(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向側にある第１端面および第１方向とは反対方向側にある第２端面を有している基部と、
長手方向が前記第１方向に沿い、前記第１方向と交差する第２方向に沿って互いに並んで配置され、前記基部の前記第１端面に連結している一対の振動腕と、
前記基部と一体に設けられ、前記基部に連結している支持腕と、
を含む振動片であって、
【数１】
0006488861.tif 000012
（ただし、前記振動片のＱ値をＱ、前記振動片の共振周波数をｆ［Ｈｚ］、質量密度をρ［ｋｇ／ｍ３］、熱容量をＣｐ［Ｊ／（ｋｇ・Ｋ）］、前記第２方向と面内で直交する方向に関する弾性定数をｃ［Ｎ／ｍ２］、前記第２方向と面内で直交する方向に関する熱膨張係数をα［１／Ｋ］、環境温度をθ［Ｋ］、前記第２方向に関する熱伝導率をｋ［Ｗ／（ｍ×Ｋ）］、円周率をπ、としたとき、Ａ＝ρ×Ｃｐ／（ｃ×α２×θ）であり、Ｂ＝（２×ρ×Ｃｐ／（π×ｋ））×ｆである。）とし、
前記支持腕の前記第２方向に沿った長さをＷｂとしたとき、
１≦Ｗｂ／Ｗｅ
の関係を満足することを特徴とする振動片。
【請求項２】
請求項１において、
前記支持腕は、平面視で、前記一対の振動腕を間に挟むようにして一対配置されていることを特徴とする振動片。
【請求項３】
請求項１または２において、
平面視で、前記第１端面と前記第２端面との最短距離をＷａとしたとき、
０．５≦Ｗｂ／Ｗａ≦２．０
の関係を満足することを特徴とする振動片。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記振動腕は、平面視で、
錘部と、
前記錘部と前記基部との間に配置され、前記錘部よりも前記第２方向に沿った長さが狭い腕部と、
を含み、
前記振動腕の前記第１方向に沿った長さをＬ、
前記錘部の前記第１方向に沿った長さをＨとしたとき、
０．３２＜Ｈ／Ｌ＜０．４６
の関係を満足することを特徴とする振動片。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記振動腕は、平面視で、
錘部と、
前記錘部と前記基部との間に配置され、前記錘部よりも前記第２方向に沿った長さが狭い腕部と、
を含み、
前記振動腕の前記第１方向に沿った長さをＬ、
前記錘部の前記第１方向に沿った長さをＨとしたとき、
０．０４＜Ｈ／Ｌ＜０．２７
の関係を満足することを特徴とする振動片。
【請求項６】
請求項４または５において、
前記腕部の前記第２方向に沿った長さをＷ１、
前記錘部の前記第２方向に沿った長さをＷ２としたとき、
１．５≦Ｗ２／Ｗ１≦１０．０
の関係を満足していることを特徴とする振動片。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項において、
平面視で、前記一対の振動腕は、互いに接近と離反とを交互に繰り返すように前記第２方向に沿って屈曲振動し、
前記屈曲振動を基本振動モードとし、
前記基本振動モードの共振周波数をω０、
前記基本振動モードと異なる振動モードの共振周波数をω１としたとき、
【数２】
0006488861.tif 000013
の関係を満足することを特徴とする振動片。
【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、
前記振動片が収容されている容器と、
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、
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項に記載の振動片を備えていることを特徴とするリアルタイムクロック。
【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センサー。
【請求項１２】
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１３】
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、リアルタイムクロック、センサー、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、水晶を用いた音叉型の振動片が知られている。また、このような音叉型の振動片として、例えば、特許文献１および特許文献２に、基部と、基部から並んで延びる一対の振動腕と、基部から延出して一対の振動腕を挟むようにその両側に位置する一対の支持腕と、を有する構成が開示されている。しかしなら、特許文献１および特許文献２のような構成では、振動腕の振動と共に支持腕も振動してしまい、これにより、熱弾性損失が生じ、それに伴いＱ値が劣化してしまう問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３５７１７８号公報
【特許文献２】特開２０１２−２１７１４０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、支持腕が振動することにより生じる熱弾性損失に起因したＱ値の劣化を低減することのできる振動片、振動子、発振器、リアルタイムクロック、センサー、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。
【０００６】
［適用例１］
本適用例の振動片は、第１方向側にある第１端面および第１方向とは反対方向側にある第２端面を有している基部と、
長手方向が前記第１方向に沿い、前記第１方向と交差する第２方向に沿って互いに並んで配置され、前記基部の前記第１端面に連結している一対の振動腕と、
前記基部と一体に設けられ、前記基部に連結している支持腕と、
を含む振動片であって、
【数１】
0006488861.tif 000002
（ただし、前記振動片のＱ値をＱ、前記振動片の共振周波数をｆ［Ｈｚ］、質量密度をρ［ｋｇ／ｍ３］、熱容量をＣｐ［Ｊ／（ｋｇ・Ｋ）］、前記第２方向と面内で直交する方向に関する弾性定数をｃ［Ｎ／ｍ２］、前記第２方向と面内で直交する方向に関する熱膨張係数をα［１／Ｋ］、環境温度をθ［Ｋ］、前記第２方向に関する熱伝導率をｋ［Ｗ／（ｍ×Ｋ）］、円周率をπ、としたとき、Ａ＝ρ×Ｃｐ／（ｃ×α２×θ）であり、Ｂ＝（２×ρ×Ｃｐ／（π×ｋ））×ｆである。）とし、
前記支持腕の前記第２方向に沿った長さをＷｂとしたとき、
１≦Ｗｂ／Ｗｅ
の関係を満足することを特徴とする。
これにより、支持腕が振動することにより生じる熱弾性損失に起因したＱ値の劣化を低減することのできる振動片が得られる。
【０００７】
［適用例２］
本適用例の振動片では、前記支持腕は、平面視で、前記一対の振動腕を間に挟むようにして一対配置されていることが好ましい。
これにより、振動片をより安定して支持することができる。
【０００８】
［適用例３］
本適用例の振動片では、平面視で、前記第１端面と前記第２端面との最短距離をＷａとしたとき、
０．５≦Ｗｂ／Ｗａ≦２．０
の関係を満足することが好ましい。
これにより、耐衝撃性が向上する。具体的には、支持腕が細くなり、例えば、衝撃が加わった際の応力が振動腕へ集中することを低減することができる。そのため、振動腕が破損するおそれが減り、その分、耐衝撃性が向上する。
【０００９】
［適用例４］
本適用例の振動片では、前記振動腕は、平面視で、
錘部と、
前記錘部と前記基部との間に配置され、前記錘部よりも前記第２方向に沿った長さが狭い腕部と、
を含み、
前記振動腕の前記第１方向に沿った長さをＬ、
前記錘部の前記第１方向に沿った長さをＨとしたとき、
０．３２＜Ｈ／Ｌ＜０．４６
の関係を満足することが好ましい。
これにより、Ｑ値を高めることができる。
【００１０】
［適用例５］
本適用例の振動片では、前記振動腕は、平面視で、
錘部と、
前記錘部と前記基部との間に配置され、前記錘部よりも前記第２方向に沿った長さが狭い腕部と、
を含み、
前記振動腕の前記第１方向に沿った長さをＬ、
前記錘部の前記第１方向に沿った長さをＨとしたとき、
０．０４＜Ｈ／Ｌ＜０．２７
の関係を満足することが好ましい。
これにより、等価直列抵抗であるＣＩ（クリスタル・インピーダンス）値を低減することができる。
【００１１】
［適用例６］
本適用例の振動片では、前記腕部の前記第２方向に沿った長さをＷ１、
前記錘部の前記第２方向に沿った長さをＷ２としたとき、
１．５≦Ｗ２／Ｗ１≦１０．０
の関係を満足していることが好ましい。
これにより、ＣＩ値を低減することができる。
【００１２】
［適用例７］
本適用例の振動片では、平面視で、前記一対の振動腕は、互いに接近と離反とを交互に繰り返すように前記第２方向に沿って屈曲振動し、
前記屈曲振動を基本振動モードとし、
前記基本振動モードの共振周波数をω０、
前記基本振動モードと異なる振動モードの共振周波数をω１としたとき、
【数２】
0006488861.tif 000003
の関係を満足することが好ましい。
これにより、不要振動モードが励振され難くなる。
【００１３】
［適用例８］
本適用例の振動子は、上記適用例の振動片と、
前記振動片が収容されている容器と、
を備えていることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い振動子が得られる。
【００１４】
［適用例９］
本適用例の発振器は、上記適用例の振動片と、
発振回路と、
を備えていることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い発振器が得られる。
【００１５】
［適用例１０］
本適用例のリアルタイムクロックは、上記適用例の振動片を備えていることを特徴とする。
これにより、信頼性の高いリアルタイムクロックが得られる。
【００１６】
［適用例１１］
本適用例のセンサーは、上記適用例の振動片を備えていることを特徴とする。
これにより、信頼性の高いセンサーが得られる。
【００１７】
［適用例１２］
本適用例の電子機器は、上記適用例の振動片を備えていることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
【００１８】
［適用例１３］
本適用例の移動体は、上記適用例の振動片を備えていることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い移動体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る振動片の平面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１に示す振動片の電極配置を説明する平面図であり、（ａ）が上面図、（ｂ）が上面側から見た下面の透過図である。
【図４】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５】Ｑ値とｆ／ｆｍの関係を示すグラフである。
【図６】Ｑ値と実効幅Ｗｅの関係を示すグラフである。
【図７】振動片の製造方法を示す平面図であり、（ａ）が上面図、（ｂ）が上面側から見た下面の透過図である。
【図８】図７に示す梁部の断面図である。
【図９】図１に示す振動片の変形例を示す平面図である。
【図１０】図９中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る振動片の平面図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る振動片の平面図である。
【図１３】本発明の第４実施形態に係る振動片の平面図である。
【図１４】本発明の第５実施形態に係る振動片の平面図である。
【図１５】本発明の第６実施形態に係る振動片の平面図である。
【図１６】本発明の第７実施形態に係る振動片の平面図である。
【図１７】本発明の第８実施形態に係る振動片の平面図である。
【図１８】本発明の第９実施形態に係る振動片の平面図である。
【図１９】本発明の第１０実施形態に係る振動片の平面図である。
【図２０】本発明の第１１実施形態に係る振動片の平面図である。
【図２１】本発明の第１２実施形態に係る振動子を示す断面図である。
【図２２】図２１に示す振動子の変形例を示す断面図である。
【図２３】本発明の第１３実施形態係る発振器を示す断面図である。
【図２４】本発明の第１４実施形態に係るリアルタイムクロックの機能ブロック図である。
【図２５】電子機器としてのパーソナルコンピューターを示す斜視図である。
【図２６】電子機器としての携帯電話機を示す斜視図である。
【図２７】電子機器としてのデジタルスチールカメラを示す斜視図である。
【図２８】移動体としての自動車を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の振動片、振動子、発振器、リアルタイムクロック、センサー、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。
【００２１】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る振動片の平面図である。図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図である。図３は、図１に示す振動片の電極配置を説明する平面図であり、（ａ）が上面図、（ｂ）が上面側から見た下面の透過図である。図４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５は、Ｑ値とｆ／ｆｍの関係を示すグラフである。図６は、Ｑ値と実効幅Ｗｅの関係を示すグラフである。図７は、振動片の製造方法を示す平面図であり、（ａ）が上面図、（ｂ）が上面側から見た下面の透過図である。図８は、図７に示す梁部の断面図である。図９は、図１に示す振動片の変形例を示す平面図である。図１０は、図９中のＢ−Ｂ線断面図である。ただし、図１では、電極の図示を省略している。また、以下では、各図に水晶の結晶軸であり互いに直交する３軸であるＸ軸（電気軸）、Ｙ軸（機械軸）およびＺ軸（光学軸）を図示する。
【００２２】
図１および図２に示すように、振動片１は、水晶からなる振動基板３と、振動基板３に配置された電極と、を有している。
【００２３】
振動基板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、振動基板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（例えば、±１５°未満程度）傾けてもよい。
【００２４】
すなわち、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振動基板３としてもよい。
【００２５】
また、振動基板３の厚さＤとしては、特に限定されないが、例えば、７０μｍ未満であるのが好ましい。厚さＤをこのような数値範囲とすることで、例えば、ウエットエッチングによって振動基板３を形成する場合、振動基板３の外形にエッチング残渣部が残り難くなる。そのため、外形形状に優れた振動片１とすることができる。また、違う観点から言うと、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。厚さＤをこのような数値範囲とすることにより、振動基板３の側面に配置される電極の面積を十分に広く確保することができ、振動片１の等価直列抵抗であるＣＩ値（クリスタルインピーダンス）を低くすることができる。
【００２６】
このような振動基板３は、基部３１と、基部３１の＋Ｙ軸側（第１方向）の端部に接続されている一対の振動腕３２、３３と、基部３１の−Ｙ軸側（第１方向とは反対側）の端部に接続されている支持部３４と、を有している。
【００２７】
振動腕３２、３３は、Ｘ軸方向（第２方向）に並び、かつ、基部３１に長手方向の一端が連結し、長手方向がＹ軸方向に沿って配置されている。また、振動腕３２は、錘部３２２と、錘部３２２と基部３１との間に位置している腕部３２１と、を有している。同様に、振動腕３３は、錘部３３２と、錘部３３２と基部３１との間に位置している腕部３３１と、を有している。また、錘部３２２、３３２は、腕部３２１、３３１よりも広い幅を有している。
【００２８】
このような錘部３２２、３３２を有することで、駆動周波数が同じ場合では、錘部３２２、３３２がない場合と比較して振動腕３２、３３を短くすることができ、振動片１の小型化を図ることができる。また、振動腕３２、３３が短くなる分、同じ駆動周波数で振動腕３２、３３を振動させたときの振動腕３２、３３の先端の振動速度が低くなるため、振動腕３２、３３が振動する際の空気抵抗が小さくなる。そのため、その分Ｑ値が高まって振動特性が向上する。また、腕部３２１、３３１の長さおよび駆動周波数を固定して考えた場合では、錘部３２２、３３２を設けることで低下する駆動周波数を元に戻すように、腕部３２１、３３１の幅を広くすることができる。そのため、屈曲振動によって発生する熱の移動経路が長くなり、断熱的領域においては熱弾性損失が低減され、その分、Ｑ値が高まって振動特性が向上する。
【００２９】
また、振動腕３２は、腕部３２１の上面（一方の主面）に開放する有底の溝部３２３と、下面（他方の主面）に開放する有底の溝部３２４と、を有している。同様に、振動腕３３は、腕部３３１の上面に開放する有底の溝部３３３と、下面に開放する有底の溝部３３４と、を有している。このように、振動腕３２、３３に溝部を形成することで、断熱的領域においては、熱弾性損失の低減を図ることができ、Ｑ値を高めることができる。
【００３０】
なお、溝部３２３、３２４の深さとしては、特に限定されないが、溝部３２３の深さをＤ１、溝部３２４の深さをＤ２（本実施形態では、Ｄ１＝Ｄ２）としたとき、０．６≦（Ｄ１＋Ｄ２）／Ｄ≦０．９５の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で、振動腕３２の屈曲振動時に発生する熱の移動経路がより長くなり、断熱的領域において、より効果的に熱弾性損失の低減を図ることができる。
【００３１】
支持部３４は、平面視で、振動腕３２、３３を間に挟むようにして配置されている一対の支持腕３４１、３４２と、支持腕３４１、３４２と基部３１とを連結する連結部３４３と、を有している。また、支持腕３４１、３４２は、連結部３４３から＋Ｙ軸方向へ延出するように設けられており、その先端が振動腕３２、３３の途中（錘部３２２、３３２よりも基部３１側）に位置している。そして、この支持腕３４１、３４２を介して振動片１が対象物（例えば、後述する振動子１０のベース９１）に固定される。このように、一対の支持腕３４１、３４２を介して振動片１を対象物に固定することで、振動片１を安定して固定することができる。
【００３２】
電極は、図２および図３に示すように、第１駆動用電極４１１および第１端子４１２と、第２駆動用電極４２１および第２端子４２２と、を有している。第１駆動用電極４１１は、振動腕３２の両主面（溝部３２３、３２４の内面）および振動腕３３の両側面に配置されており、第２駆動用電極４２１は、振動腕３２の両側面および振動腕３３の両主面（溝部３３３、３３４の内面）に配置されている。第１駆動用電極４１１は、支持腕３４２に配置された第１端子４１２と、基部３１および連結部３４３を介して電気的に接続されており、第２駆動用電極４２１は、支持腕３４１に配置された第２端子４２２と、基部３１および連結部３４３を介して電気的に接続されている。そのため、第１端子４１２および第２端子４２２を介して第１駆動用電極４１１および第２駆動用電極４２１の間に駆動信号を印加すると、振動腕３２、３３が互いに接近、離反を繰り返すようにＸ軸方向に屈曲振動する。すなわち、振動腕３２、３３は、「Ｘ軸逆相モード」で屈曲振動する。なお、この屈曲振動は、振動片１の主振動である。
【００３３】
なお、主振動の共振周波数としては、特に限定されないが、１ｋＨｚ以上、１ＭＨｚ以下程度であることが好ましく、特に、３２．７６８ｋＨｚ程度であることが好ましい。このような周波数の振動片１は、後述する熱弾性損失の影響を特に受け易いため、本発明の特徴を有することで、その効果を特に顕著に発揮することができる。
【００３４】
ここで、振動片１は、上記の主振動の他にも固有振動モードを有しており、この主振動以外の固有振動モードは、不要振動モードとも呼ばれている。そして、不要振動モードには、例えば、振動腕３２、３３がＸ軸方向に同相で振動するＸ軸同相モードや、振動腕３２、３３がＺ軸方向に逆相で振動するＺ軸逆相モードや、振動腕３２、３３がＺ軸方向に同相で振動するＺ軸同相モード等がある。このような不要振動モードが主振動に結合してしまうと、振動特性が悪化することが知られている。そこで、本実施形態では、このような不要振動モードの共振周波数を主振動の共振周波数から十分に離調し、不要振動モードの結合を低減している。具体的には、主振動の共振周波数ω０と、不要振動モードの共振周波数ω１が、下記式（１）を満足することが好ましい。式（１）を満足することで、不要振動モードの結合を十分に抑えることができる。
【００３５】
【数３】
0006488861.tif 000004
【００３６】
次に、上述した熱弾性損失について簡単に説明する。
上述したように、振動腕３２（３３）がＸ軸方向に屈曲振動する際、腕部３２１の一方の側面が収縮すると他方の側面が伸張し、反対に、一方の側面が伸張すると他方の側面が収縮する。振動腕３２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、図４に示すように、収縮する側面側の温度は上昇し、伸張する側面側の温度は下降するため、両側面の間つまり腕部３２１の内部に温度差が発生する。このような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、これにより振動片１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。
【００３７】
振動片１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３２の屈曲振動周波数（機械的屈曲振動周波数）ｆ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、式中の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）。
【００３８】
また、溝部３２３、３２４を省略した構成（断面が矩形）の振動腕３２の熱緩和周波数をｆｍ０とすれば、この熱緩和周波数ｆｍ０は、ｆｍ０＝πｋ／（２ρＣｐａ２）で求めることができる（なお、式中のπは円周率、ｋは振動腕３２の振動方向の熱伝導率、ρは振動腕３２の質量密度、Ｃｐは振動腕３２の熱容量、ａは振動腕３２の振動方向の幅である。そして、これらｋ、ρ、Ｃｐに振動腕３２の材料そのもの（すなわち水晶）の定数を入力することで、振動腕３２に溝部３２３、３２４を設けていない場合の熱緩和周波数ｆｍ０を求めることができる。
【００３９】
前述したように、振動腕３２では、両側面の間に位置するように溝部３２３、３２４が配置されている。そのため、振動腕３２の屈曲振動時に生じる両側面の温度差を熱伝導により温度平衡させるための熱の移動経路が溝部３２３、３２４を迂回するように形成され、熱の移動経路が両側面間の直線距離（最短距離）よりも長くなる。したがって、振動腕３２に溝部３２３、３２４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が熱緩和周波数ｆｍ０よりも低くなる。
【００４０】
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１のように振動腕に溝部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、振動腕に溝部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している。したがって、振動片１のように振動腕３２に溝部３２３、３２４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、振動腕に溝部が形成されている振動片のＱ値が、振動腕に溝部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値を得ることができる。
【００４１】
【数４】
0006488861.tif 000005
【００４２】
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。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・温度降下の切り替わりが高速となり、前述のような熱伝導（熱移動）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言うことができる。そして、本発明に係る振動片は、ｆ／ｆｍ＞１の関係を満たし、ｆ／ｆｍが断熱的領域にあるものである。
以上、熱弾性損失について説明した。
【００４３】
次に、振動腕３２および振動腕３３の形状について、詳細に説明する。なお、振動腕３２および振動腕３３は、同様の構成であるため、以下では、振動腕３２について代表して説明し、振動腕３３については、その説明を省略する。
【００４４】
図１に示すように、振動腕３２の長さ（Ｙ軸方向に沿った長さ）Ｌと、錘部３２２の長さ（Ｙ軸方向に沿った長さ）Ｈは、０．３２＜Ｈ／Ｌ＜０．４６の関係を満足していることが好ましい。このような関係を満足することで、振動片１のＱ値を高めることができる。また、Ｈ／Ｌは、０．０４＜Ｈ／Ｌ＜０．２７なる関係を満足していることも好ましい。このような関係を満足することで、振動片１のＣＩ値が低く抑えられ、振動損失が少なく優れた振動特性を有する振動片１となる。ここで、本実施形態では、振動腕３２の基端を、外側の側面が基部３１と接続されている箇所に設定している。
【００４５】
また、図１に示すように、腕部３２１の幅（Ｘ軸方向に沿った長さ）Ｗ１と、錘部３２２の幅（Ｘ軸方向に沿った長さ）Ｗ２は、１．５≦Ｗ２／Ｗ１≦１０．０の関係を満足することが好ましく、２．０≦Ｗ２／Ｗ１≦８．０の関係を満足していることがより好ましく、３．０≦Ｗ２／Ｗ１≦７．０の関係を満足していることがさらに好ましい。このような関係を満足することで、錘部３２２の幅Ｗ２を広く確保することができる。そのため、錘部３２２の長さＨが比較的短くても、錘部３２２による質量効果を十分に発揮することができる。したがって、振動腕３２の長さＬが抑えされ、振動片１の小型化を図ることができる。
【００４６】
つまり、振動腕３２が、０．３２＜Ｈ／Ｌ＜０．４６の関係と、１．５≦Ｗ２／Ｗ１≦１０．０の関係とを共に満足することによって、小型化で高いＱ値を有する振動片１となる。また、振動腕３２が、０．０４＜Ｈ／Ｌ＜０．２７の関係と、１．５≦Ｗ２／Ｗ１≦１０．０の関係とを共に満足することによって、小型化でＣＩ値が抑えられた振動片１となる。
【００４７】
また、振動片１では、実効幅Ｗｅを下記式（３）とする。なお、実効幅Ｗｅとは、基部３１を、Ｘ軸方向を幅とし、Ｙ軸方向を長さとする屈曲振動体と見做した場合に、振動片１のＱ値と同等となるＱＴＥＤ（熱弾性損失のみを考慮したＱ値）を有するときの前記屈曲振動体の幅を言う。
【００４８】
【数５】
0006488861.tif 000006
【００４９】
ただし、式（３）中のＱは振動片１のＱ値（より好ましくは、後述する振動子１０のようにベース９１に固定された状態でのＱ値）である。また、式（３）中のＡ、Ｂは、下記式（４）、（５）で表される。
【００５０】
【数６】
0006488861.tif 000007
【００５１】
【数７】
0006488861.tif 000008
【００５２】
ただし、式（４）中のρは振動腕３２の質量密度［ｋｇ／ｍ３］、Ｃｐは振動腕３２の熱容量［Ｊ／（ｋｇ×Ｋ）］、ｃはＹ軸方向（Ｘ軸方向と面内で直交する方向）に関する振動腕３２の弾性定数［Ｎ／ｍ２］、αはＹ軸方向に関する振動腕３２の熱膨張係数［１／Ｋ］、Θは環境温度［Ｋ］である。また、式（５）中のｆは振動片１の主振動の共振周波数（より好ましくは、後述する振動子１０のようにベース９１に固定された状態での共振周波数）［Ｈｚ］、ｋはＸ軸方向に関する振動腕３２の熱伝導率［Ｗ／（ｍ×Ｋ）］、πは円周率である。
【００５３】
また、図１に示すように、支持腕３４１の幅（Ｘ軸方向に沿った長さ）をＷｂとしたとき、振動片１は、下記式（６）を満足している。
【００５４】
【数８】
0006488861.tif 000009
【００５５】
式（６）を満足することで、支持腕３４１、３４２の断面で発生する熱弾性損失が、振動片１として発生する損失を振動腕の断面で発生する熱弾性損失に置き換えたものよりも小さくなることから、支持腕３４１、３４２の振動によって発生する熱弾性損失に起因するＱ値の劣化が低減される。なお、振動片１のＱ値としては、特に限定されないが、４０００以上であることが好ましく、１００００以上であることがより好ましい。これにより、ＣＩ値の増大を抑えることができる。また、Ｑ値の上限は、特に限定されないが、７００００以下であることが好ましく、５００００以下であることがより好ましい。Ｑ値が高すぎると、振動片１の起動時間（駆動から定常発振に達するまでの時間）が長くなることが知られており、例えば、検品に要する時間が長くなってしまい、生産性が悪化するおそれがあるため、上記上限値以下とすることが好ましい。
【００５６】
ここで、実効幅ＷｅとＱ値の関係を図６に示す。なお、図６のグラフは、主振動の共振周波数が３２．７６８ｋＨｚの振動片１について実測したものであるが、他の周波数の振動片１についても同様の傾向を有することが確認されている。同図から分かるように、実効幅Ｗｅが大きくなる程、Ｑ値が高くなっている。そして、例えば、Ｑ＝１００００の場合には実効幅Ｗｅ＝６３．８μｍであるため、支持腕３４１、３４２の幅ＷｂをＷｂ≧６３．８μｍとすることで、式（６）を満足することができる。
【００５７】
なお、振動片１は、式（６）を満足していれば、特に限定されないが、下記式（７）を満足することがより好ましく、下記式（８）を満足することがさらに好ましい。これにより、上記の効果がより顕著となり、Ｑ値の劣化をより効果的に低減することができる。
【００５８】
【数９】
0006488861.tif 000010
【００５９】
【数１０】
0006488861.tif 000011
【００６０】
また、幅Ｗｂとしては、特に限定されないが、Ｗｂ≦３００μｍの関係を満足することが好ましい。幅Ｗｂをこのような数値範囲とすることで、振動片１の小型化を図ることができる。
【００６１】
以上、支持腕３４１、３４２の形状について説明したが、支持腕３４１、３４２の形状としては、式（６）を満足している限り、特に限定されない。例えば、振動腕３２、３３のように、支持腕３４１、３４２の上面および下面に、＋Ｙ軸方向に延びる非貫通の溝部を配置してもよい。これにより、振動腕３２、３３と同じように、支持腕３４１、３４２の熱弾性損失を低減することができる。また、支持腕３４１、３４２に＋Ｙ軸方向に延びる貫通孔を配置した場合には、貫通孔により分断された夫々の支持腕幅が式（６）を満足していることが好ましい。これは、一対の振動腕３２、３３が屈曲振動する際に、貫通孔により分断された夫々の支持腕部分の幅方向両端に於いて圧縮と伸張の変形が発生するためである。
【００６２】
次に、基部３１と支持腕３４１、３４２との関係について説明する。
図１に示すように、基部３１の＋Ｙ軸側の端面（第１端面）３１１と−Ｙ軸側の端面（第２端面）３１２との最短距離（最小離間距離）をＷａとしたとき、最短距離Ｗａと幅Ｗｂは、０．５≦Ｗｂ／Ｗａ≦２．０の関係を満足することが好ましい。この関係を満足することで、振動片１の耐衝撃性が向上すると共に、基部３１における熱弾性損失の増大を低減することができる。具体的には、支持腕３４１、３４２が太くなるため、Ｗｂを小さくすることで衝撃が加わった際の応力が振動腕３２、３３へ集中することを低減することができる。そのため、振動腕３２、３３が折れたり欠けたりするおそれが減り、その分、振動片１の耐衝撃性が向上する。また、基部における熱弾性損失が増大し過ぎて振動片１のＱ値が大きく劣化しない程度にＷｂは小さくなり過ぎないように設定される。
【００６３】
以上、振動片１の構成について説明した。このような振動片１は、１枚の水晶ウエハから複数形成される。例えば、各振動片１は、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、水晶ウエハ５の枠部５１に梁部５２を介して接続されている。そのため、梁部５２を折り取る（切断する）ことで、振動片１を個片化することができる。また、図８に示すように、梁部５２には振動片１よりも厚さの薄い薄肉部５２１が形成されている。このような薄肉部５２１を設けることで、梁部５２が振動片１よりも脆弱なものとなり、梁部５２を折り取り易くなる。また、折り取った後に振動片１にバリが残り難くなる（生じても小さいバリとなる）。特に、−Ｚ軸側から＋Ｚ軸側へ振動片１を押圧して折り取ることで、薄肉部５２１近傍で安定して折り取ることができる。これは、薄肉部５２１と薄肉部５２１が形成されていない部分との境界近傍に応力集中が発生することと、材料の破断は圧縮よりも伸張に弱いことに起因する。
【００６４】
また、梁部５２は、振動片１の＋Ｘ軸側に位置しており、薄肉部５２１は、−Ｚ軸側からウエットエッチングにより凹部５２２を形成することで得られる（本実施例では−Ｚ軸側から薄肉部５２１を形成しているが、＋Ｚ軸側から形成しても同様）。このように、凹部５２２をウエットエッチングで形成することで、水晶のエッチング異方性を利用して、凹部５２２の振動片１側の側面を傾斜面５２２’とすることができる。そのため、水晶ウエハ５上に製膜した金属膜Ｍをパターニングして電極を形成する際のフォトプロセスにおいて、水晶ウエハ５に対して垂直な方向から露光光を照射する垂直露光によっても、傾斜面５２２’に露光光ＬＬを照射することが可能となる。その結果、傾斜面５２２’上の金属膜Ｍをより確実に除去することができ、水晶ウエハ５上での第１駆動用電極４１１と第２駆動用電極４２１の短絡を防止することができる（傾斜面５２２’が垂直面であると、当該面に露光光ＬＬが照射されないため、当該面上の金属膜Ｍが除去されず、第１駆動用電極４１１と第２駆動用電極４２１の短絡が生じるおそれがある）。そのため、例えば、検査用の端子５３１、５３２を介して行われる振動片１の周波数検査等をより確実に行うことができるようになる。
【００６５】
なお、薄肉部５２１（凹部５２２）は、梁部５２の全長にわたって形成されていることが好ましい。これにより、梁部５２をより綺麗に折り取ることができ、振動片１にバリが残ることを低減することができる。また、薄肉部５２１が梁部５２の全長にわたって設けられていない場合には、薄肉部５２１は、振動片１側に寄って（振動片１と接続して）設けられていることが好ましい。これによっても、全長にわたって配置した場合と同様の効果を発揮することができる。
【００６６】
また、薄肉部５２１の長さ（Ｘ軸方向に沿った長さ）は、特に限定されないが、例えば、１μｍ以上、１００μｍ以下程度であることが好ましく、５μｍ以上、５０μｍ以下程度であることがより好ましく、１０μｍ以上、２０μｍ以下程度であることがさらに好ましい。このような数値範囲の下限値を満足することで、薄肉部５２１（凹部５２２）をウエットエッチングによって形成し易くなる、また、数値範囲の上限値を満足することで、薄肉部５２１が過度に長くなるのを防ぐことができ、例えば、１枚の水晶ウエハ５から製造できる振動片１の取り数が減ってしまうことを低減することができる。
【００６７】
また、薄肉部５２１の厚さは、特に限定されないが、例えば、水晶ウエハ５の厚さの１０％以上、７０％以下程度であることが好ましく、３０％以上、６０％以下程度であることがより好ましく、４５％以上、５５％以下程度であることがさらに好ましい。このような数値範囲を満足することで、適度な強度を有する薄肉部５２１となり、薄肉部５２１の意図しない破断を低減しつつ、折り取る際には少ない力で折り取ることができるようになる。
以上、本実施形態の振動片１について説明した。
【００６８】
本実施形態の振動片１では、振動腕３２の上面および下面に溝部が１つずつ形成されており、同様に、振動腕３３の上面および下面に溝部が１つずつ形成されているが、各面に形成される溝部の数としては特に限定されない。例えば、図９および図１０に示すように、振動腕３２の上面には溝部３２３がＸ軸方向に並んで一対設けられ、下面には溝部３２４がＸ軸方向に並んで一対設けられており、同様に、振動腕３３の上面には溝部３３３がＸ軸方向に並んで一対設けられ、下面には溝部３３４がＸ軸方向に並んで一対設けられていてもよい。このような腕形状によっても、断熱的領域において、熱弾性損失を十分に低減することができる。
【００６９】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る振動片について説明する。
【００７０】
図１１は、本発明の第２実施形態に係る振動片の平面図である。なお、図１１では、説明の便宜上、電極の図示を省略している。
【００７１】
以下、第２実施形態の振動片について、前述した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。
【００７２】
第２実施形態に係る振動片は、主に、基部の形状が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００７３】
本実施形態の基部３１は、図１１に示すように、振動漏れを低減する縮幅部３１３を有している。縮幅部３１３は、基部３１の−Ｙ軸側の端面３１２に設けられ、その輪郭が−Ｙ軸側へ凸のアーチ状となっている。そのため、縮幅部３１３では、その幅（Ｘ軸方向に沿った長さ）が−Ｙ軸側へ向けて漸減している。このような縮幅部３１３を有することにより、振動腕３２、３３が主振動することで基部３１の振動腕３２、３３との接続部付近に発生する変位同士が、縮幅部３１３でつっかえることにより相殺される。そのため、基部３１のＹ軸方向の変位を低減することができる。その結果、振動片１の振動漏れを効果的に抑制することができる。
【００７４】
また、支持腕３４１は、錘部３２２の＋Ｘ軸側の外縁よりも基部３１側に位置し、支持腕３４２は、錘部３３２の−Ｘ軸側の外縁よりも基部３１側に位置している。すなわち、支持腕３４１、３４２は、Ｘ軸方向において、錘部３２２、３３２の外側にはみ出していない。そのため、振動片１の小型化を図ることができる。
【００７５】
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発揮することができる。
【００７６】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る振動片について説明する。
【００７７】
図１２は、本発明の第３実施形態に係る振動片の平面図である。なお、図１２では、説明の便宜上、電極の図示を省略している。
【００７８】
以下、第３実施形態の振動片について、前述した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。
【００７９】
第３実施形態に係る振動片は、主に、基部の形状が異なること以外は、前述した第２実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００８０】
本実施形態の基部３１は、図１２に示すように、振動漏れを低減する縮幅部３１４をさらに有している。縮幅部３１４は、基部３１の＋Ｙ軸側の端面３１１に設けられ、その輪郭が＋Ｙ軸側へ凸のアーチ状となっている。そのため、縮幅部３１４では、その幅（Ｘ軸方向に沿った長さ）が＋Ｙ軸側へ向けて漸減している。このような縮幅部３１４を有することで、縮幅部３１３との相乗効果によって、基部３１のＹ軸方向の変位をより効果的に低減することができる。その結果、振動片１の振動漏れをより効果的に抑制することができる。
【００８１】
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発揮することができる。
【００８２】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係る振動片について説明する。
【００８３】
図１３は、本発明の第４実施形態に係る振動片の平面図である。なお、図１３では、説明の便宜上、電極の図示を省略している。
【００８４】
以下、第４実施形態の振動片について、前述した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。
【００８５】
第４実施形態に係る振動片は、主に、支持部の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００８６】
本実施形態の支持部３４は、図１３に示すように、一対の連結腕３４３ａ、３４３ｂと、一対の支持腕３４１、３４２と、を有している。連結腕３４３ａは、基部３１の＋Ｘ軸側の端面から＋Ｘ軸方向へ延出して設けられており、その先端部から支持腕３４１が＋Ｙ軸方向へ延出している。反対に、連結腕３４３ｂは、基部３１の−Ｘ軸側の端面から−Ｘ軸方向へ延出して設けられており、その先端部から支持腕３４２が＋Ｙ軸方向へ延出している。支持部３４をこのような構成とすることで、例えば、前述した第１実施形態と比較して、振動片１の全長（Ｙ軸方向の長さ）を短くすることができる。そのため、振動片１をより小型化することができる。
【００８７】
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発揮することができる。
【００８８】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態に係る振動片について説明する。
【００８９】
図１４は、本発明の第５実施形態に係る振動片の平面図である。なお、図１４では、説明の便宜上、電極の図示を省略している。
【００９０】
以下、第５実施形態の振動片について、前述した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。
【００９１】
第５実施形態に係る振動片は、主に、基部の形状が異なること以外は、前述した第４実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００９２】
本実施形態の基部３１は、図１４に示すように、振動漏れを低減する縮幅部３１４を有している。そのため、基部３１のＹ軸方向の変位を低減することができる。その結果、振動片１の振動漏れを効果的に抑制することができる。
【００９３】
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発揮することができる。
【００９４】
＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態に係る振動片について説明する。
【００９５】
図１５は、本発明の第６実施形態に係る振動片の平面図である。なお、図１５では、説明の便宜上、電極の図示を省略している。
【００９６】
以下、第６実施形態の振動片について、前述した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。
【００９７】
第６実施形態に係る振動片は、主に、基部の形状が異なること以外は、前述した第５実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００９８】
本実施形態の基部３１は、図１５に示すように、振動漏れを低減する縮幅部３１３をさらに有している。そのため、基部３１のＹ軸方向の変位をより効果的に低減することができる。その結果、振動片１の振動漏れをより効果的に抑制することができる。
【００９９】
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発揮することができる。
【０１００】
＜第７実施形態＞
次に、本発明の第７実施形態に係る振動片について説明する。
【０１０１】
図１６は、本発明の第７実施形態に係る振動片の平面図である。なお、図１６では、説明の便宜上、電極の図示を省略している。
【０１０２】
以下、第７実施形態の振動片について、前述した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。
【０１０３】
第７実施形態に係る振動片は、主に、支持部の構成が異なること以外は、前述した第５実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【０１０４】
本実施形態の支持部３４は、図１６に示すように、支持腕３４５をさらに有している。そして、支持腕３４５は、基部３１の＋Ｙ軸側の端面３１１から＋Ｙ軸方向に延出して設けられており、振動腕３２、３３の間に位置している。また、支持腕３４５の先端は、支持腕３４１、３４２の先端と錘部３２２、３３２との間に位置している。このような構成の振動片１では、３本の支持腕３４１、３４２、３４５で対象物に固定されるため、より安定した状態で固定することができる。
【０１０５】
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発揮することができる。
【０１０６】
＜第８実施形態＞
次に、本発明の第８実施形態に係る振動片について説明する。
【０１０７】
図１７は、本発明の第８実施形態に係る振動片の平面図である。なお、図１７では、説明の便宜上、電極の図示を一部省略している。
【０１０８】
以下、第８実施形態の振動片について、前述した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。
【０１０９】
第８実施形態に係る振動片は、主に、支持部の構成が異なること以外は、前述した第７実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【０１１０】
本実施形態の支持部３４は、図１７に示すように、支持腕３４５で構成されている。そのため、第１端子４１２および第２端子４２２は、支持腕３４５に並んで配置されている。そして、振動片１は、支持腕３４５を介して対象物に固定される。このような構成によれば、支持部３４が、基部３１および振動腕３２、３３の外側へ突出しなくなるため、例えば、前述した第７実施形態と比較して、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の両方向へ振動片１を小型化することができる。
【０１１１】
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発揮することができる。
【０１１２】
＜第９実施形態＞
次に、本発明の第９実施形態に係る振動片について説明する。
【０１１３】
図１８は、本発明の第９実施形態に係る振動片の平面図である。なお、図１８では、説明の便宜上、電極の図示を一部省略している。
【０１１４】
以下、第９実施形態の振動片について、前述した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。
【０１１５】
第９実施形態に係る振動片は、主に、支持部の構成が異なること以外は、前述した第８実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【０１１６】
本実施形態の支持部３４は、図１８に示すように、錘部３２２、３３２よりも＋Ｙ軸側に位置する固定部３４６と、振動腕３２、３３の間を通り、固定部３４６と基部３１とを接続する支持腕３４５と、を有している。また、第１端子４１２および第２端子４２２は、固定部３４６に並んで配置されている。そして、このような振動片１は、固定部３４６を介して対象物に固定される。
【０１１７】
このような第９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発揮することができる。
【０１１８】
＜第１０実施形態＞
次に、本発明の第１０実施形態に係る振動片について説明する。
【０１１９】
図１９は、本発明の第１０実施形態に係る振動片の平面図である。なお、図１９では、説明の便宜上、電極の図示を一部省略している。
【０１２０】
以下、第１０実施形態の振動片について、前述した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。
【０１２１】
第１０実施形態に係る振動片は、主に、支持部の構成が異なること以外は、前述した第９実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【０１２２】
本実施形態の支持部３４では、図１９に示すように、固定部３４６が基部３１および振動腕３２、３３を囲む枠状をなしている。このような振動片１は、後述するように、固定部３４６がパッケージ９のベース９１とリッド９２に挟まれることで支持されるため、例えば、マウント精度に起因した振動特性の変化やバラつきを効果的に低減することができる。
【０１２３】
このような第１０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発揮することができる。
【０１２４】
＜第１１実施形態＞
次に、本発明の第１１実施形態に係る振動片について説明する。
【０１２５】
図２０は、本発明の第１１実施形態に係る振動片の平面図である。なお、図２０では、説明の便宜上、電極の図示を一部省略している。
【０１２６】
以下、第１１実施形態の振動片について、前述した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。
【０１２７】
第１１実施形態に係る振動片は、主に、支持部の構成が異なること以外は、前述した第４実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【０１２８】
本実施形態の支持部３４は、図２０に示すように、基部３１および振動腕３２、３３を囲む枠状の固定部３４６をさらに有している。そして、支持腕３４１、３４２の先端が固定部３４６に接続されている。このような振動片１は、前述した第１０実施形態と同様に、固定部３４６がパッケージ９のベース９１とリッド９２に挟まれることで支持されるため、例えば、マウント精度に起因した振動特性の変化やバラつきを効果的に低減することができる。
【０１２９】
このような第１１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発揮することができる。
【０１３０】
＜第１２実施形態＞
次に、本発明の第１２実施形態に係る振動子について説明する。
【０１３１】
図２１は、本発明の第１２実施形態に係る振動子を示す断面図である。図２２は、図２１に示す振動子の変形例を示す断面図である。
【０１３２】
図２１に示す振動子１０は、パッケージ９と、パッケージ９に収容されている振動片１と、有している。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に接合された板状のリッド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で塞がれることにより形成された気密的な収容空間Ｓを有しており、この収容空間Ｓに振動片１が収容されている。なお、収容空間Ｓ内は、減圧（好ましくは真空）状態となっているのが好ましい。これにより、振動片１の粘性抵抗を低減することができ、振動片１の振動特性が向上する。
【０１３３】
また、ベース９１の凹部９１１の底面には、内部端子９５１、９５２が形成されている。また、ベース９１の底面には、外部端子９６１、９６２が形成されている。そして、内部端子９５１と外部端子９６１、および、内部端子９５２と外部端子９６２は、それぞれ、ベース９１に配置された図示しない内部配線を介して電気的に接続されている。また、内部端子９５１、９５２上には、導電性接着材（固定部材）９７１、９７２が設けられており、この導電性接着材９７１、９７２を介して振動片１がベース９１に固定されていると共に、内部端子９５１、９５２と電気的に接続されている。
【０１３４】
このような振動子１０によれは、振動片１が内蔵されているため、高い信頼性が得られる。
【０１３５】
次に、振動子の変形例について説明する。図２２に示すように、振動子１０Ａは、上面位開放する凹部９１１を有するベース９１と、下面に開放する凹部９２１を有するリッド９２と、を有し、これらで振動片１の固定部３４６を挟持することで、内部に形成された収容空間Ｓに振動片１の本体部分（基部３１および振動腕３２、３３）を収容する構成となっている。このような構成によれば、上述したような、導電性接着材９７１、９７２を用いて振動片１をベース９１に固定する構成よりも、マウント精度に起因した振動特性の変化やバラつきを低減することができる。
【０１３６】
＜第１３実施形態＞
次に、本発明の第１３実施形態に係る発振器について説明する。
【０１３７】
図２３は、本発明の第１３実施形態係る発振器を示す断面図である。
図２３に示す発振器１００は、振動子１０と、振動片１を駆動するためのＩＣチップ１１０と、を有している。
【０１３８】
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。また、図示しないが、ＩＣチップ１１０は、内部端子および外部端子と電気的に接続されている。また、ＩＣチップ１１０は、発振回路１１１を有しており、ＩＣチップ１１０からの駆動信号によって振動片１を駆動すると、外部端子を介して、所定の周波数の信号を取り出すことができる。
【０１３９】
このような発振器１００によれば、振動片１が内蔵されているため、高い信頼性が得られる。
【０１４０】
＜第１４実施形態＞
次に、本発明の第１４実施形態に係るリアルタイムクロックについて説明する。
【０１４１】
図２４は、本発明の第１４実施形態に係るリアルタイムクロックの機能ブロック図である。
【０１４２】
リアルタイムクロック２００は、図２４に示すように、発振器１００と、計時回路２１０と、イベント検出回路２２０と、メモリー２３０と、制御回路２４０と、を備えている。発振器１００は、前述したように、振動片１と、振動片１と電気的に接続されている発振回路１１１と、を有しており、振動片１は、発振回路１１１を介して駆動信号が入力されることにより所定の周波数で振動する。そして、発振回路１１１は、振動片１から出力された信号を増幅して出力する。
【０１４３】
計時回路２１０には、発振器１００が接続されており、発振器１００から出力された信号を分周して１［Ｈｚ］の周波数を得ると、この１［Ｈｚ］の信号を利用して年、月、日、時、分および秒の計時を各計時レジスタ（図示せず）で行っている。すなわち、計時回路２１０は、発振器１００の発振回路１１１から出力される信号に基づいて、日時データを生成する。このような計時回路２１０を持つことにより、時刻データを得ることができ、イベントが生じた際（イベント検出周期毎）の日時等をメモリー２３０に記録することが可能となる。なお計時回路２１０は設定により、上記年、月、日、時、分および秒の他に、曜日についてのデータも記憶させるようにすることができる。
【０１４４】
イベント検出回路２２０は、リアルタイムクロック２００の外部端子であるイベント入力端子２０１に接続されている。イベント検出回路２２０は、イベント入力端子２０１に対してイベントが発生した旨の電気信号が入力されると、イベント発生フラグを立てるように構成されている。このように、イベントの発生をフラグにより示すことで、当該フラグに基づいてイベントの有無を判断することができる。
【０１４５】
メモリー２３０は、上述した時刻データやイベント発生に関するデータを記録する記憶手段である。
【０１４６】
制御回路２４０には、上述した計時回路２１０、イベント検出回路２２０、メモリー２３０、および外部端子としての割り込み出力端子２０２が接続されている。制御回路２４０は、イベント検出回路２２０から入力されたフラグ情報に基づいて、フラグが立てられている事を検出した時刻データを計時回路２１０から読み出すことが可能に構成されている。
【０１４７】
なお、割り込み出力端子２０２は、任意のイベント入力の発生時に、時刻データやイベント発生に関するデータの記録と同時に、ＣＰＵに対して信号を割り込み出力させる役割を担う。
【０１４８】
このようなリアルタイムクロック２００によれは、振動片１が内蔵されているため、高い信頼性が得られる。
【０１４９】
＜第１５実施形態＞
次に、本発明の第１５実施形態に係る電子機器について説明する。
【０１５０】
図２５は、電子機器としてのパーソナルコンピューターを示す斜視図である。
図２５に示すように、電子機器として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）１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１１０８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、例えば、発振器として用いられる振動片１が内蔵されている。したがって、信頼性の高いパーソナルコンピューター１１００が得られる。
【０１５１】
図２６は、電子機器としての携帯電話機を示す斜視図である。
図２６に示すように、電子機器としての携帯電話機１２００（スマートフォン、ＰＨＳ等を含む。）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１２０８が配置されている。このような携帯電話機１２００には、例えば、発振器として用いられる振動片１が内蔵されている。したがって、信頼性の高い携帯電話機１２００が得られる。
【０１５２】
図２７は、電子機器としてのデジタルスチールカメラを示す斜視図である。
図２７に示すように、電子機器としてのデジタルスチールカメラ１３００では、ケース（ボディー）１３０２の背面に表示部１３１０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いる。表示部１３１０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。撮影者が表示部１３１０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。このようなデジタルスチールカメラ１３００には、例えば、発振器として用いられる振動片１が内蔵されている。したがって、信頼性の高いデジタルスチールカメラ１３００が得られる。
【０１５３】
なお、本発明の電子機器は、図２５のパーソナルコンピューター、図２６の携帯電話機、図２７のデジタルスチールカメラの他にも、例えば、スマートフォン、タブレット端末、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）、フライトシミュレーター等に適用することができる。
【０１５４】
＜第１６実施形態＞
次に、本発明の第１６実施形態に係る移動体について説明する。
【０１５５】
図２８は、移動体としての自動車を示す斜視図である。
図２８に示すように、移動体としての自動車１５００には、振動片１が搭載されている。振動片１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。このように、自動車１５００に振動片１を内蔵することで、信頼性の高い自動車１５００が得られる。
【０１５６】
以上、本発明の振動片、振動子、発振器、リアルタイムクロック、センサー、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、前述した各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
【０１５７】
また、前述した実施形態では、振動基板３を水晶で構成しているが、振動基板３の構成材料としては、水晶に限定されず、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）、ランガサイト（Ｌａ３Ｇａ５ＳｉＯ１４）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）、リン酸ガリウム（ＧａＰＯ４）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ、Ｚｎ２Ｏ３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＰＯ３）、ニオブ酸ナトリウムカリウム（（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ３）、ビスマスフェライト（ＢｉＦｅＯ３）、ニオブ酸ナトリウム（ＮａＮｂＯ３）、チタン酸ビスマス（Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２）、チタン酸ビスマスナトリウム（Ｎａ０．５Ｂｉ０．５ＴｉＯ３）などの酸化物基板や、ガラス基板上に窒化アルミニウムや五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）などの圧電体材料を積層させて構成された積層圧電基板、あるいは圧電セラミックスなどを用いることができる。
【０１５８】
また、前述した実施形態の振動片は、例えば、角速度や加速度等の物理量を検出することのできる物理量検出振動片であってもよい。このような場合には、この物理量検出振動片を物理量検出センサー（本発明のセンサー）に適用することで、優れた物理量検出精度を発揮することのできる物理量検出センサーとなる。
【０１５９】
また、前述した実施形態では、水晶からなる振動基板に電極を配置することで振動片を構成しているが、振動片としては、これに限定されず、例えば、シリコン基板（シリコン単結晶（Ｓｉ）、多結晶シリコン（ポリシリコン）、非晶質シリコン（アモルファスシリコン）のような非圧電体材からなる基板に、圧電素子（ピエゾ素子）を配置し、この圧電素子を伸縮させることによって、振動基板を振動させるような構成であってもよい。また、この他、静電気力を用いた静電駆動型や、磁力を用いたローレンツ駆動型などの振動片としてもよい。
【符号の説明】
【０１６０】
１……振動片
３……振動基板
３１……基部
３１１……端面
３１２……端面
３１３……縮幅部
３１４……縮幅部
３２……振動腕
３２１……腕部
３２２……錘部
３２３、３２４……溝部
３３……振動腕
３３１……腕部
３３２……錘部
３３３、３３４……溝部
３４……支持部
３４１、３４２……支持腕
３４３……連結部
３４３ａ、３４３ｂ……連結腕
３４５……支持腕
３４６……固定部
４１１……第１駆動用電極
４１２……第１端子
４２１……第２駆動用電極
４２２……第２端子
５……水晶ウエハ
５１……枠部
５２……梁部
５２１……薄肉部
５２２……凹部
５２２’……傾斜面
５３１、５３２……端子
９……パッケージ
９１……ベース
９１１……凹部
９２……リッド
９２１……凹部
９５１、９５２……内部端子
９６１、９６２……外部端子
９７１、９７２……導電性接着材
１０……振動子
１０Ａ……振動子
１００……発振器
１１０……ＩＣチップ
１１１……発振回路
２００……リアルタイムクロック
２０１……イベント入力端子
２０２……割り込み出力端子
２１０……計時回路
２２０……イベント検出回路
２３０……メモリー
２４０……制御回路
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
１１０８……表示部
１２００……携帯電話機
１２０２……操作ボタン
１２０４……受話口
１２０６……送話口
１２０８……表示部
１３００……デジタルスチールカメラ
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
１３１０……表示部
１５００……自動車
Ｄ……厚さ
Ｄ１、Ｄ２……深さ
ＬＬ……露光光
Ｍ……金属膜
Ｓ……収容空間
Ｗａ……最短距離
Ｌ、Ｈ……長さ
Ｗ１、Ｗ２、Ｗｂ、Ｗｅ……幅
【図１】
0006488861.tif 000014
【図２】
0006488861.tif 000015
【図３】
0006488861.tif 000016
【図４】
0006488861.tif 000017
【図５】
0006488861.tif 000018
【図６】
0006488861.tif 000019
【図７】
0006488861.tif 000020
【図８】
0006488861.tif 000021
【図９】
0006488861.tif 000022
【図１０】
0006488861.tif 000023
【図１１】
0006488861.tif 000024
【図１２】
0006488861.tif 000025
【図１３】
0006488861.tif 000026
【図１４】
0006488861.tif 000027
【図１５】
0006488861.tif 000028
【図１６】
0006488861.tif 000029
【図１７】
0006488861.tif 000030
【図１８】
0006488861.tif 000031
【図１９】
0006488861.tif 000032
【図２０】
0006488861.tif 000033
【図２１】
0006488861.tif 000034
【図２２】
0006488861.tif 000035
【図２３】
0006488861.tif 000036
【図２４】
0006488861.tif 000037
【図２５】
0006488861.tif 000038
【図２６】
0006488861.tif 000039
【図２７】
0006488861.tif 000040
【図２８】
0006488861.tif 000041