JP3951058B2 - 音叉型圧電振動片 - Google Patents

Description

本発明は音叉型圧電振動片および音叉型圧電振動片の実装方法に係り、特に衝撃により振動片が破損するのを防止するのに好適な音叉型圧電振動片および音叉型圧電振動片の実装方法に関する。

表面実装型の音叉型圧電振動片には、基部の一端から振動腕が延びた構造のもの、あるいは基部の一端から振動腕が延びた音叉型圧電振動片本体と、基部に接続されるとともに音叉型圧電振動片本体を枠状に囲む支持部とからなる構造のものがある。図４および図５に従来技術に係る音叉型圧電振動片の説明図を示す。図４（ａ）および図５（ａ）は音叉型圧電振動片の平面図、図４（ｂ）および図５（ｂ）は音叉型圧電振動片をパッケージへ実装したときの断面図を示す。基部１１０および振動腕１１１からなる音叉型圧電振動片１１２をパッケージ１１３に実装するときは、基部１１０の裏面に設けられた接続電極とパッケージ１１３に設けられたパッケージ側マウント電極１１４とを導電性接着剤１１５を介して接合固着している（図４参照）。また基部１２０および振動腕１２１からなる音叉型圧電振動片本体１２２と、音叉型圧電振動片本体１２２を枠状に囲む支持部１２３からなる音叉型圧電振動片１２４をパッケージ１２５に実装するときは、支持部１２３の長手方向両端にそれぞれ設けられた接続電極とパッケージに設けられたパッケージ側マウント電極１２６とを導電性接着剤１２７を介して接合固着している（図５参照）。

また音叉型圧電振動片には、基部、振動腕および前記基部から突出して形成されたＬ字型枝からなる構造のものがある（特許文献１）。また音叉型圧電振動片本体と音叉型圧電振動片本体を枠状に囲む支持部とからなる音叉型圧電振動片の前記支持部に、上下それぞれの方向から半田材を介してケースを接合して音叉型圧電振動子とした構造のものがある（特許文献２）。
特開昭５７−１８５７１７号公報 特開昭５４−５８３９５号公報

ところで、基部および振動腕からなる音叉型圧電振動片はパッケージと２箇所のみで支持されるので、音叉型圧電振動片をパッケージの底面に対して平行に実装できない場合がある。すなわち音叉型圧電振動片の先端側が平行に実装したときに比べて上側または下側に傾いて、実装にバラツキを生じる問題点があった。また基部および振動腕からなる音叉型圧電振動片はパッケージと２箇所のみで支持した場合、および基部、振動腕および支持部からなる音叉型圧電振動片を上述したように実装した場合は、落下等による強い衝撃が音叉型圧電振動片に加わると、振動腕の先端がパッケージに衝突することがあった。この衝突により振動腕にワレやカケ等の破損が発生し、音叉型圧電振動片の周波数特性が悪化する問題点があった。特に近年は、音叉型圧電振動片が小型化・薄型化されているので、衝撃に弱い問題点があった。

特許文献１に記載された音叉型圧電振動片は、パッケージへの実装について記載がされておらず、また音叉型振動片において衝撃等を吸収する場所は見当たらない。また特許文献２に記載された音叉型圧電振動片は、上述したように支持部がケースに挟持されているので、衝撃を吸収する場所が見当たらない。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、パッケージの底面に対して平行に実装するとともに、振動腕がパッケージに衝突するのを防止する表面実装型の音叉型圧電振動片および音叉型圧電振動片の実装方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本願発明に係る音叉型圧電振動片は、複数の振動腕を有する音叉型圧電振動片本体と、前記音叉型圧電振動片本体の長手方向と交わる方向に沿って形成され、前記圧電振動片本体に接続する短辺部と、前記短辺部から前記音叉型圧電振動片本体の長手方向に沿って形成し、該音叉振動片のマウント部の幅と厚さよりも少なくとも一方を細くまたは薄く形成された長辺部からなる衝撃緩和部と、を備えたことを特徴とする。

また前記音叉型圧電振動片本体と、前記短辺部と、前記長辺部とを合わせた重心位置よりも前記振動腕の先端側における前記長辺部にマウント部を設けたことを特徴としている。これにより衝撃が加わった際に衝撃緩和部が優先的に湾曲し、音叉型圧電振動片自体の変位が抑えられるため、音叉型圧電振動片がパッケージに衝突するのを防止することができる。

また前記長辺部を前記マウント部から前記振動腕の先端側へ延設し、前記音叉型圧電振動片本体の長手方向と交わる方向に沿って形成するとともに、前記長辺部と接続した支持部を設けたことを特徴としている。すなわち音叉型圧電振動片は、音叉型圧電振動片本体の周囲を囲む枠部を有し、前記枠部の長辺部に衝撃緩和部を設け、振動腕先端側の前記枠部の短辺部に支持部を設けた構成である。支持部を設けたことにより、音叉型圧電振動片をパッケージベースに実装するときは支持部をマウントすることができる。また長辺部もマウントをするので、音叉型圧電振動片は少なくとも３箇所でマウントされる。このため音叉型圧電振動片をパッケージベースの底面に対して平行に実装することができる。また音叉型圧電振動片に衝撃が加わった場合は、衝撃緩和部が湾曲しながら上下に振動するので衝撃を緩和することができる。そして音叉型圧電振動片本体は僅かに上下に動くだけなので、音叉型圧電振動片本体がパッケージに衝突するのを防止することができる。

また本願発明に係る音叉型圧電振動片は、複数の振動腕を有する音叉型圧電振動片本体と、前記音叉型圧電振動片本体の長手方向と交わる方向に沿って形成され、前記圧電振動片本体に接続する短辺部と、前記短辺部から前記音叉型圧電振動片本体の長手方向に沿って形成され、穴部または凹部を設けることにより形成された長辺部からなる衝撃緩和部と、を備えたことを特徴とする。

また前記長辺部の先端を前記音叉型圧電振動片本体の長手方向と交わる方向に沿って延設して、前記振動腕の先端側に短辺部を形成し、当該短辺部の下面にマウント部を設けたことを特徴としている。マウント部は音叉型圧電振動片の重心よりも振動腕の先端側に位置することになる。したがって音叉型圧電振動片に加わった衝撃を衝撃緩和部で緩和することができ、音叉型圧電振動片本体がパッケージに衝突するのを防止できる。

また上述した音叉型圧電振動片において、前記振動腕と前記長辺部との間隔は、音叉型圧電振動片に衝撃が加わったときに振動腕が振動する振幅よりも広いことを特徴としている。音叉型圧電振動片の面に対してほぼ垂直な方向に衝撃が加わった場合は、衝撃緩和部が振動して衝撃を緩和するとともに振動腕も左右に振動する。このとき振動腕と長辺部との間隔は、振動腕が振動する振幅よりも広いため振動腕と長辺部が衝突するのを防止することができる。

また長辺部にさらに１箇所以上のマウントを施すことを特徴としている。これによりマウント箇所が少なくとも３箇所あるので、音叉型圧電振動片をパッケージベースの底面に対して平行に実装することができる。

また基部および振動腕からなる音叉型圧電振動片本体と、衝撃緩和部と、支持部と、を有する音叉型圧電振動片の重心位置よりも振動腕側の位置で各長辺部をマウントするとともに、前記支持部をマウントすることを特徴としている。これにより、落下による衝撃が加わった際に音叉型圧電振動片の基部側が優先的に変位し、振動腕側がパッケージに衝突するのを防ぐことができる。

以下に、本発明に係る音叉型圧電振動片および音叉型圧電振動片の実装方法の実施形態について説明する。なお、以下に記載するものは本発明の実施の一形態にすぎず、本発明はこれに限定されるものでない。まず第１の実施形態について説明する。図１に第１の実施形態に係る音叉型圧電振動片および音叉型圧電振動子の説明図を示す。図１（ａ）は音叉型圧電振動片の平面図、図１（ｂ）は音叉型圧電振動子の断面図、図１（ｃ）は音叉型圧電振動子に加わった衝撃を、音叉型圧電振動片が緩和する説明図である。

音叉型圧電振動片１０は基部１２の一端から振動腕１４が延びてなる音叉型圧電振動片本体１６を有している。この音叉型圧電振動片本体１６には、音叉型圧電振動片本体１６の長手方向と交わる方向に沿う短辺部１８と、該短辺部１８の両端から音叉型圧電振動片本体１６の長手方向に沿って形成した長辺部２０からなる衝撃緩和部２２が接続されている。そして振動腕１４と長辺部２０の間隔は、音叉型圧電振動片１０に衝撃が加わったときに振動腕１４が振動する左右方向の振幅よりも広く形成してある。

前記長辺部２０には、音叉型圧電振動片１０をパッケージベース２４へ実装するためのマウント部２６が形成されている。このマウント部２６は音叉型圧電振動片１０の長手方向の重心位置に対応して設けられ、マウント部２６の下面には接続電極（不図示）が形成されている。マウント部２６は、音叉型圧電振動片本体１６、短辺部１８および長辺部２０とを合わせた音叉型圧電振動片１０の重心位置よりも振動腕１４の先端側に設けるのが好ましい。なお本実施形態では長辺部２０の先端にマウント部２６を設けた構成としているが、必ずしも先端に設ける必要はない。

またマウント部２６から基部１２側に位置する衝撃緩和部２２は厚さおよび幅が調整され、音叉型圧電振動片１０に衝撃が加わったときに衝撃を緩和する機能を有している。
そして音叉型圧電振動片本体１６の上下面には励振電極（不図示）が形成され、該励振電極と前記接続電極とが衝撃緩和部２２に設けられた引出し電極（不図示）により導通した構成となっている。

このような構成の音叉型圧電振動片１０は、マウント部２６に設けられた前記接続電極と、パッケージベース２４に設けられたパッケージ側マウント電極２８とが接合材３０により接合固着されてパッケージベース２４に実装される。そして接合材３０には導電性接着剤、導電性シート、導電性フィルム、金バンプまたは金−錫合金のロウ材等が用いられる。特にシリコーン系の導電性接着剤を用いると耐熱性が向上し、前記導電性接着剤から発生するガスを抑えることができる。また金バンプを用いるとガスが発生しないので、パッケージ３２を真空封止するのに好適となる。なお所望の電気伝導度が得られない場合には、ボンディングワイヤを介して導電性を得るようにしてもよい。そしてパッケージベース２４の上端面に低融点ガラスを介してまたはシーム溶接によりリッド３４を接合し、音叉型圧電振動子３６を構成する。

次に、音叉型圧電振動子３６に落下等による衝撃が加わったときの音叉型圧電振動片１０の作用について説明する。音叉型圧電振動子３６に衝撃が加わると、衝撃が音叉型圧電振動片１０に伝搬される。そして音叉型圧電振動片１０は衝撃により振動することになるが、衝撃を緩和する機能を有している衝撃緩和部２２が主に振動する。すなわち、音叉型圧電振動片１０に衝撃が加わると、衝撃緩和部２２がマウント部２６を中心として湾曲しながら上下に振動して衝撃を緩和する。このとき音叉型圧電振動片本体１６はパッケージベース２４の底面に対して平行を保ったまま上下に動くだけなので、音叉型圧電振動片本体１６がパッケージ３２に衝突することはない（図１（ｃ）参照）。また振動腕１４と長辺部２０が衝突することもない。

このような構成において、音叉型圧電振動片１０の衝撃緩和部２２は衝撃を緩和する機能を有しているので、音叉型圧電振動子３６に衝撃が加わった場合でも、音叉型圧電振動片１０がパッケージ３２に衝突してワレ、カケ等の破損を生じることがない。また音叉型圧電振動片を小型化・薄型化しても衝突による破損が発生することはない。このため、衝撃により周波数特性等が変わることがなく、信頼性の高い音叉型圧電振動片１０を提供することができる。

また衝撃緩和部２２は衝撃、すなわち振動を緩和する機能を有しているので、音叉型圧電振動片１０の屈曲振動から伝搬する振動漏れを減衰することができる。このためクリスタルインピーダンス値が減少するとともに、振動特性の優れた音叉型圧電振動子３６にすることができる。

また振動腕１４と長辺部２０の間隔は、音叉型圧電振動片１０に衝撃が加わったときに振動腕１４が左右に振れても長辺部２０へ衝突しない距離を有しているので、振動腕１４と長辺部２０が衝突してカケやワレ等の破損を生じることがない。
そして、上述した音叉型圧電振動片１０を用いて音叉型圧電発振器やリアルタイムクロックを形成することができる。

本実施の形態では長辺部２０にマウント部２６を設けた構成としているが、一方の長辺部２０に１箇所のマウント部を設け、他方の長辺部２０に２箇所のマウント部を設ける構成にすることもできる。また片側の長辺部２０に２箇所以上のマウント部を設け、全体として４箇所以上のマウント部を設ける構成にすることもできる。このような構成とすることで、パッケージベース２４の底面に対し確実に平行となるよう実装できる。

次に、第２の実施形態について説明する。図２（ａ）は音叉型圧電振動片の平面図、図２（ｂ）は音叉型圧電振動子の断面図、図２（ｃ）は音叉型圧電振動子に加わった衝撃を、音叉型圧電振動片が緩和する説明図である。音叉型圧電振動片５０は基部５２の一端から振動腕５４が延びてなる音叉型圧電振動片本体５６を有している。この音叉型圧電振動片本体５６には、音叉型圧電振動片本体５６の長手方向と交わる方向に沿う短辺部５７と、該短辺部５７の両端から音叉型圧電振動片本体５６の長手方向に沿って形成した長辺部５８からなる衝撃緩和部７２が接続されている。そして長辺部５８の振動腕５４の先端側には、音叉型圧電振動片本体５６の長手方向と交わる方向に沿う支持部５９が接続されている。この支持部５９と衝撃緩和部７２で音叉型圧電振動片本体５６を囲繞する構成となっている。

前記長辺部５８にはそれぞれマウント部が設けられ、このマウント部の下面には音叉型圧電振動片５０をパッケージベース６０に実装するときに用いられる接続電極（不図示）が形成されている。この接続電極を設けたマウント部は、音叉型圧電振動片５０の長手方向の重心位置よりも振動腕５４に近い側（振動腕５４の先端側）に設けられている。また前記接続電極は音叉型圧電振動片本体５６に設けられた励振電極（不図示）と、衝撃緩和部７２に設けられた引出し電極（不図示）を介して導通している。また支持部５９は、音叉型圧電振動片５０をパッケージベース６０に実装するためのマウント部となる。このマウント部は前記接続電極よりも振動腕５４先端側の長辺部５８に複数設けてもよい。

そして振動腕５４と長辺部５８の間隔は、音叉型圧電振動片５０に衝撃が加わったときに振動腕５４が振動する左右方向の振幅よりも広く形成してある。また衝撃緩和部７２は厚さおよび幅が調整され、音叉型圧電振動片５０に衝撃が加わったときに衝撃を緩和する機能を有している。

このような構成の音叉型圧電振動片５０は、長辺部５８に設けられた前記接続電極と、パッケージベース６０に設けられたパッケージ側マウント電極６２とが接合材６４により接合固着されている。また支持部５９の下面は、接合材６４を介してパッケージベース６０に接合固着されている。支持部５９とパッケージベース６０を接合するときは、支持部５９の下面両端の２箇所に接合材６４を塗布して接合してもよく、また支持部５９の下面全体の１箇所に接合材６４を塗布して接合してもよい。そして前記接続電極とパッケージ側マウント電極６２を接合させる接合材６４には導電性接着剤、導電性シート、導電性フィルム、金バンプまたは金−錫合金のロウ材等が用いられる。特にシリコーン系の導電性接着剤を用いると耐熱性が向上し、前記導電性接着剤から発生するガスを抑えることができる。また金バンプを用いるとガスが発生しないので、パッケージ６６を真空封止するのに好適となる。なお所望の電気伝導度が得られない場合には、ボンディングワイヤを介して導電性を得るようにしてもよい。また支持部５９とパッケージベース６０を接合する接合材６４には上述した接合材を用いることもでき、さらに導電性を有しない接合材を用いることもできる。そしてパッケージベース６０の上端面に低融点ガラスを介して、またはシーム溶接によりリッド６８を接合し、音叉型圧電振動子７０を構成する。

次に、音叉型圧電振動子７０に落下等による衝撃が加わったときの音叉型圧電振動片５０の作用について説明する。音叉型圧電振動子７０に衝撃が加わると、衝撃が音叉型圧電振動片５０に伝搬される。すると、衝撃緩和部７２は衝撃を緩和する機能を有しているので、衝撃緩和部７２が前記接続電極の位置を中心として湾曲しつつ上下に振動する。この振動によって音叉型圧電振動片５０に伝搬される衝撃が緩和される。このため音叉型圧電振動片５０は振動腕５４の先端が僅かに上下に動くだけなので、音叉型圧電振動片本体５６がパッケージ６６に衝突することはない（図２（ｃ）参照）。また振動腕５４と長辺部５８が衝突することもない。

このような構成において、音叉型圧電振動片５０の衝撃緩和部７２は衝撃を緩和する機能を有しているので、音叉型圧電振動子７０に衝撃が加わった場合でも衝撃緩和部７２が衝撃を緩和し、音叉型圧電振動片本体５６が激しく振られることがない。このため音叉型圧電振動片５０がパッケージ６６に衝突してワレ、カケ等の破損を生じることがない。また音叉型圧電振動片は衝撃を緩和する機能を有しているので、音叉型圧電振動片を小型化・薄型化しても破損することがない。さらに衝撃により周波数特性等が変わることがなく、信頼性の高い音叉型圧電振動片５０を提供することができる。

また衝撃緩和部７２は、音叉型圧電振動片５０の屈曲振動から伝搬する振動漏れも減衰することができる。このためクリスタルインピーダンス値が減少するとともに、振動特性の優れた音叉型圧電振動子７０にすることができる。

また振動腕５４と長辺部５８の間隔は、音叉型圧電振動片５０に衝撃が加わったときに振動腕５４が左右に振れても長辺部５８へ衝突しない距離を有しているので、振動腕５４と長辺部５８が衝突してカケやワレ等の破損を生じることがない。

また長辺部５８に設けられたマウント部を音叉型圧電振動片５０の長手方向の重心位置よりも振動腕５４に近い側に設けることで基部５２側の変位が優先的に起こり、衝撃が加わった際に音叉型圧電振動片５０自体の変位量が抑制され、音叉型圧電振動片５０がパッケージに衝突してワレやカケを発生することがない。
また第２の実施形態に係る音叉型圧電振動片５０には、音叉型圧電振動片５０を囲繞する枠部が形成されているので、この枠部を有していない音叉型圧電振動片に比べて機械強度を向上させることができる。
そして、上述した音叉型圧電振動片５０を用いて音叉型圧電発振器やリアルタイムクロックを形成することができる。

次に、音叉型圧電振動子７０の衝撃試験について説明する。この衝撃試験には上述した音叉型圧電振動子７０と、衝撃緩和部７２を備えていない従来技術に係る音叉型圧電振動子とを用いた。衝撃試験は、音叉型圧電振動子を治具にセットしたあと、１５０ｃｍの高さから、音叉型圧電振動子の長さ、幅および高さ方向について各１０回落下させた。図６に衝撃試験の結果を示す。衝撃試験前の音叉型圧電振動子の発振周波数を基準とし、衝撃試験後の発振周波数がどれ位ずれたかを周波数変化率で示したものである。図６（ａ）は上述した音叉型圧電振動子７０の試験結果を示し、図６（ｂ）は従来技術に係る音叉型圧電振動子の衝撃試験の結果を示す。上述した音叉型圧電振動子７０は、図６（ａ）より衝撃試験後においても発振周波数がほとんどずれてないことがわかり、衝撃試験後の発振周波数のばらつきを求めるとσ＝０．２２１であった。これに対し、従来技術に係る音叉型圧電振動子は、図６（ｂ）より衝撃試験後に発振周波数が大きくずれていることがわかり、衝撃試験後の発振周波数のばらつきを求めるとσ＝２．０６１であった。このことより上述した音叉型圧電振動子７０は、音叉型圧電振動片５０の衝撃緩和部７２により衝撃を緩和したので、発振周波数にほとんどずれが生じなかったといえる。また従来技術に係る音叉型圧電振動子は、衝撃緩和部を備えていないので基部や振動腕に衝撃が加わり、発振周波数が大きくずれたといえる。

なお第２の実施形態に係る音叉型圧電振動子７０は、音叉型圧電振動片５０とパッケージ側マウント電極６２とを電気的および機械的に接続する前記マウント部と、音叉型圧電振動片５０とパッケージベース６０側とを機械的に接続する支持部５９とでパッケージベース６０に実装した構成であるが、音叉型圧電振動片５０を前記マウント部のみでパッケージベース６０に実装してもよい。図７に第２の実施形態に係る音叉型圧電振動子の変形例の説明図を示す。図７（ａ）は音叉型圧電振動子の平面図であり、図７（ｂ）は音叉型圧電振動子の断面図である。なお図７（ａ）はリッドを省略した形態で記載している。長辺部５８において、音叉型圧電振動片５０の重心位置よりも振動腕５４の先端側にマウント部７４を設ける。このマウント部７４は長辺部５８に沿って長く形成され、パッケージベース６０と線状に接続されるようにする。すなわち図７（ａ）の点線で囲む部分に接合材６４を設け、音叉型圧電振動片５０をパッケージベース６０に実装する。これにより２箇所で音叉型圧電振動片５０を支持しても、音叉型圧電振動片５０はパッケージベース６０の底面に対して平行に実装される。したがって音叉型圧電振動子７０に衝撃が加わっても、音叉型圧電振動片５０がパッケージベース６０に衝突することはない。

次に、第２の実施形態に係る音叉型圧電振動片の変形例を示す。図３に音叉型圧電振動片の変形例の説明図を示す。図３（ａ）および図３（ｂ）は第１の変形例を示す図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は側面図である。第１の変形例は、第２の実施形態に係る音叉型圧電振動片５０と外形が同じであるが、長辺部８０の接続電極８２（マウント部８５）から短辺部８１までを薄く形成したものである。この長辺部８０を薄くする加工はハーフエッチング等を用いればよい。また図３（ｃ）は第２の変形例を示す図である。第２の変形例は、長辺部８０に設けられたマウント部８５から短辺部８１までの間を細く形成し、マウント部８５から支持部８４までの間の長辺部８０を内側に太く形成したものである。また図３（ｄ）は第３の変形例を示す図である。第３の変形例は長辺部８０を細く形成し、接続電極を設けたマウント部８５のみを太く形成したものである。また図３（ｅ）は第４の変形例を示す図である。第４の変形例は、長辺部８０に設けられたマウント部８５から短辺部８１までの間を細く形成し、マウント部８５から支持部８４までの間を外側に太く形成したものである。また図３（ｆ）は第５の変形例を示す図である。第５の変形例は、長辺部８０に設けられたマウント部８５から短辺部８１までの間を細く形成し、マウント部８５から支持部８４までの間を内側および外側に太く形成したものである。また図３（ｇ）は第６の変形例を示す図である。第６の変形例は長辺部８０を細く形成し、接続電極を設けたマウント部８５を内側に太く形成するとともに、基部と振動腕との接続箇所近傍から支持部８４までの間を外側に太く形成したものである。第１〜第６の変形例のマウント部８５は音叉型圧電振動片の重心位置よりも振動腕先端側に設けられている。またマウント部８５は接合材が設けられる箇所、すなわち接続電極よりも長く形成されている。したがって衝撃緩和部が衝撃によって振動すると、振動の応力は接合材の端部上に位置する長辺部８０に集中するが、この応力が加わる位置の長辺部８０の幅は太く形成されているので、長辺部８０が折れることはない。このような第１〜第６の変形例は第２の実施形態に係る音叉型圧電振動片５０と同様の作用および効果を奏することができる。

次に、第３の実施形態について説明する。図８に第３の実施形態に係る音叉型圧電振動片の説明図を示す。第３の実施形態に係る音叉型圧電振動片は、音叉型圧電振動片本体に基部を設けない形態である。そして図８（ａ）は枠部を有する音叉型圧電振動片の平面図であり、図８（ｂ）は枠部を有しない音叉型圧電振動片の平面図である。図８（ａ）に示す音叉型圧電振動片２００は矩形の枠部２０２を有し、この枠部２０２における一方の短辺部２０４の内側に他方の短辺部２０６へ向かって延びる振動腕２０８が設けられた構成である。また他方の短辺部２０６の幅は広く形成され、この下面に音叉型圧電振動片２００をパッケージベース（不図示）へ実装するためのマウント部２０９が形成されている。そして枠部２０２の長辺部２１０は衝撃緩和部となっており、この長辺部２１０は振動腕の大きさや重心位置等に対応して厚さや幅が調整され、音叉型圧電振動片２００に衝撃が加わったときに、この衝撃を緩和する機能（衝撃緩和部）を有している。また当該衝撃緩和機能を長辺部の一部分に設けてもよく、この場合、衝撃緩和機能の長さ、幅、厚さが調整される。さらに長辺部２１０は、第２の実施形態の変形例で説明した長辺部８０の形状にされてもよい。このような音叉型圧電振動片２００の振動腕２０８には励振電極（不図示）が形成され、マウント部２０９には前記パッケージベースに形成されたパッケージ側マウント電極（不図示）と接続する接続電極（不図示）が形成されている。そして前記励振電極と前記マウント電極とは、長辺部２１０に設けられた引出し電極（不図示）を介して接続されている。そして図８（ａ）に示す点線で囲んだ部分に接合材が設けられ、前記接続電極と前記マウント電極が導通して、前記パッケージベース上に音叉型圧電振動片２００が実装される。前記接合材は、第１の実施形態で説明した接合材３０を用いればよい。このようにして音叉型圧電振動子が形成される。

また図８（ｂ）に示す音叉型圧電振動片２２０は平行に並ぶ２本の振動腕２２２を有し、これらの振動腕２２２の一端が短辺２２４により接続されている。そして振動腕２２２の間に、振動腕２２２に沿って長辺部２２６が設けられている。この長辺部２２６の先端は、振動腕２２２に沿う方向と交わる方向に延設されて短辺部２２８を形成している。この長辺部２２６と短辺部２２８とから足部が形成され、この足部はＴ字形状をなしている。前記短辺部２２８の下面はマウント部２３０となる。そして長辺部２２６は衝撃緩和部となっており、振動腕２２２の大きさや重心位置等に対応して厚さや幅が調整されている。また長辺部２２６は、衝撃が加わったときに振動腕２２２がねじれるのを防止するために、振動腕２２２の大きさや重心位置が考慮されて厚さや幅が設計されてもよい。このような音叉型圧電振動片２２０の振動腕２２２には励振電極（不図示）が形成され、マウント部２３０にはパッケージベース（不図示）に形成されたパッケージ側マウント電極（不図示）と接続する接続電極（不図示）が形成されている。そして前記励振電極と前記マウント電極とは、長辺部２２６に設けられた引出し電極（不図示）を介して接続されている。そして図８（ｂ）に示す点線で囲んだ部分に接合材が設けられ、前記接続電極と前記マウント電極が導通して、前記パッケージベース上に音叉型圧電振動片２２０が実装される。前記接合材は、第１の実施形態で説明した接合材３０を用いればよい。このようにして音叉型圧電振動子が形成される。

図８（ａ）または図８（ｂ）に示す音叉型圧電振動片２００，２２０を搭載した音叉型圧電振動子に落下等による衝撃が加わった場合、音叉型圧電振動片２００，２２０にはマウント部２０９，２３０を介して前記パッケージベースから衝撃が伝わるが、厚さや幅が調整された長辺部２１０，２２６によって衝撃が緩和され、振動腕２０８，２２２が激しく振られることがない。これにより音叉型圧電振動片２００，２２０は衝撃を緩和することができ、振動腕２０８，２２２にワレ、カケ等の破損が生じることがない。また振動腕２０８，２２２と長辺部２１０，２２６との間は、音叉型圧電振動片２００，２２０に衝撃が加わったときに振動腕２０８，２２２が振動する振幅よりも広い距離を有しているので、振動腕２０８，２２２が長辺部２１０，２２６に衝突してワレ、カケ等の破損が生じることがない。さらに音叉型圧電振動片２００，２２０は基部を有しないので、小型化にすることができる。

また振動腕２０８，２２２とマウント部２０９，２３０との間に長辺部２１０，２２６が設けられているので、振動腕２０８，２２２から漏れた振動を長辺部２１０，２２６において減衰させることができる。したがって振動特性の優れた音叉型圧電振動子を得ることができる。
そして上述した音叉型圧電振動子に音叉型圧電振動片２００，２２０を発振させる回路を搭載すると、音叉型圧電発振器を得ることができる。

次に、第４の実施形態について説明する。図９に第４の実施形態に係る音叉型圧電振動片および音叉型圧電振動子の説明図を示す。第４の実施形態に係る音叉型圧電振動片２４０は基部２４２と、この基部２４２の一端から延設された複数の振動腕２４４とからなる音叉型圧電振動片本体２４６を有し、この音叉型圧電振動片本体２４６の周囲に矩形の枠部２４８が設けられた構成である。そして枠部２４８の一方の短辺部２５０は、基部２４２の他端と接続されている。また枠部２４８の長辺部２５２には衝撃緩和部２５４と、音叉型圧電振動片２４０の重心位置よりも振動腕２４４の先端側においてマウント部２５６が設けられている。

前記衝撃緩和部２５４はマウント部２５６から一方の短辺部２５０にかけて形成され、この部分を図９（ａ）に示すように細く、かつ薄くして形成することにより構成されている。また衝撃緩和部２５４は、図９（ｂ）に示すように長辺部２５２の一部、すなわち長辺部２５２におけるマウント部２５６から一方の短辺部２５０までの一部分に細く、かつ薄く形成した部分を設けて構成されてもよい。この細く、かつ薄く形成した部分、すなわち括れた部分は、マウント部２５６と一方の短辺部２５０との中央部付近に設ければよい。なお括れ部分は長辺部２５２に複数形成されてもよい。また細くかつ薄く形成した部分の太さ、厚さ、長さは、音叉型圧電振動片２４０の大きさや重心位置等に応じて設計される。

前記マウント部２５６の下面には接続電極（不図示）が設けられており、この接続電極は点状に形成されてもよく、長辺部２５２に沿って線状に形成されてもよい。そして図９（ａ）または図９（ｂ）に示す音叉型圧電振動片２４０をパッケージベース２５８に実装するときは、接合材２６０を介してマウント部２５６とパッケージベース２５８とが接合される。この接合材２６０には、第１の実施形態で説明した接合材３０を用いればよい。図９（ｃ）は音叉型圧電振動子の断面図である。なお図９（ｃ）は、同図（ｂ）に示す音叉型圧電振動片２４０をパッケージに搭載した形態である。接合材２６０はマウント部２５６と、細くかつ薄く形成した部分との接続箇所よりも振動腕２４４の先端側に設けられる。すなわち前記接続箇所から離れた位置において音叉型圧電振動片２４０とパッケージベース２５８とが接合される。ところで接合材２６０の端部が前記接続箇所の下面に位置していると、音叉型圧電振動片２４０に衝撃が加わって衝撃緩和部２５４が振れたときに、振れによる応力が前記接続箇所に集中する。そして長辺部２５２を細くかつ薄く形成した部分の強度は弱いので、前記応力により前記接続箇所が折れてしまう。しかし本実施の形態では、接合材２６０の端部の上側にマウント部２５６があるので、衝撃緩和部２５４の振れによって応力が集中しても折れることはない。音叉型圧電振動片２４０はパッケージベース２５８上に各マウント部２５６において線状に接合されるので、音叉型圧電振動片２４０をパッケージベース２５８の底面に対して平行に実装することができる。また前記接続電極を点状に設けた場合は、振動腕２４４の先端側における短辺部２６２の下面を支持部とすればよい。これにより音叉型圧電振動片２４０はパッケージベース２５８上に各マウント部２５６と支持部とにおいて接合され、音叉型圧電振動片２４０をパッケージベース２５８の底面に対して平行に実装することができる。

また衝撃緩和部２５４は、図９（ｄ）に示すように、長辺部２５２に穴部２６４を設けることにより形成されてもよい。前記穴部２６４の形状は、衝撃緩和部２５４の設計に応じて如何なる形状を用いてもよく、例えば円形、楕円、四角形、三角形等を用いることができる。また穴部２６４の大きさや配置間隔も、衝撃緩和部２５４の設計に応じて任意に設定することができる。なお穴部は、音叉型圧電振動片２４０をエッチングにより形成するのと同時に形成されればよい。また穴部２６４のかわりとして凹部を用いることもできる。前記凹部は振動腕２４４に設けられる溝と同時に形成されればよい。そして前記凹部の深さは、前記溝をエッチングで形成している途中で前記凹部のみエッチングを止めることで、任意に調整することができる。前記凹部は長辺部２５２の上面または下面のいずれかにのみ形成してもよく、両面に形成してもよい。

そして上述した音叉型圧電振動片２４０を搭載した音叉型圧電振動子に落下等による衝撃が加わった場合、音叉型圧電振動片２４０にはマウント部２５６を介してパッケージから衝撃が伝わるが、長辺部２５２が振動することによって衝撃が緩和されて音叉型圧電振動片本体２４６が激しく振られることがない。これにより音叉型圧電振動片２４０は衝撃を緩和することができ、振動腕２４４にワレ、カケ等の破損が生じることがない。また振動腕２４４と長辺部２５２との間は、音叉型圧電振動片２４０に衝撃が加わったときに振動腕２４４が振動する振幅よりも広い距離を有しているので、振動腕２４４が長辺部２５２に衝突してワレ、カケ等の破損が生じることがない。

また振動腕２４４とマウント部２５６との間に長辺部２５２が設けられているので、振動腕２４４から漏れた振動を長辺部２５２において減衰させることができる。したがって振動特性の優れた音叉型圧電振動子を得ることができる。
そして上述した音叉型圧電振動子に音叉型圧電振動片２４０を発振させる回路を搭載すると、音叉型圧電発振器を得ることができる。

次に、前記溝について説明する。前記溝は振動腕に設けられるので、音叉型圧電振動片の形状に関係なく全ての音叉型圧電振動片の振動腕に設けることができる。したがって前記溝を、第１〜第４の実施形態に係る音叉型圧電振動片に形成することができる。図１０に振動腕に設けられる溝の説明図を示す。図１０（ａ）は音叉型圧電振動片本体の平面図であり、図１０（ｂ）はＡ−Ａ線における断面図である。なお図１０では、励振電極等は省略して記載している。溝２６６は振動腕２６８の上下それぞれの面に、振動腕２６８の長手方向に沿って形成されている。したがって振動腕２６８の断面形状はＨ型となっている。溝２６６を振動腕２６８に設けると、前記励振電極に印加される電圧による振動腕２６８の電界効率が向上し、振動腕２６８を短くおよび／または細くして小型化しても、屈曲振動の振動損失が低くクリスタルインピーダンス値を低く抑えることができる。

上述した第１〜第４の実施形態では、それぞれ衝撃緩和部について説明したが、これらの衝撃緩和部のかわりに、次に説明する形態の衝撃緩和部を用いることもできる。図１１に衝撃緩和部の説明図を示す。なお、この衝撃緩和部２７０が適用される音叉型圧電振動片の一例として、音叉型圧電振動片本体２７４と、この本体の周囲を取り囲む矩形の枠部２７６とを有する音叉型圧電振動片２７２を用いた形態について説明する。この衝撃緩和部２７０は枠部２７６の長辺部２７８におけるマウント部２８０と基部側の短辺部２８２との間に設けられている。そして長辺部２７８の長さ方向に沿って、長辺部２７８の内側と外側とから交互に切れ込みを入れることにより形成されている。すなわち衝撃緩和部２７０をばね状に形成している。そして衝撃緩和部２７０の長さや、前記切れ込みの幅や長さは、音叉型圧電振動片２７２の大きさや重心位置等によって適宜設計される。このような衝撃緩和部２７０は、音叉型圧電振動片２７２をエッチングにより形成するのと同時に形成すればよい。このような音叉型圧電振動片２７２をパッケージ（不図示）に搭載すると音叉型圧電振動子が形成される。そして音叉型圧電振動子に衝撃が加わると音叉型圧電振動片２７２に衝撃が伝わるが、衝撃緩和部２７０が振れて、衝撃を緩和することができる。また音叉型圧電振動片本体２７４からマウント部２８０までの距離が遠くなるので、屈曲振動の振動漏れを減衰させることができ、振動特性の優れた音叉型圧電振動子を得ることができる。

第１の実施形態に係る音叉型圧電振動片および音叉型圧電振動子の説明図である。 第２の実施形態に係る音叉型圧電振動片および音叉型圧電振動子の説明図である。 第２の実施形態に係る音叉型圧電振動片の変形例を説明する図である。 従来の技術に係り、基部と振動腕を有する音叉型圧電振動片の説明図である。 従来の技術に係り、基部、振動腕および支持部を有する音叉型圧電振動片の説明図である。 衝撃試験の結果を示すグラフである。 第２の実施形態に係る音叉型圧電振動子の変形例を説明する図である。 第３の実施形態に係る音叉型圧電振動片の説明図である。 第４の実施形態に係る音叉型圧電振動片および音叉型圧電振動子の説明図である。 振動腕に設けられる溝の説明図である。 衝撃緩和部の説明図である。

符号の説明

１０………音叉型圧電振動片、１２………基部、１４………振動腕、１６………音叉型圧電振動片本体、１８………短辺部、２０………長辺部、２２………衝撃緩和部、２６………マウント部、５０………音叉型圧電振動片、５２………基部、５４………振動腕、５６………音叉型圧電振動片本体、５８………長辺部、７２………衝撃緩和部。

Claims (6)

1. 複数の振動腕を有する音叉型圧電振動片本体と、
   前記音叉型圧電振動片本体の長手方向と交わる方向に沿って形成され、前記圧電振動片本体に接続する短辺部と、
   前記短辺部から前記音叉型圧電振動片本体の長手方向に沿って形成し、該音叉振動片のマウント部の幅と厚さよりも少なくとも一方を細くまたは薄く形成された長辺部からなる衝撃緩和部と、
   を備えたことを特徴とする音叉型圧電振動片。
2. 前記音叉型圧電振動片本体と、前記短辺部と、前記長辺部とを合わせた重心位置よりも前記振動腕の先端側における前記長辺部にマウント部を設けた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. 前記長辺部を前記マウント部から前記振動腕の先端側へ延設し、前記音叉型圧電振動片本体の長手方向と交わる方向に沿って形成するとともに、前記長辺部と接続した支持部を設けたことを特徴とする請求項２に記載の音叉型圧電振動片。
4. 複数の振動腕を有する音叉型圧電振動片本体と、
   前記音叉型圧電振動片本体の長手方向と交わる方向に沿って形成され、前記圧電振動片本体に接続する短辺部と、
   前記短辺部から前記音叉型圧電振動片本体の長手方向に沿って形成され、穴部または凹部を設けることにより形成された長辺部からなる衝撃緩和部と、
   を備えたことを特徴とする音叉型圧電振動片。
5. 前記長辺部の先端を前記音叉型圧電振動片本体の長手方向と交わる方向に沿って延設して、前記振動腕の先端側に短辺部を形成し、当該短辺部の下面に前記マウント部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の音叉型圧電振動片。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の音叉型圧電振動片において、前記振動腕と前記長辺部との間隔は、音叉型圧電振動片に衝撃が加わったときに振動腕が振動する振幅よりも広いことを特徴とする音叉型圧電振動片。

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