JP2003069376A - 振動片、振動子、発振器及び電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＩ値や温度特性における振動片間のバラツ
キが安定すると共に振動片全体も小型化できる振動片、
これを有する振動子、この振動子を備える発振器及び電
子機器を提供すること。 【解決手段】 基部１１０と、この基部から突出して形
成されている複数の振動腕部と、前記複数の各振動腕部
１２１，１２２の表面部及び／又は裏面部に溝部１２１
ａ、１２２ａが形成されている振動片であって、前記各
振動腕部の表面部及び／又は裏面部における短辺方向の
各振動腕部の腕幅１２１ｃ、１２２ｃが、略５０μｍ乃
至略１５０μｍで形成され、これら各振動腕部相互間の
前記腕幅方向の間隔１２５が前記各振動腕部の腕幅に略
５０μｍ足した長さ以下に形成され、さらに、前記複数
の振動腕部の腕幅と前記間隔を足した幅方向の長さに比
べ、前記基部の幅方向の長さ１１０ｃが略同一又は僅か
に長く形成されていることで振動片１００を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

【０００２】本発明は、例えば水晶等からなる振動片、
この振動片を有する振動子、この振動子を備える発振器
や電子機器に関する。

【０００３】

【従来の技術】従来、振動片である例えば音叉型水晶振
動片は、例えば図１０に示すように構成されている。す
なわち、音叉型水晶振動片１０は、基部１１と、この基
部１１から突出して形成されている２本の腕部１２，１
３を有している。そして、この２本の腕部１２，１３に
は、溝１２ａ，１３ａが表面に形成されている。また、
この溝は図１０の腕部１２，１３の裏面側にも同様に形
成されている。このため、図１０のＡ−Ａ’断面図であ
る図１１に示すように腕部１２，１３は、その断面形状
が略Ｈ型の形成されている。

【０００４】このような略Ｈ型の音叉型水晶振動片１０
は、振動片の大きさを小型化しても、腕部１２，１３の
振動損失が低くＣＩ値（クリスタルインピーダンス又は
等価直列抵抗）も低く抑えることができるという特性を
有する。このため、略Ｈ型の音叉型水晶振動片１０は、
例えば特に小型でも高精度な性能が求められる振動子に
適用されている。略Ｈ型の音叉型水晶振動片１０の大き
さとしては、例えば図１０に示すように腕部１２，１３
の長さが１．６４４ｍｍ、幅が０．１ｍｍとなってお
り、この腕部１２，１３に幅０．０７ｍｍの幅で溝１２
ａ，１３ａが形成されている。さらに、基部１１は図に
おいて縦方向の長さが０．７ｍｍとなっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように極めて小型
の音叉型水晶振動片１０であっても、近年の電子機器等
の装置の小型化の要請に対応するには、更なる小型化が
求められている。この小型化の要請に対応するには、基
部１１の図１０における縦方向の長さを０．７ｍｍより
短く形成すれば、全体として振動片１０の長さが短くな
り、振動片１０が小型化され、最も良いのであるが、以
下のような問題があった。すなわち、一般に基部１１の
長さを腕部１２，１３の長さの４０％以上としないと、
振動片の固定バラツキによる影響が出やすく振動片間の
ＣＩ値バラツキの発生が生じ易いという問題があった。
具体的には、図１１に示すように腕部１２，１３の厚み
をＤ、腕部１２，１３の幅をＷ、腕部１２，１３の長さ
をＬとした場合、音叉型水晶振動片１０の周波数ｆは、 ｆ∝Ｗ／Ｌ² ・・・・・・・式１ の関係式を満たさなければならない。すなわち、周波数
を一定に保つには振動片１０の腕部１２，１３の長さＬ
を短くすればするほど、腕部１２，１３の幅Ｗも細くな
るという関係になっている。

【０００６】図１０に示す音叉型水晶振動片１０は、上
述のように小型化され腕部１２，１３の長さＬが１．６
４４ｍｍと短いため、その幅も０．１ｍｍと極めて細く
なっている。さらに腕部１２，１３の厚みＤも０．１ｍ
ｍと成っている。ところで、音叉型水晶振動片１０の腕
部１２，１３は、図１２（ａ）に示すように、幅Ｗが長
く厚みＤが短ければ、図において矢印Ｂに示すように通
常の水平方向の振動を行うことになる。しかし、上述に
ように幅Ｗが短くなると、図１２（ｂ）に示すように、
垂直方向の成分（図において矢印Ｃの方向）を含むよう
になり、図１２（ｂ）において矢印Ｅで示す方向に腕部
１２，１３が振動するようになる。これは、図１３に示
す図でも明らかなように垂直振動成分変位量（ｎｍ）
は、腕部１２，１３の幅Ｗ／厚みＤが１．２より小さく
なると急激に変位量も大きくなるのが分かる。

【０００７】このように腕部１２，１３の振動の垂直成
分が増加し、腕部１２，１３が動くと、この振動が振動
片１０の基部１１へと伝わり、振動片１０をパッケージ
等に固定する基部１１の固定領域の接着剤等からエネル
ギーが逃げてしまうことになる。このように振動が基部
１１へ漏れ、基部１１の固定領域からエネルギーが逃げ
ると、振動片の固定バラツキの影響によって、腕部１
２，１３の振動が振動片によっては不安定となるものが
生じ、振動片間におけるＣＩ値のバラツキが大きくなっ
ていた。また、この振動片間のＣＩ値のバラツキは、振
動片間の温度特性（温度変化に対応する周波数変化）の
バラツキを招くことになった。そして、このような腕部
１２，１３の振動の漏れや基部１１の固定領域からのエ
ネルギーの逃げを防ぐには、上述のように腕部１２，１
３の長さＬの４０％以上の長さを基部１１において確保
しなければならず、これが振動片１０自体の小型化の障
害となっていた。

【０００８】本発明は上記問題に鑑み、ＣＩ値や温度特
性における振動片間のバラツキが安定すると共に振動片
全体も小型化できる振動片、これを有する振動子、この
振動子を備える発振器及び電子機器を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的は、請求項１の
発明によれば、基部と、この基部から突出して形成され
ている複数の振動腕部と、前記複数の各振動腕部の表面
部及び／又は裏面部に溝部が形成されている振動片であ
って、前記各振動腕部の表面部及び／又は裏面部におけ
る短辺方向の各振動腕部の腕幅が、略５０μｍ乃至略１
５０μｍで形成され、これら各振動腕部相互間の前記腕
幅方向の間隔が前記各振動腕部の腕幅に略５０μｍ足し
た長さ以下に形成され、さらに、前記複数の振動腕部の
腕幅と前記間隔を足した幅方向の長さに比べ、前記基部
の幅方向の長さが略同一又は僅かに長く形成されている
ことを特徴とする振動片により、達成される。

【００１０】請求項１の発明によれば、短辺方向の各振
動腕部の腕幅が、略５０μｍ乃至略１５０μｍで形成さ
れ、これら各振動腕部相互間の前記腕幅方向の間隔が前
記各振動腕部の腕幅に略５０μｍ足した長さ以下に形成
され、さらに、前記複数の振動腕部の腕幅と前記間隔を
足した幅方向の長さに比べ、前記基部の幅方向の長さが
略同一又は僅かに長く形成されている。したがって、前
記複数の振動腕部の腕幅と前記間隔とを足した幅方向の
長さが略１５０μｍ乃至略５００μｍ以内に収まること
になる。また、前記基部の幅方向の長さが略１５０μｍ
乃至略５００μｍと略同一又は、これと僅かに長く形成
されているので、従来に基部と比べ格段に小型化される
ことになる。このように構成することで、振動片のＣＩ
値の標準偏差を５ＫΩ以下とすることができる。そし
て、ＣＩ値の標準偏差を５ＫΩ以下とすることで、振動
片の頂点温度を規格内の２５°±５°Ｃに収めることが
できる。このため、ＣＩ値や温度特性における振動片間
のバラツキが安定すると共に振動片全体も小型化できる
振動片となる。

【００１１】好ましくは、請求項２の発明によれば、請
求項１の構成において、前記振動片が略３０ＫＨｚ乃至
略４０ＫＨｚで発振する水晶で形成されている音叉型振
動片であることを特徴とする振動片である。

【００１２】請求項２の構成によれば、前記振動片が略
３０ＫＨｚ乃至略４０ＫＨｚで発振する水晶で形成され
ている音叉型振動片のＣＩ値の標準偏差を５ＫΩ以下と
し、頂点温度を規格内の２５°±５°Ｃに抑えることが
できる。このため、ＣＩ値や温度特性における振動片間
のバラツキが安定すると共に振動片全体も小型化できる
振動片となる。

【００１３】前記目的は、請求項３の発明によれば、基
部と、この基部から突出して形成されている複数の振動
腕部と、前記複数の各振動腕部の表面部及び／又は裏面
部に溝部が形成されている振動片がパッケージ内に収容
されている振動子であって、前記振動片の前記各振動腕
部の表面部及び／又は裏面部における短辺方向の各振動
腕部の腕幅が、略５０μｍ乃至略１５０μｍで形成さ
れ、これら各振動腕部相互間の前記腕幅方向の間隔が前
記各振動腕部の腕部に略５０μｍ足した長さ以下に形成
され、さらに、前記複数の振動腕部の腕幅と前記間隔を
足した幅方向の長さに比べ、前記基部の幅方向の長さが
略同一又は僅かに長く形成されていることを特徴とする
振動子により達成される。

【００１４】請求項３の構成によれば、前記振動片の短
辺方向の各振動腕部の腕幅が、略５０μｍ乃至略１５０
μｍで形成され、これら各振動腕部相互間の前記腕幅方
向の間隔が前記各振動腕部の腕部に略５０μｍ足した長
さ以下に形成され、さらに、前記複数の振動腕部の腕幅
と前記間隔を足した幅方向の長さに比べ、前記基部の幅
方向の長さが略同一又は僅かに長く形成されている。し
たがって、前記複数の振動腕部の腕幅と前記間隔とを足
した幅方向の長さが略１５０μｍ乃至略５００μｍ以内
に収まることになる。また、前記基部の幅方向の長さが
略１５０μｍ乃至略５００μｍと略同一又は、これと僅
かに長く形成されているので、従来に基部と比べ格段に
小型化されることになる。このように構成することで、
振動片のＣＩ値の標準偏差を５ＫΩ以下とすることがで
きる。そして、ＣＩ値の標準偏差を５ＫΩ以下とするこ
とで、振動片の頂点温度を規格内の２５°±５°Ｃに収
めることができる。このため、ＣＩ値や温度特性におけ
る振動片間のバラツキが安定すると共に振動片全体も小
型化できる振動片を備える振動子となる。

【００１５】好ましくは、請求項４の発明によれば、請
求項３の構成において、前記振動片が略３０ＫＨｚ乃至
略４０ＫＨｚで発振する水晶で形成されている音叉型振
動片であることを特徴とする振動子である。

【００１６】請求項４の構成によれば、前記振動片が略
３０ＫＨｚ乃至略４０ＫＨｚで発振する水晶で形成され
ている音叉型振動片のＣＩ値の標準偏差を５ＫΩ以下と
し、頂点温度を規格内の２５°±５°Ｃに抑えることが
できる。このため、ＣＩ値や温度特性における振動片間
のバラツキが安定すると共に振動片全体も小型化できる
振動片を備える振動子となる。

【００１７】好ましくは、請求項５の発明によれば、請
求項３又は請求項４の構成において、前記パッケージが
箱状に形成されていることを特徴とする振動子である。

【００１８】請求項５の構成によれば、前記パッケージ
が箱状に形成されている振動子の振動片のＣＩ値の標準
偏差を５ＫΩ以下とし、頂点温度を規格内の２５°±５
°Ｃに抑えることができる。このため、ＣＩ値や温度特
性における振動片間のバラツキが安定すると共に振動片
全体も小型化できる振動片を備える振動子となる。

【００１９】好ましくは、請求項６の発明によれば、請
求項３又は請求項４の構成において、前記パッケージが
所謂シリンダータイプに形成されていることを特徴とす
る振動子である。

【００２０】請求項６の構成によれば、前記パッケージ
が所謂シリンダータイプに形成されている振動子の振動
片のＣＩ値の標準偏差を５ＫΩ以下とし、頂点温度を規
格内の２５°±５°Ｃに抑えることができる。このた
め、ＣＩ値や温度特性における振動片間のバラツキが安
定すると共に振動片全体も小型化できる振動片を備える
振動子となる。

【００２１】前記目的は、請求項７の発明によれば、基
部と、この基部から突出して形成されている複数の振動
腕部と、前記複数の各振動腕部の表面部及び／又は裏面
部に溝部が形成されている振動片と集積回路とがパッケ
ージ内に収容されている発振器であって、前記振動片の
前記各振動腕部の表面部及び／又は裏面部における短辺
方向の各振動腕部の腕幅が、略５０μｍ乃至略１５０μ
ｍで形成され、これら各振動腕部相互間の前記腕幅方向
の間隔が前記各振動腕部の腕幅に略５０μｍ足した長さ
以下に形成され、さらに、前記複数の振動腕部の腕幅と
前記間隔を足した幅方向の長さに比べ、前記基部の幅方
向の長さが略同一又は僅かに長く形成されていることを
特徴とする発振器により達成される。

【００２２】請求項７の構成によれば、前記振動片の短
辺方向の各振動腕部の腕幅が、略５０μｍ乃至略１５０
μｍで形成され、これら各振動腕部相互間の前記腕幅方
向の間隔が前記各振動腕部の腕幅に略５０μｍ足した長
さ以下に形成され、さらに、前記複数の振動腕部の腕幅
と前記間隔を足した幅方向の長さに比べ、前記基部の幅
方向の長さが略同一又は僅かに長く形成されている。し
たがって、前記複数の振動腕部の腕幅と前記間隔とを足
した幅方向の長さが略１５０μｍ乃至略５００μｍ以内
に収まることになる。また、前記基部の幅方向の長さが
略１５０μｍ乃至略５００μｍと略同一又は、これと僅
かに長く形成されているので、従来に比べ格段に小型化
されることになる。このように構成することで、振動片
のＣＩ値の標準偏差を５ＫΩ以下とすることができる。
そして、ＣＩ値の標準偏差を５ＫΩ以下とすることで、
振動片の頂点温度を規格内の２５°±５°Ｃに収めるこ
とができる。このため、ＣＩ値や温度特性における振動
片間のバラツキが安定すると共に振動片全体も小型化で
きる振動片を備える発振器となる。

【００２３】前記目的は、請求項８の発明によれば、基
部と、この基部から突出して形成されている複数の振動
腕部と、前記複数の各振動腕部の表面部及び／又は裏面
部に溝部が形成されている振動片がパッケージ内に収容
されている振動子であり、この振動子を制御部に接続し
て用いている電子機器であって、前記振動片の前記各振
動腕部の表面部及び／又は裏面部における短辺方向の各
振動腕部の腕幅が、略５０μｍ乃至略１５０μｍで形成
され、これら各振動腕部相互間の前記腕幅方向の間隔が
前記各振動腕部の腕幅に略５０μｍ足した長さ以下に形
成され、さらに、前記複数の振動腕部の腕幅と前記間隔
を足した幅方向の長さに比べ、前記基部の幅方向の長さ
が略同一又は僅かに長く形成されていることを特徴とす
る電子機器により達成される。

【００２４】請求項８の構成によれば、前記振動片の短
辺方向の各振動腕部の腕幅が、略５０μｍ乃至略１５０
μｍで形成され、これら各振動腕部相互間の前記腕幅方
向の間隔が前記各振動腕部の腕幅に略５０μｍ足した長
さ以下に形成され、さらに、前記複数の振動腕部の腕幅
と前記間隔を足した幅方向の長さに比べ、前記基部の幅
方向の長さが略同一又は僅かに長く形成されている。し
たがって、前記複数の振動腕部の腕幅と前記間隔とを足
した幅方向の長さが略１５０μｍ乃至略５００μｍ以内
に収まることになる。また、前記基部の幅方向の長さが
略１５０μｍ乃至略５００μｍと略同一又は、これと僅
かに長く形成されているので、従来に比べ格段に小型化
されることになる。このように構成することで、振動片
のＣＩ値の標準偏差を５ＫΩ以下とすることができる。
そして、ＣＩ値の標準偏差を５ＫΩ以下とすることで、
振動片の頂点温度を規格内の２５°±５°Ｃに収めるこ
とができる。このため、ＣＩ値や温度特性における振動
片間のバラツキが安定すると共に振動片全体も小型化で
きる振動片を備える電子機器となる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、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。

【００２６】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施の形態に係る振動片である音叉型水晶振動片１
００を示す図である。音叉型水晶振動片１００は、例え
ば所謂水晶Ｚ板となるように水晶の単結晶を切り出して
形成されている。また、図１に示す音叉型水晶振動片１
００は例えば３２．７６８ＫＨｚで発信する振動片であ
るため、極めて小型の振動片となっている。このような
音叉型水晶振動片１００は、図１に示すように、基部１
１０を有している。そして、この基部１１０から図にお
いて上方向に突出するように振動腕部である音叉腕１２
１，１２２が２本配置されている。

【００２７】また、この音叉腕１２１，１２２の表面と
裏面には、溝部１２１ａ，１２２ａが図１に示すように
形成されている。この溝部１２１ａ，１２２ａは、図１
に示されていない音叉腕１２１，１２２の裏面側にも同
様に形成されているため、図２に示すように図１のＦ−
Ｆ’断面図では、略Ｈ型に形成されている。

【００２８】この溝部１２１ａ、１２２ａには、図１及
び図２に示すように溝電極１２３ａ、１２３ｂが配置さ
れ、これら溝電極１２３ａ、１２３ｂと対向するよう
に、図２に示すように側面電極１２４ａ、１２４ｂが配
置されている。したがって、電圧が図１に示す基部電極
１１０ａを介して、溝電極１２３ａ、１２３ｂ及び側面
電極１２４ａ、１２４ｂに印加されると、音叉腕１２
１，１２２内部に効果的に電界が発生し、振動損失が低
くＣＩ値も低く抑えることができる音叉型水晶振動片１
００となる。

【００２９】ところで、図１に示す音叉腕１２１，１２
２の表面部における短辺方向の腕幅１２１ｃ、１２２ｃ
は、それぞれが略１００μｍに形成されている。そし
て、音叉腕１２１，１２２の腕間隔１２５は、各音叉腕
の腕幅１２１ｃ、１２２ｃに略５０μｍ足した長さ以下
である略１００μｍに設定されている。また、音叉腕１
２１，１２２の図において縦方向の長さである音叉腕長
さＬ１は例えば１．６４４ｍｍに形成されている。

【００３０】さらに、基部１１０は、その全体が略板状
に形成され、その基部１１０の図において横方向の基部
幅１１０ｃは、上記音叉腕１２１，１２２の腕幅１２１
ｃ、１２２ｃと腕間隔１２５とを足した長さより僅かに
長く形成されており、全体としては音叉腕１２１，１２
２から基部１１０にかけてほぼストレートに形成されて
いる。すなわち、上記音叉腕１２１，１２２の腕幅１２
１ｃ、１２２ｃと腕間隔１２５を足した長さは、略３０
０μｍとなり、基部１１０の基部幅１１０ｃも略３００
μｍより僅かに長く形成されている。

【００３１】ところで、この基部１１０の図１において
縦方向の基部長さＬ２が、例えば０．５６ｍｍに形成さ
れている。このため、音叉腕１２１，１２２に対する基
部長さＬ２は、約３４％となっている。これに対して従
来の音叉型水晶振動片１０は、図１０に示すように基部
１１の長さが０．７ｍｍで腕部１２，１３の長さが１．
６４４ｍｍに形成され、基部１１の長さは腕部１２，１
３の長さに対して約４２．６％となり、４０％を超えて
いる。

【００３２】このように従来の音叉型水晶振動片１０
は、基部１１の長さを腕部１２，１３の長さに対して４
０％以上の長さになるようにすることで、腕部１２，１
３の振動による振動漏れで生じるＣＩ値の振動片間のバ
ラツキの増大を防ぎ、温度特性の頂点温度のバラツキを
防いでいた。

【００３３】これに対して、本実施の形態の音叉型水晶
振動片１００の基部１１０の長さは、音叉腕１２１，１
２２の長さに対して上述のように３４％になるように形
成されているので、従来の音叉型水晶振動片１０と同様
の構成では、音叉腕１２１，１２２の振動による振動漏
れが生じ、ＣＩ値の振動片間のバラツキが増大し、温度
特性の頂点温度のバラツキが増大することになる。しか
し、本実施の形態では、特に上述の音叉腕１２１，１２
２の腕間隔１２５が腕幅１２１ｃ、１２２ｃに略５０μ
ｍ足した長さ以下である略１００μｍに設定されている
ため、図３乃至図５に示すようにＣＩ値や温度特性にお
ける振動片間のバラツキを安定化させることができる。
以下、詳細に説明する。

【００３４】図３は、音叉腕間隔とＣＩ値標準偏差との
関係を示したグラフである。図３は、図１における音叉
腕１２１，１２２の腕間隔１２５を変動させた場合の、
素子間におけるＣＩ値のバラツキであるＣＩ値標準偏差
を示したグラフである。また、このグラフにおいては、
音叉腕１２１，１２２の腕幅１２１ｃ、１２２ｃを５０
μｍ又は１００μ若しくは１５０μｍとし、それぞれの
腕幅１２１ｃ、１２２ｃにおけるＣＩ値標準偏差も示し
ている。図３に示すように音叉腕の腕幅に拘わらず、腕
間隔が大きくなるほど振動片間のＣＩ値のバラツキが大
となっていることがわかる。

【００３５】このような各振動片間におけるＣＩ値のバ
ラツキは、各振動片における温度特性のバラツキに大き
な影響を与えることとなる。この振動片における温度特
性は例えば図４に示すような２次カーブを描く。図４
は、振動片の温度特性の一例を示すグラフである。温度
特性は、温度をマイナスからプラスに変化させていった
ときの振動片の周波数の変化特性を意味する。具体的に
は、図４の示すように、温度を上昇させるにつれて周波
数偏差（３２．７６８ｋＨｚを基準にした周波数のずれ
（偏差）をｐｐｍ単位であらわしたもの）もゼロ（０）
に近づき、周波数偏差がゼロ（０）のときに、２次曲線
の頂点となる。そして、規格上は、この頂点となったと
きの温度が２５°Ｃ±５°Ｃの範囲になることが求めら
れる。このような温度特性は、各振動片の間で、できる
だけ異ならない方が望ましいが、上述の各振動片間ＣＩ
値のバラツキにより、温度特性のバラツキが生じてしま
う。

【００３６】図５は、このような温度特性の頂点温度標
準偏差とＣＩ値標準偏差との関係をグラフ化したもので
ある。振動片における温度特性の頂点温度を規格上の２
５°Ｃ±５°Ｃにすることが求められている。そして、
この頂点温度の標準偏差は、頂点温度の標準偏差×３＝
５°Ｃという関係に支配されている。したがって、頂点
温度を規格内に収めるには、標準偏差として１．６７°
Ｃ以下が求められる。そして、図５によれば、温度特性
の頂点温度標準偏差を１．６７°Ｃにするには、ＣＩ値
のバラツキであるＣＩ値標準偏差を５ｋΩ以下にする必
要がある。このＣＩ値標準偏差を５ｋΩ以下にするに
は、図３に示すように、以下のようになる。

【００３７】すなわち、腕間隔１２５の上限は、音叉腕
１２１，１２２の腕幅１２１ｃ，１２２ｃが略５０μｍ
の場合は、腕間隔１２５が略１００μｍであり、腕幅１
２１ｃ，１２２ｃが略１００μｍの場合は、腕間隔１２
５が略１５０μｍであり、さらに腕幅１２１ｃ，１２２
ｃが略１５０μｍの場合は、腕間隔１２５が略２００μ
ｍに設定する必要がある。また、腕間隔１２５の下限は
腕幅に１２１ｃ、１２２ｃに関係なく製造上の限界から
略５０μｍである。このように設定すれば、振動片１０
０のＣＩ値標準偏差略５ｋΩ以下とすることができ、こ
れにより、図５に示すように振動片１００の温度特性の
頂点温度を規格内の２５°Ｃ±５°Ｃに収めることがで
きる。

【００３８】このように本実施の形態では、溝部１２１
ａ、１２２ａ付き音叉腕１２１，１２２のいずれかの腕
幅１２１ｃ、１２２ｃの長さに略５０μｍ足した長さ以
下で、腕間隔１２５を形成すれば、ＣＩ値及び温度特性
の頂点温度のバラツキの少ない優れた振動片１００を構
成することができる。また、このように音叉腕１２１、
１２２と腕間隔１２５で、ＣＩ値及び温度特性の頂点温
度のバラツキを抑えることができる。このため、従来の
ように大型の基部を形成する必要がなく、図１に示すよ
う基部長さＬ２を音叉腕１２１，１２２に対し約３４％
である例えば０．５６ｍｍに形成しても、ＣＩ値及び温
度特性の頂点温度のバラツキを抑えることができる。

【００３９】また、基部１１０の基部幅１１０ｃも従来
のように大きくすることなく、図１に示すように、音叉
腕１２１，１２２と腕間隔１２５を足した長さに対し僅
かに長く形成することができるので、振動片１００を著
しく小型化することがでできる。なお、本実施の形態で
は、基部１１０の基部幅１１０ｃを音叉腕１２１，１２
２と腕間隔１２５を足した長さに対し僅かに長く形成し
たが、これに限らず、基部１１０の基部幅１１０ｃを音
叉腕１２１，１２２と腕間隔１２５を足した長さと略同
一に形成してもよい。この場合は、音叉腕１２１，１２
２の両側部から基部１１０の両側部にかけて段差のない
ストレートな形状となるため、より小型化させることが
できる。

【００４０】なお、本実施の形態で音叉腕１２１，１２
２は腕幅１２１ｃ、１２２ｃの上限を略１５０μｍとし
たが、これは、略１５０μｍを越える腕幅を有する振動
片は、従来より多く存在する大型の振動片であり、音叉
腕に溝部を設けなくても特性が実用的なＣＩ値である１
００ｋΩ以下とすることができるものであるからであ
る。すなわち、本実施の形態の振動片１００は小型で溝
部１２１ａ，１２２ａを形成することで初めて、特性が
１００ｋΩ以下となる振動片が対象となり、このような
振動片間のＣＩ値及び温度特性の頂点温度のバラツキを
抑えることを目的とするものである。また、音叉腕１２
１，１２２の腕幅１２１ｃ、１２２ｃの下限を略５０μ
ｍとしたのは、製造上の限界となるからである。

【００４１】（第２の実施の形態）図６は、本発明の第
２の実施の形態に係る振動子であるセラミックパッケー
ジ音叉型振動子２００を示す図である。このセラミック
パッケージ音叉型振動子２００は、上述の第１の実施の
形態の音叉型水晶振動片１００を用いている。したがっ
て、音叉型水晶振動片１００の構成、作用等について
は、同一符号を用いて、その説明を省略する。図６は、
セラミックパッケージ音叉型振動子２００の構成を示す
概略断面図である。図６に示すようにセラミックパッケ
ージ音叉型振動子２００は、その内側に空間を有する箱
状のパッケージ２１０を有している。このパッケージ２
１０には、その底部にベース部２１１を備えている。こ
のベース部２１１は、例えばアルミナ等のセラミックス
等で形成されている。

【００４２】ベース部２１１上には、封止部２１２が設
けられており、この封止部２１２は、蓋体２１３と同様
の材料から形成されている。また、この封止部２１２の
上端部には、蓋体２１３が載置され、これらベース部２
１１、封止部２１２及び蓋体２１３で、中空の箱体を形
成することになる。このように形成されているパッケー
ジ２１０のベース部２１１上にはパッケージ側電極２１
４が設けられている。このパッケージ側電極２１４の上
には導電性接着剤等を介して音叉型水晶振動片１００の
基部１１０が固定されている。この音叉型水晶振動片１
００は、図１に示すように構成されているため、小型で
ＣＩ値及び温度特性の頂点温度のバラツキを抑えること
が振動片である。したがって、この振動片を搭載したセ
ラミックパッケージ音叉型振動子２００も小型でＣＩ値
及び温度特性の頂点温度のバラツキを抑えることができ
る安定した高性能な振動子となる。

【００４３】（第３の実施の形態）図７は、本発明の第
３の実施の形態に係る電子機器である例えばデジタル携
帯電話３００を示す概略図である。このデジタル携帯電
話３００は、上述の第２の実施の形態のセラミックパッ
ケージ音叉型振動子２００と音叉型水晶振動片１００と
を使用している。したがって、セラミックパッケージ音
叉型振動子２００と音叉型水晶振動片１００の構成、作
用等については、同一符号を用いる等して、その説明を
省略する。図７はデジタル携帯電話３００の回路ブロッ
クを示しているが、図７に示すように、デジタル携帯電
話３００で送信する場合は、使用者が、自己の声をマイ
クロフォンに入力すると、信号はパルス幅変調・符号化
のブロックと変調器／復調器のブロックを経てトランス
ミッター、アンテナスイッチを開始アンテナから送信さ
れることになる。

【００４４】一方、他人の電話から送信された信号は、
アンテナで受信され、アンテナスイッチ、受信フィルタ
ーを経て、レシーバーから変調器／復調器ブロックに入
力される。そして、変調又は復調された信号がパルス幅
変調・符号化のブロックを経てスピーカーに声として出
力されるようになっている。このうち、アンテナスイッ
チや変調器／復調器ブロック等を制御するためのコント
ローラが設けられている。このコントローラは、上述の
他に表示部であるＬＣＤや数字等の入力部であるキー、
更にはＲＡＭやＲＯＭ等も制御するため、高精度である
ことが求められる。また、デジタル携帯電話３００の小
型化の要請もある。このような要請に合致するものとし
て上述のセラミックパッケージ音叉振動子２００が用い
られている。

【００４５】このセラミックパッケージ音叉型振動子２
００は、図１に示す音叉型水晶振動片１００を有するた
め、振動子間のＣＩ値及び温度特性の頂点温度のバラツ
キが抑えられ、安定し高精度となると共に、小型とな
る。したがって、このセラミックパッケージ音叉型振動
子２００を搭載したデジタル携帯電話３００も小型で高
性能なデジタル携帯電話となる。

【００４６】（第４の実施の形態）図８は、本発明の第
４の実施の形態に係る発振器である音叉水晶発振器４０
０を示す図である。このデジタル音叉水晶発振器４００
は、上述の第２の実施の形態のセラミックパケージ音叉
型振動子２００と多くの部分で構成が共通している。し
たがって、セラミックパケージ音叉型振動子２００と音
叉型水晶振動片１００の構成、作用等については、同一
符号とし、その説明を省略する。

【００４７】図８に示す音叉型水晶発振器４００は、図
６に示すセラミックパッケージ音叉振動子２００の音叉
型水晶振動片１００の下方で、ベース部２１１の上に、
図８に示すように集積回路４１０を配置したものであ
る。すなわち、音叉水晶発振器４００では、その内部に
配置された音叉型水晶振動片１００が振動すると、その
振動は、集積回路４１０に入力され、その後、所定の周
波数信号を取り出すことで、発振器として機能すること
になる。すなわち、音叉水晶発振器４００に収容されて
いる音叉型水晶振動片１００は、図１に示すように構成
されているため、小型で振動片間のＣＩ値及び頂点温度
のバラツキが安定しているので、この振動片を搭載した
デジタル音叉水晶発振器４００も小型で高性能な発振器
となる。

【００４８】（第５の実施の形態）図９は、本発明に第
５の実施の形態に係る振動子であるシリンダータイプ音
叉振動子５００を示す図である。このシリンダータイプ
音叉振動子５００は、上述の第１の実施の形態の音叉型
水晶振動片１００を使用している。したがって、音叉型
水晶振動片１００の構成、作用等については、同一符号
等とし、その説明を省略する。図９は、シリンダータイ
プ音叉振動子５００の構成を示す概略図である。図９に
示すようにシリンダータイプ音叉振動子５００は、その
内部に音叉型水晶振動片１００を収容するための金属製
のキャップ５３０を有している。このキャップ５３０
は、ステム５２０に対して圧入され、その内部が真空状
態に保持されるようになっている。

【００４９】また、キャップ５３０に収容された略Ｈ型
の音叉型水晶振動片１００を保持すうためのリード５１
０が２本配置されている。このようなシリンダータイプ
音叉振動子５００に外部より電流等を印加すると音叉型
水晶振動片１００の音叉腕１２１，１２２が振動し、振
動子として機能することになる。このとき、音叉型水晶
振動片１００は、図１に示すように構成されているた
め、小型で振動片間のＣＩ値及び頂点温度のバラツキが
安定しているので、この振動片を搭載したシリンダータ
イプ音叉振動子５００も小型で高性能な振動子となる。

【００５０】また、上述の各実施の形態では、３２．７
６８ｋＨの音叉型水晶振動子を例に説明したが、１５ｋ
Ｈ乃至１５５ｋＨの音叉型水晶振動子に適用できること
は明らかである。なお、上述の実施の形態に係る音叉型
水晶振動片１００は、上述の例のみならず、他の電子機
器、携帯情報端末、さらに、テレビジョン、ビデオ機
器、所謂ラジカセ、パーソナルコンピュータ等の時計内
蔵機器及び時計にも用いられることは明らかである。さ
らに、本発明は、上記実施の形態に限定されず、特許請
求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことがで
きる。そして、上記実施の形態の構成は、その一部を省
略したり、上述していない他の任意の組み合わせに変更
することができる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＣＩ値や温度特性における振動片間のバラツキが安定す
ると共に振動片全体も小型化できる振動片、これを有す
る振動子、この振動子を備える発振器及び電子機器を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に第１の実施の形態に係る音叉型水晶振
動片の概略図である。

【図２】図１のＦ−Ｆ’線概略断面図である。

【図３】音叉腕間隔とＣＩ値標準偏差との関係を示した
グラフである。

【図４】振動片の温度特性の一例を示すグラフである。

【図５】ＣＩ値標準偏差と温度特性の頂点温度標準偏差
との関係を示したグラフである。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係るセラミックパ
ッケージ音叉型振動子の構成を示す概略断面図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態に係るデジタル携帯
電話の回路ブロックを示す概略図である。

【図８】本発明の第４の実施の形態に係る音叉水晶発振
器の構成を示す概略断面図である。

【図９】本発明の第５の実施の形態に係るシリンダータ
イプ音叉振動子の構成を示す概略断面図である。

【図１０】従来の音叉型水晶振動片を示す概略図であ
る。

【図１１】図１０のＡ−Ａ’線概略断面図である。

【図１２】（ａ）腕部の振動の説明図である。（ｂ）腕
部の振動の他の説明図である。

【図１３】腕部と垂直振動成分変位量との関係を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１００・・・音叉型水晶振動片 １１０・・・基部 １１０ａ・・・基部電極 １１０ｃ・・・基部幅 １２１、１２２・・・音叉腕 １２１ａ、１２２ａ・・・溝部 １２１ｃ、１２２ｃ・・・腕幅 １２３ａ、１２３ｂ・・・溝電極 １２４ａ、１２４ｂ・・・側面電極 １２５・・・腕間隔 Ｌ１・・・音叉腕長さ Ｌ２・・・基部長さ ２００・・・セラミックパッケージ音叉型振動子 ２１０・・・パッケージ ２１１・・・ベース部 ２１２・・・封止部 ２１３・・・蓋体 ２１４・・・パッケージ側電極 ３００・・・デジタル携帯電話 ４００・・・音叉水晶発振器 ４１０・・・集積回路 ５００・・・シリンダータイプ音叉振動子 ５１０・・・リード ５２０・・・ステム ５３０・・・キャップ

フロントページの続き (72)発明者 坂田 淳一郎 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 Ｆターム(参考） 5J079 AA02 AA04 BA44 FA01 HA03 HA07 HA16 HA22 KA05 5J108 BB02 CC06 CC09 CC11 CC12 EE02 EE03 EE07 EE11 GG03 GG04 GG06 JJ04

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基部と、 前記基部から突出して形成されている複数の振動腕部
   と、 前記複数の各振動腕部の表面部及び／又は裏面部に溝部
   が形成されている振動片であって、 前記各振動腕部の表面部及び／又は裏面部における短辺
   方向の各振動腕部の腕幅が、略５０μｍ乃至略１５０μ
   ｍで形成され、 これら各振動腕部相互間の前記腕幅方向の間隔が前記各
   振動腕部の腕幅に略５０μｍ足した長さ以下に形成さ
   れ、 さらに、前記複数の振動腕部の腕幅と前記間隔を足した
   幅方向の長さに比べ、前記基部の幅方向の長さが略同一
   又は僅かに長く形成されていることを特徴とする振動
   片。
2. 【請求項２】 前記振動片が略３０ＫＨｚ乃至略４０Ｋ
   Ｈｚで発振する水晶で形成されている音叉型振動片であ
   ることを特徴とする請求項１に記載の振動片。
3. 【請求項３】 基部と、 前記基部から突出して形成されている複数の振動腕部
   と、 前記複数の各振動腕部の表面部及び／又は裏面部に溝部
   が形成されている振動片がパッケージ内に収容されてい
   る振動子であって、 前記振動片の前記各振動腕部の表面部及び／又は裏面部
   における短辺方向の各振動腕部の腕幅が、略５０μｍ乃
   至略１５０μｍで形成され、 これら各振動腕部相互間の前記腕幅方向の間隔が前記各
   振動腕部の腕幅に略５０μｍ足した長さ以下に形成さ
   れ、 さらに、前記複数の振動腕部の腕幅と前記間隔を足した
   幅方向の長さに比べ、前記基部の幅方向の長さが略同一
   又は僅かに長く形成されていることを特徴とする振動
   子。
4. 【請求項４】 前記振動片が略３０ＫＨｚ乃至略４０Ｋ
   Ｈｚで発振する水晶で形成されている音叉型振動片であ
   ることを特徴とする請求項３に記載の振動子。
5. 【請求項５】 前記パッケージが箱状に形成されている
   ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の振動
   子。
6. 【請求項６】 前記パッケージが所謂シリンダータイプ
   に形成されていることを特徴とする請求項３又は請求項
   ４に記載の振動子。
7. 【請求項７】 基部と、 前記基部から突出して形成されている複数の振動腕部
   と、 前記複数の各振動腕部の表面部及び／又は裏面部に溝部
   が形成されている振動片と集積回路とがパッケージ内に
   収容されている発振器であって、 前記振動片の前記各振動腕部の表面部及び／又は裏面部
   における短辺方向の各振動腕部の腕幅が、略５０μｍ乃
   至略１５０μｍで形成され、 これら各振動腕部相互間の前記腕幅方向の間隔が前記各
   振動腕部の腕幅に略５０μｍ足した長さ以下に形成さ
   れ、 さらに、前記複数の振動腕部の腕幅と前記間隔を足した
   幅方向の長さに比べ、前記基部の幅方向の長さが略同一
   又は僅かに長く形成されていることを特徴とする発振
   器。
8. 【請求項８】 基部と、 前記基部から突出して形成されている複数の振動腕部
   と、 前記複数の各振動腕部の表面部及び／又は裏面部に溝部
   が形成されている振動片がパッケージ内に収容されてい
   る振動子であり、この振動子を制御部に接続して用いて
   いる電子機器であって、 前記振動片の前記各振動腕部の表面部及び／又は裏面部
   における短辺方向の各振動腕部の腕幅が、略５０μｍ乃
   至略１５０μｍで形成され、 これら各振動腕部相互間の前記腕幅方向の間隔が前記各
   振動腕部の腕幅に略５０μｍ足した長さ以下に形成さ
   れ、 さらに、前記複数の振動腕部の腕幅と前記間隔を足した
   幅方向の長さに比べ、前記基部の幅方向の長さが略同一
   又は僅かに長く形成されていることを特徴とする電子機
   器。