JP2013046127A - 圧電振動片及び圧電デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、励振部への応力の影響が抑えられた圧電振動片及び圧電デバイスを提供する。
【解決手段】圧電振動片（１３０）が、第１方向に伸びた第１辺及び第１方向に直交する第２方向に伸びる一対の第２辺を有する矩形形状の励振部（１３１）と、空隙を隔てて励振部を取り囲む枠部（１３２）と、励振部の第１辺と枠部とを連結し、第１辺と第２辺とが交差する角部から第１方向に所定幅で第２方向に伸びる一本の連結部（１３３）と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、励振部への応力の影響が抑えられる圧電振動片又は圧電デバイスに関する。

所定の周波数で振動する励振部と、励振部の周りを囲む枠部と、を有する圧電振動片が知られている。このような圧電振動片には枠部の表裏面にリッド板及びベース板が接合されて圧電デバイスが形成され、圧電デバイスはプリント基板などに実装されて用いられる。このような圧電デバイスはプリント基板にかかる応力を受ける場合があり、圧電デバイスにかかる応力は、圧電振動片に影響を与え、励振部の振動周波数の特性を変化させる。

このような励振部の振動周波数に影響を及ぼすような応力を励振部が受けないようにするための方法として、例えば特許文献１には、圧電振動片の励振部と接着部とを切欠き部により分けることにより励振部に応力が伝わることを妨げ、振動周波数の特性の変化が抑えられた圧電振動片が開示されている。

特開２０１１−６６７７９号公報

しかし、特許文献１においても圧電振動片の振動周波数の特性の変化を抑えることは十分ではない。また、特許文献１の圧電振動片は枠部を有していない。圧電振動片は、さらに励振部へ応力がかからないようにし、振動周波数の特性の変化が抑えられることが望まれている。

本発明は、枠部と励振部の角部とを１本の連結部により連結することにより励振部への応力の影響が抑えられた圧電振動片及び圧電デバイスを提供することを目的とする。

第１観点の圧電振動片は、第１方向に伸びた第１辺及び第１方向に直交する第２方向に伸びる一対の第２辺を有する矩形形状の励振部と、空隙を隔てて励振部を取り囲む枠部と、励振部の第１辺と枠部とを連結し、第１辺と第２辺とが交差する角部から第１方向に所定幅で第２方向に伸びる一本の連結部と、を備える。

第２観点の圧電振動片は、第１観点において、第１辺の長さが第２辺の長さよりも短く、所定幅が第１辺の長さの２８％から４６％である。

第３観点の圧電振動片は、第１観点において、第１辺の長さが第２辺の長さよりも長い。

第４観点の圧電振動片は、第１観点から第３観点において、励振部がメサ領域とメサ領域の周囲に形成されメサ領域よりも薄い周辺領域とを有し、メサ領域には励振電極が形成され、連結部及び枠部には励振電極から引き出された引出電極が形成されている。

第５観点の圧電振動片は、第４観点において、連結部の厚さが周辺領域又はメサ領域のいずれか一方の厚さに等しい。

第６観点の圧電デバイスは、第１観点から第５観点の圧電振動片と、圧電振動片の枠部の一方の主面に接合されるリッド板と、圧電振動片の枠部の他方の主面に接合されるベース板と、を含む。

本発明の圧電振動片によれば、励振部の角部と枠部とを一本の連結部により連結することにより、励振部への応力の影響を抑えることができる。

圧電デバイス１００の分解斜視図である。 （ａ）は、図１のＡ−Ａ断面の断面図である。 （ｂ）は、圧電振動片１３０の平面図である。 （ａ）は、電極が形成されていない圧電振動片１３０の平面図である。 （ｂ）は、図２（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。 （ａ）は、連結部１３３の幅ＷＲが０．３２ｍｍである圧電振動片のシミュレーション結果である。 （ｂ）は、連結部１３３の幅ＷＲが０．３５ｍｍである圧電振動片のシミュレーション結果である。 （ｃ）は、連結部１３３の幅ＷＲが０．４５ｍｍである圧電振動片のシミュレーション結果である。 （ａ）は、連結部１３３の幅ＷＲが０．５５ｍｍである圧電振動片のシミュレーション結果である。 （ｂ）は、連結部が振動部の第１辺の中央に連結されている圧電振動片のシミュレーション結果である。 第１辺１３８ａの端部に連結部１３３が連結されている圧電振動片のＺ’軸方向の向きにかかる応力値の分布が示されたグラフである。 （ａ）は、圧電振動片２３０の平面図である。 （ｂ）は、図７（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。 （ａ）は、圧電振動片３３０の平面図である。 （ｂ）は、図８（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明の範囲は以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。

（第１実施形態）
＜圧電デバイス１００の構成＞
図１は、圧電デバイス１００の分解斜視図である。圧電デバイス１００は、リッド板１１０と、ベース板１２０と、圧電振動片１３０と、により構成されている。圧電振動片１３０には例えばＡＴカットの水晶振動片が用いられる。ＡＴカットの水晶振動片は、主面（ＹＺ面）が結晶軸（ＸＹＺ）のＹ軸に対して、Ｘ軸を中心としてＺ軸からＹ軸方向に３５度１５分傾斜されている。以下の説明では、ＡＴカットの水晶振動片の軸方向を基準とし、傾斜された新たな軸をＹ’軸及びＺ’軸として用いる。すなわち、圧電デバイス１００においては圧電デバイス１００の長辺方向をＸ軸方向、圧電デバイス１００の高さ方向をＹ’軸方向、Ｘ及びＹ’軸方向に垂直な方向をＺ’軸方向として説明する。

圧電振動片１３０は、所定の振動周波数で振動する励振部１３１と、励振部１３１を囲む枠部１３２と、励振部１３１と枠部１３２とを連結する連結部１３３と、により構成されている。励振部１３１の＋Ｙ’軸側の面及び−Ｙ’軸側の面には励振電極１３４が形成されている。また、各励振電極１３４からは、連結部１３３を通り枠部１３２にまでそれぞれ引出電極１３５が引き出されている。

ベース板１２０は、圧電振動片１３０の−Ｙ’軸側に配置される。ベース板１２０はＸ軸方向に長辺、Ｚ’軸方向に短辺を有する矩形形状に形成されている。ベース板１２０の−Ｙ’軸側の面には一対の外部電極１２４が形成されている。この外部電極１２４がハンダ（不図示）を介してプリント基板等に固定され電気的に接続されることにより、圧電デバイス１００がプリント基板等に実装される。また、ベース板１２０の四隅の側面にはキャスタレーション１２６が形成されており、キャスタレーション１２６にはキャスタレーション電極１２５が形成されている。ベース板１２０の＋Ｙ’軸側の面には凹部１２１が形成されており、凹部１２１の周りには接合面１２２が形成されている。また、接合面１２２の四隅でありキャスタレーション１２６の周りには接続電極１２３が形成されている。この接続電極１２３は、キャスタレーション１２６に形成されるキャスタレーション電極１２５を介して外部電極１２４に電気的に接続されている。ベース板１２０は、接合面１２２において封止材１４１（図２参照）を介して圧電振動片１３０の枠部１３２の−Ｙ’軸側の面に接合される。また、接続電極１２３と圧電振動片１３０の引出電極１３５とが電気的に接続される。

リッド板１１０は、圧電振動片１３０の＋Ｙ’軸側に配置される。リッド板１１０の−Ｙ’軸側の面には凹部１１１が形成されており、凹部１１１の周りには接合面１１２が形成されている。リッド板１１０は、接合面１１２において封止材１４１（図２参照）を介して圧電振動片１３０の枠部１３２の＋Ｙ’軸側の面に接合される。

図２（ａ）は、図１のＡ−Ａ断面の断面図である。圧電デバイス１００は、圧電振動片１３０の枠部１３２の＋Ｙ’軸側の面にリッド板１１０の接合面１１２が封止材１４１を介して接合され、枠部１３２の−Ｙ’軸側の面にベース板１２０の接合面１２２が封止材１４１を介して接合されている。圧電振動片１３０とベース板１２０とが接合される際には、枠部１３２の−Ｙ’軸側の面に形成されている引出電極１３５とベース板１２０の接合面１２２に形成されている接続電極１２３とが電気的に接続される。これにより励振部１３１の＋Ｙ’軸側及び−Ｙ’軸側に形成されている各励振電極１３４は、引出電極１３５、接続電極１２３、及びキャスタレーション電極１２５を介して外部電極１２４に電気的に接続される。

図２（ｂ）は、圧電振動片１３０の平面図である。圧電振動片１３０は、矩形形状に形成された励振部１３１と、励振部１３１を囲む枠部１３２と、励振部１３１と枠部１３２とを連結する１本の連結部１３３と、により構成されている。励振部１３１は、励振部１３１の−Ｘ軸側の辺である第１辺１３８ａと、励振部１３１の＋Ｚ’軸側及び−Ｚ’軸側の辺である第２辺１３８ｂと、を有している。連結部１３３は、励振部１３１の第１辺１３８ａの−Ｚ’軸側の端部であり、第１辺１３８ａと第２辺１３８ｂとが交差する角部を含んで連結され、そこから−Ｘ軸方向に伸びて枠部１３２に連結されている。また、励振部１３１と枠部１３２との間の連結部１３３以外の領域は、圧電振動片１３０をＹ’軸方向に貫通する空間である空隙１３６となっている。励振部１３１は、励振電極１３４が形成されているメサ領域１３１ａと、メサ領域１３１ａの周囲に形成される周辺領域１３１ｂと、連結部１３３に直接連結される連結領域１３１ｃと、により構成されている。メサ領域１３１ａ及び連結領域１３１ｃの間には周辺領域１３１ｂが形成されており、メサ領域１３１ａと連結領域１３１ｃとは互いに接触していない。メサ領域１３１ａの＋Ｙ’軸側の面に形成されている励振電極１３４からは、周辺領域１３１ｂ、連結領域１３１ｃ、連結部１３３の＋Ｙ’軸側の面、連結部１３３の＋Ｚ’軸側の側面１３３ａ、及び連結部１３３の−Ｙ’軸側の面を介し、枠部１３２の−Ｙ’軸側の面の−Ｘ軸側の＋Ｚ’軸側の角部にまで引出電極１３５が引き出されている。また、メサ領域１３１ａの−Ｙ’軸側の面に形成されている励振電極１３４（図２（ａ）参照）からは、周辺領域１３１ｂ、連結領域１３１ｃ、及び連結部１３３の−Ｙ’軸側の面を介して枠部１３２に引出電極１３５が引き出され、引出電極１３５はさらに枠部１３２の−Ｙ’軸側の面を−Ｚ’軸方向及び＋Ｘ軸方向に伸びて枠部１３２の−Ｙ’軸側の面の＋Ｘ軸側の−Ｚ’軸側の角部にまで引き出されている。圧電振動片１３０では、−Ｙ’軸側の面に形成されている励振電極１３４から引き出されている引出電極１３５が枠部１３２の＋Ｘ軸側まで引き出されているため、＋Ｙ’軸側の面に形成されている励振電極１３４から引き出されている引出電極１３５よりも形成距離が長く形成されている。

図３（ａ）は、電極が形成されていない圧電振動片１３０の平面図である。励振部１３１の第１辺１３８ａの長さは長さＷＳであり、第２辺１３８ｂは長さＬＳに形成されている。また、圧電振動片１３０の枠部１３２の全体のＺ’軸方向の長さを長さＷＡ、枠部１３２のＸ軸方向の全体の長さを長さＬＡ、連結部１３３のＺ’軸方向の幅を幅ＷＲ、連結部１３３のＸ軸方向の長さを長さＬＲとする。

図３（ｂ）は、図２（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。圧電振動片１３０は、枠部１３２のＹ’軸方向への厚さが厚さＴ１、連結部１３３、励振部１３１の連結領域１３１ｃ、及びメサ領域１３１ａのＹ’軸方向の厚さが厚さＴ２、励振部１３１の周辺領域１３１ｂのＹ’軸方向の厚さが厚さＴ３に形成されている。すなわち、連結部１３３と連結領域１３１ｃとは互いに厚さＴ２で直接連結されている。圧電振動片１３０では、厚さＴ１が厚さＴ２及び厚さＴ３よりも厚く形成されており、厚さＴ２は厚さＴ３より厚く形成されている。

＜シミュレーション結果＞
圧電デバイスがプリント基板に実装された状態において、プリント基板を曲げた場合に圧電振動片にかかる応力を求めるためのシミュレーションを行った。シミュレーションでは、圧電振動片の寸法を、長さＬＡが２．０ｍｍ、長さＷＡが１．６ｍｍ、長さＬＳが１．４ｍｍ、長さＷＳが０．９９ｍｍ、長さＬＲが０．１５ｍｍとし、連結部１３３の幅ＷＲを変えた場合の圧電振動片にかかる応力の違いを調べている。シミュレーションでは、連結部１３３の幅ＷＲが、０．３２ｍｍ、０．３５ｍｍ、０．４５ｍｍ、及び０．５５ｍｍである４つの場合について行われた。以下に、圧電振動片のシミュレーション結果について説明する。また、以下に説明するシミュレーションは、実際の応力分布に近い結果が得られることが確認されている。

図４（ａ）は、連結部１３３の幅ＷＲが０．３２ｍｍである圧電振動片のシミュレーション結果である。図４（ａ）では、シミュレーション結果が振動部１３１及び連結部１３３の平面図に示されている。シミュレーション結果にはＸ軸方向の向きに発生する応力の強さが示されており、灰色の領域は圧電振動片にＸ軸方向の応力がほぼかかっておらず、灰色から黒色に色が濃くなるにしたがって圧電振動片のＸ軸方向の引っ張り応力又は圧縮応力が強くなる状態が示されている。以下の図４（ｂ）から図４（ｄ）に関しても同様に、Ｘ軸方向の向きに発生する応力の強さが示されている。図４（ａ）に示された圧電振動片では振動部１３１及び連結部１３３が全体的に灰色で示されており、振動部１３１及び連結部１３３にかかるＸ軸方向の向きに発生する応力が弱いことが分かる。

図４（ｂ）は、連結部１３３の幅ＷＲが０．３５ｍｍである圧電振動片のシミュレーション結果である。図４（ｂ）に示された圧電振動片では、連結部１３３の＋Ｚ’軸側及び−Ｚ’軸側の側面で色が灰色よりも濃い領域が存在しており、Ｘ軸方向の向きに発生する応力の発生が観測される。一方、メサ領域１３１ａではほぼ全体が灰色の領域となっているため、メサ領域１３１ａには殆どＸ軸方向の向きに発生する応力がかかっていないことが分かる。

図４（ｃ）は、連結部１３３の幅ＷＲが０．４５ｍｍである圧電振動片のシミュレーション結果である。図４（ｃ）に示された圧電振動片では、連結部１３３の＋Ｚ’軸側及び−Ｚ’軸側の側面に色が灰色よりも濃い領域が観測され、これらの領域にＸ軸方向の向きに発生する応力がかかることが分かる。一方、メサ領域１３１ａはほぼ灰色になっており、メサ領域１３１ａには殆ど応力がかかっていないことが分かる。

図５（ａ）は、連結部１３３の幅ＷＲが０．５５ｍｍである圧電振動片のシミュレーション結果である。図５（ａ）に示された圧電振動片では、連結部１３３の＋Ｚ’軸側の側面、−Ｚ’軸側の側面、及び連結部１３３の中央付近に色が灰色よりも濃い領域が観測されるため、これらの領域にＸ軸方向の向きに発生する応力がかかることが分かる。一方、メサ領域１３１ａは、ほぼ灰色になっており、メサ領域１３１ａには殆ど応力がかかっていないことが分かる。

図５（ｂ）は、連結部が振動部の第１辺の中央に連結されている圧電振動片のシミュレーション結果である。図５（ｂ）は、図５（ａ）の圧電振動片との比較のために示されている。図５（ｂ）の圧電振動片は、連結部が第１辺の中央に連結されている以外は、図５（ａ）の圧電振動片と同じ構成により形成されている。図５（ｂ）の圧電振動片では、連結部１３３と励振部のメサ領域１３１ａとの間に灰色よりも濃い黒色の領域が観測されるため、この領域に強い応力が発生することが分かる。この黒色の領域は、メサ領域１３１ａにかかっているため、メサ領域１３１ａにも応力が発生することが分かる。

図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）、及び図５（ａ）を比べると、連結部１３３の幅ＷＲが長くなるほど連結部１３３の側面及び連結部１３３の中央領域にかかるＸ軸方向の向きの応力が強くなることが分かる。図５（ａ）に示された幅ＷＲが０．５５ｍｍの圧電振動片では、圧電振動片の振動が形成されるメサ領域１３１ａにかかる応力は強くないものの、連結部１３３に発生する応力の範囲が広がっており、さらに幅ＷＲを大きくするとメサ領域１３１ａにも応力がかかると考えられる。そのため、連結部１３３の幅ＷＲは０．５５ｍｍよりも小さいことが好ましいと考えられる。この幅ＷＲが０．５５ｍｍは、圧電振動片の長さＷＳの５５．６％となっている。すなわち、幅ＷＲは長さＷＳの５５．６％未満であることが好ましいと考えられる。

また、第１辺の端部に連結部が連結されている図５（ａ）の圧電振動片と、第１辺の中央に連結部が連結されている図５（ｂ）の圧電振動片と、を比較した場合、図５（ｂ）の圧電振動片には図５（ａ）の圧電振動片よりも強い応力が発生し、メサ領域１３１ａにも図５（ａ）の圧電振動片よりも強い応力がかかることが分かる。そのため、第１辺の端部に連結部が連結される圧電振動片は、第１辺の中央に連結部が連結される圧電振動片よりも発生する応力の強さが弱く、メサ領域にかかる応力も弱いため、圧電振動片の励振部の振動周波数の特性の変化が小さいと考えられる。

図６は、第１辺１３８ａの端部に連結部１３３が連結されている圧電振動片のＺ’軸方向の向きにかかる応力値の分布が示されたグラフである。グラフの横軸は、圧電振動片の連結部１３３の中央を通り、Ｘ軸に平行な直線１４２（図４（ａ）から図４（ｃ）、及び図５（ａ）参照）の上の位置が示されている。さらに図４（ａ）を参照して説明すると、図６の横軸は、−Ｘ軸側の枠部１３２の−Ｘ軸側の端を０ｍｍとし、そこから＋Ｘ軸方向に進んだ位置を示している。また図６の縦軸は、圧電振動片にＺ’軸方向の向きにかかる応力値が示されている。この応力値は、正の値である場合には引っ張り応力がかかり、負の値である場合には圧縮応力がかかる場合を示す。図６において、黒塗りの菱形は幅ＷＲが０．３２ｍｍの圧電振動片を示し、白抜きの三角形は幅ＷＲが０．３５ｍｍの圧電振動片を示し、白抜きの円形は幅ＷＲが０．４５ｍｍの圧電振動片を示し、黒塗りの四角形は幅ＷＲが０．５５ｍｍの圧電振動片を示している。

図６では、Ｘ軸方向の位置の０．３５ｍｍ以上が励振部１３１となっている（図４（ａ）参照）。そのため、Ｘ軸方向の位置が０．３５ｍｍ以上である範囲の応力値の絶対値が最も大きくなる値を調べることにより励振部１３１にかかる応力を調べる。幅ＷＲが０．５５ｍｍの圧電振動片は、Ｘ軸方向に０．６７ｍｍ進んだところで応力値が約０．１３ＭＰａとなり絶対値が最大値となる。幅ＷＲが０．４５ｍｍの圧電振動片は、Ｘ軸方向に０．４０ｍｍ進んだところで応力値が約０．０８ＭＰａとなり絶対値が最大値をとる。幅ＷＲが０．３５ｍｍの圧電振動片は、Ｘ軸方向に０．４８ｍｍ進んだところで応力値が約−０．０６１ＭＰａとなり絶対値が最大値をとる。幅ＷＲが０．３２ｍｍの圧電振動片はＸ軸方向に０．４８ｍｍ進んだところで応力値が約−０．０３３ＭＰａとなり絶対値が最大値をとる。

励振部１３１にかかる応力の応力値の絶対値は、圧電振動片の振動周波数の変化を考えると０．１ＭＰａ以下であることが望ましい。図６によれば、幅ＷＲが０．５５ｍｍの圧電振動片は、圧電振動片にかかる最大応力値が０．１ＭＰａを超えている。これに対して、幅ＷＲが０．４５ｍｍ、０．３５ｍｍ、及び０．３２ｍｍの圧電振動片は、圧電振動片にかかる最大応力値の絶対値が０．１ＭＰａより小さいため好ましい。一方、幅ＷＲが、０．２８ｍｍよりも小さい場合、圧電振動片の耐衝撃性が弱くなり圧電デバイスの落下試験により圧電振動片が破損することが実験により分かっている。そのため、連結部１３３の幅ＷＲは、０．２８ｍｍよりも大きく０．４５ｍｍよりも小さい場合が好ましいと考えられる。これらの値は、第１辺の幅ＷＳの約２８％から約４６％に相当する。すなわち、幅ＷＲは長さＷＳの２８％から４６％であることが好ましいと考えられる。

（第２実施形態）
圧電振動片は、連結部の厚さが励振部の周辺領域と同じ厚さに形成されていてもよい。また、励振部の長辺に連結部が連結されてもよい。以下に、連結部の厚さが励振部の周辺領域と同じ厚さに形成された圧電振動片２３０、及び励振部の長辺に連結部が連結された圧電振動片３３０について説明する。また、以下の説明では、第１実施形態と同様の部分は第１実施形態と同じ符号を用いて表し、その説明を省略する。

＜圧電振動片２３０の構成＞
図７（ａ）は、圧電振動片２３０の平面図である。圧電振動片２３０は、所定の振動周波数で振動し四角形状に形成された励振部２３１と、励振部２３１を囲む枠部１３２と、励振部２３１と枠部１３２とを連結する１本の連結部２３３と、により構成されている。励振部２３１と枠部１３２との間の連結部２３３以外の領域は、圧電振動片２３０をＹ’軸方向に貫通する空隙１３６となっている。励振部２３１は、励振電極１３４が形成されるメサ領域２３１ａと、メサ領域２３１ａの周囲に形成されメサ領域２３１ａよりもＹ’軸方向の厚さが薄い周辺領域２３１ｂと、により形成されている。

励振部２３１は、励振部２３１の短辺であり励振部２３１の−Ｘ軸側の辺である第１辺２３８ａと、励振部２３１の長辺であり励振部２３１の＋Ｚ’軸側及び−Ｚ’軸側の辺である第２辺２３８ｂと、を有している。連結部２３３は、励振部２３１の第１辺２３８ａの−Ｚ’軸側の端部に連結され、そこから−Ｘ軸方向に伸びて枠部１３２に連結されている。メサ領域２３１ａに形成されている励振電極１３４は、メサ領域２３１ａの＋Ｙ’軸側の面及び−Ｙ’軸側の面に形成されている。メサ領域２３１ａの＋Ｙ’軸側の面に形成されている励振電極１３４からは、周辺領域２３１ｂ、連結部２３３の＋Ｙ’軸側の面、連結部２３３の＋Ｚ’軸側の側面２３３ａ、及び連結部２３３の−Ｙ’軸側の面を介し、枠部１３２の−Ｙ’軸側の面の−Ｘ軸側の＋Ｚ’軸側の角部にまで引出電極１３５引き出されている。また、メサ領域２３１ａの−Ｙ’軸側の面に形成されている励振電極１３４（図７（ｂ）参照）からは、周辺領域２３１ｂ、及び連結部２３３の−Ｙ’軸側の面を介して枠部１３２に引出電極１３５が引き出され、引出電極１３５はさらに枠部１３２の−Ｙ’軸側の面を−Ｚ’軸方向及び＋Ｘ軸方向に伸びて枠部１３２の−Ｙ’軸側の面の＋Ｘ軸側の−Ｚ’軸側の角部にまで引き出されている。−Ｙ’軸側の面に形成されている励振電極１３４から引き出されている引出電極１３５は枠部１３２の＋Ｘ軸側まで引き出されているため、＋Ｙ’軸側の面に形成されている励振電極１３４から引き出されている引出電極１３５よりも、形成距離が長く形成されている。

図７（ｂ）は、図７（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。圧電振動片２３０は、枠部１３２のＹ’軸方向への厚さが厚さＴ１、メサ領域２３１ａのＹ’軸方向の厚さが厚さＴ２、連結部２３３及び励振部２３１の周辺領域２３１ｂのＹ’軸方向の厚さが厚さＴ３に形成されている。すなわち、連結部２３３と周辺領域２３１ｂとは互いに厚さＴ３で直接連結されている。圧電振動片２３０では、厚さＴ１は厚さＴ２及び厚さＴ３よりも厚く形成されており、厚さＴ２は厚さＴ３より厚く形成されている。

圧電振動片は、圧電振動片２３０に示されるように、連結部２３３の厚さと周辺領域２３１ｂの厚さとが同じ厚さに形成される圧電振動片においても圧電振動片１３０と同様の結果が得られている。すなわち、圧電振動片２３０においても幅ＷＲは長さＷＳの２８％から４６％であることが好ましいと考えられる。

＜圧電振動片３３０の構成＞
図８（ａ）は、圧電振動片３３０の平面図である。圧電振動片３３０は、所定の振動周波数で振動し四角形状に形成された励振部３３１と、励振部３３１を囲む枠部３３２と、励振部３３１と枠部３３２とを連結する１本の連結部３３３と、により構成されている。励振部３３１と枠部３３２との間の連結部３３３以外の領域は、圧電振動片３３０をＹ’軸方向に貫通する空隙１３６となっている。励振部３３１は、励振電極３３４が形成されるメサ領域３３１ａと、メサ領域３３１ａの周囲に形成されメサ領域３３１ａよりもＹ’軸方向の厚さが薄い周辺領域３３１ｂと、により形成されている。

励振部３３１は、励振部３３１の短辺であり励振部３３１の−Ｘ軸側の辺である第１辺３３８ａと、励振部３３１の長辺であり励振部３３１の＋Ｚ’軸側及び−Ｚ’軸側の辺である第２辺３３８ｂと、を有している。連結部３３３は、励振部３３１の第１辺３３８ａの＋Ｚ’軸側の端部に連結され、そこから−Ｘ軸方向に伸びて枠部３３２に連結されている。メサ領域３３１ａに形成されている励振電極１３４は、メサ領域３３１ａの＋Ｙ’軸側の面及び−Ｙ’軸側の面に形成されている。メサ領域３３１ａの＋Ｙ’軸側の面に形成されている励振電極１３４からは、周辺領域３３１ｂ、連結部３３３の＋Ｙ’軸側の面、連結部３３３の＋Ｚ’軸側の側面３３３ａ、及び連結部３３３の−Ｙ’軸側の面を介し、枠部３３２の−Ｙ’軸側の面の＋Ｘ軸側の＋Ｚ’軸側の角部にまで引出電極１３５が引き出されている。また、メサ領域３３１ａの−Ｙ’軸側の面に形成されている励振電極１３４（図８（ｂ）参照）からは、周辺領域３３１ｂ、及び連結部３３３の−Ｙ’軸側の面を介して枠部３３２に引出電極１３５が引き出され、引出電極１３５はさらに枠部３３２の−Ｙ’軸側の面を−Ｚ’軸方向に伸びて枠部３３２の−Ｙ’軸側の面の−Ｘ軸側の−Ｚ’軸側の角部にまで引き出されている。

図８（ｂ）は、図８（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。圧電振動片３３０は、枠部３３２のＹ’軸方向への厚さが厚さＴ１、メサ領域３３１ａのＹ’軸方向の厚さが厚さＴ２、連結部３３３及び励振部３３１の周辺領域３３１ｂのＹ’軸方向の厚さが厚さＴ３に形成されている。すなわち、連結部３３３と周辺領域３３１ｂとは互いに厚さＴ３で直接連結されている。圧電振動片３３０では、厚さＴ１は厚さＴ２及び厚さＴ３よりも厚く形成されており、厚さＴ２は厚さＴ３より厚く形成されている。

図５（ａ）及び図５（ｂ）の比較では、連結部が第１辺の端部に形成される方が、連結部の第１辺の中央に形成されるよりもメサ領域にかかる応力が弱くなることが示された。この結果は、圧電振動片３３０のように、第１辺が第２辺よりも長く形成されている場合にもあてはめることができる。

以上、本発明の最適な実施形態について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において実施形態に様々な変更・変形を加えて実施することができる。

例えば、上記の実施形態では圧電振動片にＡＴカットの水晶振動片である場合を示したが、同じように厚みすべりモードで振動するＢＴカットなどであっても同様に適用できる。さらに圧電振動片は水晶材のみならず、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウムあるいは圧電セラミックを含む圧電材に基本的に適用できる。

１００ … 圧電デバイス
１１０ … リッド板
１１１、１２１ … 凹部
１１２、１２２ … 接合面
１２０ … ベース板
１２３ … 接続電極
１２４ … 外部電極
１２５ … キャスタレーション電極
１２６ … キャスタレーション
１３０、２３０、３３０ … 圧電振動片
１３１、２３１、３３１ … 励振部
１３１ａ、２３１ａ、３３１ａ … メサ領域
１３１ｂ、２３１ｂ、３３１ｂ … 周辺領域
１３１ｃ … 連結領域
１３２、３３２ … 枠部
１３３、２３３、３３３ … 連結部
１３４ … 励振電極
１３５ … 引出電極
１３６ … 空隙
１４１ … 封止材

Claims (6)

1. 第１方向に伸びた第１辺及び前記第１方向に直交する第２方向に伸びる一対の第２辺を有する矩形形状の励振部と、
   空隙を隔てて前記励振部を取り囲む枠部と、
   前記励振部の前記第１辺と前記枠部とを連結し、前記第１辺と前記第２辺とが交差する角部から前記第１方向に所定幅で前記第２方向に伸びる一本の連結部と、
   を備える圧電振動片。
2. 前記第１辺の長さは前記第２辺の長さよりも短く、
   前記所定幅は、前記第１辺の長さの２８％から４６％である請求項１に記載の圧電振動片。
3. 前記第１辺の長さは前記第２辺の長さよりも長い請求項１に記載の圧電振動片。
4. 前記励振部は、メサ領域と前記メサ領域の周囲に形成され前記メサ領域よりも薄い周辺領域とを有し、
   前記メサ領域には励振電極が形成され、前記連結部及び前記枠部には前記励振電極から引き出された引出電極が形成されている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の圧電振動片。
5. 前記連結部の厚さが、前記周辺領域又は前記メサ領域のいずれか一方の厚さに等しい請求項４に記載の圧電振動片。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の圧電振動片と、
   前記圧電振動片の前記枠部の一方の主面に接合されるリッド板と、
   前記圧電振動片の前記枠部の他方の主面に接合されるベース板と、
   を含む圧電デバイス。