JP2011234072A - 圧電振動片および圧電デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】振動漏れを抑制する構成を備えた圧電振動片を提供する。
【解決手段】圧電振動片である水晶振動片１は、ｘ軸方向を幅方向とし、ｚ’軸方向を厚さ方向とする基部２と、基部２からｙ’軸方向へ延出している腕部３と、基部２から腕部３と反対方向へ延出している支持部４と、を有し、基部２には、基部２からｚ’軸方向へ突起している突起部５が設けられている、ことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動する腕部を有する圧電振動片およびこの圧電振動片を備えた圧電デバイスに関する。

従来、圧電振動片において、いわゆる振動漏れを抑制するための構成が特許文献１に開示されている。これによれば、圧電振動片は、基部（特許文献１における底部）と、基部から延出した腕部（アーム）と、基部を支持するための支持部（支持基板）と、を有し、支持部には、くびれ部と、幅広部と、が交互に設けられている。圧電振動片は、このくびれ部を有することにより、基部からの振動がくびれ部で減衰し、圧電振動片を支持するための幅広部へ伝わり難くなる。即ち、支持部への振動漏れを抑制することが可能である。この場合、基部、腕部および支持部は、同じ厚さである。

また、特許文献２には、くびれ部に加え、支持部（特許文献２における固定部）の厚さを、支持部以外の腕部（アーム部）等の厚さより、厚く設定した構成の圧電振動片が開示されている。これによれば、圧電振動片は、他部より厚い支持部を有することにより、基部からの振動が支持部へ伝わり難くなるため、くびれ部による振動漏れ抑制効果を補完して、より確実に振動漏れを抑制することが可能である。

特開平８−１２８８３０号公報 特開２００８−２２４６２８号公報

しかし、従来の技術のように、単にくびれ部を設けただけでは、圧電振動片における振動漏れを確実に抑制することが困難な場合があり、特に、圧電振動片が小型化されるにしたがい、くびれ部の形状および配置等の設定を適宜最適に行わなくては、振動漏れを確実に抑制する効果に繋がらない、という知見が得られている。また、腕部等に比べ支持部を厚く設定して、振動漏れを抑制する場合、支持部の厚さを少なくすると、同等の抑制効果を得るためには、腕部の付け根から支持部までの長さ、即ち基部の長さ、を増やさなければならない、という関係により、圧電振動片の厚さおよび長さの両面を含めた小型化が困難である、という課題が生じている。

本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例または形態として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係る圧電振動片は、Ｘ軸方向を幅方向とし、Ｚ軸方向を厚さ方向する基部と、前記基部からＹ軸方向へ延出している腕部と、前記基部から前記腕部と反対方向へ延出している支持部と、を有し、前記基部には、Ｚ軸方向へ突起している突起部が設けられている、ことを特徴とする。

この圧電振動片によれば、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を、それぞれ幅方向、延出方向および厚さ方向としており、腕部と基部と支持部とが、延出方向に沿って順に配置されている構成である。さらに、圧電振動片は、突起状をなすように設けられた突起部を基部に有していて、この突起部は、突起部における質量変化により、腕部から伝わってくる振動に対して共振し難くなっている。つまり、突起部は、腕部からの振動の伝わりをほぼ遮断して支持部へ振動が伝わり難くする、振動漏れ抑制の役割を果たしている。このような構成の圧電振動片は、従来のような、支持部を厚くすることにより支持部への振動漏れを抑制する構成、と比較して、腕部に近い基部の位置で振動の伝わりをほぼ遮断するため、支持部の厚さを従来より薄くしても、振動漏れを抑制する効果を維持することが可能である。言い換えると、圧電振動片は、支持部の厚さを従来より薄くしても、腕部の付け根から支持部までの長さ、即ち基部の長さ、を長くする等の従来必要であった設定が不要である。これらのことから、基部に突起部を有する圧電振動片は、支持部に対し腕部により近い位置において振動漏れを効果的に抑制でき、圧電振動片の厚さおよび長さの両面を含めた小型化にも柔軟に対応することが可能である。

［適用例２］上記適用例に係る圧電振動片において、前記腕部は、前記基部の幅方向に沿って複数延出し、前記突起部は、前記基部の幅方向に沿って延在していることが好ましい。

この構成によれば、圧電振動片は、複数の腕部を有していて、この場合、突起部は、基部の幅方向に沿って並んでいる腕部に対し、同じ幅方向に沿って設けられている。つまり、突起部と腕部とは、ほぼ平行で、互いに対向して延在するような配置となっている。これにより、各腕部から支持部へ伝わる振動は、腕部と支持部との間に存する突起部によっていずれもほぼ遮断されるため、支持部へ振動漏れとなって伝わることが抑制される。従って、突起部によって振動漏れを抑制する構成は、複数の腕部を有する種々の圧電振動片にも容易に且つ効果的に適用することが可能である。

［適用例３］上記適用例に係る圧電振動片において、前記突起部が設けられている前記基部は、前記突起部に対する前記支持部の側の厚さが前記突起部に対する前記腕部の側の厚さより厚く設定されている、ことが好ましい。

この構成によれば、突起部が設けられている基部において、突起部よりも支持部の側に位置する基部の厚さ、即ち突起部に対する支持部の側の厚さは、突起部よりも腕部の側に位置する基部の厚さに比べて、厚い設定であり、剛性も高くなっている。この圧電振動片は、支持部を支持されて振動する構成であり、腕部が振動した場合に、支持部の側の剛性の高い基部が腕部および突起部を支えるため、より確実な支持が可能である。また、例えば、突起部をエッチングで形成する場合、突起部と支持部との間は、突起部の腕部側に比べて狭い溝状であるため、厚さ方向におけるエッチングの進行が遅くなる。その結果、同じエッチング時間であっても、突起部と支持部との間における基部の厚さは、突起部の腕部の側における基部の厚さより厚くなる。このようにエッチングを利用すれば、支持部の側の基部厚さを厚く設定する加工が容易に行える利点がある。

［適用例４］本適用例に係る圧電デバイスは、Ｘ軸方向を幅方向とし、Ｚ軸方向を厚さ方向とする基部と、前記基部からＹ軸方向へ延出している腕部と、前記基部から前記腕部と反対方向へ延出している支持部と、前記基部に設けられＺ軸方向へ突起している突起部と、を有する圧電振動片を少なくとも備えていることを特徴とする。

この圧電デバイスによれば、圧電振動片を備えていて、この圧電振動片の有する突起部は、突起部における質量変化により、腕部から伝わってくる振動と共振し難くなっていて、腕部からの振動の伝わりをほぼ遮断するため、振動が支持部へ伝わり難くしている。つまり、突起部は、振動漏れ抑制の役割を果たしている。このような構成の圧電振動片は、従来のような、支持部を厚くすることにより支持部への振動漏れを抑制する構成、と比較して、腕部により近い基部の位置で振動の伝わりをほぼ遮断するため、支持部の厚さを従来より薄くしても、振動漏れを抑制する効果を維持することが可能であり、小型化にも柔軟に対応することが可能である。この圧電振動片をパッケージ化した圧電デバイスは、振動漏れを抑制しつつ小型化を図ること等が可能となる。なお、圧電デバイスは、圧電振動片に加え、圧電振動片を発振させるための発振回路等をさらに備える構成も考えられる。

本実施形態に係る水晶振動片の表面側から見た外観を示す斜視図。 （ａ）水晶振動片の構成を示す断面図、（ｂ）水晶振動片の屈曲原理を示す模式図。 （ａ）圧電デバイスの蓋体を開けた状態を示す平面図、（ｂ）圧電デバイスを示す断面図。 圧電デバイスの製造工程を示すフローチャート。 （ａ）および（ｂ）水晶振動片の変形例を示す斜視図。 （ｃ）および（ｄ）水晶振動片の変形例を示す斜視図。

以下、圧電振動片および圧電デバイスについて、具体的な実施形態を図面に従って説明する。本実施形態では、圧電振動片の具体的な一例として、３本の腕部がいわゆる面外振動をする水晶振動片について説明する。なお、図面において、描かれている水晶振動片の各部は、分かりやすいように一部を強調してあり、部分的に異なった縮尺となっている。
（実施形態）

図１は、本実施形態に係る水晶振動片の表面側から見た外観を示す斜視図である。この水晶振動片（圧電振動片）１においては、図１に示すように、同一平面である側を表面側とし、段差をなしている側を裏面側とする。また、図２（ａ）は、水晶振動片の構成を示す断面図であり、図２（ｂ）は、水晶振動片の屈曲原理を示す模式図である。

最初に、水晶振動片１を形成する水晶について、簡単に説明する。水晶振動片１は、六角柱の水晶柱から切り出され、水晶柱は、柱の長手方向に光軸であるｚ軸と、ｚ軸に垂直な六角形面のｘ−ｙ平面において六角形の辺に平行な電気軸であるｘ軸と、ｘ軸に垂直な機械軸であるｙ軸とを有している。また、六角形の辺に平行なｘ軸は、それぞれ１２０度の等角度で３本あって、これらのｘ軸によりｘ−ｙ平面に形成される３つの面は、エッチング方向によるエッチング進行速度の違い等がそれぞれの面で同一である、という三方晶の性質を有している。このような水晶柱において、水晶振動片１は、ｘ−ｙ平面を、ｘ軸とｙ軸との交点（座標原点）からみてｘ軸回りに角度５度傾けた平面に沿う水晶ｚ板から切り出されたものである。

水晶振動片１は、図１に示すように、ｘ軸（請求項におけるＸ軸）方向を幅方向とする基部２と、基部２からｙ’軸 （請求項におけるＹ軸）方向へそれぞれ延出している３本の腕部３（３ａ，３ｂ，３ｃ）と、基部２から腕部３と反対の方向に延出し水晶振動片１を支持するための支持部４と、を有している。腕部３は、腕部３ｂを中央にして、３本がｘ軸に沿って順に並んでいる。また、水晶振動片１は、図２（ａ）を一緒に参照して分かるように、ｚ’軸 （請求項におけるＺ軸）方向に所定の厚さを有していて、支持部４の厚さは、基部２および腕部３より厚く設定されている。

さらに、基部２の裏面側には、基部２のｙ’軸方向のほぼ中央位置に、ｘ軸方向に沿って突起状の形態で延在している突起部５が設けられている。突起部５は、そのｘ軸方向の長さが基部２のｘ軸方向の長さと同一であり、平面視における形状がｘ軸方向を長手方向とする長方形をなしていて、ｙ’軸に沿う断面形状が矩形状である。また、突起部５が設けられている基部２と、突起部５と、を合わせた厚さは、支持部４の厚さとほぼ同じである。そして、突起部５が設けられている基部２は、突起部５と支持部４との間に位置する部分の厚さ、即ち突起部５に対する支持部４の側の厚さが、突起部５の腕部３の側における厚さより厚くなっている。これにより、基部２は、支持部４に連接する部分が剛性を有することになり、腕部３および突起部５を確実に支持することができる。

次に、図２（ｂ）も参照して、駆動電流を印加し腕部３を屈曲させるための金属膜について説明する。これら金属膜は、Ｃｒ膜とＡｕ膜との２層からなる電極であって、支持部４に設けられた２つの電極端子１０，２０と、電極端子１０と電気的に導通し腕部３ａに設けられた励振電極１２ａおよび腕部３ｃに設けられた励振電極１２ｃと、腕部３ｂに単独で設けられ電極端子１０と導通していない励振電極２２ｂと、が水晶振動片１の表面側に設けられている。なお、腕部３に設けられたこれら励振電極１２ａ，２２ｂ，１２ｃは、腕部３の先端には形成されていない。

そして、支持部４および腕部３の先端を除く水晶振動片１の表面側には、励振電極１２ａ、励振電極２２ｂ、励振電極１２ｃを覆って圧電膜９が形成されている。圧電膜９は、この場合、圧電性を有する酸化亜鉛（ＺｎＯ）で形成されていて、２つの貫通孔７，８を有している。貫通孔７は、電極端子１０、腕部３ａの励振電極１２ａおよび腕部３ｃの励振電極１２ｃと導通している金属膜の部分に対向して設けられ、貫通孔８は、腕部３ｂの励振電極２２ｂと導通している金属膜の部分に対向して設けられている。

さらに、圧電膜９には、電極端子２０と電気的に導通し、腕部３ａに設けられた励振電極１２ａに対し、圧電膜９を挟んで対向して位置する励振電極２２ａと、電極端子２０と電気的に導通し、腕部３ｃに設けられた励振電極１２ｃに対し、圧電膜９を挟んで対向して位置する励振電極２２ｃと、腕部３ｂに設けられた励振電極２２ｂに対して圧電膜９を挟んで対向し、電極端子２０と導通せず単独で設けられた励振電極１２ｂと、が形成されている。ここで、電極端子２０、腕部３ａの励振電極２２ａおよび腕部３ｃの励振電極２２ｃと導通している金属膜は、貫通孔８の孔壁にまで形成されていて、貫通孔８を介して腕部３ｂの励振電極２２ｂと導通している。同様に、励振電極１２ｂと導通している金属膜は、貫通孔７の孔壁にまで形成されていて、貫通孔７を介して腕部３ａの励振電極１２ａ、腕部３ｃの励振電極１２ｃおよび電極端子１０と導通している。

以上説明したような構成を有する水晶振動片１が、屈曲して振動する原理について、図２（ｂ）を参照して説明する。水晶振動片１には、電極端子１０または電極端子２０から駆動電流が印加される。例えば、電極端子１０から電極端子２０へ駆動電流が印加されると、腕部３ａにおける駆動電流は、励振電極１２ａから励振電極２２ａを経て電極端子２０へ至る方向となる。同様に、腕部３ｃにおける駆動電流は、励振電極１２ｃから励振電極２２ｃを経て電極端子２０へ至る方向となる。つまり、腕部３ａおよび腕部３ｃでは、裏面側から表面側の方向へ駆動電流が印加されるため、共に、裏面側から表面側の方向へ向いた電界が生じる。一方、腕部３ｂにおける駆動電流は、励振電極１２ｂから励振電極２２ｂを経て電極端子２０へ至る方向となる。つまり、腕部３ｂでは、表面側から裏面側の方向へ駆動電流が印加されるため、表面側から裏面側の方向へ向いた電界が生じる。

従って、腕部３ａおよび腕部３ｃにおいては、同方向へ向いた電界が生じ、腕部３ｂにおいては、腕部３ａおよび腕部３ｃとは異なる方向の電界が生じる。これにより、腕部３ａおよび腕部３ｃは、ｚ’軸に沿って表面側の方向へ屈曲する際、腕部３ｂは、ｚ’軸に沿って裏面側の方向へ屈曲する。電極端子１０および電極端子２０へ印加する駆動電流の方向を変えると、各腕部３は、それぞれ逆方向へ屈曲する。つまり、腕部３へ印加する駆動電流の方向を交互に変えることにより、腕部３は、屈曲を繰り返して振動することになる。即ち、水晶振動片１は、隣り合って位置する腕部３が互いに逆の位相で屈曲し、いわゆる面外振動をする。

この場合、水晶振動片１は、突起部５を基部２に有していて、この突起部５における質量変化により、突起部５が腕部３から伝わってくる振動と共振し難い構成となっている。即ち、突起部５は、腕部３から伝わる振動をほぼ遮断して支持部４へ振動が伝わり難くすることにより、振動漏れ抑制の役割を果たしている。従って、基部２に突起部５を有する水晶振動片１は、突起部５がなく支持部４を基部２より厚くして振動漏れを抑制する従来のような構成に比べ、支持部４の厚さを薄くすることができる。さらに、この水晶振動片１は、支持部４の厚さを薄くしても、従来必要であった、腕部３の付け根から支持部４までの長さ、即ち基部２の長さ、を長くする等の設定が不要であって、水晶振動片１の厚さおよび長さの双方を共に小さくして、小型化することが可能である。

また、水晶振動片１は、突起部５が３本の腕部３ａ，３ｂ，３ｃの並びとほぼ平行で、腕部３と支持部４との間に延在するような配置となっている。この配置により、各腕部３から支持部４へ伝わる振動は、いずれも突起部５によってほぼ遮断されるため、各腕部３から支持部４への振動漏れが抑制できる。このように、突起部５を基部２に設け腕部３に沿って延在させれば、複数の腕部３に対して、容易に且つ効果的に振動漏れを抑制することが可能である。加えて、突起部５は、基部２の剛性を向上させる補強桟のような効果も有し、腕部３がｚ’軸方向以外に捩れて振動することを抑制できる。

次に、上記で説明した水晶振動片１を備えた圧電デバイスについて説明する。図３（ａ）は、圧電デバイスの蓋体を開けた状態を示す平面図である。また、図３（ｂ）は、圧電デバイスを示す断面図であり、図３（ａ）のＴ−Ｔ’での断面である。図３に示すように、圧電デバイス３０は、この場合、水晶振動片１と、水晶振動片１を収容するパッケージ４０と、を備えている。パッケージ４０は、箱状をなし底部に封止孔４６を有するパッケージベース４１と、パッケージベース４１の箱状内部を密封するための蓋体４３、シームリング４２および封止材４７等と、により構成されている。

パッケージベース４１は、水晶振動片１を収容できるように箱状に形成され、その箱状内部に、水晶振動片１を載置して接続するための接続パッド４８が設けられている。この接続パッド４８には、水晶振動片１の電極端子１０および電極端子２０が、導電性接着剤４４を介して、接着固定されている。そして、接続パッド４８は、パッケージベース４１内の配線に接続され、パッケージベース４１の外周部に設けられた外部接続端子４５と導通が可能な構成となっている。

また、水晶振動片１を収容したパッケージ４０は、パッケージベース４１の箱状部の開口と、この開口を覆う蓋体４３と、がシームリング４２により溶接され、パッケージベース４１の封止孔４６には、金属材料等からなる封止材４７が充填されている。この封止材４７は、減圧雰囲気内で、溶融後固化され、パッケージベース４１内が減圧状態を保持できるように、封止孔４６を気密に封止している。

このような構成の圧電デバイス３０は、外部接続端子４５を介した外部からの駆動信号により、水晶振動片１が励振され、所定の周波数で振動して発振する。圧電デバイス３０は、図３（ａ）に示すように、水晶振動片１の基部２の裏面側に設けられ腕部３の並び方向とほぼ平行に延在する矩形柱状の突起部５により、水晶振動片１における振動漏れの支持部４への伝搬を抑制することができる。従って、圧電デバイス３０は、振動特性を維持しつつ小型化も可能な水晶振動片１を備え、小型でありながら安定した振動特性を有することができる。

次に、水晶振動片１の製造工程を含む圧電デバイス３０の製造工程について説明する。図４は、圧電デバイスの製造工程を示すフローチャートである。本製造工程では、ウエハー状の基材をベースにして水晶振動片１が製造されるため、ウエハー状の基材としての水晶ウエハーを用意する。水晶ウエハーは、既述した水晶ｚ板の表面を研磨して平坦な平板形状としたものである。

まず、ステップＳ１において、突起部、基部、腕部となる部分等のエッチングを行う。水晶振動片１においては、基部２および腕部３となるべき裏面側が支持部４より薄くなっていて、基部２の裏面側となる部分に突起部５が形成されている。そのため、まず、水晶ウエハーの裏面にレジスト膜を塗布し、基部２および腕部３の裏面を、突起部５の先端面となるべき部位を除いて、エッチングで除去できるように、レジスト膜のパターニングを行う。こうして露出した水晶面は、支持部４および突起部５より厚さの薄くなる腕部３および基部２の裏面側に対応していて、他面には、レジスト膜が残っている。この状態で、水晶ウエハーの露出した部分をフッ酸で所定時間だけエッチングし、腕部３および基部２を所定厚になるまで薄く形成する。この時、基部２には、突起部５が形成される。そして、レジスト膜を除去してステップＳ２へ進む。

ここで、基部２の裏面側に突起部５をエッチングで形成する場合、突起部５と支持部４との間は、突起部５の腕部３の側に比べて狭い溝状であるため、厚さ方向におけるエッチングの進行が遅くなる。そのため、同じ時間エッチングを行っても、突起部５と支持部４との間における基部２の厚さ、即ち突起部５に対する支持部４の側の厚さ、は、突起部５の腕部３の側における基部２の厚さより厚くなる傾向がある。これにより、基部２に突起部５が設けられた設定であっても、突起部５と支持部４との間の基部２は、腕部３および突起部５を確実に支持することができるようになる。

ステップＳ２において、腕部３を含む外形エッチングを行う。まず、水晶ウエハーの表面に、レジスト膜を塗布してから、フォトリソグラフィーにより、レジスト膜を水晶振動片１の腕部３形状を含む外形形状と外形形状同士を接続する連結部形状となるようにパターニングする。この状態で、水晶ウエハーの露出した部分をフッ酸でエッチングして、水晶振動片１の外形および連結部を形成する。これにより、水晶ウエハーに対し、それぞれ細い連結部で接続された、水晶振動片１となるべき多数の外形完成状態のものが得られる。エッチング後、レジスト膜を剥離してステップＳ３へ進む。

そして、ステップＳ３において、水晶面に電極形成を行う。まず、水晶ウエハーの表面全体に、この場合Ｃｒ膜とＡｕ膜との金属膜からなる電極を形成する。そして、電極にレジスト膜を形成し、このレジスト膜には、電極端子１０、電極端子１０と導通する励振電極１２ａ，１２ｃおよび励振電極２２ｂに対応したパターニングがなされる。レジスト膜の形成後、レジスト膜のない電極の部分をエッチングして電極端子１０、励振電極１２ａ，１２ｃ，２２ｂを形成する。この場合、腕部３の先端に錘金属膜（不図示）として電極を残しておく。電極の形成後、レジスト膜を剥離してステップＳ４へ進む。

ステップＳ４において、圧電膜９を形成する。圧電膜９は、スパッタリングにより、腕部３の励振電極１２ａ，１２ｃ，２２ｂを覆って、基部２および腕部３に０．１〜０．５μｍ程度の厚さで形成される。この場合、圧電膜９は、圧電性を有する酸化亜鉛（ＺｎＯ）である。圧電膜９の形成後、レジスト膜を剥離してステップＳ５へ進む。

ステップＳ５において、圧電膜９の面等に電極を形成する。ここで形成される電極は、支持部４の水晶面に設けられる電極端子２０と、電極端子２０と電気的に導通し、腕部３ａの励振電極１２ａと圧電膜９を挟んで対向する励振電極２２ａと、電極端子２０と電気的に導通し、腕部３ｃの励振電極１２ｃと圧電膜９を挟んで対向する励振電極２２ｃと、腕部３ｂの励振電極２２ｂと圧電膜９を挟んで対向し電極端子２０と導通せず単独で設けられる励振電極１２ｂと、である。これら電極は、ステップＳ３における電極形成と同様の方法で形成される。なお、電極は、貫通孔７の孔壁にも形成され、電極端子１０と導通している励振電極１２ａおよび励振電極１２ｃと、励振電極１２ｂと、を導通させている。また、電極は、貫通孔８の孔壁にも形成され、電極端子２０と導通している励振電極２２ａおよび励振電極２２ｃと、励振電極２２ｂと、を導通させている。圧電膜９等へ電極を形成後、ステップＳ６へ進む。

ステップＳ６において、水晶振動片の個片化を行う。即ち、水晶ウエハーにおける細い連結部を折り取り、連結状態であった水晶振動片１を個片にする。ここまでが、水晶振動片１の製造工程である。個片化の後、圧電デバイス３０を製造するために、ステップＳ７へ進む。

ステップＳ７において、パッケージに装着を行い、水晶振動片１を固定する。つまり、図３（ａ）に示すように、水晶振動片１をパッケージベース４１へ装着する。水晶振動片１の装着後、ステップＳ８へ進む。

ステップＳ８において、周波数の調整を行う。この調整は、水晶振動片１に駆動電流を印加して、その周波数を見ながら、イオンビーム、レーザー光等を各腕部３の先端の錘金属膜へ照射し、腕部３の質量をそれぞれ調整する。これにより、水晶振動片１の腕部３は、所定の周波数で正確に振動するように調整される。調整の後、ステップＳ９へ進む。

ステップＳ９において、パッケージを封止する。図３（ｂ）に示すように、パッケージベース４１へ蓋体４３を溶接し、封止孔４６を封止材４７で充填して、水晶振動片１をパッケージ４０内へ封止する。以上で、水晶振動片１を備えた圧電デバイス３０が完成する。この圧電デバイス３０は、基部２に突起部５を設けることにより、振動漏れの支持部４への伝搬を抑制する構成の水晶振動片１を備えており、安定した振動を維持することができ、搭載される電子機器等の精度向上を図ることができる。

また、圧電振動片および圧電デバイスは、上記の実施形態に限定されるものではなく、次に挙げる変形例のような形態であっても、実施形態と同様な効果が得られる。

（変形例１）水晶振動片１において、突起部５は、３本の腕部３ａ，３ｂ，３ｃの並びとほぼ平行に延在する１本の矩形柱の形態をなしているが、この形態に限定されるものではなく、例えば、複数の突起部が腕部３の並びとほぼ平行に延在する形態であっても良い。図５（ａ）は、水晶振動片の変形例を示す斜視図であり、この場合、水晶振動片（圧電振動片）１００は、２本の突起部５１（５１ａ，５１ｂ）を有していて、突起部５１以外は、実施形態の水晶振動片１と同様の構成である。図５（ａ）に示すように、水晶振動片１００において、基部２の裏面側には、水晶振動片１における突起部５に替えて、２本の突起部５１ａ，５１ｂが設けられている。突起部５１ａ，５１ｂは、ｘ軸方向の長さが基部２のｘ軸方向の長さと同一であり、ｙ’軸に沿う断面形状がそれぞれ矩形状をなし、設けられている基部２と合わせた厚さが支持部４の厚さとほぼ同じである。これら突起部５１ａ，５１ｂは、両方合わせた質量が実施形態の突起部５に比べ小さくなっているが、腕部３から支持部４へ漏れる振動を２つの突起で２段構えに抑制するため、実施形態の突起部５とほぼ同様の振動漏れ抑制効果を発揮できる。また、水晶振動片１００は、突起部５１の質量が、実施形態の突起部５より、小さいため、基部２と支持部４との接続部分に生じる応力等を、水晶振動片１の場合より軽減することもできる。

（変形例２）また、水晶振動片１の突起部５は、腕部３の並びとほぼ平行に延在し、平面視の形状がｘ軸方向を長手方向とする略楕円形状等であっても良い。図５（ｂ）は、水晶振動片の変形例を示す斜視図であり、この場合、水晶振動片（圧電振動片）２００は、突起部５２が平面視で略楕円形状であり、突起部５２におけるｙ’軸方向に沿う平面視長さが、腕部３ｂの位置近辺において最も長く、腕部３ａまたは腕部３ｃ方向へ行くにつれて短くなっている。突起部５２がこのような略楕円形状であれば、３本の腕部３からの振動漏れが集中する、基部２のｘ軸方向中央部に、突起部５２の最大質量部が位置することになり、水晶振動片２００は、突起部５２の質量と振動漏れとのバランスをとって、効果的な振動漏れ抑制が行える。

（変形例３）そして、水晶振動片１の突起部５は、ｘ軸方向の長さが基部２のｘ軸方向の長さより短くても良い。図６（ｃ）は、水晶振動片の変形例を示す斜視図であり、この場合、水晶振動片（圧電振動片）３００は、突起部５３が、平面視において、実施形態の突起部５と同様の長方形であるが、突起部５３のｘ軸方向の長さが基部２のｘ軸方向の長さより短くなっている。つまり、振動漏れの起こり難い、基部２の幅方向端部の近傍には、突起部５３が形成されていない。このような形態の突起部５３を有する水晶振動片３００は、突起部５３の質量を抑えつつ、且つ効果的な振動漏れ抑制が行える。

（変形例４）さらに、水晶振動片１の突起部５は、腕部３の並びとほぼ平行に点在する島状の形態であっても良い。図６（ｄ）は、水晶振動片の変形例を示す斜視図であり、この場合、水晶振動片（圧電振動片）４００は、３つの島状の突起部５４ａ，５４ｂ，５４ｃを有していて、これら突起部５４ａ，５４ｂ，５４ｃは、図６（ｃ）に示す突起部５３を３つの島状に分割して配置したような構成となっている。島状の突起部５４を振動漏れの起こりやすい位置にそれぞれ配置することにより、水晶振動片４００は、突起部５４の質量をより抑えつつ、且つ効果的な振動漏れ抑制が行える。

（変形例５）また、上記変形例に示す突起部５１，５２，５３，５４は、それぞれの形態が組み合わさったような形態であっても良く、例えば、図５（ａ）に示す突起部５１ａ，５１ｂが、図５（ｂ）に示す突起部５２のような平面視略楕円の形状であっても良い。そして、突起部５１ａ，５１ｂおよび突起部５２は、図６（ｄ）に示す突起部５４のような複数の島状に分割して配置した形態であっても良い。

（変形例６）水晶振動片１は、突起部５が基部２の裏面側にのみ設けられていることに限定されず、基部２の表面側にのみ設けられた形態や、基部２の表裏両面に設けられた形態等であっても良い。また、突起部５と基部２とを合わせた厚さは、支持部４の厚さとほぼ同じの設定ではなく、支持部４の厚さの方が薄い等の設定であっても良い。

（変形例７）水晶振動片１は、突起部５が基部２と一体の構成ではなく、別体として基部２に貼付された形態であっても良い。

（変形例８）水晶振動片１は、３本の腕部３（３ａ，３ｂ，３ｃ）を有し、腕部３が面外振動をする構成であるが、３本以外の腕部を有するものであっても良い。また、腕部３が屈曲して面外振動をする以外の、例えばいわゆる面内振動をする構成であっても良い。さらに、水晶振動片１は、腕部３が屈曲して振動する形態ではなく、屈曲を行わない、いわゆる厚みすべり振動をする形態であっても良い。

（変形例９）水晶振動片１は、突起部５の他に、くびれ部を基部２に設けた構成であっても良い。この構成の場合、基部２がｙ’軸方向に伸びて長くなることになる。

（変形例１０）水晶振動片１の基部２において、支持部４の側の厚さが腕部３の側より厚くなっていて、基部２が剛性を有し腕部３および突起部５を確実に支持できるようになっているが、剛性が確保されれば、基部２におけるこれら両側の厚さが同一である等の構成であっても良い。

（変形例１１）水晶振動片１の電極端子１０，２０、圧電膜９および励振電極１２，２２は、基部２および腕部３の表面側に設けれている配置の一例を示すものであって、腕部３の裏面側にも圧電膜および励振電極が設けられた構成であっても良い。また、励振電極２２ａと圧電膜９との間、励振電極１２ｂと圧電膜９との間および励振電極２２ｃと圧電膜９との間に、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）等の絶縁膜を設けた構成であっても良い。

（変形例１２）水晶における電気軸であるｘ軸、機械軸であるｙ軸、および光軸であるｚ軸と、請求項に記載されている圧電振動片の幅、厚さ、延出方向を明確に示すためのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸とは、水晶振動片１において、ｘ軸とＸ軸とが一致する水晶ｚ板から切り出された場合を例にしている。しかし、水晶振動片は、これに限定されるものではなく、用途に応じて水晶柱から種々の設定方向で切り出された形態のものであっても良い。

（変形例１３）圧電振動片は、水晶を用いた水晶振動片１に限定されることなく、水晶以外のニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）、チタン酸ジルコン鉛（ＰＺＴ）等の圧電体を用いたものであっても良い。更に、圧電膜９を有する圧電振動片は、腕部３等が水晶のような圧電性材料を用いることに限定されるものではなく、シリコンやゲルマニウムなどの非圧電材料であっても良い。

（変形例１４）水晶振動片１の圧電膜９は、スパッタリングにより形成された酸化亜鉛（ＺｎＯ）であるが、これに限定されるものではなく、例えば、圧電性を有する窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、チタン酸ジルコン鉛（ＰＺＴ）等であっても良い。

（変形例１５）圧電デバイス３０のパッケージ４０の内部は、減圧状態に封止されているが、減圧状態ではなく、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスが封入されていても良い。

圧電振動片としての水晶振動片１は、基部２に突起部５を設けることにより、振動漏れの支持部４への伝搬を抑制して、安定した振動を維持することができ、小型化も可能である。従って、この水晶振動片１をパッケージ化した圧電デバイス３０は、タイミングデバイスなどとして、デジタル携帯電話、パーソナルコンピューター、電子時計、ビデオレコーダー、テレビなどの電子機器に広く用いられ、これら電子機器の精度向上、小型化等に貢献することができる。

１…圧電振動片としての水晶振動片、２…基部、３…腕部、４…支持部、５…突起部、７，８…貫通孔、９…圧電膜、１０…電極端子、１２…励振電極、２０…電極端子、２２…励振電極、３０…圧電デバイス、５１，５２，５３，５４…突起部、１００，２００，３００，４００…圧電振動片としての水晶振動片。

Claims (4)

1. Ｘ軸方向を幅方向とし、Ｚ軸方向を厚さ方向とする基部と、
   前記基部からＹ軸方向へ延出している腕部と、
   前記基部から前記腕部と反対方向へ延出している支持部と、を有し、
   前記基部には、Ｚ軸方向へ突起している突起部が設けられている、ことを特徴とする圧電振動片。
2. 請求項１に記載の圧電振動片において、
   前記腕部は、前記基部の幅方向に沿って複数延出し、
   前記突起部は、前記基部の幅方向に沿って延在していることを特徴とする圧電振動片。
3. 請求項１または２に記載の圧電振動片において、
   前記突起部が設けられている前記基部は、前記突起部に対する前記支持部の側の厚さが前記突起部に対する前記腕部の側の厚さより厚く設定されている、ことを特徴とする圧電振動片。
4. Ｘ軸方向を幅方向とし、Ｚ軸方向を厚さ方向とする基部と、
   前記基部からＹ軸方向へ延出している腕部と、
   前記基部から前記腕部と反対方向へ延出している支持部と、
   前記基部に設けられＺ軸方向へ突起している突起部と、を有する圧電振動片を少なくとも備えていることを特徴とする圧電デバイス。

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