JP5381694B2 - 振動片、振動子、センサー及び電子部品 - Google Patents
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Description
本発明のある実施形態に係る振動片は、一対の振動腕と、前記一対の振動腕と連結されている連結部と、前記連結部から延出され、前記一対の振動腕の間に配置されている中央支持腕と、を含み、前記連結部は、表裏の主面に開口を有している溝が設けられ、前記溝は、前記一対の振動腕の並ぶ方向に沿って配置され、且つ、平面視で、前記連結部の振動腕が延出されている側と前記延出されている側とは反対側との間に配置されていることを特徴とする。
本発明のある別の実施形態に係る振動片は、前記溝は、前記連結部が前記振動腕と接続されている部分と、前記連結部が前記中央支持腕と接続されている部分との間に配置されていることを特徴とする。
本発明のある別の実施形態に係る振動片は、前記溝が有底の溝であることを特徴とする。
本発明のある別の実施形態に係る振動片は、前記溝は貫通していることを特徴とする。
本発明のある別の実施形態に係る振動片は、前記溝の前記振動腕の延出方向の幅をW、前記連結部の前記延出方向の幅をTとしたとき、0.1×T≦W≦0.65×Tを満たしていることを特徴とする。
本発明のある別の実施形態に係る振動片は、0.2×T≦W≦0.6×Tを満たしていることを特徴とする。
本発明のある別の実施形態に係る振動片は、前記振動腕は、圧電駆動、静電駆動及び磁気駆動の何れかにより屈曲振動することを特徴とする。
本発明のある別の実施形態に係る振動片は、前記振動腕、前記連結部及び前記中央支持腕が、水晶及びシリコンの何れかで一体的に構成されていることを特徴とする。
本発明のある別の実施形態に係る振動子は、前記振動片を備えることを特徴とする。
本発明のある別の実施形態に係るセンサーは、前記振動片を備えることを特徴とする。
本発明のある別の実施形態に係る電子部品は、前記振動片を備えることを特徴とする。
[適用例1]複数本の平行な振動腕と、該振動腕を結合する連結部と、該連結部から振動腕の間にそれらと等間隔をもって平行に延出する1本の中央支持腕とを備え、連結部がその表裏主面に形成された溝を有し、該溝が、振動腕の幅方向において、連結部の振動腕側とその反対側とで振動腕の屈曲振動による圧縮応力と引張応力とが交互に発生する領域に配置されている屈曲振動片が提供される。
本願発明者が様々に検討した結果、この連結部の溝は、振動腕又は中央支持腕の延長上に形成されると、却って振動腕の屈曲振動に影響して振動エネルギの損失を生じ、Q値を低下させ得ることが分かった。
適用例3によれば、連結部の振動腕側とその反対側との間における熱伝達経路は途中で狭められ、見かけ上従来よりも長くなる。その結果、連結部の振動腕側とその反対側との間で温度が平衡状態となるまでの緩和時間τが長くなるので、Q値の極小値を生じる緩和振動数(f=1/2πτ)は、溝が無い場合の緩和振動数よりも低くなる。従って、溝が無い場合の緩和振動数よりも高い周波数範囲では、Q値が従来よりも高くなる。
適用例4によれば、連結部の振動腕側とその反対側との間における熱伝達経路は途中で遮断され、従来よりも短くなる。その結果、連結部の振動腕側とその反対側との間で温度が平衡状態となるまでの緩和時間τが短くなるので、Q値の極小値を生じる緩和振動数(f=1/2πτ)は、溝が無い場合の緩和振動数よりも高くなる。従って、溝が無い場合の緩和振動数よりも低い周波数範囲では、Q値が従来よりも高くなる。
適用例5によれば、Q値を従来よりも約5%以上向上させることができるので、好ましい。
[適用例6]振動腕の長手方向における溝の幅Wを連結部の幅Tに関して0.2T≦W≦0.6Tの範囲内に設定する。
適用例6によれば、Q値を更に向上させることができるので、より好ましい。
ここで、πは円周率、kは振動腕の振動方向の熱伝導率、ρは振動腕の質量密度、Cpは振動腕の熱容量、aは振動腕の振動方向の幅である。上記式(1)中の熱伝導率k、質量密度ρ、熱容量Cpに、振動腕の材料自体の定数を入力して求められる緩和振動数fmは、振動腕の表裏主面に、例えば図1の溝26,27のような溝を有しない場合の緩和振動数である。
Claims (11)
- 一対の振動腕と、
前記一対の振動腕と連結されている連結部と、
前記連結部から延出され、前記一対の振動腕の間に配置されている中央支持腕と、
を含み、
前記連結部は、表裏の主面に開口を有している溝が設けられ、
前記溝は、
前記一対の振動腕の並ぶ方向に沿って配置され、
且つ、平面視で、前記連結部の振動腕が延出されている側と前記延出されている側とは反対側との間に配置されていることを特徴とする振動片。 - 請求項1において、
前記溝は、
前記連結部が前記振動腕と接続されている部分と、前記連結部が前記中央支持腕と接続されている部分との間に配置されていることを特徴とする振動片。 - 請求項1又は2において、
前記溝が有底の溝であることを特徴とする振動片。 - 請求項1又は2において、
前記溝は貫通していることを特徴とする振動片。 - 請求項1乃至4のいずれか一項において、
前記溝の前記振動腕の延出方向の幅をW、
前記連結部の前記延出方向の幅をTとしたとき、
0.1×T≦W≦0.65×T
を満たしていることを特徴とする振動片。 - 請求項5において、
0.2×T≦W≦0.6×T
を満たしていることを特徴とする振動片。 - 請求項1乃至6のいずれか一項において、
前記振動腕は、圧電駆動、静電駆動及び磁気駆動の何れかにより屈曲振動することを特徴とする振動片。 - 請求項1乃至7のいずれか一項において、
前記振動腕、前記連結部及び前記中央支持腕が、水晶及びシリコンの何れかで一体的に構成されていることを特徴とする振動片。 - 請求項1乃至8のいずれか一項に記載の振動片を備えることを特徴とする振動子。
- 請求項1乃至8のいずれか一項に記載の振動片を備えることを特徴とするセンサー。
- 請求項1乃至8のいずれか一項に記載の振動片を備えることを特徴とする電子部品。
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