JP2012147348A - 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から基部への振動漏れを抑制する振動片、及びこの振
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、基部１０は、連結部１０ａと支持部１０ｂとを含み、Ｙ軸
方向と、平面視においてＹ軸方向に直交するＸ軸方向と、で規定される平面に沿った連結
部１０ａの主面１０ｃ，１０ｄに、溝部１２ａ，１２ｂを有し、振動腕１１ａ，１１ｂ，
１１ｃが、励振電極１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１４ａ，１４ｂ，１４ｃによって、主面１
０ｃ，１０ｄに直交するＺ軸方向に屈曲振動す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、振動片の構成として、基部と、基部から突出して形成され溝部を有する振動腕部
と、を備え、基部の表面部及び裏面部に所定深さの切り込み溝を設けた構成が、特許文献
１に開示されている。
また、上記に近似した構成として、一対の振動腕と、一対の振動腕が接続される基部と
、を備え、一対の振動腕は、長手方向に沿って延びる長溝を有し、基部は、長手方向に沿
った中心軸周辺に厚みを残すように凹状に形成された肉薄部を有する構成が、特許文献２
に開示されている。

特開２００４−２６０７１８号公報 特開２００６−５０１８７号公報

特許文献１、特許文献２によれば、上記振動片は、基部に切り込み溝、肉薄部を設けた
構成とすることにより振動腕から基部への振動漏れ（振動の伝播）を抑制できるとされて
いる。
しかしながら、上記振動片は、いずれも振動腕の基本振動方向が、振動腕の幅方向（振
動腕が並ぶ方向）である振動形態に対応した構成である。
このことから、上記振動片は、振動腕の基本振動方向が振動腕の幅方向と異なる方向（
例えば、振動腕の厚さ方向）である振動形態の場合には、振動腕から基部への振動漏れを
十分に抑制できない虞がある。

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、第１方向と、平面視において前記第１方向に
直交する第２方向と、で規定される平面上に設けられた基部と、前記基部から前記第１方
向に延びる振動腕と、を備え、前記振動腕は、前記第１方向および前記第２方向に直交す
る第３方向に振動し、前記基部は、前記平面に沿った主面の少なくとも一部に溝部を有し
たことを特徴とする。

これによれば、振動片は、基部の主面の少なくとも一部に溝部を有していることから、
第３方向に振動する振動腕の振動エネルギーを、第３方向の厚さが薄くなったことにより
弾性が向上した溝部で、吸収または緩和することができる。
この結果、振動片は、第３方向に振動する振動腕から基部への振動漏れを抑制すること
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３方向における、前記振動腕
の厚さをＴ、前記溝部が形成された部分の前記基部の厚さをＴ１としたとき、０．１＜Ｔ
１／Ｔ＜０．８であることが好ましい。

これによれば、振動片は、振動腕の厚さをＴ、溝部が形成された部分の基部の厚さをＴ
１としたとき、０．１＜Ｔ１／Ｔ＜０．８であることから、機械的強度を確保しつつ、振
動腕から基部への振動漏れを、溝部無しの場合と比較して半減することができる。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３］上記適用例にかかる振動片において、前記溝部は、平面視において前記主
面の前記第２方向の一端まで設けられていることが好ましい。

これによれば、振動片は、溝部が主面の第２方向の一端まで設けられていることから、
溝部の弾性がより向上し、振動腕から基部への振動漏れを、より抑制することができる。

［適用例４］上記適用例にかかる振動片において、前記溝部は、平面視において前記主
面の前記第２方向の一端から他端まで設けられていることが好ましい。

これによれば、振動片は、溝部が主面の第２方向の一端から他端まで設けられているこ
とから、溝部の弾性が更に向上し、振動腕から基部への振動漏れを、更に抑制することが
できる。

［適用例５］上記適用例にかかる振動片において、前記振動腕の前記第３方向に直交す
る面の少なくとも一方に励振電極が配置され、前記溝部は、前記励振電極が配置されてい
る側の前記主面に設けられていることが好ましい。

これによれば、振動片は、振動腕の第３方向に直交する面の少なくとも一方に励振電極
が配置され、励振電極が配置されている側の主面に溝部が設けられている。
このことから、振動片は、励振電極の配置による振動腕の重心移動に伴う振動のアンバ
ランスを溝部によって低減でき、振動腕から基部への振動漏れをバランスよく抑制するこ
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、前記基部は、前記振動腕に連結され
た連結部と、前記連結部に接続された支持部と、を含み、前記連結部に前記溝部が設けら
れていることが好ましい。

これによれば、振動片は、基部が振動腕に連結された連結部と、連結部に接続された支
持部と、を含み、連結部に溝部が設けられていることから、振動腕から基部への振動漏れ
を連結部で吸収または緩和することができ、例えば、パッケージなどへ固定される支持部
への振動漏れを抑制することができる。

［適用例７］上記適用例にかかる振動片において、前記連結部の前記第３方向の厚さは
、前記振動腕の前記第３方向の厚さと同じであることが好ましい。

これによれば、振動片は、連結部の厚さが振動腕の厚さと同じであることから、例えば
、連結部の厚さが振動腕の厚さよりも厚い場合と比較して、連結部の弾性が向上する。
このことから、振動片は、振動腕から支持部への振動漏れに対する溝部による抑制効果
をより大きくすることができる。

［適用例８］上記適用例にかかる振動片において、前記振動腕を複数備えていることが
好ましい。

これによれば、振動片は、振動腕を複数備えていることから、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をより抑制することができる。

［適用例９］上記適用例にかかる振動片において、前記溝部の少なくとも一部には、前
記振動片の基材よりも軟質の部材が充填されていることが好ましい。

これによれば、振動片は、溝部の少なくとも一部に、振動片の基材よりも軟質の部材が
充填されていることから、例えば、上記部材が充填されている部分を利用して、溝部をま
たぐ配線を容易に形成することができる。
なお、振動片は、溝部に充填されている部材が振動片の基材よりも軟質であることから
、溝部に充填されている部材による、振動腕から基部への振動漏れに対する溝部の抑制作
用に与える悪影響は軽微である。充填部材の例として、ＳｉＯ₂等の絶縁材が好ましいが
、導電材であっても構わない。導電材を用いる場合は、導電材の上にＳｉＯ₂などの絶縁
膜を形成すれば、配線同士の短絡を防止することができる。

［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１１］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１２］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。 振動腕の厚さＴと溝部の部分の厚さＴ１との比Ｔ１／Ｔと、振動腕から基部への振動漏れとの関係を示したグラフ。 変形例１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。 変形例２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。 変形例３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。 変形例４の水晶振動片の概略構成を示す要部模式断面図。 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）はリッド側から俯瞰した平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ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Ｃ−Ｃ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（構成の基本となる材料）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、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃに連結された連結部１０ａと、連結部１０
ａに接続された支持部１０ｂと、を含んでいる。
基部１０は、連結部１０ａの、Ｙ軸方向と平面視においてＹ軸方向に直交する第２方向
としての水晶結晶軸のＸ軸方向とで規定される平面に沿った主面１０ｃ，１０ｄの一部に
、凹状の溝部１２ａ，１２ｂを有している。

溝部１２ａ，１２ｂは、図１（ａ）に示すように、Ｘ軸方向に延びるように設けられて
いる。また、溝部１２ａ，１２ｂは、図１（ｂ）に示すように、断面形状が略Ｈ字状とな
るように互いに対向する位置に形成されている。
なお、溝部１２ａ，１２ｂの上記断面における底面側の角部には、コーナーアールが形
成されていてもよい。これによれば、水晶振動片１は、角部の応力集中が緩和される。
また、溝部１２ａ，１２ｂは、Ｂ−Ｂ線に沿って切断した底面の断面形状が、平坦では
なく凸状または凹状に湾曲していてもよい。

振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、角柱状に形成され、連結部１０ａから続く主面１０
ｃ，１０ｄに配置された励振電極１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１４ａ，１４ｂ，１４ｃによ
り、主面１０ｃ，１０ｄ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）に屈曲振動（面外振動：主面１０ｃ，１０ｄに沿わない方向の振動）する。
つまり、水晶振動片１の振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの基本振動方向は、幅方向では
なく厚さ方向となる。

連結部１０ａのＺ軸方向の厚さは、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃのＺ軸方向の厚さＴ
と同じである。これにより、連結部１０ａと振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃとは、段差な
くスムーズに連結されている。
ここで、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃのＺ軸方向の厚さＴと、連結部１０ａの溝部１
２ａ，１２ｂの部分のＺ軸方向の厚さＴ１とは、０．１＜Ｔ１／Ｔ＜０．８の関係である
ことが好ましい。
また、溝部１２ａ，１２ｂの両底面（厚さＴ１の部分）の位置は、主面１０ｃ，１０ｄ
から等距離であることが、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃから連結部１０ａに伝播される
振動のバランスをとる上で好ましい。

一方、支持部１０ｂ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、連結部１０ａよりも厚く形成されている。

主面１０ｃ側の励振電極１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、主面１０ｃに設けられた第１電極
１３ａ１，１３ｂ１，１３ｃ１と、第１電極１３ａ１，１３ｂ１，１３ｃ１に対向するよ
うに設けられた第２電極１３ａ２，１３ｂ２，１３ｃ２との間に圧電体１５が延在する積
層構造となっている。
同様に、主面１０ｄ側の励振電極１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、主面１０ｄに設けられた
第１電極１４ａ１，１４ｂ１，１４ｃ１と、第１電極１４ａ１，１４ｂ１，１４ｃ１に対
向するように設けられた第２電極１４ａ２，１４ｂ２，１４ｃ２との間に圧電体１５が延
在する積層構造となっている。
各第１電極、各第２電極には、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１５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。

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の各励振電極は、各第１電極と各第２電極とが交差配
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、主面１０ｃ側において、振動腕１１ａの第１電極１３ａ１と、振動腕１１
ｂの第２電極１３ｂ２と、振動腕１１ｃの第１電極１３ｃ１とが同電位になるように接続
され、振動腕１１ａの第２電極１３ａ２と、振動腕１１ｂの第１電極１３ｂ１と、振動腕
１１ｃの第２電極１３ｃ２とが同電位になるように接続されている。
また、主面１０ｄ側において、振動腕１１ａの第１電極１４ａ１と、振動腕１１ｂの第
２電極１４ｂ２と、振動腕１１ｃの第１電極１４ｃ１とが同電位になるように接続され、
振動腕１１ａの第２電極１４ａ２と、振動腕１１ｂの第１電極１４ｂ１と、振動腕１１ｃ
の第２電極１４ｃ２とが同電位になるように接続されている。

この状態で、各第１電極と各第２電極との間に交番電圧を印加すると、逆圧電効果によ
り、圧電体１５に歪みが生じ、圧電体１５がＹ軸方向に伸縮する。
水晶振動片１は、この圧電体１５の伸縮が、主面１０ｃ側と主面１０ｄ側とで逆になる
。具体的には、主面１０ｃ側が伸張したとき、主面１０ｄ側が収縮し、主面１０ｃ側が収
縮したとき、主面１０ｄ側が伸張する。
さらに、水晶振動片１は、圧電体１５の伸縮が、振動腕１１ａ，１１ｃと振動腕１１ｂ
との間でも逆になる。具体的には、振動腕１１ａ，１１ｃの主面１０ｃ側が伸張したとき
、振動腕１１ｂの主面１０ｃ側が収縮し、振動腕１１ａ，１１ｃの主面１０ｃ側が収縮し
たとき、振動腕１１ｂの主面１０ｃ側が伸張する。

このような圧電体１５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、各振動腕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、基部１０の連結部１０ａに溝部１２ａ
，１２ｂを有することから、上述した各振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃのＺ軸方向の屈曲
振動の振動エネルギーが、Ｚ軸方向の厚さが薄くなったことにより弾性が向上した溝部１
２ａ，１２ｂによって、吸収または緩和される。
これにより、水晶振動片１は、各振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃから基部１０（支持部
１０ｂ）への振動漏れを抑制することができる。
また、水晶振動片１は、各振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの厚さをＴ、溝部１２ａ，１
２ｂの部分の厚さをＴ１としたとき、０．１＜Ｔ１／Ｔ＜０．８であることから、溝部１
２ａ，１２ｂの機械的強度を確保しつつ、各振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃから基部１０
（支持部１０ｂ）への振動漏れを、溝部１２ａ，１２ｂ無しの場合と比較して半減させる
ことができる。

上記に関してグラフを用いて説明する。
図３は、本実施形態の水晶振動片の振動腕の厚さＴと溝部の部分の厚さＴ１との比Ｔ１
／Ｔと、振動腕から基部への振動漏れとの関係を示したグラフである。
図３において、横軸がＴ１／Ｔを表し、縦軸が溝部無しの状態を１としたときの振動漏
れの程度を指数で表している。
なお、図３のグラフは、発明者らが行ったシミュレーションによる解析の結果に基づい
て作成されたものである。

図３に示すように、水晶振動片１は、Ｔ１／Ｔを小さくする（溝部１２ａ，１２ｂを深
くする）に連れて、振動漏れが急激に少なくなっていくことが分かる。
そして、水晶振動片１は、落下などの衝撃時における機械的強度の確保、及び振動漏れ
の効果的な抑制値としての振動漏れ０．５以下（半減以上）の両立を考慮すると、０．１
＜Ｔ１／Ｔ＜０．８とするのが好ましいことが分かる。

また、水晶振動片１は、基部１０が各振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃに連結された連結
部１０ａと、連結部１０ａに接続された支持部１０ｂと、を含み、連結部１０ａに溝部１
２ａ，１２ｂが設けられていることから、各振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃから基部１０
への振動漏れを連結部１０ａで吸収または緩和することができる。
これにより、水晶振動片１は、各振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃから、例えば、パッケ
ージなどの外部部材へ固定される支持部１０ｂへの振動漏れを抑制することができる。
この結果、水晶振動片１は、支持部１０ｂがパッケージなどの外部部材へ固定された際
の、発振（共振）周波数の変動を抑制することができる。

また、水晶振動片１は、連結部１０ａの厚さが各振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの厚さ
と同じであることから、例えば、連結部１０ａの厚さが各振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃ
の厚さよりも厚い場合と比較して、連結部１０ａの弾性が向上する。
これにより、水晶振動片１は、各振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃから支持部１０ｂへの
振動漏れに対する溝部１２ａ，１２ｂによる抑制効果を、より大きくすることができる。

また、水晶振動片１は、振動腕を複数備えている（振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの３
本）ことから、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振動とすることができる。
この結果、水晶振動片１は、各振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃから基部１０への振動漏
れを、より抑制することができる。

次に、上記実施形態の変形例について説明する。
（変形例１）
図４は、変形例１の水晶振動片の概略構成を示す模式図である。図４（ａ）は、平面図
、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ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４（ａ）に示すように、水晶振動片２は、連結部１０ａの溝部１１２ａ，１１２ｂが
、平面視において、主面１０ｃ，１０ｄのＸ軸方向の一端１０ｅまで設けられている。
これによれば、水晶振動片２は、溝部１１２ａ，１１２ｂが主面１０ｃ，１０ｄのＸ軸
方向の一端１０ｅまで設けられていることから、溝部１１２ａ，１１２ｂの弾性がより向
上し、各振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃから基部１０への振動漏れを、より抑制すること
ができる。
なお、水晶振動片２は、溝部１１２ａ，１１２ｂを上記一端１０ｅに代えて、主面１０
ｃ，１０ｄのＸ軸方向の他端１０ｆまで設けても同様の効果を奏することができる。

（変形例２）
図５は、変形例２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Ａ−Ａ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３は、連結部１０ａの溝部２１２ａ，２１２ｂが
、平面視において、主面１０ｃ，１０ｄのＸ軸方向の一端１０ｅから他端１０ｆまで設け
られている。
これによれば、水晶振動片３は、溝部２１２ａ，２１２ｂが主面１０ｃ，１０ｄのＸ軸
方向の一端１０ｅから他端１０ｆまで設けられていることから、溝部２１２ａ，２１２ｂ
の弾性が更に向上し、各振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃから基部１０への振動漏れを、更
に抑制することができる。

また、水晶振動片３は、溝部２１２ａ，２１２ｂが主面１０ｃ，１０ｄのＸ軸方向の両
端１０ｅ，１０ｆまで設けられていることから、連結部１０ａのＸ軸方向の全域において
溝部の有無による部分的な弾性差が存在しないことになる。
これにより、水晶振動片３は、上記弾性差に起因する連結部１０ａの捩れが生じ難いこ
とから、各振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃから基部１０への振動漏れを、より抑制するこ
とができる。

（変形例３）
上記実施形態及び各変形例では、励振電極が各振動腕の両主面に配置され、両主面側に
溝部が設けられていたが、励振電極を両主面のいずれか一方のみに配置する構成としても
よい。この場合は、励振電極が配置された主面側に溝部を設けるのが好ましい。
図６は、変形例３の水晶振動片の概略構成を示す模式図である。図６（ａ）は、平面図
、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ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６に示すように、水晶振動片４は、各振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの主面（Ｚ軸方
向に直交する面）１０ｃ，１０ｄのうちの一方である主面１０ｃに、各励振電極１３ａ，
１３ｂ，１３ｃが配置されている。
そして、水晶振動片４は、各励振電極１３ａ，１３ｂ，１３ｃが配置されている側の連
結部１０ａの主面１０ｃに、溝部１２ａが設けられている。

これによれば、水晶振動片４は、主面１０ｃのみへの各励振電極１３ａ，１３ｂ，１３
ｃの配置に起因した各振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの主面１０ｃ側への反りにより、各
振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの重心が主面１０ｄ側へ移動し、このままでは振動にアン
バランスが生じる。
これに対して、水晶振動片４は、各励振電極１３ａ，１３ｂ，１３ｃが配置された側で
ある連結部１０ａの主面１０ｃへ溝部１２ａを設けることによって、厚さ方向（Ｚ軸方向
）における振動の中心軸を重心に近付けることで、振動のアンバランスを低減することが
できる。
この結果、水晶振動片４は、各振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃから基部１０への振動漏
れをバランスよく抑制することができる。

水晶振動片４は、０．５≦Ｔ１／Ｔ＜０．８とすることで、溝部１２ａの剛性が相当程
度確保されることから、溝部１２ａを含めた連結部１０ａの屈曲振動を抑制することがで
きる。
また、水晶振動片４は、溝部１２ａが主面１０ｃ側にのみ設けられていることから、上
記実施形態及び各変形例と比較して、製造工程を簡略化することができる。
なお、水晶振動片４は、主面１０ｃ側に代えて、主面１０ｄ側に励振電極及び溝部を設
けても、上記と同様の効果を奏することができる。
また、水晶振動片４は、上記各変形例の溝部の構成を適用することが可能である。

（変形例４）
図７は、変形例４の水晶振動片の概略構成を示す要部模式断面図である。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７に示すように、水晶振動片５は、溝部１２ａ，１２ｂの少なくとも一部に、水晶振
動片５の基材である水晶よりも軟質の部材としての充填材１２ｃが主面１０ｃ，１０ｄに
達するまで充填されている。
充填材１２ｃとしては、例えば、樹脂、金属（導電材）、接着剤などが挙げられる。

これによれば、水晶振動片５は、溝部１２ａ，１２ｂの少なくとも一部に、充填材１２
ｃが充填されていることから、例えば、充填材１２ｃが充填されている部分を利用して、
各励振電極（１３ａ，１４ａなど）から基部１０（支持部１０ｂ）へ、溝部１２ａ，１２
ｂをまたいで至る各配線（１６ａ１，１６ａ２，１７ａ１，１７ａ２など）を、充填材１
２ｃが無い場合と比較して、容易に形成することができる。

なお、配線１６ａ１，１６ａ２間、配線１７ａ１，１７ａ２間などの各配線間には、例
えば、酸化珪素（ＳｉＯ₂）などからなる絶縁膜１９が設けられ、各配線間の短絡が回避
されている。
絶縁膜１９は、圧電体１５と各第２電極（１３ａ２，１４ａ２など）との間にまで延在
していてもよい。
また、充填材１２ｃが金属の場合には、充填材１２ｃを介しての各配線間の短絡が生じ
ないように絶縁処理が施されている。
なお、水晶振動片５は、溝部１２ａ，１２ｂに充填されている充填材１２ｃが水晶振動
片５の基材である水晶よりも軟質であることから、溝部１２ａ，１２ｂに充填されている
充填材１２ｃによる、振動腕（１１ａなど）から基部１０への振動漏れに対する溝部１２
ａ，１２ｂの抑制作用に与える悪影響は軽微である。
なお、変形例４の構成は、上記各変形例にも適用可能である。

（第２実施形態）
次に、上記第１実施形態及び各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８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８（ａ）は、リ
ッド（蓋体）側から俯瞰した平面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＣ−Ｃ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８に示すように、水晶振動子６は、上記第１実施形態及び各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の支持部１０ｂ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（１３ｂなど）の第１電極（１３
ｂ１など）及び第２電極（１３ｂ２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２
５と接続されている。
内部端子２４，２５及び外部端子２７，２８は、Ｗ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６は、水晶振動片１の支持部１０ｂの主面１０ｄ側が、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６は、水晶振動片１の接続電極１８ａ，１８ｂが、Ａｕ、Ａｌなど
からなる金属ワイヤー３１により内部端子２４，２５と接続されている。
水晶振動子６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、接着剤などからなる接合部材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６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（１３ｂ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３２ｋ
Ｈｚ）で、厚さ方向（図８（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振動子（例えば、各振動腕（１１ｂなど）から
基部１０への振動漏れが抑制され、振動特性が向上した振動子）を提供することができる
。
なお、水晶振動子６は、水晶振動片１に代えて各変形例の水晶振動片（２など）を備え
た場合においても、上記と同様の効果及び各変形例特有の効果を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実施形態及び各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９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９（ａ）は、リ
ッド側から俯瞰した平面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＣ−Ｃ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９に示すように、水晶発振器７は、上記第１実施形態及び各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などからなる金属ワイヤー４
１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７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（１３ｂ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７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７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）から
基部１０への振動漏れが抑制され、振動特性が向上した発振器）を提供することができる
。
なお、水晶発振器７は、水晶振動片１に代えて各変形例の水晶振動片（２など）を備え
た場合においても、上記と同様の効果及び各変形例特有の効果を奏する発振器を提供する
ことができる。
また、水晶発振器７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実施形態及び各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１０は、第４実施形態の携帯電話を示す模式斜視図である。
図１０に示す携帯電話７００は、上記第１実施形態及び各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、
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各変形例で説明
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。
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（Ｌ
ｉＴａＯ₃）、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、振動片の基部の支持部は、連結部（振動腕）と同じ厚さであってもよい。また、
連結部は、振動腕よりも厚く支持部よりも薄い構成としてもよい。

１，２，３，４，５…振動片としての水晶振動片、６…振動子としての水晶振動子、７
…発振器としての水晶発振器、１０…基部、１０ａ…連結部、１０ｂ…支持部、１０ｃ，
１０ｄ…主面、１０ｅ…主面のＸ軸方向の一端、１０ｆ…主面のＸ軸方向の他端、１１ａ
，１１ｂ，１１ｃ…振動腕、１２ａ，１２ｂ…溝部、１２ｃ…水晶振動片の基材よりも軟
質の部材としての充填材、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ…励振電極
、１３ａ１，１３ｂ１，１３ｃ１，１４ａ１，１４ｂ１，１４ｃ１…第１電極、１３ａ２
，１３ｂ２，１３ｃ２，１４ａ２，１４ｂ２，１４ｃ２…第２電極、１５…圧電体、１６
ａ１，１６ａ２，１７ａ１，１７ａ２…配線、１８ａ，１８ｂ…接続電極、１９…絶縁膜
、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、１１２ａ，１１２ｂ，２１２ａ，２１２ｂ…溝部、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 (12)

1. 第１方向と、平面視において前記第１方向に直交する第２方向と、で規定される平面上
   に設けられた基部と、
   前記基部から前記第１方向に延びる振動腕と、を備え、
   前記振動腕は、前記第１方向および前記第２方向に直交する第３方向に振動し、
   前記基部は、前記平面に沿った主面の少なくとも一部に溝部を有したことを特徴とする
   振動片。
2. 請求項１に記載の振動片において、前記第３方向における、前記振動腕の厚さをＴ、前
   記溝部が形成された部分の前記基部の厚さをＴ１としたとき、
   ０．１＜Ｔ１／Ｔ＜０．８である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、前記溝部は、平面視において前記主
   面の前記第２方向の一端まで設けられていることを特徴とする振動片。
4. 請求項１または請求項２に記載の振動片において、前記溝部は、平面視において前記主
   面の前記第２方向の一端から他端まで設けら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、前記振動腕の前記第
   ３方向に直交する面の少なくとも一方に励振電極が配置され、
   前記溝部は、前記励振電極が配置されている側の前記主面に設けられていることを特徴
   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において、前記基部は、前記振
   動腕に連結された連結部と、前記連結部に接続された支持部と、を含み、
   前記連結部に前記溝部が設けられていることを特徴とする振動片。
7. 請求項６に記載の振動片において、前記連結部の前記第３方向の厚さは、前記振動腕の
   前記第３方向の厚さと同じであることを特徴とする振動片。
8. 請求項１ないし請求項７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
   えていることを特徴とする振動片。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の振動片において、前記溝部の少なくと
   も一部には、前記振動片の基材よりも軟質の部材が充填されていることを特徴とする振動
   片。
10. 請求項１ないし請求項９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。
11. 請求項１ないし請求項９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。
12. 請求項１ないし請求項９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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