(57)【要約】【課題】圧電デバイスに衝撃が与えられたときに、音叉型圧電振動片の支持腕の部分が逃げ溝の角張ったエッジ部に衝突することがないようにし、これにより支持腕の折損が生じないようにすることを課題とする。【解決手段】圧電デバイス１は、音叉型圧電振動片３と、蓋体２１、音叉型圧電振動片３が収納され、蓋体２１によって密閉される収納凹部２２、音叉型圧電振動片３を基部３１とは反対側で支持腕３３で固定するために、収納凹部２２の底面に設けられた一対の支持台２３、及び、支持台２３に固定された音叉型圧電振動片３が、収納凹部２２の底面に衝突するのを防止するために、この底面に形成された逃げ溝２４、を有するパッケージとを備えており、逃げ溝２４のエッジ部２４１が、支持腕３３の部分に代わり基部３１の部分が衝突するようにこの基部３１の下側に存在するように形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部、
上記基部から平面視直角方向に延出し、互いに平行な一対の振動腕、及び
上記基部から、上記一対の振動腕を挟んで、これの振動腕と平行且つ同じ方向に延出した一対の支持腕、
を有する音叉型圧電振動片と、
蓋体、
上記音叉型圧電振動片が収納され、上記蓋体によって密閉される収納凹部、
上記音叉型圧電振動片を上記基部とは反対側で上記支持腕で固定するために、上記収納凹部の底面に設けられた一対の支持台、及び、
上記支持台に固定された上記音叉型圧電振動片が、上記収納凹部の底面に衝突するのを防止するために、該底面の巾方向全体にわたって形成された逃げ溝、
を有するパッケージと
を備えた圧電デバイスであって、
この圧電デバイスに衝撃が与えられたときに、上記支持腕の部分が上記逃げ溝のエッジ部に衝突するのを防止するために、上記逃げ溝のエッジ部が、上記基部の部分が衝突するように、上記基部の下側の領域内に位置するように形成されていること、
を特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載された圧電デバイスにおいて、
上記音叉型圧電振動片の素材が水晶であること、
を特徴とする圧電デバイス。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のいずれかに記載された圧電デバイスにおいて、
上記逃げ溝が、平面視長方形状であること、
を特徴とする圧電デバイス。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載された圧電デバイスにおいて、
上記支持台には、それらの各上面に、圧電デバイスの底面に形成された一対の端子電極にそれぞれ接続された電極が形成されており、導電性接着剤により上記音叉型圧電振動片を機械的に支持するとともに、これらに電気的に駆動するための駆動電圧を供給すること、
を特徴とする圧電デバイス。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれかに記載された圧電デバイスにおいて、
上記支持腕には、上記支持腕の長さ方向に沿って貫通長孔が形成されていること
を特徴とする圧電デバイス。
【請求項６】
請求項１に記載された圧電デバイスにおいて、上記逃げ溝が、上記基部の下側の領域内に位置するように形成されるとともに、上記一対の振動腕の先端部の下側の領域内に位置するように形成されていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項７】
請求項６に記載された圧電デバイスにおいて、上記逃げ溝の両端部がＲ形状に形成されていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項８】
請求項１に記載の圧電デバイスにおいて、上記エッジ部に近接した上記収納凹部の前記底面にメタライズ加工により所定厚さ、幅、及び長さの緩衝部が形成されていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項９】
請求項１に記載された圧電デバイスにおいて、上記エッジ部の断面形状が、角部、Ｃ面形状、またはｒ形状であることを特徴とする圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶などの圧電材料の圧電効果を利用して発振を行う圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の圧電デバイスの一つのタイプに、音叉型圧電振動片として、基部と基部から平面視直角方向に延出し、互いに平行な一対の振動腕と、基部から一対の振動腕を挟んでこの振動腕と平行且つ同じ方向に延出した一対の支持腕とを有する音叉型圧電振動片を使用するものが知られている。
【０００３】
圧電デバイスは、上記音叉型圧電振動片とこれを密閉収納するパッケージとを含んでなっており、このパッケージは、蓋体と、蓋体によって密閉される収納凹部と、音叉型圧電振動片を基部とは反対側で支持腕で固定するための支持台であって、収納凹部の底面に設けられた支持台とを備えている。
【０００４】
音叉型圧電振動片は、上述のように、支持腕の先端で支持されているだけであるため、圧電デバイスに意図せず衝撃が加えられたような時、支持腕及び振動腕が大きく撓むことがある。そのため、支持腕に支持される箇所から離れた基部の先端、あるいは、基部から更に延びている振動腕の先端が、収納凹部の底面に衝突する場合がある。
【０００５】
このような衝突によって、支持腕あるいは振動腕の先端に欠けが生じることがあり、この欠けによって先端部の質量が減少するため、発振周波数は、意図した振動数から大きく偏倚することになる。更に、この衝突によるダメージが、支持腕あるいは振動腕の折損にまで及んだような場合、圧電デバイスは発振そのものが不可能になる。いずれにしても、基準周波数を発生するためのデバイスとして使用し続けることはもはやできなくなる。
【０００６】
このような現象を避けるため、収納凹部の底面の一部であって、振動腕や基部の先端が衝突すると予想される箇所に、逃げ溝（つまり溝状凹部）を形成することにより、先端衝突の可能性を少しでも低減させるような工夫（特許文献１）、あるいは、衝突したとしてもそのダメージを少なくするように底面の衝突部位にクッションとなるダンパーを設けるような工夫（特許文献２）がなされてきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１１８５０１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４１３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
音叉型圧電振動片の支持腕は、圧電デバイスに衝撃が加わった時の基部の質量と振動腕の質量を支えるものである。大きな衝撃の時には、支持腕が大きく撓み、基部が逃げ溝の中に深く入り込むことになる。つまり、支持腕にかかる力学的負荷が最も大きくなる。
【０００９】
従来、上記逃げ溝は、比較的大きい面積を占め、そのエッジ部（縁部）が支持腕の領域にまで入り込んだ位置に在る。このため、衝撃時に支持腕が大きく撓んだ時には、支持腕の側面が逃げ溝の角張ったエッジ部に衝突することになる。支持腕は、もともと大きな力学的負荷を受けているだけでなく、更に、角張ったエッジ部が衝突することから、支持腕が受けるダメージが大きく、その位置で折損する可能性が大きい。加えて、音叉型圧電振動片の振動効率を向上させるため、支持腕に長さ方向に沿って貫通長孔を形成することがあるため、その場合には、更に衝撃によって折損し易くなっており、問題はより深刻となる。
【００１０】
本発明は、圧電デバイスに衝撃が与えられたときに、音叉型圧電振動片の支持腕の部分が逃げ溝の角張ったエッジ部に衝突することがないようにし、これにより支持腕の折損が生じないようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明は、基部、上記基部から平面視直角方向に延出し、互いに平行な一対の振動腕、及び、上記基部から、上記一対の振動腕を挟んでこの振動腕と平行且つ同じ方向に延出した一対の支持腕、を有する音叉型圧電振動片と、蓋体、上記音叉型圧電振動片が収納され、上記蓋体によって密閉される収納凹部、上記音叉型圧電振動片を上記基部とは反対側で上記支持腕で固定するために、上記収納凹部の底面に設けられた一対の支持台、及び、上記支持台に固定された上記音叉型圧電振動片が、上記収納凹部の底面に衝突するのを防止するために、この底面に形成された逃げ溝、を有するパッケージとを備えた圧電デバイスであって、この圧電デバイスに衝撃が与えられたときに、上記支持腕の部分が上記逃げ溝のエッジ部に衝突するのを防止するために、上記逃げ溝のエッジ部が、上記基部の部分が衝突するように、この基部の下側に形成されていることを特徴とする圧電デバイスである。
【００１２】
第２番目の発明は、第１番目の発明の圧電デバイスにおいて、上記音叉型圧電振動片の素材が水晶であることを特徴とする圧電デバイスである。
【００１３】
第３番目の発明は、第１番目又は第２番目の発明の圧電デバイスにおいて、上記逃げ溝が、平面視長方形状であることを特徴とする圧電デバイスである。
【００１４】
第４番目の発明は、第１番目乃至第３番目のいずれかの発明の圧電デバイスにおいて、上記支持台が、各上面に、圧電デバイスの底面に形成された一対の端子電極にそれぞれ接続された電極が形成されており、導電性接着剤により上記音叉型圧電振動片を機械的に支持するとともにこれに電気的に駆動するための駆動電圧を供給するものであることを特徴とする圧電デバイスである。
【００１５】
第５番目の発明は、第１番目乃至第３番目のいずれかの発明の圧電デバイスにおいて、上記支持腕には、支持腕の長さ方向に沿って貫通長孔が形成されていることを特徴とする圧電デバイスである。
【００１６】
第６番目の発明は、第１番目の発明の圧電デバイスにおいて、上記逃げ溝が、上記基部の下側の領域内に位置するように形成されるとともに、上記一対の振動腕の先端部下側の領域内にも位置するように形成されていることを特徴とする圧電デバイスである。
【００１７】
第７番目の発明は、第６番目の発明の圧電デバイスにおいて、上記逃げ溝の両端部がＲ形状に形成されていることを特徴とする圧電デバイスである。
【００１８】
第８番目の発明は、第１番目の発明の圧電デバイスにおいて、上記エッジ部に近接した上記収納凹部の前記底面にメタライズ加工により所定厚さ、幅、及び長さの緩衝部が形成されていることを特徴とする圧電デバイスである。
【００１９】
第９番目の発明は、第１番目の発明の圧電デバイスにおいて、上記エッジ部の断面形状が、角部、Ｃ面形状、またはｒ形状であることを特徴とする圧電デバイスである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の圧電デバイスによれば、逃げ溝の角張ったエッジ部が、音叉型圧電振動片の基部の下側に在るように形成されているため、この圧電デバイスに大きな衝撃が与えられた場合でも、音叉型圧電振動片の力学的負荷の大きい支持腕の部分が衝突しないので、支持腕の折損を防止することができる。なお、基部の面部とエッジ部とが衝突しても、基部の面部はもちろん角部が破損する可能性は少ない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例１の圧電デバイスの蓋体を除いて見た平面図である。
【図２】本発明の実施例１の圧電デバイスの図１にＡ−Ａ矢視で示す断面図である。
【図３】本発明の実施例１の圧電デバイスを一部切り欠いた斜視図である。
【図４】本発明の実施例２の圧電デバイスの蓋体を除いて見た平面図である。
【図５】本発明の実施例２の圧電デバイスの図４にＡ’−Ａ’矢視方向で示す断面図である。
【図６】図１から図５に示す圧電デバイスのエッジ部の一部拡大断面図であって、（ａ）は角張った角部を有するエッジ部の、（ｂ）は角部にＣ面を形成したエッジ部の、（ｃ）は角部にｒ部を形成したエッジ部の、また、（ｄ）はエッジ部に近接する収納凹部の底面にメタライズにより緩衝部を形成したエッジ部の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
実施例１
以下、本発明の実施例１を図面を用いて説明する。図１は、本発明の圧電デバイスの実施例１を示す平面図であって、蓋体を除いた場合のものである。図２は、本発明の圧電デバイスの実施例を示し、図１におけるＡ−Ａ断面図である。図３は、本発明の実施例の圧電デバイスを一部切り欠いて示す斜視図である。
【００２３】
本発明に係る圧電デバイス１は、パッケージ２と、このパッケージ２に収納された音叉型圧電振動片３とからなる。パッケージ２は底壁部２８、横壁部２７、蓋体２１を有しており、これらにより収納凹部２２が形成されている。収納凹部２２に音叉型圧電振動片３が収納される。
【００２４】
横壁部２７の上面には金属製のリング２５が設けられており、蓋体２１がこのリング２５に溶接されることにより、収納凹部２２はパッケージ２の外部に対し気密にされる。通常、その内部は真空にされるか、あるいは、窒素ガスなどのガスが封入され、経年変化等により圧電デバイス１の発振周波数が変化するのを防止している。
【００２５】
音叉型圧電振動片３は、例えば水晶などの圧電材料を素材とし、基部３１、基部３１から平面視直角方向に延出し、互いに平行な一対の振動腕３２、及び、基部３１から、一対の振動腕３２を挟んで、この振動腕３２と平行且つ同じ方向に延出した一対の支持腕３３を備えている。また、振動腕３２の表面には、従来通り、振動子として使用できるように電界を形成するための電極が形成されている。
【００２６】
パッケージ２の収納凹部２２の底面２２１には、一対の支持台２３が形成されており、音叉型圧電振動片３の各支持腕３３の先端部が導電性接着剤２３１によって、各支持台２３の上面に固定される。支持腕３３には、場合により、その長さ方向に沿って貫通長孔３３１を形成することができ、これにより、音叉型圧電振動片３の振動効率を向上させることができるが、必須のものではない。
【００２７】
支持台２３は、その各上面に、圧電デバイスの底面に形成された一対の端子電極２６にそれぞれ接続された電極（図示せず）が形成されている。音叉型圧電振動片３は、導電性接着剤２３１によって支持台に固定されて機械的に支持されるとともに端子電極２６を通して音叉型圧電振動片３を電気的に駆動するための駆動電圧が供給されることになる。
【００２８】
収納凹部２２の底面の巾方向全体には、更に、逃げ溝２４が形成される。逃げ溝２４が形成される位置は、逃げ溝２４との境界を形成するエッジ部２４１が基部３１の下方に存在するような位置である。従来のエッジ部２４１’の位置（点線で示す。）が、支持腕３３の領域にかかっていたのが、図３の矢印ａで示されるように、実線で示されるエッジ部２４１の位置（つまり、基部３１の下方の位置）に移動している点が本発明の最も特徴をなす部分である。
【００２９】
角張ったエッジ部２４１が支持腕３３の領域にかからないため、圧電デバイス１に大きな衝撃が加わったときにも、音叉型圧電振動片３の支持腕３３の部分が逃げ溝２４のエッジ部２４１に衝突することがない。このため、もともと大きな力学的負荷を受け、場合によっては貫通長孔３３１が形成されて更に弱くなっている支持腕３３に、角張ったエッジ部２４１が衝突することがないため、支持腕３３の折損の可能性が非常に少なくなる。
【００３０】
なお、エッジ部２４１が基部３１に衝突したとしても、衝突箇所は基部３１の平面部であるから、基部３１の平面部はもちろん基部３１の角部が欠ける可能性は非常に少ないので問題とはならない。
【００３１】
本発明の圧電デバイスは、更に、発振するためのＩＣが組み込まれたタイプのもの、より具体的には水晶発振器に適用することも可能である。
【００３２】
実施例２
次に、本発明の実施例２を図４及び５に基いて説明する。
【００３３】
本発明の実施例２の圧電デバイス１では、前出図１から図３に示した圧電デバイス１のパッケージ３の底面２２１の幅方向全体に形成される逃げ溝２４が、逃げ溝２４との境界を形成するエッジ部が基部３１の下方に存在する領域に形成されているのに加えて、振動腕３２の先端部の下方に存在する領域の底面２２１の幅方向全体に亘って形成されている。さらに、各逃げ溝２４の両端には、平面視で半円状のＲ部が形成され、また、両エッジ部２４１に近接した収納凹部２２の底面２２１にメタライズ加工により所定厚さ、幅及び長さの緩衝部２２１が形成されている。したがって、本実施例２においては、圧電デバイス１に大きな緩衝が加わったときには、逃げ溝２４のエッジ部２４１に当たる位置が、まず、一方の支持腕３３の裏面、基部３１の裏面、そして他方の支持腕３３の裏面となる。
【００３４】
特に本実施例２では、図４に示すように、逃げ溝２４の両端部に、Ｒ部（半円部）が、それぞれ形成されているので、圧電デバイス１が大きな衝撃を受け振動したときには、支持腕３３の裏面が、まず逃げ溝２４の両端に形成されたＲ形状部に当接することにより、音叉型圧電振動片３本体の振動が弱められることになり、支持腕３３が直接逃げ溝２４のエッジ部２４１に衝突することがない。特に、この振動の緩衝効果は、振動腕３２と支持腕３３との間にそれぞれ縦方向の溝３２ａが形成されていることにより、倍加される。
【００３５】
すなわち、エッジ部２４１が音叉又部よりも振動腕３２の先端側に位置する場合には、振動腕３２の裏面がエッジ部２４１に当接するが、図４に示すように、本実施例２では、エッジ部２４１が音叉又部よりも基部３１側に位置し、かつ支持腕３３と振動腕３２の間に形成した縦方向の溝３２ａの端部３２ｂがエッジ部２４１よりも逃げ溝２４側に位置している。これにより、その主面等に溝が形成されているため剛性がそれ程高くなく、かつ、主面等に励振電極が形成され、正確な周波数で振動するため破損しないことが要求される振動腕３２にエッジ部２４１が直接当接することが回避される。この構成により、図４に示すように、圧電デバイス１が大きな衝撃を受け振動したときに、一方の振動腕３３、基部３１及び他方の振動腕３３の３か所に分散してエッジ部２４１に当接することになる。これにより、基部３１の一か所に当接するよりも、その衝撃力を３か所に分散させ、緩衝効果をさらに向上させることができるようになる。
【００３６】
また、いずれの実施例１及び２においても、図６に示すように、パッケージ２の収納凹部２２の底面２２１に形成した逃げ溝２４のエッジ部２４１は、（ａ）に示すような角部、（ｂ）に示すようにＣ面形状、（ｃ）に示すようなｒ面形状、または、（ｄ）に示したようなメタライズ加工によりエッジ部２４１に近接した底面２２１に所定厚さ、幅、長さの緩衝部２２１ａを形成してもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１  圧電デバイス
２  パッケージ
２１  蓋体
２２  収納凹部
２２１  底面
２２１ａ  緩衝部
２３  支持台
２３１  導電性接着剤
２４  逃げ溝
２４１  エッジ部
２５  リング
２６  端子電極
２７  横壁部
２８  底壁部
３  音叉型圧電振動片
３１  基部
３２  振動腕
３２ａ  溝
３２ｂ  溝の端部
３３  支持腕
３３１  貫通長孔
【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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