KR20110097655A - 진동편, 진동자, 발진기, 및 전자 기기 - Google Patents

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아키노리 야마다
슈헤이 요시다
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

내충격 특성을 향상시킬 수 있는 진동편을 제공한다.
수정 진동편(1)은 수정의 결정축에 대해 소정의 각도로 잘라진 Z판이 에칭 성형된 진동편으로서, 기부(10)와, 기부로부터 Y축 방향에 뻗는 한 쌍의 진동팔(11)과, 기부를 X축 방향에 절결한 X축 플러스 방향 절결부(12)와 X축 마이너스 방향 절결부(13)를 구비하고, X축 플러스 방향 절결부는 기부를 X축의 마이너스측으로부터 플러스측으로 절결하고, X축 플러스 방향 절결부의 폭이 외주(10b)에 가까워짐에 따라 넓어지도록 형성되어 있다.

Description

진동편, 진동자, 발진기, 및 전자 기기{VIBRATING REED, VIBRATOR, OSCILLATOR, AND ELECTRONIC APPARATUS}
본 발명은 진동편(振動片), 이 진동편을 구비한 진동자(振動子), 이 진동편을 구비한 발진기(發振器), 및 이 진동편을 구비한 전자 기기에 관한 것이다.
특허 문헌 1에는 기부(基部)와, 기부로부터 돌출하여 형성되어 있는 진동 암부(이하, 진동팔이라고 함)를 가지고, 진동팔에 구부(溝部)가 형성되어 있는 진동편으로서, 기부에 절삭부(이하, 절결부라고 함)가 형성되어 있는 진동편이 개시되어 있다.
특허 문헌 1의 진동편은 기부에 절결부가 형성되어 있는 것에 의해, 진동팔로부터 기부로의 진동 누락이 감소하여, CI(크리스탈 임피던스)값(Q값)의 편차 억제가 도모되고 있다.
[선행 기술 문헌]
[특허 문헌]
[특허 문헌] 일본 특개 2002－280870호 공보
상기 진동편은 통상, 에칭에 의해 외형 형상이 형성되어 있다. 그리고 수정(水晶)을 기재(基材)로 한 진동편에 있어서는 수정의 결정(結晶)축에 대한 방향에 의해 에칭 속도가 다른 에칭 이방성을 가진다.
이 에칭 이방성에 기인하여, 진동편은 기부의 절결부의 선단(先端) 부분이 오버 에칭(에칭 과다)되는 것에 의해, 본래의 위치로부터 기부의 중앙측으로 들어가 있어, 예를 들어, 선단이 날카로운 쐐기와 같은, 응력이 집중하기 쉬운 형상으로 형성되는 일이 있다.
이로 인해, 진동편은 낙하 시 등 충격이 가해졌을 때에, 절결부의 선단 부분에 응력이 집중되어, 그 부분에서부터 파손될 우려가 있다.
본 발명은 상기 과제의 적어도 일부를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 이하의 형태 또는 적용예로서 실현되는 것이 가능하다.
[적용예 1] 본 적용예에 따른 진동편은, 수정의 결정축으로서 서로 직교하는 X축, Y축, 및 Z축에 대해 소정의 각도로 잘라진 Z판을 기재로 하고, 외형 형상이 에칭에 의해 형성된 진동편으로서, 절결부가 형성된 기부와; 상기 기부로부터 뻗는 진동팔을 구비하고, 상기 절결부는 상기 기부를 상기 X축의 마이너스측으로부터 플러스측으로 절결한 X축 플러스 방향 절결부를 포함하고, 상기 X축 플러스 방향 절결부의 상기 Y축 방향에 있어서 폭은 상기 X축 플러스 방향 절결부의 상기 X축의 마이너스측 단(端)에 있어서 최대이고, 상기 기부는 상기 X축 플러스 방향 절결부에 있어서, 상기 폭이 상기 X축의 상기 마이너스측의 상기 단으로부터 상기 X축의 상기 플러스측으로 향하여 서서히 좁아지는 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.
이것에 의하면, 진동편은 기부에 X축의 마이너스측으로부터 플러스측으로 절결한 X축 플러스 방향 절결부를 포함하는 절결부를 가지고 있다.
진동편은 상기 방향에 절결부를 마련하는 것에 의해, 진동 누락을 보다 효과적으로 억제할 수 있다. 그리고 진동편은 기부에 경사부를 가지는 것에 의해, 절결부의 선단 부분에 있어서 에칭의 진행 정도가 변화하여, 오버 에칭을 억제할 수 있다.
그 결과, 진동편은 절결부의 선단 부분에 있어서 응력 집중이 완화되기 때문에, 기부의 강도가 향상되어, 내충격 특성을 향상시킬 수 있다.
[적용예 2] 상기 적용예에 따른 진동편에 있어서, 상기 기부는 상기 X축의 상기 마이너스측의 상기 단으로부터 상기 X축의 상기 플러스측으로 향하여, 상기 X축 플러스 방향 절결부의 상기 폭이 좁아지도록 경사하고 있는 경사부를 가지는 것을 특징으로 한다.
이것에 의하면, 진동편의 기부는 X축의 마이너스측 단으로부터 X축의 상기 플러스측으로 향하여, X축 플러스 방향 절결부의 폭이 좁아지도록 경사하고 있는 경사부를 가지고 있다. 진동편은 기부에 경사부를 마련하는 것에 의해, X축 플러스 방향 절결부의 선단 부분에 있어서 에칭의 진행 정도가 변화하여, 오버 에칭을 억제할 수 있다.
그 결과, 진동편은 절결부의 선단 부분에 있어서 응력 집중이 완화되기 때문에, 기부의 강도가 향상되어, 내충격 특성을 향상시킬 수 있다.
[적용예 3] 상기 적용예에 따른 진동편에 있어서, 상기 경사부는 상기 절결부에 있어서 상기 Y축의 플러스측에 위치하는 일방의 변(邊)에 접속되고, 상기 일방의 변과 이루는 각도가 3도 ~ 35도의 범위 내인 것이 바람직하다.
이것에 의하면, 진동편은 Y축의 플러스측에 위치하는 일방의 변과 경사부가 이루는 각도가 3도 ~ 35도의 범위 내이다.
진동편은 일방의 변과 경사부가 이루는 각도가 상기 범위 내인 것에 의해, 효과적으로 오버 에칭을 억제할 수 있다. 또한, 상기 범위는 발명자 등이 현물과의 정합성을 검증한 다음 에칭의 시뮬레이션에 의한 해석 결과로부터 얻은 지견이다.
[적용예 4] 상기 적용예에 따른 진동편에 있어서, 상기 경사부는 상기 절결부에 있어서 상기 Y축의 마이너스측에 위치하는 타방의 변에 접속되고, 상기 타방의 변과 이루는 각도가 10도 ~ 30도의 범위 내인 것이 바람직하다.
이것에 의하면, 진동편은 Y축의 마이너스측에 위치하는 타방의 변과 경사부가 이루는 각도가 10도 ~ 30도의 범위 내이다.
진동편은 타방의 변과 경사부가 이루는 각도가 상기 범위 내인 것에 의해, 효과적으로 오버 에칭을 억제할 수 있다. 또한, 상기 범위는 발명자 등이 현물과의 정합성을 검증한 다음의 시뮬레이션에 의한 해석 결과로부터 얻은 지견이다.
[적용예 5] 상기 적용예에 따른 진동편에 있어서, 상기 절결부는 상기 기부를 상기 X축의 플러스측으로부터 마이너스측으로 절결한 X축 마이너스 방향 절결부를 포함하고, 상기 X축 플러스 방향 절결부 및 상기 X축 마이너스 방향 절결부는 상기 Y축 방향에 있어서 동일한 위치에 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이것에 의하면, 진동편은 절결부가 X축 플러스 방향 절결부와 상기 X축 마이너스 방향 절결부의 쌍으로 마련되고, 진동팔이 뻗는 방향을 따른 기부의 중심선을 대칭축으로 하여 대칭 형상으로 형성되어 있기 때문에, 밸런스가 잡힌 진동을 얻을 수 있다.
[적용예 6] 상기 적용예에 따른 진동편에 있어서, 상기 진동팔을 복수 개 구비하고, 상기 복수 개의 진동팔과, 상기 기부를 포함하여 음차(音叉)를 구성하는 것이 바람직하다.
이것에 의하면, 진동편은 진동팔을 복수 개 구비하고, 복수 개의 진동팔과 기부를 포함하여 음차를 구성하기 때문에, 내충격 특성이 향상된 진동편을 제공할 수 있다.
[적용예 7] 본 적용예에 따른 진동자는 상기 적용예 중 어느 일례에 기재된 진동편과, 상기 진동편을 수용하는 패키지를 구비한 것을 특징으로 한다.
이것에 의하면, 진동자는 내충격 특성이 향상된 진동편을 구비하기 때문에, 내충격 특성을 향상시킬 수 있다.
[적용예 8] 본 적용예에 따른 발진기는 상기 적용예 중 어느 일례에 기재된 진동편과; 상기 진동편을 발진시키는 발진 회로를 가지는 회로 소자와; 상기 진동편 및 상기 회로 소자를 수용하는 패키지를 구비한 것을 특징으로 한다.
이것에 의하면, 발진기는 내충격 특성이 향상된 진동편을 구비하기 때문에, 내충격 특성을 향상시킬 수 있다.
[적용예 9] 본 적용예에 따른 전자 기기는 상기 적용예 중 어느 일례에 기재된 진동편과, 상기 진동편을 발진시키는 발진 회로를 가지는 회로 소자를 구비한 것을 특징으로 한다.
이것에 의하면, 전자 기기는 내충격 특성이 향상된 진동편을 구비하기 때문에, 내충격 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 내충격 특성이 향상된 진동편, 이 진동편을 구비한 진동자, 이 진동편을 구비한 발진기, 및 이 진동편을 구비한 전자 기기를 제공할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태의 진동편의 개략 구성을 나타내는 모식도이고, (A)는 평면도, (B)는 (A)의 단면도.
도 2는 도 1(A)의 주요부 확대도.
도 3은 절결부에 있어서 경사부의 각도와 선단 부분의 에칭 형상의 관계를 나타내는 도면.
도 4는 제2 실시 형태의 진동편의 개략 구성을 나타내는 모식도이고, (A)는 평면도, (B)는 (A)의 단면도.
도 5는 도 4(A)의 주요부 확대도.
도 6은 절결부에 있어서 경사부의 각도와 선단 부분의 에칭 형상의 관계를 나타내는 도면.
도 7은 제3 실시 형태의 진동자의 개략 구성을 나타내는 모식도이고, (A)는 평면도, (B)는 (A)의 단면도.
도 8은 제4 실시 형태의 발진기의 개략 구성을 나타내는 모식도이고, (A)는 평면도, (B)는 (A)의 단면도.
도 9는 본 발명에 관한 전자 기기의 일례로서의 휴대 전화기의 개략을 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명에 관한 전자 기기의 일례로서의 휴대 전화기의 회로 블록도이다.
도 11은 본 발명에 관한 전자 기기의 일례로서의 퍼스널 컴퓨터의 개략을 나타내는 사시도이다.
이하, 본 발명을 구체화한 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
(제1 실시 형태)
도 1은 제1 실시 형태의 진동편의 개략 구성을 나타내는 모식도이고, 도 1(A)는 평면도, 도 1(B)는 도 1(A)의 A－A선에서의 단면도이다. 도 2는 도 1(A)의 B부 확대도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 진동편으로서의 수정 진동편(1)은 수정의 원석 등으로부터, 수정의 결정축으로서 서로 직교하는 X축, Y축, Z축에 대해 소정의 각도로 잘라진 Z판을 기재로 하고, 외형 형상이 포토리소그래피 기술을 이용한 에칭(웨트 에칭)에 의해 형성된 진동편이다. 또한, 본 실시 형태의 에칭은 풀루오르화 수소산을 포함하는 에칭 용액을 이용하여 행해진다.
여기서, Z판은 절출면(切出面; 주면(主面)(10a))이 Z축에 대해 거의 직교한 것을 말하며, 이 Z축에 직교한 주면(10a)이, X축의 플러스측으로부터 보아 Y축으로부터 Z축의 방향으로 반시계 회전 또는 시계 회전으로 0도 ~ 수도의 범위에서 회전한 상태로 잘라진 것도 포함한다.
수정 진동편(1)은 X축이 전기축, Y축이 기계축, Z축이 광축으로 되도록, 수정의 단결정으로부터 잘라진다.
수정 진동편(1)은 X축과 Y축으로 이루어지는 X－Y면을, X축과 Y축의 교점(좌표 원점)으로부터 보아 X축 회전으로 각도 0도 내지 5도 기운 면을 따른 Z판을 이용할 수 있다.
또한, 수정 진동편(1)은 수정으로부터 자르는 각도의 오차를, X축, Y축 및 Z축의 각각에 대해 다소의 범위(예를 들어, 0도 ~ 5도 정도의 범위)에서 허용할 수 있다.
수정 진동편(1)은 기부(10)와 기부(10)로부터 Y축 방향에 뻗는 서로 거의 평행한 한 쌍의 진동팔(11)과, 기부(10)로부터 X축 방향에 돌출하여, 진동팔(11)측에 절곡(折曲)하여 Y축 방향에 뻗는 한 쌍의 지지부(14)를 구비하고 있다. 그리고 기부(10)에는 X축 방향에 절결된 한 쌍의 절결부(X축의 마이너스측으로부터 플러스측으로 절결된 X축 플러스 방향 절결부(12), X축의 플러스측으로부터 마이너스측으로 절결된 X축 마이너스 방향 절결부(13))가 형성되어 있다.
수정 진동편(1)은 기부(10)와 한 쌍의 진동팔(11)을 포함하여 음차를 구성하는 것에 의해, 음차형 진동편으로 되어 있고, 지지부(14)의 소정 위치에 형성된 도시하지 않은 마운트 전극을 개재하여 패키지 등의 외부 부재에 고정되어 있다.
진동팔(11)은 기부(10)측에 위치하는 암부(15)와, 암부(15)보다도 선단측에 위치하고, 암부(15)보다도 폭이 넓은 추부(錘部; 16)와, 진동팔(11)이 뻗는 방향(Y축 방향)을 따라서 형성되고, 한 쌍의 진동팔(11)이 늘어선 방향(X축 방향)으로 절단한, 진동팔(11)의 단면 형상이 H자 형상으로 되는 구부(17)를 가지고 있다.
수정 진동편(1)은 진동팔(11)에 형성된 도시하지 않은 여진(勵振) 전극에, 마운트 전극을 경유하여 외부로부터 구동 신호가 인가되는 것에 의해, 한 쌍의 진동팔(11)이 소정의 주파수(예를 들어, 32kHz)로 화살표 C방향 및 화살표 D 방향에 교대로 굴곡 진동(공진)한다.
여기서, 한 쌍의 절결부(X축의 마이너스측으로부터 플러스측으로 절결한 X축 플러스 방향 절결부(12)와 X축의 플러스측으로부터 마이너스측으로 절결된 X축 마이너스 방향 절결부(13))에 대해 상술한다.
X축 플러스 방향 절결부(12)는 기부(10)를 X축의 마이너스측으로부터 플러스측으로 절결하여 형성되어 있다.
그리고 도 2에 나타내는 바와 같이, 기부(10)는 X축 플러스 방향 절결부(12)에 있어서, 절결 방향을 따른 변(12a, 12b) 중, Y축의 플러스측에 위치하는 일방의 변으로서의 변(12a)과 기부(10)의 외주(外周; 10b) 사이에, X축 플러스 방향 절결부(12)의 폭이 외주(10b)에 가까워짐에 따라 넓어지도록 형성된 경사부(12c)를 가진다. 환언하면, X축 플러스 방향 절결부(12)는 X축 플러스 방향 절결부의 Y축 방향에 있어서 폭이, X축 플러스 방향 절결부(12)의 X축의 마이너스측 단인 기부(10)의 외주(10b) 위치에 있어서 최대이고, X축의 마이너스측 단인 외주(10b)로부터 X축의 플러스측으로 향하여 서서히 좁아지는 형상으로 되어 있다.
경사부(12c)는 상기와 같이, X축 플러스 방향 절결부(12)에 대해 Y축의 플러스측에 위치하는 변(12a)에 접속되고, 변(12a)과 이루는 각도 θ가 3도 ~ 35도의 범위 내로 되도록 형성되어 있다.
한편, X축 마이너스 방향 절결부(13)는, 도 1(A)에 나타내는 바와 같이, X축 플러스 방향 절결부(12)와 쌍으로 되도록 마련되고, 진동팔(11)이 뻗는 방향(Y축 방향)을 따른 기부(10)의 중심선(10c)을 대칭축으로 하여, X축 플러스 방향 절결부(12)와 대칭 형상으로 형성되어 있다.
여기서, X축 플러스 방향 절결부(12)에 있어서 경사부(12c)의 각도 θ와, X축 플러스 방향 절결부(12)의 선단 부분의 에칭 형상의 관계에 대해, 발명자 등의 시뮬레이션에 의한 해석 결과에 기초하여 설명한다.
도 3은 절결부에 있어서 경사부의 각도와 선단 부분의 에칭 형상의 관계를 나타내는 도면이다.
시뮬레이션에 의해 얻어진 에칭 형상에 대해서는 3 단계로 평가하여, 응력이 집중하기 쉬운 형상 순서로 ×:불량, ○：양호, ◎：우량으로 나타내고 있다. 에칭 형상은 ○, ◎의 평가이면, 응력이 집중하기 어려워서 양산에 적용할 수 있는 것이라고 판단된다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 에칭 형상은 경사부(12c)의 각도 θ가 3도 ~ 35도의 범위 내에서 ○ 이상이고, 특히 10도 ~ 30도의 범위 내에서 ◎이다. 이에 대해, 에칭 형상은 경사부(12c)의 각도 θ가 0도, 37도, 40에서 ×이다.
이 해석 결과에 의하면, 경사부(12c)의 각도 θ는 3도 ~ 35도의 범위 내가 바람직하고, 10도 ~ 30도의 범위 내가 보다 바람직하다. 또, 각도 θ는 에칭 이방성의 영향을 주는 경사부(12c)의 형성 정밀도의 관점에서 보면, 거의 30도로 하는 것이 특히 바람직하다.
시뮬레이션에 의한 에칭 형상에 대해 상술하면, 도 2의 2점 쇄선은 경사부(12c)가 없는 경우(종래 형상으로서, 도 3의 각도 θ가 0도인 경우) 선단 부분의 형상을 나타내고 있다.
이 경우에는 X축 플러스 방향 절결부(12)의 선단 부분이 크게 오버 에칭되고 실선으로 나타낸 본래의 원호 형상보다 기부(10)의 중앙측에 들어가서, 선단이 날카로운 쐐기와 같은, 응력이 집중하기 쉬운 형상으로 형성되어 있다.
이에 대해, 경사부(12c)의 각도 θ가 3도 ~ 35도의 범위 내인 경우에는, X축 플러스 방향 절결부(12)의 선단 부분에 있어서 에칭의 진행 정도가 변화하여, 오버 에칭이 억제되고, X축 플러스 방향 절결부(12)의 선단 부분이 실선으로 나타낸 본래의 원호 형상에 근사한 형상으로 형성되어 있다.
상술한 바와 같이, 제1 실시 형태의 수정 진동편(1)은 기부(10)를 X축 방향에 절결한 X축 플러스 방향 절결부(12)와 X축 마이너스 방향 절결부(13)가 형성되어 있다. 그리고 수정 진동편(1)은 기부(10)가 X축 플러스 방향 절결부(12)에 있어서, X축의 마이너스측으로부터 플러스측으로 절결하는 방향을 따른 변(12a, 12b) 중, Y축의 플러스측에 위치하는 변(12a)과 기부(10)의 외주(10b) 사이에, X축 플러스 방향 절결부(12)의 폭이 외주(10b)에 가까워짐에 따라 넓어지도록 형성된 경사부(12c)를 가진다.
이것에 의하면, 수정 진동편(1)은 상기 방향에 X축 플러스 방향 절결부(12)와 X축 마이너스 방향 절결부(13)를 마련하는 것에 의해, 진동 누락을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
그리고 수정 진동편(1)은 X축 플러스 방향 절결부(12)에 경사부(12c)를 가지는 것에 의해, X축 플러스 방향 절결부(12)의 선단 부분에 있어서 에칭의 진행 정도가 변화하여, 오버 에칭을 억제할 수 있다.
그 결과, 수정 진동편(1)은 X축 플러스 방향 절결부(12)의 선단 부분에 있어서 응력 집중이 완화되기 때문에, 기부(10)의 강도가 향상되어, 내충격 특성을 향상시킬 수 있다.
또, 수정 진동편(1)은 경사부(12c)와 변(12a)이 이루는 각도 θ가 3도 ~ 35도의 범위 내이면, 효과적으로 오버 에칭을 억제할 수 있고, 경사부(12c)와 변(12a)이 이루는 각도 θ가 10도 ~ 30도의 범위 내이면, 보다 효과적으로 오버 에칭을 억제할 수 있다.
또, 전술에서는 경사부(12c)가 직선 형상인 예로 설명했지만 이것에 한정하지 않으며, 예를 들어 원호 형상, 계단 형상 등이어도 좋다. 환언하면 X축 플러스 방향 절결부(12)는 X축 플러스 방향 절결부의 Y축 방향에 있어서 폭이, 당해 X축 플러스 방향 절결부의 X축의 마이너스측 단(기부(10)의 외주(10b))에 있어서 최대이고, X축의 마이너스측 단(기부(10)의 외주(10b))으로부터 X축의 플러스측으로 향하여 서서히 좁아지는 형상이면 좋다.
또, 수정 진동편(1)은 X축 플러스 방향 절결부(12)와 X축 마이너스 방향 절결부(13)가 쌍으로 마련되고, 진동팔(11)이 뻗는 방향(Y축 방향)을 따른 기부(10)의 중심선(10c)을 대칭축으로 하여, X축 플러스 방향 절결부(12)와 X축 마이너스 방향 절결부(13)가 대칭 형상으로 형성되어 있기 때문에, 밸런스가 잡힌 굴곡 진동을 얻을 수 있다.
또, 수정 진동편(1)은 진동팔(11)을 한 쌍(2개) 구비하고, 2개의 진동팔(11)과 기부(10)를 포함하여 음차를 구성하기 때문에, 내충격 특성이 향상된 음차형 진동편을 제공할 수 있다.
또한, 수정 진동편(1)은 수정의 에칭 이방성에 의해 X축 마이너스 방향 절결부(13)의 선단 부분이 오버 에칭되기 어렵기 때문에, X축 마이너스 방향 절결부(13)에는 경사부가 없어도 좋다.
(제2 실시 형태)
도 4는 본 발명에 관한 전자 기기에 이용되는 제2 실시 형태의 진동편의 개략 구성을 나타내는 모식도이고, 도 4(A)는 평면도, 도 4(B)는 도 4(A)의 E－E선에서의 단면도이다. 도 5는 도 4(A)의 F부 확대도이다.
또한, 제1 실시 형태와의 공통 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하여 설명을 생략하고, 제1 실시 형태와 다른 부분을 중심으로 설명한다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 진동편으로서의 수정 진동편(2)은 X축 플러스 방향 절결부(12)와 X축 마이너스 방향 절결부(13)의 형상이 제1 실시 형태와 다르다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 수정 진동편(2)의 기부(10)는 X축 플러스 방향 절결부(12)에 있어서, 절결 방향을 따른 변(12a, 12b) 중, Y축의 마이너스측에 위치하는 타방의 변으로서의 변(12b)과 기부(10)의 외주(10b) 사이에, X축 플러스 방향 절결부(12)의 폭이 외주(10b)에 가까워짐에 따라 넓어지도록 형성된 경사부(12d)를 가진다. 환언하면, X축 플러스 방향 절결부(12)는 X축 플러스 방향 절결부의 Y축 방향에 있어서 폭이, X축 플러스 방향 절결부(12)의 X축의 마이너스측 단인 기부(10)의 외주(10b) 위치에 있어서 최대이고, X축의 마이너스측 단인 외주(10b)로부터 X축의 플러스측으로 향하여 서서히 좁아지는 형상으로 되어 있다.
경사부(12d)는 상기와 같이, X축 플러스 방향 절결부(12)에 있어서 Y축의 마이너스측에 위치하는 변(12b)에 접속되고, 변(12b)과 이루는 각도 θ1이 10도 ~ 30도의 범위 내로 되도록 형성되어 있다.
한편, X축 마이너스 방향 절결부(13)는, 도 4(A)에 나타내는 바와 같이, X축 플러스 방향 절결부(12)와 쌍으로 되도록 마련되고, 진동팔(11)이 뻗는 방향(Y축 방향)을 따른 기부(10)의 중심선(10c)을 대칭축으로 하여, X축 플러스 방향 절결부(12)와 대칭 형상으로 형성되어 있다.
여기서, X축 플러스 방향 절결부(12)에 있어서 경사부(12d)의 각도 θ1과, X축 플러스 방향 절결부(12)의 선단 부분의 에칭 형상의 관계에 대해, 발명자 등의 시뮬레이션에 의한 해석 결과에 기초하여 설명한다.
도 6은 절결부에 있어서 경사부의 각도와 선단 부분의 에칭 형상의 관계를 나타내는 도면이다.
시뮬레이션에 의해 얻어진 에칭 형상에 대해서는 2 단계로 평가하여, 응력이 집중하기 쉬운 형상 순서로 ×:불량, ○：양호로 나타내고 있다. 에칭 형상은 ○의 평가이면, 응력이 집중하기 어려워서 양산에 적용할 수 있는 것이라고 판단된다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 에칭 형상은 경사부(12d)의 각도 θ1이 10도 ~ 30도의 범위 내에서 ○이다. 이에 대해, 에칭 형상은 경사부(12d)의 각도 θ1이 0도에서 ×이다.
이 해석 결과에 의하면, 경사부(12d)의 각도 θ1은 10도 ~ 30도의 범위 내가 바람직하다는 것을 알 수 있다.
시뮬레이션에 의한 에칭 형상에 대해 상술하면, 도 5의 2점 쇄선은 경사부(12d)가 없는 경우(종래 형상으로서 도 6의 각도 θ1이 0도인 경우) 선단 부분의 형상을 나타내고 있다.
이 경우에는 제1 실시 형태와 동일하게, X축 플러스 방향 절결부(12)의 선단 부분이 크게 오버 에칭되고, 실선으로 나타낸 본래의 원호 형상보다 기부(10)의 중앙측에 들어가서, 선단이 날카로운 쐐기와 같은, 응력이 집중하기 쉬운 형상으로 형성되어 있다.
이에 대해, 경사부(12d)의 각도 θ1이 10도 ~ 30도의 범위 내인 경우에는, X축 플러스 방향 절결부(12)의 선단 부분에 있어서 에칭의 진행 정도가 변화하여, 오버 에칭이 억제되고, X축 플러스 방향 절결부(12)의 선단 부분이 실선으로 나타낸 본래의 원호 형상에 근사한 형상으로 형성되어 있다.
상술한 바와 같이, 제2 실시 형태의 수정 진동편(2)은 기부(10)가 X축 플러스 방향 절결부(12)의 절결 방향을 따른 변(12a, 12b) 중, Y축의 마이너스측에 위치하는 변(12b)과 기부(10)의 외주(10b) 사이에, X축 플러스 방향 절결부(12)의 폭이 외주(10b)에 가까워짐에 따라 넓어지도록 형성된 경사부(12d)를 가진다.
그리고 수정 진동편(2)은 경사부(12d)와 변(12b)이 이루는 각도 θ1이 10도 ~ 30도의 범위 내로 되도록 형성되어 있다.
이로 인해, 수정 진동편(2)은 X축 플러스 방향 절결부(12)의 선단 부분에 있어서 에칭의 진행 정도가 변화하여, 오버 에칭을 억제할 수 있다.
그 결과, 수정 진동편(2)은 X축 플러스 방향 절결부(12)의 선단 부분에 있어서 응력 집중이 완화되기 때문에, 기부(10)의 강도가 향상되어, 내충격 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 수정 진동편(2)은 수정의 에칭 이방성에 의해 X축 마이너스 방향 절결부(13)의 선단 부분이 오버 에칭되기 어렵기 때문에, X축 마이너스 방향 절결부(13)에는 경사부가 없어도 좋다.
또한, 상기 각 실시 형태에서는 진동팔(11)의 수를 2개로 했지만, 이것으로 한정하는 것이 아니며, 1개 또는 3개 이상이어도 좋다.
또, 지지부(14), 추부(16), 구부(17)는 없어도 좋다. 또, 진동팔(11)의 굴곡 진동의 방향은 진동팔(11)의 두께 방향(Z축 방향)이어도 좋다. 또, 경사부(12c)와 경사부(12d)는 병용되어도 좋다.
(제3 실시 형태)
다음에, 제3 실시 형태로서 상기에서 설명한 수정 진동편을 구비한 진동자에 대해 설명한다.
도 7은 제3 실시 형태의 진동자의 개략 구성을 나타내는 모식도이고, 도 7(A)는 평면도, 도 7(B)는 도 7(A)의 G－G선에서의 단면도이다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 진동자로서의 수정 진동자(5)는 제1 실시 형태의 수정 진동편(1)과, 수정 진동편(1)을 수용하는 패키지(80)를 구비하고 있다.
패키지(80)는 패키지 베이스(81), 심 링(82), 덮개(85) 등으로 구성되어 있다.
패키지 베이스(81)는 수정 진동편(1)을 수용할 수 있도록 오목부가 형성되고, 그 오목부에 수정 진동편(1)의 도시하지 않은 마운트 전극과 접속되는 접속 패드(88)가 마련되어 있다.
접속 패드(88)는 패키지 베이스(81) 내의 배선에 접속되고, 패키지 베이스(81)의 외주부에 마련된 외부 접속 단자(83)와 도통 가능하게 구성되어 있다.
패키지 베이스(81)의 오목부의 주위에는 심 링(82)이 마련되어 있다. 추가로, 패키지 베이스(81)의 저부(底部)에는 관통 구멍(86)이 마련되어 있다.
수정 진동편(1)은 패키지 베이스(81)의 접속 패드(88)에 도전성 접착제(84)를 통해 접착 고정되어 있다. 그리고 패키지(80)는 패키지 베이스(81)의 오목부를 덮는 덮개(85)와 심 링(82)이 심 용접되어 있다.
패키지 베이스(81)의 관통 구멍(86)에는 금속 재료 등으로 이루어지는 봉지재(87)가 충전되어 있다. 이 봉지재(87)는 감압 분위기 내에서 용융(溶融) 후 고체화되어, 패키지 베이스(81) 내부가 감압 상태를 유지할 수 있도록, 관통 구멍(86)을 기밀(氣密)하게 봉지하고 있다.
수정 진동자(5)는, 외부 접속 단자(83)를 통한 외부로부터의 구동 신호에 의해 수정 진동편(1)이 여진되어, 소정의 주파수(예를 들어, 32kHz)에서 발진한다.
상술한 바와 같이, 수정 진동자(5)는 내충격 특성이 향상된 수정 진동편(1)을 구비하고 있기 때문에, 내충격 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 수정 진동자(5)는 수정 진동편(1) 대신에 수정 진동편(2)을 이용해도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(제4 실시 형태)
다음에, 제4 실시 형태로서 상기에서 설명한 수정 진동편을 구비한 발진기에 대해 설명한다.
도 8은 제4 실시 형태의 발진기의 개략 구성을 나타내는 모식도이고, 도 8(A)는 평면도, 도 8(B)는 도 8(A)의 J－J선에서의 단면도이다.
발진기로서의 수정 발진기(6)는 상기 수정 진동자(5)의 구성에 회로 소자를 추가로 구비한 구성으로 되어 있다. 또한, 수정 진동자(5)와의 공통 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하고 상세 설명을 생략한다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 수정 발진기(6)는 제1 실시 형태의 수정 진동편(1)과, 수정 진동편(1)을 발진시키는 발진 회로를 가지는 회로 소자로서의 IC 칩(91)과, 수정 진동편(1) 및 IC 칩(91)을 수용하는 패키지(80)를 구비하고 있다.
IC 칩(91)은 패키지 베이스(81)의 저부에 고착되고, 금선 등의 금속 와이어(92)에 의해 다른 배선과 접속되어 있다.
수정 발진기(6)는, IC 칩(91)의 발진 회로로부터의 구동 신호에 의해 수정 진동편(1)이 여진되어, 소정의 주파수(예를 들어, 32kHz)에서 발진한다.
상술한 바와 같이, 수정 발진기(6)는 내충격 특성이 향상된 수정 진동편(1)을 구비하고 있기 때문에, 내충격 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 수정 발진기(6)는 수정 진동편(1) 대신에 수정 진동편(2)을 이용해도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
《전자 기기》
상기에서 설명한 각 실시 형태의 수정 진동편은 각종 전자 기기에 적용할 수 있어, 얻어지는 전자 기기는 신뢰성이 높은 것으로 된다. 또한, 본 전자 기기로는 상기 실시 형태에서 설명한 진동자 및 발진기를 이용해도 좋다.
도 9, 및 도 10은 본 발명의 전자 기기의 일례로서의 휴대 전화기를 나타낸다. 도 9는 휴대 전화기 외관의 개략을 나타내는 사시도이고, 도 10은 휴대 전화기의 회로부를 설명하는 회로 블록도이다.
이 휴대 전화기(300)는 상술한 수정 진동편(1) 또는 수정 진동편(2)을 이용할 수 있다. 본례에서는 수정 진동편(1)을 이용한 예로 설명한다. 또, 수정 진동편(1)의 구성, 작용에 대해서는 동일 부호를 이용 등을 하고, 그 설명을 생략한다.
도 9에 나타내는 바와 같이 휴대 전화기(300)는 표시부인 LCD(Liquid　Crystal　Display; 301), 숫자 등의 입력부인 키(302), 마이크로폰(303), 스피커(311), 도시하지 않지만 수정 진동편(1)을 발진시키는 발진 회로를 포함하는 회로부 등이 마련되어 있다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 휴대 전화기(300)에서 송신하는 경우는, 이용자가 자기의 소리를 마이크로폰(303)에 입력하면, 신호는 펄스폭 변조ㆍ부호화 블록(304)과 변조기／복조기 블록(305)을 거쳐 트랜스미터(306), 안테나 스위치(307)를 거쳐 안테나(308)로부터 송신된다.
한편, 타인의 전화기로부터 송신된 신호는 안테나(308)로 수신되고, 안테나 스위치(307), 수신 필터(309)를 거쳐, 리시버(310)로부터 변조기／복조기 블록(305)에 입력된다. 그리고 변조 또는 복조된 신호가 펄스폭 변조ㆍ부호화 블록(304)을 거쳐 스피커(311)에 소리로서 출력되도록 되어 있다.
이 중, 안테나 스위치(307)나 변조기／복조기 블록(305) 등을 제어하기 위한 컨트롤러(312)가 마련되어 있다.
이 컨트롤러(312)는 상술한 것 외에, 표시부인 LCD(301)나 숫자 등의 입력부인 키(302), 추가로 RAM(313)이나 ROM(314) 등도 제어하기 때문에, 고정밀도인 것이 요구된다. 또, 휴대 전화기(300) 소형화의 요청도 있다.
이와 같은 요청에 합치하는 것으로서 상술한 수정 진동편(1)이 이용되고 있다.
또한, 휴대 전화기(300)는 다른 구성 블록으로서, 온도 보상형 수정 발진기 리시버용 신디사이저(316), 트랜스미터용 신디사이저(317) 등을 가지고 있지만 설명을 생략한다.
이 휴대 전화기(300)에 이용되고 있는 상기 수정 진동편(1)은 기부(10)에 절결부를 마련하는 것에 의해, 진동 누락을 보다 효과적으로 억제할 수 있다. 추가로, 수정 진동편(1)은 절결부에 경사부(12c)를 마련하는 것에 의해, 절결부의 선단 부분에 있어서 에칭의 진행 정도가 변화하여, 오버 에칭을 억제할 수 있다.
그 결과, 수정 진동편(1)은 절결부의 선단 부분에 있어서 응력 집중이 완화되기 때문에, 기부(10)의 강도가 향상되어, 내충격 특성을 향상시킬 수 있다.
따라서, 수정 진동편(1)을 이용하고 있는 전자 기기(휴대 전화기(300))는 안정된 특성을 가짐과 동시에, 내충격 특성을 향상시키는 것이 가능해진다.
본 발명의 수정 진동편(1)을 구비하는 전자 기기로서는 도 11에 나타내는 퍼스널 컴퓨터(모바일형 퍼스널 컴퓨터; 400)도 들고 있다. 퍼스널 컴퓨터(400)는 표시부(401), 입력 키부(402) 등을 구비하고 있고, 그 전기적 제어의 기준 클록으로서 상술한 수정 진동편(1)이 이용되고 있다.
또, 본 발명의 수정 진동편(1)을 구비하는 전자 기기로서는 전술한 바에 더해, 예를 들어 디지털 카메라, 잉크젯식 토출(吐出) 장치(예를 들어 잉크젯 프린터), 랩탑형 퍼스널 컴퓨터, 텔레비젼, 비디오 카메라, 비디오 테이프 레코더, 카내비게이션 장치, 페이저, 전자 수첩(통신 기능 첨부도 포함), 전자 사전, 계산기, 전자 게임기기, 워드프로세서, 워크스테이션, 텔레비젼 전화, 방범용 TV 모니터, 전자 쌍안경, POS 단말, 의료 기기(예를 들어 전자 체온계, 혈압계, 혈당계, 심전도 계측 장치, 초음파 진단 장치, 전자 내시경), 어군 탐지기, 각종 측정 기기, 계기류(예를 들어, 차량, 항공기, 선박의 계기류), 플라이트 시뮬레이션 등을 들 수 있다.
이상, 본 발명의 전자 기기를, 도시된 실시 형태에 기초하여 설명했지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것이 아니며, 각 부의 구성은 동일한 기능을 가지는 임의 구성의 것으로 치환할 수 있다. 또, 본 발명에, 다른 임의의 구성물이 부가되어 있어도 좋다. 또, 본 발명은 상기 각 실시 형태 중, 임의의 2개 이상 구성(특징)을 조합한 것이어도 좋다.
예를 들어, 상술한 실시 형태에서는 수정 진동편이 진동부로서 2개의 진동팔을 가지는 경우를 예로 설명했지만, 진동팔의 수는 3개 이상이어도 좋다.
또, 상기 실시 형태에서 설명한 수정 진동편은 전압 제어 수정 발진기(VCXO), 온도 보상 수정 발진기(TCXO), 항온조 첨부 수정 발진기(OCXO) 등의 압전 발진기 이외에, 자이로 센서 등에 적용할 수 있다.
1, 2ㆍㆍㆍ진동편으로서의 수정 진동편,
5ㆍㆍㆍ진동자로서의 수정 진동자,
6ㆍㆍㆍ발진기로서의 수정 발진기,
10ㆍㆍㆍ기부,
10aㆍㆍㆍ주면(절출면),
10bㆍㆍㆍ외주(X축 플러스 방향 절결부의 X축의 마이너스측 단),
11ㆍㆍㆍ진동팔,
12ㆍㆍㆍ절결부로서의 X축 플러스 방향 절결부,
12aㆍㆍㆍ일방의 변으로서의 변,
12bㆍㆍㆍ타방의 변으로서의 변,
12c, 12dㆍㆍㆍ경사부,
13ㆍㆍㆍ절결부로서의 X축 마이너스 방향 절결부,
14ㆍㆍㆍ지지부,
15ㆍㆍㆍ암부,
16ㆍㆍㆍ추부,
17ㆍㆍㆍ구부,
80ㆍㆍㆍ패키지,
81ㆍㆍㆍ패키지 베이스,
82ㆍㆍㆍ심 링,
83ㆍㆍㆍ외부 접속 단자,
84ㆍㆍㆍ도전성 접착제,
85ㆍㆍㆍ덮개,
86ㆍㆍㆍ관통 구멍,
87ㆍㆍㆍ봉지재,
88ㆍㆍㆍ접속 패드,
91ㆍㆍㆍ회로 소자로서의 IC 칩,
92ㆍㆍㆍ금속 와이어,
300ㆍㆍㆍ전자 기기로서의 휴대 전화기,
400ㆍㆍㆍ전자 기기로서의 퍼스널 컴퓨터.

Claims (9)

  1. 수정(水晶)의 결정(結晶)축으로서 서로 직교하는 X축, Y축, 및 Z축에 대해 소정의 각도로 잘라진 Z판을 기재(基材)로 하고, 외형 형상이 에칭에 의해 형성된 진동편(振動片)으로서,
    절결부가 형성된 기부(基部)와.
    상기 기부로부터 뻗는 진동팔(振動腕)을 구비하고,
    상기 절결부는 상기 기부를 상기 X축의 마이너스측으로부터 플러스측으로 절결한 X축 플러스 방향 절결부를 포함하고,
    상기 X축 플러스 방향 절결부의 상기 Y축 방향에 있어서 폭은 상기 X축 플러스 방향 절결부의 상기 X축의 마이너스측 단(端)에 있어서 최대이고,
    상기 기부는 상기 X축 플러스 방향 절결부에 있어서, 상기 폭이 상기 X축의 상기 마이너스측의 상기 단으로부터 상기 X축의 상기 플러스측으로 향하여 서서히 좁아지는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 진동편.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기부는 상기 X축의 상기 마이너스측의 상기 단으로부터 상기 X축의 상기 플러스측으로 향하여, 상기 X축 플러스 방향 절결부의 상기 폭이 좁아지도록 경사하고 있는 경사부를 가지는 것을 특징으로 하는 진동편.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 경사부는 상기 절결부에 있어서 상기 Y축의 플러스측에 위치하는 일방의 변(邊)에 접속되고, 상기 일방의 변과 이루는 각도가 3도 ~ 35도의 범위 내인 것을 특징으로 하는 진동편.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 경사부는 상기 절결부에 있어서 상기 Y축의 마이너스측에 위치하는 타방의 변에 접속되고, 상기 타방의 변과 이루는 각도가 10도 ~ 30도의 범위 내인 것을 특징으로 하는 진동편.
  5. 청구항 1에 기재된 있어서,
    상기 절결부는 상기 기부를 상기 X축의 플러스측으로부터 마이너스측으로 절결한 X축 마이너스 방향 절결부를 포함하고,
    상기 X축 플러스 방향 절결부 및 상기 X축 마이너스 방향 절결부는 상기 Y축 방향에 있어서 동일한 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 진동편.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 진동팔을 복수 개 구비하고, 상기 복수 개의 진동팔과, 상기 기부를 포함하여 음차(音叉)를 구성하는 것을 특징으로 하는 진동편.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 진동편과,
    상기 진동편을 수용하는 패키지를 구비한 것을 특징으로 하는 진동자.
  8. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 진동편과,
    상기 진동편을 발진(發振)시키는 발진 회로를 가지는 회로 소자와,
    상기 진동편 및 상기 회로 소자를 수용하는 패키지를 구비한 것을 특징으로 하는 발진기.
  9. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 진동편과,
    상기 진동편을 발진시키는 발진 회로를 가지는 회로 소자를 구비한 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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