JP2019145896A - 音叉型圧電振動片および当該音叉型圧電振動片を用いた音叉型圧電振動子 - Google Patents

Abstract

【課題】 音叉型圧電振動片が超小型になっても振動椀の剛性を高め、良好な特性を有する音叉型圧電振動片および当該音叉型圧電振動片を用いた音叉型圧電振動子を提供する。【解決手段】 音叉型圧電振動片２は、基部２０、上記基部から突出し励振電極２５，２６が形成された振動腕２１，２２、上記振動腕の主面に形成された長溝Ｇ１〜Ｇ４、を備えている。長溝は、上記振動腕の突出する方向に沿った長手方向と、上記振動腕の突出する方向に直交する方向に沿った幅方向を具備している。長溝の内部には、上記励振電極の一部が形成され、かつ上記長手方向と幅方向のいずれにも平行に形成されていない架橋部が形成されている。【選択図】 図２

Description

本発明は音叉形状からなる圧電振動片と、当該圧電振動片を用いた音叉型圧電振動子に関する。

音叉型圧電振動子等の圧電振動子は基準クロック源として様々な電子機器に用いられている。例えば、表面実装型の音叉型圧電振動子は、基部と当該基部の一端側から同一方向に突出する一対の振動腕を備え、当該一対の振動腕には振動腕を駆動させるための励振電極等が形成された音叉型圧電振動片が絶縁性容器の凹部に収容される。そして、音叉型圧電振動片の基部の他端側が前記容器の凹部の内底面に形成された電極パッド上に、導電性の接合材を介して導電接合され、前記容器の凹部の開口端に平板状の蓋が接合された構成となっている（特許文献１）。

近年、通信機器の高性能化や小型化に伴い、音叉型圧電振動片も更なる小型化と特性面の高品質化が求められている。これに対して、音叉型圧電振動片の小型化に伴うＣＩの増加を抑制するために、振動腕の主面に溝を形成し、当該溝の内部に励振電極を形成することで電界効率を高めることが必要不可欠な構成となっている（特許文献２）。そして、音叉型圧電振動片の小型化が進むほど振動椀の主面に対する溝の幅の比率を増し、その深さを増す傾向にある。

また、音叉型圧電振動片が小型化されると、その小型化に応じて音叉型圧電振動片の振動椀も小さくなり、特に振動椀の長さが比較的短くなることで、基準クロック源として比較的低周波用途（特に、時計等のクロック源として利用される３２．７６８ＫＨｚ等）に対応することが難しくなっている。これに対して、音叉型圧電振動片の各振動椀には、前記励振電極を有する振動部とは別に、当該振動部の先端で、かつ振動部よりも幅広の錘部を構成することが必要となることがある（特許文献３）。

ＷＯ２０１４／２０８２５１号

このように、音叉型圧電振動片も更なる小型化に伴って、振動椀の端部と溝との間に形成された土手幅が従来と比較して細くなり、振動椀の剛性が低下する。特に、錘部を有する音叉型圧電振動片では、振動部と錘部との連結部で剛性が急激に変化するため、振動椀の強度が低下して振動腕折れなどのリスクが高まるといった問題点があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、音叉型圧電振動片が超小型になっても振動椀の剛性を高め、良好な特性を有する音叉型圧電振動片および当該音叉型圧電振動片を用いた音叉型圧電振動子を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために請求項１に係る発明は、基部、上記基部から突出し励振電極が形成された振動腕、上記振動腕の主面に形成された長溝、を備えており、上記長溝は、上記振動腕の突出する方向に沿った長手方向と、上記振動腕の突出する方向に直交する方向に沿った幅方向を具備しており、上記長溝の内部には、上記励振電極の一部が形成され、かつ上記長手方向と幅方向のいずれにも平行に形成されていない架橋部が形成されている。

上記発明によれば、長溝の内部には長手方向と幅方向のいずれにも平行に形成されていない斜め方向の架橋部を構成することで、架橋部が形成されていない長溝の残部の容積を全体として大きく削減することなく、振動椀の幅方向の剛性を高めることができる。

これは、長溝の内部の架橋部を長手方向に沿って構成すると、振動椀の幅方向の剛性不足となりやすく、長溝の容積を減らす構成となる。また、長溝の内部の架橋部を幅方向に沿って構成すると、振動椀が横方向に振れることで励振する音叉型圧電振動片の屈曲振動を妨げやすい構成となるだけでなく、振動椀の幅方向の剛性を高めるためには架橋部の数を増やす必要があり、長溝の容積を減らす構成となりやすい。

そこで、本発明のように、長手方向と幅方向のいずれにも平行に形成されていない斜め方向の架橋部を構成することで、音叉型圧電振動片の屈曲振動を妨げにくく、幅方向の強度をより少ない架橋部で補強することができる。斜め方向の架橋部は筋交いとしての機能が高まる。また、架橋部が形成されていない長溝残部の容積を全体として大きく削減されることもないので、長溝残部の内部に形成される励振電極の面積も大きく削減されず、音叉型圧電振動片の励振時の電界効率を低下させることがない。結果として、ＣＩの増加を抑制して良好な特性を確保することができ、振動椀の幅方向の剛性を確実に高めることができる。

また、上述の構成に加えて、上記基部の一端側から同一方向に突出する一対の振動腕を備えており、上記一対の振動腕の各々の主面に長溝と、当該長溝の内部の架橋部とが形成されており、上記各振動椀に形成された長溝と架橋部とが、上記一対の振動腕の間にある仮想中心線に対してお互いに線対称に形成してもよい。

上記発明によれば、上述の作用効果に加えて、一対の振動腕の長溝と架橋部とが、上記一対の振動腕の間にある仮想中心線に対してお互いに線対称に形成されていることで、励振電極を介して各振動椀にかかる電界が、お互いの振動椀で均一にバランスが保たれ、不要な振動を助長することがない。

また、上述の構成に加えて、上記長溝の内部には、上記架橋部が形成されていない長溝残部が形成されており、上記長溝の長手方向の両端部の長溝残部以外の形状が２等辺三角形状、もしくは２等辺台形状に形成してもよい。

上記発明によれば、上述の作用効果に加えて、長溝の長手方向の両端部の長溝残部以外の形状が２等辺三角形状、もしくは２等辺台形状に形成することで、これらの長溝残部と接する架橋部の長さが同一寸法となり、振動椀の幅方向の剛性バランスが保たれ、かつ振動椀にかかる電界も振動椀の幅方向に均一にバランスが保たれ、不要な振動を助長することがない。

また、上述の構成に加えて、上記振動腕の突出端部には幅広の錘部を形成してもよい。

上記発明によれば、上述の作用効果に加えて、振動腕の突出端部の幅広の錘部により、音叉型圧電振動片の小型化に伴う低周波化が行え、この錘部が存在することによるさらなる剛性不足にも対応できる。結果として、振動腕折れなどのリスクがなくなる。

また、上述の音叉型圧電振動片が、容器の内部に搭載され収容されるとともに気密封止された音叉型圧電振動子に適用することができ、上述と同様の作用効果が音叉型圧電振動子として得られる。

以上のように本発明によれば、音叉型圧電振動片が超小型になっても振動椀の剛性を高め、良好な特性を有する音叉型圧電振動片および当該音叉型圧電振動片を用いた音叉型圧電振動子を提供することができる。

本発明の実施形態に係る音叉型水晶振動子の模式的な断面図である。 本発明の実施形態に係る音叉型水晶振動片の一主面側の模式的な平面図である。 図２の音叉型水晶振動片の他主面側の平面図である。 本発明の他の実施形態に係る音叉型水晶振動片の一主面側の模式的な平面図である。

以下、本発明の実施形態として、音叉型水晶振動片（音叉型圧電振動片）を用いた音叉型水晶振動子（音叉型圧電振動子）を例に挙げ、図面を参照しながら説明する。本実施形態における音叉型水晶振動子（以下、水晶振動子と略）は略直方体状のパッケージ構造からなる表面実装型の水晶振動子である。本実施形態ではその平面視の外形寸法は例えば縦１．６ｍｍ、横１．０ｍｍとなっている。なお、水晶振動子の平面視の外形寸法は当該寸法に限定されるものではないが、同寸法以下の超小型の水晶振動子に対して好適である。

本発明の実施形態に係る水晶振動子１は、図１に示すように凹部５を有する絶縁材料からなる容器３と、音叉型水晶振動片２（以下、水晶振動片２と略）と、凹部５を封止する平板状の蓋４が主な構成部材となっている。なお、図１では水晶振動片に形成される各種電極の記載は省略している。水晶振動片２は、容器３の凹部５の内部に収容された後、蓋４が凹部５を覆うように容器３の開口端に接合されることによって気密に封止される。ここで容器３と蓋４とは図示しない封止材を介して接合される。

容器３はアルミナ等のセラミックを主体とした絶縁材料から成る箱状体であり、２枚のセラミックグリーンシートを積層して一体焼成することによって成形されている（図１参照）。容器３は枠状の堤部３０の内側に平面視矩形状の凹部５を有している。堤部３０の上面には図示しない封止材が平面視で枠状に形成されており、前記接合材は蓋４の外周部分と対応している。

凹部５の内底面３０１の一短辺側には、水晶振動片２と導電接合される２つの電極パッド６，７（図１では一方のみ図示）が、互いに隙間を空けた状態で並列して形成されている。２つの電極パッド６，７は、図示しない内部配線およびビアを介して容器３の外底面３０２の４隅に設けられた４つの外部接続端子８（図１では２つのみ図示）のうちの２つの端子と電気的に接続されている。これら２つの電極パッド６，７は互いに異極となっている。

本実施形態では２つの電極パッド６，７は、タングステンメタライズ層の上面に金をメッキ等の手法を用いて積層することによって形成されている。なお前記メタライズ層として、タングステンの代わりにモリブデンを用いてもよい。

電極パッド６，７のタングステン部分はメタライズの最小単位厚みの点から２段に重ね塗りされている。これは、本実施形態では水晶振動子の薄型化を図るために容器３を２層構成としたことによって凹部５の内底面３０１に段部を形成することができないため、水晶振動片２の搭載後の状態で、水晶振動片の下面（内底面３０１に対向する面）と前記内底面３０１との間に或る程度の隙間を確保するためである。

蓋４はコバールを基体とする平面視矩形状の金属性の蓋体であり、当該蓋の表裏面にはニッケルメッキ層が形成されている。また蓋４の容器との接合面側には、前記ニッケルメッキ層の上に金属からなるロウ材が全面に亘って形成されている。本実施形態では前記ロウ材として銀ロウが使用されている。

次に本実施形態における水晶振動片について図２、図３を参照しながら説明する。なお説明の便宜上、水晶振動片２の対向する２つの主面（２ａ，２ｂ）のうち、容器に搭載される際に電極パッド６，７に対面する側の主面を裏面２ｂとし、当該裏面に対向する反対側の主面を表面２ａとして説明する。図２は水晶振動片の表面側（２ａ）から見た平面図を、図３は水晶振動片の裏面側（２ｂ）から見た平面図をそれぞれ表している。

図２、図３に示すように、水晶振動片２は音叉形状であり、基部２０と、基部２０の一端側２０１から同一方向に突出する一対の振動腕２１，２２と、基部の他端側２０２の一側面から基部２０の幅方向（図２、図３の符号Ｘで示す軸方向における基部の寸法）の一方に向かって突出した突出部２４とから成っている。

前記一対の振動腕２１，２２の各々の先端側には、振動腕２１，２２の腕幅（振動腕の突出方向に対して直交する方向における腕の寸法）よりも幅広となる幅広部２３，２３（錘部）が形成されている。幅広部２３，２３は、振動腕の突出方向に向かって漸次拡幅する拡幅部（符号省略）を介して、振動腕２１，２２の先端部分と一体で成形されている。前記拡幅部と前記幅広部とは、振動腕と一体で成形されている。なお幅広部２３，２３の各々の先端側２１１，２２１の各隅部は面取り状（Ｃ面状）に加工されている。振動腕２１，２２と拡幅部と幅広部２３，２３は、対向する一対の主面２ａ，２ｂと対向する一対の側面（符号省略）を有している。

一対の振動腕２１，２２の各々の表裏主面には、等価直列抵抗値（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ。以下、ＣＩ値と略）をより低下させる目的で、長溝が形成されている。より詳しくは、振動椀２１の表裏主面には、長溝Ｇ１と長溝Ｇ３とが互いに対向するように形成され、振動椀２２の表裏主面には、長溝Ｇ２と長溝Ｇ４とが互いに対向するように形成されている。長溝Ｇ１〜Ｇ４は、一対の振動腕２１，２２の各々の表裏主面に所定の深さで形成されており、その一端側が基部２０の一端側２０１の領域まで延長され、その他端側が振動腕と拡幅部との境界に対して振動腕の付け根側に位置して形成されている。長溝Ｇ１〜Ｇ４は、振動腕２１，２２の突出する方向に沿った長手方向と（図２、図３の符号Ｙで示す軸方向）、振動腕２１，２２の突出する方向に直交する方向に沿った幅方向（図２、図３で符号Ｘで示す軸方向）とを有している。なお、長溝Ｇ１〜Ｇ４が存在する振動椀の領域が振動部を構成している。

各振動腕２１，２２の表裏主面に形成される長溝Ｇ１〜Ｇ４の内部には、長手方向（Ｙ軸方向）と幅方向（Ｘ軸方向）のいずれにも平行に形成されていない斜め方向の架橋部Ｇ１１〜Ｇ４３が形成されている。以下、各振動腕２１，２２の表裏主面の各長溝Ｇ１〜Ｇ４の内部構造について、より詳細に説明する。

振動腕２１の表主面の長溝Ｇ１の内部には、長手方向（Ｙ軸方向・振動腕の突出する方向）に対して約３０°、あるいは１５０°で傾斜した３つの架橋部Ｇ１１，Ｇ１２，Ｇ１３が振動椀の先端側からお互いに隣接した状態で形成されている。図２では、例えば、架橋部Ｇ１１は一定幅の平行四辺形状で長手方向１５０°で傾斜し、架橋部Ｇ１２は一定幅の平行四辺形で長手方向３０°で傾斜し、架橋部Ｇ１３は一定幅の平行四辺形で長手方向１５０°で傾斜するとともに、各架橋部の端部がお互いに隣接する架橋部の端部で接した状態で構成されている。

なお、この傾斜角度については、一例であり特に限定されるものではないが、長手方向（Ｙ軸方向・振動腕の突出する方向）に対して約４５°より小さい角度で傾斜させるか、あるいは１３５°よりで大きい角度で傾斜させることで、水晶振動片２の屈曲振動を妨げにくく、幅方向の強度をより少ない架橋部で補強することができる。さらに、各架橋部の形状としても一例であり特に限定されるものではないが、一定幅の平行四辺形状とすることで、振動椀の幅方向の剛性バランスが保たれ、かつ振動椀２１にかかる電界も振動椀の幅方向に均一にバランスが保たれ、不要な振動を助長することがない。加えて、各架橋部の数も一例であり特に限定されるものではなく、長溝Ｇ１の寸法に応じて調整することができる。

また、振動腕２１の表主面の長溝Ｇ１の内部には、３つの架橋部Ｇ１１，Ｇ１２，Ｇ１３を除いて、振動椀の先端側から４つの長溝残部Ｇ１４，Ｇ１５，Ｇ１６，Ｇ１７が形成されている。そして、長溝Ｇ１の長手方向の両端部以外の長溝残部Ｇ１５、Ｇ１６については２等辺三角形状に形成されている。

なお、この振動椀の中央部に形成される長溝残部Ｇ１５、Ｇ１６の形状は、各架橋部の配置に依存されるものであるため、各架橋部の端部がお互いに隣接する架橋部の端部で離間した状態で構成されると、その形状は２等辺三角形状ではなく２等辺台形状とすることができる。このように振動椀の中央部に形成される長溝残部Ｇ１５、Ｇ１６の形状を２等辺三角形状、もしくは２等辺台形状に形成することで、これらの長溝残部と接する架橋部Ｇ１１，Ｇ１２，Ｇ１３の長さが同一寸法となり、振動椀の幅方向の剛性バランスが保たれ、かつ振動椀２１にかかる電界も振動椀の幅方向に均一にバランスが保たれ、不要な振動を助長することがない。

振動腕２２の表主面の長溝Ｇ２の内部には、長手方向（Ｙ軸方向・振動腕の突出する方向）に対して約３０°、あるいは１５０°で傾斜した３つの架橋部Ｇ２１，Ｇ２２，Ｇ２３が振動椀の先端側からお互いに隣接した状態で形成されている。図２では、例えば、架橋部Ｇ２１は一定幅の平行四辺形状で長手方向３０°で傾斜し、架橋部Ｇ２２は一定幅の平行四辺形で長手方向１５０°で傾斜し、架橋部Ｇ２３は一定幅の平行四辺形で長手方向３０°で傾斜するとともに、各架橋部の端部がお互いに隣接する架橋部の端部で接した状態で構成されている。

なお、この傾斜角度については、一例であり特に限定されるものではないが、長手方向（Ｙ軸方向・振動腕の突出する方向）に対して約４５°より小さい角度で傾斜させるか、あるいは１３５°よりで大きい角度で傾斜させることで、水晶振動片２の屈曲振動を妨げにくく、幅方向の強度をより少ない架橋部で補強することができる。さらに、各架橋部の形状としても一例であり特に限定されるものではないが、一定幅の平行四辺形状とすることで、振動椀の幅方向の剛性バランスが保たれ、かつ振動椀２２にかかる電界も振動椀の幅方向に均一にバランスが保たれ、不要な振動を助長することがない。加えて、各架橋部の数も一例であり特に限定されるものではなく、長溝Ｇ２の寸法に応じて調整することができる。

また、振動腕２２の表主面の長溝Ｇ２の内部には、３つの架橋部Ｇ２１，Ｇ２２，Ｇ２３を除いて、振動椀の先端側から４つの長溝残部Ｇ２４，Ｇ２５，Ｇ２６，Ｇ２７が形成されている。そして、長溝Ｇ２の長手方向の両端部以外の長溝残部Ｇ２５、Ｇ２６については２等辺三角形状に形成されている。

なお、この振動椀の中央部に形成される長溝残部Ｇ２５、Ｇ２６の形状は、各架橋部の配置に依存されるものであるため、各架橋部の端部がお互いに隣接する架橋部の端部で離間した状態で構成されると、その形状は２等辺三角形状ではなく２等辺台形状とすることができる。このように振動椀の中央部に形成される長溝残部Ｇ２５、Ｇ２６の形状を２等辺三角形状、もしくは２等辺台形状に形成することで、これらの長溝残部と接する架橋部Ｇ２１，Ｇ２２，Ｇ２３の長さが同一寸法となり、振動椀の幅方向の剛性バランスが保たれ、かつ振動椀２２にかかる電界も振動椀の幅方向に均一にバランスが保たれ、不要な振動を助長することがない。

ここで、振動椀２１と振動椀２２に形成された長溝Ｇ１と長溝Ｇ２、架橋部Ｇ１１，Ｇ１２，Ｇ１３と架橋部Ｇ２１，Ｇ２２，Ｇ２３、長溝残部Ｇ１４，Ｇ１５，Ｇ１６，Ｇ１７と長溝残部Ｇ２４，Ｇ２５，Ｇ２６，Ｇ２７とは、振動腕２１と振動椀２２の間にある仮想中心線ＣＬを基準として線対称に形成されている。これにより、後述する励振電極２５，２６を介して振動椀２１，２２にかかる電界が、お互いの振動椀で均一にバランスが保たれ、不要な振動を助長することがない。

振動腕２１の裏主面の長溝Ｇ３の内部には、長手方向（Ｙ軸方向・振動腕の突出する方向）に対して約３０°、あるいは１５０°で傾斜した３つの架橋部Ｇ３１，Ｇ３２，Ｇ３３が振動椀の先端側からお互いに隣接した状態で形成されている。図３では、例えば、架橋部Ｇ３１は一定幅の平行四辺形状で長手方向３０°で傾斜し、架橋部Ｇ３２は一定幅の平行四辺形で長手方向１５０°で傾斜し、架橋部Ｇ３３は一定幅の平行四辺形で長手方向３０°で傾斜するとともに、各架橋部の端部がお互いに隣接する架橋部の端部で接した状態で構成されている。

なお、この傾斜角度については、一例であり特に限定されるものではないが、長手方向（Ｙ軸方向・振動腕の突出する方向）に対して約４５°より小さい角度で傾斜させるか、あるいは１３５°よりで大きい角度で傾斜させることで、水晶振動片２の屈曲振動を妨げにくく、幅方向の強度をより少ない架橋部で補強することができる。さらに、各架橋部の形状としても一例であり特に限定されるものではないが、一定幅の平行四辺形状とすることで、振動椀の幅方向の剛性バランスが保たれ、かつ振動椀２１にかかる電界も振動椀の幅方向に均一にバランスが保たれ、不要な振動を助長することがない。加えて、各架橋部の数も一例であり特に限定されるものではなく、長溝Ｇ３の寸法に応じて調整することができる。

また、振動腕２１の裏主面の長溝Ｇ３の内部には、３つの架橋部Ｇ３１，Ｇ３２，Ｇ３３を除いて、振動椀の先端側から４つの長溝残部Ｇ３４，Ｇ３５，Ｇ３６，Ｇ３７が形成されている。そして、長溝Ｇ３の長手方向の両端部以外の長溝残部Ｇ３５、Ｇ３６については２等辺三角形状に形成されている。

なお、この振動椀の中央部に形成される長溝残部Ｇ３５、Ｇ３６の形状は、各架橋部の配置に依存されるものであるため、各架橋部の端部がお互いに隣接する架橋部の端部で離間した状態で構成されると、その形状は２等辺三角形状ではなく２等辺台形状とすることができる。このように振動椀の中央部に形成される長溝残部Ｇ３５、Ｇ３６の形状を２等辺三角形状、もしくは２等辺台形状に形成することで、これらの長溝残部と接する架橋部Ｇ３１，Ｇ３２，Ｇ３３の長さが同一寸法となり、振動椀の幅方向の剛性バランスが保たれ、かつ振動椀２１にかかる電界も振動椀の幅方向に均一にバランスが保たれ、不要な振動を助長することがない。

振動腕２２の裏主面の長溝Ｇ４の内部には、長手方向（Ｙ軸方向・振動腕の突出する方向）に対して約３０°、あるいは１５０°で傾斜した３つの架橋部Ｇ４１，Ｇ４２，Ｇ４３が振動椀の先端側からお互いに隣接した状態で形成されている。図３では、例えば、架橋部Ｇ４１は一定幅の平行四辺形状で長手方向１５０°で傾斜し、架橋部Ｇ４２は一定幅の平行四辺形で長手方向３０°で傾斜し、架橋部Ｇ４３は一定幅の平行四辺形で長手方向１５０°で傾斜するとともに、各架橋部の端部がお互いに隣接する架橋部の端部で接した状態で構成されている。

なお、この傾斜角度については、一例であり特に限定されるものではないが、長手方向（Ｙ軸方向・振動腕の突出する方向）に対して約４５°より小さい角度で傾斜させるか、あるいは１３５°よりで大きい角度で傾斜させることで、水晶振動片２の屈曲振動を妨げにくく、幅方向の強度をより少ない架橋部で補強することができる。さらに、各架橋部の形状としても一例であり特に限定されるものではないが、一定幅の平行四辺形状とすることで、振動椀の幅方向の剛性バランスが保たれ、かつ振動椀２２にかかる電界も振動椀の幅方向に均一にバランスが保たれ、不要な振動を助長することがない。加えて、各架橋部の数も一例であり特に限定されるものではなく、長溝Ｇ４の寸法に応じて調整することができる。

また、振動腕２２の裏主面の長溝Ｇ４の内部には、３つの架橋部Ｇ４１，Ｇ４２，Ｇ４３を除いて、振動椀の先端側から４つの長溝残部Ｇ４４，Ｇ４５，Ｇ４６，Ｇ４７が形成されている。そして、長溝Ｇ４の長手方向の両端部以外の長溝残部Ｇ４５、Ｇ４６については２等辺三角形状に形成されている。

なお、この振動椀の中央部に形成される長溝残部Ｇ４５、Ｇ４６の形状は、各架橋部の配置に依存されるものであるため、各架橋部の端部がお互いに隣接する架橋部の端部で離間した状態で構成されると、その形状は２等辺三角形状ではなく２等辺台形状とすることができる。このように振動椀の中央部に形成される長溝残部Ｇ４５、Ｇ４６の形状を２等辺三角形状、もしくは２等辺台形状に形成することで、これらの長溝残部と接する架橋部Ｇ４１，Ｇ４２，Ｇ４３の長さが同一寸法となり、振動椀の幅方向の剛性バランスが保たれ、かつ振動椀２２にかかる電界も振動椀の幅方向に均一にバランスが保たれ、不要な振動を助長することがない。

ここで、振動椀２１と振動椀２２に形成された長溝Ｇ３と長溝Ｇ４、架橋部Ｇ３１，Ｇ３２，Ｇ３３と架橋部Ｇ４１，Ｇ４２，Ｇ４３、長溝残部Ｇ３４，Ｇ３５，Ｇ３６，Ｇ３７と長溝残部Ｇ４４，Ｇ４５，Ｇ４６，Ｇ４７とは、振動腕２１と振動椀２２の間にある仮想中心線ＣＬを基準として線対称に形成されている。これにより、後述する励振電極２５，２６を介して振動椀２１，２２にかかる電界が、お互いの振動椀で均一にバランスが保たれ、不要な振動を助長することがない。

また、振動椀２１の表主面に形成された架橋部Ｇ１１，Ｇ１２，Ｇ１３と振動椀２１の裏主面に形成された架橋部Ｇ３１，Ｇ３２，Ｇ３３とはお互いに重畳するように形成され、振動椀２２表主面に形成された架橋部Ｇ２１，Ｇ２２，Ｇ２３と振動椀２２の裏主面に形成された架橋部Ｇ４１，Ｇ４２，Ｇ４３とはお互いに重畳するように形成されている。このような各架橋部の重畳状態については、一例であり特に限定されるものではないが、上記したように各架橋部を重畳させることにより、振動椀２１，２２の厚み方向の剛性バランスが保たれ、かつ後述する励振電極２５，２６を介して振動椀２１，２２にかかる電界が、お互いの振動椀で均一にバランスが保たれ、不要な振動を助長することがない。

なお、本実施形態では、上記各振動椀の表裏面に形成される各架橋部の部分では、後述するウェットエッチングを施さず、各振動椀の各長溝残部が形成されていない領域（以下、振動椀の他領域とする）と同じ厚みとして構成しているが、図４に示すように、長溝残部の厚みより厚くかつ振動椀の他領域より薄く形成した構成としてもよい。

基部２０には、他端側２０２側が一端側２０１側よりも基部の幅が狭くなる縮幅部２０３が形成されている。この縮幅部２０３の一側面には前述した突出部２４が形成されている。この突出部２４と基部２０とによって平面視では直角に折れ曲がったアルファベットの「Ｌ」字状の部位が形成されている。なお、音叉型水晶振動片は本実施形態における形状に限定されるものではない。例えば前記突出部が、基部の一側面だけでなく基部の他側面（前記一側面と対向する側面）から突出した形状、つまり突出部が基部の両外側に各々突出した形状であってもよい。あるいは前記突出部が、基部から両外側に突出した後、振動腕の突出方向に向きを変えて、互いに平行に突出する左右対称の形状であってもよい。また、基部に突出部が形成されていない形状であってもよい。

前述した水晶振動片の外形や長溝残部は、１枚の水晶ウエハからフォトリソグラフィ技術とウェットエッチングを用いて一括同時に多数個が成形される。

水晶振動片２には、異電位で構成された第１の励振電極２５および第２の励振電極２６と、第１の励振電極２５と第２の励振電極２６の各々から引回し電極（後述）を経由して引き出された引出電極２７，２８とが形成されている。

また、一対の振動腕２１，２２の表裏主面に形成される第１および第２の励振電極２５，２６の一部は、一対の振動腕２１，２２の長溝Ｇ１〜Ｇ４の内部の全体に及んで形成されている。前記長溝を形成することにより、水晶振動片を小型化しても一対の振動腕２１，２２の電界効率が高まり、良好なＣＩ値を得ることができる。なお、一対の振動腕の長溝Ｇ１〜Ｇ４の内部の一部の領域だけに、第１および第２の励振電極だけが形成されていてもよい。

第１の励振電極２５は、一方の振動腕２１の表裏主面と、引回し電極（符号省略）を介して他方の振動腕２２の外側面と内側面とに形成されている。同様に第２の励振電極２６は、他方の振動腕２２の表裏主面と、引回し電極（符号省略）を介して一方の振動腕２１の外側面と内側面とに形成されている。

引出電極２７，２８は基部２０および突出部２４（裏面２ｂのみ）に形成されている。基部２０に形成された引出電極２７により、他方の振動腕２２の外側面と内側面の各々に形成された第１の励振電極２５と，引回し電極（符号省略）を経由して、一方の振動腕２１の表裏主面に形成された第１の励振電極２５と接続されている。同様に、基部２０に形成された引出電極２８により、一方の振動腕２１の外側面と内側面の各々に形成された第２の励振電極２６と，引回し電極（符号省略）を経由して、他方の振動腕２２の表裏主面に形成された第２の励振電極２６と接続されている。

引出電極２７，２８は、水晶振動片の表面２ａにおいては基部２０の一端側２０１から縮幅部２０３まで引き出されている。一方、水晶振動片の裏面２ｂにおいては他端側２０２および突出部２４の先端側まで引き出されている。そして図３に示すように、水晶振動片の裏面２ｂにおける基部２０の他端側２０２の領域と突出部２４の先端側の各領域とは、容器３の電極パッド６，７と各々電気機械的に接続される接続電極２７１，２８１となっている。

図３に示すように、２つの接続電極２７１，２８１の各々の上面には、導電性の接合材Ｓ，Ｓが各々形成されている。本実施形態では接合材Ｓは、電解めっき法によって形成されためっきバンプとなっている。そして水晶振動片２と電極パッド６，７との導電接合は、ＦＣＢ法（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ Ｂｏｎｄｉｎｇ）によって行われている。

幅広部２３，２３を構成する一対の主面と一対の側面の全ての面には、前述した引回し電極が各々形成されている。本実施形態において引回し電極は、幅広部２３の全周と、振動腕２１，２２の拡幅部寄りの部位の全周（一対の主面と一対の側面）とに形成されている。

前述した第１および第２の励振電極２５，２６や引出電極２７，２８、引回し電極（符号省略）は、水晶基材上にクロム（Ｃｒ）層が形成され、このクロム層の上に金（Ａｕ）層が積層された層構成となっている。なお前記各種電極の層構成は、クロム層の上に金層が形成された層構成に限らず、他の層構成であってもよい。

第１および第２の励振電極と引出電極や引回し電極は、真空蒸着法やスパッタリング等によって水晶ウエハの主面全体に成膜された後、フォトリソグラフィ技術とメタルエッチングによって所望のパターンに一括同時に成形されている。

図２に示すように本発明の実施形態では、幅広部２３を構成する面のうち一主面のみ（表面２ａ）に周波数調整用金属膜Ｗ（周波数調整用錘）が形成されている。この周波数調整用金属膜Ｗの質量を、レーザービームやイオンビーム等のビーム照射によって削減することによって水晶振動片２の周波数が微調整される。なお周波数調整用金属膜Ｗは幅広部２３，２３の主面における引回し電極よりも、平面視における面積が一回り小さく形成されている。

本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

音叉型圧電振動片および音叉型圧電振動子の量産に適用できる。

１ 音叉型水晶振動子
２ 音叉型水晶振動片
２０ 基部
２１，２２ 振動腕
２３ 幅広部
２４ 突出部
２５，２６ 励振電極
２７，２８ 引出電極
３ 容器
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４ 長溝
Ｇ１１，Ｇ１２，Ｇ１３ 架橋部
Ｇ２１，Ｇ２２，Ｇ２３ 架橋部
Ｇ３１，Ｇ３２，Ｇ３３ 架橋部
Ｇ４１，Ｇ４２，Ｇ４３ 架橋部

本発明は音叉形状からなる圧電振動片と、当該圧電振動片を用いた音叉型圧電振動子に関する。

音叉型圧電振動子等の圧電振動子は基準クロック源として様々な電子機器に用いられている。例えば、表面実装型の音叉型圧電振動子は、基部と当該基部の一端側から同一方向に突出する一対の振動腕を備え、当該一対の振動腕には振動腕を駆動させるための励振電極等が形成された音叉型圧電振動片が絶縁性容器の凹部に収容される。そして、音叉型圧電振動片の基部の他端側が前記容器の凹部の内底面に形成された電極パッド上に、導電性の接合材を介して導電接合され、前記容器の凹部の開口端に平板状の蓋が接合された構成となっている（特許文献１）。

近年、通信機器の高性能化や小型化に伴い、音叉型圧電振動片も更なる小型化と特性面の高品質化が求められている。これに対して、音叉型圧電振動片の小型化に伴うＣＩの増加を抑制するために、振動腕の主面に溝を形成し、当該溝の内部に励振電極を形成することで電界効率を高めることが必要不可欠な構成となっている（特許文献１）。そして、音叉型圧電振動片の小型化が進むほど振動椀の主面に対する溝の幅の比率を増し、その深さを増す傾向にある。

また、音叉型圧電振動片が小型化されると、その小型化に応じて音叉型圧電振動片の振動椀も小さくなり、特に振動椀の長さが比較的短くなることで、基準クロック源として比較的低周波用途（特に、時計等のクロック源として利用される３２．７６８ＫＨｚ等）に対応することが難しくなっている。これに対して、音叉型圧電振動片の各振動椀には、前記励振電極を有する振動部とは別に、当該振動部の先端で、かつ振動部よりも幅広の錘部を構成することが必要となることがある（特許文献１）。

ＷＯ２０１４／２０８２５１号

このように、音叉型圧電振動片も更なる小型化に伴って、振動椀の端部と溝との間に形成された土手幅が従来と比較して細くなり、振動椀の剛性が低下する。特に、錘部を有する音叉型圧電振動片では、振動部と錘部との連結部で剛性が急激に変化するため、振動椀の強度が低下して振動腕折れなどのリスクが高まるといった問題点があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、音叉型圧電振動片が超小型になっても振動椀の剛性を高め、良好な特性を有する音叉型圧電振動片および当該音叉型圧電振動片を用いた音叉型圧電振動子を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために請求項１に係る発明は、基部、上記基部から突出し励振電極が形成された振動腕、上記振動腕の主面に形成された長溝、を備えており、上記長溝は、上記振動腕の突出する方向に沿った長手方向と、上記振動腕の突出する方向に直交する方向に沿った幅方向を具備しており、上記長溝の内部には、上記励振電極の一部が形成され、かつ上記長手方向と幅方向のいずれにも平行に形成されていない架橋部が形成されている。

上記発明によれば、長溝の内部には長手方向と幅方向のいずれにも平行に形成されていない斜め方向の架橋部を構成することで、架橋部が形成されていない長溝の残部の容積を全体として大きく削減することなく、振動椀の幅方向の剛性を高めることができる。

これは、長溝の内部の架橋部を長手方向に沿って構成すると、振動椀の幅方向の剛性不足となりやすく、長溝の容積を減らす構成となる。また、長溝の内部の架橋部を幅方向に沿って構成すると、振動椀が横方向に振れることで励振する音叉型圧電振動片の屈曲振動を妨げやすい構成となるだけでなく、振動椀の幅方向の剛性を高めるためには架橋部の数を増やす必要があり、長溝の容積を減らす構成となりやすい。

そこで、本発明のように、長手方向と幅方向のいずれにも平行に形成されていない斜め方向の架橋部を構成することで、音叉型圧電振動片の屈曲振動を妨げにくく、幅方向の強度をより少ない架橋部で補強することができる。斜め方向の架橋部は筋交いとしての機能が高まる。また、架橋部が形成されていない長溝残部の容積を全体として大きく削減されることもないので、長溝残部の内部に形成される励振電極の面積も大きく削減されず、音叉型圧電振動片の励振時の電界効率を低下させることがない。結果として、ＣＩの増加を抑制して良好な特性を確保することができ、振動椀の幅方向の剛性を確実に高めることができる。

また、上述の構成に加えて、上記基部の一端側から同一方向に突出する一対の振動腕を備えており、上記一対の振動腕の各々の主面に長溝と、当該長溝の内部の架橋部とが形成されており、上記各振動椀に形成された長溝と架橋部とが、上記一対の振動腕の間にある仮想中心線に対してお互いに線対称に形成してもよい。

上記発明によれば、上述の作用効果に加えて、一対の振動腕の長溝と架橋部とが、上記一対の振動腕の間にある仮想中心線に対してお互いに線対称に形成されていることで、励振電極を介して各振動椀にかかる電界が、お互いの振動椀で均一にバランスが保たれ、不要な振動を助長することがない。

また、上述の構成に加えて、上記長溝の内部には、上記架橋部が形成されていない長溝残部が形成されており、上記長溝の長手方向の両端部の長溝残部以外の形状が２等辺三角形状、もしくは２等辺台形状に形成してもよい。

上記発明によれば、上述の作用効果に加えて、長溝の長手方向の両端部の長溝残部以外の形状が２等辺三角形状、もしくは２等辺台形状に形成することで、これらの長溝残部と接する架橋部の長さが同一寸法となり、振動椀の幅方向の剛性バランスが保たれ、かつ振動椀にかかる電界も振動椀の幅方向に均一にバランスが保たれ、不要な振動を助長することがない。

また、上述の構成に加えて、上記振動腕の突出端部には幅広の錘部を形成してもよい。

上記発明によれば、上述の作用効果に加えて、振動腕の突出端部の幅広の錘部により、音叉型圧電振動片の小型化に伴う低周波化が行え、この錘部が存在することによるさらなる剛性不足にも対応できる。結果として、振動腕折れなどのリスクがなくなる。

また、上述の音叉型圧電振動片が、容器の内部に搭載され収容されるとともに気密封止された音叉型圧電振動子に適用することができ、上述と同様の作用効果が音叉型圧電振動子として得られる。

以上のように本発明によれば、音叉型圧電振動片が超小型になっても振動椀の剛性を高め、良好な特性を有する音叉型圧電振動片および当該音叉型圧電振動片を用いた音叉型圧電振動子を提供することができる。

本発明の実施形態に係る音叉型水晶振動子の模式的な断面図である。 本発明の実施形態に係る音叉型水晶振動片の一主面側の模式的な平面図である。 図２の音叉型水晶振動片の他主面側の平面図である。 本発明の他の実施形態に係る音叉型水晶振動片の一主面側の模式的な平面図である。

以下、本発明の実施形態として、音叉型水晶振動片（音叉型圧電振動片）を用いた音叉型水晶振動子（音叉型圧電振動子）を例に挙げ、図面を参照しながら説明する。本実施形態における音叉型水晶振動子（以下、水晶振動子と略）は略直方体状のパッケージ構造からなる表面実装型の水晶振動子である。本実施形態ではその平面視の外形寸法は例えば縦１．６ｍｍ、横１．０ｍｍとなっている。なお、水晶振動子の平面視の外形寸法は当該寸法に限定されるものではないが、同寸法以下の超小型の水晶振動子に対して好適である。

本発明の実施形態に係る水晶振動子１は、図１に示すように凹部５を有する絶縁材料からなる容器３と、音叉型水晶振動片２（以下、水晶振動片２と略）と、凹部５を封止する平板状の蓋４が主な構成部材となっている。なお、図１では水晶振動片に形成される各種電極の記載は省略している。水晶振動片２は、容器３の凹部５の内部に収容された後、蓋４が凹部５を覆うように容器３の開口端に接合されることによって気密に封止される。ここで容器３と蓋４とは図示しない封止材を介して接合される。

容器３はアルミナ等のセラミックを主体とした絶縁材料から成る箱状体であり、２枚のセラミックグリーンシートを積層して一体焼成することによって成形されている（図１参照）。容器３は枠状の堤部３０の内側に平面視矩形状の凹部５を有している。堤部３０の上面には図示しない封止材が平面視で枠状に形成されており、前記接合材は蓋４の外周部分と対応している。

凹部５の内底面３０１の一短辺側には、水晶振動片２と導電接合される２つの電極パッド６，７（図１では一方のみ図示）が、互いに隙間を空けた状態で並列して形成されている。２つの電極パッド６，７は、図示しない内部配線およびビアを介して容器３の外底面３０２の４隅に設けられた４つの外部接続端子８（図１では２つのみ図示）のうちの２つの端子と電気的に接続されている。これら２つの電極パッド６，７は互いに異極となっている。

本実施形態では２つの電極パッド６，７は、タングステンメタライズ層の上面に金をメッキ等の手法を用いて積層することによって形成されている。なお前記メタライズ層として、タングステンの代わりにモリブデンを用いてもよい。

電極パッド６，７のタングステン部分はメタライズの最小単位厚みの点から２段に重ね塗りされている。これは、本実施形態では水晶振動子の薄型化を図るために容器３を２層構成としたことによって凹部５の内底面３０１に段部を形成することができないため、水晶振動片２の搭載後の状態で、水晶振動片の下面（内底面３０１に対向する面）と前記内底面３０１との間に或る程度の隙間を確保するためである。

蓋４はコバールを基体とする平面視矩形状の金属性の蓋体であり、当該蓋の表裏面にはニッケルメッキ層が形成されている。また蓋４の容器との接合面側には、前記ニッケルメッキ層の上に金属からなるロウ材が全面に亘って形成されている。本実施形態では前記ロウ材として銀ロウが使用されている。

次に本実施形態における水晶振動片について図２、図３を参照しながら説明する。なお説明の便宜上、水晶振動片２の対向する２つの主面（２ａ，２ｂ）のうち、容器に搭載される際に電極パッド６，７に対面する側の主面を裏面２ｂとし、当該裏面に対向する反対側の主面を表面２ａとして説明する。図２は水晶振動片の表面側（２ａ）から見た平面図を、図３は水晶振動片の裏面側（２ｂ）から見た平面図をそれぞれ表している。

図２、図３に示すように、水晶振動片２は音叉形状であり、基部２０と、基部２０の一端側２０１から同一方向に突出する一対の振動腕２１，２２と、基部の他端側２０２の一側面から基部２０の幅方向（図２、図３の符号Ｘで示す軸方向における基部の寸法）の一方に向かって突出した突出部２４とから成っている。

前記一対の振動腕２１，２２の各々の先端側には、振動腕２１，２２の腕幅（振動腕の突出方向に対して直交する方向における腕の寸法）よりも幅広となる幅広部２３，２３（錘部）が形成されている。幅広部２３，２３は、振動腕の突出方向に向かって漸次拡幅する拡幅部（符号省略）を介して、振動腕２１，２２の先端部分と一体で成形されている。前記拡幅部と前記幅広部とは、振動腕と一体で成形されている。なお幅広部２３，２３の各々の先端側２１１，２２１の各隅部は面取り状（Ｃ面状）に加工されている。振動腕２１，２２と拡幅部と幅広部２３，２３は、対向する一対の主面２ａ，２ｂと対向する一対の側面（符号省略）を有している。

一対の振動腕２１，２２の各々の表裏主面には、等価直列抵抗値（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ。以下、ＣＩ値と略）をより低下させる目的で、長溝が形成されている。より詳しくは、振動椀２１の表裏主面には、長溝Ｇ１と長溝Ｇ３とが互いに対向するように形成され、振動椀２２の表裏主面には、長溝Ｇ２と長溝Ｇ４とが互いに対向するように形成されている。長溝Ｇ１〜Ｇ４は、一対の振動腕２１，２２の各々の表裏主面に所定の深さで形成されており、その一端側が基部２０の一端側２０１の領域まで延長され、その他端側が振動腕と拡幅部との境界に対して振動腕の付け根側に位置して形成されている。長溝Ｇ１〜Ｇ４は、振動腕２１，２２の突出する方向に沿った長手方向と（図２、図３の符号Ｙで示す軸方向）、振動腕２１，２２の突出する方向に直交する方向に沿った幅方向（図２、図３で符号Ｘで示す軸方向）とを有している。なお、長溝Ｇ１〜Ｇ４が存在する振動椀の領域が振動部を構成している。

各振動腕２１，２２の表裏主面に形成される長溝Ｇ１〜Ｇ４の内部には、長手方向（Ｙ軸方向）と幅方向（Ｘ軸方向）のいずれにも平行に形成されていない斜め方向の架橋部Ｇ１１〜Ｇ４３が形成されている。以下、各振動腕２１，２２の表裏主面の各長溝Ｇ１〜Ｇ４の内部構造について、より詳細に説明する。

振動腕２１の表主面の長溝Ｇ１の内部には、長手方向（Ｙ軸方向・振動腕の突出する方向）に対して約３０°、あるいは１５０°で傾斜した３つの架橋部Ｇ１１，Ｇ１２，Ｇ１３が振動椀の先端側からお互いに隣接した状態で形成されている。図２では、例えば、架橋部Ｇ１１は一定幅の平行四辺形状で長手方向１５０°で傾斜し、架橋部Ｇ１２は一定幅の平行四辺形で長手方向３０°で傾斜し、架橋部Ｇ１３は一定幅の平行四辺形で長手方向１５０°で傾斜するとともに、各架橋部の端部がお互いに隣接する架橋部の端部で接した状態で構成されている。

なお、この傾斜角度については、一例であり特に限定されるものではないが、長手方向（Ｙ軸方向・振動腕の突出する方向）に対して約４５°より小さい角度で傾斜させるか、あるいは１３５°よりで大きい角度で傾斜させることで、水晶振動片２の屈曲振動を妨げにくく、幅方向の強度をより少ない架橋部で補強することができる。さらに、各架橋部の形状としても一例であり特に限定されるものではないが、一定幅の平行四辺形状とすることで、振動椀の幅方向の剛性バランスが保たれ、かつ振動椀２１にかかる電界も振動椀の幅方向に均一にバランスが保たれ、不要な振動を助長することがない。加えて、各架橋部の数も一例であり特に限定されるものではなく、長溝Ｇ１の寸法に応じて調整することができる。

また、振動腕２１の表主面の長溝Ｇ１の内部には、３つの架橋部Ｇ１１，Ｇ１２，Ｇ１３を除いて、振動椀の先端側から４つの長溝残部Ｇ１４，Ｇ１５，Ｇ１６，Ｇ１７が形成されている。そして、長溝Ｇ１の長手方向の両端部以外の長溝残部Ｇ１５、Ｇ１６については２等辺三角形状に形成されている。

なお、この振動椀の中央部に形成される長溝残部Ｇ１５、Ｇ１６の形状は、各架橋部の配置に依存されるものであるため、各架橋部の端部がお互いに隣接する架橋部の端部で離間した状態で構成されると、その形状は２等辺三角形状ではなく２等辺台形状とすることができる。このように振動椀の中央部に形成される長溝残部Ｇ１５、Ｇ１６の形状を２等辺三角形状、もしくは２等辺台形状に形成することで、これらの長溝残部と接する架橋部Ｇ１１，Ｇ１２，Ｇ１３の長さが同一寸法となり、振動椀の幅方向の剛性バランスが保たれ、かつ振動椀２１にかかる電界も振動椀の幅方向に均一にバランスが保たれ、不要な振動を助長することがない。

振動腕２２の表主面の長溝Ｇ２の内部には、長手方向（Ｙ軸方向・振動腕の突出する方向）に対して約３０°、あるいは１５０°で傾斜した３つの架橋部Ｇ２１，Ｇ２２，Ｇ２３が振動椀の先端側からお互いに隣接した状態で形成されている。図２では、例えば、架橋部Ｇ２１は一定幅の平行四辺形状で長手方向３０°で傾斜し、架橋部Ｇ２２は一定幅の平行四辺形で長手方向１５０°で傾斜し、架橋部Ｇ２３は一定幅の平行四辺形で長手方向３０°で傾斜するとともに、各架橋部の端部がお互いに隣接する架橋部の端部で接した状態で構成されている。

なお、この傾斜角度については、一例であり特に限定されるものではないが、長手方向（Ｙ軸方向・振動腕の突出する方向）に対して約４５°より小さい角度で傾斜させるか、あるいは１３５°よりで大きい角度で傾斜させることで、水晶振動片２の屈曲振動を妨げにくく、幅方向の強度をより少ない架橋部で補強することができる。さらに、各架橋部の形状としても一例であり特に限定されるものではないが、一定幅の平行四辺形状とすることで、振動椀の幅方向の剛性バランスが保たれ、かつ振動椀２２にかかる電界も振動椀の幅方向に均一にバランスが保たれ、不要な振動を助長することがない。加えて、各架橋部の数も一例であり特に限定されるものではなく、長溝Ｇ２の寸法に応じて調整することができる。

また、振動腕２２の表主面の長溝Ｇ２の内部には、３つの架橋部Ｇ２１，Ｇ２２，Ｇ２３を除いて、振動椀の先端側から４つの長溝残部Ｇ２４，Ｇ２５，Ｇ２６，Ｇ２７が形成されている。そして、長溝Ｇ２の長手方向の両端部以外の長溝残部Ｇ２５、Ｇ２６については２等辺三角形状に形成されている。

なお、この振動椀の中央部に形成される長溝残部Ｇ２５、Ｇ２６の形状は、各架橋部の配置に依存されるものであるため、各架橋部の端部がお互いに隣接する架橋部の端部で離間した状態で構成されると、その形状は２等辺三角形状ではなく２等辺台形状とすることができる。このように振動椀の中央部に形成される長溝残部Ｇ２５、Ｇ２６の形状を２等辺三角形状、もしくは２等辺台形状に形成することで、これらの長溝残部と接する架橋部Ｇ２１，Ｇ２２，Ｇ２３の長さが同一寸法となり、振動椀の幅方向の剛性バランスが保たれ、かつ振動椀２２にかかる電界も振動椀の幅方向に均一にバランスが保たれ、不要な振動を助長することがない。

ここで、振動椀２１と振動椀２２に形成された長溝Ｇ１と長溝Ｇ２、架橋部Ｇ１１，Ｇ１２，Ｇ１３と架橋部Ｇ２１，Ｇ２２，Ｇ２３、長溝残部Ｇ１４，Ｇ１５，Ｇ１６，Ｇ１７と長溝残部Ｇ２４，Ｇ２５，Ｇ２６，Ｇ２７とは、振動腕２１と振動椀２２の間にある仮想中心線ＣＬを基準として線対称に形成されている。これにより、後述する励振電極２５，２６を介して振動椀２１，２２にかかる電界が、お互いの振動椀で均一にバランスが保たれ、不要な振動を助長することがない。

振動腕２１の裏主面の長溝Ｇ３の内部には、長手方向（Ｙ軸方向・振動腕の突出する方向）に対して約３０°、あるいは１５０°で傾斜した３つの架橋部Ｇ３１，Ｇ３２，Ｇ３３が振動椀の先端側からお互いに隣接した状態で形成されている。図３では、例えば、架橋部Ｇ３１は一定幅の平行四辺形状で長手方向３０°で傾斜し、架橋部Ｇ３２は一定幅の平行四辺形で長手方向１５０°で傾斜し、架橋部Ｇ３３は一定幅の平行四辺形で長手方向３０°で傾斜するとともに、各架橋部の端部がお互いに隣接する架橋部の端部で接した状態で構成されている。

なお、この傾斜角度については、一例であり特に限定されるものではないが、長手方向（Ｙ軸方向・振動腕の突出する方向）に対して約４５°より小さい角度で傾斜させるか、あるいは１３５°よりで大きい角度で傾斜させることで、水晶振動片２の屈曲振動を妨げにくく、幅方向の強度をより少ない架橋部で補強することができる。さらに、各架橋部の形状としても一例であり特に限定されるものではないが、一定幅の平行四辺形状とすることで、振動椀の幅方向の剛性バランスが保たれ、かつ振動椀２１にかかる電界も振動椀の幅方向に均一にバランスが保たれ、不要な振動を助長することがない。加えて、各架橋部の数も一例であり特に限定されるものではなく、長溝Ｇ３の寸法に応じて調整することができる。

また、振動腕２１の裏主面の長溝Ｇ３の内部には、３つの架橋部Ｇ３１，Ｇ３２，Ｇ３３を除いて、振動椀の先端側から４つの長溝残部Ｇ３４，Ｇ３５，Ｇ３６，Ｇ３７が形成されている。そして、長溝Ｇ３の長手方向の両端部以外の長溝残部Ｇ３５、Ｇ３６については２等辺三角形状に形成されている。

なお、この振動椀の中央部に形成される長溝残部Ｇ３５、Ｇ３６の形状は、各架橋部の配置に依存されるものであるため、各架橋部の端部がお互いに隣接する架橋部の端部で離間した状態で構成されると、その形状は２等辺三角形状ではなく２等辺台形状とすることができる。このように振動椀の中央部に形成される長溝残部Ｇ３５、Ｇ３６の形状を２等辺三角形状、もしくは２等辺台形状に形成することで、これらの長溝残部と接する架橋部Ｇ３１，Ｇ３２，Ｇ３３の長さが同一寸法となり、振動椀の幅方向の剛性バランスが保たれ、かつ振動椀２１にかかる電界も振動椀の幅方向に均一にバランスが保たれ、不要な振動を助長することがない。

振動腕２２の裏主面の長溝Ｇ４の内部には、長手方向（Ｙ軸方向・振動腕の突出する方向）に対して約３０°、あるいは１５０°で傾斜した３つの架橋部Ｇ４１，Ｇ４２，Ｇ４３が振動椀の先端側からお互いに隣接した状態で形成されている。図３では、例えば、架橋部Ｇ４１は一定幅の平行四辺形状で長手方向１５０°で傾斜し、架橋部Ｇ４２は一定幅の平行四辺形で長手方向３０°で傾斜し、架橋部Ｇ４３は一定幅の平行四辺形で長手方向１５０°で傾斜するとともに、各架橋部の端部がお互いに隣接する架橋部の端部で接した状態で構成されている。

なお、この傾斜角度については、一例であり特に限定されるものではないが、長手方向（Ｙ軸方向・振動腕の突出する方向）に対して約４５°より小さい角度で傾斜させるか、あるいは１３５°よりで大きい角度で傾斜させることで、水晶振動片２の屈曲振動を妨げにくく、幅方向の強度をより少ない架橋部で補強することができる。さらに、各架橋部の形状としても一例であり特に限定されるものではないが、一定幅の平行四辺形状とすることで、振動椀の幅方向の剛性バランスが保たれ、かつ振動椀２２にかかる電界も振動椀の幅方向に均一にバランスが保たれ、不要な振動を助長することがない。加えて、各架橋部の数も一例であり特に限定されるものではなく、長溝Ｇ４の寸法に応じて調整することができる。

また、振動腕２２の裏主面の長溝Ｇ４の内部には、３つの架橋部Ｇ４１，Ｇ４２，Ｇ４３を除いて、振動椀の先端側から４つの長溝残部Ｇ４４，Ｇ４５，Ｇ４６，Ｇ４７が形成されている。そして、長溝Ｇ４の長手方向の両端部以外の長溝残部Ｇ４５、Ｇ４６については２等辺三角形状に形成されている。

なお、この振動椀の中央部に形成される長溝残部Ｇ４５、Ｇ４６の形状は、各架橋部の配置に依存されるものであるため、各架橋部の端部がお互いに隣接する架橋部の端部で離間した状態で構成されると、その形状は２等辺三角形状ではなく２等辺台形状とすることができる。このように振動椀の中央部に形成される長溝残部Ｇ４５、Ｇ４６の形状を２等辺三角形状、もしくは２等辺台形状に形成することで、これらの長溝残部と接する架橋部Ｇ４１，Ｇ４２，Ｇ４３の長さが同一寸法となり、振動椀の幅方向の剛性バランスが保たれ、かつ振動椀２２にかかる電界も振動椀の幅方向に均一にバランスが保たれ、不要な振動を助長することがない。

ここで、振動椀２１と振動椀２２に形成された長溝Ｇ３と長溝Ｇ４、架橋部Ｇ３１，Ｇ３２，Ｇ３３と架橋部Ｇ４１，Ｇ４２，Ｇ４３、長溝残部Ｇ３４，Ｇ３５，Ｇ３６，Ｇ３７と長溝残部Ｇ４４，Ｇ４５，Ｇ４６，Ｇ４７とは、振動腕２１と振動椀２２の間にある仮想中心線ＣＬを基準として線対称に形成されている。これにより、後述する励振電極２５，２６を介して振動椀２１，２２にかかる電界が、お互いの振動椀で均一にバランスが保たれ、不要な振動を助長することがない。

また、振動椀２１の表主面に形成された架橋部Ｇ１１，Ｇ１２，Ｇ１３と振動椀２１の裏主面に形成された架橋部Ｇ３１，Ｇ３２，Ｇ３３とはお互いに重畳するように形成され、振動椀２２表主面に形成された架橋部Ｇ２１，Ｇ２２，Ｇ２３と振動椀２２の裏主面に形成された架橋部Ｇ４１，Ｇ４２，Ｇ４３とはお互いに重畳するように形成されている。このような各架橋部の重畳状態については、一例であり特に限定されるものではないが、上記したように各架橋部を重畳させることにより、振動椀２１，２２の厚み方向の剛性バランスが保たれ、かつ後述する励振電極２５，２６を介して振動椀２１，２２にかかる電界が、お互いの振動椀で均一にバランスが保たれ、不要な振動を助長することがない。

なお、本実施形態では、上記各振動椀の表裏面に形成される各架橋部の部分では、後述するウェットエッチングを施さず、各振動椀の各長溝残部が形成されていない領域（以下、振動椀の他領域とする）と同じ厚みとして構成しているが、図４に示すように、長溝残部の厚みより厚くかつ振動椀の他領域より薄く形成した構成としてもよい。

基部２０には、他端側２０２側が一端側２０１側よりも基部の幅が狭くなる縮幅部２０３が形成されている。この縮幅部２０３の一側面には前述した突出部２４が形成されている。この突出部２４と基部２０とによって平面視では直角に折れ曲がったアルファベットの「Ｌ」字状の部位が形成されている。なお、音叉型水晶振動片は本実施形態における形状に限定されるものではない。例えば前記突出部が、基部の一側面だけでなく基部の他側面（前記一側面と対向する側面）から突出した形状、つまり突出部が基部の両外側に各々突出した形状であってもよい。あるいは前記突出部が、基部から両外側に突出した後、振動腕の突出方向に向きを変えて、互いに平行に突出する左右対称の形状であってもよい。また、基部に突出部が形成されていない形状であってもよい。

前述した水晶振動片の外形や長溝残部は、１枚の水晶ウエハからフォトリソグラフィ技術とウェットエッチングを用いて一括同時に多数個が成形される。

水晶振動片２には、異電位で構成された第１の励振電極２５および第２の励振電極２６と、第１の励振電極２５と第２の励振電極２６の各々から引回し電極（後述）を経由して引き出された引出電極２７，２８とが形成されている。

また、一対の振動腕２１，２２の表裏主面に形成される第１および第２の励振電極２５，２６の一部は、一対の振動腕２１，２２の長溝Ｇ１〜Ｇ４の内部の全体に及んで形成されている。前記長溝を形成することにより、水晶振動片を小型化しても一対の振動腕２１，２２の電界効率が高まり、良好なＣＩ値を得ることができる。なお、一対の振動腕の長溝Ｇ１〜Ｇ４の内部の一部の領域だけに、第１および第２の励振電極だけが形成されていてもよい。

第１の励振電極２５は、一方の振動腕２１の表裏主面と、引回し電極（符号省略）を介して他方の振動腕２２の外側面と内側面とに形成されている。同様に第２の励振電極２６は、他方の振動腕２２の表裏主面と、引回し電極（符号省略）を介して一方の振動腕２１の外側面と内側面とに形成されている。

引出電極２７，２８は基部２０および突出部２４（裏面２ｂのみ）に形成されている。基部２０に形成された引出電極２７により、他方の振動腕２２の外側面と内側面の各々に形成された第１の励振電極２５と，引回し電極（符号省略）を経由して、一方の振動腕２１の表裏主面に形成された第１の励振電極２５と接続されている。同様に、基部２０に形成された引出電極２８により、一方の振動腕２１の外側面と内側面の各々に形成された第２の励振電極２６と，引回し電極（符号省略）を経由して、他方の振動腕２２の表裏主面に形成された第２の励振電極２６と接続されている。

引出電極２７，２８は、水晶振動片の表面２ａにおいては基部２０の一端側２０１から縮幅部２０３まで引き出されている。一方、水晶振動片の裏面２ｂにおいては他端側２０２および突出部２４の先端側まで引き出されている。そして図３に示すように、水晶振動片の裏面２ｂにおける基部２０の他端側２０２の領域と突出部２４の先端側の各領域とは、容器３の電極パッド６，７と各々電気機械的に接続される接続電極２７１，２８１となっている。

図３に示すように、２つの接続電極２７１，２８１の各々の上面には、導電性の接合材Ｓ，Ｓが各々形成されている。本実施形態では接合材Ｓは、電解めっき法によって形成されためっきバンプとなっている。そして水晶振動片２と電極パッド６，７との導電接合は、ＦＣＢ法（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ Ｂｏｎｄｉｎｇ）によって行われている。

幅広部２３，２３を構成する一対の主面と一対の側面の全ての面には、前述した引回し電極が各々形成されている。本実施形態において引回し電極は、幅広部２３の全周と、振動腕２１，２２の拡幅部寄りの部位の全周（一対の主面と一対の側面）とに形成されている。

前述した第１および第２の励振電極２５，２６や引出電極２７，２８、引回し電極（符号省略）は、水晶基材上にクロム（Ｃｒ）層が形成され、このクロム層の上に金（Ａｕ）層が積層された層構成となっている。なお前記各種電極の層構成は、クロム層の上に金層が形成された層構成に限らず、他の層構成であってもよい。

第１および第２の励振電極と引出電極や引回し電極は、真空蒸着法やスパッタリング等によって水晶ウエハの主面全体に成膜された後、フォトリソグラフィ技術とメタルエッチングによって所望のパターンに一括同時に成形されている。

図２に示すように本発明の実施形態では、幅広部２３を構成する面のうち一主面のみ（表面２ａ）に周波数調整用金属膜Ｗ（周波数調整用錘）が形成されている。この周波数調整用金属膜Ｗの質量を、レーザービームやイオンビーム等のビーム照射によって削減することによって水晶振動片２の周波数が微調整される。なお周波数調整用金属膜Ｗは幅広部２３，２３の主面における引回し電極よりも、平面視における面積が一回り小さく形成されている。

本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

音叉型圧電振動片および音叉型圧電振動子の量産に適用できる。

１ 音叉型水晶振動子
２ 音叉型水晶振動片
２０ 基部
２１，２２ 振動腕
２３ 幅広部
２４ 突出部
２５，２６ 励振電極
２７，２８ 引出電極
３ 容器
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４ 長溝
Ｇ１１，Ｇ１２，Ｇ１３ 架橋部
Ｇ２１，Ｇ２２，Ｇ２３ 架橋部
Ｇ３１，Ｇ３２，Ｇ３３ 架橋部
Ｇ４１，Ｇ４２，Ｇ４３ 架橋部

Claims (3)

1. 基部、
   上記基部から突出し励振電極が形成された振動腕、
   上記振動腕の主面に形成された長溝、
   を備えており、
   上記長溝は、上記振動腕の突出する方向に沿った長手方向と、上記振動腕の突出する方向に直交する方向に沿った幅方向を具備しており、
   上記長溝の内部には、上記励振電極の一部が形成され、かつ上記長手方向と幅方向のいずれにも平行に形成されていない架橋部が形成されている、
   ことを特徴とする音叉型圧電振動片。
2. 上記基部の一端側から同一方向に突出する一対の振動腕を備えており、
   上記一対の振動腕の各々の主面に長溝と、当該長溝の内部の架橋部とが形成されており、
   上記各振動椀に形成された長溝と架橋部とが、上記一対の振動腕の間にある仮想中心線に対してお互いに線対称に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の音叉型圧電振動片。
3. 請求項１、または請求項２に記載の音叉型圧電振動片が、容器の内部に搭載され収容されるとともに気密封止された音叉型圧電振動子。

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