JP2021013132A - 振動素子、振動子、電子機器、及び移動体 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施形態1に係る振動子の構成を示す平面図である。図2は、図1におけるA−A線での断面図である。図3は、振動素子の第1錘部及び第2錘部を拡大して示す平面図である。図4は、錘部の質量比とQ値との関係を説明するグラフである。なお、以下の図では、必要に応じて、互いに直交するX軸、Y軸及びZ軸を図示しており、各矢印の先端側を「プラス側」、基端側を「マイナス側」とする。また、Z軸に沿う両方向は上下方向でありプラス側を「下」、マイナス側を「上」ともいう。また、第1方向は、Y軸に対応し、第2方向は、X軸に対応する。
パッケージ10は、上面に開放する凹部21を有する箱状のベース20と、凹部21の開口を塞ぐようにベース20に接合されている板状のリッド30とを有している。X軸及びY軸を含む平面視にて、ベース20の凹部21、すなわちベース20の内壁は、ベース20の強度を向上させるために、角丸長方形状を成している。このようなパッケージ10は、凹部21がリッド30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素子100が気密的に収納されている。また、凹部21には、段差部22が設けられており、振動素子100は、例えば、エポキシ系、シリコン系、ビスマレイミド系、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40を介して段差部22に固定されている。
振動素子100は、Zカット水晶板と、Zカット水晶板上に形成された電極とで構成されている。これにより、振動素子100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、水晶の光学軸であるZ軸を厚さ方向とする水晶基板である。なお、水晶のZ軸は、振動素子100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傾いていてもよい。若干とは、15°未満程度を意味する。
次に、第1、第2錘部112,122の構成について説明する。
振動素子100は、第1錘部112を構成する第1の領域115と第2の領域116との質量比M2/M1、及び第2錘部122を構成する第1の領域125と第2の領域126との質量比M2/M1が0.952<M2/M1<1.000を満たすように構成されている。発明者は、質量比M2/M1が0.952<M2/M1<1.000の振動素子100は、質量比M2/M1が等しい振動素子よりもQ値が向上することを見出した。したがって、Q値の高い振動素子100を提供することができる。
以下の変形例は、上記実施形態1における第1錘部112及び第2錘部122の構成が異なっていること以外、実施形態1で説明した振動素子100と同じである。なお、第2錘部は、第1錘部とY軸に関して線対称の構成であるので、その説明を省略する。また、以下の説明で使用する図では、実施形態1と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。
図5は、変形例1に係る振動素子の第1錘部を拡大して示す平面図である。
振動素子200は、基部130と、基部130からY軸のマイナス側に延出し、X軸に沿って並ぶ第1振動腕210及び図示しない第2振動腕と、を有している。第1振動腕210は、基部130から延出する第1腕部111と、第1腕部111の先端に接続されている第1錘部212と、を有している。第1錘部212は、Y軸に沿って長い矩形状をなしている。第1錘部212のZ軸に沿う厚さは、略均一である。第1錘部212のX軸に沿う幅は、第1腕部111のX軸に沿う幅よりも広い。
図6は、変形例2に係る振動素子の第1錘部を拡大して示す平面図である。図7は、図6におけるB−B線での断面図である。
振動素子300は、基部130と、基部130からY軸のマイナス側に延出し、X軸に沿って並ぶ第1振動腕310及び図示しない第2振動腕と、を有している。第1振動腕310は、基部130から延出する第1腕部111と、第1腕部111の先端に接続されている第1錘部312と、を有している。第1錘部312は、Y軸に沿って長い矩形状をなしている。第1錘部312のX軸に沿う幅は、第1腕部111のX軸に沿う幅よりも広く、第1錘部312は、X軸及びY軸を含む平面視において、X軸に沿う方向における第1腕部111の幅の中心を通る第1仮想中心線CL1に関して線対称に構成されている。
図8は、変形例3に係る振動素子の第1錘部を拡大して示す平面図である。図9は、図8におけるC−C線での断面図である。
振動素子400は、基部130と、基部130からY軸のマイナス側に延出し、X軸に沿って並ぶ第1振動腕410及び図示しない第2振動腕と、を有している。第1振動腕410は、基部130から延出する第1腕部111と、第1腕部111の先端に接続されている第1錘部412と、を有している。第1錘部412は、Y軸に沿って長い矩形状をなしている。第1錘部412のX軸に沿う幅は、第1腕部111のX軸に沿う幅よりも広く、第1錘部412は、X軸及びY軸を含む平面視において、X軸に沿う方向における第1腕部111の幅の中心を通る第1仮想中心線CL1に関して線対称に構成されている。
図10は、実施形態2に係る振動素子の構成を示す平面図である。実施形態1と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。
また、振動素子500は、平面視において、基部530のY軸に沿うプラス側の両角部も面取りされている。すなわち、振動素子500の四隅は、ベースの内壁の形状に沿うように面取りされているので、面取りのされていない振動素子よりも小型なパッケージに実装することができる。また、振動素子500とパッケージ10との間隔を十分に確保することもできるため、振動素子500とパッケージ10とが接触することで振動素子500が破損してしまう可能性を低減することもできる。
図11は、実施形態3に係る振動素子の構成を示す平面図である。実施形態1と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。
また、振動素子600は、平面視において、第1保持腕640のX軸に沿うマイナス側及びY軸に沿うプラス側とで形成される角部と、第2保持腕650のX軸に沿うプラス側及びY軸に沿うプラス側とで形成される角部とが面取りされている。すなわち、振動素子600の四隅は、ベースの内壁の形状に沿うように面取りされているので、面取りのされていない振動素子よりも小型なパッケージに実装することができる。また、振動素子600とパッケージ10との間隔を十分に確保することもできるため、振動素子600とパッケージ10とが接触することで振動素子600が破損してしまう可能性を低減することもできる。
図12は、実施形態4に係る振動素子の構成を示す平面図である。実施形態1と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。
図13は、実施形態5に係るパーソナルコンピューターの一例を示す斜視図である。電子機器としての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1110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素子100が内蔵されている。パーソナルコンピューター1100は、上述の振動素子の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
図14は、実施形態6に係るスマートフォンの一例を示す斜視図である。図14に示す電子機器としてのスマートフォン1200は、表示部1208を有している。表示部1208は、液晶パネルとタッチパネルとで構成され、各種の操作を受付けたり、画像などを表示したりする。このようなスマートフォン1200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素子100が内蔵されている。スマートフォン1200は、上述の振動素子の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
図15は、実施形態7に係るディジタルスチルカメラの一例を示す斜視図である。電子機器としての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を生成する。
図16は、実施形態8に係る自動車の一例を示す斜視図である。移動体としての自動車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エンジンやモーターによって車輪1502を回転させるように構成されている。
Claims (9)
- 基部と、前記基部から第1方向に延出し前記第1方向と交差する第2方向に並ぶ第1振動腕及び第2振動腕と、を備える振動素子であって、
前記第1振動腕は、前記基部から延出する第1腕部と、前記第1腕部の先端に接続されている第1錘部とを有し、
前記第2振動腕は、前記基部から延出する第2腕部と、前記第2腕部の先端に接続されている第2錘部とを有し、
前記第2方向における前記第1腕部の幅の中心を通る第1仮想中心線に対して、前記第1錘部の前記第2振動腕側の質量をM1、前記第1錘部の前記第2振動腕と逆側の質量をM2とし、
前記第2方向における前記第2腕部の幅の中心を通る第2仮想中心線に対して、前記第2錘部の前記第1振動腕側の質量をM1、前記第2錘部の前記第1振動腕と逆側の質量をM2としたとき、
0.952<M2/M1<1.000を満たすこと、
を特徴とする振動素子。 - 前記第1錘部は、前記第1腕部より前記第2方向の幅が広く、
前記第2錘部は、前記第2腕部より前記第2方向の幅が広く、
前記第1方向及び前記第2方向を含む平面視において、
前記第1仮想中心線に対して、前記第1錘部の前記第2振動腕側の面積をS1、前記第1錘部の前記第2振動腕と逆側の面積をS2とし、
前記第2仮想中心線に対して、前記第2錘部の前記第1振動腕側の面積をS1、前記第2錘部の前記第1振動腕と逆側の面積をS2としたとき、
0.952<S2/S1<1.000を満たすこと、
を特徴とする請求項1に記載の振動素子。 - 0.957<M2/M1<0.991を満たすこと、
を特徴とする請求項1に記載の振動素子。 - 0.957<S2/S1<0.991を満たすこと、
を特徴とする請求項2に記載の振動素子。 - 前記第1方向及び前記第2方向を含む平面視において、
前記第1錘部及び前記第2錘部は矩形状をなし、
前記第1錘部における、前記第1腕部の前記先端から離れた側かつ前記第2錘部から離れた側の角部が面取りされ、
前記第2錘部における、前記第2腕部の前記先端から離れた側かつ前記第1錘部から離れた側の角部が面取りされていること、
を特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の振動素子。 - 前記第1錘部及び前記第2錘部の少なくとも一方の表面には、金属部材を含むこと、
を特徴とする請求項1又は請求項3に記載の振動素子。 - 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の振動素子と、
前記振動素子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。 - 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の振動素子を備えることを特徴とする電子機器。
- 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の振動素子を備えることを特徴とする移動体。
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