JP2012147347A - 振動片、振動子、発振器及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】厚さ方向に振動する振動腕を備えた振動片のＱ値の向上、及びＱ値が向上した振動片を備えた振動子、発振器、電子機器の提供。
【解決手段】水晶振動片１は、基部１０と、基部１０からＹ軸方向に延びる振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、を備え、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、平面視において、Ｙ軸方向と直交するＸ軸方向に腕幅を有し、Ｙ軸方向とＸ軸方向とで特定される平面に沿った主面１０ａ，１０ｂの少なくとも一方に、主面１０ａと直交するＺ軸方向に振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃを振動させる励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃが設けられ、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃのＹ軸方向の腕長さをＬ、Ｘ軸方向の腕幅をＷ、励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃのＹ軸方向の電極長さをＬ１、Ｘ軸方向の電極幅をＷ１としたとき、０．３≦Ｗ１／Ｗ＜１．０、且つ、０．１≦Ｌ１／Ｌ≦０．５であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動片、この振動片を備えた、振動子、発振器及び電子機器に関する。

従来、振動片としては、圧電体層と金属層とを積層一体とした圧電振動子と、この圧電振動子の金属層の一部に形成された金属支持体と、この圧電振動子の少なくとも振動部における圧電体側主面の全部に形成された電極と、からなる機械−電気変換子（以下、振動片という）が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−２１１７４８号公報

近年、振動片は、小型化の進展によりＱ値（振動の状態を現す無次元数であって、この値が大きいほど振動が安定であることを意味する）の向上が課題となっている。
振動片は、小型化の進展に伴い、振動部に形成される電極の大きさや位置などの、Ｑ値に及ぼす影響の度合いが増大してきている。
この点において、上記特許文献１の振動片は、振動部における主面の全部に電極が形成された構成となっていることから、振動部が屈曲振動する振動片に適用した場合、電極に起因した熱弾性損失（屈曲振動する振動片の圧縮部（温度が高くなる）と伸張部（温度が低くなる）との間で発生する熱伝導（温度平衡化現象）により生じる振動エネルギーの損失）の増大などによりＱ値が低下する虞がある。

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、前記基部から第１方向に延びる振動腕と、を備え、前記振動腕は、平面視において、前記第１方向と直交する第２方向に腕幅を有し、且つ、前記第１方向と前記第２方向とで特定される平面に沿った前記振動腕の主面の少なくとも一方に、前記主面と直交する第３方向に前記振動腕を振動させる励振電極が設けられ、前記振動腕の前記第１方向の腕長さをＬ、前記第２方向の前記腕幅をＷ、前記励振電極の前記第１方向の電極長さをＬ１、前記第２方向の電極幅をＷ１としたとき、０．３≦Ｗ１／Ｗ＜１．０、且つ、０．１≦Ｌ１／Ｌ≦０．５であることを特徴とする。

これによれば、振動片は、振動腕の第１方向の腕長さをＬ、第２方向の腕幅をＷ、励振電極の第１方向の電極長さをＬ１、第２方向の電極幅をＷ１としたとき、０．３≦Ｗ１／Ｗ＜１．０、且つ、０．１≦Ｌ１／Ｌ≦０．５であることから、励振電極による振動腕の効率的な振動によって発熱量（温度差）が減少し、熱弾性損失が抑制され、上記範囲外の振動片よりもＱ値を向上させることができる。
なお、上記範囲は、発明者らがシミュレーションや実験による解析の結果などから得た知見に基づいて設定したものである。

［適用例２］上記適用例にかかる振動片において、前記励振電極は、前記主面側に設けられた第１電極と、前記第１電極に対向して設けられた第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に延在する圧電体と、を備えたことが好ましい。

これによれば、振動片は、励振電極が第１電極と、第１電極に対向して設けられた第２電極と、両電極間に延在する圧電体と、を備えたことから、励振電極自体の伸縮によって振動腕を振動させることができる。
従って、振動片は、基材（構成の基本となる材料）に必ずしも圧電材料を用いる必要がないことから、基材の選択肢が広がり、例えば、シリコンなどの半導体材料を基材として用いることができる。

［適用例３］上記適用例にかかる振動片において、前記励振電極は、前記第２方向に並ぶように分割して設けられ、分割された前記励振電極の一方の前記第２方向の電極幅をＷ２とし、他方の前記第２方向の電極幅をＷ３としたとき、Ｗ１＝Ｗ２＋Ｗ３であることが好ましい。

これによれば、振動片は、励振電極が第２方向に並ぶように分割して設けられ、分割された励振電極の一方の第２方向の電極幅をＷ２とし、他方の第２方向の電極幅をＷ３としたとき、Ｗ１＝Ｗ２＋Ｗ３であることから、励振電極による振動腕の振動がより効率的となることで、熱弾性損失がより抑制され、Ｑ値をより向上させることができる。

［適用例４］上記適用例にかかる振動片において、分割された前記励振電極が、前記振動腕の前記第２方向の両端部に配置されていることが好ましい。

これによれば、振動片は、分割された励振電極が、振動腕の第２方向の両端部に配置されていることから、励振電極による振動腕の振動が更に効率的となることで、熱弾性損失が更に抑制され、Ｑ値を更に向上させることができる。

［適用例５］上記適用例にかかる振動片において、前記振動腕を複数備えたことが好ましい。

これによれば、振動片は、振動腕を複数備えたことから、例えば、隣り合う振動腕の振動方向を互いに逆方向とすることによって、力学的にバランスのとれた振動とすることができる。
このことから、振動片は、振動腕から基部への振動漏れが低減され、Ｑ値を向上させることができる。

［適用例６］本適用例にかかる振動子は、上記適用例のいずれかに記載の振動片と、前記振動片を収容したパッケージと、を備えたことを特徴とする。

これによれば、振動子は、上記適用例のいずれかに記載の振動片と、振動片を収容したパッケージと、を備えたことから、上記適用例のいずれか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７］本適用例にかかる発振器は、上記適用例のいずれかに記載の振動片と、前記振動片を発振させる発振回路と、を備えたことを特徴とする。

これによれば、発振器は、上記適用例のいずれかに記載の振動片と、振動片を発振させる発振回路と、を備えたことから、上記適用例のいずれか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８］本適用例にかかる電子機器は、上記適用例のいずれかに記載の振動片を備えたことを特徴とする。

これによれば、電子機器は、上記適用例のいずれかに記載の振動片を備えたことから、上記適用例のいずれか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。

第１実施形態の水晶振動片の概略構成を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図。 図１（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図及び各励振電極の配線図。 水晶振動片のＱ値と励振電極との関係を示したグラフであり、（ａ）は、水晶振動片のＱ値と、励振電極のＹ軸方向の電極長さＬ１／振動腕のＹ軸方向の腕長さＬとの関係を示すグラフ、（ｂ）は、水晶振動片のＱ値と、励振電極のＸ軸方向の電極幅Ｗ１／振動腕のＸ軸方向の腕幅Ｗとの関係を示すグラフ。 Ｑ値を１００００以上にする場合の水晶振動片の抵抗値とＷ１／Ｗとの関係を示すグラフ。 変形例の水晶振動片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、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ線での断面図。 第２実施形態の水晶振動子の概略構成を示す模式図であり、（ａ）はリッド（蓋体）側から俯瞰した平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線での断面図。 第３実施形態の水晶発振器の概略構成を示す模式図であり、（ａ）はリッド側から俯瞰した平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線での断面図。 第４実施形態の携帯電話を示す模式斜視図。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
ここでは、振動片の一例として、基材に水晶を用いた水晶振動片について説明する。
図１は、第１実施形態の水晶振動片の概略構成を示す模式図である。図１（ａ）は、平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線での断面図である。なお、各配線は省略してあり、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。

図１に示すように、水晶振動片１は、基部１０と、基部１０から第１方向としての水晶結晶軸のＹ軸方向に延びる３本の振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、を備えている。
基部１０は、パッケージなどの外部部材に固定されることから、所定の剛性（強度）を確保するために、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃよりも厚く形成されている。
振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、略角柱状に形成され、平面視において、Ｙ軸方向と直交する第２方向としての水晶結晶軸のＸ軸方向に腕幅を有している。
振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、Ｙ軸方向とＸ軸方向とで特定される平面に沿った主面１０ａ，１０ｂの少なくとも一方に（ここでは主面１０ａに）、主面１０ａと直交する第３方向としての水晶結晶軸のＺ軸方向（図１（ｂ）の矢印方向）に振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃを屈曲振動（面外振動：主面１０ａに沿わない方向の振動）させる励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃが設けられている。

水晶振動片１は、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃのＹ軸方向の腕長さをＬ、Ｘ軸方向の腕幅をＷ、励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃのＹ軸方向の電極長さをＬ１、Ｘ軸方向の電極幅をＷ１としたとき、０．３≦Ｗ１／Ｗ＜１．０、且つ、０．１≦Ｌ１／Ｌ≦０．５となるように構成されている。

励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、主面１０ａ側に設けられた第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１と、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１に対向するように設けられた第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２と、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１と第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２との間に延在する圧電体１３と、を備えた積層構造となっている。
励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃの第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１、第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２には、例えば、Ｃｒ、Ａｕなどの導電性の高い金属の膜が用いられ、圧電体１３には、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＰＺＴなどの圧電性の高い圧電材料の膜が用いられている。
なお、励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの根元部（基部１０との境界部分）から先端部に延びるように設けられているのが好ましい。

ここで、水晶振動片１の動作について説明する。
図２は、図１（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図及び各励振電極の配線図である。
図２に示すように、水晶振動片１の励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１と第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２とが交差配線によって交流電源に接続され、駆動電圧としての交番電圧が印加されるようになっている。

具体的には、振動腕１１ａの第１電極１２ａ１と、振動腕１１ｂの第２電極１２ｂ２と、振動腕１１ｃの第１電極１２ｃ１とが同電位になるように接続され、振動腕１１ａの第２電極１２ａ２と、振動腕１１ｂの第１電極１２ｂ１と、振動腕１１ｃの第２電極１２ｃ２とが同電位になるように接続されている。

この状態で、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１と第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２との間に交番電圧を印加すると、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１と第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２との間に電界が発生し、逆圧電効果により、圧電体１３に歪みが生じ、圧電体１３がＹ軸方向に伸縮する。
水晶振動片１は、上記交差配線によって励振電極１２ａ，１２ｃと励振電極１２ｂとに発生する電界の方向を逆にして、圧電体１３の伸縮が、振動腕１１ａ，１１ｃと振動腕１１ｂとの間で逆になるように構成されている。具体的には、振動腕１１ａ，１１ｃの圧電体１３が伸張したとき、振動腕１１ｂの圧電体１３が収縮し、振動腕１１ａ，１１ｃの圧電体１３が収縮したとき、振動腕１１ｂの圧電体１３が伸張する。

このような圧電体１３の伸縮によって、水晶振動片１は、交番電圧が一方の電位のときに振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃが実線矢印の方向に屈曲し、交番電圧が他方の電位のときに振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃが破線矢印の方向に屈曲する。
これを繰り返すことで、水晶振動片１は、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃがＺ軸方向に屈曲振動（面外振動）をすることになる。この際、隣り合う振動腕（ここでは、１１ａと１１ｂ、１１ｂと１１ｃ）は、互いに逆方向に（逆相で）屈曲振動する。

上述したように、本実施形態の水晶振動片１は、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃがＺ軸方向（厚さ方向）に屈曲振動する振動形態であって、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃのＹ軸方向の腕長さをＬ、Ｘ軸方向の腕幅をＷ、励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃのＹ軸方向の電極長さをＬ１、Ｘ軸方向の電極幅をＷ１としたとき、０．３≦Ｗ１／Ｗ＜１．０、且つ、０．１≦Ｌ１／Ｌ≦０．５となるように構成されている。
上記範囲内において、水晶振動片１は、励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃによる振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの効率的な振動によって発熱量（圧縮部と伸張部との温度差）が減少し、熱弾性損失が抑制され、上記範囲外の水晶振動片よりもＱ値を向上させることができる。
なお、上記範囲は、発明者らがシミュレーションや実験による解析の結果などから得た知見に基づいて設定したものである。

上記に関してグラフを用いて説明する。
図３は、水晶振動片のＱ値と励振電極との関係を示したグラフである。
図３（ａ）は、水晶振動片のＱ値と、励振電極のＹ軸方向の電極長さＬ１／振動腕のＹ軸方向の腕長さＬとの関係を示すグラフであり、図３（ｂ）は、水晶振動片のＱ値と、励振電極のＸ軸方向の電極幅Ｗ１／振動腕のＸ軸方向の腕幅Ｗとの関係を示すグラフである。
なお、図３（ａ）においては、横軸がＬ１／Ｌを表し、縦軸が、Ｗ１／Ｗ＝１のときのＱ値を１として、Ｑ値の変化を指数で表している。また、図３（ｂ）においては、横軸がＷ１／Ｗを表し、縦軸が、Ｗ１／Ｗ＝１のときのＱ値を１として、Ｑ値の変化を指数で表している。

図３（ａ）の折れ線グラフは、△がＷ１／Ｗ＝１の従来品を示し、□がＷ１／Ｗ＝０．７の本実施形態品を示し、◇が後述するＷ１／Ｗ＝０．７の励振電極を分割した変形例品を示す。
図３（ｂ）の折れ線グラフは、□がＬ１／Ｌ＝０．４の本実施形態品を示し、◇が後述するＬ１／Ｌ＝０．４の励振電極を分割した変形例品を示す。
なお、各品とも水晶振動片における励振電極以外のサイズは同一の設定で、シミュレーションや実験が行われている。

図３（ａ）に示すように、Ｌ１／Ｌについては、０．１以上〜０．５以下の範囲において、０．５から０．１に近づくに連れて３品ともＱ値の顕著な向上を得ているが、本実施形態品は、従来品よりも高いＱ値を得ている。
また、図３（ｂ）に示すように、Ｗ１／Ｗについては、０．１以上〜１未満の範囲において、１から０．３強まで減少するに連れて２品ともＱ値が漸増し、０．３強から０．１にかけて２品ともＱ値が急増している。
しかしながら、Ｗ１／Ｗが０．１以上〜０．３未満の範囲においては、通常の駆動電力下での励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃに生じる電界が、圧電体１３の伸縮によって振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃを安定して振動させ得る電界強度に達しない虞があることから、この範囲を除外することが好ましい。

具体例を挙げると、図４は、Ｑ値を１００００以上にする場合の水晶振動片の抵抗値とＷ１／Ｗとの関係を示したグラフである。
図４に示すように、例えば、Ｑ値を実用上十分な値である１００００以上にするためには、水晶振動片の抵抗値を１００ｋΩ以下にして、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃを安定して振動させ得る電界強度を得る必要がある。
図４によれば、これを満たすＷ１／Ｗの範囲は、０．３以上であることが分かる。
従って、Ｗ１／Ｗについては、０．３以上〜１．０未満が実用上の好適な範囲となる。

これらの結果から、本実施形態の水晶振動片１は、０．３≦Ｗ１／Ｗ＜１．０、且つ、０．１≦Ｌ１／Ｌ≦０．５となるように構成されていることによって、励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃによる振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの効率的な振動で発熱量が減少し、熱弾性損失が抑制され、実用上において、上記範囲外の水晶振動片よりもＱ値を向上させ得ることが、裏付けられたといえる。

また、水晶振動片１は、励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃが第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１と、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１に対向して設けられた第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２と、両電極間に延在する圧電体１３と、を備えたことから、励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃ自体の伸縮によって振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃを振動させることができる。
従って、水晶振動片１は、基材に必ずしも水晶などの圧電材料を用いる必要がないことから、基材の選択肢が広がり、例えば、シリコンなどの半導体材料を基材として用いることができる。

また、水晶振動片１は、振動腕を複数（振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの３本）備えたことから、例えば、隣り合う振動腕（１１ａと１１ｂ、１１ｂと１１ｃ）の振動方向を互いに逆方向とすることによって、力学的にバランスのとれた屈曲振動とすることができる。
これにより、水晶振動片１は、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃから基部１０への振動漏れが低減され、Ｑ値を向上させることができる。

次に、上記実施形態の変形例について説明する。
（変形例）
図５は、変形例の水晶振動片の概略構成を示す模式図である。図５（ａ）は、平面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＣ−Ｃ線での断面図であり、図５（ｃ）は、図５（ａ）のＤ−Ｄ線での断面図である。なお、上記実施形態との共通部分には同一符号を付して詳細な説明を省略し、上記実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図５（ａ）に示すように、水晶振動片２は、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃが、Ｘ軸方向に並ぶようにそれぞれ２分割され、励振電極１２ａ（１），１２ａ（２），１２ｂ（１），１２ｂ（２），１２ｃ（１），１２ｃ（２）となっている。
そして、水晶振動片２は、分割された各励振電極が、各振動腕のＸ軸方向の両端部に配置されている。
具体的には、振動腕１１ａのＸ軸方向の一方の端部に励振電極１２ａ（１）、他方の端部に励振電極１２ａ（２）が配置され、振動腕１１ｂのＸ軸方向の一方の端部に励振電極１２ｂ（１）、他方の端部に励振電極１２ｂ（２）が配置され、振動腕１１ｃのＸ軸方向の一方の端部に励振電極１２ｃ（１）、他方の端部に励振電極１２ｃ（２）が配置されている。

なお、本変形例において、励振電極のＸ軸方向の電極幅Ｗ１は、２分割された各励振電極（例えば、１２ａ（１），１２ａ（２））のそれぞれの幅Ｗ２、Ｗ３の和である（Ｗ１＝Ｗ２＋Ｗ３）。また、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの振動のバランスをとる上では、Ｗ２＝Ｗ３とすることが好ましい。
２分割された各励振電極の各第１電極、各第２電極は、同様にそれぞれ２分割され、第１電極１２ａ（１）１，１２ａ（２）１，１２ｂ（１）１，１２ｂ（２）１，１２ｃ（１）１，１２ｃ（２）１、第２電極１２ａ（１）２，１２ａ（２）２，１２ｂ（１）２，１２ｂ（２）２，１２ｃ（１）２，１２ｃ（２）２となっている。
上記の各励振電極における分割された第１電極同士（例えば、１２ａ（１）１，１２ａ（２）１）、第２電極同士（例えば、１２ａ（１）２，１２ａ（２）２）は、互いに図示しない配線で接続されている。
なお、水晶振動片２の動作に関しては、基本的に上記実施形態と同様なので説明を省略する。

上述したように、水晶振動片２は、各励振電極がＸ軸方向に並ぶように２分割され、各振動腕のＸ軸方向の両端部に配置されていることから、各振動腕が屈曲し易くなり、各励振電極による各振動腕の振動がより効率的となることで発熱量がより減少し、熱弾性損失がより抑制され、Ｑ値をより向上させることができる。
具体的には、前述した図３のグラフに示すように、本変形例に相当する変形例品は、０．３≦Ｗ１／Ｗ＜１．０、且つ、０．１≦Ｌ１／Ｌ≦０．５の範囲内において、上記実施形態品に対して、同等以上のＱ値の向上を得ることができる。

なお、水晶振動片２は、分割された各励振電極が、各振動腕のＸ軸方向の両端部またはいずれか一方の端部から離れて配置されていてもよく、３分割以上に分割されていてもよい。
いずれの構成にしても、水晶振動片２は、各励振電極が分割されることにより、各振動腕の振動がより効率的となることで発熱量がより減少し、熱弾性損失がより抑制され、Ｑ値をより向上させることができる。

（第２実施形態）
次に、上記第１実施形態及び変形例で述べた水晶振動片（振動片）を備えた振動子としての水晶振動子について説明する。
図６は、第２実施形態の水晶振動子の概略構成を示す模式図である。図６（ａ）は、リッド（蓋体）側から俯瞰した平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＥ−Ｅ線での断面図である。なお、平面図では、リッドを省略してある。また、各配線は省略してある。
なお、上記第１実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、上記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図６に示すように、水晶振動子５は、上記第１実施形態及び変形例で述べた水晶振動片のいずれか（ここでは、水晶振動片１）と、水晶振動片１を収納するパッケージ２０と、を備えている。

パッケージ２０は、平面形状が略矩形で凹部を有したパッケージベース２１と、パッケージベース２１を覆う平面形状が略矩形で平板状のリッド２２と、を有し、略直方体形状に形成されている。
パッケージベース２１には、セラミックグリーンシートを成形して積層し焼成した酸化アルミニウム質焼結体、水晶、ガラス、シリコンなどが用いられている。
リッド２２には、パッケージベース２１と同材料、または、コバール、４２アロイ、ステンレス鋼などの金属が用いられている。

パッケージベース２１には、内底面（凹部の内側の底面）２３に、内部端子２４，２５が設けられている。
内部端子２４，２５は、水晶振動片１の基部１０に設けられた接続電極１８ａ，１８ｂの近傍となる位置に略矩形状に形成されている。接続電極１８ａ，１８ｂは、図示しない配線により、水晶振動片１の各励振電極（１２ｂなど）の第１電極（１２ｂ１など）及び第２電極（１２ｂ２など）に接続されている。
例えば、図２の配線において、交流電源の一方側の配線が接続電極１８ａに接続され、他方側の配線が接続電極１８ｂに接続される。

パッケージベース２１の外底面（内底面２３の反対側の面、外側の底面）２６には、電子機器などの外部部材に実装される際に用いられる一対の外部端子２７，２８が形成されている。
外部端子２７，２８は、図示しない内部配線によって内部端子２４，２５と接続されている。例えば、外部端子２７は、内部端子２４と接続され、外部端子２８は、内部端子２５と接続されている。
内部端子２４，２５及び外部端子２７，２８は、Ｗ（タングステン）などのメタライズ層にＮｉ、Ａｕなどの各被膜をメッキなどの方法により積層した金属膜からなる。

水晶振動子５は、水晶振動片１の基部１０の固定面１０ｃが、エポキシ系、シリコーン系、ポリイミド系などの接着剤３０を介して、パッケージベース２１の内底面２３に固定されている。
そして、水晶振動子５は、水晶振動片１の接続電極１８ａ，１８ｂが、Ａｕ、Ａｌなどの金属ワイヤー３１により内部端子２４，２５と接続されている。
水晶振動子５は、水晶振動片１がパッケージベース２１の内部端子２４，２５と接続された状態で、パッケージベース２１がリッド２２により覆われ、パッケージベース２１とリッド２２とがシームリング、低融点ガラス、接着剤などの接合部材２９で接合されることにより、パッケージ２０の内部が気密に封止されている。
なお、パッケージ２０の内部は、減圧状態（真空度の高い状態）または窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスが充填された状態となっている。

なお、パッケージは、平板状のパッケージベースと凹部を有するリッドなどから構成されていてもよい。また、パッケージは、パッケージベース及びリッドの両方に凹部を有していてもよい。

水晶振動子５は、外部端子２７，２８、内部端子２４，２５、金属ワイヤー３１、接続電極１８ａ，１８ｂを経由して励振電極（１２ｂなど）に印加される駆動信号（交番電圧）によって、水晶振動片１の各振動腕（１１ｂなど）が所定の周波数（例えば、約３２ｋＨｚ）で、厚さ方向（図６（ｂ）の矢印方向）に発振（共振）する。

上述したように、第２実施形態の水晶振動子５は、水晶振動片１を備えたことから、上記第１実施形態に記載された効果を奏する振動子（例えば、各振動腕（１１ｂなど）が効率的に振動することにより、熱弾性損失が抑制され、Ｑ値が向上した振動子）を提供することができる。
なお、水晶振動子５は、水晶振動片１に代えて変形例の水晶振動片２を備えた場合においても、上記と同様の効果を上記と同等以上に奏する振動子を提供することができる。

（第３実施形態）
次に、上記第１実施形態及び変形例で述べた水晶振動片（振動片）を備えた発振器としての水晶発振器について説明する。
図７は、第３実施形態の水晶発振器の概略構成を示す模式図である。図７（ａ）は、リッド側から俯瞰した平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＥ−Ｅ線での断面図である。なお、平面図では、リッド及び一部の構成要素を省略してある。また、各配線は省略してある。
なお、上記第１実施形態及び第２実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、上記第１実施形態及び第２実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図７に示すように、水晶発振器６は、上記第１実施形態及び変形例で述べた水晶振動片のいずれか（ここでは、水晶振動片１）と、水晶振動片１を発振させる発振回路としてのＩＣチップ４０と、水晶振動片１及びＩＣチップ４０を収納するパッケージ２０と、を備えている。

パッケージベース２１の内底面２３には、内部接続端子２３ａが設けられている。
発振回路を内蔵するＩＣチップ４０は、パッケージベース２１の内底面２３に、図示しない接着剤などを用いて固定されている。
ＩＣチップ４０は、図示しない接続パッドが、Ａｕ、Ａｌなどの金属ワイヤー４１により内部接続端子２３ａと接続されている。

内部接続端子２３ａは、Ｗ（タングステン）などのメタライズ層にＮｉ、Ａｕなどの各被膜をメッキなどにより積層した金属膜からなり、図示しない内部配線を経由して、パッケージ２０の外部端子２７，２８、内部端子２４，２５などに接続されている。
なお、ＩＣチップ４０の接続パッドと内部接続端子２３ａとの接続には、金属ワイヤー４１を用いたワイヤーボンディングによる接続方法以外に、ＩＣチップ４０を反転させてのフリップチップ実装による接続方法などを用いてもよい。

水晶発振器６は、ＩＣチップ４０から内部接続端子２３ａ、内部端子２４，２５、金属ワイヤー３１、接続電極１８ａ，１８ｂを経由して励振電極（１２ｂなど）に印加される駆動信号によって、水晶振動片１の各振動腕（１１ｂなど）が所定の周波数（例えば、約３２ｋＨｚ）で発振（共振）する。
そして、水晶発振器６は、この発振に伴って生じる発振信号をＩＣチップ４０、内部接続端子２３ａ、外部端子２７，２８などを経由して外部に出力する。

上述したように、第３実施形態の水晶発振器６は、水晶振動片１を備えたことから、上記第１実施形態に記載された効果を奏する発振器（例えば、各振動腕（１１ｂなど）が効率的に振動することにより、熱弾性損失が抑制され、Ｑ値が向上した発振器）を提供することができる。
なお、水晶発振器６は、水晶振動片１に代えて変形例の水晶振動片２を備えた場合においても、上記と同様の効果を上記と同等以上に奏する発振器を提供することができる。
また、水晶発振器６は、ＩＣチップ４０をパッケージ２０に内蔵ではなく、外付けした構成のモジュール構造（例えば、１つの基板上に水晶振動子及びＩＣチップが搭載されている構造）としてもよい。

（第４実施形態）
次に、上記第１実施形態及び変形例で述べた水晶振動片（振動片）を備えた電子機器としての携帯電話について説明する。
図８は、第４実施形態の携帯電話を示す模式斜視図である。
図８に示す携帯電話７００は、上記第１実施形態及び変形例で述べた水晶振動片のいずれか（例えば、水晶振動片１）を、基準クロック発振源などとして備え、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。

上述した各水晶振動片（１，２）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、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及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。

なお、振動片の基材としての水晶には、水晶の原石などから所定の角度で切り出された、例えば、Ｚカット板、Ｘカット板などを用いることができる。なお、Ｚカット板を用いた場合には、その特性によりエッチング加工が容易となり、Ｘカット板を用いた場合には、その特性により温度−周波数特性が良好となる。
また、振動片の基材としては、水晶に限定するものではなく、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ₂Ｂ₄Ｏ₇）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの圧電材料、またはシリコンなどの半導体材料であってもよい。
また、振動片の振動腕の数は、３本に限定するものではなく、１本または２本でもよく、４本以上のｎ本（ｎは５以上の自然数）でもよい。
なお、振動片の基部の厚さは、振動腕と同じ厚さにしてもよい。これによれば、振動片は、平板状となることから、製造が容易となる。

１，２…振動片としての水晶振動片、５…振動子としての水晶振動子、６…発振器としての水晶発振器、１０…基部、１０ａ，１０ｂ…主面、１０ｃ…固定面、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…振動腕、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ａ（１），１２ａ（２），１２ｂ（１），１２ｂ（２），１２ｃ（１），１２ｃ（２）…励振電極、１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１，１２ａ（１）１，１２ａ（２）１，１２ｂ（１）１，１２ｂ（２）１，１２ｃ（１）１，１２ｃ（２）１…第１電極、１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２，１２ａ（１）２，１２ａ（２）２，１２ｂ（１）２，１２ｂ（２）２，１２ｃ（１）２，１２ｃ（２）２…第２電極、１３…圧電体、１８ａ，１８ｂ…接続電極、２０…パッケージ、２１…パッケージベース、２２…リッド、２３…内底面、２３ａ…内部接続端子、２４，２５…内部端子、２６…外底面、２７，２８…外部端子、２９…接合部材、３０…接着剤、３１…金属ワイヤー、４０…発振回路としてのＩＣチップ、４１…金属ワイヤー、７００…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。

Claims (8)

1. 基部と、
   前記基部から第１方向に延びる振動腕と、を備え、
   前記振動腕は、平面視において、前記第１方向と直交する第２方向に腕幅を有し、且つ、前記第１方向と前記第２方向とで特定される平面に沿った前記振動腕の主面の少なくとも一方に、前記主面と直交する第３方向に前記振動腕を振動させる励振電極が設けられ、
   前記振動腕の前記第１方向の腕長さをＬ、前記第２方向の前記腕幅をＷ、前記励振電極の前記第１方向の電極長さをＬ１、前記第２方向の電極幅をＷ１としたとき、
   ０．３≦Ｗ１／Ｗ＜１．０、且つ、０．１≦Ｌ１／Ｌ≦０．５である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、前記励振電極は、前記主面側に設けられた第１電極と、
   前記第１電極に対向して設けられた第２電極と、
   前記第１電極と前記第２電極との間に延在する圧電体と、
   を備えたことを特徴とする振動片。
3. 請求項１または請求項２に記載の振動片において、前記励振電極は、前記第２方向に並ぶように分割して設けられ、
   分割された前記励振電極の一方の前記第２方向の電極幅をＷ２とし、他方の前記第２方向の電極幅をＷ３としたとき、Ｗ１＝Ｗ２＋Ｗ３である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、分割された前記励振電極が、前記振動腕の前記第２方向の両端部に配置されていることを特徴とする振動片。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の振動片において、前記振動腕を複数備えたことを特徴とする振動片。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の振動片と、
   前記振動片を収容したパッケージと、
   を備えたことを特徴とする振動子。
7. 請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の振動片と、
   前記振動片を発振させる発振回路と、
   を備えたことを特徴とする発振器。
8. 請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の振動片を備えたことを特徴とする電子機器。

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