(57)【要約】【課題】圧電振動片の剛性が増加して、ＣＩ値の劣化を防ぐ、更に小型化することができ、且つ振動衝撃や温度変化による特性変化を抑えることができ、信頼性を向上した圧電振動片及び圧電デバイスを提供する。【解決手段】音叉型圧電振動片は、圧電材料により形成された基部と、前記基部の一端側から所定方向に伸びる少なくとも一対の振動腕とを備え、前記振動腕には、振動腕の根元から先端に向かって振動腕の幅が狭くなるように、振動腕の内側の側面だけが傾斜するアーム部と、振動腕の先端に形成されて、アーム部より幅が増大されたハンマー部とが含まれている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電材料により形成された基部と、前記基部の一端側から所定方向に伸びる少なくとも一対の振動腕とを備える圧電振動片であって、
前記振動腕には、振動腕の根元から先端に向かって振動腕の幅が狭くなるように、振動腕の内側の側面だけが傾斜するアーム部と、振動腕の先端に形成されて、アーム部より幅が増大されたハンマー部とが含まれていることを特徴とする圧電振動片。
【請求項２】
前記ハンマー部は、前記所定方向において所定の同じ幅を有することを特徴とする請求項１記載の圧電振動片。
【請求項３】
前記ハンマー部は、前記アーム部の最小幅より１μｍ〜１００μｍの範囲で増大され、
前記アーム部の内側の側面は、前記アーム部の最小幅が最大幅より５％〜２０％程度減少するように傾斜することを特徴とする請求項１又は２記載の圧電振動片。
【請求項４】
前記振動腕の両外側において、前記基部の一端側から前記所定方向に伸びる一対の支持腕を有し、
前記支持腕は、前記所定方向に沿って三つの接合部を有し、その中で、前記基部に隣接している接合部は、前記振動腕の全長において根元から１５％以上である位置に設けられ、他の二つの接合部は均等分布されていることを特徴とする請求項１ないし３の何れか一項に記載の圧電振動片。
【請求項５】
前記支持腕は、前記所定方向に沿って均等分布された三つの接合部を有することを特徴とする請求項４記載の圧電振動片。
【請求項６】
前記一対の振動腕の一方と前記支持腕の一方との間に形成される支持腕根元部と、
前記一対の振動腕の間で前記支持腕根元部と同一形状及び寸法に形成された振動腕根元部とを備えることを特徴とする請求項４又は５記載の圧電振動片。
【請求項７】
前記一対の支持腕と、前記支持腕根元部と、前記一対の振動腕と、前記振動腕根元部とは、前記一対の振動腕間の中心線で線対称に形成されていることを特徴とする請求項６記載の圧電振動片。
【請求項８】
前記請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の圧電振動片と、
この圧電振動片を覆う蓋部と、
前記支持腕が接続されるとともに、前記圧電振動片を支えるベースと、
を備え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、圧電振動片及び当該圧電振動片を収納した圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）、モバイルコンピュータ、又はＩＣカード等の小型な情報・通信機器やＯＡ機器等の民生・産業用電子機器には、その電子回路のクロック源として圧電振動子、圧電振動片とＩＣチップとを同一パッケージ内に封止した発振器やリアルタイムクロックモジュール等の圧電デバイスが広く使用されている。
【０００３】
特に最近、これら圧電デバイスは、それを搭載する電子機器の小型化・薄型化に伴い、より一層の小型化・薄型化が要求されている。また、低いＣＩ（クリスタルインピーダンス）値を確保して、高品質で安定性に優れた圧電デバイスが要求されている。圧電デバイスはＣＩ値を低く保持するために、たとえば振動腕構造を有する音叉型圧電振動片が開発され、さらに小型化するために、基部の長さを短くし、支持腕を持つ音叉型圧電振動片が提供されている。
【０００４】
なお、上記音叉型圧電振動片において、小型化の要求を満たすために振動腕を短くすることが普通である。この場合、振動腕の長さがＬで、幅がＷである時、圧電振動片の周波数Ｆは、Ｗ／Ｌ２に比例する。従って、振動腕が短くなると、周波数が高くなり、好ましくない。この場合、周波数を下げるために、振動腕の幅を減少することが通常であるが、振動腕の幅が小さくなると、加工しにくくなり、剛性も低下し、屈曲振動も不安定になる。
【０００５】
従って、これらの問題点を解決するために、特許文献１において、小型化した上で、安定した屈曲振動を実現し、ＣＩ値を低く抑えることができる圧電振動片を提供した。図６に示したように、当該圧電振動片の振動腕は、基部に対する付け根の箇所で先端側に向かって急激に縮幅する第一の縮幅部Ｐ１と、この第一の縮幅部Ｐ１の終端から更に先端に向かって徐々に縮幅する第二の縮幅部Ｐ２と、この第二の縮幅部Ｐ２の終端において、前記幅寸法が先端側に向かって増加に転じる幅変化の変更点Ｐを有する。
【０００６】
なお、従来において、接着剤を使用して圧電振動片をパッケージ等に固定支持する。しかしながら、圧電振動片の材料とパッケージなどの材料との線膨張係数の相違による残留応力は、振動腕の屈曲振動に影響を与える。なお、周囲温度の激しい変化及び落下衝撃等による応力変化も振動腕に影響を与える。
【０００７】
従って、これらの問題点を解決するために、特許文献２において、温度に対する信頼性に優れた圧電振動片を提出した。特許文献２に係る圧電振動片は、支持用アームの基端付近に第一の接合部と、先端側に第二の接合部とを有し、第一の接合部と基部との間に、幅方向で縮幅して形成した切り込み部を有している。なお、第一の接合部と第二の接合部の間に、幅方向で縮幅して形成された切り込み部を有している。これらの切り込み部により、接合部と振動腕間の相互影響を避ける。
【特許文献１】特開２００６−１２１５４４
【特許文献２】特開２００７−９６９００
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図６に示したように、第二の縮幅部Ｐ２の両側面Ｓ１とＳ２は、幅寸法を変更するために、二つ共に先端部に向かって傾斜されている。なお、振動腕の中に形成された溝部の幅寸法が一定である場合、圧電振動片の幅寸法は、最大寸法であるＷＰ１により限定されている。従って、溝部の幅寸法が同じである場合、更に圧電振動片の幅寸法を小型化することができ、剛性も増加することができるものが希望されている。
【０００９】
なお、特許文献２において、二つの接合部が形成されているが、接合部と基部の間、及び二つの接合部の間に、温度変化により生じた応力変化が振動腕の屈曲振動を阻害することを避けるために切り込み部が形成されている。しかしながら、この切り込み部の形成工程が必要になり、製造工程が複雑になり、この切り込み部により支持アームの剛性が低下してしまう。従って、簡単に製造でき、支持アームの剛性も増加できるものが希望されている。
【００１０】
本発明の目的は、更に小型化することができる上で、剛性が増加され、ＣＩ値の劣化を防ぐ、且つ振動衝撃や温度変化による特性変化を抑えることができ、簡単に製造でき、信頼性を向上した圧電振動片及び圧電デバイスを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第一観点による圧電振動片は、圧電材料により形成された基部と、前記基部の一端側から所定方向に伸びる少なくとも一対の振動腕とを備え、前記振動腕には、振動腕の根元から先端に向かって振動腕の幅が狭くなるように、前記振動腕の内側の側面だけが傾斜するアーム部と、振動腕の先端に形成されて、前記アーム部より幅が増大されたハンマー部とが含まれている。
【００１２】
第一観点による圧電振動片は、振動腕の内側の側面だけが傾斜するアーム部により、圧電振動片の全般の幅を更に狭くすることができ、単位面積の製品の数が多くなり、ウエハーを節約し、コストを減少することができる。なお、前記ハンマー部により振動腕の振動を鈍くして、周波数を下げることができる。これにより、振動腕の幅を更に狭くしても、周波数が上がって、ＣＩが劣化したりすることを避けることができる。
【００１３】
第二観点による圧電振動片は、そのハンマー部が前記所定方向において所定の同じ幅を有する。このような構成により、短いハンマー部で振動腕の振動を鈍くする効果を生かすことができる。即ち、周波数を下げることができ、ＣＩの劣化を防止することができる。従って、圧電振動片の特性の変化なしに、振動腕を更に短くすることができる。
【００１４】
第三観点による圧電振動片において、前記ハンマー部は、前記アーム部の幅より１μｍ〜１００μｍの範囲で増大され、前記アーム部の内側側面は、前記アーム部の最小幅が最大幅より５％〜２０％程度減少するように傾斜する。このように、振動腕の幅寸法を設計することにより、最適に小型化され、且つ安定した周波数を得ることができ、ＣＩ値の増加が改善される。
【００１５】
第四観点による圧電振動片は、前記振動腕の両外側において、前記基部の一端側から前記所定方向に伸びる一対の支持腕を有し、前記支持腕は、前記所定方向に沿って三つの接合部を有し、その中で、基部に隣接している接合部は前記支持腕の全長において根元から１５％以上である位置に設けられ、他の二つの接合部は均等分布されている。前記三つの接合部が、均等分布されていることがより好ましい。
【００１６】
前記第四観点による圧電振動片は、支持腕でほぼ均等分布された三つの接合部を有することにより、各接合部における接着剤の塗布量を下げることができ、振動衝撃や温度変化による特性変化に対抗することができる。且つ、切り込み部を形成する必要がないので、製造工程を簡単化し、支持腕の剛性を向上した。
【００１７】
第五観点による圧電振動片は、前記一対の振動腕の一方と前記支持腕の一方との間に形成される支持腕根元部と、前記一対の振動腕の間で前記支持腕根元部と同一形状及び寸法に形成される振動腕根元部とを備える。
【００１８】
第五観点による圧電振動片は、同じ形状及び寸法の支持腕根元部と振動腕根元部とを備えることにより、振動腕と支持腕との間にエッチング液が均等に流れて、バランスがとれたエッチングを行うことができ、このためＣＩ値の増加が改善され、振動漏れも小さくなる。
【００１９】
第六観点による圧電振動片において、前記一対の支持腕と、前記支持腕根元部と、前記一対の振動腕と、前記振動腕根元部とは、前記一対の振動腕間の中心線で、線対称に形成されている。これにより、エッチング液が均等に流れて、バランスがとれたエッチングを行うことができ、このためＣＩ値の増加が改善され、振動漏れも小さくなる。
【００２０】
第七観点による圧電デバイスは、第一観点ないし第六観点のいずれか一つの圧電振動片と、この圧電振動片を覆う蓋部と、前記支持腕が接続されるとともに、前記圧電振動片を支えるベースとを備える。
【００２１】
第一観点ないし第六観点のいずれか一つの圧電振動片を使うことで、小型化しても安定した振動周波数を行うことができ、落下衝撃及び温度変化に対抗できる圧電デバイスとなる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の圧電振動片は小型化してもＣＩ値の増加を低減することができ、また振動漏れを低減でき、振動衝撃や温度変化による特性変化に対抗することができる。なお、圧電振動片の全般の幅を更に狭くすることができ、単位面積の製品の数が多くなり、ウエハーを節約することができ、コストを減少することができる。また、その圧電振動片を使った圧電デバイスは小型化且つ安定化の要望に応えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明するが、これに限定されるわけではない。本発明の実施形態において、圧電振動片として音叉型圧電振動片を一つの例として説明する。本発明の音叉型圧電振動片は、例えば３２．７６８ｋＨｚで信号を発信する振動片でＹ軸方向の長さが１．４５ｍｍ程度、Ｘ方向の幅が０．５ｍｍ程度、Ｚ方向の厚さが０．１ｍｍ前後の小型な形状となっている。
【００２４】
＜実施例１＞
図１（ａ）は本実施例に係る第一音叉型圧電振動片１００の上面図である。図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図１（ａ）に示したように、第一音叉型圧電振動片１００は、Ｙ方向に従って伸びた一対の振動腕１０と、振動腕１０と一体に形成された圧電材料からなる基部２０とを備える。更に、本実施例に係る第一音叉型圧電振動片１００は、振動腕１０の両外側において、Ｙ方向に伸びた一対の支持腕３０ａを備える。基部２０の長さＬＫは０．１５ｍｍ程度で、一対の第１振動腕１０の長さは１．３ｍｍ程度の長さである。
【００２５】
一対の振動腕１０は夫々に基部２０よりほぼ平行にＹ方向に伸び、一対の振動腕１０の表裏両面には夫々に溝部１３、１４が形成されている。つまり、一本の振動腕１０には二箇所の溝部が形成され、一対の振動腕１０には四箇所の溝部が形成されている。図１（ｂ）に示すように、溝部１３、１４の断面は、略Ｈ型に形成されて、第一音叉型圧電振動片１００のＣＩ値を低下させる効果がある。なお、本実施例では一本の振動腕１０に二箇所の溝部を形成しているが、一箇所又は複数箇所の溝部を形成しても同様な効果がある。
【００２６】
一対の振動腕１０の根元部分はＸ方向に幅広に形成されている。これは振動腕１０の振動が根元部分に集中していた応力を移動させ、基部２０への振動漏れを減少させることができる。基部２０から延びる一対の振動腕１０はアーム部１１とハンマー部１２からなる。前記溝部１３、１４は振動腕１０のアーム部１１に形成されている。
【００２７】
アーム部１１は、外側でＹ方向とほぼ平行となる垂直面Ｓ１１と、振動腕１０の根元部分から先端部分に向かって、振動腕１０の幅が縮減されるように内側で傾斜したテーパー面Ｓ１２とを備える。図２（ａ）は、本実施例に係る第一音叉型圧電振動片１００の基部の構造を簡略した振動腕１０を示す部分概略図である。図２（ａ）に示したように、振動腕１０の根元部分におけるアーム部１１の幅Ｗ７は、振動腕１０の先端部分におけるアーム部１１の幅Ｗ８より広い。
【００２８】
本実施例において、先端部分におけるアーム部１１の最小幅Ｗ８は、根元部分におけるアーム部１１の最大幅Ｗ７より、５％〜２０％縮減されることが好ましい。これにより、振動腕１０の剛性を保障することができ、不必要な振動モードによるＣＩ値の劣化を避けることができ、更に振動腕１０が短くなることによる周波数の増加を効果的に抑えることもできる。なお、根元部分におけるアーム部１１の最大幅Ｗ７は、５０〜１００μｍの範囲にあることが好ましい。それに、振動腕１０の先端部分におけるアーム部１１の最小幅Ｗ８は、４０〜９５μｍの範囲にあることが好ましい。
【００２９】
なお、図２（ｂ）は、従来技術と本実施例の圧電振動片の幅関係を示す部分概略図である。図２（ｂ）において、外側の垂直面Ｓ１１と内側のテーパー面Ｓ１２とからなるアーム部は、本実施例に係るアーム部であり、点線で示している外側の傾斜したテーパー面Ｓ１１１と内側のテーパー面Ｓ１２とからなるアーム部は、従来技術に係るアーム部である。なお、直線で形成された基部２０は、本実施例によるアーム部を有する圧電振動片の基部であり、点線で形成された基部２０１は、従来技術によるアーム部を有する圧電振動片の基部である。
【００３０】
図２（ｂ）に示したように、一方のアーム部において、本実施例に係るアーム部の幅は、Ｗ７であり、従来技術に係るアーム部の幅はＷ７７である。図２（ｂ）に示したように、従来技術のアーム部の幅Ｗ７７は、本実施例のアーム部の幅Ｗ７より、傾斜する分の幅であるＷ３ぐらい増加される。テーパー面の傾斜角度が大きいほど、幅Ｗ３が大きくなる。
【００３１】
図２（ａ）、図２（ｂ）に示したように、本実施例に係るアーム部を有する圧電振動片の基部２０の幅は、Ｗ２０であり、従来に係るアーム部を有する圧電振動片の基部２０１の幅は、Ｗ２０１である。同じ寸法の溝部と、同じ長さの振動腕とを構成する場合、従来技術によるアーム部の幅Ｗ７７は、本実施例によるアーム部の幅Ｗ７より幅広く形成されているので、その基部２０１の幅Ｗ２０１も、基部２０の幅Ｗ２０より幅広く形成されている。言い換えると、同じ特性を有する圧電振動片の場合、本実施例によれば、従来技術よりその圧電振動片１００の幅が狭くなることができる。したがって、本実施例により更に小型化された圧電振動片を得ることができる。且つ一枚の水晶でカットできる振動片の数が多くなり、水晶を節約することができ、コストを下げることができる。
【００３２】
なお、本実施例に係るハンマー部１２の幅は、アーム部１１の先端部の最小幅より１〜１００μｍぐらい増加する。図２において、ハンマー部１２の幅Ｗ１は、略５０μｍで、長さＨＬは、略３００μｍである。なお、アーム部１１と隣接されているハンマー部１２の急激に増加された幅Ｗ１１は略６μｍである。なお、本実施例において、ハンマー部１２同士が互いに衝突しないように、ハンマー部１２間の間隔Ｗ２はハンマー部１２の幅Ｗ１と同じように形成される。
【００３３】
アーム部１１の先端部分に形成されたハンマー部１２により、振動腕１０の振動を鈍くして、周波数を下げることができる。特に、図２に示したように、ハンマー部１２は、Ｙ方向において所定の同じ幅を有する。このような構成は、従来技術に比べて、より短い長さで振動腕１０の振動を鈍くする効果を生かすことができ、周波数を下げることができる。従って、特性の変化なしに振動腕１０の長さを更に短くすることができる。また、ハンマー部１２の幅Ｗ１及び長さＨＬ、及びアーム部１１の長さＣＬを調整することで、ＣＩ値の増加を抑制しつつ、２次の高調波における発振の防止をすることができ、安定した基本波を発振することができる。
【００３４】
第一音叉型圧電振動片１００の基部２０は、その全体が略板状に形成されている。第一音叉型圧電振動片１００の全長を短くするために、基部２０の長さＬＫはできるだけ短いほうが望ましい。しかし、基部の長さＬＫを短くすると、振動腕１０の振動がパッケージ外部へ振動漏れとして伝わるおそれがあり、またパッケージ外部の温度変化又は衝撃の影響を受けやすくなる。このため、本実施例では第一音叉型圧電振動片１００に支持腕３０ａを形成することで、振動腕１０の振動漏れや外部変化の影響を少なくしている。
【００３５】
即ち、図１（ａ）に示したように、第一音叉型圧電振動片１００の基部２０は両端部にそれぞれ支持腕３０ａを備える。なお、各支持腕３０ａには、パッケージＰＫＧと接合する均等に分布された三つの接合部３１ａが夫々に設けられている。支持腕３０ａの根元部分において、内側は幅広に形成され、外側は垂直に形成されている。根元部分で支持腕３０ａの内側が幅広に形成することで、温度変化により生じた接合部の応力状態の変化が振動腕の屈曲振動を障害することが有効に防止される。
【００３６】
さらに、第一音叉型圧電振動片１００とパッケージとの接合部３１ａは、支持腕３０ａで均等に三つが設置されるため、接着強度を維持しながら、各接合部当たりの接着剤の塗布量を減らすことができ、落下衝撃、温度変化による接着剤と素子間の界面変化を縮小し、振動漏れや外部変化の影響を少なくしている。更に、周波数及びＣＩの変化を抑えることができ、温度に対する信頼性も向上した。なお、本実施例で三つの接合部を設置したが、四つの接合部を設置することもできる。
【００３７】
なお、従来技術において、振動腕の接合部の隣でＸ方向に従って切り込み部を形成して、温度変化による接合部の応力状態の変化が振動腕の屈曲振動を障害することを防止した。しかしながら、図１（ａ）に示したように、本実施例に係る振動腕には、三つの接合部を形成することで、上記のような切り込み部を形成する必要がなくなり、その製造が簡単になり、振動腕の剛性も向上することができる。
【００３８】
本発明において、接合部に導電性接着剤を塗布する。この導電性接着剤は、エポキシ、シリコーン、ポリイミド又はポリウレタン系樹脂等をバインダとし、銀、ニッケル又はカーボン等の導電性フィラーから構成される。
【００３９】
図１（ａ）で示すように、一対の振動腕１０間に直線的なＵ字形状の振動腕根元部２７が形成されている。なお、振動腕１０と支持腕３０ａとの間に振動腕根元部２７の寸法及び形状と同じである直線的なＵ字形状の支持腕根元部２６が夫々に形成されている。これにより水晶の異方性によるエッチングの異型部は同一形状となるため、左右でバランスがとれた構造となり、全体で均一な形状となる。
【００４０】
なお、図１（ａ）で示すように、支持腕３０ａの幅Ｗ５は、支持腕３０ａと振動腕１０間の幅Ｗ４と同じように形成されている。上記のようにして、本実施例に係る第一音叉型圧電振動片１００は図１（ａ）の点線で示した中心線で線対称に形成されている。即ち、点線で示した中心線を中心し、夫々に両側に位置している支持腕３０ａと、支持腕根元部２７と、振動腕１０と、半分の振動腕根元部２６が線対称に形成されている。これにより、エッチング工程でエッチング液の流れが同一となり、左右でバランスがとられた第一音叉型圧電振動片１００を形成することができる。これにより、安定した振動を提供することができ、更にＱ値が向上される。
【００４１】
支持腕３０ａは振動腕１０の長さより短く形成し、振動腕１０の先端には電極と同時に金属被膜を形成する。振動腕１０の先端の金属被膜は錘の役目をして振動腕を安定して振動しやすくさせる。また、振動腕１０の先端の金属被膜は圧電デバイスとして搭載した第一音叉型圧電振動片１００の周波数調整をしやすくするために形成される。これらの第一音叉型圧電振動片１００の外形と溝部１３、１４との形成は公知のフォトリソ・エッチング技術で形成されている。以下は外形及び溝部１３、１４のエッチングによる形成方法の概略を示す。
【００４２】
（外形の形成）
外形のエッチングは、丸型又は角型の水晶ウエハより同時に多数の第一音叉型圧電振動片１００の外形を形成する。第一音叉型圧電振動片１００の外形は図示しない耐蝕膜などのマスクを用いて、マスクから露出した水晶ウエハに対して、例えば、フッ酸溶液をエッチング液として、第一音叉型圧電振動片１００の外形のエッチングを行う。耐蝕膜としては、例えば、クロムを下地として、金を蒸着した金属被膜などを用いることができる。このエッチング工程は、ウエットエッチングで、フッ酸溶液の濃度や種類、温度等により変化する。
【００４３】
（溝形の形成）
次に、溝形成用レジストにより、各溝部１３、１４を挟む両側の壁部を残す様にして、溝部１３、１４を形成しない部分に耐蝕膜を残し、外形エッチングと同じエッチング条件で、振動腕１０の表面と裏面とを、それぞれウエットエッチングすることにより溝部１３、１４を形成する。溝部１３、１４の深さは厚みに対して、３０％から４５％程度で形成する。
【００４４】
なお、上記の外形エッチングおよび溝エッチングは、その一方もしくは両方をドライエッチングにより形成してもよい。その場合には、例えば、水晶ウエハ上に、第一音叉型圧電振動片１００の外形や、外形形成後には、溝部１３、１４に相当する領域を、その都度メタルマスクを配置して覆う。この状態で、例えば、図示しないチャンバ内に収容し、所定の真空度でエッチングガスを供給して、エッチングプラズマを生成しドライエッチングすることができる。つまり、真空チャンバ（図示せず）には、例えば、フレオンガスボンベと酸素ガスボンベとが接続され、さらに、真空チャンバには、排気管が設けられ、所定の真空度に真空引きされるようになっている。
【００４５】
真空チャンバ内が、所定の真空度に真空排気され、フレオンガスと、酸素ガスが送られ、その混合ガスが所定の気圧になるまで充填された状態にて、直流電圧が印加されると、プラズマが発生する。そして、イオン化された粒子を含む混合ガスは、メタルマスクから露出した圧電材料に当たる。この衝撃により、物理的に削り取られて飛散し、エッチングが進行する。
【００４６】
（電極の形成）
電極は、図１（ｂ）で示すように励振電極３２と基部電極３３とで形成され、励振電極３２においては図１（ｂ）で示すように振動腕１０の側面にも形成されている。支持腕３０ａに設けられた接合部３１ａは、導電性接着剤ＥＧの上に載置される。励振電極３２と基部電極３３とは例えばＮｉ膜からなる下地にＡｕ膜を設けた２層構造で形成されている。
【００４７】
電極の形成は蒸着もしくはスパッタリングなどによって、電極となる金属を全面に被覆し、次に、電極を形成しない箇所を露出したレジストを用いて、フォトリソグラフィの手法により、電極を形成する。その後、振動腕１０の先端部分には、スパッタリングや蒸着により、錘付け電極（金属被膜）が形成される。錘付け電極は周波数調整に利用される。
以下の実施例では、実施例１と同様に電極を配線するため、電極の図を省いている。
【００４８】
（圧電デバイスの形成）
図３（ａ）は圧電デバイス５０の概略上面図を示し、図３（ｂ）に図３（ａ）の概略断面図を示す。圧電デバイス５０は、空間を備えたパッケージＰＫＧに第一音叉型圧電振動片１００を入れ、真空チャンバ内で真空状態に保持し蓋体５３とパッケージＰＫＧとを封止材５４により接合する。蓋体５３は硼珪酸ガラスなどで形成することで圧電デバイスを構築した後でも周波数の調整をすることができる。
【００４９】
パッケージＰＫＧは例えばセラミックからなるセラミックパッケージであり、複数枚のセラミックシートを積層して箱状に形成して焼結する。パッケージＰＫＧの底部には外部電極５１が形成され表面実装（ＳＭＤ：Surface Mount Device）できるタイプとなる。
【００５０】
第一音叉型圧電振動片１００は、支持腕３０ａの接合部３１ａで圧電デバイス５０のパッケージＰＫＧと接合している。例えば、接合部３１ａはパッケージＰＫＧの接合部電極２９に塗布した導電性接着剤ＥＧの上に載置して、導電性接着剤ＥＧを仮硬化させる。次に、硬化炉で導電性接着剤ＥＧを本硬化することで、第一音叉型圧電振動片１００は、接合部３１ａとパッケージＰＫＧの接合部電極２９とが接合され、パッケージ外部の外部電極５１と電気的に接続される。
【００５１】
その後圧電振動デバイス５０は周波数の調整が行われる。つまり、第一音叉型圧電振動片１００の振動腕１０の先端にレーザー光が照射されることで、錘の金属被膜の一部が蒸散・昇華させられ質量が削減することにより振動周波数が調整される。また圧電振動デバイス５０は駆動特性などの検査を行うことで完成する。
【００５２】
第一音叉型圧電振動片１００は振動腕１０及び支持腕３０ａの形状を変えることで、さらにＣＩ値の増加が少なく、衝撃を緩和する機能をもつ圧電デバイス５０を製造することができる。以下の実施例２及び実施例３にＣＩ値の増加が少なく、振動漏れが少ないとともに衝撃を緩和する機能をもつ振動腕形状及び支持腕形状の具体例を示す。
【００５３】
＜実施例２＞
図４はＣＩ値の増加が少なく、振動漏れが少ないとともに衝撃を緩和する機能を有する第二音叉型圧電振動片１１０を示す概略図である。本実施例に係る第二音叉型圧電振動片１１０において、支持腕３０ｂ以外の構成部分は実施例１と同様であるため同一部分の説明を省く。また、図を分かりやすくするために電極を図示していない。なお、基部の内部構造も省略した。
【００５４】
図４に示すように、実施例２に係る第二圧電振動片１１０の支持腕３０ｂは、実施例１の支持腕３０ａとは違い、支持腕３０ｂの内側の面Ｓ３１ｂは傾斜に形成されている。このように支持腕３０ｂの内側の面が狭くなることによって、接合部３１ｂの温度等による応力変化が振動腕の屈曲振動を影響することを防止することができる。
【００５５】
なお、実施例１で接合部３１ａは、支持腕３０ａにおいて均等分布されているが、本実施例において、基部に隣接している接合部３１ｂは、支持腕３０の全長において基部から１５％離れた位置に設けられている。他の二つの接合部３１ｂは、残りの支持腕３０ｂの全長で均等分布されている。
【００５６】
なお、実施例２に係る第二圧電振動片１１０も、点線で示す中心線で線対称に形成されている。これにより振動衝撃や温度変化による特性変化に対抗することができる。且つ、切り込み部を形成する必要がないので、製造が簡単になり、支持腕の剛性を向上した。
【００５７】
本実施例２も実施例１と同様に、第二音叉型圧電振動片１１０をパッケージＰＫＧに封入した後に周波数の調整を行うことにより圧電デバイスを製造することができる。
【００５８】
＜実施例３＞
図５はＣＩ値の増加が少なく、振動漏れが少ないとともに衝撃を緩和する機能を有する第三音叉型圧電振動片１２０を示す概略図である。本実施例に係る第三音叉型圧電振動片１２０において、支持腕３０ｃ以外の構成部分は実施例１と同様であるため同一部分の説明を省く。また、図を分かりやすくするために電極を図示していない。且つ、基部の内部構造も省略した。
【００５９】
第三音叉型圧電振動片１２０の支持腕３０ｃは、Ｙ方向に従って、支持腕アーム部３０２ｃと支持腕ハンマー部３０１ｃを有する。図５に示したように、支持腕アーム部３０２ｃは、その外側の面が略垂直に形成し、その内側の面は支持腕３０ｃがＹ方向に沿って幅が狭くなるように傾斜している。これにより振動漏れが支持腕３０ｃまで達しない。
【００６０】
なお、支持腕ハンマー部３０１ｃは、支持腕アーム部３０２ｃより幅が急に広く形成されている。三つの接合部３１ｃは、支持腕ハンマー部３０１ｃに均等分布されている。なお、本実施例に係る第三音叉型圧電振動片１２０もその中心線で線対称に形成されている。支持腕３０ｃの根元部分で幅広く形成された支持腕アーム部３０２ｃ及び先端部で幅広く形成された支持腕ハンマー部３０１ｃにより、振動漏れや温度変化による影響をさらに抑えることができる。特に、接合部が基部と離れて設置され、且つ根元部分で幅広くなる支持腕アーム部３０２ｃを有することにより、接合部における温度による応力変化が振動腕の屈曲振動に影響することを防止することができる。
【００６１】
本実施例３も実施例１と同様に、第三音叉型圧電振動片１２０をパッケージＰＫＧに封入した後に周波数の調整を行うことにより圧電デバイスを製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上、本発明の好適実施例について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において上記各実施例に様々な変更・変形を加えて実施することができる。たとえば、本発明の圧電振動片は、水晶を使用したが、それ以外にニオブ酸リチウム等の様々な圧電単結晶材料を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】（ａ）は、本発明に係る第一音叉型圧電振動片１００の上面図である。  （ｂ）は、（ａ）に示した第一音叉型圧電振動片１００のＡ−Ａ断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明に係る第一音叉型圧電振動片１００の基部の構造を簡略した振動腕を示す部分概略図である。  （ｂ）は、従来技術と本発明の圧電振動片の幅関係を示す部分概略図である。
【図３】（ａ）は、圧電デバイス５０の上面図である。  （ｂ）は、（ａ）に示した圧電デバイス５０の概略断面図である。
【図４】本発明の実施例２に係る第二音叉型圧電振動片１１０の概略図である。
【図５】本発明の実施例３に係る第三音叉型圧電振動片１２０の概略図である。
【図６】従来技術に係る音叉型圧電振動片の概略図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０  …  振動腕
１１  …  アーム部
１２  …  ハンマー部
１３  …  溝部
１４  …  溝部
Ｓ１１  …  アーム部の外側の垂直面
Ｓ１２  …  アーム部の内側のテーパー面
２０  …  基部
２６  …  支持腕根元部
２７  …  振動腕根元部
２９  …  接合部電極
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ  …  支持腕
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ  …  接合部
３０１ｃ  …  支持腕ハンマー部
３０２ｃ  …  支持腕アーム部
３２  …  励振電極
３３  …  基部電極
５０  …  圧電デバイス
５１  …  外部電極
５３  …  蓋体
５４  …  封止材
１００  …  第一音叉型振動片
１１０  …  第二音叉型振動片
１２０  …  第三音叉型振動片
ＥＧ  …  導電性接着剤
ＨＷ  …  ハンマー部の幅、ＨＬ  …  ハンマー部の長さ
ＬＫ  …  基部の長さ
Ｗ１  …  ハンマー部の幅
Ｗ２  …  ハンマー部間の幅
Ｗ３  …  増加された振動腕の幅
Ｗ４  …  支持腕とアーム部間の幅
Ｗ５  …  支持腕の幅
Ｗ６  …  接合部間の間隔
ＰＫＧ  …  パッケージ
【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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