JP2018056806A - 圧電振動片及び圧電振動子 - Google Patents

Abstract

【課題】錘部による周波数低減の効果を確保しつつ振動腕部の振動を安定させることができる圧電振動片を提供する。【解決手段】圧電振動片３は、一対の振動腕部３１，３２と、一対の振動腕部３１，３２の基端同士を接続する基部３５と、を備え、振動腕部３１，３２は、基部３５の側に位置する本体部３１Ａ，３２Ａと、振動腕部３１，３２の先端側に位置する錘部３１Ｂ，３２Ｂと、を備え、振動腕部３１，３２の厚み方向から見て、本体部３１Ａ，３２Ａは、振動腕部３１，３２の長手方向で最小幅の部分に変曲点Ｐを有し、本体部３１Ａ，３２Ａの幅は、変曲点Ｐから錘部３１Ｂ，３２Ｂに至るまで連続的に広くなっており、錘部３１Ｂ，３２Ｂの幅は、振動腕部３１，３２の長手方向で一定である。【選択図】図５

Description

本発明は、圧電振動片及び圧電振動子に関する。

従来、振動腕部の先端側に振動腕部の本体部よりも広い幅の錘部を有する、いわゆるハンマーヘッド型の振動片が知られている。例えば、特許文献１では、振動アームがテーパ形状のメイン部分を備えている。テーパ状部分の先端における振動アームの幅は、テーパ状部分の根元端における振動アームの幅よりも小さくなっている。
一方、特許文献２では、振動腕において、腕幅の変更点よりも先端側が拡幅している。

特開２００９−２７７１１号公報 特開２００６−３１１０９０号公報

しかしながら、特許文献１では、ハンマーヘッドが大きくなるほど局所的に応力が集中するため、振動腕部の振動（発振）が不安定になる可能性がある。一方、特許文献２では、長溝の先端部よりもさらに腕先端側に腕幅の変更点があるため、錘部が小さくなり、周波数低減の効果が十分に得られなくなる可能性がある。したがって、従来の技術においては、錘部による周波数低減の効果を確保しつつ振動腕部の振動を安定させる上で改善の余地があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、錘部による周波数低減の効果を確保しつつ振動腕部の振動を安定させることができる圧電振動片及び圧電振動子を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る圧電振動片は、一対の振動腕部と、前記一対の振動腕部の基端同士を接続する基部と、を備えた圧電振動片であって、前記振動腕部は、前記基部の側に位置する本体部と、前記振動腕部の先端側に位置する錘部と、を備え、前記振動腕部の厚み方向から見て、前記本体部は、前記振動腕部の長手方向で最小幅の部分に変曲点を有し、前記本体部の幅は、前記変曲点から前記錘部に至るまで連続的に広くなっており、前記錘部の幅は、前記振動腕部の長手方向で一定であることを特徴とする。

この構成によれば、振動腕部の厚み方向から見て、本体部の幅が変曲点から錘部に至るまで連続的に広くなっていることで、振動腕部に局所的に応力が集中することを抑制することができる。そのため、振動腕部の振動を安定させることができる。加えて、振動腕部の厚み方向から見て、錘部の幅が振動腕部の長手方向で一定であることで、錘部の幅を振動腕部の長手方向で拡幅させた場合と比較して、錘部同士が衝突する可能性を回避しながら周波数低減の効果を確保することができる。したがって、錘部による周波数低減の効果を確保しつつ振動腕部の振動を安定させることができる。

上記の圧電振動片において、前記振動腕部の厚み方向から見て、前記本体部の幅方向の外端縁は、前記錘部の側ほど前記振動腕部の幅方向の外側に位置する曲線状をなしていてもよい。

この構成によれば、振動腕部の厚み方向から見て、本体部の幅方向の外端縁を直線状とした場合と比較して、振動腕部に局所的に応力が集中することをより効果的に抑制することができる。したがって、振動腕部の振動をより一層安定させることができる。

上記の圧電振動片において、前記振動腕部の厚み方向から見て、前記本体部の幅方向の外端縁の曲率半径は、３２２５．８μｍ以上かつ４０００μｍ以下であってもよい。

ところで、前記曲率半径が４０００μｍを超える場合には、振動腕部が直線状に近づくため、錘部による周波数低減の効果が小さくなる可能性がある。一方、前記曲率半径が３２２５．５μｍ未満の場合には、振動腕部の変曲点部分の幅が狭くなり過ぎてしまい、振動腕部の剛性が低下してしまう可能性がある。これに対し、この構成によれば、前記曲率半径が３２２５．８μｍ以上かつ４０００μｍ以下であることで、振動腕部が直線状に近づくことを回避するとともに、振動腕部の変曲点部分の幅が過度に狭くなることを回避することができる。したがって、錘部による周波数低減の効果を確保するとともに、振動腕部の剛性を確保することができる。

上記の圧電振動片において、前記振動腕部の厚み方向から見て、前記錘部の幅方向の外端縁に沿う直線をＣ１とし、前記本体部の幅方向の外端縁と前記錘部の幅方向の外端縁との交点における接線をＣ２としたとき、前記直線Ｃ１と前記接線Ｃ２とのなす角の角度は、８．５度以上かつ９．０度以下であってもよい。

ところで、前記直線Ｃ１と前記接線Ｃ２とのなす角の角度が９．０度を超える場合には、振動腕部の変曲点部分の幅が狭くなり過ぎてしまい、振動腕部の剛性が低下してしまう可能性がある。一方、前記直線Ｃ１と前記接線Ｃ２とのなす角の角度が８．５度未満の場合には、振動腕部が直線状に近づくため、錘部による周波数低減の効果が小さくなる可能性がある。これに対し、この構成によれば、前記直線Ｃ１と前記接線Ｃ２とのなす角の角度が、８．５度以上かつ９．０度以下であることで、振動腕部の変曲点部分の幅が過度に狭くなることを回避するとともに、振動腕部が直線状に近づくことを回避することができる。したがって、振動腕部の剛性を確保するとともに、錘部による周波数低減の効果を確保することができる。

上記の圧電振動片において、前記振動腕部の長手方向において、前記振動腕部の全長をＬ１とし、前記錘部の長さをＬ２としたとき、０．１９９≦Ｌ２／Ｌ１≦０．２０１を満たしていてもよい。

ところで、Ｌ２／Ｌ１が０．２０１を超える場合には、錘部が大きくなり過ぎてしまい、耐衝撃性が低下してしまう可能性がある。一方、Ｌ２／Ｌ１が０．１９９未満の場合には、錘部を十分に確保できないため、錘部による周波数低減の効果が小さくなる可能性がある。これに対し、この構成によれば、０．１９９≦Ｌ２／Ｌ１≦０．２０１を満たすことで、錘部が過度に大きくなることを回避するとともに、錘部を十分に確保することができる。したがって、耐衝撃性を確保するとともに、錘部による周波数低減の効果を確保することができる。

上記の圧電振動片において、前記振動腕部の厚み方向から見て、前記振動腕部の全長をＬ１とし、前記振動腕部と前記基部との境界と前記変曲点との間の距離をＬ３としたとき、０．２５３≦Ｌ３／Ｌ１≦０．２５５を満たしていてもよい。

ところで、Ｌ３／Ｌ１が０．２５５を超える場合には、振動腕部の幅が広がり、周波数が高くなってしまうため、周波数低減の効果が小さくなる可能性がある。一方、Ｌ３／Ｌ１が０．２５３未満の場合には、振動腕部の基部側の負荷が大きくなるため、耐衝撃性が低下してしまう可能性がある。これに対し、この構成によれば、０．２５３≦Ｌ３／Ｌ１≦０．２５５を満たすことで、振動腕部の幅が広がり、周波数が高くなってしまうことを回避するとともに、振動腕部の基部側の負荷が大きくなることを回避することができる。したがって、周波数低減の効果を確保するとともに、耐衝撃性を確保することができる。

上記の圧電振動片において、前記基部に連結され且つ前記一対の振動腕部の幅方向の外方に配置された一対の支持腕部を更に備え、前記振動腕部の厚み方向から見て、前記変曲点は、前記振動腕部の長手方向で前記支持腕部のマウント部と重なっていてもよい。

この構成によれば、振動腕部の変曲点部分と支持腕部のマウント部とが圧電振動片の幅方向で適度に離反するため、サイドアーム型の圧電振動片において、振動腕部の振動を安定させることができる。加えて、マウント部を導電性接着剤で固定した場合であっても、導電性接着剤による短絡を回避することができる。加えて、振動腕部の厚み方向から見て、変曲点が振動腕部の長手方向で支持腕部のマウント部とずれている場合と比較して、圧電振動片の小型化を図ることができる。

上記の圧電振動片において、前記基部に連結され且つ前記一対の振動腕部の間に配置された支持腕部を更に備え、前記振動腕部の厚み方向から見て、前記変曲点は、前記振動腕部の長手方向で前記支持腕部のマウント部と重なっていてもよい。

この構成によれば、振動腕部の変曲点部分と支持腕部のマウント部とが圧電振動片の幅方向で適度に離反するため、センターアーム型の圧電振動片において、振動腕部の振動を安定させることができる。加えて、マウント部を導電性接着剤で固定した場合であっても、導電性接着剤による短絡を回避することができる。加えて、振動腕部の厚み方向から見て、変曲点が振動腕部の長手方向で支持腕部のマウント部とずれている場合と比較して、圧電振動片の小型化を図ることができる。

本発明の一態様に係る圧電振動子は、上記の圧電振動片と、前記圧電振動片を収容するパッケージと、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、上記の圧電振動片を備えた圧電振動子において、錘部による周波数低減の効果を確保しつつ振動腕部の振動を安定させることができる。

本発明によれば、錘部による周波数低減の効果を確保しつつ振動腕部の振動を安定させることが可能な圧電振動片及び圧電振動子を提供することができる。

実施形態に係る圧電振動子の外観斜視図である。 実施形態に係る圧電振動子の内部構成図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 実施形態に係る圧電振動子の分解斜視図である。 実施形態に係る圧電振動片の平面図である。 実施形態に係る圧電振動片の要部拡大図である。 実施形態の変形例に係る圧電振動片の平面図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。以下の実施形態では、圧電振動子の一例として、セラミックパッケージタイプの表面実装型振動子を挙げて説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

以下の説明においては、ＸＹＺ座標系を設定し、このＸＹＺ座標系を参照しつつ各部材の位置関係を説明する。この際、圧電振動片の主面と垂直な方向（すなわち、圧電振動片の厚み方向）を「Ｚ軸方向」、振動腕部の長手方向（すなわち、圧電振動片の長手方向）を「Ｙ軸方向」、Ｙ軸方向及びＺ軸方向と直交する方向（すなわち、圧電振動片の幅方向）を「Ｘ軸方向」とする。

［圧電振動子］
図１に示すように、圧電振動子１は、内部に気密封止されたキャビティＣ（図２参照）を有するパッケージ２と、キャビティＣ内に収容された圧電振動片３（図２参照）と、を備えている。

図２に示すように、圧電振動子１は、平面視で直方形状をなしている。本実施形態では、圧電振動子１の長手方向、幅方向及び厚み方向は、圧電振動片３の長手方向（Ｙ軸方向）、幅方向（Ｘ軸方向）及び厚み方向（Ｚ軸方向）と一致している。

［パッケージ］
図３に示すように、パッケージ２は、パッケージ本体５と、パッケージ本体５に接合されるとともに、パッケージ本体５との間にキャビティＣを形成する封口板６と、を備えている。
パッケージ本体５は、プレート状の第１ベース基板１０と、第１ベース基板１０に接合された枠状の第２ベース基板１１と、第２ベース基板１１に接合された枠状の第３ベース基板１２と、第３ベース基板１２に接合された枠状のシールリング１３と、を備えている。

図４に示すように、第１ベース基板１０、第２ベース基板１１及び第３ベース基板１２の四隅には、平面視で１／４円弧状の切欠部１５が形成されている。切欠部１５は、第１ベース基板１０、第２ベース基板１１及び第３ベース基板１２の厚み方向の全体に亘って形成されている。例えば、第１ベース基板１０、第２ベース基板１１及び第３ベース基板１２は、ウエハ状のセラミック基板を３枚重ねて接合した後、各セラミック基板を貫通する複数のスルーホールを行列状に形成し、その後、各スルーホールを基準としながら各セラミック基板を格子状に切断することで作製される。切欠部１５は、スルーホールが４分割されることで形成される。

例えば、セラミックス基板の形成材料としては、アルミナ製のＨＴＣＣ（Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−Ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ）、ガラスセラミックス製のＬＴＣＣ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−Ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ）等が挙げられる。

図３に示すように、第１ベース基板１０の外形は、パッケージ本体５の最外形と実質的に同じである。第１ベース基板１０の上面１０ａ（＋Ｚ軸方向側の面）は、キャビティＣの底部を区画している。

図４に示すように、第２ベース基板１１の外形は、第１ベース基板１０の外形と実質的に同じである。第２ベース基板１１は、厚み方向に開口する枠状をなしている。第２ベース基板１１の内周面１１ａは、平面視で四隅が丸みを帯びた形状をなしている。第２ベース基板１１の内周面１１ａは、キャビティＣ（図３参照）の側部の一部（下部）を区画している。

図３に示すように、第２ベース基板１１は、第１ベース基板１０の上面１０ａに配置されている。第２ベース基板１１は、第１ベース基板１０と一体化されている。例えば、第２ベース基板１１は、第１ベース基板１０に焼結などで結合されている。

図４に示すように、第２ベース基板１１には、幅方向の内方に突出する実装部１４Ａ，１４Ｂが設けられている。実装部１４Ａ，１４Ｂは、第２ベース基板１１の長手方向の中央に位置している。

第３ベース基板１２の外形は、第２ベース基板１１の外形と実質的に同じである。第３ベース基板１２は、厚み方向に開口する枠状をなしている。第３ベース基板１２の内周面１２ａは、キャビティＣ（図３参照）の側部の一部（上下中央部）を区画している。

図３に示すように、第３ベース基板１２は、第２ベース基板１１の上面に配置されている。第３ベース基板１２は、第２ベース基板１１と一体化されている。例えば、第３ベース基板１２は、第２ベース基板１１に焼結などで結合されている。

図４に示すように、シールリング１３は、導電性を有する。シールリング１３の外形は、第３ベース基板１２の外形よりも小さい。シールリング１３は、厚み方向に開口する枠状をなしている。シールリング１３の内周面１３ａは、キャビティＣ（図３参照）の側部の一部（上部）を区画している。

図３に示すように、シールリング１３は、第３ベース基板１２の上面に接合されている。例えば、シールリング１３は、銀ロウ等のロウ材又は半田材等による焼付けによって、第３ベース基板１２に接合されている。なお、シールリング１３は、第３ベース基板１２の上面に形成された金属接合層に溶着等によって接合されていてもよい。例えば、金属接合層の形成方法は、電解メッキ、無電解メッキ、蒸着及びスパッタリング等が挙げられる。

例えば、シールリング１３の形成材料としては、ニッケル基合金等が挙げられる。具体的に、シールリング１３の形成材料は、コバール、エリンバー、インバー、４２−アロイ等から選択すれば良い。特に、シールリング１３の形成材料は、第１ベース基板１０及び第２ベース基板１１の形成材料の熱膨張係数に近い材料を選択することが好ましい。例えば、第１ベース基板１０及び第２ベース基板１１の形成材料を熱膨張係数６．８×１０^−６／℃のアルミナとした場合には、シールリング１３の形成材料は、熱膨張係数５．２×１０^−６／℃のコバール、又は熱膨張係数４．５〜６．５×１０^−６／℃の４２−アロイとすることが好ましい。

封口板６は、導電性を有する。封口板６の外形は、シールリング１３の外形と実質的に同じである。封口板６の下面６ａ（−Ｚ軸方向側の面）は、キャビティＣの上部を区画している。

封口板６は、シールリング１３の上端に接合されている。例えば、封口板６の接合方法としては、ローラ電極を接触させることによるシーム溶接、レーザー溶接、超音波溶接等が挙げられる。なお、封口板６とシールリング１３とをより確実に接合する観点からは、互いになじみの良いニッケル及び金等の接合層を、封口板６の下面６ａの外周部（すなわち、シールリング１３との接合面）と、シールリング１３の上端（すなわち、封口板６との接合面）とのそれぞれに形成することが好ましい。

キャビティＣは、第１ベース基板１０の上面１０ａ、第２ベース基板１１の内周面１１ａ、第３ベース基板１２の内周面１２ａ、シールリング１３の内周面１３ａ及び封口板６の下面６ａによって区画されている。すなわち、圧電振動子１の内部は、第１ベース基板１０の上面、第２ベース基板１１の内周面１１ａ、第３ベース基板１２の内周面１２ａ、シールリング１３の内周面１３ａ及び封口板６の下面６ａによって気密に封止されている。

図４に示すように、第２ベース基板１１の実装部１４Ａ，１４Ｂの上面には、圧電振動片３との接続電極である一対の電極パッド２０Ａ，２０Ｂがそれぞれ形成されている。一方、第１ベース基板１０の下面には、長手方向に離反した一対の外部電極２１Ａ，２１Ｂが形成されている。例えば、電極パッド２０Ａ，２０Ｂ及び外部電極２１Ａ，２１Ｂは、蒸着、スパッタリング等で形成された単一金属による単層膜、又は異なる金属が積層された積層膜である。電極パッド２０Ａ，２０Ｂ及び外部電極２１Ａ，２１Ｂは、不図示の配線を介して互いにそれぞれ導通している。

［圧電振動片］
図５に示すように、圧電振動片３は、圧電板３０と、圧電板３０に形成された不図示の電極と、を備えている。なお、図５では、便宜上、導電性接着剤３８を併せて図示している。

圧電板３０は、圧電材料で形成されている。本実施形態において、圧電板３０は、水晶で形成されている。なお、圧電板３０は、タンタル酸リチウム及びニオブ酸リチウム等の圧電材料で形成されていてもよい。

圧電板３０は、一対の振動腕部３１，３２（第１振動腕部３１及び第２振動腕部３２）と、一対の振動腕部３１，３２の基端同士を接続する基部３５と、基部３５に連結され且つ一対の振動腕部３１，３２の幅方向の外方に配置された一対の支持腕部３３，３４（第１支持腕部３３及び第２支持腕部３４）と、を備えている。Ｚ軸方向から見て、圧電板３０は、Ｙ軸方向に沿う中心軸Ｏを対称軸として、実質的に線対称形状をなしている。

［振動腕部］
振動腕部３１，３２は、Ｙ軸方向に長手を有する。振動腕部３１，３２は、基部３５から＋Ｙ軸方向に向けて延出している。振動腕部３１，３２は、Ｘ軸方向に並んで平行に配置されている。振動腕部３１，３２は、基部３５を固定端とし、先端を自由端として振動する。振動腕部３１，３２は、基部３５の側に位置する本体部３１Ａ，３２Ａと、振動腕部３１，３２の先端側に位置する錘部３１Ｂ，３２Ｂと、を備えている。図５では便宜上、本体部３１Ａ，３２Ａと錘部３１Ｂ，３２Ｂとの境界を仮想線（二点鎖線）で図示している。

振動腕部３１，３２の厚み方向（Ｚ軸方向）から見て、本体部３１Ａ，３２Ａは、振動腕部３１，３２の長手方向で最小幅の部分に変曲点Ｐを有する。すなわち、変曲点Ｐは、振動腕部３１，３２のうち幅が最も小さい部分に位置する。

振動腕部３１，３２の厚み方向から見て、振動腕部３１，３２の全長をＬ１とし、振動腕部３１，３２と基部３５との境界と変曲点Ｐとの間の距離をＬ３とする。ここで、振動腕部３１，３２の全長Ｌ１は、振動腕部３１，３２のＹ軸方向の長さを意味する。振動腕部３１，３２と基部３５との境界（図５では便宜上、仮想線で図示）と変曲点Ｐとの間の距離Ｌ３は、振動腕部３１，３２の−Ｙ軸方向端（すなわち、振動腕部３１，３２の固定端）と変曲点Ｐとの間のＹ軸方向の長さを意味する。振動腕部３１，３２の全長Ｌ１と前記距離Ｌ３とは、
０．２５３≦Ｌ３／Ｌ１≦０．２５５
を満たしている。

振動腕部３１，３２の厚み方向から見て、本体部３１Ａ，３２Ａの幅は、変曲点Ｐから錘部３１Ｂ，３２Ｂに至るまで連続的に広くなっている。振動腕部３１，３２の厚み方向から見て、本体部３１Ａ，３２Ａの幅方向の外端縁は、錘部３１Ｂ，３２Ｂの側ほど振動腕部３１，３２の幅方向の外側に位置する曲線状をなしている。

振動腕部３１，３２の厚み方向から見て、本体部３１Ａ，３２Ａの幅方向の外端縁は、振動腕部３１，３２の幅方向の内側に向けて緩やかな凸をなす湾曲形状をなしている。振動腕部３１，３２の厚み方向から見て、本体部３１Ａ，３２Ａの幅方向の外端縁の曲率半径は、３２２５．８μｍ以上かつ４０００μｍ以下である。

本体部３１Ａ，３２Ａには、溝部３７が形成されている。溝部３７は、本体部３１Ａ，３２Ａの両主面（厚み方向の両面）において、厚み方向内側に凹んでいる。溝部３７は、本体部３１Ａ，３２Ａの長手方向に亘って延在している。振動腕部３１，３２の厚み方向から見て、溝部３７の長さをＬ４とする。例えば、振動腕部３１，３２の全長Ｌ１と溝部３７の長さＬ４とは、
Ｌ４／Ｌ１≒０．５７４
を満たしている。

なお、本体部３１Ａ，３２Ａには、所定の駆動電圧が印加されたときに、振動腕部３１，３２を幅方向に振動させる不図示の励振電極が設けられている。

Ｚ軸方向から見て、錘部３１Ｂ，３２Ｂは、Ｙ軸方向に長手を有する長方形形状をなしている。振動腕部３１，３２の厚み方向から見て、錘部３１Ｂ，３２Ｂの幅は、振動腕部３１，３２の長手方向で一定である。

Ｘ軸方向において、錘部３１Ｂ，３２Ｂの幅は、本体部３１Ａ，３２Ａの幅よりも広い。これにより、振動腕部３１，３２の先端の質量を増加させるとともに、振動時の慣性モーメントを増大させることができる。そのため、錘部３１Ｂ，３２Ｂを有しない圧電振動片と比較して、振動腕部３１，３２を短縮することができる。

振動腕部３１，３２の長手方向において、錘部３１Ｂ，３２Ｂの長さをＬ２とする。振動腕部３１，３２の全長Ｌ１と錘部３１Ｂ，３２Ｂの長さとは、
０．１９９≦Ｌ２／Ｌ１≦０．２０１
を満たしている。

図６に示すように、振動腕部３１，３２の厚み方向から見て、錘部３１Ｂ，３２Ｂの幅方向の外端縁に沿う直線（破線の仮想線）をＣ１とし、本体部３１Ａ，３２Ａの幅方向の外端縁と錘部３１Ｂ，３２Ｂの幅方向の外端縁との交点Ｑにおける接線（破線の仮想線）をＣ２とする。直線Ｃ１と接線Ｃ２とのなす角Ｋの角度は、８．５度以上かつ９．０度以下である。

図示はしないが、錘部３１Ｂ，３２Ｂには、励振電極と一体に形成された重り金属膜が形成されている。重り金属膜は、振動腕部３１，３２の先端の質量を増加させる。重り金属膜は、振動腕部３１，３２を短縮したときに、共振周波数の上昇を抑制する。

［支持腕部］
図５に示すように、Ｚ軸方向から見て、支持腕部３３，３４は、Ｌ字状をなしている。支持腕部３３，３４は、基部３５及び振動腕部３１，３２（本体部３１Ａ，３２Ａ）の幅方向の外方に配置されている。具体的に、支持腕部３３，３４は、基部３５における幅方向の両側面から幅方向の外方に向けて突出した後、＋Ｙ軸方向に向けて突出し、Ｙ軸方向に沿って振動腕部３１，３２と平行に延在している。

支持腕部３３，３４には、圧電振動片３をパッケージ本体５に実装する際のマウント部３３ａ，３４ａがそれぞれ設けられている。マウント部３３ａ，３４ａは、支持腕部３３，３４の先端寄りに配置されている。

図５（図２）では便宜上、マウント部３３ａ，３４ａの領域を仮想線（二点鎖線）で区画している。振動腕部３１，３２の厚み方向から見て、変曲点Ｐは、振動腕部３１，３２の長手方向でマウント部３３ａ，３４ａと重なる。振動腕部３１，３２の厚み方向から見て、変曲点Ｐは、振動腕部３１，３２の長手方向でマウント部３３ａ，３４ａの中央寄りに位置している。詳述すると、変曲点Ｐは、マウント部３３ａ，３４ａそれぞれの−Ｙ軸方向の端部と＋Ｙ軸方向の端部との中間に位置している。

図示はしないが、マウント部３３ａ，３４ａには、２系統のマウント電極がそれぞれ設けられている。２系統のマウント電極は、２系統の引き回し電極によって２系統の励振電極にそれぞれ導通している。

［圧電振動片の接続状態］
図２に示すように、圧電振動片３は、気密封止されたパッケージ２のキャビティＣ内に収容されている。支持腕部３３，３４は、実装部１４Ａ，１４Ｂに設けられた２つの電極パッド２０Ａ，２０Ｂにそれぞれ導電性接着剤３８を介して電気的及び機械的に接合されている。振動腕部３１，３２は、基部３５を介して支持されている。図示はしないが、２系統のマウント電極は、それぞれ電極パッド２０Ａ，２０Ｂに電気的に接続されている。

Ｚ軸方向から見て、導電性接着剤３８の外形は、Ｘ軸方向に長軸を有する楕円形状をなしている。導電性接着剤３８は、支持腕部３３，３４におけるマウント部３３ａ，３４ａの＋Ｙ軸方向側と−Ｙ軸方向側とに１箇所ずつそれぞれ計２箇所配置されている。なお、支持腕部３３，３４における導電性接着剤３８の配置箇所は２箇所に限らず、１箇所のみであってもよいし、３箇所以上の複数箇所であってもよい。

なお、支持腕部３３，３４と電極パッド２０Ａ，２０Ｂとを接合する導電性接合材としては、金属バンプを用いてもよい。金属バンプは、接合初期の段階では流動性を有し、かつ、接合後期の段階では固化して接合強度を発現する性質を有する。上記の導電性接着剤も、金属バンプと共通の性質を有する。

図示はしないが、外部電極２１Ａ，２１Ｂ（図３参照）に所定の電圧が印加されると、本体部３１Ａ，３２Ａにそれぞれ形成された２系統の励振電極に電流が流れ、２系統の励振電極間に電界が発生する。例えば、振動腕部３１，３２は、２系統の励振電極間に発生する電界による逆圧電効果によって、互いに近接又は離反する方向（Ｘ軸方向）に所定の共振周波数で振動する。例えば、振動腕部３１，３２の振動は、時刻源、制御信号のタイミング源、又はリファレンス信号源等に用いることができる。

以上説明したように、本実施形態に係る圧電振動片３及び圧電振動子１は、振動腕部３１，３２は、基部３５の側に位置する本体部３１Ａ，３２Ａと、振動腕部３１，３２の先端側に位置する錘部３１Ｂ，３２Ｂと、を備え、振動腕部３１，３２の厚み方向から見て、本体部３１Ａ，３２Ａは、振動腕部３１，３２の長手方向で最小幅の部分に変曲点Ｐを有し、本体部３１Ａ，３２Ａの幅は、変曲点Ｐから錘部３１Ｂ，３２Ｂに至るまで連続的に広くなっており、錘部３１Ｂ，３２Ｂの幅は、振動腕部３１，３２の長手方向で一定である。

本実施形態によれば、振動腕部３１，３２の厚み方向から見て、本体部３１Ａ，３２Ａの幅が変曲点Ｐから錘部３１Ｂ，３２Ｂに至るまで連続的に広くなっていることで、振動腕部３１，３２に局所的に応力が集中することを抑制することができる。そのため、振動腕部３１，３２の振動を安定させることができる。加えて、振動腕部３１，３２の厚み方向から見て、錘部３１Ｂ，３２Ｂの幅が振動腕部３１，３２の長手方向で一定であることで、錘部３１Ｂ，３２Ｂの幅を振動腕部３１，３２の長手方向で拡幅させた場合と比較して、錘部３１Ｂ，３２Ｂ同士が衝突する可能性を回避しながら周波数低減の効果を確保することができる。したがって、錘部３１Ｂ，３２Ｂによる周波数低減の効果を確保しつつ振動腕部３１，３２の振動を安定させることができる。

また、本実施形態では、振動腕部３１，３２の厚み方向から見て、本体部３１Ａ，３２Ａの幅方向の外端縁は、錘部３１Ｂ，３２Ｂの側ほど振動腕部３１，３２の幅方向の外側に位置する曲線状をなしている。

本実施形態によれば、振動腕部３１，３２の厚み方向から見て、本体部３１Ａ，３２Ａの幅方向の外端縁を直線状とした場合と比較して、振動腕部３１，３２に局所的に応力が集中することをより効果的に抑制することができる。したがって、振動腕部３１，３２の振動をより一層安定させることができる。また、本体部３１Ａ，３２Ａの幅方向の外端縁が錘部３１Ｂ，３２Ｂの側ほど振動腕部３１，３２の幅方向の外側に位置しているため、より錘部３１Ｂ，３２Ｂの大きさを確保することができ、錘部３１Ｂ，３２Ｂによる周波数低減の効果を確保することができる。

また、本実施形態では、振動腕部３１，３２の厚み方向から見て、本体部３１Ａ，３２Ａの幅方向の外端縁の曲率半径は、３２２５．８μｍ以上かつ４０００μｍ以下である。

ところで、前記曲率半径が４０００μｍを超える場合には、振動腕部３１，３２が直線状に近づくため、錘部３１Ｂ，３２Ｂによる周波数低減の効果が小さくなる可能性がある。一方、前記曲率半径が３２２５．５μｍ未満の場合には、振動腕部３１，３２の変曲点Ｐ部分の幅が狭くなり過ぎてしまい、振動腕部３１，３２の剛性が低下してしまう可能性がある。これに対し、本実施形態、前記曲率半径が３２２５．８μｍ以上かつ４０００μｍ以下であることで、振動腕部３１，３２が直線状に近づくことを回避するとともに、振動腕部３１，３２の変曲点Ｐ部分の幅が過度に狭くなることを回避することができる。したがって、錘部３１Ｂ，３２Ｂによる周波数低減の効果を確保するとともに、振動腕部３１，３２の剛性を確保することができる。

また、本実施形態では、振動腕部３１，３２の厚み方向から見て、錘部３１Ｂ，３２Ｂの幅方向の外端縁に沿う直線をＣ１とし、本体部３１Ａ，３２Ａの幅方向の外端縁と錘部３１Ｂ，３２Ｂの幅方向の外端縁との交点Ｑにおける接線をＣ２としたとき、直線Ｃ１と接線Ｃ２とのなす角Ｋの角度は、８．５度以上かつ９．０度以下である。

ところで、直線Ｃ１と接線Ｃ２とのなす角Ｋの角度が９．０度を超える場合には、振動腕部３１，３２の変曲点Ｐ部分の幅が狭くなり過ぎてしまい、振動腕部３１，３２の剛性が低下してしまう可能性がある。一方、直線Ｃ１と接線Ｃ２とのなす角Ｋの角度が８．５度未満の場合には、振動腕部３１，３２が直線状に近づくため、錘部３１Ｂ，３２Ｂによる周波数低減の効果が小さくなる可能性がある。これに対し、本実施形態によれば、直線Ｃ１と接線Ｃ２とのなす角Ｋの角度が、８．５度以上かつ９．０度以下であることで、振動腕部３１，３２の変曲点Ｐ部分の幅が過度に狭くなることを回避するとともに、振動腕部３１，３２が直線状に近づくことを回避することができる。したがって、振動腕部３１，３２の剛性を確保するとともに、錘部３１Ｂ，３２Ｂによる周波数低減の効果を確保することができる。

また、本実施形態では、振動腕部３１，３２の長手方向において、振動腕部３１，３２の全長をＬ１とし、錘部３１Ｂ，３２Ｂの長さをＬ２としたとき、０．１９９≦Ｌ２／Ｌ１≦０．２０１を満たしている。

ところで、Ｌ２／Ｌ１が０．２０１を超える場合には、錘部３１Ｂ，３２Ｂが大きくなり過ぎてしまい、耐衝撃性が低下してしまう可能性がある。一方、Ｌ２／Ｌ１が０．１９９未満の場合には、錘部３１Ｂ，３２Ｂを十分に確保できないため、錘部３１Ｂ，３２Ｂによる周波数低減の効果が小さくなる可能性がある。これに対し、本実施形態によれば、０．１９９≦Ｌ２／Ｌ１≦０．２０１を満たすことで、錘部３１Ｂ，３２Ｂが過度に大きくなることを回避するとともに、錘部３１Ｂ，３２Ｂを十分に確保することができる。したがって、耐衝撃性を確保するとともに、錘部３１Ｂ，３２Ｂによる周波数低減の効果を確保することができる。

また、本実施形態では、振動腕部３１，３２の厚み方向から見て、振動腕部３１，３２の全長をＬ１とし、振動腕部３１，３２と基部３５との境界と変曲点Ｐとの間の距離をＬ３としたとき、０．２５３≦Ｌ３／Ｌ１≦０．２５５を満たしている。

ところで、Ｌ３／Ｌ１が０．２５５を超える場合には、振動腕部３１，３２の幅が広がり、周波数が高くなってしまうため、周波数低減の効果が小さくなる可能性がある。一方、Ｌ３／Ｌ１が０．２５３未満の場合には、振動腕部３１，３２の基部３５側の負荷が大きくなるため、耐衝撃性が低下してしまう可能性がある。これに対し、本実施形態によれば、０．２５３≦Ｌ３／Ｌ１≦０．２５５を満たすことで、振動腕部３１，３２の幅が広がり、周波数が高くなってしまうことを回避するとともに、振動腕部３１，３２の基部３５側の負荷が大きくなることを回避することができる。したがって、周波数低減の効果を確保するとともに、耐衝撃性を確保することができる。

また、本実施形態では、基部３５に連結され且つ一対の振動腕部３１，３２の幅方向の外方に配置された一対の支持腕部３３，３４を更に備え、振動腕部３１，３２の厚み方向から見て、変曲点Ｐは、振動腕部３１，３２の長手方向で支持腕部３３，３４のマウント部３３ａ，３４ａと重なっている。

本実施形態によれば、振動腕部３１，３２の変曲点Ｐ部分と支持腕部３３，３４のマウント部３３ａ，３４ａとが圧電振動片３の幅方向で適度に離反するため、サイドアーム型の圧電振動片３において、振動腕部３１，３２の振動を安定させることができる。加えて、マウント部３３ａ，３４ａを導電性接着剤３８で固定した場合であっても、導電性接着剤３８による短絡（例えば、振動腕部３１，３２に形成された不図示の電極と、導電性接着剤３８との接触）を回避することができる。加えて、振動腕部３１，３２の厚み方向から見て、変曲点Ｐが振動腕部３１，３２の長手方向で支持腕部３３，３４のマウント部３３ａ，３４ａとずれている場合（例えば、変曲点Ｐがマウント部３３ａ，３４ａよりも＋Ｙ軸方向側に位置している場合）と比較して、圧電振動片３の小型化を図ることができる。

なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記実施形態において、圧電振動片３は、支持腕部３３，３４が振動腕部３１，３２の外側に配置された、いわゆるサイドアーム型の振動片であった。しかしながらこれに限定されず、圧電振動片は、例えば１つの支持腕部が一対の振動腕部の間に配置された、いわゆるセンターアーム型の振動片であってもよいし、支持腕部を備えていない振動片であってもよい。また、振動腕部には、溝部が形成されていなくてもよい。

図７は、センターアーム型の振動片の一例を示す図である。図７に示すように、圧電振動片１０３は、一対の振動腕部１３１，１３２と、一対の振動腕部１３１、１３２の基端同士を接続する基部１３５と、基部１３５に連結され且つ一対の振動腕部１３１，１３２の間に配置された１つの支持腕部１３３と、を備えている。振動腕部１３１，１３２の厚み方向から見て、変曲点Ｐは、振動腕部１３１，１３２の長手方向で支持腕部１３３のマウント部１３３ａと重なっている。図７では便宜上、マウント部１３３ａの領域を仮想線で区画している。

本変形例によれば、振動腕部１３１，１３２の変曲点Ｐ部分と支持腕部１３３のマウント部１３３ａとが圧電振動片１０３の幅方向で適度に離反するため、センターアーム型の圧電振動片１０３において、振動腕部１３１，１３２の振動を安定させることができる。加えて、マウント部１３３ａを導電性接着剤３８で固定した場合であっても、導電性接着剤３８による短絡（例えば、振動腕部１３１，１３２に形成された不図示の電極と、導電性接着剤３８との接触）を回避することができる。加えて、振動腕部１３１，１３２の厚み方向から見て、変曲点Ｐが振動腕部１３１，１３２の長手方向で支持腕部１３３のマウント部１３３ａとずれている場合（例えば、変曲点Ｐがマウント部１３３ａよりも＋Ｙ軸方向側に位置している場合）と比較して、圧電振動片１０３の小型化を図ることができる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

１…圧電振動子 ２…パッケージ ３，１０３…圧電振動片 ３１，１３１…第１振動腕部（振動腕部） ３１Ａ，３２Ａ…本体部 ３１Ｂ，３２Ｂ…錘部 ３２，１３２…第２振動腕部（振動腕部） ３３…第１支持腕部（支持腕部） ３３ａ，３４ａ…マウント部 ３４…第２支持腕部（支持腕部） ３５，１３５…基部 １３３…支持腕部 １３３ａ…マウント部 Ｋ…直線Ｃ１と接線Ｃ２とのなす角 Ｐ…変曲点

Claims (9)

1. 一対の振動腕部と、前記一対の振動腕部の基端同士を接続する基部と、を備えた圧電振動片であって、
   前記振動腕部は、前記基部の側に位置する本体部と、前記振動腕部の先端側に位置する錘部と、を備え、
   前記振動腕部の厚み方向から見て、
   前記本体部は、前記振動腕部の長手方向で最小幅の部分に変曲点を有し、
   前記本体部の幅は、前記変曲点から前記錘部に至るまで連続的に広くなっており、
   前記錘部の幅は、前記振動腕部の長手方向で一定であることを特徴とする圧電振動片。
2. 前記振動腕部の厚み方向から見て、前記本体部の幅方向の外端縁は、前記錘部の側ほど前記振動腕部の幅方向の外側に位置する曲線状をなすことを特徴とする請求項１に記載の圧電振動片。
3. 前記振動腕部の厚み方向から見て、前記本体部の幅方向の外端縁の曲率半径は、３２２５．８μｍ以上かつ４０００μｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の圧電振動片。
4. 前記振動腕部の厚み方向から見て、前記錘部の幅方向の外端縁に沿う直線をＣ１とし、前記本体部の幅方向の外端縁と前記錘部の幅方向の外端縁との交点における接線をＣ２としたとき、前記直線Ｃ１と前記接線Ｃ２とのなす角の角度は、８．５度以上かつ９．０度以下であることを特徴とする請求項２又は３に記載の圧電振動片。
5. 前記振動腕部の長手方向において、前記振動腕部の全長をＬ１とし、前記錘部の長さをＬ２としたとき、
   ０．１９９≦Ｌ２／Ｌ１≦０．２０１
   を満たすことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の圧電振動片。
6. 前記振動腕部の厚み方向から見て、前記振動腕部の全長をＬ１とし、前記振動腕部と前記基部との境界と前記変曲点との間の距離をＬ３としたとき、
   ０．２５３≦Ｌ３／Ｌ１≦０．２５５
   を満たすことを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の圧電振動片。
7. 前記基部に連結され且つ前記一対の振動腕部の幅方向の外方に配置された一対の支持腕部を更に備え、
   前記振動腕部の厚み方向から見て、前記変曲点は、前記振動腕部の長手方向で前記支持腕部のマウント部と重なることを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の圧電振動片。
8. 前記基部に連結され且つ前記一対の振動腕部の間に配置された支持腕部を更に備え、
   前記振動腕部の厚み方向から見て、前記変曲点は、前記振動腕部の長手方向で前記支持腕部のマウント部と重なることを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の圧電振動片。
9. 請求項１から８の何れか一項に記載された圧電振動片と、
   前記圧電振動片を収容するパッケージと、
   を備えることを特徴とする圧電振動子。

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