(57)【要約】【課題】振動漏れを低減することのできる振動素子、この振動素子を備える振動子、発振器、電子機器および移動体を提供すること。【解決手段】振動素子２は、互いに直交する２つの方向を第１の方向および第２の方向としたとき、基部４と、基部４と一体に設けられ、基部４の一方の端部から第１の方向に延出している第１の振動腕５と、基部４と一体に設けられ、第１の振動腕５と第２の方向に並び、基部４の一方の端部から第１の方向に延出している第２の振動腕６と、基部４と一体に設けられ、基部４の一方の端部から第１の方向に延出し、第１の振動腕５と第２の振動腕６との間に位置している保持腕７とを含み、平面視にて、保持腕７の一方の主面であって振動素子２の重心Ｇと基部４の一方の端部との間には、第１の方向の長さが第２の方向の長さよりも長い固定部Ｒが設けられており、固定部Ｒにて固定部材を介して対象物に固定される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交する２つの方向を第１の方向および第２の方向としたとき、
基部と、
前記基部と一体に設けられ、前記基部の一方の端部から前記第１の方向に延出している第１の振動腕と、
前記基部と一体に設けられ、前記第１の振動腕と前記第２の方向に並び、前記基部の前記一方の端部から前記第１の方向に延出している第２の振動腕と、
前記基部と一体に設けられ、前記基部の前記一方の端部から前記第１の方向に延出し、前記第１の振動腕と前記第２の振動腕との間に位置している保持腕と、
を含む振動素子であって、
平面視にて、前記保持腕の一方の主面であって前記振動素子の重心と前記基部の前記一方の端部との間には、前記第１の方向の長さが前記第２の方向の長さよりも長い固定部が設けられており、前記固定部にて固定部材を介して対象物に固定されることを特徴とする振動素子。
【請求項２】
請求項１において、
前記保持腕は、前記重心を跨いで設けられている振動素子。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記固定部は、前記第１の方向の長さが、前記第２の方向の長さの２倍以上である振動素子。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記固定部の第１の方向の中心は、
前記重心と前記基部の前記一方の端部との距離をＬ１０としたとき、
前記基部の前記一方の端部から、前記第１の方向に０．１５×Ｌ１０以上０．３０×Ｌ１０以下の範囲に位置している振動素子。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記固定部の前記第１の方向の先端が、前記重心よりも前記基部の前記一方の端部側に位置している振動素子。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、
前記固定部は、
第１の固定部と、
前記第１の固定部とは離間して設けられ、前記第１の固定部よりも前記基部の前記一方の端部側に位置している第２の固定部と、
を含む振動素子。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項において、
前記第１の固定部と前記第２の固定部との間の距離は、２０μｍ以上である振動素子。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の振動素子と、
前記振動素子が搭載されているパッケージと、
を含む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項に記載の振動素子と、
発振回路と、
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項に記載の振動素子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項に記載の振動素子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、振動素子、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】
従来から、水晶を用いた振動素子が知られている。このような振動素子は、周波数温度特性が優れていることから、種々の電子機器の基準周波数源や発信源などとして広く用いられている。
特許文献１に記載の振動素子は、基部と、基部から並んで延出する１対の振動腕とを有しており、基部に設けられた２つの固定部にて導電性接着材を介してパッケージに固定されている。しかしながら、このような構成では、振動腕の振動が伝わり易い位置に２つの固定部が配置されているため、振動漏れの大きい振動素子となってしまう。
【０００３】
また、特許文献２に記載の振動素子は、基部と、基部から並んで延出する１対の振動腕と、基部から１対の振動腕の間に延出する保持腕とを有しており、保持腕に設けられた２つの固定部にて導電性接着材を介してパッケージに固定されている。しかしながら、このような構成では、２つの固定部の保持腕での位置や、２つの固定部の位置関係によっては、振動漏れが大きくなってしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１９１５９号公報
【特許文献２】特開２００２−１４１７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
振動漏れを低減することのできる振動素子、並びに、この振動素子を備える振動子、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】
【０００６】
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］
本発明の振動素子は、互いに直交する２つの方向を第１の方向および第２の方向としたとき、
基部と、
前記基部と一体に設けられ、前記基部の一方の端部から前記第１の方向に延出している第１の振動腕と、
前記基部と一体に設けられ、前記第１の振動腕と前記第２の方向に並び、前記基部の前記一方の端部から前記第１の方向に延出している第２の振動腕と、
前記基部と一体に設けられ、前記基部の前記一方の端部から前記第１の方向に延出し、前記第１の振動腕と前記第２の振動腕との間に位置している保持腕と、
を含む振動素子であって、
平面視にて、前記保持腕の一方の主面であって前記振動素子の重心と前記基部の前記一方の端部との間には、前記第１の方向の長さが前記第２の方向の長さよりも長い固定部が設けられており、前記固定部にて固定部材を介して対象物に固定されることを特徴とする。
これにより、振動漏れを低減することのできる振動素子となる。
【０００７】
［適用例２］
本発明の振動素子では、前記保持腕は、前記重心を跨いで設けられていることが好ましい。
これにより、振動腕の振動の影響を低減することができ、振動漏れを低減することのできる振動素子となる。
【０００８】
［適用例３］
本発明の振動素子では、前記固定部は、前記第１の方向の長さが、前記第２の方向の長さの２倍以上であることが好ましい。
これにより、固定部が振動素子の長手方向に沿って長くなるので、振動素子をケースにバランスよく固定することができる。
【０００９】
［適用例４］
本発明の振動素子では、前記固定部の第１の方向の中心は、
前記重心と前記基部の前記一方の端部との距離をＬ１０としたとき、
前記基部の前記一方の端部から、前記第１の方向に０．１５×Ｌ１０以上０．３０×Ｌ１０以下の範囲に位置していることが好ましい。
この範囲は、振動腕の振動の影響を受けにくい場所であるため、このような位置を中心として固定部を配置することによって、振動漏れがより低減された振動素子となる。
【００１０】
［適用例５］
本発明の振動素子では、前記固定部の前記第１の方向の先端が、前記重心よりも前記基部の前記一方の端部側に位置していることが好ましい。
これにより、振動腕が屈曲変形したときに生じる振動の影響をさらに受けにくくすることができ、振動漏れをさらに低減することができる。
【００１１】
［適用例６］
本発明の振動素子では、前記固定部は、第１の固定部と、前記第１の固定部とは離間して設けられ、前記第１の固定部よりも前記基部の前記一方の端部側に位置している第２の固定部と、を含むことが好ましい。
これにより、対象物へ搭載した状態での固定部材同士の接触を低減することができる。
【００１２】
［適用例７］
本発明の振動素子では、前記第１の固定部と前記第２の固定部との間の距離は、２０μｍ以上であることが好ましい。
これにより、対象物へ搭載した状態での固定部材同士の接触をより低減することができる。
【００１３】
［適用例８］
本発明の振動子は、本発明の振動素子と、
前記振動素子が搭載されているパッケージと、を含むことを特徴とする。
これにより、高い信頼性を有する振動子が得られる。
［適用例９］
本発明の発振器は、本発明の振動素子と、
発振回路と、を備えていることを特徴とする。
これにより、高い信頼性を有する発振器が得られる。
【００１４】
［適用例１０］
本発明の電子機器は、本発明の振動素子を備えていることを特徴とする。
これにより、高い信頼性を有する電子機器が得られる。
［適用例１１］
本発明の移動体は、本発明の振動素子を備えていることを特徴とする。
これにより、高い信頼性を有する移動体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態にかか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素子の上面図である。
【図４】図３に示す振動素子の機能を説明するための平面図である。
【図５】図３中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】図３に示す振動素子の裏面図である。
【図７】図３に示す振動素子の他の例を示す上面図である。
【図８】屈曲振動時の熱伝導について説明する振動腕の断面図である。
【図９】Ｑ値とｆ／ｆｍの関係を示すグラフである。
【図１０】シミュレーションで用いた振動素子の一例と、振動素子の保持位置とＱＬｅａｋ値の関係を示す図である。
【図１１】本発明の第２実施形態にかかる振動子が有する振動素子の上面図である。
【図１２】本発明の第３実施形態にかかる振動子が有する振動素子の上面図である。
【図１３】本発明の第４実施形態にかかる振動子が有する振動素子の上面図である。
【図１４】シミュレーションで用いた振動素子の一例と、振動素子の保持位置とＱＬｅａｋ値の関係を示す図である。
【図１５】本発明の第５実施形態にかかる振動子が有する振動素子の上面図である。
【図１６】本発明の第６実施形態にかかる振動子が有する振動素子の上面図である。
【図１７】本発明の第７実施形態にかかる振動子が有する振動素子の上面図である。
【図１８】本発明の第８実施形態にかかる振動子が有する振動素子の上面図である。
【図１９】図１８に示す振動子の断面図である。
【図２０】本発明の発振器の好適な実施形態を示す断面図である。
【図２１】本発明の振動素子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。
【図２２】本発明の振動素子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。
【図２３】本発明の振動素子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。
【図２４】本発明の移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の振動素子、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、本発明の振動子について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態にかかる振動子の平面図である。図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図である。図３は、図１に示す振動子が有する振動素子の上面図である。図４は、図３に示す振動素子の機能を説明するための平面図である。図５は、図３中のＢ−Ｂ線断面図である。図６は、図３に示す振動素子の裏面図である。図７は、図３に示す振動素子の他の例を示す上面図であり、図８は、屈曲振動時の熱伝導について説明する振動腕の断面図である。図９は、Ｑ値とｆ／ｆｍの関係を示すグラフであり、図１０は、シミュレーションで用いた振動素子の一例と、振動素子の保持位置とＱＬｅａｋ値の関係を示す図である。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（水晶の電気軸）、Ｙ軸（水晶の機械軸）およびＺ軸（水晶の光学軸）とする。また、図２中の上側を「上（表）」とし、下側を「下（裏）」とする。また、図３中の上側を「先端」とし、下側を「基端」とする。また、以下では、Ｚ軸方向から見たときの平面視を単に「平面視」と言う。
図１に示すように、振動子１は、振動素子（本発明の振動素子）２と、振動素子２を収納するパッケージ９とを有している。
【００１７】
（パッケージ）
図１および図２に示すように、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の開口を塞いでベース９１に接合されている板状のリッド９２とを有している。パッケージ９は、凹部９１１がリッド９２で塞がれることで形成された収容空間Ｓを有し、この収容空間Ｓに振動素子２を気密的に収容している。収容空間Ｓ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。
【００１８】
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、メタライズ層を介して接合することができる。
【００１９】
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。そして、接続端子９５１上には第１導電性接着材（固定部材）１１が設けられ、接続端子９６１上には第２導電性接着材（固定部材）１２が設けられている。そして、これら第１、第２導電性接着材１１、１２を介して振動素子２がベース９１に固定されている。なお、第１、第２導電性接着材１１、１２としては、導電性および接着性を有していれば特に限定されず、例えば、エポキシ系、アクリル系、シリコン系、ビスマレイミド系、ポリエステル系、ポリウレタン系の樹脂に銀粒子等の導電性フィラーを混合した導電性接着材や、金バンプ、銀バンプ、銅バンプ等の金属バンプ等を用いることができる。
【００２０】
また、接続端子９５１は、ベース９１を貫通する貫通電極（図示せず）を介してベース９１の下面に設けられた外部端子９５３に電気的に接続され、同様に、接続端子９６１は、ベース９１を貫通する貫通電極（図示せず）を介してベース９１の下面に設けられた外部端子９６３に電気的に接続されている。接続端子９５１、９６１、外部端子９５３、９６３および前記貫通電極の構成としては、それぞれ、導電性を有していれば、特に限定されず、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｗ（タングステン）などの下地層に、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）などの被膜を積層した金属被膜で構成することができる。
【００２１】
（振動素子）
図３ないし図５に示すように、振動素子２は、水晶基板３と、水晶基板３上に形成された電極８と、を有している。なお、図３に、振動素子２の重心Ｇを図示する。
水晶基板３は、Ｚカット水晶板で構成されている。Ｚカット水晶板とは、Ｚ軸を厚さ方向とする水晶基板である。なお、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、厚さ方向に対して若干傾けてもよい。
【００２２】
すなわち、傾ける角度をθ度（−５度≦θ≦１５度）とした場合、前記水晶の電気軸としてのＸ軸、機械軸としてのＹ軸、光学軸としてのＺ軸からなる直交座標系の前記Ｘ軸を回転軸として、前記Ｚ軸を前記Ｙ軸の−Ｙ方向へ＋Ｚ側が回転するようにθ度傾けた軸をＺ’軸、前記Ｙ軸を前記Ｚ軸の＋Ｚ方向へ＋Ｙ側が回転するようにθ度傾けた軸をＹ’軸としたとき、Ｚ’軸に沿った方向を厚さとし、Ｘ軸とＹ’軸を含む面を主面とする水晶基板３となる。
【００２３】
なお、水晶基板３の厚さＤとしては、特に限定されないが、７０μｍ未満であるのが好ましい。このような数値範囲とすることにより、例えば、ウエットエッチングによって水晶基板３を形成（パターニング）する場合、振動腕５と基部４の境界部や後述する腕部５１とハンマーヘッド５９の境界部等に不要部（本来なら除去されるべき部分）が残存してしまうのを効果的に防止することができる。そのため、振動漏れを効果的に低減することのできる振動素子２とすることができる。違う観点から、厚さＤは、７０μｍ以上、３００μｍ以下程度であるのが好ましく、１００μｍ以上、１５０μｍ以下程度であるのがより好ましい。このような数値範囲とすることにより、後述する第１、第２駆動用電極８４、８５を振動腕５、６の側面に広く形成することができるため、ＣＩ値を低くすることができる。
【００２４】
図３に示すように、水晶基板３は、基部４と、基部４の先端（一方の端部）から＋Ｙ軸方向（第１方向）に延出する一対の振動腕（第１、第２の振動腕）５、６と、基部４の先端から＋Ｙ軸方向に延出する保持腕７とを有している。これら基部４、振動腕５、６および保持腕７は、水晶基板３から一体に形成されている。
基部４は、ＸＹ平面に広がりを有し、Ｚ軸方向に厚さを有する略板状をなしている。基部４は、振動腕５、６を支持・連結する部分（本体部４１）と、振動漏れを低減する縮幅部４２とを有している。
縮幅部４２は、本体部４１の基端側（振動腕５、６が延出している側とは反対側）に設けられている。また、縮幅部４２は、その幅（Ｘ軸方向に沿った長さ）が振動腕５、６から離れるに従い漸減する。このような縮幅部４２を有することにより、振動素子２の振動漏れを効果的に抑制することができる。
【００２５】
具体的に説明すると次のようになる。なお、説明を簡単にするために、振動素子２の形状は、Ｙ軸に平行な所定の軸に対して対称であるとする。
まず、図４（ａ）に示すように、縮幅部４２が設けられていない場合について説明する。後述するように、振動腕５、６が互いに離間するように屈曲変形した場合、振動腕５が接続されている付近の本体部４１では、矢印で示したように時計回りの回転運動に近い変位が発生し、振動腕６が接続されている付近の本体部４１では、矢印で示したように反時計回りの回転運動に近い変位が発生する（ただし、厳密には回転運動ということができるような運動ではないため、便宜的に「回転運動に近い」とする）。これらの変位のＸ軸方向成分は、互いに反対方向を向いているから、本体部４１のＸ軸方向中央部において相殺され、＋Ｙ軸方向の変位が残ることになる（ただし、厳密には、Ｚ軸方向の変位も残るが、ここでは省略する）。すなわち、本体部４１は、Ｘ軸方向中央部が＋Ｙ軸方向に変位するような屈曲変形をする。この＋Ｙ軸方向の変位を有する本体部４１のＸ軸方向中央部から＋Ｙ軸方向に延びている保持腕７に接着材を形成し、接着材を介してパッケージに固定すると、＋Ｙ軸方向変位に随伴する弾性エネルギーが接着材を介して外部に漏洩する。これが振動漏れという損失であり、Ｑ値の劣化の原因となり、結果としてＣＩ値の劣化となる。
【００２６】
これに対して、図４（ｂ）に示すように、縮幅部４２が設けられている場合では、縮幅部４２がアーチ状（曲線状）の輪郭を有しているため、上述した回転運動に近い変位は、縮幅部４２において互いにつっかえることになる。すなわち、縮幅部４２のＸ軸方向中央部においては、本体部４１のＸ軸方向中央部と同様にＸ軸方向の変位が相殺され、それと共に、Ｙ軸方向の変位が抑制されることになる。さらに、縮幅部４２の輪郭がアーチ状であるから、本体部４１で発生しようとする＋Ｙ軸方向の変位をも抑制することになる。この結果、縮幅部４２が設けられた場合の基部４のＸ軸方向中央部の＋Ｙ軸方向の変位は、縮幅部４２が設けられていない場合に比べて遥かに小さくなる。すなわち、振動漏れの小さい振動素子を得ることができる。
なお、本実施形態では、縮幅部４２の輪郭がアーチ状をしているが、上述のような作用を呈するものであればこれに限るものではない。例えば、輪郭が複数の直線によって、段差状に形成されている縮幅部、輪郭が複数の直線によって、略円弧状に形成されている縮幅部であってもよい。
【００２７】
振動腕５、６は、Ｘ軸方向（第２の方向）に並び、かつ、互いに平行となるように基部４の先端から＋Ｙ軸方向（第１の方向）に延出している。振動腕５、６は、それぞれ、長手形状をなしており、その基端が固定端となり、先端が自由端となっている。
また、振動腕５、６は、腕部５１、６１と、腕部５１、６１の先端に設けられたハンマーヘッド５９、６９とを有している。なお、振動腕５、６は、互いに同様の構成であるため、以下では、振動腕５について代表して説明し、振動腕６については、その説明を省略する。
【００２８】
図５に示すように、腕部５１は、ＸＹ平面で構成された一対の主面５１１、５１２と、ＹＺ平面で構成され、一対の主面５１１、５１２を接続する一対の側面５１３、５１４とを有している。また、腕部５１は、主面５１１に開放する有底の溝５２と、主面５１２に開放する有底の溝５３とを有している。各溝５２、５３は、Ｙ軸方向に延在し、先端がハンマーヘッド５９まで延び、基端が基部４まで延びている。このように、各溝５２、５３の先端がハンマーヘッド５９まで延びていると、各溝５２、５３の先端周辺での応力集中が緩和され、衝撃が加わった際に発生する折れや欠けのおそれが減少する。また、各溝５２、５３の基端が基部４まで延びていると、振動腕５と基部４の境界部周辺での応力集中が緩和される。そのため、例えば、衝撃が加わった際に発生する折れや欠けのおそれが減少する。
【００２９】
溝５２、５３の深さとしては、特に限定されないが、溝５２の深さをＤ１とし、溝５３の深さをＤ２（本実施形態では、Ｄ１＝Ｄ２）としたとき、６０％≦（Ｄ１＋Ｄ２）／Ｄ≦９５％なる関係を満足するのが好ましい。このような関係を満足することによって、熱移動経路が長くなるから、断熱的領域（後に詳述する）において、より効果的に、熱弾性損失の低減を図ることができる。
【００３０】
なお、溝５２、５３は、振動腕５の断面重心が振動腕５の断面形状の中心と一致するように、振動腕５の位置に対して溝５２、５３の位置をＸ軸方向に調整して形成されているのが好ましい。こうすることによって、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）を低減するので、振動漏れを低減することができる。また、この場合、余計な振動をも駆動してしまうことを低減することになるので、相対的に駆動領域が増大してＣＩ値を小さくすることができる。
【００３１】
また、主面５１１の溝５２のＸ軸方向両側に位置する土手部（振動腕の長手方向に直交する幅方向に沿って溝５２を挟んで並んでいる主面）５１１ａおよび主面５１２の溝５３のＸ軸方向両側に位置する土手部５１２ａの幅（Ｘ軸方向の長さ）をＷ３としたとき、０μｍ＜Ｗ３≦２０μｍなる関係を満足するのが好ましい。これにより、振動素子２のＣＩ値が十分に低くなる。上記数値範囲の中でも、５μｍ＜Ｗ３≦９μｍなる関係を満足するのがより好ましい。これにより、上記効果とともに、熱弾性損失を低減することができる。また、０μｍ＜Ｗ３≦５μｍなる関係を満足するのも好ましい。これにより、振動素子２のＣＩ値をより低くすることができる。
【００３２】
ハンマーヘッド５９は、平面視にて、Ｘ軸方向を長手とする略矩形となっている。ハンマーヘッド５９は、腕部５１よりも幅（Ｘ軸方向の長さ）が広く、腕部５１からＸ軸方向の両側へ突出している。ハンマーヘッド５９をこのような構成とすることで、振動腕５の全長Ｌを抑えつつ、ハンマーヘッド５９の質量を高めることができる。言い換えると、振動腕５の全長Ｌが一定の場合、ハンマーヘッド５９の質量効果を損なうことなく、腕部５１をなるべく長く確保することができる。そのため、所望の共振周波数（例えば３２．７６８ｋＨｚ）を得るために、振動腕５の幅を広くすることができる。その結果、後述する熱移動経路が長くなって熱弾性損失が減少し、Ｑ値が向上する。
【００３３】
また、ハンマーヘッド５９のＸ軸方向中心を振動腕５のＸ軸方向中心から多少ずらしてもよい。例えば、図７に示すように、ハンマーヘッド５９のＸ軸方向中心が、腕部５１のＸ軸方向中心に対して、保持腕７側にずれていてもよい。こうすることによって、振動腕５の捩れが低減されるので、基部４のＺ軸方向の振動が低減され、振動漏れをより抑制することができる。なお、ハンマーヘッド５９のＸ軸方向中心が、腕部５１のＸ軸方向中心に対して、保持腕７と反対側にずれていてもよい。
【００３４】
また、振動腕５の全長（Ｙ軸方向の長さ）をＬとし、ハンマーヘッド５９の長さ（Ｙ軸方向の長さ）をＨとしたとき、振動腕５は、１．２％＜Ｈ／Ｌ＜３０．０％なる関係を満足しているのが好ましく、４．６％＜Ｈ／Ｌ＜２２．３％なる関係を満足しているのがより好ましい。このような数値範囲を満足することにより、振動素子２のＣＩ値が低く抑えられるため、振動損失が少なく、優れた振動特性を有する振動素子２となる。ここで、本実施形態では、振動腕５の基端を、側面５１４が基部４と接続されている箇所と、側面５１３が基部４と接続されている箇所を結んだ線分の振動腕５の幅（Ｘ軸方向の長さ）中心に位置する箇所に設定している。また、ハンマーヘッド５９の基端を、腕部５１の先端部に設けられたテーパー部中にて、その幅が腕部５１の幅の１．５倍となっている箇所に設定している。
【００３５】
また、腕部５１の幅（Ｘ軸方向の長さ）をＷ１とし、ハンマーヘッド５９の幅（Ｘ軸方向の長さ）をＷ２としたとき、１．５≦Ｗ２／Ｗ１≦１０．０なる関係を満足するのが好ましく、１．６≦Ｗ２／Ｗ１≦７．０なる関係を満足しているのがより好ましい。このような数値範囲を満足することにより、ハンマーヘッド５９の幅を広く確保することができる。そのため、ハンマーヘッド５９の長さＨが上述のように比較的短くても、ハンマーヘッド５９による質量効果を十分に発揮することができる。
【００３６】
なお、Ｌ≦２ｍｍ、好ましくは、Ｌ≦１ｍｍとすることで、携帯型音楽機器やＩＣカードのようなものに搭載する発振器に使用する、小型な振動素子を得ることができる。また、Ｗ１≦１００μｍ、好ましくは、Ｗ１≦５０μｍとすることで、上記Ｌの範囲においても、低消費電力を実現する発振回路に使用する、低周波で共振する振動素子を得ることができる。また、断熱的領域であれば、本実施形態ように、水晶Ｚ板でＹ軸方向に振動腕５、６が延び、Ｘ方向に屈曲振動する場合、Ｗ１≧１２．８μｍであることが好ましく、水晶Ｚ板でＸ方向に振動腕５、６が延び、Ｙ方向に屈曲振動する場合、Ｗ１≧１４．４μｍであることが好ましく、水晶Ｘ板でＹ方向に振動腕５、６が延び、Ｚ方向に屈曲振動する場合、Ｗ１≧１５．９μｍであることが好ましい。こうすることによって、確実に断熱的領域にすることができるので、溝５２、５３、６２、６３の形成により熱弾性損失が減少してＱ値が向上し、それと共に溝５２、５３、６２、６３が形成されている領域で駆動することにより（電界効率が高く、駆動面積が稼げる）ＣＩ値が低くなる。
【００３７】
保持腕７は、振動腕５、６の間に位置し、基部４の先端から＋Ｙ軸方向に延出している。また、保持腕７の先端は、ハンマーヘッド５９、６９の基端よりも基部４側に位置している。特に、本実施形態では、保持腕７の先端が、平面視にて、重心Ｇよりも基部４側に位置している。また、保持腕７の幅（Ｘ軸方向の長さ）は、延出方向（Ｙ軸方向）に沿って、ほぼ一定となっている。
【００３８】
以上、水晶基板３の外形について説明した。図２、図３および図６に示すように、水晶基板３は、保持腕７の一方の主面（−Ｚ軸側の主面）であって、重心Ｇと保持腕７の基端との間に設けられた固定部Ｒを有している。そして、振動素子２は、固定部Ｒにて、導電性接着材１１、１２を介してベース９１（パッケージ９）に固定されている。これにより、振動素子２の振動漏れを低減することができる。特に、本実施形態では、固定部Ｒの先端（第２固定部Ｒ２の先端）が重心Ｇよりも基部４側に位置し、基端（第１固定部Ｒ１の基端）が保持腕７の基端よりも重心Ｇ側に位置しているため、上記効果をより顕著に発揮することができる。
【００３９】
固定部Ｒは、互いにＹ軸方向に離間した第１固定部Ｒ１および第２固定部Ｒ２を有しており、第１固定部Ｒ１が導電性接着材１１によって、第２固定部Ｒ２が導電性接着材１２によって、それぞれベース９１に固定されている。第１固定部Ｒ１と第２固定部Ｒ２とは、離間して配置されているため、これらに設けられる導電性接着材１１、１２同士の接触（ショート）を防止することができる。第１、第２固定部Ｒ１、Ｒ２の離間距離は、特に限定されないが、例えば、２０μｍ以上程度であるのが好ましく、５０μｍ以上程度であるのがより好ましい。これにより、導電性接着材１１、１２の接触をより効果的に防止することができる。
【００４０】
なお、第１、第２固定部Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ、円形をなしているが、これらの平面視形状は、これに限定されず、楕円形、長円形であってもよいし、三角形、四角形、五角形等の多角形等であってもよいし、異形であってもよい。また、第１、第２固定部Ｒ１、Ｒ２の直径としては、特に限定されないが、例えば、６０μｍ以上、１００μｍ以下程度とすることができる。これにより、導電性接着材１１、１２との接触面積を十分に確保することができ、振動素子２をベース９１に強固に固定することができる。
【００４１】
前述したように、振動素子２では、基部４の縮幅部４２によって、保持腕７に振動腕５、６の振動が伝達され難くなっている。そのため、保持腕７に第１、第２固定部Ｒ１、Ｒ２を設けることで、導電性接着材１１、１２を介した振動漏れを効果的に低減することができる。
また、第２固定部Ｒ２は、第１固定部Ｒ１よりも基部４の先端側に位置し、第１固定部Ｒ１とＹ軸方向に並んで設けられている。また、第１、第２固定部Ｒ１、Ｒ２は、その中心が、平面視にて、保持腕７の幅方向（Ｘ軸方向）の中心に位置し、Ｙ軸と平行な直線Ｌ１上に位置している。これにより、振動素子２をバランスよくベース９１に固定することができる。
【００４２】
このような固定部Ｒは、図３に示すように、Ｙ軸方向の長さ（第１固定部Ｒ１の最も基端に位置する部分と第２固定部Ｒ２の最も先端に位置する部分との離間距離）Ｌ５が、Ｘ軸方向での幅（長さ）Ｗ５よりも長くなっている。これにより、固定部Ｒが振動素子２の長手方向に沿って長くなるので、振動素子２をベース９１にバランスよく固定することができる。特に、長さＬ５は、幅Ｗ５の２倍以上であるのが好ましい。これにより、振動素子２をベース９１により安定的に固定することができる。
【００４３】
また、振動素子２の重心Ｇと保持腕７の基端（基部４の先端）とのＹ軸方向の平面視での長さ（距離）をＬ１０とした場合、固定部Ｒは平面視にて、固定部ＲのＹ軸方向の中心Ｏ５が、保持腕７の基端から先端に向かって０．１５×Ｌ１０〜０．３０×Ｌ１０の長さの範囲Ｏ１に位置しているのが好ましい。範囲Ｏ１は、振動腕５、６の振動の影響を受けにくい場所であるため、このような位置を中心として固定部Ｒを配置することによって、導電性接着材１１、１２を介した振動漏れを特に効果的に低減することができる。
【００４４】
電極８は、第１駆動用電極８４と、第２駆動用電極８５と、第１駆動用電極８４と接続されている第１接続電極８１と、第２駆動用電極８５と接続されている第２接続電極８２とを有している。
図５に示すように、振動腕５には、一対の第１駆動用電極８４と、一対の第２駆動用電極８５とが形成されている。第１駆動用電極８４の一方は、溝５２の側面に形成され、他方は、溝５３の側面に形成されている。また、第２駆動用電極８５の一方は、側面５１３に形成され、他方は、側面５１４に形成されている。同様に、振動腕６にも、一対の第１駆動用電極８４と、一対の第２駆動用電極８５とが形成されている。第１駆動用電極８４の一方は、側面６１３に形成され、他方は、側面６１４に形成されている。また、第２駆動用電極８５の一方は、溝６２の側面に形成され、他方は、溝６３の側面に形成されている。
【００４５】
また、図６に示すように、第１接続電極８１は、第１固定部Ｒ１に設けられており、図示しない配線を介して各第１駆動用電極８４に電気的に接続されている。また、第２接続電極８２は、第２固定部Ｒ２に設けられており、図示しない配線を介して各第２駆動用電極８５に電気的に接続されている。そのため、第１接続電極８１は、導電性接着材１１を介して接続端子９５１と電気的に接続され、第２接続電極８２は、導電性接着材１２を介して接続端子９６１と電気的に接続されている。第１、第２接続電極８１、８２間に交番電圧を印加すると、振動腕５、６が略面内で互いに接近と離間を交互に繰り返すように面内方向（Ｘ軸方向）に所定の周波数で振動する。すなわち、振動腕５、６は、いわゆるＸ逆相モードで振動する。
【００４６】
第１、第２駆動用電極８４、８５および第１、第２接続電極８１、８２の構成としては、特に限定されず、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、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル合金、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。
【００４７】
第１、第２駆動用電極８４、８５および第１、第２接続電極８１、８２の具体的な構成としては、例えば、７００Å以下のＣｒ層上に７００Å以下のＡｕ層を形成した構成とすることができる。特に、ＣｒやＡｕは熱弾性損失が大きいので、Ｃｒ層、Ａｕ層は、好ましくは２００Å以下とされる。絶縁破壊耐性を高くする場合には、Ｃｒ層、Ａｕ層は、好ましくは１０００Å以上とされる。さらに、また、Ｎｉは、水晶の熱膨張係数に近いので、Ｃｒ層に替えてＮｉ層を下地にすることで、電極に起因する熱応力を減少させ、長期信頼性（エージング特性）の良い振動素子を得ることができる。
【００４８】
以上、振動素子２について説明した。前述したように、振動素子２は、振動腕５、６に溝５２、５３、６２、６３を設けることによって、熱弾性損失の低減を図っている。以下、このことについて、振動腕５を例にして具体的に説明する。
振動腕５は、前述したように、第１、第２駆動用電極８４、８５間に交番電圧を印加することにより略面内方向に屈曲振動する。図８に示すように、この屈曲振動の際、腕部５１の側面５１３が収縮すると側面５１４が伸張し、反対に、側面５１３が伸張すると側面５１４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５１３、５１４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。そのため、側面５１３と側面５１４との間、つまり腕部５１の内部に温度差が発生する。この温度差から生じる熱伝導によって振動エネルギーの損失が発生し、これにより振動素子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。
【００４９】
振動素子２のような構成の屈曲振動モードで振動する振動素子において、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）。
【００５０】
また、平板構造（断面形状が矩形の構造）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）
なお、πは円周率、ｋは振動腕５の振動方向（Ｘ軸方向）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５２、５３を設けていない場合の値となる。
【００５１】
振動腕５では、側面５１３、５１４の間に位置するように溝５２、５３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５１３、５１４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５２、５３を迂回するように形成され、熱移動経路が側面５１３、５１４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５２、５３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。
【００５２】
図９は、屈曲振動モードの振動素子の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、振動素子２のように振動腕に溝が形成されている場合を示し、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を示している。同図に示すように、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、振動素子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、下記式（２）を満たすことにより、常に、振動腕に溝が形成されている振動素子のＱ値が振動腕に溝が形成されていない振動素子のＱ値に対して高くなる。
【００５３】
【数１】
2015005788.tif 000003
【００５４】
更に、ｆ／ｆｍ０＞１の関係に限定すれば、より高いＱ値を得ることができる。
なお、図９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。したがって、ｆ／ｆｍを０（零）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０（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・温度効果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。したがって、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０（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。
【００５５】
ここで、第１、第２駆動用電極８４、８５の構成材料（金属材料）は、振動腕５、６の構成材料である水晶と比較して熱伝導率が高いため、振動腕５では、第１駆動用電極８４を介する熱伝導が積極的に行われ、振動腕６では、第２駆動用電極８５を介する熱伝導が接触的に行われる。このような第１、第２駆動用電極８４、８５を介する熱伝導が積極的に行われると、緩和時間τが短くなってしまう。そこで、図５に示すように、振動腕５では溝５２、５３の底面にて第１駆動用電極８４を側面５１３側と側面５１４側とに分割し、振動腕６では溝６２、６３の底面にて第２駆動用電極８５を側面６１３側と側面６１４側とに分割し、上記のような熱伝導を低減している。その結果、緩和時間τが短くなるのを防ぎ、より高いＱ値を有する振動素子２が得られる。
【００５６】
次に、振動素子２の振動特性をシミュレーション結果に基づいて説明する。
図１０（ａ）は、本シミュレーションで用いた振動素子２ａの一例である。この図に示すように、本シミュレーションでは、全長（Ｙ軸方向の長さ）×幅（Ｘ軸方向の長さ）×厚さ（Ｚ軸方向の厚さ）が、８００μｍ×５５６μｍ×１３０μｍであり、溝５２、５３、６２、６３の深さがそれぞれ６０μｍの振動素子２ａを用いた。また、これらの重心Ｇと保持腕７の基端Ｘとの離間距離は３５６μｍである。
【００５７】
また、図１０（ａ）に示す振動素子２ａは、保持腕７ａの先端が、重心Ｇより基部４側に位置しており、保持腕７ａのＹ軸方向の長さが、２９０．４μｍである。また、固定部Ｒの中心Ｏ５が、重心Ｇと保持腕７ａの基端ＸとのＹ軸方向の範囲Ｏ１内に位置している。また、保持腕７ａの基端Ｘと第１固定部Ｒ１の中心部との距離（保持位置Ｓ５）が７６μｍであり、保持腕７ａの先端と第２固定部Ｒ２の中心部との離間距離Ａ５が、８４．４μｍである。また、第１、第２固定部Ｒ１、Ｒ２は、円形をなし、その直径が８０μｍである。
【００５８】
このような振動素子２ａを、第１、第２固定部Ｒ１、Ｒ２で、金バンプ（ヤング率７０．０[ＧＰａ]、ポアソン比０．４４、質量密度１９３００[ｋｇ/ｍ３]、直径８０μｍ、厚さ２０μｍ）により、対象物に固定した状態で、振動素子２の振動特性をシミュレーションして考察した。なお、対象物としては、パッケージ９と同等の物性を示すものを用いた。第１、第２固定部Ｒ１、Ｒ２と対象物との界面に到達した弾性波は、対象物へと透過したものに関してはそのまま漏洩して戻ってこないとし、この漏洩分のエネルギー損失を振動漏れとして、振動漏れのみを考慮したＱ値を計算した。
【００５９】
図１０（ｂ）に示すグラフＱ１が、振動素子２の振動特性をシミュレーションした結果である。図１０（ｂ）は、横軸に固定部Ｒの保持位置Ｓ５をとり、縦軸にＱＬｅａｋ値をとっている。なお、ＱＬｅａｋ値は、振動漏れのみを考慮したＱ値（すなわち、熱弾性損失等を考慮しないＱ値）の指標であり、この値が大きいほど振動特性が優れていることを示す。
また、図１０（ｂ）に示すグラフＱ１は、前述した図１０（ａ）に示す振動素子２ａに基づいたシミュレーション結果である。なお、グラフＱ１上のプロットｑ１が、振動素子２ａに相当している。
【００６０】
図１０（ｂ）に示すグラフＱ１は、保持腕７ａの先端と第２固定部Ｒ２との離間距離Ａ５を一定にしたまま、保持腕７ａのＹ軸方向の長さＬ６を変化させたときのシミュレーション結果である。すなわち、グラフＱ１は、振動素子２ａの離間距離Ａ５を一定にしたまま、長さＬ６を変化させることにより保持位置Ｓ５を変化させたときの、ＱＬｅａｋ値の変化を示している。
このグラフＱ１によれば、プロットｑ１のときにＱＬｅａｋ値が最も高く、これよりも保持位置Ｓ５が小さくなるほどＱＬｅａｋ値が急激に低下し、また、これよりも保持位置Ｓ５が高くなるほど、緩やかにＱＬｅａｋ値は低下している。
【００６１】
この結果から、図１０（ａ）に示す振動素子２ａ、すなわち、固定部ＲのＹ軸方向の中心Ｏ５が、重心Ｇと保持腕７ａの基端とのＹ軸方向の範囲Ｏ１に位置している振動素子２ａが、ＱＬｅａｋ値が最も高いといえる。このため、このような位置を中心として固定部Ｒを配置すれば、振動素子２ａの振動漏れを特に効果的に低減することができる。また、重心Ｇと保持腕７の基端Ｘとの間に固定部Ｒを設ければ、振動腕５、６が屈曲変形したときに生じる振動の影響をさらに受けにくくすることができる。
【００６２】
ちなみに、振動素子２ａを、前述した金バンプに代えて、ビスマレイミド系の導電性接着材（ヤング率３．４[ＧＰａ]、ポアソン比０．３３、質量密度４０７０[ｋｇ/ｍ３]、直径８０μｍ、厚さ２０μｍ）により対象物に固定した状態で、振動素子２の振動特性をシミュレーションしてもよい。この場合であっても、上記の金属バンプを用いた場合と同等の結果をえることができる。
【００６３】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の振動子の第２実施形態について説明する。
図１１は、本発明の第２実施形態にかかる振動子が有する振動素子の上面図である。
以下、第２実施形態の振動子について、前述した第１実施形態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。
本発明の第２実施形態にかかる振動子は、振動素子の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００６４】
図１１に示すように、振動素子２Ａの保持腕７Ａは、重心Ｇを跨いで設けられている。すなわち、保持腕７Ａは、前述した第１実施形態の保持腕７よりもＹ軸方向の長さが長くなっている。そして、保持腕７Ａの先端側に、固定部Ｒが設けられている。また、第２固定部Ｒ２は、Ｚ軸方向から見た平面視にて、重心Ｇと重なる位置に設けられている。なお、保持腕７Ａの先端と、固定部Ｒ（第１、第２固定部Ｒ１、Ｒ２）との位置関係は、前述した第１実施形態の保持腕７と固定部Ｒとの位置関係と同様である。
このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００６５】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の振動子の第３実施形態について説明する。
図１２は、本発明の第３実施形態にかかる振動子が有する振動素子の上面図である。
以下、第３実施形態の振動子について、前述した第１実施形態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。
本発明の第３実施形態にかかる振動子は、振動素子の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００６６】
図１２に示すように、振動素子２Ｂの保持腕７Ｂは、その先端が第１実施形態の保持腕７の先端よりも基部４側に位置している。すなわち、保持腕７Ｂは、第１実施形態の保持腕７よりもＹ軸方向の長さが短くなっている。そして、保持腕７Ｂの基端側に寄って、固定部Ｒが設けられている。なお、保持腕７Ｂの先端と、固定部Ｒ（第１、第２固定部Ｒ１、Ｒ２）との位置関係は、前述した第１実施形態の保持腕７と固定部Ｒとの位置関係と同様である。また、第１固定部Ｒ１は、Ｚ軸方向から見た平面視にて、その基端側が保持腕７Ｂの基端を越えて基部４に位置している。すなわち、第１固定部Ｒ１は、保持腕７Ｂと基部４の境界を跨いで設けられている。ここで、本実施形態では、保持腕７Ｂの基端、すなわち保持腕７Ｂと基部４の境界を、保持腕７Ｂの両側面が基部４と接続される箇所同士を結んだ線分とし、図１２中に鎖線Ｘで示している。
このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００６７】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の振動子の第４実施形態について説明する。
図１３は、本発明の第４実施形態にかかる振動子が有する振動素子の上面図であり、図１４は、シミュレーションで用いた振動素子の一例と、振動素子の保持位置とＱＬｅａｋ値の関係を示す図である。
【００６８】
以下、第４実施形態の振動子について、前述した第１実施形態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。
本発明の第４実施形態にかかる振動子は、振動素子の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００６９】
図１３に示すように、振動素子２Ｃの保持腕７Ｃは、重心Ｇを跨いで設けられ、基端が重心よりも−Ｙ軸側に位置し、先端が重心Ｇよりも＋Ｙ軸側位置している。すなわち、保持腕７Ｃは、前述した第１実施形態の保持腕７よりも全長（Ｙ軸方向の長さ）が長くなっている。そして、保持腕７Ｃの基端側に、固定部Ｒが設けられている。なお、保持腕７Ｃの基端と、固定部Ｒ（第１、第２固定部Ｒ１、Ｒ２）との位置関係は、前述した第１実施形態の保持腕７と固定部Ｒとの位置関係と同様である。
【００７０】
ここで、振動素子２Ｃは、第１実施形態の振動素子２と同様に、振動腕５、６が互いに接近と離間を交互に繰り返して屈曲振動するＸ逆相モードで振動するように構成されており、この振動モードの他に、振動腕５、６がＸ軸方向の同じ側に屈曲振動するＸ同相モード、振動腕５、６がＺ軸方向の同じ側に屈曲振動するＺ同相モード、振動腕５、６がＺ軸方向の反対側に屈曲振動するＺ逆相モード、振動腕５、６がＹ軸まわりに、同一方向に捩り振動する捩り同相モード、振動腕５、６がＹ軸まわりに、反対方向に捩り振動する捩り逆相モード等の不要振動モードがある。振動素子２ＣがＸ逆相モードで振動している場合、前述したように保持腕７Ｃは＋Ｙ軸方向と−Ｙ軸方向へ交互に振動することになる。しかし、振動素子２Ｃに形状非対称性が存在する場合や、不要モードとの結合がある場合には、保持腕７Ｃの先端部が不本意にＸ軸方向（面内方向）やＺ軸方向（面外方向）に振動してしまう。そのため、本実施形態のように、保持腕７Ｃの先端部を避けて、基端側に固定部Ｒを設けることにより、さらに振動漏れを低減することができる。
【００７１】
また、本実施形態では、第１実施形態と比較して、保持腕７Ｃの長さが長いため質量が増大し、その分、振動し難くなっている。また、保持腕７Ｃの先端部からより離れた場所（保持腕７Ｃの基端側）に固定部Ｒを設けることができる。これにより、固定部Ｒは、前述したような振動腕５、６の振動の影響をさらに受けにくくなるため、第１実施形態と比較して、振動漏れを特に効果的に低減することができる。
このような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００７２】
また、以上説明したような振動素子２の振動特性を、シミュレーション結果に基づいて以下に説明する。
図１４（ａ）は、本シミュレーションで用いた振動素子２ｂの一例である。この図に示すように、本シミュレーションでは、全長（Ｙ軸方向の長さ）×幅（Ｘ軸方向の長さ）×厚さ（Ｚ軸方向の厚さ）が、８００μｍ×５５６μｍ×１３０μｍであり、溝５２、５３、６２、６３の深さがそれぞれ６０μｍの振動素子２ｂを用いた。また、これらの重心Ｇと保持腕７ｂの基端Ｘとの離間距離は３５６μｍである。
【００７３】
また、図１４（ａ）に示す振動素子２ｂでは、保持腕７ｂが、重心Ｇを跨いで設けられている。また、その保持腕７ｂのＹ軸方向の長さは、４９０μｍである。また、固定部Ｒの中心Ｏ５が、重心Ｇと保持腕７ｂの基端ＸとのＹ軸方向の範囲Ｏ１内に位置している。また、保持腕７ｂの基端Ｘと第１固定部Ｒ１の中心部との距離（保持位置Ｓ５）が７６μｍであり、保持腕７ｂの先端と第２固定部Ｒ２との離間距離が、８４．４μｍである。また、第１、第２固定部Ｒ１、Ｒ２は円形をなし、その直径が８０μｍである。
【００７４】
このような振動素子２ｂを、第１、第２固定部Ｒ１、Ｒ２で、金バンプ（ヤング率７０．０[ＧＰａ]、ポアソン比０．４４、質量密度１９３００[ｋｇ/ｍ３]、直径８０μｍ、厚さ２０μｍ）により、対象物に固定した状態で、振動素子２の振動特性をシミュレーションして考察した。なお、対象物としては、パッケージ９と同等の物性を示すものを用いた。
【００７５】
図１４（ｂ）に示すグラフＱ２が、振動素子２ｂの振動特性をシミュレーションした結果である。図１４（ｂ）は、横軸に固定部Ｒの保持位置Ｓ５をとり、縦軸にＱＬｅａｋ値をとっている。なお、ＱＬｅａｋ値は、振動漏れのみを考慮したＱ値（すなわち、熱弾性損失等を考慮しないＱ値）の指標であり、この値が大きいほど振動特性が優れていることを示す。
また、図１４（ｂ）に示すグラフＱ２は、前述した図１４（ａ）に示す振動素子２ｂに基づいたシミュレーション結果である。なお、グラフＱ２上のプロットｑ２が、振動素子２ｂに相当している。
【００７６】
図１４（ｂ）に示すグラフＱ２は、保持腕７ｂのＹ軸方向の長さＬ６を一定にしたまま、固定部Ｒの位置を変化させたときのシミュレーション結果である。すなわち、グラフＱ２は、保持腕７ｂの長さＬ６を一定にしたまま、固定部Ｒの位置を変化させることにより保持位置Ｓ５を変化させたときの、ＱＬｅａｋ値の変化を示している。
このグラフＱ２によれば、プロットｑ２のときにＱＬｅａｋ値が最も高く、これよりも保持位置Ｓ５が小さくなるほどＱＬｅａｋ値が急激に低下し、また、これよりも保持位置Ｓ５が高くなるほど、ＱＬｅａｋ値は緩やかに低下している。
【００７７】
この結果から、図１４（ａ）に示す振動素子２ｂ、すなわち、固定部ＲのＹ軸方向の中心Ｏ５が、前述した範囲Ｏ１に位置している振動素子２ｂが、ＱＬｅａｋ値が最も高いといえる。このため、このような位置を中心として固定部Ｒを配置すれば、振動素子２ｂの振動漏れを特に効果的に低減することができる。また、重心Ｇと保持腕７の基端Ｘとの間に固定部Ｒを設ければ、振動腕５、６が屈曲変形したときに生じる振動の影響をさらに受けにくくすることができる。
【００７８】
また、本実施形態のシミュレーション結果のように、長さＬ６を一定にしたまま、固定部Ｒの位置を変化させた方が、第１実施形態で示した、離間距離Ａ５を一定にしたまま、長さＬ６を変化させるよりも、さらに高いＱＬｅａｋ値を得ることができる。このため、第１実施形態と比較して、振動漏れを特に効果的に低減することができる。これは、第１実施形態と比較して、保持腕７Ｃの長さが長いため質量が増大し、その分、保持腕７Ｃが振動し難くなっているためであると考えられる。
【００７９】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の振動子の第５実施形態について説明する。
図１５は、本発明の第５実施形態にかかる振動子が有する振動素子の上面図である。
以下、第５実施形態の振動子について、前述した第１実施形態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。
本発明の第５実施形態にかかる振動子は、振動素子の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００８０】
図１５に示すように、振動素子２Ｄの保持腕７Ｄは、重心Ｇを跨いで設けられている。すなわち、保持腕７Ｄは、前述した第１実施形態の保持腕７よりもＹ軸方向の長さが長くなっている。そして、保持腕７Ｄの中央部付近に、固定部Ｒが設けられている。また、第２固定部Ｒ２は、Ｚ軸方向から見た平面視にて、重心Ｇと重なる位置に設けられている。なお、第１、第２固定部Ｒ１、Ｒ２同士の位置関係は、前述した第１実施形態の第１、第２固定部Ｒ１、Ｒ２同士の位置関係と同様である。
【００８１】
ここで、振動素子２Ｄは、前述した第１実施形態の振動素子２と同様に、Ｘ逆相モードで振動するように構成されているが、この振動モードに、他の不要振動モードが結合するなどして、振動腕５、６のバランスが崩れ、保持腕７Ｄの先端部が不本意にＸ軸方向やＺ軸方向に振動してしまう。そのため、前述した第４実施形態と同様に、本実施形態においても、保持腕７Ｄの先端部を避けて、固定部Ｒを設けることによって、さらに振動漏れを低減することができる。
【００８２】
また、振動素子２Ｄは、前述した第１実施形態と同様に、振動腕５、６の振動が、縮幅部４２によって相殺され、保持腕７Ｄへ伝達されにくくなっている。しかし、縮幅部４２によって相殺しきれなかった振動が、基部４を介して保持腕７Ｄへと伝達されてしまう場合がある。そのため、本実施形態のように、保持腕７Ｄの基端部を避けて、固定部Ｒを設けることによって、さらに振動漏れを低減することができる。
【００８３】
なお、固定部Ｒの長さＬ５としては、特に限定されないが、重心Ｇと保持腕７Ｄの基端（境界）Ｘとの離間距離（Ｙ軸方向の長さ）をＬ１０としたとき、０．５８９×Ｌ１０≦Ｌ５≦Ｌ１０なる関係を満足していることが好ましい。これにより、より確実に振動漏れを低減することができる。
このような第５実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００８４】
＜第６実施形態＞
次に、本発明の振動子の第６実施形態について説明する。
図１６は、本発明の第６実施形態にかかる振動子が有する振動素子の上面図である。
以下、第６実施形態の振動子について、前述した第１実施形態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。
本発明の第６実施形態にかかる振動子は、振動素子の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００８５】
図１６に示すように、振動素子２Ｅの保持腕７Ｅは、重心Ｇを跨いで設けられている。すなわち、保持腕７Ｅは、前述した第１実施形態の保持腕７よりもＹ軸方向の長さが長くなっている。そして、保持腕７Ｅの基端側に、固定部Ｒが設けられている。なお、第１、第２固定部Ｒ１、Ｒ２同士の位置関係は、前述した第１実施形態の第１、第２固定部Ｒ１、Ｒ２同士の位置関係と同様である。
【００８６】
また、第１固定部Ｒ１は、Ｚ軸方向から見た平面視にて、その基端側が保持腕７Ｅの基端を越えて基部４に位置している。すなわち、第１固定部Ｒ１は、保持腕７Ｅと基部４の境界を跨いで設けられている。ここで、本実施形態では、保持腕７Ｅの基端、すなわち保持腕７Ｅと基部４の境界を、保持腕７Ｅの両側面が基部４と接続される箇所同士を結んだ線分とし、図１６中に鎖線Ｘで示している。
【００８７】
ここで、振動素子２Ｅは、前述した第１実施形態の振動素子２と同様に、Ｘ逆相モードで振動するように構成されているが、この振動モードに、他の不要振動モードが結合するなどして、振動腕５、６のバランスが崩れ、保持腕７Ｅの先端部が不本意にＸ軸方向やＺ軸方向に振動してしまう。そのため、前述した第４実施形態と同様に、本実施形態においても、保持腕７Ｅの先端部を避けて、固定部Ｒを設けることによって、さらに振動漏れを低減することができる。
このような第６実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００８８】
＜第７実施形態＞
次に、本発明の振動子の第７実施形態について説明する。
図１７は、本発明の第７実施形態にかかる振動子が有する振動素子の上面図である。
以下、第７実施形態の振動子について、前述した第１実施形態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。
本発明の第７実施形態にかかる振動子は、振動素子の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００８９】
図１７に示すように、振動素子２Ｆの保持腕７Ｆは、重心Ｇを跨いで設けられている。また、保持腕７Ｆは、その基端部に、先端側よりも幅（Ｘ軸方向の長さ）が狭い狭幅部７１を有している。そして、固定部Ｒは、狭幅部７１よりも先端側で、重心Ｇよりも基端側に設けられている。なお、第１、第２固定部Ｒ１、Ｒ２同士の位置関係は、前述した第１実施形態の第１、第２固定部Ｒ１、Ｒ２同士の位置関係と同様である。狭幅部７１を有することによって、Ｘ同相モード（不要振動モード）の共振周波数をＸ逆相モード（メインモード）の共振周波数から遠ざけることができる。そのため、メインモードの振動に不要振動が混在するのを低減することができ、振動素子２Ｆは、優れた振動特性を発揮することができる。なお、Ｘ逆相モードの共振周波数をω０とし、Ｘ同相モードの共振周波数をω１としたとき、｜ω０−ω１｜／ω０が、０．１２以上であるのが好ましく、０．２０以上であるのがより好ましい。これにより、上記効果をより顕著に発揮することができる。
【００９０】
また、狭幅部７１の幅Ｗ５としては、特に限定されないが、これより先端側の部分の幅Ｗ４の２０％以上、５０％以下であることが好ましい。これにより、上述の効果がより向上するとともに、基部４の振動が保持腕７Ｆにより伝達され難くなる。
このような第７実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００９１】
＜第８実施形態＞
次に、本発明の振動子の第８実施形態について説明する。
図１８は、本発明の第８実施形態にかかる振動子が有する振動素子の上面図であり、図１９は、図１８に示す振動子の断面図である。
以下、第８実施形態の振動子について、前述した第１実施形態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。
本発明の第８実施形態にかかる振動子は、振動素子の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００９２】
図１８および図１９に示すように、振動素子２Ｇの固定部Ｒは、前述した第１実施形態のように第１、第２固定部Ｒ１、Ｒ２に分かれていない。すなわち、固定部Ｒは、１つのまとまった領域として存在している。そして、水晶基板３は、この固定部Ｒにて導電性接着材１１を介してベース９１に固定されている。固定部Ｒには、第１接続電極８１が設けられており、この第１接続電極８１が導電性接着材１１を介して接続端子９５１と電気的に接続される。また、第２接続電極８２は、基部４の他方の主面（＋Ｚ軸側の面）に設けられており、ボンディングワイヤー８８を介して接続端子９６１に電気的に接続されている。上記のような固定部Ｒを設けることにより、導電性接着材１１との接触面積が広くなるため、ベース９１にさらに安定して固定することができる。また、導電性接着材１１とボンディングワイヤー（金属ワイヤー）８８とを遠ざけることができるので、ショート（短絡）を防止することができる。
このような第８実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００９３】
２．発振器
次に、本発明の振動素子を適用した発振器（本発明の発振器）について説明する。
図２０は、本発明の発振器の好適な実施形態を示す断面図である。
図２０に示す発振器１００は、振動子１と、振動素子２を駆動するためのＩＣチップ１１０とを有している。以下、発振器１００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。
【００９４】
図２０に示すように、発振器１００では、ベース９１の凹部９１１にＩＣチップ１１０が固定されている。ＩＣチップ１１０は、凹部９１１の底面に形成された複数の内部端子１２０と電気的に接続されている。複数の内部端子１２０には、接続端子９５１、９６１と接続されているものと、外部端子９５３、９６３と接続されているものがある。ＩＣチップ１１０は、振動素子２の駆動を制御するための発振回路を有している。ＩＣチップ１１０によって振動素子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。
【００９５】
３．電子機器
次に、本発明の振動素子を適用した電子機器（本発明の電子機器）について説明する。
図２１は、本発明の振動素子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２０００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素子２が内蔵されている。
【００９６】
図２２は、本発明の振動素子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２０００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素子２が内蔵されている。
【００９７】
図２３は、本発明の振動素子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。
【００９８】
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ーとして機能する。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。
【００９９】
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素子２が内蔵されている。
【０１００】
なお、本発明の振動素子を備える電子機器は、図２１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２２の携帯電話機、図２３のディジタルスチルカメラの他にも、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、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）、フライトシュミレーター等に適用することができる。
【０１０１】
４．移動体
次に、本発明の振動素子を適用した移動体（本発明の移動体）について説明する。
図２４は、本発明の移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。自動車１５００には、振動素子２が搭載されている。振動素子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。
【０１０２】
以上、本発明の振動素子、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、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
また、振動素子には、前述した縮幅部とは別に、基部の先端側（縮幅部と反対側）に、基部の幅（Ｘ軸方向に沿った長さ）が＋Ｙ軸方向に向けて漸減している縮幅部を設けてもよい。このような縮幅部を有することにより、振動腕の振動は、主に、縮幅部によって相殺（緩和・吸収）されるが、縮幅部で相殺しきれなかった振動を、より効率的に緩和、吸収することができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１……振動子  １１……第１導電性接着材  １２……第２導電性接着材  ２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆ、２Ｇ、２ａ、２ｂ……振動素子  ３……水晶基板  ４……基部  ４１……本体部  ４２……縮幅部  ５……振動腕（第１の振動腕）  ５１……腕部  ５１１、５１２……主面  ５１１ａ、５１２ａ……土手部  ５１３、５１４……側面  ５２、５３……溝  ５９、６９……ハンマーヘッド  ６……振動腕（第２の振動腕）  ６１……腕部  ６１３、６１４……側面  ６２、６３……溝  ７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ、７Ｆ、７Ｇ、７ａ、７ｂ……保持腕  ７１……狭幅部  ８……電極  ８１……第１接続電極  ８２……第２接続電極  ８４……第１駆動用電極  ８５……第２駆動用電極  ８８……ボンディングワイヤー  ９……パッケージ  ９１……ベース  ９１１……凹部  ９２……リッド  ９５１、９６１……接続端子  ９５３、９６３……外部端子  １００……発振器  １１０……ＩＣチップ  １２０……内部端子  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……自動車  ２０００……表示部  Ｌ……全長  Ｌ１……直線  Ｌ５、Ｌ６、Ｈ……長さ  Ｌ１０……距離  Ａ５……離間距離  Ｄ１……深さ  Ｇ……重心  Ｏ１……範囲  Ｏ５……中心  Ｒ……固定部  Ｒ１……第１固定部  Ｒ２……第２固定部  Ｓ……収容空間  Ｓ５……保持位置  Ｘ……基端  Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５……幅
【図１】
2015005788.tif 000004
【図２】
2015005788.tif 000005
【図３】
2015005788.tif 000006
【図４】
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【図５】
2015005788.tif 000008
【図６】
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【図７】
2015005788.tif 000010
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2015005788.tif 000013
【図１１】
2015005788.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2015005788.tif 000020
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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