JP3900846B2 - 音叉型水晶振動片、振動子、発振器及び携帯用電話装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
【0002】
本発明は、例えば水晶等からなる振動片、この振動片を有する振動子、この振動子を備える発振器や携帯電話装置に関する。
【0003】
【従来の技術】
従来、振動片である音叉型水晶振動片は、例えば図17に示すように構成されている。
すなわち、音叉型水晶振動片10は、基部11と、この基部11から突出して形成されている2本の腕部12,13を有している。そして、この2本の腕部12,13には、貫通溝12a,13aが形成されている。
すなわち、図17のA−A’断面図である図18に示すように腕部12,13には、貫通溝12a,13aが形成されている。
【0004】
このような貫通溝12a,13aを腕部12,13に有する音叉型水晶振動片10には、図18に示すように、貫通溝12a,13aの内側に励振電極12c,13cを配置することができる。
したがって、腕部12,13の外側に配置される励振電極12d、13dとの間で電界が効果的に発生し、電界効率良く腕部12,13を振動させることができるので、振動損失の小さい音叉型水晶振動片10となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような貫通溝12a,13aを有する音叉型水晶振動片10に電圧を印加し、腕部12,13を振動させると、腕部12,13に貫通溝12a,13aが形成されているため、腕部12,13全体の剛性が不足し、CI値(クリスタルインピーダンス又は等価直列抵抗)が上昇してしまうという問題があった。
また、腕部12,13の振動は、図19に示すように行われ、貫通溝12a,13aの両端部が振動するだけで、腕部12,13全体の屈曲運動は生じ難い。このような貫通溝12a,13aの両端部に振動は、例えば16kHz近傍の振動となってしまい、音叉型水晶振動片10が求められる32.768kHzに比べ周波数が著しく低下してしまうという問題もあった。
【0006】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、振動腕部に貫通溝を設けても周波数が低下せず、CI値が上昇しない音叉型水晶振動片、これを有する振動子、この振動子を備える発振器及び携帯用電話装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記目的は、請求項1の発明によれば、基部と、この基部から突出して形成されている振動腕部と、を有する音叉型水晶振動片であって、前記振動腕部に貫通溝が形成され、前記振動腕部の外側及び前記貫通溝側には前記振動腕部を振動させるための励振電極が配置され、この貫通溝にサイドバーが設けられ、前記サイドバーが前記貫通溝内を渡すように形成された連結部であり、前記貫通溝が長辺側と短辺側を有し、前記サイドバーが前記長辺側同士を渡すように連結され、前記サイドバーの厚み方向の長さが、前記貫通溝の深さ方向の長さより短く成っていることを特徴とする音叉型水晶振動片により、達成される。
請求項1の構成によれば、この貫通溝にサイドバーが設けられているので、貫通溝により前記振動腕部の剛性が不足することがない。また、前記振動腕部の貫通溝の両端部の振動の応力がサイドバーにより振動腕部の他の部分に伝達されるため、振動腕部全体の屈曲運動が生じやすくなり、周波数が上昇し、且つCI値は低下することになる。
また、サイドバーが前記貫通溝内を渡すように形成された連結部であるので、この連結部により前記振動腕部の剛性が担保される。また、前記振動腕部の貫通溝の両端部の振動の応力は、この連結部を介して振動腕部の他の部分に伝達されることになる。
さらに、貫通溝が長辺側と短辺側を有し、前記サイドバーが前記長辺側同士を渡すように連結されているので、最も剛性の不足している部分にサイドバーが配置されることになる。また、振動の応力の伝達部であるサイドバーが最も応力が伝わり難い貫通溝の長辺側を連結し、応力を伝えるので、振動腕部の全体に効率良く屈曲運動を生じ易くなる。
その上、サイドバーの厚み方向の長さが、貫通溝の深さ方向の長さより短く成っているので、前記振動腕部の剛性不足を補うことができる範囲及び振動腕部の振動の応力が伝達される範囲で、前記サイドバーの厚み方向の長さを前記貫通溝の深さ方向の長さより短く形成することができる。
【0012】
好ましくは、請求項2の発明によれば、請求項1の構成において、前記サイドバーをハーフエッチングにより、前記貫通溝の深さ方向の長さより短く形成することを特徴とする音叉型水晶振動片である。
請求項2の構成によれば、前記サイドバーをハーフエッチングにより、前記貫通溝の深さ方向の長さより短く形成するので、容易にサイドバーを加工することができ、サイドバー近傍においても効率良く電界が発生する。
【0013】
好ましくは、請求項3の発明によれば、請求項1又は請求項2の構成において、前記サイドバーを複数個、配置したことを特徴とする音叉型水晶振動片である。
請求項3の構成によれば、前記サイドバーを複数個、配置したので、前記振動腕部の剛性不足をより補うことができる。また、振動の応力の伝達部であるサイドバーが複数個あるので、より応力を伝えやすくなり、振動腕部の全体により効率良く屈曲運動を生じ易くなる。
【0014】
好ましくは、請求項4の発明によれば、請求項1乃至請求項3のいずれかの構成において、前記基部に切り込み部が形成されていることを特徴とする音叉型水晶振動片である。
請求項4の構成によれば、前記基部に切り込み部が形成されているので、前記振動腕部が振動する際に、垂直方向成分を有した振動が生じても、振動腕部の振動が基部側へ漏れるのを、この切り込み部で緩和することができる。したがって、基部を小型化しながら、CI値の振動片素子間のバラツキを安定化させることができる。
【0015】
好ましくは、請求項5の発明によれば、請求項4の構成において、前記基部には、この振動片を固定させるための固定領域が設けられていると共に、前記切り込み部は、この固定領域と前記振動腕部との間の基部に設けられていることを特徴とする音叉型水晶振動片である。
請求項5の構成によれば、前記切り込み部は、前記固定領域と前記振動腕部との間の基部に設けられている。したがって、この切り込み部は、前記振動腕部の振動の妨げにならない位置に配置されていると共に、振動漏れが前記固定領域へ伝わり、エネルギーの逃げが生じるのを有効に防止している。このため、CI値の振動片素子間のバラツキが安定化する。
【0016】
好ましくは、請求項6の発明によれば、請求項1乃至請求項5のいずれかの構成において、前記音叉型水晶振動片が32kHzで発振する水晶で形成されている音叉振動片であることを特徴とする音叉型水晶振動片である。
請求項6の構成によれば、前記音叉型水晶振動片が32kHzで発振する水晶で形成されている音叉型振動片の前記振動腕部の貫通溝にサイドバーが配置されるので、振動腕部の振動周波数の低下させず32kHzの周波数の発振を可能にすることができる。
【0017】
前記目的は、請求項7の発明によれば、基部と、この基部から突出して形成されている振動腕部と、を有する音叉型水晶振動片がパッケージ内に収容されている振動子であって、前記音叉型水晶振動片の前記振動腕部に貫通溝が形成され、前記振動腕部の外側及び前記貫通溝側には前記振動腕部を振動させるための励振電極が配置され、この貫通溝にサイドバーが設けられ、前記サイドバーが前記貫通溝内を渡すように形成された連結部であり、前記貫通溝が長辺側と短辺側を有し、前記サイドバーが前記長辺側同士を渡すように連結され、前記サイドバーの厚み方向の長さが、前記貫通溝の深さ方向の長さより短く成っていることを特徴とする振動子により達成される。
請求項7の構成によれば、前記音叉型水晶振動片の貫通溝にサイドバーが設けられているので、貫通溝により前記振動腕部の剛性が不足することがない。また、前記振動腕部の貫通溝の両端部の振動の応力がサイドバーにより振動腕部の他の部分に伝達されるため、振動腕部全体の屈曲運動が生じやすくなり、周波数が上昇し、且つCI値は低下する振動子となる。
また、サイドバーが前記貫通溝内を渡すように形成された連結部であるので、この連結部により前記振動腕部の剛性が担保される。また、前記振動腕部の貫通溝の両端部の振動の応力は、この連結部を介して振動腕部の他の部分に伝達されることになる。
さらに、貫通溝が長辺側と短辺側を有し、前記サイドバーが前記長辺側同士を渡すように連結されているので、最も剛性の不足している部分にサイドバーが配置されることになる。また、振動の応力の伝達部であるサイドバーが最も応力が伝わり難い貫通溝の長辺側を連結し、応力を伝えるので、振動腕部の全体に効率良く屈曲運動を生じ易くなる。
その上、サイドバーの厚み方向の長さが、貫通溝の深さ方向の長さより短く成っているので、前記振動腕部の剛性不足を補うことができる範囲及び振動腕部の振動の応力が伝達される範囲で、前記サイドバーの厚み方向の長さを前記貫通溝の深さ方向の長さより短く形成することができる。
また、好ましくは、請求項8の発明によれば、請求項7の構成において、前記サイドバーをハーフエッチングにより、前記貫通溝の深さ方向の長さより短く形成することを特徴とする振動子である。
【0018】
好ましくは、請求項9の発明によれば、請求項7又は請求項8の構成において、前記パッケージが箱状に形成されていることを特徴とする振動子である。
請求項9の構成によれば、前記パッケージが箱状に形成されている振動子の振動片の貫通溝にサイドバーが設けられているので、貫通溝により前記振動腕部の剛性が不足することがない。また、前記振動腕部の貫通溝の両端部の振動の応力が剛性補強部により振動腕部の他の部分に伝達されるため、振動腕部全体の屈曲運動が生じやすくなり、周波数が上昇し、且つCI値は低下する振動子となる。
【0019】
好ましくは、請求項10の発明によれば、請求項7又は請求項8の構成において、前記パッケージが所謂シリンダータイプに形成されていることを特徴とする振動子である。
請求項10の構成によれば、前記パッケージが所謂シリンダータイプの振動子の振動片の貫通溝にサイドバーが設けられているので、貫通溝により前記振動腕部の剛性が不足することがない。また、前記振動腕部の貫通溝の両端部の振動の応力が剛性補強部により振動腕部の他の部分に伝達されるため、振動腕部全体の屈曲運動が生じやすくなり、周波数が上昇し、且つCI値は低下する振動子となる。
【0020】
前記目的は、請求項11の発明によれば、基部と、この基部から突出して形成されている振動腕部と、を有する音叉型水晶振動片と集積回路がパッケージ内に収容されている発振器であって、前記音叉型水晶振動片の前記振動腕部に貫通溝が形成され、前記振動腕部の外側及び前記貫通溝側には前記振動腕部を振動させるための励振電極が配置され、この貫通溝にサイドバーが設けられ、前記サイドバーが前記貫通溝内を渡すように形成された連結部であり、前記貫通溝が長辺側と短辺側を有し、前記サイドバーが前記長辺側同士を渡すように連結され、前記サイドバーの厚み方向の長さが、前記貫通溝の深さ方向の長さより短く成っていることを特徴とする発振器により、達成される。
請求項11の構成によれば、前記発振器の振動片の貫通溝にサイドバーが設けられているので、貫通溝により前記振動腕部の剛性が不足することがない。また、前記振動腕部の貫通溝の両端部の振動の応力がサイドバーにより振動腕部の他の部分に伝達されるため、振動腕部全体の屈曲運動が生じやすくなり、周波数が上昇し、且つCI値は低下する音叉型水晶振動片を有する発振器となる。
また、サイドバーが前記貫通溝内を渡すように形成された連結部であるので、この連結部により前記振動腕部の剛性が担保される。また、前記振動腕部の貫通溝の両端部の振動の応力は、この連結部を介して振動腕部の他の部分に伝達されることになる。
さらに、貫通溝が長辺側と短辺側を有し、前記サイドバーが前記長辺側同士を渡すように連結されているので、最も剛性の不足している部分にサイドバーが配置されることになる。また、振動の応力の伝達部であるサイドバーが最も応力が伝わり難い貫通溝の長辺側を連結し、応力を伝えるので、振動腕部の全体に効率良く屈曲運動を生じ易くなる。
その上、サイドバーの厚み方向の長さが、貫通溝の深さ方向の長さより短く成っているので、前記振動腕部の剛性不足を補うことができる範囲及び振動腕部の振動の応力が伝達される範囲で、前記サイドバーの厚み方向の長さを前記貫通溝の深さ方向の長さより短く形成することができる。
また、好ましくは、請求項12の発明によれば、請求項11の構成において、前記サイドバーをハーフエッチングにより、前記貫通溝の深さ方向の長さより短く形成することを特徴とする発振器である。
【0021】
前記目的は、請求項13の発明によれば、基部と、この基部から突出して形成されている振動腕部と、を有する音叉型水晶振動片であり、この音叉型水晶振動片がパッケージ内に収容されている振動子であり、この振動子を制御部に接続して用いている携帯電話装置であって、前記音叉型水晶振動片の前記振動腕部に貫通溝が形成され、前記振動腕部の外側及び前記貫通溝側には前記振動腕部を振動させるための励振電極が配置され、この貫通溝にサイドバーが設けられ、前記サイドバーが前記貫通溝内を渡すように形成された連結部であり、前記貫通溝が長辺側と短辺側を有し、前記サイドバーが前記長辺側同士を渡すように連結され、前記サイドバーの厚み方向の長さが、前記貫通溝の深さ方向の長さより短く成っていることを特徴とする携帯電話装置により、達成される。
請求項13の構成によれば、前記発振器の振動片の貫通溝にサイドバーが設けられているので、貫通溝により前記振動腕部の剛性が不足することがない。また、前記振動腕部の貫通溝の両端部の振動の応力がサイドバーにより振動腕部の他の部分に伝達されるため、振動腕部全体の屈曲運動が生じやすくなり、周波数が上昇し、且つCI値は低下する音叉型水晶振動片を有する携帯電話装置となる。
また、サイドバーが前記貫通溝内を渡すように形成された連結部であるので、この連結部により前記振動腕部の剛性が担保される。また、前記振動腕部の貫通溝の両端部の振動の応力は、この連結部を介して振動腕部の他の部分に伝達されることになる。
さらに、貫通溝が長辺側と短辺側を有し、前記サイドバーが前記長辺側同士を渡すように連結されているので、最も剛性の不足している部分にサイドバーが配置されることになる。また、振動の応力の伝達部であるサイドバーが最も応力が伝わり難い貫通溝の長辺側を連結し、応力を伝えるので、振動腕部の全体に効率良く屈曲運動を生じ易くなる。
その上、サイドバーの厚み方向の長さが、貫通溝の深さ方向の長さより短く成っているので、前記振動腕部の剛性不足を補うことができる範囲及び振動腕部の振動の応力が伝達される範囲で、前記サイドバーの厚み方向の長さを前記貫通溝の深さ方向の長さより短く形成することができる。
また、好ましくは、請求項14の発明によれば、請求項13の構成において、前記サイドバーをハーフエッチングにより、前記貫通溝の深さ方向の長さより短く形成することを特徴とする携帯電話装置である。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【0023】
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る振動片である音叉型水晶振動片100を示す図である。
音叉型水晶振動片100は、例えば所謂水晶Z板となるように水晶の単結晶を切り出して形成されている。また、図1に示す音叉型水晶振動片100は例えば32.768kHzで信号を発信する振動片であるため、極めて小型の振動片となっている。
このような音叉型水晶振動片100は、図1に示すように、基部110を有している。そして、この基部110から図において上方向に突出するように振動腕部である音叉腕121,122が2本配置されている。
また、この音叉腕121,122には、貫通溝123,124が図1に示すように形成されている。
図2は、図1のB−B’断面の概略図である。図2に示すように貫通溝123,124が形成されている。
【0024】
ところで、上記音叉型水晶振動片100の基部110は、図1に示すように、その全体が略板状に形成されている。
そして、この基部110には、図1に示すように基部110の両側に切り込み部125が2箇所設けられている。
この切り込み部125、125の位置は、図1に示すように音叉腕121,122の貫通溝123,124の下端部より下方に配置されるので、この切り込み部125の存在が、音叉腕部121、122の振動を阻害等することがない。
また、図1で斜線で示す部分は、音叉型水晶振動片100をパッケージにおいて固定する際に実際に固定される固定領域111である。
図1に示すように、切り込み部125の下端部は、固定領域111より図1の上方に配置されるので、切り込み部125が固定領域111に影響を及ぼすことがなく、音叉型水晶振動片100のパッケージに対する固定状態に悪影響を与えることがないように構成されている。
【0025】
このように、基部110に設けられた切り込み部125は、音叉型水晶振動片100の音叉腕121,122の振動に悪影響を与えることがない位置に設けられている。そして、更に、切り込み部125は、音叉型水晶振動片100のパッケージに対する固定状態に悪影響を与えることがない位置にも設けられている。
このような位置に設けられている切り込み部125は、音叉腕121,122の溝部123,124の位置より下方の基部110側に設けられている。このため、音叉腕121,122の振動により、溝部123,124からの振動漏れは、切り込み部125により、基部110の固定領域111に伝わり難くなる。
したがって、振動漏れが固定領域111に伝わり、エネルギー逃げが生じ難くなり、従来のCI値の振動片素子間のばらつきは、標準偏差で10KΩ以上発生していたが、これによって、標準偏差は1KΩに激減した。
【0026】
ところで、図1に示す音叉型水晶振動片100の音叉腕121,122には、図1に示すように貫通溝123,124が形成されている。したがって、図2に示すように音叉腕121、122を振動させるための励振電極121a,122aを配置することができる。
すなわち、音叉腕121,122の外側のみならず貫通溝123,124側にも励振電極121a,122aを配置できるので、これら励振電極121a、122aに挟まれた音叉腕121,122部分には、電界が効率良く分布し、効果的に振動が生じることになる。
したがって、このように貫通溝123、124を有する音叉型水晶振動片100は、振動損失が少ない高精度の振動片となる。
【0027】
以上のように、貫通溝123,124を有する音叉型水晶振動片100は、振動損失が少なく高精度な振動片であるが、音叉腕121,122に貫通溝123,124を形成しているため、この貫通溝123、124が形成されている両側の音叉腕121,122の部分は、どうしても剛性が不足することになる。
この剛性不足は、上述のように、CI値を上昇させることになる。また、図19に示すように、振動片の周波数が16kHz程度まで低下してしまうと、図1に示す音叉型水晶振動片100の本来の周波数である32.768kHzが生じ難くなり、振動片の不良の原因となった。
そこで、本実施の形態では、音叉腕121,122に形成された貫通溝123,124に図1に示すように剛性補強部であるサイドバー126、126が貫通溝123,124の長辺側を渡すように配置されている。このサイドバー126、126は、貫通溝123,124の短辺側と略平行に配置される。
【0028】
また、このサイドバー126,126は、図1に示すように貫通溝123,124の長辺側の略中央部に貫通溝123,124を二分するように配置されている。
したがって、このサイドバー126が貫通溝123、124に配置されることで、上述の剛性が不足する貫通溝123,124の両側の音叉腕121,122の剛性が補われ、CI値が低下することになる。
また、サイドバー126が設けられていることにより、音叉腕121、122の振動の応力がサイドバー126を伝達する。すると、図3に示すように、音叉腕121,122全体の屈曲運動が生じ易くなる。また、この屈曲運動が生じ易くなることで、周波数も低下せず、例えば音叉型水晶振動片100の場合は、32.768kHzを発振し、CI値も低下することになる。
【0029】
以下、貫通溝123,124にサイドバーを設けた場合と、サイドバーを設けていない場合とについて、具体的に周波数とCI値との関係を説明する。
図4は、音叉腕121,122に形成される溝の深さと周波数との関係を示す図である。図4において、破線で示したのはサイドバーが形成されない状態で、溝の深さを深くしたときの周波数の推移を示している。そして、溝深さ45μmは溝が貫通したことを示している。
図示するように、サイドバーが形成されていないときの周波数は溝深さが深くなるにつれて低下傾向になるが、特に溝が貫通した45μmでは急速に周波数が低下するのがわかる。
【0030】
また、この溝が貫通した状態で、サイドバーを配置したのが図においてCで示した点である。
図示するようにサイドバーを配置することで、周波数が22kHz以下から26kHz以上にまで、上昇していることがわかる。このサイドバーは、音叉腕121,122の厚み90μmに対して5μmの厚みで配置したものである。
したがって、このサイドバーの厚みを図1に示すように音叉腕121,122と同様にすれば、さらに周波数は上昇し、図1に示す音叉型水晶振動片100の発振周波数である32.768kHzにより近づくことになる。
【0031】
図5は、音叉腕121,122に形成される溝の深さとCI値との関係を示す図である。図5において、破線で示したのはサイドバーが形成されない状態で、溝の深さを深くしたときのCI値の推移を示している。そして、溝深さ45μmは溝が貫通したことを示している。
図示するように、サイドバーが形成されていないときのCI値は溝深さが深くなるにつれて低下傾向になるが、特に溝が貫通した45μmでは急速にCI値が上昇するのがわかる。
【0032】
また、この溝が貫通した状態で、サイドバーを配置したのが図においてdで示した点である。
図示するようにサイドバーを配置することで、CI値が140.0kΩ以上から通常の許容範囲である100kΩ以下まで低下しているのがわかる。
このサイドバーも図4と同様に、音叉腕121,122の厚み90μmに対して5μmの厚みで配置したものである。
したがって、このサイドバーの厚みを図1に示すように音叉腕121,122と同様にすれば、さらにCI値は低下し、より高精度な音叉型水晶振動片100となる。
【0033】
本実施の形態の音叉型水晶振動片100は、以上のように構成されるが、以下その製造工程について説明する。
図6は、図1に示す音叉型水晶振動片100の製造工程の特徴的部分を示すフローチャートである。
すなわち、先ずST1に示すように音叉型水晶振動片の外形と貫通溝のレジストパターニングを行う。その後、ST2に示すように音叉型水晶振動片の外形と貫通溝となる部分のAu・Crエッチングを行う。この状態を示したのが図7(a)である。
【0034】
また、その後、図6のST3に示すように音叉型水晶振動片の外形と貫通溝の水晶部分のエッチングを行う。この状態を示したのが図7(b)である。
その後、ST4に示すようにAu・Crを剥離する。この状態を示すのが図8であり、図1に示す音叉型水晶振動片100が形成される。そして、その後ST5に示すように電極形成することで電極を備えた音叉型水晶振動片100が製造されることになる。
以上のように通常のフォトリソグラフィー工程と同様の工程により容易にサイドバー126を音叉腕121,122の貫通溝123,124に形成することができる。
【0035】
(第1の実施の形態の変形例)
図9は、第1の実施の形態の変形例にかかる音叉型水晶振動片200を示す図である。本変形例に係る音叉型水晶振動片200は、図1の音叉型水晶振動片100と、サイドバー226の構成のみが異なるため、図1の音叉型水晶振動片100と共通する構成は、同一符号としてその説明を省略し、以下、相違点を中心に説明する。
図9の音叉型水晶振動片200のサイドバー226は、その厚みが音叉腕121,122より薄く形成されている。すなわち、サイドバー226の貫通溝123,124の上端部及び下端部まで達しない中央部にのみ形成されている。
図9に示すサイドバー226以外にも、図10(a)(b)に示すようにサイドバー326、426を構成してもよい。図10は、サイドバー326、426及びその近傍を示す概略斜視図である。
【0036】
本変形例の場合は、以下のようなハーフエッチング工程を経て製造される。図11は、図9及び図10に示す音叉型水晶振動片200の製造工程の特徴的部分を示すフローチャートである。
図11のうち、ST6乃至ST8は、上述の図6のST1乃至ST3と同様である。また、図11のST12とST13は、図6のST4及びST5と同様である。
すなわち、図11のフローチャートは、ST9乃至ST11が、図6のST3とST4との間に挿入されている。したがって、これらST9乃至ST11について以下、説明する。
【0037】
これら、ST9乃至ST11が上述のサイドバー226等のハーフエッチング工程である。すなわち、サイドバー等にレジストパターニングを行い(ST9)、その後、サイドバー等のAu・Crエッチングを行う(ST10)。この状態を示したのが図12(a)である。
その後、サイドバー等の水晶エッチングを行う(ST11)、この水晶エッチングは、図9に示すサイドバー226の深さに合わせて行われる。
したがって、図10(a)又は図10(b)のサイドバー326,426の形状を形成する場合は、それらの形状に合わせるように、ハーフエッチングされる。
その後、図6と同様にAu・Cr剥離(図11、ST12)され、図9に示す音叉型水晶振動片200等が製造される。そして、電極形成(図11、ST13)工程を経て、電極を備えた音叉型水晶振動片200等が製造されることになる。
【0038】
(第2の実施の形態)
図13は、本発明の第2の実施の形態に係る振動子であるセラミックパッケージ音叉型振動子300を示す図である。
このセラミックパッケージ音叉型振動子300は、上述の第1の実施の形態の音叉型水晶振動片100を用いている。したがって、音叉型水晶振動片100の構成、作用等については、同一符号を用いて、その説明を省略する。
図13は、セラミックパッケージ音叉型振動子300の構成を示す概略断面図である。図13に示すようにセラミックパッケージ音叉型振動子300は、その内側に空間を有する箱状のパッケージ310を有している。
このパッケージ310には、その底部にベース部311を備えている。このベース部311は、例えばアルミナ等のセラミックス等で形成されている。
【0039】
ベース部311上には、封止部312が設けられており、この封止部312は、ベース部311と同様の材料から形成されている。また、この封止部312の上端部には、蓋体313が載置され、これらベース部311、封止部312及び蓋体313で、中空の箱体を形成することになる。
このように形成されているパッケージ310のベース部311上にはパッケージ側電極314が設けられている。このパッケージ側電極314の上には導電性接着剤等を介して電極を形成された音叉型水晶振動片100の基部110の固定領域111が固定されている。
この音叉型水晶振動片100は、図1に示すように構成されているため、周波数が低下せず、CI値が上昇しない高精度な振動片となっている。
【0040】
(第3の実施の形態)
図14は、本発明の第3の実施の形態に係る携帯電話装置であるデジタル携帯電話400を示す概略図である。
このデジタル携帯電話400は、上述の第2の実施の形態のセラミックパッケージ音叉型振動子300と音叉型水晶振動片100とを使用している。
したがって、セラミックパッケージ音叉型振動子300と音叉型水晶振動片100の構成、作用等については、同一符号を用いる等して、その説明を省略する。
【0041】
図14はデジタル携帯電話400の回路ブロックを示しているが、図14に示すように、デジタル携帯電話400で送信する場合は、使用者が、自己の声をマイクロフォンに入力すると、信号はパルス幅変調・符号化のブロックと変調器/復調器のブロックを経てトランスミッター、アンテナスイッチを開始アンテナから送信されることになる。
一方、他人の電話から送信された信号は、アンテナで受信され、アンテナスイッチ、受信フィルターを経て、レシーバーから変調器/復調器ブロックに入力される。そして、変調又は復調された信号がパルス幅変調・符号化のブロックを経てスピーカーに声として出力されるようになっている。
【0042】
このうち、アンテナスイッチや変調器/復調器ブロック等を制御するためのコントローラが設けられている。
このコントローラは、上述の他に表示部であるLCDや数字等の入力部であるキー、更にはRAMやROM等も制御するため、高精度であることが求められる。
このような要請に合致するものとして上述のセラミックパッケージ音叉振動子300が用いられている。
【0043】
このセラミックパッケージ音叉型振動子300は、図1に示す音叉型水晶振動片100を有するため、周波数が低下せず、CI値が上昇しない高精度な振動片となっている。
したがって、このセラミックパッケージ音叉型振動子300を搭載したデジタル携帯電話400も周波数が低下せず、CI値が上昇しない高精度な振動片を有する高性能なデジタル携帯電話となる。
【0044】
(第4の実施の形態)
図15は、本発明の第4の実施の形態に係る発振器であるデジタル音叉水晶発振器500を示す図である。
このデジタル音叉水晶発振器500は、上述の第2の実施の形態のセラミックパケージ音叉型振動子300と多くの部分で構成が共通している。したがって、セラミックパケージ音叉型振動子300と音叉型水晶振動片100の構成、作用等については、同一符号を用いて、その説明を省略する。
【0045】
図15に示すデジタル音叉水晶発振器500は、図13に示すセラミックパッケージ音叉振動子300の音叉型水晶振動片100の下方で、ベース部311の上に、図15に示すように集積回路510を配置したものである。
すなわち、デジタル音叉水晶発振器500では、その内部に配置された音叉型水晶振動片100が振動すると、その振動は、集積回路510に入力され、その後、所定の周波数信号を取り出すことで、発振器として機能することになる。
すなわち、デジタル音叉水晶発振器500に収容されている音叉型水晶振動片100は、図1に示すように構成されているため、周波数が低下せず、CI値が上昇しない高精度な振動片を有する高精度な発振器となる。
【0046】
(第5の実施の形態)
図16は、本発明に第5の実施の形態に係る振動子であるシリンダータイプ音叉振動子600を示す図である。
このシリンダータイプ音叉振動子600は、上述の第1の実施の形態の音叉型水晶振動片100を使用している。したがって、音叉型水晶振動片100の構成、作用等については、同一符号を用いる等して、その説明を省略する。
図16は、シリンダータイプ音叉振動子600の構成を示す概略図である。
図16に示すようにシリンダータイプ音叉振動子600は、その内部に音叉型水晶振動片100を収容するための金属製のキャップ630を有している。このキャップ630は、ステム620に対して圧入され、その内部が真空状態に保持されるようになっている。
【0047】
また、キャップ630に収容された音叉型水晶振動片100を保持するためのリード610が2本配置されている。
このようなシリンダータイプ音叉振動子600に外部より電流等を印加すると音叉型水晶振動片100の音叉腕121,122が振動し、振動子として機能することになる。
このとき、音叉型水晶振動片100は、図1に示すように構成されているため、周波数が低下せず、CI値が上昇しない高精度な振動片なので、この振動片を搭載したシリンダータイプ音叉振動子600も小型で高性能な振動子となる。
【0048】
また、上述の各実施の形態や変形例では、サイドバー126等が各貫通溝123、124に1つずつ配置した場合について説明したが、これに限らず、それぞれの貫通溝123,124に複数個のサイドバー126を配置しても構わない。
そして、上述の各実施の形態では、32.768kHzの音叉型水晶振動片を例に説明したが、15kHz乃至155kHzの音叉型水晶振動片に適用できることは明らかである。
なお、上述の実施の形態に係る音叉型水晶振動片100は、上述の例のみならず、他の電子機器、携帯情報端末、さらに、テレビジョン、ビデオ機器、所謂ラジカセ、パーソナルコンピュータ等の時計内蔵機器及び時計にも用いられることは明らかである。
さらに、本発明は、上記実施の形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。そして、上記実施の形態の構成は、その一部を省略したり、上述していない他の任意の組み合わせに変更することができる。
【0049】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、振動腕部に貫通溝を設けても周波数が低下せず、CI値が上昇しない振動片、これを有する振動子、この振動子を備える発振器及び携帯用電話装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る音叉型水晶振動片の概略図である。
【図2】図1のA−A’線断面図である。
【図3】図1の音叉型水晶振動片の振動状態を示す概略説明図である。
【図4】溝深さと周波数等との関係を示す図である。
【図5】溝深さとCI値等との関係を示す図である。
【図6】図1の音叉型水晶振動片の製造工程を示すフローチャートである。
【図7】(a)図1の音叉型水晶振動片の製造工程の一工程を示す概略斜視図である。(b)図1の音叉型水晶振動片の製造工程の他の工程を示す概略斜視図である。
【図8】図1の音叉型水晶振動片の製造工程の他の工程を示す概略斜視図である。
【図9】第1の実施の形態の変形例にかかる音叉型水晶振動片を示す概略斜視図である。
【図10】(a)図1の音叉型水晶振動片の他の変形例を示す概略部分斜視図である。(b)図1の音叉型水晶振動片の他の変形例を示す概略部分斜視図である。
【図11】図9の音叉型水晶振動片の製造工程を示すフローチャートである。
【図12】(a)図9の音叉型水晶振動片の製造工程の一工程を示す概略斜視図である。(b)図9の音叉型水晶振動片の製造工程の他の一工程を示す概略斜視図である。
【図13】本発明の第2の実施の形態に係るセラミックパッケージ音叉型振動子の構成を示す概略断面図である。
【図14】本発明の第3の実施の形態に係るデジタル携帯電話の回路ブロックを示す概略図である。
【図15】本発明の第4の実施の形態に係るデジタル音叉水晶発振器の構成を示す概略断面図である。
【図16】本発明の第5の実施の形態に係るシリンダータイプ音叉振動子の構成を示す概略断面図である。
【図17】従来の音叉型水晶振動片を示す概略図である。
【図18】図17のA−A’線概略断面図である。
【図19】図17の腕部の振動の説明図である。
【符号の説明】
100、200・・・音叉型水晶振動片
110・・・基部
111・・・固定領域
121、122・・・音叉腕
123,124・・・貫通溝
125・・・切り込み部
126、226、326,426・・・サイドバー
300・・・セラミックパッケージ音叉振動子
310・・・パッケージ
311・・・ベース部
312・・・封止部
313・・・蓋体
314・・・パッケージ側電極
400・・・デジタル携帯電話
500・・・デジタル音叉水晶発振器
510・・・集積回路
600・・・シリンダータイプ音叉振動子
610・・・リード
620・・・ステム
630・・・キャップ
Claims (14)
- 基部と、
この基部から突出して形成されている振動腕部と、を有する音叉型水晶振動片であって、
前記振動腕部に貫通溝が形成され、
前記振動腕部の外側及び前記貫通溝側には前記振動腕部を振動させるための励振電極が配置され、
この貫通溝にサイドバーが設けられ、
前記サイドバーが前記貫通溝内を渡すように形成された連結部であり、
前記貫通溝が長辺側と短辺側を有し、前記サイドバーが前記長辺側同士を渡すように連結され、
前記サイドバーの厚み方向の長さが、前記貫通溝の深さ方向の長さより短く成っていることを特徴とする音叉型水晶振動片。 - 前記サイドバーをハーフエッチングにより、前記貫通溝の深さ方向の長さより短く形成することを特徴とする請求項1に記載の音叉型水晶振動片。
- 前記サイドバーを複数個、配置したことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の音叉型水晶振動片。
- 前記基部に切り込み部が形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の音叉型水晶振動片。
- 前記基部には、この振動片を固定させるための固定領域が設けられていると共に、前記切り込み部は、この固定領域と前記振動腕部との間の基部に設けられていることを特徴とする請求項4に記載の音叉型水晶振動片。
- 前記音叉型水晶振動片が32kHzで発振する水晶で形成されている音叉振動片であることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の音叉型水晶振動片。
- 基部と、
この基部から突出して形成されている振動腕部と、を有する音叉型水晶振動片がパッケージ内に収容されている振動子であって、
前記音叉型水晶振動片の前記振動腕部に貫通溝が形成され、
前記振動腕部の外側及び前記貫通溝側には前記振動腕部を振動させるための励振電極が配置され、
この貫通溝にサイドバーが設けられ、
前記サイドバーが前記貫通溝内を渡すように形成された連結部であり、
前記貫通溝が長辺側と短辺側を有し、前記サイドバーが前記長辺側同士を渡すように連結され、
前記サイドバーの厚み方向の長さが、前記貫通溝の深さ方向の長さより短く成っていることを特徴とする振動子。 - 前記サイドバーをハーフエッチングにより、前記貫通溝の深さ方向の長さより短く形成することを特徴とする請求項7に記載の振動子。
- 前記パッケージが箱状に形成されていることを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の振動子。
- 前記パッケージが所謂シリンダータイプに形成されていることを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の振動子。
- 基部と、
この基部から突出して形成されている振動腕部と、を有する音叉型水晶振動片と集積回路がパッケージ内に収容されている発振器であって、
前記音叉型水晶振動片の前記振動腕部に貫通溝が形成され、
前記振動腕部の外側及び前記貫通溝側には前記振動腕部を振動させるための励振電極が配置され、
この貫通溝にサイドバーが設けられ、
前記サイドバーが前記貫通溝内を渡すように形成された連結部であり、
前記貫通溝が長辺側と短辺側を有し、前記サイドバーが前記長辺側同士を渡すように連結され、
前記サイドバーの厚み方向の長さが、前記貫通溝の深さ方向の長さより短く成っていることを特徴とする発振器。 - 前記サイドバーをハーフエッチングにより、前記貫通溝の深さ方向の長さより短く形成することを特徴とする請求項11に記載の発振器。
- 基部と、
この基部から突出して形成されている振動腕部と、を有する音叉型水晶振動片であり、
この音叉型水晶振動片がパッケージ内に収容されている振動子であり、
この振動子を制御部に接続して用いている携帯電話装置であって、
前記音叉型水晶振動片の前記振動腕部に貫通溝が形成され、
前記振動腕部の外側及び前記貫通溝側には前記振動腕部を振動させるための励振電極が配置され、
この貫通溝にサイドバーが設けられ、
前記サイドバーが前記貫通溝内を渡すように形成された連結部であり、
前記貫通溝が長辺側と短辺側を有し、前記サイドバーが前記長辺側同士を渡すように連結され、
前記サイドバーの厚み方向の長さが、前記貫通溝の深さ方向の長さより短く成っていることを特徴とする携帯電話装置。 - 前記サイドバーをハーフエッチングにより、前記貫通溝の深さ方向の長さより短く形成することを特徴とする請求項13に記載の携帯電話装置。
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