JP2011097562A - 振動片、振動子、発振器、及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】熱弾性損失に起因するＱ値の低下の抑制を図り、屈曲振動の効率を向上させる振
動片の提供。
【解決手段】振動腕部２０，２１は、一方の主面２２，２３に、振動腕部２０，２１の第
１方向に沿って設けられた第１溝部２４，２５を有し、他方の主面２６，２７に、第１溝
部２４，２５と第２方向に並んで設けられた第２溝部２８，２９と、第１溝部２４，２５
と第１方向に並んで設けられ、且つ第１溝部２４，２５より基部１０側に設けられた第３
溝部２４’，２５’と、を有し、一方の主面２２，２３に、第２溝部２８，２９と第１方
向に並んで設けられ、且つ第２溝部２８，２９より基部１０側に設けられた第４溝部２８
’，２９’を有し、第１溝部２４，２５の深さと第２溝部２８，２９の深さとの和、及び
第３溝部２４’，２５’の深さと第４溝部２８’，２９’の深さとの和が、一方の主面２
２，２３と他方の主面２６，２７との間の距離よりも大きい。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動片、振動子、発振器、及び電子機器に関する。

従来、振動片の一例としての圧電振動片を小型化するとＱ値が小さくなり、振動が阻害
されることが知られている。
詳述すると、圧電振動片は、屈曲振動による弾性変形に伴い、収縮する面の温度が上昇
し、伸張する面の温度が下降することによって内部に温度差が生じる。これにより、圧電
振動片には、この温度差を熱伝導（熱移動）により解消する（温度平衡状態になる）まで
の所要時間（緩和時間）に反比例する緩和振動と呼ばれる振動が発生する。
圧電振動片は、小型化していくと、この緩和振動の周波数と本来の屈曲振動の周波数と
が近づくことから、Ｑ値が小さくなり本来の屈曲振動が阻害される現象が生じる。
この現象は、熱弾性損失や熱弾性効果などと呼ばれ、この改善策として特許文献１では
、圧電振動片の矩形状断面に溝または貫通孔を形成し、収縮する面から伸張する面への熱
移動を抑制することにより、熱弾性損失に起因するＱ値の低下の抑制を図っている。

実開平２−３２２２９号公報

しかしながら、圧電振動片は、特許文献１のように振動部（以下、振動腕部という）に
貫通孔を形成すると、振動腕部の剛性が著しく低下してしまうという問題がある。
また、圧電振動片は、特許文献１のように振動腕部に断面形状がＨ型の溝（以下、溝部
という）を設けても、収縮する面から伸張する面への熱移動の抑制が不十分であることか
ら、熱弾性損失に起因するＱ値の低下の抑制に改善の余地がある。

本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形
態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例にかかる圧電振動片は、基部と、前記基部から延在し屈曲振動す
る振動腕部とを備え、前記振動腕部は、一方の主面と、前記一方の主面と対向する他方の
主面とを備え、前記一方の主面に、前記振動腕部の延在方向に沿って形成された第１溝部
を有し、前記他方の主面に、前記第１溝部と平面視で並列に形成された第２溝部を有し、
さらに、前記他方の主面に、前記第１溝部と平面視で直列に且つ前記第１溝部より前記基
部側に形成された第３溝部を有し、前記一方の主面に、前記第２溝部と平面視で直列に且
つ前記第２溝部より前記基部側に形成された第４溝部を有し、前記第１溝部の深さと前記
第２溝部の深さとの和、及び前記第３溝部の深さと前記第４溝部の深さとの和が、前記一
方の主面と前記他方の主面との間の距離よりも大きいことを特徴とする。

この構成によれば、圧電振動片は、一方の主面に第１溝部を有し、他方の主面に第１溝
部と並列に形成された第２溝部を有している。さらに、圧電振動片は、他方の主面に第１
溝部と直列に且つ第１溝部より基部側に形成された第３溝部を有し、一方の主面に第２溝
部と直列に且つ第２溝部より基部側に形成された第４溝部を有している。
そして、圧電振動片は、第１溝部の深さと第２溝部の深さとの和、及び第３溝部の深さ
と第４溝部の深さとの和が、一方の主面と他方の主面との間の距離よりも大きい。

これにより、圧電振動片は、例えば、振動腕部に従来のような断面形状がＨ型の溝部を
設けた場合と比較して、屈曲振動における収縮する面である一対の伸縮面の一方から伸張
する面である一対の伸縮面の他方への熱移動の距離が長くなることから、温度平衡状態に
なるまでの緩和時間が長くなる。
この結果、圧電振動片は、緩和振動の周波数を本来の屈曲振動の周波数から遠ざけられ
ることから、熱弾性損失に起因するＱ値の低下を抑制できる。したがって、圧電振動片は
、さらなる小型化を図ることができる。

ところで、上記圧電振動片は、上記振動腕部の一方の主面と直交し、且つ上記振動腕部
の延在方向と直交する面に沿って切断した第１溝部及び第２溝部を含む断面形状が、一方
の主面と他方の主面とを結ぶ直線の中間点を通り、一方の主面（他方の主面）に沿った直
線である一方の主面と他方の主面との間の中心線を対称軸とした線対称形状にはならない
。
これにより、圧電振動片は、このままでは振動腕部における質量の不均衡が生じ、屈曲
振動が一方の主面に沿った本来の屈曲振動成分と、一方の主面と他方の主面とを結ぶ方向
である厚み方向に振動する面外振動成分とが合成された振動となる。
この結果、圧電振動片は、屈曲振動の振動方向が、規定された振動方向に沿わなくなる
ことから、振動エネルギーの損失が生じて屈曲振動の効率が低下することになる。

これに対して、圧電振動片は、上記振動腕部の一方の主面と直交し、且つ上記振動腕部
の延在方向と直交する面に沿って切断した第３溝部及び第４溝部を含む断面形状が、上記
第１溝部及び第２溝部を含む断面形状を反転させた形状となり、上記と同様に屈曲振動が
一方の主面に沿った本来の屈曲振動成分と、厚み方向に振動する面外振動成分とが合成さ
れた振動となる。
このとき、圧電振動片は、第３溝部及び第４溝部を含む断面形状が、第１溝部及び第２
溝部を含む断面形状を反転させた形状となっていることから、第３溝部及び第４溝部に起
因する面外振動成分の方向と、第１溝部及び第２溝部に起因する面外振動成分の方向とが
逆方向になる。
この結果、圧電振動片は、第１溝部及び第２溝部に起因する面外振動成分と第３溝部及
び第４溝部に起因する面外振動成分とが相殺されることから、全体としての屈曲振動の振
動方向が、規定された振動方向である一方の主面に沿った方向に近づくことになる。
これにより、圧電振動片は、振動エネルギーの損失が抑制されることから、屈曲振動の
効率が向上する。

また、他の態様として、振動片は、基部と、前記基部から第１方向に延在し屈曲振動す
る振動腕部と、を備え、前記振動腕部は、一方の主面と、前記一方の主面に対向する他方
の主面と、を備え、前記一方の主面には、前記振動腕部の前記第１方向に沿って設けられ
た第１溝部を有し、前記他方の主面には、平面視で前記第１方向と直交する第２方向に前
記第１溝部と並んで設けられた第２溝部を有し、前記他方の主面には、平面視で前記第１
方向に前記第１溝部と並んで設けられ、且つ、前記第１溝部より前記基部側に設けられた
第３溝部を有し、前記一方の主面には、平面視で前記第１方向に前記第２溝部と並んで設
けられ、且つ、前記第２溝部より前記基部側に設けられた第４溝部を有し、前記第１溝部
の深さと前記第２溝部の深さとの和、及び前記第３溝部の深さと前記第４溝部の深さとの
和が、前記一方の主面と前記他方の主面との間の距離よりも大きいことを特徴とする。

この構成によれば、振動片は、一方の主面に第１溝部を有し、他方の主面に第１溝部と
第２方向に並んで設けられた第２溝部を有している。さらに、振動片は、他方の主面に第
１溝部と第１方向に並んで設けられ且つ第１溝部より基部側に設けられた第３溝部を有し
、一方の主面に第２溝部と第１方向に並んで設けられ且つ第２溝部より基部側に設けられ
た第４溝部を有している。
そして、振動片は、第１溝部の深さと第２溝部の深さとの和、及び第３溝部の深さと第
４溝部の深さとの和が、一方の主面と他方の主面との間の距離よりも大きい。

これにより、振動片は、例えば、振動腕部に従来のような断面形状がＨ型の溝部を設け
た場合と比較して、屈曲振動における収縮する面である一対の伸縮面の一方から伸張する
面である一対の伸縮面の他方への熱移動の距離が長くなることから、温度平衡状態になる
までの緩和時間が長くなる。
この結果、振動片は、緩和振動の周波数を本来の屈曲振動の周波数から遠ざけられるこ
とから、熱弾性損失に起因するＱ値の低下を抑制できる。したがって、振動片は、さらな
る小型化を図ることができる。

ところで、上記振動片は、上記振動腕部の一方の主面と直交し、且つ第１方向と直交す
る面に沿って切断した第１溝部及び第２溝部を含む断面形状が、一方の主面と他方の主面
とを結ぶ直線の中間点を通り、一方の主面（他方の主面）に沿った直線である一方の主面
と他方の主面との間の中心線を対称軸とした線対称形状にはならない。
これにより、振動片は、このままでは振動腕部における質量の不均衡が生じ、屈曲振動
が一方の主面に沿った本来の屈曲振動成分と、一方の主面と他方の主面とを結ぶ方向であ
る厚み方向に振動する面外振動成分とが合成された振動となる。
この結果、振動片は、屈曲振動の振動方向が、規定された振動方向に沿わなくなること
から、振動エネルギーの損失が生じて屈曲振動の効率が低下することになる。

これに対して、振動片は、上記振動腕部の一方の主面と直交し、且つ第１方向と直交す
る面に沿って切断した第３溝部及び第４溝部を含む断面形状が、上記第１溝部及び第２溝
部を含む断面形状を反転させた形状となり、上記と同様に屈曲振動が一方の主面に沿った
本来の屈曲振動成分と、厚み方向に振動する面外振動成分とが合成された振動となる。
このとき、振動片は、第３溝部及び第４溝部を含む断面形状が、第１溝部及び第２溝部
を含む断面形状を反転させた形状となっていることから、第３溝部及び第４溝部に起因す
る面外振動成分の方向と、第１溝部及び第２溝部に起因する面外振動成分の方向とが逆方
向になる。
この結果、振動片は、第１溝部及び第２溝部に起因する面外振動成分と第３溝部及び第
４溝部に起因する面外振動成分とが相殺されることから、全体としての屈曲振動の振動方
向が、規定された振動方向である一方の主面に沿った方向に近づくことになる。
これにより、振動片は、振動エネルギーの損失が抑制されることから、屈曲振動の効率
が向上する。

［適用例２］上記適用例にかかる振動片において、前記第１溝部及び前記第２溝部の前
記第１方向の長さをＲＳ、前記第３溝部及び前記第４溝部の前記第１方向の長さをＳとし
たときに、Ｓ：ＲＳ＝１：（２．２〜２．８）であることが好ましい。

この構成によれば、振動片は、Ｓ：ＲＳ＝１：（２．２〜２．８）であることから、上
記の第１溝部及び第２溝部に起因する面外振動成分と第３溝部及び第４溝部に起因する面
外振動成分とが殆ど相殺される。
この結果、振動片は、振動エネルギーの損失がより抑制されることから、屈曲振動の効
率がより向上する。
なお、Ｓ：ＲＳ＝１：（２．２〜２．８）は、発明者らがシミュレーション及び実験に
より導出した知見である。

［適用例３］上記適用例１にかかる振動片において、前記第１溝部及び前記第２溝部の
前記第１方向の長さをＲＳ、前記第３溝部及び前記第４溝部の前記第１方向の長さをＳ、
前記振動腕部の根元から先端までの長さをＡ、前記ＲＳと前記Ｓとの和をＬとしたときに
、８．８９９２×（Ｌ／Ａ）²−３．３７８４×（Ｌ／Ａ）＋１．７４６≦ＲＳ／Ｓ≦１
．３１０２×（Ｌ／Ａ）²＋３．３７８４×（Ｌ／Ａ）＋０．８５４であることが好まし
い。

この構成によれば、振動片は、８．８９９２×（Ｌ／Ａ）²−３．３７８４×（Ｌ／Ａ
）＋１．７４６≦ＲＳ／Ｓ≦１．３１０２×（Ｌ／Ａ）²＋３．３７８４×（Ｌ／Ａ）＋
０．８５４であることから、上記の第１溝部及び第２溝部に起因する面外振動成分と第３
溝部及び第４溝部に起因する面外振動成分とが殆ど相殺される。
この結果、振動片は、振動エネルギーの損失がより抑制されることから、屈曲振動の効
率がより向上する。
なお、８．８９９２×（Ｌ／Ａ）²−３．３７８４×（Ｌ／Ａ）＋１．７４６≦ＲＳ／
Ｓ≦１．３１０２×（Ｌ／Ａ）²＋３．３７８４×（Ｌ／Ａ）＋０．８５４は、発明者ら
がシミュレーション及び実験により導出した知見である。

［適用例４］上記適用例３にかかる振動片において、ＲＳ／Ｓ＝５．１０４７×（Ｌ／
Ａ）²−９×１０^-14×（Ｌ／Ａ）＋１．３であることが好ましい。

この構成によれば、振動片は、ＲＳ／Ｓ＝５．１０４７×（Ｌ／Ａ）²−９×１０^-14×
（Ｌ／Ａ）＋１．３であることから、上記の第１溝部及び第２溝部に起因する面外振動成
分と第３溝部及び第４溝部に起因する面外振動成分とが殆どすべて相殺される。
この結果、振動片は、振動エネルギーの損失がさらに抑制されることから、屈曲振動の
効率がさらに向上する。
なお、ＲＳ／Ｓ＝５．１０４７×（Ｌ／Ａ）²−９×１０^-14×（Ｌ／Ａ）＋１．３は、
発明者らがシミュレーション及び実験により導出した知見である。

［適用例５］上記適用例にかかる振動片において、前記振動片は、水晶を含んでなるこ
とが好ましい。

この構成によれば、振動片は、水晶を含んでなることから、水晶の物性によって周波数
−温度特性、加工精度など優れた諸特性を有する振動片を提供できる。

［適用例６］本適用例にかかる振動子は、上記適用例１〜５のいずれかに記載の振動片
を用いた振動子であって、前記振動片と、前記振動片を収納したパッケージと、を備えた
ことを特徴とする。

この構成によれば、振動子は、上記適用例１〜５のいずれかに記載の振動片がパッケー
ジに収納されていることから、上記適用例のいずれかに記載された効果を奏する振動子を
提供できる。

［適用例７］本適用例にかかる発振器は、上記適用例１〜５のいずれかに記載の振動片
を用いた発振器であって、前記振動片と、前記振動片を駆動させる回路素子と、を備えた
ことを特徴とする。

この構成によれば、発振器は、上記適用例１〜５のいずれかに記載の振動片と、回路素
子と、を備えたことから、上記適用例のいずれかに記載された効果を奏する発振器を提供
できる。

［適用例８］本適用例にかかる電子機器は、上記適用例１〜５のいずれかに記載の振動
片を用いたことを特徴とする。

この構成によれば、電子機器は、上記適用例１〜５のいずれかに記載の振動片を用いた
ことから、上記適用例１〜５のいずれかに記載された効果を奏する電子機器を提供できる
。

第１の実施形態の水晶振動片の概略構成を示す模式斜視図。 図１の模式平面図。 （ａ）は図２のＢ−Ｂ線での断面図兼配線図、（ｂ）は図２のＣ−Ｃ線での断面図兼配線図。 屈曲振動片のＱ値のｆ／ｆｍ依存性を表すグラフ。 ＲＳ／ＳとＵＺ／ＵＸ（Ｚ変位／Ｘ変位）との相関関係を示すグラフ。 Ｌ／ＡとＲＳ／Ｓとの相関関係を示すグラフ。 第１の実施形態の変形例の水晶振動片を示す模式平面図。 第２の実施形態の水晶振動子の概略構成を示す模式平面図。 図８の模式断面図。 第３の実施形態の水晶発振器の概略構成を示す模式断面図。 第４の実施形態の携帯電話を示す模式斜視図。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。
なお、第１の実施形態では、振動片として圧電体の一種である水晶を含んでなる水晶振
動片を一例に挙げて説明する。そして、第２の実施形態、第３の実施形態、第４の実施形
態では、この水晶振動片を用いた振動子、発振器、及び電子機器として、水晶振動子、水
晶発振器、及び携帯電話を例に挙げて説明する。

また、以下の各実施形態（第４の実施形態を除く）では、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を記載して
説明し、それぞれの軸は、水晶の結晶軸である電気軸としての結晶Ｘ軸、機械軸としての
結晶Ｙ軸、および光学軸としての結晶Ｚ軸を示すものとする。
また、以下の実施形態では、図示したＺ軸が結晶Ｚ軸に対して１度から５度程度傾斜し
、その傾斜に伴いＺ軸とＸ軸とで規定される平面が傾斜して形成されてもよいものとする
。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の水晶振動片の概略構成を示す模式斜視図である。図２は、図
１の模式平面図である。図３は、図２の模式断面図であって、図３（ａ）は、図２のＢ−
Ｂ線での断面図兼配線図であり、図３（ｂ）は、図２のＣ−Ｃ線での断面図兼配線図であ
る。なお、図１、図２では、便宜的に電極類を省略してある。

図１、図２に示すように、水晶振動片１は、基部１０と、基部１０から第１方向（Ｙ軸
方向）に延在し、屈曲振動する一対の振動腕部２０，２１とを備えている。
水晶振動片１は、基部１０と一対の振動腕部２０，２１とで音叉を構成している。
一対の振動腕部２０，２１は、角柱状に形成され、基部１０の一端側からＹ軸方向（第
１方向）に互いに平行に延在している。
なお、基部１０及び振動腕部２０，２１は、水晶の原石などから切り出された後、所定
の厚みの平板状に研磨され、エッチングなどにより個別の音叉形状に形成される。

振動腕部２０，２１は、屈曲振動の規定された振動方向としてのＸ軸方向に沿った一方
の主面２２，２３と、一方の主面２２，２３に対向しＸ軸方向に沿った他方の主面２６，
２７と、Ｘ軸方向と交差し屈曲振動により交互に伸縮する一対の伸縮面としての一方の面
２０ｃ，２１ｃと、他方の面２０ｄ，２１ｄとを備えている。

振動腕部２０，２１は、一方の主面２２，２３に、振動腕部２０，２１の延在方向（第
１方向）に沿って設けられた第１溝部２４，２５を有し、他方の主面２６，２７に、平面
視で第１方向と直交する第２方向（Ｘ軸方向）に沿って第１溝部２４，２５と並んで設け
られた第２溝部２８，２９を有している。
さらに、振動腕部２０，２１は、他方の主面２６，２７に、平面視で第１方向に沿って
第１溝部２４，２５と並んで設けられ、且つ、第１溝部２４，２５より基部１０側に設け
られた第３溝部２４’，２５’を有し、一方の主面２２，２３に、平面視で第１方向に沿
って第２溝部２８，２９と並んで設けられ、且つ、第２溝部２８，２９より基部１０側に
設けられた第４溝部２８’，２９’を有している。
なお、振動腕部２０，２１の一方の主面２２，２３は、基部１０の一方の主面１１と一
体化され、他方の主面２６，２７は、基部１０の他方の主面１２と一体化されている。

第３溝部２４’，２５’及び第４溝部２８’，２９’は、振動腕部２０，２１の根元か
ら先端側に向かって設けられている。
そして、図２に示すように、第３溝部２４’，２５’及び第４溝部２８’，２９’と、
第１溝部２４，２５及び第２溝部２８，２９との間には、所定の間隔Ｇが設けられている
。
図２に示すように、水晶振動片１は、第１溝部２４，２５及び第２溝部２８，２９の延
在方向（第１方向）の長さをＲＳ、第３溝部２４’，２５’及び第４溝部２８’，２９’
の延在方向（第１方向）の長さをＳとしたときに、Ｓ：ＲＳ＝１：（２．２〜２．８）で
あることが好ましく、Ｓ：ＲＳ＝１：２．５であることがより好ましい（詳細後述）。

また、水晶振動片１は、振動腕部２０，２１の根元から先端までの長さをＡ、ＲＳとＳ
との和をＬとしたときに、８．８９９２×（Ｌ／Ａ）²−３．３７８４×（Ｌ／Ａ）＋１
．７４６≦ＲＳ／Ｓ≦１．３１０２×（Ｌ／Ａ）²＋３．３７８４×（Ｌ／Ａ）＋０．８
５４であることが好ましく、ＲＳ／Ｓ＝５．１０４７×（Ｌ／Ａ）²−９×１０^-14×（Ｌ
／Ａ）＋１．３であることがより好ましい（詳細後述）。

図３に示すように、第１溝部２４，２５及び第２溝部２８，２９並びに第３溝部２４’
，２５’及び第４溝部２８’，２９’は、断面形状が略矩形であり、第１溝部２４，２５
の深さ２４ａ，２５ａと第２溝部２８，２９の深さ２８ａ，２９ａとの和、及び第３溝部
２４’，２５’の深さ２４ａ’，２５ａ’と第４溝部２８’，２９’の深さ２８ａ’，２
９ａ’との和が、一方の主面２２，２３と他方の主面２６，２７との間の距離２０ａ，２
１ａよりも大きくなるように形成されている（（２４ａ＋２８ａ）＞２０ａ、（２５ａ＋
２９ａ）＞２１ａ、（２４ａ’＋２８ａ’）＞２０ａ、（２５ａ’＋２９ａ’）＞２１ａ
）。
なお、第１溝部２４，２５及び第２溝部２８，２９並びに第３溝部２４’，２５’及び
第４溝部２８’，２９’は、エッチング、サンドブラストなどにより形成される。

図３に示すように、第１溝部２４，２５及び第２溝部２８，２９並びに第３溝部２４’
，２５’及び第４溝部２８’，２９’の外部側となる側壁には、励振電極３０，３１が設
けられている。
詳述すると、振動腕部２０において、励振電極３０は、一方の主面２２と他方の主面２
６とを繋ぐ一方の面２０ｃと、一方の主面２２と他方の主面２６とを繋ぐ他方の面２０ｄ
とに設けられている。
また、励振電極３１は、第１溝部２４における一方の面２０ｃ側の面２４ｂと、第２溝
部２８における他方の面２０ｄ側の面２８ｂと、第３溝部２４’における一方の面２０ｃ
側の面２４ｂ’と、第４溝部２８’における他方の面２０ｄ側の面２８ｂ’とに設けられ
ている。

一方、振動腕部２１において、励振電極３１は、一方の主面２３と他方の主面２７とを
繋ぐ一方の面２１ｃと、一方の主面２３と他方の主面２７とを繋ぐ他方の面２１ｄとに設
けられている。
また、励振電極３０は、第１溝部２５における一方の面２１ｃ側の面２５ｂと、第２溝
部２９における他方の面２１ｄ側の面２９ｂと、第３溝部２５’における一方の面２１ｃ
側の面２５ｂ’と、第４溝部２９’における他方の面２１ｄ側の面２９ｂ’とに設けられ
ている。

励振電極３０同士、励振電極３１同士は互いに接続されて、それぞれ図示しない引き出
し電極により基部１０まで引き出され、図示しない固定電極と接続されている。
励振電極３０と励振電極３１との間には、交流電荷が印加される構成となっている。
なお、励振電極３０，３１は、Ｃｒ、Ｎｉなどの下地層とＡｕ、Ａｇなどの電極層とを
備えている。各層は蒸着、スパッタなどにより形成されている。

ここで、水晶振動片１の動作について説明する。
水晶振動片１の振動腕部２０，２１は、励振電極３０，３１間に駆動信号として交流電
荷が印加されると、図１に示すように、Ｘ軸方向に略沿った矢印Ｄ方向及び矢印Ｅ方向に
交互に変位する屈曲振動を行う。

詳述すると、励振電極３０にプラス電荷を印加し、励振電極３１にマイナス電荷を印加
すると、一方の面２０ｃ，２１ｃがＹ軸方向に収縮し、他方の面２０ｄ，２１ｄがＹ軸方
向に伸張する。これにより、振動腕部２０，２１は、矢印Ｄ方向に変位する。
一方、励振電極３０にマイナス電荷を印加し、励振電極３１にプラス電荷を印加すると
、一方の面２０ｃ，２１ｃがＹ軸方向に伸張し、他方の面２０ｄ，２１ｄがＹ軸方向に収
縮する。これにより、振動腕部２０，２１は、矢印Ｅ方向に変位する。
水晶振動片１の振動腕部２０，２１は、矢印Ｄ方向と矢印Ｅ方向との変位を交互に繰り
返すことにより、一方の面２０ｃ，２１ｃと他方の面２０ｄ，２１ｄとが交互に伸縮する
。

このとき、図３（ａ）に示すように、振動腕部２０，２１の第１溝部２４，２５及び第
２溝部２８，２９が形成された断面形状（（２４ａ＋２８ａ）＞２０ａ、（２５ａ＋２９
ａ）＞２１ａ）により、屈曲振動に伴い収縮と伸張とを交互に繰り返す一方の面２０ｃ，
２１ｃから他方の面２０ｄ，２１ｄまでの熱移動の距離が、従来のような断面形状がＨ型
の溝部を設けた場合と比較して長くなる。
熱移動の距離について詳述すると、振動腕部２０においては、一方の面２０ｃの第１溝
部２４の開口側の一端から、断面形状に沿って他方の面２０ｄの第２溝部２８の開口側の
一端までの距離であり、振動腕部２１においては、一方の面２１ｃの第１溝部２５の開口
側の一端から、断面形状に沿って他方の面２１ｄの第２溝部２９の開口側の一端までの距
離である。

同様に、図３（ｂ）に示すように、振動腕部２０，２１の第３溝部２４’，２５’及び
第４溝部２８’，２９’が形成された断面形状（（２４ａ’＋２８ａ’）＞２０ａ、（２
５ａ’＋２９ａ’）＞２１ａ）により、屈曲振動に伴い収縮と伸張とを交互に繰り返す一
方の面２０ｃ，２１ｃから他方の面２０ｄ，２１ｄまでの熱移動の距離が、従来のような
断面形状がＨ型の溝部を設けた場合と比較して長くなる。

ここで、上述した緩和振動の周波数ｆ₀と緩和時間τとは、ｆ₀＝１／（２πτ）で表さ
れる。
水晶振動片１は、熱移動の距離が従来（Ｈ型の溝部）より長くなることから、温度平衡
状態になるまでの緩和時間τが従来（Ｈ型の溝部）より長くなる。この結果、水晶振動片
１は、緩和振動の周波数（緩和振動周波数）ｆ₀が本来の屈曲振動の周波数ｆから遠ざか
ることになる。

一般に、緩和振動周波数（熱緩和周波数）ｆ₀は、下式で求まることが知られている。
ｆ₀＝πｋ／（２ρＣｐａ²） …（１）
ここで、πは円周率、ｋは振動腕部の振動方向（屈曲振動方向）の熱伝導率、ρは振動
腕部の質量密度、Ｃｐは振動腕部の熱容量、ａは振動腕部の振動方向（屈曲振動方向）の
幅である。
式（１）の熱伝導率ｋ、質量密度ρ、熱容量Ｃｐに振動腕部の材料そのものの定数を入
力した場合、求まる緩和振動周波数ｆ₀は、溝部を設けていない場合の振動腕部の緩和振
動周波数となる。

図４は、屈曲振動片（水晶振動片）のＱ値のｆ／ｆｍ依存性を表すグラフである。ここ
でｆｍは、振動腕部に溝部を設けていない場合（振動腕部の断面形状が略矩形の場合）の
緩和振動周波数である。図４のグラフの右側に記載されている図形は、振動腕部の断面形
状を模式的に表したものである。
図４において、三角のマーカーは、図３に示した振動腕部の断面形状の場合のプロット
、黒塗りの四角のマーカーは、振動腕部の両主面に溝部を設けることで振動腕部の断面形
状を「Ｈ」にしたＨ型の場合のプロット、白抜きの菱形のマーカーは、振動腕部のいずれ
の主面にも溝部を設けていない平板の場合のプロットである。また、太い実線は三角マー
カーの値の近似直線、破線は四角マーカー間の補間直線、一点鎖線は菱形マーカー間の補
間直線である。
図４に示すように、屈曲振動片においては、振動腕部の断面形状を図３に示した形状に
して、ｆ／ｆｍを０．０９より大きい値とすることで、Ｈ型の場合よりも高いＱ値を得ら
れることが明らかとなった。
さらに、上記屈曲振動片（水晶振動片１に相当）は、ｆ／ｆｍを０．２５より大きい値
とすることで、Ｈ型及び平板のいずれの場合よりも高いＱ値を得ることができ、ｆ／ｆｍ
を１より大きくすれば、Ｈ型及び平板のいずれの場合よりも格段に高いＱ値を得ることが
できる。

ところで、水晶振動片１は、図３（ａ）に示すように、振動腕部２０，２１の一方の主
面２２，２３と直交し、且つ振動腕部２０，２１の延在方向（第１方向）と直交する面に
沿って切断した第１溝部２４，２５及び第２溝部２８，２９を含む断面形状が、一方の主
面２２，２３と他方の主面２６，２７とを結ぶ直線の中間点を通り、一方の主面２２，２
３（他方の主面２６，２７）に沿った直線である一方の主面２２，２３と他方の主面２６
，２７との間の中心線Ｆ，Ｆ１を対称軸とした線対称形状にはならない。

これにより、水晶振動片１は、このままでは振動腕部２０，２１における質量の不均衡
が生じ、図３（ａ）に示すように、振動腕部２０の屈曲振動の変位Ｕが、一方の主面２２
，２３（他方の主面２６，２７）に沿ったＸ軸方向に振動する本来の屈曲振動の変位成分
Ｕｘと、Ｚ軸方向のモーメントによって、一方の主面２２，２３と他方の主面２６，２７
とを結ぶ方向であるＺ軸方向に振動する面外振動の変位成分Ｕｚとが合成された変位とな
る。

一方、振動腕部２１の屈曲振動の変位Ｕ１は、Ｘ軸方向に振動する本来の屈曲振動の変
位成分Ｕ１ｘと、Ｚ軸方向のモーメントによって、Ｚ軸方向に振動する面外振動の変位成
分Ｕ１ｚとが合成された変位となる。
このとき、変位成分Ｕｚと変位成分Ｕ１ｚとは、同一方向の変位成分となる。

この結果、水晶振動片１は、屈曲振動の変位Ｕ，Ｕ１の方向が一方の主面２２，２３に
沿わなくなる（Ｘ軸方向に沿わなくなる）ことから、振動エネルギーの損失が生じ、屈曲
振動の効率が低下する虞がある。
なお、図３（ａ）では、便宜的に屈曲振動の一方の方向（図１の矢印Ｄ方向相当）の変
位Ｕ，Ｕ１について示しているが反対方向（図１の矢印Ｅ方向相当）の変位についても同
様である。

これに対して、水晶振動片１は、図３（ｂ）に示すように、振動腕部２０，２１の一方
の主面２２，２３と直交し、且つ振動腕部２０，２１の延在方向（第１方向）と直交する
面に沿って切断した第３溝部２４’，２５’及び第４溝部２８’，２９’を含む断面形状
が、第１溝部２４，２５及び第２溝部２８，２９を含む断面形状を反転させた形状となっ
ている。
これにより、水晶振動片１は、第３溝部２４’，２５’及び第４溝部２８’，２９’に
おいて、屈曲振動の変位Ｕ’，Ｕ１’が、上記と同様に一方の主面２２，２３に沿った本
来の屈曲振動の変位成分Ｕｘ’，Ｕ１ｘ’と、Ｚ軸方向に振動する面外振動の変位成分Ｕ
ｚ’，Ｕ１ｚ’とが合成された変位となる。

このとき、水晶振動片１は、第３溝部２４’，２５’及び第４溝部２８’，２９’を含
む断面形状が、第１溝部２４，２５及び第２溝部２８，２９を含む断面形状を反転させた
形状となっていることから、第３溝部２４’，２５’及び第４溝部２８’，２９’におけ
る面外振動の変位成分Ｕｚ’，Ｕ１ｚ’の方向と、第１溝部２４，２５及び第２溝部２８
，２９における面外振動の変位成分Ｕｚ，Ｕ１ｚの方向とが逆方向になる。

この結果、水晶振動片１は、第１溝部２４，２５及び第２溝部２８，２９における面外
振動の変位成分Ｕｚ，Ｕ１ｚと、第３溝部２４’，２５’及び第４溝部２８’，２９’に
おける面外振動の変位成分Ｕｚ’，Ｕ１ｚ’とが相殺されることから、全体としての屈曲
振動の変位の方向が、規定された振動方向としてのＸ軸方向（一方の主面に沿った方向）
に近づくことになる。
これにより、水晶振動片１は、Ｚ軸方向のモーメントが低減することによって、振動エ
ネルギーの損失が抑制されることから、屈曲振動の効率が向上する。

上記について、具体的なデータに基づいてさらに説明する。
図５は、第１溝部２４，２５及び第２溝部２８，２９の延在方向の長さＲＳと第３溝部
２４’，２５’及び第４溝部２８’，２９’の延在方向の長さＳとの比（以下、単にＲＳ
／Ｓともいう）と、水晶振動片１全体としての屈曲振動における面外振動（Ｚ軸方向の振
動）の変位成分ＵＺと、本来の規定された振動方向としてのＸ軸方向の変位成分ＵＸとの
比（以下、単にＵＺ／ＵＸともいう）との相関関係を示すグラフである。

図６は、振動腕部２０，２１の先端側及び基部側の各溝部の長さの和Ｌ（ＲＳ＋Ｓ）と
振動腕部２０，２１の根元から先端までの長さＡとの比（以下、単にＬ／Ａともいう）と
、そのときの振動エネルギーの損失が許容範囲内となるＲＳ／Ｓとの相関関係を示すグラ
フである。
なお、図５、図６は、発明者らがシミュレーション及び実験により導出したデータに基
づいている。

図５に示すように、水晶振動片１は、ＲＳ／Ｓ＝２．２〜２．８、つまりＳ：ＲＳ＝１
：（２．２〜２．８）であるときに、ＵＺ／ＵＸが小さくなることから、屈曲振動におけ
る振動エネルギーの損失の、一つの尺度としての振動漏れΔｆ（基部１０をワイヤーで吊
るす、あるいは、柔らかい導電性接着剤で固定した場合の周波数と、基部１０をハンダや
硬い導電性接着剤で固定した場合の周波数とのシフト量）の値が小さくなる。具体的には
、振動漏れΔｆが約５００ｐｐｍ以下の量産適合レベルになる。
さらに、水晶振動片１は、ＲＳ／Ｓ＝２．５、つまりＳ：ＲＳ＝１：２．５であるとき
に、ＵＺ／ＵＸが略０となることから、振動漏れΔｆの値が最も小さくなる（略０ｐｐｍ
）。
なお、ＵＺ／ＵＸのマイナス符号は、面外振動の変位方向が逆になる（Ｚ軸のプラス方
向からＺ軸のマイナス方向になる）ことを表している。

また、図６に示すように、水晶振動片１は、８．８９９２×（Ｌ／Ａ）²−３．３７８
４×（Ｌ／Ａ）＋１．７４６（紙面一番下のライン）≦ＲＳ／Ｓ≦１．３１０２×（Ｌ／
Ａ）²＋３．３７８４×（Ｌ／Ａ）＋０．８５４（紙面一番上のライン）であるときに、
ＵＺ／ＵＸが小さくなることから、振動漏れΔｆの値が小さくなる。具体的には、約５０
０ｐｐｍ以下の量産適合レベルになる。
さらに、水晶振動片１は、ＲＳ／Ｓ＝５．１０４７×（Ｌ／Ａ）²−９×１０^-14×（Ｌ
／Ａ）＋１．３（紙面中央のライン）であるときに、ＵＺ／ＵＸが略０となることから、
振動漏れΔｆの値が最も小さくなる（略０ｐｐｍ）。

なお、シミュレーション及び実験には、図２に示す、振動腕部２０，２１の根元から先
端までの長さＡ＝約１６５０μｍ、振動腕部２０，２１のＸ軸方向の幅Ｗ＝約１００μｍ
のサンプルを用いて、間隔Ｇ＝約２０μｍで固定し、ＲＳ、Ｓ、Ｌの値をＲＳ＝約２００
μｍ〜約１１００μｍ、Ｓ＝約１００μｍ〜約６００μｍ、Ｌ＝約４００μｍ〜約１２０
０μｍの範囲で適宜設定して評価した。

上述したように、第１の実施形態の水晶振動片１は、第１溝部２４，２５の深さ２４ａ
，２５ａと第２溝部２８，２９の深さ２８ａ，２９ａとの和、及び第３溝部２４’，２５
’の深さ２４ａ’，２５ａ’と第４溝部２８’，２９’の深さ２８ａ’，２９ａ’との和
が、一方の主面２２，２３と他方の主面２６，２７との間の距離２０ａ，２１ａよりも大
きい（（２４ａ＋２８ａ）＞２０ａ、（２５ａ＋２９ａ）＞２１ａ、（２４ａ’＋２８ａ
’）＞２０ａ、（２５ａ’＋２９ａ’）＞２１ａ）。

これにより、水晶振動片１は、例えば、振動腕部２０，２１に従来のような断面形状が
Ｈ型の溝部を設けた場合と比較して、屈曲振動における収縮する面から伸張する面への熱
移動の距離（一方の面２０ｃ，２１ｃから他方の面２０ｄ，２１ｄまでの熱移動の距離）
が長くなることから、温度平衡状態になるまでの緩和時間τが長くなる。
この結果、水晶振動片１は、緩和振動周波数ｆ₀を本来の屈曲振動の周波数ｆから遠ざ
けられることから、熱弾性損失に起因するＱ値の低下を抑制できる。したがって、水晶振
動片１は、さらなる小型化を図ることができる。

また、水晶振動片１は、振動腕部２０，２１の一方の主面２２，２３と直交し、且つ振
動腕部２０，２１の延在方向（第１方向）と直交する面に沿って切断した第３溝部２４’
，２５’及び第４溝部２８’，２９’を含む断面形状が、同様に切断した第１溝部２４，
２５及び第２溝部２８，２９を含む断面形状を反転させた形状となっている。
このことから、水晶振動片１は、屈曲振動における第１溝部２４，２５及び第２溝部２
８，２９に起因する面外振動の変位成分Ｕｚ，Ｕ１ｚの方向と、第３溝部２４’，２５’
及び第４溝部２８’，２９’に起因する面外振動の変位成分Ｕｚ’，Ｕ１ｚ’の方向とが
逆方向になる。

この結果、水晶振動片１は、第１溝部２４，２５及び第２溝部２８，２９に起因する面
外振動の変位成分Ｕｚ，Ｕ１ｚと、第３溝部２４’，２５’及び第４溝部２８’，２９’
に起因する面外振動の変位成分Ｕｚ’，Ｕ１ｚ’とが相殺されることから、全体としての
屈曲振動の振動方向が、規定された振動方向であるＸ軸方向（一方の主面２２，２３に沿
った方向）に近づくことになる。
これにより、水晶振動片１は、屈曲振動における振動エネルギーの損失が抑制されるこ
とから、ＣＩ（クリスタルインピーダンス）値などが低下し、屈曲振動の効率が向上する
。

また、水晶振動片１は、Ｓ：ＲＳ＝１：（２．２〜２．８）であれば、第１溝部２４，
２５及び第２溝部２８，２９に起因する面外振動の変位成分Ｕｚ，Ｕ１ｚと、第３溝部２
４’，２５’及び第４溝部２８’，２９’に起因する面外振動の変位成分Ｕｚ’，Ｕ１ｚ
’とが殆ど相殺される。
この結果、水晶振動片１は、ＵＺ／ＵＸが小さくなることから、振動エネルギーの損失
としての振動漏れΔｆの値がより小さくなり（約５００ｐｐｍ以下）、屈曲振動の効率が
より向上する。

さらに、水晶振動片１は、Ｓ：ＲＳ＝１：２．５であれば、第１溝部２４，２５及び第
２溝部２８，２９に起因する面外振動の変位成分Ｕｚ，Ｕ１ｚと、第３溝部２４’，２５
’及び第４溝部２８’，２９’に起因する面外振動の変位成分Ｕｚ’，Ｕ１ｚ’とが殆ど
すべて相殺される。
この結果、水晶振動片１は、ＵＺ／ＵＸが略０となることから、振動漏れΔｆの値が極
小（略０ｐｐｍ）となり、屈曲振動の効率がさらに向上する。

また、水晶振動片１は、８．８９９２×（Ｌ／Ａ）²−３．３７８４×（Ｌ／Ａ）＋１
．７４６≦ＲＳ／Ｓ≦１．３１０２×（Ｌ／Ａ）²＋３．３７８４×（Ｌ／Ａ）＋０．８
５４であれば、第１溝部２４，２５及び第２溝部２８，２９に起因する面外振動の変位成
分Ｕｚ，Ｕ１ｚと、第３溝部２４’，２５’及び第４溝部２８’，２９’に起因する面外
振動の変位成分Ｕｚ’，Ｕ１ｚ’とが殆ど相殺される。
この結果、水晶振動片１は、ＵＺ／ＵＸが小さくなることから、振動漏れΔｆの値がよ
り小さくなり（約５００ｐｐｍ以下）、屈曲振動の効率がより向上する。

さらに、水晶振動片１は、ＲＳ／Ｓ＝５．１０４７×（Ｌ／Ａ）²−９×１０^-14×（Ｌ
／Ａ）＋１．３であれば、第１溝部２４，２５及び第２溝部２８，２９に起因する面外振
動の変位成分Ｕｚ，Ｕ１ｚと、第３溝部２４’，２５’及び第４溝部２８’，２９’に起
因する面外振動の変位成分Ｕｚ’，Ｕ１ｚ’とがさらに相殺される。
この結果、水晶振動片１は、ＵＺ／ＵＸが略０となることから、振動漏れΔｆの値が極
小（略０ｐｐｍ）となり、屈曲振動の効率がさらに向上する。

また、水晶振動片１は、水晶を含んでなることから、水晶の物性により周波数−温度特
性、周波数のエージング特性、加工精度など優れた諸特性を有する振動片として提供する
ことができる。

（変形例）
以下、第１の実施形態の水晶振動片の変形例について説明する。
図７は、第１の実施形態の変形例の水晶振動片を示す模式平面図である。なお、第１の
実施形態との共通部分については、同一符号を付して説明を省略し、第１の実施形態と異
なる部分を中心に説明する。

図７に示すように、水晶振動片１０１は、振動腕部１２１における第１溝部２５及び第
２溝部２９並びに第３溝部２５’及び第４溝部２９’の配列が、上記実施形態の水晶振動
片１の振動腕部２１と比較して逆になっている。換言すれば、水晶振動片１０１は、各溝
部の配列が振動腕部２０と振動腕部１２１とで同じになっている。
水晶振動片１０１は、この配列において、第１の実施形態と同様の作用により第１の実
施形態と同様の効果を奏することができる。

なお、上記実施形態及び変形例では、一対の振動腕部を有する音叉型の水晶振動片を例
に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、例えば、１本の振動腕部を有する棒
状の水晶振動片でもよく、３本以上の振動腕部を有する音叉型の水晶振動片でもよい。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態の振動子としての水晶振動子を一例に挙げて説明する。
図８は、第２の実施形態の水晶振動子の概略構成を示す模式平面図である。図９は、図
８のＪ−Ｊ線での模式断面図である。なお、図８では便宜的に蓋体を省略してある。
また、第１の実施形態との共通部分には、同一符号を付して説明を省略する。

第２の実施形態の水晶振動子８０は、第１の実施形態または第１の実施形態の変形例の
水晶振動片を用いた水晶振動子である。ここでは、第１の実施形態の水晶振動片１を用い
て説明する。
図８、図９に示すように、水晶振動子８０は、パッケージ５１内に水晶振動片１を収納
している。具体的には、水晶振動子８０は、図９に示すように、第１基板５４と、この第
１基板５４に積層された第２基板５５と第３基板５６とを含むパッケージ５１の内部空間
Ｓに水晶振動片１を収納している。

パッケージ５１は、第１基板５４と第２基板５５と第３基板５６とを備え、さらに蓋体
５７を備えている。パッケージ５１は、第２基板５５がパッケージ５１内に延長された延
長部５５ａを有しており、延長部５５ａに電極部５２が２個形成されている。
水晶振動子８０は、導電性接着剤５３などを用いて水晶振動片１の図示しない固定電極
が電極部５２に固定され、固定電極を介して励振電極３０，３１（図３参照）と電極部５
２とが電気的に接続されている。なお、導電性接着剤５３としては、所定の合成樹脂から
なるバインダー成分に、銀粒子などの導電粒子を添加したものを使用することができる。

第１基板５４と第２基板５５と第３基板５６とは、セラミックなどの絶縁材料で形成さ
れている。特に、好ましい材料としては、水晶振動片１や蓋体５７と同一または近似する
線膨張係数を有するものが選択される。
本実施形態では、例えば、セラミックのグリーンシートが用いられている。グリーンシ
ートは、例えば、所定の溶液中にセラミックパウダーを分散させ、バインダーを添加して
生成される混練物を長尺のシート状に成形し、これを所定の長さにカットして得られるも
のである。

第１基板５４と第２基板５５と第３基板５６とは、図示する形状に成形したグリーンシ
ートを積層し、焼結して形成することができる。第１基板５４は、パッケージ５１の底部
を構成し、これに重ねられる第２基板５５と第３基板５６とは、枠状に形成され、内部空
間Ｓを第１基板５４、蓋体５７などとともに形成している。
第３基板５６には、セラミックやガラスあるいはコバールなどの金属で形成された蓋体
５７が、コバールリング、低融点ガラスなどの接合材５８を介して接合されている。これ
により、パッケージ５１の内部空間Ｓは、気密に封止されている。

第１基板５４上には、例えば、Ａｇ，Ｐｄなどの導電ペーストまたはタングステンメタ
ライズなどの導電ペーストなどを用いて、図示しない導電パターンを形成後に、第１基板
５４と第２基板５５と第３基板５６との焼結をした後で、Ｎｉ，ＡｕまたはＡｇなどを順
次メッキして、上述した電極部５２が形成されている。
電極部５２は、図示しない導電パターンにより、パッケージ５１の外底面に形成された
実装端子５９と電気的に接続されている。

水晶振動子８０は、実装端子５９に駆動信号を印加することにより、図示しない固定電
極を介して水晶振動片１の励振電極３０，３１間に交流電荷が印加される（図３参照）。
これにより、水晶振動片１は、図１に示すような屈曲振動を行う。

上述したように、水晶振動子８０は、水晶振動片１がパッケージ５１の内部空間Ｓに収
納され、パッケージ５１の内部空間Ｓが気密に封止されていることから、第１の実施形態
と同様の効果を奏する振動子を提供できる。
なお、水晶振動子８０は、水晶振動片１に代えて、第１の実施形態の変形例の水晶振動
片１０１を用いても、第１の実施形態と同様の効果を奏する振動子を提供できる。

なお、水晶振動子８０は、蓋体５７をつば付きのキャップ状に形成することなどにより
、第２基板５５及び第３基板５６を省略してもよい。これによれば、水晶振動子８０は、
構成要素が少なくなることから、パッケージ５１の製造が容易になる。

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態の発振器としての水晶発振器を一例に挙げて説明する。
図１０は、第３の実施形態の水晶発振器の概略構成を示す模式断面図である。
第３の実施形態の水晶発振器９０は、第１の実施形態または第１の実施形態の変形例の
水晶振動片を用いた水晶発振器である。ここでは、第１の実施形態の水晶振動片１を用い
て説明する。なお、第３の実施形態の水晶発振器９０は、第２の実施形態の水晶振動子８
０に、水晶振動片１を駆動させる回路素子としてのＩＣチップ８７を備えたものである。
なお、第１の実施形態及び第２の実施形態との共通部分には、同一符号を付し説明を省
略する。

図１０に示すように、水晶発振器９０は、パッケージ５１の第１基板５４上面に、Ａｕ
などからなる内部接続端子８９が形成されている。
発振回路を内蔵するＩＣチップ８７は、パッケージ５１の内部空間Ｓに収納され、第１
基板５４上面に接着剤などを用いて固定されている。そして、ＩＣチップ８７の上面には
、ＡｕなどからなるＩＣ接続パッド８２が形成されている。

ＩＣ接続パッド８２は、金属ワイヤー８８により内部接続端子８９と接続されている。
内部接続端子８９は、図示しない導電パターンを経由して、パッケージ５１の外底面に
形成された実装端子５９や電極部５２に接続されている。なお、ＩＣチップ８７と内部接
続端子８９との接続には、金属ワイヤー８８による接続方法以外に、フリップチップ実装
による接続方法などを用いてもよい。
なお、パッケージ５１の内部空間Ｓは、気密に封止されている。

水晶発振器９０は、外部からの入力によって、ＩＣチップ８７から電極部５２、図示し
ない固定電極を介して水晶振動片１の励振電極３０，３１間に交流電荷が印加される（図
３参照）。
これにより、水晶振動片１は、図１に示すような屈曲振動を行う。水晶発振器９０は、
この屈曲振動によって得られる発振信号をＩＣチップ８７、実装端子５９を介して外部に
出力する。

上述したように、第３の実施形態の水晶発振器９０は、水晶振動片１と、ＩＣチップ８
７とがパッケージ５１の内部空間Ｓに収納され、パッケージ５１の内部空間Ｓが気密に封
止されていることから、第１の実施形態と同様の効果を奏する発振器を提供できる。
なお、水晶発振器９０は、水晶振動片１に代えて、第１の実施形態の変形例の水晶振動
片１０１を用いても、第１の実施形態と同様の効果を奏する発振器を提供できる。
なお、水晶発振器９０は、ＩＣチップ８７がパッケージ５１の外部に取り付けられてい
る構成（モジュール構造）としてもよい。

なお、第３の実施形態では、水晶発振器を一例に挙げて説明したが、これに限定するも
のではなく、例えば、ＩＣチップ８７に検出回路などをさらに備えた圧力センサー、ジャ
イロセンサーなどでもよい。

（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態の電子機器としての携帯電話を一例に挙げて説明する。
図１１は、第４の実施形態の携帯電話を示す模式斜視図である。
第４の実施形態の携帯電話７００は、第１の実施形態または第１の実施形態の変形例の
水晶振動片を用いた携帯電話である。
図１１に示す携帯電話７００は、上述した水晶振動片１（１０１）を、例えば、基準ク
ロック発振源として用い、更に液晶表示装置７０１、複数の操作ボタン７０２、受話口７
０３、及び送話口７０４を備えて構成されている。

上述した水晶振動片１（１０１）は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナル
コンピューター、テレビ、デジタルスチールカメラ、ビデオカメラ、ビデオレコーダー、
カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークス
テーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器などの基準クロック発
振源などとして好適に用いることができ、いずれの場合にも上記実施形態および変形例で
説明した効果を奏する電子機器を提供することができる。

なお、振動片の材料としては、水晶に限定するものではなく、タンタル酸リチウム（Ｌ
ｉＴａＯ₃）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ₂Ｂ₄Ｏ₇）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）、
チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）な
どの圧電体、または酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの圧電体を被
膜として備えたシリコンなどの半導体であってもよい。

１…水晶振動片、１０…基部、１１…一方の主面、１２…他方の主面、２０…振動腕部
、２０ｃ…一方の面、２０ｄ…他方の面、２１…振動腕部、２１ｃ…伸縮面としての一方
の面、２１ｄ…伸縮面としての他方の面、２２，２３…一方の主面、２４，２５…第１溝
部、２４'，２５'…第３溝部、２６，２７…他方の主面、２８，２９…第２溝部、２８'
，２９'…第４溝部。

Claims (8)

1. 基部と、前記基部から第１方向に延在し屈曲振動する振動腕部と、を備え、
   前記振動腕部は、一方の主面と、前記一方の主面に対向する他方の主面と、を備え、
   前記一方の主面には、前記振動腕部の前記第１方向に沿って設けられた第１溝部を有し
   、
   前記他方の主面には、平面視で前記第１方向と直交する第２方向に前記第１溝部と並ん
   で設けられた第２溝部を有し、
   前記他方の主面には、平面視で前記第１方向に前記第１溝部と並んで設けられ、且つ、
   前記第１溝部より前記基部側に設けられた第３溝部を有し、
   前記一方の主面には、平面視で前記第１方向に前記第２溝部と並んで設けられ、且つ、
   前記第２溝部より前記基部側に設けられた第４溝部を有し、
   前記第１溝部の深さと前記第２溝部の深さとの和、及び前記第３溝部の深さと前記第４
   溝部の深さとの和が、前記一方の主面と前記他方の主面との間の距離よりも大きいことを
   特徴とする振動片。
2. 請求項１に記載の振動片において、前記第１溝部及び前記第２溝部の前記第１方向の長
   さをＲＳ、前記第３溝部及び前記第４溝部の前記第１方向の長さをＳとしたときに、
   Ｓ：ＲＳ＝１：（２．２〜２．８）であることを特徴とする振動片。
3. 請求項１に記載の振動片において、前記第１溝部及び前記第２溝部の前記第１方向の長
   さをＲＳ、前記第３溝部及び前記第４溝部の前記第１方向の長さをＳ、前記振動腕部の根
   元から先端までの長さをＡ、前記ＲＳと前記Ｓとの和をＬとしたときに、
   ８．８９９２×（Ｌ／Ａ）²−３．３７８４×（Ｌ／Ａ）＋１．７４６≦ＲＳ／Ｓ≦１
   ．３１０２×（Ｌ／Ａ）²＋３．３７８４×（Ｌ／Ａ）＋０．８５４
   であることを特徴とする振動片。
4. 請求項３に記載の振動片において、
   ＲＳ／Ｓ＝５．１０４７×（Ｌ／Ａ）²−９×１０^-14×（Ｌ／Ａ）＋１．３
   であることを特徴とする振動片。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の振動片において、前記振動片は、水晶を含んでな
   ることを特徴とする振動片。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の振動片を用いた振動子であって、
   前記振動片と、
   前記振動片を収納したパッケージと、を備えたことを特徴とする振動子。
7. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の振動片を用いた発振器であって、
   前記振動片と、
   前記振動片を駆動させる回路素子と、を備えたことを特徴とする発振器。
8. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の振動片を用いたことを特徴とする電子機器。

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