JP5505189B2 - 振動デバイスおよび電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、圧電デバイス及びこれを備えた電子機器に関する。

従来、圧電振動片を備えた圧電デバイスとしては、基部と、基部から略平行に延出された複数の振動腕と、複数の振動腕のそれぞれの先端部近傍に形成された先端錘層とを有する圧電振動片と、収容凹部に上記圧電振動片を収容して、蓋体によって気密に封止されるパッケージと、収容凹部の底面に形成された底面凹部と、を有し、底面凹部は、圧電振動片の複数の振動腕の溝部と先端錘層との間の接触部に対向する領域に縁を有し、且つ、先端錘層に対向する領域を内側に含むように縁取られて形成されており、振動腕が収容凹部に向かって変位した場合、振動腕の接触部が縁に接触する構成の圧電デバイスが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１によれば、圧電デバイスは、例えば、落下時などに振動腕が収容凹部に向かって変位した際に、先端錘層と溝部との間の接触部が底面凹部の縁に接触することで、強度が弱い腕部や接触することによって大きな周波数変化を生じる先端錘層の、底面凹部などへの接触が回避されることから、振動腕の破損が生じ難く、周波数変化も起こり難いとされている。

また、特許文献２には、各振動腕の先端部に、腕部より幅を広くした錘部（先端錘層に相当）を備えた圧電振動片が開示されている。
圧電振動片は、このような構成にすることによって、錘部の慣性質量の増加に起因する共振周波数低減効果により、例えば、共振周波数を維持しながら振動腕を短くすることができる。
したがって、特許文献２のような圧電振動片は、共振周波数を維持しながら小型化を図ることができるとされている。

特許第４３８９９２４号公報 特開２００５−１５０９９２号公報

ここで、例えば、圧電デバイスの小型化を図るべく、特許文献２のような錘部を有する圧電振動片を、特許文献１の圧電デバイスのパッケージに収容した場合を考察してみる。
この圧電振動片は、溝部と錘部との間の部分（接触部）の幅に対して、錘部の幅が急激に広くなっている（特許文献２の図６参照）ことから、例えば、落下時などに振動腕の接触部が底面凹部の縁に接触した際に、錘部の根元に応力集中が発生しやすくなる。
このことから、上記圧電振動片は、落下などの衝撃が加わった際に、この応力集中によって、例えば、錘部が根元から折損するなど振動腕が破損する虞がある。

本発明は、上記の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。
本発明のある形態に係る振動デバイスは、基部、及び前記基部から第１方向に沿って延出されている振動腕を含む振動片と、前記振動片が収容されているパッケージと、を含み、前記振動腕は、第１錘部と、前記第１錘部よりも前記基部側に配置されている腕部と、前記腕部と前記第１錘部との間に配置されている第２錘部と、を含み、前記振動腕の前記第１方向と交差する第２方向に沿った幅において、前記第１錘部の幅は前記腕部の幅より広く、前記第２錘部の幅は前記腕部の幅より広く、且つ、前記第１錘部の幅より狭く、前記パッケージは、平面視において、開口部の内側が前記第１錘部の外縁と重なっている凹部を含み、前記凹部の縁の一部が前記第２錘部と重なる位置に配置されていることを特徴とする。
本発明のある別の形態に係る振動デバイスは、前記振動腕は、前記腕部と前記第２錘部との間、及び前記第２錘部と前記第１錘部との間にテーパ部を含み、前記テーパ部は、前記振動腕の先端側に向うに従って、前記第２方向の幅が連続的に変化していることを特徴とする。
本発明のある別の形態に係る振動デバイスは、前記縁の一部に、緩衝部が設けられていることを特徴とする。
本発明のある別の形態に係る振動デバイスは、前記緩衝部の前記第１方向に沿った断面の形状が、略半円状または略半楕円状であることを特徴とする。
本発明のある別の形態に係る振動デバイスは、前記緩衝部が金属被膜を含むことを特徴とする。
本発明のある別の形態に係る振動デバイスは、前記腕部は、前記第１方向に沿って溝部が設けられていることを特徴とする。
本発明のある別の形態に係る電子機器は、前記振動デバイスを備えていることを特徴とする。

［適用例１］本適用例にかかる圧電デバイスは、基部と、前記基部から延びる少なくとも１本の振動腕と、を有する圧電振動片と、前記圧電振動片を収容するパッケージと、を備え、前記振動腕は、前記基部側に位置する腕部と、前記腕部より先端側に位置する第１錘部と、前記腕部と前記第１錘部との間に位置する第２錘部と、を有し、前記振動腕の主面の幅において、前記第１錘部の幅は前記腕部の幅より広く、前記第２錘部の幅は前記腕部の幅より広く且つ前記第１錘部の幅より狭く、前記パッケージは、前記第１錘部と対向する底面に凹部を有し、前記凹部は、平面視において、前記第１錘部が収まる大きさであると共に、縁の一部が前記第２錘部と対向する位置に設けられていることを特徴とする。

これによれば、圧電デバイスは、例えば、落下などの衝撃が加わった際に、圧電振動片の振動腕が変位し、第２錘部がパッケージの凹部（底面凹部に相当）の縁に接触し、第１錘部がパッケージの凹部に入り込む。
詳述すると、圧電デバイスは、腕部と第１錘部との間に位置する第２錘部が、パッケージの凹部の縁に接触することから、強度が比較的弱い腕部及び接触による形状変化で大きな周波数変化を生じる虞がある第１錘部の、パッケージとの接触を回避できる。
加えて、圧電デバイスは、腕部の幅より広く且つ第１錘部の幅より狭い幅で形成された第２錘部によって、従来構成と比較して、第１錘部の根元の応力集中が緩和される。
これらにより、圧電デバイスは、振動腕の破損を生じ難くし、周波数変化を起こり難くすることができる。

また、圧電デバイスは、第２錘部が一定の幅（腕部側の端部から第１錘部側の端部にかけて幅の変化が殆どない）で形成されていれば、例えば、圧電振動片のパッケージへの接合位置のずれなどに起因して、パッケージの凹部の縁と第２錘部との接触位置が変化しても、落下などの衝撃が加わった際の、パッケージの凹部の縁と第２錘部との接触状態を安定した状態に保つことが可能となる。

［適用例２］上記適用例にかかる圧電デバイスにおいて、前記腕部には、前記主面の少なくとも一方の面に前記振動腕の延びる方向に沿って溝部が設けられていることが好ましい。

これによれば、圧電デバイスは、圧電振動片の腕部の主面に溝部が設けられていることから、例えば、溝部に励振電極を設けることによって振動腕の励振時の電界効率が向上すると共に、振動腕の振動に起因して発生する熱の伝導経路が長くなることによって熱弾性損失（屈曲振動する圧電振動片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ーの損失）を低減し、Ｑ値（振動の状態を現す無次元数であって、この値が大きいほど振動が安定であることを意味する）を向上させることができる。
なお、この溝部によって、圧電デバイスは、腕部の強度が多少下がるが、上述したように、落下などの衝撃が加わった際に、第２錘部がパッケージの凹部の縁に接触することで、腕部のパッケージとの接触を回避できることから、腕部の破損を生じ難くすることが可能となる。

［適用例３］上記適用例にかかる圧電デバイスにおいて、前記腕部と前記第２錘部との間及び前記第２錘部と前記第１錘部との間にテーパ部を備え、前記テーパ部は、前記振動腕の延びる方向の前記主面上の幅が連続的に変化する形状であることが好ましい。

これによれば、圧電デバイスは、腕部と第２錘部との間及び第２錘部と第１錘部との間にテーパ部を備え、テーパ部が、振動腕の延びる方向の主面上の幅が連続的に変化する形状であることから、落下などの衝撃が加わった際に、腕部と第２錘部との間及び第２錘部と第１錘部との間に発生する応力集中を緩和することができる。

［適用例４］上記適用例にかかる圧電デバイスにおいて、前記パッケージの前記凹部における前記第２錘部と対向する位置に設けられている前記縁に、緩衝部が設けられていることが好ましい。

これによれば、圧電デバイスは、パッケージの凹部における第２錘部と対向する位置に設けられている縁に、緩衝部が設けられていることから、落下などの衝撃が加わった際に、第２錘部に加わる衝撃力を緩衝（緩和）することができる。
この結果、圧電デバイスは、落下などの衝撃が加わった際に、振動腕の破損をより生じ難くし、周波数変化をより起こり難くすることができる。

［適用例５］上記適用例４にかかる圧電デバイスにおいて、前記振動腕の延びる方向に沿って切断した前記緩衝部の断面形状が、略半円状または略半楕円状であることが好ましい。

これによれば、圧電デバイスは、振動腕の延びる方向に沿って切断した緩衝部の断面形状が、略半円状または略半楕円状であることから、落下などの衝撃が加わった際の、緩衝部と撓んだ第２錘部との接触面積が増え衝撃力を分散させることができる。
この結果、圧電デバイスは、落下などの衝撃が加わった際に、振動腕の破損を更に生じ難くし、周波数変化を更に起こり難くすることができる。

［適用例６］上記適用例４または適用例５にかかる圧電デバイスにおいて、前記緩衝部が金属被膜を含んでなることが好ましい。

これによれば、圧電デバイスは、緩衝部が金属被膜を含んでなることから、例えば、パッケージ内の端子部や配線などに用いる金属被膜と一緒に（一括して）形成することができる。
この結果、圧電デバイスは、新たな工程を設けることなく（工数を増やすことなく）、緩衝部を形成することができる。

［適用例７］上記適用例にかかる圧電デバイスにおいて、前記圧電振動片が、前記振動腕を複数本備え、前記複数本の振動腕と、前記基部とを含んで音叉を構成することが好ましい。

これによれば、圧電デバイスは、圧電振動片が複数本の振動腕と基部とを含んで音叉を構成することで、優れた振動特性を得やすい音叉型圧電振動片となることから、振動特性を向上させることができる。

［適用例８］本適用例にかかる電子機器は、上記適用例のいずれかに記載の圧電デバイスを備えたことを特徴とする。

これによれば、電子機器は、上記適用例のいずれかに記載の圧電デバイスを備えたことから、上記適用例のいずれかに記載の効果を奏する電子機器を提供することができる。

第１実施形態の水晶振動子の概略構成を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）、（ｃ）は（ａ）の断面図。 図１（ｂ）の要部拡大図。 振動腕がパッケージの凹部の縁に接触した際の痕跡を示す模式平面図。 第１実施形態の変形例の水晶振動子の概略構成を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の断面図。 第２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を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の圧電デバイスとしての水晶振動子の概略構成を示す模式図である。図１（ａ）は、リッド（蓋体）側から俯瞰した平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線での断面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図である。なお、平面図では、便宜的にリッドを省略してある。

図１に示すように、水晶振動子１は、圧電振動片としての水晶振動片１０と、水晶振動片１０を収容するパッケージ２０と、を備えている。
水晶振動片１０は、水晶の原石などから所定の角度で切り出されたウエハー状の水晶基板を基材とし、外形形状がフォトリソグラフィ技術を用いたウエットエッチングなどによって形成されている。
水晶振動片１０は、基部１１と、基部１１の一端から互いに略並行に延びる一対の振動腕１２と、基部１１の一端側に対して一対の振動腕１２の延びる方向において反対側になる他端側から延びる支持部１３と、を備えている。

水晶振動片１０の基部１１の他端側には、一対の振動腕１２の延びる方向（長手方向）に対して交差する方向（ここでは、略直交する方向）に沿って両側から切り欠かれた一対の切り欠き部（くびれ部）１４が形成されている。
水晶振動片１０の一対の振動腕１２は、基部１１側に位置する腕部１５と、腕部１５より先端側に位置する第１錘部１６と、腕部１５と第１錘部１６との間に位置する第２錘部１７と、を有している。
ここで、一対の振動腕１２の延びる方向の主面（水晶の原石などから切り出された面に沿った面）１８，１９上の幅において、第１錘部１６の幅Ｗ３は、腕部１５の幅Ｗ１より広く、第２錘部１７の幅Ｗ２は、腕部１５の幅Ｗ１より広く、且つ第１錘部１６の幅Ｗ３より狭い一定の幅（腕部１５側の端部から第１錘部１６側の端部にかけて幅の変化が殆どない）となっている。

また、一対の振動腕１２は、腕部１５と第２錘部１７との間にテーパ部１７ａを備え、第２錘部１７と第１錘部１６との間にテーパ部１６ａを備えている。
テーパ部１７ａ，１６ａは、一対の振動腕１２の延びる方向の主面１８，１９上の幅が連続的に変化する形状となっている。
詳述すると、テーパ部１７ａは、腕部１５側の端部の幅がＷ１と同じで第２錘部１７側の端部の幅がＷ２と同じになるように、腕部１５側の端部から第２錘部１７側の端部に近づくに連れて、幅が連続的に広くなっていく形状となっている。
また、テーパ部１６ａは、第２錘部１７側の端部の幅がＷ２と同じで第１錘部１６側の端部の幅がＷ３と同じになるように、第２錘部１７側の端部から第１錘部１６側の端部に近づくに連れて、幅が連続的に広くなっていく形状となっている。

さらに、一対の振動腕１２は、腕部１５の主面１８，１９の少なくとも一方の面（ここでは、両面）に振動腕１２の延びる方向（長手方向）に沿って形成された溝部１５ａを有している。
図１（ｃ）に示すように、溝部１５ａは、一対の振動腕１２の長手方向と直交する面に沿って切断した断面形状が、略Ｈ字状となっている。

ここで、水晶振動片１０は、一対（２本）の振動腕１２と、基部１１とを含んで音叉を構成する音叉型水晶振動片である。
なお、一対の振動腕１２を個別に説明する必要がある場合には、一方（紙面上側）を振動腕１２ａとし、他方（紙面下側）を振動腕１２ｂとする。

水晶振動片１０の支持部１３は、基部１１の他端側から、一対の振動腕１２の長手方向に対して略直交する方向の一方に延びて振動腕１２ａ側に折れ曲がり、振動腕１２ａの一方の側（紙面上側）に沿ってテーパ部１７ａ近傍まで延びる支持腕１３ａと、基部１１の他端側から、一対の振動腕１２の長手方向に対して略直交する方向の他方に延びて振動腕１２ｂ側に折れ曲がり、振動腕１２ｂの他方の側（紙面下側）に沿ってテーパ部１７ａ近傍まで延びる支持腕１３ｂと、を有している。

ここで、水晶振動片１０の一対の振動腕１２の各部の形状について詳述する。
水晶振動片１０は、腕部１５の幅Ｗ１を１としたときに、第２錘部１７の幅Ｗ２が１．４〜１．６、第１錘部１６の幅Ｗ３が１．７〜１．９になるように設定されていることが好ましい。
具体的には、腕部１５の幅Ｗ１が８０μｍ程度であれば、第２錘部１７の幅Ｗ２が１２０μｍ程度、第１錘部１６の幅Ｗ３が１５０μｍ程度の設定が、一例として挙げられる。
水晶振動片１０は、各幅を上記の範囲に設定することによって、一対の振動腕１２のバランスがよくなる。

また、水晶振動片１０のテーパ部１７ａと第２錘部１７との成す角度θ１及びテーパ部１６ａと第１錘部１６との成す角度θ２については、約１４０度〜約１７０度の範囲内が好ましく、１６０度程度がより好ましい。
水晶振動片１０は、上記の角度設定によって、ウエットエッチング時の異形部（ひれ状に残る部分）の形成が抑制されると共に、落下などの衝撃が加わった際の応力集中が緩和される。

また、溝部１５ａのテーパ部１７ａ側の端部の平面形状は、落下などの衝撃が加わった際の応力集中を緩和する上で、図１（ａ）に示すような曲線で形成されていることが好ましい。
なお、溝部１５ａのテーパ部１７ａ側の端部の平面形状は、上記形状に限定するものではなく、基部１１側の端部と同様の角張った形状でもよい。
なお、溝部１５ａのテーパ部１７ａ側の端部は、腕部１５とテーパ部１７ａとの境界近傍に設けられているのが好ましい。

水晶振動片１０は、第１錘部１６の主面１８側の図示しない電極上に、金、銀などの金属被膜からなる図示しない錘層が形成されている。
そして、水晶振動片１０は、錘層にレーザー光やイオンビームなどを照射して、錘層を部分的に除去することによって周波数調整が行われる。

パッケージ２０は、水晶振動片１０を内部の窪み（従来構成の収容凹部に相当）に収容するパッケージベース２１と、パッケージベース２１を覆うリッド２２と、パッケージベース２１及びリッド２２を気密に接合する接合材２３と、を備えている。
パッケージベース２１には、セラミックグリーンシートを成形して積層し焼成した酸化アルミニウム質焼結体などが用いられている。
リッド２２には、コバール、４２アロイ、ステンレス鋼などの金属、またはガラス、セラミックなどが用いられている。
接合材２３には、リッド２２が金属の場合、コバールなどからなるシームリング、銀ろう、はんだ、金／錫合金などのろう材が用いられ、リッド２２がガラス、セラミックなどの場合、低融点ガラス、接着剤などが用いられている。

パッケージベース２１の底面としての内底面（内側の底面）２４には、水晶振動片１０の各支持腕１３ａ，１３ｂの先端側部分に対向する位置に、各支持腕１３ａ，１３ｂを支持する突出部としてのマウント電極２４ａ，２４ｂが設けられている。
詳述すると、内底面２４には、水晶振動片１０の支持腕１３ａの先端側部分に対向する位置にマウント電極２４ａが形成され、支持腕１３ｂの先端側部分に対向する位置にマウント電極２４ｂが形成されている。
なお、マウント電極２４ａ，２４ｂの平面形状は、図１（ａ）に示すような矩形以外に、円形、楕円形、多角形など特に限定されない。

パッケージベース２１の内底面２４には、凹部２４ｃが設けられている。
凹部２４ｃは、平面視において第１錘部１６と対向する内底面２４に略矩形に形成され、且つ平面視において、一対の振動腕１２の第１錘部１６が収まる大きさである。
そして、凹部２４ｃは、縁２４ｄの、腕部１５寄りの一部が、第２錘部１７と対向する位置に、振動腕１２の延びる方向と交差する（ここでは、略直交する）ように設けられている。
そして、凹部２４ｃにおける第２錘部１７と対向する位置に設けられている縁２４ｄには、第２錘部１７に向かって帯状に突出した緩衝部２４ｅが設けられている。なお、緩衝部２４ｅは、振動腕１２ａと振動腕１２ｂとに跨るように一体で設けてもよく、振動腕１２ａ、振動腕１２ｂごとに別体（２つ）で設けてもよい。
緩衝部２４ｅは、振動腕１２の延びる方向に沿って切断した断面形状が、略半円状または略半楕円状であることが好ましい（図２参照）。
なお、平面視において一対の振動腕１２の第１錘部１６が収まる大きさとは、凹部２４ｃの開口面積が第１錘部１６の主面の面積以上であるということであり、２つの各振動腕１２ａ，１２ｂにそれぞれ対応した２つの開口を持った凹部２４ｃであってもよい。

パッケージベース２１の外底面（外側の底面）２５には、一対の外部端子２６が略矩形形状に形成されている。
一対の外部端子２６は、図示しない内部配線によって一方がマウント電極２４ａと接続され、他方がマウント電極２４ｂと接続されている。
なお、マウント電極２４ａ，２４ｂ、緩衝部２４ｅ、一対の外部端子２６は、タングステンなどのメタライズ層にニッケル、金などの各被膜をメッキなどにより積層した金属被膜からなる。

パッケージベース２１には、平面視において、略中央にパッケージ２０の内部を封止する封止部２７が設けられている。
封止部２７は、パッケージベース２１に形成された貫通孔（外底面２５側の孔径が内底面２４側の孔径より大きい段付き貫通孔）２８に、金／ゲルマニウム合金、はんだなどからなる球状の封止材２９を投入し、加熱溶融後、固化させることでパッケージ２０の内部を気密に封止する構成となっている。

水晶振動片１０は、金属フィラーなどの導電性物質が混合された、エポキシ系、ビスマレイミド系、シリコーン系、ポリイミド系などの導電性接着剤３０を介して、支持腕１３ａ，１３ｂがパッケージベース２１のマウント電極２４ａ，２４ｂに接合されている。
これにより、水晶振動片１０は、図示しない励振電極がマウント電極２４ａ，２４ｂを介して外部端子２６と電気的に接続されている。

水晶振動子１は、パッケージベース２１のマウント電極２４ａ，２４ｂに水晶振動片１０が接合された後、リッド２２が接合材２３を介してパッケージベース２１に接合される。
水晶振動子１は、リッド２２の接合後、パッケージ２０の内部が減圧された状態（真空度の高い状態）で、封止部２７の貫通孔２８に封止材２９が充填され、パッケージ２０の内部が気密に封止される。

そして、水晶振動子１は、外部から一対の外部端子２６、マウント電極２４ａ，２４ｂ、導電性接着剤３０、励振電極を経由して駆動信号が印加されることにより、水晶振動片１０の一対の振動腕１２が所定の周波数（例えば、３２．７６８ｋＨｚ）で矢印Ｃ方向に屈曲振動する。
この際、水晶振動子１は、パッケージ２０の内部が減圧された状態（真空度の高い状態）であることから、減圧されていない場合と比較して水晶振動片１０の屈曲振動が阻害され難くなっており、安定した屈曲振動を得ることが可能となっている。

ここで、水晶振動子１の水晶振動片１０の落下時の挙動について説明する。
図２は、図１（ｂ）の要部拡大図である。
図２に示すように、水晶振動片１０は、例えば、パッケージベース２１を下側にした矢印Ｄ方向（パッケージ２０の厚み方向）への落下の際、パッケージベース２１の外底面２５（外部端子２６）が外部の被衝突面に衝突すると、慣性により、マウント電極２４ａ，２４ｂに接合されている支持腕１３ａ，１３ｂを支点にして、パッケージベース２１の内底面２４側へ変位する。
このとき、一対の振動腕１２は、支持部１３から遠く質量の大きい先端側（第１錘部１６側）ほど大きく変位する。なお、図２では、変位した状態の振動腕１２を２点鎖線で示す。

ついで、変位した一対の振動腕１２は、パッケージベース２１の凹部２４ｃの縁２４ｄに設けられた緩衝部２４ｅに、第２錘部１７が接触（衝突）する。
ついで、一対の振動腕１２は、緩衝部２４ｅを支点にして、第２錘部１７及び第１錘部１６が撓んで凹部２４ｃ側にさらに変位し、第１錘部１６が凹部２４ｃ内に入り込む。
このとき、一対の振動腕１２は、緩衝部２４ｅの断面形状が略半円状または略半楕円状であることから、緩衝部２４ｅと撓んだ第２錘部１７との接触面積が増え、衝撃力が分散される。
ここで、凹部２４ｃの深さは、第１錘部１６の変位量に対して十分な余裕を持って設定されている。これにより、一対の振動腕１２は、凹部２４ｃの底面などへの第１錘部１６の接触（衝突）が回避される。
また、一対の振動腕１２は、第２錘部１７が緩衝部２４ｅに接触することで、パッケージベース２１の内底面２４への腕部１５の接触が回避される。

ところで、図３は、振動腕がパッケージの凹部の縁に接触した際の痕跡を示す模式平面図である。
図３に示すように、振動腕１２は、複数のすじ状の痕跡から、落下の際に同一箇所で接触するのではなく、長手方向にずれた数箇所で接触していることが分かる。
このことから、水晶振動片１０は、一対の振動腕１２の第２錘部１７が、一定の幅（腕部１５側の端部から第１錘部１６側の端部にかけて幅の変化が殆どない）で、且つ上記のような接触位置のずれ及び水晶振動片１０のパッケージベース２１への接合位置のずれなどがあっても、第２錘部１７と緩衝部２４ｅとが互いに接触可能な長さで形成されている。

上述したように、第１実施形態の水晶振動子１は、例えば、落下などの衝撃が加わった際に、パッケージベース２１のマウント電極２４ａ，２４ｂに接合されている水晶振動片１０の支持腕１３ａ，１３ｂを支点にして、一対の振動腕１２が変位し、第２錘部１７がパッケージベース２１の凹部２４ｃの縁２４ｄに設けられた緩衝部２４ｅに接触し、第１錘部１６がパッケージ２０の凹部２４ｃに入り込む。
詳述すると、水晶振動子１は、水晶振動片１０の一対の振動腕１２の腕部１５と第１錘部１６との間に位置する第２錘部１７が、パッケージベース２１の凹部２４ｃの縁２４ｄに設けられた緩衝部２４ｅに接触することから、溝部１５ａが設けられて強度が比較的弱い腕部１５及び接触による形状変化（欠け、傷、クラックなど）で大きな周波数変化を生じる虞がある第１錘部１６の、パッケージベース２１との接触を回避できる。

加えて、水晶振動子１は、一対の振動腕１２の腕部１５の幅Ｗ１より広く、且つ第１錘部１６の幅Ｗ３より狭い幅Ｗ２で形成された第２錘部１７によって、従来構成と比較して、第１錘部１６の根元の応力集中が緩和される。
これらにより、水晶振動子１は、一対の振動腕１２の破損を生じ難くし、周波数変化を起こり難くすることができる。

また、水晶振動子１は、一対の振動腕１２の第２錘部１７が一定の幅で、且つ落下などの衝撃が加わった際の接触位置のずれ及びパッケージベース２１への接合位置のずれなどがあっても、第２錘部１７と緩衝部２４ｅとが互いに接触可能な長さで形成されている。
このことから、水晶振動子１は、落下などの衝撃が加わった際に、パッケージベース２１の凹部２４ｃの縁２４ｄに設けられた緩衝部２４ｅと、一対の振動腕１２の第２錘部１７との接触位置が多少ずれても、第２錘部１７と緩衝部２４ｅとの接触状態を安定した状態に保つことが可能となる。
これにより、水晶振動子１は、一対の振動腕１２の破損を安定的に生じ難くし、周波数変化を安定的に起こり難くすることができる。

また、水晶振動子１は、水晶振動片１０の一対の振動腕１２の腕部１５の主面１８，１９に溝部１５ａが設けられていることから、溝部１５ａに図示しない励振電極を設けることによって、一対の振動腕１２の励振時の電界効率が向上すると共に、一対の振動腕１２の振動に起因して発生する熱の伝導経路が長くなることによって熱弾性損失を低減し、Ｑ値を向上させることができる。
なお、この溝部１５ａによって、水晶振動子１は、一対の振動腕１２の腕部１５の強度が多少下がるが、上述したように、落下などの衝撃が加わった際に、一対の振動腕１２の第２錘部１７が、パッケージベース２１の凹部２４ｃの縁２４ｄに設けられた緩衝部２４ｅに接触することで、腕部１５とパッケージベース２１との接触を回避できることから、腕部１５の破損を生じ難くすることが可能となる。

また、水晶振動子１は、水晶振動片１０の一対の振動腕１２の腕部１５と第２錘部１７との間及び第２錘部１７と第１錘部１６との間にテーパ部１７ａ，１６ａを備え、テーパ部１７ａ，１６ａが、一対の振動腕１２の延びる方向の主面１８，１９上の幅が連続的に変化する形状である。
このことから、水晶振動子１は、落下などの衝撃が加わった際に、一対の振動腕１２の腕部１５と第２錘部１７との間及び第２錘部１７と第１錘部１６との間に発生する応力集中を緩和することができる。

また、水晶振動子１は、パッケージベース２１の凹部２４ｃにおける第２錘部１７と対向する位置に設けられている縁２４ｄに、緩衝部２４ｅが設けられていることから、緩衝部２４ｅがない場合と比較して、落下などの衝撃が加わった際に、第２錘部１７に加わる衝撃力を緩衝（緩和）することができる。
この結果、水晶振動子１は、落下などの衝撃が加わった際に、緩衝部２４ｅがない場合と比較して、一対の振動腕１２の破損をより生じ難くし、周波数変化をより起こり難くすることができる。

また、水晶振動子１は、一対の振動腕１２の延びる方向に沿って切断した緩衝部２４ｅの断面形状が、略半円状または略半楕円状であることから、落下などの衝撃が加わった際の、緩衝部２４ｅと第２錘部１７との接触面積が増え、衝撃力を分散させることができる。
この結果、水晶振動子１は、落下などの衝撃が加わった際に、緩衝部２４ｅの断面形状が、例えば、略矩形の場合と比較して、一対の振動腕１２の破損を更に生じ難くし、周波数変化を更に起こり難くすることができる。

また、水晶振動子１は、緩衝部２４ｅが金属被膜からなることから、例えば、パッケージベース２１内のマウント電極２４ａ，２４ｂや配線などに用いる金属被膜と一緒に（一括して）緩衝部２４ｅを形成することができる。
この結果、水晶振動子１は、新たな工程を設けることなく（工数を増やすことなく）、パッケージベース２１に緩衝部２４ｅを形成することができる。

また、水晶振動子１は、水晶振動片１０が一対（２本）の振動腕１２と、基部１１とを含んで音叉を構成することで、優れた振動特性を得やすい音叉型水晶振動片となることから、振動特性を向上させることができる。

（変形例）
以下、第１実施形態の水晶振動子の変形例について説明する。
図４は、第１実施形態の変形例の水晶振動子の概略構成を示す模式図である。図４（ａ）は、リッド側から俯瞰した平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＥ−Ｅ線での断面図である。なお、第１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実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図４に示すように、水晶振動子２は、パッケージベース２１の凹部２４ｃにおける、水晶振動片１０の第２錘部１７と対向する位置にある縁２４ｄに設けられていた緩衝部２４ｅが削除されている。
これによれば、水晶振動子２は、例えば、落下などの衝撃が加わった際に、パッケージベース２１のマウント電極２４ａ，２４ｂに接合されている水晶振動片１０の支持腕１３ａ，１３ｂを支点にして、一対の振動腕１２が変位し、第２錘部１７がパッケージベース２１の凹部２４ｃの縁２４ｄに接触し、第１錘部１６がパッケージ２０の凹部２４ｃに入り込む。

詳述すると、水晶振動子２は、水晶振動片１０の一対の振動腕１２の腕部１５と第１錘部１６との間に位置する第２錘部１７が、パッケージベース２１の凹部２４ｃの縁２４ｄに接触することから、溝部１５ａが設けられて強度が比較的弱い腕部１５及び接触による形状変化で大きな周波数変化を生じる虞がある第１錘部１６の、パッケージベース２１との接触を回避できる。
このことから、水晶振動子２は、上記第１実施形態と同様に、一対の振動腕１２の破損を生じ難くし、周波数変化を起こり難くすることができる。
加えて、水晶振動子２は、緩衝部２４ｅが不要なことから、その分、製造における管理項目が減少し、生産性を向上させることができる。

なお、上記実施形態及び変形例では、一対の振動腕１２を有する音叉型の水晶振動片１０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本の振動腕を有する水晶振動片でもよく、３本以上の振動腕を有する音叉型の水晶振動片でもよい。
また、水晶振動片１０の溝部１５ａは、一方の主面（１８または１９）のみに設けられていてもよく、全くなくてもよい。

（第２実施形態）
以下、第２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５は、第２実施形態の携帯電話を示す模式斜視図である。
第２実施形態の携帯電話７００は、第１実施形態または第１実施形態の変形例の水晶振動子を用いた携帯電話である。
図５に示す携帯電話７００は、上述した水晶振動子１（２）を、例えば、基準クロック発振源などのタイミングデバイスとして用い、更に液晶表示装置７０１、複数の操作ボタン７０２、受話口７０３、及び送話口７０４を備えて構成されている。

上述した水晶振動子１（２）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タイミングデバイス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、圧電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（ＬｉＴａＯ₃）、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。

１，２…圧電デバイスとしての水晶振動子、１０…圧電振動片としての水晶振動片、１１…基部、１２…一対の振動腕、１２ａ，１２ｂ…振動腕、１３…支持部、１３ａ，１３ｂ…支持腕、１４…切り欠き部、１５…腕部、１５ａ…溝部、１６…第１錘部、１６ａ…テーパ部、１７…第２錘部、１７ａ…テーパ部、１８，１９…主面、２０…パッケージ、２１…パッケージベース、２２…リッド、２３…接合材、２４…底面としての内底面、２４ａ，２４ｂ…マウント電極、２４ｃ…凹部、２４ｄ…縁、２４ｅ…緩衝部、２５…外底面、２６…外部端子、２７…封止部、２８…貫通孔、２９…封止材、３０…導電性接着剤、７００…電子機器としての携帯電話、７０１…液晶表示装置、７０２…操作ボタン、７０３…受話口、７０４…送話口。

Claims (7)

1. 基部、及び前記基部から第１方向に沿って延出されている振動腕を含む振動片と、
   前記振動片が収容されているパッケージと、
   を含み、
   前記振動腕は、
   第１錘部と、
   前記第１錘部よりも前記基部側に配置されている腕部と、
   前記腕部と前記第１錘部との間に配置されている第２錘部と、
   を含み、
   前記振動腕の前記第１方向と交差する第２方向に沿った幅において、
   前記第１錘部の幅は前記腕部の幅より広く、
   前記第２錘部の幅は前記腕部の幅より広く、且つ、前記第１錘部の幅より狭く、
   前記パッケージは、平面視において、開口部の内側が前記第１錘部の外縁と重なっている凹部を含み、前記凹部の縁の一部が前記第２錘部と重なる位置に配置されていることを特徴とする振動デバイス。
2. 請求項１において、
   前記振動腕は、前記腕部と前記第２錘部との間、及び前記第２錘部と前記第１錘部との間にテーパ部を含み、
   前記テーパ部は、前記振動腕の先端側に向うに従って、前記第２方向の幅が連続的に変化していることを特徴とする振動デバイス。
3. 請求項１または２において、
   前記縁の一部に、緩衝部が設けられていることを特徴とする振動デバイス。
4. 請求項３において、
   前記緩衝部の前記第１方向に沿った断面の形状が、略半円状または略半楕円状であることを特徴とする振動デバイス。
5. 請求項３または４において、
   前記緩衝部が金属被膜を含むことを特徴とする振動デバイス。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項において、
   前記腕部は、前記第１方向に沿って溝部が設けられていることを特徴とする振動デバイス。
7. 請求項１ないし６のいずれか一項に記載の振動デバイスを備えていることを特徴とする電子機器。

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