JP2014011724A - Crystal oscillator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水晶振動子に関する。 The present invention relates to a crystal resonator.
従来、電子機器の発振回路などに圧電振動子が用いられている。例えば特許文献1には、圧電振動子として、圧電セラミックスからなる圧電振動素子を備える圧電振動子が開示されている。しかしながら、圧電セラミックスからなる圧電振動素子を備える圧電振動子を用いたのでは、例えば高精度な発振回路を実現しにくい。高精度な発振回路を実現するには、水晶振動素子を備える水晶振動子を用いることが好ましい。 Conventionally, a piezoelectric vibrator is used in an oscillation circuit of an electronic device. For example, Patent Literature 1 discloses a piezoelectric vibrator including a piezoelectric vibration element made of piezoelectric ceramics as a piezoelectric vibrator. However, if a piezoelectric vibrator including a piezoelectric vibration element made of piezoelectric ceramics is used, for example, it is difficult to realize a highly accurate oscillation circuit. In order to realize a highly accurate oscillation circuit, it is preferable to use a crystal resonator including a crystal resonator element.
ところで、水晶振動子には、種々の振動モードを利用したものがある。例えば、輪郭すべり振動モードを利用した水晶振動子が知られている(例えば、特許文献2を参照)。このような水晶振動子は、輪郭すべり振動モードで振動する水晶振動素子を備える。 By the way, some crystal resonators use various vibration modes. For example, a crystal resonator using a contour sliding vibration mode is known (see, for example, Patent Document 2). Such a crystal resonator includes a crystal resonator element that vibrates in a contour sliding vibration mode.
輪郭すべり振動モードで振動する水晶振動素子には、一般的に、ノードとなる部位が存在しない。従って、輪郭すべり振動モードで振動する水晶振動素子では、支持部から振動が漏れるという問題がある。特許文献2では、この振動の漏洩を抑制するために、矩形状の振動部の互いに対向する2つの辺の中央から延びる支持部を平面視における形状を蛇行形状にすることが提案されている。 In general, a quartz-crystal vibrating element that vibrates in a contour sliding vibration mode does not have a portion serving as a node. Accordingly, there is a problem that vibration leaks from the support portion in the crystal resonator element that vibrates in the contour sliding vibration mode. In Patent Document 2, in order to suppress the leakage of vibration, it has been proposed that the shape of the support portion extending from the center of the two opposing sides of the rectangular vibration portion is a meandering shape.
しかしながら、特許文献2に記載の水晶振動子では、漏洩した振動が支持部によって減衰されるのみであって、振動の漏洩自体が実質的に抑制される訳ではない。 However, in the crystal resonator described in Patent Document 2, the leaked vibration is only attenuated by the support portion, and the vibration leakage itself is not substantially suppressed.
本発明の主な目的は、輪郭すべり振動モードを利用した水晶振動子であって、振動が漏洩しにくい水晶振動子を提供することにある。 A main object of the present invention is to provide a crystal resonator that uses a contour sliding vibration mode and that is unlikely to leak vibration.
本発明に係る水晶振動子は、振動部と、第1及び第2の電極と、第1の支持部と、第2の支持部とを備える。振動部は、水晶からなる。振動部は、輪郭すべり振動する矩形板状の振動部である。振動部は、第1及び第2の側面と、第3及び第4の側面とを有する。第1及び第2の側面は、幅方向及び厚み方向に沿って延びる。第3及び第4の側面は、長さ方向及び厚み方向に沿って延びる。第3及び第4の側面の長さ方向に沿った寸法は、第1及び第2の側面の幅方向に沿った寸法よりも長い。第1及び第2の電極は、振動部に設けられている。第1の支持部は、第1の側面から延びる。第2の支持部は、第2の側面から延びる。第1の支持部は、第1の側面の幅方向における中央から第3の側面側の部分であって、第3の側面側の端部を含む部分に接続されている。第2の支持部は、第2の側面の幅方向における中央から第4の側面側の部分であって、第4の側面側の端部を含む部分に接続されている。 The crystal resonator according to the present invention includes a vibrating portion, first and second electrodes, a first support portion, and a second support portion. The vibration part is made of crystal. The vibration part is a rectangular plate-like vibration part that vibrates in a sliding manner. The vibration unit has first and second side surfaces, and third and fourth side surfaces. The first and second side surfaces extend along the width direction and the thickness direction. The third and fourth side surfaces extend along the length direction and the thickness direction. The dimension along the length direction of the third and fourth side surfaces is longer than the dimension along the width direction of the first and second side surfaces. The first and second electrodes are provided in the vibration part. The first support portion extends from the first side surface. The second support portion extends from the second side surface. The first support portion is a portion on the third side surface side from the center in the width direction of the first side surface, and is connected to a portion including the end portion on the third side surface side. The second support portion is a portion on the fourth side surface side from the center in the width direction of the second side surface, and is connected to a portion including the end portion on the fourth side surface side.
本発明に係る水晶振動子のある特定の局面では、第1の支持部の全体が第1の側面の幅方向における中央から第3の側面側に設けられている。第2の支持部の全体が第2の側面の幅方向における中央から第4の側面側に設けられている。 In a specific aspect of the crystal resonator according to the present invention, the entire first support portion is provided on the third side surface side from the center in the width direction of the first side surface. The entire second support portion is provided on the fourth side surface side from the center in the width direction of the second side surface.
本発明に係る水晶振動子の別の特定の局面では、第1の支持部の第1の側面との接続部と、第2の支持部の第2の側面との接続部とは、それぞれ、長さ方向に沿って延びる。 In another specific aspect of the crystal resonator according to the present invention, the connection portion with the first side surface of the first support portion and the connection portion with the second side surface of the second support portion are respectively It extends along the length direction.
本発明に係る水晶振動子の他の特定の局面では、第1及び第2の電極は、振動部を介して厚み方向に対向している。 In another specific aspect of the crystal resonator according to the present invention, the first and second electrodes are opposed to each other in the thickness direction via the vibrating portion.
本発明に係る水晶振動子のさらに他の特定の局面では、振動部が、回転Yカット水晶板により構成されている。 In still another specific aspect of the crystal unit according to the present invention, the vibration unit is configured by a rotating Y-cut crystal plate.
本発明に係る水晶振動子のさらに別の特定の局面では、振動部と第1及び第2の支持部とが一枚の水晶板により構成されている。 In still another specific aspect of the crystal resonator according to the present invention, the vibration portion and the first and second support portions are configured by a single crystal plate.
本発明では、輪郭すべり振動モードを利用した水晶振動子であって、振動が漏洩しにくい水晶振動子を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a crystal resonator that uses a contour sliding vibration mode and that is less likely to leak vibration.
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。 Hereinafter, an example of the preferable form which implemented this invention is demonstrated. However, the following embodiment is merely an example. The present invention is not limited to the following embodiments.
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものである。図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。 Moreover, in each drawing referred in embodiment etc., the member which has a substantially the same function shall be referred with the same code | symbol. The drawings referred to in the embodiments and the like are schematically described. A ratio of dimensions of an object drawn in a drawing may be different from a ratio of dimensions of an actual object. The dimensional ratio of the object may be different between the drawings. The specific dimensional ratio of the object should be determined in consideration of the following description.
図1は、本発明の第1の実施形態に係る水晶振動子1の略図的断面図である。図2は、本発明の第1の実施形態に係る水晶振動子1の略図的平面図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a crystal resonator 1 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic plan view of the crystal unit 1 according to the first embodiment of the present invention.
図1及び図2に示されるように、水晶振動子1は、水晶振動素子10と、基板20とを有する。水晶振動素子10は、例えば導電性接着層21などを介して基板20の上に実装されている。基板20は、特に限定されない。基板20は、例えば、樹脂からなるものであってもよいし、セラミックスからなるものであってもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the crystal unit 1 includes a
水晶振動素子10は、振動部13と、第1の支持部11と、第2の支持部12とを有する。本実施形態では、振動部13と第1及び第2の支持部11,12とは、一枚の水晶板により構成されている。具体的には、本実施形態では、振動部13と第1及び第2の支持部11,12とは、一枚の回転Yカット水晶板により構成されている。なお、詳細には、回転Yカット水晶板とは、オイラー角(φ,θ,ψ)が(0°,38°,0°)である水晶板をいう。
The
振動部13は、輪郭すべり振動する。すなわち、水晶振動子1は、輪郭すべり振動モードを利用した水晶振動子である。
The vibrating
振動部13は、矩形板状である。すなわち、振動部13は、平面視における形状が矩形である板状に設けられている。振動部13は、第1の主面13a、第2の主面13b、第1の側面13c、第2の側面13d、第3の側面13e及び第4の側面13fを有する。第1の主面13aと第2の主面13bとは、互いに平行である。第1の主面13aと第2の主面13bとは、それぞれ、幅方向W及び長さ方向Lに沿って延びている。第1の側面13cと第2の側面13dとは、互いに平行である。第1の側面13cと第2の側面13dとは、それぞれ、幅方向W及び厚み方向Tに沿って延びている。第3の側面13eと第4の側面13fとは、互いに平行である。第3の側面13eと第4の側面13fとは、それぞれ、長さ方向L及び厚み方向Tに沿って延びている。第3の側面13e及び第4の側面13fの長さ方向Lに沿った寸法は、第1の側面13c及び第2の側面13dの幅方向Wに沿った寸法よりも長い。第3の側面13e及び第4の側面13fの長さ方向Lに沿った寸法は、第1の側面13c及び第2の側面13dの幅方向Wに沿った寸法の1.45倍〜1.65倍であることが好ましく、1.50倍〜1.60倍であることがより好ましい。
The vibrating
なお、振動部13の角部や稜線部の少なくとも一部は、面取り状または丸められた形状とされていてもよい。
Note that at least a part of the corners and ridges of the vibrating
振動部13には、第1の電極15と第2の電極16とが設けられている。第1の電極15は、第1の主面13aに設けられている。第2の電極16は、第2の主面13bに設けられている。第1の電極15と第2の電極16とによって振動部13に電界が印加される。第1の電極15と第2の電極16とは、振動部13、より具体的には、振動部13の少なくとも中央部を介して厚み方向Tに対向している。
The vibrating
なお、第1の電極15と第2の電極16との配置及び形状は、振動部13が輪郭すべり振動するように振動部13に電界を印加できるような態様である限りにおいて特に限定されない。
The arrangement and shape of the
振動部13には、第1の支持部11と第2の支持部12とが接続されている。水晶振動素子10は、第1の支持部11の振動部13と接続されている部分とは反対側の部分と、第2の支持部12の振動部13と接続されている部分とは反対側の部分とにおいて支持されている。
A
第1の支持部11は、振動部13の第1の側面13cから長さ方向Lに沿って延びている。図2に示されるように、第1の支持部11は、第1の側面13cの幅方向Wにおける中央から第3の側面13e側の部分であって、第3の側面13e側の端部を含む部分に接続されている。第1の支持部11は、第1の側面13cと第3の側面13eとにより構成された角部に接続されている。第1の支持部11は、全体が、第1の側面13cの幅方向Wにおける中央から第3の側面13e側に設けられている。
The
第2の支持部12は、振動部13の第2の側面13dから長さ方向Lに沿って延びている。図2に示されるように、第2の支持部12は、第2の側面13dの幅方向Wにおける中央から第4の側面13f側の部分であって、第4の側面14f側の端部を含む部分に接続されている。第2の支持部12は、第2の側面13dと第4の側面13fとにより構成された角部に接続されている。第2の支持部12は、全体が、第2の側面13dの幅方向Wにおける中央から第4の側面13f側に設けられている。
The
なお、本実施形態では、上述の通り、第1の支持部11は、全体が、第1の側面13cの幅方向Wにおける中央から第3の側面13e側に設けられている。第2の支持部12は、全体が、第2の側面13dの幅方向Wにおける中央から第4の側面13f側に設けられている。しかしながら、本発明は、この構成に限定されない。本発明においては、第1の支持部の第1の側面との接続部が、第1の側面の幅方向における中央から第3の側面側に設けられており、第2の支持部の第2の側面との接続部が、第2の側面の幅方向における中央から第4の側面側に設けられていればよい。図3は、本発明の第2の実施形態に係る水晶振動子1aの略図的断面図である。図3に示されるように、第1の支持部11の第1の側面13cとの接続部を除く部分が、第1の側面13cの幅方向Wにおける中央から第4の側面13f側に至っていてもよい。また、第2の支持部12の第2の側面13dとの接続部を除く部分が、第2の側面13dの幅方向Wにおける中央から第3の側面13e側に至っていてもよい。
In the present embodiment, as described above, the entire
以上説明したように、第1及び第2の実施形態では、第1の支持部11は、第1の側面13cの幅方向Wにおける中央から第3の側面13e側の部分であって、第3の側面13e側の端部を含む部分に接続されている。また、第2の支持部12は、第2の側面13dの幅方向Wにおける中央から第4の側面13f側の部分であって、第4の側面14f側の端部を含む部分に接続されている。このため、振動部13における振動が第1及び第2の支持部11,12に漏洩することを抑制することができる。
As described above, in the first and second embodiments, the
図4は、上記第1の実施形態に係る水晶振動子1における水晶振動素子10の変位図である。図5は、上記第2の実施形態に係る水晶振動子1aにおける水晶振動素子10の変位図である。図6は、第1の比較例に係る水晶振動子における水晶振動素子の変位図である。図7は、第2の比較例に係る水晶振動子における水晶振動素子の変位図である。図8は、第3の比較例に係る水晶振動子における水晶振動素子の変位図である。
FIG. 4 is a displacement diagram of the
図6に示す第1の比較例、図7に示す第2の比較例及び図8に示す第3の比較例では、それぞれ、第1及び第2の支持部111,112が、矩形板状の振動部113の長辺側の側面の中央部に接続されている。図7に示す第2の比較例では、第1及び第2の振動部111,112のそれぞれに、平面視における形状が環状の部分111a、112aが設けられている。図8に示す第3の比較例では、第1及び第2の支持部111,112が平面視における形状が蛇行形状に設けられている。
In the first comparative example shown in FIG. 6, the second comparative example shown in FIG. 7, and the third comparative example shown in FIG. 8, the first and
図4〜図5に示す結果から、第1の支持部11が、第1の側面13cの幅方向Wにおける中央から第3の側面13e側の部分であって、第3の側面13e側の端部を含む部分に接続されており、第2の支持部12が、第2の側面13dの幅方向Wにおける中央から第4の側面13f側の部分であって、第4の側面14f側の端部を含む部分に接続されている場合に、振動部13から第1及び第2の支持部11,12への振動の漏洩を抑制できることが分かる。
From the results shown in FIGS. 4 to 5, the
図9は、本発明の第1の実施形態に係る水晶振動子における振動部の長さ方向Lに沿った寸法の、幅方向Wに沿った寸法の比((振動部の長さ方向Lに沿った寸法)/(振動部の幅方向Wに沿った寸法):L/W)と、電気機械結合係数及びCI(Crystal Impedance)値との関係を表すグラフである。図10は、本発明の第2の実施形態に係る水晶振動子における振動部の長さ方向Lに沿った寸法の、幅方向Wに沿った寸法の比((振動部の長さ方向Lに沿った寸法)/(振動部の幅方向Wに沿った寸法):L/W)と、電気機械結合係数及びCI(Crystal Impedance)値との関係を表すグラフである。 FIG. 9 shows a ratio of dimensions along the length direction L of the vibrating part in the quartz crystal resonator according to the first embodiment of the present invention ((in the length direction L of the vibrating part). It is a graph showing the relationship between the dimension along (width dimension W along the width direction W): L / W), an electromechanical coupling coefficient, and CI (Crystal Impedance) value. FIG. 10 shows a ratio of dimensions along the length direction L of the vibrating part in the quartz crystal resonator according to the second embodiment of the present invention ((in the length direction L of the vibrating part). It is a graph showing the relationship between the dimension along (width dimension W along the width direction W): L / W), an electromechanical coupling coefficient, and CI (Crystal Impedance) value.
図9及び図10に示す結果から、第1の実施形態では、種々のL/Wにおいて、電気機械結合係数(k)が大きくなることが分かる。このことから、第1の実施形態のような形状の水晶振動素子10を採用することによって、種々のL/Wにおいて大きな電気機械結合係数を実現できることが分かる。一方、図9及び図10に示す結果から、第2の実施形態では、種々のL/Wにおいて、CI値を小さくできることが分かる。このことから、第2の実施形態のような形状の水晶振動素子10を採用することによって、CI値が小さく、振動漏れの小さな水晶振動子を実現することができる。
From the results shown in FIG. 9 and FIG. 10, it can be seen that in the first embodiment, the electromechanical coupling coefficient (k) increases at various L / Ws. From this, it is understood that a large electromechanical coupling coefficient can be realized at various L / Ws by adopting the quartz
1,1a…水晶振動子
10…水晶振動素子
11…第1の支持部
12…第2の支持部
13…振動部
13a…第1の主面
13b…第2の主面
13c…第1の側面
13d…第2の側面
13e…第3の側面
13f…第4の側面
15…第1の電極
16…第2の電極
20…基板
21…導電性接着層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a ...
Claims (6)
前記振動部に設けられた第1及び第2の電極と、
前記第1の側面から延びる第1の支持部と、
前記第2の側面から延びる第2の支持部と、
を備え、
前記第1の支持部は、前記第1の側面の幅方向における中央から前記第3の側面側の部分であって、前記第3の側面側の端部を含む部分に接続されており、
前記第2の支持部は、前記第2の側面の幅方向における中央から前記第4の側面側の部分であって、前記第4の側面側の端部を含む部分に接続されている、水晶振動子。 A rectangular plate-shaped vibrating portion made of crystal and oscillating in a sliding manner, wherein the first and second side surfaces extend along the width direction and the thickness direction, and extend along the length direction and the thickness direction. And a vibrating portion having third and fourth side surfaces having a dimension along the length direction longer than a dimension along the width direction of the second side surface,
First and second electrodes provided in the vibrating section;
A first support portion extending from the first side surface;
A second support portion extending from the second side surface;
With
The first support portion is a portion on the third side surface side from the center in the width direction of the first side surface, and is connected to a portion including an end portion on the third side surface side,
The second support part is connected to a part on the fourth side face side from the center in the width direction of the second side face and connected to a part including the end part on the fourth side face side. Vibrator.
前記第2の支持部の全体が前記第2の側面の幅方向における中央から前記第4の側面側に設けられている、請求項1に記載の水晶振動子。 The entirety of the first support portion is provided on the third side surface side from the center in the width direction of the first side surface,
2. The crystal resonator according to claim 1, wherein the entire second support portion is provided on the fourth side surface side from the center in the width direction of the second side surface.
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JPH08139561A (en) * | 1994-11-09 | 1996-05-31 | Murata Mfg Co Ltd | Chip piezoelectric resonance component |
JP2008166903A (en) * | 2006-12-27 | 2008-07-17 | Epson Toyocom Corp | Outline oscillator |
JP2008193660A (en) * | 2007-01-12 | 2008-08-21 | Epson Toyocom Corp | Contour resonator |
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