圧電振動素子、圧電振動子、圧電発振器、及び電子機器
【課題】小型で且つ耐衝撃性のある圧電振動子（音叉型圧電振動子）を得る。
【解決手段】圧電振動素子１の圧電基板８は、一対の振動腕１５ａ、１５ｂと、その振動腕の一方の端部間を連接する基部１０と、各振動腕１５ａ、１５ｂの他方の端部に夫々形成され幅広の錘部２０ａ、２０ｂと、各振動腕１５ａ、１５ｂの振動中心に沿って形成された溝部１７ａ〜１８ｂと、各振動腕１５ａ、１５ｂに夫々形成された励振電極３０〜３６と、を備えている。各錘部２０ａ、２０ｂは、厚肉部２１と、薄肉部２２ａ、２２ｂと、薄肉部の表裏面上に形成された錘用電極膜２４ａ、２４ｂと、薄肉部２２ａ、２２ｂの外周、或いは薄肉部の面積内に錘用電極膜２４ａ、２４ｂを形成しない厚肉の突設部を備えている。
【解決手段】圧電振動素子１の圧電基板８は、一対の振動腕１５ａ、１５ｂと、その振動腕の一方の端部間を連接する基部１０と、各振動腕１５ａ、１５ｂの他方の端部に夫々形成され幅広の錘部２０ａ、２０ｂと、各振動腕１５ａ、１５ｂの振動中心に沿って形成された溝部１７ａ〜１８ｂと、各振動腕１５ａ、１５ｂに夫々形成された励振電極３０〜３６と、を備えている。各錘部２０ａ、２０ｂは、厚肉部２１と、薄肉部２２ａ、２２ｂと、薄肉部の表裏面上に形成された錘用電極膜２４ａ、２４ｂと、薄肉部２２ａ、２２ｂの外周、或いは薄肉部の面積内に錘用電極膜２４ａ、２４ｂを形成しない厚肉の突設部を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動素子に関し、特に小型化を図ると共に耐衝撃性を改善した圧電振動素子、圧電振動子、圧電発振器、及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、携帯電話等の移動体通信機や、モバイルコンピューター、ハードディスク・ドライブ等の小型情報機器には、基準周波数源として圧電デバイスが広く用いられている。圧電デバイスを搭載した電子機器の小型化、高性能化が進むに伴い、圧電デバイスの更なる小型化が求められている。
特許文献１には、耐衝撃性を改善した圧電デバイスが開示されている。圧電振動素子は、一対の振動腕と、一対の振動腕の一方の端部間を連接する基部と、各振動腕の振動中心に沿った表面及び裏面に夫々形成された溝部と、各振動腕に夫々形成され励振電極と、を備えている。溝部を設けることにより基部よりも先端側である各振動腕の重量が軽量化される。このため圧電振動素子の重心は、溝なし圧電振動素子と比べると基部側に移動する。つまり、圧電振動素子の全長Ｌに対して圧電振動素子の基端部からの重心の位置ＧＬは小さくなり、ＧＬ／Ｌの値が小さくなる。この結果、衝撃が加わったとき振動腕先端部の撓み量（変位量）が小さくなり、耐衝撃性が改善されると開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、互いに平行な一対の振動腕の各先端部に、振動腕より幅広の拡大部を設けた音叉型圧電振動子が開示されている。この拡大部は有底の孔を有し、この有底の孔には圧電材料より比重が大きい材料を充填して錘とすることにより音叉型圧電振動子の小型化が図られると記されている。
また、特許文献３には、音叉型圧電振動素子の振動腕の長さをＬとしたとき、振動腕の先端から基部に向かって０．０１×Ｌ離れた位置に、周波数調整用金属膜の端部を設ける例が示されている。落下による衝撃を受けても、周波数調整用金属膜はパッケージ本体、又は蓋体に接触しないので、周波数の変動が軽減されると開示されている。
【０００４】
特許文献４に開示された小型振動子は、一対の振動腕と、各振動腕の一方の端部を連接する基部と、基部の端部中央から基部に直交して振動腕の長手方向に延在する支持部と、を備えている。小型振動子はＴ型形状をしており、同じ周波数の音叉型振動子に対して長さが短く、且つ耐衝撃性が改善できると記述されている。
また特許文献５に開示された圧電デバイスは、リッドと、水晶フレームと、ベースとの３層で形成されている。水晶フレームは、一対の振動腕と、各振動腕の一方の端部を連接する基部と、基部の両端部に連接される支持腕と、支持腕の端部に連接されたフレーム（額縁）状の薄片と、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１３３８９７公報
【特許文献２】特開２００４−２８２２３０公報
【特許文献３】特開２００９−２９０７７８公報
【特許文献４】特開２００２−１４１７７０公報
【特許文献５】特開２００９−１６５００６公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された圧電振動素子は、耐衝撃性の改善は期待されるものの、振動腕方向の短縮化に難がるという問題があった。
また、特許文献２に開示された圧電振動素子は、周波数を維持し小型化は期待されるものの、耐衝撃性に問題があった。
また、特許文献３に開示された圧電振動素子は、周波数を所定の周波数に維持しながら振動腕方向の短縮化を図るには問題があった。
また、特許文献４に開示の小型振動子、及び特許文献５に開示の圧電デバイスは、外部から加えられる衝撃に対し周波数が変動する虞があるという問題があった。
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、圧電振動素子の小型化を図ると共に、耐衝撃性を改善した圧電振動素子、圧電振動子、圧電発振器、及電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］本発明に係る圧電振動素子は、複数の振動腕、該各振動腕の一方の端部間を連接する基部、前記各振動腕の他方の端部に夫々形成され該各振動腕よりも幅広の錘部、及び、前記各振動腕の振動中心線に沿った表面及び裏面に夫々形成された第一の溝部を備えた圧電基板と、前記各振動腕の表裏面及び両側面に夫々形成され、且つ前記基部に設けた複数の電極パッドとの間を夫々電気的に接続される励振電極と、を備えた圧電振動素子であって、前記各錘部は、前記各振動腕の他方の端部と連設された厚肉部と、該厚肉部よりも薄肉の薄肉部と、前記薄肉部の表面又は裏面の少なくとも一方の面上に形成された錘用電極膜と、前記薄肉部の外周の少なくとも一部、或いは該薄肉部の面積内に前記錘用電極膜を形成しない厚肉の突設部を備えていることを特徴とする圧電振動素子である。
【０００９】
各錘部は、各振動腕に連接して一体形成された厚肉部、薄肉部、突設部と、薄肉部上に成膜された錘用電極膜とで構成されている。圧電振動素子がパッケージに収容され、圧電振動素子に衝撃が加えられた際に、錘用電極膜を形成しない突設部がパッケージの内部底面、または蓋部材に衝突するようになるので、錘用電極膜の破損、剥離等がなく、周波数の変動が生じないという効果がある。また、錘用電極膜を各振動腕の先端部に形成することにより、圧電振動素子の小型化が図れるという利点もある。
【００１０】
［適用例２］また圧電振動素子は、前記薄肉部は、前記厚肉部の先端側において前記錘部の全幅に渡って延在しており、前記突設部は前記薄肉部の振動中心線に沿った先端縁に設けられていることを特徴とする適用例１に記載の圧電振動素子である。
【００１１】
薄肉部上に形成される突設部は先端縁に設けられているので、圧電振動素子に衝撃が加えられ振動腕が撓んだ際に突設部が衝突することになり、錘用電極膜の剥離等がなく、周波数の変動が生じないという効果がある。また、錘部が設けられたので小型化になると共に、突設部が振動中心線に対し対称に形成されているので、振動のバランスが保たれ、振動漏れが少ないという利点もある。
【００１２】
［適用例３］また圧電振動素子は、前記薄肉部は、前記厚肉部の先端側において前記錘部の全幅に渡って延在しており、前記突設部は前記薄肉部の面積内に設けられていることを特徴とする適用例１に記載の圧電振動素子である。
【００１３】
突設部は薄肉部の面積内に設けられているので、圧電振動素子に衝撃が加えられ各振動腕が撓んだ際に突設部が衝突することになり、錘用電極膜の剥離等がなく、周波数の変動が生じないという効果がある。
【００１４】
［適用例４］また圧電振動素子は、前記薄肉部は、前記錘部の先端縁中央部から該錘部の略中央部まで延在し、且つ前記振動中心線に対して対称な溝部であることを特徴とする適用例１に記載の圧電振動素子である。
【００１５】
溝部は振動中心線に沿って錘部の先端縁中央部から錘部の略中央部まで形成されており、薄肉部であるこの溝部に錘用電極膜を成膜するので、圧電振動素子に衝撃が加えられ各振動腕が撓んだ際に溝部以外の突設部が衝突することになり、錘用電極膜の剥離等がなく、周波数の変動が生じないという効果がある。
【００１６】
［適用例５］また圧電振動素子は、前記薄肉部は、前記厚肉部の先端側において前記錘部の全幅に渡って延在しており、前記突設部は前記薄肉部の先端側において前記錘部の全幅に渡って延在していることを特徴とする適用例１に記載の圧電振動素子である。
【００１７】
突設部が薄肉部の先端側において錘部の全幅に渡って形成されているので、圧電振動素子に衝撃が加えられ各振動腕が撓んだ際に、溝部以外の突設部が衝突することになり、錘用電極膜の剥離等がなく周波数の変動が生じないという効果がある。
【００１８】
［適用例６］また圧電振動素子は、前記薄肉部は、前記錘部の面積内中央部に配置された溝部であり、該薄肉部の先端、左右両側方に前記突設部を備えていることを特徴とする適用例１に記載の圧電振動素子である。
【００１９】
薄肉部は、錘部の面積内中央部に配置された溝部であり、この溝部に錘用電極膜を成膜するので、圧電振動素子に衝撃が加えられ各振動腕が撓んだ際に、溝部以外の突設部が衝突することになり、錘用電極膜の剥離等がなく、周波数の変動が生じないという効果がある。
【００２０】
［適用例７］また圧電振動素子は、前記薄肉部、及び前記錘用電極膜には、表裏面を貫通する貫通孔が形成されていることを特徴とする適用例１乃至６の何れか一項に記載の圧電振動素子である。
【００２１】
薄肉部及び錘用電極膜に貫通孔を設けるので、この貫通孔を介して各振動腕の励振電極、リード電極の電気的接続が可能になるという効果がある。
【００２２】
［適用例８］また圧電振動素子は、前記基部は、基部本体と、該基部本体の前記振動腕とは反対側の他端縁中間部に設けた連結部と、該連結部を介して連接され且つ前記基部本体とは離間して延びる左右一対の支持腕と、を備えていることを特徴とする適用例１乃至７の何れか一項に記載の圧電振動素子である。
【００２３】
圧電振動素子の基部が、基部本体と、連結部と、Ｌ字状及び逆Ｌ字状の各支持腕と、を有し、Ｌ字状及び逆Ｌ字状の各端部同志を連接し、この連結部を介して基部本体の一方の端部中央に連接して構成されている。このため、各振動腕より各支持腕に漏洩する振動エネルギーを低減することでき、ＣＩ値が小さくなる。また、圧電振動素子に加えられた衝撃を基部で緩和して低減するので耐衝撃性が改善される。この結果、衝突による錘用電極の剥離による周波数変動の虞のない圧電振動素子が得られるという効果がある。
【００２４】
［適用例９］また圧電振動素子は、前期基部は、前記各振動腕の基端部と連設された基部本体と、該基部本体の中央端部と連接し前記各振動腕の長手方向に延在する第一の支持部材と、該第一の支持部材の他方の端部と中央端部で連接し且つ第一の支持部材と直交する第二の支持部材と、を備えていることを特徴とする適用例１乃至７の何れか一項に記載の圧電振動素子である。
【００２５】
圧電振動素子の基部が、基部本体の端部中央にＴ型の支持部材の端縁を連接して一体形成されているので、各振動腕より基部本体を経由して支持部材に漏洩する振動エネルギーを低減することでき、ＣＩ値が小さくなる。また、圧電振動素子に加えられた衝撃を基部で緩和して低減するので耐衝撃性が改善される。このため、衝撃による錘用電極２４ａ、２４ｂの剥離による周波数変動の虞のない圧電振動素子が得られるという効果がある。
【００２６】
［適用例１０］また圧電振動素子は、前記基部は、前記各振動腕の基端部と連設された基部本体と、該基部本体の両端部に連接され且つ前記基部本体とは離間して延びる左右一対の支持腕と、前記一対の支持腕の端部に連接するフレーム状薄片と、を備えていることを特徴とする適用例１乃至７の何れか一項に記載の圧電振動素子である。
【００２７】
圧電振動素子の基部が、基部本体と、Ｌ字状及び逆Ｌ字状の各支持腕と、フレーム状薄片と、を連接して一体形成されているので、各振動腕より基部本体を経由してフレーム状薄片に漏洩する振動エネルギーを低減することでき、ＣＩ値が小さくなる。また、圧電振動素子に加えられる衝撃を基部で緩和するため、耐衝撃性が改善される。さらに、衝撃による錘部とパッケージとの衝突も、突設部が当たるため、錘用電極の剥離等による周波数変動の虞のない圧電振動素子が得られるという効果がある。
【００２８】
［適用例１１］本発明に係る圧電振動子は、適用例１乃至９の何れか一項に記載の圧電振動素子と、該圧電振動素子を収容する絶縁基板とを備えたことを特徴とする圧電振動子である。
【００２９】
圧電振動子は、厚肉部、薄肉部、薄肉部に形成された錘用電極膜、薄肉部の外周の一部、或いは薄肉部の面積内に厚肉の突設部を有する各錘部を備えた音叉型圧電振動素子と、絶縁基板（パッケージと蓋部材）とで構成されている。錘部を備えているので振動腕の短縮化が可能であると共に、圧電振動素子に加えられた衝撃を基部で緩和して低減するので耐衝撃性が改善される。また、突設部が衝突するので、錘用電極膜の剥離による周波数変動の虞のない圧電振動子が得られるという効果がある。
【００３０】
［適用例１２］また圧電振動子は、適用例１０に記載の圧電振動素子と、中央部夫々に凹部を有する一組の絶縁基板と、備え、前記圧電振動素子を一組の前記絶縁基板間で気密裏に密封することを特徴とする圧電振動子である。
【００３１】
凹部を有する一組の絶縁基板と、フレーム状薄片と一体形成された適用例１０に記載の圧電振動素子とを用いて、圧電振動子を構成するので、圧電振動子の小型化が可能になる。さらに、圧電振動子に加えられた衝撃は、基部で緩和されると共に、突設部が衝突するので、錘用電極膜の剥離による周波数変動の虞のない圧電振動子が得られるという効果がある。
【００３２】
［適用例１３］本発明に係る圧電発振器は、適用例１乃至１０の何れか一項に記載の圧電振動素子と、該圧電振動素子を励振するＩＣ部品と、前記圧電振動素子を気密封止すると共に前記ＩＣ部品を収容するパッケージと、を備えたことを特徴とする圧電発振器である。
【００３３】
圧電発振器に衝撃が加えられた際に、衝撃が基部で緩和されると共に、突設部が衝突するように動作するので、周波数変動の虞のない圧電発振器が得られるという効果がある。
【００３４】
［適用例１４］本発明に係る電子機器は、適用例１１又は１２に記載の圧電振動子を備えたことを特徴とする電子機器である。
【００３５】
電子機器に振動、衝撃等が加えられた際に基準振動の周波数変動のない安定な電子機器が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】（ａ）は本発明に係る圧電振動素子の構造を示した概略平面図であり、（ｂ）はＱ−Ｑ断面図、（ｃ）はＰ−Ｐ断面図。
【図２】変形例１の、（ａ）は錘部の平面図であり、（ｂ）はＱ−Ｑ断面図。
【図３】変形例２の、（ａ）は錘部の平面図であり、（ｂ）はＱ−Ｑ断面図。
【図４】変形例３の、（ａ）は錘部の平面図であり、（ｂ）はＱ−Ｑ断面図。
【図５】変形例４の、（ａ）は錘部の平面図であり、（ｂ）はＱ−Ｑ断面図。
【図６】変形例５の、（ａ）は錘部の平面図であり、（ｂ）はＱ−Ｑ断面図。
【図７】第２の実施形態の圧電振動素子の構造を示した概略平面図。
【図８】第３の実施形態の圧電振動素子の構造を示した概略平面図。
【図９】（ａ）は第４の実施形態の圧電振動子の構造を示した概略断面図であり、（ｂ）はベース又は上蓋の平面図。
【図１０】第５の実施形態の圧電振動子の構造を示した概略断面図。
【図１１】第６の実施形態の圧電発振器の構造を示した概略断面図。
【図１２】電子機器の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る圧電振動素子１の構成を示す概略平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図である。
圧電振動素子１は、平板状の圧電基板８と、圧電基板８の表裏面及び側面に形成した薄膜の電極２５と、を概略備えている。
圧電基板８は、図１（ａ）に示すように、互いに並行（平行）して直線状に延びる細幅帯状の複数（本例では二本）の振動腕１５ａ、１５ｂと、各振動腕１５ａ、１５ｂの一方の端部（基端部）間を連接する基部１０と、各振動腕１５ａ、１５ｂの他方の端部（先端部）に夫々連接して一体形成され、且つ各振動腕１５ａ、１５ｂの幅よりも幅広な錘部２０ａ、２０ｂと、各振動腕１５ａ、１５ｂの振動中心線Ｃに沿った表面及び裏面に夫々形成された溝部１７ａ（１７ｂ）、１８ａ（１８ｂ）と、を備えている。
【００３８】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、各錘部２０ａ、２０ｂは、各振動腕１５ａ、１５ｂの他方の端部（先端部）と連設された厚肉部２１ａ、２１ｂと、厚肉部２１ａ、２１ｂの先端縁と連設され且つ厚肉部２１ａ、２１ｂよりも薄肉の薄肉部２２ａ、２２ｂと、薄肉部２２ａ、２２ｂの表面又は裏面の少なくとも一方の面（本例では両面）上に形成された錘用電極膜２４ａ、２４ｂと、薄肉部２２ａ、２２ｂの外周に沿った両面の少なくとも一部、或いは薄肉部２２ａ、２２ｂの面積内に配置されて錘用電極膜２４ａ、２４ｂを形成しない厚肉の突設部２３ａ、２３ｂと、を備えている。
【００３９】
図１（ａ）に示す基部１０は、振動漏れ低減と耐衝撃性改善のために、矩形平板状の基部本体１２ａと、基部本体１２ａの各振動腕１５ａ、１５ｂとは反対側の他端縁中間部に設けた細幅の連結部１２ｄと、連結部１２ｄを介して連接され且つ基部本体１２ａとは離間して延びる左右一対の支持腕１２ｂ、１２ｃと、を備えている。つまり、Ｌ字状支持腕１２ｂの基端部と、逆Ｌ字状の支持腕１２ｃの基端部とが連接され、この連接部分が連結部１２ｄを介して基部本体１２ａの一方の端縁中央に連結されてコ字状をなし、基部本体１２ａの他方の端縁には各振動腕１５ａ、１５ｂの基端部が連結されている基部の例である。
図１の実施形態において、基部１０は、基部本体１２ａと、連結部１２ｄと、左右一対の支持腕１２ｂ、１２ｃと、を備えていると説明したが、基部本体１２ａのみでもよい。
また、各振動腕１５ａ、１５ｂは、基部本体１２ａの先端縁から間隔を隔てて互いに平行に延出し、各振動腕１５ａ、１５ｂの先端部には夫々振動腕１５ａ、１５ｂの幅よりも幅広の錘部２０ａ、２０ｂが連設一体化されている。
【００４０】
図１（ｃ）に示した薄膜の電極２５は、錘部２０ａ、２０ｂの薄肉部２２ａ、２２ｂ上の錘用電極２４ａ、２４ｂと、各溝部１７ａ（１７ｂ）、１８ａ（１８ｂ）内を含めた各振動腕１５ａ、１５ｂの表裏面及び側面と、に夫々形成され、且つ基部１０に設けた複数の電極パッド（図示せず）との間を夫々リード電極（図示せず）にて電気的に接続される励振電極３０、３２、３４、３６と、を備えている。薄膜の電極２５は、蒸着法、又はスパッタ法を用いて真空装置の中で成膜される。なお、錘用電極２４ａ、２４ｂは、圧電基板８の密度より大きい金属、例えば金Ａｕ、銀Ａｇ等を用い、薄肉部２２ａ、２２ｂと錘用電極２４ａ、２４ｂとの厚さの和は、厚肉部２１ａ、２１ｂの厚さを超えないように構成する。錘用電極２４ａ、２４ｂの機能としては、錘部２０ａ、２０ｂの振動中心線Ｃ上で、できるだけ先部に錘部２０ａ、２０ｂの重心があるようにすると、振動腕１５ａ、１５ｂの短縮化が図られる。
【００４１】
圧電基板８は、例えば水晶基板を用いる場合には、Ｚ板（光軸（Ｚ軸）と直交して切り出された基板）を電気軸（Ｘ軸）の回りに所定の角度θだけ回転して切り出した基板を用いる。圧電基板８の外形と、錘部２０ａ、２０ｂの薄肉部２２ａ、２２ｂと、各振動腕１５ａ、１５ｂの溝部１７ａ（１７ｂ）、１８ａ（１８ｂ）とは、フォトリソグラフィ技術を用いたエッチング加工で形成されている。
なお、圧電基板８としては、水晶以外にタンタル酸リチウム酸、ニオブ酸リチウム、ランガサイト等の圧電材料が用いられる。
【００４２】
図１（ｃ）は、（ａ）のＰ−Ｐ断面図であり、各振動腕１５ａ、１５ｂに夫々形成された励振電極３０、３２、３４、３６の配置を示す図である。励振電極３０、３４は、各溝部１７ａ（１７ｂ）、１８ａ（１８ｂ）の表面、及び側面に形成され、励振電極３２、３６は各振動腕１５ａ、１５ｂの夫々両側面に形成されている。
励振電極３０、３６と、励振電極３２、３４とは、互いに異符号の電圧が前記電極パッドを介して印加される。つまり、励振電極３０、３６に＋電圧が印加されるとき、励振電極３２、３４には−電圧が印加され、図１（ｂ）の矢印で示すような電界が生じ、圧電振動素子１の重心を通る中心線Ｃｇに対し対称な音叉振動（屈曲振動）が励振される。
なお、溝部１７ａ（１７ｂ）、１８ａ（１８ｂ）を形成することにより、電界強度が強まり、音叉振動をより効率的に励振することができる。即ち、圧電振動素子のＣＩ（クリスタルインピーダンス）を小さくすることができる。
【００４３】
図１（ａ）、（ｂ）を用いて錘部２０ａ、２０ｂの形状を更に詳しく説明する。薄肉部２２ａ、２２ｂは、厚肉部２１ａ、２１ｂの先端側において錘部２０ａ、２０ｂの全幅に渡って延在しており、突設部２３ａ、２３ｂは、薄肉部２２ａ、２２ｂの振動中心線Ｃに沿った先端縁に設けられている。図１（ａ）、（ｂ）に示した例では、薄肉部２２ａ、２２ｂは圧電基板８の厚さ方向の中心を通る直線（以下、厚さ中心線Ｃｔと称す）と、振動中心線Ｃとに対し対称に形成されている。突設部２３ａ、２３ｂも振動中心線Ｃと、厚さ中心線Ｃｔとに対し対称で、薄肉部２２ａ、２２ｂの先端縁に形成されている。
錘部２０ａ、２０ｂの先端縁に突設部２３ａ、２３ｂを形成する理由は、圧電振動素子１に振動腕１５ａ、１５ｂの長手方向と直交する方向の衝撃が加えられて振動腕１５ａ、１５ｂが撓むときに、突設部２３ａ、２３ｂが圧電振動素子１を収容するパッケージの内部底面又は蓋部材に当たり、錘用電極２４ａ、２４ｂとパッケージとの接触を防ぐように作用するためである。同様の理由で、薄肉部２２ａ、２２ｂと錘用電極２４ａ、２４ｂとの合計厚さは、厚肉部２１ａ、２１ｂ及び突設部２３ａ、２３ｂの厚さを超えないように構成する。
【００４４】
図２（ａ）は、錘部２０ａ、２０ｂの第１の変形例の平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図である。薄肉部２２ａ、２２ｂは、厚肉部２１ａ、２１ｂの先端側において錘部２０ａ、２０ｂの全幅に渡って延在しており、突設部２３ａ、２３ｂは薄肉部２２ａ、２２ｂの面積内に設けられている。図２（ａ）、（ｂ）に示した例では、薄肉部２２ａ、２２ｂは、振動腕１５ａ、１５ｂの振動中心線Ｃと、圧電基板８の厚さ中心線Ｃｔとに対し対称に形成されている。突設部２３ａ、２３ｂも振動中心線Ｃと、厚さ中心線Ｃｔとに対し対称で、薄肉部２２ａ、２２ｂのほぼ中央に形成されている。薄肉部２２ａ、２２ｂと突設部２３ａ、２３ｂとを、振動中心線Ｃに対称に構成するのは、屈曲振動の振動バランスをとり、基部１０からの振動漏れを低減するためである。
なお、薄肉部２２ａ、２２ｂと、薄肉部２２ａ、２２ｂ上に成膜する錘用電極２４ａ、２４ｂとの合計厚さは、厚肉部２１ａ、２１ｂと同一厚さである突設部２３ａ、２３ｂの厚さを超えないように構成する。
【００４５】
図３（ａ）は、錘部２０ａ、２０ｂの第２の変形例の平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図である。薄肉部２２ａ、２２ｂは、錘部２０ａ、２０ｂの先端縁中央部から錘部２０ａ、２０ｂの略中央部まで延在し、且つ振動中心線Ｃに対して対称な溝部（凹所）として形成されている。図３（ａ）、（ｂ）に示した例では、薄肉部２２ａ、２２ｂは、振動腕１５ａ、１５ｂの振動中心線Ｃと、圧電基板８の厚さ中心線Ｃｔと、に対し対称に形成されている。厚肉部１２ａ、２１ｂと無段状に連接し、且つ同等の厚さを有した突設部２３ａ、２３ｂも振動中心線Ｃと厚さ中心線Ｃｔに対し対称に形成されている。
薄肉部２２ａ、２２ｂと、薄肉部２２ａ、２２ｂ上に成膜する錘用電極２４ａ、２４ｂとの合計厚さは、厚肉部２１ａ、２１ｂ及び突設部２３ａ、２３ｂの厚さを超えないように構成する。このため、圧電振動素子１に振動腕１５ａ、１５ｂの長手方向と直交する方向の衝撃が加えられときに、突設部２３ａ、２３ｂがパッケージの内部底面又は蓋部材に当たり、錘用電極２４ａ、２４ｂのパッケージとの接触を防ぐように作用する。このため、圧電振動素子１の周波数変動を抑えることができる。
【００４６】
図４（ａ）は、錘部２０ａ、２０ｂの第３の変形例の平面図であり、同図（ｂ）は、（ａ）のＱ−Ｑ断面図である。薄肉部２２ａ、２２ｂは、厚肉部２１ａ、２１ｂの先端側において錘部２０ａ、２０ｂの全幅に渡って延在しており、突設部２３ａ、２３ｂは薄肉部２２ａ、２２ｂの先端側において錘部２０ａ、２０ｂの全幅に渡って延在するように形成する。図４（ａ）、（ｂ）に示した例では、薄肉部２２ａ、２２ｂは、振動腕１５ａ、１５ｂの振動中心線Ｃと、圧電基板８の厚さ中心線Ｃｔと、に対し対称に形成されている。突設部２３ａ、２３ｂも振動中心線Ｃと、厚さ中心線Ｃｔとに対し対称に形成されている。
薄肉部２２ａ、２２ｂと、薄肉部２２ａ、２２ｂ上に成膜する錘用電極２４ａ、２４ｂとの合計厚さは、厚肉部２１ａ、２１ｂ及び突設部２３ａ、２３ｂの厚さを超えないように構成する。このため、圧電振動素子１に衝撃が加えられときに、突設部２３ａ、２３ｂがパッケージの内部底面又は蓋部材に当たるようになり、錘用電極２４ａ、２４ｂとパッケージとの接触は防止され、圧電振動素子１の周波数変動は抑えられる。
【００４７】
図５（ａ）は、錘部２０ａ、２０ｂの第４の変形例の平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図である。薄肉部２２ａ、２２ｂは、錘部２０ａ、２０ｂの面積内中央部に配置された溝部であり、薄肉部２２ａ、２２ｂの先端と、左右両側方とに、突設部２３ａ、２３ｂを備えている。つまり、薄肉部２２ａ、２２ｂは、その四方を厚肉の突設部により包囲されている。図５（ａ）、（ｂ）に示した例では、薄肉部（溝部）２２ａ、２２ｂは、振動腕１５ａ、１５ｂの振動中心線Ｃと、圧電基板８の厚さ中心線Ｃｔと、に対し対称に形成されている。突設部２３ａ、２３ｂも振動中心線Ｃと、厚さ中心線Ｃｔとに対し対称に形成されている。
薄肉部２２ａ、２２ｂと、薄肉部２２ａ、２２ｂ上に成膜する錘用電極２４ａ、２４ｂとの合計厚さは、厚肉部２１ａ、２１ｂや突設部２３ａ、２３ｂの厚さを超えないように構成する。このため、圧電振動素子１に衝撃が加えられときに、突設部２３ａ、２３ｂがパッケージの内部底面又は蓋部材に当たるようになり、錘用電極２４ａ、２４ｂとパッケージとの接触は防止され、圧電振動素子１の周波数変動は抑えられる。
【００４８】
図６（ａ）は、錘部２０ａ、２０ｂの第５の変形例の平面図であり、同図（ｂ）は、（ａ）のＱ−Ｑ断面図である。図３に示した錘部２０ａ、２０ｂと異なる点は、薄肉部２２ａ、２２ｂと錘用電極膜２４ａ、２４ｂとに、夫々表裏面を貫通する貫通孔２６ａ、２６ｂが形成されている点である。図６（ａ）、（ｂ）に示した例では、貫通孔２６ａ、２６ｂは振動中心線Ｃに対して対称であり、この貫通孔２０ａ、２０ｂを介して励振電極３０、３２、３４、３６の電気的接続を図ることができる。
本例では、図３に示す錘部２０ａ、２０ｂに貫通孔２０ａ、２０ｂを形成した例を示したが、図１、図２、図４、図５に示す錘部２０ａ、２０ｂの薄肉部２２ａ、２２ｂに貫通孔を形成してもよい。
【００４９】
図１に示すように、各錘部２０ａ、２０ｂは、各振動腕に連接して一体形成された厚肉部２１ａ、２１ｂ、薄肉部２２ａ、２２ｂ、突設部２３ａ、２３ｂと、薄肉部上に成膜された錘用電極膜２４ａ、２４ｂとで構成されている。圧電振動素子１がパッケージ等に収容され、圧電振動素子１に直交方向からの衝撃が加えられた際に、錘用電極膜を形成しない突設部２３ａ、２３ｂがパッケージの内部底面、または蓋部材に衝突するようになるので、錘用電極膜２４ａ、２４ｂの破損、剥離等がなく、周波数の変動が生じないという効果がある。また、錘用電極膜２４ａ、２４ｂを各振動腕の先端部に形成することにより、圧電振動素子の小型化が図れるという利点もある。
図１の実施形態では、薄肉部２２ａ、２２ｂ上に形成される突設部２３ａ、２３ｂは先端縁に設けられているので、圧電振動素子１に衝撃が加えられ振動腕が撓んだ際に突設部２３ａ、２３ｂが衝突することになり、錘用電極膜２４ａ、２４ｂの剥離等がなくなり、周波数の変動が生じないという効果がある。また、錘部２０ａ、２０ｂを設けたので小型化が図られると共に、突設部２３ａ、２３ｂが振動中心線に対し対称に形成されているので、振動のバランスが保たれ、振動漏れが少ないという利点もある。
【００５０】
図２の実施形態では、突設部２３ａ、２３ｂは薄肉部２２ａ、２２ｂの面積内に設けられているので、圧電振動素子１に衝撃が加えられ各振動腕が撓んだ際に、突設部２３ａ、２３ｂが衝突することになり、錘用電極膜２４ａ、２４ｂの剥離等がなく、周波数の変動が生じないという効果がある。
また、図３の実施形態では、薄肉部である溝部２２ａ、２２ｂは振動中心線に沿って錘部２０ａ、２０ｂの先端縁中央部から錘部の略中央部まで形成されており、この溝部に錘用電極膜２４ａ、２４ｂを成膜するので、圧電振動素子１に衝撃が加えられ各振動腕が撓んだ際に、溝部以外の突設部２３ａ、２３ｂが衝突することになり、錘用電極膜２４ａ、２４ｂの剥離等がなく、周波数の変動が生じないという効果がある。
【００５１】
図４の実施形態では、突設部２３ａ、２３ｂが薄肉部２２ａ、２２ｂの先端側において錘部２０ａ、２０ｂの全幅に渡って形成されているので、圧電振動素子１に衝撃が加えられ各振動腕が撓んだ際に、溝部以外の突設部２３ａ、２３ｂが衝突することになり、錘用電極膜の剥離等がなく、周波数の変動が生じないという効果がある。
また、図５の実施形態では、薄肉部２２ａ、２２ｂは、錘部２０ａ、２０ｂの面積内中央部に配置された溝部であり、この溝部に錘用電極膜２４ａ、２４ｂを成膜するので、圧電振動素子１に衝撃が加えられ各振動腕が撓んだ際に、溝部以外の突設部２３ａ、２３ｂが衝突することになり、錘用電極膜２４ａ、２４ｂの剥離等がなく、周波数の変動が生じないという効果がある。
【００５２】
図６の実施形態では、薄肉部２２ａ、２２ｂ及び錘用電極膜２４ａ、２４ｂに貫通孔を設けるので、この貫通孔を介して各振動腕の励振電極、リード電極の電気的接続が可能になるという効果がある。
また、図１の実施形態では、圧電振動素子１の基部１０が、基部本体１２ａと、連結部１２ｄと、Ｌ字状及び逆Ｌ字状の各支持腕１２ｂ、１２ｃと、を有し、Ｌ字状及び逆Ｌ字状の各端部同志を連接し、連結部１２ｄを介して基部本体１２ａの一方の端縁中央に連接して構成されている。このため、各振動腕より各支持腕に漏洩する振動エネルギーを低減することでき、ＣＩ値が小さくなる。また、圧電振動素子１に加えられた衝撃を基部１０で緩和して低減するので耐衝撃性が改善される。この結果、衝突による錘用電極２４ａ、２４ｂの剥離による周波数変動の虞のない圧電振動素子が得られるという効果がある。
【００５３】
図７は、第２の実施形態に係る圧電振動素子（音叉型水晶振動素子）２の構成を示す平面図である。圧電基板８は、図７に示すように、互いに並行（平行）して直線状に延びる細幅帯状の複数（本例では二本）の振動腕１５ａ、１５ｂと、各振動腕１５ａ、１５ｂの一方の端部（基端部）間を連接する基部１０と、各振動腕１５ａ、１５ｂの他方の端部（先端部）に夫々連接して一体形成され、且つ各振動腕１５ａ、１５ｂの幅よりも幅広な錘部２０ａ、２０ｂと、各振動腕１５ａ、１５ｂの振動中心線Ｃに沿った表面及び裏面に夫々形成された溝部１７ａ（１７ｂ）、１８ａ（１８ｂ）と、を備えている。
【００５４】
各錘部２０ａ、２０ｂは、図７に示すように、各振動腕１５ａ、１５ｂの基部本体１２ａと連接する側とは反対の端部（先端部）と連設された厚肉部２１ａ、２１ｂと、厚肉部２１ａ、２１ｂと連設され厚肉部２１ａ、２１ｂよりも薄肉の薄肉部２２ａ、２２ｂと、薄肉部２２ａ、２２ｂの表面又は裏面の少なくとも一方の面（本例では両面）上に形成された錘用電極膜２４ａ、２４ｂと、薄肉部２２ａ、２２ｂの外周の少なくとも一部、或いは薄肉部２２ａ、２２ｂの面積内に錘用電極膜２４ａ、２４ｂを形成しない厚肉の突設部２３ａ、２３ｂと、を備えている。
薄膜の電極は、薄肉部２２ａ、２２ｂ上に成膜された錘用電極２４ａ、２４ｂと、各溝部１７ａ（１７ｂ）、１８ａ（１８ｂ）内を含めた各振動腕１５ａ、１５ｂの表裏面及び側面と、に夫々形成され、且つ基部１０に設けた複数の電極パッド（図示せず）との間を夫々リード電極（図示せず）にて電気的に接続される励振電極を備えているのは、図１と同様である。
錘部２０ａ、２０ｂの厚肉部２１ａ、２１、薄肉部２２ａ、２２ｂ、突設部２３ａ、２３ｂ、錘用電極２４ａ、２４ｂは、図１〜図６の例と同様であるので、図１の例のみを示している。
【００５５】
図７に示すように、基部１０は、平面形状が略Ｈ型であり、振動腕１５ａ、１５ｂの基端部間を連設する矩形平板状（細幅帯状）の基部本体１２ａと、基部本体１２ａの先端縁中央から突出し且つ振動腕１５ａ、１５ｂの長手方向と並行（平行）に延在する第１の支持部材１３ａと、第１の支持部材１３ａの他方の端部に端縁中央で連接し、且つ第１の支持部材１３ａと直交する第２の支持部材１３ｂと、を備えている。
圧電振動素子２の絶縁基板との電気的接続は、第２の支持部材１４ｂの中央部を挟んで両側に設けられるパッド電極で行われる。
図７に示すように、圧電振動素子２の基部１０が、基部本体１２ａの端部中央にＴ型の支持部材１３ａ、１３ｂの端縁を連接して一体形成されているので、各振動腕より基部本体１２ａを経由して支持部材１３ａ、１３ｂに漏洩する振動エネルギーを低減することでき、圧電振動素子２のＣＩ値を小さくすることができる。また、圧電振動素子２に加えられた衝撃を基部で緩和して低減するので耐衝撃性が改善される。このため、衝撃による錘用電極２４ａ、２４ｂの剥離による周波数変動の虞のない圧電振動素子が得られるという効果がある。
【００５６】
図８は、第３の実施形態の圧電振動素子（音叉型水晶振動素子）３の構成を示す平面図である。圧電基板８は、図８に示すように、互いに並行（平行）して直線状に延びる細幅帯状の複数（本例では二本）の振動腕１５ａ、１５ｂと、各振動腕１５ａ、１５ｂの一方の端部（基端部）間を連接する基部１０と、各振動腕１５ａ、１５ｂの他方の端部（先端部）に夫々連接して一体形成され、且つ各振動腕１５ａ、１５ｂの幅よりも幅広な錘部２０ａ、２０ｂと、各振動腕１５ａ、１５ｂの振動中心線Ｃに沿った表面及び裏面に夫々形成された溝部１７ａ（１７ｂ）、１８ａ（１８ｂ）と、を備えている。
図８の実施形態では、各錘部２０ａ、２０ｂは、各振動腕１５ａ、１５ｂの他方の端部（先端部）と連設された厚肉部２１ａ、２１ｂと、厚肉部２１ａ、２１ｂと連設され厚肉部２１ａ、２１ｂよりも薄肉の薄肉部２２ａ、２２ｂと、薄肉部２２ａ、２２ｂの表面又は裏面の少なくとも一方の面（本例では両面）上に形成された錘用電極膜２４ａ、２４ｂと、薄肉部２２ａ、２２ｂの外周の少なくとも一部、或いは薄肉部２２ａ、２２ｂの面積内に錘用電極膜２４ａ、２４ｂを形成しない厚肉の突設部２３ａ、２３ｂと、を備えている。
錘部２０ａ、２０ｂの厚肉部２１ａ、２１、薄肉部２２ａ、２２ｂ、突設部２３ａ、２３ｂ、錘用電極２４ａ、２４ｂは、図１〜図６の例と同様であるので、図１の例のみを示している。
【００５７】
図８の実施形態では、基部１０は、基部本体１２ａと、基部本体１２ａの両端部に連接され且つ基部本体１２ａとは離間して延びる左右一対の支持腕１２ｂ、１２ｃと、一対の支持腕１２ｂ、１２ｃの各端部に連接する環状のフレーム状薄片１４と、を備えている。フレーム状薄片１４は、４つの平板状の細幅帯状片１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの夫々の端部同志を連接して矩形環状に一体形成されている。フレーム状薄片１４の周縁の表裏面には、蒸着法又はスパッタ法を用いて全周に渡ってアルミニウム等の金属膜３７と、励振電極から延在するリード電極（図示せず）とが成膜されている。
図８の実施形態では、圧電振動素子３の基部が、基部本体１２ａと、Ｌ字状及び逆Ｌ字状の各支持腕１２ｂ、１２ｃと、フレーム状薄片１４と、を連接して一体形成されているので、各振動腕より基部本体１２ａを経由してフレーム状薄片１４に漏洩する振動エネルギーを低減することでき、ＣＩ値が小さくなる。また、圧電振動素子３に圧電基板８の垂直方向から加えられる衝撃を、基部１０で緩和するため、耐衝撃性が改善される。さらに、衝撃による錘部２０ａ、２０ｂとパッケージとの衝突も、突設部２３ａ、２３ｂが当たるため、錘用電極２４ａ、２４ｂの剥離等による周波数変動の虞のない圧電振動素子が得られるという効果がある。
【００５８】
図９（ａ）は、本発明に係る圧電振動子４の実施の形態を示す断面図であり、図９（ｂ）はベース２８、又は上蓋２９の平面図である。圧電振動子４は、図８に示す支持片としてのフレーム状薄片１４を有する圧電振動素子（音叉型水晶振動素子）３と、ベース２８と、上蓋２９と、を備えている。ベース２８、上蓋２９とも同様に、パイレックス（登録商標）ガラス等で作られた矩形平板の中央部に凹部を形成したものである。ベース２８を例に説明すると、矩形平板の片面にフォトリソグラフィ技術とエッチング手法を用いて矩形状の凹部２８ｖを形成すると、周縁に側壁２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄが形成される。上蓋２９も同様に矩形状の凹部２９ｖと、周縁に側壁２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄを有する。ベース２８の裏面には、複数の実装端子４５が形成され、この実装端子４５と導通する導体４５ａが、ベース２８の側壁２８ａ〜２８ｄに設けたスルーホールに形成されている。
ベース２８の側壁２８ａ〜２８ｄ上に、圧電振動子４のフレーム状薄片１４を載置し、上蓋２９の側壁２９ａ〜２９ｄを重ね、真空中で周知の陽極接合で気密封止すると、内部が真空状態に保たれた圧電振動子４が完成する。
図９の実施形態では、凹部２８ｖ（２９ｖ）を有する一組の絶縁基板（ベース、上蓋）２８、２９と、フレーム状薄片と一体形成された圧電振動素子３とを用いて、圧電振動子４を構成するので、圧電振動子の小型化が可能になる。さらに、圧電振動子に加えられた衝撃は、基部で緩和されると共に突設部がパッケージと衝突するので、錘用電極膜の剥離による周波数変動の虞のない圧電振動子が得られるという効果がある。
【００５９】
図１０は、本発明に係る第５の実施形態の圧電振動子５の構成を示す断面図である。圧電振動子５は、上記の圧電振動素子１、２（以下、圧電振動素子１とする）と、圧電振動素子１を収容するパッケージとを備えている。パッケージは、矩形の箱状に形成されているパッケージ本体４０と、ガラス等からなる窓部材５４を有する蓋部材５２とから成る。
パッケージ本体４０は、図１０に示すように、絶縁基板として第１の基板４１と、第２の基板４２と、第３の基板４３とを積層して形成されており、絶縁材料として、酸化アルミニウム質のセラミック・グリーンシートを成形し箱状とした後で、焼結して形成されている。実装端子４５は、第１の基板４１の外部底面に複数形成されている。第３の基板４３は中央部が除去されており、第３の基板４３の上部周縁に例えばコバール等の金属シールリング４４が形成されている。
第３の基板４３と第２の基板４２とにより、圧電振動素子１を収容する凹部が形成されている。第２の基板４２の上面の所定の位置には、導体４６により実装端子４５と電気的に導通する複数の素子搭載パッド４７が設けられている。
素子搭載パッド４７の位置は、圧電振動素子１を載置した際に支持腕１２ｂ、１２ｃに形成したパッド電極（図示せず）に対応するように配置されている。
【００６０】
圧電振動子５の構成は、パッケージ本体４０の素子搭載パッド４７に導電性接着剤５０、例えばエポキシ系接着剤、ポリイミド系接着剤、ビスマレイミド系接着剤の何れかを適量塗布し、その上に圧電振動素子１を載置して荷重をかける。
パッケージ本体４０に搭載された圧電振動子１の導電性接着剤５０を硬化させるために所定の温度の高温炉に所定の時間入れる。アニール処理を施した後、上方からレーザー光を照射して各錘部２０ａ、２０ｂ、各振動腕１５ａ、１５ｂに形成された周波数調整用金属膜の一部を蒸散させて周波数粗調を行う。ガラス窓部５４を備えて蓋部材５２を、パッケージ本体４０の上面に形成したシールリング４４に、シーム溶接する。
パッケージの貫通孔４８を封止する前に、加熱処理を施す。パッケージの上下を逆にして、貫通孔４８内の段差部上に金属球の充填材４８ａを載置する。充填材４８ａとしては金−ゲルマニウム合金等がよい。充填材４８ａにレーザー光を照射して溶融させ、貫通孔４８を封止すると共にパッケージ内部を真空とする。パッケージの外部から窓部材５４を介してレーザー光をパッケージ内に照射し、振動腕１５ａ、１５ｂに形成した周波数調整用金属膜を蒸散させて周波数微調整を行い、圧電振動子５を完成する。
【００６１】
図１０に示す圧電振動子５に、落下などの衝撃が加えられたときの圧電振動素子１の変形について説明する。圧電振動子５のパッケージの主面に直交方向に衝撃力が加えられると、圧電振動素子１は、素子搭載パッド４７を支点として、変形し易い支持腕１２ｂ、１２ｃがパッケージ本体４０の底面に向かって変形する。次に、この変形が基部１０の外側端縁１２ｅで反射し、変形が基部本体１２ａの中央部に伝搬し、基部本体１２ａを含めた全体がパッケージ本体４０の底面側に沈み込む。その結果、振動腕１５ａ、１５ｂは、その先端側がパッケージ底面に向かって変形する。つまり、一対の振動腕１５ａ、１５ｂが基部本体１２ａに連結部１２ｄを介して支持腕１２ｂ、１２ｃに連接されていることにより、加えられた衝撃を基部１０の構造全体で緩和するように構成されている。基部本体１２ａのみを有する圧電振動子が、基部本体１２ａの支持点を支点として振動腕１５ａ、１５ｂが撓むのに対し、支持腕１２ｂ、１２ｃ、連結部１２ｄ、基部本体１２ａが夫々複雑に撓むことにより衝撃の力が緩和され、低減した力で錘部２０ａ、２０ｂが撓むので、突設部２３ａ、２３ｂとパッケージ本体４０の内部底面、あるいは蓋部材５２との衝撃も弱まる。
図１０の断面図に示した圧電振動子５は、厚肉部、薄肉部、薄肉部に形成された錘用電極膜、薄肉部の外周の一部、或いは薄肉部の面積内に厚肉の突設部を有する各錘部を備えた音叉型圧電振動素子１と、絶縁基板（パッケージと蓋部材）４０とで構成されている。錘部を備えているので振動腕の短縮化が可能であると共に、圧電振動素子１に加えられた衝撃が基部で緩和されるため耐衝撃性が改善される。また、低減された衝撃力により突設部２３ａ、２３ｂが絶縁基板に衝突するので、錘用電極膜２４ａ、２４ｂの剥離による周波数変動の虞のない圧電振動子５が得られるという効果がある。
【００６２】
図１１は、本発明に係る第６の実施の形態圧電発振器６の構成を示す断面図である。圧電発振器６は、上記の圧電振動素子１と、圧電振動素子１を励振するＩＣ部品７８と、圧電振動素子１を真空封止すると共にＩＣ部品７８を収容するパッケージ本体６０、及び窓部材７５ａ有する蓋部材７５と、を備えている。圧電振動素子１にレーザー光を照射しての粗調製、微調整する手法、また、パッケージの内部を真空にして貫通孔６８の封止する手法等は、圧電振動子５の場合と同様であるので省略する。ＩＣ部品７８はパッケージ本体６０のＩＣ部品搭載パッド６９に、金属バンプ７６等を用いて電気的に導通接続する。
なお、図１１に示した圧電発振器６では、ＩＣ部品７８が気密封止されていない例を示したが、ＩＣ部品７８をパッケージ内部に配置し、気密封止してもよい。
図１１の断面図に示した圧電発振器６に衝撃が加えられた際に、衝撃が基部で緩和されると共に、突設部が衝突するように動作するので、周波数変動の虞のない圧電発振器６が得られるという効果がある。
【００６３】
図１２は本発明に係る電子機器７の構成を示す概略構成図である。電子機器７には図９、図１０に示した圧電振動子４、５を備えている。圧電振動子４、５を用いた電子機器７として、携帯電話やデジタルカメラ、ビデオカメラなどの携帯用電子機器が挙げられる。これらの電子機器７において圧電振動子４、５は、基準信号源として用いられ、小型で精度の良い圧電振動子４、５を備えることにより、小型で、耐衝撃性の良好な電子機器を提供できる。
図１２の概略構成図に示す電子機器７に振動、衝撃等が加えられた際に、基準振動の周波数変動のない安定な電子機器が得られるという効果がある。
【符号の説明】
【００６４】
１、２、３…圧電振動素子、４、５…圧電振動子、６…圧電発振器、７…電子機器、８…圧電基板、１０…基部、１２ａ…基部本体、１２ｂ、１２ｃ…支持腕、１２ｄ…連結部、１２ｅ…外側端縁、１３ａ…第１の支持部材、１３ｂ…第２の支持部材、１４…フレーム状薄片、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ…細幅帯状、１５ａ、１５ｂ…振動腕、１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂ…溝部、２０ａ、２０ｂ…錘部、２１ａ、２１ｂ…厚肉部、２２ａ、２２ｂ…薄肉部、２３ａ、２３ｂ…突設部、２４ａ、２４ｂ…錘用電極、２５…電極、２６ａ、２６ｂ貫通孔、２８…ベース、２９…上蓋、３０、３２、３４、３６…励振電極、３７…金属膜、４０、６０、７９…パッケージ本体、４１…第１の基板、４２…第２の基板、４３…第３の基板、４４…金属シールリング、４５…実装端子、４５ａ…導体、４６…導体、４７…素子搭載パッド、４８、６８…貫通孔、４８ａ…充填材、５０…導電性接着剤、５２、７５…蓋部材、５４、７５ａ…窓部材、部品搭載パッド…６９、７８…ＩＣ部品、Ｃ…振動中心線、Ｃｔ…厚さ中心線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動素子に関し、特に小型化を図ると共に耐衝撃性を改善した圧電振動素子、圧電振動子、圧電発振器、及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、携帯電話等の移動体通信機や、モバイルコンピューター、ハードディスク・ドライブ等の小型情報機器には、基準周波数源として圧電デバイスが広く用いられている。圧電デバイスを搭載した電子機器の小型化、高性能化が進むに伴い、圧電デバイスの更なる小型化が求められている。
特許文献１には、耐衝撃性を改善した圧電デバイスが開示されている。圧電振動素子は、一対の振動腕と、一対の振動腕の一方の端部間を連接する基部と、各振動腕の振動中心に沿った表面及び裏面に夫々形成された溝部と、各振動腕に夫々形成され励振電極と、を備えている。溝部を設けることにより基部よりも先端側である各振動腕の重量が軽量化される。このため圧電振動素子の重心は、溝なし圧電振動素子と比べると基部側に移動する。つまり、圧電振動素子の全長Ｌに対して圧電振動素子の基端部からの重心の位置ＧＬは小さくなり、ＧＬ／Ｌの値が小さくなる。この結果、衝撃が加わったとき振動腕先端部の撓み量（変位量）が小さくなり、耐衝撃性が改善されると開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、互いに平行な一対の振動腕の各先端部に、振動腕より幅広の拡大部を設けた音叉型圧電振動子が開示されている。この拡大部は有底の孔を有し、この有底の孔には圧電材料より比重が大きい材料を充填して錘とすることにより音叉型圧電振動子の小型化が図られると記されている。
また、特許文献３には、音叉型圧電振動素子の振動腕の長さをＬとしたとき、振動腕の先端から基部に向かって０．０１×Ｌ離れた位置に、周波数調整用金属膜の端部を設ける例が示されている。落下による衝撃を受けても、周波数調整用金属膜はパッケージ本体、又は蓋体に接触しないので、周波数の変動が軽減されると開示されている。
【０００４】
特許文献４に開示された小型振動子は、一対の振動腕と、各振動腕の一方の端部を連接する基部と、基部の端部中央から基部に直交して振動腕の長手方向に延在する支持部と、を備えている。小型振動子はＴ型形状をしており、同じ周波数の音叉型振動子に対して長さが短く、且つ耐衝撃性が改善できると記述されている。
また特許文献５に開示された圧電デバイスは、リッドと、水晶フレームと、ベースとの３層で形成されている。水晶フレームは、一対の振動腕と、各振動腕の一方の端部を連接する基部と、基部の両端部に連接される支持腕と、支持腕の端部に連接されたフレーム（額縁）状の薄片と、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１３３８９７公報
【特許文献２】特開２００４−２８２２３０公報
【特許文献３】特開２００９−２９０７７８公報
【特許文献４】特開２００２−１４１７７０公報
【特許文献５】特開２００９−１６５００６公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された圧電振動素子は、耐衝撃性の改善は期待されるものの、振動腕方向の短縮化に難がるという問題があった。
また、特許文献２に開示された圧電振動素子は、周波数を維持し小型化は期待されるものの、耐衝撃性に問題があった。
また、特許文献３に開示された圧電振動素子は、周波数を所定の周波数に維持しながら振動腕方向の短縮化を図るには問題があった。
また、特許文献４に開示の小型振動子、及び特許文献５に開示の圧電デバイスは、外部から加えられる衝撃に対し周波数が変動する虞があるという問題があった。
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、圧電振動素子の小型化を図ると共に、耐衝撃性を改善した圧電振動素子、圧電振動子、圧電発振器、及電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］本発明に係る圧電振動素子は、複数の振動腕、該各振動腕の一方の端部間を連接する基部、前記各振動腕の他方の端部に夫々形成され該各振動腕よりも幅広の錘部、及び、前記各振動腕の振動中心線に沿った表面及び裏面に夫々形成された第一の溝部を備えた圧電基板と、前記各振動腕の表裏面及び両側面に夫々形成され、且つ前記基部に設けた複数の電極パッドとの間を夫々電気的に接続される励振電極と、を備えた圧電振動素子であって、前記各錘部は、前記各振動腕の他方の端部と連設された厚肉部と、該厚肉部よりも薄肉の薄肉部と、前記薄肉部の表面又は裏面の少なくとも一方の面上に形成された錘用電極膜と、前記薄肉部の外周の少なくとも一部、或いは該薄肉部の面積内に前記錘用電極膜を形成しない厚肉の突設部を備えていることを特徴とする圧電振動素子である。
【０００９】
各錘部は、各振動腕に連接して一体形成された厚肉部、薄肉部、突設部と、薄肉部上に成膜された錘用電極膜とで構成されている。圧電振動素子がパッケージに収容され、圧電振動素子に衝撃が加えられた際に、錘用電極膜を形成しない突設部がパッケージの内部底面、または蓋部材に衝突するようになるので、錘用電極膜の破損、剥離等がなく、周波数の変動が生じないという効果がある。また、錘用電極膜を各振動腕の先端部に形成することにより、圧電振動素子の小型化が図れるという利点もある。
【００１０】
［適用例２］また圧電振動素子は、前記薄肉部は、前記厚肉部の先端側において前記錘部の全幅に渡って延在しており、前記突設部は前記薄肉部の振動中心線に沿った先端縁に設けられていることを特徴とする適用例１に記載の圧電振動素子である。
【００１１】
薄肉部上に形成される突設部は先端縁に設けられているので、圧電振動素子に衝撃が加えられ振動腕が撓んだ際に突設部が衝突することになり、錘用電極膜の剥離等がなく、周波数の変動が生じないという効果がある。また、錘部が設けられたので小型化になると共に、突設部が振動中心線に対し対称に形成されているので、振動のバランスが保たれ、振動漏れが少ないという利点もある。
【００１２】
［適用例３］また圧電振動素子は、前記薄肉部は、前記厚肉部の先端側において前記錘部の全幅に渡って延在しており、前記突設部は前記薄肉部の面積内に設けられていることを特徴とする適用例１に記載の圧電振動素子である。
【００１３】
突設部は薄肉部の面積内に設けられているので、圧電振動素子に衝撃が加えられ各振動腕が撓んだ際に突設部が衝突することになり、錘用電極膜の剥離等がなく、周波数の変動が生じないという効果がある。
【００１４】
［適用例４］また圧電振動素子は、前記薄肉部は、前記錘部の先端縁中央部から該錘部の略中央部まで延在し、且つ前記振動中心線に対して対称な溝部であることを特徴とする適用例１に記載の圧電振動素子である。
【００１５】
溝部は振動中心線に沿って錘部の先端縁中央部から錘部の略中央部まで形成されており、薄肉部であるこの溝部に錘用電極膜を成膜するので、圧電振動素子に衝撃が加えられ各振動腕が撓んだ際に溝部以外の突設部が衝突することになり、錘用電極膜の剥離等がなく、周波数の変動が生じないという効果がある。
【００１６】
［適用例５］また圧電振動素子は、前記薄肉部は、前記厚肉部の先端側において前記錘部の全幅に渡って延在しており、前記突設部は前記薄肉部の先端側において前記錘部の全幅に渡って延在していることを特徴とする適用例１に記載の圧電振動素子である。
【００１７】
突設部が薄肉部の先端側において錘部の全幅に渡って形成されているので、圧電振動素子に衝撃が加えられ各振動腕が撓んだ際に、溝部以外の突設部が衝突することになり、錘用電極膜の剥離等がなく周波数の変動が生じないという効果がある。
【００１８】
［適用例６］また圧電振動素子は、前記薄肉部は、前記錘部の面積内中央部に配置された溝部であり、該薄肉部の先端、左右両側方に前記突設部を備えていることを特徴とする適用例１に記載の圧電振動素子である。
【００１９】
薄肉部は、錘部の面積内中央部に配置された溝部であり、この溝部に錘用電極膜を成膜するので、圧電振動素子に衝撃が加えられ各振動腕が撓んだ際に、溝部以外の突設部が衝突することになり、錘用電極膜の剥離等がなく、周波数の変動が生じないという効果がある。
【００２０】
［適用例７］また圧電振動素子は、前記薄肉部、及び前記錘用電極膜には、表裏面を貫通する貫通孔が形成されていることを特徴とする適用例１乃至６の何れか一項に記載の圧電振動素子である。
【００２１】
薄肉部及び錘用電極膜に貫通孔を設けるので、この貫通孔を介して各振動腕の励振電極、リード電極の電気的接続が可能になるという効果がある。
【００２２】
［適用例８］また圧電振動素子は、前記基部は、基部本体と、該基部本体の前記振動腕とは反対側の他端縁中間部に設けた連結部と、該連結部を介して連接され且つ前記基部本体とは離間して延びる左右一対の支持腕と、を備えていることを特徴とする適用例１乃至７の何れか一項に記載の圧電振動素子である。
【００２３】
圧電振動素子の基部が、基部本体と、連結部と、Ｌ字状及び逆Ｌ字状の各支持腕と、を有し、Ｌ字状及び逆Ｌ字状の各端部同志を連接し、この連結部を介して基部本体の一方の端部中央に連接して構成されている。このため、各振動腕より各支持腕に漏洩する振動エネルギーを低減することでき、ＣＩ値が小さくなる。また、圧電振動素子に加えられた衝撃を基部で緩和して低減するので耐衝撃性が改善される。この結果、衝突による錘用電極の剥離による周波数変動の虞のない圧電振動素子が得られるという効果がある。
【００２４】
［適用例９］また圧電振動素子は、前期基部は、前記各振動腕の基端部と連設された基部本体と、該基部本体の中央端部と連接し前記各振動腕の長手方向に延在する第一の支持部材と、該第一の支持部材の他方の端部と中央端部で連接し且つ第一の支持部材と直交する第二の支持部材と、を備えていることを特徴とする適用例１乃至７の何れか一項に記載の圧電振動素子である。
【００２５】
圧電振動素子の基部が、基部本体の端部中央にＴ型の支持部材の端縁を連接して一体形成されているので、各振動腕より基部本体を経由して支持部材に漏洩する振動エネルギーを低減することでき、ＣＩ値が小さくなる。また、圧電振動素子に加えられた衝撃を基部で緩和して低減するので耐衝撃性が改善される。このため、衝撃による錘用電極２４ａ、２４ｂの剥離による周波数変動の虞のない圧電振動素子が得られるという効果がある。
【００２６】
［適用例１０］また圧電振動素子は、前記基部は、前記各振動腕の基端部と連設された基部本体と、該基部本体の両端部に連接され且つ前記基部本体とは離間して延びる左右一対の支持腕と、前記一対の支持腕の端部に連接するフレーム状薄片と、を備えていることを特徴とする適用例１乃至７の何れか一項に記載の圧電振動素子である。
【００２７】
圧電振動素子の基部が、基部本体と、Ｌ字状及び逆Ｌ字状の各支持腕と、フレーム状薄片と、を連接して一体形成されているので、各振動腕より基部本体を経由してフレーム状薄片に漏洩する振動エネルギーを低減することでき、ＣＩ値が小さくなる。また、圧電振動素子に加えられる衝撃を基部で緩和するため、耐衝撃性が改善される。さらに、衝撃による錘部とパッケージとの衝突も、突設部が当たるため、錘用電極の剥離等による周波数変動の虞のない圧電振動素子が得られるという効果がある。
【００２８】
［適用例１１］本発明に係る圧電振動子は、適用例１乃至９の何れか一項に記載の圧電振動素子と、該圧電振動素子を収容する絶縁基板とを備えたことを特徴とする圧電振動子である。
【００２９】
圧電振動子は、厚肉部、薄肉部、薄肉部に形成された錘用電極膜、薄肉部の外周の一部、或いは薄肉部の面積内に厚肉の突設部を有する各錘部を備えた音叉型圧電振動素子と、絶縁基板（パッケージと蓋部材）とで構成されている。錘部を備えているので振動腕の短縮化が可能であると共に、圧電振動素子に加えられた衝撃を基部で緩和して低減するので耐衝撃性が改善される。また、突設部が衝突するので、錘用電極膜の剥離による周波数変動の虞のない圧電振動子が得られるという効果がある。
【００３０】
［適用例１２］また圧電振動子は、適用例１０に記載の圧電振動素子と、中央部夫々に凹部を有する一組の絶縁基板と、備え、前記圧電振動素子を一組の前記絶縁基板間で気密裏に密封することを特徴とする圧電振動子である。
【００３１】
凹部を有する一組の絶縁基板と、フレーム状薄片と一体形成された適用例１０に記載の圧電振動素子とを用いて、圧電振動子を構成するので、圧電振動子の小型化が可能になる。さらに、圧電振動子に加えられた衝撃は、基部で緩和されると共に、突設部が衝突するので、錘用電極膜の剥離による周波数変動の虞のない圧電振動子が得られるという効果がある。
【００３２】
［適用例１３］本発明に係る圧電発振器は、適用例１乃至１０の何れか一項に記載の圧電振動素子と、該圧電振動素子を励振するＩＣ部品と、前記圧電振動素子を気密封止すると共に前記ＩＣ部品を収容するパッケージと、を備えたことを特徴とする圧電発振器である。
【００３３】
圧電発振器に衝撃が加えられた際に、衝撃が基部で緩和されると共に、突設部が衝突するように動作するので、周波数変動の虞のない圧電発振器が得られるという効果がある。
【００３４】
［適用例１４］本発明に係る電子機器は、適用例１１又は１２に記載の圧電振動子を備えたことを特徴とする電子機器である。
【００３５】
電子機器に振動、衝撃等が加えられた際に基準振動の周波数変動のない安定な電子機器が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】（ａ）は本発明に係る圧電振動素子の構造を示した概略平面図であり、（ｂ）はＱ−Ｑ断面図、（ｃ）はＰ−Ｐ断面図。
【図２】変形例１の、（ａ）は錘部の平面図であり、（ｂ）はＱ−Ｑ断面図。
【図３】変形例２の、（ａ）は錘部の平面図であり、（ｂ）はＱ−Ｑ断面図。
【図４】変形例３の、（ａ）は錘部の平面図であり、（ｂ）はＱ−Ｑ断面図。
【図５】変形例４の、（ａ）は錘部の平面図であり、（ｂ）はＱ−Ｑ断面図。
【図６】変形例５の、（ａ）は錘部の平面図であり、（ｂ）はＱ−Ｑ断面図。
【図７】第２の実施形態の圧電振動素子の構造を示した概略平面図。
【図８】第３の実施形態の圧電振動素子の構造を示した概略平面図。
【図９】（ａ）は第４の実施形態の圧電振動子の構造を示した概略断面図であり、（ｂ）はベース又は上蓋の平面図。
【図１０】第５の実施形態の圧電振動子の構造を示した概略断面図。
【図１１】第６の実施形態の圧電発振器の構造を示した概略断面図。
【図１２】電子機器の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る圧電振動素子１の構成を示す概略平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図である。
圧電振動素子１は、平板状の圧電基板８と、圧電基板８の表裏面及び側面に形成した薄膜の電極２５と、を概略備えている。
圧電基板８は、図１（ａ）に示すように、互いに並行（平行）して直線状に延びる細幅帯状の複数（本例では二本）の振動腕１５ａ、１５ｂと、各振動腕１５ａ、１５ｂの一方の端部（基端部）間を連接する基部１０と、各振動腕１５ａ、１５ｂの他方の端部（先端部）に夫々連接して一体形成され、且つ各振動腕１５ａ、１５ｂの幅よりも幅広な錘部２０ａ、２０ｂと、各振動腕１５ａ、１５ｂの振動中心線Ｃに沿った表面及び裏面に夫々形成された溝部１７ａ（１７ｂ）、１８ａ（１８ｂ）と、を備えている。
【００３８】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、各錘部２０ａ、２０ｂは、各振動腕１５ａ、１５ｂの他方の端部（先端部）と連設された厚肉部２１ａ、２１ｂと、厚肉部２１ａ、２１ｂの先端縁と連設され且つ厚肉部２１ａ、２１ｂよりも薄肉の薄肉部２２ａ、２２ｂと、薄肉部２２ａ、２２ｂの表面又は裏面の少なくとも一方の面（本例では両面）上に形成された錘用電極膜２４ａ、２４ｂと、薄肉部２２ａ、２２ｂの外周に沿った両面の少なくとも一部、或いは薄肉部２２ａ、２２ｂの面積内に配置されて錘用電極膜２４ａ、２４ｂを形成しない厚肉の突設部２３ａ、２３ｂと、を備えている。
【００３９】
図１（ａ）に示す基部１０は、振動漏れ低減と耐衝撃性改善のために、矩形平板状の基部本体１２ａと、基部本体１２ａの各振動腕１５ａ、１５ｂとは反対側の他端縁中間部に設けた細幅の連結部１２ｄと、連結部１２ｄを介して連接され且つ基部本体１２ａとは離間して延びる左右一対の支持腕１２ｂ、１２ｃと、を備えている。つまり、Ｌ字状支持腕１２ｂの基端部と、逆Ｌ字状の支持腕１２ｃの基端部とが連接され、この連接部分が連結部１２ｄを介して基部本体１２ａの一方の端縁中央に連結されてコ字状をなし、基部本体１２ａの他方の端縁には各振動腕１５ａ、１５ｂの基端部が連結されている基部の例である。
図１の実施形態において、基部１０は、基部本体１２ａと、連結部１２ｄと、左右一対の支持腕１２ｂ、１２ｃと、を備えていると説明したが、基部本体１２ａのみでもよい。
また、各振動腕１５ａ、１５ｂは、基部本体１２ａの先端縁から間隔を隔てて互いに平行に延出し、各振動腕１５ａ、１５ｂの先端部には夫々振動腕１５ａ、１５ｂの幅よりも幅広の錘部２０ａ、２０ｂが連設一体化されている。
【００４０】
図１（ｃ）に示した薄膜の電極２５は、錘部２０ａ、２０ｂの薄肉部２２ａ、２２ｂ上の錘用電極２４ａ、２４ｂと、各溝部１７ａ（１７ｂ）、１８ａ（１８ｂ）内を含めた各振動腕１５ａ、１５ｂの表裏面及び側面と、に夫々形成され、且つ基部１０に設けた複数の電極パッド（図示せず）との間を夫々リード電極（図示せず）にて電気的に接続される励振電極３０、３２、３４、３６と、を備えている。薄膜の電極２５は、蒸着法、又はスパッタ法を用いて真空装置の中で成膜される。なお、錘用電極２４ａ、２４ｂは、圧電基板８の密度より大きい金属、例えば金Ａｕ、銀Ａｇ等を用い、薄肉部２２ａ、２２ｂと錘用電極２４ａ、２４ｂとの厚さの和は、厚肉部２１ａ、２１ｂの厚さを超えないように構成する。錘用電極２４ａ、２４ｂの機能としては、錘部２０ａ、２０ｂの振動中心線Ｃ上で、できるだけ先部に錘部２０ａ、２０ｂの重心があるようにすると、振動腕１５ａ、１５ｂの短縮化が図られる。
【００４１】
圧電基板８は、例えば水晶基板を用いる場合には、Ｚ板（光軸（Ｚ軸）と直交して切り出された基板）を電気軸（Ｘ軸）の回りに所定の角度θだけ回転して切り出した基板を用いる。圧電基板８の外形と、錘部２０ａ、２０ｂの薄肉部２２ａ、２２ｂと、各振動腕１５ａ、１５ｂの溝部１７ａ（１７ｂ）、１８ａ（１８ｂ）とは、フォトリソグラフィ技術を用いたエッチング加工で形成されている。
なお、圧電基板８としては、水晶以外にタンタル酸リチウム酸、ニオブ酸リチウム、ランガサイト等の圧電材料が用いられる。
【００４２】
図１（ｃ）は、（ａ）のＰ−Ｐ断面図であり、各振動腕１５ａ、１５ｂに夫々形成された励振電極３０、３２、３４、３６の配置を示す図である。励振電極３０、３４は、各溝部１７ａ（１７ｂ）、１８ａ（１８ｂ）の表面、及び側面に形成され、励振電極３２、３６は各振動腕１５ａ、１５ｂの夫々両側面に形成されている。
励振電極３０、３６と、励振電極３２、３４とは、互いに異符号の電圧が前記電極パッドを介して印加される。つまり、励振電極３０、３６に＋電圧が印加されるとき、励振電極３２、３４には−電圧が印加され、図１（ｂ）の矢印で示すような電界が生じ、圧電振動素子１の重心を通る中心線Ｃｇに対し対称な音叉振動（屈曲振動）が励振される。
なお、溝部１７ａ（１７ｂ）、１８ａ（１８ｂ）を形成することにより、電界強度が強まり、音叉振動をより効率的に励振することができる。即ち、圧電振動素子のＣＩ（クリスタルインピーダンス）を小さくすることができる。
【００４３】
図１（ａ）、（ｂ）を用いて錘部２０ａ、２０ｂの形状を更に詳しく説明する。薄肉部２２ａ、２２ｂは、厚肉部２１ａ、２１ｂの先端側において錘部２０ａ、２０ｂの全幅に渡って延在しており、突設部２３ａ、２３ｂは、薄肉部２２ａ、２２ｂの振動中心線Ｃに沿った先端縁に設けられている。図１（ａ）、（ｂ）に示した例では、薄肉部２２ａ、２２ｂは圧電基板８の厚さ方向の中心を通る直線（以下、厚さ中心線Ｃｔと称す）と、振動中心線Ｃとに対し対称に形成されている。突設部２３ａ、２３ｂも振動中心線Ｃと、厚さ中心線Ｃｔとに対し対称で、薄肉部２２ａ、２２ｂの先端縁に形成されている。
錘部２０ａ、２０ｂの先端縁に突設部２３ａ、２３ｂを形成する理由は、圧電振動素子１に振動腕１５ａ、１５ｂの長手方向と直交する方向の衝撃が加えられて振動腕１５ａ、１５ｂが撓むときに、突設部２３ａ、２３ｂが圧電振動素子１を収容するパッケージの内部底面又は蓋部材に当たり、錘用電極２４ａ、２４ｂとパッケージとの接触を防ぐように作用するためである。同様の理由で、薄肉部２２ａ、２２ｂと錘用電極２４ａ、２４ｂとの合計厚さは、厚肉部２１ａ、２１ｂ及び突設部２３ａ、２３ｂの厚さを超えないように構成する。
【００４４】
図２（ａ）は、錘部２０ａ、２０ｂの第１の変形例の平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図である。薄肉部２２ａ、２２ｂは、厚肉部２１ａ、２１ｂの先端側において錘部２０ａ、２０ｂの全幅に渡って延在しており、突設部２３ａ、２３ｂは薄肉部２２ａ、２２ｂの面積内に設けられている。図２（ａ）、（ｂ）に示した例では、薄肉部２２ａ、２２ｂは、振動腕１５ａ、１５ｂの振動中心線Ｃと、圧電基板８の厚さ中心線Ｃｔとに対し対称に形成されている。突設部２３ａ、２３ｂも振動中心線Ｃと、厚さ中心線Ｃｔとに対し対称で、薄肉部２２ａ、２２ｂのほぼ中央に形成されている。薄肉部２２ａ、２２ｂと突設部２３ａ、２３ｂとを、振動中心線Ｃに対称に構成するのは、屈曲振動の振動バランスをとり、基部１０からの振動漏れを低減するためである。
なお、薄肉部２２ａ、２２ｂと、薄肉部２２ａ、２２ｂ上に成膜する錘用電極２４ａ、２４ｂとの合計厚さは、厚肉部２１ａ、２１ｂと同一厚さである突設部２３ａ、２３ｂの厚さを超えないように構成する。
【００４５】
図３（ａ）は、錘部２０ａ、２０ｂの第２の変形例の平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図である。薄肉部２２ａ、２２ｂは、錘部２０ａ、２０ｂの先端縁中央部から錘部２０ａ、２０ｂの略中央部まで延在し、且つ振動中心線Ｃに対して対称な溝部（凹所）として形成されている。図３（ａ）、（ｂ）に示した例では、薄肉部２２ａ、２２ｂは、振動腕１５ａ、１５ｂの振動中心線Ｃと、圧電基板８の厚さ中心線Ｃｔと、に対し対称に形成されている。厚肉部１２ａ、２１ｂと無段状に連接し、且つ同等の厚さを有した突設部２３ａ、２３ｂも振動中心線Ｃと厚さ中心線Ｃｔに対し対称に形成されている。
薄肉部２２ａ、２２ｂと、薄肉部２２ａ、２２ｂ上に成膜する錘用電極２４ａ、２４ｂとの合計厚さは、厚肉部２１ａ、２１ｂ及び突設部２３ａ、２３ｂの厚さを超えないように構成する。このため、圧電振動素子１に振動腕１５ａ、１５ｂの長手方向と直交する方向の衝撃が加えられときに、突設部２３ａ、２３ｂがパッケージの内部底面又は蓋部材に当たり、錘用電極２４ａ、２４ｂのパッケージとの接触を防ぐように作用する。このため、圧電振動素子１の周波数変動を抑えることができる。
【００４６】
図４（ａ）は、錘部２０ａ、２０ｂの第３の変形例の平面図であり、同図（ｂ）は、（ａ）のＱ−Ｑ断面図である。薄肉部２２ａ、２２ｂは、厚肉部２１ａ、２１ｂの先端側において錘部２０ａ、２０ｂの全幅に渡って延在しており、突設部２３ａ、２３ｂは薄肉部２２ａ、２２ｂの先端側において錘部２０ａ、２０ｂの全幅に渡って延在するように形成する。図４（ａ）、（ｂ）に示した例では、薄肉部２２ａ、２２ｂは、振動腕１５ａ、１５ｂの振動中心線Ｃと、圧電基板８の厚さ中心線Ｃｔと、に対し対称に形成されている。突設部２３ａ、２３ｂも振動中心線Ｃと、厚さ中心線Ｃｔとに対し対称に形成されている。
薄肉部２２ａ、２２ｂと、薄肉部２２ａ、２２ｂ上に成膜する錘用電極２４ａ、２４ｂとの合計厚さは、厚肉部２１ａ、２１ｂ及び突設部２３ａ、２３ｂの厚さを超えないように構成する。このため、圧電振動素子１に衝撃が加えられときに、突設部２３ａ、２３ｂがパッケージの内部底面又は蓋部材に当たるようになり、錘用電極２４ａ、２４ｂとパッケージとの接触は防止され、圧電振動素子１の周波数変動は抑えられる。
【００４７】
図５（ａ）は、錘部２０ａ、２０ｂの第４の変形例の平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図である。薄肉部２２ａ、２２ｂは、錘部２０ａ、２０ｂの面積内中央部に配置された溝部であり、薄肉部２２ａ、２２ｂの先端と、左右両側方とに、突設部２３ａ、２３ｂを備えている。つまり、薄肉部２２ａ、２２ｂは、その四方を厚肉の突設部により包囲されている。図５（ａ）、（ｂ）に示した例では、薄肉部（溝部）２２ａ、２２ｂは、振動腕１５ａ、１５ｂの振動中心線Ｃと、圧電基板８の厚さ中心線Ｃｔと、に対し対称に形成されている。突設部２３ａ、２３ｂも振動中心線Ｃと、厚さ中心線Ｃｔとに対し対称に形成されている。
薄肉部２２ａ、２２ｂと、薄肉部２２ａ、２２ｂ上に成膜する錘用電極２４ａ、２４ｂとの合計厚さは、厚肉部２１ａ、２１ｂや突設部２３ａ、２３ｂの厚さを超えないように構成する。このため、圧電振動素子１に衝撃が加えられときに、突設部２３ａ、２３ｂがパッケージの内部底面又は蓋部材に当たるようになり、錘用電極２４ａ、２４ｂとパッケージとの接触は防止され、圧電振動素子１の周波数変動は抑えられる。
【００４８】
図６（ａ）は、錘部２０ａ、２０ｂの第５の変形例の平面図であり、同図（ｂ）は、（ａ）のＱ−Ｑ断面図である。図３に示した錘部２０ａ、２０ｂと異なる点は、薄肉部２２ａ、２２ｂと錘用電極膜２４ａ、２４ｂとに、夫々表裏面を貫通する貫通孔２６ａ、２６ｂが形成されている点である。図６（ａ）、（ｂ）に示した例では、貫通孔２６ａ、２６ｂは振動中心線Ｃに対して対称であり、この貫通孔２０ａ、２０ｂを介して励振電極３０、３２、３４、３６の電気的接続を図ることができる。
本例では、図３に示す錘部２０ａ、２０ｂに貫通孔２０ａ、２０ｂを形成した例を示したが、図１、図２、図４、図５に示す錘部２０ａ、２０ｂの薄肉部２２ａ、２２ｂに貫通孔を形成してもよい。
【００４９】
図１に示すように、各錘部２０ａ、２０ｂは、各振動腕に連接して一体形成された厚肉部２１ａ、２１ｂ、薄肉部２２ａ、２２ｂ、突設部２３ａ、２３ｂと、薄肉部上に成膜された錘用電極膜２４ａ、２４ｂとで構成されている。圧電振動素子１がパッケージ等に収容され、圧電振動素子１に直交方向からの衝撃が加えられた際に、錘用電極膜を形成しない突設部２３ａ、２３ｂがパッケージの内部底面、または蓋部材に衝突するようになるので、錘用電極膜２４ａ、２４ｂの破損、剥離等がなく、周波数の変動が生じないという効果がある。また、錘用電極膜２４ａ、２４ｂを各振動腕の先端部に形成することにより、圧電振動素子の小型化が図れるという利点もある。
図１の実施形態では、薄肉部２２ａ、２２ｂ上に形成される突設部２３ａ、２３ｂは先端縁に設けられているので、圧電振動素子１に衝撃が加えられ振動腕が撓んだ際に突設部２３ａ、２３ｂが衝突することになり、錘用電極膜２４ａ、２４ｂの剥離等がなくなり、周波数の変動が生じないという効果がある。また、錘部２０ａ、２０ｂを設けたので小型化が図られると共に、突設部２３ａ、２３ｂが振動中心線に対し対称に形成されているので、振動のバランスが保たれ、振動漏れが少ないという利点もある。
【００５０】
図２の実施形態では、突設部２３ａ、２３ｂは薄肉部２２ａ、２２ｂの面積内に設けられているので、圧電振動素子１に衝撃が加えられ各振動腕が撓んだ際に、突設部２３ａ、２３ｂが衝突することになり、錘用電極膜２４ａ、２４ｂの剥離等がなく、周波数の変動が生じないという効果がある。
また、図３の実施形態では、薄肉部である溝部２２ａ、２２ｂは振動中心線に沿って錘部２０ａ、２０ｂの先端縁中央部から錘部の略中央部まで形成されており、この溝部に錘用電極膜２４ａ、２４ｂを成膜するので、圧電振動素子１に衝撃が加えられ各振動腕が撓んだ際に、溝部以外の突設部２３ａ、２３ｂが衝突することになり、錘用電極膜２４ａ、２４ｂの剥離等がなく、周波数の変動が生じないという効果がある。
【００５１】
図４の実施形態では、突設部２３ａ、２３ｂが薄肉部２２ａ、２２ｂの先端側において錘部２０ａ、２０ｂの全幅に渡って形成されているので、圧電振動素子１に衝撃が加えられ各振動腕が撓んだ際に、溝部以外の突設部２３ａ、２３ｂが衝突することになり、錘用電極膜の剥離等がなく、周波数の変動が生じないという効果がある。
また、図５の実施形態では、薄肉部２２ａ、２２ｂは、錘部２０ａ、２０ｂの面積内中央部に配置された溝部であり、この溝部に錘用電極膜２４ａ、２４ｂを成膜するので、圧電振動素子１に衝撃が加えられ各振動腕が撓んだ際に、溝部以外の突設部２３ａ、２３ｂが衝突することになり、錘用電極膜２４ａ、２４ｂの剥離等がなく、周波数の変動が生じないという効果がある。
【００５２】
図６の実施形態では、薄肉部２２ａ、２２ｂ及び錘用電極膜２４ａ、２４ｂに貫通孔を設けるので、この貫通孔を介して各振動腕の励振電極、リード電極の電気的接続が可能になるという効果がある。
また、図１の実施形態では、圧電振動素子１の基部１０が、基部本体１２ａと、連結部１２ｄと、Ｌ字状及び逆Ｌ字状の各支持腕１２ｂ、１２ｃと、を有し、Ｌ字状及び逆Ｌ字状の各端部同志を連接し、連結部１２ｄを介して基部本体１２ａの一方の端縁中央に連接して構成されている。このため、各振動腕より各支持腕に漏洩する振動エネルギーを低減することでき、ＣＩ値が小さくなる。また、圧電振動素子１に加えられた衝撃を基部１０で緩和して低減するので耐衝撃性が改善される。この結果、衝突による錘用電極２４ａ、２４ｂの剥離による周波数変動の虞のない圧電振動素子が得られるという効果がある。
【００５３】
図７は、第２の実施形態に係る圧電振動素子（音叉型水晶振動素子）２の構成を示す平面図である。圧電基板８は、図７に示すように、互いに並行（平行）して直線状に延びる細幅帯状の複数（本例では二本）の振動腕１５ａ、１５ｂと、各振動腕１５ａ、１５ｂの一方の端部（基端部）間を連接する基部１０と、各振動腕１５ａ、１５ｂの他方の端部（先端部）に夫々連接して一体形成され、且つ各振動腕１５ａ、１５ｂの幅よりも幅広な錘部２０ａ、２０ｂと、各振動腕１５ａ、１５ｂの振動中心線Ｃに沿った表面及び裏面に夫々形成された溝部１７ａ（１７ｂ）、１８ａ（１８ｂ）と、を備えている。
【００５４】
各錘部２０ａ、２０ｂは、図７に示すように、各振動腕１５ａ、１５ｂの基部本体１２ａと連接する側とは反対の端部（先端部）と連設された厚肉部２１ａ、２１ｂと、厚肉部２１ａ、２１ｂと連設され厚肉部２１ａ、２１ｂよりも薄肉の薄肉部２２ａ、２２ｂと、薄肉部２２ａ、２２ｂの表面又は裏面の少なくとも一方の面（本例では両面）上に形成された錘用電極膜２４ａ、２４ｂと、薄肉部２２ａ、２２ｂの外周の少なくとも一部、或いは薄肉部２２ａ、２２ｂの面積内に錘用電極膜２４ａ、２４ｂを形成しない厚肉の突設部２３ａ、２３ｂと、を備えている。
薄膜の電極は、薄肉部２２ａ、２２ｂ上に成膜された錘用電極２４ａ、２４ｂと、各溝部１７ａ（１７ｂ）、１８ａ（１８ｂ）内を含めた各振動腕１５ａ、１５ｂの表裏面及び側面と、に夫々形成され、且つ基部１０に設けた複数の電極パッド（図示せず）との間を夫々リード電極（図示せず）にて電気的に接続される励振電極を備えているのは、図１と同様である。
錘部２０ａ、２０ｂの厚肉部２１ａ、２１、薄肉部２２ａ、２２ｂ、突設部２３ａ、２３ｂ、錘用電極２４ａ、２４ｂは、図１〜図６の例と同様であるので、図１の例のみを示している。
【００５５】
図７に示すように、基部１０は、平面形状が略Ｈ型であり、振動腕１５ａ、１５ｂの基端部間を連設する矩形平板状（細幅帯状）の基部本体１２ａと、基部本体１２ａの先端縁中央から突出し且つ振動腕１５ａ、１５ｂの長手方向と並行（平行）に延在する第１の支持部材１３ａと、第１の支持部材１３ａの他方の端部に端縁中央で連接し、且つ第１の支持部材１３ａと直交する第２の支持部材１３ｂと、を備えている。
圧電振動素子２の絶縁基板との電気的接続は、第２の支持部材１４ｂの中央部を挟んで両側に設けられるパッド電極で行われる。
図７に示すように、圧電振動素子２の基部１０が、基部本体１２ａの端部中央にＴ型の支持部材１３ａ、１３ｂの端縁を連接して一体形成されているので、各振動腕より基部本体１２ａを経由して支持部材１３ａ、１３ｂに漏洩する振動エネルギーを低減することでき、圧電振動素子２のＣＩ値を小さくすることができる。また、圧電振動素子２に加えられた衝撃を基部で緩和して低減するので耐衝撃性が改善される。このため、衝撃による錘用電極２４ａ、２４ｂの剥離による周波数変動の虞のない圧電振動素子が得られるという効果がある。
【００５６】
図８は、第３の実施形態の圧電振動素子（音叉型水晶振動素子）３の構成を示す平面図である。圧電基板８は、図８に示すように、互いに並行（平行）して直線状に延びる細幅帯状の複数（本例では二本）の振動腕１５ａ、１５ｂと、各振動腕１５ａ、１５ｂの一方の端部（基端部）間を連接する基部１０と、各振動腕１５ａ、１５ｂの他方の端部（先端部）に夫々連接して一体形成され、且つ各振動腕１５ａ、１５ｂの幅よりも幅広な錘部２０ａ、２０ｂと、各振動腕１５ａ、１５ｂの振動中心線Ｃに沿った表面及び裏面に夫々形成された溝部１７ａ（１７ｂ）、１８ａ（１８ｂ）と、を備えている。
図８の実施形態では、各錘部２０ａ、２０ｂは、各振動腕１５ａ、１５ｂの他方の端部（先端部）と連設された厚肉部２１ａ、２１ｂと、厚肉部２１ａ、２１ｂと連設され厚肉部２１ａ、２１ｂよりも薄肉の薄肉部２２ａ、２２ｂと、薄肉部２２ａ、２２ｂの表面又は裏面の少なくとも一方の面（本例では両面）上に形成された錘用電極膜２４ａ、２４ｂと、薄肉部２２ａ、２２ｂの外周の少なくとも一部、或いは薄肉部２２ａ、２２ｂの面積内に錘用電極膜２４ａ、２４ｂを形成しない厚肉の突設部２３ａ、２３ｂと、を備えている。
錘部２０ａ、２０ｂの厚肉部２１ａ、２１、薄肉部２２ａ、２２ｂ、突設部２３ａ、２３ｂ、錘用電極２４ａ、２４ｂは、図１〜図６の例と同様であるので、図１の例のみを示している。
【００５７】
図８の実施形態では、基部１０は、基部本体１２ａと、基部本体１２ａの両端部に連接され且つ基部本体１２ａとは離間して延びる左右一対の支持腕１２ｂ、１２ｃと、一対の支持腕１２ｂ、１２ｃの各端部に連接する環状のフレーム状薄片１４と、を備えている。フレーム状薄片１４は、４つの平板状の細幅帯状片１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの夫々の端部同志を連接して矩形環状に一体形成されている。フレーム状薄片１４の周縁の表裏面には、蒸着法又はスパッタ法を用いて全周に渡ってアルミニウム等の金属膜３７と、励振電極から延在するリード電極（図示せず）とが成膜されている。
図８の実施形態では、圧電振動素子３の基部が、基部本体１２ａと、Ｌ字状及び逆Ｌ字状の各支持腕１２ｂ、１２ｃと、フレーム状薄片１４と、を連接して一体形成されているので、各振動腕より基部本体１２ａを経由してフレーム状薄片１４に漏洩する振動エネルギーを低減することでき、ＣＩ値が小さくなる。また、圧電振動素子３に圧電基板８の垂直方向から加えられる衝撃を、基部１０で緩和するため、耐衝撃性が改善される。さらに、衝撃による錘部２０ａ、２０ｂとパッケージとの衝突も、突設部２３ａ、２３ｂが当たるため、錘用電極２４ａ、２４ｂの剥離等による周波数変動の虞のない圧電振動素子が得られるという効果がある。
【００５８】
図９（ａ）は、本発明に係る圧電振動子４の実施の形態を示す断面図であり、図９（ｂ）はベース２８、又は上蓋２９の平面図である。圧電振動子４は、図８に示す支持片としてのフレーム状薄片１４を有する圧電振動素子（音叉型水晶振動素子）３と、ベース２８と、上蓋２９と、を備えている。ベース２８、上蓋２９とも同様に、パイレックス（登録商標）ガラス等で作られた矩形平板の中央部に凹部を形成したものである。ベース２８を例に説明すると、矩形平板の片面にフォトリソグラフィ技術とエッチング手法を用いて矩形状の凹部２８ｖを形成すると、周縁に側壁２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄが形成される。上蓋２９も同様に矩形状の凹部２９ｖと、周縁に側壁２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄを有する。ベース２８の裏面には、複数の実装端子４５が形成され、この実装端子４５と導通する導体４５ａが、ベース２８の側壁２８ａ〜２８ｄに設けたスルーホールに形成されている。
ベース２８の側壁２８ａ〜２８ｄ上に、圧電振動子４のフレーム状薄片１４を載置し、上蓋２９の側壁２９ａ〜２９ｄを重ね、真空中で周知の陽極接合で気密封止すると、内部が真空状態に保たれた圧電振動子４が完成する。
図９の実施形態では、凹部２８ｖ（２９ｖ）を有する一組の絶縁基板（ベース、上蓋）２８、２９と、フレーム状薄片と一体形成された圧電振動素子３とを用いて、圧電振動子４を構成するので、圧電振動子の小型化が可能になる。さらに、圧電振動子に加えられた衝撃は、基部で緩和されると共に突設部がパッケージと衝突するので、錘用電極膜の剥離による周波数変動の虞のない圧電振動子が得られるという効果がある。
【００５９】
図１０は、本発明に係る第５の実施形態の圧電振動子５の構成を示す断面図である。圧電振動子５は、上記の圧電振動素子１、２（以下、圧電振動素子１とする）と、圧電振動素子１を収容するパッケージとを備えている。パッケージは、矩形の箱状に形成されているパッケージ本体４０と、ガラス等からなる窓部材５４を有する蓋部材５２とから成る。
パッケージ本体４０は、図１０に示すように、絶縁基板として第１の基板４１と、第２の基板４２と、第３の基板４３とを積層して形成されており、絶縁材料として、酸化アルミニウム質のセラミック・グリーンシートを成形し箱状とした後で、焼結して形成されている。実装端子４５は、第１の基板４１の外部底面に複数形成されている。第３の基板４３は中央部が除去されており、第３の基板４３の上部周縁に例えばコバール等の金属シールリング４４が形成されている。
第３の基板４３と第２の基板４２とにより、圧電振動素子１を収容する凹部が形成されている。第２の基板４２の上面の所定の位置には、導体４６により実装端子４５と電気的に導通する複数の素子搭載パッド４７が設けられている。
素子搭載パッド４７の位置は、圧電振動素子１を載置した際に支持腕１２ｂ、１２ｃに形成したパッド電極（図示せず）に対応するように配置されている。
【００６０】
圧電振動子５の構成は、パッケージ本体４０の素子搭載パッド４７に導電性接着剤５０、例えばエポキシ系接着剤、ポリイミド系接着剤、ビスマレイミド系接着剤の何れかを適量塗布し、その上に圧電振動素子１を載置して荷重をかける。
パッケージ本体４０に搭載された圧電振動子１の導電性接着剤５０を硬化させるために所定の温度の高温炉に所定の時間入れる。アニール処理を施した後、上方からレーザー光を照射して各錘部２０ａ、２０ｂ、各振動腕１５ａ、１５ｂに形成された周波数調整用金属膜の一部を蒸散させて周波数粗調を行う。ガラス窓部５４を備えて蓋部材５２を、パッケージ本体４０の上面に形成したシールリング４４に、シーム溶接する。
パッケージの貫通孔４８を封止する前に、加熱処理を施す。パッケージの上下を逆にして、貫通孔４８内の段差部上に金属球の充填材４８ａを載置する。充填材４８ａとしては金−ゲルマニウム合金等がよい。充填材４８ａにレーザー光を照射して溶融させ、貫通孔４８を封止すると共にパッケージ内部を真空とする。パッケージの外部から窓部材５４を介してレーザー光をパッケージ内に照射し、振動腕１５ａ、１５ｂに形成した周波数調整用金属膜を蒸散させて周波数微調整を行い、圧電振動子５を完成する。
【００６１】
図１０に示す圧電振動子５に、落下などの衝撃が加えられたときの圧電振動素子１の変形について説明する。圧電振動子５のパッケージの主面に直交方向に衝撃力が加えられると、圧電振動素子１は、素子搭載パッド４７を支点として、変形し易い支持腕１２ｂ、１２ｃがパッケージ本体４０の底面に向かって変形する。次に、この変形が基部１０の外側端縁１２ｅで反射し、変形が基部本体１２ａの中央部に伝搬し、基部本体１２ａを含めた全体がパッケージ本体４０の底面側に沈み込む。その結果、振動腕１５ａ、１５ｂは、その先端側がパッケージ底面に向かって変形する。つまり、一対の振動腕１５ａ、１５ｂが基部本体１２ａに連結部１２ｄを介して支持腕１２ｂ、１２ｃに連接されていることにより、加えられた衝撃を基部１０の構造全体で緩和するように構成されている。基部本体１２ａのみを有する圧電振動子が、基部本体１２ａの支持点を支点として振動腕１５ａ、１５ｂが撓むのに対し、支持腕１２ｂ、１２ｃ、連結部１２ｄ、基部本体１２ａが夫々複雑に撓むことにより衝撃の力が緩和され、低減した力で錘部２０ａ、２０ｂが撓むので、突設部２３ａ、２３ｂとパッケージ本体４０の内部底面、あるいは蓋部材５２との衝撃も弱まる。
図１０の断面図に示した圧電振動子５は、厚肉部、薄肉部、薄肉部に形成された錘用電極膜、薄肉部の外周の一部、或いは薄肉部の面積内に厚肉の突設部を有する各錘部を備えた音叉型圧電振動素子１と、絶縁基板（パッケージと蓋部材）４０とで構成されている。錘部を備えているので振動腕の短縮化が可能であると共に、圧電振動素子１に加えられた衝撃が基部で緩和されるため耐衝撃性が改善される。また、低減された衝撃力により突設部２３ａ、２３ｂが絶縁基板に衝突するので、錘用電極膜２４ａ、２４ｂの剥離による周波数変動の虞のない圧電振動子５が得られるという効果がある。
【００６２】
図１１は、本発明に係る第６の実施の形態圧電発振器６の構成を示す断面図である。圧電発振器６は、上記の圧電振動素子１と、圧電振動素子１を励振するＩＣ部品７８と、圧電振動素子１を真空封止すると共にＩＣ部品７８を収容するパッケージ本体６０、及び窓部材７５ａ有する蓋部材７５と、を備えている。圧電振動素子１にレーザー光を照射しての粗調製、微調整する手法、また、パッケージの内部を真空にして貫通孔６８の封止する手法等は、圧電振動子５の場合と同様であるので省略する。ＩＣ部品７８はパッケージ本体６０のＩＣ部品搭載パッド６９に、金属バンプ７６等を用いて電気的に導通接続する。
なお、図１１に示した圧電発振器６では、ＩＣ部品７８が気密封止されていない例を示したが、ＩＣ部品７８をパッケージ内部に配置し、気密封止してもよい。
図１１の断面図に示した圧電発振器６に衝撃が加えられた際に、衝撃が基部で緩和されると共に、突設部が衝突するように動作するので、周波数変動の虞のない圧電発振器６が得られるという効果がある。
【００６３】
図１２は本発明に係る電子機器７の構成を示す概略構成図である。電子機器７には図９、図１０に示した圧電振動子４、５を備えている。圧電振動子４、５を用いた電子機器７として、携帯電話やデジタルカメラ、ビデオカメラなどの携帯用電子機器が挙げられる。これらの電子機器７において圧電振動子４、５は、基準信号源として用いられ、小型で精度の良い圧電振動子４、５を備えることにより、小型で、耐衝撃性の良好な電子機器を提供できる。
図１２の概略構成図に示す電子機器７に振動、衝撃等が加えられた際に、基準振動の周波数変動のない安定な電子機器が得られるという効果がある。
【符号の説明】
【００６４】
１、２、３…圧電振動素子、４、５…圧電振動子、６…圧電発振器、７…電子機器、８…圧電基板、１０…基部、１２ａ…基部本体、１２ｂ、１２ｃ…支持腕、１２ｄ…連結部、１２ｅ…外側端縁、１３ａ…第１の支持部材、１３ｂ…第２の支持部材、１４…フレーム状薄片、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ…細幅帯状、１５ａ、１５ｂ…振動腕、１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂ…溝部、２０ａ、２０ｂ…錘部、２１ａ、２１ｂ…厚肉部、２２ａ、２２ｂ…薄肉部、２３ａ、２３ｂ…突設部、２４ａ、２４ｂ…錘用電極、２５…電極、２６ａ、２６ｂ貫通孔、２８…ベース、２９…上蓋、３０、３２、３４、３６…励振電極、３７…金属膜、４０、６０、７９…パッケージ本体、４１…第１の基板、４２…第２の基板、４３…第３の基板、４４…金属シールリング、４５…実装端子、４５ａ…導体、４６…導体、４７…素子搭載パッド、４８、６８…貫通孔、４８ａ…充填材、５０…導電性接着剤、５２、７５…蓋部材、５４、７５ａ…窓部材、部品搭載パッド…６９、７８…ＩＣ部品、Ｃ…振動中心線、Ｃｔ…厚さ中心線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の振動腕、該各振動腕の一方の端部間を連接する基部、前記各振動腕の他方の端部に夫々形成され該各振動腕よりも幅広の錘部、及び、前記各振動腕の振動中心線に沿った表面及び裏面に夫々形成された第一の溝部を備えた圧電基板と、
前記各振動腕の表裏面及び両側面に夫々形成され、且つ前記基部に設けた複数の電極パッドとの間を夫々電気的に接続される励振電極と、
を備えた圧電振動素子であって、
前記各錘部は、前記各振動腕の他方の端部と連設された厚肉部と、該厚肉部よりも薄肉の薄肉部と、前記薄肉部の表面又は裏面の少なくとも一方の面上に形成された錘用電極膜と、前記薄肉部の外周の少なくとも一部、或いは該薄肉部の面積内に前記錘用電極膜を形成しない厚肉の突設部を備えていることを特徴とする圧電振動素子。
【請求項２】
前記薄肉部は、前記厚肉部の先端側において前記錘部の全幅に渡って延在しており、前記突設部は前記薄肉部の振動中心線に沿った先端縁に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動素子。
【請求項３】
前記薄肉部は、前記厚肉部の先端側において前記錘部の全幅に渡って延在しており、前記突設部は前記薄肉部の面積内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動素子。
【請求項４】
前記薄肉部は、前記錘部の先端縁中央部から該錘部の略中央部まで延在し、且つ前記振動中心線に対して対称な溝部であることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動素子。
【請求項５】
前記薄肉部は、前記厚肉部の先端側において前記錘部の全幅に渡って延在しており、前記突設部は前記薄肉部の先端側において前記錘部の全幅に渡って延在していることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動素子。
【請求項６】
前記薄肉部は、前記錘部の面積内中央部に配置された溝部であり、該薄肉部の先端、左右両側方に前記突設部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動素子。
【請求項７】
前記薄肉部、及び前記錘用電極膜には、表裏面を貫通する貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の圧電振動素子。
【請求項８】
前記基部は、基部本体と、該基部本体の前記振動腕とは反対側の他端縁中間部に設けた連結部と、該連結部を介して連接され且つ前記基部本体とは離間して延びる左右一対の支持腕と、を備えていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の圧電振動素子。
【請求項９】
前記基部は、前記各振動腕の基端部と連設された基部本体と、該基部本体の中央端部と連接し前記各振動腕の長手方向に延在する第一の支持部材と、該第一の支持部材の他方の端部と中央端部で連接し且つ第一の支持部材と直交する第二の支持部材と、を備えていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の圧電振動素子。
【請求項１０】
前記基部は、前記各振動腕の基端部と連設された基部本体と、該基部本体の両端部に連接され且つ前記基部本体とは離間して延びる左右一対の支持腕と、前記一対の支持腕の端部に連接するフレーム状薄片と、を備えていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の圧電振動素子。
【請求項１１】
請求項１乃至９の何れか一項に記載の圧電振動素子と、該圧電振動素子を収容する絶縁基板とを備えたことを特徴とする圧電振動子。
【請求項１２】
請求項１０に記載の圧電振動素子と、中央部に夫々凹部を有する一組の絶縁基板と、備え、前記圧電振動素子を前記一組の前記絶縁基板間で気密裏に密封することを特徴とする圧電振動子。
【請求項１３】
請求項１乃至１０の何れか一項に記載の圧電振動素子と、該圧電振動素子を励振するＩＣ部品と、前記圧電振動素子を気密封止すると共に前記ＩＣ部品を収容するパッケージと、を備えたことを特徴とする圧電発振器。
【請求項１４】
請求項１１又は１２に記載の圧電振動子を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項１】
複数の振動腕、該各振動腕の一方の端部間を連接する基部、前記各振動腕の他方の端部に夫々形成され該各振動腕よりも幅広の錘部、及び、前記各振動腕の振動中心線に沿った表面及び裏面に夫々形成された第一の溝部を備えた圧電基板と、
前記各振動腕の表裏面及び両側面に夫々形成され、且つ前記基部に設けた複数の電極パッドとの間を夫々電気的に接続される励振電極と、
を備えた圧電振動素子であって、
前記各錘部は、前記各振動腕の他方の端部と連設された厚肉部と、該厚肉部よりも薄肉の薄肉部と、前記薄肉部の表面又は裏面の少なくとも一方の面上に形成された錘用電極膜と、前記薄肉部の外周の少なくとも一部、或いは該薄肉部の面積内に前記錘用電極膜を形成しない厚肉の突設部を備えていることを特徴とする圧電振動素子。
【請求項２】
前記薄肉部は、前記厚肉部の先端側において前記錘部の全幅に渡って延在しており、前記突設部は前記薄肉部の振動中心線に沿った先端縁に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動素子。
【請求項３】
前記薄肉部は、前記厚肉部の先端側において前記錘部の全幅に渡って延在しており、前記突設部は前記薄肉部の面積内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動素子。
【請求項４】
前記薄肉部は、前記錘部の先端縁中央部から該錘部の略中央部まで延在し、且つ前記振動中心線に対して対称な溝部であることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動素子。
【請求項５】
前記薄肉部は、前記厚肉部の先端側において前記錘部の全幅に渡って延在しており、前記突設部は前記薄肉部の先端側において前記錘部の全幅に渡って延在していることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動素子。
【請求項６】
前記薄肉部は、前記錘部の面積内中央部に配置された溝部であり、該薄肉部の先端、左右両側方に前記突設部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動素子。
【請求項７】
前記薄肉部、及び前記錘用電極膜には、表裏面を貫通する貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の圧電振動素子。
【請求項８】
前記基部は、基部本体と、該基部本体の前記振動腕とは反対側の他端縁中間部に設けた連結部と、該連結部を介して連接され且つ前記基部本体とは離間して延びる左右一対の支持腕と、を備えていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の圧電振動素子。
【請求項９】
前記基部は、前記各振動腕の基端部と連設された基部本体と、該基部本体の中央端部と連接し前記各振動腕の長手方向に延在する第一の支持部材と、該第一の支持部材の他方の端部と中央端部で連接し且つ第一の支持部材と直交する第二の支持部材と、を備えていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の圧電振動素子。
【請求項１０】
前記基部は、前記各振動腕の基端部と連設された基部本体と、該基部本体の両端部に連接され且つ前記基部本体とは離間して延びる左右一対の支持腕と、前記一対の支持腕の端部に連接するフレーム状薄片と、を備えていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の圧電振動素子。
【請求項１１】
請求項１乃至９の何れか一項に記載の圧電振動素子と、該圧電振動素子を収容する絶縁基板とを備えたことを特徴とする圧電振動子。
【請求項１２】
請求項１０に記載の圧電振動素子と、中央部に夫々凹部を有する一組の絶縁基板と、備え、前記圧電振動素子を前記一組の前記絶縁基板間で気密裏に密封することを特徴とする圧電振動子。
【請求項１３】
請求項１乃至１０の何れか一項に記載の圧電振動素子と、該圧電振動素子を励振するＩＣ部品と、前記圧電振動素子を気密封止すると共に前記ＩＣ部品を収容するパッケージと、を備えたことを特徴とする圧電発振器。
【請求項１４】
請求項１１又は１２に記載の圧電振動子を備えたことを特徴とする電子機器。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１８６６７９（Ｐ２０１２−１８６６７９Ａ）
【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２０１１−４８７０５（Ｐ２０１１−４８７０５）
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【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７日（２０１１．３．７）
【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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