JP6115205B2 - 屈曲振動片、屈曲振動片の製造方法、振動デバイス、電子機器、および移動体 - Google Patents

Description

本発明は、一対の振動腕を備えた屈曲振動片、並びに、この屈曲振動片の製造方法、およびこの屈曲振動片を備えた振動デバイス、電子機器、および移動体に関する。

コンピュータや携帯電話、小型情報機器等のクロック信号源として用いられている屈曲振動片には、種々の形態のものが知られている。中でも、音叉型の屈曲振動片は、振動部と支持部との形態が異なるため、振動漏れの影響を受け難く、比較的小型化し易いという特徴がある。

しかし、近年における強い小型化傾向は、上記のような特徴を持つ音叉型屈曲振動片であっても、振動漏れへの対策を採らなければ、所望される特性を得ることができない。このような実状の中、小型化、高性能化に適した音叉型屈曲振動片の形態として、特許文献１に開示されているようなものが知られている。特許文献１に開示されている屈曲振動片は、基部の一端から延出された２つの振動腕の間に支持腕を設け、この支持腕に、接続用の電極パッドを配置する構成を基本としたものである。このような構成とすることで、振動腕と支持部となる電極パッドまでの距離が遠くなり、振動漏れを抑制することができる。なお、特許文献１に開示されている屈曲振動片ではさらに、振動腕に、その幅方向全幅に渡る溝を形成することで、振動漏れの発生を抑制する旨が記載されている。

振動腕の間に支持腕を設ける構成の屈曲振動片では、製造工程においては、支持腕の先端側に、ウエハー側支持部との連結部が設けられる。屈曲振動片の製造工程では、屈曲振動片を個片化する前に、ウエハー状態における周波数特性の検査が行われる。このため、連結部を支持腕の先端側とすることで、ウエハー状態における周波数特性検査時と、個片化された後の支持部の位置とが近似することとなり、支持位置の変化に起因する周波数特性の変化が小さいという利点がある。

また、支持腕の先端に連結部を配置することで、１つの屈曲振動片がウエハー中に占めるスペースに無駄が無く、量産性にも優れることとなる。

特開２０１１−１５１０１号公報

しかし、特許文献１に開示されているような構成の屈曲振動片では、屈曲振動片がさらに小型化された際には、屈曲振動周波数を所定の周波数（例えば３２．７６８ｋＨｚ）に維持するために、振動腕先端側の質量を増加させる必要が生じる。このような課題は、振動腕の先端側の幅が広い、いわゆるハンマーヘッド型とすることで解決することができる。

ところが、振動腕の形態をハンマーヘッド型とした場合、屈曲振動片を所望の大きさで実現しようとすると、２本の振動腕のハンマーヘッドの間、すなわち支持腕の先端側に確保されていたスペースをそれまで以上に狭くせざるを得ない。このため、支持腕の先端側に、ウエハー側支持部との連結部を設けてしまうと、連結部に衝撃に耐え得るだけの十分な強度をもたせることが困難となってしまう。

そこで本発明では、支持腕に連結部を設けることができない場合であっても、対を成す振動腕の間に支持腕を配置することが可能で、生産性が良好な屈曲振動片を提供することを第１の目的とする。また、本発明では、基部に連結部を設ける屈曲振動片の製造方法を提供することを第２の目的とする。さらに、本発明では、前記屈曲振動片を用いた振動デバイス、電子機器、および移動体を提供することを第３の目的とする。

本発明は、上記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
形態又は適用例として実現することが可能である。
本発明のある形態に係る屈曲振動片は、基部と、前記基部の一端側から延出している第１の振動腕および第２の振動腕と、前記基部の前記一端側から前記振動腕の延出方向に沿って延出しており、前記延出方向に直交する幅方向において前記第１の振動腕と前記第２の振動腕との間に配置されている支持腕と、前記基部の前記一端とは反対の他端側に設けられている複数の突出部と、前記振動腕の前記基部との接続部に設けられているテーパー部と、を備え、前記支持腕の幅の中心を通り前記支持腕の前記延出方向に沿っている中心線から、前記基部の前記幅方向における端部までの距離をＬとし、前記中心線から、前記支持腕側に位置する前記テーパー部の幅の中心までの距離をＸ _１ とした場合に、前記複数の突出部は、前記中心線からの前記幅方向に沿った距離がＸ _１ −０．１Ｌより大きくＸ _１ ＋０．１Ｌよりも小さい範囲を除いた前記他端側の領域に設けられていることを特徴とする。
本発明のある別の形態に係る屈曲振動片は、前記複数の突出部は、前記支持腕の幅の中心を通り前記支持腕の前記延出方向に沿っている中心線を基点として対称の位置にあることを特徴とする。
本発明のある別の形態に係る屈曲振動片は、前記第１の振動腕は、前記基部から延出している第１の腕部、および前記第１の腕部の前記基部側とは反対側の先端に設けられ、前記第１の腕部よりも幅が大きい第１の拡幅部と、前記第２の振動腕は、前記基部から延出している第２の腕部、および前記第２の腕部の前記基部側とは反対側の先端に設けられ、前記第２の腕部よりも幅が大きい第２の拡幅部と、を備え、前記支持腕の前記基部側とは反対側の先端が、前記延出方向において、前記第１の拡幅部と前記第２の拡幅部との間が最も狭くなっている位置と前記基部との間にあることを特徴とする。
本発明のある別の形態に係る屈曲振動片は、前記基部の前記他端は、前記支持腕の延出方向とは反対の方向に向けて幅が漸減する縮幅部を有していることを特徴とする。
本発明のある形態に係る屈曲振動片の製造方法は、基部、前記基部の一端側から延出している第１の振動腕および第２の振動腕、前記基部の前記一端側から前記振動腕の延出方向に沿って延出しており、前記延出方向に直交する幅方向において前記第１の振動腕と前記第２の振動腕との間に配置されている支持腕、および前記振動腕の前記基部との接続部に設けられているテーパー部を備えた屈曲振動片と、前記基部の他端側に配置されている支持部と、前記基部の他端側であって、前記支持腕の幅の中心を通り前記支持腕の前記延出方向に沿っている中心線を基点にして対称となる位置に設けられ、前記基部と前記支持部とを連結している複数の連結部と、を備えた構造体を準備する工程と、前記連結部を切断する工程と、を含み、前記中心線から前記基部の前記幅方向における端部までの距離をＬとし、前記中心線から、前記支持腕側に位置する前記テーパー部の幅の中心までの距離をＸ _１ とした場合に、前記複数の連結部は、前記中心線からの前記幅方向に沿った距離がＸ _１ −０．１Ｌより大きくＸ _１ ＋０．１Ｌよりも小さい範囲を除いた前記他端側の領域に設けられていることを特徴とする。
本発明のある別の形態に係る屈曲振動片の製造方法は、前記屈曲振動片の前記基部の前記他端は、前記支持腕の延出方向とは反対の方向に向けて幅が漸減する縮幅部が形成されていることを特徴とする。
本発明のある別の形態に係る屈曲振動片の製造方法は、前記構造体を準備する工程の後であって、前記切断する工程の前に、前記屈曲振動片の振動周波数を調整する工程を含んでいることを特徴とする。
本発明のある形態に係る振動デバイスは、前記屈曲振動片を備えることを特徴とする。
本発明のある形態に係る電子機器は、前記屈曲振動片を備えることを特徴とする。
本発明のある形態に係る移動体は、前記屈曲振動片を備えることを特徴とする。

［適用例１］基部と、前記基部の一端側から延出している第１の振動腕、および平面視で前記第１の振動腕と並んでいる第２の振動腕と、前記第１の振動腕と前記第２の振動腕との間にあって前記基部の前記一端側から延出している支持腕を有する屈曲振動片であって、前記基部の他端側には、複数の突出部を設けることを特徴とする屈曲振動片。

上記のような構成によれば、支持腕に連結部を設けることができない場合であっても、対を成す振動腕の間に支持腕を配置する構成とした上で、生産性が良好な屈曲振動片を構成することができる。

［適用例２］前記複数の突出部は、前記支持腕の長手方向中心線を基点として対称の位置にあることを特徴とする適用例１に記載の屈曲振動片。

このような構成によれば、支持腕を中心として左右の振動腕がバランス良く屈曲振動している状態において、複数の突出部の影響によるモーメントの変化を抑制することができ、振動漏れの発生を低減することができる。

［適用例３］前記第１の振動腕の延出する方向に対して直交する方向に沿った方向を幅方向として、前記振動腕における基部との連結部には、テーパー部が設けられ、前記複数の突出部は、前記支持腕の中心線を基点として、前記基部の幅方向端部までの距離をＬとし、前記中心線から前記中心線寄りに位置する前記テーパー部における前記幅方向の中心までの距離をＸ_１とした場合に、Ｘ _１ −０．１Ｌより大きく離れた所からＸ _１ ＋０．１Ｌ未満まで離れた所の間を除いた前記他端の領域に設けることを特徴とする適用例１または２に記載の屈曲振動片。

このような構成によれば、突出部の配置位置が、支持腕を基点として線対称な関係にある場合であっても、振動漏れの発生が極端に増加してしまう屈曲振動片を構成することを避けることができる。

［適用例４］前記第１の振動腕は、前記基部から延出している第１の腕部、および前記第１の腕部の先端から前記第１の腕部の延出方向に突出し、かつ前記第２の振動腕との並び方向に沿って突出している第１の拡幅部を備え、前記第２の振動腕は、前記基部から延出している第２の腕部、および前記第２の腕部の先端から前記第２の腕部の延出方向に突出し、かつ前記第１の振動腕の並び方向に沿って突出している第２の拡幅部を備え、前記支持腕の先端が、当該支持腕の延出方向であって、前記基部と前記第１の拡幅部と前記第２の拡幅部との間が最も狭くなるところと前記基部との間に設けられていることを特徴とする適用例１乃至３のいずれか１例に記載の屈曲振動片。
このような構成によれば、振動片の小型化に寄与することができる。

［適用例５］前記基部の他端は、前記支持腕の延出方向とは反対方向へ向けて突出しており、該突出している方向の長さに向かうに従い前記幅方向の長さが漸減している縮幅部を有していることを特徴とする適用例１乃至４のいずれか１例に記載の屈曲振動片。

このような構成によれば、振動腕の屈曲振動に起因して基部に伝達された振動が縮幅部によって減衰（緩和・吸収）されるので、支持腕から漏洩する振動エネルギーが小さくなる。よって、本適用例のような縮幅部の無い基部を有する屈曲振動片に比べて、極端に振動漏れを少なくすることができる。また、ウエハー状態の屈曲振動片とパッケージに固定した状態の屈曲振動片との振動特性の差を小さくすることができる。

［適用例６］基部の一端側から延出している第１の振動腕、平面視で前記第１の振動腕と並んでいる第２の振動腕、および前記第１の振動腕と前記第２の振動腕との間にあって前記基部の前記一端側から延出している支持腕を有する屈曲振動片と、前記基部の他端側に配置されている支持部と、前記支持腕の延出方向に沿っている中心線を基点にして前記基部の他端側の対称となる位置にあり前記基部と前記支持部とを連結している連結部と、を備えている構造体を準備する構造体準備工程と、前記連結部を切断する工程とを含むことを特徴とする屈曲振動片の製造方法。

このような方法によれば、支持腕に連結部を設けることができない場合であっても、対を成す振動腕の間に支持腕を配置する構成とした上で、屈曲振動片の生産性も維持することができる。

［適用例７］前記構造体準備工程では、前記振動腕における前記基部との連結部には、テーパー部を備え、前記一対の連結部は、前記中心線を基点として、前記基部の幅方向端部までの距離をＬとし、前記中心線から前記中心線寄りに位置する前記テーパー部の中心までの距離をＸ_１とした場合に、Ｘ _１ −０．１Ｌより大きく離れた所からＸ _１ ＋０．１Ｌ未満まで離れた所の間を除いた位置にある構造体を準備する工程であることを特徴とする適用例６に記載の屈曲振動片の製造方法。

このような方法によれば、突出部（連結部）の配置位置が、支持腕を基点として線対称な関係にある場合であっても、振動漏れの発生が極端に増加してしまう屈曲振動片が生産されることを避けることができる。

［適用例８］前記構造体準備工程では、前記基部の他端に、前記支持腕の延出方向とは反対方向に向けて突出しており、該突出している方向に向かうに従い前記第１の振動腕と前記第２の振動腕との並び方向に沿っている幅が漸減している縮幅部を備えている構造体を準備する工程であることを特徴とする適用例６または７に記載の屈曲振動片の製造方法。

このような方法によれば、振動腕の屈曲振動に起因して基部に伝達された振動が縮幅部によって減衰（緩和・吸収）されるので、基部に本適用例のような縮幅部を備え無い屈曲振動片に比べ、基部の振動が小さく抑えられた屈曲振動片を製造することができる。よって、本適用例のような縮幅部の無い基部を有する屈曲振動片に比べて、極端に振動漏れを少なくすることができる。

［適用例９］前記構造体準備工程の後であって、前記切断する工程の前に前記屈曲振動片の振動周波数を調整する工程を含んでいることを特徴とする適用例６乃至８のいずれか１例に記載の屈曲振動片の製造方法。

このような方法によれば、構造体の状態において切断した工程と後の状態との屈曲振動片の振動周波数差が小さいので支持腕に連結部が無い構造体であっても効率よく振動周波数の調整を行うことができる。

［適用例１０］適用例１乃至５のいずれか１例に記載の屈曲振動片とを備えることを特徴とする振動デバイス。
上記構成によれば、振動漏れを少なくしてＱ値の低下を低減し、振動特性に優れた屈曲振動片によって、発振特性に優れた振動デバイスが提供される。

［適用例１１］適用例１乃至５のいずれか１例に記載の屈曲振動片を備えることを特徴とする電子機器。
上記構成によれば、振動漏れを少なくしてＱ値の低下を低減した屈曲振動片を用いているため、所望の性能を安定して発揮できる電子機器が提供される。

［適用例１２］適用例１乃至５のいずれか１例に記載の屈曲振動片を備えることを特徴とする移動体。
上記構成によれば、上記構成によれば、振動漏れを少なくしてＱ値の低下を低減した屈曲振動片を用いているため、所望の性能を安定して発揮できる移動体が提供される。

本発明の屈曲振動片の平面図である。 本発明の屈曲振動片の部分拡大図である。 変形例の屈曲振動片の平面図である。 本発明の屈曲振動片の製造方法を説明するための図である。 本発明の屈曲振動片の振動漏れ指数と基部他端の連結痕の形成箇所の関係を示すグラフである。

本発明の屈曲振動片（振動片ともいう）、振動デバイス、電子機器、移動体の実施形態を添付の図面を参照しながら、以下詳細に説明する。

図１は、本発明の屈曲振動片の平面図である。図２は本発明の屈曲振動片の部分拡大図である。図１に示すように本発明の屈曲振動片１０は、基部２０と、基部２０の一端２２から延出する一対の振動腕３０と、一対の振動腕３０の間であって、振動腕３０の延出方向に沿って基部２０の一端２２から延出する支持腕４０を備えている。
図１に示す基部２０は、一端２２に対して裏側となる所の側面が他端２４であり、他端２４側には突出した突出部である連結痕５０（５０ａ，５０ｂ）が存在している。そして、他端２４が振動腕３０の延出方向に対して交差する方向として直交する方向に伸びている構成である。本実施形態の場合、一端２２は、例えば、振動腕３０と支持腕４０との間に存在している直線的な領域であり、一端２２と他端２４が平行になるように形成されている。このような基部２０は、振動腕３０および支持腕４０の延出方向に平行な方向の長さが、一端２２および他端２４の全域において同じ長さとなる。

２本一対の振動腕３０は、腕部３２が基端から先端に向けて互いに平行に延出し、基部２０の一端２２と接続されている基端を各々有する。振動腕３０の表裏主面には、それぞれ長手方向に延出している溝として、平面視で例えば略矩形形状をなしている溝部３４が形成されている。

振動腕３０は腕部３２の先端に錘部として、平面視で振動腕３０の延出方向に直交した方向に沿っている幅よりも幅が大きい拡幅部であるハンマーヘッド部３６が形成されている。ハンマーヘッド部３６は、腕部３２の幅よりも広い幅を有し、平面視で略矩形状に形成されているが、この形状に限定されるものではなく、ハンマーヘッド部３６の先端に向かって漸次に、あるいは段階的に幅が広くなる形状であってもよい。このようなハンマーヘッド部３６を有する振動腕３０は、振動片の小型化目的のためにそれまでのタイプよりも基部２０から延出する長さを短くしても、それまでのタイプよりも振動腕３０の先端側の質量を大きく設定することにより、必要以上の高い周波数で屈曲振動することを抑制できる。例えば、振動腕３０の長さに係らず同一振動を維持すること等が可能である。即ち、振動腕３０にハンマーヘッド部３６を設けると、ハンマーヘッド部３６の質量を変えることにより振動腕３０の単位時間当たりの屈曲変形する回数を調整して、容易に所望の屈曲振動周波数を得ることができる。なお、屈曲振動する振動腕３０の基端側半分の長さにおいては、振動腕３０の幅は屈曲変形に対する剛性の効果が優勢であるのに対して、振動腕３０の先端側半分の長さにおいては、振動腕３０の幅は質量負荷効果が優勢であるから、ハンマーヘッド部３６は、振動腕３０の先端側半分の領域に形成されるが、ハンマーヘッド部３６のように、最も質量負荷効果の高い先端領域を含んで形成されるのが望ましい。また、振動腕３０の全長に対して振動腕３０の先端に形成されたハンマーヘッド部３６の長さを３０％以上５０％以下とする。さらにハンマーヘッドによる屈曲振動周波数の低下分を補うように腕部３２の幅を広くする。これにより熱弾性損失が低減してＱ値が飛躍的に高くなり、更に、ハンマーヘッド部３６の長さを１．２％以上で３０％より小さくすることで、腕部３２に形成された励振電極（後述）の面積を広くすることができるので、ＣＩ値が飛躍的に低くなる。

腕部３２および溝部３４の表面には、図示しない励振電極が形成されており、後述する電極パッド４４を介して励振電極に所定の駆動電圧を印加することにより、所定の周波数で振動腕３０が互いに接近または離間する向きに屈曲して振動するようになっている。

支持腕４０は、２本一対の振動腕３０の間であって、振動腕３０の延出方向に沿って基部２０から一端２２を境にして腕部４２が延出している。支持腕４０の延出方向の長さは、振動腕３０の延出方向の長さよりも短く、支持腕４０の先端が、腕部３２とハンマーヘッド部３６の接続箇所よりも基部２０側に配置されるように設定している。すなわち、支持腕４０は、２つのハンマーヘッド部３６の間に存在しないことが望ましいが、少なくとも２つのハンマーヘッド部３６の間が最も狭くなっている所に達していなければ良い。支持腕４０がハンマーヘッド部３６の間に存在した場合、ハンマーヘッド部３６間の幅は、支持腕４０の幅と、振動腕３０の屈曲によるハンマーヘッド部３６の移動量の２倍との和の距離が少なくとも必要となる。これに対し、支持腕４０の長さを腕部３２の範囲に収めることによれば、ハンマーヘッド部３６間の幅は、振動腕３０の屈曲によるハンマーヘッド部３６の移動量の２倍の距離が少なくともあれば足りることとなり、屈曲振動片１０の小型化に寄与することができる。支持腕４０の底面には一対の電極パッド４４が形成されている（図１中の破線は底面側であることを示す）。屈曲振動片１０は、導電性接着剤を用いてパッケージ等の実装面に接着し、２本一対の振動腕３０を中央の支持腕４０で固定支持することができる。また、支持腕４０と振動腕３０との最小距離は、電極パッド４４とハンマーヘッド部３６との最小距離よりも長いことが好ましい。こうすることによって、電極パッド４４に形成する導電性接着剤が大きく形成されてしまっても、ハンマーヘッド部３６よりも振動腕３０に付着する可能性が低くなり、即ち、水晶よりも損失の大きい導電性接着剤が、振動特性へ大きな影響をもつ振動腕３０の屈曲変形部に付着する可能性が低くなるので、致命的な特性劣化に至ることがない。

振動腕３０および支持腕４０と基部２０の一端２２との連結位置にはそれぞれ平面視で、基部２０との境から延出方向に向かうに従い振動腕３０の幅、支持腕４０の幅が小さくなっているテーパー部３８，４６が形成されている。振動腕３０の腕部３２および支持腕４０の腕部４２は、それぞれ基端から先端に向けて互いに平行となるように略直線状に延出しているが、支持腕４０の基端側には、支持部４０の幅が狭くなる領域が設けられていてもよい。こうすることで、２本の振動腕３０が共に同一方向に屈曲振動するモード（以下、同相モード）の振動周波数を、２本の振動腕３０が互いに近接と離間を交互に繰り返すモード（以下、メインモード）の振動周波数から離すことができ、同相モードとメインモードの結合強度を小さくすることになって、メインモードの振動漏れが増大するのを防ぐことができる。特に、同相モードの振動周波数をｆ１、メインモードの振動周波数をｆ０とした場合、｜ｆ１−ｆ０｜／ｆ０≧１０％、より好ましくは｜ｆ１−ｆ０｜／ｆ０≧２０％とすることにより、両者の結合を大きく抑圧することができる。そして振動腕３０の腕部３２および支持腕４０の腕部４２は、基部２０の一端２２との連結位置において、先端から基端に向けて側辺が直角または鋭角に折れ曲がるのではなく、その幅が漸次拡大するように、丸み付けしたテーパー部３８，４６を設けてもよい。テーパー部３８，４６は振動腕３０および支持腕４０のそれぞれの両側面と基部２０の一端２２との間に形成されている。このテーパー部３８，４６を設けることによって、屈曲振動発生時の歪の集中を避けることができるため、即ち歪の発生に随伴する温度変化（温度上昇あるいは温度低下）の集中を避け、熱の流れが大きくなってしまうのを抑えることができるために、熱弾性損失の増大を抑圧することができると共に、連結位置の強度が大きくなり、対衝撃性を向上させることができる。なお、本実施形態の振動腕３０の幅とは、振動腕３０の腕部３２の幅と、腕部３２の両側面に形成されたテーパー部３８の幅を含む領域としている。また本実施形態の支持腕４０の幅とは、支持腕４０の腕部４２の幅と、腕部４２の両側面に形成されたテーパー部４６の幅を含む領域としている。

基部２０の他端２４には、振動腕３０および支持腕４０が延出する方向と反対方向に突出する連結痕が複数形成されている（本実施形態では２つ）。本実施形態の連結痕５０ａ，５０ｂは、基部２０の他端２４に、支持腕４０を中心として線対称となる位置に形成されている。ここで、連結痕５０ａ，５０ｂは、屈曲振動片１０の製造工程において、屈曲振動片１０をウエハー等における連結部から切り取る際の名残である。

連結痕５０ａ，５０ｂの長さは、種々変化する可能性があるが、一例としては、基部２０の他端２４からの突出長さが、３０μｍ程となる。連結部の長さを長くする程、屈曲振動片１０の板取性が悪化する（一枚のウエハーから得られる屈曲振動片１０の数が減少する）と共に、連結部の長さによって、その振動周波数が一対の振動腕３０の振動周波数と一致してしまうと、両者の振動周波数でのモードが結合してしまうため、連結部の長さは、なるべく短くしている。また連結痕５０ａ，５０ｂの幅は、振動腕３０および支持腕４０の幅よりも小さく設定している。また、屈曲振動片１０をウエハー等から切り取る際の方法として、図１の紙面上側から紙面下側へ屈曲振動片１０に力を加えて折り取るような場合には、連結部に表裏少なくとも一方に非貫通の溝を部分的、あるいは全体に形成して連結部の厚さを薄くするか、あるいは連結部の幅を部分的に細くするかして、意図的に応力が集中する箇所を設けておいて切断すると、連結痕５０の長さを安定させることができる。特に溝を形成する場合のように、力の加わる方向に沿っている厚さを部分的に小さくした構成では切断し易い。

そして図２に示すように支持腕４０の延出方向の中心線から基部２０の端部までの長さをＬ。支持腕４０の中心線から基部２０端部の連結痕５０ａ，５０ｂの形成箇所（連結痕５０ａ，５０ｂの突出方向の中心線）までの長さをＸ、支持腕の中心から前記テーパー部の中心までの距離をＸ_１、として定義している。

図３は変形例の屈曲振動片の平面図である。図示のように、変形例の屈曲振動片１０Ａは基部２０Ａの平面形状が図１に示す屈曲振動片１０と異なる。その他の構成は、図１、図２に示す屈曲振動片１０と同様の構成であり同一符号を付して詳細な説明を省略する。変形例の屈曲振動片１０Ａは、基部２０Ａの他端２４Ａは、支持腕４０の延出方向とは反対方向へ向けて突出し、振動腕３０の並ぶ方向の長さが突出方向に向けて漸減する縮幅部を有している。このような構成の変形例の屈曲振動片１０Ａによれば、振動腕３０の屈曲振動に起因する基部２０Ａにおける振動が縮幅部によって相殺（緩和・吸収）されるので、基部２０Ａに接続された支持腕４０の振動が小さくなる。よって、パッケージにマウントする固着部を支持腕４０に設けた際に縮幅部の無い基部２０を有する屈曲振動片１０と比べて振動漏れを抑えることができる。

また、本実施形態の屈曲振動片１０，１０Ａは、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、リチウムテトラボート、ニオブ酸カリウム、リン酸カリウム、ランガサイト等の圧電材料により、公知のフォトエッチング技術を用いて所望の外形形状に形成することができる。一例として、結晶軸としてＸ軸（電気軸）、Ｙ軸（機械軸）、Ｚ軸（光軸）を有する水晶で形成する場合には、Ｘ軸を中心にＹ軸と０°以上１５°以下の角度を成す座標軸をＹ´軸とすれば、Ｙ´軸とＸ軸に直交する方向を厚さ方向、Ｙ´軸方向を振動腕の長手方向に配向するのが通例である（以下これを水晶Ｚ板と呼ぶ）。

このような構成の屈曲振動片１０，１０Ａは、一例として水晶を用いた場合、以下のような工程で製造される。屈曲振動片１０，１０Ａは、水晶Ｚ板の表面を研磨して平坦な平板形状としたウエハー状の基材をベースにして製造される。この水晶ウエハー６０の表面にＣｒ膜あるいはＮｉ膜を形成し、更にその表面にＡｕ膜を積層した保護膜を、蒸着法やスパッタ法などによって形成する。そして保護膜の表面にレジスト膜を塗布してから、フォトリソグラフィーにより、レジスト膜を屈曲振動片１０，１０Ａの外形形状よりもやや広い形状にパターニングする。次いで、パターニングしたレジスト膜をマスクとして保護膜をエッチングして除去する。レジスト膜剥離後、再度レジスト膜を塗布し、複数の連結部５１により連結された支持部６２と屈曲振動片１０，１０Ａを構成する外形形状と溝形状をパターニングする。この状態で、水晶ウエハー６０の露出した部分をフッ酸でエッチングして、屈曲振動片１０，１０Ａ、連結部５１、および支持部６２の外形形状を形成する（図４参照）。ここで、連結部５１は、基部２０の他端２４と、支持部６２との間に設けられる。

次に溝部３４に形成されている保護膜をエッチングする。こうしてエッチングし露出した水晶面は、振動腕３０に形成する溝部３４の平面形状に対応している。そして、水晶ウエハー６０の露出した部分をフッ酸で所定時間だけハーフエッチングし、振動腕３０に溝部３４を形成する。溝部３４のエッチング後、レジスト膜および保護膜を剥離する。

電極は、次のように形成される。水晶ウエハー６０の表面全体に、Ｃｒ膜またはＮｉ膜を下地として形成し、その上にＡｕ膜を配置した電極膜を形成し、電極膜に励振電極のパターンに対応したレジスト膜を形成する。そして、電極膜をエッチングして励振電極を形成する。電極のエッチング後、レジスト膜を剥離する。

次に振動腕３０の先端に錘付けをする。これは、蒸着法やスパッタ法などにより、ハンマーヘッド部３６の一部あるいは全面へＡｕ等の金属皮膜を周波数調整用の錘付け膜として形成する。

周波数の粗調整は、錘付け膜の一部にレーザー光等を照射して、部分的に蒸散させ、ハンマーヘッド部３６の質量を調整する。これにより、水晶ウエハー６０に形成された複数の屈曲振動片１０の屈曲振動周波数を、所望の周波数（例えば３２．７６８ｋＨｚ）に近づけるように粗調整することができる。
最後に屈曲振動片１０，１０Ａの個片化を行う。即ち、水晶ウエハー６０における支持部６２と、屈曲振動片１０，１０Ａとを連結している連結部５１を切断し、並列配置されていた屈曲振動片１０，１０Ａを個片として分断する。この個片化により、基部２０，２０Ａの他端には、連結痕５０ａ，５０ｂが形成される。

図５は本発明の屈曲振動片の振動漏れ指数と基部他端の連結痕の形成箇所の関係を示すグラフである。ここで、計算に用いる屈曲振動片１０の形状は、一例として、全長を８６０μｍ、支持腕４０の延出方向の中心線から基部２０の端部までの長さＬを２４８μｍ、支持腕４０の中心線から支持腕４０の側辺までの長さを５０μｍ、支持腕４０の中心線から支持腕４０側の振動腕３０の側辺（振動片の内側の側辺）までの長さを１５５μｍ、支持腕４０の中心線から基部２０端部側の振動腕３０の側辺（振動腕３０の外側の側辺）までの長さを２０７μｍ、支持腕４０の中心線から基部２０他端の連結痕５０ａ，５０ｂの形成箇所（連結痕５０ａ，５０ｂの突出方向の中心線）までの長さをＸ、連結痕５０ａ，５０ｂは平面視で正方形であり、その突出方向の長さを３０μｍ、溝部３４の深さを４５μｍ、ハンマーヘッド部３６の幅を１９８μｍ、ハンマーヘッド部３６の長さを２３７μｍ、として屈曲振動周波数を３２．７６８ｋＨｚ近傍としている。そして、この屈曲振動片１０を膜厚２０μｍのシリコン系の導電性接着剤でパッケージにマウントした状態で、セラミック製のパッケージにマウントした状態を想定して次のように振動漏れを計算した。

屈曲振動片１０の屈曲振動に起因する弾性エネルギーは、支持腕４０を介して導電性接着剤に到達し、導電性接着剤の裏面（屈曲振動片１０とは反対側）に仮想的に設けられ、パッケージの材料定数を有する半無限媒体に伝達したまま屈曲振動片１０には戻らない、ことを条件にして計算をしている。
半無限媒体に伝達したこのエネルギーは、再び屈曲振動片１０において屈曲振動に寄与することがないので、振動漏れによる損失になる。そしてこの振動漏れによる損失のみを考慮したＱ値をＱＬｅａｋとして定義した（振動漏れが大きくなると、ＱＬｅａｋは小さくなる）。また、後述するメカニズムからも容易に想像できるように、本発明は上記で示した寸法の絶対値、屈曲振動周波数、材料に依存するものではない。

同グラフの縦軸は振動漏れ指数（Ｑ０／ＱＬｅａｋ）としている。ここで、Ｑ０は基部２０の他端２４に連結痕５０ａ，５０ｂが存在しない場合の振動漏れのみを考慮したＱ値であり、ＱＬｅａｋは基部２０の他端２４に連結痕５０ａ，５０ｂを２つ形成した場合の振動漏れのみを考慮したＱ値を示している。同グラフの横軸は基部２０の他端２４の連結痕５０ａ，５０ｂの形成箇所（Ｘ／Ｌ）とし、Ｘ／Ｌ＝０のとき支持腕４０の中心線と連結痕５０ａ，５０ｂの中心が重なる位置となり、Ｘ／Ｌ＝１のとき基部２０の端部と連結痕５０ａ，５０ｂの中心が重なる位置となる。そして◆プロットは、図１に示す屈曲振動片１０のように、基部２０の一端２２と他端２４が基部本体を間に挟んで平行に形成されている形態の振動片の例を示すグラフである。また、■プロットは、図３に示す屈曲振動片１０Ａのように、基部２０Ａの他端２４Ａの形態が、縮幅部が形成されている形態の振動片の例を示すグラフである。なお、屈曲振動片１０と屈曲振動片１０Ａとでは、縮幅部による振動漏れの抑制が非常に大きいために表示スケールを同一とした場合には、連結痕５０ａ，５０ｂの形成位置の違いによる振動漏れ指数の変化が読み取り難くなってしまう。このため、図５では、図中左側縦軸に、屈曲振動片１０のスケールを示し、図中右側に、屈曲振動片１０Ａのスケールを示している。

図５においては、振動漏れ指数が１．０よりも小さいと、基部の他端に連結痕を備えない屈曲振動片よりも振動漏れが小さいことになる。図１に示す屈曲振動片１０の場合、０．４６＜Ｘ／Ｌ＜０．６６の範囲に連結痕５０ａ，５０ｂが存在する場合に、振動漏れ指数が１．０を大きく超えることとなる。この範囲を百分率で表すと、４６％＜Ｘ／Ｌ＜６６％となる。この範囲は、概ね、基部の一端に形成された振動腕の支持腕側に形成されたテーパー部形成位置に対応した基部の他端の領域である。より具体的に示すと、支持腕の中心から前記テーパー部の中心までの距離をＸ_１とした場合に、支持腕４０の中心位置を基点にして支持腕４０の中心からＸ _１ −０．１Ｌより大きくＸ _１ ＋０．１Ｌより小さい距離で示される領域である。

振動腕３０は、励振電極に所定の駆動電圧を印加することにより、所定の周波数で振動腕３０が互いに接近または離間する向きに屈曲して振動するように構成されている。一対の振動腕３０が互いに逆相で屈曲変形した場合、支持腕４０が電極パッド４４、導電性接着剤を介してパッケージに固定されるため、基部２０は振動腕３０の延びる方向に屈曲変形することになるが、特に支持腕４０の基端と振動腕３０の基端との間に位置する基部２０の部分と、それに連なって、振動腕３０の延びる方向とは反対方向に位置する基部２０の部分は大きく屈曲することになる。を間の支持腕４０で支持する屈曲振動片１０は、振動腕３０の屈曲動作に起因して、基部２０の一端と他端との間で、圧縮応力又は引っ張り応力を繰り返す屈曲変形が生じている。このため、基部２０の他端に連結痕のような錘が形成されると、支持腕４０を中心として左右の振動腕３０がバランス良く屈曲振動している状態において、連結痕によりモーメントが変わりアンバランスとなって振動漏れが発生し易くなる。４６％＜Ｘ／Ｌ＜６６％の範囲に連結痕５０ａ，５０ｂが存在する場合には、このような作用が顕著にあらわれているということができる。

一方、基部２０の他端に連結痕５０ａ，５０ｂを配置した場合であっても、一対の振動腕３０がバランス良く屈曲振動している状態において、支持腕４０の中心に対して線対称に配置した複数の連結痕５０ａ，５０ｂにより、モーメントの変化を抑制した場合には、振動漏れの発生を低減することができる。すなわち、連結痕５０ａ，５０ｂを４６％＜Ｘ／Ｌ＜６６％（Ｘ _１ −０．１Ｌより大きくＸ _１ ＋０．１Ｌより小さい範囲）以外の範囲となるように、基部２０の他端に配置した場合である。

これに対し、図３に示す屈曲振動片１０Ａの場合には、連結痕５０ａ，５０ｂを配置する場所に関わらず、その全域において振動漏れ指数が小さくなっていることを図５から読み取ることができる。なお、当該グラフにおけるＱ０も、屈曲振動片１０の振動漏れ指数を示す際に用いた屈曲振動片におけるＱ０と同じ値である。
このように、基部２０Ａの他端に、端部から中心へ向けて山形となる傾斜を設けた屈曲振動片１０Ａであっても、連結痕５０ａ，５０ｂの配置位置によって、その振動漏れの生じ易さには変化がある。具体的には、屈曲振動片１０と同様に、百分率表示で、４６％＜Ｘ／Ｌ＜６６％の範囲で、振動漏れ指数の大きな上昇が生じている。このため、屈曲振動片１０Ａであっても、連結痕５０ａ，５０ｂは、基部２０Ａの他端において、４６％＜Ｘ／Ｌ＜６６％の範囲（Ｘ _１ −０．１Ｌより大きく離れた所からＸ _１ ＋０．１Ｌ未満まで離れた所までの範囲）を除く範囲に配置されるようにすると良い。

本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、その技術的範囲内で様々な変形又は変更を加えて実施することができる。例えば、２本一対の振動腕は、先端にハンマーヘッド部を形成せず、基端から先端に向けて腕部を略直線状に延出させた形態であっても適用することができる。

また、本発明の屈曲振動片は、様々な構造のパッケージに搭載することができ、例えば発振回路を有する回路素子と組み合わせた発振器等、振動子以外の様々な振動デバイスに適用することができる。

また、本発明の屈曲振動片１０，１０Ａは、発振回路を有する回路素子と組み合わせることによって、デジタル携帯電話、パーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、電子時計、ビデオレコーダー、ビデオカメラ、テレビ、ディジタルスチルカメラ、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレーター等の電子機器として広範に用いることができる。

また、本発明の屈曲振動片１０，１０Ａは、自動車に搭載されている。屈曲振動片１０，１０Ａは、キーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム、等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。

１０，１０Ａ………屈曲振動片、２０，２０Ａ………基部、２２，２２Ａ………一端、２４，２４Ａ………他端、３０………振動腕、３２………腕部、３４………溝部、３６………ハンマーヘッド部、４０………支持腕、４２………腕部、４４………電極パッド、５０ａ，５０ｂ………連結痕、５１………連結部、６０………水晶ウエハー、６２………支持部。

Claims (10)

1. 基部と、
   前記基部の一端側から延出している第１の振動腕および第２の振動腕と、
   前記基部の前記一端側から前記振動腕の延出方向に沿って延出しており、前記延出方向に直交する幅方向において前記第１の振動腕と前記第２の振動腕との間に配置されている支持腕と、
   前記基部の前記一端とは反対の他端側に設けられている複数の突出部と、
   前記振動腕の前記基部との接続部に設けられているテーパー部と、
   を備え、
   前記支持腕の幅の中心を通り前記支持腕の前記延出方向に沿っている中心線から、前記基部の前記幅方向における端部までの距離をＬとし、
   前記中心線から、前記支持腕側に位置する前記テーパー部の幅の中心までの距離をＸ _１ とした場合に、
   前記複数の突出部は、前記中心線からの前記幅方向に沿った距離がＸ _１ −０．１Ｌより大きくＸ _１ ＋０．１Ｌよりも小さい範囲を除いた前記他端側の領域に設けられていることを特徴とする屈曲振動片。
2. 前記複数の突出部は、前記支持腕の幅の中心を通り前記支持腕の前記延出方向に沿っている中心線を基点として対称の位置にあることを特徴とする請求項１に記載の屈曲振動片。
3. 前記第１の振動腕は、前記基部から延出している第１の腕部、および前記第１の腕部の前記基部側とは反対側の先端に設けられ、前記第１の腕部よりも幅が大きい第１の拡幅部と、
   前記第２の振動腕は、前記基部から延出している第２の腕部、および前記第２の腕部の前記基部側とは反対側の先端に設けられ、前記第２の腕部よりも幅が大きい第２の拡幅部と、を備え、
   前記支持腕の前記基部側とは反対側の先端が、前記延出方向において、前記第１の拡幅部と前記第２の拡幅部との間が最も狭くなっている位置と前記基部との間にあることを特徴とする請求項１または２に記載の屈曲振動片。
4. 前記基部の前記他端は、前記支持腕の延出方向とは反対の方向に向けて幅が漸減する縮幅部を有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の屈曲振動片。
5. 基部、前記基部の一端側から延出している第１の振動腕および第２の振動腕、前記基部の前記一端側から前記振動腕の延出方向に沿って延出しており、前記延出方向に直交する幅方向において前記第１の振動腕と前記第２の振動腕との間に配置されている支持腕、および前記振動腕の前記基部との接続部に設けられているテーパー部を備えた屈曲振動片と、前記基部の他端側に配置されている支持部と、前記基部の他端側であって、前記支持腕の幅の中心を通り前記支持腕の前記延出方向に沿っている中心線を基点にして対称となる位置に設けられ、前記基部と前記支持部とを連結している複数の連結部と、を備えた構造体を準備する工程と、
   前記連結部を切断する工程と、を含み、
   前記中心線から前記基部の前記幅方向における端部までの距離をＬとし、
   前記中心線から、前記支持腕側に位置する前記テーパー部の幅の中心までの距離をＸ _１ とした場合に、
   前記複数の連結部は、前記中心線からの前記幅方向に沿った距離がＸ _１ −０．１Ｌより大きくＸ _１ ＋０．１Ｌよりも小さい範囲を除いた前記他端側の領域に設けられていることを特徴とする屈曲振動片の製造方法。
6. 前記屈曲振動片の前記基部の前記他端は、前記支持腕の延出方向とは反対の方向に向けて幅が漸減する縮幅部が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の屈曲振動片の製造方法。
7. 前記構造体を準備する工程の後であって、前記切断する工程の前に、前記屈曲振動片の振動周波数を調整する工程を含んでいることを特徴とする請求項５または６に記載の屈曲振動片の製造方法。
8. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の屈曲振動片を備えることを特徴とする振動デバイス。
9. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の屈曲振動片を備えることを特徴とする電子機器。
10. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の屈曲振動片を備えることを特徴とする移動体。

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