JP6083110B2 - Vibration element, vibration device, gyro sensor and electronic equipment - Google Patents

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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Description

本発明は、振動素子、振動デバイスおよび電子機器に関するものである。   The present invention relates to a vibration element, a vibration device, and an electronic apparatus.

例えば、角速度を検出する水晶発振器等の振動デバイスとしては、複数の振動腕を備える音叉型の振動素子を備えるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
例えば、特許文献1に記載の振動デバイスは、基部と、この基部からX軸方向に並んで、互いにY軸方向に延出する2つの振動腕とを有する振動素子を有している。また、各振動腕は、Z軸方向に対向する上面および下面の各々に形成された溝を有しており、その横断面形状が「S」字状となっている。各振動腕をこのような形状とすることにより、機械的強度を維持しつつQ値の変動を抑制することができる。
For example, as a vibration device such as a crystal oscillator for detecting an angular velocity, one including a tuning fork type vibration element including a plurality of vibration arms is known (for example, see Patent Document 1).
For example, the vibrating device described in Patent Literature 1 includes a vibrating element having a base and two vibrating arms that are aligned in the X-axis direction from the base and extend in the Y-axis direction. Each vibrating arm has a groove formed on each of an upper surface and a lower surface facing in the Z-axis direction, and the cross-sectional shape thereof is an “S” shape. By making each vibrating arm have such a shape, it is possible to suppress the variation of the Q value while maintaining the mechanical strength.

ここで、特許文献1の振動素子では、各振動腕の横断面形状が左右非対称(X軸方向の中央線に関して非対称)となっているため、各振動腕をZ軸方向に振動させると、X軸方向の振動が発生し、結果として、Z軸方向およびX軸方向が合成された方向に斜め振動することとなる。このような斜め振動は、振動腕の振動バランスを向上させ、振動素子の振動特性を向上させる効果がある。   Here, in the vibration element of Patent Document 1, since the cross-sectional shape of each vibration arm is asymmetric in the left-right direction (asymmetric with respect to the center line in the X-axis direction), when each vibration arm is vibrated in the Z-axis direction, Axial vibration is generated, and as a result, oblique vibration is generated in the direction in which the Z-axis direction and the X-axis direction are combined. Such oblique vibration has an effect of improving the vibration balance of the vibrating arm and improving the vibration characteristics of the vibration element.

しかしながら、特許文献1の振動素子のように、「S」字状の横断面とするには、上面および下面に形成する溝を深く形成し、かつ幅を抑えなければならない。溝を、その幅を抑えつつ深く形成することは、困難であり、例えば、上面に形成する溝が下面に貫通してしまったり、側面に開放して側面が欠損してしまったりするおそれがある。すなわち、特許文献1では、振動腕の加工が困難であるという問題がある。   However, as in the vibration element of Patent Document 1, in order to obtain an “S” -shaped cross section, grooves formed on the upper surface and the lower surface must be formed deep and the width must be suppressed. It is difficult to form the groove deeply while suppressing its width. For example, the groove formed on the upper surface may penetrate the lower surface, or may open to the side surface and the side surface may be lost. . In other words, Patent Document 1 has a problem that it is difficult to process the vibrating arm.

WO2010/047115号公報WO2010 / 047115

本発明の目的は、加工が比較的簡単であり、かつ優れた振動特性を発揮することのできる振動素子を提供すること、また、この振動素子を備える信頼性に優れた振動デバイスおよび電子機器を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a vibrating element that is relatively easy to process and that can exhibit excellent vibration characteristics, and to provide a highly reliable vibrating device and electronic apparatus including the vibrating element. It is to provide.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]
本発明の振動素子は、基部と、
前記基部から延出し、且つ、第1面、該第1面と表裏関係にある第2面、および前記第1面と前記第2面とを接続する一対の側面を含む駆動腕と、を有し、
前記駆動腕は、前記第1面および前記第2面の少なくとも一方と前記一対の側面の少なくとも一方との間に段差部が設けられると共に、前記第1面および前記第2面の少なくとも一方に溝部が設けられ、
前記駆動腕の横断面形状は、該駆動腕の幅方向の中心線および厚さ方向の中心線に対し非対称であることを特徴とする。
これにより、簡単な加工で、斜め振動させることのできる駆動腕を有する振動素子を得ることができる。斜め振動させる駆動腕を有することにより、振動漏れが抑制され、本発明の振動素子は、振動特性に優れたものとなる。また、加工が簡単であるため歩留まりが向上する。また、駆動腕を低インピーダンスで斜め振動をさせることができる。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[Application Example 1]
The vibration element of the present invention includes a base,
And a drive arm including a first surface, a second surface in front-back relation with the first surface, and a pair of side surfaces connecting the first surface and the second surface. And
The drive arm is provided with a step portion between at least one of the first surface and the second surface and at least one of the pair of side surfaces, and a groove portion in at least one of the first surface and the second surface. Is provided,
The cross-sectional shape of the drive arm is asymmetric with respect to the center line in the width direction and the center line in the thickness direction of the drive arm.
As a result, it is possible to obtain a vibrating element having a drive arm that can be vibrated obliquely by simple processing. By having the drive arm that vibrates obliquely, vibration leakage is suppressed, and the vibration element of the present invention has excellent vibration characteristics. Further, since the processing is simple, the yield is improved. Further, the drive arm can be vibrated obliquely with low impedance.

[適用例2]
本発明の振動素子では、前記溝は、前記第1面および前記第2面に設けられていることが好ましい。
これにより、例えば、各溝内に駆動腕を駆動させる駆動用の電極を配置することにより、駆動腕を屈曲振動させる際の電界効率に優れ、効率的に駆動腕を屈曲振動させることができる。
[Application Example 2]
In the resonator element according to the aspect of the invention, it is preferable that the groove is provided on the first surface and the second surface.
Thereby, for example, by disposing driving electrodes for driving the driving arms in the respective grooves, it is excellent in electric field efficiency when the driving arms are flexibly vibrated, and the driving arms can be flexed and vibrated efficiently.

[適用例3]
本発明の振動素子では、前記段差部は、前記第1面の前記一対の側面の一方側および前記第2面の前記一対の側面の他方側に設けられることが好ましい。
これにより、非対称な部分の形状を、より簡単な形状とすることができる。また、このような形状とすることにより、より円滑に駆動腕を斜め振動させることができる。
[Application Example 3]
In the resonator element according to the aspect of the invention, it is preferable that the step portion is provided on one side of the pair of side surfaces of the first surface and on the other side of the pair of side surfaces of the second surface.
Thereby, the shape of an asymmetric part can be made into a simpler shape. Further, by adopting such a shape, the drive arm can be vibrated obliquely more smoothly.

[適用例4]
本発明の振動素子では、前記段差部は、前記横断面形状が多角形状または湾曲状であることが好ましい。
例えば、湾曲状である場合には、段差面の境界部への応力集中が抑制され、より円滑に駆動腕を斜め振動させることができる。また、段差部に駆動用の電極を形成する場合には、段差面に沿って電極を形成しやすくなり、例えば、段差面の境界部等での断線や電極の剥がれ等を効果的に防止することができる。
[Application Example 4]
In the resonator element according to the aspect of the invention, it is preferable that the stepped portion has a polygonal shape or a curved shape in the cross-sectional shape.
For example, in the case of a curved shape, stress concentration on the boundary portion of the step surface is suppressed, and the drive arm can be vibrated obliquely more smoothly. Further, when a driving electrode is formed on the stepped portion, it becomes easier to form the electrode along the stepped surface, and for example, it effectively prevents disconnection at the boundary portion of the stepped surface or peeling of the electrode. be able to.

[適用例5]
本発明の振動素子では、前記溝部の内壁面および前記段差部の表面には電極が設けられていることが好ましい。
これにより、対向する電極間距離を短くすることができるため、低インピーダンスで駆動腕を振動させることができる。
[Application Example 5]
In the resonator element according to the aspect of the invention, it is preferable that electrodes are provided on the inner wall surface of the groove and the surface of the stepped portion.
Thereby, since the distance between the opposing electrodes can be shortened, the driving arm can be vibrated with low impedance.

[適用例6]
本発明の振動素子では、前記駆動腕は、前記第1面および前記第2面の法線方向の振動成分と、前記一対の側面の法線方向の振動成分を含むことが好ましい。
これにより、駆動腕をバランスよく振動させることができる。
[適用例7]
本発明の振動デバイスは、本発明の振動素子と、
前記振動素子を収納したパッケージと、を備えたことを特徴とする。
これにより、信頼性に優れた発振器等の振動デバイスを提供することができる。
[Application Example 6]
In the vibration element according to the aspect of the invention, it is preferable that the driving arm includes a vibration component in a normal direction of the first surface and the second surface and a vibration component in a normal direction of the pair of side surfaces.
Thereby, a drive arm can be vibrated with sufficient balance.
[Application Example 7]
The vibration device of the present invention includes the vibration element of the present invention,
And a package containing the vibration element.
Thereby, it is possible to provide a vibration device such as an oscillator having excellent reliability.

[適用例8]
本発明の電子機器は、本発明の振動素子を備えたことを特徴とする。
これにより、信頼性に優れた携帯電話、パーソナルコンピューター、デジタルカメラ等の電子機器を提供することができる。
[Application Example 8]
An electronic apparatus according to the present invention includes the vibration element according to the present invention.
Accordingly, it is possible to provide electronic devices such as a mobile phone, a personal computer, and a digital camera that are excellent in reliability.

本発明の第1実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the vibration device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図1に示す振動デバイスに備えられた振動素子を示す上面図である。It is a top view which shows the vibration element with which the vibration device shown in FIG. 1 was equipped. 図2中のA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line in FIG. 図3に示す駆動腕の拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the drive arm shown in FIG. 3. 図4に示す駆動腕の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the drive arm shown in FIG. 図2に示す振動素子の動作を説明するための断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the operation of the vibration element shown in FIG. 2. 本発明の第2実施形態に係る振動デバイスが備える振動素子の駆動腕の断面図である。It is sectional drawing of the drive arm of the vibration element with which the vibration device which concerns on 2nd Embodiment of this invention is provided. 本発明の第3実施形態に係る振動デバイスが備える振動素子の平面図である。It is a top view of a vibration element with which a vibration device concerning a 3rd embodiment of the present invention is provided. 本発明の第4実施形態に係る振動デバイスが備える振動素子の断面図である。It is sectional drawing of the vibration element with which the vibration device which concerns on 4th Embodiment of this invention is provided. 本発明の第4実施形態に係る振動デバイスが備える振動素子の断面図である。It is sectional drawing of the vibration element with which the vibration device which concerns on 4th Embodiment of this invention is provided. 本発明の振動素子を備える電子機器(ノート型パーソナルコンピュータ)である。It is an electronic device (notebook type personal computer) provided with the vibration element of this invention. 本発明の振動素子を備える電子機器(携帯電話機)である。It is an electronic device (cellular phone) provided with the vibration element of the present invention. 本発明の振動素子を備える電子機器(ディジタルスチルカメラ)である。It is an electronic device (digital still camera) provided with the vibration element of the present invention. 図4に示す駆動腕の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the drive arm shown in FIG.

以下、本発明の振動素子、振動デバイス、振動デバイスおよび電子機器を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る振動デバイスを示す断面図、図2は、図1に示す振動デバイスに備えられた振動素子を示す上面図、図3は、図2中のA−A線断面図、図4は、図3に示す駆動腕の拡大断面図、図5は、図4に示す駆動腕の変形例を示す断面図、図6は、図2に示す振動素子の動作を説明するための断面図である。
Hereinafter, a resonator element, a resonator device, a resonator device, and an electronic apparatus according to the invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
<First Embodiment>
1 is a cross-sectional view showing a vibrating device according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a top view showing a vibrating element provided in the vibrating device shown in FIG. 1, and FIG. 3 is A in FIG. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the drive arm shown in FIG. 3, FIG. 5 is a cross-sectional view showing a modification of the drive arm shown in FIG. 4, and FIG. 6 is a cross-sectional view of the vibration element shown in FIG. It is sectional drawing for demonstrating operation | movement.

なお、各図では、説明の便宜上、互いに直交する3つの軸としてx軸、y軸およびz軸を図示している。また、以下では、x軸に平行な方向を「x軸方向」、y軸に平行な方向を「y軸方向」、z軸に平行な方向を「z軸方向」と言う。また、以下では、x軸とy軸とで規定される平面を「xy」平面と言い、y軸とz軸とで規定される平面を「yz平面」と言い、x軸とz軸とで規定される平面を「xz平面」と言う。また、以下の説明では、説明の便宜上、図1中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
図1に示す振動デバイス1は、振動素子2と、この振動素子2を収納するパッケージ9とを有する。以下、振動デバイス1を構成する各部を順次詳細に説明する。
In each figure, for convenience of explanation, the x axis, the y axis, and the z axis are shown as three axes orthogonal to each other. Hereinafter, a direction parallel to the x-axis is referred to as an “x-axis direction”, a direction parallel to the y-axis is referred to as a “y-axis direction”, and a direction parallel to the z-axis is referred to as a “z-axis direction”. In the following, a plane defined by the x-axis and the y-axis is referred to as an “xy” plane, and a plane defined by the y-axis and the z-axis is referred to as a “yz plane”. The defined plane is referred to as an “xz plane”. In the following description, for convenience of explanation, the upper side in FIG. 1 is referred to as “upper”, the lower side as “lower”, the right side as “right”, and the left side as “left”.
A vibration device 1 illustrated in FIG. 1 includes a vibration element 2 and a package 9 that houses the vibration element 2. Hereinafter, each part which comprises the vibration device 1 is demonstrated in detail sequentially.

[振動素子]
まず、振動素子2について説明する。
図2に示すように、振動素子2は、3脚音叉型の振動素子である。また、本実施形態の振動素子2は、所定の周波数(共振周波数)で振動する電気信号を発生させるための振動子として用いられる。
このような振動素子2は、基部4および基部4から延出する3本の振動腕5、6、7により構成された圧電体基板3と、この圧電体基板3上に形成された複数の電極とを有している。
[Vibration element]
First, the vibration element 2 will be described.
As shown in FIG. 2, the vibration element 2 is a three-leg tuning fork type vibration element. The vibration element 2 of the present embodiment is used as a vibrator for generating an electric signal that vibrates at a predetermined frequency (resonance frequency).
Such a vibrating element 2 includes a base 4 and a piezoelectric substrate 3 constituted by three vibrating arms 5, 6, 7 extending from the base 4, and a plurality of electrodes formed on the piezoelectric substrate 3. And have.

圧電体基板3は、圧電体材料で構成されており、このような圧電体材料としては、例えば、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ホウ酸リチウム、チタン酸バリウム等が挙げられる。特に、圧電体基板3を構成する圧電体材料としては水晶が好ましい。水晶(Zカット板など)で圧電体基板3を構成すると、圧電体基板3の振動特性(特に周波数温度特性)を優れたものとすることができる。また、エッチングにより高い寸法精度で圧電体基板3を形成することができる。なお、圧電体基板3は必ずしも圧電性を有しなくても良く、例えばシリコン基板を用い圧電膜を用いて振動腕5、6、7を振動させても良い。   The piezoelectric substrate 3 is made of a piezoelectric material. Examples of such a piezoelectric material include crystal, lithium tantalate, lithium niobate, lithium borate, and barium titanate. In particular, quartz is preferable as the piezoelectric material constituting the piezoelectric substrate 3. When the piezoelectric substrate 3 is made of quartz (Z cut plate or the like), the vibration characteristics (particularly frequency temperature characteristics) of the piezoelectric substrate 3 can be made excellent. Further, the piezoelectric substrate 3 can be formed with high dimensional accuracy by etching. Note that the piezoelectric substrate 3 does not necessarily have piezoelectricity. For example, the vibrating arms 5, 6, and 7 may be vibrated using a piezoelectric film using a silicon substrate.

(基部4)
基部4は、xy平面に広がりを有し、z軸方向に厚さを有する板状をなしている。また、基部4は、振動腕5、6、7と等しい厚さとなるように形成されている。このような基部4には、3つの振動腕5、6、7が接続されている。
これら振動腕5、6、7のうち、振動腕5、6は、振動素子2を駆動するための駆動腕として機能し、振動腕7は、振動腕5、6のZ方向の振動を相殺するための調整腕として機能する。なお、以下では説明の便宜上、振動腕5および駆動腕6をそれぞれ「駆動腕5」および「駆動腕6」と言い、振動腕7を「調整腕7」とも言う。
(Base 4)
The base portion 4 has a plate shape that extends in the xy plane and has a thickness in the z-axis direction. The base 4 is formed to have a thickness equal to that of the vibrating arms 5, 6, and 7. Three bases 4 are connected to three vibrating arms 5, 6, and 7.
Among these vibrating arms 5, 6, 7, the vibrating arms 5, 6 function as a driving arm for driving the vibrating element 2, and the vibrating arm 7 cancels the vibration of the vibrating arms 5, 6 in the Z direction. It functions as an adjustment arm for. Hereinafter, for convenience of explanation, the vibrating arm 5 and the driving arm 6 are also referred to as “driving arm 5” and “driving arm 6”, respectively, and the vibrating arm 7 is also referred to as “adjustment arm 7”.

駆動腕5、6は、基部4のx軸方向での両端部に接続され、調整腕7は、基部4のx軸方向での中央部に接続されている。これら3つの振動腕5〜7は、互いに平行となるように基部4からそれぞれy軸方向に延出して設けられている。また、3つの振動腕5〜7は、等間隔でx軸方向に並んで離間配置されている。また、3つの振動腕5〜7は、それぞれ、長手形状をなし、その端部が固定端となり、先端部が自由端となる。   The drive arms 5 and 6 are connected to both ends of the base 4 in the x-axis direction, and the adjustment arm 7 is connected to the center of the base 4 in the x-axis direction. These three vibrating arms 5 to 7 are provided so as to extend in the y-axis direction from the base 4 so as to be parallel to each other. Further, the three vibrating arms 5 to 7 are spaced apart and arranged at equal intervals in the x-axis direction. Each of the three vibrating arms 5 to 7 has a longitudinal shape, and its end is a fixed end and the tip is a free end.

(駆動腕5)
図2および図3に示すように、駆動腕5は、Y軸方向に延在している。このような振動腕5は、yz平面であって、駆動腕5の幅方向(X軸方向)の中心線L’および厚さ方向(Z軸方向)の中心線L”に関して非対称な横断面形状を有している。駆動腕5をこのような非対称な形状とすることにより、後述するように、駆動腕5をx軸方向およびz軸方向の両方向成分を有する方向、言い換えればz軸およびz軸の両軸に対して傾斜した方向に屈曲振動(以下、「斜め振動」とも言う。)させることができる。
(Drive arm 5)
As shown in FIGS. 2 and 3, the drive arm 5 extends in the Y-axis direction. Such a vibrating arm 5 is a yz plane and has an asymmetric cross-sectional shape with respect to the center line L ′ in the width direction (X-axis direction) and the center line L ″ in the thickness direction (Z-axis direction) of the drive arm 5. By making the driving arm 5 in such an asymmetric shape, the driving arm 5 has a direction having both components in the x-axis direction and the z-axis direction, in other words, the z-axis and the z-axis, as will be described later. Bending vibration (hereinafter, also referred to as “oblique vibration”) can be performed in a direction inclined with respect to both axes.

具体的には、図4に示すように、駆動腕5は、z軸方向に対向(離間)し、表裏関係にある、xy平面にて構成される上面(第1面)511および下面(第2面)512と、上面511および下面512を接続する一対の側面(第3面、第4面)513、514とを有している。また、駆動腕5には、上面511のx軸方向の一方側(調整腕7側)に位置し、側面513に開放する第1段差部(段差部)53と、下面512のx軸方向の他方側(調整腕7と反対側)に位置し、側面514に開放する第2段差部(段差部)54とが形成されている。これら第1、第2段差部53、54は、それぞれ、y軸方向に延在しており、基部4との接続部を跨いで形成されている。   Specifically, as shown in FIG. 4, the driving arm 5 is opposed (separated) in the z-axis direction, and has an upper surface (first surface) 511 and a lower surface (first surface) configured by xy planes in a front-back relationship. 2 surfaces) 512 and a pair of side surfaces (third surface, fourth surface) 513, 514 connecting the upper surface 511 and the lower surface 512. Further, the drive arm 5 is positioned on one side of the upper surface 511 in the x-axis direction (on the adjustment arm 7 side) and opens to the side surface 513, and the lower surface 512 in the x-axis direction. A second stepped portion (stepped portion) 54 that is located on the other side (the side opposite to the adjustment arm 7) and opens to the side surface 514 is formed. Each of the first and second stepped portions 53 and 54 extends in the y-axis direction and is formed across the connecting portion with the base portion 4.

第1段差部53は、二等分点Pよりも調整腕7側(一方側)に形成されている。このような第1段差部53は、yz平面で構成され、上面511に接続された第1段差面531と、xy平面で構成され、第1段差面531と側面513とに接続された第2段差面532とを有している。一方、第2段差部54は、二等分点Pよりも調整腕7と反対側(他方側)に位置している。このような第2段差部54は、yz平面で構成され、下面512に接続された第3段差面541と、xy平面で構成され、第3段差面541と側面514とに接続された第4段差面542とを有している。すなわち、第1、第2段差部53、54は、多角形状の横断面形状をなしている。   The first step portion 53 is formed on the adjustment arm 7 side (one side) from the bisection point P. The first stepped portion 53 is configured by a yz plane and is configured by a first stepped surface 531 connected to the upper surface 511 and a second stepped surface formed by the xy plane and connected to the first stepped surface 531 and the side surface 513. A step surface 532. On the other hand, the second step portion 54 is located on the opposite side (the other side) to the adjustment arm 7 with respect to the bisection point P. The second stepped portion 54 is configured by a yz plane and is configured by a third stepped surface 541 connected to the lower surface 512 and a fourth stepped surface formed by the xy plane and connected to the third stepped surface 541 and the side surface 514. A step surface 542. That is, the first and second step portions 53 and 54 have a polygonal cross-sectional shape.

ここで、駆動腕5の形状を言い換えると、次のように表すことができる。すなわち、図4に示すように、駆動腕5は、x軸方向(+)側に向けて延在する第1辺L1と、第1辺L1の先端からz軸方向(−)側へ延出する第2辺L2と、第2辺L2の先端からx軸方向(+)側へ延出する第3辺L3と、第3辺L3の先端からz軸方向(−)側へ延出する第4辺L4と、第4辺L4の先端からx軸方向(−)側へ延出する第5辺L5と、第5辺L5の先端からz軸方向(+)側へ延出する第6辺L6と、第6辺L6の先端からx軸方向(−)側へ延出する第7辺L7と、第7辺L7の先端からz軸方向(+)側へ延出し、先端が第1辺L1の基端と接続する第8辺L8とで輪郭が構成される横断面形状を有している。
このような第1段差部53と第2段差部54とは、互いに同じ形状(大きさを含む)である。また、第1段差部54と第2段差部54は、駆動腕5の中心Oに関して回転対称に形成されている。これにより、駆動腕5の二等分点Pの一方側と他方側との質量をほぼ等しくすることができ、駆動腕5が質量的にバランスのとれた形状となる。
Here, in other words, the shape of the drive arm 5 can be expressed as follows. That is, as shown in FIG. 4, the drive arm 5 extends to the z-axis direction (−) side from the first side L1 extending toward the x-axis direction (+) side and the tip of the first side L1. The second side L2, the third side L3 extending from the tip of the second side L2 to the x-axis direction (+) side, and the third side L3 extending from the tip of the third side L3 to the z-axis direction (−) side. Four sides L4, a fifth side L5 extending from the tip of the fourth side L4 to the x-axis direction (−) side, and a sixth side extending from the tip of the fifth side L5 to the z-axis direction (+) side L6, a seventh side L7 extending from the tip of the sixth side L6 to the x-axis direction (−) side, and a tip of the seventh side L7 extending to the z-axis direction (+) side, and the tip is the first side It has a cross-sectional shape in which a contour is formed by the eighth side L8 connected to the base end of L1.
The first step portion 53 and the second step portion 54 have the same shape (including size). Further, the first step portion 54 and the second step portion 54 are formed rotationally symmetrically with respect to the center O of the drive arm 5. As a result, the mass of one side and the other side of the bisection point P of the drive arm 5 can be made substantially equal, and the drive arm 5 has a mass-balanced shape.

本実施形態の駆動腕5では、第1段差部53の第2段差面532は、第2段差部54の第4段差面542に対して、z軸方向において等しい位置に設けられている。また、第1段差部53の第1段差面531は、第2段差部54の第3段差面541に対して、x軸方向の調整腕7側に離間して設けられている。
このような構成とすることにより、第1段差部53と第2段差部54とに挟まれた領域S1の強度を十分に確保することができる。そのため、駆動腕5を安定的に斜め振動させることができる。また、強度を確保することにより駆動腕5の捩じれを効果的に防止することができ、不要な振動の発生を効果的に防止することができる。また、上面511および第4段差面542の離間距離と、下面512および第2段差面532の離間距離とを比較的長く確保することができ、後述する溝55、56の深さを十分に深くすることができる。
In the drive arm 5 of the present embodiment, the second step surface 532 of the first step portion 53 is provided at the same position in the z-axis direction with respect to the fourth step surface 542 of the second step portion 54. Further, the first step surface 531 of the first step portion 53 is provided away from the third step surface 541 of the second step portion 54 on the adjustment arm 7 side in the x-axis direction.
By setting it as such a structure, the intensity | strength of area | region S1 pinched | interposed into the 1st level | step-difference part 53 and the 2nd level | step-difference part 54 can fully be ensured. Therefore, the driving arm 5 can be stably vibrated obliquely. In addition, by ensuring the strength, the drive arm 5 can be effectively prevented from being twisted, and unnecessary vibrations can be effectively prevented. Further, the separation distance between the upper surface 511 and the fourth step surface 542 and the separation distance between the lower surface 512 and the second step surface 532 can be secured relatively long, and the depths of the grooves 55 and 56 described later are sufficiently deep. can do.

さらに、駆動腕5には、上面511に開放する第1溝(溝)55と、下面に開放する第2溝(溝)56とが形成されている。第1溝55および第2溝56は、それぞれ、y軸方向に延在しており、基部4との接続部を跨いで形成されている。第1溝55は、z軸方向に深さを有しており、略U字の横断面形状をなしている。同様に、第2溝56は、z軸方向に深さを有しており、略U字状の横断面形状をなしている。   Further, the drive arm 5 is formed with a first groove (groove) 55 that opens to the upper surface 511 and a second groove (groove) 56 that opens to the lower surface. The first groove 55 and the second groove 56 each extend in the y-axis direction, and are formed across the connection portion with the base portion 4. The first groove 55 has a depth in the z-axis direction and has a substantially U-shaped cross-sectional shape. Similarly, the second groove 56 has a depth in the z-axis direction and has a substantially U-shaped cross-sectional shape.

なお、第1溝55および第2溝56の形状としては、それぞれ、特に限定されず、例えば、矩形の横断面形状を有していてもよい。
また、第1溝55と第2溝56とは、駆動腕5の中心軸Oに関して回転対称に形成されている。これにより、駆動腕5の二等分点Pの一方側と他方側とで質量および形状をほぼ等しくすることができ、駆動腕5が慣性的、質量的にバランスのとれた形状となる。
Note that the shapes of the first groove 55 and the second groove 56 are not particularly limited, and may have, for example, a rectangular cross-sectional shape.
Further, the first groove 55 and the second groove 56 are formed rotationally symmetrically with respect to the central axis O of the drive arm 5. As a result, the mass and the shape can be made substantially equal on one side and the other side of the bisection point P of the drive arm 5, and the drive arm 5 has a balanced shape in terms of inertia and mass.

このような駆動腕5には、一対の第1駆動電極81と一対の第2駆動電極82とが形成されている。具体的には、第1駆動電極81の一方は、第1溝55の面内に形成されており、他方は、第2溝56の内面に形成されている。また、第2駆動電極82の一方は、第1段差面531、第2段差面532および側面513に跨って形成されており、他方は、側面514、第4段差面542および第3段差面541に跨って形成されている。
このような電極配置によれば、x軸方向に隣接する第1、第2駆動電極81、82の離間距離を小さくすることができるため、第1、第2駆動電極81、82間に発生する電界を効率的に駆動腕5に作用させることができ、これにより、低インピーダンスで駆動腕5を効率的に屈曲振動させることができる。
Such a drive arm 5 is formed with a pair of first drive electrodes 81 and a pair of second drive electrodes 82. Specifically, one of the first drive electrodes 81 is formed in the surface of the first groove 55, and the other is formed on the inner surface of the second groove 56. One of the second drive electrodes 82 is formed across the first step surface 531, the second step surface 532, and the side surface 513, and the other is the side surface 514, the fourth step surface 542, and the third step surface 541. It is formed across.
According to such an electrode arrangement, the distance between the first and second drive electrodes 81 and 82 adjacent to each other in the x-axis direction can be reduced, so that the first and second drive electrodes 81 and 82 are generated. An electric field can be efficiently applied to the drive arm 5, whereby the drive arm 5 can be efficiently bent and vibrated with low impedance.

これら第1、第2駆動電極81、82の構成としては、特に限定されず、金(Au)、金合金、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、アルミニウム合金、銀(Ag)、銀合金、クロム(Cr)、クロム合金、銅(Cu)、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)、タングステン(W)、鉄(Fe)、チタン(Ti)、コバルト(Co)、亜鉛(Zn)、ジルコニウム(Zr)等の金属材料、酸化インジウムスズ(ITO)等の導電材料により形成することができる。   The configuration of the first and second drive electrodes 81 and 82 is not particularly limited, and gold (Au), gold alloy, platinum (Pt), aluminum (Al), aluminum alloy, silver (Ag), silver alloy, Chromium (Cr), chromium alloy, copper (Cu), molybdenum (Mo), niobium (Nb), tungsten (W), iron (Fe), titanium (Ti), cobalt (Co), zinc (Zn), zirconium ( It can be formed of a metal material such as Zr) or a conductive material such as indium tin oxide (ITO).

中でも、第1、第2駆動電極81、82の構成材料としては、金を主材料とする金属(金、金合金)、白金を用いるのが好ましく、金を主材料とする金属(特に金)を用いるのがより好ましい。Auは、導電性に優れ(電気抵抗が小さく)、酸化に対する耐性に優れているため、電極材料として好適である。また、AuはPtに比しエッチングにより容易にパターニングすることができる。   Among these, as the constituent material of the first and second drive electrodes 81 and 82, it is preferable to use gold (gold, gold alloy) or platinum as the main material, and gold (mainly gold) as the main material. Is more preferable. Au is suitable as an electrode material because it has excellent conductivity (low electrical resistance) and excellent resistance to oxidation. Further, Au can be easily patterned by etching as compared with Pt.

なお、例えば、第1、第2駆動電極81、82を金で構成し、圧電体基板3を水晶で構成した場合、これらの密着性が低い。そのため、このような場合、第1、第2駆動電極81、82と圧電体基板3との間には、Ti、Cr等で構成された下地層を設けるのが好ましい。これにより、下地層と駆動腕5との密着性、および、下地層と第1、第2駆動電極81、82との密着性をそれぞれ優れたものとすることができる。その結果、第1、第2駆動電極81、82が駆動腕5から剥離するのを防止し、振動素子2の信頼性を優れたものとすることができる。   For example, when the first and second drive electrodes 81 and 82 are made of gold and the piezoelectric substrate 3 is made of quartz, their adhesion is low. Therefore, in such a case, it is preferable to provide a base layer made of Ti, Cr or the like between the first and second drive electrodes 81 and 82 and the piezoelectric substrate 3. As a result, the adhesion between the underlayer and the drive arm 5 and the adhesion between the underlayer and the first and second drive electrodes 81 and 82 can be made excellent. As a result, it is possible to prevent the first and second drive electrodes 81 and 82 from being peeled off from the drive arm 5 and to improve the reliability of the vibration element 2.

以上、駆動腕5の形状について説明したが、例えば、図5に示すような形状とすることもできる。なお、図5に示す形状は、いずれも、第1段差部53および第2段差部54の形状(幅と厚さのアスペクト非)が本実施形態と異なる以外は、同様の構成である。また、図5では、説明の便宜上、駆動腕5の幅の0%、50%、100%の箇所と、駆動腕5の厚さの0%、50%、100%の箇所とに補助線を表示してある。また、図5では、説明の便宜上、各種電極および第1、第2溝55、56の図示を省略している。   The shape of the drive arm 5 has been described above. However, for example, the shape as shown in FIG. Note that the shapes shown in FIG. 5 are the same except that the shapes of the first stepped portion 53 and the second stepped portion 54 (width and thickness aspect ratios) are different from the present embodiment. In FIG. 5, for convenience of explanation, auxiliary lines are provided at locations where the width of the drive arm 5 is 0%, 50%, and 100% and locations where the thickness of the drive arm 5 is 0%, 50%, and 100%. It is displayed. In FIG. 5, illustration of various electrodes and the first and second grooves 55 and 56 is omitted for convenience of explanation.

図5(a)に示す駆動腕5では、第1段差部53の第2段差面532は、第2段差部54の第4段差面542に対して、z軸方向の上面511側に離間して設けられている。また、第1段差部53の第1段差面531は、第2段差部54の第3段差面541に対して、x軸方向の調整腕7側に離間して設けられている。
図5(b)に示す駆動腕5では、第1段差部53の第2段差面532は、第2段差部54の第4段差面542に対して、z軸方向の下面512側に離間して設けられている。また、第1段差部53の第1段差面531は、第2段差部54の第3段差面541に対して、x軸方向の調整腕7側に離間して設けられている。
In the drive arm 5 shown in FIG. 5A, the second step surface 532 of the first step portion 53 is separated from the fourth step surface 542 of the second step portion 54 toward the upper surface 511 side in the z-axis direction. Is provided. Further, the first step surface 531 of the first step portion 53 is provided away from the third step surface 541 of the second step portion 54 on the adjustment arm 7 side in the x-axis direction.
In the driving arm 5 shown in FIG. 5B, the second step surface 532 of the first step portion 53 is separated from the fourth step surface 542 of the second step portion 54 toward the lower surface 512 in the z-axis direction. Is provided. Further, the first step surface 531 of the first step portion 53 is provided away from the third step surface 541 of the second step portion 54 on the adjustment arm 7 side in the x-axis direction.

図5(c)に示す駆動腕5では、第1段差部53の第2段差面532は、第2段差部54の第4段差面542に対して、z軸方向の上面511側に離間して設けられている。また、第1段差部53の第1段差面531は、第2段差部54の第3段差面541に対して、x軸方向において等しい位置に設けられている。
図5(d)に示す駆動腕5では、第1段差部53の第2段差面532は、第2段差部54の第4段差面542に対して、z軸方向の上面511側に離間して設けられている。また、第1段差部53の第1段差面531は、第2段差部54の第3段差面541に対して、x軸方向の調整腕7と反対側に離間して設けられている。
このような図5(a)〜(d)に示すような構成によっても、簡単な構成にて、駆動腕5を斜め振動させることができる。
In the drive arm 5 shown in FIG. 5C, the second step surface 532 of the first step portion 53 is separated from the fourth step surface 542 of the second step portion 54 toward the upper surface 511 side in the z-axis direction. Is provided. The first step surface 531 of the first step portion 53 is provided at the same position in the x-axis direction with respect to the third step surface 541 of the second step portion 54.
In the driving arm 5 shown in FIG. 5D, the second step surface 532 of the first step portion 53 is separated from the fourth step surface 542 of the second step portion 54 toward the upper surface 511 side in the z-axis direction. Is provided. The first step surface 531 of the first step portion 53 is provided on the opposite side to the adjustment arm 7 in the x-axis direction with respect to the third step surface 541 of the second step portion 54.
Even with the configuration as shown in FIGS. 5A to 5D, the drive arm 5 can be vibrated obliquely with a simple configuration.

(駆動腕6)
駆動腕6は、yz平面に関して駆動腕5と対称的に形成されている以外は、駆動腕5と同様の構成(形状)である。したがって、駆動腕6の構成については、その説明を省略する。
このような駆動腕6には、一対の第1駆動電極81と一対の第2駆動電極82とが形成されている。具体的には、第1駆動電極81の一方は、第1段差面631、第2段差面632および側面613に跨って形成されており、他方は、側面614、第4段差面642および第3段差面641に跨って形成されている。また、第2駆動電極82の一方は、第1溝65の内面に形成されており、他方は、第2溝66の内面に形成されている。
(Drive arm 6)
The drive arm 6 has the same configuration (shape) as the drive arm 5 except that it is formed symmetrically with the drive arm 5 with respect to the yz plane. Therefore, the description of the configuration of the drive arm 6 is omitted.
Such a drive arm 6 is formed with a pair of first drive electrodes 81 and a pair of second drive electrodes 82. Specifically, one of the first drive electrodes 81 is formed across the first step surface 631, the second step surface 632, and the side surface 613, and the other is the side surface 614, the fourth step surface 642, and the third step surface 613. It is formed across the step surface 641. One of the second drive electrodes 82 is formed on the inner surface of the first groove 65, and the other is formed on the inner surface of the second groove 66.

(調整腕7)
調整腕7は、その長手方向の全域にわたって、厚さ(z軸方向の長さ)および幅(x軸方向の長さ)が一定となっている。このような調整腕7は、駆動腕6、7の振動に合わせて振動する。
以上、振動素子2の構成について説明した。このような振動素子2は、次のようにして駆動する。
(Adjustment arm 7)
The adjustment arm 7 has a constant thickness (length in the z-axis direction) and width (length in the x-axis direction) throughout the entire length direction. Such an adjustment arm 7 vibrates in accordance with the vibration of the drive arms 6 and 7.
The configuration of the vibration element 2 has been described above. Such a vibration element 2 is driven as follows.

図4に示す電源900によって、第1、第2駆動電極81、82間に交番電圧を印加すると、駆動腕5、6は、それぞれ、中心線L’、L”の両線に関して非対称な横断面形状をなしているため、面内振動によって、図6に示すように斜め振動する。この際、駆動腕5、6のx軸方向への屈曲振動が相殺(キャンセル)されるため、調整腕7は、x軸方向には殆ど振動しない。一方、駆動腕5、6のz軸方向への屈曲振動は相殺されないため、調整腕7は、駆動腕5、6とのバランスを取るように、z軸方向で駆動腕5、6と互いに逆向きに屈曲振動する。   When an alternating voltage is applied between the first and second drive electrodes 81 and 82 by the power source 900 shown in FIG. 4, the drive arms 5 and 6 are asymmetric in cross section with respect to both the center lines L ′ and L ″, respectively. 6, the in-plane vibration causes oblique vibration as shown in Fig. 6. At this time, bending vibration in the x-axis direction of the drive arms 5 and 6 is canceled (cancelled), so the adjustment arm 7 Hardly vibrates in the x-axis direction, while the bending vibrations in the z-axis direction of the driving arms 5 and 6 are not canceled out, so that the adjusting arm 7 is z balanced so as to balance the driving arms 5 and 6. It bends and vibrates in the direction opposite to the drive arms 5 and 6 in the axial direction.

このような振動においては、駆動腕5、6は、yz平面に関して対称的に振動するため、駆動腕5の屈曲振動のうちのx軸方向成分の振動と、振動腕6の屈曲振動のうちのx軸方向成分の振動とが釣り合って相殺(キャンセル)される。そのため、調整腕7には、x軸方向の振動が伝達されず、調整腕7は、x軸方向にほとんど振動しない。また、駆動腕5、6と調整腕7とがz軸方向の反対側に屈曲振動するため、駆動腕5、6の屈曲振動のうちのz軸方向成分の振動と、調整腕7のz軸方向の振動とが釣り合って相殺(キャンセル)される。そのため、振動素子2によれば、効果的に、振動漏れを防止することができる。   In such vibrations, the driving arms 5 and 6 vibrate symmetrically with respect to the yz plane, and therefore, vibrations in the x-axis direction component of the bending vibrations of the driving arm 5 and bending vibrations of the vibrating arm 6. The vibration in the x-axis direction component is balanced and canceled (cancelled). Therefore, vibration in the x-axis direction is not transmitted to the adjustment arm 7, and the adjustment arm 7 hardly vibrates in the x-axis direction. In addition, since the drive arms 5 and 6 and the adjustment arm 7 bend and vibrate in the direction opposite to the z-axis direction, the vibration of the z-axis direction component of the bending vibration of the drive arms 5 and 6 and the z-axis of the adjustment arm 7 The direction vibration is balanced and canceled (cancelled). Therefore, according to the vibration element 2, vibration leakage can be effectively prevented.

特に、本実施形態では、斜め振動する2つの駆動腕5、6が基部4の両端部に位置しているため、面外方向および面内方向ともにバランシングされる(バランスよく駆動することができる)ので、より安定して駆動腕5、6および調整腕7を振動させることができる。そのため、振動漏れをより効果的に防止することができる。また、振動素子2では、調整腕7を有しているため、駆動腕5、6のz軸方向の振動(並進運度)が自動的に相殺されるため、回転モーメントも相殺されて小さくなる。   In particular, in the present embodiment, since the two drive arms 5 and 6 that vibrate obliquely are located at both ends of the base portion 4, both the out-of-plane direction and the in-plane direction are balanced (can be driven with good balance). Therefore, the drive arms 5 and 6 and the adjustment arm 7 can be vibrated more stably. Therefore, vibration leakage can be prevented more effectively. Further, since the vibration element 2 has the adjustment arm 7, the vibration (translational mobility) in the z-axis direction of the drive arms 5 and 6 is automatically canceled, so that the rotational moment is also canceled and reduced. .

[パッケージ]
次に、振動素子2を収容・固定するパッケージ9について説明する。
図1に示すように、パッケージ9は、板状のベース基板91と、枠状の枠部材92と、板状の蓋部材93とを有している。ベース基板91、枠部材92および蓋部材93は、下側から上側へこの順で積層されている。ベース基板91と枠部材92とは、後述のセラミック材料等で形成されており、互いに一体に焼成されることで接合されている。枠部材92と蓋部材93は、接着剤あるいはろう材等により接合されている。そして、パッケージ9は、ベース基板91、枠部材92および蓋部材93で画成された内部空間Sに、振動素子2を収納している。なお、パッケージ9内には、振動素子2の他、振動素子2を駆動する電子部品(発振回路)等を収納することもできる。
[package]
Next, the package 9 that houses and fixes the vibration element 2 will be described.
As shown in FIG. 1, the package 9 includes a plate-like base substrate 91, a frame-like frame member 92, and a plate-like lid member 93. The base substrate 91, the frame member 92, and the lid member 93 are stacked in this order from the lower side to the upper side. The base substrate 91 and the frame member 92 are formed of a ceramic material or the like, which will be described later, and are joined by being integrally fired. The frame member 92 and the lid member 93 are joined by an adhesive or a brazing material. The package 9 houses the vibration element 2 in the internal space S defined by the base substrate 91, the frame member 92, and the lid member 93. In addition to the vibration element 2, an electronic component (oscillation circuit) that drives the vibration element 2 and the like can be housed in the package 9.

なお、ベース基板91の構成材料としては、絶縁性(非導電性)を有しているものが好ましく、例えば、各種ガラス、酸化物セラミックス、窒化物セラミックス、炭化物系セラミックス等の各種セラミックス材料、ポリイミド等の各種樹脂材料などを用いることができる。
また、枠部材92および蓋部材93の構成材料としては、例えば、ベース基板91と同様の構成材料、Al、Cuのような各種金属材料、各種ガラス材料等を用いることができる。
The constituent material of the base substrate 91 is preferably an insulating (non-conductive) material, for example, various ceramic materials such as various glass, oxide ceramics, nitride ceramics, carbide ceramics, polyimide, etc. Various resin materials such as can be used.
In addition, as the constituent material of the frame member 92 and the lid member 93, for example, the same constituent material as that of the base substrate 91, various metal materials such as Al and Cu, various glass materials, and the like can be used.

このベース基板91の上面には、固定材96を介して、前述した振動素子2が固定されている。この固定材96は、例えば、エポキシ系、ポリイミド系、シリコーン系等の接着剤で構成されている。このような固定材96は、未硬化(未固化)の接着剤をベース基板91上に塗布し、さらに、この接着剤上に振動素子2を載置した後、その接着剤を硬化または固化させることにより形成される。これにより、振動素子2がベース基板91に確実に固定される。
なお、この固定は、導電性粒子を含有するエポキシ系、ポリイミド系、シリコーン系等の導電性接着剤を用いて行ってもよい。
The vibration element 2 described above is fixed to the upper surface of the base substrate 91 via a fixing material 96. The fixing material 96 is made of, for example, an adhesive such as epoxy, polyimide, or silicone. For such a fixing material 96, an uncured (unsolidified) adhesive is applied onto the base substrate 91, and after placing the vibration element 2 on the adhesive, the adhesive is cured or solidified. Is formed. Thereby, the vibration element 2 is reliably fixed to the base substrate 91.
In addition, you may perform this fixation using electrically conductive adhesives, such as an epoxy type, a polyimide type, and a silicone type containing electroconductive particle.

<第2実施形態>
次に、本発明の振動デバイスの第2実施形態について説明する。
図7は、本発明の第2実施形態に係る振動デバイスが備える振動素子の振動腕の断面図である。
以下、第2実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the vibration device of the present invention will be described.
FIG. 7 is a cross-sectional view of the vibrating arm of the vibrating element included in the vibrating device according to the second embodiment of the invention.
Hereinafter, the second embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted.

第2実施形態は、振動素子の構成(振動腕の形状)が異なる以外は、第1実施形態とほぼ同様である。なお、図7では、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。また、本実施形態では、前述した第1実施形態と同様に、駆動腕5、6は、互いにyz平面に関して対称に形成されているため、以下では、駆動腕5について代表して説明し、駆動腕6については、その説明を省略する。   The second embodiment is substantially the same as the first embodiment except that the configuration of the vibration element (shape of the vibrating arm) is different. In FIG. 7, the same reference numerals are given to the same components as those in the above-described embodiment. In the present embodiment, as in the first embodiment described above, the drive arms 5 and 6 are formed symmetrically with respect to the yz plane. The description of the arm 6 is omitted.

図7に示すように、本実施形態の駆動腕5では、第1段差部53は、yz平面で構成され、上面511に接続された第1段差面531と、xy平面で構成され、側面513に接続された第2段差面531と、第1段差面531と第2段差面532との間に位置し、これら2つの面531、532を接続する第5段差面533を有している。このような第5段差面533は、xy平面およびyz平面に対してz軸まわりに傾斜した湾曲面で構成されている。すなわち、第1段差部53は、湾曲状の横断面形状をなしている。なお、本実施形態の第5段差面533は、湾曲凹面で構成されているが、第5段差面533は、平坦面で構成されていてもよい。   As shown in FIG. 7, in the drive arm 5 of the present embodiment, the first step portion 53 is configured by the yz plane, is configured by the first step surface 531 connected to the upper surface 511, the xy plane, and the side surface 513. And a fifth step surface 533 that is located between the first step surface 531 and the second step surface 532 and that connects the two surfaces 531 and 532. The fifth step surface 533 is configured by a curved surface that is inclined about the z axis with respect to the xy plane and the yz plane. That is, the first step portion 53 has a curved cross-sectional shape. In addition, although the 5th level | step difference surface 533 of this embodiment is comprised by the curved concave surface, the 5th level | step difference surface 533 may be comprised by the flat surface.

同様に、第2段差部54は、yz平面で構成され、下面512に接続された第3段差面541と、xy平面で構成され、側面514に接続された第4段差面542と、第3段差面541と第4段差面542との間に位置し、これら3つの面541、542を接続する第6段差面543を有している。このような第6段差面543は、第5段差面533と同様に、xy平面およびyz平面に対してz軸まわりに傾斜した湾曲面で構成されている。すなわち、第2段差部54は、湾曲状の横断面形状をなしている。なお、本実施形態の第6段差面543は、湾曲凹面で構成されているが、第6段差面543は、平坦面で構成されていてもよい。   Similarly, the second step portion 54 is configured by the yz plane, and is connected to the lower surface 512. The fourth step surface 542 is configured by the xy plane and is connected to the side surface 514. A sixth step surface 543 is located between the step surface 541 and the fourth step surface 542 and connects the three surfaces 541 and 542. Similar to the fifth step surface 533, the sixth step surface 543 is configured by a curved surface inclined about the z axis with respect to the xy plane and the yz plane. In other words, the second step portion 54 has a curved cross-sectional shape. In addition, although the 6th level | step difference surface 543 of this embodiment is comprised by the curved concave surface, the 6th level | step difference surface 543 may be comprised by the flat surface.

このような構成の駆動腕5によれば、第1段差面531と第2段差面532とで形成される角部57が第5段差面533によって丸み付け(面取り)されており、第1段差面531から第2段差面532へ連続的に面の向きが変わっている。同様に、第3段差面541と第4段差面542とで形成される角部58が第6段差面543によって丸み付け(面取り)されており、第3段差面541から第4段差面542へ連続的に面の向きが変わっている。そのため、例えば、前述した第1実施形態と比較して、角部57、58への応力集中を緩和することができ、駆動腕5をより円滑に斜め振動させることができる。さらに、角部57、58への第2駆動電極82の形成が簡単となるとともに、角部57、58での第2駆動電極82の断線を効果的に防止することができる。
このような第2実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の作用・効果を奏することができる。
According to the drive arm 5 having such a configuration, the corner 57 formed by the first step surface 531 and the second step surface 532 is rounded (chamfered) by the fifth step surface 533, and the first step surface The direction of the surface continuously changes from the surface 531 to the second step surface 532. Similarly, a corner 58 formed by the third step surface 541 and the fourth step surface 542 is rounded (chamfered) by the sixth step surface 543, and the third step surface 541 to the fourth step surface 542. The direction of the surface changes continuously. Therefore, for example, compared with the first embodiment described above, the stress concentration on the corners 57 and 58 can be reduced, and the drive arm 5 can be more smoothly and obliquely vibrated. Furthermore, the formation of the second drive electrode 82 at the corners 57 and 58 can be simplified, and disconnection of the second drive electrode 82 at the corners 57 and 58 can be effectively prevented.
Also according to the second embodiment, the same operations and effects as those of the first embodiment described above can be achieved.

<第3実施形態>
次に、本発明の振動デバイスの第3実施形態について説明する。
図8は、本発明の第3実施形態に係る振動デバイスが備える振動素子の平面図である。
以下、第3実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the vibration device of the invention will be described.
FIG. 8 is a plan view of a vibration element included in the vibration device according to the third embodiment of the invention.
Hereinafter, the third embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted.

第3実施形態は、振動素子の構成(基部の構成)が異なる以外は、第1実施形態とほぼ同様である。なお、図8では、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。なお、図8では、説明の便宜上、電極の図示を省略している。
本実施形態の振動素子2では、基部4が板状の本体45と、本体45の両側からx軸方向に延出する一対の支持腕461、462とで構成されている。そして、本体45に調整腕7が接続されており、支持腕461の先端部に駆動腕5が接続されており、支持腕462の先端部に振動腕6が接続されている。
このような第3実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
The third embodiment is substantially the same as the first embodiment except that the configuration of the vibration element (configuration of the base) is different. In FIG. 8, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals. In FIG. 8, illustration of electrodes is omitted for convenience of explanation.
In the vibration element 2 of the present embodiment, the base 4 is configured by a plate-like main body 45 and a pair of support arms 461 and 462 extending in the x-axis direction from both sides of the main body 45. The adjustment arm 7 is connected to the main body 45, the drive arm 5 is connected to the distal end portion of the support arm 461, and the vibrating arm 6 is connected to the distal end portion of the support arm 462.
Also according to the third embodiment, the same effects as those of the first embodiment described above can be exhibited.

<第4実施形態>
次に、本発明の振動デバイスの第4実施形態について説明する。
図9は、本発明の第4実施形態に係る振動デバイスが備える振動素子の断面図である。なお、図9は、前述した図2のA−A線断面図に対応する図である。
以下、第4実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the vibration device of the invention will be described.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a vibration element included in the vibration device according to the fourth embodiment of the invention. FIG. 9 is a diagram corresponding to the cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2 described above.
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted.

第4実施形態は、振動素子をジャイロ素子として用いること以外は、第1実施形態とほぼ同様である。なお、図9では、前述した第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図9に示すように、振動素子2の調整腕(検出腕)7には、角速度を検出するための第1〜第4検出電極86a、86b、86c、86dが形成されている。第1検出電極86aは、調整腕7の上面に形成されており、第2検出電極86bは、調整腕7の下面に形成されており、第3検出電極86cは、調整腕7の一方の側面に形成されており、第4検出電極86dは、調整腕7の他方の側面に形成されている。
The fourth embodiment is substantially the same as the first embodiment except that the vibration element is used as a gyro element. In FIG. 9, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals.
As shown in FIG. 9, the adjustment arm (detection arm) 7 of the vibration element 2 is formed with first to fourth detection electrodes 86a, 86b, 86c, 86d for detecting angular velocities. The first detection electrode 86 a is formed on the upper surface of the adjustment arm 7, the second detection electrode 86 b is formed on the lower surface of the adjustment arm 7, and the third detection electrode 86 c is one side surface of the adjustment arm 7. The fourth detection electrode 86 d is formed on the other side surface of the adjustment arm 7.

これら各検出電極86a〜86dの構成としては、特に限定されず、金(Au)、金合金、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、アルミニウム合金、銀(Ag)、銀合金、クロム(Cr)、クロム合金、銅(Cu)、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)、タングステン(W)、鉄(Fe)、チタン(Ti)、コバルト(Co)、亜鉛(Zn)、ジルコニウム(Zr)等の金属材料、酸化インジウムスズ(ITO)等の導電材料により形成することができる。   The configuration of each of the detection electrodes 86a to 86d is not particularly limited, and gold (Au), gold alloy, platinum (Pt), aluminum (Al), aluminum alloy, silver (Ag), silver alloy, chromium (Cr). , Chromium alloy, copper (Cu), molybdenum (Mo), niobium (Nb), tungsten (W), iron (Fe), titanium (Ti), cobalt (Co), zinc (Zn), zirconium (Zr), etc. A conductive material such as a metal material or indium tin oxide (ITO) can be used.

前述した第1実施形態と同様にして各駆動腕5、6を屈曲振動させている状態にて、振動素子2にy軸まわりの角速度ωが加わった場合には、コリオリ力が作用することによって、調整腕(検出腕)7にx軸方向の新たな振動Aが励起される。そして、この新たな振動Aにより発生した調整腕(検出腕)7のx軸方向への歪みにより発生する電荷を第1〜第4検出電極86a〜86dによって検出することにより、y軸まわりの角速度ωが求められる。   When the angular velocity ω about the y-axis is applied to the vibration element 2 in the state where the driving arms 5 and 6 are flexibly vibrated in the same manner as in the first embodiment, the Coriolis force acts. A new vibration A in the x-axis direction is excited on the adjustment arm (detection arm) 7. Then, the first to fourth detection electrodes 86a to 86d detect charges generated by the distortion in the x-axis direction of the adjustment arm (detection arm) 7 generated by the new vibration A, whereby the angular velocity around the y-axis is detected. ω is required.

なお、チューニングによってx軸方向の振動をほぼ0(ゼロ)とすることができ、この場合には、より精度が高くなる。
なお、本実施形態では、各振動腕5、6、7の先端部に錘部(ハンマーヘッド)を形成してもよい。
このような第4実施形態によっても前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
It should be noted that the vibration in the x-axis direction can be made almost 0 (zero) by tuning, and in this case, the accuracy becomes higher.
In the present embodiment, a weight (hammer head) may be formed at the tip of each vibrating arm 5, 6, 7.
The same effect as that of the first embodiment described above can also be exhibited by the fourth embodiment.

<第5実施形態>
次に、本発明の振動デバイスの第5実施形態について説明する。
図10は、本発明の第5実施形態に係る振動デバイスが備える振動素子の断面図である。なお、図10は、前述した図2のA−A線断面図に対応する図である。
以下、第4実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
<Fifth Embodiment>
Next, a fifth embodiment of the vibration device of the invention will be described.
FIG. 10 is a cross-sectional view of a vibration element included in the vibration device according to the fifth embodiment of the invention. FIG. 10 is a diagram corresponding to the cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2 described above.
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted.

第5実施形態は、振動素子をジャイロ素子として用いること以外は、第1実施形態とほぼ同様である。なお、図10では、前述した第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図10に示すように、振動素子2の調整腕(検出腕)7の上面には、角速度を検出するための2つの圧電体素子25、26がx軸方向に並んで形成されている。圧電体素子25は、第1電極層251、圧電体層252、第2電極層253がこの順で積層されて構成されている。また、圧電体素子26は、第1電極層261、圧電体層262、第2電極層263がこの順で積層されて構成されている。また、圧電体層252、262は、一体的に形成されている。なお、圧電体層252、262は、一体的に形成しなくてもよい。
The fifth embodiment is substantially the same as the first embodiment except that the vibration element is used as a gyro element. In FIG. 10, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals.
As shown in FIG. 10, two piezoelectric elements 25 and 26 for detecting angular velocity are formed side by side in the x-axis direction on the upper surface of the adjustment arm (detection arm) 7 of the vibration element 2. The piezoelectric element 25 is configured by laminating a first electrode layer 251, a piezoelectric layer 252, and a second electrode layer 253 in this order. The piezoelectric element 26 is configured by laminating a first electrode layer 261, a piezoelectric layer 262, and a second electrode layer 263 in this order. The piezoelectric layers 252 and 262 are integrally formed. The piezoelectric layers 252 and 262 do not have to be formed integrally.

前述した第1実施形態と同様にして駆動腕5、6を屈曲振動させている状態にて、振動素子2にy軸まわりの角速度ωが加わった場合には、コリオリ力が作用することによって、調整腕(検出腕)7にx軸方向の新たな振動Aが励起される。このような振動Aにより発生した調整腕7のx軸方向への歪みを2つの圧電体素子25、26によって検出することにより、y軸まわりの角速度ωが求められる。
このような第5実施形態によっても前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
以上、本発明の振動素子を備える振動デバイス(本発明の振動デバイス)について説明した。
When the angular velocity ω around the y-axis is applied to the vibration element 2 in a state where the drive arms 5 and 6 are flexibly vibrated in the same manner as in the first embodiment described above, Coriolis force acts, A new vibration A in the x-axis direction is excited on the adjustment arm (detection arm) 7. By detecting the distortion in the x-axis direction of the adjusting arm 7 caused by such vibration A by the two piezoelectric elements 25 and 26, the angular velocity ω about the y-axis is obtained.
Such a fifth embodiment can also exhibit the same effects as those of the first embodiment described above.
The vibration device including the vibration element of the present invention (vibration device of the present invention) has been described above.

次に、本発明の振動素子を備える電子機器について、図11〜図13に基づき、詳細に説明する。
図11は、本発明の振動素子を備える電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。この図において、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100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デバイス1が内蔵されている。
Next, an electronic device including the vibration element of the present invention will be described in detail based on FIGS.
FIG. 11 is a perspective view illustrating a configuration of a mobile (or notebook) personal computer to which an electronic device including the resonator element according to the invention is applied. In this figure, a personal computer 1100 includes a main body portion 1104 provided with a keyboard 1102 and a display unit 1106 provided with a display portion 100. The display unit 1106 is rotated with respect to the main body portion 1104 via a hinge structure portion. It is supported movably.
Such a personal computer 1100 incorporates the vibration device 1 that functions as a filter, a resonator, a reference clock, and the like.

図12は、本発明の振動素子を備える電子機器を適用した携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。この図において、携帯電話機1200は、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206を備え、操作ボタン1202と受話口1204との間には、表示部100が配置されている。
このような携帯電話機1200には、フィルター、共振器等として機能する振動デバイス1が内蔵されている。
FIG. 12 is a perspective view illustrating a configuration of a mobile phone (including PHS) to which an electronic device including the vibration element of the invention is applied. In this figure, a cellular phone 1200 includes a plurality of operation buttons 1202, an earpiece 1204, and a mouthpiece 1206, and the display unit 100 is disposed between the operation buttons 1202 and the earpiece 1204.
Such a cellular phone 1200 incorporates the vibration device 1 that functions as a filter, a resonator, or the like.

図13は、本発明の振動素子を備える電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。
ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、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(画像信号)を生成する。
FIG. 13 is a perspective view illustrating a configuration of a digital still camera to which an electronic device including the vibration element according to the invention is applied. In this figure, connection with an external device is also simply shown.
Here, an ordinary camera sensitizes a silver halide photographic film with a light image of a subject, whereas a digital still camera 1300 photoelectrically converts a light image of a subject with an imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device). An imaging signal (image signal) is generated.

ディジタルスチルカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面には、表示部が設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部は、被写体を電子画像として表示するファインダとして機能する。
また、ケース1302の正面側(図中裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCDなどを含む受光ユニット1304が設けられている。
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、メモリ1308に転送・格納される。
A display unit is provided on the back of a case (body) 1302 in the digital still camera 1300, and is configured to display based on an imaging signal from the CCD. The display unit is a finder that displays an object as an electronic image. Function.
A light receiving unit 1304 including an optical lens (imaging optical system), a CCD, and the like is provided on the front side (the back side in the drawing) of the case 1302.
When the photographer confirms the subject image displayed on the display unit and presses the shutter button 1306, the CCD image pickup signal at that time is transferred and stored in the memory 1308.

また、このディジタルスチルカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子1312にはテレビモニター1430が、デ−タ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピューター1440が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリ1308に格納された撮像信号が、テレビモニター1430や、パーソナルコンピューター1440に出力される構成になっている。
このようなディジタルスチルカメラ1300には、フィルター、共振器等として機能する振動デバイス1が内蔵されている。
In the digital still camera 1300, a video signal output terminal 1312 and an input / output terminal 1314 for data communication are provided on the side surface of the case 1302. As shown in the figure, a television monitor 1430 is connected to the video signal output terminal 1312 and a personal computer 1440 is connected to the input / output terminal 1314 for data communication as necessary. Further, the imaging signal stored in the memory 1308 is output to the television monitor 1430 or the personal computer 1440 by a predetermined operation.
Such a digital still camera 1300 incorporates the vibration device 1 that functions as a filter, a resonator, and the like.

なお、本発明の振動素子を備える電子機器は、図11のパーソナルコンピューター(モバイル型パーソナルコンピューター)、図12の携帯電話機、図13のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置(例えばインクジェットプリンター)、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、POS端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシュミレーター等に適用することができる。   In addition to the personal computer of FIG. 11 (mobile personal computer), the mobile phone of FIG. 12, and the digital still camera of FIG. Inkjet printers), laptop personal computers, televisions, video cameras, video tape recorders, car navigation devices, pagers, electronic notebooks (including those with communication functions), electronic dictionaries, calculators, electronic game devices, word processors, workstations, televisions Telephone, crime prevention TV monitor, electronic binoculars, POS terminal, medical equipment (for example, electronic thermometer, blood pressure monitor, blood glucose meter, electrocardiogram measuring device, ultrasonic diagnostic device, electronic endoscope), fish detector, various measuring devices, instruments Class (eg, vehicle, aircraft) Gauges of a ship), can be applied to a flight simulator or the like.

以上、本発明の振動素子、振動デバイスおよび電子機器を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。
また、各振動腕の先端部には、必要に応じて、基端部よりも横断面積が大きい質量部(ハンマーヘッド)を設けてもよい。これにより、振動素子をより小型なものとしたり、振動腕の屈曲振動の周波数をより低めたりすることができる。
As described above, the vibration element, the vibration device, and the electronic apparatus of the present invention have been described based on the illustrated embodiment. However, the present invention is not limited to this, and the configuration of each unit may be any arbitrary function having the same function. It can be replaced with that of the configuration. Further, the present invention may be a combination of any two or more configurations (features) of the above embodiments.
Moreover, you may provide the mass part (hammer head) with a larger cross-sectional area than a base end part as needed at the front-end | tip part of each vibrating arm. Thereby, a vibration element can be made smaller and the frequency of flexural vibration of the vibrating arm can be further reduced.

また、本発明の振動素子(振動デバイス)は、水晶発振器(SPXO)、電圧制御水晶発振器(VCXO)、温度補償水晶発振器(TCXO)、恒温槽付水晶発振器(OCXO)等の圧電発振器等にも適用することができる。
また、駆動腕5、6の形状としては、中心線L’、L”の両線に関して非対称な横断面形状を有していれば、前述したものに限定されず、例えば、次のような形状であってもよい。
The vibrating element (vibrating device) of the present invention is also applied to piezoelectric oscillators such as a crystal oscillator (SPXO), a voltage controlled crystal oscillator (VCXO), a temperature compensated crystal oscillator (TCXO), and a crystal oscillator with a thermostat (OCXO). Can be applied.
Further, the shape of the drive arms 5 and 6 is not limited to the above as long as it has an asymmetric cross-sectional shape with respect to both the center lines L ′ and L ″. It may be.

図14(a)に示す駆動腕5には、上面511のx軸方向の一方側(調整腕7側)に位置し、側面513に開放する第1段差部53と、下面512のx軸方向の他方側(調整腕7と反対側)に位置し、側面514に開放する第2段差部54とが形成されており、さらに、第2段差部54に開放する第1溝55と、下面512に開放する第2溝56とが形成されている。   The drive arm 5 shown in FIG. 14A is located on one side (on the adjustment arm 7 side) of the upper surface 511 in the x-axis direction and opens to the side surface 513, and the lower surface 512 in the x-axis direction. Are formed on the other side (opposite side of the adjustment arm 7), and are formed with a second stepped portion 54 that opens to the side surface 514. Further, a first groove 55 that opens to the second stepped portion 54 and a lower surface 512 are formed. A second groove 56 is formed so as to be open.

図14(b)に示す駆動腕5には、上面511のx軸方向の一方側(調整腕7と反対側)に位置し、側面514に開放する段差部59が形成されており、さらに、上面511に開放する第1溝55と、下面512に開放する第2溝56とが形成されている。
以上説明したような形状は、第1、第2溝55、56を除いた状態でも、中心線L’、L”の両線に関して非対称な横断面形状を有しているが、例えば、第1、第2溝55、56を除いた状態では中心線L’、L”の両線に関して対称な横断面形状であるが、第1、第2溝55、56を形成することにより中心線L’、L”の両線に関して非対称な横断面形状となる構成であってもよい。このような構成の一例として、図14(c)に示す構成が挙げられる。
The drive arm 5 shown in FIG. 14B is formed with a stepped portion 59 that is located on one side of the upper surface 511 in the x-axis direction (the side opposite to the adjustment arm 7) and opens to the side surface 514. A first groove 55 that opens to the upper surface 511 and a second groove 56 that opens to the lower surface 512 are formed.
The shape as described above has an asymmetric cross-sectional shape with respect to both the center lines L ′ and L ″ even in a state where the first and second grooves 55 and 56 are removed. In the state excluding the second grooves 55 and 56, the cross-sectional shape is symmetric with respect to both the center lines L ′ and L ″, but the center line L ′ is formed by forming the first and second grooves 55 and 56. , L ″ may be a configuration having an asymmetric cross-sectional shape. An example of such a configuration is the configuration shown in FIG.

図14(c)に示す駆動腕5には、上面511のx軸方向の一方側(調整腕7側)に位置し、側面513に開放する第1段差部53と、下面512のx軸方向の他方側(調整腕7と反対側)に位置し、側面514に開放する第2段差部54とが形成されている。第1段差部53と第2段差部54とは、中心線L’に関して対称的に設けられている。そのため、第1、第2溝55、56を除いた構成では、駆動腕5は、中心線L’に関して対称となっている。しかしながら、このような駆動腕5には、上面511に開放する第1溝55と下面512に開放する第2溝56とが形成されており、これにより、駆動腕5が中心線L’、L”の両線に関して非対称な横断面形状となっている。   The drive arm 5 shown in FIG. 14C is located on one side of the upper surface 511 in the x-axis direction (on the adjustment arm 7 side) and opens to the side surface 513, and the lower surface 512 in the x-axis direction. The second step portion 54 is formed on the other side (the side opposite to the adjustment arm 7) and opens to the side surface 514. The first step portion 53 and the second step portion 54 are provided symmetrically with respect to the center line L ′. Therefore, in the configuration excluding the first and second grooves 55 and 56, the drive arm 5 is symmetric with respect to the center line L '. However, such a drive arm 5 is formed with a first groove 55 that opens to the upper surface 511 and a second groove 56 that opens to the lower surface 512, so that the drive arm 5 is centered on L ′, L ′. The cross-sectional shape is asymmetrical with respect to both lines.

1……振動デバイス 2……振動素子 25、26…圧電体素子 251、261…第1電極層 252、262…圧電体層 253、263……第2電極層 3…圧電体基板 4……基部 45…本体 461、462……支持腕 5……振動腕(駆動腕) 511……上面 512……下面 513、514……側面 53……第1段差部 531……第1段差面 532……第2段差面 533……第5段差面 54……第2段差部 541…第3段差面 542…第4段差面 543…第6段差面 55……第1溝 56……第2溝 57、58……角部 6……振動腕(駆動腕) 613、614……側面 631……第1段差面 632……第2段差面 641……第3段差面 642……第4段差面 65……第1溝 66……第2溝 7……振動腕(検出腕) 81……第1駆動電極 82……第2駆動電極 86a、86b、86c、86d……検出電極 9……パッケージ 91……ベース基板 92……枠部材 93……蓋部材 96……固定材 900…電源 100‥‥表示部 1100‥‥パーソナルコンピューター 1102‥‥キーボード 1104‥‥本体部 1106‥‥表示ユニット 1200‥‥携帯電話機
1202‥‥操作ボタン 1204‥‥受話口 1206‥‥送話口 1300‥‥ディジタルスチルカメラ 1302‥‥ケース 1304‥‥受光ユニット 1306‥‥シャッターボタン 1308‥‥メモリ 1312‥‥ビデオ信号出力端子 1314‥‥入出力端子 1430‥‥テレビモニター 1440‥‥パーソナルコンピューター P‥‥二等分点 S‥‥内部空間 L1……第1辺 L2……第2辺 L3……第3辺 L4……第4辺 L5……第5辺 L6……第6辺 L7……第7辺 L8……第8辺 L’、L”……中心線 S1……領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vibration device 2 ... Vibration element 25, 26 ... Piezoelectric element 251, 261 ... First electrode layer 252, 262 ... Piezoelectric layer 253, 263 ... Second electrode layer 3 ... Piezoelectric substrate 4 ... Base 45 ... Main body 461, 462 ... Support arm 5 ... Vibrating arm (drive arm) 511 ... Upper surface 512 ... Lower surface 513,514 ... Side 53 ... First stepped portion 531 ... First stepped portion 532 ... Second step surface 533 ... Fifth step surface 54 ... Second step portion 541 ... Third step surface 542 ... Fourth step surface 543 ... Sixth step surface 55 ... First groove 56 ... Second groove 57, 58 …… Square part 6 …… Vibrating arm (drive arm) 613, 614 …… Side surface 631 …… First step surface 632 …… Second step surface 641 …… Third step surface 642 …… Four step surface 65… ... 1st groove 66 ... 2nd groove 7 ... Vibrating arm (detection arm) 81 ... 1st Drive electrode 82 …… Second drive electrode 86a, 86b, 86c, 86d …… Detection electrode 9 …… Package 91 …… Base substrate 92 …… Frame member 93 …… Lid member 96 …… Fixing material 900… Power source 100… Display unit 1100 ... Personal computer 1102 ... Keyboard 1104 ... Main unit 1106 ... Display unit 1200 ... Mobile phone 1202 ... Operation buttons 1204 ... Earpiece 1206 ... Mouthpiece 1300 ... Digital still camera 1302 ... Case 1304 Light-receiving unit 1306 Shutter button 1308 Memory 1312 Video signal output terminal 1314 Input / output terminal 1430 Television monitor 1440 Personal computer P Bisection point S Internal Space L1 …… First side L2 …… Second side L3 …… 3rd side L4 …… 4th side L5 …… 5th side L6 …… 6th side L7 …… 7th side L8 …… 8th side L ′, L ″ …… Center line S1 …… Area

Claims (10)

基部と、
前記基部から延出している第1駆動腕および第2駆動腕と、
を有する振動素子であって、
前記第1駆動腕および前記第2駆動腕が並んでいる方向を第1の方向とし、前記第1駆動腕が延出している方向を第2の方向とし、前記第1の方向および前記第2の方向がなす面に垂直な方向を第3の方向としたとき、
前記第1駆動腕は、第1面および前記第1面と表裏関係にある第2面、並びに第1側面および前記第1側面と表裏関係にある第2側面を有し、
前記第2駆動腕は、第3面および前記第3面と表裏関係にある第4面、並びに第3側面および前記第3側面と表裏関係にある第4側面を有し、
前記第1の方向に関して、前記第1側面、前記第2側面、前記第3側面、および前記第4側面はこの順に並んで位置しており、
前記第3の方向に関して、前記第1面と前記第3面は同じ側にあると共に前記第2面と前記第4面は同じ側にあり、
前記第1面および前記第2面の少なくとも一方に第1の溝部が設けられており、
前記第3面および前記第4面の少なくとも一方に第2の溝部が設けられており、
前記第1面と前記第2側面との間に第1の段差部が設けられており、
前記第3面と前記第3側面との間に第2の段差部が設けられており、
前記第1駆動腕の少なくとも一部は、前記第2の方向に垂直な断面において前記第1の方向の中心線および前記第3の方向の中心線に対し非対称な形状を有し、
前記第2駆動腕の少なくとも一部は、前記第2の方向に垂直な断面において前記第1の方向の中心線および前記第3の方向の中心線に対し非対称な形状を有する振動素子。
The base,
A first drive arm and a second drive arm extending from the base;
A vibration element comprising:
A direction in which the first drive arm and the second drive arm are arranged is a first direction, a direction in which the first drive arm is extended is a second direction, and the first direction and the second direction are When the direction perpendicular to the surface formed by the direction is the third direction,
The first drive arm has a first surface and a second surface in a front-back relationship with the first surface, and a first side surface and a second side surface in a front-back relationship with the first side surface,
The second drive arm has a third surface and a fourth surface in a front-back relationship with the third surface, and a third side surface and a fourth side surface in a front-back relationship with the third side surface,
Regarding the first direction, the first side surface, the second side surface, the third side surface, and the fourth side surface are arranged in this order,
With respect to the third direction, the first surface and the third surface are on the same side, and the second surface and the fourth surface are on the same side,
A first groove is provided on at least one of the first surface and the second surface;
A second groove is provided on at least one of the third surface and the fourth surface;
A first step portion is provided between the first surface and the second side surface;
A second step portion is provided between the third surface and the third side surface ;
At least a part of the first drive arm has an asymmetric shape with respect to the center line in the first direction and the center line in the third direction in a cross section perpendicular to the second direction,
At least a part of the second drive arm is a vibration element having an asymmetric shape with respect to a center line in the first direction and a center line in the third direction in a cross section perpendicular to the second direction .
基部と、
前記基部から延出している第1駆動腕および第2駆動腕と、
を有する振動素子であって、
前記第1駆動腕および前記第2駆動腕が並んでいる方向を第1の方向とし、前記第1駆動腕が延出している方向を第2の方向とし、前記第1の方向および前記第2の方向がなす面に垂直な方向を第3の方向としたとき、
前記第1駆動腕は、第1面および前記第1面と表裏関係にある第2面、並びに第1側面および前記第1側面と表裏関係にある第2側面を有し、
前記第2駆動腕は、第3面および前記第3面と表裏関係にある第4面、並びに第3側面および前記第3側面と表裏関係にある第4側面を有し、
前記第1の方向に関して、前記第1側面、前記第2側面、前記第3側面、および前記第4側面はこの順に並んで位置しており、
前記第3の方向に関して、前記第1面と前記第3面は同じ側にあると共に前記第2面と前記第4面は同じ側にあり、
前記第1面および前記第2面の少なくとも一方に第1の溝部が設けられており、
前記第3面および前記第4面の少なくとも一方に第2の溝部が設けられており、
前記第2面と前記第1側面との間に第1の段差部が設けられており、
前記第4面と前記第4側面との間に第2の段差部が設けられており、
前記第1駆動腕の少なくとも一部は、前記第2の方向に垂直な断面において前記第1の方向の中心線および前記第3の方向の中心線に対し非対称な形状を有し、
前記第2駆動腕の少なくとも一部は、前記第2の方向に垂直な断面において前記第1の方向の中心線および前記第3の方向の中心線に対し非対称な形状を有する振動素子。
The base,
A first drive arm and a second drive arm extending from the base;
A vibration element comprising:
A direction in which the first drive arm and the second drive arm are arranged is a first direction, a direction in which the first drive arm is extended is a second direction, and the first direction and the second direction are When the direction perpendicular to the surface formed by the direction is the third direction,
The first drive arm has a first surface and a second surface in a front-back relationship with the first surface, and a first side surface and a second side surface in a front-back relationship with the first side surface,
The second drive arm has a third surface and a fourth surface in a front-back relationship with the third surface, and a third side surface and a fourth side surface in a front-back relationship with the third side surface,
Regarding the first direction, the first side surface, the second side surface, the third side surface, and the fourth side surface are arranged in this order,
With respect to the third direction, the first surface and the third surface are on the same side, and the second surface and the fourth surface are on the same side,
A first groove is provided on at least one of the first surface and the second surface;
A second groove is provided on at least one of the third surface and the fourth surface;
A first step is provided between the second surface and the first side surface;
A second step portion is provided between the fourth surface and the fourth side surface ;
At least a part of the first drive arm has an asymmetric shape with respect to the center line in the first direction and the center line in the third direction in a cross section perpendicular to the second direction,
At least a part of the second drive arm is a vibration element having an asymmetric shape with respect to a center line in the first direction and a center line in the third direction in a cross section perpendicular to the second direction .
前記第1の溝部は、前記第1面および前記第2面に設けられており、前記第2の溝部は、前記第3面および前記第4面に設けられている、請求項1または2に記載の振動素子。   The first groove portion is provided on the first surface and the second surface, and the second groove portion is provided on the third surface and the fourth surface. The vibration element described. 前記第1の段差部は、前記第1面の前記第2側面側および前記第2面の前記第1側面側に設けられ、前記第2の段差部は、前記第3面の前記第3側面側および前記第4面の前記第4側面側に設けられている、請求項1ないし3のいずれか一項に記載の振動素子。   The first step portion is provided on the second side surface side of the first surface and the first side surface side of the second surface, and the second step portion is the third side surface of the third surface. The vibration element according to claim 1, wherein the vibration element is provided on a side and the fourth side surface of the fourth surface. 前記第1の段差部および前記第2の段差部の少なくとも一方は、前記横断面形状が多角形状または湾曲状である、請求項1ないし4のいずれか一項に記載の振動素子。   5. The vibration element according to claim 1, wherein at least one of the first step portion and the second step portion has a cross-sectional shape that is a polygonal shape or a curved shape. 前記溝部の内壁面および前記段差部の表面には電極が設けられている、請求項1ないし5のいずれか一項に記載の振動素子。   6. The vibration element according to claim 1, wherein electrodes are provided on an inner wall surface of the groove and a surface of the stepped portion. 前記第1の駆動腕及び前記第2の駆動腕は、前記第1面の法線方向の振動成分と、前記第1側面の法線方向の振動成分を含む、請求項1ないし6のいずれか一項に記載の振動素子。   The first drive arm and the second drive arm each include a vibration component in a normal direction of the first surface and a vibration component in a normal direction of the first side surface. The vibration element according to one item. 請求項1ないし7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したパッケージと、を備えている振動デバイス。
The vibration element according to any one of claims 1 to 7,
And a package containing the vibration element.
請求項1ないし7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したパッケージと、を備えているジャイロセンサー。
The vibration element according to any one of claims 1 to 7,
A gyro sensor comprising: a package housing the vibration element.
請求項1ないし7のいずれか一項に記載の振動素子を備えている電子機器。   The electronic device provided with the vibration element as described in any one of Claims 1 thru | or 7.
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