JP5923862B2 - 振動片、振動子、発振器及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、振動片、この振動片を備えた、振動子、発振器及び電子機器に関する。

従来、振動片としては、第１方向へ向けて配置された第１面を有し、第１方向と交差する第２方向に沿って配列された３個の腕部（以下、振動腕という）と、この振動腕の各々の第１面上に１個ずつ設けられた圧電体素子（励振部）と、振動腕の一端を連結する基部と、を備えた音叉型振動子（以下、振動片という）が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−５０２２号公報

近年、振動片は、小型化の進展により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）の低下の抑制が課題となっている。
上記特許文献１の振動片は、振動腕が上記第１面と直交する方向（第３方向）に屈曲振動する振動形態（面外振動モード）の構成となっており、中央の振動腕と両側の振動腕との振動方向を互いに逆方向（逆相）にして、両者の振動のバランスを取ることにより、Ｑ値の低下の抑制（換言すれば、Ｑ値の向上）を図るというものである。

しかしながら、上記振動片は、実施の形態において振動腕の励振部から基部側に延びる配線部分の第２方向の幅が、励振部の第２方向の幅と同一になるように形成されている。
発明者らの解析によれば、上記振動片は、配線部分の第２方向の幅が、励振部の第２方向の幅と同一になるように形成されている構成によって、Ｑ値の低下が助長されている虞がある（解析結果の詳細は後述する）。

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］本適用例にかかる振動片は、基部と、前記基部から第１方向に延びる振動腕と、を備え、前記振動腕は、平面視において、前記第１方向と直交する第２方向に腕幅を有し、且つ、前記第１方向と前記第２方向とで特定される平面に沿った前記振動腕の主面の少なくとも一方に、前記主面と直交する第３方向に前記振動腕を振動させる励振部が設けられ、前記励振部からは、前記基部に向けて配線が引き出され、前記配線は、前記第２方向の幅が前記励振部の前記第２方向の幅よりも狭い幅狭領域を有し、前記幅狭領域の前記第１方向における範囲は、前記振動腕と前記基部との境界を基点として、前記振動腕の前記第１方向の全長をＬとしたとき、前記基点から前記基部側へ少なくとも０．１Ｌ以内であることを特徴とする。

これによれば、振動片は、励振部から基部に向けて配線が引き出され、配線は第２方向の幅が励振電極の第２方向の幅よりも狭い幅狭領域を有し、幅狭領域の第１方向の範囲が、振動腕と基部との境界を基点として、振動腕の全長をＬとしたとき、基点から基部側へ少なくとも０．１Ｌ以内である。
発明者らの、シミュレーションや実験による解析結果などから得た知見によれば、振動片は、配線の幅狭領域の第１方向の範囲が、上記範囲内であることにより、配線に幅狭領域を有しない従来構成と比較して、Ｑ値の低下を抑制することができる（解析結果の詳細は後述する）。

［適用例２］上記適用例にかかる振動片において、前記励振部は、前記主面側に設けられた第１電極と、前記第１電極の上方に設けられた第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられた圧電体と、を備えたことが好ましい。

これによれば、振動片は、励振部が第１電極と、第１電極の上方に設けられた第２電極と、両電極間に設けられた圧電体と、を備えたことから、励振部自体の伸縮によって振動腕を振動させることができる。
従って、振動片は、基材（構成の基本となる材料）に必ずしも圧電材料を用いる必要がないことから、基材の選択肢が広がり、例えば、シリコンなどの半導体材料を基材として用いることができる。

［適用例３］上記適用例にかかる振動片において、前記励振部及び前記配線の少なくとも一方が、前記第２方向に並ぶように分割され、分割された前記励振部及び前記配線のそれぞれは、前記振動腕の前記第１方向に延びる一対の辺または前記一対の辺の延長線のそれぞれに近接するように分散配置されていることが好ましい。

これによれば、振動片は、励振部及び配線の少なくとも一方が分割され、分割された励振部及び配線のそれぞれが、振動腕の第１方向に延びる一対の辺または一対の辺の延長線のそれぞれに近接するように分散配置されている。
このことから、振動片は、振動腕の振動に伴い発生する応力が他の部分より大きい、振動腕の第１方向に沿った中心部分または基部における上記中心部分の第１方向に沿った延長部分に、励振部または配線が殆ど設けられていないことになる。
従って、振動片は、振動腕に励振部及び配線が設けられることによる応力増加を緩和して、振動腕を効率的に振動させることにより、Ｑ値の低下を抑制することができる。

［適用例４］上記適用例にかかる振動片において、前記振動腕の前記第２方向の前記腕幅をＷ、前記励振部の前記第２方向の幅をＷ１としたとき、０．３≦Ｗ１／Ｗ＜１．０であることが好ましい。

これによれば、振動片は、振動腕の第２方向の腕幅をＷ、励振部の第２方向の電極幅をＷ１としたとき、０．３≦Ｗ１／Ｗ＜１．０であることから、励振部による振動腕の効率的な振動によって発熱量（温度差）が減少し、熱弾性損失（屈曲振動する振動片の圧縮部（温度が高くなる）と伸張部（温度が低くなる）との間で発生する熱伝導（温度平衡化現象）により生じる振動エネルギーの損失）が抑制され、上記範囲外の振動片よりもＱ値を向上させることができる。
なお、上記範囲は、発明者らがシミュレーションや実験による解析結果などから得た知見に基づいて設定したものである。

［適用例５］上記適用例にかかる振動片において、前記基部は、前記第３方向の厚さが異なる肉薄部と肉厚部とを有し、前記肉薄部が前記振動腕と接続されていることが好ましい。

これによれば、振動片は、基部が第３方向の厚さが異なる肉薄部と肉厚部とを有し、肉薄部が振動腕と接続されていることから、振動腕の振動に伴い生じる応力が、振動腕の根元部に集中することなく肉薄部にも分散することによって緩和される。
この結果、振動片は、振動腕を効率的に振動させることが可能となることから、Ｑ値の低下を抑制することができる。

［適用例６］上記適用例にかかる振動片において、前記振動腕を複数備えたことが好ましい。

これによれば、振動片は、振動腕を複数備えたことから、例えば、隣り合う振動腕の振動方向を互いに逆方向（逆相）にすることによって、力学的にバランスのとれた振動とすることができる。
この結果、振動片は、振動腕から基部への振動漏れが低減され、Ｑ値の低下を抑制することができる（換言すれば、Ｑ値を向上させることができる）。

［適用例７］本適用例にかかる振動子は、上記適用例のいずれかに記載の振動片と、前記振動片を収容したパッケージと、を備えたことを特徴とする。

これによれば、振動子は、上記適用例のいずれかに記載の振動片と、振動片を収容したパッケージと、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振動子を提供することができる。

［適用例８］本適用例にかかる発振器は、上記適用例のいずれかに記載の振動片と、前記振動片を発振させる発振回路と、を備えたことを特徴とする。

これによれば、発振器は、上記適用例のいずれかに記載の振動片と、振動片を発振させる発振回路と、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発振器を提供することができる。

［適用例９］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振動片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振動片を備えたことから、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片の概略構成を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図。 図１（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図及び各励振電極の配線図。 水晶振動片のＱ値と電極の形成位置との関係を示すグラフ。 水晶振動片のＱ値と励振電極のＸ軸方向の電極幅Ｗ１／振動腕のＸ軸方向の腕幅Ｗとの関係を示すグラフ。 Ｑ値を１００００以上にする場合の水晶振動片の抵抗値とＷ１／Ｗとの関係を示すグラフ。 変形例１の水晶振動片の概略構成を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線での断面図、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ線での断面図。 変形例２の水晶振動片の概略構成を示す模式平面図。 変形例３の水晶振動片の概略構成を示す模式平面図。 第２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）はリッド（蓋体）側から俯瞰した平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線での断面図。 第３実施形態の水晶発振器の概略構成を示す模式図であり、（ａ）はリッド側から俯瞰した平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線での断面図。 第４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）
最初に、振動片の一例として、基材に水晶を用いた水晶振動片について説明する。
図１は、第１実施形態の水晶振動片の概略構成を示す模式図である。図１（ａ）は、平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線での断面図である。なお、各配線は関係部分を除き省略してあり、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。

図１に示すように、水晶振動片１は、基部１０と、基部１０から第１方向としての水晶結晶軸のＹ軸方向に延びる３本の振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、を備えている。
基部１０は、パッケージなどの外部部材に固定されることから、所定の剛性（強度）を確保するために、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃよりも厚く形成された肉厚部１０ｃと、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃと略等しい厚さの肉薄部１０ｄとを有し、肉厚部１０ｃよりも厚さが薄い肉薄部１０ｄが振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃと接続されている。

振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、略角柱状に形成され、平面視において、Ｙ軸方向と直交する第２方向としての水晶結晶軸のＸ軸方向に腕幅Ｗを有している。
振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、Ｙ軸方向とＸ軸方向とで特定される平面に沿った主面１０ａ，１０ｂの少なくとも一方に（ここでは主面１０ａに）、主面１０ａと直交する第３方向としての水晶結晶軸のＺ軸方向（図１（ｂ）の矢印方向）に振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃを屈曲振動（面外振動：主面１０ａに沿わない方向の振動）させる励振部としての励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃが設けられている。

励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃからは、基部１０に向けて配線１３ａ，１３ｂ，１３ｃが引き出されている。
配線１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、Ｘ軸方向の幅Ｗ２が励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃのＸ軸方向の幅Ｗ１よりも狭い幅狭領域１３ａ１，１３ｂ１，１３ｃ１を有している（Ｗ１＞Ｗ２）。
幅狭領域１３ａ１，１３ｂ１，１３ｃ１のＹ軸方向における範囲Ｘは、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃと基部１０（肉薄部１０ｄ）との境界を基点として、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃのＹ軸方向の全長をＬとしたとき、基点から基部１０側へ少なくとも０．１Ｌ以内に設定されている。
具体的には、例えば、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの全長Ｌが３００μｍの場合、幅狭領域１３ａ１，１３ｂ１，１３ｃ１のＹ軸方向における範囲Ｘは、少なくとも３０μｍ以内となる。

水晶振動片１は、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃのＸ軸方向の腕幅Ｗと励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃのＸ軸方向の幅Ｗ１との関係が、０．３≦Ｗ１／Ｗ＜１．０となるように構成されている。

励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、主面１０ａ側に設けられた第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１と、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１の上方に設けられた第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２と、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１と第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２との間に設けられた圧電体１４と、第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２と圧電体１４との間に設けられた絶縁体１５と、を備えた積層構造となっている。
なお、絶縁体１５は、配線１３ａ，１３ｂ，１３ｃ部分における各第１電極（１２ａ１など）と各第２電極（１２ａ２など）との間にも設けられている。

励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃの第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１、第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２には、例えば、Ｃｒ、Ａｕ、Ｔｉ／Ａｕ、ＩＴＯなどの導電性の高い金属の膜が用いられ、圧電体１４には、例えば、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＰＺＴなどの圧電性の高い圧電材料の膜が用いられ、絶縁体１５には、例えば、ＳｉＯ₂などの絶縁性の高い絶縁材料の膜が用いられている。
なお、励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃと基部１０との境界部分（基点）から振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの先端側に延びるように設けられているのが好ましい。

ここで、水晶振動片１の動作について説明する。
図２は、図１（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図及び各励振電極の配線図である。
図２に示すように、水晶振動片１の励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１と第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２とが交差配線によって交流電源に接続され、駆動電圧としての交番電圧が印加されるようになっている。

具体的には、振動腕１１ａの第１電極１２ａ１と、振動腕１１ｂの第２電極１２ｂ２と、振動腕１１ｃの第１電極１２ｃ１と、が同電位になるように接続され、振動腕１１ａの第２電極１２ａ２と、振動腕１１ｂの第１電極１２ｂ１と、振動腕１１ｃの第２電極１２ｃ２と、が同電位になるように接続されている。

この状態で、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１と第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２との間に交番電圧を印加すると、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１と第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２との間に電界が発生し、逆圧電効果により、圧電体１４に歪みが生じ、圧電体１４がＹ軸方向に伸縮する。
水晶振動片１は、上記交差配線によって励振電極１２ａ，１２ｃと励振電極１２ｂとに発生する電界の方向を互いに逆方向にして、圧電体１４の伸縮が、振動腕１１ａ，１１ｃと振動腕１１ｂとの間で逆になるように構成されている。具体的には、振動腕１１ａ，１１ｃの圧電体１４が伸張したとき、振動腕１１ｂの圧電体１４が収縮し、振動腕１１ａ，１１ｃの圧電体１４が収縮したとき、振動腕１１ｂの圧電体１４が伸張するように構成されている。

このような圧電体１４の伸縮によって、水晶振動片１は、交番電圧が一方の電位のときに振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃが実線矢印の方向に屈曲し、交番電圧が他方の電位のときに振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃが破線矢印の方向に屈曲する。
これを繰り返すことで、水晶振動片１は、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃがＺ軸方向に屈曲振動（面外振動）をすることになる。この際、隣り合う振動腕（ここでは、１１ａと１１ｂ、１１ｂと１１ｃ）は、互いに逆方向に（逆相で）屈曲振動する。

上述したように、第１実施形態の水晶振動片１は、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃがＺ軸方向（厚さ方向）に屈曲振動する振動形態であって、励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃから基部１０に向けて配線１３ａ，１３ｂ，１３ｃが引き出されている。
そして、水晶振動片１は、配線１３ａ，１３ｂ，１３ｃが、Ｘ軸方向の幅Ｗ２が励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃのＸ軸方向の幅Ｗ１よりも狭い幅狭領域１３ａ１，１３ｂ１，１３ｃ１を有している。
そして、水晶振動片１は、幅狭領域１３ａ１，１３ｂ１，１３ｃ１のＹ軸方向の範囲Ｘが、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃと基部１０との境界を基点として、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの全長をＬとしたとき、基点から基部１０側へ少なくとも０．１Ｌ以内に設定されている。

この構成とすることで、水晶振動片１は、発明者らのシミュレーションや実験による解析結果などから得た知見によれば、配線１３ａ，１３ｂ，１３ｃの幅狭領域１３ａ１，１３ｂ１，１３ｃ１のＹ軸方向の範囲Ｘが、上記範囲内であることによって、配線に幅狭領域を有しない従来構成と比較して、Ｑ値の低下を抑制することができる。

上記に関してグラフを用いて説明する。
図３は、水晶振動片のＱ値と電極の形成位置との関係を示すグラフである。
図３の横軸は、振動腕のＹ軸方向の全長をＬとしたときの、基点から電極までの距離を表し、基点から振動腕側を＋○Ｌで表し、基点から基部側を−○Ｌで表す。図３の縦軸は、Ｑ値を表す。
なお、図３のグラフは、発明者らのシミュレーションや実験による解析結果に基づいて作成されたものである。
なお、上記電極は、従来品においては振動腕の腕幅Ｗと同じ幅で形成され、本実施形態品においては、従来品の電極の幅より狭い幅で形成されているという設定である。

図３に示すように、従来品は、電極の形成位置が基部に近づくに連れてＱ値が低下し、このＱ値の低下が、電極が基部に入り込んだ状態である−０．１Ｌ程度まで続き（例えば、−０．１ＬにおけるＱ値：約５５００）、その後、Ｑ値が向上に転じている。
一方、本実施形態品は、電極の形成位置が０．３Ｌ〜―０．２Ｌの範囲、少なくとも０〜−０．１Ｌの範囲において、従来品よりＱ値の低下が抑制されていることが分かる（例えば、−０．１ＬにおけるＱ値：約６０００）。
これにより、水晶振動片１は、配線１３ａ，１３ｂ，１３ｃの幅狭領域１３ａ１，１３ｂ１，１３ｃ１の、Ｙ軸方向における範囲Ｘの設定の妥当性が裏付けられたといえる。

また、水晶振動片１は、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃのＸ軸方向の腕幅をＷ、励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃのＸ軸方向の幅をＷ１としたとき、０．３≦Ｗ１／Ｗ＜１．０であることから、励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃによる振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの効率的な振動によって発熱量（温度差）が減少し、熱弾性損失が抑制され、上記範囲外の振動片よりもＱ値を向上させることができる。
なお、上記範囲は、発明者らがシミュレーションや実験による解析結果などから得た知見に基づいて設定したものである。

上記に関してグラフを用いて説明する。
図４は、水晶振動片のＱ値と、励振電極のＸ軸方向の電極幅Ｗ１／振動腕のＸ軸方向の腕幅Ｗとの関係を示すグラフである。
なお、図４においては、横軸がＷ１／Ｗを表し、縦軸が、Ｗ１／Ｗ＝１のときのＱ値を１として、Ｑ値の変化を指数で表している。

図４に示すように、Ｗ１／Ｗについては、０．１以上〜１未満の範囲において、１から０．３強まで減少するに連れてＱ値が漸増し、０．３強から０．１にかけてＱ値が急増している。
しかしながら、Ｗ１／Ｗが０．１以上〜０．３未満の範囲においては、通常の駆動電力下での励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃに生じる電界が、圧電体１４の伸縮によって振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃを安定して振動させ得る電界強度に達しない虞があることから、この範囲を除外することが好ましい。

この点に関して具体例を挙げると、図５は、Ｑ値を１００００以上にする場合の水晶振動片の抵抗値とＷ１／Ｗとの関係を示すグラフである。
図５に示すように、例えば、Ｑ値を実用上十分な値である１００００以上にするためには、水晶振動片の抵抗値を１００ｋΩ以下にして、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃを安定して振動させ得る電界強度を得る必要がある。
図５によれば、これを満たすＷ１／Ｗの範囲は、０．３以上であることが分かる。
従って、Ｗ１／Ｗについては、０．３以上〜１．０未満が実用上の好適な範囲となる。

これらの結果から、第１実施形態の水晶振動片１は、０．３≦Ｗ１／Ｗ＜１．０となるように構成されていることによって、励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃによる振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの効率的な振動で発熱量が減少し、熱弾性損失が抑制され、実用上において、上記範囲外の水晶振動片よりもＱ値を向上させ得ることが、裏付けられたといえる。

また、水晶振動片１は、励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃが第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１と、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１に対向して設けられた第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２と、両電極間に設けられた圧電体１４と、を備えたことから、励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃ自体の伸縮によって振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃを振動させることができる。
従って、水晶振動片１は、基材に必ずしも水晶などの圧電材料を用いる必要がないことから、基材の選択肢が広がり、例えば、シリコンなどの半導体材料を基材として用いることができる。

また、水晶振動片１は、基部１０がＺ軸方向の厚さが異なる肉厚部１０ｃと肉薄部１０ｄとを有し、肉厚部１０ｃよりも厚さが薄い肉薄部１０ｄが振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃと接続されていることから、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの振動に伴い生じる応力が、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの根元部に集中することなく肉薄部１０ｄにも分散することによって緩和される。
この結果、水晶振動片１は、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃを効率的に振動させることが可能となることから、Ｑ値の低下を抑制することができる。

また、水晶振動片１は、振動腕を複数（振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの３本）備えたことから、例えば、隣り合う振動腕（１１ａと１１ｂ、１１ｂと１１ｃ）の振動方向を互いに逆方向とすることによって、力学的にバランスのとれた屈曲振動とすることができる。
これにより、水晶振動片１は、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃから基部１０への振動漏れが低減され、Ｑ値を向上させることができる（換言すれば、Ｑ値の低下を抑制することができる）。
なお、水晶振動片１は、励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃの幅Ｗ１が、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの腕幅Ｗと略等しくなる構成としてもよい。

次に、上記第１実施形態の変形例について説明する。
（変形例１）
図６は、変形例１の水晶振動片の概略構成を示す模式図である。図６（ａ）は、平面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＣ−Ｃ線での断面図であり、図６（ｃ）は、図６（ａ）のＤ−Ｄ線での断面図である。なお、各配線は関係部分を除き省略してあり、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。
なお、上記第１実施形態との共通部分には同一符号を付して詳細な説明を省略し、上記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図６（ａ）に示すように、水晶振動片２は、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃ（図１参照）が、Ｘ軸方向に並ぶようにそれぞれ２分割され、励振電極１２ａ（１），１２ａ（２），１２ｂ（１），１２ｂ（２），１２ｃ（１），１２ｃ（２）となっている。
そして、水晶振動片２は、分割された各励振電極が、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃのＹ軸方向に延びる一対の辺（長手方向の２辺）のそれぞれに近接するように分散配置されている。

具体的には、振動腕１１ａの長手方向の一方の辺に近接して励振電極１２ａ（１）が配置され、他方の辺に近接して励振電極１２ａ（２）が配置され、振動腕１１ｂの一方の辺に近接して励振電極１２ｂ（１）が配置され、他方の辺に近接して励振電極１２ｂ（２）が配置され、振動腕１１ｃの一方の辺に近接して励振電極１２ｃ（１）が配置され、他方の辺に近接して励振電極１２ｃ（２）が配置されている。

なお、本変形例１において、各励振電極のＸ軸方向の幅Ｗ１（１）、Ｗ１（２）は、上記第１実施形態の各励振電極が２分割された状態であることから、上記第１実施形態で述べた０．３≦Ｗ１／Ｗ＜１．０の関係については、０．３≦（Ｗ１（１）＋Ｗ１（２））／Ｗ＜１．０と読み替えるものとする。

２分割された各励振電極の各第１電極、各第２電極は、第１電極１２ａ（１）１，１２ａ（２）１，１２ｂ（１）１，１２ｂ（２）１，１２ｃ（１）１，１２ｃ（２）１、第２電極１２ａ（１）２，１２ａ（２）２，１２ｂ（１）２，１２ｂ（２）２，１２ｃ（１）２，１２ｃ（２）２となっている。
上記各励振電極における分割された第１電極同士（例えば、１２ａ（１）１，１２ａ（２）１）、第２電極同士（例えば、１２ａ（１）２，１２ａ（２）２）は、図示しない箇所で互いに接続されている。

２分割された各励振電極から引き出された配線１３ａ（１），１３ａ（２），１３ｂ（１），１３ｂ（２），１３ｃ（１），１３ｃ（２）は、上記各励振電極と同様に、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃのＹ軸方向に延びる一対の辺の延長線（長手方向の２辺の延長線）のそれぞれに近接するように分散配置されている。
また、各配線は、第１実施形態と同様に、幅狭領域１３ａ１（１），１３ａ１（２），１３ｂ１（１），１３ｂ１（２），１３ｃ１（１），１３ｃ１（２）を有しており、各励振電極のＸ軸方向の幅Ｗ１（１）、Ｗ１（２）と、各幅狭領域のＸ軸方向の幅Ｗ２（１）、Ｗ２（２）とは、Ｗ１（１）＞Ｗ２（１）、Ｗ１（２）＞Ｗ２（２）の関係にある。
なお、水晶振動片２の動作に関しては、基本的に上記実施形態と同様なので説明を省略する。

上述したように、水晶振動片２は、各励振電極及び各配線が分割され、分割された励振電極（１２ａ（１）など）及び配線（１３ａ（１）など）のそれぞれが、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃのＹ軸方向に延びる一対の辺及び一対の辺の延長線のそれぞれに近接するように分散配置されている。
このことから、水晶振動片２は、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの振動に伴い発生する応力が他の部分より大きい、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃのＹ軸方向に沿った中心部分または基部１０における上記中心部分のＹ軸方向に沿った延長部分に、励振電極または配線が設けられていないことになる。
この結果、水晶振動片２は、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの上記中心部分などに各励振電極及び各配線を設けることによる応力増加を緩和して、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃを効率的に振動させることによって、Ｑ値の低下を抑制することができる。

なお、水晶振動片２は、分割された各励振電極が、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃのＹ軸方向に延びる一対の辺及び一対の辺の延長線から離れて配置されていてもよく、３分割以上に分割されていてもよい。

（変形例２）
図７は、変形例２の水晶振動片の概略構成を示す模式平面図である。なお、各配線は関係部分を除き省略してあり、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。
なお、上記第１実施形態及び変形例１との共通部分には同一符号を付して詳細な説明を省略し、上記第１実施形態及び変形例１と異なる部分を中心に説明する。

図７に示すように、変形例２の水晶振動片３は、各励振電極のみが変形例１と同様に２分割され、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの根元部で、２分割された各励振電極（１２ａ（１），１２ａ（２）など）同士がつながれ、そこから各配線（１３ａなど）が第１実施形態と同様に基部１０に引き出されている。
なお、各配線の各幅狭領域（１３ａ１など）のＸ軸方向の幅Ｗ２は、分割された各励振電極のＸ軸方向の幅Ｗ１（１）、Ｗ１（２）よりも狭いこと（Ｗ１（１）＞Ｗ２、Ｗ１（２）＞Ｗ２）が好ましいが、分割された各励振電極のＸ軸方向の幅Ｗ１（１）、Ｗ１（２）の和よりも狭い構成（（Ｗ１（１）＋Ｗ１（２））＞Ｗ２）としてもよい。

これによれば、水晶振動片３は、各励振電極を２分割して振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃのＹ軸方向に延びる一対の辺のそれぞれに近接するように分散配置したことから、変形例１と同様の効果を奏することができる。
なお、水晶振動片３は、分割された各励振電極（１２ａ（１），１２ａ（２）など）が、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃのＹ軸方向に延びる一対の辺から離れて配置されていてもよく、３分割以上に分割されていてもよい。

（変形例３）
図８は、変形例３の水晶振動片の概略構成を示す模式平面図である。なお、各配線は関係部分を除き省略してあり、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。
なお、上記第１実施形態及び変形例１との共通部分には同一符号を付して詳細な説明を省略し、上記第１実施形態及び変形例１と異なる部分を中心に説明する。

図８に示すように、変形例３の水晶振動片４は、各配線のみが変形例１と同様に２分割されている。
２分割された各配線（１３ａ（１），１３ａ（２）など）は、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃのＹ軸方向に延びる一対の辺の延長線（長手方向の２辺の延長線）のそれぞれに近接するように分散配置されている。
そして、各配線の各幅狭領域（１３ａ１（１），１３ａ１（２）など）のＸ軸方向の幅Ｗ２（１）、Ｗ２（２）は、各励振電極のＸ軸方向の幅Ｗ１よりも狭くなっている（Ｗ１＞Ｗ２（１）、Ｗ１＞Ｗ２（２））。なお、２分割された各配線同士（１３ａ（１），１３ａ（２）など）は、図示しない箇所で互いに接続されている。

これによれば、水晶振動片４は、各配線を２分割して振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃのＹ軸方向に延びる一対の辺の延長線のそれぞれに近接するように分散配置したことから、変形例１と同様の効果を奏することができる。
なお、水晶振動片４は、各配線が３分割以上に分割されていてもよい。

（第２実施形態）
次に、上記第１実施形態及び各変形例で述べた水晶振動片（振動片）を備えた振動子としての水晶振動子について説明する。
図９は、第２実施形態の水晶振動子の概略構成を示す模式図である。図９（ａ）は、リッド（蓋体）側から俯瞰した平面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＥ−Ｅ線での断面図である。なお、平面図では、リッドを省略してある。また、各配線は関係部分を除き省略してあり、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。
なお、上記第１実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、上記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図９に示すように、水晶振動子５は、上記第１実施形態及び各変形例で述べた水晶振動片のいずれか（ここでは、水晶振動片１）と、水晶振動片１を収納したパッケージ２０と、を備えている。

パッケージ２０は、平面形状が略矩形で凹部を有したパッケージベース２１と、パッケージベース２１を覆う平面形状が略矩形で平板状のリッド２２と、を有し、略直方体形状に形成されている。
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、水晶、ガラス、シリコンなどが用いられている。
リッド２２には、パッケージベース２１と同材料、または、コバール、４２アロイ、ステンレス鋼などの金属が用いられている。

パッケージベース２１には、内底面（凹部の内側の底面）２３に、内部端子２４，２５が設けられている。
内部端子２４，２５は、水晶振動片１の基部１０に設けられた接続電極１８ａ，１８ｂの近傍となる位置に略矩形状に形成されている。接続電極１８ａ，１８ｂは、図示しない配線により、水晶振動片１の各励振電極（１２ｂなど）の第１電極（１２ｂ１など）及び第２電極（１２ｂ２など）に接続されている。
例えば、図２の配線において、交流電源の一方側の配線が接続電極１８ａに接続され、他方側の配線が接続電極１８ｂに接続される。

パッケージベース２１の外底面（内底面２３の反対側の面、外側の底面）２６には、電子機器などの外部部材に実装される際に用いられる一対の外部端子２７，２８が形成されている。
外部端子２７，２８は、図示しない内部配線によって内部端子２４，２５と接続されている。例えば、外部端子２７は、内部端子２４と接続され、外部端子２８は、内部端子２５と接続されている。
内部端子２４，２５及び外部端子２７，２８は、Ｗ（タングステン）などのメタライズ層にＮｉ、Ａｕなどの各被膜をメッキなどの方法により積層した金属膜からなる。

水晶振動子５は、水晶振動片１の基部１０の肉厚部１０ｃが、エポキシ系、シリコーン系、ポリイミド系などの接着剤３０を介して、パッケージベース２１の内底面２３に固定されている。
そして、水晶振動子５は、水晶振動片１の接続電極１８ａ，１８ｂが、Ａｕ、Ａｌなどの金属ワイヤー３１により内部端子２４，２５と接続されている。
水晶振動子５は、水晶振動片１がパッケージベース２１の内部端子２４，２５と接続された状態で、パッケージベース２１がリッド２２により覆われ、パッケージベース２１とリッド２２とがシームリング、低融点ガラス、接着剤などの接合部材２９で接合されることにより、パッケージ２０の内部が気密に封止されている。
なお、パッケージ２０の内部は、減圧状態（真空度の高い状態）または窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスが充填された状態となっている。

なお、パッケージは、平板状のパッケージベースと凹部を有するリッドなどから構成されていてもよい。また、パッケージは、パッケージベース及びリッドの両方に凹部を有していてもよい。

水晶振動子５は、外部端子２７，２８、内部端子２４，２５、金属ワイヤー３１、接続電極１８ａ，１８ｂを経由して励振電極（１２ｂなど）に印加される駆動信号（交番電圧）によって、水晶振動片１の各振動腕（１１ｂなど）が所定の周波数（例えば、約３２ｋＨｚ）で、厚さ方向（図９（ｂ）の矢印方向）に発振（共振）する。

上述したように、第２実施形態の水晶振動子５は、水晶振動片１を備えたことから、上記第１実施形態に記載された効果を奏する振動子（例えば、Ｑ値の低下が抑制された振動子）を提供することができる。
なお、水晶振動子５は、水晶振動片１に代えて各変形例の水晶振動片（２など）を備えた場合においても、上記と同様の効果及び各変形例特有の効果を奏する振動子を提供することができる。

（第３実施形態）
次に、上記第１実施形態及び各変形例で述べた水晶振動片（振動片）を備えた発振器としての水晶発振器について説明する。
図１０は、第３実施形態の水晶発振器の概略構成を示す模式図である。図１０（ａ）は、リッド側から俯瞰した平面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＥ−Ｅ線での断面図である。なお、平面図では、リッド及び一部の構成要素を省略してある。また、各配線は関係部分を除き省略してあり、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。
なお、上記第１実施形態及び第２実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、上記第１実施形態及び第２実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図１０に示すように、水晶発振器６は、上記第１実施形態及び各変形例で述べた水晶振動片のいずれか（ここでは、水晶振動片１）と、水晶振動片１を発振させる発振回路としてのＩＣチップ４０と、水晶振動片１及びＩＣチップ４０を収納したパッケージ２０と、を備えている。

パッケージベース２１の内底面２３には、内部接続端子２３ａが設けられている。
発振回路を内蔵するＩＣチップ４０は、パッケージベース２１の内底面２３に、図示しない接着剤などを用いて固定されている。
ＩＣチップ４０は、図示しない接続パッドが、Ａｕ、Ａｌなどの金属ワイヤー４１により内部接続端子２３ａと接続されている。

内部接続端子２３ａは、Ｗ（タングステン）などのメタライズ層にＮｉ、Ａｕなどの各被膜をメッキなどにより積層した金属膜からなり、図示しない内部配線を経由して、パッケージ２０の外部端子２７，２８、内部端子２４，２５などに接続されている。
なお、ＩＣチップ４０の接続パッドと内部接続端子２３ａとの接続には、金属ワイヤー４１を用いたワイヤーボンディングによる接続方法以外に、ＩＣチップ４０を反転させての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。

水晶発振器６は、ＩＣチップ４０から内部接続端子２３ａ、内部端子２４，２５、金属ワイヤー３１、接続電極１８ａ，１８ｂ、各配線（１３ｂなど）を経由して各励振電極（１２ｂなど）に印加される駆動信号によって、水晶振動片１の各振動腕（１１ｂなど）が所定の周波数（例えば、約３２ｋＨｚ）で発振（共振）する。
そして、水晶発振器６は、この発振に伴って生じる発振信号をＩＣチップ４０、内部接続端子２３ａ、外部端子２７，２８などを経由して外部に出力する。

上述したように、第３実施形態の水晶発振器６は、水晶振動片１を備えたことから、上記第１実施形態に記載された効果を奏する発振器（例えば、Ｑ値の低下が抑制された発振器）を提供することができる。
なお、水晶発振器６は、水晶振動片１に代えて各変形例の水晶振動片（２など）を備えた場合においても、上記と同様の効果及び各変形例特有の効果を奏する発振器を提供することができる。
また、水晶発振器６は、ＩＣチップ４０をパッケージ２０に内蔵ではなく、外付けした構成のモジュール構造（例えば、１つの基板上に水晶振動子及びＩＣチップが個別に搭載されている構造）としてもよい。

（第４実施形態）
次に、上記第１実施形態及び各変形例で述べた水晶振動片（振動片）を備えた電子機器としての携帯電話について説明する。
図１１は、第４実施形態の携帯電話を示す模式斜視図である。
図１１に示す携帯電話７００は、上記第１実施形態及び各変形例で述べた水晶振動片のいずれか（例えば、水晶振動片１）を、基準クロック発振源などとして備え、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。

上述した各水晶振動片（１など）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、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各実施形態及び各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、振動片の基材としての水晶には、水晶の原石などから所定の角度で切り出された、例えば、Ｚカット板、Ｘカット板などを用いることができる。なお、Ｚカット板を用いた場合には、その特性によりエッチング加工が容易となり、Ｘカット板を用いた場合には、その特性により温度−周波数特性が良好となる。
また、振動片の基材としては、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）などの圧電材料、またはシリコンなどの半導体材料であってもよい。
また、振動片の振動腕の数は、３本に限定するものではなく、１本または２本でもよく、ｎ本（ｎは４以上の自然数）でもよい。
なお、振動片は、基部の肉厚部をなくして全体を肉薄部とし、基部の厚さを振動腕と同じ厚さにしてもよい。これによれば、振動片は、平板状となることから、製造が容易となる。

１，２，３，４…振動片としての水晶振動片、５…振動子としての水晶振動子、６…発振器としての水晶発振器、１０…基部、１０ａ，１０ｂ…主面、１０ｃ…肉厚部、１０ｄ…肉薄部、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…振動腕、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ａ（１），１２ａ（２），１２ｂ（１），１２ｂ（２），１２ｃ（１），１２ｃ（２）…励振電極、１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１，１２ａ（１）１，１２ａ（２）１，１２ｂ（１）１，１２ｂ（２）１，１２ｃ（１）１，１２ｃ（２）１…第１電極、１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２，１２ａ（１）２，１２ａ（２）２，１２ｂ（１）２，１２ｂ（２）２，１２ｃ（１）２，１２ｃ（２）２…第２電極、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ａ（１），１３ａ（２），１３ｂ（１），１３ｂ（２），１３ｃ（１），１３ｃ（２）…配線、１３ａ１，１３ｂ１，１３ｃ１，１３ａ１（１），１３ａ１（２），１３ｂ１（１），１３ｂ１（２），１３ｃ１（１），１３ｃ１（２）…幅狭領域、１４…圧電体、１５…絶縁体、１８ａ，１８ｂ…接続電極、２０…パッケージ、２１…パッケージベース、２２…リッド、２３…内底面、２３ａ…内部接続端子、２４，２５…内部端子、２６…外底面、２７，２８…外部端子、２９…接合部材、３０…接着剤、３１…金属ワイヤー、４０…発振回路としてのＩＣチップ、４１…金属ワイヤー、７００…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 (9)

1. 基部と、
   前記基部から第１方向に延びる振動腕と、を備え、
   前記振動腕は、前記第１方向と直交する第２方向の長さが腕幅である主面を有し、前記主面の少なくとも一方に、前記主面と直交する第３方向に前記振動腕を振動させる励振部が配置され、
   前記励振部からは、前記基部に向けて配線が伸びていて、
   前記配線は、前記第２方向の幅が前記励振部の前記第２方向の幅よりも狭い幅狭領域を基部上に有し、
   前記振動腕の前記第１方向の長さをＬとしたとき、前記幅狭領域の前記第１方向に沿って並ぶ２つの端部は、前記振動腕と前記基部との境界から前記第１方向の前記基部側に向かって０．１Ｌ以内の範囲にあることを特徴とする振動片。
2. 前記励振部は、前記主面側に配置されている第１電極と、
   前記第１電極の上方に配置されている第２電極と、
   前記第１電極と前記第２電極との間に配置されている圧電体と、
   を備えていることを特徴とする請求項１に記載の振動片。
3. 前記励振部及び前記配線の少なくとも一方が、
   前記振動腕の前記第１方向に延びる一対の辺または前記一対の辺の延長線のそれぞれに近接するように前記第２方向に並んで複数配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の振動片。
4. 前記振動腕の前記第２方向の前記腕幅をＷ、前記励振部の前記第２方向の幅をＷ１としたとき、
   ０．３≦Ｗ１／Ｗ＜１．０であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の振動片。
5. 前記基部は、前記第３方向の厚さが異なる肉薄部と肉厚部とを有し、
   前記肉薄部が前記振動腕と接続されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の振動片。
6. 前記振動腕を複数備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の振動片。
7. 前記振動片を収容しているパッケージを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の振動子。
8. 前記振動片を発振させる発振回路を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の発振器。
9. 請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の振動片を備えていることを特徴とする電子機器。

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