(57)【要約】【課題】優れた耐衝撃性を有する振動片を提供すること、また、この振動片を備える信頼性に優れた振動子、発振器、電子機器および移動体を提供すること。【解決手段】振動片２は、基部４と、基部４から延出している１対の振動腕５、６と、１対の保持腕７４、７５と、基部４と１対の保持腕７４、７５とを接続している連結部７１および連結腕７２、７３と、を備え、保持腕７４、７５には、パッケージ９に固定される固定部７４１、７５１が設けられており、保持腕７４、７５の固定部７４１、７５１よりも連結部７１および連結腕７２、７３側の部分における最小幅をＷ１とし、振動腕５、６の最小幅をＷ２としたとき、Ｗ１＜Ｗ２の関係を満たす。【選択図】図１
2015097361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、
前記基部から第１方向に沿って延出され、前記第１方向に交差する第２方向に沿って並んでいる１対の振動腕と、
前記１対の振動腕を挟んで前記第２方向に沿って並んで配置されている１対の保持腕と、
前記基部と前記１対の保持腕とを接続している接続部と、
を含み、
前記保持腕には、対象物に取り付けられる固定部が配置され、
前記保持腕の前記固定部よりも前記接続部側の部分における最小幅をＷ１、
前記振動腕の最小幅をＷ２としたとき、
Ｗ１＜Ｗ２
の関係を満たしていることを特徴とする振動片。
【請求項２】
前記接続部の最小幅をＷ３としたとき、
Ｗ１＜Ｗ３
の関係を満たしている請求項１に記載の振動片。
【請求項３】
前記保持腕の前記固定部よりも前記接続部側の部分は、幅が一定であり、かつ、一方向に沿って延在している請求項１または２に記載の振動片。
【請求項４】
前記基部、前記振動腕、前記保持腕および前記接続部のそれぞれの厚さは、１１０μｍ以上である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の振動片。
【請求項５】
前記接続部は、平面視で前記基部の前記振動腕側とは反対側の端部に接続され、
前記保持腕は、前記接続部から前記振動腕側へ前記第１方向に沿って延出しており、
前記基部、前記振動腕、前記保持腕および前記接続部を含んで一体で形成されている構造体の前記第１方向に沿った長さをＬ１、
前記固定部と前記構造体の重心との間の前記第１方向に沿った長さをＬ２としたとき、
Ｌ２≦０．１５×Ｌ１
の関係を満たしている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の振動片。
【請求項６】
前記固定部は、前記重心に対して前記接続部側とは反対側を含んで配置されている請求項５に記載の振動片。
【請求項７】
前記固定部は、前記対象物に対して固定部材を介して取り付けられており、
前記固定部材のヤング率は、０．０５ＧＰａ以上６．０ＧＰａ以下である請求項１ないし６のいずれか１項に記載の振動片。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の振動片と、
前記振動片が収納されているパッケージと、
を備えていることを特徴とする振動子。
【請求項９】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の振動片と、
前記振動片と電気的に接続されている回路と、
を備えていることを特徴とする発振器。
【請求項１０】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の振動片を備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項１１】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の振動片を備えていることを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動片、振動子、発振器、電子機器および移動体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水晶を用いた振動子（水晶振動子）は、周波数温度特性が優れていることから、種々の電子機器や移動体の基準周波数源や発信源等として広く用いられている。
このような振動子は、一般に、音叉型をなす振動片を備えている（例えば、特許文献１参照）。
例えば、特許文献１に記載の振動片は、１対の振動腕部と、これら振動腕部を繋ぐ基部と、基部から延びる保持腕部とを備えている。この振動片では、支持強度を十分に維持するとともに振動漏れを低減させる目的で、保持腕部の幅を振動腕部と同じかそれ以上にしている。
しかし、特許文献１に記載の振動片では、保持腕部の幅が振動腕部と同じかそれ以上であるため、外部から衝撃を受けた際、その衝撃が保持腕部を介して振動腕部に伝わりやすく、振動腕部の根元に応力が集中して振動腕部の損傷を招くという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３５７１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、優れた耐衝撃性を有する振動片を提供すること、また、この振動片を備える信頼性に優れた振動子、発振器、電子機器および移動体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。
［適用例１］
本発明の振動片は、基部と、
前記基部から第１方向に沿って延出され、前記第１方向に交差する第２方向に沿って並んでいる１対の振動腕と、
前記１対の振動腕を挟んで前記第２方向に沿って並んで配置されている１対の保持腕と、
前記基部と前記１対の保持腕とを接続している接続部と、
を含み、
前記保持腕には、対象物に取り付けられる固定部が配置され、
前記保持腕の前記固定部よりも前記接続部側の部分における最小幅をＷ１、
前記振動腕の最小幅をＷ２としたとき、
Ｗ１＜Ｗ２
の関係を満たしていることを特徴とする。
このような振動片によれば、保持腕が振動腕よりも柔軟となるため、衝撃が加わった際に、その衝撃を保持腕で緩和し、衝撃を振動腕に伝わり難くして、振動腕の根元に応力が集中するのを低減し、その結果、振動腕の損傷を低減することができる。
【０００６】
［適用例２］
本発明の振動片では、前記接続部の最小幅をＷ３としたとき、
Ｗ１＜Ｗ３
の関係を満たしていることが好ましい。
これにより、衝撃が加わった際に、接続部に応力が集中して接続部が損傷するのを低減することができる。
【０００７】
［適用例３］
本発明の振動片では、前記保持腕の前記固定部よりも前記接続部側の部分は、幅が一定であり、かつ、一方向に沿って延在していることが好ましい。
これにより、衝撃を受けた際に、保持腕の一部に応力が集中するのを低減することができる。
［適用例４］
本発明の振動片では、前記基部、前記振動腕、前記保持腕および前記接続部のそれぞれの厚さは、１１０μｍ以上であることが好ましい。
これにより、厚さ方向に衝撃が加わった際に、各部の耐衝撃性を高めることができる。
【０００８】
［適用例５］
本発明の振動片では、前記接続部は、平面視で前記基部の前記振動腕側とは反対側の端部に接続され、
前記保持腕は、前記接続部から前記振動腕側へ前記第１方向に沿って延出しており、
前記基部、前記振動腕、前記保持腕および前記接続部を含んで一体で形成されている構造体の前記第１方向に沿った長さをＬ１、
前記固定部と前記構造体の重心との間の前記第１方向に沿った長さをＬ２としたとき、
Ｌ２≦０．１５×Ｌ１
の関係を満たしていることが好ましい。
これにより、固定部が構造体（振動片）の重心に対して近いため、振動片を対象物に対して固定部で固定する際に、振動片の姿勢を制御しやすくなる。
【０００９】
［適用例６］
本発明の振動片では、前記固定部は、前記重心に対して前記接続部側とは反対側を含んで配置されていることが好ましい。
これにより、振動片を対象物に対して固定部で固定する際に、振動片をその重心付近で保持しやすくなり、その結果、振動片の姿勢をより制御しやすくなる。
【００１０】
［適用例７］
本発明の振動片では、前記固定部は、前記対象物に対して固定部材を介して取り付けられており、
前記固定部材のヤング率は、０．０５ＧＰａ以上６．０ＧＰａ以下であることが好ましい。
これにより、外部から衝撃が加わった際に、その衝撃を固定部材で減衰させることができる。その結果、振動片の耐衝撃性を高めることができる。
【００１１】
［適用例８］
本発明の振動子は、本発明の振動片と、
前記振動片が収納されているパッケージと、
を備えていることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する振動子を提供することができる。
【００１２】
［適用例９］
本発明の発振器は、本発明の振動片と、
前記振動片と電気的に接続されている回路と、
を備えていることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する発振器を提供することができる。
【００１３】
［適用例１０］
本発明の電子機器は、本発明の振動片を備えていることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する電子機器を提供することができる。
［適用例１１］
本発明の移動体は、本発明の振動片を備えていることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する移動体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る振動子の平面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１に示す振動子が有する振動片の断面図（図１中のＢ−Ｂ線断面図）である。
【図４】振動腕の屈曲振動時の熱伝導について説明するための図である。
【図５】Ｑ値とｆ／ｆｍとの関係を示すグラフである。
【図６】図１に示す振動子が有する振動片の平面図である。
【図７】図６中のＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】本発明の発振器の一例を示す断面図である。
【図９】本発明の振動片を備える電子機器（ノート型パーソナルコンピューター）を示す斜視図である。
【図１０】本発明の振動片を備える電子機器（携帯電話機）を示す斜視図である。
【図１１】本発明の振動片を備える電子機器（ディジタルスチルカメラ）を示す斜視図である。
【図１２】本発明の振動片を備える移動体（自動車）を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の振動片、振動子、発振器、電子機器および移動体を図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
１．振動子
まず、本発明の振動片を適用した振動子（本発明の振動子）について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る振動子の平面図、図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図、図３は、図１に示す振動子が有する振動片の断面図（図１中のＢ−Ｂ線断面図）である。また、図４は、振動腕の屈曲振動時の熱伝導について説明するための図、図５は、Ｑ値とｆ／ｆｍとの関係を示すグラフである。また、図６は、図１に示す振動子が有する振動片の平面図、図７は、図６中のＣ−Ｃ線断面図である。
【００１６】
なお、以下では、説明の便宜上、図１に示すように、互いに直交する３軸をＸ軸（電気軸）、Ｙ軸（機械軸）およびＺ軸（光学軸）とする。また、Ｘ軸に平行な方向（第２方向）を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向（第１方向）を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向（第３方向）を「Ｚ軸方向」という。また、各図において、これらの軸を図示した矢印の先端側を「＋（プラス）」、基端側を「−（マイナス）」という。
図１および図２に示す振動子１は、振動片２（本発明の振動片）と、振動片２を収納するパッケージ９とを有している。以下、振動片２およびパッケージ９について、順次詳細に説明する。
【００１７】
（振動片２）
図１、図２および図３に示すように、本実施形態の振動片２は、水晶基板３と、水晶基板３上に形成された第１駆動用電極８４および第２駆動用電極８５とを有している。なお、図１および図２では、説明の便宜上、第１駆動用電極８４および第２駆動用電極８５の図示を省略している。
【００１８】
水晶基板３は、Ｚカット水晶板で構成されている。これにより、振動片２は、優れた振動特性を発揮することができる。Ｚカット水晶板とは、水晶のＺ軸（光学軸）を厚さ方向とする水晶基板である。なお、水晶のＺ軸は、水晶基板３の厚さ方向と一致しているのが好ましいが、常温近傍における周波数温度変化を小さくする観点からは、厚さ方向に対して若干（例えば、１５°未満程度）傾けることになる。
【００１９】
図１に示すように、水晶基板３は、基部４と、基部４から延出する１対の振動腕５、６と、基部４から延出する支持部７とを有している。
基部４は、Ｘ軸およびＹ軸に平行な平面であるＸＹ平面に沿って広がり、Ｚ軸方向を厚さ方向とする板状をなしている。また、支持部７は、基部４から−Ｙ軸方向に延出する連結部７１と、連結部７１から＋Ｘ軸方向および−Ｘ軸方向に分岐して延出する連結腕７２、７３と、連結腕７２、７３の先端部から＋Ｙ軸方向に延出する保持腕７４、７５とを有している。ここで、保持腕７４、７５は、１対の振動腕５、６を挟んでＸ軸方向に沿って並んで配置されている。また、連結部７１および連結腕７２、７３は、基部４と保持腕７４、７５とを接続している「接続部」を構成している。
【００２０】
振動腕５、６は、Ｘ軸方向に並び、かつ、互いに平行となるように、それぞれ、基部４から＋Ｙ軸方向に延出している。これら振動腕５、６は、それぞれ、長手形状をなし、基部４側の基端が固定端となり、基端から＋Ｙ軸方向にある先端が自由端となる。また、振動腕５、６の先端部には、錘部としてのハンマーヘッド５９、６９が設けられている。なお、ハンマーヘッド５９、６９には、周波数調整用の金属層が設けられていてもよい。
【００２１】
図３に示すように、振動腕５は、ＸＹ平面で構成された互いに表裏の関係にある一対の主面５１、５２と、ＹＺ平面で構成され、一対の主面５１、５２を接続する一対の側面５３、５４とを有している。また、振動腕５は、主面５１に開口する有底の溝５５と、主面５２に開口する有底の溝５６とを有している。溝５５、５６は、それぞれ、Ｙ軸方向に延在している。このような振動腕５は、溝５５、５６が形成されている部分では、略Ｈ型の横断面形状をなしている。
【００２２】
溝５５、５６は、図３に示すように、横断面において、振動腕５の厚みを二等分する線分Ｌに対して対称的に形成されているのが好ましく、さらに振動腕５の断面重心が振動腕５の形状中心と一致するように形成されているのが好ましい。これにより、振動腕５の不要な振動（具体的には、面外方向成分を有する斜め振動や捩り振動）を抑制でき、振動腕５を効率的に水晶基板３の面内方向に振動させることができる。
【００２３】
振動腕５と同様に、振動腕６は、ＸＹ平面で構成された互いに表裏の関係にある一対の主面６１、６２と、ＹＺ平面で構成され、一対の主面６１、６２を接続する一対の側面６３、６４とを有している。また、振動腕６は、主面６１に開口する有底の溝６５と、主面６２に開口する有底の溝６６とを有している。溝６５、６６は、それぞれ、Ｙ軸方向に延在している。このような振動腕６は、溝６５、６６が形成されている部分では、略Ｈ型の横断面形状をなしている。
【００２４】
溝６５、６６は、図３に示すように、横断面において、振動腕６の厚みを二等分する線分Ｌに対して対称的に形成されているのが好ましく、更に振動腕５の断面重心が振動腕５の形状中心と一致するように形成されているのが好ましい。これにより、振動腕６の不要な振動を抑制でき、振動腕６を効率的に水晶基板３の面内方向に振動させることができる。
【００２５】
振動腕５には、１対の第１駆動用電極８４と１対の第２駆動用電極８５とが形成されている。具体的には、一方の第１駆動用電極８４は、溝５５の内面に形成されており、他方の第１駆動用電極８４は、溝５６の内面に形成されている。また、一方の第２駆動用電極８５は、側面５３に形成されており、他方の第２駆動用電極８５は、側面５４に形成されている。なお図３は模式図であり、ウェットエッチングにより溝５５、５６、６５、６６を形成した場合では、水晶基板３など、基板の材料によってはエッチング速度の異方性により、例えば後述する図７に示すように図３の形状とは異なった略Ｈ型の横断面形状になる。
【００２６】
同様に、振動腕６にも、１対の第１駆動用電極８４と１対の第２駆動用電極８５とが形成されている。具体的には、一方の第１駆動用電極８４は、側面６３に形成されており、他方の第１駆動用電極８４は、側面６４に形成されている。また、一方の第２駆動用電極８５は、溝６５の内面に形成されており、他方の第２駆動用電極８５は、溝６６の内面に形成されている。
このような第１駆動用電極８４と第２駆動用電極８５との間に交番電圧を印加すると、振動腕５、６が互いに接近、離間を繰り返すように面内方向（ＸＹ平面方向）に所定の周波数で振動する。
【００２７】
第１駆動用電極８４および第２駆動用電極８５の構成材料としては、それぞれ、特に限定されないが、例えば、金（Ａｕ）、金合金、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銀（Ａｇ）、銀合金、クロム（Ｃｒ）、クロム合金、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の金属材料、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の導電材料により形成することができる。
以上、振動片２について簡単にその構成を説明した。上述したように、振動片２の各振動腕５、６に溝５５、５６、６５、６８を形成することによって、熱弾性損失の低減を図ることができ、優れた振動特性を発揮することができる。以下、この点について、詳述する。
【００２８】
振動腕５は、前述したように、第１駆動用電極８４と第２駆動用電極との間に交番電圧を印加することにより面内方向に屈曲振動する。図４に示すように、この屈曲振動の際、振動腕５の側面５３が収縮すると側面５４が伸張し、反対に、側面５３が伸張すると側面５４が収縮する。振動腕５がGough−Joule効果を発生しない（エネルギー弾性がエントロピー弾性に対して支配的な）場合、側面５３、５４のうち、収縮する面側の温度は上昇し、伸張する面側の温度は下降するため、側面５３と側面５４との間、つまり振動腕５の内部に温度差が発生する。このような温度差に起因して側面５３と側面５４との間に熱伝導が生じると、振動エネルギーの損失が発生し、これにより振動片２のＱ値が低下する。このようなＱ値の低下を熱弾性効果とも言い、熱弾性効果によるエネルギーの損失を熱弾性損失とも言う。
【００２９】
振動片２のような構成の屈曲振動モードで振動する振動片において、振動腕５の屈曲振動周波数（機械的屈曲振動周波数）ｆが変化したとき、振動腕５の屈曲振動周波数が熱緩和周波数ｆｍと一致するときにＱ値が最小となる。この熱緩和周波数ｆｍは、ｆｍ＝１／（２πτ）で求めることができる（ただし、式中πは円周率であり、ｅをネイピア数とすれば、τは温度差が熱伝導によりｅ−1倍になるのに要する緩和時間である）。
また、平板構造の熱緩和周波数をｆｍ０とすれば、ｆｍ０は下式で求めることができる。
ｆｍ０＝πｋ／（２ρＣｐａ２）‥‥（１）
【００３０】
なお、πは円周率、ｋは振動腕５の振動方向の熱伝導率、ρは振動腕５の質量密度、Ｃｐは振動腕５の熱容量、ａは振動腕５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５の材料そのもの（すなわち水晶）の定数を入力した場合、求まる熱緩和周波数ｆｍ０は、振動腕５に溝５５、５６を設けていない場合の値となる。
【００３１】
図４に示すように、振動腕５では、側面５３、５４の間に位置するように溝５５、５６が形成されている。そのため、振動腕５の屈曲振動時に生じる側面５３、５４の温度差を熱伝導により温度平衡させるための熱移動経路が溝５５と溝５６との間（溝５５、５６の底部）を迂回するように形成され、熱移動経路が側面５３、５４間の直線距離（最短距離）よりも長くなる。そのため、振動腕５に溝５５、５６を設けていない場合と比較して緩和時間τが長くなり、熱緩和周波数ｆｍが低くなる。
【００３２】
図５は、屈曲振動モードの振動片のＱ値のｆ／ｆｍ依存性を表すグラフである。同図において、点線で示されている曲線Ｆ１は、振動片２のように振動腕に溝が形成されている場合（振動腕の横断面形状がＨ型の場合）を示し、実線で示されている曲線Ｆ２は、振動腕に溝が形成されていない場合（振動腕の横断面形状が矩形の場合）を示している。
図５に示すように、曲線Ｆ１、Ｆ２の形状は変わらないが、前述のような熱緩和周波数ｆｍの低下に伴って、曲線Ｆ１が曲線Ｆ２に対して周波数低下方向へシフトする。したがって、振動片２のように振動腕に溝が形成されている場合の熱緩和周波数をｆｍ１とすれば、ｆ＞√（ｆｍ０×ｆｍ１）の関係を満たせば、常に、振動腕に溝が形成されている振動片のＱ値が振動腕に溝が形成されていない振動片のＱ値に対して高くなる。
更に、ｆ／ｆｍ０＞１の関係に限定すれば、より高いＱ値を得る事ができる。
【００３３】
なお、図５において、ｆ／ｆｍ＜１の領域を等温的領域とも言い、この等温的領域ではｆ／ｆｍが小さくなるにつれてＱ値が高くなる。これは、振動腕の機械的周波数が低くなる（振動腕の振動が遅くなる）につれて前述のような振動腕内の温度差が生じ難くなるためである。従って、ｆ／ｆｍを０に限りなく近づけた際の極限では、等温準静操作となって、熱弾性損失は限りなく零に接近する。一方、ｆ／ｆｍ＞１の領域を断熱的領域とも言い、この断熱的領域ではｆ／ｆｍが大きくなるにつれてＱ値が高くなる。これは、振動腕の機械的周波数が高くなるにつれて、各側面の温度上昇・温度低下の切り替わりが高速となり、前述のような熱伝導が生じる時間がなくなるためである。従って、ｆ／ｆｍを限りなく大きくした際の極限では、断熱操作となって、熱弾性損失は限りなく零に接近する。このことから、ｆ／ｆｍ＞１の関係を満たすとは、ｆ／ｆｍが断熱的領域にあるとも言い換えることができる。
以上、熱弾性損失について説明した。
【００３４】
本実施形態では、前述したように、振動腕５、６がハンマーヘッド５９、６９を有している。このハンマーヘッド５９、６９は、振動腕５、６のハンマーヘッド５９、６９と基部４との間の部分である腕部５０、６０よりも幅が大きい。
また、本実施形態では、振動腕５、６の最小幅Ｗ２（腕部５０、６０の幅）は、水晶基板３の厚さＴよりも小さい。これにより、厚さ方向（Ｚ軸方向）に衝撃が加わった際に、振動腕５、６の耐衝撃性を高めることができる。また、溝５５、５６、６５、６６を深くして、励振効率を高めることもできる。具体的には、厚さ方向への小型化（薄型化）の観点を加えて、Ｔ／Ｗ２が、１．５以上２．４以下の範囲内にあることが好ましく、１．８以上２．２以下の範囲内にあることがより好ましく、１．９以上２．０以下の範囲内にあることがさらに好ましい。
【００３５】
このような振動腕５、６が延出している基部４は、前述したように、連結部７１および連結腕７２、７３を介して保持腕７４、７５が接続されており、図１および図２に示すように、この保持腕７４、７５がパッケージ９に固定される。なお、本実施形態では、保持腕７４、７５のそれぞれを１箇所でパッケージ９に対して固定しているが、保持腕７４、７５のそれぞれを２箇所以上でパッケージ９に対して固定してもよい。
【００３６】
このような振動片２では、外部から衝撃（特にＸ軸方向の衝撃）を受けた際、その衝撃が連結部７１、連結腕７２、７３および保持腕７４、７５を介して基部４に伝わり、振動腕５、６が屈曲すると、振動腕５、６の根元部分に応力が集中する。かかる応力が大きすぎると、振動腕５、６の損傷を招いてしまう。
そこで、振動片２は、かかる応力を低減するように各部の寸法が設定されている。以下、図６および図７に基づいて、この点を詳述する。
【００３７】
保持腕７４、７５には、対象物であるパッケージ９に取り付けられる固定部７４１、７４２が設けられている。
そして、保持腕７４、７５の固定部７４１、７５１よりも接続部（連結部７１および連結腕７２、７３）側の部分における最小幅をＷ１とし、振動腕５、６の最小幅をＷ２としたとき、Ｗ１＜Ｗ２の関係を満たす。
【００３８】
このようなＷ１＜Ｗ２の関係を満たすことにより、保持腕７４、７５が振動腕５、６よりも柔軟となるため、外部から衝撃が加わった際に、その衝撃を保持腕７４、７５で緩和し、衝撃を振動腕５、６に伝わり難くして、振動腕５、６の根元に応力が集中するのを低減することができる。その結果、振動腕５、６の損傷を低減することができる。これにより、振動片２が優れた耐衝撃性を発揮することができる。即ち、振動腕５や振動腕６が大きく損傷してしまった場合、屈曲振動の際に、損傷した部分に発生する歪みに基づく温度上昇（あるいは温度低下）が局所的に発生し、それが原因となって熱流が増大して熱弾性損失が大きくなる。従って、Ｑ値が劣化すると共にＣＩ値が大きくなり、振動片２を発振器に搭載して使用する場合には、発振余裕度が足りずに発振が停止してしまう虞がある。これに対して、保持腕７４、７５が損傷を受けた場合には、電気的な接続が確保されている限り、発振停止となる虞はない。
【００３９】
また、Ｗ１およびＷ２は、前述した関係を満たしていればよいが、Ｗ１／Ｗ２が、０．５以上０．９以下であることが好ましく、０．６以上０．８以下であることがより好ましく、０．７以上０．８以下であることがさらに好ましい。これにより、保持腕７４、７５の機械的強度と前述したような衝撃緩和効果とのバランスを優れたものとすることができる。
【００４０】
ここで、振動片２に対して外部から衝撃が加わったとき、固定部７４１、７５１を起点として屈曲するように保持腕７４、７５が変形することとなる。このように変形する部分が仮に屈曲または湾曲したり幅が異なったりする部分を有していると、その部分に応力が集中し、保持腕７４、７５が損傷するおそれがある。そこで、本実施形態では、保持腕７４、７５は、幅が一定であり、かつ、一方向（具体的にはＹ軸方向）に沿って延在している。したがって、保持腕７４、７５の固定部７４１、７５１よりも接続部（連結部７１および連結腕７２、７３）側の部分においても、幅が一定であり、かつ、一方向に沿って延在している。これにより、衝撃を受けた際に、前述したように保持腕７４、７５の一部に応力が集中するのを低減することができる。
なお、固定部７４１、７５１およびそれよりも先端側の部分については、屈曲または湾曲したり幅が異なったりする部分を有していてもよい。
【００４１】
また、本実施形態では、連結部７１および連結腕７２、７３の最小幅をＷ３としたとき、Ｗ１＜Ｗ３の関係を満たす。これにより、連結部７１および連結腕７２、７３の剛性が高められるため、外部から衝撃が加わった際に、連結部７１および連結腕７２、７３に応力が集中して連結部７１および連結腕７２、７３が損傷するのを低減することができる。
このような観点から、Ｗ１およびＷ３は、Ｗ１／Ｗ３が、０．５以上０．９以下であることが好ましく、０．６以上０．８以下であることがより好ましく、０．７以上０．８以下であることがさらに好ましい。
【００４２】
また、水晶基板３の厚さＴと保持腕７４、７５の最小幅Ｗ１との関係について、Ｔ／Ｗ１が、２．０以上３．０以下の範囲内にあることが好ましく、２．２以上２．８以下の範囲内にあることがより好ましく、２．４以上２．７以下の範囲内にあることがさらに好ましい。これにより、保持腕７４、７５全体の必要な機械的強度を確保しつつ、前述したような保持腕７４、７５の衝撃を緩和する効果を優れたものとすることができる。
また、水晶基板３の厚さＴと連結部７１および連結腕７２、７３の最小幅Ｗ３との関係について、Ｔ／Ｗ３が、１．０以上２．０以下の範囲内にあることが好ましい。これにより、連結部７１および連結腕７２、７３全体の必要な機械的強度を確保しつつ、基部４からの振動漏れを低減することができる。
【００４３】
また、基部４、振動腕５、６、保持腕７４、７５および接続部（連結部７１および連結腕７２、７３）の各部間は、角部を無くすようにテーパーが形成されているため、これらの部分間に応力が集中するのも低減することができる。
また、基部４、振動腕５、６、保持腕７４、７５および接続部（連結部７１および連結腕７２、７３）のそれぞれの厚さ、すなわち、水晶基板３の厚さＴは、１１０μｍ以上であることが好ましく、１１４μｍ以上１２０μｍ以下であることがより好ましい。これにより、振動片２の薄型化を維持しつつ、厚さ方向（Ｚ軸方向）に衝撃が加わった際に、各部の耐衝撃性を高めることができる。なお、本実施形態では、水晶基板３の厚さが一定であり、基部４、振動腕５、６、保持腕７４、７５および接続部（連結部７１および連結腕７２、７３）の厚さは、互いに等しいが、これらの厚さは、必要に応じて、互いに異なっていてもよい。
【００４４】
また、前述したように、接続部（連結部７１および連結腕７２、７３）は、基部４の振動腕５、６側とは反対側の端部に接続され、保持腕７４、７５は、接続部から振動腕５、６側へＹ軸方向に沿って延出している。そして、基部４、振動腕５、６、保持腕７４、７５および接続部を含んで一体で形成されている構造体のＹ軸方向に沿った長さ、すなわち、水晶基板３または振動片２のＹ軸方向に沿った長さをＬ１とし、固定部７４１、７５１と水晶基板３の重心Ｇとの間のＹ軸方向に沿った距離をＬ２としたとき、Ｌ２≦０．１５×Ｌ１の関係を満たす。これにより、固定部７４１、７５１が水晶基板３または振動片２の重心Ｇに対して近いため、振動片２をパッケージ９に対して固定部７４１、７５１で固定する際に、振動片２の姿勢を制御しやすくなる。また、このような観点から、より好ましくは、Ｌ２≦０．０５×Ｌ１の関係を満たすことが好ましい。
特に、固定部７４１、７５１は、水晶基板３または振動片２の重心Ｇに対して接続部（連結部７１および連結腕７２、７３）側とは反対側に位置している。これにより、振動片２をパッケージ９に対して固定部７４１、７５１で固定する際に、振動片２をその重心Ｇ付近で保持しやすくなり、その結果、振動片２の姿勢をより制御しやすくなる。
【００４５】
（パッケージ）
パッケージ９は、上面に開放する凹部９１１を有する箱状のベース９１と、凹部９１１の開口を塞ぐようにベース９１に接合されている板状のリッド９２とを有している。このようなパッケージ９は、凹部９１１がリッド９２にて塞がれることにより形成された収納空間を有しており、この収納空間に振動片２が気密的に収納されている。振動片２は、保持腕７４、７５の先端部（固定部７４１、７５１）にて、例えば、エポキシ系、アクリル系の樹脂に導電性フィラーを混合した導電性接着剤１１を介して凹部９１１の底面に固定されている。
なお、収納空間内は、減圧（好ましくは真空）状態となっていてもよいし、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されていてもよい。これにより、振動片２の振動特性が向上する。
【００４６】
ベース９１の構成材料としては、特に限定されないが、酸化アルミニウム等の各種セラミックスを用いることができる。また、リッド９２の構成材料としては、特に限定されないが、ベース９１の構成材料と線膨張係数が近似する部材であると良い。例えば、ベース９１の構成材料を前述のようなセラミックスとした場合には、コバール等の合金とするのが好ましい。なお、ベース９１とリッド９２の接合は、特に限定されず、例えば、接着剤を介して接合してもよいし、シーム溶接等により接合してもよい。
【００４７】
また、ベース９１の凹部９１１の底面には、接続端子９５１、９６１が形成されている。図示しないが、振動片２の第１駆動用電極８４は、保持腕７４の先端部（固定部７４１）まで引き出されており、当該部分にて、導電性接着剤１１（固定部材）を介して接続端子９５１と電気的に接続されている。同様に、図示しないが、振動片２の第２駆動用電極８５は、保持腕７５の先端部（固定部７５１）まで引き出されており、当該部分にて、導電性接着剤１１（固定部材）を介して接続端子９６１と電気的に接続されている。
【００４８】
導電性接着剤１１のヤング率は、０．０５ＧＰａ以上６．０ＧＰａ以下の範囲内にあることが好ましく、０．０５ＧＰａ以上３．０ＧＰａ以下の範囲内にあることがより好ましい。これにより、外部から衝撃が加わった際に、その衝撃を導電性接着剤１１で減衰させることができる。その結果、振動片２の耐衝撃性を高めることができる。
このような導電性接着剤１１としては、特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の樹脂材料中に金属粒子等の導電性フィラーを分散させた接着剤を用いることができる。
【００４９】
また、接続端子９５１は、ベース９１を貫通する貫通電極９５２を介してベース９１の底面に形成された外部端子９５３に電気的に接続されており、接続端子９６１は、ベース９１を貫通する貫通電極９６２を介してベース９１の底面に形成された外部端子９６３に電気的に接続されている。
接続端子９５１、９６１、貫通電極９５２、９６２および外部端子９５３、９６３の構成としては、それぞれ、導電性を有していれば、特に限定されないが、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）などのメタライズ層（下地層）に、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）などの各被膜を積層した金属被膜で構成することができる。
以上説明したような振動子１によれば、耐衝撃性に優れる振動片２を備えているため、優れた信頼性を発揮することができる。
【００５０】
２．発振器
次いで、本発明の振動片を適用した発振器（本発明の発振器）について説明する。
図８は、本発明の発振器の一例を示す断面図である。
図８に示す発振器１０は、振動子１と、振動片２を駆動するためのＩＣチップ（チップ部品）８０とを有している。以下、発振器１０について、前述した振動子との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００５１】
パッケージ９は、凹部９１１を有する箱状のベース９１と、凹部９１１の開口を塞ぐ板状のリッド９２とを有している。
ベース９１の凹部９１１は、ベース９１の上面に開口する第１凹部９１１ａと、第１凹部９１１ａの底面の中央部に開放する第２凹部９１１ｂと、第２凹部９１１ｂの底面の中央部に開口する第３凹部９１１ｃとを有している。
【００５２】
第１凹部９１１ａの底面には、接続端子９５、９６が形成されている。また、第３凹部９１１ｃの底面には、ＩＣチップ８０が配置されている。ＩＣチップ８０は、振動片２の駆動を制御するための駆動回路（発振回路）を有している。ＩＣチップ８０によって振動片２を駆動すると、所定の周波数の信号を取り出すことができる。
また、第２凹部９１１ｂの底面には、ワイヤーを介してＩＣチップ８０と電気的に接続された複数の内部端子９３が形成されている。これら複数の内部端子９３には、ベース９１に形成された図示しないビアを介してパッケージ９の底面に形成された外部端子（実装端子）９４に電気的に接続された端子と、図示しないビアやワイヤーを介して接続端子９５に電気的に接続された端子と、図示しないビアやワイヤーを介して接続端子９６に電気的に接続された端子とが含まれている。
【００５３】
なお、図８に示す構成では、ＩＣチップ８０が収納空間内に配置されているが、ＩＣチップ８０の配置は、特に限定されず、例えば、パッケージ９の外側（ベースの底面）に配置されていてもよい。
このような発振器１０によれば、前述したような耐衝撃性に優れる振動片２を備えるため、信頼性に優れる。
【００５４】
３．電子機器
次いで、本発明の振動片を適用した電子機器（本発明の電子機器）について、図９〜図１１に基づき、詳細に説明する。
図９は、本発明の振動片を備える電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。この図において、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１００を備えた表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター１１００には、フィルター、共振器、基準クロック等として機能する振動子１が内蔵されている。
【００５５】
図１０は、本発明の振動片を備える電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。この図において、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１００が配置されている。このような携帯電話機１２００には、フィルター、共振器等として機能する振動子１が内蔵されている。
【００５６】
図１１は、本発明の振動片を備える電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。
【００５７】
ディジタルスチルカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部は、被写体を電子画像として表示するファインダとして機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。
【００５８】
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。また、このディジタルスチルカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニター１４３０が、データ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピューター１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。このようなディジタルスチルカメラ１３００には、フィルター、共振器等として機能する振動子１が内蔵されている。
以上説明したような電子機器によれば、前述したような耐衝撃性に優れる振動片２を備えているため、優れた信頼性を有する。
【００５９】
なお、本発明の振動片を備える電子機器は、図９のパーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、図１０の携帯電話機、図１１のディジタルスチルカメラ、図１９の移動体の他にも、例えば、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター等に適用することができる。
【００６０】
４．移動体
図１２は、本発明の振動片を備える移動体（自動車）を示す斜視図である。この図において、移動体１５００は、車体１５０１と、４つの車輪１５０２とを有しており、車体１５０１に設けられた図示しない動力源（エンジン）によって車輪１５０２を回転させるように構成されている。このような移動体１５００には、振動片２が搭載されている。振動片２は、キーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム、等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。
このような移動体によれば、前述したような耐衝撃性に優れる振動片２を備えているため、優れた信頼性を有する。
【００６１】
以上、本発明の振動片、振動子、発振器、電子機器および移動体について図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
また、振動片としては、例えば、ジャイロセンサーのようなものにも適用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１‥‥振動子  ２‥‥振動片  ３‥‥水晶基板  ４‥‥基部  ５‥‥振動腕  ６‥‥振動腕  ７‥‥支持部  ９‥‥パッケージ  １０‥‥発振器  １１‥‥導電性接着剤  ５０‥‥腕部  ５１‥‥主面  ５２‥‥主面  ５３‥‥側面  ５４‥‥側面  ５５‥‥溝  ５６‥‥溝  ５９‥‥ハンマーヘッド  ６０‥‥腕部  ６１‥‥主面  ６２‥‥主面  ６３‥‥側面  ６４‥‥側面  ６５‥‥溝  ６６‥‥溝  ６９‥‥ハンマーヘッド  ７１‥‥連結部  ７２‥‥連結腕  ７３‥‥連結腕  ７４‥‥保持腕  ７５‥‥保持腕  ８０‥‥ＩＣチップ  ８４‥‥駆動用電極  ８５‥‥駆動用電極  ９１‥‥ベース  ９２‥‥リッド  ９３‥‥内部端子  ９４‥‥外部端子  ９５‥‥接続端子  ９６‥‥接続端子  １００‥‥表示部  ７４１‥‥固定部  ７５１‥‥固定部  ９１１‥‥凹部  ９１１ａ‥‥凹部  ９１１ｂ‥‥凹部  ９１１ｃ‥‥凹部  ９５１‥‥接続端子  ９５２‥‥貫通電極  ９５３‥‥外部端子  ９６１‥‥接続端子  ９６２‥‥貫通電極  ９６３‥‥外部端子  １１００‥‥パーソナルコンピューター  １１０２‥‥キーボード  １１０４‥‥本体部  １１０６‥‥表示ユニット  １２００‥‥携帯電話機  １２０２‥‥操作ボタン  １２０４‥‥受話口  １２０６‥‥送話口  １３００‥‥ディジタルスチルカメラ  １３０２‥‥ケース  １３０４‥‥受光ユニット  １３０６‥‥シャッターボタン  １３０８‥‥メモリー  １３１２‥‥ビデオ信号出力端子  １３１４‥‥入出力端子  １４３０‥‥テレビモニター  １４４０‥‥パーソナルコンピューター  １５００‥‥移動体  １５０１‥‥車体  １５０２‥‥車輪  Ｇ‥‥重心  Ｌ‥‥線分  Ｗ１‥‥最小幅  Ｗ２‥‥最小幅  Ｗ３‥‥最小幅
【図１】
2015097361.tif 000003
【図２】
2015097361.tif 000004
【図３】
2015097361.tif 000005
【図４】
2015097361.tif 000006
【図５】
2015097361.tif 000007
【図６】
2015097361.tif 000008
【図７】
2015097361.tif 000009
【図８】
2015097361.tif 000010
【図９】
2015097361.tif 000011
【図１０】
2015097361.tif 000012
【図１１】
2015097361.tif 000013
【図１２】
2015097361.tif 000014