JP2007174562A - 圧電振動片および圧電デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】スプリアスを抑圧した圧電振動片および圧電デバイスを提供する。
【解決手段】圧電振動片１０は圧電基板１２を有し、この圧電基板１２上に励振電極１４等を備えた電極パターンを形成した構成である。そして圧電振動片１０は、圧電基板１２の外形を構成する少なくとも１辺がテーパー量ｎλ／４を有するテーパーにされた構成である。ここでλは、圧電基板１２の外形にのる不要な振動モード（スプリアス）の波長である。またｎは奇数である。そして励振電極１４の外形を構成する少なくとも１辺がテーパーにされることもできる。またメサ形の圧電振動片の場合、メサ部の外形を構成する少なくとも１辺がテーパーにされることもできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧電振動片および圧電デバイスに関するものである。

圧電振動片は、圧電基板に電極パターンを設けた構成である。電極パターンは励振電極を備えており、この励振電極は圧電基板の両表面の中央部に設けられている。そして圧電基板としてＡＴカットされた水晶基板を用いた場合、励振電極に電気信号を供給すると圧電基板には主振動として厚みすべり振動が励振されるとともに、不要な振動モードとして幅すべり振動や屈曲振動、輪郭すべり振動等が励振される。この不要な振動モードは、一定周波数の信号を圧電振動片から出力できない、周波数温度特性の悪化、周波数安定度の悪化等の様々な特性に悪影響を及ぼす。

このため圧電振動片には、特許文献１に示されるように、例えば励振用電極と水晶基板長手方向の端部との間に、この水晶基板の長手方向の端部に平行な溝を複数設け、そしてこの溝を励振電極の端部から水晶基板の長手方向の端部に向かって徐々に深くなるように形成している。これにより圧電振動片は、厚みすべり振動の振動エネルギーの漏洩を防止し、スプリアスの原因となる不要な振動モードを抑圧している。

また特許文献２には、圧電基板における主面の中心部を圧電基板の外形形状に略沿った周状の溝で囲み、この中心部に励振電極を設けることで、厚みすべり振動を主面の中心部から外周部に向かって段階的に減衰させることが開示されている。
さらに特許文献３には、厚みすべり振動を使用する場合に幅すべり振動が抑圧すべきスプリアスモードになるので、短冊形の水晶基板の外形を構成する辺のうち対向している辺の一方を他方に対して傾けることで幅すべり振動を抑圧し、所望の周波数温度特性を容易に実現することが開示されている。
特開２００３−４６３６６号公報 特開２００５−２５２３５２号公報 特開２００１−７６７６号公報

ところで特許文献１は、ベベル形状に合わせて圧電基板に溝を形成しているので、この圧電振動片を搭載した圧電振動子を落下させてしまうと、落下の衝撃によって圧電基板が破断してしまうおそれがある。また特許文献２は、振動が励起される部分を溝で囲っているので、振動エネルギーの閉じ込め効果が大きくなり、このため溝の寸法で規定される不要な振動モードが発生してしまう。

さらに特許文献３は、抑圧すべきスプリアスモードとして幅すべり振動のみを対象にしており、屈曲振動や輪郭すべり振動等の他の不要な振動モードを抑圧することは開示されていない。そして特許文献３は、所望の周波数温度特性を得ることを目的にしており、圧電振動片の様々な特性に影響を与える多くの不要な振動モード（スプリアス）を抑圧するものでない。
本発明は、スプリアスを抑圧した圧電振動片および圧電デバイスを提供することを目的とする。

本発明に係る圧電振動片は、圧電基板を用いて形成した圧電振動片であって、前記圧電基板の外形の少なくとも１辺が、テーパー量ｎλ／４（λ：スプリアスの波長、ｎ：奇数）を有するテーパーにされたことを特徴としている。この場合、スプリアス波長は、圧電基板の外形にのる不要な振動モード（スプリアス）の波長である。そして圧電振動片の外形にのる不要な振動モードが励振されたとしても、この振動モードの節以外の部分が圧電基板の輪郭部分（テーパー部分）に来るので、不要な振動モードの定在波が生じることはない。したがって、圧電振動片の外形にのる不要な振動モード、すなわちスプリアスのモードの種類に則した抑圧をすることができる。また圧電振動片は、スプリアスを抑圧するために、その外形をテーパーにしただけなので強度が弱くなることはなく、落下等の衝撃によって破断してしまうおそれはない。

また本発明に係る圧電振動片は、圧電基板を用いて形成した圧電振動片であって、前記圧電基板に形成されたメサ部の外形の少なくとも１辺がテーパーにされたことを特徴としている。これにより、圧電振動片のメサ部にのる不要な振動モード、すなわちスプリアスのモードの種類に則した抑圧をすることができる。また圧電振動片は、スプリアスを抑圧するために、そのメサ部の外形をテーパーにしただけなので強度が弱くなることはなく、落下等の衝撃によって破断してしまうおそれはない。

また本発明に係る圧電振動片は、圧電基板を用いて形成した圧電振動片であって、前記圧電基板に形成された励振電極の少なくとも１辺がテーパーにされたことを特徴としている。これにより、圧電振動片の励振電極にのる不要な振動モード、すなわちスプリアスのモードの種類に則した抑圧をすることができる。また圧電振動片は、スプリアスを抑圧するために、そのメサ部の外形をテーパーにしただけなので強度が弱くなることはなく、落下等の衝撃によって破断してしまうおそれはない。

この場合、前記テーパーは、ｎλ／４（λ：スプリアスの波長、ｎ：奇数）のテーパー量を有していることを特徴としている。すなわちこの特徴は、前記メサ部の外形の少なくとも１辺がテーパー量ｎλ／４（λ：スプリアスの波長、ｎ：奇数）を有するテーパーにされた構成であり、このスプリアス波長は前記メサ部にのる不要な振動モード（スプリアス）の波長である。そしてメサ部にのる不要な振動モードが励振されたとしても、この振動モードの節以外の部分がメサ部の輪郭部分（テーパー部分）に来るので、不要な振動モードの定在波が生じることはない。したがって、スプリアスのモードの種類に則した抑圧をすることができる。

またこの特徴は、前記励振電極の外形の少なくとも１辺がテーパー量ｎλ／４（λ：スプリアスの波長、ｎ：奇数）を有するテーパーにされた構成であり、このスプリアス波長は前記励振電極にのる不要な振動モード（スプリアス）の波長である。そして励振電極にのる不要な振動モードが励振されたとしても、この振動モードの節以外の部分が励振電極の輪郭部分（テーパー部分）に来るので、不要な振動モードの定在波が生じることはない。したがって、スプリアスのモードの種類に則した抑圧をすることができる。

また本発明に係る圧電振動片は、圧電基板を用いて形成した圧電振動片であって、前記圧電基板の外形と、前記圧電基板を形成するメサ部と、前記圧電基板に形成される励振電極とのいずれか２つまたは３つにおける、それぞれの少なくとも１辺がテーパーにされていることを特徴としている。

すなわち圧電振動片は、前記圧電基板の外形と、前記圧電基板を形成する前記メサ部と、前記圧電基板に形成される前記励振電極との中からいずれか２つを選択し、または３つ全てを選択して、この選択されたそれぞれの少なくとも１辺をテーパーにした構成である。この場合、前記テーパー量はｎλ／４（λ：スプリアスの波長、ｎ：奇数）とするのが好ましい。一例としては、圧電基板の外形、圧電基板を形成するメサ部および圧電基板に形成される励振電極の中から、圧電基板の外形と圧電基板に形成される励振電極が選択された場合、圧電基板の外形の少なくとも１辺がテーパーにされるとともに、励振電極の少なくとも１辺がテーパーにされればよい。これにより圧電振動片に生じるスプリアスのモードに則して、このスプリアスを抑圧することができる。

また前記テーパーは、一方の端部が内部に入り、他方の端部が外部に出ていることを特徴としている。すなわち圧電基板の外形の少なくとも１辺がテーパーにされているならば、このテーパーは、従来の矩形基板に比べて一方の端部が圧電基板の内部に入り、他方の端部が圧電基板の外部に出た構成である。またメサ部の外形の少なくとも１辺がテーパーにされているならば、このテーパーは、従来の矩形メサ部に比べて一方の端部がメサ部の内部に入り、他方の端部がメサ部の外部に出た構成である。さらに励振電極の外形の少なくとも１辺がテーパーにされているならば、このテーパーは、従来の矩形電極に比べて一方の端部が励振電極の内部に入り、他方の端部が励振電極の外部に出た構成である。これにより本発明に係る圧電振動片は、従来の矩形基板を用いた圧電振動片や、従来の矩形メサ部を有する圧電振動片、従来の矩形電極を用いた圧電振動片と同様な形状となるので、これらの従来設計を利用して設計されることができる。

また前記テーパーは、辺の中心部を基準にして対称に設けられたことを特徴としている。これにより本発明に用いられる圧電基板は従来の矩形基板と同面積にすることができ、また本発明に用いられるメサ部は従来の矩形メサ部と同面積にすることができ、さらに本発明に用いられる励振電極は従来の矩形電極と同面積にすることができる。よって本発明に係る圧電振動片は、従来の圧電振動片の設計を大きく変えることなくスプリアスのモードの種類に則して容易に設計されることができ、短時間で、かつ、低コストで得ることができる。

また本発明に係る圧電デバイスは、前記圧電振動片をパッケージに搭載したことを特徴としている。これにより圧電デバイスは、スプリアスを抑圧した圧電振動片を備えているので一定周波数の信号を出力でき、また周波数温度特性の悪化を防止でき、さらに周波数安定度の悪化を防止できる。

以下に、本発明に係る圧電振動片および圧電デバイスの最良の実施形態について説明する。まず第１の実施形態について説明する。図１は圧電基板の外形を構成する長辺をテーパーにした圧電振動片の平面図である。圧電振動片１０は、圧電基板１２に電極パターンを形成した構成である。この電極パターンは、励振電極１４、接続電極１６および引き出し電極１８を備えており、圧電基板１２の表面に設けられている。具体的には、励振電極１４は、圧電基板１２の中央部に設けられている。励振電極１４は、電気信号を圧電基板１２に供給し、この電気信号によって圧電基板１２が励振すると、この励振出力を取り出すものである。また接続電極１６は、圧電基板１２のある１辺の両端部に設けられている。この接続電極１６は、圧電振動片１０をパッケージ等に搭載したときに、パッケージと接合固着される箇所になるとともに、パッケージに設けられたマウント電極と導通する。そして引き出し電極１８は、励振電極１４と接続電極１６を１対１に対応させて導通させている。

また長辺２０と短辺２２で構成される圧電基板１２の外形の少なくとも１辺はテーパーになっている。そして図１に示される場合では、圧電基板１２の外形を構成する長辺２０がテーパーに形成されており、圧電振動片１０を平面視すると台形形状になっている。なお図１の各図に示される二点鎖線は、従来の矩形の圧電基板（以下、矩形基板という。）の外形を参考として示している。

より具体的に説明すると、以下のようになっている。図１（Ａ）に示される圧電振動片１０は、圧電基板１２の外形を形成する長辺２０の１つがテーパーになった構成である。このテーパーは、辺の中心を基準にして対称に設けられており、二点鎖線で示される矩形基板と比較して、一方の端部が圧電基板１２の内部に入り、他方の端部が圧電基板１２の外部に出ている。すなわち図１（Ａ）に示される場合では、矩形基板と比較して、圧電振動片１０の先端側２４の端部が圧電基板１２の内部に入り、接続電極１６が形成されている圧電振動片１０の基端側２６が圧電基板１２の外部に出ている。

そして一方の端部が圧電基板１２の内部に入る量（テーパー量Ａ１）や他方の端部が圧電基板１２の外部に出る量（テーパー量Ａ２）は、ｎλ／４（λ：スプリアスの波長、ｎ：奇数）となる。ここで、このスプリアスの波長は、圧電基板１２の外形にのる不要な振動モード（スプリアス）の波長であり、計算や実験により求めることができる。なお前述したように、テーパーは、辺の中心を基準にして対称に形成されているので、テーパー量Ａ１とテーパー量Ａ２が同じ値になっている。このため二点鎖線で示される矩形基板と比較して、一方の端部が圧電基板１２の内部に入ることで狭まった部分（左上から右下に向けて斜線を引いて示した部分）と、他方の端部が圧電基板１２の外部に出ることで広がった部分（右上から左下に向けて斜線を引いて示した部分）とは同じ面積になっている。

ここで圧電基板１２の外形にのるスプリアスの波長λは、場合によって異なるが、おおよそ圧電振動片１０の発振周波数ｆで決まり、λ［ｍｍ］＝２．６／ｆ［ＭＨｚ］±５０［％］から求められる。このためテーパー量は、この式から求められた波長λのｎ／４（ｎ：奇数）倍程度、すなわち波長λのｎ／４（ｎ：偶数）倍でなければ、スプリアスの節以外の部分が圧電基板１２の外形に位置することになる。よって圧電基板１２にスプリアスの定在波が生じることがないので、スプリアスが抑圧されることになる。

そして、このような圧電振動片１０は、フォトリソグラフィを用いた加工を行うことにより得ることができる。圧電基板１２の外形形成の概略を説明すると次のようになる。すなわち、まず圧電ウエハの上に金属を成膜する。そしてフォトリソグラフィを用いた加工により、この金属膜の形状を、外形にテーパーを有する圧電基板１２の形状に倣ったものにする。この後、この金属膜をマスクとして用いて圧電ウエハをエッチングし、圧電基板１２を形成する。最後に、圧電基板１２の表面にある金属膜を除去する。

また図１（Ｂ），（Ｃ）に示されるように、圧電基板１２の外形を構成する長辺２０の両方をテーパーにすることもできる。図１（Ｂ）に示されるテーパーにされた長辺２０は、図１（Ａ）を用いて説明したテーパーと同様の構成であり、各テーパーとも長辺２０の中心を基準にして対称となっている。そして圧電振動片１０の先端側２４ではいずれの長辺２０とも矩形基板と比較して圧電基板１２の内部に入り、また圧電振動片１０の基端側２６ではいずれの長辺２０とも圧電基板１２の外部に出ている。これらのテーパー量Ａは、いずれもｎλ／４（λ：スプリアスの波長、ｎ：奇数）となっている。

また図１（Ｃ）に示されるテーパーにされた長辺２０は、図１（Ａ）を用いて説明したテーパーと同様の構成であり、いずれのテーパーとも長辺２０の中心を基準にして対称になっている。そして長辺２０は平行になっており、圧電振動片１０を平面視すると平行四辺形になっている。なおテーパー量Ａは、いずれもｎλ／４（λ：スプリアスの波長、ｎ：奇数）となっている。

また圧電基板１２の外形を構成する短辺２２をテーパーにすることもできる。図２は圧電基板の外形にテーパーを設けた圧電振動片の平面図である。なお図２の各図に示される二点鎖線は、矩形基板の外形形状を参考として示している。図２（Ａ）に示される圧電振動片１０は、先端側２４にある短辺２２がテーパーになった構成である。このテーパーは、図１（Ａ）を用いて説明したテーパーと同様の構成であり、短辺２２の中心を基準にして対称になっている。そしてテーパーとなっている短辺２２の一方の端部が圧電基板１２の内部に入り、他方の端部が圧電基板１２の外部に出ている。すなわち図２（Ａ）に示される場合では、図面の下側の端部が圧電基板１２の内部に入り、上側の端部が圧電基板１２の外部に出ている。なおテーパー量Ａはｎλ／４（λ：スプリアスの波長、ｎ：奇数）となっている。ここでスプリアスの波長は、圧電基板１２の外形にのる不要な振動モードの波長であり、計算や実験により求めることができる。
また圧電振動片１０の基端側２６にある圧電振動片１０の短辺２２をテーパーにすることもできる。この場合も、この短辺２２の中心を基準にして対称にすればよく、テーパー量をｎλ／４（λ：スプリアスの波長、ｎ：奇数）とすればよい（不図示）。

また圧電振動片１０の外形を構成する長辺２０の少なくとも一方をテーパーにするとともに、短辺２２の少なくとも一方をテーパーにすることもできる。ここで図２（Ｂ）に一例が示される圧電振動片１０は、１つの長辺２０をテーパーにするとともに、１つの短辺２２をテーパーにした構成である。これらのテーパーは、図１や図２（Ａ）を用いて説明したテーパーと同様の構成であり、各辺の中心を基準にして対称になっている。このため図２（Ｂ）に示される圧電振動片１０では、テーパーにされている長辺２０における圧電振動片１０の先端側２４の端部が圧電基板１２の内部に入り、基端側２６の端部が圧電基板１２の外部に出ている。またテーパーにされている短辺２２において、図面の下側に位置する端部が圧電基板１２の内部に入り、図面の上側に位置する端部が圧電基板１２の外部に出ている。そしてテーパー量Ａは、それぞれｎλ／４（λ：スプリアスの波長、ｎ：奇数）となっている。

なおテーパーにされる辺は図２（Ｂ）に示される形態に限定されることはない。したがって、いずれか１つの短辺２２と両方の長辺２０をテーパーにすることができ、またいずれか１つの長辺２０と両方の短辺２２をテーパーにすることができ、さらに全ての短辺２２と長辺２０をテーパーにすることができる。

このように圧電振動片１０（圧電基板１２）の外形の少なくとも１辺がテーパーにされることにより、圧電振動片１０の外形にのる不要な振動の節以外がテーパーの位置に来ることになるので、この不要な振動が打ち消される。したがって、不要な振動の定在波が生じないので、圧電振動片１０の外形にのる不要な振動モード、すなわちスプリアスのモードの種類に則した抑圧をすることができる。

また圧電振動片１０は、スプリアスを抑圧するために、その外形をテーパーにしただけなので、従来の矩形基板を用いた圧電振動片の設計を利用することができる。そして特に、圧電振動片１０は、テーパーにされた辺における一方の端部のテーパー量と他方の端部のテーパー量を同じにしているので、テーパーが形成されている圧電基板１２の面積と従来の圧電振動片に用いられる矩形基板の面積を同じにすることができ、従来の矩形基板を用いた圧電振動片の設計を大きく変える必要がない。よって本実施形態に係る圧電振動片１０は、スプリアスのモードの種類に則して容易に設計されることができ、短時間で、かつ、低コストで得ることができる。
また圧電振動片１０は、スプリアスを抑圧するために、その外形をテーパーにしただけなので、落下等の衝撃によって破断してしまうおそれはない。

次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、第１の実施形態と同様の構成部分に同番号を付し、その説明を省略または簡略する。図３は第２の実施形態に係る圧電振動片の平面図である。なお図３の各図に示される二点鎖線は、従来の矩形に形成されたメサ部（以下、矩形メサ部という。）の外形を参考として示している。第２の実施形態に係る圧電振動片１０はメサ形であり、圧電基板１２の少なくとも一方の表面にメサ部３０が形成されている。このメサ部３０の上面に励振電極１４が形成されている。

そして長辺（メサ長辺３２）と短辺（メサ短辺３４）で構成されるメサ部３０の外形の少なくとも１辺がテーパーになっている。図３（Ａ）に一例が示される場合では、メサ長辺３２の１つがテーパーにされている。そしてテーパーは、第１の実施形態と同様に、メサ長辺３２の中心を基準にして対称に設けられており、一方の端部がメサ部３０の内部に入り、他方の端部がメサ部３０の外部に出ている。すなわち図３（Ａ）に示される場合では、矩形メサ部と比較して、圧電振動片１０の先端側２４にある端部がメサ部３０の内部に入り、接続電極１６が形成された圧電振動片１０の基端側２６にある端部がメサ部３０の外部に出ている。

このテーパーは、メサ長辺３２の中心を基準にして対称になっているので、メサ短辺３４に沿う方向における一方の端部の入る量（テーパー量Ｂ１）と、他方の端部の出る量（テーパー量Ｂ２）はいずれも同量となり、テーパー量Ｂ１，Ｂ２はｎλ／４（λ：スプリアスの波長、ｎ：奇数）となっている。ここで、このスプリアスの波長は、メサ部３０にのる不要な振動モードの波長であり、計算や実験により求めることができる。このため二点鎖線で示される矩形メサ部と比較して、一方の端部がメサ部３０の内部に入ることで狭まった部分（左上から右下に向けて斜線を引いて示した部分）と、他方の端部がメサ部３０の外部に出ることで広がった部分（右上から左下に向けて斜線を引いて示した部分）とは同じ面積になっている。

そしてメサ部３０においてテーパーにされる辺は、図３（Ａ）に示される場合に限定されるものではない。またテーパーは、圧電振動片１０の基端側２６にある端部がメサ部３０の内側に入り、先端側２４にある端部が外側に出た構成であってもよい。またメサ部３０は、両方のメサ長辺３２がテーパーにされた構成であってもよく、メサ短辺３４の少なくとも一方がテーパーにされた構成であってもよい。さらにメサ部３０は、図３（Ｂ）に一例が示されるように、メサ長辺３２の少なくとも一方がテーパーにされるとともに、メサ短辺３４の少なくとも一方がテーパーにされた構成であってもよい。この場合も各テーパーは、各辺の中心を基準にして対称になっていればよく、テーパー量Ｂはいずれもｎλ／４（λ：スプリアスの波長、ｎ：奇数）であればよい。
なお外形の少なくとも１辺がテーパーにされたメサ部３０は、第１の実施形態で説明した圧電基板の形成方法と同様にして形成されることができる。

このようにメサ部３０の外形を構成する少なくとも１辺がテーパーにされることにより、メサ部３０にのる不要な振動の節以外がテーパーの位置に来ることになるので、この不要な振動が打ち消される。したがって、不要な振動の定在波がメサ部３０に生じないので、メサ部３０にのる不要な振動モード、すなわちメサ部３０に生じるスプリアスのモードの種類に則した抑圧をすることができる。

また圧電振動片１０のメサ部３０は、スプリアスを抑圧するために、その外形をテーパーにしただけなので、従来の矩形メサ部の設計を利用することができる。そして特に、メサ部３０は、テーパーにされた辺における一方の端部のテーパー量Ｂと他方の端部のテーパー量Ｂを同じにしているので、テーパーが形成されているメサ部３０の面積と従来の矩形メサ部の面積を同じにすることができ、従来の矩形メサ部の設計を大きく変える必要がない。よって、メサ部３０を備えた圧電振動片１０は、メサ部３０に生じるスプリアスのモードの種類に則して容易に設計されることができ、短時間で、かつ、低コストで得ることができる。

また圧電振動片１０のメサ部３０は、スプリアスを抑圧するために、その外形をテーパーにしただけなので、落下等の衝撃によって圧電振動片１０が破断してしまうおそれはない。
なお第２の実施形態で説明したテーパーは、逆メサ形の圧電振動片にも適用することができる。

次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、第１の実施形態と同様の構成部分に同番号を付し、その説明を省略または簡略する。図４は第３の実施形態に係る圧電振動片の平面図である。なお図４の各図に示される二点鎖線は、従来の矩形状に形成された励振電極（以下、矩形電極という。）の外形を参考として示している。第３の実施形態に係る圧電振動片１０は短冊形またはメサ形であり、圧電基板１２に設けられた励振電極１４の少なくとも１辺がテーパーにされた構成である。この励振電極１４は、励振電極１４の長辺（電極長辺４０）と励振電極１４の短辺（電極短辺４２）で構成されている。

図４（Ａ）に示される短冊形の圧電振動片１０は、電極長辺４０の１つがテーパーにされている。このテーパーは、第１の実施形態と同様に、電極長辺４０の中心を基準にして対称に形成されており、矩形電極に比べて一方の端部が励振電極１４の内部に入り、他方の端部が励振電極１４の外部に出ている。すなわち図４（Ａ）に示される場合では、圧電振動片１０の先端側２４にある端部が励振電極１４の内部に入り、基端側２６にある端部が励振電極１４から出ている。

そしてテーパーは、電極長辺４０の中心を基準にして対称になっているので、電極短辺４２に沿う方向における一方の端部の入る量（テーパー量Ｃ１）と、他方の端部の出る量（テーパー量Ｃ２）はいずれも同量となり、テーパー量Ｃ１，Ｃ２はｎλ／４（λ：スプリアスの波長、ｎ：奇数）となっている。ここで、このスプリアスの波長は、励振電極１４にのる不要な振動モードの波長であり、計算や実験により求めることができる。このため二点鎖線で示される矩形電極と比較して、一方の端部が励振電極１４の内部に入ることで狭まった部分（左上から右下に向けて斜線を引いて示した部分）と、他方の端部が励振電極１４の外部に出ることで広がった部分（右上から左下に向けて斜線を引いて示した部分）とは同じ面積になっている。

なお励振電極１４においてテーパーにされた辺の位置は、図４（Ａ）に示される場合に限定されるものではない。またテーパーは、圧電振動片１０の基端側２６にある端部が励振電極１４の内部に入り、圧電振動片１０の先端側２４にある端部が励振電極１４の外部に出る構成であってもよい。また励振電極１４は、両方の電極長辺４０がテーパーにされた構成であってもよく、電極短辺４２の少なくとも一方がテーパーにされた構成であってもよい。また励振電極１４は、電極長辺４０の少なくとも一方がテーパーにされるとともに、電極短辺４２の少なくとも一方がテーパーにされた構成であってもよい。

また図４（Ｂ）に示されるように、メサ部３０に設けられる励振電極１４の少なくとも１辺をテーパーにすることもできる。この場合も、図４（Ａ）に示されるテーパーと同様の構成であればよく、テーパー量Ｃはｎλ／４（λ：スプリアスの波長、ｎ：奇数）となっている。

なお外形の少なくとも１辺がテーパーにされた励振電極１４は、フォトリソグラフィを用いた加工を行うことにより得ることができる。励振電極１４を形成するための概略は次のようになる。すなわち、まず圧電基板１２の上に励振電極用の金属を成膜する。そしてフォトリソグラフィを用いた加工により、この金属膜上にレジストパターンを形成する。このレジストパターンの形状は、テーパーを有する励振電極１４の形状に倣っている。この後、レジストパターンをマスクとして利用して、このレジストパターンから露出している部分の金属膜をエッチングし、レジストパターンを除去すると、圧電基板１２の上に励振電極１４が形成される。

このように圧電振動片１０に設けられた励振電極１４の少なくとも１辺がテーパーにされることにより、励振電極１４にのる不要な振動の節以外がテーパーの位置に来ることになるので、この不要な振動が打ち消される。したがって、不要な振動の定在波が生じないので、励振電極１４にのる不要な振動モード、すなわちスプリアスのモードの種類に則した抑圧をすることができる。

また圧電振動片１０の励振電極１４は、スプリアスを抑圧するために、その外形をテーパーにしただけなので、従来の矩形電極の設計を利用することができる。そして特に、励振電極１４は、テーパーにされた辺における一方の端部のテーパー量Ｃと他方の端部のテーパー量Ｃを同じにしているので、テーパーが形成されている励振電極１４の面積と従来の矩形電極の面積を同じにすることができ、従来の矩形電極の設計を大きく変える必要がない。よって圧電振動片１０は、励振電極１４に生じるスプリアスのモードの種類に則して容易に設計されることができ、短時間で、かつ、低コストで得ることができる。
また圧電振動片１０の励振電極１４は、スプリアスを抑圧するために、その外形をテーパーにしただけなので、落下等の衝撃によって圧電振動片１０が破断してしまうおそれはない。

次に、第４の実施形態について説明する。第４の実施形態では、第１〜３の実施形態で説明したテーパーを組み合わせた形態について説明する。このため第４の実施形態では、前述した実施形態と同様の構成部分に同番号を付し、その説明を省略または簡略する。圧電振動片１０に生じるスプリアスは、前述したように圧電基板１２の外形にのるもの、メサ部３０にのるもの、励振電極１４にのるものがある。このため圧電振動片１０には、これらのスプリアスが組み合わさって生じることがある。第４の実施形態に係る圧電振動片１０は、各スプリアスに応じて圧電基板１２の外形、メサ部３０および励振電極１４にテーパーを設けて、このスプリアスを抑圧するものである。

図５は第４の実施形態に係る圧電振動片の平面図である。なお図５の各図に示される二点鎖線は、矩形基板、矩形メサ部、矩形電極を参考として示している。第４の実施形態に係る圧電振動片１０は、圧電基板１２の外形、メサ部３０および励振電極１４のうちのいずれか２つにおいて、または３つ全てにおいて、それぞれの少なくとも１辺にテーパーを設けた構成である。

図５（Ａ）に一例が示される短冊形の圧電振動片１０は、圧電基板１２の外形にのるスプリアスおよび励振電極１４にのるスプリアスを抑圧したものであり、圧電基板１２の外形の少なくとも１辺がテーパーにされるとともに、励振電極１４の少なくとも１辺がテーパーにされている。より具体的には、圧電基板１２における１つの長辺２０がテーパーにされている。このテーパー量Ａは、第１の実施形態で説明したように、ｎλ／４（λ：圧電基板１２にのるスプリアスの波長、ｎ：奇数）となっている。また励振電極１４における１つの電極長辺４０がテーパーにされている。このテーパー量Ｃは、第３の実施形態で説明したように、ｎλ／４（λ：励振電極１４にのるスプリアスの波長、ｎ：奇数）となっている。

また図５（Ｂ）に一例が示されるメサ形の圧電振動片１０は、メサ部３０にのるスプリアスおよび励振電極１４にのるスプリアスを抑圧したものであり、メサ部３０の少なくとも１辺がテーパーにされるとともに、励振電極１４の少なくとも１辺がテーパーにされている。より具体的には、メサ部３０における１つのメサ長辺３２と１つのメサ短辺３４がテーパーにされている。このテーパー量Ｂは、第２の実施形態で説明したように、ｎλ／４（λ：メサ部３０にのるスプリアスの波長、ｎ：奇数）となっている。また励振電極１４における１つの電極長辺４０がテーパーにされている。このテーパー量Ｃは、第３の実施形態で説明したように、ｎλ／４（λ：励振電極１４にのるスプリアスの波長、ｎ：奇数）となっている。
これにより圧電振動片１０は、圧電振動片１０の外形やメサ部３０、励振電極１４にのる不要な振動モード、すなわちスプリアスのモードの種類に則して、これらを抑圧することができる。

なお第１〜４の実施形態では、テーパーは辺の中心を基準にした対称の形状であるが、この形態に限定されることはない。図６はテーパーの変形例を説明するための圧電振動片の平面図である。図６（Ａ）に一例が示されるように、テーパーは、長辺２０の一端を基準にして、その他端をテーパー量Ｄ＝ｎλ／４（λ：圧電基板１２の外形にのるスプリアスの波長、ｎ：奇数）だけずらした構成であってもよい。この図６（Ａ）に示されるテーパーの構成は、メサ部３０や励振電極１４にも適用することができる。

また図６（Ｂ）に一例が示されるように、テーパーは、長辺２０における一方の端部のテーパー量Ｅ１を０＜Ｅ１＜ｎλ／４（λ：圧電基板１２の外形にのるスプリアスの波長、ｎ：奇数）として圧電基板１２の内部に入り込ませ、他方の端部のテーパー量Ｅ２をｎλ／４（λ：圧電基板１２の外形にのるスプリアスの波長、ｎ：奇数）として圧電基板１２の外部に出した構成であってもよい。また、この構成の変形例としては、長辺２０における一方の端部のテーパー量Ｅ３をｎλ／４（λ：スプリアスの波長、ｎ：奇数）として圧電基板１２の内部に入り込ませ、他方の端部のテーパー量Ｅ４を０＜Ｅ４＜ｎλ／４（λ：スプリアスの波長、ｎ：奇数）として圧電基板１２の外部に出した構成であってもよい（不図示）。そして図６（Ｂ）に示されるテーパーの構成やこの変形例は、メサ部３０や励振電極１４にも適用することができる。
これにより圧電振動片１０は、スプリアスのモードの種類に則した抑圧をすることができ、従来の設計を利用することができる。

次に、第５の実施形態について説明する。第５の実施形態では、第１〜４の実施形態で説明した圧電振動片をパッケージに搭載した圧電デバイスについて説明する。図７は圧電デバイスの断面図である。圧電デバイス５０は、パッケージ５２に圧電振動片１０を搭載したものである。具体的には、圧電デバイス５０は、上方に開口する凹陥部５４を備えたパッケージベース５６を有している。このパッケージベース５６の底面、すなわち凹陥部５４の底面には、圧電振動片１０を搭載するためのマウント電極５８が設けられている。このマウント電極５８は、パッケージベース５６の裏面に設けられた外部端子６０と導通している。またマウント電極５８の上に導電性接着剤６２が設けられており、圧電振動片１０に設けられている接続電極と導電性接着剤６２が接合し、この導電性接着剤６２によって圧電振動片１０がパッケージベース５６に搭載される。そしてパッケージベース５６の上面に蓋体６４が接合されており、凹陥部５４を気密封止している。

また圧電デバイス５０は、図示していないが、圧電振動片１０を発振させる回路や、外部からの制御電圧によって発振周波数を変える電圧制御回路、圧電振動片１０の周囲温度にかかわらず一定の周波数を出力するように周波数温度特性を補正する温度補償回路等を凹陥部５４に備えることができる。

これにより圧電デバイス５０は、前述した特徴を有する圧電振動片１０を備えているので一定周波数の信号を出力でき、また周波数温度特性の悪化するのを防止でき、さらに周波数安定度の悪化するのを防止できる。

圧電基板の外形を構成する長辺をテーパーにした圧電振動片の平面図である。 圧電基板外形にテーパーを設けた圧電振動片の平面図である。 第２の実施形態に係る圧電振動片の平面図である。 第３の実施形態に係る圧電振動片の平面図である。 第４の実施形態に係る圧電振動片の平面図である。 テーパーの変形例を説明するための圧電振動片の平面図である。 圧電デバイスの断面図である。

符号の説明

１０………圧電振動片、１２………圧電基板、１４………励振電極、２０………長辺、２２………短辺、３０………メサ部、３２………メサ長辺、３４………メサ短辺、４０………電極長辺、４２………電極短辺、５０………圧電デバイス、５２………パッケージ。

Claims (8)

1. 圧電基板を用いて形成した圧電振動片であって、
   前記圧電基板の外形の少なくとも１辺が、テーパー量ｎλ／４（λ：スプリアスの波長、ｎ：奇数）を有するテーパーにされたことを特徴とする圧電振動片。
2. 圧電基板を用いて形成した圧電振動片であって、
   前記圧電基板に形成されたメサ部の外形の少なくとも１辺がテーパーにされたことを特徴とする圧電振動片。
3. 圧電基板を用いて形成した圧電振動片であって、
   前記圧電基板に形成された励振電極の少なくとも１辺がテーパーにされたことを特徴とする圧電振動片。
4. 前記テーパーは、ｎλ／４（λ：スプリアスの波長、ｎ：奇数）のテーパー量を有していることを特徴とする請求項２または３に記載の圧電振動片。
5. 圧電基板を用いて形成した圧電振動片であって、
   前記圧電基板の外形と、前記圧電基板を形成するメサ部と、前記圧電基板に形成される励振電極とのいずれか２つまたは３つにおける、それぞれの少なくとも１辺がテーパーにされていることを特徴とする圧電振動片。
6. 前記テーパーは、一方の端部が内部に入り、他方の端部が外部に出ていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の圧電振動片。
7. 前記テーパーは、辺の中心部を基準にして対称に設けられたことを特徴とする請求項６に記載の圧電振動片。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の前記圧電振動片をパッケージに搭載したことを特徴とする圧電デバイス。

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