JP2014158094A - Piezoelectric vibrator, oscillator, electronic apparatus, and radio clock - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧電振動子、発振器、電子機器、及び電波時計に関するものである。 The present invention relates to a piezoelectric vibrator, an oscillator, an electronic device, and a radio timepiece.
例えば、携帯電話や携帯情報端末機器には、時刻源や制御信号等のタイミング源、リファレンス信号源等に用いられるデバイスとして、水晶等を利用した圧電振動子を用いる場合が多い。この種の圧電振動子として、キャビティが形成されたパッケージ内に圧電振動片を気密封止したものが知られている。
例えば特許文献1には、圧電振動子の一例が開示されている。この圧電振動子においては、上記パッケージは、凹部が形成された一方の基板を他方の基板に重ね合わせ、両基板を接合することにより、凹部を利用してキャビティを形成している。そして、圧電振動片は、基部に形成されたマウント電極が、パッケージの基板上に形成される引き回し電極に導電性接着剤や金属バンプ等によって接着されている。
For example, a cellular phone or a portable information terminal device often uses a piezoelectric vibrator using a crystal or the like as a device used for a time source, a timing source such as a control signal, a reference signal source, or the like. As this type of piezoelectric vibrator, a piezoelectric vibrator in which a piezoelectric vibrating piece is hermetically sealed in a package in which a cavity is formed is known.
For example,
圧電振動片は、幅方向に平行に並んで配置された一対の振動腕部と、これら一対の振動腕部の基端部側を片持ち支持する基部と、を備えており、一対の振動腕部が基端部側を起点として幅方向に互いに接近・離間するように、所定の周波数で振動(揺動)する構成とされている。 The piezoelectric vibrating piece includes a pair of vibrating arm portions arranged in parallel in the width direction, and a base portion that cantilever-supports the base end side of the pair of vibrating arm portions. The parts vibrate (oscillate) at a predetermined frequency so as to approach and separate from each other in the width direction starting from the base end side.
ところで、圧電振動片を作動させた際、基部のマウント部分を通じて振動漏れ(振動エネルギーの漏洩)が発生することが知られている。この振動漏れが生じると、圧電振動片の共振周波数が安定しなくなってしまうことから、できるだけ振動漏れを抑制する必要がある。 Incidentally, it is known that when the piezoelectric vibrating piece is operated, vibration leakage (vibration energy leakage) occurs through the mount portion of the base portion. When this vibration leakage occurs, the resonance frequency of the piezoelectric vibrating piece becomes unstable, so it is necessary to suppress the vibration leakage as much as possible.
そこで、特許文献2〜4には、互いに沿って延びる一対の振動腕部と、一対の振動腕部の各基端が接続される基部と、一対の振動腕部の間において基部に接続され、該基部から振動腕部に沿って延びる支持腕部と、を備える、いわゆるセンターアームタイプの圧電振動片が開示されている。センターアームタイプのものでは、支持腕部における基板へのマウント位置から振動腕部までの距離を長く確保することによって、振動腕部の振動を安定させ、振動漏れを抑えることができる。
なお、このようなセンターアームタイプの圧電振動片は、マウント電極が支持腕部に設けられ、この支持腕部においてパッケージの基板上の引き回し電極に接着されている。
Therefore, in
In such a center arm type piezoelectric vibrating piece, the mount electrode is provided on the support arm portion, and the support arm portion is bonded to the routing electrode on the substrate of the package.
ところで、近年、圧電振動子の小型化が進んでいるため、パッケージ内における圧電振動片とパッケージ内壁面との隙間も小さくなっている。このため、パッケージ内で圧電振動片の位置がずれた状態で組み付けられると、パッケージ内壁面と圧電振動片とが干渉してしまい、これを防ぐためには、組み立てに手間がかかる場合がある。また、位置がずれた状態でパッケージ内で圧電振動片が組み立てられると、その所望の振動特性に影響が生じ、品質が損なわれ、歩留まりも低下する虞がある。
また、圧電振動片では、センターアームタイプであれば支持腕部がパッケージの内壁にマウントされ、振動腕部はマウント位置に対して浮いた状態とされ、通常のものであれば基部がパッケージの内壁にマウントされ、振動腕部がマウント位置に対して浮いた状態とされる。このため、振動腕部若しくは全体が多少垂れ下がる状態となる場合があるが、このような垂れ下がりは品質上、極力抑制することが望ましい。
そこでなされた本発明の目的は、圧電振動片をパッケージに対して確実にかつ精度よく取り付けて歩留まりの低下を抑制できるとともに、圧電振動片の垂れ下がりによる品質の低下を抑制することのできる圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計を提供することである。
By the way, in recent years, since the piezoelectric vibrator has been miniaturized, the gap between the piezoelectric vibrating piece and the inner wall surface of the package is also reduced. For this reason, when the piezoelectric vibrating reed is assembled in a state where the position of the piezoelectric vibrating piece is shifted, the inner wall surface of the package and the piezoelectric vibrating piece interfere with each other, and in order to prevent this, it may take time to assemble. Further, when the piezoelectric vibrating piece is assembled in the package in a shifted state, the desired vibration characteristics are affected, the quality is impaired, and the yield may be reduced.
In the case of the piezoelectric vibrating piece, if the center arm type, the support arm portion is mounted on the inner wall of the package, and the vibrating arm portion is floated with respect to the mounting position. And the vibrating arm portion is in a floating state with respect to the mounting position. For this reason, the vibrating arm portion or the whole may hang down to some extent, but it is desirable to suppress such sag as much as possible in terms of quality.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a piezoelectric vibrator that can reliably and accurately attach a piezoelectric vibrating piece to a package to suppress a decrease in yield and also suppress a deterioration in quality due to the drooping of the piezoelectric vibrating piece. It is to provide an oscillator, an electronic device, and a radio timepiece.
本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
すなわち、本発明に係る圧電振動子は、互いに沿って延びる一対の振動腕部と、一対の前記振動腕部の各基端が接続される基部と、一対の前記振動腕部の間において前記基部に接続され、該基部から前記振動腕部に沿って延びる支持腕部と、を備える圧電振動片が、パッケージ内に収容されている圧電振動子において、前記パッケージの側壁内面に、凹部が形成され、前記凹部に、前記支持腕部の先端が挿入されて支持されていることを特徴とする。
The present invention provides the following means in order to solve the above problems.
That is, the piezoelectric vibrator according to the present invention includes a pair of vibrating arm portions extending along each other, a base portion to which each base end of the pair of vibrating arm portions is connected, and the base portion between the pair of vibrating arm portions. In the piezoelectric vibrator in which the piezoelectric vibrating piece is connected to the base and extends along the vibrating arm portion from the base, the concave portion is formed on the inner surface of the side wall of the package. The tip of the support arm is inserted into and supported by the recess.
本発明に係る圧電振動子によれば、支持腕部の先端をパッケージの側壁内面に形成された凹部に挿入することで、組立時に、圧電振動片を容易に位置決めすることができる。また、位置決め後に圧電振動片が位置ずれしたり垂れ下がろうとしたりとすると、支持腕部が凹部の内周面に干渉する。これによって、圧電振動片の位置ずれや垂れ下がりを抑制することができる。 According to the piezoelectric vibrator according to the present invention, the piezoelectric vibrating piece can be easily positioned at the time of assembly by inserting the tip of the support arm portion into the recess formed in the inner surface of the side wall of the package. Further, if the piezoelectric vibrating piece is displaced or tries to hang down after positioning, the support arm portion interferes with the inner peripheral surface of the recess. As a result, it is possible to suppress displacement and sag of the piezoelectric vibrating piece.
上記本発明に係る圧電振動子は、前記支持腕部の前記基部からの長さは、前記振動腕部の前記基部からの長さよりも長くなっているようにしても良い。 In the piezoelectric vibrator according to the present invention, a length of the support arm portion from the base portion may be longer than a length of the vibrating arm portion from the base portion.
この場合、振動腕部がパッケージの側壁内面に干渉することなく、支持腕部の先端を凹部に挿入できる。
また、支持腕部を長くすることで、圧電振動片のマウント部分から振動腕部までの距離を長くすることができ、振動漏れを抑制できる。
In this case, the tip of the support arm portion can be inserted into the recess without the vibrating arm portion interfering with the inner surface of the side wall of the package.
In addition, by lengthening the support arm portion, the distance from the mount portion of the piezoelectric vibrating piece to the vibrating arm portion can be increased, and vibration leakage can be suppressed.
上記本発明に係る圧電振動子において、前記凹部において、前記支持腕部の下面が前記パッケージに設けられている電極パッドに対して電気的に接続されているようにしても良い。 In the piezoelectric vibrator according to the present invention, the lower surface of the support arm portion in the recess may be electrically connected to an electrode pad provided in the package.
また、前記凹部の下方に、前記支持腕部と前記パッケージとを接合する実装台部が前記側壁内面から前記パッケージの内方に突出して形成されているようにしても良い。
この場合、実装台部に、圧電振動片を実装するためのパッド電極(引き回し電極)を形成し、圧電振動片側のマウント電極と接合することができる。また、圧電振動片を接合するための導電性接着剤や金属バンプは、実装台部の上面に塗布することができる。そして、圧電振動片を接合するときに圧電振動片を実装台部に向けて押しつけると接着剤やバンプ剤が広がるが、実装台部の上面よりも外周側には広がりにくい。したがって、圧電振動片のマウント部の面積が不用意に広がったり、接着剤やバンプ剤が周囲の他の電極パターン等にまで広がったりして電気的な短絡等が生じるのを防ぐこともできる。
In addition, a mounting base portion that joins the support arm portion and the package may be formed below the concave portion so as to protrude inward of the package from the inner surface of the side wall.
In this case, a pad electrode (leading electrode) for mounting the piezoelectric vibrating piece can be formed on the mounting base, and can be joined to the mount electrode on the piezoelectric vibrating piece side. Also, a conductive adhesive or metal bump for joining the piezoelectric vibrating piece can be applied to the upper surface of the mounting base. When the piezoelectric vibrating reed is pressed against the mounting base when the piezoelectric vibrating reed is bonded, the adhesive or the bump agent spreads, but it is difficult to spread on the outer peripheral side than the upper surface of the mounting base. Therefore, it is possible to prevent an electrical short circuit from occurring due to an inadvertent expansion of the mounting area of the piezoelectric vibrating piece or an adhesive or bump agent extending to other surrounding electrode patterns.
また、本発明に係る発振器は、上記本発明の圧電振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されていることを特徴としている。 An oscillator according to the present invention is characterized in that the piezoelectric vibrator of the present invention is electrically connected to an integrated circuit as an oscillator.
また、本発明に係る電子機器は、上記本発明の圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴としている。 In addition, an electronic apparatus according to the present invention is characterized in that the piezoelectric vibrator of the present invention is electrically connected to a timer unit.
また、本発明に係る電波時計は、上記本発明の圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されていることを特徴としている。 A radio timepiece according to the present invention is characterized in that the piezoelectric vibrator of the present invention is electrically connected to a filter portion.
本発明に係る発振器、電子機器及び電波時計においては、上記本発明の圧電振動子を備えているので、圧電振動片をパッケージに対して確実にかつ精度よく取り付けることのできる等の製品を提供することができる。 The oscillator, electronic device, and radio timepiece according to the present invention include the piezoelectric vibrator according to the present invention, and therefore provide a product that allows the piezoelectric vibrating piece to be securely and accurately attached to the package. be able to.
本発明によれば、圧電振動片をパッケージに対して確実にかつ精度よく取り付けることができるため歩留まりの低下を抑制できるとともに、圧電振動片の垂れ下がりによる品質の低下を抑制できる。 According to the present invention, since the piezoelectric vibrating piece can be reliably and accurately attached to the package, it is possible to suppress a decrease in yield, and it is possible to suppress a decrease in quality due to the drooping of the piezoelectric vibrating piece.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
(圧電振動子の構成)
図1〜図4に示すように、本発明の第1の実施形態の圧電振動子1は、内部に気密封止されたキャビティCを有するパッケージ2と、キャビティC内に収容された音叉型の圧電振動片3と、を備えたセラミックパッケージタイプの表面実装型振動子とされている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Configuration of piezoelectric vibrator)
As shown in FIGS. 1 to 4, the
この圧電振動子1は、概略直方体状に形成されており、本実施形態では平面視において圧電振動子1の長手方向を長さ方向Lといい、短手方向を幅方向Wといい、これら長さ方向L及び幅方向Wに対して直交する方向を厚み方向Tという。
The
上記パッケージ2は、パッケージ本体5と、このパッケージ本体5に対して接合されると共に、パッケージ本体5との間に上記キャビティCを形成する封口板6と、を備えている。
The
パッケージ本体5は、互いに重ね合わされた状態で接合された第1ベース基板10、第2ベース基板12、第3ベース基板13、および第4ベース基板14と、第4ベース基板14上に接合されたシールリング15と、を備えている。
第1ベース基板10は、セラミックス製の基板からなり、平面視略長方形状の平板状をなしている。
The
The
第2ベース基板12は、セラミックス製の基板からなり、その外形形状が第1ベース基板10と同じで、その内周側が開口した枠状の第2側壁部12aと、第2側壁部12aにおいて幅方向Wに延びる一方の短辺の中央部から第2ベース基板12の中央部に向けて突出した実装台部60と、が形成されている。
The
第3ベース基板13は、セラミックス製の基板からなり、平面視略長方形状で、その内周側が開口し、第2ベース基板12の第2側壁部12aと重なる枠状の第3側壁部13aを有している。この第3側壁部13aは、第2側壁部12aと同じ外形形状を有し、開口内周面も、窪み16の部分を除き、第2側壁部12aと同じ内形形状とされている。
窪み16は、第3側壁部13aの一つの短辺の幅方向中央部に形成され、第3側壁部13aの一つの短辺において内周側から外周側に向けて窪んでいる。窪み16は、第1ベース基板10、第2ベース基板12、第3ベース基板13を重ねて接合したときに、実装台部60の上方に位置するよう形成されている。
The
The
第4ベース基板14は、セラミックス製の基板からなり、平面視略長方形状で、その内周側が開口し、第3ベース基板13の第3側壁部13aと重なる枠状の第4側壁部14aを有している。この第4側壁部14aは、第2ベース基板12の第2側壁部12aと同じ外形形状を有し、開口内周面も、第2側壁部12aと同じ内形形状とされている。なお、実装台部60と同様のものは、第4ベース基板14には形成されていない。
The
そして、これら第1ベース基板10、第2ベース基板12、第3ベース基板13、第4ベース基板14は、順に重ねられた状態で焼結等によって一体的に接合されている。
The
なお、第1ベース基板10、第2ベース基板12、第3ベース基板13、および第4ベース基板14はセラミックス製としたが、その具体的なセラミックス材料としては、例えばアルミナ製のHTCC(High Temperature Co−Fired Ceramic)や、ガラスセラミックス製のLTCC(Low Temperature Co−Fired Ceramic)等が挙げられる。
The
シールリング15は、第4ベース基板14の外形と同等の大きさを有した導電性の枠状部材であり、第4ベース基板14に接合されている。
具体的には、シールリング15は、銀ロウ等のロウ材や半田材等による焼付けによって第4ベース基板14上に接合、或いは、第4ベース基板14上に形成(例えば、電解メッキや無電解メッキの他、蒸着やスパッタ等により)された金属接合層に対する溶着等によって接合されている。
The
Specifically, the
なお、シールリング15の材料としては、例えばニッケル基合金等が挙げられ、具体的にはコバール、エリンバー、インバー、42−アロイ等から選択すれば良い。特に、シールリング15の材料としては、セラミック製とされている第1ベース基板10、第2ベース基板12、第3ベース基板13、および第4ベース基板14に対して熱膨張係数が近いものを選択することが好ましい。例えば、第1ベース基板10、第2ベース基板12、第3ベース基板13、および第4ベース基板14として、熱膨張係数6.8×10-6/℃のアルミナを用いる場合には、シールリング15としては、熱膨張係数5.2×10-6/℃のコバールや、熱膨張係数4.5〜6.5×10-6/℃の42−アロイを用いることが好ましい。
The material of the
図5に示すように、上記パッケージ本体5は、第1ベース基板10の上面10aと、第2ベース基板12の第2側壁部12a、第3ベース基板13の第3側壁部13a、第4ベース基板14の第4側壁部14aとによって囲まれて、上方に開口した平面視長方形状の空間5sを有している。
そして、第2側壁部12a、第3側壁部13a、第4側壁部14aにより形成され、この上記空間5sを形成する周壁部(パッケージの側壁)5dにおいて、幅方向Wに延びる一方の内面には、実装台部60が周壁部5dから空間5sの内方に突出するとともに、窪み16が実装台部60の上方に開口している。
そして、図3も参照し、この窪み16と、窪み16の下方に位置する第2側壁部12aの上面12cと、窪み16の上方に位置する第4側壁部14aの下面14cとに囲まれて、圧電振動片3を固定するための挿入凹部(凹部)50が形成されている。
As shown in FIG. 5, the
In the peripheral wall portion (side wall of the package) 5d that is formed by the second
Referring also to FIG. 3, the
封口板6は、シールリング15上に重ねられた導電性基板であり、シールリング15に対する接合によってパッケージ本体5に対して気密に接合されている。そして、この封口板6と、シールリング15、第2側壁部12a、第3側壁部13a、第4側壁部14a、および第1ベース基板10によって画成された空間が、気密に封止された上記キャビティCとして機能する。
なお、封口板6の溶接方法としては、例えばローラ電極を接触させることによるシーム溶接や、レーザ溶接、超音波溶接等が挙げられる。また、封口板6とシールリング15との溶接をより確実なものとするため、互いになじみの良いニッケルや金等の接合層を、少なくとも封口板6の下面と、シールリング15の上面とにそれぞれ形成することが好ましい。
The sealing
In addition, as a welding method of the sealing
ところで、図3に示すように、第2ベース基板12の実装台部60上には、圧電振動片3との接続電極である一対の電極パッド20A,20Bが長さ方向Lに間隔をあけて形成されていると共に、第1ベース基板10の下面には、一対の外部電極21A,21Bが長さ方向Lに間隔をあけて形成されている。
これら電極パッド20A,20B及び外部電極21A,21Bは、例えば蒸着やスパッタ等で形成された単一金属による単層膜、又は異なる金属が積層された積層膜であり、互いにそれぞれ導通している。
Incidentally, as shown in FIG. 3, a pair of electrode pads 20 </ b> A and 20 </ b> B, which are connection electrodes to the piezoelectric vibrating
The
この点について詳細に説明する。
第1ベース基板10には一方の外部電極21Aに導通し、該第1ベース基板10を厚み方向Tに貫通する一方の第1貫通電極22Aが形成されていると共に、第2ベース基板12の実装台部60には、一方の電極パッド20Aに導通し、該第2ベース基板12を厚み方向Tに貫通する一方の第2貫通電極23Aが形成されている。そして、第1ベース基板10と、第2ベース基板12との間には、一方の第1貫通電極22Aと一方の第2貫通電極23Aとを接続する一方の接続電極24Aが形成されている。これにより、一方の電極パッド20Aと一方の外部電極21Aとは、互いに導通している。
This point will be described in detail.
The
また、第1ベース基板10には他方の外部電極21Bに導通し、該第1ベース基板10を厚み方向Tに貫通する他方の第1貫通電極22Bが形成されていると共に、第2ベース基板12の実装台部60には他方の電極パッド20Bに導通し、第2ベース基板12を厚み方向Tに貫通する他方の第2貫通電極23Bが形成されている。そして、第1ベース基板10と、第2ベース基板12との間には、他方の第1貫通電極22Bと他方の第2貫通電極23Bとを接続する他方の接続電極24Bが形成されている。これにより、他方の電極パッド20Bと他方の外部電極21Bとは、互いに導通している。
The
(圧電振動片)
次に図2、図6に示すように、上記圧電振動片3は、水晶、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等の圧電材料から形成された音叉型の振動片であり、長さ方向Lに互いに沿って延びる一対の振動腕部30,31と、一対の振動腕部30,31の各基端30b、31bが接続され、幅方向Wに延びる基部32と、一対の振動腕部30,31の間において基部32に接続され、基部32から振動腕部30,31に沿って延びる支持腕部33と、を備えている。
(Piezoelectric vibrating piece)
Next, as shown in FIGS. 2 and 6, the piezoelectric vibrating
一対の振動腕部30,31は、例えば、その先端30a,31a側の幅寸法が基端30b,31b側に比べて拡大されたハンマーヘッドタイプであって、振動腕部30,31の先端30a,31a側の重量および振動時の慣性モーメントが増大させられている。これによって、振動腕部30,31は振動し易くなり、振動腕部30,31の長さを短くすることができ、小型化が図られている。
なお、一対の振動腕部30,31は、ハンマーヘッドタイプに限定されるものではない。
The pair of vibrating
Note that the pair of vibrating
また、一対の振動腕部30,31は、その両主面30c,31c上に、振動腕部30,31の長手方向(延在方向)に沿ってそれぞれ形成された溝部37を備えている。
溝部37は、例えば、振動腕部30,31の基端30b,31b側からほぼ中央付近に至る間に形成されている。
Further, the pair of vibrating
The
また、一対の振動腕部30,31は、自身の振動状態を所定の周波数の範囲内で振動するように調整するための周波数調整用に外表面上に被膜された重り金属膜(図示略)を備えている。
重り金属膜(図示略)は、例えば、周波数を粗く調整するための粗調膜(図示略)と、微小調整するための微調膜(図示略)とを備えている。
この周波数調整は、粗調膜及び微調膜の重量調整によって行なわれ、一対の振動腕部30,31の周波数は所定の目標周波数の範囲内に収まるように調整される。
The pair of vibrating
The weight metal film (not shown) includes, for example, a coarse adjustment film (not shown) for coarsely adjusting the frequency and a fine adjustment film (not shown) for fine adjustment.
This frequency adjustment is performed by adjusting the weight of the coarse adjustment film and the fine adjustment film, and the frequency of the pair of vibrating
また、図6に示すように、一対の振動腕部30,31は、一対の振動腕部30,31を振動させる第1の励振電極35及び第2の励振電極36からなる励振電極を圧電材料からなる圧電体(圧電板34)の表面上に備えている。
As shown in FIG. 6, the pair of vibrating
第1の励振電極35および第2の励振電極36からなる励振電極は、一対の振動腕部30,31の外表面上に互いに電気的に絶縁された状態でパターニングされ、一対の振動腕部30,31を互いに接近または離間する方向に所定の周波数で振動させる。
より詳細には、図6(a)、(b)に示すように、例えば、第1の励振電極35は、主に、振動腕部30の溝部37上と、振動腕部31の両側面31d上とに、それぞれ振動腕部30,31の延在方向である長さ方向Lに沿って連続して設けられている。また、第2の励振電極36は、主に、振動腕部30の両側面30d上と、振動腕部31の溝部37上とに、それぞれ振動腕部30,31の延在方向である長さ方向Lに沿って連続して設けられている。
The excitation electrode composed of the
More specifically, as shown in FIGS. 6A and 6B, for example, the
支持腕部33は、圧電振動片3を実装する際のマウント部材として機能する。この支持腕部33は、基部32からの突出長さが振動腕部30,31よりも長く、その先端33aが、振動腕部30,31の先端30a,31aよりも長さ方向Lにおいて基部32とは反対側に突出するよう形成されている。
支持腕部33の先端33a側の部位には、圧電振動片3を実装する際のマウント部として、一対のマウント電極(マウント部)38A,38Bを表面上に備えている。一方のマウント電極38Aは、上記の第1の励振電極35に連続してパターニングされることによって形成され、他方のマウント電極38Bは、上記の第2の励振電極36に連続してパターニングされることによって形成されている。
これらマウント電極38A,38Bは、圧電振動片3を実装する際に電極パッド20B,20Aと電気的に接続されることで、外部電極21B,21Aから第1の励振電極35および第2の励振電極36に給電できるようになっている。
The
A pair of mount electrodes (mount portions) 38A and 38B are provided on the surface of the
The
このように構成された圧電振動片3は、支持腕部33の先端33aを挿入凹部50内に挿入した状態で、図示しない金属バンプや導電性接着剤等を介して、一対のマウント電極38A,38Bが一対の電極パッド20A,20Bに接触するようにマウントされる。これにより、圧電振動片3は、支持腕部33により第2ベース基板12の実装台部60上から浮いた状態で支持され、基部32を介して、一対の振動腕部30、31の基端30b,31b側が片持ち支持される。また、圧電振動片3は、一対のマウント電極38A,38Bが一対の電極パッド20A,20Bにそれぞれ電気的に接続された状態とされる。
そして、外部電極21A,21Bに所定の電圧が印加されると、一対の励振電極35,36に電流が流れ、これら励振電極35,36同士の相互作用により一対の振動腕部30、31が互いに接近、離間する方向(幅方向W)に所定の共振周波数で振動する。
この一対の振動腕部30,31の振動は、時刻源、制御信号のタイミング源やリファレンス信号源などとして用いられる。
The piezoelectric vibrating
When a predetermined voltage is applied to the
The vibrations of the pair of vibrating
ここで、挿入凹部50は、幅方向Wにおける開口寸法が、支持腕部33の先端33aの幅方向Wにおける幅寸法に対し、支持腕部33の先端33aを挿入したときに所定のクリアランスが確保できるように設定されている。このクリアランスを適切に設定することで、圧電振動片3が、第1ベース基板10の上面10aと平行な面内で回転したときには、支持腕部33が窪み16に干渉する。これによって、圧電振動片3の回転方向の位置ずれが規制される。
また、挿入凹部50は、その下方に第2側壁部12aの上面12cが位置し、上方には第4側壁部14aの下面14cが位置する。これにより、挿入凹部50の高さ、つまり第3ベース基板13の厚さを支持腕部33の厚さに対して適切に設定することで、圧電振動片3が、支持腕部33の先端33a側に対して基部32側が厚み方向Tに変位しようとしたときには、支持腕部33の先端33aが、第2側壁部12aや第4側壁部14aに干渉する。これによって、圧電振動片3の上下方向の垂れ下がりが規制される。
なおここで、挿入凹部50の高さを、圧電振動片3の厚み方向Tにおける厚さと電極パッド20A,20Bの厚さの合計と同等となるように設定することによって、支持腕部33の先端33aを、挿入凹部50の上下の第2側壁部12aおよび第4側壁部14aとで挟み込むようにしても良い。
Here, the
In addition, the
Here, by setting the height of the
上述したような構成によれば、圧電振動片3は、パッケージ本体5の内周面に形成された挿入凹部50に支持腕部33の先端33aが挿入されることで、圧電振動片3が支持される。これにより、圧電振動片3がずれたり垂れたりするのを防ぐことができる。このため、圧電振動片3の垂れ下がり等による品質の低下を抑制できる。
また、実装作業に際しては、支持腕部33の先端33aを挿入凹部50に挿入するのみで、パッケージ本体5に対する圧電振動片3の位置決めを容易かつ高精度に行うことが可能となっている。このため、圧電振動子1によれば、歩留まりの低下を抑制できる。なお、図5には、二点鎖線で支持腕部33を示し、組み立て作業の一例を示している。この例では、長さ方向Lに沿って、支持腕部33の先端33a側を、挿入凹部50に挿入し、その後支持する。
According to the configuration as described above, the piezoelectric vibrating
Further, during the mounting operation, the piezoelectric vibrating
また、支持腕部33は、先端33aが振動腕部30,31の先端30a,31aよりも基部32から離間する側に突出するようにした。これにより、支持腕部33の長さを長く確保することができる。したがって、支持腕部33の先端33aにおけるパッケージ本体5へのマウント位置から、振動腕部30,31までの距離を長く確保することができる。その結果、振動腕部30,31の振動を安定させ、振動漏れを抑えることができる。また、振動腕部30,31がパッケージの側壁内面に干渉することなく、支持腕部33の先端33aを挿入凹部50に挿入でき、組立て作業の作業性を効果的に向上できる。
Further, the
なお、上記実施形態においては、挿入凹部50を、パッケージ本体5の内周面において、幅方向Wの中央部の一部に形成するようにしたが、これに限るものではなく、幅方向Wに沿ってパッケージ本体5の幅方向Wの全体にわたるよう挿入凹部50を形成するようにしても良い。
In the above embodiment, the
(第2実施形態:発振器)
次に、本発明の第2実施形態に係る発振器について、図7を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器100は、図7に示すように、上記実施形態に示したような圧電振動子1を、集積回路101に電気的に接続された発振子として構成したものである。
この発振器100は、コンデンサ等の電子部品102が実装された基板103を備えている。基板103には、発振器用の上述した集積回路101が実装されており、この集積回路101の近傍に、圧電振動子1が実装されている。これら電子部品102、集積回路101および圧電振動子1は、図示しない配線パターンによってそれぞれ電気的に接続されている。なお、各構成部品は、図示しない樹脂によりモールドされている。
(Second Embodiment: Oscillator)
Next, an oscillator according to a second embodiment of the invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 7, the
The
このように構成された発振器100において、圧電振動子1に電圧を印加すると、この圧電振動子1内の圧電振動片3が振動する。この振動は、圧電振動片3が有する圧電特性により電気信号に変換されて、集積回路101に電気信号として入力される。入力された電気信号は、集積回路101によって各種処理がなされ、周波数信号として出力される。これにより、圧電振動子1が発振子として機能する。
また、集積回路101の構成を、例えば、RTC(リアルタイムクロック)モジュール等を要求に応じて選択的に設定することで、時計用単機能発振器等の他、当該機器や外部機器の動作日や時刻を制御したり、時刻やカレンダー等を提供したりする機能を付加することができる。
In the
Further, by selectively setting the configuration of the
上述したように、本実施形態の発振器100によれば、上述した圧電振動子1を備えているので、同様に圧電振動片3をパッケージ2に対して確実にかつ精度よく取り付けることのできるなどの発振器100とすることができる。
As described above, according to the
(電子機器)
次に、本発明の第3実施形態に係る電子機器について、図8を参照して説明する。なお電子機器として、上記実施形態で示した圧電振動子1を有する携帯情報機器(電子機器)110を例にして説明する。
ここで、本実施形態の携帯情報機器110は、例えば、携帯電話に代表されるものであり、従来技術における腕時計を発展、改良したものである。外観は腕時計に類似し、文字盤に相当する部分に液晶ディスプレイを配し、この画面上に現在の時刻等を表示させることができるものである。また、通信機として利用する場合には、手首から外し、バンドの内側部分に内蔵されたスピーカおよびマイクロフォンによって、従来技術の携帯電話と同様の通信を行うことが可能である。しかしながら、従来の携帯電話と比較して、格段に小型化および軽量化されている。
(Electronics)
Next, an electronic apparatus according to a third embodiment of the invention will be described with reference to FIG. As an electronic device, a portable information device (electronic device) 110 having the
Here, the
次に、本実施形態の携帯情報機器110の構成について説明する。この携帯情報機器110は、図8に示すように、圧電振動子1と、電力を供給するための電源部111とを備えている。電源部111は、例えば、リチウム二次電池からなっている。この電源部111には、各種制御を行う制御部112と、時刻等のカウントを行う計時部113と、外部との通信を行う通信部114と、各種情報を表示する表示部115と、それぞれの機能部の電圧を検出する電圧検出部116とが並列に接続されている。そして、電源部111によって、各機能部に電力が供給されるようになっている。
Next, the configuration of the
制御部112は、各機能部を制御して音声データの送信および受信、現在時刻の計測や表示等、システム全体の動作制御を行う。また、制御部112は、予めプログラムが書き込まれたROMと、このROMに書き込まれたプログラムを読み出して実行するCPUと、このCPUのワークエリアとして使用されるRAM等とを備えている。
The
計時部113は、発振回路、レジスタ回路、カウンタ回路およびインターフェース回路等を内蔵する集積回路と、圧電振動子1とを備えている。圧電振動子1に電圧を印加すると圧電振動片3が振動し、この振動が水晶の有する圧電特性により電気信号に変換されて、発振回路に電気信号として入力される。発振回路の出力は二値化され、レジスタ回路とカウンタ回路とにより計数される。そして、インターフェース回路を介して、制御部112と信号の送受信が行われ、表示部115に、現在時刻や現在日付或いはカレンダー情報等が表示される。
The
通信部114は、従来の携帯電話と同様の機能を有し、無線部117、音声処理部118、切替部119、増幅部120、音声入出力部121、電話番号入力部122、着信音発生部123および呼制御メモリ部124を備えている。
無線部117は、音声データ等の各種データを、アンテナ125を介して基地局と送受信のやりとりを行う。音声処理部118は、無線部117又は増幅部120から入力された音声信号を符号化および複号化する。増幅部120は、音声処理部118又は音声入出力部121から入力された信号を、所定のレベルまで増幅する。音声入出力部121は、スピーカやマイクロフォン等からなり、着信音や受話音声を拡声したり、音声を集音したりする。
The
The
また、着信音発生部123は、基地局からの呼び出しに応じて着信音を生成する。切替部119は、着信時に限って、音声処理部118に接続されている増幅部120を着信音発生部123に切り替えることによって、着信音発生部123において生成された着信音が増幅部120を介して音声入出力部121に出力される。
なお、呼制御メモリ部124は、通信の発着呼制御に係るプログラムを格納する。また、電話番号入力部122は、例えば、0から9の番号キーおよびその他のキーを備えており、これら番号キー等を押下することにより、通話先の電話番号等が入力される。
In addition, the
The call
電圧検出部116は、電源部111によって制御部112等の各機能部に対して加えられている電圧が、所定の値を下回った場合に、その電圧降下を検出して制御部112に通知する。このときの所定の電圧値は、通信部114を安定して動作させるために必要な最低限の電圧として予め設定されている値であり、例えば、3V程度となる。電圧検出部116から電圧降下の通知を受けた制御部112は、無線部117、音声処理部118、切替部119および着信音発生部123の動作を禁止する。特に、消費電力の大きな無線部117の動作停止は、必須となる。更に、表示部115に、通信部114が電池残量の不足により使用不能になった旨が表示される。
When the voltage applied to each functional unit such as the
すなわち、電圧検出部116と制御部112とによって、通信部114の動作を禁止し、その旨を表示部115に表示することができる。この表示は、文字メッセージであっても良いが、より直感的な表示として、表示部115の表示面の上部に表示された電話アイコンに、×(バツ)印を付けるようにしても良い。
なお、通信部114の機能に係る部分の電源を、選択的に遮断することができる電源遮断部126を備えることで、通信部114の機能をより確実に停止することができる。
That is, the operation of the
In addition, the function of the
上述したように、本実施形態の携帯情報機器110によれば、上述した圧電振動子1を備えているので、同様に圧電振動片3をパッケージ2に対して確実にかつ精度よく取り付けることのできるなどの携帯情報機器110とすることができる。
As described above, according to the
(電波時計)
次に、本発明の第4実施形態に係る電波時計について、図9を参照して説明する。なお電波時計として、上記実施形態で示した圧電振動子1を有する電波時計130を例にして説明する。
本実施形態の電波時計130は、図9に示すように、フィルタ部131に電気的に接続された圧電振動子1を備えたものであり、時計情報を含む標準の電波を受信して、正確な時刻に自動修正して表示する機能を備えた時計である。
日本国内には、福島県(40kHz)と佐賀県(60kHz)とに、標準の電波を送信する送信所(送信局)があり、それぞれ標準電波を送信している。40kHz若しくは60kHzのような長波は、地表を伝播する性質と、電離層と地表とを反射しながら伝播する性質とを併せもつため、伝播範囲が広く、上述した2つの送信所で日本国内を全て網羅している。
(Radio watch)
Next, a radio timepiece according to a fourth embodiment of the invention will be described with reference to FIG. As a radio timepiece, the
As shown in FIG. 9, the
In Japan, there are transmitting stations (transmitting stations) that transmit standard radio waves in Fukushima Prefecture (40 kHz) and Saga Prefecture (60 kHz), each transmitting standard radio waves. Long waves such as 40 kHz or 60 kHz have the property of propagating the surface of the earth and the property of propagating while reflecting the ionosphere and the surface of the earth, so the propagation range is wide, and the above two transmitting stations cover all of Japan. doing.
以下、電波時計130の機能的構成について詳細に説明する。
アンテナ132は、40kHz若しくは60kHzの長波の標準電波を受信する。長波の標準電波は、タイムコードと呼ばれる時刻情報を、40kHz若しくは60kHzの搬送波にAM変調をかけたものである。受信された長波の標準電波は、アンプ133によって増幅され、複数の圧電振動子1を有するフィルタ部131によって濾波、同調される。
本実施形態における圧電振動子1は、上述した搬送周波数と同一の40kHzおよび60kHzの共振周波数を有する水晶振動子部138、139をそれぞれ備えている。
Hereinafter, the functional configuration of the
The
The
さらに、濾波された所定周波数の信号は、検波、整流回路134により検波復調される。続いて、波形整形回路135を介してタイムコードが取り出され、CPU136でカウントされる。CPU136では、現在の年、積算日、曜日、時刻等の情報を読み取る。読み取られた情報は、RTC137に反映され、正確な時刻情報が表示される。
搬送波は、40kHz若しくは60kHzであるから、水晶振動子部138、139は、上述した音叉型の構造を持つ振動子が好適である。
Further, the filtered signal having a predetermined frequency is detected and demodulated by the detection and
Since the carrier wave is 40 kHz or 60 kHz, the
なお、上述の説明は、日本国内の例で示したが、長波の標準電波の周波数は、海外では異なっている。例えば、ドイツでは77.5KHzの標準電波が用いられている。従って、海外でも対応可能な電波時計130を携帯機器に組み込む場合には、さらに日本の場合とは異なる周波数の圧電振動子1を必要とする。
In addition, although the above-mentioned description was shown in the example in Japan, the frequency of the long standard wave is different overseas. For example, in Germany, a standard radio wave of 77.5 KHz is used. Accordingly, when the
上述したように、本実施形態の電波時計130によれば、上述した圧電振動子1を備えているので、同様に圧電振動片3をパッケージ2に対して確実にかつ精度よく取り付けることのできる電波時計130とすることができる。
As described above, according to the radio-controlled
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこれら実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上述した実施形態では、圧電振動子の一例として、セラミックパッケージタイプの圧電振動子1を例に挙げたが、これに限らず、例えばガラスパッケージタイプの圧電振動子や、表面実装型の圧電振動子、シリンダパッケージタイプの圧電振動子、シリンダパッケージタイプの圧電振動子を、さらにモールド樹脂部で固めて表面実装型の圧電振動子としても構わない。
As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the concrete structure is not restricted to these embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.
For example, in the above-described embodiment, the ceramic package type
また、第1ベース基板10、第2ベース基板12、第3ベース基板13、第4ベース基板14の4枚の基板でベース基板を構成したが、1〜3枚の基板でベース基板を構成し、実装台部60や挿入凹部50を形成しても構わない。
さらに、実装台部60は省略しても良い。その場合、挿入凹部50の下面、つまり第2側壁部12aの上面に電極パッド20A,20Bを配置することとなる。そして、この場合、挿入凹部50において、支持腕部33の下面が電極パッド20A,20Bに対して電気的に接続されることになる。
In addition, the base substrate is composed of four substrates of the
Further, the mounting
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した変形例を適宜組み合わせてもよい。 In addition, in the range which does not deviate from the meaning of this invention, it is possible to replace suitably the component in the embodiment mentioned above by the known component, and you may combine the modification mentioned above suitably.
1…圧電振動子
2…パッケージ
3…圧電振動片
5…パッケージ本体
5d…周壁部(パッケージの側壁)
6…封口板
10…第1ベース基板
12…第2ベース基板
12a…第2側壁部
13…第3ベース基板
13a…第3側壁部
14…第4ベース基板
14a…第4側壁部
15…シールリング
20A,20B…電極パッド
30,31…振動腕部
30a,31a…先端
30b,31b…基端
30c,31c…主面
30d,31d…側面
32…基部
33…支持腕部
33a…先端
38A,38B…マウント電極
50…挿入凹部(凹部)
60 実装台部
100…発振器
101…集積回路
110…携帯情報機器(電子機器)
113…計時部
130…電波時計
131…フィルタ部
DESCRIPTION OF
6 ... Sealing
60
113 ...
Claims (6)
前記パッケージの側壁内面に、凹部が形成され、
前記凹部に、前記支持腕部の先端が挿入されて支持されていることを特徴とする圧電振動子。 A pair of vibrating arm portions extending along each other, a base portion to which each base end of the pair of vibrating arm portions is connected, and connected to the base portion between the pair of vibrating arm portions, from the base portion to the vibrating arm portion In the piezoelectric vibrator in which the piezoelectric vibrating piece including the support arm portion extending along the line is housed in the package,
A recess is formed on the inner surface of the side wall of the package,
A piezoelectric vibrator, wherein the tip of the support arm portion is inserted into and supported by the recess.
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