JP2011082956A - 振動片、振動子、発振器、および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】耐衝撃性を確保しつつ、Ｑ値の低下が抑えられた小型の振動片を提供する。
【解決手段】圧電振動片２０は、基部２１と、この基部２１の一端側から二股に別れて並
列に延出する一対の振動腕２２とを備えた所謂音叉型の外形を有している。各振動腕２２
は、その両側面間の幅が比較的狭い部分である幅狭部２３と、基部２１に接続される根元
部分において、幅狭部２３から基部２１側に向けて両側面間の幅が徐徐に広げられ基部２
１との付け根部で幅広となる幅広部２４を有している。また、各振動腕２２の両主面には
、長手方向に沿って有底の長溝２６ａ，２６ｂが設けられている。幅広部２４の突堤部２
５の幅ｔ２と突堤部２５’の幅ｔ２’との和が、幅狭部２３の突堤部２５の幅ｔ１と突堤
部２５’の幅ｔ１’との和より小さくなるように各長溝２６ａ，２６ｂが形成されている
。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、屈曲振動モードで振動する振動片、それを用いた振動子、発振器お
よび電子機器などに関する。

従来、屈曲振動モードで振動する振動片には、例えば、水晶のような圧電材料からなる
基材の基部から一対の振動腕を平行に延出させて、且つ、水平方向に互いに接近または離
反する向きに振動させる音叉型の屈曲振動片が広く使用されている。
この音叉型屈曲振動片の振動腕を励振させたとき、その振動エネルギーに損失が生じる
と、ＣＩ（Crystal Impedance）値の増大やＱ値の低下など、振動片の性能を低下させる
原因となる。そこで、そのような振動エネルギーの損失を防止または低減するために、様
々な工夫がなされている。

例えば、振動腕が延出する基部の両側部に切込み部または所定の深さの切り込み（切り
込み溝）を形成した音叉型の水晶振動片が知られている（例えば特許文献１、特許文献２
を参照）。この音叉型水晶振動片は、振動腕の振動が垂直方向の成分をも含む場合に、振
動が基部から漏れるのを切り込みにより緩和することによって、振動エネルギーの閉じ込
め効果を高めてＱ値を制御し、且つ、振動片間でのＱ値のばらつきを防止している。

また、振動片においては、上記のような機械的な振動エネルギーの損失だけでなく、屈
曲運動する振動腕の圧縮応力が作用する圧縮部と引張応力が作用する伸張部との間で発生
する温度差による熱伝導によっても発生する。この熱伝導によって生じるＱ値の低下は熱
弾性損失効果と呼ばれている。
熱弾性損失効果（以下、単に熱弾性損失ともいう）によるＱ値の低下を防止または抑制
するために、矩形断面を有する振動腕（振動梁）の中心線上に溝、または孔を形成した音
叉型の振動片が、例えば特許文献３に紹介されている。

特許文献３によれば、一般に温度差を原因として生じる固体の内部摩擦の場合によく知
られた歪と応力との関係式から、熱弾性損失は、屈曲振動モードの振動片において、振動
数が変化したときに、緩和振動数ｆｍ＝１／（２πτ）（ここで、τは緩和時間）でＱ値
が極小となる、と説明されている。
このＱ値と周波数との関係は、一般的に表すと、図１１の曲線Ｆのようになる。同図に
おいて、Ｑ値が極小Ｑ₀となる周波数が熱緩和周波数ｆ₀（＝１／（２πτ））であり、す
なわち、熱緩和周波数ｆ₀は、上記緩和振動数ｆｍと同じものである（例えば、非特許文
献１を参照）。

特許文献３に記載の音叉型水晶振動片について、図面を参照して具体的に説明する。
図１０は、従来の振動片の典型例としての音叉型水晶振動片を模式的に示す平面図であ
る。
図１０において、特許文献３の音叉型水晶振動片１は、基部２から延出する２本の平行
な振動腕３，４を備え、各振動腕３，４の中心線上に直線状の有底の長溝６，７が設けら
れている。この音叉型水晶振動片１の図示しない励振電極に所定の駆動電圧を印加すると
、振動腕３，４は、図中想像線（二点鎖線）および矢印で示すように、互いに接近または
離反する向きに屈曲振動する。

この屈曲振動によって、音叉型水晶振動片１は、各振動腕３，４の基部２との付け根部
の領域に機械的歪が発生する。すなわち、振動腕３の基部２との付け根部においては、屈
曲振動により圧縮応力または引張応力が作用する第１の領域１０と、この第１の領域１０
に圧縮応力が作用する場合は引張応力が作用し、第１の領域１０に引張応力が作用する場
合は圧縮応力が作用する関係にある第２の領域１１と、が存在し、第１の領域１０と第２
の領域１１とにおいて、圧縮応力が作用したときに温度が上昇し、引張応力が作用したと
きには温度が下降する。
同様に、振動腕４の基部２との付け根部においては、屈曲振動により圧縮応力または引
張応力が作用する第１の領域１２と、この第１の領域１２に圧縮応力が作用する場合は引
張応力が作用し、第１の領域１２に引張応力が作用する場合は圧縮応力が作用する関係に
ある第２の領域１３と、が存在し、第１の領域１２と第２の領域１３とにおいて、圧縮応
力が作用したときに温度が上昇し、引張応力が作用したときには温度が下降する。

このようにして発生した温度勾配によって、基部２と各振動腕３，４との付け根部分の
内部には、第１の領域１０と第２の領域１１との間、および第１の領域１２と第２の領域
１３との間でそれぞれ熱伝導が発生する。この温度勾配は、各振動腕３，４の屈曲振動に
対応して逆向きに発生し、それに対応して熱伝導も逆向きとなる。
この熱伝導によって、振動腕３，４の振動エネルギーは、その一部が振動中常に熱弾性
損失として失われ、その結果、音叉型水晶振動片１のＱ値が低下して所望の振動特性を確
保することが困難になる。
特許文献３の音叉型水晶振動片１では、各振動腕３，４の中心線上に設けられた長溝６
，７によって圧縮側から引っ張り側への熱移動が阻止されることにより、熱弾性損失によ
るＱ値の低下を防止または軽減することが可能としている。

ところで、振動片を備えた振動デバイスが取り付けられる種々の製品、例えば、ＨＤＤ
（ハード・ディスク・ドライブ）、モバイルコンピューター、あるいはＩＣカードなどの
小型の情報機器や、携帯電話、自動車電話、またはページングシステムなどの移動体通信
機器や振動ジャイロセンサーなどの小型化が、近年ますます進展している。これに伴って
、それらの製品に取り付けられる振動デバイス（振動子や発振器など）、および振動デバ
イスに収納される振動片の小型化の要求がより一層高まってきている。
振動片の小型化にあたっては、振動片の各部が小さくあるいは細くなることによる機械
的な強度の低下という課題を考慮する必要がある。特に、振動片が振動する際に応力が集
中する振動腕の基部との付け根部近傍の剛性が一定レベル以上確保できないと、振動の応
力や落下した場合の衝撃などに対する耐衝撃性が十分でなくなり、振動片が破損する虞が
ある。
このような耐衝撃性を一定レベル以上確保したうえで、上記した機械的および熱的な振
動エネルギー損失の軽減を実現し、且つ、小型化を図り得る振動片として、振動腕に形成
する長溝の形状を工夫した振動片が、例えば特許文献４に紹介されている。

特許文献４に記載の振動片（圧電振動片）は、例えば水晶からなる基部と、その基板か
ら互いに平行に延出された一対の振動腕と、を備えている。基部には、その両主面に括れ
た形状が表れるように１つの直線に沿って対向方向に一対の切り込みが形成されている。
また、各振動腕には、その振動腕の長手方向に延びる有底の長溝が設けられている。こ
の長溝は、振動腕の基部との付け根部近傍では溝幅が小さく、振動腕の先端側にいくに従
って溝幅が徐徐に大きくなるように形成されている。
これにより、上記振動片は、振動腕の基部との付け根部分の長溝形成領域において、長
溝の長手方向の両側壁から振動腕の両側面までの間に形成される突堤部の幅が、振動腕の
先端側に比して基部側の方が広くなることにより剛性が強化される。
したがって、上記振動片は、振動腕の基部との付け根部の剛性を強化させることによっ
て耐衝撃性を向上させつつ、長溝および切り込みによってＣＩ値を抑え、且つ、Ｑ値の低
下を抑えながら、振動特性を悪化させることなく小型化することを可能としている。

特開２００２−２６１５７５号公報 特開２００４−２６０７１８号公報 実開平２−３２２２９号公報 特開２００５−３４１２５１号公報

C.Zener,他２名,「InternalFriction in Solids III.Experimental Demonstration of Thermoelastic InternalFriction」,PHYSICAL REVIEW,1938年１月１日,Volume53,p.10-101

しかしながら、特許文献４に記載の振動片では、振動腕に設ける長溝の幅が振動腕の先
端側から基部側に向かって徐徐に狭められた形状を有しているので、振動腕の長手方向に
形成される突堤部の幅が振動腕の基部との付け根部近傍で広くなる。
これにより、上記振動片は、上述した振動腕の振動時の、圧縮側（高温側）から引っ張
り側（低温側）への熱移動の熱伝導経路になる基材の肉厚が増えることから、熱伝導時間
が短くなって熱緩和が促進されるので、熱弾性損失が増大してＱ値が低下し、振動特性が
劣化する虞があるという問題があった。

本発明は、上記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
態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例にかかる振動片は、基部と、前記基部から延出された振動腕と、
を備え、前記振動腕は、該振動腕の両主面および前記両主面を接続し長手方向に延びる両
側面を有し、さらに前記振動腕は、幅狭部と、前記幅狭部から前記基部側に向かって前記
両側面間の幅が徐徐に広がり前記基部との付け根部で最も幅広となる幅広部と、前記振動
腕の長手方向に沿って前記両主面の少なくとも一方の主面に開口部を有して設けられた有
底の長溝と、を有し、前記幅広部における前記長溝の前記開口部の幅が、前記振動腕の先
端側から前記基部側に向かって徐徐に広げられて形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、振動片は、振動腕に、基部側に向かって徐徐に幅が広げられて形成
された幅広部を有しているとともに、その幅広部に沿うように基部側に向かって徐徐に幅
が広げられて形成された有底の長溝が設けられている。
これにより、振動片は、長溝が幅狭部から基部に向かって同じ幅で設けられた構造であ
る場合や、長溝が無い構造である場合に比して、熱伝導経路になる基材の肉厚が減少して
いるので、振動時の圧縮側（高温側）から伸張側（低温側）への熱伝導経路が長溝により
迂回して長くなり、熱伝導時間が長くなる。
したがって、振動片は、振動腕の幅広部により基部との付け根部近傍の剛性が高められ
ることにより耐衝撃性が向上するとともに、熱弾性損失が抑制されてＱ値の低下が抑えら
れ、優れた振動特性を有することができる。

また、他の対応として、基部と、前記基部から第１方向に延出された振動腕と、を備え
、前記振動腕は、第１面と、該第１面に対向する第２面と、前記第１面および前記第２面
を接続し前記第１方向に延びる第１側面と、該第１側面に対向する第２側面と、を有し、
前記振動腕は、第１幅を有した第１幅部と、前記振動腕の根元に設けられ且つ前記第１幅
よりも大きい第２幅を有した第２幅部と、を有し、前記振動腕は、前記第１面および前記
第２面の少なくとも一方に設けられ且つ前記第１方向に延びる溝部を有し、前記第２幅部
における前記溝部の幅は、前記第１幅部における前記溝部の幅よりも大きく、前記第２幅
部における前記溝部と前記第１側面との間の幅および前記溝部と前記第２側面との間の幅
の和は、前記第１幅部における前記溝部と前記第１側面との間の幅および前記溝部と前記
第２側面との間の幅の和よりも小さいことを特徴とする。

この構成によれば、振動片は、振動腕に、第１幅を有した第１幅部と、基部側に設けら
れ且つ第１幅よりも大きい第２幅を有した第２幅部と、第１面および第２面の少なくとも
一方に設けられ且つ第１方向に延びる溝部と、を有している。
そして、第２幅部における溝部の幅は、第１幅部における溝部の幅よりも大きく、第２
幅部における溝部および第１側面の間の幅と溝部および第２側面の間の幅との和は、第１
幅部における溝部および第１側面の間の幅と溝部および第２側面の間の幅との和よりも小
さい関係にある。
これにより、振動片は、従来構造と比較して、熱伝導経路になる基材の肉厚が減少して
いるので、振動時の圧縮側（高温側）から伸張側（低温側）への熱伝導経路が溝部により
迂回して長くなり、この結果、熱伝導時間が長くなる。
したがって、振動片は、振動腕の第２幅部により基部との付け根部（根元）近傍の剛性
が高められることにより耐衝撃性が向上するとともに、熱弾性損失が抑制されてＱ値の低
下が抑えられ、優れた振動特性を有することができる。

［適用例２］上記適用例にかかる振動片において、前記第１面および前記第２面の少な
くとも一方に、前記溝部が複数設けられたことを特徴とする。

この構成によれば、振動片は、第１面および第２面の少なくとも一方に設けられた複数
の溝部により熱伝導経路が長くなることによって熱弾性効果によるＱ値の低下が抑制され
る。
加えて、振動片は、振動腕の第１面および第２面に各１つの開口部を有する溝部が設け
られた場合に比して、第１面および第２面の少なくとも一方の面に複数の溝部が設けられ
たことにより、その一方の面の中央に形成される突堤部（溝部と溝部との間の壁部分）が
リブとして働くことで、振動腕の両側面（第１側面および第２側面）側の突堤部（溝部と
各側面との間の壁部分）の幅が細くても、振動腕の十分な剛性を確保することができる。

［適用例３］本適用例にかかる振動片は、基部と、前記基部から第１方向に延出された
振動腕と、を備え、前記振動腕は、第１面と、該第１面に対向する第２面と、前記第１面
および前記第２面を接続し前記第１方向に延びる第１側面と、該第１側面に対向する第２
側面と、を有し、前記振動腕は、第１幅を有した第１幅部と、前記振動腕の根元に設けら
れ且つ前記第１幅よりも大きい第２幅を有した第２幅部と、を有し、前記振動腕は、前記
第１面に設けられた第１溝部と、前記第２面に設けられた第２溝部と、を有し、前記第１
溝部および前記第２溝部は前記第１方向に延び、前記第１面の法線方向からの平面視にお
いて、前記第１溝部と前記第２溝部とが前記第１方向に直交する方向に配列されており、
前記第１溝部の第１深さおよび前記第２溝部の第２深さの各々は、前記第１面と前記第２
面との間の前記法線方向の距離よりも小さく、且つ、前記第１深さと前記第２深さとの和
は、前記距離よりも大きく、前記第２幅部における前記第１溝部の幅が前記第１幅部にお
ける前記第１溝部の幅よりも大きいか、または、前記第２幅部における前記第２溝部の幅
が前記第１幅部における前記第２溝部の幅よりも大きいことを特徴とする。

この構成によれば、振動片は、振動腕の断面が略Ｓ字状を呈するので、熱が迂回する距
離が長くなる熱伝導経路が形成される。したがって、振動片は、振動腕の第２幅部により
基部との付け根部（根元）近傍の剛性が高められることにより耐衝撃性が向上するととも
に、熱緩和時間τがより長くなるので、Ｑ値の顕著な向上が図られ、優れた振動特性を有
することができる。

［適用例４］上記適用例３にかかる振動片において、前記第１側面は前記第１溝部側に
あり、前記第２側面は前記第２溝部側にあり、前記第２幅部における前記第１溝部と前記
第１側面との間の幅および前記第２溝部と前記第２側面との間の幅の和は、前記第１幅部
における前記第１溝部と前記第１側面との間の幅および前記第２溝部と前記第２側面との
間の幅の和よりも小さいことを特徴とする。

この構成によれば、振動片は、振動腕の第２幅部の突堤部（各溝部と各溝部に近接する
側面との間の壁部分）が第１幅部の突堤部より肉薄となることにより、熱緩和時間τがよ
り長くなるので、Ｑ値の低下が抑制され、優れた振動特性を有することができる。

［適用例５］上記適用例３または４にかかる振動片において、前記第１面および前記第
２面の少なくとも一方に複数の前記第１溝部または前記第２溝部が設けられたことを特徴
とする。

この構成によれば、振動片は、振動腕がより肉薄になるとともに、振動腕の断面がＭ字
状（Ｗ字状）などを呈するので、熱が迂回する距離がより長くなる熱伝導経路が形成され
る。
したがって、振動片は、Ｑ値の顕著な向上が図られ、優れた振動特性を有することがで
きる。

［適用例６］上記適用例にかかる振動片において、前記振動腕の先端側に前記幅狭部よ
りも幅が広い錘部を有することを特徴とする。

この構成によれば、振動片は、振動腕の先端側の、幅狭部よりも幅が広い錘部が錘の機
能を果たすので、振動腕の長さを増大させることなく周波数を低くすることができる。

また、他の対応としては、振動片において、前記振動腕の先端部に錘部を設けたことを
特徴とする。

この構成によれば、振動片は、振動腕の先端部の錘部が錘の機能を果たすので、振動腕
の長さを増大させることなく周波数を低くすることができる。

［適用例７］上記適用例６にかかる振動片において、前記振動腕の前記基部との付け根
部の幅が、前記錘部の幅よりも広いことを特徴とする。

この構成によれば、振動片は、振動腕の基部との付け根部近傍の剛性が強くなるので、
錘部を設けることによる振動腕の耐衝撃性などの劣化を抑制しつつ、高調波振動の低減、
通常振動の低周波数化を図ることができる。

［適用例８］上記適用例にかかる振動片において、前記基部から互いに平行に延出され
た２つの前記振動腕が備えられ、前記基部の前記複数の振動腕の間から支持腕が前記振動
腕と平行に延出して設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、振動片は、振動腕の幅広部における長溝の特徴的な形状がもたらす
熱弾性損失の抑制効果に加えて、支持腕が一対の振動腕間に設けられていることにより、
各振動腕が振動した際の、特に、各振動腕が互いに接近する向きに振動したときの、各振
動腕間の空気が攪乱されることによって起こる振動片の動作パラメーターの変化を抑制す
ることができる。
また、振動片は、基部を支持部としてパッケージなどに支持・固定させた場合に起こる
様々な不具合、例えば、振動片の先端が下方に傾いてパッケージなどに接触することの防
止や、パッケージへの衝撃が基部を介してダイレクトに振動腕に伝わることによって起こ
り得る動作異常などを回避できるので、安定した振動特性を得ることができる。

また、他の対応としては、振動片において、前記基部から並んで延出された２つの前記
振動腕が備えられ、前記基部の前記複数の振動腕の間から支持腕が延出して設けられたこ
とを特徴とする。

この構成によれば、振動片は、上記と同様に、支持腕が一対の振動腕間に設けられてい
ることにより、各振動腕が振動した際に、各振動腕間の空気が攪乱されることによって起
こる振動片の動作パラメーターの変化を抑制することができる。
加えて、振動片は、支持腕がパッケージなどに支持・固定されることで、振動腕の先端
のパッケージとの接触の回避、パッケージからの衝撃の緩和などが可能となり、安定した
振動特性を得ることができる。

［適用例９］上記適用例にかかる振動片において、水晶により形成された水晶振動片で
あることを特徴とする。

この構成によれば、振動片は、水晶の特性により耐衝撃性が高くなるとともに、熱弾性
損失によるＱ値の低下が抑えられ、優れた振動特性を備えることができる。

［適用例１０］本適用例にかかる振動子は、上記適用例１〜９のいずれか一例に記載の
振動片と、前記振動片が収納されたパッケージと、を含むことを特徴とする。

この構成によれば、振動子は、上記適用例１〜９のいずれか一例に記載の効果を奏する
振動子を提供することができる。

［適用例１１］本適用例にかかる発振器は、上記適用例１〜９のいずれか一例に記載の
振動片と、前記振動片に接続された発振回路と、を含むことを特徴とする。

この構成によれば、発振器は、上記適用例１〜９のいずれか一例に記載の効果を奏する
発振器を提供することができる。

［適用例１２］本適用例にかかる電子機器は、上記適用例１〜９のいずれか一例に記載
の振動片を用いたことを特徴とする。

この構成によれば、電子機器は、上記適用例１〜９のいずれか一例に記載の効果を奏す
る電子機器を提供することができる。

（ａ）は、振動片としての圧電振動片の一実施形態を模式的に説明する一方の主面側の平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ１−Ａ１線断面を示す断面拡大図、（ｃ）は、（ａ）のＢ１−Ｂ１線断面を示す断面拡大図。 （ａ）は、圧電振動片の変形例１を模式的に説明する一方の主面側の平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ２−Ａ２線断面を示す断面拡大図、（ｃ）は、（ａ）のＢ２−Ｂ２線断面を示す断面拡大図。 は、屈曲振動片のＱ値のｆ／ｆｍ依存性を表すグラフ。 （ａ）は、圧電振動片の変形例２の一つ目の例を模式的に説明する一方の主面側の平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ４−Ａ４線断面を示す断面拡大図、（ｃ）は、（ａ）のＢ４−Ｂ４線断面を示す断面拡大図。 （ａ）は、圧電振動片の変形例２の二つ目の例を模式的に説明する一方の主面側の平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ３−Ａ３線断面を示す断面拡大図、（ｃ）は、（ａ）のＢ３−Ｂ３線断面を示す断面拡大図。 変形例３の圧電振動片を模式的に説明する一方の主面側の平面図。 振動子の概略構成を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ線での断面図。 発振器の概略構成を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は、（ａ）のＤ−Ｄ線での断面図。 電子機器の一例を示す模式斜視図。 従来の振動片の典型例を模式的に示す平面図。 屈曲振動モードの振動片における緩和周波数とＱ値の極小値との関係を表すグラフ。

以下、本発明の振動片を具体化した一実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態の振動片としての圧電振動片を模式的に説明するものであり、（ａ
）は、一方の主面側の平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ１−Ａ１線断面を示す断面拡大図、
（ｃ）は、（ａ）のＢ１−Ｂ１線断面を示す断面拡大図である。
図１（ａ）において、圧電振動片２０は、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウ
ムなどの圧電材料からなる。

圧電振動片２０を水晶から構成する場合、水晶ウェハは、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸から
なる直交座標系において、Ｚ軸を中心に時計回りに０度〜５度の範囲で回転させて切り出
した水晶Ｚ板を所定の厚みに切断研磨加工して得られるものを用いる。
本実施形態の圧電振動片２０は、その水晶Ｚ板を加工することにより形成された基部２
１と、この基部２１の一端側（図において上端側）から二股に別れて並列に第１方向に延
出する一対の振動腕２２とからなる音叉型の外形を有して形成されている。

基部２１には、その両主面に括れた形状が表れるように１つの直線に沿って対向方向に
一対の切り込み３１が形成されている。基部２１は、一対の切り込み３１を挟んで両側に
位置する第１の部分２１ａおよび第２の部分２１ｂと、一対の切り込み３１間で第１の部
分２１ａおよび第２の部分２１ｂを接続する接続部分２１ｃとを含む。
本実施形態の圧電振動片２０においては、この切り込み３１によって、各振動腕２２の
振動の伝達が遮断されるので、振動が基部２１や支持腕３０を介して外部に伝わる振動漏
れを抑制し、ＣＩ値の上昇を防止することができる。
なお、各切り込み３１は、圧電振動片２０の落下に対する強度の確保をした上で、最適
な幅や長さに調整して振動漏れを最小にするのが好ましい。

図１（ａ）に示すように、一対の振動腕２２は、基部２１の第１の部分２１ａから両主
面（紙面上手前と奥の面）に平行に延出されている。また、各振動腕２２は、一方の主面
である第１面２２ａと、第１面２２ａに対向し他方の主面である第２面２２ｂと、第１面
２２ａと第２面２２ｂとを接続し第１方向に延びる両側面（第１側面、第２側面）と、を
有する。
各振動腕２２は、その中央部に、振動腕２２において両側面間の幅が比較的狭い（第１
幅）部分である幅狭部（第１幅部）２３を有している。また、各振動腕２２は、基部２１
に接続される根元部分において、幅狭部２３から基部２１側に向けて両側面間の幅が徐徐
に広げられ（第２幅）基部２１との付け根部で幅広となる幅広部（第２幅部）２４を有し
ている（ここで、第２幅＞第１幅の関係にある）。さらに、各振動腕２２の先端側には、
幅狭部２３よりも幅が広い錘部２９が設けられている。

このように、圧電振動片２０は、各振動腕２２が幅広部２４を有することにより、広い
幅で基部２１に接続されるので剛性が高くなり、耐衝撃性などが向上する。なお、図１で
は、幅広部（第２幅部）２４の幅が連続的に徐徐に広がる形状の場合を示しているが、幅
広部（第２幅部）２４は、不連続的に広がる形状（例えば階段状など）にしてもよい。
また、圧電振動片２０は、各振動腕２２が、先端部に錘部２９を有することにより、先
端部分が錘の機能を果たすので、振動腕２２の長さを増大させることなく周波数を低くす
ることができる。
なお、本実施形態では、各振動腕２２の基部２１との付け根部の幅（幅広部２４の最も
広い部分の幅）が、錘部２９の幅よりも広く形成されている。
これにより、圧電振動片２０は、振動腕２２の基部２１との付け根部近傍の剛性が強く
なるので、錘部２９を設けることによる振動腕２２の耐衝撃性などの劣化を抑制しつつ、
高調波振動の抑制を図ることができる。
また、本実施形態では、振動腕２２の幅狭部２３が、振動腕２２の中央部に一定の長さ
で等しい幅を有している構成を図示したが、これに限らず、幅狭部２３は、テーパー状に
形成されてもよい。
例えば、圧電振動片２０は、振動腕２２の幅広部２４から延びる幅狭部２３が、振動腕
２２の先端に向かって徐徐に細くなるテーパー状に形成されることにより、振動腕２２を
振動しやすくすることができる。

図１（ａ）に示すように、各振動腕２２の第１面２２ａには、振動腕２２の長手方向に
沿って一本の有底の長溝（溝部）２６ａが設けられている。また、図１（ｂ）に示すよう
に、各振動腕２２の第２面２２ｂには、振動腕２２の長手方向に沿って一本の有底の長溝
（溝部）２６ｂが設けられている。
圧電振動片２０は、このような、各振動腕２２に設けられた長溝２６ａ，２６ｂによっ
て、剛性が小さくなることで小型化に伴う周波数アップを抑制し、低周波数を維持しつつ
小型化を実現することが可能となっている。
加えて、圧電振動片２０は、振動腕２２の両側面にある突堤部（長溝２６ａ，２６ｂと
長溝２６ａ，２６ｂに近接する側面との間の壁部分）２５で発生する温度上昇と温度低下
に起因する熱の流れを抑制する働きが増すことにより、熱弾性損失を低減でき、Ｑ値を改
善することができる。

なお、本実施形態の振動腕２２において、長溝２６ａ，２６ｂは、それらの一端側（振
動腕２２の先端側）が、幅狭部２３と錘部２９との境界を越えて錘部２９に入り込んだ位
置に形成されている。
このようにすることにより、圧電振動片２０は、振動腕２２が振動する際に生じる応力
の集中する領域が振動腕２２の延在方向に分散されるので、振動腕２２の錘部２９の付け
根部（幅狭部２３と錘部２９との境界）に応力が集中して破損するなどの不具合を回避で
きる。

これとは逆に、圧電振動片２０は、長溝２６ａ，２６ｂの一端側（振動腕２２の先端側
）を、幅狭部２３と錘部２９との境界よりも基部２１寄りの位置に形成する構成とするこ
とにより、以下の効果を奏することができる。
すなわち、圧電振動片２０は、振動腕２２が振動する際に生じる応力の集中する領域が
、振動腕２２の延在方向に分散されることにより、振動腕２２の錘部２９の付け根部に応
力が集中して破損するなどの不具合を回避できる。
加えて、圧電振動片２０は、各振動腕２２における錘部２９の質量付加効果が増すので
、サイズを増大させることなく低周波数化を図ることができる。
また、圧電振動片２０は、振動腕２２の錘部２９の付け根部への応力集中により破損な
どが起こらないように、例えば、幅狭部２３から錘部２９に向かって広がるテーパー状に
振動腕２２の一部を形成した場合であれば、長溝２６ａ，２６ｂの一端側（振動腕２２の
先端側）を、幅狭部２３と錘部２９との境界に位置させてもよい。

また、長溝２６ａ，２６ｂは、各振動腕２２において、幅狭部２３では、両側面と平行
な一本の直線状を呈して形成され、幅広部２４では、その幅広部２４の両側面に沿って、
基部２１に接続される根元部に向かって徐徐に両側面方向に広がる形状を呈して形成され
ている。
これにより、各振動腕２２の長溝２６ａ，２６ｂの内壁から両側面までの突堤部２５の
幅が、幅広部２４の基部２１との付け根部近傍で広くなるのを抑えている。
本実施形態では、図１（ｃ）に示す振動腕２２の幅広部２４の突堤部２５の幅ｔ２と突
堤部２５’の幅ｔ２’との和が、幅狭部２３の突堤部２５の幅ｔ１と突堤部２５’の幅ｔ
１’との和より小さくなるように、各長溝２６ａ，２６ｂが形成されている。

圧電振動片２０は、基部２１の第２の部分２１ｂから延びる一対の支持腕３０を有して
いる。一対の支持腕３０は、基部２１から一対の振動腕２２が延びる方向（第１方向）と
は交差する方向に互いに反対方向に延出されてから、屈曲部３２で一対の振動腕２２の延
びる方向に屈曲し、それぞれＬ字状、逆Ｌ字状に形成されている。
支持腕３０は、このように屈曲されることにより、支持長さを確保しつつ小型化されて
いる。支持腕３０は、圧電振動片２０において、パッケージ（図示せず）などに取り付け
られる部分である。
圧電振動片２０は、支持腕３０がパッケージなどに取り付けられることによって、振動
腕２２および基部２１をパッケージなどの支持面から浮いた状態にすることができる。

圧電振動片２０は、各振動腕２２の各長溝２６ａ，２６ｂ、および各両側面を含む表面
に、励振電極３３，３４が形成されている（図１（ｂ）および図１（ｃ）を参照）。
圧電振動片２０は、一方の振動腕２２において、励振電極３３，３４間に電圧を印加し
て、振動腕２２の両側面を伸縮させることで振動腕２２を振動させる。
励振電極３３，３４は、水晶をエッチングして圧電振動片２０の長溝２６ａ，２６ｂを
含む外形を形成した後で、例えば、ニッケル（Ｎｉ）またはクロム（Ｃｒ）を下地層とし
て、その上に、蒸着またはスパッタリングにより例えば金（Ａｕ）による電極層を成膜し
、その後フォトリソグラフィを用いてパターニングすることにより形成することができる
。なお、クロムは水晶との密着性が高く、金は、電気抵抗が低く酸化し難いことで知られ
ている。

ここで、本実施形態の圧電振動片２０が動作した際の、熱弾性損失の抑制効果について
説明する。
図１（ａ）において、圧電振動片２０に、外部に接続された励振手段としての発振回路
（図示せず）から励振電極３３，３４（図１（ｂ）を参照）に駆動電圧を印加すると、各
振動腕２２は、水平方向に、図中矢印で示すように互いに接近または離反する向きに振動
する。なお、本実施形態の圧電振動片２０は屈曲振動モードにて振動する。
この屈曲振動によって、各振動腕２２の基部２１との付け根部分の領域には、圧縮応力
と引張応力とが発生する。具体的には、各振動腕２２の図中の第１の領域１１０および第
２の領域１１１に、圧縮応力と引張応力とが発生する。
詳述すると、図中左側の振動腕２２の先端側が、図中右側の振動腕２２に接近する向き
に屈曲振動すると、図中左側の振動腕２２の第１の領域１１０には、引張応力が作用して
温度が下降し、第２の領域１１１には、圧縮応力が作用して温度が上昇する。
逆に、図中左側の振動腕２２の先端側が図中右側の振動腕２２から離反する向きに屈曲
振動すると、図中左側の振動腕２２の第１の領域１１０には、圧縮応力が作用して温度が
上昇し、第２の領域１１１には、引張応力が作用して温度が下降する。

同様に、図中右側の振動腕２２の先端側が図中左側の振動腕２２に接近する向きに屈曲
振動すると、図中右側の振動腕２２の第１の領域１１０には、圧縮応力が作用して温度が
上昇し、第２の領域１１１には、引張応力が作用して温度が下降する。
逆に、図中右側の振動腕２２の先端側が図中左側の振動腕２２から離反する向きに屈曲
振動すると、図中右側の振動腕２２の第１の領域１１０には、引張応力が作用して温度が
下降し、第２の領域１１１には、圧縮応力が作用して温度が上昇する。
このように、各振動腕２２の基部２１との付け根部の内部には、圧縮応力が作用する部
分と引張応力が作用する部分との間で温度勾配が生じ、その傾斜は、各振動腕２２の振動
の向きに対して逆向きになる。
圧電振動片２０は、この温度勾配によって、熱が、圧縮側の部分から引張（伸張）側の
部分へ、すなわち、高温側の部分から低温側の部分へと伝導される。

本実施形態の圧電振動片２０において、圧縮側の部分から伸張側の部分への熱の伝導は
、振動腕２２と基部２１との付け根部近傍に、より多くの歪、即ち温度差が発生すること
から、この付け根部近傍の圧電基材の伝導経路となる部分間で熱が流れることになる。
ここで、圧縮側から伸張側への熱伝導時間は、圧縮側の部分と伸張側の部分とを一定距
離とした場合に、熱の伝導経路となる有底の長溝が形成されて残った圧電基材が肉厚であ
るほど、熱伝導経路が十分に確保されるので短くなる。
本実施形態の圧電振動片２０は、各振動腕２２の幅狭部２３から基部２１側に向けて上
記両側面間の幅が徐徐に広げられた幅広部２４を有しているとともに、それら幅狭部２３
から幅広部２４の両側面に沿った形状の長溝２６ａ，２６ｂが設けられている。

加えて、本実施形態では、図１（ｃ）に示す振動腕２２の幅広部２４の突堤部２５の幅
ｔ２と突堤部２５’の幅ｔ２’との和が、幅狭部２３の突堤部２５の幅ｔ１と突堤部２５
’の幅ｔ１’との和より小さくなるように、各長溝２６ａ，２６ｂが形成されている。

これらにより、圧電振動片２０は、長溝が幅狭部２３から基部２１に向かって直線的に
設けられた構造である場合や、長溝が無い構造である場合、ｔ１（ｔ１’）とｔ２（ｔ２
’）とが等しい場合に比して、熱伝導経路になる圧電基材の肉厚が減少しているので、圧
縮側（高温側）から伸張側（低温側）への熱伝導経路が長溝２６ａ，２６ｂにより迂回し
て長くなり、この結果、熱伝導時間が長くなる。
すなわち、圧電振動片２０は、各振動腕２２が屈曲振動したときの圧縮側と伸張側との
間で温度が平衡状態になるまでの緩和時間τ₁が、長溝が幅狭部２３から基部２１に向か
って直線的に設けられた構造である場合や、長溝が無い構造である場合、ｔ１（ｔ１’）
とｔ２（ｔ２’）とが等しい場合の緩和時間τ₀よりも長くなる。
つまり、本実施形態の圧電振動片２０の熱緩和周波数ｆ₁₀＝１／（２πτ₁）は、τ₁＞
τ₀であることから、長溝が幅狭部２３から基部２１に向かって直線的に設けられた構造
である場合や、長溝が無い構造である場合、ｔ１（ｔ１’）とｔ２（ｔ２’）とが等しい
場合の圧電振動片の熱緩和周波数ｆ₀＝１／２πτ₀よりも低くなる。

一般に、緩和振動周波数（熱緩和周波数）ｆ₀は、下式で求まることが知られている。
ｆ₀＝πｋ／（２ρＣｐａ²） …（１）
ここで、πは円周率、ｋは振動腕の振動方向（屈曲振動方向）の熱伝導率、ρは振動腕
の質量密度、Ｃｐは振動腕の熱容量、ａは振動腕の振動方向（屈曲振動方向）の幅である
。
式（１）の熱伝導率ｋ、質量密度ρ、熱容量Ｃｐに振動部の材料そのものの定数を入力
した場合、求まる緩和振動周波数ｆ₀は振動腕に長溝を設けていない場合の屈曲振動部の
緩和振動周波数となる。

これを、図１１の振動腕の機械的な振動周波数（共振周波数）とＱ値との関係でみると
、曲線Ｆ自体の形状は変わらないから、熱緩和周波数の下降に伴って、曲線Ｆが曲線Ｆ１
の位置まで周波数の下降方向にシフトしたことになる。
したがって、振動腕２２の機械的な振動周波数（共振周波数）をｆｒとした場合にｆｒ
が熱緩和周波数ｆ₀以上となる範囲（１≦ｆｒ／ｆ₀）では、曲線Ｆ１におけるＱ値は、曲
線ＦにおけるＱ値よりも常に高くなる。
加えて、曲線Ｆと曲線Ｆ１との交点の周波数より高い周波数帯（１＜ｆｒ／（ｆ₀＋（
ｆ₀ｆ₁₀）^1/2））においても、圧電振動片２０の曲線Ｆ１におけるＱ値は、曲線Ｆにおけ
るＱ値より高くなる。

このように、本実施形態の圧電振動片２０は、各振動腕２２の幅広部２４により振動腕
２２の剛性が高められた構造において、長溝２６ａ，２６ｂは、幅広部２４に沿った平面
形状を有し、かつ、振動腕２２の幅広部２４の突堤部２５の幅ｔ２と突堤部２５’の幅ｔ
２’との和が、幅狭部２３の突堤部２５の幅ｔ１と突堤部２５’の幅ｔ１’との和より小
さくなるように、各長溝２６ａ，２６ｂが設けられていることによって、熱弾性損失が抑
えられＱ値の低下を抑制することができる。

上記実施形態で説明した振動片としての圧電振動片は、以下の変形例として実施するこ
とも可能である。

（変形例１）
上記実施形態では、各振動腕２２の第１面２２ａおよび第２面２２ｂに、同一形状の有
底の長溝２６ａ，２６ｂを平面視で重なる位置関係で配置して形成した構成の圧電振動片
２０を説明した。
これに限らず、圧電振動片は、振動腕の第１面２２ａに開口部を有する有底の長溝と、
第２面２２ｂに開口部を有する有底の長溝とを平面視で並べて配設する構成としてもよい
。
図２は、開口面が異なる有底の長溝を振動腕に並設させた圧電振動片の変形例を模式的
に説明するものであり、（ａ）は一方の主面（第１面）側の平面図、（ｂ）は、（ａ）の
Ａ２−Ａ２線断面を示す断面拡大図、（ｃ）は、（ａ）のＢ２−Ｂ２線断面を示す断面拡
大図である。なお、本変形例では、図２において、上記実施形態と同じ構成については同
一符号を付して説明を省略する。

図２（ａ）において、圧電振動片４０は、一対の切り込み３１が形成された基部２１と
、基部２１の第１の部分２１ａの一端側から互いに平行に第１方向に延出する一対の振動
腕２２と、基部２１の第２の部分２１ｂから延びる一対の支持腕３０と、を有している。
各振動腕２２は、その中央部に幅狭部（第１幅部）２３を有し、幅狭部２３から基部２
１側に向けて振動腕の両側面の幅が徐徐に広げられた幅広部（第２幅部）２４を有し、各
振動腕２２の先端側には、幅狭部２３よりも幅が広い錘部２９を有している。

各振動腕２２の第１面２２ａには、長手方向の略半分の領域に沿って一本の有底の第１
溝部４６ａが設けられている。また、各振動腕２２の第２面２２ｂには、各振動腕２２の
長手方向の残りの略半分の領域（上記第１溝部４６ａが形成された領域とは異なる領域）
に沿って一本の有底の第２溝部４６ｂが設けられている。
すなわち、各振動腕２２には、第１面２２ａに開口部を有する第１溝部４６ａと、第２
面２２ｂに開口部を有する第２溝部４６ｂとが、平面視で並設されている。

ここで、第１溝部４６ａの第１深さｄ１および第２溝部４６ｂの第２深さｄ２は、各振
動腕２２の第１面２２ａと第２面２２ｂとの間の距離ｔよりも小さい。つまり、第１溝部
４６ａおよび第２溝部４６ｂは、第１面２２ａと第２面２２ｂとの間を貫通しない。
例えば、図２において、第１溝部４６ａの第１深さｄ１および第２溝部４６ｂの第２深
さｄ２は、共に０．９ｔとする。ここで、第１深さｄ１および第２深さｄ２は、距離ｔよ
りも小さく、第１深さｄ１と第２深さｄ２との和が距離ｔを超えていれば、共に０．９ｔ
であることに限らず、たとえばｄ１＝０．９ｔ、ｄ２＝０．４ｔの組合せであってもよく
、ｄ１＝０．６ｔ、ｄ２＝０．８ｔなどの組合せであってもよい。
第１深さｄ１および第２深さｄ２が距離ｔよりも小さいことにより、第１溝部４６ａお
よび第２溝部４６ｂが非貫通孔となるので、各溝部４６ａ，４６ｂを貫通孔とした場合に
比して、各振動腕２２の剛性を高めることができる。

第１溝部４６ａおよび第２溝部４６ｂは、各振動腕２２において、それぞれの近傍の側
面に沿った形状を有して形成されている。すなわち、第１溝部４６ａは、幅狭部２３では
、一方の側面（図中左側の側面）と平行な一本の直線状を呈して形成され、幅広部２４で
は、その幅広部２４の一方の側面（図中左側の側面）に沿って、基部２１に接続される根
元部に向かって徐徐に両側面方向に広がる形状を呈して形成されている。
また、第２溝部４６ｂは、幅狭部２３では、他方の側面（図中右側の側面）と平行な一
本の直線状を呈して形成され、幅広部２４では、その幅広部２４の他方の側面（図中右側
の側面）に沿って、基部２１に接続される根元部に向かって徐徐に両側面方向に広がる形
状を呈して形成されている。

なお、図２では第１溝部４６ａおよび第２溝部４６ｂの両方が幅広部２４において幅狭
部２３よりも溝幅が広くなっているが、第１溝部４６ａおよび第２溝部４６ｂの少なくと
も一方が幅狭部２３よりも溝幅が広くなっていれば本発明の効果は達成される。
これにより、各振動腕２２の第１溝部４６ａ、第２溝部４６ｂのそれぞれの内壁のうち
各振動腕２２の両側面に近い方の内壁から近接する側面までの突堤部４５の幅が、幅広部
２４の基部２１との付け根部近傍で広くなるのを抑えている。
本変形例では、図２（ｃ）に示す振動腕２２の幅広部２４の突堤部４５の幅ｔ２と突堤
部４５’の幅ｔ２’との和が、幅狭部２３の突堤部４５の幅ｔ１と突堤部４５’の幅ｔ１
’との和より小さくなるように、第１溝部４６ａおよび第２溝部４６ｂが形成されている
。

振動腕２２の両側面には、励振電極４３が配置されている。また、第１溝部４６ａおよ
び第２溝部４６ｂの上記両側面側の内壁には、励振電極４３の対向電極として励振電極４
４が設けられている。

上記変形例１の圧電振動片４０によれば、各振動腕２２の基部２１との付け根部近傍に
おいて、振動腕２２の振動に伴う圧縮応力または引張応力が作用する部分間で発生する温
度差（温度勾配）を熱伝導（熱移動）により温度平衡させるための熱伝導経路は、第１溝
部４６ａおよび第２溝部４６ｂにより迂回することから、高温側の部分と低温側の部分と
の間の直線距離よりも長くなる。
これにより、圧電振動片４０は、熱伝導による温度平衡させるまでの緩和時間τが長く
なり、緩和時間τに反比例する緩和振動周波数ｆ₀が屈曲振動周波数ｆから遠ざけられ、
熱弾性損失によるＱ値の低下がより抑制される。

図３は、屈曲振動片（水晶振動片）のＱ値のｆ／ｆｍ依存性を表すグラフである。ここ
でｆｍは、屈曲振動部（振動腕２２）に溝部（長溝）を設けていない場合（屈曲振動部の
断面形状が略矩形の場合）の緩和振動周波数である。図３のグラフの右側に記載されてい
る図形は、屈曲振動部の断面形状を模式的に表したものである。
図３において、三角のマーカーは、図２（ｂ）、（ｃ）に示した振動腕の断面形状の場
合のプロット、黒塗りの四角のマーカーは、図１（ｂ）、（ｃ）に示した振動腕の断面形
状を「Ｈ」にしたＨ型の場合のプロット、白抜きの菱形のマーカーは、振動腕２２のいず
れの主面にも溝部を設けていない平板の場合のプロットである。また、太い実線は三角マ
ーカーの値の近似直線、破線は四角マーカー間の補間直線、一点鎖線は菱形マーカー間の
補間直線である。
図３に示すように、屈曲振動片においては、振動腕２２の断面形状を図２に示した形状
にして、ｆ／ｆｍを０．０９より大きい値とすることで、Ｈ型の場合よりも高いＱ値を得
られることが明らかとなった。
さらに、上記屈曲振動片（圧電振動片４０に相当）は、ｆ／ｆｍを０．２５より大きい
値とすることで、Ｈ型および平板のいずれの場合よりも高いＱ値を得ることができ、ｆ／
ｆｍを１より大きくすれば、Ｈ型および平板のいずれの場合よりも格段に高いＱ値を得る
ことができる。

（変形例２）
上記実施形態では、各振動腕２２の第１面２２ａおよび第２面２２ｂ（両主面）に、同
一形状の有底の長溝２６ａ，２６ｂを、１つずつ形成した構成の圧電振動片２０を説明し
た。これに限らず、圧電振動片は、振動腕の両主面の少なくとも一方に、複数の長溝を形
成する構成としてもよい。
図４および図５は、振動腕の両主面（第１面および第２面）の少なくとも一方に複数の
長溝を形成する構成の圧電振動片の変形例を模式的に説明するものであり、図４および図
５ともに、（ａ）は、一方の主面（第１面）側の平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ３−Ａ３
線断面またはＡ４−Ａ４線断面を示す断面拡大図、（ｃ）は、（ａ）のＢ３−Ｂ３線断面
またはＢ４−Ｂ４線断面を示す断面拡大図である。なお、本変形例では、図４および図５
において、上記実施形態と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。

まず、変形例２の一つ目の圧電振動片について説明する。
図４（ａ）に示す圧電振動片８０は、一対の切り込み３１が形成された基部２１と、基
部２１の第１の部分２１ａの一端側から互いに平行に第１方向に延出する一対の振動腕２
２と、基部２１の第２の部分２１ｂから延びる一対の支持腕３０と、を有している。
各振動腕２２は、その中央部に幅狭部（第１幅部）２３を有し、幅狭部２３から基部２
１側に向けて振動腕の両側面の幅が徐徐に広げられた幅広部（第２幅部）２４を有し、各
振動腕２２の先端側には、幅狭部２３よりも幅が広い錘部２９を有している。

圧電振動片８０の各振動腕２２の第１面２２ａには、長手方向の略半分の領域に形成さ
れた有底の長溝（溝部）８６ａと、長溝８６ａが形成された領域とは異なる残りの略半分
の領域に形成された有底の長溝（溝部）８６ｃとが設けられている。
これらの長溝８６ａ，８６ｃは、各振動腕２２において、それぞれの近傍の側面に沿っ
た形状を有して形成されている。
すなわち、一方の長溝８６ａは、幅狭部２３では、一方の側面（図中左側の側面）と平
行な一本の直線状を呈して形成され、幅広部２４では、その幅広部２４の一方の側面（図
中左側の側面）に沿って、基部２１に接続される根元部に向かって徐徐に両側面方向に広
がる形状を呈して形成されている。
他方の長溝８６ｃは、幅狭部２３では、他方の側面（図中右側の側面）と平行な一本の
直線状を呈して形成され、幅広部２４では、その幅広部２４の他方の側面（図中右側の側
面）に沿って、基部２１に接続される根元部に向かって徐徐に両側面方向に広がる形状を
呈して形成されている。
また、長溝８６ａと長溝８６ｃとが隣接する各振動腕２２の中央側の側壁は、振動腕２
２の長手方向に平行な直線状の突出部を間に挟んで形成されている。つまり、並設された
長溝８６ａ，８６ｃは、振動腕２２の第１面２２ａの長手方向の仮想の中心線に対して線
対称となる形状にて設けられている。

また、各振動腕２２の第２面２２ｂには、長手方向の略半分の領域に形成された有底の
長溝（溝部）８６ｂと、長溝８６ｂが形成された領域とは異なる残りの略半分の領域に形
成された有底の長溝（溝部）８６ｄとが設けられている。
これらの第２面２２ｂに設けられた長溝８６ｂ，８６ｄと、第１面２２ａに設けられた
長溝８６ａ，８６ｃとは、平面視で、同一の外形を有して、且つ、重なるように配置され
ている。

また、圧電振動片８０は、各振動腕２２の長溝８６ａ，８６ｃ、および、長溝８６ｂ，
８６ｄのそれぞれの内壁のうち、各振動腕２２の両側面に近い方の内壁から近接する側面
までの突堤部８５の幅が、幅広部２４の基部２１との付け根部近傍で広くなるのが抑えら
れている。
圧電振動片８０は、図４（ｃ）に示す振動腕２２の幅広部２４の突堤部８５の幅ｔ２と
突堤部８５’の幅ｔ２’との和が、幅狭部２３の突堤部８５の幅ｔ１と突堤部８５’の幅
ｔ１’との和より小さくなるように、各長溝８６ａ，８６ｃおよび長溝８６ｂ，８６ｄが
形成されている。

振動腕２２の両側面には、励振電極８３が配置されている。また、長溝８６ａ〜長溝８
６ｄの上記両側面側の内壁には、励振電極８３の対向電極として励振電極８４が設けられ
ている。

次に、変形例２の二つ目の圧電振動片について説明する。
図５に示す圧電振動片６０は、各振動腕２２の第１面２２ａに設けられた２つの長溝（
第１溝部）６６ａ，６６ｃと、各振動腕２２の第２面２２ｂの、平面視で長溝６６ａと長
溝６６ｃとの間の領域で、且つ、長溝６６ａ，６６ｃと重ならない領域に設けられた長溝
（第２溝部）６６ｂと、を有している。

詳述すると、各振動腕２２の第１面２２ａには、長手方向の略半分弱の領域に形成され
た有底の長溝６６ａと、長溝６６ａが形成された領域とは異なる略半分弱の領域に形成さ
れた有底の長溝６６ｃとが、振動腕２２の長手方向の中央に所定の間隔を空けて設けられ
ている。
また、長溝６６ａ，６６ｃは、各振動腕２２において、それぞれの近傍の側面に沿った
形状を有して形成されている。
すなわち、一方の長溝６６ａは、幅狭部（第１幅部）２３では、一方の側面（図中左側
の側面）と平行な一本の直線状を呈して形成され、幅広部２４では、その幅広部（第２幅
部）２４の一方の側面（図中左側の側面）に沿って、基部２１に接続される根元部に向か
って徐徐に両側面方向に広がる形状を呈して形成されている。
他方の長溝６６ｃは、幅狭部２３では、他方の側面（図中右側の側面）と平行な一本の
直線状を呈して形成され、幅広部２４では、その幅広部２４の他方の側面（図中右側の側
面）に沿って、基部２１に接続される根元部分に向かって徐徐に両側面方向に広がる形状
を呈して形成されている。
また、長溝６６ａと長溝６６ｃとが隣接する各振動腕２２の中央側の側壁は、振動腕２
２の長手方向に平行な直線状の突出部を間に挟んで形成されている。つまり、並設された
長溝６６ａ，６６ｃは、振動腕２２の第１面２２ａの長手方向の仮想の中心線に対して線
対称となる形状にて設けられている。

また、圧電振動片６０は、各振動腕２２の長溝６６ａ，６６ｃのそれぞれの内壁のうち
、各振動腕２２の両側面に近い方の内壁から近接する側面までの突堤部６５の幅が、幅広
部２４の基部２１との付け根部近傍で広くなるのが抑えられている。
圧電振動片６０は、図５（ｃ）に示す振動腕２２の幅広部２４の突堤部６５の幅ｔ２と
突堤部６５’の幅ｔ２’との和が、幅狭部２３の突堤部６５の幅ｔ１と突堤部６５’の幅
ｔ１’との和より小さくなるように、各長溝６６ａ，６６ｃが形成されている。

また、各振動腕２２の第２面２２ｂには、振動腕２２の長手方向の略中央の領域であっ
て、且つ、長溝６６ａ，６６ｃと平面視で重ならない領域に、各長溝６６ａ，６６ｃの振
動腕２２の中央寄りの側壁と平行な側壁を有する直線状の有底の長溝６６ｂが設けられて
いる。

振動腕２２の両側面には励振電極６３が配置されている。また、長溝６６ａ，６６ｃの
上記両側面側の内壁には、励振電極６３の対向電極として励振電極６４が設けられている
。

上記変形例２によれば、幅広部２４を有することにより各振動腕２２の基部２１との付
け根部の剛性が高められた圧電振動片８０，６０において、振動腕２２の振動に伴う圧縮
応力または引張応力が作用する部分間で発生する温度差を温度平衡させるための熱伝導経
路の距離は、長溝８６ａ〜８６ｄ、長溝６６ａ〜６６ｃによって迂回することにより、高
温側の部分と低温側の部分との間の直線距離よりも長くなる。
これにより、圧電振動片８０，６０は、緩和時間τが長くなるので、熱弾性損失による
Ｑ値の低下がより抑制される。

また、圧電振動片８０，６０は、上記実施形態の圧電振動片２０の長溝２６ａ，２６ｂ
のように、振動腕２２の第１面２２ａに１つの長溝２６ａが設けられ、第２面２２ｂに１
つの長溝２６ｂが設けられた構成に比して、第１面２２ａおよび第２面２２ｂの少なくと
も一方に複数の長溝８６ａ，８６ｃ（８６ｂ，８６ｄ）または長溝６６ａ，６６ｃが設け
られることにより、振動腕２２の第１面２２ａおよび第２面２２ｂの少なくとも一方の中
央に突堤部が形成されるので、各振動腕２２の両側面側の突堤部８５，６５の幅が細くて
も、振動腕２２の十分な剛性を確保することが可能になる。

（変形例３）
上記実施形態および変形例では、基部２１から一対の振動腕２２および支持腕３０が延
出された構成の圧電振動片２０，４０，６０，８０を代表例として説明した。
これらに限らず、本発明の特徴である振動片の振動腕と基部との付け根部近傍の構成、
すなわち、振動腕が有する幅広部における長溝の形状の特徴は、上記実施形態および変形
例で説明した構成と異なる振動片においても効果を奏することができる。
図６は、上記実施形態および変形例とは異なる構成の振動片において、本発明の特徴を
適用した変形例を模式的に説明する一方の主面（第１面）側の平面図である。なお、本変
形例では、上記実施形態と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。

図６に示す圧電振動片１００は、基部１２１と、その基部１２１の一端側（図において
上端側）から二股に別れて並んで（互いに平行に）第１方向に延出する一対の振動腕１２
２を有している。
また、基部１２１における一対の振動腕１２２の間からは、各振動腕１２２と平行に配
置された支持腕としての中央支持腕１３０が延出して設けられている。

一対の振動腕１２２は、基部１２１の一端側から両主面（紙面上手前と奥の面）に平行
に延出されている。また、各振動腕１２２は、上記両主面である第１面１２２ａおよび第
２面１２２ｂと、第１面１２２ａおよび第２面１２２ｂを両側で接続する両側面とを有す
る。
振動腕１２２は、その中央部に、振動腕１２２において上記両側面間の幅が比較的狭い
部分である幅狭部（第１幅部）１２３を有している。また、各振動腕１２２は、基部１２
１に接続される根元部分において、幅狭部１２３から基部１２１側に向けて上記両側面間
の幅が徐徐に広げられ基部１２１との付け根部で幅広となる幅広部（第２幅部）１２４を
有している。さらに、各振動腕１２２の先端側には、幅狭部１２３よりも幅が広い錘部１
２９を有している。

各振動腕１２２の第１面１２２ａおよび第２面１２２ｂの少なくとも一方には、長手方
向に沿って一本の有底の長溝（溝部）１２６ａが設けられている。ここでは、第１面１２
２ａおよび第２面１２２ｂに、長溝１２６ａが平面視で互いに重なるように設けられてい
る。
なお、長溝１２６ａは、各振動腕１２２の第１面１２２ａ側または第２面１２２ｂ側の
みに設けられている構成としてもよい。

長溝１２６ａは、各振動腕１２２において、幅狭部１２３では、両側面と平行な一本の
直線状を呈して形成され、幅広部１２４では、その幅広部１２４の両側面に沿って、基部
１２１に接続される根元部分に向かって徐徐に両側面方向に広がる形状を呈して形成され
ている。
これにより、圧電振動片１００は、各振動腕１２２の長溝１２６ａの両側の内壁から両
側面までの突堤部１２５の幅が、幅広部１２４の基部１２１との付け根部近傍で広くなる
のを抑えている。

中央支持腕１３０は、その両側に配置された一対の振動腕１２２のそれぞれから等距離
にある。なお、中央支持腕１３０の長さは、特に限定されず、一対の振動腕１２２の長さ
と等しくてもよく、振動腕１２２より長くても短くてもよい。
また、中央支持腕１３０は、振動する一対の振動腕１２２のそれぞれよりも大きな質量
を有するように形成されている。ここで、中央支持腕１３０の質量は、各振動腕１２２の
質量よりも、若干大きいことが好ましい。

各振動腕１２２の各長溝１２６ａおよび各両側面を含む表面には、図示しない励振電極
が形成されている。圧電振動片１００は、各振動腕１２２において、対向電極となる励振
電極間に電圧を印加して、振動腕１２２の両側面を伸縮させることで振動腕１２２を振動
させる。
また、中央支持腕１３０の第１面１２２ａおよび第２面１２２ｂの少なくとも一方には
、対応する上記各励振電極と図示しない接続配線とにより接続されたマウント電極が設け
られている。
中央支持腕１３０は、図示しないパッケージなどに取り付けられる部分であり、例えば
、パッケージの底部に設けられた接続パッドと、対応する上記マウント電極とを位置合わ
せして導電性接着剤などを介して接着・固定されることにより、パッケージと圧電振動片
１００との電気的な接続を図ることができる。
また、圧電振動片１００は、中央支持腕１３０がパッケージの接続パッドに固定される
ことによって、振動腕１２２および基部１２１をパッケージの底部から浮いた状態にする
ことができる。

上記変形例３の圧電振動片１００は、上記実施形態および変形例１、変形例２で説明し
た振動腕２２の幅広部２４における長溝２６ａ（２６ｂ）の特徴的な形状がもたらす熱弾
性損失の抑制効果に加えて、一対の振動腕１２２間に配置された中央支持腕１３０が次の
ような効果を奏する。
すなわち、圧電振動片１００は、中央支持腕１３０が一対の振動腕１２２間に設けられ
ていることにより、各振動腕１２２が振動した際に、特に、各振動腕１２２が互いに接近
する向きに振動したときに、各振動腕１２２間の空気が攪乱されることによって起こる圧
電振動片１００の動作パラメーターの変化を抑制することができる。
また、圧電振動片１００は、基部１２１を支持部としてパッケージなどに支持・固定さ
れた場合に起こる様々な不具合を回避することができる。例えば、圧電振動片１００は、
振動腕１２２の先端が下方に傾いてパッケージなどへ接触することの防止や、パッケージ
への衝撃がダイレクトに各振動腕１２２に伝わって起こる動作異常などを、中央支持腕１
３０によって回避できる。
したがって、圧電振動片１００は、より安定した振動特性を得ることができる。

以上、発明者によってなされた本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発
明は、上記した実施形態および変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲で種々の変更を加えることが可能である。

上記実施形態および変形例では、幅狭部２３，１２３から徐徐に幅が広がった幅広部２
４，１２４が基部２１，１２１に接続された連続したテーパー形状を有する振動腕２２，
１２２について説明した。
これに限らず、圧電振動片は、例えば、振動腕先端側の幅狭部から基部側に向かって徐
徐に幅が広がる連続したテーパー形状が、基部との付け根部の手前まで形成され、そこか
ら、基部との付け根部に向かって振動腕の延出方向に沿ったストレート部分が設けられた
振動腕としてもよい。
そして、圧電振動片は、その振動腕の外形（両側面）に沿った形状の長溝を設けること
により、振動腕の基部との付け根部近傍において長溝に鋭角な部分がなくなる。
これにより、圧電振動片は、例えば、エッチングにより長溝を形成する際に、エッチン
グ残りが減少し、所望の形状の長溝を形成することができる。

また、上記実施形態では、屈曲振動モードの圧電振動片２０を例にとって、本発明の熱
弾性損失の抑制効果について説明した。これに限らず、圧電振動片は、ねじり振動モード
や剪断モードなどの屈曲振動モード以外の振動モードにおいても、本発明の特徴的な構成
を具備することにより、上記実施形態および変形例と同様な効果を得ることができる。

また、上記実施形態および変形例では、基部２１，１２１から２本の振動腕２２，１２
２が平行に延出されて形成された音叉型の圧電振動片２０，４０，６０，８０，１００に
おける本発明の実施の形態や変形例を説明した。
これに限らず、圧電振動片は、固定端となる基部を有する１本の振動腕のみにより構成
されるビーム型タイプであっても、あるいは、３本以上の振動腕を有するタイプであって
も、上記実施形態および変形例と同様な効果を得ることができる。

また、上記実施形態および変形例では、水晶などの圧電材料からなる圧電振動片２０，
４０，６０，８０，１００について説明した。これに限らず、振動片は、例えば、シリコ
ン半導体からなっていても、上記実施形態および変形例と同様な効果を得ることができる
。

（振動子）
図７は、上記実施形態および変形例などで説明した振動片を備えた振動子の概略構成を
示す模式図であり、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＣ−Ｃ線での断面
図である。
図７に示すように、振動子５００は、振動片としての圧電振動片２０，４０，６０，８
０，１００のいずれかと（ここでは、一例として圧電振動片２０）、圧電振動片２０が収
納されたパッケージ２８０と、を含んで構成されている。

パッケージ２８０は、パッケージベース２８１、シームリング２８２、蓋体２８５など
から構成されている。
パッケージベース２８１は、圧電振動片２０を収納できるように凹部が形成され、その
凹部に圧電振動片２０の図示しないマウント電極と接続される接続パッド２８８が設けら
れている。
接続パッド２８８は、パッケージベース２８１内の配線に接続され、パッケージベース
２８１の外周部に設けられた外部接続端子２８３と導通可能に構成されている。

パッケージベース２８１の凹部の周囲には、シームリング２８２が設けられている。さ
らに、パッケージベース２８１の底部には、貫通孔２８６が設けられている。
圧電振動片２０は、パッケージベース２８１の接続パッド２８８に導電性接着剤２８４
を介して接着固定されている。そして、パッケージ２８０は、パッケージベース２８１の
凹部を覆う蓋体２８５とシームリング２８２とがシーム溶接されている。
パッケージベース２８１の貫通孔２８６には、金属材料などからなる封止材２８７が充
填されている。この封止材２８７は、減圧雰囲気内で溶融後固化され、パッケージベース
２８１内が減圧状態を保持できるように、貫通孔２８６を気密に封止している。
振動子５００は、外部接続端子２８３を介した外部からの駆動信号により圧電振動片２
０が励振され、所定の周波数（例えば、３２ｋＨｚ）で発振（共振）する。

上述したように、振動子５００は、圧電振動片（２０など）を備えていることから、上
記実施形態および変形例に記載された効果を奏する振動子を提供することができる。

（発振器）
図８は、上記実施形態および変形例などで説明した振動片を備えた発振器の概略構成を
示す模式図であり、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＤ−Ｄ線での断面
図である。
発振器６００は、上記振動子５００の構成に発振回路をさらに備えた構成となっている
。なお、振動子５００との共通部分については、同一符号を付して詳細な説明を省略する
。
図８に示すように、発振器６００は、振動片としての圧電振動片２０，４０，６０，８
０，１００のいずれかと（ここでは一例として圧電振動片２０）、圧電振動片２０に接続
された発振回路としてのＩＣチップ２９１と、圧電振動片２０及びＩＣチップ２９１が収
納されたパッケージ２８０と、を含んで構成されている。
ＩＣチップ２９１は、パッケージベース２８１の底部に固着され、金（Ａｕ）、アルミ
ニウム（Ａｌ）などの金属ワイヤー２９２により他の配線と接続されている。
発振器６００は、ＩＣチップ２９１からの駆動信号により圧電振動片２０が励振され、
所定の周波数（例えば、３２ｋＨｚ）で発振（共振）する。

上述したように、発振器６００は、圧電振動片（２０など）を備えていることから、上
記実施形態および変形例に記載された効果を奏する発振器を提供することができる。
なお、発振器６００は、ＩＣチップ２９１がパッケージ２８０の外部に取り付けられて
いる構成（モジュール構造）としてもよい。

（電子機器）
図９は、上記実施形態および変形例などで説明した振動片を備えた電子機器の一例を示
す模式斜視図である。
図９に示す電子機器としての携帯電話７００は、上述した振動片（圧電振動片２０，４
０，６０，８０，１００のいずれかなど）を、例えば、基準クロック発振源として用い、
更に液晶表示装置７０１、複数の操作ボタン７０２、受話口７０３、及び送話口７０４を
備えて構成されている。

上述した振動片（圧電振動片２０など）は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パー
ソナルコンピューター、テレビ、デジタルスチールカメラ、ビデオカメラ、ビデオレコー
ダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワ
ークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器などの基準クロ
ック発振源などとして好適に用いることができ、いずれの場合にも上記実施形態および変
形例で説明した効果を奏する電子機器を提供することができる。

１…（従来の）振動片としての音叉型水晶振動片、２，２１，１２１…基部、３，４，
２２，１２２…振動腕、２２ａ，１２２ａ…第１面（一方の主面）、２２ｂ，１２２ｂ…
第２面（他方の主面）、６，７，２６ａ，２６ｂ，８６ａ〜８６ｄ，１２６ａ…長溝（溝
部）、４６ａ…第１溝部、４６ｂ…第２溝部、６６ａ，６６ｃ…長溝（第１溝部）、６６
ｂ…長溝（第２溝部）、１０，１２，１１０…第１の領域、１１，１３，１１１…第２の
領域、２０，４０，６０，８０，１００…振動片としての圧電振動片、２１ａ…基部の第
１の部分、２１ｂ…基部の第２の部分、２１ｃ…基部の接続部分、２３，１２３…幅狭部
（第１幅部）、２４，１２４…幅広部（第２幅部）、２５，４５，６５，８５，１２５…
突堤部、２９，１２９…錘部、３０…支持腕、３１…切り込み、３２…屈曲部、３３，３
４，４３，４４，６３，６４，８３，８４…励振電極、１３０…支持腕としての中央支持
腕、２８０…パッケージ、２８１…パッケージベース、２８２…シームリング、２８３…
外部接続端子、２８４…導電性接着剤、２８５…蓋体、２８６…貫通孔、２８７…封止材
、２８８…接続パッド、２９１…発振回路としてのＩＣチップ、２９２…金属ワイヤー、
５００…振動子、６００…発振器、７００…電子機器としての携帯電話、７０１…液晶表
示装置、７０２…操作ボタン、７０３…受話口、７０４…送話口、ｄ１…第１深さ、ｄ２
…第２深さ、ｔ…第１面と第２面との間の距離、ｔ１…（幅狭部の突堤部の）幅、ｔ２…
（幅広部の突堤部の）幅。

Claims (8)

1. 基部と、
   前記基部から第１方向に延出された振動腕と、を備え、
   前記振動腕は、第１面と、該第１面に対向する第２面と、前記第１面および前記第２面
   を接続し前記第１方向に延びる第１側面と、該第１側面に対向する第２側面と、を有し、
   前記振動腕は、第１幅を有した第１幅部と、前記振動腕の根元に設けられ且つ前記第１
   幅よりも大きい第２幅を有した第２幅部と、を有し、
   前記振動腕は、前記第１面および前記第２面の少なくとも一方に設けられ且つ前記第１
   方向に延びる溝部を有し、前記第２幅部における前記溝部の幅は、前記第１幅部における
   前記溝部の幅よりも大きく、
   前記第２幅部における前記溝部と前記第１側面との間の幅および前記溝部と前記第２側
   面との間の幅の和は、前記第１幅部における前記溝部と前記第１側面との間の幅および前
   記溝部と前記第２側面との間の幅の和よりも小さいことを特徴とする振動片。
2. 請求項１に記載の振動片において、
   前記第１面および前記第２面の少なくとも一方に前記溝部が複数設けられたことを特徴
   とする振動片。
3. 基部と、
   前記基部から第１方向に延出された振動腕と、を備え、
   前記振動腕は、第１面と、該第１面に対向する第２面と、前記第１面および前記第２面
   を接続し前記第１方向に延びる第１側面と、該第１側面に対向する第２側面と、を有し、
   前記振動腕は、第１幅を有した第１幅部と、前記振動腕の根元に設けられ且つ前記第１
   幅よりも大きい第２幅を有した第２幅部と、を有し、
   前記振動腕は、前記第１面に設けられた第１溝部と、前記第２面に設けられた第２溝部
   と、を有し、前記第１溝部および前記第２溝部は前記第１方向に延び、
   前記第１面の法線方向からの平面視において、前記第１溝部と前記第２溝部とが前記第
   １方向に直交する方向に配列されており、
   前記第１溝部の第１深さおよび前記第２溝部の第２深さの各々は、前記第１面と前記第
   ２面との間の前記法線方向の距離よりも小さく、且つ、前記第１深さと前記第２深さとの
   和は、前記距離よりも大きく、
   前記第２幅部における前記第１溝部の幅が前記第１幅部における前記第１溝部の幅より
   も大きいか、または、前記第２幅部における前記第２溝部の幅が前記第１幅部における前
   記第２溝部の幅よりも大きいことを特徴とする振動片。
4. 請求項３に記載の振動片において、
   前記第１側面は前記第１溝部側にあり、前記第２側面は前記第２溝部側にあり、
   前記第２幅部における前記第１溝部と前記第１側面との間の幅および前記第２溝部と前
   記第２側面との間の幅の和は、前記第１幅部における前記第１溝部と前記第１側面との間
   の幅および前記第２溝部と前記第２側面との間の幅の和よりも小さいことを特徴とする振
   動片。
5. 請求項３または４に記載の振動片において、
   前記第１面および前記第２面の少なくとも一方に複数の前記第１溝部または前記第２溝
   部が設けられたことを特徴とする振動片。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の振動片と、
   前記振動片が収納されたパッケージと、
   を含むことを特徴とする振動子。
7. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の振動片と、
   前記振動片に接続された発振回路と、
   を含むことを特徴とする発振器。
8. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の振動片を用いたことを特徴とする電子機器。

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