JP6641859B2 - 振動デバイス、発振器、電子機器、および移動体 - Google Patents
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Description
先ず、本発明の第1実施形態に係る振動デバイスの一例としての水晶振動子を、図1A、図1B、および図2を参照しながら説明する。図1Aは、第1実施形態に係る振動デバイスとしての水晶振動子の概略構成を示す平面図である。図1Bは、図1A中に示すA−A断面図である。図2は、図1Bに示す振動片の部分拡大図(断面図)である。なお、第1実施形態に係る水晶振動子100は、外部から印加される所定の交流電圧によって、所定の周波数で発振する振動デバイスである。
まず、第1実施形態に係る振動デバイスとしての水晶振動子100の概略構成について説明する。水晶振動子100は、振動片10、基板を含むパッケージ20、第1接合部材41、第2接合部材42、蓋体としてのリッド30などから構成されている。なお、説明の便宜上、図1Aではリッド30の図示を省略している。
振動片10は、圧電単結晶の一種である水晶で構成された基材としての水晶基板11と、一対の励振電極12a,13a、引出電極12b,13b、および接続電極12c,13cとを有している。振動片10は、励振電極12a,13aに所定の交流電圧が印加されることによって所定の共振周波数で振動する。
|(α2−α1)/α1|=|(14.2−13.3)/13.3|=0.0597、および|(α3−α1)/α1|=|(9.5−13.3)/13.3|=0.2857となる。このように、水晶基板11、第1金属層121としてニッケル(Ni)、第2金属層122の構成材料として金(Au)を用いた場合には、|(α2−α1)/α1|=0.0597≦0.35、且つ|(α3−α1)/α1|=0.2857≦0.35を満たしている。
パッケージ20は、基板としての底板21と、側壁22と、シールリング23などから構成されている。なお、基板としての底板21は、上面21aおよび下面21bを有している。
第1の蓋体としてのリッド30は、パッケージ20の開口を覆う平板形状を有しており、例えば、コバールや42アロイなどの金属、セラミック、またはガラスなどで形成されている。
第1接合部材41と、第2接合部材42とは、水晶基板11の下面11bにある第1辺11eが延伸する方向に並んで配置されている。
0<L1/L2≦0.97の関係を満足することによって、振動片10の振動領域11cに伝わる応力を低減させることができる。その結果、水晶振動子100の特性変動、例えば、ヒステリシスの大きさを低減することができる。
0<L1/L2≦0.85の関係を満足することによって、振動片10の振動領域11cに伝わる応力をさらに低減させることができる。その結果、水晶振動子100の特性変動、例えば、ヒステリシスの大きさを0<L1/L2≦0.97場合と比較してさらに低減することができる。
0.425<L1/L2≦0.97の関係を満足することが好適である。
0.185<L1/L2≦0.97の関係を満足することが好適である。
0<L1/L2≦0.97の関係を、満足すれば、水晶振動子100の周囲温度の変化にともなう振動片10の伸びまたは縮み量と、底板21の伸びまたは縮み量と、の差によって発生した応力が振動片10の振動領域11cに伝わることを低減できる。その結果として、水晶振動子100の特性変動、例えば、ヒステリシスの大きさを低減することができるためである。
第2実施形態に係る振動デバイスの一例として、水晶振動子200について説明する。なお、上記第1実施形態に係る水晶振動子100と同じ構成要素については、同一符号を付して説明を省略し、上記第1実施形態に係る水晶振動子100と異なる部分を中心に説明する。
振動片110は、圧電単結晶の一種である水晶で構成された基材としての水晶基板111と、一対の励振電極212a,213a、引出電極212b,213b、および接続電極212c,213cとを有している。振動片110は、励振電極212a,213aに所定の交流電圧が印加されることによって所定の共振周波数で振動する。
0<L1/L2≦0.97の関係を、満足することにより、第1実施形態に係る水晶振動子100における効果に加えて、以下の効果を得ることができる。本実施形態の水晶振動子200では、第1実施形態と比較して、周囲温度の変化にともなう振動片110の伸びまたは縮み量と、底板21の伸びまたは縮み量と、の差によって発生して振動領域11cに伝わる応力がさらに低減する。従って、第1実施形態と比較して、水晶振動子200の特性変動、例えば、ヒステリシスの大きさをさらに低減することができる。
第3実施形態に係る振動デバイスの一例として、水晶振動子300について説明する。なお、上記第1実施形態に係る水晶振動子100と同じ構成要素については、同一符号を付して説明を省略し、上記第1実施形態に係る水晶振動子100と異なる部分を中心に説明する。
振動片210は、圧電単結晶の一種である水晶で構成された基材としての水晶基板211と、一対の励振電極312a,313a、引出電極312b,313b、および接続電極312c,313cとを有している。振動片210は、励振電極312a,313aに所定の交流電圧が印加されることによって所定の共振周波数で振動する。
0<L1/L2≦0.97の関係を、満足することにより、第1実施形態に係る水晶振動子100における効果に加えて、以下の効果を得ることができる。本実施形態の水晶振動子300では、第1実施形態と比較して、水晶振動子300の周囲温度の変化にともなう振動片210の伸びまたは縮み量と、底板21の伸びまたは縮み量と、の間の差によって発生して振動領域211cに伝わる応力がさらに低減する。従って、第1実施形態と比較して、水晶振動子300の特性変動、例えば、ヒステリシスの大きさをさらに低減することができる。
第4実施形態に係る振動デバイスの一例として、水晶振動子400について説明する。なお、上記第1実施形態に係る水晶振動子100と同じ構成要素については、同一符号を付して説明を省略し、上記第1実施形態に係る水晶振動子100と異なる部分を中心に説明する。
本実施形態の水晶振動子400は、振動片310において、水晶基板311の上面である表面311aおよび下面である裏面311bと交差する方向の距離、すなわち水晶基板311の厚さが、第1の厚さT3を有する第1領域311hと、T3よりも薄い厚さT4を有する第2領域311kと、を有し、いわゆるメサ型の構造を持っている。水晶基板311は、上から見て、第1領域311hが第2領域311kに囲まれた形状をしている。また、振動片310において、一対の励振電極412a,413a、引出電極412b,413b、および接続電極412c,413cと、を有している。振動片310は、励振電極412a,413aに所定の交流電圧が印加されることによって所定の共振周波数で振動する。
0<L1/L2≦0.97の関係を、満足することにより、第1実施形態に係る水晶振動子100における効果に加えて、以下の効果を得ることができる。本実施形態の水晶振動子400では、第1実施形態と比較して、水晶振動子400の周囲温度の変化にともなう振動片310の伸びまたは縮み量と、底板21の伸びまたは縮み量と、の間の差によって発生して振動領域311cに伝わる応力がさらに低減する。従って、第1実施形態と比較して、水晶振動子400の特性変動、例えば、ヒステリシスの大きさをさらに低減することができる。
本実施形態に係る振動デバイスにおいて、振動片は、図8Aおよび図8Bに示した振動片310の形状以外でもよい。振動片の変形例について、図9A、図9B、図9C、図9D、および図9Eを用いて説明する。なお、第1実施形態に係る振動片10または第4実施形態に係る振動片310と同じ構成要素については、同一符号を付して説明を省略し、第1実施形態に係る振動片10または第4実施形態に係る振動片310と異なる部分を中心に説明する。
第5実施形態に係る振動デバイスの一例として、水晶振動子500について説明する。なお、上記第1実施形態に係る水晶振動子100と同じ構成要素については、同一符号を付して説明を省略し、上記第1実施形態に係る水晶振動子100と異なる部分を中心に説明する。
振動片10は、基材としての水晶基板11と、一対の励振電極12a,13a、引出電極12b,13b、および接続電極12c,13cとを有している。振動片10は、励振電極12a,13aに所定の交流電圧が印加されることによって所定の共振周波数で振動する。
図10Aおよび図10Bに示すように、本実施形態の水晶振動子500は、第1実施形態の水晶振動子100と異なり、第1接合部材141および第2接合部材142が金属バンプで形成されている。第1接合部材141の接続電極12c側、すなわち振動片10側の上面141aは、第1接合中心141bを有する。第2接合部材142の接続電極13c側、すなわち振動片10側の上面142aは、第2接合中心142bを有する。
0<L1/L2≦0.97の関係を、満足することにより、第1実施形態に係る水晶振動子100における効果に加えて、以下の効果を得ることができる。水晶振動子500は、第1実施形態の水晶振動子100と比較して、第1接合部材141および第2接合部材142からの気体の放出を低減することができ、水晶振動子500の特性変動、例えば、出力周波数や周波数温度特性や等価直列抵抗等の変動を低減することができる。
0.065<L1/L2≦0.97の関係を満足することが好適である。
次に、上述した振動デバイスの第1実施形態から第5実施形態に係る水晶振動子100,200,300,400,500のいずれかを備えた第6実施形態に係る発振器について、図11Aおよび図11Bを参照しながら説明する。なお、本実施形態に係る発振器の説明では、振動デバイスとして第1実施形態に係る水晶振動子100を用いた例を示している。
次に、第1実施形態から第5実施形態に係る水晶振動子100,200,300,400,500のいずれかを備えた第7実施形態に係る電子機器について、図12から図14を用いて説明する。なお、本実施形態の説明では、振動デバイスとして第1実施形態に係る水晶振動子100を用いた例を示している。
デジタルカメラ1300におけるケース1302(ボディー)の背面には、表示部1304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1304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1306が設けられている。
次に、第1実施形態から第5実施形態に係る水晶振動子100,200,300,400,500のいずれかを備えた第8実施形態に係る移動体について、図15を用いて説明する。なお、本実施形態の説明では、振動デバイスとして第1実施形態に係る水晶振動子100を用いた例を示している。図15は、第1実施形態に係る水晶振動子100を備える移動体の一例としての自動車1500を概略的に示す斜視図である。
Claims (8)
- 基板と、
一方の面、前記一方の面の裏側である他方の面、前記一方の面および前記他方の面に対して交差する方向を厚さとして第1の厚さを有する第1領域、および、平面視で前記第1領域を囲んでおり前記第1の厚さよりも薄い厚さを有する第2領域を備えた基材を有するとともに、前記第1領域の前記一方の面側に配置された第1励振電極、および、前記第1領域の前記他方の面側に配置された第2励振電極を有し、前記基材が前記第1励振電極と前記第2励振電極とに挟まれた振動領域を備えている振動片と、
前記第2領域において、前記振動片の第1辺に沿った第1方向に並んで配置され、前記基板と前記振動片とを接合している第1接合部材および第2接合部材と、を有し、
前記第1励振電極および前記第2励振電極は、前記第1方向に対して交差する方向において、前記第1領域の外縁よりも外側の前記第2領域まで至っており、
前記第1励振電極および前記第2励振電極は、前記基材側に配置されている第1金属層と、前記第1金属層の前記基材側とは反対側に配置されている第2金属層と、を備え、
前記第1接合部材の前記振動片側の面の中心を第1接合中心、前記第2接合部材の前記振動片側の面の中心を第2接合中心、前記振動領域の前記第1励振電極および前記第2励振電極のいずれか一方側から見た中心を振動領域中心として、
前記第1接合中心と前記第2接合中心との距離をL1、前記振動領域中心から前記第1接合中心と前記第2接合中心とを結ぶ仮想線におろした垂線の長さをL2、前記第1金属層の線膨張係数をα1、前記第2金属層の線膨張係数をα2、前記基材の前記第1方向における線膨張係数をα3、前記振動片の前記第1方向の長さ寸法をL3、としたとき、
0<L1/L2≦0.97、|(α2−α1)/α1|≦0.35、|(α3−α1)/α1|≦0.35、且つL3≦1.5mmの関係を満足することを特徴とする振動デバイス。 - 0<L1/L2≦0.85の関係を満足する、ことを特徴とする請求項1に記載の振動デバイス。
- 前記振動片は、前記第2領域において、
平面視で前記第1接合部材と重なる領域を有する第1接続電極と、
平面視で前記第2接合部材と重なる領域を有する第2接続電極と、
前記第1励振電極と前記第1接続電極とを接続している第1引出電極と、
前記第2励振電極と前記第2接続電極とを接続している第2引出電極と、
を備えていることを特徴とする請求項1または2に記載の振動デバイス。 - 前記振動片の前記第1方向と交差する方向の長さ寸法をL4としたとき、
L4≦1.8mmの関係を満足することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の振動デバイス。 - 前記基材は、水晶であり、
前記第1金属層は、ニッケル(Ni)またはニッケル(Ni)を主成分とする合金であり、
前記第2金属層は、金(Au)または金(Au)を主成分とする合金であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の振動デバイス。 - 請求項1ないし5のいずれか一項に記載の振動デバイスと、
前記振動デバイスを発振させる発振回路を備えた回路素子と、
容器と、
第1の蓋体と、
第2の蓋体と、を有し、
前記振動片、前記第1接合部材、および前記第2接合部材は、前記基板と前記第1の蓋体とで画定された内部空間に収容されており、
前記回路素子は、前記第1の蓋体上に接続部材を介して接続され、
前記振動デバイス、前記第1の蓋体、および前記回路素子は、前記容器内に収容され、前記第2の蓋体によって封止されていることを特徴とする発振器。 - 請求項1ないし5のいずれか一項に記載の振動デバイス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のいずれか一項に記載の振動デバイスを備えていることを特徴とする移動体。
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