(57)【要約】【課題】  ラーメモード及び輪郭すべり振動モードの圧電振動片において小型化及び低周波化を実現する。【解決手段】  輪郭水晶振動片２１は、ラーメモード又は輪郭すべり振動モードで励振する正方形の水晶基板から、その縦方向及び横方向の中心線に沿って又は２つの対角線に沿って延長する４つの振動棒２２ａ〜２２ｄ，４２ａ〜４２ｄを有する十字形に形成した水晶素子片２２，４３を備える。例えば、水晶素子片の表裏主面に形成した１対の励振電極２４，２５に所定の電流を印加すると、輪郭水晶振動片はラーメモードと実質的に同等の振動を行う。また、輪郭すべり振動モードの場合、水晶素子片の表側主面に振動棒毎に別々に形成した励振電極４４ａ〜４４ｄと裏側主面に形成した共通電極４５とに所定の電流を印加すると、輪郭水晶振動片は輪郭すべり振動と実質的に同等の振動を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラーメモード又は輪郭すべり振動モードで励振する正方形の圧電基板から、その縦方向及び横方向の中心線に沿って又は２つの対角線に沿って延長する４つの振動棒を有する十字形に形成した圧電素子片と、前記圧電素子片の主面に形成した励振電極とを備えることを特徴とする輪郭圧電振動片。
【請求項２】
前記励振電極が、ラーメモードと同等の振動モードで励振するために、前記圧電素子片の表裏主面に形成した１対の電極からなることを特徴とする請求項１に記載の輪郭圧電振動片。
【請求項３】
前記励振電極が、輪郭すべり振動と同等の振動モードで励振するために、前記圧電素子片の一方の主面において各前記振動棒毎に分離して形成した４つの電極からなることを特徴とする請求項１に記載の輪郭圧電振動片。
【請求項４】
前記励振電極が、励振時の前記輪郭圧電振動片における表面電荷密度分布の正電荷及び負電荷に対応させて形成した１対の電極からなることを特徴とする請求項１に記載の輪郭圧電振動片。
【請求項５】
前記励振電極が、励振時の前記輪郭圧電振動片における表面電荷密度分布の正電荷及び負電荷に対応して前記振動棒の側面に形成した電極部分を更に有することを特徴とする請求項４に記載の輪郭圧電振動片。
【請求項６】
前記圧電素子片が、前記各振動棒の先端にそれぞれ同一寸法・形状の拡幅部を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の輪郭圧電振動片。
【請求項７】
前記４本の振動棒が結合する前記十字形の中央連結部に前記圧電素子片の主面から垂直に突出する支持部を更に有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の輪郭圧電振動片。
【請求項８】
前記４本の振動棒が結合する前記十字形の中央連結部からそれぞれ隣接する前記振動棒の間を２等分する方向に延長する４つの支持棒を更に有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の輪郭圧電振動片。
【請求項９】
前記圧電基板が、水晶の結晶軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）をＸ軸周りに角度φで回転させて得られた座標軸を（Ｘ，Ｙ´，Ｚ´）とし、該座標軸（Ｘ，Ｙ´，Ｚ´）をＹ´軸周りに角度θで回転させて得られた座標軸を（Ｘ´，Ｙ´，Ｚ''）としたとき、ＩＥＥＥ表示の（ＹＸｌｔ）φ／θで表されるカット角で切り出した正方形の水晶基板であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに輪郭圧電振動片。
【請求項１０】
複数個の請求項１乃至９のいずれかに記載の輪郭圧電振動片を縦及び／又は横方向にかつ前記各輪郭圧電振動片の前記振動棒の先端同士を一体に結合したことを特徴とする輪郭圧電振動片。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にラーメモード又は輪郭すべり振動と実質的に同等の振動モードで振動する輪郭圧電振動片に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、従来使用されている音叉型や厚みすべり振動モードの圧電振動子に加えて、それらの中間範囲にある数ＭＨｚの周波数で振動するラーメモードや輪郭すべり振動モードの輪郭圧電振動子が注目されている。ラーメモードの輪郭圧電振動子は、正方形又は複数の正方形を連ねた方形平板の圧電基板からなる振動部と支持部とそれらを振動の節点で接続する接続部とを一体に備える（例えば、非特許文献１、特許文献１を参照）。輪郭すべり振動モードの輪郭圧電振動子は、正方形平板の圧電基板からなる振動部と支持部とを一体に備える（例えば、特許文献２，３を参照）。
【０００３】
図１０（Ａ）（Ｂ）は、ラーメモードの輪郭振動子に使用する圧電振動片の典型例を示している。同図において、圧電振動片１は、水晶等の圧電基板からなる正方形の振動部２を有し、その表裏主面には、互いに異極となる１対の励振電極３，４が形成されている。更に圧電振動片１は、前記振動部の対角位置の角部に結合した接続部５，５と、それらの先端にそれぞれ結合した支持フレーム６，６及び基部７からなる支持部とを備える。励振電極３，４に所定の電流を印加して励振すると、振動部２は、図１０（Ａ）に破線及び二点鎖線で示すように、正方形の４つの角部を節点として面内で、対向する一方の２辺と他方の２辺が交互に外向き又は内向きに伸縮するラーメモードの輪郭振動を行う。
【０００４】
図１１（Ａ）（Ｂ）は、輪郭すべり振動モードの輪郭振動子に使用する圧電振動片の典型例を示している。同図において、圧電振動片１１は、水晶等の圧電基板からなる正方形の振動部１２を有し、その一方の主面には、前記正方形の縦方向及び横方向の中心線１２ａ，１２ｂに沿って分割された４つの励振電極１３ａ〜１３ｄが、他方の主面には共通電極１４がそれぞれ形成されている。更に圧電振動片１１は、前記振動部の対向する２辺の中央に結合した接続部１５，１５と、それらの先端にそれぞれ結合した支持部１６，１６とを備える。励振電極１３ａ〜１３ｄに、その対角位置にあるもの同士が同極でかつ隣接するもの同士が互いに異極となるように、所定の電流を印加して励振すると、振動部１２は、図１１（Ａ）に破線及び二点鎖線で示すように、その中心を節点として面内で、正方形の一方の対角方向と他方の対角方向とで交互に伸縮する輪郭すべり振動を行う。別の従来例では、振動部１２から接続部１５，１５及び支持部１６，１６を省略し、その中央部を突起状の電極ランドとばね端子を有する端子板とで上下から狭持して支持する構成が知られている（例えば、特許文献３を参照）。
【０００５】
ラーメモード及び輪郭すべり振動モードの圧電振動片は、図１２に示すように、ＩＥＥＥ表示の（ＹＸｌｔ）φ／θで表されるカット角で切り出した水晶基板１７から形成することができる。水晶の直交する３つの結晶軸、即ち電気軸、機械軸、光学軸をそれぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸で表したとき、Ｙ軸に垂直な面のＹカット水晶板１８をＸ軸周りに時計方向を正として角度φ1 で回転させた座標軸（Ｘ，Ｙ´，Ｚ´）に沿うＹ´カット水晶板１９を得る。この水晶板１９を、更にＹ´軸周りに時計方向を正として角度θ1 で面内回転させた新たな座標軸（Ｘ´，Ｙ´，Ｚ''）に沿って切り出すと、水晶基板１７が得られる。
【０００６】
ラーメモードの輪郭圧電振動子の共振周波数は、非特許文献１に記載の周波数方程式から分かるように、振動部２の幅及び長さ、即ち輪郭寸法によって決定される。輪郭すべり振動モードの圧電振動子の共振周波数は、同様に振動部１２の縦及び横の長さ、即ち輪郭寸法によって決定される（例えば、特許文献４を参照）。
【０００７】
【非特許文献１】川島宏文、外１名、「エッチング法によって形成されたラーメモード水晶振動子」、第２４回ＥＭシンポジウム予稿集、電気学会、平成７年５月、ｐ．１１−１６
【特許文献１】特開２００３−１１５７４７号公報
【特許文献２】特公平８−３１７５８号公報
【特許文献３】特開２００６−３１１４４３号公報
【特許文献４】特開昭６４−６１１１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図１０及び図１１に関連して上述した従来の輪郭圧電振動片は、支持部が振動部と同一の平面内でその外側に配置されるため、その平面寸法を小型化することが困難であったり制限されるという問題がある。そのため、ラーメモード及び輪郭すべり振動モードの圧電振動片において、低周波化を図ることが困難になる。また、振動部の中央の節点で上下から狭持する従来の圧電共振部品は、構造が複雑で組立が面倒であり、確実に保持することは難しいという問題がある。
【０００９】
そこで本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ラーメモード及び輪郭すべり振動モードの圧電振動片において、その小型化及び低周波化を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明者は、ＩＥＥＥ表示の（ＹＸｌｔ）φ／θでφ＝−５０°、θ＝４５°のカット角で切り出した水晶ＬＱ２Ｔカット板を用い、振動部２の一辺の長さを５００μｍとする図１０のラーメモード輪郭圧電振動片について、その振動姿態２´を有限要素法（ＦＥＭ）で解析した。図１３は、その解析結果により判明した振動部２における振動分布を示している。同図において、各領域の振動の大きさは、振動の節点となる中心部及び各角部を０として＋１〜＋１１の１２段階で評価したが、各段階は単に振動の大きさの変化の傾向を示したものに過ぎない。同図から、ラーメモード輪郭圧電振動片では、その振動に大きく寄与する領域が正方形基板の縦方向及び横方向の中心線に沿って存在し、振動にほとんど寄与していない領域が２つの対角線に沿って存在することが分かる。
【００１１】
更に本願発明者は、ＩＥＥＥ表示の（ＹＸｌｔ）φ／θでφ＝−５２°、θ＝０°のカット角で切り出した水晶ＤＴカット板を用い、振動部１２の一辺の長さを５００μｍとする図１１の輪郭すべり振動モード圧電振動片において、その振動姿態１２´をＦＥＭで解析した。図１４は、その解析結果により判明した振動部１２における振動分布を示している。同図において、各領域の振動の大きさは、振動の節点となる中心部を０として＋１〜＋１２の１３段階で評価したが、各段階は単に振動の大きさの変化の傾向を示したものに過ぎない。同図から、輪郭すべり振動モードの圧電振動片では、２つの対角線に沿って振動に大きく寄与する領域が存在すること、及び正方形基板の縦方向及び横方向の中心線に沿う領域も振動に寄与していることが分かる。
【００１２】
本発明は、かかる知見に基づいてなされたものである。従って、本発明によれば、上記目的を達成するために、ラーメモード又は輪郭すべり振動モードで励振する正方形の圧電基板から、その縦方向及び横方向の中心線に沿って又は２つの対角線に沿って延長する４つの振動棒を有する十字形に形成した圧電素子片と、該圧電素子片の主面に形成した励振電極とを備える輪郭圧電振動片が提供される。
【００１３】
このように従来の正方形基板から振動に寄与する領域を抽出し、それ以外の領域を削除した十字形の輪郭圧電振動片は、元の正方形圧電基板におけるラーメモード又は輪郭すべり振動と実質的に同等の振動モードで励振させることができる。しかも、このように構成することによって、従来構造の輪郭圧電振動片に比して、小型化を実現し、かつそれにより低周波化を図ることができる。
【００１４】
ラーメモード又は輪郭すべり振動モードで励振する圧電基板には、従来から知られているように、水晶の結晶軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）をＸ軸周りに角度φで回転させて得られた座標軸を（Ｘ，Ｙ´，Ｚ´）とし、該座標軸（Ｘ，Ｙ´，Ｚ´）をＹ´軸周りに角度θで回転させて得られた座標軸を（Ｘ´，Ｙ´，Ｚ''）としたとき、ＩＥＥＥ表示の（ＹＸｌｔ）φ／θで表されるカット角で切り出した水晶基板や、チタン酸ジルコン酸鉛系等の圧電セラミック基板を用いることができる。
【００１５】
或る実施例では、励振電極が圧電素子片の表裏主面に形成した１対の電極からなり、輪郭圧電振動片をラーメモードと実質的に同等の振動モードで励振させることができる。
【００１６】
別の実施例では、励振電極が、圧電素子片の一方の主面において各振動棒毎に分離して形成した４つの電極からなり、輪郭圧電振動片を輪郭すべり振動と実質的に同等の振動モードで励振させることができる。
【００１７】
更に別の実施例では、励振電極が、励振時の輪郭圧電振動片における表面電荷密度分布の正電荷及び負電荷に対応させて形成した１対の電極からなり、輪郭圧電振動片を効率的に励振させることができる。このとき、励振電極が、前記表面電荷密度分布の正電荷及び負電荷に対応して振動棒の側面に形成した電極部分を更に有すると、より効率的に励振させることが可能になる。
【００１８】
また、或る実施例では、圧電素子片が、各振動棒の先端にそれぞれ同一寸法・形状の拡幅部を有し、その外郭寸法を大型化することなく、各振動棒先端を重量化することにより、低周波化を実現することができる。
【００１９】
或る実施例では、圧電素子片の４本の振動棒が結合する十字形の中央連結部に、その主面から垂直に突出する支持部を更に有することにより、振動特性を劣化させることなく、かつ平面寸法を大きくすることなく、輪郭圧電振動片をパッケージに容易にかつ確実に固定保持することができる。
【００２０】
別の実施例では、圧電素子片の４本の振動棒が結合する十字形の中央連結部から、それぞれ隣接する振動棒の間を２等分する方向に延長する４つの支持棒を更に有することにより、同様に振動特性を劣化させることなく、かつ外郭寸法を大きくすることなく、輪郭圧電振動片をパッケージに容易にかつ確実に固定保持することができる。
【００２１】
また、或る実施例では、複数個の上述した本発明の輪郭圧電振動片をそれぞれ１単位の振動部として、それらを縦及び／又は横方向にかつ各振動部の振動棒の先端同士を一体に結合した輪郭圧電振動片が提供される。これにより、高次のラーメモードと実質的に同等の振動モードで振動する輪郭圧電振動片が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明の好適実施例について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１（Ａ）（Ｂ）は、本発明によるラーメモードと同等の振動モードを有する輪郭水晶振動片の実施例を示している。本実施例の輪郭水晶振動片２１は、同一寸法及び形状の４つの振動棒２２ａ〜２２ｄを有する十字形の水晶素子片２３を備える。水晶素子片２３は、従来技術に関連して説明した図１２に示す正方形の面内回転Ｙ´カット水晶基板１７から、その縦方向及び横方向の中心線１７ａ，１７ｂに沿って前記各振動棒が延長するように形成される。水晶素子片２３の表裏主面には、略全面に互いに異極となる１対の励振電極２４，２５が形成されている。前記励振電極は、例えばＣｒ，Ｎｉ等を下地膜とするＡｕ膜のような従来公知の電極材料で形成される。
【００２３】
輪郭水晶振動片２１は、励振電極２４，２５に所定の電流を印加して励振すると、図１（Ａ）に破線及び二点鎖線で示すように、節点となる十字形の中央連結部２３ａを挟んで対向する一方の対の振動棒２２ａ，２２ｃと他方の対の振動棒２２ｂ，２２ｄとが、長さ方向に交互に伸縮するラーメモードと実質的に同等の輪郭振動を行う。輪郭水晶振動片２１の共振周波数は、従来のラーメモードの輪郭振動子と同様に、元の水晶基板１７の縦及び横寸法、即ち水晶素子片２３の十字形の縦及び横寸法によって決定される。
【００２４】
本願発明者が、水晶ＬＱ２Ｔカット板からなる図１の輪郭水晶振動片２１をＦＥＭで解析したところ、その振動モードは、同じ水晶ＬＱ２Ｔカット板からなる図１０の従来の輪郭水晶振動片と比較して、直交する縦振動が互いに結合しているという観点から、実質的に同じであることを確認した。このように従来の正方形の水晶基板から振動に寄与する領域を抽出し、それ以外の領域を削除することによって、輪郭水晶振動片２１を従来に比して大幅に小型化することができる。また、これにより輪郭水晶振動片２１の低周波化を図ることができる。
【００２５】
図２（Ａ）（Ｂ）は、図１とは異なる電極構造を有する輪郭水晶振動片の実施例を示している。本願発明者は、図１の水晶素子片２３について、ラーメモードと同等の輪郭振動を行う際の表面電荷密度分布をＦＥＭで解析したところ、図２（Ａ）（Ｂ）において＋記号及び−記号で表すような結果が得られた。これにより、図２（Ａ）のように水晶素子片２３の−Ｙ´側主面全面に正電荷が分布し、図２（Ｂ）のように水晶素子片２３の＋Ｙ´側主面全面に負電荷が分布するとき、図中縦方向即ちＺ”軸方向の振動棒２２ａ，２２ｃには、＋Ｘ´側側面に正電荷が及び−Ｘ´側側面に負電荷がそれぞれ全面に分布し、かつ図中横方向即ちＸ´軸方向の振動棒２２ｂ，２２ｄには、−Ｚ”側側面に正電荷が及び＋Ｚ”側側面に負電荷がそれぞれ分布することが分かった。水晶素子片２３の−Ｙ´側主面と＋Ｙ´側主面とで電荷の正負が逆になる場合は、それに対応して前記各振動棒の側面表面の電荷も正負が逆になる。
【００２６】
本実施例の輪郭水晶振動片２６は、上述した表面電荷分布の正電荷及び負電荷に対応して形成した１対の励振電極を有する。図２（Ａ）に示すように、水晶素子片２３の−Ｙ´側主面には、中央連結部２３ａを含む略全面に一方の励振電極２７を形成する。更に、Ｚ”軸方向の振動棒２２ａ，２２ｃの＋Ｘ´側側面及びＸ´軸方向の振動棒２２ｂ，２２ｄの−Ｚ”側側面には、それぞれ電極部分２７ａ〜ｄを設ける。各電極部分２７ａ〜ｄは、−Ｙ´側主面の励振電極２７から前記各振動棒の辺縁を越えて連続するように形成され、励振電極２７の一部を構成する。同様に、水晶素子片２３の＋Ｙ´側主面には、図２（Ｂ）に示すように、中央連結部２３ａを含む略全面に他方の励振電極２８を形成する。更に、Ｚ”軸方向の振動棒２２ａ，２２ｃの−Ｘ´側側面及びＸ´軸方向の振動棒２２ｂ，２２ｄの＋Ｚ”側側面には、それぞれ電極部分２８ａ〜ｄを形成する。各電極部分２８ａ〜ｄは、＋Ｙ´側主面の励振電極２８から前記各振動棒の辺縁を越えて連続するように形成され、励振電極２７の一部を構成する。
【００２７】
励振電極２７，２８に所定の電流を印加して励振すると、輪郭水晶振動片２６は、図１の輪郭水晶振動片２１と同様に、中央連結部２３ａを挟んで対向する一方の対の振動棒２２ａ，２２ｃと他方の対の振動棒２２ｂ，２２ｄとが、図２（Ａ）（Ｂ）に矢印で示すように、長さ方向に交互に伸縮するラーメモードと同等の輪郭振動を行う。本実施例の輪郭水晶振動片２６は、表面電荷密度分布に対応して形成した電極構造を有するので、より効率的に励振させることが可能になる。また、輪郭水晶振動片２６の共振周波数は、同様に元の水晶基板１７の縦及び横寸法、即ち水晶素子片２３の十字形の縦及び横寸法によって決定される。
【００２８】
図３は、図１の実施例の変形例によるラーメモードの輪郭水晶振動片を示している。本実施例の輪郭水晶振動片３１は、同様に、図１２に示す正方形の水晶基板１７から、その縦方向及び横方向の中心線１７ａ，１７ｂに沿って延長する同一寸法及び形状の４つの振動棒３２ａ〜３２ｄを有するように形成した十字形の水晶素子片３３を備える。水晶素子片３３の表裏主面には１対の励振電極（図示せず）が形成されている。水晶素子片３３は、前記各振動棒の先端にそれぞれ同一寸法・形状の拡幅部３４ａ〜３４ｄを有する点において、図１の実施例と異なる。
【００２９】
輪郭水晶振動片３１は、前記励振電極に所定の電流を印加すると、図３（Ａ）に破線及び二点鎖線で示すように、節点となる十字形の中央連結部３３ａを挟んで対向する一方の対の振動棒３２ａ，３２ｃと他方の対の振動棒３２ｂ，３２ｄとが、長さ方向に交互に伸縮するラーメモードの輪郭振動を行う。前記各振動棒は、拡幅部３４ａ〜３４ｄによって重量が増加し、同じ電流を印加しても、それだけ振動が遅くなる。従って、輪郭水晶振動片３１を、図１の実施例と同じ外郭寸法で、それよりも低周波化することができる。
【００３０】
図４（Ａ）（Ｂ）は、本発明を適用した輪郭滑り振動モードの輪郭水晶振動片の実施例を示している。本実施例の輪郭水晶振動片４１は、同一寸法及び形状の４つの振動棒４２ａ〜４２ｄを有する十字形の水晶素子片４３を備える。水晶素子片４３は、図１２に示す正方形のＹ´カット水晶板１９から、その縦方向及び横方向の中心線１９ａ，１９ｂに沿って前記各振動棒が延長するように形成される。水晶素子片４３の表側の主面には、前記振動棒毎に別々の励振電極４４ａ〜４４ｄがそれぞれ形成され、かつ該水晶素子片の裏側の主面には、略全面に共通電極４５が形成されている。前記各電極は、例えばＣｒ，Ｎｉ等を下地膜とするＡｕ膜のような従来公知の電極材料で形成される。
【００３１】
前記励振電極に所定の電流を印加して励振すると、輪郭水晶振動片４１は、図４（Ａ）に破線及び二点鎖線で示すように、節点となる十字形の中央連結部４３ａを基点として、互いに隣接する前記振動棒同士が面内で交互に接近又は離反する向きに屈曲する、輪郭すべり振動と実質的に同等の振動を行う。輪郭水晶振動片４１の共振周波数は、従来の輪郭すべり振動の圧電振動子と同様に、元の水晶板１９の縦及び横寸法、即ち水晶素子片４３の十字形の縦及び横寸法によって決定される。
【００３２】
本願発明者が、水晶ＤＴカット板からなる図４の輪郭水晶振動片４１をＦＥＭで解析したところ、その振動は、同じ水晶ＤＴカット板からなる図１１の従来の輪郭水晶振動片と実質的に同じであることを確認した。このように従来の正方形の水晶基板から振動に寄与する領域を抽出し、それ以外の領域を削除することによって、輪郭水晶振動片４１を従来に比して大幅に小型化することができる。また、これにより輪郭水晶振動片４１の低周波化を図ることができる。
【００３３】
図５（Ａ）（Ｂ）は、図４とは異なる電極構造を有する輪郭水晶振動片の実施例を示している。本願発明者は、図４の水晶素子片４３についても、輪郭すべり振動モードと同等の輪郭振動を行う際の表面電荷密度分布をＦＥＭで解析したところ、図５（Ａ）（Ｂ）において＋記号及び−記号で表すような結果が得られた。これにより、図５（Ａ）に示すように、水晶素子片４３の−Ｙ´側主面は、＋Ｚ”軸方向の振動棒４２ａ及び中央連結部４３ａの領域に負電荷が、及び−Ｚ”軸方向の振動棒４２ｃの領域に正電荷がそれぞれ分布し、かつ図５（Ｂ）に示すように、水晶素子片４３の＋Ｙ´側主面は、＋Ｚ”軸方向の振動棒４２ａの領域に負電荷が、及び−Ｚ”軸方向の振動棒４２ｃ及び中央連結部４３ａの領域に正電荷がそれぞれ分布すること、並びに、＋Ｚ”軸方向の振動棒４２ａの両側面には正電荷が及び−Ｚ”軸方向の振動棒４２ｃの両側面には負電荷がそれぞれ分布することが分かった。水晶素子片４３の−Ｙ´側主面と＋Ｙ´側主面とで電荷の正負が逆になる場合は、それに対応して前記各振動棒の側面表面の電荷も正負が逆になる。
【００３４】
本実施例の輪郭水晶振動片４６は、上述した表面電荷分布に対応して形成した一対の励振電極を有する。図５（Ａ）に示すように、水晶素子片４３の−Ｙ´側主面には、＋Ｚ”軸方向の振動棒４２ａ及び中央連結部４３ａの領域に一方の励振電極４７を形成する。−Ｚ”軸方向の振動棒４２ｃの各側面には、電極部分４７ａ，４７ｂを形成する。水晶素子片４３の＋Ｙ´側主面には、＋Ｚ”軸方向の振動棒４２ａの領域に電極部分４７ｃを形成する。これら電極部分４７ａ〜ｃは、それぞれ励振電極４７と接続させてその一部を構成する。同様に、水晶素子片４３の＋Ｙ´側主面には、図５（Ｂ）に示すように、−Ｚ”軸方向の振動棒４２ｃ及び中央連結部４３ａの領域に他方の励振電極４８を形成する。＋Ｚ”軸方向の振動棒４２ａの各側面には、電極部分４８ａ，４８ｂを形成する。水晶素子片４３の−Ｙ´側主面には、−Ｚ”軸方向の振動棒４２ｃの領域に電極部分４８ｃを形成する。これら電極部分４８ａ〜ｃは、それぞれ励振電極４８と接続させてその一部を構成する。
【００３５】
励振電極４７４，４８に所定の電流を印加して励振すると、輪郭水晶振動片４６は、図５（Ａ）（Ｂ）に矢印で示すように、Ｚ”軸方向の振動棒４２ａ及び４２ｃが面内で、節点となる十字形の中央連結部４３ａを基点として互いに逆向きに交互に屈曲する輪郭すべり振動と同等の輪郭振動を行う。本実施例の輪郭水晶振動片４６も、表面電荷密度分布に対応して形成した電極構造を有するので、より効率的に励振させることが可能である。輪郭水晶振動片４６の共振周波数は、従来の輪郭すべり振動の圧電振動子と同様に、元の水晶板１９の縦及び横寸法、即ち水晶素子片４３の十字形の縦及び横寸法によって決定される。
【００３６】
図４及び図５の実施例においても、図３の実施例と同様に、水晶素子片４３の前記各振動棒の先端に拡幅部を設けることができる。これにより、前記各振動棒の重量を増加させ、同じ電流を印加しても、それだけ振動が遅くできるので、輪郭水晶振動片を図４の実施例と同じ外郭寸法で、それよりも低周波化することができる。
【００３７】
図６は、本発明による輪郭水晶振動片の支持構造の実施例を示している。本実施例の輪郭水晶振動片６１は、４本の振動棒６２が結合する十字形の水晶素子片６３の中央連結部６３ａの裏側主面から垂直下向きに突出する支持部６４を有する。支持部６４をパッケージ等の実装面６５に接着剤等で固定することによって、輪郭水晶振動片６１は、その振動特性を劣化させることなく、簡単かつ確実に支持することができる。
【００３８】
支持部６４は、水晶素子片６３の外形を加工する際に同じ水晶材料から同時にかつ一体に形成することができる。別の実施例では、支持部６４は、水晶または他の材料で水晶素子片６３とは別個に形成し、接着剤等で一体に結合することができる。特に図４の輪郭すべり振動の水晶振動片４１の場合には、中央連結部４３ａ，５３ａの前記励振電極を形成する側の主面は電極膜を形成しないので、支持部６４を配置するのに好都合である。また、別の実施例では、輪郭水晶振動片６１の反対側の主面にも、同様の支持部（図示せず）を設けることができる。これにより、輪郭水晶振動片６１を上下からより確実に支持固定することができる。
【００３９】
図７は、本発明による輪郭水晶振動片の支持構造の別の実施例を示している。本実施例の輪郭水晶振動片７１は、４本の振動棒７２ａ〜７２ｄが結合する十字形の水晶素子片７３の中央連結部７３ａから面内で、それぞれ隣接する前記振動棒間の角度を２等分する方向に即ち４５°の角度で延長する４つの支持棒７４ａ〜７４ｄを更に有する。本実施例では、前記各支持棒の先端に拡大した支持部７５ａ〜７５ｄが設けられている。これら接続部をパッケージ等の実装面に接着剤等で固定することによって、輪郭水晶振動片７１を簡単かつ確実に支持することができる。
【００４０】
水晶素子片７３は、例えば図１２の正方形の水晶基板１７又は１９をウエットエッチングすることにより、前記振動棒と各支持棒及び接続部を同時にかつ一体に加工することができる。図１３及び図１４に関連して上述したように、隣接する前記振動棒間の角度を２等分する方向に延長する前記水晶基板の領域は、輪郭水晶振動片７１の振動に全く又はほとんど寄与しないので、その振動特性を劣化させる虞がない。また、前記各支持棒及び接続部を振動棒７２ａ〜７２ｄ又は元の水晶基板の外郭の範囲内に配置することにより、輪郭水晶振動片７１の外郭寸法を大きくする虞がなく、小型化を図ることができる。
【００４１】
図８は、図７の輪郭水晶振動片の変形例を示している。本実施例の輪郭水晶振動片８１は、振動棒７２ａ〜７２ｄと支持棒７４ａ〜７４ｄとの連結部８２が、水晶素子片７３の十字形の中央連結部７３ａを中心としてそれより大きい概ね円形に形成されている。このように、個々の前記振動棒と支持棒との間を滑らかな曲線で結合することにより、輪郭水晶振動片８１から鋭角をなす形状の部分を排除又は少なくすることができる。従って、輪郭水晶振動片の外形をウエットエッチングで加工する際に、部分的にエッチングのばらつきが生じたり亀裂等の欠陥が発生する虞を解消することができる。
【００４２】
また、図１又は図２の実施例の輪郭水晶振動片を１単位として、それらを複数個連結することにより、高次のラーメモードと実質的に同等の振動を行う輪郭水晶振動片を形成することができる。図９は、図１の輪郭水晶振動片２１と同一の４個の振動部２１１〜２１４を縦横に連結した形態の輪郭水晶振動片９１を示している。輪郭水晶振動片９１は、各振動部２１１〜２１４をそれぞれの結晶方位が同一であるように配置し、前記各振動部の振動棒２２１〜２２４の先端同士を一体に結合する。各振動部２１１〜２１４の表裏主面には、図１の場合と同様に励振電極を設けるが、隣接する前記振動部の励振電極は互いに異極となるように分離して形成する。輪郭水晶振動片９１は、例えば大型の水晶基板をウエットエッチングすることにより、一体に加工することができる。当然ながら、図３の輪郭水晶振動片を複数個、同様に縦及び／又は横方向に連結することもできる。
【００４３】
以上、本発明の好適な実施例について詳細に説明したが、本発明は、上記実施例に様々な変形・変更を加えて実施することができる。例えば、本発明の輪郭圧電振動片は、水晶以外に、例えばチタン酸ジルコン酸鉛系等の圧電セラミックのように、ラーメモード又は輪郭すべり振動に適した圧電材料で形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】（Ａ）図は本発明によるラーメモードの輪郭水晶振動片の実施例を示す平面図、（Ｂ）図はそのＩ−Ｉ線における断面図。
【図２】（Ａ）（Ｂ）図は図１とは異なる電極構造を有する輪郭水晶振動片の実施例をそれぞれ表裏主面側から見た斜視図。
【図３】図１のラーメモードの輪郭水晶振動片の変形例を示す平面図。
【図４】（Ａ）図は本発明による輪郭すべり振動モードの輪郭水晶振動片の実施例を示す平面図、（Ｂ）図はそのIV−IV線における断面図。
【図５】（Ａ）（Ｂ）図は図４とは異なる電極構造を有する輪郭水晶振動片の実施例をそれぞれ表裏主面側から見た斜視図。
【図６】本発明による輪郭水晶振動片の支持構造の実施例を示す側面図。
【図７】本発明による輪郭水晶振動片の支持構造の変形例を示す平面図。
【図８】本発明による輪郭水晶振動片の支持構造の別の変形例を示す平面図。
【図９】本発明による輪郭水晶振動片の更に別の実施例を示す平面図。
【図１０】（Ａ）図は従来のラーメモードの輪郭圧電振動片を示す平面図、（Ｂ）図はそのＸ−Ｘ線における断面図。
【図１１】（Ａ）図は従来の輪郭すべり振動モードの輪郭圧電振動片を示す平面図、（Ｂ）図はそのXI−XI線における断面図。
【図１２】ラーメモード又は輪郭すべり振動モードの輪郭圧電振動片に使用する水晶基板のカット角を模式的に示す図。
【図１３】図１０のラーメモードの輪郭水晶振動片における振動分布を示す図。
【図１４】図１１の輪郭すべり振動モードの輪郭水晶振動片における振動分布を示す図。
【符号の説明】
【００４５】
１，１１，２１，２６，３１，４１，４６，６１，７１，８１，９１…輪郭水晶振動片、２，１２，２１１〜２１４…振動部、３，４，１３ａ〜１３ｄ，２４，２５，２７，２８，４４ａ〜４４ｄ，４７，４８…励振電極、５，１５…接続部、６…支持フレーム、７…基部、１２ａ，１２ｂ，１７ａ，１７ｂ，１９ａ，１９ｂ…中心線、１４，４５…共通電極、１６，６４，７５ａ〜７５ｄ…支持部、１７…水晶基板、１８，１９…水晶板、１９ｃ，１９ｄ…対角線、２２ａ〜２２ｄ，３２ａ〜３２ｄ，４２ａ〜４２ｄ，６２，７２ａ〜７２ｄ，２２１〜２２４…振動棒、２３，３３，４３，６３，７３…水晶素子片、２３ａ，３３ａ，４３ａ，６３ａ，７３ａ…中央連結部、２７ａ〜ｄ，２８ａ〜ｄ，４７ａ〜ｃ，４８ａ〜ｃ…電極部分、３４ａ〜３４ｄ…拡幅部、６５…実装面、７４ａ〜７４ｄ…支持棒、８２…連結部。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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