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、及びこれを用いた圧電振動子の提供。
【解決手段】ＡＴカット水晶により形成され、振動部２２を有する薄肉部２１と、周縁で該薄肉部より厚い厚肉部１７とを備えた圧電振動片１０で、該振動片は、＋Ｚ′軸をＹ′軸回りに＋Ｘ軸方向への回転を正の回転角とし、Ｚ′軸をＹ′軸回りに−１２０°〜＋６０°の範囲で回転し得られるＺ′′軸と、Ｘ軸をＹ′軸回りにＺ′軸と共に回転し得られるＸ′軸と、に各々平行な縁辺を有し、厚肉部１７には、縁辺方向に緩衝部１４を介してマウント部１２が横並びに連結され、緩衝部１４は、マウント部１２と厚肉部１７間にスリット１６を有し、マウント部１２は、マウント部１２と緩衝部１４と厚肉部１７との並ぶ方向に対して直交方向の両端部に、面取り部１８を有し、スリット１６の長手方向の少なくとも一部は直交方向と平行である。
【解決手段】ＡＴカット水晶により形成され、振動部２２を有する薄肉部２１と、周縁で該薄肉部より厚い厚肉部１７とを備えた圧電振動片１０で、該振動片は、＋Ｚ′軸をＹ′軸回りに＋Ｘ軸方向への回転を正の回転角とし、Ｚ′軸をＹ′軸回りに−１２０°〜＋６０°の範囲で回転し得られるＺ′′軸と、Ｘ軸をＹ′軸回りにＺ′軸と共に回転し得られるＸ′軸と、に各々平行な縁辺を有し、厚肉部１７には、縁辺方向に緩衝部１４を介してマウント部１２が横並びに連結され、緩衝部１４は、マウント部１２と厚肉部１７間にスリット１６を有し、マウント部１２は、マウント部１２と緩衝部１４と厚肉部１７との並ぶ方向に対して直交方向の両端部に、面取り部１８を有し、スリット１６の長手方向の少なくとも一部は直交方向と平行である。
【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、導電性接着剤を硬化させるための乾燥等の熱処理工程では、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、冷却したのちの導電性接着剤の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領域に悪影響を与えてしまうという問題があった。
【０００３】
また、圧電振動片の小型化を図ろうとすると、圧電振動片の支持部に塗布された接着剤の硬化により生じた残留応力によって圧電振動片の共振周波数に経年変化が生じたり、あるいは励振電極の面積を小さくしなければならず、それによって圧電振動子としての電気的特性が劣化する問題が顕著に表れるという問題がある。例えばインピーダンスが大きくなり、良好な特性を得られなくなるという問題が顕著に表れてくる。
【０００４】
そこで、このような問題に鑑みて、特許文献１２においては、矩形のフラットな形状をしたＡＴカット水晶基板等の厚みすべり圧電振動子に関し、支持部と振動部との間に切欠きやスリットを設けた構造について提案されている。
図１９に、特許文献１２に係る圧電振動子の模式図を示す。図１９（ａ）は圧電振動子を構成する圧電振動片の上面図、図１９（ｂ）は圧電振動子を構成する圧電振動片の下面図、図１９（ｃ）は圧電振動片を容器の内部に搭載した圧電振動子の上面図、図１９（ｄ）は図１９（ｃ）のＡ−Ａ′線断面図である。
【０００５】
図１９においては、支持部６０２と振動部６０４とを有する矩形状の圧電振動子６００が示されている。前記圧電振動子６００の振動部６０４の上面と下面にそれぞれ形成した励振電極部６０６Ａ、６０６Ｂと、前記励振電極部６０６Ａ、６０６Ｂから前記（圧電振動子６００の）支持部６０２の縁に引き出された入出力端子部６０８Ａ、６０８Ｂとの間の圧電振動子６００の主面上にスリット６１０が配置形成されている。これにより、前記励振電極部６０６Ａ、６０６Ｂと前記入出力端子部６０８Ａ、６０８Ｂとを物理的に隔離する構造としたものである。
【０００６】
上記構成において、圧電振動子６００の支持部６０２と、圧電振動子６００を収容する容器６１２内の底部の電極端子（不図示）とを固着並びに電気的に接続するための接着剤６１６が硬化すると、図１９（ｃ）の二点鎖線で示す方向、範囲にわたって、圧電振動子６００に対する残留応力が発生することになる。しかし、このような構造においては、スリット６１０によってこの残留応力が振動部６０４に伝播しないように構成しており、スリット６１０の長手方向長を最適な長さに設定することによって、残留応力の伝搬方向を上述の二点鎖線で示した領域の外側に制限することができる。
【０００７】
これにより、圧電振動子６００の電気的な特性を損なうことなく、かつ圧電振動子の共振周波数の経年変化が小さい小型の圧電振動子６００を製造することができるとされている。なお、類似の技術として、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５参照）や切欠き（特許文献１、２、３、４、６、７、８参照）を設ける構成が開示されている。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）。
【０００８】
上記特許文献においては、圧電振動片のマウント側で発生した応力の振動部側への伝播を構造的に低減するものであるが、振動部側に伝播する応力を物性的な観点から低減させる技術も提案されている。すなわち特許文献１３、特許文献１４においては、いわゆるＡＴカットの水晶基板を用いた圧電振動片の長辺や短辺の面方位を、その応力感度が小さくなる方向に設計したものを採用している。
【０００９】
特許文献１３においては、ＡＴカット水晶基板のカット面上のＺ′軸とＸ軸をＹ′軸回りに＋Ｘ軸方向に３０度程度回転して得られるＺ′′軸とＸ′軸にそれぞれ平行な縁辺を有する圧電振動片を採用している。
【００１０】
ここで、非特許文献１には、ＡＴカット水晶基板に関する応力感度についての説明があり、ＡＴカット水晶基板では、Ｘ軸をＹ′軸周りに−Ｘ軸から−Ｚ′軸へ向かう方向へ６０°または１２０°回転させることにより、Ｚ′軸を回転して得られるＺ′′軸方向が最も応力感度が鈍くなることが記載されている。
【００１１】
そこで、特許文献１４においては、振動片（ＡＴカット水晶基板）の基板に起因したマウント歪み（応力感度）に関する非特許文献１の研究成果を根拠に、更に、量産性に優れ、振動片に対する振動部、即ち薄肉部の占有割合を高めることを目的として、前述のＺ′軸とＸ軸をＹ′軸回りに＋Ｘ軸方向に−１２０°〜＋６０°の範囲で回転して得られるＺ′′軸とＸ′軸にそれぞれ平行な縁辺を有する前記薄肉部の長辺の方向を前記Ｚ′′軸に合わせてなる圧電振動片を採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【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２００５−１３６７０５号公報
【特許文献６】特許第４０８７１８６号公報
【特許文献７】特開２００９−１８８４８３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
【特許文献１２】特開平９−３２６６６７号公報
【特許文献１３】特許第４３１０８３８号公報
【特許文献１４】特開２００９−１６４８２４号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Ｊ．Ｍ．Ｒａｔａｊｓｋｉ， “Ｔｈｅ Ｆｏｒｃｅ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ＡＴ−Ｃｕｔ Ｑｕａｒｔｚ Ｃｒｙｓｔａｌｓ”，２０ｔｈ Ａｎｎｕａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ，（１９６６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
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ことが、以下に示すように本願発明者らにより見出された。
【００１５】
図２０に圧電振動片のマウント部と振動部との間にスリットを形成した場合の応力分布を示し、図２０（ａ）は圧電振動片のスリットのＺ′軸方向の幅を１５０μｍとした場合の応力分布、図２０（ｂ）は圧電振動片のスリットのＺ′軸方向の幅を２５０μｍとした場合の応力分布を示す。また、図２１、図２２に、圧電振動片の幅方向の両側でマウント部と振動部との間となる位置に切欠きを形成して、マウント部と振動部との間を連結する連結部を形成した場合の応力分布を示し、図２１（ａ）は連結部のＸ軸方向の幅を４００μｍとした場合の応力分布、図２１（ｂ）は連結部のＸ軸方向の幅を３００μｍとした場合の応力分布、図２２（ａ）は連結部のＸ軸方向の幅を２００μｍとした場合の応力分布、図２２（ｂ）は連結部のＸ軸方向の幅を１００μｍとした場合の応力分布を示す。
【００１６】
図２０、図２１、図２２は、図中の導電性接着剤が塗布されるマウント部７０２のＹ′軸側の面上の円の中心の２点を基点として圧電振動片７００に対して圧縮応力或いは引張応力を印加した場合の応力分布のシミュレーション結果を示したものである。この圧縮応力或いは引張応力（残留応力）は、圧電振動片、導電性接着剤、基板の熱膨張係数の違いにより、圧電振動片に印加される熱歪みにより発生する。
【００１７】
図２０、図２１、図２２において、Ｘ軸、Ｙ′軸、Ｚ′軸は互いに直交するものとし、圧電振動片７００は、Ｙ′軸に平行な方向を法線とする主面を有し、Ｚ′軸に平行な方向及びＸ軸に平行な方向にそれぞれ縁辺を有する板状の外形を有している。また圧電振動片７００の主面を貫通する貫通孔としてスリット７０４が形成されている。よって、圧電振動片７００において、マウント部７０２、スリット７０４、振動部７０６が横並びに配置された形となる。図１７において、圧電振動片７００は、マウント部７０２、スリット７０４、振動部７０６が並ぶ方向（Ｚ′軸方向）の長さが１５００μｍ、Ｘ軸方向の幅が１０００μｍの外形を有している。またスリット７０４のＸ軸方向（長辺）の長さは６５０μｍである。そしてマウント部７０２側のスリット７０４の長辺からマウント部７０２の端部までのＺ′軸方向の幅は、図２０（ａ）において３５０μｍ、図２０（ｂ）においては２５０μｍとしている。またスリット７０４のＺ′軸方向の幅は、図２０（ａ）において１５０μｍ、図２０（ｂ）において２５０μｍとしている。すなわち、図２０（ａ）と図２０（ｂ）では、スリット７０４のＺ′軸方向の位置と幅を変化させている。
【００１８】
そして、図２０、図２１、図２２の図中の左に縦一列に並べられた複数の模様は、それぞれ圧電振動片７００が受ける応力の強度を示し、上の模様に行くほど応力が大きいことを示し、下の模様に行くほど応力が小さいことを示す。そして圧電振動片７００が受ける応力の強度の分布を、上述の模様を用いて表している。
【００１９】
図２０に示すように、このように小さな圧電振動片７００においては、スリット１６を形成しても、さらにスリット１６の位置や幅を変化させても、マウント部１２で発生した熱歪みに起因する応力を解消しきれずに、強い応力が圧電振動片７００の振動部７０６にまで達していることがわかる。よって圧電振動片７００の共振周波数の安定性等の電気的特性に悪影響を与えるという問題がある。
【００２０】
図２１、図２２に示す圧電振動片７００は、特許文献６、７のような従来技術に係るマウント部７０２と振動部７０６との間において圧電振動片７００の幅方向の両端に切欠き７０８を形成した、所謂切欠き構造となっている。この構造では、切欠き７０８により形成された連結部７１０の幅を狭くしていくことにより、マウント部７０２で発生した応力の振動部７０６への伝播が緩和されていく様子が観察される。しかし、連結部７１０のみで振動部７０６を支持する構造では耐落下衝撃等の強度面で不利となり実用性に乏しいという問題がある。
【００２１】
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】
【００２２】
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］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軸を回転軸として、前記Ｚ軸を前記Ｙ軸の−Ｙ方向へ回転させた軸をＺ′軸とし、前記Ｙ軸を前記Ｚ軸の＋Ｚ方向へ回転させた軸を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カット水晶により形成され、振動部を有する薄肉部と、前記薄肉部の周縁に設けられ、前記薄肉部より厚い厚肉部とを備えた圧電振動片であって、前記圧電振動片は、前記＋Ｚ′軸をＹ′軸回りに＋Ｘ軸方向へ回転させることを正の回転角として、前記Ｚ′軸を前記Ｙ′軸回りに−１２０°から＋６０°の範囲で回転させて得られるＺ′′軸と、前記Ｘ軸を前記Ｙ′軸回りに前記Ｚ′軸とともに回転させて得られるＸ′軸と、にそれぞれ平行な縁辺を有し、前記厚肉部には、前記縁辺の方向に緩衝部を介してマウント部が横並びで接続され、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、面取り部を有し、前記スリットの長手方向の少なくとも一部は前記直交方向と平行であることを特徴とする圧電振動片。
【００２３】
圧電振動片はマウント部に導電性接着剤を塗布することにより基板に接続される。しかし、これによりマウント部と導電性接着剤との間に熱歪みが生じ、これが圧電振動片全体に応力として伝播することになる。しかし、マウント部に形成された面取り部により、マウント部の幅は短くなる。これにより、マウント部に接着される導電性接着剤同士の距離が短くなるため、導電性接着剤とマウント部との間で発生する応力そのものを小さくすることができる。またマウント部と導電性接着剤との間で発生し振動部側に伝播する応力は振動部側に向かって直進的に進む成分が最も大きなものとなる。しかし、応力が最も強く伝播する直進的な経路上にスリットが配置された形となるので、その直進的な経路は遮断され、スリットを迂回する応力の成分のみが振動部側に伝播可能となる。しかし、その応力は、振動部側に進行するたびに曲げられることになるので大きな割合で応力が緩和される。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可能な圧電振動片となる。
【００２４】
またＡＴカットの水晶基板を用いることにより、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。そして圧電振動片の縁辺の方向を上述のように設計することにより、圧電振動片全体の応力感度を抑制して振動部側へ伝達する応力を小さくすることができ、振動部への応力の影響が低減された圧電振動片となる。
【００２５】
［適用例２］前記厚肉部、前記緩衝部、前記マウント部の並ぶ方向は、前記Ｚ′′軸に平行な縁辺の方向であることを特徴とする適用例１に記載の圧電振動片。
圧電振動片における熱歪みに起因する応力は、マウント部に塗布された導電性接着剤を起点としてマウント部の幅方向に発生し、これが振動部側に伝播する。しかし上記構成とすることにより、Ｚ′′軸方向に伝播する応力に対する応力感度は低減されるので、発生した応力のうち振動部側に伝播する成分を低減することができる。したがって、振動部への応力の影響が低減された圧電振動片となる。
【００２６】
［適用例３］前記厚肉部、前記緩衝部、前記マウント部の並ぶ方向は、前記Ｘ′軸に平行な縁辺の方向であることを特徴とする適用例１に記載の圧電振動片。
圧電振動片における熱歪みに起因する応力は、マウント部に塗布された導電性接着剤を起点としてマウント部の幅方向に発生し、これが振動部側に伝播する。しかし上記構成とすることにより、Ｚ′′軸方向に伝播する応力に対する応力感度は低減されるので、マウント部１２で発生する応力そのものを低減させることができる。したがって、振動部への応力の影響が低減された圧電振動片となる。
【００２７】
［適用例４］前記スリットの前記長手方向の両端部が前記スリットの長手方向の中央部よりも前記マウント部側に位置するように屈曲或いは湾曲した形状を有す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、実装時にマウント部において発生した応力をスリットが取り囲む形となるので、薄肉部側への応力の漏れを低減して、振動部への応力の影響を緩和することができる。
【００２８】
［適用例５］前記スリットの前記両端部には、薄肉に形成された補強部が配置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、スリットの振動部側への応力の伝播を制限する効果を損なうことなく、緩衝部の強度を確保することができる。
【００２９】
［適用例６］前記スリットの前記長手方向の両端部が前記スリットの長手方向の中央部よりも前記薄肉部側に位置するように屈曲或いは湾曲した形状を有し、前記緩衝部の前記スリットを前記長手方向の両端から挟み込む位置に溝が形成された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、スリットは、実装時にマウント部において発生した応力をある程度スリットの両端側に受け流す形となるが、その受け流された応力を溝でせき止めることができる。これによりマウント部で発生した応力は、マウント部と、緩衝部のスリットのマウント部側において均一化される。したがって、圧電振動片を量産した場合の応力分布のバラつきを抑制することができ、これにより圧電振動片の周波数特性等の特性のバラつきを抑制して、コストを抑制することができる。
【００３０】
［適用例７］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６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。
【００３１】
［適用例８］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７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。
【００３２】
［適用例９］基板を有し、適用例１乃至８のうちいずれか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、前記マウント部の一対の接続部と、前記一対の接続部に対向する前記基板の一対の部位とを接合部材を用いて接合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。
【００３３】
［適用例１０］前記一対の接続部を結ぶ方向が、前記Ｘ′軸若しくは前記Ｚ′′軸に平行であることを特徴とする適用例９に記載の圧電振動子。
上記構成により、振動部への応力をさらに緩和させた圧電振動子となる。
【００３４】
［適用例１１］基板を有し、適用例１乃至８のうちいずれか１例に記載の圧電振動片のマウント部の実装面を前記基板側に向け、前記マウント部の一対の接続部と、前記一対の接続部に対向する前記基板の一対の部位と接合部材を用いて接合することにより前記圧電振動片を実装し、少なくとも一以上の電子部品を備え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。
【００３５】
［適用例１２］前記一対の接続部を結ぶ方向が、前記Ｘ′軸若しくは前記Ｚ′′軸に平行であることを特徴とする適用例１１に記載の電子デバイス。
上記構成により、振動部への応力をさらに緩和させた電子デバイスとなる。
【００３６】
［適用例１３］適用例１１または１２に記載の電子デバイスにおいて、前記電子部品が、サーミスタ、コンデンサ、リアクタンス素子、半導体素子のうちのいずれかであることを特徴とする電子デバイス。
上記構成により、圧電振動片を発振源として用いた電子デバイスを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【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）は上面図、図１（ｂ）は下面図、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）は第１側面図、図２（ｂ）は第２側面図、図２（ｃ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図２（ｄ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】第１実施形態に係る圧電振動片の製造工程（薄肉部形成工程）を示す図である。
【図４】第１実施形態に係る圧電振動片の製造工程（外形形成工程）を示す図である。
【図５】第１実施形態に係る圧電振動片の製造工程（電極形成工程）を示す図である。
【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）は上面図、図６（ｂ）は下面図、図６（ｃ）は図６（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図６（ｄ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】第２実施形態に係る圧電振動片の変形例の模式図であり、図７（ａ）は上面図、図７（ｂ）は下面図、図７（ｃ）は図７（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図７（ｄ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】第３実施形態に係る圧電振動片の模式図であり、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は底面図である。
【図９】第３実施形態に係る圧電振動片の変形例の模式図であり、図９（ａ）は上面図、図９（ｂ）は下面図である。
【図１０】第４実施形態に係る圧電振動片の模式図であり、図１０（ａ）は上面図、図１０（ｂ）は下面図である。
【図１１】第５実施形態に係る圧電振動片の模式図であり、図１１（ａ）は上面図、図１１（ｂ）は下面図である。
【図１２】第５実施形態に係る圧電振動片の変形例の模式図であり、図１２（ａ）は上面図、図１２（ｂ）は下面図である。
【図１３】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１４】本実施形態の圧電振動片を搭載した圧電振動子の模式図を示し、図１４（ａ）は図６に示す圧電振動片を搭載した場合の圧電振動子の上面図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図１５】図１に示す圧電振動片を搭載した電子デバイスの分解斜視図である。
【図１６】本実施形態の圧電振動片を搭載した電子デバイスの模式図であり、図１６（ａ）は図１５に図６に示す圧電振動片を搭載した場合のＡ−Ａ線断面図であって、図１６（ｂ）は図１５において図７に示す圧電振動片を搭載した場合のＡ−Ａ線断面図である。
【図１７】本実施形態の電子デバイスの第１変形例の模式図である。
【図１８】本実施形態の電子デバイスの第２変形例の模式図である。
【図１９】特許文献１２に係る圧電振動子の模式図であり、図１９（ａ）は圧電振動子を構成する圧電振動片の上面図、図１９（ｂ）は圧電振動子を構成する圧電振動片の下面図、図１９（ｃ）は圧電振動片を容器の内部に搭載した圧電振動子の上面図、図１９（ｄ）は図１９（ｃ）のＡ−Ａ′線断面図である。
【図２０】圧電振動片のマウント部と振動部との間にスリットを形成した場合の応力分布を示し、図２０（ａ）は圧電振動片のスリットの幅を１５０μｍとした場合の応力分布、図２０（ｂ）は圧電振動片のスリットの幅を２５０μｍとした場合の応力分布である。
【図２１】圧電振動片の幅方向の両側のマウント部と振動部との間となる位置に切欠きを形成して、マウント部と振動部との間を連結する連結部を形成した場合の応力分布を示し、図２１（ａ）は連結部の幅を４００μｍとした場合の応力分布、図２１（ｂ）は連結部の幅を３００μｍとした場合の応力分布である。
【図２２】圧電振動片の幅方向の両側のマウント部と振動部との間となる位置に切欠きを形成して、マウント部と振動部との間を連結する連結部を形成した場合の応力分布を示し、図２２（ａ）は連結部の幅を２００μｍとした場合の応力分布、図２２（ｂ）は連結部の幅を１００μｍとした場合の応力分布である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
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。
【００３９】
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）は上面図、図１（ｂ）は下面図、図１（ｃ）は水晶基板のカット角を表す図、図２（ａ）は第１側面図、図２（ｂ）は第２側面図、図２（ｃ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図２（ｄ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。本実施形態に係る圧電振動片１０は、図１（ｃ）に示すように、圧電素板１１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カット水晶基板１１ａを採用している。これにより、厚みすべり振動を効率的に発振可能な圧電振動片１０となる。
【００４０】
さらに本実施形態の圧電振動片１０は、このＡＴカット水晶基板１１ａにおいて、＋Ｚ′軸をＹ′軸回りに＋Ｘ軸方向へ回転させることを正の回転角として、Ｚ′軸をＹ′軸回りに角度ψ（−１２０°から＋６０°）の範囲で回転させて得られるＺ′′軸に平行な方向を長辺（縁辺）とし、Ｘ軸をＹ′軸回りにＺ′軸とともに回転させて得られるＸ′軸に平行な方向を短辺（縁辺）とする矩形形状の外形の圧電素板１１を用いている。即ちＡＴカット水晶基板１１ａの面内方位を角度ψだけ回転させたものが圧電振動片１０の外形を形成する圧電素板１１となる。
【００４１】
また、圧電振動片１０は、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、前記厚肉部１７よりも厚みが薄く形成された薄肉部２１（振動部２２）を有する逆メサ型の振動部２２を有した構造となっている。また圧電振動片１０は、長辺方向（Ｚ′′軸方向）に並んでマウント部１２、緩衝部１４、厚肉部１７（振動部２２）が横並びで順に接続された形態を有している。すなわち、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。上記外形を有する圧電振動片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。
【００４２】
マウント部１２は、圧電振動片１０の＋Ｚ′′軸側の端部に配置されるとともに、Ｘ′軸方向の両端には面取り部１８が形成されている。面取り部１８は、矩形形状を有する圧電振動片１０の４つの角のうち、マウント部１２に含まれる２つの角において、前記２つの角を形成する圧電振動片１０の長辺及び短辺とそれぞれ交差する２つの斜線を切断面として、前記２つの角をそれぞれ断裁する態様で形成される。なお図１に示すように面取り部１８は、マウント部１２を斜め方向から直線的に断裁するのではなく、曲線的に面取り部１８ａを形成してもよい。
【００４３】
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に引出電極２６、３０を介して電気的に接続するパッド電極２６ａ、３０ａが配置されている。パッド電極２６ａ、３０ａには実装側の基板３４と接着する接合部材となる導電性接着剤３２が塗布され、パッド電極２６ａ、３０ａは実装側の基板３４上の部位（例えば接続電極）と接着する。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。またマウント部１２において導電性接着剤３２が塗布される位置が一対の接続部となり、この接続部の並ぶ方向がＸ′軸に平行な方向となる。
【００４４】
緩衝部１４は、マウント部１２と厚肉部１７との間に配置され、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領域である。これを実現するため、緩衝部１４にはスリット１６が設けられている。スリット１６はＸ′軸方向を長手方向とし、圧電振動片１０の厚み方向（Ｙ′軸方向）に貫通する矩形の貫通孔として形成されている。これにより、緩衝部１４のＸ′軸方向の両端には、厚肉部１７とマウント部１２とを連結する連結部１５が形成される。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。そして、図１（ａ）、図１（ｂ）に示す如く、緩衝部１４（連結部１５）にも上述の引出電極２６、３０が形成されている。
【００４５】
薄肉部２１は、厚肉部１７の一部の領域を薄肉に形成したものであり、マウント部１２の実装面（−Ｙ′軸側の面）から掘り込む態様で形成される。これにより薄肉部２１は、厚肉部１７の＋Ｙ′軸側の面に偏在して厚肉部１７に接続するととともに、薄肉部２１と厚肉部１７は、圧電振動片１０の−Ｙ′軸側の面で段差を形成する。また、薄肉部２１の±Ｘ′軸側、および＋Ｚ′′軸側は厚肉部１７に接することになるが、薄肉部２１の−Ｚ′′軸側は圧電振動片１０の−Ｚ′′軸側の端部の一部となっている。
【００４６】
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２４は、引出電極２６と電気的に接続される。引出電極２６は薄肉部２１、厚肉部１７、緩衝部１４（連結部１５）の表面を経由してマウント部１２に配置されたパッド電極２６ａに接続される。また引出電極３０は、薄肉部２１の表面、厚肉部１７の表面及び端面、緩衝部１４（連結部１５）の表面を経由してマウント部１２に配置されたパッド電極３０ａに接続される。したがって、パッド電極２６ａ、３０ａ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。
【００４７】
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。
【００４８】
しかし、マウント部１２に形成された面取り部１８により、マウント部１２は＋Ｚ′′軸方向に向かうにつれてＸ′軸方向の幅が狭くなる。これにより、マウント部１２に接着される導電性接着剤３２同士の距離が短くなるため、導電性接着剤３２とマウント部１２との間で発生する応力そのものを小さくすることができる。またマウント部１２と導電性接着剤３２との間で発生し振動部２２側に伝播する応力は振動部２２側に向かって直進的に伝播する成分（−Ｚ′′軸方向に進行する成分）が最も大きなものとなる。しかし、応力が最も強く伝播する直進的な経路上にスリット１６が配置された形となるので、その直進的な経路は遮断され、スリット１６を迂回して連結部１５を伝播する応力の成分のみが振動部２２側に伝播可能となる。しかし、その応力は、振動部２２側に進行するたびに曲げられることになるので大きな割合で応力が緩和される。よって応力が振動部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可能な圧電振動片１０となる。
【００４９】
また、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で発生した歪みをスリット１６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。
【００５０】
さらに、振動部２２は、緩衝部１４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。また、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。よって振動部２２と緩衝部１４との接続位置を圧電振動片１０のパッド電極２６ａ、３０ａが配置された面（−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、振動部２２と厚肉部１７との間で段差を形成することになる。したがって、パッド電極２６ａ、３０ａ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。
【００５１】
また、圧電振動片１０における熱歪みに起因する応力は、マウント部１２の導電性接着剤３２が塗布された一対の部位（一対の接続部）を起点としてマウント部１２の幅方向（Ｘ′軸方向）に発生し、これが振動部２２側に伝播する。しかし、本実施形態においては、Ｚ′′軸方向に伝播する応力に対する応力感度は低減されるので、圧電振動片１０の長辺をＺ′′軸方向とし、短辺をＸ′軸方向とすることで、マウント部１２（接続部間）で発生した応力のうち振動部２２側に伝播する成分を低減することができる。したがって、振動部２２への応力の影響が低減された圧電振動片１０となる。
【００５２】
本実施形態の圧電振動片１０では、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１０とした。しかし、これに限らず、圧電振動片１０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１０とすることができる。この場合、圧電振動片１０における熱歪みに起因する応力は、マウント部１２の導電性接着剤３２が塗布された一対の部位（一対の接続部）を起点としてマウント部１２の幅方向（Ｚ′′軸方向）に発生し、これが振動部２２側に伝播する。しかし、Ｚ′′軸方向に伝播する応力に対する応力感度は低減されるので、マウント部１２で発生する応力そのものを低減させることができる。したがって、振動部２２への応力の影響が低減された圧電振動片１０となる。
【００５３】
次に第１実施形態の圧電振動片１０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、引出電極２６、３０、パッド電極２６ａ、３０ａの形成を行なう。
【００５４】
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。
【００５５】
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、面取り部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（スリット１６、面取り部１８含む）を有する圧電素板１０ａが形成される。
【００５６】
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、パッド電極２６ａ、３０ａの形状に対応したフォトマスク５０を用いレジスト膜４８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（図５では不図示）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、パッド電極３０ａは引出電極３０を介して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。
【００５７】
図６に第２実施形態の圧電振動片を示し、図６（ａ）は上面図、図６（ｂ）は下面図、図６（ｃ）は図６（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図６（ｄ）は図６（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。すなわち、第１実施形態と同様にマウント部６２、緩衝部６４、厚肉部７０の順にＺ′′軸方向に並んで形成され、マウント部６２には面取り部１８が形成され、緩衝部６４にはスリット１６が形成され、厚肉部７０には薄肉部７１が形成されている。一方、薄肉部７１に形成される振動部は、薄肉部７１の−Ｙ′軸側の面に形成されたメサ部７２により厚肉に形成されている。そして励振電極７６をメサ部７２に形成し、励振電極７４を薄肉部７１の＋Ｙ′軸側の面であって励振電極７４に対向する位置に形成する点で相違する構造としてよい。そうすることにより、メサ部７２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。なお、圧電振動片６０の−Ｙ′軸側の面に配置された励振電極７６には引出電極２６が接続され、＋Ｙ′軸側の面に配置された励振電極７４には引出電極３０が接続されている。励振電極７６に接続された引出電極２６は、薄肉部７１、厚肉部７０、連結部１５の表面を経由して、マウント部６２の−Ｙ′軸側の面に配置されたパッド電極２６ａに接続する。励振電極７４に接続された引出電極３０は、薄肉部７１、厚肉部７０、連結部１５の表面を経由するとともに厚肉部７０で圧電振動片６０の−Ｙ′軸側の面に引き回され、マウント部６２の−Ｙ′軸側の面に配置されたパッド電極３０ａに接続する。
【００５８】
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、薄肉部７１の中央に薄肉部より厚肉となるメサ部７２を形成する点で相違するが、それ以外では第１実施形態と共通である。このような構成とすることにより、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。
【００５９】
図７に、第２実施形態に係る圧電振動片の変形例を示し、図７（ａ）は上面図、図７（ｂ）は下面図、図７（ｃ）は図７（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図７（ｄ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
図７に示すように第２実施形態の変形例おいては、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３６（図３参照）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。そしてこのメサ部８０の両面に励振電極７４、７６を形成する。このように振動部を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、メサ部７２に対して励振電極７６はメサ部７２全面に矩形に形成され、励振電極７４は励振電極７６の外形に倣って矩形に形成されている。また。メサ部８０に対して励振電極７４、７６はメサ部８０全面に矩形に形成されている。しかし、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７２、メサ部８０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とともに、圧電振動片６０、６１のＣＩ値を高めることができる。
【００６０】
図８に第３実施形態に係る圧電振動片を示し、図８（ａ）は上面図、図８（ｂ）は下面図である。また図９に第３実施形態に係る圧電振動片の変形例を示し、図９（ａ）は上面図、図９（ｂ）は下面図である。第３実施形態に係る圧電振動片９０、９１は、基本的には第１実施形態に類似するが、緩衝部９４に形成されたスリット１００、１０２のＸ′軸方向の長手方向の両端部がスリット１００、１０２の長手方向の中央部よりもマウント部９２側に位置するように屈曲或いは湾曲した形状を有する点で相違する。このような形状としては、図８に示す圧電振動片９０のようにスリット１００のＸ′軸方向の端部１００ａ、端部１００ａが、中央部１００ｂよりマウント部９２側に位置するように折れ曲がったような形状が挙げられる。また、図９に示す圧電振動片９１のように、円弧の端部１０２ａ、端部１０２ａが円弧の中央部１０２ｂよりマウント部９２側に位置するように湾曲した円弧状のスリット１０２が挙げられる。
【００６１】
マウント部９２の２箇所において導電性接着剤３２を塗布して圧電振動片を実装する場合、上述のように導電性接着剤３２同士を結ぶ線上において熱歪みによる応力が発生し、この応力がスリット１００、１０２に到達し、スリット１００、１０２の周囲を迂回する成分が振動部９８（薄肉部９６）側に伝達しうる。しかし、スリット１００、１０２を上述の形状とすることにより、マウント部９２において発生した応力をスリット１００、１０２が取り囲む形となるので、薄肉部９６側への応力の漏れを低減して、振動部９８への応力の影響を緩和することができる。これは図８、図９いずれの形態であっても同様の効果を奏する。また第３実施形態は、第１実施形態、第２実施形態に適用することができる。
【００６２】
図１０に第４実施形態に係る圧電振動片を示し、図１０（ａ）は上面図、図１０（ｂ）は下面図である。第４実施形態の圧電振動片は、スリット１００のＸ′軸方向の両端部には、緩衝部９４より薄肉に形成された補強部１１２が配置されている。図１０においては第３実施形態に本実施形態を適用した場合を示している。すなわち、スリット１００の端部１００ａがスリット１００の中央部１００ｂよりマウント部９２側に位置するように屈曲して形成され、端部１００ａが補強部１１２により閉じられた形となる。緩衝部９４にスリット１００を形成することにより、緩衝部９４そのものの強度が低下する場合がある。しかし、スリット１００の長手方向であるＸ′軸方向の寸法を小さくすると、マウント部９２で発生した応力が振動部９８（薄肉部９６）に伝達されやすくなる。
【００６３】
そこで図１０に示すような補強部１１２をスリット１００のＸ′軸方向の両端部（端部１００ａ、端部１００ａ）に配置することにより、スリット１００の振動部９８側への応力の伝播を制限する効果を損なうことなく、緩衝部９４の強度を確保することができる。ここで、補強部１１２は、薄肉部９６を形成するのと同時に形成することができる。そして後述のように、圧電振動片の厚み方向にも応力緩和が進む観点から、薄肉部９６と同様に、補強部１１２は、圧電振動片１１０の導電性接着剤３２が塗布される実装面の反対面、即ち＋Ｙ′軸側の面に偏在させて配置することが望ましい。なおこの補強部１１２は図９に示すスリット１０２の両端部（端部１０２ａ、端部１０２ａ）に配置することができる。
【００６４】
図１１に第５実施形態に係る圧電振動片を示し、図１１（ａ）は上面図、図１１（ｂ）は下面図である。また図１２に第５実施形態に係る圧電振動片の変形例を示し、図１２（ａ）は平面図、図１２（ｂ）は底面図である。第５実施形態に係る圧電振動片１２０、１２１は、基本的には第１実施形態に類似するが、スリット１２２、１２４の長手方向（Ｘ′軸方向）の両端部がスリット１２２、１２４の長手方向の中央部よりも薄肉部９６側に位置するように屈曲或いは湾曲した形状を有し、緩衝部９４のスリット１２２、１２４を長手方向の両端から挟み込む位置に溝１２６が形成された点で相違する。
【００６５】
このような形態としては、図１１に示すように、図８のスリット１００を左右対称に反転させた形状のスリット１２２と、スリット１２２のＸ′軸方向の両端から挟み込む位置であって端部１２２ａ、１２２ａに近接して配置される溝１２６を有する圧電振動片１２０が挙げられる。スリット１２２の端部１２２ａは、スリット１２２の中央部１２２ｂより薄肉部９６側に位置するように屈曲して配置されている。また図１２に示すように、図９のスリット１０２を左右対称に反転させた形状のスリット１２４と、スリット１２４のＸ′軸方向の両端から挟み込む位置であって端部１２４ａ、１２４ａに近接して配置される溝１２６を有する圧電振動片１２１が挙げられる。スリット１２４の端部１２４ａは、スリット１２４の中央部１２４ｂより薄肉部９６側に位置するように屈曲して配置されている。
【００６６】
上記構成により、スリット１２２、１２４は、実装時にマウント部９２において発生した応力をある程度スリット１２２、１２４の両端側に受け流す形となるが、その受け流された応力を溝１２６でせき止めることができる。これによりマウント部９２で発生した応力は、マウント部９２と、緩衝部９４のスリット１２２、１２４のマウント部９２側において均一化される。したがって、圧電振動片１２０、１２１を量産した場合の応力分布のバラつきを抑制することができ、これにより圧電振動片１２０、１２１の周波数特性等の特性のバラつきを抑制して、コストを抑制することができる。
【００６７】
ここで、溝１２６は、薄肉部９６を形成するのと同時に形成することができる。そして後述のように、圧電振動片の厚み方向にも応力緩和が進む観点から、薄肉部９６と同様に、溝１２６は、圧電振動片１２０、１２１の導電性接着剤３２が塗布される面側（−Ｙ′軸側の面側）から掘り込んで形成することが望ましい。
【００６８】
図１３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、第１実施形態のものとほぼ同様の形態を有している（図１参照）。そして、図１３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。
【００６９】
図１３の左側に縦一列に並べてある模様は、マウント部で発生した応力により、各タイプの圧電振動片が受ける応力の強度（レベル１〜レベル９）を示している。ここで、レベル９が最も大きな応力を受ける領域を示し、レベル９からレベル１に行くにつれて受ける応力は小さくなり、レベル１は受ける応力が最小若しくは応力の検出限界以下となる領域を示している。そしてこれらの模様は、各タイプの圧電振動片上において圧電振動片が受ける応力の強度分布に対応して描かれている。以下、図１３におけるシミュレーション結果を図１に示す圧電振動片１０の構成要素に対応させて説明する。
【００７０】
図１３に示すように、マウント部１２全体及び緩衝部１４のマウント部１２側に強い応力（レベル９）が発生していることがわかる。そしてマウント部１２で発生した応力は、スリット１６のマウント部１２側に伝播するが、スリット１６のＸ′軸側の両端側で受ける応力はレベル９以下となっている。これはマウント部１２に形成された面取り部１８により、マウント部１２のＸ′軸方向の長さが短くなるため、導電性接着剤３２同士の距離が小さくなり、マウント部１２で発生する応力そのものが小さくなったからと考えられる。
【００７１】
そして連結部１５では、受ける応力が再びレベル９が支配的となっている。これは、導電性接着剤３２と連結部１５との間を直線的に伝播する応力と、スリット１６のマウント部１２側の周囲を経由して伝播する応力が合流したものと考えられる。
【００７２】
そして連結部１５に到達した応力は、スリット１６の周囲を伝わる形で厚肉部１７に伝播するものの、スリット１６の周囲を伝播する途中でレベル７、レベル６程度に緩和されることがわかる。これにより、スリット１６によりマウント部１２で発生した応力の経路が曲げられるため、応力において最も強く伝播する直進的な経路が遮断され、その結果、伝播途中で大きな割合で応力が緩和されることが分かる。
【００７３】
スリット１６に隣接する厚肉部１７においては、スリット１６側ではレベル６の応力を受ける領域が支配的であるが、薄肉部２１側ではレベル７の応力を受ける領域が支配的となっている。これは、連結部１５から厚肉部１７のスリット１６側への応力の経路の曲げられる角度が、連結部１５から厚肉部１７の薄肉部１６側への応力の経路の曲げられる角度より大きく、経路の曲げられる角度が大きくなるほど応力の緩和が促進されるからと考えられる。よって厚肉部１７において、スリット１６側よりも薄肉部２１側が受ける応力のレベルが高くなったものと考えられる。
【００７４】
そして厚肉部１７と薄肉部２１との境界の厚肉部１７側では受ける応力はレベル７となっているが、薄肉部２１側ではレベル３となっており、この境界で応力のレベルに段差が生じている。ここで、圧電振動片１０の上述の応力が印加された−Ｙ′軸側の面（実装面）において薄肉部２１と厚肉部１７との間には段差が形成されている。よって薄肉部２１に残る応力は、厚肉部１７の−Ｙ′軸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−Ｙ′軸側の面（実装面）から＋Ｙ軸側の面にかけて圧電振動片１０の厚み方向にも緩和し、厚肉部１７と薄肉部２１との境界で、応力のレベルにも段差が生じたものと考えられる。
【００７５】
そして薄肉部２１の中央部においては、受ける応力はレベル２、レベル１が支配的となっており、この領域を振動部２２とする（励振電極を形成する）ことにより、応力の影響を殆ど受けずに良好な周波数特性を有する圧電振動片を構築することができる。
【００７６】
図１４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１４（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の上面図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。圧電振動子２００は圧電振動片６０を収容する凹部２０４を有するパッケージ２０２（基板）と、凹部２０４を封止するリッド２１２により形成される。またパッケージ２０２の下面には外部電極２０６が形成され、凹部２０４の底面には貫通電極２０８を介して外部電極２０６と電気的に接続された接続電極２１０が配置されている。そしてこの接続電極２１０とマウント部６２に配置されたパッド電極２６ａ、３０ａ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２０２に接続される。さらに外部電極２０６と引き出し電極２６、３０とが電気的に接続される。上記構成により、圧電振動片６０の振動部（メサ部７２）への応力を緩和させた圧電振動子２００となる。
【００７７】
図１５、図１６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１５は図１に示す圧電振動片１０を搭載した電子デバイスの分解斜視図である。また図１６（ａ）は図１５に図６に示す圧電振動片６０を搭載した場合のＡ−Ａ線断面図であって、図１６（ｂ）は図１５において図７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。
【００７８】
本実施形態の電子デバイス３００は、パッケージ３０２（基板）、圧電振動片１０、６０、６１を駆動させる集積回路（ＩＣ３１０）、リッド３１２により構成されている。
パッケージ３０２は、図１６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３０２の下面には外部電極３１４が形成されている。またパッケージ３０２の凹部３０４の下段部３０６には複数の接続電極３１６が配置されている。接続電極３１６は、ＩＣ３１０に形成された複数のパッド電極３２０に対向する配置で複数形成され、各接続電極３１６は対応するパッド電極３２０に接着剤３２２により接続する。またパッケージ３０２の凹部３０４の上段部３０８には、圧電振動片１０、６０、６１のパッド電極２６ａ、３０ａと導電性接着剤３２を介して接続する接続電極３１８が形成されている。
【００７９】
上述のように、パッケージ３０２の凹部３０４の下段部３０６に形成された接続電極３１６は、パッド電極３２０と接続するものであるが、接続電極３１８と電気的に接続するものと、外部電極３１４に接続するものがある。よってＩＣ３１０は接続電極３１６及び外部電極３１４を介して外部と電気的に接続され、圧電振動片１０、６０、６１のパッド電極２６ａ、３０ａは接続電極３１８及び接続電極３１６を介してＩＣ３１０と電気的に接続される。したがってＩＣ３１０は、外部電極３１４を介して電力が供給されると、圧電振動片１０、６０、６１を駆動させることができる。本実施形態の電子デバイス３００においては、圧電振動片１０、６０、６１とＩＣ３１０とが共に凹部３０４においてリッド３１２によりシングルシールにて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１０、６０、６１の振動部への応力を緩和させた電子デバイス３００となる。
【００８０】
図１７に本実施形態の電子デバイスの第１変形例を示す。図１７においては、パッケージ４０２（基板）の両面に凹部４０４、４０６を形成し、一方の凹部４０４に圧電振動片６０（圧電振動片１０等でもよい）を搭載するとともにリッド４０８で封止し、他方の凹部４０６には集積回路（ＩＣ４１６）を取り付けた構成を有した電子デバイス４００となっている。そしてパッケージ４０２の下端には外部電極４１０が形成され、また凹部４０６には外部電極４１０または凹部４０４に配置された接続電極４２０と電気的に接続するとともに、ワイヤー４１４を介してＩＣ４１６のパッド電極４１８と電気的に接続する接続電極４１２が配置されている。
【００８１】
一方、凹部４０４に配置された接続電極４２０は、圧電振動片６０のパッド電極２６ａ、３０ａ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４０２に接続される。このように圧電振動片６０とＩＣ４１６とを隔離することによって、圧電振動片６０のＩＣ４１６からの熱の影響を低減することができる。
【００８２】
図１８に本実施形態の電子デバイスの第２変形例を示す。図１８（ａ）は側面図、図１８（ｂ）は電子デバイスを構成する基板の上面図である。第２変形例においては、例えば図１４に示す圧電振動子２００を用いて電子デバイス５００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２００を駆動する集積回路（ＩＣ５０４）を搭載した基板５０２上にＩＣ５０４（パッド電極５０６）と電気的に接続する電極球５１２を配置し、この電極球５１２により圧電振動子２００を支持するとともに、電極球５１２と圧電振動子２００の外部電極２０６とを電気的に接続し、基板５０２、ＩＣ５０４、電極球５１２、圧電振動子２００を樹脂等のモールド剤５１６により一体形成している。ここで、基板５０２の下面には外部電極５１０が形成され、基板５０２の上面には外部電極５１０と貫通電極５１８を介して電気的に接続する接続電極５０８が形成されている。そしてＩＣ５０４に形成されたパッド電極５０６のうち、一部は電極球５１２にワイヤー５１４を介して接続され、残りは接続電極５０８にワイヤー５１４を介して接続されている。
【００８３】
上記構成とすることにより、既存の圧電振動子２００の規格に対応して基板５０２、ＩＣ５０４、電極球５１２等の配置をして電子デバイス５００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方式を用いてもよい。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。
【００８４】
なお、上述の電子デバイスにおいては、圧電振動子に半導体素子（ＩＣ）に代表される電子部品を備えた構成として説明したが、少なくとも一以上の電子部品を備えることが好適である。そして前記電子部品としては、サーミスタ、コンデンサ、リアクタンス素子等を適用することができ、圧電振動片を発振源として用いた電子デバイスを構築することができる。また圧電振動片の長辺がＺ′′軸方向であるときは、導電性接着剤３２の２つの塗布位置（接続部）を結ぶ線の方向がＸ′軸方向となるように導電性接着剤３２を塗布する（図１参照）。これによりマウント部１２で発生した応力のうち振動部側に伝播する成分を低減し、振動部への応力の影響が低減された電子デバイス（圧電振動子）を構築することができる。そして、圧電振動片の長辺がＸ′軸方向であるときは、導電性接着剤３２の２つの塗布位置（接続部）を結ぶ線の方向がＺ′′軸方向となるように導電性接着剤３２を塗布する。これによりマウント部１２で発生する応力そのものを低減し、振動部への応力の影響が低減された電子デバイス（圧電振動子）を構築することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１０………圧電振動片、１０ａ………圧電素板、１１………圧電素板、１１ａ………ＡＴカット水晶基板、１２………マウント部、１４………緩衝部、１６………スリット、１７………厚肉部、１８………面取り部、２１………薄肉部、２１ａ………凹部、２２………振動部、２４………励振電極、２６………引出電極、２６ａ………パッド電極、２８………励振電極、３０………引出電極、３０ａ………パッド電極、３２………導電性接着剤（接続部）、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、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、９０………圧電振動片、９１………圧電振動片、９２………マウント部、９４………緩衝部、９６………薄肉部、９８………振動部、１００………スリット、１００ａ………端部、１００ｂ………中央部、１０２………スリット、１０２ａ………端部、１０２ｂ………中央部、１１０………圧電振動片、１１２………補強部、１２０………圧電振動片、１２１………圧電振動片、１２２………スリット、１２２ａ………端部、１２２ｂ………中央部、１２４………スリット、１２４ａ………端部、１２４ｂ………中央部、１２６………溝、２００………圧電振動子、２０２………パッケージ、２０４………凹部、２０６………外部電極、２０８………貫通電極、２１０………接続電極、２１２………リッド、２１４………引出電極、２１５………引出電極、３００………電子デバイス、３０２………パッケージ、３０４………凹部、３０６………下段部、３０８………上段部、３１０………ＩＣ、３１２………リッド、３１４………外部電極、３１６………接続電極、３１８………接続電極、３２０………パッド電極、３２２………接着剤、４００………電子デバイス、４０２………パッケージ、４０４………凹部、４０６………凹部、４０８………リッド、４１０………外部電極、４１２………接続電極、４１４………ワイヤー、４１６………ＩＣ、４１８………パッド電極、４２０………接続電極、５００………電子デバイス、５０２………基板、５０４………ＩＣ、５０６………パッド電極、５０８………接続電極、５１０………外部電極、５１２………電極球、５１４………ワイヤー、５１６………モールド剤、５１８………貫通電極、６００………圧電振動子、６０２………支持部、６０４………振動部、６０６Ａ………励振電極部、６０６Ｂ………励振電極部、６０８Ａ………入出力端子部、６０８Ｂ………入出力端子部、６１０………スリット、６１２………容器、６１４………底部、６１６………接着剤。
【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、導電性接着剤を硬化させるための乾燥等の熱処理工程では、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、冷却したのちの導電性接着剤の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領域に悪影響を与えてしまうという問題があった。
【０００３】
また、圧電振動片の小型化を図ろうとすると、圧電振動片の支持部に塗布された接着剤の硬化により生じた残留応力によって圧電振動片の共振周波数に経年変化が生じたり、あるいは励振電極の面積を小さくしなければならず、それによって圧電振動子としての電気的特性が劣化する問題が顕著に表れるという問題がある。例えばインピーダンスが大きくなり、良好な特性を得られなくなるという問題が顕著に表れてくる。
【０００４】
そこで、このような問題に鑑みて、特許文献１２においては、矩形のフラットな形状をしたＡＴカット水晶基板等の厚みすべり圧電振動子に関し、支持部と振動部との間に切欠きやスリットを設けた構造について提案されている。
図１９に、特許文献１２に係る圧電振動子の模式図を示す。図１９（ａ）は圧電振動子を構成する圧電振動片の上面図、図１９（ｂ）は圧電振動子を構成する圧電振動片の下面図、図１９（ｃ）は圧電振動片を容器の内部に搭載した圧電振動子の上面図、図１９（ｄ）は図１９（ｃ）のＡ−Ａ′線断面図である。
【０００５】
図１９においては、支持部６０２と振動部６０４とを有する矩形状の圧電振動子６００が示されている。前記圧電振動子６００の振動部６０４の上面と下面にそれぞれ形成した励振電極部６０６Ａ、６０６Ｂと、前記励振電極部６０６Ａ、６０６Ｂから前記（圧電振動子６００の）支持部６０２の縁に引き出された入出力端子部６０８Ａ、６０８Ｂとの間の圧電振動子６００の主面上にスリット６１０が配置形成されている。これにより、前記励振電極部６０６Ａ、６０６Ｂと前記入出力端子部６０８Ａ、６０８Ｂとを物理的に隔離する構造としたものである。
【０００６】
上記構成において、圧電振動子６００の支持部６０２と、圧電振動子６００を収容する容器６１２内の底部の電極端子（不図示）とを固着並びに電気的に接続するための接着剤６１６が硬化すると、図１９（ｃ）の二点鎖線で示す方向、範囲にわたって、圧電振動子６００に対する残留応力が発生することになる。しかし、このような構造においては、スリット６１０によってこの残留応力が振動部６０４に伝播しないように構成しており、スリット６１０の長手方向長を最適な長さに設定することによって、残留応力の伝搬方向を上述の二点鎖線で示した領域の外側に制限することができる。
【０００７】
これにより、圧電振動子６００の電気的な特性を損なうことなく、かつ圧電振動子の共振周波数の経年変化が小さい小型の圧電振動子６００を製造することができるとされている。なお、類似の技術として、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５参照）や切欠き（特許文献１、２、３、４、６、７、８参照）を設ける構成が開示されている。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）。
【０００８】
上記特許文献においては、圧電振動片のマウント側で発生した応力の振動部側への伝播を構造的に低減するものであるが、振動部側に伝播する応力を物性的な観点から低減させる技術も提案されている。すなわち特許文献１３、特許文献１４においては、いわゆるＡＴカットの水晶基板を用いた圧電振動片の長辺や短辺の面方位を、その応力感度が小さくなる方向に設計したものを採用している。
【０００９】
特許文献１３においては、ＡＴカット水晶基板のカット面上のＺ′軸とＸ軸をＹ′軸回りに＋Ｘ軸方向に３０度程度回転して得られるＺ′′軸とＸ′軸にそれぞれ平行な縁辺を有する圧電振動片を採用している。
【００１０】
ここで、非特許文献１には、ＡＴカット水晶基板に関する応力感度についての説明があり、ＡＴカット水晶基板では、Ｘ軸をＹ′軸周りに−Ｘ軸から−Ｚ′軸へ向かう方向へ６０°または１２０°回転させることにより、Ｚ′軸を回転して得られるＺ′′軸方向が最も応力感度が鈍くなることが記載されている。
【００１１】
そこで、特許文献１４においては、振動片（ＡＴカット水晶基板）の基板に起因したマウント歪み（応力感度）に関する非特許文献１の研究成果を根拠に、更に、量産性に優れ、振動片に対する振動部、即ち薄肉部の占有割合を高めることを目的として、前述のＺ′軸とＸ軸をＹ′軸回りに＋Ｘ軸方向に−１２０°〜＋６０°の範囲で回転して得られるＺ′′軸とＸ′軸にそれぞれ平行な縁辺を有する前記薄肉部の長辺の方向を前記Ｚ′′軸に合わせてなる圧電振動片を採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【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２００５−１３６７０５号公報
【特許文献６】特許第４０８７１８６号公報
【特許文献７】特開２００９−１８８４８３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
【特許文献１２】特開平９−３２６６６７号公報
【特許文献１３】特許第４３１０８３８号公報
【特許文献１４】特開２００９−１６４８２４号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Ｊ．Ｍ．Ｒａｔａｊｓｋｉ， “Ｔｈｅ Ｆｏｒｃｅ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ＡＴ−Ｃｕｔ Ｑｕａｒｔｚ Ｃｒｙｓｔａｌｓ”，２０ｔｈ Ａｎｎｕａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ，（１９６６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
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ことが、以下に示すように本願発明者らにより見出された。
【００１５】
図２０に圧電振動片のマウント部と振動部との間にスリットを形成した場合の応力分布を示し、図２０（ａ）は圧電振動片のスリットのＺ′軸方向の幅を１５０μｍとした場合の応力分布、図２０（ｂ）は圧電振動片のスリットのＺ′軸方向の幅を２５０μｍとした場合の応力分布を示す。また、図２１、図２２に、圧電振動片の幅方向の両側でマウント部と振動部との間となる位置に切欠きを形成して、マウント部と振動部との間を連結する連結部を形成した場合の応力分布を示し、図２１（ａ）は連結部のＸ軸方向の幅を４００μｍとした場合の応力分布、図２１（ｂ）は連結部のＸ軸方向の幅を３００μｍとした場合の応力分布、図２２（ａ）は連結部のＸ軸方向の幅を２００μｍとした場合の応力分布、図２２（ｂ）は連結部のＸ軸方向の幅を１００μｍとした場合の応力分布を示す。
【００１６】
図２０、図２１、図２２は、図中の導電性接着剤が塗布されるマウント部７０２のＹ′軸側の面上の円の中心の２点を基点として圧電振動片７００に対して圧縮応力或いは引張応力を印加した場合の応力分布のシミュレーション結果を示したものである。この圧縮応力或いは引張応力（残留応力）は、圧電振動片、導電性接着剤、基板の熱膨張係数の違いにより、圧電振動片に印加される熱歪みにより発生する。
【００１７】
図２０、図２１、図２２において、Ｘ軸、Ｙ′軸、Ｚ′軸は互いに直交するものとし、圧電振動片７００は、Ｙ′軸に平行な方向を法線とする主面を有し、Ｚ′軸に平行な方向及びＸ軸に平行な方向にそれぞれ縁辺を有する板状の外形を有している。また圧電振動片７００の主面を貫通する貫通孔としてスリット７０４が形成されている。よって、圧電振動片７００において、マウント部７０２、スリット７０４、振動部７０６が横並びに配置された形となる。図１７において、圧電振動片７００は、マウント部７０２、スリット７０４、振動部７０６が並ぶ方向（Ｚ′軸方向）の長さが１５００μｍ、Ｘ軸方向の幅が１０００μｍの外形を有している。またスリット７０４のＸ軸方向（長辺）の長さは６５０μｍである。そしてマウント部７０２側のスリット７０４の長辺からマウント部７０２の端部までのＺ′軸方向の幅は、図２０（ａ）において３５０μｍ、図２０（ｂ）においては２５０μｍとしている。またスリット７０４のＺ′軸方向の幅は、図２０（ａ）において１５０μｍ、図２０（ｂ）において２５０μｍとしている。すなわち、図２０（ａ）と図２０（ｂ）では、スリット７０４のＺ′軸方向の位置と幅を変化させている。
【００１８】
そして、図２０、図２１、図２２の図中の左に縦一列に並べられた複数の模様は、それぞれ圧電振動片７００が受ける応力の強度を示し、上の模様に行くほど応力が大きいことを示し、下の模様に行くほど応力が小さいことを示す。そして圧電振動片７００が受ける応力の強度の分布を、上述の模様を用いて表している。
【００１９】
図２０に示すように、このように小さな圧電振動片７００においては、スリット１６を形成しても、さらにスリット１６の位置や幅を変化させても、マウント部１２で発生した熱歪みに起因する応力を解消しきれずに、強い応力が圧電振動片７００の振動部７０６にまで達していることがわかる。よって圧電振動片７００の共振周波数の安定性等の電気的特性に悪影響を与えるという問題がある。
【００２０】
図２１、図２２に示す圧電振動片７００は、特許文献６、７のような従来技術に係るマウント部７０２と振動部７０６との間において圧電振動片７００の幅方向の両端に切欠き７０８を形成した、所謂切欠き構造となっている。この構造では、切欠き７０８により形成された連結部７１０の幅を狭くしていくことにより、マウント部７０２で発生した応力の振動部７０６への伝播が緩和されていく様子が観察される。しかし、連結部７１０のみで振動部７０６を支持する構造では耐落下衝撃等の強度面で不利となり実用性に乏しいという問題がある。
【００２１】
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】
【００２２】
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］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軸を回転軸として、前記Ｚ軸を前記Ｙ軸の−Ｙ方向へ回転させた軸をＺ′軸とし、前記Ｙ軸を前記Ｚ軸の＋Ｚ方向へ回転させた軸を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カット水晶により形成され、振動部を有する薄肉部と、前記薄肉部の周縁に設けられ、前記薄肉部より厚い厚肉部とを備えた圧電振動片であって、前記圧電振動片は、前記＋Ｚ′軸をＹ′軸回りに＋Ｘ軸方向へ回転させることを正の回転角として、前記Ｚ′軸を前記Ｙ′軸回りに−１２０°から＋６０°の範囲で回転させて得られるＺ′′軸と、前記Ｘ軸を前記Ｙ′軸回りに前記Ｚ′軸とともに回転させて得られるＸ′軸と、にそれぞれ平行な縁辺を有し、前記厚肉部には、前記縁辺の方向に緩衝部を介してマウント部が横並びで接続され、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、面取り部を有し、前記スリットの長手方向の少なくとも一部は前記直交方向と平行であることを特徴とする圧電振動片。
【００２３】
圧電振動片はマウント部に導電性接着剤を塗布することにより基板に接続される。しかし、これによりマウント部と導電性接着剤との間に熱歪みが生じ、これが圧電振動片全体に応力として伝播することになる。しかし、マウント部に形成された面取り部により、マウント部の幅は短くなる。これにより、マウント部に接着される導電性接着剤同士の距離が短くなるため、導電性接着剤とマウント部との間で発生する応力そのものを小さくすることができる。またマウント部と導電性接着剤との間で発生し振動部側に伝播する応力は振動部側に向かって直進的に進む成分が最も大きなものとなる。しかし、応力が最も強く伝播する直進的な経路上にスリットが配置された形となるので、その直進的な経路は遮断され、スリットを迂回する応力の成分のみが振動部側に伝播可能となる。しかし、その応力は、振動部側に進行するたびに曲げられることになるので大きな割合で応力が緩和される。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可能な圧電振動片となる。
【００２４】
またＡＴカットの水晶基板を用いることにより、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。そして圧電振動片の縁辺の方向を上述のように設計することにより、圧電振動片全体の応力感度を抑制して振動部側へ伝達する応力を小さくすることができ、振動部への応力の影響が低減された圧電振動片となる。
【００２５】
［適用例２］前記厚肉部、前記緩衝部、前記マウント部の並ぶ方向は、前記Ｚ′′軸に平行な縁辺の方向であることを特徴とする適用例１に記載の圧電振動片。
圧電振動片における熱歪みに起因する応力は、マウント部に塗布された導電性接着剤を起点としてマウント部の幅方向に発生し、これが振動部側に伝播する。しかし上記構成とすることにより、Ｚ′′軸方向に伝播する応力に対する応力感度は低減されるので、発生した応力のうち振動部側に伝播する成分を低減することができる。したがって、振動部への応力の影響が低減された圧電振動片となる。
【００２６】
［適用例３］前記厚肉部、前記緩衝部、前記マウント部の並ぶ方向は、前記Ｘ′軸に平行な縁辺の方向であることを特徴とする適用例１に記載の圧電振動片。
圧電振動片における熱歪みに起因する応力は、マウント部に塗布された導電性接着剤を起点としてマウント部の幅方向に発生し、これが振動部側に伝播する。しかし上記構成とすることにより、Ｚ′′軸方向に伝播する応力に対する応力感度は低減されるので、マウント部１２で発生する応力そのものを低減させることができる。したがって、振動部への応力の影響が低減された圧電振動片となる。
【００２７】
［適用例４］前記スリットの前記長手方向の両端部が前記スリットの長手方向の中央部よりも前記マウント部側に位置するように屈曲或いは湾曲した形状を有す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、実装時にマウント部において発生した応力をスリットが取り囲む形となるので、薄肉部側への応力の漏れを低減して、振動部への応力の影響を緩和することができる。
【００２８】
［適用例５］前記スリットの前記両端部には、薄肉に形成された補強部が配置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、スリットの振動部側への応力の伝播を制限する効果を損なうことなく、緩衝部の強度を確保することができる。
【００２９】
［適用例６］前記スリットの前記長手方向の両端部が前記スリットの長手方向の中央部よりも前記薄肉部側に位置するように屈曲或いは湾曲した形状を有し、前記緩衝部の前記スリットを前記長手方向の両端から挟み込む位置に溝が形成された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、スリットは、実装時にマウント部において発生した応力をある程度スリットの両端側に受け流す形となるが、その受け流された応力を溝でせき止めることができる。これによりマウント部で発生した応力は、マウント部と、緩衝部のスリットのマウント部側において均一化される。したがって、圧電振動片を量産した場合の応力分布のバラつきを抑制することができ、これにより圧電振動片の周波数特性等の特性のバラつきを抑制して、コストを抑制することができる。
【００３０】
［適用例７］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６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。
【００３１】
［適用例８］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７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。
【００３２】
［適用例９］基板を有し、適用例１乃至８のうちいずれか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、前記マウント部の一対の接続部と、前記一対の接続部に対向する前記基板の一対の部位とを接合部材を用いて接合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。
【００３３】
［適用例１０］前記一対の接続部を結ぶ方向が、前記Ｘ′軸若しくは前記Ｚ′′軸に平行であることを特徴とする適用例９に記載の圧電振動子。
上記構成により、振動部への応力をさらに緩和させた圧電振動子となる。
【００３４】
［適用例１１］基板を有し、適用例１乃至８のうちいずれか１例に記載の圧電振動片のマウント部の実装面を前記基板側に向け、前記マウント部の一対の接続部と、前記一対の接続部に対向する前記基板の一対の部位と接合部材を用いて接合することにより前記圧電振動片を実装し、少なくとも一以上の電子部品を備え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。
【００３５】
［適用例１２］前記一対の接続部を結ぶ方向が、前記Ｘ′軸若しくは前記Ｚ′′軸に平行であることを特徴とする適用例１１に記載の電子デバイス。
上記構成により、振動部への応力をさらに緩和させた電子デバイスとなる。
【００３６】
［適用例１３］適用例１１または１２に記載の電子デバイスにおいて、前記電子部品が、サーミスタ、コンデンサ、リアクタンス素子、半導体素子のうちのいずれかであることを特徴とする電子デバイス。
上記構成により、圧電振動片を発振源として用いた電子デバイスを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【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）は上面図、図１（ｂ）は下面図、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）は第１側面図、図２（ｂ）は第２側面図、図２（ｃ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図２（ｄ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】第１実施形態に係る圧電振動片の製造工程（薄肉部形成工程）を示す図である。
【図４】第１実施形態に係る圧電振動片の製造工程（外形形成工程）を示す図である。
【図５】第１実施形態に係る圧電振動片の製造工程（電極形成工程）を示す図である。
【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）は上面図、図６（ｂ）は下面図、図６（ｃ）は図６（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図６（ｄ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】第２実施形態に係る圧電振動片の変形例の模式図であり、図７（ａ）は上面図、図７（ｂ）は下面図、図７（ｃ）は図７（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図７（ｄ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】第３実施形態に係る圧電振動片の模式図であり、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は底面図である。
【図９】第３実施形態に係る圧電振動片の変形例の模式図であり、図９（ａ）は上面図、図９（ｂ）は下面図である。
【図１０】第４実施形態に係る圧電振動片の模式図であり、図１０（ａ）は上面図、図１０（ｂ）は下面図である。
【図１１】第５実施形態に係る圧電振動片の模式図であり、図１１（ａ）は上面図、図１１（ｂ）は下面図である。
【図１２】第５実施形態に係る圧電振動片の変形例の模式図であり、図１２（ａ）は上面図、図１２（ｂ）は下面図である。
【図１３】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１４】本実施形態の圧電振動片を搭載した圧電振動子の模式図を示し、図１４（ａ）は図６に示す圧電振動片を搭載した場合の圧電振動子の上面図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図１５】図１に示す圧電振動片を搭載した電子デバイスの分解斜視図である。
【図１６】本実施形態の圧電振動片を搭載した電子デバイスの模式図であり、図１６（ａ）は図１５に図６に示す圧電振動片を搭載した場合のＡ−Ａ線断面図であって、図１６（ｂ）は図１５において図７に示す圧電振動片を搭載した場合のＡ−Ａ線断面図である。
【図１７】本実施形態の電子デバイスの第１変形例の模式図である。
【図１８】本実施形態の電子デバイスの第２変形例の模式図である。
【図１９】特許文献１２に係る圧電振動子の模式図であり、図１９（ａ）は圧電振動子を構成する圧電振動片の上面図、図１９（ｂ）は圧電振動子を構成する圧電振動片の下面図、図１９（ｃ）は圧電振動片を容器の内部に搭載した圧電振動子の上面図、図１９（ｄ）は図１９（ｃ）のＡ−Ａ′線断面図である。
【図２０】圧電振動片のマウント部と振動部との間にスリットを形成した場合の応力分布を示し、図２０（ａ）は圧電振動片のスリットの幅を１５０μｍとした場合の応力分布、図２０（ｂ）は圧電振動片のスリットの幅を２５０μｍとした場合の応力分布である。
【図２１】圧電振動片の幅方向の両側のマウント部と振動部との間となる位置に切欠きを形成して、マウント部と振動部との間を連結する連結部を形成した場合の応力分布を示し、図２１（ａ）は連結部の幅を４００μｍとした場合の応力分布、図２１（ｂ）は連結部の幅を３００μｍとした場合の応力分布である。
【図２２】圧電振動片の幅方向の両側のマウント部と振動部との間となる位置に切欠きを形成して、マウント部と振動部との間を連結する連結部を形成した場合の応力分布を示し、図２２（ａ）は連結部の幅を２００μｍとした場合の応力分布、図２２（ｂ）は連結部の幅を１００μｍとした場合の応力分布である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
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。
【００３９】
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）は上面図、図１（ｂ）は下面図、図１（ｃ）は水晶基板のカット角を表す図、図２（ａ）は第１側面図、図２（ｂ）は第２側面図、図２（ｃ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図２（ｄ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。本実施形態に係る圧電振動片１０は、図１（ｃ）に示すように、圧電素板１１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カット水晶基板１１ａを採用している。これにより、厚みすべり振動を効率的に発振可能な圧電振動片１０となる。
【００４０】
さらに本実施形態の圧電振動片１０は、このＡＴカット水晶基板１１ａにおいて、＋Ｚ′軸をＹ′軸回りに＋Ｘ軸方向へ回転させることを正の回転角として、Ｚ′軸をＹ′軸回りに角度ψ（−１２０°から＋６０°）の範囲で回転させて得られるＺ′′軸に平行な方向を長辺（縁辺）とし、Ｘ軸をＹ′軸回りにＺ′軸とともに回転させて得られるＸ′軸に平行な方向を短辺（縁辺）とする矩形形状の外形の圧電素板１１を用いている。即ちＡＴカット水晶基板１１ａの面内方位を角度ψだけ回転させたものが圧電振動片１０の外形を形成する圧電素板１１となる。
【００４１】
また、圧電振動片１０は、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、前記厚肉部１７よりも厚みが薄く形成された薄肉部２１（振動部２２）を有する逆メサ型の振動部２２を有した構造となっている。また圧電振動片１０は、長辺方向（Ｚ′′軸方向）に並んでマウント部１２、緩衝部１４、厚肉部１７（振動部２２）が横並びで順に接続された形態を有している。すなわち、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。上記外形を有する圧電振動片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。
【００４２】
マウント部１２は、圧電振動片１０の＋Ｚ′′軸側の端部に配置されるとともに、Ｘ′軸方向の両端には面取り部１８が形成されている。面取り部１８は、矩形形状を有する圧電振動片１０の４つの角のうち、マウント部１２に含まれる２つの角において、前記２つの角を形成する圧電振動片１０の長辺及び短辺とそれぞれ交差する２つの斜線を切断面として、前記２つの角をそれぞれ断裁する態様で形成される。なお図１に示すように面取り部１８は、マウント部１２を斜め方向から直線的に断裁するのではなく、曲線的に面取り部１８ａを形成してもよい。
【００４３】
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に引出電極２６、３０を介して電気的に接続するパッド電極２６ａ、３０ａが配置されている。パッド電極２６ａ、３０ａには実装側の基板３４と接着する接合部材となる導電性接着剤３２が塗布され、パッド電極２６ａ、３０ａは実装側の基板３４上の部位（例えば接続電極）と接着する。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。またマウント部１２において導電性接着剤３２が塗布される位置が一対の接続部となり、この接続部の並ぶ方向がＸ′軸に平行な方向となる。
【００４４】
緩衝部１４は、マウント部１２と厚肉部１７との間に配置され、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領域である。これを実現するため、緩衝部１４にはスリット１６が設けられている。スリット１６はＸ′軸方向を長手方向とし、圧電振動片１０の厚み方向（Ｙ′軸方向）に貫通する矩形の貫通孔として形成されている。これにより、緩衝部１４のＸ′軸方向の両端には、厚肉部１７とマウント部１２とを連結する連結部１５が形成される。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。そして、図１（ａ）、図１（ｂ）に示す如く、緩衝部１４（連結部１５）にも上述の引出電極２６、３０が形成されている。
【００４５】
薄肉部２１は、厚肉部１７の一部の領域を薄肉に形成したものであり、マウント部１２の実装面（−Ｙ′軸側の面）から掘り込む態様で形成される。これにより薄肉部２１は、厚肉部１７の＋Ｙ′軸側の面に偏在して厚肉部１７に接続するととともに、薄肉部２１と厚肉部１７は、圧電振動片１０の−Ｙ′軸側の面で段差を形成する。また、薄肉部２１の±Ｘ′軸側、および＋Ｚ′′軸側は厚肉部１７に接することになるが、薄肉部２１の−Ｚ′′軸側は圧電振動片１０の−Ｚ′′軸側の端部の一部となっている。
【００４６】
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２４は、引出電極２６と電気的に接続される。引出電極２６は薄肉部２１、厚肉部１７、緩衝部１４（連結部１５）の表面を経由してマウント部１２に配置されたパッド電極２６ａに接続される。また引出電極３０は、薄肉部２１の表面、厚肉部１７の表面及び端面、緩衝部１４（連結部１５）の表面を経由してマウント部１２に配置されたパッド電極３０ａに接続される。したがって、パッド電極２６ａ、３０ａ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。
【００４７】
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。
【００４８】
しかし、マウント部１２に形成された面取り部１８により、マウント部１２は＋Ｚ′′軸方向に向かうにつれてＸ′軸方向の幅が狭くなる。これにより、マウント部１２に接着される導電性接着剤３２同士の距離が短くなるため、導電性接着剤３２とマウント部１２との間で発生する応力そのものを小さくすることができる。またマウント部１２と導電性接着剤３２との間で発生し振動部２２側に伝播する応力は振動部２２側に向かって直進的に伝播する成分（−Ｚ′′軸方向に進行する成分）が最も大きなものとなる。しかし、応力が最も強く伝播する直進的な経路上にスリット１６が配置された形となるので、その直進的な経路は遮断され、スリット１６を迂回して連結部１５を伝播する応力の成分のみが振動部２２側に伝播可能となる。しかし、その応力は、振動部２２側に進行するたびに曲げられることになるので大きな割合で応力が緩和される。よって応力が振動部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可能な圧電振動片１０となる。
【００４９】
また、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で発生した歪みをスリット１６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。
【００５０】
さらに、振動部２２は、緩衝部１４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。また、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。よって振動部２２と緩衝部１４との接続位置を圧電振動片１０のパッド電極２６ａ、３０ａが配置された面（−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、振動部２２と厚肉部１７との間で段差を形成することになる。したがって、パッド電極２６ａ、３０ａ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。
【００５１】
また、圧電振動片１０における熱歪みに起因する応力は、マウント部１２の導電性接着剤３２が塗布された一対の部位（一対の接続部）を起点としてマウント部１２の幅方向（Ｘ′軸方向）に発生し、これが振動部２２側に伝播する。しかし、本実施形態においては、Ｚ′′軸方向に伝播する応力に対する応力感度は低減されるので、圧電振動片１０の長辺をＺ′′軸方向とし、短辺をＸ′軸方向とすることで、マウント部１２（接続部間）で発生した応力のうち振動部２２側に伝播する成分を低減することができる。したがって、振動部２２への応力の影響が低減された圧電振動片１０となる。
【００５２】
本実施形態の圧電振動片１０では、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１０とした。しかし、これに限らず、圧電振動片１０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１０とすることができる。この場合、圧電振動片１０における熱歪みに起因する応力は、マウント部１２の導電性接着剤３２が塗布された一対の部位（一対の接続部）を起点としてマウント部１２の幅方向（Ｚ′′軸方向）に発生し、これが振動部２２側に伝播する。しかし、Ｚ′′軸方向に伝播する応力に対する応力感度は低減されるので、マウント部１２で発生する応力そのものを低減させることができる。したがって、振動部２２への応力の影響が低減された圧電振動片１０となる。
【００５３】
次に第１実施形態の圧電振動片１０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、引出電極２６、３０、パッド電極２６ａ、３０ａの形成を行なう。
【００５４】
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。
【００５５】
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、面取り部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（スリット１６、面取り部１８含む）を有する圧電素板１０ａが形成される。
【００５６】
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、パッド電極２６ａ、３０ａの形状に対応したフォトマスク５０を用いレジスト膜４８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（図５では不図示）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、パッド電極３０ａは引出電極３０を介して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。
【００５７】
図６に第２実施形態の圧電振動片を示し、図６（ａ）は上面図、図６（ｂ）は下面図、図６（ｃ）は図６（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図６（ｄ）は図６（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。すなわち、第１実施形態と同様にマウント部６２、緩衝部６４、厚肉部７０の順にＺ′′軸方向に並んで形成され、マウント部６２には面取り部１８が形成され、緩衝部６４にはスリット１６が形成され、厚肉部７０には薄肉部７１が形成されている。一方、薄肉部７１に形成される振動部は、薄肉部７１の−Ｙ′軸側の面に形成されたメサ部７２により厚肉に形成されている。そして励振電極７６をメサ部７２に形成し、励振電極７４を薄肉部７１の＋Ｙ′軸側の面であって励振電極７４に対向する位置に形成する点で相違する構造としてよい。そうすることにより、メサ部７２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。なお、圧電振動片６０の−Ｙ′軸側の面に配置された励振電極７６には引出電極２６が接続され、＋Ｙ′軸側の面に配置された励振電極７４には引出電極３０が接続されている。励振電極７６に接続された引出電極２６は、薄肉部７１、厚肉部７０、連結部１５の表面を経由して、マウント部６２の−Ｙ′軸側の面に配置されたパッド電極２６ａに接続する。励振電極７４に接続された引出電極３０は、薄肉部７１、厚肉部７０、連結部１５の表面を経由するとともに厚肉部７０で圧電振動片６０の−Ｙ′軸側の面に引き回され、マウント部６２の−Ｙ′軸側の面に配置されたパッド電極３０ａに接続する。
【００５８】
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、薄肉部７１の中央に薄肉部より厚肉となるメサ部７２を形成する点で相違するが、それ以外では第１実施形態と共通である。このような構成とすることにより、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。
【００５９】
図７に、第２実施形態に係る圧電振動片の変形例を示し、図７（ａ）は上面図、図７（ｂ）は下面図、図７（ｃ）は図７（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図７（ｄ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
図７に示すように第２実施形態の変形例おいては、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３６（図３参照）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。そしてこのメサ部８０の両面に励振電極７４、７６を形成する。このように振動部を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、メサ部７２に対して励振電極７６はメサ部７２全面に矩形に形成され、励振電極７４は励振電極７６の外形に倣って矩形に形成されている。また。メサ部８０に対して励振電極７４、７６はメサ部８０全面に矩形に形成されている。しかし、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７２、メサ部８０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とともに、圧電振動片６０、６１のＣＩ値を高めることができる。
【００６０】
図８に第３実施形態に係る圧電振動片を示し、図８（ａ）は上面図、図８（ｂ）は下面図である。また図９に第３実施形態に係る圧電振動片の変形例を示し、図９（ａ）は上面図、図９（ｂ）は下面図である。第３実施形態に係る圧電振動片９０、９１は、基本的には第１実施形態に類似するが、緩衝部９４に形成されたスリット１００、１０２のＸ′軸方向の長手方向の両端部がスリット１００、１０２の長手方向の中央部よりもマウント部９２側に位置するように屈曲或いは湾曲した形状を有する点で相違する。このような形状としては、図８に示す圧電振動片９０のようにスリット１００のＸ′軸方向の端部１００ａ、端部１００ａが、中央部１００ｂよりマウント部９２側に位置するように折れ曲がったような形状が挙げられる。また、図９に示す圧電振動片９１のように、円弧の端部１０２ａ、端部１０２ａが円弧の中央部１０２ｂよりマウント部９２側に位置するように湾曲した円弧状のスリット１０２が挙げられる。
【００６１】
マウント部９２の２箇所において導電性接着剤３２を塗布して圧電振動片を実装する場合、上述のように導電性接着剤３２同士を結ぶ線上において熱歪みによる応力が発生し、この応力がスリット１００、１０２に到達し、スリット１００、１０２の周囲を迂回する成分が振動部９８（薄肉部９６）側に伝達しうる。しかし、スリット１００、１０２を上述の形状とすることにより、マウント部９２において発生した応力をスリット１００、１０２が取り囲む形となるので、薄肉部９６側への応力の漏れを低減して、振動部９８への応力の影響を緩和することができる。これは図８、図９いずれの形態であっても同様の効果を奏する。また第３実施形態は、第１実施形態、第２実施形態に適用することができる。
【００６２】
図１０に第４実施形態に係る圧電振動片を示し、図１０（ａ）は上面図、図１０（ｂ）は下面図である。第４実施形態の圧電振動片は、スリット１００のＸ′軸方向の両端部には、緩衝部９４より薄肉に形成された補強部１１２が配置されている。図１０においては第３実施形態に本実施形態を適用した場合を示している。すなわち、スリット１００の端部１００ａがスリット１００の中央部１００ｂよりマウント部９２側に位置するように屈曲して形成され、端部１００ａが補強部１１２により閉じられた形となる。緩衝部９４にスリット１００を形成することにより、緩衝部９４そのものの強度が低下する場合がある。しかし、スリット１００の長手方向であるＸ′軸方向の寸法を小さくすると、マウント部９２で発生した応力が振動部９８（薄肉部９６）に伝達されやすくなる。
【００６３】
そこで図１０に示すような補強部１１２をスリット１００のＸ′軸方向の両端部（端部１００ａ、端部１００ａ）に配置することにより、スリット１００の振動部９８側への応力の伝播を制限する効果を損なうことなく、緩衝部９４の強度を確保することができる。ここで、補強部１１２は、薄肉部９６を形成するのと同時に形成することができる。そして後述のように、圧電振動片の厚み方向にも応力緩和が進む観点から、薄肉部９６と同様に、補強部１１２は、圧電振動片１１０の導電性接着剤３２が塗布される実装面の反対面、即ち＋Ｙ′軸側の面に偏在させて配置することが望ましい。なおこの補強部１１２は図９に示すスリット１０２の両端部（端部１０２ａ、端部１０２ａ）に配置することができる。
【００６４】
図１１に第５実施形態に係る圧電振動片を示し、図１１（ａ）は上面図、図１１（ｂ）は下面図である。また図１２に第５実施形態に係る圧電振動片の変形例を示し、図１２（ａ）は平面図、図１２（ｂ）は底面図である。第５実施形態に係る圧電振動片１２０、１２１は、基本的には第１実施形態に類似するが、スリット１２２、１２４の長手方向（Ｘ′軸方向）の両端部がスリット１２２、１２４の長手方向の中央部よりも薄肉部９６側に位置するように屈曲或いは湾曲した形状を有し、緩衝部９４のスリット１２２、１２４を長手方向の両端から挟み込む位置に溝１２６が形成された点で相違する。
【００６５】
このような形態としては、図１１に示すように、図８のスリット１００を左右対称に反転させた形状のスリット１２２と、スリット１２２のＸ′軸方向の両端から挟み込む位置であって端部１２２ａ、１２２ａに近接して配置される溝１２６を有する圧電振動片１２０が挙げられる。スリット１２２の端部１２２ａは、スリット１２２の中央部１２２ｂより薄肉部９６側に位置するように屈曲して配置されている。また図１２に示すように、図９のスリット１０２を左右対称に反転させた形状のスリット１２４と、スリット１２４のＸ′軸方向の両端から挟み込む位置であって端部１２４ａ、１２４ａに近接して配置される溝１２６を有する圧電振動片１２１が挙げられる。スリット１２４の端部１２４ａは、スリット１２４の中央部１２４ｂより薄肉部９６側に位置するように屈曲して配置されている。
【００６６】
上記構成により、スリット１２２、１２４は、実装時にマウント部９２において発生した応力をある程度スリット１２２、１２４の両端側に受け流す形となるが、その受け流された応力を溝１２６でせき止めることができる。これによりマウント部９２で発生した応力は、マウント部９２と、緩衝部９４のスリット１２２、１２４のマウント部９２側において均一化される。したがって、圧電振動片１２０、１２１を量産した場合の応力分布のバラつきを抑制することができ、これにより圧電振動片１２０、１２１の周波数特性等の特性のバラつきを抑制して、コストを抑制することができる。
【００６７】
ここで、溝１２６は、薄肉部９６を形成するのと同時に形成することができる。そして後述のように、圧電振動片の厚み方向にも応力緩和が進む観点から、薄肉部９６と同様に、溝１２６は、圧電振動片１２０、１２１の導電性接着剤３２が塗布される面側（−Ｙ′軸側の面側）から掘り込んで形成することが望ましい。
【００６８】
図１３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、第１実施形態のものとほぼ同様の形態を有している（図１参照）。そして、図１３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。
【００６９】
図１３の左側に縦一列に並べてある模様は、マウント部で発生した応力により、各タイプの圧電振動片が受ける応力の強度（レベル１〜レベル９）を示している。ここで、レベル９が最も大きな応力を受ける領域を示し、レベル９からレベル１に行くにつれて受ける応力は小さくなり、レベル１は受ける応力が最小若しくは応力の検出限界以下となる領域を示している。そしてこれらの模様は、各タイプの圧電振動片上において圧電振動片が受ける応力の強度分布に対応して描かれている。以下、図１３におけるシミュレーション結果を図１に示す圧電振動片１０の構成要素に対応させて説明する。
【００７０】
図１３に示すように、マウント部１２全体及び緩衝部１４のマウント部１２側に強い応力（レベル９）が発生していることがわかる。そしてマウント部１２で発生した応力は、スリット１６のマウント部１２側に伝播するが、スリット１６のＸ′軸側の両端側で受ける応力はレベル９以下となっている。これはマウント部１２に形成された面取り部１８により、マウント部１２のＸ′軸方向の長さが短くなるため、導電性接着剤３２同士の距離が小さくなり、マウント部１２で発生する応力そのものが小さくなったからと考えられる。
【００７１】
そして連結部１５では、受ける応力が再びレベル９が支配的となっている。これは、導電性接着剤３２と連結部１５との間を直線的に伝播する応力と、スリット１６のマウント部１２側の周囲を経由して伝播する応力が合流したものと考えられる。
【００７２】
そして連結部１５に到達した応力は、スリット１６の周囲を伝わる形で厚肉部１７に伝播するものの、スリット１６の周囲を伝播する途中でレベル７、レベル６程度に緩和されることがわかる。これにより、スリット１６によりマウント部１２で発生した応力の経路が曲げられるため、応力において最も強く伝播する直進的な経路が遮断され、その結果、伝播途中で大きな割合で応力が緩和されることが分かる。
【００７３】
スリット１６に隣接する厚肉部１７においては、スリット１６側ではレベル６の応力を受ける領域が支配的であるが、薄肉部２１側ではレベル７の応力を受ける領域が支配的となっている。これは、連結部１５から厚肉部１７のスリット１６側への応力の経路の曲げられる角度が、連結部１５から厚肉部１７の薄肉部１６側への応力の経路の曲げられる角度より大きく、経路の曲げられる角度が大きくなるほど応力の緩和が促進されるからと考えられる。よって厚肉部１７において、スリット１６側よりも薄肉部２１側が受ける応力のレベルが高くなったものと考えられる。
【００７４】
そして厚肉部１７と薄肉部２１との境界の厚肉部１７側では受ける応力はレベル７となっているが、薄肉部２１側ではレベル３となっており、この境界で応力のレベルに段差が生じている。ここで、圧電振動片１０の上述の応力が印加された−Ｙ′軸側の面（実装面）において薄肉部２１と厚肉部１７との間には段差が形成されている。よって薄肉部２１に残る応力は、厚肉部１７の−Ｙ′軸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−Ｙ′軸側の面（実装面）から＋Ｙ軸側の面にかけて圧電振動片１０の厚み方向にも緩和し、厚肉部１７と薄肉部２１との境界で、応力のレベルにも段差が生じたものと考えられる。
【００７５】
そして薄肉部２１の中央部においては、受ける応力はレベル２、レベル１が支配的となっており、この領域を振動部２２とする（励振電極を形成する）ことにより、応力の影響を殆ど受けずに良好な周波数特性を有する圧電振動片を構築することができる。
【００７６】
図１４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１４（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の上面図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。圧電振動子２００は圧電振動片６０を収容する凹部２０４を有するパッケージ２０２（基板）と、凹部２０４を封止するリッド２１２により形成される。またパッケージ２０２の下面には外部電極２０６が形成され、凹部２０４の底面には貫通電極２０８を介して外部電極２０６と電気的に接続された接続電極２１０が配置されている。そしてこの接続電極２１０とマウント部６２に配置されたパッド電極２６ａ、３０ａ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２０２に接続される。さらに外部電極２０６と引き出し電極２６、３０とが電気的に接続される。上記構成により、圧電振動片６０の振動部（メサ部７２）への応力を緩和させた圧電振動子２００となる。
【００７７】
図１５、図１６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１５は図１に示す圧電振動片１０を搭載した電子デバイスの分解斜視図である。また図１６（ａ）は図１５に図６に示す圧電振動片６０を搭載した場合のＡ−Ａ線断面図であって、図１６（ｂ）は図１５において図７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。
【００７８】
本実施形態の電子デバイス３００は、パッケージ３０２（基板）、圧電振動片１０、６０、６１を駆動させる集積回路（ＩＣ３１０）、リッド３１２により構成されている。
パッケージ３０２は、図１６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３０２の下面には外部電極３１４が形成されている。またパッケージ３０２の凹部３０４の下段部３０６には複数の接続電極３１６が配置されている。接続電極３１６は、ＩＣ３１０に形成された複数のパッド電極３２０に対向する配置で複数形成され、各接続電極３１６は対応するパッド電極３２０に接着剤３２２により接続する。またパッケージ３０２の凹部３０４の上段部３０８には、圧電振動片１０、６０、６１のパッド電極２６ａ、３０ａと導電性接着剤３２を介して接続する接続電極３１８が形成されている。
【００７９】
上述のように、パッケージ３０２の凹部３０４の下段部３０６に形成された接続電極３１６は、パッド電極３２０と接続するものであるが、接続電極３１８と電気的に接続するものと、外部電極３１４に接続するものがある。よってＩＣ３１０は接続電極３１６及び外部電極３１４を介して外部と電気的に接続され、圧電振動片１０、６０、６１のパッド電極２６ａ、３０ａは接続電極３１８及び接続電極３１６を介してＩＣ３１０と電気的に接続される。したがってＩＣ３１０は、外部電極３１４を介して電力が供給されると、圧電振動片１０、６０、６１を駆動させることができる。本実施形態の電子デバイス３００においては、圧電振動片１０、６０、６１とＩＣ３１０とが共に凹部３０４においてリッド３１２によりシングルシールにて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１０、６０、６１の振動部への応力を緩和させた電子デバイス３００となる。
【００８０】
図１７に本実施形態の電子デバイスの第１変形例を示す。図１７においては、パッケージ４０２（基板）の両面に凹部４０４、４０６を形成し、一方の凹部４０４に圧電振動片６０（圧電振動片１０等でもよい）を搭載するとともにリッド４０８で封止し、他方の凹部４０６には集積回路（ＩＣ４１６）を取り付けた構成を有した電子デバイス４００となっている。そしてパッケージ４０２の下端には外部電極４１０が形成され、また凹部４０６には外部電極４１０または凹部４０４に配置された接続電極４２０と電気的に接続するとともに、ワイヤー４１４を介してＩＣ４１６のパッド電極４１８と電気的に接続する接続電極４１２が配置されている。
【００８１】
一方、凹部４０４に配置された接続電極４２０は、圧電振動片６０のパッド電極２６ａ、３０ａ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４０２に接続される。このように圧電振動片６０とＩＣ４１６とを隔離することによって、圧電振動片６０のＩＣ４１６からの熱の影響を低減することができる。
【００８２】
図１８に本実施形態の電子デバイスの第２変形例を示す。図１８（ａ）は側面図、図１８（ｂ）は電子デバイスを構成する基板の上面図である。第２変形例においては、例えば図１４に示す圧電振動子２００を用いて電子デバイス５００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２００を駆動する集積回路（ＩＣ５０４）を搭載した基板５０２上にＩＣ５０４（パッド電極５０６）と電気的に接続する電極球５１２を配置し、この電極球５１２により圧電振動子２００を支持するとともに、電極球５１２と圧電振動子２００の外部電極２０６とを電気的に接続し、基板５０２、ＩＣ５０４、電極球５１２、圧電振動子２００を樹脂等のモールド剤５１６により一体形成している。ここで、基板５０２の下面には外部電極５１０が形成され、基板５０２の上面には外部電極５１０と貫通電極５１８を介して電気的に接続する接続電極５０８が形成されている。そしてＩＣ５０４に形成されたパッド電極５０６のうち、一部は電極球５１２にワイヤー５１４を介して接続され、残りは接続電極５０８にワイヤー５１４を介して接続されている。
【００８３】
上記構成とすることにより、既存の圧電振動子２００の規格に対応して基板５０２、ＩＣ５０４、電極球５１２等の配置をして電子デバイス５００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方式を用いてもよい。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。
【００８４】
なお、上述の電子デバイスにおいては、圧電振動子に半導体素子（ＩＣ）に代表される電子部品を備えた構成として説明したが、少なくとも一以上の電子部品を備えることが好適である。そして前記電子部品としては、サーミスタ、コンデンサ、リアクタンス素子等を適用することができ、圧電振動片を発振源として用いた電子デバイスを構築することができる。また圧電振動片の長辺がＺ′′軸方向であるときは、導電性接着剤３２の２つの塗布位置（接続部）を結ぶ線の方向がＸ′軸方向となるように導電性接着剤３２を塗布する（図１参照）。これによりマウント部１２で発生した応力のうち振動部側に伝播する成分を低減し、振動部への応力の影響が低減された電子デバイス（圧電振動子）を構築することができる。そして、圧電振動片の長辺がＸ′軸方向であるときは、導電性接着剤３２の２つの塗布位置（接続部）を結ぶ線の方向がＺ′′軸方向となるように導電性接着剤３２を塗布する。これによりマウント部１２で発生する応力そのものを低減し、振動部への応力の影響が低減された電子デバイス（圧電振動子）を構築することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１０………圧電振動片、１０ａ………圧電素板、１１………圧電素板、１１ａ………ＡＴカット水晶基板、１２………マウント部、１４………緩衝部、１６………スリット、１７………厚肉部、１８………面取り部、２１………薄肉部、２１ａ………凹部、２２………振動部、２４………励振電極、２６………引出電極、２６ａ………パッド電極、２８………励振電極、３０………引出電極、３０ａ………パッド電極、３２………導電性接着剤（接続部）、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、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、９０………圧電振動片、９１………圧電振動片、９２………マウント部、９４………緩衝部、９６………薄肉部、９８………振動部、１００………スリット、１００ａ………端部、１００ｂ………中央部、１０２………スリット、１０２ａ………端部、１０２ｂ………中央部、１１０………圧電振動片、１１２………補強部、１２０………圧電振動片、１２１………圧電振動片、１２２………スリット、１２２ａ………端部、１２２ｂ………中央部、１２４………スリット、１２４ａ………端部、１２４ｂ………中央部、１２６………溝、２００………圧電振動子、２０２………パッケージ、２０４………凹部、２０６………外部電極、２０８………貫通電極、２１０………接続電極、２１２………リッド、２１４………引出電極、２１５………引出電極、３００………電子デバイス、３０２………パッケージ、３０４………凹部、３０６………下段部、３０８………上段部、３１０………ＩＣ、３１２………リッド、３１４………外部電極、３１６………接続電極、３１８………接続電極、３２０………パッド電極、３２２………接着剤、４００………電子デバイス、４０２………パッケージ、４０４………凹部、４０６………凹部、４０８………リッド、４１０………外部電極、４１２………接続電極、４１４………ワイヤー、４１６………ＩＣ、４１８………パッド電極、４２０………接続電極、５００………電子デバイス、５０２………基板、５０４………ＩＣ、５０６………パッド電極、５０８………接続電極、５１０………外部電極、５１２………電極球、５１４………ワイヤー、５１６………モールド剤、５１８………貫通電極、６００………圧電振動子、６０２………支持部、６０４………振動部、６０６Ａ………励振電極部、６０６Ｂ………励振電極部、６０８Ａ………入出力端子部、６０８Ｂ………入出力端子部、６１０………スリット、６１２………容器、６１４………底部、６１６………接着剤。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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軸を回転軸として、前記Ｚ軸を前記Ｙ軸の−Ｙ方向へ回転させた軸をＺ′軸とし、前記Ｙ軸を前記Ｚ軸の＋Ｚ方向へ回転させた軸を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カット水晶により形成され、振動部を有する薄肉部と、前記薄肉部の周縁に設けられ、前記薄肉部より厚い厚肉部とを備えた圧電振動片であって、
前記圧電振動片は、
前記＋Ｚ′軸をＹ′軸回りに＋Ｘ軸方向へ回転させることを正の回転角として、前記Ｚ′軸を前記Ｙ′軸回りに−１２０°から＋６０°の範囲で回転させて得られるＺ′′軸と、前記Ｘ軸を前記Ｙ′軸回りに前記Ｚ′軸とともに回転させて得られるＸ′軸と、にそれぞれ平行な縁辺を有し、
前記厚肉部には、前記縁辺の方向に緩衝部を介してマウント部が横並びで接続され、
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、面取り部を有し、
前記スリットの長手方向の少なくとも一部は前記直交方向と平行である
ことを特徴とする圧電振動片。
【請求項２】
前記厚肉部、前記緩衝部、前記マウント部の並ぶ方向は、前記Ｚ′′軸に平行な縁辺の方向であ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】
前記厚肉部、前記緩衝部、前記マウント部の並ぶ方向は、前記Ｘ′軸に平行な縁辺の方向であ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４】
前記スリットの前記長手方向の両端部が前記スリットの長手方向の中央部よりも前記マウント部側に位置するように屈曲或いは湾曲した形状を有す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】
前記スリットの前記両端部には、薄肉に形成された補強部が配置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】
前記スリットの前記長手方向の両端部が前記スリットの長手方向の中央部よりも前記薄肉部側に位置するように屈曲或いは湾曲した形状を有し、
前記緩衝部の前記スリットを前記長手方向の両端から挟み込む位置に溝が形成された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７】
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６のいずれか１項に記載の圧電振動片。
【請求項８】
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７のいずれか１項に記載の圧電振動片。
【請求項９】
基板を有し、
請求項１乃至８のうちいずれか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、前記マウント部の一対の接続部と、前記一対の接続部に対向する前記基板の一対の部位とを接合部材を用いて接合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１０】
前記一対の接続部を結ぶ方向が、前記Ｘ′軸若しくは前記Ｚ′′軸に平行であることを特徴とする請求項９に記載の圧電振動子。
【請求項１１】
基板を有し、
請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の圧電振動片のマウント部の実装面を前記基板側に向け、前記マウント部の一対の接続部と、前記一対の接続部に対向する前記基板の一対の部位と接合部材を用いて接合することにより前記圧電振動片を実装し、少なくとも一以上の電子部品を備えてなることを特徴とする電子デバイス。
【請求項１２】
前記一対の接続部を結ぶ方向が、前記Ｘ′軸若しくは前記Ｚ′′軸に平行であることを特徴とする請求項１１に記載の電子デバイス。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の電子デバイスにおいて、前記電子部品が、サーミスタ、コンデンサ、リアクタンス素子、半導体素子のうちのいずれかであることを特徴とする電子デバイス。
【請求項１】
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軸を回転軸として、前記Ｚ軸を前記Ｙ軸の−Ｙ方向へ回転させた軸をＺ′軸とし、前記Ｙ軸を前記Ｚ軸の＋Ｚ方向へ回転させた軸を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カット水晶により形成され、振動部を有する薄肉部と、前記薄肉部の周縁に設けられ、前記薄肉部より厚い厚肉部とを備えた圧電振動片であって、
前記圧電振動片は、
前記＋Ｚ′軸をＹ′軸回りに＋Ｘ軸方向へ回転させることを正の回転角として、前記Ｚ′軸を前記Ｙ′軸回りに−１２０°から＋６０°の範囲で回転させて得られるＺ′′軸と、前記Ｘ軸を前記Ｙ′軸回りに前記Ｚ′軸とともに回転させて得られるＸ′軸と、にそれぞれ平行な縁辺を有し、
前記厚肉部には、前記縁辺の方向に緩衝部を介してマウント部が横並びで接続され、
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、面取り部を有し、
前記スリットの長手方向の少なくとも一部は前記直交方向と平行である
ことを特徴とする圧電振動片。
【請求項２】
前記厚肉部、前記緩衝部、前記マウント部の並ぶ方向は、前記Ｚ′′軸に平行な縁辺の方向であ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】
前記厚肉部、前記緩衝部、前記マウント部の並ぶ方向は、前記Ｘ′軸に平行な縁辺の方向であ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４】
前記スリットの前記長手方向の両端部が前記スリットの長手方向の中央部よりも前記マウント部側に位置するように屈曲或いは湾曲した形状を有す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】
前記スリットの前記両端部には、薄肉に形成された補強部が配置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】
前記スリットの前記長手方向の両端部が前記スリットの長手方向の中央部よりも前記薄肉部側に位置するように屈曲或いは湾曲した形状を有し、
前記緩衝部の前記スリットを前記長手方向の両端から挟み込む位置に溝が形成された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７】
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６のいずれか１項に記載の圧電振動片。
【請求項８】
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７のいずれか１項に記載の圧電振動片。
【請求項９】
基板を有し、
請求項１乃至８のうちいずれか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、前記マウント部の一対の接続部と、前記一対の接続部に対向する前記基板の一対の部位とを接合部材を用いて接合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１０】
前記一対の接続部を結ぶ方向が、前記Ｘ′軸若しくは前記Ｚ′′軸に平行であることを特徴とする請求項９に記載の圧電振動子。
【請求項１１】
基板を有し、
請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の圧電振動片のマウント部の実装面を前記基板側に向け、前記マウント部の一対の接続部と、前記一対の接続部に対向する前記基板の一対の部位と接合部材を用いて接合することにより前記圧電振動片を実装し、少なくとも一以上の電子部品を備えてなることを特徴とする電子デバイス。
【請求項１２】
前記一対の接続部を結ぶ方向が、前記Ｘ′軸若しくは前記Ｚ′′軸に平行であることを特徴とする請求項１１に記載の電子デバイス。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の電子デバイスにおいて、前記電子部品が、サーミスタ、コンデンサ、リアクタンス素子、半導体素子のうちのいずれかであることを特徴とする電子デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
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【図１３】
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【図１７】
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【図１９】
【図２０】
【図２１】
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【公開番号】特開２０１２−１８６６３９（Ｐ２０１２−１８６６３９Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４８０５８（Ｐ２０１１−４８０５８）
【出願日】平成２３年３月４日（２０１１．３．４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月４日（２０１１．３．４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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