JPWO2018212188A1 - Piezoelectric vibration element - Google Patents
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Abstract
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)に並ぶ一対の振動腕部(60)と、基部(50)において、一対の振動腕部(60)と第1方向(D1)において対向するように、第1方向(D1)及び第2方向(D2)と交差する第3方向(D3)に沿って設けられた一対の穴(70)とを備え、一対の穴(70)は、基部(50)の第2方向(D2)における中心を通る第1方向(D1)に沿った仮想の中心線(C1)に対して非対称である。A base (50), a pair of vibrating arms (60) extending in a first direction (D1) from the base (50) and aligned in a second direction (D2) intersecting the first direction (D1); Provided in the third direction (D3) intersecting the first direction (D1) and the second direction (D2) so as to face the pair of vibrating arms (60) in the first direction (D1). And the pair of holes (70) is a virtual center line (C1) along a first direction (D1) passing the center of the base (50) in the second direction (D2). ).
Description
本発明は、圧電振動素子に関する。 The present invention relates to a piezoelectric vibration element.
圧電振動子には、例えば、人工水晶からなり、基材の基部から一対の振動腕を平行に延出させて、且つ、水平方向に互いに接近または離反する向きに振動させる音叉型の水晶振動素子が用いられる。このような圧電振動子は、モバイルコンピュータ、携帯ゲーム機、携帯電話、ICカード、振動ジャイロセンサ等の移動端末や通信基地局等の電子機器に利用される。電子機器の小型化や高性能化に伴い、圧電振動子及びそれに内蔵される圧電振動素子の振動特性及び信頼性の向上が求められている。 The piezoelectric vibrator includes, for example, artificial quartz, and a tuning fork type crystal vibrating element in which a pair of vibrating arms are extended in parallel from the base of the base material and vibrated in the horizontal direction toward or away from each other. Is used. Such piezoelectric vibrators are used in mobile terminals such as mobile computers, portable game machines, mobile phones, IC cards, vibration gyro sensors, and electronic devices such as communication base stations. With the miniaturization and higher performance of electronic devices, improvement in vibration characteristics and reliability of a piezoelectric vibrator and a piezoelectric vibration element incorporated therein is required.
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で、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,
また、特許文献2には、エッチングによる異方性を有する圧電材料により形成されており、基部から平行に延びる一対の振動腕を備えた音叉型の圧電振動片であって、基部の各振動腕の間に位置する股部と、股部には、基部の幅方向の中心またはこの中心から、各振動腕側のうち、より剛性の高い方に寄った位置に、各振動腕の延びる方向に沿って切り込みを形成している構成が開示されている。これによれば、左右の振動腕の剛性の相違による振動特性の悪化を防止してCI(Crystal Impedance)値を抑制することができる。 Further, in Patent Document 2, a tuning fork type piezoelectric vibrating reed, which is formed of a piezoelectric material having anisotropy due to etching and is provided with a pair of vibrating arms extending in parallel from the base, each vibrating arm of the base Between the crotch and the crotch, in the direction in which each vibrating arm extends from the center in the width direction of the base or from the center to the more rigid side of each vibrating arm side A configuration is disclosed that forms a cut along. According to this, it is possible to prevent the deterioration of the vibration characteristics due to the difference in the rigidity of the left and right vibrating arms and to suppress the CI (Crystal Impedance) value.
しかしながら、特許文献1に記載の音叉型水晶振動子においては、素子の外形形状の形成を化学エッチングに頼った場合、水晶結晶構造の異方性に起因して、材料の機械的強度の非対称性と、エッチング加工の残渣による形状の非対称性とが発生する。この非対称性によって、音叉型水晶振動子は、2本一対の振動腕部の剛性バランスが崩れ、振動特性が悪化する恐れがある。また、特許文献2に記載の圧電振動片においては、股部に設けた切り込みに応力集中が発生して、耐衝撃力が低下する恐れがある。
However, in the tuning fork type quartz vibrator 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、本発明の目的は、振動特性を向上し、且つ信頼性の低下を抑制できる圧電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 piezoelectric vibration element capable of improving vibration characteristics and suppressing a decrease in reliability.
本発明の一態様に係る圧電振動素子は、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方向に並ぶ一対の振動腕部と、基部において、一対の振動腕部と第1方向において対向するように、第1方向及び第2方向と交差する第3方向に沿って設けられた一対の穴とを備え、一対の穴は、基部の第2方向における中心を通る第1方向に沿った仮想の中心線に対して非対称である。 A piezoelectric vibrating element according to one aspect of the present invention includes a base, a pair of vibrating arms extending in a first direction from the base and aligned in a second direction intersecting the first direction, and a pair of vibrating arms at the base A pair of holes are provided along a third direction intersecting the first direction and the second direction so as to face each other in the first direction, the pair of holes passing through the center of the base in the second direction It is asymmetric with respect to a virtual center line along one direction.
本発明によれば、振動特性を向上し、且つ信頼性の低下を抑制できる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 embodiment and thereafter, the same or similar components as or to those of the first embodiment are denoted by the same or similar reference numerals as those of the first embodiment, and the detailed description will be appropriately omitted. Further, with regard to the effects obtained in the second and subsequent embodiments, the description of the same effects as those of the first embodiment will be appropriately omitted. The drawings of the respective embodiments are exemplifications, and the dimensions and shapes of the respective parts are schematic, and the technical scope of the present invention should not be interpreted as being limited to the embodiments.
<第1実施形態>
まず、図1〜図3を参照しつつ、本発明の第1実施形態に係る水晶振動素子10、及び水晶振動素子10を備えた水晶振動子1について説明する。図1は、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, with reference to FIG. 1 to FIG. 3, a quartz
なお、図1〜図3において、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。なお、第1方向D1、第2方向D2、及び第3方向D3は、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は、図1に示す矢印の方向(正方向)に限定されず、矢印とは反対の方向(負方向)も含む。
In addition, illustration is abbreviate | omitted about electrodes, such as an excitation electrode and the connection electrode with which the quartz
以下の説明において、圧電振動子(Piezoelctric Resonator Unit)の一例として、水晶振動素子(Quartz Crystal Resonator)を備えた水晶振動子(Quartz Crystal Resonator Unit)を例に挙げて説明する。水晶振動素子は、印加電圧に応じて振動する圧電片として水晶片(Quartz Crystal Element)を利用する圧電振動素子(Piezoelctric Resonator)の一種である。但し、本発明の各実施形態に係る圧電振動子は水晶振動子に限定されるものではなく、セラミック等の他の圧電片からなる圧電振動素子を利用するものであってもよい。 In the following description, a quartz crystal resonator unit (Quartz Crystal Resonator Unit) including a quartz crystal resonator (Quartz Crystal Resonator) will be described as an example of a piezoelectric vibrator (Piezoelctric Resonator Unit). The quartz crystal vibrating element is a type of piezoelectric vibrating element (Piezoelctric Resonator) that utilizes a quartz crystal element (Quartz Crystal Element) as a piezoelectric element that vibrates according to an applied voltage. However, the piezoelectric vibrator according to each embodiment of the present invention is not limited to the quartz vibrator, and may use a piezoelectric vibrating element made of another piezoelectric piece such as ceramic.
図1に示すように、水晶振動子1は、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、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
水晶振動素子10は、水晶片11を有する。水晶片11は、例えば、Z板水晶片である。例えば、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Z板水晶片の主面であり、Z軸と平行な方向の長さがZ板水晶片の厚さである。Z板水晶片は、例えば、人工水晶(Synthetic Quartz Crystal)のインゴットを切断及び研磨加工して得られる水晶基板をエッチング加工することで形成される。X軸、Y軸、及びZ軸は、それぞれ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11は、Z板水晶片以外の異なるカットを適用してもよい。例えば、水晶片11の主面がXY面から数度傾いた面であってもよい。
The quartz
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定められている。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度の範囲で傾いていてもよい。同様に、第2方向D2もX軸方向から−5度〜+5度の範囲で傾いてもよく、第3方向D3もZ軸方向から−5度〜+5度の範囲で傾いてもよい。
In the
図1及び図3に示すように、Z板の水晶片11からなる水晶振動素子10は、基部50と、基部50から第1方向D1に延出した一対の振動腕部60と、を有する音叉型の水晶振動素子(Tuning Fork Type Quartz Crystal Resonator)である。
As shown in FIGS. 1 and 3, the quartz
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。基部50には、一対の振動腕部60と第1方向D1で対向するように一対の穴70が第3方向D3に設けられている。一対の穴70は、基部50の第2方向D2における中心を通る第1方向D1に沿った仮想の中心線C1に対して、第2方向D2の正方向側に位置する第1穴71と、第2方向D2の負方向側に位置する第2穴72とを総称するものである。
The
第1穴71及び第2穴72は、それぞれ後述する第1振動腕部61及び第2振動腕部62の付け根に設けられる。したがって、第1穴71は、後述する第1振動腕部61と第1方向D1で対向し、第2穴72は、後述する第2振動腕部62と第1方向D1で対向している。また、第1穴71及び第2穴72は、一例として、第2方向D2に間隔を空けて並んでいる。
The
但し、第1穴71及び第2穴72の中心線C1に対する位置は上記に限定されず、中心線C1を超えるように設けられてもよい。具体的には、第1穴71は中心線C1に対して第2方向D2の負方向側まで延在してもよく、第2穴72は中心線C1に対して第2方向D2の正方向側まで延在してもよい。また、第1穴71及び第2穴72の並び方は上記に限定されず、第1方向D1にずれるように設けられてもよく、さらに互いの一部が第1方向D1で並んでいてもよい。
However, the positions of the
第1穴71及び第2穴72は、中心線C1に対して非対称である。すなわち、第1穴71及び第2穴72は、互いに、体積、位置、数、等が異なる。第1穴71及び第2穴72が設けられることで、基部50の剛性が中心線C1に対して非対称に変化する。第1穴71及び第2穴72は、一対の振動腕部60の剛性バランスにも影響を与える。ところで、一対の穴70を無視して考えると、水晶の結晶構造の異方性に起因した材料の機械的強度の非対称性、及びエッチング残渣による形状の非対称性によって、一対の振動腕部60は剛性バランスが崩れている。例えば第1振動腕部61の剛性が第2振動腕部62の剛性よりも高い場合、第1振動腕部61の付け根に設けられる第1穴71を、第2振動腕部62の付け根に設けられる第2穴72よりも大きくする。これによって、一対の穴70による第1振動腕部61の剛性低下が第2振動腕部62の剛性低下より大幅なものとすることで、一対の振動腕部60の剛性バランスが改善できる。このように、一対の振動腕部60の剛性バランスを計算又は測定し、剛性バランスが改善されるように非対称な一対の穴70が設けられる。
The
一対の振動腕部60も基部50と同様、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は、基部50の第1方向D1の正方向側から延出し、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及び第2振動腕部62は中心線C1を挟むように設けられ、第1振動腕部61が第2振動腕部62よりも第2方向D2の正方向側に位置している。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、第1振動腕部61及び第2振動腕部62の動きやすさが向上し、第1振動腕部61及び第2振動腕部62から基部50への振動漏れが抑制できる。
Similar to the
蓋部材20の形状は、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によって囲まれた内部空間26が設けられる。この内部空間26に水晶振動素子10が収容される。蓋部材20の形状は、水晶振動素子10を収容することができれば特に限定されるものではなく、例えば、天面部21の主面を平面視したときに矩形状をなしている。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材料で構成される。導電材料を含む蓋部材20は、電磁波の少なくとも一部を遮蔽する電磁シールド機能を有する。
The shape of 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、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、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水晶振動子1とを電気的に接続するための端子である。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、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。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、水晶振動素子10の基部50の第2主面50b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、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、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、等の添加剤を含んでいる。さらに、強度を増加させる目的、あるいはベース部材30と水晶振動素子10との間隔を保つ目的で、フィラーが接着剤に添加されてもよい。
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の形状は、第1主面32aを平面視したときに矩形の枠状である。第1主面32aを平面視したときに、電極パッド33a,33bが封止部材37の内側に配置されており、封止部材37は水晶振動素子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 bonding
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、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81及び第2励振電極82の酸化による水晶振動子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は不連続な枠状に設けられていてもよく、接合部材40も不連続な枠状に設けられていてもよい。
An internal space (cavity) in which the quartz
次に、図4を参照しつつ、一対の振動腕部60のより詳細な構成、及び水晶振動素子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。
Next, the detailed configuration of the pair of vibrating
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81及び第2励振電極82が設けられている。第1励振電極81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。したがって、第1励振電極81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82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82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励振電極81及び第2励振電極82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が抑制できる。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が抑制できる。
The
第1励振電極81及び第2励振電極82は、それぞれ、導電性保持部材36a及び導電性保持部材36bを通して、外部電極35a及び外部電極35bに電気的に接続される。第1励振電極81及び第2励振電極82が第1振動腕部61及び第2振動腕部62の内部に電界を形成すると、第1振動腕部61及び第2振動腕部62の各両側面が電界の電圧の大きさに基づいて伸縮する。特定の周波数の交番電界を第1励振電極81と第2励振電極82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共振周波数で振動する。
The
次に、図5を参照しつつ、基部50の端面の構成について説明する。図5は、水晶振動素子の基部の構造をより具体的に示した拡大平面図である。なお、基部50は、後述するウェットエッチングによって水晶基板を切削して設けたものとする。
Next, the configuration of the end face of the base 50 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an enlarged plan view more specifically showing the structure of the base of the quartz crystal vibrating element. The
水晶は、ウェットエッチング等の化学エッチングにおいて、結晶方位によってエッチングレートが異なるという特性を有する。このため、ウェットエッチングによって加工された水晶片11の端面には互いに異なる大きさのエッチング残渣L1,L2,及びL3が発生する。エッチング残渣L1は、基部50の第1主面50aを平面視したときに第1主面50aから+X軸方向に延出した残渣である。同様に、エッチング残渣L2は第1主面50aから−X軸方向に延出した残渣であり、エッチング残渣L3は第1主面50aからY軸方向に延出した残渣である。なお、実際には図5に示すように水晶片11の端面にエッチング残渣が形成されるが、他の図においては、説明を単純化するためエッチング残渣の図示を省略している。
Crystal has a characteristic that in chemical etching such as wet etching, the etching rate differs depending on the crystal orientation. Therefore, etching residues L1, L2, and L3 having different sizes are generated on the end face of the
エッチング残渣は、+X軸方向が最も大きく、−X軸方向が次いで大きく、Y軸方向が最も小さい。従って、基部50の第1主面50aを平面視したとき、エッチング残渣L1,L2,及びL3の大きさ、すなわち第1主面50aからそれぞれの先端までの幅は、L1>L2>L3となる。また、図5においては、エッチング残渣の大きさを、+X軸方向、−X軸方向、及びY軸方向でのみ異なるように図示しているが、実際には+X軸方向とY軸方向との間の方向や、−X軸方向とY軸方向との間の方向でも異なっている。このようなエッチング残渣の大きさの異方性、すなわち水晶片11の端面形状の異方性によって、一対の振動腕部60の剛性バランスは崩れ、例えば、第1振動腕部61の剛性が第2振動腕部62の剛性よりも高くなる。
The etching residue is the largest in the + X axis direction, the second largest in the −X axis direction, and the smallest in the Y axis direction. Therefore, when the first
次に、図6を参照しつつ、一対の穴70の構成について説明する。図6は、第1実施形態に係る水晶振動素子の一対の穴の構成を概略的に示す斜視図である。
Next, the configuration of the pair of
第1穴71及び第2穴72は、それぞれ、基部50の第1主面50a側に第1開口部AP11及び第2開口部AP12を有する有底の非貫通穴(凹部)である。第1穴71は、第1方向D1における第1長さL11、第2方向D2における第1幅W11、第3方向D3における第1深さD11を有する。また、第1穴71は、中心線C1から第1距離P11の位置に設けられている。第1長さL11は、第1開口部AP11の第1方向D1における長さに相当する。第1幅W11は、第1開口部AP11の第2方向D2における幅に相当する。第1深さD11は、第1主面50aから最も離れた最低面の位置での第3方向D3における深さに相当する。第1距離P11は、第1開口部AP11の中心線C1側の端辺から、中心線C1までの第2方向D2における距離に相当する。第2穴72も同様に、第1方向D1における第2長さL12、第2方向D2における第2幅W12、第3方向D3における第2深さD12を有する。また、第2穴72は、中心線C1から第2距離P12の位置に設けられている。
The
第1長さL11が第2長さL12よりも大きい。第1幅W11及び第2幅W12が略等しい大きさである。第1深さD11及び第2深さD12も略等しい大きさである。第1距離P11及び第2距離P12も略等しい大きさである。したがって、第1開口部AP11の面積は第2開口部AP12の面積よりも大きく、第1穴71の内部空間の体積は第2穴72の内部空間の体積よりも大きい。これにより、第1穴71による第1振動腕部61の剛性の低下率は、第2穴72による第2振動腕部62の剛性の低下率よりも大きい。したがって、一対の振動腕部60の剛性バランスが改善できる。なお、第1穴71及び第2穴72は有底の凹部であるため、第1深さD11及び第2深さD12は、基部50の第3方向D3における厚さT1よりも小さい。
The first length L11 is larger than the second length L12. The first width W11 and the second width W12 are substantially equal in size. The first depth D11 and the second depth D12 are also approximately equal in size. The first distance P11 and the second distance P12 are also substantially equal. Therefore, the area of the first opening AP11 is larger than the area of the second opening AP12, and the volume of the internal space of the
<第2実施形態>
次に、図7を参照しつつ、第2実施形態に係る水晶振動素子210における一対の穴270の構成について説明する。図7は、第2実施形態に係る水晶振動素子の一対の穴の構成を概略的に示す斜視図である。なお、第2実施形態は第1実施形態と同様の効果を得ることができる。Second Embodiment
Next, the configuration of the pair of
第1実施形態に係る水晶振動素子10との相違点は、第1穴271及び第2穴272の形状である。具体的には、第1開口部AP21が第2方向D2に第2開口部AP22よりも伸びている。より具体的には、第1長さL21及び第2長さL22が略等しい大きさである。第1幅W21が第2幅W22よりも大きい。第1深さD21及び第2深さD22も略等しい大きさである。また、第1距離P21及び第2距離P22も略等しい大きさである。これにより、第1穴271による第1振動腕部261の剛性の低下率は、第2穴272による第2振動腕部262の剛性の低下率よりも大きい。
The difference from the
<第3実施形態>
次に、図8を参照しつつ、第3実施形態に係る水晶振動素子310における一対の穴370の構成について説明する。図8は、第3実施形態に係る水晶振動素子の一対の穴の構成を概略的に示す斜視図である。なお、第3実施形態は第1実施形態と同様の効果を得ることができる。Third Embodiment
Next, the configuration of the pair of
第1実施形態に係る水晶振動素子10との相違点は、第1穴371及び第2穴372の形状である。具体的には、第1開口部AP31及び第2開口部AP32の形状が略等しく、第1深さD31及び第2深さD32が異なる。より具体的には、第1長さL31及び第2長さL32が略等しい大きさである。第1幅W31及び第2幅W32も略等しい大きさである。第1深さD31が第2深さD32よりも大きい。また、第1距離P31及び第2距離P32も略等しい大きさである。これにより、第1穴371による第1振動腕部361の剛性の低下率は、第2穴372による第2振動腕部362の剛性の低下率よりも大きい。
The difference from the
<第4実施形態>
次に、図9を参照しつつ、第4実施形態に係る水晶振動素子410における一対の穴470の構成について説明する。図9は、第4実施形態に係る水晶振動素子の一対の穴の構成を概略的に示す斜視図である。なお、第4実施形態は第1実施形態と同様の効果を得ることができる。Fourth Embodiment
Next, the configuration of the pair of
第1実施形態に係る水晶振動素子10との相違点は、第1穴471及び第2穴472の形状が等しく、一対の振動腕部460に対する位置が異なる点である。具体的には、第1長さL41及び第2長さL42が略等しい大きさである。第1幅W41及び第2幅W42も略等しい大きさである。第1深さD41及び第2深さD42も略等しい大きさである。また、第1距離P41及び第2距離P42も略等しい大きさである。しかし、第1穴471の第1振動腕部461に対する距離が、第2穴472の第2振動腕部462に対する距離よりも短い。言い換えると、第1穴471が、第2穴472よりも一対の振動腕部460の近くに設けられている。これにより、第1穴471による第1振動腕部461の剛性の低下率は、第2穴472による第2振動腕部462の剛性の低下率よりも大きい。
The difference from the
<第5実施形態>
次に、図10を参照しつつ、第5実施形態に係る水晶振動素子510における一対の穴570の構成について説明する。図10は、第5実施形態に係る水晶振動素子の一対の穴の構成を概略的に示す斜視図である。なお、第5実施形態は第1実施形態と同様の効果を得ることができる。Fifth Embodiment
Next, the configuration of the pair of
第1実施形態に係る水晶振動素子10との相違点は、第1穴571及び第2穴572の形状が等しく且つ中心線C5からの距離が異なる点である。具体的には、第1長さL51及び第2長さL52が略等しい大きさである。第1幅W51及び第2幅W52も略等しい大きさである。第1深さD51及び第2深さD52も略等しい大きさである。第1距離P51が第2距離P42よりも大きい。言い換えると、第1穴571は、第2穴572よりも基部550の端辺に近い。これにより、第1穴571による第1振動腕部561の剛性の低下率は、第2穴572による第2振動腕部562の剛性の低下率よりも大きい。
<第6実施形態>
次に、図11及び図12を参照しつつ、第6実施形態に係る水晶振動素子610における一対の穴群670の構成について説明する。図11は、第6実施形態に係る水晶振動素子の一対の穴のうち第1振動腕部と第1方向において対向する方の構成を概略的に示す断面図である。図12は、第6実施形態に係る水晶振動素子の一対の穴のうち第2振動腕部に第1方向において対向する方の構成を概略的に示す断面図である。図11及び図12は、水晶振動素子610のXZ面と平行な断面である。なお、第6実施形態は第1実施形態と同様の効果を得ることができる。The difference from the
Sixth Embodiment
Next, the configuration of the pair of
第1実施形態に係る水晶振動素子10との相違点は、一対の振動腕部660と第1方向D1において対向する一対の穴群670が基部650に設けられている点である。一対の穴群670は、3つ1組の穴群と、2つ1組の穴群とからなる。
A difference from the
具体的には、第1振動腕部661と対向するように、3つ1組の穴群として、第1穴671、第3穴673、及び第5穴675が設けられている。第1穴671及び第5穴675は、それぞれ第1主面650aに第1開口部AP61及び第5開口部AP65を有し、第1方向D1に並んでいる。第3穴673は、第2主面650bに第3開口部AP63を有する。また、第3穴673は、第1方向D1において第1穴671と第5穴675との間に設けられている。第1穴671、第3穴673、及び第5穴675は、それぞれの一部が第1方向D1において重畳するように設けられることで、第1振動腕部661からの振動漏れが効果的に抑制できる。
Specifically, a
一方、第2振動腕部662と対向するように、2つ1組の穴群として、第2穴672及び第4穴674が設けられている。第2穴672は、第1主面650aに第2開口部AP62を有している。第4穴674は、第2主面650bに第4開口部AP64を有している。第2穴672及び第4穴674についても同様に、それぞれの一部が第1方向D1において重畳するように設けられることで、第2振動腕部662からの振動漏れが効果的に抑制できる。第1振動腕部661と対向する穴の数が第2振動腕部662と対向する穴の数よりも多いため、第1穴671による第1振動腕部661の剛性の低下率は、第2穴672による第2振動腕部662の剛性の低下率よりも大きい。なお、第1振動腕部661及び第2振動腕部662と対向する穴の数は特に限定されるものではなく、第1振動腕部661と対向する穴の数は第2振動腕部662と対向する穴よりも多ければよく、第2振動腕部662と対向する穴の数は少なくとも1つであればよい。
On the other hand, a
<第7実施形態>
次に、図13を参照しつつ、第7実施形態に係る水晶振動素子710における一対の穴770の構成について説明する。図13は、第7実施形態に係る水晶振動素子の一対の穴の構成を概略的に示す斜視図である。なお、第7実施形態は第1実施形態と同様の効果を得ることができる。Seventh Embodiment
Next, the configuration of the pair of
第1実施形態に係る水晶振動素子10との相違点は、第1穴771及び第2穴772が貫通穴である点である。具体的には、第1穴771は第1主面750a側に第1開口部AP71を有し、第2主面750b側に第3主面AP73を有する。第2穴772は第1主面750a側に第2開口部AP72を有し、第2主面750b側に第4主面AP74を有する。第1長さL71が第2長さL72よりも大きく、第1幅W71及び第2幅W72が略等しい大きさである。第1穴771及び第2穴772の深さは、基部750の厚さT7と略等しい。これにより、第1穴771による第1振動腕部761の剛性の低下率は、第2穴772による第2振動腕部762の剛性の低下率よりも大きい。
The difference from the
<第8実施形態>
次に、図14〜図16を参照しつつ、第8実施形態に係る水晶振動素子の製造方法について説明する。また、エッチング残渣L1,L2,及びL3の発生メカニズムについて説明する。図14は、第8実施形態に係る水晶振動素子の製造工程を示すフローチャートである。図15は、図14に示した水晶基板を切削する工程における、水晶基板の電気軸に沿った断面を示す図である。図16は、図14に示した水晶基板を切削する工程における、水晶基板の機械軸に沿った断面を示す図である。第8実施形態は、上記の各実施形態に係る水晶振動素子に適用可能な水晶片911の製造工程に相当する。図14に示した工程の後、励振電極等の電極を設ける工程等を経て水晶振動素子が完成する。Eighth Embodiment
Next, a method of manufacturing a quartz crystal vibrating element according to the eighth embodiment will be described with reference to FIGS. Further, the generation mechanism of the etching residues L1, L2, and L3 will be described. FIG. 14 is a flowchart showing manufacturing steps of the crystal vibrating element according to the eighth embodiment. FIG. 15 is a view showing a cross section along the electrical axis of the quartz substrate in the step of cutting the quartz substrate shown in FIG. FIG. 16 is a view showing a cross section along the mechanical axis of the quartz substrate in the step of cutting the quartz substrate shown in FIG. The eighth embodiment corresponds to a manufacturing process of the
まず、水晶基板を準備する(S11)。水晶基板910は、人工水晶の単結晶からXY面が第1主面910a及び第2主面910bとなるように切り出された板状の部材であり、例えば水晶ウエハである。なお、水晶基板910は、水晶振動素子の集合素子を形成することができれば、水晶ウエハに限定されるものではなく、例えば水晶ウエハから切り分けられた部材であってもよい。水晶基板910は、平板状に切り出された後、例えば化学機械研磨等の研磨処理によって、表面を平坦化されてもよい。この研磨処理によって水晶基板910の厚みを調整することにより、水晶振動素子としての周波数特性が調整できる。
First, a quartz substrate is prepared (S11). The
次に、フォトレジスト層を設ける(S12)。工程S12では、まず、第1金属層912a及び第2金属層912bが水晶基板910を挟むように、水晶基板910の第1主面910aに第1金属層912aを設け、第2主面910bに第2金属層912bを設ける。第1金属層912a及び第2金属層912bは、水晶基板910をエッチングする際に用いられるエッチング溶液(例えば、フッ化アンモニウムあるいは緩衝フッ酸)に対する耐蝕膜に相当し、エッチングの加工精度を向上させる。第1金属層912a及び第2金属層912bは、例えば、クロム(Cr)層と金(Au)層とを有する多層膜が用いられる。Cr層は、下地層として、第1金属層912a及び第2金属層912bの水晶基板910に対する密着力を向上させる。また、Au層は、最表層として、第1金属層912a及び第2金属層912bの耐蝕性を向上させる。第1金属層912a及び第2金属層912bの成膜方法は特に限定されず、例えば蒸着法やスパッタ法等の乾式めっき(ドライプロセス)によって設けられてもよく、電解めっき等の湿式めっき(ウェットプロセス)によって設けられてもよい。
Next, a photoresist layer is provided (S12). In step S12, first, the
工程S12では、次に、第1フォトレジスト層913a及び第2フォトレジスト層913bが水晶基板910を挟むように、第1金属層912aの上に第1フォトレジスト層913aを設け、第2金属層912bの上に第2フォトレジスト層913bを設ける。第1フォトレジスト層913a及び第2フォトレジスト層913bは、それぞれ、フォトレジスト材料を含むフォトレジスト溶液を第1金属層912a及び第2金属層912bの上に塗工し、加熱によって溶媒を揮発させることで成膜される。フォトレジスト溶液の塗工方法は特に限定されず、例えばスピンコート法やスプレーコート法である。フォトレジスト材料は、第1フォトレジスト層913a及び第2フォトレジスト層913bを現像して得られるパターンの加工精度を向上させる観点から、露光された部分の溶解性が高くなるポジ型の感光性樹脂が望ましい。
In step S12, next, the
次に、フォトレジスト層を露光する(S13)。工程S13では、複数の水晶片911の外形パターンが描画されたフォトマスクを通して、第1フォトレジスト層913a及び第2フォトレジスト層913bに紫外光等の光を照射する。露光に用いられる露光装置は、第1フォトレジスト層913a及び第2フォトレジスト層913bの一方だけを露光する片面露光装置でもよく、両方を同時に露光可能な両面露光装置であってもよい。
Next, the photoresist layer is exposed (S13). In step S13, the
次に、フォトレジスト層を現像する(S14)。第1フォトレジスト層913a及び第2フォトレジスト層913bがポジ型の感光性樹脂の場合、第1フォトレジスト層913a及び第2フォトレジスト層913bを現像液に浸すことによって、露光された部分が現像液に溶解し除去される。これによって第1金属層912a及び第2金属層912bの一部は、それぞれ、水晶片911の外形パターンに基づいて露出する。
Next, the photoresist layer is developed (S14). When the
次に、ウェットエッチングにより水晶基板を切削する(S15)。工程S15では、まず、水晶片911の外形パターンに基づいて露出した第1金属層912a及び第2金属層912bを除去する。これにより、水晶基板910の一部が、水晶片911の外形パターンに基づいて露出する。第1金属層912a及び第2金属層912bは、例えば、セリウム系のエッチング溶液を用いたCr層のウェットエッチング、及びヨウ素系のエッチング溶液を用いたAu層のウェットエッチングによって除去される。
Next, the quartz substrate is cut by wet etching (S15). In step S15, first, the
工程S15では、次に、水晶基板910の露出した部分を貫通するようにエッチング加工する。水晶基板910は、例えば、フッ酸系のエッチング溶液を用いたウェットエッチングによって除去される。水晶基板910は、第1主面910a及び第2主面910bの両側から同時にエッチング加工することで、一方側からエッチング加工する加工方法よりも加工速度及び加工精度が向上する。
Next, in step S15, the exposed portion of the
次に、フォトレジスト層を除去する(S16)。水晶基板910のエッチングが終了した段階では、水晶基板910の第1主面910aに第1金属層912a及び第1フォトレジスト層913aが残っており、第2主面910bに第2金属層912b及び第2フォトレジスト層913bが残っている。溶剤による洗浄によって、水晶基板910から第1フォトレジスト層913a及び第2フォトレジスト層913bの残渣を除去し、次いで第1金属層912a及び第2金属層912bの残渣を除去する。
Next, the photoresist layer is removed (S16). At the stage when the etching of the
上記の工程S15において、水晶の単結晶は結晶方位によってエッチングされる速さ(エッチングレート)が異なるため、エッチングによって形成される水晶片911にはエッチング残渣L1,L2,及びL3が形成される。エッチング残渣L1,L2,及びL3は、水晶片911の第1主面911aを平面視したとき、結晶軸方向に応じて異なる大きさで第1主面911aから外側に延出するヒレ状の部分である。
In the above-described step S15, since etching speeds (etching rates) of single crystals of quartz differ depending on crystal orientation, etching residues L1, L2, and L3 are formed on the
図15に示すように、XZ面に平行な断面でみた場合、水晶片911は、第1主面911a、第2主面911b、エッチング残渣L1、エッチング残渣L2を有する。第1主面911a及び第2主面911bは、それぞれ、水晶基板910として第1金属層912a及び第2金属層912bに覆われていた部分に相当する。エッチング残渣L1は、第1主面911a及び第2主面911bの+X軸方向(電気軸正方向)における端部を繋ぐ端面に相当する。エッチング残渣L2は、第1主面911a及び第2主面911bの−X軸方向(電気軸負方向)における端部を繋ぐ端面に相当する。
As shown in FIG. 15, when viewed in a cross section parallel to the XZ plane, the
エッチング残渣L1が形成される領域において、水晶基板910は、例えば、結晶面が形成される方向にエッチングが進行する。具体的には、水晶基板910は、第1主面910aから結晶面に近づくようにエッチングされることによって第1端面911cが形成される。また、第2主面910bから結晶面に近づくようにエッチングされることによって第2端面911dが形成される。水晶の+X軸方向に対する結晶面の傾きに倣って、第1端面911cは第1主面911aに対して傾き、第2端面911dは第2主面911bに対して傾く。この結果、エッチング残渣L1は、水晶片911側で鈍角を成すように第1主面911aに繋がる第1端面911cと、水晶片911側で鈍角を成すように第2主面911bに繋がる第2端面911dとで構成される。第1端面911c及び第2端面911dは、エッチング残渣L1の+X軸方向における先端で、水晶片911側において角度θ1を成すように繋がる。
In the region in which the etching residue L1 is formed, the
エッチング残渣L2が形成される領域においても同様に、水晶基板910は、例えば、第1主面910aから結晶面に近づくようにエッチングされることによって第3端面911eが形成される。また、第2主面910bから結晶面に近づくようにエッチングされることによって第4端面911fが形成される。水晶の−X軸方向に対する結晶面の傾きに倣って、第3端面911eは第1主面911aに対して傾き、第4端面911fは第2主面911bに対して傾く。この結果、エッチング残渣L2は、水晶片911側で鈍角を成すように第1主面911aに繋がる第3端面911eと、水晶片911側で鈍角を成すように第2主面911bに繋がる第4端面911fとで構成される。第3端面911e及び第4端面911fは、エッチング残渣L2の−X軸方向における先端で、水晶片911側において角度θ2を成すように繋がる。なお、−X軸方向及び+X軸方向のエッチングレートが異なるため、エッチング残渣L2はエッチング残渣L1よりも小さくなる。
Similarly, in the region where the etching residue L2 is formed, the
図16に示すように、YZ面に平行な断面でみた場合、水晶片911は、第1主面911a、第2主面911b、エッチング残渣L3を有する。エッチング残渣L3は、第1主面911a及び第2主面911bのY軸(機械軸)方向における端部を繋ぐ端面に相当する。
As shown in FIG. 16, when viewed in a cross section parallel to the YZ plane, the
エッチング残渣L3が形成される領域において、水晶基板910は、例えば、第1主面910aから結晶面に近づくようにエッチングされることによって第5端面911gが形成される。また、第2主面910bから結晶面に近づくようにエッチングされることによって第6端面911hが形成される。水晶のY軸方向に対する結晶面の傾きに倣って、第5端面911gは第1主面911aに対して傾き、第6端面911hは第2主面911bに対して傾く。この結果、エッチング残渣L3は、第5端面911gと第6端面911hとで構成される。第5端面911g及び第6端面911hは、エッチング残渣L3のY軸方向における先端で、水晶片911側において角度θ3を成すように繋がる。水晶はY軸に垂直な結晶面を有するため、第5端面911gの第1主面911aに対する角度は90度に近く、第6端面911hの第2主面911bに対する角度も90度に近くなる。したがって、エッチング残渣L3は、エッチング残渣L2よりも小さくなる。エッチング条件によっては、第5端面911gの第1主面911aに対する角度、及び第6端面911hの第2主面911bに対する角度が略90度となる。その場合、角度θ3は略180度となり、エッチング残渣L3が略発生しない。
In the region where the etching residue L3 is formed, the
まとめると、水晶片911において、水晶の結晶方位によるエッチングレートの異方性に基づいて、エッチング残渣L3はエッチング残渣L2よりも小さく、エッチング残渣L2はエッチング残渣L1よりも小さい(L3<L2<L1)。なお、Y軸は極性軸ではないため、Y軸方向の正方向側におけるエッチング残渣は、Y軸方向の負方向側におけるエッチング残渣と略等しい大きさとなる。
In summary, in the
エッチング残渣L2はエッチング残渣L1よりも小さいため、第3端面911e及び第4端面911fのXZ面における長さの和は第1端面911c及び第2端面911dのXZ面における長さの和よりも小さく(911e+911f<911c+911d)、角度θ2は角度θ1よりも大きい(θ2>θ1)。また、エッチング残渣L3はエッチング残渣L2よりも小さいため、第5端面911g及び第6端面911hのYZ面における長さの和は第3端面911e及び第4端面911fのYZ面における長さの和よりも小さく(911g+911h<911e+911f)、角度θ3は角度θ2よりも大きい(θ3>θ2)。このようなエッチング残渣の形状の異方性に起因して、一対の穴を無視して考えた場合に一対の振動腕部の剛性バランスが崩れている。
Since the etching residue L2 is smaller than the etching residue L1, the sum of the lengths of the
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に並ぶ一対の振動腕部60と、基部50において、一対の振動腕部60と第1方向D1において対向するように、第1方向D1及び第2方向D2と交差する第3方向D3に沿って設けられた一対の穴70とを備え、一対の穴70は、基部50の第2方向D2における中心を通る第1方向D1に沿った仮想の中心線C1に対して非対称である圧電振動素子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、中心線に対して非対称な一対の穴を設けることで、一対の振動腕部の剛性バランスが改善できる。また、一対の穴によって、一対の振動腕部からの振動漏れが抑制できる。これらの結果、水晶振動素子の振動特性が向上する。一対の穴は基部の第1主面又は第2主面に開口部を有するため、一対の振動腕部の間の股部に切り込みを入れる構成と比べて、応力の集中が抑制できる。これにより、水晶振動素子の耐衝撃性を向上させ、信頼性の低下が抑制できる。 According to the above aspect, by providing the pair of holes asymmetric with respect to the center line, the rigidity balance of the pair of vibrating arms can be improved. In addition, vibration leakage from the pair of vibrating arms can be suppressed by the pair of holes. As a result of these, the vibration characteristics of the quartz crystal vibrating element are improved. Since the pair of holes have the opening on the first main surface or the second main surface of the base, concentration of stress can be suppressed as compared with the configuration in which the crotch portion between the pair of vibrating arms is cut. Thereby, the impact resistance of the crystal vibrating element can be improved, and the reduction in reliability can be suppressed.
一対の穴70は、非貫通穴であってもよい。これによれば、一対の穴を設けることによる基部及び一対の振動腕部の剛性低下が抑制できる。
The pair of
一対の穴70は、貫通穴であってもよい。これによれば、基部における振動の伝達経路が減少するため、一対の振動腕部からの振動漏れが効果的に抑制できる。
The pair of
一対の穴70は、第1方向D1に沿った長さL11,L12の大きさが互いに異なってもよい。これによれば、上記の効果を得ることができる。
The pair of
一対の穴270は、第2方向D2に沿った幅W21,W22の大きさが互いに異なってもよい。これによれば、上記の効果を得ることができる。
The pair of
一対の穴370は、第3方向D3に沿った深さD31,D32の大きさが互いに異なってもよい。これによれば、上記の効果を得ることができる。
The pair of
一対の穴570は、中心線C5からの距離P51,P52の大きさが互いに異なってもよい。これによれば、上記の効果を得ることができる。
In the pair of
基部50及び一対の振動腕部60が水晶によって設けられ、水晶の電気軸は、第2方向D2に沿って延在してもよい。このとき、化学エッチングによって水晶片の外形形状を形成すると、形状異方性を有するエッチング残渣が形成される。これによれば、一対の振動腕部の剛性バランスが崩れ、例えば第1振動腕部の剛性が第2振動腕部よりも高くなるが、一対の穴を基部に設けることで一対の振動腕部の剛性バランスが調整できる。
The
一対の穴70は、中心線C1に対して電気軸の正方向側に設けられた第1穴71と、中心線C1に対して電気軸の負方向側に設けられた第2穴72と、を備え、第1穴71の内部空間の体積は、第2穴72の内部空間の体積よりも大きくてもよい。これによれば、第1振動腕部の剛性が第2振動腕部よりも高いときに、第1振動腕部の剛性を第2振動腕部の剛性よりも低下させることで、一対の振動腕部の剛性バランスが改善できる。
The pair of
以上説明したように、本発明の一態様によれば、振動特性を向上し、且つ信頼性の低下を抑制できる圧電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 piezoelectric vibration element capable of improving vibration characteristics and suppressing a 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。 The embodiments described above are for the purpose of facilitating the understanding of the present invention, and are not for the purpose of limiting and interpreting the present invention. The present invention can be modified / improved without departing from the gist thereof, and the present invention also includes the equivalents thereof. That is, those in which persons skilled in the art appropriately modify the design of 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, conditions, shape, size, and the like are not limited to those illustrated, and can be appropriately changed. Further, the elements included in each embodiment can be combined as much as technically possible, and combinations of these are included in the scope of the present invention as long as they include the features of the present invention.
1…水晶振動子
10…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…一対の穴
71…第1穴
72…第2穴
C1…中心線
L1,L2,L3…エッチング残渣DESCRIPTION OF
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方向に並ぶ一対の振動腕部と、
前記基部において、前記一対の振動腕部と前記第1方向において対向するように、前記第1方向及び前記第2方向と交差する第3方向に沿って設けられた一対の穴と
を備え、
前記一対の穴は、前記基部の前記第2方向における中心を通る前記第1方向に沿った仮想の中心線に対して非対称である、圧電振動素子。The base,
A pair of vibrating arms extending in a first direction from the base and aligned in a second direction intersecting the first direction;
The base includes a pair of holes provided along a third direction intersecting the first direction and the second direction so as to face the pair of vibrating arms in the first direction,
The piezoelectric vibrating element according to claim 1, wherein the pair of holes is asymmetric with respect to a virtual center line along the first direction passing through a center of the base in the second direction.
請求項1に記載の圧電振動素子。The pair of holes is a non-through hole,
The piezoelectric vibration element according to claim 1.
請求項1に記載の圧電振動素子。The pair of holes is a through hole,
The piezoelectric vibration element according to claim 1.
請求項1から3のいずれか1項に記載の圧電振動素子。The pair of holes have different lengths in the first direction,
The piezoelectric vibration element according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から4のいずれか1項に記載の圧電振動素子。The pair of holes have different widths in the second direction,
The piezoelectric vibration element according to any one of claims 1 to 4.
請求項1から5のいずれか1項に記載の圧電振動素子。The pair of holes have different depths in the third direction,
The piezoelectric vibration element according to any one of claims 1 to 5.
請求項1から6のいずれか1項に記載の圧電振動素子。The pair of holes have mutually different magnitudes of distance from the center line,
The piezoelectric vibration element according to any one of claims 1 to 6.
前記水晶の電気軸は、前記第2方向に沿って延在する、
請求項1から7のいずれか1項に記載の圧電振動素子。The base and the pair of vibrating arms are provided by quartz;
The electrical axis of the crystal extends along the second direction,
The piezoelectric vibration element according to any one of claims 1 to 7.
前記第1穴の内部空間の体積は、前記第2穴の内部空間の体積よりも大きい、
請求項8に記載の圧電振動素子。The pair of holes includes a first hole provided on the positive direction side of the electric axis with respect to the center line, and a second hole provided on the negative direction side of the electric axis with respect to the center line. ,
The volume of the inner space of the first hole is larger than the volume of the inner space of the second hole,
The piezoelectric vibration element according to claim 8.
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