JP2006203763A - Piezoelectric vibrating piece, method for adjusting characteristic thereof and piezoelectric device - Google Patents

Piezoelectric vibrating piece, method for adjusting characteristic thereof and piezoelectric device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric vibration piece and a piezoelectric device which are excellent in CL characteristic where steep frequency change never occurs to the change of CL being a load capacity while avoiding a risk of short-circuit, in order to carrying out reduction of sizes. <P>SOLUTION: The device includes a base 51, a plurality of vibration arms 35 and 36 extending from the base, supporting arms 61 and 62 extending in the same direction as that of the vibration arms outside of the vibration arms, driving electrodes 37 and 38 being a pair formed at each vibration arm, extraction electrodes 37a and 38a formed respectively at the base part so that the driving electrodes may face each other at a distance from each other, and connection electrodes formed by being pulled around by the support arms which the extraction electrodes correspond to. The facing distance (d) is set to be minimum between the extraction electrodes at the base. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、圧電振動片とパッケージやケース内に圧電振動片を収容した圧電デバイスの改良、ならびに圧電振動片の特性調整方法に関する。   The present invention relates to an improvement in a piezoelectric device including a piezoelectric vibrating piece and a piezoelectric vibrating piece housed in a package or case, and a method for adjusting the characteristics of the piezoelectric vibrating piece.

ＨＤＤ（ハード・ディスク・ドライブ）、モバイルコンピュータ、あるいはＩＣカード等の小型の情報機器や、携帯電話、自動車電話、またはページングシステム等の移動体通信機器や圧電ジャイロセンサー等において、圧電振動子や圧電発振器等の圧電デバイスが広く使用されている。
図４は、圧電デバイスに従来より用いられている圧電振動片の一例を示す概略平面図である。 Piezoelectric vibrators and piezoelectrics in small information devices such as HDDs (hard disk drives), mobile computers, IC cards, mobile communication devices such as mobile phones, car phones, and paging systems, and piezoelectric gyro sensors Piezoelectric devices such as oscillators are widely used.
FIG. 4 is a schematic plan view showing an example of a piezoelectric vibrating piece conventionally used in a piezoelectric device.

図において、圧電振動片１は、水晶などの圧電材料をエッチングすることにより、図示する外形を形成するもので、パッケージ（図示せず）等に取付けられる矩形の基部２と、基部２から図において上方に延長された一対の振動腕３，４を備えており、これら振動腕の主面（表裏面）に長溝５，６が形成されている（特許文献１参照）。
長溝５，６内には、駆動用の電極としての励振電極７，８が形成されており、励振電極７，８は、長溝５，６内と、各振動腕の側面とに形成され、各振動腕について長溝内の電極と、側面に設けた電極が対となるようにされている。そして、各励振電極７，８は、それぞれ引出し電極７ａ，８ａとして、基部２に引き回されている。 In the figure, a piezoelectric vibrating reed 1 is formed by etching a piezoelectric material such as quartz to form the outer shape shown in the figure. A rectangular base 2 attached to a package (not shown) or the like, A pair of vibrating arms 3 and 4 extended upward is provided, and long grooves 5 and 6 are formed on the main surfaces (front and back surfaces) of these vibrating arms (see Patent Document 1).
Excitation electrodes 7 and 8 as driving electrodes are formed in the long grooves 5 and 6, and the excitation electrodes 7 and 8 are formed in the long grooves 5 and 6 and on the side surfaces of the vibrating arms. With respect to the vibrating arm, the electrode in the long groove and the electrode provided on the side surface are paired. The excitation electrodes 7 and 8 are routed to the base 2 as extraction electrodes 7a and 8a, respectively.

そして、引出し電極７ａ，８ａは、図示しないパッケージ側に塗布された導電性接着剤９，９の上に載置されて、接合されるようになっている。
このような圧電振動片１においては、励振電極７，８を介して駆動電圧が印加されると、各振動腕３，４の先端部を近接・離間するようにして、屈曲振動することにより、所定の周波数の信号が取り出されるようになっている。 The lead electrodes 7a and 8a are placed on and joined to the conductive adhesives 9 and 9 applied to the package side (not shown).
In such a piezoelectric vibrating piece 1, when a driving voltage is applied through the excitation electrodes 7 and 8, the vibration arms 3 and 4 are bent and vibrated so as to approach and separate the distal ends of the vibrating arms 3 and 4. A signal having a predetermined frequency is extracted.

特開２００２−２６１５７５JP 2002-261575 A

図５は圧電振動片を用いて形成される水晶振動子の等価回路を示している。図において、Ｌ１は振動子の固有のインダクタンス、Ｃ１は固有の容量、Ｃ０は誘電体としての圧電材料を電極で挟んだコンデンサとしての容量である。損失としての抵抗成分Ｒ１はクリスタルインピーダンス（ＣＩ）と呼ばれる。
このような等価回路においては、周波数ｆとの関係で、次式が成立する。
ｆ＝１／２π・１／（Ｌ１・Ｃ１）−１／２・・・・・式１
ここで、周波数ｆを一定に維持して、圧電振動片１を小型化しようとすると、Ｌ１は振動腕の質量に対応するので、Ｃ１を大きくしなければならない。 FIG. 5 shows an equivalent circuit of a crystal resonator formed using a piezoelectric vibrating piece. In the figure, L1 is a specific inductance of the vibrator, C1 is a specific capacity, and C0 is a capacity as a capacitor in which a piezoelectric material as a dielectric is sandwiched between electrodes. The resistance component R1 as a loss is called crystal impedance (CI).
In such an equivalent circuit, the following equation is established in relation to the frequency f.
f = 1 / 2π · 1 / (L1 · C1) −1/2 Equation 1
Here, if the frequency f is kept constant and the piezoelectric vibrating piece 1 is to be reduced in size, C1 must be increased because L1 corresponds to the mass of the vibrating arm.

図６は圧電振動片（水晶振動片）を実装する際に、負荷容量ＣＬを決めて使用する状態を示す図であり、この負荷容量ＣＬの変動は、図５の容量Ｃ１を変更することに相当する。そして、負荷容量ＣＬの値は、実装の都合などにより、多少の変動を持って決定され使用されるのが実際である。
ここで、負荷容量ＣＬの変化もしくは変動に対して、周波数ｆの変化量をここではＣＬ特性と呼ぶ。ＣＬ特性は容量Ｃ１を変更することにより変化するが、例えば、Ｃ１を小さくしようとすることは、上述したように圧電振動片１の小型化、特に、長手方向の寸法を小型化して、現行の圧電振動片１をさらに小型にしようとする上で障害となるので、選択することができない。 FIG. 6 is a diagram showing a state in which the load capacity CL is determined and used when the piezoelectric vibrating piece (quartz crystal vibrating piece) is mounted. The fluctuation of the load capacity CL changes the capacity C1 in FIG. Equivalent to. The value of the load capacity CL is actually determined and used with some variation depending on the mounting convenience.
Here, the amount of change in the frequency f with respect to the change or fluctuation of the load capacitance CL is referred to herein as the CL characteristic. Although the CL characteristic changes by changing the capacitance C1, for example, reducing C1 reduces the size of the piezoelectric vibrating reed 1 as described above, in particular, the size in the longitudinal direction and reduces the current size. Since it becomes an obstacle when trying to further reduce the size of the piezoelectric vibrating piece 1, it cannot be selected.

そこで、図５の容量Ｃ０を変更することにより、ＣＬ特性を調整することができる。
この場合、容量Ｃ０は、図４の引出し電極７ａ，８ａの対向距離ｄを変更することによって行うことができると考えられ、特に、対向距離ｄを小さくすることによって、ＣＬ特性における周波数の変化の緩急を改善して、急激な周波数変化を緩和することができる。
しかしながら、従来の圧電振動片１は、図４に示すように、導電性接着剤９，９によりパッケージに接合されることから、引出し電極７ａ，８ａの対向距離ｄを小さくすると、導電性接着剤９，９同士が触れて、短絡の危険があり、このような調整手段を用いることができない。
特に、圧電振動片１の小型化が進むと、基部２自体の幅寸法も可能な限り小さくされていることから、引出し電極７ａ，８ａの対向距離ｄを小さくすることは、一層、短絡の危険を生じさせることにつながる。 Therefore, the CL characteristic can be adjusted by changing the capacitance C0 in FIG.
In this case, it is considered that the capacitance C0 can be achieved by changing the facing distance d of the extraction electrodes 7a and 8a in FIG. 4, and in particular, by reducing the facing distance d, the change in frequency in the CL characteristics can be achieved. It is possible to improve the slowness and relieve sudden frequency changes.
However, since the conventional piezoelectric vibrating reed 1 is joined to the package by the conductive adhesives 9 and 9 as shown in FIG. 4, if the opposing distance d of the extraction electrodes 7a and 8a is reduced, the conductive adhesive There is a danger of a short circuit due to contact between the nine and nine, and such adjustment means cannot be used.
In particular, as the size of the piezoelectric vibrating reed 1 progresses, the width of the base 2 itself is made as small as possible. Therefore, reducing the opposing distance d between the extraction electrodes 7a and 8a further increases the danger of short-circuiting. It leads to producing.

本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、小型化を進める上で、短絡の危険を回避しつつ負荷容量であるＣＬの変化に対して、急峻な周波数変化を生じることのないＣＬ特性に優れた圧電振動片と、圧電デバイスならびに圧電振動片の特性調整方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and in advancing the miniaturization, a sharp frequency change is caused with respect to a change in the load capacity CL while avoiding the danger of a short circuit. An object of the present invention is to provide a piezoelectric vibrating piece having excellent CL characteristics, a piezoelectric device, and a method for adjusting the characteristics of the piezoelectric vibrating piece.

上記目的は、第１の発明にあっては、圧電材料により形成された基部と、前記基部の一端側から延びる複数の振動腕と、前記基部の前記一端側より所定距離だけ離れた他端側から幅方向に延長され、かつ前記振動腕の外側において、該振動腕と同じ方向に延びる支持用アームと、前記各振動腕に形成された対となる駆動用の電極と、前記対となる駆動用の電極が、互いに距離を隔てて対向するようにそれぞれ前記基部に引き回されることにより形成された引出し電極と、これら引出し電極が対応する前記支持用アームに引き回されることにより形成された接続用の電極とを備えており、前記基部の表裏面の前記引出し電極の少なくとも一方について、前記対向距離を最小に設定する構成とした圧電振動片により、達成される。   According to the first aspect of the present invention, in the first invention, a base portion formed of a piezoelectric material, a plurality of vibrating arms extending from one end side of the base portion, and the other end side separated by a predetermined distance from the one end side of the base portion A support arm extending in the width direction and extending in the same direction as the vibrating arm on the outside of the vibrating arm, a pair of driving electrodes formed on each vibrating arm, and the paired driving Formed by being routed to the base so as to be opposed to each other at a distance from each other, and by being drawn by the corresponding support arm. And at least one of the lead electrodes on the front and back surfaces of the base portion, which is achieved by a piezoelectric vibrating piece configured to set the facing distance to a minimum.

第１の発明の構成によれば、圧電振動片は、前記基部からさらに延長して設けた支持用アームを有しており、この支持用アームを利用して、パッケージなどの収容容器に接合されることができる。このため、本発明の圧電振動片では、前記基部が接合に関与しないので、前記基部において、互いに距離を隔てて対向するように引き回された引出し電極には、導電性接着剤などの電気的、機械的結合を行うための手段が付着することがない。このため、前記基部において互いに対向して配置される前記引出し電極の対向距離を小さくして、電極同士を近接させても、電極の短絡の危険がなく、負荷容量の変化に対応した周波数変化を緩やかなものとすることができる。この場合、基部の表面と裏面に前記引出し電極が同じように形成されているので、表裏面の一方について引出し電極同士のの対向距離を小さくしてもよく、両面において、引出し電極同士のの対向距離を小さくしてもよい。   According to the configuration of the first aspect of the invention, the piezoelectric vibrating reed has the supporting arm that is further extended from the base portion, and is joined to a storage container such as a package using the supporting arm. Can be. For this reason, in the piezoelectric vibrating piece according to the present invention, the base portion does not participate in the bonding. Therefore, in the base portion, an extraction electrode that is routed so as to face each other with a distance is electrically The means for performing the mechanical connection does not adhere. For this reason, even if the opposing distance of the extraction electrodes arranged opposite to each other at the base is reduced and the electrodes are brought close to each other, there is no risk of short-circuiting of the electrodes, and the frequency change corresponding to the change of the load capacity is achieved. It can be gradual. In this case, since the extraction electrodes are formed in the same manner on the front surface and the back surface of the base, the opposing distance between the extraction electrodes may be reduced for one of the front and back surfaces, and the opposing surfaces of the extraction electrodes on both sides may be reduced. The distance may be reduced.

また、上記目的は、第２の発明にあっては、パッケージまたはケース内に圧電振動片を収容した圧電デバイスであって、前記圧電振動片が、圧電材料により形成された基部と、前記基部の一端側から延びる複数の振動腕と、前記基部の前記一端側より所定距離だけ離れた他端側から幅方向に延長され、かつ前記振動腕の外側において、該振動腕と同じ方向に延びる支持用アームと、前記各振動腕に形成された対となる駆動用の電極と、前記対となる駆動用の電極が互いに距離を隔てて対向するようにそれぞれ前記基部に引き回されることにより形成された引出し電極と、これら引出し電極が、対応する前記支持用アームに引き回されて形成された接続用の電極とを備えており、前記基部の表裏面の前記引出し電極の少なくとも一方について、前記対向距離を最小に設定する構成とした圧電デバイスにより、達成される。
第２の発明の構成によれば、第１の発明の構成において説明したのと同様の原理により、圧電デバイスの電極の短絡の危険を生じることなく、負荷容量の変化に対応した周波数変化を緩やかなものとすることができる。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric device in which a piezoelectric vibrating piece is accommodated in a package or a case, wherein the piezoelectric vibrating piece includes a base formed of a piezoelectric material, and a A plurality of resonating arms extending from one end side, and extending in the width direction from the other end side separated from the one end side of the base by a predetermined distance, and extending in the same direction as the resonating arm outside the resonating arm An arm, a pair of driving electrodes formed on each vibrating arm, and the pair of driving electrodes are formed by being routed to the base so as to face each other with a distance therebetween. And at least one of the extraction electrodes on the front and back surfaces of the base, the connection electrodes formed by being routed to the corresponding support arm. The piezoelectric device has a configuration to set the serial opposing distance minimizes, is achieved.
According to the configuration of the second invention, the frequency change corresponding to the change of the load capacity is moderated without causing a risk of short circuit of the electrodes of the piezoelectric device, based on the same principle as described in the configuration of the first invention. Can be.

また、上記目的は、第３の発明にあっては、圧電材料により形成された基部と、前記基部の一端側から延びる複数の振動腕と、前記基部の前記一端側より所定距離だけ離れた他端側から幅方向に延長され、かつ前記振動腕の外側において、該振動腕と同じ方向に延びる支持用アームと、前記各振動腕に形成された対となる駆動用の電極と、前記対となる駆動用の電極が、互いに距離を隔てて対向するようにそれぞれ前記基部に引き回されて形成された引出し電極と、これら引出し電極が対応する前記支持用アームに引き回されることにより形成された接続用の電極とを備える圧電振動片の特性を調整する方法であって、前記基部の表裏面の前記引出し電極の少なくとも一方について、前記対向距離を変更することにより、負荷容量の変化に対応する周波数変化を調整する圧電振動片の特性調整方法によっても、達成される。
第３の発明の構成によれば、前記基部における前記引出し電極の前記対向距離を最小に設定するだけでなく、前記対向距離を調整することにより、ＣＬ特性をコントロールする手法を含むものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a base portion formed of a piezoelectric material, a plurality of vibrating arms extending from one end side of the base portion, and a predetermined distance from the one end side of the base portion. A supporting arm extending in the width direction from the end side and extending in the same direction as the vibrating arm on the outside of the vibrating arm, a pair of driving electrodes formed on each vibrating arm, and the pair The drive electrodes are formed by being drawn around the base so as to face each other at a distance from each other, and the lead electrodes are drawn around the corresponding support arms. And adjusting the characteristic of a piezoelectric vibrating piece having a connection electrode, wherein the opposing distance is changed for at least one of the lead electrodes on the front and back surfaces of the base to cope with a change in load capacity. By characteristic adjusting method of a piezoelectric vibrating piece to adjust the frequency change to be achieved.
According to the configuration of the third aspect of the invention, the method includes not only setting the facing distance of the extraction electrode at the base to a minimum, but also controlling the CL characteristics by adjusting the facing distance.

図１および図２は、本発明の圧電デバイスの実施形態を示しており、図１はその概略平面図、図２は図１のＡ−Ａ線切断端面図である。
これらの図において、圧電デバイス３０は、圧電振動子を構成した例を示しており、この圧電デバイス３０は、基体であるパッケージ５７内に圧電振動片３２を収容している。
パッケージ５７は、図１および図２に示すように、例えば、矩形の箱状に形成されている。具体的には、パッケージ５７は、第１の基板５５と第２の基板５６とを積層して形成されており、例えば、絶縁材料として、酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートを成形して図示の形状とした後で、焼結して形成されている。 1 and 2 show an embodiment of the piezoelectric device of the present invention. FIG. 1 is a schematic plan view thereof, and FIG. 2 is an end view taken along line AA of FIG.
In these drawings, the piezoelectric device 30 shows an example in which a piezoelectric vibrator is configured. The piezoelectric device 30 houses a piezoelectric vibrating piece 32 in a package 57 as a base.
As shown in FIGS. 1 and 2, the package 57 is formed in a rectangular box shape, for example. Specifically, the package 57 is formed by laminating a first substrate 55 and a second substrate 56. For example, an aluminum oxide ceramic green sheet is formed as an insulating material to form a shape shown in the figure. After that, it is formed by sintering.

パッケージ５７は、図２に示すように、第２の基板５６の内側の材料を除去することで、内部空間Ｓのスペースを形成している。この内部空間Ｓが圧電振動片３２を収容するための収容空間である。そして、第１の基板５５に形成した電極部３１，３１の上に、導電性接着剤４３，４３を用いて、圧電振動片３２の支持用アーム６１，６２の後述する接続用電極の形成箇所を載置して接合している。   As shown in FIG. 2, the package 57 forms a space of the internal space S by removing the material inside the second substrate 56. This internal space S is a housing space for housing the piezoelectric vibrating piece 32. Then, on the electrode portions 31, 31 formed on the first substrate 55, locations where connection electrodes (described later) of the support arms 61, 62 of the piezoelectric vibrating piece 32 are formed using conductive adhesives 43, 43. Is placed and joined.

なお、電極部３１，３１はパッケージ裏面の実装端子４１と導電スルーホールなどで接続されている。パッケージ５７は、圧電振動片３２を収容した後で、透明なガラス製の蓋体４０が封止材５８を用いて接合されることにより、気密に封止されている。これにより、蓋体４０を封止した後で、外部からレーザ光を照射して圧電振動片３２の電極などをトリミングして、周波数調整できるようになっている。   The electrode portions 31 are connected to the mounting terminals 41 on the back surface of the package through conductive through holes. The package 57 is hermetically sealed by housing the piezoelectric vibrating piece 32 and then bonding the transparent glass lid 40 using the sealing material 58. Thereby, after sealing the lid 40, the frequency can be adjusted by trimming the electrodes of the piezoelectric vibrating piece 32 by irradiating laser light from the outside.

圧電振動片３２は、例えば水晶で形成されており、水晶以外にもタンタル酸リチウム，ニオブ酸リチウム等の圧電材料を利用することができる。この圧電振動片３２は、図１に示すように、基部５１と、この基部５１の一端（図において右端）から、右方に向けて、二股に別れて平行に延びる一対の振動腕３５，３６を備えている。
各振動腕３５，３６の主面の表裏には、好ましくは、それぞれ長さ方向に延びる長溝３３，３４をそれぞれ形成し、図１および図２に示すように、この長溝内に駆動用の電極である励振電極３７，３８が設けられている。
尚、この実施形態では、各振動腕３５，３６の先端部は、ややテーパ状に次第に拡幅されることにより、重量増加され、錘の役割を果たすようにされている。これにより、振動腕の屈曲振動がされやすくなっている。 The piezoelectric vibrating piece 32 is formed of, for example, quartz, and a piezoelectric material such as lithium tantalate or lithium niobate can be used in addition to quartz. As shown in FIG. 1, the piezoelectric vibrating piece 32 includes a base 51 and a pair of vibrating arms 35 and 36 that extend in parallel from the one end (right end in the drawing) to the right. It has.
Long grooves 33 and 34 extending in the length direction are preferably formed on the front and back surfaces of the main surfaces of the vibrating arms 35 and 36, respectively. As shown in FIGS. 1 and 2, driving electrodes are formed in the long grooves. Excitation electrodes 37 and 38 are provided.
In this embodiment, the tip portions of the resonating arms 35 and 36 are gradually widened in a slightly tapered shape so that the weight is increased to play the role of a weight. Thereby, the bending vibration of the vibrating arm is easily performed.

また、圧電振動片３２は、その基部５１の振動腕を形成した一端より、図１において、基部長さに対応する所定距離だけ隔てた他端（図において左端）において、基部５１の幅方向に延長され、かつ振動腕３５，３６の両外側の位置で、各振動腕３５，３６の延びる方向（図１において右方向）に、これら振動腕３５，３６と平行に延びている支持用アーム６１，６２を備えている。
このような圧電振動片３２の音叉状の外形と、各振動腕に設ける長溝は、それぞれ例えば水晶ウエハなどの材料をフッ酸溶液などでウエットエッチングしたり、ドライエッチングすることにより精密に形成することができる。 Further, the piezoelectric vibrating piece 32 extends in the width direction of the base 51 at the other end (the left end in the figure) separated from the one end where the vibrating arm of the base 51 is formed by a predetermined distance corresponding to the base length in FIG. The support arm 61 is extended and extends in parallel with the vibrating arms 35 and 36 in the extending direction of the vibrating arms 35 and 36 (rightward in FIG. 1) at positions on both outer sides of the vibrating arms 35 and 36. , 62 are provided.
The tuning fork-shaped outer shape of the piezoelectric vibrating piece 32 and the long groove provided in each vibrating arm should be precisely formed by wet etching a material such as a quartz wafer with a hydrofluoric acid solution or dry etching, for example. Can do.

励振電極３７，３８は、長溝３３，３４内と、各振動腕の側面とに形成され、各振動腕について長溝内の電極と、側面に設けた電極が対となるようにされている。そして、各励振電極３７，３８は、それぞれ引出し電極３７ａ，３８ａとして、基部５１に引き回され、該基部５１の表面と裏面とに、それぞれ同じ構成で形成されている。さらに、引出し電極３７ａ，３８ａは、各支持用アーム６１，６２の表裏面に延長されて、接続用電極６３，６４とされている。
ここで、基部５１においては、対となる引出し電極３７ａ，３８ａは電極間距離Ｄを隔てて互いに対向することにより電気的に分離されている。 The excitation electrodes 37 and 38 are formed in the long grooves 33 and 34 and on the side surfaces of the vibrating arms, and the electrodes in the long grooves and the electrodes provided on the side surfaces of each vibrating arm are paired. The excitation electrodes 37 and 38 are led to the base 51 as extraction electrodes 37a and 38a, respectively, and are formed on the front and back surfaces of the base 51 with the same configuration. Further, the lead electrodes 37a and 38a are extended to the front and back surfaces of the support arms 61 and 62 to form connection electrodes 63 and 64, respectively.
Here, in the base 51, the pair of extraction electrodes 37a and 38a are electrically separated by facing each other with a distance D between the electrodes.

これにより、圧電デバイス３０を実装基板などに実装した場合に、外部からの駆動電圧が、実装端子４１から、電極部３１，３１を介して圧電振動片３２の各支持用アーム６１，６２の各接続用電極６３，６４および基部５１の各引出し電極３７ａ，３８ａに伝えられ、各励振電極３７，３８に伝えられるようになっている。
そして、長溝３３，３４内の励振電極に駆動電圧が印加されることによって、駆動時に、各振動腕の長溝が形成された領域の内部の電界効率を高めることができるようになっている。 Thereby, when the piezoelectric device 30 is mounted on a mounting substrate or the like, an external driving voltage is applied from the mounting terminal 41 to each of the supporting arms 61 and 62 of the piezoelectric vibrating piece 32 via the electrode portions 31 and 31. The signal is transmitted to the connection electrodes 63 and 64 and the extraction electrodes 37 a and 38 a of the base 51, and is transmitted to the excitation electrodes 37 and 38.
Then, by applying a driving voltage to the excitation electrodes in the long grooves 33 and 34, the electric field efficiency inside the region where the long grooves of the respective vibrating arms are formed can be increased during driving.

また、好ましくは、基部５１には、基部５１の振動腕側の端部から十分離れた位置において、両側縁に、基部５１の幅方向の寸法を部分的に縮幅して形成した凹部もしくは切り込み部７１，７２を設けている。切り込み部７１，７２の深さは、例えば、それぞれ近接する振動腕３５，３６の外側の側縁と一致する程度まで縮幅されると好ましい。
これにより、振動腕３５，３６が屈曲振動する際に振動漏れが基部５１側に漏れ、支持用アーム６１，６２に伝搬することを抑制し、ＣＩ値を低く抑えることができる。 Preferably, the base 51 is provided with a recess or notch formed by partially reducing the widthwise dimension of the base 51 on both side edges at a position sufficiently away from the end of the base 51 on the vibrating arm side. Portions 71 and 72 are provided. It is preferable that the depths of the cut portions 71 and 72 are reduced to such an extent that they coincide with the outer side edges of the adjacent vibrating arms 35 and 36, for example.
Thereby, when the vibrating arms 35 and 36 are bent and vibrated, it is possible to suppress vibration leakage from leaking to the base 51 side and propagating to the supporting arms 61 and 62, and to reduce the CI value.

ここで、本実施形態では、基部５１の表面及び裏面の少なくとも一方において、互いに対向している引出し電極３７ａ，３８ａの図１に示す電極間距離Ｄが最小となるように設定されている。
これは、次の理由による。
図３は、横軸に負荷容量（ＣＬ）の値をとり、縦軸に周波数変化ΔＦ（Δｆ）をとり、負荷容量の変動に対応した周波数変化の度合いを次式（式２）によりグラフ化したものである。
Δｆ／ｆ＝Ｃ１／２（Ｃ０＋ＣＬ）・・・・式２
（なお、ｆ（Ｆ）は「周波数」、Δｆ（Ｆ）は「周波数変化量」、Ｃ１は「固有の容量」、Ｃ０は誘電体としての圧電材料を電極で挟んだコンデンサとしての容量で、ここでは「電極間容量」である） Here, in the present embodiment, at least one of the front surface and the back surface of the base 51 is set so that the interelectrode distance D shown in FIG. 1 of the extraction electrodes 37a and 38a facing each other is minimized.
This is due to the following reason.
In FIG. 3, the horizontal axis represents the load capacity (CL) value, the vertical axis represents the frequency change ΔF (Δf), and the degree of frequency change corresponding to the load capacity variation is graphed by the following formula (Formula 2). It is a thing.
Δf / f = C1 / 2 (C0 + CL) Equation 2
(F (F) is “frequency”, Δf (F) is “frequency change amount”, C1 is “inherent capacitance”, C0 is a capacitance as a capacitor with a piezoelectric material as a dielectric sandwiched between electrodes, Here, it is “capacitance between electrodes”)

図３において、曲線Ａは図１の電極間距離Ｄを従来と同様に０．１５０ｍｍ程度としたものであり、この時の電極間容量Ｃ０は比較的小さく、１．００ｐＦ（ピコファラド）である。曲線Ｂは電極間距離Ｄを最小にし、例えば０．０３０ｍｍ程度としたもので、この時の電極間容量Ｃ０は最も大きくなり、２．００ｐＦである。
図示されているように、電極間距離Ｄを小さくすると、電極間容量Ｃ０は大きくなり、負荷容量ＣＬの変化（変動）に対して、周波数変化を緩やかにすることができる。すなわち、負荷容量ＣＬが変化しても周波数変化をより小さくすることができる。このような効果は、図３から、負荷容量ＣＬが、１２ｐＦよりも小さい場合に特に顕著である。 In FIG. 3, a curve A is obtained by setting the inter-electrode distance D in FIG. 1 to about 0.150 mm as in the conventional case, and the inter-electrode capacitance C0 at this time is relatively small and is 1.00 pF (picofarad). The curve B has a minimum inter-electrode distance D, for example, about 0.030 mm. At this time, the inter-electrode capacitance C0 is the largest, which is 2.00 pF.
As illustrated, when the interelectrode distance D is decreased, the interelectrode capacitance C0 is increased, and the frequency change can be moderated with respect to the change (variation) of the load capacitance CL. That is, even if the load capacitance CL changes, the frequency change can be further reduced. Such an effect is particularly remarkable when the load capacitance CL is smaller than 12 pF from FIG.

ここで、図１に示した電極間距離Ｄは、圧電振動片３２の表裏において、必ずしも同じである必要はない。すなわち、必要により表裏面の電極間距離Ｄを異ならせて、上述の調整を行っても良い。
また、このことは、電極間距離Ｄを変化させることにより、ＣＬ特性を変更することができ、電極間距離Ｄを変化させることで、電極間容量Ｃ０を変更でき、それによって、ＣＬ特性を調整する手法を得られることになる。 Here, the inter-electrode distance D shown in FIG. 1 is not necessarily the same on the front and back of the piezoelectric vibrating piece 32. That is, the above-described adjustment may be performed by changing the distance D between the electrodes on the front and back surfaces as necessary.
This also means that the CL characteristic can be changed by changing the interelectrode distance D, and the interelectrode capacitance C0 can be changed by changing the interelectrode distance D, thereby adjusting the CL characteristic. You will get a technique to do.

そして、このような手法は、本実施形態の圧電振動片３２が、上述したように、支持用アーム６１，６２を利用して、パッケージ５７などの収容容器に接合することにより、はじめて可能となる。
すなわち、この実施形態の圧電振動片３２では、図４で説明した従来の圧電振動片１と異なり、基部５１において、互いに距離を隔てて対向するように引き回された引出し電極３７ａ，３８ａには、導電性接着剤４３が付着することがない。このため、引出し電極３７ａ，３８ａの対向距離ｄを小さくして、電極同士を近接させても、電極の短絡の危険がなく、負荷容量ＣＬの変化に対応した周波数変化ΔＦを緩やかなものとすることができるものである。 Such a technique is possible only when the piezoelectric vibrating piece 32 of the present embodiment is joined to a receiving container such as the package 57 using the supporting arms 61 and 62 as described above. .
That is, in the piezoelectric vibrating piece 32 of this embodiment, unlike the conventional piezoelectric vibrating piece 1 described in FIG. 4, the extraction electrodes 37 a and 38 a that are routed so as to face each other at a distance from each other at the base 51 are provided. The conductive adhesive 43 does not adhere. For this reason, even if the opposing distance d of the extraction electrodes 37a and 38a is reduced and the electrodes are brought close to each other, there is no danger of short-circuiting of the electrodes, and the frequency change ΔF corresponding to the change of the load capacitance CL is made gradual. It is something that can be done.

本発明は上述の実施形態に限定されない。実施形態や変形例の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略し、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
また、この発明は、箱状のパッケージに圧電振動片を収容したものに限らず、シリンダー状の容器に圧電振動片を収容したもの、圧電振動片をジャイロセンサーとして機能するようにしたもの、さらには、圧電振動子、圧電発振器等の名称にかかわらず、圧電振動片を利用したあらゆる圧電デバイスに適用することができる。さらに、圧電振動片３２では、一対の振動腕を形成しているが、これに限らず、振動腕は３本でも、４本以上でもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment. The configurations of the embodiment and the modified examples can be combined or omitted as appropriate, and can be combined with other configurations not shown.
The present invention is not limited to the case where the piezoelectric vibrating piece is accommodated in a box-shaped package, the case where the piezoelectric vibrating piece is accommodated in a cylindrical container, the piezoelectric vibrating piece functioning as a gyro sensor, Can be applied to any piezoelectric device using a piezoelectric vibrating piece regardless of the name of a piezoelectric vibrator, a piezoelectric oscillator, or the like. Further, the piezoelectric vibrating piece 32 forms a pair of vibrating arms, but is not limited to this, and the number of vibrating arms may be three or four or more.

本発明の圧電デバイスの実施形態を示す概略平面図。The schematic plan view which shows embodiment of the piezoelectric device of this invention. 図１のＡ−Ａ線切断端面図。The AA cut | disconnection end elevation of FIG. 図１の圧電デバイスに使用される圧電振動片（圧電デバイス）の負荷容量ＣＬ−周波数変化ΔＦの関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship of load capacity CL-frequency change (DELTA) F of the piezoelectric vibrating piece (piezoelectric device) used for the piezoelectric device of FIG. 従来の圧電振動片の概略平面図。FIG. 6 is a schematic plan view of a conventional piezoelectric vibrating piece. 圧電振動片（水晶振動子）の等価回路。Equivalent circuit of piezoelectric vibrating piece (quartz crystal unit). 圧電振動片（水晶振動子）の実装状態を示す図。The figure which shows the mounting state of a piezoelectric vibrating piece (quartz crystal vibrator).

符号の説明Explanation of symbols

３０・・・圧電デバイス、３２・・・圧電振動片、３３，３４・・・長溝、３５，３６・・・振動腕、３７ａ，３８ａ・・・引出し電極、６１，６２・・・支持用アーム、Ｄ・・・電極間距離   DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Piezoelectric device, 32 ... Piezoelectric vibrating piece, 33, 34 ... Long groove, 35, 36 ... Vibrating arm, 37a, 38a ... Extraction electrode, 61, 62 ... Supporting arm D ... Distance between electrodes

Claims (3)

圧電材料により形成された基部と、
前記基部の一端側から延びる複数の振動腕と、
前記基部の前記一端側より所定距離だけ離れた他端側から幅方向に延長され、かつ前記振動腕の外側において、該振動腕と同じ方向に延びる支持用アームと、
前記各振動腕に形成された対となる駆動用の電極と、
前記対となる駆動用の電極が、互いに距離を隔てて対向するようにそれぞれ前記基部に引き回されて形成された引出し電極と、
これら引出し電極が対応する前記支持用アームに引き回されることにより形成された接続用の電極と
を備えており、
前記基部の表裏面の前記引出し電極の少なくとも一方について、前記対向距離を最小に設定する構成とした
ことを特徴とする圧電振動片。 A base formed of piezoelectric material;
A plurality of vibrating arms extending from one end of the base;
A supporting arm that extends in the width direction from the other end side that is a predetermined distance away from the one end side of the base, and extends in the same direction as the vibrating arm outside the vibrating arm;
A pair of driving electrodes formed on each of the vibrating arms;
A lead electrode formed by being routed to the base so that the pair of driving electrodes face each other at a distance;
A connection electrode formed by these extraction electrodes being routed to the corresponding support arm, and
The piezoelectric vibrating piece according to claim 1, wherein the opposing distance is set to a minimum for at least one of the extraction electrodes on the front and back surfaces of the base. パッケージまたはケース内に圧電振動片を収容した圧電デバイスであって、
前記圧電振動片が、
圧電材料により形成された基部と、
前記基部の一端側から延びる複数の振動腕と、
前記基部の前記一端側より所定距離だけ離れた他端側から幅方向に延長され、かつ前記振動腕の外側において、該振動腕と同じ方向に延びる支持用アームと、
前記各振動腕に形成された対となる駆動用の電極と、
前記対となる駆動用の電極が、互いに距離を隔てて対向するようにそれぞれ前記基部に引き回されて形成された引出し電極と、
これら引出し電極が対応する前記支持用アームに引き回されることにより形成された接続用の電極と
を備えており、
前記基部の表裏面の前記引出し電極の少なくとも一方について、前記対向距離を最小に設定する構成とした
ことを特徴とする圧電デバイス。 A piezoelectric device containing a piezoelectric vibrating piece in a package or case,
The piezoelectric vibrating piece is
A base formed of piezoelectric material;
A plurality of vibrating arms extending from one end of the base;
A supporting arm that extends in the width direction from the other end side that is a predetermined distance away from the one end side of the base, and extends in the same direction as the vibrating arm outside the vibrating arm;
A pair of driving electrodes formed on each of the vibrating arms;
A lead electrode formed by being routed to the base so that the pair of driving electrodes face each other at a distance;
A connection electrode formed by these extraction electrodes being routed to the corresponding support arm, and
The piezoelectric device is characterized in that the opposing distance is set to a minimum for at least one of the extraction electrodes on the front and back surfaces of the base. 圧電材料により形成された基部と、前記基部の一端側から延びる複数の振動腕と、前記基部の前記一端側より所定距離だけ離れた他端側から幅方向に延長され、かつ前記振動腕の外側において、該振動腕と同じ方向に延びる支持用アームと、前記各振動腕に形成された対となる駆動用の電極と、前記対となる駆動用の電極が、互いに距離を隔てて対向するようにそれぞれ前記基部に引き回されて形成された引出し電極と、これら引出し電極が対応する前記支持用アームに引き回されることにより形成された接続用の電極とを備える圧電振動片の特性を調整する方法であって、
前記基部の表裏面の前記引出し電極の少なくとも一方について、前記対向距離を変更することにより、負荷容量の変化に対応する周波数変化を調整する
ことを特徴とする圧電振動片の特性調整方法。 A base portion formed of a piezoelectric material; a plurality of vibrating arms extending from one end side of the base portion; and extending in the width direction from the other end side separated by a predetermined distance from the one end side of the base portion, and outside the vibrating arm The supporting arms extending in the same direction as the vibrating arms, the paired driving electrodes formed on the vibrating arms, and the paired driving electrodes are opposed to each other at a distance from each other. And adjusting the characteristics of the piezoelectric vibrating reed comprising: an extraction electrode formed by being routed to the base portion; and a connection electrode formed by the extraction electrode being routed to the corresponding support arm. A way to
A method for adjusting the characteristics of a piezoelectric vibrating piece, comprising: adjusting at least one of the lead electrodes on the front and back surfaces of the base by changing the facing distance to adjust a frequency change corresponding to a change in load capacity.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017069606A (en) * 2015-09-28 2017-04-06 京セラクリスタルデバイス株式会社 Tuning-fork type crystal element and crystal device with the tuning-fork type crystal element mounted therein

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