特開 2024-72373 振動片及び振動デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024072373

(43)【公開日】2024-05-28

(54)【発明の名称】振動片及び振動デバイス

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/19 20060101AFI20240521BHJP

【ＦＩ】

H03H9/19 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022183126

(22)【出願日】2022-11-16

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】松川 典仁

(72)【発明者】

【氏名】松尾 敦司

(72)【発明者】

【氏名】磯畑 健作

【テーマコード（参考）】

5J108

【Ｆターム（参考）】

5J108AA01

5J108BB02

5J108CC04

5J108CC10

5J108DD02

5J108EE03

5J108EE07

5J108EE18

5J108GG03

(57)【要約】

【課題】支持応力による振動への影響を低減し、且つ、スプリアス振動を抑制する振動片及び振動デバイスを提供する。
【解決手段】振動片２０は、第１主面２１ａ、第２主面２１ｂ、ならびに第１励振電極３１及び第２励振電極３２によって挟まれて厚み滑り振動する励振部２４、を含み、平面視で矩形の振動部２１と、振動部２１のコーナー部から第１方向に延出する連結腕２２と、一方の端部側の側面が連結腕２２に接続され、第１方向と交差する第２方向に延在する支持腕２３と、を備え、支持腕２３は、第１励振電極３１と電気的に接続され、接着部材５０を介して容器１０に接着される第１支持電極３６を含み、第２方向に沿った連結腕２２の幅Ｗは、第１方向及び第２方向に交差する第３方向に沿った励振部２４の厚さＴの４倍以上であり、且つ、第２方向に沿った支持腕２３の連結腕２２側の端部から第１支持電極３６までの長さＬ以下である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１主面、前記第１主面と表裏関係にある第２主面、ならびに前記第１主面に設けられた第１励振電極及び前記第２主面に設けられた第２励振電極によって挟まれて厚み滑り振動する励振部、を含み、平面視で矩形の振動部と、
前記振動部のコーナー部から第１方向に延出する連結腕と、
一方の端部側の側面が前記連結腕に接続され、前記第１方向と交差する第２方向に延在する支持腕と、を備え、
前記支持腕は、前記第１励振電極と電気的に接続され、接着部材を介して容器に接着される第１支持電極を含み、
前記第２方向に沿った前記連結腕の幅は、前記第１方向及び前記第２方向に交差する第３方向に沿った前記励振部の厚さの４倍以上であり、且つ、前記第２方向に沿った前記支持腕の前記連結腕側の端部から前記第１支持電極までの長さ以下である、
振動片。

【請求項2】

前記支持腕は、前記第２励振電極と電気的に接続され、前記第１支持電極より前記第２方向側に位置する第２支持電極をさらに含む、
請求項１に記載の振動片。

【請求項3】

前記第２方向に沿った前記連結腕の幅は、前記第３方向に沿った前記励振部の厚さの７倍以上である、
請求項１に記載の振動片。

【請求項4】

前記第１方向は、前記振動部の長辺方向であり、前記第２方向は、前記振動部の短辺方向である、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の振動片。

【請求項5】

前記第１方向は、前記振動部の短辺方向であり、前記第２方向は、前記振動部の長辺方向である、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の振動片。

【請求項6】

振動片と、前記振動片を収容する容器と、前記振動片と前記容器とを接着する接着部材と、を備え、
前記振動片は、
第１主面、前記第１主面と表裏関係にある第２主面、ならびに前記第１主面に設けられた第１励振電極及び前記第２主面に設けられた第２励振電極によって挟まれて厚み滑り振動する励振部、を含み、平面視で矩形の振動部と、
前記振動部のコーナー部から第１方向に延出する連結腕と、
一方の端部側の側面が前記連結腕に接続され、前記第１方向と交差する第２方向に延在する支持腕と、を備え、
前記支持腕は、前記第１励振電極と電気的に接続され、前記接着部材を介して前記容器に接着される第１支持電極を含み、
前記第２方向に沿った前記連結腕の幅は、前記第１方向及び前記第２方向に交差する第３方向に沿った前記励振部の厚さの４倍以上であり、且つ、前記第２方向に沿った前記支持腕の前記連結腕側の端部から前記第１支持電極までの長さ以下である、
振動デバイス。

【請求項7】

前記支持腕は、前記接着部材を介して前記容器に接着される第１支持主面と、前記第１支持主面と表裏関係にある第２支持主面と、前記第２励振電極と電気的に接続されて前記第１支持電極より前記第２方向側に位置する第２支持電極と、を含み、
前記第１支持電極及び前記第２支持電極は、前記第１支持主面に設けられており、
前記接着部材は、第１接着剤と、前記第１接着剤から離間して配置された第２接着剤と、を含み、
前記第１接着剤及び前記第２接着剤は、導電性接着剤であり、
前記第１支持電極は、前記第１接着剤を介して前記容器と接着され、
前記第２支持電極は、前記第２接着剤を介して前記容器と接着される、
請求項６に記載の振動デバイス。

【請求項8】

前記支持腕は、前記接着部材を介して前記容器に接着される第１支持主面と、前記第１支持主面と表裏関係にある第２支持主面と、前記第２励振電極と電気的に接続された第２支持電極と、を含み、
前記第１支持電極は、前記第１支持主面に設けられており、
前記第２支持電極は、前記第２支持主面に設けられており、
前記接着部材は、導電性接着剤であり、
前記第１支持電極は、前記接着部材を介して前記容器に電気的に接続されており、
前記第２支持電極は、ボンディングワイヤーを介して前記容器に電気的に接続されている、
請求項６に記載の振動デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、振動片及び振動デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、一対の励振電極が設けられた振動部と、振動部から離間して伸びる支持部と、支持部の一端と振動部の端部とを連結するように伸びる連結部と、を備え、一対の励振電極から支持部の接合面までそれぞれ引出電極が引き出された構成とすることで、支持応力による振動への影響が抑制された圧電振動片が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－１８６１９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１の圧電振動片は、主振動である厚み滑り振動への支持応力による影響を抑制することはできるが、スプリアス振動を効率的に逃すような連結部の幅については一切考慮されていない。そのため、スプリアス振動によって主振動の振動特性が悪化する虞があった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

振動片は、第１主面、前記第１主面と表裏関係にある第２主面、ならびに前記第１主面に設けられた第１励振電極及び前記第２主面に設けられた第２励振電極によって挟まれて厚み滑り振動する励振部、を含み、平面視で矩形の振動部と、前記振動部のコーナー部から第１方向に延出する連結腕と、一方の端部側の側面が前記連結腕に接続され、前記第１方向と交差する第２方向に延在する支持腕と、を備え、前記支持腕は、前記第１励振電極と電気的に接続され、接着部材を介して容器に接着される第１支持電極を含み、前記第２方向に沿った前記連結腕の幅は、前記第１方向及び前記第２方向に交差する第３方向に沿った前記励振部の厚さの４倍以上であり、且つ、前記第２方向に沿った前記支持腕の前記連結腕側の端部から前記第１支持電極までの長さ以下である。

【0006】

振動デバイスは、振動片と、前記振動片を収容する容器と、前記振動片と前記容器とを接着する接着部材と、を備え、前記振動片は、第１主面、前記第１主面と表裏関係にある第２主面、ならびに前記第１主面に設けられた第１励振電極及び前記第２主面に設けられた第２励振電極によって挟まれて厚み滑り振動する励振部、を含み、平面視で矩形の振動部と、前記振動部のコーナー部から第１方向に延出する連結腕と、一方の端部側の側面が前記連結腕に接続され、前記第１方向と交差する第２方向に延在する支持腕と、を備え、前記支持腕は、前記第１励振電極と電気的に接続され、前記接着部材を介して前記容器に接着される第１支持電極を含み、前記第２方向に沿った前記連結腕の幅は、前記第１方向及び前記第２方向に交差する第３方向に沿った前記励振部の厚さの４倍以上であり、且つ、前記第２方向に沿った前記支持腕の前記連結腕側の端部から前記第１支持電極までの長さ以下である。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態に係る振動デバイスの構成を示す平面図。

【図2】図１中のＡ－Ａ線断面図。

【図3】図１中のＢ－Ｂ線断面図。

【図4】連結腕の幅とスプリアスＱ値との関係を示す図。

【図5】連結腕の幅と支持電極の位置関係とを示す平面図。

【図6】第２実施形態に係る振動デバイスの構成を示す平面図。

【図7】第３実施形態に係る振動デバイスの構成を示す平面図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

１．第１実施形態
先ず、第１実施形態に係る振動デバイス１について、図１～図３を参照して説明する。本実施形態の振動デバイス１では、振動片２０としてＡＴカットの水晶振動片を一例として挙げ説明する。

【0009】

尚、図１において、振動デバイス１の内部構成を説明する便宜上、リッド１３を取り外した状態を図示している。また、振動片２０としてのＡＴカット水晶振動片は、ＸＺ面の主面がＸ、Ｙ、Ｚの結晶軸のＸ軸を中心としてＺ軸からＹ軸方向に約３５度１５分傾斜されている。以下の説明では、ＡＴカット水晶振動片の軸方向を基準とし、傾斜された新たな軸をＹ’軸及びＺ’軸として用い、図４を除く各図には、説明の便宜上、互いに直交するＸ軸、Ｙ’軸、及びＺ’軸を図示している。また、Ｘ軸に沿った方向を「Ｘ方向」、振動片２０の厚み方向であるＹ’軸に沿った方向を「Ｙ’方向」、Ｚ’軸に沿った方向を「Ｚ’方向」と言う。また、各軸の矢印側を「プラス側」、矢印と反対側を「マイナス側」とも言う。また、Ｙ’方向のプラス側を「上」、Ｙ’方向のマイナス側を「下」とも言う。また、本明細書では、第１方向がＸ方向又はプラスＸ方向であり、第１方向と交差する第２方向がＺ’方向又はマイナスＺ’方向であり、第１方向及び第２方向と交差する第３方向がＹ’方向又はプラスＹ’方向である。

【0010】

本実施形態の振動デバイス１は、図１、図２、及び図３に示すように、振動片２０と、振動片２０を収容する容器１０と、振動片２０と容器１０とを接着する接着部材５０と、を有する。

【0011】

振動片２０は、Ｙ’方向から見た平面視で矩形の振動部２１と、振動部２１のプラスＺ’方向側でプラスＸ方向の端部であるコーナー部から第１方向であるプラスＸ方向に延出する連結腕２２と、一方の端部側の側面が連結腕２２のプラスＸ方向の端部に接続され、第１方向と交差する第２方向であるマイナスＺ’方向に延在する支持腕２３と、を含む。

【0012】

振動部２１は、平面視でＸ方向を長辺方向とし、Ｚ’方向を短辺方向とする矩形である。また、振動部２１は、第１主面２１ａと、第１主面２１ａと表裏関係にある第２主面２１ｂと、を有し、第１主面２１ａに第１励振電極３１が設けられ、第２主面２１ｂに第２励振電極３２が設けられている。第１励振電極３１及び第２励振電極３２によって挟まれた領域が励振部２４であり、励振部２４において、主振動である厚み滑り振動を励振させることができる。

【0013】

連結腕２２は、振動部２１と支持腕２３とに挟まれた領域であり、第１連結主面２２ａと、第１連結主面２２ａと表裏関係にある第２連結主面２２ｂと、を有し、第１連結主面２２ａには、第１励振電極３１と電気的に接続された第１リード電極３３が設けられ、第２連結主面２２ｂには、第２励振電極３２と電気的に接続されて第２リード電極３４が設けられている。

【0014】

支持腕２３は、接着部材５０を介して容器１０に接着される第１支持主面２３ａと、第１支持主面２３ａと表裏関係にある第２支持主面２３ｂと、を有し、連結腕２２と反対側の端部側に支持電極３５を備えている。支持電極３５は、第１支持電極３６と、第１支持電極３６から離間して配置された第２支持電極３７と、を含む。第１支持主面２３ａには、第１励振電極３１と電気的に接続された第１支持電極３６と、第２励振電極３２と電気的に接続されて第１支持電極３６よりマイナスＺ’方向側に位置する第２支持電極３７と、が設けられている。

【0015】

尚、第１励振電極３１と第１支持電極３６とは、連結腕２２の第１連結主面２２ａに設けられた第１リード電極３３を介して電気的に接続され、第２励振電極３２と第２支持電極３７とは、連結腕２２の第２連結主面２２ｂ及び支持腕２３の第２支持主面２３ｂに設けられた第２リード電極３４を介して電気的に接続されている。また、第１支持主面２３ａに設けられた第２支持電極３７と支持腕２３の第２支持主面２３ｂに設けられた第２リード電極３４とは、支持腕２３の側面に設けられた図示しない側面電極を介して電気的に接続されている。

【0016】

接着部材５０は、導電性接着剤であり、第１接着剤５１と、第１接着剤５１から離間して配置された第２接着剤５２と、を含む。また、第１支持電極３６は、第１接着剤５１を介して容器１０と接着され、第２支持電極３７は、第２接着剤５２を介して容器１０と接着されている。尚、具体的には、支持腕２３に設けられた第１支持電極３６及び第２支持電極３７は、それぞれ第１接着剤５１及び第２接着剤５２を介して容器１０に設けられた内部電極１４，１５に電気的に接続され、且つ、機械的に接合されている。そのため、振動片２０は、支持腕２３を固定部とする片持ち構造で容器１０内に接着される。

【0017】

次に、第２方向であるＺ’方向に沿った連結腕２２の幅Ｗの振動特性に及ぼす影響について、図４及び図５を参照して説明する。尚、図４は、第３方向であるＹ’方向に沿った励振部２４の厚さＴを基準とした連結腕２２の幅Ｗに対するスプリアスＱ値を計算したシミュレーション結果である。また、図５は、支持電極３５等が形成された振動片２０である。

【0018】

図４に示すように、板厚比Ｗ／Ｔが４倍以上となると、例えば、基準周波数３３ＭＨｚで励振部２４の厚みＴが５０μｍの場合には、連結腕２２の幅Ｗは、２００μｍとなり、連結腕２２の幅Ｗが２００μｍ以上では、スプリアスＱ値が１０，０００以下となる傾向を示す。そのため、連結腕２２の幅ＷをＹ’方向に沿った励振部２４の厚さＴの４倍以上とするとスプリアスＱ値を１０，０００以下とすることができ、スプリアス振動によって主振動である厚み滑り振動の振動特性の悪化を抑制することができる。

【0019】

また、図５に示すように、連結腕２２の幅ＷをＺ’方向に沿った支持腕２３の連結腕２２側の端部から第１支持電極３６までの長さＬ以下とすることで、支持強度を保持しつつ、励振部２４と接着部材５０との間隔を長くすることができ、接着部材５０の硬化時の応力や振動片２０とベース基板１１との線膨張係数の違いにより生じる応力等の支持応力による主振動への影響を低減することができる。

【0020】

従って、連結腕２２の幅Ｗを励振部２４の厚さＴの４倍以上、且つ、支持腕２３の連結腕２２側の端部から第１支持電極３６までの長さＬ以下とすることで、スプリアスＱ値を１０，０００以下とし、且つ、支持応力による振動への影響を低減した振動デバイス１を得ることができる。

【0021】

尚、連結腕２２の幅Ｗは、励振部２４の厚さＴの７倍以上とすることがより好ましい。連結腕２２の幅Ｗを励振部２４の厚さＴの７倍以上とすることで、スプリアスＱ値を８，０００以下とすることができ、スプリアス振動によって主振動の振動特性の悪化をより抑制することができる。

【0022】

容器１０は、板状の第１基板１１ａと枠状で収容空間Ｓを構成する第２基板１１ｂとを積層してなるベース基板１１と、振動片２０を収容する収容空間Ｓを覆うリッド１３と、ベース基板１１とリッド１３とを接合し、収容空間Ｓを気密状態とする接合部材１２と、を有する。

【0023】

また、容器１０の第１基板１１ａの上面には、２つの内部電極１４，１５が設けられており、第１基板１１ａの下面には、２つの外部端子１６，１７が設けられている。内部電極１４は、外部端子１６とは反対側の端部において、第１接着剤５１を介して第１支持電極３６と電気的に接続され、内部電極１５は、外部端子１７とは反対側の端部において、第２接着剤５２を介して第２支持電極３７と電気的に接続されている。尚、内部電極１４と外部端子１６とは、第１基板１１ａを貫通する図示しない貫通電極を介して電気的に接続され、内部電極１５と外部端子１７とは、第１基板１１ａを貫通する図示しない貫通電極を介して電気的に接続されている。

【0024】

尚、本実施形態では、振動片２０としてＡＴカットの水晶振動片を一例として挙げ説明しているが、これに限定することはなく、ＳＣカットの水晶振動片でも構わない。

【0025】

以上で述べたように本実施形態の振動デバイス１は、第２方向であるＺ’方向に沿った連結腕２２の幅Ｗが第３方向であるＹ’方向に沿った励振部２４の厚さＴの４倍以上であり、且つ、第２方向であるＺ’方向に沿った支持腕２３の連結腕２２側の端部から第１支持電極３６までの長さＬ以下である。そのため、スプリアス振動によって主振動の振動特性が悪化するのを抑制することができ、且つ、支持応力による振動への影響を低減することができる。

【0026】

２．第２実施形態
次に、第２実施形態に係る振動デバイス１ａについて、図６を参照して説明する。
尚、図６において、振動デバイス１ａの内部構成を説明する便宜上、リッド１３を取り外した状態を図示している。

【0027】

本実施形態の振動デバイス１ａは、振動部２１ｃの短辺方向が第１方向であり、振動部２１ｃの長辺方向が第２方向であること以外は、第１実施形態の振動デバイス１と同様である。尚、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

【0028】

本実施形態の振動デバイス１ａは、図６に示すように、振動片２０ａの振動部２１ｃがＹ’方向から見た平面視で矩形であり、第１方向であるＸ方向が短辺方向であり、第２方向であるＺ’方向が長辺方向である。また、連結腕２２は、振動部２１ｃのプラスＺ’方向側でマイナスＸ方向の端部であるコーナー部からプラスＺ’方向に延出しており、支持腕２３は、連結腕２２のプラスＺ’方向の端部からプラスＸ方向に延出している。

【0029】

このような構成とすることで、Ｚ’方向を長辺方向とする振動部２１ｃを有する振動片２０ａにおいても、第１実施形態で得られる効果と同等の効果を得ることができる。

【0030】

３．第３実施形態
次に、第３実施形態に係る振動デバイス１ｂについて、図７を参照して説明する。
尚、図７において、振動デバイス１ｂの内部構成を説明する便宜上、リッド１３を取り外した状態を図示している。

【0031】

本実施形態の振動デバイス１ｂは、接着部材５０ｂが１つであり、第２支持電極３７ｂが第２支持主面２３ｂに配置され、第２支持電極３７ｂがボンディングワイヤー５５を介して容器１０ｂに電気的に接続され、内部電極１４ｂの位置と内部電極１５ｂの形状が異なること以外は、第１実施形態の振動デバイス１と同様である。尚、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

【0032】

本実施形態の振動デバイス１ｂは、図７に示すように、第２支持電極３７ｂが第２支持主面２３ｂに配置され、第２支持電極３７ｂがボンディングワイヤー５５を介して容器１０ｂの内部電極１５ｂと電気的に接続されている。

【0033】

支持腕２３は、第１支持主面２３ａ側を導電性接着剤である接着部材５０ｂを介して容器１０ｂに接合されている。より具体的には、第１支持主面２３ａに設けられた第１支持電極３６ｂが接着部材５０ｂを介して容器１０ｂに設けられた内部電極１４ｂと電気的に接続されている。そのため、振動部２１から接着部材５０ｂまでの距離を十分離すことができるので、スプリアスの影響を低減しつつ、支持応力の影響をより抑制することができる。

【0034】

このような構成とすることで、第１実施形態で得られる効果と同等の効果を得ることができる。尚、本実施形態では、１つの接着部材５０ｂで支持腕２３を容器１０ｂに接着しているが、支持強度を向上させるために、第１実施形態と同様に２つの接着部材５０ｂで支持腕２３を容器１０ｂに接着しても構わない。

【符号の説明】

【0035】

１，１ａ，１ｂ…振動デバイス、１０…容器、１１…ベース基板、１１ａ…第１基板、１１ｂ…第２基板、１２…接合部材、１３…リッド、１４，１５…内部電極、１６，１７…外部端子、２０…振動片、２１…振動部、２１ａ…第１主面、２１ｂ…第２主面、２２…連結腕、２２ａ…第１連結主面、２２ｂ…第２連結主面、２３…支持腕、２３ａ…第１支持主面、２３ｂ…第２支持主面、２４…励振部、３１…第１励振電極、３２…第２励振電極、３３…第１リード電極、３４…第２リード電極、３５…支持電極、３６…第１支持電極、３７…第２支持電極、５０…接着部材、５１…第１接着剤、５２…第２接着剤、Ｌ…長さ、Ｔ…厚み、Ｗ…幅、Ｓ…収容空間。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】