(57)【要約】【課題】落下などにより水晶振動片の垂直方向に過度の衝撃力が加わっても、先端錘層を含む振動腕の破損或いは変形などを生じ難くし、これによる振動特性の劣化を防止した圧電デバイスを提供する。【解決手段】本発明の圧電デバイスの一例としての水晶振動子１０は、パッケージ１１の収容凹部１３に圧電振動片の一例としての水晶振動片１４が接続され、蓋体２４によって気密に封止されている。収容凹部１３の底面１２には、接続パッド１９に接続された水晶振動片１４の振動腕１５に設けられた溝部１８と先端錘層２１との間の振動腕１５の部分に対向する底面１２の領域内を通る接触縁２３を含み、少なくとも接触縁２３より先端方向にある先端錘層２１を含む振動腕１５の部分に対向する領域が平面視で内側となるように縁取られて開口する底面凹部２２が形成されている。【選択図】図１
2008118501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、前記基部から略平行に延出された複数の振動腕と、前記基部から延出され、前記複数の振動腕を挟むように前記複数の振動腕のそれぞれの側面に略平行に形成された複数の支持腕と、前記複数の振動腕のそれぞれのおもて面および／または裏面に形成された溝部と、前記複数の振動腕のそれぞれの先端部近傍のおもて面および／または裏面に形成された先端錘層とを有する圧電振動片と、
収容凹部に前記圧電振動片を収容して、蓋体によって気密に封止されるパッケージと、
前記収容凹部の底面に、縁取り形成された底面凹部と、
前記複数の支持腕が接続される部位の前記収容凹部の底面に突起状に形成された接続パッドと、を有し、
前記圧電振動片は、前記支持腕の一部が接合部によって前記接続パッドに接続されており、
前記底面凹部は、接続された前記圧電振動片の前記複数の振動腕の前記溝部と前記先端錘層との間に対向する前記収容凹部の前記底面の領域に縁を有し、前記先端錘層に対向する前記収容凹部の底面の領域を内側に含むように縁取られて形成されていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電デバイスにおいて、
前記接合部は、前記圧電振動片の重心位置より前記振動腕の先端側に位置していることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の圧電デバイスにおいて、
前記接合部は、前記圧電振動片の前記先端錘層より前記基部側に位置していることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の圧電デバイスにおいて、
前記接合部は、前記振動腕が延出される側と反対側の前記基部端からの前記支持腕の長さ寸法の３０％以上５０％以下の領域の内に形成されていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の圧電デバイスにおいて、
前記接合部は、軟性の導電性接着剤によって形成されていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の圧電デバイスにおいて、
前記収容凹部の前記底面の内、少なくとも前記複数の振動腕の前記溝部と前記先端錘層との間に対向する領域、および／または少なくとも前記基部に対向する領域に緩衝部が設けられていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の圧電デバイスにおいて、
前記複数の振動腕の前記溝部と前記先端錘層との間に対向する領域の前記底面と前記圧電振動片との空隙寸法と、
前記基部に対向する領域の前記底面と前記圧電振動片との空隙寸法と、が異なる寸法に形成されていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の圧電デバイスにおいて、
前記基部の二つの外側面から前記基部の内側にそれぞれ向かう切り込みが形成されていることを特徴とする圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッケージに水晶などの圧電振動片を収容した圧電デバイスに関し、詳しくは、圧電振動片の支持に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、ＩＣカードなどの携帯機器などには、圧電振動片の一例として水晶振動片を用いた水晶振動子などの圧電デバイスが広く用いられている（例えば、特許文献１、２参照）。従来の圧電デバイスを、図１１に示し説明する。図１１は、従来の圧電振動子の構成を示す斜視図である。図１１に示すように、従来の圧電デバイスの一例としての水晶振動子１２１は、ベース基板１２３上に形成された接続電極１２７に水晶振動片１２２が導電性接着剤１２８により接続されている。水晶振動片１２２は、一対の振動腕１３０と、一対の支持腕１２６と、振動腕１３０と支持腕１２６とを繋ぐ基部１２４とで一体に形成されている。振動腕１３０は、基部１２４の一端からほぼ同一形状、且つ略平行に延びている。振動腕１３０のおもて面および裏面には、振動特性向上のための溝部１３１が形成されている（例えば、特許文献３参照）。さらに、振動腕１３０の先端部の表面および裏面には、周波数調整用の先端錘層１２５が形成されている。接続電極１２７は、ベース基板１２３上面と段差となるように、ベース基板１２３上面に形成されており、この接続電極１２７上に支持腕１２６が載置され、導電性接着剤１２８によって接続されている。この接続によって、ベース基板１２３の上面と水晶振動片１２２との間に空隙を有することになる。
また、水晶振動片１２２は、接続電極１２７に接着剤が塗布され、粘性のある状態の接着剤に支持腕１２６が載置され、接着剤が硬化されることで接続電極１２７に接合される。ここで、従来サイズの水晶振動片１２２（例えば、長さ２４００μｍ、幅５００μｍ、厚み１００μｍ）を接合する場合、振動腕１３０の長手方向に関して、導電性接着剤１２８の水晶振動片１２２の重心位置側が沈む。その結果、水晶振動片１２２の基部側または先端側がベース基板１２３に接近する。その対策として、例えば、支持腕１２６の接合位置を振動腕１３０の長手方向に関して、水晶振動片１２２の重心近傍に設けている（特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３５７１７８号公報
【特許文献２】特開２００４−２９７１９８号公報
【特許文献３】特開２００２−２６１５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述の従来の水晶振動子１２１では、落下などにより水晶振動片１２２の垂直方向に過度の衝撃力が加わると、水晶振動片１２２は、支持腕１２６の接合位置を支点として変形し、支点から最も遠い先端錘層１２５の端部がベース基板１２３の上面に衝突する。この衝突により、特に強度的に弱い先端錘層１２５を含む振動腕１３０の破損或いは変形などが起こり、ＣＩ値、或いは共振周波数シフトなどの振動特性の劣化を生じることがあるという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、落下などにより水晶振動片の垂直方向に過度の衝撃力が加わっても、先端錘層を含む振動腕の破損或いは変形などを生じ難くし、これによる振動特性の劣化を防止した圧電デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる問題を解決するために、本発明の圧電デバイスは、基部と、前記基部から略平行に延出された複数の振動腕と、前記基部から延出され、前記複数の振動腕を挟むように前記複数の振動腕のそれぞれの側面に略平行に形成された複数の支持腕と、前記複数の振動腕のそれぞれのおもて面および／または裏面に形成された溝部と、前記複数の振動腕のそれぞれの先端部近傍のおもて面および／または裏面に形成された先端錘層とを有する圧電振動片と、収容凹部に前記圧電振動片を収容して、蓋体によって気密に封止されるパッケージと、前記収容凹部の底面に、縁取り形成された底面凹部と、前記複数の支持腕が接続される部位の前記収容凹部の底面に突起状に形成された接続パッドと、を有し、前記圧電振動片は、前記支持腕の一部が接合部によって前記接続パッドに接続されており、前記底面凹部は、接続された前記圧電振動片の前記複数の振動腕の前記溝部と前記先端錘層との間に対向する前記収容凹部の前記底面の領域に縁を有し、前記先端錘層に対向する前記収容凹部の底面の領域を内側に含むように縁取られて形成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の圧電デバイスによれば、圧電振動子に衝撃が加わったとき、圧電振動片は、接合部を支点として変形し、基部と振動腕が収容凹部の底面に接触（衝突）する。このとき、接触（衝突）の力が基部および振動腕との接触部分に分散するため、それぞれの接触の力が弱くなる。さらに、振動腕の先端側には、溝部と先端錘層との間に対向する収容凹部の底面の領域を通り、先端錘層と先端部とに対向する収容凹部の底面の領域を内側に含むように縁取られて形成されている底面凹部が形成されている。この底面凹部に、変形した先端錘層を含む振動腕の先端部が入り、溝部と先端錘層との間の振動腕が対向する底面凹部の縁付近に接触する。詳述すると、溝部が形成されているため強度が弱い腕部と、接触することによる形状変化によって大きな周波数変化を生じる先端錘層とを避けた位置の腕部が底面凹部の縁付近に接触する。このため、振動腕の接触が起こっても破損などが生じ難く、さらには周波数変化も起こり難い。これらにより、圧電デバイスに衝撃などが加わっても、圧電振動片の破損、或いは周波数変化などによる振動特性の劣化を防止した圧電デバイスを提供することが可能となる。
【０００８】
また、前記接合部は、前記圧電振動片の重心位置より前記振動腕の先端側に位置していることが望ましい。
【０００９】
このようにすれば、接合部が圧電振動片の重心より振動腕の先端側にあるため、衝撃が加わったとき、圧電振動片は、先ず接合部を支点として基部側に変形して基部が収容凹部の底面に接触する。次に先端側にも変形が起こり収容凹部の底面に振動腕が接触（衝突）するが、一旦基部が接触しているため減少した力での接触となるため振動腕に加わる力が弱くなり破損し難くなる。従って、前述に加えてさらに圧電振動片の破損或いは周波数変化などによる振動特性の劣化を防止した圧電デバイスを提供することが可能となる。
【００１０】
また、前記接合部は、前記圧電振動片の前記先端錘層より前記基部側に位置していることが望ましい。
【００１１】
このようにすれば、先端錘層を蒸着又はスパッタリングにて形成する際に、先端錘層接合部を開口しつつ、接合部をマスクすることができるため、接合部に錘材料が付着を防止することができる。
【００１２】
また、前記接合部は、前記振動腕が延出される側と反対側の前記基部端からの前記支持腕の長さ寸法の３０％以上５０％以下の領域の内に形成されていることが望ましい。
【００１３】
このようにすれば、接続部の長さ方向の寸法が、基部端からの支持腕の長さ寸法の３０％以上で形成されていることから、支持腕を接続パッドに載置したときの圧電振動片の姿勢を安定することができる。これにより、接続部の長手方向の寸法が短い（３０％未満）ときに生じる、支持腕を接続パッドに載置したときの姿勢のばらつきが大きくなることを防止することができる。
さらに、接続部の長さ方向の寸法が、基部端からの支持腕の長さ寸法の５０％以下で形成されていることから、支持腕と基部との交差する部分と接合部の距離を長くすることが可能となる。これにより、圧電振動子に落下などの衝撃が加わったときに生じる支持腕と基部との交差する部分の応力集中を緩和することが可能となり、この部分での圧電振動片の破損を防止することが可能となる。
【００１４】
また、前記接合部は、軟性の導電性接着剤によって形成されていることが望ましい。
【００１５】
このようにすれば、接合部が軟性を有していることから、外部からの衝撃などが加わった場合に、接合部の軟性によって衝撃を吸収し圧電振動片への衝撃を緩和することが可能となる。これにより、衝撃が加わったときの圧電振動片の破損などを防止することが可能となり、耐衝撃性を向上させた圧電デバイスを提供することが可能となる。
【００１６】
また、前記収容凹部の前記底面の内、少なくとも前記複数の振動腕の前記溝部と前記先端錘層との間に対向する領域、および／または少なくとも前記基部に対向する領域に緩衝部が設けられていることが望ましい。
【００１７】
このようにすれば、収容凹部の底面に設けられた緩衝部により衝撃などにより力が加わったときの圧電振動片の変形によって生じる基部および／または振動腕の収容凹部の底面への接触の衝撃を緩和し、接触部位の破損を防止することが可能となる。
【００１８】
また、前記複数の振動腕の前記溝部と前記先端錘層との間に対向する領域の前記底面と前記圧電振動片との空隙寸法と、前記基部に対向する領域の前記底面と前記圧電振動片との空隙寸法と、が異なる寸法に形成されていることが望ましい。
【００１９】
このようにすれば、二つの空隙寸法が異なることにより、衝撃などにより圧電振動片に力が加わったときの圧電振動片の変形によって生じる対向領域への接触の後先が発生し、別々に接触することとなる。これにより、接触の衝撃を分散させることが可能となり圧電振動片の破損などを防止することが可能となる。
【００２０】
また、前記基部の二つの外側面から前記基部の内側にそれぞれ向かう切り込みが形成されていることが望ましい。
【００２１】
このようにすれば、衝撃時に振動腕部のみに応力集中していたものが、基部に切り込みを形成することにより切り込み部分にも応力が分散するようになる。このことにより、衝撃時に振動腕部に応力集中し破損することを防ぐことができる。
これに加え、振動腕の振動エネルギーの支持腕への漏洩を減少させることが可能となり、振動特性の劣化を防止し安定した振動特性を有した圧電デバイスを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る最良の形態について、以下に図面を用いて説明する。図１および図２は、本発明に係る圧電デバイスとしての水晶振動子を示し、図１は、斜視図、図２（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ'から見た正断面図である。
【００２３】
図１および図２に示すように、圧電デバイスの一例としての水晶振動子１０は、パッケージ１１の収容凹部１３に圧電振動片の一例としての水晶振動片１４が接続され、蓋体２４（図２（ｂ）参照）によって気密に封止されている。なお、図１、および図２（ａ）では、蓋体２４を省略し、図示していない。
【００２４】
パッケージ１１は、例えば、セラミックなどで形成されており、平面視の中央部に底面１２を有した収容凹部１３が形成されている。この収容凹部１３が、水晶振動片１４の収納キャビティとなる。底面１２には、底面凹部２２が形成されている。この底面凹部２２については、詳細を後述する。
さらに底面１２には、水晶振動片１４を載置して接続するための接続パッド１９が形成されている。なお、底面１２およびその周辺には、接続パッド１９などと接続された配線パターンなども形成されるが、本説明では省略している。
接続パッド１９の上面には、水晶振動片１４の支持腕１７が載置され、導電性接着剤２０などによる接合部２５により接続されている。
【００２５】
水晶振動片１４は、基部１６からほぼ平行に延伸して開放端を有する一対の振動腕１５と、振動腕１５のそれぞれの外側面を挟むように基部１６から延伸して開放端を有する一対の支持腕１７とが、水晶基板から一体に形成されている。以降、振動腕１５の開放端の近傍部分を振動腕１５の先端部、支持腕１７の開放端の近傍部分を支持腕１７の先端部という。本例の水晶振動片１４は、３２．７６８ＫＨｚの共振周波数を有するように形状が設定されている。本例では、基部端１６ａからの振動腕１５の長さは、１．１〜１．４ｍｍ、基部端１６ａからの支持腕１７の長さは、０．８７〜１．１６ｍｍ、厚さは、０．０７〜０．１３ｍｍ、一対の支持腕１７外側面間の幅寸法即ち水晶振動片の幅寸法は、０．０５〜０．１５ｍｍに設定されている。振動腕１５のそれぞれのおもて面と裏面には、基部１６に近い部分から中央部付近まで凹状の溝部１８が形成されている。溝部１８は、振動腕１５に形成される励振電極（図示せず）の電界効率を高め振動特性を向上させるために形成される。
なお、本例では、振動腕１５のおもて面と裏面の両面に溝部１８が形成された構成を用いて説明したがこれに限らず、溝部１８は、おもて面或いは裏面のいずれか一面に形成されている構成でもよい。さらに、振動腕１５それぞれの先端部のおもて面と裏面には、先端錘層２１が形成されている。先端錘層２１は、例えば、金（Ａｕ）或いは銀（Ａｇ）などの金属で形成されている。先端錘層２１は、０．１μｍ〜２．０μｍの厚みを持ち共振周波数の粗い合わせ込み調整を行うためのものである。図示しないが溝部１８と先端錘層２１との間には、水晶振動片１４の電極をかねた共振周波数を微かに合わせこむための金属膜０．１μｍ程度（Ｃｒ膜、Ａｕ膜で形成）が形成されている。この先端錘層２１と前述の金属膜をレーザー光などを用い除去することによって周波数調整が行われる。
なお、本例では、振動腕１５のおもて面と裏面の両面に先端錘層２１が形成された構成を用いて説明したがこれに限らず、先端錘層２１は、おもて面或いは裏面のいずれか一面に形成されている構成でもよい。
【００２６】
水晶振動片１４は、支持腕１７が接合部２５の導電性接着剤２０によって接続パッド１９に接続されてパッケージ１１に固定されている。接合部２５は、水晶振動片１４の重心Ｇより支持腕１７の先端側に位置して設けられている。より望ましくは、接合部２５の基部側の端が水晶振動片１４の重心Ｇより支持腕１７の先端側に位置し、接合部２５の先端は先端錘層２１の基部側の端よりも基部側に位置する。このようにすることで、振動腕１５からの振動漏れを抑制し、パッケージ外部から衝撃を受けた場合に発生する応力の振動腕１５への伝搬を抑制するため、接合部２５は、基部１６から離すことができ、また、蒸着やスパッタリングにて先端錘層２１を形成する場合に接合部２５に錘の材料が付着することを防止できる。接続パッド１９は、収容凹部１３の底面１２に所定の厚さをもって形成されており、この厚さによって水晶振動片１４は、底面１２と空隙を持って固定されることになる。なお、接続パッド１９は、例えば、タングステン（Ｗ）などをメタライズすることによって形成される。
【００２７】
導電性接着剤２０は、例えば、シリコーン系導電性接着剤（ヤング率１×１０1〜５×１０2ＭＰａ）、或いはポリイミド形導電性接着剤（ヤング率１×１０3〜１×１０4ＭＰａ）などの、硬化後に柔軟性を有する導電性接着剤が好ましい。これは、この柔軟性が外部からの衝撃力を吸収する効果を有しているためであり、この衝撃力の吸収により水晶振動片１４の破損を減少させることが可能となる。
【００２８】
導電性接着剤２０は、その多くが金属フィラーと樹脂材料と有機溶剤とで構成されている。例えば、水晶振動子で一般的によく使用される、シリコーン系導電性接着剤の主な構成成分は、Ａｇフィラー・シリコーン樹脂・デカンなどのアルカンである。溶剤にはその他のアルカンが用いられることもある。導電性接着剤２０は、セラミックベース上にディスペンサー等を用いて適量吐出され、その後ただちに、水晶振動片１４が乗せられる。その後、加熱硬化炉にて加熱することで、溶剤の揮発・樹脂の硬化架橋反応が起こり、接着剤としての機械的強度の確保および、形状の保持が達成される。ここで、接着剤は硬化反応させる前であっても表面より溶剤の揮発が進行し、その粘性を徐々に失っていき、ある程度の形状保持能力を発現する。長さ１５００×幅５００×厚み１００μｍ程度の外形寸法まで小型化された水晶振動片を実装した場合、その自重よりも溶剤が揮発した接着剤の形状保持能力の方が上回るようになり、枠付音叉を重心よりも先端で実装しても基部側が垂れることはなく、よって特性の良好な振動子となる。
【００２９】
次に、パッケージ１１の収容凹部１３の底面１２に形成された底面凹部２２について説明する。底面凹部２２は、接続パッド１９に接続された水晶振動片１４の振動腕１５に設けられた溝部１８と先端錘層２１との間の振動腕１５の部分に対向する底面１２の領域内を通る接触縁２３を有している。当該の接触縁２３はさらに延伸し、少なくとも接触縁２３より先端方向にある先端錘層２１を含む振動腕１５の部分に対向する領域が平面視で内側となるように縁取られた開口部を有する底面凹部２２が形成される。
【００３０】
ここで、前述の構成の水晶振動子１０に、例えば、落下などの衝撃が加わった時の水晶振動片１４の変形について図３（ａ）および（ｂ）を用いて説明する。図３は、図２のＡ−Ａ'断面を示す正断面図である。図３（ａ）に示すように、水晶振動子１０に矢印Ｆで示す方向に衝撃力が加わると、水晶振動片１４は、接合部２５を支点として基部１６側に二点鎖線３０で示すように変形し、基部端１６ａの一角３１が収容凹部１３の底面１２に接触する。これは、接合部２５が水晶振動片１４の重心Ｇ（図２参照）より支持腕１７の先端側にあるためであり、先ず変形し易い基部１６側が底面１２に向かって変形する。続いて、図３（ｂ）に示すように、水晶振動片１４は、二点鎖線で示すように振動腕１５がその先端側が底面１２に向かって変形する。そして、振動腕１５は、底面凹部２２に先端錘層２１を含む先端部が入り、溝部１８と先端錘層２１との間の接触部３２の位置で底面凹部２２の接触縁２３に接触する。
【００３１】
水晶振動片１４は、細長く形成された振動腕１５の内で溝部１８が設けられた部分の強度が最も弱いが、先ずこの強度の弱い振動腕１５の溝部１８形成部分から離れた基部１６が衝撃を受ける。これにより、最も強い衝撃が緩和される。続いて、振動腕１５が底面凹部２２の接触縁２３に接触するが、このとき溝部１８が形成されている部分を避けて接触するため破損が起こり難い。また、接触部３２が先端錘層２１も避けており、先端錘層２１との接触も起こらないため、先端錘層２１が欠けたり変形することにより大きく周波数変化し振動特性劣化を生じることもない。さらに、接触部３２が、例えば振動腕１５の先端と比較して変形支点に近くなることから変形の回転モーメントが小さくなり、振動腕１５の先端が接触するより接触部３２が接触する方が接触の際の衝撃力を小さくすることができる。これにより振動腕１５の破損を減少させることが可能となる。
【００３２】
なお、本例では、接続パッド１９の厚さ、即ち水晶振動片１４と底面１２との隙間（以下、「マウント高さ」と言う。）は、３０μｍ程度に形成されている。マウント高さが高すぎる場合は、水晶振動片１４に外部から衝撃などの力が加わったとき、水晶振動片１４が撓み底面１２に接触するまでの距離が長く水晶振動片１４の撓み量が大きくなり過ぎて水晶振動片１４が破損し易くなる。マウント高さが低すぎる場合は、同じく水晶振動片１４に外部から衝撃などの力が加わったとき、水晶振動片１４が撓み底面１２に接触するまでの距離が短く水晶振動片１４が底面１２に接触する際の衝撃が大きくなって水晶振動片１４が破損し易くなる。
【００３３】
発明者らは、このマウント高さと水晶振動片１４の耐衝撃性との相関について確認するための試験を行い、マウント高さは、２０μｍから４０μｍの範囲が好ましいことを見出した。試験の結果を図４に示す。図４は、マウント高さと耐衝撃試験による水晶振動片１４の破損数との相関を示しており、マウント高さが２０μｍ〜４０μｍの範囲では水晶振動片１４の破損が発生せず、この範囲以外で水晶振動片１４の破損が発生している。
【００３４】
また、図２（ａ）に示す接合部２５の長さ寸法Ｌ１が、支持腕１７の長さ寸法Ｌ２の３０％から５０％の範囲となるように設定することが好ましい。
本例では、接合部２５の長さ寸法Ｌ１を０．４ｍｍ、支持腕１７の長さ寸法Ｌ２を１．０ｍｍに形成しており、この場合のＬ１／Ｌ２は、４０％となっている。このことについて以下に説明する。
【００３５】
この接合部２５の長さ寸法Ｌ１の支持腕１７の長さ寸法Ｌ２に対する割合（以下、「割合」という。）が３０％未満のとき、即ち接合部２５の長さ寸法Ｌ１が短いと支持腕１７を接続パッド１９に載せた時の水晶振動片１４の上下方向の姿勢がばらつき易くなる。この割合と接続された水晶振動片１４の高さばらつきとの相関を図５に示す。
【００３６】
図５に示すように、この割合が２０％以下では水晶振動片１４の高さばらつきが極めて大きいことが解る。この水晶振動片１４の姿勢のばらつきにより水晶振動片１４の振動特性の劣化を生じることがある。また、この割合が５０％を超えるとき、即ち接合部２５の長さ寸法Ｌ２が長いと落下などの衝撃が加わった時の支持腕１７の変形が起こり難くなり、衝撃による応力が支持腕１７と基部１６とが交わる部分などに集中し易くなる。この応力集中により水晶振動片１４が破損する恐れがある。
この割合と衝撃を加えたときの水晶振動片１４の破損の発生との相関を図６に示す。図６に示すように、割合が５０％を超え６０％以上になると水晶振動片１４の破損の発生が始まることが解る。従って、割合を３０％から５０％の範囲とすることによって、水晶振動子１０の振動特性のばらつきを抑え、さらには落下などの衝撃による水晶振動片１４の破損を減少させることが可能となる。
【００３７】
上述のように、本実施形態の水晶振動子１０によれば、水晶振動子１０に落下などによる衝撃が加えられても、特に強度の弱い溝部１８の形成された振動腕１５の部分にかかる力を少なくすることにより水晶振動片１４の破損を減少させることが可能となる。さらに、先端錘層２１の収容凹部１３の底面１２への接触が発生しないことから先端錘層２１の変形による周波数などの振動特性の劣化を防止することが可能となる。このように、本実施形態によれば、振動特性の耐衝撃性を向上させた水晶振動子１０を提供することが可能となる。
【００３８】
なお、接合部２５は、それぞれの支持腕１７に１箇所ずつ設ける例で説明したがこれに限らず、水晶振動片１４の重心Ｇより先端側であれば、それぞれの支持腕１７が複数箇所の接合箇所で接合されていてもよい。
【００３９】
また、前述の実施形態では、底面凹部２２の形状を方形で説明したが、これに限らない。底面凹部２２は、接続パッド１９に接続された水晶振動片１４の振動腕１５に設けられた溝部１８と先端錘層２１との間の振動腕１５の部分に対向する底面１２の領域内を通り、且つ先端錘層２１を含む振動腕１５の部分に対向する領域が平面視で内側となるように縁取られていればよい。
例えば、図７に示すような形状でもよい。図７は、底面凹部２２の形状の一例を示す平面図である。図７に示すように、底面凹部２２は、接続パッド１９に接続された水晶振動片１４の溝部１８と先端錘層２１との間の振動腕１５の部分に対向する底面１２の領域内に円弧状の接触縁５６を有している。そして、接触縁５６が延伸し、先端錘層２１を含む振動腕１５の部分に対向する領域が平面視で内側となるように縁取られ底面凹部２２が形成されている。
【００４０】
また、図８の水晶振動子１０の正断面図に示すように、溝部１８と先端錘層２１との間の振動腕１５に対向する領域の収容凹部１３の底面１２に突起状の受け部５２を設けてもよい。同様に、基部端１６ａを含み基部１６に対向する領域の収容凹部１３の底面１２に突起状の受け部５３を設けてもよい。なお、受け部５２，５３は、いずれか一方が設けられる構成でもよい。また、受け部５２，５３は、図８に示すような底面１２と一体に突起形状を形成する構成に限らず、例えば、個別の枕材を固着する構成でもよい。
【００４１】
このような構成によれば、振動腕１５側の受け部５２と基部１６側の受け部５３の底面１２からの高さが異なるように設定し、受け部５２と振動腕１５との空隙寸法と受け部５３と基部１６との空隙寸法を異なる寸法とすることができる。このようにすることにより、落下などにより衝撃が水晶振動子１０に加わったとき、振動腕１５および基部１６のそれぞれが受け部５２，５３と接触しても破損することの少ない空隙寸法とすることが可能となる。また、接触に後先が発生するため接触の衝撃を分散させることが可能となり水晶振動片１４の破損を防止することが可能となる。
【００４２】
また、図９（ａ）の平面図、および図９（ｂ）の正断面図に示すように、溝部１８と先端錘層２１との間の振動腕１５に対向する領域の収容凹部１３の底面１２に緩衝部５０が形成されている構成を用いることができる。同様に、基部端１６ａを含み基部１６に対向する領域の収容凹部１３の底面１２に突起状の緩衝部５１が形成される。なお、緩衝部５０，５１は、いずれか一方が設けられる構成でもよい。
【００４３】
緩衝部５０，５１は、柔軟金属層、或いは柔軟樹脂層などのように、振動腕１５または基部１６が接触する際の衝撃を緩和することが可能な材料で形成される。例えば、下地金属としてタングステン（Ｗ）を５〜１５μｍ、ニッケル（Ｎｉ）を１〜９μｍ、表面層として金（Ａｕ）を０．３〜１μｍの３層をメタライズにて形成する。また、他の例として、金（Ａｕ）に替わり銀（Ａｇ）を用いることも可能である。また、前述の３層のうちのいずれかを用いてもよい。さらには、シリコーン樹脂などの樹脂層を形成してもよい。
【００４４】
このようにすれば、収容凹部１３の底面１２に設けられた緩衝部５０，５１により衝撃などにより力が加わったときに水晶振動片１４が変形し、基部１６および／または振動腕１５が底面１２に接触する衝撃を緩和し、接触する部分の破損を防止することが可能となる。
【００４５】
なお、緩衝部５０，５１は、前述の図８に示す受け部５２，５３の上面に設ける構成でもよい。
【００４６】
図１０は、水晶振動片の応用例を示す平面図である。図１０に示すように、水晶振動子１０は、その基部１６の内側に向かって設けられた切り込み部５５が形成された水晶振動片１４を用いることが可能である。前述の構成の水晶振動子１０は、落下などの衝撃を緩衝することが可能なため、切り込み部５５のような応力集中の発生し易い構成であっても用いることができる。
この切り込み部５５を設けることにより、振動腕１５の振動エネルギーが基部１６から支持腕１７に伝播する、所謂振動漏れを防止し、振動特性を安定向上させることが可能となる。前述の構成の水晶振動子１０に、切り込み部５５が形成された水晶振動片１４を用いることにより、耐衝撃性の向上に加えてさらに振動漏れによる振動特性の劣化を防止すことが可能な水晶振動子１０を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る圧電デバイスとしての水晶振動子を示す斜視図。
【図２】本発明の水晶振動子を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ'から見た正断面図。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、水晶振動片の変形状態を示し、図２のＡ−Ａ'からの正断面図。
【図４】マウント高さと耐衝撃試験による水晶振動片の破損数との相関を示すグラフ。
【図５】接合部の長さ比率と接続された水晶振動片の高さばらつきとの相関を示すグラフ。
【図６】接合部の長さ比率と衝撃を加えたときの水晶振動片の破損数との相関を示すグラフ。
【図７】底面凹部の形状の一例を示す平面図。
【図８】収容凹部の底面に形成された突起状の受け部を説明する正断面図。
【図９】収容凹部の底面の緩衝部示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は、正断面図。
【図１０】水晶振動片の応用例を示す平面図。
【図１１】従来の圧電振動子の構成を示す斜視図。
【符号の説明】
【００４８】
１０…圧電デバイスとしての水晶振動子、１１…パッケージ、１２…底面、１３…収容凹部、１４…圧電振動片としての水晶振動片、１５…振動腕、１６…基部、１６ａ…基部端、１７…支持腕、１８…溝部、１９…接続パッド、２０…導電性接着剤、２１…先端錘層、２２…底面凹部、２３，５６…接触縁、２４…蓋体、２５…接合部、３１…一角、３２…接触部、５０，５１…緩衝部、５２，５３…受け部、５５…切り込み部。
【図１】
2008118501.tif 000003
【図２】
2008118501.tif 000004
【図３】
2008118501.tif 000005
【図４】
2008118501.tif 000006
【図５】
2008118501.tif 000007
【図６】
2008118501.tif 000008
【図７】
2008118501.tif 000009
【図８】
2008118501.tif 000010
【図９】
2008118501.tif 000011
【図１０】
2008118501.tif 000012
【図１１】
2008118501.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成19年9月19日(2007.9.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、前記基部から延出された複数の振動腕と、前記基部から延出され、前記複数の振動腕を挟むように形成された複数の支持腕と、前記複数の振動腕のそれぞれのおもて面および裏面の少なくとも一方に形成された溝部と、前記複数の振動腕のそれぞれの先端部近傍のおもて面および裏面の少なくとも一方に形成された先端錘層とを有する圧電振動片と、
収容凹部に前記圧電振動片を収容して、蓋体によって気密に封止されるパッケージと、
前記収容凹部の底面に、形成された底面凹部と、
前記複数の支持腕が接続される部位の前記収容凹部の底面に突起状に形成された接続パッドと、を有し、
前記圧電振動片は、前記支持腕の一部が接合部によって前記接続パッドに接続されており、
前記底面凹部は、接続された前記圧電振動片の前記複数の振動腕の前記溝部と前記先端錘層との間に対向する領域に、縁を有し、かつ、前記先端錘層に対向する領域を内側に含むように縁取られて形成されていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電デバイスにおいて、
前記接合部は、前記圧電振動片の重心位置より前記振動腕の先端側に位置していることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の圧電デバイスにおいて、
前記接合部は、前記圧電振動片の前記先端錘層より前記基部側に位置していることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の圧電デバイスにおいて、
前記接合部は、前記振動腕が延出される側と反対側の前記基部端からの前記支持腕の長さ寸法の３０％以上５０％以下の領域の内に形成されていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の圧電デバイスにおいて、
前記接合部は、軟性の導電性接着剤によって形成されていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の圧電デバイスにおいて、
前記収容凹部の前記底面の内、少なくとも前記複数の振動腕の前記溝部と前記先端錘層との間に対向する領域、および前記基部に対向する領域の少なくとも一方に緩衝部が設けられていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の圧電デバイスにおいて、
前記複数の振動腕の前記溝部と前記先端錘層との間に対向する領域の前記底面と前記圧電振動片との空隙寸法と、
前記基部に対向する領域の前記底面と前記圧電振動片との空隙寸法と、が異なる寸法に形成されていることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の圧電デバイスにおいて、
前記基部の二つの外側面から前記基部の内側にそれぞれ向かう切り込みが形成されていることを特徴とする圧電デバイス。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
かかる問題を解決するために、本願発明の圧電デバイスは、基部と、前記基部から延出された複数の振動腕と、前記基部から延出され、前記複数の振動腕を挟むように形成された複数の支持腕と、前記複数の振動腕のそれぞれのおもて面および裏面の少なくとも一方に形成された溝部と、前記複数の振動腕のそれぞれの先端部近傍のおもて面および裏面の少なくとも一方に形成された先端錘層とを有する圧電振動片と、収容凹部に前記圧電振動片を収容して、蓋体によって気密に封止されるパッケージと、前記収容凹部の底面に、形成された底面凹部と、前記複数の支持腕が接続される部位の前記収容凹部の底面に突起状に形成された接続パッドと、を有し、前記圧電振動片は、前記支持腕の一部が接合部によって前記接続パッドに接続されており、前記底面凹部は、接続された前記圧電振動片の前記複数の振動腕の前記溝部と前記先端錘層との間に対向する領域に、縁を有し、かつ、前記先端錘層に対向する領域を内側に含むように縁取られて形成されていることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、前記収容凹部の前記底面の内、少なくとも前記複数の振動腕の前記溝部と前記先端錘層との間に対向する領域、および前記基部に対向する領域の少なくとも一方に緩衝部が設けられていることが望ましい。