圧電振動片、圧電振動子、電子デバイス

【課題】実装時の振動部への応力を緩和させた圧電振動片、およびこれを用いた圧電振動子、電子デバイスを提供する。
【解決手段】振動部２２を有する薄肉部２１と、前記薄肉部２１の周縁に設けられた厚肉部１７とを備えた圧電振動片１０であって、前記厚肉部１７には、緩衝部１４とマウント部１２が順に連結され、前記緩衝部１４は、前記マウント部１２と前記厚肉部１７との間にスリット１６を有し、前記マウント部１２は、前記マウント部１２と前記緩衝部１４と前記厚肉部１７との並ぶ方向に対して直交方向の両端部に、切欠き１２ａを有していることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動片、およびこれを用いた圧電振動子、電子デバイスに関し、特に実装後に発生するマウント位置での応力の振動部への影響を緩和させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電振動片の実装形態には、導電性接着剤を塗布してパッケージに固着する形態がある。このように導電性接着剤で圧電振動片を支持すると、この導電性接着剤を硬化するリフロー工程で、圧電振動片、パッケージ、導電性接着剤のそれぞれの線膨張係数の違いによる歪みが固着部分に残ってしまい、固着部分からの振動部への応力、すなわちマウント歪みが振動に悪影響を与えてしまうという問題があった。これを避けるために、導電性接着剤を塗布する箇所と振動部の間にスリット（特許文献１乃至６参照）や切欠き（特許文献１、２、３、４、７、８参照）を設けている。また、強度確保等のために、圧電振動片の中央部に窪みを形成して逆メサ型とすることが行われている（特許文献９乃至１１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５９−０４０７１５号公報
【特許文献２】実開昭６１−１８７１１６号公報
【特許文献３】特開２００４−１６５７９８号公報
【特許文献４】特開２００９−１５８９９９号公報
【特許文献５】特開２０１０−１０９５２７号公報
【特許文献６】特開２００５−１３６７０５号公報
【特許文献７】特許第４０８７１８６号公報
【特許文献８】特開２０１０−１３０１２３号公報
【特許文献９】特開２０００−３３２５７１号公報
【特許文献１０】特開２００９−１６４８２４号公報
【特許文献１１】特開２００２−２４６８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、近年このような圧電振動片を用いたデバイスの小型化並びに高性能化が加速した状況においては、前述のごとき上記いずれの構成であっても、マウント歪みを十分に取り除くことは困難である。
そこで本発明は上記問題点に着目し、マウント部から振動領域への応力の伝播を十分に緩和することを可能とした圧電振動片、圧電振動子、電子デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述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、以下の適用例として実現することが可能である。
［適用例１］振動部を有する薄肉部と、前記薄肉部の周縁に設けられた厚肉部とを備えた圧電振動片であって、前記厚肉部には、緩衝部とマウント部が順に連結され、前記緩衝部は、前記マウント部と前記厚肉部との間にスリットを有し、前記マウント部は、前記マウント部と前記緩衝部と前記厚肉部との並ぶ方向に対して直交方向の両端部に、切欠きを有していることを特徴とする圧電振動片。
上記構成により、実装時にマウント部において発生した応力が、振動部へ直線的に伝播することをスリットにより防ぐことができる。よってマウント部からの応力はスリットの周囲及び緩衝部に伝播することになる。さらに上記構成により、マウント部の幅は緩衝部の幅より狭くなるので、応力が緩衝部にまで伝播する経路が長くなる。よって応力が振動部に伝播する前に十分に緩和され、振動部への応力の影響を緩和することができる。
【０００６】
［適用例２］前記緩衝部と前記厚肉部との連結部に切欠きを有することを特徴とする適用例１に記載の圧電振動片。
上記構成により、圧電振動片においてスリットの周縁及び緩衝部にまで伝播した応力が振動部へ直線的に伝播することを切欠きにより遮断することができるので、振動部への応力の影響を緩和することができる。
【０００７】
［適用例３］前記マウント部と前記緩衝部と前記厚肉部との並ぶ方向に対して直交方向に関し、前記厚肉部の幅は、前記緩衝部の幅よりも狭く形成されたことを特徴とする適用例１または２に記載の圧電振動片。
上記構成により、圧電振動片の自由端側を軽量化して実装の安定性を高めることができる。
【０００８】
［適用例４］水晶の結晶軸である、電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系の前記Ｘ軸を中心として、前記Ｚ軸を前記Ｙ軸の−Ｙ方向へ傾けた軸とＺ′軸とし、前記Ｙ軸を前記Ｚ軸の＋Ｚ方向へ傾けた軸をＹ′軸とし、前記Ｘ軸と前記Ｚ′軸に平行な面で構成され、前記Ｙ′軸に平行な方向を厚みとするＡＴカット水晶からなることを特徴とする適用例１乃至３のいずれか１例に記載の圧電振動片。
上記構成により、厚みすべり振動を効率的に発振可能な圧電振動片となる。
【０００９】
［適用例５］前記厚肉部は、前記緩衝部と連結する部分を残して薄肉に形成されたことを特徴とする適用例１乃至４のいずれか１例に記載の圧電振動片。
上記構成により、圧電振動片の自由端側を軽量化して実装の安定性を高めることができる。
【００１０】
［適用例６］前記振動部の両面には前記振動部を振動させる励振電極が形成され、前記マウント部の実装面には、各励振電極と電気的に接続された一対の引き出し電極が形成され、前記薄肉部は、前記実装面の反対面側に偏って前記厚肉部に接続されたことを特徴とする適用例１乃至５のいずれか１例に記載の圧電振動片。
上記構成により、薄肉部と厚肉部との実装面側の境界には厚み方向に段差が形成される。よって、引出電極に塗布される導電性接着剤と振動部との距離が、前述の段差の分だけ遠くなるので、振動部に到達する応力をより多く緩和させることができる。
【００１１】
［適用例７］前記振動部は、前記薄肉部より厚肉に形成されたことを特徴とする適用例１乃至６のいずれか１例に記載の圧電振動片。
上記構成により、厚みすべり振動を振動部に閉じこめ、励振効率を高めることができる。
【００１２】
［適用例８］適用例１乃至７のいずれか１例に記載の圧電振動片のマウント部の実装面を基板側に向け、前記マウント部と前記基板とを導電性接着剤で接着することにより前記圧電振動片を実装してなることを特徴とする圧電振動子。
上記構成により、振動部への応力を緩和させた圧電振動子となる。
【００１３】
［適用例９］請求項１乃至７のいずれか１項に記載の圧電振動片のマウント部の実装面を基板側に向け、前記マウント部と前記基板とを導電性接着剤で接着することにより前記圧電振動片を実装してなることを特徴とする電子デバイス。
上記構成により、振動部への応力を緩和させた電子デバイスとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る圧電振動片の模式図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は底面図、図１（ｃ）は水晶基板のカット角を表す図である。
【図２】第１実施形態に係る圧電振動片の模式図であり、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は裏面図、図２（ｃ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】圧電振動片の製造工程（薄肉部形成工程）を示す模式図である。
【図４】圧電振動片の製造工程（外形形成工程）の模式図である。
【図５】圧電振動片の製造工程（電極形成工程）の模式図である。
【図６】第２実施形態に係る圧電振動片の模式図であり、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は底面図、図６（ｃ）は図６（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図６（ｄ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】第１実施形態の圧電振動片の変形例であり、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は底面図、図７（ｃ）は側面図である。
【図８】第２実施形態の圧電振動片の第１変形例であり、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は底面図、図８（ｃ）は側面図である。
【図９】第２実施形態に係る圧電振動片の第２変形例の模式図であり、図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）は底面図、図９（ｃ）は図９（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図９（ｄ）は図９（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１０】本実施形態の圧電振動片のマウント部に応力を印加した場合の応力の強度分布を示す図である。
【図１１】本実施形態の圧電振動片を搭載した圧電振動子を示し、図１１（ａ）は図６に示す圧電振動片６０を搭載した場合の圧電振動子１００の平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図１２】図６に示す圧電振動片６０を搭載した場合の電子デバイスの分解斜視図である。
【図１３】本実施形態の圧電振動片を搭載した電子デバイスを示し、図１３（ａ）は図１２のＡ−Ａ線断面図であり、図１３（ｂ）は図１２において図９に示す圧電振動片６１を搭載した場合のＡ−Ａ線断面図である。
【図１４】本実施形態の電子デバイスの第１変形例を示す図である。
【図１５】本実施形態の電子デバイスの第２変形例を示し、図１５（ａ）は側面図、図１５（ｂ）は電子デバイスを構成する基板の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。なお以下の説明に用いられる図において、Ｘ軸、Ｙ′軸、Ｚ′軸は互いに直交するものとする。
【００１６】
第１実施形態に係る圧電振動片を図１、図２に示す。図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は底面図、図１（ｃ）は水晶基板のカット角を表す図、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は裏面図、図２（ｃ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。本実施形態に係る圧電振動片１０は、圧電素板として、水晶の結晶軸である、電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系の前記Ｘ軸を中心として、前記Ｚ軸を前記Ｙ軸の−Ｙ方向へ傾けた軸をＺ′軸とし、前記Ｙ軸を前記Ｚ軸の＋Ｚ方向へ傾けた軸をＹ′軸とし、前記Ｘ軸と前記Ｚ′軸に平行な面で構成され、前記Ｙ′軸に平行な方向を厚みとするＡＴカット水晶を採用している。
【００１７】
そして矩形状のＡＴカット水晶素板を用い、周縁に厚肉部１７（補強部）を残したウエットエッチングにより、短辺方向を前記Ｘ軸方向、長辺方向を前記Ｚ′軸方向となるように前記厚肉部１７よりも厚みの薄い薄肉の薄肉部２１（振動部２２）を形成した逆メサ型の圧電振動片１０である。またウエットエッチングで外形を形成する工程においてスリットも同時に形成している。そして圧電振動片１０は、マウント部１２、緩衝部１４、振動部２２から形成され、マウント部１２と振動部２２が圧電振動片１０の長辺方向（Ｚ′軸方向）の両端に配置され、緩衝部１４がマウント部１２と厚肉部１７の間に形成されている。また圧電振動片１０は、図１（ａ）のＡ−Ａ線を中心線として線対称な形状を有している。そして圧電振動片１０はマウント部１２側を固定端とし、振動部２２側を自由端として片持ち支持状態で、実装先の基板３４に導電性接着剤３２により固定される。
【００１８】
マウント部１２は、圧電振動片１０のＺ′軸の一方向の端部に配置されるとともに、Ｘ軸方向の両端には切欠き１２ａが形成されている。そして実装面となるマウント部の一主面（−Ｙ′軸側の面）には後述の励振電極２４、２８と電気的に接続する引出電極２６、３０が配置されている。そして引出電極２６、３０には実装側の基板３４と接着するための導電性接着剤３２が塗布される。したがって導電性接着剤３２を用いて基板３４に接着することにより圧電振動子が形成される。
【００１９】
マウント部１２がこのような構成を有するので、導電性接着剤３２の接着位置が近接する。よって、応力の発生範囲を導電性接着剤３２が塗布された領域に集中させて、それ以外への領域へ伝播することを抑制することができる。さらに、マウント部１２の幅は緩衝部１４の幅より狭くなるので、応力がスリット１６の周囲を伝播する経路が長くなる。したがって応力が振動部２２に伝播する前に十分に緩和され、振動部２２への応力の影響を緩和することができる。なお、緩衝部１４には上述の引出電極２６、３０が形成されている。
【００２０】
ところで、導電性接着剤３２を用いた圧電振動片１０の接着工程では導電性接着剤３２を硬化させるために圧電振動片１０を高温に曝す必要がある。よって接着後温度が低下するとマウント部１２の導電性接着剤３２が塗布されている２点の間を結ぶ領域で、圧電振動片１０、基板３４、導電性接着剤３２の熱膨張係数の違いによる熱歪みが発生し、これに起因する応力が圧電振動片１０全体に伝播することになる。
【００２１】
緩衝部１４は、マウント部１２と厚肉部１７との間に形成され、マウント部１２で発生して振動部２２側に伝播する応力を緩和させる作用を有している。これを実現するため、緩衝部１４にはスリット１６が設けられ、緩衝部１４と厚肉部１７との間に切欠き１８が形成されている。なおマウント部１２の緩衝部１４側と緩衝部１４のマウント部１２側は一体的に形成されている。
【００２２】
スリット１６は、圧電振動片１０の短辺方向（Ｘ軸方向）に沿って長辺を有している。これにより、実装時にマウント部１２において発生した応力が、振動部２２へ直線的に伝播することをスリット１６により防ぐことができる。よってマウント部１２からの応力は緩衝部１４に形成されたスリット１６の周囲を伝播することになる。
【００２３】
切欠き１８は、緩衝部１４のスリット１６と振動部２２との間の領域に形成され、圧電振動片１０の短辺方向（Ｘ軸方向）の両側に形成されている。よって緩衝部１４の切欠き１８に挟まれた領域には括れ部２０が形成される。したがって緩衝部１４のＸ軸方向の両端にまで伝播した応力はスリット１６の周囲の振動部２２側、括れ部２０を伝播する。
【００２４】
このように、緩衝部１４のＸ軸方向の両端にまで伝播した応力が振動部２２へ直線的に伝播することを切欠き１８により遮断することができるので、振動部２２への応力の影響を緩和することができる。緩衝部１４から振動部２２への応力の直線的な伝播経路を遮断する趣旨から、緩衝部１４において切欠き１８により形成される括れ部２０のＸ軸方向の長さは、スリット１６のＸ軸方向の長さ以下となることが望ましい。
【００２５】
振動部２２は、薄肉部２１の一部を構成するとともに、圧電振動片１０において厚みすべり振動を発生させる領域である。振動部２２の中央の両主面（表裏面）には互いに対向するように励振電極２４、２８が形成されている。＋Ｙ′軸側の面に形成された励振電極２８は引出電極３０に接続され、−Ｙ′軸側の面に形成された励振電極２６は、−Ｙ′軸側から圧電振動片１０の端面を通って＋Ｙ′軸側に引き出された引出電極３０と電気的に接続される。したがって、引出電極２６、３０に交流電圧を印加することにより振動部２２は所定の周波数で厚みすべり振動を行なうことができる。
【００２６】
ところで、振動部２２に外部から応力が印加されると、振動部２２の見かけ上の剛性が変化するため、共振周波数が変動する。そしてマウント部１２におけるマウント状態は実装状態に依存して個々に異なるため、振動部２２に伝播する応力にもバラつきが生じ、共振周波数にバラつきが生じることになる。しかし上述のように、マウント部１２で発生した歪みを緩衝部１４において緩和させることにより、周波数変動を抑制し、これを用いた圧電振動子の歩留を高めることができる。
【００２７】
また、振動部２２は、緩衝部１４（即ち切欠き１８により形成された括れ部２０）より薄肉に形成されている。これにより、振動部２２が緩衝部１４から受ける応力が小さくなるので、振動部２２への応力の影響を緩和することができる。さらに、図１に示すように、振動部２２は導電性接着剤３２が塗布される面側（−Ｙ′軸側の面側）からハーフエッチングにより掘り込んで形成する。これにより振動部２２と緩衝部１４との接続位置を圧電振動片１０の引出電極２６、３０が引き出された面（−Ｙ′軸側の面）の反対側の面（＋Ｙ′軸側の面）に偏在させた状態で、緩衝部１４と段差を形成することになる。これにより引出電極２６、３０に塗布される導電性接着剤３２との距離が、前述の段差の分だけ遠くなるので、振動部２２に到達する応力をより多く緩和させることができる。
【００２８】
次に第１実施形態の圧電振動片の製造工程について説明する。
図３に、圧電振動片の製造工程（薄肉部形成工程）を示し、図４に圧電振動片の製造工程（外形形成工程）を示し、図５に圧電振動片の製造工程（電極形成工程）を示す。大まかな手順としては、圧電振動片１０の材料となる水晶基板３６において、薄肉部２１（振動部２２）に相当する位置をハーフエッチングし、圧電振動片１０の外形に倣ってエッチングし、励振電極２４、２８や引出電極２６、３０の形成を行なう。
【００２９】
図３に示すように、最初に圧電振動片１０を構成する薄肉部２１（振動部２２）の外形を形成する。まず図３（ａ）に示すように、圧電素板としてＡＴカットの水晶基板３６を用意し、水晶基板３６においてレジスト膜３８を塗布する。そして図３（ｂ）に示すように、薄肉部２１の形状に対応したフォトマスク４０を用いてレジスト膜３８を露光し、図３（ｃ）に示すように感光したレジスト膜３８ａを除去する。そして図３（ｄ）に示すように、水晶基板３６が露出した部分が薄肉部２１の厚みとなるまでハーフエッチングし、図３（ｅ）に示すようにレジスト膜３８を除去する。このとき水晶基板３６には薄肉部２１に対応する凹部２１ａが形成される。
【００３０】
次に圧電振動片１０の外形を形成する。図４（ａ）に示すように、凹部２１ａが形成された水晶基板３６にレジスト膜４２を塗布する。そして図４（ｂ）に示すように圧電振動片１０、スリット１６、切欠き１８の形状に対応したフォトマスク４４を用いてレジスト膜４２を露光し、図４（ｃ）に示すように感光したレジスト膜４２ａを除去する。そして図４（ｄ）に示すように、水晶基板３６が露出した部分が貫通するまでエッチングし、図４（ｅ）に示すようにレジスト膜４２を除去する。これにより圧電振動片１０の外形を有する圧電素板１０ａが形成される。
【００３１】
そして圧電素板１０ａに電極を形成する。まず図５（ａ）に示すように、スパッタ等により圧電素板１０ａの全面にＣｒやＡｕ等による金属膜４６を蒸着する。このとき圧電素板１０ａの端面にも金属膜４６が蒸着する。そして図５（ｂ）に示すように金属膜４６が蒸着した圧電素板１０ａの全面にレジスト膜４８を塗布する。このとき圧電素板１０ａの端面にもレジスト膜４８が塗布される。次に図５（ｃ）に示すように圧電振動片１０の両面の励振電極２４、２８、引出電極２６、３０の形状に対応したフォトマスク５０を用いレジスト膜を露光する。このとき引出電極３０の端面を通過する部分のレジスト膜４８は感光しない。次に図５（ｄ）に示すように感光したレジスト膜４８ａを除去し、図５（ｅ）に示すように励振電極２４、２８、引出電極２６、３０に対応する部分以外の金属膜４６を露出させエッチングを行なう。このとき、端面に蒸着した金属膜４６は感光せずに残ったレジスト膜４２により保護されている。よって引出電極３０の端面を通過する部分の金属膜４６は残り、引出電極３０はその反対面にある励振電極２８と電気的に接続される。そして図５（ｆ）に示すようにレジスト膜４８を除去することにより圧電振動片１０が形成される。
【００３２】
第２実施形態の圧電振動片を図６に示し、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は底面図、図６（ｃ）は図６（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図６（ｄ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。第２実施形態の圧電振動片６０は、基本的には第１実施形態と類似するが、前記マウント部６２と緩衝部６４と厚肉部７０との並ぶ方向に対して直交方向（Ｚ′軸方向）に関し、厚肉部７０の幅は、緩衝部６４の幅よりも狭く形成された点で相違する（特徴１）。また、振動部（メサ部７２）は、薄肉部７１より厚肉に形成され、励振電極７４、７６はメサ部７２の両面に形成された点で相違する（特徴２）構造としてよい。そうすることにより、メサ部に厚みすべり振動である主振動のエネルギーを閉じ込めることができる。
【００３３】
第２実施形態の圧電振動片６０の製造工程は、ハーフエッチングの工程で、厚肉部７０を周囲に有する薄肉部７１を形成する点と、薄肉部７１の中央に薄肉部より厚肉となるメサ部７２を形成する点と、で相違するが、それ以外では第１実施形態と共通である。
【００３４】
また厚肉部７０の薄肉部が形成された部分のＸ軸方向の幅は、マウント部６２のＸ軸方向の幅と同じであっても良いし、短く／長くなっても良いが、圧電振動片６０が図７（ａ）のＡ−Ａ線を中心線とした線対称な形状を有することが好ましい。また切欠き６６により形成される括れ部６８は、厚肉部７０まで形成され、括れ部６８と厚肉部７０のＸ軸方向の幅が一致している。
【００３５】
上述の特徴１を有することにより、圧電振動片６０の自由端側を軽量化して実装の安定性を高めることができる。さらに特徴２を有することにより、厚みすべり振動の振動領域を振動部（メサ部７２）に閉じこめ、励振効率を高めることができる。
【００３６】
図７に第１実施形態の変形例、図８に第２実施形態の第１変形例を示す。ここで、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は底面図、図７（ｃ）は側面図である。また、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は底面図、図８（ｃ）は側面図である。
図７、図８に示すように、厚肉部を緩衝部と連結する部分を残して薄肉に形成する、すなわち薄肉部をＸ軸方向の両端まで形成することも好適である。これにより、圧電振動片の自由端側を軽量化して実装の安定性を高めることができる。
【００３７】
図９に、第２実施形態に係る圧電振動片の第２変形例を示し、図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）は底面図、図９（ｃ）は図９（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図７（ｄ）は図９（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
図９に示すように第２実施形態の第２変形例おいては、メサ部８０を薄肉部７８の両面に設けることも好適である。このとき薄肉部７８は水晶基板の両面からメサ部８０の形状を残してハーフエッチングすることにより形成される。このようにメサ部８０を両面に形成することにより、厚みすべり振動の閉じ込め効果を高めた圧電振動片６１とすることができる。なお、第２実施形態において、励振電極７４、７６はメサ部８０全面に矩形に形成されているが、メサ部８０における実際の振動領域に対応して例えば円形状、楕円形状としてもよい。そうすることにより、メサ部に厚みすべり振動である主振動のエネルギーを閉じ込めることができる。
【００３８】
図１０に本実施形態の圧電振動片のマウント部に応力を印加した場合の応力の強度分布を示す。本願発明者は、本実施形態の圧電振動片のマウント部に応力を印加した場合の応力の強度分布についてシミュレーションを行った。シミュレーションの対象となる圧電振動片は、メサ部を除いて第２実施形態のものとほぼ同様の形態を有している（図６参照）。そして、図１０に示すように、マウント部の実装面上に描かれた２つの円の中心の２点の位置において、２点間で互いに引き合う力若しくは互いに押し合う力を印加したときの、圧電振動片の応力の分布のシミュレーションを行った。なお、図１０の左に縦一列に並べてある模様は、圧電振動片に印加された応力の強度（９段階）を示し、上から下に行くにつれて応力が小さくなることを表している。そしてこれらの模様は、圧電振動片上において圧電振動片の応力の強度分布に対応して描かれている。
【００３９】
図１０に示すように、マウント部全体及び緩衝部のマウント部側に強い応力が発生していることがわかる。そしてマウント部側で発生した応力は、緩衝部のスリットの周囲を伝って厚肉部に伝播するものの括れ部（厚肉部）の手前までである程度緩和されることがわかる。これは、スリットの周囲で伝播する応力がその伝播途中で大きな割合で緩和されるためと考えられる。さらに切欠きにより応力の薄肉部（振動部）への直線的な伝播経路が遮断され、応力の伝播経路が括れ部の中央に向くように曲げられ、この伝播経路の伝播途中でも大きな割合で応力が緩和されたと考えられる。
【００４０】
そして厚肉部と薄肉部（振動部）との境界において応力の強度が不連続となって薄肉部（振動部）に対する応力が緩和されており、薄肉部（振動部）の殆どの領域において応力が緩和されている（応力の強度が最小となっている）ことがわかる。このとき、圧電振動片の上述の力が印加された面（実装面）において薄肉部と厚肉部との間には段差が形成されている。よって薄肉部（振動部）に残る応力は、厚肉部の実装面の反対側の面の応力を引き継いだものである。このことから、応力は上述の印加された面（実装面）から圧電振動片の厚み方向にも緩和すると考えられる。
【００４１】
以上、実施例で説明したいずれの圧電振動片も、振動部（薄肉部）の短辺方向をＸ軸方向、長辺方向をＺ′軸方向となるように構成した逆メサ型の圧電振動片としたが、本発明はこれに限らず、振動部の短辺方向をＺ′軸方向、長辺方向をＸ軸方向となるように構成した逆メサ型の圧電振動片にも適用できることは言うまでもない。
【００４２】
図１１に本実施形態の圧電振動片を搭載した圧電振動子を示す。図１１（ａ）は図６に示す圧電振動片６０を搭載した場合の圧電振動子１００の平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。圧電振動子１００は圧電振動片６０を収容する凹部を有するパッケージ（基板）と、凹部１０４を封止するリッド１１２により形成される。またパッケージ１０２の下面には外部電極１０６が形成され、凹部１０４の底面には貫通電極１０８を介して外部電極１０６と電気的に接続された接続電極１１０が配置されている。そしてこの接続電極１１０とマウント部６２の引出電極１１４とが導電性接着剤３２により接合される。よって圧電振動片６０はマウント部６２を固定端として片持ち支持状態でパッケージ１０２に接続される。上記構成により、圧電振動片の振動部への応力を緩和させた圧電振動子となる。
【００４３】
図１２、図１３に本実施形態の圧電振動片を搭載した電子デバイスを示す。図１２は図６に示す圧電振動片６０を搭載した場合の電子デバイスの分解斜視図を示し。また図１３（ａ）は図１２のＡ−Ａ線断面図であり、図１３（ｂ）は図１２において図９に示す圧電振動片６１を搭載した場合のＡ−Ａ線断面図である。本実施形態の電子デバイス２００は、パッケージ２０２（基板）、圧電振動片６０、６１、圧電振動片６０、６１（図９参照）を駆動させる集積回路（ＩＣ２１０）、リッドにより構成されている。パッケージ２０２は、図１３の破線で示すように３層構造で形成されている。パッケージ２０２の下面には外部電極２１４が形成されている。またパッケージ２０２の凹部２０４の下段部２０６には複数の接続電極２１６が配置されている。またパッケージ２０２の凹部２０４の上段部２０８には、パッド電極２２０と電気的に接続するとともに、圧電振動片６０、６１の引出電極１１４（図１３（ａ）、図６参照）、１１５（図１３（ｂ）、図９参照）と導電性接着剤３２を介して接続する接続電極２１８が形成されている。接続電極２１６はＩＣ２１０のパッド電極２２０に対応して複数配置され、パッド電極２２０と導電性の接着剤により電気的に接続されるが、その一部は接続電極２１８や外部電極２１４に電気的に接続される。本実施形態の電子デバイス２００においては、圧電振動片６０、６１とＩＣ２１０とが共に凹部２０４においてリッド２１２により封止された構造を有している。上記構成により、圧電振動片の振動部への応力を緩和させた電子デバイスとなる。
【００４４】
図１４に本実施形態の電子デバイスの第１変形例を示す。図１４においては、パッケージ３０２（基板）の両面に凹部３０４、３０６を形成し、一方の凹部３０４に圧電振動片６０を搭載するとともにリッド３０８で封止し、他方の凹部３０６には集積回路（ＩＣ３１６）を取り付けた構成を有した電子デバイス３００となっている。そしてパッケージ３０２の下端には外部電極３１０が形成され、また凹部３０６には外部電極３１０または凹部３０４に配置された接続電極３２０と電気的に接続するとともに、ワイヤー３１４を介してＩＣ３１６のパッド電極３１８と電気的に接続する接続電極３１２が配置されている。一方凹部３０４に配置された接続電極３２０は、圧電振動片６０の引出電極１１４と導電性接着剤３２を介して接続される。よって圧電振動片６０はマウント部６２を固定端として片持ち支持状態でパッケージに接続される。このように圧電振動片６０とＩＣ３１６とを隔離することによって、圧電振動片６０のＩＣ３１６からの熱の影響を低減することができる。
【００４５】
図１５に本実施形態の電子デバイスの第２変形例を示す。図１５（ａ）は側面図、図１５（ｂ）は電子デバイスを構成する基板の平面図である。第２変形例においては、例えば図１１に示す圧電振動子１００を用いて電子デバイス４００を形成している。すなわち、第２実施形態においては、圧電振動子１００を駆動する集積回路（ＩＣ４０４）を搭載した基板４０２上にＩＣ４０４（パッド電極４０６）と電気的に接続する電極球４１２を配置し、この電極球４１２により圧電振動子１００を支持するとともに、電極球４１２と圧電振動子１００の外部電極１０６とを電気的に接続し、基板４０２、ＩＣ４０４、電極球４１２、圧電振動子１００を樹脂等のモールド剤４１６により一体形成している。ここで、基板４０２の下面には外部電極４１０が形成され、基板４０２の上面には外部電極４１０と貫通電極４１８を介して電気的に接続する接続電極４０８が形成されている。そしてＩＣ４０４に形成されたパッド電極４０６のうち、一部は電極球４１２にワイヤー４１４を介して接続され、残りは接続電極４０８にワイヤー４１４を介して接続されている。
【００４６】
上記構成とすることにより、既存の圧電振動子１００の規格に対応して基板ＩＣ、電極球等の配置をして電子デバイス４００を形成することができるのでコストを抑制することができる。なお、いずれの実施形態においてもＩＣと各電極との接続はフェイスダウンボンディングでもよい。またいずれの圧電振動子、電子デバイスの実施形態においても、上述のいずれの実施形態の圧電振動片も適用できる。
【符号の説明】
【００４７】
１０………圧電振動片、１０ａ………圧電素板、１２………マウント部、１２ａ………切欠き、１４………緩衝部、１６………スリット、１７………厚肉部、１８………切欠き、２０………括れ部、２１………薄肉部、２１ａ………凹部、２２………振動部、２４………励振電極、２６………引出電極、２８………励振電極、３０………引出電極、３２………導電性接着剤、３４………基板、３６………水晶基板、３８………レジスト膜、３８ａ………レジスト膜、４０………フォトマスク、４２………レジスト膜、４２ａ………レジスト膜、４４………フォトマスク、４６………金属膜、４８………レジスト膜、４８ａ………レジスト膜、５０………フォトマスク、６０………圧電振動片、６１………圧電振動片、６２………マウント部、６４………緩衝部、６６………切欠き、６８………括れ部、７０………厚肉部、７１………薄肉部、７２………メサ部、７４………励振電極、７６………励振電極、７８………薄肉部、８０………メサ部、１００………圧電振動子、１０２………パッケージ、１０４………凹部、１０６………外部電極、１０８………貫通電極、１１０………接続電極、１１２………リッド、１１４………引出電極、１１５………引出電極、２００………電子デバイス、２０２………パッケージ、２０４………凹部、２０６………下段部、２０８………上段部、２１０………ＩＣ、２１２………リッド、２１４………外部電極、２１６………接続電極、２１８………接続電極、２２０………パッド電極、３００………電子デバイス、３０２………パッケージ、３０４………凹部、３０６………凹部、３０８………リッド、３１０………外部電極、３１２………接続電極、３１４………ワイヤー、３１６………ＩＣ、３１８………パッド電極、３２０………接続電極、４００………電子デバイス、４０２………基板、４０４………ＩＣ、４０６………パッド電極、４０８………接続電極、４１０………外部電極、４１２………電極球、４１４………ワイヤー、４１６………モールド剤、４１８………貫通電極。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動部を有する薄肉部と、前記薄肉部の周縁に設けられた厚肉部とを備えた圧電振動片であって、
前記厚肉部には、緩衝部とマウント部が順に連結され、
前記緩衝部は、前記マウント部と前記厚肉部との間にスリットを有し、
前記マウント部は、
前記マウント部と前記緩衝部と前記厚肉部との並ぶ方向に対して直交方向の両端部に、切欠きを有している
ことを特徴とする圧電振動片。
【請求項２】
前記緩衝部と前記厚肉部との連結部に切欠きを有することを特徴とする請求項１に記載の圧電振動片。
【請求項３】
前記マウント部と前記緩衝部と前記厚肉部との並ぶ方向に対して直交方向に関し、
前記厚肉部の幅は、
前記緩衝部の幅よりも狭く形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の圧電振動片。
【請求項４】
水晶の結晶軸である、電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系の前記Ｘ軸を中心として、前記Ｚ軸を前記Ｙ軸の−Ｙ方向へ傾けた軸とＺ′軸とし、前記Ｙ軸を前記Ｚ軸の＋Ｚ方向へ傾けた軸をＹ′軸とし、前記Ｘ軸と前記Ｚ′軸に平行な面で構成され、前記Ｙ′軸に平行な方向を厚みとするＡＴカット水晶からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の圧電振動片。
【請求項５】
前記厚肉部は、前記緩衝部と連結する部分を残して薄肉に形成されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の圧電振動片。
【請求項６】
前記振動部の両面には前記振動部を振動させる励振電極が形成され、
前記マウント部の実装面には、各励振電極と電気的に接続された一対の引き出し電極が形成され、
前記薄肉部は、前記実装面の反対面側に偏って前記厚肉部に接続されたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の圧電振動片。
【請求項７】
前記振動部は、前記薄肉部より厚肉に形成されたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の圧電振動片。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の圧電振動片のマウント部の実装面を基板側に向け、前記マウント部と前記基板とを導電性接着剤で接着することにより前記圧電振動片を実装してなることを特徴とする圧電振動子。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の圧電振動片のマウント部の実装面を基板側に向け、前記マウント部と前記基板とを導電性接着剤で接着することにより前記圧電振動片を実装してなることを特徴とする電子デバイス。

【図１】