinforcing
また、補強部材53は、振動腕30の先端部(先端付近)に設けられている。振動腕30の先端部は、圧電体素子24が設けられていないため、補強部材53の設置に有効利用することができる。そのため、振動腕30の短尺化、ひいては、振動片2の小型化を図ることができる。また、前述したように、補強部材53は、エネルギー線の照射により一部または全部が除去されることにより質量を減少させて、振動腕30の共振周波数を調整するためにも用いられるが、この補強部材53を先端部に設けることにより、補強部材53の除去量に対する振動腕30の周波数(共振周波数)の変化量を大きくすることができる。そのため、周波数調整を効率的に行うことができる。
The reinforcing
また、補強部材53は、エネルギー線の照射によって一部が除去される前の質量が、同じくエネルギー線の照射によって一部が除去される前の補強部材51、52の質量とほぼ等しいことが好ましい。これにより、振動腕28、29、30の質量(圧電体素子および補強部材を含む質量)を互いにほぼ等しくすることができ、振動腕28、29、30をよりスムーズに振動させることができる。
以上、振動片2の構成について詳細に説明した。
Further, it is preferable that the mass of the reinforcing
The configuration of the
(周波数の調整方法)
次に、前述したように構成された振動片2の周波数調整方法について説明する。なお、以下では、振動腕28の周波数調整を代表的に説明するが、振動腕29、30の周波数調整も振動腕28の周波数調整と同様である。
(Frequency adjustment method)
Next, a method for adjusting the frequency of the
まず、周波数調整前(未調整)の振動片2を用意する。このとき、振動腕28上には前述したような補強部材51が設けられている。また、このとき、振動腕28の周波数(共振周波数)は、目標とする周波数(共振周波数)に対して低くなるように設定されている。
そして、エネルギー線の照射により、補強部材51の一部を必要に応じて除去する。例えば、補強部材51の一部をレーザー光の照射により除去した場合、補強部材51の除去された部分は、ライン状、ドット状等の形状をなす。これにより、補強部材51の質量が減少するため、振動腕28の周波数が高められる。
First, the
And a part of
このような周波数調整に用いるエネルギー線は、振動腕28の悪影響を与えずに、補強部材51の必要部位を除去することができるものであれば、特に限定されず、放射線、電子線、レーザー、イオンビーム等が挙げられるが、炭酸ガスレーザー、エキシマーレーザー、YAGレーザー等のレーザーを用いるのが好ましい。これにより、簡単かつ確実に補強部材51の一部を所望量だけ除去することができる。
The energy ray used for such frequency adjustment is not particularly limited as long as it can remove the necessary portion of the reinforcing
(振動片の製造方法)
振動片2の製造方法の一例について簡単に説明する。
振動片2の製造方法は、[A]振動腕28、29、30上に第1の電極層221、231、241および補強部材51、52、53を形成する工程と、[B]第1の電極層221、231、241上に圧電体層222、232、242を形成する工程と、[C]圧電体層222、232、242上に第2の電極層223、233、343を形成する工程とを有する。
(Manufacturing method of vibrating piece)
An example of a method for manufacturing the
The manufacturing method of the
以下、各工程を簡単に説明する。
[A]
まず、振動基板21を形成するための基板を用意する。
そして、この基板をエッチングすることにより、振動基板21を形成する。
より具体的に説明すると、例えば、上記基板が水晶基板である場合、水晶基板の薄肉部271となる部分を、BHF(buffer hydrogen fluoride)をエッチング液として用いた異方性エッチングにより除去して薄肉化する。その後、その薄肉化された部分を、上記と同様の異方性エッチングにより部分的に除去して、振動腕28、29、30を形成する。これにより、振動基板21が形成される。
Hereafter, each process is demonstrated easily.
[A]
First, a substrate for forming the
Then, the
More specifically, for example, when the substrate is a quartz substrate, the
その後、振動腕28、29、30上に第1の電極層221、231、241および補強部材51、52、53を形成する。その際、必要に応じて、配線等も同時に形成する。第1の電極層221、231、241および補強部材51、52、53の形成方法としては、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法等の物理成膜法、CVD(Chemical Vapor Deposition)等の化学蒸着法等の気相成膜法、また、インクジェット法等の各種塗布法等が挙げられるが、気相成膜法(特にスパッタリング法もしくは真空蒸着法)を用いるのが好ましい。また、第1の電極層221、231、241の形成に際しては、フォトリソグラフィ法を用いるのが好ましい。なお、第1の電極層221、231、241は、同一の成膜工程で一括形成することができる。
Thereafter, first electrode layers 221, 231, 241 and reinforcing
[B]
次に、第1の電極層221、231、241上に圧電体層222、232、242を形成する。この圧電体層222、232、242の形成方法としては、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法等の物理成膜法、CVD(Chemical Vapor Deposition)等の化学蒸着法等の気相成膜法、また、インクジェット法等の各種塗布法等が挙げられるが、気相成膜法(特に反応性スパッタリング法)を用いるのが好ましい。また、圧電体層222、232、242の形成(パターニング)に際しては、フォトリソグラフィ法を用いるのが好ましい。また、圧電体層222、232、242をパターニングする際に、不要部分の除去にはウェットエッチングを用いるのが好ましい。なお、圧電体層222、232、242は、同一の成膜工程で一括形成することができる。
[B]
Next,
[C]
次に、圧電体層222、232、242に第2の電極層223、233、343を形成する。その際、接続電極41、42等も同時に形成する。この第2の電極層223、233、343の形成は、前述した第1の電極層221、231、241と同様にして行うことができる。
その後、必要に応じて、前述したような周波数調整を行う。なお、周波数調整は、振動片2をパッケージ3内に収納する前に行ってもよいし、振動片2をパッケージ3内に収納した後に行ってもよい。
[C]
Next, second electrode layers 223, 233 and 343 are formed on the
Thereafter, frequency adjustment as described above is performed as necessary. The frequency adjustment may be performed before the
以上説明したようにして振動片2を製造することができる。なお、上述した製造方法の例では、補強部材51、52、53を第1の電極層221、231、241と一括して形成したが、これに限定されず、例えば、第2の電極層223、233、243と一括して形成してもよい。また、補強部材51、52、53は、第1の電極層221、231、241での成膜によるものと、第2の電極層223、233、243での成膜によるものとの積層で構成されていてもよい。
As described above, the
(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いる。ベース基板31と枠部材32とは、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(発振回路)等を収納することもできる。
(package)
Next, the
As illustrated in FIG. 1, the
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を介して前述した質量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
Moreover, as a constituent material of the
このベース基板31の上面には、固定材36を介して、前述した振動片2が固定されている。この固定材36は、例えば、エポキシ系、ポリイミド系、シリコーン系等の接着剤で構成されている。このような固定材36は、未硬化(未固化)の接着剤をベース基板31上に塗布し、さらに、この接着剤上に振動片2を載置した後、その接着剤を硬化または固化させることにより形成される。これにより、振動片2(基部27)がベース基板31に確実に固定される。
なお、この固定は、導電性粒子を含有するエポキシ系、ポリイミド系、シリコーン系等の導電性接着剤を用いて行ってもよい。
On the upper surface of the
In addition, you may perform this fixation using electrically conductive adhesives, such as an epoxy type, a polyimide type, and a silicone type containing electroconductive particle.
また、ベース基板31の上面には、一対の電極35a、35bが内部空間Sに露出するように形成されている。
この電極35aは、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)38を介して、前述した接続電極42に電気的に接続されている。また、電極35bは、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)37を介して、前述した接続電極41に電気的に接続されている。
In addition, a pair of
The
なお、一対の電極35a、35bと接続電極41、42との接続方法は、これに限定されず、例えば、導電性接着剤により行ってもよい。この場合、例えば、振動片2の図示とは表裏反転するか、振動片2の下面に接続電極41、42を形成すればよい。
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。
In addition, the connection method of a pair of
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したりするためのダミー端子である。
Out of these four
このような電極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、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、振動子の温度補償情報)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。
When an electronic component is housed inside the
以上説明したような第1実施形態によれば、振動腕28、29に補強部材51、52を設けることにより、振動腕28、29の捩じり変形を防止または抑制し、不本意な振動モードを発生させずに、各振動腕28、29、30をスムーズに屈曲振動させることができる。したがって、優れた振動特性を発揮することのできる振動片2が得られる。
また、このような振動片2を備える振動子1は、信頼性に優れたものとなる。
According to the first embodiment as described above, the reinforcing
Further, the vibrator 1 including such a vibrating
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図7は、本発明の第2実施形態に係る補強部材を説明するための部分拡大断面図である。
以下、第2実施形態について、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。
第2実施形態は、補強部材の構成が異なる以外は、第1実施形態とほぼ同様である。なお、図7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。また、本実施形態では、振動腕28上に設けられた補強部材について代表的に説明するが、振動腕29、30上に設けられた補強部材についても同様である。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 7 is a partially enlarged cross-sectional view for explaining a reinforcing member according to the second embodiment of the present invention.
Hereinafter, the second embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted.
The second embodiment is substantially the same as the first embodiment except that the configuration of the reinforcing member is different. In FIG. 7, the same reference numerals are given to the same components as those in the above-described embodiment. In the present embodiment, the reinforcing members provided on the vibrating
図7に示すように、振動腕28の上面281上には、補強部材51Aが設けられている。この補強部材51Aは、圧電体素子22の第1の電極層221と一体的に形成されている。これにより、補強部材51を第1の電極層221と同時に(同一の工程で)形成することができるため、振動片2の製造の容易化を図ることができる。
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実施形態と同様の効果を奏することができる。
As shown in FIG. 7, a reinforcing
According to the second embodiment as described above, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
図8は、本発明の第3実施形態に係る補強部材を説明するための断面図である。なお、図8は、図2中のA−A線断面図に対応するものである。
以下、第3実施形態について、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。
第3実施形態は、補強部材の構成が異なる以外は、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。また、本実施形態では、振動腕28上に設けられた補強部材51Bについて代表的に説明するが、振動腕29、30上に設けられた補強部材52B、53Bについても同様である。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining a reinforcing member according to the third embodiment of the present invention. 8 corresponds to a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
Hereinafter, the third embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted.
The third embodiment is substantially the same as the first embodiment except that the configuration of the reinforcing member is different. In FIG. 8, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals. In the present embodiment, the reinforcing
図8に示すように、補強部材51Bは、振動腕28の上面281に設けられた第1の補強部材511Bと、下面282に設けられた第2の補強部材512Bとで構成されている。このように、補強部材51Bを振動腕28の両面に設けることにより、図8中上側への屈曲変形と、図8中下側への屈曲変形とをバランスよく行うことができ、よりスムーズに振動腕28を屈曲振動させることができる。
As shown in FIG. 8, the reinforcing
なお、第1の補強部材511Bと第2の補強部材512Bとは、振動腕28を介して対称的に形成されているのが良く、また、同一の材料で構成されているのが良い。これにより、上述した効果がより顕著なものとなる。
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実施形態と同様の効果を奏することができる。
The first reinforcing
According to the third embodiment as described above, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態について説明する。
図9は、本発明の第4実施形態に係る補強部材を説明するための断面図である。なお、図9は、図2中のA−A線断面図に対応するものである。
以下、第4実施形態について、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 present invention will be described.
FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining a reinforcing member according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 9 corresponds to a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
Hereinafter, 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実施形態は、振動腕28、29に設けられた補強部材の構成が異なる以外は、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。また、本実施形態では、振動腕28上に設けられた補強部材51Cについて代表的に説明するが、振動腕29上に設けられた補強部材52Cについても同様である。
The fourth embodiment is substantially the same as the first embodiment except that the configuration of the reinforcing members provided on the vibrating
図9に示すように、振動腕28の上面281上には、補強部材51Cが設けられている。補強部材51Cは、上面281のX軸方向の全域にわたって、すなわち、内側の部位28aと外側の部位28bとに跨って設けられている。また、補強部材51Cの内側の部位28aに対応する領域511Cの厚さ(平均厚さ)は、外側の部位28bに対応する領域512Cの厚さ(平均厚さ)よりも厚くなっている。また、領域511C、512Cの厚さは、それぞれ、ほぼ均一となっており、領域511C、512Cの境界部に段差が形成されている。
As shown in FIG. 9, a reinforcing
このような補強部材51Cによれば、振動腕28の内側の部位28aの剛性とともに外側の部位28bの剛性も高くなるが、領域511C、512Cの厚みの異なりから、振動腕28の内側の部位28aの剛性の増加量の方が、外側の部位28bの剛性の増加量よりも大きくなる。したがって、このような補強部材51Cによれば、振動腕28の内側の部位28aの剛性を外側の部位28bの剛性より高くすることができる。
According to such a reinforcing member 51C, the rigidity of the
また、補強部材51Cは、上面281のX軸方向の全域にわたって形成された第1の層と、内側の部位28aに対応して形成された第2の層とで構成されている。このような構成とすることにより、補強部材51Cを簡単に形成することができる。具体的には、第1の層を第1の電極層221と同時に(同じ工程で)形成し、第2の層を第2の電極層223と同時に(同じ工程で)形成することにより、補強部材51Cを簡単に形成することができる。
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実施形態と同様の効果を奏することができる。
The reinforcing member 51C includes a first layer formed over the entire area of the
According to the fourth embodiment as described above, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
<第5実施形態>
次に、本発明の第5実施形態について説明する。
図10は、本発明の第5実施形態に係る補強部材を説明するための断面図である。なお、図10は、図2中のA−A線断面図に対応するものである。
以下、第5実施形態について、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 present invention will be described.
FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining a reinforcing member according to a fifth embodiment of the present invention. 10 corresponds to the cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
Hereinafter, the fifth embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiments, and description of similar matters will be omitted.
第5実施形態は、振動腕28、29に設けられた補強部材の構成が異なる以外は、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。また、本実施形態では、振動腕28上に設けられた補強部材51Dについて代表的に説明するが、振動腕29上に設けられた補強部材52Dについても同様である。
The fifth embodiment is substantially the same as the first embodiment except that the configuration of the reinforcing members provided on the vibrating
図10に示すように、振動腕28の上面281上には、補強部材51Dが設けられている。このような補強部材51Dは、上面281のX軸方向の全域にわたって、すなわち、内側の部位28aと外側の部位28bとに跨って設けられている。また、補強部材51Dの厚さは、図10右側から左側(すなわち、振動腕30側からその反対側)へ向けて漸減している。これにより、補強部材51Dの内側の部位28aに対応する領域511Dの平均厚さが、外側の部位28bに対応する領域512Dの平均厚さよりも厚くなる。
As shown in FIG. 10, a reinforcing
このような補強部材51Dによれば、振動腕28の内側の部位28aの剛性とともに外側の部位28bの剛性も高くなるが、領域511D、512Dの厚みの異なりから、振動腕28の内側の部位28aの剛性の増加量の方が、外側の部位28bの剛性の増加量よりも大きくなる。したがって、このような補強部材51Dによれば、振動腕28の内側の部位28aの剛性を外側の部位28bの剛性よりも高くすることができる。
According to such a reinforcing
さらには、補強部材51Dによれば、振動腕28の剛性を図10中右側から左側へ徐々に(連続的)に変化させることができるため、振動腕28の屈曲振動時での応力集中を効果的に防止または抑制することができ、振動腕28をよりスムーズに振動させることができる。
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実施形態と同様の効果を奏することができる。
Furthermore, according to the reinforcing
The fifth embodiment as described above can achieve the same effects as those of the first embodiment described above.
<第6実施形態>
次に、本発明の第6実施形態について説明する。
図11は、本発明の第6実施形態に係る振動子を示す上面図、図12は、図11中のC−C線断面図である。
以下、第6実施形態について、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。
<Sixth Embodiment>
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 11 is a top view showing a vibrator according to the sixth embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG.
Hereinafter, the sixth embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted.
第6実施形態は、振動腕28、29に設けられた補強部材の構成が異なる以外は、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。また、本実施形態では、振動腕28上に設けられた補強部材51Eについて代表的に説明するが、振動腕29上に設けられた補強部材52Eについても同様である。
The sixth embodiment is substantially the same as the first embodiment except that the configuration of the reinforcing members provided on the vibrating
図11および図12に示すように、振動腕28の上面281と下面282とを振動腕30側で連結する側面(第3の面)283上に補強部材51Eが設けられている。このような補強部材51Eによれば、振動腕28の内側の部位28aの剛性を高めることができる。そのため、振動腕28の内側の部位28aの剛性を外側の部位28bの剛性よりも高くすることができる。
As shown in FIGS. 11 and 12, a reinforcing
ここで、側面283は、補強部材51E以外の部材(圧電体素子22)が一切設けられない面である。このような側面283に補強部材51Eを設けることにより、圧電体素子22等の他の部材の配置を阻害することなく、補強部材51Eの面積(体積)をより大きくすることができる。特に、補強部材51Eを振動腕28の基端(基部27との接続部)まで形成することができるため、より効果的に、振動腕28の内側の部位28aの剛性を高めることができる。
以上説明したような第6実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
Here, the
The sixth embodiment as described above can achieve the same effects as those of the first embodiment described above.
<第7実施形態>
次に、本発明の第7実施形態について説明する。
図13は、本発明の第7実施形態に係る振動子の部分拡大斜視図である。
以下、第7実施形態について、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。
<Seventh embodiment>
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described.
FIG. 13 is a partially enlarged perspective view of the vibrator according to the seventh embodiment of the invention.
Hereinafter, the seventh embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted.
第7実施形態は、振動腕28、29の内側の部位の剛性を高める方法が異なる以外は、第1実施形態とほぼ同様である。なお、図13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。また、本実施形態では、振動腕28の内側の部位の剛性を高める方法について代表的に説明するが、振動腕29内側の部位の剛性を高める方法についても同様である。
The seventh embodiment is substantially the same as the first embodiment except that the method for increasing the rigidity of the portions inside the vibrating
図13に示すように、振動腕28の先端部(圧電体素子22よりも先端側の部分)の厚さは、図13中左側から右側へ(X軸方向の振動腕30側からその反対方向へ)向けて漸減している。すなわち、振動腕28の横断面形状は、側面283を下底とする台形をなしている。また、振動腕28の先端部の図13中左側の端の厚さは、それよりも基端側の厚さと等しく、図13中右側の端の厚さは、それよりも基端側の厚さより薄い。
振動腕28をこのような形状とすることにより、振動腕28の先端部の外側の部位28bの平均厚さが、内側の部位28aの平均厚さよりも薄くなり、その分、外側の部位28bの剛性を低くすることができる。そのため、振動腕28の内側の部位28aの剛性を外側の部位28bの剛性よりも高くすることができる。
As shown in FIG. 13, the thickness of the tip portion of the vibrating arm 28 (the portion on the tip side of the piezoelectric element 22) is from left to right in FIG. 13 (from the vibrating
By making the vibrating
このような方法によれば、前述した第1〜第6実施形態のように振動腕28に別部材を設けなくてもよいため、振動片2の構成を簡易化することができる。
特に、本実施形態によれば、振動腕28の剛性を図13中左側から右側へ徐々に(連続的に)変化させることができるため、振動腕28の屈曲振動時での応力集中を効果的に防止または抑制することができる。
また、振動腕28の先端部のみを台形の横断面形状とすることにより、上面281の圧電体素子22が設けられる領域をXY平面と平行に保つことができる。これにより、振動腕28のZ軸方向への屈曲振動をスムーズに行うことができる。
以上説明したような第7実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
なお、本実施形態では、振動腕28、29、30に、周波数調整用の錘部を別途設けてもよい。
According to such a method, since it is not necessary to provide a separate member in the vibrating
In particular, according to the present embodiment, the rigidity of the vibrating
In addition, by making only the tip of the vibrating
According to the seventh embodiment as described above, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
In the present embodiment, the vibrating
<第8実施形態>
次に、本発明の第8実施形態について説明する。
図14は、本発明の第8実施形態に係る振動子の部分拡大斜視図である。
以下、第8実施形態について、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。
<Eighth Embodiment>
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 14 is a partially enlarged perspective view of the vibrator according to the eighth embodiment of the invention.
Hereinafter, the eighth embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiments, and description of similar matters will be omitted.
第8実施形態は、振動腕28、29の内側の部位の剛性を高める方法が異なる以外は、第1実施形態とほぼ同様である。なお、図14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。また、本実施形態では、振動腕28の内側の部位の剛性を高める方法について代表的に説明するが、振動腕29内側の部位の剛性を高める方法についても同様である。
The eighth embodiment is substantially the same as the first embodiment except that the method for increasing the rigidity of the portions inside the vibrating
図14に示すように、振動腕28の先端部の厚さは、図14中左側から右側(X軸方向の振動腕30側からその反対方向)へ向けて漸減している。すなわち、振動腕28の横断面形状は、側面283を下底とする台形をなしている。また、振動腕28の先端部の図14中左側の端の厚さは、それよりも基端側の厚さより厚く、図14中右側の端の厚さは、それよりも基端側の厚さと等しくなっている。したがって、振動腕28の先端部は、それよりも基端側の部位からZ軸方向に突出する部位を有している。
As shown in FIG. 14, the thickness of the tip of the vibrating
振動腕28をこのような形状とすることにより、振動腕28の先端部の内側の部位28aの平均厚さが、外側の部位28bの平均厚さよりも厚くなり、その分、内側の部位28aの剛性を高くすることができる。そのため、振動腕28の内側の部位28aの剛性を外側の部位28bの剛性よりも高くすることができる。
By making the vibrating
このような方法によれば、前述した第1〜第6実施形態のように振動腕28に別部材を設けなくてもよいため、振動片2の構成を簡易化することができる。
特に、本実施形態によれば、振動腕28の剛性を図14中左側から右側へ徐々に(連続的に)変化させることができるため、振動腕28の屈曲振動時での応力集中を効果的に防止または抑制することができる。
また、振動腕28の先端部のみを台形の横断面形状とすることにより、上面281の圧電体素子22が設けられる領域をXY平面と平行に保つことができる。これにより、振動腕28のZ軸方向への屈曲振動をスムーズに行うことができる。
以上説明したような第8実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
According to such a method, since it is not necessary to provide a separate member in the vibrating
In particular, according to the present embodiment, the rigidity of the vibrating
In addition, by making only the tip of the vibrating
According to the eighth embodiment as described above, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
<第9実施形態>
次に、本発明の第9実施形態について説明する。
図15は、本発明の第9実施形態に係る振動子の部分拡大斜視図である。
以下、第9実施形態について、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。
<Ninth Embodiment>
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 15 is a partially enlarged perspective view of the vibrator according to the ninth embodiment of the invention.
Hereinafter, the ninth embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiments, and description of similar matters will be omitted.
第9実施形態は、振動腕28、29内側の部位の剛性を高める方法が異なる以外は、第1実施形態とほぼ同様である。なお、図15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。また、本実施形態では、振動腕28の内側の部位の剛性を高める方法について代表的に説明するが、振動腕29内側の部位の剛性を高める方法についても同様である。
The ninth embodiment is substantially the same as the first embodiment except that the method for increasing the rigidity of the portions inside the vibrating
図15に示すように、振動腕28の先端部では、内側の部位28aと外側の部位28bとで、その厚さが異なっている。具体的には、内側の部位28aの方が、外側の部位28bよりも厚さが厚くなっており、内側の部位28aの厚さは、それよりも基端側の厚さと等しく、外側の部位28bの厚さは、それよりも基端側の厚さよりも薄い。また、内側の部位28aおよび外側の部位28bの厚さは、それぞれ、ほぼ均一となっており、内側の部位28aと外側の部位28bの境界部に段差が形成されている。
As shown in FIG. 15, the thickness of the
振動腕28をこのような形状とすることにより、振動腕28の先端部の外側の部位28bの平均厚さが、内側の部位28aの平均厚さよりも薄くなり、その分、外側の部位28bの剛性を低くすることができる。そのため、振動腕28の内側の部位28aの剛性を外側の部位28bの剛性よりも高くすることができる。
By making the vibrating
このような方法によれば、前述した第1〜第6実施形態のように振動腕28に別部材を設けなくてもよいため、振動片2の構成を簡易化することができる。
特に、本実施形態では、振動腕28の先端部の外側の部位28bに、上面281および下面282から互いに形状が等しい一対の凹没する部分を形成したため、振動腕28をよりスムーズに屈曲振動させることができる。
以上説明したような第9実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
According to such a method, since it is not necessary to provide a separate member in the vibrating
In particular, in this embodiment, a pair of recessed portions having the same shape from the
The ninth embodiment as described above can achieve the same effects as those of the first embodiment described above.
<第10実施形態>
次に、本発明の第10実施形態について説明する。
図16は、本発明の第10実施形態に係る振動子の部分拡大斜視図である。
以下、第10実施形態について、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。
<Tenth Embodiment>
Next, a tenth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 16 is a partially enlarged perspective view of the vibrator according to the tenth embodiment of the invention.
Hereinafter, the tenth embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiments, and description of similar matters will be omitted.
第10実施形態は、振動腕28、29の内側の部位の剛性を高める方法が異なる以外は、第1実施形態とほぼ同様である。なお、図16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。また、本実施形態では、振動腕28の内側の部位の剛性を高める方法について代表的に説明するが、振動腕29内側の部位の剛性を高める方法についても同様である。
The tenth embodiment is substantially the same as the first embodiment except that the method for increasing the rigidity of the portions inside the vibrating
図16に示すように、振動腕28の先端部では、内側の部位28aと外側の部位28bとで、その厚さが異なっている。具体的には、内側の部位28aの方が、外側の部位28bよりも厚さが厚くなっており、内側の部位28aの厚さは、それよりも基端側の厚さより厚く、外側の部位28bの厚さは、それよりも基端側の厚さと等しい。また、内側の部位28aおよび外側の部位28bの厚さは、それぞれ、ほぼ均一となっており、内側の部位28aと外側の部位28bの境界部には段差が形成されている。
振動腕28をこのような形状とすることにより、振動腕28の先端部の内側の部位28aの平均厚さが、外側の部位28bの平均厚さよりも厚くなり、その分、内側の部位28aの剛性を高くすることができる。そのため、振動腕28の内側の部位28aの剛性を外側の部位28bの剛性よりも高くすることができる。
As shown in FIG. 16, at the tip of the vibrating
By making the vibrating
このような方法によれば、前述した第1〜第6実施形態のように振動腕28に別部材を設けなくてもよいため、振動片2の構成を簡易化することができる。
特に、本実施形態では、振動腕28の先端部の内側の部位28aに、上面281および下面282から突出する互いに形状が等しい一対の凸部を形成したため、振動腕28をよりスムーズに屈曲振動させることができる。
以上説明したような第10実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
According to such a method, since it is not necessary to provide a separate member in the vibrating
In particular, in the present embodiment, the pair of convex portions protruding from the
According to the tenth embodiment as described above, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
<第11実施形態>
次に、本発明の第11実施形態について説明する。
図17は、本発明の第11実施形態に係る振動子を説明するための断面図である。なお、図17は、図2中のA−A線断面図に対応するものである。
以下、第11実施形態について、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。
<Eleventh embodiment>
Next, an eleventh embodiment of the present invention will be described.
FIG. 17 is a cross-sectional view for explaining the vibrator according to the eleventh embodiment of the present invention. FIG. 17 corresponds to a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
Hereinafter, the eleventh embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiments, and description of similar matters will be omitted.
第11実施形態は、振動腕28、29の内側の部位の剛性を高める方法が異なる以外は、第1実施形態とほぼ同様である。なお、図17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。また、本実施形態では、振動腕28の内側の部位の剛性を高める方法について代表的に説明するが、振動腕29内側の部位の剛性を高める方法についても同様である。
The eleventh embodiment is substantially the same as the first embodiment except that the method for increasing the rigidity of the portions inside the vibrating
図17に示すように、振動腕28の先端部の外側の部位28bには、厚さ方向(Z軸方向)に貫通する複数の貫通孔(欠損部)281bが形成されている。本実施形態では、各貫通孔281bは、円柱形状であり、互いに同じ形状および大きさに揃えられている。このような貫通孔281bを形成することにより、振動腕28の外側の部位28bの剛性を低くすることができる。そのため、振動腕28の内側の部位28aの剛性を外側の部位28bの剛性よりも高くすることができる。
As shown in FIG. 17, a plurality of through holes (defects) 281 b penetrating in the thickness direction (Z-axis direction) are formed in a
このような方法によれば、前述した第1〜第6実施形態のように振動腕28に別部材を設けなくてもよいため、振動片2の構成を簡易化することができる。特に、本実施形態では、貫通孔281bの数や大きさを調整することにより、振動腕28の外側の部位28bの剛性を所定値まで簡単に低くすることができる。また、厚さ方向に貫通する貫通孔281bは、エッチング等によって簡単に形成することができるため、欠損部を貫通孔281bとすることにより、振動片2の製造の容易化を図ることができる。
以上説明したような第11実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
以上説明したような各実施形態の振動片は、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。
According to such a method, since it is not necessary to provide a separate member in the vibrating
According to the eleventh embodiment as described above, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
The resonator element of each embodiment as described above can be applied to various electronic devices, and the obtained electronic device has high reliability.
ここで、本発明の振動片を備える電子機器について、図18〜図20に基づき、詳細に説明する。
図18は、本発明の振動片を備える電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。この図において、パーソナルコンピューター1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示部100を備えた表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。
このようなパーソナルコンピューター1100には、フィルター、共振器、基準クロック等として機能する振動子1が内蔵されている。
Here, an electronic device including the resonator element according to the invention will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 18 is a perspective view illustrating a configuration of a mobile (or notebook) personal computer to which an electronic device including the resonator element according to the invention is applied. In this figure, a
Such a
図19は、本発明の振動片を備える電子機器を適用した携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。この図において、携帯電話機1200は、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206を備え、操作ボタン1202と受話口1204との間には、表示部100が配置されている。
このような携帯電話機1200には、フィルター、共振器等として機能する振動子1が内蔵されている。
FIG. 19 is a perspective view illustrating a configuration of a mobile phone (including PHS) to which an electronic device including the resonator element according to the invention is applied. In this figure, a
Such a
図20は、本発明の振動片を備える電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。
ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)などの撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。
FIG. 20 is a perspective view illustrating a configuration of a digital still camera to which an electronic device including the resonator element according to the invention is applied. In this figure, connection with an external device is also simply shown.
Here, an ordinary camera sensitizes a silver halide photographic film with a light image of a subject, whereas a
ディジタルスチルカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面には、表示部が設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部は、被写体を電子画像として表示するファインダとして機能する。
また、ケース1302の正面側(図中裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCDなどを含む受光ユニット1304が設けられている。
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、メモリ1308に転送・格納される。
A display unit is provided on the back of a case (body) 1302 in the
A
When the photographer confirms the subject image displayed on the display unit and presses the
また、このディジタルスチルカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子1312にはテレビモニタ1430が、デ−タ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピューター1440が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリ1308に格納された撮像信号が、テレビモニタ1430や、パーソナルコンピューター1440に出力される構成になっている。
このようなディジタルスチルカメラ1300には、フィルター、共振器等として機能する振動子1が内蔵されている。
In the
Such a
なお、本発明の振動片を備える電子機器は、図18のパーソナルコンピューター(モバイル型パーソナルコンピューター)、図19の携帯電話機、図20のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、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ー)、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、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、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、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)、フライトシュミレーター等に適用することができる。 In addition to the personal computer of FIG. 18 (mobile personal computer), the mobile phone of FIG. 19, and the digital still camera of FIG. Inkjet printers), laptop personal computers, televisions, video cameras, video tape recorders, car navigation devices, pagers, electronic notebooks (including those with communication functions), electronic dictionaries, calculators, electronic game devices, word processors, workstations, televisions Telephone, crime prevention TV monitor, electronic binoculars, POS terminal, medical equipment (for example, electronic thermometer, blood pressure monitor, blood glucose meter, electrocardiogram measuring device, ultrasonic diagnostic device, electronic endoscope), fish detector, various measuring devices, instruments (E.g., vehicle, aircraft, Instruments of 舶), can be applied to a flight simulator or the like.
以上、本発明の振動片、振動子、振動デバイスおよび電子機器を、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。また、上記実施例においては、補強部材にエネルギー線を照射させて周波数調整を行う例について説明したが、これに限らず、イオンエッチング、サンドブラスト、ウェットエッチングにより補強部材の質量を減少させても良い。 As described above, the resonator element, the vibrator, the vibration device, and the electronic apparatus according to the invention have been described based on the illustrated embodiment, but the invention is not limited thereto, and the configuration of each part has the same function. It can be replaced with one having any structure. Further, the present invention may be a combination of any two or more configurations (features) of the above embodiments. Further, in the above-described embodiment, an example in which the reinforcing member is irradiated with energy rays to adjust the frequency has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the mass of the reinforcing member may be reduced by ion etching, sand blasting, or wet etching. .
例えば、前述した実施形態では、振動片が3つの振動腕を有する場合を例に説明したが、振動腕の数は、2つであってもよいし、4つ以上であってもよい。
また、本発明の振動デバイスは、振動片に発振回路を接続することにより、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。
For example, in the above-described embodiment, the case where the vibrating piece has three vibrating arms has been described as an example, but the number of vibrating arms may be two, or may be four or more.
In addition, the resonator device of the present invention has a crystal oscillator (SPXO), a voltage controlled crystal oscillator (VCXO), a temperature compensated crystal oscillator (TCXO), and a crystal oscillator with a thermostat (OCXO) by connecting an oscillation circuit to the resonator element. In addition to piezoelectric oscillators, etc., it is applied to gyro sensors and the like.
1‥‥振動子 2‥‥振動片 3‥‥パッケージ 21‥‥振動基板 22‥‥圧電体素子 23‥‥圧電体素子 24‥‥圧電体素子 27‥‥基部 28‥‥振動腕 28a‥‥内側の部位 28b‥‥外側の部位 29‥‥振動腕 29a‥‥内側の部位 29b‥‥外側の部位 30‥‥振動腕 31‥‥ベース基板 32‥‥枠部材 33‥‥蓋部材 34a、34b、34c、34d‥‥外部端子 35a‥‥電極 35b‥‥電極 36‥‥固定材 37‥‥金属ワイヤー 38‥‥金属ワイヤー 41‥‥接続電極 42‥‥接続電極 43‥‥配線 51‥‥補強部材 51A‥‥補強部材 51B‥‥補強部材 51C‥‥補強部材 51D‥‥補強部材 51E‥‥補強部材 52‥‥補強部材 52B‥‥補強部材 52C‥‥補強部材 52D‥‥補強部材 52E‥‥補強部材 53‥‥補強部材 53B‥‥補強部材 100‥‥表示部 221‥‥第1の電極層 222‥‥圧電体層 223‥‥第2の電極層 231‥‥第1の電極層 232‥‥圧電体層 233‥‥第2の電極層 241‥‥電極層 242‥‥圧電体層 243‥‥電極層 271‥‥薄肉部 272‥‥厚肉部 281‥‥上面 281a‥‥部位 281b‥‥貫通孔 282‥‥下面 283‥‥側面 291‥‥上面 301‥‥上面 511B‥‥第1の補強部材 511C‥‥領域 511D‥‥領域 512B‥‥第2の補強部材 512C‥‥領域 512D‥‥領域 1100‥‥パーソナルコンピューター 1102‥‥キーボード 1104‥‥本体部 1106‥‥表示ユニット 1200‥‥携帯電話機 1202‥‥操作ボタン 1204‥‥受話口 1206‥‥送話口 1300‥‥ディジタルスチルカメラ 1302‥‥ケース 1304‥‥受光ユニット 1306‥‥シャッターボタン 1308‥‥メモリ 1312‥‥ビデオ信号出力端子 1314‥‥入出力端子 1430‥‥テレビモニタ 1440‥‥パーソナルコンピューター S‥‥内部空間 Y1‥‥軸 Y3‥‥軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (8)
前記基部から前記第1の方向に延出し、前記第2の方向に複数並んで設けられた振動腕と、を有し、
前記振動腕の各々は、前記平面の法線方向に屈曲振動し、
複数の前記振動腕は、前記第2の方向の両端に位置する一対の外側振動腕を含み、
前記外側振動腕の各々は、前記外側振動腕の前記第2の方向の幅を二等分する線により、他方の前記外側振動腕側に位置する第1部位と、他方の前記外側振動腕の反対側に位置する第2部位とに区分したときに、前記第1部位は、前記第2部位よりも剛性が高い部分を有していることを特徴とする振動片。 A base provided on a plane including a first direction and a second direction orthogonal to the first direction;
A plurality of vibrating arms extending in the first direction from the base and provided side by side in the second direction;
Each of the vibrating arms bends and vibrates in the normal direction of the plane,
The plurality of resonating arms include a pair of outer resonating arms located at both ends in the second direction,
Each of the outer vibrating arms includes a first portion located on the other outer vibrating arm side by a line that bisects the width of the outer vibrating arm in the second direction, and the other outer vibrating arm. The resonator element according to claim 1, wherein when the first part is divided into a second part located on the opposite side, the first part has a portion having higher rigidity than the second part.
前記第1の面、前記第2の面および前記第3の面の少なくとも一つの面の前記第1部位には、補強部材が設けられたことを特徴とする請求項1または2に記載の振動片。 Each of the outer vibrating arms includes a first surface that is compressed or expanded by the bending vibration, and a second surface that is expanded when the first surface is compressed and compressed when the first surface is expanded. And a third surface connecting the first surface and the second surface,
The vibration according to claim 1, wherein a reinforcing member is provided in the first portion of at least one of the first surface, the second surface, and the third surface. Piece.
前記振動片を収納したパッケージと、を備えたことを特徴とする振動子。 A vibrating piece according to any one of claims 1 to 5,
And a package containing the resonator element.
前記振動片に接続された発振回路と、を備えたことを特徴とする振動デバイス。 A vibrating piece according to any one of claims 1 to 5,
And an oscillation circuit connected to the resonator element.
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