JP6892988B2 - Tuning fork type crystal vibration element and tuning fork type crystal oscillator equipped with it - Google Patents
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Description
本発明は、水晶の圧電効果に基づき動作する音叉型水晶振動素子及びそれを備えた音叉型水晶振動子に関する。 The present invention relates to a tuning fork type crystal vibrating element that operates based on the piezoelectric effect of quartz and a tuning fork type crystal oscillator provided therewith.
基材の基部から並行に延出した一対の振動腕部を有する音叉型水晶振動素子及びそれを備えた音叉型水晶振動子が知られている。一対の振動腕部には駆動電圧が印加され励振される。このような音叉型水晶振動子は、モバイルコンピュータ、携帯ゲーム機、携帯電話、ICカード、通信基地局、等の電子機器に搭載されるタイミングデバイスや振動ジャイロセンサ等に利用される。電子機器の小型化や高性能化に伴い、音叉型水晶振動子及びそれに内蔵される音叉型水晶振動素子が、振動特性の改善及び信頼性の向上が求められている。 A tuning fork-type crystal vibrating element having a pair of vibrating arms extending in parallel from the base of the base material and a tuning fork-type crystal oscillator having the same are known. A driving voltage is applied to the pair of vibrating arms to excite them. Such a tuning fork type crystal oscillator is used for a timing device, a vibration gyro sensor, or the like mounted on an electronic device such as a mobile computer, a portable game machine, a mobile phone, an IC card, or a communication base station. With the miniaturization and higher performance of electronic devices, tuning fork type crystal oscillators and tuning fork type crystal vibration elements built therein are required to have improved vibration characteristics and reliability.
例えば、特許文献1には、基部と、基部から延出する2本一対の振動腕部と、この振動腕部に沿って基部より延出する二本一対の支持腕部とを備えた音叉型屈曲水晶振動子が開示されている。具体的には、振動腕部が二本一対で設けられる支持腕部よりも内側で基部から延出して構成され、支持腕部が、幅方向に溝状の第一の凹部を有して構成されており、支持腕部が、第一の凹部を振動腕部の表裏主面に有しつつ互いに向き合わずに所定の間隔をあけて設けられている構成が開示されている。これによれば、振動腕部から支持腕部へ漏れる振動を減衰させることができる。
For example,
しかしながら、特許文献1に記載の音叉型屈曲水晶振動子においては、幅方向に溝状の第一の凹部によって支持腕部の機械的強度が低下する。特に、音叉型屈曲水晶振動素子が支持腕部の先端において素子搭載部材の素子接続用電極パッド上に搭載され蓋体によって気密封止された場合、落下等によって外部から素子搭載部又は蓋体に加わった衝撃は、音叉型屈曲水晶振動子に伝わる際に第一の凹部に応力集中する。このため、音叉型水晶振動子は、第一の凹部に起因した耐衝撃性の低下によって支持腕部において破損する恐れがある。
However, in the tuning fork type bent crystal oscillator described in
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、振動特性の改善を図り、且つ信頼性の低下の抑制を図ることが可能な音叉型水晶振動素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a tuning fork type crystal vibration element capable of improving vibration characteristics and suppressing deterioration of reliability.
本発明の一態様に係る音叉型水晶振動素子は、基部と、基部から第1方向に延出し、第1方向と交差する第2方向に並ぶ複数の振動腕部と、基部から第1方向に延在し、第2方向において複数の振動腕部よりも外側に設けられた少なくとも1つの支持腕部と、少なくとも1つの支持腕部に設けられ、第1方向に沿って延在する少なくとも1つの穴とを備える。 The tuning fork type crystal vibrating element according to one aspect of the present invention has a base, a plurality of vibrating arms extending in the first direction from the base and arranging in a second direction intersecting the first direction, and from the base in the first direction. At least one support arm that extends and is provided outside the plurality of vibrating arms in the second direction, and at least one that is provided on at least one support arm and extends along the first direction. It has a hole.
本発明の他の一態様に係る音叉型水晶振動子は、ベース部材と、ベース部材との間に内部空間を形成する蓋部材と、内部空間に収容される音叉型水晶振動素子と、音叉型水晶振動素子をベース部材に励振可能に保持する導電性保持部材とを備え、音叉型水晶振動素子は、基部と、基部から第1方向に延出し、第1方向と交差する第2方向に並ぶ複数の振動腕部と、基部から第1方向に延在し、第2方向において複数の振動腕部よりも外側に設けられた少なくとも1つの支持腕部と、少なくとも1つの支持腕部に設けられ、第1方向に沿って延在する少なくとも1つの穴と、少なくとも1つの穴よりも基部から離れるように少なくとも1つの支持腕部に設けられ、導電性保持部材を介してベース部材に固定される固定部とを備える。 The tuning fork type crystal oscillator according to another aspect of the present invention includes a base member, a lid member forming an internal space between the base members, a tuning fork type crystal vibrating element housed in the internal space, and a tuning fork type. The tuning fork type crystal vibrating element is provided with a conductive holding member that exciteably holds the crystal vibrating element to the base member, and the tuning fork type crystal vibrating element is arranged in the base and the second direction extending from the base in the first direction and intersecting the first direction. A plurality of vibrating arms, at least one supporting arm extending from the base in the first direction and provided outside the plurality of vibrating arms in the second direction, and at least one supporting arm. , At least one hole extending along the first direction and at least one support arm portion away from the base than at least one hole and fixed to the base member via a conductive holding member. It has a fixed part.
本発明によれば、振動特性の改善を図り、且つ信頼性の低下の抑制を図ることが可能な圧電振動素子を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a piezoelectric vibration element capable of improving vibration characteristics and suppressing a decrease in reliability.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。但し、第2実施形態以降において、第1実施形態と同一又は類似の構成要素は、第1実施形態と同一又は類似の符号で表し、詳細な説明を適宜省略する。また、第2実施形態以降の実施形態において得られる効果について、第1実施形態と同様のものについては説明を適宜省略する。各実施形態の図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本願発明の技術的範囲を当該実施形態に限定して解するべきではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, in the second and subsequent embodiments, the components that are the same as or similar to those of the first embodiment are represented by the same or similar reference numerals as those of the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Further, regarding the effects obtained in the second and subsequent embodiments, the same as those in the first embodiment will be omitted as appropriate. The drawings of each embodiment are examples, and the dimensions and shapes of each part are schematic, and the technical scope of the present invention should not be limited to the embodiment.
<第1実施形態>
まず、図1〜図3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素子10、及び音叉型水晶振動素子10を備えた音叉型水晶振動子1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構成を概略的に示す平面図である。
<First Embodiment>
First, the tuning fork type
なお、図1〜図3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、等の電極については図示を省略している。また、図中に示した第1方向D1、第2方向D2、及び第3方向D3は、例えばそれぞれ互いに直交する方向であるが、それぞれ互いに交差する方向であればこれに限定されるものではなく、互いに90°以外の角度で交差する方向であってもよい。また、第1方向D1、第2方向D2、及び第3方向D3とは、図1に示す3つの基準となる方向を意味し、それぞれ正方向(矢印の方向)及び負方向(矢印とは反対の方向)を含むものとする。
In FIGS. 1 to 3, the excitation electrodes, connection electrodes, and other electrodes provided in the tuning fork type
音叉型水晶振動子1は、水晶振動子(Quartz Crystal Resonator Unit)の一種である。音叉型水晶振動素子10は、水晶振動素子(Quartz Crystal Resonator)の一種であり、印加電圧に応じて励振する励振部分が音叉形状における並行する腕部に相当する水晶振動素子である。水晶振動素子は、印加電圧に応じて振動する水晶片(Quartz Crystal Piece)を利用するものである。
The tuning fork
図1に示すように、音叉型水晶振動子1は、音叉型水晶振動素子10と、蓋部材20と、ベース部材30と、接合部材40と、を備える。ベース部材30及び蓋部材20は、音叉型水晶振動素子10を収容するための保持器である。ここで図示した例では、蓋部材20は凹状、具体的には開口部を有する箱状、をなしており、ベース部材30は平板状をなしている。蓋部材20及びベース部材30の形状は、上記に限定されるものではなく、例えばベース部材が凹状をなしていてもよく、蓋部材及びベース部材の両方が互いに対向する側に開口部を有する凹状であってもよい。
As shown in FIG. 1, the tuning fork
音叉型水晶振動素子10は、水晶片11を有する。水晶片11は、音叉型のZ板水晶片である。詳細には、Z板水晶片は、X軸、Y軸、及びZ軸からなる直交座標系において、Z軸を中心に時計回りに0度〜5度の範囲で回転させて、X軸及びY軸によって特定される面と平行な面(以下、「XY面」と呼ぶ。他の軸又は他の方向によって特定される面についても同様である。)が主面となり、Z軸と平行な方向が厚さとなるように、人工水晶を切断及び研磨加工して得られるものを用いる。水晶片11のXY面に限定されるものではなく、XY面から数度傾いた面であってもよい。なお、X軸、Y軸、及びZ軸は、それぞれ人工水晶の結晶軸であり、X軸が電気軸、Y軸が機械軸、Z軸が光学軸に相当する。また、X軸は、正方向を持つ極性軸である。以下、Y軸と平行な方向をY軸方向と呼ぶ。他の軸方向についても同様とする。なお、水晶片は、Z板水晶片以外の異なるカットを適用してもよい。
The tuning fork type
第1実施形態において、音叉型水晶振動素子10は、Y軸が第1方向D1と平行であり、X軸が第2方向D2と平行であり、Z軸が第3方向D3と平行となるように配置されている。極性軸であるX軸方向においては、+X軸方向を第2方向D2の正方向とし、−X軸方向を第2方向D2の負方向とする。但し、第1方向D1はY軸方向に沿っていればよく、例えばY軸方向から−5度〜+5度の範囲で傾いてもよい。同様に、第2方向D2もX軸方向に沿っていればよく、第3方向D3もZ軸方向に沿っていればよい。
In the first embodiment, in the sound fork type
図1及び図3に示すように、Z板の水晶片11からなる音叉型水晶振動素子10は、基部50と、一対の振動腕部60と、一対の支持腕部70とを有する。また、一対の支持腕部70には複数の穴80が形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the tuning fork type
基部50は、水晶片11の第1方向D1負方向側の端部において、一対の振動腕部60を連結している。基部50は同様に、一対の支持腕部70も連結している。基部50は、蓋部材20と対向する側に表面(第1主面)50aを有し、ベース部材30と対向する側に裏面(第2主面)50bを有する。
The
一対の振動腕部60は、基部50から第1方向D1正方向に延出し、第2方向D2に並ぶ第1振動腕部61及び第2振動腕部62を総称するものである。第1振動腕部61は、第2振動腕部62の第2方向D2正方向側に設けられている。なお、一対の振動腕部60も基部50と同様に、蓋部材20と対向する側に表面(第1主面)60aを有し、ベース部材30と対向する側に裏面(第2主面)60bを有する。一対の振動腕部60の第1主面60a及び第2主面60bは、それぞれ、基部50の第1主面50a及び第2主面50bと連続している。
The pair of vibrating
第1振動腕部61及び第2振動腕部62は、それぞれ、第1主面60aに第1方向D1に沿った有底の第1溝63aが設けられ、第2主面60bに第1方向D1に沿った有底の第2溝63bが設けられている。第1溝63a及び第2溝63bは、第3方向D3において対向している。このように、第1溝63a及び第2溝63bを設けることで、音叉型水晶振動素子10は、第1振動腕部61及び第2振動腕部62の動きやすさを向上させ、第1振動腕部61及び第2振動腕部62から基部50への振動漏れを抑制することができる。なお、振動腕部の数は2本に限定されるものではなく、3本以上であってもよい。
The first vibrating
一対の支持腕部70は、基部50から第1方向D1正方向に延出し、第2方向D2において一対の振動腕部60よりも外側に設けられた第1支持腕部71及び第2支持腕部72を総称するものである。第1支持腕部71は、第1振動腕部61の第2方向D2正方向側に設けられ、第2支持腕部72は、第2振動腕部62の第2方向D2負方向側に設けられている。つまり、一対の振動腕部60及び一対の支持腕部70は、第2方向D2に並んでいる。なお、一対の支持腕部70も基部50と同様に、蓋部材20と対向する側に表面(第1主面)70aを有し、ベース部材30と対向する側に裏面(第2主面)70bを有する。一対の支持腕部70の第1主面70a及び第2主面70bは、それぞれ、基部50の第1主面50a及び第2主面50bと連続している。
The pair of
第1支持腕部71及び第2支持腕部72の第1方向D1における長さ(以下、単に「長さ」と表す。第1振動腕部61及び第2振動腕部62についても同様とする。)は略同じであり、それぞれ、第1振動腕部61及び第2振動腕部62の長さよりも短い。また、第1支持腕部71及び第2支持腕部72の長さは、それぞれ、第1振動腕部61及び第2振動腕部62の長さの1/2程度である。第1支持腕部71及び第2支持腕部72の先端部には、それぞれ、ベース部材30に固定される固定部76a,76bが設けられる。つまり、音叉型水晶振動素子10の姿勢は、この固定部76a,76bを介して保持される。固定部76a,76bが、音叉型水晶振動素子10の第1方向D1における中間点付近に設けられるため、音叉型水晶振動素子10のベース部材30に対する姿勢が安定し、音叉型水晶振動素子10が蓋部材20又はベース部材30へ接触することによる振動特性の劣化を抑制可能である。
The length of the
なお、第1支持腕部71及び第2支持腕部72の長さは特に限定されるものではなく、それぞれ、第1振動腕部61及び第2振動腕部62の長さの1/2以下であってもよく、第1振動腕部61及び第2振動腕部62の長さの1/2以上であってもよい。また、固定部76a,76bの位置は、第1支持腕部71及び第2支持腕部72の先端部に限定されるものではない。例えば、第1支持腕部71及び第2支持腕部72の長さがそれぞれ第1振動腕部61及び第2振動腕部62と同等の長さである場合、音叉型水晶振動素子10の姿勢を安定させるためには、固定部76a,76bが第1支持腕部71及び第2支持腕部72の第1方向D1における中間部に設けられることが望ましい。なお、第1支持腕部71の長さが第2支持腕部72の長さと異なってもよい。また、第1支持腕部71における固定部76aの位置が、第2支持腕部72における固定部76bの位置と異なってもよい。支持腕部の数は特に限定されるものではなく、1つであってもよい。つまり、第1支持腕部71及び第2支持腕部72のいずれか一方が省略されてもよい。固定部は、基部50にも設けられてもよい。
The lengths of the
一対の支持腕部70には、複数の穴80が形成されている。複数の穴80は、第1方向D1に沿って延在し、第2方向D2に並ぶ溝状の第1穴81、第2穴82、第3穴83及び第4穴84を総称するものである。第1穴81及び第2穴82は、第1支持腕部71の第1主面70a側に開口部を有する有底の溝である。第1穴81及び第2穴82は、第1支持腕部71において、基部50と固定部76aとの間に形成されている。第3穴83及び第4穴84は、第2支持腕部72の第1主面70a側に開口部を有する有底の溝である。第3穴83及び第4穴84は、第2支持腕部72において、基部50と固定部76bとの間に形成されている。第1穴81及び第2穴82は並行して形成され、第3穴83及び第4穴84は並行して形成されている。
A plurality of
なお、複数の穴80は、一対の支持腕部70から基部50に亘って形成されてもよい。つまり、第1穴81及び第2穴82の開口部が、第1支持腕部71の第1主面70aから基部50の第1主面50aに亘って延在してもよい。同様に、第3穴83及び第4穴84の開口部が、第2支持腕部72の第1主面70aから基部50の第1主面50aに亘って延在してもよい。第1穴81及び第2穴82は、その位置は特に限定されるものではなく、後述するように、第1支持腕部71の第2主面70bに開口部を有してもよく、第1主面70a及び第2主面70bに開口部を有する貫通穴であってもよい。また、第1穴81及び第2穴82は、互いに第1方向D1にずれてもよく、第1方向D1に並んでもよい。第3穴83及び第4穴84についても同様である。支持腕部に形成される穴の数は特に限定されるものではなく、1つに支持腕部につき1つでもよく、3つ以上でもよい。また、穴は一対の支持腕部の一方に形成され他方に形成されていなくてもよい。
The plurality of
蓋部材20は、凹状をなしており、ベース部材30の第1主面32aに向かって開口した箱状である。蓋部材20は、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を設け、この内部空間26に音叉型水晶振動素子10を収容する。蓋部材20は、音叉型水晶振動素子10を収容することができればその形状は特に限定されるものではなく、例えば、天面部21の主面の法線方向から平面視したときに矩形状をなしている。蓋部材20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に平行な高さとを有する。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材料で構成される。導電材料を含むことで、蓋部材20は内部空間26への電磁波の出入りを遮蔽する電磁シールド機能を備えることができる。
The
図2に示すように、蓋部材20は、内面24及び外面25を有している。内面24は、内部空間26側の面であり、外面25は、内面24とは反対側の面である。蓋部材20は、ベース部材30の第1主面32aに対向する天面部21と、天面部21の外縁に接続されており且つ天面部21の主面に対して交差する方向に延在する側壁部22と、を有する。また、蓋部材20は、凹状の開口端部(側壁部22のベース部材30に近い側の端部)においてベース部材30の第1主面32aに対向する対向面23を有する。この対向面23は、音叉型水晶振動素子10の周囲を囲むように枠状に延在している。
As shown in FIG. 2, the
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1主面32a(表面)及び第2主面32b(裏面)を有する。基体31は、例えば絶縁性セラミック(アルミナ)などの焼結材である。基体31は耐熱性材料から構成されることが好ましい。
The
ベース部材30は、第1主面32aに設けられた電極パッド33a,33bと、第2主面32bに設けられた外部電極35a,35b,35c,35dと、を有する。電極パッド33a,33bは、ベース部材30と音叉型水晶振動素子10とを電気的に接続するための端子である。また、外部電極35a,35b,35c,35dは、図示しない回路基板と音叉型水晶振動子1とを電気的に接続するための端子である。外部電極35a,35b,35c,35dは、それぞれベース部材30の四隅に設けられている。電気信号が入出力される外部電極35a,35bは、ベース部材30の第1方向D1負方向側の端部において第2方向D2に並んでいる。電極パッド33aは、第3方向D3に延在するビア電極34aを介して外部電極35aに電気的に接続され、第1方向D1に延在している。電極パッド33bは、第3方向D3に延在するビア電極34bを介して外部電極35bに電気的に接続され、第1方向D1に延在している。ビア電極34a,34bは、基体31を第3方向D3に貫通するビアホール内に形成される。
The
なお、外部電極35a,35bは、それぞれ、固定部76a,76bと第3方向D3において対向するように、ベース部材30の第1方向D1における中央部に設けられてもよい。この場合、ビア電極34a,34bは、それぞれ、固定部76a,76bと第3方向D3において対向する領域を貫通するビアホール内に形成される。外部電極35c,35dは、電気信号等が入出力されないダミー電極でもよく、蓋部材20に接地電位を供給して蓋部材20の電磁シールド機能を向上させる接地電極であってもよい。外部電極35c,35dは、省略されてもよい。
The
導電性保持部材36a,36bは、ベース部材30の第1主面32aと、音叉型水晶振動素子10の固定部76a,76bとの間に設けられている。導電性保持部材36a,36bは、ベース部材30の一対の電極パッド33a,33bに、音叉型水晶振動素子10を電気的に接続している。また、導電性保持部材36a,36bは、ベース部材30の第1主面32aに固定部76a,76bを固定することによって、ベース部材30に音叉型水晶振動素子10を励振可能に保持している。導電性保持部材36a,36bは、例えば、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形成されており、ベース部材と音叉型水晶振動素子との間隔を保つためのフィラー、導電性保持部材に導電性を与えるための導電性粒子、等の添加剤を含んでいる。
The
ベース部材30の第1主面32aには、封止部材37が設けられている。図1に示す例では、封止部材37は、第1主面32aの法線方向から平面視したときに矩形の枠状をなしている。第1主面32aの法線方向から平面視したときに、電極パッド33a,33bは、封止部材37の内側に配置されており、封止部材37は音叉型水晶振動素子10を囲むように設けられている。封止部材37は、導電材料により構成されている。例えば、封止部材37を電極パッド33a,33bと同じ材料で構成することで、電極パッド33a,33bを設ける工程で同時に封止部材37を設けることができる。
A sealing
接合部材40は、蓋部材20及びベース部材30の各全周に亘って設けられている。具体的には、接合部材40は封止部材37上に設けられ、矩形の枠状に形成されている。封止部材37及び接合部材40は、蓋部材20の側壁部22の対向面23と、ベース部材30の第1主面32aと、の間に挟まれる。
The joining
蓋部材20及びベース部材30の両者が封止部材37及び接合部材40を挟んで接合されることによって、音叉型水晶振動素子10が、蓋部材20とベース部材30とによって囲まれた内部空間(キャビティ)26に封止される。内部空間26は、気圧が大気圧力よりも低圧であることが好ましく、真空状態であることが更に好ましい。これによれば、後述する第1励振電極91及び第2励振電極92の酸化による音叉型水晶振動子1の周波数特性の経時的な変動などが低減できる。なお、封止部材37が不連続な枠状に設けられていてもよく、接合部材40が不連続な枠状に設けられていてもよい。
By joining the
次に、図4を参照しつつ、音叉型水晶振動素子10の動作について説明する。図4は、図3に示した音叉型水晶振動素子のIV−IV線に沿った断面の構成を概略的に示す断面図である。なお、IV−IV線は、第1支持腕部71の固定部76a及び第2支持腕部72の固定部76bを通る第2方向D2と平行な線である。
Next, the operation of the tuning fork type
第1振動腕部61及び第2振動腕部62の表面には、それぞれ、第1励振電極91及び第2励振電極92が設けられている。第1励振電極91は、第1振動腕部61及び第2振動腕部62の各両側面に設けられている。両側面とは、第1主面60aと第2主面60bとを繋ぐ一対の側面である。つまり、第1励振電極91は、第1振動腕部61及び第2振動腕部62のそれぞれを第2方向D2において挟むように対向している。第2励振電極92は、第1主面60a及び第2主面60bにおいて、第1溝63a及び第2溝63bのそれぞれの内部に設けられている。また、第2励振電極92は、第1溝63a及び第2溝63bの外側にも設けられている。
A
第1支持腕部71の第2主面70bには第1接続電極93が設けられ、第2支持腕部72の第2主面70bには第2接続電極94が設けられている。第1接続電極93は、第1励振電極91と導電性保持部材36aとを電気的に接続している。また、第2接続電極94は、第2励振電極92と導電性保持部材36bとを電気的に接続している。
A
第1励振電極91及び第2励振電極92は、例えば、ニッケル(Ni)やクロム(Cr)を下地層として、金(Au)を最表層とする多層構造の金属膜からなる電極である。クロムは水晶片との密着性が高いため、長期間の連続運転等による励振電極の剥離を抑制することができる。金は化学的安定が高いため、励振電極の酸化による振動特性の変動を抑制することができる。第1接続電極93及び第2接続電極94は、それぞれ、第1励振電極91及び第2励振電極92と同じ材料によって設けられ、第1励振電極91及び第2励振電極92と連続するように一体的に形成されている。これによれば第1励振電極91及び第2励振電極92、並びに第1接続電極93及び第2接続電極94を同じプロセスで同時に形成することができる。
The
電極パッド33a及び電極パッド33bから入力された交番電界が、それぞれ第1励振電極91及び第2励振電極92を介して、第1振動腕部61及び第2振動腕部62の内部に印加される。すると、第1振動腕部61及び第2振動腕部62の各両側面が当該交番電界の電圧の大きさに基づいて伸縮する。特定の駆動電圧の交番電界を第1励振電極91と第2励振電極92との間に印加することで、第1振動腕部61及び第2振動腕部62が、図3において一対の振動腕部60の先端に図示した矢印の方向で互いに接近又は離間するように特定の共振周波数で振動する。
The alternating magnetic field input from the
次に、図5を参照しつつ、音叉型水晶振動素子10における複数の穴80の機能について説明する。図5は、図3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。
Next, with reference to FIG. 5, the functions of the plurality of
複数の穴80は、一対の振動腕部60から漏れて、基部50を通って一対の支持腕部70を伝播する漏れ振動Wを減衰させる。特に、複数の穴80は、一対の支持腕部70の第1主面70a側に開口部を有するため、漏れ振動Wのうち第1主面70a側を伝播するものを減衰させる。漏れ振動Wの減衰効率の観点から、複数の穴80の第3方向D3の深さ(以下、単に「深さ」を表す。他の溝及び穴の深さについても同様とする。)は、大きいことが好ましい。複数の穴80が一対の振動腕部60の第1溝63aと同じ深さであるなら、複数の穴80及び第1溝63aを同じプロセスで同時に形成することができる。
The plurality of
<第2実施形態>
次に図6を参照しつつ、第2実施形態に係る音叉型水晶振動素子210の構成について説明する。図6は、第2実施形態に係る音叉型水晶振動素子の構成を概略的に示す断面図である。なお、以下の各実施形態では、上記の第1実施形態と共通の事柄については記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については逐次言及しない。また、第1実施形態と同様の符号が付された構成は、第1実施形態における構成と同様の構成及び機能を有するものとする。
<Second Embodiment>
Next, the configuration of the tuning fork type
第2実施形態に係る音叉型水晶振動素子210は、第2穴282及び第3穴283が一対の支持腕部270の第2主面270b側に開口部を有する点で、第1実施形態に係る音叉型水晶振動素子10と相違している。さらに、第1穴281及び第4穴284が一対の振動腕部260の第1溝263aよりも深く、第2穴282及び第3穴283が一対の振動腕部260の第2溝263bよりも深い。また、第1穴281及び第2穴282は、それぞれの一部が第2方向D2で対向している。第3穴283及び第4穴284は、それぞれの一部が第2方向D2で対向している。第2穴282及び第3穴283は、漏れ振動Wのうち第2主面270b側を伝播するものを減衰させる。
The tuning fork type
<第3実施形態>
次に図7及び図8を参照しつつ、第3実施形態に係る音叉型水晶振動素子310の構成について説明する。図7は、第3実施形態に係る音叉型水晶振動素子の構成を概略的に示す平面図である。図8は、第3実施形態に係る音叉型水晶振動素子の構成を概略的に示す断面図である。
<Third Embodiment>
Next, the configuration of the tuning fork type
第3実施形態に係る音叉型水晶振動素子310は、複数の穴380が第1方向D1と交差する方向に延在している点で、第1実施形態に係る音叉型水晶振動素子10と相違している。具体的には、第1穴381は、第1方向D1から第2方向D2正方向側に角度θ2傾いた第5方向D5に延在している。第2穴382は第1方向D1から第2方向D2負方向側に角度θ1傾いた第4方向D4に延在している。角度θ1及び角度θ2は、45度よりも小さい。第1穴381は第1支持腕部371の第1主面370a側に開口部を有し、第2穴382は第2主面370b側に開口部を有する。第1穴381及び第2穴382は、第1主面370aの法線方向から平面視したとき交差するように形成されている。第1穴381及び第2穴382は、交差する領域において、互いに第3方向D3において離れている。これにより、第1穴381及び第2穴382が交差する領域での第1支持腕部371の剛性低下を抑制している。なお、第1穴381及び第2穴382が交差する領域において繋がっている場合、漏れ振動Wの減衰効率を向上させることができる。第1穴381及び第2穴382は、同じ主面側に開口部を有してもよく、平面視で交差せずに並んでいてもよい。
The tuning fork type
第3穴383及び第4穴384も同様に形成される。つまり、第3穴383は、第5方向D5に延在し、第2主面370b側に開口部を有する。第4穴384は、第4方向D4に延在し、第1主面370a側に開口部を有する。第3穴383及び第4穴384も、第1主面370aの法線方向から平面視したとき交差するように形成されている。
The
<第4実施形態>
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素子410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構成を概略的に示す断面図である。
<Fourth Embodiment>
Next, the configuration of the tuning fork type
第4実施形態に係る音叉型水晶振動素子410は、複数の穴480が第3方向D3に一対の支持腕部470を貫通する貫通穴である点で、第1実施形態に係る音叉型水晶振動素子10と相違している。つまり、第1穴481及び第2穴482は、第1支持腕部471の第1主面470a及び第2主面470bの両側に開口部を有する。第3穴483及び第4穴484は、第2支持腕部472の第1主面470a及び第2主面470bの両側に開口部を有する。複数の穴480は、一対の支持腕部470を伝播する漏れ振動Wのうち第1主面470a側及び第2主面470b側の両方を伝播するものを減衰させる。
The tuning fork type
以上のように、本発明の一態様によれば、基部50と、基部50から第1方向D1に延出し、第1方向D1と交差する第2方向D2に並ぶ複数の振動腕部60と、基部50から第1方向D1に延在し、第2方向D2において複数の振動腕部60よりも外側に設けられた少なくとも1つの支持腕部70と、少なくとも1つの支持腕部70に設けられ、第1方向D1に沿って延在する少なくとも1つの穴80とを備える音叉型水晶振動素子10、が提供される。
As described above, according to one aspect of the present invention, the
上記態様によれば、支持腕部に形成された穴が、振動腕部から漏れて支持腕部を伝播する漏れ振動を減衰させることができる。また、支持腕部の延出方向に沿って穴が形成されているため、穴に起因した支持腕部の剛性低下を抑制することができる。 According to the above aspect, the hole formed in the support arm portion can attenuate the leaking vibration that leaks from the vibrating arm portion and propagates through the support arm portion. Further, since the hole is formed along the extending direction of the support arm portion, it is possible to suppress the decrease in the rigidity of the support arm portion due to the hole.
少なくとも1つの穴80は、底面を有する溝、言い換えれば凹部であってもよい。これによれば、穴に起因した支持腕部の剛性低下を抑制することができる。
At least one
少なくとも1つの穴480は、貫通穴であってもよい。これによれば、穴は支持腕部を伝播する漏れ振動Wをより効率的に減衰させることができる。
At least one
少なくとも1つの支持腕部70に設けられた固定部76aをさらに備え、固定部76aは、少なくとも1つの穴80よりも基部50から離れてもよい。これによれば、落下の衝撃等によって保持器に対して音叉型水晶振動素子が変位するときに支持腕部の穴に応力が集中するが、穴が支持腕部の延出方向に沿って形成されているため、穴に起因した支持腕部の破損を抑制することができる。また、ベース部材に搭載されるときの音叉型水晶振動素子の姿勢を安定させることができるため、音叉型水晶振動素子のベース部材又は蓋部材との干渉を低減し、振動特性の劣化を抑制することができる。
Further comprising a fixing
少なくとも1つの穴380は、45度よりも小さい角度θ1,θ2で第1方向D1と交差する方向D4,D5に延在してもよい。これによれば、穴は支持腕部を伝播する漏れ振動Wをより効率的に減衰させることができる。
At least one
少なくとも1つの穴80は、第1方向D1と平行な方向に延在してもよい。これによれば、穴に起因した支持腕部の剛性低下を抑制することができる。
At least one
少なくとも1つの穴80は、少なくとも1つの支持腕部70の中の1つにおいて第2方向D2に並ぶ複数の穴81,82を有してもよい。これによれば、穴は支持腕部を伝播する漏れ振動Wをより効率的に減衰させることができる。
The at least one
少なくとも1つの穴280は、少なくとも1つの支持腕部270の中の1つにおいて、少なくとも1つの支持腕部270の一方の主面270aに開口部を有する第1穴281と、他方の主面270bに開口部を有する第2穴282と有してもよい。これによれば、穴は支持腕部を伝播する漏れ振動Wをより効率的に減衰させることができる。
The at least one
本発明の他の一態様によれば、ベース部材30と、ベース部材30との間に内部空間26を形成する蓋部材20と、内部空間26に収容される音叉型水晶振動素子10と、音叉型水晶振動素子10をベース部材30に励振可能に保持する導電性保持部材36aとを備え、音叉型水晶振動素子10は、基部50と、基部50から第1方向D1に延出し、第1方向D1と交差する第2方向D2に並ぶ複数の振動腕部60と、基部50から第1方向D1に延在し、第2方向D2において複数の振動腕部60よりも外側に設けられた少なくとも1つの支持腕部70と、少なくとも1つの支持腕部70に設けられ、第1方向D1に沿って延在する少なくとも1つの穴80と、少なくとも1つの穴80よりも基部50から離れるように少なくとも1つの支持腕部70に設けられ、導電性保持部材36aを介してベース部材30に固定される固定部76aとを備える音叉型水晶振動子1、が提供される。
According to another aspect of the present invention, the
上記態様によれば、支持腕部に形成された穴が、振動腕部から漏れて支持腕部を伝播する漏れ振動を減衰させることができる。つまり、ベース部材への振動漏れを抑制することができる。また、支持腕部の延出方向に沿って穴が形成されているため、穴に起因した支持腕部の剛性低下を抑制することができる。つまり、支持腕部にかかる応力が穴に集中することによる支持腕部の破損を抑制することができる。 According to the above aspect, the hole formed in the support arm portion can attenuate the leaking vibration that leaks from the vibrating arm portion and propagates through the support arm portion. That is, it is possible to suppress vibration leakage to the base member. Further, since the hole is formed along the extending direction of the support arm portion, it is possible to suppress the decrease in the rigidity of the support arm portion due to the hole. That is, it is possible to suppress damage to the support arm portion due to the stress applied to the support arm portion being concentrated in the hole.
以上説明したように、本発明の一態様によれば、振動特性の改善を図り、且つ信頼性の低下の抑制を図ることが可能な音叉型水晶振動素子を提供することが可能となる。 As described above, according to one aspect of the present invention, it is possible to provide a tuning fork type crystal vibration element capable of improving the vibration characteristics and suppressing the decrease in reliability.
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更/改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。 It should be noted that the embodiments described above are for facilitating the understanding of the present invention, and are not for limiting and interpreting the present invention. The present invention can be modified / improved without departing from the spirit of the present invention, and the present invention also includes an equivalent thereof. That is, those skilled in the art with appropriate design changes to each embodiment are also included in the scope of the present invention as long as they have the features of the present invention. For example, each element included in each embodiment and its arrangement, material, condition, shape, size, and the like are not limited to those exemplified, and can be changed as appropriate. In addition, the elements included in each embodiment can be combined as much as technically possible, and the combination thereof is also included in the scope of the present invention as long as the features of the present invention are included.
1…音叉型水晶振動子
10…音叉型水晶振動素子
11…水晶片
30…ベース部材
40…接合部材
50…基部
60…一対の振動腕部
61…第1振動腕部
62…第2振動腕部
70…一対の支持腕部
71…第1支持腕部
72…第2支持腕部
76a…固定部
80…複数の穴
81…第1穴
82…第2穴
83…第3穴
84…第4穴
W…漏れ振動
1 ... Tuning fork
Claims (9)
前記基部から第1方向に延出し、前記第1方向と交差する第2方向に並ぶ複数の振動腕部と、
前記基部から前記第1方向に延在し、前記第2方向において前記複数の振動腕部よりも外側に設けられた少なくとも1つの支持腕部と、
前記少なくとも1つの支持腕部に設けられ、前記第1方向に沿って延在する少なくとも1つの穴と
を備え、
前記少なくとも1つの穴は、45度よりも小さい角度で前記第1方向と交差する方向に延在する、音叉型水晶振動素子。 At the base,
A plurality of vibrating arms extending in the first direction from the base and lining up in the second direction intersecting the first direction.
At least one support arm portion extending from the base portion in the first direction and provided outside the plurality of vibrating arm portions in the second direction.
With at least one hole provided in the at least one support arm and extending along the first direction.
A tuning fork-type crystal oscillator whose at least one hole extends in a direction intersecting the first direction at an angle smaller than 45 degrees.
前記基部から第1方向に延出し、前記第1方向と交差する第2方向に並ぶ複数の振動腕部と、
前記基部から前記第1方向に延在し、前記第2方向において前記複数の振動腕部よりも外側に設けられた少なくとも1つの支持腕部と、
前記少なくとも1つの支持腕部に設けられ、前記第1方向に沿って延在する少なくとも1つの穴と
を備え、
前記少なくとも1つの穴は、前記少なくとも1つの支持腕部の中の1つにおいて前記第2方向に並ぶ複数の穴を有し、
前記少なくとも1つの支持腕部に設けられた固定部をさらに備え、
前記固定部は、前記少なくとも1つの穴よりも前記基部から離れる、音叉型水晶振動素子。 At the base,
A plurality of vibrating arms extending in the first direction from the base and lining up in the second direction intersecting the first direction.
At least one support arm portion extending from the base portion in the first direction and provided outside the plurality of vibrating arm portions in the second direction.
With at least one hole provided in the at least one support arm and extending along the first direction.
Wherein said at least one hole, the have a plurality of holes arranged in the second direction in one of the at least one support arm portion,
Further provided with a fixing portion provided on the at least one support arm portion,
The fixed portion is a tuning fork type crystal vibrating element that is separated from the base portion by the at least one hole.
請求項1又は2に記載の音叉型水晶振動素子。 The at least one hole is a groove having a bottom.
The tuning fork type crystal vibrating element according to claim 1 or 2.
請求項1又は2に記載の音叉型水晶振動素子。 The at least one hole is a through hole.
The tuning fork type crystal vibrating element according to claim 1 or 2.
前記固定部は、前記少なくとも1つの穴よりも前記基部から離れる、
請求項1に記載の音叉型水晶振動素子。 Further provided with a fixing portion provided on the at least one support arm portion,
The fixing portion is separated from the base portion by the at least one hole.
The tuning fork type crystal vibrating element according to claim 1.
請求項2に記載の音叉型水晶振動素子。 The at least one hole extends in a direction parallel to the first direction.
The tuning fork type crystal vibrating element according to claim 2.
請求項1から6のいずれか1項に記載の音叉型水晶振動素子。 The at least one hole is a first hole having an opening on one main surface of the at least one support arm portion and an opening on the other main surface in one of the at least one support arm portions. With a second hole with
The tuning fork type crystal vibrating element according to any one of claims 1 to 6.
前記ベース部材との間に内部空間を形成する蓋部材と、
前記内部空間に収容される音叉型水晶振動素子と、
前記音叉型水晶振動素子を前記ベース部材に励振可能に保持する導電性保持部材と
を備え、
前記音叉型水晶振動素子は、
基部と、
前記基部から第1方向に延出し、前記第1方向と交差する第2方向に並ぶ複数の振動腕部と、
前記基部から前記第1方向に延在し、前記第2方向において前記複数の振動腕部よりも外側に設けられた少なくとも1つの支持腕部と、
前記少なくとも1つの支持腕部に設けられ、前記第1方向に沿って延在する少なくとも1つの穴と、
前記少なくとも1つの穴よりも前記基部から離れるように前記少なくとも1つの支持腕部に設けられ、前記導電性保持部材を介して前記ベース部材に固定される固定部と
を備え、
前記少なくとも1つの穴は、45度よりも小さい角度で前記第1方向と交差する方向に延在する、音叉型水晶振動子。 With the base member
A lid member that forms an internal space between the base member and
The tuning fork type crystal vibrating element housed in the internal space and
The tuning fork type crystal vibrating element is provided with a conductive holding member that holds the tuning fork type crystal vibrating element in an excitable manner in the base member.
The tuning fork type crystal vibrating element is
At the base,
A plurality of vibrating arms extending in the first direction from the base and lining up in the second direction intersecting the first direction.
At least one support arm portion extending from the base portion in the first direction and provided outside the plurality of vibrating arm portions in the second direction.
With at least one hole provided in the at least one support arm and extending along the first direction.
The support arm portion is provided with the support arm portion so as to be separated from the base portion by the at least one hole, and is provided with a fixing portion fixed to the base member via the conductive holding member.
A tuning fork type crystal oscillator in which the at least one hole extends in a direction intersecting the first direction at an angle smaller than 45 degrees.
前記ベース部材との間に内部空間を形成する蓋部材と、
前記内部空間に収容される音叉型水晶振動素子と、
前記音叉型水晶振動素子を前記ベース部材に励振可能に保持する導電性保持部材と
を備え、
前記音叉型水晶振動素子は、
基部と、
前記基部から第1方向に延出し、前記第1方向と交差する第2方向に並ぶ複数の振動腕部と、
前記基部から前記第1方向に延在し、前記第2方向において前記複数の振動腕部よりも外側に設けられた少なくとも1つの支持腕部と、
前記少なくとも1つの支持腕部に設けられ、前記第1方向に沿って延在する少なくとも1つの穴と、
前記少なくとも1つの穴よりも前記基部から離れるように前記少なくとも1つの支持腕部に設けられ、前記導電性保持部材を介して前記ベース部材に固定される固定部と
を備え、
前記少なくとも1つの穴は、前記少なくとも1つの支持腕部の中の1つにおいて前記第2方向に並ぶ複数の穴を有する、音叉型水晶振動子。 With the base member
A lid member that forms an internal space between the base member and
The tuning fork type crystal vibrating element housed in the internal space and
The tuning fork type crystal vibrating element is provided with a conductive holding member that holds the tuning fork type crystal vibrating element in an excitable manner in the base member.
The tuning fork type crystal vibrating element is
At the base,
A plurality of vibrating arms extending in the first direction from the base and lining up in the second direction intersecting the first direction.
At least one support arm portion extending from the base portion in the first direction and provided outside the plurality of vibrating arm portions in the second direction.
With at least one hole provided in the at least one support arm and extending along the first direction.
The support arm portion is provided with the support arm portion so as to be separated from the base portion by the at least one hole, and is provided with a fixing portion fixed to the base member via the conductive holding member.
The at least one hole is a tuning fork type crystal oscillator having a plurality of holes arranged in the second direction in one of the at least one support arm portion.
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