JP4578499B2 - 音叉型屈曲水晶振動素子、及びそれを搭載した水晶振動子並びに水晶発振器 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第一の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子の一例を示したものであり、(a)は音叉型屈曲水晶振動素子を表主面側から示した平面図であり、(b)は裏主面側から示した平面図である。図2は、図1に記載の音叉型屈曲水晶振動素子を図1(a)記載の仮想切断線B−B′で切断した部分断面図である。又、図3は、図1に記載の音叉型屈曲水晶振動素子を構成する水晶片を示したものであり、(a)は水晶片を表主面側から示した平面図であり、(b)は裏主面側から示した平面図である。図4は、本発明の第二の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子を構成する水晶片の一例を示したものであり、(a)は水晶片を表主面側から示した平面図であり、(b)は裏主面側から示した平面図である。図5は、本発明の第三の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子を構成する水晶片の一例を示したものであり、(a)は水晶片を表主面側から示した平面図であり、(b)は裏主面側から示した平面図である。図6は、図1に記載の音叉型屈曲水晶振動素子を搭載した、本発明の第四の実施形態に係る水晶振動子を示した分解斜視図である。図7は、図1に記載の音叉型屈曲水晶振動素子を搭載した、本発明の第五の実施形態に係る水晶発振器を示した分解斜視図である。図8は、本発明における音叉型屈曲水晶振動素子及び従来の音叉型屈曲水晶振動素子における温度特性を示したグラフである。尚、各図では、説明を明りょうにするため構造体の一部を図示せず、また寸法も一部誇張して図示している。特に各部分の厚み寸法は誇張して図示している。
図1に示すように本発明の第一の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子10は、音叉型の外形形状の水晶を素材とする図3のような水晶片31の表面に、後述するような各電極部及び配線部を形成することにより構成されている。この音叉型屈曲水晶振動素子を構成する水晶片31の結晶軸方向は、水晶片31の幅方向をX軸方向、長さ方向をY′軸方向、及び厚み方向をZ′軸方向となっている。この水晶片31は、平面視が概略矩形状の平板形状である基部11と、この基部11の一辺の側面から同一方向に一体で突出して設けられた第1の振動腕部12と第2の振動腕部13から構成されている。尚、水晶片31の各寸法は、例えば、基板11の長さ方向の寸法は約560μmであり、両振動腕部の長さ(基部11との接続境界線から各振動腕部先端部までの長さ)は約1100μmであり、音叉型屈曲水晶振動素子10としての全長は約1660μm、各振動腕部の幅はそれぞれ約123μm、第1の振動腕部12と第2の振動腕部13との間隔幅は約82μmであり、水晶片31としての厚み寸法は後述する溝部を除き約100μmである。
次に、図4を用いて、本発明の第二の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子の一例を説明する。図4に示すように本発明の第二の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子は、水晶片41の基部11、第1の振動腕部12及び第2の振動腕部13から主に構成され、その大略的な形状は、図3に開示した第一の実施形態の水晶片31と同様であるが、図4の水晶片41では各溝部を、例えば、図3(a)に記載の第1の溝部14に対して、第1の振動腕部12の表主面に開口部を有する溝部14aと裏主面に開口部を有する溝部14bとに、振動腕部の長さ方向に対し2分割形成してある。
次に、図5を用いて、本発明の第三の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子の一例を説明する。図4に示すように本発明の第二の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子は、水晶片41の基部11、第1の振動腕部12及び第2の振動腕部13から主に構成され、その大略的な形状は図3に開示した第一の実施形態の水晶片31と同様であるが、図5の水晶片51では各溝部を、例えば、図3(a)に記載の第1の溝部14に対して、第1の振動腕部12の表主面に開口部を有する溝部14cと溝部14dとに、振動腕部の幅方向に対し2分割して形成してある。同様に、図3(b)に記載の第2の溝部15に対して、第1の振動腕部12の裏主面に開口部を有する溝部15cと溝部15dとに、図3(a)に記載の第3の溝部16に対して、第2の振動腕部13の表主面に開口部を有する溝部16cと溝部16dとに、及び図3(b)に記載の第4の溝部17に対して、第2の振動腕部13の裏主面に開口部を有する溝部17cと溝部17dとに、各振動腕部の幅方向に対し2分割して形成してある。
次に本発明の音叉型屈曲水晶振動素子を搭載した第四の実施形態に係る水晶振動子について、図6を用いて説明する。通常、前記水晶片31、41又は51により構成される本発明の音叉型屈曲水晶振動素子は、音叉型屈曲水晶振動素子のままの状態で提供されることは多くなく、図6に示すような水晶振動子に構成され提供される。その水晶振動子の一形態としては、例えば、前記した水晶片31で構成された音叉型屈曲水晶振動素子10は、絶縁性の素材で作られた概略直方体の容器体61に設けられた、容器体61の一方の主面に開口部を有する凹部62内に搭載される。
次に本発明の音叉型屈曲水晶振動素子を搭載した第五の実施形態に係る水晶発振器について、図7を用いて説明する。前記水晶片31、41又は51により構成される本発明の音叉型屈曲水晶振動素子の他の提供形態として、図7に示すような水晶発振器がある。その水晶発振器の一形態としては、例えば、前記した水晶片31で構成された音叉型屈曲水晶振動素子10と、音叉型屈曲水晶振動素子10の表面に形成した各電極部や配線部と電気的に接続した発振回路を少なくとも内蔵する集積回路素子76は、絶縁性の素材で作られた概略直方体の容器体71に設けられた、容器体71の一方の主面に開口部を有する凹部72内の所定の位置に搭載される。尚、集積回路素子76内に内蔵されている発振回路の基本構造としては、インバータ発振回路又はコルピッツ発振回路等の周知な回路が用いられている。
11・・・基部
12・・・第1の振動腕部
13・・・第2の振動腕部
14・・・第1の溝部
15・・・第2の溝部
16・・・第3の溝部
17・・・第4の溝部
14a,14b,14c,14d,15a,15b,15c,15d,16a,16b,16c,16d,17a、17b、17c、17d・・・溝部
21,22,24,25・・・電極部
20,26・・・配線部
23,27・・・外部接続用電極部
29・・・金属膜
31,41,51・・・水晶片
60・・・水晶振動子
61,71・・・容器体
62,72・・・凹部
63,73・・・素子接続用電極パッド
64,74・・・外部接続用電極端子
65.75・・・蓋体
70・・・水晶発振器
76・・・集積回路素子
Claims (5)
- 平板形状の基部と、
前記基部の側面より同一の方向に延びる、2本の平板形状の振動腕部と、
前記振動腕部に、前記振動腕部の基部側端部から前記振動腕部の長さ方向に沿って設けられた、前記振動腕部の厚み方向に窪んだ複数個の溝部と、
前記基部及び前記振動腕部の表面に所望のパターンで形成された、複数個の電極部及び前記電極部間を電気的に接続する配線部により構成される音叉型屈曲水晶振動素子であって、
前記振動腕部の表主面に開口部を有する前記溝部と、裏主面に開口部を有する前記溝部が少なくとも1つずつ形成されており、
表主面に開口部を有する前記溝部と裏主面に開口部を有する前記溝部とは、表主面に開口部を有する前記溝部内部の底面と裏主面に開口部を有する前記溝部内部の底面とが、前記振動腕部内で対向しないように、前記振動腕部の長さ方向に交互にずらした位置にそれぞれ形成されていることを特徴とする音叉型屈曲水晶振動素子。 - 前記溝部の底面と前記溝部の基部側の側壁面とがなす角の角度、及び前記底面と前記溝部の前記振動腕部先端側の側壁面とがなす角の角度がそれぞれ鈍角であり、前記振動腕部の表主面に開口部を有する前記溝部の振動腕部先端側の側壁面と、裏主面に開口部を有する前記溝部の基部側の側壁面とが、前記振動腕部内で対向するように各溝部が形成されていることを特徴とする請求項1記載の音叉型屈曲水晶振動素子。
- 前記振動腕部の表主面に開口部を有する前記溝部、及び前記振動腕部の裏主面に開口部を有する前記溝部が、前記振動腕部の幅方向に平行に並んだ少なくとも2本以上の溝部であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の音叉型屈曲水晶振動素子。
- 一方の主面に開口部を有する凹部が形成された容器体と、
前記凹部内に搭載された請求項1、請求項2又は請求項3記載の音叉型屈曲水晶振動素子と、
前記容器体の外側底面に形成された、前記音叉型水晶振動子と電気的に接続したものを含む複数個の外部接続用電極部と、
前記凹部の開口部に被せて前記凹部内を気密封止する蓋体とで構成されていることを特徴とする水晶振動子。 - 請求項1、請求項2又は請求項3記載の音叉型屈曲水晶振動素子、又は請求項4記載の水晶振動子と、少なくとも前記音叉型屈曲水晶振動素子又は水晶振動子と電気的に接続した発振回路とを備え、前記音叉型屈曲水晶振動素子又は前記水晶振動子と前記発振回路とが一体で構成されていることを特徴とする水晶発振器。
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