KR20120098491A - 압전진동소자, 이를 구비한 압전디바이스 및 전자기기 - Google Patents

압전진동소자, 이를 구비한 압전디바이스 및 전자기기 Download PDF

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다카노부 마츠모토
아키노리 야마다
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

압전기판(7)은 진동암(15a, 15b), 진동암의 한쪽의 단부 사이를 연접하는 기부(10), 진동암(15a, 15b)의 다른 쪽의 단부에 각각 형성되어 대폭으로 또한 제1 홈부(22a ~ 24b)가 형성된 추부(20a, 20b) 및 각 진동암(15a, 15b)의 진동중심선에 따라서 형성된 제2 홈부(17a ~ 18b)를 구비하며, 굴곡-비틀림 결합진동이 여진된다. 본 발명의 압전진동소자(1)는 여진되는 굴곡-비틀림 결합진동 중 굴곡진동을 주진동으로 하고, 그 주파수 온도특성이 온도에 관하여 3차 특성이 되도록 압전기판(7)의 절단각도와, 제1 홈부 및 제2 홈부의 폭과 깊이와 및 진동암의 두께를 각각 설정한다.

Description

압전진동소자, 이를 구비한 압전디바이스 및 전자기기 {PIEZOELECTRIC VIBRATION ELEMENT, PIEZOELECTRIC DEVICE PROVIDED WITH SAME AND ELECTRIC APPARATUS}
본 발명은 압전진동소자, 진동 자이로소자 등에 관한 것이고, 특히 소형화를 도모함과 아울러 주파수 온도특성을 개선한 압전진동소자, 압전진동자, 압전발진기, 진동 자이로소자, 진동 자이로센서 및 그들을 이용한 전자기기에 관한 것이다.
종래부터, 모바일 컴퓨터, 하드디스크?드라이브 등의 소형 정보기기나, 휴대전화 등의 이동통신기에는 기준 주파수원으로서 압전디바이스가 널리 이용되고 있다. 압전디바이스를 탑재한 전자기기의 소형화가 진행됨에 수반하여, 압전디바이스에는 더욱 소형화가 요구되고 있다.
특허문헌 1에는 수정의 전기축(결정축의 하나)의 둘레에 0°로부터 -15°의 범위에서 잘라진 음차(音叉)형 수정진동자가 개시되어 있다. 음차형 수정진동자에 여진(勵振)되는 굴곡진동모드, 비틀림진동모드의 각각의 공진주파수 fF, fT를 서로 근접시켜, 결합시킴으로써 주진동의 굴곡진동모드의 주파수 온도특성을 개선한 수정진동자이다.
일반적으로 수정진동자의 주파수 온도특성 Δf/f는 온도 T에 관한 다항식으로 나타내지만, 실용적으로는 삼차식으로 근사되어, 그 1차 계수 ~ 3차 계수는 α, β, γ로 나타낸다. 굴곡진동모드의 주파수 온도특성 TfF는 비틀림진동모드의 영향을 받아 압전기판(h)에 의존한다. 여러 가지의 절단각(θ)에 대해, 1차 계수 α = 0이 되도록 두께 h를 설정하고, 또한 2차 계수 β가 영이 되는 절단각도(θ)와 두께 h를 미리 계산으로 구한 값으로부터 설정한다. 이것에 의해, 주파수 온도특성 TfF는 3차 계수 γ에만 의존하여, 온도특성의 양호한 수정진동자가 얻어지는 것으로 개시되어 있다.
또, 특허문헌 2에는 서로 평행한 복수의 진동암의 각 선단부에 진동암보다 폭이 넓은 확대부를 마련한 음차형 압전진동자가 개시되어 있다. 이 확대부는 바닥이 있는 구멍을 가지고, 이 바닥이 있는 구멍에는 압전재료보다 비중이 큰 재료가 충전되어 추(錘)로 함으로써, 음차형 압전진동자의 소형화가 도모된다고 기재되어 있다.
또, 특허문헌 3에는 진동 자이로소자가 개시되어 있다. 진동 자이로소자는 기부(基部)와, 기부로부터 직선상으로 양측으로 연장된 1쌍의 검출용 진동암과, 기부로부터 양측으로 검출용 진동암에 직교하는 방향으로 연장된 1쌍의 연결암과, 각 연결암의 선단부로부터 그것과 직교하여 양측으로 연장된 각 1쌍의 구동용 진동암을 구비하고 있다. 또한, 기부로부터 각 검출용 암을 따라서 연장되는 2쌍의 빔과, 같은 방향으로 연장된 각 빔이 연결된 1쌍의 지지부를 동일 평면에 구비하고, 지지부를 검출용 진동암의 연장하는 방향으로서 검출용 진동암의 외측에, 또한 상기 구동용 진동암의 사이에 배치하도록 구성되어 있다.
[특허문헌 1] 일본국 특개소55-75326호 공보 [특허문헌 2] 일본국 특개2004-282230 공보 [특허문헌 3] 일본국 특개2010-2430 공보
그렇지만, 특허문헌 1에 기재된, 굴곡진동모드와 비틀림진동모드 각각의 주파수를 근접시켜 서로 결합시킴으로써 주파수 온도특성을 개선한 음차형 압전진동자는 소형화가 어렵다고 하는 문제가 있었다.
또, 특허문헌 2에 기재한 음차형 압전진동자는 진동암의 선단부에 추부를 형성함으로써 소형화는 가능하지만, 주파수 온도특성은 2차 특성으로, 주파수 안정도에 문제가 있었다.
또, 특허문헌 3의 기재의 진동 자이로소자는 온도변화에 의해 각속도의 감도가 바뀐다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 소형화와 주파수 온도특성의 개선을 도모한 압전진동소자, 압전진동자, 압전발진기, 진동 자이로센서 및 이들을 이용한 전자기기를 제공하는 것이다.
본 발명은 상기의 과제의 적어도 일부를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 이하의 형태 또는 적용예로서 실현되는 것이 가능하다.
[적용예 1] 본 발명에 관한 압전진동소자는, 복수의 진동암, 이 각 진동암의 한쪽의 단부 사이를 연접(連接)하는 기부, 상기 각 진동암의 다른 쪽의 단부에 각각 연접되어 이 각 진동암의 다른 쪽의 단부의 폭보다도 폭이 넓은 추부와, 상기 추부의 표면 및 이면 중 적어도 한쪽의 면에 상기 각 진동암의 길이방향을 따라서 연장하는 제1 홈부 및 상기 각 진동암의 표리면에 각각 형성된 제2 홈부를 구비한 압전기판과, 상기 추부의 표리면과 상기 각 제2 홈부 내를 포함한 상기 각 진동암의 표리면 및 양측면에 각각 형성되고, 또한 상기 기부에 마련한 복수의 전극패드와의 사이를 각각 전기적으로 접속되는 여진전극을 구비한 굴곡-비틀림 결합진동을 하는 압전진동소자로서, 상기 압전진동소자의 주파수 온도특성이 온도에 관하여 3차 특성인 것을 특징으로 한다.
음차형 압전진동소자의 각 진동암의 선단부에 각각 추부를 형성하고, 이 추부의 표리면에 진동암의 길이방향을 따라서 직선상으로 연장하는 제1 홈부를 형성함과 아울러, 각 진동암의 진동중심선에 따른 표리면에 각각 제2 홈부를 형성한다. 이와 같이 구성하면, 음차형 압전진동소자에 여진되는 굴곡진동과 비틀림진동을 근접시켜, 결합시키는 것이 가능하게 된다. 굴곡-비틀림 결합진동의 굴곡진동의 주파수 온도특성이 온도에 관하여 3차 특성이 되어, 뛰어난 온도특성을 가짐과 아울러 소형화된 압전진동소자를 얻을 수 있다고 하는 효과가 있다.
[적용예 2] 또 압전진동소자는, 상기 기부는 상기 진동암의 상기 한쪽의 단부와 연접한 일단을 구비하는 기부 본체와, 이 기부 본체의 상기 진동암과 연접한 일단과 대향하는 측의 타단에 연접한 연결부와, 이 연결부를 통하여 연접되고 또한 상기 기부 본체와는 이간하여 연장하는 지지암을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 적용예 1에 기재한 압전진동소자이다.
압전진동소자의 기부가 기부 본체와, 연결부와, 'L'자 모양 및 역'L'자 모양의 각 지지암을 가지고, 'L'자 모양 및 역'L'자 모양의 각 단부끼리를 연접하며, 이 연접부를 연결부를 통하여 기부 본체의 한쪽의 단부 중앙에 연접하여 구성되어 있다. 이 때문에, 진동암으로부터 각 지지암으로 누설하는 진동에너지를 저감할 수 있어, CI값이 작아짐과 아울러, 내충격성이 개선된다. 이 결과, 충격에 의한 결손, 파손 등에 의한 주파수 변동의 우려가 없는 압전진동소자를 얻을 수 있다고 하는 효과가 있다.
[적용예 3] 또 압전진동소자는, 상기 압전기판은 수정판으로 구성되며, 상기 수정판의 주면의 법선이 수정결정의 광학축에 대해 수정결정의 전기축의 둘레로 0도로부터 -15도의 범위 내의 각도로 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 적용예 1 또는 2에 기재한 압전진동소자이다.
압전기판의 절단각도가 전기축(X축)에 둘레로 0도로부터 -15도의 범위에서 회전된 음차형 압전진동소자를 구성한다. 이와 같은 절단각도를 선택하면, 굴곡-비틀림 결합진동의 주파수 온도특성을 나타내는 다항식의 1차 계수 및 2차 계수를 거의 영으로 하는 것이 가능하게 되어, 뛰어난 온도특성의 압전진동소자를 얻을 수 있다고 하는 효과가 있다.
[적용예 4] 또 압전진동소자는, 상기 제1 홈부는 상기 길이방향을 따라서 이간하여 늘어선 복수의 홈을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 적용예 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재한 압전진동소자이다.
제1 홈부가 상기와 같이 형성된 압전진동소자를 구성함으로써, 굴곡-비틀림 결합진동의 굴곡진동의 주파수 온도특성이 온도에 관하여 3차 특성이 되어, 뛰어난 온도특성을 가지는 압전진동소자를 얻을 수 있다고 하는 효과와, 추부 평탄면에 여진전극 사이를 전기적으로 접속하는 리드전극을 형성할 수 있다고 하는 이점도 있다.
[적용예 5] 또 압전진동소자는, 상기 제1 홈부는 상기 추부의 선단 가장자리로부터 상기 추부의 중간부에 걸쳐 연장하고, 또한 상기 진동암에서의 진동중심선에 대해 선대칭이 되는 상기 추부의 표리면의 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 적용예 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재한 압전진동소자이다.
제1 홈부를 상기와 같이 형성한 압전진동소자를 구성함으로써, 굴곡-비틀림 결합진동의 주진동의 주파수 온도특성이 온도에 관하여 3차 특성이 되어, 온도특성이 개선된다고 하는 효과와, 추부 평탄면에 여진전극 사이를 전기적으로 접속하는 리드전극을 형성할 수 있다고 하는 이점도 있다.
[적용예 6] 또 압전진동소자는, 상기 제1 홈부는 상기 제2 홈부와 연속 형성됨과 아울러, 이 제1 홈부의 선단부는 상기 추부의 선단 가장자리까지 연장하고, 또한 상기 진동중심선에 대해 선대칭이 되는 상기 추부의 표리면의 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 적용예 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재한 압전진동소자이다.
제1 홈부를 상기와 같이 형성한 압전진동소자를 구성함으로써, 굴곡-비틀림 결합진동의 굴곡진동의 주파수 온도특성이 온도에 관하여 3차 특성이 되어, 압전진동소자의 온도특성이 개선된다고 하는 효과와, 제1 및 제2 홈부 형성용 마스크가 용이하게 된다고 하는 이점도 있다.
[적용예 7] 또 압전진동소자는, 상기 제1 홈부는 그 적어도 일부의 폭이 상기 제2 홈부보다 큰 폭으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 적용예 5에 기재한 압전진동소자이다.
제1 홈부를 상기와 같이 형성한 압전진동소자를 구성함으로써, 굴곡-비틀림 결합진동의 굴곡진동의 주파수 온도특성이 온도에 관하여 3차 특성이 되어, 압전진동소자의 온도특성이 개선된다고 하는 효과와, 제1 홈부의 폭을 적절히 설정함으로써 굴곡진동 주파수와 비틀림진동 주파수와의 결합이 용이하게 된다고 하는 이점도 있다.
[적용예 8] 본 발명에 관한 압전진동자는 적용예 1 내지 6 중 어느 한 항에 기재한 압전진동소자와, 이 압전진동소자를 얹어 놓는 절연기판을 구비한 것을 특징으로 하는 압전진동자이다.
음차형 압전진동소자에 여기(勵起)되는 굴곡진동과 비틀림진동을 서로 근접시켜, 굴곡-비틀림 결합진동이 여기되는 음차형 압전진동소자를 절연기판에 수용하여, 압전진동자를 구성함으로써, 소형이고 Q값이 높고, 주파수 온도특성이 뛰어난 압전진동자를 얻을 수 있다고 하는 효과가 있다.
[적용예 9] 본 발명에 관한 압전발진기는 적용예 1 내지 6 중 어느 한 항에 기재한 압전진동소자와, 이 압전진동소자를 여진하는 IC부품과, 상기 압전진동소자를 기밀 봉지함과 아울러 상기 IC부품을 수용하는 패키지를 구비한 것을 특징으로 하는 압전발진기이다.
굴곡진동과 비틀림진동을 서로 근접시켜, 굴곡-비틀림 결합진동이 여기되는 음차형 압전진동소자와, IC부품과, 이들을 수용하는 패키지를 구비한 압전발진기를 구성함으로써, 소형이고 주파수 온도특성이 뛰어난 압전발진기를 얻을 수 있다고 하는 효과가 있다.
[적용예 10] 본 발명에 관한 진동 자이로소자는 적용예 1에 기재한 압전진동소자가 상기 기부로부터 연접한 각속도를 검출하기 위한 검출용 진동암을 구비하는 것을 특징으로 하는 진동 자이로소자이다.
각 구동암용 진동암의 선단부에 각각 추부를 형성하고, 이 추부의 표리면에 진동암의 길이방향을 따라서 직선상으로 연장하는 제1 홈부를 형성함과 아울러, 각 구동암용 진동암의 진동중심선에 따른 표면 이면에 각각 제2 홈부를 형성한 진동 자이로소자를 구성한다. 이와 같은 진동 자이로소자를 구성하면, 각 구동암용 진동암에 여진되는 굴곡-비틀림 결합진동 중 주진동인 굴곡진동의 주파수 온도특성이 온도에 관하여 3차 특성이 되어, 뛰어난 온도특성을 가짐과 아울러 소형의 진동 자이로소자를 얻을 수 있다고 하는 효과가 있다.
[적용예 11] 진동 자이로센서는 적용예 10에 기재한 진동 자이로소자와, 이 진동 자이로소자를 수용하는 패키지를 구비하는 것을 특징으로 하는 진동 자이로센서이다.
[적용예 12] 본 발명에 관한 압전진동소자는, 복수의 진동암, 이 각 진동암의 한쪽의 단부 사이를 연접하는 기부, 상기 각 진동암의 다른 쪽의 단부에 각각 형성되고, 이 각 진동암보다도 폭이 넓은 추부 및 상기 각 진동암의 진동중심에 따른 표면 및 이면에 각각 형성된 홈부를 구비한 압전기판과, 상기 추부의 양면과 상기 각 홈부 내를 포함한 상기 각 진동암의 표리면 및 양측면에 각각 형성되며, 또한 상기 기부에 마련한 복수의 전극패드와의 사이를 각각 전기적으로 접속되는 여진전극를 구비한 압전진동소자로서, 상기 각 추부는 진동중심에 따른 양측에 큰 질량을 구비하도록 질량부를 구비하고, 상기 질량부는 상기 진동중심에 대한 대칭으로서 구성되며, 상기 압전진동소자에 여진되는 굴곡-비틀림 결합진동에서의 굴곡진동을 주진동으로 하고, 상기 압전기판의 두께 및 절단각도와, 상기 각 질량부 및 홈부의 폭과 깊이를, 주파수 온도특성이 온도에 관해서 3차 특성이 되도록 각각 설정하는 것을 특징으로 하는 압전진동소자이다.
상기 압전진동소자(음차형 압전진동소자)는 각 진동암의 선단부에 각각 추부가 형성되고, 이 추부에는 진동중심에 따른 양측에 대칭으로 큰 질량을 구비한 질량부가 배치되어 있다. 또한, 각 진동암에는 진동중심을 따라 표리면에 각각 홈부가 형성되어 있다. 이와 같이 구성하면, 음차형 압전진동소자에 여기되는 굴곡진동 및 비틀림진동이 서로 근접하여 결합한다. 압전기판의 두께 및 절단각도와, 각 질량부 및 각 홈부의 형상을 각각 적절히 설정하면, 굴곡?비틀림 결합진동의 주진동인 굴곡진동의 주파수 온도특성이 온도에 관하여 3차 특성이 되어, 뛰어난 온도특성을 가짐과 아울러, 소형화된 압전진동소자를 얻을 수 있다고 하는 효과가 있다.
[적용예 13] 또 압전진동소자는 상기 압전기판의 절단각이 전기축의 둘레로 0도로부터 -15도의 범위에서 설정되는 것을 특징으로 하는 적용예 12에 기재한 압전진동소자이다.
상기 압전기판의 절단각도가 전기축(X축)에 둘레로 0도로부터 -15도의 범위에서 회전된 압전진동소자(음차형 압전진동소자)를 구성한다. 이와 같은 절단각도를 설정하고, 압전기판의 두께 등을 적절히 설정하면, 굴곡?비틀림 결합진동의 주진동의 주파수 온도특성을 나타내는 다항식의 1차 계수 및 2차 계수를 거의 영으로 하는 것이 가능하게 되어, 뛰어난 온도특성의 압전진동소자를 얻을 수 있다고 하는 효과가 있다.
[적용예 14] 또 압전진동소자는 상기 각 추부가 그 선단 가장자리 중앙부에 상기 진동중심에 대해 대칭인 노치(notch)부를 가짐으로써 오목형상을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 적용예 12 또는 13에 기재한 압전진동소자이다.
각 추부의 선단 가장자리 중앙부에 진동중심에 대해 대칭인 노치부를 마련함으로써, 압전진동소자에 여진되는 굴곡진동(음차진동) 및 비틀림진동을 서로 근접시켜 결합시키는 것이 가능하게 된다. 각 파라미터를 적절히 설정함으로써, 굴곡?비틀림 결합진동의 굴곡진동의 주파수 온도특성을 3차 특성으로 할 수 있다고 하는 효과가 있다.
[적용예 15] 또 압전진동소자는, 상기 노치부보다도 상기 진동암 근처의 상기 추부의 면 내에는 상기 진동중심에 대해 대칭인 관통구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 적용예 14에 기재한 압전진동소자이다.
상기 노치부를 작게 하고, 관통구멍과 맞추어 질량부를 진동중심에 따른 양측에 대칭으로 배치하며, 또한 양 질량부 사이에 교락(橋絡)부를 마련함으로써, 추부가 강화된다. 동시에 굴곡진동(음차진동) 및 비틀림진동을 서로 근접시켜 결합시키는 것이 가능하게 된다. 각 파라미터를 적절히 설정함으로써, 굴곡?비틀림 결합진동의 굴곡진동의 주파수 온도특성을 3차 특성으로 할 수 있다고 하는 효과가 있다.
[적용예 16] 또 압전진동소자는 상기 각 추부가 그 표면의 중앙부에 진동중심에 대해 대칭인 관통구멍을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 적용예 12 또는 14에 기재한 압전진동소자이다.
상기 관통구멍을 중앙부에 배치함으로써, 추부의 강도가 증가하지만, 굴절 진동의 주파수 변화가 약간 감소된다. 그러나, 관통구멍의 면적을 조금 크게 하면, 주파수의 감소를 보충할 수 있다. 이 경우도 굴곡진동(음차진동) 및 비틀림진동을 서로 근접시켜 결합시키는 것이 가능하게 된다. 각 파라미터를 적절히 설정함으로써, 굴곡?비틀림 결합진동의 굴곡진동의 주파수 온도특성을 3차 특성으로 할 수 있다고 하는 효과가 있다.
[적용예 17] 또 압전진동소자는, 상기 각 추부는 기부 측단에 진동중심에 대해 대칭인 관통구멍을 구비하고, 또한 이 관통구멍은 상기 각 진동암의 홈부에 연접하고 있는 것을 특징으로 하는 적용예 12 또는 13에 기재한 압전진동소자이다.
상기 추부의 기부 측단에 관통구멍을 마련하면, 굴곡진동의 주파수 변화가 약간 감소되지만, 진동암의 홈부를 연장함으로써 비틀림진동의 주파수가 감소되어, 2개의 진동이 근접하여 결합시킬 수 있다. 각 파라미터를 적절히 설정함으로써, 굴곡?비틀림 결합진동의 굴곡진동의 주파수 온도특성을 3차 특성으로 할 수 있다고 하는 효과가 있다.
[적용예 18] 또 압전진동소자는, 상기 기부는 기부 본체와, 이 기부 본체의 상기 진동암과는 반대 측의 타단 가장자리 중간부에 마련한 연결부와, 이 연결부를 통하여 연접되며 또한 상기 기부 본체와는 이간하여 연장하는 좌우 한 쌍의 지지암을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 적용예 12 내지 17에 기재한 압전진동소자이다.
상기 압전진동소자(음차형 압전진동소자)의 기부는 기부 본체와, 연결부와, 'L'자 모양 및 역'L'자 모양의 각 지지암을 가지고 있다. 기부는 'L'자 모양 및 역'L'자 모양의 각 단부끼리를 연접하고, 이 연접부를, 연결부를 통하여 기부 본체의 한쪽의 단부 중앙에 연접하여 구성되어 있다. 이 때문에, 진동암으로부터 각 지지암으로 누설하는 진동에너지를 저감할 수 있고, CI값이 작아짐과 아울러, 기부의 구조에 의해 충격이 완화되므로, 내충격성이 개선된다. 이 결과, 충격에 의한 결손, 파손 등에 의한 주파수 변동의 우려가 없는 압전진동소자를 얻을 수 있다고 하는 효과가 있다.
[적용예 19] 본 발명에 관한 압전진동자는 적용예 12 내지 18 중 어느 한 항에 기재한 압전진동소자와, 이 압전진동소자를 수용하는 패키지를 구비한 것을 특징으로 하는 압전진동자이다.
상기 압전진동소자(음차형 압전진동소자)에 여기되는 굴곡진동 및 비틀림진동을 서로 근접시키고, 굴곡?비틀림 결합진동이 여기되는 음차형 압전진동소자를 절연기판에 수용하여, 압전진동자를 구성한다. 이 결과, 소형이고 Q값이 높으며, 내충격성과 주파수 온도특성이 뛰어난 압전진동자를 얻을 수 있다고 하는 효과가 있다.
[적용예 20] 본 발명에 관한 압전발진기는 적용예 12 내지 18 중 어느 한 항에 기재한 압전진동소자와, 이 압전진동소자를 여진하는 발진회로를 탑재한 IC부품과, 상기 압전진동소자를 기밀 봉지함과 아울러 상기 IC부품을 수용하는 패키지를 구비한 것을 특징으로 하는 압전발진기이다.
굴곡진동과 비틀림진동을 서로 근접시키고, 굴곡?비틀림 결합진동이 여기되는 압전진동소자(음차형 압전진동소자)와, 이 압전진동소자를 발진시키는 IC부품과, 이들을 수용하는 패키지를 구비한 압전발진기를 구성함으로써, 소형이고 주파수 온도특성이 뛰어난 압전발진기를 얻을 수 있다고 하는 효과가 있다.
[적용예 21] 본 발명에 관한 진동 자이로소자는 기부와, 이 기부의 대향하는 2개의 단부 가장자리로부터 각각 동일 직선상으로 돌출하여 마련된 1쌍의 검출용 진동암과, 상기 기부의 대향하는 다른 2개의 단부 가장자리로부터 각각 상기 검출용 진동암과 직교하는 방향으로 동일 직선상으로 돌출하여 마련된 1쌍의 연결암과, 상기 각 연결암의 선단부로부터 그것과 직교하는 양방향으로 각각 돌출하여 마련된 각 1쌍의 구동용 진동암과, 적어도 상기 1쌍의 검출용 진동암과, 상기 각 1쌍의 구동용 진동암에 각각 형성되며, 또한 상기 기부에 마련한 복수의 전극패드와의 사이를 각각 전기적으로 접속되는 여진전극을 구비한 진동 자이로소자로서, 상기 각 구동용 진동암은 그 표리면에 각 진동암의 길이방향을 따라서 직선상으로 연장하는 홈부를 구비함과 아울러, 선단부에 각각 각 진동암보다도 폭이 넓은 추부를 가지며, 상기 각 추부는 진동중심을 따라 양측에 대칭인 질량부를 구비하며, 상기 구동용 진동암에 여진되는 굴곡-비틀림 결합진동 중 굴곡진동을 주진동으로 하고, 상기 진동 자이로소자의 기판의 절단각도와 상기 각 질량부 및 홈부의 폭과 깊이를, 주파수 온도특성이 온도에 관해서 3차 특성이 되도록 각각 설정하는 것을 특징으로 하는 진동 자이로소자이다.
각 구동암용 진동암의 선단부에 각각 추부를 형성하고, 이 추부에 진동암의 길이방향을 따라 진동중심에 대칭으로 노치부를 형성함과 아울러, 각 구동암용 진동암의 진동중심에 따른 표면 이면에 각각 홈부를 형성한 진동 자이로소자를 구성한다. 이와 같이 구성하면, 각 구동암용 진동암에 여진되는 굴곡?비틀림 결합진동의 주진동인 굴곡진동의 주파수 온도특성이 온도에 관하여 3차 특성이 되어 뛰어난 온도특성을 가짐과 아울러, 소형의 진동 자이로소자를 얻을 수 있다고 하는 효과가 있다.
[적용예 22] 본 발명에 관한 진동 자이로센서는 적용예 21에 기재한 진동 자이로소자와, 이 진동 자이로소자를 수용하는 패키지를 구비한 것을 특징으로 하는 진동 자이로센서이다.
진동 자이로소자를 패키지에 수용하여 진동 자이로센서를 구성하면, 각 구동암용 진동암에 여진되는 굴곡?비틀림 결합진동의 주진동의 주파수 온도특성이 개선됨과 아울러, 추부를 마련함으로써, 소형화된 진동 자이로센서를 얻을 수 있다고 하는 효과가 있다.
[적용예 23] 본 발명에 관한 전자기기는 적용예 19에 기재한 압전진동자 또는 적용예 22에 기재한 진동 자이로센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기기이다.
상기의 압전진동자를 구비한 전자기기를 구성함으로써, 전자기기의 주파수원의 안정이 개선된다고 하는 효과가 있다. 또, 상기의 진동 자이로센서를 구비한 전자기기를 구성함으로써, 온도에 의한 각속도의 감도변화를 저감할 수 있다고 하는 효과가 있다.
이상과 같이 진동 자이로센서를 구성하면, 각 구동암용 진동암에 여진되는 굴곡-비틀림 결합진동의 주진동의 주파수 온도특성이 개선됨과 아울러, 추부를 마련함으로써 소형화된 진동 자이로센서를 얻을 수 있다고 하는 효과가 있다.
[적용예 24] 본 발명에 관한 전자기기는, 적용예 8에 기재한 압전진동자, 또는 적용예 11에 기재한 진동 자이로센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기기이다.
이상과 같이 압전진동자를 구비한 전자기기를 구성함으로써, 전자기기의 주파수원의 안정이 개선된다는 효과가 있다. 또, 이상의 진동 자이로센서를 구비한 전자기기를 구성함으로써, 온도에 의한 각속도의 감도변화를 저감할 수 있다고 하는 효과가 있다.
이와 같이 구성하면, 음차형 압전진동소자에 여진되는 굴곡진동과 비틀림진동을 근접시켜, 결합시키는 것이 가능하게 된다. 굴곡-비틀림 결합진동의 굴곡진동의 주파수 온도특성이 온도에 관하여 3차 특성이 되어, 뛰어난 온도특성을 가짐과 아울러 소형화된 압전진동소자를 얻을 수 있다고 하는 효과가 있다.
도 1의 (a)는 본 발명에 관한 압전진동소자의 구조를 나타낸 개략 평면도이고, 도 1의 (b)는 진동암의 단면도.
도 2는 진동암의 선단부에 마련한 추부의 단면도.
도 3의 (a) ~ (c)는 각각 추부의 변형예를 나타내는 평면도.
도 4의 (a)는 빔의 선단부에 홈을 형성하는 경우의 굴곡진동, 비틀림진동 각각의 주파수 변화를 나타내는 설명도, 도 4의 (b)는 빔의 중앙부에 홈을 형성하는 경우의 굴곡진동, 비틀림진동 각각의 주파수 변화를 나타내는 설명도, 도 4의 (c)는 빔의 판두께를 바꾸었을 경우의 굴곡진동, 비틀림진동 각각의 주파수 변화를 나타내는 설명도.
도 5의 (a), (b)는 추부의 표리면에 오목부를 마련한 경우, 도 5의 (c)는 추부의 선단부의 표리면에 홈을 마련한 경우의 평면도.
도 6은 도 5의 (a) ~ (c)는 각각 대응한 굴곡진동, 비틀림진동의 공진주파수 및 공진주파수차(Δf)를 나타내는 도면.
도 7의 (a)는 음차진동(굴곡진동)의 주파수 온도특성, 도 7의 (b)는 비틀림진동의 주파수 온도특성, 도 7의 (c)는 굴곡-비틀림 결합진동의 주파수 온도특성을 나타내는 도면.
도 8은 진동암의 판두께(h)를 바꾸었을 경우의 굴곡진동과 비틀림진동과의 결합을 나타내는 도면.
도 9의 (a)는 굴곡-비틀림 결합진동의, 판두께(h)와 굴곡진동 및 비틀림진동 각각의 1차 계수, 2차 계수와의 관계를 나타내는 도면, 도 9의 (b)는 그 주요부 확대도.
도 10은 굴곡-비틀림 결합진동을 이용한 압전진동자의 단면도.
도 11은 압전발진기의 단면도.
도 12의 (a)는 진동 자이로센서의 평면도, 도 12의 (b)는 단면도, 도 12의 (c)는 동작을 설명하는 모식도.
도 13은 전자기기의 모식도.
도 14의 (a)는 본 발명에 관한 다른 실시형태에서의 압전진동소자의 구조를 나타낸 개략 평면도이고, 도 14의 (b)는 진동암의 단면도.
도 15는 진동암의 선단부에 연접되는 추부의 변형예를 나타내는 평면도.
도 16은 추부의 변형예를 나타내는 평면도.
도 17은 추부의 변형예를 나타내는 평면도.
도 18의 (a) ~ (e)는 추부에 형성하는 노치부, 관통구멍의 평면도이며, 도 18의 (f)는 노치부와 같은 면적을 가지는 홈부의 평면도.
도 19는 도 18의 (b)의 형상의 노치부를 가지는 음차형 압전진동소자와, 노치부와 같은 면적의 홈부를 가지는 음차형 압전진동소자에 각각 여기되는 굴곡진동 및 비틀림진동의 주파수와 주파수차이를 나타내는 도면.
도 20은 도 18의 (c)의 형상의 관통구멍을 가지는 음차형 압전진동소자와, 관통구멍과 같은 면적의 홈부를 가지는 음차형 압전진동소자에 각각 여기되는 굴곡진동 및 비틀림진동의 주파수와 주파수차이를 나타내는 도면.
도 21은 도 18의 (d)의 형상의 노치부 및 관통구멍을 가지는 음차형 압전진동소자와, 노치부 및 관통구멍과 같은 면적의 홈부를 가지는 음차형 압전진동소자 각각에 여기되는 굴곡진동 및 비틀림진동의 주파수와 주파수차이를 나타내는 도면.
도 22는 도 18의 (e)의 형상의 가는 관통구멍과 연접하는 홈부를 가지는 음차형 압전진동소자와, 가는 관통구멍과 연접하는 홈부와 같은 면적의 홈부를 가지는 음차형 압전진동소자에 각각 여기되는 굴곡진동 및 비틀림진동의 주파수와 주파수차이를 나타내는 도면.
도 23은 도 18의 (b) ~ (e)의 형상의 추부를 가지는 음차형 압전진동소자에 여기되는 굴곡진동 및 비틀림진동의 주파수와 주파수차이를 나타내는 도면.
도 24는 기부 본체만을 가지는 음차형 압전진동소자와, 지지암을 구비한 기부를 가지는 음차형 압전진동소자와의 진동 누설을 시뮬레이션에 의해 구한 도면.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 근거하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 일실시형태에 관한 압전진동소자(음차형 수정진동소자)(1)의 구성을 나타내는 개략 평면도이다. 압전진동소자(1)는 평판 모양의 압전기판(7)과, 압전기판(7)의 표리면 및 측면에 형성한 박막의 전극(25)을 구비하고 있다.
압전기판(7)은, 도 1의 (a)에 나타내는 바와 같이, 서로 병행(竝行)(평행)하고 직선상으로 연장하는 가는 폭 띠 모양의 복수(본 예에서는 2개)의 진동암(15a, 15b)과, 각 진동암(15a, 15b)의 한쪽의 단부(기단부) 사이를 연접하는 기부(10)와, 각 진동암(15a, 15b)의 다른 쪽의 단부(선단부)에 각각 연접하여 일체 형성되고, 또한 각 진동암(15a, 15b)의 상기 다른 쪽의 단부의 폭보다도 폭이 넓은 추부(20a, 20b)와, 각 진동암(15a, 15b)의 진동중심선(C)에 따른 표면 및 이면에 각각 형성된 제2 홈부(17a(17b), 18a(18b))를 구비하고 있다.
추부(20a, 20b)는 진동중심선(C)에 따른 표면 및 이면 중 적어도 한쪽의 면(본 예에서는 양면)에 각 진동암(15a, 15b)의 길이방향(진동암의 한쪽의 단부와 다른 쪽의 단부를 잇는 선분에 따른 연장방향)을 따라서 직선상으로 연장하는 바닥이 있는 제1 홈부(22a(22b), 24a(24b))를 구비하고 있다. 도 2, 도 3에서, 22b, 24b는 추부(20a, 20b)의 이면에 각각 형성된 제1 홈부를 나타내고 있다.
또한, 진동중심선(c)는 진동암의 무게중심을 통과하는 진동암의 길이방향으로 연장한 선이다.
도 1의 (b)에 나타낸 박막의 전극(25)은 추부(20a, 20b)의 각각의 표리면 및 제1 홈부(22a, 22b, 24a, 24b)와, 도 1의 (b)에 나타내는 바와 같이, 각 제2 홈부(17a(17b), 18a(18b)) 내를 포함한 각 진동암(15a, 15b)의 표리면 및 측면에 각각 형성되고, 또한 기부(10)에 마련한 복수의 전극패드(도시생략)와의 사이를 각각 리드전극(도시생략)으로 전기적으로 접속되는 여진전극(30, 32, 34, 36)을 구비하고 있다. 박막의 전극(25)은 증착법, 또는 스팩터법을 이용하여 진공장치 중에서 형성된다. 또한, 제1 홈부(22a, 22b, 24a, 24b) 내에 밀도가 큰 금속, 예를 들면 금(Au) 등을 부착하는 것만으로 추부(20a, 20b)로서의 기능을 발휘할 수 있는 경우에는, 반드시 추부(20a, 20b)의 평탄면에 전극을 형성할 필요는 없다.
도 1의 (a)에 나타내는 기부(10)는 진동 누설 저감과 내충격성 개선을 위해서, 기부 본체(12a)와, 기부 본체(12a)의 진동암(15a, 15b)과는 반대 측의 타단 가장자리 중간부(진동암과 연접한 일단과 대항하는 측의 타단)에 마련한 가는 폭의 연결부(12d)와, 연결부(12d)를 통하여 연접되며 또한 기부 본체(12a)와는 이간한 상태에서 폭방향을 따라서 연장한 끝단으로부터, 진동암(15a, 15b)을 사이에 두고 길이방향을 따라서 연장하는 좌우 한 쌍의 지지암(12b, 12c)을 구비하고 있다. 즉, 'L'자 모양의 지지암(12b)의 기단부와, 역'L'자 모양의 지지암(12c)의 기단부가 연접되며, 이 연접부분이 연결부(12d)를 통하여 기부 본체(12a)의 한쪽의 단부 가장자리 중앙에 연결되어 'コ'자 모양을 이루고, 기부 본체(12a)의 다른 쪽의 단부 가장자리에는 각 진동암(15a, 15b)의 기단부가 연결되어 있는 기부의 예이다.
도 1의 실시형태에서, 기부(10)는 기부 본체(12a)와, 연결부(12d)와, 좌우 한 쌍의 지지암(12b, 12c)을 구비하고 있다고 설명했지만, 기부 본체(12a)만이라도 된다.
또, 각 진동암(15a, 15b)은 기부 본체(12a)의 단부로부터 간격을 두어 서로 평행하게 연장하며, 각 진동암(15a, 15b)의 선단부에는 각각 진동암(15a, 15b)의 다른 쪽의 단부의 폭보다도 폭이 넓은 추부(20a, 20b)가 연설되어 일체화되어 있다.
압전기판(7)은, 예를 들면 수정기판을 이용하는 경우에는, Z판(광축(Z축)에 수직으로 잘라낸 기판)을 전기축(X축)의 둘레로 0°으로부터 -15° 회전하여 잘라낸 기판을 이용한다. 또한, 압전기판(7)의 외형, 추부(20a, 20b)의 제1 홈부(22a, 22b, 24a, 24b), 각 진동암(15a, 15b)의 제2 홈부(17a(17b), 18a(18b))는 포토리소그래피 기술을 이용한 에칭가공으로 형성되어 있다.
도 1의 (b)는 (a)의 P-P단면도이며, 각 진동암(15a, 15b)에 각각 형성된 여진전극(30, 32, 34, 36)의 배치를 나타내는 도면이다. 여진전극(30, 34)은 각 홈부(17a(17b), 18a(18b))의 표면 및 측면으로 형성되며, 여진전극(32, 36)은 각 진동암(15a, 15b)의 각각 양측면에 형성되어 있다.
여진전극(30, 36)과 여진전극(32, 34)은 서로 다른 부호의 전압이 상기 전극패드를 통하여 인가된다. 즉, 여진전극(30, 36)에 +전압이 인가될 때, 여진전극(32, 34)에는 -전압이 인가되며, 도 1의 (b)의 화살표로 나타내는 전계가 생겨 압전진동소자(1)의 무게중심을 통과하는 중심선(Cg)에 대해 대칭인 음차진동(굴곡진동)이 여진된다.
또한, 홈부(17a(17b), 18a(18b))를 형성함으로써, 전계강도가 강해져, 음차진동을 보다 효율적으로 여진할 수 있다. 즉, 압전진동소자의 CI(크리스탈 임피던스)를 작게 할 수 있다.
도 2는 도 1의 (a)의 Q-Q단면도이다. 추부(20a, 20b)는 도 1의 (a)의 평면도, 도 2의 단면도에 나타내는 바와 같이, 직사각형 평판 모양으로서, 제1 홈부(22a, 22b, 24a, 24b)는 각 진동암(15a, 15b)의 길이방향에 따른 추부(20a, 20b)의 양단부에 이간하여 배치되고, 또한 진동중심선(C)에 대해서 선대칭이며, 선단 측의 제1 홈부 및 기단 측의 제1 홈부를 구비하고 있다.
도 3의 (a) ~ (c)는 제1 홈부(22a, 22b, 24a, 24b)의 변형예를 나타내는 평면도이다. 또한, 도 1의 (a)에 나타내는 바와 같이, 추부(20a, 20b)는 동일 형상이므로, 한쪽의 추부(20a)를 이용하여 설명한다. 도 3의 (a)에 나타내는 제1 홈부(22a(22b))는 추부(20a)의 진동암(15a)의 길이방향 선단 가장자리로부터 길이방향 중간부에 걸쳐 연장하고, 또한 진동중심선(C)에 대해 선대칭으로 형성되어 있다.
도 3의 (b)에 나타내는 제1 홈부(22a(22b))는 제1 홈부(22a(22b))의 기단부가 제2 홈부(17a(17b))의 선단부와 연속 형성됨과 아울러, 제1 홈부(22a(22b))의 선단부는 추부(20a)의 선단 가장자리까지 연장하고, 또한 진동중심선(C)에 대해 선대칭으로 형성되어 있다.
도 3의 (c)에 나타내는 제1 홈부(22a(22b))는 그 적어도 일부의 폭이 제2 홈부(17a(17b))의 폭보다도 큰 폭으로 형성되어 있다.
압전진동소자(1)에는, 그 무게중심을 지나, 진동암(15a, 15b)방향의 중심선(Cg)에 대해 서로 대칭으로 진동하는 굴곡진동과, 중심선(Cg)에 대해 서로 대칭인 비틀림진동이 여진된다. 여진전극을 적절히 형성함으로써 어느 쪽의 진동모드를 주진동으로 할지를 선택할 수 있다. 도 1은 음차진동(굴곡진동)을 주진동모드 하는 실시예이다.
본 발명의 압전진동소자의 일례로서, 수정 Z판을 전기축(X축) 둘레로 θ(0도로부터 -15도의 범위) 회전하여 잘라낸 기판을 이용하여, 압전진동소자(1)를 형성한다. 각 진동암(15a, 15b)에는 제2 홈부(17a, 17b, 18a, 18b)를 형성함과 아울러, 각 진동암(15a, 15b)의 선단부에 마련한 추부(20a, 20b)의 표리면에 제1 홈부(22a, 22b, 24a, 24b)를 형성한다.
즉, 절단각도(θ)와, 제1 홈부(22a, 22b, 24a, 24b)와, 제2 홈부(17a, 17b, 18a, 18b)를 적절히 선정함으로써, 압전진동소자(1)에 여기되는 굴곡진동(음차진동) 및 비틀림진동의 공진주파수 fF, fT를 서로 근접시키는 것에 의해서 2개의 진동모드를 결합시켜, 주진동의 굴곡진동의 주파수 온도특성을 개선함과 아울러, 소형화를 도모한 음차형 수정진동소자를 구성하고 있다.
본 발명에서의 압전진동소자의 굴곡진동 및 비틀림진동 각각의 공진주파수 fF, fT를 서로 근접시키는 수단을 도 4의 (a) ~ (c)를 이용하여 설명한다.
도 4의 (a) ~ (c)는 압전진동소자(음차형 압전진동소자)에 여기되는 굴곡진동의 공진주파수 fF와, 비틀림진동의 공진주파수 fT가 추부(20a, 20b)의 제1 홈부(22a(22b), 24a(24b)), 진동암(15a, 15b)의 제2 홈부(17a, 17b) 및 진동암(15a, 15b)의 두께 h에 의해, 어떻게 변화하는지를 정성적으로 설명하는 도면이다. 또한, 도 4의 (a), (b)의 가로축의 A, B는 빔(진동암)(15)의 형상을 나타내며, A는 빔(15)에 홈을 형성하기 전, B는 홈을 형성한 경우이다. 도 4의 (c)는 빔(15)의 판두께를 바꾸었을 경우이다.
홈부를 형성하기 전의 빔(15)에 여진되는 굴곡진동 및 비틀림진동의 공진주파수를 fF, fT로 하고, 빔(15)의 선단부에 홈부(22a(22b))를 형성한 경우의 공진주파수를 각각 f'F, f'T로 한다. 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 빔(진동암)(15)의 선단부에 홈부(22a(22b))를 형성하면, 굴곡진동, 비틀림진동 각각의 공진주파수 f'T, f'F는 모두 상승하지만, 비틀림진동의 주파수 증가폭 dfT = (f'T - fT)에 대해, 굴곡진동의 주파수 증가폭 dfF = (f'F - fF)의 편이 크다.
한편, 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 빔(진동암)(15)의 중앙부에 홈부(17a(17b))를 형성하면, 비틀림진동, 굴곡진동의 공진주파수 f'T, f'F는 모두 저하하지만, 비틀림진동의 주파수 감소폭 dfT = (fT - f'T)는 굴곡진동의 주파수 감소폭 dfF = (fF - f'F)에 비해 크게 된다.
또, 도 4의 (c)에 나타내는 바와 같이, 빔(15)의 판두께(h)를 두껍게 하면, 굴곡진동의 주파수 f'F는 원래의 주파수 fF보다 약간 감소하지만, 비틀림진동의 공진주파수 f'T는 원래의 주파수 fT보다 증가한다.
이상과 같이, 빔(진동암)(15)에 형성하는 홈부의 위치, 빔(진동암)(15)의 두께를 적절히 선택함으로써, 굴곡진동, 비틀림진동의 각각의 공진주파수를 근접시키는 것이 가능하게 된다.
도 5의 (a) ~ (c)는 압전진동소자(1)의 외형 형상은 바꾸지 않고, 추부(20a, 20b)의 표리면에 형성하는 오목부, 홈부만을 변화시켰을 경우의 추부(20a, 20b)의 평면도이다. 도 5의 (a), (b)는 추부(20a, 20b)의 표리면의 중앙부에 진동암(15a, 15b)의 길이방향을 따라서, 진동중심선(C)에 대해 선대칭으로 대향하는 오목부(21a(21b), 21'a(21'b))를 형성한 예이다. 도 5의 (b)의 오목부(21a(21b), 21'a(21'b))의 면적의 편이 도 5의 (a)의 오목부(21a(21b), 21'a(21'b))의 면적보다 크게 형성되어 있다. 도 5의 (c)는 추부(20a, 20b)의 표리면에 선단으로부터 중앙부에 걸쳐 진동암(15a, 15b)의 길이방향을 따라서, 진동중심선(C)에 대해 선대칭으로 홈부(22a(22b), 24a(24b))를 형성한 예이다.
도 6은 도 5의 (a) ~ (c)에 나타낸 형상의 추부(20a, 20b)를 가지는 압전진동소자(1)에 여진되는 굴곡진동 및 비틀림진동의 각각의 공진주파수 fF, fT와, 차주파수 Δf = (fT - fF)를 유한요소법을 이용한 시뮬레이션으로 구한 도면이다. 세로축 좌측이 공진주파수 fF, fT를 나타내고, 세로축 우측이 차주파수 Δf를 나타내고 있다. 가로축은 도 5의 (a) ~ (c)에 나타낸 형상의 추부(20a, 20b)를 가지는 압전진동소자(1)에 대응하여 부호 a, b, c로 나타내고 있다.
도 6의 a와 b의 각각의 공진주파수를 비교하면, 압전진동소자(1)의 외형 형상을 바꾸지 않고, 추부(20a, 20b)의 오목부의 크기를 변화시켰을 경우는, 오목부의 면적이 큰 편이 차주파수 Δf가 작아지는 것을 알 수 있다. 이것은 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 빔(진동암)(15)의 선단부의 질량을 줄이면 굴곡진동의 주파수의 상승하는 편이 비틀림진동의 주파수의 상승보다 크고, 차주파수 Δf = (fT - fF)가 감소하는 것으로부터도 설명할 수 있다. 또, a의 굴곡진동의 주파수부터 b의 굴곡진동의 주파수의 편이, 주파수가 높아지는 것도 도 4의 (a)로부터 설명할 수 있다.
도 6의 c는 추부(20a, 20b)의 선단부에 홈부(22a(22b), 24a(24b))를 형성한 예에서, 차주파수 Δf = (fT - fF)를 더욱 작게 할 수 있는 것을 나타내고 있다. 차주파수 Δf = (fT - fF)를 작게 함으로써, 예를 들면 Δf/((fT - fF)/2)의 값을 10% 이하로 하면, 굴곡진동과 비틀림진동의 결합이 조밀하게 되어, 주진동으로 하는 굴곡진동의 주파수 온도특성이 개선된다.
도 7은 압전진동소자(1)에서 여진되는 굴곡진동과 비틀림진동을 서로 결합시킴으로써, 주진동의 굴곡진동의 주파수 온도특성이 개선되는 모습을, 도면을 이용하여 정성적으로 나타낸 것이다. 일반적으로 수정진동자의 주파수 온도특성 Δf/f(= (f - f0)/f, f0는 소정의 온도에서의 주파수)는 식(1)과 같이 온도 T의 다항식으로 나타낼 수 있다.
Δf/f = α(T - T0) + β(T - T0)2 + γ(T - T0)3 + ?? (1)
도 7의 (a)는 주진동인 굴곡진동의 주파수 온도특성에서, 온도 T에 관하여, 2차 곡선을 나타내고 있다. 도 7의 (b)는 비틀림진동의 주파수 온도특성에서, 주파수 Δf/f는 온도 T에 관하여, 일차식으로 근사된다. 도 7의 (c)는 굴곡진동과 비틀림진동을 결합시켰을 경우의 주진동인 굴곡진동의 주파수 온도특성을 나타내는 도면이다. 주진동의 굴곡진동에 비틀림진동을 결합시킴으로써, 굴곡진동의 주파수 온도특성을 나타내는 다항식 Δf/f의 1차 계수 α와, 2차 계수 β를 거의 영으로 하는 것이 가능하게 되어, 주진동의 굴곡진동의 주파수 온도특성은 3차 계수 γ로 근사할 수 있고, 도 7의 (c)에 나타내는 바와 같은 상온을 포함하는 소망한 온도범위에서 3차 곡선(3차 특성)을 나타낸다.
도 8은 압전진동소자(1)(음차형 수정진동소자)의 진동암(15a, 15b)의 판두께(h)를 변화시켰을 경우, 굴곡진동과 비틀림진동과의 결합의 정도를 시뮬레이션으로 구하여 도시한 것이다. 굴곡진동의 공진주파수 fF는 두께 h에 관하여 거의 평탄하고, h의 증가에 따라 약간 감소한다.
한편, 비틀림진동의 공진주파수 fT는 두께 h의 증가에 따라 거의 비례하도록 증가한다. 도 8의 예에서는, 86㎛보다 조금 얇은 판두께(h)에서 결합이 커지는 것을 알 수 있다.
도 9의 (a)는 압전진동소자(1)에 여진되는 굴곡진동의 1차 계수 α, 2차 계수 β와, 비틀림진동의 1차 계수 α', 2차 계수 β'를 시뮬레이션으로 구하고, 그것을 도시한 것이다. 굴곡진동의 1차 계수 α, 2차 계수 β를 각각 마름모 ◆, 네모 ■로 나타내며, 비틀림진동의 1차 계수 α', 2차 계수 β'를 각각 탈색 마름모 ◇, 탈색 네모 □로 나타내고 있다. 도 9의 (a)에서 비틀림진동의 1차 계수 α'가 다른 계수에 비해 큰 것을 알 수 있다. 즉, 비틀림진동에서는 1차 계수 α'가 지배적이다.
또, 굴곡진동의 1차 계수 α, 2차 계수 β는, 도 9의 예에서는, 진동암(15a, 15b)의 판두께(h)가 84㎛ 내지 85㎛의 범위에서 지극히 작아지는 것을 알 수 있다.
도 9의 (b)는 진동암(15a, 15b)의 판두께(h)를 82㎛ 내지 86㎛의 범위에서 변화시킨 경우의 굴곡진동, 비틀림진동의 각각의 1차 계수, 2차 계수 α, β, α', β'를 판두께(h)에 대해 나타낸 도면이다. 도 9의 (b)의 예에서는 굴곡진동의 1차 계수 α, 2차 계수 β도 판두께 h = 84.5㎛ 부근에서 거의 영이 되는 것이 판명되었다. 또 비틀림진동의 2차 계수 β'도 판두께 h = 84.5㎛ 근방에서 거의 영이 되는 것을 알 수 있다.
즉, 도 9의 압전진동소자(1)의 예에서는, 판두께(h)를 84.5㎛로 설정함으로써, 주진동인 굴곡진동의 주파수 온도특성의 1차 계수 α, 2차 계수 β를 모두 영으로 할 수 있다. 이 때문에 굴곡진동의 주파수 온도특성은 3차 곡선을 나타내며, 주파수 온도특성이 큰 폭으로 개선됨과 아울러, 추부(20a, 20b)를 마련함으로써 진동암이 단축되어 소형의 압전진동소자(1)가 얻어진다.
또, 추부(20a, 20b)의 표리면에 형성한 전극, 제1 홈부(22a, 22b, 24a, 24b) 내에 형성한 전극, 진동암(15a, 15b)에 형성한 전극을 레이저광을 조사함으로써, 음차형 압전진동자에 여진되는 굴곡진동과 비틀림진동과의 결합도의 미세조정을 하는 것이 가능하다.
또, 낙하충격 등에 의한 주파수 변동을 고려하면 추부의 표리면의 전극(특히 선단부)은 피하고, 제1 홈부 내에만 추용의 전극을 형성하는 편이 좋은 경우가 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 압전진동소자(음차형 압전진동소자)(1)는 각 진동암의 선단부에 각각 추부를 형성하고, 이 추부의 표리면에 진동암의 길이방향을 따라서 직선상으로 연장하는 제1 홈부를 형성함과 아울러, 각 진동암의 진동중심선을 따라서 표리면에 각각 제2 홈부를 형성한다. 이와 같이 구성하면, 음차형 압전진동소자(1)에 여기되는 굴곡진동과 비틀림진동을 근접시켜, 결합시키는 것이 가능하게 된다. 굴곡-비틀림 결합진동의 주진동인 굴곡진동의 주파수 온도특성이 온도에 관하여 3차 특성이 되어, 뛰어난 온도특성을 가짐과 아울러 소형화된 압전진동소자를 얻을 수 있다고 하는 효과가 있다.
또, 도 1의 (a)에 나타내는 바와 같이, 압전진동소자(음차형 압전진동소자)(1)의 기부가 기부 본체와, 연결부와, 'L'자 모양 및 역'L'자 모양의 각 지지암을 가지고, 'L'자 모양 및 역'L'자 모양의 각 단부끼리를 연접하며, 이 연접부를 연결부를 통하여 기부 본체의 한쪽의 단부 중앙에 연접하여 구성되어 있다. 이 때문에, 진동암으로부터 각 지지암으로 누설하는 진동에너지를 저감할 수 있고, CI값이 작아짐과 아울러, 내충격성이 개선된다. 이 결과, 충격에 의한 결손, 파손 등에 의한 주파수 변동의 우려가 없는 압전진동소자를 얻을 수 있다고 하는 효과가 있다.
또, 도 1의 (a)에 나타내는 압전기판(7)의 절단각도가 전기축(X축)에 둘레로 0도로부터 -15도의 범위에서 회전된 압전진동소자(음차형 압전진동소자)(1)를 구성한다. 이와 같이 절단각도를 선택하면, 굴곡-비틀림 결합진동의 주파수 온도특성을 나타내는 다항식의 1차 계수 및 2차 계수를 거의 영으로 하는 것이 가능하게 되어, 뛰어난 온도특성의 압전진동소자를 얻을 수 있다고 하는 효과가 있다.
또, 제1 홈부(22a ~ 24b)가 도 1의 (a)에 나타내는 바와 같이 형성된 압전진동소자(1)를 구성함으로써, 굴곡-비틀림 결합진동의 굴곡진동의 주파수 온도특성이 온도에 관하여 3차 특성이 되어, 뛰어난 온도특성을 가지는 압전진동소자를 얻을 수 있다고 하는 효과와, 추부(20a, 20b)의 평탄면에 여진전극 사이를 전기적으로 접속하는 리드전극을 형성할 수 있다고 하는 이점도 있다.
또, 제1 홈부(22a ~ 24b)가 도 3의 (a) ~ (c)에 나타내는 바와 같이 형성된 압전진동소자를 구성함으로써, 굴곡-비틀림 결합진동의 주진동의 주파수 온도특성이 온도에 관하여 3차 특성이 되어, 온도특성이 개선된다고 하는 효과 있다. 또한, 도 3의 (a)의 예에서는 추부(20a)의 평탄면에 여진전극 사이를 전기적으로 접속하는 리드전극을 형성할 수 있다고 하는 이점, 도 3의 (b)의 예에서는 제1 및 제2 홈부 형성용 마스크가 용이하게 된다고 하는 이점, 도 3의 (c)의 예에서는 제1 홈부의 폭을 적절히 설정함으로써 굴곡진동 주파수와 비틀림진동 주파수와의 결합이 용이하게 된다고 하는 이점도 있다.
도 10은 본 발명에 관한 제2 실시형태의 압전진동자(2)의 구성을 나타내는 단면도이다. 압전진동자(2)는 상기의 압전진동소자(1)와, 압전진동소자(1)를 수용하는 패키지를 구비하고 있다. 패키지는 직사각형의 상자 모양으로 형성되어 있는 패키지 본체(40)와, 유리 등으로 이루어진 창부재(54)를 가지는 덮개부재(52)로 이루어진다.
패키지 본체(40)는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 절연기판으로서 제1 기판(41)과, 제2 기판(42)과, 제3 기판(43)을 적층하여 형성되어 있고, 절연재료로서 산화 알류미늄질의 세라믹?그린 시트를 성형하여 상자 모양으로 한 후에, 소결하여 형성되어 있다. 실장(實裝)단자(45)는 제1 기판(41)의 외부 저면에 복수 형성되어 있다.
제3 기판(43)은 중앙부가 제거되어 있고, 제3 기판(43)의 상부 둘레 가장자리에 예를 들면 코바(Kovar) 등의 금속 씰링(44)이 형성되어 있다.
제3 기판(43)과 제2 기판(42)에 의해, 압전진동소자(1)를 수용하는 오목부가 형성되어 있다. 제2 기판(42)의 상면의 소정의 위치에는, 도체(46)에 의해 실장단자(45)와 전기적으로 도통하는 복수의 소자탑재패드(47)가 마련되어 있다.
소자탑재패드(47)의 위치는 압전진동소자(1)를 얹어 놓았을 때에 지지암(12b, 12c)에 형성한 패드전극(도시생략)에 대응하도록 배치되어 있다.
압전진동자(2)의 구성은 패키지 본체(40)의 소자탑재패드(47)에 도전성 접착제(50), 예를 들면 엑폭시계 접착제, 폴리이미드계 접착제, 비스말레이미드(bismaleimide)계 접착제 중 어느 하나를 적당량 도포하고, 그 위에 압전진동소자(1)를 얹어 놓고 하중을 건다.
패키지 본체(40)에 탑재된 압전진동소자(1)의 도전성 접착제(50)를 경화시키기 위해서 소정의 온도의 고온의 노(爐)에 소정의 시간 넣는다. 어닐링처리를 시행한 후, 위쪽으로부터 레이저광을 조사하여 각 추부(20a, 20b), 각 진동암(15a, 15b)에 형성된 주파수 조정용 금속막의 일부를 증산(蒸散)시켜 주파수 거친 조정을 행한다. 유리창부(54)를 구비하여 덮개부재(52)를 패키지 본체(40)의 상면에 형성한 씰링(44)에 심(seam) 용접한다.
패키지의 관통구멍(48)을 봉지하기 전에, 가열처리를 시행한다. 패키지의 상하를 반대로 하여, 관통구멍(48) 내의 단차부상에 금속구의 충전재(48a)를 얹어 놓는다. 충전재(48a)로서는 금-게르마늄 합금 등이 좋다. 충전재(48a)에 레이저광을 조사하여 용융시키고, 관통구멍(48)을 봉지함과 아울러 패키지 내부를 진공으로 한다. 패키지의 외부로부터 창부재(54)를 통하여 레이저광을 패키지 내에 조사하고, 진동암(15a, 15b)에 형성한 주파수 조정용 금속막을 증산시켜 주파수 미세조정을 행하여, 압전진동자(2)를 완성한다.
도 10의 구성의 압전진동자(2)에 낙하 등의 충격이 가해졌을 때의 압전진동소자(1)의 변형에 대해서 설명한다. 압전진동자(2)의 패키지의 주면(主面)에 직교방향으로 충격력이 가해지면, 압전진동소자(1)는 소자탑재패드(47)를 지점(支点)으로 하여 변형하기 쉬운 지지암 지지부(12b, 12c)가 패키지 본체(40)의 저면을 향하여 변형한다. 다음으로, 이 변형이 기부(10)의 외측 단부 가장자리(12e)에서 반사하고, 변형이 기부 본체(12a)의 중앙부에 전반(傳搬)하여, 기부 본체(12a)를 포함한 전체가 패키지 본체(40)의 저면 측으로 잠겨 들어간다. 그 결과, 진동암(15a, 15b)은 그 선단 측이 패키지 저면을 향하여 변형한다. 즉, 기부(10)의 구조가 기부 본체(12a)에 연결부(12d)를 통하여 지지암(12b, 12c)에 연접되어 있음으로써, 가해진 충격을 기부(10)의 구조로 완화하도록 구성되어 있다.
도 10의 단면도에 나타내는 바와 같이, 음차형 압전진동소자에 여기되는 굴곡진동과 비틀림진동을 서로 근접시켜, 굴곡-비틀림 결합진동이 여기되는 음차형 압전진동소자(1)를 절연기판(40)에 수용하여, 압전진동자(2)를 구성함으로써, 소형이고 Q값이 높으며, 주파수 온도특성이 뛰어난 압전진동자를 얻을 수 있다고 하는 효과가 있다.
도 11은 본 발명에 관한 제3 실시형태 압전발진기(3)의 구성을 나타내는 단면도이다. 압전발진기(3)는 상기의 압전진동소자(1)와, 압전진동소자(1)를 여진하는 IC부품(78)과, 압전진동소자(1)를 진공 봉지함과 아울러 IC부품(78)을 수용하는 패키지 본체(60) 및 창부재(75a)를 가지는 덮개부재(75)를 구비하고 있다. 압전진동소자(1)에 레이저광을 조사한 거친 조정(coarse adjustment), 미세조정하는 수법, 또, 패키지의 내부를 진공으로 하여 관통구멍(68)을 봉지하는 수법 등은 압전진동자(2)의 경우와 동일한 것이므로 생략한다. IC부품(78)은 패키지 본체(60)의 IC부품탑재패드(69)에 금속 범프(bump)(76) 등을 이용하여 전기적으로 도통 접속한다.
또한, 도 11에 나타낸 압전발진기(3)에서는 IC부품(78)이 기밀 봉지되어 있지 않은 예를 나타냈지만, IC부품(78)을 패키지 내부에 배치하고, 기밀 봉지해도 된다.
도 11의 단면도에 나타내는 바와 같이, 굴곡진동과 비틀림진동을 서로 근접시켜, 굴곡-비틀림 결합진동이 여기되는 음차형 압전진동소자(1)와, IC부품(78)과, 이들을 수용하는 패키지(60)를 구비한 압전발진기를 구성함으로써, 소형이고 주파수 온도특성이 뛰어난 압전발진기를 얻을 수 있다고 하는 효과가 있다.
도 12는 본 발명에 관한 제4 실시형태의 진동 자이로센서(4)의 구성을 나타내는 도면이며, 덮개를 제거하여 나타내고 있다. 도 12의 (a)는 진동 자이로센서(4)의 평면도이며, 도 12의 (b)는 P-P단면도이다.
진동 자이로센서(4)는 진동 자이로소자(80)와, 진동 자이로소자(80)를 수용하는 패키지를 개략 구비하고 있다. 패키지는 절연기판(패키지 본체)(79)과, 절연기판(79)을 기밀 봉지하는 덮개를 구비하고 있다.
진동 자이로소자(80)는 기부 본체(81)와, 기부 본체(81)의 대향하는 2개의 단부 가장자리로부터 각각 동일 직선상으로 돌출하여 마련된 1쌍의 검출용 진동암(85a, 85b)을 구비한 기부를 구비하고 있다. 또한, 진동 자이로소자(80)는 기부 본체(81)의 대향하는 다른 2개의 단부 가장자리로부터 각각 검출용 진동암(85a, 85b)과 직교하는 방향으로 동일 직선상으로 돌출하여 마련된 1쌍의 제1 연결암(82a, 82b)과, 각 제1 연결암(82a, 82b)의 선단부로부터 그것과 직교하는 양방향으로 각각 돌출하여 마련된 각 1쌍의 구동용 진동암(83a, 83b 및 84a, 84b)을 구비하고 있다.
또한, 기부는 기부 본체(81)의 대향하는 다른 2개의 단부 가장자리로부터 각각 검출용 진동암(85a, 85b)과 직교하는 방향으로 동일 직선상으로 돌출하여 마련된 각 1쌍의 제2 연결암과, 각 제2 연결암의 선단부로부터 그것과 직교하는 양방향에 각각 돌출하여 마련되고, 검출용 진동암(85a, 85b)과, 구동용 진동암(83a, 83b 및 84a, 84b)의 사이에 배치된 각 1쌍의 지지암(86a, 86b 및 87a, 87b)을 구비하고 있다.
여진전극은 적어도 1쌍의 검출용 진동암(85a, 85b)과, 각 1쌍의 구동용 진동암(83a, 83b 및 84a, 84b)에 각각 형성되어 있다. 지지암(86a, 86b 및 87a, 87b)에는 복수의 전극패드(도시생략)가 형성되고, 이 전극패드와 여진전극과의 사이는 각각 전기적으로 접속되어 있다.
도 12의 (c)는 진동 자이로소자의 동작을 설명하는 모식 평면도이다. 진동 자이로센서(4)는 각속도가 가해지지 않는 상태에서는, 구동용 진동암(83a, 83b, 84a, 84b)이 화살표 E로 나타내는 방향으로 굴곡진동을 행한다. 이 때, 구동용 진동암(83a, 83b)과, 구동용 진동암(84a, 84b)이 무게중심(G)을 통과하는 Y'축방향의 직선에 관해서 선대칭의 진동을 행하고 있기 때문에, 기부 본체(81), 연결암(82a, 82b), 검출용 진동암(85a, 85b)은 거의 진동하지 않는다.
진동 자이로센서(4)에 Z'축둘레의 각속도(ω)가 가해지면, 구동용 진동암(83a, 83b, 84a, 84b) 및 제1 연결암(82a, 82b)에 코리올리력(Coriolis force)이 작용하여, 새로운 진동이 여기된다. 이 진동은 무게중심(G)에 대해서 둘레방향의 진동이다. 동시에, 검출용 진동암(85a, 85b)은 이 진동에 따라 검출진동이 여기된다. 이 진동에 의해 발생한 변형을 검출용 진동암(85a, 85b)에 형성한 검출전극이 검출하여 각속도가 구해진다.
본 발명의 진동 자이로센서(4)의 특징은 구동용 진동암(83a, 83b, 84a, 84b)의 선단부에 추부(26)가 마련되고, 각 추부(26)의 표리면에는 진동암의 길이방향을 따라서 진동중심선에 선대칭으로 제1 홈부(27)가 형성되어 있다. 또한, 구동용 진동암(83a, 83b, 84a, 84b)에는 진동암의 길이방향을 따라서 진동중심선에 선대칭으로 제2 홈부(28)가 형성되어 있다. 진동 자이로소자(80)의 압전진동기판의 절단각도(θ)와, 추부(26)의 제1 홈부(27)와, 구동암(83a, 83b, 84a, 84b)의 제2 홈부(28)와, 구동암(83a, 83b, 84a, 84b)의 판두께를 적절히 선정함으로써, 진동 자이로소자(80)에 여기되는 굴곡진동 및 비틀림진동의 각각의 공진주파수 fF, fT를 서로 근접시킬 수 있다. 2개의 진동모드를 결합시켜, 주진동의 굴곡진동의 주파수 온도특성을 개선함과 아울러, 추부(26)를 마련함으로써 구동용 진동암, 검출용 진동암을 단축함으로써, 소형의 진동 자이로센서(4)를 구성할 수 있다.
도 12의 (a)에 나타내는 바와 같이, 각 구동암용 진동암(83a ~ 84b)의 선단부에 각각 추부(26)를 형성하고, 이 추부(26)의 표리면에 진동암의 길이방향을 따라서 직선상으로 연장하는 제1 홈부(27)를 형성함과 아울러, 각 구동암용 진동암의 진동중심선에 따른 표면 이면에 각각 제2 홈부(28)를 형성한 진동 자이로소자(80)를 구성한다. 이와 같은 진동 자이로소자(80)를 구성하면, 각 구동암용 진동암에 여진되는 굴곡-비틀림 결합진동 중 주진동인 굴곡진동의 주파수 온도특성이 온도에 관하여 3차 특성이 되어, 뛰어난 온도특성을 가짐과 아울러 소형의 진동 자이로소자를 얻을 수 있다고 하는 효과가 있다.
또, 도 12의 (a)에 나타내는 바와 같이, 진동 자이로소자를 패키지에 수용하여 진동 자이로센서를 구성하면, 각 구동암용 진동암에 여진되는 굴곡-비틀림 결합진동의 주진동의 주파수 온도특성이 개선됨과 아울러, 추부를 마련함으로써 소형화된 진동 자이로센서를 얻을 수 있다고 하는 효과가 있다.
도 13은 본 발명에 관한 전자기기의 구성을 나타내는 개략 구성도이다. 전자기기(5)에는 상기의 제2 실시형태에서 설명한 압전진동자(2)를 구비하고 있다. 압전진동자(2)를 이용한 전자기기(5)로서, 휴대전화나 디지털 카메라, 비디오 카메라 등의 휴대용 전자기기를 들 수 있다. 이들 전자기기(5)에서 압전진동자(2)는 기준 신호원으로서 이용되며, 소형이고 정밀도가 좋은 압전진동자(2)를 구비함으로써, 소형이고 휴대성이 뛰어나 특성의 양호한 전자기기를 제공할 수 있다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 도 10의 압전진동자(2)를 구비한 전자기기를 구성함으로써, 전자기기의 주파수원의 안정이 개선된다는 효과가 있다. 또, 도 12의 (a)의 진동 자이로센서를 구비한 전자기기를 구성함으로써, 온도에 의한 각속도의 감도변화를 저감할 수 있다고 하는 효과가 있다.
또한 홈부에 대해서는 도 1에서의 제1 홈부(22a와 22b), 제1 홈부(24a와 24b)를 연결하여, 이른바 슬릿 형상(관통 형상)의 구성이라도 되고, 이와 같은 구성이라도 도 10 ~ 도 13의 실시형태에도 적용할 수 있다..
즉, 도 14는 본원 발명의 다른 실시형태이다.
도 14의 (a)에 나타내는 실시형태의 예에서는, 각 추부(20a, 20b)는 그 선단 가장자리 중앙부에 각 진동중심(C)에 대해서 표리의 제1 홈부(22a) 사이가 연결된 대칭인 홈부로서 노치부(관통부)(22ab, 24ab)를 형성함으로써 오목형상을 이루고, 또한 각 노치부의 양측에 질량부(21)를 형성하고 있다. 즉, 질량부(21)가 진동중심(C)을 따라 그것과 이간하여 양측에 배치되어 있는 실시예이다.
선단 가장자리 중앙부에 각 진동중심(C)에 대해서 대칭인 노치부를 형성하는 예에서는, 바닥이 있는 홈부의 경우보다도, 압전기판 고유의 이방성에 의해 결정축방향에 의한 에칭 속도의 차이에 의한 영향이 나타나기 어려운 형상이 되므로, 질량부(21)는 진동중심(C)을 따라 그것과 이간하여 양측에 대칭으로 배치된다.
도 14의 (b)에 나타내는 단면도는 각 진동암(15a, 15b)에 각각 형성된 여진전극(30, 32, 34, 36)의 배치를 나타내는 도면이다. 여진전극(30, 34)은 각 홈부(17a(17b), 18a(18b))의 표면 및 측면에 형성되며, 여진전극(32, 36)은 각 진동암(15a, 15b)의 각각 양측면에 형성되어 있다.
여진전극(30, 36)과 여진전극(32, 34)은 서로 다른 부호의 전압이 상기 전극패드를 통하여 인가된다. 즉, 여진전극(30, 36)에 +전압이 인가될 때, 여진전극(32, 34)에는 -전압이 인가되며, 도 14의 (b)의 화살표로 나타내는 전계가 생겨 압전진동소자(1)의 무게중심을 통과하는 중심선(Cg)(이하, 무게중심 중심선이라고 함)에 대해 대칭인 음차진동(굴곡진동)이 여진된다.
또한, 홈부(17a(17b), 18a(18b))를 형성함으로써, 전계강도가 강해져, 음차진동을 보다 효율적으로 여진할 수 있다. 즉, 압전진동소자의 CI(크리스탈 임피던스)를 작게 할 수 있다.
도 15는 추부(20a(20b)) 외의 실시형태의 예(한쪽의 추부(20a)만 도시)를 나타내는 평면도이다. 도 15의 (a)에 나타내는 노치부(22ab(24ab))보다도 진동암(15a(15b)) 가까이의 추부(20a(20b))의 면 내에 진동중심(C)에 대해서 대칭인 관통구멍(23a(23b))이 형성되어 있다. 질량부(21)는 진동중심(C)을 따라 그것과 이간하여 양측에 배치되어 있다. 노치부(22ab(24ab))와 관통구멍(23a(23b))을 서로 이간시킴으로써, 진동중심(C)을 사이에 두는 질량부(21) 사이를 서로 연접하는 교락부(29a(29b))가 형성된다.
또한, 관통구멍(23a(23b))의 폭은 노치부(22ab(24ab))의 폭과 동등해도 되고, 차이가 나도 된다.
도 14의 (a)의 추부(20a(20b))에서는 압전진동소자(1)가 여진되고, 진동암(15a, 15b)이 굴곡모드로 진동할 때에, 진동중심(C)의 좌우의 질량부(21)가 불필요한 진동을 행할 우려가 있다. 이것에 대해, 도 15의 실시형태와 같이 교락부(29a(29b))를 마련함으로써, 질량부(21)의 불필요한 진동은 억제되며, 또한 충격 등에도 강한 압전진동소자(1)를 얻을 수 있다.
도 16은 추부(20a(20b)) 외의 실시형태의 예(한쪽의 추부(20a)만 도시)를 나타내는 평면도이다. 도 16의 평면도에 나타내는 바와 같이, 각 추부(20a(20b))는 그 표면의 중앙부에 진동중심(C)에 대해서 대칭인 관통구멍(23a(23b))을 구비하고 있다. 이와 같이, 추부(20a(20b))의 표면의 중앙부에 관통구멍(23a(23b))을 마련함으로써, 질량부(21)는 진동중심(C)을 따라 그것과 이간하여 양측에 배치되어 있다.
또, 도 17은 추부(20a(20b)) 외의 실시형태의 예(한쪽의 추부(20a)만 도시)를 나타내는 평면도이다. 각 추부(20a(20b))는 기부 측단에 진동중심(C)에 대해서 대칭인 관통구멍(23a(23b))을 구비하고, 또한 관통구멍(23a(23b))은 각 진동암(15a(15b))의 홈부(17a, 17b(18a, 18b))에 연접(연통)하고 있다. 질량부(21)는 진동중심(C)을 따라 그것과 이간하여 양측에 배치되어 있다.
압전진동소자(1)에는, 그 무게중심을 지나, 진동암(15a, 15b)방향의 무게중심 중심선(Cg)에 대해, 서로 대칭으로 진동하는 굴곡진동과, 무게중심 중심선(Cg)에 대해 서로 대칭인 비틀림진동이 여진된다. 여진전극을 적절히 형성함으로써, 어느 쪽의 진동모드를 주진동으로 할지를 선택할 수 있지만, 도 14의 실시형태의 예는 음차진동(굴곡진동)을 주진동모드 하는 예이다.
본 발명의 압전진동소자의 일례로서, 수정 Z판을 전기축(X축) 둘레로 θ(0도로부터 -15도의 범위) 회전하여 잘라낸 기판을 이용하여, 압전진동소자(1)를 형성한다. 각 진동암(15a, 15b)에는 홈부(17a(17b), 18a(18b))를 형성함과 아울러, 추부(20a, 20b)에는 진동중심(C)을 따라 그것과 이간하여 양측에 질량부를 형성한다.
즉, 절단각도(θ)와 압전기판(8)의 두께와 추부(20a, 20b)의 노치부(22ab, 23ab), 또는 관통구멍(23a, 23b)와, 홈부(17a, 17b, 18a, 18b)를 적절히 설정함으로써, 압전진동소자(1)에 여기되는 굴곡진동(음차진동) 및 비틀림진동의 공진주파수 fF, fT를 서로 근접시키는 것에 의해서 2개의 진동모드를 결합시켜, 주진동으로 하는 굴곡진동의 주파수 온도특성을 개선함과 아울러, 소형화를 도모한 음차형 수정진동소자가 구성된다.
굴곡진동 및 비틀림진동 각각의 공진주파수 fF, fT를 서로 근접시키는 수단의 설명에 대해서는 도 4의 (a) ~ (c)와 동일한 경향이다.
도 4의 (a) ~ (c)는 도 14의 (a)에 나타내는 압전진동소자(음차형 압전진동소자)(1)에 여기되는 굴곡진동의 공진주파수 fF와, 비틀림진동의 공진주파수 fT가 추부(20a, 20b)의 노치부(22ab, 23ab), 진동암(15a, 15b)의 홈부(17a, 17b, 18a, 18b) 및 진동암(15a, 15b)의 두께 h에 의해, 어떻게 변화하는지를 정성적으로 설명하는 도면으로서도 적용할 수 있다.
또한, 도 4의 (a), (b)의 가로축의 A, B는 빔(진동암)(15)의 평면 형상을 나타내고, A는 빔(15)에 노치부를 형성하기 전, B는 노치부를 형성한 후를 나타내고 있다. 도 4의 (c)는 빔(15)의 판두께(h)를 A에 비해 두껍게 했을 경우를 B로 나타내고 있다.
본 실시형태에서, 압전진동소자(1)에서 여진되는 굴곡진동과 비틀림진동을 서로 결합시킴으로써, 주진동의 굴곡진동의 주파수 온도특성이 개선되는 모습의 설명에 대해서도 도 7에 나타내는 경향과 동일하다.
즉 도 7의 (a)는 주진동인 굴곡진동의 주파수 온도특성에서, 온도 T에 관하여 2차 곡선을 나타내고 있다. 도 7의 (b)는 비틀림진동의 주파수 온도특성에서, 주파수 Δf/f는 온도 T에 관하여 일차식으로 근사된다. 도 7의 (c)는 굴곡진동과 비틀림진동을 결합시켰을 경우의 주진동인 굴곡진동의 주파수 온도특성을 나타내는 도면이다. 주진동의 굴곡진동에 비틀림진동을 결합시킴으로써, 굴곡진동의 주파수 온도특성을 나타내는 다항식 Δf/f의 1차 온도계수 α와, 2차 온도계수 β를 거의 영으로 하는 것이 가능하게 되어, 주진동의 굴곡진동의 주파수 온도특성은 3차 온도계수 γ로 근사할 수 있으며, 도 7의 (c)에 나타내는 바와 같은 3차 곡선을 나타낸다.
또한, 압전진동소자(1)의 진동암(15a, 15b)의 판두께(h)를 변화시켰을 경우, 굴곡진동과 비틀림진동과의 결합의 정도를 시뮬레이션 결과에서도 도 8에서 나타내는 경향과 동일하다. 즉 굴곡진동의 공진주파수 fF는 두께 h에 관하여 거의 평탄하고, h의 증가에 따라 약간 감소한다.
한편, 비틀림진동의 공진주파수 fT는 두께 h의 증가에 따라 거의 비례하도록 증가한다. 도 8의 예에서는 86㎛보다 조금 얇은 판두께(h)에서 결합이 커지는 것을 알 수 있다.
또한 본 실시형태에서도 추부(20a(20b))의 진동중심(C)에 따라서, 홈부(관통부)를 형성한 압전진동소자(1)에 여진되는 굴곡진동의 1차 온도계수 α, 2차 온도계수 β와, 비틀림진동의 1차 온도계수 α', 2차 온도계수 β'를 시뮬레이션 결과에 대해서도 도 9의 (b)에 나타내는 경향과 같다. 굴곡진동의 1차 온도계수 α, 2차 온도계수 β를 각각 마름모 ◆, 네모 ■로 나타내고, 비틀림진동의 2차 온도계수 β'를 탈색 네모 □로 나타내고 있다. 비틀림진동의 1차 온도계수 α'는 수치가 너무 커서 그래프의 프레임 밖이 되기 때문에, 도시하고 있지 않다. 즉, 비틀림진동에서는 1차 온도계수 α'가 지배적이다.
도 9의 (b)에서는 상술한 바와 같이, 진동암(15a, 15b)의 판두께(h)를 82㎛ 내지 86㎛의 범위에서 변화시킨 경우의 굴곡진동, 비틀림진동의 각각의 1차 온도계수, 2차 온도계수 α, β, α', β'를 판두께(h)에 대해 나타낸 도면이다. 도 9의 (b)의 예에서는 굴곡진동의 1차 온도계수 α, 2차 온도계수 β도 판두께 h = 84.5㎛ 부근에서 거의 영이 되는 것이 판명되었다. 또 비틀림진동의 2차 온도계수 β'도 판두께 h = 84.5㎛ 근방에서 거의 영이 되는 것을 알 수 있다.
즉, 도 9의 (b)의 압전진동소자(1)의 예에서는 판두께(h)를 84.5㎛로 설정함으로써, 주진동인 굴곡진동의 주파수 온도특성의 1차 온도계수 α, 2차 온도계수 β를 모두 영으로 할 수 있다. 이 때문에 굴곡진동의 주파수 온도특성은 3차 곡선을 나타내며, 주파수 온도특성이 큰 폭으로 개선됨과 아울러, 추부(20a, 20b)가 마련됨으로써 진동암이 단축되어 소형의 압전진동소자(1)를 얻을 수 있다.
또, 추부(20a, 20b)의 표리면에 형성한 전극, 홈부(17a, 17b, 18a, 18b)의 전극, 진동암(15a, 15b)에 형성한 전극 등에 레이저광선을 조사하고, 음차형 압전진동자에 여진되는 굴곡진동과 비틀림진동과의 결합도를 미세조정하는 것이 가능하다.
도 18은 압전진동소자(1)의 추부(20a)가 관통부 타입의 홈부를 형성한 형상을 나타내는 도면이다. 도 18의 (a)는 아무것도 가공을 하지 않는 사각형 모양의 추부(20a), (b)는 선단 가장자리에 노치부(22ab)를 형성한 추부(20a), (c)는 (a)의 추부에 관통구멍(23a)을 형성한 추부(20a), (d)는 선단 가장자리의 노치부(22ab)와 관통구멍(23a)을 형성한 추부(20a), (e)는 가는 관통구멍(23a)과 이것과 연접하는 홈부(17a)를 형성한 추부(20a)의 평면도이다. 도 18의 (b) ~ (e)에서는, 도 18의 (b)의 노치부(22ab)의 면적과 도 18의 (c) 이하의 관통구멍(23a) 또는 노치부(22ab)와 관통구멍(23a)을 가산한 면적은 모두 동일하다. 또, 도 18의 (f)는 진동중심(C)을 따라서 홈부(22a)(바닥 있음)를 형성한 추부(20a)의 평면도이며, 이 홈부(22a)의 면적도 도 18의 (b)의 노치부(22ab)의 면적과 동일하게 한다. 도 18의 (c) ~ (e)의 관통구멍(23a), 또는 노치부(22ab) 및 관통구멍(23a)에 대응하여 형성한 같은 면적의 홈부(22a)를 가지는 추부(20a)에 대해서는 그 도면을 생략한다.
홈부(22a)를 가지는 추부(20a)에 대해서는, 도 18의 (f)에만 나타냈지만, 이것은 압전진동소자(1)에 여진되는 굴곡진동 및 비틀림진동의 주파수의 근접하는 정도를 시뮬레이션에 의해 구할 때에, 노치부(22ab)를 가지는 추부(20a)와 비교하기 위해서 필요한 도면이다.
도 18의 (a)의 추부(20a)를 가지는 압전진동소자(1)에 여진되는 굴곡진동 및 비틀림진동의 각각의 주파수를 기준으로 하고, 도 18의 (b) ~ (e)의 추부(20a)를 가지는 압전진동소자(1)와, 도 18의 (f)에 각각 대응하는 홈부(22ab)를 가지는 압전진동소자(1)에 대해서, 굴곡진동 및 비틀림진동의 주파수 fF, fT 및 주파수차이 Δf(=(fT - fF))에 대해서 각각 시뮬레이션을 행했다.
도 18의 (b) ~ (e)에 나타내는 노치부(22ab), 노치부(22ab) 및 관통구멍(23a)을 가지는 압전진동소자(1)와, 도 18의 (b) ~ (e)에 대응하여 같은 면적의 홈부(22a)를 가지는 압전진동소자(1)에 대해서 굴곡진동 및 비틀림진동의 주파수 fF, fT와 주파수차이 Δf가 어떻게 변화하는지를 시뮬레이션으로 구했다.
도 19는 도 18의 (b)의 형상의 노치부(22ab)를 가지는 압전진동소자(1)와, 도 18의 (b)의 노치부(22ab)의 면적과 같은 면적의 홈부(22a)를 가지는 도 18의 (f)의 압전진동소자(1)에 각각 여진되는 굴곡진동 및 비틀림진동의 주파수 fF, fT와 주파수차이 Δf를 각각 나타낸 도면이다. 노치부(22ab)를 형성한 압전진동소자(1)의 편이 굴곡진동과 비틀림진동과의 주파수차이 Δf가 작아, 굴곡진동과 비틀림진동이 근접하는 것을 나타내고 있다.
도 20은 도 18의 (c)의 형상의 관통구멍(23a)을 가지는 압전진동소자(1)와, 이 관통구멍(23a)의 면적과 같은 면적의 홈부(22a)를 가지는 압전진동소자(1)에 각각 여진되는 굴곡진동 및 비틀림진동의 주파수 fF, fT와 주파수차이 Δf를 각각 나타낸 도면이다.
관통구멍(23a)을 형성한 압전진동소자(1)의 편이 굴곡진동과 비틀림진동과의 주파수차이 Δf가 작아, 굴곡진동과 비틀림진동이 근접하는 것을 나타내고 있다.
도 21은 도 18의 (d)의 형상의 노치부(22ab) 및 관통구멍(23a)을 가지는 압전진동소자(1)와, 이 노치부(22ab) 및 관통구멍(23a)의 면적과 같은 면적의 홈부(22a)를 가지는 압전진동소자(1)에 각각 여진되는 굴곡진동 및 비틀림진동의 주파수 fF, fT와, 주파수차이 Δf를 각각 나타낸 도면이다. 노치부(22ab) 및 관통구멍(23a)을 형성한 압전진동소자(1)의 편이 굴곡진동과 비틀림진동과의 주파수차이 Δf가 작아, 굴곡진동과 비틀림진동이 근접하는 것을 나타내고 있다.
도 22는 도 18의 (e)의 형상의 가는 관통구멍(23a)과 이것에 연접하는 홈부(17a)를 가지는 압전진동소자(1)와, 이 가는 관통구멍(23a)의 면적과 홈부(17a)의 면적을 가산한 면적과 같은 면적의 홈부(22a)를 가지는 압전진동소자(1)에 각각 여진되는 굴곡진동 및 비틀림진동의 주파수 fF, fT와, 주파수차이 Δf를 각각 나타낸 도면이다. 관통구멍(23a)과 이를 연접하는 홈부(17a)를 형성한 압전진동소자(1)의 편이 굴곡진동과 비틀림진동과의 주파수차이 Δf가 작아, 굴곡진동과 비틀림진동이 근접하는 것을 나타내고 있다.
도 23은 이상의 결과를 모은 것으로, 도 18의 (b) ~ (e)의 형상을 가지는 압전진동소자(1)에 여진되는 굴곡진동 및 비틀림진동의 주파수 fF, fT와, 주파수차이 Δf를 각각 좌우의 세로축에 취하고, 가로축의 부호 (b) ~ (e)에 대응하여 나타낸 도면이다. 주파수차이 Δf가 작아지는 것은, 도 18의 (b)의 형상, 즉 추부(20a)에 진동중심(C)에 대해서 대칭인 노치부(22ab)를 형성했을 경우이다.
도 24는 기부 본체(12a)만을 가지는 음차형 압전진동소자(1)의 진동 누설과, 기부 본체(12a), 연결부(12d), 지지암(12b, 12c)을 구비한 기부(10)를 가지는 음차형 압전진동소자의 진동 누설을 시뮬레이션에 의해 구하여 비교한 도면이다. 지지암(12b, 12c)을 구비한 기부(10)를 가지는 음차형 압전진동소자(1)의 편이 진동 누설이 적은 것이 분명해졌다.
도 14의 실시형태에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 압전진동소자(음차형 압전진동소자)(1)는 각 진동암의 선단부에 각각 추부가 형성되고, 이 추부에는 진동중심에 따른 양측에 대칭으로 큰 질량을 구비한 질량부가 배치되어 있다. 그 위에, 각 진동암에는 진동중심을 따라 표리면에 각각 홈부가 형성되어 있다. 이와 같이 구성하면, 압전진동소자(1)에 여기되는 굴곡진동 및 비틀림진동이 서로 근접하여, 결합한다. 압전기판의 두께 및 절단각도와 각 질량부 및 각 홈부의 형상을 각각 적절히 설정하면, 굴곡-비틀림 결합진동의 주진동인 굴곡진동의 주파수 온도특성이 온도에 관하여 3차 특성이 되어, 뛰어난 온도특성을 가짐과 아울러 소형화된 압전진동소자를 얻을 수 있다고 하는 효과가 있다.
또, 도 14의 (a)의 실시형태에 나타내는 압전기판(8)의 절단각도가 전기축(X축)에 둘레로 0도로부터 -15도의 범위에서 회전된 압전진동소자(음차형 압전진동소자)(1)를 구성한다. 이와 같이 절단각도를 설정하여, 압전기판의 두께 등을 적절히 설정하면, 굴곡-비틀림 결합진동의 주파수 온도특성을 나타내는 다항식의 1차 계수 및 2차 계수를 거의 영으로 하는 것이 가능하게 되어, 뛰어난 온도특성의 압전진동소자를 얻을 수 있다고 하는 효과가 있다.
도 14의 실시형태에 나타내는 바와 같이, 각 추부(20a, 20b)의 선단 가장자리 중앙부에 진동중심(C)에 대해서 대칭인 노치부(22ab, 24ab)를 마련함으로써, 압전진동소자(1)에 여진되는 굴곡진동(음차진동)과 비틀림진동을 근접시켜, 결합시키는 것이 가능하게 된다. 각 파라미터를 적절히 설정함으로써, 굴곡-비틀림 결합진동의 굴곡진동의 주파수 온도특성을 3차 특성으로 할 수 있다고 하는 효과가 있다.
또, 도 15의 실시형태에 나타내는 바와 같이, 노치부(22ab)를 작게 하여, 관통구멍(23a)과 맞추어, 질량부(21)를 진동중심(C)을 따라서 양측에 대칭으로 배치하며, 또한 양 질량부(21) 사이에 교락부(29a)를 마련함으로써, 추부(20a, 20b)가 강화된다. 동시에 굴곡진동(음차진동)과 비틀림진동을 근접시켜, 결합시키는 것이 가능하게 된다. 각 파라미터를 적절히 설정함으로써, 굴곡-비틀림 결합진동의 굴곡진동의 주파수 온도특성을 3차 특성으로 할 수 있다고 하는 효과가 있다.
도 16의 실시형태에 나타내는 바와 같이, 관통구멍(23a(23b))을 중앙부에 배치함으로써 추부(20a, 20b)의 강도가 증가하지만, 굴절진동의 주파수 변화가 약간 감소된다. 그러나, 관통구멍(23a(23b))의 면적을 조금 크게 하면 주파수의 감소를 보충할 수 있다. 이 경우도 굴곡진동(음차진동)과 비틀림진동을 근접시켜, 결합시키는 것이 가능하게 된다. 각 파라미터를 적절히 설정함으로써, 굴곡-비틀림 결합진동의 굴곡진동의 주파수 온도특성을 3차 특성으로 할 수 있다고 하는 효과가 있다.
또, 도 17의 실시형태에 나타내는 바와 같이, 추부(20a, 20b)의 기부 측단에 관통구멍(23a(23b))을 마련하면, 굴곡진동의 주파수 변화가 약간 감소되지만, 진동암의 홈부를 연장함으로써 비틀림진동의 주파수가 감소되어, 두 개의 진동이 서로 근접하여 결합시킬 수 있다. 각 파라미터를 적절히 설정함으로써, 굴곡-비틀림 결합진동의 굴곡진동의 주파수 온도특성을 3차 특성으로 할 수 있다고 하는 효과가 있다.
또, 도 14의 (a)에 나타내는 바와 같이, 압전진동소자(음차형 압전진동소자)(1)의 기부(10)가 기부 본체(12a)와, 연결부(12d)와, 'L'자 모양 및 역'L'자 모양의 각 지지암(12b, 12c)을 가지고, 'L'자 모양 및 역'L'자 모양의 각 단부끼리를 연접하며, 이 연접부를, 연결부(12d)를 통하여 기부 본체(12a)의 한쪽의 단부 중앙에 연접하여 구성되어 있다. 이 때문에, 진동암(15a, 15b)으로부터 각 지지암(12b, 12c)으로 누설하는 진동에너지를 저감할 수 있어 CI값이 작아짐과 아울러, 기부의 구조에 의해 충격이 완화되므로 내충격성이 개선된다. 이 결과, 충격에 의한 결손, 파손 등에 의한 주파수 변동의 우려가 없는 압전진동소자를 얻을 수 있다고 하는 효과가 있다.
1 … 압전진동소자, 2 … 압전진동자,
3 … 압전발진기, 4 … 진동 자이로센서,
5 … 전자기기, 7, 8 … 압전기판,
10 … 기부, 12a … 기부 본체,
12b, 12c … 지지암, 12d … 연결부,
12e … 외측 단부 가장자리, 15 … 빔,
15a, 15b … 진동암, 17a, 17b, 18a, 18b, 28 … 제2 홈부,
20a, 20b, 26 … 추부, 21a, 21b, 21'a, 21'b … 오목부,
22a, 22ab, 22b, 24a, 24ab, 24b, 27 … 제1 홈부,
25 … 전극, 29a, 29b … 교락부,
30, 32, 34, 36 … 여진전극, 40, 60, 79 … 패키지 본체,
41 … 제1 기판, 42 … 제2 기판,
43 … 제3 기판, 44 … 금속 씰링,
45 … 실장단자, 46 … 도체,
47 … 소자탑재패드, 48, 68 … 관통구멍,
48a … 충전재, 50 … 도전성 접착제,
52, 75 … 덮개부재, 54, 75a … 창부재,
69 … IC부품탑재패드, 78 … IC부품,
80 … 진동 자이로소자, 81 … 기부 본체,
82a, 82b … 제1 연결암, 83a, 83b, 84a, 84b … 구동용 진동암,
85a, 85b … 검출용 진동암, 86a, 86b, 87a, 87b … 지지암,
C … 진동중심선

Claims (14)

  1. 복수의 진동암, 이 각 진동암의 한쪽의 단부 사이를 연접하고 있는 기부(基部), 상기 각 진동암의 다른 쪽의 단부에 각각 연접되어 이 각 진동암의 다른 쪽의 단부의 폭보다도 폭이 넓은 추부(錘部)와, 상기 추부의 표면 및 이면 중 적어도 한쪽의 면에 상기 각 진동암의 길이방향을 따라서 연장해 있는 제1 홈부 및 상기 각 진동암의 표리면에 각각 있는 제2 홈부를 적어도 구비하고 있는 압전기판을 포함하고,
    주파수 온도특성이 온도에 관하여 3차 특성인 굴곡-비틀림 결합진동을 하는 압전진동소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기부는 상기 진동암의 상기 한쪽의 단부와 연접하고 있는 일단을 구비하는 기부 본체와, 상기 일단과 대향하는 측의 타단에 연접하고 있는 연결부와, 이 연결부를 통하여 연접되고 또한 상기 기부 본체와는 이간하여 연장해 있는 지지암을 포함하는 것을 특징으로 하는 압전진동소자.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 압전기판은 수정판으로 구성되고, 상기 수정판의 주면(主面)의 법선이 수정결정의 광학축에 대하여 수정결정의 전기축의 둘레로 0도로부터 -15도의 범위 내의 각도로 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 압전진동소자.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 홈부는 상기 길이방향을 따라서 이간하여 늘어선 복수의 홈을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 압전진동소자.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 홈부는 상기 추부의 선단 가장자리로부터 상기 추부의 중간부에 걸쳐 연장하고, 또한 상기 진동암에서의 진동중심선에 대해 선대칭이 되는 상기 추부의 표리면의 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압전진동소자.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 홈부는 상기 제2 홈부와 연속 형성됨과 아울러, 이 제1 홈부의 선단부는 상기 추부의 선단 가장자리까지 연장하고, 또한 상기 진동중심선에 대해 선대칭이 되는 상기 추부의 표리면의 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압전진동소자.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 홈부는 그 적어도 일부의 폭이 상기 제2 홈부보다도 폭이 넓게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압전진동소자.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재한 압전진동소자는 바닥이 있는 상기 제1 홈부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 압전디바이스.
  9. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재한 압전진동소자는 노치(notch) 형상의 상기 제1 홈부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 압전디바이스.
  10. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재한 압전진동소자와, 이 압전진동소자를 얹어 놓는 절연기판을 구비한 것을 특징으로 하는 압전디바이스.
  11. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재한 압전진동소자와, 이 압전진동소자를 여진(勵振)하는 IC부품과, 상기 압전진동소자를 기밀(氣密) 봉지(封止)함과 아울러 상기 IC부품을 수용하는 패키지를 구비한 것을 특징으로 하는 압전디바이스.
  12. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재한 압전진동소자가 상기 기부로부터 연접한 각속도를 검출하기 위한 검출용 진동암을 구비하는 것을 특징으로 하는 압전진동소자.
  13. 청구항 12에 기재한 압전진동소자와, 이 압전진동소자를 수용하는 패키지를 구비하는 것을 특징으로 하는 압전디바이스.
  14. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재한 압전진동소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
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