振動片、振動子、発振器
【課題】Ｑ値の低下の抑制が図られた振動片を提供する。
【解決手段】振動片２０は、一対の切り込み３１が形成された基部２１と、基部２１の第１の部分の一端側から互いに平行に延出する一対の振動腕２２と、基部２１の第２の部分２１ｂから延びる一対の支持腕３０と、を有している。各振動腕２２は、主要な振動部である一般部２３と、基部２１との付け根側に、一般部２３から基部２１側に向けて振動腕の両側面の幅が徐徐に広げられた幅広部２４を有している。各振動腕２２の主面には、長手方向に沿って一本の有底の長溝２６ａが設けられている。各振動腕２２の基部２１との付け根とは反対側の先端部２９Ａにおいて、長溝２６ａ，２６ｂは、基部２１側から先端側に向けて開口部の幅が徐徐に狭まる縮幅部２６Ａを有している。
【解決手段】振動片２０は、一対の切り込み３１が形成された基部２１と、基部２１の第１の部分の一端側から互いに平行に延出する一対の振動腕２２と、基部２１の第２の部分２１ｂから延びる一対の支持腕３０と、を有している。各振動腕２２は、主要な振動部である一般部２３と、基部２１との付け根側に、一般部２３から基部２１側に向けて振動腕の両側面の幅が徐徐に広げられた幅広部２４を有している。各振動腕２２の主面には、長手方向に沿って一本の有底の長溝２６ａが設けられている。各振動腕２２の基部２１との付け根とは反対側の先端部２９Ａにおいて、長溝２６ａ，２６ｂは、基部２１側から先端側に向けて開口部の幅が徐徐に狭まる縮幅部２６Ａを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、屈曲振動モードで振動する屈曲振動片などの振動片、および、それを用いた振動子、あるいは発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、屈曲振動モードで振動する振動片には、例えば、水晶のような圧電材料からなる基材の基部から一対の振動腕を平行に延出させて、且つ、水平方向に互いに接近または離反する向きに振動させる音叉型の屈曲振動片が広く使用されている。この音叉型屈曲振動片の振動腕を励振させたとき、その振動エネルギーに損失が生じると、ＣＩ（Crystal Impedance）値の増大やＱ値の低下など、振動片の性能を低下させる原因となる。そこで、そのような振動エネルギーの損失を防止または低減するために、従来から様々な工夫がなされている。
【０００３】
例えば、振動腕が延出する基部の両側部に切込み部または所定の深さの切り込み（切り込み溝）を形成した音叉型の水晶振動片が知られている（例えば特許文献１、特許文献２を参照）。この音叉型水晶振動片は、振動腕の振動が垂直方向の成分をも含む場合に、振動が基部から漏れるのを切り込みにより緩和することによって、振動エネルギーの閉じ込め効果を高めてＱ値を制御し、且つ、振動片間でのＱ値のばらつきを防止している。
【０００４】
また、振動片においては、上記のような機械的な振動エネルギーの損失だけでなく、屈曲運動する振動腕の圧縮応力が作用する圧縮部と引張応力が作用する伸張部との間で発生する温度差による熱伝導によっても発生する。この熱伝導によって生じるＱ値の低下は熱弾性損失効果と呼ばれている。
熱弾性損失効果によるＱ値の低下を防止または抑制するために、矩形断面を有する振動腕（振動梁）の中心線上に溝、または孔を形成した音叉型の振動片が、例えば特許文献３に紹介されている。
【０００５】
特許文献３に記載の振動片について、図面を参照して具体的に説明する。図９は、従来の振動片の典型例を模式的に説明するものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は、振動片の振動腕の先端部分について説明する部分拡大平面図である。
図９（ａ）において、特許文献３の音叉型水晶振動片１は、基部２から延出する２本の平行な振動腕３，４を備え、各振動腕３，４それぞれの中心線上に直線状の有底の長溝６，７が設けられている。この音叉型水晶振動片１の図示しない励振電極に所定の駆動電圧を印加すると、振動腕３，４は、図中想像線（二点鎖線）および矢印で示すように、互いに接近または離反する向きに屈曲振動する。
【０００６】
この屈曲振動によって、各振動腕３，４の基部２との付け根部の領域に機械的歪が発生する。すなわち、振動腕３の基部２との付け根部においては、屈曲振動により圧縮応力または引張応力が作用する第１の領域１０と、この第１の領域１０に圧縮応力が作用する場合は引張応力が作用し、第１の領域１０に引張応力が作用する場合は圧縮応力が作用する関係にある第２の領域１１と、が存在し、第１の領域１０と第２の領域１１とにおいて、圧縮応力が作用したときに温度が上昇し、引張応力が作用したときには温度が下降する。
同様に、振動腕４の基部２との付け根部においては、屈曲振動により圧縮応力または引張応力が作用する第１の領域１２と、この第１の領域１２に圧縮応力が作用する場合は引張応力が作用し、第１の領域１２に引張応力が作用する場合は圧縮応力が作用する関係にある第２の領域１３と、が存在し、第１の領域１２と第２の領域１３とにおいて、圧縮応力が作用したときに温度が上昇し、引張応力が作用したときには温度が下降する。このようにして発生した温度勾配によって、基部２と各振動腕３，４との付け根部分の内部には、第１の領域１０と第２の領域１１との間、および第１の領域１２と第２の領域１３との間でそれぞれ熱伝導が発生する。この温度勾配は、各振動腕３，４の屈曲振動に対応して逆向きに発生し、それに対応して熱伝導も逆向きとなる。この熱伝導によって、振動腕３，４の振動エネルギーは、その一部が振動中常に熱弾性損失として失われ、その結果、音叉型水晶振動片１のＱ値が低下して所望の振動特性を確保することが困難になる。特許文献３の音叉型水晶振動片１では、各振動腕３，４それぞれの中心線上に設けられた長溝６，７によって圧縮側から引っ張り側への熱移動が阻止されることにより、熱弾性損失によるＱ値の低下を防止または軽減することが可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２６１５７５号公報
【特許文献２】特開２００４−２６０７１８号公報
【特許文献３】実開平２−３２２２９号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】C.Zener,他２名,「InternalFriction in Solids III.Experimental Demonstration of Thermoelastic InternalFriction」,PHYSICAL REVIEW,1938年１月１日,Volume53,p.10-101
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、発明者は、長溝６，７が設けられた振動腕３，４を有する振動片１（特許文献３を参照）において、屈曲振動させた際に振動腕の基部との付け根部の第１の領域１０，１２および第２の領域１１，１３に機械的歪が発生するだけでなく、振動腕３，４の先端側（図９（ｂ）の符号３Ａ，４Ａ）にも機械的歪が発生することを見出した。すなわち、振動腕３，４の基部２との付け根とは反対側の先端側３Ａ，４Ａにおいて、長溝６，７の一端部側の開口部の形状が、直角あるいは直角よりも鋭角な非連続的な角部を有する形状である場合に、その角部近傍の領域１５，１６に応力が集中して温度勾配が生じ、その温度勾配に起因して振動腕３，４の先端側３Ａ，４Ａ側に熱の移動が起こって熱弾性損失が生じることにより、Ｑ値を低下させる虞があるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【００１１】
〔適用例１〕本適用例にかかる振動片は、基部と、前記基部から延出された振動腕と、を有し、前記振動腕には、前記振動腕の両主面のうち少なくとも一方の主面の長手方向に沿って開口部を有する有底の長溝が設けられ、前記振動腕の前記基部との付け根とは反対側の先端側において、前記開口部の幅が、前記振動腕の前記基部との付け根側から前記先端側に向かって徐徐に狭まる縮幅部を有することを特徴とする。
【００１２】
発明者は、長溝が振動腕の先端側まで同じ幅で形成されている場合に、長溝の端部側に直角あるいは比較的鋭角な角部が形成されることにより、振動腕の振動に伴って長溝の角部に急な勾配の歪が生じ、その歪により発生する温度差によって熱弾性損失が起こり、振動片のＱ値の低下を招くことを見出した。上記構成によれば、振動腕の先端側において、長溝の開口部の幅が徐徐に狭められた縮幅部を有しているので、長溝の端部側の角部が鈍角あるいは丸味をおびた形状を呈することにより、振動腕の振動に伴って長溝の端部側に発生する歪が緩和されて熱弾性損失が抑えられる。したがって、熱弾性損失によるＱ値の低下を抑えながら、長溝によって振動効率が向上してＣＩ値の低減が図られた優れた振動特性を備えた振動片を提供することができる。
【００１３】
〔適用例２〕上記適用例にかかる振動片において、前記縮幅部の前記基部側の基点が平面視で丸味をおびた形状を呈していることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、長溝の縮幅部の基部側の基点が平面視で角ばった形状、すなわち不連続な形状を呈している場合に比して、振動腕の振動に伴う歪がより緩和されるので、熱弾性損失に伴うＱ値の低下を効果的に抑制する顕著な効果が得られる。
【００１５】
〔適用例３〕上記適用例にかかる振動片において、前記振動腕に複数の前記長溝が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、複数の長溝により熱伝導経路が長くなることによって熱弾性効果によるＱ値の低下が抑制されるとともに、振動腕の各主面に１つの開口部を有する長溝が設けられた場合に比して、少なくとも一方の主面に複数の長溝が設けられていることにより、振動腕の主面の中央に形成される突堤部がリブとして働くことにより、振動腕の両側面側の突堤部の幅が細くても、振動腕の十分な剛性を確保することができる。
【００１７】
〔適用例４〕上記適用例にかかる振動片において、一方の前記主面に開口部を有する前記長溝と、他方の前記主面に開口部を有する前記長溝とが形成されていることを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、振動腕がより肉薄となることにより、熱緩和時間τがより延長されるので、Ｑ値の低下が抑制され、安定した振動特性を有する振動片を提供することができる。
【００１９】
〔適用例５〕上記適用例にかかる振動片において、前記一方の主面および前記他方の主面の少なくともいずれか一方に複数の前記長溝が形成されていることを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、振動腕がより肉薄になるとともに、振動腕の断面がＳ字状あるいはＭ字状などを呈するので、熱がより迂回する熱伝導路が形成される。したがって、Ｑ値の顕著な向上が図られた振動片を提供することができる。
【００２１】
〔適用例６〕上記適用例にかかる振動片において、前記振動腕の前記先端側に、前記基部との付け根側よりも幅が広い錘部を有することを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、振動腕の先端部分の錘部が錘の機能を果たすことにより、振動腕の長さを増大させることなく周波数を低くすることができるとともに、長溝に縮幅部を有していることにより、振動腕の振動時に長溝の端部に発生する歪が緩和されるので、熱容量が大きい幅広部に熱が流れて起こる比較的大きな熱弾性損失を抑制することができる。したがって、小型で、振動特性に優れた振動片を提供することができる。
【００２３】
〔適用例７〕上記適用例にかかる振動片において、前記基部から互いに平行に延出された２つの前記振動腕が備えられ、前記基部の２つの前記振動腕の間から支持腕が前記振動腕と平行に延出して設けられていることを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、振動腕の縮幅部を有する長溝の特徴的な形状がもたらす熱弾性損失の抑制効果に加えて、支持腕が一対の振動腕間に設けられていることにより、各振動腕が振動した際に、特に、各振動腕が互いに接近する向きに振動したときに、各振動腕間の空気がかき乱されることによって起こる振動片の動作パラメーターの変化を抑制することができる。
また、基部を支持部としてパッケージなどに支持・固定させた場合に起こる様々な不具合、例えば、振動片の先端が下方に傾いてパッケージなどに接触することを防止できたり、パッケージへの衝撃が基部を介してダイレクトに振動腕に伝わることによって起こり得る動作異常などを回避することが可能になり、振動特性の安定した振動片を提供することができる。
【００２５】
〔適用例８〕上記適用例にかかる振動片において、前記縮幅部が前記長溝の中心線に対して略線対称となる前記開口部の形状を有して形成されていることを特徴とする。
【００２６】
この構成によれば、外形および長溝がバランスのよい形状に形成されているので、より安定した振動特性を備えた振動片を提供することができる。
【００２７】
〔適用例９〕上記適用例にかかる振動片において、水晶により形成された水晶振動片であることを特徴とする。
【００２８】
この構成によれば、耐衝撃性が高いとともに、熱弾性損失によるＱ値の低下が抑えられ優れた振動特性を備えた水晶振動片を提供することができる。
【００２９】
〔適用例１０〕上記適用例にかかる振動片において、屈曲振動モードを呈する屈曲振動片であることを特徴とする。
【００３０】
上記適用例に示す構成を有する本発明は、屈曲振動モードを呈する屈曲振動片においてより顕著な効果を奏することを発明者は見出した。
【００３１】
〔適用例１１〕本適用例にかかる振動子は、上記適用例のいずれかに記載の振動片と、前記振動片を収容するパッケージと、を含むことを特徴とする。
【００３２】
この構成によれば、上記適用例の振動片を備えているので、長溝によって振動効率が向上してＣＩ値の低減が図られるとともに、熱弾性損失によるＱ値の低下が抑えられ優れた振動特性を備えた振動子を提供することができる。
【００３３】
〔適用例１２〕本適用例にかかる発振器は、上記適用例にかかる振動片と、前記振動片を発振させる発振回路を含む回路素子と、を、パッケージ内に収容させたことを特徴とする。
【００３４】
この構成によれば、上記適用例の振動片を備えているので、長溝によって振動効率が向上してＣＩ値の低減が図られるとともに、熱弾性損失によるＱ値の低下が抑えられ優れた発振特性を備えた発振器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】（ａ）は、振動片の一実施形態を模式的に説明する一方の主面側の平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ1−Ａ1線断面を示す断面拡大図、（ｃ）は、（ａ）のＤ1部の平面拡大図。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、図１（ａ）のＤ1部に示す長溝の一端部の形状のバリエーションを示す平面拡大図。
【図３】（ａ）は、上記振動片を備えた振動子の一実施形態を上からみて説明する概略平面図、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。
【図４】（ａ）は、上記振動片を備えた発振器の一実施形態を上からみて説明する概略平面図、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ線断面図。
【図５】（ａ）は、振動片の変形例１の１つのバリエーションを模式的に説明する一方の主面側の平面図、（ｂ）は、（ａ）Ａ2−Ａ2線断面を示す断面拡大図、（ｃ）は、（ａ）のＤ2部の平面拡大図。
【図６】（ａ）は、振動片の変形例１の他のバリエーションを模式的に説明する一方の主面側の平面図、（ｂ）は、（ａ）Ａ4−Ａ4線断面拡大図、（ｃ）は、（ａ）のＤ4部の平面拡大図。
【図７】振動片の変形例２を模式的に説明する一方の主面側の平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ3−Ａ3線断面を示す断面拡大図、（ｃ）は、（ａ）のＤ3部の平面拡大図。
【図８】（ａ）は、振動片の変形例３を模式的に説明する一方の主面側の平面図、（ｂ）は、（ａ）のＤ部の長溝の一端部の形状の１つのバリエーションを説明する平面拡大図、（ｃ）は、（ａ）のＤ部の長溝の一端部の形状の他のバリエーションを説明する平面拡大図。
【図９】（ａ）は、従来の振動片の典型例を模式的に示す平面図、（ｂ）は、（ａ）の振動腕の先端部分を説明する部分拡大平面図。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の振動片、および、その振動片を用いた振動子、あるいは発振器の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００３７】
〔振動片〕
まず、本発明の振動片について説明する。
図１は、本実施形態の振動片を模式的に説明するものであり、（ａ）は、一方の主面側の平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ1−Ａ1線断面を示す断面拡大図、（ｃ）は、（ａ）のＤ1部を説明する部分拡大平面図である。また、図２（ａ）〜（ｃ）は、図１（ａ）のＤ1部に示す長溝の一端部の先端の形状のバリエーションを示す平面拡大図である。
【００３８】
図１（ａ）において、本実施形態の振動片２０は、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどの圧電材料からなる。振動片２０を水晶から構成する場合、水晶ウェハは、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸からなる直交座標系において、Ｚ軸を中心に時計回りに０度〜５度の範囲で回転させて切り出した水晶Ｚ板を所定の厚みに切断研磨加工して得られるものを用いる。本実施形態の振動片２０は、その水晶Ｚ板を加工することにより形成された基部２１と、この基部２１の一端側（図において上端側）から二股に別れて互いに平行に延出する一対の振動腕２２とからなる所謂音叉型の外形を有して形成されている。
【００３９】
基部２１には、その両主面に括れた形状が表れるように１つの直線に沿って対向方向に一対の切り込み３１が形成されている。基部２１は、一対の切り込み３１を挟んで両側に位置する第１の部分２１ａおよび第２の部分２１ｂと、一対の切り込み３１間で第１の部分２１ａおよび第２の部分２１ｂを接続する接続部分２１ｃとを含む。本実施形態の振動片２０においては、この切り込み３１によって、各振動腕２２の振動の伝達が遮断されるので、振動が基部２１や支持腕３０を介して外部に伝わる所謂振動漏れを抑制し、ＣＩ値の上昇を防止することができる。
なお、各切り込み３１は、振動片２０の落下に対する強度の確保をした上で、最適な幅や長さに調整して振動漏れを最小にするのが望ましい。
【００４０】
図１（ａ）に示すように、一対の振動腕２２は、基部２１の第１の部分２１ａから両主面（紙面上手前と奥の面）に平行に延出されている。また、各振動腕２２は、前記両主面と、その両主面を両側で接続する両側面とを有する。
各振動腕２２は、その中央部に、振動腕２２において主要な振動部である一般部２３を有している。また、各振動腕２２は、基部２１に接続される根元部において、一般部２３から基部２１側に向けて前記両側面間の幅が徐徐に広げられ基部２１との付け根部で最も幅広となる幅広部２４を有している。このように、各振動腕２２が幅広部２４を有することにより、広い幅で基部２１に接続されるので剛性が高くなり、耐衝撃性などが向上する。
【００４１】
各振動腕２２の一方の主面には、それぞれの長手方向に沿って一本の有底の長溝２６ａが設けられている。また、図１（ｂ）に示すように、一方の（図１（ａ）の紙面上左側の）振動腕２２の他方の主面にも、振動腕２２の長手方向に沿って一本の長溝２６ｂが設けられている。同様に、図示はしないが、一方の振動腕２２（紙面上右側の振動腕）の他方の主面にも、１本の有底の溝２６ｂが設けられている。
このように、各振動腕２２に設けられた長溝２６ａ，２６ｂによって、剛性が小さくなって振動しやすくなり、振動腕２２が効率よく振動して良好な振動特性を示すことが可能になる。また、長溝２６ａ，２６ｂは、各振動腕２２の基部２１との付け根部近傍において、振動に伴なう歪により振動腕２２の両側面の突堤部２５で発生する温度上昇および温度低下に起因する熱の流路を狭めているので、熱の移動を抑制して熱弾性損失を低減する効果を奏し、この結果、ＣＩ値の増大やＱ値の低下などの熱弾性損失による悪影響を抑制できる。
【００４２】
また、各振動腕２２の基部２１との付け根とは反対側の先端側において、長溝２６ａ，２６ｂは、基部２１側から先端側に向けて開口部の幅が徐徐に狭まる縮幅部２６Ａを有している。本実施形態では、各長溝２６ａ，２６ｂの縮幅部２６Ａの基部２１側の基点、および、縮幅部２６Ａの先端部が平面視で丸味をおびた連続的な形状を呈して形成されているとともに、それらの縮幅部２６Ａの開口部の形状が、各振動腕２２および長溝２６ａ，２６ｂの長手方向中心線に対して略線対称に形成されている（図１（ｃ）を参照）。
【００４３】
なお、長溝２６ａの縮幅部２６Ａの平面視形状は、必ずしも図１（ａ），（ｃ）に示すような連続した曲線のテーパー形状に限らない。平面視で直角あるいは直角よりも鋭角な角部がなければよく、例えば、図２（ａ）に示すように、長溝２６ａの先端側に平面視で略円形の広がりを有したり、図２（ｂ）に示すように、長溝２６ａの先端側が平面視で平坦であってもよく、また、図２（ｃ）に示すように、縮幅部２６Ａの基部側（紙面上手前側）の基点に角部がある場合でも直角よりも鈍角な角部であればよい。
また、本実施形態では形状のバランスをよくすることにより振動特性の安定化が図られた好適な例として、長溝２６ａ，２６ｂの開口部の形状が、振動腕２２および長溝２６ａ，２６ｂの中心線に対して略線対称に形成された例を説明したが、本発明はこれに限定されない。縮幅部２６Ａを有する長溝２６ａ，２６ｂは、その長手方向の中心線に対して線対称でなくても、その縮幅部２６Ａにより後述するような振動特性を向上させる効果を奏する。
【００４４】
振動片２０は、基部２１の第２の部分２１ｂから延びる一対の支持腕３０を有している。一対の支持腕３０は、基部２１から一対の振動腕２２が延びる方向とは交差方向であって、それぞれ相互に反対方向に延出されてから、屈曲部３２で略直角に屈曲され、一対の振動腕２２の延出方向と平行な方向に延びている。このように屈曲させることにより、支持腕３０を有する振動片２０の小型化を図ることができる。支持腕３０は、屈曲部３２よりも先端側（振動腕２２の先端部２９Ａと同じ先端側）に、後述するようにパッケージなどに取り付けられる固定領域を含み、この支持腕３０の固定領域で振動片２０を支持するように取り付けることによって、振動腕２２および基部２１を振動片２０の固定面から浮いた状態にすることができる。
【００４５】
各振動腕２２の各長溝２６ａ，２６ｂ、および各両側面を含む表面には励振電極３３，３４が形成されている（図１（ｂ）を参照）。一方の振動腕２２において、励振電極３３，３４間に電圧を印加して、振動腕２２の両側面を伸縮させることで振動腕２２を振動させる。励振電極３３，３４は、水晶をエッチングして振動片２０の長溝２６ａ，２６ｂを含む外形を形成した後で、例えば、ニッケル（Ｎｉ）またはクロム（Ｃｒ）を下地層として、その上に、蒸着またはスパッタリングにより例えば金（Ａｕ）による電極層を成膜し、その後フォトリソグラフィを用いてパターニングすることにより形成することができる。ここで、クロムは水晶との密着性が高く、また、金は、電気抵抗が低く酸化し難いことで知られている。
【００４６】
ここで、振動片２０が動作した際の熱弾性損失の発生状態や、本実施形態の振動片２０による熱弾性損失の抑制効果について説明する。
本実施形態の振動片２０は屈曲振動モードで振動する。すなわち、図１（ａ）に示すように、外部に接続された励振手段としての発振回路（図示せず）から励振電極３３，３４に駆動電圧を印加すると（図１（ｂ）を参照）、各振動腕２２は、図中矢印で示すように互いに水平方向に接近または離反する向きに振動する。
この屈曲振動によって、各振動腕２２の基部２１との連結部において、各振動腕２２の振動方向の付け根部分の領域（幅広部２４の突堤部２５の基部２１との境界近傍の領域）には、振動腕２２の屈曲振動方向に応じた圧縮応力または引張応力とが発生する。
【００４７】
具体的には、図中左側の振動腕２２の先端側が、図中右側の振動腕２２に接近する向きに屈曲すると、図中左側の振動腕２２の幅広部２４の突堤部２５のうち図中左側の突堤部２５近傍の領域には引張応力が作用して温度が下降し、図中右側の突堤部２５近傍の領域には圧縮応力が作用して温度が上昇する。逆に、図中左側の振動腕２２の先端側が図中右側の振動腕２２から離反する向きに屈曲したときには、図中左側の振動腕２２の幅広部２４の突堤部２５のうち、図中左側の突堤部２５近傍の領域には圧縮応力が作用して温度が上昇し、図中右側の突堤部２５近傍の領域には引張応力が作用して温度が下降する。
【００４８】
同様に、図中右側の振動腕２２の先端側が図中左側の振動腕２２に接近する向きに屈曲すると、図中右側の振動腕２２の幅広部２４の突堤部２５のうち図中左側の突堤部２５近傍の領域には圧縮応力が作用して温度が上昇し、図中右側の突堤部２５近傍の領域には引張応力が作用して温度が下降する。また、図中右側の振動腕２２の先端側が図中左側の振動腕２２から離反する向きに屈曲したときには、図中左側の振動腕２２の幅広部２４の突堤部２５のうち、図中左側の突堤部２５近傍の領域には引張応力が作用して温度が下降し、図中右側の突堤部２５近傍の領域には圧縮応力が作用して温度が上昇する。
【００４９】
このように、各振動腕２２それぞれの基部２１との連結部近傍では、圧縮応力が作用する部分と引張応力が作用する部分との間で温度勾配が生じ、その傾斜は、各振動腕２２の振動の向きによって逆向きになる。この温度勾配によって、熱が、圧縮側の部分から引張（伸張）側の部分へ、すなわち、高温側の部分から低温側の部分へと伝達されることにより、振動エネルギーの損失が生じて、ＣＩ値の増大やＱ値の低下などの振動特性の劣化を招く熱弾性損失が発生する。
【００５０】
本実施形態の振動片２０は、各振動腕２２の両主面の長手方向に沿って形成された長溝２６ａ，２６ｂが、振動腕２２の屈曲振動に伴なう歪により振動腕２２の両側面の突堤部２５の基部２１との付け根近傍の領域で発生する温度上昇および温度低下に起因する熱の流路を狭め、熱弾性損失を低減する効果を奏するので、ＣＩ値の増大やＱ値の低下などの熱弾性損失による悪影響を抑制することができる。
【００５１】
また、上記に説明したように各振動腕２２の基部２１との付け根近傍に生じる熱弾性損失が、振動腕２２の基部２１との付け根とは反対側の先端部においても、振動腕２２の両主面にそれぞれ設けられた長溝２６ａ，２６ｂの先端部分が特定の形状を有する場合に発生し得ることを発明者は見出した。すなわち、図９に示す従来の振動片１の振動腕３，４にそれぞれ設けられた長溝６，７のように、振動腕３，４の基部２との付け根とは反対側の先端部において、長溝６，７の開口部の一端側が、平面視で略直角もしくはそれ以下の鋭角な角部を有する場合に、その不連続な形状の角部の近傍の領域１５，１６に応力が集中することによって局所的な温度変化が生じる。すると、その温度変化に起因して振動腕３，４の先端側に熱の流れが発生することにより熱弾性損失が増大して、Ｑ値を低下させるなどの振動特性の劣化を招く。
【００５２】
本実施形態の振動片２０によれば、各振動腕２２の基部２１との付け根とは反対側の先端側において、長溝２６ａ，２６ｂが、基部２１側から先端側に向けて開口部の幅が徐徐に狭まる縮幅部２６Ａを有している。しかも、各長溝２６ａ，２６ｂの縮幅部２６Ａの基部２１側の基点、および、縮幅部２６Ａの先端部が平面視で丸味をおびた連続的な形状を呈して形成されているので、振動腕２２の屈曲振動時に長溝２６ａ，２６ｂの端部に応力が集中しにくい構造になっている。これにより、長溝の端部が、直角もしくは直角より小さい鋭角のような不連続な形状の角部を有している場合に比して、振動腕２２の屈曲振動に伴う熱弾性損失を低減することができるので、Ｑ値の低下が抑えられ、優れた振動特性を有する振動片２０を提供することができる。
【００５３】
また、本実施形態の振動片２０では、長溝２６ａ，２６ｂそれぞれの基部２１との付け根とは反対側の先端部の形状、および、縮幅部２６Ａの開口部の形状が、長溝２６ａ，２６ｂの長手方向中心線に対して略線対称に形成されている。このように、振動腕２２の外形および長溝２６ａ，２６ｂがバランスのよい形状に形成されているので、より安定した振動特性を備えた振動片２０を提供することができる。
【００５４】
〔振動子〕
次に、上記の振動片２０を用いた振動子について説明する。
図３は、上記の振動片２０を搭載する振動子の一実施形態を説明するものであり、（ａ）は上側からみた概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。なお、図３（ａ）では、振動子の内部の構造を説明する便宜上、振動子２００の上方に設けられるリッド１１９（図３（ｂ）を参照）を取り外した状態を図示している。
【００５５】
図３において、振動子２００は、段差を有する凹部が設けられたパッケージ１１０を有している。パッケージ１１０の凹部の凹底部分には、振動片２０が接合され、パッケージ１１０の開放された上端には蓋体としてのリッド１１９が接合されている。
【００５６】
パッケージ１１０は、平板状の第１層基板１１１上に、開口部の大きさが異なる矩形環状の第２層基板１１２および第３層基板１１３がこの順に積層されて構成されることにより、上面側に開口部を有し内部に段差が設けられた凹部が形成されている。パッケージ１１０の材質としては、例えば、セラミック、ガラスなどを用いることができる。
【００５７】
パッケージ１１０の凹部において、第２層基板１１２により形成される段差上には、振動片２０が接合される複数の振動片接続端子１１５が設けられている。また、図示はしないが、パッケージ１１０の外底面となる第１層基板１１１の外底面には、外部基板との接合に供する外部実装端子が設けられている。
このようにパッケージ１１０に設けられた上記の各種端子は、対応する端子どうしが、図示しない引き回し配線やスルーホールなどの層内配線により接続されている。
【００５８】
パッケージ１１０の凹部には、振動片２０が接合されている。具体的には、振動片２０の支持腕３０の一部に設けられた図示しない外部接続電極と、パッケージ１１０の凹部において第２層基板１１２の突部１１２ａにより形成された段差上に設けられた振動片接続端子１１５とが位置合わせされ、例えば銀ペーストなどの導電性の接合部材９６により接合されるとともに、電気的に接続されている。これにより、振動片２０が、パッケージ１１０内において、凹部の凹底部分となる第１層基板１１１との間に隙間を空けながら、振動腕２２を自由端として固定される。
【００５９】
図３（ｂ）に示すように、振動片２０が凹部内に接合されたパッケージ１１０の上端には、蓋体としてのリッド１１９が配置され、パッケージ１１０の開口を封鎖している。リッド１１９の材質としては、例えば、４２アロイ（鉄にニッケルが４２％含有された合金）やコバール（鉄、ニッケルおよびコバルトの合金）等の金属、セラミックス、あるいはガラスなどを用いることができる。例えば、金属からなるリッド１１９は、コバール合金などを矩形環状に型抜きして形成されたシールリング１１８を介してシーム溶接することによりパッケージ１１０と接合される。パッケージ１１０内に形成される内部空間は、振動片２０が動作するための空間となる。また、この内部空間は、減圧空間または不活性ガス雰囲気に密閉・封止されている。
【００６０】
上記構成の振動子２００によれば、上記した構成の振動片２０を備えているので、振動腕２２に設けられた縮幅部２６Ａを有する長溝２６ａ，２６ｂによって、振動効率が向上されてＣＩ値の低減が図られるとともに、熱弾性損失によるＱ値の低下が抑えられ優れた振動特性を備えた振動子２００を提供することができる。
【００６１】
〔発振器〕
次に、上記の振動片２０を用いた発振器について説明する。
図４は、上記の振動片２０を搭載する発振器の一実施形態を説明するものであり、（ａ）は上側からみた概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。なお、図４（ａ）では、発振器の内部の構造を説明する便宜上、発振器３００の上方に設けられるリッド２１９を取り外した状態を図示している。
【００６２】
図４において、発振器３００は、段差を有する凹部が設けられたパッケージ２１０を有している。パッケージ２１０の凹部の凹底部分には、ＩＣチップ１５０と、ＩＣチップ１５０の上方に配置された振動片２０とが接合され、パッケージ２１０の開放された上端には蓋体としてのリッド２１９が接合されている。
【００６３】
パッケージ２１０は、平板状の第１層基板２１１上に、開口部の大きさが異なる矩形環状の第２層基板２１２、第３層基板２１３、および第４層基板２１４がこの順に積層されて構成されることにより、上面側に開口部を有し内部に段差が設けられた凹部が形成されている。パッケージ２１０の材質としては、例えば、セラミック、ガラスなどを用いることができる。
【００６４】
パッケージ２１０の凹部の凹底部分となる第１層基板２１１上には、ＩＣチップ１５０が配置されるダイパッド２１５が設けられている。なお、図示はしないが、パッケージ２１０の外底面となる第１層基板２１１の外底面（ダイパッド２１５が設けられた面と異なる面）には、外部基板との接合に供する外部実装端子が設けられている。
また、パッケージ２１０の凹部において、第２層基板２１２により形成される段差上には、ＩＣチップ１５０との電気的な接続に供する複数のＩＣ接続端子２１６が設けられている。
さらに、パッケージ２１０の凹部において、第３層基板２１３により形成される段差上には、振動片２０が接合される複数の振動片接続端子２１７が設けられている。
このようにパッケージ２１０に設けられた上記の各種端子は、対応する端子どうしが、図示しない引き回し配線やスルーホールなどの層内配線により接続されている。
【００６５】
ＩＣチップ１５０は、振動片２０を発振させる発振回路や、温度補償回路などを含む半導体回路素子である。ＩＣチップ１５０は、パッケージ２１０の凹部の凹底部分に設けられたダイパッド２１５上に、例えばろう材９５によって接着・固定されている。また、ＩＣチップ１５０とパッケージ２１０とは、本実施形態では、ワイヤーボンディング法を用いて電気的に接続されている。具体的には、ＩＣチップ１５０に設けられた複数の電極パッド１５５と、パッケージ２１０の対応するＩＣ接続端子２１６とが、ボンディングワイヤー９７により接続されている。
【００６６】
パッケージ２１０の凹部において、ＩＣチップ１５０の上方には、振動片２０が接合されている。具体的には、振動片２０の支持腕３０の一部に設けられた図示しない外部接続電極と、パッケージ２１０の凹部において第３層基板２１３の突部２１３ａにより形成された段差上に設けられた振動片接続端子２１７とが位置合わせされ、例えば銀ペーストなどの導電性の接合部材９６により接合されるとともに、電気的に接続されている。これにより、振動片２０が、パッケージ２１０内において、下方に接合されたＩＣチップ１５０との間に隙間を空けながら、振動腕２２を自由端として固定される。
【００６７】
図４（ｂ）に示すように、ＩＣチップ１５０および振動片２０が凹部内に接合されたパッケージ２１０の上端にはリッド２１９が配置され、パッケージ２１０の開口を封鎖している。例えば、金属からなるリッド２１９を用いた場合には、コバール合金などを矩形環状に型抜きして形成されたシールリング２１８を介してシーム溶接することによりパッケージ２１０と接合される。パッケージ２１０内において振動片２０が動作するための空間となる内部空間は、減圧空間または不活性ガス雰囲気に密閉・封止されている。
【００６８】
上記構成の発振器３００によれば、上記した構成の振動片２０を備えているので、振動腕２２に設けられた縮幅部２６Ａを有する長溝２６ａ，２６ｂによって、振動効率が向上されてＣＩ値の低減が図られるとともに、熱弾性損失によるＱ値の低下が抑えられ優れた発振特性を備えた発振器３００を提供することができる。
【００６９】
上記実施形態で説明した振動片は、以下の変形例として実施することも可能である。
【００７０】
（変形例１）
上記実施形態では、各振動腕２２の両主面に、同一形状の有底の長溝２６ａ，２６ｂをそれぞれ１つずつ形成した構成の振動片２０を説明した。これに限らず、振動腕の両主面のそれぞれに、複数の長溝を形成する構成としてもよい。
図５および図６は、振動腕の両主面のそれぞれに複数の長溝を形成する構成の振動片の変形例１の２つのバリエーションのそれぞれを模式的に説明するものであり、図５および図６ともに、（ａ）は、一方の主面側の平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ2−Ａ2線断面またはＡ4−Ａ4線断面を示す断面拡大図、（ｃ）は、（ａ）のＤ2部またはＤ4部を説明する部分拡大平面図である。なお、本変形例では、図５および図６において、上記実施形態と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００７１】
まず、変形例１の一つ目の振動片について説明する。
図５に示す振動片４０は、一対の切り込み３１が形成された基部２１と、基部２１の第１の部分２１ａの一端側から互いに平行に延出する一対の振動腕２２と、基部２１の第２の部分２１ｂから延びる一対の支持腕３０と、を有している。各振動腕２２は、主要な振動部である一般部２３と、基部２１との付け根側に、一般部２３から基部２１側に向けて振動腕の両側面の幅が徐徐に広げられた幅広部２４を有している。
【００７２】
振動片４０の各振動腕２２の一方の主面には、長手方向の略半分の領域に形成された有底の長溝４６ａと、その長溝４６ａが形成された領域とは異なる略半分の領域に形成された有底の長溝４６ｃとがそれぞれ設けられている。これらの長溝４６ａ，４６ｃは、各振動腕２２の基部との付け根とは反対側の先端部において、各長溝４６ａ，４６ｃの側壁が形成する開口部形状のうち、振動腕２２の両側面側の側壁が振動腕２２の内側に向かって徐徐に狭まる縮幅部４６Ａを有している。さらに、本変形例の振動片４０では、各長溝４６ａ，４６ｃそれぞれの縮幅部４６Ａの基部２１側の基点が平面視で丸味をおびた連続的な形状を呈して形成されているとともに、それらの縮幅部４６Ａの開口部の形状が、振動腕２２の長手方向中心線に対して略線対称に形成されている（図５（ａ）および（ｃ）を参照）。
【００７３】
図５（ｂ）に示すように、各振動腕２２の他方の主面には、長手方向の略半分の領域に形成された有底の長溝４６ｂと、その長溝４６ｂが形成された領域とは異なる略半分の領域に形成された有底の長溝４６ｄとがそれぞれ設けられている。これらの他方の主面に設けられた長溝４６ｂ，４６ｄと、一方の主面に設けられた長溝４６ａ，４６ｃとは、平面視で、同一の外形を有して、且つ、重なるように配置されている。
【００７４】
また、振動腕２２の両側面には励振電極４３がそれぞれ配置されている。また、長溝４６ａ〜長溝４６ｄの前記両側面側の内壁には、励振電極４３の対向電極として励振電極４４がそれぞれ設けられている。
【００７５】
次に、変形例１の振動片の二つ目のバリエーションについて説明する。
図６に示す振動片６０は、各振動腕２２の一方の主面に設けられた２つの長溝６６ａ，６６ｃと、各振動腕２２の他方の主面の、平面視で長溝６６ａと長溝６６ｃとの間の領域で、且つ、長溝６６ａ，６６ｃと重ならない領域に設けられた長溝６６ｂと、を有している。
詳述すると、各振動腕２２の一方の主面には、長手方向の略半分の領域に形成された有底の長溝６６ａと、その長溝６６ａが形成された領域とは異なる略半分の領域に形成された有底の長溝６６ｃとが、振動腕２２の長手方向の中央に所定の間隔を空けて設けられている。これらの長溝６６ａ，６６ｃは、各振動腕２２の基部との付け根とは反対側の先端部において、各長溝６６ａ，６６ｃの側壁が形成する開口部形状のうち、振動腕２２の両側面側の側壁が、振動腕２２の基部２１側から先端部２９Ａに向けて、振動腕２２の内側に向かって徐徐に狭まる縮幅部６６Ａを有している。さらに、本変形例の振動片６０では、各長溝６６ａ，６６ｃそれぞれの縮幅部６６Ａの基部２１側の基点が平面視で丸味をおびた連続的な形状を呈して形成されているとともに、それらの縮幅部６６Ａの開口部の形状が、振動腕２２の長手方向中心線に対して略線対称に形成されている（図６（ａ）および（ｃ）を参照）。
【００７６】
また、各振動腕２２の他方の主面には、振動腕２２の長手方向の略中央の領域であって、且つ、長溝６６ａ，６６ｃと平面視で重ならない領域に、各長溝６６ａ，６６ｃの振動腕２２の中央寄りの側壁とそれぞれ平行な側壁を有する直線状の有底の長溝６６ｂが設けられている。なお、本変形例では、他方の主面側に一本の長溝６６ｂを設ける構成を説明したが、この他方の主面側に設ける長溝は二本以上であってもよい。
【００７７】
振動腕２２の両側面には励振電極６３がそれぞれ配置されている。また、長溝６６ａ，６６ｃの前記両側面側の内壁には、励振電極６３の対向電極として励振電極６４がそれぞれ設けられている。
【００７８】
上記変形例１の振動片４０，６０によれば、各振動腕２２の基部２１との付け根とは反対側の先端側において、長溝４６ａ〜４６ｄまたは長溝６６ａ〜６６ｃの開口部の形状を形成する側壁のうち各振動腕２２の両側面側の側壁が、基部２１側から先端側に向けて振動腕２２の内側に向かって徐徐に狭まる縮幅部４６Ａまたは縮幅部６６Ａを有している。しかも、縮幅部４６Ａまたは縮幅部６６Ａを有する各長溝４６ａ〜４６ｂまたは長溝６６ａ，６６ｃにおいて、縮幅部４６Ａまたは縮幅部６６Ａの基部２１側の基点が平面視で丸味をおびた連続的な形状を呈して形成されている。これにより、長溝４６ａ〜４６ｄまたは長溝６６ａ〜６６ｃにより振動効率が向上する効果が得られるとともに、振動腕２２がその幅方向に屈曲振動した時に、各長溝４６ａ〜４６ｄまたは長溝６６ａ，６６ｃの振動腕２２の側面側の端部に応力が集中しにくい構造になっているので、振動腕２２の屈曲振動に伴う熱弾性損失が低減されることにより、Ｑ値の低下が抑えられ、優れた振動特性を有する振動片４０，６０を提供することができる。
また、上記実施形態の振動片２０の長溝２６ａ，２６ｂのように、振動腕２２の各主面に１つの長溝２６ａ，２６ｂが設けられた構成に比して、少なくとも一方の主面に複数の長溝４６ａ〜４６ｄまたは長溝６６ａ〜６６ｃが設けられることにより、振動腕２２の主面の中央に突堤部が形成されるので、振動腕２２の機械的強度を向上させることができる。
【００７９】
（変形例２）
上記実施形態および変形例１の振動片２０，４０，６０では、縮幅部２６Ａ，４６Ａ，６６Ａを有する長溝２６ａ，２６ｂ、長溝４６ａ〜４６ｄ、長溝６６ａ，６６ｃを、振動腕２２の一主面に、振動腕の長手方向の中心線に対して略線対称となるように設けた例を説明した。これに限らず、振動腕２２の一主面に長溝を略線対称に設けなくても、両主面にそれぞれ設けた長溝が、振動腕２２の長手方向の中心線に対して平面視で左右対称となるように設けてもよい。
図７は、振動片の変形例２を模式的に説明するものであり、（ａ）は、一方の主面側の平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ3−Ａ3線断面を示す断面拡大図、（ｃ）は、（ａ）のＤ3部を説明する部分拡大平面図である。なお、本変形例では、図７において、上記実施形態と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００８０】
図７（ａ）において、振動片８０は、一対の切り込み３１が形成された基部２１と、基部２１の第１の部分２１ａの一端側から互いに平行に延出する一対の振動腕２２と、基部２１の第２の部分２１ｂから延びる一対の支持腕３０と、を有している。各振動腕２２は、その中央部に一般部２３を有し、一般部２３から基部２１側に向けて振動腕の両側面の幅が徐徐に広げられた幅広部２４を有している。
【００８１】
各振動腕２２の一方の主面には、それぞれ長手方向の略半分の領域に沿って一本の有底の長溝８６ａがそれぞれ設けられている。また、各振動腕２２の他方の主面において、各振動腕２２の長手方向の略半分の領域（上記長溝８６ａが形成された領域とは異なる領域）に沿って一本の長溝８６ｂが設けられている。すなわち、各振動腕２２のそれぞれには、一方の主面に開口部を有する有底の長溝８６ａと、他方の主面に開口部を有する有底の長溝８６ｂとが、平面視で重ならない配置にて異なる面に開口部を有して並設されている。
【００８２】
長溝８６ａ，８６ｂは、各振動腕２２の基部との付け根とは反対側の先端部において、各長溝８６ａ，８６ｂの側壁が形成する開口部形状のうち、振動腕２２の両側面側の側壁が振動腕２２の内側に向かって徐徐に狭まる縮幅部８６Ａを有している。さらに、本変形例の振動片８０では、各長溝８６ａ，８６ｂそれぞれの縮幅部８６Ａの基部２１側の基点が平面視で丸味をおびた連続的な形状を呈して形成されている。さらに、本変形例の振動片８０では、各振動腕２２において、異なる主面に設けられた長溝８６ａと長溝８６ｂとは、平面視で、振動腕２２の長手方向の中心線に対して略線対称となるように配置されている。（図７（ａ）および（ｃ）を参照）。
【００８３】
図７（ｂ）に示すように、振動腕２２の両側面には励振電極８３がそれぞれ配置されている。また、長溝８６ａおよび長溝８６ｂの前記両側面側の内壁には、励振電極８３の対向電極として励振電極８４がそれぞれ設けられている。
【００８４】
上記変形例２の振動片８０によれば、上記実施形態の振動片２０、および、上記変形例１の振動片４０，６０と同様に、長溝８６ａ，８６ｂにより振動効率が向上する効果が得られるとともに、各長溝８６ａ，８６ｂが縮幅部８６Ａを有することにより、振動腕２２がその幅方向に屈曲振動した時に、各長溝８６ａ，８６ｂの振動腕２２の側面側の端部に応力が集中しにくい構造になっているので、振動腕２２の屈曲振動に伴う熱弾性損失が低減され、Ｑ値の低下が抑えられた優れた振動特性を有する振動片８０を提供することができる。
【００８５】
（変形例３）
上記実施形態および変形例１，２の振動片２０，４０，６０，８０で説明した縮幅部２６Ａ，４６Ａ，６６Ａ，８６Ａを有する長溝２６ａ，２６ｂ、長溝４６ａ〜４６ｄ、長溝６６ａ，６６ｃ、および長溝８６ａ，８６ｂを備えた構成は、振動腕の基部との付け根側の反対側の先端側に錘部を設けることによって、小型化を保持しながら低周波数の振動片を得ることができる。
図８は、振動腕に錘部を有する振動片を模式的に説明するものであり、（ａ）は、一方の主面側の平面図、（ｂ）および（ｃ）は、（ａ）のＤ部の長溝の位置のバリエーションを説明する部分拡大平面図である。なお、本変形例では、図８において、上記実施形態と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００８６】
図８（ａ）において、振動片１００は、一対の切り込み３１が形成された基部２１と、基部２１の第１の部分２１ａの一端側から互いに平行に延出する一対の振動腕１２２と、基部２１の第２の部分２１ｂから延びる一対の支持腕３０と、を有している。各振動腕１２２は、主要な振動部である一般部２３と、基部２１との付け根側に、一般部２３から基部２１側に向けて振動腕の両側面の幅が徐徐に広げられた幅広部２４を有している。
【００８７】
また、本変形例の振動片１００において、各振動腕１２２の先端側には、一般部２３よりも幅が広い錘部１２９が設けられている。このように、各振動腕１２２の先端側に錘部１２９を設けることにより、錘部１２９が錘の機能を果たして振動腕１２２の長さを増大させることなく周波数を低くすることができる。
なお、本変形例の振動片１００では、各振動腕１２２における錘部１２９の幅（振動腕１２２の両側面間の幅）が、幅広部２４の最も幅が広い基部２１との接続部の幅よりも小さく設定されている。このようにすることにより、振動腕１２２の基部２１との付け根部近傍の剛性が強くなるので、錘部１２９を設けることによる振動腕１２２の耐衝撃性などの劣化を抑制しながら高調波振動の抑制を図ることができるので好ましい。
【００８８】
各振動腕１２２の一方の主面には、長手方向に沿って延びる有底の長溝１２６ａがそれぞれ設けられている。また、図示はしないが、各振動腕１２２の他方の主面にも、振動腕１２２の長手方向に沿って延びる長溝が設けられている。各長溝１２６ａは、各振動腕１２２の基部２１との付け根とは反対側の先端側において、基部２１側から先端側に向けて開口部の幅が徐徐に狭まる縮幅部１２６Ａを有している。また、各縮幅部１２６Ａの基部２１側の基点、および、縮幅部１２６Ａの先端部が平面視で丸味をおびた連続的な形状を呈して形成されているとともに、それらの縮幅部１２６Ａの開口部の形状が、長溝１２６ａの長手方向中心線に対して略線対称に形成されている。
【００８９】
なお、錘部１２９を有する振動腕１２２を備えた本変形例の振動片１００では、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、長溝１２６ａの先端側（振動腕１２２の先端側）が、一般部２３と錘部１２９との境界よりも先端側（錘部１２９側）の位置まで形成されている。このようにすることにより、振動腕１２２が振動する際に生じる応力の集中する領域が振動腕１２２の延長方向に分散されるので、振動腕１２２の錘部１２９の付け根部（一般部２３と錘部１２９との境界）に応力が集中して破損するなどの不具合を回避することができる。
これとは異なる構成として、図８（ｃ）に示すように、長溝１２６ａの一端側（振動腕１２２の先端側）を、一般部２３と錘部１２９との境界よりも基部２１側の位置まで形成する構成としてもよい。このようにすることにより、振動腕１２２が振動する際に生じる応力の集中する領域が振動腕１２２の延長方向に分散されことにより、振動腕１２２の錘部１２９の付け根部に応力が集中して破損するなどの不具合を回避できとともに、各振動腕１２２における錘部１２９の質量付加効果が増すので、振動片１００のサイズを増大させることなく低周波化を図ることができる。
【００９０】
上記変形例３の振動片１００によれば、振動腕１２２の先端部分の錘部１２９が錘の機能を果たすことにより、振動腕１２２の長さを増大させることなく周波数を低くすることができるとともに、その錘部１２９近傍に縮幅部１２６Ａを有する長溝１２６ａが設けられていることにより、振動腕１２２の振動時に長溝１２６ａの端部に発生する歪が緩和されるので、熱容量が大きい錘部（幅広部）１２９に熱が流れて起こる比較的大きな熱弾性損失を抑制することができる。したがって、小型で、振動特性に優れた振動片１００を提供することができる。
【００９１】
以上、発明者によってなされた本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。
【００９２】
例えば、上記実施形態および変形例では、屈曲振動モードの振動片２０，４０，６０，８０，１００を例にとって、本発明の熱弾性損失の抑制効果について説明した。これに限らず、ねじり振動モードや剪断モードなどの屈曲振動モード以外の振動モードの振動片においても、本発明の特徴的な構成を具備させることにより上記実施形態および変形例と同様な効果を得ることができる。
【００９３】
また、上記実施形態および変形例では、基部２１から延出された支持専用の支持腕３０を有するとともに、基部２１から２本の振動腕２２，１２２が平行に延出されて形成された所謂音叉型の振動片２０，４０，６０，８０，１００における本発明の実施の形態や変形例について説明した。これに限らず、支持腕３０が無い構成の振動片であってもよく、また、固定端となる基部を有する１本の振動腕のみにより構成されるビーム型振動片などであっても、あるいは、３本以上の振動腕を有する振動片であっても、上記実施形態および変形例と同様な効果を得ることができる。
【００９４】
上記実施形態および変形例では、水晶などの圧電材料からなる振動片２０，４０，６０，８０，１００について説明した。これに限らず、例えば、シリコンからなる振動片であっても、上記実施形態および変形例と同様な効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００９５】
１，２０，４０，６０，８０，１００…振動片、２，２１…基部、３，４，２２，１２２…振動腕、６，７，２６ａ，２６ｂ，４６ａ〜４６ｄ，６６ａ〜６６ｃ，８６ａ，８６ｂ，１２６ａ…長溝、１５，１６…（従来の）長溝の角部近傍の領域、２１ａ…（基部の）第１の部分、２１ｂ…（基部の）第２の部分、２１ｃ…（基部の）接続部分、２３…一般部、２４…幅広部、２５…突堤部、２６Ａ，４６Ａ，６６Ａ，８６Ａ，１２６Ａ…縮幅部、２９Ａ…先端部、３０…支持腕、３２…屈曲部、３３，３４，４３，４４，６３，６４，８３，８４…励振電極、９５…ろう材、９６…導電性の接合部材、９７…ボンディングワイヤー、１１０，２１０…パッケージ、１１１，２１１…第１層基板、１１２，２１２…第２層基板、１１２ａ…突部、１１３，２１３…第３層基板、１１５，２１７…振動片接続端子、１１８，２１８…シールリング、１１９，２１９…リッド、１２９…錘部、１５０…ＩＣチップ、１５５…電極パッド、２００…振動子、２１４…第４層基板、２１５…ダイパッド、３００…発振器。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、屈曲振動モードで振動する屈曲振動片などの振動片、および、それを用いた振動子、あるいは発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、屈曲振動モードで振動する振動片には、例えば、水晶のような圧電材料からなる基材の基部から一対の振動腕を平行に延出させて、且つ、水平方向に互いに接近または離反する向きに振動させる音叉型の屈曲振動片が広く使用されている。この音叉型屈曲振動片の振動腕を励振させたとき、その振動エネルギーに損失が生じると、ＣＩ（Crystal Impedance）値の増大やＱ値の低下など、振動片の性能を低下させる原因となる。そこで、そのような振動エネルギーの損失を防止または低減するために、従来から様々な工夫がなされている。
【０００３】
例えば、振動腕が延出する基部の両側部に切込み部または所定の深さの切り込み（切り込み溝）を形成した音叉型の水晶振動片が知られている（例えば特許文献１、特許文献２を参照）。この音叉型水晶振動片は、振動腕の振動が垂直方向の成分をも含む場合に、振動が基部から漏れるのを切り込みにより緩和することによって、振動エネルギーの閉じ込め効果を高めてＱ値を制御し、且つ、振動片間でのＱ値のばらつきを防止している。
【０００４】
また、振動片においては、上記のような機械的な振動エネルギーの損失だけでなく、屈曲運動する振動腕の圧縮応力が作用する圧縮部と引張応力が作用する伸張部との間で発生する温度差による熱伝導によっても発生する。この熱伝導によって生じるＱ値の低下は熱弾性損失効果と呼ばれている。
熱弾性損失効果によるＱ値の低下を防止または抑制するために、矩形断面を有する振動腕（振動梁）の中心線上に溝、または孔を形成した音叉型の振動片が、例えば特許文献３に紹介されている。
【０００５】
特許文献３に記載の振動片について、図面を参照して具体的に説明する。図９は、従来の振動片の典型例を模式的に説明するものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は、振動片の振動腕の先端部分について説明する部分拡大平面図である。
図９（ａ）において、特許文献３の音叉型水晶振動片１は、基部２から延出する２本の平行な振動腕３，４を備え、各振動腕３，４それぞれの中心線上に直線状の有底の長溝６，７が設けられている。この音叉型水晶振動片１の図示しない励振電極に所定の駆動電圧を印加すると、振動腕３，４は、図中想像線（二点鎖線）および矢印で示すように、互いに接近または離反する向きに屈曲振動する。
【０００６】
この屈曲振動によって、各振動腕３，４の基部２との付け根部の領域に機械的歪が発生する。すなわち、振動腕３の基部２との付け根部においては、屈曲振動により圧縮応力または引張応力が作用する第１の領域１０と、この第１の領域１０に圧縮応力が作用する場合は引張応力が作用し、第１の領域１０に引張応力が作用する場合は圧縮応力が作用する関係にある第２の領域１１と、が存在し、第１の領域１０と第２の領域１１とにおいて、圧縮応力が作用したときに温度が上昇し、引張応力が作用したときには温度が下降する。
同様に、振動腕４の基部２との付け根部においては、屈曲振動により圧縮応力または引張応力が作用する第１の領域１２と、この第１の領域１２に圧縮応力が作用する場合は引張応力が作用し、第１の領域１２に引張応力が作用する場合は圧縮応力が作用する関係にある第２の領域１３と、が存在し、第１の領域１２と第２の領域１３とにおいて、圧縮応力が作用したときに温度が上昇し、引張応力が作用したときには温度が下降する。このようにして発生した温度勾配によって、基部２と各振動腕３，４との付け根部分の内部には、第１の領域１０と第２の領域１１との間、および第１の領域１２と第２の領域１３との間でそれぞれ熱伝導が発生する。この温度勾配は、各振動腕３，４の屈曲振動に対応して逆向きに発生し、それに対応して熱伝導も逆向きとなる。この熱伝導によって、振動腕３，４の振動エネルギーは、その一部が振動中常に熱弾性損失として失われ、その結果、音叉型水晶振動片１のＱ値が低下して所望の振動特性を確保することが困難になる。特許文献３の音叉型水晶振動片１では、各振動腕３，４それぞれの中心線上に設けられた長溝６，７によって圧縮側から引っ張り側への熱移動が阻止されることにより、熱弾性損失によるＱ値の低下を防止または軽減することが可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２６１５７５号公報
【特許文献２】特開２００４−２６０７１８号公報
【特許文献３】実開平２−３２２２９号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】C.Zener,他２名,「InternalFriction in Solids III.Experimental Demonstration of Thermoelastic InternalFriction」,PHYSICAL REVIEW,1938年１月１日,Volume53,p.10-101
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、発明者は、長溝６，７が設けられた振動腕３，４を有する振動片１（特許文献３を参照）において、屈曲振動させた際に振動腕の基部との付け根部の第１の領域１０，１２および第２の領域１１，１３に機械的歪が発生するだけでなく、振動腕３，４の先端側（図９（ｂ）の符号３Ａ，４Ａ）にも機械的歪が発生することを見出した。すなわち、振動腕３，４の基部２との付け根とは反対側の先端側３Ａ，４Ａにおいて、長溝６，７の一端部側の開口部の形状が、直角あるいは直角よりも鋭角な非連続的な角部を有する形状である場合に、その角部近傍の領域１５，１６に応力が集中して温度勾配が生じ、その温度勾配に起因して振動腕３，４の先端側３Ａ，４Ａ側に熱の移動が起こって熱弾性損失が生じることにより、Ｑ値を低下させる虞があるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【００１１】
〔適用例１〕本適用例にかかる振動片は、基部と、前記基部から延出された振動腕と、を有し、前記振動腕には、前記振動腕の両主面のうち少なくとも一方の主面の長手方向に沿って開口部を有する有底の長溝が設けられ、前記振動腕の前記基部との付け根とは反対側の先端側において、前記開口部の幅が、前記振動腕の前記基部との付け根側から前記先端側に向かって徐徐に狭まる縮幅部を有することを特徴とする。
【００１２】
発明者は、長溝が振動腕の先端側まで同じ幅で形成されている場合に、長溝の端部側に直角あるいは比較的鋭角な角部が形成されることにより、振動腕の振動に伴って長溝の角部に急な勾配の歪が生じ、その歪により発生する温度差によって熱弾性損失が起こり、振動片のＱ値の低下を招くことを見出した。上記構成によれば、振動腕の先端側において、長溝の開口部の幅が徐徐に狭められた縮幅部を有しているので、長溝の端部側の角部が鈍角あるいは丸味をおびた形状を呈することにより、振動腕の振動に伴って長溝の端部側に発生する歪が緩和されて熱弾性損失が抑えられる。したがって、熱弾性損失によるＱ値の低下を抑えながら、長溝によって振動効率が向上してＣＩ値の低減が図られた優れた振動特性を備えた振動片を提供することができる。
【００１３】
〔適用例２〕上記適用例にかかる振動片において、前記縮幅部の前記基部側の基点が平面視で丸味をおびた形状を呈していることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、長溝の縮幅部の基部側の基点が平面視で角ばった形状、すなわち不連続な形状を呈している場合に比して、振動腕の振動に伴う歪がより緩和されるので、熱弾性損失に伴うＱ値の低下を効果的に抑制する顕著な効果が得られる。
【００１５】
〔適用例３〕上記適用例にかかる振動片において、前記振動腕に複数の前記長溝が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、複数の長溝により熱伝導経路が長くなることによって熱弾性効果によるＱ値の低下が抑制されるとともに、振動腕の各主面に１つの開口部を有する長溝が設けられた場合に比して、少なくとも一方の主面に複数の長溝が設けられていることにより、振動腕の主面の中央に形成される突堤部がリブとして働くことにより、振動腕の両側面側の突堤部の幅が細くても、振動腕の十分な剛性を確保することができる。
【００１７】
〔適用例４〕上記適用例にかかる振動片において、一方の前記主面に開口部を有する前記長溝と、他方の前記主面に開口部を有する前記長溝とが形成されていることを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、振動腕がより肉薄となることにより、熱緩和時間τがより延長されるので、Ｑ値の低下が抑制され、安定した振動特性を有する振動片を提供することができる。
【００１９】
〔適用例５〕上記適用例にかかる振動片において、前記一方の主面および前記他方の主面の少なくともいずれか一方に複数の前記長溝が形成されていることを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、振動腕がより肉薄になるとともに、振動腕の断面がＳ字状あるいはＭ字状などを呈するので、熱がより迂回する熱伝導路が形成される。したがって、Ｑ値の顕著な向上が図られた振動片を提供することができる。
【００２１】
〔適用例６〕上記適用例にかかる振動片において、前記振動腕の前記先端側に、前記基部との付け根側よりも幅が広い錘部を有することを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、振動腕の先端部分の錘部が錘の機能を果たすことにより、振動腕の長さを増大させることなく周波数を低くすることができるとともに、長溝に縮幅部を有していることにより、振動腕の振動時に長溝の端部に発生する歪が緩和されるので、熱容量が大きい幅広部に熱が流れて起こる比較的大きな熱弾性損失を抑制することができる。したがって、小型で、振動特性に優れた振動片を提供することができる。
【００２３】
〔適用例７〕上記適用例にかかる振動片において、前記基部から互いに平行に延出された２つの前記振動腕が備えられ、前記基部の２つの前記振動腕の間から支持腕が前記振動腕と平行に延出して設けられていることを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、振動腕の縮幅部を有する長溝の特徴的な形状がもたらす熱弾性損失の抑制効果に加えて、支持腕が一対の振動腕間に設けられていることにより、各振動腕が振動した際に、特に、各振動腕が互いに接近する向きに振動したときに、各振動腕間の空気がかき乱されることによって起こる振動片の動作パラメーターの変化を抑制することができる。
また、基部を支持部としてパッケージなどに支持・固定させた場合に起こる様々な不具合、例えば、振動片の先端が下方に傾いてパッケージなどに接触することを防止できたり、パッケージへの衝撃が基部を介してダイレクトに振動腕に伝わることによって起こり得る動作異常などを回避することが可能になり、振動特性の安定した振動片を提供することができる。
【００２５】
〔適用例８〕上記適用例にかかる振動片において、前記縮幅部が前記長溝の中心線に対して略線対称となる前記開口部の形状を有して形成されていることを特徴とする。
【００２６】
この構成によれば、外形および長溝がバランスのよい形状に形成されているので、より安定した振動特性を備えた振動片を提供することができる。
【００２７】
〔適用例９〕上記適用例にかかる振動片において、水晶により形成された水晶振動片であることを特徴とする。
【００２８】
この構成によれば、耐衝撃性が高いとともに、熱弾性損失によるＱ値の低下が抑えられ優れた振動特性を備えた水晶振動片を提供することができる。
【００２９】
〔適用例１０〕上記適用例にかかる振動片において、屈曲振動モードを呈する屈曲振動片であることを特徴とする。
【００３０】
上記適用例に示す構成を有する本発明は、屈曲振動モードを呈する屈曲振動片においてより顕著な効果を奏することを発明者は見出した。
【００３１】
〔適用例１１〕本適用例にかかる振動子は、上記適用例のいずれかに記載の振動片と、前記振動片を収容するパッケージと、を含むことを特徴とする。
【００３２】
この構成によれば、上記適用例の振動片を備えているので、長溝によって振動効率が向上してＣＩ値の低減が図られるとともに、熱弾性損失によるＱ値の低下が抑えられ優れた振動特性を備えた振動子を提供することができる。
【００３３】
〔適用例１２〕本適用例にかかる発振器は、上記適用例にかかる振動片と、前記振動片を発振させる発振回路を含む回路素子と、を、パッケージ内に収容させたことを特徴とする。
【００３４】
この構成によれば、上記適用例の振動片を備えているので、長溝によって振動効率が向上してＣＩ値の低減が図られるとともに、熱弾性損失によるＱ値の低下が抑えられ優れた発振特性を備えた発振器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】（ａ）は、振動片の一実施形態を模式的に説明する一方の主面側の平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ1−Ａ1線断面を示す断面拡大図、（ｃ）は、（ａ）のＤ1部の平面拡大図。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、図１（ａ）のＤ1部に示す長溝の一端部の形状のバリエーションを示す平面拡大図。
【図３】（ａ）は、上記振動片を備えた振動子の一実施形態を上からみて説明する概略平面図、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。
【図４】（ａ）は、上記振動片を備えた発振器の一実施形態を上からみて説明する概略平面図、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ線断面図。
【図５】（ａ）は、振動片の変形例１の１つのバリエーションを模式的に説明する一方の主面側の平面図、（ｂ）は、（ａ）Ａ2−Ａ2線断面を示す断面拡大図、（ｃ）は、（ａ）のＤ2部の平面拡大図。
【図６】（ａ）は、振動片の変形例１の他のバリエーションを模式的に説明する一方の主面側の平面図、（ｂ）は、（ａ）Ａ4−Ａ4線断面拡大図、（ｃ）は、（ａ）のＤ4部の平面拡大図。
【図７】振動片の変形例２を模式的に説明する一方の主面側の平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ3−Ａ3線断面を示す断面拡大図、（ｃ）は、（ａ）のＤ3部の平面拡大図。
【図８】（ａ）は、振動片の変形例３を模式的に説明する一方の主面側の平面図、（ｂ）は、（ａ）のＤ部の長溝の一端部の形状の１つのバリエーションを説明する平面拡大図、（ｃ）は、（ａ）のＤ部の長溝の一端部の形状の他のバリエーションを説明する平面拡大図。
【図９】（ａ）は、従来の振動片の典型例を模式的に示す平面図、（ｂ）は、（ａ）の振動腕の先端部分を説明する部分拡大平面図。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の振動片、および、その振動片を用いた振動子、あるいは発振器の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００３７】
〔振動片〕
まず、本発明の振動片について説明する。
図１は、本実施形態の振動片を模式的に説明するものであり、（ａ）は、一方の主面側の平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ1−Ａ1線断面を示す断面拡大図、（ｃ）は、（ａ）のＤ1部を説明する部分拡大平面図である。また、図２（ａ）〜（ｃ）は、図１（ａ）のＤ1部に示す長溝の一端部の先端の形状のバリエーションを示す平面拡大図である。
【００３８】
図１（ａ）において、本実施形態の振動片２０は、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどの圧電材料からなる。振動片２０を水晶から構成する場合、水晶ウェハは、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸からなる直交座標系において、Ｚ軸を中心に時計回りに０度〜５度の範囲で回転させて切り出した水晶Ｚ板を所定の厚みに切断研磨加工して得られるものを用いる。本実施形態の振動片２０は、その水晶Ｚ板を加工することにより形成された基部２１と、この基部２１の一端側（図において上端側）から二股に別れて互いに平行に延出する一対の振動腕２２とからなる所謂音叉型の外形を有して形成されている。
【００３９】
基部２１には、その両主面に括れた形状が表れるように１つの直線に沿って対向方向に一対の切り込み３１が形成されている。基部２１は、一対の切り込み３１を挟んで両側に位置する第１の部分２１ａおよび第２の部分２１ｂと、一対の切り込み３１間で第１の部分２１ａおよび第２の部分２１ｂを接続する接続部分２１ｃとを含む。本実施形態の振動片２０においては、この切り込み３１によって、各振動腕２２の振動の伝達が遮断されるので、振動が基部２１や支持腕３０を介して外部に伝わる所謂振動漏れを抑制し、ＣＩ値の上昇を防止することができる。
なお、各切り込み３１は、振動片２０の落下に対する強度の確保をした上で、最適な幅や長さに調整して振動漏れを最小にするのが望ましい。
【００４０】
図１（ａ）に示すように、一対の振動腕２２は、基部２１の第１の部分２１ａから両主面（紙面上手前と奥の面）に平行に延出されている。また、各振動腕２２は、前記両主面と、その両主面を両側で接続する両側面とを有する。
各振動腕２２は、その中央部に、振動腕２２において主要な振動部である一般部２３を有している。また、各振動腕２２は、基部２１に接続される根元部において、一般部２３から基部２１側に向けて前記両側面間の幅が徐徐に広げられ基部２１との付け根部で最も幅広となる幅広部２４を有している。このように、各振動腕２２が幅広部２４を有することにより、広い幅で基部２１に接続されるので剛性が高くなり、耐衝撃性などが向上する。
【００４１】
各振動腕２２の一方の主面には、それぞれの長手方向に沿って一本の有底の長溝２６ａが設けられている。また、図１（ｂ）に示すように、一方の（図１（ａ）の紙面上左側の）振動腕２２の他方の主面にも、振動腕２２の長手方向に沿って一本の長溝２６ｂが設けられている。同様に、図示はしないが、一方の振動腕２２（紙面上右側の振動腕）の他方の主面にも、１本の有底の溝２６ｂが設けられている。
このように、各振動腕２２に設けられた長溝２６ａ，２６ｂによって、剛性が小さくなって振動しやすくなり、振動腕２２が効率よく振動して良好な振動特性を示すことが可能になる。また、長溝２６ａ，２６ｂは、各振動腕２２の基部２１との付け根部近傍において、振動に伴なう歪により振動腕２２の両側面の突堤部２５で発生する温度上昇および温度低下に起因する熱の流路を狭めているので、熱の移動を抑制して熱弾性損失を低減する効果を奏し、この結果、ＣＩ値の増大やＱ値の低下などの熱弾性損失による悪影響を抑制できる。
【００４２】
また、各振動腕２２の基部２１との付け根とは反対側の先端側において、長溝２６ａ，２６ｂは、基部２１側から先端側に向けて開口部の幅が徐徐に狭まる縮幅部２６Ａを有している。本実施形態では、各長溝２６ａ，２６ｂの縮幅部２６Ａの基部２１側の基点、および、縮幅部２６Ａの先端部が平面視で丸味をおびた連続的な形状を呈して形成されているとともに、それらの縮幅部２６Ａの開口部の形状が、各振動腕２２および長溝２６ａ，２６ｂの長手方向中心線に対して略線対称に形成されている（図１（ｃ）を参照）。
【００４３】
なお、長溝２６ａの縮幅部２６Ａの平面視形状は、必ずしも図１（ａ），（ｃ）に示すような連続した曲線のテーパー形状に限らない。平面視で直角あるいは直角よりも鋭角な角部がなければよく、例えば、図２（ａ）に示すように、長溝２６ａの先端側に平面視で略円形の広がりを有したり、図２（ｂ）に示すように、長溝２６ａの先端側が平面視で平坦であってもよく、また、図２（ｃ）に示すように、縮幅部２６Ａの基部側（紙面上手前側）の基点に角部がある場合でも直角よりも鈍角な角部であればよい。
また、本実施形態では形状のバランスをよくすることにより振動特性の安定化が図られた好適な例として、長溝２６ａ，２６ｂの開口部の形状が、振動腕２２および長溝２６ａ，２６ｂの中心線に対して略線対称に形成された例を説明したが、本発明はこれに限定されない。縮幅部２６Ａを有する長溝２６ａ，２６ｂは、その長手方向の中心線に対して線対称でなくても、その縮幅部２６Ａにより後述するような振動特性を向上させる効果を奏する。
【００４４】
振動片２０は、基部２１の第２の部分２１ｂから延びる一対の支持腕３０を有している。一対の支持腕３０は、基部２１から一対の振動腕２２が延びる方向とは交差方向であって、それぞれ相互に反対方向に延出されてから、屈曲部３２で略直角に屈曲され、一対の振動腕２２の延出方向と平行な方向に延びている。このように屈曲させることにより、支持腕３０を有する振動片２０の小型化を図ることができる。支持腕３０は、屈曲部３２よりも先端側（振動腕２２の先端部２９Ａと同じ先端側）に、後述するようにパッケージなどに取り付けられる固定領域を含み、この支持腕３０の固定領域で振動片２０を支持するように取り付けることによって、振動腕２２および基部２１を振動片２０の固定面から浮いた状態にすることができる。
【００４５】
各振動腕２２の各長溝２６ａ，２６ｂ、および各両側面を含む表面には励振電極３３，３４が形成されている（図１（ｂ）を参照）。一方の振動腕２２において、励振電極３３，３４間に電圧を印加して、振動腕２２の両側面を伸縮させることで振動腕２２を振動させる。励振電極３３，３４は、水晶をエッチングして振動片２０の長溝２６ａ，２６ｂを含む外形を形成した後で、例えば、ニッケル（Ｎｉ）またはクロム（Ｃｒ）を下地層として、その上に、蒸着またはスパッタリングにより例えば金（Ａｕ）による電極層を成膜し、その後フォトリソグラフィを用いてパターニングすることにより形成することができる。ここで、クロムは水晶との密着性が高く、また、金は、電気抵抗が低く酸化し難いことで知られている。
【００４６】
ここで、振動片２０が動作した際の熱弾性損失の発生状態や、本実施形態の振動片２０による熱弾性損失の抑制効果について説明する。
本実施形態の振動片２０は屈曲振動モードで振動する。すなわち、図１（ａ）に示すように、外部に接続された励振手段としての発振回路（図示せず）から励振電極３３，３４に駆動電圧を印加すると（図１（ｂ）を参照）、各振動腕２２は、図中矢印で示すように互いに水平方向に接近または離反する向きに振動する。
この屈曲振動によって、各振動腕２２の基部２１との連結部において、各振動腕２２の振動方向の付け根部分の領域（幅広部２４の突堤部２５の基部２１との境界近傍の領域）には、振動腕２２の屈曲振動方向に応じた圧縮応力または引張応力とが発生する。
【００４７】
具体的には、図中左側の振動腕２２の先端側が、図中右側の振動腕２２に接近する向きに屈曲すると、図中左側の振動腕２２の幅広部２４の突堤部２５のうち図中左側の突堤部２５近傍の領域には引張応力が作用して温度が下降し、図中右側の突堤部２５近傍の領域には圧縮応力が作用して温度が上昇する。逆に、図中左側の振動腕２２の先端側が図中右側の振動腕２２から離反する向きに屈曲したときには、図中左側の振動腕２２の幅広部２４の突堤部２５のうち、図中左側の突堤部２５近傍の領域には圧縮応力が作用して温度が上昇し、図中右側の突堤部２５近傍の領域には引張応力が作用して温度が下降する。
【００４８】
同様に、図中右側の振動腕２２の先端側が図中左側の振動腕２２に接近する向きに屈曲すると、図中右側の振動腕２２の幅広部２４の突堤部２５のうち図中左側の突堤部２５近傍の領域には圧縮応力が作用して温度が上昇し、図中右側の突堤部２５近傍の領域には引張応力が作用して温度が下降する。また、図中右側の振動腕２２の先端側が図中左側の振動腕２２から離反する向きに屈曲したときには、図中左側の振動腕２２の幅広部２４の突堤部２５のうち、図中左側の突堤部２５近傍の領域には引張応力が作用して温度が下降し、図中右側の突堤部２５近傍の領域には圧縮応力が作用して温度が上昇する。
【００４９】
このように、各振動腕２２それぞれの基部２１との連結部近傍では、圧縮応力が作用する部分と引張応力が作用する部分との間で温度勾配が生じ、その傾斜は、各振動腕２２の振動の向きによって逆向きになる。この温度勾配によって、熱が、圧縮側の部分から引張（伸張）側の部分へ、すなわち、高温側の部分から低温側の部分へと伝達されることにより、振動エネルギーの損失が生じて、ＣＩ値の増大やＱ値の低下などの振動特性の劣化を招く熱弾性損失が発生する。
【００５０】
本実施形態の振動片２０は、各振動腕２２の両主面の長手方向に沿って形成された長溝２６ａ，２６ｂが、振動腕２２の屈曲振動に伴なう歪により振動腕２２の両側面の突堤部２５の基部２１との付け根近傍の領域で発生する温度上昇および温度低下に起因する熱の流路を狭め、熱弾性損失を低減する効果を奏するので、ＣＩ値の増大やＱ値の低下などの熱弾性損失による悪影響を抑制することができる。
【００５１】
また、上記に説明したように各振動腕２２の基部２１との付け根近傍に生じる熱弾性損失が、振動腕２２の基部２１との付け根とは反対側の先端部においても、振動腕２２の両主面にそれぞれ設けられた長溝２６ａ，２６ｂの先端部分が特定の形状を有する場合に発生し得ることを発明者は見出した。すなわち、図９に示す従来の振動片１の振動腕３，４にそれぞれ設けられた長溝６，７のように、振動腕３，４の基部２との付け根とは反対側の先端部において、長溝６，７の開口部の一端側が、平面視で略直角もしくはそれ以下の鋭角な角部を有する場合に、その不連続な形状の角部の近傍の領域１５，１６に応力が集中することによって局所的な温度変化が生じる。すると、その温度変化に起因して振動腕３，４の先端側に熱の流れが発生することにより熱弾性損失が増大して、Ｑ値を低下させるなどの振動特性の劣化を招く。
【００５２】
本実施形態の振動片２０によれば、各振動腕２２の基部２１との付け根とは反対側の先端側において、長溝２６ａ，２６ｂが、基部２１側から先端側に向けて開口部の幅が徐徐に狭まる縮幅部２６Ａを有している。しかも、各長溝２６ａ，２６ｂの縮幅部２６Ａの基部２１側の基点、および、縮幅部２６Ａの先端部が平面視で丸味をおびた連続的な形状を呈して形成されているので、振動腕２２の屈曲振動時に長溝２６ａ，２６ｂの端部に応力が集中しにくい構造になっている。これにより、長溝の端部が、直角もしくは直角より小さい鋭角のような不連続な形状の角部を有している場合に比して、振動腕２２の屈曲振動に伴う熱弾性損失を低減することができるので、Ｑ値の低下が抑えられ、優れた振動特性を有する振動片２０を提供することができる。
【００５３】
また、本実施形態の振動片２０では、長溝２６ａ，２６ｂそれぞれの基部２１との付け根とは反対側の先端部の形状、および、縮幅部２６Ａの開口部の形状が、長溝２６ａ，２６ｂの長手方向中心線に対して略線対称に形成されている。このように、振動腕２２の外形および長溝２６ａ，２６ｂがバランスのよい形状に形成されているので、より安定した振動特性を備えた振動片２０を提供することができる。
【００５４】
〔振動子〕
次に、上記の振動片２０を用いた振動子について説明する。
図３は、上記の振動片２０を搭載する振動子の一実施形態を説明するものであり、（ａ）は上側からみた概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。なお、図３（ａ）では、振動子の内部の構造を説明する便宜上、振動子２００の上方に設けられるリッド１１９（図３（ｂ）を参照）を取り外した状態を図示している。
【００５５】
図３において、振動子２００は、段差を有する凹部が設けられたパッケージ１１０を有している。パッケージ１１０の凹部の凹底部分には、振動片２０が接合され、パッケージ１１０の開放された上端には蓋体としてのリッド１１９が接合されている。
【００５６】
パッケージ１１０は、平板状の第１層基板１１１上に、開口部の大きさが異なる矩形環状の第２層基板１１２および第３層基板１１３がこの順に積層されて構成されることにより、上面側に開口部を有し内部に段差が設けられた凹部が形成されている。パッケージ１１０の材質としては、例えば、セラミック、ガラスなどを用いることができる。
【００５７】
パッケージ１１０の凹部において、第２層基板１１２により形成される段差上には、振動片２０が接合される複数の振動片接続端子１１５が設けられている。また、図示はしないが、パッケージ１１０の外底面となる第１層基板１１１の外底面には、外部基板との接合に供する外部実装端子が設けられている。
このようにパッケージ１１０に設けられた上記の各種端子は、対応する端子どうしが、図示しない引き回し配線やスルーホールなどの層内配線により接続されている。
【００５８】
パッケージ１１０の凹部には、振動片２０が接合されている。具体的には、振動片２０の支持腕３０の一部に設けられた図示しない外部接続電極と、パッケージ１１０の凹部において第２層基板１１２の突部１１２ａにより形成された段差上に設けられた振動片接続端子１１５とが位置合わせされ、例えば銀ペーストなどの導電性の接合部材９６により接合されるとともに、電気的に接続されている。これにより、振動片２０が、パッケージ１１０内において、凹部の凹底部分となる第１層基板１１１との間に隙間を空けながら、振動腕２２を自由端として固定される。
【００５９】
図３（ｂ）に示すように、振動片２０が凹部内に接合されたパッケージ１１０の上端には、蓋体としてのリッド１１９が配置され、パッケージ１１０の開口を封鎖している。リッド１１９の材質としては、例えば、４２アロイ（鉄にニッケルが４２％含有された合金）やコバール（鉄、ニッケルおよびコバルトの合金）等の金属、セラミックス、あるいはガラスなどを用いることができる。例えば、金属からなるリッド１１９は、コバール合金などを矩形環状に型抜きして形成されたシールリング１１８を介してシーム溶接することによりパッケージ１１０と接合される。パッケージ１１０内に形成される内部空間は、振動片２０が動作するための空間となる。また、この内部空間は、減圧空間または不活性ガス雰囲気に密閉・封止されている。
【００６０】
上記構成の振動子２００によれば、上記した構成の振動片２０を備えているので、振動腕２２に設けられた縮幅部２６Ａを有する長溝２６ａ，２６ｂによって、振動効率が向上されてＣＩ値の低減が図られるとともに、熱弾性損失によるＱ値の低下が抑えられ優れた振動特性を備えた振動子２００を提供することができる。
【００６１】
〔発振器〕
次に、上記の振動片２０を用いた発振器について説明する。
図４は、上記の振動片２０を搭載する発振器の一実施形態を説明するものであり、（ａ）は上側からみた概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。なお、図４（ａ）では、発振器の内部の構造を説明する便宜上、発振器３００の上方に設けられるリッド２１９を取り外した状態を図示している。
【００６２】
図４において、発振器３００は、段差を有する凹部が設けられたパッケージ２１０を有している。パッケージ２１０の凹部の凹底部分には、ＩＣチップ１５０と、ＩＣチップ１５０の上方に配置された振動片２０とが接合され、パッケージ２１０の開放された上端には蓋体としてのリッド２１９が接合されている。
【００６３】
パッケージ２１０は、平板状の第１層基板２１１上に、開口部の大きさが異なる矩形環状の第２層基板２１２、第３層基板２１３、および第４層基板２１４がこの順に積層されて構成されることにより、上面側に開口部を有し内部に段差が設けられた凹部が形成されている。パッケージ２１０の材質としては、例えば、セラミック、ガラスなどを用いることができる。
【００６４】
パッケージ２１０の凹部の凹底部分となる第１層基板２１１上には、ＩＣチップ１５０が配置されるダイパッド２１５が設けられている。なお、図示はしないが、パッケージ２１０の外底面となる第１層基板２１１の外底面（ダイパッド２１５が設けられた面と異なる面）には、外部基板との接合に供する外部実装端子が設けられている。
また、パッケージ２１０の凹部において、第２層基板２１２により形成される段差上には、ＩＣチップ１５０との電気的な接続に供する複数のＩＣ接続端子２１６が設けられている。
さらに、パッケージ２１０の凹部において、第３層基板２１３により形成される段差上には、振動片２０が接合される複数の振動片接続端子２１７が設けられている。
このようにパッケージ２１０に設けられた上記の各種端子は、対応する端子どうしが、図示しない引き回し配線やスルーホールなどの層内配線により接続されている。
【００６５】
ＩＣチップ１５０は、振動片２０を発振させる発振回路や、温度補償回路などを含む半導体回路素子である。ＩＣチップ１５０は、パッケージ２１０の凹部の凹底部分に設けられたダイパッド２１５上に、例えばろう材９５によって接着・固定されている。また、ＩＣチップ１５０とパッケージ２１０とは、本実施形態では、ワイヤーボンディング法を用いて電気的に接続されている。具体的には、ＩＣチップ１５０に設けられた複数の電極パッド１５５と、パッケージ２１０の対応するＩＣ接続端子２１６とが、ボンディングワイヤー９７により接続されている。
【００６６】
パッケージ２１０の凹部において、ＩＣチップ１５０の上方には、振動片２０が接合されている。具体的には、振動片２０の支持腕３０の一部に設けられた図示しない外部接続電極と、パッケージ２１０の凹部において第３層基板２１３の突部２１３ａにより形成された段差上に設けられた振動片接続端子２１７とが位置合わせされ、例えば銀ペーストなどの導電性の接合部材９６により接合されるとともに、電気的に接続されている。これにより、振動片２０が、パッケージ２１０内において、下方に接合されたＩＣチップ１５０との間に隙間を空けながら、振動腕２２を自由端として固定される。
【００６７】
図４（ｂ）に示すように、ＩＣチップ１５０および振動片２０が凹部内に接合されたパッケージ２１０の上端にはリッド２１９が配置され、パッケージ２１０の開口を封鎖している。例えば、金属からなるリッド２１９を用いた場合には、コバール合金などを矩形環状に型抜きして形成されたシールリング２１８を介してシーム溶接することによりパッケージ２１０と接合される。パッケージ２１０内において振動片２０が動作するための空間となる内部空間は、減圧空間または不活性ガス雰囲気に密閉・封止されている。
【００６８】
上記構成の発振器３００によれば、上記した構成の振動片２０を備えているので、振動腕２２に設けられた縮幅部２６Ａを有する長溝２６ａ，２６ｂによって、振動効率が向上されてＣＩ値の低減が図られるとともに、熱弾性損失によるＱ値の低下が抑えられ優れた発振特性を備えた発振器３００を提供することができる。
【００６９】
上記実施形態で説明した振動片は、以下の変形例として実施することも可能である。
【００７０】
（変形例１）
上記実施形態では、各振動腕２２の両主面に、同一形状の有底の長溝２６ａ，２６ｂをそれぞれ１つずつ形成した構成の振動片２０を説明した。これに限らず、振動腕の両主面のそれぞれに、複数の長溝を形成する構成としてもよい。
図５および図６は、振動腕の両主面のそれぞれに複数の長溝を形成する構成の振動片の変形例１の２つのバリエーションのそれぞれを模式的に説明するものであり、図５および図６ともに、（ａ）は、一方の主面側の平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ2−Ａ2線断面またはＡ4−Ａ4線断面を示す断面拡大図、（ｃ）は、（ａ）のＤ2部またはＤ4部を説明する部分拡大平面図である。なお、本変形例では、図５および図６において、上記実施形態と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００７１】
まず、変形例１の一つ目の振動片について説明する。
図５に示す振動片４０は、一対の切り込み３１が形成された基部２１と、基部２１の第１の部分２１ａの一端側から互いに平行に延出する一対の振動腕２２と、基部２１の第２の部分２１ｂから延びる一対の支持腕３０と、を有している。各振動腕２２は、主要な振動部である一般部２３と、基部２１との付け根側に、一般部２３から基部２１側に向けて振動腕の両側面の幅が徐徐に広げられた幅広部２４を有している。
【００７２】
振動片４０の各振動腕２２の一方の主面には、長手方向の略半分の領域に形成された有底の長溝４６ａと、その長溝４６ａが形成された領域とは異なる略半分の領域に形成された有底の長溝４６ｃとがそれぞれ設けられている。これらの長溝４６ａ，４６ｃは、各振動腕２２の基部との付け根とは反対側の先端部において、各長溝４６ａ，４６ｃの側壁が形成する開口部形状のうち、振動腕２２の両側面側の側壁が振動腕２２の内側に向かって徐徐に狭まる縮幅部４６Ａを有している。さらに、本変形例の振動片４０では、各長溝４６ａ，４６ｃそれぞれの縮幅部４６Ａの基部２１側の基点が平面視で丸味をおびた連続的な形状を呈して形成されているとともに、それらの縮幅部４６Ａの開口部の形状が、振動腕２２の長手方向中心線に対して略線対称に形成されている（図５（ａ）および（ｃ）を参照）。
【００７３】
図５（ｂ）に示すように、各振動腕２２の他方の主面には、長手方向の略半分の領域に形成された有底の長溝４６ｂと、その長溝４６ｂが形成された領域とは異なる略半分の領域に形成された有底の長溝４６ｄとがそれぞれ設けられている。これらの他方の主面に設けられた長溝４６ｂ，４６ｄと、一方の主面に設けられた長溝４６ａ，４６ｃとは、平面視で、同一の外形を有して、且つ、重なるように配置されている。
【００７４】
また、振動腕２２の両側面には励振電極４３がそれぞれ配置されている。また、長溝４６ａ〜長溝４６ｄの前記両側面側の内壁には、励振電極４３の対向電極として励振電極４４がそれぞれ設けられている。
【００７５】
次に、変形例１の振動片の二つ目のバリエーションについて説明する。
図６に示す振動片６０は、各振動腕２２の一方の主面に設けられた２つの長溝６６ａ，６６ｃと、各振動腕２２の他方の主面の、平面視で長溝６６ａと長溝６６ｃとの間の領域で、且つ、長溝６６ａ，６６ｃと重ならない領域に設けられた長溝６６ｂと、を有している。
詳述すると、各振動腕２２の一方の主面には、長手方向の略半分の領域に形成された有底の長溝６６ａと、その長溝６６ａが形成された領域とは異なる略半分の領域に形成された有底の長溝６６ｃとが、振動腕２２の長手方向の中央に所定の間隔を空けて設けられている。これらの長溝６６ａ，６６ｃは、各振動腕２２の基部との付け根とは反対側の先端部において、各長溝６６ａ，６６ｃの側壁が形成する開口部形状のうち、振動腕２２の両側面側の側壁が、振動腕２２の基部２１側から先端部２９Ａに向けて、振動腕２２の内側に向かって徐徐に狭まる縮幅部６６Ａを有している。さらに、本変形例の振動片６０では、各長溝６６ａ，６６ｃそれぞれの縮幅部６６Ａの基部２１側の基点が平面視で丸味をおびた連続的な形状を呈して形成されているとともに、それらの縮幅部６６Ａの開口部の形状が、振動腕２２の長手方向中心線に対して略線対称に形成されている（図６（ａ）および（ｃ）を参照）。
【００７６】
また、各振動腕２２の他方の主面には、振動腕２２の長手方向の略中央の領域であって、且つ、長溝６６ａ，６６ｃと平面視で重ならない領域に、各長溝６６ａ，６６ｃの振動腕２２の中央寄りの側壁とそれぞれ平行な側壁を有する直線状の有底の長溝６６ｂが設けられている。なお、本変形例では、他方の主面側に一本の長溝６６ｂを設ける構成を説明したが、この他方の主面側に設ける長溝は二本以上であってもよい。
【００７７】
振動腕２２の両側面には励振電極６３がそれぞれ配置されている。また、長溝６６ａ，６６ｃの前記両側面側の内壁には、励振電極６３の対向電極として励振電極６４がそれぞれ設けられている。
【００７８】
上記変形例１の振動片４０，６０によれば、各振動腕２２の基部２１との付け根とは反対側の先端側において、長溝４６ａ〜４６ｄまたは長溝６６ａ〜６６ｃの開口部の形状を形成する側壁のうち各振動腕２２の両側面側の側壁が、基部２１側から先端側に向けて振動腕２２の内側に向かって徐徐に狭まる縮幅部４６Ａまたは縮幅部６６Ａを有している。しかも、縮幅部４６Ａまたは縮幅部６６Ａを有する各長溝４６ａ〜４６ｂまたは長溝６６ａ，６６ｃにおいて、縮幅部４６Ａまたは縮幅部６６Ａの基部２１側の基点が平面視で丸味をおびた連続的な形状を呈して形成されている。これにより、長溝４６ａ〜４６ｄまたは長溝６６ａ〜６６ｃにより振動効率が向上する効果が得られるとともに、振動腕２２がその幅方向に屈曲振動した時に、各長溝４６ａ〜４６ｄまたは長溝６６ａ，６６ｃの振動腕２２の側面側の端部に応力が集中しにくい構造になっているので、振動腕２２の屈曲振動に伴う熱弾性損失が低減されることにより、Ｑ値の低下が抑えられ、優れた振動特性を有する振動片４０，６０を提供することができる。
また、上記実施形態の振動片２０の長溝２６ａ，２６ｂのように、振動腕２２の各主面に１つの長溝２６ａ，２６ｂが設けられた構成に比して、少なくとも一方の主面に複数の長溝４６ａ〜４６ｄまたは長溝６６ａ〜６６ｃが設けられることにより、振動腕２２の主面の中央に突堤部が形成されるので、振動腕２２の機械的強度を向上させることができる。
【００７９】
（変形例２）
上記実施形態および変形例１の振動片２０，４０，６０では、縮幅部２６Ａ，４６Ａ，６６Ａを有する長溝２６ａ，２６ｂ、長溝４６ａ〜４６ｄ、長溝６６ａ，６６ｃを、振動腕２２の一主面に、振動腕の長手方向の中心線に対して略線対称となるように設けた例を説明した。これに限らず、振動腕２２の一主面に長溝を略線対称に設けなくても、両主面にそれぞれ設けた長溝が、振動腕２２の長手方向の中心線に対して平面視で左右対称となるように設けてもよい。
図７は、振動片の変形例２を模式的に説明するものであり、（ａ）は、一方の主面側の平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ3−Ａ3線断面を示す断面拡大図、（ｃ）は、（ａ）のＤ3部を説明する部分拡大平面図である。なお、本変形例では、図７において、上記実施形態と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００８０】
図７（ａ）において、振動片８０は、一対の切り込み３１が形成された基部２１と、基部２１の第１の部分２１ａの一端側から互いに平行に延出する一対の振動腕２２と、基部２１の第２の部分２１ｂから延びる一対の支持腕３０と、を有している。各振動腕２２は、その中央部に一般部２３を有し、一般部２３から基部２１側に向けて振動腕の両側面の幅が徐徐に広げられた幅広部２４を有している。
【００８１】
各振動腕２２の一方の主面には、それぞれ長手方向の略半分の領域に沿って一本の有底の長溝８６ａがそれぞれ設けられている。また、各振動腕２２の他方の主面において、各振動腕２２の長手方向の略半分の領域（上記長溝８６ａが形成された領域とは異なる領域）に沿って一本の長溝８６ｂが設けられている。すなわち、各振動腕２２のそれぞれには、一方の主面に開口部を有する有底の長溝８６ａと、他方の主面に開口部を有する有底の長溝８６ｂとが、平面視で重ならない配置にて異なる面に開口部を有して並設されている。
【００８２】
長溝８６ａ，８６ｂは、各振動腕２２の基部との付け根とは反対側の先端部において、各長溝８６ａ，８６ｂの側壁が形成する開口部形状のうち、振動腕２２の両側面側の側壁が振動腕２２の内側に向かって徐徐に狭まる縮幅部８６Ａを有している。さらに、本変形例の振動片８０では、各長溝８６ａ，８６ｂそれぞれの縮幅部８６Ａの基部２１側の基点が平面視で丸味をおびた連続的な形状を呈して形成されている。さらに、本変形例の振動片８０では、各振動腕２２において、異なる主面に設けられた長溝８６ａと長溝８６ｂとは、平面視で、振動腕２２の長手方向の中心線に対して略線対称となるように配置されている。（図７（ａ）および（ｃ）を参照）。
【００８３】
図７（ｂ）に示すように、振動腕２２の両側面には励振電極８３がそれぞれ配置されている。また、長溝８６ａおよび長溝８６ｂの前記両側面側の内壁には、励振電極８３の対向電極として励振電極８４がそれぞれ設けられている。
【００８４】
上記変形例２の振動片８０によれば、上記実施形態の振動片２０、および、上記変形例１の振動片４０，６０と同様に、長溝８６ａ，８６ｂにより振動効率が向上する効果が得られるとともに、各長溝８６ａ，８６ｂが縮幅部８６Ａを有することにより、振動腕２２がその幅方向に屈曲振動した時に、各長溝８６ａ，８６ｂの振動腕２２の側面側の端部に応力が集中しにくい構造になっているので、振動腕２２の屈曲振動に伴う熱弾性損失が低減され、Ｑ値の低下が抑えられた優れた振動特性を有する振動片８０を提供することができる。
【００８５】
（変形例３）
上記実施形態および変形例１，２の振動片２０，４０，６０，８０で説明した縮幅部２６Ａ，４６Ａ，６６Ａ，８６Ａを有する長溝２６ａ，２６ｂ、長溝４６ａ〜４６ｄ、長溝６６ａ，６６ｃ、および長溝８６ａ，８６ｂを備えた構成は、振動腕の基部との付け根側の反対側の先端側に錘部を設けることによって、小型化を保持しながら低周波数の振動片を得ることができる。
図８は、振動腕に錘部を有する振動片を模式的に説明するものであり、（ａ）は、一方の主面側の平面図、（ｂ）および（ｃ）は、（ａ）のＤ部の長溝の位置のバリエーションを説明する部分拡大平面図である。なお、本変形例では、図８において、上記実施形態と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００８６】
図８（ａ）において、振動片１００は、一対の切り込み３１が形成された基部２１と、基部２１の第１の部分２１ａの一端側から互いに平行に延出する一対の振動腕１２２と、基部２１の第２の部分２１ｂから延びる一対の支持腕３０と、を有している。各振動腕１２２は、主要な振動部である一般部２３と、基部２１との付け根側に、一般部２３から基部２１側に向けて振動腕の両側面の幅が徐徐に広げられた幅広部２４を有している。
【００８７】
また、本変形例の振動片１００において、各振動腕１２２の先端側には、一般部２３よりも幅が広い錘部１２９が設けられている。このように、各振動腕１２２の先端側に錘部１２９を設けることにより、錘部１２９が錘の機能を果たして振動腕１２２の長さを増大させることなく周波数を低くすることができる。
なお、本変形例の振動片１００では、各振動腕１２２における錘部１２９の幅（振動腕１２２の両側面間の幅）が、幅広部２４の最も幅が広い基部２１との接続部の幅よりも小さく設定されている。このようにすることにより、振動腕１２２の基部２１との付け根部近傍の剛性が強くなるので、錘部１２９を設けることによる振動腕１２２の耐衝撃性などの劣化を抑制しながら高調波振動の抑制を図ることができるので好ましい。
【００８８】
各振動腕１２２の一方の主面には、長手方向に沿って延びる有底の長溝１２６ａがそれぞれ設けられている。また、図示はしないが、各振動腕１２２の他方の主面にも、振動腕１２２の長手方向に沿って延びる長溝が設けられている。各長溝１２６ａは、各振動腕１２２の基部２１との付け根とは反対側の先端側において、基部２１側から先端側に向けて開口部の幅が徐徐に狭まる縮幅部１２６Ａを有している。また、各縮幅部１２６Ａの基部２１側の基点、および、縮幅部１２６Ａの先端部が平面視で丸味をおびた連続的な形状を呈して形成されているとともに、それらの縮幅部１２６Ａの開口部の形状が、長溝１２６ａの長手方向中心線に対して略線対称に形成されている。
【００８９】
なお、錘部１２９を有する振動腕１２２を備えた本変形例の振動片１００では、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、長溝１２６ａの先端側（振動腕１２２の先端側）が、一般部２３と錘部１２９との境界よりも先端側（錘部１２９側）の位置まで形成されている。このようにすることにより、振動腕１２２が振動する際に生じる応力の集中する領域が振動腕１２２の延長方向に分散されるので、振動腕１２２の錘部１２９の付け根部（一般部２３と錘部１２９との境界）に応力が集中して破損するなどの不具合を回避することができる。
これとは異なる構成として、図８（ｃ）に示すように、長溝１２６ａの一端側（振動腕１２２の先端側）を、一般部２３と錘部１２９との境界よりも基部２１側の位置まで形成する構成としてもよい。このようにすることにより、振動腕１２２が振動する際に生じる応力の集中する領域が振動腕１２２の延長方向に分散されことにより、振動腕１２２の錘部１２９の付け根部に応力が集中して破損するなどの不具合を回避できとともに、各振動腕１２２における錘部１２９の質量付加効果が増すので、振動片１００のサイズを増大させることなく低周波化を図ることができる。
【００９０】
上記変形例３の振動片１００によれば、振動腕１２２の先端部分の錘部１２９が錘の機能を果たすことにより、振動腕１２２の長さを増大させることなく周波数を低くすることができるとともに、その錘部１２９近傍に縮幅部１２６Ａを有する長溝１２６ａが設けられていることにより、振動腕１２２の振動時に長溝１２６ａの端部に発生する歪が緩和されるので、熱容量が大きい錘部（幅広部）１２９に熱が流れて起こる比較的大きな熱弾性損失を抑制することができる。したがって、小型で、振動特性に優れた振動片１００を提供することができる。
【００９１】
以上、発明者によってなされた本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。
【００９２】
例えば、上記実施形態および変形例では、屈曲振動モードの振動片２０，４０，６０，８０，１００を例にとって、本発明の熱弾性損失の抑制効果について説明した。これに限らず、ねじり振動モードや剪断モードなどの屈曲振動モード以外の振動モードの振動片においても、本発明の特徴的な構成を具備させることにより上記実施形態および変形例と同様な効果を得ることができる。
【００９３】
また、上記実施形態および変形例では、基部２１から延出された支持専用の支持腕３０を有するとともに、基部２１から２本の振動腕２２，１２２が平行に延出されて形成された所謂音叉型の振動片２０，４０，６０，８０，１００における本発明の実施の形態や変形例について説明した。これに限らず、支持腕３０が無い構成の振動片であってもよく、また、固定端となる基部を有する１本の振動腕のみにより構成されるビーム型振動片などであっても、あるいは、３本以上の振動腕を有する振動片であっても、上記実施形態および変形例と同様な効果を得ることができる。
【００９４】
上記実施形態および変形例では、水晶などの圧電材料からなる振動片２０，４０，６０，８０，１００について説明した。これに限らず、例えば、シリコンからなる振動片であっても、上記実施形態および変形例と同様な効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００９５】
１，２０，４０，６０，８０，１００…振動片、２，２１…基部、３，４，２２，１２２…振動腕、６，７，２６ａ，２６ｂ，４６ａ〜４６ｄ，６６ａ〜６６ｃ，８６ａ，８６ｂ，１２６ａ…長溝、１５，１６…（従来の）長溝の角部近傍の領域、２１ａ…（基部の）第１の部分、２１ｂ…（基部の）第２の部分、２１ｃ…（基部の）接続部分、２３…一般部、２４…幅広部、２５…突堤部、２６Ａ，４６Ａ，６６Ａ，８６Ａ，１２６Ａ…縮幅部、２９Ａ…先端部、３０…支持腕、３２…屈曲部、３３，３４，４３，４４，６３，６４，８３，８４…励振電極、９５…ろう材、９６…導電性の接合部材、９７…ボンディングワイヤー、１１０，２１０…パッケージ、１１１，２１１…第１層基板、１１２，２１２…第２層基板、１１２ａ…突部、１１３，２１３…第３層基板、１１５，２１７…振動片接続端子、１１８，２１８…シールリング、１１９，２１９…リッド、１２９…錘部、１５０…ＩＣチップ、１５５…電極パッド、２００…振動子、２１４…第４層基板、２１５…ダイパッド、３００…発振器。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、
前記基部から延出された振動腕と、を有し、
前記振動腕には、前記振動腕の両主面のうち少なくとも一方の主面の長手方向に沿って開口部を有する有底の長溝が設けられ、
前記振動腕の前記基部との付け根とは反対側の先端側において、前記開口部の幅が、前記振動腕の前記基部との付け根側から前記先端側に向かって徐徐に狭まる縮幅部を有することを特徴とする振動片。
【請求項２】
請求項１に記載の振動片において、
前記縮幅部の前記基部側の基点が平面視で丸味をおびた形状を呈していることを特徴とする振動片。
【請求項３】
請求項１または２に記載の振動片において、
前記振動腕に複数の前記長溝が形成されていることを特徴とする振動片。
【請求項４】
請求項３に記載の振動片において、
一方の前記主面に開口部を有する前記長溝と、他方の前記主面に開口部を有する前記長溝とが形成されていることを特徴とする振動片。
【請求項５】
請求項４に記載の振動片において、
前記一方の主面および前記他方の主面の少なくともいずれか一方に複数の前記長溝が形成されていることを特徴とする振動片。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の振動片において、
前記振動腕の前記先端側に、前記基部との付け根側よりも幅が広い錘部を有することを特徴とする振動片。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の振動片において、
前記基部から互いに平行に延出された２つの前記振動腕が備えられ、
前記基部の２つの前記振動腕の間から支持腕が前記振動腕と平行に延出して設けられていることを特徴とする振動片。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の振動片において、
前記縮幅部が前記長溝の中心線に対して略線対称となる前記開口部の形状を有して形成されていることを特徴とする振動片。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の振動片において、
水晶により形成された水晶振動片であることを特徴とする振動片。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の振動片において、
屈曲振動モードを呈する屈曲振動片であることを特徴とする振動片。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の振動片と、
前記振動片を収容するパッケージと、を含むことを特徴とする振動子。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の振動片と、
前記振動片を発振させる発振回路を含む回路素子と、を、パッケージ内に収容させたことを特徴とする発振器。
【請求項１】
基部と、
前記基部から延出された振動腕と、を有し、
前記振動腕には、前記振動腕の両主面のうち少なくとも一方の主面の長手方向に沿って開口部を有する有底の長溝が設けられ、
前記振動腕の前記基部との付け根とは反対側の先端側において、前記開口部の幅が、前記振動腕の前記基部との付け根側から前記先端側に向かって徐徐に狭まる縮幅部を有することを特徴とする振動片。
【請求項２】
請求項１に記載の振動片において、
前記縮幅部の前記基部側の基点が平面視で丸味をおびた形状を呈していることを特徴とする振動片。
【請求項３】
請求項１または２に記載の振動片において、
前記振動腕に複数の前記長溝が形成されていることを特徴とする振動片。
【請求項４】
請求項３に記載の振動片において、
一方の前記主面に開口部を有する前記長溝と、他方の前記主面に開口部を有する前記長溝とが形成されていることを特徴とする振動片。
【請求項５】
請求項４に記載の振動片において、
前記一方の主面および前記他方の主面の少なくともいずれか一方に複数の前記長溝が形成されていることを特徴とする振動片。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の振動片において、
前記振動腕の前記先端側に、前記基部との付け根側よりも幅が広い錘部を有することを特徴とする振動片。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の振動片において、
前記基部から互いに平行に延出された２つの前記振動腕が備えられ、
前記基部の２つの前記振動腕の間から支持腕が前記振動腕と平行に延出して設けられていることを特徴とする振動片。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の振動片において、
前記縮幅部が前記長溝の中心線に対して略線対称となる前記開口部の形状を有して形成されていることを特徴とする振動片。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の振動片において、
水晶により形成された水晶振動片であることを特徴とする振動片。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の振動片において、
屈曲振動モードを呈する屈曲振動片であることを特徴とする振動片。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の振動片と、
前記振動片を収容するパッケージと、を含むことを特徴とする振動子。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の振動片と、
前記振動片を発振させる発振回路を含む回路素子と、を、パッケージ内に収容させたことを特徴とする発振器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１９９３３０（Ｐ２０１１−１９９３３０Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６０３２３（Ｐ２０１０−６０３２３）
【出願日】平成２２年３月１７日（２０１０．３．１７）
【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２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１７日（２０１０．３．１７）
【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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