JP6552225B2 - 圧電振動片及び圧電振動子 - Google Patents

Description

この発明は、圧電振動片及び圧電振動子に関する。

携帯電話や携帯情報端末機器には、時刻源や制御信号のタイミング源、リファレンス信号源等として水晶等を利用した圧電振動子が用いられている。この種の圧電振動子の１つとして、真空封止されたキャビティ内に圧電振動片を収容した圧電振動子が知られている。この圧電振動子によれば、振動腕部に形成された励振電極に電圧を印加することにより、所定の共振周波数によって該振動腕部を振動させることが可能になる。

この種の圧電振動子に用いられる圧電振動片は、基部と接続される振動腕部の基端部に、傾斜面（テーパ）が形成されている。これにより、振動腕部の強度向上の効果を期待できる。
例えば特許文献１や特許文献２に開示されているように、一対の振動腕部が接続される基部から、振動腕部の両側に延びるようにして一対の支持腕部を設け、それらの支持腕部の先端付近で圧電振動片を実装するタイプの圧電振動子が知られている。この圧電振動片は、振動腕部の基端側に、一対の傾斜面を備えた拡幅部が設けられている。

特開２００８−２１９０６６号公報 特開２０１１−２２３２３０号公報

ところで、圧電振動子が搭載される電子機器の小型化に伴い、圧電振動片の一層の小型化とクリスタルインピーダンス（ＣＩ値）の低下（８０ｋΩ以下に低下）の要求がますます厳しくなってきた。圧電振動片を小型化した場合、圧電振動片のクリスタルインピーダンス（以下「ＣＩ値」という）が高くなりやすく、所望の振動特性が得られなくなるおそれがある。

一方、ＣＩ値を低下させる方法として、振動腕部の先端に幅広のハンマー部を形成する方法がある。しかし、圧電振動片の小型化を追求した場合、ハンマー部を幅広に形成するにはスペース的な制限があり、その結果として、充分にＣＩ値を低下させることが難しい。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みたものであって、小型化とＣＩ値の低下の両立が可能な圧電振動片及び圧電振動子を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明の圧電振動片は、第１方向に沿って延びる一対の振動腕部と、一対の前記振動腕部を固定する基部と、を備えた圧電振動片であって、前記一対の振動腕部は、前記第１方向に交差する第２方向に並んで配置され、前記第１方向の基端側が前記基部に固定されるとともに、前記第１方向の先端側が振動可能とされ、前記振動腕部の前記基端側における前記第２方向の両側には、前記振動腕部の前記第２方向の幅を前記先端側から前記基端側にかけて漸次広げるように、一対の傾斜面が形成され、前記一対の傾斜面が形成されている領域の前記第１方向における長さは、前記振動腕部の基端部から先端部までの全長に対して、０．２５倍以上かつ０．５倍以下の長さに設定されている。

本発明によれば、振動腕部の基端側に設けられた一対の傾斜面の長さが、振動腕部の全長に対して０．２５倍以上かつ０．５倍以下に設定されているので、小型化を追求した場合でも、ＣＩ値を８０ｋΩ以下に低減し、発振周波数を４０ｋΩ以下に低減することができる。

また、前記一対の傾斜面のうち前記第２方向の内側に配置された内側傾斜面の、前記基端側の基端側端部は、前記基部の前記先端側の端面に連結され、前記一対の傾斜面のうち前記第２方向の外側に配置された外側傾斜面の、前記基端側の基端側端部は、前記基部の前記第２方向の端面に連結され、前記外側傾斜面の前記基端側端部は、前記内側傾斜面の前記基端側端部より、前記先端側に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、外側傾斜面の基端側端部が内側傾斜面の基端側端部よりも先端側に配置されているので、外側傾斜面と内側傾斜面とが振動腕部の中心線に対して略左右対称に形成されている場合と比較して、基部の第２方向における幅を狭くできる。したがって、圧電振動片の強度向上と小型化が実現できる。

また、前記振動腕部の表裏面に、前記第１方向に沿うように延びかつ前記振動腕部の基端側から先端側に亘って前記第２方向における幅が一定の溝部が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、溝部が形成されることで電界効率が向上し、ＣＩ値が低下する。更に溝部の幅が一定であることにより、溝部内に、意図せずに形成されたエッチング残り等を生じさせることがない。したがって、振動特性を向上させることができる。因みに、溝幅が途中で変わると、変曲点において強度が低下したりエッチング残りが生じたりするおそれがある。また、外側傾斜面の基端側端部が内側傾斜面の基端側端部よりも先端側に配置されている場合は、外側傾斜面に形成された電極と溝部内に形成された電極とが近くなるので、振動腕部の基端側おける電界効率が向上し、ＣＩ値低下に貢献できる。

また、前記溝部の先端側溝端部は、前記外側傾斜面の前記先端側端部よりも前記先端側に配置され、前記溝部の基端側溝端部は、前記外側傾斜面の前記基端側端部よりも前記基端側に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、溝部を長く形成することができる。したがって、電界効率のアップに貢献できる。

また、前記振動腕部は、該振動腕部の全長が０．１ｍｍ以下、発振周波数が４０ｋＨｚ以下、かつＣＩ値が８０ｋΩ以下であることを特徴とする。

本発明によれば、超小型の圧電振動子を構成することができ、電子機器の小型化及び消費電力低減に貢献することができる。

また、前記一対の振動腕部の前記第２方向における外側において、それぞれ前記第１方向に沿うように延びる一対の支持腕部と、前記基部と前記支持腕部とを連結する連結部と、を有し、前記一対の支持腕部には、外部に対して電気的に接続されるマウント電極が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、支持腕部のマウント電極を介して例えばパッケージ等に実装できるので、振動腕部と支持腕部のマウント電極との距離を長く確保することができる。これにより、圧電振動片の全長を増大させることなく、振動漏れを抑制できる。したがって、圧電振動片のさらなる小型化を実現しつつ、振動漏れを抑制できる。

また、前記一対の振動腕部の間において、前記第１方向に沿うように延びる支持腕部を有し、前記支持腕部には、外部に対して電気的に接続されるマウント電極が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、支持腕部のマウント電極を介して例えばパッケージ等に実装できるので、振動腕部と支持腕部のマウント電極との距離を長く確保することができる。これにより、圧電振動片の全長を増大させることなく、振動漏れを抑制できる。また、圧電振動片は、一本の支持腕部が一対の振動腕部の間に配置されるので、一対の支持腕部を一対の振動腕部の外側に配置する構造に比べ、第２方向の幅を狭くできる。したがって、圧電振動片のさらなる小型化を実現しつつ、振動漏れを抑制できる。

また、本発明の圧電振動子は、互いに接合されたベース基板とリッド基板とを有し、両基板の間に形成されたキャビティに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している。

本発明によれば、小型化の達成と発振周波数の低減との両立を図ることができる。

本発明によれば、小型化を追求した場合でも、ＣＩ値を８０ｋΩ以下に低減することができ、発振周波数を４０ｋΩ以下に低減することができる。

第一実施形態に係る圧電振動片の表面側の構成を示す平面図。 図１におけるＡ−Ａ断面に沿った構成を示す断面図。 図１に示した傾斜面を仮想外側部と共に表した模式図。 振動腕部の全長Ｌ１と傾斜面の長さＬ２の比を違えた圧電振動片の複数のサンプル（ａ）〜（ｄ）を示す平面図。 振動腕部の全長Ｌ１と傾斜面の長さＬ２の比を違えた圧電振動片の複数のサンプルの実験結果を示す特性図で、（ａ）はＬ２／Ｌ１と発振周波数の関係を示す図、（ｂ）はＬ２／Ｌ１とＣＩ値の関係を示す図。 第一実施形態の第一変形例に係る圧電振動片の表面側の構成を示す平面図。 第一実施形態の第二変形例に係る圧電振動片の表面側の構成を示す平面図。 第二実施形態に係る圧電振動子の全体構成を示す分解斜視図。 図８におけるＢ−Ｂ断面に沿った構成を示す断面図。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

（第一実施形態）
図１は、圧電振動片１の表面側の平面図である。本実施形態では、圧電振動片１として、溝部付きタイプの音叉型の圧電振動片を例に挙げて説明する。
図１に示すように、圧電振動片１は、水晶、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等の圧電材料から形成された音叉型の圧電板２を備えている。

圧電板２は、中心軸Ｏに平行な方向（以下、「第１方向」と表記する）に沿って延在するように形成された振動部３と、振動部３の基端部を支持する基部４と、を備えている。振動部３は、中心軸Ｏに直交する方向（以下、「第２方向」と表記する）に並んで配置された一対の振動腕部３ａ、３ｂを有している。

一対の振動腕部３ａ、３ｂは、第１方向に沿うように配置されている。振動腕部３ａ、３ｂは、先端側の第２方向の幅が、基端側の第２方向の幅よりも広くなるように形成されている。即ち、一対の振動腕部３ａ、３ｂの先端部には、基端側に比べて幅を拡大したハンマー部４３ａ、４３ｂが設けられている（いわゆる、ハンマーヘッドタイプ）。
このように、ハンマー部４３ａ、４３ｂが設けられることで、振動腕部３ａ、３ｂの先端部をより重くすることができ、振動時における慣性モーメントを増大できる。そのため、振動腕部３ａ、３ｂを振動しやすくすることができ、その分、振動腕部３ａ、３ｂの長さを短くすることができて小型化が図り易くなる。

基部４は、一対の振動腕部３ａ、３ｂのうち第１方向における一方の端部同士を連結している。基部４には、連結部６を介して支持部７が連結されている。支持部７は、支持基部８と、支持腕部９（一対の支持腕部９ａ、９ｂ）と、を有している。連結部６は、基部４と支持基部８との間に設けられている。連結部６は、基部４の第２方向における両端面から第２方向の外側に向かって延びるとともに、支持基部８に連結されている。
一対の支持腕部９ａ、９ｂは、支持基部８から第１方向へそれぞれ延びている。一対の支持腕部９ａ、９ｂは、第２方向において、振動部３の両側に配置されている。本実施形態の圧電振動片１は、振動部３が第２方向において一対の支持腕部９ａ、９ｂの間に配置される、いわゆるサイドアームタイプの圧電振動片である。

図２は、図１に示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。
図１及び図２に示すように、上記の一対の振動腕部３ａ、３ｂの主面（表裏面）上には、振動腕部３ａ、３ｂの基端部から先端部に向かって、一定幅の溝部５が形成されている。この溝部５は、振動腕部３ａ、３ｂの基端部側から中間部を越える範囲に亘って形成されている。これにより、一対の振動腕部３ａ、３ｂは、それぞれ図２に示すように断面Ｈ型となっている。なお、溝部５の基端側における形成領域の詳細については後述する。

図１に示すように、このように形成された圧電板２の外表面上には、一対の励振電極１０、１１、一対のマウント電極１２、１３がそれぞれ形成されている。このうち、一対の励振電極１０、１１は、電圧が印加されたときに一対の振動腕部３ａ、３ｂを互いに接近又は離間する方向に所定の共振周波数で振動させる電極であり、一対の振動腕部３ａ、３ｂの外表面にそれぞれ電気的に切り離された状態でパターニングされて形成されている。

具体的には、一方の励振電極１０が、主に一方の振動腕部３ａの溝部５内と他方の振動腕部３ｂの側面上とに形成され、他方の励振電極１１が、主に他方の振動腕部３ｂの溝部５内と一方の振動腕部３ａの側面上とに形成されている。

一対の励振電極１０、１１は、基部４の主面及び側面を含む外表面上に形成される基部引出電極１４に、それぞれ電気的に接続されている。一対のマウント電極１２、１３は、一対の支持腕部９ａ、９ｂの主面の先端部に設けられている。一対のマウント電極１２、１３は、それぞれ基部引出電極１４から腕部引出電極１５、１６を介して電気的に接続されている。腕部引出電極１５、１６は、それぞれ連結部６、支持基部８及び支持腕部９ａ、９ｂの主面に沿って形成されている。このように、一対の励振電極１０、１１は、一対のマウント電極１２、１３を介して電圧が印加されるようになっている。

なお、上述した励振電極１０、１１、マウント電極１２、１３、基部引出電極１４、及び腕部引出電極１５、１６は、例えば、クロム（Ｃｒ）と金（Ａｕ）との積層膜であり、水晶と密着性の良いクロム膜を下地として成膜した後に、表面に金の薄膜を施したものである。但し、この場合に限られず、例えば、クロムとニクロム（ＮｉＣｒ）の積層膜の表面にさらに金の薄膜を積層しても構わないし、クロム、ニッケル、アルミニウム（Ａｌ）やチタン（Ｔｉ）等の単層膜でも構わない。

また、一対の振動腕部３ａ、３ｂの先端のハンマー部４３ａ、４３ｂ部には、図１に示すように、自身の振動状態を所定の周波数の範囲内で振動するように調整（周波数調整）を行うための重り金属膜１７（粗調膜１７ａ及び微調膜１７ｂからなる）が形成されている。この重り金属膜１７を利用して周波数調整を行うことで、一対の振動腕部３ａ、３ｂの周波数をデバイスの公称周波数の範囲内に収めることができるようになっている。

本実施形態では、振動腕部３ａ、３ｂの基端側における第２方向の両側に、一対の傾斜面２０が形成される。傾斜面２０は、振動腕部３ａ、３ｂの第２方向の幅を先端側から基端側にかけて漸次広げるようにして形成されている。したがって、一対の傾斜面２０が形成されている部分は、先端側より幅が広がった拡幅部とも言う。

ここで、振動腕部３ａ、３ｂの基端部から先端部までの全長をＬ１とし、一対の傾斜面２０が形成されている領域（拡幅部）の第１方向における長さをＬ２とするとき、Ｌ２は、Ｌ１の０．２５倍以上かつ０．５倍以下の長さに設定されている。つまり、Ｌ２／Ｌ１＝０．２５〜０．５に設定されている。
このように設定することで、ＣＩ値８０ｋΩ以下を実現し、発振周波数４０ｋΩ以下を実現できる。その点についての詳細は後述する。

図３は、図１に示した傾斜面２０を仮想外側部２１と共に表した模式図である。なお、図３においては、仮想外側部２１の外形を二点鎖線で図示している。
一対の傾斜面２０のうち第２方向の内側に配置された内側傾斜面２２の、基端側の基端側端部２２ａは、基部４の先端側の端面２３に連結される。また、一対の傾斜面２０のうち第２方向の外側に配置された外側傾斜面２４の、基端側の基端側端部２４ａは、基部の第２方向の端面２５に連結される。

外側傾斜面２４の基端側端部２４ａは、内側傾斜面２２の基端側端部２２ａより、先端側に配置されている。また、外側傾斜面２４の先端側の先端側端部２４ｂと、内側傾斜面２２の先端側の先端側端部２２ｂとは、第１方向の同じ位置に配置される。そして、外側傾斜面２４と、内側傾斜面２２の先端側の一部２２ｃとは、平面視において、振動腕部３ａ、３ｂを第２方向に二等分する中心線Ｑ１に対して略左右対称に形成されている。

外側傾斜面２４と内側傾斜面２２とは、図３に示す平面視において、直線とすることができる（なお、ここでの直線とは、厳密な直線のみならず、加工工程で意図せず形成された微少の凹凸を含む場合も、巨視的には直線と解釈できる限りは「直線」と解釈するものとする。以下、「直線」の定義はこれに倣うものとする）。
また、外側傾斜面２４と内側傾斜面２２とは、図３に示す平面視において、傾斜角が徐々に変化する複数の直線を連続させた折線とすることができる。さらに、外側傾斜面２４と内側傾斜面２２とは、図３に示す平面視において、基部４に向かって曲率が徐々に小さくなる曲線とすることができる。また、外側傾斜面２４と内側傾斜面２２とは、図３に示す平面視において、上記の直線や折線と、曲線とを連続させた線とすることができる。

ここで、溝部５の基端側溝端部５ａは、外側傾斜面２４の基端側端部２４ａよりも基端側に配置される。また、溝部５の先端側溝端部５ｂは、外側傾斜面２４の先端側端部２４ｂよりも先端側に配置される。さらに、基部４の第２方向の端面２５における先端側の一部に形成された励振電極１０（１１）と、溝部５の内壁面に形成された励振電極１１（１０）とは、対向配置されている（励振電極１０、１１については図２参照）。
したがって、基部４の第２方向の幅が狭くなる分、溝部５の内壁面と基部４の端面２５との幅Ｗ１は、従来技術における溝部の内壁面と基部の端面との幅Ｗ２と比べて狭くなる。これにより、溝部５を備えた圧電振動片１は、外側傾斜面２４の近傍における電界効率が向上する。

この圧電振動片１は、振動腕部３ａ、３ｂの全長が０．１ｍｍ以下に設定された超小型のものであり、その上で、発振周波数が４０ｋＨｚ以下、ＣＩ値が８０ｋΩ以下に抑えられている。この圧電振動片１を利用すれば、超小型の圧電振動子を構成することができ、電子機器の小型化及び消費電力低減に貢献することができる。

次に、圧電振動片１の作用を説明する。
この圧電振動片１によれば、振動腕部３ａ、３ｂの第２方向の両側に、第２方向の幅を基端側にかけて漸次広げる一対の傾斜面２０が形成される。この傾斜面２０は、振動腕部３ａ、３ｂの基部４に対する接続部分を基部４に向かって徐々に幅広とする。これにより、振動腕部３ａ、３ｂは、耐衝撃性が高められる。また、耐衝撃性が高まることにより、圧電振動片１のクリスタルインピーダンス（以下、ＣＩ値）が低下することも、発明者らの鋭意検討によって見出されている。

また、振動腕部３ａ、３ｂの基端部から先端部までの全長Ｌ１と、一対の傾斜面２０が形成されている領域（拡幅部）の第１方向における長さＬ２の比、即ち、Ｌ２／Ｌ１が０．２５〜０．５の範囲に設定されている。これにより、圧電振動片１の小型化を追求した場合でも、ＣＩ値を８０ｋΩ以下に低減し、発振周波数を４０ｋΩ以下に低減することができることが、発明者らの鋭意検討によって見出されている。

この点について、図４及び図５を参照して説明する。
図４は、振動腕部の全長Ｌ１と傾斜面の長さＬ２の比を違えた圧電振動片１の４種のサンプル（ａ）〜（ｄ）を示している。また、図５は、Ｌ１とＬ２の比を違えた複数種の圧電振動片を使用して得られた実験結果を示す特性図で、（ａ）はＬ２／Ｌ１と発振周波数の関係を示す図、（ｂ）はＬ２／Ｌ１とＣＩ値の関係を示している。

図４（ａ）のサンプルは、Ｌ２／Ｌ１＝０．２の場合の例で、Ｌ１を７５０μｍとすると、Ｌ２は１５０μｍとされている。
図４（ｂ）のサンプルは、Ｌ２／Ｌ１＝０．３の場合の例で、Ｌ１を７５０μｍとすると、Ｌ２は２２５μｍとされている。
図４（ｃ）のサンプルは、Ｌ２／Ｌ１＝０．４の場合の例で、Ｌ１を７５０μｍとすると、Ｌ２は３００μｍとされている。
図４（ｄ）のサンプルは、Ｌ２／Ｌ１＝０．５の場合の例で、Ｌ１を７５０μｍとすると、Ｌ２は３７５μｍとされている。

これら４つのサンプルについて実験をしたところ、図５（ａ）、（ｂ）に示すような結果が得られた。この図５（ａ）の結果から分かるように、Ｌ２／Ｌ１の値が０．５より大きくなると、発振周波数Ｆ#１が４０ｋＨｚを超えてしまう。いま、要求される発振周波数は４０ｋＨｚ以下であるから、Ｌ２／Ｌ１の値は０．５以下に抑えなければならない。

また、図５（ｂ）の結果から分かるように、Ｌ２／Ｌ１の値が０．２以下になると、ＣＩ値（ここでは、ＣＩ#１値）が８０ｋΩを超えてしまうことが分かった。そこで、境界値を探すために更にＬ２／Ｌ１＝０．２５のサンプルについて追加実験してみた。その結果、Ｌ２／Ｌ１の値が０．２５以上なら、ＣＩ値を８０ｋΩに抑えられることが分かった。

以上のことから、図４に示した（ａ）〜（ｄ）の４つのサンプルのうち、（ａ）Ｌ２／Ｌ１＝０．２のサンプルはＮＧ（不合格）の判定、（ｃ）〜（ｄ）のサンプルはＯＫ（合格）の判定を得るに至った。

以上のように、Ｌ２／Ｌ１を０．２５〜０．５に設定することで、ＣＩ値８０ｋΩ以下を実現し、発振周波数４０ｋΩ以下を実現できることが判明した。

ところで、振動腕部３ａ、３ｂは、先端側が第２方向に変位するので、従来では、振動バランスを統一する目的で傾斜面２０の全てが略左右対称となるように形成されていた。しかし、基部４は、傾斜面２０が略左右対称の状態で徐々に幅広に形成されると、第２方向の幅が広くなってしまう。基部４が幅広となることは、小型化の支障となる。また、基部４は、振動漏れを抑制するために幅を狭くしたい要請がある。このため、基部４は、括れ（いわゆるノッチ）を有するものもあるが、この場合、形状が複雑となる。

そこで、本実施形態の圧電振動片１では、外側傾斜面２４の基端側端部２４ａが、内側傾斜面２２の基端側端部２２ａより、先端側に配置される。つまり、外側傾斜面２４は、略左右対称となった傾斜面２０のうち、図３に示す第１方向に沿う仮想線Ｑ２よりも外側の部分（仮想外側部２１、ハッチングを施した部分。）が除かれた形状となっている。なお、「除かれる」とは、切断される意味に限定されるものではなく、元々その形状で形成されることを含む。仮想線Ｑ２の位置は、基部４の第２方向の端面２５に沿う位置となる。基部４は、仮想外側部２１が不要となる分、第２方向の幅を狭く形成できる。

このとき、内側傾斜面２２と外側傾斜面２４とは、全体的に見ると第２方向に振動腕部３ａ、３ｂを二等分する中心線に対して略左右対称とならない。しかしながら、本実施形態の圧電振動片１においては、基部４の幅を狭くすることで振動特性上のメリットが大きいことが知見された。これにより、圧電振動片１は、ノッチの無い簡素な形状で振動漏れを抑制できるとともに、小型化が可能となる。さらには、振動腕部３ａ、３ｂの強度も確保することができる。

また、この圧電振動片１によれば、振動腕部３ａ、３ｂの表裏面に、溝部５が形成される。振動腕部３ａ、３ｂは、溝部５の内壁面と、基部４の第２方向の端面（外側傾斜面２４も含む）と、に電界が形成されることで屈曲振動する。溝部５の内壁面と基部４の端面との幅が広いと、電界効率が低下する。

本実施形態の圧電振動片１では、基部４の第２方向の幅が狭くなる分、溝部５の内壁面と基部４の端面２５との幅Ｗ１が、従来技術における溝部の内壁面と基部の端面との幅Ｗ２と比較して狭くなる。これにより、溝部５を備えた圧電振動片１は、特に上記した仮想外側部２１が除かれることで、外側傾斜面２４の近傍における電界効率が向上する。つまり、外側傾斜面２４に形成された電極と溝部５内に形成された電極とが近くなるので、振動腕部３ａ、３ｂの基端側おける電界効率が向上する。その結果、ＣＩ値が下がり、省電力化が可能となる。

また、振動腕部３ａ、３ｂの基端部近傍の電界効率を向上させることは、例えば振動腕部３ａ、３ｂの先端部の電界効率を向上させる場合と比較して、より振動特性を向上しやすくなることが、本発明者らの鋭意検討によって判明している。具体的には、所望の周波数を安定して得やすくなることや、ＣＩ値を低下させることができるなどの効果が期待できる。

また、この圧電振動片１によれば、溝部５の幅が一定であることにより、溝部５内に、意図せずに形成されたエッチング残り等を生じさせることがない。したがって、振動特性を向上させることができる。因みに、溝幅が途中で変わると、変曲点において強度が低下したりエッチング残りが生じたりするおそれがある。

また、この圧電振動片１によれば、溝部５の先端側溝端部５ｂが外側傾斜面２４の先端側端部２４ｂよりも先端側に配置され、溝部５の基端側溝端部５ａが外側傾斜面２４の基端側端部２４ａよりも基端側に配置されているので、溝部５を長く形成することができ、電界効率のアップに貢献できる。

また、この圧電振動片１によれば、支持腕部９のマウント電極１２、１３を介して例えばパッケージ等に実装できる。この圧電振動片１は、基部４において、連結部６と、支持腕部９のマウント電極１２、１３との距離を長く確保することができる。これにより、圧電振動片１の全長を増大させることなく、振動漏れを抑制できる。その結果、ＣＩ値が上昇するのを抑え、出力信号の品質が低下するのを抑えることが可能となる。そして、基部４は、それぞれの振動腕部３ａ、３ｂの上記の仮想外側部２１が不要となる分、第２方向の幅を狭く形成できる。

また、この圧電振動片１によれば、振動腕部３ａ、３ｂの先端に、幅を拡大したハンマー部４３ａ、４３ｂが形成されている。このハンマー部４３ａ、４３ｂの第１方向における全長Ｌ３は、振動腕部３ａ、３ｂの全長Ｌ１に対して、３０％以上かつ４５％以下であることが望ましい。３０％以上の長さＬ３のハンマー部４３ａ、４３ｂを設けた場合、ＣＩ値を８０Ω以下に抑えやすくなる。一方、ハンマー部４３ａ、４３ｂの長さＬ３を振動腕部３ａ、３ｂの全長Ｌ１の４５％以下に抑えることで、必要な強度を確保することができるからである。

（第一実施形態の第一変形例）
次に、第一実施形態の第一変形例に係る圧電振動片１Ｂを説明する。
図６は、第一実施形態の第一変形例に係る圧電振動片１Ｂの表面側の構成を示す平面図である。なお、以下の説明では、上述した構成と共通する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。また、図中では励振電極１０、１１やマウント電極１２、１３等は上述した実施形態と同様の構成であるため、図示を省略する。

第一変形例に係る圧電振動片１Ｂは、基部４Ｂの先端側の端面２３に、一対の振動腕部３ａ、３ｂの間で、支持腕部９Ｂが形成されている。第一変形例に係る圧電振動片１Ｂは、支持腕部９Ｂが第１方向に沿い先端側に向かって延びて形成されている、いわゆるセンターアームタイプの圧電振動片である。支持腕部９Ｂには、マウント電極１２Ｂ、１３Ｂが形成される。

この圧電振動片１Ｂによれば、支持腕部９Ｂを介して例えばパッケージ等に実装できる。この圧電振動片１Ｂは、振動腕部３ａ、３ｂと、支持腕部９Ｂのマウント電極１２Ｂ、１３Ｂと、の距離を長く確保することができる。これにより、圧電振動片１Ｂの全長を増大させることなく、振動漏れを抑制できる。その結果、ＣＩ値が上昇するのを抑え、出力信号の品質が低下するのを抑えることが可能となる。

また、圧電振動片１Ｂは、一つの支持腕部９Ｂが一対の振動腕部３ａ、３ｂの間に配置されるので、一対の支持腕部を外側に配置する構造に比べ、第２方向の幅を狭く形成できる。そして、基部４Ｂは、それぞれの振動腕部３ａ、３ｂの上記の仮想外側部２１が不要となる分、第２方向の幅を狭く形成できる。

（第一実施形態の第二変形例）
次に、第一実施形態の第二変形例に係る圧電振動片１Ｃを説明する。
図７は、第一実施形態の第二変形例に係る圧電振動片１Ｃの表面側の構成を示す平面図である。
第二変形例に係る圧電振動片１Ｃは、基部４Ｃが、一対の第２方向の端面２５と、基部４Ｃの先端側の端面２３と、基部４Ｃの後端側の端面２８と、を四辺部に有する四角板状に形成されている。基部４Ｃには、外部に対して電気的に接続されるマウント電極（図７において不図示）が形成されている。

この圧電振動片１Ｃによれば、基部４Ｃを介して例えばパッケージ等に実装できる。この圧電振動片１Ｃは、基部４Ｃから延出する支持腕部が不要となり、基部４Ｃの第２方向の幅を小さくできる。そして、基部４Ｃは、それぞれの振動腕部３ａ、３ｂの上記の仮想外側部２１が不要となる分、第２方向の幅をさらに狭く形成できる。

（第二実施形態）
次に、図８及び図９に基づいて、上述した圧電振動片１、圧電振動片１Ｂ又は圧電振動片１Ｃを具備する圧電振動子５０について説明する。また、図中では圧電振動片１の外形形状のみを示し、励振電極１０、１１やマウント電極１２、１３等は上述した実施形態と同様の構成であるため、図示を省略する。なお、以下では省略するが、圧電振動片１Ｂ、圧電振動片１Ｃを搭載した場合であっても、同様の説明が可能である。

図８は、第二実施形態に係る圧電振動子５０の全体構成を示す分解斜視図である。図９は、図８におけるＢ−Ｂ断面に沿った構成を示す断面図である。
図８及び図９に示すように、本実施形態の圧電振動子５０は、内部に気密封止されたキャビティＣを有するパッケージ５１と、キャビティＣ内に収容された上述した圧電振動片１と、を備えたセラミックパッケージタイプの表面実装型振動子である。

この圧電振動子５０は、概略直方体状に形成されている。本実施形態では、平面視において圧電振動子５０の長手方向を長さ方向といい、短手方向を幅方向といい、これら長さ方向及び幅方向に対して直交する方向を厚さ方向という。

パッケージ５１は、パッケージ本体（ベース基板）５３と、このパッケージ本体５３に対して接合されるとともに、パッケージ本体５３との間にキャビティＣを形成する封口板（リッド基板）５４と、を備えている。
パッケージ本体５３は、互いに重ね合わされた状態で接合された第１ベース基板５５及び第２ベース基板５６と、第２ベース基板５６上に接合されたシールリング５７と、を備えている。

第１ベース基板５５は、平面視略長方形状に形成されたセラミックス製の基板とされている。第２ベース基板５６は、第１ベース基板５５と同じ外形形状である平面視略長方形状に形成されたセラミックス製の基板とされており、第１ベース基板５５上に重ねられた状態で焼結等によって一体的に接合されている。

第１ベース基板５５及び第２ベース基板５６の四隅には、平面視１／４円弧状の切欠部５８が、両基板５５、５６の厚さ方向の全体に亘って形成されている。これら第１ベース基板５５及び第２ベース基板５６は、例えばウエハ状のセラミック基板を２枚重ねて接合した後、両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両セラミック基板を格子状に切断することで作製される。
その際、スルーホールが４分割されることで、上述した切欠部５８となる。また、第２ベース基板５６の上面は、圧電振動片１がマウントされる実装面５６ａとされている。

なお、第１ベース基板５５及び第２ベース基板５６はセラミックス製としたが、その具体的なセラミックス材料としては、例えばアルミナ製のＨＴＣＣ（Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−Ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ）や、ガラスセラミックス製のＬＴＣＣ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−Ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ）等が挙げられる。

シールリング５７は、第１ベース基板５５及び第２ベース基板５６の外形よりも一回り小さい導電性の枠状部材であり、第２ベース基板５６の実装面５６ａに接合されている。
具体的には、シールリング５７は、銀ロウ等のロウ材や半田材等による焼付けによって実装面５６ａ上に接合、或いは、実装面５６ａ上に形成（例えば、電解メッキや無電解メッキの他、蒸着やスパッタ等により形成）された金属接合層に対する溶着等によって接合されている。

なお、シールリング５７の材料としては、例えばニッケル基合金等が挙げられ、具体的にはコバール、エリンバー、インバー、４２−アロイ等から選択すればよい。特に、シールリング５７の材料としては、セラミック製とされている第１ベース基板５５及び第２ベース基板５６に対して熱膨張係数が近いものを選択することが好ましい。例えば、第１ベース基板５５及び第２ベース基板５６として、熱膨張係数６．８×１０^-6／℃のアルミナを用いる場合には、シールリング５７としては、熱膨張係数５．２×１０^-6／℃のコバールや、熱膨張係数４．５〜６．５×１０^-6／℃の４２−アロイを用いることが好ましい。

封口板５４は、シールリング５７上に重ねられた導電性基板であり、シールリング５７に対する接合によってパッケージ本体５３に対して気密に接合されている。そして、この封口板５４とシールリング５７と第２ベース基板５６の実装面５６ａとで画成された空間が、気密に封止された上述したキャビティＣとして機能する。

なお、封口板５４の溶接方法としては、例えばローラ電極を接触させることによるシーム溶接や、レーザ溶接、超音波溶接等が挙げられる。また、封口板５４とシールリング５７との溶接をより確実なものとするため、互いになじみの良いニッケルや金等の接合層を、少なくとも封口板５４の下面と、シールリング５７の上面とにそれぞれ形成することが好ましい。

ところで、第２ベース基板５６の実装面５６ａには、圧電振動片１との接続電極である一対の電極パッド６１Ａ、６１Ｂが幅方向に間隔をあけて形成されているとともに、第１ベース基板５５の下面には、一対の外部電極６２Ａ、６２Ｂが長さ方向に間隔をあけて形成されている。

これら電極パッド６１Ａ、６１Ｂ及び外部電極６２Ａ、６２Ｂは、例えば蒸着やスパッタ等で形成された単一金属による単層膜、または異なる金属が積層された積層膜であり、互いにそれぞれ導通している。

第１ベース基板５５には、一方の外部電極６２Ａに導通し、第１ベース基板５５を厚さ方向に貫通する一方の第１貫通電極６３Ａが形成されている。また、第２ベース基板５６には、一方の電極パッド６１Ａに導通し、第２ベース基板５６を厚さ方向に貫通する一方の第２貫通電極６４Ａが形成されている。そして、第１ベース基板５５と第２ベース基板５６との間には、一方の第１貫通電極６３Ａと一方の第２貫通電極６４Ａとを接続する一方の接続電極６５Ａが形成されている。これにより、一方の電極パッド６１Ａと一方の外部電極６２Ａとは、互いに導通している。

また、第１ベース基板５５には、他方の外部電極６２Ｂに導通し、第１ベース基板５５を厚さ方向に貫通する他方の第１貫通電極６３Ｂが形成されている。さらに、第２ベース基板５６には、他方の電極パッド６１Ｂに導通し、第２ベース基板５６を厚さ方向に貫通する他方の第２貫通電極６４Ｂが形成されている。そして、第１ベース基板５５と第２ベース基板５６との間には、他方の第１貫通電極６３Ｂと他方の第２貫通電極６４Ｂとを接続する他方の接続電極６５Ｂが形成されている。これにより、他方の電極パッド６１Ｂと他方の外部電極６２Ｂとは、互いに導通している。
なお、他方の接続電極６５Ｂは、後述する凹部６６を回避するように、例えばシールリング５７の下方をシールリング５７に沿って延在するようにパターニングされている。

第２ベース基板５６の実装面５６ａには、各振動腕部３ａ、３ｂの先端部に対向する部分に、落下等による衝撃の影響によってこれら各振動腕部３ａ、３ｂが厚さ方向に変位（撓み変形）した際に、各振動腕部３ａ、３ｂとの接触を回避する凹部６６が形成されている。この凹部６６は、第２ベース基板５６を貫通する貫通孔とされているとともに、シールリング５７の内側において四隅が丸みを帯びた平面視正方形状に形成されている。

圧電振動片１は、図示しない金属バンプや導電性接着剤等を介し、電極パッド６１Ａ、６１Ｂにマウント電極１２、１３（図１参照）がそれぞれ接触するようにマウントされている。これにより、圧電振動片１は、第２ベース基板５６の実装面５６ａ上から浮いた状態で支持されるとともに、一対の電極パッド６１Ａ、６１Ｂにそれぞれ電気的に接続された状態とされる。

このように構成された圧電振動子５０を作動させる場合には、外部電極６２Ａ、６２Ｂに対して、所定の駆動電圧を印加する。これにより、圧電振動片１の励振電極１０、１１に電流を流すことができ、一対の振動腕部３ａ、３ｂを所定の周波数で振動させることができる。そして、この振動を利用して、時刻源、制御信号のタイミング源やリファレンス信号源等として圧電振動子５０を利用することができる。

本実施形態の圧電振動子５０によれば、安定した振動特性を有する高品質で小型化可能な圧電振動片１を備えているので、作動の信頼性に優れた高品質な圧電振動子５０とすることができる。また、簡素な形状の圧電振動片１を備えているので、製造コストの低い圧電振動子５０とすることができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこれら実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
上記した圧電振動片１、１Ｂ、１Ｃは、それぞれの基部４、４Ｂ、４Ｃの第２方向の端面２５に、第２方向の幅を狭くする括れ（ノッチ）が設けられても良い。括れを設けることにより、仮想外側部２１が除かれることによる振動漏れの抑制作用に加え、さらに振動漏れの抑制作用を高めることができる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の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、１Ｂ、１Ｃ・・・圧電振動片 ２・・・圧電板 ３、３ａ、３ｂ・・・振動腕部 ４・・・基部 ５・・・溝部 ５ａ・・・基端側溝端部 ５ｂ・・・先端側溝端部 ６・・・連結部 ９、９ａ、９ｂ、９Ｂ・・・支持腕部 １２、１２Ｂ、１３、１３Ｂ・・・マウント電極 ２０・・・傾斜面 ２２・・・内側傾斜面 ２２ａ・・・内側傾斜面の基端側端部 ２２ｂ・・・内側傾斜面の先端側端部 ２２ｃ・・・内側傾斜面の先端側の一部 ２３・・・基部の先端側の端面 ２４・・・外側傾斜面 ２４ａ・・・外側傾斜面の基端側端部 ２４ｂ・・・外側傾斜面の先端側端部 ５０・・・圧電振動子 ５１・・・パッケージ ５３・・・パッケージ本体（ベース基板） ５４・・・封口板（リッド基板） Ｃ・・・キャビティ

Claims (7)

1. 第１方向に沿って延びる一対の振動腕部と、一対の前記振動腕部を固定する基部と、を備えた圧電振動片であって、
   前記一対の振動腕部は、前記第１方向に交差する第２方向に並んで配置され、前記第１方向の基端側が前記基部に固定されるとともに、前記第１方向の先端側が振動可能とされ、
   前記振動腕部の前記基端側における前記第２方向の両側には、前記振動腕部の前記第２方向の幅を前記先端側から前記基端側にかけて漸次広げるように、一対の傾斜面が形成され、
   前記一対の傾斜面のうち前記第２方向の外側に配置された外側傾斜面の、前記基端側の基端側端部は、前記基部の前記第２方向の端面に連結され、
   前記振動腕部の表裏面に、前記第１方向に沿うように延びかつ前記振動腕部の基端側から先端側に亘って前記第２方向における幅が一定の溝部が形成され、
   前記溝部の基端側溝端部は、前記外側傾斜面の基端側端部よりも前記基端側に配置され、
   前記基部の前記第２方向の端面における前記先端側の一部に形成された励振電極と、前記溝部の内壁面に形成された励振電極とは、対向配置され、
   前記一対の傾斜面が形成されている領域の前記第１方向における長さは、前記振動腕部の基端部から先端部までの全長に対して、０．２５倍以上かつ０．５倍以下の長さに設定されていることを特徴とする圧電振動片。
2. 前記一対の傾斜面のうち前記第２方向の内側に配置された内側傾斜面の、前記基端側の基端側端部は、前記基部の前記先端側の端面に連結され、
   前記外側傾斜面の前記基端側端部は、前記内側傾斜面の前記基端側端部より、前記先端側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動片。
3. 前記溝部の先端側溝端部は、前記外側傾斜面の先端側端部よりも前記先端側に配置されている請求項１または２に記載の圧電振動片。
4. 前記振動腕部は、該振動腕部の全長が０．１ｍｍ以下、発振周波数が４０ｋＨｚ以下、かつＣＩ値が８０ｋΩ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の圧電振動片。
5. 前記一対の振動腕部の前記第２方向における外側において、それぞれ前記第１方向に沿うように延びる一対の支持腕部と、
   前記基部と前記支持腕部とを連結する連結部と、
   を有し、
   前記一対の支持腕部には、外部に対して電気的に接続されるマウント電極が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の圧電振動片。
6. 前記一対の振動腕部の間において、前記第１方向に沿うように延びる支持腕部を有し、
   前記支持腕部には、外部に対して電気的に接続されるマウント電極が形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の圧電振動片。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載された圧電振動片と、
   互いに接合されたベース基板とリッド基板とを有し、両基板の間に形成されたキャビティに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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