JP5046012B2 - 振動片、振動デバイス、発振器及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、振動片、振動デバイス、発振器及び電子機器に関するものである。

振動片には、平面視して矩形をしている平板の素板を用いた振動片（矩形振動片）や、平面視して矩形をしている肉厚部および肉薄部を備えた素板を用いたメサ型振動片がある。これらの振動片では、主振動を励振するようにしているが、主振動以外の不要な振動も励振する場合もある。具体的には、主振動として厚みすべり振動を励振させる場合でも、不要振動として輪郭振動や屈曲振動も励振してしまう。

このため特許文献１に開示された厚みすべり結晶振動子では、輪郭振動の１つである幅すべり振動を抑圧するために、振動子本体の両方の端部を放物線形状の曲線にしている。なお特許文献１は、平面視して矩形の振動子本体を用いた厚みすべり結晶振動子について開示しているが、この特許文献１に開示されている事項は、メサ型振動片の肉厚部についても概ね同じことが当てはまる。

また特許文献２に開示されたメサ型水晶振動子では、屈曲振動を抑圧するために、振動部の端縁と励振電極の端縁部分の位置を屈曲偏位の腹の位置と一致するように設定している。
特開昭５３−４５１９０号公報（２−３頁） 特開２００６−３４００２３号公報（３−４頁）

前述したように、特許文献１に開示された厚みすべり振動子は輪郭振動を抑圧でき、特許文献２に開示されたメサ型水晶振動子は屈曲振動を抑圧できる。しかしながら前記厚みすべり振動子は、屈曲振動を抑圧するように設計されてなく、また前記メサ型水晶振動子は輪郭振動を抑圧するように設計されてない。このため前記厚みすべり振動子は屈曲振動を抑圧できず、また前記メサ型水晶振動子は輪郭振動を抑圧できない。なおメサ型振動片では、矩形振動片に比べて振動エネルギーの閉じ込め効果を高くできるが、肉厚部に輪郭系のスプリアスが生じやすくなってしまう。
このため本発明は、不要振動である輪郭振動と屈曲振動を抑圧したメサ型振動片およびメサ型振動デバイスを提供することを目的とする。

本発明は、上述の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。
本発明のある実施形態に係る振動片は、厚み滑り振動を主振動として励振する肉厚部、及び前記肉厚部の外縁に沿って配置され前記肉厚部よりも厚みが薄い肉薄部を含む素板と、前記肉厚部の主面に設けられている励振電極と、を含み、前記肉厚部のうち前記主振動の振動方向と交差し対峙している二つの端部は、互いに平行になっている平行部を含み、前記二つの端部のうち少なくともいずれかの端部は、前記平行部に対して曲がっている領域を含む、とともに、前記主振動の振動方向と交差する方向の前記肉厚部の幅をＭｚ、前記平行部の長さをＭｌとすると、Ｍｌ≧Ｍｚ／４の関係を満たし、且つ、前記いずれかの端部の前記平行部の両端側に前記曲がっている領域が設けられ、当該曲がっている領域の前記主振動の振動方向と交差する方向の幅の合計がＭｚ／２である、ことを特徴とする。
本発明のある別の実施形態に係る振動片は、前記曲がっている領域の前記主振動の振動方向と交差する方向の幅がそれぞれＭｚ／４である、ことを特徴とする。
本発明のある別の実施形態に係る振動片は、厚み滑り振動を主振動として励振する肉厚部、及び前記肉厚部の外縁に沿って配置され前記肉厚部よりも厚みが薄い肉薄部を含む素板と、前記肉厚部の主面に設けられている励振電極と、を含み、前記肉厚部のうち前記主振動の振動方向と交差し対峙している二つの端部は、互いに平行になっている平行部と、前記平行部に対して曲がっている領域を含み、前記主振動の振動方向と交差する方向の前記肉厚部の幅をＭｚ、前記平行部の長さをＭｌとすると、Ｍｌ≧Ｍｚ／４の関係を満たし、且つ、前記二つの端部における前記曲がっている領域は、前記平行部の両端側に設けられ、前記曲がっている領域の前記主振動の振動方向と交差する方向の幅の合計がＭｚ／２である、ことを特徴とする。
本発明の更に別の実施形態に係る振動片は、厚み滑り振動を主振動として励振する肉厚部、及び前記肉厚部の外縁に沿って配置され前記肉厚部よりも厚みが薄い肉薄部を含む素板と、前記肉厚部の主面に設けられている励振電極と、を含み、前記肉厚部のうち前記主振動の振動方向と交差し対峙している二つの端部は、互いに平行になっている平行部と、前記平行部に対して曲がっている領域を含み、前記主振動の振動方向と交差する方向の前記肉厚部の幅をＭｚ、前記平行部の長さをＭｌとすると、Ｍｌ≧Ｍｚ／４の関係を満たし、且つ、前記二つの端部における前記曲がっている領域は、前記平行部の一方の端側に設けられ、前記曲がっている領域の前記主振動の振動方向と交差する方向の幅の合計がＭｚ／２である、ことを特徴とする。この構成において、前記曲がっている領域の前記主振動の振動方向と交差する方向の幅がそれぞれＭｚ／４である、ことを特徴とする。
また、上記いずれかの構成において、前記二つの端部の平行部の間の距離をＬ１、前記素板に生じる屈曲振動の波長をλとしたとき、前記Ｌ１は、Ｌ１＝（ｎ＋１／２）λ 但し、ｎは整数、の関係を満たすように構成することができる。更に、前記主振動の振動方向における前記肉厚部の一方の端部と、前記励振電極の一方の端部と、励振電極の他方の端部と、肉厚部の他方の端部とが、順に前記素板に配置して、前記肉厚部の前記一方の端部と前記励振電極の前記一方の端部との間の距離をＬ４とし、前記励振電極の前記他方の端部と前記肉厚部の前記他方の端部との間の距離をＬ５としたとき、（ｍλ／２）−０．０５λ≦Ｌ４≦（ｍλ／２）＋０．０５λ、但し、ｍは正の整数、（ｐλ／２）−０．０５λ≦Ｌ５≦（ｐλ／２）＋０．０５λ、但し、ｐは正の整数、Ｌ４−Ｌ５＝ｑ×λ、但し、ｑは整数、の関係を満たすように構成すればよい。
前記励振電極のうち前記主振動の振動方向に交差し対峙している二つの端部は、互いに平行になっている電極平行部を含み、前記励振電極の前記二つの端部のうち少なくともいずれかの端部は、前記電極平行部に対して曲がっている領域を含む、ことを特徴とする。
本発明の更に別の実施形態に係る振動片は、厚み滑り振動を主振動として励振する肉厚部、及び前記肉厚部の外縁に沿って配置され前記肉厚部よりも厚みが薄い肉薄部を含む素板と、前記肉厚部の主面に設けられている励振電極と、を含み、前記肉厚部のうち前記主振動の振動方向と交差し対峙している二つの端部は、互いに平行になっている平行部を含み、前記二つの端部のうち少なくともいずれかの端部は、前記平行部に対して曲がっている領域を含む、とともに、前記主振動の振動方向と交差する方向の前記肉厚部の幅をＭｚ、前記平行部の長さをＭｌとすると、Ｍｌ≧Ｍｚ／４の関係を満たし、且つ、前記励振電極のうち前記主振動の振動方向に交差し対峙している二つの端部は、互いに平行になっている電極平行部を含み、前記励振電極の前記二つの端部のうち少なくともいずれかの端部は、前記電極平行部に対して曲がっている領域を含む、ことを特徴とする。
本発明に係る振動デバイスは、上述した振動片と、前記振動片が収容されているパッケージと、を含むことを特徴としている。また、上述した振動片を備えている電子機器とすることも可能である。

［適用例１］主面に励振電極を設けた肉厚部と、前記肉厚部に隣接して設けた肉薄部とを備えた、主振動として厚みすべり振動を励振する素板を有し、前記厚みすべり振動方向に交差する前記肉厚部の端部のうち少なくともいずれか一つの前記端部は、対向する端部に対して平行になった平行部と、前記平行部に対して曲がった屈曲部とを備え、前記肉厚部の前記端部の長さをＭｚ、前記平行部の長さをＭｌとすると、Ｍｌ≧Ｍｚ／４の関係を満たす、ことを特徴とするメサ型振動片。
肉厚部の端部に切り欠き部を設けることにより、平行部に対して曲がった屈曲部を形成できる。この切り欠き部によって、平面視して肉厚部の角部を取り除いているので、不要振動である輪郭振動を抑圧できる。また不要振動である屈曲振動の伝搬方向は、厚みすべり振動方向と同じ方向である。このため厚みすべり振動方向に交差する方向に沿った肉厚部の端部が所定の長さ以上の平行部を備えることにより、屈曲振動を抑圧できる。

［適用例２］いずれか一つの前記端部における前記平行部の両端に前記屈曲部を設けて、この屈曲部の長さの合計をＭｚ／２とし、または両方の前記端部に設けた前記屈曲部の長さをそれぞれＭｚ／４とした、ことを特徴とする適用例１に記載のメサ型振動片。
厚みすべり振動方向に対して交差する方向に沿った肉厚部の端部の片方または両方に屈曲部を設ける場合に、厚みすべり振動方向に交差する方向における屈曲部の長さを所定長にすることで、輪郭振動の抑圧効果を高くできる。

［適用例３］前記肉厚部の前記端部同士の距離をＬ１、不要振動である屈曲振動の波長をλとすると、前記Ｌ１は、
Ｌ１＝（ｎ＋１／２）λ （ｎは整数）
の関係を満たすことを特徴とする適用例１または２に記載のメサ型振動片。
これにより肉厚部の一方の端部および他方の端部と屈曲振動の腹との位置が合うとともに、一方の端部と他方の端部とで屈曲振動の腹の凸になる方向が反転するので、屈曲振動を抑圧できる。

［適用例４］前記厚みすべり振動方向における前記肉厚部の一方の端部、前記励振電極の一方の端部、励振電極の他方の端部および肉厚部の他方の端部をこの順に配置して、前記肉厚部の前記一方の端部と前記励振電極の前記一方の端部との距離をＬ４とし、前記励振電極の前記他方の端部と前記肉厚部の前記他方の端部との距離をＬ５とすると、前記Ｌ４と前記Ｌ５は、
Ｌ４＝（ｍλ／２）±０．０５λ （ｍは正の整数）
Ｌ５＝（ｐλ／２）±０．０５λ （ｐは正の整数）
Ｌ４−Ｌ５＝ｑ×λ （ｑは整数）
の関係を満たすことを特徴とする適用例１ないし３のいずれかに記載のメサ型振動片。
これにより肉厚部の一方の端部と励振電極の一方の端部とで、屈曲振動の腹の凸になる方向が反転する。また肉厚部の他方の端部と励振電極の他方の端部とで、屈曲振動の腹の凸になる方向が反転する。これにより屈曲振動を抑圧できる。

［適用例５］前記励振電極は、前記厚みすべり振動方向に交差する端部のうち少なくともいずれか一つの前記端部は、対向する端部に対して平行になった電極平行部と、前記電極平行部に対して曲がった電極屈曲部とを備えたことを特徴とする適用例１ないし４のいずれかに記載のメサ型振動片。
平面視して励振電極の角部を取り除いているので、不要振動である輪郭振動を抑圧できる。また厚みすべり振動方向に交差する方向に沿った励振電極の端部が所定の長さ以上の電極平行部を備えることにより、屈曲振動を抑圧できる。

［適用例６］励振電極を主面に設けた肉厚部と、前記肉厚部に隣接して設けた肉薄部とを備えた、主振動として厚みすべり振動を励振する素板を有し、前記厚みすべり振動方向に交差する励振電極の端部のうち少なくともいずれか一つの前記端部は、対向する端部に対して平行になった電極平行部と、前記電極平行部に対して曲がった電極屈曲部とを備え、前記励振電極の前記端部の長さをＥｚ、前記電極平行部の長さをＥｌとすると、Ｅｌ≧Ｅｚ／４の関係を満たす、ことを特徴とするメサ型振動片。
励振電極の端部に切り欠き部を設けることにより、電極平行部に対して曲がった電極屈曲部を形成できる。そして切り欠き部によって、矩形の励振電極の角部を取り除いているので、不要振動である輪郭振動を抑圧できる。また厚みすべり振動方向に交差する方向に沿った励振電極の端部が所定の長さ以上の電極平行部を備えることにより、屈曲振動を抑圧できる。

［適用例７］適用例１ないし６に記載のメサ型振動片をパッケージに収容したことを特徴とするメサ型振動デバイス。これにより前述したメサ型振動片を安定して保持できる。またメサ型振動片を容易に電子機器に搭載できる。

以下に、本発明に係るメサ型振動片およびメサ型振動デバイスの最良の実施形態について説明する。まず第１の実施形態について説明する。図１は第１の実施形態に係るメサ型振動片の説明図である。ここで図１（Ａ）はメサ型振動片の平面図であり、図１（Ｂ）は同図（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。なお図１（Ｂ）に示す波線は、屈曲振動の一部分の振動様態を示している。

メサ型振動片１０は、素板１２を有している。この素板１２は、肉厚部１４と、この肉厚部１４よりも薄くなった肉薄部１６とを有している。肉薄部１６は、肉厚部１４に隣接し、且つ、肉厚部１４の高さ方向の中央部に設けてある。この素板１２には、圧電素板等を用いることができる。この圧電素板の具体的な一例としては、水晶素板を挙げることができる。そしてメサ型振動片１０に主振動として厚みすべり振動を励振する場合には、水晶素板として、例えばＡＴカットやＢＴカット、ＳＣカットされた水晶素板を用いればよい。なおメサ型振動片１０は、圧電材料で形成した圧電素板を用いると、メサ型圧電振動片と呼ばれることがある。そして圧電材料として水晶を用いた場合では、メサ型振動片１０はメサ型水晶振動片と呼ばれることがある。このような素板１２、すなわち肉厚部１４およびこれの周囲に設けた肉薄部１６は、フォトリソグラフィおよびエッチングを用いた加工により形成できる。

そして図１に示すメサ型振動片１０は、平面視して素板１２の長辺がＸ軸に沿うとともに、短辺がＺ軸に沿っている。このメサ型振動片１０に厚みすべり振動が励振された場合は、厚みすべり振動方向がＸ軸に沿った方向になる。

またメサ型振動片１０は、素板１２の表面に電極パターン２０を有している。電極パターン２０は、励振電極２２、マウント電極２４および接続電極２６を有している。励振電極２２は、肉厚部１４の主面に設けてある。またマウント電極２４は、肉薄部１６の角部に設けてある。すなわちマウント電極２４は、メサ型振動片１０の基端側の両角部にそれぞれ設けてある。このマウント電極２４は、各角部において、肉薄部１６の両主面（上面および下面）と側面に設けてある。そして２つあるマウント電極２４のうちの一方は、接続電極２６を介して、素板１２の上面に設けた励振電極２２と導通している。また他方のマウント電極２４は、接続電極２６を介して、素板１２の下面に設けた励振電極２２と導通している。

なお電極パターン２０は、素板１２の表面に金属膜を設けることで形成できる。すなわち電極パターン２０は、素板１２の表面にマスクを被せておき、蒸着やスパッタ等の成膜法により、前記マスクの開口部に露出した素板１２の上に電極材料（金属）を成膜することにより形成できる。

そしてメサ型振動片１０は、不要振動である輪郭振動を抑圧するために、肉厚部１４を平面視して半矩形にしている。すなわち肉厚部１４における厚みすべり振動方向に交差する２つの端部１４ａのうち少なくともいずれか１つの端部１４ａは、対向する端部１４ａに対して平行になった平行部１４ｂを備えるとともに、この平行部１４ｂに対して曲がった屈曲部１４ｃを備えている。そして図１に示す場合では、メサ型振動片１０の先端側にある端部１４ａが、基端側の端部１４ａに対して平行になっている平行部１４ｂと、この平行部１４ｂに対して基端側に折れ曲がった屈曲部１４ｃとを備えている。

このとき端部１４ａの長さ（肉厚部１４の幅）をＭｚとし、また平行部１４ｂの長さＭｌとすると、ＭｌとＭｚはＭｌ≧Ｍｚ／４の関係を満たすようになっている。そして図１に示す肉厚部１４は、メサ型振動片１０の先端側にある端部１４ａの両端に切り欠きを設けて屈曲部１４ｃを形成しておき、これらの屈曲部１４ｃに挟まれた平行部１４ｂの長さがＭｌになっている。この場合、各屈曲部１４ｃにおけるＺ軸方向の長さの合計をＭｚ／２にすると輪郭振動の抑圧効果が高くなる。

なお肉厚部１４は、輪郭振動を抑圧するために、図２に示す形状等になっていてもよい。図２は肉厚部の変形例を説明するメサ型振動片の平面図である。図２（Ａ）に示すメサ型振動片３０の肉厚部１４は、先端側のＺ軸に沿う端部１４ａが半擬似楕円形状になっている。この端部１４ａに平行部１４ｂが設けてある。また図２（Ｂ）に示すメサ型振動片３２の肉厚部１４は、基端側および先端側におけるＺ軸に沿う端部１４ａに屈曲部１４ｃが設けてある。すなわち各端部１４ａには、互いに平行になっている平行部１４ｂが設けてあり、屈曲部１４ｃは平行部１４ｂの両端に設けてある。この場合、各端部１４ａに設けた屈曲部１４ｃのＺ軸方向の合計長さをＭｚ／４にすると、輪郭振動の抑圧効果が高くなるので好ましい。さらに図２（Ｃ）に示すメサ型振動片３４の肉厚部１４は、基端側および先端側におけるＺ軸に沿う端部１４ａに屈曲部１４ｃが設けてある。この屈曲部１４ｃは各端部１４ａのうちいずれか一方に設けてある。この場合も、各端部１４ａに設けた屈曲部１４ｃのＺ軸方向の合計長さをＭｚ／４にすると、輪郭振動の抑圧効果が高くなるので好ましい。

またメサ型振動片１０，３０，３２，３４は、不要振動である屈曲振動を抑圧するために、肉厚部１４の寸法および励振電極２２の寸法を所定の値に設定している。図１（Ｂ）に示すように、メサ型振動片１０には、Ｘ軸方向における肉厚部１４の一方の端部１４ａ（破線αで示す位置）、励振電極２２の一方の端部２２ａ（破線βで示す位置）、励振電極２２の他方の端部２２ａ（破線γで示す位置）および肉厚部１４の他方の端部１４ａ（破線δで示す位置）がこれらの順に、メサ型振動片１０の基端側から先端側に向けてＸ軸に沿って配設してある。そして屈曲振動の伝搬方向はＺ軸に沿った方向なので、メサ型振動片１０は、屈曲振動が生じるならば、この屈曲振動の腹と各端部１４ａ，２２ａとを合わせるように、Ｘ軸方向の肉厚部１４および励振電極２２の寸法を設定している。

具体的には、図１（Ｂ）に示す場合、破線αで示す位置にある肉厚部１４の一方の端部１４ａは、屈曲振動における上に凸になった腹と重なっている。また破線βで示す位置にある励振電極２２の一方の端部２２ａは、屈曲振動における下に凸になった腹と重なっている。また破線γで示す位置にある励振電極２２の他方の端部２２ａは、屈曲振動における上に凸になった腹と重なっている。また破線δで示す位置にある肉厚部１４の他方の端部１４ａは、屈曲振動における下に凸になった腹と重なっている。なお屈曲振動における腹の凸になる方向は、前述したものと逆の場合もある。

この事について換言すると、以下のようになる。まず肉厚部１４の一方の端部１４ａから他方の端部１４ａまでの距離をＬ１、励振電極２２の一方の端部２２ａから他方の端部２２ａまでの距離をＬ２、素板１２のＸ軸方向の寸法をＬ３、肉厚部１４の一方の端部１４ａから励振電極２２の一方の端部２２ａまでの距離をＬ４、励振電極２２の他方の端部２２ａから肉厚部１４の他方の端部１４ａまでの距離をＬ５とする。そして励振電極２２の一方の端部２２ａと肉厚部１４の一方の端部１４ａとの間の関係、および肉厚部１４の他方の端部１４ａと励振電極２２の他方の端部２２ａとの間の関係は、下式（１）を満たすようになっている。
Ｌ２−Ｌ１＝ｎλ±０．１λ ・・・（１）
ここでｎは正の整数、λは屈曲振動の波長である。このλは、λ＝２．６／Ｆ（Ｆはメサ型振動片１０に生じる厚みすべり振動の共振周波数）の関係を満たすようになっている。

また式（１）に示す関係は、好ましくは、下式（２）に示すＬ４、下式（３）に示すＬ５および下式（４）を同時に満たすようにすればよい。
Ｌ４＝（ｍλ／２）±０．０５λ ・・・（２）
Ｌ５＝（ｐλ／２）±０．０５λ ・・・（３）
Ｌ４−Ｌ５＝ｑ×λ ・・・・・・・・（４）
ここでｍ，ｐは正の整数であり、ｑは整数である。

このような関係を満たすように、肉厚部１４の一方の端部１４ａと励振電極２２の一方の端部２２ａとの間の寸法Ｌ４、および励振電極２２の他方の端部２２ａと肉厚部１４の他方の端部１４ａとの間の寸法Ｌ５を設定すると、これらの間Ｌ４，Ｌ５が屈曲振動の半波長を奇数倍した寸法を有することとなる。

また肉厚部１４の一方の端部１４ａと他方の端部１４ａとの間の寸法Ｌ１も、屈曲振動の半波長を奇数倍した寸法を有していればよい。すなわち肉厚部１４の一方の端部１４ａと他方の端部１４ａとの間の寸法Ｌ１は、下式（５）の関係を満たしていればよい。
Ｌ１＝（ｎ＋１／２）λ ・・・（５）
ここでｎは正の整数である。
このような前述した関係を満たすように、肉厚部１４の寸法および励振電極２２の寸法を設定することにより、屈曲振動を抑圧している。

次に、メサ型振動片１０の不要振動の抑圧効果について説明する。不要振動の抑圧効果を確認するために、図２（Ａ）に示すようなメサ型振動片３０を作製した。このメサ型振動片３０は、肉厚部１４におけるＺ軸に沿った方向の端部１４ａ（短辺）の長さＭｚが０．８［ｍｍ］、肉厚部１４におけるＸ軸に沿った方向の端部（長辺）の長さＭｘが１［ｍｍ］になっている。そしてメサ型振動片３０の先端側における肉厚部１４の短辺の曲率Ｒ１を変えたものを複数用意して、ＣＩ値温度特性を測定した。図３はＣＩ値の温度特性を示すグラフである。ここで各図の縦軸はＣＩ値、横軸は温度を示している。また図３（Ａ）はＲ１＝０［ｍｍ］、図３（Ｂ）はＲ１＝０．１［ｍｍ］、図３（Ｃ）はＲ１＝０．２［ｍｍ］、図３（Ｄ）はＲ１＝０．３［ｍｍ］、図３（Ｅ）はＲ１＝０．４［ｍｍ］のときのＣＩ値温度特性を示している。

そしてＲ１＝０［ｍｍ］の場合は肉厚部１４が平面視して矩形になり、またＲ１＝０．４［ｍｍ］の場合は肉厚部１４の短辺においてＺ軸に平行な平行部１４ｂがなくなっている。これらの場合のＣＩ値は、図３（Ａ）および図３（Ｅ）に示すように、８０℃を超える高温部において５０［Ω］を超えている。しかしながらＲ１＝０．１〜０．３［ｍｍ］の場合は、肉厚部１４の短辺の平行部１４ｂが存在しており、この平行部１４ｂの長さがＭｚ／４〜３Ｍｚ／４になっている。これらの場合のＣＩ値は、図３（Ｂ）ないし図３（Ｄ）に示すように、８０℃を超える高温部において５０［Ω］以下になっている。

また図３（Ａ）に示すＲ１＝０［ｍｍ］の場合では、−４０［℃］〜４０［℃］程度の範囲において、主振動に結合した不要振動によりＣＩ値が高くなっている。そして、この不要モードは、曲率Ｒ１が大きくなるに従い減衰している。

以上のことから、肉厚部１４の短辺に設ける平行部１４ｂの長さを１／４以上にすれば不要振動を抑圧できる。よって肉厚部１４の平面視形状を非矩形にする場合、肉厚部１４のＺ軸に平行な２つの短辺は、互いに平行部１４ｂを、肉厚部１４のＺ方向の幅Ｍｚの１／４以上にする必要があり、好ましくは−４０℃〜１２０℃の温度範囲内において良好なＣＩ特性が得られるＭｚ／２にすればよい。

このようなメサ型振動片１０，３０，３２，３４は、肉厚部１４におけるＺ軸に沿った端部１４ａを形成する平行部１４ｂの長さＭｌが肉厚部１４の幅Ｍｚの１／４以上確保されているので、屈曲振動を抑圧できるとともに、輪郭系のスプリアスモードを抑圧できる。

またメサ型振動片１０，３０，３２，３４の肉厚部１４は、円形や楕円形になっておらず、平面視して半矩形または半擬似楕円形状になっている。このためメサ型振動片１０，３０，３２，３４は、肉厚部１４が平面視して矩形になっている状態の設計を利用できるので、容易に設計ができる。なお肉厚部１４を平面視して円形や楕円形にすると、矩形の場合と設計が変わってしまい、円形や楕円形での最適設計が必要になってしまう。

なお肉厚部１４における平行部１４ｂの長さＭｌが、Ｚ軸に沿った方向の励振電極２２の長さ（励振電極２２の幅）Ｅｚよりも短い場合は、輪郭振動をより抑圧できる。また肉厚部１４における平行部１４ｂの長さＭｌが、Ｚ軸に沿った方向の励振電極２２の長さ（励振電極２２の幅）Ｅｚ以上の場合は、屈曲振動をより抑圧できる。

次に、第２の実施形態について説明する。図４は第２の実施形態に係るメサ型振動片の平面図である。第２の実施形態のメサ型振動片３６の肉厚部１４は、平面視して矩形になっている。そしてメサ型振動片３６は、屈曲振動を抑圧するため、第１の実施形態で説明したように、肉厚部１４の寸法および励振電極２２の寸法を所定の値に設定している。

またメサ型振動片３６は、不要振動である輪郭振動を抑圧するために、励振電極２２を平面視して半矩形にしている。すなわち励振電極２２における厚みすべり振動方向に交差する２つの端部２２ａのうち少なくともいずれか１つの端部２２ａは、対向する端部２２ａに対して平行になった電極平行部２２ｂを備えるとともに、この電極平行部２２ｂに対して曲がった電極屈曲部２２ｃを備えている。そして図４に示す場合では、メサ型振動片３６の先端側にある端部２２ａが、基端側の端部２２ａに対して平行になっている電極平行部２２ｂと、この電極平行部２２ｂに対して基端側に折れ曲がった電極屈曲部２２ｃとを備えている。このときＺ軸方向における励振電極２２の端部２２ａの長さ（励振電極２２の幅）をＥｚ、電極平行部２２ｂの長さＥｌとすると、ＥｌとＥｚはＥｌ≧Ｅｚ／４の関係を満たすようになっている。

このようなメサ型振動片３６であっても、励振電極２２におけるＺ軸に沿う電極平行部２２ｂの長さＥｌが励振電極２２の幅Ｅｚの１／４以上確保されているので、屈曲振動を抑圧できるとともに、輪郭系のスプリアスモードを抑圧できる。

なおメサ型振動片３８は、図５に一例を示すように、第１の実施形態で説明した形態と第２の実施形態で説明した形態とを組み合わせてもよい。すなわちメサ型振動片３８は、肉厚部１４を半矩形にした形態と、励振電極２２を半矩形にした形態とを組み合わせてもよい。

また第１，２の実施形態で説明したメサ型振動片は、素板１２の両面に肉厚部１４を設けた形態である。しかし本発明のメサ型振動片は、素板１２の一方の主面のみに肉厚部１４を設けたプラノメサ型であってもよい。

次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、メサ型振動デバイスについて説明する。図６はメサ型振動デバイスの断面図である。この図６では、メサ型振動片に設けた電極パターンの記載を省略している。メサ型振動デバイス４０は、前述したメサ型振動片１０，３０，３２，３４，３６，３８（メサ型振動片１０）をパッケージ４２に収容している。具体的には、メサ型振動デバイス４０は、パッケージ４２を有している。このパッケージ４２は、パッケージベース４４および蓋体５４を有している。パッケージベース４４は、上方に向けて開口した凹陥部４６を備えており、この凹陥部４６の底面に一対のパッケージ側マウント電極４８を備えている。またパッケージベース４４の裏面には外部端子５０が設けてあり、パッケージ側マウント電極４８と１対１に導通している。パッケージ側マウント電極４８の上には導電性接着剤５２が塗布してあり、この導電性接着剤５２の上にメサ型振動片１０のマウント電極２４（図５には図示せず）を配設している。このときパッケージ側マウント電極４８とメサ型振動片１０のマウント電極２４とが、導電性接着剤５２を介して１対１に接続している。そしてパッケージベース４４の上面に蓋体５４が接合して、凹陥部４６を気密封止している。

このようなメサ型振動デバイス４０により、メサ型振動片１０を電子機器に搭載することができる。なおメサ型振動デバイス４０は、前述したようなメサ型振動子の形態ばかりでなく、メサ型振動片１０とともに発振回路等をパッケージ４２内に収容したメサ型発振器の形態にすることもできる。

第１の実施形態に係るメサ型振動片の説明図である。 肉厚部の変形例を説明するメサ型振動片の平面図である。 ＣＩ値の温度特性を示すグラフである。 第２の実施形態に係るメサ型振動片の平面図である。 変形例に係るメサ型振動片の平面図である。 メサ型振動デバイスの断面図である。

符号の説明

１０，３０，３２，３４，３６，３８………メサ型振動片、１２………素板、１４………肉厚部、１４ａ………端部（肉厚部）、１４ｂ………平行部、１４ｃ………屈曲部、１６………肉薄部、２２………励振電極、２２ａ………端部（励振電極）、２２ｂ………電極平行部、２２ｃ………電極屈曲部、４０………メサ型振動デバイス、４２………パッケージ。

Claims (12)

1. 厚み滑り振動を主振動として励振する肉厚部、及び前記肉厚部の外縁に沿って配置され前記肉厚部よりも厚みが薄い肉薄部を含む素板と、
   前記肉厚部の主面に設けられている励振電極と、
   を含み、
   前記肉厚部のうち前記主振動の振動方向と交差し対峙している二つの端部は、互いに平行になっている平行部を含み、
   前記二つの端部のうち少なくともいずれかの端部は、前記平行部に対して曲がっている領域を含む、とともに、前記主振動の振動方向と交差する方向の前記肉厚部の幅をＭｚ、前記平行部の長さをＭｌとすると、Ｍｌ≧Ｍｚ／４の関係を満たし、
   且つ、前記いずれかの端部の前記平行部の両端側に前記曲がっている領域が設けられ、当該曲がっている領域の前記主振動の振動方向と交差する方向の幅の合計がＭｚ／２である、
   ことを特徴とする振動片。
2. 厚み滑り振動を主振動として励振する肉厚部、及び前記肉厚部の外縁に沿って配置され前記肉厚部よりも厚みが薄い肉薄部を含む素板と、
   前記肉厚部の主面に設けられている励振電極と、
   を含み、
   前記肉厚部のうち前記主振動の振動方向と交差し対峙している二つの端部は、互いに平行になっている平行部を含み、
   前記二つの端部のうち少なくともいずれかの端部は、前記平行部に対して曲がっている領域を含む、とともに、前記主振動の振動方向と交差する方向の前記肉厚部の幅をＭｚ、前記平行部の長さをＭｌとすると、Ｍｌ≧Ｍｚ／４の関係を満たし、
   且つ、前記曲がっている領域の前記主振動の振動方向と交差する方向の幅がそれぞれＭｚ／４である、
   ことを特徴とする振動片。
3. 厚み滑り振動を主振動として励振する肉厚部、及び前記肉厚部の外縁に沿って配置され前記肉厚部よりも厚みが薄い肉薄部を含む素板と、
   前記肉厚部の主面に設けられている励振電極と、
   を含み、
   前記肉厚部のうち前記主振動の振動方向と交差し対峙している二つの端部は、互いに平行になっている平行部と、前記平行部に対して曲がっている領域を含み、
   前記主振動の振動方向と交差する方向の前記肉厚部の幅をＭｚ、前記平行部の長さをＭｌとすると、Ｍｌ≧Ｍｚ／４の関係を満たし、
   且つ、前記二つの端部における前記曲がっている領域は、前記平行部の両端側に設けられ、前記曲がっている領域の前記主振動の振動方向と交差する方向の幅の合計がＭｚ／２である、
   ことを特徴とする振動片。
4. 厚み滑り振動を主振動として励振する肉厚部、及び前記肉厚部の外縁に沿って配置され前記肉厚部よりも厚みが薄い肉薄部を含む素板と、
   前記肉厚部の主面に設けられている励振電極と、
   を含み、
   前記肉厚部のうち前記主振動の振動方向と交差し対峙している二つの端部は、互いに平行になっている平行部と、前記平行部に対して曲がっている領域を含み、
   前記主振動の振動方向と交差する方向の前記肉厚部の幅をＭｚ、前記平行部の長さをＭｌとすると、Ｍｌ≧Ｍｚ／４の関係を満たし、
   且つ、前記二つの端部における前記曲がっている領域は、前記平行部の一方の端側に設けられ、前記曲がっている領域の前記主振動の振動方向と交差する方向の幅の合計がＭｚ／２である、
   ことを特徴とする振動片。
5. 請求項４において、
   前記曲がっている領域の前記主振動の振動方向と交差する方向の幅がそれぞれＭｚ／４である、
   ことを特徴とする振動片。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項において、
   前記二つの端部の平行部の間の距離をＬ１、前記素板に生じる屈曲振動の波長をλとしたとき、前記Ｌ１は、
   Ｌ１＝（ｎ＋１／２）λ 但し、ｎは整数
   の関係を満たすことを特徴とする振動片。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項において、
   前記主振動の振動方向における前記肉厚部の一方の端部と、前記励振電極の一方の端部と、励振電極の他方の端部と、肉厚部の他方の端部とが、順に前記素板に配置して、
   前記肉厚部の前記一方の端部と前記励振電極の前記一方の端部との間の距離をＬ４とし、前記励振電極の前記他方の端部と前記肉厚部の前記他方の端部との間の距離をＬ５としたとき、
   （ｍλ／２）−０．０５λ≦Ｌ４≦（ｍλ／２）＋０．０５λ、但し、ｍは正の整数、
   （ｐλ／２）−０．０５λ≦Ｌ５≦（ｐλ／２）＋０．０５λ、但し、ｐは正の整数、
   Ｌ４−Ｌ５＝ｑ×λ、但し、ｑは整数、
   の関係を満たすことを特徴とする振動片。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項において、
   前記励振電極のうち前記主振動の振動方向に交差し対峙している二つの端部は、互いに平行になっている電極平行部を含み、
   前記励振電極の前記二つの端部のうち少なくともいずれかの端部は、前記電極平行部に対して曲がっている領域を含む、
   ことを特徴とする振動片。
9. 厚み滑り振動を主振動として励振する肉厚部、及び前記肉厚部の外縁に沿って配置され前記肉厚部よりも厚みが薄い肉薄部を含む素板と、
   前記肉厚部の主面に設けられている励振電極と、
   を含み、
   前記肉厚部のうち前記主振動の振動方向と交差し対峙している二つの端部は、互いに平行になっている平行部を含み、
   前記二つの端部のうち少なくともいずれかの端部は、前記平行部に対して曲がっている領域を含む、とともに、前記主振動の振動方向と交差する方向の前記肉厚部の幅をＭｚ、前記平行部の長さをＭｌとすると、Ｍｌ≧Ｍｚ／４の関係を満たし、
   且つ、前記励振電極のうち前記主振動の振動方向に交差し対峙している二つの端部は、互いに平行になっている電極平行部を含み、
   前記励振電極の前記二つの端部のうち少なくともいずれかの端部は、前記電極平行部に対して曲がっている領域を含む、
   ことを特徴とする振動片。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の振動片と、前記振動片が収容されているパッケージと、を含むことを特徴とする振動デバイス。
11. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の振動片と、回路と、を備えていることを特徴とする発振器。
12. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の振動片を備えていることを特徴とする電子機器。

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