JP5508046B2 - 圧電振動素子 - Google Patents
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Description
以下、圧電材料に水晶を用いた圧電振動素子について説明する。
この従来の圧電振動素子400は、圧電振動片411とこの圧電振動片411を囲む枠部412とから構成されている。なお、圧電振動素子400は、圧電振動片411と枠部412とが一体で構成されている。また、その圧電振動片411の表面に設けられた励振用電極421と、接続用電極422と、導配線パターン423とにより概略構成される(例えば、特許文献1参照)。
保持部411bは、枠部412と振動部411aの1辺につながった状態となっている。
この枠部412は、両主面の縁側に金属膜が環状に設けられ、この環状の金属膜の内側であって振動部411aとつながる部分に2つ一対の接続用電極422が設けられている。
それぞれの接続用電極422は、振動部411aの主面に設けられた励振用電極421に導配線パターン423を介して電気的に接続している。
なお、枠部412の両主面に設けられた前記金属膜は、例えば、一方の金属膜が凹部を有する蓋部材440との接合に用いられ、他方の金属膜が外部端子Gを有しつつ凹部を有するベース部450との接続に用いられる。
また、本発明は、前記圧電振動片が、屈曲振動モード、厚み滑りモード、輪郭モードのいずれかに対応する振動モードで振動するように構成されていてもよい。
また、保持部111は、平面視略四角形の平板となっている。振動部112は、第一の振動腕部112a及び第二の振動腕部112bとから成る。第一の振動腕部112a及び第二の振動腕部112bは、保持部111の一辺から同一方向に延設されており、第一の振動腕部112a及び第二の振動腕部112bの長さ方向にはそれぞれ溝部GLが設けられている。溝部GLは、第一の振動腕部112a及び第二の振動腕部112bの両主面に、保持部111との境界部分から振動部112の先端に向って、振動部112の長さ方向と平行に所定の長さで2本設けられている。このような圧電振動片110aは、保持部111と振動部112とが一体となって音叉形状を成しており、フォトリソグラフィ技術と化学エッチング技術により製造される。
また、保持部111及び振動部112には、所定の電極間を電気的に接続させるための導配線パターン124aが設けられている。
この枠部130は、例えば、四角形となる環状状態において、四隅のうちの隣り合う2隅に搭載用電極131が設けられている。この搭載用電極131は、異極となる第一搭載用電極131aと第二搭載用電極131bとから構成されており、圧電振動片110aに設けられる接続用電極122a,122bと対向する位置に設けられている。
また、この搭載用電極131は、枠部130の表裏主面に電気的に接続するように設けられている。
このとき、3つの支持部140のうちの1つの支持部140は、例えば、圧電振動片110aに設けられた接続用電極122aと枠部130に設けられた搭載用電極131aと電気的に接続している。また、残りの2つの支持部140のうち、一つの支持部140は、例えば、圧電振動片110aに設けられた接続用電極122bと枠部130に設けられた搭載用電極131bと電気的に接続している。
なお、この支持部140は、電解めっき又は無電解めっきにて設けられた金属膜であっても良い。例えば、支持部140は、金めっきで構成することができる。
なお、前記圧電振動子101において、本発明の圧電振動素子に用いられる圧電振動片の形状を変形して用いることができる。例えば、図2(a)に示すように、圧電振動片110bは、外形形状が四角形状平板型に形成されており、両主面に励振用電極121cが形成されている。このような圧電振動片110bは、厚み滑りモードで振動するようになっている。
この場合、圧電振動片110bは、励振用電極121cが設けられる部分が振動部112cとなり、それ以外の部分が保持部111bとなる。この保持部111bには、2つ一対の接続用電極122cが異極となるように設けられている。また、それぞれの接続用電極122cが1つの励振用電極121cと導配線パターン124bを介して電気的に接続している。
この場合、圧電振動片110cは、励振用電極121dが設けられる部分が振動部112dとなり、それ以外の部分が保持部111cとなる。この保持部111cには、2つ一対の接続用電極122dが異極となるように設けられている。また、それぞれの接続用電極122dが1つの励振用電極121dと導配線パターン124cを介して電気的に接続している。
この場合、圧電振動片110dは、励振用電極121eが設けられる部分が振動部112eとなり、それ以外の部分が保持部111dとなる。この保持部111dには、2つ一対の接続用電極122eが対角線上に位置するように、かつ、異極となるように設けられている。また、それぞれの接続用電極122eが1つの励振用電極121eと導配線パターン124dを介して電気的に接続している。
輪郭モードで構成される圧電振動片110dの場合は、2つの支持部140で対角線上の2つの接続用電極122eと接続するように構成することができる。
なお、本発明の圧電振動素子に用いられる圧電振動片の形状をさらに変形して用いることができる。例えば、図3(a)に示すように、本発明の圧電振動素子101bに用いられる圧電振動片110eは、音叉型に形成されており、5つの支持部140で枠部130に支持されている。
この支持部130は、圧電振動片110e及び枠部130の一方の主面に3箇所設けられており、他方の主面に2箇所設けられている。
また、それぞれの支持部140は、対向することがないように位置をずらして設けられている。これは、一方の主面の支持部140と他方の主面の支持部140とが対向して設けられると、エッチング技術で圧電振動片110e及び枠部130の形状を形成する際に、エッチング技術により除去すべき圧電材料が除去できなくなる恐れがある。そのために、一方の主面の支持部140と他方の主面の支持部140とは、向かい合わないように位置をずらして設けられる。
このように圧電振動素子101bを構成しても、支持部140である金属膜で浮かせた状態となっているため、振動部112c,112dからの振動が枠部130に伝わりにくくなり、振動部112c,112dの振動を阻害する不要な振動の発生が軽減され、温度特性やCI値を向上させることができる。
また、この場合、素子搭載部材Sと蓋部材Fとには、圧電振動片の振動部を囲うように凹部がそれぞれ形成されており、枠部に設けられる搭載用電極131が、凹部内に位置して設けられている。
このような圧電振動子であっても、本発明の圧電振動素子101bを用いることができる。
例えば、圧電振動素子には、水晶や圧電セラミックなどの圧電材料を用いることができる。また、周波数調整用電極には、別途、Pt(パラジウム)、Au(金)等の金属材料を用いて、厚みを厚くしても良い。
また、本発明の圧電振動素子は、前記のとおり、凹部を有する所定の素子搭載部材及び蓋部材を用い、凹部内に本発明の圧電振動素子を搭載し、蓋部材で凹部を気密封止して圧電振動子を構成しても良い。
また、本発明の圧電振動素子は、前記圧電振動子に少なくとも発振回路を備えた集積回路素子を接続して圧電発振器としても良い。
110a 圧電振動片
111 保持部
112 振動部
121a 励振用電極
112a 第一の振動腕部
112b 第二の振動腕部
122a,122b 接続用電極
123 周波数調整用電極
124a 導配線パターン
130 枠部
131 搭載用電極
140 支持部
Claims (4)
- 保持部と振動部とから構成され、振動部に電極が形成される圧電振動片と、
前記圧電振動片を囲う枠部と、
前記圧電振動片の前記保持部と枠部とに設けられて前記圧電振動片を支持する支持部とを備え、
前記支持部が金属膜であり、前記保持部と前記枠部とを少なくとも3箇所で支持しており、
前記支持部のうちの2つは、前記支持部の一方の端部が前記保持部に設けられた接続用電極に接合され、前記支持部の他方の端部が前記枠部に設けられた搭載用電極と接合されており、
前記接続用電極と前記搭載用電極とが前記支持部を介して電気的に接続している
ことを特徴とする圧電振動素子。 - 前記圧電振動片が、音叉型、四角形状平板型、丸形状平板型、のいずれか1つから選択される形状からなることを特徴とする請求項1に記載の圧電振動素子。
- 前記圧電振動片が、屈曲振動モード、厚み滑りモード、輪郭モードのいずれかに対応する振動モードで振動するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の圧電振動素子。
- 保持部と振動部とから構成され、振動部に電極が形成される四角形状の圧電振動片と、
前記圧電振動片を囲う枠部と、
前記圧電振動片の前記保持部と枠部とに接合されて前記圧電振動片を支持する支持部とを備え、
前記支持部が金属膜であり、前記圧電振動片の対角線を結ぶように前記保持部と前記枠部とを少なくとも2箇所で支持しており、
前記支持部のうちの2つは、前記支持部の一方の端部が前記保持部に設けられた接続用電極に接合され、前記支持部の他方の端部が前記枠部に設けられた搭載用電極と接合されており、
前記接続用電極と前記搭載用電極とが前記支持部を介して電気的に接続している
ことを特徴とする圧電振動素子。
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