(57)【要約】【課題】  小型化を進める上で、周波数の経時変化の影響を少なくした圧電振動片または圧電デバイスを提供する。【解決手段】  圧電振動片（２０）は、圧電材料（１０）により形成され、実装のための第１接着領域（３３）および第２接着領域（３３）を有する基部（２９）と、基部の一端側から所定方向に延びる第１および第２の振動腕（２１）と、第１接着領域と第２接着領域との間に設けられ所定方向に延びる第１応力緩和領域（２９１−２）と、第１接着領域または第２接着領域と第１の振動腕または第２の振動腕との間に設けられ所定方向と直交する方向に延びる第２応力緩和領域（２９１−１）と、を備える。【選択図】図１
2008099144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電材料により形成され、実装のための第１接着領域および第２接着領域を有する基部と、
前記基部の一端側から所定方向に延びる第１および第２の振動腕と、
前記第１接着領域と前記第２接着領域との間に設けられ、前記所定方向に延びる第１応力緩和領域と、
前記第１接着領域または前記第２接着領域と前記第１の振動腕または第２の振動腕との間に設けられ、前記所定方向と直交する方向に延びる第２応力緩和領域と
を備えることを特徴とする圧電振動片。
【請求項２】
前記第１応力緩和領域と前記第２応力緩和領域とは、溝部であることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動片。
【請求項３】
前記第１応力緩和領域と前記第２応力緩和領域とは、孔部であることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動片。
【請求項４】
前記第１応力緩和領域と前記第２応力緩和領域とが一点で接していることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の圧電振動片。
【請求項５】
前記第１応力緩和領域は、前記基部の中央と前記第１接着領域との間と、前記基部の中央と前記第２接着領域との間とに二分されて形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の圧電振動片。
【請求項６】
前記第２応力緩和領域は、前記第１の振動腕と前記第１接着領域との間と、前記第２の振動腕と前記第２接着領域との間とに二分されて形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の圧電振動片。
【請求項７】
前記基部の前記一端側より前記所定距離だけ離れた他端側から幅方向に延長され、かつ前記振動腕の外側において、前記所定方向に延びる第１および第２支持用腕部を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の圧電振動片。
【請求項８】
前記第１および第２支持用腕部の先端において、実装のための第３接着領域および第４接着領域を有することを特徴とする請求項７に記載の圧電振動片。
【請求項９】
前記支持用腕部は、前記支持用腕部の途中に剛性を低くした構造を備えることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の圧電振動片。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の圧電振動片と、
前記圧電振動片を収容するパッケージと、
前記パッケージを封止する封止蓋と
を備える圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動片と、パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電デバイスとの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＨＤＤ（ハード・ディスク・ドライブ）、モバイルコンピュータ、あるいはＩＣカード等の小型の情報機器や、携帯電話などのクロック源等において、圧電振動片や圧電発振器等の圧電デバイスが広く使用されている。
【０００３】
特許文献１に示される圧電振動片は、水晶ウエハなどの圧電材料をウェットエッチングすることにより、音叉型の外形形状を形成する。音叉型圧電振動片はパッケージに実装する矩形の基部と、基部から延長された一対の振動腕を備えている。これら振動腕の主面（表裏面）に長溝を形成するとともに、必要な駆動用の電極を形成している。このような音叉型圧電振動片においては、駆動用の電極を介して駆動電圧が印加されると、各振動腕の先端部を近接・離間するようにして、屈曲振動することにより、所定の周波数の信号が取り出されるようになっている。音叉型圧電振動片の矩形の基部には、引出し電極が２箇所形成される。引出し電極に導電接着剤を塗布して、音叉型圧電振動片がセラミックなどのパッケージに実装される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２０３５６０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
導電接着剤を固化するために、１４０〜３００度Ｃ程度に導電接着剤を加熱する。そして常温に戻すと、圧電振動片を構成する材料と、セラミック製のパッケージとの材料の熱線膨張係数の相違などに起因して残留応力が残る。圧電振動片の小型化が進められるにつれて、残留応力の影響が大きくなってきている。そして温度変化および経時変化により、音叉型圧電振動片の基部において導電性接着剤が接合した箇所の残留応力状態が変化して、特に周波数が変動してしまう問題が生じている。
【０００６】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、小型化を進める上で、周波数の経時変化の影響を少なくした圧電振動片または圧電デバイス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】
【０００７】
第１の観点の圧電振動片は、圧電材料により形成され、実装のための第１接着領域および第２接着領域を有する基部と、基部の一端側から所定方向に延びる第１および第２の振動腕と、第１接着領域と第２接着領域との間に設けられ所定方向に延びる第１応力緩和領域と、第１接着領域または第２接着領域と第１の振動腕または第２の振動腕との間に設けられ所定方向と直交する方向に延びる第２応力緩和領域と、を備える。
第１の観点の構成によれば、圧電振動片がパッケージなどに接着接合されて残留応力が生じる場合であっても、その残留応力を第１応力緩和領域および第２応力緩和領域によって緩和することができる。このため、特に経時変化による周波数変動を抑えることができる。逆に屈曲振動する振動腕からの振動漏れは、第２応力緩和領域により、第１接着領域または第２接着領域にほとんど及ぶことがない。
【０００８】
第２の観点による圧電振動片は、第１応力緩和領域と第２応力緩和領域とが溝部である。
第２の観点の構成によれば、基部の剛性を確保しつつ、残留応力を緩和することができる。
【０００９】
第３の観点による圧電振動片、第１応力緩和領域と第２応力緩和領域とは、孔部である。
第３の観点の構成によれば、応力緩和領域が小さくても、残留応力を緩和することができる。
【００１０】
第４の観点による圧電振動片、第１応力緩和領域と第２応力緩和領域とが一点で接している。
第４の観点による圧電振動片の構成によれば、互いの領域が接したため長い距離の領域となり、これにより振動腕からの振動漏れを長い領域で防ぐことができる。
【００１１】
第５の観点による圧電振動片は、第１応力緩和領域は、基部の中央と第１接着領域との間と、基部の中央と第２接着領域との間とに二分されて形成されている。
第５の観点の構成によれば、第１応力緩和領域が二分されて形成されているため、第１接着領域と第２接着領域との近傍で、基部に残る残留応力を低減することができる。
【００１２】
第６の観点による圧電振動片は、第２応力緩和領域は、第１の振動腕と第１接着領域との間と、第２の振動腕と第２接着領域との間とに二分されて形成されている。
第６の観点の構成によれば、基部に残る残留応力を第１の振動腕に伝えず、また第１の振動腕からの振動漏れを第１接着領域に伝えない。そして、第２の振動腕についても同様である。このようにそれぞれの振動腕について適切に対応できる。
【００１３】
また、第７の観点による圧電振動片にあっては、基部の一端側より所定距離だけ離れた他端側から幅方向に延長されかつ振動腕の外側において、所定方向に延びる第１および第２支持用腕部を備える。
第７の観点の構成によれば、支持用腕部がパッケージなどに接合された場合、周囲温度の変化などを原因として、振動腕に影響を与えることはほとんどない。しかも、これとは逆に屈曲振動する振動腕からの振動漏れは、振動腕の根元から所定長さを隔てていることから、支持用腕部にほとんど及ぶことがない。
【００１４】
第８の観点による圧電振動片は、第１および第２支持用腕部の先端において、実装のための第３接着領域および第４接着領域を有する。
第８の観点の構成によれば、基部において第１接着領域および第２接着領域でパッケージなどに接合するとともに、第１および第２支持用腕部の先端の第３接着領域および第４接着領域でパッケージなどに接合することができる。このため、確実な接着が可能となる。
【００１５】
第９の観点による圧電振動片は、支持用腕部は、支持用腕部の途中に剛性を低くした構造を備える。
第９の観点の構成によれば、振動腕の屈曲振動による振動漏れが、支持用腕部に至った場合でも、支持用腕部の途中で低減することができる。
【００１６】
第１０の観点による圧電デバイスは、請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の圧電振動片と、圧電振動片を収容するパッケージと、パッケージを封止する封止蓋と、を備える。
この構成により、経時変化によって周波数変動が少ない圧電デバイスを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
＜第１圧電振動片の構成＞
図１は、本発明の音叉型水晶振動片２０の実施形態を示した平面図である。
音叉型水晶振動片２０は、たとえば水晶Ｚ板１０となるように水晶単結晶ウエハを切り出して形成されている。水晶以外にもタンタル酸リチウム，ニオブ酸リチウム等の圧電材料を利用することができる。また、図１に示す音叉型水晶振動片２０は３２．７６８ＫＨｚで信号を発振する振動片であるため、極めて小型の振動片となっている。このような音叉型水晶振動片２０は、基部２９を有している。そして、この基部２９からＸ方向に突出するように振動腕部である音叉腕２１が２本配置されている。また、この音叉腕２１の表面には、溝部２１１が図１に示すように各音叉腕２１に２箇所ずつ形成されている。この溝部２１１は、音叉腕２１の裏面側にも同様に形成されているため、音叉腕２１の溝部２１１の断面図は、略Ｈ型になっている。溝部２１１は、ＣＩ（クリスタル・インピーダンス）値の上昇を抑えるために設けられている。
【００１８】
音叉型水晶振動片２０の基部２９は、その全体がほぼ板状に形成されている。そして、図において縦方向の長さが、たとえば０．５８ｍｍに形成されている。一方、この基部２９から突出して配置されている音叉腕２１の図において縦方向の長さは約１．７０ｍｍに形成されている。したがって、この音叉腕２１に対する基部２９の長さは、約３４パーセントとなっている。
【００１９】
基部２９は、各音叉腕２１側の第１基部２９−１と接着領域３３側の第２基部２９−２とを形成している。第１基部２９−１はＹ方向の長さ（幅）がＷ１であり、第２基部２９−２はＹ方向の長さ（幅）が、第１基部２９−１の幅Ｗ１よりも広い幅Ｗ２である。幅Ｗ１は幅Ｗ２の約７５パーセントから９０パーセントである。たとえば、幅Ｗ１は０．４２ｍｍに幅Ｗ２は０．５０ｍｍに形成されている。このため、音叉腕２１の振動により、溝部２１１から漏れてきた漏れ振動は、第２基部２９−２に伝わり難くなる。
【００２０】
また、第２基部２９−２には、２箇所の連結部２８が形成されている。２箇所の連結部２８は、この水晶単結晶ウエハから音叉型水晶振動片２０を切り取る際に残る部材であり、一枚の水晶単結晶ウエハには、数千個の音叉型水晶振動片２０が連結されている。２箇所の接着領域３３の間に、切り欠き部２７が形成されている。さらに、第２基部２９−２には、Ｌ字型の溝部２９１が２箇所形成されている。
【００２１】
音叉型水晶振動片２０の振動腕２１および基部２９には、第１電極パターン２３と第２電極パターン２５とが形成されている。第１電極パターン２３と第２電極パターン２５とはともに、５０オングストローム〜７００オングストロームのクロム（Ｃｒ）層の上に４００オングストローム〜３０００オングストロームの金（Ａｕ）層が形成された構成になっている。クロム（Ｃｒ）層の代わりに、タングステン（Ｗ）層またはチタン（Ｔｉ）層を使用してもよく、また金（Ａｕ）層の代わりに、銀（Ａｇ）層を使用してもよい。また、１層からなる場合もあり、このときは、たとえばＡｌ（アルミ）層が用いられる。
【００２２】
音叉型水晶振動片２０の基部２９には、第１基部電極２３ａと第２基部電極２５ａとが形成され、腕部２１の溝部２１１には、第１溝電極２３ｄ，第２溝電極２５ｄがそれぞれ形成される。また、左側の振動腕２１の両側面には、第２側面電極が形成されている。図示しない右側の振動腕２１の両側面には、第１側面電極が形成されている。第１基部電極２３ａと第２基部電極２５ａとの接着領域３３には、導電接着剤３１（図３参照）が塗布される。
【００２３】
＜応力緩和領域の構成＞
＜＜第１実施形態＞＞
図２（ａ）は図１に示した音叉型水晶振動片２０の基部２９の拡大図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。図３は音叉型水晶振動片２０をセラミック製のパッケージ５１に実装した図である。図３（ａ）は、音叉型水晶振動片２０をセラミック製のパッケージ５１に実装した上面図であり、金属蓋部を取り除いた状態である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【００２４】
第２基部２９−２に形成されたＬ字型の溝部２９１は、Ｙ方向に延びる溝部２９１−１とＸ方向に延びる溝部２９１−２とから構成されている。Ｙ方向に延びる溝部２９１−１とＸ方向に延びる溝部２９１−２との一部が接しており、Ｌ字型になっているが、完全に交差するように接して、十字型の溝部であってもよい。
【００２５】
一対のＬ字型の溝部２９１のうち、Ｙ方向に延びる溝部２９１−１の長さＬ１は、基部２９の幅Ｗ２の１／３ないし１／４程度であり、たとえば０．１２ｍｍである。Ｌ字型の溝部２９１のＸ方向に延びる溝部２９１−２の長さＬ２は、基部２９のＸ方向に長さの１／３ないし１／５程度であり、たとえば０．１６ｍｍである。また、Ｌ字型の溝部２９１の溝の幅Ｌ３は、溝部２９１−１の長さＬ１、または溝部２９１−２の長さＬ２の約１０パーセントから約３０パーセントである。たとえば幅Ｌ３は、０．０１ないし０．０５ｍｍである。Ｌ字型の溝部２９１の溝の深さは、基部２９の厚みの３０パーセント以上５０パーセント未満である。音叉腕２１の溝部２１１と同時にウェットエッチングで形成する。なお、ウェットエッチングにより、水晶の方向性の関係で図のように必ずしも垂直にエッチングできない場合がある。
【００２６】
また、切れ込み部２７が、Ｌ字型の溝部２９１のＸ方向に延びる溝部２９１−２と平行になるように形成されている。切れ込み部２７は、音叉型水晶振動片２０の形状を形成するウェットエッチングと同時に形成する。切れ込み部２７の長さは、Ｘ方向に延びる溝部２９１−２の長さとともに設定する。切れ込み部２７は、あまり長くすると基部２９の強度不足になり、短くするとＸ方向に延びる溝部２９１−２を長くまた幅を広くする必要がある。
【００２７】
図３に示すように、基部２９の接着領域３３に導電接着剤３１が塗布され、音叉型水晶振動片２０がセラミック製の箱状のパッケージ５１に実装される。このパッケージ５１には、その底部にベース部５１ａおよび壁部５１ｂを備えている。このベース部５１ａおよび壁部５１ｂは、酸化アルミニウム質の混練物からなるセラミックグリーンシートを成形して形成される複数の基板を積層し、焼結して形成されている。壁部５１ｂの上には、封止材５８が設けられており、この封止材５８は、タングステンメタライズ上にニッケルメッキおよび金メッキが施されて形成されている。また、この封止材５８の上には蓋体５６が載置され、これらベース部５１ａ、壁部５１ｂ、封止材５８および蓋体５６で、中空の箱体を形成することになる。コバール等の金属材料で形成される場合には、蓋体５６はシーム溶接等の手法により、壁部５１ｂに対して固定される。このように形成されているパッケージ５１のベース部５１ａには外部電極５９が設けられている。このパッケージ側電極５９の上には導電性接着剤３１を介して音叉型水晶振動片２０の基部電極２３ａ、２５ａが固定される。外部電極５９は、タングステンメタライズ上にニッケルメッキおよび金メッキが施された電極である。
【００２８】
第１溝電極２３ｄ，第２溝電極２５ｄおよび第１側面電極，第２側面電極が形成されている。そして、それぞれの電極は、基部電極２３ａ、２５ａを経由して外部電極５９に接続される。これにより、音叉型水晶振動片２０を実装基板などに実装した場合に、外部からの駆動電圧が、外部電極５９から、基部電極２３ａ、２５ａを介して音叉型水晶振動片２０の振動腕２１の第１溝電極２３ｄ，第２溝電極２５ｄおよび第１側面電極，第２側面電極に伝えられる。
【００２９】
音叉型水晶振動片２０をパッケージ５１に実装する際には、導電接着剤３１を硬化するために、１４０〜３００度Ｃ程度に導電接着剤３１を加熱しなければならない。このため、音叉型水晶振動片２０が導電接着剤３１で接着された状態で、パッケージ５１全体を１４０〜３００度Ｃ程度の炉内に入れる。これで、音叉型水晶振動片２０はパッケージ５１に実装される。そしてパッケージ５１を常温に戻すと、セラミック製のベース部５１ａと音叉型水晶振動片２０の材料である水晶Ｚ板１０との熱線膨張係数の相違などに起因して残る残留応力が、音叉型水晶振動片２０に残ることになる。
【００３０】
本実施形態の音叉型水晶振動片２０の基部２９には、Ｌ字型の溝部２９１が設けられている。Ｌ字型の溝部２９１のＹ方向に延びる溝部２９１−１は、基部２９と振動腕２１との残留応力を緩和する。またＬ字型の溝部２９１のＸ方向に延びる溝部２９１−２は、基部２９の２箇所の接着領域３３の残留応力を緩和する。また、切れ込み部２７も基部２９の２箇所の接着領域３３の残留応力を緩和する役目を担っている。
【００３１】
＜＜第２実施形態＞＞
図４（ａ）は、第２実施形態で、音叉型水晶振動片２０の基部２９の拡大図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図であり、図４（ｃ）は、図４（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
第２基部２９−２に形成された孔部２９２は、Ｙ方向に延びる孔部２９２−１とＸ方向に延びる孔部２９２−２とから構成されている。Ｙ方向に延びる孔部２９２−１とＸ方向に延びる孔部２９２−２とは、接していない。
【００３２】
一対の孔部２９２のうち、Ｙ方向に延びる孔部２９２−１の長さＬ１は、基部２９の幅Ｗ２の１／３ないし１／４程度であり、たとえば０．１０ｍｍである。Ｘ方向に延びる孔部２９２−２の長さＬ２は、基部２９のＸ方向に長さの１／３ないし１／５程度であり、たとえば０．１４ｍｍである。また、幅Ｌ３は、孔部２９２−１の長さＬ１、または孔部２９２−２の長さＬ２の約１０パーセントから約３０パーセントである。たとえば幅Ｌ３は、０．０１ないし０．０３ｍｍである。これら孔部２９２−１、２９２−２は、音叉型水晶振動片２０の外形形状と同時にウェットエッチングで形成する。溝部でなく孔部であるので、あまりに大きな孔部２９２であると基部２９の強度が弱くなる。その一方、小さな孔部２９２であっても、残留応力の緩和を十分に達成できる。
【００３３】
また、切れ込み部２７が、Ｘ方向に延びる孔部２９１−２と平行になるように形成されている。切れ込み部２７は、音叉腕２１の形状を形成するウェットエッチングと同時に形成する。切れ込み部２７の長さおよび幅を大きくした場合には、必ずしもＸ方向に延びる孔部２９１−２を形成する必要はない。ずなわち、図４において、Ｙ方向に延びる孔部２９２−１を２箇所だけ形成すればよい。Ｙ方向に延びる孔部２９１−１は、基部２９と振動腕２１との残留応力を緩和する。この際に、２箇所のＸ方向に延びる孔部２９２−２の代わりに、ひとつの切れ込み部２７で基部２９の２箇所の接着領域３３間の残留応力を緩和することができる。
【００３４】
＜＜第３、第４実施形態＞＞
図５（ａ）は、第３実施形態で、音叉型水晶振動片２０の基部２９の拡大図である。また、図５（ｂ）は、第４実施形態で、音叉型水晶振動片２０の基部２９の拡大図である。
第３実施形態の一対の溝部２９３は、Ｙ方向に延びる２本の溝部とＸ方向に延びる１本の溝部とから構成されている。そしてＹ方向に延びる２本の溝部がＸ方向に延びる１本の溝部の先端と中間に接して、いわゆるＦ字型になっている。Ｙ方向に２本の溝部があるため、それぞれ一本あたりの溝幅および長さは第１実施形態の溝部２９１より小さくてもよい。また、Ｙ方向に延びる２本の溝部がＸ方向に延びる溝部に接しているが、第２実施形態と同様に、それぞれが接していなくてもよい。
【００３５】
第４実施形態の一対の溝部２９４は、Ｙ方向に延びる１本の溝部とＸ方向に延びる１本の溝部とから構成され，Ｘ方向に延びる１本の溝部がＹ方向に延びる１本の溝部の中間に接して、いわゆるＴ字型になっている。Ｘ方向に延びる１本の溝部が接着領域３３側に近づくため、接着領域３３を狭くしなければならないが、導電性接着材３１で十分に固定できる領域が確保できれば、Ｔ字型の溝部２９４であっても問題ない。Ｆ字型の溝部２９３またはＴ字型の溝部２９４は、基部２９と振動腕２１との残留応力を緩和し、かつ基部２９の２箇所の接着領域３３間の残留応力を緩和することができる。
【００３６】
＜＜第５、第６実施形態＞＞
図６（ａ）は、第５実施形態で、音叉型水晶振動片２０の基部２９の拡大図である。また、図６（ｂ）は、第６実施形態で、音叉型水晶振動片２０の基部２９の拡大図である。
第５実施形態の溝部２９５は、他の実施例と異なり、一対の溝部ではなく、一つの溝部が音叉型水晶振動片２０の基部２９の中央に形成されている。そして、溝部２９５は、Ｙ方向に延びる１本の溝部２９５−１とＸ方向に延びる１本の溝部２９５−２とから構成されている。Ｙ方向に延びる溝部２９５−１とＸ方向に延びる溝部２９５−２とは、接していない。なお、図６（ａ）では、電極が形成されていない箇所に溝部２９５が形成されているが、
【００３７】
溝部２９５のうち、Ｙ方向に延びる溝部２９５−１の長さは、第２基部２９−２の幅Ｗ２の１／２〜１／３程度であり、たとえば０．２２ｍｍである。溝部２９５−１は、第２基部２９−２より第１基部２９−１側に形成したほうがよい。溝部２９５のＸ方向に延びる溝部２９５−２の長さは、切り込み部２７のＸ方向の長さに依存する。切り込み部２７のＸ方向の長さが長ければ溝部２９５−２の長さは短く、逆に切り込み部２７のＸ方向の長さが短ければ溝部２９５−２の長さは長くなる。また、溝部２９５の溝の幅は、溝部２９５−１の長さ、または溝部２９５−２の長さの約１０パーセントから約３０パーセントである。
【００３８】
第６実施形態の溝部２９６は、Ｙ方向に延びる１本の溝部２９６−１とＸ方向に延びる１本の溝部２９６−２とから構成され、Ｘ方向に延びる１本の溝部２９６−２がＹ方向に延びる１本の溝部２９６−１の中間に接して、いわゆるＴ字型になっている。他の実施例と異なり、溝部２９６は、一つの溝部が音叉型水晶振動片２０の基部２９の中央に形成されている。これに加えて第１実施形態で説明した一対のＬ字型の溝部２９１が形成されている。その一方で、他の実施例のように切り込み部２７が形成されていない。Ｘ方向に延びる１本の溝部２９６−２が切り込み部２７の役目をしているからである。溝部２９５またはＴ字型の溝部２９６は、基部２９と振動腕２１との残留応力を緩和し、かつ基部２９の２箇所の接着領域３３間の残留応力を緩和することができる。
【００３９】
＜第１実施形態ないし第６実施形態のパッケージ＞
＜＜音叉型水晶振動子の構成＞＞
図７（ａ）は、本実施形態に係るセラミック製のパッケージ音叉型水晶振動子５０を示す断面図である。このセラミック製のパッケージ音叉型振動子５０は、上述の複数の実施形態の音叉型水晶振動片２０を使用している。音叉型水晶振動片２０はパッケージ５１に導電接着剤３１によって実装される。その後、蓋体５６と封止材５８とがシーム溶接などで固定されることで、音叉型水晶振動片２０がパッケージ５１内に封止される。
【００４０】
＜＜音叉水晶発振器の構成＞＞
図７（ｂ）は、音叉水晶発振器６０を示す図である。この音叉水晶発振器６０は、上述のセラミック製のパッケージ音叉型振動子５０と多くの部分で構成が共通している。したがって、セラミック製のパッケージ音叉型振動子５０と音叉型水晶振動片２０の構成、作用等については、同一符号を付する等して、その説明を省略する。
【００４１】
図７（ｂ）に示す音叉型水晶発振器６０は、図７（ａ）に示すセラミック製のパッケージ音叉振動子５０の音叉型水晶振動片２０の下方で、ベース部５１ａの上に集積回路６１を配置したものである。すなわち、音叉水晶発振器６０では、その内部に配置された、音叉型水晶振動片２０が振動すると、その振動は、集積回路６１に入力され、その後、所定の周波数信号を取り出すことで、発振器として機能することになる。このような集積回路６１がパッケージ５１に実装され、引き続き音叉型水晶振動片２０がパッケージ５１に導電接着剤３１によって実装される。
【００４２】
＜＜シリンダータイプ音叉水晶発振器の構成＞＞
図７（ｃ）は、シリンダータイプ音叉振動子７０を示す概略図である。このシリンダータイプ音叉振動子７０は、上述の音叉型水晶振動片２０を使用している。シリンダータイプ音叉振動子７０は、その内部に音叉型水晶振動片２０を収容するための金属製のキャップ７５を有している。このキャップ７５は、ステム７３に対して圧入され、その内部が真空状態に保持されるようになっている。また、キャップ７５に収容された音叉型水晶振動片２０を保持するためのリード７１が２本配置されている。リード７１と音叉型水晶振動片２０とは導電接着剤３１で導電接合される。この音叉型水晶振動片２０は、電極部から一定の電流が与えられると振動するようになっている。
【００４３】
＜第２圧電振動片の構成＞
図８は、本発明の第２音叉型水晶振動片１２０の実施形態を示した平面図である。同じ構成の部材については図１などで使用した符号を使用している。
第２音叉型水晶振動片１２０は、水晶Ｚ板１０となるように水晶単結晶ウエハを切り出して形成されている。第２音叉型水晶振動片１２０は、基部２９の振動腕２１を形成した端から２箇所の連結部２８への途中において、基部２９の幅方向に延長された第３基部２９−３と、振動腕２１の両外側の位置で、振動腕２１の延びる方向に、これら振動腕２１と平行に延びる支持用腕部２９−４を備えている。支持用腕部２９−４の先端には、接着のための広域部２９−５を設けている。このような第２音叉型水晶振動片１２０の外形は水晶単結晶ウエハなどをウェットエッチングなどで精密に形成している。
【００４４】
支持用腕部２９−４の先端の広域部２９−５に接着領域３４が設けられている。周囲温度の変化や、落下衝撃などを原因として、その接合箇所に生じた応力変化が生じる。接着領域３４でパッケージに接着剤により接合されていると、広域部２９−５の接合箇所から振動腕２１までは、振動腕２１の根元から第３基部２９−３への長さおよび支持用腕部２９−４の長さ分の距離で隔てられることになる。このため応力変化が振動腕２１に影響を与えることはほとんどなく、特に温度特性が良好となる。しかも、これとは逆に屈曲振動する振動腕２１からの振動漏れは、第３基部２９−３および支持用腕部２９−４の所定長さを隔てていることから、ほとんど及ぶことがない。また、支持用腕部２９−４では、その腕幅が広域部２９−５に比べ狭く形成されている。このため、伝搬した歪みはここに集中しやすいので、接着領域３４まで振動漏れが伝わりにくい構造とすることができる。
【００４５】
また、第３基部２９−３の接着領域３３には、導電接着剤３１が塗布される。このため、図８に示す第２音叉型水晶振動片１２０は、図１の音叉型水晶振動片２０よりもパッケージに接合する接合強度に優れている。第２音叉型水晶振動片１２０が導電接着剤３１で接着されてセラミック製のパッケージに実装されるとパッケージと第２音叉型水晶振動片１２０の材料である水晶Ｚ板１０との熱線膨張係数の相違などに起因して残る残留応力が、第２音叉型水晶振動片１２０に残ることになる。
【００４６】
しかし、本実施形態の第２音叉型水晶振動片１２０の第３基部２９−３には、Ｌ字型の溝部２９１が設けられている。Ｌ字型の溝部２９１のＹ方向に延びる溝部２９１−１は、基部２９と振動腕２１との残留応力を緩和する。またＬ字型の溝部２９１のＸ方向に延びる溝部２９１−２は、第３基部２９−３の２箇所の接着領域３３の残留応力を緩和する。また、切れ込み部２７も第３基部２９−３の２箇所の接着領域３３の残留応力を緩和する役目を担っている。なお、Ｌ字型の溝部２９１は、図２で説明したものと同等であり、また図４ないし図６で説明した複数の実施形態の溝部または孔部を適用することも可能である。
【００４７】
図９および図１０は、さらに別の第２音叉型水晶振動片１２０の第３基部２９−３の拡大図である。
図８では、第１基部電極２３ａおよび第２基部電極２５ａが支持用腕部２９−４まで形成されていなかった。図９および図１０の別の第２音叉型水晶振動片１２０では、第１基部電極２３ａおよび第２基部電極２５ａが支持用腕部２９−４および広域部２９−５にまで形成されている。
【００４８】
図９に示した第３基部２９−３の接着領域３３および広域部２９−５の接着領域３４には、導電性接着剤３１が塗布されて、第２音叉型水晶振動片１２０をパッケージに固定している。このため、図９に示す第２音叉型水晶振動片１２０は、図１の音叉型水晶振動片２０よりもパッケージに接合する接合強度に優れている。接合強度に優れていても、広域部２９−５の接着領域３４に導電性接着剤３１を塗布して生じる残留応力は、支持用腕部２９−４で緩和される。また、第３基部２９−３の接着領域３３に導電性接着剤３１を塗布して生じる残留応力は、Ｌ字型の溝部２９１で緩和される。広域部２９−５の接着領域３４で導電が確実に取れているので、第３基部２９−３の接着領域３３は非常に小さくてもかまわない。なお、Ｌ字型の溝部２９１は、図２で説明したものと同等であり、また図４ないし図６で説明した複数の実施形態の溝部または孔部を適用することも可能である。
【００４９】
図１０に示した広域部２９−５の接着領域３４には、導電性接着剤３１が塗布されて、第２音叉型水晶振動片１２０をパッケージに固定している。このため、互いにパッケージの幅方向一杯に離れた広域部２９−５の接着領域３４に、導電性接着剤３１を塗布すればよい。音叉型水晶振動片が小型化すればするほど第３基部２９−３の２箇所の接着領域３３の間隔は狭くなる。導電性接着剤３１を塗布した際に、これらが互いに接触しないように、接合工程を実行しなければならず、容易な工程ではなかった。図１０の第２音叉型水晶振動片１２０では、広域部２９−５の接着領域３４に導電性接着剤３１を塗布するので、短絡の心配もない。
【００５０】
図１０に示す第２音叉型水晶振動片１２０の第３基部２９−３には、Ｘ方向に延びる溝部または孔部を形成する必要がない。Ｙ方向に延びる溝部２９７のみ設ければよい。図４に示した、Ｙ方向に延びる孔部２９２−１であってもよく、図６（ａ）に示したＹ方向に延びる１本の溝部２９５−１であってもよい。広域部２９−５の接着領域３４に導電性接着剤３１を塗布して生じる残留応力は、支持用腕部２９−４で緩和されるからである。他の実施形態のように、切れ込み部２７も第３基部２９−３に形成する必要もない。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は上述の実施形態に限定されない。各実施形態の各構成はこれらを適宜組み合わせたりしてもよい。また、音叉型水晶振動片２０または第２音叉型水晶振動片１２０では、一対の振動腕２１を形成しているが、これに限らず、振動腕２１は３本でも、４本以上でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の音叉型水晶振動片２０の実施形態を示した平面図である。
【図２】第１実施形態における、図１に示した音叉型水晶振動片２０の基部２９の拡大図である。
【図３】音叉型水晶振動片２０をセラミック製のパッケージ５１に実装した図である。
【図４】第２実施形態における、音叉型水晶振動片２０の基部２９の拡大図である。
【図５】第３実施形態および第４実施形態における、音叉型水晶振動片２０の基部２９の拡大図である。
【図６】第５実施形態および第６実施形態における、音叉型水晶振動片２０の基部２９の拡大図である。
【図７】パッケージされた圧電デバイスの態様を示す図である。
【図８】本発明の第２音叉型水晶振動片１２０の実施形態を示した平面図である。
【図９】別の第２音叉型水晶振動片１２０の第３基部２９−３の拡大図である。
【図１０】さらに別の第２音叉型水晶振動片１２０の第３基部２９−３の拡大図で、別の接着方法を示す。
【符号の説明】
【００５３】
１０  …  水晶単結晶ウエハ
２０  …  音叉型水晶振動片
２１  …  振動腕
２３，２５  …  電極
２９  …  基部、２９−１  …  第１基部、２９−２  …  第２基部、２９−３  …  第１基部、２９−４  …  支持用腕部、２９−５  …  広域部
３３，３４  …  接着領域
５０  …  パッケージ音叉型振動子
５１  …  パッケージ
６０  …  音叉型水晶振動子
７０  …  シリンダータイプ音叉振動子
２９１ないし２９７  …  溝部または孔部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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