JP5652122B2 - Vibrating piece, vibrating device and electronic device - Google Patents
Vibrating piece, vibrating device and electronic device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5652122B2 JP5652122B2 JP2010237956A JP2010237956A JP5652122B2 JP 5652122 B2 JP5652122 B2 JP 5652122B2 JP 2010237956 A JP2010237956 A JP 2010237956A JP 2010237956 A JP2010237956 A JP 2010237956A JP 5652122 B2 JP5652122 B2 JP 5652122B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibrating
- end portion
- base
- cross
- arm
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 13
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 7
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 7
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 6
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 6
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 5
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- WSMQKESQZFQMFW-UHFFFAOYSA-N 5-methyl-pyrazole-3-carboxylic acid Chemical compound CC1=CC(C(O)=O)=NN1 WSMQKESQZFQMFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Description
本発明は、屈曲振動片に関し、更に屈曲振動片をパッケージに収容した振動子、発振器等の振動デバイスに関する。 The present invention relates to a bending vibration piece, and further relates to a vibration device such as a vibrator or an oscillator in which the bending vibration piece is accommodated in a package.
従来より、携帯電話等の通信機器、パーソナルコンピュータ等の情報機器、その他様々な電子機器には、圧電材料又は非圧電材料を用いた様々なタイプの振動子、発振器等の振動デバイスが広く使用されている。特に最近の振動デバイスは、電子機器の高性能化、小型化に伴い、より一層の小型化と共に、CI(Crystal Impedance)値を低く抑制した高精度な性能及び高い安定性が要求されている。 Conventionally, vibration devices such as various types of vibrators and oscillators using piezoelectric materials or non-piezoelectric materials have been widely used in communication devices such as mobile phones, information devices such as personal computers, and various other electronic devices. ing. Particularly, recent vibration devices are required to have high precision performance and high stability with a low CI (Crystal Impedance) value as well as further miniaturization as electronic devices become higher performance and smaller.
一般に屈曲振動モードで振動する音叉型振動片は、小型化しつつCI値を抑制するために、振動腕の表裏主面に長手方向の溝部を形成しかつその内面に主面側の励振電極を形成する構造が広く採用されている。かかる構造の音叉型振動片において、基部を短くして小型化を図りつつ、振動片素子間でのCI値のばらつきを解消するために、基部の両側部に切込み部を形成して、振動腕から基部側への振動漏れを防止する手法が知られている(例えば、特許文献1を参照)。 In general, a tuning fork type vibrating piece that vibrates in a flexural vibration mode is formed with a longitudinal groove on the front and back main surfaces of the vibrating arm and a main surface side excitation electrode on the inner surface in order to suppress the CI value while reducing the size. The structure is widely adopted. In the tuning fork type vibration piece having such a structure, in order to reduce the CI portion between the vibration piece elements while shortening the base portion and reducing the size, the incision portions are formed on both sides of the base portion, A method for preventing vibration leakage from the base to the base is known (see, for example, Patent Document 1).
この音叉型振動片は、基部において導電性接着剤等により実装面に接着されて片持ちに支持される。そのため、基部に接着剤を塗布するための面積を要するので、小型化には限界があった。また、振動腕から基部の接着位置までの距離が短いので、基部の側面に切込み部を設けても、振動腕からの振動漏れを十分に防止できない虞があった。 This tuning fork type vibration piece is bonded to the mounting surface by a conductive adhesive or the like at the base and is supported in a cantilever manner. For this reason, there is a limit to downsizing because an area for applying the adhesive to the base is required. In addition, since the distance from the vibrating arm to the bonding position of the base portion is short, there is a possibility that vibration leakage from the vibrating arm cannot be sufficiently prevented even if a cut portion is provided on the side surface of the base portion.
音叉型振動片を基部で接着固定するのではなく、基部から振動腕と平行に延出する支持腕を枠状に設け、かつ該支持腕で固定支持する構造のものが知られている(例えば、特許文献2を参照)。この音叉型振動片は、長手方向に基部の寸法を短くして小型化を図り、かつ振動腕から支持腕の固定位置までの距離を長くして、振動漏れを抑制することができる。 There is known a structure in which a tuning fork-type vibrating piece is not bonded and fixed at the base, but a support arm extending in parallel with the vibrating arm from the base is provided in a frame shape and fixed and supported by the support arm (for example, , See Patent Document 2). This tuning fork type vibrating piece can be reduced in size by shortening the dimension of the base in the longitudinal direction, and can increase the distance from the vibrating arm to the fixing position of the support arm, thereby suppressing vibration leakage.
このように基部から振動腕と平行に延出する支持腕において固定支持する音叉型振動片においても、基部の支持腕よりも振動腕寄りの位置に切込み部を設けることが提案されている(例えば、特許文献3を参照)。この切込み部によって、振動腕から基部を介して支持腕に振動漏れを生じてCI値が上昇することを防止している。 In this way, in the tuning fork type vibrating piece fixedly supported by the support arm extending in parallel with the vibrating arm from the base, it has been proposed to provide a notch at a position closer to the vibrating arm than the support arm of the base (for example, , See Patent Document 3). The cut portion prevents vibration leakage from the vibrating arm to the support arm through the base, thereby increasing the CI value.
特許文献3記載の音叉型振動片は、振動漏れを抑制するために、切込み部の深さを近接する振動腕の外側の側縁と一致する程度まで縮幅することが好ましいとしている。更に、特許文献3によれば、切込み部は、振動腕を結合した基部の端部から振動腕の腕幅分の長さを越える位置に形成するのが好ましい。しかしながら、切込み部の長さが振動漏れの防止即ちCI値の低減にどのような影響を及ぼすかについては、言及していない。
In the tuning fork type resonator element described in
また、屈曲振動片は、水晶基板のようなエッチング異方性を有する材料で形成することができる。この場合に、水晶基板をウエットエッチングして振動片の外形を加工すると、異方性エッチングの影響で水晶結晶面の向きによって加工部分の側面にヒレと呼ばれる突起が残存する。特に、音叉型振動片は、より小型化しかつ形状が複雑化しているので、例えば支持腕と基部との連結部分に好ましくない形状のヒレが発生し、応力集中を起こして振動を不安定にさせたり、衝撃によって破損する虞もある。 The bending vibration piece can be formed of a material having etching anisotropy such as a quartz substrate. In this case, when the external shape of the resonator element is processed by wet etching the crystal substrate, protrusions called fins remain on the side surface of the processed portion due to the orientation of the crystal surface due to the influence of anisotropic etching. In particular, the tuning fork type resonator element is smaller and more complicated in shape.For example, an unfavorable shape fin is generated at the connecting portion between the support arm and the base, causing stress concentration and making the vibration unstable. Or may be damaged by impact.
そこで本発明は、上述した従来の問題点の少なくとも一部を解決するためになされたものである。本発明の1つの目的は、振動腕を結合した基部から延出する支持腕によって固定支持する屈曲振動片において、基部の構造を改良し、振動腕から基部を介して支持腕への振動漏れを防止し、CI値を低減させて振動特性を向上させることにある。 Therefore, the present invention has been made to solve at least a part of the conventional problems described above. One object of the present invention is to improve the structure of the base in a flexural vibration piece fixedly supported by a support arm extending from a base portion to which the vibration arm is coupled, and to prevent vibration leakage from the vibration arm to the support arm via the base portion. The object is to improve the vibration characteristics by preventing and reducing the CI value.
本発明の別の目的は、かかる支持構造の屈曲振動片において、振動漏れの防止によるCI値の低減及び小型化を図りつつ、耐衝撃性の向上を図ることにある。 Another object of the present invention is to improve the impact resistance of the bending vibration piece of the support structure while reducing the CI value and reducing the size by preventing vibration leakage.
また、本発明の別の目的は、上述した従来の問題点の少なくとも一部を解消した屈曲振動片を備えることにより、CI値の低減による優れた振動特性を発揮し、耐衝撃性に優れた振動子、発振器等の振動デバイス、センサー装置、電子機器を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a flexural vibration piece that eliminates at least a part of the conventional problems described above, thereby exhibiting excellent vibration characteristics by reducing the CI value, and having excellent impact resistance. An object is to provide a vibration device such as a vibrator and an oscillator, a sensor device, and an electronic device.
本願発明者らは、振動腕を結合した基部から延出する支持腕により固定支持する構造の屈曲振動片において、その基部に振動腕の延長方向に沿って振動腕との結合部と支持腕との結合部との間で上述した切込み部等を形成して、断面の大きさを減少させた断面減少部を設けた場合に、断面減少部の大きさ、特に長さが圧電振動片のCI値の減少に与える影響を検討した。その結果、振動腕の延長方向に断面減少部の長さLを2×W1≦Lとすることによって、振動腕から基部を介して支持腕へ振動漏れが生じるのを有効に抑制し、CI値を安定して小さくできることを見出した。更に、振動腕の長さと基部の長さとの関係から、長さLの上限は、L≦6×W1に設定することが好ましいことが分かった。本発明の屈曲振動片は、かかる知見に基づいてなされたものである。 The inventors of the present application provide a flexural vibration piece structured to be fixedly supported by a support arm extending from a base portion to which a vibrating arm is coupled, and a base portion of the vibrating arm extending along the extending direction of the vibrating arm and a supporting arm, In the case where the above-described cut portion or the like is formed between the coupling portion and the cross-section reducing portion in which the cross-sectional size is reduced is provided, the size of the cross-sectional reduction portion, particularly the length, is CI of the piezoelectric vibrating piece. The effect on the decrease of the value was examined. As a result, by setting the length L of the cross-section decreasing portion in the extending direction of the vibrating arm to 2 × W1 ≦ L, it is possible to effectively suppress the occurrence of vibration leakage from the vibrating arm to the support arm via the base, and the CI value Has been found to be stable and small. Furthermore, from the relationship between the length of the vibrating arm and the length of the base, it was found that the upper limit of the length L is preferably set to L ≦ 6 × W1. The flexural vibration piece of the present invention has been made based on such knowledge.
本発明の振動片は、上記目的を達成するために、
第1方向に延出している一対の振動腕と、
互いに表裏の関係にある第1主面と第2主面を有し、前記一対の振動腕が接続されている一方の端部、平面視で前記一方の端部とは反対側に配置されている他方の端部、及び前記一方の端部と前記他方の端部との間に設けられ、前記第1方向と交差する第2方向に沿った断面の面積が前記一方の端部よりも小さい領域を有する断面減少部、を含む基部と、
前記振動腕の前記延出方向に延出している支持腕部、及び前記他方の端部から延出し、前記支持腕部に接続している連結部を含む支持腕と、
を含み、
前記断面減少部の前記第1方向に沿った長さをL、
前記振動腕の前記第2方向に沿った幅をW1としたとき、
2×W1≦L≦6×W1
を満足し、
平面視で、前記一対の振動腕の互いに対向する内側の側辺とは反対側の外側の側辺間の前記第2方向に沿った幅をW2、
前記断面減少部の前記第2方向に沿った幅をW3としたとき、
W3<W2
を満足し、
前記断面減少部は、前記基部の前記一方の端部と前記他方の端部との間の第1方向に沿った両側部に、それぞれ、前記第1主面から前記第2主面に亘って貫通している切欠きを形成することによって設けられていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the resonator element according to the invention is
A pair of vibrating arms extending in a first direction;
One end portion having a first main surface and a second main surface that are in a front-back relationship with each other, the one end portion to which the pair of vibrating arms are connected, disposed on the side opposite to the one end portion in plan view The other end portion, and the cross-sectional area along the second direction that intersects the first direction is smaller than the one end portion, provided between the one end portion and the other end portion. A base including a reduced cross-section having a region;
A support arm including a support arm portion extending in the extending direction of the vibrating arm, and a connecting portion extending from the other end portion and connected to the support arm portion;
Including
The length along the first direction of the cross-section reduced portion is L,
When the width of the vibrating arm along the second direction is W1,
2 × W1 ≦ L ≦ 6 × W1
Satisfied,
In a plan view, the width along the second direction between the outer sides on the opposite side to the inner sides facing each other of the pair of vibrating arms is W2,
When the width along the second direction of the cross-section reduced portion is W3,
W3 <W2
Satisfied,
The cross-section reducing portion extends from the first main surface to the second main surface on both side portions along the first direction between the one end portion and the other end portion of the base portion, respectively. It is provided by forming the notch which has penetrated.
このように基部に振動腕の延長方向に所定長さLの断面減少部を設けることによって、振動腕から基部を介して支持腕へ振動が漏れることを有効に防止し、CI値を安定して小さくすることができ、振動特性の向上を実現できる。 Thus, by providing the base with a cross-section decreasing portion having a predetermined length L in the extending direction of the vibrating arm, it is possible to effectively prevent vibration from leaking from the vibrating arm to the support arm via the base, and to stabilize the CI value. The vibration characteristics can be improved.
或る実施例では、前記長さLは、200μm≦L≦600μmを満足することを特徴とする。 In one embodiment, the length L satisfies 200 μm ≦ L ≦ 600 μm.
別の実施例では、前記一方の端部は、平面視で、前記第2方向に沿って前記断面減少部より突出している広幅部分を含むことを特徴とする。 In another embodiment, the one end portion includes a wide portion protruding from the cross-sectionally reduced portion along the second direction in plan view.
また別の実施例では、前記支持腕部と前記連結部とが接続されている接続領域の前記基部側の主面上の隅部に曲線を含むことを特徴とする。
また別の実施例では、平面視で、前記隅部と前記基部との間にヒレを有し、
前記ヒレの前記隅部とは反対側の外縁は2つの辺を含み、
前記2つの辺で挟まれている角部の角度は鈍角であることを特徴とする。
In another embodiment , a curve is included in a corner on the main surface on the base side of a connection region where the support arm portion and the coupling portion are connected.
In another embodiment, in plan view, there is a fin between the corner and the base,
The outer edge of the fin opposite to the corner includes two sides,
An angle of a corner portion sandwiched between the two sides is an obtuse angle.
本実施例の振動デバイスは、振動片と、The vibrating device of this example includes a vibrating piece,
前記振動片が収容されているパッケージと、 A package containing the resonator element;
を備えていることを特徴とする。It is characterized by having.
本実施例の振動デバイスでは、前記支持腕が、前記パッケージに取り付けられていることを特徴とする。In the vibrating device of the present embodiment, the support arm is attached to the package.
本実施例の振動デバイスは、上述した本発明の振動片と、The vibrating device of the present embodiment includes the above-described vibrating piece of the present invention,
回路と、 Circuit,
を備えていることを特徴とする。It is characterized by having.
本実施例の電子機器は、上述した本発明の振動片を備えていることを特徴とする。An electronic apparatus according to the present embodiment includes the above-described resonator element according to the invention.
以下に、添付図面を参照しつつ、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。尚、添付図面において同一又は類似の構成要素には、同一又は類似の参照符号を付して表示する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the accompanying drawings, the same or similar components are denoted by the same or similar reference numerals.
図1は、本発明を適用した音叉型振動片の好適な実施例を示している。本実施例の音叉型振動片1は圧電材料を用いて形成され、基部2と1対の振動腕3,4とを備える。振動腕3,4は、それぞれ基端から先端に向けて互いに平行に延長し、該基端において基部2の一方の端部2aに結合されている。振動腕3,4の表裏主面には、それぞれ長手方向即ち該振動腕の延長方向に延長する溝部5,6が形成されている。
FIG. 1 shows a preferred embodiment of a tuning fork type resonator element to which the present invention is applied. The tuning fork
音叉型振動片1は更に、基部2の、前記振動腕の延長方向に直交する幅方向の両側に配置され、かつ該基部に結合された1対の支持腕7,8を備える。支持腕7,8は、振動腕3,4の外側を該振動腕の延長方向に延長する支持腕部9,10と、前記支持腕部を基部2に結合する連結部11,12とを有する。連結部11,12は、基部2の前記振動腕とは反対側の端部2b付近から幅方向の両側に延出して、それぞれ対応する前記支持腕部に結合している。
The tuning fork-
基部2の両側部には、それぞれ切欠き13,14が左右対称に形成されている。図2に示すように、切欠き13,14は、前記振動腕を結合した端部2aよりも幾分下側の位置から前記支持腕の連結部11,12を結合した位置まで設けられている。これらの切欠きによって、基部2には、前記振動腕の延長方向に沿って該振動腕との結合部である端部2aと前記支持腕との結合部である端部2bとの間に、断面の大きさを減少させた断面減少部15が設けられる。
断面減少部15は、その長手方向即ち前記振動腕の延長方向の長さLが、前記振動腕の腕幅W1に対して、2×W1≦L≦6×W1を満足するように設けられる。また、断面減少部15の幅W3は、両振動腕3,4の外側の側辺間の幅W2に対して、W3<W2となるように設定される。このように断面減少部15を設けることによって、前記振動腕から基部2を介して前記支持腕側に振動漏れが生じるのを有効に抑制することができる。
The
各支持腕7,8は、それぞれ支持腕部9,10と連結部11,12とを接続する隅部16,17が丸み付けされている。前記支持腕部と連結部との結合部分は、音叉型振動片1を前記支持腕部で支持したときに、応力集中が起こり易い。各支持腕部9,10から連結部11,12に向けて、それらの内側側辺が直角又は鋭角に折れ曲がるのではなく、その幅が漸次拡大するように、隅部16,17を丸み付けすることによって、前記結合部分の強度が大きくなる。これにより、音叉型振動片1は、落下等の衝撃によっても容易に折損又は破損しないように、耐衝撃性を向上させることができる。
Each of the
本実施例の音叉型振動片1は、上述したように水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料により、公知のフォトエッチング技術を用いて所望の外形形状に形成することができる。特に、水晶で形成する場合には、水晶結晶軸のZ軸(光学軸)を中心に時計回りに0°乃至5°の範囲で回転させて切り出した水晶Z板を用い、そのY軸(機械軸)を前記振動腕の長手方向に配向するのが通例である。
As described above, the tuning-fork
音叉型振動片1を水晶Z板からウエットエッチングで加工する場合、フォトリソグラフィーの露光用マスクを前記圧電振動片の所望の外形形状に適合させて用意しても、水晶結晶面の向きによってエッチングレートの差により、音叉型振動片1の端縁にヒレと呼ばれる突起が残存し、所望の外形形状を得られないことがある。図3(A)は、隅部16を丸み付けした支持腕7と基部2との間に形成されるヒレ18を示している。ヒレ18は、水晶結晶面の向きに対応して異なる向きに、比較的緩やかな鈍角αで交差する2辺18a,18bを有する。
When the tuning fork
図3(B)は、支持腕7’の支持腕部9’と連結部11’とが、丸み付けしていない隅部16’を介して概ね直角に接続されている場合を示している。この場合、支持腕7’と基部2との間に形成されるヒレ18’は、90°に近い角度βで交差する2辺18a’,18b’を有する。そのため、図3(B)の場合には、ヒレ18’の2辺18a’,18b’が交差する部分に応力集中が起こり易く、落下等の衝撃で破損する虞がある。これに対し、本実施例では、ヒレ18の2辺18a,18bが交差する部分に応力集中が起こり難く、優れた耐衝撃性を発揮する。
FIG. 3B shows a case where the
図1に示すように、振動腕3,4の表裏主面には、溝部5,6の内面に第1励振電極19,20が形成され、前記振動腕の側面には第2励振電極21,22が形成されている。一方の前記振動腕の第1励振電極19及び第2励振電極21は、それぞれ他方の振動腕の第2励振電極22及び第1励振電極20と互いにクロス配線して接続されている。支持腕7,8の表面にはそれぞれ引出電極23,24が形成され、その一方23が第1励振電極21及び第2励振電極20と、他方24が第1励振電極19及び第2励振電極22と、それぞれ基部2上の配線を介して接続されている。
As shown in FIG. 1,
音叉型振動片1は、各支持腕部9,10の先端寄り即ち前記振動腕側の部分において、例えば導電性接着剤25,26を用いてパッケージ等の実装面に固定支持される。外部から引出電極23,24を介して音叉型振動片1に所定の電流を印加すると、振動腕3,4が所定の周波数で互いに接近離反する向きに屈曲振動する。本実施例では、基部2の端部2aと端部2bとの間に上述した大きさの断面減少部15を設けたことによって、屈曲振動する前記振動腕から基部2を介して支持腕7,8側に振動漏れが生じるのを有効に抑制することができる。
The tuning fork
図1の音叉型振動片1について、断面減少部15の長さLを変化させながら、そのCI値の評価実験を行った。ここで、音叉型振動片1の全長を2300μm、振動腕3,4の腕幅W1を100μm、その腕長さを1600μm、基部2の幅を250μm、その長さを700μm、前記支持腕の連結部11,12の幅を140μmとし、前記断面減少部の長さLを100μmから600μmまで100μm置きで変化させた。図4は、この評価実験の結果を示している。
With respect to the tuning-fork
同図から分かるように、音叉型振動片1のCI値は、長さL=200μmで急激に低下しかつそれ以降安定して概ね一定である。このように本実施例では、腕幅W1=100μmに対して、断面減少部15の長さL≧200μmの範囲でCI値を小さくすることができた。従って、本発明によれば、2×W1≦Lを満足するように断面減少部15を設けることによって、基部2から支持腕7,8への振動漏れを有効に防止し得ることを確認できた。
As can be seen from the figure, the CI value of the tuning-fork
断面減少部15の長さLを長くし過ぎると、音叉型振動片1の全長が長くなって小型化に反することになる。更に、落下衝撃を受けたとき、連結部11,12は応力が集中し易く、破損する虞がある。そのため、長さLは、L≦600μm=6×W1に上限を設定することが好ましい。また、基部2の両側部には、切欠き13,14の位置よりも端部2a側に少なくとも長さ100μm程度の、断面減少部15より広幅の部分を残すことができる。この広幅部分が振動漏れの防止に有効に作用していると考えられる。
If the length L of the
また、本実施例において、図2に示すように、基部2の端部2a側に残る前記広幅部分は、両振動腕3,4の外側の側辺よりも幅方向に張り出すように設けている。別の実施例では、前記広幅部分の両側部を振動腕3,4の外側の側辺と一致させ、前記振動腕の外側の側辺間の幅W2と同じ幅で設けることができる。いずれの場合にも、断面減少部15の幅W3を振動腕3,4の外側の側辺間の幅W2より狭く設定することによって、基部2から前記支持腕側への振動漏れを有効に抑制することができる。
Further, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the wide portion remaining on the
また、別の実施例では、非圧電材料を用いて音叉型振動片1を形成することができる。例えば、シリコン等の非圧電材料で音叉型振動片を形成し、その表面に該振動片を振動させるための駆動部として酸化亜鉛(ZnO)、窒化アルミニウム(AlN)等の圧電薄膜を形成した構造の振動子についても、本発明を同様に適用することができる。
In another embodiment, the tuning fork
基部2の前記断面減少部は、図1の切込み13,14以外の様々な形態によって設けることができる。図5(A),(B)に示す変形例では、断面減少部41が、基部2の両側部に沿って振動腕3,4との結合部である端部2aと支持腕9,10との結合部である端部2bとの間に、表裏両面から溝部42,43を凹設して薄肉部44,45を形成することによって設けられている。前記溝部は、例えばウエットエッチングにより加工することができる。本実施例では、溝部42,43が、それぞれ図1の切欠き13,14と平面的に同じ位置及び寸法で形成されている。別の実施例では、これらの溝部を本実施例とは異なる寸法又は形状に形成することができる。
The cross-sectional reduced portion of the
図6(A),(B)に示す別の変形例では、断面減少部51が、基部2の両側部に沿って端部2aと端部2bとの間に、多数の円形の貫通孔52,53を概ね一定間隔で連続的に形成することによって設けられている。前記貫通孔は、例えばウエットエッチングやイオンビームエッチング等のドライエッチング、レーザー照射等により加工することができる。本実施例の貫通孔52,53は、それぞれ図中想像線で示す図1の切欠き13,14に対応する領域内に位置するように形成されている。別の実施例では、これらの貫通孔を切欠き13,14の領域から幅方向にはみ出すように、又は平面的に隣り合う貫通孔同士が部分的に重なるように設けることができる。また、前記貫通孔に代えて、多数の有底孔により前記断面減少部を形成することもできる。
In another modification shown in FIGS. 6A and 6B, the
図7(A),(B)に示す更に別の変形例では、断面減少部61が、基部2の両側部に沿って端部2aと端部2bとの間を延在する貫通溝62,63によって設けられている。前記貫通溝は、例えばウエットエッチングやイオンビームエッチング等のドライエッチング等により加工することができる。本実施例の貫通溝62,63は、それぞれ図中想像線で示す図1の切欠き13,14に対応する領域内に位置するように形成されている。別の実施例では、これらの貫通孔を切欠き13,14の領域から幅方向にはみ出すように設けることができる。
In another modification shown in FIGS. 7A and 7B, the cross-sectionally reduced
上述した各実施例では、前記断面減少部を設けるために、切欠きや溝部、貫通孔又は貫通溝を基部2の両側部に左右対称に形成した。しかしながら、前記振動腕の延長方向に前記振動腕との結合部である端部2aと前記支持腕との結合部である端部2bとの間で基部の断面を減少させるものであれば、左右非対称であってもよい。
In each of the above-described embodiments, notches, grooves, through holes, or through grooves are formed symmetrically on both sides of the
図8は、図1の音叉型振動片1を搭載した振動子の実施例を示している。本実施例の音叉型振動子31は、音叉型振動片1を収容するために表面実装型のパッケージ32を備える。パッケージ32は、例えばセラミック薄板の積層構造からなる矩形箱状のベース33と、ガラス等からなる矩形平板状のリッド34とを有する。
FIG. 8 shows an embodiment of a vibrator on which the tuning fork
ベース33は、その内部に画定される空所の底面にマウント電極35が、音叉型振動片1の、上述した支持腕部9,10の先端寄りの部分に対応する位置に設けられている。音叉型振動片1は、前記各支持腕を対応するマウント電極35に整合させかつ導電性接着剤26で接着することにより、ベース33の内部に電気的に接続されかつ機械的に固定支持される。リッド34をベース33上端に気密に接合すると、前記音叉型振動片はパッケージ32内に気密に封止される。
In the
図9は、音叉型振動子31に下向きの衝撃が作用した場合に、音叉型振動片1に生じる変形を示している。支持腕8(7)を先端寄り、即ち基部2側でなく前記振動腕の先端側で固定することにより、音叉型振動片1は、長手方向に中央寄りの位置で支持される。従って、音叉型振動片1の支持腕8(7)は、導電性接着剤26(25)による固定位置を支点として、連結部12(11)側が下向きに撓む。これと同時に、前記連結部及び基部2側を支点として、振動腕4(3)が下向きに撓む。このように音叉型振動片1に作用した衝撃は、その相当部分が前記連結部及び基部2側の変形によって吸収されるから、振動腕4(3)の先端が大きく撓んでパッケージ32の内面に接触し、破損等することを防止することができる。
FIG. 9 shows the deformation that occurs in the tuning fork
しかし、音叉型振動片1は、断面減少部15の長さLを長くし過ぎると、外部から衝撃が作用したときに、前記支持腕の連結部11,12側及び/又は前記振動腕の撓みが大きくなり、より大きな応力が前記連結部に集中する虞がある。これを防止するためには、前記断面減少部の長さLを適当に選択する必要がある。本発明によれば、上述したように、長さLの上限をL≦600μm=6×W1に設定することが好ましい。これによって、音叉型振動子31は、落下等の衝撃に対する優れた耐衝撃性を発揮する。
However, if the tuning fork-
本発明は、上記実施例に限定されるものでなく、その技術的範囲内で様々な変形又は変更を加えて実施することができる。例えば、本発明は、基部から延出する振動腕を有するジャイロ素子等、基部から延出する振動腕を有する他の様々な屈曲振動片についても同様に適用することができる。また、本発明の屈曲振動片は、上記実施例以外の様々な構造のパッケージに搭載することができ、例えば発振回路を有する回路素子と組み合わせた発振器等、振動子以外の様々な振動デバイスに適用することができる。更に本発明の屈曲振動片は、発振回路を有する回路素子と組み合わせることによって、デジタル携帯電話、パーソナルコンピューター、電子時計、ビデオレコーダー、テレビ等の電子機器にタイミングデバイスとして広範に用いることができ、これら電子機器の動作特性の向上等に貢献させることができる。 The present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented with various modifications or changes within the technical scope thereof. For example, the present invention can be similarly applied to other various bending vibration pieces having a vibrating arm extending from the base, such as a gyro element having a vibrating arm extending from the base. Further, the flexural vibration piece of the present invention can be mounted on packages having various structures other than the above-described embodiments, and is applied to various vibration devices other than the vibrator, such as an oscillator combined with a circuit element having an oscillation circuit. can do. Furthermore, the bending vibration piece of the present invention can be widely used as a timing device in electronic devices such as digital mobile phones, personal computers, electronic watches, video recorders, and televisions by combining with circuit elements having an oscillation circuit. It can contribute to the improvement of the operating characteristics of electronic equipment.
1…音叉型振動片、2…基部、2a,2b…端部、3,4…振動腕、5,6…溝部、7,8…支持腕、9,10…支持腕部、11,12…連結部、13,14…切欠き、15,41,51,61…断面減少部、16,17…隅部、18…ヒレ、18a,18b…辺、19,20…第1励振電極、21,22…第2励振電極、23,24…引出電極、25,26…導電性接着剤、31…音叉型振動子、32…パッケージ、33…ベース、34…リッド、35…マウント電極、42,43…溝部、44,45…薄肉部、52,53…貫通孔、62,63…貫通溝。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
互いに表裏の関係にある第1主面と第2主面を有し、前記一対の振動腕が接続されている一方の端部、平面視で前記一方の端部とは反対側に配置されている他方の端部、及び前記一方の端部と前記他方の端部との間に設けられ、前記第1方向と交差する第2方向に沿った断面の面積が前記一方の端部よりも小さい領域を有する断面減少部、を含む基部と、
前記振動腕の前記延出方向に延出している支持腕部、及び前記他方の端部から延出し、前記支持腕部に接続している連結部を含む支持腕と、
を含み、
前記断面減少部の前記第1方向に沿った長さをL、
前記振動腕の前記第2方向に沿った幅をW1としたとき、
2×W1≦L≦6×W1
を満足し、
平面視で、前記一対の振動腕の互いに対向する内側の側辺とは反対側の外側の側辺間の前記第2方向に沿った幅をW2、
前記断面減少部の前記第2方向に沿った幅をW3としたとき、
W3<W2
を満足し、
前記断面減少部は、前記基部の前記一方の端部と前記他方の端部との間の第1方向に沿った両側部に、それぞれ、前記第1主面から前記第2主面に亘って貫通している切欠きを形成することによって設けられていることを特徴とする振動片。 A pair of vibrating arms that extend in a first direction,
One end portion having a first main surface and a second main surface that are in a front-back relationship with each other, the one end portion to which the pair of vibrating arms are connected, disposed on the side opposite to the one end portion in plan view The other end portion, and the cross-sectional area along the second direction that intersects the first direction is smaller than the one end portion, provided between the one end portion and the other end portion. A base including a reduced cross-section having a region;
A support arm including the extended support arms which extend in the direction of the vibrating arm, and pre SL extending from the other side of the end portion, a connecting portion connected to the support arms,
Including
The length along the first direction of the cross-section reduced portion is L,
When the width of the vibrating arm along the second direction is W1,
2 × W1 ≦ L ≦ 6 × W1
Satisfied ,
In a plan view, the width along the second direction between the outer sides on the opposite side to the inner sides facing each other of the pair of vibrating arms is W2,
When the width along the second direction of the cross-section reduced portion is W3,
W3 <W2
Satisfied,
The cross-section reducing portion extends from the first main surface to the second main surface on both side portions along the first direction between the one end portion and the other end portion of the base portion, respectively. A vibrating piece, which is provided by forming a notch therethrough .
前記長さLは、200μm≦L≦600μmを満足することを特徴とする振動片。 In claim 1,
The length L satisfies 200 μm ≦ L ≦ 600 μm .
前記一方の端部は、平面視で、前記第2方向に沿って前記断面減少部より突出している広幅部分を含むことを特徴とする振動片。 In claim 1 or 2,
The one end portion includes a wide portion protruding from the cross-sectionally reduced portion along the second direction in a plan view .
前記支持腕部と前記連結部とが接続されている接続領域の前記基部側の主面上の隅部に曲線を含むことを特徴とする振動片。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
Resonator element, characterized in that it comprises a curve corners on the main surface of the base side of the connecting region before and Symbol support arm portion and the connecting portion is connected.
平面視で、前記隅部と前記基部との間にヒレを有し、 In plan view, it has a fin between the corner and the base,
前記ヒレの前記隅部とは反対側の外縁は2つの辺を含み、 The outer edge of the fin opposite to the corner includes two sides,
前記2つの辺で挟まれている角部の角度は鈍角であることを特徴とする振動片。 The resonator element according to claim 1, wherein an angle of a corner portion sandwiched between the two sides is an obtuse angle.
前記振動片が収容されているパッケージと、
を備えていることを特徴とする振動デバイス。 A vibrating piece according to any one of claims 1 to 5 ,
A package containing the resonator element;
A vibration device comprising:
前記支持腕が、前記パッケージに取り付けられていることを特徴とする振動デバイス。 In claim 6 ,
The vibration device, wherein the support arm is attached to the package.
回路と、
を備えていることを特徴とする振動デバイス。 A vibrating piece according to any one of claims 1 to 5 ,
Circuit,
A vibration device comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010237956A JP5652122B2 (en) | 2009-12-25 | 2010-10-22 | Vibrating piece, vibrating device and electronic device |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009296144 | 2009-12-25 | ||
JP2009296144 | 2009-12-25 | ||
JP2010237956A JP5652122B2 (en) | 2009-12-25 | 2010-10-22 | Vibrating piece, vibrating device and electronic device |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011151780A JP2011151780A (en) | 2011-08-04 |
JP2011151780A5 JP2011151780A5 (en) | 2013-12-05 |
JP5652122B2 true JP5652122B2 (en) | 2015-01-14 |
Family
ID=44538332
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010237956A Expired - Fee Related JP5652122B2 (en) | 2009-12-25 | 2010-10-22 | Vibrating piece, vibrating device and electronic device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5652122B2 (en) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5085679B2 (en) * | 2010-03-15 | 2012-11-28 | 日本電波工業株式会社 | Piezoelectric vibrating piece and piezoelectric device |
JP5793387B2 (en) * | 2011-09-30 | 2015-10-14 | エスアイアイ・クリスタルテクノロジー株式会社 | Piezoelectric vibrating piece, piezoelectric vibrator, oscillator, electronic device, and radio timepiece |
JP5912051B2 (en) * | 2012-02-20 | 2016-04-27 | エスアイアイ・クリスタルテクノロジー株式会社 | Piezoelectric vibrator, piezoelectric vibrator, oscillator, electronic device and radio clock |
JP6375611B2 (en) | 2013-11-16 | 2018-08-22 | セイコーエプソン株式会社 | Vibrating piece, vibrator, oscillator, electronic device and moving object |
JP6322400B2 (en) * | 2013-12-03 | 2018-05-09 | エスアイアイ・クリスタルテクノロジー株式会社 | Piezoelectric vibrating piece, method for manufacturing piezoelectric vibrating piece, and piezoelectric vibrator |
JP6450551B2 (en) * | 2014-09-30 | 2019-01-09 | エスアイアイ・クリスタルテクノロジー株式会社 | Piezoelectric vibrator element and piezoelectric vibrator |
WO2018212188A1 (en) * | 2017-05-18 | 2018-11-22 | 株式会社村田製作所 | Piezoelectric vibration element |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61187411A (en) * | 1985-02-14 | 1986-08-21 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Tuning fork type crystal resonator |
JP2004260718A (en) * | 2003-02-27 | 2004-09-16 | Seiko Epson Corp | Tuning fork type vibration pieces, manufacturing method of tuning fork type vibration pieces, and piezoelectric device |
JP4389924B2 (en) * | 2006-11-07 | 2009-12-24 | エプソントヨコム株式会社 | Piezoelectric device |
JP5062413B2 (en) * | 2007-11-08 | 2012-10-31 | セイコーエプソン株式会社 | Tuning fork type piezoelectric resonator element and tuning fork type piezoelectric vibrator |
-
2010
- 2010-10-22 JP JP2010237956A patent/JP5652122B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011151780A (en) | 2011-08-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8665032B2 (en) | Flexural mode resonator element, resonating device, and electronic apparatus | |
JP4211578B2 (en) | Piezoelectric vibrating piece, manufacturing method thereof, piezoelectric device, mobile phone device using piezoelectric device, and electronic apparatus using piezoelectric device | |
US8552624B2 (en) | Impact resistance vibrating reed, vibrator, oscillator, and electronic device | |
JP4415389B2 (en) | Piezoelectric device | |
JP5652122B2 (en) | Vibrating piece, vibrating device and electronic device | |
JP2004200917A (en) | Piezoelectric vibrating piece, piezoelectric device employing the same, cellular telephone device employing the piezoelectric device, and electronic equipment employing the piezoelectric device | |
JP5565163B2 (en) | Vibrating piece, vibrator, oscillator, and electronic device | |
JP2009065270A (en) | Mesa type vibrating piece and mesa type vibrating device | |
JP4879963B2 (en) | Piezoelectric vibrating piece, piezoelectric vibrator and piezoelectric oscillator | |
JP2006270177A (en) | Piezoelectric vibration reed and piezoelectric device | |
JP5789913B2 (en) | Tuning fork type piezoelectric vibrating piece and piezoelectric device | |
JP5789914B2 (en) | Tuning fork type piezoelectric vibrating piece and piezoelectric device | |
JP2005151423A (en) | Piezoelectric vibration chip and piezoelectric device and method of manufacturing them, and mobile telephone apparatus using piezoelectric device, and electronic apparatus using piezoelectric device | |
JP5565158B2 (en) | Vibrating piece, vibrator, oscillator, and electronic device | |
JP2006094154A (en) | Piezoelectric vibration chip and piezoelectric device | |
JP5533213B2 (en) | Vibrating piece, vibrator and oscillator | |
JP5671821B2 (en) | Vibrating piece and device | |
JP2005123828A (en) | Tuning-fork piezo-electric oscillation piece and piezo-electric device | |
JP2012028899A (en) | Vibration piece, vibrator, and oscillator | |
JP4900489B2 (en) | Tuning fork type piezoelectric vibrator | |
JP4508204B2 (en) | Tuning fork type piezoelectric vibrator | |
JP5621285B2 (en) | Vibrating piece, vibrator and oscillator | |
JP4020031B2 (en) | Piezoelectric vibrating piece, piezoelectric device using the piezoelectric vibrating piece, mobile phone device using the piezoelectric device, and electronic equipment using the piezoelectric device | |
JP5732903B2 (en) | Vibration element, vibrator, oscillator, gyro sensor and electronic equipment | |
JP4222288B2 (en) | Piezoelectric vibrating piece and piezoelectric device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20120726 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131018 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20131018 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140530 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140610 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140808 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20140808 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140811 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20141021 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20141103 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5652122 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |