JP2008252800A - 音叉型屈曲水晶振動素子、及びそれを搭載した水晶振動子並びに水晶発振器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、ＣＩ値を従来値以下に小さく抑えつつ、温度特性における頂点温度が＋２５℃となるような音叉型屈曲水晶振動素子、及びその音叉型屈曲水晶振動素子を搭載した水晶振動子や水晶発振器を提供することにある。
【解決手段】振動腕部の表主面に開口部を有する溝部と、裏主面に開口部を有する溝部が少なくとも１つずつ形成されており、且つ表主面に開口部を有する溝部内部の底面と、裏主面に開口部を有する溝部内部の底面とが、振動腕部内で対向しない位置にそれぞれ形成されている音叉型屈曲水晶振動素子、及びその音叉型屈曲水晶振動素子を搭載した水晶振動子並びに水晶発振器。
【選択図】図１

Description

本発明は音叉型の屈曲水晶振動素子、及びその音叉型の水晶振動素子を搭載した水晶振動子、並びにその音叉型の水晶振動素子又は水晶振動子を搭載した水晶発振器に関する。

音叉型屈曲水晶振動素子を内部に搭載した水晶振動子又は水晶発振器は、電子部品の一つとしてコンピュータ、携帯電話、小型情報機器などの電子機器内部に、基準信号源やクロック信号源として搭載され使用されている。この水晶振動子や水晶発振器については小型化、薄型化及び低価格化の要求が依然強いものがある。以下に従来の音叉型屈曲水晶振動素子ついて図面を用いて説明する。

図９（ａ）は従来の音叉型屈曲水晶振動素子を、素子の表主面側から見た平面図であり、（ｂ）は同じ音叉型屈曲水晶振動素子を、素子の裏主面側から見た平面図である。又、図１０は、図９（ａ）の仮想切断線Ａ−Ａ′で切断した場合の部分断面図である。

図９及び図１０おいて、音叉型屈曲水晶振動素子１００は、平面視音叉型の外形形状を有する水晶片１１０の表面に、振動用、周波数調整用、又は収納する容器体などと電気的に接続を取るために用いる外部接続用等の各種電極部を形成することにより構成されている。音叉型屈曲水晶振動素子１００の厚み寸法は約１００μｍで、基部１０１と、その基部１０１の一辺から同一方向に突出して形成された第１の振動腕部１０２及び第２の振動腕部１０３とにより大略的に構成されている。このような音叉型屈曲水晶振動素子１００を構成する水晶片１１０の外形は、フォトリソグラフィ技術と化学エッチング技術により作られるのが一般的である。

又、第１の振動腕部１０２には、その表主面に開口部を有し、その開口部の長辺が第１の振動腕部１０２の長さ方向に沿っている第１の溝部１０４が設けられている。更に、第２の振動腕部１０３には、その表主面に開口部を有し、その開口部の長辺が第２の振動腕部１０３の長さ方向に沿っている第２の溝部１０６が設けられている。これら各溝部の深さは約６０μｍである。

図９（ａ）及び図９（ｂ）において、第１の振動腕部１０２の表主面における主に第１の溝部１０４内には電極部１２１が、第１の振動腕部１０２の裏主面には電極部１２２が設けられており、且つ両電極部は電気的に接続されている。更に、表電極部１２１と電極部１２２は、第２の振動腕部１０３の両側面に設けられた側面電極部（不図示）に電気的に結線される。又、電極部１２１及び１２２は配線部１２３により、一方の外部接続用電極部１２４に導出され一端子網を形成している。

一方、第１の振動腕部１０２の両側面に有する側面電極部（不図示）は電気的に結線され、それらは第２の振動腕部１０３の表主面において主に第３の溝部１０６内の電極部１２５と、裏主面の電極部１２６に電気的に接続され、配線部１２７を介して、他方の外部接続用電極部１２８に導出され一端子網となり、音叉型屈曲水晶振動素子１００内で電気的に異極の二端子網が形成される。

この二端子網間に交番電圧を印加し、その状態を瞬時にとらえると第１の振動腕部１０２の両側面電極部は例えば＋（プラス）電位となり、電極部１２１と電極部１２２は−（マイナス）電位となり、＋から−に電界が生じる。一方、第２の振動腕部１０３では、各電極部の極性は第１の振動腕部１０２に設けられた各電極部と反対となる。これらの電界により水晶材より構成された各振動腕部に伸縮現象が生まれ屈曲振動が得られる。このように各振動腕部に溝を設けることにより、音叉型屈曲水晶振動素子としてのクリスタルインピーダンス（以下ＣＩという）値を１００ｋΩ以下と小さくすることが可能なる（例えば特許文献１又は特許文献２を参照）。

又、従来の音叉型屈曲水晶振動素子の他の形態としては、各振動腕部の表主面に開口部を有する溝部と、裏主面に開口部とを有する溝部とを、両溝部の底面が各振動腕部で対向するように設けたものがある（例えば、特許文献１乃至４を参照）。

更に、前記した音叉型屈曲水晶振動素子１００等は、絶縁性の素材で作られた概略直方体の容器体に設けられた、容器体の一方の主面に開口部を有する凹部内に搭載される。この搭載された音叉型屈曲水晶振動素子は容器体の外側底面に形成された複数個の外部接続用電極部と電気的に接続すると共に、凹部の開口部に被せて音叉型屈曲水晶振動素子が搭載された凹部内を、蓋体により気密封止することで、電子部品としての水晶振動子を構成する（例えば、特許文献３を参照）。

特開昭５３−９３７９２号公報（第１０図Ｂ） 特開昭５６−６５５１７号公報（Ｆｉｇ．３） 特開２００４−２９７３４３号公報 特開２００４−１２９１８１号公報

尚、前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を、本件出願時までに発見するに至らなかった。

水晶振動素子は温度によりその振動周波数値が変化する特性（以下、「温度特性」という）を有している。屈曲振動する音叉型の水晶振動素子において、温度と周波数偏差量の関係を示す温度特性グラフは、所定の温度を頂点温度とする上に凸の二次曲線（放物線）を示す。

一般的に水晶振動素子等における温度特性は＋２５℃を基準として表される。水晶振動素子、水晶振動子又は水晶発振器に求められる温度特性は、例えば、この基準温度から高温側で＋６０℃、低温側で−１０℃までの範囲の中において、所望する周波数偏差内であること、及び高温側及び低温側で周波数値の変化のバランスが取れている事などが求められている。

しかし、前記したような形状の溝が形成された音叉型屈曲水晶振動素子、及びその音叉型屈曲水晶振動素子を搭載した水晶振動子や水晶発振器では、図８のように、温度特性の頂点温度が＋２５℃からずれている。図８では従来の音叉型屈曲水晶振動素子の温度特性の一例として、頂点温度が＋２０℃の温度特性を示している（点線部分）。この場合、基準温度から低温側に頂点温度がずれていることから、低温側での周波数偏差量に比べ高温側での周波数偏差量が大きくなってしまい、＋２５℃を基準とする温度特性のバランスが取れてない。又、例えば良品の基準を偏差量−４０［ｐｐｍ］とした場合、高温側で所望する周波数偏差以上となり、不良品と判断される虞がある。

又、振動腕部の表裏両主面に溝部を、両溝部底面を対向させた形態で設けた音叉型屈曲水晶振動素子では、両溝部底面を精密に対向させた形態の溝部を形成することが容易ではなく、複雑な製造工程を設ける必要があるため、生産性が低くなる虞がある。

本発明の目的は、ＣＩ値を従来値以下に小さく抑えつつ、温度特性における頂点温度が＋２５℃となるような音叉型屈曲水晶振動素子、及びその音叉型屈曲水晶振動素子を搭載した水晶振動子や水晶発振器を提供することにある。

本発明は前記課題を解決するために成されたものであり、その一発明は、平板形状の基部と、この基部の側面より同一の方向に延びる２本の平板形状の振動腕部と、この振動腕部に、振動腕部の基部側端部から振動腕部の長さ方向に沿って設けられた、振動腕部の表裏主面うちの一方に開口部を有し、振動腕部の厚み方向に窪んだ複数個の溝部と、基部及び振動腕部の表面に所望のパターンで形成された、複数個の電極部及びこの電極部間を電気的に接続する配線部により構成される音叉型屈曲水晶振動素子であって、振動腕部の表主面に開口部を有する溝部と、裏主面に開口部を有する溝部が少なくとも１つずつ形成されており、且つ表主面に開口部を有する溝部内部の底面と、裏主面に開口部を有する溝部内部の底面とが、振動腕部内で対向しない位置にそれぞれ形成されていることを特徴とする音叉型屈曲水晶振動素子である。

又、溝部底面と溝部の基部側の側壁面とがなす角の角度、及び溝部底面と溝部の振動腕部先端側の側壁面とがなす角の角度がそれぞれ鈍角であり、振動腕部の表主面に開口部を有する溝部の基部側の側壁面と、裏主面に開口部を有する溝部の振動腕部先端側の側壁面とが、又は／及び振動腕部の表主面に開口部を有する溝部の振動腕部先端側の側壁面と、裏主面に開口部を有する溝部の基部側の側壁面とが、振動腕部内で対向するように各溝部が形成されていることを特徴とする音叉型屈曲水晶振動素子でもある。

更に、前記溝部の深さ寸法が、振動腕部の厚さ寸法に対して３／１０〜９／１０の比率となる寸法であることを特徴とする音叉型屈曲水晶振動素子でもある。

更に又、振動腕部の表主面に開口部を有する溝部、及び振動腕部の裏主面に開口部を有する溝部が、振動腕部の幅方向に平行に並んだ少なくとも２本以上の溝部であることを特徴とする音叉型屈曲水晶振動素子でもある。

又、他の発明として、一方の主面に開口部を有する凹部が形成された容器体と、この凹部内に搭載された前記各段落に記載された特徴を有する音叉型屈曲水晶振動素子と、容器体の外側底面に形成された、この音叉型屈曲水晶振動素子と電気的に接続したものを含む複数個の外部接続用電極部と、凹部の開口部に被せて前記凹部内を気密封止する蓋体とで構成されていることを特徴とする水晶振動子である。

更に他の発明として、前記各段落に記載された特徴を有する音叉型屈曲水晶振動素子、又は前段落に記載された特徴を有する水晶振動子と、少なくともこの音叉型屈曲水晶振動素子又は水晶振動子と電気的に接続した発振回路とを備え、一体で構成されたことを特徴とする水晶発振器である。

本発明の音叉型屈曲水晶振動素子、及びその音叉型屈曲水晶振動素子を搭載した水晶振動子や水晶発振器では、その音叉型屈曲水晶振動素子において、ＣＩ値を約５０ｋΩ以下とすることができ、従来の音叉型屈曲水晶振動素子に比べ低ＣＩ値とすることが可能となる。

又、本発明の音叉型屈曲水晶振動素子、及びその音叉型屈曲水晶振動素子を搭載した水晶振動子や水晶発振器では、その音叉型屈曲水晶振動素子において、その温度特性の頂点温度が＋２５℃となる。因って、基準温度と頂点温度が合致していることから、低温側と高温側での周波数偏差量に差違が小さく、＋２５℃を基準とする温度特性のバランスが取れる。又、低温側及び高温側共々所望する周波数偏差以内とすることが容易に可能となり、温度特性が不良となることが著しく少なくなる。

更に、本発明の音叉型屈曲水晶振動素子は、振動腕部の表裏両主面に設ける溝部を、両溝部底面を対向させない形態で設けているので、溝部を形成することが容易となり、複雑な製造工程を設ける必要がないため、音叉型屈曲水晶振動素子の生産性が高くなる。

因って、本発明の音叉型屈曲水晶振動素子、及びその音叉型屈曲水晶振動素子を搭載した水晶振動子や水晶発振器は、ＣＩ値を従来値以下に小さく抑えつつ、温度特性における頂点温度が＋２５℃となり、前記各特性を良好にする効果を奏する。

以下に、本発明における音叉型屈曲水晶振動素子、及びその音叉型屈曲水晶振動素子を搭載した水晶振動子並びに水晶発振器の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第一の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子の一例を示したものであり、（ａ）は音叉型屈曲水晶振動素子を表主面側から示した平面図であり、（ｂ）は裏主面側から示した平面図である。図２は、図１に記載の音叉型屈曲水晶振動素子を図１（ａ）記載の仮想切断線Ｂ−Ｂ′で切断した部分断面図である。又、図３は、図１に記載の音叉型屈曲水晶振動素子を構成する水晶片を示したものであり、（ａ）は水晶片を表主面側から示した平面図であり、（ｂ）は裏主面側から示した平面図である。図４は、本発明の第二の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子を構成する水晶片の一例を示したものであり、（ａ）は水晶片を表主面側から示した平面図であり、（ｂ）は裏主面側から示した平面図である。図５は、本発明の第三の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子を構成する水晶片の一例を示したものであり、（ａ）は水晶片を表主面側から示した平面図であり、（ｂ）は裏主面側から示した平面図である。図６は、図１に記載の音叉型屈曲水晶振動素子を搭載した、本発明の第四の実施形態に係る水晶振動子を示した分解斜視図である。図７は、図１に記載の音叉型屈曲水晶振動素子を搭載した、本発明の第五の実施形態に係る水晶発振器を示した分解斜視図である。図８は、本発明における音叉型屈曲水晶振動素子及び従来の音叉型屈曲水晶振動素子における温度特性を示したグラフである。尚、各図では、説明を明りょうにするため構造体の一部を図示せず、また寸法も一部誇張して図示している。特に各部分の厚み寸法は誇張して図示している。

（第一の実施形態）
図１に示すように本発明の第一の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子１０は、音叉型の外形形状の水晶を素材とする図３のような水晶片３１の表面に、後述するような各電極部及び配線部を形成することにより構成されている。この音叉型屈曲水晶振動素子を構成する水晶片３１の結晶軸方向は、水晶片３１の幅方向をＸ軸方向、長さ方向をＹ′軸方向、及び厚み方向をＺ′軸方向となっている。この水晶片３１は、平面視が概略矩形状の平板形状である基部１１と、この基部１１の一辺の側面から同一方向に一体で突出して設けられた第１の振動腕部１２と第２の振動腕部１３から構成されている。尚、水晶片３１の各寸法は、例えば、基板１１の長さ方向の寸法は約５６０μｍであり、両振動腕部の長さ（基部１１との接続境界線から各振動腕部先端部までの長さ）は約１１００μｍであり、音叉型屈曲水晶振動素子１０としての全長は約１６６０μｍ、各振動腕部の幅はそれぞれ約１２３μｍ、第１の振動腕部１２と第２の振動腕部１３との間隔幅は約８２μｍであり、水晶片３１としての厚み寸法は後述する溝部を除き約１００μｍである。

また、第１の振動腕部１２には、表主面に開口部を有し、開口部の長辺が第１の振動腕部１２の長さ方向に沿っている第１の溝部１４と、裏主面に開口部を有し、開口部の長辺が第１の振動腕部の長さ方向に沿っている第２の溝部１５とが、第１の溝部１４内の底面と第２の溝部１５内の底面とが第１の振動腕部１２内部で対向せず、且つ第１の溝部１４内の振動腕部先端側の側壁面と、第２の溝部１５内の基部側の側壁面とが、第１の振動腕部１２内で対向するように設けられている。図２には、第１の振動腕部１２内での第１の溝部１４と第２の溝部１５との形成形態を示している。

尚、第１の溝部１４及び第２の溝部１５において、各溝部内部の底面と各溝部内部の基部側の側壁面とがなす角の角度、及び各溝部内部の底面と各溝部内部の振動腕部先端側の側壁面とがなす角の角度はそれぞれ鈍角である。これは、各溝部を形成する際に化学エッチング法により溝加工を施しているため、音叉型屈曲水晶振動素子１０を構成する水晶片３１の結晶軸方位によるエッチング特性の差異により生じるものである。

更に、第２の振動腕部１３には、表主面に開口部を有し、開口部の長辺が第２の振動腕部１３の長さ方向に沿っている第３の溝部１６と、裏主面に開口部を有し、開口部の長辺が第２の振動腕部の長さ方向に沿っている第４の溝部１７とが、第３の溝部１６内の底面と第４の溝部１７内の底面とが第２の振動腕部１３内部で対向せず、且つ第３の溝部１６内の振動腕部先端側の側壁面と、第４の溝部１７内の基部側の側壁面とが、第２の振動腕部１３内で対向するように設けられている。

尚、第３の溝部１６及び第４の溝部１７も第１の溝部１４及び第２の溝部１５と同様に、各溝部内部の底面と各溝部内部の基部側の側壁面とがなす角の角度、及び各溝部内部の底面と各溝部内部の振動腕部先端側の側壁面とがなす角の角度はそれぞれ鈍角である。これは、各溝部を形成する際に化学エッチング法により溝加工を施しているため、音叉型屈曲水晶振動素子１０を構成する水晶片３１の結晶軸方位によるエッチング特性の差異により生じるものである。

第１の溝部１４及び第３の溝部１６の長さ方向の基部側端部は、基板１１と各振動腕部との接続境界線上にある。又、各溝部の開口部の幅は例えば、約９３μｍ、長さは約３５０μｍであり、各振動腕部の主面から各溝部の底面までの深さは、各振動腕部の厚みに対して３／１０〜９／１０の比率の寸法の範囲で形成される。即ち、振動腕部の厚みが１００μｍの場合は、各溝の深さ寸法は３０〜９０μｍの範囲で形成される。

図１（ａ）、図１（ｂ）及び図２において、第１の振動腕部１２の両側面に形成された側面電極部（不図示）と、第２の振動腕部１３の第３の溝部１６内の表面を含む表主面上に形成されている電極部２１と、第２の振動腕部１３の第４の溝部１７内の表面を含む裏主面上に形成されている電極部２２とは、裏主面に形成された配線部２０等を使用し、電気的に結線されて一方の外部接続用電極部２３に接続されて一端子網を形成する。

一方、第２の振動腕部１３の両側面に形成された側面電極部（不図示）と、第１の振動腕部１２の第１の溝部１４内の表面を含む表主面上に形成された電極部２４と、第１の振動腕部１２の第２の溝部１５内の表面を含む裏主面上に形成された電極部２５とは、表主面に形成された配線部２６等を使用し電気的に結線され、他方の外部接続用電極部２７に接続され一端子網を形成して、合計二端子の電極部網を構成することとなる。又、第１の振動腕部に形成された電極部２４と電極部２５との間、及び第２の振動腕部１３に形成された電極部２１と電極部２２との間は、第１の振動腕部１２と第２の振動腕部１３との間の又部近傍に形成されたバンド部２８により各々の振動腕部側面の一部を通じて電気的に接続されている。更に、各振動腕部の先端部（先端面から長さ比で３０％の範囲）には周波数調整用の金属膜２９が形成してあり、材料はＡｕ，Ａｇ又はＰｄうちの一つが用いられる。

（第二の実施形態）
次に、図４を用いて、本発明の第二の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子の一例を説明する。図４に示すように本発明の第二の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子は、水晶片４１の基部１１、第１の振動腕部１２及び第２の振動腕部１３から主に構成され、その大略的な形状は、図３に開示した第一の実施形態の水晶片３１と同様であるが、図４の水晶片４１では各溝部を、例えば、図３（ａ）に記載の第１の溝部１４に対して、第１の振動腕部１２の表主面に開口部を有する溝部１４ａと裏主面に開口部を有する溝部１４ｂとに、振動腕部の長さ方向に対し２分割形成してある。

同様に、図３（ｂ）に記載の第２の溝部１５に対して、第１の振動腕部１２の表主面に開口部を有する溝部１５ａと裏主面に開口部を有する溝部１５ｂとに、図３（ａ）に記載の第３の溝部１６に対して、第２の振動腕部１３の表主面に開口部を有する溝部１６ａと裏主面に開口部を有する溝部１６ｂとに、及び図３（ｂ）に記載の第４の溝部１７に対して、第２の振動腕部１３の表主面に開口部を有する溝部１７ａと裏主面に開口部を有する溝部１７ｂとに、各振動腕部の長さ方向に対しそれぞれ２分割して形成してある。

更に、各振動腕部の表主面に開口部を有する溝部１４ａ、１５ａ、１６ａ及び１７ａ内部の底面と、裏主面に開口部を有する溝部１４ｂ、１５ｂ、１６ｂ及び１７ｂ内部の底面とが、各振動腕部内で対向しない位置で設けられている。

尚、溝部１４ａ内の振動腕部先端側の側壁面と溝部１４ｂ内の基部側の側壁面と、溝部１４ｂ内の振動腕部先端側の側壁面と溝部１５ａ内の基部側の側壁面と、及び溝部１５ａ内の振動腕部先端側の側壁面と溝部１５ｂ内の基部側の側壁面とが、第１の振動腕部１２内で対向するように設けられており、溝部１６ａ内の振動腕部先端側の側壁面と溝部１６ｂ内の基部側の側壁面と、溝部１６ｂ内の振動腕部先端側の側壁面と溝部１７ａ内の基部側の側壁面と、及び溝部１７ａ内の振動腕部先端側の側壁面と溝部１７ｂ内の基部側の側壁面とが、第２の振動腕部１３内で対向するように設けられている。この図４に記載の水晶片４１に、図１に記載の電極部及び配線部等と同様な形態の電極部及び配線部等を形成することで音叉型屈曲水晶振動素子が形成される。この図４記載の水晶片４１から構成される音叉型屈曲水晶振動素子は、図１記載の音叉型屈曲水晶振動素子１０と同様な特性を有することができる。

（第三の実施形態）
次に、図５を用いて、本発明の第三の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子の一例を説明する。図４に示すように本発明の第二の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子は、水晶片４１の基部１１、第１の振動腕部１２及び第２の振動腕部１３から主に構成され、その大略的な形状は図３に開示した第一の実施形態の水晶片３１と同様であるが、図５の水晶片５１では各溝部を、例えば、図３（ａ）に記載の第１の溝部１４に対して、第１の振動腕部１２の表主面に開口部を有する溝部１４ｃと溝部１４ｄとに、振動腕部の幅方向に対し２分割して形成してある。同様に、図３（ｂ）に記載の第２の溝部１５に対して、第１の振動腕部１２の裏主面に開口部を有する溝部１５ｃと溝部１５ｄとに、図３（ａ）に記載の第３の溝部１６に対して、第２の振動腕部１３の表主面に開口部を有する溝部１６ｃと溝部１６ｄとに、及び図３（ｂ）に記載の第４の溝部１７に対して、第２の振動腕部１３の裏主面に開口部を有する溝部１７ｃと溝部１７ｄとに、各振動腕部の幅方向に対し２分割して形成してある。

更に、各振動腕部の表主面に開口部を有する溝部１４ｃ、１４ｄ、１６ｃ及び１６ｄ内部の底面と、裏主面に開口部を有する溝部１５ｃ、１５ｄ、１７ｃ及び１７ｂ内部の底面とが、各振動腕部内で対向しない位置に設けられている。尚、溝部１４ｃ内の振動腕部先端側の側壁面と溝部１５ｃ内の基部側の側壁面と、溝部１４ｄ内の振動腕部先端側の側壁面と溝部１５ｄ内の基部側の側壁面とが、第１の振動腕部１２内で対向するように設けられており、溝部１６ｃ内の振動腕部先端側の側壁面と溝部１７ｃ内の基部側の側壁面と、溝部１６ｄ内の振動腕部先端側の側壁面と溝部１７ｄ内の基部側の側壁面とが、第２の振動腕部１３内で対向するように設けられている。この図５に記載の水晶片５１に、図１に記載の電極部及び配線部等と同様な形態の電極部及び配線部等を形成することで音叉型屈曲水晶振動素子が形成される。この図５記載の水晶片５１から構成される音叉型屈曲水晶振動素子は、図１記載の音叉型屈曲水晶振動素子１０と同様な特性を有することができる。

前記水晶片３１、４１及び５１により構成される本発明の音叉型屈曲水晶振動素子の温度特性を表したグラフを図８に示す。本発明における音叉型屈曲水晶振動素子の温度特性は、図８の実線で示されたように、＋２５℃を頂点温度とする上に凸の二次曲線となる。これは、音叉型水晶振動片を構成する水晶片において、前記したような形態の溝が形成されることで、第１の振動腕部１２と第２の振動腕部に生じる屈曲振動以外の振動モードの振動を抑制でき、更に第１の振動腕部１２と第２の振動腕部に生じる屈曲振動の振動バランスが良くなったためと考えられる。

又、前記水晶片３１、４１及び５１により構成される本発明の音叉型屈曲水晶振動素子のＣＩ値は、約５０ｋΩ以下となり、従来の音叉型屈曲水晶振動素子に比べ低いＣＩ値とすることができる。

（第四の実施形態）
次に本発明の音叉型屈曲水晶振動素子を搭載した第四の実施形態に係る水晶振動子について、図６を用いて説明する。通常、前記水晶片３１、４１又は５１により構成される本発明の音叉型屈曲水晶振動素子は、音叉型屈曲水晶振動素子のままの状態で提供されることは多くなく、図６に示すような水晶振動子に構成され提供される。その水晶振動子の一形態としては、例えば、前記した水晶片３１で構成された音叉型屈曲水晶振動素子１０は、絶縁性の素材で作られた概略直方体の容器体６１に設けられた、容器体６１の一方の主面に開口部を有する凹部６２内に搭載される。

音叉型屈曲水晶振動素子１０の搭載の形態としては、凹部６２内底面の一方の短辺縁部に沿って形成された一対の素子接続用電極パッド６３上に、音叉型屈曲水晶振動素子１０に設けられている外部接続用電極部２３及び２７がくるように音叉型屈曲水晶振動素子１０を配置し、各素子接続用電極パッド６３と外部接続用電極部２３及び２７とを導電性接合材（不図示）により導通固着する形態となる。この搭載された音叉型屈曲水晶振動素子１０は、素子接続用電極パッド６３を介して容器体６１の外側底面に形成された複数個の外部接続用電極部６４のうちの所定の端子と電気的に接続している。水晶振動素子１０を搭載後に、凹部６２の開口部に蓋体６５を被せて、音叉型屈曲水晶振動素子１０が搭載された凹部６２内を真空として気密封止することで水晶振動子６０が構成される。

（第五の実施形態）
次に本発明の音叉型屈曲水晶振動素子を搭載した第五の実施形態に係る水晶発振器について、図７を用いて説明する。前記水晶片３１、４１又は５１により構成される本発明の音叉型屈曲水晶振動素子の他の提供形態として、図７に示すような水晶発振器がある。その水晶発振器の一形態としては、例えば、前記した水晶片３１で構成された音叉型屈曲水晶振動素子１０と、音叉型屈曲水晶振動素子１０の表面に形成した各電極部や配線部と電気的に接続した発振回路を少なくとも内蔵する集積回路素子７６は、絶縁性の素材で作られた概略直方体の容器体７１に設けられた、容器体７１の一方の主面に開口部を有する凹部７２内の所定の位置に搭載される。尚、集積回路素子７６内に内蔵されている発振回路の基本構造としては、インバータ発振回路又はコルピッツ発振回路等の周知な回路が用いられている。

この搭載した音叉型屈曲水晶振動素子１０の外部接続用電極部２３及び２７と、集積回路素子７６の所定の端子と電気的に接続してある凹部７２内に設けた素子接続用電極パッド７３との間を、半田、金属バンプ又は導電性接着剤等の導電性接合材により導通固着を行っている。尚、集積回路素子７６に内蔵された発振回路から、又は発振回路から所望の処理が施された信号出力は、容器体７１内の導配線を介して集積回路素子７６と電気的に接続した、外部接続用電極部７４のうちの所定の出力端子から外部に出力される。

このように水晶振動素子１０と集積回路素子７６を凹部７２内部に搭載後に、凹部７２の開口部に蓋体７５を被せて、音叉型屈曲水晶振動素子１０及び集積回路素子７６が搭載された凹部７２内を真空として気密封止することで水晶発振器７０が構成される。

尚、本発明は上述の実施形態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、改良等が可能である。例えば、前記実施形態では、一振動腕部の表裏主面にそれぞれ開口部を有する溝部を１本又は２本ずつ形成した形態を例示したが、本発明と同様な効果を奏するのであれば、溝部の本数を本実施形態に例示したものに限定するものではない。

本発明の第一の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子の一例を示したものであり、（ａ）は表主面側から示した平面図であり、（ｂ）は裏主面側から示した平面図である。 図１に記載の音叉型屈曲水晶振動素子を図１（ａ）記載の仮想切断線Ｂ−Ｂ′で切断した部分断面図である。 図１に記載の音叉型屈曲水晶振動素子を構成する水晶片を示したものであり、（ａ）は水晶片を表主面側から示した平面図であり、（ｂ）は裏主面側から示した平面図である。 本発明の第二の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子を構成する水晶片の一例を示したものであり、（ａ）は水晶片を表主面側から示した平面図であり、（ｂ）は裏主面側から示した平面図である。 本発明の第三の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子を構成する水晶片の一例を示したものであり、（ａ）は水晶片を表主面側から示した平面図であり、（ｂ）は裏主面側から示した平面図である。 図１に記載の音叉型屈曲水晶振動素子を搭載した、本発明の第四の実施形態に係る水晶振動子を示した分解斜視図である。 図１に記載の音叉型屈曲水晶振動素子を搭載した、本発明の第五の実施形態に係る水晶発振器を示した分解斜視図である。 本発明における音叉型屈曲水晶振動素子（実曲線）及び従来の音叉型屈曲水晶振動素子（点曲線）における温度特性を示したグラフである。 従来の音叉型屈曲水晶振動素子を示したものであり、（ａ）は表主面側から示した平面図であり、（ｂ）は裏主面側から示した平面図である。 図９に記載の音叉型屈曲水晶振動素子を図９（ａ）記載の仮想切断線Ａ−Ａ′で切断した部分断面図である。

符号の説明

１０・・・音叉型屈曲水晶振動素子
１１・・・基部
１２・・・第１の振動腕部
１３・・・第２の振動腕部
１４・・・第１の溝部
１５・・・第２の溝部
１６・・・第３の溝部
１７・・・第４の溝部
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ・・・溝部
２１，２２，２４，２５・・・電極部
２０，２６・・・配線部
２３，２７・・・外部接続用電極部
２９・・・金属膜
３１，４１，５１・・・水晶片
６０・・・水晶振動子
６１，７１・・・容器体
６２，７２・・・凹部
６３，７３・・・素子接続用電極パッド
６４，７４・・・外部接続用電極端子
６５．７５・・・蓋体
７０・・・水晶発振器
７６・・・集積回路素子

Claims (6)

1. 平板形状の基部と、
   前記基部の側面より同一の方向に延びる、２本の平板形状の振動腕部と、
   前記振動腕部に、前記振動腕部の基部側端部から前記振動腕部の長さ方向に沿って設けられた、前記振動腕部の厚み方向に窪んだ複数個の溝部と、
   前記基部及び前記振動腕部の表面に所望のパターンで形成された、複数個の電極部及び前記電極部間を電気的に接続する配線部により構成される音叉型屈曲水晶振動素子であって、
   前記振動腕部の表主面に開口部を有する前記溝部と、裏主面に開口部を有する前記溝部が少なくとも１つずつ形成されており、且つ表主面に開口部を有する前記溝部内部の底面と、裏主面に開口部を有する前記溝部内部の底面とが、前記振動腕部内で対向しない位置にそれぞれ形成されていることを特徴とする音叉型屈曲水晶振動素子。
2. 前記溝部の底面と前記溝部の基部側の側壁面とがなす角の角度、及び前記底面と前記溝部の前記振動腕部先端側の側壁面とがなす角の角度がそれぞれ鈍角であり、前記振動腕部の表主面に開口部を有する前記溝部の基部側の側壁面と、裏主面に開口部を有する前記溝部の振動腕部先端側の側壁面とが、又は／及び前記振動腕部の表主面に開口部を有する前記溝部の振動腕部先端側の側壁面と、裏主面に開口部を有する前記溝部の基部側の側壁面とが、前記振動腕部内で対向するように各溝部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の音叉型屈曲水晶振動素子。
3. 前記溝部の深さ寸法が、前記振動腕部の厚さ寸法に対して３／１０〜９／１０の比率の寸法であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の音叉型屈曲水晶振動素子。
4. 前記振動腕部の表主面に開口部を有する前記溝部、及び前記振動腕部の裏主面に開口部を有する前記溝部が、前記振動腕部の幅方向に平行に並んだ少なくとも２本以上の溝部であることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の水晶振動素子。
5. 一方の主面に開口部を有する凹部が形成された容器体と、
   前記凹部内に搭載された請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４記載の音叉型屈曲水晶振動素子と、
   前記容器体の外側底面に形成された、前記音叉型水晶振動子と電気的に接続したものを含む複数個の外部接続用電極部と、
   前記凹部の開口部に被せて前記凹部内を気密封止する蓋体とで構成されていることを特徴とする水晶振動子。
6. 請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４記載の音叉型屈曲水晶振動素子、又は請求項５記載の水晶振動子と、少なくとも前記音叉型屈曲水晶振動素子又は水晶振動子と電気的に接続した発振回路とを備え、前記音叉型屈曲水晶振動素子又は前記水晶振動子と前記発振回路とが一体で構成されていることを特徴とする水晶発振器。

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