(57)【要約】【課題】熱弾性損失に起因するＱ値の低下の抑制を図るとともに、屈曲振動の効率を向上させる屈曲振動片の提供。【解決手段】基部１０と、基部１０から延在する複数の振動腕部２０，２１とを備え、一対の振動腕部２０，２１のそれぞれは、一対の振動腕部２０，２１の並ぶ方向に沿った一方の主面２２，２３に、振動腕部２０，２１の延在方向に沿って形成された第１溝部２４，２５と、他方の主面２６，２７に第１溝部２４，２５と並列に形成された第２溝部２８，２９とを有し、第１溝部２４，２５の深さと第２溝部２８，２９の深さとの和は、一方の主面２２，２３と他方の主面２６，２７との間隔よりも大きく、一対の振動腕部２０，２１のそれぞれには、振動腕部２０，２１が互いに向かい合う内側とは反対の外側寄りに形成された第１溝部２４，２５の開口側となる一方の主面２２，２３に質量を付加する質量部４０，４１が設けられたことを特徴とする。【選択図】図１
2011082945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、
前記基部から第１方向に伸長し、且つ、屈曲振動する振動腕部と、を備え、
前記振動腕部は、互いに対向する第１の主面および第２の主面と、
前記第１の主面の前記第１方向に形成された第１溝部と、
前記第２の主面の前記第１方向に形成された第２溝部と、を備え、
前記第１の主面の法線方向からの平面視において、前記第１溝部と前記第２溝部が、前記第１方向と直交する第２方向に配列されており、
前記第１溝部の第１深さ、および前記第２溝部の第２深さの各々は、前記第１の主面と前記第２の主面との間の前記法線方向の距離よりも小さく、且つ、前記第１深さと前記第２深さとの和は、前記距離よりも大きく、
前記第１の主面、および前記第２の主面の少なくとも一方に、質量部が設けられたことを特徴とする屈曲振動片。
【請求項２】
請求項１に記載の屈曲振動片であって、
前記振動腕部は、前記第１の主面と前記第２の主面とを連結し、且つ、互いに対向する第３および第４の主面を有しており、
前記振動腕部の屈曲振動によって、前記第３の主面が伸張する場合は前記第４の主面は収縮し、前記第３の主面が収縮する場合は前記第４の主面は伸張する関係にあることを特徴とする屈曲振動片。
【請求項３】
請求項１または２に記載の屈曲振動片であって、
前記振動腕部の屈曲振動周波数をｆ、円周率をπ、前記振動腕部に用いた材料の振動方向の熱伝導率をｋ、前記振動腕部に用いた材料の質量密度をρ、前記振動腕部に用いた材料の熱容量をＣｐ、前記振動腕部の振動方向の幅をａとし、ｆｍ＝πｋ／（２ρＣpａ2）としたとき、０．０９＜ｆ／ｆｍであること特徴とする屈曲振動片。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の屈曲振動片において、
前記振動腕部は、前記基部から互いに並列に延びる第１振動腕部と第２振動腕部とを備えたことを特徴とする屈曲振動片。
【請求項５】
請求項４に記載の屈曲振動片において、
前記第１振動腕部の前記第１溝部および前記第２溝部の配列方向と、前記第２振動腕部の前記第１溝部および前記第２溝部の配列方向とは、互いに逆であることを特徴とする屈曲振動片。
【請求項６】
請求項５に記載の屈曲振動片において、
前記第１振動腕部の前記質量部および前記第２振動腕部の前記質量部は、両方とも前記第１の主面側に形成されるか、または両方とも前記第２の主面側に形成されたことを特徴とする屈曲振動片。
【請求項７】
請求項４に記載の屈曲振動片において、
前記第１振動腕部の前記第１溝部および前記第２溝部の配列方向と、前記第２振動腕部の前記第１溝部および前記第２溝部の配列方向とは、互いに同じであることを特徴とする屈曲振動片。
【請求項８】
請求項７に記載の屈曲振動片において、
前記第１振動腕部の前記質量部および前記第２振動腕部の前記質量部の一方が前記第１の主面に設けられ、他方が前記第２の主面に設けられたことを特徴とする屈曲振動片。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の屈曲振動片において、
前記質量部は、前記振動腕部の少なくとも先端部付近に設けられたことを特徴とする屈曲振動片。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の屈曲振動片において、
前記質量部は、金属層を用いて形成されたことを特徴とする屈曲振動片。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の屈曲振動片において、
前記基部および前記振動腕部は、水晶を用いて形成されたことを特徴とする屈曲振動片。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の屈曲振動片を用いた屈曲振動子であって、
前記屈曲振動片と、
前記屈曲振動片を収納するパッケージと、を備え、
前記屈曲振動片が前記パッケージの内部空間に収納され、前記パッケージの前記内部空間が気密に封止されたことを特徴とする屈曲振動子。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の屈曲振動片を用いた電子デバイスであって、
前記屈曲振動片と、
前記屈曲振動片を駆動させる回路素子と、
少なくとも前記屈曲振動片を収納するパッケージと、を備え、
前記屈曲振動片が前記パッケージの内部空間に収納され、前記パッケージの前記内部空間が気密に封止されたことを特徴とする電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屈曲振動片、屈曲振動子、および電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、屈曲振動片を小型化するとＱ値が小さくなり、振動が阻害されることが知られている。
詳述すると、屈曲振動片は、屈曲振動による弾性変形に伴い、収縮する面の温度が上昇し、伸張する面の温度が下降することによって内部に温度差が生じる。これにより、屈曲振動片には、この温度差を熱伝導（熱移動）により解消する（温度平衡状態になる）までの所要時間（緩和時間）に反比例する熱緩和振動と呼ばれる振動が発生する。
屈曲振動片は、小型化していくと、この熱緩和振動の周波数と本来の屈曲振動の周波数とが近づくことから、Ｑ値が小さくなり本来の屈曲振動が阻害される現象が生じる。この現象は、熱弾性損失や熱弾性効果などと呼ばれ、この改善策として特許文献１では、屈曲振動片の矩形状断面に溝または貫通孔を形成し、収縮する面から伸張する面への熱移動の伝導路の距離を長くして、屈曲振動の周波数と熱緩和振動の周波数を遠ざけることにより、熱弾性損失に起因するＱ値の低下の抑制を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平２−３２２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、屈曲振動片は、特許文献１のように振動部（以下、振動腕部という）に貫通孔を形成すると、振動腕部の剛性が著しく低下してしまうという問題がある。また、屈曲振動片は、特許文献１のように振動腕部に断面形状がＨ型の溝（以下、溝部という）を設けても、収縮する面から伸張する面への熱移動の抑制が不十分であることから、熱弾性損失に起因するＱ値の低下の抑制に改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題の少なくとも一つを解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例にかかる屈曲振動片は、基部と、前記基部から延在し、屈曲振動する複数の振動腕部とを備え、前記基部と前記振動腕部とで音叉を構成し、少なくとも一対の前記振動腕部のそれぞれは、一方の主面に前記振動腕部の延在方向に沿って形成された第１溝部と、他方の主面に前記第１溝部と平面視で並列に形成された第２溝部とを有し、前記第１溝部の深さと前記第２溝部の深さとの和は、前記一方の主面と前記他方の主面との間隔よりも大きく、一対の前記振動腕部のそれぞれには、前記振動腕部が互いに向かい合う内側とは反対の外側寄りに形成された方の前記溝部の開口側となる、前記一方の主面または前記他方の主面に、質量を付加する質量部が設けられたことを特徴とする。また、ある実施形態では、基部と、前記基部から第１方向に伸長し、且つ、屈曲振動する振動腕部と、を備え、前記振動腕部は、互いに対向する第１の主面および第２の主面と、前記第１の主面の前記第１方向に形成された第１溝部と、前記第２の主面の前記第１方向に形成された第２溝部と、を備え、前記第１の主面の法線方向からの平面視において、前記第１溝部と前記第２溝部が、前記第１方向と直交する第２方向に配列されており、前記第１溝部の第１深さ、および前記第２溝部の第２深さの各々は、前記第１の主面と前記第２の主面との間の前記法線方向の距離よりも小さく、且つ、前記第１深さと前記第２深さとの和は、前記距離よりも大きく、前記第１の主面、および前記第２の主面の少なくとも一方に、質量部が設けられたことを特徴とする。また、前記振動腕部は、前記第１の主面と前記第２の主面とを連結し、且つ、互いに対向する第３および第４の主面を有しており、前記振動腕部の屈曲振動によって、前記第３の主面が伸張する場合は前記第４の主面は収縮し、前記第３の主面が収縮する場合は前記第４の主面は伸張する関係にあることを特徴とする。また、前記振動腕部は、前記基部から互いに並列に延びる第１振動腕部と第２振動腕部とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、屈曲振動片は、一対の振動腕部のそれぞれに、一方の主面に形成された第１溝部と、他方の主面に第１溝部と平面視で並列に形成された第２溝部とを有し、第１溝部の深さと第２溝部の深さとの和は、一方の主面と他方の主面との間隔よりも大きい。
これにより、屈曲振動片は、例えば、振動腕部に従来のような断面形状がＨ型の溝部を設けた場合と比較して、屈曲振動における収縮する面（一方の主面と他方の主面とを繋ぐ一方の面）から伸張する面（一方の主面と他方の主面とを繋ぐ他方の面）への熱移動の距離が長くなることから、温度平衡状態になるまでの緩和時間が長くなる。
この結果、屈曲振動片は、緩和振動の周波数を本来の屈曲振動の周波数から遠ざけられることから、熱弾性損失に起因するＱ値の低下を抑制できる。したがって、屈曲振動片は、さらなる小型化を図ることができる。
【０００８】
ところで、上記屈曲振動片は、上記振動腕部の一方の主面と直交し、且つ上記振動腕部の延在方向と直交する面に沿って切断した第１溝部及び第２溝部を含む断面形状が、一方の主面と他方の主面とを結ぶ直線の中間点を通る一方の主面（他方の主面）に沿った直線である一方の主面と他方の主面との間の中心線に対して、線対称形状にならない。
これにより、屈曲振動片は、このままでは振動腕部における質量の不均衡が生じ、屈曲振動が一方の主面に沿った本来の屈曲振動成分と、一方の主面と他方の主面とを結ぶ方向である厚み方向に振動する面外振動成分とが合成された振動となる。この結果、屈曲振動片は、屈曲振動の効率が低下する。
【０００９】
これに対して、屈曲振動片は、一対の振動腕部のそれぞれに、互いに向かい合う内側とは反対の外側寄りに設けられた方の溝部の開口側となる、一方の主面または他方の主面に、質量を付加する質量部が設けられている。
この構成によれば、屈曲振動片は、質量部によって振動腕部における質量の不均衡が改善されることから、質量の不均衡に起因する屈曲振動の面外振動成分を低減できる。
この結果、屈曲振動片は、屈曲振動の効率が向上する。
【００１０】
〔適用例２〕上記適用例にかかる屈曲振動片において、前記振動腕部の屈曲振動周波数をｆ、円周率をπ、前記振動腕部に用いた材料の振動方向の熱伝導率をｋ、前記振動腕部に用いた材料の質量密度をρ、前記振動腕部に用いた材料の熱容量をＣｐ、前記振動腕部の振動方向の幅をａとし、ｆｍ＝πｋ／（２ρＣpａ2）としたとき、０．０９＜ｆ／ｆｍであること特徴とする。より好ましくは０．２５＜ｆ／ｆｍであり、さらに好ましくは１＜ｆ／ｆｍである。
【００１１】
これによれば、緩和振動周波数を屈曲振動周波数から十分遠ざけることができるので、熱弾性効果によるＱ値の低下が抑制され、屈曲振動片の小型化を実現することができる。
【００１２】
［適用例３］上記適用例にかかる屈曲振動片において、前記各質量部が、一方の前記振動腕部と他方の前記振動腕部とで、同じ側の前記主面に設けられるように前記各溝部が配列されていることが好ましい。また、前記第１振動腕部の前記第１溝部および前記第２溝部の配列方向と、前記第２振動腕部の前記第１溝部および前記第２溝部の配列方向とは、互いに逆であることを特徴とし、その場合、前記第１振動腕部の前記質量部および前記第２振動腕部の前記質量部は、両方とも前記第１の主面側に形成されるか、または両方とも前記第２の主面側に形成されたことを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、屈曲振動片は、各質量部が一方の振動腕部と他方の振動腕部とで、同じ側の主面に設けられていることから、屈曲振動片を反転させることなく各質量部の形成を一括して行うことが可能となる。
このことから、屈曲振動片は、各質量部が一方の振動腕部と他方の振動腕部とで、異なる側の主面に設けられている場合と比較して、生産性が向上する。
【００１４】
［適用例４］上記適用例にかかる屈曲振動片において、前記各質量部が、一方の前記振動腕部と他方の前記振動腕部とで、異なる側の前記主面に設けられるように前記各溝部が配列されていることが好ましい。また、前記第１振動腕部の前記第１溝部および前記第２溝部の配列方向と、前記第２振動腕部の前記第１溝部および前記第２溝部の配列方向とは、互いに同じであることを特徴とし、その場合、前記第１振動腕部の前記質量部および前記第２振動腕部の前記質量部の一方が前記第１の主面に設けられ、他方が前記第２の主面に設けられたことを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、屈曲振動片は、各質量部が一方の振動腕部と他方の振動腕部とで、異なる側の主面に設けられている。
このことから、屈曲振動片は、振動腕部の厚み方向において、屈曲振動時に各振動腕部が互いに逆方向に変位することから、相互作用により厚み方向の変位成分を相殺し合う。
この結果、屈曲振動片は、各質量部が一方の振動腕部と他方の振動腕部とで、同じ側の主面に設けられている場合と比較して、屈曲振動の厚み方向の変位成分である面外振動成分を低減できる。
【００１６】
［適用例５］上記適用例にかかる屈曲振動片において、前記質量部は、前記振動腕部の少なくとも先端部付近に設けられていることが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、屈曲振動片は、質量部が振動腕部の先端部に設けられていることから、基部側に設けられている場合と比較して、振動腕部の根元から質量部までの距離が長くなることにより、力のモーメント上から、少ない質量で振動腕部における質量の不均衡を改善することができる。
【００１８】
［適用例６］上記適用例にかかる屈曲振動片において、前記質量部は、金属層を用いて形成されていることが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、屈曲振動片は、質量部が金属膜により形成されていることから、例えば、汎用的な蒸着、スパッタ、フォトリソグラフィー、エッチングなどの技術を用いて質量部を容易に形成できる。
【００２０】
［適用例７］上記適用例にかかる屈曲振動片において、前記質量部は、前記振動腕部と同一または近似する線膨張係数を有していることが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、屈曲振動片は、質量部が振動腕部と同一または近似する線膨張係数を有していることから、両者の線膨張係数の違いによる熱応力の発生を抑制できる。
したがって、屈曲振動片は、熱応力に起因する振動腕部のそりなどの変形を抑制できる。
【００２２】
［適用例８］上記適用例にかかる屈曲振動片において、前記屈曲振動片は、水晶を含んでなることが好ましい。
【００２３】
この構成によれば、屈曲振動片は、水晶を含んでなることから、周波数−温度特性、加工精度など優れた諸特性を有する屈曲振動片を提供できる。
【００２４】
［適用例９］本適用例にかかる屈曲振動子は、上記適用例のいずれかに記載の屈曲振動片を用いた屈曲振動子であって、前記屈曲振動片と、前記屈曲振動片を収納するパッケージとを備え、前記屈曲振動片が前記パッケージの内部空間に収納され、前記パッケージの前記内部空間が気密に封止されていることを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、屈曲振動子は、上記適用例のいずれかに記載の屈曲振動片がパッケージの内部空間に収納され、パッケージの内部空間が気密に封止されていることから、上記適用例に記載された効果を奏する屈曲振動片を備えた屈曲振動子を提供できる。
【００２６】
［適用例１０］本適用例にかかる圧電デバイスは、上記適用例１〜７のいずれかに記載の屈曲振動片を用いた圧電デバイスであって、前記屈曲振動片と、前記屈曲振動片を駆動させる回路素子と、少なくとも前記屈曲振動片を収納するパッケージとを備え、前記屈曲振動片が前記パッケージの内部空間に収納され、前記パッケージの前記内部空間が気密に封止されていることを特徴とする。
【００２７】
この構成によれば、圧電デバイスは、上記適用例１〜７のいずれかに記載の屈曲振動片と、回路素子とがパッケージの内部空間に収納され、パッケージの内部空間が気密に封止されていることから、上記適用例１〜７に記載された効果を奏する屈曲振動片を備えた圧電デバイスを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１の実施形態の水晶振動片の概略構成を示す模式斜視図。
【図２】図１の模式断面図。
【図３】種々の屈曲振動片のＱのｆ／ｆｍ依存性を表すグラフであり、振動腕部の断面形状の違いによる比較を示したグラフ。
【図４】第２の実施形態の水晶振動片の概略構成を示す模式斜視図。
【図５】図３の模式断面図。
【図６】第３の実施形態の水晶振動片の概略構成を示す模式斜視図。
【図７】図６の模式断面図。
【図８】図６の模式断面図。
【図９】別の変形例の水晶振動片の概略構成を示す模式斜視図。
【図１０】第４の実施形態の水晶振動子の概略構成を示す模式平面図。
【図１１】図１０の模式断面図。
【図１２】第５の実施形態の水晶発振器の概略構成を示す模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。
なお、第１〜第３の実施形態では、屈曲振動片として、例えば圧電体の一種である水晶を含んでなる水晶振動片を一例に挙げて説明する。そして、第４の実施形態、第５の実施形態では、この水晶振動片を用いた屈曲振動子及び電子デバイスとして、水晶振動子及び水晶発振器を例に挙げて説明する。
【００３０】
また、以下の各実施形態では、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を記載して説明し、それぞれの軸は、水晶の結晶軸である電気軸としての結晶Ｘ軸、機械軸としての結晶Ｙ軸、および光学軸としての結晶Ｚ軸を示すものとする。また、以下の実施形態では、図示したＺ軸が結晶Ｚ軸に対して１度から５度程度傾斜し、その傾斜に伴いＺ軸とＸ軸とで規定される平面が傾斜して形成されてもよいものとする。
【００３１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の水晶振動片の概略構成を示す模式斜視図である。図２は、図１の模式断面図であって、図２（ａ）は、図１のＡ−Ａ線での断面図兼配線図であり、図２（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ線での断面図である。なお、図１では、便宜的に電極類を省略してある。
【００３２】
図１、図２に示すように、水晶振動片１は、例えば、基部１０と、基部１０から延在し、屈曲振動する一対の振動腕部２０，２１とを備えている。
水晶振動片１は、基部１０と一対の振動腕部２０，２１とで音叉を構成している。
一対の振動腕部２０，２１は、例えば角柱状に形成され、基部１０の一端側からＹ軸方向に互いに並列に延在している。
なお、基部１０及び振動腕部２０，２１は、水晶の原石から切り出された後、所定の厚みの平板状に研磨され、エッチングなどにより個別の音叉形状に形成される。
【００３３】
一対の振動腕部２０，２１のそれぞれは、一対の振動腕部２０，２１の一方の主面２２，２３に、振動腕部２０，２１の延在方向（Ｙ軸方向）に沿って形成された第１溝部２４，２５と、一対の振動腕部２０，２１の他方の主面２６，２７に、第１溝部２４，２５と並列に形成された第２溝部２８，２９とを有している。
なお、振動腕部２０，２１の一方の主面２２，２３は、基部１０の一方の主面１１と連なり、他方の主面２６，２７は、基部１０の他方の主面１２と連なっている。
【００３４】
第１溝部２４，２５及び第２溝部２８，２９は、図２（ａ）に示すように、断面形状がＳ字を９０°回転させた形状であり、図１に示すように、振動腕部２０，２１の根元から先端部２０ｂ，２１ｂの近傍まで形成されている。
そして、図２（ａ）に示すように、振動腕部２０，２１の第１溝部２４，２５及び第２溝部２８，２９は、第１溝部２４，２５の深さ２４ａ，２５ａ、および第２溝部２８，２９の深さ２８ａ，２９ａの各々は、一方の主面２２，２３と他方の主面２６，２７との間隔２０ａ，２１ａよりも小さく、且つ、第１溝部２４，２５の深さ２４ａ，２５ａと第２溝部２８，２９の深さ２８ａ，２９ａとの和は、一方の主面２２，２３と他方の主面２６，２７との間隔２０ａ，２１ａよりも大きくなるように形成されている（（２４ａ＋２８ａ）＞２０ａ、（２５ａ＋２９ａ）＞２１ａ）。なお、第１溝部２４，２５及び第２溝部２８，２９は、エッチング、サンドブラストなどにより形成される。
【００３５】
図２（ａ）に示すように、第１溝部２４，２５及び第２溝部２８，２９の各々の対向する側壁には、励振電極３０，３１が設けられている。
詳述すると、振動腕部２０において、励振電極３０は、一方の主面２２と他方の主面２６とを繋ぐ一方の面２０ｃと、一方の主面２２と他方の主面２６とを繋ぐ他方の面２０ｄとに設けられている。また、励振電極３１は、第１溝部２４の内部に形成された面２４ｂと、第２溝部２８の内部に形成された面２８ｂに設けられている。振動腕部２１において、励振電極３１は、一方の主面２３と他方の主面２７とを繋ぐ一方の面２１ｃと、一方の主面２３と他方の主面２７とを繋ぐ他方の面２１ｄとに設けられている。また、励振電極３０は、第１溝部２５の内部に形成された面２５ｂと、第２溝部２９の内部に形成された面２９ｂとに設けられている。
【００３６】
励振電極３０同士、励振電極３１同士は互いに接続されて、それぞれ図示しない引き出し電極により基部１０まで引き出され、図示しない電極パットに接続されている。
励振電極３０と励振電極３１との間には、交流電荷が印加される構成となっている。
なお、励振電極３０，３１は、Ｃｒ、Ｎｉなどの下地層とＡｕ、Ａｇなどの電極層とを備えている。各層は蒸着、スパッタなどにより形成される。
【００３７】
一対の振動腕部２０，２１のそれぞれには、一方の主面２２，２３、および他方の主面２６，２７の少なくとも一方に質量部が設けられている。本実施例においては、振動腕部２０，２１が互いに向かい合う内側とは反対の外側寄りに形成された第１溝部２４，２５の開口側となる一方の主面２２，２３に、質量を付加する質量部４０，４１が設けられている。
これにより、水晶振動片１は、質量部４０，４１が、一方の振動腕部２０と他方の振動腕部２１とで、同じ側となる一方の主面２２，２３に設けられるように各溝部が配列されていることになる。
【００３８】
質量部４０，４１は、好ましくは励振電極の形成位置に影響を及ぼさない振動腕部２０，２１の先端部２０ｂ，２１ｂ付近に設けられている。質量部４０，４１の材料としては、特に限定されないが、Ａｕ，Ａｇ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｎｉなどの単体またはそれらを用いた合金や、ＺｎＯなどの圧電体，ＳｉＯ2などの絶縁体が挙げられる。また、振動腕部２０、２１の先端部を他の部分よりも厚くして質量部４０、４１を形成しても良い。質量部４０，４１は、蒸着、スパッタ、フォトリソグラフィー、エッチングなどの技術を用いて振動腕部２０，２１に形成される。質量部４０，４１には、形成の容易さから上記の金属などからなる金属膜を用いるのが好ましい。
なお、質量部４０，４１には、比重が大きい材料が好ましく、熱応力を抑制するために線膨張係数が水晶と同一または近似する材料が好ましい。
【００３９】
ここで、水晶振動片１の動作について説明する。
水晶振動片１の振動腕部２０，２１は、励振電極３０，３１間に駆動信号として交流電荷が印加されると、図１に示すように、Ｘ軸方向の矢印Ｃ方向及び矢印Ｄ方向に交互に変位する屈曲振動を行う。
具体的には、励振電極３０にプラス電荷を印加し、励振電極３１にマイナス電荷を印加すると、一方の面２０ｃ，２１ｃが収縮し、他方の面２０ｄ，２１ｄが伸張する。これにより、振動腕部２０，２１は、矢印Ｃ方向に変位する。
一方、励振電極３０にマイナス電荷を印加し、励振電極３１にプラス電荷を印加すると、一方の面２０ｃ，２１ｃが伸張し、他方の面２０ｄ，２１ｄが収縮する。これにより、振動腕部２０，２１は、矢印Ｄ方向に変位する。
【００４０】
このとき、図２（ａ）に示すように、振動腕部２０，２１の第１溝部２４，２５及び第２溝部２８，２９が形成された断面形状により（（２４ａ＋２８ａ）＞２０ａ、（２５ａ＋２９ａ）＞２１ａ）、一方の面２０ｃから他方の面２０ｄまでの熱移動の距離及び一方の面２１ｃから他方の面２１ｄまでの熱移動の距離が、従来のような断面形状がＨ型の溝部を設けた場合と比較して長くなる。
熱移動の距離について詳述すると、振動腕部２０においては、一方の面２０ｃの第１溝部２４の開口側の一端から、断面形状に沿って他方の面２０ｄの第２溝部２８の開口側の一端までの距離であり、振動腕部２１においては、一方の面２１ｃの第１溝部２５の開口側の一端から、断面形状に沿って他方の面２１ｄの第２溝部２９の開口側の一端までの距離である。
【００４１】
面２０ｃ、２１ｃに収縮が生じるとき、面２０ｄ、２１ｄ及び第２溝部２８，２９に伸張が生じる。そして、第１溝部２４，２５には収縮が生じている。逆に、面２０ｃ、２１ｃに伸張が生じるとき、面２０ｄ、２１ｄ及びに第２溝部２８，２９に収縮が生じる。そして、第１溝部２４，２５には伸張が生じている。このようにして、それぞれ対向して配置された面２０ｃ、２０ｄと面２１ｃ、２１ｄは、屈曲振動により互い違いに伸張する及び収縮する。そして、収縮される面の温度は上昇し、伸張される面の温度は下降するため、面２０ｃと面２０ｄとの間と、面２１ｃと面２１ｄとの間とは、屈曲振動片の内部に温度差が発生する。この温度差を熱伝導（熱移動）により温度平衡させるまでの緩和時間τに反比例する緩和振動周波数ｆ0の緩和振動が発生する。ここで、緩和振動周波数ｆ0と緩和時間τとは、ｆ0＝１／（２πτ）で示される。なお、本願において「／」の記号は除算を表す。
【００４２】
一般に、第１溝部および第２溝部を設けないときの振動腕の緩和振動周波数ｆｍは、下式で求まることが知られている。
ｆｍ＝πｋ／（２ρＣpａ2）  …（１）
ここで、πは円周率、ｋは振動腕部の振動方向の熱伝導率、ρは振動腕部の質量密度、Ｃｐは振動腕部の熱容量、ａは振動腕部の振動方向の幅である。
式（１）の熱伝導率ｋ、質量密度ρ、熱容量Ｃｐに振動腕部の材料そのものの定数を入力した場合、求まる緩和振動周波数ｆｍは振動腕部に第１溝部２４，２５及び第２溝部２８，２９を設けない場合の振動腕部の緩和振動周波数となる。
【００４３】
つまり、本願発明の水晶振動片１は、振動腕の収縮と伸張により生じる熱の移動の距離が第１溝部２４，２５及び第２溝部２８，２９により従来より長くなることから、温度平衡状態になるまでの緩和時間τが従来より長くなる。この結果、水晶振動片１は、熱緩和周波数ｆ0が本来の屈曲振動の周波数ｆから遠ざかることになる。
【００４４】
図３は、屈曲振動片（水晶振動片）のＱのｆ／ｆｍ依存性を表すグラフである。ここでｆｍは、振動腕部に第１溝部および第２溝部を設けない場合（振動腕部の断面形状が矩形の場合）の緩和振動周波数であり、他の実施形態においても同様の定義とする。図３のグラフの右側に記載されている図形は、振動腕部の断面形状を模式的に表したものである。
図３において、三角のマーカーは図２（ａ）の断面形状の場合、黒塗りの四角のマーカーは振動腕部の対向する主面に溝部を設けることで振動腕の断面形状を「Ｈ」にした所謂Ｈ型の場合、白抜きの菱形のマーカーは振動腕部の何れの主面にも溝部を設けていない所謂平板の場合のプロットである。また、太い実線は三角マーカーの値の近似直線、破線は四角マーカー間の補間直線、一点鎖線は菱形マーカー間の補間直線である。
同図に示すように、振動腕の断面形状を図２（ａ）のようにし、ｆ／ｆｍを０．０９より大きい値とすることで、従来のＨ型の場合よりも高いＱ値の屈曲振動片を実現することが明らかとなった。さらにｆ／ｆｍを０．２５より大きい値とすることで、Ｈ型と平板のいずれの場合よりも高いＱ値の屈曲振動片を実現することができる。ｆ／ｆｍを１より大きくすれば、Ｈ型と平板のいずれよりも格段に高いＱ値となる。
【００４５】
ところで、水晶振動片１は、図２（ａ）に示す第１溝部２４，２５及び第２溝部２８，２９を含む振動腕部２０、２１の断面形状が、一方の主面２２，２３と他方の主面２６，２７との間の中心線Ｌ，Ｌ１に対して、線対称形状にならない。
【００４６】
これにより、水晶振動片１は、このままでは振動腕部２０，２１における質量の不均衡が生じる。図２（ａ）に示すように、振動腕部２０がＥｘ方向に振動したときに、振動腕部２０の屈曲振動の変位Ｅが、Ｘ軸方向に振動する本来の屈曲振動の変位成分Ｅｘと、Ｚ軸方向のモーメントによって、一方の主面２２，２３と他方の主面２６，２７とを結ぶ方向であるＺ軸方向に振動する面外の振動の変位成分Ｅｚとが合成された変位となる。
【００４７】
一方、振動腕部２１がＥ１ｘ方向に振動したときに、振動腕部２１の屈曲振動の変位Ｅ１は、Ｘ軸方向に振動する本来の屈曲振動の変位成分Ｅ１ｘと、Ｚ軸方向のモーメントによって、一方の主面２２，２３と他方の主面２６，２７とを結ぶ方向であるＺ軸方向に振動する屈曲振動に不要な変位成分Ｅ１ｚとが合成された変位となる。なお、変位成分Ｅｚと変位成分Ｅ１ｚとは、同一方向の変位成分となる。
【００４８】
この結果、水晶振動片１は、屈曲振動の変位Ｅ，Ｅ１の方向が本来の屈曲振動の変位成分Ｅｘ、Ｅ１ｘからずれてしまう。これにより、振動エネルギーの損失が生じ、屈曲振動の効率が低下する虞がある。
なお、図２では、便宜的に屈曲振動の一方の方向（図１の矢印Ｃ方向相当）の変位Ｅ，Ｅ１について示しているが、反対方向（図１の矢印Ｄ方向相当）の変位についても同様に、Ｘ方向の屈曲振動の変位成分にＺ方向の不要振動が加わる。しかし、矢印Ｄ方向の振動腕部２０，２１のＸ軸方向の屈曲振動の変位成分は、矢印Ｃ方向の振動腕部２０，２１のＸ軸方向の屈曲振動の変位成分と比較して少ない。従って、矢印Ｄ方向に振動したときのＺ方向の不要振動成分は、矢印Ｃ方向のＺ方向の不要振動成分よりも小さく、Ｘ軸方向の屈曲振動の変位成分に対して与える影響は小さい。
【００４９】
本願発明では上述の問題を解決するために、図２（ｂ）に示すように、振動腕部２０，２１の先端部付近に質量部４０、４１を形成し、この質量部４０、４１によりＺ方向の不要振動を低減させる。具体的には、振動腕同士が互いに向かい合う内側とは反対の外側寄りに形成された第１溝部２４，２５の開口側となる主面２２，２３に、質量を付加する質量部４０，４１が設けられている。
水晶振動片１は、振動腕部２０，２１の主面２２，２３に、この質量部４０，４１を設けることによって、振動腕部２０，２１における質量の不均衡が改善される。
【００５０】
これにより、水晶振動片１は、Ｚ軸方向のモーメントが低減することによって、屈曲振動の変位Ｅ’，Ｅ１’の面外振動の変位成分Ｅｚ’，Ｅ１ｚ’が減少し、その分本来の屈曲振動の変位成分Ｅｘ’，Ｅ１ｘ’が増加することから、屈曲振動の変位Ｅ’，Ｅ１’の方向が、本来の屈曲振動の方向であるＸ軸方向に近づくようになる。
この結果、水晶振動片１は、振動エネルギーの損失が抑制されることになる。
なお、質量部４０，４１の質量は、水晶振動片１の振動腕部のサイズ、各溝部のサイズなどにより適宜設定される。
【００５１】
上述したように、第１の実施形態の水晶振動片１は、一対の振動腕部２０，２１のそれぞれは、主面２２，２３に形成された第１溝部２４，２５と、主面２６，２７に第１溝部２４，２５と並列に形成された第２溝部２８，２９とを有している。そして、水晶振動片１は、第１溝部２４，２５の深さ２４ａ，２５ａと第２溝部２８，２９の深さ２８ａ，２９ａとの和が、一方の主面２２，２３と他方の主面２６，２７との間隔２０ａ，２１ａよりも大きい（（２４ａ＋２８ａ）＞２０ａ、（２５ａ＋２９ａ）＞２１ａ）。
【００５２】
これにより、水晶振動片１は、振動腕部２０，２１に従来のような断面形状がＨ型の溝部を設けた場合と比較して、屈曲振動における収縮する面から伸張する面、具体的には、面２０ｃ，２１ｃから面２０ｄ，２１ｄへ、または面２０ｄ，２１ｄから面２０ｃ，２１ｃへの熱移動の距離が長くなることから、温度平衡状態になるまでの緩和時間τが長くなる。
この結果、水晶振動片１は、熱緩和振動周波数ｆ0を本来の屈曲振動の周波数ｆから遠ざけられることから、熱弾性損失に起因するＱ値の低下を抑制できる。したがって、水晶振動片１は、さらなる小型化を図ることができる。
【００５３】
また、水晶振動片１は、図２（ａ）に示す断面形状が、振動腕のＺ方向の中心線Ｌ，Ｌ１に対して、線対称にならないことに伴う質量の不均衡に起因して、屈曲振動の変位Ｅ，Ｅ１がＸ軸方向に振動する本来の屈曲振動の変位成分Ｅｘ，Ｅ１ｘと、Ｚ軸方向に振動する不要な振動の変位成分Ｅｚ，Ｅ１ｚとが合成された変位となり、屈曲振動の変位Ｅ，Ｅ１の方向が屈曲振動の方向であるＸ軸方向からずれてしまい、振動エネルギーの損失が生じ、屈曲振動の効率が低下する虞がある。
【００５４】
これに対して、水晶振動片１は、図２（ｂ）に示すように、質量部４０，４１が付加されることによって、振動腕部２０，２１における質量の不均衡が改善されることにより、質量部４０，４１付加後の屈曲振動の変位Ｅ’，Ｅ１’の面外振動の変位成分Ｅｚ’，Ｅ１ｚ’が減少し、その分本来の屈曲振動の変位成分Ｅｘ’，Ｅ１ｘ’が増加することから、屈曲振動の変位Ｅ’，Ｅ１’の方向が本来の一方の主面２２，２３に沿う方向に近づくようになる。
この結果、水晶振動片１は、振動エネルギーの損失が抑制され、屈曲振動の効率が向上する。
【００５５】
また、水晶振動片１は、質量部４０，４１が一方の振動腕部２０と他方の振動腕部２１とで、同じ側となる一方の主面２２，２３に設けられていることから、水晶振動片１をその都度反転させることなく、質量部４０，４１の形成を蒸着、スパッタ、フォトリソグラフィー、エッチングなどの技術を用いて一括して行うことができる。
このことから、水晶振動片１は、質量部４０，４１が一方の振動腕部２０と他方の振動腕部２１とで、異なる側となる一方の主面２２と他方の主面２７とに設けられている場合と比較して、生産性が向上する。
【００５６】
また、水晶振動片１は、質量部４０，４１が振動腕部２０，２１の先端部２０ｂ，２１ｂに設けられていることから、基部１０側に設けられている場合と比較して、振動腕部２０，２１の根元から質量部４０，４１までの距離が長くなることにより、力のモーメント上から、少ない質量で振動腕部２０，２１における質量の不均衡を改善することができる。
【００５７】
また、水晶振動片１は、質量部４０，４１が金属膜により形成されている場合には、汎用的な蒸着、スパッタ、フォトリソグラフィー、エッチングなどの技術を用いて質量部４０，４１を容易に形成できる。
【００５８】
また、水晶振動片１は、質量部４０，４１が振動腕部２０，２１と同一または近似する線膨張係数を有している場合には、両者の線膨張係数の違いによる熱応力の発生を抑制できる。
したがって、水晶振動片１は、熱応力に起因する振動腕部２０，２１のそりなどの変形、ＣＩ（クリスタルインピーダンス）値の上昇などの不具合を抑制できる。
【００５９】
また、水晶振動片１は、水晶を含んでなることから、周波数−温度特性、加工精度など優れた諸特性を有する水晶振動片１を提供できる。
なお、上記実施例では、２本の振動腕部を有した音叉振動子を例に説明しているが、１本以上の振動腕部を有した音叉振動子にも適用可能である。また、質量部４０，４１を振動腕部２０，２１の一方の主面にのみ形成しているが、両方の主面に形成しても良い。この場合、一方の主面に形成した質量部と他方の面に形成した質量部の重量を異ならせて形成するのが好ましい。
【００６０】
（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態の水晶振動片の概略構成を示す模式斜視図である。図５は、図４の模式断面図であって、図５（ａ）は、図４のＧ−Ｇ線での断面図兼配線図であり、図５（ｂ）は、図４のＨ−Ｈ線での断面図である。なお、図４では、便宜的に電極類を省略してある。また、第１の実施形態との共通部分については、同一符号を付して説明を省略し、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００６１】
図４に示すように、第２の実施形態の水晶振動片１０１は、振動腕部１２１の第１溝部２５と第２溝部２９との配列が、第１の実施形態の振動腕部２１と逆になっている。
これによって、水晶振動片１０１は、一対の振動腕部２０，１２１の、外側寄りに形成された方の溝部２４、２９の開口側の面が、一方の振動腕部２０と他方の振動腕部１２１とで異なる。
つまり、振動腕部２０では、外側寄りに形成された第１溝部２４の開口側の面は、一方の主面２２であり、振動腕部１２１では、外側寄りに形成された第２溝部２９の開口側の面は、一方の主面２２とは反対側の他方の主面２７である。
【００６２】
これにより、水晶振動片１０１は、質量部４０が振動腕部２０の一方の主面２２に設けられ、質量部４１が振動腕部１２１の他方の主面２７に設けられている。
換言すれば、水晶振動片１０１は、各質量部４０，４１が、一方の振動腕部２０と他方の振動腕部１２１とで、異なる側となる一方の主面２２と他方の主面２７とに設けられるように各溝部が配列されている。
【００６３】
なお、図５（ａ）に示すように、振動腕部１２１において、励振電極３０は、第１溝部２５における他方の面２１ｄ寄りの面２５ｃと、第２溝部２９における一方の面２１ｃ寄りの面２９ｃに設けられ、励振電極３１は、一方の面２１ｃと他方の面２１ｄとに設けられている。
【００６４】
ここで、水晶振動片１０１の動作について説明する。
水晶振動片１０１の振動腕部２０，１２１は、励振電極３０，３１間に駆動信号として交流電荷が印加されると、図４に示すように、Ｘ軸方向の矢印Ｃ方向及び矢印Ｄ方向に交互に変位する屈曲振動を行う。
【００６５】
ところで、水晶振動片１０１は、図５（ａ）に示すように、振動腕部２０，１２１の第１溝部２４，２５及び第２溝部２８，２９を含む断面形状が、一方の主面２２，２３と他方の主面２６，２７との間の中心線Ｌ，Ｌ１に対して、線対称形状にならない。
これにより、水晶振動片１０１は、このままでは振動腕部２０，１２１における質量の不均衡が生じ、図５（ａ）に示すように、一方の振動腕部２０の屈曲振動の変位ＥがＸ軸方向に振動する本来の屈曲振動の変位成分Ｅｘと、Ｚ軸方向のモーメントによって、Ｚ軸方向に振動する面外振動の変位成分Ｅｚとが合成された変位となる。
【００６６】
一方、他方の振動腕部１２１の屈曲振動の変位Ｅ２は、Ｘ軸方向に振動する本来の屈曲振動の変位成分Ｅ２ｘと、Ｚ軸方向のモーメントによって、Ｚ軸方向に振動する面外振動の変位成分Ｅ２ｚとが合成された変位となる。
この結果、水晶振動片１０１は、屈曲振動の変位Ｅ，Ｅ２の方向がＸ軸方向に振動する本来の屈曲振動に沿わなくなることから、振動エネルギーの損失が生じ、屈曲振動の効率が低下する虞がある。
なお、図５では、便宜的に屈曲振動の一方の方向（図４の矢印Ｃ方向相当）の変位Ｅ，Ｅ２について示しているが反対方向（図４の矢印Ｄ方向相当）の変位についても同様に、Ｘ方向の屈曲振動の変位成分にＺ方向の不要振動が加わる。しかし、矢印Ｄ方向の振動腕部２０，２１のＸ軸方向の屈曲振動の変位成分は、矢印Ｃ方向の振動腕部２０，２１のＸ軸方向の屈曲振動の変位成分と比較して少ない。従って、矢印Ｄ方向に振動したときのＺ方向の不要振動成分は、矢印Ｃ方向のＺ方向の不要振動成分よりも小さく、Ｘ軸方向の屈曲振動の変位成分に対して与える影響は小さい。
【００６７】
これに対して、水晶振動片１０１は、図５（ｂ）に示すように、振動腕部２０，１２１の互いに向かい合う内側とは反対の外側寄りに形成された第１溝部２４、第２溝部２９の開口側となる、一方の主面２２、他方の主面２７に質量部４０，４１が設けられている。
水晶振動片１０１は、振動腕部２０，１２１の一方の主面２２、他方の主面２７に、この質量部４０，４１が形成されることによって、振動腕部２０，１２１における質量の不均衡が改善される。
【００６８】
これにより、水晶振動片１０１は、Ｚ軸方向のモーメントが低減することによって、質量部４０，４１付加後の屈曲振動の変位Ｅ’，Ｅ２’の面外振動の変位成分Ｅｚ’，Ｅ２ｚ’が減少し、その分本来の屈曲振動の変位成分Ｅｘ’，Ｅ２ｘ’が増加することから、屈曲振動の変位Ｅ’，Ｅ２’の方向が、本来の一方の主面２２，２３に沿う方向に近づくようになる。
この結果、水晶振動片１０１は、振動エネルギーの損失が抑制されることになる。
【００６９】
このとき、水晶振動片１０１は、図５（ａ）に示すように、振動腕部２０，１２１の屈曲振動時の面外振動の変位成分Ｅｚ，Ｅ２ｚの変位方向が互いに逆方向であることから、相互作用により変位成分Ｅｚ，Ｅ２ｚを相殺し合う。
この結果、水晶振動片１０１は、第１の実施形態と比較して、図５（ｂ）に示すように、質量部４０，４１を形成した後の屈曲振動の変位Ｅ’，Ｅ２’の面外振動の変位成分Ｅｚ’，Ｅ２ｚ’がより低減し、本来の屈曲振動の変位成分Ｅｘ’，Ｅ２ｘ’がより増加する。
【００７０】
なお、上記についての具体的な数値例としては、第１の実施形態の水晶振動片１のＥｚ／Ｅｘが約０．６３であるのに対して、第２の実施形態の水晶振動片１０１のＥｚ／Ｅｘが約０．４１となっている。
なお、質量部４０，４１の質量は、水晶振動片１０１の振動腕部２０，１２１のサイズ、各溝部のサイズなどにより適宜設定される。
【００７１】
上述したように、第２の実施形態の水晶振動片１０１は、各質量部４０，４１が、一方の振動腕部２０と他方の振動腕部１２１とで、異なる側となる一方の主面２２と他方の主面２７とに設けられるように各溝部が配列されている。
【００７２】
これにより、水晶振動片１０１は、振動腕部２０，１２１の屈曲振動時の面外振動（Ｚ方向）の変位成分Ｅｚ，Ｅ２ｚの変位方向が互いに逆方向となることから、相互作用により変位成分Ｅｚ，Ｅ２ｚを相殺し合う。
この結果、水晶振動片１０１は、第１の実施形態と比較して、質量部４０，４１付加後の屈曲振動の変位Ｅ’，Ｅ２’の面外振動の変位成分Ｅｚ’，Ｅ２ｚ’がより低減し、本来の屈曲振動の変位成分Ｅｘ’，Ｅ２ｘ’がより増加する。
これにより、水晶振動片１０１は、屈曲振動の変位Ｅ’，Ｅ２’の方向が、本来の一方の主面２２，２３に沿う方向により近づくようになる。
したがって、水晶振動片１０１は、第１の実施形態と比較して、振動エネルギーの損失がより抑制され、屈曲振動の効率がより向上する。
【００７３】
（第３の実施形態）
以下、第３実施形態について、図６、図７、および図８を参照して説明する。
図６は、第３実施形態の水晶振動片２０１を示す概略斜視図である。図７は、図６のＫ−Ｋ線の断面をＹ方向から見た概略断面図である。図８は、図６のＬ−Ｌ線の断面をＹ方向から見た概略断面図である。なお、本実施例では励振電極の図示は省略している。
【００７４】
図６に示す水晶振動片２０１は、図１に示した第１の実施形態と同様の構成であり、２本の振動腕部２０２と基部２０３とを有し、電極パッド２０５，２０６により外部に信号を出力する。第１の実施形態と異なるのは、実線の矢印及び２点差線の矢印で示すように、振動腕部２０２の振動方向が相違する。即ち、第１の実施形態では振動腕部２０２はＸ軸方向に屈曲振動するが、本実施形態では振動腕２０，２１はＺ軸方向に屈曲振動する。このため、構成及び配線の説明を省略し、振動方向が相違する点について説明をする。
【００７５】
図７は図６のＫ−Ｋ線の断面をＹ方向から見た概略断面図であり、図２（ａ）の振動腕部２０、２１の断面図を、それぞれ時計回りに９０°回転した配置となっている。また、図８は、図６のＬ−Ｌ線の断面をＹ方向から見た概略断面図であり、質量部２４０，２４１の形成箇所を示し、本実施例において、質量部２４０，２４１は２本の振動腕部２０２の対向する側面に形成されている。このように本実施形態では、第１溝部および第２溝部は振動腕部の側面に形成され、且つ、質量部は振動腕部の側面に形成されることを特徴としている。
【００７６】
したがって、第３実施形態によれば、第１および第２の実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００７７】
第３実施形態では、図６に示した音叉振動子に限るものではなく、図５（ａ）の振動腕部２０、１２１の断面図を、それぞれ時計回りに９０°回転した配置としても良い。その場合、質量部２４０，２４１は、図８とは反対側の側面（互いに対向しない方の側面）にを形成される。また、本実施形態では振動腕部を２本としているが、１本以上の振動腕としても良い。なお、図９に示す水晶振動片３０１のように、振動腕部を３本とすれば振動腕部を２本とした時と比較して、屈曲振動時の振動バランスが良くなる。
【００７８】
（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態の屈曲振動子としての水晶振動子を一例に挙げて説明する。
図１０は、第４の実施形態の水晶振動子の概略構成を示す模式平面図である。図１１は、図１０のＪ−Ｊ線での模式断面図である。なお、図１０では便宜的に蓋体を省略してある。
また、第１の実施形態との共通部分には、同一符号を付して説明を省略する。
【００７９】
第４の実施形態の水晶振動子８０は、第１の実施形態または第２の実施形態の水晶振動片を用いた水晶振動子である。ここでは、第１の実施形態の水晶振動片１を用いて説明する。
図１０、図１１に示すように、水晶振動子８０は、パッケージ５１内に水晶振動片１を収納している。具体的には、水晶振動子８０は、図１１に示すように、第１基板５４と、この第１基板５４に積層された第２基板５５と第３基板５６とを含むパッケージ５１の内部空間Ｓに水晶振動片１を収納している。
【００８０】
パッケージ５１は、第１基板５４と第２基板５５と第３基板５６とを備え、さらに蓋体５７を備えている。パッケージ５１は、第２基板５５がパッケージ５１内に延長された延長部５５ａを有しており、延長部５５ａに電極部５２が２個形成されている。
水晶振動子８０は、導電性接着剤５３などを用いて水晶振動片１の図示しない固定電極が電極部５２に固定され、固定電極を介して励振電極３０，３１（図２参照）と電極部５２とが電気的に接続されている。なお、導電性接着剤５３としては、所定の合成樹脂からなるバインダー成分に、銀粒子などの導電粒子を添加したものを使用することができる。
【００８１】
第１基板５４と第２基板５５と第３基板５６とは、セラミックなどの絶縁材料で形成されている。特に、好ましい材料としては、水晶振動片１や蓋体５７と同一または近似する線膨張係数を有するものが選択される。
本実施形態では、例えば、セラミックのグリーンシートが用いられている。グリーンシートは、例えば、所定の溶液中にセラミックパウダーを分散させ、バインダーを添加して生成される混練物を長尺のシート状に成形し、これを所定の長さにカットして得られるものである。
【００８２】
第１基板５４と第２基板５５と第３基板５６とは、図示する形状に成形したグリーンシートを積層し、焼結して形成することができる。第１基板５４は、パッケージ５１の底部を構成し、これに重ねられる第２基板５５と第３基板５６とは、枠状に形成され、内部空間Ｓを第１基板５４、蓋体５７などとともに形成している。
第３基板５６には、セラミックやガラスあるいはコバールなどの金属で形成された蓋体５７が、コバールリング、低融点ガラスなどの接合材５８を介して接合されている。これにより、パッケージ５１の内部空間Ｓは、気密に封止されている。
【００８３】
第１基板５４上には、例えば、Ａｇ，Ｐｄなどの導電ペーストまたはタングステンメタライズなどの導電ペーストなどを用いて、図示しない導電パターンを形成後に、第１基板５４と第２基板５５と第３基板５６との焼結をした後で、Ｎｉ，ＡｕまたはＡｇなどを順次メッキして、上述した電極部５２が形成されている。
電極部５２は、図示しない導電パターンにより、パッケージ５１の外底面に形成された実装端子５９と電気的に接続されている。
【００８４】
水晶振動子８０は、実装端子５９に駆動信号を印加することにより、図示しない固定電極を介して水晶振動片１の励振電極３０，３１間に交流電荷が印加される（図２参照）。
これにより、水晶振動片１は、図１に示すような屈曲振動を行う。
【００８５】
上述したように、水晶振動子８０は、水晶振動片１がパッケージ５１の内部空間Ｓに収納され、パッケージ５１の内部空間Ｓが気密に封止されていることから、第１の実施形態と同様の効果を奏する水晶振動片１を備えた水晶振動子８０を提供できる。
なお、水晶振動子８０は、水晶振動片１に代えて、第２の実施形態の水晶振動片１０１を用いれば、第２の実施形態と同様の効果を奏する水晶振動片１０１を備えた水晶振動子８０を提供できる。
【００８６】
なお、水晶振動子８０は、蓋体５７をつば付きのキャップ状に形成することなどにより、第２基板５５及び第３基板５６を省略してもよい。これによれば、水晶振動子８０は、構成要素が少なくなることから、パッケージの製造が容易になり得る。
【００８７】
（第５の実施形態）
以下、第５の実施形態の圧電デバイスとしての水晶発振器を一例に挙げて説明する。
図１２は、第５の実施形態の水晶発振器の概略構成を示す模式断面図である。
第５の実施形態の水晶発振器９０は、第１〜第３の実施形態の水晶振動片を用いた水晶発振器である。ここでは、第１の実施形態の水晶振動片１を用いて説明する。また、第５の実施形態の水晶発振器９０は、第３の実施形態の水晶振動子８０に、水晶振動片１を駆動させる回路素子としてのＩＣチップ８７を備えたものである。
なお、第１の実施形態及び第４の実施形態との共通部分には、同一符号を付し説明を省略する。
【００８８】
図１２に示すように、水晶発振器９０は、パッケージ５１の第１基板５４上面に、Ａｕなどからなる内部接続端子８９が形成されている。
発振回路を内蔵するＩＣチップ８７は、パッケージ５１の内部空間Ｓに収納され、第１基板５４上面に接着剤などを用いて固定されている。そして、ＩＣチップ８７の上面には、ＡｕなどからなるＩＣ接続パッド８２が形成されている。
【００８９】
ＩＣ接続パッド８２は、金属ワイヤー８８により内部接続端子８９と接続されている。
内部接続端子８９は、図示しない導電パターンを経由して、パッケージ５１の外底面に形成された実装端子５９や電極部５２に接続されている。なお、ＩＣチップ８７と内部接続端子８９との接続には、金属ワイヤー８８による接続方法以外に、フリップチップ実装による接続方法などを用いてもよい。
なお、パッケージ５１の内部空間Ｓは、気密に封止されている。
【００９０】
水晶発振器９０は、外部からの入力によって、ＩＣチップ８７から電極部５２、図示しない固定電極を介して水晶振動片１の励振電極３０，３１間に交流電荷が印加される（図２参照）。
これにより、水晶振動片１は、図１に示すような屈曲振動を行う。水晶発振器９０は、この屈曲振動によって得られる発振信号をＩＣチップ８７、実装端子５９を介して外部に出力する。
【００９１】
上述したように、第４の実施形態の水晶発振器９０は、水晶振動片１と、ＩＣチップ８７とがパッケージ５１の内部空間Ｓに収納され、パッケージ５１の内部空間Ｓが気密に封止されていることから、第１の実施形態と同様の効果を奏する水晶振動片１を備えた水晶発振器９０を提供できる。
なお、水晶発振器９０は、水晶振動片１に代えて、第２の実施形態の水晶振動片１０１を用いれば、第２の実施形態と同様の効果を奏する水晶振動片１０１を備えた水晶発振器９０を提供できる。
【００９２】
なお、第５の実施形態では、圧電デバイスとして、水晶発振器を一例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、例えば、ＩＣチップ８７に検出回路などを備えた圧力センサー、ジャイロセンサーなどでもよい。
【００９３】
なお、屈曲振動片の材料としては、水晶に限定するものではなく、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの圧電体、またはシリコンなどの半導体であってもよい。
【符号の説明】
【００９４】
１…屈曲振動片としての水晶振動片、１０…基部、１１…基部の一方の主面、１２…基部の他方の主面、２０…一方の振動腕部、２０ｂ…先端部、２０ｃ…一方の面、２０ｄ…他方の面、２１…他方の振動腕部、２１ｂ…先端部、２１ｃ…一方の面、２１ｄ…他方の面、２２，２３…一方の主面、２４，２５…第１溝部、２６，２７…他方の主面、２８，２９…第２溝部、４０，４１…質量部。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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