音叉型圧電振動デバイス
【課題】脚部における振動が基部に伝わり基部からベースへ漏れるのを抑制する。
【解決手段】水晶振動子１では、ベース３と蓋４とから内部空間１２を有する本体筐体１１が形成され、内部空間１２内のベース３上に水晶振動片２が２つの導電性バンプ５２により接合されている。水晶振動片２には、基部２３と、この基部２３の一端面２３１から突出した脚部２２ａ，２２ｂとが設けられている。基部２３には、基部２３の側面２３２から脚部２２ａ，２２ｂの突出方向に対して垂直方向に延出する延出部７が設けられている。水晶振動片２における導電性バンプ５２によるベース３への接合領域Ａ１は、基部２３の幅方向中央領域Ａ２であって、脚部２２ａ，２２ｂを突出した基部２３の一端面２３１から離間した基部２３の他端面２３３の近傍領域である。
【解決手段】水晶振動子１では、ベース３と蓋４とから内部空間１２を有する本体筐体１１が形成され、内部空間１２内のベース３上に水晶振動片２が２つの導電性バンプ５２により接合されている。水晶振動片２には、基部２３と、この基部２３の一端面２３１から突出した脚部２２ａ，２２ｂとが設けられている。基部２３には、基部２３の側面２３２から脚部２２ａ，２２ｂの突出方向に対して垂直方向に延出する延出部７が設けられている。水晶振動片２における導電性バンプ５２によるベース３への接合領域Ａ１は、基部２３の幅方向中央領域Ａ２であって、脚部２２ａ，２２ｂを突出した基部２３の一端面２３１から離間した基部２３の他端面２３３の近傍領域である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音叉型圧電振動デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電振動デバイスの一つとして、基部とこの基部から突出された２つの脚部を有する振動部とからなる音叉型水晶振動片を用いた音叉型水晶振動子がある（例えば、特許文献１参照。）。この音叉型水晶振動子は、例えば、正確なクロック周波数を得るためのものとして電子機器や携帯端末などに利用されている。
【０００３】
上記したような音叉型水晶振動子は、その筐体がベースと蓋とから構成され、この筐体内部には、ベース上に導電性接合部材により接合して保持された音叉型水晶振動片が気密封止される。なお、導電性接合部材として、例えば、導電性接着剤が用いられる。この導電性接着剤を用いて音叉型水晶振動片の基部とベースとが接合されることにより、音叉型水晶振動片に設けられた励振電極とベースに設けられた電極パッドとが導通状態とされる。
【特許文献１】特開２００６−０８６７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在、電子機器の小型化に伴って当該電子機器に備えられる音叉型圧電振動デバイス（上記した特許文献１に記載の音叉型圧電振動子）も同様に小型化がすすめられている。
【０００５】
そこで、音叉型圧電振動デバイスに用いられている音叉型圧電振動片の小型化を図ることになる。この時、音叉型圧電振動片の寸法を小さくした場合であっても周波数を可変させずにその寸法を小さくする場合、発振部である脚部の寸法を変えることはできず、小型化の対象となる部材が基部に限定される。
【０００６】
ところで、上記した従来の音叉型圧電振動デバイスでは、発振部（脚部）の振動が基部に伝わり基部からベースへ漏れる。このことは、音叉型圧電振動片の基部の小型化に伴って顕著となる。
【０００７】
そこで、上記課題を解決するために、本発明は、脚部における振動が基部に伝わり基部からベースへ漏れるのを抑制する音叉型圧電振動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】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明にかかる音叉型圧電振動デバイスは、ベースと蓋とから内部空間を有する本体筐体が形成され、前記内部空間内の前記ベース上に音叉型圧電振動片が複数の導電性バンプにより接合され、前記音叉型圧電振動片には、基部と、この基部の一端面から突出した複数本の脚部とが設けられ、前記基部には、当該基部の側面から前記脚部の突出方向に対して垂直方向に延出する延出部が設けられ、前記音叉型圧電振動片における前記導電性バンプによる前記ベースへの接合領域は、前記基部の幅方向中央領域であって、前記脚部を突出した前記基部の一端面から離間した前記基部の他端面近傍領域であることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、前記ベースと前記蓋とから前記内部空間を有する前記本体筐体が形成され、前記内部空間内の前記ベース上に前記音叉型圧電振動片が前記複数の導電性バンプにより接合され、前記音叉型圧電振動片には前記基部と前記複数本の脚部とが設けられ、前記基部には前記延出部が設けられ、前記音叉型圧電振動片における前記導電性バンプによる前記ベースへの接合領域は、前記基部の幅方向中央領域であって、前記脚部を突出した前記基部の一端面から離間した前記基部の他端面近傍領域であるので、前記脚部における振動（振動部の振動）が前記基部に伝わり前記基部から前記ベースへ漏れるのを抑制することが可能となり、その結果、振動バラツキによる発振周波数偏差を抑制してこのことが原因となる直列共振抵抗値の増加を抑制することが可能となる。具体的に、前記基部に設けられた前記延出部に前記脚部における振動を逃がして前記接合領域に振動が伝わるのを抑制することが可能となる。また、本発明によれば、前記基部における前記延出部と前記接合領域とを離す構成となるので、前記延出部に伝わる振動が前記接合領域に伝わるのを抑制することが可能となる。また、本発明によれば、当該音叉型圧電振動デバイスの小型化を図るために前記音叉型圧電振動片の基部の小型化を図る場合であっても延出部を設けて小型化を容易にしながら振動漏れを抑制することが可能となる。
【００１０】
前記構成において、前記接合領域と、前記脚部を突出した前記基部の一端面との間に、前記基部の両主面を貫通する貫通部が設けられてもよい。
【００１１】
この場合、前記接合領域と前記一端面との間に前記貫通部が設けられるので、前記貫通部により前記脚部における振動（振動部の振動）が前記基部に伝わり前記基部から前記ベースへ漏れるのを抑制することが可能となり、その結果、振動バラツキによる発振周波数偏差を抑制してこのことが原因となる直列共振抵抗値の増加を抑制することが可能となる。
【００１２】
前記構成において、前記延出部と前記脚部とが連続して成形されてもよい。
【００１３】
この場合、前記延出部と前記脚部とが連続して成形されるので、前記脚部における振動（振動部の振動）が前記延出部へ伝わり易くすることが可能となる。
【００１４】
前記構成において、前記複数の導電性バンプの前記基部への接合中心位置間の距離は、３００μｍ以下に設定されてもよい。
【００１５】
この場合、前記接合中心位置間の距離は３００μｍ以下に設定されるので、下記する実施形態に示すように振動バラツキによる発振周波数偏差を抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明にかかる音叉型圧電振動デバイスによれば、脚部における振動が基部に伝わり基部からベースへ漏れるのを抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施例では、音叉型圧電振動デバイスとして音叉型水晶振動子に本発明を適用した場合を示す。
【００１８】
本実施例にかかる音叉型水晶振動子１（以下、水晶振動子という）では、図１，２に示すように、フォトリソグラフィ法で成形された音叉型水晶振動片２（本発明でいう音叉型圧電振動片であり、以下、水晶振動片という）と、この水晶振動片２を保持するベース３と、ベース３に保持した水晶振動片２を気密封止するための蓋４と、が設けられている。
【００１９】
この水晶振動子１では、ベース３と蓋４とが接合されて本体筐体１１が構成されている。これらベース３と蓋４とが金属材料やガラス材などのろう材５１を介して接合され、この接合により本体筐体１１の内部空間１２が形成されている。そして、この本体筐体１１の内部空間１２内のベース３上に導電性バンプ５２を介して水晶振動片２が保持接合されているとともに、本体筐体１１の内部空間１２が気密封止されている。この際、図１，２に示すように、ベース３と水晶振動片２とは導電性バンプ５２を用いてＦＣＢ（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ ＢｏｎＤｉｎｇ）法により超音波接合されるとともに電気的に接続されている。なお、本実施例では、導電性バンプ５２の径は８０〜９０μｍとなり、水晶振動片２をベース３に接合した状態の導電性バンプ５２の径は約１４０μｍとなる。また、内部空間１２内のベース３の短手方向の寸法は１５０〜２００μｍに設定され、水晶振動片２の短手方向の寸法（下記する基部２３の最大幅寸法）は１５０μｍ以下に設定されている。ここでの水晶振動片２の寸法設定は、内部空間１２内のベース３の短手方向の寸法に関係する。
【００２０】
次に、この水晶振動子１の各構成について説明する。
【００２１】
ベース３は、図１，２に示すように、底部３１と、この底部３１から上方に延出した堤部３２とから構成される箱状体に形成されている。このベース３は、セラミック材料からなる平面視矩形状の一枚板上に、セラミック材料の直方体が積層して凹状に一体的に焼成されている。また、堤部３２は、図１に示す底部３１の表面外周に沿って成形されている。この堤部３２の上面は蓋４との接合部３３であり、この接合部３３には、蓋４と接合するためのメタライズ層（図示省略）が設けられている。なお、メタライズ層は、例えば、タングステンメタライズ層、あるいはモリブデンメタライズ層上にニッケル，金の順でメッキした構成とからなる。また、セラミック材料が積層して凹状に一体的に焼成されたベース３の内部空間１２における側壁には、図１，２に示すように、段部３５が形成され、この段部３５上に電極パッド３４が形成され、これら電極パッド３４上に水晶振動片２が片保持して設けられる。これら電極パッド４は、それぞれに対応した引回電極３６を介して、ベース１１の裏面などの外周面に形成される端子電極（図示省略）に電気的に接続され、これら端子電極が外部部品や外部機器の外部電極に接続される。なお、これら電極パッド３４、引回電極３６、端子電極は、タングステン、モリブデン等のメタライズ材料を印刷した後にベース１１と一体的に焼成して形成される。そして、これら電極パッド３４、引回電極３６、端子電極のうち一部のものについては、メタライズ上部にニッケルメッキが形成され、その上部に金メッキが形成されて構成される。
【００２２】
蓋４は、金属材料からなり、図２に示すように、平面視矩形状の一枚板に成形されている。この蓋４の下面には、ろう材５１が形成されている。この蓋４は、シーム溶接やビーム溶接、加熱溶融接合等の手法によりろう材５１を介してベース３に電気機械的に接合されて、蓋４とベース３とによる水晶振動子１の本体筐体１１が構成される。なお、蓋４は、例えば、４層の熱膨張係数の異なる金属材料から形成されている。具体的に、ベース３との接合面となる蓋４の下面から、ろう材５１の構成となる例えば錫と金（錫と金の割合を約２対８とする）、あるいは錫と銀の層、ニッケル層、コバール層及びニッケル層が順に積層されている。なお、本実施例では、ろう材５１が、蓋４の下面外周縁に沿った環状層に成形されている。
【００２３】
次に、内部空間１２に配された水晶振動片２の各構成について説明する。
【００２４】
水晶振動片２は、図１〜３に示すように、異方性材料の水晶片である水晶素板（図示省略）から、ウェットエッチング形成された水晶Ｚ板である。そのため、この水晶振動片２は量産に好適である。この水晶振動片２の基板２１は、振動部である２本の脚部２２ａ，２２ｂ（第１脚部２２ａ，第２脚部２２ｂともいう）と基部２３とから構成された外形からなり、２本の脚部２２が基部２３の一端部（具体的に一端面２３１）から突出して形成されている。また、この水晶振動片２には、図１に示すように、基部２３の一端面の隣接する２本の脚部２２ａ，２２ｂの間に叉部２９が設けられている。この叉部６は、２本の隣接する脚部２２ａ，２２ｂから連続して成形された曲面を有する。
【００２５】
基部２３は一組の脚部２２ａ，２２ｂと略同様の幅寸法から設定されている。また、この基部２３には、図１に示すように、当該基部２３の側面２３２から脚部２２の突出方向に対して垂直方向に延出する延出部７が設けられている。これら延出部７と脚部２２ａ，２２ｂとは連続して成形され、脚部２２ａ，２２ｂから延出部７にかけて前記基板２１の側面２８が曲面（Ｒ面）形成されている。ここでいう側面２８の曲面形成の曲率は上記した叉部２９の曲面の曲率と同じである。また、延出部７の延出端面は平坦面であり、延出側面のうち脚部２２ａ，２２ｂと連続して成形された面は曲面（Ｒ面）であり、その対向面は平坦面である。これら延出側面のうち曲面と延出端面とは折曲成形され、延出側面のうち平坦面と延出端面とは平面視直角方向に折曲成形されている。このような曲面（Ｒ面）を形成することで、脚部２２ａ，２２ｂの付け根（基部２３の一端部から脚部２２ａ，２２ｂに連続する脚部２２ａ，２２ｂの突出部位）の強度を高めることができる。また、脚部２２ａ，２２ｂの付け根に成形された曲面（側面２８と叉部２９の曲面）を同一の曲率とすることで、脚部２２ａ，２２ｂの形成を安定して行うことができ脚部２２ａ，２２ｂのバランスをとるのに好適であり、結果として水晶振動片２の振動特性を低下させるのを抑制することができる。なお、延出部７の延出寸法は４０μｍに設定されている。
【００２６】
また、図２に示すように、水晶振動片２の外形のうち側面２８は両主面２４に対して傾斜して成形されている。これは、水晶振動片２を湿式でエッチング成形する際に基板２１材料の結晶方向（Ｘ，Ｙ方向）へのエッチングスピードが異なることに起因している。
【００２７】
また、２つの脚部２２ａ，２２ｂの両主面２４（表側主面２４１，裏側主面２４２）には、水晶振動片２の小型化により劣化する直列共振抵抗値（本実施例ではＣＩ値、以下同様）を改善させるために、凹部２５ａ，２５ｂが形成されている。
【００２８】
この水晶振動片２の表面（両主面２４および側面２８）には、異電位で構成された２つの励振電極２６ａ，２６ｂ（第１励振電極２６ａ，第２励振電極２６ｂともいう）と、これらの励振電極２６ａ，２６ｂを電極パッド３４に電気的に接続させるために励振電極２６ａ，２６ｂから引き出された引出電極２７ａ，２７ｂとが設けられている。なお、本実施例でいう引出電極２７ａ，２７ｂは、２つの励振電極２６ａ，２６ｂから引き出された電極パターンのことをいう。
【００２９】
また、２つの励振電極２６ａ，２６ｂの一部は、凹部２５ａ，２５ｂの内部に形成されている。このため、水晶振動片２を小型化しても脚部２２ａ，２２ｂの振動損失が抑制され、ＣＩ値を低く抑えることができる。第１の励振電極２６ａは、第１脚部２２ａの両主面２４と凹部２５ａに形成された第１主面電極と、第２脚部２２ｂの両側面２８に形成された第２側面電極とにより構成される。そして、これら第１主面電極と第２側面電極とが引き回されて接続され、励振電極２６ａは引出電極２７ａに引き出されている。同様に、第２の励振電極２６ｂは、第２脚部２２ｂの両主面２４と凹部６３ｂに形成された第２主面電極と、第１脚部２２ａの両側面２８に形成された第１側面電極とにより構成される。そして、これら第２主面電極と第１側面電極とが引き回されて接続され、励振電極２６ｂは引出電極２７ｂに引き出されている。
【００３０】
上記した水晶振動片２の励振電極２６ａ，２６ｂ、及び引出電極２７ａ，２７ｂは、例えば、クロムの下地電極層と、金の上部電極層とから構成された積層薄膜である。これらの薄膜は、真空蒸着法等の手法により全面に形成された後、フォトリソグラフィ法によりメタルエッチングして所望の形状に形成される。なお、上記した引出電極２７ａ，２７ｂのみを、例えば、クロムの下地電極層と、金の中間電極層と、クロムの上部電極層と、から構成された積層薄膜としてもよい。この薄膜は、真空蒸着法等の手法により全面に形成された後、フォトリソグラフィ法によりメタルエッチングして所望の形状に形成され、クロムの上部電極層のみが部分的にマスクして真空蒸着法等の手法により形成される。また、励振電極２６ａ，２６ｂ、及び引出電極２７ａ，２７ｂがクロム，金の順に形成されているが、例えば、クロム，銀の順や，クロム，金，クロムの順や，クロム，銀，クロムの順等であってもよい。なお、本実施例では励振電極２６ａ，２６ｂの膜厚は０．２〜０．４μｍに設定されている。ここでの設定は、０．２μｍ未満では励振電極２６ａ，２６ｂが断線する場合があり、０．４μｍを超えるとＣＩ値が高くなることに起因する。また、上記した下地電極層をニッケルに変えてもよく、例えば、ニッケル，金の順や、ニッケル，銀の順、ニッケル，金，クロムの順、ニッケル，銀，クロムの順であってもよい。
【００３１】
上記した水晶振動片２の基部２３では、図１に示すように、導電性バンプ５２を介した引出電極２７ａ，２７ｂとベース３の電極パッド３４との電気機械的な接合が行われる。具体的に、水晶振動片２の引出電極２７ａ，２７ｂと、ベース３の電極パッド３４とが、導電性バンプ５２を介して接合されて、これら引出電極２７ａ，２７ｂと電極パッド３４とが電気機械的に接続される。なお、本実施例で用いる導電性バンプ５２は、金などの金属材料からなる接続バンプである。また、本実施例ではろう材５１に金（もしくは銀）と錫とからなる低融点材料が用いられている。なお、水晶振動片２の延出分７を除く基部２３の幅方向の寸法が、振動部（脚部２２ａ，２２ｂ）と幅方向の寸法と同じ寸法に成形され、この基部２３における導電性バンプ５２によるベース３への水晶振動片２の接合領域Ａ１は、基部２３の幅方向中央領域Ａ２であって、脚部２２を突出した基部２３の一端面２３１から離間した基部２３の他端面２３３の近傍領域に設定される。そして、図１，２に示すように、この水晶振動片２の接合領域Ａ１における２つの導電性バンプ５２の基部２３への接合中心位置間（図１，２に示す範囲Ｒ１）の距離は、３００μｍ以下に設定される。なお、本実施例では具体的に接合中心位置間Ｒ１の距離を２５０μｍに設定している。ここでの設定は、接合中心位置間Ｒ１の距離が３００μｍを超えると、振動バラツキによる発振周波数偏差を抑制する効果が低減する。すなわち、図３に示すように、接合中心位置間Ｒ１の距離の変更による発振周波数偏差の相違を示す。図３は、接合中心位置間Ｒ１を、２００μｍ，２５０μｍ，３００μｍ，３５０μｍに設定した際の励振電力を０．２〜５．０μＷに変動させた時の発振周波数偏差を示したグラフ図である。図３に示すように、接合中心位置間Ｒ１を、２００μｍ，２５０μｍ，３００μｍに設定した場合、すべての励振電力において発振周波数偏差を−２ｐｐｍ以下に抑えることができるが、接合中心位置間Ｒ１を３５０μｍに設定した場合、すべての励振電力において発振周波数偏差を−２ｐｐｍ以下に抑えることができない（具体的には励振電力が約３．２μＷ以上のとき）。また、図３に示すように、接合中心位置間Ｒ１を、２００μｍ，２５０μｍに設定した場合、すべての励振電力において発振周波数偏差を−１ｐｐｍ以下に抑えることができる。このように、図３から接合中心位置間Ｒ１を縮めることで発振周波数偏差を抑えることができることがわかる。なお、接合中心位置間Ｒ１の設定は、接合に使用する導電性バンプ５２の直径（８０〜９０μm）以上の距離を離すことで、ショートなどの発生を抑制することができ、結果として水晶振動子１の特性上の信頼性が高められる点で望ましい。
【００３２】
上記した構成からなる水晶振動子１によれば、ベース３と蓋４とから内部空間１２を有する本体筐体１１が形成され、内部空間１２内のベース３上に水晶振動片２が２つの導電性バンプ５２により接合され、水晶振動片２には基部２３と２本の脚部２２ａ，２２ｂとが設けられ、基部２３には延出部７が設けられ、水晶振動片２における導電性バンプ５２によるベース３への接合領域Ａ１は、基部２３の幅方向中央領域Ａ２であって、脚部２２ａ，２２ｂを突出した基部２３の一端面２３１から離間した基部２３の他端面２３３の近傍領域であるので、脚部２２ａ，２２ｂにおける振動（振動部の振動）が基部２３に伝わり基部２３からベース３へ漏れるのを抑制することができ、その結果、振動バラツキによる発振周波数偏差を抑制してこのことが原因となるＣＩ値の増加を抑制することができる。具体的に、基部２３に設けられた延出部７に脚部２２ａ，２２ｂにおける振動を逃がして接合領域Ａ１に振動が伝わるのを抑制することができる。また、本実施例では、基部２３における延出部７と接合領域Ａ１とを離す構成となるので、延出部７に伝わる振動が接合領域に伝わるのを抑制することができる。また、本実施例では、水晶振動子１の小型化を図るために水晶振動片２の基部２３の小型化を図る場合であっても延出部７を設けて小型化を容易にしながら振動漏れを抑制することができる。
【００３３】
また、延出部７と脚部２２ａ，２２ｂとが連続して成形されるので、脚部２２ａ，２２ｂにおける振動（振動部の振動）が延出部７へ伝わり易くすることができる。また、この連続して成形される形状が曲面形状（Ｒ形状）である場合、振動方向を延出部７に向けることが可能となり、より好適に脚部２２ａ，２２ｂにおける振動（振動部の振動）を延出部７に伝えることができる。さらに、図１に示すように、延出部７の延出側面のうち曲面（Ｒ面）と延出端面とは折曲成形され、延出側面のうち平坦面と延出端面とは平面視直角に折曲成形されているので、延出側面のうち平坦面から振動もれを基部２３の他端面２３３側に伝えるのを抑制するのに好適である。
【００３４】
また、導電性バンプ５２の接合中心位置間の距離は３００μｍ以下に設定されるので、図３に示すように振動バラツキによる発振周波数偏差を抑制することができる。
【００３５】
なお、本実施例では、脚部を２つとしているが、これに限定されるものではなく、３つ以上であってもよい。
【００３６】
また、本実施例では、導電性バンプを２つとしているが、これに限定されるものではなく、３つ以上であってもよい。
【００３７】
また、本実施例では、図１に示すような形状の基部２３を採用しているが、これに限定されるものではなく、例えば、図４に示すように、基部２３にその両主面２４１，２４２を貫通する貫通部６が設けられてもよい。なお、図４に示す水晶振動子１では、他の構成を図１に示す実施例１に示す水晶振動子１と同様の形態とする。そのため、以下では異なる構成について説明し、他の共通の構成については同様の符号を付しここでの説明を省略する。
【００３８】
この図４に示す水晶振動子１では、水晶振動片２における導電性バンプ５２によるベース３への接合領域Ａ１は、基部２３の幅方向中央領域Ａ２であって、脚部２２を突出した基部２３の一端面２３１から離間した基部２３の他端面２３３の近傍領域に設定され、接合領域Ａ１と、脚部２２を突出した基部２３の一端面２３１との間に、基部２３１の両主面２４（表側主面２４１，裏側主面２４２）を貫通する貫通部６が設けられている。この場合、接合領域Ａ１と一端面２３１（脚部２２ａ，２２ｂ）との間に貫通部６が設けられるので、貫通部６により脚部２２ａ，２２ｂにおける振動（振動部の振動）が基部２３に伝わり基部２３からベース３へ漏れるのを抑制することができ、その結果、振動バラツキによる発振周波数偏差を抑制してこのことが原因となるＣＩ値の増加を抑制することができる。具体的に、図４に示すように脚部２２ａ，２２ｂと接合領域Ａ１との直線上（平面視）に貫通部６が設けられることが好適である。
【００３９】
また、本実施例でいう凹部２５ａ，２５ｂは、図１に示すような断面凹形状としているが、これに限定されるものではなく、貫通部であってもよく、窪み部であってもよい。
【００４０】
また、本実施例では、脚部２２ａ，２２ｂに凹部２５ａ，２５ｂを形成しているが、これは好適な例でありこれに限定されるものではなく、例えば、図５に示すように脚部２２ａ，２２ｂに凹部が形成されていない水晶振動片１にも本発明を適用することができる。なお、図５に示す水晶振動片２では、水晶振動片２の接合領域Ａ１と、脚部２２ａ，２２ｂを突出した基部２３の一端面２３１との間に、基部２３１の両主面２４（表側主面２４１，裏側主面２４２）を貫通する貫通部６が設けられている。すなわち、図５に示す水晶振動片２では、図４に示す水晶振動片２の貫通部６を設けることによる作用効果を有する。
【００４１】
また、脚部２２ａ，２２ｂは、図１に示す形状に限定されるものではなく、例えば、図６に示す形状であっても本発明を適用することができる。具体的に、図６に示す水晶振動片２の脚部２２ａ，２２ｂの突出先端部２２１は、脚部２２ａ，２２ｂの他の部位と比べて突出方向に対して直交する方向に幅広に成形されている。この場合、幅広に成形された脚部２２ａ，２２ｂの突出先端部２２１（先端領域）を有効に利用することができ、水晶振動片２の小型化に有用であり、低周波化にも有用である。また、１枚の水晶素板から複数の当該水晶振動片２を成形する場合、１枚の水晶素板において廃棄する領域（水晶振動片２として用いない部位）を減らして１枚の水晶素板全てを有効に用いることができるので、当該水晶振動片２の量産にも適している。
【００４２】
また、本実施例では、延出部７の延出寸法が４０μｍに設定されているが、これは好適な例であり、これに限定されるものではなく、延出部７の延出寸法が２０〜６０μｍに設定されていればよい。このように、延出部７の延出寸法を２０〜６０μｍに設定することで、水晶振動片２の小型化を阻害することなく、より一層振動漏れを抑制することができ、水晶振動片２の特性の安定化を図ることができる。そして、特に延出部７の延出寸法を４０μｍに設定することで、上記した図３に示すように振動バラツキによる発振周波数偏差を抑制すること（発振周波数偏差を−２ｐｐｍ以下に抑えること）ができる。
【００４３】
また、本実施例では、ストレートタイプの水晶振動片２に延出部７を設けた構成としているが、これは好適な例でありこれに限定されるものではない。そのため、図７に示す形態であってもよい。この図７に示す形態とは、図１に示す水晶振動片２と同様に、基部２３に、当該基部２３の側面２３２から脚部２２の突出方向に対して垂直方向に延出する延出部７が設けられるが、この延出部７は脚部２２ａ，２２ｂと連続して成形されずに単独で設けられている。また、この延出部７の延出形状は平面視矩形状に成形されている。
【００４４】
なお、上記した図５〜７に示す水晶振動片２では、導電性バンプ５２によるベース３への水晶振動片２の接合領域Ａ１と、脚部２２を突出した基部２３の一端面２３１との間に、貫通部６が設けられている。すなわち、図５〜７に示す水晶振動片２は、図４に示す水晶振動片２の貫通部６を設けることによる作用効果を有する。また、貫通部６は、上記した図４〜７に示すように平面視矩形状に形成された貫通孔に限定されるものではなく、図８〜１０に示すような貫通孔の形状であってもよい。具体的に、図８に示す貫通部６では、その貫通孔の形状が平面視三角形状となり、各導電性バンプ５２に対応させて形成されている。また、この図８に示す三角形状の貫通部６の場合、脚部２２ａ，２２ｂと接合領域Ａ１との直線上（平面視）にそれぞれ対応させた貫通部６を設けているので、振動漏れを導電性バンプ５２に伝わるのを抑制することができるとともに貫通部６を小さくして基部２３の表面積を有効に用いることが可能となり小型化に適している。また、図９に示す貫通部６では、その貫通孔の形状が突起を脚部２２ａ，２２ｂ方向に向けたＴ形状からなる。また、図１０に示す貫通部６では、その貫通孔の形状が平面視矩形状からなり、その両端が脚部２２ａ，２２ｂ方向に折曲成形されている。これら図９，１０に示す貫通部６は、図５〜７に示す貫通部６と比較して振動漏れが導電性バンプ５２に伝わるのを抑制するのに好ましい形態である。
【００４５】
なお、本発明は、その精神や主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、音叉型圧電振動デバイスに適用でき、特に音叉型水晶振動子に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１は、本実施例にかかる水晶振動子の内部を公開した概略平面図である。
【図２】図２は、本実施例にかかる水晶振動子の図１に示すＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図３は、接合中心位置間Ｒ１を、２００μｍ，２５０μｍ，３００μｍ，３５０μｍに設定した際の励振電力を０．２〜５．２μＷに変動させた時の発振周波数偏差を示したグラフ図である。
【図４】図４は、本実施の他の例にかかる、貫通部を設けた水晶振動片を設けた水晶振動子の内部を公開した概略平面図である。
【図５】図５は、本実施の他の例にかかる、凹部を設けていない水晶振動片を設けた水晶振動子の内部を公開した概略平面図である。
【図６】図６は、本実施の他の例にかかる、脚部の突出先端部を幅広にした水晶振動片を設けた水晶振動子の内部を公開した概略平面図である。
【図７】図７は、本実施の他の例にかかる、延出部を変形した水晶振動片を設けた水晶振動子の内部を公開した概略平面図である。
【図８】図８は、本実施の他の例にかかる、貫通部を変形した水晶振動片の概略平面図である。
【図９】図９は、本実施の他の例にかかる、貫通部を変形した水晶振動片の概略平面図である。
【図１０】図１０は、本実施の他の例にかかる、貫通部を変形した水晶振動片の概略平面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 音叉型水晶振動子（圧電振動デバイス）
１１ 本体筐体
１２ 内部空間
２ 音叉型水晶振動片（音叉型圧電振動片）
２２ａ，２２ｂ 脚部
２３ 基部
２３１ 一端面
２３２ 側面
２３３ 他端面
２４（２４１，２４２） 両主面
２８ 側面
３ ベース
４ 蓋
５２ 導電性バンプ
６ 貫通部
７ 延出部
Ａ１ 接合領域
Ａ２ 幅方向中央領域
Ｒ１ 接合中心位置間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音叉型圧電振動デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電振動デバイスの一つとして、基部とこの基部から突出された２つの脚部を有する振動部とからなる音叉型水晶振動片を用いた音叉型水晶振動子がある（例えば、特許文献１参照。）。この音叉型水晶振動子は、例えば、正確なクロック周波数を得るためのものとして電子機器や携帯端末などに利用されている。
【０００３】
上記したような音叉型水晶振動子は、その筐体がベースと蓋とから構成され、この筐体内部には、ベース上に導電性接合部材により接合して保持された音叉型水晶振動片が気密封止される。なお、導電性接合部材として、例えば、導電性接着剤が用いられる。この導電性接着剤を用いて音叉型水晶振動片の基部とベースとが接合されることにより、音叉型水晶振動片に設けられた励振電極とベースに設けられた電極パッドとが導通状態とされる。
【特許文献１】特開２００６−０８６７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在、電子機器の小型化に伴って当該電子機器に備えられる音叉型圧電振動デバイス（上記した特許文献１に記載の音叉型圧電振動子）も同様に小型化がすすめられている。
【０００５】
そこで、音叉型圧電振動デバイスに用いられている音叉型圧電振動片の小型化を図ることになる。この時、音叉型圧電振動片の寸法を小さくした場合であっても周波数を可変させずにその寸法を小さくする場合、発振部である脚部の寸法を変えることはできず、小型化の対象となる部材が基部に限定される。
【０００６】
ところで、上記した従来の音叉型圧電振動デバイスでは、発振部（脚部）の振動が基部に伝わり基部からベースへ漏れる。このことは、音叉型圧電振動片の基部の小型化に伴って顕著となる。
【０００７】
そこで、上記課題を解決するために、本発明は、脚部における振動が基部に伝わり基部からベースへ漏れるのを抑制する音叉型圧電振動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】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明にかかる音叉型圧電振動デバイスは、ベースと蓋とから内部空間を有する本体筐体が形成され、前記内部空間内の前記ベース上に音叉型圧電振動片が複数の導電性バンプにより接合され、前記音叉型圧電振動片には、基部と、この基部の一端面から突出した複数本の脚部とが設けられ、前記基部には、当該基部の側面から前記脚部の突出方向に対して垂直方向に延出する延出部が設けられ、前記音叉型圧電振動片における前記導電性バンプによる前記ベースへの接合領域は、前記基部の幅方向中央領域であって、前記脚部を突出した前記基部の一端面から離間した前記基部の他端面近傍領域であることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、前記ベースと前記蓋とから前記内部空間を有する前記本体筐体が形成され、前記内部空間内の前記ベース上に前記音叉型圧電振動片が前記複数の導電性バンプにより接合され、前記音叉型圧電振動片には前記基部と前記複数本の脚部とが設けられ、前記基部には前記延出部が設けられ、前記音叉型圧電振動片における前記導電性バンプによる前記ベースへの接合領域は、前記基部の幅方向中央領域であって、前記脚部を突出した前記基部の一端面から離間した前記基部の他端面近傍領域であるので、前記脚部における振動（振動部の振動）が前記基部に伝わり前記基部から前記ベースへ漏れるのを抑制することが可能となり、その結果、振動バラツキによる発振周波数偏差を抑制してこのことが原因となる直列共振抵抗値の増加を抑制することが可能となる。具体的に、前記基部に設けられた前記延出部に前記脚部における振動を逃がして前記接合領域に振動が伝わるのを抑制することが可能となる。また、本発明によれば、前記基部における前記延出部と前記接合領域とを離す構成となるので、前記延出部に伝わる振動が前記接合領域に伝わるのを抑制することが可能となる。また、本発明によれば、当該音叉型圧電振動デバイスの小型化を図るために前記音叉型圧電振動片の基部の小型化を図る場合であっても延出部を設けて小型化を容易にしながら振動漏れを抑制することが可能となる。
【００１０】
前記構成において、前記接合領域と、前記脚部を突出した前記基部の一端面との間に、前記基部の両主面を貫通する貫通部が設けられてもよい。
【００１１】
この場合、前記接合領域と前記一端面との間に前記貫通部が設けられるので、前記貫通部により前記脚部における振動（振動部の振動）が前記基部に伝わり前記基部から前記ベースへ漏れるのを抑制することが可能となり、その結果、振動バラツキによる発振周波数偏差を抑制してこのことが原因となる直列共振抵抗値の増加を抑制することが可能となる。
【００１２】
前記構成において、前記延出部と前記脚部とが連続して成形されてもよい。
【００１３】
この場合、前記延出部と前記脚部とが連続して成形されるので、前記脚部における振動（振動部の振動）が前記延出部へ伝わり易くすることが可能となる。
【００１４】
前記構成において、前記複数の導電性バンプの前記基部への接合中心位置間の距離は、３００μｍ以下に設定されてもよい。
【００１５】
この場合、前記接合中心位置間の距離は３００μｍ以下に設定されるので、下記する実施形態に示すように振動バラツキによる発振周波数偏差を抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明にかかる音叉型圧電振動デバイスによれば、脚部における振動が基部に伝わり基部からベースへ漏れるのを抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施例では、音叉型圧電振動デバイスとして音叉型水晶振動子に本発明を適用した場合を示す。
【００１８】
本実施例にかかる音叉型水晶振動子１（以下、水晶振動子という）では、図１，２に示すように、フォトリソグラフィ法で成形された音叉型水晶振動片２（本発明でいう音叉型圧電振動片であり、以下、水晶振動片という）と、この水晶振動片２を保持するベース３と、ベース３に保持した水晶振動片２を気密封止するための蓋４と、が設けられている。
【００１９】
この水晶振動子１では、ベース３と蓋４とが接合されて本体筐体１１が構成されている。これらベース３と蓋４とが金属材料やガラス材などのろう材５１を介して接合され、この接合により本体筐体１１の内部空間１２が形成されている。そして、この本体筐体１１の内部空間１２内のベース３上に導電性バンプ５２を介して水晶振動片２が保持接合されているとともに、本体筐体１１の内部空間１２が気密封止されている。この際、図１，２に示すように、ベース３と水晶振動片２とは導電性バンプ５２を用いてＦＣＢ（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ ＢｏｎＤｉｎｇ）法により超音波接合されるとともに電気的に接続されている。なお、本実施例では、導電性バンプ５２の径は８０〜９０μｍとなり、水晶振動片２をベース３に接合した状態の導電性バンプ５２の径は約１４０μｍとなる。また、内部空間１２内のベース３の短手方向の寸法は１５０〜２００μｍに設定され、水晶振動片２の短手方向の寸法（下記する基部２３の最大幅寸法）は１５０μｍ以下に設定されている。ここでの水晶振動片２の寸法設定は、内部空間１２内のベース３の短手方向の寸法に関係する。
【００２０】
次に、この水晶振動子１の各構成について説明する。
【００２１】
ベース３は、図１，２に示すように、底部３１と、この底部３１から上方に延出した堤部３２とから構成される箱状体に形成されている。このベース３は、セラミック材料からなる平面視矩形状の一枚板上に、セラミック材料の直方体が積層して凹状に一体的に焼成されている。また、堤部３２は、図１に示す底部３１の表面外周に沿って成形されている。この堤部３２の上面は蓋４との接合部３３であり、この接合部３３には、蓋４と接合するためのメタライズ層（図示省略）が設けられている。なお、メタライズ層は、例えば、タングステンメタライズ層、あるいはモリブデンメタライズ層上にニッケル，金の順でメッキした構成とからなる。また、セラミック材料が積層して凹状に一体的に焼成されたベース３の内部空間１２における側壁には、図１，２に示すように、段部３５が形成され、この段部３５上に電極パッド３４が形成され、これら電極パッド３４上に水晶振動片２が片保持して設けられる。これら電極パッド４は、それぞれに対応した引回電極３６を介して、ベース１１の裏面などの外周面に形成される端子電極（図示省略）に電気的に接続され、これら端子電極が外部部品や外部機器の外部電極に接続される。なお、これら電極パッド３４、引回電極３６、端子電極は、タングステン、モリブデン等のメタライズ材料を印刷した後にベース１１と一体的に焼成して形成される。そして、これら電極パッド３４、引回電極３６、端子電極のうち一部のものについては、メタライズ上部にニッケルメッキが形成され、その上部に金メッキが形成されて構成される。
【００２２】
蓋４は、金属材料からなり、図２に示すように、平面視矩形状の一枚板に成形されている。この蓋４の下面には、ろう材５１が形成されている。この蓋４は、シーム溶接やビーム溶接、加熱溶融接合等の手法によりろう材５１を介してベース３に電気機械的に接合されて、蓋４とベース３とによる水晶振動子１の本体筐体１１が構成される。なお、蓋４は、例えば、４層の熱膨張係数の異なる金属材料から形成されている。具体的に、ベース３との接合面となる蓋４の下面から、ろう材５１の構成となる例えば錫と金（錫と金の割合を約２対８とする）、あるいは錫と銀の層、ニッケル層、コバール層及びニッケル層が順に積層されている。なお、本実施例では、ろう材５１が、蓋４の下面外周縁に沿った環状層に成形されている。
【００２３】
次に、内部空間１２に配された水晶振動片２の各構成について説明する。
【００２４】
水晶振動片２は、図１〜３に示すように、異方性材料の水晶片である水晶素板（図示省略）から、ウェットエッチング形成された水晶Ｚ板である。そのため、この水晶振動片２は量産に好適である。この水晶振動片２の基板２１は、振動部である２本の脚部２２ａ，２２ｂ（第１脚部２２ａ，第２脚部２２ｂともいう）と基部２３とから構成された外形からなり、２本の脚部２２が基部２３の一端部（具体的に一端面２３１）から突出して形成されている。また、この水晶振動片２には、図１に示すように、基部２３の一端面の隣接する２本の脚部２２ａ，２２ｂの間に叉部２９が設けられている。この叉部６は、２本の隣接する脚部２２ａ，２２ｂから連続して成形された曲面を有する。
【００２５】
基部２３は一組の脚部２２ａ，２２ｂと略同様の幅寸法から設定されている。また、この基部２３には、図１に示すように、当該基部２３の側面２３２から脚部２２の突出方向に対して垂直方向に延出する延出部７が設けられている。これら延出部７と脚部２２ａ，２２ｂとは連続して成形され、脚部２２ａ，２２ｂから延出部７にかけて前記基板２１の側面２８が曲面（Ｒ面）形成されている。ここでいう側面２８の曲面形成の曲率は上記した叉部２９の曲面の曲率と同じである。また、延出部７の延出端面は平坦面であり、延出側面のうち脚部２２ａ，２２ｂと連続して成形された面は曲面（Ｒ面）であり、その対向面は平坦面である。これら延出側面のうち曲面と延出端面とは折曲成形され、延出側面のうち平坦面と延出端面とは平面視直角方向に折曲成形されている。このような曲面（Ｒ面）を形成することで、脚部２２ａ，２２ｂの付け根（基部２３の一端部から脚部２２ａ，２２ｂに連続する脚部２２ａ，２２ｂの突出部位）の強度を高めることができる。また、脚部２２ａ，２２ｂの付け根に成形された曲面（側面２８と叉部２９の曲面）を同一の曲率とすることで、脚部２２ａ，２２ｂの形成を安定して行うことができ脚部２２ａ，２２ｂのバランスをとるのに好適であり、結果として水晶振動片２の振動特性を低下させるのを抑制することができる。なお、延出部７の延出寸法は４０μｍに設定されている。
【００２６】
また、図２に示すように、水晶振動片２の外形のうち側面２８は両主面２４に対して傾斜して成形されている。これは、水晶振動片２を湿式でエッチング成形する際に基板２１材料の結晶方向（Ｘ，Ｙ方向）へのエッチングスピードが異なることに起因している。
【００２７】
また、２つの脚部２２ａ，２２ｂの両主面２４（表側主面２４１，裏側主面２４２）には、水晶振動片２の小型化により劣化する直列共振抵抗値（本実施例ではＣＩ値、以下同様）を改善させるために、凹部２５ａ，２５ｂが形成されている。
【００２８】
この水晶振動片２の表面（両主面２４および側面２８）には、異電位で構成された２つの励振電極２６ａ，２６ｂ（第１励振電極２６ａ，第２励振電極２６ｂともいう）と、これらの励振電極２６ａ，２６ｂを電極パッド３４に電気的に接続させるために励振電極２６ａ，２６ｂから引き出された引出電極２７ａ，２７ｂとが設けられている。なお、本実施例でいう引出電極２７ａ，２７ｂは、２つの励振電極２６ａ，２６ｂから引き出された電極パターンのことをいう。
【００２９】
また、２つの励振電極２６ａ，２６ｂの一部は、凹部２５ａ，２５ｂの内部に形成されている。このため、水晶振動片２を小型化しても脚部２２ａ，２２ｂの振動損失が抑制され、ＣＩ値を低く抑えることができる。第１の励振電極２６ａは、第１脚部２２ａの両主面２４と凹部２５ａに形成された第１主面電極と、第２脚部２２ｂの両側面２８に形成された第２側面電極とにより構成される。そして、これら第１主面電極と第２側面電極とが引き回されて接続され、励振電極２６ａは引出電極２７ａに引き出されている。同様に、第２の励振電極２６ｂは、第２脚部２２ｂの両主面２４と凹部６３ｂに形成された第２主面電極と、第１脚部２２ａの両側面２８に形成された第１側面電極とにより構成される。そして、これら第２主面電極と第１側面電極とが引き回されて接続され、励振電極２６ｂは引出電極２７ｂに引き出されている。
【００３０】
上記した水晶振動片２の励振電極２６ａ，２６ｂ、及び引出電極２７ａ，２７ｂは、例えば、クロムの下地電極層と、金の上部電極層とから構成された積層薄膜である。これらの薄膜は、真空蒸着法等の手法により全面に形成された後、フォトリソグラフィ法によりメタルエッチングして所望の形状に形成される。なお、上記した引出電極２７ａ，２７ｂのみを、例えば、クロムの下地電極層と、金の中間電極層と、クロムの上部電極層と、から構成された積層薄膜としてもよい。この薄膜は、真空蒸着法等の手法により全面に形成された後、フォトリソグラフィ法によりメタルエッチングして所望の形状に形成され、クロムの上部電極層のみが部分的にマスクして真空蒸着法等の手法により形成される。また、励振電極２６ａ，２６ｂ、及び引出電極２７ａ，２７ｂがクロム，金の順に形成されているが、例えば、クロム，銀の順や，クロム，金，クロムの順や，クロム，銀，クロムの順等であってもよい。なお、本実施例では励振電極２６ａ，２６ｂの膜厚は０．２〜０．４μｍに設定されている。ここでの設定は、０．２μｍ未満では励振電極２６ａ，２６ｂが断線する場合があり、０．４μｍを超えるとＣＩ値が高くなることに起因する。また、上記した下地電極層をニッケルに変えてもよく、例えば、ニッケル，金の順や、ニッケル，銀の順、ニッケル，金，クロムの順、ニッケル，銀，クロムの順であってもよい。
【００３１】
上記した水晶振動片２の基部２３では、図１に示すように、導電性バンプ５２を介した引出電極２７ａ，２７ｂとベース３の電極パッド３４との電気機械的な接合が行われる。具体的に、水晶振動片２の引出電極２７ａ，２７ｂと、ベース３の電極パッド３４とが、導電性バンプ５２を介して接合されて、これら引出電極２７ａ，２７ｂと電極パッド３４とが電気機械的に接続される。なお、本実施例で用いる導電性バンプ５２は、金などの金属材料からなる接続バンプである。また、本実施例ではろう材５１に金（もしくは銀）と錫とからなる低融点材料が用いられている。なお、水晶振動片２の延出分７を除く基部２３の幅方向の寸法が、振動部（脚部２２ａ，２２ｂ）と幅方向の寸法と同じ寸法に成形され、この基部２３における導電性バンプ５２によるベース３への水晶振動片２の接合領域Ａ１は、基部２３の幅方向中央領域Ａ２であって、脚部２２を突出した基部２３の一端面２３１から離間した基部２３の他端面２３３の近傍領域に設定される。そして、図１，２に示すように、この水晶振動片２の接合領域Ａ１における２つの導電性バンプ５２の基部２３への接合中心位置間（図１，２に示す範囲Ｒ１）の距離は、３００μｍ以下に設定される。なお、本実施例では具体的に接合中心位置間Ｒ１の距離を２５０μｍに設定している。ここでの設定は、接合中心位置間Ｒ１の距離が３００μｍを超えると、振動バラツキによる発振周波数偏差を抑制する効果が低減する。すなわち、図３に示すように、接合中心位置間Ｒ１の距離の変更による発振周波数偏差の相違を示す。図３は、接合中心位置間Ｒ１を、２００μｍ，２５０μｍ，３００μｍ，３５０μｍに設定した際の励振電力を０．２〜５．０μＷに変動させた時の発振周波数偏差を示したグラフ図である。図３に示すように、接合中心位置間Ｒ１を、２００μｍ，２５０μｍ，３００μｍに設定した場合、すべての励振電力において発振周波数偏差を−２ｐｐｍ以下に抑えることができるが、接合中心位置間Ｒ１を３５０μｍに設定した場合、すべての励振電力において発振周波数偏差を−２ｐｐｍ以下に抑えることができない（具体的には励振電力が約３．２μＷ以上のとき）。また、図３に示すように、接合中心位置間Ｒ１を、２００μｍ，２５０μｍに設定した場合、すべての励振電力において発振周波数偏差を−１ｐｐｍ以下に抑えることができる。このように、図３から接合中心位置間Ｒ１を縮めることで発振周波数偏差を抑えることができることがわかる。なお、接合中心位置間Ｒ１の設定は、接合に使用する導電性バンプ５２の直径（８０〜９０μm）以上の距離を離すことで、ショートなどの発生を抑制することができ、結果として水晶振動子１の特性上の信頼性が高められる点で望ましい。
【００３２】
上記した構成からなる水晶振動子１によれば、ベース３と蓋４とから内部空間１２を有する本体筐体１１が形成され、内部空間１２内のベース３上に水晶振動片２が２つの導電性バンプ５２により接合され、水晶振動片２には基部２３と２本の脚部２２ａ，２２ｂとが設けられ、基部２３には延出部７が設けられ、水晶振動片２における導電性バンプ５２によるベース３への接合領域Ａ１は、基部２３の幅方向中央領域Ａ２であって、脚部２２ａ，２２ｂを突出した基部２３の一端面２３１から離間した基部２３の他端面２３３の近傍領域であるので、脚部２２ａ，２２ｂにおける振動（振動部の振動）が基部２３に伝わり基部２３からベース３へ漏れるのを抑制することができ、その結果、振動バラツキによる発振周波数偏差を抑制してこのことが原因となるＣＩ値の増加を抑制することができる。具体的に、基部２３に設けられた延出部７に脚部２２ａ，２２ｂにおける振動を逃がして接合領域Ａ１に振動が伝わるのを抑制することができる。また、本実施例では、基部２３における延出部７と接合領域Ａ１とを離す構成となるので、延出部７に伝わる振動が接合領域に伝わるのを抑制することができる。また、本実施例では、水晶振動子１の小型化を図るために水晶振動片２の基部２３の小型化を図る場合であっても延出部７を設けて小型化を容易にしながら振動漏れを抑制することができる。
【００３３】
また、延出部７と脚部２２ａ，２２ｂとが連続して成形されるので、脚部２２ａ，２２ｂにおける振動（振動部の振動）が延出部７へ伝わり易くすることができる。また、この連続して成形される形状が曲面形状（Ｒ形状）である場合、振動方向を延出部７に向けることが可能となり、より好適に脚部２２ａ，２２ｂにおける振動（振動部の振動）を延出部７に伝えることができる。さらに、図１に示すように、延出部７の延出側面のうち曲面（Ｒ面）と延出端面とは折曲成形され、延出側面のうち平坦面と延出端面とは平面視直角に折曲成形されているので、延出側面のうち平坦面から振動もれを基部２３の他端面２３３側に伝えるのを抑制するのに好適である。
【００３４】
また、導電性バンプ５２の接合中心位置間の距離は３００μｍ以下に設定されるので、図３に示すように振動バラツキによる発振周波数偏差を抑制することができる。
【００３５】
なお、本実施例では、脚部を２つとしているが、これに限定されるものではなく、３つ以上であってもよい。
【００３６】
また、本実施例では、導電性バンプを２つとしているが、これに限定されるものではなく、３つ以上であってもよい。
【００３７】
また、本実施例では、図１に示すような形状の基部２３を採用しているが、これに限定されるものではなく、例えば、図４に示すように、基部２３にその両主面２４１，２４２を貫通する貫通部６が設けられてもよい。なお、図４に示す水晶振動子１では、他の構成を図１に示す実施例１に示す水晶振動子１と同様の形態とする。そのため、以下では異なる構成について説明し、他の共通の構成については同様の符号を付しここでの説明を省略する。
【００３８】
この図４に示す水晶振動子１では、水晶振動片２における導電性バンプ５２によるベース３への接合領域Ａ１は、基部２３の幅方向中央領域Ａ２であって、脚部２２を突出した基部２３の一端面２３１から離間した基部２３の他端面２３３の近傍領域に設定され、接合領域Ａ１と、脚部２２を突出した基部２３の一端面２３１との間に、基部２３１の両主面２４（表側主面２４１，裏側主面２４２）を貫通する貫通部６が設けられている。この場合、接合領域Ａ１と一端面２３１（脚部２２ａ，２２ｂ）との間に貫通部６が設けられるので、貫通部６により脚部２２ａ，２２ｂにおける振動（振動部の振動）が基部２３に伝わり基部２３からベース３へ漏れるのを抑制することができ、その結果、振動バラツキによる発振周波数偏差を抑制してこのことが原因となるＣＩ値の増加を抑制することができる。具体的に、図４に示すように脚部２２ａ，２２ｂと接合領域Ａ１との直線上（平面視）に貫通部６が設けられることが好適である。
【００３９】
また、本実施例でいう凹部２５ａ，２５ｂは、図１に示すような断面凹形状としているが、これに限定されるものではなく、貫通部であってもよく、窪み部であってもよい。
【００４０】
また、本実施例では、脚部２２ａ，２２ｂに凹部２５ａ，２５ｂを形成しているが、これは好適な例でありこれに限定されるものではなく、例えば、図５に示すように脚部２２ａ，２２ｂに凹部が形成されていない水晶振動片１にも本発明を適用することができる。なお、図５に示す水晶振動片２では、水晶振動片２の接合領域Ａ１と、脚部２２ａ，２２ｂを突出した基部２３の一端面２３１との間に、基部２３１の両主面２４（表側主面２４１，裏側主面２４２）を貫通する貫通部６が設けられている。すなわち、図５に示す水晶振動片２では、図４に示す水晶振動片２の貫通部６を設けることによる作用効果を有する。
【００４１】
また、脚部２２ａ，２２ｂは、図１に示す形状に限定されるものではなく、例えば、図６に示す形状であっても本発明を適用することができる。具体的に、図６に示す水晶振動片２の脚部２２ａ，２２ｂの突出先端部２２１は、脚部２２ａ，２２ｂの他の部位と比べて突出方向に対して直交する方向に幅広に成形されている。この場合、幅広に成形された脚部２２ａ，２２ｂの突出先端部２２１（先端領域）を有効に利用することができ、水晶振動片２の小型化に有用であり、低周波化にも有用である。また、１枚の水晶素板から複数の当該水晶振動片２を成形する場合、１枚の水晶素板において廃棄する領域（水晶振動片２として用いない部位）を減らして１枚の水晶素板全てを有効に用いることができるので、当該水晶振動片２の量産にも適している。
【００４２】
また、本実施例では、延出部７の延出寸法が４０μｍに設定されているが、これは好適な例であり、これに限定されるものではなく、延出部７の延出寸法が２０〜６０μｍに設定されていればよい。このように、延出部７の延出寸法を２０〜６０μｍに設定することで、水晶振動片２の小型化を阻害することなく、より一層振動漏れを抑制することができ、水晶振動片２の特性の安定化を図ることができる。そして、特に延出部７の延出寸法を４０μｍに設定することで、上記した図３に示すように振動バラツキによる発振周波数偏差を抑制すること（発振周波数偏差を−２ｐｐｍ以下に抑えること）ができる。
【００４３】
また、本実施例では、ストレートタイプの水晶振動片２に延出部７を設けた構成としているが、これは好適な例でありこれに限定されるものではない。そのため、図７に示す形態であってもよい。この図７に示す形態とは、図１に示す水晶振動片２と同様に、基部２３に、当該基部２３の側面２３２から脚部２２の突出方向に対して垂直方向に延出する延出部７が設けられるが、この延出部７は脚部２２ａ，２２ｂと連続して成形されずに単独で設けられている。また、この延出部７の延出形状は平面視矩形状に成形されている。
【００４４】
なお、上記した図５〜７に示す水晶振動片２では、導電性バンプ５２によるベース３への水晶振動片２の接合領域Ａ１と、脚部２２を突出した基部２３の一端面２３１との間に、貫通部６が設けられている。すなわち、図５〜７に示す水晶振動片２は、図４に示す水晶振動片２の貫通部６を設けることによる作用効果を有する。また、貫通部６は、上記した図４〜７に示すように平面視矩形状に形成された貫通孔に限定されるものではなく、図８〜１０に示すような貫通孔の形状であってもよい。具体的に、図８に示す貫通部６では、その貫通孔の形状が平面視三角形状となり、各導電性バンプ５２に対応させて形成されている。また、この図８に示す三角形状の貫通部６の場合、脚部２２ａ，２２ｂと接合領域Ａ１との直線上（平面視）にそれぞれ対応させた貫通部６を設けているので、振動漏れを導電性バンプ５２に伝わるのを抑制することができるとともに貫通部６を小さくして基部２３の表面積を有効に用いることが可能となり小型化に適している。また、図９に示す貫通部６では、その貫通孔の形状が突起を脚部２２ａ，２２ｂ方向に向けたＴ形状からなる。また、図１０に示す貫通部６では、その貫通孔の形状が平面視矩形状からなり、その両端が脚部２２ａ，２２ｂ方向に折曲成形されている。これら図９，１０に示す貫通部６は、図５〜７に示す貫通部６と比較して振動漏れが導電性バンプ５２に伝わるのを抑制するのに好ましい形態である。
【００４５】
なお、本発明は、その精神や主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、音叉型圧電振動デバイスに適用でき、特に音叉型水晶振動子に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１は、本実施例にかかる水晶振動子の内部を公開した概略平面図である。
【図２】図２は、本実施例にかかる水晶振動子の図１に示すＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図３は、接合中心位置間Ｒ１を、２００μｍ，２５０μｍ，３００μｍ，３５０μｍに設定した際の励振電力を０．２〜５．２μＷに変動させた時の発振周波数偏差を示したグラフ図である。
【図４】図４は、本実施の他の例にかかる、貫通部を設けた水晶振動片を設けた水晶振動子の内部を公開した概略平面図である。
【図５】図５は、本実施の他の例にかかる、凹部を設けていない水晶振動片を設けた水晶振動子の内部を公開した概略平面図である。
【図６】図６は、本実施の他の例にかかる、脚部の突出先端部を幅広にした水晶振動片を設けた水晶振動子の内部を公開した概略平面図である。
【図７】図７は、本実施の他の例にかかる、延出部を変形した水晶振動片を設けた水晶振動子の内部を公開した概略平面図である。
【図８】図８は、本実施の他の例にかかる、貫通部を変形した水晶振動片の概略平面図である。
【図９】図９は、本実施の他の例にかかる、貫通部を変形した水晶振動片の概略平面図である。
【図１０】図１０は、本実施の他の例にかかる、貫通部を変形した水晶振動片の概略平面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 音叉型水晶振動子（圧電振動デバイス）
１１ 本体筐体
１２ 内部空間
２ 音叉型水晶振動片（音叉型圧電振動片）
２２ａ，２２ｂ 脚部
２３ 基部
２３１ 一端面
２３２ 側面
２３３ 他端面
２４（２４１，２４２） 両主面
２８ 側面
３ ベース
４ 蓋
５２ 導電性バンプ
６ 貫通部
７ 延出部
Ａ１ 接合領域
Ａ２ 幅方向中央領域
Ｒ１ 接合中心位置間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音叉型圧電振動デバイスにおいて、
ベースと蓋とから内部空間を有する本体筐体が形成され、
前記内部空間内の前記ベース上に音叉型圧電振動片が複数の導電性バンプにより接合され、
前記音叉型圧電振動片には、基部と、この基部の一端面から突出した複数本の脚部とが設けられ、
前記基部には、当該基部の側面から前記脚部の突出方向に対して垂直方向に延出する延出部が設けられ、
前記音叉型圧電振動片における前記導電性バンプによる前記ベースへの接合領域は、前記基部の幅方向中央領域であって、前記脚部を突出した前記基部の一端面から離間した前記基部の他端面の近傍領域であることを特徴とする音叉型圧電振動デバイス。
【請求項２】
前記接合領域と、前記脚部を突出した前記基部の一端面との間に、前記基部の両主面を貫通する貫通部が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の音叉型圧電振動デバイス。
【請求項３】
前記延出部と前記脚部とが連続して成形されたことを特徴とする請求項１または２に記載の音叉型圧電振動デバイス。
【請求項４】
前記複数の導電性バンプの前記基部への接合中心位置間の距離は、３００μｍ以下に設定されたことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１つに記載の音叉型圧電振動デバイス。
【請求項１】
音叉型圧電振動デバイスにおいて、
ベースと蓋とから内部空間を有する本体筐体が形成され、
前記内部空間内の前記ベース上に音叉型圧電振動片が複数の導電性バンプにより接合され、
前記音叉型圧電振動片には、基部と、この基部の一端面から突出した複数本の脚部とが設けられ、
前記基部には、当該基部の側面から前記脚部の突出方向に対して垂直方向に延出する延出部が設けられ、
前記音叉型圧電振動片における前記導電性バンプによる前記ベースへの接合領域は、前記基部の幅方向中央領域であって、前記脚部を突出した前記基部の一端面から離間した前記基部の他端面の近傍領域であることを特徴とする音叉型圧電振動デバイス。
【請求項２】
前記接合領域と、前記脚部を突出した前記基部の一端面との間に、前記基部の両主面を貫通する貫通部が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の音叉型圧電振動デバイス。
【請求項３】
前記延出部と前記脚部とが連続して成形されたことを特徴とする請求項１または２に記載の音叉型圧電振動デバイス。
【請求項４】
前記複数の導電性バンプの前記基部への接合中心位置間の距離は、３００μｍ以下に設定されたことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１つに記載の音叉型圧電振動デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−７９０１４（Ｐ２００８−７９０１４Ａ）
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５５９８３（Ｐ２００６−２５５９８３）
【出願日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【出願人】（０００１４９７３４）株式会社大真空 (312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【出願人】（０００１４９７３４）株式会社大真空 (312)
【Ｆターム（参考）】
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