JP5565163B2 - 振動片、振動子、発振器、および電子機器 - Google Patents
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Description
本発明のある形態に係る振動片は、基部と、前記基部の一端から延出され、前記基部側に設けられている腕部、及び前記腕部よりも先端側に設けられ、前記腕部よりも幅が広い錘部を含む振動腕と、を含み、前記振動腕は、表裏の関係にある第1の主面及び第2の主面と、前記第1の主面の一方の端縁と前記第2の主面の一方の端縁とを接続している第1の側面と、前記第1の主面の他方の端縁と前記第2の主面の他方の端縁とを接続している第2の側面と、前記第1の主面及び前記第2の主面の少なくとも一方の主面に前記延出方向に沿って設けられている第1溝部と、前記第1溝部の底部と前記一方の主面とを接続している溝側面と、前記振動腕を前記延出方向に2等分する2等分線よりも前記先端側の前記第1溝部内に配置され、平面視で、両側の前記溝側面の間に設けられている溝内突部と、を含むことを特徴とする。
本発明のある別の形態に係る振動片は、前記溝内突部が、前記振動腕の前記先端側から前記基部側に向かって突出していることを特徴とする。
本発明のある別の形態に係る振動片は、前記溝内突部の周囲は、平面視で、前記第1溝部の前記溝側面に囲まれていることを特徴とする。
本発明のある別の形態に係る振動片は、前記第1溝部が、前記振動腕の前記基部側から前記錘部の領域内まで延出して設けられ、前記錘部は、有底の第2溝部を含み、前記第2溝部は、前記腕部の側面から連続して設けられている一方の側面を備え、前記一方の側面が前記第1溝部の前記溝側面に沿って配置されていることを特徴とする。
本発明のある別の形態に係る振動片は、前記溝内突部が、前記錘部の前記腕部との付け根部よりも前記基部側まで延びていることを特徴とする。
本発明のある別の形態に係る振動子は、前記振動片と、前記振動片が収容されているパッケージと、を備えていることを特徴とする。
本発明のある別の形態に係る発振器は、前記振動片と、回路と、を備えていることを特徴とする。
本発明のある別の形態に係る電子機器は、前記振動片を備えていることを特徴とする。
また、第2溝部は有底の溝であるので、錘部を貫通する第2溝部を設けた場合に、振動腕に対して錘部が高次モードに近い振動姿態となって周波数が上昇する不具合を回避できることを発明者は見出した。
前記振動片を収容するパッケージと、を備えたことを特徴とする。
図1は、第1実施形態の振動片としての圧電振動片を模式的に説明するものであり、(a)は、一方の主面側からみた平面図、(b)は、(a)のA1−A1線断面図、(c)は、(a)のB1−B1線断面図である。
また、各振動腕83の先端側には、振動腕83の基部22側よりも幅が広い錘部85がそれぞれ設けられている。このように、各振動腕83の先端部分の錘部85が錘の機能を果たすことにより、振動腕83の長さを増大させることなく周波数を低くすることができる。
なお、本実施形態の振動腕83は、錘部85以外の部分が一定の幅を有している構成を図示したが、これに限らず、振動腕83の腕部(基部22から錘部85までの部分)は振動腕83の基部22側から先端部の錘部85に向かって細くなる形状としてもよい。例えば、振動腕83の基部22側から先端側の錘部85に向かって細くなるテーパーを形成することにより、振動腕83を振動しやすくすることができる。
このような各振動腕83の両主面それぞれに開口部を有して設けられた第1溝部87によって、振動腕83が動きやすくなって効率的に振動することにより、CI値を下げることができる。
第1溝部87の基部22側から先端側までの側面には第1励振電極89が形成されている。また、振動腕83の基部22側から先端側までの側面には第2励振電極90が形成されている。
ここで、溝内突部95の設けられる位置は、溝内突部95の質量付加効果を得るため、各振動腕83の基部22との接続部分となる基端から先端までの長さLの半分L/2よりも先端側としている。これに対し、溝内突部95が長さLの半分L/2よりも基部22側に設けられると、各振動腕83の剛性が高まり共振周波数が高くなってしまう。これにより、所望の共振周波数を得るためには振動腕83の長さを増大(伸長)させる必要が生じ、振動腕83の長さを短縮(短く)するための、溝内突部95の錘効果としての機能が果たされなくなる。
図2は、第2実施形態の振動片としての圧電振動片を模式的に説明するものであり、(a)は、一方の主面側からみた平面図、(b)は、(a)のA2−A2線断面図、(c)は、(a)のB2−B2線断面図である。なお、本実施形態の圧電振動片の構成のうち、上記実施形態と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。
また、各振動腕23の先端側には、振動腕23の基部22側よりも幅が広い錘部25がそれぞれ設けられている。このように、各振動腕23の先端部分の錘部25が錘の機能を果たすことにより、振動腕23の長さを増大(伸長)させることなく周波数を低くすることができる。
なお、振動腕23の腕部(基部22から錘部25までの部分)は、振動腕23の基部22側から先端側の錘部25に向かって細くなる形状としてもよい。例えば、振動腕23の基部22側から先端側の錘部25に向かって細くなるテーパーを形成することにより、振動腕23を振動しやすくすることができる。
このような各振動腕23の両主面それぞれに開口部を有して設けられた第1溝部27によって、振動腕23が動きやすくなって効率的に振動することにより、CI値を下げることができる。
また、振動腕23の基部22側から錘部25の領域内の第2溝部28までの連続する側面(第2溝部28の一方の側面)には第2励振電極30が形成されている。
一方の振動腕23の第1励振電極29と他方の振動腕23の第2励振電極30とが互いに接続され、基部22に引き出した接続電極31,31から交流電圧を印加することによって、両振動腕23,23が互いに接近又は離反する向きに振動する。
上記実施形態では、溝内突部35を、第1溝部27内において、錘部25の振動腕23先端側から基部22側に向かって連続して形成された構成を説明した。これに限らず、振動腕の先端側の第1溝部内に設ける溝内突部を、錘部と所定の隙間を空けて設ける構成としてもよい。
図3は、第3実施形態としての溝内突部を錘部と隙間を空けて設けた構成の圧電振動片を模式的に説明するものであり、(a)は、一方の主面側からみた平面図、(b)は、(a)のA3−A3線断面図、(c)は、(a)のB3−B3線断面図である。なお、本実施形態の圧電振動片の構成うち、上記実施形態と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。
振動腕43の基部22側から錘部45の領域内までの第1溝部47の連続する側面には第1励振電極49が形成されている。また、振動腕43の基部22側から錘部45の領域内の第2溝部48までの連続する側面(第2溝部48の一方の側面)には第2励振電極50が形成されている。
溝内突部55は、その基部22側の端部を、錘部45の振動腕43との境界よりも基部22側まで延ばして形成されている。なお、本実施形態の溝内突部55は、第1溝部47と同時にエッチングにより形成された一例を示しており、溝内突部55は、図3(c)に示すように、振動腕43の主面と同じ高さを有し、第1溝部47内において、錘部45と所定の隙間を空けて錘部45側からの基部22側に向かって形成されている。
次に、第4実施形態として、前述の実施形態で説明した振動片としての圧電振動片を備えた振動子について説明する。
図4は、第4実施形態の振動子の概略構成を示す模式図であり、(a)は平面図、(b)は、(a)のF−F線での断面図である。なお、本実施形態では、前述の第1実施形態で説明した振動片としての圧電振動片81(水晶振動片)を一例として用いる構成を示し説明する。
なお、水晶振動子105は、圧電振動片81に代えて前述した他の形態の振動片、例えば圧電振動片21,41を用いても、同様の効果を得ることができる。
また、本実施形態では、圧電振動片81を2箇所に設けられた接続パッド188に固定する構成で説明したが、接続パッド188は2箇所に限られるものではなく、所望の数を設けても良く、圧電振動片81との接続も所望の接続箇所で行うことができる。
次に、第5実施形態として、上記で説明した振動片としての圧電振動片を備えた発振器について説明する。
図5は、第5実施形態の発振器の概略構成を示す模式図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のG−G線での断面図である。なお、本実施形態では、前述の第1実施形態で説明した振動片としての圧電振動片81を一例として用いる構成を示し説明する。
図5に示すように、水晶発振器106は、第1の実施形態の圧電振動片81と、圧電振動片81を発振させる発振回路を有する回路素子としてのICチップ191と、圧電振動片81及びICチップ191を収容するパッケージ180と、を備えている。ICチップ191は、パッケージベース181の底部に固着され、金線などの金属ワイヤー192により他の配線と接続されている。水晶発振器106は、ICチップ191の発振回路からの駆動信号により圧電振動片81が励振され、所定の周波数(例えば、32.768kHz)で発振(共振)する。
また、パッケージ180内に、圧電振動片21,41,81のいずれかと、その圧電振動片21,41,81を発振させる回路素子(ICチップ191)が少なくとも組み込まれているため、CI値の上昇や不要振動が抑えられて高性能化が実現するとともに、さらに小型化を図ることができる。
また、本実施形態では、圧電振動片81を2箇所に設けられた接続パッド188に固定する構成で説明したが、接続パッド188は2箇所に限られるものではなく、所望の数を設けても良く、圧電振動片81との接続も所望の接続箇所で行うことができる。
従って、この水晶振動片21,41,81をパッケージ化した水晶振動子105、或いは水晶発振器106は、タイミングデバイスなどとして、デジタル携帯電話、パーソナルコンピューター、電子時計、ビデオレコーダー、テレビなどの電子機器に広く用いられる。特に小型、軽量化を必要とする携帯ゲーム機器、携帯音響機器を一例とする携帯機器などに好適に用いることができる。
Claims (7)
- 基部と、
平面視で、前記基部の一端から延出されており、前記基部側に設けられている腕部、及び前記腕部の前記基部側とは反対の側に設けられ前記延出方向に直交する方向に沿った幅が前記腕部よりも広い錘部を含む振動腕と、
を含み、
前記振動腕は、
表裏の関係にある第1の主面および第2の主面と、
前記第1の主面の前記延出方向に沿った一方の端縁と前記第2の主面の前記延出方向に沿った一方の端縁とを接続している第1の側面と、
前記第1の主面の前記延出方向に沿った他方の端縁と前記第2の主面の前記延出方向に沿った他方の端縁とを接続している第2の側面と、
前記第1の主面及び前記第2の主面の少なくとも一方の主面に前記延出方向に沿って設けられており、前記振動腕の前記基部側から前記錘部の領域内まで延出している第1溝部と、
前記第1溝部の底部と前記一方の主面とを接続している溝側面と、
前記振動腕の前記延出方向に沿った長さを2等分する2等分線よりも前記基部側とは反対の側の前記第1溝部内に配置され、平面視で、前記延出方向に沿った両側の前記溝側面の間に設けられている溝内突部と、
を含み、
前記錘部は、有底の第2溝部を含み、
前記第2溝部は、前記第1の側面または前記第2の側面から連続して設けられている一方の側面を備え、
前記一方の側面が、前記第1溝部の前記延出方向に沿った前記溝側面に沿って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、
前記溝内突部が、前記振動腕の前記基部側とは反対の側から前記基部側に向かって突出していることを特徴とする振動片。 - 請求項1において、
前記溝内突部の周囲は、平面視で、前記第1溝部の前記溝側面に囲まれていることを特徴とする振動片。 - 請求項1乃至3のいずれか一項において、
前記溝内突部が、前記錘部の前記腕部との付け根部よりも前記基部側まで延びていることを特徴とする振動片。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載の振動片と、
前記振動片が収容されているパッケージと、
を備えていることを特徴とする振動子。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載の振動片と、
回路と、
を備えていることを特徴とする発振器。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載の振動片を備えていることを特徴とする電子機器。
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