JP2014200049A - 振動片、振動子、発振器、電子機器および移動体 - Google Patents
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Abstract
【課題】小型化を図っても、振動漏れを抑制し、CI値を低く抑えることができる振動片を提供すること、また、この振動片を備える振動子、発振器、電子機器および移動体を提供すること【解決手段】振動片200は、基部220と、基部220の一端部から+Y軸方向に沿って延出し、かつ、X軸方向に沿って並んでいる1対の振動腕230、240と、基部220から1対の振動腕230、240の間に振動腕230、240と同じ側に突出している支持腕250と、を備え、基部220の他端部のX軸方向に沿った幅が基部220の中央部から離れるに従って漸減している縮幅部222を含み、支持腕250は、Z軸方向に沿った厚さが振動腕230、240の基部220側の端部よりも厚いことにより、振動腕230、240の基部220側の端部よりも−Z軸方向側に突出している突出部を有する厚肉部251を含んでいる。【選択図】図1
Description
本発明は、振動片、振動子、発振器、電子機器および移動体に関するものである。
水晶発振器等の振動デバイスとしては、複数の振動腕を備える音叉型の振動片を備えるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1の振動片は、平面視形状が略矩形の基部と、基部から互いに平行となるように並んで延出する2つの振動腕と、基部から延出し、2つの振動腕の間に位置する支持部とを有している。このような振動片では、2つの振動腕の面内方向への屈曲振動によって基部が変形し易く、この変形によって振動漏れが発生し、Q値が低下するという問題がある。
また、近年、このような振動片を搭載する各種機器の小型化が進展する中で、振動片自体も極力小型化することが要請されている。
また、近年、このような振動片を搭載する各種機器の小型化が進展する中で、振動片自体も極力小型化することが要請されている。
本発明の目的は、小型化を図っても、振動漏れを抑制し、CI値を低く抑えることができる振動片を提供すること、また、この振動片を備える振動子、発振器、電子機器および移動体を提供することにある。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]
本適用例の振動片は、第1方向に沿って並んでいる一端部および他端部を含む基部と、
前記基部の前記一端部から前記第1方向に沿って延出し、かつ、前記第1方向に直交する第2方向に沿って並んでいる1対の振動腕と、
前記基部の前記一端部から前記1対の振動腕の間に前記振動腕と同じ側に突出している支持腕と、
を備え、
前記基部は、前記他端部の前記第2方向に沿った幅が前記基部の中央部から離れるに従って漸減している縮幅部を含み、
前記支持腕は、
前記第1方向および前記第2方向の双方に直交する第3方向に沿った厚さが前記振動腕の前記基部側の端部よりも厚く、
前記振動腕の前記基部側の端部よりも前記第3方向の少なくとも一方側に突出している突出部を含む厚肉部を含むことを特徴とする。
[適用例1]
本適用例の振動片は、第1方向に沿って並んでいる一端部および他端部を含む基部と、
前記基部の前記一端部から前記第1方向に沿って延出し、かつ、前記第1方向に直交する第2方向に沿って並んでいる1対の振動腕と、
前記基部の前記一端部から前記1対の振動腕の間に前記振動腕と同じ側に突出している支持腕と、
を備え、
前記基部は、前記他端部の前記第2方向に沿った幅が前記基部の中央部から離れるに従って漸減している縮幅部を含み、
前記支持腕は、
前記第1方向および前記第2方向の双方に直交する第3方向に沿った厚さが前記振動腕の前記基部側の端部よりも厚く、
前記振動腕の前記基部側の端部よりも前記第3方向の少なくとも一方側に突出している突出部を含む厚肉部を含むことを特徴とする。
このような振動片によれば、基部の第1方向に沿った長さを短くしても、1対の振動腕の、略面内において互いに接近または離間する屈曲振動に伴う基部の変形を縮幅部により抑制し、基部から外部への振動漏れを抑制することができる。
また、支持腕が突出部を有しているため、例えば、突出部の先端面をパッケージに固定する固定部として用いることにより、1対の振動腕の、略面内において互いに接近と離間を繰り返す屈曲振動に伴って基部が振動する領域に対して固定部を遠ざけることができる。そのため、振動漏れを効果的に抑制することができる。
また、支持腕が突出部を有しているため、例えば、突出部の先端面をパッケージに固定する固定部として用いることにより、1対の振動腕の、略面内において互いに接近と離間を繰り返す屈曲振動に伴って基部が振動する領域に対して固定部を遠ざけることができる。そのため、振動漏れを効果的に抑制することができる。
特に、振動片の重心に近い位置に固定部を設定することができるので、固定した際の姿勢制御が容易になる。また、1対の振動腕の間の空間を支持腕の配置スペースとして有効利用することができ、その結果、振動片の大型化を防止することができる。
このようなことから、本適用例の振動片は、小型化を図っても、振動漏れを抑制し、CI値を低く抑えることができる。
このようなことから、本適用例の振動片は、小型化を図っても、振動漏れを抑制し、CI値を低く抑えることができる。
[適用例2]
本適用例の振動片では、前記縮幅部の前記第2方向に沿った幅は、
前記基部の中心を通り、前記第1方向に沿った仮想線分に沿って、前記基部の中央部から離れるに従って、漸減していることが好ましい。
これにより、1対の振動腕の互いに接近または離間する屈曲振動に伴う基部の変形を効果的に抑制することができる。
本適用例の振動片では、前記縮幅部の前記第2方向に沿った幅は、
前記基部の中心を通り、前記第1方向に沿った仮想線分に沿って、前記基部の中央部から離れるに従って、漸減していることが好ましい。
これにより、1対の振動腕の互いに接近または離間する屈曲振動に伴う基部の変形を効果的に抑制することができる。
[適用例3]
本適用例の振動片では、前記厚肉部の前記第1方向に沿った長さは、前記支持腕の前記第1方向に沿った長さよりも短いことが好ましい。
これにより、支持腕の基部と厚肉部との間の部分の厚さ(第3方向に沿った長さ)を薄くすることができる。その結果、基部から厚肉部への振動の伝達を抑制することができる。
本適用例の振動片では、前記厚肉部の前記第1方向に沿った長さは、前記支持腕の前記第1方向に沿った長さよりも短いことが好ましい。
これにより、支持腕の基部と厚肉部との間の部分の厚さ(第3方向に沿った長さ)を薄くすることができる。その結果、基部から厚肉部への振動の伝達を抑制することができる。
[適用例4]
本適用例の振動片では、前記厚肉部は、前記支持腕の前記第3方向に沿って前記支持腕の両側からそれぞれ突出して設けられていることが好ましい。
これにより、支持腕の第1方向および第2方向に沿った長さを小さくしながら、支持腕の質量を大きくすることができる。そのため、振動片の小型化を図りつつ、支持腕の振動を抑制することができる。
本適用例の振動片では、前記厚肉部は、前記支持腕の前記第3方向に沿って前記支持腕の両側からそれぞれ突出して設けられていることが好ましい。
これにより、支持腕の第1方向および第2方向に沿った長さを小さくしながら、支持腕の質量を大きくすることができる。そのため、振動片の小型化を図りつつ、支持腕の振動を抑制することができる。
[適用例5]
本適用例の振動片では、前記支持腕は、
前記基部から延出していて前記第3方向に沿った厚さが前記振動腕と等しい第1部分と、
前記第1部分の前記第3方向での一方側の面に接合されていて前記突出部を構成している第2部分と、
を含むことが好ましい。
これにより、比較的簡単に、振動腕の寸法精度を優れたものとしながら、厚肉部を形成することができる。
本適用例の振動片では、前記支持腕は、
前記基部から延出していて前記第3方向に沿った厚さが前記振動腕と等しい第1部分と、
前記第1部分の前記第3方向での一方側の面に接合されていて前記突出部を構成している第2部分と、
を含むことが好ましい。
これにより、比較的簡単に、振動腕の寸法精度を優れたものとしながら、厚肉部を形成することができる。
[適用例6]
本適用例の振動子は、本適用例の振動片と、
前記振動片が収納されているパッケージと、
を備え、
前記突出部の先端面が前記パッケージに固定されていることを特徴とする。
これにより、小型で、優れた振動特性を有する振動子を提供することができる。
本適用例の振動子は、本適用例の振動片と、
前記振動片が収納されているパッケージと、
を備え、
前記突出部の先端面が前記パッケージに固定されていることを特徴とする。
これにより、小型で、優れた振動特性を有する振動子を提供することができる。
[適用例7]
本適用例の振動子では、前記支持腕の前記第3方向での一方側に位置する前記突出部の先端面は、前記第1方向に沿って並んでいる2つの接合部材を介して前記パッケージに固定されていることが好ましい。
これにより、振動片とパッケージとの固定部の第2方向に沿った幅を小さくすることができる。また、接合部材として導電性接着剤や金属バンプを用いた場合、2つの接合部材を介した駆動信号の入力により振動片を駆動することができる。
本適用例の振動子では、前記支持腕の前記第3方向での一方側に位置する前記突出部の先端面は、前記第1方向に沿って並んでいる2つの接合部材を介して前記パッケージに固定されていることが好ましい。
これにより、振動片とパッケージとの固定部の第2方向に沿った幅を小さくすることができる。また、接合部材として導電性接着剤や金属バンプを用いた場合、2つの接合部材を介した駆動信号の入力により振動片を駆動することができる。
[適用例8]
本適用例の振動子では、前記支持腕の前記第3方向での一方側に位置する前記突出部の先端面が1つの接合部材を介して前記パッケージに固定され、
前記支持腕の前記第3方向での他方側の面には、パッド電極が設けられ、
前記パッケージには、接続電極が設けられ、
前記パッド電極と前記接続電極とが配線を介して接続されていることが好ましい。
これにより、振動片とパッケージとの固定部の面積を小さくすることができる。そのため、支持腕からパッケージへの振動漏れを抑制することができる。また、接合部材として導電性接着剤や金属バンプを用いた場合、接合部材および配線を介した駆動信号の入力により振動片を駆動することができる。
本適用例の振動子では、前記支持腕の前記第3方向での一方側に位置する前記突出部の先端面が1つの接合部材を介して前記パッケージに固定され、
前記支持腕の前記第3方向での他方側の面には、パッド電極が設けられ、
前記パッケージには、接続電極が設けられ、
前記パッド電極と前記接続電極とが配線を介して接続されていることが好ましい。
これにより、振動片とパッケージとの固定部の面積を小さくすることができる。そのため、支持腕からパッケージへの振動漏れを抑制することができる。また、接合部材として導電性接着剤や金属バンプを用いた場合、接合部材および配線を介した駆動信号の入力により振動片を駆動することができる。
[適用例9]
本適用例の発振器は、本適用例の振動片と、
前記振動片に電気的に接続されている発振回路と、を備えていることを特徴とする。
これにより、小型で、優れた発振特性を有する発振器を提供することができる。
[適用例10]
本適用例の電子機器は、本適用例の振動片を備えていることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する電子機器を提供することができる。
[適用例11]
本適用例の移動体は、本適用例の振動片を備えていることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する移動体を提供することができる。
本適用例の発振器は、本適用例の振動片と、
前記振動片に電気的に接続されている発振回路と、を備えていることを特徴とする。
これにより、小型で、優れた発振特性を有する発振器を提供することができる。
[適用例10]
本適用例の電子機器は、本適用例の振動片を備えていることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する電子機器を提供することができる。
[適用例11]
本適用例の移動体は、本適用例の振動片を備えていることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する移動体を提供することができる。
以下、本発明の振動片、振動子、発振器、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
1.振動片
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る振動片を示す平面図、図2は、図1中のA−A線断面図、図3は、図1に示す振動片の裏面図、図4は、図3中のB−B線断面図である。また、図5は、振動漏れ抑制の原理を説明する平面図である。
1.振動片
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る振動片を示す平面図、図2は、図1中のA−A線断面図、図3は、図1に示す振動片の裏面図、図4は、図3中のB−B線断面図である。また、図5は、振動漏れ抑制の原理を説明する平面図である。
なお、各図では、説明の便宜上、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸およびZ軸を図示している。また、また、以下の説明では、X軸に平行な方向(第2方向)を「X軸方向」、Y軸に平行な方向(第1方向)を「Y軸方向」、Z軸に平行な方向(第3方向)を「Z軸方向」といい、また、各図に図示されたX軸、Y軸およびZ軸の矢印の先端側を「+(プラス)」、基端側を「−(マイナス)」という。また、以下の説明では、説明の便宜上、Z軸方向から見たときの平面視を単に「平面視」ともいう。また、説明の便宜上、図1中の上側を「上」、下側を「下」ともいう。
図1および図2に示す振動片200は、振動基板210と、この振動基板210上に形成された第1駆動用電極280および第2駆動用電極290(図2参照)とを有している。
振動基板210は、例えば、水晶、特に、Zカット水晶板で構成されている。これにより、振動片200は、優れた振動特性を発揮することができる。Zカット水晶板とは、水晶のZ軸(光軸)を厚さ方向とする水晶基板である。Z軸は、振動基板210の厚さ方向と一致しているのが好ましいが、常温近傍における周波数温度変化を小さくする観点からは、厚さ方向に対して若干(例えば、15°未満程度)傾けることになる。
振動基板210は、例えば、水晶、特に、Zカット水晶板で構成されている。これにより、振動片200は、優れた振動特性を発揮することができる。Zカット水晶板とは、水晶のZ軸(光軸)を厚さ方向とする水晶基板である。Z軸は、振動基板210の厚さ方向と一致しているのが好ましいが、常温近傍における周波数温度変化を小さくする観点からは、厚さ方向に対して若干(例えば、15°未満程度)傾けることになる。
振動基板210は、基部220と、基部220から+Y軸方向へ突出し、かつ、X方向に並んで設けられた2つの振動腕230、240と、基部220から+Y軸方向側へ突出するとともに、2つの振動腕230、240の間に位置する支持腕250とを有している。このような振動基板210は、Y軸と平行な対称軸Y1に対して対称となるように形成されている。
基部220は、X軸およびY軸を含むXY平面に沿って広がり、Z軸方向に厚さ方向とする略板状をなしている。このような基部220は、腕230、240、250を支持、連結する本体部221と、振動漏れを抑制する縮幅部222(第1縮幅部)とを有している。
基部220は、X軸およびY軸を含むXY平面に沿って広がり、Z軸方向に厚さ方向とする略板状をなしている。このような基部220は、腕230、240、250を支持、連結する本体部221と、振動漏れを抑制する縮幅部222(第1縮幅部)とを有している。
図1に示すように、本体部221は、その幅(X軸方向に沿った長さ)WがY軸方向に沿ってほぼ一定である。すなわち、本体部221は、略矩形の平面視形状を有している。そして、本体部221の−Y軸方向側の外縁に、縮幅部222が接続されている。すなわち、縮幅部222は、本体部221を介して各腕230、240、250と反対側に設けられている。
縮幅部222の輪郭は、平面視にて、X軸およびY軸の両軸に対して傾斜する直線状の傾斜部222a、222bで構成されている。これら傾斜部222a、222bの一端(−Y軸方向側の端)同士が対称軸Y1上で接続されている。すなわち、傾斜部222aと222bとは例えば振動腕230と振動腕240との間の中心を通る対称軸Y1を境にして実質的に対称関係である。そのため、縮幅部222は、その先端部に、傾斜部222a、222bを辺とする角を有し、尖っている。
このような縮幅部222のX軸方向に沿った幅は、それぞれ、基部220の中央部から離れるに従って、Y軸と平行で基部220の中心を通る対称軸Y1(仮想中心線)に向かって漸減している。これにより、1対の振動腕230、240の、略面内において互いに接近と離間を繰り返す屈曲振動に伴う基部220の変形を効果的に抑制することができる。その結果、基部220のY軸方向に沿った長さを短くしても、1対の振動腕230、240の互いに接近または離間する屈曲振動に伴う基部220の変形を抑制し、基部220から外部への振動漏れを抑制することができる。なお、縮幅部222による振動漏れ抑制の原理については、後に詳述する。
なお、傾斜部222a、222bとX軸とのなす角度θとしては、特に限定されないが、例えば、縮幅部222の過度な大型化を抑制する観点からすると、5°以上、70°以下程度であるのが好ましく、10°以上、50°以下程度であるのがより好ましい。
また、縮幅部222の最大幅(突出方向基端における長さ)Wmaxは、本体部221の幅Wとほぼ等しく、縮幅部222は、本体部221の−Y軸方向側の端(角部)と段差なく連続的に形成されている。
また、縮幅部222の最大幅(突出方向基端における長さ)Wmaxは、本体部221の幅Wとほぼ等しく、縮幅部222は、本体部221の−Y軸方向側の端(角部)と段差なく連続的に形成されている。
また、水晶基板をウェットエッチングすることにより振動基板210をパターニングする場合、振動基板210の輪郭には水晶の結晶面が出現するため、この結晶面と平行な傾斜部222a、222bをフォトマスク上で形成してパターニングしておけば、形状のばらつきが小さくなり、安定した性能を得ることができる。特に水晶のX軸に対して30°や60°を成す結晶面と平行にするとよい。
支持腕250は、基部220から+Y軸方向に延出しており、かつ、振動腕230、240の間に位置している。
この支持腕250は、厚肉部251と、厚肉部251と基部220とを接続する接続部252とを有する。
支持腕250は、基部220から+Y軸方向に延出しており、かつ、振動腕230、240の間に位置している。
この支持腕250は、厚肉部251と、厚肉部251と基部220とを接続する接続部252とを有する。
図4に示すように、厚肉部251のZ軸方向に沿った厚さT1は、振動腕230、2430の基部220側の端部の厚さT2よりも厚い。
このような厚肉部251は、振動腕230、240の厚さT2と等しい厚さの部分253から−Z軸方向に突出している突出部254を有する。
この突出部254は、振動腕230、240の基部220側の端部よりも−Z軸方向に突出している。これにより、例えば、突出部254の先端面(−Z軸方向側の端面)をパッケージに固定する固定部として用いることにより、1対の振動腕230、240の、略面内において互いに接近と離間を繰り返す屈曲振動に伴って基部220が振動する領域に対して固定部を遠ざけることができる。そのため、支持腕250からパッケージへの振動漏れを抑制することができる。なお、パッケージに対する突出部254の固定については、後述する振動子の第1例および第2例の説明とともに、後に詳述する。
このような厚肉部251は、振動腕230、240の厚さT2と等しい厚さの部分253から−Z軸方向に突出している突出部254を有する。
この突出部254は、振動腕230、240の基部220側の端部よりも−Z軸方向に突出している。これにより、例えば、突出部254の先端面(−Z軸方向側の端面)をパッケージに固定する固定部として用いることにより、1対の振動腕230、240の、略面内において互いに接近と離間を繰り返す屈曲振動に伴って基部220が振動する領域に対して固定部を遠ざけることができる。そのため、支持腕250からパッケージへの振動漏れを抑制することができる。なお、パッケージに対する突出部254の固定については、後述する振動子の第1例および第2例の説明とともに、後に詳述する。
また、厚肉部251は、平面視で、振動片200の重心Gを包含している。これにより、振動片200の重心Gに近い位置に固定部を設定することができるので、固定時の姿勢制御が容易になる。また、1対の振動腕230、240の間の空間を支持腕250の配置スペースとして有効利用することができ、その結果、振動片200の大型化を防止することができる。
突出部254および厚肉部251は、Y軸方向に沿った長手形状をなしている。これにより、振動片200のX軸方向に沿った幅を小さくしつつ、突出部254の先端面の面積を大きくすることができる。そのため、パッケージに対する振動片200の固定部位の自由度が高くなるとともに、振動片200をパッケージに対して安定的に固定することができる。
なお、本実施形態では、突出部254および厚肉部251の平面視形状は、支持腕250の接続部252以外の部分の平面視形状と同一であるが、かかる部分の平面視形状と異なっていてもよく、任意である。ただし、厚肉部251をできるだけを大きくすることは、振動片200の重心Gを厚肉部251に容易に近づけることができる点で好ましい。
なお、本実施形態では、突出部254および厚肉部251の平面視形状は、支持腕250の接続部252以外の部分の平面視形状と同一であるが、かかる部分の平面視形状と異なっていてもよく、任意である。ただし、厚肉部251をできるだけを大きくすることは、振動片200の重心Gを厚肉部251に容易に近づけることができる点で好ましい。
この突出部254のZ軸方向に沿った厚さT3(高さ)は、特に限定されないが、振動腕230、240の厚さT2に対して、0.1以上1.5以下であることが好ましい。これにより、突出部254の先端面をパッケージに対して安定的に固定しつつ、1対の振動腕230、240の互いに接近または離間する屈曲振動に伴って基部220が振動する領域に対して固定部を遠ざけることができる。
本実施形態では、突出部254は、部分253と一体で形成されている。すなわち、部分253および突出部254は、同一基板から形成されている。そのため、比較的簡単に、厚肉部251の機械的強度を優れたものとすることができる。このような突出部254を形成するには、水晶基板をウェットエッチングすることにより振動基板210の外形を形成する前に、その水晶基板の厚肉部251に対応する部分以外の部分を一方の面側から加工して薄肉化すればよい。
また、厚肉部251の+Z軸方向側の面と、振動腕230、240の基部220側の端部の+Z軸方向側の面とは、同一平面上に位置している。これにより、水晶基板を加工して振動基板210を形成する際に、水晶基板の突出部254とは反対側の面の加工が不要となる。
また、厚肉部251の+Z軸方向側の面と、振動腕230、240の基部220側の端部の+Z軸方向側の面とは、同一平面上に位置している。これにより、水晶基板を加工して振動基板210を形成する際に、水晶基板の突出部254とは反対側の面の加工が不要となる。
本実施形態では、厚肉部251のY軸方向に沿った長さが振動腕230、240のY軸方向に沿った長さよりも短くなっている。これにより、支持腕250が振動腕230、240の先端よりも+Y軸方向に突出するのを防止し、その結果、振動片200の大型化を防止することができる。
特に、厚肉部251の先端(本実施形態では支持腕250の先端)は、後述する振動腕230、240のハンマーヘッド260、270よりも−Y軸方向側に位置している。そのため、振動腕230、240間の空間を支持腕250の配置スペースとして効果的に有効利用することができる。なお、支持腕250のY軸方向に沿った長さは、振動腕230、240のY軸方向に沿った長さと等しくてもよいし、振動腕230、240のY軸方向に沿った長さよりも長くてもよい。
特に、厚肉部251の先端(本実施形態では支持腕250の先端)は、後述する振動腕230、240のハンマーヘッド260、270よりも−Y軸方向側に位置している。そのため、振動腕230、240間の空間を支持腕250の配置スペースとして効果的に有効利用することができる。なお、支持腕250のY軸方向に沿った長さは、振動腕230、240のY軸方向に沿った長さと等しくてもよいし、振動腕230、240のY軸方向に沿った長さよりも長くてもよい。
また、本実施形態では、厚肉部251のY軸方向に沿った長さは、支持腕250のY軸方向に沿った長さよりも小さい。これにより、接続部252(基部220と厚肉部251との間の部分)のZ軸方向に沿った厚さは、厚肉部251のZ軸方向に沿った厚さよりも薄くなっている。そのため、基部220から厚肉部251への振動の伝達を抑制し、その結果、振動漏れをより小さくすることができる。また、接続部252のZ軸方向に沿った厚さは、振動腕230、240の基部220側の端部のZ軸方向に沿った厚さと等しくなっている。これにより、接続部252の形成が容易になる。なお、厚肉部251は、支持腕250のY軸方向での全域に亘って形成されていてもよいし、また、支持腕250と基部220との間の境界部を跨って基部220にも形成されていてもよい。
本実施形態では、接続部252のX軸方向に沿った幅は、厚肉部251のX軸方向に沿った幅よりも小さくなっている。これにより、基部220から厚肉部251への振動の伝達を抑制し、その結果、振動漏れをより小さくすることができる。なお、接続部252のX軸方向に沿った幅は、厚肉部251のX軸方向に沿った幅と同じであってもよいし、厚肉部251のX軸方向に沿った幅よりも大きい部分を有していてもよい。
振動腕230、240は、所定の間隔距離をもってX方向に並んで設けられており、それぞれ、基部220から+Y方向に突出している。また、振動腕230、240は、それぞれ、その先端部に設けられたハンマーヘッド260、270を有している。ハンマーヘッド260、270を設けることによって、振動片200の小型化を図ったり、振動腕230、240の屈曲振動の周波数を低めたりすることができる。なお、ハンマーヘッド260、270は、必要に応じて複数の幅を有していてもよく、省略してもよい。更に、ハンマーヘッド260、270が設けられた場合には、上述した支持腕250の長さは、振動腕230、240の長さからハンマーヘッド260、270の長さを差引いた長さより短くすることで、ハンマーヘッド260とハンマーヘッド270の距離を短くすることができるので、小型化に有利である。
また、振動腕230には、一方の主面231に開放する有底の溝235と、他方の主面232に開放する有底の溝236とが形成されている。同様に、振動腕240には、一方の主面241に開放する有底の溝245と、他方の主面242に開放する有底の溝246とが形成されている。これら溝235、236、245、246は、Y軸方向に延在して設けられており、互いに同じ形状をなしている。そのため、振動腕230、240は、略「H」状の横断面形状をなしている。このような溝235、236、245、246を形成することによって、屈曲振動によって発生する熱が拡散(熱伝導)し難くなり、屈曲振動周波数(機械的屈曲振動周波数)fが熱緩和周波数f0より大きな領域(f>f0)である断熱的領域では、熱弾性損失を抑制することができる。なお、溝235、236、245、246は、必要に応じて設ければよく、省略してもよい。
また、図2に示すように、振動腕230には、第1駆動用電極280と第2駆動用電極290とが形成されている。第1駆動用電極280は、溝235、236の内面に形成されており、第2駆動用電極290は、側面233、234に形成されている。同様に、振動腕240にも、第1駆動用電極280と第2駆動用電極290とが形成されている。第1駆動用電極280は、側面243、244に形成されており、第2駆動用電極290は、溝245、246の内面に形成されている。これら第1、第2駆動用電極280、290間に交番電圧を印加すると、振動腕230、240が互いに接近、離間を繰り返すように面内方向(XY平面方向)に所定の周波数で振動する。
第1、第2駆動用電極280、290の構成材料としては、特に限定されず、金(Au)、金合金、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、アルミニウム合金、銀(Ag)、銀合金、クロム(Cr)、クロム合金、銅(Cu)、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)、タングステン(W)、鉄(Fe)、チタン(Ti)、コバルト(Co)、亜鉛(Zn)、ジルコニウム(Zr)等の金属材料、酸化インジウムスズ(ITO)等の導電材料を用いることができる。
なお、図示しないが、第1駆動用電極280および第2駆動用電極290は、基部220を介して支持腕250まで引き出されており、支持腕250にて、例えば、後述するパッケージ300に形成された接続電極との導通が図られている。
以上、振動片200の構成について説明した。
なお、図示しないが、第1駆動用電極280および第2駆動用電極290は、基部220を介して支持腕250まで引き出されており、支持腕250にて、例えば、後述するパッケージ300に形成された接続電極との導通が図られている。
以上、振動片200の構成について説明した。
(縮幅部による振動漏れ抑制の原理)
ここで、縮幅部222による振動漏れ抑制の原理について説明する。なお、以下では、説明を簡単にするために、振動片の形状は、Y軸に平行な所定の軸に対して対称であるとする。
まず、図5(a)に示すように、縮幅部222が設けられていない基部220Xについて説明する。
ここで、縮幅部222による振動漏れ抑制の原理について説明する。なお、以下では、説明を簡単にするために、振動片の形状は、Y軸に平行な所定の軸に対して対称であるとする。
まず、図5(a)に示すように、縮幅部222が設けられていない基部220Xについて説明する。
振動腕230、240が互いに離間するように屈曲変形した場合、振動腕230が接続されている付近の本体部221では、矢印で示したように時計回りの回転運動に近い変位が発生する。一方、振動腕240が接続されている付近の本体部221では、矢印で示したように反時計回りの回転運動に近い変位が発生する。ただし、これらの変位は、厳密には回転運動と云うことができるような運動ではないため、便宜的に回転運動に近い、と表現している。
これらの変位のX軸方向成分は、互いに反対方向を向いているから、本体部221のX軸方向中央部において相殺され、+Y軸方向の変位が残ることになる。ただし、厳密にはZ軸方向の変位も残るが、ここでは省略する。
これらの変位のX軸方向成分は、互いに反対方向を向いているから、本体部221のX軸方向中央部において相殺され、+Y軸方向の変位が残ることになる。ただし、厳密にはZ軸方向の変位も残るが、ここでは省略する。
すなわち、本体部221は、X軸方向中央部が+Y軸方向に変位するような屈曲変形をする。この+Y軸方向の変位を有する本体部221のY軸方向中央部に接着剤を形成し、接着剤を介してパッケージに固定すると、+Y軸方向変位に随伴する弾性エネルギーが接着剤を介して外部に漏洩する。これが振動漏れという損失であり、Q値の劣化の原因となる(結果としてCI値の劣化となる)。
これに対して、図5(b)に示すように、縮幅部222が設けられている基部220では、縮幅部222は凸状の輪郭を有していることによって、上述した回転運動に近い変位は、縮幅部222において互いにつっかえることになる。
すなわち、縮幅部222のX軸方向中央部においては、本体部221のX軸方向中央部と同様にX軸方向の変位が相殺され、それとともに、Y軸方向の変位が抑制されることになる。
すなわち、縮幅部222のX軸方向中央部においては、本体部221のX軸方向中央部と同様にX軸方向の変位が相殺され、それとともに、Y軸方向の変位が抑制されることになる。
さらに、縮幅部222の輪郭が凸状であるから、本体部221で発生しようとする+Y軸方向の変位をも抑制することになる。この結果、縮幅部222が設けられた基部220のX軸方向中央部の+Y軸方向の変位は、縮幅部222が設けられていない基部220Xに比べて遥かに小さくなる。すなわち、振動漏れの小さい振動片200を得ることができる。
以上説明したように縮幅部222によって振動漏れを抑制することができる。
その上で、振動片200は、前述したように支持腕250に厚肉部251が設けられているので、小型化を図っても、振動漏れの抑制を極めて小さくし、CI値を極めて低く抑えることができる。
以上説明したように縮幅部222によって振動漏れを抑制することができる。
その上で、振動片200は、前述したように支持腕250に厚肉部251が設けられているので、小型化を図っても、振動漏れの抑制を極めて小さくし、CI値を極めて低く抑えることができる。
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図6は、本発明の第2実施形態に係る振動片を示す平面図、図7は、図6に示す振動片の裏面図、図8は、図7中のB−B線断面図である。
以下、第2実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第2実施形態は、厚肉部の構成(形状)が異なる以外は、第1実施形態とほぼ同様である。なお、図6〜8では、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図6は、本発明の第2実施形態に係る振動片を示す平面図、図7は、図6に示す振動片の裏面図、図8は、図7中のB−B線断面図である。
以下、第2実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第2実施形態は、厚肉部の構成(形状)が異なる以外は、第1実施形態とほぼ同様である。なお、図6〜8では、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図6に示す振動片200Aが備える支持腕250Aは、図8に示すように、厚肉部251Aを有する。この厚肉部251AのZ軸方向に沿った厚さT1は、振動腕230、240の基部220側の端部の厚さT2よりも厚い。
この厚肉部251Aは、部分253から−Z軸方向に突出している突出部254と、部分253から+Z軸方向に突出している突出部255とを有する。
この厚肉部251Aは、部分253から−Z軸方向に突出している突出部254と、部分253から+Z軸方向に突出している突出部255とを有する。
このように、突出部254、255が厚肉部251AのZ軸方向での両側に設けられていることにより、支持腕250AのY軸方向およびX軸方向に沿った長さを小さくしながら、支持腕250Aの質量を大きくすることができる。そのため、振動片200Aの小型化を図りつつ、支持腕250Aの振動を抑制することができる。また、振動片200Aの重心Gを厚肉部251Aに容易に近づけることができる。
この突出部255のZ軸方向に沿った厚さT4(高さ)は、特に限定されないが、振動腕230、240の厚さT2に対して、0.1以上1.5以下であることが好ましい。これにより、支持腕250Aの小型化を図りながら、支持腕250Aの質量を大きくすることができる。
本実施形態では、突出部255は、部分253と一体で形成されている。すなわち、部分253および突出部255は、同一基板から形成されている。そのため、比較的簡単に、厚肉部251Aの機械的強度を優れたものとすることができる。
本実施形態では、突出部255は、部分253と一体で形成されている。すなわち、部分253および突出部255は、同一基板から形成されている。そのため、比較的簡単に、厚肉部251Aの機械的強度を優れたものとすることができる。
また、突出部255のX軸方向に沿った幅は、突出部254のX軸方向に沿った幅と等しい。なお、突出部255のX軸方向に沿った幅は、突出部254のX軸方向に沿った幅と異なっていてもよい。
また、本実施形態では、突出部255は、厚肉部251AのY軸方向での全域に亘って形成されている。これにより、厚肉部251AのX軸方向に沿った幅が小さくても、支持腕250Aの質量を効果的に大きくすることができる。
また、本実施形態では、突出部255は、厚肉部251AのY軸方向での全域に亘って形成されている。これにより、厚肉部251AのX軸方向に沿った幅が小さくても、支持腕250Aの質量を効果的に大きくすることができる。
なお、突出部255の平面視形状は、図示ではY軸方向での全域に亘ってX軸方向に沿った幅が一定であるが、これに限定されず、例えば、Y軸方向での途中に内側にくびれた部分を有する形状であってもよいし、Y軸方向での途中に外側に突出した部分を有する形状であってもよい。
以上説明したような第2実施形態に係る振動片200Aよっても、小型化を図っても、振動漏れを抑制し、CI値を低く抑えることができる。
以上説明したような第2実施形態に係る振動片200Aよっても、小型化を図っても、振動漏れを抑制し、CI値を低く抑えることができる。
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
図9は、本発明の第3実施形態に係る振動片を示す断面図である。
以下、第3実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第3実施形態は、厚肉部の構成が異なる以外は、第1実施形態とほぼ同様である。なお、図9では、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
図9は、本発明の第3実施形態に係る振動片を示す断面図である。
以下、第3実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第3実施形態は、厚肉部の構成が異なる以外は、第1実施形態とほぼ同様である。なお、図9では、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図9に示す振動片200Bが備える支持腕250Bは、厚肉部251Bを有する。この厚肉部251BのZ軸方向に沿った厚さT1は、振動腕230、240の基部220側の端部の厚さT2よりも厚い。
この厚肉部251Bは、部分253(第1部分)から−Z軸方向に突出している突出部254B(第2部分)を有する。
この厚肉部251Bは、部分253(第1部分)から−Z軸方向に突出している突出部254B(第2部分)を有する。
この突出部254Bは、部分253の−Z軸方向側の面に接合されている。これにより、水晶基板を薄肉化する工程が不要となる。そのため、比較的簡単に、振動腕230、240の寸法精度を優れたものとしながら、厚肉部251Bを形成することができる。なお、突出部254Bの部分253への接合は、水晶基板をエッチングすることにより振動腕230、240および部分253を形成する工程の前であってもよいし後であってもよい。
突出部254Bの構成材料としては、特に限定されないが、固定部を介して電気的導通をとる場合には、絶縁性材料、例えば、水晶、シリコン、樹脂材料、セラミックス材料、ガラス材料等を用いることが好ましい。
また、突出部254Bの構成材料は、部分253の構成材料(水晶)と同じであってもよいが、部分253の構成材料と異ならせることによって、突出部254Bの特性を調整することができる。
また、突出部254Bの構成材料は、部分253の構成材料(水晶)と同じであってもよいが、部分253の構成材料と異ならせることによって、突出部254Bの特性を調整することができる。
また、突出部254Bのヤング率(縦弾性係数)は、部分253(水晶)のヤング率よりも低いことが好ましい。これにより、部分253から突出部254Bを介して外部へ振動が漏れるのを抑制することができる。
また、突出部254Bの構成材料の熱膨張係数は、部分253の構成材料の熱膨張係数に対して0.5倍〜2倍の範囲であることが好ましい。こうすることで、突出部254Bと部分253の界面で発生する熱応力が増大することがないので、安定した振動特性を得ることができる。
また、突出部254Bの構成材料の熱膨張係数は、部分253の構成材料の熱膨張係数に対して0.5倍〜2倍の範囲であることが好ましい。こうすることで、突出部254Bと部分253の界面で発生する熱応力が増大することがないので、安定した振動特性を得ることができる。
突出部254Bと部分253との接合方法としては、突出部254Bおよび部分253の構成材料等によって異なり、特に限定されないが、例えば、接着剤による接合方法、陽極接合、直接接合等を用いることができる。
以上説明したような第3実施形態に係る振動片200Bよっても、小型化を図っても、振動漏れを抑制し、CI値を低く抑えることができる。
以上説明したような第3実施形態に係る振動片200Bよっても、小型化を図っても、振動漏れを抑制し、CI値を低く抑えることができる。
<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態について説明する。
図10は、本発明の第4実施形態に係る振動片の平面図である。
以下、第4実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第4実施形態は、縮幅部の構成(形状)が異なる以外は、第1実施形態とほぼ同様である。なお、図10では、前述した第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。
図10は、本発明の第4実施形態に係る振動片の平面図である。
以下、第4実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第4実施形態は、縮幅部の構成(形状)が異なる以外は、第1実施形態とほぼ同様である。なお、図10では、前述した第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図10に示す振動片200Cが備える基部220Cでは、縮幅部222Cの輪郭は、対称軸Y1を境にして対称形状である円弧状の円弧部222cで構成されており、円弧部222cの両端が、本体部221の−Y軸方向側の各角と接続されている。
このような円弧部222cの曲率半径は、その全域にわたって一定となっている。なお、円弧部222cの曲率半径は、一定の場合に限定されず、例えば、−Y軸方向に向けて漸増していてもよいし、反対に、漸減していてもよい。また、水晶基板をウェットエッチングすることにより振動腕230、240および基部220Cを含む振動基板を形成する場合、その振動基板の輪郭には水晶の結晶面が出現するため、微視的に見ると、円弧部222cは、短い直線状の部分の集合体となっているとも言えるが、このような場合も「円弧状」に含まれるものとする。また、この場合には、短い直線状の部分の集合体となった円弧部222cよりも内側(本体部221側)に、結晶面が現れない程度に追加でウェットエッチングを施して円弧を形成してもよい。
このような形状の縮幅部222Cを設けることによっても、前述した第1実施形態と同様に振動特性が向上することがシミュレーションにより確認されている。
以上説明したような第4実施形態に係る振動片200Cよっても、小型化を図っても、振動漏れを抑制し、CI値を低く抑えることができる。
このような円弧部222cの曲率半径は、その全域にわたって一定となっている。なお、円弧部222cの曲率半径は、一定の場合に限定されず、例えば、−Y軸方向に向けて漸増していてもよいし、反対に、漸減していてもよい。また、水晶基板をウェットエッチングすることにより振動腕230、240および基部220Cを含む振動基板を形成する場合、その振動基板の輪郭には水晶の結晶面が出現するため、微視的に見ると、円弧部222cは、短い直線状の部分の集合体となっているとも言えるが、このような場合も「円弧状」に含まれるものとする。また、この場合には、短い直線状の部分の集合体となった円弧部222cよりも内側(本体部221側)に、結晶面が現れない程度に追加でウェットエッチングを施して円弧を形成してもよい。
このような形状の縮幅部222Cを設けることによっても、前述した第1実施形態と同様に振動特性が向上することがシミュレーションにより確認されている。
以上説明したような第4実施形態に係る振動片200Cよっても、小型化を図っても、振動漏れを抑制し、CI値を低く抑えることができる。
<第5実施形態>
次に、本発明の第5実施形態について説明する。
図11は、本発明の第5実施形態に係る振動片の平面図である。
以下、第5実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
次に、本発明の第5実施形態について説明する。
図11は、本発明の第5実施形態に係る振動片の平面図である。
以下、第5実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第5実施形態は、縮幅部の構成(形状)が異なる以外は、第1実施形態とほぼ同様である。なお、図11では、前述した第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図11に示す振動片200Dが備える基部220Dでは、縮幅部222Dの最大幅(X軸方向の長さの最大)Wmaxが、本体部221の幅Wよりも小さくなっている。したがって、縮幅部222Dは、本体部221の−Y軸方向側の縁(辺)の両端部を除く中央部と接続されるようにして形成されている。
このような縮幅部222Dを設けることによっても、前述した第1実施形態と同様に振動特性が向上することがシミュレーションにより確認されている。
以上説明したような第5実施形態に係る振動片200Dよっても、小型化を図っても、振動漏れを抑制し、CI値を低く抑えることができる。
図11に示す振動片200Dが備える基部220Dでは、縮幅部222Dの最大幅(X軸方向の長さの最大)Wmaxが、本体部221の幅Wよりも小さくなっている。したがって、縮幅部222Dは、本体部221の−Y軸方向側の縁(辺)の両端部を除く中央部と接続されるようにして形成されている。
このような縮幅部222Dを設けることによっても、前述した第1実施形態と同様に振動特性が向上することがシミュレーションにより確認されている。
以上説明したような第5実施形態に係る振動片200Dよっても、小型化を図っても、振動漏れを抑制し、CI値を低く抑えることができる。
<第6実施形態>
次に、本発明の第6実施形態について説明する。
図12は、本発明の第6実施形態に係る振動片の平面図である。
以下、第6実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第6実施形態は、縮幅部の構成(形状)が異なる以外は、第1実施形態とほぼ同様である。なお、図12では、前述した第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
次に、本発明の第6実施形態について説明する。
図12は、本発明の第6実施形態に係る振動片の平面図である。
以下、第6実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第6実施形態は、縮幅部の構成(形状)が異なる以外は、第1実施形態とほぼ同様である。なお、図12では、前述した第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図12に示す振動片200Eが備える基部220Eでは、縮幅部222Eの輪郭は、平面視にて、X軸およびY軸の両軸に対して傾斜する直線状の傾斜部222d、222eと、傾斜部222d、222eの−Y軸方向側の端同士を連結し、X軸に平行な連結部222fとを有している。
このような縮幅部222Eを設けることによっても、前述した第1実施形態と同様に振動特性が向上することがシミュレーションにより確認されている。
以上説明したような第6実施形態に係る振動片200Eよっても、小型化を図っても、振動漏れを抑制し、CI値を低く抑えることができる。
このような縮幅部222Eを設けることによっても、前述した第1実施形態と同様に振動特性が向上することがシミュレーションにより確認されている。
以上説明したような第6実施形態に係る振動片200Eよっても、小型化を図っても、振動漏れを抑制し、CI値を低く抑えることができる。
<第7実施形態>
次に、本発明の第7実施形態について説明する。
図13は、本発明の第7実施形態に係る振動片の平面図である。
以下、第7実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第7実施形態は、基部の構成(形状)が異なる以外は、前述した第1実施形態とほぼ同様である。なお、図13では、前述した第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
次に、本発明の第7実施形態について説明する。
図13は、本発明の第7実施形態に係る振動片の平面図である。
以下、第7実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第7実施形態は、基部の構成(形状)が異なる以外は、前述した第1実施形態とほぼ同様である。なお、図13では、前述した第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図13に示す振動片200Fが備える基部220Fは、本体部221と、本体部221の−Y軸方向側に位置する縮幅部222と、本体部221の+Y軸方向側に位置し、振動腕230、240の間に位置する縮幅部223とを有している。言い換えれば、本実施形態の基部220Fは、本体部221を介して対向配置された2つの縮幅部222、223を有している。
また、縮幅部223は、本体部221と支持腕250との間に設けられている。言い換えれば、縮幅部223から支持腕250が突出している。このような配置で縮幅部223を設けることにより、振動腕230、240の振動が基部220を介して支持腕250に伝達されるのを抑制することができ、より効果的に振動漏れを抑制することができる。具体的には、振動腕230、240が互いに面内において離間するように屈曲変形しつつあり、変形している状態での振動では、特に、縮幅部222によって相殺(緩和・吸収)されるが、振動腕230、240が互いに面内において近接するように屈曲変形しつつあり、変形している状態での振動では、特に、縮幅部223によって相殺(緩和、吸収)することができるため、より効率的に振動漏れを抑制することができる。
本実施形態では、縮幅部223の輪郭は、X軸方向に対向配置され、X軸およびY軸の両軸に対して傾斜する直線状の傾斜部223a、223bによって構成されている。縮幅部223をこのような形状とすることにより、縮幅部223の構成の簡易化を図ることができる。なお、傾斜部223a、223bとX軸とのなす角度θ1は、特に限定されないが、傾斜部222a、222bとX軸とのなす角度θとほぼ等しいことが好ましい。
以上説明したような第7実施形態に係る振動片200Fよっても、小型化を図っても、振動漏れを抑制し、CI値を低く抑えることができる。
以上説明したような第7実施形態に係る振動片200Fよっても、小型化を図っても、振動漏れを抑制し、CI値を低く抑えることができる。
2.振動子
次に、本発明の振動片を適用した振動子(本発明の振動子)について説明する。
<第1例>
まず、本発明の振動子の第1例を説明する。
図14は、本発明の振動子の第1例を示す図である。
次に、本発明の振動片を適用した振動子(本発明の振動子)について説明する。
<第1例>
まず、本発明の振動子の第1例を説明する。
図14は、本発明の振動子の第1例を示す図である。
図14に示す振動子100は、振動片200と、振動片200を収納するパッケージ300とを有している。
パッケージ300は、上面に開放する凹部311を有するキャビティ型のベース基板310と、凹部311の開口を覆うようにベース基板310に接合されたリッド(蓋体)320とを有し、その内部空間に振動片200を収納している。また、内部空間は、気密的に形成されている。
パッケージ300は、上面に開放する凹部311を有するキャビティ型のベース基板310と、凹部311の開口を覆うようにベース基板310に接合されたリッド(蓋体)320とを有し、その内部空間に振動片200を収納している。また、内部空間は、気密的に形成されている。
ベース基板310は、絶縁性を有する材料で構成されている。このような材料としては、特に限定されず、例えば、酸化物系セラミックス、窒化物系セラミックス、炭化物系セラミックス等の各種セラミックスなどを用いることができる。一方、リッド320は、ベース基板310の構成材料と線膨張係数が近似する部材で構成されている。このような材料としては、例えば、ベース基板310の構成材料を前述したようなセラミックスとした場合には、コバール等の合金を用いることができる。
凹部311の底面には、2つの接続電極331、332が形成されており、これら接続電極331、332は、それぞれ、図示しない貫通電極や層間配線を介して、ベース基板310の下面に形成された図示しない実装電極と電気的に接続されている。
凹部311の底面には、2つの接続電極331、332が形成されており、これら接続電極331、332は、それぞれ、図示しない貫通電極や層間配線を介して、ベース基板310の下面に形成された図示しない実装電極と電気的に接続されている。
収納空間に収納された振動片200は、支持腕250において、支持腕250の2つの固定領域に1対の導電性接着剤351、352(接合部材)を介してベース基板310に支持、固定されている。一方の導電性接着剤351は、接続電極331と第1駆動用電極280とを電気的に接続するように設けられており、他方の導電性接着剤352は、接続電極332と第2駆動用電極290とを電気的に接続するように設けられている。
ここで、前述した第1実施形態の支持腕250の−Z軸方向側に位置する突出部254の先端面は、Y軸方向に沿って並んでいる2つの導電性接着剤351、352を介してパッケージ300に固定されている。これにより、振動片200とパッケージ300との固定部のX軸方向に沿った幅を小さくすることができる。また、2つの導電性接着剤351、352を介した駆動信号の入力により振動片200を駆動することができる。なお、導電性接着剤351、352に代えて、金属バンプを用いてもよい。
<第2例>
次に、本発明の振動子の第2例を説明する。
図15は、本発明の振動子の第2例を示す図である。なお、以下では、第2例の振動子について、前述した第1例に係る振動子100との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。また、図15では、前述した第1例の振動子と同様の構成については、同一符号を付している。
次に、本発明の振動子の第2例を説明する。
図15は、本発明の振動子の第2例を示す図である。なお、以下では、第2例の振動子について、前述した第1例に係る振動子100との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。また、図15では、前述した第1例の振動子と同様の構成については、同一符号を付している。
図15に示す振動子100Aは、振動片200と、振動片200を収納するパッケージ300Aとを有している。
パッケージ300Aでは、凹部311の底面に、2つの接続電極331A、332Aが形成されており、これら接続電極331A、332Aは、それぞれ、図示しない貫通電極や層間配線を介して、ベース基板310の下面に形成された図示しない実装電極と電気的に接続されている。
パッケージ300Aでは、凹部311の底面に、2つの接続電極331A、332Aが形成されており、これら接続電極331A、332Aは、それぞれ、図示しない貫通電極や層間配線を介して、ベース基板310の下面に形成された図示しない実装電極と電気的に接続されている。
そして、前述した第1実施形態の支持腕250のZ軸方向での一方側に位置する突出部254の先端面が1つの導電性接着剤351Aを介してパッケージ300Aに固定されている。
また、支持腕250のZ軸方向での他方側の面には、図示しないパッド電極が設けられ、そのパッド電極は、ボンディングワイヤーで構成された配線353を介して、接続電極332Aに接続されている。
また、支持腕250のZ軸方向での他方側の面には、図示しないパッド電極が設けられ、そのパッド電極は、ボンディングワイヤーで構成された配線353を介して、接続電極332Aに接続されている。
このように導電性接着剤351Aおよび配線353を用いることにより、振動片200とパッケージ300Aとの固定部の面積を小さくすることができる。そのため、支持腕250からパッケージ300Aへの振動漏れを抑制することができる。特に、振動片200の重心Gに近い位置に固定部を設定することができるので、振動片200をパッケージ300Aに搭載する際の姿勢制御が容易になる。また、導電性接着剤351Aおよび配線353を介した駆動信号の入力により振動片200を駆動することができる。
以上説明したような振動子は、小型で、優れた振動特性を有する。
以上説明したような振動子は、小型で、優れた振動特性を有する。
3.発振器
次に、本発明の振動片を適用した発振器(本発明の発振器)の一例について説明する。
図16は、本発明の発振器の一例を示す図である。
図16に示す発振器900は、振動片200と、振動片200を収納するパッケージ400と、振動片200を駆動するためのICチップ(チップ部品)500とを有している。
次に、本発明の振動片を適用した発振器(本発明の発振器)の一例について説明する。
図16は、本発明の発振器の一例を示す図である。
図16に示す発振器900は、振動片200と、振動片200を収納するパッケージ400と、振動片200を駆動するためのICチップ(チップ部品)500とを有している。
パッケージ400は、ベース基板410と、ベース基板410に接合されたリッド(蓋体)420とを有している。
ベース基板410は、上面に開放する第1凹部411と、下面に開放する第2凹部412とを有している。
第1凹部411の開口は、リッド420によって塞がれており、その内側に、振動片200が収納されている。また、第1凹部411内には、2つの接続電極431、432が形成されている。第1凹部411内の振動片200は、支持腕250において、一対の導電性接着剤451、452を介してベース基板410に支持、固定されている。また、一方の導電性接着剤451は、接続電極431と第1駆動用電極280とを電気的に接続するように設けられており、他方の導電性接着剤452は、接続電極432と第2駆動用電極290とを電気的に接続するように設けられている。
ベース基板410は、上面に開放する第1凹部411と、下面に開放する第2凹部412とを有している。
第1凹部411の開口は、リッド420によって塞がれており、その内側に、振動片200が収納されている。また、第1凹部411内には、2つの接続電極431、432が形成されている。第1凹部411内の振動片200は、支持腕250において、一対の導電性接着剤451、452を介してベース基板410に支持、固定されている。また、一方の導電性接着剤451は、接続電極431と第1駆動用電極280とを電気的に接続するように設けられており、他方の導電性接着剤452は、接続電極432と第2駆動用電極290とを電気的に接続するように設けられている。
一方、第2凹部412内にはICチップ500が収容されており、このICチップ500は、接着剤を介してベース基板410に固定されている。また、第2凹部412内には、少なくとも2つのIC接続電極433、434が形成されている。IC接続電極433は、ボンディングワイヤーによってICチップ500と電気的に接続されているとともに、図示しない貫通電極や層間配線を介して接続電極431と電気的に接続されている。同様に、IC接続電極434は、ボンディングワイヤーによってICチップ500と電気的に接続されているとともに、図示しない貫通通電極や層間配線を介して接続電極432と電気的に接続されている。また、第2凹部412内には樹脂組成物で構成された封止材700が充填されており、この封止材700によって、ICチップ500が封止されている。
ICチップ500は、振動片200の駆動を制御するための駆動回路(発振回路)を有しており、このICチップ500によって振動片200を駆動すると、所定の周波数の信号を取り出すことができる。
以上説明したような発振器は、小型で、優れた発振特性を有する。
ICチップ500は、振動片200の駆動を制御するための駆動回路(発振回路)を有しており、このICチップ500によって振動片200を駆動すると、所定の周波数の信号を取り出すことができる。
以上説明したような発振器は、小型で、優れた発振特性を有する。
4.電子機器
次いで、本発明の振動片を適用した電子機器(本発明の電子機器)について、図17〜図19に基づき、詳細に説明する。
図17は、本発明の電子機器の第1例であるモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。
次いで、本発明の振動片を適用した電子機器(本発明の電子機器)について、図17〜図19に基づき、詳細に説明する。
図17は、本発明の電子機器の第1例であるモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。
この図において、パーソナルコンピューター1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示部2000を備えた表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター1100には、発振器900(振動片200)が内蔵されている。
図18は、本発明の電子機器の第2例である携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。
この図において、携帯電話機1200は、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206を備え、操作ボタン1202と受話口1204との間には、表示部2000が配置されている。このような携帯電話機1200には、発振器900(振動片200)が内蔵されている。
この図において、携帯電話機1200は、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206を備え、操作ボタン1202と受話口1204との間には、表示部2000が配置されている。このような携帯電話機1200には、発振器900(振動片200)が内蔵されている。
図19は、本発明の電子機器の第3例であるディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)などの撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。
ディジタルスチルカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面には、表示部が設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース1302の正面側(図中裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCDなどを含む受光ユニット1304が設けられている。
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッタボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、メモリー1308に転送・格納される。また、このディジタルスチルカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子1312にはテレビモニター1430が、デ−タ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピューター1440が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー1308に格納された撮像信号が、テレビモニター1430や、パーソナルコンピューター1440に出力される構成になっている。このようなディジタルスチルカメラ1300には、発振器900(振動片200)が内蔵されている。
以上説明したような電子機器は、優れた信頼性を有する。
以上説明したような電子機器は、優れた信頼性を有する。
なお、本発明の振動片を備える電子機器は、図17のパーソナルコンピューター(モバイル型パーソナルコンピューター)、図18の携帯電話機、図19のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置(例えばインクジェットプリンター)、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、POS端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシミュレーター等に適用することができる。
5.移動体
図20は、本発明の移動体の一例である自動車の構成を示す斜視図である。
この図において、移動体1500は、車体1501と、4つの車輪1502とを有しており、車体1501に設けられた図示しない動力源(エンジン)によって車輪1502を回転させるように構成されている。このような移動体1500には、発振器900(振動片200)が内蔵されている。
以上説明したような移動体は、優れた信頼性を有する。なお、本発明の移動体は、自動車に限定されず、例えば、航空機、船舶、オートバイ等の各種移動体に適用可能である。
図20は、本発明の移動体の一例である自動車の構成を示す斜視図である。
この図において、移動体1500は、車体1501と、4つの車輪1502とを有しており、車体1501に設けられた図示しない動力源(エンジン)によって車輪1502を回転させるように構成されている。このような移動体1500には、発振器900(振動片200)が内蔵されている。
以上説明したような移動体は、優れた信頼性を有する。なお、本発明の移動体は、自動車に限定されず、例えば、航空機、船舶、オートバイ等の各種移動体に適用可能である。
以上、本発明の振動片、振動子、発振器、電子機器および移動体について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
また、前述した実施形態の縮幅部の輪郭には、突出部や窪み(切り欠き)が形成されていてもよい。
また、前述した実施形態の縮幅部の輪郭には、突出部や窪み(切り欠き)が形成されていてもよい。
100‥‥振動子 100A‥‥振動子 200‥‥振動片 200A‥‥振動片 200B‥‥振動片 200C‥‥振動片 200D‥‥振動片 200E‥‥振動片 200F‥‥振動片 210‥‥振動基板 220‥‥基部 220C‥‥基部 220D‥‥基部 220E‥‥基部 220F‥‥基部 220X‥‥基部 221‥‥本体部 222‥‥縮幅部 222A‥‥縮幅部 222C‥‥縮幅部 222D‥‥縮幅部 222E‥‥縮幅部 222a‥‥傾斜部 222b‥‥傾斜部 222c‥‥円弧部 222d‥‥傾斜部 222e‥‥傾斜部 222f‥‥連結部 223‥‥縮幅部 223a‥‥傾斜部 223b‥‥傾斜部 230‥‥振動腕 231‥‥主面 232‥‥主面 233‥‥側面 234‥‥側面 235‥‥溝 236‥‥溝 240‥‥振動腕 241‥‥主面 242‥‥主面 243‥‥側面 244‥‥側面 245‥‥溝246‥‥溝 250‥‥支持腕 250A‥‥支持腕 250B‥‥支持腕 251‥‥厚肉部 251A‥‥厚肉部 251B‥‥厚肉部 252‥‥接続部 253‥‥部分(第1部分) 254‥‥突出部 254B‥‥突出部(第2部分) 255‥‥突出部 260‥‥ハンマーヘッド 270‥‥ハンマーヘッド 280‥‥駆動用電極 290‥‥駆動用電極 300‥‥パッケージ 300A‥‥パッケージ 310‥‥ベース基板 311‥‥凹部 320‥‥リッド 331‥‥接続電極 331A‥‥接続電極 332‥‥接続電極 332A‥‥接続電極 351‥‥導電性接着剤 351A‥‥導電性接着剤 352‥‥導電性接着剤 353‥‥配線 400‥‥パッケージ 410‥‥ベース基板 411‥‥凹部 412‥‥凹部 420‥‥リッド 431‥‥接続電極 432‥‥接続電極 433‥‥IC接続電極 434‥‥IC接続電極 451‥‥導電性接着剤 452‥‥導電性接着剤 500‥‥ICチップ 700‥‥封止材 900‥‥発振器 1100‥‥パーソナルコンピューター 1102‥‥キーボード 1104‥‥本体部 1106‥‥表示ユニット 1200‥‥携帯電話機 1202‥‥操作ボタン 1204‥‥受話口 1206‥‥送話口 1300‥‥ディジタルスチルカメラ 1302‥‥ケース 1304‥‥受光ユニット 1306‥‥シャッタボタン 1308‥‥メモリー 1312‥‥ビデオ信号出力端子 1314‥‥入出力端子 1430‥‥テレビモニター 1440‥‥パーソナルコンピューター 1500‥‥移動体 1501‥‥車体 1502‥‥車輪 2000‥‥表示部 G‥‥重心 Y1‥‥対称軸(仮想線分) θ‥‥角度 θ1‥‥角度
Claims (11)
- 第1方向に沿って並んでいる一端部および他端部を含む基部と、
前記基部の前記一端部から前記第1方向に沿って延出し、かつ、前記第1方向に直交する第2方向に沿って並んでいる1対の振動腕と、
前記基部の前記一端部から前記1対の振動腕の間に前記振動腕と同じ側に突出している支持腕と、
を備え、
前記基部は、前記他端部の前記第2方向に沿った幅が前記基部の中央部から離れるに従って漸減している縮幅部を含み、
前記支持腕は、
前記第1方向および前記第2方向の双方に直交する第3方向に沿った厚さが前記振動腕の前記基部側の端部よりも厚く、
前記振動腕の前記基部側の端部よりも前記第3方向の少なくとも一方側に突出している突出部を含む厚肉部を含むことを特徴とする振動片。 - 前記縮幅部の前記第2方向に沿った幅は、
前記基部の中心を通り、前記第1方向に沿った仮想線分に沿って、前記基部の中央部から離れるに従って、漸減している請求項1に記載の振動片。 - 前記厚肉部の前記第1方向に沿った長さは、前記支持腕の前記第1方向に沿った長さよりも短い請求項1または2に記載の振動片。
- 前記厚肉部は、前記支持腕の前記第3方向に沿って前記支持腕の両側からそれぞれ突出して設けられている請求項1ないし3のいずれか1項に記載の振動片。
- 前記支持腕は、
前記基部から延出していて前記第3方向に沿った厚さが前記振動腕と等しい第1部分と、
前記第1部分の前記第3方向での一方側の面に接合されていて前記突出部を構成している第2部分と、
を含む請求項1ないし4のいずれか1項に記載の振動片。 - 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の振動片と、
前記振動片が収納されているパッケージと、
を備え、
前記突出部の先端面が前記パッケージに固定されていることを特徴とする振動子。 - 前記支持腕の前記第3方向での一方側に位置する前記突出部の先端面は、前記第1方向に沿って並んでいる2つの接合部材を介して前記パッケージに固定されている請求項6に記載の振動子。
- 前記支持腕の前記第3方向での一方側に位置する前記突出部の先端面が1つの接合部材を介して前記パッケージに固定され、
前記支持腕の前記第3方向での他方側の面には、パッド電極が設けられ、
前記パッケージには、接続電極が設けられ、
前記パッド電極と前記接続電極とが配線を介して接続されている請求項6に記載の振動子。 - 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の振動片と、
前記振動片に電気的に接続されている発振回路と、を備えていることを特徴とする発振器。 - 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の振動片を備えていることを特徴とする電子機器。
- 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の振動片を備えていることを特徴とする移動体。
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
JP2017085345A (ja) * | 2015-10-28 | 2017-05-18 | 京セラクリスタルデバイス株式会社 | 音叉型水晶振動素子 |
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- 2013-03-29 JP JP2013075410A patent/JP2014200049A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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