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公開番号2025136562
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-19
出願番号2024035225
出願日2024-03-07
発明の名称振動素子
出願人セイコーエプソン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H03H 9/19 20060101AFI20250911BHJP(基本電子回路)
要約【課題】振動強度の低下を招くことを抑制して高いQ値の振動素子を実現する。
【解決手段】閃亜鉛鉱型の単結晶から成る圧電体を用いた振動素子100であって、リング形状を有し振動子単位10としての複数の第1振動部と複数の第2振動部とが交互に配置される振動部1と、入射した横波SVを横波SVとして反射する反射部13と、を備え、各々の第1振動部は第1電極と第1接続部とを有し、各々の第2振動部は第2電極と第2接続部とを有し、複数の第1電極と複数の第2電極は、単結晶の[001]軸と垂直な面に交互に配置され、振動部1は、振動子単位10が、少なくとも、単結晶の[100]軸に平行に並んで圧電体に配置されるか、または、単結晶の[010]軸に平行に並んで圧電体に配置される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
閃亜鉛鉱型の単結晶から成る圧電体を用いた振動素子であって、
リング形状を有し、少なくとも一部に振動子単位としての複数の第１振動部と複数の第２振動部とが交互に配置される振動部と、
入射した横波を横波として反射する反射部と、を備え、
各々の前記第１振動部は、第１電極と、前記第１電極同士を電気的に接続する第１接続部と、を有し、
各々の前記第２振動部は、第２電極と、前記第２電極同士を電気的に接続する第２接続部と、を有し、
複数の前記第１電極と複数の前記第２電極は、前記単結晶の［００１］軸と垂直な面に交互に配置され、
前記振動部は、前記振動子単位が、少なくとも、前記単結晶の［１００］軸に平行に並んで前記圧電体に配置されるか、または、前記単結晶の［０１０］軸に平行に並んで前記圧電体に配置されることを特徴とする振動素子。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載の振動素子において、
前記反射部は、横波を入射する側において前記第１振動部及び前記第２振動部の一方に隣接して配置されるとともに、横波を出射する側において前記第１振動部及び前記第２振動部の他方に隣接して配置されることを特徴とする振動素子。
【請求項３】
請求項１に記載の振動素子において、
前記振動部は、前記単結晶の［１００］軸に沿って延伸する第１部分と、前記単結晶の［０１０］軸に沿って延伸する第２部分と、を備えることを特徴とする振動素子。
【請求項４】
請求項３に記載の振動素子において、
前記反射部は、前記第１部分から入射した前記横波を反射する第１反射面を備えることを特徴とする振動素子。
【請求項５】
請求項４に記載の振動素子において、
前記第１反射面と前記単結晶の［１００］軸とがなす角度は、４４°以上４６°以下であることを特徴とする振動素子。
【請求項６】
請求項４に記載の振動素子において、
前記反射部は、前記第２部分から入射した前記横波を反射する第２反射面を備えることを特徴とする振動素子。
【請求項７】
請求項６に記載の振動素子において、
前記第２反射面と前記単結晶の［０１０］軸とがなす角度は、４４°以上４６°以下であることを特徴とする振動素子。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の振動素子において、
前記単結晶の［００１］軸と平行な方向から見て前記第１接続部と前記第２接続部とが重なる位置において、前記第１接続部と前記第２接続部との間に前記第１接続部と前記第２接続部とを絶縁するスペーサーを備えることを特徴とする振動素子。
【請求項９】
請求項１から７のいずれか１項に記載の振動素子において、
前記単結晶の［００１］軸に平行な方向から見て前記振動部の周囲の少なくとも一部に設けられ複数の前記第１振動部及び複数の前記第２振動部が配置されないベース部と、前記振動部と前記ベース部とを架橋する支持部と、を備えることを特徴とする振動素子。
【請求項１０】
請求項９に記載の振動素子において、
前記支持部は、前記振動部の節点と前記ベース部とを架橋することを特徴とする振動素子。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動素子に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、複数の振動子単位を用いて振動部を振動させる様々な振動素子が知られている。例えば、特許文献１には、複数の小振動部を二次元配列したラーメ振動水晶振動子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００２－１１１４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のラーメ振動水晶振動子では、二次元配列のうちの一方の並び方向である行方向と、それに直交する方向である列方向と、の二つの方向において同等の強度で振動する。ここで、それら二つの方向に対応する共振周波数は振動部の幅寸法に依存する。このため、それら二つの方向において協調させて振動させるためには、振動部における行方向と列方向の寸法を一致させる必要がある。しかしながら、共振周波数を高くすると共振に寄与する波長が短くなることから、共振周波数が高い場合においては加工精度などの誤差により振動強度が低下する虞がある。振動強度が低下すると品質係数Ｑの値であるＱ値が低減する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための本発明の振動素子は、閃亜鉛鉱型の単結晶から成る圧電体を用いた振動素子であって、リング形状を有し、少なくとも一部に振動子単位としての複数の第１振動部と複数の第２振動部とが交互に配置される振動部と、入射した横波を横波として反射する反射部と、を備え、各々の前記第１振動部は、第１電極と、前記第１電極同士を電気的に接続する第１接続部と、を有し、各々の前記第２振動部は、第２電極と、前記第２電極同士を電気的に接続する第２接続部と、を有し、複数の前記第１電極と複数の前記第２電極は、前記単結晶の［００１］軸と垂直な面に交互に配置され、前記振動部は、前記振動子単位が、少なくとも、前記単結晶の［１００］軸に平行に並んで前記圧電体に配置されるか、または、前記単結晶の［０１０］軸に平行に並んで前記圧電体に配置されることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本発明の一実施例の振動素子を表す立方晶の（００１）面側からの斜視図。
横波が第１反射部で横波として反射され、さらにその横波が第２反射部で横波として反射される様子を表す概略図。
横波を入射した際における入射角と反射角、入射角と反射振幅、入射角と位相変化、の関係を表すグラフ。
本発明の一実施例の振動素子の第１振動部及び第２振動部の周辺を表す平面図。
本発明の一実施例の振動素子の第１接続部と第２接続部とが重なる位置の周辺を表す斜視図。
本発明の一実施例の振動素子の第１接続部と第２接続部とが重なる位置の周辺を表す斜視図。
本発明の一実施例の振動素子の第１電極、第２電極及び共通電極における電圧の時間変化を表すグラフ。
本発明の一実施例の振動素子の振動部の一部の概略平面図であって、電圧を印加させていないときの状態を表す図。
本発明の一実施例の振動素子の振動部の一部の概略平面図であって、電圧を印加させたときの状態を表す図。
本発明の一実施例の振動素子の振動部の一部の概略平面図であって、図９のときとは位相を反転させた電圧を印加させたときの状態を表す図。
本発明の一実施例の振動素子の圧電体の単結晶の結晶構造を表す結晶構造を表す図。
本発明の一実施例の振動素子を表す立方晶の（００１）面側から見た概略図であって、振動子単位の変形状態を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
最初に、本発明について概略的に説明する。
上記課題を解決するための本発明の第１の態様の振動素子は、閃亜鉛鉱型の単結晶から成る圧電体を用いた振動素子であって、リング形状を有し、少なくとも一部に振動子単位としての複数の第１振動部と複数の第２振動部とが交互に配置される振動部と、入射した横波を横波として反射する反射部と、を備え、各々の前記第１振動部は、第１電極と、前記第１電極同士を電気的に接続する第１接続部と、を有し、各々の前記第２振動部は、第２電極と、前記第２電極同士を電気的に接続する第２接続部と、を有し、複数の前記第１電極と複数の前記第２電極は、前記単結晶の［００１］軸と垂直な面に交互に配置され、前記振動部は、前記振動子単位が、少なくとも、前記単結晶の［１００］軸に平行に並んで前記圧電体に配置されるか、または、前記単結晶の［０１０］軸に平行に並んで前記圧電体に配置されることを特徴とする。
【０００８】
本態様によれば、リング形状の振動部に、振動子単位が、少なくとも、単結晶の［１００］軸に平行に並んで圧電体に配置されるか、または、単結晶の［０１０］軸に平行に並んで圧電体に配置され、さらに、振動部に、入射した横波を横波として反射する反射部を備える。このように、リング状の振動部に複数の振動子単位としての第１振動部及び第２振動部を並べるとともに反射部を設けることで、各振動子単位が生成する振動波の位相を合わせてリング状の振動部において周回させることができる。したがって、周回などさせることで振動強度を強めることができ、高いＱ値を得る事ができる。
【０００９】
本発明の第２の態様の振動素子は、前記第１の態様に従属する態様であって、前記反射部は、横波を入射する側において前記第１振動部及び前記第２振動部の一方に隣接して配置されるとともに、横波を出射する側において前記第１振動部及び前記第２振動部の他方に隣接して配置されることを特徴とする。
【００１０】
本態様によれば、反射部は、横波を入射する側において第１振動部及び第２振動部の一方に隣接して配置されるとともに、横波を出射する側において第１振動部及び第２振動部の他方に隣接して配置される。すなわち、第１振動部及び第２振動部の一方から入射した横波を第１振動部及び第２振動部の他方に横波として反射する。このような構成とすることで、容易に各振動子単位が生成する振動波の位相を合わせてリング状の振動部において周回させることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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