JP2018196002A - 音叉型水晶振動素子及びそれを備えた音叉型水晶振動子 - Google Patents

Abstract

【課題】振動特性の改善を図り、且つ信頼性の低下の抑制を図る。【解決手段】基部５０と、基部５０から第１方向Ｄ１に延出し、第１方向Ｄ１と交差する第２方向Ｄ２に並ぶ複数の振動腕部６０と、基部５０から第１方向Ｄ１に延在し、第２方向Ｄ２において複数の振動腕部６０よりも外側に設けられた少なくとも１つの支持腕部７０と、少なくとも１つの支持腕部７０に設けられ、第１方向Ｄ１に沿って延在する少なくとも１つの穴８０とを備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、水晶の圧電効果に基づき動作する音叉型水晶振動素子及びそれを備えた音叉型水晶振動子に関する。

基材の基部から並行に延出した一対の振動腕部を有する音叉型水晶振動素子及びそれを備えた音叉型水晶振動子が知られている。一対の振動腕部には駆動電圧が印加され励振される。このような音叉型水晶振動子は、モバイルコンピュータ、携帯ゲーム機、携帯電話、ＩＣカード、通信基地局、等の電子機器に搭載されるタイミングデバイスや振動ジャイロセンサ等に利用される。電子機器の小型化や高性能化に伴い、音叉型水晶振動子及びそれに内蔵される音叉型水晶振動素子が、振動特性の改善及び信頼性の向上が求められている。

例えば、特許文献１には、基部と、基部から延出する２本一対の振動腕部と、この振動腕部に沿って基部より延出する二本一対の支持腕部とを備えた音叉型屈曲水晶振動子が開示されている。具体的には、振動腕部が二本一対で設けられる支持腕部よりも内側で基部から延出して構成され、支持腕部が、幅方向に溝状の第一の凹部を有して構成されており、支持腕部が、第一の凹部を振動腕部の表裏主面に有しつつ互いに向き合わずに所定の間隔をあけて設けられている構成が開示されている。これによれば、振動腕部から支持腕部へ漏れる振動を減衰させることができる。

特開２０１１−０１５１０２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の音叉型屈曲水晶振動子においては、幅方向に溝状の第一の凹部によって支持腕部の機械的強度が低下する。特に、音叉型屈曲水晶振動素子が支持腕部の先端において素子搭載部材の素子接続用電極パッド上に搭載され蓋体によって気密封止された場合、落下等によって外部から素子搭載部又は蓋体に加わった衝撃は、音叉型屈曲水晶振動子に伝わる際に第一の凹部に応力集中する。このため、音叉型水晶振動子は、第一の凹部に起因した耐衝撃性の低下によって支持腕部において破損する恐れがある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、振動特性の改善を図り、且つ信頼性の低下の抑制を図ることが可能な音叉型水晶振動素子を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る音叉型水晶振動素子は、基部と、基部から第１方向に延出し、第１方向と交差する第２方向に並ぶ複数の振動腕部と、基部から第１方向に延在し、第２方向において複数の振動腕部よりも外側に設けられた少なくとも１つの支持腕部と、少なくとも１つの支持腕部に設けられ、第１方向に沿って延在する少なくとも１つの穴とを備える。

本発明の他の一態様に係る音叉型水晶振動子は、ベース部材と、ベース部材との間に内部空間を形成する蓋部材と、内部空間に収容される音叉型水晶振動素子と、音叉型水晶振動素子をベース部材に励振可能に保持する導電性保持部材とを備え、音叉型水晶振動素子は、基部と、基部から第１方向に延出し、第１方向と交差する第２方向に並ぶ複数の振動腕部と、基部から第１方向に延在し、第２方向において複数の振動腕部よりも外側に設けられた少なくとも１つの支持腕部と、少なくとも１つの支持腕部に設けられ、第１方向に沿って延在する少なくとも１つの穴と、少なくとも１つの穴よりも基部から離れるように少なくとも１つの支持腕部に設けられ、導電性保持部材を介してベース部材に固定される固定部とを備える。

本発明によれば、振動特性の改善を図り、且つ信頼性の低下の抑制を図ることが可能な圧電振動素子を提供することが可能となる。

図１は、第１実施形態に係る音叉型水晶振動子の構成を概略的に示す分解斜視図である。 図２は、図１に示した音叉型水晶振動子のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面の構成を概略的に示す断面図である。 図３は、第１実施形態に係る音叉型水晶振動素子の構成を概略的に示す平面図である。 図４は、図３に示した音叉型水晶振動素子のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面の構成を概略的に示す断面図である。 図５は、図３に示した音叉型水晶振動素子のＶ−Ｖ線に沿った断面の構成を概略的に示す断面図である。 図６は、第２実施形態に係る音叉型水晶振動素子の構成を概略的に示す断面図である。 図７は、第３実施形態に係る音叉型水晶振動素子の構成を概略的に示す平面図である。 図８は、第３実施形態に係る音叉型水晶振動素子の構成を概略的に示す断面図である。 図９は、第４実施形態に係る音叉型水晶振動素子の構成を概略的に示す断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。但し、第２実施形態以降において、第１実施形態と同一又は類似の構成要素は、第１実施形態と同一又は類似の符号で表し、詳細な説明を適宜省略する。また、第２実施形態以降の実施形態において得られる効果について、第１実施形態と同様のものについては説明を適宜省略する。各実施形態の図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本願発明の技術的範囲を当該実施形態に限定して解するべきではない。

＜第１実施形態＞
まず、図１〜図３を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る音叉型水晶振動素子１０、及び音叉型水晶振動素子１０を備えた音叉型水晶振動子１について説明する。図１は、第１実施形態に係る音叉型水晶振動子の構成を概略的に示す分解斜視図である。図２は、図１に示した音叉型水晶振動子のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面の構成を概略的に示す断面図である。図３は、第１実施形態に係る音叉型水晶振動素子の構成を概略的に示す平面図である。

なお、図１〜図３において、音叉型水晶振動素子１０に備えられる励振電極、接続電極、等の電極については図示を省略している。また、図中に示した第１方向Ｄ１、第２方向Ｄ２、及び第３方向Ｄ３は、例えばそれぞれ互いに直交する方向であるが、それぞれ互いに交差する方向であればこれに限定されるものではなく、互いに９０°以外の角度で交差する方向であってもよい。また、第１方向Ｄ１、第２方向Ｄ２、及び第３方向Ｄ３とは、図１に示す３つの基準となる方向を意味し、それぞれ正方向（矢印の方向）及び負方向（矢印とは反対の方向）を含むものとする。

音叉型水晶振動子１は、水晶振動子（Ｑｕａｒｔｚ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ Ｕｎｉｔ）の一種である。音叉型水晶振動素子１０は、水晶振動素子（Ｑｕａｒｔｚ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）の一種であり、印加電圧に応じて励振する励振部分が音叉形状における並行する腕部に相当する水晶振動素子である。水晶振動素子は、印加電圧に応じて振動する水晶片（Ｑｕａｒｔｚ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｉｅｃｅ）を利用するものである。

図１に示すように、音叉型水晶振動子１は、音叉型水晶振動素子１０と、蓋部材２０と、ベース部材３０と、接合部材４０と、を備える。ベース部材３０及び蓋部材２０は、音叉型水晶振動素子１０を収容するための保持器である。ここで図示した例では、蓋部材２０は凹状、具体的には開口部を有する箱状、をなしており、ベース部材３０は平板状をなしている。蓋部材２０及びベース部材３０の形状は、上記に限定されるものではなく、例えばベース部材が凹状をなしていてもよく、蓋部材及びベース部材の両方が互いに対向する側に開口部を有する凹状であってもよい。

音叉型水晶振動素子１０は、水晶片１１を有する。水晶片１１は、音叉型のＺ板水晶片である。詳細には、Ｚ板水晶片は、Ｘ軸、Ｙ軸、及び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、Ｘ軸及びＹ軸によって特定される面と平行な面（以下、「ＸＹ面」と呼ぶ。他の軸又は他の方向によって特定される面についても同様である。）が主面となり、Ｚ軸と平行な方向が厚さとなるように、人工水晶を切断及び研磨加工して得られるものを用いる。水晶片１１のＸＹ面に限定されるものではなく、ＸＹ面から数度傾いた面であってもよい。なお、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、それぞれ人工水晶の結晶軸であり、Ｘ軸が電気軸、Ｙ軸が機械軸、Ｚ軸が光学軸に相当する。また、Ｘ軸は、正方向を持つ極性軸である。以下、Ｙ軸と平行な方向をＹ軸方向と呼ぶ。他の軸方向についても同様とする。なお、水晶片は、Ｚ板水晶片以外の異なるカットを適用してもよい。

第１実施形態において、音叉型水晶振動素子１０は、Ｙ軸が第１方向Ｄ１と平行であり、Ｘ軸が第２方向Ｄ２と平行であり、Ｚ軸が第３方向Ｄ３と平行となるように配置されている。極性軸であるＸ軸方向においては、＋Ｘ軸方向を第２方向Ｄ２の正方向とし、−Ｘ軸方向を第２方向Ｄ２の負方向とする。但し、第１方向Ｄ１はＹ軸方向に沿っていればよく、例えばＹ軸方向から−５度〜＋５度の範囲で傾いてもよい。同様に、第２方向Ｄ２もＸ軸方向に沿っていればよく、第３方向Ｄ３もＺ軸方向に沿っていればよい。

図１及び図３に示すように、Ｚ板の水晶片１１からなる音叉型水晶振動素子１０は、基部５０と、一対の振動腕部６０と、一対の支持腕部７０とを有する。また、一対の支持腕部７０には複数の穴８０が形成されている。

基部５０は、水晶片１１の第１方向Ｄ１負方向側の端部において、一対の振動腕部６０を連結している。基部５０は同様に、一対の支持腕部７０も連結している。基部５０は、蓋部材２０と対向する側に表面（第１主面）５０ａを有し、ベース部材３０と対向する側に裏面（第２主面）５０ｂを有する。

一対の振動腕部６０は、基部５０から第１方向Ｄ１正方向に延出し、第２方向Ｄ２に並ぶ第１振動腕部６１及び第２振動腕部６２を総称するものである。第１振動腕部６１は、第２振動腕部６２の第２方向Ｄ２正方向側に設けられている。なお、一対の振動腕部６０も基部５０と同様に、蓋部材２０と対向する側に表面（第１主面）６０ａを有し、ベース部材３０と対向する側に裏面（第２主面）６０ｂを有する。一対の振動腕部６０の第１主面６０ａ及び第２主面６０ｂは、それぞれ、基部５０の第１主面５０ａ及び第２主面５０ｂと連続している。

第１振動腕部６１及び第２振動腕部６２は、それぞれ、第１主面６０ａに第１方向Ｄ１に沿った有底の第１溝６３ａが設けられ、第２主面６０ｂに第１方向Ｄ１に沿った有底の第２溝６３ｂが設けられている。第１溝６３ａ及び第２溝６３ｂは、第３方向Ｄ３において対向している。このように、第１溝６３ａ及び第２溝６３ｂを設けることで、音叉型水晶振動素子１０は、第１振動腕部６１及び第２振動腕部６２の動きやすさを向上させ、第１振動腕部６１及び第２振動腕部６２から基部５０への振動漏れを抑制することができる。なお、振動腕部の数は２本に限定されるものではなく、３本以上であってもよい。

一対の支持腕部７０は、基部５０から第１方向Ｄ１正方向に延出し、第２方向Ｄ２において一対の振動腕部６０よりも外側に設けられた第１支持腕部７１及び第２支持腕部７２を総称するものである。第１支持腕部７１は、第１振動腕部６１の第２方向Ｄ２正方向側に設けられ、第２支持腕部７２は、第２振動腕部６２の第２方向Ｄ２負方向側に設けられている。つまり、一対の振動腕部６０及び一対の支持腕部７０は、第２方向Ｄ２に並んでいる。なお、一対の支持腕部７０も基部５０と同様に、蓋部材２０と対向する側に表面（第１主面）７０ａを有し、ベース部材３０と対向する側に裏面（第２主面）７０ｂを有する。一対の支持腕部７０の第１主面７０ａ及び第２主面７０ｂは、それぞれ、基部５０の第１主面５０ａ及び第２主面５０ｂと連続している。

第１支持腕部７１及び第２支持腕部７２の第１方向Ｄ１における長さ（以下、単に「長さ」と表す。第１振動腕部６１及び第２振動腕部６２についても同様とする。）は略同じであり、それぞれ、第１振動腕部６１及び第２振動腕部６２の長さよりも短い。また、第１支持腕部７１及び第２支持腕部７２の長さは、それぞれ、第１振動腕部６１及び第２振動腕部６２の長さの１／２程度である。第１支持腕部７１及び第２支持腕部７２の先端部には、それぞれ、ベース部材３０に固定される固定部７６ａ，７６ｂが設けられる。つまり、音叉型水晶振動素子１０の姿勢は、この固定部７６ａ，７６ｂを介して保持される。固定部７６ａ，７６ｂが、音叉型水晶振動素子１０の第１方向Ｄ１における中間点付近に設けられるため、音叉型水晶振動素子１０のベース部材３０に対する姿勢が安定し、音叉型水晶振動素子１０が蓋部材２０又はベース部材３０へ接触することによる振動特性の劣化を抑制可能である。

なお、第１支持腕部７１及び第２支持腕部７２の長さは特に限定されるものではなく、それぞれ、第１振動腕部６１及び第２振動腕部６２の長さの１／２以下であってもよく、第１振動腕部６１及び第２振動腕部６２の長さの１／２以上であってもよい。また、固定部７６ａ，７６ｂの位置は、第１支持腕部７１及び第２支持腕部７２の先端部に限定されるものではない。例えば、第１支持腕部７１及び第２支持腕部７２の長さがそれぞれ第１振動腕部６１及び第２振動腕部６２と同等の長さである場合、音叉型水晶振動素子１０の姿勢を安定させるためには、固定部７６ａ，７６ｂが第１支持腕部７１及び第２支持腕部７２の第１方向Ｄ１における中間部に設けられることが望ましい。なお、第１支持腕部７１の長さが第２支持腕部７２の長さと異なってもよい。また、第１支持腕部７１における固定部７６ａの位置が、第２支持腕部７２における固定部７６ｂの位置と異なってもよい。支持腕部の数は特に限定されるものではなく、１つであってもよい。つまり、第１支持腕部７１及び第２支持腕部７２のいずれか一方が省略されてもよい。固定部は、基部５０にも設けられてもよい。

一対の支持腕部７０には、複数の穴８０が形成されている。複数の穴８０は、第１方向Ｄ１に沿って延在し、第２方向Ｄ２に並ぶ溝状の第１穴８１、第２穴８２、第３穴８３及び第４穴８４を総称するものである。第１穴８１及び第２穴８２は、第１支持腕部７１の第１主面７０ａ側に開口部を有する有底の溝である。第１穴８１及び第２穴８２は、第１支持腕部７１において、基部５０と固定部７６ａとの間に形成されている。第３穴８３及び第４穴８４は、第２支持腕部７２の第１主面７０ａ側に開口部を有する有底の溝である。第３穴８３及び第４穴８４は、第２支持腕部７２において、基部５０と固定部７６ｂとの間に形成されている。第１穴８１及び第２穴８２は並行して形成され、第３穴８３及び第４穴８４は並行して形成されている。

なお、複数の穴８０は、一対の支持腕部７０から基部５０に亘って形成されてもよい。つまり、第１穴８１及び第２穴８２の開口部が、第１支持腕部７１の第１主面７０ａから基部５０の第１主面５０ａに亘って延在してもよい。同様に、第３穴８３及び第４穴８４の開口部が、第２支持腕部７２の第１主面７０ａから基部５０の第１主面５０ａに亘って延在してもよい。第１穴８１及び第２穴８２は、その位置は特に限定されるものではなく、後述するように、第１支持腕部７１の第２主面７０ｂに開口部を有してもよく、第１主面７０ａ及び第２主面７０ｂに開口部を有する貫通穴であってもよい。また、第１穴８１及び第２穴８２は、互いに第１方向Ｄ１にずれてもよく、第１方向Ｄ１に並んでもよい。第３穴８３及び第４穴８４についても同様である。支持腕部に形成される穴の数は特に限定されるものではなく、１つに支持腕部につき１つでもよく、３つ以上でもよい。また、穴は一対の支持腕部の一方に形成され他方に形成されていなくてもよい。

蓋部材２０は、凹状をなしており、ベース部材３０の第１主面３２ａに向かって開口した箱状である。蓋部材２０は、ベース部材３０に接合されて蓋部材２０及びベース部材３０に囲まれた内部空間２６を設け、この内部空間２６に音叉型水晶振動素子１０を収容する。蓋部材２０は、音叉型水晶振動素子１０を収容することができればその形状は特に限定されるものではなく、例えば、天面部２１の主面の法線方向から平面視したときに矩形状をなしている。蓋部材２０は、例えば、第１方向Ｄ１に平行な長辺と、第２方向Ｄ２に平行な短辺と、第３方向Ｄ３に平行な高さとを有する。蓋部材２０の材質は特に限定されるものではないが、例えば金属などの導電材料で構成される。導電材料を含むことで、蓋部材２０は内部空間２６への電磁波の出入りを遮蔽する電磁シールド機能を備えることができる。

図２に示すように、蓋部材２０は、内面２４及び外面２５を有している。内面２４は、内部空間２６側の面であり、外面２５は、内面２４とは反対側の面である。蓋部材２０は、ベース部材３０の第１主面３２ａに対向する天面部２１と、天面部２１の外縁に接続されており且つ天面部２１の主面に対して交差する方向に延在する側壁部２２と、を有する。また、蓋部材２０は、凹状の開口端部（側壁部２２のベース部材３０に近い側の端部）においてベース部材３０の第１主面３２ａに対向する対向面２３を有する。この対向面２３は、音叉型水晶振動素子１０の周囲を囲むように枠状に延在している。

ベース部材３０は、音叉型水晶振動素子１０を励振可能に保持するものである。ベース部材３０は平板状をなしている。ベース部材３０は、第１方向Ｄ１方向に平行な長辺と、第２方向Ｄ２に平行な短辺と、第３方向Ｄ３に平行な厚さとを有する。ベース部材３０は基体３１を有する。基体３１は、互いに対向する第１主面３２ａ（表面）及び第２主面３２ｂ（裏面）を有する。基体３１は、例えば絶縁性セラミック（アルミナ）などの焼結材である。基体３１は耐熱性材料から構成されることが好ましい。

ベース部材３０は、第１主面３２ａに設けられた電極パッド３３ａ，３３ｂと、第２主面３２ｂに設けられた外部電極３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄと、を有する。電極パッド３３ａ，３３ｂは、ベース部材３０と音叉型水晶振動素子１０とを電気的に接続するための端子である。また、外部電極３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄは、図示しない回路基板と音叉型水晶振動子１とを電気的に接続するための端子である。外部電極３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄは、それぞれベース部材３０の四隅に設けられている。電気信号が入出力される外部電極３５ａ，３５ｂは、ベース部材３０の第１方向Ｄ１負方向側の端部において第２方向Ｄ２に並んでいる。電極パッド３３ａは、第３方向Ｄ３に延在するビア電極３４ａを介して外部電極３５ａに電気的に接続され、第１方向Ｄ１に延在している。電極パッド３３ｂは、第３方向Ｄ３に延在するビア電極３４ｂを介して外部電極３５ｂに電気的に接続され、第１方向Ｄ１に延在している。ビア電極３４ａ，３４ｂは、基体３１を第３方向Ｄ３に貫通するビアホール内に形成される。

なお、外部電極３５ａ，３５ｂは、それぞれ、固定部７６ａ，７６ｂと第３方向Ｄ３において対向するように、ベース部材３０の第１方向Ｄ１における中央部に設けられてもよい。この場合、ビア電極３４ａ，３４ｂは、それぞれ、固定部７６ａ，７６ｂと第３方向Ｄ３において対向する領域を貫通するビアホール内に形成される。外部電極３５ｃ，３５ｄは、電気信号等が入出力されないダミー電極でもよく、蓋部材２０に接地電位を供給して蓋部材２０の電磁シールド機能を向上させる接地電極であってもよい。外部電極３５ｃ，３５ｄは、省略されてもよい。

導電性保持部材３６ａ，３６ｂは、ベース部材３０の第１主面３２ａと、音叉型水晶振動素子１０の固定部７６ａ，７６ｂとの間に設けられている。導電性保持部材３６ａ，３６ｂは、ベース部材３０の一対の電極パッド３３ａ，３３ｂに、音叉型水晶振動素子１０を電気的に接続している。また、導電性保持部材３６ａ，３６ｂは、ベース部材３０の第１主面３２ａに固定部７６ａ，７６ｂを固定することによって、ベース部材３０に音叉型水晶振動素子１０を励振可能に保持している。導電性保持部材３６ａ，３６ｂは、例えば、熱硬化樹脂や紫外線硬化樹脂等を含む導電性接着剤によって形成されており、ベース部材と音叉型水晶振動素子との間隔を保つためのフィラー、導電性保持部材に導電性を与えるための導電性粒子、等の添加剤を含んでいる。

ベース部材３０の第１主面３２ａには、封止部材３７が設けられている。図１に示す例では、封止部材３７は、第１主面３２ａの法線方向から平面視したときに矩形の枠状をなしている。第１主面３２ａの法線方向から平面視したときに、電極パッド３３ａ，３３ｂは、封止部材３７の内側に配置されており、封止部材３７は音叉型水晶振動素子１０を囲むように設けられている。封止部材３７は、導電材料により構成されている。例えば、封止部材３７を電極パッド３３ａ，３３ｂと同じ材料で構成することで、電極パッド３３ａ，３３ｂを設ける工程で同時に封止部材３７を設けることができる。

接合部材４０は、蓋部材２０及びベース部材３０の各全周に亘って設けられている。具体的には、接合部材４０は封止部材３７上に設けられ、矩形の枠状に形成されている。封止部材３７及び接合部材４０は、蓋部材２０の側壁部２２の対向面２３と、ベース部材３０の第１主面３２ａと、の間に挟まれる。

蓋部材２０及びベース部材３０の両者が封止部材３７及び接合部材４０を挟んで接合されることによって、音叉型水晶振動素子１０が、蓋部材２０とベース部材３０とによって囲まれた内部空間（キャビティ）２６に封止される。内部空間２６は、気圧が大気圧力よりも低圧であることが好ましく、真空状態であることが更に好ましい。これによれば、後述する第１励振電極９１及び第２励振電極９２の酸化による音叉型水晶振動子１の周波数特性の経時的な変動などが低減できる。なお、封止部材３７が不連続な枠状に設けられていてもよく、接合部材４０が不連続な枠状に設けられていてもよい。

次に、図４を参照しつつ、音叉型水晶振動素子１０の動作について説明する。図４は、図３に示した音叉型水晶振動素子のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面の構成を概略的に示す断面図である。なお、ＩＶ−ＩＶ線は、第１支持腕部７１の固定部７６ａ及び第２支持腕部７２の固定部７６ｂを通る第２方向Ｄ２と平行な線である。

第１振動腕部６１及び第２振動腕部６２の表面には、それぞれ、第１励振電極９１及び第２励振電極９２が設けられている。第１励振電極９１は、第１振動腕部６１及び第２振動腕部６２の各両側面に設けられている。両側面とは、第１主面６０ａと第２主面６０ｂとを繋ぐ一対の側面である。つまり、第１励振電極９１は、第１振動腕部６１及び第２振動腕部６２のそれぞれを第２方向Ｄ２において挟むように対向している。第２励振電極９２は、第１主面６０ａ及び第２主面６０ｂにおいて、第１溝６３ａ及び第２溝６３ｂのそれぞれの内部に設けられている。また、第２励振電極９２は、第１溝６３ａ及び第２溝６３ｂの外側にも設けられている。

第１支持腕部７１の第２主面７０ｂには第１接続電極９３が設けられ、第２支持腕部７２の第２主面７０ｂには第２接続電極９４が設けられている。第１接続電極９３は、第１励振電極９１と導電性保持部材３６ａとを電気的に接続している。また、第２接続電極９４は、第２励振電極９２と導電性保持部材３６ｂとを電気的に接続している。

第１励振電極９１及び第２励振電極９２は、例えば、ニッケル（Ｎｉ）やクロム（Ｃｒ）を下地層として、金（Ａｕ）を最表層とする多層構造の金属膜からなる電極である。クロムは水晶片との密着性が高いため、長期間の連続運転等による励振電極の剥離を抑制することができる。金は化学的安定が高いため、励振電極の酸化による振動特性の変動を抑制することができる。第１接続電極９３及び第２接続電極９４は、それぞれ、第１励振電極９１及び第２励振電極９２と同じ材料によって設けられ、第１励振電極９１及び第２励振電極９２と連続するように一体的に形成されている。これによれば第１励振電極９１及び第２励振電極９２、並びに第１接続電極９３及び第２接続電極９４を同じプロセスで同時に形成することができる。

電極パッド３３ａ及び電極パッド３３ｂから入力された交番電界が、それぞれ第１励振電極９１及び第２励振電極９２を介して、第１振動腕部６１及び第２振動腕部６２の内部に印加される。すると、第１振動腕部６１及び第２振動腕部６２の各両側面が当該交番電界の電圧の大きさに基づいて伸縮する。特定の駆動電圧の交番電界を第１励振電極９１と第２励振電極９２との間に印加することで、第１振動腕部６１及び第２振動腕部６２が、図３において一対の振動腕部６０の先端に図示した矢印の方向で互いに接近又は離間するように特定の共振周波数で振動する。

次に、図５を参照しつつ、音叉型水晶振動素子１０における複数の穴８０の機能について説明する。図５は、図３に示した音叉型水晶振動素子のＶ−Ｖ線に沿った断面の構成を概略的に示す断面図である。

複数の穴８０は、一対の振動腕部６０から漏れて、基部５０を通って一対の支持腕部７０を伝播する漏れ振動Ｗを減衰させる。特に、複数の穴８０は、一対の支持腕部７０の第１主面７０ａ側に開口部を有するため、漏れ振動Ｗのうち第１主面７０ａ側を伝播するものを減衰させる。漏れ振動Ｗの減衰効率の観点から、複数の穴８０の第３方向Ｄ３の深さ（以下、単に「深さ」を表す。他の溝及び穴の深さについても同様とする。）は、大きいことが好ましい。複数の穴８０が一対の振動腕部６０の第１溝６３ａと同じ深さであるなら、複数の穴８０及び第１溝６３ａを同じプロセスで同時に形成することができる。

＜第２実施形態＞
次に図６を参照しつつ、第２実施形態に係る音叉型水晶振動素子２１０の構成について説明する。図６は、第２実施形態に係る音叉型水晶振動素子の構成を概略的に示す断面図である。なお、以下の各実施形態では、上記の第１実施形態と共通の事柄については記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については逐次言及しない。また、第１実施形態と同様の符号が付された構成は、第１実施形態における構成と同様の構成及び機能を有するものとする。

第２実施形態に係る音叉型水晶振動素子２１０は、第２穴２８２及び第３穴２８３が一対の支持腕部２７０の第２主面２７０ｂ側に開口部を有する点で、第１実施形態に係る音叉型水晶振動素子１０と相違している。さらに、第１穴２８１及び第４穴２８４が一対の振動腕部２６０の第１溝２６３ａよりも深く、第２穴２８２及び第３穴２８３が一対の振動腕部２６０の第２溝２６３ｂよりも深い。また、第１穴２８１及び第２穴２８２は、それぞれの一部が第２方向Ｄ２で対向している。第３穴２８３及び第４穴２８４は、それぞれの一部が第２方向Ｄ２で対向している。第２穴２８２及び第３穴２８３は、漏れ振動Ｗのうち第２主面２７０ｂ側を伝播するものを減衰させる。

＜第３実施形態＞
次に図７及び図８を参照しつつ、第３実施形態に係る音叉型水晶振動素子３１０の構成について説明する。図７は、第３実施形態に係る音叉型水晶振動素子の構成を概略的に示す平面図である。図８は、第３実施形態に係る音叉型水晶振動素子の構成を概略的に示す断面図である。

第３実施形態に係る音叉型水晶振動素子３１０は、複数の穴３８０が第１方向Ｄ１と交差する方向に延在している点で、第１実施形態に係る音叉型水晶振動素子１０と相違している。具体的には、第１穴３８１は、第１方向Ｄ１から第２方向Ｄ２正方向側に角度θ２傾いた第５方向Ｄ５に延在している。第２穴３８２は第１方向Ｄ１から第２方向Ｄ２負方向側に角度θ１傾いた第４方向Ｄ４に延在している。角度θ１及び角度θ２は、４５度よりも小さい。第１穴３８１は第１支持腕部３７１の第１主面３７０ａ側に開口部を有し、第２穴３８２は第２主面３７０ｂ側に開口部を有する。第１穴３８１及び第２穴３８２は、第１主面３７０ａの法線方向から平面視したとき交差するように形成されている。第１穴３８１及び第２穴３８２は、交差する領域において、互いに第３方向Ｄ３において離れている。これにより、第１穴３８１及び第２穴３８２が交差する領域での第１支持腕部３７１の剛性低下を抑制している。なお、第１穴３８１及び第２穴３８２が交差する領域において繋がっている場合、漏れ振動Ｗの減衰効率を向上させることができる。第１穴３８１及び第２穴３８２は、同じ主面側に開口部を有してもよく、平面視で交差せずに並んでいてもよい。

第３穴３８３及び第４穴３８４も同様に形成される。つまり、第３穴３８３は、第５方向Ｄ５に延在し、第２主面３７０ｂ側に開口部を有する。第４穴３８４は、第４方向Ｄ４に延在し、第１主面３７０ａ側に開口部を有する。第３穴３８３及び第４穴３８４も、第１主面３７０ａの法線方向から平面視したとき交差するように形成されている。

＜第４実施形態＞
次に図９を参照しつつ、第４実施形態に係る音叉型水晶振動素子４１０の構成について説明する。図９は、第４実施形態に係る音叉型水晶振動素子の構成を概略的に示す断面図である。

第４実施形態に係る音叉型水晶振動素子４１０は、複数の穴４８０が第３方向Ｄ３に一対の支持腕部４７０を貫通する貫通穴である点で、第１実施形態に係る音叉型水晶振動素子１０と相違している。つまり、第１穴４８１及び第２穴４８２は、第１支持腕部４７１の第１主面４７０ａ及び第２主面４７０ｂの両側に開口部を有する。第３穴４８３及び第４穴４８４は、第２支持腕部４７２の第１主面４７０ａ及び第２主面４７０ｂの両側に開口部を有する。複数の穴４８０は、一対の支持腕部４７０を伝播する漏れ振動Ｗのうち第１主面４７０ａ側及び第２主面４７０ｂ側の両方を伝播するものを減衰させる。

以上のように、本発明の一態様によれば、基部５０と、基部５０から第１方向Ｄ１に延出し、第１方向Ｄ１と交差する第２方向Ｄ２に並ぶ複数の振動腕部６０と、基部５０から第１方向Ｄ１に延在し、第２方向Ｄ２において複数の振動腕部６０よりも外側に設けられた少なくとも１つの支持腕部７０と、少なくとも１つの支持腕部７０に設けられ、第１方向Ｄ１に沿って延在する少なくとも１つの穴８０とを備える音叉型水晶振動素子１０、が提供される。

上記態様によれば、支持腕部に形成された穴が、振動腕部から漏れて支持腕部を伝播する漏れ振動を減衰させることができる。また、支持腕部の延出方向に沿って穴が形成されているため、穴に起因した支持腕部の剛性低下を抑制することができる。

少なくとも１つの穴８０は、底面を有する溝、言い換えれば凹部であってもよい。これによれば、穴に起因した支持腕部の剛性低下を抑制することができる。

少なくとも１つの穴４８０は、貫通穴であってもよい。これによれば、穴は支持腕部を伝播する漏れ振動Ｗをより効率的に減衰させることができる。

少なくとも１つの支持腕部７０に設けられた固定部７６ａをさらに備え、固定部７６ａは、少なくとも１つの穴８０よりも基部５０から離れてもよい。これによれば、落下の衝撃等によって保持器に対して音叉型水晶振動素子が変位するときに支持腕部の穴に応力が集中するが、穴が支持腕部の延出方向に沿って形成されているため、穴に起因した支持腕部の破損を抑制することができる。また、ベース部材に搭載されるときの音叉型水晶振動素子の姿勢を安定させることができるため、音叉型水晶振動素子のベース部材又は蓋部材との干渉を低減し、振動特性の劣化を抑制することができる。

少なくとも１つの穴３８０は、４５度よりも小さい角度θ１，θ２で第１方向Ｄ１と交差する方向Ｄ４，Ｄ５に延在してもよい。これによれば、穴は支持腕部を伝播する漏れ振動Ｗをより効率的に減衰させることができる。

少なくとも１つの穴８０は、第１方向Ｄ１と平行な方向に延在してもよい。これによれば、穴に起因した支持腕部の剛性低下を抑制することができる。

少なくとも１つの穴８０は、少なくとも１つの支持腕部７０の中の１つにおいて第２方向Ｄ２に並ぶ複数の穴８１，８２を有してもよい。これによれば、穴は支持腕部を伝播する漏れ振動Ｗをより効率的に減衰させることができる。

少なくとも１つの穴２８０は、少なくとも１つの支持腕部２７０の中の１つにおいて、少なくとも１つの支持腕部２７０の一方の主面２７０ａに開口部を有する第１穴２８１と、他方の主面２７０ｂに開口部を有する第２穴２８２と有してもよい。これによれば、穴は支持腕部を伝播する漏れ振動Ｗをより効率的に減衰させることができる。

本発明の他の一態様によれば、ベース部材３０と、ベース部材３０との間に内部空間２６を形成する蓋部材２０と、内部空間２６に収容される音叉型水晶振動素子１０と、音叉型水晶振動素子１０をベース部材３０に励振可能に保持する導電性保持部材３６ａとを備え、音叉型水晶振動素子１０は、基部５０と、基部５０から第１方向Ｄ１に延出し、第１方向Ｄ１と交差する第２方向Ｄ２に並ぶ複数の振動腕部６０と、基部５０から第１方向Ｄ１に延在し、第２方向Ｄ２において複数の振動腕部６０よりも外側に設けられた少なくとも１つの支持腕部７０と、少なくとも１つの支持腕部７０に設けられ、第１方向Ｄ１に沿って延在する少なくとも１つの穴８０と、少なくとも１つの穴８０よりも基部５０から離れるように少なくとも１つの支持腕部７０に設けられ、導電性保持部材３６ａを介してベース部材３０に固定される固定部７６ａとを備える音叉型水晶振動子１、が提供される。

上記態様によれば、支持腕部に形成された穴が、振動腕部から漏れて支持腕部を伝播する漏れ振動を減衰させることができる。つまり、ベース部材への振動漏れを抑制することができる。また、支持腕部の延出方向に沿って穴が形成されているため、穴に起因した支持腕部の剛性低下を抑制することができる。つまり、支持腕部にかかる応力が穴に集中することによる支持腕部の破損を抑制することができる。

以上説明したように、本発明の一態様によれば、振動特性の改善を図り、且つ信頼性の低下の抑制を図ることが可能な音叉型水晶振動素子を提供することが可能となる。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１…音叉型水晶振動子
１０…音叉型水晶振動素子
１１…水晶片
３０…ベース部材
４０…接合部材
５０…基部
６０…一対の振動腕部
６１…第１振動腕部
６２…第２振動腕部
７０…一対の支持腕部
７１…第１支持腕部
７２…第２支持腕部
７６ａ…固定部
８０…複数の穴
８１…第１穴
８２…第２穴
８３…第３穴
８４…第４穴
Ｗ…漏れ振動

Claims (9)

1. 基部と、
   前記基部から第１方向に延出し、前記第１方向と交差する第２方向に並ぶ複数の振動腕部と、
   前記基部から前記第１方向に延在し、前記第２方向において前記複数の振動腕部よりも外側に設けられた少なくとも１つの支持腕部と、
   前記少なくとも１つの支持腕部に設けられ、前記第１方向に沿って延在する少なくとも１つの穴と
   を備える、音叉型水晶振動素子。
2. 前記少なくとも１つの穴は、底部を有する溝である、
   請求項１に記載の音叉型水晶振動素子。
3. 前記少なくとも１つの穴は、貫通穴である、
   請求項１に記載の音叉型水晶振動素子。
4. 前記少なくとも１つの支持腕部に設けられた固定部をさらに備え、
   前記固定部は、前記少なくとも１つの穴よりも前記基部から離れる、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の音叉型水晶振動素子。
5. 前記少なくとも１つの穴は、４５度よりも小さい角度で前記第１方向と交差する方向に延在する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の音叉型水晶振動素子。
6. 前記少なくとも１つの穴は、前記第１方向と平行な方向に延在する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の音叉型水晶振動素子。
7. 前記少なくとも１つの穴は、前記少なくとも１つの支持腕部の中の１つにおいて前記第２方向に並ぶ複数の穴を有する、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の音叉型水晶振動素子。
8. 前記少なくとも１つの穴は、前記少なくとも１つの支持腕部の中の１つにおいて、前記少なくとも１つの支持腕部の一方の主面に開口部を有する第１穴と、他方の主面に開口部を有する第２穴と有する、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の音叉型水晶振動素子。
9. ベース部材と、
   前記ベース部材との間に内部空間を形成する蓋部材と、
   前記内部空間に収容される音叉型水晶振動素子と、
   前記音叉型水晶振動素子を前記ベース部材に励振可能に保持する導電性保持部材と
   を備え、
   前記音叉型水晶振動素子は、
   基部と、
   前記基部から第１方向に延出し、前記第１方向と交差する第２方向に並ぶ複数の振動腕部と、
   前記基部から前記第１方向に延在し、前記第２方向において前記複数の振動腕部よりも外側に設けられた少なくとも１つの支持腕部と、
   前記少なくとも１つの支持腕部に設けられ、前記第１方向に沿って延在する少なくとも１つの穴と、
   前記少なくとも１つの穴よりも前記基部から離れるように前記少なくとも１つの支持腕部に設けられ、前記導電性保持部材を介して前記ベース部材に固定される固定部と
   を備える、音叉型水晶振動子。