JP6229456B2 - 振動片、振動子、発振器、電子機器及び移動体 - Google Patents

Description

本発明は、振動片、この振動片を備えている振動子、発振器、電子機器及び移動体に関する。

従来、振動片として、厚みすべり振動する振動部、振動部の外縁のうち、少なくとも厚みすべり振動の変位方向と交差する外縁に沿って一体化され、振動部より厚さの薄い周辺部、及び周辺部に設けられている凸部、を含む素板と、振動部に設けられている励振電極とを含み、凸部の長さを振動部の短辺寸法に合わせた構成の振動片が知られている（例えば、特許文献１参照）。
上記振動片は、生産性に優れ、振動部と周辺部との段差（メサ部の堀量）を大きくしても、ＣＩ値の劣化を生じさせないとされている。

特開２０１１−９７１８３号公報

上記振動片は、周辺部に設けられている凸部の長さを振動部の短辺寸法に合わせた構成としていることから、凸部の剛性などによりスプリアス（不要振動）である屈曲振動成分の抑制には効果があるものの、主振動である厚みすべり振動の、周辺部における減衰作用が、長い凸部によって阻害される虞がある。
これにより、上記振動片は、厚みすべり振動の振動エネルギーの閉じ込めが不十分となる虞がある。
このことから、上記振動片は、厚みすべり振動の振動エネルギーの外部への漏洩により、ＣＩ値が増加（劣化）し、振動特性が劣化する虞がある。

本発明は、上記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。

［適用例１］本適用例にかかる振動片は、厚みすべり振動する振動部、前記振動部より厚み寸法が薄い周辺部、を含む素板と、少なくとも前記振動部に設けられている励振電極と、を備え、前記厚みすべり振動の振動方向を第１方向とし、前記第１方向と交差する方向を第２方向とした場合、前記素板は、前記第１方向において、前記周辺部と前記振動部との間に第１段差部を有し、前記第２方向において、前記周辺部と前記振動部との間に第２段差部を有し、前記第１方向に沿って、前記周辺部の第１領域と第２領域とは、前記振動部を挟むように配置されており、前記第１領域及び前記第２領域の少なくともいずれか一方に、前記周辺部の厚み方向に突出し前記第２方向に沿って延びる凸部を有し、前記凸部の前記第２方向に沿った長さは、前記振動部の前記第２方向に沿った長さより短く、かつ前記第１方向からみて前記振動部の幅の範囲内にあることを特徴とする。

これによれば、振動片は、素板が第１方向において、周辺部と振動部との間に第１段差部、第２方向において、周辺部と振動部との間に第２段差部、を有し、周辺部の第１領域及び第２領域の少なくともいずれか一方に、周辺部の厚み方向に突出し第２方向に沿って延びる凸部を有し、凸部の第２方向に沿った長さが、振動部の第２方向に沿った長さより短く、かつ第１方向からみて振動部の幅の範囲内にある。
この結果、振動片は、従来（例えば、特許文献１の構成）より短い凸部、及び第２段差部によって、屈曲振動成分を抑制しつつ、周辺部における厚みすべり振動を減衰させ、厚みすべり振動の振動エネルギーの閉じ込めを効率よく行うことができる。
これにより、振動片は、ＣＩ値が低下し（良好となり）、振動特性を向上させることができる。

［適用例２］上記適用例にかかる振動片において、前記振動部の前記第１方向に沿った長さをＭｘ、前記第２段差部の前記第１方向に沿った長さをＮｘ、前記励振電極の前記第１方向に沿った長さをＥｘ、前記凸部の前記第１方向に沿った長さをＤｘ、前記第２段差部と前記凸部との前記第１方向に沿った間隔をＳｘ、前記素板に生じる屈曲振動の波長をλとしたときに、Ｍｘ＝（ｖ＋１／２）×λ±０．１λ（但し、ｖは正の整数）、Ｎｘ＝λ／２×ｐ±０．１λ（但し、ｐは正の整数）、Ｅｘ＝（ｗ＋１／２）×λ±０．１λ（但し、ｗは正の整数）、Ｄｘ＝λ／２×ｍ±０．１λ（但し、ｍは正の整数）、Ｓｘ＝λ／２×ｎ±０．１λ（但し、ｎは正の整数）、の関係を満たすことが好ましい。

これによれば、振動片は、Ｍｘ＝（ｖ＋１／２）×λ±０．１λ、Ｎｘ＝λ／２×ｐ±０．１λ、Ｅｘ＝（ｗ＋１／２）×λ±０．１λ、Ｄｘ＝λ／２×ｍ±０．１λ、Ｓｘ＝λ／２×ｎ±０．１λ、の関係を満たすことから、屈曲振動成分をより抑制しつつ、周辺部における厚みすべり振動をより減衰させ、厚みすべり振動の振動エネルギーの閉じ込めをより効率よく行うことができる。

［適用例３］上記適用例にかかる振動片において、前記素板の前記第１方向に沿った長さをＬｘ、前記振動部の厚みをｔとしたときに、１０≦Ｌｘ／ｔ≦４０、の関係を満たすことが好ましい。

これによれば、振動片は、１０≦Ｌｘ／ｔ≦４０、の関係を満たすことから、屈曲振動成分を抑制しつつ、周辺部における厚みすべり振動を減衰させ、厚みすべり振動の振動エネルギーの閉じ込めをより顕著に行うことができる。

［適用例４］上記適用例にかかる振動片において、前記凸部の前記第２方向に沿った長さをＤｚ、前記振動部の前記第２方向に沿った長さをＭｚとしたときに、０＜Ｄｚ／Ｍｚ≦０．７、の関係を満たすことが好ましい。

これによれば、振動片は、０＜Ｄｚ／Ｍｚ≦０．７、の関係を満たすことから、屈曲振動成分を更に抑制しつつ、周辺部における厚みすべり振動を更に減衰させ、厚みすべり振動の振動エネルギーの閉じ込めを更に効率よく行うことができる。

［適用例５］上記適用例にかかる振動片において、前記凸部の前記周辺部からの高さをＤｙ、前記振動部の前記周辺部からの高さをＭｙとしたときに、０＜Ｄｙ／Ｍｙ≦１、の関係を満たすことが好ましい。

これによれば、振動片は、０＜Ｄｙ／Ｍｙ≦１、の関係を満たすことから、凸部の周辺部からの高さＤｙを、振動部の周辺部からの高さＭｙ以下にすることにより、屈曲振動成分を抑制しつつ、周辺部における厚みすべり振動を減衰させ、厚みすべり振動の振動エネルギーの閉じ込めを更に効率よく行うことができる。

［適用例６］上記適用例にかかる振動片において、前記凸部の前記周辺部からの高さが、前記第１段差部及び前記第２段差部の段差のうち、いずれか１つの前記段差の前記周辺部からの高さと同じであることが好ましい。

これによれば、振動片は、凸部の周辺部からの高さが、第１段差部及び第２段差部の段差のうち、いずれか１つの段差の周辺部からの高さと同じであることから、例えば、エッチングによって凸部と、第１段差部及び第２段差部の１つの段差とを、一括して形成することができる。
この結果、振動片は、生産性を向上させることができる。

［適用例７］上記適用例にかかる振動片において、前記第２段差部及び前記凸部における前記第２方向に沿って延びる各壁面が傾斜面であり、前記傾斜面は、前記素板に生じる屈曲振動の最大振幅となる領域を含んでいることが好ましい。

これによれば、振動片は、第２段差部及び凸部における第２方向に沿って延びる各壁面が傾斜面であり、この傾斜面が素板に生じる屈曲振動の最大振幅となる領域を含んでいることから、この傾斜面によって屈曲振動成分を更に抑制することができる。

［適用例８］本適用例にかかる振動子は、上記適用例のいずれか一例に記載の振動片と、前記振動片が収容されている容器と、を備えていることを特徴とする。

これによれば、本構成の振動子は、上記適用例のいずれか一例に記載の振動片と、振動片が収容されている容器と、を備えていることから、上記適用例のいずれか一例に記載の効果を奏する振動子を提供することができる。

［適用例９］本適用例にかかる発振器は、上記適用例のいずれか一例に記載の振動片と、前記振動片を駆動する回路と、を備えていることを特徴とする。

これによれば、本構成の発振器は、上記適用例のいずれか一例に記載の振動片と、振動片を駆動する回路と、を備えていることから、上記適用例のいずれか一例に記載の効果を奏する発振器を提供することができる。

［適用例１０］本適用例にかかる電子機器は、上記適用例のいずれか一例に記載の振動片を備えていることを特徴とする。

これによれば、本構成の電子機器は、上記適用例のいずれか一例に記載の振動片を備えていることから、上記適用例のいずれか一例に記載の効果を奏する電子機器を提供することができる。

［適用例１１］本適用例にかかる移動体は、上記適用例のいずれか一例に記載の振動片を備えていることを特徴とする。

これによれば、本構成の移動体は、上記適用例のいずれか一例に記載の振動片を備えていることから、上記適用例のいずれか一例に記載の効果を奏する移動体を提供することができる。

第１実施形態の水晶振動片の概略構成を示す模式斜視図。 図１の水晶振動片の模式平断面図であり、（ａ）はＹ’軸方向から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図。 水晶振動片の模式要部断面図。 凸部のＺ’軸方向に沿った長さＤｚと、振動部のＺ’軸方向に沿った長さＭｚとの比（Ｄｚ／Ｍｚ）と、ＣＩ値との関係を示すグラフ。 第１実施形態の変形例の水晶振動片の概略構成を示す模式要部断面図。 第２実施形態の水晶振動子の概略構成を示す模式図であり、（ａ）はリッド（蓋体）側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図。 第３実施形態の水晶発振器の概略構成を示す模式図であり、（ａ）は、リッド側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図。 第４実施形態の携帯電話機を示す模式斜視図。 第５実施形態の自動車を示す模式斜視図。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
最初に、振動片の一例としての水晶振動片について説明する。
図１は、第１実施形態の水晶振動片の概略構成を示す模式斜視図である。図２は、図１の水晶振動片の模式平断面図であり、図２（ａ）は、Ｙ’軸方向から見た平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線での断面図である。なお、分かり易くするために、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。

図１、図２に示すように、水晶振動片１は、水晶の結晶軸である、電気軸としてのＸ軸、機械軸としてのＹ軸、及び光学軸としてのＺ軸のうち、Ｘ軸を回転軸として、Ｚ軸の＋（プラス）側をＹ軸の−（マイナス）方向へ回転させた軸をＺ’軸とし、Ｙ軸の＋側をＺ軸の＋方向へ回転させた軸をＹ’軸とし、Ｘ軸及びＺ’軸に平行な面を主面１１，１２とし、Ｙ’軸に沿った方向（Ｙ’軸方向）を厚み方向とする、水晶の原石（ランバード）などから切り出された素板としての水晶基板１０を備えている。
水晶基板１０は、厚みすべり振動する略矩形状の振動部１３と、平面視で（Ｙ’軸方向から見て）振動部１３を囲み、振動部１３より厚み寸法（Ｙ’軸方向の寸法）が薄い周辺部１４と、を含んでいる。
振動部１３は、周辺部１４の＋Ｙ’側及び−Ｙ’側の両方に突出している。

水晶振動片１は、水晶基板１０と、少なくとも振動部１３に設けられている（ここでは、振動部１３から周辺部１４の一部にまで設けられている）励振電極１５，１６と、を備えている。
水晶基板１０は、第１方向としてのＸ軸方向において、周辺部１４と振動部１３との間に１つの段差が設けられた第１段差部１７を有し、Ｘ軸方向と交差（ここでは直交）する第２方向としてのＺ’軸方向において、周辺部１４と振動部１３との間に２つの段差が設けられた第２段差部を有している。
第１段差部１７及び第２段差部１８は、振動部１３（周辺部１４）の＋Ｙ’側及び−Ｙ’側の両方に設けられている。

そして、水晶基板１０は、Ｘ軸方向に沿って、周辺部１４の第１領域（ここでは−Ｘ側の領域）と第２領域（ここでは＋Ｘ側の領域）とが、振動部１３を挟むように配置されており、第１領域及び第２領域の少なくともいずれか一方（ここでは両方）に、周辺部１４の厚み方向としてのＹ’軸方向に突出し、Ｚ’軸方向に沿って延びる凸部１９を有している。凸部１９は、周辺部１４の＋Ｙ’側及び−Ｙ’側の両方に突出している。
ここで、凸部１９のＺ’軸方向に沿った長さは、振動部１３のＺ’軸方向に沿った長さより短く、かつＸ軸方向からみて振動部１３の幅の範囲内（振動部１３が形成されている範囲内）にある。（詳細後述）。

水晶基板１０の周辺部１４の第１領域及び第２領域のいずれか一方の領域（ここでは第１領域）は、励振電極１５，１６のそれぞれから引き出されたマウント電極１５ａ，１６ａが設けられた固定端となっており、他方の領域（ここでは第２領域）は自由端となっている。

マウント電極１５ａは、振動部１３の主面１１を覆い、且つ周辺部１４の主面１１ａの一部を覆うように設けられた励振電極１５から、Ｘ軸方向に沿って周辺部１４の−Ｘ側の端部に引き出され、端部の側面に沿って周辺部１４の主面１２ａに回り込み、励振電極１６の近傍まで延在している。
マウント電極１６ａは、振動部１３の主面１２を覆い、且つ周辺部１４の主面１２ａの一部を覆うように設けられた励振電極１６から、Ｘ軸方向に沿って周辺部１４の−Ｘ側の端部に引き出され、端部の側面に沿って周辺部１４の主面１１ａに回り込み、励振電極１５の近傍まで延在している。
励振電極１５，１６及びマウント電極１５ａ，１６ａは、例えば、Ｃｒ（クロム）を下地層とし、その上にＡｕ（金）が積層された構成の金属被膜となっている。

図２に示すように、水晶振動片１は、振動部１３のＸ軸方向に沿った長さをＭｘ、第２段差部１８のＸ軸方向に沿った長さをＮｘ、励振電極１５，１６のＸ軸方向に沿った長さをＥｘ、凸部１９のＸ軸方向に沿った長さをＤｘ、第２段差部１８と凸部１９とのＸ軸方向に沿った間隔をＳｘ、水晶基板１０に生じる屈曲振動の波長をλとしたときに、
Ｍｘ＝（ｖ＋１／２）×λ±０．１λ（但し、ｖは正の整数）、
Ｎｘ＝λ／２×ｐ±０．１λ（但し、ｐは正の整数）、
Ｅｘ＝（ｗ＋１／２）×λ±０．１λ（但し、ｗは正の整数）、
Ｄｘ＝λ／２×ｍ±０．１λ（但し、ｍは正の整数）、
Ｓｘ＝λ／２×ｎ±０．１λ（但し、ｎは正の整数）、
の関係を満たしていることが好ましい。なお、ここで寸法のバラツキである±０．１λは、この程度の製造バラツキ範囲であれば、水晶振動片１の特性への影響は小さいことを示している。

これにより、水晶振動片１は、図３の水晶振動片の模式要部断面図に示すように、第２段差部１８及び凸部１９におけるＺ’軸方向に沿って延びる各壁面（側面）及び励振電極１５，１６の端面が、水晶基板１０に生じるスプリアス（不要振動）である屈曲振動の最大振幅の位置と略一致するように設けられることが可能となる。
具体的には、上記各壁面（例えば、壁面１９ａなど）及び端面は、図３の２点鎖線で示した想定される屈曲振動の波形Ｂの頂点（最大振幅点）Ｐを通りＹ’軸と平行な仮想直線Ｃと、略一致するように設けられることが可能となる。
ここで、屈曲振動の波長λは、水晶振動片１の共振周波数ｆから、例えば、λ／２＝（１．３３２／ｆ）−０．００２４、などの数式によって求めることができる。
なお、図３では説明の便宜上、ハッチングを省略してある。

図２に戻って、水晶振動片１は、水晶基板１０のＸ軸方向に沿った長さをＬｘ、振動部１３の厚みをｔとしたときに、
１０≦Ｌｘ／ｔ≦４０、
の関係を満たしていることが好ましい。

また、水晶振動片１は、凸部１９のＺ’軸方向に沿った長さをＤｚ、振動部１３のＺ’軸方向に沿った長さをＭｚとしたときに、
０＜Ｄｚ／Ｍｚ≦０．７、
の関係を満たしていることが好ましい。

また、水晶振動片１は、凸部１９の周辺部１４からの高さをＤｙ、振動部１３の周辺部１４からの高さをＭｙとしたときに、
０＜Ｄｙ／Ｍｙ≦１、
の関係を満たしていることが好ましい。

また、水晶振動片１は、凸部１９の周辺部１４からの高さＤｙが、第１段差部１７及び第２段差部１８の段差のうち、いずれか１つの段差（ここでは、第２段差部１８の段差１８ａとする）の周辺部１４からの高さＮｙと同じ（Ｄｙ＝Ｎｙ）であることが好ましい。

なお、水晶振動片１は、一例として、水晶基板１０のＸ軸方向に沿った長さＬｘが１．０ｍｍ程度、Ｚ’軸方向に沿った長さが０．６ｍｍ程度のものが想定されている。
なお、上記の各数式は、発明者らの実験及びシミュレーション解析などにより得られた知見に基づいている。

上述したように、本実施形態の水晶振動片１は、水晶基板１０がＸ軸方向において、周辺部１４と振動部１３との間に第１段差部１７、Ｚ’軸方向において、周辺部１４と振動部１３との間に第２段差部１８、を有し、周辺部１４の第１領域及び第２領域の少なくともいずれか一方に、周辺部１４の厚み方向（Ｙ’軸方向）に突出しＺ’軸方向に沿って延びる凸部１９を有し、凸部１９のＺ’軸方向に沿った長さが、振動部１３のＺ’軸方向に沿った長さより短く、かつＸ軸方向からみて振動部１３の幅の範囲内にある。
この結果、水晶振動片１は、従来（例えば、特許文献１の構成）より短い凸部１９、及び第２段差部１８によって、屈曲振動成分を抑制しつつ、周辺部１４における厚みすべり振動を減衰させ、厚みすべり振動の振動エネルギーの閉じ込めを効率よく行うことができる。
これにより、水晶振動片１は、ＣＩ値が低下し（良好となり）、振動特性を向上させることができる。

また、水晶振動片１は、Ｍｘ＝（ｖ＋１／２）×λ±０．１λ、Ｎｘ＝λ／２×ｐ±０．１λ、Ｅｘ＝（ｗ＋１／２）×λ±０．１λ、Ｄｘ＝λ／２×ｍ±０．１λ、Ｓｘ＝λ／２×ｎ±０．１λ、の関係を満たすことから、第２段差部１８及び凸部１９におけるＺ’軸方向に沿って延びる各壁面（側面）及び励振電極１５，１６の端面が、水晶基板１０に生じるスプリアス（不要振動）である屈曲振動の最大振幅の位置と略一致するように設けられることが可能となる。
この結果、水晶振動片１は、屈曲振動成分をより抑制しつつ、周辺部１４における厚みすべり振動をより減衰させ、厚みすべり振動の振動エネルギーの閉じ込めをより効率よく行うことができる。

また、水晶振動片１は、１０≦Ｌｘ／ｔ≦４０、の関係を満たすことから、屈曲振動成分を抑制しつつ、周辺部１４における厚みすべり振動を減衰させ、厚みすべり振動の振動エネルギーの閉じ込めをより顕著に行うことができる。

また、水晶振動片１は、０＜Ｄｚ／Ｍｚ≦０．７、の関係を満たすことから、屈曲振動成分を更に抑制しつつ、周辺部１４における厚みすべり振動を更に減衰させ、厚みすべり振動の振動エネルギーの閉じ込めを更に効率よく行うことができる。
ここで、上記について図を用いて詳述する。
図４は、凸部のＺ’軸方向に沿った長さＤｚと、振動部のＺ’軸方向に沿った長さＭｚとの比（Ｄｚ／Ｍｚ）と、ＣＩ値との関係を示すグラフである。図４の横軸はＤｚ／Ｍｚを表し、縦軸はＣＩ値（Ω）を表す。
なお、図４は、発明者らによる本実施形態のサンプル品（水晶基板１０のＬｘが約１．０ｍｍ、Ｚ’軸方向に沿った長さが約０．６ｍｍ、共振周波数が約２６ＭＨｚ）を用いた実験結果をグラフ化したものである。

図４に示すように、水晶振動片１は、０＜Ｄｚ／Ｍｚ≦０．７、の関係を満たすことにより、ＣＩ値が７０Ω未満に抑制されていることが分かる。また、水晶振動片１は、０．１≦Ｄｚ／Ｍｚ≦０．６、の関係を満たすことにより、ＣＩ値が更に低い６５Ω未満に抑制されていることが分かる。
さらに、水晶振動片１は、０．２≦Ｄｚ／Ｍｚ≦０．５、の関係を満たすことにより、ＣＩ値がより低い６０Ω以下に抑制されていることが分かる。加えて、水晶振動片１は、０．３≦Ｄｚ／Ｍｚ≦０．４、の関係を満たすことにより、ＣＩ値が最も抑制されていることが分かる。
図４から、水晶振動片１は、０＜Ｄｚ／Ｍｚ≦０．７、の関係を満たすことによって、屈曲振動成分を更に抑制しつつ、周辺部１４における厚みすべり振動を更に減衰させ、厚みすべり振動の振動エネルギーの閉じ込めを更に効率よく行えることが裏付けられたといえる。

また、水晶振動片１は、０＜Ｄｙ／Ｍｙ≦１、の関係を満たすことから、凸部１９の周辺部１４からの高さＤｙを、振動部１３の周辺部１４からの高さＭｙ以下にすることにより、屈曲振動成分を抑制しつつ、周辺部１４における厚みすべり振動を減衰させ、厚みすべり振動の振動エネルギーの閉じ込めを更に効率よく行うことができる。

また、水晶振動片１は、凸部１９の周辺部１４からの高さＤｙが、第２段差部１８の段差１８ａの周辺部１４からの高さＮｙと同じ（Ｄｙ＝Ｎｙ）であることから、例えば、エッチングによって凸部１９と、第２段差部１８の段差１８ａとを、一括して形成することができる。
この結果、水晶振動片１は、生産性を向上させることができる。

なお、水晶振動片１は、第１段差部１７の段差が２つ以上でもよく、第２段差部１８の段差が３つ以上でもよい。これによれば、水晶振動片１は、段差が増えることによって、厚みすべり振動の振動エネルギーの閉じ込めを更に顕著に行うことができる。
また、水晶振動片１は、第２段差部１８の段差を１つとしてもよい。これによれば、水晶振動片１は、段差を形成するための加工回数が減ることにより、第２段差部１８の形状を精度よく形成することができる。なお、この場合には、Ｎｘは０となる。

また、水晶振動片１は、凸部１９が周辺部１４の−Ｘ側の第１領域または＋Ｘ側の第２領域のいずれか一方のみに設けられていてもよい。この場合でも、水晶振動片１は、屈曲振動成分を抑制しつつ、周辺部１４における厚みすべり振動を減衰させ、厚みすべり振動の振動エネルギーの閉じ込め効果を得ることができる。
また、水晶振動片１は、励振電極１５，１６が振動部１３の主面１１，１２の範囲内に設けられていてもよい。これによれば、水晶振動片１は、励振電極１５，１６が第１段差部１７及び第２段差部１８に跨らないことから、励振電極１５，１６を均一に形成することができる。なお、励振電極１５，１６は、駆動効率の観点からいえば面積が大きい方が好ましい。

（変形例）
次に、第１実施形態の変形例について説明する。
図５は、第１実施形態の変形例の水晶振動片の概略構成を示す模式要部断面図である。なお、図５では説明の便宜上、電極類、ハッチングを省略してある。また、第１実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図５に示すように、変形例の水晶振動片２は、例えば、ウエットエッチング法を用いて形成されている。このことから、水晶振動片２は、水晶のエッチング異方性によって第２段差部１８及び凸部１９におけるＺ’軸方向に沿って延びる各壁面（側面）が傾斜面となっている。
ここで、上記各傾斜面（壁面）は、水晶基板１０に生じるスプリアス（不要振動）である屈曲振動の最大振幅となる領域を含んでいる。具体的には、各傾斜面（例えば、壁面１９ａなど）は、図５の２点鎖線で示した想定される屈曲振動の波形Ｂの頂点（最大振幅点）Ｐを通りＹ’軸と平行な仮想直線Ｃと、交差するように設けられている。

これによれば、水晶振動片２は、第２段差部１８及び凸部１９におけるＺ’軸方向に沿って延びる各壁面が傾斜面であり、この傾斜面が水晶基板１０に生じる屈曲振動の最大振幅となる領域を含んでいることから、この傾斜面によって屈曲振動成分を更に抑制することができる。
この結果、水晶振動片２は、ＣＩ値が低下し、振動特性を向上させることができる。
なお、水晶振動片２において、Ｍｘ、Ｎｘ、Ｓｘ及びＤｘの起点及び終点は、各傾斜面上にあるものとする。

（第２実施形態）
次に、上述した振動片と、振動片が収容されている容器と、を備えている振動子の一例としての水晶振動子について説明する。

図６は、第２実施形態の水晶振動子の概略構成を示す模式図である。図６（ａ）は、リッド（蓋体）側から見た平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ線での断面図である。なお、平面図では、リッドを省略してある。また、上記第１実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、上記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図６に示すように、水晶振動子５は、上記第１実施形態の水晶振動片１または変形例の水晶振動片２のいずれか（ここでは、水晶振動片１とする）と、水晶振動片１が収容されている容器としてのパッケージ２０と、を備えている。
パッケージ２０は、平面形状が略矩形で凹部２２が設けられたパッケージベース２１と、パッケージベース２１の凹部２２を覆う平板状のリッド２３と、を備え、略直方体形状に形成されている。

パッケージベース２１には、セラミックグリーンシートを成形して積層し焼成した酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、炭化珪素質焼結体、ガラスセラミックス焼結体などのセラミックス系の絶縁性材料、水晶、ガラス、シリコン（高抵抗シリコン）などが用いられている。
リッド２３には、パッケージベース２１と同材料、または、コバール、４２アロイなどの金属が用いられている。

パッケージベース２１の凹部２２内の段差部２２ａには、水晶振動片１のマウント電極１５ａ，１６ａに対向する位置に、内部端子２４ａ，２４ｂが設けられている。
水晶振動片１は、マウント電極１５ａ，１６ａが、金属フィラーなどの導電性物質が混合された、エポキシ系、シリコーン系、ポリイミド系などの導電性接着剤３０を介して内部端子２４ａ，２４ｂに接合されている。

パッケージベース２１の凹部２２とは反対側の外底面２５（外側の底面）には、矩形状の電極端子２６ａ，２６ｂが設けられている。
電極端子２６ａ，２６ｂは、図示しない内部配線により内部端子２４ａ，２４ｂと電気的に接続されている。詳述すると、電極端子２６ａは、内部端子２４ａと電気的に接続され、電極端子２６ｂは、内部端子２４ｂと電気的に接続されている。
なお、内部端子２４ａ，２４ｂ、電極端子２６ａ，２６ｂは、例えば、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）などのメタライズ層にＮｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）などの各被膜をメッキなどにより積層した金属被膜からなる。

水晶振動子５は、水晶振動片１がパッケージベース２１の内部端子２４ａ，２４ｂに接合された状態で、パッケージベース２１の凹部２２がリッド２３により覆われ、パッケージベース２１とリッド２３とがシームリング、低融点ガラス、接着剤などの接合部材２７で接合されることにより、パッケージベース２１の凹部２２が気密に封止されている。
なお、パッケージベース２１の気密に封止された凹部２２内は、減圧された真空状態（真空度の高い状態）または窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスが充填された状態となっている。

なお、パッケージ２０は、平板状のパッケージベース２１と凹部を有するリッド２３などから構成されていてもよい。また、パッケージ２０は、パッケージベース２１及びリッド２３の両方に凹部を有していてもよい。

水晶振動子５は、例えば、電子機器のＩＣチップ内に集積化された発振回路から、電極端子２６ａ，２６ｂを経由して印加される駆動信号によって、水晶振動片１が厚みすべり振動を励振されて所定の周波数で共振（発振）し、電極端子２６ａ，２６ｂから共振信号（発振信号）を出力する。

上述したように、第２実施形態の水晶振動子５は、水晶振動片１と、水晶振動片１が収容されているパッケージ２０と、を備えていることから、第１実施形態に記載の効果が奏された水晶振動子を提供することができる。具体的には、ＣＩ値が低く振動特性に優れた水晶振動子を提供することができる。
なお、水晶振動子５は、水晶振動片１に代えて、変形例の水晶振動片２を用いても、上記と同様の効果、及び変形例の水晶振動片２特有の効果が奏された水晶振動子を提供することができる。
なお、水晶振動子５は、マウント電極１５ａ，１６ａと内部端子２４ａ，２４ｂとの電気的接続が、導電性接着剤３０に代えて、金属ワイヤーを用いたワイヤーボンディングや、バンプによって行われてもよい。

（第３実施形態）
次に、上述した振動片と、振動片を駆動する回路と、を備えている発振器の一例としての水晶発振器について説明する。

図７は、第３実施形態の水晶発振器の概略構成を示す模式図である。図７（ａ）は、リッド側から見た平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ線での断面図である。なお、平面図では、リッドを省略してある。また、上記第１実施形態及び第２実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、上記第１実施形態及び第２実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図７に示すように、水晶発振器６は、上記第１実施形態の水晶振動片１または変形例の水晶振動片２のいずれか（ここでは、水晶振動片１とする）と、水晶振動片１を駆動する（発振させる）回路としてのＩＣチップ４０と、水晶振動片１及びＩＣチップ４０が収容されているパッケージ２０と、を備えている。

発振回路を内蔵するＩＣチップ４０は、パッケージベース２１の凹部２２の底面２２ｂに、図示しない接着剤などを用いて固定されている。
ＩＣチップ４０は、図示しない接続パッドが、Ａｕ（金）、Ａｌ（アルミニウム）などの金属ワイヤー４１により、凹部２２の底面２２ｂに設けられている内部接続端子２２ｃと電気的に接続されている。

内部接続端子２２ｃは、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）などのメタライズ層にＮｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）などの各被膜をメッキなどにより積層した金属被膜からなり、図示しない内部配線を経由して、パッケージ２０の外底面２５の四隅に設けられた電極端子２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ、内部端子２４ａ，２４ｂなどと電気的に接続されている。
なお、ＩＣチップ４０の接続パッドと内部接続端子２２ｃとの接続には、金属ワイヤー４１を用いたワイヤーボンディングによる接続方法以外に、ＩＣチップ４０を反転させてのフリップチップ実装による接続方法などを用いてもよい。

水晶発振器６は、ＩＣチップ４０から内部接続端子２２ｃ、内部端子２４ａ，２４ｂ、などを経由して印加される駆動信号によって、水晶振動片１が厚みすべり振動を励振されて所定の周波数で共振（発振）する。
そして、水晶発振器６は、この発振に伴って生じる発振信号をＩＣチップ４０、電極端子２６ａ，２６ｄ（２６ｃ，２６ｂ）などを経由して外部に出力する。

上述したように、第３実施形態の水晶発振器６は、水晶振動片１と、水晶振動片１を駆動するＩＣチップ４０と、水晶振動片１及びＩＣチップ４０が収容されているパッケージ２０と、を備えていることから、第１実施形態に記載の効果が奏された水晶発振器を提供することができる。具体的には、ＣＩ値が低く振動特性に優れた水晶発振器を提供することができる。
なお、水晶発振器６は、水晶振動片１に代えて、変形例の水晶振動片２を用いても、上記と同様の効果、及び変形例の水晶振動片２特有の効果が奏された水晶発振器を提供することができる。
なお、水晶発振器６は、ＩＣチップ４０をパッケージ２０に内蔵ではなく、外付けした構成のモジュール構造（例えば、１つの基板上に水晶振動子５及びＩＣチップ４０が個別に搭載されている構造）としてもよい。

（第４実施形態）
次に、上述した振動片を備えている電子機器として、携帯電話機を一例に挙げて説明する。
図８は、第４実施形態の携帯電話機を示す模式斜視図である。
携帯電話機７００は、上記第１実施形態の水晶振動片１または変形例の水晶振動片２を備えている携帯電話機である。
図８に示す携帯電話機７００は、上述した水晶振動片（１または２）を、例えば、基準クロック発振源などのタイミングデバイスとして用い、更に液晶表示装置７０１、複数の操作ボタン７０２、受話口７０３、及び送話口７０４を備えて構成されている。
これによれば、携帯電話機７００は、水晶振動片（１または２）を備えていることから、上記第１実施形態及び変形例で説明した効果が奏され、優れた性能を発揮することができる。
なお、携帯電話機７００の形態は、図示のタイプに限定されるものではなく、いわゆるスマートフォンタイプでもよい。

上述した振動片は、上記携帯電話機７００のような携帯電話機に限らず、電子ブック、パーソナルコンピューター、テレビ、デジタルスチールカメラ、ビデオカメラ、ビデオレコーダー、ナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、電子ゲーム機器、タッチパネルを備えた機器などのタイミングデバイスとして好適に用いることができ、いずれの場合にも上記第１実施形態及び変形例で説明した効果が奏され、優れた性能を発揮する電子機器を提供することができる。

（第５実施形態）
次に、上述した振動片を備えている移動体として、自動車を一例に挙げて説明する。
図９は、第５実施形態の自動車を示す模式斜視図である。
自動車８００は、上記第１実施形態の水晶振動片１または変形例の水晶振動片２を備えている自動車である。
自動車８００は、上述した水晶振動片（１または２）を、例えば、搭載されている各種電子制御式装置（例えば、電子制御式燃料噴射装置、電子制御式ＡＢＳ装置、電子制御式一定速度走行装置など）の基準クロックを発生するタイミングデバイスとして用いている。
これによれば、自動車８００は、水晶振動片（１または２）を備えていることから、上記第１実施形態及び変形例で説明した効果が奏され、優れた性能を発揮することができる。

上述した振動片は、上記自動車８００に限らず、自走式ロボット、自走式搬送機器、列車、船舶、飛行機、人工衛星などを含む移動体のタイミングデバイスとして好適に用いることができ、いずれの場合にも上記第１実施形態及び変形例で説明した効果が奏され、優れた性能を発揮する移動体を提供することができる。

１，２…振動片としての水晶振動片、５…振動子としての水晶振動子、６…発振器としての水晶発振器、１０…素板としての水晶基板、１１，１２，１１ａ，１２ａ…主面、１３…振動部、１４…周辺部、１５，１６…励振電極、１５ａ，１６ａ…マウント電極、１７…第１段差部、１８…第２段差部、１８ａ…段差、１９…凸部、１９ａ…壁面、２０…容器としてのパッケージ、２１…パッケージベース、２２…凹部、２２ａ…段差部、２２ｂ…底面、２２ｃ…内部接続端子、２３…リッド（蓋体）、２４ａ，２４ｂ…内部端子、２５…外底面、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ…電極端子、２７…接合部材、３０…導電性接着剤、４０…回路としてのＩＣチップ、４１…金属ワイヤー、７００…電子機器としての携帯電話機、７０１…液晶表示装置、７０２…操作ボタン、７０３…受話口、７０４…送話口、８００…移動体としての自動車、Ｂ…屈曲振動の波形、Ｃ…仮想直線、Ｐ…頂点（最大振幅点）。

Claims (13)

1. 水晶の結晶軸である、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸のうち、Ｘ軸を回転軸として、Ｚ軸の＋側をＹ軸の−方向へ回転させた軸をＺ’軸とし、Ｙ軸の＋側をＺ軸の＋方向へ回転させた軸をＹ’軸とし、Ｘ軸及びＺ’軸に平行な面を主面とし、Ｙ’軸に沿った方向を厚さの方向とする水晶基板を備え、
   前記水晶基板は、
   厚みすべり振動する振動部と、
   前記振動部より厚さが薄い周辺部と、
   を含み、
   前記周辺部は、
   前記振動部の前記Ｘ軸方向の一方側に配置されている第１領域と、
   前記振動部の前記Ｘ軸方向の他方側に配置されている第２領域と、
   を含み、
   前記第１領域及び前記第２領域の少なくともいずれか一方に、前記周辺部よりも前記Ｙ’軸方向に突出しており、前記Ｚ’軸方向に沿った長さが、前記振動部の前記Ｚ’軸方向に沿った長さより短く、且つ、前記Ｘ軸方向からみて前記振動部の前記Ｚ’軸方向に沿った幅の範囲内にある凸部を有していることを特徴とする振動片。
2. 請求項１に記載の振動片において、
   前記振動部と前記凸部との間に、段差部を備えていることを特徴とする振動片。
3. 請求項２に記載の振動片において、
   前記段差部は、前記周辺部からの前記Ｙ’軸方向の高さが前記凸部と同じであることを特徴とする振動片。
4. 請求項２または３に記載の振動片において、
   前記段差部は、前記振動部よりも厚さが薄いことを特徴とする振動片。
5. 請求項２乃至４のいずれか一項に記載の振動片において、
   少なくとも前記振動部に設けられている励振電極を備え、
   前記振動部の前記Ｘ軸方向に沿った長さをＭｘ、前記段差部の前記Ｘ軸方向に沿った長さをＮｘ、前記励振電極の前記Ｘ軸方向に沿った長さをＥｘ、前記凸部の前記Ｘ軸方向に沿った長さをＤｘ、前記段差部と前記凸部との前記Ｘ軸方向に沿った間隔をＳｘ、前記水晶基板に生じる屈曲振動の波長をλとしたときに、
   Ｍｘ＝（ｖ＋１／２）×λ±０．１λ（但し、ｖは正の整数）、
   Ｎｘ＝λ／２×ｐ±０．１λ（但し、ｐは正の整数）、
   Ｅｘ＝（ｗ＋１／２）×λ±０．１λ（但し、ｗは正の整数）、
   Ｄｘ＝λ／２×ｍ±０．１λ（但し、ｍは正の整数）、
   Ｓｘ＝λ／２×ｎ±０．１λ（但し、ｎは正の整数）、
   の関係を満たすことを特徴とする振動片。
6. 請求項５に記載の振動片において、
   前記水晶基板の前記Ｘ軸方向に沿った長さをＬｘ、前記振動部の厚さをｔとしたときに、
   １０≦Ｌｘ／ｔ≦４０、
   の関係を満たすことを特徴とする振動片。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の振動片において、
   前記凸部の前記Ｚ’軸方向に沿った長さをＤｚ、前記振動部の前記Ｚ’軸方向に沿った長さをＭｚとしたときに、
   ０＜Ｄｚ／Ｍｚ≦０．７、
   の関係を満たすことを特徴とする振動片。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の振動片において、
   前記凸部の前記周辺部からの前記Ｙ’軸方向の高さをＤｙ、前記振動部の前記周辺部からの前記Ｙ’軸方向の高さをＭｙと
   したときに、
   ０＜Ｄｙ／Ｍｙ≦１、
   の関係を満たすことを特徴とする振動片。
9. 請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の振動片において、
   前記段差部の主面と前記周辺部の主面とを繋いでおり前記Ｚ’軸方向に沿って延びている第１壁面、及び前記凸部の主面と前記周辺部の主面とを繋いでおり前記Ｚ’軸方向に沿って延びている第２面、が傾斜面であり、
   前記傾斜面は、前記水晶基板に生じる屈曲振動の最大振幅となる領域を含んでいることを特徴とする振動片。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載の振動片と、
    前記振動片が収容されている容器と、を備えていることを特徴とする振動子。
11. 請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載の振動片と、
    前記振動片を駆動する回路と、を備えていることを特徴とする発振器。
12. 請求項１ないし請求項９のいずれか一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。
13. 請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載の振動片を備えていることを特徴とする移動体。

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