JP2012039226A - 音叉型の圧電振動片および圧電デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、音叉型の圧電振動片を使った圧電デバイスが高温試験された後も周波数変動が小さい音叉型の圧電振動片および圧電デバイスを提供する
【解決手段】 音叉型の圧電振動片（３０）は、圧電材料により形成された基部（３１）と、基部の一端側から所定方向に伸びる一対の振動腕（３２）と、底面を有する溝部又は貫通する貫通孔（３４）を有し、振動腕の外側で基部より所定方向に伸びる一対の支持腕（３３）と、を備え、溝部又は貫通孔は、支持腕と振動腕との間で基部に形成される支持腕付け根位置（３８）から伸びている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、音叉型の圧電振動片および圧電デバイスに関する。特に基部から支持腕が伸びている圧電振動片および圧電デバイスに関する。

特許文献１に示される音叉型の圧電振動片は基部から伸びる振動腕が設けられ、その振動腕の両外側に基部から伸びる支持腕が設けられている。この支持腕に導電性接着剤が塗布されパッケージに固定されると、音叉型の圧電振動片は、パッケージの外部の温度変化又は落下などの衝撃からの影響を減少させる。また、支持腕で音叉型の圧電振動片が支持されると、パッケージの内部で振動する振動腕の振動漏れによる周波数の変動が小さくなる。

特開２００６−１４８８５７号公報

しかしながら、音叉型の圧電振動片を使った圧電デバイスは、周波数調整後であってもリフロー炉での加熱等で周波数が変化してしまう現象が生じている。圧電デバイスは高温であっても周波数が規格内に入っているように、高温試験（高温恒温試験）後、圧電デバイスを出荷している。特に圧電デバイスが小型化されるに従い、高温試験後の周波数変動を小さくさせることが難しくなってきている。

本発明は、音叉型の圧電振動片を使った圧電デバイスが高温試験された後も周波数変動が小さい音叉型の圧電振動片および圧電デバイスを提供することを目的とする。

第１観点の音叉型の圧電振動片は、圧電材料により形成された基部と、基部の一端側から所定方向に伸びる一対の振動腕と、底面を有する溝部又は貫通する貫通孔を有し、振動腕の外側で基部より所定方向に伸びる一対の支持腕と、を備え、溝部又は貫通孔は、支持腕と振動腕との間で基部に形成される支持腕付け根位置から伸びている。

第２観点の音叉型の圧電振動片は、第１観点において、一対の振動腕の間で基部に形成される振動腕付け根位置は、所定方向において支持腕付け根位置と同じである。

第３観点の音叉型の圧電振動片は、第１観点において、一対の振動腕の間で基部に形成される振動腕付け根位置は、所定方向に支持腕付け根位置より先端側である。

第４観点の音叉型の圧電振動片は、第１観点から第３観点において、一対の支持腕は所定方向の途中の中間位置から先端位置に掛けて幅広く形成された一対の幅広領域を有し、溝部又は貫通孔は先端位置まで形成されている。

第５観点の音叉型の圧電振動片は、第１観点から第３観点において、一対の支持腕は所定方向の途中の中間位置から先端位置に掛けて幅広く形成された一対の幅広領域を有し、溝部又は貫通孔は中間位置まで形成されている。

第６観点の音叉型の圧電振動片は、第１観点から第３観点において、基部及び振動腕を囲むように形成された外枠を備え、支持腕と外枠とが接続され、溝部又は貫通孔は支持腕と外枠との接続領域まで形成されている。

第７観点の音叉型の圧電デバイスは、第１観点から第３観点に記載の音叉型の圧電振動片を収容した圧電デバイスであって、圧電振動片は、一対の支持腕の先端側に塗布された接着剤で支持される。

第８観点の音叉型の圧電デバイスは、第４観点又は第５観点に記載の音叉型の圧電振動片を収容した圧電デバイスであって、圧電振動片は、前記一対の幅広領域に塗布された接着剤で支持される。

第９観点の音叉型の圧電デバイスは、第６観点に記載の音叉型の圧電振動片を収容した圧電デバイスであって、外枠を中心にして２枚の平面板で挟み込んで前記圧電振動片が支持される。

本発明によれば、音叉型の圧電振動片を使った圧電デバイスが高温試験された後も周波数変動が小さい音叉型の圧電振動片および圧電デバイスを提供できる。このため、圧電デバイスの不良率が減少する。

（ａ）は、圧電デバイス１００の斜視図である。 （ｂ）は、圧電デバイス１００の断面図である。 （ｃ）は、音叉型圧電振動片３０が載置されたパッケージ２０の上面図である。 （ａ）は、音叉型圧電振動片３０の平面図である。 （ｂ）は図２（ａ）のＣ−Ｃ概略断面図である。 音叉型圧電振動片１３０の平面図である。 （ａ）は、音叉型圧電振動片２３０の平面図である。 （ｂ）は、図４（ａ）の概略Ｄ−Ｄ断面図である。 音叉型圧電振動片３３０の平面図である。 （ａ）は、音叉型圧電振動片ＰＡの高温試験の前後での周波数変化を示すグラフである。 （ｂ）は、２７個の音叉型圧電振動片３３０の高温試験の前後での周波数変化を示すグラフである。 （ｃ）は、５０個の音叉型圧電振動片３３０の高温試験の前後での周波数変化を示すグラフである。 音叉型圧電振動片４３０の平面図である。 音叉型圧電振動片５３０の平面図である。 （ａ）は、圧電デバイス６００の斜視図である。 （ｂ）は、図９（ａ）のＥ−Ｅ分解断面図である。 音叉型圧電振動片６３０の平面図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明の範囲は以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。

（第１実施例）
＜圧電デバイス１００＞
図１（ａ）は、圧電デバイス１００の斜視図である。圧電デバイス１００は、リッド１０、パッケージ２０、及びパッケージ２０内に載置されている音叉型圧電振動片３０（図１（ｂ）参照）により構成されている。以下、パッケージ２０の長辺方向であり音叉型圧電振動片３０の振動腕３２（図１（ｃ）参照）が伸びている方向をＹ軸方向、パッケージ２０の短辺方向であり一対の振動腕３２が並んでいる方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに垂直な方向をＺ軸方向として説明する。

パッケージ２０は、内側にキャビティ２４（図１（ｂ）参照）が形成されており、キャビティ２４に音叉型圧電振動片３０が載置されている。また、パッケージ２０の−Ｚ軸側の面には外部電極２１が形成されている。リッド１０は、キャビティ２４を密封するようにパッケージ２０の＋Ｚ軸側に配置されている。

図１（ｂ）は、圧電デバイス１００の断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａにおける断面図になっている。パッケージ２０の内側にはキャビティ２４が形成されており、キャビティ２４内には接続電極２２が形成されている。接続電極２２は導電部（不図示）を通して外部電極２１に電気的に接続されている。また、キャビティ２４には音叉型圧電振動片３０が載置されている。音叉型圧電振動片３０は、接続電極２２と導電性接着剤４１を通して電気的に接続されている。さらに、キャビティ２４は、リッド１０とパッケージ２０とが封止材４０により接着されることによって密閉されている。

図１（ｃ）は、音叉型圧電振動片３０が載置されたパッケージ２０の上面図である。また、図１（ｃ）は、図１（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。音叉型圧電振動片３０は、基部３１と基部３１より伸びる一対の振動腕３２と一対の振動腕３２の外側に伸びる一対の支持腕３３とを有している。また、パッケージ２０内には２カ所に接続電極２２が形成されている。音叉型圧電振動片３０は、支持腕３３で接続電極２２と接続されている。

圧電デバイス１００では、音叉型圧電振動片３２がキャビティ２４の中に載置され、導電性接着剤４１により接続電極２２と接着され固定される。そして、パッケージ２０とリッド１０とが封止材４０により接着され、キャビティ２４が封止される。このようにして圧電デバイス１００は完成するが、圧電デバイス１００は一般に２８０℃前後のリフロー炉でプリント基板にはんだ付けされる。以下、圧電デバイス１００が２００℃以上で一定時間加熱されることを高温試験工程という。そして、圧電デバイス１００は高温試験工程の後でもできるだけ周波数が変動しないことが求められる。

本願発明者は、圧電デバイス１００は高温試験工程の後に周波数が変動する原因を探求していた。そして高温試験工程では、導電性接着剤４１の残留応力が支持腕を伝わって振動腕に影響を及ぼし、音叉型圧電振動片の周波数を変動させてしまうことを突き止めた。

＜音叉型圧電振動片３０＞
図２（ａ）は、音叉型圧電振動片３０の平面図である。また、図２（ｂ）は図２（ａ）のＣ−Ｃ概略断面図である。以下、図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照して音叉型圧電振動片３０について説明する。

音叉型圧電振動片３０は、基部３１と基部３１から互いに平行に伸びている一対の振動腕３２と一対の振動腕３２の外側に＋Ｙ軸方向に伸びる一対の支持腕３３とを備えている。振動腕３２及び支持腕３３と基部３１とはそれぞれ振動腕付け根位置３９及び支持腕付け根位置３８において繋がっている。振動腕付け根位置３９及び支持腕付け根位置３８はＹ軸方向に対して同じ位置になるように形成されている。また、音叉型圧電振動片３０は圧電材料ＣＲを基材としている。圧電材料ＣＲの表面には電極が形成される。電極として用いられる金（Ａｕ）又は銀（Ａｇ）は圧電材料ＣＲに直接形成することが困難であるため、圧電材料ＣＲの表面に電極と同じ形状に第１層３６を形成し、第１層３６の表面上に第２層３７を形成している。圧電材料ＣＲには、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等が用いられる。また、第１層３６の材料には、Ｃｒ、Ｎｉ等が用いられ第２層３７の材料には金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等が用いられる。

各振動腕３２は、振動腕３２の＋Ｙ軸側に形成される錘部３２ａと錘部３２ａ及び基部３１の間に形成される振動部３２ｂとを有している。各振動部３２ｂの表側（＋Ｚ軸側）の主面にはそれぞれ２つの溝部３５が形成され、裏側の主面にも同様に２つの溝部３５が形成される。各支持腕３３には、支持腕３３をＺ軸方向に貫通する貫通孔３４が形成されている。貫通孔３４は、支持腕付け根位置３８から支持腕３３の＋Ｙ軸側の先端まで形成されている。また、各支持腕３３の＋Ｙ軸側には導電性接着剤４１を塗布するための接着部３３ａが形成されており、接着部３３ａと基部３１との間には接着部３３ａよりも幅の細い支持部３３ｂが形成されている。

また、音叉型圧電振動片３０には、互いに電気的に接続されておらず、異なる電圧が印加される２つの電極が形成されている。一方の電極は、基部３１の＋Ｘ軸側に形成されている電極３１Ｒと、＋Ｘ軸側の振動腕３２の溝部３５以外の領域に形成されている電極３２Ｒと、−Ｘ軸側の振動腕３２の溝部３５に形成されている電極３５Ｌと、＋Ｘ軸側の支持腕３３に形成されている電極３３Ｒと、により形成されている。他方の電極は、基部３１の−Ｘ軸側に形成されている電極３１Ｌと、−Ｘ軸側の振動腕３２の溝部３５以外の領域に形成されている電極３２Ｌと、＋Ｘ軸側の振動腕３２の溝部３５に形成されている電極３５Ｒと、−Ｘ軸側の支持腕３３に形成されている電極３３Ｌと、により形成されている。図２（ａ）では、同じ電位の電極に対して、同じ模様のハッチングを描いている。

音叉型圧電振動片３０の各部の幅の寸法は、例えば以下のようになる。振動腕３２の錘部３２ａの幅Ｗ１は１００μｍ、振動腕３２の振動部３２ｂの幅Ｗ２は７５μｍである。また、支持腕３３の接着部３３ａの幅Ｗ３は８０μｍ、支持腕３３の支持部３３ｂの幅Ｗ４は６０μｍである。また基部３１の幅Ｗ５は５００μｍ、一対の振動腕３２の振動部３２ｂ間の幅Ｗ６は６４μｍ、振動腕３２の振動部３２ｂと支持腕３３の支持部３３ｂとの間の幅Ｗ７は８９μｍ、貫通部３４の幅Ｗ８は３５μｍである。また、振動腕３２の溝部の幅Ｗ９は、振動部３２ｂの幅Ｗ２の５０％〜８０％に当たる３７．５μｍ〜６０μｍの範囲で形成される。

また、音叉型圧電振動片３０の各部の長さの寸法は、例えば以下のようになる。振動腕３２の錘部３２ａの長さＬ１は４００μｍ、振動腕３２の振動部３２ｂの長さＬ２は９００μｍ、支持腕３３の接着部３３ａの長さＬ３は５４０μｍ、支持腕３３の支持部３３ｂの長さＬ４は５００μｍ、基部３１の長さＬ５は１５０μｍである。

音叉型圧電振動片３０では支持腕３３に貫通孔３４が形成されているため、導電性接着剤４１の応力に対して支持腕３３が柔軟に変形し応力を緩和する。そして、振動腕３２へ導電性接着剤４１の応力の影響が伝わらないようにし、キャビティ封止後の音叉型圧電振動片の周波数変動が小さくなる。

＜音叉型圧電振動片１３０＞
音叉型圧電振動片３０は、振動腕付け根位置３９と支持腕付け根位置３８とがＹ軸方向に対して同一の位置に形成されていた。しかし、Ｙ軸方向に対して、支持腕付け根位置３８は振動腕付け根位置３９の−Ｙ軸側に形成されていても良い。以下に、Ｙ軸方向に対して、支持腕付け根位置３８が振動腕付け根位置３９の−Ｙ軸側に形成されている音叉型圧電振動片１３０について説明する。

図３は、音叉型圧電振動片１３０の平面図である。音叉型圧電振動片１３０は、基部１３１と基部１３１から互いに平行に伸びている一対の振動腕１３２と一対の振動腕１３２の外側に＋Ｙ軸方向に伸びる一対の支持腕１３３とを備えている。振動腕１３２及び支持腕１３３と基部１３１とはそれぞれ振動腕付け根位置１３９及び支持腕付け根位置１３８において繋がっている。支持腕付け根位置１３８は振動腕付け根位置１３９に対して−Ｙ軸側に形成されている。また、振動腕１３２と支持腕１３３との間の基部１３１のＹ軸方向の長さＬ６は、音叉型圧電振動片３０よりも短くなっている。さらに、各支持腕１３３には、支持腕１３３をＺ軸方向に貫通する貫通孔１３４が形成されている。貫通孔１３４は、支持腕付け根位置１３８から支持腕１３３の＋Ｙ軸側の先端まで形成されている。その他の構成は音叉型圧電振動片３０と同様であるので説明を省略する。

音叉型圧電振動片１３０では、振動腕１３２と支持腕１３３との間の基部１３１のＹ軸方向の長さＬ６が音叉型圧電振動片３０よりも短くなっているため、支持腕１３３にかかる応力が振動腕１３２へ伝わりにくくなり、音叉型圧電振動片１３０の周波数変動を小さくすることができる。

＜音叉型圧電振動片２３０＞
音叉型圧電振動片３０では、基部３１の幅Ｗ５をさらに広くしても良い。また、支持腕３３の接着部３３ａと支持部３３ｂとの間に接着サポート部３３ｃを設けても良い。また、支持腕３３に形成されている貫通孔３４は溝部であっても良い。以下に音叉型圧電振動片２３０について説明する。

図４（ａ）は、音叉型圧電振動片２３０の平面図である。音叉型圧電振動片２３０は、基部２３１と基部２３１から互いに平行に伸びている一対の振動腕２３２と一対の振動腕２３２の外側に＋Ｙ軸方向に伸びる一対の支持腕２３３とを備えている。振動腕２３２及び支持腕２３３と基部２３１とはそれぞれ振動腕付け根位置２３９及び支持腕付け根位置２３８において繋がっている。支持腕付け根位置２３８は振動腕付け根位置２３９に対して−Ｙ軸方向に形成されている。基部２３１の幅Ｗ２５は、音叉型圧電振動片３０の基部３１の幅Ｗ５よりも広く形成されている。また、それによって音叉型圧電振動片３０の振動腕３２と支持腕３３との間の幅Ｗ７は、幅Ｗ７よりも広い幅Ｗ２７となっている。

さらに、各支持腕２３３の＋Ｙ軸側には導電性接着剤４１を塗布するための接着部２３３ａが形成されており、基部２３１側には支持部２３３ｂが形成されている。また、接着部２３３ａと支持部２３３ｂとの間には接着サポート部２３３ｃが形成されている。接着サポート部２３３ｃの幅Ｗ１０は、導電性接着剤４１を塗布しやすくするために支持部２３３ｂよりも広く、接続部２３３ａで発生する応力を振動腕２３２に伝えにくくするために接続部２３３ａよりも狭く形成されている。接着部２３３ａ及び接着サポート部２３３ｃは支持部２３３ｂに対して幅広領域となっている。音叉型圧電振動片２３０では接着部２３３ａ及び接着サポート部２３３ｃの全面に導電性接着剤４１が塗布されても良いし、図４（ａ）に示されるように、各支持腕に２カ所又は複数の導電性接着剤４１が塗布されても良い。

図４（ｂ）は、図４（ａ）の概略Ｄ−Ｄ断面図である。音叉型圧電振動片２３０の各支持腕２３３には、支持腕２３３の表裏面である±Ｚ軸面に溝部２３４が形成されている。溝部２３４は、Ｙ軸方向には支持腕付け根位置３８から支持腕３３の＋Ｙ軸側の先端まで形成されている。溝部２３４は底面２３４ａを有しており貫通していない。溝部２３４は振動腕の溝部２３５と同時にエッチングで形成される。

音叉型圧電振動片２３０では、基部２３１の幅Ｗ２５が広く形成され、支持部２３３ｂと振動腕２３２との間の幅Ｗ２７を広く取ったことにより支持腕２３３と振動腕２３２との距離が遠くなる。そのため、支持腕２３３で発生した応力が振動腕２３２に伝わりにくくなっている。

＜音叉型圧電振動片３３０＞
音叉型圧電振動片３０は、支持腕３３に形成されている貫通孔３４が、支持腕３３の＋Ｙ軸側の先端まで形成されていなくても良い。以下に、支持腕に形成されている貫通孔が、支持腕の＋Ｙ軸側の先端まで形成されていない音叉型振動片３３０について説明する。

図５は、音叉型圧電振動片３３０の平面図である。音叉型圧電振動片３３０は、基部３３１と基部３３１から互いに平行に伸びている一対の振動腕３３２と一対の振動腕３３２の外側に＋Ｙ軸方向に伸びる一対の支持腕３３３とを備えている。振動腕３３２及び支持腕３３３と基部３３１とはそれぞれ振動腕付け根位置３３９及び支持腕付け根位置３３８において繋がっている。支持腕付け根位置３３８と振動腕付け根位置３３９とはＹ軸方向に同じ位置に形成されている。支持腕３３３は、接着部３３３ａ及び接着部３３３ａと基部３３１との間には支持部３３３ｂが形成されている。また、各支持部３３３ｂには、支持部３３３ｂをＺ軸方向に貫通する貫通孔３３４が形成されている。貫通孔３３４は、支持腕付け根位置３３８から支持部３３３ｂの＋Ｙ軸側の中間位置３３８ａまで形成されている。貫通孔３３４のＹ軸方向の長さＬ７は、例えば５００μｍである。その他の構成は音叉型圧電振動片３０と同様であるので説明を省略する。

音叉型圧電振動片３３０は、支持部３３３ｂに貫通孔３３４が形成されていることにより支持腕３３３が柔軟に動くようになり、導電性接着剤４１からの応力を逃すことができる。また、接続部３３３ａにも貫通孔が形成されている場合は、支持腕がＺ軸方向へ変位したりＹ軸に対して回転したりする等の応力を発生させてしまう場合あったが、接続部３３３ａに貫通孔を形成しないことにより、これらの応力の発生を防ぐことができる。

＜実験１＞
貫通孔３３４の周波数変動に対する効果を調べるため、貫通孔３３４が形成されていない点で異なる従来の音叉型圧電振動片３３０（以下、音叉型圧電振動片ＰＡとする。）を作製した。そして、音叉型圧電振動片３３０を使った圧電デバイスと音叉型圧電振動片ＰＡを使った圧電デバイスとの高温試験の前後での周波数変化の確認実験を行った。

周波数の測定は、音叉型圧電振動片がパッケージ２０内に配置された圧電デバイスの状態で行われた。また周波数は３つの条件で測定した。
Ｔ１：リッド１０によるキャビティ２４の封止後
Ｔ２：キャビティ２４の封止後に行われた第１高温試験後
Ｔ３：第１高温試験後にいったん室温に戻し、第２高温試験後
第１高温試験及び第２高温試験は、２８０℃〜３００℃で３〜５分間加熱することにより行われた。

図６（ａ）は、音叉型圧電振動片ＰＡの圧電デバイスの高温試験の前後での周波数変化を示すグラフである。封止後Ｔ１の圧電デバイスの周波数をｆとし、Ｔ２及びＴ３における周波数ｆ２及びｆ３との差（ｆ２−ｆ）および（ｆ３−ｆ）をΔｆとする。このとき、グラフでは縦軸をΔｆとｆとの比Δｆ／ｆ、横軸をＴ１、Ｔ２およびＴ３として示している。また、封止後Ｔ１の周波数ｆを初期値とした。図６（ａ）は、２４個の音叉型圧電振動片ＰＡの結果が示されている。Ｔ２でのΔｆ／ｆは、最小値が０ｐｐｍ、最大値が４．３ｐｐｍである。また、Ｔ３でのΔｆ／ｆは、最小値が−２．９ｐｐｍ、最大値が３．８ｐｐｍである。

図６（ｂ）は、２７個の音叉型圧電振動片３３０の高温試験の前後での周波数変化を示すグラフである。図６（ｂ）は、２７個の音叉型圧電振動片３３０の結果が示されている。封止後Ｔ１の周波数ｆは初期値として示している。Ｔ２でのΔｆ／ｆは、最小値が０．１ｐｐｍ、最大値が２．５ｐｐｍである。また、Ｔ３でのΔｆ／ｆは、最小値が０．２ｐｐｍ、最大値が２．１ｐｐｍである。

図６（ｃ）は、５０個の音叉型圧電振動片３３０の高温試験の前後での周波数変化を示すグラフである。図６（ｃ）は、図６（ｂ）と同様の試験を、サンプル数を増やして行っている。図６（ｃ）は、５０個の音叉型圧電振動片３３０の結果が示されている。封止後Ｔ１の周波数ｆは初期値として示している。Ｔ２でのΔｆ／ｆは、最小値が−０．８ｐｐｍ、最大値が１．２ｐｐｍである。また、Ｔ３でのΔｆ／ｆは、最小値が−０．７ｐｐｍ、最大値が１．４ｐｐｍである。

表１は、図６（ａ）、図６（ｂ）及び図６（ｃ）のΔｆ／ｆの最大値（ｍａｘ）、最小値（ｍｉｎ）及び最大値と最小値との差（ｍａｘ−ｍｉｎ）の結果をまとめたものである。

音叉型圧電振動片ＰＡの結果（図６（ａ）参照）では、第１高温試験後（Ｔ２）の最大値と最小値との差は４．３ｐｐｍ、第２高温試験後（Ｔ３）の最大値と最小値との差は６．７ｐｐｍである。高温試験の回数が増えるに従い最大値と最小値との差が増加している。これは、高温試験の回数が増えるに従って周波数変動が大きくなる可能性が高いことを示している。

また、２７個の音叉型圧電振動片３３０の結果（図６（ｂ）参照）では、第１高温試験後（Ｔ２）の最大値と最小値との差は２．４ｐｐｍ、第２高温試験後（Ｔ３）の最大値と最小値との差は１．９ｐｐｍである。この結果では、高温試験の回数が増えても最大値と最小値との差は大きく変化しておらず、高温試験の回数が増えても周波数変動は大きくならないことが予想される。また、音叉型圧電振動片３３０は音叉型圧電振動片ＰＡよりもＴ２において約１／２、Ｔ３において約１／３であり、音叉型圧電振動片３３０は音叉型圧電振動片ＰＡよりも周波数変動が小さいことが予想される。

さらに、５０個の音叉型圧電振動片３３０の結果（図６（ｃ）参照）では、第１高温試験後（Ｔ２）の最大値と最小値との差は２．０ｐｐｍ、第２高温試験後（Ｔ３）の最大値と最小値との差は２．１ｐｐｍである。この結果は、２７個の音叉型圧電振動片３３０の結果（図６（ｂ）参照）と近く、２７個の音叉型圧電振動片３３０の結果（図６（ｂ）参照）は信頼度が高いことが予想される。

以上より、音叉型圧電振動片では、支持部に貫通孔を形成することにより高温試験に対して周波数の変動を小さくすることができることが示された。

＜音叉型圧電振動片４３０＞
音叉型圧電振動片３３０は、振動腕付け根位置３３９と支持腕付け根位置３３８とがＹ軸方向に対して同一の位置に形成されていた。しかし、振動腕付け根位置３３９と支持腕付け根位置３３８とはＹ軸方向に対して異なる位置に形成されていても良い。以下に、振動腕付け根位置３３９と支持腕付け根位置３３８とはＹ軸方向に対して異なる位置に形成されている音叉型圧電振動片４３０について説明する。

図７は、音叉型圧電振動片４３０の平面図である。音叉型圧電振動片４３０は、基部４３１と基部４３１から互いに平行に伸びている一対の振動腕４３２と一対の振動腕４３２の外側に＋Ｙ軸方向に伸びる一対の支持腕４３３とを備えている。振動腕４３２及び支持腕４３３と基部４３１とはそれぞれ振動腕付け根位置４３９及び支持腕付け根位置４３８において繋がっている。支持腕付け根位置４３８は振動腕付け根位置４３９よりも−Ｙ軸側に形成されている。また、振動腕４３２と支持腕４３３との間の基部４３１のＹ軸方向の長さＬ４６は、音叉型圧電振動片３３０よりも短くなっている。支持腕４３３は、接着部４３３ａ及び接着部４３３ａと基部４３１との間に形成される支持部４３３ｂを有している。また、各支持腕４３３には、支持腕４３３をＺ軸方向に貫通する貫通孔４３４が形成されている。貫通孔４３４は、支持腕付け根位置４３８から支持部４３３ｂの＋Ｙ軸側の中間位置４３８ａまで形成されている。その他の構成は音叉型圧電振動片３３０と同様であるので説明を省略する。

音叉型圧電振動片４３０では、振動腕４３２と支持腕４３３との間の基部４３１のＹ軸方向の長さＬ４６が音叉型圧電振動片３３０よりも短くなっているため、支持腕４３３にかかる応力が振動腕４３２へ伝わりにくくなり、音叉型圧電振動片４３０の周波数変動を小さくすることができる。また、接続部４３３ａに貫通孔が形成されていないことにより、
支持腕４３３のＺ軸方向の変位及び支持腕４３３がＹ軸に対して回転する等の応力の発生を防ぐことができる。

＜音叉型圧電振動片５３０＞
音叉型圧電振動片４３０では、基部４３１の幅をさらに広くしても良い。また、支持腕４３３の接着部４３３ａと支持部４３３ｂとの間に接着サポート部５３３ｃを設けても良い。また、支持腕４３３に形成されている貫通孔４３４は溝部であっても良い。以下にこれらの条件を満たした音叉型圧電振動片５３０について説明する。

図８は、音叉型圧電振動片５３０の平面図である。音叉型圧電振動片５３０は、基部５３１と基部５３１から互いに平行に伸びている一対の振動腕５３２と一対の振動腕５３２の外側に＋Ｙ軸方向に伸びる一対の支持腕５３３とを備えている。さらに、各支持腕５３３の＋Ｙ軸側には導電性接着剤４１を塗布するための接着部５３３ａが形成されており、基部５３１側には支持部５３３ｂが形成されている。また、接着部５３３ａと支持部５３３ｂとの間には接着サポート部５３３ｃが形成されている。音叉型圧電振動片５３０では、接着部５３３ａ及び接着サポート部５３３ｃの全面に導電性接着剤４１が塗布されても良いし、図４（ａ）に示されるように、各支持腕の複数の場所に導電性接着剤４１が塗布されても良い。

また、音叉型圧電振動片５３０の支持部５３３ｂには、図４（ｂ）の音叉型圧電振動片２３０の支持部２３３ｂの断面図に示されるのと同じように、貫通孔の代わりに溝部５３４が形成されていても良い。溝部５３４は、Ｙ軸方向には支持腕付け根位置５３８から支持部５３３ｂの＋Ｙ軸側の中間位置５３８ｂまで形成されている。溝部５３４は底面（不図示）を有しており、貫通していない。溝部５３４は振動腕５３２の溝部５３５と同時に形成される。

（第２実施例）
第１実施例では、支持腕に貫通孔または溝部が形成されている音叉型圧電振動片及びその音叉型圧電振動片が用いられた圧電デバイスの例について説明した。しかし、音叉型圧電振動片にはさらに外枠が形成されていても良い。以下に外枠付きの音叉型圧電振動片及びその音叉型圧電振動片が用いられた圧電デバイスについて説明する。

＜圧電デバイス６００＞
図９（ａ）は、圧電デバイス６００の斜視図である。圧電デバイス６００は、リッド６１０、ベース６２０、及び枠付き音叉型圧電振動片６３０により構成されている。

圧電デバイス６００は、音叉型圧電振動片６３０が２枚の平面板であるリッド６１０とベース６２０とに挟まれることにより形成されている。音叉型圧電振動片６３０の＋Ｚ軸側の面にはリッド６１０が配置され、−Ｚ軸側の面にはベース６２０が配置されている。ベース６２０の−Ｚ軸側の面には外部電極６２１が形成されている。

図９（ｂ）は、図９（ａ）のＥ−Ｅ分解断面図である。音叉型圧電振動片６３０は、基部６３１と、振動腕６３２と、支持腕６３３（図１０参照）と、接続腕６３８（図１０参照）と、これらを囲むようにして形成されている外枠６３７とにより構成されている。音叉型圧電振動片６３０は、リッド６１０及びベース６２０により外枠６３７が挟みこまれて支えられるようにして配置され、低融点ガラス、直接接合、共晶合金等の接合部材により接合されている。リッド６１０及びベース６２０の音叉型圧電振動片６３０に向かいあう面には凹部が形成されており、この凹部は圧電デバイス６００が形成された時にキャビティ６２４を形成する。音叉型圧電振動片６３０の外枠６３７以外の部分は、このキャビティ６２４に配置される。また、ベース６２０の＋Ｚ軸側の面には接続電極６２２が形成されている。接続電極６２２は、外部電極６２１とベース６２０の内部を貫通する導通部（不図示）により電気的に接続されている。また、接続電極６２２は、音叉型圧電振動片６３０の外枠６３７に形成されている電極接合部６４２において電気的に接続される。

＜音叉型圧電振動片６３０＞
図１０は、音叉型圧電振動片６３０の平面図である。音叉型圧電振動片６３０は、基部６３１と、基部６３１から互いに平行に伸びている一対の振動腕６３２と、振動腕６３２の外側に振動腕６３２と平行に伸びている一対の支持腕６３３とを有している。さらに音叉型圧電振動片６３０は、基部６３１、振動腕６３２及び支持腕６３３を囲むように形成されている外枠６３７と、支持腕６３３及び外枠６３７を接続している接続領域６４３とを有している。振動腕６３２及び基部６３１に関しては第１実施例で示した音叉型圧電振動片と同様であるので説明を省略する。また、音叉型圧電振動部６３０には、互いに電気的に接続されておらず、異なる電圧が印加される２つの電極が形成されている。電極の形成のされ方は音叉型圧電振動片３３０と同様であり、音叉型圧電振動片６３０では支持腕に形成された電極が更に外枠６３７の角にまで伸びている。外枠６３７の角には電極接合部６４２が形成されており、電極接合部６４２はベース６２０の接続電極６２２と電気的に接続される。図１０では、同じ電位の電極に対して、同じ模様のハッチングを描いている。

音叉型圧電振動片６３０の支持腕６３３には貫通孔６３４が形成されている。貫通孔６３４は、支持腕付け根位置６３８から支持腕６３３と外枠６３７との接続領域６４３まで形成されている。貫通孔６３４が形成されていることにより低融点ガラス、直接接合、共晶合金等の接合部材、及び外枠６３７の膨張収縮による応力の振動腕６３２への影響を緩和して安定した周波数を提供することができる。

音叉型圧電振動片６３０には、第１実施例で説明した音叉型圧電振動片１３０のように、支持腕付け根位置６３９が振動腕付け根位置６３８よりも−Ｙ軸側に形成されていても良い。また、基部６３１の幅を広くして、振動腕６３２と支持腕６３３との間の距離を広く取っても良い。

以上、本発明の最適な実施形態について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において実施形態に様々な変更・変形を加えて実施することができる。例えば音叉型圧電振動片６３０の貫通孔６３４が底部を有する溝部にしていても良い。

１０、６１０ リッド
２０ パッケージ
２１、６２１ 外部電極
２２、６２２ 接続電極
２４、６２４ キャビティ
３０、１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０ 音叉型圧電振動片
３１、１３１、２３１、３３１、４３１、５３１、６３１ 基部
３２、１３２、２３２、３３２、４３２、５３２、６３２ 振動腕
３２ａ 錘部
３２ｂ、５３２ｂ 振動部
３３、１３３、２３３、３３３、４３３、５３３、６３３ 支持腕
３３ａ、２３３ａ、３３３ａ、４３３ａ、５３３ａ 接着部
３３ｂ、２３３ｂ、３３３ｂ 支持部
３４、１３４、３３４、４３４ 貫通孔
３５ 溝部
３６ 第１層
３７ 第２層
３８、１３８、２３８、３３８、４３８、６３８ 支持腕付け根位置
３９、１３９、２３９、３３９、４３９、６３９ 振動腕付け根位置
４０ 封止材
４１ 導電性接着剤４１
１００、６００ 圧電デバイス
１３３ｃ、２３３ｃ 接着サポート部
６２０ リッド
６３７ 外枠
６４２ 電極接合部
６４３ 接続領域
ＣＲ 圧電材料

Claims (9)

1. 圧電材料により形成された基部と、
   前記基部の一端側から所定方向に伸びる一対の振動腕と、
   底面を有する溝部又は貫通する貫通孔を有し、前記振動腕の外側で前記基部より前記所定方向に伸びる一対の支持腕と、を備え、
   前記溝部又は貫通孔は、前記支持腕と前記振動腕との間で前記基部に形成される支持腕付け根位置から伸びている音叉型の圧電振動片。
2. 前記一対の振動腕の間で前記基部に形成される振動腕付け根位置は、前記所定方向において前記支持腕付け根位置と同じである請求項１に記載の音叉型の圧電振動片。
3. 前記一対の振動腕の間で前記基部に形成される振動腕付け根位置は、前記所定方向に前記支持腕付け根位置より前記先端側である請求項１に記載の音叉型の圧電振動片。
4. 前記一対の支持腕は前記所定方向の途中の中間位置から先端位置に掛けて幅広く形成された一対の幅広領域を有し、
   前記溝部又は前記貫通孔は前記先端位置まで形成されている請求項１ないし請求項３のいずれかに１項に記載の音叉型の圧電振動片。
5. 前記一対の支持腕は前記所定方向の途中の中間位置から先端位置に掛けて幅広く形成された一対の幅広領域を有し、
   前記溝部又は前記貫通孔は前記中間位置まで形成されている請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の音叉型の圧電振動片。
6. 前記基部及び前記振動腕を囲むように形成された外枠を備え、
   前記支持腕と前記外枠とが接続され、前記溝部又は前記貫通孔は前記支持腕と前記外枠との接続領域まで形成されている請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の音叉型の圧電振動片。
7. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の音叉型の圧電振動片を収容した圧電デバイスであって、
   前記圧電振動片は、前記一対の支持腕の先端側に塗布された接着剤で支持される圧電デバイス。
8. 請求項４又は請求項５に記載の音叉型の圧電振動片を収容した圧電デバイスであって、
   前記圧電振動片は、前記一対の幅広領域に塗布された接着剤で支持される圧電デバイス。
9. 請求項６に記載の音叉型の圧電振動片を収容した圧電デバイスであって、
   前記外枠を中心にして２枚の平面板で挟み込んで前記圧電振動片が支持される圧電デバイス。