(57)【要約】  音叉型圧電振動片２において、圧電振動素板が外部との接合領域を有する基部２５と、当該基部の一端面から突出した一対の脚部２１，２２とから構成し、前記一対の脚部は、励振電極を有する振動部２１２，２２２と、当該振動部の先端に形成され幅広の錘部２１１，２２１と、前記振動部と錘部との接続部２１３，２２３とを有しており、前記接続部は、前記振動部から前記錘部に向って、その幅方向の寸法を指数関数的に増幅する増幅部を有し、前記増幅部は長手方向の寸法が幅方向の寸法よりも長く形成されており、前記錘部は、前記接続部との連結位置から幅方向の寸法が一定幅部分を有し、励振電極を形成しない。
2014208251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動素板が、基部と、当該基部の一端面から突出して並接された一対の脚部とを有し、前記脚部の突出方向を長手方向とし、前記脚部の並接方向を幅方向として構成した音叉型圧電振動片において、
前記一対の脚部は、長手方向に沿って形成された溝部と励振電極を有する振動部と、
当該振動部の先端側に一体形成され、かつ前記振動部の幅方向の寸法よりも幅広の部分を有する錘部と、
前記振動部と前記錘部との接続部とを有しており、
前記振動部の励振電極は、前記溝部の内面に形成した内面電極と、当該内面電極に幅方向に対向して前記脚部の側面に形成した側面電極とを含んで構成され、
前記接続部は、前記振動部から前記錘部に向かってその幅方向の寸法を指数関数的に増幅する増幅部を有し、前記増幅部は長手方向の寸法が幅方向の寸法よりも長く形成されており、
前記錘部は、前記接続部との連結位置から幅方向の寸法が一定幅部分を有し、励振電極を形成しないことを特徴とする音叉型圧電振動片。
【請求項２】
圧電振動素板が、基部と、当該基部の一端面から突出して並接された一対の脚部とを有し、前記脚部の突出方向を長手方向とし、前記脚部の並接方向を幅方向として構成した音叉型圧電振動片において、
前記一対の脚部は、長手方向に沿って形成された溝部と励振電極を有する振動部と、
当該振動部の先端側に一体形成され、かつ前記振動部の幅方向の寸法よりも幅広の部分を有する錘部と、
前記振動部と前記錘部との接続部とを有しており、
前記振動部の励振電極は、前記溝部の内面に形成した内面電極と、
当該内面電極に幅方向に対向して前記脚部の側面に形成した側面電極とを含んで構成され、
前記接続部は、前記振動部から前記錘部に向かってその幅方向の寸法を増幅する増幅部を有し、
前記増幅部の主面における形状を、前記増幅部の幅方向の寸法以上の曲率半径からなる円の円周の一部、もしくは、長手方向に長径を有する楕円の円周の一部で形成し、
前記錘部は、前記接続部との連結位置から幅方向の寸法が一定幅部分を有し、
励振電極を形成しないことを特徴とする音叉型圧電振動片。
【請求項３】
基部と、当該基部の一端面から突出して並接された一対の脚部とを有する音叉型圧電振動片において、
前記各脚部は、
前記基部に接続され、励振電極を有している振動部と、
前記脚部の先端側に配置され、前記振動部の幅方向の寸法よりも幅広に形成されている錘部と、
前記振動部と前記錘部とを、前記振動部から前記錘部に向かってその幅方向の寸法を増幅するように接続する接続部とからなり、
前記接続部は、前記振動部から前記錘部に向かってその幅方向の寸法を指数関数的に増幅する増幅部を有し、前記接続部の幅方向の寸法は以下の(a)〜(c)の条件を同時に満たすように増幅することを特徴とする音叉型圧電振動片。
(a) 増幅部は滑らかな曲線にて形成され、接続部の幅寸法を振動部から錘部に向かって単調に増加させる。
(b) 接続部の幅寸法の増加率は、振動部との境界から遠ざかるほど大きくなる。
(c) 接続部の幅寸法の増加率は、振動部と接続部との境界において０となる。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の音叉型圧電振動片において、
前記溝部の長さ／前記脚部の長さを、５５％以上６５％以下として設定したことを特徴とする音叉型圧電振動片。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の音叉型圧電振動片において、
前記接続部には、長手方向に沿って形成された第２溝部を有し、
前記振動部の溝部と前記接続部の第２溝部との間には、
前記溝部と第２溝部が形成されないブリッジ部が介在してなり、前記溝部のみに励振電極を形成したことを特徴とする音叉型圧電振動片。
【請求項６】
圧電振動素板が、基部と、当該基部の一端面から突出して並接された一対の脚部とを有し、前記脚部の突出方向を長手方向とし、前記脚部の並接方向を幅方向として構成した音叉型圧電振動片において、
前記一対の脚部は、長手方向に沿って形成された第１溝部と励振電極とを有する振動部と、
当該振動部の先端側に一体形成され、かつ前記振動部の幅方向の寸法よりも幅広の部分を有する錘部と、
前記振動部と前記錘部との接続部とを有しており、
前記振動部のみに形成される励振電極は、前記第１溝部の内面に形成した内面電極と、当該内面電極に幅方向に対向して前記脚部の側面に形成した側面電極とを含んで構成され、
前記接続部には、長手方向に沿って形成された第２溝部を有し、
前記振動部の第１溝部と前記接続部の第２溝部の間には、前記第１溝部と第２溝部とが形成されないブリッジ部が介在してなり、
前記ブリッジ部を前記振動部に位置させたことを特徴とする音叉型圧電振動片。
【請求項７】
請求項６に記載の音叉型圧電振動片において、
前記接続部は、前記振動部から前記錘部に向かってその幅方向の寸法を指数関数的に増幅する増幅部を有し、前記接続部の幅方向の寸法は以下の(a)〜(c)の条件を同時に満たすように増幅することを特徴とする音叉型圧電振動片。
(a) 増幅部は滑らかな曲線にて形成され、接続部の幅寸法を振動部から錘部に向かって単調に増加させる。
(b) 接続部の幅寸法の増加率は、振動部との境界から遠ざかるほど大きくなる。
(c) 接続部の幅寸法の増加率は、振動部と接続部との境界において０となる。
【請求項８】
音叉型圧電振動子において、
請求項１乃至７の何れか一項に記載の音叉型圧電振動片が、当該音叉型圧電振動子の筺体内部に設けられ気密封止されたことを特徴とする音叉型圧電振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器等に用いられる音叉型圧電振動片、およびそれを用いた音叉型水晶振動子に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電振動子に代表される圧電振動デバイスは、携帯電話など移動体通信機等に広く用いられている。前記圧電振動子に用いられる圧電振動片の一つとして音叉型圧電振動片がある。音叉型圧電振動片は、基部と、当該基部から一方向に伸びる一対の振動脚（以下、脚部と称する）とからなる音叉形状の圧電振動片であり、当該音叉型圧電振動片を使用した音叉型圧電振動子は、時計のクロック源として広く使用されている。【０００３】
また、近年、通信機器の高性能化や小型化に伴い、音叉型圧電振動片も更なる小型化と特性面の高品質化が求められている。特に、音叉型圧電振動片が小型化されると、その小型化に応じて音叉型圧電振動片の脚部の幅が小さくなり、厚みも薄くなる。その結果、従来の振動片では影響を抑えることができていた高調波が低ドライブレベルでも振動可能となり、その悪影響を受けやすくなる。例えば、脚部の主面に溝部が形成された音叉型圧電振動片では、振動片の小型化に伴うＣＩの増加を抑制するために、従来と比較して脚部に対する溝部の幅の比率を増し、その深さを増すこととなる。その結果、脚部の端部と溝部との間に形成された土手幅が従来と比較して細く形成され、両主面の溝部間の厚みが減ずることとなるため、脚部の剛性が低下し、高調波発振しやすくなっている。つまり、この様な音叉型圧電振動子を用いた場合、発振回路の定数や設計により、高調波の周波数で発振してしまうなどの不具合が生じやすくなっているのが現状である。【０００４】
例えば、特許文献１に記載の音叉型圧電振動片では、不要な高調波の影響を軽減するための電気的特性を改善するための構成が開示されている。特許文献１では、基部と、当該基部から突出して並設される一対の脚部とを有する音叉型圧電振動片において、以下の構成を有している。【０００５】
特許文献１における音叉型圧電振動片において、各脚部は、励振電極を有する振動部と、当該振動部の先端に形成され、かつ振動部よりも幅広な錘部とからなる。さらに、各脚部には、振動部と錘部との連結位置を越えて、錘部の内部まで延長して形成された溝部が形成されている。このように、特許文献１に開示された音叉型圧電振動片では、振動部の先端に幅広の錘部が形成されることで、振動部を短くしても高調波の発生を抑制し、振動周波数の安定性を得ることができるようにされている。【０００６】
但し、上記錘部を有する音叉型圧電振動片では、振動部と錘部との連結部で剛性が急激に変化するため、錘部の振動を不安定にするといった課題がある。この課題に対し、特許文献１に開示された音叉型圧電振動片では、振動部と錘部との連結位置に上記溝部を形成することで、振動部と錘部との連結部での急激な剛性変化を緩和し、安定した振動を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１６６３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１において、振動部の先端に幅広の錘部が形成することで高調波の発生が抑制できるのは、高調波発振の屈曲点となる振動節部分（以下、振動節と称する）が錘部側へ変位させられるためと考えられる。しかし、錘部の脚部側端部の形状がテーパ状であり、急激にその幅を増すことから、振動部と錘部との連結部付近で機械的強度が急激に増加し、振動節がその連結部付近に移動するに留まる。このため、振動節部分の変位による高調波抑制の効果は十分とは言えない。【０００９】
また、機械的強度が連結部にて急激に増加すると、連結部より脚部の先側での重量が急激に変化することから、振動時の慣性力が当該連結部に集中することとなる。特許文献１では、当該連結部に溝部を設けていることで、溝部が無い場合と比較して機械的強度が落ちる結果となり、音叉型圧電振動片としての機械的な強度も不足しやすく、耐衝撃性能が劣るものである。【００１０】
また、一つの溝部の中で電極を形成する場合、完全な無電極域を形成することが難しい。これは、音叉型圧電振動片の電極をフォトリソグラフィの技術を用いて形成した場合、音叉型圧電振動片の脚部における溝部内部と溝部外部との厚み差によって、露光の焦点が異なるため、溝部の内部と外部のレジストを均等に露光することが難しいためである。仮に溝部の内部と外部とを同時に露光してレジストを除去する場合、外部の露光が過剰となり、側面電極の抉れや電極の断線を引き起こす可能性がある。また、レジスト材が溝部の底部分に厚く堆積するために、露光によりこのレジストを除去することが難しくなる。結果として溝部に電極が残ってしまうことに起因する。更に、振動片の小型化により錘部内での電極配線も細線化・狭小化されており、僅かな位置ずれにて、錘部に形成される励振電極に寄与しない電極（引き回し電極、周波数調整用の金属膜等）と、励振電極として寄与している溝部内に残った電極とが溝延長部分において短絡する危険性が高かった。【００１１】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、小型化に対応し、高調波の悪影響を抑制するとともに、耐衝撃性能に優れた音叉型圧電振動片、および音叉型圧電振動子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、圧電振動素板が、基部と、当該基部の一端面から突出して並接された一対の脚部とを有し、前記脚部の突出方向を長手方向とし、前記脚部の並接方向を幅方向として構成した音叉型圧電振動片において、前記一対の脚部は、長手方向に沿って形成された溝部と励振電極を有する振動部と、当該振動部の先端側に一体形成され、かつ前記振動部の幅方向の寸法よりも幅広の部分を有する錘部と、前記振動部と前記錘部との接続部とを有しており、前記振動部の励振電極は、前記溝部の内面に形成した内面電極と、当該内面電極に幅方向に対向して前記脚部の側面に形成した側面電極とを含んで構成され、前記接続部は、前記振動部から前記錘部に向かってその幅方向の寸法を指数関数的に増幅する増幅部を有し、前記増幅部は長手方向の寸法が幅方向の寸法よりも長く形成されており、前記錘部は、前記接続部との連結位置から幅方向の寸法が一定幅部分を有し、励振電極を形成しないことを特徴とする。【００１３】
通常、音叉型圧電振動片では高調波発振を避けるために脚部の主面の溝部の長さを減じる、脚部の剛性を変化させる等、高調波の振動節を主面の溝部の無い脚部の先側へ推移させて高調波のＣＩを増加させる設計を採る。しかし、振動片の小型化により、主面の溝部の長さを減ずる方法では基本波のＣＩ値の極端な悪化を招くことになり、小型化・低周波化に対応させた脚部の先端に幅広の錘部を具備してなる振動片では、高調波のＣＩ値増加のために高調波の節部分を錘部側へ移動させようとしても、脚部のうち、幅の細い振動部と幅の太い錘部の境界部付近となる接続部にて、急激に機械的強度が増すことから、当該接続部に高調波の節部分が留まることとなる。そして、異極の電極が近接配置されて圧電振動素板内部で電界を生じ屈曲振動を生じさせる領域（励振電極が形成された領域）に、前記高調波の節部分が位置すると高調波発振を促進させることになる。【００１４】
本発明によれば、前記接続部は、前記振動部から前記錘部に向かってその幅方向の寸法を指数関数的に増幅する増幅部を有し、前記増幅部は長手方向の寸法が幅方向の寸法よりも長く形成されており、前記錘部は、前記接続部との連結位置から幅方向の寸法が一定幅部分を有し、励振電極を形成しない。このため、前記接続部では前記振動部の幅方向の寸法に近い領域が多く設けられ、かつ錘部に近づくに従って重量が急激に増大するように構成されることで、前記高調波の節部分の位置を、励振電極が形成された振動部から励振電極の形成されていない前記接続部のうち錘部側の位置へと変位させることができる。この様な変位がなされることで、音叉型圧電振動子を励振させるのに必要な基本波のＣＩ値（直列共振抵抗）に比べて、不要な高調波のＣＩ値を増大させ、そのＣＩ値の比率（以下、ＣＩ比と称する）を稼ぎ、高調波発振を抑制することができる。【００１５】
また、前記溝部は、応力の発生の起点となる前記接続部に形成していないため、この領域でのクラックや割れを生じる危険性が少なく、耐衝撃性能を低下させることがない。【００１６】
また、上記目的を達成するために、請求項２の発明は、圧電振動素板が、基部と、当該基部の一端面から突出して並接された一対の脚部とを有し、前記脚部の突出方向を長手方向とし、前記脚部の並接方向を幅方向として構成した音叉型圧電振動片において、前記一対の脚部は、長手方向に沿って形成された溝部と励振電極を有する振動部と、当該振動部の先端側に一体形成され、かつ前記振動部の幅方向の寸法よりも幅広の部分を有する錘部と、前記振動部と前記錘部との接続部とを有しており、前記振動部の励振電極は、前記溝部の内面に形成した内面電極と、当該内面電極に幅方向に対向して前記脚部の側面に形成した側面電極とを含んで構成され、前記接続部は、前記振動部から前記錘部に向かってその幅方向の寸法を増幅する増幅部を有し、前記増幅部の主面における形状を、前記増幅部の幅方向の寸法以上の曲率半径からなる円の円周の一部、もしくは、長手方向に長径を有する楕円の円周の一部で形成し、前記錘部は、前記接続部との連結位置から幅方向の寸法が一定幅部分を有し、励振電極を形成しないことを特徴とする。【００１７】
通常、音叉型圧電振動片では高調波発振を避けるために主面溝部の長さを減じる、脚部の剛性を変化させる等、高調波の振動節を主面溝の無い脚部の先側へ推移させて高調波のＣＩを増加させる設計を採る。しかし、振動片の小型化により、主面溝の長さを減ずる方法では基本波のＣＩ値の極端な悪化を招くことになり、小型化・低周波化に対応させた脚部の先端に幅広の錘部を具備してなる振動片では、高調波のＣＩ値増加のために高調波の節部分を錘側へ移動させようとしても、脚部のうち、幅の細い振動部と幅の太い錘部の境界部付近となる接続部にて、急激に機械的強度が増すことから、当該接続部に高調波の節部分が留まることとなる。そして、異極の電極が近接配置されて圧電振動素板内部で電界を生じ屈曲振動を生じさせる領域（励振電極が形成された領域）に、前記高調波の節部分が位置すると高調波発振を促進させることになる。【００１８】
本発明によれば、前記接続部は、前記振動部から前記錘部に向かってその幅方向の寸法を増幅する増幅部を有し、前記増幅部の主面における形状を、前記増幅部の幅方向の寸法以上の曲率半径からなる円の円周の一部、もしくは、長手方向に長径を有する楕円の円周の一部で形成し、前記錘部は、前記接続部との連結位置から幅方向の寸法が一定幅部分を有し、励振電極を形成しない。このため、前記接続部では前記振動部の幅方向の寸法に近い領域が多く設けられ、かつ錘部に近づくに従って重量が急激に増大するように構成されることで、前記高調波の節部分の位置を、励振電極が形成された振動部から励振電極の形成されていない前記接続部のうち錘部側の位置へと変位させることができる。この様な変位がなされることで、ＣＩ比を稼ぎ、高調波発振を抑制することができる。結果として、高調波が定在化することがなくなる。【００１９】
また、前記増幅部が円周の一部により構成されることで、前記接続部には幅寸法の増大する角部（境界部分）が存在せず、応力の発生の起点になる領域が脚部の側面には存在しない。このため、この領域でのクラックや割れを生じる危険性が少なく、耐衝撃性能を向上させる。【００２０】
また、前記溝部は、応力の発生の起点となる前記接続部に形成していないため、この領域でのクラックや割れを生じる危険性が少なく、耐衝撃性能を低下させることがない。【００２１】
また、上記目的を達成するために、請求項３の発明は、基部と、当該基部の一端面から突出して並接された一対の脚部とを有する音叉型圧電振動片において、前記各脚部は、前記基部に接続され、励振電極を有している振動部と、前記脚部の先端側に配置され、前記振動部の幅方向の寸法よりも幅広に形成されている錘部と、前記振動部と前記錘部とを、前記振動部から前記錘部に向かってその幅方向の寸法を増幅するように接続する接続部とからなり、前記接続部は、前記振動部から前記錘部に向かってその幅方向の寸法を指数関数的に増幅する増幅部を有し、前記接続部の幅方向の寸法は以下の(a)〜(c)の条件を同時に満たすように増幅することを特徴としている。
(a) 増幅部は滑らかな曲線にて形成され、接続部の幅寸法を振動部から錘部に向かって単調に増加させる。
(b) 接続部の幅寸法の増加率は、振動部との境界から遠ざかるほど大きくなる。
(c) 接続部の幅寸法の増加率は、振動部と接続部との境界において０となる。【００２２】
本発明によれば、前記接続部の幅寸法が(a)〜(c)の条件前を満たすことにより、前記接続部では前記振動部の幅方向の寸法に近い領域が多く設けられ、かつ錘部に近づくに従って重量が急激に増大するように構成されることで、前記高調波の節部分の位置を、励振電極が形成された振動部から励振電極の形成されていない前記接続部のうち錘部側の位置へと変位させることができる。この様な変位がなされることで、ＣＩ比を稼ぎ、高調波発振を抑制することができる。【００２３】
また、前記接続部には幅寸法の増大する角部（境界部分）が存在せず、応力の発生の起点になる領域が脚部の側面には存在しない。このため、この領域でのクラックや割れを生じる危険性が少なく、耐衝撃性能を向上させる。【００２４】
また、請求項４に記載されているように、前記溝部の長さ／前記脚部の長さを５５％以上６５％以下として設定してもよい。【００２５】
脚部に溝部を形成するとともに、前記溝部の内面に形成した内面電極と、当該内面電極と異極で幅方向に対向して前記脚部の側面に形成した側面電極とを含んで励振電極を構成することで、圧電振動素板内部での電界効率を向上させ、小型化された音叉型圧電振動片であってもＣＩ値を改善することができる。この溝部は、長い方が電界効率を増し、基本波のＣＩを大きく減ずることが可能となるが、高調波の振動節が励振に寄与する溝部内に位置することとなり、高調波のＣＩが低下することになる。従来の錘部を形成した振動片では、錘部により振動節の変位を溝部よりも錘部側へ変位させることが難しく、ＣＩ比を改善するために、前記溝部の長さ／前記脚部の長さを６０％以下とすることが望まれ、十分なＣＩ比とするためには、さらにその長さを５５％以下とすることが望まれていた。この時、より小型化された音叉型圧電振動片では、この溝部の長さを減ずると基本波のＣＩが極端に悪化し、必要とする特性を得ることができない。【００２６】
本発明の請求項４の構成によると、上述の作用効果に加え、溝部と錘部の接続部の幅形状が極端に増加する部位を錘側へ採る構成となっていることから、高調波の振動節を変位させる領域を確保することが可能となり、溝部を減じなくともＣＩ比を改善することが可能となる。その結果、従来では減じていた前記溝の長さを５５％から６５％とすることができ、基本波のＣＩを低下させることができる。また、前記溝部の長さ／前記脚部の長さを５５％以上６５％以下として設定することで、基本波のＣＩ値を悪化させすぎない状態で、高調波のＣＩ値を増大させこれらのＣＩ比を稼ぐのに有効な構成となる。前記溝部の長さ／前記脚部の長さを５５％より小さく設定すると、基本波のＣＩ値の増加が大きくなり、所望とする特性を満たすことができない。前記溝部の長さ／前記脚部の長さを６５％より小さく設定すると、錘部を含む脚部領域にまで溝部が延長され、機械的な強度不足を招きやすく耐衝撃性能が劣るものとなる。【００２７】
また、請求項５に記載されているように、前記接続部には、長手方向に沿って形成された第２溝部を有し、前記振動部の溝部と前記接続部の第２溝部との間には、前記溝部と第２溝部が形成されないブリッジ部が介在してなり、前記溝部のみに励振電極を形成してもよい。【００２８】
本発明の請求項５の構成によると、上述の作用効果に加え、前記接続部には、長手方向に沿って形成された第２溝部を有し、前記振動部の溝部と前記接続部の第２溝部との間には、前記溝部と第２溝部が形成されないブリッジ部が介在してなり、前記溝部のみに励振電極を形成している。前記ブリッジ部では前記溝部と第２溝部の領域に比べて剛性が高くなるため、前記ブリッジ部の領域のみの脚部幅を見かけ上幅広に構成するのと同じようになる。また、上述の増幅部の剛性についても第２溝部の存在により低下させることができ、高調波の振動節を第２溝部の領域に変位させることが容易となる。更には、第２溝部はブリッジ部の存在により励振電極とは物理的に断線させることが可能となり、上述した溝部内部への電極の残部が存在しても励振に寄与することがなく、第２溝部に高調波の振動節を配しても高調波の振動を補助する役割を果たさない。このため、上述の増幅部による高調波の節部分の変位作用に加えて、前記ブリッジ部と第２溝部との剛性の違いによる高調波の節部分の変位作用も有効的に組み合わせられ、相乗的に機能する。つまり、高調波の節部分を励振電極が形成された振動部からさらに遠ざけて、励振電極の形成されていない接続部の第２溝部の領域へとより確実に変位させることができる。この様な変位がなされることで、音叉型圧電振動子を励振させるのに必要な基本波のＣＩ値に比べて、不要な高調波のＣＩ値を増大させ、そのＣＩ比を稼ぎ、より一層の高調波発振を抑制することができる。【００２９】
また、前記振動部の溝部と前記接続部の第２溝部との間には、前記溝部と第２溝部が形成されないブリッジ部が介在しているので、この部分における機械的な強度が向上する。このため、この領域でのクラックや割れを生じる危険性が少なく、耐衝撃性能を向上させる。【００３０】
また、上記目的を達成するために、請求項６の発明は、圧電振動素板が、基部と、当該基部の一端面から突出して並接された一対の脚部とを有し、前記脚部の突出方向を長手方向とし、前記脚部の並接方向を幅方向として構成した音叉型圧電振動片において、前記一対の脚部は、長手方向に沿って形成された第１溝部と励振電極とを有する振動部と、当該振動部の先端側に一体形成され、かつ前記振動部の幅方向の寸法よりも幅広の部分を有する錘部と、前記振動部と前記錘部との接続部とを有しており、前記振動部のみに形成される励振電極は、前記第１溝部の内面に形成した内面電極と、当該内面電極に幅方向に対向して前記脚部の側面に形成した側面電極とを含んで構成され、前記接続部には、長手方向に沿って形成された第２溝部を有し、前記振動部の第１溝部と前記接続部の第２溝部の間には、前記第１溝部と第２溝部とが形成されないブリッジ部が介在してなり、前記ブリッジ部を前記振動部に位置させたことを特徴としている。【００３１】
本発明によれば、前記振動部のみに形成される励振電極は、前記第１溝部の内面に形成した内面電極と、当該内面電極に幅方向に対向して前記脚部の側面に形成した側面電極とを含んで構成され、前記接続部には、長手方向に沿って形成された第２溝部を有し、前記振動部の第１溝部と前記接続部の第２溝部の間には、前記第１溝部と第２溝部とが形成されないブリッジ部が介在してなり、前記ブリッジ部を前記振動部に位置させている。このため、前記ブリッジ部では前記第１溝部と第２溝部の領域に比べて剛性が高くなる。また、高調波の節部分が前記ブリッジ部近傍に存在していた場合、この剛性の強化によって高調波の節部分が剛性の弱い部位へ変位することとなる。この現象を利用し、前記ブリッジ部を前記振動部に移動させることで、前記ブリッジ部を高調波の節部分よりもやや基部よりに配置することができ、高調波の節部分を前記ブリッジ部を形成しない場合に存在した位置よりも錘側へ変位させることができる。つまり、高調波の節部分を励振電極が形成された振動部からさらに遠ざけて、励振電極の形成されていない接続部の第２溝部の領域へと確実に変位させることができる。この様な変位がなされることで、音叉型圧電振動子を励振させるのに必要な基本波のＣＩ値（直列共振抵抗）に比べて、不要な高調波のＣＩ値を増大させ、そのＣＩ比を稼ぎ、高調波発振を抑制することができる。結果として、高調波が定在化することがなくなる。【００３２】
また、請求項７に記載されているように、前記接続部は、前記振動部から前記錘部に向かってその幅方向の寸法を指数関数的に増幅する増幅部を有し、前記接続部の幅方向の寸法は以下の(a)〜(c)の条件を同時に満たすように増幅してもよい。
(a) 増幅部は滑らかな曲線にて形成され、接続部の幅寸法を振動部から錘部に向かって単調に増加させる。
(b) 接続部の幅寸法の増加率は、振動部との境界から遠ざかるほど大きくなる。
(c) 接続部の幅寸法の増加率は、振動部と接続部との境界において０となる。【００３３】
本発明の請求項７の構成によると、上述の作用効果に加え、前記接続部では前記振動部の幅方向の寸法に近い領域が多く設けられ、かつ錘部に近づくに従って重量が急激に増大するように構成されることで、前記高調波の節部分の位置を、励振電極が形成された振動部から励振電極の形成されていない前記接続部のうち錘部側の位置へと変位させることができる。この様な変位がなされることで、ＣＩ比を稼ぎ、高調波発振を抑制することができる。【００３４】
また、前記接続部には幅寸法の増大する角部（境界部分）が存在せず、応力の発生の起点になる領域が脚部の側面には存在しない。このため、この領域でのクラックや割れを生じる危険性が少なく、耐衝撃性能を向上させる。【００３５】
また、請求項８に記載されているように、上述のように構成された音叉型圧電振動片が、当該音叉型圧電振動子の筺体内部に設けられ気密封止された音叉型圧電振動子にも適用でき、上述の音叉型圧電振動片が筐体内部で保持部に接合された音叉型圧電振動子として同様の作用効果を有する。
【発明の効果】
【００３６】
以上のように、本発明によれば、小型化に対応し、高調波の悪影響をなくすとともに、耐衝撃性能に優れた音叉型圧電振動片、および音叉型圧電振動子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態１を示す音叉型水晶振動子の模式的な断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１を示す音叉型水晶振動片の一主面側の平面図である。
【図３】本発明の実施の形態１を示す音叉型水晶振動片の脚部の一部を拡大した平面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態１を示す音叉型水晶振動片の脚部の一部を拡大した平面図である。
【図５】本発明の実施の形態１の変形例を示す音叉型水晶振動片の一主面側の平面図である。
【図６】本実施の形態２を示す音叉型水晶振動子の模式的な断面図である。
【図７】本実施の形態２を示す音叉型水晶振動片の一主面側の平面図である。
【図８】本実施の形態２を示す音叉型水晶振動片の脚部の一部を拡大した平面図である。
【図９】本実施の形態２を示す他の音叉型水晶振動片の脚部の一部を拡大した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
〔実施の形態１〕
以下、音叉型水晶振動子を例に挙げて図面とともに説明する。本実施形態で使用される音叉型水晶振動子１は、ベース３と図示しない蓋とが封止部材Ｈを介して接合されて筐体が構成される。具体的には、上部が開口したベースの電極パッド３２上に音叉型水晶振動片２がメッキバンプなどの第１金属膜Ｍ１を介して接合され、前記ベースの開口部に対して封止部材Ｈを介して蓋で接合した構成となっている。ここで、本実施形態では音叉型水晶振動子の公称周波数は３２．７６８ｋＨｚとなっている。なお、前記公称周波数は一例であり、他の周波数にも適用可能である。
【００３９】
ベース３は、例えばセラミック材料やガラス材料などからなる絶縁体の容器体で構成されている。ベース３は、周囲に堤部３０を有し、かつ上部が開口した断面視凹形状で、当該ベース３の内部（収納部）には音叉型水晶振動片を搭載するための段差部３１が形成されている。そして前記段差部の上面には、一対の電極パッド３２，３２（一方のみ図示）が形成されている。一対の電極パッド３２，３２は、ベース内部に形成された図示しない配線パターンを介してベース底面（裏面）に形成されている２つ以上の端子電極３３，３３と電気的に接続されている。
【００４０】
ベース３の堤部３０の周囲には金属膜層（封止部材Ｈの一部を構成）３４が周状に形成されている。例えばベース３がセラミック材料の場合には、前記電極パッド３２，３２や端子電極３３，３３、金属膜層３４は例えば３層から構成されており、下からタングステン、ニッケル、金の順で積層されている。タングステンはメタライズ技術により、セラミック焼成時に一体的に形成され、ニッケル、金の各層はメッキ技術により形成される。なお、前記タングステンの層にモリブデンを使用してもよい。
【００４１】
図示しない蓋は、例えば金属材料やセラミック材料、ガラス材料などからなり、平面視矩形状の一枚板に成形されている。この蓋の下面には封止材（封止部材Ｈの一部を構成）が形成されている。この蓋はシーム溶接やビーム溶接、加熱溶融接合などの手法により封止材を介してベース３に接合されて、蓋とベース３とによる水晶振動子１の筐体が構成される。
【００４２】
音叉型水晶振動片２は、図示していないが、異方性材料の水晶Ｚ板からなる１枚の水晶ウェハに、多数個の音叉型水晶振動片（圧電振動素板）がマトリックス状に一括形成されている。前記音叉型水晶振動片２の外形は、フォトリソグラフィ技術を用いて、レジストまたは金属膜をマスクとして例えばウェットエッチングによって一括的に成形されている。
【００４３】
音叉型水晶振動片（圧電振動素板）２は、図２に示すように、振動部である一対の第１脚部２１および第２脚部２２と、当該脚部２１，２２の間の又部２５３と、外部（本実施例ではベース３の電極パッド３２，３２）と接合する接合部２３と、これら第１脚部２１および第２脚部２２と接合部２３を突出して設けた基部２５とから構成された外形からなる。一対の第１脚部２１および第２脚部２２は、基部２５の一端面２５１から突出して又部２５３を介して並設されている。なお、ここでいう又部２５３は、一端面２５１の幅方向の中間位置（中央領域）に設けられている。なお、第1脚部２１と第２脚部２２の突出方向を長手方向（本形態ではＹ軸方向）とし、第1脚部２１と第２脚部２２の並接方向を幅方向（本形態ではＸ軸方向）として構成している。
【００４４】
本実施例にかかる音叉型水晶振動片（圧電振動素板）２の表裏両主面（一主面２６１と他主面２６２）には、次の電極が一体的に同時形成されている。つまり、異電位で構成された一対の第１励振電極２９１および第２励振電極２９２と、これら第１励振電極２９１および第２励振電極２９２を電極パッド３２，３２に電気的に接続させるためにこれら第１励振電極２９１および第２励振電極２９２から引き出された引出電極２９３，２９４と、その先端部に金属膜Ｍ１が形成される接続電極２９５，２９６とが一体的に同時形成されている。なお、本実施例でいう引出電極２９３，２９４は、これら一対の第１励振電極２９１および第２励振電極２９２から引き出された電極パターンのことをいう。接続電極２９５，２９６は、引出電極２９３，２９４の先端部分（導出端部）のうちベース３との接合部位となる箇所に形成されたものを示している。
【００４５】
上記した音叉型水晶振動片２の第１励振電極２９１および第２励振電極２９２や引出電極２９３，２９４、接続電極２９５，２９６は、金属蒸着によって各第１脚部２１および第２脚部２２上にクロム（Ｃｒ）層が形成され、このクロム層上に金（Ａｕ）層が形成されて構成される薄膜である。この薄膜は、真空蒸着法やスパッタリング法などの手法により基板全面に形成された後、フォトリソグラフィ法によりメタルエッチングして所望の形状に形成されることで、一体的に同時形成される。なお、第１励振電極２９１，第２励振電極２９２および引出電極２９３，２９４がクロム（Ｃｒ），金（Ａｕ）の順に形成されているが、例えば、クロム（Ｃｒ），銀（Ａｇ）の順や，クロム（Ｃｒ），金（Ａｕ），クロム（Ｃｒ）の順や，クロム（Ｃｒ），銀（Ａｇ），クロム（Ｃｒ）の順などであってもよい。
【００４６】
一対の第１脚部２１および第２脚部２２は、長手方向に沿って形成された後述する溝部２７と励振電極を有する振動部２１２，２２２と、振動部２１２，２２２の先端に形成され振動部に比べて幅方向に幅広に成形された錘部２１１，２２１と、振動部２１２，２２２と錘部２１１，２２１との接続部２１３，２２３とを有している。脚部の先端部分は周波数の調整領域として感度が良好な領域であり、このように錘部２１１，２２１を幅広に成形することで、高感度領域を広くすることができ、錘部２１１，２２１（先端領域）を周波数の調整の際により有効に利用することができる。また、一般的に、脚部の先端部分を幅広にすることで重みを増大させて、低周波化することができるが、この様な幅広の錘部を構成することなく音叉型水晶振動片２を小型化すると、脚部の幅を細く構成せざるを得ない。この場合、前記溝部や励振電極を形成するのに不利で、ＣＩ値も悪いものとなる。これに対して、本形態のように幅広の錘部を構成することで、脚部の幅も広く構成することができ、ＣＩ値特性も向上させることができ、低周波数化にも有用である。
【００４７】
第１励振電極２９１は、第１脚部２１の振動部２１２の両主面（一主面２６１と他主面２６２）と、第２脚部２２の振動部２２２の両側面２８に形成されている。同様に、第２励振電極２９２は、第２脚部２２の振動部２２２の両主面（一主面２６１と他主面２６２）と第１脚部２１の振動部２１２の両側面２８に形成されている。
【００４８】
振動部２１２，２２２は、その一主面２６１と他主面２６２に、有底の溝部２７がそれぞれ形成されている。また、一対の第１励振電極２９１および第２励振電極２９２の一部は、溝部２７の内部にも形成されている。このため、音叉型水晶振動片２を小型化しても第１脚部２１および第２脚部２２の振動損失が抑制され、ＣＩ値（直列共振抵抗値）を低く抑えることができる。なお、溝部２７は、長手方向における溝部２７の長さ寸法Ｌ２を、同方向の脚部２１，２２の長さ寸法Ｌ１の５５％以上６５％以下として設定することが望ましい。本形態では例えば６０％で設定している。
【００４９】
なお、本発明における励振電極とは、前記溝部の内面に形成した内面電極と、当該内面電極と異極で幅方向に対向して脚部の側面に形成した側面電極とを少なくとも含んで構成され、前記振動部のうち異極の電極が近接配置されることで水晶振動片の内部で電界効果を生じさせるものを示しており、配線用の引出電極等は含まない。すなわち、振動部２１２における励振電極は、第１脚部２１の両主面上に形成された第１の励振電極２９１，２９１（図２では一主面２６１側のみ図示）と、当該第１の励振電極と同極で同一主面の溝部２７,２７の内面に形成された内面電極２９１１，２９１１（図２では一主面２６１側のみ図示）と、当該内面電極２９１１，２９１１と異極で幅方向に対向して第１脚部２１の両側面に形成された側面電極２９２２，２９２２とで構成された周囲の電極群全般を示している。振動部２２２における励振電極は、第２脚部２２の両主面上に形成された第２の励振電極２９２，２９２（図２では一主面２６１側のみ図示）と、当該第２の励振電極と同極で同一主面の溝部２７,２７の内面に形成された内面電極２９２１，２９２１（図２では一主面２６１側のみ図示）と、当該内面電極２９２１，２９２１と異極で幅方向に対向して第２脚部２２の両側面に形成された側面電極２９１２，２９１２とで構成された周囲の電極群全般を示している。
【００５０】
錘部２１１，２２１は、その隅部が曲面形成されており、接続部２１３，２２３の終端部分から先端部分に向かって、錘部の幅寸法が一定となる同一幅領域２１１１，２２１１を有している。また錘部のうち少なくともこの同一幅領域２１１１，２２１１には、後述する引出電極２９３，２９４のみを形成しており、この領域では励振電極を形成していない。このように、錘部２１１，２２１の隅部を曲面形成することで、外力を受けた時などに堤部などに接触するのを防止することができる。同一幅領域２１１１，２２１１を形成することで、周波数調整に有効な脚部先端の高感度領域を広くすることができる。
【００５１】
第１脚部２１の錘部２１１と第２脚部２２の錘部２２１には、両主面（一主面２６１と他主面２６２）との両側面２８のほぼ全面に引出電極２９３，２９４がそれぞれ形成されている。この錘部２１１，２２１では、励振電極を形成していないので、異極の電極が近接配置されることがなく、作成が容易で短絡することがない。
【００５２】
接続部２１３，２２３は、振動部２１２，２２２から錘部２１１，２２１に向かって、幅方向の寸法を指数関数的に増幅する増幅部２１３１，２２３１を有し、増幅部２１３１，２２３１は長手方向の寸法が幅方向の寸法よりも長くなるように形成されている。より具体的には、図３に示すように、音叉型水晶振動片２の主面形状において、振動部２１２，２２２の幅寸法に対する錘部２１１，２２１の幅広寸法（増幅部２１３１，２２３１の幅寸法）である増大幅寸法Ｈ１とＨ２の加算寸法以上の曲率半径からなる円形の円周の一部で構成しており、本形態では、例えば、幅寸法Ｈ１とＨ２を加えたものの８倍の曲率半径からなる円形の円周の一部で構成したＲ１で形成している。なお、円形のＲ１に限らず、図４に示すように、脚部の突出方向に長径を有する１/４楕円の円形の円周の一部で構成したＲ２で、増幅部２１３１，２２３１を形成してもよい。
【００５３】
尚、本発明において、接続部２１３，２２３の幅方向の寸法を指数関数的に増幅するとは、以下の(a)〜(c)の条件を同時に満たすものとして定義することもできる。
(a) 増幅部は滑らかな曲線にて形成され、接続部の幅寸法を振動部から錘部に向かって単調に増加させる。
(b) 接続部の幅寸法の増加率は、振動部との境界から遠ざかるほど大きくなる。（長手方向（Ｙ軸方向）において振動部から錘部に向かう方向を正、幅方向（Ｘ軸方向）において幅を増大させる方向を正とする場合、増幅部の接線の傾き（ｄＸ／ｄＹ）は、振動部から錘部に向かって単調に増加する。）
(c) 接続部の幅寸法の増加率は、振動部と接続部との境界において０となる。（振動部と接続部との境界における接線の傾きは０である。）
【００５４】
このように、本実施形態に係る音叉型水晶振動片２では、振動部２１２，２２２から錘部２１１，２２１に向かって、幅方向の寸法を指数関数的に増幅する増幅部２１３１，２２３１が形成されることにより、以下の効果を奏する。
【００５５】
効果の第１点として、増幅部２１３１，２２３１が幅方向の寸法を指数関数的に増幅するものであるため、錘部の脚部側端部の形状がテーパ状である特許文献１の構成に比べ、振動部２１２，２２２と接続部２１３，２２３との連結部付近で機械的強度が急激に増加することが無い。このため、振動節がその連結部付近に留まることがなく、当該振動節をより錘部２１１，２２１側に変位させることができる。脚部の長さが同じ音叉型水晶振動片で比べた場合、振動節をより錘部側に変位させることで、高調波抑制の効果をより向上させることができる。
【００５６】
効果の第２点として、特許文献１の構成に比べ、振動部２１２，２２２と接続部２１３，２２３との連結部付近で機械的強度が急激に増加することが無いため、特許文献１のように振動部と錘部との連結位置に溝部を形成しなくても、振動時の慣性力が当該連結部に集中することなく、安定した振動が得られる。このため、上記溝部を形成することによる機械的強度の低下がなく、音叉型圧電振動片としての十分な強度が確保できる。
【００５７】
効果の第３点として、特許文献１の構成に比べ、振動部と錘部との連結位置に溝部を形成しなくても安定した振動が得られるため、上記溝部を形成することによる製造上の問題も回避できる。すなわち、特許文献１のように、一つの溝部の中で（励振）電極形成領域と電極無形成領域とを形成する場合、本来電極電極無形成領域とすべき箇所での除去しきれずに残った電極が励振電極と短絡するといった問題がある。本実施形態に係る音叉型水晶振動片２では、振動部と錘部との連結位置に溝部を形成しないことで上記問題を回避できる。
【００５８】
第１脚部２１の接続部２１３と第２脚部２２の接続部２２３には、両主面（一主面２６１と他主面２６２）と両側面２８のほぼ全面に引出電極２９３，２９４がそれぞれ形成されている。この接続部２１３，２２３では、励振電極を形成していないので、異極の電極が近接配置されることがなく、作成が容易で短絡することがない。
【００５９】
また、少なくとも第１脚部２１の錘部２１１の同一幅領域２１１１と、第２脚部２２の錘部２２１の同一幅領域２２１１との一主面２６１側の引出電極２９３，２９４の上面には、レーザービームなどのビーム照射やイオンミーリングなどのイオンエッチングによって金属膜の質量削減を行うことで音叉型水晶振動片２の周波数を調整してなる調整用金属膜（周波数調整用錘）Ｍ３が形成されている。なお、本形態に限らず、第１脚部２１の錘部２１１の同一幅領域２１１１と、第２脚部２２の錘部２２１の同一幅領域２２１１だけでなく、第１脚部２１の錘部２１１の全領域と接続部２１３の一部、および第２脚部２２の錘部２２１の全領域と接続部２１３の一部とし、同領域の引出電極に対して若干小さな面積で、調整用金属膜（周波数調整用錘）Ｍ３を形成してもよい。また調整電極用金属膜（周波数調整用錘）Ｍ３は、本形態のように両主面（一主面２６１と他主面２６２）に形成したものに限らず、ベースの開口部に位置する他主面２６２のみに形成してもよい。
【００６０】
上記調整用金属膜Ｍ３は、例えば、各領域の引出電極２９３，２９４に調整用金属膜の形成部をフォトリソグラフィ法により所望の形状に形成して、当該調整金属膜の形成部に調整用金属膜Ｍ３を電解メッキ法などの手法によりメッキ形成する。その後、アニール処理を行ってもよい。これらの金属膜をメッキ形成する際には、上記した金属膜Ｍ１（Ｍ１１，Ｍ１２）と同じ工程で同時に形成すると実用上より望ましい。
【００６１】
基部２５は、平面視左右対称形状とされ、図２に示すように、振動部２１２，２２２より幅広に形成されている。また、基部２５の他端面２５２付近が、一端面２５１から他端面２５２にかけて幅狭になるように漸次テーパ状に形成されている。このため振動部である第１脚部２１および第２脚部２２の振動により発生した漏れ振動を他端面２５２により減衰させることができ、接合部２３へ漏れ振動が伝わるのを抑制することができ、音響リーク（振動漏れ）をさらに低減するのに好ましい。なお漸次幅狭になる構成としてはテーパ状に限らず段差状や、曲面状としてもよい。
【００６２】
接合部２３は、図２、図３に示すように、引出電極２９３，２９４を外部電極（本発明でいう外部であり、本実施例ではベース３の電極パッド３２，３２）と電気機械的に接合するためのものである。具体的に、接合部２３は、一対の第１脚部２１および第２脚部２２が突出した基部２５の一端面２５１と対向する他端面２５２の幅方向の中間位置（中央領域）から突出形成されている。すなわち、一対の第１脚部２１と第２脚部２２との間に配された又部２５３と正対向する位置に、接合部２３が突出形成されている。
【００６３】
特に本形態では接合部２３を、基部２５の他端面２５２に対して平面視垂直方向に突出した他端面２５２よりも幅狭な短辺部２３１と、短辺部２３１の先端部と連なり短辺部２３１の先端部において平面視直角に折曲されて基部２５の幅方向に延出する長辺部２３２とから構成され、接合部２３の先端部２３３は基部２５の幅方向に向いている。すなわち、接合部２３は、平面視Ｌ字状に成形され、平面視Ｌ字状に成形された折曲箇所である折曲部２３４が短辺部２３１の先端部に対応する。このように基部２５の他端面２５２よりも短辺部２３１が幅狭な状態で形成されているので、振動漏れのさらなる抑制の効果が高まる。
【００６４】
また接合部２３の一主面２６１には、外部と接合する第１の接合領域２３５と第２の接合領域２３６とを有しており、第１の接合領域２３５は基部２５の幅方向の中心線の延長線上（接合部２３の短辺部２３１の幅方向における中間位置）で平面視Ｌ字状に成形された接合部２３の折曲部２３４の一領域に形成され、第２の接合領域２３６が平面視Ｌ字状に成形された接合部２３の先端部２３３にあたる長辺部２３２の先端部の一領域に形成されている。そして第１の接合領域２３５には、後述する第２励振電極２９２から引出電極２９４を介して短辺部２３１の端部（一端部へ）引き出された接続電極２９６（引出電極２９４の導出端部）が形成され、第２の接合領域２３６には、後述する第１励振電極２９１から引出電極２９３を介して長辺部２３２の端部（一端部へ）引き出された接続電極２９５（引出電極２９３の導出端部）が形成されている。
【００６５】
このように構成することで、接合部２３の長さを拡大することなく振動漏れ（音響リーク）をより効率的に抑えることが可能となる。特に、接合部２３における外部と接合する第１の接合領域２３５は、基部２５の幅方向の中心線の延長線上で構成されているので、基部２５の他端面２５２付近の幅狭の前記テーパ部分により、音響リークを抑制し、幅方向のわずかな音響リークをも相殺することができる。そして、音響リークをより効率的に押さえられた折曲部２３４で一方の極として電気的機械的に接合することができる。接合部２３における外部と接合する第２の接合領域２３６は、音響リークの影響や応力や外力の影響を受けない先端部２３３で他方の異極として電気的機械的に接合することができる。
【００６６】
またこれら接続電極２９５，２９６の上面には、接続電極２９５，２９６より表面粗さが粗く平面積が小さなメッキバンプとしての金属膜Ｍ１（Ｍ１１，Ｍ１２）が形成されている。金属膜Ｍ１（Ｍ１１，Ｍ１２）は、その厚みが例えば５〜２０μｍ程度、直径が５０μｍ程度で平面積が約１９６２．５μｍ2の平面視円形状で形成されている。なお、超音波接合後（ＦＣＢ後）には少なくとも金属膜Ｍ１（Ｍ１１，Ｍ１２）は面方向に拡がって潰れた状態となり、約半分程度の厚みになる。金属膜Ｍ１（Ｍ１１，Ｍ１２）の厚みが５μｍより小さいと、音叉型水晶振動片２の接続電極２９５，２９６とベース３の電極パッド３２，３２との隙間が小さくなり、音叉型水晶振動子の電気的特性に悪影響を生じやすくなる。金属膜Ｍ１（Ｍ１１，Ｍ１２）の厚みが２０μｍより大きいと、音叉型水晶振動片２の傾きや位置ずれの影響が生じやすくなり、接合強度としてもばらつきが生じやすくなる。なお、メッキバンプとしての金属膜Ｍ１（Ｍ１１，Ｍ１２）の平面視形状は、接続電極などの平面視形状に応じて円形や楕円形などの円形状のものや、長方形や正方形を含む多角形状のものなど自由に構成することができる。
【００６７】
接合部２３への金属膜Ｍ１（Ｍ１１，Ｍ１２）の形成に関しては、接合部２３の第１の接合領域２３５と第２の接合領域２３６に図示しない金属膜の形成部（接続電極２９５，２９６より平面積の小さい窓部を有するマスク）をフォトリソグラフィ法により所望の形状（本形態では円形状の窓部）に形成して、当該金属膜の形成部に金属膜Ｍ１（Ｍ１１，Ｍ１２）を電解メッキ法などの手法によりメッキ形成する。その後、アニール処理を行ってもよい。
【００６８】
以上のように構成された音叉型水晶振動片２は、上記ウェハの状態の際に各々の音叉型水晶振動片２の周波数を計測した後、各々の音叉型水晶振動片２の調整用金属膜Ｍ３をビーム照射などで減少させたり、パーシャル蒸着により増加させたりすることで、周波数の粗調整をしている。
【００６９】
周波数粗調整が施されウェハから取り出された個片の音叉型水晶振動片２は、その一主面２６１側の接続電極２９５，２９６の上面に形成された金属膜Ｍ１（Ｍ１１，Ｍ１２）とベース３の電極パッド３２，３２とがＦＣＢ法により超音波接合され、ベース３に搭載される。
【００７０】
ベース３に搭載された音叉型水晶振動片２は、周波数を再計測した後、音叉型水晶振動片２の調整用金属膜Ｍ３をビーム照射やイオンエッチングなどで減少させることで、周波数の微調整する最終の周波数調整を行っている。
【００７１】
その後、最終の周波数調整が行われた音叉型水晶振動片２が搭載されたベース３に対して、図示しない蓋を加熱溶融接合などの手法により封止部材Ｈを介して接合し、音叉型水晶振動片２をベース３と図示しない蓋とで構成された筐体の内部に気密封止する。なお上述の気密封止の手法として、シーム溶接、ビーム溶接、雰囲気加熱などの手法をあげることができる。
【００７２】
次に、本発明の変形例について、上記実施形態との相違点のみを中心に図５とともに説明する。本発明の変形例では、接続部２１３，２２３に、長手方向に沿って形成された有底の第２溝部２７１を有している。振動部２１２，２２２の有底の溝部２７と接続部２１３，２２３の第２溝部２７１との間には、ブリッジ部２７２が介在している。本形態では、このブリッジ部２７２を音叉型水晶振動片（圧電振動素板）に対してエッチングがされていない残部領域としており、各脚部２１，２２における溝部２７や第２溝部２７１以外の領域と同じ厚みで構成している。第１脚部２１の接続部２１３と第２脚部２２の接続部２２３には、両主面（一主面２６１と他主面２６２）との両側面２８のほぼ全面に引出電極２９３，２９４がそれぞれ形成されており、前記第２溝部の内部にも引出電極２９３，２９４がそれぞれ形成されている。
【００７３】
なお、図５の変形例では、第２溝部２７１は、接続部２１３，２２３の一部の領域にのみ形成しているが、特性に応じて錘部２１１，２２１の領域、振動部２１２，２２２の領域、あるいは錘部と振動部の両方の領域にまで延長して形成してもよい。また、第２溝部の上面には、引出電極を形成しない構成であってもよく、引出電極のみだけでなく、その上部に調整用金属膜Ｍ３が形成された構成であってもよい。またこれら構成の少なくとも２つ以上を組み合わせた構成であってもよい。但し、前記第２溝部には、異極の電極が近接配置されることで水晶振動片の内部で電界効果を生じさせるための励振電極は形成しない。
【００７４】
以上のような構成により、音叉型水晶振動片２の小型化に対応し、高調波の悪影響をなくすとともに、耐衝撃性能に優れた音叉型圧電振動片、および音叉型圧電振動子を提供することができる。
【００７５】
接続部２１３，２２３は、振動部２１２，２２２から錘部２１１，２２１に向って、幅方向の寸法を指数関数的に増幅する増幅部２１３１，２２３１を有し、増幅部２１３１，２２３１は長手方向の寸法が幅方向の寸法よりも長くなるように形成されており、錘部２１１，２２１は接続部２１３，２２３の終端部分から錘部２１１，２２１の先端部分に向って一定幅の同一幅領域２１１１，２２１１を有し、引出電極２９３，２９４のみを形成している。このため、錘部２１１，２２１に近づくに従って重量が急激に増大するように構成されることで、基本波以外の不要となる高調波の節部分の位置を、励振電極が形成された振動部２１２，２２２から励振電極の形成されていない錘部２１１，２２１側へ変位させることができる。この様な変位がなされることで、音叉型圧電振動子を励振させるのに必要な基本波のＣＩ値（直列共振抵抗）に比べて、不要な高調波のＣＩ値を増大させ、そのＣＩ値の比率（以下、ＣＩ比と称する）を稼ぎ、高調波発振を抑制することができる。
【００７６】
また、溝部２７は、応力の発生の起点となる接続部２１３，２２３に形成されていないため、この領域でのクラックや割れを生じる危険性が少なく、耐衝撃性能を低下させることがない。また、溝部２７は、長手方向における溝部２７の長さ寸法Ｌ２を、同方向の脚部２１，２２の長さ寸法Ｌ１の５５％以上６５％以下として設定することで、基本波のＣＩ値を悪化させすぎない状態で、高調波のＣＩ値を増大させこれらのＣＩ比を稼ぐのに有効な構成となる。また、接続部２１３，２２３が円形の円周の一部により構成されることで、接続部２１３，２２３には幅寸法の増大する角部（境界部分）が存在せず、応力の発生の起点になる領域が脚部の側面には存在しないため、この領域でのクラックや割れを生じる危険性が少なく、耐衝撃性能を向上させる。
【００７７】
また、上記変形例の構成では、接続部２１３，２２３に、励振電極が形成されない長手方向に沿って形成された有底の第２溝部２７１を有しており、溝部２７と第２溝部との間には、ブリッジ部２７２が介在している。このため、高調波のＣＩ値が低くなる振動部２１２、２２２の領域から、より高調波のＣＩ値が高くなる第２溝部の領域へ高調波の節部分を移動させる作用を有することとなる。結果として、音叉型圧電振動子を励振させるのに必要な基本波のＣＩ値に比べて、不要な高調波のＣＩ値を増大させ、そのＣＩ比を稼ぐことができるので、より安定した状態で高調波発振を抑制することができる。
【００７８】
〔実施の形態２〕
次に、実施の形態２に係る音叉型水晶振動子を図面とともに説明する。本実施形態で使用される音叉型水晶振動子１は、実施の形態１で説明したものとほぼ同じ構成を有しているため、共通する構成については同一の符号を用いて説明を省略し、異なる部分についてのみ説明を行う。
【００７９】
図６は、本実施の形態２に係る音叉型水晶振動子の模式的な断面図である。図７は、本実施の形態２に係る音叉型水晶振動片の一主面側の平面図である。図８は、本実施の形態２に係る音叉型水晶振動片の脚部の一部を拡大した平面図である。図９は、本実施の形態２に係る他の音叉型水晶振動片の脚部の一部を拡大した平面図である。
【００８０】
実施の形態１では、接続部２１３，２２３について、振動部２１２，２２２から錘部２１１，２２１に向かって、幅方向の寸法を指数関数的に増幅する増幅部２１３１，２２３１を有し、増幅部２１３１，２２３１は長手方向の寸法が幅方向の寸法よりも長くなるように形成されているが、本実施の形態２では、このような接続部の形状に限らず、単なるＲ形状やテーパ状や（長手方向の寸法と幅方向の寸法との）段差状でもよい。すなわち、増幅部２１３１，２２３１は、図７，８に示すように、円周の一部で構成されたＲ１で形成してもよく、図９に示すように、脚部の突出方向に長径を有する楕円の一部で構成したＲ２で形成しても良い。
【００８１】
振動部２１２，２２２には、ブリッジ部２７２を間に介した状態で、第１溝部２７の先端に有底の第２溝部２７１が長手方向に沿って形成されている。第２溝部２７１は、振動部２１２，２２２の先端から錘部２１１，２２１に向かって延出されており、第２溝部２７１の内部には引出電極２９３，２９４のみがそれぞれ形成され、励振電極が形成されていない。本形態では、ブリッジ部２７２を振動部２１２，２２２に位置させると共に、当該振動部２１２，２２２の先端から接続部２１３，２２３にかけて、脚部の突出方向に沿って第２溝部２７１を形成した。また、ブリッジ部２７２を音叉型水晶振動片（圧電振動素板）に対してエッチングがされていない残部領域としており、各脚部２１，２２における第１溝部２７や第２溝部２７１以外の領域と同じ厚みで構成している。さらに、第１脚部２１の接続部２１３と第２脚部２２の接続部２２３には、両主面（一主面２６１と他主面２６２）との両側面２８のほぼ全面に引出電極２９３，２９４がそれぞれ形成されており、前記第２溝部の内部にも引出電極２９３，２９４がそれぞれ形成されている。
【００８２】
なお、本形態では、第２溝部は、接続部２１３，２２３の一部の領域にのみ形成しているが、特性に応じて錘部２１１，２２１の領域にまで延長して形成しても良い。また、第２溝部の上面には、引出電極を形成しない構成であってもよく、引出電極だけでなく、その上部に後述する調整用金属膜Ｍ３が形成された構成であってもよい。またこれら構成の少なくとも２つ以上を組み合わせた構成であってもよい。但し、前記第２溝部には、異極の電極が近接配置されることで水晶振動片の内部で電界効果を生じさせるための励振電極は形成しない。
【００８３】
このように、振動部２１２，２２２には、ブリッジ部２７２を間に介した状態で、第１溝部２７の先端に有底の第２溝部２７１が長手方向に沿って形成されている。第２溝部２７１は、振動部２１２，２２２の先端から錘部２１１，２２１に向かって延出されてなり、引出電極２９３，２９４のみを形成している。このため、振動部２１２，２２２の先端に質量が小さい領域（剛性が低い領域）が形成されることで、基本波以外の不要となる高調波の節部分の位置を、高調波のＣＩ値が低くなる振動部２１２，２２２の領域から、より高調波のＣＩ値が高くなる第２溝部２７１のある接続部２１３，２２３や錘部２１１，２２１の方へ変位させることができる。このような変位がなされることで、音叉型圧電振動子を励振させるのに必要な基本波のＣＩ値（直列共振抵抗）に比べて、不要な高調波のＣＩ値を増大させ、そのＣＩ値の比率（以下、ＣＩ比と称する）を稼ぎ、高調波発振を抑制することができる。
【００８４】
また、第１溝部２７と第２溝部２７１との間には、ブリッジ部２７２が介在しているので、振動部２１２，２２２の先端には、ブリッジ部２７２が構成され、この部分における機械的な強度が向上するため、この領域でのクラックや割れを生じる危険性が少なく、耐衝撃性能を向上させる。また第１溝部２７と第２溝部２７１の間に曲げ応力の強い領域を形成することで、一度変位した高調波の節部分の位置を励振電極が形成された領域に戻しにくく作用させる。結果として、より安定した状態でＣＩ比を稼ぐことができる。
【００８５】
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、音叉型水晶振動子などの圧電振動デバイスに適用できる。
【符号の説明】
【００８７】
１    音叉型水晶振動子
２    音叉型水晶振動片
３    ベース
【図１】
2014208251.tif 000003
【図２】
2014208251.tif 000004
【図３】
2014208251.tif 000005
【図４】
2014208251.tif 000006
【図５】
2014208251.tif 000007
【図６】
2014208251.tif 000008
【図７】
2014208251.tif 000009
【図８】
2014208251.tif 000010
【図９】
2014208251.tif 000011
【国際調査報告】
2014208251.tif 000012
2014208251.tif 000013
2014208251.tif 000014
2014208251.tif 000015
2014208251.tif 000016
2014208251.tif 000017
2014208251.tif 000018
2014208251.tif 000019
2014208251.tif 000020