WO2019188381A1 - 振動素子 - Google Patents

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WO2019188381A1
WO2019188381A1 PCT/JP2019/010748 JP2019010748W WO2019188381A1 WO 2019188381 A1 WO2019188381 A1 WO 2019188381A1 JP 2019010748 W JP2019010748 W JP 2019010748W WO 2019188381 A1 WO2019188381 A1 WO 2019188381A1
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WO
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main surface
support arm
electrode
arm portion
hole
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Application number
PCT/JP2019/010748
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English (en)
French (fr)
Inventor
威 鎌田
Original Assignee
株式会社村田製作所
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Publication date
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Priority to JP2020509917A priority Critical patent/JP6860867B2/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H03H9/19—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator consisting of quartz
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/21—Crystal tuning forks
    • H03H9/215—Crystal tuning forks consisting of quartz

Definitions

  • the present invention relates to a vibration element.
  • vibrators are widely used as electronic devices such as timing devices and vibration gyro sensors. Along with the downsizing and high performance of electronic equipment, the vibrator is also required to be downsized and high performance.
  • Patent Document 1 includes a base, a vibrating arm extending from the base, a connecting portion connected to the base, and a holding arm connected to the connecting portion.
  • a vibration comprising: an excitation electrode provided on the pair of vibrating arms; a connection electrode provided on the holding part; and an extraction electrode provided on the coupling part for electrically connecting the excitation electrode and the connection electrode.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a vibration element capable of reducing stray capacitance.
  • a resonator element includes a base, a first vibrating arm and a second vibrating arm that extend from the base, and a first main surface and a second main surface that extend from the base and face each other.
  • a second extraction electrode that electrically connects the second excitation electrode and the second connection electrode, and when the first main surface of the support arm portion is viewed in plan, the support arm portion includes a first extraction electrode. A hole is formed between the second extraction electrode and the second extraction electrode.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing a configuration of a tuning fork type crystal resonator according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a cross-sectional configuration along the line II-II of the tuning fork type crystal resonator shown in FIG.
  • FIG. 3 is a plan view schematically showing the configuration of the first main surface side of the tuning-fork type crystal resonator element according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a plan view schematically showing the configuration of the second main surface side of the tuning fork type crystal resonator element according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing a configuration of a tuning fork type crystal resonator according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a cross-sectional configuration along the line II-II of the tuning fork type crystal resonator shown in FIG.
  • FIG. 3 is a plan view schematically showing the configuration of the
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a cross-sectional configuration along the line VV of the tuning-fork type crystal vibrating element shown in FIGS.
  • FIG. 6 is an enlarged plan view schematically showing the configuration of the support arm portion.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the support arm portion of the tuning fork type crystal resonator element according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the support arm portion of the tuning-fork type crystal resonator element according to the third embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the support arm portion of the tuning-fork type crystal resonator element according to the fourth embodiment.
  • Each drawing includes a first direction D1, a second direction D2, and a third direction D3 for the sake of convenience in order to clarify the relationship between the drawings and to help understand the positional relationship between the members.
  • An orthogonal coordinate system may be attached.
  • the first direction D1, the second direction D2, and the third direction D3 mean the three reference directions shown in FIG. 1, and are the positive direction (the direction of the arrow) and the negative direction (the direction opposite to the arrow), respectively. ).
  • the first direction D1, the second direction D2, and the third direction D3 shown in the drawing are, for example, directions that are orthogonal to each other, but are not limited to these as long as they intersect each other.
  • the directions may intersect each other at an angle other than 90 °.
  • a piezoelectric vibrator Pielectric Resonator Unit
  • a crystal vibrator Quadrature Crystal Resonator Unit
  • a quartz crystal resonator element Quadrature Crystal Resonator
  • the quartz resonator element uses a quartz piece (Quartz Crystal Element) formed of quartz as a piezoelectric body that vibrates according to an applied voltage.
  • a crystal resonator corresponds to an example of a resonator
  • a crystal resonator element corresponds to an example of a resonator element
  • a crystal piece corresponds to an example of a vibration substrate.
  • the vibration substrate according to the embodiment of the present invention is not limited to a crystal piece.
  • the vibration substrate may be a piezoelectric piece formed of an arbitrary piezoelectric material such as a piezoelectric single crystal, a piezoelectric ceramic, a piezoelectric thin film, or a piezoelectric polymer film.
  • the piezoelectric single crystal can include lithium niobate (LiNbO 3 ).
  • piezoelectric ceramics include barium titanate (BaTiO 3 ), lead titanate (PbTiO 3 ), lead zirconate titanate (Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3; PZT), aluminum nitride (AlN), niobium.
  • Lithium oxide (LiNbO 3 ), lithium metaniobate (LiNb 2 O 6 ), bismuth titanate (Bi 4 Ti 3 O 12 ) lithium tantalate (LiTaO 3 ), lithium tetraborate (Li 2 B 4 O 7 ), langa Site (La 3 Ga 5 SiO 14 ), tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ), and the like can be given.
  • the piezoelectric thin film include a film obtained by forming the above piezoelectric ceramic on a substrate such as quartz or sapphire by a sputtering method or the like.
  • the piezoelectric polymer film examples include polylactic acid (PLA), polyvinylidene fluoride (PVDF), vinylidene fluoride / ethylene trifluoride (VDF / TrFE) copolymer, and the like.
  • PVA polylactic acid
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • VDF / TrFE vinylidene fluoride / ethylene trifluoride
  • the various piezoelectric materials described above may be used by being stacked on each other, or may be stacked on other members.
  • the vibration element according to the embodiment of the present invention is not limited to the piezoelectric vibration element.
  • the vibration substrate may be formed of an insulating material having no piezoelectricity or an insulating material having low piezoelectricity, or may be formed of a semiconductor material, a conductive material, or the like.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing a configuration of a tuning fork type crystal resonator according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a cross-sectional configuration along the line II-II of the tuning fork type crystal resonator shown in FIG.
  • FIG. 3 is a plan view schematically showing the configuration of the first main surface side of the tuning-fork type crystal resonator element according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing a configuration of a tuning fork type crystal resonator according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a cross-sectional configuration along the line II-II of the tuning fork type crystal resonator shown in FIG.
  • FIG. 3 is a plan view schematically showing the configuration of the first main surface side of the tuning-fork type crystal resonator element according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing a
  • FIG. 4 is a plan view schematically showing the configuration of the second main surface side of the tuning fork type crystal resonator element according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a cross-sectional configuration along the line VV of the tuning-fork type crystal vibrating element shown in FIGS.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the support arm portion.
  • FIG. 7 is an enlarged plan view schematically showing a cross-sectional configuration of the support arm portion shown in FIG. 1 and 2, some or all of the electrode groups such as the excitation electrode, the connection electrode, and the extraction electrode provided in the tuning fork type crystal resonator element 10 are omitted.
  • the tuning fork type crystal resonator 1 is a kind of piezoelectric resonator and corresponds to an example of a resonator.
  • the tuning fork crystal resonator 1 includes a tuning fork crystal resonator element 10, a lid member 20, a base member 30, and a bonding member 40.
  • the tuning fork type crystal vibrating element 10 is a kind of vibrating element and corresponds to a piezoelectric driving type vibrating element.
  • the base member 30 and the lid member 20 are holders for housing the tuning fork type crystal resonator element 10.
  • the lid member 20 has a concave shape, specifically, a box shape having an opening
  • the base member 30 has a flat plate shape.
  • the shapes of the lid member 20 and the base member 30 are not limited to the above.
  • the base member may have a concave shape, and both the lid member and the base member have a concave shape having openings on the sides facing each other. It may be.
  • the tuning fork type crystal resonator element 10 includes a crystal piece 11, a first excitation electrode 82a, a second excitation electrode 82b, a first extraction electrode 84a, a second extraction electrode 84b, a first connection electrode 86a, and a second connection electrode 86b. ing.
  • the crystal piece 11 is referred to as a plane parallel to a plane specified by the X axis and the Y ′ axis (hereinafter referred to as “XY ′ plane”) in an orthogonal coordinate system including the X axis, the Y ′ axis, and the Z ′ axis.
  • the crystal piece 11 is obtained by cutting and polishing a crystal of an artificial crystal (Synthetic Quartz Crystal) to form a crystal substrate, and processing the crystal substrate into a tuning fork type.
  • the crystal piece 11 is a kind of vibration substrate and corresponds to an example of a piezoelectric piece excited by a piezoelectric effect.
  • the Y ′ axis is an axis obtained by rotating the Y axis so that the + Y side is tilted to the + side of the Z axis when the X axis is the rotation axis.
  • the Z ′ axis is an axis obtained by rotating the Z axis so that the + Z side is inclined toward the ⁇ side of the Y axis.
  • the X axis, the Y axis, and the Z axis are crystal axes of quartz, respectively.
  • the X axis corresponds to an electric axis (polarity axis)
  • the Y axis corresponds to a mechanical axis
  • the Z axis corresponds to an optical axis.
  • the embodiment of the present invention includes a configuration in which the Y ′ axis and the Z ′ axis become the Y axis and the Z axis, respectively.
  • the tuning fork type crystal resonator element 10 has the Y ′ axis parallel to the first direction D1, the X axis parallel to the second direction D2, and the Z ′ axis parallel to the third direction D3.
  • directions parallel to the X axis, the Y ′ axis, and the Z ′ axis are referred to as an X axis direction, a Y ′ axis direction, and a Z ′ axis direction, respectively.
  • the + X-axis direction is the positive direction of the second direction D2
  • the ⁇ X-axis direction is the negative direction of the second direction D2.
  • the + Y′-axis direction is the positive direction of the first direction D1
  • the ⁇ Y′-axis direction is the negative direction of the first direction D1.
  • the + Z′-axis direction is the positive direction of the third direction D3
  • the ⁇ Z′-axis direction is the negative direction of the third direction D3.
  • the crystal piece 11 has a base 50, a first vibrating arm 60a, a second vibrating arm 60b, and a support arm 70.
  • the crystal piece 11 has a first main surface 12A and a second main surface 12B that face each other.
  • the first main surface 12A is located on the base member 30 side
  • the second main surface 12B is located on the lid member 20 side.
  • the base 50 of the crystal piece 11 will be described.
  • the base 50 is provided in a substantially flat plate shape at the end of the crystal piece 11 on the ⁇ Y′-axis direction (first direction D1 negative direction) side.
  • the base 50 connects the first vibrating arm 60 a, the second vibrating arm 60 b, and the support arm 70.
  • the length along the Y′-axis direction of the base 50 is, for example, 50 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less.
  • the first vibrating arm portion 60a and the second vibrating arm portion 60b of the crystal piece 11 will be described.
  • the first vibrating arm portion 60a and the second vibrating arm portion 60b extend in parallel to each other in the + Y′-axis direction (first direction D1 positive direction) from the base portion 50.
  • the first vibrating arm portion 60a and the second vibrating arm portion 60b constituting the pair of vibrating arm portions are arranged in the X-axis direction.
  • the first vibrating arm portion 60a is provided on the + X axis direction (second direction D2 positive direction) side of the second vibrating arm portion 60b. As shown in FIGS.
  • the first vibrating arm portion 60a has an arm portion 62a and a weight portion 64a
  • the second vibrating arm portion 60b has an arm portion 62b and a weight portion 64b.
  • the arm part 62 a and the arm part 62 b are connected to the base part 50.
  • the weight part 64a and the weight part 64b are connected to the arm part 62a and the arm part 62b, respectively. That is, when the first main surface 12A of the crystal piece 11 is viewed in plan, the external shape of the crystal piece 11 is provided in a substantially U shape by the base 50 and the pair of first vibrating arm portion 60a and the second vibrating arm portion 60b. It has been.
  • the arm portion 62a of the first vibrating arm portion 60a has a bottomed groove portion 63a that opens to the first main surface 12A side and the second main surface 12B side.
  • the arm portion 62b of the second vibrating arm portion 60b is formed with a bottomed groove portion 63b that opens to the first main surface 12A side and the second main surface 12B side.
  • the groove 63a and the groove 63b extend along the Y′-axis direction (first direction D1). As shown in FIGS. 3 and 4, the tip of the groove 63a (the end opposite to the base 50 side) is located at the boundary between the arm 62a and the weight 64a, and the base end (base 50 side) of the groove 63a.
  • the arm part 62a and the arm part 62b have a substantially H-shaped cross-sectional shape.
  • the equivalent series resistance and CI (Crystal Impedance) value of the tuning fork type crystal resonator element 10 can be reduced, and the power consumption can be reduced.
  • the length of the groove part 63a and the groove part 63b is not specifically limited, Each may be formed also in the weight part 64a and the weight part 64b, and may be formed also in the base part 50, respectively.
  • the weight portion 64a of the first vibrating arm portion 60a has a substantially flat plate shape. As shown in FIGS. 3 and 4, the width W1 along the X-axis direction (second direction D2) of the weight portion 64a is larger than the width W2 along the X-axis direction (second direction D2) of the arm portion 62a. large.
  • the ratio of the width W1 to the width W2 (W1 / W2) is preferably 2 or more and 10 or less, and more preferably 5 or more and 7 or less. The same applies to the weight portion 64b of the second vibrating arm portion 60b.
  • the tuning fork type crystal resonator element 10 can reduce the thermoelastic loss due to the loss of vibration energy caused by the heat conduction generated between the compression portion and the extension portion of the crystal resonator element that flexes and vibrates. Vibration leakage caused by twisting of the portion 64a and the weight portion 64b can be suppressed.
  • the shape of the weight portion is not limited to the above as long as the mass per unit length is larger than that of the arm portion.
  • the weight part may have a width that is the same as the width of the arm part and may be thicker than the arm part.
  • the weight portion may be configured by forming a surface of a vibrating arm corresponding to the weight portion or a concave portion and providing a metal such as gold there.
  • the weight portion may be made of a material having a mass density higher than that of the arm portion.
  • the support arm portion 70 extends in the + Y′-axis direction (first direction D1 positive direction) from the base portion 50, and is provided between the first vibrating arm portion 60a and the second vibrating arm portion 60b.
  • the support arm portion 70, the first vibrating arm portion 60a, and the second vibrating arm portion 60b are aligned with each other along the X-axis direction.
  • the length of the support arm 70 along the Y′-axis direction is smaller than the length of the first vibrating arm 60 a and the second vibrating arm 60 b along the Y′-axis.
  • the distal end of the support arm portion 70 is located closer to the base portion 50 than the weight portion 64a and the weight portion 64b. According to this, it is possible to suppress the deterioration of the vibration characteristics caused by the weight portions 64 a and 64 b of the tuning fork type crystal resonator element 10 coming into contact with the support arm portion 70.
  • the support arm portion 70 includes a holding portion 74 and a connecting portion 72 that connects the base portion 50 and the holding portion 74.
  • the support arm portion 70 has a main surface 70A and a main surface 70B that face each other in the Z′-axis direction (third direction D3).
  • the main surface 70A corresponds to a part of the first main surface 12A of the crystal piece 11, and the main surface 70B corresponds to a part of the second main surface 12B of the crystal piece 11.
  • 70 A of main surfaces and 70 B of main surfaces are provided over the connection part 72 and the holding
  • FIG. When the main surface 70A of the support arm 70 is viewed in plan, the connecting portion 72 and the holding portion 74 are arranged in the Y′-axis direction (first direction D1), and the connecting portion 72 has a hole 73 formed therein.
  • the hole 73 is formed at the center of the connecting portion 72 in the X-axis direction (second direction D2).
  • the hole 73 is formed between the first extraction electrode 84a and the second extraction electrode 84b. According to this, the distance between the 1st extraction electrode 84a and the 2nd extraction electrode 84b can be enlarged, and the opposing area of the 1st extraction electrode 84a and the 2nd extraction electrode 84b can be made small. Therefore, the stray capacitance generated between the extraction electrodes of the tuning fork type crystal resonator element 10 can be reduced. As a result, the tuning fork crystal resonator element 10 with reduced vibration leakage and reduced power consumption by reducing effective resistance can be obtained.
  • the hole 73 is a through hole that opens in both the main surface 70 ⁇ / b> A and the main surface 70 ⁇ / b> B of the support arm 70. According to this, vibration leakage of the tuning fork type crystal resonator element 10 can be effectively reduced. Further, the crystal piece 11 existing between the first extraction electrode 84a and the second extraction electrode 84b of the tuning fork type crystal resonator element 10 is reduced, so that the space between the first extraction electrode 84a and the second extraction electrode 84b is reduced. The dielectric constant can be reduced. That is, the stray capacitance formed between the first connection electrode 86a and the second extraction electrode 84b of the tuning fork type crystal resonator element 10 can be reduced.
  • the inside of the hole 73 is hollow, and is the same environment as the atmosphere environment of the tuning-fork type crystal resonator element 10 sealed by the base member 30 and the lid member 20. That is, the inside of the hole 73 is in a low pressure state, preferably a vacuum state, at a pressure lower than the atmospheric pressure. In other words, the inner surfaces 73C and 73D of the hole 73 are exposed.
  • the inner surface 73C of the hole 73 is a portion located on the first vibrating arm 60a side of the inner surface of the hole 73 that connects the main surface 70A and the main surface 70B of the support arm 70.
  • the inner surface 73D of the hole portion 73 is a portion located on the second vibrating arm portion 60b side in the inner surface of the hole portion 73 that connects the main surface 70A and the main surface 70B of the support arm portion 70.
  • the inner surface 73C and the inner surface 73D extend along the Y′-axis direction (first direction D1) and the Z′-axis direction. According to this, the dielectric constant between the 1st extraction electrode 84a and the 2nd extraction electrode 84b can be reduced. That is, the stray capacitance generated between the first extraction electrode 84a and the second extraction electrode 84b of the tuning fork type crystal resonator element 10 can be reduced.
  • the conductive material is not provided inside the hole 73, the stray capacitance generated between the first extraction electrode 84a of the tuning fork type crystal resonator element 10 and another conductive material, and the second extraction The stray capacitance generated between the electrode 84b and another conductive material can be reduced.
  • the inside of the hole 73 is not limited to a low pressure state, and may be filled with air or other gas.
  • the gas is an inert gas having a low reactivity with the metal, a reducing gas that does not oxidize the metal so as not to deteriorate the electrode of the tuning fork type crystal resonator element, It is desirable that
  • the Y′-axis direction (first direction D ⁇ b> 1) is parallel to the extending direction of the support arm 70 of the hole 73.
  • the length L13 is larger than the width W13 along the X-axis direction (second direction D2) intersecting the Y′-axis direction (first direction D1) of the hole 73 (L13> W13). According to this, a decrease in mechanical strength of the support arm 70 can be suppressed, and vibration leakage of the tuning fork type crystal resonator element 10 can be reduced.
  • the hole 73 has a rectangular shape when the first main surface 70A of the support arm 70 is viewed in plan. That is, the hole 73 when the first main surface 70A of the support arm 70 is viewed in a plan view has a rectangular shape in which the length of the long side is the length L13 and the length of the short side is the width W13.
  • the inner surface 73C and the inner surface 73D form the long side of the hole 73. According to this, the balance of the mechanical strength of the support arm part 70 can be improved.
  • one end of the support arm portion 70 on the first vibrating arm portion 60 a side is configured by the side surface 72 ⁇ / b> C of the connecting portion 72, and the other end of the support arm portion 70 on the second vibrating arm portion 60 b side is of the connecting portion 72. It is comprised by the side surface 72D.
  • the side surface 72C is a surface that connects the main surface 70A and the main surface 70B on the outer side of the connecting portion 72 on the first vibrating arm portion 60a side.
  • the side surface 72D is a surface that connects the main surface 70A and the main surface 70B on the outer side of the connecting portion 72 on the second vibrating arm portion 60b side.
  • the minimum distance W12C is a distance along the X-axis direction (second direction D2) between the inner surface 73C and the side surface 72C, that is, a portion of the connecting portion 72 closer to the first vibrating arm portion 60a than the hole portion 73.
  • the minimum distance W12D is the width along the X-axis direction (second direction D2) between the inner surface 73D and the side surface 72D, that is, the width of the portion of the connecting portion 72 closer to the second vibrating arm portion 60b than the hole portion 73. Equivalent to. According to this, the unbalance of the mechanical strength of the support arm part 70 can be reduced.
  • the first excitation electrode 82a and the second excitation electrode 82b form an electric field in the first vibration arm portion 60a and the second vibration arm portion 60b by the supplied applied voltage, and the first vibration arm portion 60a and the second vibration electrode portion 60b by the piezoelectric effect.
  • the two vibrating arms 60b are excited.
  • 1st excitation electrode 82a and 2nd excitation electrode 82b are provided in the 1st vibration arm part 60a and the 2nd vibration arm part 60b, as shown in FIG.3 and FIG.4.
  • the first excitation electrode 82a is provided on the surface of the arm portion 62a inside the groove portion 63a.
  • the second excitation electrode 82b is provided on the outer side surface of the arm portion 62a so as to face the first excitation electrode 82a in the X-axis direction (second direction D2).
  • the second excitation electrode 82b is provided inside the groove portion 63b, and the first excitation electrode 82a is provided on the outer side surface of the arm portion 62b. Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the second excitation electrode 82b is provided on the first main surface 12A and the second main surface 12B of the weight portion 64a of the first vibrating arm portion 60a. A first excitation electrode 82a is provided on the first main surface 12A and the second main surface 12B of the weight portion 64b of the second vibrating arm portion 60b.
  • the first extraction electrode 84a electrically connects the first excitation electrode 82a provided on the first vibrating arm 60a and the first excitation electrode 82a provided on the second vibrating arm 60b. Further, the first extraction electrode 84a electrically connects the first excitation electrode 82a and the first connection electrode 86a.
  • the second extraction electrode 84b electrically connects the second excitation electrode 82b provided on the first vibrating arm 60a and the second excitation electrode 82b provided on the second vibrating arm 60b.
  • the second extraction electrode 84 b electrically connects the second excitation electrode 82 b and the second connection electrode 86 b via front and back conductive electrodes that connect the front and back main surfaces of the tuning fork type crystal resonator element 10.
  • the front and back conductive electrodes are provided on the side surfaces connecting the front and back main surfaces of the tuning fork type crystal resonator element 10.
  • the first extraction electrode 84 a and the second extraction electrode 84 b are provided on the base 50 and the support arm 70.
  • the first extraction electrode 84a and the second extraction electrode 84b are provided on both the first main surface 12A side and the second main surface 12B side.
  • the first extraction electrode 84a is provided on the main surface 70A (first main surface 12A) side
  • the second extraction electrode 84b is provided on the main surface 70B (second main surface 12B) side.
  • the width of the first extraction electrode 84 a along the X-axis direction (second direction D ⁇ b> 2) is in a portion closer to the first vibrating arm portion 60 a than the hole portion 73 of the connecting portion 72.
  • the first extraction electrode 84 a is provided in a substantially linear shape along the Y′-axis direction (first direction D ⁇ b> 1) that is the extending direction of the support arm portion 70.
  • the width of the second extraction electrode 84 b along the X-axis direction (second direction D ⁇ b> 2) is a portion closer to the second vibrating arm portion 60 b than the hole portion 73 of the connecting portion 72. It is substantially equal to the width along the X-axis direction (second direction D2).
  • the second extraction electrode 84 b is provided in a substantially linear shape along the Y′-axis direction (first direction D ⁇ b> 1) that is the extending direction of the support arm portion 70. Therefore, when the main surface 70A of the support arm 70 is viewed in plan, the first extraction electrode 84a and the second extraction electrode 84b are provided so as to sandwich the hole 73 in the X-axis direction (second direction D2).
  • the first extraction electrode 84 a is provided outside the hole 73 on the first vibrating arm 60 a side
  • the second extraction electrode 84 b is provided outside the hole 73 on the second vibrating arm 60 b side.
  • a pair of drive signals having different applied potentials are supplied to the first connection electrode 86a and the second connection electrode 86b from the outside.
  • One drive signal is supplied from the first connection electrode 86a to the first excitation electrode 82a through the first extraction electrode 84a.
  • the other drive signal paired with the one drive signal is supplied from the second connection electrode 86b to the second excitation electrode 82b through the second extraction electrode 84b.
  • the first connection electrode 86a and the second connection electrode 86b are provided on the main surface 70A (first main surface 12A) of the support arm portion 70.
  • the first connection electrode 86 a and the second connection electrode 86 b are provided on the holding portion 74 of the support arm portion 70.
  • the first connection electrode 86a and the second connection electrode 86b are arranged along the Y′-axis direction (first direction D1).
  • the first connection electrode 86 a is located on the base end portion of the holding portion 74, that is, on the base portion 50 side of the support arm portion 70.
  • the second connection electrode 86 b on the weight portions 64 a and 64 b side of the vibrating arm portions 60 a and 60 b is located at the distal end portion of the holding portion 74.
  • the first connection electrode 86a is located between the second connection electrode 86b and the base 50.
  • the width along the X-axis direction (second direction D2) of the first connection electrode 86a is along the X-axis direction (second direction D2) of the first extraction electrode 84a in the support arm portion 70. Greater than the width.
  • the width along the X-axis direction (second direction D2) of the first connection electrode 86a is larger than the width W13 along the X-axis direction (second direction D2) of the hole 73, and the X-axis direction ( It is approximately equal to the width along the second direction D2).
  • the width of the second connection electrode 86b along the X-axis direction (second direction D2) is larger than the width of the support arm portion 70 along the X-axis direction (second direction D2) of the second extraction electrode 84b.
  • the width of the second connection electrode 86b along the X-axis direction (second direction D2) is larger than the width W13 along the X-axis direction (second direction D2) of the hole 73, and the X-axis direction ( It is approximately equal to the width along the second direction D2).
  • the first connection electrode 86a and the second connection electrode 86b have a substantially rectangular shape when the first main surface 12A is viewed in plan.
  • the tuning fork type crystal resonator element 10 is downsized by forming the first connection electrode 86a and the second connection electrode 86b wider than the first extraction electrode 84a and the second extraction electrode 84b, the tuning fork Reduction of the bonding area between the connection electrodes 86a and 86b of the quartz crystal resonator element 10 and the conductive holding members 36a and 36b described later can be suppressed.
  • the stability of the electrical connection between the tuning fork type crystal resonator element 10 and the base member 30 is increased.
  • the first connection electrode and the second connection electrode may extend from the main surface to the side surface of the support arm portion. According to this, the bonding strength between the tuning fork type crystal resonator element and the base member is further improved, and the stability of the electrical connection between the tuning fork type crystal resonator element and the base member is further increased.
  • the width of the first connection electrode along the second direction may be small so that the main surface of the support arm portion does not overlap the second extraction electrode when viewed in plan. According to this, the stray capacitance generated between the second extraction electrode and the first connection electrode of the tuning fork type crystal resonator element can be reduced.
  • the shape of the lid member 20 has a concave shape and is a box shape opened toward the third main surface 32A of the base member 30.
  • An inner space 26 joined to the base member 30 and surrounded by the lid member 20 and the base member 30 is provided in the lid member 20.
  • the tuning fork type crystal resonator element 10 is accommodated in the internal space 26.
  • the shape of the lid member 20 is defined by, for example, a long side parallel to the first direction D1, a short side parallel to the second direction D2, and a height parallel to the third direction D3.
  • the material of the lid member 20 is not particularly limited, but is made of a conductive material such as metal. By including the conductive material, an electromagnetic shielding function for shielding at least a part of the electromagnetic waves entering and leaving the internal space 26 of the lid member 20 is obtained.
  • the lid member 20 is connected to the top surface portion 21 facing the third main surface 32A of the base member 30 and the outer edge of the top surface portion 21 and extends in a direction intersecting the main surface of the top surface portion 21. Part 22.
  • the shape of the lid member 20 is not particularly limited as long as the tuning fork type crystal resonator element 10 can be accommodated. For example, it has a substantially rectangular shape when viewed from the normal direction of the main surface of the top surface portion 21.
  • the lid member 20 has an inner surface 24 and an outer surface 25.
  • the inner surface 24 is a surface on the inner space 26 side
  • the outer surface 25 is a surface opposite to the inner surface 24.
  • the lid member 20 has a facing surface 23 that faces the third main surface 32 ⁇ / b> A of the base member 30 at the concave opening end (the end of the side wall portion 22 on the side close to the base member 30).
  • the facing surface 23 extends in a frame shape so as to surround the periphery of the tuning fork type crystal resonator element 10.
  • the base member 30 holds the tuning-fork type crystal resonator element 10 so that it can be excited.
  • the base member 30 has a flat plate shape.
  • the base member 30 has a long side parallel to the first direction D1, a short side parallel to the second direction D2, and a thickness parallel to the third direction D3.
  • the base member 30 has a base 31.
  • the base 31 has a third main surface 32A (front surface) and a fourth main surface 32B (back surface) that face each other.
  • the base 31 is a sintered material such as an insulating ceramic.
  • the base member 30 uses alumina as the base 31.
  • the base 31 is preferably made of a heat resistant material. From the viewpoint of suppressing the stress applied to the tuning fork type crystal resonator element 10 by the thermal history, the base 31 may be provided by a material having a thermal expansion coefficient close to that of the crystal piece 11, and may be provided by, for example, crystal.
  • the base member 30 includes a first electrode pad 33a and a second electrode pad 33b provided on the third main surface 32A, and a first external electrode 35a and a second external electrode 35b provided on the fourth main surface 32B.
  • the first electrode pad 33 a and the second electrode pad 33 b are terminals for electrically connecting the base member 30 and the tuning fork type crystal vibrating element 10.
  • the first external electrode 35 a and the second external electrode 35 b are terminals for electrically connecting a circuit board (not shown) and the tuning fork type crystal resonator 1.
  • the first electrode pad 33a and the second electrode pad 33b are arranged along the first direction D1.
  • the first external electrode 35a and the second external electrode 35b are arranged along the first direction D1.
  • the first electrode pad 33a is electrically connected to the first external electrode 35a via the first via electrode 34a extending in the third direction D3, and extends along the first direction D1.
  • the second electrode pad 33b is electrically connected to the second external electrode 35b via the second via electrode 34b extending in the third direction D3, and extends along the first direction D1.
  • the first via electrode 34a and the second via electrode 34b are formed in a via hole that penetrates the base 31 in the third direction D3.
  • the fourth main surface 32B side of the base member 30 is a dummy electrode as an external electrode through which an electric signal or the like is not input / output, and grounding that improves the electromagnetic shielding function of the lid member 20 by supplying a ground potential to the lid member 20.
  • An electrode or the like may be provided.
  • the first conductive holding member 36a and the second conductive holding member 36b will be described.
  • the first conductive holding member 36 a and the second conductive holding member 36 b are provided between the third main surface 32 A of the base member 30 and the main surface 70 A of the support arm portion 70.
  • the first conductive holding member 36a electrically connects the first connection electrode 86a and the first electrode pad 33a.
  • the second conductive holding member 36b electrically connects the second connection electrode 86b and the second electrode pad 33b.
  • the first conductive holding member 36a and the second conductive holding member 36b are tuned fork-type spaced apart from the base member 30 so that the first vibrating arm portion 60a and the second vibrating arm portion 60b can be excited.
  • the crystal resonator element 10 is held.
  • the first conductive holding member 36a and the second conductive holding member 36b are made of, for example, a conductive adhesive containing a thermosetting resin or an ultraviolet curable resin mainly composed of an epoxy resin or a silicone resin, Additives such as conductive particles for imparting conductivity to the adhesive are included.
  • the first conductive holding member 36a and the second conductive holding member 36b cure the conductive adhesive paste by a chemical reaction caused by heating, ultraviolet irradiation or the like after the conductive adhesive paste as a precursor is applied.
  • a filler may be added to the first conductive holding member 36a and the second conductive holding member 36b for the purpose of increasing the strength or maintaining the distance between the base member 30 and the tuning fork type crystal vibrating element 10. .
  • the filler is a spherical filler or a fibrous filler formed of ceramics, resin or the like, and is larger than, for example, conductive particles. Moreover, the said filler may have electroconductivity, for example, a metal filler may be sufficient.
  • the first conductive holding member 36a and the second conductive holding member 36b may be provided by metal solder.
  • a sealing member 37 is provided on the third main surface 32 ⁇ / b> A of the base member 30.
  • the sealing member 37 has better adhesion to the base 31 than the bonding member 40 and is provided to improve the bonding strength between the lid member 20 and the base member 30.
  • the shape of the sealing member 37 is a rectangular frame shape when the third main surface 32A is viewed in plan.
  • the sealing member 37 is provided so as to surround the tuning fork type crystal resonator element 10 when the third main surface 32A is viewed in plan, and the first electrode pad 33a and the second electrode pad 33b are the sealing member 37. It is arranged inside.
  • the sealing member 37 is made of a conductive material.
  • the material of the sealing member 37 is made of the same material as the first electrode pad 33a and the second electrode pad 33b, and the forming process of the sealing member 37 is the forming process of the first electrode pad 33a and the second electrode pad 33b. At the same time. Thereby, the manufacturing process can be simplified.
  • the joining member 40 is provided over the entire circumference of the lid member 20 and the base member 30. Specifically, the joining member 40 is provided on the sealing member 37 and is formed in a rectangular frame shape. The sealing member 37 and the joining member 40 are sandwiched between the facing surface 23 of the side wall portion 22 of the lid member 20 and the third main surface 32 ⁇ / b> A of the base member 30.
  • the tuning fork type crystal resonator element 10 is surrounded by the lid member 20 and the base member 30 (inside space ( Cavity) 26 is sealed.
  • the internal space 26 is preferably at a lower pressure than the atmospheric pressure, and more preferably in a vacuum state. According to this, oxidation of electrode groups, such as the 1st excitation electrode 82a and the 2nd excitation electrode 82b, can be suppressed. Therefore, the tuning fork type crystal resonator 1 has a frequency characteristic variation with time due to changes in the thickness and mass of the excitation electrode, an increase in power consumption due to an increase in electrical resistance of the extraction electrode, and a signal delay. Occurrence of malfunction can be reduced.
  • the sealing member may be provided in a discontinuous frame shape, and the joining member may be provided in a discontinuous frame shape.
  • An electric field is generated in the tuning fork type crystal resonator element 10 by a drive signal (alternating voltage) applied by the first excitation electrode 82a and the second excitation electrode 82b.
  • the drive signal is applied to the first excitation electrode 82a and the second excitation electrode 82b from the outside via the first connection electrode 86a and the second connection electrode 86b.
  • the first vibrating arm 60a and the second vibrating arm 60b are shown in FIGS. 3 and 4 with the roots of the first vibrating arm 60a and the second vibrating arm 60b as fulcrums.
  • a bending vibration is generated that is displaced so as to bend alternately in the direction indicated by the arrows A and B.
  • An arrow A direction is a direction in which the first vibrating arm portion 60a and the second vibrating arm portion 60b are separated from each other
  • an arrow B direction is a direction in which the first vibrating arm portion 60a and the second vibrating arm portion 60b are close to each other. That is, the first vibrating arm portion 60a and the second vibrating arm portion 60b of the tuning fork type crystal vibrating element 10 vibrate in a bending vibration mode having an opposite phase in the X axis direction.
  • the tuning fork type crystal resonator element 10 uses the anti-phase bending vibration mode as the main vibration, but can also vibrate in the in-phase bending vibration mode.
  • the in-phase bending vibration mode is a bending vibration mode in which the first vibrating arm portion 60a and the second vibrating arm portion 60b are sequentially displaced in the + X axis direction and then displaced in the ⁇ X axis direction sequentially.
  • the frequency of the anti-bending vibration mode and the frequency of the in-phase bending vibration mode are desirably separated from each other. According to this, in the tuning fork type crystal resonator element 10, the coupling between the in-phase bending vibration mode and the anti-phase bending vibration mode can be suppressed. In other words, it is possible to reduce the in-phase bending vibration mode vibration posture and the anti-phase bending vibration mode vibration posture of the tuning fork type crystal resonator element 10.
  • the vibration (drive) method of the vibration element according to the embodiment of the present invention is not limited to piezoelectric drive.
  • the vibration element according to an embodiment of the present invention is a vibration element such as an electrostatic drive type using electrostatic force or a Lorentz drive type using magnetic force, in addition to a piezoelectric drive type using a piezoelectric substrate. There may be.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the support arm portion of the tuning fork type crystal resonator element according to the second embodiment.
  • the support arm portion 270 of the tuning fork type crystal resonator according to the second embodiment has a main surface 270A and a main surface 270B, like the support arm portion 70 of the tuning fork type crystal resonator element 10 according to the first embodiment. . Further, the support arm portion 270 has a connecting portion 272 in which a hole portion 273 is formed. In the connecting portion 272, the first extraction electrode 284a is provided on the main surface 270A, and the second extraction electrode 284b is provided on the main surface 270B.
  • the difference between the support arm portion 270 of the tuning fork type crystal resonator according to the second embodiment and the support arm portion 70 of the tuning fork type crystal resonator element 10 according to the first embodiment is that the hole portion 273 opens to the main surface 270B side. It is a point which is a bottomed groove part. That is, the hole portion 273 includes an inner surface 273A that connects the inner surface 273C and the inner surface 273D in addition to the inner surface 273C and the inner surface 273D that are connected to the main surface 270B. The inner surface 273A is located on the main surface 270A side of the hole 273.
  • the inner surface 273C and the inner surface 273D correspond to the inner surface of the bottomed groove-shaped hole portion 273, and the inner surface 273A corresponds to the bottom surface of the bottomed groove-shaped hole portion 273. According to this, the mechanical strength of the support arm part 270 improves from the support arm part whose hole part formed in a connection part is a through-hole.
  • the hole 273 may be a bottomed groove that opens to the main surface 270A side.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the support arm portion of the tuning-fork type crystal resonator element according to the third embodiment.
  • the support arm portion 370 of the tuning fork type crystal resonator according to the third embodiment has a main surface 370A and a main surface 370B.
  • the first extraction electrode 384a is provided on the main surface 370A
  • the second extraction electrode 384b is provided on the main surface 370B.
  • the difference between the support arm portion 370 of the tuning fork type crystal resonator according to the third embodiment and the support arm portion 70 of the tuning fork type crystal resonator element 10 according to the first embodiment is that a bottomed opening that opens to the main surface 370A side. This is a point having a hole part 373a which is a groove part and a hole part 373b which is a bottomed groove part opened to the main surface 370B side. When the main surface 370B of the support arm 370 is viewed in plan, the hole 373b overlaps the hole 373a. According to this, the mechanical strength of the support arm part 370 improves from the support arm part whose hole part formed in a connection part is a through-hole. Further, the vibration leakage of the tuning fork type crystal resonator element according to the third embodiment can be reduced as compared with a tuning fork type crystal resonator element in which only one bottomed groove portion is formed in the connecting portion.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the support arm portion of the tuning-fork type crystal resonator element according to the fourth embodiment.
  • the support arm portion 470 of the tuning fork type crystal resonator according to the fourth embodiment has a main surface 470A and a main surface 470B. . Further, the support arm portion 470 has a connecting portion 472 in which a hole portion 473 is formed. In the connecting portion 472, the first extraction electrode 484a is provided on the main surface 470A, and the second extraction electrode 484b is provided on the main surface 470B.
  • the difference between the support arm portion 470 of the tuning fork type crystal resonator according to the fourth embodiment and the support arm portion 70 of the tuning fork type crystal resonator element 10 according to the first embodiment is that the hole portion 473 is more than the support arm portion 470. It is a point filled with a low dielectric material LK1 having a small relative dielectric constant. According to this, the dielectric constant between the 1st extraction electrode 484a and the 2nd extraction electrode 484b can be reduced. That is, the stray capacitance generated between the first extraction electrode 484a and the second extraction electrode 484b of the tuning fork type crystal resonator element according to the fourth embodiment can be reduced.
  • a support having a base, a first vibrating arm and a second vibrating arm extending from the base, and a first main surface and a second main surface extending from the base and facing each other.
  • a second extraction electrode for electrically connecting the two excitation electrodes and the second connection electrode, and when the first main surface of the support arm portion is viewed in plan, the support arm portion includes a first extraction electrode and a second extraction electrode.
  • a vibrating element is provided in which a hole is formed between the two extraction electrodes.
  • the hole may be a through hole that opens on both the first main surface side and the second main surface side.
  • the hole may be a bottomed groove that opens to the second main surface side.
  • the hole may be a bottomed groove that opens to the first main surface side.
  • the length of the hole along the extending direction from the base of the support arm is larger than the width of the hole along the direction intersecting the extending direction. It can be large.
  • the hole may be rectangular.
  • the minimum distance from one end of the support arm portion on the first vibration arm portion side to one end of the hole portion on the first vibration arm portion side is the second distance of the support arm portion. It may be equal to the minimum distance from the other end on the vibrating arm portion side to the other end on the second vibrating arm portion side of the hole.
  • the inner surface of the hole may be exposed.
  • the hole may be filled with a material having a relative dielectric constant smaller than that of the support arm.
  • each element included in each embodiment and its arrangement, material, condition, shape, size, and the like are not limited to those illustrated, and can be changed as appropriate.
  • the vibration element and the vibrator of the present invention can be used for a timing device or a load sensor.
  • each element included in each embodiment can be combined as much as technically possible, and combinations thereof are included in the scope of the present invention as long as they include the features of the present invention.

Landscapes

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Abstract

振動素子（１０）は、基部（５０）と、第１振動腕部（６０ａ）及び第２振動腕部（６０ｂ）と、支持腕部（７０）と、第１励振電極（８２ａ）及び第２励振電極（８２ｂ）と、第１接続電極（８６ａ）及び第２接続電極（８６ｂ）と、第１引出電極（８４ａ）及び第２引出電極（８４ｂ）と、を備え、支持腕部（７０）の第１主面（１２Ａ）を平面視したとき、支持腕部（７０）には、第１引出電極（８４ａ）と第２引出電極（８４ｂ）との間に穴部（７３）が形成されている。

Description

振動素子
　本発明は、振動素子に関する。
　モバイルコンピュータ、携帯ゲーム機、携帯電話、ＩＣカード、通信基地局、などの電子機器において、タイミングデバイスや振動ジャイロセンサなどの電子機器として振動子が広く使用されている。電子機器の小型化や高性能化に伴い、振動子も、小型化及び高性能化が求められている。
　例えば、特許文献１には、基部と、基部から延出する振動腕部と、基部に接続された連結部及び連結部に接続された保持部を有し連結部において括れている支持腕部と、一対の振動腕部に設けられた励振電極と、保持部に設けられた接続電極と、連結部に設けられ励振電極と接続電極とを電気的に接続する引出電極と、を備えている振動素子が開示されている。
特開２０１６－１４９６７４号公報
　しかしながら、特許文献１に開示された振動素子では、振動素子を小型化しようとすると、支持腕部において電極が接近又は対向する。特に、電気抵抗を低減するために引出電極を広幅化しようとすると、引出電極間で発生する浮遊容量が増大し、実効抵抗Ｒｅ（Ｒｅ＝Ｒ１×（１＋Ｃ０／ＣＬ）、Ｒ１：等価直列抵抗、Ｃ０：浮遊容量、ＣＬ：負荷容量）が増大する恐れがある。
　本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は浮遊容量が低減できる振動素子を提供することである。
　本発明の一態様に係る振動素子は、基部と、基部から延出する第１振動腕部及び第２振動腕部と、基部から延出し、互いに対向する第１主面及び第２主面を有する支持腕部と、第１振動腕部及び第２振動腕部に設けられた第１励振電極及び第２励振電極と、支持腕部の第１主面に設けられた第１接続電極及び第２接続電極と、支持腕部の第１主面に設けられ、第１励振電極と第１接続電極とを電気的に接続する第１引出電極と、支持腕部の第２主面に設けられ、第２励振電極と第２接続電極とを電気的に接続する第２引出電極と、を備え、支持腕部の第１主面を平面視したとき、支持腕部には、第１引出電極と第２引出電極との間に穴部が形成されている。
　本発明によれば、浮遊容量が低減できる振動素子を提供することが可能となる。
図１は、第１実施形態に係る音叉型水晶振動子の構成を概略的に示す分解斜視図である。 図２は、図１に示した音叉型水晶振動子のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面の構成を概略的に示す断面図である。 図３は、第１実施形態に係る音叉型水晶振動素子の第１主面側の構成を概略的に示す平面図である。 図４は、第１実施形態に係る音叉型水晶振動素子の第２主面側の構成を概略的に示す平面図である。 図５は、図３及び図４に示した音叉型水晶振動素子のＶ－Ｖ線に沿った断面の構成を概略的に示す断面図である。 図６は、支持腕部の構成を概略的に示す拡大平面図である。 図７は、第２実施形態に係る音叉型水晶振動素子の支持腕部の構成を概略的に示す断面図である。 図８は、第３実施形態に係る音叉型水晶振動素子の支持腕部の構成を概略的に示す断面図である。 図９は、第４実施形態に係る音叉型水晶振動素子の支持腕部の構成を概略的に示す断面図である。
　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。但し、第２実施形態以降において、第１実施形態と同一又は類似の構成要素は、第１実施形態と同一又は類似の符号で表し、詳細な説明を適宜省略する。また、第２実施形態以降の実施形態において得られる効果について、第１実施形態と同様のものについては説明を適宜省略する。各実施形態の図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本願発明の技術的範囲を当該実施形態に限定して解するべきではない。
　各々の図面には、各々の図面相互の関係を明確にし、各部材の位置関係を理解する助けとするために、便宜的に第１方向Ｄ１、第２方向Ｄ２、及び第３方向Ｄ３からなる直交座標系を付すことがある。第１方向Ｄ１、第２方向Ｄ２、及び第３方向Ｄ３とは、図１に示す３つの基準となる方向を意味し、それぞれ正方向（矢印の方向）及び負方向（矢印とは反対の方向）を含むものとする。また、図中に示す第１方向Ｄ１、第２方向Ｄ２、及び第３方向Ｄ３は、例えばそれぞれ互いに直交する方向であるが、それぞれ互いに交差する方向であればこれに限定されるものではなく、互いに９０°以外の角度で交差する方向であってもよい。
　以下の説明において、圧電振動子（Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ　Ｕｎｉｔ）の一例として、水晶振動素子（Ｑｕａｒｔｚ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）を備えた水晶振動子（Ｑｕａｒｔｚ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ　Ｕｎｉｔ）を例に挙げて説明する。水晶振動素子は、印加電圧に応じて振動する圧電体として、水晶によって形成された水晶片（Ｑｕａｒｔｚ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｅｌｅｍｅｎｔ）を利用するものである。水晶振動子は振動子の一例に相当し、水晶振動素子は振動素子の一例に相当し、水晶片は振動基板の一例に相当する。
　なお、本発明の実施形態に係る振動基板は水晶片に限定されるものではない。振動基板は、圧電単結晶、圧電セラミック、圧電薄膜、圧電高分子膜、などの任意の圧電材料によって形成された圧電片であってもよい。一例として、圧電単結晶は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）を挙げることができる。同様に、圧電セラミックは、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（ＺｒxＴｉ1-x）Ｏ３；ＰＺＴ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、メタニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ2Ｏ6）、チタン酸ビスマス（Ｂｉ4Ｔｉ3Ｏ12）タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7）、ランガサイト（Ｌａ3Ｇａ5ＳｉＯ14）、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、などを挙げることができる。圧電薄膜は、石英、サファイアなどの基板上に上記の圧電セラミックをスパッタリング法などによって成膜したものを挙げることができる。圧電高分子膜は、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニリデン／三フッ化エチレン（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）共重合体、などを挙げることができる。上記の各種圧電材料は、互いに積層して用いられてもよく、他の部材に積層されてもよい。また、本発明の実施形態に係る振動素子は、圧電振動素子に限定されるものではない。このとき、振動基板は、圧電性を有しない絶縁性材料又は圧電性の小さい絶縁性材料によって形成されてもよく、半導体材料、導電性材料、などによって形成されてもよい。
　＜第１実施形態＞
　まず、図１から図６を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る音叉型水晶振動子（Ｔｕｎｉｎｇ－Ｆｏｒｋ　Ｑｕａｒｔｚ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ　Ｕｎｉｔ）１の構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る音叉型水晶振動子の構成を概略的に示す分解斜視図である。図２は、図１に示した音叉型水晶振動子のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面の構成を概略的に示す断面図である。図３は、第１実施形態に係る音叉型水晶振動素子の第１主面側の構成を概略的に示す平面図である。図４は、第１実施形態に係る音叉型水晶振動素子の第２主面側の構成を概略的に示す平面図である。図５は、図３及び図４に示した音叉型水晶振動素子のＶ－Ｖ線に沿った断面の構成を概略的に示す断面図である。図６は、支持腕部の構成を概略的に示す断面図である。図７は、図５に示した支持腕部の断面の構成を概略的に示す拡大平面図である。なお、図１及び図２において、音叉型水晶振動素子１０に備えられる励振電極、接続電極、引出電極、などの電極群については一部又は全部の図示を省略している。
　音叉型水晶振動子１は、圧電振動子の一種であり、振動子の一例に相当する。図１に示すように、音叉型水晶振動子１は、音叉型水晶振動素子１０と、蓋部材２０と、ベース部材３０と、接合部材４０と、を備えている。音叉型水晶振動素子１０は、振動素子の一種であり、圧電駆動型の振動素子に相当する。ベース部材３０及び蓋部材２０は、音叉型水晶振動素子１０を収容するための保持器である。ここで図示した例では、蓋部材２０は凹状、具体的には開口部を有する箱状、をなしており、ベース部材３０は平板状をなしている。蓋部材２０及びベース部材３０の形状は、上記に限定されるものではなく、例えばベース部材が凹状をなしていてもよく、蓋部材及びベース部材の両方が互いに対向する側に開口部を有する凹状であってもよい。
　音叉型水晶振動素子１０は、水晶片１１、第１励振電極８２ａ、第２励振電極８２ｂ、第１引出電極８４ａ、第２引出電極８４ｂ、第１接続電極８６ａ、及び第２接続電極８６ｂを備えている。水晶片１１は、Ｘ軸、Ｙ´軸、及びＺ´軸からなる直交座標系において、Ｘ軸及びＹ´軸によって特定される面と平行な面（以下、「ＸＹ´面」と呼ぶ。他の軸又は他の方向によって特定される面についても同様である。）が主面となり、Ｚ´軸と平行な方向が厚さとなるように形成される。例えば、水晶片１１は、人工水晶（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　Ｑｕａｒｔｚ　Ｃｒｙｓｔａｌ）の結晶体を切断及び研磨加工して水晶基板とし、当該水晶基板を音叉型に加工したものである。水晶片１１は、振動基板の一種であり、圧電効果によって励振される圧電片の一例に相当する。
　なお、Ｙ´軸は、Ｘ軸を回転軸としたとき、Ｙ軸を、＋Ｙ側をＺ軸の＋側に傾けるように回転させてなる軸である。Ｚ´軸は、Ｚ軸を、＋Ｚ側をＹ軸の－側に傾けるように回転させてなる軸である。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、それぞれ水晶の結晶軸であり、Ｘ軸が電気軸（極性軸）、Ｙ軸が機械軸、Ｚ軸が光学軸に相当する。なお、温度変化による共振周波数変化を小さくする観点から、前記回転させる傾きは－５度以上１５度以下の範囲（０度を含む）で行われるものとする。したがって、本発明の実施形態においては、Ｙ´軸及びＺ´軸がそれぞれＹ軸及びＺ軸となる構成も含むものとする。
　第１実施形態において、音叉型水晶振動素子１０は、Ｙ´軸が第１方向Ｄ１と平行となり、Ｘ軸が第２方向Ｄ２と平行となり、Ｚ´軸が第３方向Ｄ３と平行と定めた。以下において、Ｘ軸、Ｙ´軸、及びＺ´軸と平行な方向を、それぞれ、Ｘ軸方向、Ｙ´軸方向、及びＺ´軸方向と呼称する。さらに、Ｘ軸方向においては、＋Ｘ軸方向を第２方向Ｄ２の正方向とし、－Ｘ軸方向を第２方向Ｄ２の負方向とする。同様に、Ｙ´軸方向においては、＋Ｙ´軸方向を第１方向Ｄ１の正方向とし、－Ｙ´軸方向を第１方向Ｄ１の負方向とする。Ｚ´軸方向においては、＋Ｚ´軸方向を第３方向Ｄ３の正方向とし、－Ｚ´軸方向を第３方向Ｄ３の負方向とする。
　図１に示すように、水晶片１１は、基部５０と、第１振動腕部６０ａと、第２振動腕部６０ｂと、支持腕部７０とを有している。図２に示すように、水晶片１１は、互いに対向する第１主面１２Ａ及び第２主面１２Ｂを有している。第１主面１２Ａは、ベース部材３０側に位置し、第２主面１２Ｂは、蓋部材２０側に位置している。
　まず、水晶片１１の基部５０について説明する。
　基部５０は、水晶片１１の－Ｙ´軸方向（第１方向Ｄ１負方向）側の端部において、略平板状に設けられている。基部５０は、第１振動腕部６０ａ、第２振動腕部６０ｂ、及び支持腕部７０を連結している。基部５０のＹ´軸方向に沿う長さは、例えば、５０μｍ以上３００μｍ以下である。
　次に、水晶片１１の第１振動腕部６０ａ及び第２振動腕部６０ｂについて説明する。
　第１振動腕部６０ａ及び第２振動腕部６０ｂは、基部５０から＋Ｙ´軸方向（第１方向Ｄ１正方向）に互いに並行に延出している。一対の振動腕部を構成する第１振動腕部６０ａ及び第２振動腕部６０ｂはＸ軸方向に並んでいる。第１振動腕部６０ａは、第２振動腕部６０ｂの＋Ｘ軸方向（第２方向Ｄ２正方向）側に設けられている。図３及び図４に示すように、第１振動腕部６０ａは、腕部６２ａ及び錘部６４ａを有し、第２振動腕部６０ｂは、腕部６２ｂ及び錘部６４ｂを有している。腕部６２ａ及び腕部６２ｂは基部５０に接続されている。錘部６４ａ及び錘部６４ｂはそれぞれ腕部６２ａ及び腕部６２ｂに接続されている。つまり、水晶片１１の第１主面１２Ａを平面視したとき、水晶片１１外形は、基部５０と一対の第１振動腕部６０ａ及び第２振動腕部６０ｂとによって、略Ｕ字状に設けられている。
　第１振動腕部６０ａの腕部６２ａには、第１主面１２Ａ側及び第２主面１２Ｂ側に開口する有底の溝部６３ａが形成されている。第２振動腕部６０ｂの腕部６２ｂには、第１主面１２Ａ側及び第２主面１２Ｂ側に開口する有底の溝部６３ｂが形成されている。溝部６３ａ及び溝部６３ｂは、Ｙ´軸方向（第１方向Ｄ１）に沿って延在している。図３及び図４に示すように、溝部６３ａの先端（基部５０側とは反対側の端）は、腕部６２ａと錘部６４ａとの境界に位置し、溝部６３ａの基端（基部５０側の端）は、基部５０と腕部６２ａとの境界に位置している。溝部６３ｂの先端及び基端も同様である。腕部６２ａ及び腕部６２ｂは、図５に示すように、略Ｈ字状の断面形状を有している。このように、溝部６３ａ及び溝部６３ｂを設けることで、音叉型水晶振動素子１０では、第１振動腕部６０ａ及び第２振動腕部６０ｂの動きやすさが向上し、第１振動腕部６０ａ及び第２振動腕部６０ｂから基部５０への振動漏れが抑制できる。また、音叉型水晶振動素子１０の等価直列抵抗、ＣＩ（Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）値が小さくでき、消費電力が低減できる。なお、溝部６３ａ及び溝部６３ｂの長さは特に限定されるものではなく、それぞれ、錘部６４ａ及び錘部６４ｂにも形成されてもよく、基部５０にも形成されてもよい。
　第１振動腕部６０ａの錘部６４ａは、略平板状の形状を有している。図３及び図４に示すように、錘部６４ａのＸ軸方向（第２方向Ｄ２）に沿った幅Ｗ１は、腕部６２ａのＸ軸方向（第２方向Ｄ２）に沿った幅Ｗ２よりも大きい。幅Ｗ２に対する幅Ｗ１の比（Ｗ１／Ｗ２）は、２以上１０以下であることが望ましく、５以上７以下であることがさらに望ましい。第２振動腕部６０ｂの錘部６４ｂについても同様である。これにより、音叉型水晶振動素子１０では、屈曲振動する水晶振動素子の圧縮部と伸張部との間で発生する熱伝導により生じる振動エネルギの損失などに起因する熱弾性損失が低減でき、さらに錘部６４ａ及び錘部６４ｂの捻じれなどに起因する振動漏れが抑制できる。
　なお、錘部は、それぞれ、腕部よりも単位長さ当たりの質量が大きければ、その形状を上記に限定されるものではない。例えば、錘部は、腕部の幅と同じ大きさの幅を有しており、腕部よりも厚い形状であってもよい。また、錘部は、錘部に該当する振動腕の表面や、凹部を形成してそこに金などの金属を設けることによって構成されていてもよい。さらに、錘部は、腕部よりも質量密度の高い物質から構成されていてもよい。
　次に、支持腕部７０について説明する。
　支持腕部７０は、基部５０から＋Ｙ´軸方向（第１方向Ｄ１正方向）に延出しており、第１振動腕部６０ａと第２振動腕部６０ｂとの間に設けられている。支持腕部７０、第１振動腕部６０ａ、及び第２振動腕部６０ｂは、Ｘ軸方向に沿って互いに並んでいる。支持腕部７０のＹ´軸方向に沿った長さは、第１振動腕部６０ａ及び第２振動腕部６０ｂのＹ´軸方向に沿った長さよりも小さい。図３及び図４に示すように、支持腕部７０の先端は、錘部６４ａ及び錘部６４ｂよりも基部５０側に位置している。これによれば、音叉型水晶振動素子１０の錘部６４ａ，６４ｂが支持腕部７０に接触することに起因した振動特性の劣化が抑制できる。
　支持腕部７０は、保持部７４と、基部５０と保持部７４とを連結する連結部７２と、を有している。支持腕部７０は、Ｚ´軸方向（第３方向Ｄ３）で互いに対向する主面７０Ａ及び主面７０Ｂを有している。主面７０Ａは、水晶片１１の第１主面１２Ａの一部に相当し、主面７０Ｂは、水晶片１１の第２主面１２Ｂの一部に相当する。主面７０Ａ及び主面７０Ｂは、連結部７２及び保持部７４に亘って設けられている。支持腕部７０の主面７０Ａを平面視したとき、連結部７２及び保持部７４はＹ´軸方向（第１方向Ｄ１）に並び、連結部７２には穴部７３が形成されている。
　穴部７３は、連結部７２のＸ軸方向（第２方向Ｄ２）における中央部に形成されている。穴部７３が形成されることによって、音叉型水晶振動素子１０が動作しているとき、第１振動腕部６０ａ及び第２振動腕部６０ｂから連結部７２を介して保持部７４に伝搬する振動が低減できる。つまり、音叉型水晶振動素子１０の振動漏れが抑制できる。
　支持腕部７０の主面７０Ａを平面視したとき、穴部７３は、第１引出電極８４ａと第２引出電極８４ｂとの間に形成されている。これによれば、第１引出電極８４ａと第２引出電極８４ｂとの間の距離が大きくでき、第１引出電極８４ａと第２引出電極８４ｂとの対向面積が小さくできる。したがって、音叉型水晶振動素子１０の引出電極間で発生する浮遊容量が低減できる。これにより、振動漏れを低減し、かつ実効抵抗の低減により消費電力を低減した音叉型水晶振動素子１０が得られる。
　図５に示すように、穴部７３は、支持腕部７０の主面７０Ａ及び主面７０Ｂの両方に開口する貫通孔である。これによれば、音叉型水晶振動素子１０の振動漏れが効果的に低減できる。また、音叉型水晶振動素子１０の第１引出電極８４ａと第２引出電極８４ｂとの間に存在する水晶片１１が減少することによって、第１引出電極８４ａと第２引出電極８４ｂとの間の誘電率が低減できる。すなわち、音叉型水晶振動素子１０の第１接続電極８６ａと第２引出電極８４ｂとの間に形成される浮遊容量が低減できる。
　図５に示すように、穴部７３の内部は、空洞になっており、ベース部材３０と蓋部材２０とによって封止された音叉型水晶振動素子１０の雰囲気環境と同じ環境となっている。すなわち、穴部７３の内部は、大気圧よりも気圧の低い低圧状態、望ましくは真空状態となっている。言い換えると、穴部７３の内面７３Ｃ，７３Ｄが露出している。なお、穴部７３の内面７３Ｃは、支持腕部７０の主面７０Ａと主面７０Ｂとを繋ぐ穴部７３の内面のうち、第１振動腕部６０ａ側に位置する部分である。同様に、穴部７３の内面７３Ｄは、支持腕部７０の主面７０Ａと主面７０Ｂとを繋ぐ穴部７３の内面のうち、第２振動腕部６０ｂ側に位置する部分である。内面７３Ｃ及び内面７３Ｄは、Ｙ´軸方向（第１方向Ｄ１）及びＺ´軸方向に沿って延在している。これによれば、第１引出電極８４ａと第２引出電極８４ｂとの間の誘電率が低減できる。つまり、音叉型水晶振動素子１０の第１引出電極８４ａと第２引出電極８４ｂとの間に発生する浮遊容量が低減できる。また、穴部７３の内部に導電性材料が設けられない構成のため、音叉型水晶振動素子１０の第１引出電極８４ａと他の導電性材料との間に発生する浮遊容量、及び第２引出電極８４ｂと他の導電性材料との間に発生する浮遊容量が低減できる。
　なお、穴部７３の内部は、低圧状態に限定されるものではなく、空気やその他の気体によって満たされていてもよい。なお、穴部の内部を気体で満たす場合には、その気体は、音叉型水晶振動素子の電極を劣化させないように、金属との反応性の低い不活性ガス、金属を酸化させない還元性ガス、などであることが望ましい。
　図６に示すように、支持腕部７０の第１主面７０Ａを平面視したとき、穴部７３の支持腕部７０の延出方向と平行なＹ´軸方向（第１方向Ｄ１）に沿った長さＬ１３は、穴部７３のＹ´軸方向（第１方向Ｄ１）と交差するＸ軸方向（第２方向Ｄ２）に沿った幅Ｗ１３よりも大きい（Ｌ１３＞Ｗ１３）。これによれば、支持腕部７０の機械的強度の低下が抑制でき、かつ音叉型水晶振動素子１０の振動漏れが低減できる。
　図６に示すように、支持腕部７０の第１主面７０Ａを平面視したとき、穴部７３は長方形状である。つまり、支持腕部７０の第１主面７０Ａを平面視したときの穴部７３は、長辺の長さが長さＬ１３であり短辺の長さが幅Ｗ１３である矩形状である。なお、内面７３Ｃ及び内面７３Ｄが穴部７３の当該長辺を構成している。これによれば、支持腕部７０の機械的強度のバランスが改善できる。つまり、音叉型水晶振動素子１０の支持腕部７０の＋Ｘ軸方向（第２方向Ｄ２正方向側）への変位に対する機械的強度と、－Ｘ軸方向（第２方向Ｄ２負方向側）への変位に対する機械的強度とのバランスが容易に調整できる。
　図６に示すように、支持腕部７０の第１主面７０Ａを平面視したとき、支持腕部７０の第１振動腕部６０ａ側の一端から穴部７３の第１振動腕部６０ａ側の一端までの最小距離Ｗ１２Ｃは、支持腕部７０の第２振動腕部６０ｂ側の他端から穴部７３の第２振動腕部６０ｂ側の他端までの最小距離Ｗ１２Ｄと等しい（Ｗ１２Ｃ＝Ｗ１２Ｄ）。上記において、支持腕部７０の第１振動腕部６０ａ側の一端とは連結部７２の側面７２Ｃによって構成され、支持腕部７０の第２振動腕部６０ｂ側の他端とは連結部７２の側面７２Ｄによって構成されている。側面７２Ｃは、連結部７２の第１振動腕部６０ａ側の外側において主面７０Ａと主面７０Ｂとを繋ぐ面である。側面７２Ｄは、連結部７２の第２振動腕部６０ｂ側の外側において主面７０Ａと主面７０Ｂとを繋ぐ面である。したがって、最小距離Ｗ１２Ｃは、内面７３Ｃと側面７２Ｃとの間のＸ軸方向（第２方向Ｄ２）に沿った距離、すなわち連結部７２における穴部７３よりも第１振動腕部６０ａ側の部分の幅に相当する。最小距離Ｗ１２Ｄは、内面７３Ｄと側面７２Ｄとの間のＸ軸方向（第２方向Ｄ２）に沿った幅、すなわち連結部７２における穴部７３よりも第２振動腕部６０ｂ側の部分の幅に相当する。これによれば、支持腕部７０の機械的強度のアンバランスが低減できる。
　次に、第１励振電極８２ａ及び第２励振電極８２ｂについて説明する。
　第１励振電極８２ａ及び第２励振電極８２ｂは、供給された印加電圧によって第１振動腕部６０ａ及び第２振動腕部６０ｂ中に電場を形成し、圧電効果によって第１振動腕部６０ａ及び第２振動腕部６０ｂを励振させる。
　第１励振電極８２ａ及び第２励振電極８２ｂは、図３及び図４に示すように、第１振動腕部６０ａ及び第２振動腕部６０ｂに設けられている。図５に示すように、第１振動腕部６０ａの腕部６２ａにおいて、第１励振電極８２ａは、溝部６３ａの内部における腕部６２ａの表面に設けられている。また、第２励振電極８２ｂは、Ｘ軸方向（第２方向Ｄ２）において第１励振電極８２ａと対向するように、腕部６２ａの外側の側面に設けられている。第２振動腕部６０ｂの腕部６２ｂでは、第２励振電極８２ｂが溝部６３ｂの内部に設けられ、第１励振電極８２ａが腕部６２ｂの外側の側面に設けられている。また、図３及び図４に示すように、第１振動腕部６０ａの錘部６４ａの第１主面１２Ａ及び第２主面１２Ｂには、第２励振電極８２ｂが設けられている。第２振動腕部６０ｂの錘部６４ｂの第１主面１２Ａ及び第２主面１２Ｂには、第１励振電極８２ａが設けられている。
　次に、第１引出電極８４ａ及び第２引出電極８４ｂについて説明する。
　第１引出電極８４ａは、第１振動腕部６０ａに設けられた第１励振電極８２ａと、第２振動腕部６０ｂに設けられた第１励振電極８２ａと、を電気的に接続している。さらに、第１引出電極８４ａは、第１励振電極８２ａと第１接続電極８６ａとを電気的に接続している。第２引出電極８４ｂは、第１振動腕部６０ａに設けられた第２励振電極８２ｂと、第２振動腕部６０ｂに設けられた第２励振電極８２ｂと、を電気的に接続している。さらに、第２引出電極８４ｂは、音叉型水晶振動素子１０の表裏主面を結ぶ表裏導通電極を介して、第２励振電極８２ｂと第２接続電極８６ｂとを電気的に接続している。なお、図示しないが、表裏導通電極は音叉型水晶振動素子１０の表裏主面を結ぶ側面に設けられている。
　第１引出電極８４ａ及び第２引出電極８４ｂは、基部５０及び支持腕部７０に設けられている。基部５０において、第１引出電極８４ａ及び第２引出電極８４ｂは、第１主面１２Ａ側及び第２主面１２Ｂ側の両方に設けられている。支持腕部７０において、第１引出電極８４ａが主面７０Ａ（第１主面１２Ａ）側に設けられ、第２引出電極８４ｂが主面７０Ｂ（第２主面１２Ｂ）側に設けられている。図３及び図５に示すように、第１引出電極８４ａのＸ軸方向（第２方向Ｄ２）に沿った幅は、連結部７２の穴部７３よりも第１振動腕部６０ａ側の部分におけるＸ軸方向（第２方向Ｄ２）に沿った幅と略等しい。そして、第１引出電極８４ａは、支持腕部７０の延出方向であるＹ´軸方向（第１方向Ｄ１）に沿って略直線状に設けられている。図４及び図５に示すように、第２引出電極８４ｂのＸ軸方向（第２方向Ｄ２）に沿った幅は、連結部７２の穴部７３よりも第２振動腕部６０ｂ側の部分におけるＸ軸方向（第２方向Ｄ２）に沿った幅と略等しい。そして、第２引出電極８４ｂが支持腕部７０の延出方向であるＹ´軸方向（第１方向Ｄ１）に沿って略直線状に設けられている。したがって、支持腕部７０の主面７０Ａを平面視したとき、第１引出電極８４ａ及び第２引出電極８４ｂは穴部７３をＸ軸方向（第２方向Ｄ２）において挟み込むように設けられている。また、第１引出電極８４ａが穴部７３の第１振動腕部６０ａ側の外側に設けられ、第２引出電極８４ｂが穴部７３の第２振動腕部６０ｂ側の外側に設けられている。
　次に、第１接続電極８６ａ及び第２接続電極８６ｂについて説明する。
　第１接続電極８６ａ及び第２接続電極８６ｂには、印加電位が互いに異なる一対の駆動信号が外部から供給される。一方の駆動信号は、第１接続電極８６ａから第１引出電極８４ａを通して第１励振電極８２ａに供給される。当該一方の駆動信号と対を成す他方の駆動信号は、第２接続電極８６ｂから第２引出電極８４ｂを通して第２励振電極８２ｂに供給される。
　第１接続電極８６ａ及び第２接続電極８６ｂは、支持腕部７０の主面７０Ａ（第１主面１２Ａ）に設けられている。第１接続電極８６ａ及び第２接続電極８６ｂは、支持腕部７０の保持部７４に設けられている。第１接続電極８６ａ及び第２接続電極８６ｂは、Ｙ´軸方向（第１方向Ｄ１）に沿って並んでいる。第１接続電極８６ａは、保持部７４の基端部、すなわち支持腕部７０の基部５０側に位置している。振動腕部６０ａ，６０ｂの錘部６４ａ，６４ｂ側にある第２接続電極８６ｂは、保持部７４の先端部に位置している。第１主面１２Ａを平面視したとき、第１接続電極８６ａは、第２接続電極８６ｂと基部５０との間に位置している。
　図６に示すように、第１接続電極８６ａのＸ軸方向（第２方向Ｄ２）に沿った幅は、支持腕部７０における第１引出電極８４ａのＸ軸方向（第２方向Ｄ２）に沿った幅より大きい。第１接続電極８６ａのＸ軸方向（第２方向Ｄ２）に沿った幅は、穴部７３のＸ軸方向（第２方向Ｄ２）に沿った幅Ｗ１３より大きく、保持部７４のＸ軸方向（第２方向Ｄ２）に沿った幅と略等しい。第２接続電極８６ｂのＸ軸方向（第２方向Ｄ２）に沿った幅は、支持腕部７０における第２引出電極８４ｂのＸ軸方向（第２方向Ｄ２）に沿った幅より大きい。第２接続電極８６ｂのＸ軸方向（第２方向Ｄ２）に沿った幅は、穴部７３のＸ軸方向（第２方向Ｄ２）に沿った幅Ｗ１３より大きく、保持部７４のＸ軸方向（第２方向Ｄ２）に沿った幅と略等しい。例えば、第１接続電極８６ａ及び第２接続電極８６ｂは、第１主面１２Ａを平面視したとき、略四角形状である。このように、第１接続電極８６ａ及び第２接続電極８６ｂを第１引出電極８４ａ及び第２引出電極８４ｂよりも幅広に形成することで、音叉型水晶振動素子１０が小型化したとしても、音叉型水晶振動素子１０の接続電極８６ａ，８６ｂと、後述する導電性保持部材３６ａ，３６ｂとの接合面積の低減が抑制できる。すなわち、音叉型水晶振動素子１０の小型化にともなって発生していた、ベース部材３０に対する音叉型水晶振動素子１０の接合強度の低下が抑制できる。また、音叉型水晶振動素子１０とベース部材３０との電気的接続の安定性が増加する。
　なお、第１接続電極及び第２接続電極は、支持腕部の主面から側面に亘って延在してもよい。これによれば、音叉型水晶振動素子のベース部材との接合強度がさらに向上し、音叉型水晶振動素子とベース部材との電気的接続の安定性がさらに増加する。また、支持腕部の主面を平面視したときに第２引出電極と重ならないように、第１接続電極の第２方向に沿った幅が小さく設けられてもよい。これによれば、音叉型水晶振動素子の第２引出電極と第１接続電極との間で発生する浮遊容量が低減できる。
　次に、蓋部材２０について説明する。
　蓋部材２０の形状は、凹状をなしており、ベース部材３０の第３主面３２Ａに向かって開口した箱状である。ベース部材３０に接合されて蓋部材２０及びベース部材３０に囲まれた内部空間２６が蓋部材２０に設けられる。この内部空間２６に音叉型水晶振動素子１０が収容される。蓋部材２０の形状は、例えば、第１方向Ｄ１に平行な長辺と、第２方向Ｄ２に平行な短辺と、第３方向Ｄ３に平行な高さとで定義される。蓋部材２０の材質は特に限定されるものではないが、例えば金属などの導電性材料で構成される。導電性材料を含むことで、蓋部材２０の内部空間２６へ出入りする電磁波の少なくとも一部を遮蔽する電磁シールド機能が得られる。
　蓋部材２０は、ベース部材３０の第３主面３２Ａに対向する天面部２１と、天面部２１の外縁に接続されており且つ天面部２１の主面に対して交差する方向に延在する側壁部２２と、を有する。音叉型水晶振動素子１０を収容することができれば蓋部材２０の形状は特に限定されるものではない。例えば、天面部２１の主面の法線方向から平面視したときに略矩形状をなしている。図２に示すように、蓋部材２０は、内面２４及び外面２５を有している。内面２４は、内部空間２６側の面であり、外面２５は、内面２４とは反対側の面である。また、蓋部材２０は、凹状の開口端部（側壁部２２のベース部材３０に近い側の端部）においてベース部材３０の第３主面３２Ａに対向する対向面２３を有する。この対向面２３は、音叉型水晶振動素子１０の周囲を囲むように枠状に延在している。
　次に、ベース部材３０について説明する。
　ベース部材３０は、音叉型水晶振動素子１０を励振可能に保持するものである。ベース部材３０は平板状をなしている。ベース部材３０は、第１方向Ｄ１方向に平行な長辺と、第２方向Ｄ２に平行な短辺と、第３方向Ｄ３に平行な厚さとを有する。ベース部材３０は基体３１を有する。基体３１は、互いに対向する第３主面３２Ａ（表面）及び第４主面３２Ｂ（裏面）を有する。基体３１は、絶縁性セラミックなどの焼結材である。具体的には、ベース部材３０は、基体３１としてアルミナを用いている。基体３１は、耐熱性材料から構成されることが好ましい。熱履歴によって音叉型水晶振動素子１０にかかる応力を抑制する観点から、基体３１は、水晶片１１に近い熱膨張率を有する材料によって設けられてもよく、例えば水晶によって設けられてもよい。
　ベース部材３０は、第３主面３２Ａに設けられた第１電極パッド３３ａ及び第２電極パッド３３ｂと、第４主面３２Ｂに設けられた第１外部電極３５ａ及び第２外部電極３５ｂと、を有する。第１電極パッド３３ａ及び第２電極パッド３３ｂは、ベース部材３０と音叉型水晶振動素子１０とを電気的に接続するための端子である。また、第１外部電極３５ａ及び第２外部電極３５ｂは、図示しない回路基板と音叉型水晶振動子１とを電気的に接続するための端子である。第１電極パッド３３ａ及び第２電極パッド３３ｂは、第１方向Ｄ１に沿って並んでいる。第１外部電極３５ａ及び第２外部電極３５ｂは、第１方向Ｄ１に沿って並んでいる。第１電極パッド３３ａは、第３方向Ｄ３に延在する第１ビア電極３４ａを介して第１外部電極３５ａに電気的に接続され、第１方向Ｄ１に沿って延在している。第２電極パッド３３ｂは、第３方向Ｄ３に延在する第２ビア電極３４ｂを介して第２外部電極３５ｂに電気的に接続され、第１方向Ｄ１に沿って延在している。第１ビア電極３４ａ及び第２ビア電極３４ｂは、基体３１を第３方向Ｄ３に貫通するビアホール内に形成される。なお、ベース部材３０の第４主面３２Ｂ側には、外部電極として、電気信号等が入出力されないダミー電極、蓋部材２０に接地電位を供給して蓋部材２０の電磁シールド機能を向上させる接地電極、等が設けられてもよい。
　次に、第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂについて説明する。
　第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂは、ベース部材３０の第３主面３２Ａと支持腕部７０の主面７０Ａとの間に設けられている。第１導電性保持部材３６ａは、第１接続電極８６ａと第１電極パッド３３ａとを電気的に接続している。第２導電性保持部材３６ｂは、第２接続電極８６ｂと第２電極パッド３３ｂとを電気的に接続している。また、第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂは、第１振動腕部６０ａ及び第２振動腕部６０ｂが励振可能となるように、ベース部材３０から間隔を空けて音叉型水晶振動素子１０を保持している。第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂは、例えば、エポキシ系樹脂あるいはシリコーン系樹脂を主剤とする熱硬化樹脂や紫外線硬化樹脂等を含む導電性接着剤によって構成されており、接着剤に導電性を与えるための導電性粒子、などの添加剤を含んでいる。第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂは、前駆体である導電性接着剤ペーストが塗布された後に、加熱、紫外線照射などによって引き起こされる化学反応によって導電性接着剤ペーストを硬化させて設けられる。さらに、強度を増加させる目的、あるいはベース部材３０と音叉型水晶振動素子１０との間隔を保つ目的で、第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂにフィラーが添加されてもよい。当該フィラーは、セラミックス、樹脂などによって形成された球状フィラーや繊維状フィラーであり、例えば導電性粒子よりも大きい。また、当該フィラーは、導電性を有してもよく、例えば金属フィラーであってもよい。なお、第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂは、金属半田によって設けられてもよい。
　次に、封止部材３７及び接合部材４０について説明する。
　ベース部材３０の第３主面３２Ａには、封止部材３７が設けられている。封止部材３７は、接合部材４０よりも基体３１との密着性が良好であり、蓋部材２０とベース部材３０との接合強度を向上させるために設けられている。図１に示す例では、封止部材３７の形状は、第３主面３２Ａを平面視したときに矩形の枠状である。また、第３主面３２Ａを平面視したときに、封止部材３７が音叉型水晶振動素子１０を囲むように設けられており、第１電極パッド３３ａ及び第２電極パッド３３ｂが封止部材３７の内側に配置されている。封止部材３７は、導電性材料により構成されている。例えば、封止部材３７の材料が第１電極パッド３３ａ及び第２電極パッド３３ｂと同じ材料で構成され、封止部材３７の形成工程が第１電極パッド３３ａ及び第２電極パッド３３ｂの形成工程で同時に実施される。これにより、製造工程の簡略化が図れる。
　接合部材４０は、蓋部材２０及びベース部材３０の各全周に亘って設けられている。具体的には、接合部材４０は封止部材３７上に設けられ、矩形の枠状に形成されている。封止部材３７及び接合部材４０は、蓋部材２０の側壁部２２の対向面２３と、ベース部材３０の第３主面３２Ａと、の間に挟まれる。
　蓋部材２０及びベース部材３０の両者が封止部材３７及び接合部材４０を挟んで接合されることによって、音叉型水晶振動素子１０が、蓋部材２０とベース部材３０とによって囲まれた内部空間（キャビティ）２６に封止される。内部空間２６は、気圧が大気圧よりも低圧であることが好ましく、真空状態であることが更に好ましい。これによれば、第１励振電極８２ａ及び第２励振電極８２ｂなどの電極群の酸化を抑制することができる。したがって、音叉型水晶振動子１は、励振電極の厚みや質量の変化に起因した周波数特性の経時的な変動、引出電極の電気抵抗の増大に起因した消費電力の増加及び信号の遅延、などの動作不良の発生を低減できる。なお、封止部材は不連続な枠状に設けられていてもよく、接合部材は不連続な枠状に設けられていてもよい。
　次に、音叉型水晶振動素子１０の動作について説明する。
　第１励振電極８２ａ及び第２励振電極８２ｂによって印加される駆動信号（交番電圧）により音叉型水晶振動素子１０に電界が生じる。駆動信号は、外部から第１接続電極８６ａ及び第２接続電極８６ｂを介して第１励振電極８２ａ及び第２励振電極８２ｂに印加される。そして、水晶片１１の圧電効果によって、第１振動腕部６０ａ及び第２振動腕部６０ｂの根元部を支点として、第１振動腕部６０ａ及び第２振動腕部６０ｂが図３及び図４に示す矢印Ａ方向と矢印Ｂ方向とに交互に撓むように変位する屈曲振動を発生させる。矢印Ａ方向は、第１振動腕部６０ａ及び第２振動腕部６０ｂが互いに離れる方向であり、矢印Ｂ方向は、第１振動腕部６０ａ及び第２振動腕部６０ｂが互いに近づく方向である。すなわち、音叉型水晶振動素子１０の第１振動腕部６０ａ及び第２振動腕部６０ｂが、Ｘ軸方向において逆相の屈曲振動モードで振動する。
　なお、音叉型水晶振動素子１０は、逆相の屈曲振動モードを主振動とするが、同相の屈曲振動モードでも振動し得る。当該同相の屈曲振動モードは、第１振動腕部６０ａ及び第２振動腕部６０ｂが同時に＋Ｘ軸方向に変位し、次に－Ｘ軸方向に変位することを順次繰り返す屈曲振動モードである。当該逆相の屈曲振動モードは、第１振動腕部６０ａ及び第２振動腕部６０ｂの一方が＋Ｘ軸方向に変位し且つ他方が－Ｘ軸方向に変位し、次に一方が－Ｘ軸方向に変位し且つ他方が＋Ｘ軸方向に変位することを順次繰り返す屈曲振動モードである。音叉型水晶振動素子１０では、逆相の屈曲振動モードの周波数と同相の屈曲振動モードの周波数とが、望ましくは離れている。これによれば、音叉型水晶振動素子１０において、同相の屈曲振動モードと逆相の屈曲振動モードとの結合が抑制できる。つまり、音叉型水晶振動素子１０の同相の屈曲振動モードの振動姿勢と逆相の屈曲振動モードの振動姿勢との混在が低減できる。
　なお、本発明の一実施形態に係る振動素子の振動（駆動）方式は、圧電駆動に限定されない。例えば、本発明の一実施形態に係る振動素子は、圧電基板を用いた圧電駆動型のもの以外に、静電気力を用いた静電駆動型や、磁力を利用したローレンツ駆動型などの振動素子であってもよい。
　以下に、本発明の他の実施形態に係る音叉型水晶振動素子の構成について説明する。なお、下記の実施形態では、上記の第１実施形態と共通の事柄については記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については逐次言及しない。また、第１実施形態と同様の符号が付された構成は、第１実施形態における構成と同様の構成及び機能を有するものとする。
　＜第２実施形態＞
　次に図７を参照しつつ、第２実施形態に係る音叉型水晶振動子の構成について説明する。図７は、第２実施形態に係る音叉型水晶振動素子の支持腕部の構成を概略的に示す断面図である。
　第２実施形態に係る音叉型水晶振動子の支持腕部２７０は、第１実施形態に係る音叉型水晶振動素子１０の支持腕部７０と同様、主面２７０Ａ及び主面２７０Ｂを有している。また、支持腕部２７０は、穴部２７３が形成された連結部２７２を有している。連結部２７２において、第１引出電極２８４ａが主面２７０Ａに設けられ、第２引出電極２８４ｂが主面２７０Ｂに設けられている。
　第２実施形態に係る音叉型水晶振動子の支持腕部２７０と第１実施形態に係る音叉型水晶振動素子１０の支持腕部７０との相違点は、穴部２７３が主面２７０Ｂ側に開口する有底の溝部である点である。つまり、穴部２７３は、主面２７０Ｂに繋がる内面２７３Ｃ及び内面２７３Ｄに加えて、内面２７３Ｃと内面２７３Ｄとを繋ぐ内面２７３Ａを有している。内面２７３Ａは、穴部２７３の主面２７０Ａ側に位置している。内面２７３Ｃ及び内面２７３Ｄは、有底溝状の穴部２７３の内側面に相当し、内面２７３Ａは有底溝状の穴部２７３の底面に相当する。これによれば、連結部に形成される穴部が貫通孔である支持腕部より、支持腕部２７０の機械的強度が向上する。なお、穴部２７３は、主面２７０Ａ側に開口する有底の溝部であってもよい。
　＜第３実施形態＞
　次に図８を参照しつつ、第３実施形態に係る音叉型水晶振動子の構成について説明する。図８は、第３実施形態に係る音叉型水晶振動素子の支持腕部の構成を概略的に示す断面図である。
　第３実施形態に係る音叉型水晶振動子の支持腕部３７０は、第１実施形態に係る音叉型水晶振動素子１０の支持腕部７０と同様、主面３７０Ａ及び主面３７０Ｂを有している。また、連結部３７２において、第１引出電極３８４ａが主面３７０Ａに設けられ、第２引出電極３８４ｂが主面３７０Ｂに設けられている。
　第３実施形態に係る音叉型水晶振動子の支持腕部３７０と第１実施形態に係る音叉型水晶振動素子１０の支持腕部７０との相違点は、主面３７０Ａ側に開口する有底の溝部である穴部３７３ａと主面３７０Ｂ側に開口する有底の溝部である穴部３７３ｂを有する点である。支持腕部３７０の主面３７０Ｂを平面視したとき、穴部３７３ｂは穴部３７３ａと重なっている。これによれば、連結部に形成される穴部が貫通孔である支持腕部より、支持腕部３７０の機械的強度が向上する。また、連結部に有底の溝部が１つだけ形成される音叉型水晶振動素子と比較して、第３実施形態に係る音叉型水晶振動素子の振動漏れが低減できる。
　＜第４実施形態＞
　次に図９を参照しつつ、第４実施形態に係る音叉型水晶振動子の構成について説明する。図９は、第４実施形態に係る音叉型水晶振動素子の支持腕部の構成を概略的に示す断面図である。
　第４実施形態に係る音叉型水晶振動子の支持腕部４７０は、第１実施形態に係る音叉型水晶振動素子１０の支持腕部７０と同様、主面４７０Ａ及び主面４７０Ｂを有している。また、支持腕部４７０は、穴部４７３が形成された連結部４７２を有している。連結部４７２において、第１引出電極４８４ａが主面４７０Ａに設けられ、第２引出電極４８４ｂが主面４７０Ｂに設けられている。
　第４実施形態に係る音叉型水晶振動子の支持腕部４７０と第１実施形態に係る音叉型水晶振動素子１０の支持腕部７０との相違点は、穴部４７３が支持腕部４７０よりも比誘電率の小さい低誘電材料ＬＫ１によって埋められている点である。これによれば、第１引出電極４８４ａと第２引出電極４８４ｂとの間の誘電率が低減できる。つまり、第４実施形態に係る音叉型水晶振動素子の第１引出電極４８４ａと第２引出電極４８４ｂとの間に発生する浮遊容量が低減できる。また、穴部４７３の内部に導電性材料が設けられないため、第１引出電極４８４ａと他の導電性材料との間に発生する浮遊容量、及び第２引出電極４８４ｂと他の導電性材料との間に発生する浮遊容量が低減できる。
　＜付記＞
　以下に、本発明の実施形態の一部又は全部を付記として記載する。なお、本発明は以下の付記に限定されるものではない。
　本発明の一態様によれば、基部と、基部から延出する第１振動腕部及び第２振動腕部と、基部から延出し、互いに対向する第１主面及び第２主面を有する支持腕部と、第１振動腕部及び第２振動腕部に設けられた第１励振電極及び第２励振電極と、支持腕部の第１主面に設けられた第１接続電極及び第２接続電極と、支持腕部の第１主面に設けられ、第１励振電極と第１接続電極とを電気的に接続する第１引出電極と、支持腕部の第２主面に設けられ、第２励振電極と第２接続電極とを電気的に接続する第２引出電極と、を備え、支持腕部の第１主面を平面視したとき、支持腕部には、第１引出電極と第２引出電極との間に穴部が形成されている、振動素子が提供される。
　穴部は、第１主面側及び第２主面側の両方に開口する貫通孔であってもよい。
　穴部は、第２主面側に開口する有底の溝部であってもよい。
　穴部は、第１主面側に開口する有底の溝部であってもよい。
　支持腕部の第１主面を平面視したとき、支持腕部の基部からの延出方向に沿った穴部の長さは、延出方向と交差する方向に沿った穴部の幅よりも大きくてもよい。
　支持腕部の第１主面を平面視したとき、穴部は長方形状であってもよい。
　支持腕部の第１主面を平面視したとき、支持腕部の第１振動腕部側の一端から穴部の第１振動腕部側の一端までの最小距離は、支持腕部の第２振動腕部側の他端から穴部の第２振動腕部側の他端までの最小距離と等しくてもよい。
　穴部の内面が露出していてもよい。
　穴部が、支持腕部よりも比誘電率の小さい材料によって埋められていてもよい。
　以上説明したように、本発明の一態様によれば、浮遊容量が低減できる振動素子を提供することが可能となる。
　なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。例えば、本発明の振動素子および振動子は、タイミングデバイスまたは荷重センサに用いることができる。また、各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
　１…音叉型水晶振動子
　１０…音叉型水晶振動素子
　１１…水晶片
　１２Ａ…第１主面
　１２Ｂ…第２主面
　２０…蓋部材
　３０…ベース部材
　３３ａ，３３ｂ…電極パッド
　３６ａ，３６ｂ…導電性保持部材
　４０…接合部材
　５０…基部
　６０ａ，６０ｂ…振動腕部
　６２ａ，６２ｂ…腕部
　６４ａ，６４ｂ…錘部
　６３ａ，６３ｂ…溝部
　７０…支持腕部
　７０Ａ，７０Ｂ…主面
　７２…連結部
　７２Ｃ，７２Ｄ…側面
　７３…穴部
　７３Ｃ，７３Ｄ…内面
　７４…保持部
　８２ａ，８２ｂ…励振電極
　８４ａ，８４ｂ…引出電極
　８６ａ，８６ｂ…接続電極

Claims (9)

  1. 　基部と、
    　前記基部から延出する第１振動腕部及び第２振動腕部と、
    　前記基部から延出し、互いに対向する第１主面及び第２主面を有する支持腕部と、
    　前記第１振動腕部及び前記第２振動腕部に設けられた第１励振電極及び第２励振電極と、
    　前記支持腕部の前記第１主面に設けられた第１接続電極及び第２接続電極と、
    　前記支持腕部の前記第１主面に設けられ、前記第１励振電極と前記第１接続電極とを電気的に接続する第１引出電極と、
    　前記支持腕部の前記第２主面に設けられ、前記第２励振電極と前記第２接続電極とを電気的に接続する第２引出電極と、
    　を備え、
    　前記支持腕部の前記第１主面を平面視したとき、前記支持腕部には、前記第１引出電極と前記第２引出電極との間に穴部が形成されている、振動素子。
  2. 　前記穴部は、前記第２主面側に開口する有底の溝部である、
    　請求項１に記載の振動素子。
  3. 　前記穴部は、前記第１主面側に開口する有底の溝部である、
    　請求項１又は２に記載の振動素子。
  4. 　前記穴部は、前記第１主面側及び前記第２主面側の両方に開口する貫通孔である、
    　請求項１に記載の振動素子。
  5. 　前記支持腕部の前記第１主面を平面視したとき、前記支持腕部の前記基部からの延出方向に沿った前記穴部の長さは、前記延出方向と交差する方向に沿った前記穴部の幅よりも大きい、
    　請求項１から４のいずれか１項に記載の振動素子。
  6. 　前記支持腕部の前記第１主面を平面視したとき、前記穴部は長方形状である、
    　請求項１から５のいずれか１項に記載の振動素子。
  7. 　前記支持腕部の前記第１主面を平面視したとき、前記支持腕部の前記第１振動腕部側の一端から前記穴部の前記第１振動腕部側の一端までの最小距離は、前記支持腕部の前記第２振動腕部側の他端から前記穴部の前記第２振動腕部側の他端までの最小距離と等しい、
    　請求項１から６のいずれか１項に記載の振動素子。
  8. 　前記穴部の内面が露出している、
    　請求項１から７のいずれか１項に記載の振動素子。
  9. 　前記穴部が、前記支持腕部よりも比誘電率の小さい材料によって埋められている、
    　請求項１から７のいずれか１項に記載の振動素子。
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