JP2017118412A - 圧電振動片、圧電デバイス、及び圧電振動片の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＳＣカット等にて励振されるＢモード及び不要な屈曲振動を効果的に抑制する事で、Ｂモード抑制のフィルタ等を不要にし、且つ、主振動エネルギー損失を低減させる圧電振動片を提供する。【解決手段】振動部１２を有する振動片本体１１と、振動部１２の表裏面１２ａ、１２ｂに形成された一対の励振電極１４，１５と、を含む圧電振動片１０である。振動片本体は、２回回転水晶振動片であり、一対の励振電極１４等は、＋Ｘ´´軸方向を基準としＹ´´軸を中心に反時計回りに２６０°〜３００°回転したＸ´´´軸より定まるＺ´´´軸方向に配列され、かつＹ´´軸方向に対して斜めに配置され、更に半円状に形成されるとともにＹ´´軸方向から見て互いに直線部分１４ａ等を対向または重ねた状態で配置され、励振電極の直線部分１４ａ等には、励振電極１４等の端部に向けて厚さが徐々に薄くなる傾斜部１４ｃ，１５ｃを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、圧電振動片、圧電デバイス、及び圧電振動片の製造方法に関する。

コンピュータや携帯端末などの電子製品は、振動子、発振器、共振子などの電子デバイスを有している。圧電デバイスは、所定の周波数で振動する圧電振動片を備えている。圧電振動片としては、例えばＳＣカットされた水晶片の表面及び裏面に一対の電極が形成された構成が知られている（特許文献１参照）。このようなＳＣカットの水晶振動片は、圧電デバイスにおいて例えばサポータにより保持された状態で搭載されている。ＳＣカットの水晶振動片は、主振動（Ｃモード）の他に副振動（ＡモードやＢモード）が励振するが、主振動Ｃモード近傍の副振動であるＢモードを抑制するためにフィルタ等が必要となる。

特開平６−８５５９８号公報

上記したＳＣカットの水晶振動片において、振動片のみで副振動を抑制できればフィルタ等が不要となり、回路を簡素化して信頼性向上や製造コスト低減を図ることができる。副振動であるＢモードを抑制する方法として、水晶振動片に対して平行に電界をかけて励振すること（平行電界励振）が提案されている。しかしながら、平行電界励振は、単に電極を配置しただけでは特許文献１に示す水晶振動片と比べてクリスタルインピーダンス（ＣＩ）が高くなるといった課題を有している。

また、上記したＳＣカットの水晶振動片においては、励振電極の所定の形状や配置に起因して、主振動Ｃモードに重畳して屈曲振動等の不要モードが生じる場合がある。このような屈曲振動の振動エネルギーは、水晶振動片を保持する部位において吸収される。そのため、屈曲振動が生じると、エネルギー損失が増大し、ＣモードのＲ１（等価直列抵抗）の上昇およびＱ値の低下を招くといった課題も有している。

以上のような事情に鑑み、本発明では、主振動の励振効率を向上させて平行電界励振によりＣＩを下げるとともに副振動を抑制し、さらには不要な屈曲振動を抑制してＣモードのエネルギー損失を低減させる圧電振動片及びこのような圧電振動片を備える圧電デバイス並びにこのような圧電振動片の製造方法を提供することを目的とする。

本発明では、振動部を有する振動片本体と、振動部の表面及び裏面にそれぞれ形成された少なくとも一対の励振電極と、を含む圧電振動片であって、振動片本体は、水晶の結晶軸のＺ軸回りに回転させ、さらにＸ´軸回りに回転させたＸ´´Ｚ´´面と平行に切り出された２回回転水晶振動片であり、一対の励振電極は、＋Ｘ´´軸方向を基準としてＹ´´軸を中心に反時計回りに２６０°〜３００°回転したＸ´´´軸より定まるＺ´´´軸方向に配列されかつＹ´´軸方向に対して斜めに配置され、一対の励振電極のそれぞれは、Ｘ´´´軸方向に延びる直線部分を有する半円状に形成されるとともにＹ´´軸方向から見て互いに直線部分を対向または重ねた状態で配置され、励振電極の直線部分には、励振電極の端部に向けて厚さが徐々に薄くなる傾斜部を有する。

また、傾斜部におけるＺ´´´軸方向の幅は、圧電振動片の所望の振動とは異なる屈曲振動の波長の１．５倍以上の長さに設定されてもよい。また、傾斜部は、励振電極の端部に向けて階段状に厚さが徐々に薄くなるように形成されてもよい。また、一対の励振電極は、Ｙ´´軸方向から見て互いに対向する直線部分の間隔をｇとし、かつ、振動部の厚さをｔとした場合、ｇ／ｔが０．１８３〜０．３６６に設定されてもよい。

また、本発明では、振動部を有する振動片本体と、振動部の表面及び裏面にそれぞれ形成された少なくとも一対の励振電極と、を含む圧電振動片であって、振動片本体は、水晶の結晶軸のＺ軸回りに回転させ、さらにＸ´軸回りに回転させたＸ´´Ｚ´´面と平行に切り出された２回回転水晶振動片であり、一対の励振電極は、＋Ｘ´´軸方向を基準としてＹ´´軸を中心に反時計回りに２６０°〜３００°回転したＸ´´´軸より定まるＺ´´´軸方向に配列されかつＹ´´軸方向に対して斜めに配置され、一対の励振電極のそれぞれは、Ｘ´´´軸方向に延びる直線部分を有する半円状に形成されるとともにＹ´´軸方向から見て互いに直線部分を対向または重ねた状態で配置され、振動部の表面及び裏面には、励振電極の直線部分側において直線部分から離間して配置されかつＺ´´´軸方向に所定幅を有しＸ´´´軸方向に延びるバー電極が設けられる。

また、バー電極は、Ｘ´´´軸方向において振動部の領域を含む長さに形成されてもよい。また、バー電極は、励振電極と同一の材料かつ同一の厚さで形成されてもよい。また、バー電極は、Ｚ´´´軸方向の幅が圧電振動片の所望の振動とは異なる屈曲振動の波長の０．１７倍〜０．２５倍の長さに設定され、かつ直線部分から屈曲振動の波長の０．２５倍〜０．５０倍の長さの間隔を空けて１本設けられてもよい。また、バー電極は、振動部の表面及び裏面の少なくとも一方に、互いに平行して複数設けられてもよい。また、複数のバー電極は、Ｚ´´´軸方向の幅が同一に設定されてもよい。

また、複数のバー電極は、直線部分からＺ´´´軸方向に向けて、直線部分から第１間隔を空けて配置される第１バー電極と、第１バー電極から第２間隔を空けて配置される第２バー電極と、を有してもよい。また、第１バー電極と第２バー電極とは、Ｚ´´´軸方向の幅が同一に設定されてもよい。また、第１バー電極及び第２バー電極の幅は、圧電振動片の所望の振動とは異なる屈曲振動の波長の０．１５倍〜０．２５倍の長さに設定され、第１間隔は屈曲振動の波長の０．２５倍〜０．４０倍の長さに設定され、第２間隔は屈曲振動の波長の０．２５倍〜０．５５倍の長さに設定されてもよい。また、第１バー電極及び第２バー電極の幅は、圧電振動片の所望の振動とは異なる屈曲振動の波長の０．１５倍〜０．２０倍の長さに設定され、第１間隔は屈曲振動の波長の０．４５倍の長さに設定され、第２間隔は屈曲振動の波長の０．２５倍〜０．５５倍の長さに設定されてもよい。また、第１バー電極及び第２バー電極の幅は、圧電振動片の所望の振動とは異なる屈曲振動の波長の０．１５倍の長さに設定され、第１間隔は屈曲振動の波長の０．５０倍の長さに設定され、第２間隔は屈曲振動の波長の０．２５倍〜０．５０倍の長さに設定されてもよい。また、一対の励振電極は、Ｙ´´軸方向から見て互いに対向する直線部分の間隔をｇとし、かつ、振動部の厚さをｔとした場合、ｇ／ｔが０．１８３〜０．３６６に設定されてもよい。

また、本発明では、圧電デバイスであって、上記した圧電振動片を有する。また、本発明では、上記したバー電極が設けられる圧電振動片の製造方法であって、振動片本体の表面及び裏面に励振電極を形成する励振電極形成工程と、振動片本体の表面及び裏面にバー電極を形成するバー電極形成工程と、を含み、励振電極形成工程とバー電極形成工程とは同時に行われる。

本発明によれば、圧電振動片のみで主振動の励振効率を向上させて平行電界励振によりＣＩを下げるとともに副振動を抑制することで、副振動を抑制するためのフィルタ等が不要となるため、回路を簡素化させることにより信頼性を向上させるとともに製造コストを低減することができる。また、不要な屈曲振動を抑制することでＣモードのＲ１の上昇およびＱ値の低下がいずれも抑制され、Ｃモードのエネルギー損失が低減された品質のよい圧電振動片等を提供することができる。

第１実施形態に係る圧電振動片の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図、（ｃ）は座標系を示す図、（ｄ）は変形例を示す要部断面図である。 実施形態に係る圧電振動片の製造方法を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る実施例を示し、（ａ）は実施例１を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った要部断面図、（ｃ）は実施例２を示す要部断面図である。 実施例１において傾斜幅を変化させた場合のエネルギー損失を示すグラフである。 第２実施形態に係る圧電振動片の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った断面図、（ｃ）は変形例を示す断面図である。 第２実施形態に係る実施例を示し、（ａ）は実施例３を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の裏面図、（ｃ）は実施例５を示す平面図、（ｄ）は（ｃ）の要部平面図である。 実施例３、４において間隔ｇｂを変化させた場合のＣモードのＱ値を示すグラフである。 実施例５〜１０において間隔ｇｂ２を変化させた場合のＣモードのＱ値を示すグラフである。 実施例１１〜１５おいて間隔ｇｂ２を変化させた場合のＣモードのＱ値を示すグラフである。 実施例１６において間隔ｇｂ２を変化させた場合のＣモードのＱ値を示すグラフである。 第３実施形態に係る圧電デバイスを示す平面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、以下の実施形態を説明するため、図面においては一部分を大きくまたは強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。なお、図面においてハッチングした部分は金属膜を表している。

＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る圧電振動片について、図面を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係る圧電振動片１０の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図、（ｃ）は座標系を示す図、（ｄ）は変形例を示す要部断面図である。なお、図１（ａ）、（ｂ）、及び（ｄ）ではＸ´´´Ｙ´´Ｚ´´´座標系を用いて図中の方向を説明する。この座標系については後述する。

圧電振動片１０は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、振動片本体１１と一対の励振電極１４，１５とを有する。振動片本体１１は、水晶結晶体から切り出された２回回転水晶振動片であるＳＣカットが用いられる。なお、後述する他の実施形態及び実施例の振動片本体２１１等についてもＳＣカットされたものが用いられる。

図１（ｃ）に示すＸＹＺ座標系における各軸は、それぞれ水晶の結晶軸である電気軸（Ｘ軸）、機械軸（Ｙ軸）、光学軸（Ｚ軸）を示している。振動片本体１１は、図１（ｃ）に示すように、まずＺ軸回りに角度φ回転させ、さらにＸ´軸回りに角度θ回転させたＸ´´Ｚ´´面と平行に切り出される。角度φは、２２．５°に設定され、角度θは、３４°に設定される。図１（ａ）および（ｂ）のＸ´´´Ｙ´´Ｚ´´´座標系は、Ｘ´´Ｙ´´Ｚ´´座標系において、＋Ｘ´´軸方向を基準としてＹ´´軸を中心に反時計回りに角度ψ回転させることにより設定される。Ｘ´´軸方向、Ｘ´´´軸方向、Ｙ´´軸方向、Ｚ´´軸方向、Ｚ´´´軸方向のそれぞれは、図中の矢印の方向が＋方向であり、矢印の方向とは反対の方向が−方向である。なお、他の実施形態及び実施例においても上記した座標系を用いる。

このようなＳＣカットの水晶振動片は、３次曲線状の温度特性を有し、恒温槽付の水晶発振器の振動片などに用いられる。ＳＣカットの水晶振動片は、Ｃモードと呼ばれる主振動を生じ、Ｃモードの高周波領域においてＡモードやＢモードと呼ばれる副振動を生じる。Ｂモードは、Ｃモードの１０％程度高い周波数領域に存在する。そのため、Ｃモードにより所望の周波数を得たい場合にＢモードが生じてしまう可能性を有している。なお、ＡモードのＣＩ（クリスタルインピーダンス）は、ＣモードのＣＩに比べて大きく、Ａモード周波数はＣモードの１.８８倍程度と十分離れているので、実施形態においてＡモードは特に問題とはならない。

振動片本体１１は、平板状かつ円板状に形成されている。振動片本体１１は、Ｘ´´´Ｚ´´´軸方向が平面方向となるように形成される。振動片本体１１は、Ｙ´´軸方向が厚み方向となっている。この振動片本体１１は、振動部１２と周辺部１３とを有する。

振動部１２は、所定の周波数の振動を発生させる部分である。振動部１２は、Ｙ´´軸方向から見て、振動片本体１１の中心部分を含む円板状に形成される。この振動部１２は、Ｙ´´軸方向に厚さｔを有する。周辺部１３は、Ｙ´´軸方向から見て、振動部１２を囲んで形成される。周辺部１３は、例えばパッケージなどに収容される場合においてサポータ１４１，１４２により保持される部分である（図１１参照）。振動部１２の表面（＋Ｙ´´側の面）１２ａと周辺部１３の表面（＋Ｙ´´側の面）１３ａとは同一面となっている。また、振動部１２の裏面（−Ｙ´´側の面）１２ｂと周辺部１３の裏面（−Ｙ´´側の面）１３ｂとは同一面となっている。

なお、振動片本体１１は、上記形状のものに限定されず、例えば、片面コンベクス形状あるいは両面コンベクス形状であってもよいし、片面又は両面にメサが形成されたものであってもよいし、べベル加工が施されたものが用いられてもよい。これらの振動片本体１１の変形事項については、後述する実施例に係る振動片本体２１１についても同様に適用される。

励振電極１４と励振電極１５とは互いに一対の電極を形成する。この一対の励振電極１４，１５は、＋Ｘ´´軸方向を基準としてＹ´´軸を中心に反時計回りに周りに角度ψ回転したＸ´´´軸方向より定まるＺ´´´軸方向に配列される。角度ψは２６０°〜３００°に設定される。また、図１（ｂ）に示すように、励振電極１４，１５は、Ｙ´´軸方向に対して傾斜する方向に配置される。このような励振電極１４，１５により、振動部１２においてＹ´´軸方向に対して傾斜する方向に電界Ｅ１がかけられると、振動部１２は所定の周波数で振動する。なお、図１（ｂ）に示す電界Ｅ１の向きは、−Ｚ´´´側の励振電極１４を入力側、＋Ｚ´´´側の励振電極１５を出力側とした場合を示す。

励振電極１４は、振動部１２の表面１２ａに形成される。一方、励振電極１５は、振動部１２の裏面１２ｂに形成される。励振電極１４及び励振電極１５は厚さ（Ｙ´´軸方向の長さ）Ｔを有する。励振電極１４及び励振電極１５のそれぞれの厚さＴは同一に設定されるが、異なる厚さに設定されてもよい。一対の励振電極１４，１５のそれぞれは、半円状に形成されＸ´´´軸方向に延びる直線部分１４ａ，１５ａと、直線部分１４ａ，１５ａの両端部を結ぶ円弧部分１４ｂ，１５ｂとを有する。一対の励振電極１４，１５のそれぞれは、Ｙ´´軸方向から見て互いに直線部分１４ａ，１５ａを対向した状態でＺ´´´軸方向に間隔ｇを空けて配置されている。

圧電振動片１０において、間隔ｇを振動部の厚さｔで除した値（ｇ／ｔの値）は、０．１８３〜０．３６６に設定されている。間隔ｇは、ｇ／ｔの値が上記所定の値となるように設定される。例えば、圧電振動片１０としてｇ／ｔの値が０．１８３に設定されかつ振動片本体１１として厚さｔが５４６μｍのものが採用される場合、間隔ｇは１００μｍに形成される。また、圧電振動片１０としてｇ／ｔの値が０．３６６に設定されかつ振動片本体１１として厚さｔが５４６μｍのものが採用される場合、間隔ｇは２００μｍに形成される。なお、このようなｇ／ｔの値は、所望のＣモードの発振強度に応じて適宜設定可能であり、０．１８３未満あるいは０．３６６を超える値に設定されてもよい。

上記した励振電極１４，１５の構成及びｇ／ｔの値については、後述する他の実施形態及び実施例についても同様に適用されかつ設定されている。ただし、一対の励振電極１４，１５のそれぞれは、Ｙ´´軸方向から見て互いに直線部分１４ａ，１５ａを対向した状態で間隔ｇを空けて配置されることに限定されず、間隔ｇを空けずに（ｇ＝０の状態で）配置されてもよい。また、一対の励振電極１４，１５のそれぞれは、Ｙ´´軸方向から見て互いに直線部分１４ａ，１５ａを重ねた状態で配置されてもよい。すなわち、図１（ｄ）に示すように、励振電極１４と励振電極１５とが、Ｙ´´軸方向から見た場合に互いの一部の領域を重ねた状態で配置されてもよい。なお、上記した一対の励振電極１４，１５の配置に関する変形事項については、後述する他の実施形態についても同様に適用される。

一対の励振電極１４，１５の直線部分１４ａ，１５ａにはそれぞれ傾斜部１４ｃ，１５ｃが設けられている。傾斜部１４ｃ及び傾斜部１５ｃは、それぞれＺ´´´軸方向に所定の傾斜幅（幅）ＫＷを有する。−Ｚ´´´側の励振電極１４の傾斜部１４ｃの幅ＫＷと＋Ｚ´´´側の励振電極１５の傾斜部１５ｃの傾斜幅ＫＷとは同一に設定されている。なお、傾斜部１４ｃ及び傾斜部１５ｃは、互いの傾斜幅ＫＷが異なってもよい。また、傾斜部１４ｃ及び傾斜部１５ｃのいずれか一方の傾斜部１４ｃ（１５ｃ）は設けられなくてもよい。

傾斜部１４ｃ，１５ｃは、Ｘ´´´軸方向に延びるように直線部分１４ａ，１５ａのＸ´´´軸方向の長さいっぱいに形成されている。傾斜部１４ｃ，１５ｃは、励振電極１４，１５の厚さ（Ｙ´´軸方向の長さ）Ｔが端部に向けて徐々に薄くなる構成となっている。即ち、励振電極１４は、傾斜部１４ｃにおいて＋Ｚ´´´側の端部に向けて厚さＴが徐々に薄くなり（Ｙ´´軸方向の長さが徐々に短くなり）、励振電極１５は、傾斜部１５ｃにおいて−Ｚ´´´側の端部に向けて厚さＴが徐々に薄くなっている。励振電極１４及び励振電極１５の厚さＴは、それぞれ同一に設定されているが互いに異なってもよい。なお、傾斜部１４ｃが設けられない励振電極１４等の表面は、例えば、Ｘ´´´Ｚ´´´方向に面一に形成される。

傾斜部１４ｃの表面（＋Ｙ´´側の面）及び傾斜部１５ｃの表面（−Ｙ´´側の面）は、いずれもＸ´´´Ｚ´´´方向及びＸ´´´Ｙ´´方向に対して傾斜する平面状の傾斜面１４ｄ，１５ｄとなっている。すなわち、図１（ｂ）に示すように、励振電極１４，１５は、Ｙ´´Ｚ´´´方向の断面において直線部分１４ａ，１５ａの角部（励振電極１４は＋Ｙ´´側かつ＋Ｚ´´´側の端部、励振電極１５は−Ｙ´´側かつ−Ｚ´´´側の端部）を直線状に切り欠いた形状を有している。

なお、傾斜部１４ｃ等は、平面状の傾斜面１４ｄ等を備える構成に限定されず、励振電極１４等の端部に向けて厚さが徐々に薄くなる構成であればいずれの形状であってもよく、傾斜部１４ｃ等の表面は、例えば、曲面状の傾斜面であってもよいし、後述する実施例１及び実施例２（図３（ｂ）、（ｃ）参照）の傾斜部２１４ｃ等のような階段状の構成であってもよい。また、傾斜部１４ｃ等は、一対の励振電極１４，１５の２つの直線部分１４ａ，１５ａのうちいずれか一方の直線部分１４ａ（１５ａ）に設けられ、他方の直線部分１５ａ（１４ａ）に設けられない構成であってもよい。また、傾斜部１４ｃ等は、直線部分１４ａ等の一部に設けられる構成であってもよい。また、傾斜部１４ｃが階段状に形成される場合、傾斜部１４ｃ等において形成される段数は任意に設定可能である。また、この場合、傾斜部１４ｃ及び傾斜部１５ｃの段数は、互いに同一であってもよいし異なってもよい。

一対の励振電極１４，１５のそれぞれは、Ｘ´´´軸方向に平行であってかつ振動片本体１１のＹ´´軸方向から見た中心１２ｃの厚さの中心を通る直線に対して線対称的に配置されている。なお、一対の励振電極１４，１５は、上記のような対称的な構成に限定されない。

励振電極１４，１５としては、導電性の金属膜が用いられる。金属膜としては、例えば、金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）などの導電性に富んだ単一金属による１層又は複数層の構成が採用されてもよいし、水晶材に対する各電極の密着性を向上させる役割を有する下地層としてクロム（Ｃｒ）や、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、あるいはニッケルクロム（ＮｉＣｒ）や、ニッケルチタン（ＮｉＴｉ）、ニッケルタングステン（ＮｉＷ）合金を成膜し、その上に金や銀を成膜した２層または３層などの積層構造が採用されてもよい。なお、後述する第２実施形態に係る励振電極２４等についても上記構成の金属膜である。

周辺部１３の表面１３ａ及び裏面１３ｂには、それぞれ励振電極１４，１５の端部から振動片本体１１の端部まで引き出された引出電極が形成されてもよい。引出電極は、それぞれ励振電極１４，１５と電気的に接続される。このような引出電極は、圧電振動片１０がパッケージなどの他の部品に搭載される場合において、励振電極１４，１５と当該部品とを電気的に接続するために形成される。なお、この引出電極としては、後述する実施例１に係る引出電極２１６等（図３参照）の構成が採用されてもよい。なお、上記した引出電極に関する事項は、後述する第２実施形態においても同様に適用される。

上述したとおり、本実施形態の圧電振動片１０の角度ψは２６０°〜３００°に設定される。角度ψが２６０°〜２８０°に設定される場合、ＣモードのＣ１（等価直列容量）は角度ψを０°〜３６０°に変化させた場合の最大値またはこれに近い値となることでＣモードは強く励振し、かつ、ＢモードのＣ１は角度ψを０°〜３６０°に変化させた場合の最小値またはこれに近い値となりＢモードの励振は抑制される。また、角度ψが２８０°〜３００°に設定された場合、ＣモードのＣ１はＢモードのＣ１に比べて十分高い値となりかつＢモードのＣＩはＣモードのＣＩのほぼ１０倍以上の値となるので、Ｃモードの励振効率がＢモードの励振効率に比べて向上し、Ｂモードの励振はＣモードの励振に比べて強く抑制される。従って、圧電振動片１０において角度ψが２６０°〜３００°に設定されることにより、主振動のＣモードの励振効率を向上させて平行電界励振によりＣＩを下げるとともに副振動のＢモードを抑制することができる。

さらに、圧電振動片１０のｇ／ｔの値は０．１８３〜０．３６６に設定されているので、角度ψが２６０°〜２８０°のものではＢモードのＣ１はほぼ‘０’となる。従って、上記構成の圧電振動片１０によれば、Ｂモードをほぼ完全に抑圧することができる。

ところで、上記構成の圧電振動片１０の振動部１２に電界Ｅ１がかけられると、圧電振動片１０には、Ａモード、Ｂモード、及びＣモードのいずれとも異なる屈曲モードの不要振動（屈曲振動）が生じる。この屈曲振動は、励振電極１４，１５の直線部分１４ａ，１５ａ側の端部付近の振動部１２において、振動エネルギーが屈曲モードに変換されることにより生じる。この屈曲振動による振動エネルギーは、例えば圧電振動片１０の被保持部分に配置された導電性接着剤２２０，２２０や圧電振動片１０を保持するサポータ１４１，１４２（図１１参照）などにおいて吸収される。そのため、屈曲振動のエネルギーは、そのままエネルギーの損失となるため、ＣモードのＲ１の上昇並びにＱ値の低下を招く。従って、圧電振動片１０において屈曲振動が生じると、Ｃモードの励振効率が低下する。

しかしながら、上記構成の圧電振動片１０では、直線部分１４ａ等には傾斜部１４ｃ等が設けられるので、励振電極１４等の直線部分１４ａ，１５ａ側の端部付近の振動部１２において振動エネルギーが屈曲モードへ変換することが抑制され、屈曲振動が抑制される。そのため、圧電振動片１０において、屈曲振動に起因するＲ１の上昇およびＱ値の低下が抑えられ、Ｃモードの励振効率の低下が抑制される。

このように、上記のように構成された圧電振動片１０によれば、圧電振動片１０のみで副振動であるＢモードを抑制することで、Ｂモードを抑制するためのフィルタ等が不要となるため、回路を簡素化させることにより信頼性を向上させるとともに製造コストを低減することができる。さらに、圧電振動片１０によれば、傾斜部１４ｃ等の構成により屈曲振動の発生が抑制されるので、圧電振動片１０のＣモードのＲ１の上昇及びＱ値の低下をいずれも抑制し、品質の良い圧電振動片を提供することができる。

次に、圧電振動片１０の製造方法の一例について図面を用いて説明する。図２は、本発明の圧電振動片１０の製造方法の一例を示すフローチャートである。本製造方法は、図２に示すフローチャートに沿って説明する。なお、本製造方法は、図２に示すステップＳ０１〜ステップＳ０６の工程を含む。

図２に示すように、先ず、人工水晶の原石が用意される（ステップＳ０１）。次いで、用意された人工水晶の原石からＳＣカットで所定の厚さで水晶板が切り出されることで、水晶板が形成される（ステップＳ０２）。続いて、水晶板が所定の周波数で振動するように、研磨加工等により振動部１２の厚さｔが調整される（ステップＳ０３）。続いて、水晶板は所定の外形及び寸法に形成される（ステップＳ０４）。これにより、水晶板は所定の円板状に形成され、振動部１２及び周辺部１３に相当する部分が形成される。続いて、水晶板の表面に生じた加工ひずみがエッチングなどにより除去されるとともに、水晶板の表面が洗浄されて、振動片本体１１が形成される（ステップＳ０５）。

続いて、振動片本体１１の振動部１２の表面１２ａ及び裏面１２ｂには励振電極１４，１５が形成される（励振電極形成工程）（ステップＳ０６）。励振電極１４，１５は、表面１２ａ及び裏面１２ｂの所定の領域に金属膜が成膜されることで形成される。この金属膜の成膜には、例えば、フォトリソグラフィー法及びエッチングや、メタルマスクを介したスパッタリングあるいは真空蒸着、スクリーン印刷などの印刷手法、メッキなどの手法が用いられる。また、傾斜部１４ｃ等については、例えば、半円状かつ平面状に金属膜を形成後、この金属膜の直線部分の角部が、イオンビームやレーザによるトリミングや、フォトリソグラフィー法及びエッチングなどにより傾斜面状に除去されることで形成される。なお、傾斜部１４ｃ等は、上記したスパッタリングあるいは真空蒸着による金属膜の成膜時に、クリアランスや成膜角度を変化させることで形成されてもよい。また、振動片本体１１に引出電極が形成される場合、引出電極は、振動片本体１１の周辺部１３の表面１３ａ及び裏面１３ｂにおける引出電極の形成領域に金属膜が成膜されることで形成される。この引出電極を構成する金属膜は、例えば、励振電極１４，１５を構成する金属膜と同一手法で同時に成膜される。これにより圧電振動片１０が完成する。

このような圧電振動片１０は、角度ψあるいは間隔ｇが設計値から相違した場合における、振動特性の設計値からの変化は比較的緩やかであり、励振電極１４，１５の寸法公差に十分な余裕を持たせることが可能となる。そのため、所定の寸法に設定された圧電振動片１０の製造は比較的容易である。なお、後述する他の実施形態及び実施例に係る圧電振動片２１０等の製造方法についても、上記製造方法とほぼ同様である。

＜実施例１、２＞
続いて、実施例１及び実施例２について、図面を用いて説明する。実施例１及び実施例２は、いずれも上記した第１実施形態に関する実施例であり、傾斜部１４ｃ，１５ｃを有する。以下の説明において、第１実施形態と同一または同等の構成については同一符号を付して説明を省略または簡略化する。図３は第１実施形態に関する実施例を示し、（ａ）は実施例１を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った要部断面図、（ｃ）は実施例２を示す要部断面図である。なお、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図に相当する図である。

図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、実施例１に係る圧電振動片２１０は、振動片本体２１１と励振電極２１４，２１５とを有する。振動片本体２１１は、ＳＣカットであり、Ｙ´´軸方向から見て円板状に形成されている。また、図示しないが、振動片本体２１１は、片面コンベクス形状に形成されており、振動片本体２１１の表面（＋Ｙ´´側の主面）は平面状に、裏面（−Ｙ´´側の主面）は緩やかな曲面状に、それぞれ形成されている。なお、振動片本体２１１は、表面が曲面状、裏面が平面状に形成されてもよい。振動片本体２１１をこのようなコンベクス形状とすることにより、振動エネルギーが効率よく閉じ込められ、ＣＩを低減させることができる。

振動片本体２１１の＋Ｘ´´側、−Ｘ´´側、及び＋Ｘ´´´かつ−Ｚ´´´側には、直線状に切り欠いた切り欠き２１３ｃが形成されている。これら切り欠き２１３ｃは、例えば結晶方位の基準として形成されてもよいし、励振電極２１４，２１５の形成時やサポータ１４１，１４２（図１１参照）への取り付け時の位置基準として形成されてもよい。

励振電極２１４，２１５は、傾斜部２１４ｃ，２１５ｃの構成を除き上記した励振電極１４，１５と同様に構成されている。角度ψは２８０°に設定されている。間隔ｇは、ｇ／ｔの値が０．１８３となるように設定されている。励振電極２１４，２１５は、金（Ａｕ）の金属膜であり、励振電極２１４，２１５の厚さＴは、７００Åに設定されている。なお、励振電極２１４，２１５における上記した角度ψ、間隔ｇ、及び金属膜の構成については、実施例２及び後述する実施例３〜実施例１６の励振電極３１４等においても同一に設定されている。

励振電極２１４，２１５は、直線部分２１４ａ，２１５ａにおいて傾斜部２１４ｃ，２１５ｃを有している。傾斜部２１４ｃ等は、励振電極２１４等の端部に向けて階段状に励振電極２１４等の厚さＴが徐々に薄くなるように形成されている。傾斜部２１４ｃの表面（＋Ｙ´´側の面）及び傾斜部２１５ｃの表面（−Ｙ´´側の面）は、いずれも階段状となっており、それぞれ４つの段部Ｄを有している。各段部Ｄの高さ（Ｙ´´軸方向の長さ）ｄは、それぞれ１７５Åに設定されている。各段部ＤにおけるＺ´´´軸方向の長さ（傾斜ピッチ）Ｐは、それぞれ同一の長さに設定されている。このような励振電極２１４，２１５は、厚さ（Ｙ´´軸方向の長さ）が１７５Åに設定された４つの半円状の金属膜がＹ´´軸方向に積層された構成となっている。また、階段状の傾斜部２１４ｃ，２１５ｃは、これら４つの金属膜がＹ´´軸方向に円弧部分を重ねかつ直線部分をＺ´´´軸方向に傾斜ピッチＰだけずらしながら順に成膜されることで形成されている。なお、傾斜部２１４ｃ等は、７００Åの厚さに設定された１層の金属膜の構成としてもよい。この場合、傾斜部２１４ｃ等は、成膜後の金属膜の直線部分１４ａ等が階段状に除去されて形成される。

圧電振動片２１０は、引出電極２１６，２１７を有している。引出電極２１６は、周辺部２１３の表面（＋Ｙ´´側の面）２１３ａに設けられ、励振電極２１４から−Ｘ´´´方向に引き出され、振動片本体２１１の−Ｘ´´´側の端部まで形成されている。引出電極２１７は、周辺部２１３の裏面（−Ｙ´´側の面）２１３ｂに設けられ、励振電極２１５から＋Ｘ´´´方向に引き出され、振動片本体２１１の＋Ｘ´´´側の端部まで形成されている。引出電極２１６，２１７には、励振電極２１４等の傾斜部２１４ｃ等と同様の構成の傾斜部２１６ｃ，２１７ｃが設けられている。引出電極２１６等は、例えば、励振電極２１４等と一体的にかつ同様の金属膜で構成されている。

実施例１に係る圧電振動片２１０の発振周波数は、３倍オーバートーン発振で１０ＭＨｚに設定される。この圧電振動片２１０において発生する屈曲振動の波長λは３２４μｍである。実施例２に係る圧電振動片３１０についても同様である。さらに、後述する比較例１及び比較例２並びに実施例３〜実施例１６に係る圧電振動片２１０等についても同様である。

図４は、実施例１において傾斜部２１４ｃ，２１５ｃの幅ＫＷを変化させた場合のＣモードの振動エネルギー損失を示すグラフである。なお、図４のグラフは、数値解析（有限要素法）によるものである。図４において、縦軸はＣモードの振動エネルギーの損失を示し、縦軸の数値はＣモードのＱ値の逆数の１０００分の１の値となっている。横軸は幅ＫＷである。ただし、横軸の幅ＫＷは規格化して示しており、横軸の数値は、幅ＫＷを実施例１の屈曲振動の波長λ（３２４μｍ）で除した値となっている。図４において、実施例１のグラフとともに、比較例１及び比較例２の振動エネルギーの損失の値をそれぞれ示している。比較例１は、実施例１とほぼ同様の構成であるが、励振電極において傾斜部２１４ｃ等が形成されない点で実施例１とは異なる。比較例２は、比較例１とほぼ同様の構成であるが、励振電極が真円状に形成される点で比較例１とは異なる。比較例２の励振電極は、振動部２１２の表面２１２ａ及び裏面２１２ｂのそれぞれにおいて、比較例１の励振電極の半円状の形成領域を含む真円状の領域に形成される。このような比較例２の構成では、励振電極の端部は、周辺部２１３に比べて電位変化が大きい振動部２１２の中央部分には形成されない。従って、比較例２においては、比較例１及び各実施例に比べて屈曲振動の発生は極めて少ないと考えられる。なお、比較例１及び比較例２の励振電極の厚さは、実施例１の励振電極２１４等の厚さＴと同一であり、それぞれ７００Åに設定されている。なお、図４において、比較例１及び比較例２のグラフが示す値は実測値である。

図４に示すように、傾斜部２１４ｃ，２１５ｃの幅ＫＷが広く形成されるに伴い、Ｃモードの振動エネルギーの損失は小さくなることが確認される。また、幅ＫＷを波長λで除した値（図４の横軸の値）が１．５以上（１．５λ以上）に設定される場合、Ｃモードの振動エネルギーの損失は、比較例２の数値に漸近して小さくなることが確認される。従って、実施例１において傾斜幅ＫＷを１．５λ以上に設定することにより、屈曲振動の発生を抑制して、主振動Ｃモードの出力効率の低下を抑えることができる。

なお、傾斜部２１４ｃ等の幅ＫＷとＣモードの振動エネルギー損失との関係を示す図４のグラフにおいて、幅ＫＷに関する値としては、屈曲振動の波長λを基準に規格化した値が用いられているが、屈曲振動の波長λに代えてＣモードの波長を基準に規格化した値が用いられてもよい。この場合でも図４のグラフが示す結果と同様に、傾斜部２１４ｃ等の幅がＣモードの波長に対して所定倍の長さに設定されるとエネルギー損失が低減される効果が示される。

図３（ｃ）に示すように、実施例２に係る圧電振動片３１０は、傾斜部３１４ｃ等を除き実施例１と同様の構成である。実施例２の傾斜部３１４ｃ，３１５ｃは、実施例１の傾斜部２１４ｃ等と同様に、励振電極３１４等の端部に向けて厚さＴが徐々に薄くなるように階段状に形成されている。ただし、実施例２の傾斜部３１４ｃ，３１５ｃは、３段の構成となっており、それぞれ３つの段部Ｄ１〜Ｄ３を有している。段部Ｄ１〜Ｄ３のそれぞれの高さ（Ｙ´´軸方向の長さ）ｄ１、ｄ２、ｄ３は、振動部１２の表面１２ａ又は裏面１２ｂ側から順に、高さｄ１が３００Å、高さｄ２が２００Å、高さｄ３が２００Åに、それぞれ設定されている。また、傾斜幅ＫＷは５４０μｍに設定されている。この傾斜幅ＫＷは、屈曲振動の波長λの約１．６７倍の長さ（１．６７λ）に相当する。傾斜部３１４ｃ等の各段部Ｄの傾斜ピッチＰは２７０μｍに設定されている。なお、実施例２の製造方法は実施例１の製造方法と同様である。

続いて、実施例２及び比較例１についてＣモードのＱ値及びＣＩを測定する実験を行った。表１は、上記実験結果を示している。表１に示すように、ＣモードのＱ値を比較すると、比較例１は７２４,０００であり、実施例２は９５４,０００である。これにより、傾斜部３１４ｃ等を有する構成の実施例２によれば、傾斜部を有しない構成の比較例１と比較してＱ値が大きくなることが確認される。この結果から、圧電振動片３１０に傾斜部３１４ｃ等が設けられる構成では、屈曲振動の発生が抑制され、圧電振動片３１０の被保持部における振動エネルギーの吸収が低減されることにより、傾斜部３１４ｃ等のない構成のものに比べてＱ値が大きくなると考えられる。

また、ＣモードのＣＩについて比較すると、表１に示すように、比較例１は３５５Ωであり、実施例２は２７３Ωである。これにより、傾斜部３１０を有する構成の実施例２によれば、比較例１よりもＣＩ値が小さくなることも確認される。

＜第２実施形態＞
続いて、第２実施形態について、図面を用いて説明する。以下の説明において、第１実施形態と同一または同等の構成については同一符号を付して説明を省略または簡略化する。図５は、第２実施形態に係る圧電振動片４１０の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図、（ｃ）は変形例を示す断面図である。なお、図５（ｃ）は、図５（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った断面図に相当する図である。図５に示すように、圧電振動片４１０は、振動片本体１１と、一対の励振電極４１４，４１５と、バー電極１８，１９とを有する。

一対の励振電極４１４，４１５は、傾斜部１４ｃ等が形成されない点を除き、上記した第１実施形態の一対の励振電極１４，１５と同様の構成である。

バー電極１８，１９は、振動部１２の表面１２ａ及び裏面１２ｂのそれぞれに形成されている。バー電極１８，１９は、励振電極４１４，４１５の直線部分４１４ａ，４１５ａ側において直線部分４１４ａ，４１５ａから離間して配置される。バー電極１８，１９は、励振電極４１４，４１５とＺ´´´軸方向に間隔ｇｂを空けて形成されている。バー電極１８，１９は、他のいずれとも電気的に接続されない電極であり、いわゆるダミー電極である。バー電極１８，１９は、Ｚ´´´軸方向に所定幅ＢＷを有しＸ´´´軸方向に延びるように形成される。この幅ＢＷは、振動部１２の表面１２ａ及び裏面１２ｂにおいてバー電極１８，１９が形成可能な範囲で任意に設定可能である。バー電極１８，１９は、Ｘ´´´軸方向において振動部１２の領域を含む長さに形成されている。図５（ａ）に示すように、バー電極１８，１９のＺ´´´軸方向の両端部１８ａ，１９ａは、円弧状となっており、Ｙ´´軸方向から見て円板状の振動部１２の端部に沿って（Ｙ´´軸方向から見て励振電極４１４，４１５の円弧部分１４ｂ，１５ｂを通る円の円弧上に）形成されている。なお、バー電極１８等の端部１８ａ等は、Ｙ´´軸方向から見て、振動部１２の中央部分に形成されてもよいし、周辺部１３に形成されてもよい。

バー電極１８，１９は、圧電振動片４１０において振動部１２の表面１２ａ及び裏面１２ｂにそれぞれ１本設けられている。これらバー電極１８，１９は、互いに、Ｘ´´´軸方向に平行でありかつ振動片本体１１のＹ´´軸方向から見た中心１２ｃの厚さの中心を通る直線に対して、線対称的に配置されている。また、バー電極１８，１９は、励振電極４１４，４１５と同一の材料かつ同一の厚さ（Ｙ´´軸方向の長さ）で形成されている。バー電極１８，１９は、例えば、上記した励振電極４１４，４１５と同様に金属膜の成膜手法により形成される。

なお、バー電極１８等は、上記した線対称的な構成に限定されない。また、これらバー電極１８等の材料及び厚さの一方又は双方は、励振電極４１４等の材料及び厚さと異ならせてもよい。また、バー電極１８等は、Ｘ´´´軸方向において振動部１２の領域を含む長さを有する構成に限定されず、例えばＸ´´´軸方向において振動部１２の領域の一部のみに形成されてもよい。また、励振電極４１４等が複数の金属膜が積層された構成される場合、バー電極１８等は、励振電極４１４等を構成する複数の金属膜のうち一部の金属膜と同一の材料かつ同一の厚さに設定されてもよい。

また、バー電極１８等は、振動部１２の表面１２ａ及び裏面１２ｂにそれぞれ１本設けられることに限定されない。バー電極１８等は、表面１２ａ及び裏面１２ｂのそれぞれに２本設けることも可能である。例えば、図５（ｃ）に示すように、表面１２ａ及び裏面１２ｂのそれぞれにおいて、励振電極４１４，４１５の直線部分４１４ａ，４１５ａからＺ´´´軸方向に向けて、第１間隔ｇｂ１を空けて配置される第１バー電極１８Ａ，１９Ａと、第１バー電極１８Ａ，１９Ａから第２間隔ｇｂ２を空けて配置される第２バー電極１８Ｂ，１９Ｂと、を有する構成とすることも可能である。また、バー電極１８等は、振動部１２の表面１２ａ及び裏面１２ｂのそれぞれに３本以上設けることも可能である。なお、バー電極１８等の数は、振動部１２の表面１２ａと裏面１２ｂとで同一であってもよく、異なってもよい。また、バー電極１８等は、振動部１２の表面１２ａ及び裏面１２ｂの一方の面のみに複数設けられてもよい。また、バー電極１８等が振動部１２の表面１２ａ及び裏面１２ｂの一方又は双方の面において複数設けられる場合、複数のバー電極１８等は、互いに平行に配置されてもよいし、互いに交差する方向に延びるように配置されてもよい。また、複数のバー電極１８等のＺ´´´軸方向の幅ＢＷは、それぞれ同一に設定されてもよいし、複数のバー電極１８等の全部又は一部において異ならせてもよい。

このような圧電振動片４１０によれば、第１実施形態と同様に、角度ψが２６０°〜３００°に設定されることにより、主振動のＣモードの励振効率を向上させて平行電界励振によりＣＩを下げるとともに副振動のＢモードを抑制することができる。また、圧電振動片４１０のｇ／ｔの値は０．１８３〜０．３６６に設定されているので、角度ψが２６０°〜２８０°のものではＢモードのＣ１はほぼ‘０’となる。従って、ｇ／ｔの値が上記のように設定された圧電振動片４１０によれば、Ｂモードをほぼ完全に抑圧することができる。

また、圧電振動片４１０に所定の電界Ｅ１がかけられると、圧電振動片４１０には、Ｂモード及びＣモードのいずれとも異なる不要な屈曲振動が生じる。このような屈曲振動は、圧電振動片４１０のＣモードのＲ１の上昇及びＱ値の低下の原因となり、Ｃモードの励振効率の低下を招く。しかし、上記構成の圧電振動片４１０によれば、バー電極１８等を有することにより、屈曲振動を抑制することができる。

このように、圧電振動片４１０によれば、圧電振動片４１０のみで副振動であるＢモードを抑制することで、Ｂモードを抑制するためのフィルタ等が不要となるため、回路を簡素化させることにより信頼性を向上させるとともに製造コストを低減することができる。さらに、圧電振動片４１０によれば、バー電極１８等の構成により屈曲振動が抑制されるので、Ｒ１の上昇およびＱ値の低下をいずれも抑制し、品質の良い圧電振動片を提供することができる。

また、バー電極１８等はＸ´´´軸方向においてＹ´´軸方向から見た場合に振動部１２の領域を含む長さに形成されているので、屈曲振動を効果的に抑制することができる。また、バー電極１８等は励振電極４１４等と同一材料で同一厚さに形成されているので、バー電極１８等を、励振電極４１４等の形成と同一の手法を用いて同時に形成することができる。

続いて、圧電振動片４１０の製造方法の一例について図面を用いて説明する。
圧電振動片４１０の製造方法は、上記した第１実施形態に係る圧電振動片１０の製造方法とほぼ同様である。ただし、圧電振動片４１０の製造方法では、振動部１２の表面１２a及び裏面１２ｂにおいてバー電極１８等を形成する工程（バー電極形成工程）が加わる。

圧電振動片４１０の製造方法は、図２に示すように、ステップＳ０１〜ステップＳ０５の工程を経て振動片本体１１が用意される。次いで、振動片本体１１の振動部１２の表面１２ａ及び裏面１２ｂのそれぞれには、励振電極形成工程により励振電極４１４等が形成され（ステップ０６）、バー電極形成工程によりバー電極１８等が形成される（ステップ０８）。励振電極形成工程とバー電極形成工程とは同時に行われる。励振電極形成工程及びバー電極形成工程としては、例えば、フォトリソグラフィー法及びエッチングや、励振電極４１４等及びバー電極１８等の形成領域に対応する開口が形成されたメタルマスクを介したスパッタリングあるいは真空蒸着、スクリーン印刷等の印刷手法、メッキなどの手法が用いられる。以上の工程により圧電振動片４１０が完成する。なお、励振電極４１４等が複数の金属膜が積層された構成であり、かつバー電極１８等の材料及び厚さが励振電極４１４等を構成する複数の金属膜のうち一部の金属膜と同一の材料及び厚さに設定される場合、バー電極形成工程は、励振電極４１４等を構成する上記一部の金属膜の形成工程と同時に行ってもよい。また、バー電極形成工程は、励振電極形成工程の前に行われてもよく、励振電極形成工程の後に行われてもよい。

このように、上記した圧電振動片４１０の製造方法によれば、バー電極形成工程は、励振電極形成工程と同時に行われるので、バー電極１８等の形成を容易に行うことができ、圧電振動片４１０の製造コストの低減を図ることができる。なお、後述する実施例３〜実施例１６の製造方法についても、上記した圧電振動片４１０の製造方法と同様である。

＜実施例３〜１６＞
続いて、実施例３〜実施例１６について説明する。実施例３〜実施例１６は、いずれも上記した第２実施形態に関する実施例であり、バー電極１８等を有している。以下の説明において、第１実施形態と同一または同等の構成については同一符号を付して説明を省略または簡略化する。図６は第２実施形態に関する実施例を示し、（ａ）は実施例３を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の裏面図、（ｃ）は実施例５を示す平面図、（ｄ）は実施例５の要部平面図である。

図６（ａ）、（ｂ）に示すように、実施例３に係る圧電振動片５１０は、振動片本体２１１と励振電極４１４，４１５と、バー電極１８，１９と、引出電極５１６，５１７とを有している。バー電極１８，１９のＺ´´´軸方向の幅ＢＷは、圧電振動片５１０の屈曲振動の波長λの０．１７倍の長さ（０．１７λ）に設定されている。引出電極５１６，５１７は、傾斜部１４ｃ等を有しない点を除き、上記した第１実施形態の実施例１及び実施例２に係る引出電極２１６等と同様の構成となっている。

実施例４は、上記した実施例３と同一の構成であるが、幅ＢＷは屈曲振動の波長λの０．２５倍の長さ（０．２５λ）に設定されている。

図７（ａ）、（ｂ）は、上記のように構成された実施例３及び実施例４において、間隔ｇｂを変化させた場合のＣモードのＱ値を示すグラフである。図７（ａ）、（ｂ）のグラフは、数値解析（有限要素法）によるものである。なお、後述する図８〜図１０に示す各グラフについても数値解析（有限要素法）によるものである。また、図７〜図１０に示す比較例１は、実施例３〜実施例１６と同様に構成されるが、バー電極１８等を有しない点で実施例３〜実施例１６とは異なる。図７〜図１０に示す比較例１のグラフは実測値である。

図７（ａ）、（ｂ）に示す各グラフにおいて、縦軸はＣモードのＱ値である。なお、この縦軸の各目盛にはＱ値の１０００分の１に相当する数値を付している。後述する図８〜図１０に示す各グラフの縦軸に付された数値についても同様である。

図７（ａ）、（ｂ）に示す各グラフにおいて、横軸は、間隔ｇｂについて規格化して示している。横軸の数値は、間隔ｇｂを実施例３及び実施例４の屈曲振動の波長λ（３２４μｍ）で除した値である。なお、後述する図８〜図１０に示すグラフの横軸についても同様である。なお、図７（ｂ）は、図７（ａ）と同様のグラフであるが、図７（ａ）のグラフの横軸の一部の範囲について示している。

図７（ａ）、（ｂ）に示すように、実施例３及び実施例４では、いずれも間隔ｇｂが屈曲振動の波長λの０．２５〜０．５０倍の範囲（０．２５λ〜０．５０λ）において、バー電極１８等を有さない構成の比較例１に比べてＣモードのＱ値が高くなる（ＣＩが低くなる）ことが確認される。特に、実施例３については、ＣモードのＱ値は１，０００，０００程度と比較的高く、振動特性に優れていることが確認される。この結果から、実施例３及び実施例４においてバー電極１８，１９の幅ＢＷが０．１７λ〜０．２５λ、間隔ｇｂが０．２５λ〜０．５０λにそれぞれ設定されることにより、屈曲振動を抑制することができる。

実施例５に係る圧電振動片６１０は、図６（ｃ）に示すように、上記した実施例３と同様に構成された圧電振動片である。ただし、振動片本体２１１の振動部１２の表面１２ａ及び裏面１２ｂのそれぞれには、バー電極が２本形成され、第１バー電極（バー電極）６１８Ａ及び第２バー電極（バー電極）６１８Ｂが設けられている。第１バー電極６１８Ａと第２バー電極６１８Ｂとは、互いに平行に配置されている。図６（ｄ）に示すように、振動部１２の表面１２ａにおいて、第１バー電極６１８Ａは、励振電極４１４の直線部分４１４ａから＋Ｚ´´´軸方向に第１間隔ｇｂ１を空けて配置されている。また、振動部１２の表面１２ａにおいて、第２バー電極６１８Ｂは、第１バー電極６１８Ａから＋Ｚ´´´軸方向に第２間隔ｇｂ２を空けて配置されている。また、図示しないが、振動部１２の裏面１２ｂにおいて、第１バー電極６１８Ａと同様の第１バー電極、及び第２バー電極６１８Ｂと同様の第２バー電極が設けられている。裏面１２ｂの第１バー電極は、直線部分４１５ａから−Ｚ´´´軸方向に第１間隔ｇｂ１を空けて形成されている。裏面１２ｂの第２バー電極は、第１バー電極から−Ｚ´´´軸方向に第２間隔ｇｂ２を空けて形成されている。第１バー電極６１８Ａの幅ＢＷと第２バー電極６１８Ｂの幅ＢＷは同一に設定されている。また、第１間隔ｇｂ１及び第２間隔ｇｂ２は、それぞれ第１及び第２バー電極が形成可能な範囲で任意に設定可能である。

ここで、実施例５では、第１間隔ｇｂ１は圧電振動片６１０の屈曲振動の波長λの０．２５倍の長さ（０．２５λ）に設定されている。また、第１バー電極６１８Ａ及び第２バー電極６１８Ｂの幅ＢＷは、圧電振動片６１０の屈曲振動の波長λの０．１５倍の長さ（０．１５λ）に設定されている。実施例６〜実施例１６は、実施例５と同様に構成されるが、実施例５とは第１間隔ｇｂ１及び幅ＢＷの一方又は双方が異なる。表２は、実施例５〜実施例１６においてそれぞれ設定される第１間隔ｇｂ１及び幅ＢＷについて示している。

図８〜図１０の（ａ）〜（ｅ）は、実施例５〜実施例１６において第２間隔ｇｂ２を変化させた場合のＣモードのＱ値を示すグラフである。

図８（ａ）は、第１間隔ｇｂ１が屈曲振動の波長λの０．２５倍の長さ（０．２５λ）に設定された実施例５〜実施例７に関するグラフである。図８（ｂ）は、第１間隔ｇｂ１が屈曲振動の波長λの０．３５倍の長さ（０．３５λ）に設定された実施例８〜実施例１０に関するグラフである。図９（ｃ）は、第１間隔ｇｂ１が屈曲振動の波長λの０．４０倍の長さ（０．４０λ）に設定された実施例１１〜実施例１３に関するグラフである。

図８（ａ）〜図９（ｃ）に示すように、実施例５〜８、１０、１１、１３については、いずれも第２間隔ｇｂ２が屈曲振動の波長λの０．２５〜０．５５倍の長さの範囲（０．２５λ〜０．５５λ）で、比較例１に比べてＣモードのＱ値が高い（ＣＩが低い）ことが確認される。特に、上記範囲に設定された実施例５〜実施例７については、ＣモードのＱ値は１，０００，０００程度と比較的高く、振動特性に優れていることが確認される。また、実施例９及び実施例１２についても、第２間隔ｇｂ２が屈曲振動の波長λの０．２５〜０．５５倍長さの範囲（０．２５λ〜０．５５λ）では、ほぼ比較例１に比べてＱ値が高くなる（ＣＩが低くなる）ことが確認される。以上の結果から、第２実施形態に係る圧電振動片４１０において、バー電極の幅ＢＷが０．１５λ〜０．２５λ、第１間隔ｇｂ１が０．２５λ〜０．４０λ、かつ第２間隔ｇｂ２が０．２５λ〜０．５５λに設定されることにより、屈曲振動を抑制してＣモードのエネルギー損失を低減させることができる。

図９（ｄ）は、第１間隔ｇｂ１が０．４５λに設定された実施例１４及び実施例１５に関するグラフである。図９（ｄ）に示すように、実施例１４については、第２間隔ｇｂ２が屈曲振動の波長λの０．２５〜０．５５倍の長さの範囲（０．２５λ〜０．５５λ）で、比較例１に比べてＣモードのＱ値は高くなる（ＣＩは低くなる）ことが確認される。また、実施例１５についても、第２間隔ｇｂ２が０．２５λ〜０．５５λの範囲において比較例１に比べてほぼＣモードのＱ値が上昇（ＣＩが低下）することが確認される。これらの結果から、第２実施形態に係る圧電振動片４１０において、バー電極の幅ＢＷが０．１５λ〜０．２０λ、第１間隔ｇｂ１が０．４５λ、かつ第２間隔ｇｂ２が０．２５λ〜０．５５λに設定されることにより、屈曲振動を抑制してＣモードのエネルギー損失を低減させることができる。

図１０（ｅ）は、第１間隔ｇｂ１が０．５０λに設定された実施例１６に関するグラフである。図１０（ｅ）に示すように、実施例１６は、間隔ｇｂ２が屈曲振動の波長λの０．２５〜０．５０倍の長さの範囲（０．２５λ〜０．５０λ）において、比較例１と比較してＣモードのＱ値が高い（ＣＩが低い）ことが確認される。この結果から、第２実施形態に係る圧電振動片４１０において、バー電極の幅ＢＷが０．１５λ、第１間隔ｇｂ１が０．５０λ、かつ第２間隔ｇｂ２が０．２５λ〜０．５０λに設定されることにより、屈曲振動を抑制してＣモードのエネルギー損失を低減させることができる。

なお、図８〜図１０に示す所定間隔ｇｂ１，ｇｂ２を変化させた場合のＣモードのＱ値を示すグラフにおいては、所定間隔ｇｂ１，ｇｂ２に関する値として屈曲振動の波長λを用いて規格化したが、波長λに代えてＣモードの波長を基準に規格化した値が用いられてもよい。

＜第３実施形態＞
第３実施形態に係る圧電デバイスの一例について図面を参照して説明する。図１１に示すように、圧電デバイス１００は、上記した実施例１に係る圧電振動片２１０と、ベース１１０と、カバー１２０と、リード１３１，１３２と、サポータ１４１，１４２と、を有している。なお、この圧電デバイス１００は、圧電振動子である。ベース１１０及びカバー１２０は、例えば銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、４２アロイ、コバールなどの金属製の板状の部材が用いられる。なお、ベース１１０及びカバー１２０は、金属製に代えて、例えば、安価かつ形成容易なセラミックス（アルミ化合物など）や、シリコン、ガラス、樹脂などが用いられてもよい。なお、圧電デバイス１００における圧電振動片としては、実施例１の構成のものに限定されず、実施例１以外の上記した実施形態及び他の実施例の構成のものであってもよい。

圧電振動片２１０は、ベース１１０とカバー１２０とにより形成される収容空間１６０において、サポータ１４１，１４２により支持されている。圧電振動片２１０の＋Ｚ´´側および−Ｚ´´側は、サポータ１４１，１４２の保持部１４３，１４４により支持されている。なお、圧電振動片２１０は、励振電極２１４，２１５を形成した平面がＸ´´Ｚ´´面と平行となるように、ベース１１０に対して立てた状態で配置されている。ただし、図示の配置に限定されず、圧電振動片２１０をＸ´´Ｚ´´面に対して傾けることや、Ｙ´´Ｚ´´面と平行となるように配置されてもよい。なお、圧電振動片２１０の被保持部は、＋Ｚ´´側および−Ｚ´´側の端部に限定されず、他の部分であってもよい。圧電振動片２１０の引出電極２１６，２１７は、導電性接着剤２２０，２２０を介して保持部１４３，１４４に接合されている。これにより、励振電極２１４，２１５とサポータ１４１，１４２とのそれぞれ電気的な接続が確保される。

ベース１１０は−Ｘ´´軸方向から見て長円状に形成され、平面部（＋Ｘ´´側の面）１１１と、平面部１１１の周囲から−Ｘ´´方向に延びる筒状の胴部１１２と、胴部１１２の端部から外側に向けて突出する鍔部１１３と、を有している。鍔部１１３の＋Ｘ´´側の面には、後述するカバー１２０の接合面１２３ａに接合される接合面１１３ａが形成されている。なお、ベース１１０は、例えば、Ｘ´´軸方向から見たときの形状が、円形あるいは四角以外の多角形などの形状であってもよい。

ベース１１０の平面部１１１には、ベース１１０を厚さ方向（Ｘ´´軸方向）に貫通する２つの貫通孔１１４，１１５が設けられている。貫通孔１１４，１１５は、それぞれリード１３１，１３２が挿通可能に形成されている。貫通孔１１４，１１５には、リード１３１，１３２が挿通された後、封止材１７０が充填される。これにより、貫通孔１１４，１１５はハーメチック封止される。このハーメチック封止により、リード１３１，１３２は、ベース１１０に固定される。封止材１７０としては、例えばガラス材や樹脂材などの非導電性の材料が用いられる。従って、ベース１１０に金属などの導電性材料が用いられた場合であっても、ベース１１０とリード１３１，１３２との電気的な接続が防止される。なお、貫通孔１１４，１１５をガラス材等でハーメチック封止するとともに、ベース１１０の内側を樹脂等で充填してもよい。

カバー１２０は、平面部（＋Ｘ´´側の面）１２１と、平面部１２１の周囲から−Ｘ´´方向に延びる筒状の胴部１２２と、胴部１２２の端部から外側に向けて突出する鍔部１２３と、を有している。胴部１２２は、ベース１１０の胴部１１２が嵌入可能に形成される。鍔部１２３の−Ｘ´´側の面は、ベース１１０の接合面１１３ａに接合される接合面１２３ａが形成されている。なお、カバー１２０は、上記した構成に限定されず、ベース１１０と接合して収容空間１６０を形成する任意の形状が適用されてもよい。

ベース１１０の接合面１１３ａとカバー１２０の接合面１２３ａとは、シーム溶接やスポット溶接などの抵抗溶接により接合される。ベース１１０とカバー１２０とが接合されて形成される収容空間１６０は、圧電振動片２１０が収容され、真空雰囲気あるいは窒素ガスなど、圧電振動片２１０に対して不活性な雰囲気に設定される。なお、ベース１１０とカバー１２０とは、溶接による接合に代えて、各種接合材が用いられて接合されてもよい。

貫通孔１１４，１１５に配置されたリード１３１，１３２は、例えば、銅、鉄とニッケルの合金、コバール、ステンレス鋼などの導電性の金属材料が使用される。リード１３１，１３２のうち、ベース１１０の平面部１１１から＋Ｘ´´方向に延びた部分（インナーリード）の先端部１３１ａ，１３２ａには、それぞれサポータ１４１，１４２が取り付けられている。また、リード１３１，１３２のベース１１０から−Ｘ´´方向に延びた部分（アウターリード）は、基板等に電気的に接続するための外部端子として用いられる。サポータ１４１は、＋Ｘ´´方向に延びる接続部１４１ａと、屈曲部１４１ｂと、＋Ｘ´´方向に延びる直線部１４１ｃと、直線部１４１ｃの一部に形成された保持部１４３と、を有する。サポータ１４２は、同様の接続部１４２ａ、屈曲部１４２ｂ、直線部１４２ｃ、保持部１４４を有する。

圧電振動片２１０は、導電性接着剤２２０，２２０を介して保持部１４３，１４４にそれぞれ固定されるとともに電気的に接続される。導電性接着剤２２０としては、エポキシ系、シリコン系、ポリイミド系、あるいはウレタン系などの接着剤が用いられる。

続いて、圧電デバイス１００の製造方法の一例について説明する。
先ず、サポータ１４１，１４２を接合したリード１３１，１３２を備えるベース１１０と、カバー１２０と、圧電振動片２１０とがそれぞれ用意される。続いて、圧電振動片２１０は、サポータ１４１，１４２間に差し込まれ、保持部１４３，１４４のスリットに＋Ｚ´´側及び−Ｚ´´側の端部が嵌め込まれる。続いて、圧電振動片２１０のスリットに嵌め込まれた端部の外周面に沿って導電性接着剤２２０，２２０が塗布されることにより、圧電振動片２１０は保持部１４３，１４４に固定され、引出電極２１６，２１７とサポータ１４１，１４２とが電気的に接続される。

次に、真空雰囲気下において、ベース１１０の胴部１１２がカバー１２０の胴部１２２に嵌め込まれる。続いて、ベース１１０の接合面１１３ａと、カバー１２０の接合面１２３ａとが抵抗溶接される。これにより、ベース１１０とカバー１２０とが接合されて、収容空間１６０が形成されるとともに、収容空間１６０は真空状態で気密封止される。以上の工程により、圧電デバイス１００が完成する。

このような圧電デバイス１００によれば、圧電振動片２１０の構成のみでＢモードが抑制されて副振動を抑制するためのフィルタ等が不要になるとともに、屈曲振動が抑制されてＣモードの発振効率の低減が抑制されるので、安価で品質のよい圧電デバイスを提供することができる。

以上、本発明の圧電振動片及びこのような圧電振動片を有する圧電デバイスについて説明したが、本発明は、上記した説明に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、上記した実施形態の構成を組み合わせたものでもよく、圧電振動片１０等において傾斜部１４ｃ等及びバー電極の双方が形成されてもよい。また、振動片本体１１等は、ＳＣカットとは異なるカット（例えばＭ−ＳＣカットやＩＴカット）のものが適用されてもよい。また、圧電デバイス１００は、圧電振動片のみを収容した圧電振動子に限定されず、発振回路を含むＩＣチップを同梱した圧電発振器や、本発明の圧電振動片を縦列に接続した圧電フィルタなどであってもよい。

ＢＷ…幅
ｇ…間隔
ｇｂ１…第１間隔
ｇｂ２…第２間隔
ｔ…振動部の厚さ
１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０…圧電振動片
１１，２１１…振動片本体
１２…振動部
１２ａ…表面
１２ｂ…裏面
１４，１５，２１４，２１５，３１４，３１５，４１４，４１５…励振電極
１４ａ，１５ａ，２１４ａ，２１５ａ，４１４ａ，４１５ａ…直線部分
１４ｃ，１５ｃ，２１４ｃ，２１５ｃ，３１４ｃ，３１５ｃ…傾斜部
１８，１９，６１８，６１９…バー電極
１００…圧電デバイス
１８Ａ，１９Ａ，６１８Ａ…第１バー電極（バー電極）
１８Ｂ，１９Ｂ，６１８Ｂ…第２バー電極（バー電極）

Claims (18)

1. 振動部を有する振動片本体と、前記振動部の表面及び裏面にそれぞれ形成された少なくとも一対の励振電極と、を含む圧電振動片であって、
   前記振動片本体は、水晶の結晶軸のＺ軸回りに回転させ、さらにＸ´軸回りに回転させたＸ´´Ｚ´´面と平行に切り出された２回回転水晶振動片であり、
   前記一対の励振電極は、＋Ｘ´´軸方向を基準としてＹ´´軸を中心に反時計回りに２６０°〜３００°回転したＸ´´´軸より定まるＺ´´´軸方向に配列されかつ前記Ｙ´´軸方向に対して斜めに配置され、
   前記一対の励振電極のそれぞれは、前記Ｘ´´´軸方向に延びる直線部分を有する半円状に形成されるとともに前記Ｙ´´軸方向から見て互いに直線部分を対向または重ねた状態で配置され、
   前記励振電極の前記直線部分には、前記励振電極の端部に向けて厚さが徐々に薄くなる傾斜部を有する圧電振動片。
2. 前記傾斜部における前記Ｚ´´´軸方向の幅は、前記圧電振動片の所望の振動とは異なる屈曲振動の波長の１．５倍以上の長さに設定される請求項１記載の圧電振動片。
3. 前記傾斜部は、前記励振電極の端部に向けて階段状に厚さが徐々に薄くなる請求項１または請求項２記載の圧電振動片。
4. 前記一対の励振電極は、前記Ｙ´´軸方向から見て互いに対向する前記直線部分の間隔をｇとし、かつ、前記振動部の厚さをｔとした場合、ｇ／ｔが０．１８３〜０．３６６に設定される請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の圧電振動片。
5. 振動部を有する振動片本体と、前記振動部の表面及び裏面にそれぞれ形成された少なくとも一対の励振電極と、を含む圧電振動片であって、
   前記振動片本体は、水晶の結晶軸のＺ軸回りに回転させ、さらにＸ´軸回りに回転させたＸ´´Ｚ´´面と平行に切り出された２回回転水晶振動片であり、
   前記一対の励振電極は、＋Ｘ´´軸方向を基準としてＹ´´軸を中心に反時計回りに２６０°〜３００°回転したＸ´´´軸より定まるＺ´´´軸方向に配列されかつ前記Ｙ´´軸方向に対して斜めに配置され、
   前記一対の励振電極のそれぞれは、前記Ｘ´´´軸方向に延びる直線部分を有する半円状に形成されるとともに前記Ｙ´´軸方向から見て互いに直線部分を対向または重ねた状態で配置され、
   前記振動部の表面及び裏面には、前記励振電極の前記直線部分側において前記直線部分から離間して配置されかつ前記Ｚ´´´軸方向に所定幅を有し前記Ｘ´´´軸方向に延びるバー電極が設けられる圧電振動片。
6. 前記バー電極は、前記Ｘ´´´軸方向において前記振動部の領域を含む長さに形成される請求項５記載の圧電振動片。
7. 前記バー電極は、前記励振電極と同一の材料かつ同一の厚さで形成される請求項５または請求項６記載の圧電振動片。
8. 前記バー電極は、前記Ｚ´´´軸方向の幅が前記圧電振動片の所望の振動とは異なる屈曲振動の波長の０．１７倍〜０．２５倍の長さに設定され、かつ前記直線部分から前記屈曲振動の波長の０．２５倍〜０．５０倍の長さの間隔を空けて１本設けられる請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載の圧電振動片。
9. 前記バー電極は、前記振動部の表面及び裏面の少なくとも一方に、互いに平行して複数設けられる請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載の圧電振動片。
10. 前記複数のバー電極は、前記Ｚ´´´軸方向の幅が同一に設定される請求項９記載の圧電振動片。
11. 前記複数のバー電極は、前記直線部分から前記Ｚ´´´軸方向に向けて、前記直線部分から第１間隔を空けて配置される第１バー電極と、前記第１バー電極から第２間隔を空けて配置される第２バー電極と、を有する請求項９または請求項１０記載の圧電振動片。
12. 前記第１バー電極と前記第２バー電極とは、前記Ｚ´´´軸方向の幅が同一に設定される請求項１１記載の圧電振動片。
13. 第１バー電極及び第２バー電極の前記幅は、前記圧電振動片の所望の振動とは異なる屈曲振動の波長の０．１５倍〜０．２５倍の長さに設定され、前記第１間隔は前記屈曲振動の波長の０．２５倍〜０．４０倍の長さに設定され、前記第２間隔は前記屈曲振動の波長の０．２５倍〜０．５５倍の長さに設定される請求項１２記載の圧電振動片。
14. 第１バー電極及び第２バー電極の前記幅は、前記圧電振動片の所望の振動とは異なる屈曲振動の波長の０．１５倍〜０．２０倍の長さに設定され、前記第１間隔は前記屈曲振動の波長の０．４５倍の長さに設定され、前記第２間隔は前記屈曲振動の波長の０．２５倍〜０．５５倍の長さに設定される請求項１２記載の圧電振動片。
15. 第１バー電極及び第２バー電極の前記幅は、前記圧電振動片の所望の振動とは異なる屈曲振動の波長の０．１５倍の長さに設定され、前記第１間隔は前記屈曲振動の波長の０．５０倍の長さに設定され、前記第２間隔は前記屈曲振動の波長の０．２５倍〜０．５０倍の長さに設定される請求項１２記載の圧電振動片。
16. 前記一対の励振電極は、前記Ｙ´´軸方向から見て互いに対向する前記直線部分の間隔をｇとし、かつ、前記振動部の厚さをｔとした場合、ｇ／ｔが０．１８３〜０．３６６に設定される請求項５〜請求項１５のいずれか１項に記載の圧電振動片。
17. 請求項１〜請求項１６のいずれか１項に記載の圧電振動片を有する圧電デバイス。
18. 請求項５〜請求項１６のいずれか１項に記載の圧電振動片の製造方法であって、
    前記振動片本体の表面及び裏面に前記励振電極を形成する励振電極形成工程と、
    前記振動片本体の表面及び裏面に前記バー電極を形成するバー電極形成工程と、を含み、前記励振電極形成工程と前記バー電極形成工程とは同時に行われる圧電振動片の製造方法。

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