(57)【要約】【課題】等価直列抵抗値が大きくなることを低減させつつ、水晶素子の電気的特性を向上させることができる水晶素子を提供する。【解決手段】水晶素子１２０は、平面視して略矩形形状となっている水晶片１２１と、水晶片１２１に設けられている励振電極部１２３および励振電極部１２３から水晶片１２１の一方の短辺の縁部まで延設されている接続引出部１２４からなる金属パターン１２２とを備えている水晶素子１２０であって、水晶片１２１の一方の短辺側の縁部に主面とは異なる面となっている第一縁部Ａ１が形成されており、水晶片１２１の他方の短辺側の縁部に主面とは異なる面となっている第二縁部Ａ２が形成されており、第一縁部Ａ１の水晶片１２１の長辺に平行な長さが、第二縁部Ａ２の水晶片１２１の長辺に平行な長さよりも短くなっており、接続引出部１２４が第一縁部Ａ１に跨るように設けられている。【選択図】図４
2018074343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面視して略矩形形状となっている水晶片と、
前記水晶片の両主面に設けられている励振電極部、および、前記励振電極部から前記水晶片の一方の短辺の縁部まで延設されている接続引出部からなる金属パターンと、
を備えている水晶素子であって、
前記水晶片の長辺の長さが９２０μｍ以下となっており、
前記水晶片の一方の短辺側の縁部に主面とは異なる面となっている第一縁部が形成されており、
前記水晶片の他方の短辺側の縁部に主面とは異なる面となっている第二縁部が形成されており、
前記第一縁部の前記水晶片の長辺に平行な長さが、前記第二縁部の前記水晶片の長辺に平行な長さよりも短くなっており、
前記接続引出部が前記第一縁部に跨るように設けられている
ことを特徴とする水晶素子。
【請求項２】
請求項１に記載の水晶素子であって、
前記水晶片の長辺側の側面は、水晶の結晶面であるｍ面、水晶の結晶面であるＲ面に直角な面および曲線状の面から構成されており、
前記接続引出部の一部が前記側面に跨るように設けられている
ことを特徴とする水晶素子。
【請求項３】
請求項２に記載の水晶素子であって、
前記水晶素子を平面視して、
前記接続引出部が前記励振電極部から前記水晶片の長辺に平行となるように延設されており、
前記水晶片の長辺と平行となっている前記接続引出部に隣接する前記水晶片の長辺が前記ｍ面を含んでいる
ことを特徴とする水晶素子。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３に記載の水晶素子であって、
前記励振電極部に電圧を印加したときの振動周波数が２７．１２ＭＨｚのとき、
前記第二縁部の前記Ｘ軸に平行な長さを前記第一縁部の前記Ｘ軸に平行な長さで割った商が、１．７以上かつ２．５以下となっている
ことを特徴とする水晶素子。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４に記載の水晶素子と、
前記水晶素子が実装される基体と、
前記基体に接合され前記水晶素子を気密封止する蓋体と、
を備えていることを特徴とする水晶デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶素子、および、この水晶素子を有する水晶デバイスに関する。水晶デバイスは、例えば、水晶振動子または水晶発振器である。
【背景技術】
【０００２】
水晶素子は、例えば、平面視して、略矩形形状の水晶片と、水晶片に設けられる金属パターンと、から構成されている。金属パターンは、一対の励振電極部および一対の接続引出部からなる。一対の励振電極部は、水晶片の両主面に設けられている。一対の接続引出部は、一方の端部が水晶素子の実装される基体の搭載パッドに対向して配置されており、他方の端部が励振電極部に接続されている。水晶素子は、接続引出部の一方の端部と基体の搭載パッドとが導電性接着剤によって電気的に接着されることにより、水晶素子が片持ち梁のように支持され基体に実装される。
【０００３】
このような水晶素子で用いられる水晶片は、例えば、水晶の結晶軸であるＸ軸が水晶片の長辺と平行となるようになっている。水晶片は、水晶片を平面視したとき、一方の短辺側の縁部に主面とは異なる面となっている第一縁部が形成されており、他方の短辺側の縁部に主面とは異なる面となっている第二縁部が形成されている。このとき、第一縁部の水晶片の長辺に平行な長さは、第二縁部の水晶片の長辺に平行な長さよりも短くなっている。このような水晶片を用いている水晶素子では、接続引出部が、第二縁部に跨るようにして金属パターンが設けられている（例えば、特許文献１の図９参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２７５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の水晶素子は、平面視したとき、水晶片の一方の短辺の縁部に形成されている第一縁部であってこの第一縁部の水晶片の長辺に平行な長さが、水晶片の他方の短辺の縁部に形成されている第二縁部であってこの第二縁部の水晶片の長辺に平行な長さよりも短くなっており、金属パターンの接続引出部が第二縁部に跨るように設けられている。従って、接続引出部の長さが長くなってしまう。水晶素子が小型化、例えば、水晶片の長辺が９２０μｍ以下のような場合においては、接続引出部の長さが長くなったことにより、等価直列抵抗値が大きくなってしまったり、外部の影響を受けやすくなり周波数温度特性が安定しないといった電気的特性が悪化する虞があった。
【０００６】
本発明では、水晶素子が小型化された場合においても、等価直列抵抗値が大きくなることを低減させつつ、水晶素子の電気的特性を向上させることができる水晶素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る水晶素子は、平面視して略矩形形状となっている水晶片と、水晶片の両主面に設けられている励振電極部、および、励振電極部から水晶片の一方の短辺の縁部まで延設されている接続引出部からなる金属パターンと、を備えている水晶素子であって、水晶片の長辺の長さが９２０μｍ以下となっており、水晶片の一方の短辺側の縁部に主面とは異なる面となっている第一縁部が形成されており、水晶片の他方の短辺側の縁部に主面とは異なる面となっている第二縁部が形成されており、第一縁部の水晶片の長辺に平行な長さが、第二縁部の前記水晶片の長辺に平行な長さよりも短くなっており、接続引出部が第一縁部に跨るように設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る水晶素子は、平面視して略矩形形状となっている水晶片と、水晶片の両主面に設けられている励振電極部、および、励振電極部から水晶片の一方の短辺の縁部まで延設されている接続引出部からなる金属パターンと、を備えている水晶素子であって、水晶片の長辺の長さが９２０μｍ以下となっており、水晶片の一方の短辺側の縁部に主面とは異なる面となっている第一縁部が形成されており、水晶片の他方の短辺側の縁部に主面とは異なる面となっている第二縁部が形成されており、第一縁部の水晶片の長辺に平行な長さが、第二縁部の前記水晶片の長辺に平行な長さよりも短くなっており、接続引出部が第一縁部に跨るように設けられているので、
水晶素子が小型化、具体的には、水晶片の長辺が９２０μｍ以下であっても、等価直列抵抗値が大きくなることを低減させつつ、水晶素子の電気的特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る水晶デバイスの斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面における断面図である。
【図３】（ａ）は、本実施形態に係る水晶素子の上面の平面図であり、（ｂ）は、本実施形態に係る水晶素子の下面を上面側から平面透視した平面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面における断面図である。
【図５】図３のＣ−Ｃ断面における断面図である。
【図６】図３のＤ−Ｄ断面における断面図である。
【図７】振動周波数が２７．１２ＭＨｚのとき、第二縁部のＸ軸に平行な長さを第一縁部のＸ軸に平行な長さで割ったときの商と等価直列抵抗値との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本実施形態に係る水晶デバイスの斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面における断面図である。図３は、本実施形態に係る水晶素子の平面図であり、図４〜図６は、本実施形態に係る水晶素子の断面図である。
【００１１】
（水晶デバイスの概略構成）
水晶デバイスは、例えば、全体として略直方体形状となっている電子部品である。水晶デバイスは、例えば、長辺または短辺の長さが、０．６ｍｍ〜２．０ｍｍであり、上下方向の厚さが、０．２ｍｍ〜１．５ｍｍとなっている。
【００１２】
水晶デバイスは、例えば、凹部が形成されている基体１１０と、凹部に収容された水晶素子１２０と、凹部を塞ぐ蓋体１３０と、基体１１０に水晶素子１２０を接着実装するための導電性接着剤１４０と、から構成されている。
【００１３】
基体１１０の凹部は、蓋体１３０によって封止され、その内部は、例えば、真空とされ、または、適当なガス（例えば、窒素）が封入されている。
【００１４】
基体１１０は、例えば、基体１１０の主体となる基板部１１０ａと、基板部１１０ａの上面の縁部に沿って設けられている枠部１１０ｂと、水晶素子１２０を実装するための搭載パッド１１１と、水晶デバイスを不図示の回路基板等に実装するための外部端子１１２と、からなる。基体１１０は、基板部１１０ａの上面に沿って枠状の枠部１１０ｂが設けられ、凹部が形成されている。
【００１５】
基板部１１０ａおよび枠部１１０ｂは、セラミック材料等の絶縁材料からなる。搭載パッド１１１および外部端子１１２は、例えば、金属等からなる導電層により構成されており、基板部１１０ａ内に配置された導体（図示せず）によって互いに電気的に接続されている。蓋体１３０は、例えば、金属から構成され、基体１１０、具体的には、枠部１１０ｂの上面にシーム溶接等により接合される。
【００１６】
水晶素子１２０は、水晶片１２１と金属パターン１２２とから構成されている。金属パターン１２２は、例えば、水晶片１２１に電圧を印加するための、一対の励振電極部１２３と、水晶素子１２０を搭載パッド１１１に実装するための一対の接続引出部１２４と、からなる。
【００１７】
水晶片１２１は、いわゆるＡＴカット水晶片である。すなわち、水晶において、Ｘ軸（電気軸）、Ｙ軸（機械軸）、Ｚ軸（光軸）からなる直交座標系ＸＹＺを、Ｘ軸回りに３０°以上５０°以下（一例として、３５°１５′）回転させて直交座標系ＸＹ´Ｚ´を定義したとき、ＸＺ´平面に平行に切り出された板状である。
【００１８】
金属パターン１２２は、金属等からなる導電性材料により構成されている。一対の励振電極部１２３は、例えば、水晶片１２１の両主面の中央部に設けられている。一対の引出部１２４は、接続部１２４ａと配線部１２４ｂとからなる。接続部１２４ａは、例えば、水晶片１２１の一方の短辺の縁部に沿って二つ並んで設けられている。配線部１２４ｂは、例えば、水晶片１２１の長辺に平行となるように励振電極部１２３から接続部１２４ａまで延設されている。
【００１９】
水晶素子１２０は、主面を基体１１０の基板部１１０ａの上面に対向させて、基体１１０の凹部内に収容される。接続引出部１２４の引出部１２４ａは、基体１１０の基板部１１０ａに設けられている搭載パッド１１１に導電性接着剤１４０により接着される。これにより、水晶素子１２０は、基体１１０の基板部１１０ａに実装される。このとき、励振電極部１２３は、導電性接着剤１４０によって、基体１１０の基板部１１０ａに設けられた搭載パッド１１１と電気的に接続され、ひいては、基体１１０の基板部１１０ａ内に配置された導体（不図示）によって基体１１０に設けられている外部端子１１２と電気的に接続されている。
【００２０】
このようにして構成された水晶デバイスは、例えば、不図示の回路基板の実装面に基体１１０の（基板部１１０ａの）下面を対向させて、外部端子１１２が半田などにより回路基板の実装パッド（図示せず）に接合されることによって回路基板に実装される。回路基板には、例えば、発振回路が構成されている。発振回路は、外部端子１１２、基板部１１０ａ内に配置された導体（図示せず）、搭載パッド１１１、導電性接着剤１４０および接続引出部１２４を介して励振電極部１２３に交番電圧を印加して、発振信号を生成する。このとき、発振回路は、例えば、水晶片１２１の厚みすべり振動のうち基本波振動を利用する。
【００２１】
（水晶素子の形状）
図３（ａ）は、本実施形態に係る水晶素子の上面の平面図であり、図３（ｂ）は、本実施形態に係る水晶素子の下面を上面側から平面透視した平面図である。図４は、図３（ａ）のＢ−Ｂ断面における断面図であり、図５は、図３（ａ）のＣ−Ｃ断面における断面図であり、図６は、図３（ａ）のＤ−Ｄ断面における断面図である。
【００２２】
本実施形態では、水晶素子１２０を基体１１０に実装した場合に、基体１１０の基板部１１０ａの上面と略平行となっている面を主面とし、水晶素子１２０から基体１１０の基板部１１０ａへ向かう向きを下方向、基体１１０の基板部１１０ａから水晶素子１２０へ向かう向きを上方向として説明する。
【００２３】
基体１１０の基板部１１０ａを向く水晶素子１２０の面を水晶素子１２０の下面とし、水晶素子１２０の下面と反対側を向く水晶素子１２０の面を水晶素子１２０の上面とし、水晶素子１２０の上面および水晶素子１２０の下面を水晶素子１２０の主面とする。同様に、基体１１０の基板部１１０ａの上面を向く水晶片１２１の面を水晶片１２１の下面とし、水晶片１２１の下面と反対側を向く水晶片１２１の面を水晶片１２１の上面とし、水晶片１２１の上面および水晶片１２１の下面を水晶片１２１の主面とする。また、同様に、基体１１０の基板部１１０ａの上面を向く振動部１２１ａの面を振動部１２１ａの下面とし、
振動部１２１ａの下面と反対側を向く振動部１２１ａの面を振動部１２１ａの上面とし、振動部１２１ａの上面および振動部１２１ａの下面を振動部１２１ａの主面とする。なお、水晶素子１２０の上面と水晶片１２１の上面とは同一の意味で用いており、水晶素子１２０の下面と水晶片１２１の下面とは同一の意味で用いている。
【００２４】
水晶素子１２０は、水晶片１２１と金属パターン１２２とから構成されている。
【００２５】
水晶片は、略直方体形状の振動部１２１ａと、振動部１２１ａの外縁に沿って設けられて振動部１２１ａより上下方向の厚みが薄い周辺部１２１ｂと、振動部１２１ａと周辺部１２１ｂとの間に位置し振動部１２１ａから周辺部１２１ｂにかけて徐々に上下方向の厚みが薄くなっている中間部１２１ｃと、から構成されている。つまり、水晶片１２１は、いわゆるメサ型のものである。このような形状にすることにより、平板状の水晶片を用いた場合と比較して、エネルギー閉じ込め効果を向上させることができ、ひいては、等価直列抵抗値を小さくすることができる。水晶片１２１の形状は、平面視すると、略矩形となっており、
その主面は、Ｘ軸に平行な長辺およびＺ´軸に平行な短辺を有する矩形である。このような水晶片１２１は、Ｘ軸方向を長手方向とし、Ｙ´軸方向を上下厚み方向としている。
【００２６】
振動部１２１ａは、例えば、ＸＺ´平面に平行な一対の主面を有する薄型直方体であり、その主面は、Ｘ軸に平行な長辺およびＺ´軸に平行な短辺を有する矩形である。この振動部１２１ａの主面には、一対の励振電極部１２３が設けられている。振動部１２１ａの主面に設けられている励振電極部１２３に交番電圧を印加すると、励振電極部１２３に挟まれている振動部１２１ａの一部が逆圧電効果および圧電効果により厚みすべり振動する。このとき、厚みすべり振動は、励振電極部１２３に挟まれている振動部１２１ａの一部から励振電極部１２３ａが設けられていない振動部１２１ａの外縁に向かって厚みすべり振動が漏れ伝搬している。
【００２７】
周辺部１２１ｂは、振動部１２１ａの外縁に沿って、振動部１２１ａと一体的に設けられている。周辺部１２１ｂの上下方向の厚みは、振動部１２１ａの上下方向の厚みと比較して薄くなっている。ここで、周辺部１２１ｂの振動部１２１ａの主面と略平行となっている周辺部１２１ｂの面を周辺部１２１ｂの主面とし、水晶素子１２０を基体１１０に実装したときに、基板部１１０ａ側を向く周辺部１２１ｂの主面を周辺部１２１ｂの下面とし、周辺部１２１ｂの下面と反対側を向く周辺部１２１ｂの主面を周辺部１２１ｂの上面とする。
【００２８】
中間部１２１ｃは、振動部１２１ａと周辺部１２１ｂとの間に位置しており、振動部１２１ａおよび周辺部１２１ｂと一体的に設けられている。中間部１２１ｃの上下方向の厚みは、振動部１２１ａから周辺部１２１ｂにかけて徐々に薄くなっている。従って、水晶片１２１をＸ軸およびＹ´軸に平行な面で断面視したとき、振動部１２１ａと周辺部１２１ｂとの間に位置している斜面を含む部分が中間部１２１ｂに相当する。
【００２９】
図４に示したように、水晶片１２１をＸ軸およびＹ´軸に平行な面で断面視したとき、（振動部１２１ａに対して）Ｘ軸の正の方向側の中間部１２１ｃの斜面と振動部１２１ａの主面とがなす角度と、（振動部１２１ａに対して）Ｘ軸の正の負の方向側の中間部１２１ｃの斜面と振動部１２１ａの主面とがなす角度は、異なっている。例えば、水晶片１２１の上面側においては、（振動部１２１ａに対して）Ｘ軸の正の方向側の中間部１２１ｃの斜面と振動部１２１ａの主面とがなす角度は、１３５°〜１５５°となっており、（振動部１２１ａに対して）Ｘ軸の負の方向側の中間部１２１ｃの斜面と振動部１２１ａの主面とがなす角度１５０°〜１７０°となっている。
つまり、中間部１２１ｃの斜面と振動部１２１ａとのなす角度は、（振動部１２１ａに対して）Ｘ軸の負の方向側の方が緩やかになっているといえる。
【００３０】
水晶片１２１は、図３および図４に示したように、水晶片１２１の短辺の縁部（周辺部１２１ｂのＺ´軸に平行な辺の縁部）に沿って、水晶片１２１の主面とは異なる面が形成されている。言い換えると、水晶片１２１を平面視したとき、水晶片１２１のＺ´軸に平行な辺の縁部には、水晶片１２１の主面と異なる面が形成されている。
【００３１】
ここで、水晶片１２１の主面と異なる面とは、水晶片１２１の主面（振動部１２１ａの主面）または周辺部１２１ｂの主面と、略平行となっていない面を指す。
【００３２】
水晶片１２１を平面視して、水晶片１２１の短辺のうち金属パターン１２２の接続部１２４ａが設けられる一方の短辺の縁部に沿って形成されており、水晶片１２１の主面と異なっている面を第一縁部Ａ１とする。また、水晶片１２１を平面視して、水晶片１２１の短辺のうち金属パターン１２２の接続部１２４ａが設けられない短辺の縁部に沿って形成されており、水晶片１２１の主面と異なっている面を第二縁部Ａ２とする。従って、第一縁部Ａ１は、（振動部１２１ａに対して）Ｘ軸の負の方向側に位置し周辺部１２１ａの主面とは異なる面の部分であり、第二縁部Ａ２は、（振動部１２１ａに対して）Ｘ軸の正の方向側に位置している周辺部１２１ａの主面とは異なる面の部分である。
【００３３】
このように第一縁部Ａ１および第二縁部Ａ２が形成されている水晶片１２１を用いることによって、励振電極部１２３に交番電圧を印加したとき、励振電極部１２３に挟まれている振動部１２１ａの一部が振動し、励振電極部１２３に挟まれている部分から励振電極部１２３の設けられていない振動部１２１ａの外縁まで振動が漏れ伝搬し、さらに、振動部１２１ａの外縁から中間部１２１ｃを伝搬し周辺部１２１ｂの外縁まで振動が漏れ伝搬したとしても、第一縁部Ａ１および第二縁部Ａ２を形成する面で振動が反射した際に、励振電極部１２３に挟まれている振動部１２１ａの一部の振動へ与える影響を低減させることが可能となる。
つまり、第一縁部Ａ１および第二縁部Ａ２によって、励振電極部１２３に挟まれている振動部１２１ａの一部の振動へ与える影響を低減させることができ、等価直列抵抗値が大きくなることを低減させることが可能となる。
【００３４】
図４に示したように、水晶片１２１をＸ軸およびＹ´軸に平行な面で断面視したとき、第一縁部Ａ１のＸ軸に平行な長さＤ１と第二縁部Ａ２のＸ軸に平行な長さＤ２は、異なる長さとなっており、第一縁部Ａ１のＸ軸に平行な長さＤ１は、第二縁部Ａ２のＸ軸に平行な長さＤ２よりも短くなっている。
【００３５】
水晶片１２１を、図５および図６に示したように、Ｙ´軸およびＺ´軸に平行な向きで断面視したとき、複数の面からなる側面が形成されている。Ｙ´軸およびＺ´軸に平行な向きで断面視したときの水晶片１２１の側面は、水晶の結晶面であるｍ面Ｍ１、水晶の結晶面であるＲ面と直角な面Ｍ２、および、曲線状の面Ｍ３から形成されている。具体的には、水晶片１２１の上面に設けられている周辺部１２１ａのＺ´軸の正の方向側の端部には水晶の結晶面であるｍ面Ｍ１が連続されており、この水晶の結晶面であるｍ面Ｍ１の端部には水晶の結晶面であるＲ面に直角な面Ｍ２が連続されており、この水晶の結晶面であるＲ面に直角な面Ｍ２には曲線状の面Ｍ３が連続されており、
さらに、この曲線状の面Ｍ３には水晶片１２１の下面に設けられている周辺部１２１ａのＺ´軸の正の方向側の端部が連続されている。また、水晶片１２１の上面に設けられている周辺部１２１ａのＺ´軸の負の方向側の端部には曲線状の面Ｍ３が連続されており、曲線状の面Ｍ３の端部には水晶の結晶面であるＲ面に直角な面Ｍ２が連続されており、この水晶の結晶面であるＲ面に直角な面Ｍ２には水晶の結晶面であるｍ面Ｍ１が連続されており、さらにこの水晶の結晶面であるｍ面Ｍ１の端部には水晶片１２１の下面に設けられている周辺部１２１ａのＺ´軸の負の方向側の端部に連続されている。
【００３６】
このように水晶片１２１の側面が、水晶の結晶面であるｍ面Ｍ１、水晶の結晶面であるＲ面に直角な面Ｍ２、および、曲線状の面Ｍ３から形成されている水晶片１２１を用いることによって、励振電極部１２３に交番電圧を印加したとき、励振電極部１２３に挟まれている振動部１２１ａの一部が振動し、励振電極部１２３に挟まれている部分かから励振電極部１２３の設けられていない振動部１２１ａの外縁まで振動が漏れ伝搬し、さらに、振動部１２１ａの外縁から中間部１２１ｃを伝搬し周辺部１２１ｂの外縁まで振動が漏れ伝搬したとしても、水晶片１２１のＸ軸に平行な辺（水晶片１２１の長辺に平行な辺）を含む面で振動が反射した際に、
励振電極部１２３に挟まれている振動部１２１ａの一部の振動へ与える影響を低減させることが可能となる。つまり、水晶の結晶面であるｍ面Ｍ１、水晶の結晶面であるＲ面に直角な面Ｍ２および曲線状の面Ｍ３から形成される側面が設けられている水晶片１２１を用いることによって、励振電極部１２３に挟まれている振動部１２１ａの振動が漏れ伝搬し水晶片１２１の側面で反射した振動が、励振電極部１２３に挟まれている振動部１２１ａの一部の振動へ与える影響を低減させることができ、等価直列抵抗値が大きくなることを低減させることが可能となる。
【００３７】
このような水晶片１２１に設けられている金属パターン１２２は、水晶素子１２０の外部から交番電圧を印加するためのものである。金属パターン１２２は、一層となっていてもよいし、複数の金属層が積層されていてもよい。金属パターン１２２は、特に図示しないが、例えば、第一金属層と、第一金属層上に積層されている第二金属層とからなる。第一金属層は、水晶と密着性のより金属が用いられ、例えば、ニッケル、クロム、ニクロムまたはチタンのいずれか一つが用いられる。第一金属層に水晶と密着性のより金属を用いることで、水晶と密着しにくい金属を第二金属層に用いることができる。第二金属層は、金属材料の中で電気抵抗率が低く、
安定した材料が用いられ、例えば、金、金を含む合金、銀または銀を含む合金のいずれか一つが用いられる。電気抵抗率が比較的低い材料を用いることで、金属パターン１２２自身の抵抗率を小さくすることができ、この結果、水晶素子１２０の等価直列抵抗値が大きくなることを低減できる。また、安定した金属材料を用いることで、水晶素子１２０が存在する周囲の空気と反応し金属パターン１２２の重さが変化し水晶素子１２０の周波数が変化することを低減させることができる。
【００３８】
金属パターン１２２は、励振電極部１２３、および、接続部１２４ａと引出部１２４ｂとからなる接続引出部１２４から構成されている。
【００３９】
励振電極部１２３は、振動部１２１ａに交番電圧を印加するためのものである。励振電極部１２３は、一対となっており、振動部１２１ａの両主面に設けられている。励振電極部１２３は、平面視して、略矩形形状となっており、励振電極部１２３の中心（具体的には、励振電極部１２３の対角線の交点）は、振動部１２１ａの中心（具体的には振動部１２１ａの対角線の交点）と比較すると、水晶片１２１の他方の短辺側に位置している。言い換えると、励振電極部１２３の中心は、振動部１２１ａの中心と比較すると、Ｘ軸の正の方向側に位置しているといえる。このようにすることで、水晶片１２１の一方の短辺（水晶片１２１の振動部１２１ａに対してＸ軸の負の方向側に位置しているＺ´軸に平行な辺）から励振電極部１２３の中心までの距離を
より遠くすることができ、水晶片１２１の一方の短辺に金属パターン１２２の接続部１２４ａを設けこの接続部１２４ａを導電性接着剤１４０で接着した際に、導電性接着剤１４０により励振電極部１２３に挟まれている振動部１２１ａの振動が阻害されることを低減させることが可能となる。この結果、このような水晶素子１２０を用いた水晶デバイスの等価直列抵抗値が大きくなることを低減させることができる。
【００４０】
接続引出部１２４は、接続部１２４ａと配線部１２４ｂとから構成されており、水晶素子１２０の外部から励振電極部１２３に交番電圧を印加するためのものである。
【００４１】
接続部１２４ａは、水晶素子１２０を水晶デバイスとして用いる場合、基体１１０に実装するためのものであり、基体１１０の基板部１１０ａの上面に設けられている搭載パッド１１１と導電性接着剤１４０によって電気的に接着される。接続部１２４ａは、電気的に接続される。接続部１２４ａは、一対となっており、基体１１０の基板部１１０ａの上面に設けられている搭載パッド１１１と対向する位置であって、水晶片１２１の（振動部１２１ａに対して）Ｘ軸の負の方向側に位置しているＺ´軸に平行な辺に沿って二つ並んで設けられている。
【００４２】
従って、接続部１２４ａは、水晶素子１２０をＸ軸およびＹ´軸に平行な面で断面視したとき、第一縁部Ａ１に跨るように設けられているといえる。前述したように、第一縁部Ａ１のＸ軸に平行な長さＤ１と第二縁部Ａ２のＸ軸に平行な長さＤ２は、異なる長さとなっており、第一縁部Ａ１のＸ軸に平行な長さＤ１は、第二縁部Ａ２のＸ軸に平行な長さＤ２よりも短くなっている。このため、第一縁部Ａ１に設けられた接続部１２４ａの長さは、第二縁部Ａ２に接続部１２４ａを設けた場合の接続部１２４ａと比較してより短くすることができる。この結果、等価直列抵抗値が大きくなることを低減させつつ、水晶素子１２０の電気的特性を向上させることができる。特に、水晶片１２１の長辺（Ｘ軸に平行な辺）の長さが、９２０μｍ以下のような場合には、
水晶素子１２０を平面視して、接続１２４ａの占めるＸ軸に平行な長さの割合が大きくなるため、このようにすることにより、接続引出部１２４の接続部１２４ａ自身の抵抗値を小さくすることにより、より等価直列抵抗値が大きくなることをより低減させつつ、より水晶素子１２０の電気的特性を向上させることが可能となる。
【００４３】
また、接続部１２４ａは、水晶素子１２０をＹ´軸およびＺ´軸に平行な面で断面視したとき、水晶片１２１の長辺（Ｘ軸に平行な辺）を含む側面を跨るように設けられている。従って、接続部１２４ａは、水晶の結晶面であるｍ面Ｍ１、水晶の結晶面であるＲ面に直角な面Ｍ２、および、曲線状の面Ｍ３に跨るように設けられているといえる。このようにすることで、水晶片１２１の短辺側のみに跨るように接続部１２４ａを設けた場合と比較して、接続部１２４ａが部分的に断線することを低減させることができる。この結果、接続部１２４ａの部分的な断線等による等価直列抵抗値が大きくなることを低減させつつ、水晶素子１２０の電気的特性が悪化することを抑制させることが可能となる。
【００４４】
引出部１２４ｂは、接続部１２４ａと励振電極部１２３とを電気的に接続させるためのものであり、一端が接続部１２４ａに接続され、他端が励振電極部１２３に接続されている。
【００４５】
また、引出部１２４ｂは、水晶素子１２０を平面視して、水晶片１２１の長辺（Ｘ軸）に平行となっている。従って、引出部１２４ｂは、振動部１２１ａに対してＸ軸の負の方向側に位置している中間部１２１ｃを跨るように設けられているといえる。前述したように、水晶片１２１をＸ軸およびＹ´軸に平行な面で断面視したとき、振動部１２１ａの主面と振動部１２１ａに対してＸ軸の正の方向側に位置している中間部１２１ｃとのなす角度と、振動部１２１ａの主面と振動部１２１ａに対してＸ軸の負の方向側に位置している中間部１２１ｃとの角度とを比較すると、振動部１２１ｃの主面と振動部１２１ａに対してＸ軸の負の方向側に位置している中間部１２１ｃとの角度の方が大きくなっている。
このため、このように接続部１２４ａを水晶片１２１の（振動部１２１ａに対して）Ｘ軸の負の方向側に位置しているＺ´軸に平行な辺に沿って設けることで、引出部１２４ｂを振動部１２１ａに対してＸ軸の負の方向側に位置している中間部１２１ｃを跨るように設けることができ、引出部１２４ｂが振動部１２１ａと中間部１２１ｃとで部分的に断線することを低減させることが可能となる。この結果、引出部１２４ｂの接続不良や部分的な断線等による等価直列抵抗値が大きくなることを低減させることができる。
【００４６】
また、引出部１２４ｂは、水晶素子１２０を平面視して、水晶片１２１の長辺（Ｘ軸）に平行となっており、かつ、水晶の結晶面であるｍ面Ｍ１に隣接するように設けられている。前述したように、励振電極部１２３に交番電圧を印加したとき、励振電極部１２３に挟まれている振動部１２１ａの一部が逆圧電効果および圧電効果により振動をするが、このとき、励振電極部１２３に挟まれている振動部１２１ａの振動は、励振電極部１２３ａの設けられていない部分へ漏れ伝搬している。このとき、接続引出部１２４の引出部１２４ａは、励振電極部１２３と電気的に接続されているため引出部１２４ａにも電荷が蓄積されているため、励振電極部１２３に挟まれている振動部１２１ａの一部が引出部１２４ｂを伝って漏れ伝搬しやすい状態となっている。
このため、このように引出部１２４ｂを、水晶の結晶面であるｍ面Ｍ１に隣接するように設けることにより、接続引出部１２４の引出部１２４ｂから漏れ伝搬した振動が水晶片１２１の長辺（Ｘ軸に平行な辺）を含む側面で反射した振動が、励振電極部１２３に挟まれている部分の振動へ与える影響を低減させることができる。この結果、励振電極部１２３に挟まれている部分の振動が阻害されて水晶素子１２０の等価直列抵抗値が大きくなることを低減させることが可能となる。
【００４７】
このような水晶素子１２０は、平面視して略矩形形状となっている水晶片１２１と、水晶片１２１の両主面に設けられている励振電極部１２３、および、励振電極部１２３から水晶片１２１の一方の短辺の縁部まで延設されている接続引出部１２４からなる金属パターン１２２とを備えている水晶素子１２０であって、水晶片１２１の長辺の長さが９２０μｍ以下となっており、水晶片１２１の一方の短辺側の縁部に主面とは異なる面となっている第一縁部Ａ１が形成されており、水晶片１２１の他方の短辺側の縁部に主面とは異なる面となっている第二縁部Ａ２が形成されており、第一縁部Ａ１の水晶片１２１の長辺に平行な長さが、第二縁部Ａ２の水晶片１２１の長辺に平行な長さよりも短くなっており、接続引出部１２４が第一縁部Ａ１に跨るように設けられている。
【００４８】
別の観点では、このような水晶素子１２０は、平面視してＸ軸に平行な長辺およびＺ´軸に平行な短辺を有している水晶片１２１に、励振電極部１２３および接続引出部１２４からなる金属パターン１２２が設けられている。このとき、接続引出部１２４の接続部１２４は、水晶片１２１のＺ´軸に平行な辺であって励振電極部１２３に対してＸ軸の負の方向側の辺に沿って設けられており、この水晶片１２１のＺ´軸に平行な辺であって励振電極部１２３に対してＸ軸の負の方向側の辺を含む側面に跨るように設けられているといえる。
【００４９】
前述したように、第一縁部Ａ１のＸ軸に平行な長さＤ１と第二縁部Ａ２のＸ軸に平行な長さＤ２は、異なる長さとなっており、第一縁部Ａ１のＸ軸に平行な長さＤ１は、第二縁部Ａ２のＸ軸に平行な長さＤ２よりも短くなっている。このため、第一縁部Ａ１に設けられた接続部１２４ａの長さは、第二縁部Ａ２に接続部１２４ａを設けた場合の接続部１２４ａと比較してより短くすることができる。この結果、等価直列抵抗値が大きくなることを低減させつつ、水晶素子１２０の電気的特性を向上させることができる。特に、水晶片１２１の長辺（Ｘ軸に平行な辺）の長さが、９２０μｍ以下のような場合には、水晶素子１２０を平面視して、接続１２４ａの占めるＸ軸に平行な長さの割合が大きくなるため、
このようにすることにより、接続引出部１２４の接続部１２４ａ自身の抵抗値を小さくすることにより、より等価直列抵抗値が大きくなることをより低減させつつ、より水晶素子１２０の電気的特性を向上させることが可能となる。
【００５０】
また、このような水晶素子１２０は、水晶片１２１の長辺側の側面が、水晶の結晶面であるｍ面Ｍ１、水晶の結晶面であるＲ面に直角な面Ｍ２および曲線状の面Ｍ３から構成されており、接続引出部１２４の一部がこの水晶片１２１の長辺側の側面に跨るように設けられている。
【００５１】
このようにすることで、水晶片１２１の短辺側のみに跨るように接続部１２４ａを設けた場合と比較して、接続部１２４ａが部分的に断線することを低減させることができる。この結果、接続部１２４ａの部分的な断線等による等価直列抵抗値が大きくなることを低減させつつ、水晶素子１２０の電気的特性が悪化することを抑制させることが可能となる。
【００５２】
また、このような水晶素子１２０は、水晶素子１２０を平面視して、接続引出部１２４が励振電極部１２３から水晶片１２１の長辺と平行となるように延設されており、水晶片１２１の長辺と平行となっている接続引出部１２４に隣接する水晶片１２１の長辺が、水晶の結晶面であるｍ面Ｍ１を含んでいる。
【００５３】
別の観点では、このような水晶素子１２０は、水晶素子１２０を平面視して、接続引出部１２４の引出部１２４ｂがＸ軸と平行となるように設けられている。さらに、接続引出部１２４の引出部１２４ｂは、水晶素子１２０を平面視したとき、水晶片１２１のＸ軸に平行な二辺のうち引出部１２４に隣接する辺が、結晶面であるｍ面Ｍ１を含んだ状態となっている。
【００５４】
前述したように、励振電極部１２３に交番電圧を印加したとき、励振電極部１２３に挟まれている振動部１２１ａの一部が逆圧電効果および圧電効果により振動をするが、このとき、励振電極部１２３に挟まれている振動部１２１ａの振動は、励振電極部１２３ａの設けられていない部分へ漏れ伝搬している。このとき、接続引出部１２４の引出部１２４ａは、励振電極部１２３と電気的に接続されているため引出部１２４ａにも電荷が蓄積されているため、励振電極部１２３に挟まれている振動部１２１ａの一部が引出部１２４ｂを伝って漏れ伝搬しやすい状態となっている。このため、このように引出部１２４ｂを、水晶の結晶面であるｍ面Ｍ１に隣接するように設けることにより、
接続引出部１２４の引出部１２４ｂから漏れ伝搬した振動が水晶片１２１の長辺（Ｘ軸に平行な辺）を含む側面で反射した振動が、励振電極部１２３に挟まれている部分の振動へ与える影響を低減させることができる。この結果、励振電極部１２３に挟まれている部分の振動が阻害されて水晶素子１２０の等価直列抵抗値が大きくなることを低減させることが可能となる。
【００５５】
本実施形態に係る水晶デバイスは、このような水晶素子１２０と、水晶素子１２０が実装される基体１１０と、基体１１０に接合され水晶素子１２０を気密封止する蓋体１３０と、を備えている。本実施形態に係る水晶素子１２０は、等価直列抵抗値が大きくなることを低減させつつ水晶素子１２０の電気的特性を向上させることができるので、このような水晶素子１２０を実装する水晶デバイスにおいても、等価直列抵抗値を低減させることができ、かつ水晶デバイスの電気的特性を向上させることが可能となる。
【００５６】
（実施例）
前記した水晶素子１２０を種々の寸法で実際に作製し、その等価直列抵抗値を調べる実験を行った。その結果、水晶片１２１の長辺の長さ（Ｘ軸に平行な長さ）を６５０μｍ〜９２０μｍ以内の所定の値にした場合、第二縁部Ａ２のＸ軸に平行な長さＤ２を第一縁部Ａ１のＸ軸に平行な長さＤ１で割った商が、１．７以上かつ２．５以下となっていることが望ましいことが分かった。以下では、その実験に関して比較的好ましい結果（比較的小さい等価直列抵抗値）が得られたときの第二縁部Ａ２のＸ軸に平行な長さを第一縁部Ａ１のＸ軸に平行な長さで割ったときの商と等価直列抵抗値との関係を示す。
【００５７】
本実施例では、水晶片１２１の長辺の長さ（Ｘ軸に平行な長さ）を６５０μｍ〜９２０μｍの所定の値としたときの、第一縁部Ａ１のＸ軸に平行な長さＤ１と第二縁部Ａ２のＸ軸に平行な長さＤ２とが変わるように水晶素子１２０を形成し、等価直列抵抗値を調べた。なお、このときの水晶片１２１の長辺の長さを除く各寸法の長さは、等価直列抵抗値を考慮した経験的に好適な値を用いている。
【００５８】
本実施例で用いた水晶素子１２０の寸法は、以下のようになっている。水晶片１２１のＸ軸に平行な長さは、６５０μｍ〜９２０μｍの所定の値となっており、水晶片１２１のＺ´軸に平行な長さは、等価直列抵抗値を考慮した経験的に好適な値である、５５０μｍ〜６９０μｍの所定の値となっている。振動部１２１ａは、水晶片１２１を平面視して、振動部１２１ａのＸ軸に平行な長さ（水晶片１２１の長辺に平行な長さ）が、等価直列抵抗値を考慮した経験的な値である５３５μｍ〜６００μｍの所定の値となっており、振動部１２１ａのＺ´軸に平行な長さ（水晶片１２１の短辺に平行な長さ）が、
等価直列抵抗値を考慮した経験的な値である３５０μｍ〜５８０μｍの所定の値となっている。また、振動部１２１ａのＹ´軸に平行な長さ（振動部１２１ａの上下方向の厚み）は、水晶素子１２０の振動周波数２７．１２ＭＨｚとなるように等価直列抵抗値を考慮した経験的な値である５９μｍ〜６２μｍの所定の値となっている。励振電極部１２３は、水晶素子１２０を平面視して、励振電極部１２１ａのＸ軸に平行な長さ（水晶片１２１の長辺に平行な長さ）が、等価直列抵抗値を考慮した経験的な値である４５０μｍ〜５７０μｍの所定の値となっており、励振電極部１２１ａのＺ´軸に平行な長さ（水晶片１２１の短辺に平行な長さ）が、等価直列抵抗値を考慮した経験的な値である２５０μｍ〜５５０μｍの所定の値となっている。
【００５９】
なお、本実施例においては、水晶素子１２０の振動周波数の交差は±０．５％となっている。また、第一縁部Ａ１のＸ軸に平行な長さＤ１および第二縁部Ａ２のＸ軸に平行な長さＤ２を除くその他の寸法の交差は、±５μｍとなっている。これらの公差範囲は、等価直列抵抗値に及ぼす影響等を考慮した、一般的に許容される範囲となっている。
【００６０】
ここで、水晶片１２１のＸ軸に平行な辺（水晶片１２１の長辺）の長さとは、周辺部１２１ｂの主面の長さのこととを指す。第一縁部Ａ１および第二縁部Ａ２のＸ軸に平行な長さは、含んでいない。同様に、水晶片１２１のＺ´軸に平行な辺（水晶片１２１の短辺）の長さとは、周辺部１２１ｂの主面の長さのことを指している。振動部１２１ａのＸ軸に平行な長さおよび振動１２１ｂのＺ´軸に平行な長さは、振動部１２１ａの主面の長さを指している。
【００６１】
前述したように、本実施例では、水晶片１２１のＸ軸に平行な辺、水晶片１２１のＺ´軸に平行な辺、振動部１２１ａのＸ軸に平行な辺、振動部１２１ａのＺ´軸に平行な辺、振動部１２１ａの上下方向の厚み、励振電極部１２３のＸ軸に平行な辺および励振電極部１２３のＺ´軸に平行な辺は、一定とし、第一縁部Ａ１のＸ軸に平行な長さ、第二縁部Ａ２のＺ´軸に平行な長さ、周辺部１２１ｂの上下方向の長さを変えている。図７は、このような水晶素子１２０において、第二縁部Ａ２のＸ軸に平行な長さを第一縁部Ａ１のＸ軸に平行な長さで割ったときの商の等価直列抵抗値との関係を示したグラフである。
【００６２】
第二縁部Ａ２のＸ軸に平行な長さＤ２を第一縁部Ａ１のＸ軸に平行な長さＤ１で割った商が、１．５のとき、等価直列抵抗値は、１３０Ωとなっている。
第二縁部Ａ２のＸ軸に平行な長さＤ２を第一縁部Ａ１のＸ軸に平行な長さＤ１で割った商が、１．６のとき、等価直列抵抗値は、９０Ωとなっている。
第二縁部Ａ２のＸ軸に平行な長さＤ２を第一縁部Ａ１のＸ軸に平行な長さＤ１で割った商が、１．７のとき、等価直列抵抗値は、７５Ωとなっている。
第二縁部Ａ２のＸ軸に平行な長さＤ２を第一縁部Ａ１のＸ軸に平行な長さＤ１で割った商が、１．８のとき、等価直列抵抗値は、７３Ωとなっている。
第二縁部Ａ２のＸ軸に平行な長さＤ２を第一縁部Ａ１のＸ軸に平行な長さＤ１で割った商が、１．９のとき、等価直列抵抗値は、７２Ωとなっている。
第二縁部Ａ２のＸ軸に平行な長さＤ２を第一縁部Ａ１のＸ軸に平行な長さＤ１で割った商が、２．１のとき、等価直列抵抗値は、７１Ωとなっている。
第二縁部Ａ２のＸ軸に平行な長さＤ２を第一縁部Ａ１のＸ軸に平行な長さＤ１で割った商が、２．３のとき、等価直列抵抗値は、７２Ωとなっている。
第二縁部Ａ２のＸ軸に平行な長さＤ２を第一縁部Ａ１のＸ軸に平行な長さＤ１で割った商が、２．４のとき、等価直列抵抗値は、７３Ωとなっている。  第二縁部Ａ２のＸ軸に平行な長さＤ２を第一縁部Ａ１のＸ軸に平行な長さＤ１で割った商が、２．５のとき、等価直列抵抗値は、７４Ωとなっている。
第二縁部Ａ２のＸ軸に平行な長さＤ２を第一縁部Ａ１のＸ軸に平行な長さＤ１で割った商が、２．６のとき、等価直列抵抗値は、８８Ωとなっている。
第二縁部Ａ２のＸ軸に平行な長さＤ２を第一縁部Ａ１のＸ軸に平行な長さＤ１で割った商が、２．７のとき、等価直列抵抗値は、９９Ωとなっている。
【００６３】
図７では、第二縁部Ａ２のＸ軸に平行な長さＤ２を第一縁部Ａ１のＸ軸に平行な長さＤ１で割った商が１．７未満では、等価直列抵抗値が７５Ωより急激に大きくなっている。また、第二縁部Ａ２のＸ軸に平行な長さＤ２を第一縁部Ａ１のＸ軸に平行な長さＤ１で割った商が２．５より大きい場合には、等価直列抵抗値が７５Ωより大きくなっている。
【００６４】
また、図７では、等価直列抵抗値が７５Ωの線を破線で示しており、第二縁部Ａ２のＸ軸に平行な長さＤ２を第一縁部Ａ１のＸ軸に平行な長さＤ１で割った商が、１．７以上かつ２．５以下となっている場合には、図７の破線以下となっており、等価直列抵抗値が７５Ω以下となっている。要求される等価直列抵抗値（仕様）は、共振周波数帯や水晶デバイスの大きさによって異なるが、共振周波数が２７．１２ＭＨｚにおいては、等価直列抵抗値が７５Ω以下であれば、移動通信機器（一例として、通信端末）に搭載される電子回路において、実用性のある発振回路を形成することができる。
【００６５】
実施例では、水晶素子１２０は、励振電極部１２３に電圧を印加したときの振動周波数が２７．１２ＭＨｚのとき、第二縁部Ａ２のＸ軸に平行な長さＤ２を第一縁部Ａ１のＸ軸に平行な長さＤ１で割った商が、１．７以上かつ２．５以下となっている。このようにすることで、水晶素子１２０の等価直列抵抗値を７５Ω以下にすることができ、より等価直列抵抗値が大きくなることを低減させることが可能となる。
【００６６】
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
【００６７】
水晶素子を有する水晶デバイスは、水晶振動子に限定されない。例えば、水晶素子に加えて、水晶素子に電圧を印加して発振信号を生成する集積回路素子（ＩＣ）を有する発振器であってもよい。また、例えば、水晶デバイスは、水晶素子の他に、サーミスタ等の電子素子を有するものであってもよい。また、例えば、水晶デバイスは、恒温槽付のものであってもよい。水晶デバイスにおいて、水晶素子をパッケージングする基体の構造は、適宜構成されてよい。例えば、基体は、上面および下面に凹部を有する断面Ｈ型のものであってもよい。
【００６８】
水晶素子の形状、第一縁部のＸ軸に平行な長さ、および、第二縁部のＸ軸に平行な長さ以外の寸法は、実施形態において例示したものに限定されず、適宜に設定されてよい。実施例で示した第二縁部のＸ軸に平行な長さを第一縁部のＸ軸に平行な長さで割った商の変化に対する等価直列抵抗値の変化は、水晶片のＺ´軸に平行な辺を含む端部において漏れ伝搬した振動の反射の仕方に起因していることから、重要な因子は第一縁部のＸ軸に平行な長さおよび第二縁部のＸ軸に平行な長さであるからである。
【符号の説明】
【００６９】
１１０・・・基体
１１０ａ・・・基板部
１１０ｂ・・・枠部
１１１・・・搭載パッド
１１２・・・外部端子
１２０・・・水晶素子
１２１・・・水晶片
１２１ａ・・・振動部
１２１ｂ・・・周辺部
１２１ｃ・・・中間部
１２２・・・金属パターン
１２３・・・励振電極部
１２４・・・接続引出部
１２４ａ・・・接続部
１２４ｂ・・・引出部
１３０・・・蓋体
１４０・・・導電性接着剤
Ａ１・・・第一縁部
Ａ２・・・第二縁部
Ｄ１・・・第一縁部のＸ軸に平行な長さ
Ｄ２・・・第二縁部のＸ軸に平行な長さ
Ｍ１・・・水晶の結晶面であるｍ面
Ｍ２・・・水晶の結晶面であるＲ面に直角な面
Ｍ３・・・曲線状の面
【図１】
2018074343.tif 000003
【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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