(57)【要約】【課題】輪郭すべり振動モードを利用した水晶振動子であって、振動が漏洩しにくい水晶振動子を提供する。【解決手段】第１の支持部１１は、第１の側面１３ｃから延びる。第２の支持部１２は、第２の側面１３ｄから延びる。第１の支持部１１は、第１の側面１３ｃの幅方向Ｗにおける中央から第３の側面１３ｅ側の部分であって、第３の側面１３ｅ側の端部を含む部分に接続されている。第２の支持部１２は、第２の側面１３ｄの幅方向Ｗにおける中央から第４の側面１３ｆ側の部分であって、第４の側面１３ｆ側の端部を含む部分に接続されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶からなり、輪郭すべり振動する矩形板状の振動部であって、幅方向及び厚み方向に沿って延びる第１及び第２の側面と、長さ方向及び厚み方向に沿って延び、前記第１及び第２の側面の幅方向に沿った寸法よりも長さ方向に沿った寸法が長い第３及び第４の側面とを有する振動部と、
前記振動部に設けられた第１及び第２の電極と、
前記第１の側面から延びる第１の支持部と、
前記第２の側面から延びる第２の支持部と、
を備え、
前記第１の支持部は、前記第１の側面の幅方向における中央から前記第３の側面側の部分であって、前記第３の側面側の端部を含む部分に接続されており、
前記第２の支持部は、前記第２の側面の幅方向における中央から前記第４の側面側の部分であって、前記第４の側面側の端部を含む部分に接続されている、水晶振動子。
【請求項２】
前記第１の支持部の全体が前記第１の側面の幅方向における中央から前記第３の側面側に設けられており、
前記第２の支持部の全体が前記第２の側面の幅方向における中央から前記第４の側面側に設けられている、請求項１に記載の水晶振動子。
【請求項３】
前記第１の支持部の前記第１の側面との接続部と、前記第２の支持部の前記第２の側面との接続部とは、それぞれ、長さ方向に沿って延びる、請求項１または２に記載の水晶振動子。
【請求項４】
前記第１及び第２の電極は、前記振動部を介して厚み方向に対向している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の水晶振動子。
【請求項５】
前記振動部が、回転Ｙカット水晶板により構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の水晶振動子。
【請求項６】
前記振動部と前記第１及び第２の支持部とが一枚の水晶板により構成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の水晶振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶振動子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子機器の発振回路などに圧電振動子が用いられている。例えば特許文献１には、圧電振動子として、圧電セラミックスからなる圧電振動素子を備える圧電振動子が開示されている。しかしながら、圧電セラミックスからなる圧電振動素子を備える圧電振動子を用いたのでは、例えば高精度な発振回路を実現しにくい。高精度な発振回路を実現するには、水晶振動素子を備える水晶振動子を用いることが好ましい。
【０００３】
ところで、水晶振動子には、種々の振動モードを利用したものがある。例えば、輪郭すべり振動モードを利用した水晶振動子が知られている（例えば、特許文献２を参照）。このような水晶振動子は、輪郭すべり振動モードで振動する水晶振動素子を備える。
【０００４】
輪郭すべり振動モードで振動する水晶振動素子には、一般的に、ノードとなる部位が存在しない。従って、輪郭すべり振動モードで振動する水晶振動素子では、支持部から振動が漏れるという問題がある。特許文献２では、この振動の漏洩を抑制するために、矩形状の振動部の互いに対向する２つの辺の中央から延びる支持部を平面視における形状を蛇行形状にすることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１３９５６１号
【特許文献２】特開２００８−１６６９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載の水晶振動子では、漏洩した振動が支持部によって減衰されるのみであって、振動の漏洩自体が実質的に抑制される訳ではない。
【０００７】
本発明の主な目的は、輪郭すべり振動モードを利用した水晶振動子であって、振動が漏洩しにくい水晶振動子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る水晶振動子は、振動部と、第１及び第２の電極と、第１の支持部と、第２の支持部とを備える。振動部は、水晶からなる。振動部は、輪郭すべり振動する矩形板状の振動部である。振動部は、第１及び第２の側面と、第３及び第４の側面とを有する。第１及び第２の側面は、幅方向及び厚み方向に沿って延びる。第３及び第４の側面は、長さ方向及び厚み方向に沿って延びる。第３及び第４の側面の長さ方向に沿った寸法は、第１及び第２の側面の幅方向に沿った寸法よりも長い。第１及び第２の電極は、振動部に設けられている。第１の支持部は、第１の側面から延びる。第２の支持部は、第２の側面から延びる。第１の支持部は、第１の側面の幅方向における中央から第３の側面側の部分であって、第３の側面側の端部を含む部分に接続されている。第２の支持部は、第２の側面の幅方向における中央から第４の側面側の部分であって、第４の側面側の端部を含む部分に接続されている。
【０００９】
本発明に係る水晶振動子のある特定の局面では、第１の支持部の全体が第１の側面の幅方向における中央から第３の側面側に設けられている。第２の支持部の全体が第２の側面の幅方向における中央から第４の側面側に設けられている。
【００１０】
本発明に係る水晶振動子の別の特定の局面では、第１の支持部の第１の側面との接続部と、第２の支持部の第２の側面との接続部とは、それぞれ、長さ方向に沿って延びる。
【００１１】
本発明に係る水晶振動子の他の特定の局面では、第１及び第２の電極は、振動部を介して厚み方向に対向している。
【００１２】
本発明に係る水晶振動子のさらに他の特定の局面では、振動部が、回転Ｙカット水晶板により構成されている。
【００１３】
本発明に係る水晶振動子のさらに別の特定の局面では、振動部と第１及び第２の支持部とが一枚の水晶板により構成されている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、輪郭すべり振動モードを利用した水晶振動子であって、振動が漏洩しにくい水晶振動子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る水晶振動子の略図的断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る水晶振動子の略図的平面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る水晶振動子の略図的平面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る水晶振動子における水晶振動素子の変位図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る水晶振動子における水晶振動素子の変位図である。
【図６】第１の比較例に係る水晶振動子における水晶振動素子の変位図である。
【図７】第２の比較例に係る水晶振動子における水晶振動素子の変位図である。
【図８】第３の比較例に係る水晶振動子における水晶振動素子の変位図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る水晶振動子における振動部の長さ方向Ｌに沿った寸法の、幅方向Ｗに沿った寸法の比（（振動部の長さ方向Ｌに沿った寸法）／（振動部の幅方向Ｗに沿った寸法））と、電気機械結合係数及びＣＩ（Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）値との関係を表すグラフである。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る水晶振動子における振動部の長さ方向Ｌに沿った寸法の、幅方向Ｗに沿った寸法の比（（振動部の長さ方向Ｌに沿った寸法）／（振動部の幅方向Ｗに沿った寸法））と、電気機械結合係数及びＣＩ（Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）値との関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
【００１７】
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものである。図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る水晶振動子１の略図的断面図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る水晶振動子１の略図的平面図である。
【００１９】
図１及び図２に示されるように、水晶振動子１は、水晶振動素子１０と、基板２０とを有する。水晶振動素子１０は、例えば導電性接着層２１などを介して基板２０の上に実装されている。基板２０は、特に限定されない。基板２０は、例えば、樹脂からなるものであってもよいし、セラミックスからなるものであってもよい。
【００２０】
水晶振動素子１０は、振動部１３と、第１の支持部１１と、第２の支持部１２とを有する。本実施形態では、振動部１３と第１及び第２の支持部１１，１２とは、一枚の水晶板により構成されている。具体的には、本実施形態では、振動部１３と第１及び第２の支持部１１，１２とは、一枚の回転Ｙカット水晶板により構成されている。なお、詳細には、回転Ｙカット水晶板とは、オイラー角（φ，θ，ψ）が（０°，３８°，０°）である水晶板をいう。
【００２１】
振動部１３は、輪郭すべり振動する。すなわち、水晶振動子１は、輪郭すべり振動モードを利用した水晶振動子である。
【００２２】
振動部１３は、矩形板状である。すなわち、振動部１３は、平面視における形状が矩形である板状に設けられている。振動部１３は、第１の主面１３ａ、第２の主面１３ｂ、第１の側面１３ｃ、第２の側面１３ｄ、第３の側面１３ｅ及び第４の側面１３ｆを有する。第１の主面１３ａと第２の主面１３ｂとは、互いに平行である。第１の主面１３ａと第２の主面１３ｂとは、それぞれ、幅方向Ｗ及び長さ方向Ｌに沿って延びている。第１の側面１３ｃと第２の側面１３ｄとは、互いに平行である。第１の側面１３ｃと第２の側面１３ｄとは、それぞれ、幅方向Ｗ及び厚み方向Ｔに沿って延びている。第３の側面１３ｅと第４の側面１３ｆとは、互いに平行である。第３の側面１３ｅと第４の側面１３ｆとは、それぞれ、長さ方向Ｌ及び厚み方向Ｔに沿って延びている。第３の側面１３ｅ及び第４の側面１３ｆの長さ方向Ｌに沿った寸法は、第１の側面１３ｃ及び第２の側面１３ｄの幅方向Ｗに沿った寸法よりも長い。第３の側面１３ｅ及び第４の側面１３ｆの長さ方向Ｌに沿った寸法は、第１の側面１３ｃ及び第２の側面１３ｄの幅方向Ｗに沿った寸法の１．４５倍〜１．６５倍であることが好ましく、１．５０倍〜１．６０倍であることがより好ましい。
【００２３】
なお、振動部１３の角部や稜線部の少なくとも一部は、面取り状または丸められた形状とされていてもよい。
【００２４】
振動部１３には、第１の電極１５と第２の電極１６とが設けられている。第１の電極１５は、第１の主面１３ａに設けられている。第２の電極１６は、第２の主面１３ｂに設けられている。第１の電極１５と第２の電極１６とによって振動部１３に電界が印加される。第１の電極１５と第２の電極１６とは、振動部１３、より具体的には、振動部１３の少なくとも中央部を介して厚み方向Ｔに対向している。
【００２５】
なお、第１の電極１５と第２の電極１６との配置及び形状は、振動部１３が輪郭すべり振動するように振動部１３に電界を印加できるような態様である限りにおいて特に限定されない。
【００２６】
振動部１３には、第１の支持部１１と第２の支持部１２とが接続されている。水晶振動素子１０は、第１の支持部１１の振動部１３と接続されている部分とは反対側の部分と、第２の支持部１２の振動部１３と接続されている部分とは反対側の部分とにおいて支持されている。
【００２７】
第１の支持部１１は、振動部１３の第１の側面１３ｃから長さ方向Ｌに沿って延びている。図２に示されるように、第１の支持部１１は、第１の側面１３ｃの幅方向Ｗにおける中央から第３の側面１３ｅ側の部分であって、第３の側面１３ｅ側の端部を含む部分に接続されている。第１の支持部１１は、第１の側面１３ｃと第３の側面１３ｅとにより構成された角部に接続されている。第１の支持部１１は、全体が、第１の側面１３ｃの幅方向Ｗにおける中央から第３の側面１３ｅ側に設けられている。
【００２８】
第２の支持部１２は、振動部１３の第２の側面１３ｄから長さ方向Ｌに沿って延びている。図２に示されるように、第２の支持部１２は、第２の側面１３ｄの幅方向Ｗにおける中央から第４の側面１３ｆ側の部分であって、第４の側面１４ｆ側の端部を含む部分に接続されている。第２の支持部１２は、第２の側面１３ｄと第４の側面１３ｆとにより構成された角部に接続されている。第２の支持部１２は、全体が、第２の側面１３ｄの幅方向Ｗにおける中央から第４の側面１３ｆ側に設けられている。
【００２９】
なお、本実施形態では、上述の通り、第１の支持部１１は、全体が、第１の側面１３ｃの幅方向Ｗにおける中央から第３の側面１３ｅ側に設けられている。第２の支持部１２は、全体が、第２の側面１３ｄの幅方向Ｗにおける中央から第４の側面１３ｆ側に設けられている。しかしながら、本発明は、この構成に限定されない。本発明においては、第１の支持部の第１の側面との接続部が、第１の側面の幅方向における中央から第３の側面側に設けられており、第２の支持部の第２の側面との接続部が、第２の側面の幅方向における中央から第４の側面側に設けられていればよい。図３は、本発明の第２の実施形態に係る水晶振動子１ａの略図的断面図である。図３に示されるように、第１の支持部１１の第１の側面１３ｃとの接続部を除く部分が、第１の側面１３ｃの幅方向Ｗにおける中央から第４の側面１３ｆ側に至っていてもよい。また、第２の支持部１２の第２の側面１３ｄとの接続部を除く部分が、第２の側面１３ｄの幅方向Ｗにおける中央から第３の側面１３ｅ側に至っていてもよい。
【００３０】
以上説明したように、第１及び第２の実施形態では、第１の支持部１１は、第１の側面１３ｃの幅方向Ｗにおける中央から第３の側面１３ｅ側の部分であって、第３の側面１３ｅ側の端部を含む部分に接続されている。また、第２の支持部１２は、第２の側面１３ｄの幅方向Ｗにおける中央から第４の側面１３ｆ側の部分であって、第４の側面１４ｆ側の端部を含む部分に接続されている。このため、振動部１３における振動が第１及び第２の支持部１１，１２に漏洩することを抑制することができる。
【００３１】
図４は、上記第１の実施形態に係る水晶振動子１における水晶振動素子１０の変位図である。図５は、上記第２の実施形態に係る水晶振動子１ａにおける水晶振動素子１０の変位図である。図６は、第１の比較例に係る水晶振動子における水晶振動素子の変位図である。図７は、第２の比較例に係る水晶振動子における水晶振動素子の変位図である。図８は、第３の比較例に係る水晶振動子における水晶振動素子の変位図である。
【００３２】
図６に示す第１の比較例、図７に示す第２の比較例及び図８に示す第３の比較例では、それぞれ、第１及び第２の支持部１１１，１１２が、矩形板状の振動部１１３の長辺側の側面の中央部に接続されている。図７に示す第２の比較例では、第１及び第２の振動部１１１，１１２のそれぞれに、平面視における形状が環状の部分１１１ａ、１１２ａが設けられている。図８に示す第３の比較例では、第１及び第２の支持部１１１，１１２が平面視における形状が蛇行形状に設けられている。
【００３３】
図４〜図５に示す結果から、第１の支持部１１が、第１の側面１３ｃの幅方向Ｗにおける中央から第３の側面１３ｅ側の部分であって、第３の側面１３ｅ側の端部を含む部分に接続されており、第２の支持部１２が、第２の側面１３ｄの幅方向Ｗにおける中央から第４の側面１３ｆ側の部分であって、第４の側面１４ｆ側の端部を含む部分に接続されている場合に、振動部１３から第１及び第２の支持部１１，１２への振動の漏洩を抑制できることが分かる。
【００３４】
図９は、本発明の第１の実施形態に係る水晶振動子における振動部の長さ方向Ｌに沿った寸法の、幅方向Ｗに沿った寸法の比（（振動部の長さ方向Ｌに沿った寸法）／（振動部の幅方向Ｗに沿った寸法）：Ｌ／Ｗ）と、電気機械結合係数及びＣＩ（Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）値との関係を表すグラフである。図１０は、本発明の第２の実施形態に係る水晶振動子における振動部の長さ方向Ｌに沿った寸法の、幅方向Ｗに沿った寸法の比（（振動部の長さ方向Ｌに沿った寸法）／（振動部の幅方向Ｗに沿った寸法）：Ｌ／Ｗ）と、電気機械結合係数及びＣＩ（Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）値との関係を表すグラフである。
【００３５】
図９及び図１０に示す結果から、第１の実施形態では、種々のＬ／Ｗにおいて、電気機械結合係数（ｋ）が大きくなることが分かる。このことから、第１の実施形態のような形状の水晶振動素子１０を採用することによって、種々のＬ／Ｗにおいて大きな電気機械結合係数を実現できることが分かる。一方、図９及び図１０に示す結果から、第２の実施形態では、種々のＬ／Ｗにおいて、ＣＩ値を小さくできることが分かる。このことから、第２の実施形態のような形状の水晶振動素子１０を採用することによって、ＣＩ値が小さく、振動漏れの小さな水晶振動子を実現することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１，１ａ…水晶振動子
１０…水晶振動素子
１１…第１の支持部
１２…第２の支持部
１３…振動部
１３ａ…第１の主面
１３ｂ…第２の主面
１３ｃ…第１の側面
１３ｄ…第２の側面
１３ｅ…第３の側面
１３ｆ…第４の側面
１５…第１の電極
１６…第２の電極
２０…基板
２１…導電性接着層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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