(57)【要約】 【課題】副振動を効果的に抑制することにより、副振動抑制のためのフィルタ等を不要にして、回路を簡素化させることにより信頼性を向上させるとともに製造コストを低減する。【解決手段】振動部１２を有する振動片本体１１と、振動部１２の表面１２ａ及び裏面１２ｂにそれぞれ形成された少なくとも一対の励振電極１４、１５と、を含む圧電振動片１０であって、振動片本体１１は、水晶の結晶軸のＺ軸回りに回転させ、さらにＸ´軸回りに回転させたＸ´´Ｚ´´面と平行に切り出された２回回転水晶振動片であり、一対の励振電極１４、１５は、＋Ｘ´´軸方向を基準としてＹ´´軸を中心に反時計回りに２６０°〜３００°回転したＸ´´´軸より定まるＺ´´´軸方向に配列されかつＹ´´軸方向に対して斜めに配置される。【選択図】図１
2016021733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動部を有する振動片本体と、前記振動部の表面及び裏面にそれぞれ形成された少なくとも一対の励振電極と、を含む圧電振動片であって、
前記振動片本体は、水晶の結晶軸のＺ軸回りに回転させ、さらにＸ´軸回りに回転させたＸ´´Ｚ´´面と平行に切り出された２回回転水晶振動片であり、
前記一対の励振電極は、＋Ｘ´´軸方向を基準としてＹ´´軸を中心に反時計回りに２６０°〜３００°回転したＸ´´´軸より定まるＺ´´´軸方向に配列されかつ前記Ｙ´´軸方向に対して斜めに配置される圧電振動片。
【請求項２】
前記一対の励振電極の前記Ｚ´´´軸方向の間隔をｇとし、前記振動部の厚さをｔとしたとき、ｇ／ｔが０．１８３〜０．３６６に設定される請求項１記載の圧電振動片。
【請求項３】
前記一対の励振電極は、前記Ｙ´´軸方向に一部が重なって配置される請求項１記載の圧電振動片。
【請求項４】
前記Ｘ´´´軸方向は、Ｘ´´軸方向からＹ´´軸周りに２６０°〜２８０°回転した範囲に設定される請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の圧電振動片。
【請求項５】
前記振動片本体は、ＳＣカット、Ｍ−ＳＣカット、またはＩＴカットが用いられる請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の圧電振動片。
【請求項６】
前記一対の励振電極のそれぞれは、半円状に形成されるとともに、Ｙ´´軸方向から見て互いに直線部分を対向または重ねた状態で配置される請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の圧電振動片。
【請求項７】
前記一対の励振電極のそれぞれは、所望の周波数とは異なる周波数にて振動する不要振動によって生じる誘起電荷が相殺されるように形成される請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の圧電振動片。
【請求項８】
前記一対の励振電極のそれぞれは、前記Ｙ´´軸方向に重なるように突出部を備える請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の圧電振動片。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の圧電振動片を含む圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動片及び圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータや携帯端末などの電子製品は、振動子、発振器、共振子などの電子デバイスを有している。圧電デバイスは、所定の周波数で振動する圧電振動片を備えている。このような圧電振動片としては、例えばＳＣカットされた水晶片の表面及び裏面に一対の電極が形成された構成が知られている（特許文献１参照）。ＳＣカットの水晶振動片は、主振動（Ｃモード）の他に副振動（ＡモードやＢモード）が励振するが、主振動Ｃモード近傍の副振動であるＢモードを抑制するためにフィルタ等が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−８５５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したＳＣカットの水晶振動片において、振動片のみで副振動を抑制できればフィルタ等が不要となり、回路を簡素化して信頼性向上や製造コスト低減を図ることができる。副振動であるＢモードを抑制する方法として、水晶振動片に対して平行に電界をかけて励振すること（平行電界励振）が提案されている。しかしながら、平行電界励振は、単に電極を配置しただけでは特許文献１に示す水晶振動片と比べてクリスタルインピーダンス（ＣＩ）が高くなるといった課題を有している。
【０００５】
以上のような事情に鑑み、本発明では、主振動の励振効率を向上させて平行電界励振によりＣＩを下げると共に副振動を抑制することで、副振動抑制のためのフィルタ等を不要にして、回路を簡素化させることにより信頼性を向上させるとともに製造コストを低減することが可能な圧電振動片及びこのような圧電振動片を備える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】
【０００６】
本発明では、振動部を有する振動片本体と、振動部の表面及び裏面にそれぞれ形成された少なくとも一対の励振電極と、を含む圧電振動片であって、振動片本体は、水晶の結晶軸のＺ軸回りに回転させ、さらにＸ´軸回りに回転させたＸ´´Ｚ´´面と平行に切り出された２回回転水晶振動片であり、一対の励振電極は、＋Ｘ´´軸方向を基準としてＹ´´軸を中心に反時計回りに２６０°〜３００°回転したＸ´´´軸より定まるＺ´´´軸方向に配列されかつＹ´´軸方向に対して斜めに配置される。
【０００７】
また、一対の励振電極のＺ´´´軸方向の間隔をｇとし、振動部の厚さをｔとしたとき、ｇ／ｔが０．１８３〜０．３６６に設定されてもよい。また、一対の励振電極は、Ｙ´´軸方向に一部が重なって配置されてもよい。また、Ｘ´´´軸方向は、Ｘ´´軸方向からＹ´´軸周りに２６０°〜２８０°回転した範囲に設定されてもよい。また、振動片本体は、ＳＣカット、Ｍ（Modified）−ＳＣカット、またはＩＴカットが用いられてもよい。また、一対の励振電極のそれぞれは、半円状に形成されるとともに、Ｙ´´軸方向から見て互いに直線部分を対向または重ねた状態で配置されてもよい。また、一対の励振電極のそれぞれは、所望の周波数とは異なる周波数にて振動する不要振動によって生じる誘起電荷が相殺されるように形成されてもよい。また、一対の励振電極のそれぞれは、Ｙ´´軸方向に重なるように突出部を備えてもよい。さらに、上記圧電振動片を含む圧電デバイスであってもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、圧電振動片のみで主振動の励振効率を向上させて平行電界励振によりＣＩを下げると共に副振動を抑制することで、副振動を抑制するためのフィルタ等が不要となるため、回路を簡素化させることにより信頼性を向上させるとともに製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係る圧電振動片の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＪ−Ｊ線に沿った断面図、（ｃ）は座標系を示す図、（ｄ）は要部断面図である。
【図２】角度ψを変化させた場合の図１の圧電振動片のＢモードの振動特性を示し、（ａ）はＣ１を示すグラフ、（ｂ）は（ａ）の一部を示したグラフ、（ｃ）はＣＩを示すグラフである。
【図３】角度ψを変化させた場合の図１の圧電振動片のＣモードの振動特性を示し、（ａ）はＣ１を示すグラフ、（ｂ）は（ａ）の一部を示したグラフ、（ｃ）はＣＩを示すグラフである。
【図４】比較例に係る圧電振動片を示す断面図である。
【図５】角度ψを変化させた場合の図１の圧電振動片のＣ１を示し、（ａ）はＣモードのグラフ、（ｂ）はＢモードのグラフである。
【図６】角度ψを変化させた場合の図１の圧電振動片のＢモード及びＣモードのＣ１を示し、（ａ）は基本波のグラフ、（ｂ）は５倍波のグラフである。
【図７】角度ψを変化させた場合の第１変形例のＣモードのＣ１示すグラフである。
【図８】角度ψを変化させた場合の第１変形例のＢモードのＣ１示すグラフである。
【図９】角度ψを変化させた場合の第２変形例のＣモードのＣ１示すグラフである。
【図１０】角度ψを変化させた場合の第２変形例のＢモードのＣ１示すグラフである。
【図１１】角度θ２を説明するための図である。
【図１２】（ａ）は角度ψを変化させた場合の図１の圧電振動片のＣモードの電気機械結合係数ｋ２分布を示すグラフ、（ｂ）は角度ψを変化させた場合の図１の圧電振動片のＣモードのＣ１を示すグラフである。
【図１３】角度ψを変化させた場合の図１の圧電振動片、第１変形例、及び第２変形例の電気機械結合係数ｋ２分布を示し、（ａ）はＣモードのグラフ、（ｂ）はＢモードのグラフである。
【図１４】角度ψを変化させた場合の図１の圧電振動片のＣモードの電気機械結合係数ｋ２分布を示すグラフである。
【図１５】角度ψを変化させた場合の図１の圧電振動片のＢモードの電気機械結合係数ｋ２分布を示すグラフである。
【図１６】角度ψを変化させた場合の第１変形例のＣモードの電気機械結合係数ｋ２分布を示すグラフである。
【図１７】角度ψを変化させた場合の第１変形例のＢモードの電気機械結合係数ｋ２分布を示すグラフである。
【図１８】角度ψを変化させた場合の第２変形例のＣモードの電気機械結合係数ｋ２分布を示すグラフである。
【図１９】角度ψを変化させた場合の第２変形例のＢモードの電気機械結合係数ｋ２分布を示すグラフである。
【図２０】（ａ）はＣ１と共振周波数との関係を示す図、（ｂ）はＣモードの振動変位を示す平面図、（ｃ）はスプリアスの振動変位を示す平面図である。
【図２１】第２実施形態に係る圧電振動片の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＫ−Ｋ線に沿った断面図、（ｃ）は要部平面図である。
【図２２】角度ψを変化させた場合の図２１の圧電振動片の振動特性を示し、（ｄ）はＣ１を示すグラフ、（ｅ）はＣＩを示すグラフである。
【図２３】第３実施形態に係る圧電振動片の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の要部平面図、（ｃ）は角度ψを変化させた場合のＣ１を示すグラフ、（ｄ）は角度ψを変化させた場合のＣＩを示すグラフである。
【図２４】第４実施形態に係る圧電振動片の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）要部平面図、（ｃ）は角度ψを変化させた場合のＣ１を示すグラフ、（ｄ）は角度ψを変化させた場合のＣＩを示すグラフである。
【図２５】第５実施形態に係る圧電デバイスの一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、以下の実施形態を説明するため、図面においては一部分を大きくまたは強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。
【００１１】
＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る圧電振動片について、図面を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係る圧電振動片の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＪ−Ｊ線に沿った断面図である。なお、図１（ａ）及び（ｂ）ではＸ´´´Ｙ´´Ｚ´´´座標系を用いて図中の方向を説明する。この座標系については後述する。
【００１２】
圧電振動片１０は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、振動片本体１１と一対の励振電極１４、１５とを有する。  振動片本体１１は、水晶結晶体から切り出された２回回転水晶振動片であるＳＣカットが用いられる。
【００１３】
図１（ｃ）に示すＸＹＺ座標系における各軸は、それぞれ水晶の結晶軸である電気軸（Ｘ軸）、機械軸（Ｙ軸）、光学軸（Ｚ軸）を示している。振動片本体１１は、図１（ｃ）に示すように、まずＺ軸回りに角度φ回転させ、さらにＸ´軸回りに角度θ回転させたＸ´´Ｚ´´面と平行に切り出される。角度φは、２２．５°に設定され、角度θは、３４°に設定される。図１（ａ）及び（ｂ）のＸ´´´Ｙ´´Ｚ´´´座標系は、Ｘ´´Ｙ´´Ｚ´´座標系において、＋Ｘ´´軸方向を基準としてＹ´´軸を中心に反時計回りに角度ψ回転させることにより設定される。Ｘ´´方向、Ｘ´´´方向、Ｙ´´方向、Ｚ´´方向、Ｚ´´´方向のそれぞれは、図中の矢印の方向が＋方向であり、矢印の方向とは反対の方向が−方向である。なお、他の実施形態においても、上記した座標系を用いる。
【００１４】
このようなＳＣカットの水晶振動片は、３次曲線状の温度特性を有し、恒温槽付の水晶発振器の振動片などに用いられる。ＳＣカットの水晶振動片は、Ｃモードと呼ばれる主振動を生じ、Ｃモードの高周波領域においてＡモードやＢモードと呼ばれる副振動を生じる。Ｂモードは、Ｃモードの１０％程度高い周波数領域に存在する。そのため、Ｃモードにより所望の周波数を得たい場合にＢモードが生じてしまう可能性を有している。なお、ＡモードのＣＩ（クリスタルインピーダンス）は、ＣモードのＣＩに比べて大きく、Ａモード周波数はＣモードの１.８８倍程度と十分離れているので、本実施形態においてＡモードは特に問題とはならない。
【００１５】
振動片本体１１は、円板状に形成される。振動片本体１１は、Ｘ´´´Ｚ´´´方向を平面方向となるように形成される。振動片本体１１は、Ｙ´´軸方向が厚み方向となっている。この振動片本体１１は、振動部１２と、周辺部１３とを備える。
【００１６】
振動部１２は、所定の周波数の振動を発生させる部分である。振動部１２は、Ｙ´´軸方向から見て、振動片本体１１の中心部分を含む円板状に形成される。この振動部１２は、Ｙ´´軸方向に厚さｔを有する。周辺部１３は、Ｙ´´軸方向から見て、振動部１２を囲んで形成される。周辺部１３は、例えばパッケージなどに収容される場合においてサポータなどにより保持される部分である。振動部１２の表面（＋Ｙ´´側の面）１２ａと周辺部１３の表面（＋Ｙ´´側の面）１３ａとは同一面となっている。また、振動部１２の裏面（−Ｙ´´側の面）１２ｂと周辺部１３の裏面（−Ｙ´´側の面）１３ｂとは同一面となっている。
【００１７】
励振電極１４と励振電極１５とは、互いに一対の電極を形成する。励振電極１４は、振動部１２の表面１２ａに形成される。励振電極１５は、振動部１２の裏面１２ｂに形成される。励振電極１５は、Ｘ´´´軸方向に平行であって、かつ振動片本体１１のＹ´´軸方向から見た中心１２ｃの厚さの中心を通る直線に対して、励振電極１４とは対称に配置される。したがって、励振電極１５に関しては、励振電極１４と同様の構成については説明を省略する。
【００１８】
図１（ａ）に示すように、一対の励振電極１４、１５は、＋Ｘ´´軸方向を基準としてＹ´´軸を中心に反時計回りに周りに角度ψ回転したＸ´´´軸方向より定まるＺ´´´軸方向に配列される。また、図１（ｂ）に示すように、励振電極１４、１５は、Ｙ´´軸方向に対して傾斜する方向に配置される。このような励振電極１４、１５により、振動部１２においてＹ´´軸方向に対して傾斜する方向に電界Ｅ１がかけられると、振動部１２は所定の周波数で振動する。なお、図１（ｂ）に示す電界Ｅ１の向きは、励振電極１４を入力側、励振電極１５を出力側とした場合を示す。
【００１９】
励振電極１４は、振動部１２の表面１２ａの−Ｚ´´´側の領域に形成される。励振電極１４は、Ｙ´´軸方向から見て半円状に形成される。励振電極１４の＋Ｚ´´´側の端部は、Ｘ´´´軸方向に平行な直線部分１４ａとなっている。また、励振電極１４は、直線部分１４ａの両端部を結ぶ円弧部分１４ｂを有する。中心１２ｃから円弧部分１４ｂまでのＹ´´軸方向から見た距離は、Ｒに設定される。励振電極１４と励振電極１５とのＺ´´´軸方向の間隔は、ｇに設定される。すなわち、直線部分１４ａと励振電極１５における直線部分１５ａとのＺ´´´軸方向の間隔がｇとなる。ここで、間隔ｇの値の符号について説明する。励振電極１４と励振電極１５とがＹ´´軸方向から見て互いに重ならない状態で配置される場合（図１（ａ）、（ｂ）参照）の間隔ｇの値を‘＋（正、プラス）’とする。一方、図１（ｄ）に示すように、励振電極１４と励振電極１５とがＹ´´軸方向から見て互いに重なった状態で配置される場合の間隔ｇの値は‘−（負、マイナス）’とする。また、励振電極１４と励振電極１５とがＹ´´軸方向から見て互いに直線部分１４ａ、１５ａを重ねた状態で配置される場合の間隔ｇの値は‘０’とする。なお、間隔ｇの値が‘＋’の場合の符号‘＋’の記載については省略する。
【００２０】
励振電極１４、１５としては、導電性の金属膜が用いられる。金属膜としては、例えば、水晶材に対する各電極の密着性を向上させる役割を有する下地層としてクロム（Ｃｒ）や、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、あるいはニッケルクロム（ＮｉＣｒ）や、ニッケルチタン（ＮｉＴｉ）、ニッケルタングステン（ＮｉＷ）合金を成膜し、その上に金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）を成膜した２層または３層などの積層構造が採用される。以下の実施形態に係る励振電極２４等についても同様の構成の金属膜である。
【００２１】
図２は、上記のように構成された圧電振動片１０において角度ψを変化させた場合のＢモードの振動特性を示すグラフである。図２（ａ）及び（ｂ）において、縦軸はＣ１（等価直列容量）（単位ｆＦ）であり、横軸は角度ψ（単位°）である。なお、図２（ｂ）は、図２（ａ）と同様のグラフであるが、横軸に示す角度ψが２００°〜３６０°のものを示している。また、図２（ｃ）において、縦軸はＣＩ（単位Ω）であり、横軸は角度ψ（単位°）である。
【００２２】
図３は、上記のように構成された圧電振動片１０において角度ψを変化させた場合のＣモードの振動特性を示すグラフである。図３（ａ）及び（ｂ）において、縦軸はＣ１（単位ｆＦ）であり、横軸は角度ψ（単位°）である。なお、図３（ｂ）は、図３（ａ）と同様のグラフであるが、横軸に示す角度ψが２００°〜３６０°のものを示している。また、図３（ｃ）において、縦軸はＣＩ（単位Ω）であり、横軸は角度ψ（単位°）である。図２及び図３は、３倍波の場合のものである。また、振動片本体１１としては、厚さｔが、５４６（μｍ）かつ直径ｄが、８（ｍｍ）に設定された、曲率半径が２４０（ｍｍ）の片面コンベクス形状の円板が用いられている。なお、後述する図５、図７〜図１０、図１２（ｂ）についても、上記構成の振動片本体１１が用いられたものであり、かつ３倍波のものである。
【００２３】
図２及び図３におけるＳＣ２、ＳＣ３、ＳＣ４、ＳＣ５は、ｇ／ｔの値（間隔ｇを厚さｔで割った値）がそれぞれ所定値に設定された圧電振動片１０であり、ｇ／ｔの値は、ＳＣ２では‘０．３６６’、ＳＣ３では‘０’に、ＳＣ４では‘−０．３６６’に、ＳＣ５では‘０．１８３’に、それぞれ設定されている。なお、ＳＣ２、ＳＣ３、ＳＣ４、ＳＣ５における間隔ｇは、それぞれ２００（μｍ）、０（μｍ）、−２００（μｍ）、１００（μｍ）程度である。
【００２４】
ｇ／ｔの値が‘＋（正、プラス）’となる場合（ＳＣ２、ＳＣ５の場合）、励振電極１４と励振電極１５とは、Ｙ´´軸方向から見て互いに直線部分１４ａ、１５ａが対向し、かつ励振電極１４と励振電極１５とが重ならない状態で配置される。ｇ／ｔの値が‘０’となる場合（ＳＣ３の場合）、励振電極１４と励振電極１５とは、Ｙ´´軸方向から見て互いに直線部分１４ａ、１５ａを重ねた状態で配置される。ｇ／ｔの値が‘−（負、マイナス）’の場合（ＳＣ４の場合）、励振電極１４と励振電極１５とは、Ｙ´´軸方向から見て互いに直線部分１４ａ、１５ａが対向し、かつ励振電極１４と励振電極１５とが一部が重なった状態で配置される。
【００２５】
図２及び図３におけるＳＣ１は、比較例である。図４は、ＳＣ１に係る圧電振動片１０ａを示す断面図である。ＳＣ１に係る圧電振動片１０ａは、図４に示すように、振動片本体１１を挟んで形成された励振電極１４Ａ、１４Ａと励振電極１５Ａ、１５ＡとがＺ´´´軸方向に間隔ｇを空けて配置されている。圧電振動片１０ａのｇ／ｔの値は‘０．３６６’に設定され、間隔ｇは２００（μｍ）程度である。圧電振動片１０ａの振動部１２には、Ｚ´´´軸方向に電界Ｅ１が生じる。図４に示す電界Ｅ１による励振は平行電界励振である。なお、図４に示す電界Ｅ１の向きは、励振電極１４を入力側、励振電極１５を出力側とした場合である。
【００２６】
図２（ａ）に示すように、角度ψを０°から３６０°まで変化させた場合のＳＣ２、ＳＣ３、ＳＣ４、及びＳＣ５のＢモードのＣ１は、角度ψが２１０°〜２７０°付近で最小値となることが確認される。図３（ａ）に示すように、角度ψを０°から３６０°まで変化させた場合のＳＣ２、ＳＣ３、ＳＣ４、ＳＣ５のＣモードのＣ１は、角度ψが２７０°〜３００°付近で最大値となることが確認される。
【００２７】
角度ψが２１０°よりも大きくかつ２６０°よりも小さく設定される場合、ＢモードのＣ１は上記最小値となるが、ＣモードのＣ１は上記最大値から大きく外れてしまう。一方、角度ψが２８０°よりも大きくかつ３００°よりも小さく設定される場合、ＣモードのＣ１は上記最大値となるが、ＢモードのＣ１は上記最小値から大きく外れてしまう。しかしながら、角度ψが２６０°〜２８０°に設定される場合、ＳＣ２、ＳＣ３、ＳＣ４、及びＳＣ５は、図３（ｂ）に示すように、ＣモードのＣ１は上記最大値またはこれに近い値になるとともに、図２（ｂ）に示すように、ＢモードのＣ１が上記最小値またはこれに近い値となる。よって、角度ψが２６０°〜２８０°に設定される場合、ＣモードのＣ１が十分に確保されるとともにＢモードのＣ１が低減される。
【００２８】
また、角度ψが２８０°を超える場合であっても３００°以下に設定される場合、すなわち、角度ψが２８０°〜３００°の場合であっても、ＣモードのＣ１はＢモードのＣ１に比べて十分高い。また、この場合、図２（ｃ）及び図３（ｃ）に示すように、ＢモードのＣＩは、ＣモードのＣＩのほぼ１０倍以上の値となるため、Ｂモードの励振はＣモードに比べて抑制される。
【００２９】
また、角度ψが２６０°〜３００°に設定されてＢモードが抑制される場合のＳＣ２、ＳＣ３、ＳＣ４、及びＳＣ５のＣモードのＣ１は、Ｂモードが抑制される場合のＳＣ１のＣモードのＣ１に比べて高い。すなわち、図２（ａ）に示すように、角度ψ１４０°、３２０°の場合、ＳＣ１のＢモードのＣ１が最小値となりＢモードが抑制されるが、この場合のＣモードのＣ１は、図３（ａ）に示すように、０．０２５（ｆＦ）程度である。一方、角度ψが２６０°〜３００°に設定されてＢモードが抑制される場合のＳＣ２、ＳＣ３、ＳＣ４、及びＳＣ５のＣモードのＣ１は、最小であるＳＣ２で０．０５０（ｆＦ）であり、ＳＣ１の２倍である。このように、ＳＣ２〜ＳＣ５の構成によりＢモードを抑制した場合、ＳＣ１に比べてＣ１の高いＣモードを得ることができる。
【００３０】
また、Ｙ´´軸方向から見て直線部分１４ａ、１５ａが対向しかつ励振電極１４、１５が重ならない状態で配置されるＳＣ２、ＳＣ５によれば、角度ψが２６０°〜２８０°に設定された場合、ＢモードのＣ１は、図２（ｂ）に示すように、‘０’付近の値となる。なお、ｇ／ｔの値が０．１８３よりも大きくかつ０．３６６よりも小さく設定された場合においても、同様に、ＢモードのＣ１は ‘０’付近の値となる。よって、角度ψが２６０°〜２８０°に設定された圧電振動片１０によれば、ｇ／ｔの値が０．１８３〜０．３６６に設定されることにより、Ｂモードをほぼ完全に抑圧することができる。
【００３１】
ただし、上記構成の場合、ＢモードのＣ１はほぼ完全に抑制されるが、図３（ｂ）に示すように、Ｃモードの励振は、通例用いられる垂直励振と比べると弱い。そのため、Ｃモードの励振効率を向上させたい場合には、例えばＳＣ４や、後述するＳＣ６、ＳＣ７のように、一対の励振電極の一部がＹ´´軸方向から見て重なるように配置させた構成を採用した方がよいため、ｇ／ｔの値は、所望のＣモードの発振強度に応じて適宜設定される。但し、Ｂモードも完全な抑圧ではなくなる。
【００３２】
図５（ａ）は、上記のように構成された圧電振動片１０において角度ψを２００°から３６０°まで変化させた場合のＣモードのＣ１を示すグラフである。図５（ａ）において、縦軸はＣ１（単位ｆＦ）であり、横軸は角度ψ（単位°）である。図５（ｂ）は、上記のように構成された圧電振動片１０において角度ψを２００°から３６０°まで変化させた場合のＢモードの振動特性を示すグラフである。図５（ｂ）において、縦軸はＣ１（単位ｆＦ）であり、横軸は角度ψ（単位°）である。図５（ａ）、（ｂ）おけるＳＣ６、ＳＣ７は、間隔ｇが、それぞれ−４００（μｍ）、−６００（μｍ）に設定されている。
【００３３】
図５（ａ）に示すように、角度ψを変化させた場合のＳＣ６及びＳＣ７のＣモードのＣ１は、上記したＳＣ２〜ＳＣ５と同様に、角度ψが２７０°〜３００°付近で最大値となることが確認される。また、図５（ｂ）に示すように、角度ψを変化させた場合のＳＣ６及びＳＣ７のＢモードのＣ１は、上記したＳＣ２〜ＳＣ５と同様に、角度ψが２１０°〜２７０°付近で最小値となることが確認されるように最小にはなるが、完全な抑圧とはならない。
【００３４】
また、図２、図３、及び図５に示すように、間隔ｇが‘−（負、マイナス）’であるＳＣ４、ＳＣ６、及びＳＣ７は、間隔ｇが‘＋（正、プラス）’ 又は‘０’であるＳＣ２、ＳＣ３、及びＳＣ５と比較すると、ＢモードのＣ１は若干大きいものの、ＣモードのＣ１が大きくなっており、Ｂモードに比べてＣモードがより励振しやすいと言える。すなわち、一対の励振電極１４、１５がＹ´´軸方向に互いの一部が重なって配置される構成（図１（ｄ）参照）によれば、励振電極１４と励振電極１５とが重ならない状態で配置される構成に比べて、Ｂモードを抑制しつつＣモードの励振を十分に確保することができる。
【００３５】
次に、圧電振動片１０の製造方法について説明する。圧電振動片１０は、例えば、人工水晶の原石からＳＣカットで切り出された水晶板が形成され、所定の振動数で振動するように振動部１２の厚さｔが調整される。また、圧電振動片１０の両面には、それぞれ励振電極１４、１５が、例えば、メタルマスクを介したスパッタ蒸着あるいは真空蒸着により所定の金属膜を成膜して形成される。なお、金属膜の成膜は、フォトリソグラフィー及びエッチング、スクリーン印刷等の印刷手法、メッキなどの手法が使用されてもよい。圧電振動片１０は、角度ψあるいは間隔ｇが設計値から相違した場合における、振動特性の設計値からの変化は比較的緩やかであり、励振電極１４、１５の寸法公差に十分な余裕を持たせることが可能となる。よって、所望の寸法に設定された圧電振動片１０の製造は比較的容易である。なお、以下の実施形態に係る圧電振動片の製造方法についても上記と同様である。
【００３６】
以上のように、圧電振動片１０において、角度ψを２６０°〜３００°に設定することにより、Ｃモードの励振を十分に確保しつつ、効果的にＢモードを抑制することができる。また、間隔ｇが‘−（負、マイナス）’に設定される場合には、Ｃモードの励振を十分に確保することができる。よって、このような圧電振動片１０が圧電デバイスに用いられる場合、圧電デバイスにおいてはＢモード抑制のためのフィルタ等が不要となる。よって、圧電デバイスの回路を簡素化させることにより信頼性を向上させるとともに製造コストを低減することが可能となる。
【００３７】
図６は、角度ψを変化させた場合の圧電振動片１０のＢモード及びＣモードのＣ１を示し、（ａ）は基本波のグラフ、（ｂ）は５倍波のグラフである。図６（ａ）及び（ｂ）において、縦軸はＣ１（単位ｆＦ）であり、横軸は角度ψ（単位°）である。なお、圧電振動片１０としては、上記したＳＣ５（ｇ／ｔ＝０．１８３）を用いている。図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、基本波及び５倍波の場合においても、上記した３倍波の場合と同様に、角度ψが２６０°〜２８０°付近で、ＣモードのＣ１は最大値またはこれに近い値となりかつＢモードのＣ１は０に近い値となることが確認される。したがって、角度ψが２６０°〜２８０°に設定される場合には、高調波次数に関係なく、Ｃモードが強く励振しかつＢモードが抑制され、上記した３倍波の場合の効果と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
以上、第１実施形態の圧電振動片１０について説明したが、角度φ及び角度θは、上記した角度以外の角度に設定されてもよい。また、振動片本体１１は、Ｙ´´軸方向から見た形状が円形状であることに代えて、矩形状や、長円形状、楕円形状、四角以外の多角形状などであってもよい。また、振動片本体１１としては、片面コンベクス形状のものに限定されず、例えば、両面コンベクス形状のものや両面が平面形状のものであってもよく、片面または両面にメサが形成されたものであってもよい。また、振動部１２には、周辺部１３よりもＹ´´軸方向の厚さｔが厚く形成されたメサが設けられてもよい。また、励振電極１４、１５は、半円状に代えて、矩形状や長円形状、楕円形状、四角以外の多角形状などであってもよく、励振電極１４、１５の形状又は大きさが互いに異なってもよい。また、励振電極１４、１５は、振動部１２において複数対が設けられてもよい。上記した圧電振動片１０に関する事項については、後述する実施形態においても同様に適用が可能である。
【００３９】
＜変形例＞
続いて、第１実施形態の第１変形例及び第２変形例について説明する。第１及び第２変形例に係る圧電振動片は、振動片本体を形成する水晶の構成を除き圧電振動片１０と同様の構成である。
【００４０】
第１変形例の振動片本体は、Ｍ−ＳＣカットであり、角度θは３３．８９°かつ角度φが２４．２５°に設定されたものである。図７は、第１変形例に係る圧電振動片において角度ψを変化させた場合のＭ−ＳＣ４、Ｍ−ＳＣ６、及びＭ−ＳＣ７のＣモードのＣ１を示すグラフである。図８は、第１変形例に係る圧電振動片において角度ψを変化させた場合のＭ−ＳＣ４、Ｍ−ＳＣ６、及びＭ−ＳＣ７のＢモードのＣ１を示すグラフである。図７及び図８において、縦軸はＣ１（単位ｆＦ）であり、横軸は角度ψ（単位°）である。なお、図７及び図８において、（ｂ）は（ａ）の拡大図である。Ｍ−ＳＣ４、Ｍ−ＳＣ６、及びＭ−ＳＣ７は互いに間隔ｇが異なっており、Ｍ−ＳＣ４、Ｍ−ＳＣ６、Ｍ−ＳＣ７の間隔ｇは、それぞれ−２００（μｍ）、−４００（μｍ）、−６００（μｍ）に設定されている。
【００４１】
図７に示すように、角度ψを変化させた場合のＭ−ＳＣ４、Ｍ−ＳＣ６、及びＭ−ＳＣ７のＣモードのＣ１は、いずれも角度ψが２８０°付近で最大値となることが確認される。また、図８に示すように、角度ψを変化させた場合のＭ−ＳＣ４、Ｍ−ＳＣ６、及びＭ−ＳＣ７のＢモードのＣ１は、角度ψが２２０°〜２５０°付近で最小値となることが確認される。
【００４２】
第２変形例の振動片本体は、ＩＴカットであり、角度θが３４．４１°かつ角度ψが１８．９４°に設定されたものである。図９は、第２変形例に係る圧電振動片において角度ψを変化させた場合のＩＴ４、ＩＴ６、及びＩＴ７のＣモードのＣ１を示すグラフである。図１０は、第２変形例に係る圧電振動片において角度ψを変化させた場合のＩＴ４、ＩＴ６、及びＩＴ７のＢモードのＣ１を示すグラフである。図９及び図１０において、縦軸はＣ１（単位ｆＦ）であり、横軸は角度ψ（単位°）である。なお、図９及び図１０において（ｂ）は（ａ）の拡大図である。ＩＴ４、ＩＴ６、及びＩＴ７は互いに間隔ｇが異なっており、ＩＴ４、ＩＴ６、ＩＴ７の間隔ｇは、それぞれ−２００（μｍ）、−４００（μｍ）、−６００（μｍ）に設定されている。
【００４３】
図９に示すように、角度ψを変化させた場合のＩＴ４、ＩＴ６、及びＩＴ７のＣモードのＣ１は、いずれも角度ψが２９０°付近で最大値となることが確認される。また、図１０に示すように、角度ψを変化させた場合のＩＴ４、ＩＴ６、及びＩＴ７のＢモードのＣ１は、いずれも角度ψが２３０°〜２６０°付近で最小値となることが確認される。
【００４４】
このように、第１変形例及び第２変形例は、角度ψを変化させた場合のＣモード及びＢモードの振動特性が、いずれも上記した圧電振動片１０と同様であることが確認される。すなわち、振動片本体としてＳＣカットに代えてＭ−ＳＣカットまたはＩＴカットのものが採用されても、角度ψを変化させた場合の振動特性は、上記した圧電振動片１０（ＳＣカット）と同様であるといえる。
【００４５】
＜電気機械結合係数ｋ２のグラフ＞
ここで、比例関係にある等価直列容量Ｃ１と電気機械結合係数ｋ２との関係について説明する。図１１は、圧電振動片１０に生じる電界Ｅ１の角度θ２を説明するための図である。図１２（ａ）は、角度ψを変化させた場合の図１の圧電振動片１０のＣモードの電気機械結合係数ｋ２分布を示すグラフ、（ｂ）は角度ψを変化させた場合の図１の圧電振動片１０のＣモードのＣ１を示すグラフである。
【００４６】
図１１（ａ）に示すように、圧電振動片１０に生じる電界Ｅ１の方向と−Ｙ´´方向とがなす角度をθ２とすると、角度θ２については、間隔ｇの値を決定することにより数値解析（有限要素法）を用いて算出することができる。そこで、間隔ｇが０（μｍ）、１００（μｍ）、２００（μｍ）のそれぞれに設定された場合の角度θ２について有限要素法による数値解析により算出すると、角度θ２は、間隔ｇが０（μｍ）（ＳＣ３）の場合４３°であり、以下同様に、間隔ｇが１００（μｍ）（ＳＣ５）の場合は５１°、間隔ｇが２００（μｍ）（ＳＣ２）の場合は５９°となる。なお、上記電界Ｅ１の方向については、圧電振動片１０における間隔ｇの中間部分（Ｙ´´方向から見て直線部分１４ａ、１５ａの中間部分）かつ厚さｔの中心部分（Ｘ´´´又はＺ´´´方向から見て表面１２ａと裏面１２ｂとの中間部分）に生じる電界の方向としている。
【００４７】
ここで、電界Ｅ１をベクトル表記すると、図１１（ｂ）に示すように、電界Ｅ１の方向及び大きさを示すベクトルＡは、上記した角度θ２の各値を用いて垂直及び平行成分を合成することにより求められる。従って、このように合成された値から電気機械結合係数ｋを求めることができる。図１２（ａ）は、上記構成の圧電振動片１０において角度ψを０°から３６０°まで変化させた場合のＣモードにおける電気機械結合係数ｋ２分布を示すグラフである。図１２（ａ）において、縦軸は電気機械結合係数ｋ２であり、横軸は角度ψ（単位°）である。なお、電気機械結合係数ｋ２分布の値は正規化して表している。図１２（ａ）において、ＳＣ´１は、角度θ２が９０°であり、以下同様に、ＳＣ´２は５９°、ＳＣ´３は４３°である。
【００４８】
図１２（ｂ）は、圧電振動片１０において角度ψを０°から３６０°まで変化させた場合のＣモードのＣ１を示すグラフである。図１２（ｂ）において、縦軸はＣ１であり、横軸は角度ψ（単位°）である。なお、Ｃ１の値は正規化して表している。図１２（ｂ）のＳＣ１、ＳＣ２、ＳＣ３は、それぞれ図２及び図３に示すＳＣ１、ＳＣ２、ＳＣ３と同一の条件のものであり、ＳＣ２、ＳＣ３の間隔ｇは、それぞれ２００（μｍ）、０（μｍ）に設定されている。
【００４９】
図１２（ａ）と同（ｂ）とを比較すると、互いのグラフの形状がほぼ一致することが確認される。そして、角度ψを変化させた場合、ＳＣ２のＣ１の分布とＳＣ´２の電気機械結合係数ｋ２の分布とが近似し、ＳＣ３のＣ１の分布とＳＣ´３の電気機械結合係数ｋ２の分布とが近似することが確認される。すなわち、角度ψを変化させた場合において、正規化したＣ１の値と、角度θ２に基づき算出されかつ正規化した電気機械結合係数ｋ２の分布の値とは、互いにほぼ一致することが確認される。
【００５０】
このことから、角度ψを変化させた場合のＣ１の変化の概要については、間隔ｇから求めた角度θ２の値を用いて角度ψを変化させた場合の電気機械結合係数ｋを計算することにより把握することができることがわかる。また、電気機械結合係数ｋの算出は、数値解析（有限要素法）を用いたＣ１の算出に比べて短時間で行われるので、角度ψを変化させた場合のＣ１の変化の概要については、電気機械結合係数ｋを計算することにより速やかに把握することができる。そこで、以下、上記した構成の圧電振動片において角度ψを変化させた場合の電気機械結合係数ｋ２の分布について、図面を用いて説明する。
【００５１】
図１３は、圧電振動片１０、第１変形例、及び第２変形例において角度ψを０°から３６０°まで変化させた場合における電気機械結合係数ｋ２分布を示すグラフである。図１３（ａ）はＣモードのグラフ、同（ｂ）はＢモードのグラフである。図１３（ａ）、（ｂ）において、縦軸は正規化した電気機械結合係数ｋ２であり、横軸は角度ψ（単位°）である。図１３（ａ）、（ｂ）において、ＳＣ´２、Ｍ−ＳＣ´２、ＩＴ´２は、それぞれ圧電振動片１０、第１変形例、第２変形例のグラフであり、角度θ２はすべて５９°（間隔ｇが２００（μｍ））である。図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、角度ψを変化させたときのＭ−ＳＣ´２及びＩＴ´２の電気機械結合係数ｋ２分布の変化は、ＳＣ´２と同様であることが確認される。このように、図１３に示す電気機械結合係数ｋ２分布に係るグラフから判断しても、振動片本体としてＭ−ＳＣカットまたはＩＴカットのものが採用された場合において角度ψを変化させた場合の振動特性が、ＳＣカットのものと同様となることが確認される。
【００５２】
図１４は、ＳＣカットの振動片本体を有する圧電振動片１０において角度ψを変化させた場合のＣモードにおける電気機械結合係数ｋ２分布を示すグラフである。図１４（ａ）及び（ｂ）において、縦軸は正規化した電気機械結合係数ｋ２であり、横軸は角度ψ（単位°）である。なお、図１４（ｂ）は、同（ａ）と同様のグラフであるが、縦軸に示す電気機械結合係数ｋ２が０．７５〜１、かつ横軸に示す角度ψが２１０°〜３３０°のものを示している。図１５は、圧電振動片１０において角度ψを変化させた場合のＢモードにおける電気機械結合係数ｋ２分布を示すグラフである。図１５（ａ）及び（ｂ）において、縦軸は正規化した電気機械結合係数ｋ２であり、横軸は角度ψ（単位°）である。なお、図１５（ｂ）は、同（ａ）と同様のグラフであるが、縦軸に示す電気機械結合係数ｋ２が０〜０．１、かつ横軸に示す角度ψが２１０°〜３３０°のものを示している。
【００５３】
図１４及び図１５において、ＳＣ´５は、角度θ２が５１°（間隔ｇが１００（μｍ））である。また、上記したとおり、ＳＣ´２、ＳＣ´３の角度θ２は、それぞれ５９°（間隔ｇが２００（μｍ））、４３°（間隔ｇが０（μｍ））である。
【００５４】
図１４に示すように、Ｃモードにおける電気機械結合係数ｋ２分布は、ＳＣ´２、ＳＣ´３、及びＳＣ´５のいずれについても角度ψが２９１°のときに最大値となることが確認される。また、図１５に示すように、Ｂモードにおける電気機械結合係数ｋ２分布は、ＳＣ´２では角度ψが２８５°付近で最小値となり、ＳＣ´５では角度ψが２６０°付近で最小値となることが確認される。従って、圧電振動片１０については、角度θ２が約５０°〜６０°、間隔ｇが１００（μｍ）〜２００（μｍ）に設定される場合、角度ψが２６０°〜２８５°のときにＢモードはほぼ完全に抑圧でき、角度ψが２９１°のときにＢモードを抑圧しつつＣモードを効果的に励振させることができると考えられる。
【００５５】
図１６は、第１変形例に係る圧電振動片において角度ψを変化させた場合のＣモードにおける電気機械結合係数ｋ２分布を示すグラフである。図１６（ａ）及び（ｂ）において、縦軸は正規化した電気機械結合係数ｋ２であり、横軸は角度ψ（単位°）である。なお、図１６（ｂ）は、同（ａ）と同様のグラフであるが、縦軸に示す電気機械結合係数ｋ２が０．７５〜１、かつ横軸に示す角度ψが２１０°〜３３０°のものを示している。図１７は、第１変形例に係る圧電振動片において角度ψを変化させた場合のＢモードにおける電気機械結合係数ｋ２分布を示すグラフである。図１７（ａ）及び（ｂ）において、縦軸は正規化した電気機械結合係数ｋ２であり、横軸は角度ψ（単位°）である。なお、図１６（ｂ）は、同（ａ）と同様のグラフであるが、縦軸に示す電気機械結合係数ｋ２が０〜０．１５、かつ横軸に示す角度ψが２１０°〜３３０°のものを示している。
【００５６】
図１６及び図１７において、Ｍ−ＳＣ´２、Ｍ−ＳＣ´３、及びＭ−ＳＣ´５は、角度θ２がそれぞれ、５９°（間隔ｇが２００（μｍ））、４３°（間隔ｇが０（μｍ））、５１°（間隔ｇが１００（μｍ））である。
【００５７】
図１６に示すように、Ｃモードにおける電気機械結合係数ｋ２分布は、Ｍ−ＳＣ´２、Ｍ−ＳＣ´３、及びＭ−ＳＣ´５のいずれも角度ψが２８８°のときに最大値となることが確認される。また、図１７に示すように、Ｂモードにおける電気機械結合係数ｋ２分布は、Ｍ−ＳＣ´２では角度ψが２８０°付近で最小値となり、Ｍ−ＳＣ´５では角度ψが２５０°付近で最小値となることが確認される。従って、第１変形例に係る圧電振動片については、角度θ２が約５０°〜６０°、間隔ｇが１００（μｍ）〜２００（μｍ）に設定される場合、角度ψが２５０°〜２８０°のときにＢモードはほぼ完全に抑圧でき、角度ψが２８８°のときにＢモードを抑圧しつつＣモードを効果的に励振させることができると考えられる。
【００５８】
図１８は、第２変形例に係る圧電振動片において角度ψを変化させた場合のＣモードにおける電気機械結合係数ｋ２分布を示すグラフである。図１８（ａ）及び（ｂ）において、縦軸は正規化した電気機械結合係数ｋ２であり、横軸は角度ψ（単位°）である。なお、図１８（ｂ）は、同（ａ）と同様のグラフであるが、縦軸に示す電気機械結合係数ｋ２が０．７５〜１、かつ横軸に示す角度ψが２１０°〜３３０°のものを示している。図１９は、第２変形例に係る圧電振動片において角度ψを変化させた場合のＢモードにおける電気機械結合係数ｋ２分布を示すグラフである。図１９（ａ）及び（ｂ）において、縦軸は正規化した電気機械結合係数ｋ２であり、横軸は角度ψ（単位°）である。なお、図１９（ｂ）は、同（ａ）と同様のグラフであるが、縦軸に示す電気機械結合係数ｋ２が０〜０．１５、かつ横軸に示す角度ψが２１０°〜３３０°のものを示している。
【００５９】
図１８及び図１９において、ＩＴ´２、ＩＴ´３、及びＩＴ´５は、角度θ２がそれぞれ、５９°（間隔ｇが２００（μｍ））、４３°（間隔ｇが０（μｍ））、５１°（間隔ｇが１００（μｍ））である。
【００６０】
図１８に示すように、Ｃモードにおける電気機械結合係数ｋ２分布は、ＩＴ´３、ＩＴ´５、及びＩＴ´２のいずれも角度ψが２９７°のときに最大値となることが確認される。また、図１９に示すように、Ｂモードにおける電気機械結合係数ｋ２分布は、ＩＴ´２では角度ψが３００°付近で最小値となり、ＩＴ´５では角度ψが２８０°付近で最小値となることが確認される。従って、第２変形例に係る圧電振動片については、角度θ２が約５０°〜６０°、間隔ｇが１００（μｍ）〜２００（μｍ）に設定される場合、角度ψが２８０°〜３００°のときにＢモードはほぼ完全に抑圧でき、角度ψが２９７°のときにＢモードを抑圧しつつＣモードを効果的に励振させることができると考えられる。
【００６１】
以上、第１変形例及び第２変形例における角度ψを変化させた場合の電気機械結合係数ｋ２分布について図１６〜図１９を用いて説明したが、上述したように角度ψを変化させた場合において電気機械結合係数ｋ２の分布はＣ１の分布とほぼ一致することから、これらの電気機械結合係数ｋ２分布に関するグラフのデータは、同一条件の圧電振動片のＣ１に係るデータの不足を補完するものである。
【００６２】
＜第２実施形態＞
続いて、第２実施形態に係る圧電振動片について、図面を用いて説明する。以下の説明において、第１実施形態と同一または同等の構成については同一符号を付して説明を省略または簡略化する。図２１は、第２実施形態に係る圧電振動片の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＫ−Ｋ線に沿った断面図、（ｃ）は要部平面図である。
【００６３】
圧電振動片２０は、図２１（ｂ）、（ｃ）に示すように、一対の励振電極２４、２５を有している。励振電極２４は、振動部１２の表面１２ａに形成される。また、励振電極２５は、振動部１２の裏面１２ｂに形成される。励振電極２５は、Ｘ´´´軸方向に平行であって、かつ振動片本体１１のＹ´´軸方向から見た中心の厚さの中心を通る直線に対して、励振電極２４とは対称に配置される。
【００６４】
一対の励振電極２４、２５は、Ｘ´´軸方向を基準としてＹ´´軸を中心に反時計回りに周りに角度ψ回転したＸ´´´軸方向により定まるＺ´´´軸方向に配列される。また、図２１（ｂ）に示すように、励振電極２４、２５は、Ｙ´´軸方向に対して傾斜する方向に配置される。このような励振電極２４、２５により、振動部１２においてＹ´´軸方向に対して傾斜する方向に電界Ｅ２がかけられると、振動部１２は所定の周波数で振動する。なお、図２１（ｂ）に示す電界Ｅ２の向きは、励振電極２４を入力側、励振電極２５を出力側とした場合を示す。なお、後述する実施形態についても同様の方向に電界が生じる。
【００６５】
励振電極２４は、主部２６と突出部２７とを有する。主部２６と突出部２７とは、互いに電気的に接続される。このような主部２６と突出部２７とは、一体的に形成されるが、これに限定されない。主部２６は、振動部１２の表面１２ａにおける、−Ｚ´´´側の領域に形成される。主部２６は、Ｙ´´軸方向から見て略半円状となっている。主部２６は、＋Ｚ´´´側の端部にＸ´´軸方向に平行な直線部分２４ａを有する。主部２６には、直線部分２４ａの両端部を結ぶ円弧部分２４ｂを有する。
【００６６】
突出部２７は、直線部分２４ａから＋Ｚ´´´軸方向に突出して形成される。突出部２７は、Ｙ´´軸方向から見た振動部１２の中心１２ｃを含む領域、かつＺ´´´軸方向及びＸ´´´軸方向に平行な辺部を有する矩形状の領域に形成される。図２１（ｃ）に示すように、突出部２７のＸ´´´軸方向の幅（Ｘ´´´軸方向に平行な辺部の長さ）はＷ１、Ｚ´´´軸方向の長さ（Ｚ´´´軸方向に平行な辺部の長さ）はＬ２に設定される。突出部２７は、振動部１２の裏面１２ｂに形成される突出部２９とＹ´´軸方向に重なるように形成される。
【００６７】
ここで、角度ψが２８０°に設定された圧電振動片１０の振動特性について、図２０を用いて説明する。図２０（ａ）は、Ｃ１と共振周波数との関係を示す図である。図２０（ａ）において、縦軸はＣ１（単位ｆＦ）であり、横軸はＣモードの周波数を基準として規格化した規格化周波数である。図２０（ａ）に示すように、Ｃ１が０．０６（ｆＦ）程度のＣモードが生じる。このＣモードのＣＩは２０８（Ω）程度である。また、所望の周波数と異なる周波数の比較的大きなスプリアスが、Ｃモードの周波数付近の周波数で生じる。すなわち、基準周波数１．０１３付近において、Ｃ１が０．０３９（ｆＦ）程度のスプリアスが生じる。このスプリアスのＣＩは３１２（Ω）である。なお、図２０（ａ）では、圧電振動片１０としては、角度ψが２８０°に設定されたものを用いている。ただし、角度ψが２８０°でない場合でも、角度ψが２６０°〜３００°の範囲であれば同様の傾向を示す。なお、この場合の振動片本体１１は、曲率半径が２４０（ｍｍ）の片面がコンベクス形状であり、各寸法は、直径ｄが、８（ｍｍ）、振動部１２の厚さｔが、５４６（μｍ）に設定されたものであり、１０（ＭＨｚ）の３倍波を所望の周波数として設定したものである。また、距離Ｒは、２．４（ｍｍ）に設定されている。なお、後述する図２２（ｄ）、（ｅ）、図２３（ｃ）、（ｄ）、及び図２４（ｃ）、（ｄ）のグラフの振動片本体１１についても同様の構成が使用されている。
【００６８】
図２０（ｂ）は、Ｃモードの圧電振動片１０の表面におけるＺ´´´軸方向の変位領域及び変位の大きさを示す図である。なお、図において、変位の大きい部分を周囲に比べてハッチングの間隔を狭く表しており、図２０（ｃ）についても同様である。図２０（ｂ）に示すように、Ｃモードでは圧電振動片１０の中心部分の領域にＺ´´´軸方向の変位領域が生じることが確認される。
【００６９】
図２０（ｃ）は、圧電振動片１０に生じるスプリアスのＺ´´´軸方向の変位及び変位の大きさを示す図である。図２０（ｃ）に示すように、圧電振動片１０の表面には、スプリアスにより４つの領域にＺ´´´軸方向の変位が生じることが確認される。これら４つ領域は、圧電振動片１０の−Ｘ´´´側かつ−Ｚ´´´側の領域を変位領域Ａとし、圧電振動片１０の中心部分を中心に時計回り方向に、変位領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順とする。Ａ部とＣ部は同相、Ｂ部とＤ部は同相、Ａ部（Ｃ部）に対してＢ、Ｄ部は互いに逆相（逆の変位方向）である。
【００７０】
図２１（ａ）に示すように、励振電極２４は、変位領域Ｂ及びＤを外した領域に形成される。これにより、Ｂ、Ｄ部で生じる電荷を拾うことを抑制する。また、Ｃモードが強く生じる振動部１２の中心１２ｃを含む領域には突出部２７が形成されることにより、ＣモードのＣ１を確保することができ、より大きなＣモードを得ることができる。さらに、突出部２７により、変位領域Ｃの振動により生じるＢ、Ｄ部と異符号の電荷を拾いやすくすることができ、電荷を相殺して、不要なスプリアスの影響を抑制することができる。
【００７１】
図２２（ｄ）、（ｅ）は、圧電振動片２０の振動特性を示すグラフである。図２２（ｄ）は角度ψを変化させた場合のＣ１を示すグラフである。図２２（ｄ）において、グラフの左側の縦軸はＣモードのＣ１（単位ｆＦ）、グラフの右側の縦軸はＢモード及びスプリアスのＣ１（単位ｆＦ）であり、横軸は角度ψ（単位°）である。なお、後述する図２３（ｃ）及び図２４（ｃ）に示すグラフについても同様である。
【００７２】
図２２（ｅ）は角度ψを変化させた場合のＣＩを示すグラフである。図２２（ｅ）において、グラフの左側の縦軸はＣモードのＣＩ（単位Ω）、グラフの右側の縦軸はＢモード及びスプリアスのＣＩ（単位Ω）であり、横軸は角度ψ（単位°）である。なお、後述する図２３（ｄ）及び図２４（ｄ）についても同様である。励振電極２４、２５は、幅Ｗ１は、０．７（ｍｍ）、長さＬ２は、１．２（ｍｍ）、間隔ｇは、１．２（ｍｍ）、距離Ｒは、２．４（ｍｍ）に設定されたものである。なお、本実施形態においては、一対の励振電極２４、２５のＺ´´´軸方向の間隔ｇは、主部２６と励振電極２５の主部とのＺ´´´軸方向の距離をいう。以下の実施形態についても同様である。
【００７３】
図２２（ｄ）、（ｅ）に示すように、圧電振動片２０によれば、角度ψが２６０°〜３００°で、ＣモードのＣ１はＢモードのＣ１に比べて十分に高くなることが確認される。さらに、角度ψが２８０°の場合、ＣモードのＣ１は０．０６（ｆＦ）以上となり、かつＣモードのＣＩが２００（Ω）以下となること、及びＢモード及びスプリアスのＣＩは、ＣモードのＣＩのほぼ１０倍程度となることが確認される。
【００７４】
このような圧電振動片２０によれば、角度ψが２６０°〜３００°に設定された場合にＣモードの励振を十分に確保しつつ効果的にＢモードを抑制することができる効果に加えて、圧電振動片２０のみで不要振動を効果的に抑制することができる。また、このような圧電振動片２０を圧電デバイスに用いる場合、圧電デバイスにおいて、Ｂモード及び不要振動を抑制するためのフィルタ等が不要となる。よって、圧電デバイスの回路を簡素化させることにより信頼性を向上させるとともに製造コストを低減することが可能となる。  
【００７５】
＜第３実施形態＞
続いて、第３実施形態に係る圧電振動片について、図面を用いて説明する。以下の説明において、上記実施形態と同一または同等の構成については同一符号を付して説明を省略または簡略化する。図２３は、第３実施形態に係る圧電振動片の一例を示し、（ａ）平面図、（ｂ）は（ａ）の要部平面図である。
【００７６】
圧電振動片３０は、図２３（ｂ）に示すように、一対の励振電極３４、３５を有している。励振電極３４は、振動部１２の表面１２ａに形成される。また、励振電極３５は、振動部１２の裏面１２ｂに形成される。励振電極３５は、Ｘ´´´軸方向に平行であって、かつ振動片本体１１のＹ´´軸方向から見た中心の厚さの中心を通る直線に対して、励振電極３４とは対称に配置される。したがって、励振電極３５に関して、励振電極３４と同様の構成については説明を省略する。
【００７７】
励振電極３４は、振動部１２の表面１２ａに形成される。励振電極３４は、主部３６と突出部３７とを有する。主部３６は、振動部１２の表面１２ａにおける、−Ｚ´´´側の領域に形成される。主部３６は、励振電極１４と同様の略半円形状の領域から、＋Ｘ´´´側の端部を含む領域及び−Ｘ´´´側の端部を含む領域を、それぞれＺ´´´軸方向に沿って切り欠いた形状の領域かつ突出部３７を除く領域に形成される。主部３６は、＋Ｚ´´´側の端部において、Ｘ´´´軸方向に平行な直線部分３４ａを有し、−Ｚ´´´側の端部において円弧部３４ｂを有する。また、励振電極３４は、Ｚ´´´軸方向に平行かつ同一の長さの２本の切欠き部分３４ｃ、３４ｄを有する。主部３６のＸ´´´軸方向の幅（切欠き部分３４ｃと３４ｄとの間の距離）はＷ２に設定される。なお、切欠き部分３４ｃ、３４ｄの一方又は両方は、Ｘ´´´軸方向に対して傾斜した方向に沿って形成されてもよく、２本の切欠き部分３４ｃ、３４ｄは、異なる長さに設定されてもよい。
【００７８】
突出部３７は、主部３６から＋Ｚ´´´方向に突出して形成される。突出部３７は、Ｙ´´軸方向から見た場合の振動部１２の中心１２ｃを中心とし、かつＺ´´´軸方向及びＸ´´´軸方向に平行な辺部を有する矩形状の領域に形成される。突出部３７のＸ´´´軸方向の幅（Ｘ´´´軸方向に平行な辺部の長さ）はＷ１、Ｚ´´´軸方向の長さ（Ｚ´´´軸方向に平行な辺部の長さ）はＬ２に設定される。突出部３７は、振動部１２の裏面１２ｂに形成される突出部３９と、Ｙ´´軸方向に重なるように形成される。
【００７９】
主部３６は、＋Ｘ´´´側の端部を含む領域及び−Ｘ´´´側の端部を含む領域を切り欠いた形状に形成されるので、Ｂ、Ｄ部の電荷を拾うことが抑制される。また、Ｃモードが強く生じる振動部１２の中心１２ｃを含む領域には突出部３７が形成されることにより、ＣモードのＣ１値が確保することができ、より大きなＣモードを得ることができるだけでなく、Ｂ、Ｄ部と異符号の電荷を拾うので、スプリアスの電荷が相殺され、不要なスプリアスの影響を一層抑制することができる。
【００８０】
図２３（ｃ）、（ｄ）は、圧電振動片３０の振動特性を示すグラフである。図２３（ｃ）は角度ψを変化させた場合のＣ１を示すグラフである。また、図２３（ｄ）は角度ψを変化させた場合のＣＩを示すグラフである。図２３（ｃ）、（ｄ）に示すように、角度ψが２６０°〜３００°で、ＣモードのＣ１はＢモードのＣ１に比べて十分に高くなることが確認される。さらに、角度ψが２８０°の場合、ＣモードのＣ１は、０．０６０（ｆＦ）以上となり、かつＣモードのＣＩが２００（Ω）以下となることが確認される。また、Ｂモード及び不要振動のＣＩは、ＣモードのＣＩの１０倍以上となることが確認される。なお、励振電極３４、３５は、幅Ｗ１は、０．２５（ｍｍ）、幅Ｗ２は、２．０（ｍｍ）、長さＬ２は、１．５（ｍｍ）、間隔ｇは、０．１（ｍｍ）に設定されたものである。
【００８１】
このような圧電振動片３０によれば、角度ψが２６０°〜３００°に設定された場合、Ｃモードの励振を十分に確保しつつ効果的にＢモードを抑制することができる効果に加えて、圧電振動片３０のみで不要振動を一層効果的に抑制することができる。このような圧電振動片３０を圧電デバイスに用いる場合、圧電デバイスにおいて、Ｂモード及び不要振動を抑制のためのフィルタ等が不要となる。よって、圧電デバイスの回路を簡素化させることにより信頼性を向上させるとともに製造コストを低減することが可能となる。
【００８２】
＜第４実施形態＞
続いて、第４実施形態に係る圧電振動片について、図面を用いて説明する。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成については同一符号を付して説明を省略または簡略化する。図２４（ａ）、（ｂ）は、第４実施形態に係る圧電振動片の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の要部平面図である。
【００８３】
圧電振動片４０は、一対の励振電極の寸法を除き、上記した圧電振動片３０と同一の構成である。圧電振動片４０における励振電極４４、４５は、幅Ｗ１は、０．２（ｍｍ）、幅Ｗ２は、２．２（ｍｍ）、長さＬ２は、１．８（ｍｍ）、間隔ｇは、０．１（ｍｍ）に設定されたものである。なお、励振電極４４、４５は、励振電極３４、３５に比べて、幅Ｗ１は若干短く、幅Ｗ２は若干長く、かつ長さＬ２は若干長く設定されている。
【００８４】
図２４（ｃ）、（ｄ）は、圧電振動片４０の振動特性を示すグラフである。図２４（ｃ）は角度ψを変化させた場合のＣ１を示すグラフである。また、図２４（ｄ）は角度ψを変化させた場合のＣ１を示すグラフである。図２４（ｃ）、（ｄ）に示すように、角度ψが２６０°〜３００°で、ＣモードのＣ１はＢモードのＣ１に比べて十分に高くなることが確認される。さらに、角度ψが２８０°の場合、ＣモードのＣ１は、０．０６０（ｆＦ）以上となり、かつＣモードのＣＩがほぼ２００（Ω）以下となることが確認される。また、Ｂモード及び不要振動のＣＩは、ＣモードのＣＩの１０倍を超えることが確認される。
【００８５】
このような圧電振動片４０によれば、角度ψが２６０°〜３００°に設定された場合、Ｃモードの励振を十分に確保しつつ効果的にＢモードを抑制することができる効果に加えて、圧電振動片４０のみで不要振動をより一層効果的に抑制することができる。このような圧電振動片４０を圧電デバイスに用いる場合、圧電デバイスにおいて、Ｂモード及び不要振動を抑制のためのフィルタ等が不要となる。よって、圧電デバイスの回路を簡素化させることにより信頼性を向上させるとともに製造コストを低減することが可能となる。
【００８６】
＜第５実施形態＞
第５実施形態に係る圧電デバイスの一例について図面を参照して説明する。図２５に示すように、圧電デバイス１００は、圧電振動片５０と、ベース１１０と、カバー１２０と、リード１３１、１３２と、サポータ１４１、１４２と、を有している。なお、この圧電デバイス１００は、圧電振動子である。ベース１１０及びカバー１２０は、例えば銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、４２アロイ、コバールなどの金属製の板状の部材が用いられる。なお、ベース１１０及びカバー１２０は、金属製に代えて、例えば、安価かつ形成容易なセラミックス（アルミ化合物など）や、シリコン、ガラス、樹脂などが用いられてもよい。
【００８７】
圧電振動片５０は、図２５に示すように、振動片本体５１と一対の励振電極１４、１５と、引出電極５７、５８とを有する。また、振動片本体５１の＋Ｘ´´側及び−Ｘ´´側のそれぞれの端部には、Ｘ´´Ｙ´´平面に沿って切り欠いた切欠き部５１ａ、５１ｂを有する。ただし、このような切欠き部５１ａ、５１ｂを設けるか否かは任意である。
【００８８】
振動片本体５１の振動部１２の表面１２ａ及び裏面１２ｂ（±Ｙ´´側の面）には、励振電極１４、１５が形成されている。角度ψは、２８０°に設定される。なお、角度ψは、２８０°に限定されず、２６０°〜３００°の範囲内のいずれの角度であってもよい。振動片本体５１の周辺部１３の表面（＋Ｙ´´側の面）１３ａには、励振電極１４から−Ｚ´´方向に引き出され、振動片本体５１の−Ｚ´´側の側面まで形成された引出電極５７が設けられている。振動片本体５１の周辺部１３の裏面（−Ｙ´´側の面）１３ｂには、励振電極１５から＋Ｚ´´方向に引き出され、振動片本体５１の＋Ｚ´´側の側面まで形成された引出電極５８が設けられている。引出電極５７、５８は、励振電極１４、１５と一体的に、かつ同様の金属膜で構成されるが、これに限定されない。
【００８９】
圧電振動片５０は、ベース１１０とカバー１２０とにより形成される収容空間１６０において、サポータ１４１、１４２により支持される。圧電振動片５０の＋Ｚ´´側及び−Ｚ´´側の端部は、サポータ１４１、１４２の保持部１４３、１４４により支持される。なお、圧電振動片５０は、励振電極１４、１５を形成した平面がＸ´´Ｚ´´平面と平行となるように、ベース１１０に対して立てた状態で配置される。ただし、図示の配置に限定されず、圧電振動片５０をＸ´´Ｚ´´面に対して傾けることや、Ｙ´´Ｚ´´平面と平行となるように配置されてもよい。なお、圧電振動片５０は、＋Ｚ´´側及び−Ｚ´´側の端部を保持されることに限定されず、他の部分であってもよい。圧電振動片５０の引出電極５７、５８は、不図示の導電性接着剤を介して保持部１４３、１４４に接合される。これにより、励振電極１４、１５とサポータ１４１、１４２とのそれぞれ電気的な接続が確保される。
【００９０】
ベース１１０は、Ｘ´´方向から見て長円状に形成され、平面部（＋Ｘ´´側の面）１１１と、平面部１１１の周囲から−Ｘ´´方向に延びる筒状の胴部１１２と、胴部１１２の端部から外側に向けて突出する鍔部１１３と、を有している。鍔部１１３の＋Ｘ´´側の面には、後述するカバー１２０の接合面１２３ａに接合される接合面１１３ａが形成される。なお、ベース１１０は、例えば、Ｘ´´方向から見たときの形状が、円形あるいは四角以外の多角形などの形状であってもよい。
【００９１】
ベース１１０の平面部１１１には、ベース１１０を厚さ方向（Ｘ´´方向）に貫通する２つの貫通孔１１４、１１５が設けられている。貫通孔１１４、１１５は、それぞれリード１３１、１３２が挿通可能に形成されている。貫通孔１１４、１１５には、リード１３１、１３２が挿通された後、封止材１７０が充填される。これにより、貫通孔１１４、１１５はハーメチック封止される。このハーメチック封止により、リード１３１、１３２は、ベース１１０に固定される。封止材１７０としては、例えばガラス材や樹脂材などの非導電性の材料が用いられる。従って、ベース１１０に金属などの導電性材料が用いられた場合であっても、ベース１１０とリード１３１、１３２との電気的な接続が防止される。なお、貫通孔１１４、１１５をガラス材等でハーメチック封止するとともに、ベース１１０の内側を樹脂等で充填してもよい。
【００９２】
カバー１２０は、平面部（＋Ｘ´´側の面）１２１と、平面部１２１の周囲から−Ｘ´´方向に延びる筒状の胴部１２２と、胴部１２２の端部から外側に向けて突出する鍔部１２３と、を有している。胴部１２２は、ベース１１０の胴部１１２が嵌入可能に形成される。鍔部１２３の−Ｘ´´側の面は、ベース１１０の接合面１１３ａに接合される接合面１２３ａが形成される。なお、カバー１２０は、上記した構成に限定されず、ベース１１０と接合して収容空間１６０を形成する任意の形状が適用されてもよい。
【００９３】
ベース１１０の接合面１１３ａとカバー１２０の接合面１２３ａとは、シーム溶接やスポット溶接などの抵抗溶接により接合される。ベース１１０とカバー１２０とが接合されて形成される収容空間１６０は、圧電振動片５０が収容され、真空雰囲気あるいは窒素ガスなど、圧電振動片５０に対して不活性な雰囲気に設定される。なお、ベース１１０とカバー１２０とは、溶接による接合に代えて、各種接合材が用いられて接合されてもよい。
【００９４】
貫通孔１１４、１１５に配置されたリード１３１、１３２は、例えば、銅、鉄とニッケルの合金、コバール、ステンレス鋼などの導電性の金属材料が使用される。リード１３１、１３２のうち、ベース１１０の平面部１１１から＋Ｘ´´方向に延びた部分（インナーリード）の先端部１３１ａ、１３２ａには、それぞれサポータ１４１、１４２が取り付けられている。また、リード１３１、１３２のベース１１０から−Ｘ´´方向に延びた部分（アウターリード）は、基板等に電気的に接続するための外部端子として用いられる。サポータ１４１は、＋Ｘ´´方向に延びる接続部１４１ａと、屈曲部１４１ｂと、＋Ｘ´´方向に延びる直線部１４１ｃと、直線部１４１ｃの一部に形成された保持部１４３と、を有する。サポータ１４２は、同様の接続部１４２ａ、屈曲部１４２ｂ、直線部１４２ｃ、保持部１４４を有する。
【００９５】
圧電振動片５０は、導電性接着剤を介して保持部１４３、１４４にそれぞれ固定されるとともに電気的に接続される。導電性接着剤としては、エポキシ系、シリコン系、ポリイミド系、あるいはウレタン系などの接着剤が用いられる。
【００９６】
続いて、圧電デバイス１００の製造方法の一例について説明する。
先ず、サポータ１４１、１４２を接合したリード１３１、１３２を備えるベース１１０と、カバー１２０と、圧電振動片５０とがそれぞれ用意される。なお、圧電振動片５０については、上記した圧電振動片１０とほぼ同様であるが、表面の所定の領域に引出電極５７、５８を備えるものが用意される。続いて、圧電振動片５０は、サポータ１４１、１４２間に差し込まれ、保持部１４３、１４４のスリット等に＋Ｚ´´側及び−Ｚ´´側の端部が嵌め込まれる。続いて、保持部１４３、１４４に導電性接着剤が塗布されることにより、圧電振動片５０は保持部１４３、１４４に固定され、引出電極５７、５８とサポータ１４１、１４２とが電気的に接続される。
【００９７】
次に、真空雰囲気下において、ベース１１０の胴部１１２がカバー１２０の胴部１２２に嵌め込まれる。続いて、ベース１１０の接合面１１３ａと、カバー１２０の接合面１２３ａとが抵抗溶接される。これにより、ベース１１０とカバー１２０とが接合されて、収容空間１６０が形成されるとともに、収容空間１６０は真空状態で気密封止される。以上の工程により、圧電デバイス１００が完成する。
【００９８】
以上、本発明の圧電振動片及びこのような圧電振動片を有する圧電デバイスについて説明したが、本発明は、上記した説明に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、上記した実施形態の構成を組み合わせたものでもよい。また、一対の励振電極１４等と励振電極１５等とは、振動片本体１１等のＹ´´軸方向から見た中心１２ｃかつ厚さの中心を通るＸ´´´軸方向に平行な直線に対して対称に形成されるが、このように対称に形成されることに限定されない。また、振動片本体１１等は、ＳＣカット、Ｍ−ＳＣカット、及びＩＴカットとは異なるカットのものが適用されてもよい。また、圧電デバイス１００は、圧電振動片のみを収容した圧電振動子に限定されず、発振回路を含むＩＣチップを同梱した圧電発振器や、本発明の圧電振動片を縦列に接続した圧電フィルタなどであってもよい。
【符号の説明】
【００９９】
ｇ…間隔
ｔ…厚さ
１０、１０ａ、２０、３０、４０、５０…圧電振動片
１１、５１…振動片本体
１２…振動部       
１２ａ…表面
１２ｂ…裏面
１４、１４Ａ、１５、１５Ａ、２４、２５、３４、３５、４４、４５…励振電極
１４ａ、１５ａ、２４ａ、２５ａ、３４ａ…直線部分
２７、２９、３７、３９…突出部
１００…圧電デバイス
【図１】
2016021733.tif 000003
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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