WO2014097945A1

WO2014097945A1 - 音叉型水晶振動片

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Publication number: WO2014097945A1
Application number: PCT/JP2013/083243
Authority: WO
Inventors: 和靖阪本; 悟石野; 賢周森本; 大輝後藤
Original assignee: 株式会社大真空
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2013-12-11
Publication date: 2014-06-26
Also published as: CN105075119A; US20150171824A1; CN105075119B; TW201448462A; JP2014123911A; US9344057B2; TWI508441B

Abstract

音叉型水晶振動片は、結晶方位を有する水晶片からなる。音叉型水晶振動片には、基部と、基部から一方向に突出した一対の第１脚部及び第２脚部と、が設けられている。第１脚部及び第２脚部各々には、溝部が、第１脚部及び第２脚部の幅方向の中心に対して偏って形成されている。また、溝部では、第１脚部及び第２脚部の幅方向の端面視形状において、溝部の最下点が、幅方向（第１脚部及び第２脚部の幅方向）の溝部の中央に位置する。

Description

音叉型水晶振動片

　本発明は、音叉型水晶振動片に関する。

　水晶振動片の１つとして、基部とこの基部から突出された２つの脚部とからなる音叉型水晶振動片がある（例えば、特許文献１参照）。このような音叉型水晶振動片には、異電位で構成された一対の励振電極が２つの脚部に形成され、２つの脚部の両主面には凹形状の溝部が形成されている。この音叉型水晶振動片を、ベースと蓋とから構成された本体筐体の内部空間に気密封止することにより、音叉型水晶振動デバイスが構成される（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００４－２８２２３０号公報

　ところで、特許文献１に示すように、音叉型水晶振動片では、圧電材料として水晶が用いられているため、音叉型水晶振動片の基板は結晶方位を有する。そのため、脚部の両主面に形成された溝部の内面では、主面（一主面、他主面）に対して全ての側面を直角形成することができず、少なくとも一部の側面は主面に対して傾斜を有する傾斜面となる。また、基板が結晶方位を有するので、溝部内の対向する複数の側面の傾斜面の角度が異なり、溝部の内面形状は対称形状にならない。また、各脚部の両主面に形成された一対の溝部に関しても、一対の溝部は対称形状にならない。

　そのため、特許文献１に示すような音叉型水晶振動片では、対称性を有しない溝部形状により各脚部の重量バランスが崩れ、その結果、特性（ＣＩ値など）が劣化する。この課題は、上記の通り、水晶の結晶方位を有する材料によるものである。

　そこで、上記課題を解決するために、本発明は、脚部に形成された溝部形状によって特性に影響が及ぶのを抑えることができる音叉型水晶振動子を提供することを目的とする。

　上記の目的を達成するため、本発明にかかる音叉型水晶振動片は、結晶方位を有する水晶片からなり、基部と、前記基部から一方向に突出した一対の脚部と、が設けられ、前記脚部各々には、溝部が、前記脚部の幅方向の中心に対して偏って形成され、前記溝部では、前記幅方向の端面視形状において、前記溝部の最下点が前記幅方向の前記溝部の中央に位置することを特徴とする。

　なお、ここでいう「偏る」ことは、溝部が前記脚部の幅方向の中心に対して偏って形成されていればよく、前記溝部（前記溝部の内面）から脚部の両側面までの距離（脚部の主面に形成される土手の寸法）が同じにならなければよい。

　また、ここでいう「中央」は、厳密に前記溝部の中央の位置（具体的には前記幅方向における前記溝部の中央の位置）に限定されるものではない。つまり、製造誤差によって前記溝部の最下点が中央から若干の位置ズレを起こしても、同様の作用効果（下記参照）を有する。つまり、製造バラツキによる中央の位置ズレは本発明の範疇である。

　本発明によれば、当該音叉型水晶振動片が水晶片からなり、前記脚部の両主面に形成された前記溝部の内面では、前記主面に対して全ての側面を直角形成することができない。この構成であっても、前記溝部が、前記脚部の前記幅方向の中心に対して偏って形成されることで、各前記脚部の重量バランスを保つのに有効な構成とすることができる。

　しかしながら、この溝部が、前記脚部の前記幅方向の中心に対して偏って形成されることのみでは、各前記脚部の重量バランスを保つのに最適な手段とならない。つまり、前記脚部の前記幅方向の中心に対して最大限に偏って形成しても重量バランスを保つまで前記脚部の重量を均一にすることができない。この現象は、特に、現在、当該音叉型水晶振動片が小型化される傾向にあることに関係し、従前のように大きいサイズの音叉型水晶振動片では重量バランスは考慮しなくてもバランスを保つことができたが、小型化された当該音叉型水晶振動片では、前記脚部も小型化や狭小化されてしまい、小型や狭小の前記脚部に溝部を形成すると重量のバランスが崩れる。このように、従前の音叉型水晶振動片では考えられなかった課題が、小型化することで生じる。

　これに対して、本発明では、前記溝部が、前記脚部の前記幅方向の中心に対して偏って形成されることと、前記溝部では、前記幅方向の端面視形状において、前記溝部の最下点が前記幅方向の前記溝部の中央に位置することとを特徴的な構成とする。本構成によれば、前記溝部の最下点が前記幅方向の前記溝部の中央に位置することで、前記水晶片からなり、前記溝部が、前記脚部の幅方向の中心に対して偏って形成された構成に対して、さらに、重量バランスを保つよう重量補正を行うことが可能となる。これは、当該音叉型水晶振動片が前記水晶片を用いることに関係し、前記溝部の複数の面からなる側面は傾斜面を有し、側面（複数の面）の傾斜面の角度は異なる。そのため、前記溝部を形成することによって前記脚部の重量バランスが崩れることになるが、本発明によれば、前記溝部では、前記幅方向の端面視形状において、前記溝部の最下点が前記幅方向の前記溝部の中央に位置するので、前記溝部の側面の傾斜面の角度を補正することが可能となり、角度補正により前記脚部での重量補正を行うことが可能となり、その結果、重量バランスを保つことが可能となり、前記脚部に形成された溝部形状によって特性（ＣＩ値など）に影響が及ぶのを抑えることが可能となる。

　具体的には、本発明によれば、水晶片からなり、前記脚部各々には前記溝部が前記脚部の幅方向の中心に対して偏って形成され、前記溝部では、幅方向の端面視形状において、前記溝部の最下点が前記幅方向の前記溝部の中央に位置するので、各前記脚部に対して重量バランスが崩れるのを抑えることが可能となる。

　前記溝部の位置を前記脚部の幅方向の中心に対して偏らせて前記脚部における前記幅方向の左右の重量バランスをとることが可能となる。さらに、前記溝部では、幅方向の端面視形状において、前記溝部の最下点が前記幅方向の前記溝部の中央に位置するので、側面（複数の面）の斜面の角度差を小さくすることが可能となる。その結果、重量バランスを良好にする。なお、これに対して、従前の音叉型水晶振動片では、脚部における左右の斜面の角度が大きく異なるので脚部の縦方向の振動が左右で異なり、重量バランスを崩す。

　また、本発明と異なり、溝部に底面が存在している場合、最下点の位置がはっきりせずに重量バランスが崩れるが、本発明によれば、このような問題は生じない。なお、本発明によれば、底面が存在せずに前記最下点のみが存在する。

　また、従来の、脚部各々に溝部が形成された音叉型水晶振動片では、励振に必要な主振動だけではなく、他の振動モード（縦振動モードなど）が発生する。これは、従来の構成では、溝部の最下点もしくは底面が、脚部の幅方向の中心に対して大きく偏って形成されることに関係しており、また、溝部の内面（側面）が、主面に対して傾斜した傾斜面となる。

　これに対して、本発明によれば、前記脚部各々には、前記溝部が、前記幅方向の中心に対して偏って形成され、前記溝部では、前記幅方向の端面視形状において、前記溝部の最下点が前記幅方向の中央に位置するので、前記幅方向の端面視形状において前記溝部の内面のうち側面の形状を対称とする、もしくは対称に近付けることが可能となる。また、従来の音叉型水晶振動片に比べて、前記溝部の内面のうち傾斜面を１つ以上減らすことが可能となる。その結果、減らした傾斜面に起因した他の振動モード（縦振動モードなど）の発生を抑えることが可能となり、当該音叉型水晶振動片の特性が劣化することを抑えて、例えばＣＩ値を下げたり、ＣＩ値の上昇を抑えることが可能となる。

　ところで、現在、音叉型水晶振動片を搭載する水晶振動子もしくは発振器などの圧電振動デバイスのパッケージサイズが小さくなる傾向にあり（例えば、パッケージサイズ：２．０ｍｍ×１．２ｍｍ以下）、小型化に伴って音叉型水晶振動片の振動にスプリアスが発生することを発明者は確認した。一方、従来から、音叉型水晶振動片ではスプリアスの発生が殆ど無く、スプリアス抑制を考慮することは無かったが、現在の小型の音叉型水晶振動片に対してはスプリアス抑制も検討する必要がある。このスプリアスの発生について、本発明によれば、前記溝部の側面の傾斜面を減じたり、傾斜面の緩急差を減ずることでスプリアス抑制を行うことが可能であり、本発明は、小型の音叉型水晶振動片に最適である。また、スプリアス発生によって発振する周波数の値（主振動の値）が変わることも防止することが可能となる。

　前記構成において、前記脚部の両主面には、それぞれ一主面側の溝部と他主面側の溝部が形成され、一主面側の溝部と他主面側の溝部とでは、突出方向の端面視形状において、前記最下点が対向位置にあってもよい。

　この場合、前記一主面側の前記溝部と前記他主面側の前記溝部とでは、突出方向の端面視形状において、前記最下点が対向位置にあるので、各前記脚部の厚さ方向に対して重量バランスが崩れるのを抑えることが可能となる。その結果、重量バランスが崩れることによる他の振動モード（縦振動モードなど）の発生を抑えることが可能となり、当該音叉型水晶振動片の特性が劣化することを抑えて、例えばＣＩ値を下げたり、ＣＩ値の上昇を抑えることが可能となる。

　本発明によれば、脚部に形成された溝部形状によって特性に影響が及ぶのを抑えることが可能となる。

図１は、本実施の形態１にかかる音叉型水晶振動子の内部を公開した図であり、音叉型水晶振動片が搭載されたベースの概略平面図である。図２は、図１に示す水晶振動片のＡ－Ａ線端面図である。図３は、本実施の形態１にかかる音叉型水晶振動片の第１脚部に形成された溝部の概略平面図である。図４は、本実施の形態１にかかる音叉型水晶振動片の第１脚部に形成された溝部の概略裏面図である。図５は、図３，４に示すＢ－Ｂ線端面図である。図６は、図３に対応した、一主面に形成された溝部の基部側の図であり、図６の上に従来の水晶振動片を示し、図６の下に本実施の形態にかかる水晶振動片を示す。図７は、図４に対応した、他主面に形成された溝部の基部側の図であり、図７の上に従来の水晶振動片を示し、図７の下に本実施の形態にかかる水晶振動片を示す。図８は、図３に対応した、一主面に形成された溝部の調整部側の図であり、図８の上に従来の水晶振動片を示し、図８の下に本実施の形態にかかる水晶振動片を示す。図９は、図４に対応した、他主面に形成された溝部の調整部側の図であり、図９の上に従来の水晶振動片を示し、図９の下に本実施の形態にかかる水晶振動片を示す。図１０は、図５に対応した溝部の調整部側の図であり、図１０の上に従来の水晶振動片を示し、図１０の下に本実施の形態にかかる水晶振動片を示す。図１１は、図５に対応した溝部の調整部側の図であり、図１１の上に従来の水晶振動片を示し、図１１の下に本実施の形態にかかる水晶振動片を示す。図１２は、他の実施の形態にかかる音叉型水晶振動片の概略平面図である。

　以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施の形態では、音叉型水晶振動デバイスとして音叉型水晶振動子に本発明を適用した場合を示す。しかしながら、これは好適な実施の形態であり、本発明は、音叉型水晶振動子に限定されるものではなく、音叉型水晶振動片を設けた音叉型水晶振動デバイスであればよく、例えば、水晶発振器であってもよい。

　＜実施の形態１＞
　本実施の形態にかかる音叉型水晶振動子１（以下、水晶振動子という）は、図１に示すように、フォトリソグラフィ法で成形された音叉型水晶振動片２（以下、水晶振動片という）と、水晶振動片２を搭載するベース３と、ベース３に搭載した（保持した）水晶振動片２を本体筐体内に気密封止するための蓋（図示省略）とが設けられて構成されている。

　この水晶振動子１では、ベース３と蓋とが接合されて本体筐体が構成されている。具体的には、ベース３と蓋とが封止材（図示省略）を介して接合され、この接合により本体筐体の内部空間１１が形成されている。そして、この本体筐体の内部空間１１内のベース３上に、導電性バンプ１２を介して水晶振動片２が保持接合されているとともに、本体筐体の内部空間１１が気密封止されている。この際、ベース３に水晶振動片２が、金属材料（例えば金）等からなる導電性バンプ１２を用いたＦＣＢ（Ｆｌｉｐ　Ｃｈｉｐ　Ｂｏｎｄｉｎｇ）法により電気機械的に超音波接合される。

　次に、この水晶振動子１の各構成について説明する。

　ベース３は、図１に示すように、底部３１と、この底部３１から上方に延出した堤部３２とから構成される箱状体に形成されている。また、堤部３２は、２層が積層されてなり、内部空間１１に段部３３が設けられる。このベース３は、セラミック材料からなる平面視矩形状の一枚板上に、セラミック材料の直方体が積層して凹状に一体的に焼成されている。また、堤部３２は、図１に示す底部３１の平面視外周に沿って成形されている。この堤部３２の上面には、蓋と接合するためのメタライズ層３４（封止材の一部）が設けられている。なお、メタライズ層３４は、例えば、タングステン層、あるいはモリブデン層上にニッケル，金の順でメッキした構成からなる。

　また、セラミック材料が積層して凹状に一体的に焼成されたベース３では、その内部空間１１における長手方向の一端部及び長手方向に沿った端部の一部に段部３３が形成されている。段部３３のうち長手方向の一端部に、図１に示すように、一対の電極パッド３５が形成され、これら電極パッド３５上に水晶振動片２が搭載保持されている。これらの電極パッド３５は、それぞれに対応した引回電極（図示省略）を介して、ベース３の裏面に形成される端子電極（図示省略）に電気的に接続され、端子電極が外部部品や外部機器の外部電極に接続される。なお、これら電極パッド３５、引回電極、及び端子電極は、タングステン、モリブデン等のメタライズ材料を印刷した後にベース３と一体的に焼成して形成される。そして、これら電極パッド３５、引回電極、及び端子電極のうち一部のものについては、メタライズ上部にニッケルメッキが形成され、その上部に金メッキが形成されて構成される。

　蓋は、例えば金属材料からなり、平面視矩形状の一枚板に成形されている。この蓋の下面には、封止材の一部が形成されている。この蓋は、シーム溶接やビーム溶接、加熱溶融接合等の手法により封止材を介してベース３に接合され、これにより、蓋とベース３とによる水晶振動子１の本体筐体が構成される。

　次に、ベース３と蓋とによる水晶振動子１の本体筺体の内部空間１１に配された水晶振動片２について説明する。

　水晶振動片２は、結晶方位を有する異方性材料の水晶Ｚ板からなる水晶ウエハ（図示省略）から成形された水晶片である。水晶振動片２の基板外形は、フォトリソグラフィ技術（フォトリソ工法）を用いて、レジストまたは金属膜をマスクとして例えばウエットエッチングによって一括的（一体的）に成形されている。

　この水晶振動片２の基板は、図１に示すように、振動部である２本一対の脚部４１，４２（第１脚部４１及び第２脚部４２）と、第１脚部４１及び第２脚部４２が一端面５１から突出して設けられた基部５とからなる外形を有する。

　基部５は、図１に示すように、平面視左右対称形状とされ、第１脚部４１及び第２脚部４２よりも幅広に形成されている。また、基部５の一端面５１付近は、一端面５１の側から他端面５２の側にかけて漸次幅広となるように形成されている。

　また、基部５には、ベース３の電極パッド３５と導電性バンプ１２を介して接合される２つの接合箇所５３が設けられている。接合箇所５３は、基部５の他主面２２の両端付近に夫々設けられている。

　一対の脚部４１，４２は、図１に示すように、基部５の一端面５１から突出して隙間部２３を介して並設されている。なお、ここでいう隙間部２３は、一端面５１の幅方向の中央位置（中央領域）に設けられている。

　次に、２本の脚部４１，４２（第１脚部４１及び第２脚部４２）について、図面を用いて詳説する。

　これら２本の脚部４１，４２は、それぞれ、基部５の一端面５１から突出する励振部４３と、この励振部４３の先端部４３１と連なり、励振部４３の突出方向（図１に示すＹ軸方向）に延出する調整部４４とから構成されている。

　励振部４３の両主面２１，２２（一主面２１，他主面２２）には、図１に示すように、水晶振動片２の小型化により劣化するＣＩ値を改善させるために、一主面２１側の溝部４５と他主面２２側の溝部４５とが、脚部４１，４２の幅方向の中心に対して偏って夫々形成されている。

　また、第２脚部４２の一主面２１側の溝部４５及び他主面２２側の溝部４５は、第１脚部４１の一主面２１側の溝部４５及び他主面２２側の溝部４５と同様の形状となっている。そのため、図１に示す第１脚部４１を例にして、２本の脚部４１，４２における一主面２１側の溝部４５及び他主面２２側の溝部４５を以下に詳説する。

　図１～５に示すように、第１脚部４１に形成された一主面２１側の溝部４５及び他主面２２側の溝部４５は、ウエットエッチングにより凹状に成形され、図１～５に示すように複数の面（側面４５２）から構成される。

　一主面２１側の溝部４５及び他主面２２側の溝部４５では、図２に示す第１脚部４１の幅方向（Ｘ軸方向）の端面視形状において、一主面２１側の溝部４５の最下点４５３が、一主面２１側の溝部４５の中央に位置し、他主面２２側の溝部４５の最下点４５３が、他主面２２側の溝部４５の中央に位置する。

　また、一主面２１側の溝部４５と他主面２２側の溝部４５とでは、図２に示すように、最下点４５３が対向位置にあり、図５に示す第１脚部４１の長手方向（突出方向）の端面視形状（図３，４に示すＢ－Ｂ線端面視形状）において、点対称となる形状となる。また、本実施の形態にかかる最下点４５３の長さは、従来の音叉型水晶振動片に形成された最下点や底面の長さに対して長くなる。つまり、従来の音叉型水晶振動片に比べて励振を行う領域を拡げることができた。

　また、図２に示すように、第１脚部４１及び第２脚部４２の幅方向（図１に示すＸ軸方向）の端面視形状が概略Ｈ型形状となっており、第１脚部４１及び第２脚部４２各々には、溝部４５が、第１脚部４１及び第２脚部４２の幅方向（Ｘ軸方向）の中心に対して偏って形成されている。なお、ここでいう「偏る」ことは、溝部４５が第１脚部４１及び第２脚部４２の幅方向（Ｘ軸方向）の中心に対して偏って形成されていればよく、溝部４５（溝部４５の側面４５２）から脚部（第１脚部４１及び第２脚部４２）の両側面４１１，４２１までの距離（第１脚部４１及び第２脚部４２の主面（一主面２１，他主面２２）に形成される土手の寸法）が完全に同じにならなければよい。

　また、溝部４５は、図２に示す第１脚部４１及び第２脚部４２の幅方向（Ｘ軸方向）において、最下点４５３を挟んで第１傾斜面４６と第２傾斜面４７とから内面４５１が形成されている。第２傾斜面４７の幅方向の幅寸法に対して第１傾斜面４６の幅方向の幅寸法の比率Ｒが、１≦Ｒ≦１．３となり、第１傾斜面４６の幅方向の幅寸法と第２傾斜面４７の幅方向の幅寸法とが同一（略同一を含む）になる。なお、ここでいうＲ＝１．３は、例えば、製造誤差などによって生じる誤差寸法の数値の上限であり、１．３＜Ｒ（例えば、Ｒ＝１．３５、１．５６、１．８６、２．３３など）の時は、本課題を解決することができない。また、本実施の形態では、第２傾斜面４７の幅方向の幅寸法と第１傾斜面４６の幅方向の幅寸法とは、５０：５０～４７：５３（図２では４７：５３）の比とされ、具体的な第１傾斜面４６と第２傾斜面４７との幅寸法は、例えばそれぞれ２２．３，１９．７μｍである。このように、本実施の形態にかかる第１脚部４１及び第２脚部４２において、溝部４５では、図２に示すＸ軸方向の端面視形状において、溝部４５の最下点４５３が溝部４５の中央に位置する。上記の通り、ここでいう「中央」は、厳密に溝部４５の中央の位置（具体的にはＸ軸方向における溝部４５の中央の位置）に限定されるものではなく、製造誤差などによって溝部４５の最下点４５３が中央から若干の位置ズレ（Ｒ≦１．３）を起こしても、本実施の形態と同様の作用効果（下記参照）を有するので、製造バラツキによる中央の位置ズレは本実施の形態の範疇である。

　調整部４４は、励振部４３の先端部４３１と連なり延出するように、励振部４３の先端部４３１の先端面の幅と同一幅で形成されている。また、調整部４４の先端隅部は曲面形成されており、これにより、外力を受けた時などにベース３の堤部３２などに接触することを防止できる。なお、本実施の形態では、調整部４４の突出方向の先端隅部が曲面形成されているが、これに限定されるものではなく、テーパー形成されてもよい。

　上記した構成からなる水晶振動片２には、異電位で構成された第１励振電極６１及び第２励振電極６２と、これら第１励振電極６１及び第２励振電極６２をベース３の電極パッド３５に電気的に接合させるために第１励振電極６１及び第２励振電極６２から引き出された引出電極６３，６４とが形成されている。

　第１励振電極６１及び第２励振電極６２の一部は、溝部４５の内部（内面）に形成されている。このため、水晶振動片２を小型化しても第１脚部４１及び第２脚部４２の振動損失が抑制され、ＣＩ値を低く抑えることができる。

　第１励振電極６１は、第１脚部４１の励振部４３の両主面２１，２２と、第２脚部４２の励振部４３の両方の側面４２１（両側面４２１）とに形成されている。同様に、第２励振電極６２は、第２脚部４２の励振部４３の両主面２１，２２と、第１脚部４１の励振部４３の両方の側面４１１（両側面４１１）とに形成されている。

　また、引出電極６３，６４は、基部５と２本の脚部４１，４２（第１脚部４１及び第２脚部４２）の調整部４４とに形成されている。具体的には、基部５に形成された引出電極６３により、第１脚部４１の励振部４３の両主面２１，２２に形成された第１励振電極６１が、第２脚部４２の励振部４３の両方の側面４２１（両側面４２１）に形成された第１励振電極６１に繋げられている。ここで、第２脚部４２の励振部４３の両方の側面４２１（両側面４２１）に形成された第１励振電極６１は、第２脚部４２の調整部４４における励振部４３側の一端部に形成された引出電極６４により繋げられている。同様に、基部５に形成された引出電極６４により、第２脚部４２の励振部４３の両主面２１，２２に形成された第２励振電極６２が、第１脚部４１の励振部４３の両方の側面４１１（両側面４１１）に形成された第２励振電極６２に繋げられている。

　また、２本の脚部４１，４２の調整部４４には、引出電極６３，６４が形成された一端部よりも先端側に、水晶振動片２の周波数調整に使用された周波数調整用金属膜７が形成されている。図１において、調整部４４における引出電極６３，６４の形成領域と周波数調整用金属膜７の形成領域の境界を破線にて示す。

　次に、本実施の形態にかかる水晶振動片２と、従来の音叉型水晶振動片（以下、従来の水晶振動片ともいう）とに対して溝部４５の形状比較を行った。その結果を図６～１１に示す。

　図６は、図３に対応した、一主面２１に形成された溝部４５の基部５側の図であり、図６の上に従来の水晶振動片を示し、図６の下に本実施の形態にかかる水晶振動片２を示す。図７は、図４に対応した、他主面２２に形成された溝部４５の基部５側の図であり、図７の上に従来の水晶振動片を示し、図７の下に本実施の形態にかかる水晶振動片２を示す。図８は、図３に対応した、一主面２１に形成された溝部４５の調整部４４側の図であり、図８の上に従来の水晶振動片を示し、図８の下に本実施の形態にかかる水晶振動片２を示す。図９は、図４に対応した、他主面２２に形成された溝部４５の調整部４４側の図であり、図９の上に従来の水晶振動片を示し、図９の下に本実施の形態にかかる水晶振動片２を示す。図１０は、図５に対応した溝部４５の調整部４４側の図であり、図１０の上に従来の水晶振動片を示し、図１０の下に本実施の形態にかかる水晶振動片２を示す。図１１は、図５に対応した溝部４５の調整部４４側の図であり、図１１の上に従来の水晶振動片を示し、図１１の下に本実施の形態にかかる水晶振動片２を示す。

　図６～１１に示すように、本実施の形態にかかる水晶振動片２は、従来の水晶振動片に対して、一主面２１側の溝部４５と他主面２２側の溝部４５とが、脚部４１，４２の幅方向の中心に対して偏って夫々形成された形状において、一主面２１側の溝部４５の最下点４５３が、一主面２１側の溝部４５の幅方向の中央に位置し、他主面２２側の溝部４５の最下点４５３が、他主面２２側の溝部４５の幅方向の中央に位置する。この本実施の形態にかかる水晶振動片２によれば、従来の水晶振動片に対して最下点４５３の長さが長くなり、側面４５２の数が減った。

　本実施の形態にかかる水晶振動片２によれば、水晶片からなり、第１脚部４１及び第２脚部４２の両主面２１，２２に形成された溝部４５の内面４５１では、一主面２１（もしくは他主面２２）に対して全ての側面４５２を直角形成することができない。この構成であっても、溝部４５が、第１脚部４１及び第２脚部４２の幅方向（Ｘ軸方向）の中心に対して偏って形成されることで、各第１脚部４１及び第２脚部４２の重量バランスを保つのに有効な構成とすることができる。

　しかしながら、溝部４５が、第１脚部４１及び第２脚部４２の幅方向（Ｘ軸方向）の中心に対して偏って形成されることのみでは、各第１脚部４１及び第２脚部４２の重量バランスを保つのに最適な手段とならない。つまり、第１脚部４１及び第２脚部４２の幅方向（Ｘ軸方向）の中心に対して最大限に偏って形成しても重量バランスを保つまで第１脚部４１及び第２脚部４２の重量を均一にすることができない。この現象は、特に、現在、水晶振動片２が小型化される傾向にあることに関係し、従前のように大きいサイズの音叉型水晶振動片では重量バランスは考慮しなくてもバランスを保つことができたが、小型化された水晶振動片２では、第１脚部４１及び第２脚部４２も小型化や狭小化されてしまい、小型や狭小の第１脚部４１及び第２脚部４２に溝部４５を形成すると重量のバランスが崩れる。このように、従前の音叉型水晶振動片では考えられなかった課題が、小型化することで生じる。

　これに対して、本実施の形態では、溝部４５が、第１脚部４１及び第２脚部４２の幅方向（Ｘ軸方向）の中心に対して偏って形成されることと、溝部４５では、幅方向（Ｘ軸方向）の端面視形状において、溝部４５の最下点４５３が、第１脚部４１及び第２脚部４２の幅方向（Ｘ軸方向）の溝部４５の中央に位置することとを特徴的な構成とする。本実施の形態によれば、溝部４５の最下点４５３が、幅方向（Ｘ軸方向）の溝部４５の中央に位置することで、水晶片からなり、溝部４５が、第１脚部４１及び第２脚部４２の幅方向（Ｘ軸方向）の中心に対して偏って形成された構成に対して、さらに、重量バランスを保つよう重量補正を行うことができる。これは、水晶振動片２に水晶片を用いることに関係し、溝部４５の複数の面からなる側面４５２は傾斜面を有し、側面４５２（複数の面）の傾斜面の角度は異なる。そのため、溝部４５を形成することによって脚部（第１脚部４１及び第２脚部４２）の重量バランスが崩れることになるが、本実施の形態によれば、溝部４５では、第１脚部４１及び第２脚部４２の幅方向（Ｘ軸方向）の端面視形状において、溝部４５の最下点４５３が溝部４５の中央に位置するので、溝部４５の側面４５２の傾斜面の角度を補正することができ、角度補正により脚部（第１脚部４１及び第２脚部４２）での重量補正を行うことができ、その結果、重量バランスを保つことができ、第１脚部４１及び第２脚部４２に形成された溝部形状によって特性（ＣＩ値など）に影響が及ぶのを抑えることができる。

　具体的には、本実施の形態によれば、水晶片からなり、第１脚部４１及び第２脚部４２各々には溝部４５が、第１脚部４１及び第２脚部４２の幅方向（Ｘ軸方向）の中心に対して偏って形成され、溝部４５では、図２に示す幅方向（Ｘ軸方向）の端面視形状において、溝部４５の最下点４５３が、溝部４５のＸ軸方向の中央に位置するので、各第１脚部４１及び第２脚部４２に対して重量バランスが崩れるのを抑えることができる。

　溝部４５の位置を第１脚部４１及び第２脚部４２の幅方向（Ｘ軸方向）の中心に対して偏らせて第１脚部４１及び第２脚部４２における幅方向（Ｘ軸方向）の左右の重量バランスをとることができる。さらに、溝部４５では、第１脚部４１及び第２脚部４２における幅方向（Ｘ軸方向）の端面視形状において、溝部４５の最下点４５３が、溝部４５のＸ軸方向の中央に位置するので、側面４５２（複数の面）の斜面の角度差を小さくすることができる。その結果、重量バランスを良好にする。なお、これに対して、従前の音叉型水晶振動片では、脚部における左右の斜面の角度が大きく異なるので脚部の縦方向の振動が左右で異なり、重量バランスを崩す。

　また、本実施の形態と異なり、溝部に底面が存在している場合、最下点の位置がはっきりせずに重量バランスが崩れるが、本実施の形態によれば、このような問題は生じない。なお、本実施の形態によれば、底面が存在せずに最下点４５３のみが存在する。

　また、従来の、脚部各々に溝部が形成された音叉型水晶振動片では、励振に必要な主振動だけではなく、他の振動モード（縦振動モードなど）が発生する。これは、従来の構成では、溝部の最下点もしくは底面が、溝部の幅方向の中心に対して大きく偏って形成されることに関係しており、また、溝部の内面が、主面に対して傾斜した傾斜面となる。

　これに対して、本実施の形態によれば、第１脚部４１及び第２脚部４２各々には、溝部４５が、第１脚部４１及び第２脚部４２の幅方向（Ｘ軸方向）の中心に対して偏って形成され、溝部４５では、第１脚部４１及び第２脚部４２の幅方向（Ｘ軸方向）の端面視形状において、溝部４５の最下点４５３が幅方向（Ｘ軸方向）の中央に位置するので、第１脚部４１及び第２脚部４２の幅方向（Ｘ軸方向）の端面視形状において溝部４５の内面のうち側面４５２の形状をほぼ対称とすることができる。また、従来の音叉型水晶振動片に比べて、溝部４５の内面のうち傾斜面を１つ以上減らすことができる。その結果、減らした傾斜面に起因した他の振動モード（縦振動モードなど）の発生を抑えることができ、水晶振動片２の特性が劣化することを抑えて、例えばＣＩ値を下げたり、ＣＩ値の上昇を抑えることができる。

　ところで、現在、水晶振動片２を搭載する水晶振動子１もしくは発振器（図示省略）などの圧電振動デバイスのパッケージサイズが小さくなる傾向にあり（例えば、パッケージサイズ：２．０ｍｍ×１．２ｍｍ以下）、小型化に伴って水晶振動片２の振動にスプリアスが発生することを発明者は確認した。一方、従来から、水晶振動片２ではスプリアスの発生が殆ど無く、スプリアス抑制を考慮することは無かったが、現在の小型の水晶振動片２に対してはスプリアス抑制も検討する必要がある。このスプリアスの発生について、本実施の形態によれば、溝部４５の側面４５２の傾斜面を減じたり、傾斜面の緩急差を減ずることでスプリアス抑制を行うことができ、本実施の形態は、小型の水晶振動片２に最適である。また、スプリアス発生によって発振する周波数の値（主振動の値）が変わることも防止することができる。

　また、一主面２１側の溝部４５と他主面２２側の溝部４５とでは、突出方向の端面視形状において、最下点４５３が対向位置にあるので、各第１脚部４１及び第２脚部４２の厚さ方向に対して重量バランスが崩れるのを抑えることができる。その結果、重量バランスが崩れることによる他の振動モード（縦振動モードなど）の発生を抑えることができ、水晶振動片２の特性が劣化することを抑えて、例えばＣＩ値を下げたり、ＣＩ値の上昇を抑えることができる。

　なお、上記の実施の形態にかかる水晶振動片２では、基部５の２つの接合箇所５３において、ベース３の電極パッド３５と導電性バンプ１２を介して接合しているが、これに限定されるものではなく、図１２に示すように、基部５の他端面５２から接合部８を突出して設けて、接合部８においてベース３の電極パッド３５と導電性バンプ１２を介して接合してもよい。

　図１２に示す接合部８は、基部５の他端面５２の幅方向の中央部から、基部５の外方に突出する形状に成形されている。具体的には、図１２に示すように、接合部８は、基部５の他端面５２に対して平面視垂直方向に突出した短辺部８１と、短辺部８１の先端部と連なり基部５の幅方向に延出する長辺部８２とから構成され、長辺部８２の先端部８２１は、基部５の幅方向に向いている。すなわち、接合部８は、平面視直角に折曲された平面視Ｌ字状に成形されている。また、接合部８には、ベース３の電極パッド３５と導電性バンプ１２を介して接合される２つの接合箇所５３が設けられている。

　また、本実施の形態では、各脚部４１，４２の両主面２１，２２にそれぞれ溝部４５が形成されているが、これに限定されるものではなく、各脚部４１，４２の両主面２１，２２のうちいずれか一方の主面のみに溝部４５が形成されてもよい。この場合であっても、本実施の形態にかかる効果を有するが、両主面２１，２２に溝部４５が形成されていることが好ましい。

　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。

　また、この出願は、２０１２年１２月２１日に日本で出願された特願２０１２－２８００３５号に基づく優先権を請求する。これに言及することにより、その全ての内容は本出願に組み込まれるものである。

　本発明は、水晶を用いた音叉型水晶振動片に適用できる。

１　音叉型水晶振動子
１１　内部空間
１２　導電性バンプ
２　水晶振動片
２１　一主面
２２　他主面
２３　隙間部
３　ベース
３１　底部
３２　堤部
３３　段部
３４　メタライズ層
３５　電極パッド
４１　第１脚部
４１１　第１脚部の側面
４２　第２脚部
４２１　第２脚部の側面
４３　励振部
４３１　励振部の先端部
４４　調整部
４５　溝部
４５１　内面
４５２　側面
４５３　最下点
４６　第１傾斜面
４７　第２傾斜面
５　基部
５１　一端面
５２　他端面
５３　接合箇所
６１　第１励振電極
６２　第２励振電極
６３，６４　引出電極
７　周波数調整用金属膜
８　接合部
８１　短辺部
８２　長辺部
８２１　長辺部の先端部

Claims

　音叉型水晶振動片において、
　結晶方位を有する水晶片からなり、
　基部と、前記基部から一方向に突出した一対の脚部と、が設けられ、
　前記脚部各々には、溝部が、前記脚部の幅方向の中心に対して偏って形成され、
　前記溝部では、前記幅方向の端面視形状において、前記溝部の最下点が、前記幅方向の前記溝部の中央に位置することを特徴とする音叉型水晶振動片。
　請求項１に記載の音叉型水晶振動片において、
　前記脚部の両主面には、それぞれ一主面側の溝部と他主面側の溝部が形成され、
　一主面側の溝部と他主面側の溝部とでは、突出方向の端面視形状において、前記最下点が対向位置にあることを特徴とする音叉型水晶振動片。