(57)【要約】【課題】基部の長さを短くして、振動腕の振動漏れが外部に及ぼす影響が少なくなる振動腕及び支持腕を有する音叉型圧電振動片を提供する。【解決手段】音叉型圧電振動片（１００）は、基部（２３）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（４１）と、基部の一端側から且つ振動腕の両外側において、接合部を先端に有するとともに所定方向に伸びる一対の支持腕（２２ａ）と、を備え、基部の一端側から接合部（２５）に至るまで一対の支持腕の幅が狭くなる。つまり、支持腕（２２ａ）は支持腕根元部（２６）からくびれ点（４８、４９）へとＹ方向から傾いて伸びて支持腕の幅が狭くなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記基部の前記一端側から且つ前記振動腕の両外側において、接合部を先端に有するとともに前記所定方向に伸びる一対の支持腕と、
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、を備え、
前記支持腕根元部から前記接合部に至るまでの前記振動腕の一方の側面と前記支持腕の一方の側面とが、前記振動腕と前記支持腕との間の中心線に対して線対称に形成されることを特徴とする圧電振動片。
【請求項２】
前記一対の振動腕の間に形成される振動腕根元部を備え、
前記基部の他端側から前記支持腕根元部までの距離と前記振動根元部までの距離とが等しいことを特徴とする請求項１に記載の圧電振動片。
【請求項３】
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、
前記基部の前記一端側から且つ前記振動腕の両外側において、接合部を先端に有するとともに前記所定方向に伸びる一対の支持腕と、を備え、
前記基部の一端側から前記接合部に至るまで前記一対の支持腕の幅が狭くなることを特徴とする圧電振動片。
【請求項４】
前記支持腕の少なくとも一方の側面が前記所定方向から傾いて伸びることで、前記一対の支持腕の幅が狭くなることを特徴とする請求項３に記載の圧電振動片。
【請求項５】
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を備え、
前記支持腕根元部から前記接合部に至るまでの前記振動腕の一方の側面と前記支持腕の一方の側面とが、前記振動腕と前記支持腕との間の中心線に対して線対称に形成されることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の圧電振動片。
【請求項６】
前記一対の振動腕の間に形成される振動腕根元部を備え、
前記基部の他端側から前記支持腕根元部までの距離と前記振動根元部までの距離とが等しいことを特徴とする請求項５に記載の圧電振動片。
【請求項７】
前記支持腕根元部は、前記振動腕根元部と同一形状であることを特徴とする請求項２又は請求項６に記載の圧電振動片。
【請求項８】
前記振動腕の幅は、前記一端側から所定方向に向かって第１幅まで狭くなり、さらに前記第１幅より広い第２幅で先端まで伸びていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の圧電振動片。
【請求項９】
前記振動腕の幅は、前記一端側から所定方向に向かって第１幅まで狭くなり、その後先端まで徐々に広がっていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の圧電振動片。
【請求項１０】
前記請求項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、水晶からなる圧電基板を用いて、支持腕を持つ音叉型の圧電振動素子を製造する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、時計や家電製品、各種情報・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。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。
【０００３】
特許文献１によれば、音叉型圧電振動片１０は図８に示すように基部１２に振動腕１６が設けられ、基部１２の下部に短辺部１１が形成され、短辺部１１から振動腕１６の長手方向に沿って支持腕１４及びマウント部１５を形成することで、パッケージ外部の温度変化、又は落下などの衝撃からの影響を減少させている。支持腕１４を形成することでパッケージ内部の振動腕１６の振動漏れが外部に及ぼす影響が少なくなり、ＣＩ値を改善していた。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１０２１３８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、さらに小型化する需要に対して、基部の長さをさらに短くしようとすると、従来の支持腕を追加した形状だけでは十分に振動漏れを吸収することができずにＣＩ値が増加する。また、音叉型圧電振動片の外形を形成する際のエッチングにおいて、水晶の異方性により音叉型圧電振動片は異形部が発生する。このエッチングによる異形部は小型化するに従い、音叉型圧電振動片の特性に与える影響が大きくなる。エッチングの異型部は音叉型圧電振動片に歪みを発生させ、わずかな寸法の違いで左右の振動腕のバランスが不均一になり振動漏れがおきる。特に一対の振動腕の根元部などは小型になるにつれてエッチングの薬液が流れにくくなり、さらに水晶の異方性により加工が難しくなっている。
【０００６】
本発明の目的は、音叉型圧電振動片をさらに小型化するために、基部の長さを短くして、振動腕の振動漏れが外部に及ぼす影響が少なくなる振動腕及び支持腕を設け、また、エッチングによる異方性を考慮した外形とすることで、エッチング後においても対称の音叉型圧電振動片を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の観点の圧電振動片は、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、基部の一端側から且つ振動腕の両外側において接合部を先端に有するとともに所定方向に伸びる一対の支持腕と、一対の振動腕の一方と支持腕の一方との間に形成される支持腕根元部と、を備える。そして、圧電振動片は、支持腕根元部から接合部に至るまでの振動腕の一方の側面と支持腕の一方の側面とが、振動腕と支持腕との間の中心線に対して線対称に形成される。
振動腕の一方の側面と支持腕の一方の側面とが中心線に対して線対称であるため、支持腕が振動腕に対してバランスがとれた構造となる。このためＣＩ値の増加を制御しまた振動漏れも小さくできる。
【０００８】
第２の観点の圧電振動片は、一対の振動腕の間に形成される振動腕根元部を備え、基部の他端側から支持腕根元部までの距離と振動根元部までの距離とが等しい。
この構成により、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る。
【０００９】
第３の観点の圧電振動片は、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、基部の一端側から且つ振動腕の両外側において、接合部を先端に有するとともに所定方向に伸びる一対の支持腕と、を備え、基部の一端側から接合部に至るまで一対の支持腕の幅が狭くなる。
この構成により、振動腕からの振動漏れが基部を介して接合部まで届きにくくなり、振動漏れも小さくできる。
【００１０】
第４の観点の圧電振動片は、第３の観点において、支持腕の少なくとも一方の側面が所定方向から傾いて伸びることで、一対の支持腕の幅が狭くなる。
一対の支持腕の幅は、支持腕の少なくとも一方の側面が所定方向から傾いて伸びることで狭くすることができる。
【００１１】
第５の観点の圧電振動片は、第３又は第４の観点において、一対の振動腕の一方と支持腕の一方との間に形成される支持腕根元部を備え、支持腕根元部から接合部に至るまでの振動腕の一方の側面と支持腕の一方の側面とが、振動腕と支持腕との間の中心線に対して線対称に形成される。
振動腕の一方の側面と支持腕の一方の側面とが、振動腕と支持腕との間の中心線に対して線対称に形成されると、エッチング液の流れが均等になり振動腕と支持腕とのエッチング後にバランスがよくなる。
【００１２】
第６の観点の圧電振動片は、第５の観点において、一対の振動腕の間に形成される振動腕根元部を備え、基部の他端側から支持腕根元部までの距離と振動根元部までの距離とが等しい。
振動腕根元部と支持腕根元部との形状が近似することになり、エッチング液の流れが均等になり振動腕と支持腕とのバランスがよくなる。
【００１３】
第７の観点の圧電振動片の支持腕根元部は、第２又は第６の観点において、振動腕根元部と同一形状である。
振動腕根元部と支持腕根元部とが同一形状であり、エッチング液の流れが均等になり振動腕と支持腕とのバランスがよくなる。
【００１４】
第８の観点の圧電振動片の振動腕の幅は、一端側から所定方向に向かって第１幅まで狭くなり、さらに第１幅より広い第２幅で先端まで伸びている。
このような振動腕の構成にすることにより、振動腕を振動させ易くするとともに安定した振動周波数を得ることができる。
【００１５】
第９の観点の圧電振動片の振動腕の幅は、一端側から所定方向に向かって第１幅まで狭くなり、その後先端まで徐々に広がっている。
このような振動腕の構成にすることにより、振動腕を振動させ易くするとともに安定した振動周波数を得ることができる。
【００１６】
第１０の観点の圧電デバイスは、第１ないし第８の観点のいずれかに記載の圧電振動片と、この圧電振動片を覆う蓋部と、支持腕が接続されるとともに圧電振動片を支えるベースと、を備える。
第１ないし第８の観点のいずれかに記載の圧電振動片を使うことで、小型化しても安定した振動が得られる圧電デバイスとなる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の音叉型水晶振動片は小型化してもＣＩ値の増加を抑制でき、また振動漏れを低減できる。また、その音叉型水晶振動片を使った圧電デバイスは小型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】
【００１８】
本発明の音叉型水晶振動片は、例えば３２．７６８ｋＨｚで信号を発振する振動片でＹ軸方向の長さが１．４５ｍｍ程度、Ｘ方向の長さが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。この音叉型水晶振動片の外形を形成する工程のエッチングでわずかな寸法の違いが発生し、このわずかな寸法の違いは小型な形状であるために音叉型水晶振動片に与える影響は大きい。以下の実施例はＣＩ値の増加の少ない小型な音叉型水晶振動片の形状を示す。
【００１９】
＜実施例１＞
図１（ａ）は本実施例の第１音叉型水晶振動片１００である。第１音叉型水晶振動片１００は第１振動腕４１を持ち、さらに支持腕２２ａで構成されている。図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
第１音叉型水晶振動片１００は基部２３に音叉型の一対の第１振動腕４１を持ち、基部２３の長さＬＫは０．１５ｍｍ程度で、一対の第１振動腕４１の長さは１．３ｍｍ程度の長さである。
【００２０】
第１振動腕４１は基部２３よりほぼ平行にＹ方向に伸び、第１振動腕４１の表裏両面には溝部２４が形成されている。例えば、一本の第１振動腕４１の表面には２つの溝部２４が形成されており、第１振動腕４１の裏面側にも同様に２つの溝部２４が形成されている。つまり、一対の第１振動腕４１には４箇所の溝部２４が形成される。図１（ｂ）に示すように溝部２４の断面は、略Ｈ型に形成され第１音叉型水晶振動片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に２箇所の溝部２４を形成しているが、１箇所又は複数箇所の溝部２４を形成しても同様な効果がある。また、溝部２４の形成は以下の実施例２及び実施例３並びに実施例４についても同様である。
【００２１】
第１振動腕４１の根元部分はＸ方向に幅広に形成されている。これは第１振動腕４１の振動が根元部分に集中していた応力を第１くびれ部４６の方に移動させ、基部への振動漏れを減少させることができる。基部２３から延びる第１振動腕４１は根元部分から徐々に幅狭になり第１くびれ部４６を形成している。さらに、第１振動腕４１は第１くびれ部４６から徐々に幅狭になり第１振動腕４１の先端付近で第２くびれ部４７を形成している。第１振動腕４１は第２くびれ部４７で急激に幅広になり、振動腕同士が互いに衝突しない幅でハンマー型の形状をしている。
【００２２】
第１振動腕４１の幅広な根元部分から第１くびれ部４６、又は第２くびれ部４７にかけて２段階で狭くなるため、根元部分に集中していた応力が第１振動腕４１の先端方向に移動することで、基部２３への振動漏れが減少する。また，ハンマー型の幅であるハンマー幅ＨＷ及びハンマー型の長さであるハンマー長ＨＬ、及び基部からハンマー型までの長さである基部ハンマー長ＫＨ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。
【００２３】
第１音叉型水晶振動片１００の基部２３は両端部に支持腕２２ａを備える。支持腕２２ａの根元部分は幅広に形成されている。支持腕２２ａの第１振動腕４１側の側面は、Ｘ方向側に傾いており、支持腕２２ａの幅（Ｘ方向）は根元部分から幅狭になり第３くびれ部４８を形成している。さらに、支持腕２２ａの幅は第３くびれ部４８から徐々に幅狭になり、支持腕２２ａの先端付近で第４くびれ部４９を形成している。支持腕２２ａは第４くびれ部４９で急激に幅広になりハンマー型の形状をしている。ハンマー型の形状部に後述するパッケージＰＫＧ（図２を参照）と接合する接合部２５が設けられている。支持腕２２ａは第３くびれ部４８から徐々に幅狭になることで振動漏れを緩和する機能を有する。
【００２４】
第１音叉型水晶振動片１００の基部２３は、その全体が略板状に形成されている。第１音叉型水晶振動片１００の全長を短くするために、基部２３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、第１振動腕４１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１音叉型水晶振動片１００に支持腕２２ａを形成することで、第１振動腕４１の振動漏れや外部変化の影響を少なくしている。さらに、第１音叉型水晶振動片１００とパッケージとの接合部２５は基部より離れた支持腕２２ａの端部に設置することで振動漏れや外部変化の影響を少なくしている。さらに第１音叉型水晶振動片１００の外形を以下に示すような構造にすることでエッチングの異形部の影響を抑え、左右均等でバランスのとれた第１音叉型水晶振動片１００を形成することができる。
【００２５】
図１（ａ）で示すように、第１音叉型水晶振動片１００の基部２３は同じ基部の長さＬＫで幅方向に伸び、その伸びた基部２３から支持腕２２ａが伸びた形状である。また、第１音叉型水晶振動片１００の第１振動腕４１と第１振動腕４１との距離である第２幅Ｗ２は第１振動腕の幅である第１幅Ｗ１と同じであり、また第１振動腕４１と支持椀２２ａとの距離である第３幅Ｗ３も第１幅Ｗ１と同じ長さで形成されている。つまり第１音叉型水晶振動片１００は第１幅Ｗ１と、第２幅Ｗ２と、第３幅Ｗ３と、第４幅Ｗ４とを同一幅で設計する。
【００２６】
第１幅Ｗ１と、第２幅Ｗ２と、第３幅Ｗ３と、第４幅Ｗ４とを同一幅で設計することは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れた第１音叉型水晶振動片１００を形成することができる。
【００２７】
基部２３と一対の第１振動腕４１とで成す振動腕根元部２７の形状は直線的なＵ字形状をしている。また、基部２３と第１振動腕４１及び支持腕２２ａとで成す２箇所の支持腕根元部２６の形状も同一の直線的なＵ字形状をしている。また、第１音叉型水晶振動片１００の基部２３は同じ基部の長さＬＫで幅方向に伸ばして設計するため、振動腕根元部２７の最深部の第１基部の長さＫ１と、２箇所ある支持腕根元部２６の最深部の第２基部の長さＫ２とが同じ長さで形成される。
【００２８】
振動腕根元部２７と支持腕根元部２６との形状と、第１基部の長さＫ１と第２基部の長さＫ２とを同一にすることで、水晶の異方性によるエッチングの異形部は同一形状となるため、全体で均一な形状となる。つまり、第１音叉型水晶振動片１００は上記の各幅と、各根元部形状と各基部の長さとを揃えることで、エッチングを行っても左右でバランスがとれた構造となる。
【００２９】
支持腕２２ａの長さは第１振動腕４１の長さより短く形成し、第１振動腕４１の先端には電極と同時に金属被膜を形成する。第１振動腕４１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、安定して振動することでＱ値が向上する。また、第１振動腕４１の先端の金属被膜は圧電デバイスとして搭載した第１音叉型水晶振動片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１音叉型水晶振動片１００の外形と溝部２４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２４のエッチングによる形成方法の概略を示す。
【００３０】
（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１音叉型水晶振動片１００の外形を形成する。第１音叉型水晶振動片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１音叉型水晶振動片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。
【００３１】
（溝部の形成）
次に、溝形成用レジストにより、各溝部２４を挟む両側の壁部を残す様にして、溝部２４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、第１振動腕４１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２４を形成する。溝部２４の深さは厚みに対して、３０％から４５％程度で形成する。
【００３２】
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１音叉型水晶振動片１００の外形や、外形形成後には、溝部２４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。
【００３３】
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。
【００３４】
（電極の形成）
電極は、図１（ａ）で示すように基部電極３１と励振電極３２とで形成され、励振電極３２においては図１（ｂ）で示すように第１振動腕４１の側面にも形成されている。支持腕２２ａに設けられた接合部２５は、導電性接着剤ＥＧの上に載置される。基部電極３１と励振電極３２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。
【００３５】
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、第１振動腕４１の先端部には、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。
【００３６】
（圧電デバイスの形成）
図２（ａ）は圧電デバイス５０の概略上面図を示し、図２（ｂ）に図２（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１音叉型水晶振動片１００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。
【００３７】
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。
【００３８】
第１音叉型水晶振動片１００は、支持腕２２ａの接合部２５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２５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１音叉型水晶振動片１００は、接合部２５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。
【００３９】
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１音叉型水晶振動片１００の第１振動腕４１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。
【００４０】
第１音叉型水晶振動片１００は第１振動腕４１及び支持腕２２ａ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並びに実施例４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。
【００４１】
＜実施例２＞
図３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もつ第２振動腕４２及び支持腕２２ｂを備える第２音叉型水晶振動片１１０を示す。本実施例の第２音叉型水晶振動片１１０における第２振動腕４２及び支持腕２２ｂ以外の構成部分は実施例１と同様な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。
【００４２】
図３に示すように基部２３の一端から延びる第２振動腕４２の根元部分はＸ方向に幅広に形成されている。そして、基部２３から延びる第２振動腕４２は根元部分から徐々に幅狭になり第１くびれ部４６を形成してＹ軸方向に幅一定で伸び第５幅Ｗ５に形成されている。第２振動腕４２は、第２振動腕４２の長さＳＬの５５％から６０％の長さの溝部２４を備え、ＣＩ値を低減している。支持腕２２ｂの根元部分はＸ方向に幅広に形成されている。そして支持腕２２ｂの根元部分から徐々に幅狭になり第３くびれ部４８を形成している。支持腕２２ｂの第２振動腕４２に対向する内側の面は、第２振動腕４２の側面と平行にＹ軸方向にまっすぐ伸びている。
【００４３】
支持腕２２ｂの外側は、基部２３の他端部４４から徐々に幅狭になりＹ軸方向に伸び第５くびれ部４５を形成している。支持腕２２ｂは第５くびれ部４５で急激に幅広になり、支持腕２２ｂの先端はハンマー型の形状をしている。第２音叉型水晶振動片１１０は、第２振動腕４２がＹ軸方向に幅一定で伸び、支持腕２２ｂの内側もＹ軸方向に直線的に伸びている。支持腕２２ｂの外側のみが幅を狭めながらＹ軸方向に伸びる形状になる。支持腕２２ｂは基部２３の他端部４４から徐々に幅狭になり、第２振動腕４２で発生した振動が基部２３に届き、そして支持腕２２ｂに伝わる振動漏れを緩和する機能を有する。
【００４４】
本実施例も実施例１と同様に圧電デバイス５０として第２音叉型水晶振動片１１０をパッケージＰＫＧに封入することができる。また封入された後に周波数の調整を行うことができる。
【００４５】
図４（ａ）は実施例１の第１音叉型水晶振動片１００の支持腕根元部２６を拡大した図であり、（ｂ）は実施例２の第２音叉型水晶振動片１１０の支持腕根元部２６を拡大した図である。
【００４６】
図４（ａ）において、基部２３からＹ方向に伸びる第１振動腕４１の支持腕２２ａ側の側面ＬＳと、基部２３からＹ方向に伸びる支持腕２２ａの第１振動腕４１側の側面ＬＳとが、支持腕根元部２６からＹ方向に伸びる中心線ＣＬで、線対称に左右対称に形成されている。つまり、支持腕根元部２６から接合部２５に至る支持腕２２ａの側面ＬＳは、第１振動腕４１の側面と中心線ＣＬに対して線対称に形成されている。図４（ｂ）においても、基部２３からＹ方向に伸びる第２振動腕４２の支持腕２２ｂ側の側面ＬＳと、基部２３からＹ方向に伸びる支持腕２２ｂの第２振動腕４２側の側面ＬＳとが、支持腕根元部２６からＹ方向に伸びる中心線ＣＬで線対称に形成されている。
【００４７】
このように、支持腕２２ａおよび支持腕２２ｂが支持腕根元部２６から接合部２５まで伸びるに従い、支持腕２２ａおよび支持腕２２ｂの幅が狭くなっていても、振動腕と支持腕との向かい合う側面ＬＳが中心線ＣＬで線対称に形成されている。
【００４８】
水晶自体はエッチング異方性を有しているが、図４に示した機械軸Ｘ、電気軸Ｙ、光学軸Ｚに関して発生する。すなわち、そのＸ−Ｙ平面内におけるエッチングレートについては、プラスＸ方向でＸ軸に対して１２０度の方向及びマイナス１２０度の方向の面内においてエッチングの進行が速く、これに対してマイナスＸ方向でＸ軸に対してプラス３０度の方向及びマイナス３０度の方向で内面のエッチングの進行が遅くなる。同様に、Ｙ方向のエッチングエッチングレートは、プラス３０度方向及びマイナス３０度方向で速くなり、プラスＹ方向で、Ｙ軸に対してプラス１２０度方向及びマイナス１２０度方向で遅くなる。
【００４９】
このようなエッチング異方性により、第１音叉型水晶振動片１００または第２音叉型水晶振動片１１０には、各振動腕及び各支持腕の側面にヒレ状に突出した異形部（図示しない）が形成される。しかし、第１振動腕４１の支持腕２２ａ側の側面ＬＳと、基部２３からＹ方向に伸びる支持腕２２ａの第１振動腕４１側の側面ＬＳ第１振動腕４１の一方と支持腕２２ａの一方との間が均等でバランスがとれているため、エッチング工程でエッチング液の流れが同一となり、バランスがとれた第１音叉型水晶振動片１００または第２音叉型水晶振動片１１０を形成することができる。
【００５０】
また、図４(ａ)では第１振動腕４１側の支持腕２２ａの側面が傾くことによって支持腕２２ａの幅が徐々に狭くなる。(ｂ)では第２振動腕４２と反対側の支持腕２２ｂの側面が傾くことによって支持腕２２ｂの幅が徐々に狭くなる。つまり、支持腕２２ａおよび支持腕２２ｂの幅が支持腕根元部２６から接合部２５まで狭くなっている。このように支持腕の幅が狭くなることによって、振動腕２２ａまたは２２ｂからの振動漏れが接合部２５まで届きにくくしている。
なお、振動腕と支持腕との向かい合う側面ＬＳが中心線ＣＬで線対称に形成されることは以下に説明する実施例３及び実施例４でも同様である。
【００５１】
＜実施例３＞
図５はＣＩ値を低減した第３振動腕４３を持つ第３音叉型水晶振動片１２０を示す。本実施例の第３音叉型水晶振動片１２０の構成部分も第３振動腕４３以外は実施例１と同様なため説明を省く。また、図を分かりやすくするために電極を図示しない。
【００５２】
図５に示すように実施例１と同様に基部２３から延びる第３振動腕４３は根元部分から徐々に幅狭になり第１くびれ部４６を形成し、第２くびれ部４７に向かい徐々に幅狭になっている。第３振動腕４３は第２くびれ部４７から第３振動腕４３の先端にかけて、振動腕同士が互いに衝突しない幅で徐々に幅広に形成される。
【００５３】
本実施例においても第３振動腕４３の幅広な根元部分から第１くびれ部４６及び第２くびれ部４７にかけて２段階で狭くなるため、根元部分に集中していた応力が第３振動腕４３の先端方向に移動することで、基部２３への振動漏れが減少する。また第３振動腕４３の幅Ｗ６又は第２くびれ部４７の幅Ｗ７を調節することで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。
【００５４】
本実施例も実施例１と同様に圧電デバイス５０として第３音叉型水晶振動片１２０をパッケージＰＫＧに封入することができる。また封入された後に周波数の調整を行うことができる。
【００５５】
＜実施例４＞
図６は第１振動腕４１及び支持腕２２ｃを備える第４音叉型水晶振動片１３０を示す。本実施例の第４音叉型水晶振動片１３０の構成部分も支持腕２２ｃ以外は実施例１と同様であるため説明を省く。また、図を分かりやすくするために電極を図示しない。
【００５６】
第４音叉型水晶振動片１３０の第１振動腕４１は基部２３よりほぼ平行に伸び、第１くびれ部４６及び第２くびれ部４７が形成されている。支持腕２２ｃは、支持腕２２ａ及び２２ｂの形状を備える。支持腕２２ｃは第３くびれ部４８から徐々に幅狭になり、支持腕２２の先端付近で第４くびれ部４９を形成している。更に、支持腕２２ｃは、基部２３の他端部４４から徐々に幅狭になり第５くびれ部４５を形成している。支持腕２２ｃは第４くびれ部４９及び第５くびれ部４５で急激に幅広になり、ハンマー型の形状をしている。支持腕２２ｃは第３くびれ部４８及び基部２３の他端部４４から徐々に幅狭になることで振動漏れを緩和する機能を有する。
【００５７】
本実施例も実施例１と同様に圧電デバイス５０として第４音叉型水晶振動片１３０をパッケージＰＫＧに封入することができる。また封入された後に周波数の調整を行うことができる。
【００５８】
図７Ａ及び図７Ｂに音叉型水晶振動片の変形例を示す。実施例１及び実施例２及び実施例３並びに実施例４では、振動腕根元部２６と支持腕根元部２７との形状とが直線的なＵ字形状をしているが、それぞれ図７Ａ（ａ）、（ｂ）及び図７Ｂ（ｃ）、（ｄ）に示すように滑らかなＵ字形状をしていても良い。また、実施例１及び実施例２及び実施例３並びに実施例４では２箇所の第１接合部２５でパッケージと固定されていたが、図７Ａ（ａ）、（ｂ）及び図７Ｂ（ｃ）、（ｄ）で示すように、２箇所の第２接合部２８を追加して形成してもよい。第２接合部２８を設けることで各支持腕を支える剛性が増し、各振動腕からの振動漏れがパッケージＰＫＧに伝わりにくく、また温度変化などに起因するパッケージ外部からの応力の変化が各振動腕に伝わりにくい構造となる。なお図７Ａ及び図７Ｂでは電極を図示していない。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
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】
【００６０】
【図１】（ａ）は、第１音叉型圧電振動片１００の上面図である。  （ｂ）は、（ａ）に示した音叉型圧電振動片１００のＡ−Ａ断面図である。
【図２】（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３】第２音叉型圧電振動片１１０の上面図である。
【図４】第３音叉型圧電振動片１２０の上面図である。
【図５】第３音叉型圧電振動片１２０の上面図である。
【図６】第４音叉型圧電振動片１３０の上面図である。
【図７Ａ】（ａ）は、第１音叉型圧電振動片１００の変形例を示す上面図である。  （ｂ）は、第２音叉型圧電振動片１１０の変形例を示す上面図である。
【図７Ｂ】（ｃ）は、第３音叉型圧電振動片１２０の変形例を示す上面図である。  （ｄ）は、第４音叉型圧電振動片１３０の変形例を示す上面図である。
【図８】従来の支持腕を持つ音叉型圧電振動片１０の上面図である。
【符号の説明】
【００６１】
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ  …  支持腕
２３  …  基部
２４  …  溝部
２５、２８  …  接合部
２６  …  振動腕根元部
２７  …  支持腕根元部
２９  …  接合部電極
３１  …  基部電極
３２  …  励振電極
４１  …  第１振動腕
４２  …  第２振動腕
４３  …  第３振動腕
４４  …  他端部
４５  …  第５くびれ部、４６  …  第１くびれ部、４７  …  第２くびれ部
４８  …  第３くびれ部、４９  …  第４くびれ部
５０  …  圧電デバイス、５３  …  蓋体、５４  …  封止材
１００  …  第１音叉型水晶振動片
１１０  …  第２音叉型水晶振動片
１２０  …  第３音叉型水晶振動片
１３０  …  第４音叉型水晶振動片
ＥＧ  …  導電性接着剤
ＨＷ  …  ハンマー幅、ＨＬ  …  ハンマー長
Ｋ１  …  第１基部の長さ、Ｋ２  …  第２基部の長さ
ＫＨ  …  基部ハンマー長
ＬＫ  …  基部の長さ
ＳＬ  …  第２振動腕４２の長さ
Ｗ１  …  第１幅、Ｗ２  …  第２幅、Ｗ３  …  第３幅、Ｗ４  …  第４幅、Ｗ５  …  第５幅、Ｗ６  …  第３振動腕４３の幅、Ｗ７  …  第２くびれ部４７の幅
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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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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