(57)【要約】【課題】外部からの衝撃や振動に対し周波数変動の生じ難い水晶振動子を提供する。【解決手段】  水晶振動子１０は、一様な厚みの水晶片１１と、この水晶片内に配置されていて互いは実質的に同形状でかつ個別に振動する少なくとも４個かつ偶数個の島状の振動部１３ａ〜１３ｄと、これら島状の振動部毎にその一部分を前記水晶片に連結している連結部１５ａ〜１５ｄと、を具える。これら島状の振動部は２個ずつが対の関係となっている。然も、対の島状の振動部１３ａ、１３ｃ（１３ｂ、１３ｄ）を見たとき、配置方向は同じ方向としてあり、連結部１５ａ、１５ｃ（１５ｂ、１５ｄ）は相手の振動部の連結部に対し反対側の位置（＋Ｘ側に対し−Ｘ側）に配置してある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一様な厚みの水晶片と、この水晶片内に配置されていて互いは実質的に同形状でかつ個別に振動する少なくとも４個かつ偶数個の島状の振動部と、これら島状の振動部毎にその一部分を前記水晶片に連結している連結部と、を具え、
これら島状の振動部は２個ずつが対の関係となっていて、然も、対の島状の振動部を見たとき、配置方向は同じ方向としてあり、連結部は相手の振動部の連結部に対し反対側の位置に配置してあることを特徴とする水晶振動子。
【請求項２】
第１の対の島状の振動部の配置方向をＸ−Ｙ直交座標のＸ方向とし、第２の対の島状の振動部の配置方向をＸ−Ｙ直交座標のＹ方向としてあることを特徴とする請求項１に記載の水晶振動子。
【請求項３】
対の島状の振動部は水晶片の中心点に対し点対称に配置してあることを特徴とする請求項１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、外部からの衝撃や振動に起因する周波数変動の低減が図り易い水晶振動子に関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動子は、水晶片と、この水晶片の表裏に設けた励振用電極と、この励振用電極から水晶片の縁まで引き出された引出電極と、この水晶片を保持すると共にこの水晶片を気密状態に保つ容器と、を具える。ここで、容器は、典型的には、水晶片を収容する凹状形状の容器とこれを封止する蓋部とを具える。また、凹状形状の容器は、水晶片を保持する電極パッドと、容器を外部に接続する実装端子とを具える。電極パッドと実装端子とは、凹状形状の容器に設けた内部配線で接続されている。凹状形状の容器による水晶片の保持は、水晶片を、その引出電極の位置で容器の電極パッドに導電性接着剤等の部材で固定することで行われている。
【０００３】
このような水晶振動子の場合、容器に外部から及ぶ衝撃や振動が、容器と導電性接着剤とを介して水晶片に伝わる。そのため、これら衝撃や振動によって、水晶振動子の発振周波数が所望の値からズレル場合がある。
これを回避するため、例えば特許文献１には、水晶片の容器に固定される部分すなわちマウント部と、この水晶片の振動部との間に、水晶片を貫通しているスリットを設けた構造が開示されている（特許文献１の例えば図１）。この構造によれば、外部からの衝撃や振動は、スリットがある分、振動部に伝わり難くなるので、外部からの衝撃や振動の影響を緩和できると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２-１８６６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された水晶振動子であっても、外部からの衝撃や振動は水晶片の振動部にいくらかは伝わると考えられる。外部からの衝撃や振動の影響をさらに軽減できる新規な構造の水晶振動子が望まれる。
この出願はこのような点に鑑みなされたものであり、従ってこの出願の目的は、外部からの衝撃や振動の影響を軽減できる新規な構造の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】
【０００６】
この目的の達成を図るため、この出願の水晶振動子の発明によれば、一様な厚みの水晶片と、この水晶片内に配置されていて互いは実質的に同形状でかつ個別に振動する少なくとも４個かつ偶数個の島状の振動部と、これら島状の振動部毎にその一部分を前記水晶片に連結している連結部と、を具え、
これら島状の振動部２個ずつが対の関係となっていて、然も、対の島状の振動部を見たとき、配置方向は同じ方向としてあり、一方の振動部の連結部は他方の（すなわち対の相手の）振動部の連結部に対し反対側の位置に配置してあることを特徴とする。
【０００７】
なお、この発明を実施するに当たり、第１の対の島状の振動部の配置方向をＸ−Ｙ直交座標のＸ方向とし、第２の対の島状の振動部の配置方向をＸ−Ｙ直交座標のＹ方向とするのが好適である。
また、この発明でいう配置方向が同じ方向とは、同軸上に沿って配置される場合は勿論のこと、１つの島状の振動部の配置方向（Ｘ方向）に対し、これと平行移動した配置方向（Ｘ′方向）に他の１つの島状の振動部を配置する場合も含む。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の水晶振動子では、対の島状の振動部の連結部が逆方向に配置してあるので、水晶片に外部から振動や衝撃が加わった場合、これら振動や衝撃は、対の島状の振動部の連結部を介して互いに逆方向から各振動部に伝わって、各振動部の振動周波数に影響を及ぼす。従って、例えば対の振動部の発振周波数の平均値を出力結果とする等の手当てをすることで、振動や衝撃の影響を相殺できると考えることができ、周波数変動の低減が図れると期待できる。そして、島状の振動部を少なくとも４個具えているので、対の島状の振動部を２組構成してそれらを直交する方向に配置できるから、Ｘ、Ｙの各方向からの振動や衝撃の相殺も行えると期待できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】は、第１の実施形態の水晶振動子１０の要部を示した平面図である。
【図２】は、容器に実装した例を示した平面図である。
【図３】は、第２の実施形態の水晶振動子２０の要部を示した平面図である。
【図４】は、第３の実施形態の水晶振動子３０の要部を示した平面図である。
【図５】は、第４の実施形態の水晶振動子４０の要部を示した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照してこの発明の水晶振動子の実施形態について説明する。なお、説明に用いる各図はこれら発明を理解できる程度に概略的に示してあるにすぎない。また、説明に用いる各図において、同様な構成成分については同一の番号を付して示し、その説明を省略する場合もある。また、以下の実施例中で述べる形状、寸法、材質等はこの発明の範囲内の好適例に過ぎない。従って、本発明が以下の実施例のみに限定されるものではない。
【００１１】
１．第１の実施形態
図１は、第１の実施形態の水晶振動子１０を説明する平面図である。この水晶振動子１０は、水晶片１１と、島状の振動部１３ａ〜１３ｄと、連結部１５ａ〜１５ｄと、を具える。
水晶片１１は、一様な厚みの水晶片である。水晶片１１は、例えば、ＡＴカット水晶片、又は、ＳＣカットに代表される２回回転カットの水晶片である。第１の実施形態の場合、水晶片は、平面形状が四角形状のものとしてある。
島状の振動部１３ａ〜１３ｄ各々は、水晶片１１内に配置されていて互いは実質的に同形状でかつ個別に振動するものである。
【００１２】
これら島状の振動部１３ａ〜１３ｄ各々は、振動片１３ａａと、振動片の表裏に設けた励振電極１３ａｂと、励振電極から連結部１５ａを経由し水晶片１１の所定部分に引き出されている引出電極１３ａｃと、振動片１３ａａを水晶片１１から隔離するため水晶片１１を貫通している貫通部１３ａｄとで構成してある。また、振動片１３ａａは、この場合、平面形状が長方形状のものとしてあり、短辺側で連結部１５ａと接続してある。
これら島状の振動部１３ａ〜１３ｄは、少なくとも４個かつ偶数個（すなわち、４個、６個、８個・・）、水晶片１１に設けてある。水晶片１１を一様な厚みとしてあり、島状の振動部１３ａ〜１３ｄ各々を実質的に同じ構造としてあるので、島状の振動部１３ａ〜１３ｄ各々は、原則は実質的に同じ周波数で振動する。
【００１３】
また、連結部１５ａ〜１５ｄ各々は、島状の振動部毎にその一部分を水晶片１１に連結しているものである。
島状の振動部１３ａ〜１３ｄ及び連結部１５ａ〜１５ｄ各々は、例えば、フォトリソグラフィ技術及びウエットエッチング技術によって製造することができる。
【００１４】
また、この発明では、島状の振動部１３ａ〜１３ｄ各々を、以下のように配置してある。先ず、これら島状の振動部１３ａ〜１３ｄを２個ずつ対の関係としてある。図１の例では、島状の振動部１３ａと、島状の振動部１３ｃとを対の関係、また、島状の振動部１３ｂと、島状の振動部１３ｄとを対の関係としてある。そして、対の島状の振動部を見たとき、配置方向は同じ方向としてあり、連結部は相手の振動部の連結部に対し反対側の位置に配置してある。すなわち、対の島状の振動部１３ａ、１３ｃをその長辺方向に沿う方向で見たとき、配置方向は同じ方向であるＹ方向としてあり、連結部１５ａ、１５ｃは相手の振動部の連結部に対し反対側の位置に配置してある。すなわち、連結部１５ａは島状の振動部１３ａに対しその＋Ｙ側に配置してあり、連結部１５ｃは島状の振動部１３ｃに対しその−Ｙ側に配置してある。別の対の島状の振動部１３ｂ、１３ｄをその長辺方向に沿う方向で見たとき、配置方向は同じ方向であるＸ方向としてあり、連結部１５ｂ、１５ｄは相手の振動部の連結部に対し反対側の位置に配置してある。すなわち、連結部１５ｂは島状の振動部１３ｂに対しその−Ｘ側に配置してあり、連結部１５ｄは島状の振動部１３ｄに対しその＋Ｘ側に配置してある。また、対の島状の振動部は、水晶片１１の中心点Ｏに対し点対称の位置に配置してある。
なお、ここで述べたＸ方向、Ｙ方向とは、水晶の結晶軸の意味ではなく、説明の都合上のＸ方向、及び、このＸ方向に直交するＹ方向である（以下において同じ）。
【００１５】
次に、図２は、水晶片１１を好適な容器１７、例えばセラミックパッケージ１７に実装した様子を示した平面図である。容器１７は、水晶片１１を収納する凹部１７ａを持ち、さらに、水晶片１１の引出電極１３ａｃ等（図１参照）に対応する位置に設けた電極パッド（図示を省略）、及び、容器１７の底面に設けた実装端子（図示せず）を具える。電極パッドと実装端子とは、図示しないビア配線で接続してある。
水晶片１１を、容器の凹部１７ａに収納し、水晶片の引出電極と容器の電極パッドとを例えば導電性接着剤１９で接続することで、水晶片１１は容器１７に実装できる。
なお、島状の振動部が４個の場合、引出電極は８本（共通電極化すれば５本）必要であり、これら引出電極の水晶片１１の縁部の位置は、水晶片１１の中心点に対し点対称にするのが好ましい。外部からの衝撃や振動を各々の島状の振動部に均等に伝わり易くするためである。
【００１６】
この第１の実施形態の水晶振動子１０によれば、外部からの衝撃や振動は４個の島状の振動部１３ａ〜１３ｄに伝わり、各振動部に影響する。一方、対の島状の振動部では、振動や衝撃は逆方向から振動部に伝わる構造であるので、振動や衝撃の影響は相殺されると考えられる。従って、対の振動子の出力の平均値を利用する等しておくことで、振動や衝撃の影響を受けにくい水晶振動子が得られると考えられる。
【００１７】
２．第２の実施形態
図３は、第２の実施形態の水晶振動子２０を示した平面図である。上述の第１の実施形態の水晶振動子１０では、島状の振動部１３ａ〜１３ｄを、平面形状が四角形状の水晶片１１の辺に平行な方向、すなわちＸ方向、Ｙ方向に沿って配置した。この第２実施形態の水晶振動子２０では、島状の振動部１３ａ〜１３ｄの配置方向を、水晶片１１の辺に対し、ずらした状態に配置、図の例では−θの角度を持った方向であるＸ′、Ｙ′方向に配置してある。すなわち、水晶の結晶軸や応力感度の高い軸等を考慮した任意の軸に変更できる趣旨を示してある。
【００１８】
３．第３の実施形態
図４は、第３の実施形態の水晶振動子３０を示した平面図である。上述の第１の実施形態の水晶振動子１０では、対の島状の振動部１３ａ、１３ｃはＹ方向に沿って配置し、対の島状の振動部１３ｂ、１３ｄはＸ方向に沿って配置してはいたが、対の島状の振動部は、同軸上の配置ではなかった。この第３の実施形態の水晶振動子３０の場合は、対の島状の振動部１３ａ、１３ｃはＹ方向に沿って同軸上に配置し、対の島状の振動部１３ｂ、１３ｄは、Ｘ方向に沿って同軸上に配置してある。同軸上の配置の場合の方が、外部からの振動や衝撃の相殺に都合が良い場合も考えられる。この第３の実施形態はその例である。
【００１９】
４．第４の実施形態
図５は、第４の実施形態の水晶振動子４０を示した平面図である。上述の第１の実施形態の水晶振動子１０では、水晶片を平面形状が四角形状のものとしたが、この第４の実施形態の水晶振動子４０では、水晶片４１は平面形状が円形のものとしてある。しかも、対の島状の振動部として８個の島状の振動部４１ａ〜４１ｇを、水晶片４１の中心点Ｏに対し放射状に配置してある。
この第４の実施形態の場合、対の島状の振動部は４組存在する。すなわち、島状の振動部４３ａ、４３ｅが第１の対、島状の振動部４３ｂ、４３ｆが第２の対、島状の振動部４３ｃ、４３ｇが第３の対、島状の振動部４３ｄ、４３ｈが第４の対である。
この第４の実施形態の場合、外部の色々な方向からの振動や衝撃に対応し易いと考えられる。
もちろん、対の数は４組以外でも良い。また、島状の振動部を放射状に配置する構造は、平面形状が四角形状の水晶片に適用しても良い。
【００２０】
５．使用方法とその効果
この発明の水晶振動子は例えば以下のように使用することができる。また、以下のような効果が期待できる。
対の島状の振動部各々からの振動周波数の合成値、例えば平均値を出力とすることで、外部からの振動や衝撃に起因する周波数の変化を相殺できると考えられ、外部からの衝撃や振動に対する周波数変化が生じ難い振動子が得られると考えられる。
また、対の島状の振動部各々からの振動周波数をそれぞれ別々に利用すると、例えば、振動や衝撃がどちらから加わったのか等も判断できると考えられる。
島状の振動部の発振のさせ方は、上記の使用例等を考慮して、個々に別々の発振回路で発振させても良いし、１つの発振回路で同時に発振させても良い。
【符号の説明】
【００２１】
１０：第１の実施形態の水晶振動子
１１：水晶片、                        １３ａ〜１３ｄ：島状の振動部、
１３ａａ：振動片、                    １３ａｂ：励振電極、
１３ａｃ：引出電極、                  １３ａｄ：貫通部、
１５ａ〜１５ｄ：連結部、              １７：容器、
１７ａ：凹部、                        １９：導電性接着剤
Ｏ：水晶片の中心点
２０：第２の実施形態の水晶振動子
３０：第３の実施形態の水晶振動子
４０：第１４の実施形態の水晶振動子
４１：水晶片、                        ４１ａ〜４１ｈ：島状の振動部
【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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