JP5751359B2 - Vibrators, oscillators, gyros and electronic equipment - Google Patents
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Description
本発明は、様々な電子機器に使用される圧電振動子、圧電発振器等の圧電デバイスに関し、特に圧電振動片を収容したパッケージを気密に封止する表面実装型の圧電デバイスに関する。 The present invention relates to piezoelectric devices such as piezoelectric vibrators and piezoelectric oscillators used in various electronic devices, and more particularly to a surface-mount type piezoelectric device that hermetically seals a package containing a piezoelectric vibrating piece.
従来、圧電デバイスは、回路基板等への実装に適した表面実装型のものが多く使用されている。一般に表面実装型の圧電デバイスは、セラミック等の絶縁材料からなる薄い箱型のベースとこれに接合される平板状のリッドとからなり、内部に圧電振動片を実装して気密に封止するパッケージ構造を採用する。また、圧電デバイスは、最近の電子機器の小型化、薄型化に伴い、より一層の小型化・薄型化が要求されている。 Conventionally, many surface-mount type piezoelectric devices suitable for mounting on a circuit board or the like have been used. Generally, a surface-mount type piezoelectric device consists of a thin box-type base made of an insulating material such as ceramic and a flat lid joined to the base, and a package in which a piezoelectric vibrating piece is mounted and hermetically sealed. Adopt structure. In addition, piezoelectric devices are required to be further reduced in size and thickness in accordance with recent downsizing and thinning of electronic devices.
圧電デバイスを小型化するために、基端部から平行に延出する1対の振動腕と、該基端部から振動腕と平行に延出しかつ励振電極からの引出電極を設けた支持腕とを有する音叉型の圧電振動片が知られている(例えば、特許文献1を参照)。矩形薄板の振動部を有する厚み滑り振動モードの圧電振動片も、同様に振動部の基端からそれと平行に延出しかつ励振電極からの引出電極を設けた支持腕を備えた構造が知られている(例えば、特許文献2を参照)。 In order to reduce the size of the piezoelectric device, a pair of vibrating arms extending in parallel from the base end, and a support arm extending in parallel with the vibrating arm from the base end and provided with an extraction electrode from the excitation electrode, A tuning-fork type piezoelectric vibrating piece having the following is known (see, for example, Patent Document 1). A thickness-shear vibration mode piezoelectric vibrating piece having a vibrating part of a rectangular thin plate is also known to have a structure including a support arm that extends in parallel to the base end of the vibrating part and is provided with an extraction electrode from the excitation electrode. (For example, refer to Patent Document 2).
これらの圧電振動片は、支持腕において導電性接着剤でパッケージのマウント電極に固着することにより、電気的に接続すると同時に機械的に固定支持される。従って、圧電振動片をその基端部で導電性接着剤により片持ちに固定支持する従前の構造に比して、長手方向に基端部の寸法が小さくなるので、その分圧電振動片及び圧電デバイスを小型化することができる。 These piezoelectric vibrating reeds are mechanically fixed and supported at the same time as being electrically connected by being fixed to the mount electrode of the package with a conductive adhesive on the support arm. Accordingly, the size of the base end portion is reduced in the longitudinal direction as compared with the conventional structure in which the piezoelectric vibration piece is fixedly supported by the conductive adhesive at the base end portion. The device can be miniaturized.
通常圧電振動片の支持腕は、圧電振動片をバランスよく固定するという点において、振動腕または振動部の両側に1つずつ設けられる。また支持腕は、振動腕または振動部の片側に1つだけ設け、該支持腕と基端部とにおいてパッケージに固定することも可能である(例えば、特許文献3を参照)。 Usually, one support arm of the piezoelectric vibrating piece is provided on each side of the vibrating arm or the vibrating portion in that the piezoelectric vibrating piece is fixed in a balanced manner. It is also possible to provide only one support arm on one side of the vibrating arm or the vibrating portion and fix the supporting arm and the base end portion to the package (see, for example, Patent Document 3).
更に音叉型の圧電振動片は、振動腕の先端にその幅を拡大した錘部を形成することにより、振動腕を短くして振動片全体を長手方向に小型化することができる(例えば、特許文献4を参照)。この幅広の錘部によって、高次振動モードの発生を抑制し、振動周波数の安定性を得ることができる。 Furthermore, the tuning-fork type piezoelectric vibrating piece can be reduced in size in the longitudinal direction by shortening the vibrating arm by forming a weight portion having an enlarged width at the tip of the vibrating arm (for example, a patent (Ref. 4). By this wide weight portion, it is possible to suppress the generation of the higher-order vibration mode and to obtain the stability of the vibration frequency.
また、表面実装型の圧電デバイスには、リッドとベースとの接合時に封止材から発生するガスや水分を排出しかつ/又は内部を所望の真空状態又は雰囲気に封止するために、予め外部と連通する封止孔を設け、これをリッドとベースとの接合後に閉塞するパッケージ構造が使用されている。パッケージの封止孔は、多くの場合、セラミック材料の薄板を積層した構造のベースに設けられる(例えば、特許文献2,3,5を参照)が、平板状のリッドに設けることもできる(例えば、特許文献6を参照)。
Further, the surface-mount type piezoelectric device is preliminarily provided with an external device in order to discharge gas and moisture generated from the sealing material at the time of joining the lid and the base and / or seal the inside to a desired vacuum state or atmosphere. A package structure is used in which a sealing hole communicating with the lid and the lid is closed after the lid and the base are joined. In many cases, the sealing hole of the package is provided in a base having a structure in which thin plates of ceramic material are laminated (see, for example,
パッケージの封止孔は、その中に置いた低融点金属からなる球状、ペレット状の封止材にレーザビーム又はハロゲンランプ等を照射し、瞬間的に加熱溶融させて閉塞する。このとき、封止材がパッケージ内に落下しないように、封止孔は内側の開口径を外側の開口径よりも小さくすることが好ましい。このような封止孔は、ベースがセラミック薄板の積層構造からなる場合、その底板を構成するセラミック薄板に設けた大径孔と、その上に積層されるセラミック薄板に設けた小径孔とを同心に配置することにより、段差付きの2層構造に形成される。また、金属平板からなるリッドには、ポンチ等の治具を用いて下向きの凸部を形成しかつその中心に貫通孔を開設することによって、封止孔を形成することができる。 The sealing hole of the package is closed by irradiating a spherical or pellet-shaped sealing material made of a low melting point metal placed therein with a laser beam or a halogen lamp, etc., and instantaneously heating and melting the sealing material. At this time, it is preferable to make the inner opening diameter of the sealing hole smaller than the outer opening diameter so that the sealing material does not fall into the package. When such a sealing hole has a laminated structure of ceramic thin plates, the large diameter hole provided in the ceramic thin plate constituting the bottom plate and the small diameter hole provided in the ceramic thin plate laminated thereon are concentric. By disposing in, a two-layer structure with a step is formed. Also, a lid made of a metal flat plate can be formed with a sealing hole by forming a downward convex portion using a jig such as a punch and opening a through hole at the center thereof.
上述した従来技術の封止孔は、パッケージのベースまたはリッドのいずれに設ける場合も、パッケージの平面寸法を小型化するように、これらを平面視したときに圧電振動片と重なるように配置される。特に封止孔を圧電振動片の励振電極と重なる位置に設けた場合には、リッドをベースに接合した後に、外部から封止孔を介してレーザ光等を照射して励振電極を部分的に除去することによって、圧電振動片の振動周波数を微調整することができる。 When the above-described conventional sealing holes are provided in either the base or the lid of the package, they are arranged so as to overlap the piezoelectric vibrating reed when viewed in plan so as to reduce the planar size of the package. . In particular, when the sealing hole is provided at a position overlapping the excitation electrode of the piezoelectric vibrating piece, after the lid is joined to the base, the excitation electrode is partially irradiated by irradiating laser light or the like from the outside through the sealing hole. By removing, the vibration frequency of the piezoelectric vibrating piece can be finely adjusted.
しかしながら、上述したように封止孔をベースに設けかつ圧電振動片と重なるように配置したパッケージは、ベースの底板部分を少なくとも少なくとも2層の積層構造にする必要がある。更に、封止孔の内側開口と圧電振動片との間に隙間を設けなければならない。そのため、パッケージをそれ以上薄型化・低背化することが困難である。同様に、封止孔をリッドに設けた場合も、リッド内面の凸部と圧電振動片との間に隙間を設けなければならず、パッケージの薄型化・低背化が制限される。 However, as described above, the package in which the sealing hole is provided in the base and is arranged so as to overlap the piezoelectric vibrating piece needs to have a laminated structure of at least two layers on the bottom plate portion of the base. Furthermore, a gap must be provided between the inner opening of the sealing hole and the piezoelectric vibrating piece. Therefore, it is difficult to further reduce the thickness and height of the package. Similarly, when the sealing hole is provided in the lid, a gap must be provided between the convex portion on the inner surface of the lid and the piezoelectric vibrating piece, which limits the reduction in thickness and height of the package.
そこで本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ベースまたはリッドに封止孔を有する表面実装型のパッケージを備える圧電デバイスにおいて、その小型化及び低背化を同時に実現することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to reduce the size and height of a piezoelectric device including a surface mount type package having a sealing hole in a base or a lid. It is to realize at the same time.
本発明は、上記目的を達成するために、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。
本発明のある実施形態に係る振動子は、振動部と、前記振動部の基端部から延出しかつ振動部の両側に沿って配置された第1支持部及び第2支持部と、を含む振動片と、ベース及び前記ベースに接合されているリッドを含み、内部に前記振動片が取り付けられているパッケージと、前記内部及び前記パッケージの外部を連通するように設けられ、封止材により閉塞されている脱気孔と、を含み、前記第1支持部及び前記第2支持部は前記ベースに取り付けられ、前記第1支持部の前記基端部から延出する方向の長さは、前記第2支持部の前記基端部から延出する方向の長さよりも短く、前記封止材は、平面視で前記振動片と重ならないように前記第2支持部よりも前記第1支持部側に配置されていることを特徴とする。
本発明のある別の実施形態に係る振動子は、前記ベースは有底の凹部が設けられ、前記リッドは前記凹部の開口部を塞ぎ、前記振動片が前記凹部の内部に取り付けられていることを特徴とする。
本発明のある別の実施形態に係る振動子は、前記凹部の内壁は、前記内部側に突出している凸部を含み、平面視で、前記封止材は、前記凸部に配置されていることを特徴とする。
本発明のある別の実施形態に係る振動子は、前記第1支持部は、平面視で、前記振動部の一方の側に沿って配置され、前記第2支持部は、平面視で、前記振動部の他方の側に沿って配置され、前記凸部は、平面視で、前記第1支持部の延びる方向に沿って前記第1支持部の先端よりも先に配置されていることを特徴とする。
本発明のある別の実施形態に係る振動子は、前記振動部は、平面視で、前記第1支持部よりも前記第2支持部に近くなるように配置されていることを特徴とする。
本発明のある別の実施形態に係る振動子は、前記振動部が、屈曲振動で振動する振動腕であることを特徴とする。
本発明のある別の実施形態に係る振動子は、前記振動腕が、その先端に錘部を含むことを特徴とする。
本発明のある別の実施形態に係る振動子は、前記振動部が、厚み滑り振動で振動することを特徴とする。
本発明のある別の実施形態に係る発振器は、前記振動子を備えていることを特徴とする。
本発明のある別の実施形態に係るジャイロは、前記振動子を備えていることを特徴とする。
本発明のある別の実施形態に係る電子機器は、前記振動子を備えていることを特徴とする。
[適用例1]圧電振動片と、該圧電振動片を気密に封止するパッケージとを備え、圧電振動片が、振動部と、該振動部の基端部から延出しかつ振動部の両側に沿って配置された第1及び第2支持腕とを有し、パッケージが、絶縁材料からなる箱型のベースと、該ベースの上部に接合される平板状のリッドと、ベースとリッドとにより画定されてその内部に圧電振動片を収容するためのキャビティと、ベース又はリッドからキャビティの内部に突出する凸部と、該凸部を貫通してキャビティの内部及びパッケージの外面に開口する封止孔とを有し、圧電振動片が、第1及び第2支持腕においてキャビティの底面に固定支持され、封止孔が封止材により気密に閉塞され、第1支持腕の長さが第2支持腕の長さより短く、凸部が、平面的に見て圧電振動片と重ならないように、第1支持腕の延長方向に該第1支持腕の先端寄りも先に位置しかつ圧電振動片の長さ方向において第2支持腕と少なくとも部分的に重なる範囲に設けられていることを特徴とする圧電デバイス。
In order to achieve the above object, the present invention can be realized as the following forms or application examples.
A vibrator according to an embodiment of the present invention includes a vibration part, and a first support part and a second support part that extend from a base end part of the vibration part and are arranged along both sides of the vibration part. A vibration piece, including a base and a lid joined to the base, the package having the vibration piece attached to the inside, and the inside and the outside of the package are provided to communicate with each other and sealed with a sealing material The first support part and the second support part are attached to the base, and the length of the first support part in the direction extending from the base end part is the first support part. 2 shorter than the length of the support portion in the direction extending from the base end portion, and the sealing material is closer to the first support portion than the second support portion so as not to overlap the vibration piece in plan view. It is arranged.
In a vibrator according to another embodiment of the present invention, the base is provided with a bottomed recess, the lid closes an opening of the recess, and the vibrating piece is attached to the inside of the recess. It is characterized by.
In the vibrator according to another embodiment of the present invention, the inner wall of the concave portion includes a convex portion protruding toward the inner side, and the sealing material is disposed on the convex portion in plan view. It is characterized by that.
In the vibrator according to another embodiment of the present invention, the first support portion is disposed along one side of the vibration portion in a plan view, and the second support portion is in the plan view. It is arranged along the other side of the vibration part, and the convex part is arranged ahead of the tip of the first support part along the extending direction of the first support part in plan view. And
A vibrator according to another embodiment of the present invention is characterized in that the vibration part is arranged closer to the second support part than the first support part in a plan view.
A vibrator according to another embodiment of the present invention is characterized in that the vibrating section is a vibrating arm that vibrates by bending vibration.
A vibrator according to another embodiment of the present invention is characterized in that the vibrating arm includes a weight portion at a tip thereof.
A vibrator according to another embodiment of the present invention is characterized in that the vibration section vibrates by thickness shear vibration.
An oscillator according to another embodiment of the present invention includes the vibrator.
A gyro according to another embodiment of the present invention includes the vibrator.
An electronic apparatus according to another embodiment of the present invention includes the vibrator.
[Application Example 1] A piezoelectric vibrating piece and a package for hermetically sealing the piezoelectric vibrating piece are provided, and the piezoelectric vibrating piece extends from the vibrating portion and a base end portion of the vibrating portion and on both sides of the vibrating portion. A package having a first base plate and a second base arm, and a package defined by a box-shaped base made of an insulating material, a flat lid joined to the top of the base, and the base and the lid. A cavity for accommodating the piezoelectric vibrating piece therein, a protrusion projecting into the cavity from the base or lid, and a sealing hole penetrating the protrusion and opening in the cavity and on the outer surface of the package The piezoelectric vibrating piece is fixedly supported on the bottom surface of the cavity in the first and second support arms, the sealing hole is hermetically closed by the sealing material, and the length of the first support arm is the second support. It is shorter than the length of the arm, and the convex part is piezoelectric in plan view. In a range where the tip end of the first support arm is located further in the extension direction of the first support arm and at least partially overlaps the second support arm in the length direction of the piezoelectric vibrating piece so as not to overlap the moving piece. A piezoelectric device characterized by being provided.
このように振動部の両側に設けられる支持腕の一方を他方より短くすることによって、キャビティ内部に圧電振動片と重ならない平面スペースを確保し、この平面スペースに凸部を設けて封止孔を開設することによって、パッケージを低背化しかつ平面的に小型化することができる。 Thus, by making one of the support arms provided on both sides of the vibration part shorter than the other, a plane space that does not overlap with the piezoelectric vibrating piece is secured inside the cavity, and a convex portion is provided in this plane space to provide a sealing hole. By opening, the package can be reduced in height and downsized in plan.
[適用例2]前記圧電振動片の幅方向において、前記振動部が短い前記第1支持腕よりも長い前記第2支持腕に近くなるように配置されていることを特徴とする圧電デバイス。Application Example 2 A piezoelectric device characterized in that, in the width direction of the piezoelectric vibrating piece, the vibrating portion is arranged so as to be closer to the second support arm that is longer than the short first support arm.
これにより、圧電振動片の重心位置が第1支持腕よりも第2支持腕に近くなるので、圧電振動片をよりバランス良く支持することができ、圧電振動片の振動漏れを防止して、より一層振動の安定性を図ることができる。As a result, the position of the center of gravity of the piezoelectric vibrating piece is closer to the second supporting arm than the first supporting arm, so that the piezoelectric vibrating piece can be supported in a more balanced manner, preventing vibration leakage of the piezoelectric vibrating piece, Further vibration stability can be achieved.
[適用例3]前記ベースが複数の絶縁材料板の積層構造により箱型に形成され、前記キャビティの底面が第1の絶縁材料板により画定され、かつ凸部が第1の絶縁材料板に積層される第2の絶縁材料板によりそれぞれ画定され、第1の絶縁材料板に形成された大孔部と該大孔部に連続するように第2の絶縁材料板に形成された小孔部とによって、前記封止孔がその内側に段差を有するように形成されることを特徴とする圧電デバイス。Application Example 3 The base is formed in a box shape by a laminated structure of a plurality of insulating material plates, the bottom surface of the cavity is defined by a first insulating material plate, and the convex portion is laminated on the first insulating material plate. A large hole portion formed in the first insulating material plate and a small hole portion formed in the second insulating material plate so as to be continuous with the large hole portion. The piezoelectric device is characterized in that the sealing hole is formed to have a step inside.
このように、その中に球状、ペレット状の封止材を置くために段差付きの封止孔を有するベースを、最少2枚の絶縁材料板からなる積層構造とすることができるので、パッケージの低背化に有利である。In this way, since the base having a stepped sealing hole for placing a spherical or pellet-shaped sealing material therein can be made into a laminated structure composed of a minimum of two insulating material plates, It is advantageous for low profile.
[適用例4]前記リッドが凸部を有し、該凸部の封止孔がリッドの外面からキャビティに向けてテーパを付した傾斜面を有することを特徴とする圧電デバイス。Application Example 4 The piezoelectric device, wherein the lid has a convex portion, and the sealing hole of the convex portion has an inclined surface tapered from the outer surface of the lid toward the cavity.
これにより、同様にレーザビーム又はハロゲンランプ等の照射により加熱溶融させる球状、ペレット状の封止材を、封止孔の傾斜面にキャビティ内に落下しないように置くことができる。Accordingly, a spherical or pellet-shaped sealing material that is similarly heated and melted by irradiation with a laser beam or a halogen lamp can be placed on the inclined surface of the sealing hole so as not to fall into the cavity.
[適用例5]前記振動部がその基端部から平行に延出して屈曲振動する少なくとも1対の振動腕を有する音叉型の圧電振動片を備えることを特徴とする圧電デバイス。Application Example 5 A piezoelectric device comprising a tuning fork-type piezoelectric vibrating piece having at least one pair of vibrating arms that extend in parallel from the base end portion thereof and bend and vibrate.
[適用例6]前記振動腕がその先端に幅広の錘部を有することを特徴とする圧電デバイス。Application Example 6 A piezoelectric device characterized in that the vibrating arm has a wide weight portion at the tip thereof.
これにより、振動腕を短くしても、高次振動モードの発生を抑制して振動周波数の安定性を得られるので、圧電振動片全体を長手方向に小型化することができる。Thereby, even if the vibrating arm is shortened, the generation of the higher-order vibration mode is suppressed and the stability of the vibration frequency can be obtained, so that the entire piezoelectric vibrating piece can be downsized in the longitudinal direction.
[適用例7]前記振動部が矩形平板からなる厚み滑り振動の圧電振動片を有することを特徴とする圧電デバイス。Application Example 7 A piezoelectric device characterized in that the vibration part has a thickness-vibration piezoelectric vibration piece made of a rectangular flat plate.
[適用例8]前記圧電振動片が、前記第1及び第2支持腕に加えて、更にその基端部において前記キャビティの底面に固定されることを特徴とする圧電デバイス。Application Example 8 In the piezoelectric device, the piezoelectric vibrating piece is fixed to the bottom surface of the cavity at the base end portion in addition to the first and second support arms.
これにより、より安定して確実に支持することができる。Thereby, it can support more stably and reliably.
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。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1(A)〜(C)は、本発明による圧電デバイスの第1実施例を示している。第1実施例の圧電振動子1は、音叉型圧電振動片2を内部に気密に封止するパッケージ3を備える。パッケージ3は、セラミック材料からなる箱型のベース4と平坦な矩形薄板のリッド5とを有する。ベース4は、矩形平板状をなす下側のセラミックス薄板6と矩形枠状をなす上側のセラミックス薄板7とを積層することにより、その内部に圧電振動片2を収容するためのキャビティが画定される。リッド5は、封止材8によりベース4の上端面に気密に接合される。
1A to 1C show a first embodiment of a piezoelectric device according to the present invention. The
リッド5は、コバール、42アロイ、SUS等の金属材料、ガラス、シリコン、水晶、セラミック等の絶縁材料で形成される。リッド5が金属材料の場合、封止材8としてコバール等からなるシームリングや、銀ろう、はんだ等のろう材を用いることができる。リッド5がガラス、シリコン、水晶、セラミック等の場合には、低融点ガラスや接着剤を封止材8に用いることができる。
The
圧電振動片2は、基端部9と、該基端部から長さ方向に互いに平行に延出する1対の振動腕10,11とを有する。各振動腕は、その先端にそれぞれ幅広の錘部10a,11aを有する。前記錘部によって、前記振動腕はその長さを短くしても、高次振動モードの発生を抑制して振動周波数の安定性を得られ、圧電振動片2全体を長手方向に小型化することができる。本実施例の振動腕10,11は、その幅が全長に亘って一定である。別の実施例では、前記振動腕の幅が基端側から先端に向けて先細に狭くなるように形成することができる。
The piezoelectric vibrating
更に圧電振動片2は、その幅方向の両側に配置されかつ基端部9の両側の連結部分12,13に結合された第1支持腕14と第2支持腕15とを有する。第1及び第2支持腕14,15は、それぞれ前記連結部分から前記振動腕の両側に沿って該振動腕と略平行に延出する。第2支持腕15が振動腕11の錘部11a付近まで延長する長さを有するのに対し、第1支持腕14は第2支持腕15の半分位の長さに短く形成されている。
Further, the piezoelectric vibrating
ベース4の前記キャビティ底面には、実装した圧電振動片2の第1支持腕14の先端部分に概ね対応する位置、及び第2支持腕15の先端部分と中間部分とにそれぞれ概ね対応する位置にマウント電極16〜18が設けられている。圧電振動片2は、第1支持腕14の先端部分、第2支持腕15の先端部分及び中間部分をそれぞれ対応するマウント電極16〜18に導電性接着剤19〜21で固着する。これにより、前記圧電振動片は、振動腕10,11の励振電極(図示せず)から基端部9を介して第1、第2支持腕14,15に配線された引出電極(図示せず)を電気的に接続すると同時に、機械的に固定支持されている。
The bottom surface of the cavity of the
更にベース4には、前記キャビティ底面から上向きに突出する凸部7aが設けられている。凸部7aには、前記キャビティの内部をパッケージ3の外部に連通する封止孔22が形成されている。封止孔22は、Au−Sn、はんだ等の適当な封止材23で気密に閉塞されている。
Further, the
図1(B)、(C)に示すように、凸部7aは、ベース4を構成する矩形枠状の上側セラミックス薄板7から前記キャビティの内側に延出する部分によって形成されている。封止孔22は、前記キャビティの底面を画定する下側セラミックス薄板6を貫通する大孔部22aと、上側セラミックス薄板7の前記延出部分を貫通する小孔部22bとを同心に連続して配置することにより、その内部に段差を有するように形成される。この段差によって、封止孔22を封止する際に、該封止孔の中に球状、ペレット状の封止材をキャビティ内に落下しないように置き、真空雰囲気中でレーザビーム又はハロゲンランプ等の照射により加熱溶融させることができる。
As shown in FIGS. 1B and 1C, the
凸部7aは、短い第1支持腕14の先端と隣接する振動腕10の錘部10aとの間に画定される平面スペースに配置される。このように凸部7aは、平面的に見て圧電振動片2と重ならないように、更に前記第1支持腕の延長方向に該第1支持腕の先端よりも先に位置し、かつ圧電振動片2の長さ方向において前記第2支持腕と少なくとも部分的に重なる範囲に設ける。これによって、パッケージ3を低背化しかつ平面的に小型化することができる。特に、ベース4を最少2枚のセラミック薄板からなる積層構造とすることができるので、パッケージ3を低背化するのに有利である。
The
また、本実施例において、圧電振動片2は、その幅方向に基端部9の第2支持腕15との連結部分13を第1支持腕14との連結部分12よりも短くして、振動腕10,11からなる振動部が前記第1支持腕よりも前記第2支持腕に近く位置するように配置されている。これにより、圧電振動片2の重心位置が第1支持腕14よりも第2支持腕15に近くなるので、圧電振動片をよりバランス良く支持することができる。従って、圧電振動片2の振動漏れを有効に防止して、より一層振動の安定性を図ることができる。
In the present embodiment, the piezoelectric vibrating
図2(A)〜(C)は、本発明による圧電デバイスの第2実施例を示している。第2実施例の圧電振動子31は、音叉型圧電振動片32を内部に気密に封止するパッケージ33を備える。パッケージ33は、セラミック材料からなる箱型のベース34と平坦な矩形薄板のリッド35とを有する。ベース34は、第1実施例のベース4と同様に、矩形平板状の下側セラミックス薄板36と矩形枠状の上側セラミックス薄板37とを積層することにより、その内部に圧電振動片32を収容するためのキャビティが画定される。
2A to 2C show a second embodiment of the piezoelectric device according to the present invention. The
圧電振動片32は、第1実施例の圧電振動片2と全く同一の構成を有しかつ同様にしてベース34に固定支持されるので、それ以上の説明を省略する。
The piezoelectric vibrating
リッド35は、封止材38によりベース34の上端面に気密に接合される。本実施例のリッド35は、コバール、42アロイ、SUS等の金属材料で形成されている。封止材38には、コバール等からなるシームリングや、銀ろう、はんだ等のろう材を用いることができる。
The
リッド35には、その内面から前記キャビティ内に下向きに突出する凸部39が設けられている。凸部39の中心には、前記キャビティの内部をパッケージ33の外部に連通する封止孔40が形成されている。封止孔40は、Au−Sn、はんだ等の適当な封止材41で気密に閉塞されている。
The
図2(B)、(C)に示すように、凸部39は下向きの円錘形状に形成され、封止孔40は、リッド35の外面から前記キャビティに向けてテーパを付した傾斜面を有する。この傾斜面によって、封止孔40を封止する際に、該封止孔の中に球状、ペレット状の封止材をキャビティ内に落下しないように置き、真空雰囲気中でレーザビーム又はハロゲンランプ等の照射により加熱溶融させることができる。このような凸部39及び封止孔40は、例えばポンチ等の治具を用いて形成することができる。
As shown in FIGS. 2 (B) and 2 (C), the
凸部39は、短い第1支持腕14の先端と隣接する振動腕10の錘部10aとの間に画定される平面スペースに配置される。このように凸部39は、平面的に見て圧電振動片32と重ならないように、更に前記第1支持腕の延長方向に該第1振動腕の先端よりも先に位置し、かつ圧電振動片32の長さ方向において前記第2支持腕と少なくとも部分的に重なる範囲に設ける。これによって、パッケージ33を低背化しかつ平面的に小型化することができる。
The
図3(A),(B)は、本発明による圧電デバイスの第3実施例を示している。第3実施例の圧電振動子51は、厚み滑り振動モードの圧電振動片52を内部に気密に封止するパッケージ3を備える。パッケージ3は、第1実施例のパッケージと全く同一の構成を有するので、それ以上の説明を省略する。
3A and 3B show a third embodiment of the piezoelectric device according to the present invention. The
圧電振動片52は、基端部53と、該基端部から長さ方向に延出する矩形平板状の振動部54とを有する。更に圧電振動片52は、その幅方向の両側に配置されかつ基端部53の両側の連結部分55,56に結合された第1支持腕57と第2支持腕58とを有する。第1及び第2支持腕57,58は、それぞれ前記連結部分から前記振動部の両側に沿ってそれと略平行に延出する。第1支持腕57は、第2支持腕58の半分位の長さに短く形成されている。
The piezoelectric vibrating
パッケージ3は第1実施例のパッケージと同一の構成を有する。本実施例では、ベース4に設けられる凸部7aが、平面的に圧電振動片52と重ならないように、短い第1支持腕57の延長方向に該第1振動腕の先端よりも先に位置し、かつ前記圧電振動片の長さ方向において第2支持腕58と少なくとも部分的に重なる範囲に設けられる。これによって、第1実施例と同様に、パッケージ3を低背化しかつ平面的に小型化することができる。また、ベース4を最少2枚のセラミック薄板からなる積層構造とすることができ、パッケージ3を有効に低背化することができる。
The
本実施例においても、圧電振動片52は、その幅方向に基端部53の第2支持腕58との連結部分56を第1支持腕57との連結部分55よりも短くして、振動部52が前記第1支持腕よりも前記第2支持腕に近く位置するように配置されている。これにより、圧電振動片52の重心位置が第1支持腕57よりも第2支持腕58に近くなるので、圧電振動片をよりバランス良く支持することができる。従って、圧電振動片52の振動漏れを有効に防止して、より一層振動の安定性を図ることができる。
Also in the present embodiment, the piezoelectric vibrating
図4(A),(B)は、本発明による圧電デバイスの第4実施例を示している。第4実施例の圧電振動子61は、厚み滑り振動モードの圧電振動片62を内部に気密に封止するパッケージ33を備える。パッケージ33は、第2実施例のパッケージと全く同一の構成を有するので、それ以上の説明を省略する。
4A and 4B show a fourth embodiment of the piezoelectric device according to the present invention. The
圧電振動片62は、第3実施例の圧電振動片52と同様に、基端部63と、該基端部から長さ方向に延出する矩形平板状の振動部64と、その幅方向の両側に配置されかつ基端部63の両側の連結部分65,66に結合された第1支持腕67と第2支持腕68とを有する。第1及び第2支持腕67,68は、それぞれ前記連結部分から前記振動部の両側に沿ってそれと略平行に延出する。第1支持腕67は、第2支持腕68の半分位の長さに短く形成されている。
Similarly to the piezoelectric vibrating
パッケージ33は第2実施例のパッケージと同一の構成を有する。本実施例では、リッド35に設けられる凸部39が、平面的に見て圧電振動片62と重ならないように、短い第1支持腕67の延長方向に該第1振動腕の先端よりも先に位置し、かつ前記圧電振動片の長さ方向において第2支持腕68と少なくとも部分的に重なる範囲に設けられる。これによって、第2実施例と同様に、パッケージ33を低背化しかつ平面的に小型化することができる。
The
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、圧電振動片は、第1及び第2支持腕と基端部とにおいてベースのキャビティ底面に固定することができ、それによってより安定して確実に支持することができる。また、本発明は、上記各実施例の圧電振動子以外に、例えば基端部から2対の振動腕が延出する圧電ジャイロ素子のような、様々な圧電デバイスに適用することができる。 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 piezoelectric vibrating piece can be fixed to the bottom surface of the cavity of the base at the first and second support arms and the base end portion, and thereby more stably and reliably supported. In addition to the piezoelectric vibrators of the above embodiments, the present invention can be applied to various piezoelectric devices such as a piezoelectric gyro element in which two pairs of vibrating arms extend from the base end portion.
1,31,51,61…圧電振動子、2,32,52,62…圧電振動片、3,33…パッケージ、4,34…ベース、5,35…リッド、6,7,36,37…セラミックス薄板、7a,39…凸部、8,38…封止材、953,63…基端部、10,11…振動腕、10a,11a…錘部、12,13,53,63…連結部分、14,57,67…第1支持腕、1558,68…第2支持腕、16〜18…マウント電極、19〜21…導電性接着剤、22,40…封止孔、23,41…封止材、54,64…振動部。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
ベース及び前記ベースに接合されているリッドを含み、内部に前記振動片が取り付けられているパッケージと、
前記内部及び前記パッケージの外部を連通するように設けられ、封止材により閉塞されている脱気孔と、
を含み、
前記第1支持部及び前記第2支持部は前記ベースに取り付けられ、
前記第1支持部の前記基端部から延出する方向の長さは、前記第2支持部の前記基端部から延出する方向の長さよりも短く、
前記封止材は、平面視で前記振動片と重ならないように前記第2支持部よりも前記第1支持部側に配置されていることを特徴とする振動子。 A vibrating piece including a vibrating portion, and a first support portion and a second support portion that extend from a base end portion of the vibrating portion and are disposed along both sides of the vibrating portion ;
A package including a base and a lid joined to the base, and the vibration piece is mounted inside;
A deaeration hole provided to communicate the inside and the outside of the package, and closed by a sealing material;
Including
The first support part and the second support part are attached to the base,
The length of the first support portion in the direction extending from the base end portion is shorter than the length of the second support portion in the direction extending from the base end portion,
The vibrator is characterized in that the sealing material is disposed closer to the first support portion than the second support portion so as not to overlap the vibrating piece in plan view.
前記ベースは有底の凹部が設けられ、
前記リッドは前記凹部の開口部を塞ぎ、
前記振動片が前記凹部の内部に取り付けられていることを特徴とする振動子。 In claim 1,
The base is provided with a bottomed recess,
The lid closes the opening of the recess,
The vibrator, wherein the vibrating piece is attached to the inside of the recess.
前記凹部の内壁は、前記内部側に突出している凸部を含み、
平面視で、前記封止材は、前記凸部に配置されていることを特徴とする振動子。 In claim 2,
The inner wall of the concave portion includes a convex portion protruding toward the inner side,
The vibrator, wherein the sealing material is disposed on the convex portion in a plan view.
前記第1支持部は、平面視で、前記振動部の一方の側に沿って配置され、
前記第2支持部は、平面視で、前記振動部の他方の側に沿って配置され、
前記凸部は、
平面視で、前記第1支持部の延びる方向に沿って前記第1支持部の先端よりも先に配置されていることを特徴とする振動子。 In claim 3,
The first support portion is disposed along one side of the vibrating portion in plan view.
The second support part is disposed along the other side of the vibration part in plan view,
The convex portion is
The vibrator according to claim 1, wherein the vibrator is arranged ahead of a tip end of the first support portion along a direction in which the first support portion extends in a plan view.
前記振動部は、平面視で、前記第1支持部よりも前記第2支持部に近くなるように配置されていることを特徴とする振動子。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
The vibrator is arranged so as to be closer to the second support part than the first support part in a plan view.
前記振動部が、屈曲振動で振動する振動腕であることを特徴とする振動子。 In any one of Claims 1 thru | or 5,
The vibrator is a vibrating arm that vibrates by bending vibration.
前記振動腕が、その先端に錘部を含むことを特徴とする振動子。 In claim 6,
The vibrator, wherein the vibrating arm includes a weight portion at a tip thereof.
前記振動部が、厚み滑り振動で振動することを特徴とする振動子。 In any one of Claims 1 thru | or 5,
The vibrator is characterized in that the vibrator vibrates by thickness shear vibration.
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