JP2011041113A - 圧電振動素子及び圧電デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】圧電基板の一端縁寄りの部位から振動基板を挟むように二本のアーム状の梁部を
線対称に突出させた構成を備えた応力フリータイプの圧電振動素子を表面実装用のパッケ
ージ内に片持ち支持する場合に、梁部の耐衝撃性を高める。
【解決手段】圧電基板１０と、圧電基板の両主面上に形成された励振電極４５、及び各励
振電極から圧電基板の一端部寄り部位に向けて夫々引き出されたリード端子４６と、を備
え、圧電基板は、振動基板１１と、振動基板の一端部寄り部位に固定されて該振動基板を
片持ち梁状に支持する支持部２０と、支持部を表面実装用基板に固定するための固定部３
０と、を有し、支持部は、二つの梁部２１と、各梁部と振動基板とを連結する連結部２５
と、を有し、固定部は、連結部から離間した各梁部の特定部位に設けられ、梁部の少なく
とも一部に振動基板の最薄部分を越える厚みを有した梁厚肉部５０を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動基板の一端縁寄りの部位から二本のアーム状の梁部を線対称に突出させ
た構造の圧電振動素子の支持構造の改良に関し、特に表面実装用基板上に前記梁部を片持
ち支持にて接着固定した場合に発生する支持応力による不具合を解決することができる圧
電デバイスに関する。

水晶振動素子等の圧電振動素子は、水晶振動子（圧電振動子）、水晶発振器（圧電発振
器）等の圧電デバイスに組み込まれて使用される。圧電振動素子は、目標とする共振周波
数を得る為に好適な肉厚の振動部を有した圧電基板の両主面上に励振電極やリード端子等
を構成する金属膜を蒸着等によって形成した構成を備えている。
表面実装型の圧電振動子は、セラミック等の絶縁材料から成るパッケージの凹所内に素
子搭載パッドを設け、この素子搭載パッド上に塗布した導電性接着剤により圧電振動素子
の一端部を接着して片持ち梁状態で支持してから、パッケージ凹所を金属蓋等のリッドに
より気密封止した構成を有している。
ところで、表面実装型圧電振動子の小型化、低背化が進むに連れて、パッケージ凹所内
における圧電振動素子の収納スペースが減少し、圧電振動素子も小型化を余儀なくされて
いる。圧電振動素子が小型化すると、素子搭載パッド上に導電性接着剤によって固定され
る圧電振動素子の固定側端部と振動部との間の距離が接近するため、導電性接着剤の硬化
時の歪み、支持応力によって圧電振動素子の共振周波数が変動し易くなる。

特許文献１には、短冊状の圧電基板の中央部に設けた励振電極膜の外周にコ字状のスリ
ットをくり抜き形成することにより、励振電極膜を備えた振動基板と、該振動基板の両側
方に夫々離間した細幅の梁部（腕部）を形成し、この振動基板の一端を自由端とすると共
に振動基板の両端部に向けて夫々励振電極膜から電極リードを導出した応力フリータイプ
の圧電振動素子が開示されている。圧電振動素子の一端部だけをパッケージに設けた素子
搭載パッド上に接着剤により固定する片持ち梁状の支持を行った際に固定部から振動基板
の振動部に伝達されようとする支持応力をスリットにより遮断、緩和することができるた
め、圧電振動素子をパッケージに固定する際や、圧電振動素子をパッケージ内に封止する
際の応力、温度変化、外力に対して周波数の安定度を高めることができる旨が記載されて
いる。
しかし、特許文献１に開示された従来技術にあっては、スリットの存在によって圧電基
板に形成される幅の細い梁部の機械的強度が低下しているため、落下等による衝撃が加わ
った際に梁部が折れやすいという欠点がある。特に、衝撃によって捻り方向へ圧電振動素
子が変形し易いため、幅の細い梁部が更に折れ易くなる。
また、特許文献１に係る圧電振動素子にあっては、振動基板の一端部から延びる梁部を
振動基板の他端方向へ向けて延長形成する一方で、振動基板の両端部をパッケージに固定
することにより両持ち梁状に支持する構造を採用することになる。このため、パッケージ
に固定する振動基板の両端部と振動基板の振動領域との間の距離が短くなり、固定部にお
ける支持応力が振動領域に伝搬して共振周波数を変動させる原因となりやすい。

特許文献２には、矩形の圧電基板の中央部に楕円形状の振動基板が形成されるように振
動基板の両側に相当する圧電基板面に略コ字状の貫通部を夫々形成することにより、振動
基板を間に挟んで異なった方向に夫々コ字状の梁部を引き出した構成の圧電振動素子が開
示されている。この圧電振動素子にあっては、振動基板の表裏両面に夫々形成された励振
電極から夫々異なった方向にリード電極を引き出して各リード線を各梁部に沿って延在さ
せている。
特許文献１、２に開示された圧電振動素子をパッケージ内に収容する場合には、振動基
板の対向する両端部から夫々延びる各梁をパッケージ内の各素子搭載パッド上に導電性接
着剤を用いて固定する両持ち支持構造となるため、梁部全体が歪むような接着剤の硬化歪
みが発生した場合に、この歪みによる応力が振動基板に伝搬してその共振周波数を変動さ
せる虞が高くなる。特に圧電振動素子が小型化されると、接着剤の硬化歪みによる影響が
益々大きくなる。

特開平０５−２２６９６３号公報 特開２００７−２１４９４１公報

以上のように短冊状の圧電基板の両主面の中央部に設けた励振電極膜の外径側に２つの
コ字状のスリットを対称位置関係で貫通形成することにより、励振電極膜を備えた振動基
板と、振動基板の両側方に対称形状となるように離間配置された２つの細幅の梁部と、を
形成した従来の応力フリータイプの圧電振動素子にあっては、これをパッケージ内に搭載
する際には振動基板を２つの梁部により両持ち支持する構造となるため、梁部全体が歪む
ような接着剤の硬化歪みが発生した場合に、この歪みによる応力が振動基板に伝搬してそ
の共振周波数を変動させる虞が高くなる。特に圧電振動素子が小型化されると、接着剤の
硬化歪みによる影響が益々大きくなる。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、圧電基板の一端縁寄りの部位から振動基板
を挟むように二本のアーム状の梁部を線対称に突出させた構成を備えた応力フリータイプ
の圧電振動素子を表面実装用のパッケージ内に両持ち支持する場合の不具合を解消するた
めに片持ち支持するようにしたものである。そして、片持ち支持する際に、振動基板の自
由端部とは反対側の基端部をパッケージに接着固定するのではなく、振動基板から十分に
離間した両梁部（支持部）の適所をパッケージに固定することによって固定部と振動基板
との間に梁部を介在させて、固定部で発生する支持応力、接着剤の硬化歪みが振動基板に
影響を与えないように構成した圧電デバイスを提供することを目的としている。
更に、本発明では、梁部の肉厚を十分に大きく確保して耐衝撃性を高めることを目的と
している。

本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本発明に係る圧電振動素子は、基板により一端部寄り部位を片持ち梁状に支持され、且
つ表裏関係にある二つの主面を備えた厚み滑り振動する圧電基板と、該圧電基板の両主面
上に形成された励振電極、及び該各励振電極から前記圧電基板の一端部寄り部位に向けて
夫々引き出されたリード端子と、を備えた圧電振動素子であって、前記圧電基板は、振動
領域を有する振動基板と、前記振動基板の一端部寄り部位に固定されて該振動基板を片持
ち梁状に支持する支持部と、前記支持部を前記基板に固定するための固定部と、を有し、
前記支持部は、前記主面と平行な面内で前記振動基板を挟むように、前記振動基板から離
間して配置された二つの梁部と、前記各梁部と前記振動基板とを連結する連結部と、を有
し、前記固定部は、前記連結部から離間した前記各梁部の特定部位に設けられており、前
記梁部の少なくとも一部に、前記振動基板の最薄部分を越える厚みを有した梁厚肉部を備
えていることを特徴とする。

従来の支持応力フリータイプの圧電振動素子を備えた圧電デバイスにあっては、振動基
板の自由端部とは反対側の端部に固定部を設けていた。このため、表面実装用基板と圧電
基板との固定部が振動基板の振動領域と直近となっており、固定部からの支持応力が振動
領域に影響を与えて共振周波数に影響を与えることがあった。本発明では、振動基板の自
由端部寄りの支持部に固定部を設けたので、固定部と振動領域との間に支持応力をキャン
セルするに十分な距離を確保することができる。また、梁部の少なくとも一部の厚みを振
動基板の最薄部分よりも厚くしたので、その強度を高めることができる。

［適用例２］
本発明に係る圧電振動素子は、適用例１において、前記梁厚肉部は、前記梁部の少なく
とも一方の主面に、該梁部の長手方向と交差する方向に段差を設けることにより形成され
ていることを特徴とする。

梁部の一面に段差を設けることにより梁厚肉部を形成してもよい。

［適用例３］
本発明に係る圧電振動素子は、前記梁厚肉部と前記振動基板との間に薄肉の前記連結部
を介在させることによって、前記梁厚肉部を前記振動基板の外側に位置させるように構成
したことを特徴とする。

振動基板と梁厚肉部が直結していると、厚肉部による拘束力が振動基板の自由振動を妨
げることも想定されるが、振動基板と梁厚肉部との間に薄肉の連結部を介在させておけば
そのような不具合が解消される。

［適用例４］
本発明に係る圧電振動素子は、前記各励振電極から前記圧電基板の一端部寄り部位に向
けて夫々引き出されたリード端子を備え、前記リード端子は少なくとも前記段差を回避し
た平坦面上において前記梁の長手方向に沿って延在していることを特徴とする。

段差部にリード端子を形成すると、金属膜が断線することが想定される。そこで、段差
を回避した平坦面に沿ってリード端子を形成すれば、断線を回避できる。

［適用例５］
本発明に係る圧電振動素子は、前記圧電基板はＡＴカット水晶基板であり、前記梁部の
長手方向は前記ＡＴカット水晶基板のＸ軸方向と一致しており、前記振動基板と前記梁厚
肉部との間に形成される緩斜面状の段差に沿って前記リード端子を配線したことを特徴と
する。

振動基板と梁厚肉部との間に形成される段差の段差面が緩斜面となるように梁部の長手
方向を決定することにより、梁部の長手方向と交差するように延びるリード端子の断線を
防止できる。

［適用例６］
本発明に係る圧電デバイスは、適用例１乃至５の何れか一項に記載の圧電振動素子と
、該圧電振動素子を搭載する基板と、を備えたことを特徴とする。

（ａ）乃至（ｃ）は本発明に係る圧電デバイスの一例としての水晶振動子の外観斜視図、要部平面図、及び線Ｌ１に沿った縦断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は水晶振動素子の構成を示す斜視図、及び矢視Ａ図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）及び（ｄ）は何れも本発明の他の実施形態に係る水晶振動素子の構成を示す平面図である。 （ａ）は本発明の他の実施形態に係る水晶振動素子の平面図、（ｂ）はイ−イ断面図であり、（ｃ）は変形例の構成を示す断面図であり、（ｄ）は変形例の構成を示す平面図である。 （ａ）（ｂ）及び（ｃ）は本発明の水晶振動素子の構造をメサ型振動基板を備えた水晶振動素子に適用した構成例を示した平面図、ロ−ロ断面図、及びハ−ハ断面図である。 （ａ）（ｂ）及び（ｃ）は本発明の梁部の構造を逆メサ型振動基板を備えた水晶振動素子に適用した構成例を示した平面図、ロ−ロ断面図、及びハ−ハ断面図である。 （ａ）（ｂ）及び（ｃ）は本発明の他の実施形態に係る水晶振動素子の表面図、側面図、及び裏面図である。 （ａ）（ｂ）及び（ｃ）は図４の実施形態のように梁部に突起５２を形成した水晶振動素子の平面図、イ−イ断面図、及び他の実施形態のイ−イ断面図である。

以下、本発明に係る圧電デバイスについて詳細に説明する。
図１（ａ）乃至（ｃ）は本発明に係る圧電デバイスの一例としての水晶振動子の外観斜
視図、要部平面図、及び線Ｌ１に沿った縦断面図であり、図２（ａ）及び（ｂ）は水晶振
動素子の構成を示す斜視図、及び矢視Ａ図である。
本例に係る圧電デバイス１は、水晶振動子（圧電振動子）であり、水晶振動子１は、表
面実装用のパッケージ（表面実装用基板）３内に水晶振動素子２を片持ち支持した構成を
備えている。
パッケージ３は、セラミック等の絶縁材料から成り上面に凹所４ａを有すると共に底面
に実装端子４ｂを備えたパッケージ本体４と、パッケージ本体４の凹所外周（コバール壁
）の上面に固定されて凹所を封止するリッド５と、を概略備えている。
水晶振動素子２は、表裏関係にある二つの主面、及び二つの主面を連結する側面を備え
た厚み滑り振動する短冊状の水晶基板（圧電基板）１０と、水晶基板１０の両主面上に夫
々形成された励振電極４５、及び各励振電極４５から引き出されたリード端子４６と、を
備えている。

水晶基板１０は、振動領域１１ａを有する振動基板１１と、振動基板１１の基端部１１
Ａ寄り位置に固定されて振動基板１１を片持ち梁状に支持する環状の支持部２０と、支持
部２０をパッケージ本体４の内底面に設けた素子搭載パッド６上に導電性接着剤７を用い
て固定するための固定部３０と、を有する。即ち、水晶基板１０は、中央部に励振電極４
５を備えた振動領域１１ａの外周にコ字状にスリット１２を形成することによって矩形の
振動基板１１と、振動基板１１の基端部１１Ａ寄りの適所から線対称に延びて振動基板１
１を挟むように離間配置された支持部２０と、を備え、支持部２０の一端寄りの特定部位
を素子搭載パッド６上に固定される固定部３０としている。
水晶基板１０は、短冊状の水晶基材をエッチングによって加工することによって図示の
如き形状に形成される。
支持部２０は、水晶基板１０の主面と平行な面内で振動基板１１を挟むように、振動基
板から離間して配置された細幅帯状の二本の梁部２１と、各梁部２１と振動基板１１の基
端部１１Ａとを連結する連結部２５と、を有する。各梁部２１は、水晶基板の重心Ｃを通
る対称軸Ｌ１を中心として互いに線対称となるように、振動基板１１の両側方に位置して
いる。

連結部２５は、水晶基板１０の主面と平行な面内で振動基板１１の重心Ｃを通る一つの
中心線Ｌ２を境にして二分した分割領域Ｔ１、Ｔ２のうち、いずれか一方の分割領域Ｔ１
内にある振動基板の端縁（基端部１１Ａ）寄りの部位に位置している。本例における中心
線Ｌ２は、梁部２１の延びる方向（長手方向）と直交する方向であるが、中心Ｃを通り且
つ水晶基板の主面と平行な面内を通る直線であれば、どのような方向へ延びる直線であっ
てもよい。
各梁部２１は、基端部２１ａが他方の分割領域Ｔ２内に位置し、各梁部２１の先端部２
１ｂは一方の分割領域Ｔ１内に位置しており、固定部３０は、他方の分割領域Ｔ２内に位
置する梁部の特定部位に設けられている。本例に係る各梁部２１は、その基端部２１ａ、
及び先端部２１ｂが夫々Ｌ字状に屈曲したコ字状をなしている。本例では、２つの梁部２
１はその基端部２１ａ間を連結梁部２２によって連結され、且つ先端部２１ｂ間を連結部
２５により連結されているので、支持部２０は全体として矩形環状をなしている。
固定部３０は各梁部２１の基端部２１ａに相当する部位に設けられており、各固定部３
０には、表裏の励振電極４５から延びる各リード端子４６の端部４６ａが位置しているた
め、各素子搭載パッド６に対して導電性接着剤７によって電気的機械的に接続することが
できる。本例の水晶振動素子２にあっては、固定部３０と振動基板の振動領域１１ａとの
間には長尺な梁部２１と連結部２５が位置しており、固定部３０をパッケージに固定した
場合の支持応力が振動領域１１ａに及ぼす影響が大幅に減殺されるように構成されている
。

本発明に係る水晶振動素子の特徴的な構成は、梁部２１（支持部２０）の少なくとも一
部に、圧電基板の最薄部分（振動基板１１）を越える厚みを有した梁厚肉部５０を備えて
いる点にある。
本例では、梁部２１の少なくとも一部の厚みを振動基板の最薄部分よりも厚くすること
により梁厚肉部５０を形成しており、梁厚肉部５０と薄肉の連結部２５（振動基板１１の
基端部１１Ａ）との境界には２箇所の段差部５１が形成されている。各段差部５１は水晶
振動素子の自由端部２ｂ側にのみ設けられていると共に、矩形の振動基板の基端部１１Ａ
よりも十分に幅方向外側に位置しているため、梁厚肉部５０による拘束力によって振動基
板の自由振動が妨げられる虞を回避することができる。即ち、２つの段差部５１の間には
、薄肉の振動基板自由端部１１Ａ、及び薄肉の連結部２５が位置しているため、段差部５
１と振動基板１１の振動領域１１ａとの間に十分な距離が確保されており、梁厚肉部５０
による共振周波数への影響が十分に回避できる。
この構成によれば、薄肉の連結部２５を振動基板の一部として利用できるので、共振周
波数を安定させることができる。これを換言すれば、梁厚肉部５０の端部に位置する段差
部と振動基板の基端部１１Ａとの間に薄肉の連結部２５を介在させることによって、梁厚
肉部（段差部）を振動基板の幅方向外側に位置させるように構成しているので、薄肉の連
結部２５が緩衝作用を発揮して振動基板の自由振動に対する制限を解消することができる
。

特に、この水晶基板１０をエッチングによって所要形状に加工する場合には、まず梁厚
肉部５０となる水晶板部位をマスクにより隠蔽しつつ振動基板１１となる水晶板部位をエ
ッチングにより薄肉化する手順を経るが、段差部５１となる部位を予め振動基板の基端部
１１Ａに近接させ過ぎると、エッチング量、マスク位置のバラツキによって段差部が基端
部１１Ａ内に入り込んで共振周波数に影響を与える虞がある。このため、段差部５１を形
成する位置を予め基端部１１Ａよりも十分に外側に回避させておくことにより、エッチン
グ量、マスク位置のバラツキによって段差部５１が基端部１１Ａ側に干渉する虞を回避す
ることができる。
また、薄肉の振動基板の基端部１１Ａを、振動基板の最薄部分よりも厚肉の梁部、即ち
梁厚肉部５０により支持しているため、落下による衝撃等によって梁部が折損することを
防止することができる。梁部は振動基板により得られる共振周波数に影響を与えない部分
であるため、その厚さ増には問題がない。

また、本発明の圧電振動素子２にあっては、これをパッケージ内に搭載する際に振動領
域から十分に離間した固定部３０を片持ち支持する構造となるため、梁部全体が歪むよう
な接着剤の硬化歪みが発生した場合に、この歪みによる応力が振動基板に伝搬してその共
振周波数を変動させる虞が少なくなる。圧電振動素子が更に小型化された場合であっても
、接着剤の硬化歪みによる影響を低減できる。
ＡＴ水晶板からなる水晶振動素子にあっては、板厚により周波数が決定されるため、耐
衝撃性を高めるために水晶基板全体の板厚を厚くすることはできない。また、振動のエネ
ルギーは板厚の厚い部分に閉じ込もる性質があるため、振動基板の振動領域１１ａの板厚
までも厚くすると、振動のエネルギーが漏れてしまい振動素子のＣＩ特性を劣化させる虞
がある。
これに対して本発明では、梁部の幅寸法を増大させることなく梁部の肉厚だけを大きく
することにより、振動部（振動領域１１ａ）の振動エネルギー閉じ込め効果を損なうこと
を防止している。

次に、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）及び（ｄ）は何れも本発明の他の実施形態に係る水晶振
動素子の構成を示す平面図である。
まず、図３（ａ）の水晶振動素子２は、連結部２５を間に挟んで振動基板１１と反対側
に突出部２６を備えた構成を有している。換言すれば、振動基板１１の基端部側の両側縁
から夫々Ｌ字状に梁部２１を突出させた構成を有している。梁部２１の少なくとも一部は
、振動基板１１の最も薄い部位よりも厚い梁厚肉部５０となっている。梁部２１の先端部
２１ｂの位置は図１の実施形態のように振動基板の基端縁と同等の位置であってもよいし
、図３（ａ）のように振動基板の基端縁よりも自由端部１１Ｂ寄りの両側縁であってもよ
い。このように構成した水晶振動素子２の支持部２０の一部、例えば両梁部２１の基端部
２１ａを固定部３０としてパッケージに接着固定して片持ち梁状に支持した場合には、固
定部３０からの支持応力が振動基板の振動領域１１ａに影響を及ぼすことが無く、共振周
波数の変動は発生しなかった。
本実施形態においても、梁厚肉部５０と振動基板１１（連結部２５）との間に形成され
る各段差部５１は、水晶振動素子の自由端部２ｂ側にのみ設けられていると共に、振動基
板の基端部１１Ａよりも十分に外側に位置しているため、梁厚肉部５０による拘束力によ
って振動基板の自由振動が妨げられる虞を回避することができる。なお、このことは、図
３（ｂ）乃至（ｄ）の各実施形態においても同様に当てはまる。

次に、図３（ｂ）の水晶振動素子２は、連結部２５の幅を振動基板１１の基端部１１Ａ
の幅よりも狭くしている。換言すれば、水晶基板面に形成したコ字状のスリット１２の２
つの端部をＬ字状に屈曲させることにより、幅の狭い連結部２５を形成した構成を備えて
いる。このように構成した水晶振動素子２の支持部２０の一部、例えば両梁部２１の基端
部２１ａをパッケージに接着固定して片持ち梁状に支持した場合には、固定部３０からの
支持応力が振動基板の振動領域１１ａに影響を及ぼすことは無く、共振周波数の変動は発
生しなかった。
次に、図３（ｃ）の水晶振動素子２は、梁部２１の形状が前記各実施形態の梁部と異な
っている。即ち、前記各実施形態の支持部２０は、２本の梁部２１の基端部２１ａ間が連
結梁部２２によって連結された環状をなしているのに対して、本実施形態では各梁部２１
の基端部２１ａ間は連結されておらず、各梁部の基端部２１ａは自由端状に終端している
。本実施形態に係る水晶振動素子２では、支持部２０の一部、本例では各梁部の基端部２
１ａをパッケージに固定する固定部３０としている。このように構成した水晶振動素子２
の支持部２０の一部、例えば両梁部２１の基端部２１ａをパッケージに接着固定して片持
ち梁状に支持した場合には、固定部３０からの支持応力が振動基板の振動領域１１ａに影
響を及ぼすことは無く共振周波数の変動は発生しなかった。

また、図３（ｃ）の水晶振動素子２において、破線で示すように連結部２５を間に挟ん
で振動基板１１と反対側に突出部２６を設けた場合にも、突出部２６が存在しない場合と
同様の作用効果を得ることができた。
次に、図３（ｄ）に係る水晶振動素子２は、図１において説明した水晶基板１０の主面
と平行な面内で振動基板１１の重心Ｃを通る一つの中心線Ｌ２を矩形の水晶基板の一つの
対角線に沿った線とし、更に水晶基板１０の一つの角隅部を連結部２５を介して支持部２
０と連結した構成を備えている。なお、この例では支持部２０を図３（ｃ）の支持部と同
様にコ字状にした例を示しているが、図３（ａ）（ｂ）の例のように梁部２１の基端部間
を連結して全体として環状としてもよい。このように構成した水晶振動素子２の支持部２
０の一部、例えば両梁部２１の基端部２１ａをパッケージに接着固定して片持ち梁状に支
持した場合には、固定部３０からの支持応力は振動基板の振動領域１１ａに影響を及ぼす
ことが無く共振周波数の変動は発生しなかった。

次に、図４（ａ）及び（ｂ）は本発明の他の実施形態に係る水晶振動素子の平面図、及
びイ−イ断面図であり、（ｃ）は変形例の構成を示す側面図である。
この実施形態に係る水晶振動素子２は、梁部２１の一部に長手方向に沿って、最薄部分
（振動領域１１ａ）よりも厚い梁厚肉部５０を設けた構成が特徴的である。具体的には、
図４（ａ）（ｂ）に示すように梁部２１の上面の幅方向中央部に突起（突条）５２を設け
ることによりこの部位を梁厚肉部５０としている。突起５２は、梁部の上面にその長手方
向に沿って延在しており、梁部の断面形状は凸状となっている。
或いは、図４（ｃ）に示すように梁部２１の上下両面の幅方向中央部に夫々突起５２を
設けることにより断面形状が略十字状の梁厚肉部５０としてもよい。図４（ａ）乃至（ｃ
）の例では、突起５２を梁部２１の長尺な直線領域上に直線状に設けた例を示したが、図
４（ｄ）のように梁部２１及び連結梁部２２に沿ってコ字状に突起５２を設けても良い。
このように梁部の一部を厚肉にすることにより、耐衝撃性を向上させて梁部の折損を防
止することができる。
図４に示した如き突起５２を有した梁部２１の構造は、図３（ａ）乃至（ｄ）の各実施
形態に係る水晶振動素子にも適用することができる。

ところで、図４の実施形態のように梁部２１の面上に突起（突条）５２を設けた場合、
梁部の面上のリード端子４６が突起５２によって形成される段差部に跨って形成されるこ
ととなる。リード電極４６を構成する金属膜が梁部２１の平坦面と突起５２との段差部に
跨って成膜されると、段差部の角部にて断線を起こす虞がある。
本発明ではこのような不具合に対処するために、梁部２１の上面、或いは下面に設けた
突起５２以外の部分（平坦面５３）に沿ってリード端子４６の一部が連続するように配線
することにより、段差部により断線を防止するようにした。つまり、突起５２を含む梁部
２１の上面、或いは下面にリード端子４６を構成する金属膜を成膜する場合に、少なくと
も梁部２１の長手方向に沿って連続する平坦面５３上に金属膜が連続的に延在するように
構成することにより、段差部による断線のない連続したリード端子を形成することが可能
となる。
即ち、本発明では、梁部の幅方向全体の厚みを振動領域１１ａよりも厚くするのではな
く、梁部の幅方向一部の厚みを厚くして、残りの面を平坦面５３としているので、少なく
とも突起５２以外の平坦面５３に沿ってリード端子を成膜することにより断線を防止でき
る。この際、段差部にもリード端子を構成する金属膜が形成されることが多いが、段差部
の特定部位によって断線する箇所があったとしても、段差部の他の部位、及び平坦面５３
にて導通が連続しているのでリード端子全体としての導通に影響はない。

次に、図５（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は本発明の水晶振動素子の構造をメサ型振動基板を
備えた水晶振動素子に適用した構成例を示した平面図、ロ−ロ断面図、及びハ−ハ断面図
である。
この水晶振動素子２は、振動基板１１の中央部が周縁部よりも厚肉のメサ型となってお
り、梁部２１の肉厚の少なくとも一部をメサ型振動基板１１の最大板厚と同等に設定して
いる。梁部２１の構成としては、図１のように梁部２１の全幅に渡る板厚を大きくしても
よいし、図３のように梁部の幅方向一部に突起を設けて一部の厚肉を大きくしてもよい。
梁部を図３のように構成した場合には、梁部の強度を高めつつ、段差部によるリード端子
の断線を効果的に防止することが可能となる。
このように構成した場合、水晶基板１０をエッチング加工する際に、肉厚が同じである
振動基板１１の中央厚肉部と梁部２１をマスクした状態で、他の薄肉部をエッチングすれ
ばよいこととなるため、エッチング工数が増大することがない。
また、メサ型の振動基板１１は、その外周部が薄く、軽量化されているため、その分だ
け梁部の負担が軽減され、梁部の耐衝撃性を高めることができる。

次に、図６（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は本発明の梁部の構造を逆メサ型振動基板を備えた
水晶振動素子に適用した構成例を示した平面図、ロ−ロ断面図、及びハ−ハ断面図である
。
この水晶振動素子２は、振動基板１１の中央部が周縁部よりも薄肉の逆メサ型となって
おり、梁部２１の少なくとも一部の厚みを逆メサ型振動基板１１の最大板厚と同等に設定
している。梁部２１の構成としては、図１のように梁部２１の全幅に渡る板厚を大きくし
てもよいし、図３のように梁部の幅方向一部に突起を設けて一部の厚肉を大きくしてもよ
い。梁部の形状を図３のように構成した場合には、梁部の強度を高めつつ、段差部による
リード端子の断線を効果的に防止することが可能となる。
このように構成した場合、水晶基板１０をエッチング加工する際に、肉厚が同じである
振動基板１１の外周厚肉部と梁部２１をマスクした状態で、他の薄肉部をエッチングによ
り形成すればよいこととなるため、エッチング工数が増大することがない。
また、逆メサ型の振動基板１１は、その中央部が薄く、軽量化されているため、その分
だけ梁部の負担が軽減され、梁部の耐衝撃性を高めることができる。

次に、水晶材料は方位によってエッチングレートが異なるため、上記各実施形態の如く
梁部２１の少なくとも一部を振動基板の最薄部よりも厚くした水晶基板１０をエッチング
により形成する場合には、梁部の長手方向の方位によっては段差部５１に傾斜角度が９０
度に近い段差面が形成される。このような急角度の段差面に跨ってリード端子を構成する
金属膜を形成すると断線が発生し易い。具体的には例えば、スパッタ法によって成膜する
場合には略９０度の角部に金属が回り込みにくく、膜が形成されにくくなる。
そこで図７（ａ）の表面図、（ｂ）の側面図、及び（ｃ）の裏面図に示した本発明の他
の実施形態では、段差部５１の段差面５１ａの連結部２５に対する傾斜角度が９０度を越
える緩やかな傾斜角度となるように梁部の長手方向の方位を限定する。即ち、本発明では
、圧電基板１０はＡＴカット水晶基板であり、梁部２１の長手方向はＡＴカット水晶基板
のＸ軸方向と一致しており、振動基板１１と梁厚肉部５０との間に形成される緩斜面状の
段差５１（段差面５１ａ）に沿ってリード端子４６をＺ軸方向に沿って配線することによ
り、断線を防止している。

即ち、水晶基板１０としてＡＴカット水晶基板を用いた場合に、梁部２１の長手方向（
リード端子４６の引出し方向）をＡＴカット水晶基板のＸ軸方向と一致させることによっ
て、振動基板１１と梁厚肉部５０との間に形成される段差部５１の段差面５１ａを緩斜面
状に構成すると共に、この緩斜面状の段差面５１ａと交差するようにリード端子４６を配
線することにより断線を防止する。つまり、固定部３０の近傍においては、リード端子４
６をＺ軸方向に沿って緩斜面状の段差面から梁部の上面にかけて延在させることにより、
９０度、或いは鋭角状の角部上に金属膜が成膜されることが回避されるので、断線が防止
される。
この実施形態は、図５の実施形態にも適用することができる。
即ち、図５のメサ型圧電振動素子については、厚肉の梁部と、薄肉の振動基板外周部（
連結部）との間の段差部が緩斜面となるように、梁部の長手方向をＸ軸方向と並行に設定
する。

次に、図８（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は図４の実施形態のように梁部に突起５２を形成し
た水晶振動素子の平面図、イ−イ断面図、及び他の実施形態のイ−イ断面図であり、この
水晶振動素子においても、梁部２１の長手方向をＡＴカット水晶基板のＸ軸方向と一致さ
せることによって、梁部の上面、又は下面に形成される突起の段差面を緩斜面とすること
ができ、断線を防止することが可能となる。
即ち、梁部２１の一面に突設された突起（突条）５２の両側面は緩斜面となっているた
め、平坦面５３から緩斜面にかけて成膜される金属膜と、傾斜面から突起５２の上面にか
けて成膜される金属膜は断線しにくい状態となっている。
なお、本発明の水晶振動素子（圧電振動素子）は図示した如きパッケージに収納するこ
ともできるが、底部に実装端子を有すると共に上面に素子搭載パッドを備えた平板状の表
面実装用基板の素子搭載パッド上に水晶振動素子を搭載すると共に、水晶振動素子を含む
表面実装用基板の上部空間を逆椀状のキャップによって封止した圧電振動子（圧電デバイ
ス）にも適用することができる。

以上説明したように本発明の圧電デバイスにあっては、圧電振動素子を片持ち支持する
際に、振動基板の自由端部１１Ｂ寄りの支持部２０に固定部３０を設けたので、固定部と
振動領域１１ａとの間に支持応力をキャンセルするに十分な距離を確保することができる
。固定部３０は、他方の分割領域Ｔ２内に位置する支持部の特定部位に設けることにより
、振動領域への悪影響を回避することができる。
また、梁部の少なくとも一部を振動基板の最も薄い部分よりも厚肉の梁厚肉部としたの
で、落下による衝撃等による梁部の折損を防止できるばかりでなく、梁部全体が歪むよう
な接着剤の硬化歪みが発生した場合に、この歪みによる応力が振動基板に伝搬してその共
振周波数を変動させる虞をなくすることができる。特に圧電振動素子が小型化された場合
であっても、接着剤の硬化歪みによる影響を解消することができる。
本発明に係る圧電デバイスとして上記実施形態では、圧電振動子（水晶振動子）を例示
したが、圧電振動子に発振回路を組み付けた構造の圧電発振器にも本発明を適用すること
ができる。

１…圧電デバイス（水晶振動子）、２…水晶振動素子（圧電振動素子）、２ａ…基端部
、２ａ…固定側端部、３…パッケージ、４…パッケージ本体（表面実装用基板）、４ａ…
凹所、４ｂ…実装端子、４Ａ…表面実装用基板、４Ｂ…キャップ、５…リッド、６…素子
搭載パッド、７…導電性接着剤、Ｌ１…対称軸、Ｌ２…中心線、Ｔ１、Ｔ２…分割領域、
１０…圧電基板（水晶基板）、１１…振動基板、１１Ａ…基端部、１１Ｂ…自由端、１１
ａ…振動領域、１２…スリット、２０…支持部、２１…梁部、２１ａ…基端部、２１ｂ…
先端部、２２…連結梁部、２５…連結部、２６…突出部、３０…固定部、４５…励振電極
、４６…リード端子、４６ａ…端部、５０…梁厚肉部、５１…段差部、５１ａ…段差面、
５２…突起、５３…平坦面

Claims (6)

1. 基板により一端部寄り部位を片持ち梁状に支持され、且つ表裏関係にある二つの主面を
   備えた厚み滑り振動する圧電基板と、該圧電基板の両主面上に形成された励振電極、及び
   該各励振電極から前記圧電基板の一端部寄り部位に向けて夫々引き出されたリード端子と
   、を備えた圧電振動素子であって、
   前記圧電基板は、振動領域を有する振動基板と、前記振動基板の一端部寄り部位に固定
   されて該振動基板を片持ち梁状に支持する支持部と、前記支持部を前記基板に固定するた
   めの固定部と、を有し、
   前記支持部は、前記主面と平行な面内で前記振動基板を挟むように、前記振動基板から
   離間して配置された二つの梁部と、前記各梁部と前記振動基板とを連結する連結部と、を
   有し、
   前記固定部は、前記連結部から離間した前記各梁部の特定部位に設けられており、
   前記梁部の少なくとも一部に、前記振動基板の最薄部分を越える厚みを有した梁厚肉部
   を備えていることを特徴とする圧電振動素子。
2. 前記梁厚肉部は、前記梁部の少なくとも一方の主面に、該梁部の長手方向と交差する方
   向に段差を設けることにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動
   素子。
3. 前記梁厚肉部と前記振動基板との間に薄肉の前記連結部を介在させることによって、前
   記梁厚肉部を前記振動基板の外側に位置させるように構成したことを特徴とする請求項１
   、又は２に記載の圧電振動素子。
4. 前記各励振電極から前記圧電基板の一端部寄り部位に向けて夫々引き出されたリード端
   子を備え、
   前記リード端子は少なくとも前記段差を回避した平坦面上において前記梁の長手方向に
   沿って延在していることを特徴とする請求項２に記載の圧電振動素子。
5. 前記圧電基板はＡＴカット水晶基板であり、前記梁部の長手方向は前記ＡＴカット水晶
   基板のＸ軸方向と一致しており、
   前記振動基板と前記梁厚肉部との間に形成される緩斜面状の段差に沿って前記リード端
   子を配線したことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の圧電振動素子。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の圧電振動素子と、該圧電振動素子を搭載する基板
   と、を備えたことを特徴とする圧電デバイス。

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