JP6860867B2 - 振動素子 - Google Patents
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Description
まず、図1から図6を参照しつつ、本発明の第1実施形態に係る音叉型水晶振動子(Tuning−Fork Quartz Crystal Resonator Unit)1の構成について説明する。図1は、第1実施形態に係る音叉型水晶振動子の構成を概略的に示す分解斜視図である。図2は、図1に示した音叉型水晶振動子のII−II線に沿った断面の構成を概略的に示す断面図である。図3は、第1実施形態に係る音叉型水晶振動素子の第1主面側の構成を概略的に示す平面図である。図4は、第1実施形態に係る音叉型水晶振動素子の第2主面側の構成を概略的に示す平面図である。図5は、図3及び図4に示した音叉型水晶振動素子のV−V線に沿った断面の構成を概略的に示す断面図である。図6は、支持腕部の構成を概略的に示す断面図である。図7は、図5に示した支持腕部の断面の構成を概略的に示す拡大平面図である。なお、図1及び図2において、音叉型水晶振動素子10に備えられる励振電極、接続電極、引出電極、などの電極群については一部又は全部の図示を省略している。
基部50は、水晶片11の−Y´軸方向(第1方向D1負方向)側の端部において、略平板状に設けられている。基部50は、第1振動腕部60a、第2振動腕部60b、及び支持腕部70を連結している。基部50のY´軸方向に沿う長さは、例えば、50μm以上300μm以下である。
第1振動腕部60a及び第2振動腕部60bは、基部50から+Y´軸方向(第1方向D1正方向)に互いに並行に延出している。一対の振動腕部を構成する第1振動腕部60a及び第2振動腕部60bはX軸方向に並んでいる。第1振動腕部60aは、第2振動腕部60bの+X軸方向(第2方向D2正方向)側に設けられている。図3及び図4に示すように、第1振動腕部60aは、腕部62a及び錘部64aを有し、第2振動腕部60bは、腕部62b及び錘部64bを有している。腕部62a及び腕部62bは基部50に接続されている。錘部64a及び錘部64bはそれぞれ腕部62a及び腕部62bに接続されている。つまり、水晶片11の第1主面12Aを平面視したとき、水晶片11外形は、基部50と一対の第1振動腕部60a及び第2振動腕部60bとによって、略U字状に設けられている。
支持腕部70は、基部50から+Y´軸方向(第1方向D1正方向)に延出しており、第1振動腕部60aと第2振動腕部60bとの間に設けられている。支持腕部70、第1振動腕部60a、及び第2振動腕部60bは、X軸方向に沿って互いに並んでいる。支持腕部70のY´軸方向に沿った長さは、第1振動腕部60a及び第2振動腕部60bのY´軸方向に沿った長さよりも小さい。図3及び図4に示すように、支持腕部70の先端は、錘部64a及び錘部64bよりも基部50側に位置している。これによれば、音叉型水晶振動素子10の錘部64a,64bが支持腕部70に接触することに起因した振動特性の劣化が抑制できる。
第1励振電極82a及び第2励振電極82bは、供給された印加電圧によって第1振動腕部60a及び第2振動腕部60b中に電場を形成し、圧電効果によって第1振動腕部60a及び第2振動腕部60bを励振させる。
第1引出電極84aは、第1振動腕部60aに設けられた第1励振電極82aと、第2振動腕部60bに設けられた第1励振電極82aと、を電気的に接続している。さらに、第1引出電極84aは、第1励振電極82aと第1接続電極86aとを電気的に接続している。第2引出電極84bは、第1振動腕部60aに設けられた第2励振電極82bと、第2振動腕部60bに設けられた第2励振電極82bと、を電気的に接続している。さらに、第2引出電極84bは、音叉型水晶振動素子10の表裏主面を結ぶ表裏導通電極を介して、第2励振電極82bと第2接続電極86bとを電気的に接続している。なお、図示しないが、表裏導通電極は音叉型水晶振動素子10の表裏主面を結ぶ側面に設けられている。
第1接続電極86a及び第2接続電極86bには、印加電位が互いに異なる一対の駆動信号が外部から供給される。一方の駆動信号は、第1接続電極86aから第1引出電極84aを通して第1励振電極82aに供給される。当該一方の駆動信号と対を成す他方の駆動信号は、第2接続電極86bから第2引出電極84bを通して第2励振電極82bに供給される。
蓋部材20の形状は、凹状をなしており、ベース部材30の第3主面32Aに向かって開口した箱状である。ベース部材30に接合されて蓋部材20及びベース部材30に囲まれた内部空間26が蓋部材20に設けられる。この内部空間26に音叉型水晶振動素子10が収容される。蓋部材20の形状は、例えば、第1方向D1に平行な長辺と、第2方向D2に平行な短辺と、第3方向D3に平行な高さとで定義される。蓋部材20の材質は特に限定されるものではないが、例えば金属などの導電性材料で構成される。導電性材料を含むことで、蓋部材20の内部空間26へ出入りする電磁波の少なくとも一部を遮蔽する電磁シールド機能が得られる。
ベース部材30は、音叉型水晶振動素子10を励振可能に保持するものである。ベース部材30は平板状をなしている。ベース部材30は、第1方向D1方向に平行な長辺と、第2方向D2に平行な短辺と、第3方向D3に平行な厚さとを有する。ベース部材30は基体31を有する。基体31は、互いに対向する第3主面32A(表面)及び第4主面32B(裏面)を有する。基体31は、絶縁性セラミックなどの焼結材である。具体的には、ベース部材30は、基体31としてアルミナを用いている。基体31は、耐熱性材料から構成されることが好ましい。熱履歴によって音叉型水晶振動素子10にかかる応力を抑制する観点から、基体31は、水晶片11に近い熱膨張率を有する材料によって設けられてもよく、例えば水晶によって設けられてもよい。
第1導電性保持部材36a及び第2導電性保持部材36bは、ベース部材30の第3主面32Aと支持腕部70の主面70Aとの間に設けられている。第1導電性保持部材36aは、第1接続電極86aと第1電極パッド33aとを電気的に接続している。第2導電性保持部材36bは、第2接続電極86bと第2電極パッド33bとを電気的に接続している。また、第1導電性保持部材36a及び第2導電性保持部材36bは、第1振動腕部60a及び第2振動腕部60bが励振可能となるように、ベース部材30から間隔を空けて音叉型水晶振動素子10を保持している。第1導電性保持部材36a及び第2導電性保持部材36bは、例えば、エポキシ系樹脂あるいはシリコーン系樹脂を主剤とする熱硬化樹脂や紫外線硬化樹脂等を含む導電性接着剤によって構成されており、接着剤に導電性を与えるための導電性粒子、などの添加剤を含んでいる。第1導電性保持部材36a及び第2導電性保持部材36bは、前駆体である導電性接着剤ペーストが塗布された後に、加熱、紫外線照射などによって引き起こされる化学反応によって導電性接着剤ペーストを硬化させて設けられる。さらに、強度を増加させる目的、あるいはベース部材30と音叉型水晶振動素子10との間隔を保つ目的で、第1導電性保持部材36a及び第2導電性保持部材36bにフィラーが添加されてもよい。当該フィラーは、セラミックス、樹脂などによって形成された球状フィラーや繊維状フィラーであり、例えば導電性粒子よりも大きい。また、当該フィラーは、導電性を有してもよく、例えば金属フィラーであってもよい。なお、第1導電性保持部材36a及び第2導電性保持部材36bは、金属半田によって設けられてもよい。
ベース部材30の第3主面32Aには、封止部材37が設けられている。封止部材37は、接合部材40よりも基体31との密着性が良好であり、蓋部材20とベース部材30との接合強度を向上させるために設けられている。図1に示す例では、封止部材37の形状は、第3主面32Aを平面視したときに矩形の枠状である。また、第3主面32Aを平面視したときに、封止部材37が音叉型水晶振動素子10を囲むように設けられており、第1電極パッド33a及び第2電極パッド33bが封止部材37の内側に配置されている。封止部材37は、導電性材料により構成されている。例えば、封止部材37の材料が第1電極パッド33a及び第2電極パッド33bと同じ材料で構成され、封止部材37の形成工程が第1電極パッド33a及び第2電極パッド33bの形成工程で同時に実施される。これにより、製造工程の簡略化が図れる。
第1励振電極82a及び第2励振電極82bによって印加される駆動信号(交番電圧)により音叉型水晶振動素子10に電界が生じる。駆動信号は、外部から第1接続電極86a及び第2接続電極86bを介して第1励振電極82a及び第2励振電極82bに印加される。そして、水晶片11の圧電効果によって、第1振動腕部60a及び第2振動腕部60bの根元部を支点として、第1振動腕部60a及び第2振動腕部60bが図3及び図4に示す矢印A方向と矢印B方向とに交互に撓むように変位する屈曲振動を発生させる。矢印A方向は、第1振動腕部60a及び第2振動腕部60bが互いに離れる方向であり、矢印B方向は、第1振動腕部60a及び第2振動腕部60bが互いに近づく方向である。すなわち、音叉型水晶振動素子10の第1振動腕部60a及び第2振動腕部60bが、X軸方向において逆相の屈曲振動モードで振動する。
次に図7を参照しつつ、第2実施形態に係る音叉型水晶振動子の構成について説明する。図7は、第2実施形態に係る音叉型水晶振動素子の支持腕部の構成を概略的に示す断面図である。
次に図8を参照しつつ、第3実施形態に係る音叉型水晶振動子の構成について説明する。図8は、第3実施形態に係る音叉型水晶振動素子の支持腕部の構成を概略的に示す断面図である。
次に図9を参照しつつ、第4実施形態に係る音叉型水晶振動子の構成について説明する。図9は、第4実施形態に係る音叉型水晶振動素子の支持腕部の構成を概略的に示す断面図である。
以下に、本発明の実施形態の一部又は全部を付記として記載する。なお、本発明は以下の付記に限定されるものではない。
10…音叉型水晶振動素子
11…水晶片
12A…第1主面
12B…第2主面
20…蓋部材
30…ベース部材
33a,33b…電極パッド
36a,36b…導電性保持部材
40…接合部材
50…基部
60a,60b…振動腕部
62a,62b…腕部
64a,64b…錘部
63a,63b…溝部
70…支持腕部
70A,70B…主面
72…連結部
72C,72D…側面
73…穴部
73C,73D…内面
74…保持部
82a,82b…励振電極
84a,84b…引出電極
86a,86b…接続電極
Claims (7)
- 基部と、
前記基部から延出する第1振動腕部及び第2振動腕部と、
前記基部から延出し、互いに対向する第1主面及び第2主面を有する支持腕部と、
前記第1振動腕部及び前記第2振動腕部に設けられた第1励振電極及び第2励振電極と、
前記支持腕部の前記第1主面に設けられた第1接続電極及び第2接続電極と、
前記支持腕部の前記第1主面に設けられ、前記第1励振電極と前記第1接続電極とを電気的に接続する第1引出電極と、
前記支持腕部の前記第2主面に設けられ、前記第2励振電極と前記第2接続電極とを電気的に接続する第2引出電極と、
を備え、
前記支持腕部の前記第1主面を平面視したとき、前記支持腕部には、前記第1引出電極と前記第2引出電極との間に穴部が形成され、
前記穴部が、前記支持腕部よりも比誘電率の小さい材料によって埋められている、
振動素子。 - 前記穴部は、前記第2主面側に開口する有底の溝部である、
請求項1に記載の振動素子。 - 前記穴部は、前記第1主面側に開口する有底の溝部である、
請求項1又は2に記載の振動素子。 - 前記穴部は、前記第1主面側及び前記第2主面側の両方に開口する貫通孔である、
請求項1に記載の振動素子。 - 前記支持腕部の前記第1主面を平面視したとき、前記支持腕部の前記基部からの延出方向に沿った前記穴部の長さは、前記延出方向と交差する方向に沿った前記穴部の幅よりも大きい、
請求項1から4のいずれか1項に記載の振動素子。 - 前記支持腕部の前記第1主面を平面視したとき、前記穴部は長方形状である、
請求項1から5のいずれか1項に記載の振動素子。 - 前記支持腕部の前記第1主面を平面視したとき、前記支持腕部の前記第1振動腕部側の一端から前記穴部の前記第1振動腕部側の一端までの最小距離は、前記支持腕部の前記第2振動腕部側の他端から前記穴部の前記第2振動腕部側の他端までの最小距離と等しい、
請求項1から6のいずれか1項に記載の振動素子。
Applications Claiming Priority (3)
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