特許 7553412 水晶振動子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-09

(45)【発行日】2024-09-18

(54)【発明の名称】水晶振動子

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/19 20060101AFI20240910BHJP

   H03H 9/10 20060101ALI20240910BHJP

【ＦＩ】

H03H9/19 D

H03H9/10

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021125780

(22)【出願日】2021-07-30

(65)【公開番号】P2023020423

(43)【公開日】2023-02-09

【審査請求日】2024-01-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000232483

【氏名又は名称】日本電波工業株式会社

(72)【発明者】

【氏名】西村 裕也

【審査官】福田 正悟

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－０９８８１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０８８１３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０４１０４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０６９９３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０３５０２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０２２７９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２０８７７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０８５３８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０３Ｈ ９／１９

Ｈ０３Ｈ ９／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

振動部と、固定部と、これらを連結している連結部と、前記連結部の両側に設けた切欠き部と、を具えたＡＴカットの水晶片を、導電性接着剤によって容器に実装した構造の水晶振動子において、
前記振動部は、長辺が水晶のＸ軸に平行で、短辺が水晶のＺ′軸に平行で、平面視で長方形状であり、
前記固定部は、前記Ｚ′軸に沿う方向に長尺な長方形状で、長辺寸法が前記振動部の短辺寸法と同じであり、
前記連結部は、前記振動部の短辺の中央と前記固定部の長辺の中央に渡っており、
前記導電性接着剤は、前記固定部の前記連結部と接する部分以外の両側それぞれで、前記固定部を前記容器に固定してあり、
前記連結部の幅をＷと表したとき、Ｗ＝０．３８～０．５２ｍｍであり、
前記固定部は、長辺寸法が１．３５７±０．０５ｍｍ、短辺寸法が０．１５～０．３０ｍｍであることを特徴とする水晶振動子。

【請求項2】

前記連結部の幅Ｗが、０．３９～０．４９ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の水晶振動子。

【請求項3】

前記連結部の幅Ｗが、０．４０～０．４６ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の水晶振動子。

【請求項4】

前記切欠き部の間隔が、０．０５～０．２０ｍｍであることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の水晶振動子。

【請求項5】

前記導電性接着剤がポリイミド系の導電性接着剤又はエポキシ系の導電性接着剤であることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の水晶振動子。

【請求項6】

前記振動部は、長辺寸法が１．７５±０．０５ｍｍ、短辺寸法が１．３５７±０．０５ｍｍであることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の水晶振動子。

【請求項7】

前記振動部は、発振周波数が３０～８０ＭＨｚであることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の水晶振動子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、導電性接着剤の応力の、水晶片への影響を軽減できる、水晶振動子に関する。

【背景技術】

【0002】

典型的な水晶振動子は、水晶片と、水晶片を実装する容器と、水晶片を容器に接続固定する導電性接着剤と、によって構成されている。水晶振動子の小型化が進むに従い、導電性接着剤の応力の、水晶片への影響が顕著になり、水晶振動子の特性が悪化し易くなる。それを防止するため、例えば特許文献１に、振動部と、固定部とを、連結部で接続した構造を有した水晶振動子が、開示されている。

【0003】

具体的には、図６（Ａ）に示したように、特許文献１に開示された水晶振動子５０は、振動部５１ａと、固定部５１ｂと、これらの間に設けた連結部５１ｃとを具えた水晶片５１が、導電性接着剤５３によってセラミック製容器５５に接続固定されたものである。振動部５１ａは平面形状が四角形状となっている。連結部５１ｃの幅は、振動部５１ａの幅より狭くされている。連結部５１ｃ以外の両側は切り欠き部５１ｄとなっている（特許文献１の段落０００３）。振動部５１ａ、固定部５１ｂおよび連結部５１ｃはフォトリソグラフィ技術によって一体形成されている（特許文献１の段落００２０）。
また、特許文献１には、図６（Ｂ）に示したように、連結部５１ｃの断面積をみたとき、振動部５１ａ側の方が固定部５１ｂ側より狭くされた水晶片６０も開示されている（特許文献１の請求項１等）。具体的には、連結部５１ｃにおいて、固定部側の幅をＷ１、振動部側の幅Ｗ２と表したとき、Ｗ１＞Ｗ２とすることで、上記断面積の大小関係を形成している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１１－４１０４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示された水晶振動子の構造によれば、導電性接着剤の応力の、水晶片への影響を軽減できる。しかし、特許文献１の場合、細部を考慮した具体的な構造は開示されていない。
この出願は、上記の点に鑑みなされたものであり、従って本発明の目的は、固定部に対する導電性接着剤の位置や、連結部の寸法に着目し、水晶振動子に急激な熱変動が及んだ際の導電性接着剤に生じる残留応力の影響を軽減できる新規な構造を有した水晶振動子を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この目的の達成を図るため、この発明の水晶振動子によれば、振動部と固定部とこれらを連結している連結部と、この連結部両側に設けた切欠き部と、を具えたＡＴカットの水晶片を、前記固定部の一部領域で容器に、導電性接着剤によって接続固定した構造の水晶振動子において、
前記振動部は、長辺が水晶のＸ軸に平行で、短辺が水晶のＺ′軸に平行で、平面視で長方形状であり、
前記固定部は、前記Ｚ′軸に沿う方向に長尺な長方形状で、長辺寸法が前記振動部の短辺寸法と同じであり、
前記連結部は、前記振動部の短辺の中央と前記固定部の長辺の中央とに渡っており、
前記導電性接着剤は、前記固定部の、前記連結部と接する部分以外の両側それぞれで、前記固定部を前記容器に固定しており、
前記連結部の幅をＷと表したとき、Ｗが０．３８～０．５２ｍｍであることを特徴とする。

【0007】

この発明を実施するに当たり、前記Ｗが０．３９～０．４９ｍｍであることが好ましく、さらに好ましくは、Ｗが０．４～０．４６ｍｍであることが良い。

【発明の効果】

【0008】

この発明の水晶振動子では、導電性接着剤を、固定部の、連結部と接する部分以外の両側部分にそれぞれ設けて、固定部を介して水晶片を容器に固定している。しかも、連結部の幅Ｗを、０．３８～０．５２等の上記した所定の幅としてある。このような構成であると、そうで無い場合に比べ、振動部への導電性接着剤の応力の影響を軽減でき、かつ、連結部が細すぎることによる水晶振動子の破損も防止でき、振動部の励振用電極から固定部に引き出す引出配線の形成領域を連結部に確保できる。
従って、水晶振動子に急激な熱変動が及んだ際の導電性接着剤に生じる残留応力の影響を軽減できる新規な構造を有した水晶振動子を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】（Ａ）～（Ｃ）は、実施形態の水晶振動子１０の説明図である。

【図2】（Ａ）～（Ｅ）は、本発明に至るまでにシミュレーションをした５種類のモデルの説明図である。

【図3】（Ａ）～（Ｅ）は、図２に示した各モデルに対し所定の温度変化を与えた際の応力分布を示した図である。

【図4】（Ａ）は、図２に示した各モデルに対し所定の温度変化を与えた際の、各モデルでの周波数変動率（ΔＦ／Ｆ）をまとめた図、（Ｂ）は連結部の幅を変えた４種類のモデル５－１～５－４に対し、所定の温度変化を与えた際の、各モデルでの周波数変動率（ΔＦ／Ｆ）をまとめた図である。

【図5】（Ａ）は、実施例の水晶振動子にリフローを実施した後の周波数変化の動向を示した図、（Ｂ）は、比較例の水晶振動子にリフローを実施した後の周波数変化の動向を示した図である。

【図6】（Ａ）、（Ｂ）は、従来技術の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照してこの発明の水晶振動子の実施形態について説明する。なお、説明に用いる各図はこの発明を理解できる程度に概略的に示してあるにすぎない。また、説明に用いる各図において、同様な構成成分については同一の番号を付して示し、その説明を省略する場合もある。また、以下の説明中で述べる形状、寸法、材質等はこの発明の範囲内の好適例に過ぎない。従って、本発明は以下の実施形態のみに限定されるものではない。

【0011】

１． 水晶振動子の構造
図１は、実施形態の水晶振動子１０の説明図である。特に、図１（Ａ）は水晶振動子１０の平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）中のＰ－Ｐ線に沿った水晶振動子１０の断面図、図１（Ｃ）は、水晶振動子１０に具わる水晶片１１に着目した平面図である。
なお、図１（Ａ）では、水晶振動子１０に具わる蓋部材１２（図１（Ｂ）参照）の図示は、省略してある。

【0012】

水晶振動子１０は、振動部１１ａと、固定部１１ｂと、これらを連結している連結部１１ｃと、連結部１３ｃの両脇に設けた切欠き部１１ｄと、を具えたＡＴカットの水晶片１１を、固定部１１ｂの一部領域で容器１３に、導電性接着剤１５によって接続固定した構造の水晶振動子である。
水晶片１１は、典型的には、振動部１１ａ、固定部１１ｂ及び連結部１１ｃともども、フォトリソグラフィ技術によって、ＡＴカットウエハから一体物として形成したものである。
振動部１１ａは、長辺が水晶のＸ軸に平行で、短辺が水晶のＺ′軸に平行で、平面視で長方形状のＡＴカット水晶片である。振動部１１ａの長辺寸法は、Ｌ１としてあり、短辺寸法は、Ｗ１としてある。長辺寸法Ｌ１及び短辺寸法Ｗ１の好ましい値は、後述する。

【0013】

固定部１１ｂは、水晶のＺ′軸に沿う方向に長尺な長方形状であり、長辺寸法Ｗ３が、振動部１１ａの短辺寸法Ｗ１と同じとしてある。なお、固定部１１ｂの長辺寸法Ｗ３が振動部１１ａの短辺寸法Ｗ１と同じとは、真に同じ場合、及び、例えば±５％の範囲で同じで場合であっても良い。±５％の範囲であれば、水晶片が大きくなりすぎる影響も少ないし、固定部としての機能も損ねることは無い。また、固定部１１ｂの短辺寸法は、Ｌ３としてある。固定部１１ｂの長辺寸法Ｗ３及び短辺寸法Ｌ３の好ましい値は、後述する。
なお、固定部１１ｂの、連結部１１ｃと接続された側とは反対側に、連結部１１ｃ側に凹んだ凹部１１ｂａを設けてある。凹部１１ｂａを設けた主な目的は、固定部１１ｂの両端に設ける導電性接着剤がショートすることを防止するためである。凹部１１ｂａの大きさは、０．０４～０．０５ｍｍ角である。ただし、凹部１１ｂａが無い場合であっても、本発明は適用できる。

【0014】

連結部１１ｃは、振動部１１ａの短辺の中央と固定部１１ｂの長辺の中央に渡っていて、かつ、幅Ｗを有したものである。連結部１１ｃの幅Ｗの好ましい値は、後述する。
切欠き部１１ｄは、連結部１１ｃ以外の部分で、振動部１１ａと固定部１１ｂとを間隔Ｓをもって分離しているものである。間隔Ｓの好ましい値は、後述する。

【0015】

励振用電極１１ｅは、平面視で四角形状としてあり、かつ、水晶片１１の中心Ｏと励振用電極の中心Ｏとが一致するように、水晶片１１の表裏に設けてある。しかも、励振用電極１１ｅは、連結部１１ｃ側の辺が、切欠き部１１ｄの縁から距離Ｌ４だけ離れるように、水晶片１１の表裏に設けてある。なお、励振用電極１１ｅの寸法Ｌ２，Ｗ２，距離Ｌ４の好ましい値は、後述する。

【0016】

水晶片１１の表裏の励振用電極１１ｅ各々から、固定部１１ｂに、引出配線１１ｆを引き出してある。水晶片１１の表裏の引出配線１１ｆは、連結部１１ｃの箇所で水晶片１１を挟んで非対向となるように、すなわち平面的に見たとき、表裏の引出電極は互いが平行な関係で、引き出してある。水晶片１１の表裏の引出配線１１ｆが、連結部１１ｃの箇所で水晶片１１を挟んで対向すると、不要な容量が発生して好ましくないので、それを防止するためである。

【0017】

容器１３は、水晶片１１を収容できる平面視四角形状の凹部を有したもので、典型的には、セラミック製の容器である。容器１３は、水晶片を収納する凹部の底面の、凹部の一つの辺の近傍に、水晶片１１用の接着パッド１３ａを具えている。さらに容器１３は、外側底面に、水晶振動子１０を任意の外部電子装置と接続するための外部接続端子１３ｂを具えている。接着パッド１３ａと外部接続端子１３ｂとは、図示しないビア配線又はキャスタレーションによって、接続してある。

【0018】

導電性接着剤１５は、典型的には、シリコーン系の導電性接着剤又はポリイミド系の導電性接着剤である。シリコーン系の導電性接着剤の場合、時間経過に従って、シラノールが出ガスとして現れて水晶片１１に付着して周波数変動の一因になる場合があるので、高安定の水晶振動子を実現したい場合は、導電性接着剤は、ポリイミド系のもの又はエポキシ系のものを用いることが好ましい。ただし、ポリイミド系又はエポキシ系の導電性接着剤は、シリコーン系の導電性接着剤に比べ、弾性が低いすなわち硬いので、導電性接着剤自体の応力が大きくなり易い。この実施形態の場合、高安定の水晶振動子を意識しているので、後のシミュレーションでは、導電性接着剤として、ポリイミド系のものを用いて、連結部の幅等々を検討している。

【0019】

水晶片１１は、固定部１１ｂの位置及び接着パッド１３ａの位置で、導電性接着剤１５によって、容器１３に接続固定してある。そして、容器１３に蓋部材１２が接合されて（図１（Ｂ）参照）、水晶片１１は容器１３内に密閉封止される。なお、容器１３と蓋部材との接合は、封止方式に応じた任意の方法、例えばシーム封止法、ガラス封止法、ロー材による封止法等で行える。高安定の水晶振動子を構成したい場合は、好ましくは、シーム封止法が良い。
なお、容器として凹部を有した容器１３を用いたが、容器として平板状のベースと、水晶片１１を内包する凹部を有したキャップ状の蓋部材とで構成した容器を用いても良い。

【0020】

２． シミュレーション
次に、本発明の水晶振動子を完成するに至ったシミュレーションについて説明する。
２－１．シミュレーションモデル
この出願に係る発明者は、有限要素法によるシミュレーションを実施した。そのため、図２（Ａ）～（Ｅ）に示す５種類のシミュレーションモデルを用意した。
モデル１の水晶片２１は、単純な平板状のＡＴカットの水晶片であり、長辺Ｌｏが２．１ｍｍ、短辺Ｗｏが１．３５７ｍｍのものである。
モデル２の水晶片２３は、モデル１の水晶片２１の一方の短辺近傍に、長尺な楕円状の貫通孔２３ａを有したものである。貫通孔２３ａの長辺Ｗａは１ｍｍ、短辺Ｌａは、０．１ｍｍ、水晶片の短辺からの貫通孔２３ａの縁までの距離Ｌｂは０．２５ｍｍである。
モデル３の水晶片２５は、モデル２の水晶片２３の貫通孔と同様な貫通孔２５ａと、貫通孔２５ａの両端に、水晶片２５の長辺に沿ってかつ水晶片２５の短辺側に向かっている、長さがＬｃの第２の貫通孔２５ｂと、を具えたものである。上記長さＬｃは、０．１５ｍｍである。

【0021】

モデル４の水晶片２７は、モデル２の水晶片２３の貫通孔２３ａの代わりに、貫通孔のあった箇所に幅Ｗａの連結部２７ａを設け、かつ、連結部２７ａの両脇を切欠き部２７ｂとしたものである。連結部２７ａの幅Ｗｂは、０．６５７ｍｍである。また、切欠き部１１ｄの間隔Ｓは、０．１ｍｍである。
モデル５の水晶片２９は、モデル４の水晶片２７の構造に対し、連結部２９ａの幅を、０．２ｍｍ狭くして０．４５７ｍｍとし、その両脇を切欠き部２９ｂとしたものである。従って、連結部２９ａの幅Ｗｃは、０．４５７ｍｍである。

【0022】

なお、モデル１～モデル５各々は、平面視で四角形状の励振用電極３１を、水晶片２１の中心Ｏに励振用電極の中心Ｏが一致するように設けたものとしてある。励振用電極３１は、水晶片２１の長辺に平行な寸法が０．８６ｍｍ、水晶片２１の短辺に平行な寸法が０．９５ｍｍのものとした。従って、励振用電極１１ｅの連結部１１ｃ側の辺と、切欠き部１１ｄの縁との距離Ｌ４は、０．１７ｍｍである。
また、モデル１～モデル５各々は、発振周波数が４０ＭＨｚのものとした。従って、モデル１～モデル５各々の水晶片の厚みは、約０．０４２ｍｍである。
また、モデル１～モデル５各々は、モデル５の水晶片２９で説明するように、固定部の連結部２９ａと接する領域以外、すなわち、固定部の両端付近に、塗布径が０．３ｍｍであるポリイミド系の導電性接着剤３３を塗布したモデルとしてある。

【0023】

２－２．シミュレーション
上記したモデル１～モデル５各々に、２５℃から２６０℃の２段階の温度変化を与えた際に、各モデルに生じる応力分布の状態を、有限要素法によって抽出した。なお、シミュレーションの際に、温度２５℃及び温度２６０℃を用いた理由は、水晶振動子のリフロー条件が、２６０℃の温度を約８０秒間維持する温度プロファイルであるため、その条件に即したシミュレーションを実施したいためである。

【0024】

図３（Ａ）～（Ｅ）は、上記の温度変化試験における各モデルでの応力分布の概要を示した図である。すなわち、図２に示した水晶片２１，２３，２５，２７，２９に対応する応力分布２１ｘ、２３ｘ、２５ｘ、２７ｘ、２９ｘを、示してある。
図３（Ａ）～（Ｅ）各々において、固定部に当たる領域の黒色になった領域が、大きな応力が生じている領域である。図３（Ａ）～（Ｅ）を比較することで明らかなように、モデル３及びモデル５が、導電性接着剤の応力の、振動部への影響が小さいことが分かる。ただし、モデル３の場合は、振動部の短辺に沿う両端付近に応力の大きい領域が生じていることも分かる。

【0025】

また、上記のモデル１～モデル５各々に、２５℃から２６０℃の２段階の温度変化を与えた際に、各モデルで生じる周波数変化量を有限要素法により抽出し、その結果を図４（Ａ）に示した。具体的には、各モデルについて、２５℃のときの発振周波数Ｆと、２６０℃にした後の発振周波数Ｆｘとの差ΔＦ＝（Ｆ－Ｆｘ）を、２５℃のときの発振周波数Ｆで除して求まる周波数変化率ΔＦ／Ｆ（ｐｐｍ）を、図４（Ａ）に示した。
図４（Ａ）から、モデル１では、周波数変化率は６５ｐｐｍであり、モデル２～モデル４では、周波数変化率はいずれも２０ｐｐｍ程度であり、モデル５では、周波数変化率はゼロ近くと一番小さいことが分かる。

【0026】

モデル５は、連結部の幅が０．４５７ｍｍとしたものなので、次に、連結部の幅を０．３５７ｍｍ、０．４５７ｍｍ、０．５５７ｍｍ、０．６５７ｍｍに変えた４種類のシミュレーションモデル５－１～５－４を作成し、上記と同様の温度変化試験によるシミュレーションを実施し、かつ、上記同様の周波数変化率ΔＦ／Ｆ（ｐｐｍ）を求めた。その結果を、図４（Ｂ）に、図４（Ａ）と同様な表記法で示した。

【0027】

図４（Ｂ）から、連結部の幅Ｗを狭くする方が、周波数変化率を小さくできることが分かる。また、図４（Ｂ）中の４つのプロットに基づいて、ΔＦ／Ｆと連結部の幅との関係を、最小二乗法による近似式で検討したところ、ΔＦ／Ｆと連結部の幅Ｗとは、下記（１）式の関係があることが分かった。また、この近似式の相関係数はほぼ１に近いものであった。
ΔＦ／Ｆ＝１６０＊Ｗ＊Ｗ－９７＊Ｗ＋１２．３ ・・・（１）

【0028】

３． 考察
上記のシミュレーション結果から、実施形態の水晶振動子１０の後述する各部分の好ましい寸法等について考察した。

【0029】

３－１．連結部の幅
図４（Ｂ）から、連結部１１ｃの幅Ｗは狭い方が上記温度変化試験での周波数変動率を小さくできる。しかし、連結部１１ｃの幅Ｗを狭くし過ぎると、連結部１１ｃを起点として水晶片１１が破損し易くなり、かつ、水晶片１１を挟んで引出配線１１ｆを非対向で連結部１１ｃに形成する面積が狭くなりすぎてしまう。これらの点を考慮すると、連結部１１ｃの幅Ｗの下限は０．３８ｍｍが良く、好ましくは０．３９ｍｍが良く、さらに好ましくは０．４ｍｍが良い。
一方、水晶振動子１０に対する上記の温度変化試験での周波数変動率を、一般的な仕様である５ｐｐｍ以内にするためには、図４（Ｂ）や近似式（１）から、連結部１１ｃの幅Ｗは、０．５２ｍｍ以下が良い。周波数変動率をさらに厳しい３ｐｐｍ以内にするためには、図４（Ｂ）や近似式（１）から、連結部１１ｃの幅Ｗは、０．４９ｍｍ以下が良い。周波数変動率を一層厳しい１．５ｐｐｍ以内にするためには、図４（Ｂ）や近似式（１）から、連結部１１ｃの幅Ｗは、０．４６ｍｍ以下が良い。
従って、上記を総合すると、連結部１１ｃの幅Ｗは、０．３８～０．５２ｍｍが良く、より好ましくは、０．３９～０．４９ｍｍが良く、さらに好ましくは、０．４０～０．４６ｍｍが良い。

【0030】

また、上記した連結部１１ｃの幅Ｗの好ましい範囲を適用できる水晶振動子の範囲について考察すると、以下のことが言えると考える。
すなわち、導電性接着剤１５の塗布面積が極端に変わらない限り導電性接着剤で生じる応力は同様であると言える。また、現状の水晶振動子では導電性接着剤の塗布径は０．３±０．１ｍｍ程度といえ、上記のシミュレーションでの塗布径０．３ｍｍは妥当な値である。従って、連結部１１ｃの幅Ｗの上記した好ましい範囲は、現在量産化されているパッケージサイズで言って、５０３２サイズ、３２２５サイズ、２５２０サイズ、さらにそれより小さいサイズの水晶片に広く適用できると考えられる。
しかし、上記シミュレーションを考慮すると、振動部１１ａの大きさや固定部１１ｂの大きさや、励振用電極１１ｅの配置位置の適用範囲は考察する必要がある。以下、それらについて考察する。

【0031】

３－２．振動部１１ａの寸法
上記シミュレーションでは、振動部１１ａの長辺寸法Ｌ１は１．７５ｍｍ、短辺寸法Ｗ１は１．３５７ｍｍであった。ここで、導電性接着剤の応力の影響を考慮する場合は、振動部の大きさとの関係は薄いといえ、振動部の大きさは連結部の機械的強度に影響すると言える。従って、本発明は、振動部の大きさが妥当な範囲の種々の水晶振動子に適用できる。少なくとも、上記シミュレーションでの振動部の大きさに対し、±０．０５ｍｍの範囲で寸法を変えてシミュレーションを実施したところ、上記のシミュレーションと同様な効果が得られた。
また、本発明は以下の観点で表される大きさの振動部に対しても適用できると考える。すなわち、上記したシミュレーショは、周波数が４０ＭＨｚの水晶片、従って水晶片の厚みｔが０．０４２ｍｍの水晶片で、かつ、単純平板状の水晶片を用いて行った。しかも、振動部の長辺寸法Ｌ１（図１（Ｃ）参照）が１．７５ｍｍ、水晶片の長辺寸法Ｌ０（図２（Ａ））が２．１ｍｍの水晶片に対し行った。この場合の、厚みｔと、長辺寸法Ｌ１やＬ０との関係は、Ｌ１／ｔ≒４１．７、Ｌ０／ｔ＝５０である。ここで、より高い周波数の水晶振動子を構成する場合、水晶片の厚みｔは薄くし、かつ、励振電極の面積を小さくしてゆくので、さらには、励振用電極を水晶片の先端側に偏心させることもより可能になるため、振動領域は連結部からどんどん遠い位置になり、導電接着剤の応力の影響を受けにくくなる。一方、シミュレーションの場合より低い周波数の水晶振動子を構成する場合、この出願にかかる発明者の研究では、Ｌ１／ｔが３０より小さくなると、また、Ｌ０／ｔが３５より小さくなると、平板状の水晶片では特性が悪化しやくなり、水晶片をベベル加工したものにする等の設計変更が必要になるため、本願発明の適用が難しくなる。従って、本願発明は、Ｌ１／ｔ≧３０を満たすか、又は、Ｌ０／ｔ≧３５を満たす種々の水晶片であれば、適用できると考えられる。

【0032】

３－３．固定部１１ｂの寸法
上記シミュレーションでは、固定部１１ｂの長辺寸法Ｗ３は１．３５７ｍｍ、短辺寸法Ｌ３は０．２５ｍｍであった。長辺寸法Ｗ３を±０．０５ｍｍの範囲で変え、短辺寸法Ｌ３を０．１５～０．３ｍｍの範囲で変えてシミュレーションを実施したところ、上記のシミュレーションと同様な効果が得られた。

【0033】

３－４．切欠き部１１ｄの間隔Ｓ
上記シミュレーションでは、切欠き部１１ｄの間隔Ｓは０．１ｍｍであった、切欠き部１１ｄの間隔Ｓは、そのまま連結部１１ｃの長さに相当する。従って、間隔Ｓが広すぎると連結部１１ｃの箇所で水晶片が破損し易くなり、反対に間隔Ｓが狭すぎると、導電性接着剤の応力が振動部に及び易くなる。それらを考慮すると、間隔Ｓは、０．１～０．２ｍｍ、好ましくは０．０５～０．２０ｍｍが良い。

【0034】

３－５．励振用電極１１ｅの大きさ及び位置
上記シミュレーションでは、励振用電極１１ｅは、図１（Ｃ）に示したように、水晶片２１の長辺に平行な寸法Ｌ２が０．８６ｍｍ、水晶片２１の短辺に平行な寸法Ｗ２が０．９５ｍｍのものとした。また、励振用電極１１ｅの連結部１１ｃ側の辺と、切欠き部１１ｄの縁との距離Ｌ４が０．１７ｍｍのものとした。ここで、導電性接着剤１５の応力の影響は、励振用電極１１ｅの大きさに対してより、励振用電極１１ｅが連結部１１ｃに近すぎるほど顕在化すると言えるので、距離Ｌ４は考慮する方が良い。発明者の検討によれば、距離Ｌ４は、０．１５ｍｍ以上とすることが良い。
また、上記シミュレーションでは、図１（Ｃ）に示したように、水晶片１１の中心Ｏと励振用電極１１ｅの中心Ｏとが一致するように、励振用電極を水晶片表裏に配置したが、励振用電極１１ｅは、水晶片の先端側に偏在させても良い。

【0035】

３－６．発振周波数すなわち水晶片の厚み
上記シュミュレーションでは、発振周波数が４０ＭＨｚの水晶片を用いた。ここで、導電性接着剤１５の応力の影響は、水晶片１１の厚みが極端に違わない限り、同様と考えられるので、本発明は妥当な範囲の他の周波数の水晶振動子に対しても適用でき、例えば３０～８０ＭＨｚの周波数範囲の商用されている種々の周波数の水晶振動子に適用できると考える。周波数が高い側で商用されているものの一例としては、７７．７６ＭＨｚの水晶振動子がある。
また、振動部の寸法の考察にて説明したが、３０ＭＨｚの水晶振動子の水晶片の厚みは≒０．０５５ｍｍであるから、上記した辺比Ｌ０／ｔ＝３７．５、又はＬ１／ｔ＝３１．３であるため、この点からも、３０ＭＨｚ以上の周波数の水晶振動子に本発明を適用できる。
より確実には、シミュレーションを行った周波数が４０ＭＨｚに近い周波数帯で商用されている例えば３８ＭＨｚ、３８．４ＭＨｚ、３８．８８ＭＨｚ、４８ＭＨｚ等の各種水晶振動子に本発明は適用できると考える。

【0036】

４． 試作結果
上記のシミュレーションの結果を考慮して、連結部１１ｃの幅Ｗを０．４３ｍｍとし、図１に示した各部の寸法Ｌ１．Ｗ１．Ｌ２，Ｗ２Ｌ３，Ｌ４，Ｓをそれぞれ上記のシミュレーション時の寸法とし、導電性接着剤としてポリイミド系のものを用いて、実施例の水晶振動子を製作した。また、比較例として、図２（Ａ）に示した単純な平板状の水晶振動子を製作した。
次に、実施例及び比較例の水晶振動子それぞれ５個ずつの周波数を測定した。
次に、これら水晶振動子を、リフロー炉に投入した。リフロー条件は、室温から徐々に１６０℃まで１６０秒程度の時間で昇温し、その後、２６０℃のピーク温度で７０秒程度保持し、その後、室温に８０秒程度で戻るという条件である。
リフロー炉から取り出した実施例及び比較例の水晶振動子を６０分室温で放置した後、周波数を測定した。その後、リフロー後から２４時間経過後、７２時間経過後各々で、実施例及び比較例の水晶振動子の周波数をそれぞれ測定した。

【0037】

図５（Ａ）は、実施例の水晶振動子の上記の周波数測定結果及び変動率を示した図であり、図５（Ｂ）は、比較例の水晶振動子の上記の周波数測定結果及び変動率を示した図である。いずれの図も、横軸に測定タイミングをとり、縦軸にリフロー前の周波数を初期値とした周波数変動率ΔＦ／Ｆ（ｐｐｍ）をとって、示してある。
比較例の水晶振動子の場合、リフロー直後の周波数低下率は５ｐｐｍもあり、その後の３日間で徐々に小さくなるが、３日間経過しても初期値に戻らないことが分かる。実施例の水晶振動子の場合、リフロー直後の周波数低下率は０．５ｐｐｍであり、比較例に比べて小さく、５分の１以下であり、然も、リフロー後の１日で初期値に戻ることが分かる。本発明の構造が優れていることが理解できる。

【0038】

上述においては、導電性接着剤としてポリイミド系のものを用いた例を説明したが、本発明は、導電性接着剤としてエポキシ系の導電性接着剤を用いた場合にも適用できると考える。なぜなら、シリコーン系の導電性接着剤のヤング率０．０３ＧＰａに対し、ポリイミド系の導電性接着剤のヤング率は２ＧＰａ程度であり、エポキシ系の導電性接着剤のヤング率は１ＧＰａ程度であり、エポキシ系の導電性接着剤はポリイミド系の導電性接着剤に近いヤング率を持つからである。従って、エポキシ系の導電性接着剤に由来する応力の影響は、ポリイミド系のものの場合と同様であるため、エポキシ系の導電性接着剤を用いる場合にも、本発明でいう連結部の幅の効果を享受できると考える。

【符号の説明】

【0039】

１０:実施形態の水晶振動子、 １１：ＡＴカットの水晶片
１１ａ：振動部、 １１ｂ：固定部
１１ｂａ：固定部１１ｂに設けた凹部
１１ｃ：連結部、 １１ｄ：切欠き部
１１ｅ：励振用電極、 １１ｆ：引出配線
１３：容器 １５：導電性接着剤
２１、２３，２５，２７，２９：シミュレーションモデル
３１：励振用電極、 ３３：導電性接着剤

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】