JP2014050067A - 振動デバイス、電子機器及び移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】振動特性を向上させることが可能な振動デバイスの提供。
【解決手段】水晶振動子１は、振動部１１、振動部１１を囲む枠部１２、振動部１１の第１方向の両端部１１ａ，１１ｄと枠部１２とを接続する一対の接続部１３，１４、を有する水晶振動片１０と、水晶振動片１０を収容するパッケージ２０と、を備え、水晶振動片１０の接続部１３（１４）は、振動部１１の端部１１ａ（１１ｄ）における輪郭振動時の２つの節部１１ｂ，１１ｃ（１１ｅ，１１ｆ）から延びる第１接続部１３ａ，１３ｂ（１４ａ，１４ｂ）と、第１接続部１３ａ，１３ｂ（１４ａ，１４ｂ）同士を連結する連結部１３ｃ（１４ｃ）と、連結部１３ｃ（１４ｃ）と枠部１２とを接続する第２接続部１３ｄ（１４ｄ）と、を有し、第２接続部１３ｄ，１４ｄ同士を結ぶ第１直線Ｌ１と、枠部１２の長辺部１２ｃ，１２ｄの固定部１２ｅ，１２ｆ同士を結ぶ第２直線Ｌ２とが、互いに交差している。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動デバイス、この振動デバイスを備えた電子機器及び移動体に関する。

従来、振動デバイスの構成要素である振動片として、四角形状の水晶基板で構成された振動本体部と、振動本体部から離れた外周を囲うフレーム部と、振動本体部とフレーム部とを接続する接続部と、を備えた水晶振動子（以下、振動片という）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この振動片は、振動本体部の四隅とフレーム部の内側の四隅とが、それぞれ梁状の接続部を介して接続されている構成となっている。

特開２００４−２４２２５４号公報

上記特許文献１の振動片は、振動本体部を挟んで互いに向かい合うフレーム部の部位のそれぞれに端子電極が設けられ、その一部がそれぞれ固定部となっている。この固定部は、導電性接着剤や半田などの導電性接合部材により、振動片の収容容器であるパッケージの内部に固定されている。なお、ここでは、振動片とパッケージとを備えたものを振動デバイスという。

上記振動片の主要材料は水晶であり、パッケージの主要材料は、一般的にセラミックス系材料であることから、両者の熱膨張係数は異なることとなる。
この両者の熱膨張係数の違いにより、振動片のフレーム部には、周囲の温度変化に伴い、固定部が設けられた部位同士を近付ける方向（または遠ざける方向）の熱応力が発生する。
この熱応力は、振動本体部の四隅とフレーム部の内側の四隅とを接続する接続部を介して振動本体部にまで伝達されることがある。
この結果、上記特許文献１の振動片は、振動本体部の振動が影響を受け、例えば、周囲の温度変化に伴う発信周波数の変化の度合いを表す周波数温度特性（以下、単に温度特性ともいう）や、エージング（経年、経時）による発信周波数の変化の度合いを表す周波数エージング特性（以下、単にエージング特性ともいう）などの振動特性が劣化する虞がある。

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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例にかかる振動デバイスは、輪郭振動する振動部、平面視で前記振動部を挟むように設けられている一対の固定部を含み前記振動部を囲んでいる枠部、前記振動部の第１方向の両端部と前記枠部とをそれぞれ前記第１方向に沿って接続する一対の接続部、を有する振動片と、前記振動片を前記一対の固定部で固定して収容するパッケージと、を備え、前記振動片の各前記接続部は、前記振動部の前記端部における輪郭振動時の少なくとも２つの節部のそれぞれから延びる第１接続部と、前記第１接続部同士を連結する連結部と、前記連結部と前記枠部とを接続する第２接続部と、を有し、前記第２接続部同士を結ぶ第１直線と、前記固定部同士を結ぶ第２直線とが、互いに交差していることを特徴とする。

これによれば、振動デバイスは、振動片の各接続部が、振動部（振動本体部に相当）の端部における輪郭振動時の少なくとも２つの節部のそれぞれから延びる第１接続部と、第１接続部同士を連結する連結部と、連結部と枠部（フレーム部に相当）とを接続する第２接続部と、を有し、第２接続部同士を結ぶ第１直線と、枠部の固定部同士を結ぶ第２直線とが、互いに交差している。
これにより、振動デバイスは、振動片とパッケージとの熱膨張係数の違いによって生じる熱応力が、連結部と枠部とを接続する第２接続部においては、枠部の第２直線方向に沿った一方側からの成分と、他方側からの成分とで殆ど相殺されていることとなる（換言すれば、熱応力による変位が殆ど生じないこととなる）。
この結果、振動デバイスは、枠部に生じる熱応力の、接続部を経由した振動部への影響を抑制できることから、例えば、温度特性やエージング特性などの振動特性を従来（例えば、特許文献１の振動片を用いた振動デバイス）よりも向上させることが可能となる。

［適用例２］上記適用例にかかる振動デバイスにおいて、各前記第２接続部は、前記第１方向に沿った前記枠部の中心線上に設けられていることが好ましい。

これによれば、振動デバイスは、各第２接続部が、第１方向に沿った枠部の中心線上に設けられていることから、枠部に生じた熱応力の中心線を挟んだ一方側からの成分と他方側からの成分とが均衡し、第２接続部では確実に相殺されていることとなる。
この結果、振動デバイスは、枠部に生じる熱応力の、接続部を経由した振動部への影響を確実に抑制できることから、例えば、温度特性やエージング特性などの振動特性を従来よりも確実に向上させることができる。

［適用例３］上記適用例にかかる振動デバイスにおいて、前記第１直線と、前記第２直線とが、互いに直交していることが好ましい。

これによれば、振動デバイスは、第１直線と第２直線とが、互いに直交していることから、枠部に生じた熱応力の殆どが、第２直線に沿った一方側からの成分及び他方側からの成分となり、両者が第１直線上の第２接続部では確実に相殺されていることとなる。
この結果、振動デバイスは、枠部に生じる熱応力の、接続部を経由した振動部への影響を更に抑制できることから、例えば、温度特性やエージング特性などの振動特性を従来よりも更に向上させることができる。

［適用例４］上記適用例にかかる振動デバイスにおいて、前記第１直線は、前記第１方向に沿った前記枠部の中心線と平面視で重なり、前記第２直線は、前記枠部の前記第１方向に対して平面視で直交する第２方向に沿った中心線と平面視で重なることが好ましい。

これによれば、振動デバイスは、第１直線が第１方向に沿った枠部の中心線と平面視で重なり、第２直線が枠部の第１方向に対して平面視で直交する第２方向に沿った中心線と平面視で重なる。
このことから、振動デバイスは、枠部に生じた熱応力の殆どが、第２直線に沿った一方側からの成分及び他方側からの成分となり、且つ、この両者が第２直線を挟んだ一方側の第２接続部と他方側の第２接続部とで均衡する。
そして、振動デバイスは、枠部に生じた熱応力の、第１方向に沿った中心線（第１直線）を挟んだ一方側からの成分と他方側からの成分とが均衡し、各第２接続部では確実に相殺されていることとなる。
この結果、振動デバイスは、枠部に生じる熱応力の、接続部を経由した振動部への影響を更に抑制できることから、例えば、温度特性やエージング特性などの振動特性を従来よりも更に向上させることができる。

［適用例５］上記適用例にかかる振動デバイスにおいて、前記連結部で連結されている２つの前記第１接続部が、前記第１直線に対して対称となる位置に設けられていることが好ましい。

これによれば、振動デバイスは、連結部で連結されている２つの第１接続部が、第１直線に対して対称となる位置に設けられていることから、振動部に対する支持のバランスが良好となる。
この結果、振動デバイスは、第１接続部の非対称配置に起因した振動部の振動への影響を解消できる。

［適用例６］本適用例にかかる電子機器は、上記適用例のいずれかに記載の振動デバイスを備えていることを特徴とする。

これによれば、本構成の電子機器は、上記適用例のいずれかに記載の振動デバイスを備えていることから、上記適用例のいずれかに記載の効果が反映された電子機器を提供することができる。

［適用例７］本適用例にかかる移動体は、上記適用例のいずれかに記載の振動デバイスを備えていることを特徴とする。

これによれば、本構成の移動体は、上記適用例のいずれかに記載の振動デバイスを備えていることから、上記適用例のいずれかに記載の効果が反映された移動体を提供することができる。

第１実施形態の水晶振動子の概略構成を示す模式図であり、（ａ）はリッド（蓋体）側から俯瞰した模式平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での模式断面図。 図１（ａ）のＢ−Ｂ線での模式断面図。 ラーメモード振動について説明する模式図であり、（ａ）は一方の電界方向時の振動部の変位状態を示す模式平面図、（ｂ）は他方の電界方向時の振動部の変位状態を示す模式平面図。 水晶振動子に生じる熱応力について説明する模式平面図。 変形例１の水晶振動子の概略構成を示す模式平面図。 変形例２の水晶振動子の概略構成を示す模式平面図。 第２実施形態の水晶発振器の概略構成を示す模式図であり、（ａ）はリッド側から俯瞰した模式平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での模式断面図。 第３実施形態の携帯電話を示す模式斜視図。 第４実施形態の自動車を示す模式斜視図。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
最初に、振動デバイスの一例としての水晶振動子について説明する。
図１は、第１実施形態の水晶振動子の概略構成を示す模式図である。図１（ａ）は、リッド（蓋体）側から俯瞰した模式平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線での模式断面図である。図２は、図１（ａ）のＢ−Ｂ線での模式断面図である。
なお、図１（ａ）の模式平面図では、説明の便宜上、リッドを省略してある。また、分かり易くするために、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。

図１、図２に示すように、水晶振動子１は、振動片としての水晶振動片１０と、水晶振動片１０を収容するパッケージ２０と、を備え、略直方体形状に構成されている。
水晶振動片１０は、例えば、水晶の原石などから所定の角度で切り出され、平面形状が略矩形の平板状に形成されている。
水晶振動片１０は、輪郭振動する略矩形状の振動部１１と、平面視で振動部１１を隙間（空間）を有して囲む四角い枠状の枠部１２と、振動部１１の第１方向（長手方向、紙面左右方向）の両端部１１ａ，１１ｄと枠部１２とをそれぞれ第１方向に沿って接続する一対の接続部１３，１４と、を有している。
水晶振動片１０は、振動部１１と、枠部１２と、一対の接続部１３，１４と、が一体で形成されている。また、水晶振動片１０の外形形状は、フォトリソグラフィー、エッチングなどの技術を用いて精度よく形成されている。

接続部１３は、振動部１１の一方の端部１１ａにおける輪郭振動（ここではラーメモード振動とする）時の２つの節部１１ｂ，１１ｃのそれぞれから、第１方向に沿って延びる第１接続部１３ａ，１３ｂと、第１方向に対して平面視で直交する第２方向に沿って延び、第１接続部１３ａ，１３ｂ同士を連結する連結部１３ｃと、第１方向に沿って延び、連結部１３ｃと枠部１２の第２方向に沿って延びる一方の短辺部１２ａとを接続する第２接続部１３ｄと、を有している。

接続部１４は、振動部１１の一方の端部１１ａとは反対側の他方の端部１１ｄにおける輪郭振動時の２つの節部１１ｅ，１１ｆのそれぞれから、第１方向に沿って延びる第１接続部１４ａ，１４ｂと、第２方向に沿って延び、第１接続部１４ａ，１４ｂ同士を連結する連結部１４ｃと、第１方向に沿って延び、連結部１４ｃと枠部１２の第２方向に沿って延びる他方の短辺部１２ｂとを接続する第２接続部１４ｄと、を有している。

水晶振動片１０は、枠部１２における振動部１１を挟んで第１方向に延びる両部位としての長辺部１２ｃ，１２ｄのそれぞれに、パッケージ２０への固定部１２ｅ，１２ｆが設けられている。
換言すれば、水晶振動片１０は、平面視で振動部１１を挟むように設けられている一対の固定部１２ｅ，１２ｆを含み、振動部１１を囲んでいる枠部１２を有している。
水晶振動片１０は、第２接続部１３ｄ，１４ｄ同士を結ぶ第１直線Ｌ１と、固定部１２ｅ，１２ｆ同士を結ぶ第２直線Ｌ２とが、互いに交差するように構成されている。

振動部１１の一方の主面１１ｇには、略矩形（略正方形）で略同形状の励振電極１５ａ，１６ａ，１５ｂが、紙面左側からこの順で配列されている。
励振電極１５ａ，１５ｂは、励振電極１６ａと振動部１１の外周部分との間に設けられた配線パターンにより互いに接続され、励振電極１５ａから接続部１３側に延びる配線パターンにより接続部１３、短辺部１２ａを経由して、枠部１２の長辺部１２ｃに設けられた端子電極１７と接続されている。
また、励振電極１６ａは、励振電極１６ａから励振電極１５ｂと振動部１１の外周部分との間を通って延びる配線パターンにより、接続部１４、短辺部１２ｂを経由して、枠部１２の長辺部１２ｄに設けられた端子電極１８と接続されている。
なお、端子電極１７，１８は、枠部１２の側面を回り込んで反対側の面（振動部１１の他方の主面１１ｈ側の面）にも設けられている。

振動部１１の他方の主面１１ｈには、略矩形で略同形状の励振電極１６ｂ，１５ｃ，１６ｃが、紙面左側からこの順で配列されている。励振電極１６ｂ，１５ｃ，１６ｃは、励振電極１５ａ，１６ａ，１５ｂのそれぞれと略同形状で、平面視で互いに重なる位置に配置されている。
詳述すると、励振電極１６ｂは、励振電極１５ａと重なる位置に配置され、励振電極１５ｃは、励振電極１６ａと重なる位置に配置され、励振電極１６ｃは、励振電極１５ｂと重なる位置に配置されている。

励振電極１５ｃは、励振電極１５ｃから励振電極１６ｂと振動部１１の外周部分との間を通って延びる配線パターンにより、接続部１３、短辺部１２ａを経由して、枠部１２の長辺部１２ｃに設けられた端子電極１７と接続されている。
励振電極１６ｂ，１６ｃは、励振電極１５ｃと振動部１１の外周部分との間に設けられた配線パターンにより互いに接続され、励振電極１６ｃから接続部１４側に延びる配線パターンにより接続部１４、短辺部１２ｂを経由して、枠部１２の長辺部１２ｄに設けられた端子電極１８と接続されている。
なお、励振電極１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ、端子電極１７，１８及び配線パターンは、例えば、クロムを下地層とし、その上に金が積層された金属被膜となっている。

パッケージ２０は、平面形状が略矩形で凹部を有したパッケージベース２１と、パッケージベース２１の凹部を覆う平面形状が略矩形で平板状のリッド（蓋体）２２と、を有し、略直方体形状に形成されている。
パッケージベース２１には、セラミックグリーンシートを成形して積層し焼成した酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、炭化珪素質焼結体、ガラスセラミックス焼結体などのセラミックス系の絶縁性材料や、ガラス、シリコンなどが用いられている。
リッド２２には、パッケージベース２１と同材料、または、コバール、４２アロイ、ステンレス鋼などの金属が用いられている。

パッケージベース２１には、内底面（凹部の内側の底面）２３における水晶振動片１０の枠部１２の固定部１２ｅ，１２ｆに対応する位置に、略矩形状の内部端子２４ａ，２４ｂが設けられている。
詳述すると、内部端子２４ａは、水晶振動片１０の枠部１２の固定部１２ｅに対向する位置（平面視で重なる位置）に設けられ、内部端子２４ｂは、水晶振動片１０の枠部１２の固定部１２ｆに対向する位置に設けられている。

パッケージベース２１の外底面（内底面２３の反対側の面、外側の底面）２５には、電子機器などの外部部材に取り付けられる際に用いられる一対の外部端子２６，２７が形成されている。外部端子２６，２７は、図示しない内部配線によって内部端子２４ａ，２４ｂと接続されている。
具体的には、外部端子２６は、内部端子２４ａと接続され、外部端子２７は、内部端子２４ｂと接続されている。
内部端子２４ａ，２４ｂ及び外部端子２６，２７は、タングステン、モリブデンなどのメタライズ層にニッケル、金などの各被膜がメッキなどにより積層された金属被膜となっている。

水晶振動片１０は、他方の主面１１ｈ側を取り付け面側として、枠部１２の固定部１２ｅ，１２ｆが、パッケージベース２１の内部端子２４ａ，２４ｂに、例えば、導電性接着剤や半田などの導電性接合部材３０を介して固定されている。
水晶振動子１は、水晶振動片１０が導電性接合部材３０を介してパッケージベース２１に固定された状態で、パッケージベース２１の凹部がリッド２２により覆われ、パッケージベース２１とリッド２２とがシームリング、低融点ガラス、接着剤などの接合部材２８によって接合される（リッド２２がパッケージベース２１に取り付けられる）。

水晶振動子１は、パッケージ２０の内部が減圧された状態（真空度の高い状態）、または窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスが充填された状態で気密に封止されている。
なお、パッケージ２０は、パッケージベース２１及びリッド２２の両方に凹部を有していてもよい。

なお、水晶振動子１は、各第２接続部１３ｄ，１４ｄが、第１方向に沿った枠部１２の中心線（ここでは、Ａ−Ａ線とする）上に設けられていることが好ましい。
また、水晶振動子１は、第１直線Ｌ１と、第２直線Ｌ２とが、互いに直交していることが好ましい。
また、水晶振動子１は、第１直線Ｌ１が、第１方向に沿った枠部１２の中心線（Ａ−Ａ線）と平面視で重なり、第２直線Ｌ２が、第１方向に対して平面視で直交する第２方向に沿った枠部１２の中心線（ここでは、Ｂ−Ｂ線とする）と平面視で重なることが好ましい。
また、水晶振動子１は、連結部１３ｃで連結されている２つの第１接続部１３ａ，１３ｂ、及び連結部１４ｃで連結されている２つの第１接続部１４ａ，１４ｂが、それぞれ第１直線Ｌ１に対して対称となる位置に設けられていることが好ましい。

水晶振動子１は、外部端子２６，２７、内部端子２４ａ，２４ｂ、端子電極１７，１８などを経由して、水晶振動片１０の励振電極１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１６ａ，１６ｂ，１６ｃに印加される駆動信号（交番電圧）によって、平面視で重なり合う各励振電極間（例えば、励振電極１５ａと励振電極１６ｂとの間など）に電界が発生し、振動部１１が所定の周波数でラーメモード振動を発振（共振）する。そして、水晶振動子１は、水晶振動片１０の発振周波数（共振周波数）を出力信号として出力する。

ここで、ラーメモード振動について図３を用いて概略を説明する。図３は、ラーメモード振動について説明する模式図であり、図３（ａ）は、一方の電界方向時の振動部の変位状態を示す模式平面図であり、図３（ｂ）は、他方の電界方向時の振動部の変位状態を示す模式平面図である。
なお、図３では説明の便宜上、接続部１３，１４、配線パターンなどを省略してある。

図３（ａ）に破線で示すように、一方の電界方向時には、振動部１１の励振電極１５ａ，１５ｂの第１方向（長手方向）に沿った２辺部側が外側に略円弧状に膨らむと共に、第２方向（長手方向に対して直交する方向）に沿った２辺部側が内側に略円弧状にへこみ、励振電極１６ａの第１方向に沿った２辺部側が内側に略円弧状にへこむと共に、第２方向に沿った２辺部側が外側に略円弧状に膨らむ。

図３（ｂ）に破線で示すように、他方の電界方向時には、一方の電界方向時と逆の変位となる。つまり、振動部１１の励振電極１５ａ，１５ｂの第１方向に沿った２辺部側が内側に略円弧状にへこむと共に、第２方向に沿った２辺部側が外側に略円弧状に膨らみ、励振電極１６ａの第１方向に沿った２辺部側が外側に略円弧状に膨らむと共に、第２方向に沿った２辺部側が内側に略円弧状にへこむ。

水晶振動片１０の振動部１１は、駆動信号により図３（ａ）の変位と図３（ｂ）の変位とを交互に繰り返すことによりラーメモード振動を発振することとなる。
なお、図３で分かるように、励振電極１５ａ，１６ａ，１５ｂの四隅部周辺は、ラーメモード振動時に殆ど変位していない。この部分は、ラーメモード振動時（輪郭振動時）の節部とよばれている。
本実施形態では、振動部１１の四隅部が、節部１１ｂ，１１ｃ，１１ｅ，１１ｆとなっている。

ここで、周囲の温度変化に伴い、水晶振動子１の水晶振動片１０とパッケージベース２１との間に、両者の熱膨張係数の違いにより、固定部１２ｅ，１２ｆが設けられた枠部１２の長辺部１２ｃ，１２ｄ同士を近付ける方向の熱応力が発生した場合を想定してみる。
図４は、水晶振動子に生じる熱応力について説明する模式平面図である。なお、説明の便宜上、電極類、配線パターンは、省略してある。

図４に示すように、枠部１２の長辺部１２ｃ，１２ｄ同士を近付ける方向の熱応力Ｆ１，Ｆ２が発生した場合、２点鎖線で示した接続部で枠部１２の内側の四隅と振動部１１の四隅とを接続する従来（特許文献１）の構成では、熱応力Ｆ１，Ｆ２の分力Ｆ１ａ，Ｆ１ｂ，Ｆ２ａ，Ｆ２ｂが振動部１１に伝達されることがある。
この結果、従来の構成では、振動部１１のラーメモード振動が影響を受け（具体的には、共振周波数が変動する）、例えば、熱応力の増減に伴って共振周波数が変化することによる周波数温度特性の劣化や、パッケージベース２１と水晶振動片１０との間で発生した熱応力が時間と共に緩和することによる周波数エージング特性などの振動特性が劣化する虞がある。
また、従来の構成では、周囲の温度の昇降による温度ヒステリシス（例えば、周囲の温度が−側から上昇して所定の温度になった場合の共振周波数と、＋側から下降して所定の温度になった場合の共振周波数とのずれの程度）も、熱応力の緩和の影響で劣化する虞がある。

一方、本実施形態の構成では、枠部１２の短辺部１２ａ，１２ｂの第２直線Ｌ２方向に沿った一方側からの熱応力Ｆ１と、他方側からの熱応力Ｆ２とが、短辺部１２ａ，１２ｂでそれぞれ均衡し、第２接続部１３ｄ，１４ｄにおいて、熱応力Ｆ１，Ｆ２は殆ど相殺されていることとなる（換言すれば、熱応力Ｆ１，Ｆ２による変位が殆ど生じないこととなる）。
この結果、水晶振動子１は、枠部１２に生じる熱応力Ｆ１，Ｆ２の、接続部１３，１４を経由した振動部１１への影響を抑制できることから、例えば、温度特性、エージング特性、温度ヒステリシスなどの振動特性を従来よりも向上させることが可能となる。
なお、水晶振動子１は、熱応力Ｆ１，Ｆ２が図４と逆方向の場合（長辺部１２ｃ，１２ｄ同士を遠ざける方向の熱応力が生じた場合）でも、上記と同様の作用で熱応力Ｆ１，Ｆ２が相殺され、上記と同様の効果を奏することができる。

上述したように、第１実施形態の水晶振動子１は、水晶振動片１０の接続部１３（１４）が、振動部１１の端部１１ａ（１１ｄ）におけるラーメモード振動時（輪郭振動時）の少なくとも２つの節部１１ｂ，１１ｃ（１１ｅ，１１ｆ）のそれぞれから延びる第１接続部１３ａ，１３ｂ（１４ａ，１４ｂ）と、第１接続部１３ａ，１３ｂ（１４ａ，１４ｂ）同士を連結する連結部１３ｃ（１４ｃ）と、連結部１３ｃ（１４ｃ）と枠部１２の短辺部１２ａ（１２ｂ）とを接続する第２接続部１３ｄ（１４ｄ）と、を有している。
そして、水晶振動子１は、第２接続部１３ｄ（１４ｄ）同士を結ぶ第１直線Ｌ１と、枠部１２におけるパッケージベース２１への固定部１２ｅ，１２ｆ同士を結ぶ第２直線Ｌ２とが、互いに交差している。

これにより、水晶振動子１は、水晶振動片１０とパッケージ２０（パッケージベース２１）との熱膨張係数の違いによって生じる熱応力が、連結部１３ｃ（１４ｃ）と枠部１２の短辺部１２ａ（１２ｂ）とを接続する第２接続部１３ｄ（１４ｄ）においては、枠部１２の第２直線Ｌ２方向（第２方向）に沿った一方側からの成分（熱応力Ｆ１）と、他方側からの成分（熱応力Ｆ２）とで殆ど相殺されていることとなる。
この結果、水晶振動子１は、枠部１２に生じる熱応力の、接続部１３，１４を経由した振動部１１への影響を抑制できることから、例えば、温度特性、エージング特性、温度ヒステリシスなどの振動特性を従来よりも向上させることが可能となる。

また、水晶振動子１は、水晶振動片１０の第２接続部１３ｄ，１４ｄが、第１方向に沿った枠部１２の中心線（Ａ−Ａ線）上に設けられている場合には、水晶振動片１０の枠部１２に生じた熱応力の、中心線を挟んだ一方側からの成分（熱応力Ｆ１）と他方側からの成分（熱応力Ｆ２）とが均衡し、第２接続部１３ｄ，１４ｄでは両者が確実に相殺されていることとなる。
この結果、水晶振動子１は、枠部１２に生じる熱応力の、接続部１３，１４を経由した振動部１１への影響を確実に抑制できることから、例えば、温度特性、エージング特性、温度ヒステリシスなどの振動特性を従来よりも確実に向上させることができる。

また、水晶振動子１は、第１直線Ｌ１と第２直線Ｌ２とが、互いに直交している場合には、水晶振動片１０の枠部１２に生じた熱応力の殆どが、第２直線Ｌ２に沿った一方側からの成分（熱応力Ｆ１）及び他方側からの成分（熱応力Ｆ２）となり、両者が第１直線Ｌ１上の第２接続部１３ｄ，１４ｄでは確実に相殺されていることとなる。
この結果、水晶振動子１は、枠部１２に生じる熱応力の、接続部１３，１４を経由した振動部１１への影響を更に抑制できることから、例えば、温度特性、エージング特性、温度ヒステリシスなどの振動特性を従来よりも更に向上させることができる。

また、水晶振動子１は、第１直線Ｌ１が第１方向に沿った枠部１２の中心線（Ａ−Ａ線）と平面視で重なり、第２直線Ｌ２が第２方向に沿った枠部１２の中心線（Ｂ−Ｂ線）と平面視で重なる場合には、水晶振動片１０の枠部１２に生じた熱応力の殆どが、第２直線Ｌ２に沿った一方側からの成分（熱応力Ｆ１）及び他方側からの成分（熱応力Ｆ２）となり、且つ、この両者が第２直線Ｌ２を挟んだ一方側の第２接続部１３ｄと他方側の第２接続部１４ｄとで均衡する。
そして、水晶振動子１は、枠部１２に生じた熱応力の、第１方向に沿った中心線（第１直線Ｌ１）を挟んだ一方側からの成分（熱応力Ｆ１）と他方側からの成分（熱応力Ｆ２）とが均衡し、第２接続部１３ｄ，１４ｄでは確実に相殺されていることとなる。
この結果、水晶振動子１は、枠部１２に生じる熱応力の、接続部１３，１４を経由した振動部１１への影響を更に抑制できることから、例えば、温度特性、エージング特性、温度ヒステリシスなどの振動特性を従来よりも更に向上させることができる。

また、水晶振動子１は、連結部１３ｃ（１４ｃ）で連結されている２つの第１接続部１３ａ，１３ｂ（１４ａ，１４ｂ）が第１直線Ｌ１に対して対称となる位置に設けられている場合には、水晶振動片１０の振動部１１に対する支持のバランスが良好となる。
この結果、水晶振動子１は、熱応力の接続部１３，１４を経由した振動部１１への影響を抑制しつつ、第１接続部１３ａ，１３ｂ（１４ａ，１４ｂ）の非対称配置に起因した振動部１１の振動への影響を解消できる。

ここで、第１実施形態の水晶振動子の変形例について説明する。
（変形例１）
図５は、変形例１の水晶振動子の概略構成を示す模式平面図である。
なお、第１実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図５に示すように、変形例１の水晶振動子２は、水晶振動片１１０の振動部１１の構成が第１実施形態と異なる。
振動部１１は、励振電極１６ａ部から枠部１２の長辺部１２ｄ側に矩形状に突出した突出部１１ｉを有している。突出部１１ｉの一方の主面１１ｇには、励振電極１５ｄが設けられ、他方の主面１１ｈには、励振電極１６ｄが設けられている。励振電極１５ｄ，１６ｄは、配線パターンなどを経由してそれぞれ端子電極１７，１８に接続されている。
これにより、水晶振動子２は、励振電極１５ａ，１６ａ，１５ｂ部に加えて励振電極１５ｄ部もラーメモード振動を発振する。この結果、水晶振動子２は、第１実施形態と同様の効果を奏しつつ、第１実施形態よりも高次モードのラーメモード振動を発振することとなり、共振周波数の高周波化が可能となる。

（変形例２）
図６は、変形例２の水晶振動子の概略構成を示す模式平面図である。
なお、第１実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図６に示すように、変形例２の水晶振動子３は、水晶振動片２１０の構成が第１実施形態と異なる。
水晶振動片２１０の振動部１１は、複数の矩形状の励振電極１５，１６が市松模様状に並べられているとともに、第１方向（第１直線Ｌ１方向）に４列、第２方向（第２直線Ｌ２方向）に３列のマトリックス状に設けられている。
各励振電極１５同士、各励振電極１６同士は、配線パターン（振動部１１内では１本の線で表記）によって互いに接続され、それぞれ端子電極１７，１８に接続されている。なお、水晶振動片２１０は、第１実施形態と同様に、振動部１１の一方の主面１１ｇと他方の主面１１ｈとに、励振電極１５と励振電極１６とが、平面視で互いに重なるように配置されている。

水晶振動片２１０の接続部１３の第１接続部１３ａ，１３ｂは、励振電極１５，１６の第１方向に沿った中央の列の端部１１ａにおけるラーメモード振動時の２つの節部１１ｂ，１１ｃのそれぞれから延びている。
一方、接続部１４の第１接続部１４ａ，１４ｂは、励振電極１５，１６の第１方向に沿った中央の列の端部１１ｄにおけるラーメモード振動時の２つの節部１１ｅ，１１ｆのそれぞれから延びている。

これによれば、変形例２の水晶振動子３は、水晶振動片２１０の振動部１１に複数の矩形状の励振電極１５，１６が第１方向に４列、第２方向に３列のマトリックス状に設けられている。
このことから、水晶振動子３は、第１実施形態と同様の効果を奏しつつ、第１実施形態及び変形例１よりも高次モード（４×３）のラーメモード振動を発振することとなり、更なる共振周波数の高周波化が可能となる。
なお、水晶振動子３は、第１接続部１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂに加えて、振動部１１の四隅の節部から延びる別の第１接続部を設けてもよい。

（第２実施形態）
次に、上記第１実施形態及び各変形例の水晶振動子に、水晶振動片を発振させる発振回路（駆動回路）を備えた振動デバイスの一例としての水晶発振器について説明する。
図７は、第２実施形態の水晶発振器の概略構成を示す模式図である。図７（ａ）は、リッド側から俯瞰した模式平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ線での模式断面図である。なお、図７（ａ）の模式平面図では、説明の便宜上、リッド及び一部の構成要素を省略してある。また、上記第１実施形態及び各変形例との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、上記第１実施形態及び各変形例と異なる部分を中心に説明する。

図７に示すように、水晶発振器５は、上記第１実施形態で述べた水晶振動子１または各変形例の水晶振動子２，３のいずれかと（ここでは、水晶振動子１とする）、水晶振動子１の水晶振動片１０を発振させる発振回路としてのＩＣチップ４０と、を備えている。
水晶発振器５のパッケージベース２１の内底面２３には、ＩＣチップ４０を収容する凹部２３ａが設けられている。
凹部２３ａの底面には、複数の内部接続端子２３ｂが設けられている。

発振回路を内蔵するＩＣチップ４０は、パッケージベース２１の内底面２３の凹部２３ａの底面に、図示しない接着剤などを用いて固定されている。
ＩＣチップ４０は、図示しない接続パッドが、金、アルミニウムなどの金属ワイヤー４１により内部接続端子２３ｂと接続されている。

内部接続端子２３ｂは、タングステン、モリブデンなどのメタライズ層にニッケル、金などの各被膜がメッキなどにより積層された金属被膜であり、図示しない内部配線を経由して、パッケージ２０の外部端子２６，２７、内部端子２４ａ，２４ｂなどと接続されている。
なお、ＩＣチップ４０の接続パッドと内部接続端子２３ｂとの接続には、金属ワイヤー４１を用いたワイヤーボンディングによる接続方法以外に、ＩＣチップ４０を反転させてのフリップチップ実装による接続方法などを用いてもよい。

水晶発振器５は、ＩＣチップ４０から内部接続端子２３ｂ、内部端子２４ａ，２４ｂ、端子電極１７，１８などを経由して水晶振動片１０の励振電極１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１６ａ，１６ｂ，１６ｃに印加される駆動信号（交番電圧）によって、振動部１１が所定の周波数でラーメモード振動を発振（共振）する。
そして、水晶発振器５は、この発振に伴って生じる発振信号をＩＣチップ４０、内部接続端子２３ｂ、外部端子２６，２７などを経由して外部に出力する。

上述したように、第２実施形態の水晶発振器５は、水晶振動子１と、水晶振動子１の水晶振動片１０を発振させるＩＣチップ４０と、を備えていることから、例えば、温度特性、エージング特性、温度ヒステリシスなどの振動特性を、従来の、例えば、特許文献１の振動片を備えている水晶振動子を用いた水晶発振器よりも向上させることが可能となる。
なお、水晶発振器５は、水晶振動子１に代えて、水晶振動子２，３のいずれかを備えていてもよい。これによれば、水晶発振器５は、上記と同様の効果及び各変形例特有の効果を奏することができる。

（第３実施形態）
次に、上述した水晶振動子を備えている電子機器として、携帯電話を一例に挙げて説明する。
図８は、第３実施形態の携帯電話を示す模式斜視図である。
携帯電話７００は、上記第１実施形態及び各変形例の水晶振動子（１〜３のいずれか）を備えている携帯電話である。
図８に示す携帯電話７００は、上述した水晶振動子（１〜３のいずれか）を、例えば、基準クロック発振源などのタイミングデバイスとして用い、更に液晶表示装置７０１、複数の操作ボタン７０２、受話口７０３、及び送話口７０４を備えて構成されている。
これによれば、携帯電話７００は、水晶振動子（１〜３のいずれか）を備えていることから、上記第１実施形態及び各変形例で説明した効果が反映され、優れた性能を発揮することができる。
なお、携帯電話７００の形態は、図示のタイプに限定されるものではなく、いわゆるスマートフォンタイプでもよい。

上述した水晶振動子、水晶発振器などの振動デバイスは、上記携帯電話７００に限らず、電子ブック、パーソナルコンピューター、テレビ、デジタルスチールカメラ、ビデオカメラ、ビデオレコーダー、ナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器などのタイミングデバイスとして好適に用いることができ、いずれの場合にも上記第１実施形態及び各変形例で説明した効果が反映された電子機器を提供することができる。

（第４実施形態）
次に、上述した水晶振動子を備えている移動体として、自動車を一例に挙げて説明する。
図９は、第４実施形態の自動車を示す模式斜視図である。
自動車８００は、上記第１実施形態及び各変形例の水晶振動子（１〜３のいずれか）を、例えば、搭載されている各種電子制御式装置（例えば、電子制御式燃料噴射装置、電子制御式ＡＢＳ装置、電子制御式一定速度走行装置など）の基準クロックを発生するタイミングデバイスとして用いている。
これによれば、自動車８００は、水晶振動子（１〜３のいずれか）を備えていることから、上記第１実施形態及び各変形例で説明した効果が反映され、優れた性能を発揮することができる。

上述した水晶振動子、水晶発振器などの振動デバイスは、上記自動車８００に限らず、自走式ロボット、自走式搬送機器、列車、船舶、飛行機、人工衛星などを含む移動体のタイミングデバイスとして好適に用いることができ、いずれの場合にも上記第１実施形態及び各変形例で説明した効果が反映された移動体を提供することができる。

なお、振動デバイスの振動片の材料としては、水晶に限定されるものではなく、ＬｉＴａＯ₃（タンタル酸リチウム）、Ｌｉ₂Ｂ₄Ｏ₇（四ホウ酸リチウム）、ＬｉＮｂＯ₃（ニオブ酸リチウム）、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）などの圧電体でもよい。
また、振動片の枠部（１２）の形状は、四角形状に限定されるものではなく、楕円形状であってもよい。

１，２，３…振動デバイスとしての水晶振動子、５…振動デバイスとしての水晶発振器、１０…振動片としての水晶振動片、１１…振動部、１１ａ，１１ｄ…端部、１１ｂ，１１ｃ，１１ｅ，１１ｆ…節部、１１ｇ，１１ｈ…主面、１１ｉ…突出部、１２…枠部、１２ａ，１２ｂ…短辺部、１２ｃ，１２ｄ…振動部を挟んで第１方向に延びる両部位としての長辺部、１２ｅ，１２ｆ…固定部、１３，１４…接続部、１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ…第１接続部、１３ｃ，１４ｃ…連結部、１３ｄ，１４ｄ…第２接続部、１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ…励振電極、１７，１８…端子電極、２０…パッケージ、２１…パッケージベース、２２…リッド、２３…内底面、２３ａ…凹部、２３ｂ…内部接続端子、２４ａ，２４ｂ…内部端子、２５…外底面、２６，２７…外部端子、２８…接合部材、３０…導電性接合部材、４０…発振回路としてのＩＣチップ、４１…金属ワイヤー、１１０，２１０…振動片としての水晶振動片、７００…電子機器としての携帯電話、７０１…液晶表示装置、７０２…操作ボタン、７０３…受話口、７０４…送話口、８００…移動体としての自動車。

Claims (7)

1. 輪郭振動する振動部、平面視で前記振動部を挟むように設けられている一対の固定部を含み前記振動部を囲んでいる枠部、前記振動部の第１方向の両端部と前記枠部とをそれぞれ前記第１方向に沿って接続する一対の接続部、を有する振動片と、
   前記振動片を前記一対の固定部で固定して収容するパッケージと、を備え、
   前記振動片の各前記接続部は、前記振動部の前記端部における輪郭振動時の少なくとも２つの節部のそれぞれから延びる第１接続部と、
   前記第１接続部同士を連結する連結部と、
   前記連結部と前記枠部とを接続する第２接続部と、を有し、
   前記第２接続部同士を結ぶ第１直線と、前記固定部同士を結ぶ第２直線とが、互いに交差していることを特徴とする振動デバイス。
2. 請求項１に記載の振動デバイスにおいて、
   各前記第２接続部は、前記第１方向に沿った前記枠部の中心線上に設けられていることを特徴とする振動デバイス。
3. 請求項１または請求項２に記載の振動デバイスにおいて、
   前記第１直線と、前記第２直線とが、互いに直交していることを特徴とする振動デバイス。
4. 請求項３に記載の振動デバイスにおいて、
   前記第１直線は、前記第１方向に沿った前記枠部の中心線と平面視で重なり、前記第２直線は、前記枠部の前記第１方向に対して平面視で直交する第２方向に沿った中心線と平面視で重なることを特徴とする振動デバイス。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の振動デバイスにおいて、
   前記連結部で連結されている２つの前記第１接続部が、前記第１直線に対して対称となる位置に設けられていることを特徴とする振動デバイス。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の振動デバイスを備えていることを特徴とする電子機器。
7. 請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の振動デバイスを備えていることを特徴とする移動体。

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