JP2004120556A - 音叉型振動片及び音叉型振動子 - Google Patents
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Abstract
【課題】脚部に溝部を備えその内部に溝内電極が形成された音叉型水晶振動片及び音叉型振動子に対し、振動片の表面に形成される電極同士の短絡等の電気的な不良を回避する。
【解決手段】脚部１１，１２に形成される溝部１１ｃ，１２ｃや溝内電極１３ａ，１４ａの位置を脚部１１，１２の幅方向の中央位置よりも外側にオフセットさせる。これにより、ＣＩ値を劣化させることことなしに、溝内電極１３ａ，１４ａが引き回し電極１６や側面電極１４ｂに接触してしまうことを回避できる。
【選択図】 図１
【解決手段】脚部１１，１２に形成される溝部１１ｃ，１２ｃや溝内電極１３ａ，１４ａの位置を脚部１１，１２の幅方向の中央位置よりも外側にオフセットさせる。これにより、ＣＩ値を劣化させることことなしに、溝内電極１３ａ，１４ａが引き回し電極１６や側面電極１４ｂに接触してしまうことを回避できる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音叉型振動片及びその音叉型振動片を備えた音叉型振動子に係る。特に、本発明は、振動片表面に形成される電極同士のショート（短絡）等の不良を回避するための改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、圧電振動デバイスの一種類として、小型化を図ることが容易な音叉型水晶振動子が知られている。この種の振動子は、例えば下記の特許文献１に開示されているように、エッチング加工により音叉型に成形された水晶ウェハに対してフォトリソグラフィー技術を利用して表面に所定の電極が形成されて成る音叉型水晶振動片を備えている。
【０００３】
また、下記の特許文献２には、音叉型水晶振動片の各脚部それぞれの表裏面（主面）中央部に溝部を成形した構成が開示されている。このように脚部の表裏面に溝部を成形した場合、振動片を小型化しても脚部の振動損失が抑制され、ＣＩ値（クリスタルインピーダンス）を低く抑えることができて有効である。この種の音叉型水晶振動子は、特に、時計等の精密機器に搭載するのに適している。
【０００４】
この種の音叉型振動片の表面に形成されている電極の形状について以下に具体的に説明する。
【０００５】
図９は一般的な音叉型水晶振動子に備えられる音叉型水晶振動片ａを示している。この音叉型水晶振動片ａは、２本の脚部ｂ，ｃを備えており、各脚部ｂ，ｃに第１励振電極ｄ１，ｄ２及び第２励振電極ｅ１，ｅ２が形成されている。図９では、これら励振電極ｄ１，ｄ２，ｅ１，ｅ２の形成部分に斜線を付している。
【０００６】
また、本音叉型水晶振動片ａは、各脚部ｂ，ｃそれぞれの表裏面となる主面ｂ１，ｃ１に矩形状の溝部ｂ２，ｃ２が成形されている。
【０００７】
そして、上記第１の励振電極としては、一方の脚部ｂの表裏面（主面）ｂ１に成形されている溝部ｂ２の内部に形成された溝内電極ｄ１と、他方の脚部ｃの側面ｃ３に形成された側面電極ｄ２とにより構成されており、これらが引き回し電極ｆによって接続されている。
【０００８】
同様に、第２の励振電極としては、他方の脚部ｃの表裏面（主面）ｃ１に成形されている溝部ｃ２の内部に形成された溝内電極ｅ１と、一方の脚部ｂの側面ｂ３に形成された側面電極ｅ２とにより構成されており、これらが引き回し電極ｇによって接続されている。
【０００９】
また、各溝部ｂ２，ｃ２の内部に形成される溝内電極ｄ１，ｅ１は、溝部ｂ２，ｃ２及び溝内電極ｄ１，ｅ１に多少の加工誤差が生じたとしても、溝部ｂ２，ｃ２の内部全体に亘って溝内電極ｄ１，ｅ１が形成されるように、図９に示す平面視において、溝部ｂ２，ｃ２の面積よりも溝内電極ｄ１，ｅ１の面積の方が僅かに大きく設定されている。このため、実際には、溝内電極ｄ１，ｅ１は、各溝部ｂ２，ｃ２の底面から縦壁（図９の紙面に直交する方向の面）及び主面ｂ１，ｃ１に亘って形成されることになる。例えば、脚部ｂ，ｃそれぞれの幅寸法（図中左右方向の寸法）が２００μｍである場合、この主面ｂ１，ｃ１への溝内電極ｄ１，ｅ１の回り込み寸法（図中の寸法Ａ）は１０μｍ程度である。
【００１０】
更に、側面ｂ３，ｃ３に形成される側面電極ｅ２，ｄ２は、引き回し電極ｆ，ｇとの接続を良好に確保するために、側面ｂ３，ｃ３から主面ｂ１，ｃ１に亘って僅かに回り込むように形成されている。例えば、脚部ｂ，ｃそれぞれの幅寸法が２００μｍである場合、この主面ｂ１，ｃ１への側面電極ｅ２，ｄ２の回り込み寸法（図中の寸法Ｂ）も１０μｍ程度である。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１０−２９４６３１号公報
【特許文献２】
特開２００２−７６８０６号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した音叉型水晶振動片ａにおいてＣＩ値を効果的に低く抑えるためには、溝部ｂ２，ｃ２の開口面積及びその深さをできるだけ大きく確保しておくことが好ましい。
【００１３】
しかしながら、この溝部ｂ２，ｃ２の開口面積を大きく確保し、その内部に溝内電極ｄ１，ｅ１を形成する場合、必然的に溝内電極ｄ１が引き回し電極ｇや側面電極ｅ２に接近することになり、これらのショートが懸念される。特に、近年開発が進んでいる超小型の水晶振動子（例えば脚部の幅寸法が１２０μｍ程度のもの）にあっては、図９に示す電極形状において、左側の脚部ｂに形成されている溝内電極ｄ１と、脚部ｂの内側（右側の脚部ｃに近接する側）に位置する引き回し電極ｇや側面電極ｅ２との間（図９におけるＣ部分）でのショートが懸念される。このため、引き回し電極ｇやそれに繋がる側面電極ｅ２にあっては、側面ｂ３から主面ｂ１に亘る回り込み寸法Ｂを小さく設計せざるを得ない。
【００１４】
しかし、引き回し電極ｇ及び側面電極ｅ２の回り込み寸法Ｂを小さく設定した場合、これら引き回し電極ｇと側面電極ｅ２との接続状態の信頼性が劣ることになってしまい、場合によっては断線が発生してしまうこともある。つまり、これら電極ｇ，ｅ２は脚部ｂの内側のエッジ近傍で接続しているためこの接続部分にあっては電極膜の膜厚が十分に得られていない可能性があり、そのため上記回り込み寸法Ｂが小さくなったのでは良好な接続状態を得ることができなくなってしまう。
【００１５】
一方、上述した如く溝部ｂ２の開口面積を大きく確保しようとした場合、この溝部ｂ２の開口縁部が引き回し電極ｇや側面電極ｅ２に接近することになるが、上記フォトリソグラフィー技術を利用して溝部ｂ２に溝内電極ｄ１を形成する際、溝部ｂ２のエッジ付近（溝部ｂ２と主面ｂ１との間の境界部付近）でレジスト液の表面張力の影響によるレジスト液盛り上がり現象が発生し、溝内電極ｄ１の外縁形状を高精度で加工することが困難になる場合がある。つまり、溝部ｂ２の存在の影響によって溝内電極ｄ１の加工精度が低下してしまう。そして、溝内電極ｄ１の外縁形状が適切に得られない状況では、この溝内電極ｄ１の主面ｂ１への回り込み寸法も適切に得られなくなり、上記Ｃ部分付近において溝内電極ｄ１が引き回し電極ｇや側面電極ｅ２に接触してショートが発生してしまう可能性がある。
【００１６】
このように、脚部ｂ，ｃに溝部ｂ２，ｃ２を備え、且つその内部に溝内電極ｄ１，ｅ１が形成された音叉型水晶振動片ａにあっては、溝部ｂ２や溝内電極ｄ１の存在に起因する電極同士のショートや断線等の電気的な不良が生じてしまう可能性があった。このため、この種の音叉型振動片ａにあっては、構造の更なる改良が求められていた。
【００１７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、脚部に溝部を備えその内部に励振電極（溝内電極）が形成された音叉型水晶振動片及び音叉型振動子に対し、振動片の表面に形成される電極同士の短絡等の電気的な不良を回避することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
−発明の概要−
上記の目的を達成するために、本発明は、脚部に形成される溝部や溝内電極の位置を脚部の幅方向の中央に位置させるのではなく、外側にオフセットさせることにより、溝内電極が引き回し電極や側面電極に接触してしまうことを回避できるようにしている。言い換えると、溝部の幅方向中心位置や溝内電極の幅方向中心位置を、脚部の幅方向中心位置よりも振動中心位置から遠ざかる側に位置させることで上記接触が回避できるようにしている。尚、このように溝部や溝内電極の位置を脚部の幅方向の外側にオフセットさせたとしても上記ＣＩ値を劣化させることはない（このことは後述するシミュレーション結果により確認されている）。
【００１９】
−解決手段−
具体的には、複数の脚部を備え、各脚部の主面に溝部が形成されていると共に、この溝部の内部に溝内電極が、脚部の側面に側面電極がそれぞれ形成されて成る音叉型振動片を前提とする。この音叉型振動片に対し、振動中心点を通り且つ脚部の延長方向に沿って延びる中心線から溝部の幅方向中心位置までの距離を、上記中心線から脚部の幅方向中心位置までの距離よりも長く設定している。
【００２０】
例えばフォトリソグラフィー技術を利用して溝部に溝内電極を形成する際に、溝部のエッジの影響によって溝内電極の外縁形状を高精度で加工することが困難な状況が発生したとしても、上記の特定事項によれば、この溝部の位置が側面電極から遠ざかる位置に形成されているため、この溝部のエッジの存在による影響が側面電極の周辺にまで及ぶことが抑制される。つまり、上記溝部のエッジの影響によって溝内電極の主面への回り込み寸法が適切に得られない状況となっても溝内電極が側面電極や引き回し電極に接触してしまうことが抑制されてショートの発生が回避できる。
【００２１】
また、上記目的を達成するための他の解決手段としては以下のものが掲げられる。つまり、前提を上述した解決手段に係る前提と同じ音叉型振動片とする。そして、この音叉型振動片に対し、振動中心点を通り且つ脚部の延長方向に沿って延びる中心線から溝内電極の幅方向中心位置までの距離を、上記中心線から脚部の幅方向中心位置までの距離よりも長く設定している。
【００２２】
この特定事項によれば、溝部の形成位置に拘わりなく、溝内電極の位置が側面電極から遠ざかる位置に形成されることになるため、この溝内電極が側面電極や引き回し電極に接触してしまうことが抑制されてショートの発生が回避できる。このため、引き回し電極やそれに繋がる側面電極の脚部側面から主面への回り込み寸法を小さく設計しておく必要はなく、引き回し電極と側面電極との接続状態の信頼性を良好に確保することができてこの両者間での断線の発生を防止することができる。
【００２３】
更に、上記各解決手段を併用することも可能である。つまり、上記音叉型振動片に対し、振動中心点を通り且つ脚部の延長方向に沿って延びる中心線から溝部の幅方向中心位置までの距離及び上記中心線から溝内電極の幅方向中心位置までの距離を、上記中心線から脚部の幅方向中心位置までの距離よりも共に長く設定するものである。この特定事項によれば、上述した各解決手段による作用を共に得ることができ、溝内電極が側面電極や引き回し電極に接触してしまうことが確実に抑制されてショートの発生が回避でき、且つ引き回し電極と側面電極との接続状態の信頼性を良好に得ることができてこの両者間での断線の発生を防止することができる。
【００２４】
また、後述するシミュレーション結果に示すように、溝部や溝内電極の位置を上記の如き設定した場合であっても、ＣＩ値を劣化させてしまうことは殆どない。つまり、音叉型振動片の振動特性に悪影響を与えることなしに上記ショート及び断線を回避することが可能である。
【００２５】
また、各脚部に形成される溝部及び溝内電極の具体的な形状としては以下のものが掲げられる。つまり、各主面に形成されている溝部の形状が、振動中心点を通り且つ脚部の延長方向に沿って延びる中心線に対して互いに対称形状に形成されている。同様に、各溝部の内部に形成されている溝内電極の形状も、上記中心線に対して互いに対称形状に形成されている。
【００２６】
これらの特定事項によれば、各脚部の振動特性を均等に維持することができるため、音叉型水晶振動片の振動モードに悪影響を与えることなしに上述したショート及び断線を回避することが可能になる。
【００２７】
また、上述した各解決手段のうち何れか一つに記載の音叉型振動片を備え、この音叉型水晶振動片がパッケージ内に取り付けられて構成された音叉型水晶振動子も本発明の技術的思想の範疇である。つまり、本解決手段によれば、電極同士のショートや断線が生じていないことで信頼性が高く、且つ溝部を形成したことの効果である良好なＣＩ値が得られている音叉型水晶振動子を提供できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本形態は、２本の脚部を備えた音叉型水晶振動子に本発明を適用した場合について説明する。
【００２９】
−音叉型水晶振動子の構成説明−
図１は本形態に係る音叉型水晶振動子に備えられる音叉型水晶振動片１を示す図である。また、図２は図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【００３０】
この音叉型水晶振動片１は、２本の脚部１１，１２を備えており、各脚部１１，１２に第１励振電極１３ａ，１３ｂ及び第２励振電極１４ａ，１４ｂが形成されている。図１では、これら励振電極１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂの形成部分に斜線を付している。
【００３１】
また、本音叉型水晶振動片１は、各脚部１１，１２それぞれの表裏面となる主面１１ａ，１２ａに矩形状の溝部１１ｃ，１２ｃが成形されている。これら各溝部１１ｃ，１２ｃの形状（幅寸法、長さ寸法、深さ寸法）は互いに同一形状となっている。
【００３２】
このように各脚部１１，１２の表裏面に溝部１１ｃ，１２ｃを成形した場合、音叉型水晶振動片１を小型化しても脚部１１，１２の振動損失が抑制され、ＣＩ値（クリスタルインピーダンス）を低く抑えることができて有効である。
【００３３】
そして、上記第１の励振電極としては、一方の脚部１１の表裏面（主面）１１ａに成形されている溝部１１ｃの内部に形成された溝内電極１３ａと、他方の脚部１２の側面１２ｂに形成された側面電極１３ｂとにより構成されており、これらが引き回し電極１５によって接続されている。
【００３４】
同様に、第２の励振電極としては、他方の脚部１２の表裏面（主面）１２ａに成形されている溝部１２ｃの内部に形成された溝内電極１４ａと、一方の脚部１１の側面１１ｂに形成された側面電極１４ｂとにより構成されており、これらが引き回し電極１６によって接続されている。
【００３５】
これら励振電極１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂは、クロム（Ｃｒ）及び金（Ａｕ）の金属蒸着によって形成された薄膜であって、その膜厚は例えば２０００Åに設定されている。
【００３６】
また、各溝部１１ｃ，１２ｃの内部に形成される溝内電極１３ａ，１４ａは、溝部１１ｃ，１２ｃ及び溝内電極１３ａ，１４ａに多少の加工誤差が生じたとしても、溝部１１ｃ，１２ｃの内部全体に亘って溝内電極１３ａ，１４ａが形成されるように、図１に示す平面視において、溝部１１ｃ，１２ｃの面積よりも溝内電極１３ａ，１４ａの面積の方が僅かに大きく設定されている。このため、実際には、図２にも示すように、溝内電極１３ａ，１４ａは、各溝部１１ｃ，１２ｃの底面から縦壁及び主面１１ａ，１２ａに亘って形成されることになる。例えば、脚部１１，１２それぞれの幅寸法が１２０μｍである場合、この主面１１ａ，１２ａへの溝内電極１３ａ，１４ａの回り込み寸法（図２中の寸法Ａ）は５μｍ程度である。
【００３７】
更に、側面１１ｂ，１２ｂに形成される側面電極１４ｂ，１３ｂは、引き回し電極１５，１６との接続を良好に確保するために、側面１１ｂ，１２ｂから主面１１ａ，１２ａに亘って僅かに回り込むように形成されている。例えば、脚部１１，１２の幅寸法が１２０μｍである場合、この主面１１ａ，１２ａへの側面電極１４ｂ，１３ｂの回り込み寸法（図２中の寸法Ｂ）も５μｍ程度である。
【００３８】
このような構成の音叉型水晶振動片ａが図示しないパッケージ内に取り付けられることにより音叉型水晶振動子が構成される。
【００３９】
−溝部及び溝内電極の形成位置の説明−
以下、本形態の特徴部分である上記溝部１１ｃ，１２ｃ及び溝内電極１３ａ，１４ａの形成位置について説明する。
【００４０】
図１に示すように、各脚部１１，１２の主面１１ａ，１２ａに形成されている溝部１１ｃ，１２ｃ及び溝内電極１３ａ，１４ａの形成位置としては、本音叉型水晶振動片１の振動中心点（図１における点Ｏ）を通り且つ脚部１１，１２の延長方向（図１の上下方向）に沿って延びる中心線Ｌから溝部１１ｃ，１２ｃの幅方向中心位置（この溝部１１ｃ，１２ｃの中心線を直線Ｌ１で示す）までの距離Ｔ１が、上記中心線Ｌから脚部１１，１２の幅方向中心位置（この脚部１１，１２の中心線を直線Ｌ２で示す）までの距離Ｔよりも長く設定されている（Ｔ１＞Ｔ）。同様に、上記中心線Ｌから溝内電極１３ａ，１４ａの幅方向中心位置（本形態では、溝内電極１３ａ，１４ａの中心線は上記直線Ｌ１と一致している）までの距離Ｔ１が、上記中心線Ｌから脚部１１，１２の幅方向中心位置（上記直線Ｌ２）までの距離Ｔよりも長く設定されている（Ｔ１＞Ｔ）。
【００４１】
言い換えると、溝部１１ｃ，１２ｃ及び溝内電極１３ａ，１４ａの形成位置としては、この溝部１１ｃ，１２ｃの幅方向の中心位置及び溝内電極１３ａ，１４ａの幅方向の中心位置が、脚部１１，１２の幅方向の中心位置よりも、振動中心位置から遠ざかる側に位置されている。更に、言い換えると、従来では、溝部１１ｃ，１２ｃ及び溝内電極１３ａ，１４ａは各脚部１１，１２の主面１１ａ，１２ａの幅方向の中央に形成されていたが、本形態では、溝部１１ｃ，１２ｃ及び溝内電極１３ａ，１４ａは各脚部１１，１２の主面１１ａ，１２ａの幅方向の中央位置よりも外側位置（図１における左右方向の外側）に形成されている。
【００４２】
この構成により、溝部１１ｃ，１２ｃ及び溝内電極１３ａ，１４ａの内側端縁（音叉型振動片１の中心線Ｌ側の端縁）と脚部１１，１２の内側端縁（同じく音叉型振動片１の中心線Ｌ側の端縁）との距離を大きく確保することが可能となり、主面１１ａ，１２ａへの側面電極１３ｂ，１４ｂの回り込み寸法や引き回し電極１６の主面１１ａ，１２ａへの回り込み寸法の自由度を拡大することができる。図１に示すものでは、主面１１ａ，１２ａ上における溝内電極１３ａ，１４ａとその内側（音叉型振動片１の中心線Ｌ側）に形成されている側面電極１３ｂ，１４ｂとの間隔を大きく確保するように設計している。
【００４３】
これに対し、図３に示すものは、これら側面電極１３ｂ，１４ｂ及び引き回し電極１６の主面１１ａ，１２ａへの回り込み寸法を大きく確保し、これによって側面電極１４ｂと引き回し電極１６との接続状態の信頼性を大きく確保して断線の発生を確実に回避できるようにしている。
【００４４】
このように、本形態では、先ず、溝部１１ｃ，１２ｃの位置を脚部１１，１２の幅方向の外側にオフセットさせたことにより、溝内電極１３ａをフォトリソグラフィー技術を利用して溝部１１ｃ内に形成する際に溝部１１ｃのエッジの影響によって溝内電極１３ａの外縁形状を高精度で加工することが困難な状況が発生したとしても、この溝部１１ｃの位置が側面電極１４ｂから遠ざかる位置に形成されていることで、溝部１１ｃのエッジの存在による影響が側面電極１４ｂの周辺にまで及ぶことが抑制される。つまり、上記溝部１１ｃのエッジの影響によって溝内電極１３ａの主面１１ａへの回り込み寸法が適切に得られない状況となっても溝内電極１３ａが側面電極１４ｂや引き回し電極１６に接触してしまうことが抑制されてショートの発生が回避でき、信頼性の高い音叉型水晶振動片１を提供できる。
【００４５】
また、溝内電極１３ａ，１４ａの位置を脚部１１，１２の幅方向の外側にオフセットさせたことにより、溝内電極１３ａ，１４ａの位置が側面電極１３ｂ，１４ｂから遠ざかる位置に形成されることになるため、この溝内電極１３ａ，１４ａが側面電極１３ｂ，１４ｂや引き回し電極１６に接触してしまうことが抑制されて、これによってもショートの発生が回避できる。このため、引き回し電極１６やそれに繋がる側面電極１４ｂの脚部側面１１ｂから主面１１ａへの回り込み寸法を小さく設計しておく必要はなく、引き回し電極１６と側面電極１４ｂとの接続状態の信頼性を良好に確保することができてこの両者間での断線の発生を防止することができる。
【００４６】
更に、上記図３に示す構成を採用した場合、側面電極１３ｂ，１４ｂ及び引き回し電極１６の主面１１ａ，１２ａへの回り込み寸法を大きく確保したことで、この部分の電極をミーリングによって部分的に除去したり、この部分に更に電極材料を蒸着させることにより振動特性の微調整（周波数調整等）を行うことも可能である。従来の音叉型振動子にあっては、各脚部１１，１２の先端部付近に形成されている電極、つまり比較的面積が広く形成されている電極に対してのみしかミーリングや蒸着を行うことができなかったが、図３の構成によれば、このミーリングや蒸着を可能とするエリアの拡大を図ることができる。
【００４７】
また、後述するシミュレーション結果に示すように、溝部１１ｃ，１２ｃや溝内電極１３ａ，１４ａの位置を上記の如き設定した場合であっても、ＣＩ値を劣化させてしまうことは殆どない。つまり、音叉型振動片１の振動特性に悪影響を与えることなしに上記ショート及び断線を回避することが可能である。以下、このシミュレーションについて説明する。
【００４８】
このシミュレーションは、音叉型水晶振動片１の各脚部１１，１２に形成されている溝部１１ｃ，１２ｃや溝内電極１３ａ，１４ａの形成位置を変化させた場合のそれぞれについてＣＩ値を演算したものである。また、本シミュレーションでは、図１に示すように、溝部１１ｃ，１２ｃ及び溝内電極１３ａ，１４ａが矩形状に形成されたものについて実施した。
【００４９】
図４は、溝内電極１３ａ，１４ａの位置を脚部１１，１２の幅方向の中央に位置させ、溝部１１ｃ，１２ｃの位置を脚部１１，１２の幅方向に変位させた場合のそれぞれのＣＩ値を示している。図４（ａ）は溝部１１ｃ，１２ｃの幅寸法が５３μｍのもの、図４（ｂ）は溝部１１ｃ，１２ｃの幅寸法が３８μｍのものについてのシミュレーション結果である。また、各図の横軸のオフセット値は、「０」は溝部１１ｃ，１２ｃの位置を脚部１１，１２の幅方向の中央に位置させたものであり、「＋」側が脚部１１，１２を外側にオフセットさせたもの、「−」側が脚部１１，１２を内側にオフセットさせたものである。それぞれオフセット寸法としては４μｍ、８μｍを採用している。
【００５０】
また、図５は、溝部１１ｃ，１２ｃの位置を脚部１１，１２の幅方向の中央に位置させ、溝内電極１３ａ，１４ａの位置を脚部１１，１２の幅方向に変位させた場合のそれぞれのＣＩ値を示している。図５（ａ）は溝部１１ｃ，１２ｃの幅寸法が５３μｍのもの、図５（ｂ）は溝部１１ｃ，１２ｃの幅寸法が３８μｍのものについてのシミュレーション結果である。また、各図の横軸のオフセット値は上記図４の場合と同様である。
【００５１】
更に、図６は、溝内電極１３ａ，１４ａの位置及び溝部１１ｃ，１２ｃの位置を共に幅方向に変位させた場合のそれぞれのＣＩ値を示している。図６（ａ）は溝部１１ｃ，１２ｃの幅寸法が５３μｍのもの、図６（ｂ）は溝部１１ｃ，１２ｃの幅寸法が３８μｍのものについてのシミュレーション結果である。また、各図の横軸のオフセット値は上記図４の場合と同様である。
【００５２】
以上のシミュレーション結果について考察すると、溝部１１ｃ，１２ｃや溝内電極１３ａ，１４ａの位置を外側にオフセットさせた場合の方が内側にオフセットさせた場合に比べて、そのオフセット値の絶対値が大きくなることに伴うＣＩ値の劣化割合は僅かであることが判る。特に、図４（ｂ）、図５（ａ）、図６（ａ）については顕著であり、特に、図４（ｂ）、図５（ａ）、図５（ｂ）については、外側へのオフセット値が大きくなることに伴うＣＩ値の劣化は殆ど生じていない。従って、溝部１１ｃ，１２ｃや溝内電極１３ａ，１４ａの位置を脚部の幅方向の外側にオフセットさせたことによる振動特性への悪影響は殆ど生じないことが判る。つまり、本シミュレーションによって、本実施形態の構成によれば、振動特性に悪影響を与えることなしに、電極同士の短絡等の電気的な不良を回避することが可能であることが確認できたことになる。
【００５３】
−変形例−
図７は、溝部１１ｃ，１２ｃ及び溝内電極１３ａ，１４ａの形状の変形例を示している。この図に示すように、本例のものでは、脚部１１，１２の基端部分については、引き回し電極１６や側面電極１４ｂ，１３ｂの主面１１ａ，１２ａへの回り込み寸法を更に大きく確保できるようにしている。そのために、この脚部１１，１２の基端部分については、溝部１１ｃ，１２ｃ及び溝内電極１３ａ，１４ａの形成位置を外側に大きくオフセットさせている。
【００５４】
言い換えると、脚部１１，１２の基端部分とそれ以外の部分とでは、溝部１１ｃ，１２ｃ及び溝内電極１３ａ，１４ａの幅寸法及び外側へのオフセット寸法を互いに異ならせた構成となっている。更に言い換えると、振動中心点Ｏを通り且つ脚部１１，１２の延長方向に沿って延びる中心線Ｌから溝部１１ｂ，１２ｂの幅方向中心位置までの距離及び上記中心線Ｌから溝内電極１３ａ，１４ａの幅方向中心位置までの距離が、上記中心線Ｌから脚部１１，１２の幅方向中心位置までの距離よりも共に長く設定されているだけでなく、脚部１１，１２の基端部分とそれ以外の部分とでは、その距離が異なっている。つまり、脚部１１，１２の基端部分の方が、中心線Ｌから溝部１１ｂ，１２ｂの幅方向中心位置までの距離及び中心線Ｌから溝内電極１３ａ，１４ａの幅方向中心位置までの距離が、脚部１１，１２の基端部分以外の部分の各距離よりも大きく（オフセット量が大きく）設定されているものである。
【００５５】
この構成によれば、引き回し電極１６と側面電極１４ｂとの接続状態の信頼性をよりいっそう良好に確保することができてこの両者間での断線の発生を確実に防止することができる。
【００５６】
また、本変形例の構成について図７に示す寸法Ｄを変化させた場合のＣＩ値の変化状態についてのシミュレーションを行った。その結果を図８に示す。この図８から判るように、寸法Ｄが大きくなることに伴うＣＩ値の劣化は殆ど生じていない。従って、本変形例の構成にあっては、振動特性に悪影響を与えることなしに、引き回し電極１６と側面電極１４ｂとの接続状態の信頼性をよりいっそう良好に確保することが可能であることが判る。
【００５７】
−その他の実施形態−
上述した実施形態では、溝部１１ｃ，１２ｃ及び溝内電極１３ａ，１４ａのオフセット値を同一に設定していた。これは、溝内電極１３ａ，１４ａの中心を溝部１１ｃ，１２ｃの中心に一致させ、溝部１１ｃ，１２ｃの内部全体に亘って溝内電極１３ａ，１４ａが形成されるようにするためである。本発明はこれに限らず、溝部１１ｃ，１２ｃのオフセット値と溝内電極１３ａ，１４ａのオフセット値とを異なる値に設定したり、溝部１１ｃ，１２ｃのみをオフセットさせたり、溝内電極１３ａ，１４ａのみをオフセットさせてもよい。
【００５８】
また、必ずしも２本の脚部１１，１２の両方において、溝部１１ｃ，１２ｃ及び溝内電極１３ａ，１４ａをオフセットさせておく必要はなく、一方の脚部１１，（１２）の溝部１１ｃ，（１２ｃ）のみ、一方の脚部１１，（１２）の溝内電極１３ａ，（１４ａ）のみ、一方の脚部１１，（１２）の溝部１１ｃ，（１２ｃ）及び溝内電極１３ａ，（１４ａ）のみをオフセットさせた構成としてもよい。
【００５９】
また、上記実施形態では、２本の脚部１１，１２を備えた音叉型水晶振動片１に本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、３本以上の脚部を備えた音叉型水晶振動片に適用することも可能である。この場合、偶数本の脚部を備えた音叉型水晶振動片にあっては、全ての脚部または、音叉型水晶振動片１中心線（上記直線Ｌ）から略等距離にある一対の脚部で成る脚部対に対して溝部や溝内電極の形成位置をオフセットさせることになる。一方、奇数本の脚部を備えた音叉型水晶振動片にあっては、中央の脚部を除く他の脚部の全てまたはその一部に対して溝部や溝内電極の形成位置をオフセットさせることになる。
【００６０】
尚、このように３本以上の脚部を備えた音叉型水晶振動片に対して本発明を適用する場合にも、溝部のオフセット値と溝内電極のオフセット値とを異なる値に設定したり、溝部のみをオフセットさせたり、溝内電極のみをオフセットさせてもよい。更には、一部の脚部の溝部のみ、一部の脚部の溝内電極のみ、一部の脚部の溝部及び溝内電極のみをオフセットさせた構成としてもよい。
【００６１】
更に、上記実施形態では、圧電材料として水晶を使用した場合について説明したが、その他、ニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウムなどを使用した振動片に対しても適用可能である。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように、本発明では、振動中心点を通り且つ脚部の延長方向に沿って延びる中心線から溝部の幅方向中心位置までの距離を、上記中心線から脚部の幅方向中心位置までの距離よりも長く設定している。これにより、溝部の位置が側面電極から遠ざかる位置に形成されることになり、この溝部のエッジの影響によって溝内電極の主面への回り込み寸法が適切に得られない状況となっても溝内電極が側面電極や引き回し電極に接触してしまうことが抑制されてショート等の電気的な不良を回避することができる。
【００６３】
また、振動中心点を通り且つ脚部の延長方向に沿って延びる中心線から溝内電極の幅方向中心位置までの距離を、上記中心線から脚部の幅方向中心位置までの距離よりも長く設定している。このため、溝内電極の位置が側面電極から遠ざかる位置に形成されることになるため、この溝内電極が側面電極や引き回し電極に接触してしまうことが抑制されてショート等の電気的な不良を回避することができる。その結果、引き回し電極やそれに繋がる側面電極の脚部側面から主面への回り込み寸法を小さく設計しておく必要はなく、引き回し電極と側面電極との接続状態の信頼性を良好に確保することができてこの両者間での断線等の電気的な不良を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る音叉型水晶振動片を示す図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】主面への電極の回り込み寸法を大きく設定した場合の図１相当図である。
【図４】溝部の位置を脚部幅方向に変位させた場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図５】溝内電極の位置を脚部幅方向に変位させた場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図６】溝部の位置及び溝内電極の位置を共に脚部幅方向に変位させた場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図７】変形例における図１相当図である。
【図８】変形例におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図９】従来例における図１相当図である。
【符号の説明】
１ 音叉型振動片
１１，１２ 脚部
１１ａ，１２ａ 主面
１１ｂ，１２ｂ 側面
１１ｃ，１２ｃ 溝部
１３ａ，１４ａ 溝内電極
１３ｂ，１４ｂ 側面電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、音叉型振動片及びその音叉型振動片を備えた音叉型振動子に係る。特に、本発明は、振動片表面に形成される電極同士のショート（短絡）等の不良を回避するための改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、圧電振動デバイスの一種類として、小型化を図ることが容易な音叉型水晶振動子が知られている。この種の振動子は、例えば下記の特許文献１に開示されているように、エッチング加工により音叉型に成形された水晶ウェハに対してフォトリソグラフィー技術を利用して表面に所定の電極が形成されて成る音叉型水晶振動片を備えている。
【０００３】
また、下記の特許文献２には、音叉型水晶振動片の各脚部それぞれの表裏面（主面）中央部に溝部を成形した構成が開示されている。このように脚部の表裏面に溝部を成形した場合、振動片を小型化しても脚部の振動損失が抑制され、ＣＩ値（クリスタルインピーダンス）を低く抑えることができて有効である。この種の音叉型水晶振動子は、特に、時計等の精密機器に搭載するのに適している。
【０００４】
この種の音叉型振動片の表面に形成されている電極の形状について以下に具体的に説明する。
【０００５】
図９は一般的な音叉型水晶振動子に備えられる音叉型水晶振動片ａを示している。この音叉型水晶振動片ａは、２本の脚部ｂ，ｃを備えており、各脚部ｂ，ｃに第１励振電極ｄ１，ｄ２及び第２励振電極ｅ１，ｅ２が形成されている。図９では、これら励振電極ｄ１，ｄ２，ｅ１，ｅ２の形成部分に斜線を付している。
【０００６】
また、本音叉型水晶振動片ａは、各脚部ｂ，ｃそれぞれの表裏面となる主面ｂ１，ｃ１に矩形状の溝部ｂ２，ｃ２が成形されている。
【０００７】
そして、上記第１の励振電極としては、一方の脚部ｂの表裏面（主面）ｂ１に成形されている溝部ｂ２の内部に形成された溝内電極ｄ１と、他方の脚部ｃの側面ｃ３に形成された側面電極ｄ２とにより構成されており、これらが引き回し電極ｆによって接続されている。
【０００８】
同様に、第２の励振電極としては、他方の脚部ｃの表裏面（主面）ｃ１に成形されている溝部ｃ２の内部に形成された溝内電極ｅ１と、一方の脚部ｂの側面ｂ３に形成された側面電極ｅ２とにより構成されており、これらが引き回し電極ｇによって接続されている。
【０００９】
また、各溝部ｂ２，ｃ２の内部に形成される溝内電極ｄ１，ｅ１は、溝部ｂ２，ｃ２及び溝内電極ｄ１，ｅ１に多少の加工誤差が生じたとしても、溝部ｂ２，ｃ２の内部全体に亘って溝内電極ｄ１，ｅ１が形成されるように、図９に示す平面視において、溝部ｂ２，ｃ２の面積よりも溝内電極ｄ１，ｅ１の面積の方が僅かに大きく設定されている。このため、実際には、溝内電極ｄ１，ｅ１は、各溝部ｂ２，ｃ２の底面から縦壁（図９の紙面に直交する方向の面）及び主面ｂ１，ｃ１に亘って形成されることになる。例えば、脚部ｂ，ｃそれぞれの幅寸法（図中左右方向の寸法）が２００μｍである場合、この主面ｂ１，ｃ１への溝内電極ｄ１，ｅ１の回り込み寸法（図中の寸法Ａ）は１０μｍ程度である。
【００１０】
更に、側面ｂ３，ｃ３に形成される側面電極ｅ２，ｄ２は、引き回し電極ｆ，ｇとの接続を良好に確保するために、側面ｂ３，ｃ３から主面ｂ１，ｃ１に亘って僅かに回り込むように形成されている。例えば、脚部ｂ，ｃそれぞれの幅寸法が２００μｍである場合、この主面ｂ１，ｃ１への側面電極ｅ２，ｄ２の回り込み寸法（図中の寸法Ｂ）も１０μｍ程度である。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１０−２９４６３１号公報
【特許文献２】
特開２００２−７６８０６号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した音叉型水晶振動片ａにおいてＣＩ値を効果的に低く抑えるためには、溝部ｂ２，ｃ２の開口面積及びその深さをできるだけ大きく確保しておくことが好ましい。
【００１３】
しかしながら、この溝部ｂ２，ｃ２の開口面積を大きく確保し、その内部に溝内電極ｄ１，ｅ１を形成する場合、必然的に溝内電極ｄ１が引き回し電極ｇや側面電極ｅ２に接近することになり、これらのショートが懸念される。特に、近年開発が進んでいる超小型の水晶振動子（例えば脚部の幅寸法が１２０μｍ程度のもの）にあっては、図９に示す電極形状において、左側の脚部ｂに形成されている溝内電極ｄ１と、脚部ｂの内側（右側の脚部ｃに近接する側）に位置する引き回し電極ｇや側面電極ｅ２との間（図９におけるＣ部分）でのショートが懸念される。このため、引き回し電極ｇやそれに繋がる側面電極ｅ２にあっては、側面ｂ３から主面ｂ１に亘る回り込み寸法Ｂを小さく設計せざるを得ない。
【００１４】
しかし、引き回し電極ｇ及び側面電極ｅ２の回り込み寸法Ｂを小さく設定した場合、これら引き回し電極ｇと側面電極ｅ２との接続状態の信頼性が劣ることになってしまい、場合によっては断線が発生してしまうこともある。つまり、これら電極ｇ，ｅ２は脚部ｂの内側のエッジ近傍で接続しているためこの接続部分にあっては電極膜の膜厚が十分に得られていない可能性があり、そのため上記回り込み寸法Ｂが小さくなったのでは良好な接続状態を得ることができなくなってしまう。
【００１５】
一方、上述した如く溝部ｂ２の開口面積を大きく確保しようとした場合、この溝部ｂ２の開口縁部が引き回し電極ｇや側面電極ｅ２に接近することになるが、上記フォトリソグラフィー技術を利用して溝部ｂ２に溝内電極ｄ１を形成する際、溝部ｂ２のエッジ付近（溝部ｂ２と主面ｂ１との間の境界部付近）でレジスト液の表面張力の影響によるレジスト液盛り上がり現象が発生し、溝内電極ｄ１の外縁形状を高精度で加工することが困難になる場合がある。つまり、溝部ｂ２の存在の影響によって溝内電極ｄ１の加工精度が低下してしまう。そして、溝内電極ｄ１の外縁形状が適切に得られない状況では、この溝内電極ｄ１の主面ｂ１への回り込み寸法も適切に得られなくなり、上記Ｃ部分付近において溝内電極ｄ１が引き回し電極ｇや側面電極ｅ２に接触してショートが発生してしまう可能性がある。
【００１６】
このように、脚部ｂ，ｃに溝部ｂ２，ｃ２を備え、且つその内部に溝内電極ｄ１，ｅ１が形成された音叉型水晶振動片ａにあっては、溝部ｂ２や溝内電極ｄ１の存在に起因する電極同士のショートや断線等の電気的な不良が生じてしまう可能性があった。このため、この種の音叉型振動片ａにあっては、構造の更なる改良が求められていた。
【００１７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、脚部に溝部を備えその内部に励振電極（溝内電極）が形成された音叉型水晶振動片及び音叉型振動子に対し、振動片の表面に形成される電極同士の短絡等の電気的な不良を回避することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
−発明の概要−
上記の目的を達成するために、本発明は、脚部に形成される溝部や溝内電極の位置を脚部の幅方向の中央に位置させるのではなく、外側にオフセットさせることにより、溝内電極が引き回し電極や側面電極に接触してしまうことを回避できるようにしている。言い換えると、溝部の幅方向中心位置や溝内電極の幅方向中心位置を、脚部の幅方向中心位置よりも振動中心位置から遠ざかる側に位置させることで上記接触が回避できるようにしている。尚、このように溝部や溝内電極の位置を脚部の幅方向の外側にオフセットさせたとしても上記ＣＩ値を劣化させることはない（このことは後述するシミュレーション結果により確認されている）。
【００１９】
−解決手段−
具体的には、複数の脚部を備え、各脚部の主面に溝部が形成されていると共に、この溝部の内部に溝内電極が、脚部の側面に側面電極がそれぞれ形成されて成る音叉型振動片を前提とする。この音叉型振動片に対し、振動中心点を通り且つ脚部の延長方向に沿って延びる中心線から溝部の幅方向中心位置までの距離を、上記中心線から脚部の幅方向中心位置までの距離よりも長く設定している。
【００２０】
例えばフォトリソグラフィー技術を利用して溝部に溝内電極を形成する際に、溝部のエッジの影響によって溝内電極の外縁形状を高精度で加工することが困難な状況が発生したとしても、上記の特定事項によれば、この溝部の位置が側面電極から遠ざかる位置に形成されているため、この溝部のエッジの存在による影響が側面電極の周辺にまで及ぶことが抑制される。つまり、上記溝部のエッジの影響によって溝内電極の主面への回り込み寸法が適切に得られない状況となっても溝内電極が側面電極や引き回し電極に接触してしまうことが抑制されてショートの発生が回避できる。
【００２１】
また、上記目的を達成するための他の解決手段としては以下のものが掲げられる。つまり、前提を上述した解決手段に係る前提と同じ音叉型振動片とする。そして、この音叉型振動片に対し、振動中心点を通り且つ脚部の延長方向に沿って延びる中心線から溝内電極の幅方向中心位置までの距離を、上記中心線から脚部の幅方向中心位置までの距離よりも長く設定している。
【００２２】
この特定事項によれば、溝部の形成位置に拘わりなく、溝内電極の位置が側面電極から遠ざかる位置に形成されることになるため、この溝内電極が側面電極や引き回し電極に接触してしまうことが抑制されてショートの発生が回避できる。このため、引き回し電極やそれに繋がる側面電極の脚部側面から主面への回り込み寸法を小さく設計しておく必要はなく、引き回し電極と側面電極との接続状態の信頼性を良好に確保することができてこの両者間での断線の発生を防止することができる。
【００２３】
更に、上記各解決手段を併用することも可能である。つまり、上記音叉型振動片に対し、振動中心点を通り且つ脚部の延長方向に沿って延びる中心線から溝部の幅方向中心位置までの距離及び上記中心線から溝内電極の幅方向中心位置までの距離を、上記中心線から脚部の幅方向中心位置までの距離よりも共に長く設定するものである。この特定事項によれば、上述した各解決手段による作用を共に得ることができ、溝内電極が側面電極や引き回し電極に接触してしまうことが確実に抑制されてショートの発生が回避でき、且つ引き回し電極と側面電極との接続状態の信頼性を良好に得ることができてこの両者間での断線の発生を防止することができる。
【００２４】
また、後述するシミュレーション結果に示すように、溝部や溝内電極の位置を上記の如き設定した場合であっても、ＣＩ値を劣化させてしまうことは殆どない。つまり、音叉型振動片の振動特性に悪影響を与えることなしに上記ショート及び断線を回避することが可能である。
【００２５】
また、各脚部に形成される溝部及び溝内電極の具体的な形状としては以下のものが掲げられる。つまり、各主面に形成されている溝部の形状が、振動中心点を通り且つ脚部の延長方向に沿って延びる中心線に対して互いに対称形状に形成されている。同様に、各溝部の内部に形成されている溝内電極の形状も、上記中心線に対して互いに対称形状に形成されている。
【００２６】
これらの特定事項によれば、各脚部の振動特性を均等に維持することができるため、音叉型水晶振動片の振動モードに悪影響を与えることなしに上述したショート及び断線を回避することが可能になる。
【００２７】
また、上述した各解決手段のうち何れか一つに記載の音叉型振動片を備え、この音叉型水晶振動片がパッケージ内に取り付けられて構成された音叉型水晶振動子も本発明の技術的思想の範疇である。つまり、本解決手段によれば、電極同士のショートや断線が生じていないことで信頼性が高く、且つ溝部を形成したことの効果である良好なＣＩ値が得られている音叉型水晶振動子を提供できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本形態は、２本の脚部を備えた音叉型水晶振動子に本発明を適用した場合について説明する。
【００２９】
−音叉型水晶振動子の構成説明−
図１は本形態に係る音叉型水晶振動子に備えられる音叉型水晶振動片１を示す図である。また、図２は図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【００３０】
この音叉型水晶振動片１は、２本の脚部１１，１２を備えており、各脚部１１，１２に第１励振電極１３ａ，１３ｂ及び第２励振電極１４ａ，１４ｂが形成されている。図１では、これら励振電極１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂの形成部分に斜線を付している。
【００３１】
また、本音叉型水晶振動片１は、各脚部１１，１２それぞれの表裏面となる主面１１ａ，１２ａに矩形状の溝部１１ｃ，１２ｃが成形されている。これら各溝部１１ｃ，１２ｃの形状（幅寸法、長さ寸法、深さ寸法）は互いに同一形状となっている。
【００３２】
このように各脚部１１，１２の表裏面に溝部１１ｃ，１２ｃを成形した場合、音叉型水晶振動片１を小型化しても脚部１１，１２の振動損失が抑制され、ＣＩ値（クリスタルインピーダンス）を低く抑えることができて有効である。
【００３３】
そして、上記第１の励振電極としては、一方の脚部１１の表裏面（主面）１１ａに成形されている溝部１１ｃの内部に形成された溝内電極１３ａと、他方の脚部１２の側面１２ｂに形成された側面電極１３ｂとにより構成されており、これらが引き回し電極１５によって接続されている。
【００３４】
同様に、第２の励振電極としては、他方の脚部１２の表裏面（主面）１２ａに成形されている溝部１２ｃの内部に形成された溝内電極１４ａと、一方の脚部１１の側面１１ｂに形成された側面電極１４ｂとにより構成されており、これらが引き回し電極１６によって接続されている。
【００３５】
これら励振電極１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂは、クロム（Ｃｒ）及び金（Ａｕ）の金属蒸着によって形成された薄膜であって、その膜厚は例えば２０００Åに設定されている。
【００３６】
また、各溝部１１ｃ，１２ｃの内部に形成される溝内電極１３ａ，１４ａは、溝部１１ｃ，１２ｃ及び溝内電極１３ａ，１４ａに多少の加工誤差が生じたとしても、溝部１１ｃ，１２ｃの内部全体に亘って溝内電極１３ａ，１４ａが形成されるように、図１に示す平面視において、溝部１１ｃ，１２ｃの面積よりも溝内電極１３ａ，１４ａの面積の方が僅かに大きく設定されている。このため、実際には、図２にも示すように、溝内電極１３ａ，１４ａは、各溝部１１ｃ，１２ｃの底面から縦壁及び主面１１ａ，１２ａに亘って形成されることになる。例えば、脚部１１，１２それぞれの幅寸法が１２０μｍである場合、この主面１１ａ，１２ａへの溝内電極１３ａ，１４ａの回り込み寸法（図２中の寸法Ａ）は５μｍ程度である。
【００３７】
更に、側面１１ｂ，１２ｂに形成される側面電極１４ｂ，１３ｂは、引き回し電極１５，１６との接続を良好に確保するために、側面１１ｂ，１２ｂから主面１１ａ，１２ａに亘って僅かに回り込むように形成されている。例えば、脚部１１，１２の幅寸法が１２０μｍである場合、この主面１１ａ，１２ａへの側面電極１４ｂ，１３ｂの回り込み寸法（図２中の寸法Ｂ）も５μｍ程度である。
【００３８】
このような構成の音叉型水晶振動片ａが図示しないパッケージ内に取り付けられることにより音叉型水晶振動子が構成される。
【００３９】
−溝部及び溝内電極の形成位置の説明−
以下、本形態の特徴部分である上記溝部１１ｃ，１２ｃ及び溝内電極１３ａ，１４ａの形成位置について説明する。
【００４０】
図１に示すように、各脚部１１，１２の主面１１ａ，１２ａに形成されている溝部１１ｃ，１２ｃ及び溝内電極１３ａ，１４ａの形成位置としては、本音叉型水晶振動片１の振動中心点（図１における点Ｏ）を通り且つ脚部１１，１２の延長方向（図１の上下方向）に沿って延びる中心線Ｌから溝部１１ｃ，１２ｃの幅方向中心位置（この溝部１１ｃ，１２ｃの中心線を直線Ｌ１で示す）までの距離Ｔ１が、上記中心線Ｌから脚部１１，１２の幅方向中心位置（この脚部１１，１２の中心線を直線Ｌ２で示す）までの距離Ｔよりも長く設定されている（Ｔ１＞Ｔ）。同様に、上記中心線Ｌから溝内電極１３ａ，１４ａの幅方向中心位置（本形態では、溝内電極１３ａ，１４ａの中心線は上記直線Ｌ１と一致している）までの距離Ｔ１が、上記中心線Ｌから脚部１１，１２の幅方向中心位置（上記直線Ｌ２）までの距離Ｔよりも長く設定されている（Ｔ１＞Ｔ）。
【００４１】
言い換えると、溝部１１ｃ，１２ｃ及び溝内電極１３ａ，１４ａの形成位置としては、この溝部１１ｃ，１２ｃの幅方向の中心位置及び溝内電極１３ａ，１４ａの幅方向の中心位置が、脚部１１，１２の幅方向の中心位置よりも、振動中心位置から遠ざかる側に位置されている。更に、言い換えると、従来では、溝部１１ｃ，１２ｃ及び溝内電極１３ａ，１４ａは各脚部１１，１２の主面１１ａ，１２ａの幅方向の中央に形成されていたが、本形態では、溝部１１ｃ，１２ｃ及び溝内電極１３ａ，１４ａは各脚部１１，１２の主面１１ａ，１２ａの幅方向の中央位置よりも外側位置（図１における左右方向の外側）に形成されている。
【００４２】
この構成により、溝部１１ｃ，１２ｃ及び溝内電極１３ａ，１４ａの内側端縁（音叉型振動片１の中心線Ｌ側の端縁）と脚部１１，１２の内側端縁（同じく音叉型振動片１の中心線Ｌ側の端縁）との距離を大きく確保することが可能となり、主面１１ａ，１２ａへの側面電極１３ｂ，１４ｂの回り込み寸法や引き回し電極１６の主面１１ａ，１２ａへの回り込み寸法の自由度を拡大することができる。図１に示すものでは、主面１１ａ，１２ａ上における溝内電極１３ａ，１４ａとその内側（音叉型振動片１の中心線Ｌ側）に形成されている側面電極１３ｂ，１４ｂとの間隔を大きく確保するように設計している。
【００４３】
これに対し、図３に示すものは、これら側面電極１３ｂ，１４ｂ及び引き回し電極１６の主面１１ａ，１２ａへの回り込み寸法を大きく確保し、これによって側面電極１４ｂと引き回し電極１６との接続状態の信頼性を大きく確保して断線の発生を確実に回避できるようにしている。
【００４４】
このように、本形態では、先ず、溝部１１ｃ，１２ｃの位置を脚部１１，１２の幅方向の外側にオフセットさせたことにより、溝内電極１３ａをフォトリソグラフィー技術を利用して溝部１１ｃ内に形成する際に溝部１１ｃのエッジの影響によって溝内電極１３ａの外縁形状を高精度で加工することが困難な状況が発生したとしても、この溝部１１ｃの位置が側面電極１４ｂから遠ざかる位置に形成されていることで、溝部１１ｃのエッジの存在による影響が側面電極１４ｂの周辺にまで及ぶことが抑制される。つまり、上記溝部１１ｃのエッジの影響によって溝内電極１３ａの主面１１ａへの回り込み寸法が適切に得られない状況となっても溝内電極１３ａが側面電極１４ｂや引き回し電極１６に接触してしまうことが抑制されてショートの発生が回避でき、信頼性の高い音叉型水晶振動片１を提供できる。
【００４５】
また、溝内電極１３ａ，１４ａの位置を脚部１１，１２の幅方向の外側にオフセットさせたことにより、溝内電極１３ａ，１４ａの位置が側面電極１３ｂ，１４ｂから遠ざかる位置に形成されることになるため、この溝内電極１３ａ，１４ａが側面電極１３ｂ，１４ｂや引き回し電極１６に接触してしまうことが抑制されて、これによってもショートの発生が回避できる。このため、引き回し電極１６やそれに繋がる側面電極１４ｂの脚部側面１１ｂから主面１１ａへの回り込み寸法を小さく設計しておく必要はなく、引き回し電極１６と側面電極１４ｂとの接続状態の信頼性を良好に確保することができてこの両者間での断線の発生を防止することができる。
【００４６】
更に、上記図３に示す構成を採用した場合、側面電極１３ｂ，１４ｂ及び引き回し電極１６の主面１１ａ，１２ａへの回り込み寸法を大きく確保したことで、この部分の電極をミーリングによって部分的に除去したり、この部分に更に電極材料を蒸着させることにより振動特性の微調整（周波数調整等）を行うことも可能である。従来の音叉型振動子にあっては、各脚部１１，１２の先端部付近に形成されている電極、つまり比較的面積が広く形成されている電極に対してのみしかミーリングや蒸着を行うことができなかったが、図３の構成によれば、このミーリングや蒸着を可能とするエリアの拡大を図ることができる。
【００４７】
また、後述するシミュレーション結果に示すように、溝部１１ｃ，１２ｃや溝内電極１３ａ，１４ａの位置を上記の如き設定した場合であっても、ＣＩ値を劣化させてしまうことは殆どない。つまり、音叉型振動片１の振動特性に悪影響を与えることなしに上記ショート及び断線を回避することが可能である。以下、このシミュレーションについて説明する。
【００４８】
このシミュレーションは、音叉型水晶振動片１の各脚部１１，１２に形成されている溝部１１ｃ，１２ｃや溝内電極１３ａ，１４ａの形成位置を変化させた場合のそれぞれについてＣＩ値を演算したものである。また、本シミュレーションでは、図１に示すように、溝部１１ｃ，１２ｃ及び溝内電極１３ａ，１４ａが矩形状に形成されたものについて実施した。
【００４９】
図４は、溝内電極１３ａ，１４ａの位置を脚部１１，１２の幅方向の中央に位置させ、溝部１１ｃ，１２ｃの位置を脚部１１，１２の幅方向に変位させた場合のそれぞれのＣＩ値を示している。図４（ａ）は溝部１１ｃ，１２ｃの幅寸法が５３μｍのもの、図４（ｂ）は溝部１１ｃ，１２ｃの幅寸法が３８μｍのものについてのシミュレーション結果である。また、各図の横軸のオフセット値は、「０」は溝部１１ｃ，１２ｃの位置を脚部１１，１２の幅方向の中央に位置させたものであり、「＋」側が脚部１１，１２を外側にオフセットさせたもの、「−」側が脚部１１，１２を内側にオフセットさせたものである。それぞれオフセット寸法としては４μｍ、８μｍを採用している。
【００５０】
また、図５は、溝部１１ｃ，１２ｃの位置を脚部１１，１２の幅方向の中央に位置させ、溝内電極１３ａ，１４ａの位置を脚部１１，１２の幅方向に変位させた場合のそれぞれのＣＩ値を示している。図５（ａ）は溝部１１ｃ，１２ｃの幅寸法が５３μｍのもの、図５（ｂ）は溝部１１ｃ，１２ｃの幅寸法が３８μｍのものについてのシミュレーション結果である。また、各図の横軸のオフセット値は上記図４の場合と同様である。
【００５１】
更に、図６は、溝内電極１３ａ，１４ａの位置及び溝部１１ｃ，１２ｃの位置を共に幅方向に変位させた場合のそれぞれのＣＩ値を示している。図６（ａ）は溝部１１ｃ，１２ｃの幅寸法が５３μｍのもの、図６（ｂ）は溝部１１ｃ，１２ｃの幅寸法が３８μｍのものについてのシミュレーション結果である。また、各図の横軸のオフセット値は上記図４の場合と同様である。
【００５２】
以上のシミュレーション結果について考察すると、溝部１１ｃ，１２ｃや溝内電極１３ａ，１４ａの位置を外側にオフセットさせた場合の方が内側にオフセットさせた場合に比べて、そのオフセット値の絶対値が大きくなることに伴うＣＩ値の劣化割合は僅かであることが判る。特に、図４（ｂ）、図５（ａ）、図６（ａ）については顕著であり、特に、図４（ｂ）、図５（ａ）、図５（ｂ）については、外側へのオフセット値が大きくなることに伴うＣＩ値の劣化は殆ど生じていない。従って、溝部１１ｃ，１２ｃや溝内電極１３ａ，１４ａの位置を脚部の幅方向の外側にオフセットさせたことによる振動特性への悪影響は殆ど生じないことが判る。つまり、本シミュレーションによって、本実施形態の構成によれば、振動特性に悪影響を与えることなしに、電極同士の短絡等の電気的な不良を回避することが可能であることが確認できたことになる。
【００５３】
−変形例−
図７は、溝部１１ｃ，１２ｃ及び溝内電極１３ａ，１４ａの形状の変形例を示している。この図に示すように、本例のものでは、脚部１１，１２の基端部分については、引き回し電極１６や側面電極１４ｂ，１３ｂの主面１１ａ，１２ａへの回り込み寸法を更に大きく確保できるようにしている。そのために、この脚部１１，１２の基端部分については、溝部１１ｃ，１２ｃ及び溝内電極１３ａ，１４ａの形成位置を外側に大きくオフセットさせている。
【００５４】
言い換えると、脚部１１，１２の基端部分とそれ以外の部分とでは、溝部１１ｃ，１２ｃ及び溝内電極１３ａ，１４ａの幅寸法及び外側へのオフセット寸法を互いに異ならせた構成となっている。更に言い換えると、振動中心点Ｏを通り且つ脚部１１，１２の延長方向に沿って延びる中心線Ｌから溝部１１ｂ，１２ｂの幅方向中心位置までの距離及び上記中心線Ｌから溝内電極１３ａ，１４ａの幅方向中心位置までの距離が、上記中心線Ｌから脚部１１，１２の幅方向中心位置までの距離よりも共に長く設定されているだけでなく、脚部１１，１２の基端部分とそれ以外の部分とでは、その距離が異なっている。つまり、脚部１１，１２の基端部分の方が、中心線Ｌから溝部１１ｂ，１２ｂの幅方向中心位置までの距離及び中心線Ｌから溝内電極１３ａ，１４ａの幅方向中心位置までの距離が、脚部１１，１２の基端部分以外の部分の各距離よりも大きく（オフセット量が大きく）設定されているものである。
【００５５】
この構成によれば、引き回し電極１６と側面電極１４ｂとの接続状態の信頼性をよりいっそう良好に確保することができてこの両者間での断線の発生を確実に防止することができる。
【００５６】
また、本変形例の構成について図７に示す寸法Ｄを変化させた場合のＣＩ値の変化状態についてのシミュレーションを行った。その結果を図８に示す。この図８から判るように、寸法Ｄが大きくなることに伴うＣＩ値の劣化は殆ど生じていない。従って、本変形例の構成にあっては、振動特性に悪影響を与えることなしに、引き回し電極１６と側面電極１４ｂとの接続状態の信頼性をよりいっそう良好に確保することが可能であることが判る。
【００５７】
−その他の実施形態−
上述した実施形態では、溝部１１ｃ，１２ｃ及び溝内電極１３ａ，１４ａのオフセット値を同一に設定していた。これは、溝内電極１３ａ，１４ａの中心を溝部１１ｃ，１２ｃの中心に一致させ、溝部１１ｃ，１２ｃの内部全体に亘って溝内電極１３ａ，１４ａが形成されるようにするためである。本発明はこれに限らず、溝部１１ｃ，１２ｃのオフセット値と溝内電極１３ａ，１４ａのオフセット値とを異なる値に設定したり、溝部１１ｃ，１２ｃのみをオフセットさせたり、溝内電極１３ａ，１４ａのみをオフセットさせてもよい。
【００５８】
また、必ずしも２本の脚部１１，１２の両方において、溝部１１ｃ，１２ｃ及び溝内電極１３ａ，１４ａをオフセットさせておく必要はなく、一方の脚部１１，（１２）の溝部１１ｃ，（１２ｃ）のみ、一方の脚部１１，（１２）の溝内電極１３ａ，（１４ａ）のみ、一方の脚部１１，（１２）の溝部１１ｃ，（１２ｃ）及び溝内電極１３ａ，（１４ａ）のみをオフセットさせた構成としてもよい。
【００５９】
また、上記実施形態では、２本の脚部１１，１２を備えた音叉型水晶振動片１に本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、３本以上の脚部を備えた音叉型水晶振動片に適用することも可能である。この場合、偶数本の脚部を備えた音叉型水晶振動片にあっては、全ての脚部または、音叉型水晶振動片１中心線（上記直線Ｌ）から略等距離にある一対の脚部で成る脚部対に対して溝部や溝内電極の形成位置をオフセットさせることになる。一方、奇数本の脚部を備えた音叉型水晶振動片にあっては、中央の脚部を除く他の脚部の全てまたはその一部に対して溝部や溝内電極の形成位置をオフセットさせることになる。
【００６０】
尚、このように３本以上の脚部を備えた音叉型水晶振動片に対して本発明を適用する場合にも、溝部のオフセット値と溝内電極のオフセット値とを異なる値に設定したり、溝部のみをオフセットさせたり、溝内電極のみをオフセットさせてもよい。更には、一部の脚部の溝部のみ、一部の脚部の溝内電極のみ、一部の脚部の溝部及び溝内電極のみをオフセットさせた構成としてもよい。
【００６１】
更に、上記実施形態では、圧電材料として水晶を使用した場合について説明したが、その他、ニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウムなどを使用した振動片に対しても適用可能である。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように、本発明では、振動中心点を通り且つ脚部の延長方向に沿って延びる中心線から溝部の幅方向中心位置までの距離を、上記中心線から脚部の幅方向中心位置までの距離よりも長く設定している。これにより、溝部の位置が側面電極から遠ざかる位置に形成されることになり、この溝部のエッジの影響によって溝内電極の主面への回り込み寸法が適切に得られない状況となっても溝内電極が側面電極や引き回し電極に接触してしまうことが抑制されてショート等の電気的な不良を回避することができる。
【００６３】
また、振動中心点を通り且つ脚部の延長方向に沿って延びる中心線から溝内電極の幅方向中心位置までの距離を、上記中心線から脚部の幅方向中心位置までの距離よりも長く設定している。このため、溝内電極の位置が側面電極から遠ざかる位置に形成されることになるため、この溝内電極が側面電極や引き回し電極に接触してしまうことが抑制されてショート等の電気的な不良を回避することができる。その結果、引き回し電極やそれに繋がる側面電極の脚部側面から主面への回り込み寸法を小さく設計しておく必要はなく、引き回し電極と側面電極との接続状態の信頼性を良好に確保することができてこの両者間での断線等の電気的な不良を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る音叉型水晶振動片を示す図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】主面への電極の回り込み寸法を大きく設定した場合の図１相当図である。
【図４】溝部の位置を脚部幅方向に変位させた場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図５】溝内電極の位置を脚部幅方向に変位させた場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図６】溝部の位置及び溝内電極の位置を共に脚部幅方向に変位させた場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図７】変形例における図１相当図である。
【図８】変形例におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図９】従来例における図１相当図である。
【符号の説明】
１ 音叉型振動片
１１，１２ 脚部
１１ａ，１２ａ 主面
１１ｂ，１２ｂ 側面
１１ｃ，１２ｃ 溝部
１３ａ，１４ａ 溝内電極
１３ｂ，１４ｂ 側面電極
Claims (6)
- 複数の脚部を備え、各脚部の主面に溝部が形成されていると共に、この溝部の内部に溝内電極が、脚部の側面に側面電極がそれぞれ形成されて成る音叉型振動片において、
振動中心点を通り且つ脚部の延長方向に沿って延びる中心線から溝部の幅方向中心位置までの距離が、上記中心線から脚部の幅方向中心位置までの距離よりも長く設定されていることを特徴とする音叉型振動片。 - 複数の脚部を備え、各脚部の主面に溝部が形成されていると共に、この溝部の内部に溝内電極が、脚部の側面に側面電極がそれぞれ形成されて成る音叉型振動片において、
振動中心点を通り且つ脚部の延長方向に沿って延びる中心線から溝内電極の幅方向中心位置までの距離が、上記中心線から脚部の幅方向中心位置までの距離よりも長く設定されていることを特徴とする音叉型振動片。 - 複数の脚部を備え、各脚部の主面に溝部が形成されていると共に、この溝部の内部に溝内電極が、脚部の側面に側面電極がそれぞれ形成されて成る音叉型振動片において、
振動中心点を通り且つ脚部の延長方向に沿って延びる中心線から溝部の幅方向中心位置までの距離及び上記中心線から溝内電極の幅方向中心位置までの距離が、上記中心線から脚部の幅方向中心位置までの距離よりも共に長く設定されていることを特徴とする音叉型振動片。 - 上記請求項１〜３のうち何れか一つに記載の音叉型振動片において、
各主面に形成されている溝部の形状は、振動中心点を通り且つ脚部の延長方向に沿って延びる中心線に対して互いに対称形状に形成されていることを特徴とする音叉型振動片。 - 上記請求項１〜４のうち何れか一つに記載の音叉型振動片において、
各溝部の内部に形成されている溝内電極の形状は、振動中心点を通り且つ脚部の延長方向に沿って延びる中心線に対して互いに対称形状に形成されていることを特徴とする音叉型振動片。 - 上記請求項１〜５のうち何れか一つに記載の音叉型振動片を備え、この音叉型水晶振動片がパッケージ内に取り付けられて構成されていることを特徴とする音叉型水晶振動子。
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