(57)【要約】【課題】  Ｚ軸振動成分から発生されるノイズを低減し、信頼性が高い圧電振動子を提供する。【解決手段】  圧電振動子１００は、所定面内に延出される振動腕を備える圧電振動片１０と、圧電振動片１０が格納される側体２０と蓋体３０から構成される容器と、圧電振動片１０の重心Ｇが位置する基部１２の対向する表裏の関係にある一方の面に前記重心位置Ｇを通るＸ軸、Ｙ軸に対して対称に配置して接続され、圧電振動片１０を支持するリード部材４１〜４６と、圧電振動片１０の他方の面の重心位置に接続され圧電振動片１０を支持するリード部材５０と、を備え、圧電振動片１０のＺ軸振動成分から発生されるノイズを低減し、信頼性が高い圧電振動子１００を提供することができる。【選択図】      図２
2005321221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定面内に延出される振動腕を備える圧電振動片と、
前記圧電振動片が格納される側体と蓋体から構成される容器と、
前記圧電振動片の重心が位置する基部の対向する表裏の関係にある一方の面に、平面方向において前記重心位置を通るＸ軸及びＹ軸に対して対称に配置され、前記圧電振動片を支持する複数の第１のリード部材と、
前記圧電振動片の他方の面の重心位置に接続され前記圧電振動片を支持する第２のリード部材と、
を備えることを特徴とする圧電振動子。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電振動子において、
前記第１のリード部材の一方の端部が、前記基部の周縁部に、前記圧電振動片の平面方向において前記重心位置を通るＸ軸及びＹ軸に対して対称に配置して接続され、他方の端部が前記側体または前記蓋体に接続されていることを特徴とする圧電振動片。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の圧電振動子において、
前記基部の一方の面には、前記振動腕に形成される電極パターンと連続する電極ランドが形成され、
前記第１のリード部材の一方の端部が、前記電極ランドに接続されていることを特徴とする圧電振動子。
【請求項４】
請求項１に記載の圧電振動子において、
前記第２のリード部材の一方の端部が前記圧電振動子の基部の重心位置に接続され、他方の端部が前記蓋体または前記側体の内面に接続されていることを特徴とする圧電振動子。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の圧電振動子において、
前記第２のリード部材が弾性体で形成されていることを特徴とする圧電振動子。
【請求項６】
請求項１、請求項４または請求項５のいずれか一項に記載の圧電振動子において、
前記圧電振動片の基部の他方の面に、前記基部の厚み方向の振動を検出する検出電極と、
前記圧電振動片の基部の一方の面に、前記検出電極と対向するＧＮＤ電極と、が形成され、
前記第２のリード部材の一方の端部が前記検出電極に接続されることを特徴とする圧電振動子。
【請求項７】
請求項１に記載の圧電振動子において、
前記側体または前記蓋体の内面に、少なくとも前記第１のリード端子の他方の端部が接続される電極パターンが形成されていることを特徴とする圧電振動子。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の圧電振動子において、
前記第１のリード部材と前記第２のリード部材とが、前記振動腕に接触しない程度の間隙を有していることを特徴とする圧電振動子。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の圧電振動子において、
前記第１のリード部材と前記第２のリード部材のうち、少なくとも一方のリード部材の他方の端部近傍を支持する支持基板が備えられることを特徴とする圧電振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動子の構造に関し、特に圧電振動子内に支持される圧電振動片の支持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電振動片と、一方の端部が圧電振動片の基部の一方の面に接続され、他方の端部が圧電振動片を格納する容器のパッケージ（側体）の前記圧電振動片の基部の一方の面に対向する面に接続されるリード部材と、を備え、このリード部材によって圧電振動片を支持する圧電振動子が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１７５０２０号公報（第４頁、第５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような特許文献１では、圧電振動片は基部の一方の面をリード部材に接続し支持される形態となっている。従って、この圧電振動片の支持構造によれば、圧電振動片の厚み方向（圧電振動片が水晶の場合はＺ軸方向）に対する振動が加えられると、圧電振動片は一方の面のみの支持構造となるため、Ｚ軸振動成分の振動がノイズとして検出され、検出信号の検出感度が低下するという課題が考えられる。
また、Ｚ軸振動成分の振動が存在しても、それを検出する手段がないため、正確な検出振動が得られないというような課題も考えられる。
本発明の目的は、Ｚ軸振動成分から発生されるノイズを低減し、Ｚ軸振動成分の検出を行うことによって信頼性が高い圧電振動子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の圧電振動子は、所定面内に延出される振動腕を備える圧電振動片と、前記圧電振動片が格納される側体と蓋体から構成される容器と、前記圧電振動片の重心が位置する基部の対向する表裏の関係にある一方の面に、平面方向において前記重心位置を通るＸ軸及びＹ軸に対して対称に配置され、前記圧電振動片を支持する複数の第１のリード部材と、前記圧電振動片の他方の面の重心位置に接続され前記圧電振動片を支持する第２のリード部材と、を備えることを特徴とする。
ここで、所定面内とは、圧電振動片が水晶で形成されている場合、電気軸と呼ばれるＸ軸、機械軸と呼ばれるＹ軸で構成される平面を示す。また、厚み方向は光学軸と呼ばれるＺ軸である。
【０００６】
この発明によれば、圧電振動片の基部の対向する一方の面を第１のリード部材で支持し、他方の面を第２のリード部材で支持するため、圧電振動片の厚み方向（Ｚ軸）に対する衝撃をリード部材で吸収することができ、耐衝撃性を高めることができる。
【０００７】
また、第１のリード部材は、圧電振動片の重心位置に対して対称に備えられ、第２のリード部材は、第１のリード部材の反対側から圧電振動片の重心位置を支持しているため、平面方向及び厚み方向ともに安定して支持することができるので、Ｚ軸振動成分から発生されるノイズを低減することができ、このことによって、検出感度を向上することができる。
【０００８】
また、圧電振動片の基部は、振動腕の振動の影響を受けにくい場所であり、また、重心位置は振動腕の振動を全く受けない死点であるため、第１のリード部材、第２のリード部材を接続することによる振動腕の振動に影響を与えることはなく、正確な振動を継続することができる。
【０００９】
また、前述の構造によれば、前記第１のリード部材の一方の端部が、前記基部の周縁部に、前記圧電振動片の平面方向において前記重心位置を通るＸ軸及びＹ軸に対して対称に配置して接続され、他方の端部が前記側体または前記蓋体に接続されていることが好ましい。
【００１０】
このような構造によれば、圧電振動片は、振動腕の振動に影響しない基部の周縁部の重心位置を通るＸ軸及びＹ軸に対して対称位置に第１のリード部材の一方の端部が接続され、他方の端部が容器を構成する側体または蓋体に接続されているので、容器内で安定した姿勢で支持することができる。このことにより安定した振動を得ることができる。
【００１１】
また、前記基部の一方の面には、前記振動腕に形成される電極パターンと連続する電極ランドが形成され、前記第１のリード部材の一方の端部が、前記電極ランドに接続されていることが好ましい。
ここで、振動腕としては、例えば、１対の駆動振動腕と１対の検出振動腕を含む。
また、電極ランドとは、リード部材と接続するために設けられた電極を示す。
【００１２】
振動腕としての駆動振動腕及び検出振動腕とは、それぞれに例えば、駆動信号電極、ＧＮＤ電極、検出電極等が形成されている。これらの電極が、基部に形成された電極ランドに連続され、この電極に第１のリード部材が接続されるので、第１のリード部材は支持部材としての機能と、例えば、半導体装置との接続リードとしての機能を併せ持つため、前述のような構造であっても構成を簡素化することができる。
【００１３】
また、前記第２のリード部材の一方の端部が前記圧電振動子の基部の重心位置に接続され、他方の端部が前記蓋体または前記側体の内面に接続されていることが好ましい。
【００１４】
このような構造によれば、圧電振動片は、前述の第１のリード部材と、第２のリード部材とによって蓋体または側体から浮いた状態でバランスよく支持され、且つ、安定した姿勢で支持することができる。また、第２のリード部材は、圧電振動片基部の重心位置に接続されるため、圧電振動片の振動に影響を与えない。
【００１５】
さらに、前述の構造では、前記第２のリード部材が弾性体で形成されていることが好ましい。
第２のリード部材が弾性体で形成されていれば、圧電振動片の両面方向に備えられる前述の第１のリード部材と、この第２のリード部材との支持力のバランスをとりやすくなり、より安定して圧電振動片を支持することができる。また、第２のリード部材が弾性体であるために圧電振動子を構成する部材の断面方向の寸法のばらつきを吸収できるので、生産性を向上させることができる。
【００１６】
また、前述の構造では、前記圧電振動片の基部の他方の面に、前記基部の厚み方向の振動を検出する検出電極と、前記圧電振動片の基部の一方の面に、前記検出電極と対向するＧＮＤ電極と、が形成され、前記第２のリード部材の一方の端部が前記検出電極に接続されることが好ましい。
ここで、ＧＮＤ電極とは接地電極を示している。このＧＮＤ電極は、詳しくは後述するが、駆動振動腕に設けられている駆動信号ＧＮＤ電極と接続することができる。
【００１７】
本発明の構造によれば、圧電振動片の基部は、振動腕の振動の影響を受けない場所である。また、重心位置は振動モードの死点である。しかし、圧電振動片、リード部材、側体や蓋体などの寸法のばらつきをはじめ、接続状態などの製造上の変動等によって、Ｚ軸振動成分からノイズが発生することが考えられる。従って、前述したように基部に検出電極を設け、第２のリード部材を接続することにより、Ｚ軸振動成分から発生されるノイズを検出し、圧電振動片が異常振動をしていることを認識し、所定の状態になるように修正することや、ユーザーに異常を知らしめることができ、信頼性の高い圧電振動子を提供することができる。
【００１８】
また、このような構造では、前記側体または前記蓋体の内面に、少なくとも前記第１のリード端子の他方の端部が接続される電極パターンが形成されていることが好ましい。
【００１９】
前述したように、第１のリード部材は振動腕に形成された電極パターンと接続され、半導体装置に接続される。例えば、第１のリード部材の端部が側体に接続され、第２のリード部材の端部が蓋体に接続される場合は、側体の内面に第１のリード端子に対応する電極パターンが形成され、さらに蓋体の内面には検出電極に接続される電極パターンが形成されているので、本来発生しない基部のＺ軸方向の振動を検出することができる。
【００２０】
また、本発明では、前記第１のリード部材と前記第２のリード部材とが、前記振動腕に接触しない程度の間隙を有していることが好ましい。
【００２１】
このような構造によれば、振動腕の振動を妨げることがないため、安定した駆動振動や検出振動を得ることができる。
なお、この間隙は、外部からの予測される程度の衝撃等を受けても振動腕と前述のリード部材とが接触しない程度の大きさであることが好ましい。
【００２２】
さらに、本発明の圧電振動子は、前記第１のリード部材と前記第２のリード部材のうち、少なくとも一方のリード部材の他方の端部近傍を支持する支持基板が備えられることが好ましい。
【００２３】
このように支持基板を備え、支持基板によってリード部材を、例えば接着等の固定手段で支持することにより補強することができ、また、予め支持基板にリード部材を固着してから側体または蓋体に固着すれば、小さいリード部材が扱いやすくなり作業性を向上することができる。
また、本発明の構造では、リード部材が露出している構成であるため、例えば、振動片の振動周波数のチューニングを行う際に発生する、溶着した金粒の飛散（以下Ａｕスプラッシュという）などによる、リード部材とリード部材、隣り合う電極パターン同士の短絡を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図５は本発明の実施例１の圧電振動子が示され、図６には実施例２が、図７には実施例３が、図８には実施例４が、図９には実施例５が示されている。
【実施例１】
【００２５】
図１は、本実施例１の圧電振動子の概略平面図を示す。なお、図１は、内部の構造を分かりやすく説明するために、図２に記載する蓋体３０を取り外して視認した状態を示している。図１において、本実施例１に係る圧電振動子１００は、振動源としての圧電振動片１０と、圧電振動片１０を支持する第１のリード部材としてのリード部材４１〜４６と、圧電振動片１０を格納する容器を構成する側体２０と蓋体３０（図２、参照）と、リード部材４１〜４６を支持する支持基板６０と、から構成されている。
【００２６】
また、圧電振動片１０の上面側には、基部中央の重心Ｇの位置に接続される第２のリード部材としてのリード部材５０が備えられている。
なお、これらリード部材は、銅箔などの電気伝導度が高い薄板で形成される。
【００２７】
圧電振動片１０は、ＸＹ平面内に形成される。実施例１では、圧電振動片１０は水晶で形成され、電気軸と呼ばれるＸ軸、機械軸と呼ばれるＹ軸及び光学軸と呼ばれるＺ軸のＸ軸とＹ軸を平面方向に切り出されたＺカットの水晶基板である。圧電振動片１０は、所定の厚みの水晶基板で形成されている。圧電振動片１０の平面形状は、水晶の結晶軸に合わせてＸＹ平面に展開され、中心点Ｇに対して１８０°点対称の形状をしている。中心点Ｇは圧電振動片１０の重心位置である。また、図１では図示していないが、所定の電極が形成されている。
【００２８】
圧電振動片１０には、Ｘ軸方向とＹ軸方向にそれぞれ平行な端面をもつ矩形状の基部１２が形成され、基部１２のＹ軸に平行な２端面の中央からＸ軸に平行な方向に延出される二つの連結腕１３，１４と、基部１２のＸ軸に平行な２端面の中央からＹ軸に平行な方向に延出される検出振動腕系１６が形成され、検出振動腕系１６は１対の検出振動腕１６Ａ，１６Ｂとから構成される。連結腕１３，１４の先端には１対の駆動振動腕系１５が形成され、駆動振動腕系１５は、連結腕１３の先端に直角方向にそれぞれ駆動振動腕１５Ａ，１５Ｂが延出され、連結腕１３の反対方向の連結腕１４の先端には直角方向にそれぞれ駆動振動腕１５Ｃ，１５Ｄが延出されて構成されている。
【００２９】
駆動振動腕１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄは、所定の周波数の駆動振動が発生するように幅や長さなどの寸法が設定されている。また、検出振動腕１６Ａ，１６Ｂ、及び連結腕１３，１４は、所定の検出振動が発生するように幅や長さなどの寸法が設定されている。
【００３０】
また、圧電振動片１０の基部１２の表裏関係にある一方の面（図中、裏面）には、電極ランド８１〜８６が形成され、少なくとも図２で示す側体２０の底面２１に対向する面の電極ランド８１〜８６は、図示しないが、駆動振動腕１５Ａ〜１５Ｄ及び検出振動腕１６Ａ，１６Ｂの表面に形成された電極と連続して形成されている。詳しくは、駆動振動腕１５Ａ〜１５Ｄには駆動信号電極と駆動信号ＧＮＤ電極、検出振動腕１６Ａ，１６Ｂには検出１信号電極と検出１ＧＮＤ電極と検出信号２電極と検出２ＧＮＤ電極が形成されている。これら各電極に対応して電極ランド８１〜８６が形成され、これらの電極ランド８１〜８６に前述のリード部材４１〜４６の一方の端部が接続される（図２の圧電振動片１０の下面側）。
【００３１】
また、基部１２の裏面の中央部にはＧＮＤ電極８９（図２、参照）が形成され、駆動信号ＧＮＤ電極と接続されている。このＧＮＤ電極８９は、駆動信号ＧＮＤ電極とは分離し単独で設けることもできる。
【００３２】
さらに、基部１２の他方の面（図２中、上面）には、重心Ｇを中心とする検出電極８７が形成されている。この検出電極８７とＧＮＤ電極８９は、基部１２を挟んで対向して設けられ、ほぼ同じ平面位置、同じ面積である。これらの電極を基部１２の両面に設けることにより、Ｚ軸方向の振動を検出することができる。
【００３３】
続いて、本実施例１の断面構造について、図２を参照して説明する。
図２には、実施例１に係る圧電振動子１００の概略断面図（図１のＡ−Ａ断面）が示されている。図１も参照して説明する。なお、リード部材４１〜４６の断面形状や、これら各リード部材と圧電振動片１０及び側体２０の底面２１との接続部構造はほぼ同じであるため代表例としてリード部材４２，４３を記載し説明する。図２において、側体２０はセラミックス等で形成された底面が四角形の容器のベースであり、底面２１には、半導体装置９０が載置固定されており、図示しないが少なくとも前述した駆動振動腕系１５、検出振動腕系１６に接続される電極パターンが形成され、金線等で接続されている。さらに、側体２０の底面２１を含む内面には後述する蓋体３０の内面３０Ａに形成される検出電極パターン８８と接続する電極パターンが形成され、半導体装置９０に接続される。
【００３４】
側体２０の周縁部端面２０Ａには、金属層が形成されており、金属製の蓋体３０がシーム溶接等の手段で密着固定されて容器が形成される。この容器内は真空状態である。
なお、蓋体３０は、金属製の他、セラミックスやガラス等を採用できる。金属製の場合には、内面側にシーム溶接が可能な範囲で絶縁層が設けられ検出電極パターン８８が形成される。また、セラミックスやガラスの場合には、絶縁層は不要で、直接検出電極パターン８８が形成され、側体２０に接着等の固着手段で固着される。
【００３５】
次に、圧電振動片１０の支持構造について説明する。Ｘ方向に延在するリード部材４１〜４４及びＹ方向に延在するリード部材４５，４６とは、相互に同一又は異なる形状を有する帯状部材である。リード部材４１〜４６は、重心Ｇを通るＸ軸方向及びＹ軸方向に対称になるように配置されている。また、圧電振動片１０の図中、下方にあるリード部材４１〜４６（図２では、リード部材４２，４３を示す）は、一方の端部が圧電振動片１０の基部１２に接続され、他方の端部は側体２０の底面２１に接続されている。
また、圧電振動片１０の図中、上方にあるリード部材５０は一方の端部が圧電振動片１０の基部１２の重心Ｇの位置にある検出電極８７に接続され、他方の端部は蓋体３０の内面３０Ａに接続されている。
リード部材の蓋体３０または側体２０の底面２１に接続される部位はそれぞれ支持基板６５，６０で支持されている。
【００３６】
支持基板６０は、ステンレス鋼板にポリイミド樹脂等の絶縁層７５が形成された基板であり、リード部材４１〜４６が底面２１に接続される部位近傍を固着支持している。図１、図２において、支持基板６０は、外形が四角形の板状部材で、外周４辺には、リード部材４１，４２の底面２１との接続部を覗く開口部６２と、リード部材４３，４４の底面２１との接続部を覗く四角形の開口部６３が形成され、また、リード部材４５とリード部材４６のそれぞれの底面２１との接続部を覗く開口部６１が形成されている。
【００３７】
また、支持基板６０の中央部には、リード部材４１〜４６の立ち上がり部分が挿通される四角形の窓開け部６４が形成されている。これらの開口部６１〜６３と窓開け部６４とは、本実施例１では四角形としたが、リード部材の接続において阻害要因とならない形状であれば形状は限定されない。
なお、支持基板６０の材料は、ステンレス鋼鈑の他にセラミックスを採用することができる。セラミックスの場合、絶縁層を省略することができる。
【００３８】
圧電振動片１０の上方にあるリード部材５０の蓋体３０との接続部を支持する支持基板６５は、平面形状は図示しないが、略コの字状をしており、リード部材５０と蓋体３０との接続部を支持できる大きさの本体部と接続部の一部を覗く開口部６６が設けられている。なお、この支持基板６５は、前述した支持基板６０と同じ形状にすることもできる。
【００３９】
続いて、図２を参照してリード部材の断面形状について詳細に説明する。各リード部材の基本形状は同じであるため代表例を上げ説明する。図２で示したリード部材４２，４３は、圧電振動片１０がこれらリード部材の接続部以外の場所や側体２０及び支持基板６０と接触しないように形成されている。詳述すれば、側体２０の底面２１に一端を接続したリード部材４２，４３は支持基板６０の窓開け部６４の位置で支持基板６０の周縁部から中央上方に向かう方向に一旦折り曲げられた後、さらに側体２０の底面２１にほぼ平行となるように端部を含む部位を折り曲げ、その端部に圧電振動片１０を接続する。
【００４０】
リード部材５０は、蓋体３０の内面３０Ａに一端が接続され、支持基板６５の内側端部で支持基板６０の周縁部から中央下方に一旦折り曲げられた後、さらに蓋体３０の内面にほぼ平行になるように、即ち、側体２０の底面２１に平行になるように他端を含む部位を折り曲げ、他端を圧電振動片１０の重心Ｇ位置に接続される。
接続構造、接続方法について、詳しくは図３において説明する。
【００４１】
図３は、実施例１に係るリード部材と圧電振動片、リード部材と側体または蓋部材との接続構造及び接続方法を示す部分断面図である。図２も参照して説明する。図３では、側体２０に接続する複数のリード部材のうちの一本のリード部材４３を代表例として説明し、他のリード部材も同じ接続構造及び接続方法であるため説明を省略する（ここでは、圧電振動片１０の下部のリード部材４１〜４６を含めてリード部材４３等として説明する）。図３において、支持基板６０に一端を固着されたリード部材４３等は、他の一端に圧電振動片１０を載置し、導電性接着剤８０を塗布したのち乾燥を行い圧電振動片１０の電極ランド８５と接続する。
【００４２】
次に、成型されたリード部材４３等を側体２０の底面２１と固着する。詳述すると、例えば側体２０の底面２１にＡｕバンプ７０を載置し、さらに、Ａｕバンプ７０上にリード部材４３等を載置する。ここで、前述の支持基板６０には開口部６３が設けられており、この開口部６３に加熱ツール５００などを挿入してリード部材４３等、Ａｕバンプ７０、及び側体２０を加熱しながら加圧することによって固着する。
【００４３】
なお、前述の圧電振動片１０、リード部材４３等の接続方法においては、先ず、リード部材４３等に圧電振動片１０を導電性接着剤で接続した後、リード部材４３等を側体２０に固着することで説明したが、工程順序は逆でもよく、先ず、側体２０に、支持基板６０を固着したリード部材４３等を固着した後、圧電振動片１０をリード部材４３等に固着することとしてもよい。
【００４４】
また、蓋体３０側のリード部材５０の接続構造及び接続方法については、図３に記載の側体２０と蓋体３０とを置き替えることで説明できる。また、リード部材４３等は、リード部材５０に置き替えて説明できる。詳しくは、図示しないが、支持基板６５に一端を固着されたリード部材５０は、蓋体３０の内面３０ＡにＡｕバンプ７０を載置し、リード部材５０、Ａｕバンプ７０、及び蓋体３０を加熱しながら加圧することによって固着する。
【００４５】
支持基板６５に一端を固着されたリード部材５０は、他の一面側を側体２０に固定された圧電振動片１０に載置し、導電性接着剤８０を塗布したのち乾燥を行って圧電振動片１０の検出電極８７と接続する。その後、蓋体３０と側体２０の周縁部端面２０Ａとがシーム溶接または接着等の手段で固着される。この側体２０と蓋体３０の固着は真空環境で行われるため圧電振動子１００の内部は真空状態である。
このようにして本実施例１に係る圧電振動子１００は構成、製造され、図示しない圧電振動子１００から延出される電極パターンが、圧電振動子１００の外部回路素子等に接続される。
【００４６】
続いて、実施例１に係る圧電振動子１００の振動動作について説明する。
図４及び図５は、本実施例１の圧電振動片１０の動作を模式的に説明するための平面図である。図４、図５においては、振動形態をわかりやすく表現するために、各振動腕は簡略化して線で表している。図１と同じ構成部分を同じ符号で示し、説明を省略する。
【００４７】
図４は、駆動振動を説明する平面図である。図４において、駆動振動は、駆動振動腕１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄの矢印Ａで示す屈曲振動であって、実線で示す振動姿態と、二点鎖線で示す振動姿態を所定の周波数で繰り返している。このとき、駆動振動腕１５Ａ，１５Ｂと駆動振動腕１５Ｃ，１５Ｄとが、重心Ｇを通るＹ軸で線対称の振動を行っているので、基部１２、連結腕１３，１４及び検出振動腕１６Ａ，１６Ｂは、ほとんど振動しない。
【００４８】
図５は、検出振動を説明する図である。図５において、検出振動は、実線で示す振動姿態と、二点鎖線で示す振動姿態を、前記駆動振動の周波数で繰り返している。検出振動は、圧電振動片１０が図４に示した駆動振動を行っている状態で、圧電振動片１０にＺ軸周りの回転角速度ωが加わった時、駆動振動腕１５Ａ，１５Ｂ及び１５Ｃ，１５Ｄに矢印Ｂで示す方向のコリオリ力が働くことによって発生する。
【００４９】
このことより、駆動振動腕１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄが、矢印Ｂで示す振動を行う。矢印Ｂで示した振動は、重心Ｇに対して周方向の振動である。また同時に、検出振動腕１６Ａ，１６Ｂは、矢印Ｃに示すように、矢印Ｂの振動に呼応して矢印Ｂとは周方向反対向きの振動を行う。
【００５０】
このとき、基部１２の周縁部は、駆動振動腕と検出振動腕とが図５で示したような振動をしたとき振動系としては釣り合いが取れた状態であるため振動しない。従って、この基部１２に前述したリード部材を接続しても圧電振動片の振動に影響を与えることはない。
【００５１】
しかしながら、圧電振動片１０、リード部材４１〜４６，５０等の形状や、これらリード部材と圧電振動片１０、リード部材と側体２０、蓋体３０との接続状態が所定通りではない状態の際には、基部１２が、駆動振動腕１５または検出振動腕１６Ａ，１６Ｂの振動によりＺ軸方向の振動が発生する場合がある。この時のＺ軸方向の振動を検出電極８７で検出することができるのである。
【００５２】
従って、前述した実施例１によれば、圧電振動片１０の基部１２の両面をリード部材４１〜４６及び５０で支持するため、圧電振動片１０の特に厚み方向（Ｚ軸）に対する衝撃をリード部材で吸収することができ、耐衝撃性を高めることができる。
【００５３】
また、基部１２両面に接続されるリード部材４１〜４６及び５０は、基部１２の面に対してバランスよく支持されるので、平面方向及び厚み方向ともに安定して支持することができる。このことによって、Ｚ軸振動成分から寄与されるノイズを低減することができる。
さらに、圧電振動片１０の基部１２は、振動腕の振動の影響を受けにくい場所であるため、リード部材４１〜４６及び５０を接続することによる振動腕の振動に影響を与えることはなく、正確な振動を行うことができる。
【００５４】
また、駆動振動腕１５Ａ〜１５Ｄ及び検出振動腕１６Ａ，１６Ｂとは、それぞれに電極が形成され基部１２に形成された電極ランド８１〜８６にリード部材４１〜４６が接続されるので、リード部材は支持部材としての機能と、半導体装置９０との接続リードとしての機能を併せ持つため、前述のような構造であっても構成を簡素化することができる。
【００５５】
また、前述した実施例１の構造では、リード部材４１〜４６及び５０と、駆動振動腕１５Ａ〜１５Ｄ、検出振動腕１６Ａ，１６Ｂと接触しない程度の間隙を有しているので、限られたスペースの中でリード部材の幅や長さと傾斜を適宜に設定することにより、リード部材の剛性を調整することができ、圧電振動片の破損などの不具合を防止することができる。
また、振動腕がリード部材と接触しないため振動に影響を与えず、安定した振動を得ることができる。
【００５６】
さらに、本実施例１では、支持基板６０を備えており、支持基板６０によってリード部材４１〜４６，５０を支持することにより、支持強度を補強できるとともに、予め支持基板にリード部材を固着してから側体または蓋体に固着すれば、小さいリード部材が扱いやすくなり作業性を向上することができる。
また、実施例１の構造では、リード部材４１〜４６が露出している構成であるため、例えば、圧電振動片１０の振動周波数のチューニングを行う際に発生する、Ａｕスプラッシュなどによる、リード部材間の短絡を防止することができる。
【００５７】
また、圧電振動片１０の基部１２の上面には、検出電極８７が設けられているので、Ｚ軸方向振動の検出をすることができる。本発明の圧電振動子１００において、Ｚ軸方向の振動はノイズであるため、このノイズは故障信号とみなされる。この故障信号を検出した際には、回路の電源を落してしまう、または本来の検出信号を故障モードが判別できるような信号に変換するなどの処理をしてユーザーに知らしめることができる。従って、圧電振動子の信頼性を高めることができるという効果がある。
【実施例２】
【００５８】
次に、本発明の圧電振動子に係る実施例２について図面に基づき説明する。実施例２は、前述した実施例１とは、リード部材４１〜４６，５０の側体への接続構造が異なり、他の構造は同じであるため、相違個所のみ説明する。同じ部材には同じ符号を附与している。また、平面視した構造は図１を参照して説明する。なお、圧電振動片１０の形状は実施例１と同じである。
【００５９】
図６は、本実施例２の圧電振動子２００の概略断面図である。図６において、圧電振動子２００は、容器を構成する側体１２０と、側体１２０の上下の開口部を密閉する二つの蓋体３０，３１と、圧電振動片１０と、圧電振動片１０を支持するための前述した実施例１に示したリード部材５０に相当する図中、基部１２の上側のリード部材１５０及びリード部材４１〜４６に相当する基部１２の下側のリード部材１４１〜１４６と、リード部材１４１〜１４６及び５０を支持する二つの支持基板１６０と１６５と、から構成されている。リード部材の平面方向の形状及び構成は実施例１（図１、参照）と同じであるため、図６では代表例としてリード部材１４２，１４３及び１５０を図示し説明する。
【００６０】
側体１２０は、外形形状は図１で示した形状と同じであるが、断面方向略中央部に内側に向かって段状の突出部１２１が形成されている。この突出部１２１は、図中、上段にリード部材１５０が接続される接続面１２２と下段にリード部材１４２，１４３が接続される接続面１２３が形成されている。圧電振動片１０は、基部１２の蓋体３１側の面にはリード部材１４２，１４３の一方の端部が電極ランド８１，８５（図１、参照）に接続され、また、基部１２の蓋体３０側の面にはリード部材１５０の一方の端部が検出電極８７（図１、参照）に接続されて、水平に支持されている。
【００６１】
リード部材１４２，１４３の他方の端部は側体１２０の下段の接続面１２３に接続され、リード部材１５０の他方の端部は側体１２０の上段の接続面１２２に接続されている。このようにして、圧電振動片１０は、側体１２０の突出部１２１の断面中央位置に前述のリード部材によって支持されている。
【００６２】
また、リード部材１５０が接続される接続面１２２には、図示しないが、検出電極８７とリード部材１５０を介して連続する検出電極パターン（図２で示す検出電極パターン８８に相当する）が形成され、側体１２０の突出部１２１の内側面を経由して蓋体３１の内面３１Ａに連続する電極パターンがさらに形成されており、半導体装置９０の所定の電極に接続されている。
【００６３】
なお、前述の各リード部材と圧電振動片１０との接続方法、側体１２０との接続方法は、実施例１（図３、参照）で説明した方法を応用することができるので、詳しい説明は省略する。各リード部材には、蓋体３０側に支持基板１６５が固着されており、また、蓋体３１側にも支持基板１６０が固着されておりリード部材を補強し、支持している。
【００６４】
支持基板１６０は実施例１（図１、参照）と略同じ形状とすることができ、中央部の窓開け部１６４と各リード部材の側体１２０との接続部を覗く開口部１６２，１６３が形成されている。支持基板１６５の形状は略コの字状をしており、リード部材１５０と蓋体３０との接続部を支持できる大きさの本体部と接続部の一部を覗く開口部１６６が設けられている。なお、この支持基板１６５は、前述した支持基板１６０と同じ形状にすることもできる。
【００６５】
また、蓋体３１の内面３１Ａには半導体装置９０が固着されており、蓋体３１の内面３１Ａに形成される電極パターン（図示せず）に金線等で接続されている。この電極パターンは、側体１２０の下段側の接続面１２３に形成された電極パターンと連続しており、このことから、圧電振動片１０は、圧電振動片１０の基部１２に設けられた電極ランド８１〜８６（図１、参照）と前述したリード部材１４２，１４３等と側体１２０の電極パターンと蓋体３１の電極パターンを経由して半導体装置９０に導通している。
【００６６】
側体１２０の周縁面には、金属層が設けられており、金属製の蓋体３０，３１とはシーム溶接等の手段で密閉固着される。容器内は真空状態にされる。
なお、蓋体３０，３１が金属材料で形成される場合、蓋体３０，３１の電極パターンは絶縁層の上面に形成される。また、蓋体３０，３１がセラミックス材料等の絶縁材料の場合には、絶縁層は必要とされない。
【００６７】
従って、前述した実施例２によれば、前述した実施例１に記載の効果に加え、各リード部材が圧電振動片１０の基部１２及び側体１２０の突出部１２１に形成される接続面１２２，１２３それぞれ対応した面に接続されるので、基部１２表裏に在る各リード部材の高さ位置が製造上精度が出しやすい突出部１２１の厚みによって規制されるため、厚み方向の位置を正確に規制することができ、圧電振動片の支持力と支持位置が、より一層安定するという効果がある。
【００６８】
また、各リード部材の他方の端部は、側体１２０の接続面１２２，１２３に接続、固定されるため、各リード部材の固定作業が蓋体３０，３１が無い状態で行うことができるので、作業性を高めることができ、そのことにより接続及び固定の信頼性を高めることができる。
【実施例３】
【００６９】
続いて、本発明の圧電振動子に係る実施例３について図面に基づき説明する。実施例３は、前述の実施例２に比べ、リード部材が圧電振動片１０と平行になるように構成されることに特徴を有し、他の構成、接続方法は同じであるので相違個所について説明する。同じ部材には同じ符号を附与している。
図７は、本実施例３の圧電振動子３００を示す概略断面図である。また、ここでも、圧電振動片１０の下面側のリード部材２４２，２４３を代表例として記載し説明する。図７において、リード部材２４２，２４３は、圧電振動片１０とほぼ平行になるように、導電性接着剤２８０と、側体２２０の突出部２２１に形成された接続部２２３の高さと、Ａｕバンプ７０の高さとが調整されて接続される。
【００７０】
また、リード部材２５０は、圧電振動片１０とほぼ平行になるように、導電性接着剤２８０と、側体２２０の突出部２２１に形成された接続部２２２の高さと、Ａｕバンプ７０の高さとが調整されて接続される。このようにして、各リード部材は、曲げ起こされる部分がなくフラットな板材で形成することができるのである。
なお、導電性接着剤２８０の厚みは、前述の各リード部材と圧電振動片１０の駆動振動腕１５、検出振動腕１６Ａ，１６Ｂに振動する際、外部からの衝撃を受けた際にも接触しない程度の間隙を確保する厚みに設定される。
【００７１】
また、前述の実施例３（図７、参照）では、リード部材２５０とリード部材２４２，２４３等と、圧電振動片１０と、を平行にするために導電性接着剤２８０の厚みを調整していたが、例えば、各リード部材の圧電振動片との接続部に突起を形成するか、接続部の先端部のみを曲げ起こして所定の高さに形成して接続することができる。
【００７２】
従って、前述した実施例３によれば、前述の実施例２の効果に加え、各リード部材は断面方向に曲げる必要がなくフラットで形成すればよいので、容器の内部容積を小さくすることができ、より薄い圧電振動子を提供することができる。
また、各リード部材には、曲げ起こされる部分がないため、リード部材自身の加工が容易になるほか、圧電振動片１０及び側体２２０への接続作業も容易になり、作業効率を高めることができる。
【００７３】
さらに、各リード部材の圧電振動片との接続部に突起を形成するか、接続部の先端部のみを曲げ起こして所定の高さに形成して接続すれば、接続時に導電性接着剤２８０の厚み調整が不要となり、前述したリード部材の形状を規制することで、接続作業を簡素化することができる。
【実施例４】
【００７４】
続いて、本発明の圧電振動子に係る実施例４について図面に基づき説明する。実施例４は、前述の実施例１の構造とは、圧電振動片１０の上面側のリード部材の形状と接続構造が異なり、他の部材、構造は同じであるため相違個所について説明する。同じ部材には同じ符号を附与している。
図８（ａ），（ｂ）は、本実施例４の圧電振動子４００の概略断面図である。図８（ａ）において、リード部材３５０は、棒状の形状をしており、一方の端部が圧電振動片１０の基部１２の重心位置Ｇの検出電極８７に導電性接着剤８０によって接続され、他方の端部が蓋体３０の内面３０Ａの検出電極パターン８８に導電性接着剤によって接続されている。リード部材３５０は、圧電振動片１０に略垂直である。
【００７５】
圧電振動片１０の上面側のリード部材３５０は、圧電振動片１０を蓋体３０方向から支持するとともに、検出電極８７と検出電極パターン８８（図示せず）を介して半導体装置９０と接続されている。圧電振動片１０の基部の側体２０の底面２１側の面には、検出電極８７に対向するＧＮＤ電極８９が形成され、駆動信号ＧＮＤ電極（図示せず）に連続している。
【００７６】
図８（ｂ）には、実施例４の変形例の部分断面図が示されている。図８（ｂ）では、この変形例としてのリード部材の形状と蓋体との接続部のみが示されている。図８（ｂ）において、リード部材３５０は、端部に薄い鍔３５０Ａが延出されおり、この鍔３５０Ａが、蓋体３０の内面３０Ａに形成されている検出電極パターン８８に接続される。鍔３５０Ａには、支持基板２６５が固着される。
【００７７】
支持基板２６５は、中心部に孔が開いた円盤状の板部材で、支持基板６０と同じ材質である。この支持基板２６５は、鍔３５０Ａと接着剤で固着されるとともに、蓋体３０とも接着固定される。
【００７８】
従って、本実施例４によれば、前述した実施例の効果に加え、前述した帯状のリード部材に比べ、Ｚ軸方向の構造的強度が増すために、圧電振動片１０をより安定に支持することができる。また、リード部材３５０が、棒状であるので製造しやすく、取り扱いが容易になるという効果がある。
【００７９】
また、圧電振動片１０とリード部材３５０の接続部面積は小さいほど圧電振動片の振動に影響を与えないため、リード部材３５０の断面積を小さくすることが好ましい。従って、リード部材３５０の端部に鍔３５０Ａを設けることによって、蓋体３０にリード部材３５０を接続する際に接続面積を広くすることができるので、接続作業のときに姿勢が安定し作業効率を高めることができ、また、接続強度を高めることができる。
さらに、支持基板２６５を備えることにより、接続強度を一層高めることができる。
【実施例５】
【００８０】
次に本発明の圧電振動子に係る実施例５について図面に基づき説明する。実施例５は、実施例４で説明したリード部材３５０に替えて弾性体よりなるリード部材４５０を採用していることに特徴を有し、他の部材、構造は実施例４と同じである。
図９（ａ），（ｂ）は本実施例５の圧電振動子４００の概略断面図である。図９（ａ）において、リード部材４５０は、コイルばねで形成されている。リード部材４５０の材質は特に限定されないが、圧電振動片１０を下面側から支持するリード部材４１〜４６（図１、参照）とほぼ同等の弾性力と導電性があればよく、銅合金、ステンレス鋼、ピアノ線などが採用できる。ステンレス鋼やピアノ線を採用する場合は、導電性を高めるために金めっき等を施すことが望ましい。
【００８１】
リード部材４５０は、一方の端部が圧電振動片１０の基部１２の上面の検出電極８７に導電性接着剤８０によって接続され、他方の端部が蓋体３０の内面３０Ａに形成された検出電極パターン８８に導電性接着材８０で接続される。また、圧電振動片１０の基部１２の下面には、検出電極８７に対向してＧＮＤ電極が形成され、このＧＮＤ電極は、前述した駆動信号ＧＮＤ電極に連続している。
【００８２】
図９（ｂ）には、実施例５の変形例が示されている。この変形例は、図９（ａ）で示したリード部材４５０が圧電振動片１０に接続される端部の直径が細く、蓋体３０に接続される端部の直径が大きい円錐形のコイルばねを採用していることに特徴を有する。図９（ｂ）において、リード部材４５０は、直径が小さい端部が圧電振動片１０の基部１２の検出電極８７に導電性接着剤８０で接続され、直径が大きい端部が蓋体３０の内面３０Ａに形成される検出電極パターン８８に導電性接着剤８０によって接続される。この円錐形コイルばねで形成されるリード部材４５０は、圧電振動片１０を下面側から支持するリード部材４１〜４６（図１、参照）とほぼ同等の弾性力を有するように設計される。
【００８３】
なお、実施例５では、実施例４で採用した支持基板２６５（図８（ｂ、参照）を採用していないが、実施例４と同様に支持基板でリード部材４５０の支持の補強をすることができる。
【００８４】
従って、本実施例５によれば、前述の実施例の効果に加え、リード部材４５０が弾性体で形成されているので、圧電振動子４００を構成する部材の特に断面方向の寸法にばらつきがあっても、弾性部で吸収できるので製造しやすいという効果がある。
また、リード部材４５０を採用する場合には、蓋体３０に接続する端部の直径が大きいため、リード部材４５０の姿勢が安定し、また、圧電振動片１０と接続する端部の直径が小さいため、圧電振動片１０との接触面積が小さくなり、圧電振動片の振動に影響を与えにくくできるという効果もある。
【００８５】
なお、本発明は前述の実施例に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前述の実施例４、実施例５では、リード部材３５０，４５０は、蓋体３０に接続していたが、実施例２（図６、参照）で示した支持基板１６５にリード部材３５０またはリード部材４５０を接続し、支持基板１６５を側体１２０の接続面１２２に接続する構造を採用することができる。
【００８６】
また、同様にすれば、実施例３の構造（図７、参照）と、実施例４または実施例５の構造と、を組み合わせる構造を採用することもできる。
【００８７】
また、実施例５は、リード部材としてコイルばねを採用しているが、リード部材は、コイルばねに限らず適度の弾性力と圧電振動片１０を水平に安定して支持できれば自在に選択することができる。
【００８８】
従って、前述の実施例１〜実施例５によれば、圧電振動片１０の姿勢を安定して支持しているので、Ｚ軸振動成分から発生されるノイズを低減し、Ｚ軸振動成分の検出をすることによって信頼性が高い圧電振動子を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明の圧電振動子は、例えば、携帯電話、ビデオカメラ、デジタルカメラ及びパソコンなどの電子機器において、制御基準信号、計時機能の基準信号、またはジャイロセンサなどに使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施例１に係る圧電振動子を示す平面図。
【図２】本発明の実施例１に係る圧電振動子を示す概略断面図。
【図３】本発明の実施例１に係る圧電振動子の接続方法を示す説明図。
【図４】本発明の実施例１に係る圧電振動子の駆動振動動作を示す説明図。
【図５】本発明の実施例１に係る圧電振動子の検出振動動作を示す説明図。
【図６】本発明の実施例２に係る圧電振動子を示す概略断面図。
【図７】本発明の実施例３に係る圧電振動子を示す概略断面図。
【図８】本発明の実施例４に係る圧電振動子を示す概略断面図。
【図９】本発明の実施例５に係る圧電振動子を示す概略断面図。
【符号の説明】
【００９１】
１０…圧電振動片、１２…基部、１３，１４…連結腕、１５Ａ〜１５Ｄ…駆動振動腕、１６Ａ〜１６Ｂ…検出振動腕、２０…側体、２１…側体の底面、３０，３１…蓋体、３０Ａ…内面、３１Ａ…内面、４１〜４６，５０…リード部材、６０，６５…支持基板、８１〜８６…電極ランド、８７…検出電極、８８…検出電極パターン、１００…圧電振動子、１２１…突出部、１２２，１２３…接続面。
【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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