(57)【要約】【課題】本発明は、カケや亀裂の発生を抑え、電気的特性が良好な音叉型水晶素子、音叉型屈曲水晶振動素子及び水晶デバイスを提供する。【解決手段】結晶軸におけるＸＹ′Ｚ′直交座標系を定義し、Ｚ′軸に沿った方向に厚みを有する平面視矩形で平板状の基部１１０と、基部１１０の一側面よりＹ′軸に沿って延びる二本の平面視帯状矩形の振動腕部１２０と、基部１１０の一辺からＸ軸に沿って延設した帯状の第一支持腕部１４１と、この第一支持腕部１４１の先端からＹ′軸に沿って振動腕部１２０と同じ方向に延設した帯状の第二支持腕部１４２と、を備えており、第二支持腕部１４２のＹ′軸方向の両端部のうち、第一支持腕部１４１と接続している側の端部の外側の角部Ｍに切り欠き部１５０が設けられている音叉型水晶素子１００、音叉型屈曲水晶振動素子５００及び水晶デバイス６００。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶軸におけるＸＹ′Ｚ′直交座標系を定義し、
Ｚ′軸に沿った方向に厚みを有する平面視矩形で平板状の基部と、
前記基部の一側面よりＹ′軸に沿って延びる二本の平面視帯状矩形の振動腕部と、
前記基部の一辺からＸ軸に沿って延設した帯状の第一支持腕部と、
前記第一支持腕部の先端からＹ′軸に沿って前記振動腕部と同じ方向に延設した帯状の第二支持腕部と、
を備えており、
前記第二支持腕部のＹ′軸方向の両端部のうち、前記第一支持腕部と接続している側の端部の外側の角部に切り欠き部が設けられている
ことを特徴とする音叉型水晶素子。
【請求項２】
前記切り欠き部の形状が、平面視で、面取り形状であることを特徴とする請求項１に記載の音叉型水晶素子。
【請求項３】
前記切り欠き部の形状が、平面視で、前記第二支持腕部の外側に向かって凸の楕円弧形状、又は前記第二支持腕部の内側に向かって凸の楕円弧形状であることを特徴とする請求項１に記載の音叉型水晶素子。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちのいずれかに記載の音叉型水晶素子と、
前記音叉型水晶素子の表面に所定のパターンで形成された電極及び配線と、
を備えたことを特徴とする音叉型屈曲水晶振動素子。
【請求項５】
請求項４に記載の音叉型屈曲水晶振動素子と、
前記音叉型屈曲水晶振動素子を内部に搭載する素子搭載部材と、
前記素子搭載部材と共に前記音叉型屈曲水晶振動素子を気密に封止する蓋部材と、
を備えた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、音叉型水晶素子と、その表面に電極を形成した音叉型屈曲水晶振動素子と、音叉型屈曲水晶振動素子を備えた電子部品である水晶デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の一つである水晶振動子や水晶発振器の内部には、音叉型屈曲水晶振動素子が搭載されている。この音叉型屈曲水晶振動素子は、音叉型水晶素子の表面に所望するパターンの電極を設けたものである。音叉型水晶素子は、人工水晶から切り出した水晶薄板にフォトリソグラフィ法及びエッチングにより音叉形状に外形加工をほどこしたものであり、基部と、振動腕部と、支持腕部とを備えている。
【０００３】
基部は、平面視略四角形の平板となっている。振動腕部は、第一振動腕部及び第二振動腕部とから成る。基部及び振動腕部の厚み方向をＺ′軸とし、振動腕部が延びる方向をＹ′軸とし、Ｙ′軸およびＺ′軸と直交する方向をＸ軸とした結晶軸のＸＹ′Ｚ′直交座標系を定義した場合、Ｘ軸の一方向側の第一振動腕部及びＸ軸の他の方向側の第二振動腕部は、基部の一辺からＹ′軸方向に延設されている。また、第一振動腕部のＹ′軸方向の先端には第一錘部が設けられており、第二振動腕部のＹ′軸方向の先端には第二錘部が設けられている。支持腕部は、基部のＸ軸方向に向いた一辺からＸ軸方向に延設した第一支持腕部と、第一支持腕部の先端から振動腕部が延びたＹ′軸方向に延設した第二支持腕部とからなる。
【０００４】
音叉型屈曲水晶振動素子は、この音叉型水晶素子の表面に所望するパターンの電極を形成してなる。この音叉型屈曲水晶振動素子を素子搭載部材に収容し、素子搭載部材に設けられた電極パッドと音叉型屈曲水晶振動素子の支持腕部に設けられた接続電極とを導電性接着剤により接続固着する。このように素子搭載部材に搭載された音叉型屈曲水晶振動素子は、素子搭載部材に蓋部材を備えることにより気密に封止され水晶デバイスとなる（例えば、特許文献１又は２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１９３３１５号公報
【特許文献２】特開２０１１−２１７３０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
音叉型屈曲水晶振動素子に用いられる音叉型水晶素子は、結晶軸のＸＹ′Ｚ′直交座標系を定義した場合、Ｚ′軸に沿った方向に厚みを有する平面視矩形で平板状の基部と、基部の一辺からＹ′軸に沿って延設した一対の振動腕部が設けられている。また、基部の一辺からＸ軸に沿って延設した第一支持腕部と、第一支持腕部の先端からＹ′軸に沿って延設した第二支持腕部とを備えている。
【０００７】
このような形状の支持腕部を有する音叉型水晶素子は、音叉型水晶素子の表面に所定のパターンの各種電極を形成して音叉型屈曲水晶振動素子とした後、音叉型屈曲水晶振動素子を素子搭載部材に搭載して水晶デバイスを形成する。その際、第二支持腕部の第一支持腕部に接続している側の端部の外側の角部が、製造工程において素子の搬送装置や素子搭載部材に接触し、この角部にカケや亀裂を生じることにより音叉型水晶素子又は音叉型屈曲水晶振動素子の強度が低下するおそれがあった。また、振動腕部から基部に伝わった不要振動が、第一支持腕部から第二支持腕部に伝わる振動漏れが生じ、音叉型屈曲水晶振動素子の周波数特性を劣化させ、クリスタルインピーダンス値が高くなるおそれがあった。
【０００８】
本発明は前述した課題に鑑みてなされたものであり、カケや亀裂の発生を抑え、電気的特性が良好な音叉型水晶素子、音叉型屈曲水晶振動素子及び水晶デバイスを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の音叉型水晶素子は、結晶軸におけるＸＹ′Ｚ′直交座標系を定義し、Ｚ′軸に沿った方向に厚みを有する平面視矩形で平板状の基部と、この基部の一側面よりＹ′軸に沿って延びる二本の平面視帯状矩形の振動腕部と、基部の一辺からＸ軸に沿って延設した帯状の第一支持腕部と、この第一支持腕部の先端からＹ′軸に沿って振動腕部と同じ方向に延設した帯状の第二支持腕部と、を備えており、この第二支持腕部のＹ′軸方向の両端部のうち、第一支持腕部と接続している側の端部の外側の角部に切り欠き部が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の音叉型屈曲水晶振動素子は、本発明の音叉型水晶素子と、この音叉型水晶素子の表面に所望するパターンの電極及び配線とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の水晶デバイスは、本発明の音叉型屈曲水晶振動素子と、この音叉型屈曲水晶振動素子を内部に搭載する素子搭載部材と、この素子搭載部材と共に音叉型屈曲水晶振動素子を気密に封止する蓋部材と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の音叉型水晶素子は、結晶軸におけるＸＹ′Ｚ′直交座標系を定義し、Ｚ′軸に沿った方向に厚みを有する平面視矩形で平板状の基部と、この基部の一側面よりＹ′軸に沿って延びる二本の平面視帯状矩形の振動腕部と、基部の一辺からＸ軸に沿って延設した帯状の第一支持腕部と、この第一支持腕部の先端からＹ′軸に沿って振動腕部と同じ方向に延設した帯状の第二支持腕部と、を備えており、第二支持腕部のＹ′軸方向の両端部のうち、第一支持腕部と接続している側の端部の外側の角部に切り欠き部が設けられている。このような構成により、第二支持腕部の第一支持腕部と接続している側の端部の外側の角部が、製造工程において素子の搬送装置や素子搭載部材に接触し、角部にカケや亀裂を生じることを抑え、音叉型水晶素子の強度が低下することを防ぐことが可能となる。また、切り欠き部を設けることにより、第二支持腕部の第一支持腕部と接続している側の端部の幅を狭くすることができるので、不要振動による振動漏れを低減させることができ、周波数特性の劣化及びクリスタルインピーダンス値の上昇を抑えることが可能となる。
【００１３】
本発明の音叉型屈曲水晶振動素子は、本発明の音叉型水晶素子と、この音叉型水晶素子の表面に所望するパターンの電極及び配線とを備えている。このような構成により、第二支持腕部の第一支持腕部と接続している側の端部の外側の角部が、製造工程において素子の搬送装置や素子搭載部材に接触し、角部にカケや亀裂を生じることを抑え、カケや亀裂によって電極や配線のパターンが断線し、音叉型屈曲水晶振動素子が不発振となることを抑えることが可能となる。
【００１４】
本発明の水晶デバイスは、本発明の音叉型屈曲水晶振動素子と、この音叉型屈曲水晶振動素子を内部に搭載する素子搭載部材と、この素子搭載部材と共に音叉型屈曲水晶振動素子を気密に封止する蓋部材と、を備えている。このような構成により、第二支持腕部の第一支持腕部と接続している側の端部の外側の角部が、製造工程において素子の搬送装置や素子搭載部材に接触して角部にカケや亀裂を生じることを抑え、カケや亀裂により発生する水晶の破片などが素子搭載部材内で音叉型屈曲水晶振動素子の表面に付着することを低減できるので、水晶デバイスとしての周波数特性の劣化及びクリスタルインピーダンス値の上昇を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第一実施形態に係る音叉型水晶素子を示した平面図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る音叉型水晶素子の第一変形例を示した平面図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係る音叉型水晶素子の第二変形例を示した平面図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係る音叉型水晶素子の第三変形例を示した平面図である。
【図５】本発明の第二実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子を示した斜視図である。
【図６】本発明の第三実施形態に係る水晶デバイスを示した分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明の各実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第一実施形態に係る音叉型水晶素子を示した平面図である。図２は、本発明の第一実施形態に係る音叉型水晶素子の第一変形例を示した平面図である。図３は、本発明の第一実施形態に係る音叉型水晶素子の第二変形例を示した平面図である。図４は、本発明の第一実施形態に係る音叉型水晶素子の第三変形例を示した平面図である。図５は、本発明の第二実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子を示した斜視図である。図６は、本発明の第三実施形態に係る水晶デバイスを示した分解斜視図である。
【００１７】
尚、各図では、説明を明りょうとするため構造体の一部を図示せず、また寸法も一部誇張して図示しており、特に図５及び６における各構成要素の厚み方向の寸法は著しく誇張して図示している。また、図１〜４では、説明を平易とするため、説明を平易とするため、図示されている面側を上方、反対側の面側を下方として記述する。更に、図５及び６では、図面が記載されている用紙上方を、音叉型屈曲水晶振動素子及び水晶デバイスを構成する各構成要素の上方として記述する。
【００１８】
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００は、図１に示すように、基部１１０と、振動腕部１２０と、錘部１３０と、支持腕部１４０と、切り欠き部１５０から主に構成されている。音叉型水晶素子１００は、その表面に所望するパターンの電極及びその電極間を接続する配線を形成することにより、例えば、音叉型屈曲水晶振動素子を構成する。この音叉型水晶素子１００は、人工水晶より所望する結晶軸のカットアングルで切り出され且つ外形を機械加工された水晶板に対し、フォトリソグラフィ技術と化学エッチング技術を施すことにより、同じ工程中において形成される。
【００１９】
基部１１０は、後述する振動腕部１２０を安定的に支持するために用いられる。基部１１０は、結晶の軸方向として電気軸がＸ軸、機械軸がＹ軸、及び光軸がＺ軸となる直交座標系としたとき、Ｚ軸をＸ軸回りに−５°〜＋５°の範囲内で回転させた新たな軸をＺ′軸とし、Ｙ軸をＸ軸を回転軸としてＺ軸−Ｙ軸を含む平面内での−５°〜＋５°範囲で回転させたときの新たな軸をＹ´軸とした場合、ＸＹ′面に広がりを有し、Ｚ′軸の方向が厚み方向となる平面視略四角形の平板である。基部１１０は、例えば、Ｙ′軸方向に向いた辺の長さが０．１〜０．６ｍｍであり、厚みは、０．０５〜０．１１ｍｍとなっている。
【００２０】
振動腕部１２０は、例えば、その表面に所望のパターンの励振電極を形成し、その電極に電位を印加することにより、所望の周波数の屈曲振動を励起するために用いるものである。振動腕部１２０は、第一振動腕部１２１と第二振動腕部１２２とからなる。第一振動腕部１２１及び第二振動腕部１２２は、基部１１０のＹ′軸方向側の一辺からＹ′軸方向に向かって延設されており、第一振動腕部１２１をＸ軸の一方向側に配置し、第二振動腕部１２２をＸ軸の他の方向側に配置して、第一振動腕部１２１と第二振動腕部１２２とが平行となるように設けられている。第一振動腕部１２１及び第二振動腕部１２２は、同じ外形形状となっており、例えば、Ｙ′軸方向となる長さは０．４〜１ｍｍであり、Ｘ軸方向となる幅は０．０３〜０．０５ｍｍであり、厚みは基部１１０と同じであり０．０５〜０．１１ｍｍとなっている。尚、基部１１０と第一振動腕部１２１と第二振動腕部１２２とは一体で形成されている。
【００２１】
また、第一振動腕部１２１の上下主面には、第一溝部１２３が、基部１１０との境界部分から第一振動腕部１２１の先端に向って、第一振動腕部１２１の長さ方向と平行に所定の長さで、上主面に二本、下主面に二本の計四本設けられている。それぞれの第一溝部１２３の内部には、第一溝部１２３を長さ方向に複数区切るように、第一溝部１２３の幅方向に突起した複数の突起部１２４が設けられている。更に、第二振動腕部１２２の上下主面には、第二溝部１２５が、基部１１０との境界部分から第二振動腕部１２２の先端に向って、第二振動腕部１２２の長さ方向と平行に所定の長さで、上主面に二本、下主面に二本の計四本設けられている。それぞれの第二溝部１２５の内部には、第二溝部１２５を長さ方向に複数区切るように、第二溝部１２５の幅方向に突起した複数の突起部１２６が設けられている。
【００２２】
錘部１３０は、音叉型水晶素子１００全体の大きさを小型にするために用いられる。錘部１３０は第一錘部１３１と第二錘部１３２とからなる。第一錘部１３１は、平面視略矩形であり、第一振動腕部１２１のＹ′軸方向の先端に、第一振動腕部１２１の幅よりも広い幅寸法を有することで第一振動腕部１２１からＸ軸の両方向に突出した形状に設けられている。また第二錘部１３２は、平面視略矩形であり、第二振動腕部１２２のＹ′軸方向の先端に、第二振動腕部１２２の幅よりも広い幅寸法を有することで第二振動腕部１２２からＸ軸の両方向に突出した形状に設けられている。この第一錘部１３１及び第二錘部１３２を備えることにより、各錘部の慣性質量の増加によってＱ値が向上し、Ｑ値を維持しながら第一振動腕部１２１及び第二振動腕部１２２のＹ′軸方向の長さ寸法を、各錘部を備えていない音叉型水晶素子の第一振動腕部及び第二振動腕部に比べて短くすることができ、よって、音叉型水晶素子全体の大きさを小型にすることが可能となる。尚、第一錘部１３１及び第二錘部１３２は、同じ形状であり、例えば、長さ方向（Ｙ′軸方向）の寸法が１９５〜５８０μｍとなっており、幅（Ｘ軸方向）の寸法が第一振動腕部１２１及び第二振動腕部１２２の幅寸法よりも広く、例えば５１〜１６０μｍとなっており、それぞれが第一振動腕部１２１及び第二振動腕部１２２と一体で形成されている。
【００２３】
支持腕部１４０は、後述する素子搭載部材に音叉型水晶素子１００を備えた音叉型屈曲水晶振動素子を搭載したときに、基部１１０、振動腕部１２０及び錘部１３０を所定の姿勢で支持するために用いられる。支持腕部１４０は、第一支持腕部１４１と第二支持腕部１４２とからなる。第一支持腕部１４１は、基部１１０のＸ軸方向を向いた二辺のうちの一方の辺から、Ｘ軸に沿って平面視帯状に延設している。第二支持腕部１４２は、第一支持腕部１４１の先端から、振動腕部１２０が延びた方向と同じＹ′軸方向に平面視帯状に延設している。第二支持腕部１４２の延設した方向の先端は、錘部１３０の先端と同一直線状となる位置に設けられている。第一支持腕部１４１及び第二支持部１４２は、第一支持腕部１４１のＹ′軸方向に当たる幅の寸法及び第二支持腕部１４２のＸ軸方向に当たる幅の寸法が、例えば、最も幅の広いところで、１５０〜１８０μｍとなっており、それぞれが基部１１０、振動腕部１２０及び錘部１３０と一体で形成されている。
【００２４】
第二支持腕部１４２には、第二支持腕部１４２の一部を切り欠いた切り欠き部１５０が設けられている。切り欠き部１５０は、第二支持腕部１４２のＹ′軸方向の両端部のうち、第一支持腕部１４１と接続している側の端部の外側の角部Ｍを、第二支持腕部１４２の外側に向いた辺側から内側に向かって、Ｙ′軸方向に長辺をＸ軸方向に短辺を有する四角形状に切り欠いたものである。この切り欠き部１５０は、製造工程において素子の搬送装置や素子搭載部材に接触し、角部Ｍにカケや亀裂を生じることを抑えるために設けられている。尚、この切り欠き部１５０を設けられた箇所の第二支持腕部１４２の幅寸法は、最も狭い箇所で、切り欠き部１５０が設けられていない箇所の第二支持腕部１４２の幅寸法の６０〜９０％となっている。
【００２５】
本発明の音叉型水晶素子１００は、結晶軸におけるＸＹ′Ｚ′直交座標系を定義し、Ｚ′軸に沿った方向に厚みを有する平面視矩形で平板状の基部１１０と、基部１１０の一側面よりＹ′軸に沿って延びる二本の平面視帯状矩形の振動腕部１２０と、基部１１０の一辺からＸ軸に沿って延設した帯状の第一支持腕部１４１と、この第一支持腕部１４１の先端からＹ′軸に沿って振動腕部１２０と同じ方向に延設した帯状の第二支持腕部１４２と、を備えており、第二支持腕部１４２の第一支持腕部１４１と接続している側の端部の外側の角部Ｍに切り欠き部１５０が設けられている。このような構成により、第二支持腕部１４２の第一支持腕部１４１と接続している側の端部の外側の角部Ｍが、製造工程において素子の搬送装置や後述する素子搭載部材６１０に接触し、角部Ｍから生じるカケや亀裂を抑え、音叉型水晶素子１００の強度が低下することを防ぐことが可能となる。また、切り欠き部１５０を設けることにより、第二支持腕部１４２の第一支持腕部１４１と接続している側の端部の幅を狭くすることができるので、不要振動による振動漏れを低減さあせることができ、周波数特性の劣化及びクリスタルインピーダンス値の上昇を抑えることが可能となる。
【００２６】
（第一変形例）
次に、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００の第一変形例について説明する。尚、第一変形例において、第一実施形態の音叉型水晶素子１００と同じ構成要素の部分には、音叉型水晶素子１００の各構成要素に付与した符号と同じ符号を付してその説明を省略する。図２に示すように、第一変形例の音叉型水晶素子２００は、切り欠き部２５０の形態が、第一実施形態の音叉型水晶素子１００と異なっている。
【００２７】
音叉型水晶素子２００は、基部１１０と、振動腕部１２０と、錘部１３０と、支持腕部１４０と、切り欠き部２５０とから構成されている。
【００２８】
支持腕部１４０を構成する第二支持腕部１４２には、第二支持腕部１４２の一部を切り欠いた切り欠き部２５０が設けられている。切り欠き部２５０は、第二支持腕部１４２のＹ′軸方向の両端部のうち、第一支持腕部１４１と接続している側の端部の外側の角部Ｍを、平面視で、角部Ｍの頂点から第二支持腕部１４２の内側に向かって、Ｙ′軸方向に高さをＸ軸方向に底辺を有する直角三角形の斜辺状に切り欠いた、所謂面取り形状のものである。この切り欠き部２５０は、製造工程において素子の搬送装置や素子搭載部材に接触し、角部Ｍに生じるカケや亀裂を抑えるために設けられている。尚、この切り欠き部２５０を設けられた箇所の第二支持腕部１４２の幅寸法は、最も狭い箇所で、切り欠き部２５０が設けられていない箇所の第二支持腕部１４２の幅寸法の６０〜９０％となっている。
【００２９】
本発明の音叉型水晶素子２００は、結晶軸におけるＸＹ′Ｚ′直交座標系を定義し、Ｚ′軸に沿った方向に厚みを有する平面視矩形で平板状の基部１１０と、基部１１０の一側面よりＹ′軸に沿って延びる二本の平面視帯状矩形の振動腕部１２０と、基部１１０の一辺からＸ軸に沿って延設した帯状の第一支持腕部１４１と、この第一支持腕部１４１の先端からＹ′軸に沿って振動腕部１２０と同じ方向に延設した帯状の第二支持腕部１４２と、を備えており、第二支持腕部１４２の第一支持腕部１４１と接続している側の端部の外側の角部Ｍに切り欠き部２５０が設けられており、この切り欠き部２５０の形状が、平面視で、面取り形状である。
【００３０】
このような構成により、他の形状の切り欠き部に比べて簡易に、第二支持腕部１４２の第一支持腕部１４１と接続している側の端部の外側の角部Ｍが、製造工程において素子の搬送装置や後述する素子搭載部材６１０に接触し、角部Ｍ生じるカケや亀裂を抑え、音叉型水晶素子２００の強度が低下することを防ぐことが可能となる。また、このような形状の切り欠き部２５０を設けることにより、第一支持腕部１４１から第二支持腕部１４２に漏れ出た振動を、切り欠き部２５０の面取りした斜辺により、第一支持腕部１４１と第二支持腕部１４２との接続部分の内側の角部方向に反射できるので、第一支持腕部１４１方向及び第二支持腕部１４２方向に反射する振動をより減衰することが可能となり、且つ第二支持腕部１４２の接続部分の幅を容易に狭くすることができる。よって、不要振動による振動漏れを更に低減させることができ、周波数特性の劣化及びクリスタルインピーダンス値の上昇を抑えることが可能となる。
【００３１】
（第二変形例）
次に、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００の第二変形例について説明する。尚、第二変形例において、第一実施形態の音叉型水晶素子１００と同じ構成要素の部分には、音叉型水晶素子１００の各構成要素に付与した符号と同じ符号を付してその説明を省略する。図３に示すように、第二変形例の音叉型水晶素子３００は、切り欠き部３５０の形態が、第一実施形態の音叉型水晶素子１００と異なっている。
【００３２】
音叉型水晶素子３００は、基部１１０と、振動腕部１２０と、錘部１３０と、支持腕部１４０と、切り欠き部３５０とから構成されている。
【００３３】
支持腕部１４０を構成する第二支持腕部１４２には、第二支持腕部１４２の一部を切り欠いた切り欠き部３５０が設けられている。切り欠き部３５０は、第二支持腕部１４２のＹ′軸方向の両端部のうち、第一支持腕部１４１と接続している側の端部の外側の角部Ｍを、平面視で、角部Ｍの頂点から第二支持腕部１４２の内側に向かって凸の、Ｙ′軸方向に長径をＸ軸方向に短径を有する楕円弧状に切り欠いたものである。この切り欠き部３５０は、製造工程において素子の搬送装置や素子搭載部材に接触し、角部Ｍに生じるカケや亀裂を抑えるために設けられている。尚、この切り欠き部３５０を設けられた箇所の第二支持腕部１４２の幅寸法は、最も狭い箇所で、切り欠き部３５０が設けられていない箇所の第二支持腕部１４２の幅寸法の６０〜９０％となっている。
【００３４】
本発明の音叉型水晶素子３００は、結晶軸におけるＸＹ′Ｚ′直交座標系を定義し、Ｚ′軸に沿った方向に厚みを有する平面視矩形で平板状の基部１１０と、基部１１０の一側面よりＹ′軸に沿って延びる二本の平面視帯状矩形の振動腕部１２０と、基部１１０の一辺からＸ軸に沿って延設した帯状の第一支持腕部１４１と、この第一支持腕部１４１の先端からＹ′軸に沿って振動腕部１２０と同じ方向に延設した帯状の第二支持腕部１４２と、を備えており、第二支持腕部１４２の第一支持腕部１４１と接続している側の端部の外側の角部Ｍに切り欠き部３５０が設けられており、この切り欠き部３５０の形状が、第二支持腕部１４２の内側に向かって凸の楕円弧形状である。
【００３５】
このような構成により、他の形状の切り欠き部に比べて簡易に、第二支持腕部１４２の第一支持腕部１４１と接続している側の端部の外側の角部Ｍが、製造工程において素子の搬送装置や後述する素子搭載部材６１０に接触し、角部Ｍに生じるカケや亀裂を抑え、音叉型水晶素子３００の強度が低下することを防ぐことが可能となる。また、このような形状の切り欠き部３５０を設けることにより、第一支持腕部１４１から第二支持腕部１４２に漏れ出た振動を、切り欠き部３５０の楕円形の辺により、放射状に拡散して反射できるので、第一支持腕部１４１方向及び第二支持腕部１４２方向に反射する振動をより減衰することが可能となり、且つ第二支持腕部１４２の接続部分の幅を容易に狭くすることができる。よって、不要振動による振動漏れを更に低減させることができ、周波数特性の劣化及びクリスタルインピーダンス値の上昇を抑えることが可能となる。
【００３６】
（第三変形例）
次に、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００の第三変形例について説明する。尚、第三変形例において、第一実施形態の音叉型水晶素子１００と同じ構成要素の部分には、音叉型水晶素子１００の各構成要素に付与した符号と同じ符号を付してその説明を省略する。図４に示すように、第三変形例の音叉型水晶素子４００は、切り欠き部４５０の形態が、第一実施形態の音叉型水晶素子１００と異なっている。
【００３７】
音叉型水晶素子４００は、基部１１０と、振動腕部１２０と、錘部１３０と、支持腕部１４０と、切り欠き部４５０とから構成されている。
【００３８】
支持腕部１４０を構成する第二支持腕部１４２には、第二支持腕部１４２の一部を切り欠いた切り欠き部４５０が設けられている。切り欠き部４５０は、第二支持腕部１４２のＹ′軸方向の両端部のうち、第一支持腕部１４１と接続している側の端部の外側の角部Ｍを、平面視で、第二支持腕部１４２の内側から外側の角部Ｍの頂点に向かって凸の、Ｙ′軸方向に長径をＸ軸方向に短径を有する楕円弧状に切り欠いたものである。この切り欠き部４５０は、製造工程において素子の搬送装置や素子搭載部材に接触し、角部Ｍに生じるカケや亀裂を抑えるために設けられている。尚、この切り欠き部４５０を設けられた箇所の第二支持腕部１４２の幅寸法は、最も狭い箇所で、切り欠き部４５０が設けられていない箇所の第二支持腕部１４２の幅寸法の６０〜９０％となっている。
【００３９】
本発明の音叉型水晶素子３００は、結晶軸におけるＸＹ′Ｚ′直交座標系を定義し、Ｚ′軸に沿った方向に厚みを有する平面視矩形で平板状の基部１１０と、基部１１０の一側面よりＹ′軸に沿って延びる二本の平面視帯状矩形の振動腕部１２０と、基部１１０の一辺からＸ軸に沿って延設した帯状の第一支持腕部１４１と、この第一支持腕部１４１の先端からＹ′軸に沿って振動腕部１２０と同じ方向に延設した帯状の第二支持腕部１４２と、を備えており、第二支持腕部１４２の第一支持腕部１４１と接続している側の端部の外側の角部Ｍに切り欠き部４５０が設けられており、この切り欠き部４５０の形状が、第二支持腕部１４２の外側に向かって凸の楕円弧形状である。
【００４０】
このような構成により、他の形状の切り欠き部に比べて簡易に、第二支持腕部１４２の第一支持腕部１４１と接続している側の端部の外側の角部Ｍが、製造工程において素子の搬送装置や後述する素子搭載部材６１０に接触し、角部Ｍに生じるカケや亀裂を抑え、音叉型水晶素子４００の強度が低下することを防ぐことが可能となる。また、このような形状の切り欠き部４５０を設けることにより、第一支持腕部１４１から第二支持腕部１４２に漏れ出た振動を、切り欠き部４５０の楕円形の辺により、第一支持腕部１４１と第二支持腕部１４２の接続部分の内側の角部方向に収束して反射できるので、第一支持腕部１４１方向及び第二支持腕部１４２方向に反射する振動をより減衰することが可能となり、且つ第二支持腕部１４２の接続部分の幅を容易に狭くすることができる。よって、不要振動による振動漏れを更に低減させることができ、周波数特性の劣化及びクリスタルインピーダンス値の上昇を抑えることが可能となる。
【００４１】
（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子５００について説明する。尚、第二実施形態において、第一実施形態の音叉型水晶素子１００と同じ構成要素の部分には、音叉型水晶素子１００の各構成要素に付与した符号と同じ符号を付してその説明を省略する。図５に示すように、第二実施形態の音叉型屈曲水晶振動素子５００は、音叉型水晶素子の表面に所望するパターンの各電極及び配線が形成されていることで、第一実施形態と音叉型水晶素子１００と異なっている。
【００４２】
第二実施形態の音叉型屈曲水晶振動素子５００は、図５に示すように、基部１１０と、振動腕部１２０と、錘部１３０と、支持腕部１４０と、切り欠き部１５０と、励振電極５６０〜５６３と、周波数調整用電極５７０及び５７１と、接続電極５８０及び５８１と、５８０と、配線５９０とを備えている。
【００４３】
第一振動腕部１２１には、一対の励振電極５６０と一対の励振電極５６１とが設けられている。この励振電極５６０及び励振電極５６１は、第一振動腕部１２１に所望する周波数の屈曲振動を励起させるために用いられる。励振電極５６０は、第一振動腕部１２１の第一溝部１２３内表面を含む上下主面にそれぞれ一つずつ、第一振動腕部１２１を間に挟んで対向するように設けられている。励振電極５６１は、第一振動腕部１２１の両側面にそれぞれ一つずつ、第一振動腕部１２１を間に挟んで対向するように設けられている。尚、音叉型屈曲水晶振動素子５００の振動周波数を調整するために用いる周波数調整電極５７０は、第一錘部１３１の表面に設けられている。
【００４４】
第一振動腕部１２２には、一対の励振電極５６２と一対の励振電極５６３とが設けられている。この励振電極５６２及び励振電極５６３は、第二振動腕部１２２に所望する周波数の屈曲振動を励起させるために用いられる。励振電極５６２は、第二振動腕部１２２の第二溝部１２５内表面を含む上下主面にそれぞれ一つずつ、第二振動腕部１２２を間に挟んで対向するように設けられている。励振電極５６３は、第二振動腕部１２２の両側面にそれぞれ一つずつ、第二振動腕部１２２を間に挟んで対向するように設けられている。尚、音叉型屈曲水晶振動素子５００の振動周波数を調整するために用いる周波数調整電極５７１は、第二錘部１３２の表面に設けられている。
【００４５】
第二支持腕部１４２には接続電極５８０及び５８１が設けられている。接続電極５８０及び５８１は、後述する素子搭載部材６１０に設けられた一対の電極パッド６１３と、導電性接着剤又はバンプ等の導電性を有する接合材により接続固着することにより、電極パッド６１３からの信号の入出力をするために用いられる。接続電極５８０は、第二支持腕部１４２の切り欠き部１５０を含む位置に、第二支持腕部１４２の下主面及び両側面の一部にわたって帯状に設けられている。接続電極５８１は、第二支持腕部１４２の接続電極５８０が設けられた位置よりも先端側にオフセットした位置に、第二支持腕部の上下主面及び両側面にわたって帯状に設けられている。又、基部１１０、振動腕部１２０、及び支持腕部１４０には、所定の各電極間を電気的に接続させるための配線５９０が設けられている。
【００４６】
接続電極５８０は、所定の配線５９０により、第二振動腕部１２２の下主面に設けられた励振電極５６２と電気的に接続している。又、接続電極５８０は、第一振動腕部１２１の第二支持腕部１４２側に向いた側面に設けられた励振電極５６１と電気的に接続している。第二支持腕部１４２側に向いた側面に設けられた励振電極５６１は、周波数調整用電極５７０を介して、第一振動腕部１２１の第二振動腕部１２２側を向いた側面に設けられた励振電極５６１と電気的に接続している。更に、第一振動腕部１２１の第二振動腕部１２２側を向いた側面に設けられた励振電極５６１は、第二振動腕部１２２の上主面に設けられた励振電極５６２と電気的に接続されている。
【００４７】
接続電極５８１は、所定の配線５９０により、第一振動腕部１２１の上主面に設けられた励振電極５６０と電気的に接続している。又、接続電極５８１は、第二振動腕部１２２の外側側面に設けられた励振電極５６３とも電気的に接続している。励振電極５６３は、周波数調整用電極５７１を介して、第二振動腕部１２２の第一振動腕部１２１側を向いた側面に設けられた励振電極５６３と電気的に接続している。更に、第二振動腕部１２２の第一振動腕部１２１側を向いた側面に設けられた励振電極５６３は、第一振動腕部１２１の下主面に設けられた励振電極５６０と電気的に接続されている。
【００４８】
これら励振電極５６０〜５６３と、周波数調整用電極５７０及び５７１と、接続電極５８０及び５８１と、配線５９０とは、金、銀、アルミニウム、パラジウム、ニッケル、クロムやチタン、或いはこれらの金属を含む合金等の導電性の金属を蒸着あるいはスパッタリング等により薄膜状に積層形成した上で、フォトリソグラフィ法等の製造方法により所望する外形パターンで形成されている。例えば、励振電極５６０〜５６３と、接続電極５８０及び５８１と、配線５９０とは、音叉型水晶素子１００の表面側から順にチタン、パラジウムの金属の二層構造となっている。また、周波数調整用電極５７０及び５７１は、音叉型水晶素子１００の表面側から順にクロム、銀の金属の二層構造となっている。
【００４９】
この音叉型屈曲水晶振動素子５００を振動させる場合、接続電極５８０及び５８１に交番電圧を印加する。印加後のある電気的状態を瞬間的にとらえると、第一振動腕部１２１の励振電極５６１はプラス電位となり、励振電極５６０はマイナス電位となり、プラスからマイナスに電界が生じる。一方、このときの第二振動腕部１２２の励振電極５６３はマイナス電位となり、励振電極５６２はプラス電位という第一振動腕部１２１の励振電極に生じた極性とは反対の極性となり、プラスからマイナスに電界が生じる。この交番電圧により生じた電界によって、第一振動腕部１２１及び第二振動腕部１２２に伸縮現象が生じ、各振動腕部に設定した共振周波数の屈曲振動を得る。尚、この共振周波数は、音叉型屈曲水晶振動素子５００に設けられた周波数調整用電極５７０及び５７１を構成する金属の量を増減させて調整することができる。
【００５０】
本発明の音叉型屈曲水晶振動素子５００は、本発明の音叉型水晶素子１００と、この音叉型水晶素子１００の表面に所望するパターンの電極及び配線として、励振電極５６０〜５６３と、周波数調整用電極５７０及び５７１と、接続電極５８０及び５８１と、配線５９０とを備えている。このような構成により、第二支持腕部１４２の第一支持腕部１４１と接続している側の端部の外側の角部Ｍが、製造工程において素子の搬送装置や後述する素子搭載部材６１０に接触し、角部Ｍに生じるカケや亀裂を抑え、カケや亀裂によって電極や配線のパターンが断線し、音叉型屈曲水晶振動素子５００が不発振となることを抑えることが可能となる。
【００５１】
尚、前述した本発明の第二実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子５００では、音叉型水晶素子１００を用いて構成したもの説明したが、この音叉型水晶素子１００以外にも、本発明の第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００の各変形例である、音叉型水晶素子２００、３００及び４００を用いて構成した音叉型屈曲水晶振動素子でも構わない。
【００５２】
（第三実施形態）
次に、本発明の第三実施形態に係る水晶デバイスについて説明する。尚、第三実施形態において、第一実施形態の音叉型水晶素子１００及び第二実施形態の音叉型屈曲水晶振動素子５００と同じ構成要素の部分には、音叉型水晶素子１００及び音叉型屈曲水晶振動素子５００の各構成要素に付与した符号と同じ符号を付してその説明を省略する。図６に示すように、第三実施形態の水晶デバイスである水晶振動子６００は、素子搭載部材６１０と、音叉型屈曲水晶振動素子５００と、蓋部材６２０とから主に構成される。このような水晶振動子６００は、電子機器等で使用する基準信号等を生成出力するために用いられている。
【００５３】
素子搭載部材６１０は、水晶振動子６００において、音叉型屈曲水晶振動素子５００を安定的に搭載するためのものである。素子搭載部材６１０は、基板６１１と、枠体６１２と、電極パッド６１３と、外部接続電極パッド６１４と、接合材６１５とから主に構成されている。
【００５４】
基板６１１は、その上面に音叉型屈曲水晶振動素子５００を実装するための実装部材として機能するものである。基板６１１は、平面視矩形の平板であり、その上面には、音叉型屈曲水晶振動素子５００へ信号を入出力するための電極パッド６１３が設けられている。また、基板６１１の下面には、外部接続電極パッド６１４が設けられている。基板６１１の表面及び内部には、電極パッド６１３と外部接続電極パッド６１４とを電気的に接続するための配線パターン（図示せず）が設けられている。基板６１１は、例えば、アルミナセラミックスまたはガラス−セラミックス等のセラミック材料、またはガラス−エポキシである絶縁材料から構成されている。
【００５５】
枠体６１２は、基板６１１の上面の外周縁に沿って設けられており、基板６１１の上面側に凹部６１６を形成するためのものである。枠体６１２は、例えば、アルミナセラミックスまたはガラス−セラミックス等のセラミック材料、またはガラス−エポキシである絶縁材料から構成されている。尚、この枠体６１２の内周の大きさ、つまり凹部６１６の開口部分の大きさは、音叉型屈曲水晶振動素子５００が横方向で凹部６１６内に搭載できる大きさとなっている。この枠体６１２の凹部６１６の開口側の上端面には、接合材６１５が設けられている。
【００５６】
電極パッド６１３は、導電性接着剤やバンプ等（図示しない）を用いて音叉型屈曲水晶振動素子５００を保持導通し、音叉型屈曲水晶振動素子５００への信号の入出力をするものである。電極パッド６１３はそれぞれ一個ずつ計二個であり、凹部６１６内に露出した基板６１１の上面の一方の長辺に沿って並んで設けられている。この電極パッド６１３は、基板６１１内に設けられた配線パターン（図示せず）により所定の外部接続電極パッド６１４と電気的に接続されている。尚、電極パッド６１３は金等の導電性の金属のメタライズ処理によって形成される。
【００５７】
外部接続電極パッド６１４は、素子搭載部材６１０を備えた水晶振動子６００を外部の実装基板上に実装する際に、半田等の導電性接合材を介して電気的に接続するための電極パッドとして機能する。外部接続電極パッド６１４は、基板６１１の下面に少なくとも二個設けられており、それぞれの外部接続電極パッド６１４は、例えば、音叉型屈曲水晶振動素子入力端子、音叉型屈曲水晶振動素子出力端子として構成されている。この外部接続電極パッド６４０のうち、音叉型屈曲水晶振動素子入力端子として機能するものは一方の電極パッド６１３と電気的に接続しており、音叉型屈曲水晶振動素子出力端子として機能するものは他方の電極パッド６１３と電気的に接続している。尚、外部接続電極パッド６１４は金等の導電性の金属のメタライズ処理によって形成される。
【００５８】
接合材６１５は、後述する蓋部材６２０を枠体６１２に気密に接合するためのものである。接合材６１５は、所定の幅を有する帯状であり、枠体６１２の凹部６１６開口側の上端面に、凹部６１６の開口部分を環状に囲うように設けられている。接合材６１５は、例えば、鉄、ニッケル、コバルト又はこのいずれかを含む合金、或いはタングステン又は金等から構成されている。この接合材６１５の上には、蓋部材６２０が配置され、接合材６１５と蓋部材６２０とを熱融着することにより、蓋部材６２０と素子搭載部材６１０とが接合される。
【００５９】
導電性接着剤（図示しない）は、接続電極５８０及び５８１と電極パッド６１３とを電気的に接続させつつ、音叉型屈曲水晶振動素子５００を電極パッド６１３に固着保持するためのものである。導電性接着剤は、銀等を導電性フィラーとして含有したエポキシ系又はシリコーン系の合成樹脂からなり、粘度は２０〜４０Ｐａ・ｓとなっている。この導電性接着剤は、例えば、流動性を有した状態で電極パッド６１３の上面に適量塗布され、音叉型屈曲水晶振動素子５００を導電性接着剤と接続電極５８０及び５８１とが接触するように配置した後、１２０〜２００℃で加熱して導電性接着剤を固化させることにより、接続電極５８０及び５８１と電極パッド６１３とを電気的に接続させつつ、音叉型屈曲水晶振動素子５００を電極パッド６１３に固着保持させている。
【００６０】
蓋部材６２０は、素子搭載部材６１０の真空状態にある凹部６１６を気密的に封止するためのものである。蓋部材６２０は、平面視矩形状の平板形状であり、凹部６１６の開口部を覆い塞ぎつつ接合材６１５の平面視外周の大きさと同じ平面視の大きさを有する。蓋部材６２０は、素子搭載部材６１０に設けられた接合材６１５の上面に凹部６１６の開口部を覆い塞ぐように配置され、枠体６１２の上面と接合材６１５を介して接合されている。蓋部材６２０は、例えば、鉄、ニッケルまたはコバルトの少なくともいずれかを含む合金あるいはセラミックからなり、その厚み寸法は、例えば０．２〜１．０ｍｍである。
【００６１】
本発明の水晶振動子６００は、本発明の音叉型屈曲水晶振動素子５００と、この音叉型屈曲水晶振動素子５００を内部に搭載する素子搭載部材６１０と、この素子搭載部材６１０と共に音叉型屈曲水晶振動素子５００を気密に封止する蓋部材６２０と、を備えている。このような構成により、第二支持腕部１４２の第一支持腕部１４１と接続している側の端部の外側の角部Ｍが、製造工程において素子の搬送装置や素子搭載部材６１０に接触して角部Ｍに生じるカケや亀裂を抑え、カケや亀裂により発生する水晶の破片などが素子搭載部材６１０内で音叉型屈曲水晶振動素子５００の表面に付着することを低減できるので、水晶振動子６００としての周波数特性の劣化及びクリスタルインピーダンス値の上昇を抑えることが可能となる。
【００６２】
尚、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、前述した第一実施形態では、切り欠き部の平面視の形状として、四角形、面取り、内側に凸の楕円形又は外側に凸の楕円形を例示したが、本発明の効果を奏するのであれば、切り欠き部の形状は例示した形状に限定するものではなく、例えば、内側に凸の円形又は外側に凸の円形でも構わない。また、前述した第三実施形態では、水晶デバイスとして水晶振動子６００を例示したが、他に、水晶発振器等の水晶デバイスであっても構わない。
【符号の説明】
【００６３】
１００、２００、３００、４００・・・音叉型水晶素子
１１０・・・基部
１２０・・・振動腕部
１２１・・・第一振動腕部
１２２・・・第二振動腕部
１３０・・・錘部
１３１・・・第一錘部
１３２・・・第二錘部
１４０・・・支持腕部
１４１・・・第一支持腕部
１４２・・・第二支持腕部
１５０、２５０、３５０、４５０・・・切り欠き部
５００・・・音叉型屈曲水晶振動素子
５６０、５６１、５６２、５６３・・・励振電極
５７０、５７１・・・周波数調整用電極
５８０、５８１・・・接続電極
５９０・・・配線
６００・・・水晶振動子（水晶デバイス）
６１０・・・素子搭載部材
６２０・・・蓋部材
Ｍ・・・角部
【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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