(57)【要約】【課題】ＧＴカットなどの幅・長さ縦結合振動モードの水晶振動子において振動部を保持するための支持部の構成を改良し、優れた周波数温度特性や振動特性を発揮する水晶振動子を提供する。【解決手段】振動部３１の１対の主振動辺の少なくとも一方においてその主振動辺の中点から振動部３１の外側方向に向けて延びる接続梁３３ａ，３３ｂと、主振動辺に沿うように振動部３１から隔てられて配置され、一端に接続梁３３ａ，３３ｂが接続し他端側が水晶振動子を固定するために用いられるフレーム３２ａ，３２ｂと、フレーム３２ａ，３２ｂの一端においてフレーム３２ａ，３２ｂを延長する方向に設けられ、水晶振動子における振動エネルギーの損失と、主振動及び副振動の結合の程度とを調整する質量部分３４ａ，３４ｂと、を設ける。【選択図】      図３
2016100758.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
幅・長さ縦結合振動モードで振動する水晶振動子であって、
幅縦振動モードの主振動と長さ縦振動モードの副振動とが結合する四角形状の水晶板からなる振動部と、
前記振動部における前記主振動の振動方向に平行な辺を主振動辺として、１対の前記主振動辺の少なくとも一方において当該主振動辺の中点から前記振動部の外側方向に向けて延びる接続梁と、
前記接続梁が設けられる前記主振動辺に沿うように前記振動部から隔てられて配置され、一端に当該接続梁が接続し他端側が前記水晶振動子を固定するために用いられるフレームと、
前記フレームの前記一端において前記フレームを延長する方向に設けられ、前記水晶振動子における振動エネルギーの損失と、前記主振動及び前記副振動の結合の程度とを調整する質量部分と、
を有する、水晶振動子。
【請求項２】
前記接続梁、前記フレーム及び前記質量部分は、前記振動部とともに水晶によって一体的に形成されている、請求項１に記載の水晶振動子。
【請求項３】
前記振動部はＧＴカットの水晶板である、請求項１または２に記載の水晶振動子。
【請求項４】
前記振動部の両方の主面にそれぞれ形成された励振電極と、
前記接続梁及び前記フレームに形成された導電路と、
をさらに備え、
前記各励振電極は、前記導電路を介し、前記フレームの前記他端側にまで電気的に引き出されている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の水晶振動子。
【請求項５】
前記１対の主振動辺の各々ごとに対して前記接続梁及び前記フレームが設けられている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の水晶振動子。
【請求項６】
１対の前記フレームに対して一体化した共通ベースをさらに有し、前記共通ベースから前記１対のフレームが相互に平行に同一方向に延びて前記接続梁を介して前記振動部を保持する、請求項５に記載の水晶振動子。
【請求項７】
前記フレームに貫通孔が設けられている、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の水晶振動子。
【請求項８】
前記幅縦振動モードの主振動の周波数が前記長さ縦振動モードの副振動の周波数よりも高い、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の水晶振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動子に関し、特に、ＧＴカット水晶振動子などの幅・長さ縦結合振動モードの水晶振動子に関する。
【背景技術】
【０００２】
周波数や時間の基準源として用いられる水晶振動子は、水晶振動子を構成する振動板すなわち水晶板を水晶の単結晶から切り出すときの結晶学的な方位にしたがって、何種類かの“カット”に分類される。そのようなカットとしては、従来から、例えば、ＡＴカット、ＳＣカットなどが広く知られている。中でもＧＴカットの水晶板は、優れた周波数温度特性を有し、周囲温度が変化した場合における共振周波数の変化が非常に小さいので、高精度高安定の水晶発振器への適用などが期待されている。長方形状のＧＴカットの水晶振動子は、低周波数帯（例えば、２〜２０ＭＨｚ）において小型化が可能であり、一次の温度係数が０となるような周波数温度特性を有している。
【０００３】
水晶においては、周知なように、結晶学的にＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３本の結晶軸が定められている。Ｙ軸に直交する面（すなわち、Ｘ軸とＺ軸に平行な面）に沿って切り出される水晶板をＹ板と呼ぶが、Ｙ板をＸ軸の周りに＋４５．０°から＋５７．０°の範囲で回転させ（すなわちθ＝＋４５．０°〜＋５７．０°）、さらにその板の面内で板を＋４５°回転させる（すなわちβ＝＋４５°）ことによって形成される水晶板からなるカットがＧＴカットである。θ及びβは、水晶におけるカット方位を特定するために一般的に用いられるパラメータである。ＧＴカットの水晶板内での方位を指定するために、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸をＸ軸の周りで上記の＋５１．５°回転させて得られる軸をそれぞれＸ’軸、Ｙ’軸及びＺ’軸とする。Ｘ軸周りの回転であるので、当然のことながらＸ’軸はＸ軸に一致する。そして、Ｘ’軸及びＺ’軸をＹ’軸の周りでＺ’軸からＸ’軸に向かう方向に４５°回転させて得られる軸をそれぞれＸ”軸及びＺ”軸とする。
【０００４】
ここでＧＴカットの水晶板における振動モードを説明する。図１に示すように、ＧＴカットの水晶板１０における振動モードは、主振動であるＸ”軸方向の幅縦振動モードと副振動であるＺ”軸方向の長さ縦振動モードとが結合した振動モード（幅・長さ縦結合振動モードともいう）である。図において、縦振動（伸縮振動）の方向が矢印で示されており、振動によって変位した輪郭が破線によって示されている。ただし、説明のために、変位した輪郭は、水晶板１０における実際の変位量よりもはるかに大きい変位をしたものとして描かれている。２つの縦振動モードが結合した振動モードであるため、ＧＴカットの水晶板は、通常、１対の辺がＸ”軸に平行となりもう１対の辺がＺ”軸に平行になるような長方形あるいは角型の形状にして、水晶振動子における振動板として用いられる。振動板としての水晶板１０を励振するための励振電極は、図には示されていないが、水晶板１０の両方の主面にそれぞれ設けられる。縦振動モードを主振動として利用することから、ＧＴカットの水晶板は、共振周波数が低周波帯にあるときであっても、小型に形成することができる。幅・長さ縦結合振動モードとなる水晶のカットとしてはＧＴカット以外のものもあるが、それらのカットも良好な周波数温度特性を有することが知られており、水晶振動子への適用が試みられている。
【０００５】
しかしながらＧＴカットなど幅・長さ縦結合振動モードの水晶板の場合、幅や長さなどの平面形状やサイズに応じて共振周波数が変化し、かつ、相互に結合する２つの振動モードの振動が両方とも確実に起きるようにしなければならないから、振動板としての平面形状を任意に設定したり、任意の位置に支持部を配置したりすることはできない。また、ＧＴカットをはじめとして幅・長さ縦結合振動モードで振動する長方形状の水晶板の外周部には、一般的には、振動変位における不動点は存在しない。なお、ＧＴカットの水晶振動子は、各辺の長さを等しくし正方形の振動板とした場合には、幅・長さ縦結合振動モードとは異なるラーメ振動モードと呼ばれる振動モードで振動するので、原則として、ＧＴカットの振動子の平面形状は正方形とはしない。
【０００６】
水晶振動子を使用する場合には、圧電振動板としての水晶板を容器内などに保持する必要があるが、このとき、水晶板において所望の圧電振動が実際に起こる部分すなわち振動部が容器の壁面などと接触しないようにする必要がある。ＧＴカットの水晶振動子における長方形状の振動部の外周部には振動変位における不動点は存在しないから、できるだけ、振動を妨げないような位置と形状で、振動部に対する支持部を設ける必要がある。
【０００７】
非特許文献１には、ＧＴカットの水晶振動子においてその振動部を支持するための支持部として、双音叉形状の支持部が提案されている。図２は、双音叉形状の支持部を有する従来のＧＴカット水晶振動子を示している。長方形状の振動部１１はＸ”軸に平行な１対の辺とＺ”軸に平行な１対の辺を有しており、このうちＸ”軸に平行な１対の辺の各々の中点に対し、それぞれ支持部１２が接続している。各支持部１２は、振動部１１での副振動（Ｚ”軸方向の縦振動）を弾性的に受け止める、Ｘ”軸方向に延びるアーム状の弾性部２１と、振動部１１の辺の中点と弾性部２１の中点とを接続する接続部２２と、弾性部２１に接続するアーム状のダンパー部２３と、支持部１２を例えば振動子容器に固定するための舌状の取付け部２４とからなっている。ダンパー部２３は、「コ」の字型の形状を有し、「コ」の字の両方の先端がそれぞれ弾性部２１の両端に接続している。ダンパー部２３における「コ」の字の中央部分に対し、取付け部２４が接続している。支持部１２も水晶から構成され、長方形状の水晶板である振動部１１とともに、例えばフォトリソグラフィ技術を用いるエッチングなどによって水晶ウェハから一括して形成される。支持部１２の表面には、振動部１１の両方の主面にそれぞれ形成されている励振電極との電気的接続を図るための導電路（不図示）が設けられる。振動部１１に対する支持部１２の接続点を通りＺ”軸に平行な直線を考えると、支持部１２はこの直線に対して対称な形状を有するので、支持部１２に対して質量負荷として水晶板１０が保持されるという観点からすると、双音叉型の支持部１２は、アーム状の弾性部２１により両持ち梁構成で振動部１１を保持していることになる。
【０００８】
支持部１２では、振動部１１での副振動により弾性部２１が屈曲振動し、この屈曲振動に応じてダンパー部２３が変形振動するが、振動部１１での共振周波数と、支持部１２までを含めた共振系全体としての共振周波数とがほぼ同じになるように支持部１２の形状を設計する。このように支持部１２を設計することにより、支持部１２を介して振動部１１を保持したときに支持部１２が振動部１１での振動に与える影響を小さくすることができる。また双音叉型形状の支持部１２では、振動部１１の副振動（Ｚ”軸方向での縦振動モード）の振動変位の自由度と振動周波数を制限しながら主振動と副振動との結合の度合いを調整できるので、水晶振動子としての良好な温度特性を得ることができるようになる。しかしながら双音叉型形状の支持部１２は、水晶振動子の振動エネルギーを大きくロスするという課題がある。圧電振動板である振動部１１のサイズを小さくして共振周波数を高くすると、振動エネルギーそのものが小さくなるが、振動エネルギーが小さくなると、副振動の制御が難しくなり、振動エネルギーのロスの軽減への対策が必要となり、また、双音叉形状の支持部１２における各アーム状の部分を細くかつ小さくする必要がある。その一方で、アーム状の部分を細く、小さくすると支持部１２が外的応力に弱くなるため、水晶振動子としての信頼性上の問題が生ずる。さらに双音叉型の支持部を用いる場合には、ＧＴカットの振動部とこの振動部に接続する１対の支持部との全体としての寸法が大きくなりがちであり、水晶振動子の小型化の阻害要因ともなり得る。
【０００９】
なお、双音叉形状の支持部は、ＧＴカット以外の水晶振動子に対しても適用可能であり、例えば特許文献１には、長さ縦モードで振動する長さ縦水晶振動子の振動部を支持するために双音叉型の支持部を用いることが記載されている。
【００１０】
特許文献２及び特許文献３には、ＧＴカットの水晶振動子における支持部として、Ｚ”軸方向に延びるアームの一端を振動部のＺ”軸方向に延びる辺の中点に接続し、アームの他端をフレーム（枠体）に直接あるいは屈曲部を介して接続したものが示されている。アーム及びフレームも水晶から構成されて振動部と同時にエッチングなどにより形成される。振動部のＺ”軸方向に延びる１対の辺の中点のそれぞれに対してアームが接続するが、フレームは、これら２つのアームに対して共通のものである。アームの一端に振動部が接続する構成であるので、このような支持部は、片持ち梁構成で振動部を保持していることになる。
【００１１】
特に特許文献２では、主振動（Ｘ”軸方向の縦振動モード）に関して３次のオーバートーンで振動するようにしたＧＴカットの水晶振動子が示されている。縦振動モードの振動板を３次のオーバートーンで振動させるとすると、共振周波数が同一であるとすれば、振動部の面積を３倍にすることができ、その分、励振電極の面積も大きくできて、水晶振動子の等価直列抵抗（クリスタルインピーダンス：ＣＩ）を小さくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−９４７３２号公報
【特許文献２】特開２０１２−１５１６５１号公報
【特許文献３】特開平１０−１１７１２０号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】H. Kawashima, et al., "New Frequency Temprature Characteristics of Miniturized GT-cut Quartz Resonators," Proc. 34th Ann. Freq. Control Symposium, USAERADCOM, pp. 131-139, May 1980
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ＧＴカットの水晶振動子をはじめとする幅・長さ縦結合振動モードの水晶振動子は、優れた周波数温度特性を有することが知られているものの、振動変位の不動点において振動部を保持する構成とすることが難しいため、その優れた特性を十分に生かすことができていない、という課題がある。
【００１５】
本発明の目的は、幅・長さ縦結合振動モードの水晶振動子において振動部を保持するための支持部の構成を改良することにより、優れた周波数温度特性や振動特性を実際に発揮することができる水晶振動子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の水晶振動子は、幅・長さ縦結合振動モードで振動する水晶振動子であって、幅縦振動モードの主振動と長さ縦振動モードの副振動とが結合する四角形状の水晶板からなる振動部と、振動部における主振動の振動方向に平行な辺を主振動辺として、１対の主振動辺の少なくとも一方においてその主振動辺の中点から振動部の外側方向に向けて延びる接続梁と、主振動辺に沿うように振動部から隔てられて配置され、一端に接続梁が接続し他端側が水晶振動子を固定するために用いられるフレームと、フレームの一端においてフレームを延長する方向に設けられ、水晶振動子における振動エネルギーの損失と、主振動及び副振動の結合の程度とを調整する質量部分と、を有する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、接続梁が一端に接続し他端側が水晶振動子の固定のために用いられるフレームに対し、このフレームの一端においてフレームを延長する方向に質量部分を設けることにより、後述するように、質量部分の質量や慣性モーメントを介して水晶振動子における振動エネルギーの損失と、主振動及び副振動の結合の程度とを調整することが可能となる。この結果、優れた周波数温度特性や振動特性を実際に発揮することができる水晶振動子を得ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ＧＴカットの水晶板の振動モードを説明する平面図である。
【図２】支持部が設けられている従来の長方形状のＧＴカット水晶振動子を示す平面図である。
【図３】（Ａ）は本発明の実施の一形態のＧＴカット水晶振動子を示す平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ’線での断面図である。
【図４】（Ａ），（Ｂ）は、いずれも、本発明に基づく別のＧＴカット水晶振動子を示す平面図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は、いずれも、本発明に基づくさらに別のＧＴカット水晶振動子を示す平面図である。
【図６】比較例で使用したＧＴカット水晶振動子を示す平面図である。
【図７】実施例及び比較例のＧＴカット水晶振動子の周波数温度特性を示すグラフである。
【図８】実施例及び比較例のＧＴカット水晶振動子のクリスタルインピーダンスの温度特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。以下では、本発明が適用される幅・長さ縦結合振動モードの水晶振動子がＧＴカットの水晶振動子である場合を例に挙げて説明するが、本発明はＧＴカット以外の幅・長さ縦結合振動モードの水晶振動子にも適用されるものである。図３（Ａ）は、本発明の実施の一形態のＧＴカットの水晶振動子の平面図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＢ−Ｂ’線での断面を示している。
【００２０】
図示されるＧＴカットの水晶振動子では、振動板となる振動部３１を備えている。振動部３１は、ＧＴカットの水晶板において上述したように定義されるＸ”軸に平行な１対の辺とＺ”軸に平行な１対の辺とを備えた四角形状のものである。この振動部３１では、Ｘ”軸方向での幅縦振動モードの主振動とＺ”軸方向での長さ縦振動モードの副振動とが結合する。振動部３１におけるＸ”軸に平行な辺を主振動辺と呼び、Ｚ”軸に平行な辺を副振動辺と呼ぶ。
【００２１】
振動部３１の両方の主面には、水晶板である振動部３１を励振するための励振電極が設けられている。ここでは、副振動については基本波モードで振動するが、主振動は３次のオーバートーンで振動するものとし、そのため、各主面の励振電極は、Ｘ”軸方向で３等分された形状となっている。振動部３１に関し、図３（Ａ）において見える主面を表面と呼び、図３（Ａ）では見えない主面を裏面と呼ぶと、振動部３１の表面では、それぞれ長方形状の励振電極４１ａ，４２ｂ，４１ｃがＸ”軸方向に並んでいる。励振電極４２ｂに対応して振動部３１の裏面には励振電極４１ｂが設けられているが、この励振電極４１ｂと、振動部３１の表面にあってＸ”軸方向の両端側にそれぞれ配置された励振電極４１ａ，４１ｃとは相互に電気的に接続する。同様に、振動部３１の裏面にあってＸ”軸方向の両端側にそれぞれ配置された励振電極（不図示）と励振電極４２ｂとは相互に電気的に接続する。この振動部３１では、幅縦振動モードの主振動の周波数が長さ縦振動モードの副振動の周波数よりも高くなっている。このことは、主振動が３次のオーバートーン振動であることを考慮すると、振動部３１において、副振動辺の長さの３倍よりも主振動辺の長さが短いことを意味する。なお、幅縦振動モードの主振動の周波数が長さ縦振動モードの副振動の周波数よりも低くなると、ＧＴカットの水晶振動子としての特性が異なってくることになる。
【００２２】
振動部３１における１対の主振動辺の中点には、主振動辺に直交する方向で振動部３１の外側方向に向けて延びる接続梁３３ａ，３３ｂがそれぞれ接続している。また、主振動辺の中点の各々の位置から図示下方に向かって、１対の主振動辺に沿うように、振動部３１から隔てられて配置されるフレーム３２ａ，３２ｂがそれぞれ設けられている。フレーム３２ａ，３２ｂは、大まかに言えば、細長い長方形状を有する。各フレーム３２ａ，３２ｂの一端には対応する接続梁３３ａ，３３ｂが接続しており、これにより、１対のフレーム３２ａ，３２ｂと１対の接続梁３３ａ，３３ｂとによって、振動部３１を挟み込むように保持できるようになっている。一方のフレーム３２ａ及び接続梁３３ａの表面には、励振電極４１ａ，４２ｂ，４１ｃを外部に引き出すための導電路４３ａが形成されている。導電路４３ａは、フレーム３２ａの他端まで引き出され、外部接続用の接続端子４４ａを構成している。同様に、他方のフレーム３２ｂ及び接続梁３３ｂの表面には、励振電極４２ｂと振動部３１の裏面においてＸ”軸方向の両端側にそれぞれ配置された励振電極（不図示）とを外部に引き出すための導電路４３ｂが形成されている。導電路４３ｂは、フレーム３２ｂの他端まで引き出され、外部接続用の接続端子４４ｂを構成している。さらにフレーム３２ａ，３２ｂに対し、接続梁３３ａ，３３ｂとの接続位置を超えて当該フレーム３２ａ，３２ｂを延長するように、質量部分３４ａ，３４ｂがそれぞれ設けられている。言い換えれば、接続梁３３ａ，３３ｂとフレーム３２ａ，３２ｂとの接続位置から見て、フレーム３２ａ，３２ｂは一方の方向に延びるとともに、質量部分３４ａ，３４ｂは、フレーム３２ａ，３２ｂが延びる方向とは逆方向に設けられていることになる。質量部分３４ａ，３４ｂは、水晶振動子における振動エネルギーの損失と、主振動及び副振動の結合の程度とを調整するためのものである。質量部分３４ａ，３４ｂは、フレーム３２ａ，３２ｂとは異なり、振動部３１の保持には直接関与しない部分であり、質量部分３４ａ，３４ｂが設けられていないとしてもフレーム３２ａ，３２ｂと支持梁３３ａ，３３ｂとによって振動部３１を保持することができる。しかしながら本実施形態では、振動部３１の保持には直接関与しない質量部分３４ａ，３４ｂを設けることによって、水晶振動子としての周波数温度特性や振動特性の向上を図っている。
【００２３】
フレーム３２ａ，３２ｂは、単純に細長い長方形としてもよいが、水晶振動子における振動特性や温度特性の改善のために、屈曲部や貫通するスロット状の貫通孔を備えていてもよい。図示したものでは、支持梁３３ａ，３３ｂが接続する位置に対応してフレーム３２ａ，３２ｂの長手方向に延びる中心線上にスロット状の貫通孔３５が設けられている。また、フレーム３２ａ，３２ｂにおいて振動部３１の主振動辺に対向する辺に小四角形状の切り欠き部３６が設けられており、これによって、フレーム３２ａ，３２ｂに屈曲部が形成されている。切り欠き部３６は、フレーム３２ａ，３２ｂの剛性や共振周波数などの機械的特性を所望のものとするために必要に応じて設けられるものである。切り欠き部３６の形成位置は、フレーム３２ａ，３２ｂにおける主振動辺に対向する辺に限られるものではなく、フレーム３２ａ，３２ｂの外周であればよい。質量部分３４ａ，３４ｂにおいても、主振動辺に対応する辺に小四角形状の切り欠き部３７が設けられている。
【００２４】
このような水晶振動子では、フレーム３２ａ，３２ｂ、支持梁３３ａ，３３ｂ及び質量部分３４ａ，３４ｂによって振動子３１に対する支持部が構成されることになる。フレーム３２ａ，３２ｂ、支持梁３３ａ，３３ｂ及び質量部分３４ａ，３４ｂは、水晶によって、振動部３１と一体的に形成されている。例えば、ＧＴカットの水晶板におけるＹ’軸方向に垂直な平面を有する水晶ウェハ（すなわち、ＧＴカットの水晶板と同じ面方位を有する水晶ウェハ）を使用し、フォトリソグラフィとエッチングとを使用することによって、振動部３１、フレーム３２ａ，３２ｂ、支持梁３３ａ，３３ｂ及び質量部分３４ａ，３４ｂを同時に一体的に形成することができる。その後、各励振電極、導電路４３ａ，４３ｂ及び接続端子４４ａ，４４ｂを蒸着やスパッタリングなどの手法で設けることにより、水晶振動子が完成する。この方法で水晶振動子を形成する場合には、一般的には、振動部３１、フレーム３２ａ，３２ｂ、支持梁３３ａ，３３ｂ及び質量部分３４ａ，３４ｂは同じ厚さで形成されることになる。
【００２５】
ＧＴカットの水晶振動子は、通常、容器内に真空封入されて使用される。図３（Ａ），（Ｂ）に示す水晶振動子を容器内に真空封入する場合には、例えば、容器内壁に設けられている接続用の１対の端子に水晶振動子の接続端子４４ａ，４４ｂを導電性接着剤などにより固着させる。これにより、容器側の端子に対して水晶振動子が機械的に固定されるとともに、電気的にも接続されることになる。
【００２６】
ここで図３（Ａ），（Ｂ）に示した水晶振動子における質量部分３４ａ，３４ｂについて説明する。この水晶振動子では、フレーム３２ａ，３２ｂの一端に対して支持梁３３ａ，３３ｂを介して振動部３１が接続し、フレーム３２ａ，３２ｂの他端側は例えば振動子用容器内に固定される。この構成では、振動子３１の長さ縦振動モードの副振動は、各フレームの一端（自由端）におけるフレームの長手方向に直交する方向での振動であるから、フレームでの固定端で、あるいはフレーム内に屈曲部があればその屈曲部で回転モーメントが発生する。質量部分３４ａ，３４ｂはこの回転モーメントを相殺するようなモーメントを発生する。質量部分３４ａ，３４ｂの質量や接続梁３３ａ，３３ｂとの接続点から見た慣性モーメントを調節することによって、水晶振動子における振動エネルギーの損失と、主振動及び副振動の結合の程度とを調整することが可能である。所望な調整を達成できる限り、質量部分３４ａ，３４ｂの形状は任意のものとすることができる。
【００２７】
本発明に基づく水晶振動子は上述した形状のものに限定されるわけではない。図４（Ａ），（Ｂ）及び図５（Ａ）〜（Ｃ）は、いずれも、本発明に基づく別のＧＴカットの水晶振動子を示している。これらの図において、Ｘ”軸、Ｙ’軸及びＺ”軸の配向は、図３（Ａ）に示したものと同じである。
【００２８】
図４（Ａ）に示したものは、図３（Ａ），（Ｂ）に示す水晶振動子において、振動部３１の図示下側の副振動辺に沿うように振動部３１から隔てられた共通ベース３８を設け、共通ベース３８から両方のフレーム３２ａ，３２ｂが相互に平行に同一方向に延びて接続梁３３ａ，３３ｂを介して振動部３１を保持するようにしたものである。共通ベース３８も水晶から構成されている。共通ベース３８は、上述したようなフォトリソグラフィとエッチングとを使用する工程によって、振動部３１、フレーム３２ａ，３２ｂ、支持梁３３ａ，３３ｂ及び質量部分３４ａ，３４ｂと同時に一体的に形成されることができる。共通ベース３８は、振動部３１を例えば容器内に保持する際の固定部分として利用されるものであるので、外部接続用の接続端子４４ａ，４４ｂは、共通ベース３８の表面に形成され、フレーム３２ａ，３２ｂに形成されている導電路４３ａ，４３ｂは、それぞれ、共通ベース３８上の接続端子４４ａ，４４ｂまで延長している。
【００２９】
図４（Ｂ）に示すものは、図３（Ａ），（Ｂ）に示した水晶振動子において、フレーム３２ａ，３２ｂに設けられているスロット状の貫通孔３５を、それぞれ、接続梁３３ａ，３３ｂとは反対方向に広げて切り欠き部３９としたものである。この構成では、フレーム３２ａ，３２ｂに対して質量部分３４ａ，３４ｂがより小さな力で変位しやすくなる。
【００３０】
図５（Ａ）に示すものは、図３（Ａ），（Ｂ）に示す水晶振動子において、フレーム３２ａ，３２ｂの各々の中間部にスロット状の貫通孔４０を設けたものである。レーム３２ａ，３２ｂの中間部とは、フレーム３２ａ，３２ｂにおける接続梁３３ａ，３３ｂが接続する位置と固定側の端部との中間となる位置のことである。貫通孔４０は、フレーム３２ａ，３２ｂの剛性や共振周波数などの機械的特性を所望のものとするために設けられる。貫通孔４０を設けることによって、各フレームにおいて、接続梁の接続点から固定端までの経路が２以上形成されることになる。機械的特性の調節のために多数の切り欠き部を設けたりフレームを屈曲形状とすることもできるが、フレームの機械的強度を維持するためには、貫通孔を使用することが好ましい。同様に図５（Ｂ），（Ｃ）に示すものは、それぞれ、図４（Ａ），（Ｂ）に示す水晶振動子において、フレーム３２ａ，３２ｂの各々の中間部にスロット状の貫通孔４０を設けたものである。
【００３１】
以上、本発明に基づく水晶振動子に関し、Ｘ”軸方向での幅縦振動モードの主振動は３次のオーバートーンで振動し、Ｚ”軸方向での長さ縦振動モードの副振動では基本波モードで振動するものを説明したが、主振動及び副振動における振動モードの次数はこれに限られるものではない。特に、幅縦振動モードの主振動及び長さ縦振動モードの副振動のいずれもが基本波モードである水晶振動子に対しても本発明は適用可能である。
【００３２】
次に、本発明に基づく水晶振動子の温度特性について、比較例と対照しながら説明する。実施例のＧＴカットの水晶振動子として、図３（Ａ），（Ｂ）に示した水晶振動子を考え、水晶振動子としての共振周波数が４ＭＨｚであるものとして、有限要素法（ＦＥＭ：finite element method）解析を行い、共振周波数及びクリスタルインピーダンス（等価直列抵抗）の温度変化を調べた。また、比較例として、共振周波数が４ＭＨｚである図６に示したＧＴカットの水晶振動子を考えた。図６に示した水晶振動子は、多数の屈曲部を有するフレーム５０ａ，５０ｂを用いるが、振動部３１との接続位置を超えてフレーム５０ａ，５０ｂを延長する方向に設けられる質量部分を備えない水晶振動子である。フレーム５０ａ，５０ｂは、図４（Ａ）に示したものと同様に、共通ベース３８に一体化している。比較例の水晶振動子についてもＦＥＭ解析によって共振周波数及びクリスタルインピーダンスの温度変化を調べた。実施例及び比較例について得られた共振周波数の温度変化を図７に示し、クリスタルインピーダンスの温度変化を図８に示す。図７では、２５℃での共振周波数を基準として、これからの周波数偏差として温度に対する周波数変化を示している。
【００３３】
図７及び図８に示すように、本発明に基づく実施例の水晶振動子は、比較例のものに比べ、温度変化に対する共振周波数の変化が小さく、良好な周波数温度特性を示した。また、実施例の水晶振動子は、全温度範囲にわたって比較例のものよりもクリスタルインピーダンスが小さく、良好な振動特性を示した。なお比較例の水晶振動子において、−２０℃近傍でクリスタルインピーダンスが跳ね上がっているのは、フレームを含めた支持系全体の影響であると考えられる。
【符号の説明】
【００３４】
３１…振動部；  ３２ａ，３２ｂ…フレーム；  ３３ａ，３３ｂ…接続梁；  ３４ａ，３４ｂ…質量部分；  ３５，４０…貫通孔；  ３６，３７，３９…切り欠き部；３８…共通ベース；  ４１ａ〜４１ｃ，４２ｂ…励振電極；  ４３ａ，４３ｂ…導電路；４４ａ，４４ｂ…保持端子。
【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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