(57)【要約】【課題】低損失で、構造的強度の高い輪郭振動子を提供する。【解決手段】輪郭振動子１０は、共振周波数と振動モードとを共通とする少なくとも振動基板２０と振動基板４０の互いに対向する主面を接合してなる輪郭振動子であって、振動基板２０の表主面に設けられる励振電極３０と、振動基板４０の裏主面に設けられる励振電極６０と、振動基板２０と振動基板４０との境界面に設けられる共通の中間励振電極５０と、を有し、励振電極３０及び励振電極６０を同電位、中間励振電極５０を逆電位とする励振信号を印加する。振動基板２０がカット角ＹＸｌｔφ／θのとき、振動基板４０のカット角をＹＸｌｔφ／θ±９０°またはＹＸｌｔφ±１８０°／θとする。このようにして、振動基板単体の厚さを薄くして電界効率を高め、積層接合することで構造的強度を高める。【選択図】図２
2008283665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１振動基板と第２振動基板を備え、前記第１振動基板と前記第２振動基板とが互いに対向する主面を接合してなる輪郭振動子であって、
前記第１振動基板の表主面に設けられる第１励振電極と、前記第２振動基板の裏主面に設けられる第２励振電極と、前記第１振動基板と前記第２振動基板の境界面に設けられる共通の中間励振電極と、を有し、
前記第１励振電極及び前記第２励振電極を電気的に接続して第１端子とし、前記中間励振電極を第２端子とし、前記第１端子と前記第２端子との間に印加した励振信号に応じて前記第１振動基板と前記第２振動基板が輪郭振動することを特徴とする輪郭振動子。
【請求項２】
前記第１振動基板または前記第２振動基板の少なくとも一つの振動基板の単体の共振周波数Ｆｂと、
前記第１励振電極、前記第２励振電極または前記中間励振電極の少なくとも一つの励振電極の単体の共振周波数Ｆｅとが、
０．９９５×Ｆｅ≦Ｆｂ≦１．００５×Ｆｅの関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の輪郭振動子。
【請求項３】
前記第１振動基板と前記第２振動基板とが結晶異方性を有する結晶体からなり、
前記第１振動基板と前記第２振動基板の前記結晶体のカット角が互いに同じで、且つ面内回転角が互いに９０°異なっているか、
または前記第１振動基板と前記第２振動基板の前記結晶体からのカット角が互いに１８０°異なっていて、且つ面内回転角が互いに同じ若しくは１８０°異なっている、ラーメモード振動子または擬似ラーメモード振動子であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の輪郭振動子。
【請求項４】
前記第１振動基板と前記第２振動基板とが四角形の水晶基板からなり、
前記第１振動基板と前記第２振動基板のうちの一方の水晶基板のカット角がＩＲＥ標準のＹＸｌｔφ／θで表され、
他方の水晶基板のカット角がＹＸｌｔφ／θ＋９０°、ＹＸｌｔφ／θ−９０°、ＹＸｌｔφ＋１８０°／θ、ＹＸｌｔφ＋１８０°／θ＋１８０°、ＹＸｌｔφ＋１８０°／θ−１８０°、ＹＸｌｔφ−１８０°／θ、ＹＸｌｔφ−１８０°／θ＋１８０°またはＹＸｌｔφ−１８０°／θ−１８０°で表されることを特徴とする請求項３に記載の輪郭振動子。
【請求項５】
４０°≦θ≦５０°、−５０°≦θ≦−４０°、１３０°≦θ≦１４０°または−１４０°≦θ≦−１３０°を満たすことを特徴とする請求項４に記載の輪郭振動子。
【請求項６】
前記第１励振電極が、平面方向にｎ分割され（ｎは２以上の整数）、
前記中間励振電極及び前記第２励振電極とが、前記第１励振電極に対向してｎ分割され、
平面方向にｎ分割された隣り合う励振電極の一方が前記第１端子に接続され、他方が前記第２端子に接続されているラーメモード振動子であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の輪郭振動子。
【請求項７】
前記第１振動基板と前記第２振動基板とが結晶異方性を有する結晶体からなり、
前記第１振動基板と前記第２振動基板の前記結晶体のカット角が互いに同じで、且つ面内回転角が互いに９０°異なっているか、
または前記第１振動基板と前記第２振動基板の前記結晶体からのカット角が互いに１８０°異なっていて、且つ面内回転角が互いに９０°異なっている輪郭滑り振動子であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の輪郭振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の振動基板を積層接合してなる輪郭振動子に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯機器、情報通信機器、計測機器等の電子機器用の圧電振動子として、ＡＴカット水晶振動子等の厚み滑り振動子や、ＤＴカット水晶振動子（輪郭滑り水晶振動子）、ラーメモード水晶振動子及び擬似ラーメモード水晶振動子等の輪郭振動子が挙げられる。
【０００３】
非特許文献１と非特許文献２では、四角形状の水晶基板の両面に励振電極を形成したラーメモード水晶振動子が報告されており、水晶基板の対向する２辺の間において、一方の２辺間とそれに直交する他方の２辺間とが交互に伸縮するラーメモード振動が励起されることが示されている。
【０００４】
特許文献１には、ＩＲＥ（Institute of Radio Engineersの略で、現在のＩＥＥＥ）標準のＹＸｌｔφ／θで表されるカット角表記において、θを４０°〜５０°とし、φを−４０°〜−６０°（即ち、φを１２０°〜１４０°）またはφを４０°〜６０°とした水晶基板を用いたラーメモード水晶振動子が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、θが４０°〜５０°のＧＴカット水晶振動子が開示されている。
特許文献２と非特許文献３では、θ＝４５°のＧＴカット水晶振動子の辺比を１とすることでラーメモード水晶振動子となることが開示されている。
また、特許文献４には輪郭滑り水晶振動子が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２６８４３号公報
【特許文献２】特開２００１−３１３５３７号公報
【特許文献３】特開昭５２−１４９０８４号公報
【特許文献４】特公平８−３１７５８号公報
【非特許文献１】第２４回ＥＭシンポジウム、１１頁〜１６頁、「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」、川島宏文、松山勝
【非特許文献２】第３５回ＥＭシンポジウム、３１頁〜３４頁、「小型ラーメモード水晶振動子の開発」、水本勝也、秋野真志、西塚剛史、芦沢英紀、丸茂正秀、雨宮正人
【非特許文献３】P.C.Y.Lee,et al.「Extensional Vibrations of Rectangular Crystal Plates」,Proc.35th Ann.Freq.Control Symposium(1981)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような輪郭振動子では、単層水晶基板の表裏両面に励振電極を形成していた。ここで、表裏の励振電極間距離を小さくすることで（つまり水晶基板を薄くすることで）、電界効率を高めることができ、低損失な輪郭振動子を実現することができる。しかしながら、水晶基板を薄くしていくと、支持構造を含め構造上の強度が不足し、実使用に耐えないという課題がある。
【０００８】
本発明の目的は、電界効率が高く、構造的強度が高い輪郭振動子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
［適用例１］少なくとも第１振動基板と第２振動基板を備え、前記第１振動基板と前記第２振動基板とが互いに対向する主面を接合してなる輪郭振動子であって、前記第１振動基板の表主面に設けられる第１励振電極と、前記第２振動基板の裏主面に設けられる第２励振電極と、前記第１振動基板と前記第２振動基板の境界面に設けられる共通の中間励振電極と、を有し、前記第１励振電極及び前記第２励振電極を電気的に接続して第１端子とし、前記中間励振電極を第２端子とし、前記第１端子と前記第２端子との間に印加した励振信号に応じて前記第１振動基板と前記第２振動基板が輪郭振動することを特徴とする輪郭振動子。
好ましくは、前記第１振動基板と前記第２振動基板とで、共振周波数、振動モード及び振動変位方向を同じにする。
【００１０】
仮に、本発明の輪郭振動子を第１、第２振動基板の積層構造とすれば、第１振動基板にとって第１励振電極は上電極であり、中間励振電極が下電極に相当する。一方、第２振動基板にとって中間励振電極が上電極、第２励振電極が下電極に相当する。
従って、第１振動基板及び第２振動基板は、それぞれ単体では励振電極間距離を小さくしても（即ち、それぞれの振動基板を薄くしても）、お互いに積層構造にすることで単体に対して２倍の構造厚みを有することになる。よって、励振電極間距離の縮小により振動基板に印加する電界を高くすることができ（即ち、電界効率を高めることができ）、境界面を接合することで実使用上において十分な構造的強度を有する輪郭振動子を実現できる。
なお、第１振動基板と第２振動基板とで共振周波数、振動モード及び振動変位方向を同じにすれば、第１振動基板と第２振動基板とで互いに振動を阻害することがなく、共振抵抗の増大を抑圧することができる。
【００１１】
［適用例２］適用例１に記載の輪郭振動子において、前記第１振動基板または前記第２振動基板の少なくとも一つの振動基板の単体の共振周波数Ｆｂと、前記第１励振電極、前記第２励振電極または前記中間励振電極の少なくとも一つの励振電極の単体の共振周波数Ｆｅとが、０．９９５×Ｆｅ≦Ｆｂ≦１．００５×Ｆｅの関係を満たすことを特徴とする輪郭振動子。
好ましくは、Ｆｅ＝Ｆｂである。
【００１２】
このような輪郭振動子によれば、励振電極の振動によって振動基板の振動が阻害されることを抑圧でき、良好な輪郭振動を維持することができる。また、励振電極の膜厚ばらつきに起因する輪郭振動子の周波数ばらつきを低減することもできる。
共振周波数Ｆｂと共振周波数Ｆｅの関係はＦｂ＝Ｆｅとなる場合が最も望ましいが、共振周波数Ｆｂと共振周波数Ｆｅの差が±０．５％以内であれば上記効果を奏する。
【００１３】
［適用例３］適用例１または適用例２に記載の輪郭振動子において、前記第１振動基板と前記第２振動基板とが結晶異方性を有する結晶体からなり、前記第１振動基板と前記第２振動基板の前記結晶体のカット角が互いに同じで、且つ面内回転角が互いに９０°異なっているか、または前記第１振動基板と前記第２振動基板の前記結晶体からのカット角が互いに１８０°異なっていて、且つ面内回転角が互いに同じ若しくは１８０°異なっている、ラーメモード振動子または擬似ラーメモード振動子であることを特徴とする輪郭振動子。
【００１４】
このような輪郭振動子によれば、第１振動基板と第２振動基板とで輪郭振動モードと振動変位方向を同じにすることができ、さらに輪郭振動モードをラーメモードとすることができる。従って、電界効率が高く、低損失で、構造的強度の高いラーメモード振動子または擬似ラーメモード振動子を実現できる。
ラーメモード振動子においては、振動基板の４角と中央部が輪郭振動の節（輪郭振動の変位がほとんど生じない個所）となる。よって、振動基板の支持個所を、輪郭振動の節に設けることが可能となり、支持による輪郭振動の阻害を著しく低減することができる。
なお、振動基板の４角が完全な節になっていない状態であっても、振動基板の対向する２辺の間において、一方の２辺間とそれに直交する他方の２辺間とが交互に伸縮する振動モード（以下、擬似ラーメモードと呼ぶ）であれば、振動基板の４角周辺に輪郭振動変位の比較的小さい個所が存在するので、支持による輪郭振動の阻害を低減することができる。
【００１５】
［適用例４］適用例３に記載の輪郭振動子において、前記第１振動基板と前記第２振動基板とが四角形の水晶基板からなり、前記第１振動基板と前記第２振動基板のうちの一方の水晶基板のカット角がＩＲＥ標準のＹＸｌｔφ／θで表され、他方の水晶基板のカット角がＹＸｌｔφ／θ＋９０°、ＹＸｌｔφ／θ−９０°、ＹＸｌｔφ＋１８０°／θ、ＹＸｌｔφ＋１８０°／θ＋１８０°、ＹＸｌｔφ＋１８０°／θ−１８０°、ＹＸｌｔφ−１８０°／θ、ＹＸｌｔφ−１８０°／θ＋１８０°またはＹＸｌｔφ−１８０°／θ−１８０°で表されることを特徴とする輪郭振動子。
【００１６】
［適用例５］適用例４に記載の輪郭振動子において、４０°≦θ≦５０°、−５０°≦θ≦−４０°、１３０°≦θ≦１４０°または−１４０°≦θ≦−１３０°を満たすことを特徴とする輪郭振動子。
【００１７】
このような輪郭振動子によれば、振動基板の材料として、安定な圧電単結晶である水晶を用いているので、温度特性が良好な経時変化の小さいラーメモード水晶振動子または擬似ラーメモード水晶振動子を実現することができる。
【００１８】
［適用例６］適用例１ないし５のいずれか一項に記載の輪郭振動子において、前記第１励振電極が、平面方向にｎ分割され（ｎは２以上の整数）、前記中間励振電極及び前記第２励振電極とが、前記第１励振電極に対向してｎ分割され、平面方向にｎ分割された隣り合う励振電極の一方が前記第１端子に接続され、他方が前記第２端子に接続されているラーメモード振動子であることを特徴とする輪郭振動子。
【００１９】
このようにすれば、第１励振電極と第１振動基板と中間励振電極と第２振動基板と第２励振電極を１対とする輪郭振動子がｎ対形成されることになり、その対数により高次の振動モードを有する輪郭振動子を実現できる。
【００２０】
［適用例７］適用例１または適用例２に記載の輪郭振動子において、前記第１振動基板と前記第２振動基板とが結晶異方性を有する結晶体からなり、前記第１振動基板と前記第２振動基板の前記結晶体のカット角が互いに同じで、且つ面内回転角が互いに９０°異なっているか、または前記第１振動基板と前記第２振動基板の前記結晶体からのカット角が互いに１８０°異なっていて、且つ面内回転角が互いに９０°異なっている輪郭滑り振動子であることを特徴とする輪郭振動子。
【００２１】
このような輪郭振動子によれば、輪郭滑り振動を第１振動基板と第２振動基板とで共通の振動モードとした場合においても、振動変位方向を同じにすることができる。よって、電界効率が高く、第１振動基板と第２振動基板とで互いに振動を阻害することのない、低損失な輪郭滑り振動子を実現することができる。
【００２２】
［適用例８］適用例７に記載の輪郭振動子において、前記第１振動基板と前記第２振動基板とが四角形の水晶基板からなり、前記第１振動基板と前記第２振動基板のうちの一方の水晶基板のカット角がＩＲＥ標準のＹＸｌφで表され、他方の水晶基板のカット角がＹＸｌｔφ／θ＋９０°、ＹＸｌｔφ／θ−９０°、ＹＸｌｔφ＋１８０°／θ＋９０°、ＹＸｌｔφ＋１８０°／θ−９０°、ＹＸｌｔφ−１８０°／θ＋９０°またはＹＸｌｔφ−１８０°／θ−９０°で表されることを特徴とする輪郭振動子。
【００２３】
［適用例９］適用例８に記載の輪郭振動子において、−５°≦θ≦５°、８５°≦θ≦９５°、１７５°≦θ≦１８５°または−９５≦θ≦−８５°を満たすことを特徴とする輪郭振動子。
【００２４】
このような輪郭振動子によれば、振動基板の材料として、安定な圧電単結晶である水晶を用いているので、温度特性が良好な経時変化の小さい輪郭滑り水晶振動子を実現することができる。
【００２５】
［適用例１０］適用例１ないし適用例９のいずれか一項に記載の輪郭振動子において、前記第１励振電極、前記第２励振電極または中間励振電極の電極材料が、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕのいずれか一つを主成分とした電極材料からなることを特徴とする輪郭振動子。
【００２６】
電極材料として低抵抗の金属であるＡｌ，Ａｇ，Ｃｕ，Ａｕまたはこれらのいずれか一つを主成分とした合金を用いることで、励振電極膜のシート抵抗を小さくすることができ、低損失の輪郭振動子を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下の説明においては、結晶異方性を有する結晶体から振動基板を切り出す際のカット角φと面内回転角θを、ＩＲＥ標準のＹＸｌｔφ／θまたはＹＸｌφで表している。まず、このＩＲＥ標準のＹＸｌｔφ／θとＹＸｌφについて説明する。
図１は、ＩＲＥ標準のＹＸｌｔφ／θで表されるカット角と面内回転角を説明するための図である。図１において、水晶、ＬｉＴａＯ3、ＬｉＮｂＯ3、Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7またはＬａ3Ｇａ5ＳｉＯ14などの圧電単結晶若しくはシリコン単結晶などの、結晶異方性を有する結晶体の結晶軸を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸で表す。結晶体が水晶である場合、電気軸がＸ軸、機械軸がＹ軸、光学軸がＺ軸となる。ＹＸｌｔφ／θの「Ｙ」の文字は、回転前の振動基板１の厚み方向をＹ軸に取ることを意味しており、ＹＸｌｔφ／θの「Ｘ」の文字は、回転前の振動基板１の長さ方向（振動基板の平面形状が長方形の場合は長辺に沿う方向）をＸ軸に取ることを意味している。ＹＸｌｔφ／θの「ｌ」は第１の回転軸が振動基板１の長さ方向であることを意味しており、ＹＸｌｔφ／θの「φ」は第１の回転軸に対する振動基板１の回転角度を表している。ＹＸｌｔφ／θの「ｔ」は第２の回転軸が第１の回転後の振動基板１の厚み方向であることを意味しており、ＹＸｌｔφ／θの「θ」は第２の回転軸に対する振動基板１の回転角度を表している。
まず、Ｘ軸を回転軸として角度φだけ回転し、回転後の結晶体の座標系を、Ｘ、ｙ’、ｚ’とする（図示は省略）。この座標系において、さらにｙ’軸を回転軸として角度θだけ回転し、回転後の結晶体の座標系を、ｘ’、ｙ’、ｚ”で表す。
第２の回転を行わず第１の回転のみを行う場合、上述の説明に従えば、θ＝０°としてＹＸｌｔφ／０°と表記することになるが、これをＹＸｌφと表記しても良い。
なおφの回転方向は、Ｘ軸を第１の回転軸とする場合、＋Ｚ軸から−Ｙ軸へ回転する方向をプラスの回転方向とする。θの回転方向は、ｙ’軸を第２の回転軸とする場合、＋ｚ’軸から＋Ｘ軸へ回転する方向をプラスの回転方向とする。
【００２８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図２〜図８は実施形態１及びその変形例に係る輪郭振動子の構成及び作用を示し、図９、図１０は実施形態２、図１１、図１２は実施形態３に係る輪郭振動子の構成及び作用を示している。
なお、以下の説明で参照する図は、図示の便宜上、部材ないし部分の縦横の縮尺が実際のものとは異なる模式図である。
（実施形態１）
【００２９】
図２は、本発明の実施形態１に係る輪郭振動子の概略構造を示す斜視図である。図２において、輪郭振動子１０は、第１振動基板としての振動基板（以降、単に振動基板２０と表す）２０と第２振動基板としての振動基板（以降、単に振動基板４０と表す）４０の互いに対向する主面を接合してなる積層型の輪郭振動子である。
そして、振動基板２０の表主面には第１励振電極としての励振電極（以降、単に励振電極３０と表す）３０、振動基板４０の裏主面には第２励振電極としての励振電極（以降、単に励振電極６０と表す）６０、振動基板２０と振動基板４０との境界面には共通の中間励振電極５０と、が設けられている。
振動基板の材料を固定にする場合、輪郭振動子の共振周波数は主に振動基板の外形寸法に依存するので（詳細は後述する）、厚み滑り振動子のように、共振周波数によって振動基板の厚みが拘束されない。輪郭振動子においては、振動基板を薄くすることで、振動基板を輪郭振動させるための電界効率が高くなるが、振動基板を薄くすれば振動基板が破損しやすくなる。図２のような構成にすれば、振動基板を薄くすることで励振電極間を狭めても、振動基板２０と振動基板４０の積層構造体としての厚みは厚くなるので、特に振動部２１，４１の破損が生じ難くなる。
振動基板２０，４０は、好ましくは共振周波数、振動モード及び振動変位方向をお互いに同じとし、互いの輪郭振動を阻害しないようにする。これにより共振抵抗の増大を抑圧できる。
【００３０】
振動基板２０は、ＩＲＥ標準のＹＸｌｔφ／θで表される水晶基板であり、振動基板４０はＹＸｌｔφ／θ＋９０°、ＹＸｌｔφ／θ−９０°、ＹＸｌｔφ＋１８０°／θ、ＹＸｌｔφ＋１８０°／θ＋１８０°、ＹＸｌｔφ＋１８０°／θ−１８０°、ＹＸｌｔφ−１８０°／θ、ＹＸｌｔφ−１８０°／θ＋１８０°またはＹＸｌｔφ−１８０°／θ−１８０°で表される水晶基板である。
【００３１】
図３は、振動基板２０及び振動基板４０とを分解して外形形状と電極構成を示した平面図であり、（ａ）は振動基板２０の上面図、（ｂ）は振動基板４０の上面図、（ｃ）は振動基板４０の下面図である。図２、図３を参照して輪郭振動子１０の構成について説明する。
【００３２】
図３（ａ）に示すように、振動基板２０は、振動部２１と、振動部２１の隅部から延在される支持腕部２２と、支持腕部２２の先端部に設けられる支持部２３とから構成されている。振動部２１の表主面には励振電極３０が設けられ、接続電極３１を介して支持部２３の表面に設けられる接続電極３２に接続されている。
【００３３】
ここで、振動部２１及び励振電極３０はそれぞれ正方形をしており、振動部２１の１辺の長さをＬｂ、励振電極３０の１辺の長さをＬｅで表す。
【００３４】
図３（ｂ）に示すように、振動基板４０は、振動部４１と、振動部４１の対角となる隅部から両側に延在される支持腕部４２，４４と、支持腕部４２の先端部に設けられる支持部４３と、支持腕部４４の先端部に設けられる支持部４５とから構成されている。
【００３５】
振動部４１の表主面（振動部２１との境界面に相当）には、中間励振電極５０が設けられ、支持腕部４２表面の接続電極５３を介して支持部４３表面の接続電極５４まで接続されている。一方、支持腕部４４側においては、接続電極５１を介して支持部４５の表面の接続電極５２まで接続されている。接続電極５１，５２は、中間励振電極５０とは電気的に分離されて形成され、振動基板２０と振動基板４０とを積層して接合する際、互いの密接性を高めるために設けられる。
【００３６】
振動基板４０において、振動部４１及び中間励振電極５０は、振動基板２０と同じ寸法の正方形をしており、振動部４１の１辺の長さをＬｂ、中間励振電極５０の１辺の長さをＬｅで表すことができる。
【００３７】
また、図３（ｃ）に示すように、振動基板４０の裏主面には励振電極６０が設けられ、支持腕部４４表面の接続電極６１を介して支持部４５表面の接続電極６２まで接続されている。一方、支持部４３側には接続電極６３が設けられている。
なお、励振電極６０の１辺の長さもＬｅで表すことができる。
【００３８】
なお、励振電極３０、中間励振電極５０、励振電極６０それぞれの電極材料は、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕを主成分とした電極材料から選択される。
【００３９】
図３で示された振動基板２０，４０を積層接合した状態が、図２に示す輪郭振動子１０である。ここで、振動基板２０の表主面側に設けられた接続電極３２は、側面電極３３を介して振動基板４０の裏主面に設けられている接続電極６２に接続され、第１端子を構成する。従って、励振電極３０と励振電極６０は同電位の電極となる。
【００４０】
また、振動基板４０（具体的には、支持部４３）の上面に設けられる接続電極５４は、側面電極６４を介して裏主面側の接続電極６３に接続され、第２端子を構成する（図２、参照）。従って、中間励振電極５０は、励振電極３０及び励振電極６０とは異なる電位の電極となる。
第１端子と第２端子との間に励振信号を印加すれば、それに応じて振動基板２０，４０が輪郭振動を行う。
【００４１】
このように構成される輪郭振動子１０は、励振電極３０が振動部２１に対して上電極、中間励振電極５０が下電極となる輪郭振動子と、中間励振電極５０が振動部４１に対して上電極、励振電極６０が下電極となる輪郭振動子と、の積層体である。
【００４２】
そして、図３（ｃ）に示す振動基板４０の裏主面側に設けられた接続電極６２，６３は、図示しないパッケージの基台へ接続固定するために設けられ、発振回路からの励振信号が、接続電極６２，６３を介して励振電極３０と励振電極６０、中間励振電極５０に入力される。
【００４３】
続いて、本実施形態の輪郭振動子１０の振動姿態について図面を参照して説明する。
図４は、振動基板２０の振動部２１を表し、（ａ）が側面図、（ｂ）が振動姿態を模式的に表す説明図である。振動基板２０は、水晶基板のカット角がＩＲＥ標準のＹＸｌｔφ／θで表される四角形の平板であり、励振電極３０（上電極に相当する）に＋電位、中間励振電極５０（下電極に相当する）に−電位を印加した時には、（ｂ）にて２点差線Ｒで示すようなラーメモード振動を呈する。このときの、振動基板４０のカット角と振動モードについて図５、図６を参照して説明する。
【００４４】
図５は、振動基板４０として、振動基板２０と同じＹＸｌｔφ／θの水晶基板を用いた場合を表し、（ａ）が側面図、（ｂ）が振動姿態を模式的に表す説明図である。ここで、中間励振電極５０は、振動基板２０と共通電極であるため−電位、励振電極６０は励振電極３０と同電位であるため＋電位となる。
【００４５】
従って、振動基板２０と振動基板４０とを全く同じカット角にし、逆位相の励振信号を印加する場合には、（ｂ）に示すように、振動基板４０は、振動基板２０の振動モードに対して９０°位相がずれた振動モードとなり、同時駆動すれば、お互いに振動を妨げることになる。
【００４６】
そこで、図６に示すように振動基板４０を水晶基板のカット角がＩＲＥ標準のＹＸｌｔφ／θ±９０°にして振動モードを一致させる。
図６は、振動基板４０として、ＹＸｌｔφ／θ＋９０°またはＹＸｌｔφ／θ−９０°の水晶基板を用いた場合を表し、（ａ）が側面図、（ｂ）が振動姿態を模式的に表す説明図である。このようにすれば、振動基板２０に対して、振動基板４０に逆電位を、つまり逆位相の励振信号を印加しても（ｂ）に示すように、振動基板２０と同じ振動モードとなり、お互いの振動を妨げない。
【００４７】
また、ＹＸｌｔφ／θの振動基板２０に対して、ＹＸｌｔφ＋１８０°／θ、ＹＸｌｔφ＋１８０°／θ＋１８０°、ＹＸｌｔφ＋１８０°／θ−１８０°、ＹＸｌｔφ−１８０°／θ、ＹＸｌｔφ−１８０°／θ＋１８０°またはＹＸｌｔφ−１８０°／θ−１８０°の振動基板４０を組み合わせても良い。カット角がＹＸｌｔφ＋１８０°／θまたはＹＸｌｔφ−１８０°／θとは、ＹＸｌｔφ／θに対して振動基板の結晶体を表裏を逆にする、つまり、振動モードは左右反転することになるため、図示は省略するが、振動基板２０に対して逆位相の励振信号を印加しても、振動基板２０と振動モードが一致する。また、φを一定とした場合、θ、θ＋１８０°及びθ−１８０°は振動モードと振動変位方向が何れも同じとなる。
【００４８】
例えば、振動基板２０がφ＝−５０°、θ＝＋４５°のＬＱ２Ｔカットの場合には、振動基板４０のカット角をφ＝−５０°、θ＝−４５°（ＹＸｌｔφ／θ−９０°に相当）、あるいは、φ＝１３０、θ＝＋４５°（ＹＸｌｔφ＋１８０°／θに相当）とすれば、振動モードが一致する。
【００４９】
なお、以上説明した振動基板４０のカット角をＹＸｌｔφ／θとし、振動基板２０カット角をＹＸｌｔφ／θ±９０°、またはＹＸｌｔφ±１８０°／θとしてもよい。
【００５０】
続いて、振動部の平面寸法と励振電極の平面寸法の関係について説明する。振動部２１と励振電極３０との関係を代表にあげ説明する。図３を参照する。
ラーメモード振動子の共振周波数ｆを求める周波数方程式は、前述した非特許文献１によって与えられる（非特許文献１、１２頁、数式（９））。
【００５１】
【数１】
2008283665.tif 000003
ρは振動部の質量密度、Ｃ’11、Ｃ’13は弾性定数（弾性スティフネス定数Ｃｐｑを非特許文献１（１１頁、数式（２）の但し書き）に従って変形した定数）、ｍ＝ｎ＝１とする。２ｘ0は振動部２１、４１の横辺の長さ、２ｚ0は縦辺の長さであり、図３においては２ｘ0＝２ｚ0＝Ｌｂである。なお、ρ、Ｃ’11、Ｃ’13に励振電極の材料定数を用い、２ｘ0＝２ｚ0＝Ｌｅとすれば、励振電極単体の共振周波数も同じ周波数方程式で求めることができる。さらに、数式１は、振動部や励振電極が長方形であっても（例えば、横辺の長さが縦辺の長さの整数倍であっても）成り立つことを示している。
このように、ラーメモード振動子は平面寸法によって共振周波数が決定される。そこで、振動部２１単体において１辺の長さＬｂに対する共振周波数をＦｂ、励振電極３０単体における１辺の長さＬｅに対する共振周波数をＦｅとすれば、Ｆｂ≒ＦｅとなるようにＬｂ，Ｌｅを設計することにより、振動部２１と励振電極３０はともに、同一の周波数のラーメモードの振動姿態となる。ここでＦｂ≒Ｆｅは、具体的には０．９９５×Ｆｅ≦Ｆｂ≦１．００５×Ｆｅである。よって、励振電極３０の輪郭振動によって振動部２１の輪郭振動が阻害されることなく、良好な輪郭振動を維持することができる。また、振動部２１と励振電極３０がともに、同一周波数のラーメモード振動を行うことにより、励振電極３０の膜厚ばらつきに起因する輪郭振動子の周波数ばらつきを低減することもできる。
共振周波数Ｆｂと共振周波数Ｆｅの関係はＦｂ＝Ｆｅとなる場合が最も望ましいが、共振周波数Ｆｂと共振周波数Ｆｅの差が±０．５％以内であれば上記効果を奏する。
【００５２】
そこで、振動基板側の輪郭振動周波数定数をζｂ、励振電極側の輪郭振動周波数定数をζｅとすれば、ζｂ＝Ｆｂ・Ｌｂ、ζｅ＝Ｆｅ・Ｌｅで表すことができることから、Ｌｅ＝（ζｅ／ζｂ）Ｌｂとすることが望ましい。
【００５３】
この関係は、振動基板２０に対する励振電極３０及び中間励振電極５０、振動基板４０に対する中間励振電極５０及び励振電極６０との間それぞれで成立することがより好ましいが、振動基板２０と振動基板４０の境界面にある中間励振電極５０が特に重要となる。
【００５４】
以上、説明した実施形態１によれば、本実施形態の輪郭振動子１０は、振動基板２０及び振動基板４０の二層構造からなり、従来の振動基板が単体の構成に対して、振動基板２０及び振動基板４０それぞれの単体における励振電極間距離を小さくして電界効率を高めながら、積層構造にすることで実使用上において十分な構造的強度を有する輪郭振動子を実現できる。
【００５５】
また、振動基板２０と振動基板４０とが水晶基板からなり、振動基板２０と振動基板４０のうちの一方を水晶基板のカット角がＩＲＥ標準のＹＸｌｔφ／θで表される四角形の平板とする。他方をＹＸｌｔφ／θ＋９０°、ＹＸｌｔφ／θ−９０°、ＹＸｌｔφ＋１８０°／θ、ＹＸｌｔφ＋１８０°／θ＋１８０°、ＹＸｌｔφ＋１８０°／θ−１８０°、ＹＸｌｔφ−１８０°／θ、ＹＸｌｔφ−１８０°／θ＋１８０°またはＹＸｌｔφ−１８０°／θ−１８０°で表される四角形の平板とすれば、励振電極３０と励振電極６０を同電位、中間励振電極５０に逆電位の励振信号を印加した場合、振動基板２０と振動基板４０とは振動モードと振動変位方向が一致したラーメモード振動を呈する。従って、電界効率が高く、構造的強度が高いラーメモード振動子を実現できる。
特に、４０°≦θ≦５０°、−５０°≦θ≦−４０°、１３０°≦θ≦１４０°または−１４０°≦θ≦−１３０°を満たすようにすれば、良好な振動特性を有するラーメモード振動子を実現できる。
ラーメモード振動子においては、振動基板の４角と中央部が輪郭振動の節（輪郭振動の変位がほとんど生じない個所）となる。よって、振動基板の支持個所を、輪郭振動の節に設けることが可能となり、支持による輪郭振動の阻害を著しく低減することができる。
振動基板の４角が完全な節になっていない擬似ラーメモード振動子においても、振動基板の対向する２辺の間において、一方の２辺間とそれに直交する他方の２辺間とが交互に伸縮する振動モードであれば、振動基板の４角周辺に輪郭振動変位の比較的小さい個所が存在するので、支持による輪郭振動の阻害を低減することができる。
【００５６】
上述の実施形態１においては、振動基板を構成する結晶体として、安定な圧電単結晶である水晶を用いており、それにより温度特性が良好な経時変化の小さい輪郭振動子を実現することができるが、結晶体としてＬｉＴａＯ3、ＬｉＮｂＯ3、Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7若しくはＬａ3Ｇａ5ＳｉＯ14などの圧電単結晶またはシリコン単結晶などを用いた場合でも、本発明は適用可能である。その場合、振動基板２０と振動基板４０とが結晶異方性を有する結晶体からなり、振動基板２０と振動基板４０の結晶体のカット角が互いに同じで、且つ面内回転角が互いに９０°異なっているか、または振動基板２０と振動基板４０の前記結晶体からのカット角が互いに１８０°異なっていて、且つ面内回転角が互いに同じ若しくは１８０°異なっている、ラーメモード振動子または擬似ラーメモード振動子であれば良い。
【００５７】
また、異なるカット角を有する振動基板を組み合わせて積層体とすれば、お互いの周波数温度特性を補完しあうことにより、優れた温度特性を備える輪郭振動子を提供することができるという効果もある。
【００５８】
また、振動基板２０と振動基板４０の同一輪郭振動モードにおける単体の共振周波数Ｆｂ、励振電極単体の共振周波数Ｆｅが、Ｆｂ≒Ｆｅとなるように振動基板２０，４０と各励振電極それぞれの１辺の寸法を設定する。このようにすることで、励振電極を付加することによる振動基板の振動阻害を排除し、良好な輪郭振動モードを維持することができる。
【００５９】
また、励振電極３０、中間励振電極５０、励振電極６０の電極材料としてＡｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌを主成分とする金属材料を採用している。これらはいずれも低抵抗の金属であるので、励振電極膜のシート抵抗を小さくすることができ、低損失の輪郭振動子１０を実現できる。なお、各励振電極にはＡｌを用いることが特に好ましい。励振電極の面積を大きくした方が低損失な輪郭振動子を実現できるわけだが、励振電極の面積を極力大きくした上で、さらにＦｂ≒Ｆｅとするためには、励振電極の質量密度と弾性定数が振動基板のそれら定数と極力近い値である必要がある。各振動基板として水晶を用い、各励振電極としてＡｌを用いた場合、Ｆｂ≒Ｆｅの関係を満たしつつ各励振電極の面積を大きくすることができるので、膜厚に対する周波数感度を低く維持しながら低損失な輪郭振動子を実現できる。
（第１変形例）
【００６０】
次に実施形態１の第１変形例について図面を参照して説明する。第１変形例は、中間励振電極の構成に特徴を有している。
図７は、第１変形例に係る部分断面図である。図７において、振動基板２０の中央の振動部２１の表主面には第１励振電極３０が、振動基板４０の中央部の振動部４１の裏主面には励振電極６０、振動部２１と振動部４１の境界面には中間励振電極５０、が設けられている。ここで、図に示すように、振動部４１には中間励振電極５０に相当する形状の凹部４１ａが穿設され、この凹部４１ａ内に中間励振電極５０が形成されている。
【００６１】
中間励振電極５０を形成した後、振動基板４０と中間励振電極５０とを同時に研磨する工程を設ければ、振動部４１と中間励振電極５０とを同一平面に仕上げ、振動基板２０と振動基板４０との境界面を密接させることができる。
（第２変形例）
【００６２】
続いて、実施形態１の第２変形例に係る輪郭振動子について図面を参照して説明する。第２変形例は、振動基板が３枚以上の多数基板構成にしていることに特徴を有する。
図８は、第２変形例に係る部分断面図である。図８において、輪郭振動子１０は、図示上方から振動基板２０、振動基板４０、さらに振動基板２５が積層され構成されている。振動基板２０はカット角がＹＸｌｔφ／θで表される水晶基板で、振動基板４０はカット角がＹＸｌｔφ±１８０°／θ、またはＹＸｌｔφ／θ±９０°で表される水晶基板、そして、最下層の振動基板２５はカット角がＹＸｌｔφ／θで表される水晶基板（つまり、振動基板２０と同じカット角）である。
【００６３】
振動基板２０に設けられる励振電極３０に＋電位、振動基板２０と振動基板４０の境界面の中間励振電極５０に−電位、振動基板４０と振動基板２５の境界面に中間励振電極（励振電極６０に相当）に＋電位、振動基板２５の裏主面に設けられる第３励振電極７０に−電位を印加する。
【００６４】
振動基板２０，２５はカット角も印加される電位も一致していることから共通のラーメモード振動が励起される。振動基板４０は、前述した実施形態１（図４〜図６、参照）と同様に、カット角をＹＸｌｔφ±１８０°／θ、またはＹＸｌｔφ／θ±９０°にすることで振動基板２０，２５と一致したラーメモード振動を呈する。
【００６５】
このようにすれば、振動基板を２枚構成にするよりも、さらに振動基板単体の厚さを薄くして電界効率を高め、積層することにより構造的強度を実使用レベルまで高めることができる。
なお、振動基板は３枚以上の多層基板としてもよく、この際、交互にカット角がＹＸｌｔφ／θと、ＹＸｌｔφ±１８０°／θまたはＹＸｌｔφ／θ±９０°の振動基板を積層すればよい。
（実施形態２）
【００６６】
次に、本発明の実施形態２に係る輪郭振動子について図面を参照して説明する。
図９は、実施形態２に係る輪郭振動子を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ切断面を示す断面図である。図１０は振動基板単体を示す平面図であって、（ａ）は振動基板１２０の上面図、（ｂ）は振動基板１４０の上面図、（ｃ）は振動基板１４０の下面図である。図９、図１０において、輪郭振動子１００は、振動基板１２０と振動基板１４０とが積層され構成されている。
【００６７】
図１０（ａ）に示すように、振動基板１２０は支持部１２３から延在された支持腕部１２４，１２５と、支持腕部１２４，１２５の２箇所によって支持されたｘ’方向に長い長方形の振動部１２１とから構成されている。振動部１２１の表主面には励振電極１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃが形成されている。ここで、励振電極１３０ａ，１３０ｃは同電位（例えば＋電位）、励振電極１３０ｂには異なる電位（例えば−電位）が印加される電極である。また、振動基板１２０は、カット角がＹＸｌｔφ／θで表される水晶基板である。
【００６８】
励振電極１３０ａは、一辺の端部から接続電極１３１を介して支持部１２３に設けられる接続電極１３２に接続されている。接続電極１３５は、側面電極（図示せず）を介して振動基板１４０の励振電極１５０ｂから延在される接続電極１５７（図１０（ｂ）、参照）に接続する。
【００６９】
また、励振電極１３０ｃも同様に、一方の接続電極１３４を介して接続電極１３２に、他方の接続電極１３８は、側面電極（図示せず）を介して振動基板１４０の励振電極１５０ｂから延在される接続電極１５８（図１０（ｂ）、参照）に接続する。
【００７０】
また、励振電極１３０ｂは、接続電極１３６，１３７それぞれが図示しない側面電極を介して振動基板１４０の接続電極１５６，１５９に接続され、支持部１４３の上面の接続電極１５４（図１０（ｂ）、参照）に接続する。
【００７１】
図１０（ｂ）に示すように、振動基板１４０は、支持部１４３，１４５から延在される支持腕部１４２，１４４，１４６，１４７の４箇所によって隅部を支持された振動部１４１を有する。振動基板１４０は、振動部１４１が振動基板１２０の振動部１２１と同形状であって、カット角がＹＸｌｔφ±１８０°／θまたはＹＸｌｔφ／θ±９０°の水晶基板からなる。
【００７２】
そして、振動部１４１の表面（振動部１２１との境界面）には、励振電極１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃそれぞれに対向して励振電極１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃが設けられる。振動基板１２０に対して励振電極１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃは上電極、励振電極１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃは下電極となる。また、振動基板１４０に対しては、励振電極１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃは上電極となる。つまり、励振電極１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃは、振動基板１２０及び振動基板１４０にとって中間励振電極に相当する。そして、励振電極１５０ａ，１５０ｃには励振電極１３０ａ，１３０ｃとは逆電位（例えば、−電位）、励振電極１５０ｂには励振電極１３０ｂとは逆電位（例えば＋電位）が印加される。
【００７３】
振動基板１２０は、カット角がＹＸｌｔφ／θで表される水晶基板であるため、前述した実施形態１に示す振動モードを示す。励振電極１３０ａ，１５０ａ及び励振電極１３０ｃ，１５０ｃで挟まれた振動部は図４（ｂ）のような、また、励振電極１３０ｂ，１５０ｂで挟まれた振動部は図５（ｂ）のような振動姿態を有して振動する。従って、隣り合う振動部それぞれが、９０°位相がずれた面内振動をすることで、全体としてはバランスが取れた振動となり多次モードの振動を実現する。
【００７４】
なお、励振電極１５０ａは、接続電極１５３を介して支持部１４３に設けられる接続電極１５４に接続され、励振電極１５０ｃは、接続電極１５５を介して接続電極１５４に接続される。なお、電極１５２は、振動基板１２０と振動基板１４０とを密接させるために設けられている。
また、励振電極１５０ｂは、接続電極１５７，１５８と図示しない側面電極を介して振動基板１４０の裏主面の接続電極１６５，１６８、支持部１４５の接続電極１６２まで接続している（図１０（ｃ）、参照）。
【００７５】
また、図１０（ｃ）に示すように、振動基板１４０の裏主面には、励振電極１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃそれぞれに対向する励振電極１６０ａ，１６０ｂ，１６０ｃが設けられている。そして、励振電極１６０ａ，１６０ｃは、励振電極１５０ａ，１５０ｃとは逆電位（例えば、＋電位）の電極、励振電極１６０ｂには、励振電極１５０ｂとは逆電位（例えば、−電位）が印加される電極である。
【００７６】
振動基板１４０は、カット角がＹＸｌｔφ±１８０°／θまたはＹＸｌｔφ／θ±９０°で表される水晶基板であるため、上述した振動基板１２０と同様な振動姿態を有してラーメモード振動する。
【００７７】
振動基板１２０，１４０を積層接合したところで、接続電極１３２は側面電極１３３を介して支持部１４５の裏主面の接続電極１６２に接続する（図９（ｂ）、参照）。この際、励振電極１３０ａ，１３０ｃ，１５０ｂ，１６０ａ，１６０ｃは、それぞれ接続電極１６２に接続する。
【００７８】
また、接続電極１５４は側面電極１７０を介して支持部１４３の裏主面の接続電極１６３に接続する（図９（ｂ）、参照）。この際、励振電極１３０ｂ，１５０ａ，１５０ｃ，１６０ｂは、それぞれ接続電極１６３に接続されている。
従って、振動基板１４０の支持部１４３，１４５の裏主面側の接続電極１６３，１６２に励振信号を入力することにより、多次の振動モードを実現できる。
【００７９】
なお、実施形態２では、励振電極がｘ’方向に３分割され励振電極を有する振動部が３対形成された例を示したが、励振電極が、平面方向にｎ分割され（ｎは２以上の整数）、且つ、平面方向及び厚さ方向に対向する励振電極が、互いに逆電位となるよう配設されているラーメモード振動子を提供することができる。
【００８０】
このように構成される輪郭振動子１００は、実施形態１の輪郭振動子１０に対して高次の振動モードを有し、その配列から１×ｎ次モードの振動子と呼ばれる。１は、ｚ”方向の振動モード数、ｎ（ｎは整数）はｘ’方向の振動モード数を表している。つまり、実施形態２で説明したラーメモード振動子は、１×３次のラーメモード振動子と呼ばれる。ｚ”方向にｍ分割の振動部を形成してｍ×ｎ次のラーメモード振動子を提供することも可能である。
（実施形態３）
【００８１】
続いて、本発明の実施形態３に係る輪郭振動子について図面を参照して説明する。実施形態３の輪郭振動子は、振動モードが輪郭滑りモードである輪郭滑り振動子である。
図１１は、実施形態３に係る輪郭滑り振動子の概略構造を示す斜視図である。図１１において、輪郭滑り振動子２００は、共通の共振周波数と振動モードとを有する第１振動基板としての振動基板（以降、単に振動基板２２０と表す）２２０と第２振動基板としての振動基板（以降、単に振動基板２４０と表す）２４０の互いに対向する主面を接合してなる積層型の輪郭振動子である。
そして、振動基板２２０の表主面には第１励振電極としての励振電極（以降、単に励振電極２３０と表す）２３０、振動基板２４０の裏主面には第２励振電極としての励振電極（以降、単に励振電極２６０と表す）２６０、振動基板２２０と振動基板２４０との境界面には共通の中間励振電極２５０と、が設けられている。
【００８２】
振動基板２２０は、水晶基板のカット角がＩＲＥ標準のＹＸｌφで表される平板からなり、他方の振動基板２４０は、水晶基板のカット角がＹＸｌｔφ／θ＋９０°、ＹＸｌｔφ／θ−９０°、ＹＸｌｔφ＋１８０°／θ＋９０°、ＹＸｌｔφ＋１８０°／θ−９０°、ＹＸｌｔφ−１８０°／θ＋９０°またはＹＸｌｔφ−１８０°／θ−９０°の平板からなる。θは、−５°≦θ≦５°、８５°≦θ≦９５°、１７５°≦θ≦１８５°または−９５≦θ≦−８５°を満たすのが望ましく、これにより良好な振動特性を有する輪郭滑り振動子を実現できる。なお、振動基板２２０と振動基板２４０のカット角は入れ替えても構わない。
【００８３】
振動基板２２０は、振動部２２１と、振動部２２１の１辺の中央部から延在される支持腕部２２２と、支持腕部２２２の先端部に設けられる支持部２２３とから構成されている。振動部２２１の表主面には励振電極２３０が設けられ、接続電極２３１を介して支持部２２３の表面に設けられる接続電極２３２に接続されている。
【００８４】
ここで、振動部２２１及び励振電極２３０はそれぞれ正方形をしており、振動部２２１の１辺の長さをＬｂ、励振電極２３０の１辺の長さをＬｅで表す。ただし、振動部及び励振電極が長方形であっても、輪郭滑り振動を励振することが可能である。
【００８５】
振動基板２４０は、振動部２４１と、振動部２４１の対向する２辺の中央部それぞれから両側に延在される支持腕部２４２，２４４と、支持腕部２４２の先端部に設けられる支持部２４３と、支持腕部２４４の先端部に設けられる支持部２４５とから構成されている。
【００８６】
振動部２４１の上面（振動部２２１との境界面）には、中間励振電極２５０が設けられ、支持腕部２４２表面の接続電極２５３を介して支持部２４３表面の接続電極２５４まで接続されている。そして、側面電極２６４を介して裏面側の接続電極２６３に接続されている。一方、支持腕部２４４側においては、接続電極２５１と、支持部２４５表面の接続電極２５２と、が設けられている。接続電極２５１は、中間励振電極２５０とは電気的に分離されて形成され、振動基板２２０と振動基板２４０とを積層して接合する際、互いの密接性を高めるために設けられる。
【００８７】
振動基板２４０において、振動部２４１及び中間励振電極２５０は、振動基板２２０と同じ寸法の正方形をしており、振動部２４１の１辺の長さをＬｂ、中間励振電極２５０の１辺の長さをＬｅで表すことができる。
【００８８】
また、振動基板２４０の裏主面には励振電極２６０が設けられ、支持腕部２４４裏面の接続電極２６１を介して支持部２４５裏面の接続電極２６２まで接続されている。そして、振動基板２２０の励振電極２３０とは、接続電極２３１，２３２と側面電極２３３を介して振動基板２４０の裏面側の接続電極２６２と接続されている。
なお、励振電極２６０の１辺の長さもＬｅで表すことができる。
【００８９】
また、励振電極２３０、中間励振電極２５０、励振電極２６０それぞれの電極材料は、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕを主成分とした電極材料から選択される。
【００９０】
続いて、実施形態３に係る輪郭滑り振動子２００の振動姿態について図面を参照して説明する。
図１２は、振動基板２２０の振動部２２１を表し、（ａ）が側面図、（ｂ）が振動姿態を模式的に表す説明図である。振動基板２２０は、水晶基板のカット角がＩＲＥ標準のＹＸｌφで表される四角形の平板であり、励振電極２３０（上電極に相当する）に＋電位、中間励振電極２５０（下電極に相当する）に−電位を印加した時には、（ｂ）にて２点差線Ｒで示すような輪郭滑り振動モードを呈する。このときの、振動基板２４０のカット角と振動モードについて図１３、図１４を参照して説明する。
【００９１】
図１３は、振動基板２４０が、振動基板２２０と同じカット角がＩＲＥ標準のＹＸｌφで表される水晶基板を用いた場合を表し、（ａ）が側面図、（ｂ）が振動姿態を模式的に表す説明図である。ここで、中間励振電極２５０は、振動基板２２０と共通であるため−電位、励振電極２６０は励振電極２３０と同電位であるため＋電位となる。
【００９２】
従って、振動基板２２０と振動基板２４０とを全く同じカット角にし、逆位相の励振信号を印加する場合には、（ｂ）に示すように、振動基板２４０は、振動基板２２０の振動モードに対して９０°位相がずれた振動モードとなり、同時駆動すれば、お互いに振動を妨げることになる。
【００９３】
そこで、図１４に示すように振動基板２４０を水晶基板のカット角がＩＲＥ標準のＹＸｌｔφ／θ±９０°にして振動モードを一致させる。
図１４は、振動基板２４０の水晶基板のカット角がＩＲＥ標準のＹＸｌｔφ／θ±９０°の場合を表し、（ａ）が側面図、（ｂ）が振動姿態を模式的に表す説明図である。このようにすれば、振動基板２２０に対して、振動基板２４０に逆電位を、つまり逆位相の励振信号を印加しても図１４（ｂ）に示すように、振動基板２２０と同じ振動モード（図１２（ｂ）、参照）となり、お互いの振動を妨げない。
【００９４】
また、カット角がＹＸｌφで表される振動基板２２０に対して、カット角がＹＸｌｔφ±１８０°／±９０°で表される振動基板２４０の組み合わせとしてもよい。カット角がＹＸｌｔφ±１８０°／±９０°とは、ＹＸｌφに対して表裏を逆にしたことに等しい。従って、図示は省略するが、振動基板２２０に対して逆位相の励振信号を印加しても、振動基板２２０と振動モードが一致する。
【００９５】
例えば、振動基板２２０がφ＝−５２．５°のＤＴカットの場合、振動基板２４０のカット角をφ＝−５２．５°、θ＝±９０°（ＹＸｌｔφ／θ−９０°に相当）、または、φ＝１２７．５°、θ＝±９０°（ＹＸｌｔφ＋１８０°／±９０°に相当）すれば、振動モードが一致する。
【００９６】
なお、輪郭滑り振動子２００においても、前述したラーメモード振動の輪郭振動子１０と同様に、振動基板２２０、振動基板２４０の単体の共振周波数Ｆｂと、励振電極２３０または励振電極２６０または中間励振電極２５０の共振周波数Ｆｅとが、Ｆｂ≒Ｆｅなるよう一辺の寸法（ＬｂとＬｅ）が設定されていることがより好ましい。ここでＦｂ≒Ｆｅは、具体的には０．９９５×Ｆｅ≦Ｆｂ≦１．００５×Ｆｅである。
【００９７】
従って、上述した実施形態３では、振動基板２２０及び振動基板２４０の二層構造からなり、従来の振動基板が単体の構成に対して、振動基板２２０及び振動基板２４０それぞれ単体の電極間距離を小さくして電界効率を高めながらも、積層構造にすることで実使用上において十分な構造的強度を有する輪郭振動子を実現できる。
【００９８】
また、振動基板２２０と振動基板２４０とが、水晶基板からなり、振動基板２２０のカット角がＩＲＥ標準のＹＸｌφで表される四角形の平板からなり、振動基板２４０がＹＸｌｔφ／±９０°、またはＹＸｌｔφ±１８０°／±９０°で表される。前述したような励振電極２３０、中間励振電極２５０、励振電極２６０の構成において、振動基板２２０と振動基板２４０とは全く同じ輪郭滑りモードの振動を呈する。従って、電界効率が高く、構造的強度が高い輪郭滑り振動子を実現できる。
【００９９】
上述の実施形態２と実施形態３においては、振動基板を構成する結晶体として、安定な圧電単結晶である水晶を用いており、それにより温度特性が良好な経時変化の小さい輪郭振動子を実現することができるが、結晶体としてＬｉＴａＯ3、ＬｉＮｂＯ3、Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7若しくはＬａ3Ｇａ5ＳｉＯ14などの圧電単結晶またはシリコン単結晶などを用いた場合でも、本発明は適用可能である。
【０１００】
なお、本発明は前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前述した実施形態１〜３では、振動基板が２枚の水晶基板からなる輪郭振動子を例示して説明したが、振動基板としては、水晶基板と他の圧電基板との組み合わせでもよく、他の２枚の圧電基板との組み合わせとしてもよい。このような構成であっても、それぞれの振動モードと共振周波数を合わせること、振動基板と励振電極それぞれの単体における共振周波数を略一致させることなどにより、電界効率が高く、構造的強度が高い輪郭振動子を実現することができる。
また、積層する振動基板同士のカット角φや面内回転角θの相対的な差は、所望の差に対して±５°ずれていても本発明の効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】ＩＲＥ標準のＹＸｌｔφ／θで表されるカット角を模式的に示す説明図。
【図２】本発明の実施形態１に係る輪郭振動子の概略構造を示す斜視図。
【図３】本発明の実施形態１に係る輪郭振動子の外形形状と電極構成を示した平面図であり、（ａ）は振動基板２０の上面図、（ｂ）は振動基板４０の上面図、（ｃ）は振動基板４０の下面図。
【図４】振動基板２０の振動部を表し、（ａ）が側面図、（ｂ）が振動姿態を模式的に表す説明図。
【図５】振動基板４０が、振動基板２０と同じカット角であるときの、（ａ）が側面図、（ｂ）が振動姿態を模式的に表す説明図。
【図６】振動基板４０が、ＹＸｌｔφ／θ±９０°の場合を表し、（ａ）が側面図、（ｂ）が振動状態を模式的に表す説明図。
【図７】本発明の実施形態１の第１変形例に係る部分断面図。
【図８】本発明の実施形態１の第２変形例に係る部分断面図。
【図９】本発明の実施形態２に係る輪郭振動子を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ切断面を示す断面図。
【図１０】本発明の実施形態２に係る振動基板単体を表し、（ａ）は振動基板１２０の上面図、（ｂ）は振動基板１４０の上面図、（ｃ）は振動基板１４０の下面図。
【図１１】本発明の実施形態３に係る輪郭滑り振動子の概略構造を示す斜視図。
【図１２】本発明の実施形態３に係る振動基板２２０のカット角がＹＸｌφで表される基板を用いた場合を表し、（ａ）が側面図、（ｂ）が振動状態を模式的に表す説明図。
【図１３】本発明の実施形態３に係る振動基板２４０のカット角がＹＸｌφで表される基板を用いた場合を表し、（ａ）が側面図、（ｂ）が振動姿態を模式的に表す説明図。
【図１４】本発明の実施形態３に係る振動基板２４０のカット角がＩＲＥ標準のＹＸｌｔφ／θ±９０°の場合を表し、（ａ）が側面図、（ｂ）が振動姿態を模式的に表す説明図。
【符号の説明】
【０１０２】
１０…輪郭振動子、２０…第１振動基板としての振動基板、３０…第１励振電極としての励振電極、４０…第２振動基板としての振動基板、５０…中間励振電極、６０…第２励振電極としての励振電極。
【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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