JP2014022862A - Vibration piece, frequency adjustment method for the same, vibrator, oscillator and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振動片、振動片の周波数調整方法、振動子、発振器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 frequency adjustment method for the resonator element, a vibrator, an oscillator, and an electronic apparatus.
例えば、水晶発振器、ジャイロセンサー等の振動デバイスは、一般に、振動腕を有する振動片を備える。
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、2つの振動腕を互いに接近・離間する方向(面内方向)に屈曲振動させる。
For example, a vibrating device such as a crystal oscillator or a gyro sensor generally includes a vibrating piece having a vibrating arm.
For example, the resonator element described in
このような振動片においては、特許文献1に開示されているように、一般に、振動腕の先端部上に金属膜を設け、この金属膜の一部をレーザー光の照射により除去して、振動腕の屈曲振動の周波数(共振周波数)の調整が行われる。
このような周波数の調整において、周波数調整用の金属膜の一部をレーザーにより除去すると、残存した金属膜においてレーザーの照射領域の周囲にバリが発生する。
In such a vibrating piece, as disclosed in
In such frequency adjustment, if a part of the metal film for frequency adjustment is removed by laser, burrs are generated around the laser irradiation region in the remaining metal film.
従来の振動片においては、周波数調整用の金属膜が単層で構成され、その金属膜を1回のレーザーにより厚さ方向に貫通させて除去するため、周波数の調整幅を大きくしようと、金属膜の厚さを厚くすると、前述したようなバリが大きくなるという問題があった。このようにバリが大きくなると、振動片を使用したとき、バリが変形または離脱して、振動片の周波数がずれるおそれがある。 In the conventional resonator element, the metal film for frequency adjustment is composed of a single layer, and the metal film is removed by penetrating in the thickness direction with a single laser. When the thickness of the film is increased, there is a problem that the burrs as described above are increased. When the burr becomes large in this way, when the vibrating piece is used, the burr may be deformed or detached, and the frequency of the vibrating piece may be shifted.
本発明の目的は、周波数の調整幅を大きくしても、周波数調整用の錘部の一部をレーザーにより除去した際のバリの発生を抑制することができる振動片およびその周波数調整方法を提供すること、また、この振動片を備える信頼性に優れた振動子、発振器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 capable of suppressing the occurrence of burrs when a part of a weight for frequency adjustment is removed by a laser even when the frequency adjustment width is increased, and a frequency adjustment method thereof. It is another object of the present invention to provide a resonator, an oscillator, and an electronic device that are provided with the resonator element and are excellent in reliability.
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、
前記基部から延出された振動腕と、
前記振動腕に設けられた周波数調整用の錘部と、を備え、
前記錘部は、第1層、前記第1層に対して前記振動腕側に設けられた第2層、および、前記第2層に対して前記振動腕側に設けられた第3層を含んで構成され、
前記第2層の構成材料は、前記第1層および前記第3層の構成材料よりも融点が高いことを特徴とする。
このように構成された振動片によれば、第1層、第2層および第3層をこの順で除去する際、少なくとも第1層および第3層を層ごとに除去することができる。その際、錘部全体の厚さを厚くして、周波数の調整幅を大きくしても、錘部の各層の厚さを抑えることができるので、レーザーにより除去した際のバリの発生を抑制することができる。
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 application examples.
[Application Example 1]
The resonator element according to the invention includes a base,
A vibrating arm extending from the base;
A weight adjustment weight portion provided on the vibrating arm,
The weight portion includes a first layer, a second layer provided on the vibrating arm side with respect to the first layer, and a third layer provided on the vibrating arm side with respect to the second layer. Consisting of
The constituent material of the second layer has a higher melting point than the constituent materials of the first layer and the third layer.
According to the resonator element configured as described above, when removing the first layer, the second layer, and the third layer in this order, at least the first layer and the third layer can be removed for each layer. At that time, even if the thickness of the entire weight portion is increased and the frequency adjustment width is increased, the thickness of each layer of the weight portion can be suppressed, so that the generation of burrs when removed by a laser is suppressed. be able to.
[適用例2]
本発明の振動片は、基部と、
前記基部から延出された振動腕と、
前記振動腕に設けられた周波数調整用の錘部と、を備え、
前記錘部は、第1層、前記第1層に対して前記振動腕側に設けられた第2層、および、前記第2層に対して前記振動腕側に設けられた第3層を含んで構成され、
前記第2層の構成材料は、前記第1層および前記第3層の構成材料よりも熱伝導率が低いことを特徴とする。
このように構成された振動片によれば、第1層、第2層および第3層をこの順で除去する際、少なくとも第1層および第3層を層ごとに除去することができる。その際、錘部全体の厚さを厚くして、周波数の調整幅を大きくしても、錘部の各層の厚さを抑えることができるので、レーザーにより除去した際のバリの発生を抑制することができる。
[Application Example 2]
The resonator element according to the invention includes a base,
A vibrating arm extending from the base;
A weight adjustment weight portion provided on the vibrating arm,
The weight portion includes a first layer, a second layer provided on the vibrating arm side with respect to the first layer, and a third layer provided on the vibrating arm side with respect to the second layer. Consisting of
The constituent material of the second layer has a lower thermal conductivity than the constituent materials of the first layer and the third layer.
According to the resonator element configured as described above, when removing the first layer, the second layer, and the third layer in this order, at least the first layer and the third layer can be removed for each layer. At that time, even if the thickness of the entire weight portion is increased and the frequency adjustment width is increased, the thickness of each layer of the weight portion can be suppressed, so that the generation of burrs when removed by a laser is suppressed. be able to.
[適用例3]
本発明の振動片では、前記第2層の構成材料は、前記第1層および前記第3層の構成材料よりも融点が高いことが好ましい。
これにより、第1層をレーザーにより除去する際、第2層が除去されるのを防止または抑制することができる。また、第2層を除去した後、第3層の少なくとも一部をレーザーにより除去することができる。そのため、少なくとも第1層および第3層を層ごとにレーザーにより除去して、周波数調整を行うことができる。
[Application Example 3]
In the resonator element according to the aspect of the invention, it is preferable that the constituent material of the second layer has a higher melting point than the constituent materials of the first layer and the third layer.
Thereby, when removing a 1st layer with a laser, it can prevent or suppress that a 2nd layer is removed. Further, after removing the second layer, at least a part of the third layer can be removed by laser. Therefore, the frequency adjustment can be performed by removing at least the first layer and the third layer for each layer with a laser.
[適用例4]
本発明の振動片では、前記第1層および前記第3層の構成材料は、それぞれ、前記第2層の構成材料よりも比重が大きいことが好ましい。
これにより、第1層および第3層の質量を大きくし、周波数の調整幅を大きくすることができる。
[Application Example 4]
In the resonator element according to the aspect of the invention, it is preferable that each of the constituent materials of the first layer and the third layer has a specific gravity greater than that of the constituent material of the second layer.
Thereby, the mass of a 1st layer and a 3rd layer can be enlarged, and the adjustment range of a frequency can be enlarged.
[適用例5]
本発明の振動片では、前記第1層および前記第3層の厚さは、それぞれ、前記第2層の厚さよりも厚いことが好ましい。
これにより、第1層および第3層の質量を大きくし、周波数の調整幅を大きくすることができる。また、第2層の厚さを薄くすることにより、第2層が除去し難い材料で構成されていても、第2層を簡単にかつ短時間で除去することができる。
[Application Example 5]
In the resonator element according to the aspect of the invention, it is preferable that the first layer and the third layer are thicker than the second layer, respectively.
Thereby, the mass of a 1st layer and a 3rd layer can be enlarged, and the adjustment range of a frequency can be enlarged. Further, by reducing the thickness of the second layer, the second layer can be easily and quickly removed even if the second layer is made of a material that is difficult to remove.
[適用例6]
本発明の振動片では、前記第1層の厚さは、前記第3層の厚さよりも厚いことが好ましい。
これにより、第1層を除去することにより周波数の粗調整を行い、第3層を除去することにより周波数の微調整を行うことができる。
[Application Example 6]
In the resonator element according to the aspect of the invention, it is preferable that the thickness of the first layer is thicker than the thickness of the third layer.
Thus, the frequency can be roughly adjusted by removing the first layer, and the frequency can be finely adjusted by removing the third layer.
[適用例7]
本発明の振動片では、前記第1層および前記第3層の構成材料は、互いに同一であることが好ましい。
これにより、第1層を除去する際とほぼ同じレーザーの照射条件で、第3層を除去することができる。
[Application Example 7]
In the resonator element according to the aspect of the invention, it is preferable that the constituent materials of the first layer and the third layer are the same.
Thus, the third layer can be removed under substantially the same laser irradiation conditions as when the first layer is removed.
[適用例8]
本発明の振動片では、前記第1層および前記第3層の構成材料は、互いに異なることが好ましい。
これにより、第1層および第3層の特性を互いに異ならせることにより錘部に所望の特性を付与することができる。
[Application Example 8]
In the resonator element according to the aspect of the invention, it is preferable that the constituent materials of the first layer and the third layer are different from each other.
Thereby, desired characteristics can be imparted to the weight portion by making the characteristics of the first layer and the third layer different from each other.
[適用例9]
本発明の振動片では、前記錘部は、前記第3層に対して前記振動腕側に設けられた第4層と、前記第4層に対して前記振動腕側に設けられた第5層と、を含み、
前記第4層の構成材料は、前記第1層、前記第3層および前記第5層の構成材料よりも融点が高いことが好ましい。
これにより、第3層をレーザーにより除去する際、第4層が除去されるのを防止または抑制することができる。また、第4層を除去した後、第5層の少なくとも一部をレーザーにより除去することができる。そのため、少なくとも第1層、第3層および第5層を層ごとにレーザーにより除去して、周波数調整を行うことができる。
[Application Example 9]
In the resonator element according to the aspect of the invention, the weight portion includes a fourth layer provided on the vibrating arm side with respect to the third layer, and a fifth layer provided on the vibrating arm side with respect to the fourth layer. And including
The constituent material of the fourth layer preferably has a higher melting point than the constituent materials of the first layer, the third layer, and the fifth layer.
Thereby, when removing a 3rd layer with a laser, it can prevent or suppress that a 4th layer is removed. Further, after removing the fourth layer, at least a part of the fifth layer can be removed by laser. Therefore, the frequency adjustment can be performed by removing at least the first layer, the third layer, and the fifth layer for each layer with a laser.
[適用例10]
本発明の振動片の周波数調整方法は、本発明の振動片を用意し、
前記錘部の少なくとも一部を前記第1層側から層ごとに除去することにより、前記振動腕の共振周波数を調整することを特徴とする。
このような振動片の周波数調整方法によれば、第1層、第2層および第3層をこの順で除去する際、少なくとも第1層および第3層を層ごとに除去することができる。その際、錘部全体の厚さを厚くして、周波数の調整幅を大きくしても、錘部の各層の厚さを抑えることができるので、レーザーにより除去した際のバリの発生を抑制することができる。
[Application Example 10]
The frequency adjustment method of the resonator element of the present invention is provided with the resonator element of the present invention,
The resonance frequency of the vibrating arm is adjusted by removing at least a part of the weight portion from the first layer side for each layer.
According to such a frequency adjustment method of the resonator element, when removing the first layer, the second layer, and the third layer in this order, at least the first layer and the third layer can be removed for each layer. At that time, even if the thickness of the entire weight portion is increased and the frequency adjustment width is increased, the thickness of each layer of the weight portion can be suppressed, so that the generation of burrs when removed by a laser is suppressed. be able to.
[適用例11]
本発明の振動子は、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。
このような振動子によれば、錘部に形成されたバリが変形または離脱して振動片の周波数がずれることを防止できるため、優れた信頼性を発揮することができる。
[Application Example 11]
The vibrator of the present invention includes the resonator element of the present invention,
And a package for housing the resonator element.
According to such a vibrator, it is possible to prevent the burrs formed on the weight part from being deformed or detached, and the frequency of the resonator element from shifting, and thus excellent reliability can be exhibited.
[適用例12]
本発明の発振器は、本発明の振動片と、
前記振動片に電気的に接続された発振回路と、を備えることを特徴とする。
このような発振器によれば、錘部に形成されたバリが変形または離脱して振動片の周波数がずれることを防止できるため、優れた信頼性を発揮することができる。
[適用例13]
本発明の電子機器は、本発明の振動片を備えることを特徴とする。
このような電子機器によれば、錘部に形成されたバリが変形または離脱して振動片の周波数がずれることを防止できるため、優れた信頼性を発揮することができる。
[Application Example 12]
The oscillator of the present invention includes the resonator element of the present invention,
And an oscillation circuit electrically connected to the vibration piece.
According to such an oscillator, it is possible to prevent the burrs formed on the weight portion from being deformed or detached and the frequency of the resonator element from being shifted, and thus excellent reliability can be exhibited.
[Application Example 13]
An electronic apparatus according to the present invention includes the resonator element according to the present invention.
According to such an electronic device, it is possible to prevent the burrs formed on the weight portion from being deformed or detached and the frequency of the resonator element from being shifted, and thus excellent reliability can be exhibited.
以下、本発明の振動片、振動片の周波数調整方法、振動子、発振器および電子機器を図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
まず、本発明の振動子(本発明の振動片を備える振動子)について説明する。
<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平面図、図2は、図1中のA−A線断面図、図3は、図1に示す振動子が有する振動片の断面図(図1中のB−B線断面図)、図4は、図1に示す振動子が有する振動片の断面図(図1中のC−C線断面図)、図5は、図4に示す錘部の縦断面図、図6は、図1に示す振動片の周波数調整を説明するための図、図7は、従来の振動片の周波数調整を説明するための図、図8は、振動片の周波数調整時に発生したバリによるΔFへの影響に関するシミュレーションを説明するための図、図9は、バリの体積とΔFとの関係を示すグラフである。
Hereinafter, the resonator element, the frequency adjusting method of the resonator element, the vibrator, the oscillator, and the electronic device of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the drawings.
First, the vibrator of the present invention (the vibrator provided with the resonator element of the present invention) will be described.
<First Embodiment>
1 is a plan view showing a vibrator according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram of a resonator element included in the vibrator shown in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view (cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 1), FIG. 4 is a cross-sectional view of the resonator element included in the vibrator shown in FIG. FIG. 6 is a diagram for explaining frequency adjustment of the resonator element shown in FIG. 1, FIG. 7 is a diagram for explaining frequency adjustment of the conventional resonator element, and FIG. FIG. 9 is a diagram for explaining a simulation regarding the influence of burrs generated during frequency adjustment of the resonator element on ΔF, and FIG. 9 is a graph showing the relationship between the volume of burrs and ΔF.
なお、以下では、説明の便宜上、図1〜図5において、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸およびZ軸を図示しており、その図示した各矢印の先端側を「+側」、基端側を「−側」とする。また、X軸に平行な方向を「X軸方向」、Y軸に平行な方向を「Y軸方向」、Z軸に平行な方向を「Z軸方向」といい、また、+Z側(図2中の上側)を「上」、−Z側(図2の下側)を「下」ともいう。また、以下の説明では、説明の便宜上、各図に示すX軸、Y軸およびZ軸は、それぞれ、後述する水晶基板3を構成する水晶のX軸(電気軸)、Y軸(機械軸)およびZ軸(光学軸)と一致している。
In the following, for convenience of explanation, the X axis, the Y axis, and the Z axis are illustrated as three axes orthogonal to each other in FIGS. “, And the base end side is defined as“ − side ”. Also, the direction parallel to the X axis is called the “X axis direction”, the direction parallel to the Y axis is called the “Y axis direction”, and the direction parallel to the Z axis is called the “Z axis direction”. The upper side in the middle is also called “upper”, and the −Z side (lower side in FIG. 2) is also called “lower”. In the following description, for convenience of explanation, the X axis, the Y axis, and the Z axis shown in each figure are the X axis (electrical axis) and the Y axis (mechanical axis) of the crystal constituting the
1.振動子
図1および図2に示す振動子1は、振動片2(本発明の振動片)と、振動片2を収納するパッケージ9とを有している。以下、振動片2およびパッケージ9について、順次詳細に説明する。
(振動片2)
図1、図2および図3に示すように、本実施形態の振動片2は、水晶基板3と、水晶基板3上に形成された第1駆動用電極84および第2駆動用電極85とを有している。なお、図1および図2では、説明の便宜上、第1駆動用電極84および第2駆動用電極85の図示を省略している。
1. Oscillator The
(Vibration piece 2)
As shown in FIGS. 1, 2, and 3, the
水晶基板3は、Zカット水晶板で構成されている。これにより、振動片2は、優れた振動特性を発揮することができる。Zカット水晶板とは、水晶のZ軸(光学軸)を厚さ方向とする水晶基板である。なお、水晶のZ軸は、水晶基板3の厚さ方向と一致しているのが好ましいが、厚さ方向に対して若干(1°未満程度)傾いていてもよい。
図1に示すように、水晶基板3は、基部4と、基部4から延出する一対の振動腕5、6と、基部4から延出する支持部7とを有している。
The
As shown in FIG. 1, the
基部4は、X軸およびY軸に平行な平面であるXY平面に広がり、Z軸方向を厚さ方向とする板状をなしている。また、支持部7は、基部4から−Y軸方向に延出する接続部71と、接続部71から+X軸方向および−X軸方向に分岐して延出する連結腕72、73と、連結腕72、73の先端部から+Y軸方向に延出する支持腕74、75とを有している。
The
振動腕5、6は、X軸方向に並び、かつ、互いに平行となるように、それぞれ、基部4から+Y軸方向に延出している。これら振動腕5、6は、それぞれ、長手形状をなし、その基端が固定端となり、先端が自由端となる。また、振動腕5、6の先端部には、ハンマーヘッド59、69が設けられている。そして、ハンマーヘッド59、69には、周波数調整用の錘部12、13が設けられている。なお、錘部12、13については、後に詳述する。
The vibrating
図3に示すように、振動腕5は、XY平面で構成された一対の主面51、52と、YZ平面で構成され、一対の主面51、52を接続する一対の側面53、54とを有している。また、振動腕5は、主面51に開放する有底の溝55と、主面52に開放する有底の溝56とを有している。溝55、56は、それぞれ、Y軸方向に延在している。このような振動腕5は、溝55、56が形成されている部分では、略H型の横断面形状をなしている。
溝55、56は、図3に示すように、横断面において、振動腕5の厚みを二等分する線分Lに対して対称的に形成されているのが好ましい。これにより、振動腕5の不要な振動(具体的には、面外方向成分を有する斜め振動)を抑制でき、振動腕5を効率的に水晶基板3の面内方向に振動させることができる。
As shown in FIG. 3, the vibrating
As shown in FIG. 3, the
振動腕5と同様に、振動腕6は、XY平面で構成された一対の主面61、62と、YZ平面で構成され、一対の主面61、62を接続する一対の側面63、64とを有している。また、振動腕6は、主面61に開放する有底の溝65と、主面62に開放する有底の溝66とを有している。溝65、66は、それぞれ、Y軸方向に延在している。このような振動腕6は、溝65、66が形成されている部分では、略H型の横断面形状をなしている。
溝65、66は、図3に示すように、横断面において、振動腕6の厚みを二等分する線分Lに対して対称的に形成されているのが好ましい。これにより、振動腕6の不要な振動を抑制でき、振動腕6を効率的に水晶基板3の面内方向に振動させることができる。
Similar to the vibrating
As shown in FIG. 3, the
振動腕5には、一対の第1駆動用電極84と一対の第2駆動用電極85とが形成されている。具体的には、一方の第1駆動用電極84は、溝55の内面に形成されており、他方の第1駆動用電極84は、溝56の内面に形成されている。また、一方の第2駆動用電極85は、側面53に形成されており、他方の第2の駆動用電極85は、側面54に形成されている。
A pair of
同様に、振動腕6にも、一対の第1駆動用電極84と一対の第2駆動用電極85とが形成されている。具体的には、一方の第1駆動用電極84は、側面63に形成されており、他方の第1駆動用電極84は、側面64に形成されている。また、一方の第2駆動用電極85は、溝65の内面に形成されており、他方の第2駆動用電極85は、溝66の内面に形成されている。
このような第1駆動用電極84と第2駆動用電極85との間に交番電圧を印加すると、振動腕5、6が互いに接近、離間を繰り返すように面内方向(XY平面方向)に所定の周波数で振動する。
Similarly, a pair of
When an alternating voltage is applied between the
第1駆動用電極84および第2駆動用電極85の構成材料としては、それぞれ、特に限定されないが、例えば、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。
以上、振動片2の構成を簡単に説明したが、ここで、振動腕5、6に設けられた錘部12、13について説明する。
The constituent materials of the
The configuration of the vibrating
前述したように、振動腕5のハンマーヘッド59(先端部)には、周波数調整用の錘部12が設けられている。この錘部12は、後述するように、必要に応じて、その少なくとも一部を除去することにより、質量を減少させ、その結果、振動腕5の共振周波数を高めるものである。同様に、振動腕6のハンマーヘッド69(先端部)には、周波数調整用の錘部13が設けられている。この錘部13は、必要に応じて、その少なくとも一部を除去することにより、質量を減少させ、その結果、振動腕6の共振周波数を高めるものである。
As described above, the hammer head 59 (tip portion) of the vibrating
このような錘部12、13は、それぞれ、複数の層を積層した積層体で構成されている。
すなわち、錘部12は、上側(+Z側)から下側(−Z側)へ、第1層121、第2層122、第3層123、第4層124および第5層125がこの順で積層された積層体で構成されている。言い換えると、錘部12は、振動腕5上に、第5層125、第4層124、第3層123、第2層122および第1層121がこの順で積層されて構成されている。
同様に、錘部13は、振動腕6上に、第5層135、第4層134、第3層133、第2層132および第1層131がこの順で積層されて構成されている。
Each of the
That is, the
Similarly, the
以下、錘部12について詳細に説明する。なお、錘部13は、錘部12と同様であるため、その説明を省略する。
第1層121は、錘部12を構成する積層体の最表面側の層である。また、第2層122は、第1層121に対して振動腕5側に設けられている。また、第3層123は、第2層122に対して振動腕5側に設けられている。また、第4層124は、第3層123に対して振動腕5側に設けられている。また、第5層125は、第4層124に対して振動腕5側に設けられている。
Hereinafter, the
The
本実施形態では、第1層121、第2層122、第3層123、第4層124および第5層125は、振動腕5のハンマーヘッド59上で、互いに同一の領域に亘って形成されている。具体的には、第1層121、第2層122、第3層123、第4層124および第5層125は、それぞれ、振動腕5のハンマーヘッド59の主面のほぼ全域に亘って設けられている。
In the present embodiment, the
このように錘部12を構成する第1層121、第2層122、第3層123、第4層124および第5層125は、それぞれ、周波数調整(振動腕5の共振周波数の調整)用の錘として用いることができる。
また、第2層122は、第1層121をレーザーにより除去する際、第3層123が除去されるのを防止する材料で構成されている。同様に、第4層124は、第3層123をレーザーにより除去する際、第5層125が除去されるのを防止する材料で構成されている。
Thus, the
The
具体的には、第2層122の構成材料は、第1層121および第3層123の構成材料よりも融点が高いこと、および、第1層121および第3層123の構成材料よりも熱伝導率が低いことのうちの少なくとも一方の条件を満たす。同様に、第4層124の構成材料は、第3層123および第5層125の構成材料よりも融点が高いこと、および、第3層123および第5層125の構成材料よりも熱伝導率が低いことのうちの少なくとも一方の条件を満たす。
Specifically, the constituent material of the
特に、第2層122および第4層124の構成材料は、それぞれ、前述した2つの条件を満たすことが好ましい。すなわち、第2層122の構成材料は、第1層121および第3層123の構成材料よりも融点が高いこと、および、第1層121および第3層123の構成材料よりも熱伝導率が低いことの双方の条件を満たすことが好ましい。同様に、第4層124の構成材料は、第3層123および第5層125の構成材料よりも融点が高いこと、および、第3層123および第5層125の構成材料よりも熱伝導率が低いことの双方の条件を満たすことが好ましい。
In particular, the constituent materials of the
第2層122の構成材料が第1層121および第3層123の構成材料よりも融点が高いと、第1層121をレーザーにより除去する際、第1層121がその融点に達していても、第2層122をその融点未満とすることができる。そのため、第1層121をレーザーにより除去する際、第2層122が除去されるのを防止または抑制することができる。また、第3層123の構成材料は第2層122の構成材料よりも融点が低いので、第2層122を除去した後、第3層123の少なくとも一部をレーザーにより容易に除去することができる。
If the constituent material of the
同様に、第4層124の構成材料が第3層123および第5層125の構成材料よりも融点が高いと、第3層123をレーザーにより除去する際、第4層124が除去されるのを防止または抑制することができる。また、第4層124を除去した後、第5層125の少なくとも一部をレーザーにより除去することができる。
また、第2層122の構成材料が第1層121および第3層123の構成材料よりも熱伝導率が低いと、第1層121をレーザーにより除去する際、第1層121の熱が第2層122側へ拡散して逃げるのを防止または抑制することができる。言い換えると、第1層121をレーザーにより除去する際、第2層122は第1層121の熱が第3層123に伝達されるのを防止する断熱層を構成する。そのため、第1層121のみをレーザーにより効率的に加熱することができる。
Similarly, if the constituent material of the
If the constituent material of the
同様に、第4層124の構成材料が第3層123および第5層125の構成材料よりも熱伝導率が低いと、第3層123のみをレーザーにより効率的に加熱することができる。
このようなことから、振動片2によれば、第1層121、第2層122および第3層123をこの順で除去する際、少なくとも第1層121および第3層123を層ごとに除去することができる。その際、錘部12全体の厚さを厚くして、周波数の調整幅を大きくしても、錘部12の各層の厚さを抑えることができるので、レーザーにより除去した際のバリの発生を抑制することができる。
Similarly, when the constituent material of the
For this reason, according to the
また、本実施形態では、第1層121、第2層122、第3層123、第4層124および第5層125をこの順で除去する際、少なくとも第1層121、第3層123および第5層125を層ごとにレーザーにより除去して、周波数調整を行うことができる。
なお、第2層122および第4層124は、第1層121、第3層123および第5層125に比し、レーザーにより除去され難くなる傾向となるが、レーザーの照射条件を変更することにより第2層122のみまたは第4層124のみを除去することができる。また、イオンビームにより第2層122または第4層124を除去することもできる。この場合、第2層122および第4層124は比較的薄いので、イオンビームを用いても比較的短時間で第2層122のみまたは第4層124のみを除去することができる。なお、錘部12の各層の除去については、後述する周波数調整方法の説明において詳述する。
In this embodiment, when removing the
The
また、第1層121、第3層123および第5層125の構成材料は、それぞれ、第2層122および第4層124の構成材料よりも比重が大きいことが好ましい。これにより、第1層121、第3層123および第5層125の質量を大きくし、周波数の調整幅を大きくすることができる。
本実施形態では、第1層121、第3層123および第5層125の厚さt1、t3、t5は、それぞれ、第2層122および第4層124の厚さt2、t4よりも厚い。すなわち、第2層122および第4層124の厚さt2、t4は、それぞれ、第1層121、第3層123および第5層125の厚さt1、t3、t5よりも薄い。
The constituent materials of the
In the present embodiment, the thicknesses t1, t3, and t5 of the
これにより、第1層121、第3層123および第5層125の質量を大きくし、周波数の調整幅を大きくすることができる。また、第2層122および第4層124の厚さを薄くすることにより、第2層122および第4層124が除去し難い材料で構成されていても、第2層122および第4層124を簡単にかつ短時間で除去することができる。
なお、第1層121、第3層123および第5層125のうちの少なくとも1層は、第2層122または第4層124と厚さが等しくてもよい。
Thereby, the mass of the
Note that at least one of the
また、本実施形態では、第1層121の厚さt1は、第3層123の厚さt3よりも厚い。これにより、第1層121を除去することにより周波数の粗調整を行い、第3層123を除去することにより周波数の微調整を行うことができる。
また、第3層123の厚さt3は、第5層125の厚さt5よりも厚い。これにより、第5層125を除去することにより周波数のさらなる微調整を行うことができる。
In the present embodiment, the thickness t1 of the
Further, the thickness t3 of the
なお、第1層121、第3層123および第5層125のうちの少なくとも2層の厚さは、互いに等しくてもよい。
また、第1層121、第3層123および第5層125の具体的な厚さは、それぞれ、錘部12を構成する層の数、設定する周波数調整幅等に応じて決められるものであり、特に限定されないが、例えば、1nm以上500nm以下であることが好ましい。
The thickness of at least two of the
The specific thicknesses of the
また、第2層122および第4層124の厚さt2、t4は、互いに厚さが等しい。これにより、第2層122および第4層124が同一材料で構成されている場合、これらの両層を同一条件で除去することができる。なお、第2層122および第4層124の厚さは、互いに異なっていてもよい。
また、第2層122および第4層124の具体的な厚さは、それぞれ、錘部12を構成する層の数、設定する周波数調整幅等に応じて決められるものであり、特に限定されないが、例えば、1nm以上300nm以下であることが好ましい。
Further, the thicknesses t2 and t4 of the
The specific thicknesses of the
このような錘部12の第1層121、第2層122、第3層123、第4層124および第5層125の構成材料としては、前述したような融点または熱伝導率の関係を満たすものであれば、特に限定されないが、例えば、金属材料またはセラミックス材料が好ましい。
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(錘部の各層)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、錘部12の各層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。
The constituent material of the
Metal or ceramics (insulating material) can be easily and accurately deposited by a vapor deposition method. Moreover, the film | membrane (each layer of a weight part) comprised with the metal or ceramics can be easily and highly accurately removed by irradiation of an energy ray (especially laser). For this reason, the frequency adjustment is simpler and more accurate by forming each layer of the
錘部12の各層の構成材料に用いる金属材料としては、例えば、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、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。
Examples of the metal material used for the constituent material of each layer of the
また、錘部12の各層の構成材料に用いるセラミックスとしては、例えば、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。
Moreover, as ceramics used for the constituent material of each layer of the
特に、錘部12の第1層121、第3層123および第5層125の構成材料としては、比重が比較的大きいことから、金(Au)、金合金、白金(Pt)、銀(Ag)、または銀合金を用いることが好ましく、化学的安定性にも優れることから、金(Au)または金合金を用いることがより好ましい。
また、錘部12の第2層122および第4層124の構成材料としては、比較的融点が高く、かつ、熱伝導率が低いことから、クロム(Cr)、クロム合金またはセラミックス材料を用いることが好ましく、第1層121および第3層123等との密着性が優れることから、クロム(Cr)またはクロム合金を用いることがより好ましい。
In particular, as the constituent material of the
Further, as the constituent material of the
また、第1層121、第3層123および第5層125の構成材料は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
第1層121、第3層123および第5層125の構成材料が互いに同一である場合、第1層121を除去する際とほぼ同じレーザーの照射条件で、第3層123および第5層125を除去することができる。
一方、第1層121、第3層123および第5層125の構成材料が互いに異なる場合、第1層121、第3層123および第5層125の特性を互いに異ならせることにより、錘部12に所望の特性を付与することができる。
The constituent materials of the
When the constituent materials of the
On the other hand, when the constituent materials of the
(パッケージ)
パッケージ9は、上面に開放する凹部911を有する箱状のベース91と、凹部911の開口を塞ぐようにベース91に接合されている板状のリッド92とを有している。このようなパッケージ9は、凹部911がリッド92にて塞がれることにより形成された収納空間を有しており、この収納空間に振動片2が気密的に収納されている。振動片2は、支持腕74、75の先端部にて、例えば、エポキシ系、アクリル系の樹脂に導電性フィラーを混合した導電性接着剤11を介して凹部911の底面に固定されている。
なお、収納空間内は、減圧(好ましくは真空)状態となっていてもよいし、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されていてもよい。これにより、振動片2の振動特性が向上する。
(package)
The
Note that the storage space may be in a reduced pressure (preferably vacuum) state, or may be filled with an inert gas such as nitrogen, helium, or argon. Thereby, the vibration characteristics of the
ベース91の構成材料としては、特に限定されないが、酸化アルミニウム等の各種セラミックスを用いることができる。また、リッド92の構成材料としては、特に限定されないが、ベース91の構成材料と線膨張係数が近似する部材であると良い。例えば、ベース91の構成材料を前述のようなセラミックスとした場合には、コバール等の合金とするのが好ましい。なお、ベース91とリッド92の接合は、特に限定されず、例えば、接着剤を介して接合してもよいし、シーム溶接等により接合してもよい。
The constituent material of the
また、ベース91の凹部911の底面には、接続端子951、961が形成されている。図示しないが、振動片2の第1駆動用電極84は、支持腕74の先端部まで引き出されており、当該部分にて、導電性接着剤11を接続端子951と電気的に接続されている。同様に、図示しないが、振動片2の第2駆動用電極85は、支持腕75の先端部まで引き出されており、当該部分にて、導電性接着剤11を介して接続端子961と電気的に接続されている。
In addition,
また、接続端子951は、ベース91を貫通する貫通電極952を介してベース91の底面に形成された外部端子953に電気的に接続されており、接続端子961は、ベース91を貫通する貫通電極962を介してベース91の底面に形成された外部端子963に電気的に接続されている。
接続端子951、961、貫通電極952、962および外部端子953、963の構成としては、それぞれ、導電性を有していれば、特に限定されないが、例えば、Cr(クロム)、W(タングステン)などのメタライズ層(下地層)に、Ni(ニッケル)、Au(金)、Ag(銀)、Cu(銅)などの各被膜を積層した金属被膜で構成することができる。
The
The structures of the
2.振動片の周波数調整方法
次に、図6に基づいて、本発明の振動片の周波数調整方法の一例として、振動片2の周波数調整方法を説明する。なお、図6の各図は、図5に対応する断面を示している。
振動片2の周波数調整方法は、振動片2を用意し、錘部12、13の少なくとも一部を第1層121、131側から層ごとに除去することにより、振動腕5、6の共振周波数を調整する。
2. Next, based on FIG. 6, a frequency adjusting method for the
The frequency adjustment method of the
以下、詳細に説明する。なお、以下では、振動腕5の周波数調整について代表的に説明し、振動腕6の周波数調整については、振動腕5の周波数調整と同様であるため、その説明を省略する。
[1]
まず、周波数調整前の振動片2を用意する。
このとき、図6(a)に示すように、振動腕5上には、第1層121、第2層122、第3層123、第4層124および第5層125で構成された錘部12が設けられている。
また、このとき、振動腕5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。
Details will be described below. In the following, the frequency adjustment of the vibrating
[1]
First, the
At this time, as shown in FIG. 6 (a), on the vibrating
At this time, the frequency (resonance frequency) of the vibrating
[2]
(第1層の除去)
そして、図6(b)に示すように、レーザーの照射により、第1層121の一部または全部を必要に応じて除去する。
ここで、前述したように、第2層122の構成材料は、第1層121の構成材料よりも融点が高いこと、および、第1層121の構成材料よりも熱伝導率が低いことのうちの少なくとも一方の条件を満たす。
[2]
(Removal of the first layer)
Then, as shown in FIG. 6B, part or all of the
Here, as described above, the constituent material of the
したがって、錘部12の第1層121よりも振動腕5側の層を除去することなく、第1層121を選択的に除去することができる。なお、第1層121を除去する際、第3層123が除去されなければ、第2層122の一部が若干除去されてもよい。
その際、例えば、振動腕5の周波数を測定しながら、第1層121をレーザーにより除去していく。第1層121を除去している途中で、振動腕5の周波数が目標とする周波数となったときは、第1層121の一部だけ除去された状態で、周波数調整を終了することとなる。
Therefore, the
At this time, for example, the
一方、第1層121のすべてを除去しても、振動腕5の周波数が目標とする周波数に達しないときは、第2層122を除去することとなる。
図6(b)では、第1層121の全部を除去した場合を一例として図示している。そのため、上記レーザーの照射後の振動腕5上には、第2層122、第3層123、第4層124および第5層125が残存している。
On the other hand, even if all of the
In FIG. 6B, a case where the entire
なお、第1層121の一部を除去する場合、除去される第1層121の形状、部位およびその除去量は、必要に応じて適宜設定されるものであり、例えば、第1層121の除去された部分は、ライン状、ドット状等の形状をなす。
このように第1層121を除去することにより、錘部12の質量が減少するので、振動腕5の周波数が高められる。
また、このような第1層121の除去に用いるレーザーとしては、振動腕5の悪影響を与えずに、第1層121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、例えば、炭酸ガスレーザー、エキシマーレーザー、YAGレーザー等を用いることができる。
In addition, when removing a part of
By removing the
Further, the laser used for removing the
(第2層の除去)
次いで、図6(c)に示すように、レーザーまたはイオンビームの照射により、第2層122の一部または全部を必要に応じて除去する。
その際、例えば、振動腕5の周波数を測定しながら、第2層122をレーザーまたはイオンビームにより除去していく。第2層122を除去している途中で、振動腕5の周波数が目標とする周波数となったときは、第2層122の一部だけ除去された状態で、周波数調整を終了することとなる。
(Removal of the second layer)
Next, as shown in FIG. 6C, part or all of the
At this time, for example, the
一方、第2層122のすべてを除去しても、振動腕5の周波数が目標とする周波数に達しないときは、第3層123を除去することとなる。
図6(c)では、第2層122の全部を除去した場合を一例として図示している。そのため、上記レーザーまたはイオンビームの照射後の振動腕5上には、第3層123、第4層124および第5層125が残存している。
On the other hand, even if all of the
In FIG. 6C, a case where the entire
また、このような第2層122の除去に用いるレーザーとしては、前述した第1層121の除去に用いたレーザーと同様のものを用いることができるが、第2層122のみを除去し得るように、第1層121の除去の際とは異なる条件(レーザーパワー、周波数等)で行うことが好ましい。
また、第2層122の除去にイオンビームを用いると、第2層122のみを高精度に除去することができる。その際、第2層122は比較的薄いので、第2層122の除去に長時間を要することもない。
このような第2層122の除去により、錘部12の質量がさらに減少するので、振動腕5の周波数がさらに高められる。
Further, as the laser used for the removal of the
In addition, when an ion beam is used to remove the
By removing the
(第3層の除去)
次に、図6(d)に示すように、レーザーの照射により、第3層123の一部または全部を必要に応じて除去する。
ここで、前述したように、第4層124の構成材料は、第3層123の構成材料よりも融点が高いこと、および、第3層123の構成材料よりも熱伝導率が低いことのうちの少なくとも一方の条件を満たす。
(Removal of third layer)
Next, as shown in FIG. 6D, part or all of the
Here, as described above, the constituent material of the
したがって、錘部12の第3層123よりも振動腕5側の層を除去することなく、第3層123を選択的に除去することができる。なお、第3層123を除去する際、第5層125が除去されなければ、第4層124の一部が若干除去されてもよい。
その際、例えば、振動腕5の周波数を測定しながら、第3層123をレーザーにより除去していく。第3層123を除去している途中で、振動腕5の周波数が目標とする周波数となったときは、第3層123の一部だけ除去された状態で、周波数調整を終了することとなる。
Therefore, the
At that time, for example, the
一方、第3層123のすべてを除去しても、振動腕5の周波数が目標とする周波数に達しないときは、前述した第2層122、第3層123の除去と同様、第4層124、第5層125を必要に応じて除去することとなる。
図6(d)では、第3層123の一部を除去した場合を一例として図示している。そのため、上記レーザーの照射後の振動腕5上には、第3層123の残部123X、第4層124および第5層125が残存している。
On the other hand, if the frequency of the vibrating
FIG. 6D shows an example in which a part of the
ここで、第3層123は比較的薄いので、レーザーを用いて除去しても、第3層123の残部123Xにバリが生じるのを防止または抑制することができる。
また、除去される第3層123の形状、部位およびその除去量は、必要に応じて適宜設定されるものであり、例えば、第3層123の除去された部分は、ライン状、ドット状等の形状をなす。
Here, since the
In addition, the shape, part, and removal amount of the
このように第3層123を除去することにより、錘部12の質量が減少するので、振動腕5の周波数が高められる。
また、このような第3層123の除去に用いるレーザーとしては、前述した第1層121の除去に用いたレーザーと同様のものを用いることができ、また、第1層121の除去の際とは同一または異なる条件(レーザーパワー、周波数等)で行うことができる。
By removing the
Further, as the laser used for the removal of the
以上のようにして振動腕5の周波数を目標周波数に一致するように調整することができる。
特に、第1層121、第2層122および第3層123をこの順で除去する際、少なくとも第1層121および第3層123を層ごとに除去することができる。その際、錘部12全体の厚さを厚くして、周波数の調整幅を大きくしても、錘部12の各層の厚さを抑えることができるので、レーザーにより除去した際のバリの発生を抑制することができる。
そのため、得られる振動子1によれば、錘部12に形成されたバリが変形または離脱して振動片2の周波数がずれることを防止できるため、優れた信頼性を発揮することができる。
As described above, the frequency of the vibrating
In particular, when the
Therefore, according to the obtained
これに対し、従来の振動片では、図7(a)に示すように、振動腕5X上に、単層の金属膜で構成された錘部12Xが形成されている。
そのため、錘部12Xの厚さを厚くすると、図7(b)に示すように、錘部12Xの一部をレーザーにより除去した際、レーザーの照射領域の周囲に比較的大きなバリ12X1が発生する。
このようなバリ12X1は、変形しやすく、振動片2を使用したとき、図7(c)に示すように、変形したバリ12X2となる。
On the other hand, in the conventional resonator element, as shown in FIG. 7A, a
Therefore, when the thickness of the
Such a burr 12X1 is easily deformed, and when the
ここで、図8(a)に示すように、バリ12X1を互いに同一の形状および体積の3つの直方体を縦に並べたものと設定し、図8(b)に示すように、バリ12X2を上記と同様の3つの直方体のうち2つを縦に並べ、残りの1つを横に並べたものと設定し、これらの振動腕5Xの周波数差ΔFをシミュレーションにより求めた。
なお、上記直方体は、縦および横の長さがa[μ]、高さがb[μm]である。
このようなシミュレーションの結果、図9に示すように、バリの体積が大きいほど、ΔFが大きくなることがわかる。
Here, as shown in FIG. 8 (a), the burr 12X1 is set as three cuboids having the same shape and volume, and the burr 12X2 is arranged as shown in FIG. 8 (b). Two of the same three rectangular parallelepipeds were arranged vertically and the remaining one was set horizontally, and the frequency difference ΔF of these vibrating
The rectangular parallelepiped has a vertical and horizontal length of a [μ] and a height of b [μm].
As a result of such a simulation, as shown in FIG. 9, it can be seen that ΔF increases as the volume of the burr increases.
<第2実施形態>
次に、本発明の振動子の第2実施形態について説明する。
図10(a)は、本発明の第2実施形態に係る振動片の錘部を示す平面図、図10(b)は、図10(a)に示す錘部の縦断面図である。
以下、第2実施形態の振動子について、前述した第1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 vibrator of the invention will be described.
FIG. 10A is a plan view showing the weight portion of the resonator element according to the second embodiment of the invention, and FIG. 10B is a longitudinal sectional view of the weight portion shown in FIG.
Hereinafter, the vibrator of the second embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment described above, and description of similar matters will be omitted.
本発明の第2実施形態にかかる振動子は、錘部の構成が異なる以外は、前述した第1実施形態と同様である。なお、前述した第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図10に示すように、振動腕5上には、錘部12Aが設けられている。なお、図示しないが、振動腕6上にも、錘部12Aと同様の錘部が設けられている。
The vibrator according to the second embodiment of the present invention is the same as that of the first embodiment described above except that the configuration of the weight portion is different. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to 1st Embodiment mentioned above.
As shown in FIG. 10, a
錘部12Aは、互いに間隔を隔てて分割された複数の部分126、127、128で構成されている。
そして、各部分126、127、128は、上側(+Z側)から下側(−Z側)へ、第1層121A、第2層122A、第3層123A、第4層124Aおよび第5層125Aがこの順で積層された積層体で構成されている。
The
The
このような各部分126、127、128は、前述した第1実施形態の錘部12と同様に、必要に応じて、層ごとに除去することができる。
特に、本実施形態では、部分126、127、128ごとにおいて、層ごとに除去することができる。例えば、部分126、127を粗調整用、部分128を微調整用に用いることができる。
このような第2実施形態によっても、周波数の調整幅を大きくしても、周波数調整用の錘部の一部をレーザーにより除去した際のバリの発生を抑制することができる。
Each of
In particular, in the present embodiment, the
According to the second embodiment as well, even when the frequency adjustment range is increased, the generation of burrs when part of the frequency adjustment weight portion is removed by the laser can be suppressed.
<第3実施形態>
次に、本発明の振動子の第3実施形態について説明する。
図11は、本発明の第3実施形態に係る振動片の錘部を示す縦断面図である。
以下、第3実施形態の振動子について、前述した第1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 vibrator of the invention will be described.
FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing the weight portion of the resonator element according to the third embodiment of the invention.
Hereinafter, the resonator according to the third embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment described above, and description of similar matters will be omitted.
本発明の第3実施形態にかかる振動子は、錘部の構成が異なる以外は、前述した第1実施形態と同様である。なお、前述した第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図11に示すように、振動腕5上には、錘部12Bが設けられている。なお、図示しないが、振動腕6上にも、錘部12Bと同様の錘部が設けられている。
The vibrator according to the third embodiment of the present invention is the same as that of the first embodiment described above except that the configuration of the weight portion is different. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to 1st Embodiment mentioned above.
As shown in FIG. 11, a
錘部12Bは、上側(+Z側)から下側(−Z側)へ、第1層121B、第2層122B、第3層123B、第4層124Bおよび第5層125Bがこの順で積層された積層体で構成されている。
本実施形態では、第1層121B、第3層123Bおよび第5層125Bは、振動腕5と反対側に位置する層ほど面積が小さくなっている。すなわち、第1層121Bの面積は第3層123Bの面積よりも小さく、第3層123Bの面積は、第5層125Bの面積よりも小さい。
In the weight portion 12B, the
In the present embodiment, the area of the
また、第1層121Bおよび第2層122Bは、同じ領域に形成されており、第1層121Bの面積は第2層122Bの面積と等しい。また、第3層123Bおよび第4層124Bは、同じ領域に形成されており、第3層123Bの面積は第4層124Bの面積と等しい。
この錘部12Bでは、周波数調整前において、第1層121Bだけでなく、第3層123Bおよび第5層125Bも露出している。
The
In the weight portion 12B, not only the
したがって、例えば、必要な周波数の調整量が大きい場合、最初に除去する層を第1層121Bとし、必要な周波数の調整量が小さい場合、最初に除去する層を第3層123Bまたは第5層125Bとすることができる。
このような第3実施形態によっても、周波数の調整幅を大きくしても、周波数調整用の錘部の一部をレーザーにより除去した際のバリの発生を抑制することができる。
Thus, for example, when the necessary frequency adjustment amount is large, the first layer to be removed is the
According to the third embodiment as well, even if the frequency adjustment range is increased, it is possible to suppress the occurrence of burrs when part of the frequency adjustment weight portion is removed by a laser.
<第4実施形態>
次に、本発明の振動子の第4実施形態について説明する。
図12は、本発明の第4実施形態に係る振動片の錘部を示す縦断面図である。
以下、第4実施形態の振動子について、前述した第1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 vibrator of the invention will be described.
FIG. 12 is a longitudinal sectional view showing the weight portion of the resonator element according to the fourth embodiment of the invention.
Hereinafter, the vibrator of the fourth embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment described above, and description of similar matters will be omitted.
本発明の第4実施形態にかかる振動子は、錘部の構成が異なる以外は、前述した第1実施形態と同様である。なお、前述した第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図12に示すように、振動腕5上には、錘部12Cが設けられている。なお、図示しないが、振動腕6上にも、錘部12Cと同様の錘部が設けられている。
The vibrator according to the fourth embodiment of the present invention is the same as that of the first embodiment described above except that the configuration of the weight portion is different. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to 1st Embodiment mentioned above.
As shown in FIG. 12, a
錘部12Cは、上側(+Z側)から下側(−Z側)へ、第1層121C、第2層122C、第3層123C、第4層124Cおよび第5層125Cがこの順で積層された積層体で構成されている。
本実施形態では、第1層121C、第3層123Cおよび第5層125Cは、振動腕5側に位置する層ほど面積が小さくなっている。すなわち、第3層123Cの面積は第1層121Cの面積よりも小さく、第5層125Cの面積は、第3層123Cの面積よりも小さい。
また、第2層122Cおよび第3層123Cは、ほぼ同じ領域に形成されている。また、第4層124Cおよび第5層125Cは、ほぼ同じ領域に形成されている。
このような第4実施形態によっても、周波数の調整幅を大きくしても、周波数調整用の錘部の一部をレーザーにより除去した際のバリの発生を抑制することができる。
In the weight portion 12C, the
In the present embodiment, the area of the
The second layer 122C and the third layer 123C are formed in substantially the same region. The
According to the fourth embodiment, even when the frequency adjustment range is increased, the generation of burrs when part of the frequency adjustment weight portion is removed by the laser can be suppressed.
(発振器)
次いで、本発明の振動片を適用した発振器(本発明の発振器)について説明する。
図13に示す発振器10は、振動子1と、振動片2を駆動するためのICチップ(チップ部品)80とを有している。以下、発振器10について、前述した振動子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。
(Oscillator)
Next, an oscillator to which the resonator element according to the invention is applied (the oscillator according to the invention) will be described.
An
パッケージ9は、凹部911を有する箱状のベース91と、凹部911の開口を塞ぐ板状のリッド92とを有している。
ベース91の凹部911は、ベース91の上面に開放する第1凹部911aと、第1凹部911aの底面の中央部に開放する第2凹部911bと、第2凹部911bの底面の中央部に開放する第3凹部911cとを有している。
第1凹部911aの底面には、接続端子95、96が形成されている。また、第3凹部911cの底面には、ICチップ80が配置されている。ICチップ80は、振動片2の駆動を制御するための駆動回路(発振回路)を有している。ICチップ80によって振動片2を駆動すると、所定の周波数の信号を取り出すことができる。
The
The
また、第2凹部911bの底面には、ワイヤーを介してICチップ80と電気的に接続された複数の内部端子93が形成されている。これら複数の内部端子93には、ベース91に形成された図示しないビアを介してパッケージ9の底面に形成された外部端子(実装端子)94に電気的に接続された端子と、図示しないビアやワイヤーを介して接続端子95に電気的に接続された端子と、図示しないビアやワイヤーを介して接続端子96に電気的に接続された端子とが含まれている。
なお、図13の構成では、ICチップ80が収納空間内に配置されている構成について説明したが、ICチップ80の配置は、特に限定されず、例えば、パッケージ9の外側(ベースの底面)に配置されていてもよい。
このような発振器10によれば、優れた信頼性を発揮することができる。
In addition, a plurality of
In the configuration of FIG. 13, the configuration in which the
Such an
(電子機器)
次いで、本発明の振動片を適用した電子機器(本発明の電子機器)について、図14〜図17に基づき、詳細に説明する。
図14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。
(Electronics)
Next, an electronic device to which the resonator element according to the invention is applied (electronic device according to the invention) will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 14 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
図15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. 15 is a perspective view illustrating a configuration of a mobile phone (including PHS) to which an electronic apparatus including the resonator element according to the invention is applied. In this figure, a
図16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. 16 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。
A display unit is provided on the back of a case (body) 1302 in the
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、メモリー1308に転送・格納される。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にはテレビモニター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、メモリー1308に格納された撮像信号が、テレビモニター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。
When the photographer confirms the subject image displayed on the display unit and presses the
図17は、本発明の振動片を備える電子機器を適用した移動体(自動車)の構成を示す斜視図である。この図において、移動体1500は、車体1501と、4つの車輪1502とを有しており、車体1501に設けられた図示しない動力源(エンジン)によって車輪1502を回転させるように構成されている。このような移動体1500には、発振器10(振動片2)が内蔵されている。
このような電子機器によれば、優れた信頼性を発揮することができる。
FIG. 17 is a perspective view illustrating a configuration of a moving body (automobile) to which an electronic device including the resonator element according to the invention is applied. In this figure, a moving
According to such an electronic device, excellent reliability can be exhibited.
なお、本発明の振動片を備える電子機器は、図14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15の携帯電話機、図16のディジタルスチルカメラ、図17の移動体の他にも、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、ページャー、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 (mobile personal computer) in FIG. 14, the mobile phone in FIG. 15, the digital still camera in FIG. 16, and the mobile body in FIG. Inkjet ejection device (for example, inkjet printer), 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, videophone, 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 finder , Various measuring instruments, instruments (eg , Gages for vehicles, aircraft, and ships), can be applied to a flight simulator or the like.
以上、本発明の振動片、振動片の周波数調整方法、振動子、発振器および電子機器について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、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
また、振動片としては、発振器に限定されず、例えば、ジャイロセンサーのようなセンサーにも適用することができる。
As described above, the resonator element, the frequency adjusting method of the resonator element, the vibrator, the oscillator, and the electronic device of the present invention have been described based on the illustrated embodiments. However, the present invention is not limited to this, and the configuration of each unit Can be replaced with any structure having a similar function. In addition, any other component may be added to the present invention. Moreover, you may combine each embodiment suitably.
Further, the vibrating piece is not limited to an oscillator, and can be applied to a sensor such as a gyro sensor, for example.
1‥‥振動子 2‥‥振動片 3‥‥水晶基板 4‥‥基部 5‥‥振動腕 5X‥‥振動腕 6‥‥振動腕 7‥‥支持部 9‥‥パッケージ 10‥‥発振器 11‥‥導電性接着剤 12‥‥錘部 12A‥‥錘部 12B‥‥錘部 12C‥‥錘部 12X‥‥錘部 12X1‥‥バリ 12X2‥‥バリ 13‥‥錘部 51‥‥主面 52‥‥主面 53‥‥側面 54‥‥側面 55‥‥溝 56‥‥溝 59‥‥ハンマーヘッド 61‥‥主面 62‥‥主面 63‥‥側面 64‥‥側面 65‥‥溝 66‥‥溝 69‥‥ハンマーヘッド 71‥‥接続部 72‥‥連結腕 73‥‥連結腕 74‥‥支持腕 75‥‥支持腕 80‥‥チップ 84‥‥第1駆動用電極 85‥‥第2駆動用電極 91‥‥ベース 92‥‥リッド 93‥‥内部端子 94‥‥外部端子 95‥‥接続端子 96‥‥接続端子 100‥‥表示部 121‥‥第1層 121A‥‥第1層 121B‥‥第1層 121C‥‥第1層 122‥‥第2層 122A‥‥第2層 122B‥‥第2層 122C‥‥第2層 123‥‥第3層 123A‥‥第3層 123B‥‥第3層 123C‥‥第3層 123X‥‥残部 124‥‥第4層 124A‥‥第4層 124B‥‥第4層 124C‥‥第4層 125‥‥第5層 125A‥‥第5層 125B‥‥第5層 125C‥‥第5層 126‥‥部分 127‥‥部分 128‥‥部分 131‥‥第1層 132‥‥第2層 133‥‥第3層 134‥‥第4層 135‥‥第5層 911‥‥凹部 911a‥‥凹部 911b‥‥凹部 911c‥‥凹部 951‥‥接続端子 952‥‥貫通電極 953‥‥外部端子 961‥‥接続端子 962‥‥貫通電極 963‥‥外部端子 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‥‥メモリー 1312‥‥ビデオ信号出力端子 1314‥‥入出力端子 1430‥‥テレビモニター 1440‥‥パーソナルコンピューター 1500‥‥移動体 1501‥‥車体 1502‥‥車輪 L‥‥線分 ΔF‥‥周波数差
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記基部から延出された振動腕と、
前記振動腕に設けられた周波数調整用の錘部と、を備え、
前記錘部は、第1層、前記第1層に対して前記振動腕側に設けられた第2層、および、前記第2層に対して前記振動腕側に設けられた第3層を含んで構成され、
前記第2層の構成材料は、前記第1層および前記第3層の構成材料よりも融点が高いことを特徴とする振動片。 The base,
A vibrating arm extending from the base;
A weight adjustment weight portion provided on the vibrating arm,
The weight portion includes a first layer, a second layer provided on the vibrating arm side with respect to the first layer, and a third layer provided on the vibrating arm side with respect to the second layer. Consisting of
The constituent material of the second layer has a melting point higher than that of the constituent materials of the first layer and the third layer.
前記基部から延出された振動腕と、
前記振動腕に設けられた周波数調整用の錘部と、を備え、
前記錘部は、第1層、前記第1層に対して前記振動腕側に設けられた第2層、および、前記第2層に対して前記振動腕側に設けられた第3層を含んで構成され、
前記第2層の構成材料は、前記第1層および前記第3層の構成材料よりも熱伝導率が低いことを特徴とする振動片。 The base,
A vibrating arm extending from the base;
A weight adjustment weight portion provided on the vibrating arm,
The weight portion includes a first layer, a second layer provided on the vibrating arm side with respect to the first layer, and a third layer provided on the vibrating arm side with respect to the second layer. Consisting of
The constituent material of the second layer has a thermal conductivity lower than that of the constituent materials of the first layer and the third layer.
前記第4層の構成材料は、前記第1層、前記第3層および前記第5層の構成材料よりも融点が高い請求項1ないし6のいずれか一項に記載の振動片。 The weight portion includes a fourth layer provided on the vibrating arm side with respect to the third layer, and a fifth layer provided on the vibrating arm side with respect to the fourth layer,
7. The resonator element according to claim 1, wherein the constituent material of the fourth layer has a melting point higher than that of the constituent materials of the first layer, the third layer, and the fifth layer.
前記錘部の少なくとも一部を前記第1層側から層ごとに除去することにより、前記振動腕の共振周波数を調整することを特徴とする振動片の周波数調整方法。 A vibrating piece according to any one of claims 1 to 7 is prepared,
A method for adjusting a frequency of a resonator element, wherein the resonance frequency of the vibrating arm is adjusted by removing at least a part of the weight portion from the first layer side for each layer.
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子。 The resonator element according to any one of claims 1 to 7,
And a package for housing the resonator element.
前記振動片に電気的に接続された発振回路と、を備えることを特徴とする発振器。 The resonator element according to any one of claims 1 to 7,
And an oscillation circuit electrically connected to the resonator element.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2016054363A (en) * | 2014-09-03 | 2016-04-14 | 京セラクリスタルデバイス株式会社 | Piezoelectric element and method of manufacturing piezoelectric device |
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2012
- 2012-07-17 JP JP2012158355A patent/JP2014022862A/en active Pending
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