JP2013165455A - 圧電振動片、圧電振動子、発振器、電子機器、及び電波時計 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化することなく、十分な剛性を維持した上で、振動漏れを効果的に抑制すること。
【解決手段】接続部２１の幅方向（Ｙ方向）両側において、幅狭部２３側の角部に、面取り部２５を形成した。この面取り部２５により、接続部２１は、先端側（振動腕部１０，１１側）から幅狭部２３に向けて、その断面積（幅寸法）が漸次小さくなるようになっている。面取り部２５は、例えば、接続部２１の両側の側面２１ａ、２１ａに対する角度θが、θ＝６０°となるよう形成することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧電振動片、圧電振動子、発振器、電子機器、及び電波時計に関する。

例えば、携帯電話や携帯情報端末には、時刻源や制御信号などのタイミング源、リファレンス信号源などとして水晶等を利用した圧電振動子を用いる場合が多い。この種の圧電振動子として、キャビティが形成されたパッケージ内に音叉型の圧電振動片を気密封止したものがある。

パッケージは、一対のガラス基板（セラミック基板でも可）のうちの一方に凹部を形成した状態で互いに重ね合わせ、両者を直接接合することにより、凹部をキャビティとして機能させる構造になっている。また、圧電振動片は、互いに平行に配置された一対の振動腕部と、これらの両振動腕部の長さ方向における基端側を一体的に固定する基部と、を備えており、両振動腕部が、基端側を起点として接近、離間する方向に、所定の共振周波数で振動（揺動）する構成となっている。

ところで、近年、携帯電話等に代表されるように、圧電振動子を内蔵する各種の電子機器の小型化が進んでいる。そのため、圧電振動子を構成する圧電振動片に関しても、より一層の小型化が求められている。そこで、圧電振動片に関しては、例えば基部の長さを短くして、全長をより短くすることが検討されている。

しかしながら、圧電振動片をマウントする際には、基部を介してマウントするので、基部の長さを短くしてしまうとマウント性能が劣ってしまうという問題がある。したがって、基部の長さは、通常、マウント性能を確保できる範囲内においてできるだけ短くなるように設計されている。

また、圧電振動片を作動させた際、基部を通じて振動漏れ（振動エネルギーの漏洩）が発生することが知られている。この振動漏れは、ＣＩ値（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）の上昇に繋がってしまうものであるので、できるだけ振動漏れを抑制する必要がある。この点、基部の長さをできるだけ長くすることで、振動腕部の振動を安定させることができるので、振動漏れを効率良く抑えることができる。しかしながら、上述したように、基部の長さは、小型化の観点からマウント性能を確保できる範囲内においてできるだけ短くなるように設計されているので、この長さを変更せずに振動漏れを抑制させることが求められている。

そこで、例えば、特許文献１には、基部のうち、振動腕部との接続部分と、マウント部分と、の間に、基部の両側からそれぞれ幅方向の中心に向かって切り欠かれた切欠き部（ノッチ）を形成し、これら切欠き部の形成部分を基部の他の部分に比べて幅狭な幅狭部とした構成が記載されている。
この構成によれば、振動腕部によって励起された振動を振動腕部側に閉じ込めて、基部側に漏れるのを抑制できるとされている。

特開２００２−２６１５５８号公報

ここで、特許文献１の構成では、切欠き部を深く、すなわち、幅狭部の幅を狭くするほど、振動腕部の振動が基部に伝わってしまうルートを狭くできるので、振動腕部側に振動を閉じ込め易くなり、振動漏れの抑制効果が高まると考えられる。
しかしながら、幅狭部を狭くするにつれ、外部衝撃等に対する剛性が低下するという問題がある。一方で、幅狭部を広くすると、上述した十分な振動漏れの抑制効果を得られない。

また、切り欠き部を、振動腕部の長さ方向に沿って大きく形成することも考えられるが、これでは、圧電振動片が大型化してしまう。

そこで、本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、大型化することなく、十分な剛性を維持した上で、振動漏れを効果的に抑制できる圧電振動片、圧電振動子、発振器、電子機器、及び電波時計を提供するものである。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
即ち、本発明は、互いに平行に配置された一対の振動腕部と、前記一対の振動腕部の長さ方向における基端側を一体的に固定する基部と、を備えた圧電振動片において、前記基部は、前記振動腕部の基端側が固定された接続部と、前記基部をマウントするためのマウント部と、前記接続部と前記マウント部との間に位置し、前記長さ方向に直交する幅方向の両外側から内側に向けてそれぞれ切り欠かれた一対の切欠き部により、前記幅方向の長さが前記接続部及び前記マウント部の前記幅方向の長さよりも狭い幅狭部と、を有し、前記接続部には、前記幅狭部側に向けて前記幅方向に沿う長さが漸次縮小する幅縮小部が形成されていることを特徴とする。

このように、接続部に、幅狭部に向けてその幅方向が漸次縮小する幅縮小部を形成することで、振動腕部によって励起された振動がマウント部に伝わってしまうルートを狭くできるので、振動腕部側に振動を閉じ込めて、マウント部側に漏れるのを抑制できる。これにより、振動漏れを効果的に抑制でき、ＣＩ値が上昇するのを抑え、出力信号の品質が低下するのを抑えることができる。

また、幅縮小部として、接続部における幅狭部側の幅方向の角部に、角面取り部が形成されていることを特徴とする。
ここで、幅縮小部が角面取り部である場合、角面取り部における、長さ方向に対する角面取り角度が６０°とされているのが好ましい。このような角度で面取り部を形成すると、圧電板をエッチングして圧電振動片の外形を形成する際に、圧電材料の結晶方位に起因するエッチング残りが発生し難くなり、面取り部のテーパ形状を精度良く形成することができる。その結果、圧電振動片の振動漏れ特性のばらつきを抑制することができる。
また、角面取り部が形成されている部分の幅方向寸法をＮＣとし、切欠き部の幅方向寸法をＮＷとした場合、ＮＣ≧０．５×ＮＷの関係が成立しているとよい。この関係を満たすことで、振動漏れの効果をさらに好適に得ることができる。

また、上記本発明に係る圧電振動子において、上記本発明の圧電振動片がパッケージに気密封止されてなることを特徴とする。

この場合には、上記本発明の圧電振動片を備えているため、小型化を図るとともに、十分な剛性を維持した上で、振動漏れを効果的に抑制できる信頼性の高い高品質な圧電振動子を提供できる。

また、本発明に係る発振器は、上記本発明に係る圧電振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されていることを特徴とする。
また、本発明に係る電子機器は、上記本発明に係る圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とする。
また、本発明に係る電波時計は、上記本発明に係る圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されていることを特徴とする。

この構成によれば、上記本発明の圧電振動子を備えているので、小型化を図るとともに、十分な剛性を維持した上で、信頼性の高い高品質な発振器、電子機器、電波時計を提供することができる。

本発明の圧電振動片によれば、大型化することなく、十分な剛性を維持した上で、振動漏れを効果的に抑制できる。
また、本発明の圧電振動子によれば、上記本発明の圧電振動片を備えているため、大型化することなく、十分な剛性を維持した上で、振動漏れを効果的に抑制できる信頼性の高い高品質な圧電振動子を提供できる。
また、本発明の発振器、電子機器、電波時計によれば、大型化することなく、十分な剛性を維持した上で、信頼性の高い高品質な発振器、電子機器、電波時計を提供することができる。

本発明の実施形態に係る圧電振動片の平面図である。 圧電振動片に形成した面取り部を示す平面図である。 面取り寸法を変化させたときの圧電振動片の振動数変化を示す平面図である。 圧電振動片の他の構成を示す平面図である。 圧電振動片の他の構成を示す平面図である。 圧電振動片の他の構成を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る圧電振動子を示す外観斜視図である。 図７に示す圧電振動子の内部構成図であって、リッド基板を取り外した状態の平面図である。 図８のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。 図７に示す圧電振動子の分解斜視図である。 本発明の実施形態における発振器の概略構成図である。 本発明の実施形態における携帯情報機器の概略構成図である。 本発明の実施形態における電波時計の概略構成図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。
（圧電振動片）
図１に示すように、圧電振動片１は、水晶、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等の圧電材料から形成された音叉型の振動片であり、互いに平行に延びるよう配置された一対の振動腕部１０，１１と、一対の振動腕部１０，１１の長さ方向における基端側を一体的に固定するプレート状の基部１２とを有している。なお、以下の説明では、圧電振動片１の延在方向（振動腕部１０，１１の長さ方向）をＸ方向、圧電振動片１の主面上において、Ｘ方向に直交する幅方向（振動腕部１０，１１が並んでいる方向）をＹ方向とし、Ｘ方向及びＹ方向に直交する厚さ方向をＺ方向として説明する。

一対の振動腕部１０，１１には、その外表面上に、一対の振動腕部１０，１１を振動させる図示しない励振電極が形成されている。また、基部１２の外表面には図示しないマウント電極が形成され、図示しない引き回し電極により、マウント電極と励振電極とが電気的接続されている。
これらの電極に所定の電圧が印加されると、振動腕部１０，１１の双方の励振電極同士の相互作用により、振動腕部１０，１１が互いに接近または離間する方向（Ｙ方向）に所定の共振周波数で振動する。

ここで、本変形例の圧電振動片１には、振動腕部１０，１１の両主面上にＺ方向に窪んだ溝部３５，３６を形成することもできる。これら溝部３５，３６は、平面視において、Ｘ方向を長さ方向とする長方形状に形成され、振動腕部１０，１１の基端側から略中間付近まで形成されている。これにより、振動腕部１０，１１は、その軸線方向に直交する面内での断面形状が、略Ｈ字状をなしている。

この構成によれば、溝部３５，３６を形成することで、溝部３５，３６の側壁の両側で、振動腕部１０，１１において対となる励振電極同士が対向するので、その対向方向に電界を効率良く作用させることができる。これにより、振動腕部１０，１１のＹ方向に沿う幅を狭くしても、電界効率を高めることができ、品質を高めながら小型化を図ることが可能となっている。

上述した基部１２は、Ｘ方向を長さ方向とする平面視長方形状に形成されている。基部１２は、Ｘ方向に沿う先端側（振動腕部１０，１１側）に位置し、振動腕部１０，１１の基端側が固定された接続部２１と、接続部２１に対してＸ方向に沿う基端側に位置するマウント部２２と、接続部２１及びマウント部２２間に位置し、Ｙ方向の長さが接続部２１及びマウント部２２よりも狭い幅狭部２３と、を有している。

マウント部２２は、基部１２を後述するパッケージ等にマウントするための部分であって、その外表面に上述したマウント電極が形成されている。

ここで、上述した幅狭部２３は、基部１２のうちＸ方向に沿う中間部分において、Ｙ方向両外側からＹ方向内側に向けてそれぞれ切り欠かれた一対の切欠き部２４間に形成され、接続部２１とマウント部２２とを一体的に連結している。

ところで、構成された圧電振動片１を製造するには、まず、フォトリソグラフィ技術によって図示しないウエハの両面に、振動腕部１０，１１及び基部１２を有する圧電振動片１の外形パターンの保護膜を形成する。このとき、基部１２において、切欠き部２４の形成領域が開口するように外形パターンの保護膜を形成する。なお、この際、ウエハ上に複数の外形パターンの保護膜を形成する。
次いで、外形パターンの保護膜をマスクとして、ウエハの両面をそれぞれエッチング加工する。これにより、外形パターンの保護膜でマスクされていない領域を選択的に除去して、圧電振動片１の外形形状を形作ることができる。なお、この状態で各圧電振動片１は、図示しない連結部を介してウエハに連結された状態となっている。

その後は、公知の方法により、圧電振動片１の外表面上に電極膜をパターニングして、励振電極、引き出し電極、及びマウント電極を形成する。
そして、最後にウエハと圧電振動片１とを連結していた連結部を切断して、複数の圧電振動片１をウエハから切り離して個片化する切断工程を行う。これにより、１枚のウエハから、音叉型の圧電振動片１を一度に複数製造することができる。

（面取り部）
図１、図２に示すように、接続部２１の幅方向（Ｙ方向）両側において、幅狭部２３側の角部には、面取り部（幅縮小部）２５が形成されている。この面取り部２５により、接続部２１は、先端側（振動腕部１０，１１側）から幅狭部２３に向けて、その断面積（幅寸法）が漸次小さくなるようになっている。面取り部２５は、圧電振動片１の外形形状の一部として上述したエッチングにより形成される。
面取り部２５は、例えば、接続部２１の両側の側面２１ａ、２１ａに対するテーパ角度θが、θ＝４５°、６０°等となるよう形成することができる。特に好ましい面取り部２５のテーパ角度θは、θ＝６０°である。面取り部２５のテーパ角度θをθ＝６０°に設定すれば、圧電板をエッチングして圧電振動片１の外形を形成する際に、圧電材料の結晶方位に起因するエッチング（QE）残りが発生し難くなり、面取り部２５のテーパ形状を精度良く形成することができる。これにより、振動漏れ特性のばらつきを低減することができる。

このように、本実施形態では、基部１２のうち、接続部２１において、幅狭部２３側の両側角部に面取り部２５を形成することで、接続部２１の断面積を幅狭部２３に向けて漸次小さくなる構成とした。
この構成によれば、振動腕部１０，１１によって励起された振動がマウント部２２に伝わってしまうルートを狭くできるので、振動腕部１０，１１側に振動を閉じ込めて、マウント部２２側に漏れるのを抑制できる。これにより、振動漏れを効果的に抑制でき、ＣＩ値が上昇するのを抑え、出力信号の品質が低下するのを抑えることができる。
また、圧電振動片１の剛性（強度）は幅狭部２３の断面積（Ｙ−Ｚ方向の断面積）によって決まるので、接続部２１における幅狭部２３側の両側角部に面取り部２５を形成しても、圧電振動片１の剛性に特に影響は生じない。
すなわち従来では、振動漏れを低減させために幅狭部２３の断面積を狭くする手法が採用されていたが、本実施形態の構成によれば、幅狭部２３の断面積を変えることなく、振動漏れをより低減することができるので、剛性が低下する虞がない。
したがって、圧電振動片１を大型化することなく、十分な剛性を維持した上で、振動漏れを効果的に抑制できる。

ここで、上記したような圧電振動片１に形成した面取り部２５の面取り寸法ＮＣの大きさによる、振動漏れ特性の変化について、シミュレーションしたのでその結果を示す。
接続部２１の側面２１ａから切り欠き部２４の底面までの切り欠き寸法ＮＷを８０μｍとしたとき、θ＝４５°の面取り部２５の面取り寸法ＮＣを、０〜７５μｍに変化させ、振動漏れ特性として圧電振動片１の振動周波数変化量ΔＦを求めた。
ここで、振動周波数変化量ΔＦは、圧電振動片１単体での振動周波数をｆ１、圧電振動片１をパッケージ上に実装した状態での振動周波数をｆ２としたとき、
ΔＦ＝（ｆ２−ｆ１）／ｆ１
である。
その結果、図３に示すように、面取り部２５の面取り寸法ＮＣを４０μｍ以上とすることで、振動漏れ量を抑えることができることが確認された。これは、面取り寸法ＮＣを４０μｍ以上とすることで、振動腕部１０，１１によって励起された振動がマウント部２２に伝わってしまうルートを十分に狭くできるからであると考えられる。

したがって、図２に示すように、面取り部２５のテーパ角度をθ＝４５°としたとき、面取り部２５の面取り寸法ＮＣは、接続部２１の側面２１ａから切り欠き部２４までの切り欠き寸法ＮＷに対し、
ＮＣ≧０．５×ＮＷ
となるように形成するのが好ましいといえる。
即ち、角面取り部が形成されている部分の前記幅方向寸法をＮＣとし、切欠き部の前記幅方向寸法をＮＷとした場合、ＮＣ≧０．５×ＮＷの関係が成立している、といえる。
なお、テーパ角度をθ＝６０°とした場合も、同様の結果が得られた。また、ここではＮＷを８０μｍとした場合の結果を示しているが、ＮＷを６０μｍ、１００μｍ、１２０μｍとした場合も、同様の結果を得ることができた。よって、面取り寸法ＮＣをＮＣ≧０．５×ＮＷとなるようにすれば、顕著な振動漏れ低減の効果を得ることができる。

（第１変形例）
図４に示すように、本変形例の圧電振動片１には、基部１２のうち、マウント部２２に一対のサイドアーム３７が一体的に形成されている（いわゆる、サイドアームタイプ）。具体的に、本変形例のマウント部２２は、幅狭部２３を間に挟んでＸ方向に沿う接続部２１の反対側に配置されたマウント部本体３８と、マウント部本体３８のＹ方向両側で、Ｘ方向に沿って延在する一対のサイドアーム３７と、を備えている。
各サイドアーム３７は、マウント部本体３８からＹ方向の両側に向けてそれぞれ延在するとともに、その外側端部からＸ方向に沿う振動腕部１０，１１側に向けて延在する平面視Ｌ字状に形成されている。すなわち、各サイドアーム３７は、基部１２、及び振動腕部１０，１１の基端部のＹ方向両側に位置するとともに、その先端部がＸ方向における振動腕部１０，１１の中間部分に位置している。
この場合、サイドアーム３７の先端部を介して例えばパッケージ等に実装できる。

そして、接続部２１の幅方向（Ｙ方向）両側において、幅狭部２３側の角部に、上記実施形態と同様の面取り部２５が形成されている。

この構成によれば、面取り部２５および幅狭部２３により、振動腕部１０，１１によって励起された振動が基部１２に伝わってしまうルートを狭くできるので、振動腕部１０，１１側に振動を閉じ込めて、基部１２側に漏れるのを抑制できる。これにより、振動漏れを効果的に抑制でき、ＣＩ値が上昇するのを抑え、出力信号の品質が低下するのを抑えることができる。
したがって、圧電振動片１を大型化することなく、十分な剛性を維持した上で、振動漏れを効果的に抑制できる。

特に、本変形例のサイドアームタイプの圧電振動片１では、基部１２において、振動腕部１０，１１との接続部２１と、マウント部（サイドアーム３７の先端部）と、の距離を長く確保することができる。その結果、圧電振動片１の全長を増大させることなく、振動漏れを抑制してＣＩ値が上昇するのを抑え、出力信号の品質が低下するのを抑えることが可能となる。

（第２変形例）
図５に示すように、本変形例の圧電振動片１には、振動腕部１０，１１が、幅方向（Ｙ方向）に間隔を隔てて配置され、これら振動腕部１０，１１の基部どうしが、Ｙ方向に延びる連結部３９によって連結されている。
そして、振動腕部１０，１１の間において、接続部２１が、連結部３９に対して振動腕部１０，１１が延びているのと同じ方向に延びて形成されている。この接続部２１に、連結部３９側から、幅狭部２３、マウント部２２がＸ方向に沿って連続して形成されている（いわゆるセンターアームタイプ）。

このような接続部２１の幅方向（Ｙ方向）両側において、幅狭部２３側の角部に、上記実施形態と同様の面取り部２５が形成されている。

この構成によれば、面取り部２５および幅狭部２３により、振動腕部１０，１１によって励起された振動が基部１２に伝わってしまうルートを狭くできるので、振動腕部１０，１１側に振動を閉じ込めて、基部１２側に漏れるのを抑制できる。これにより、振動漏れを効果的に抑制でき、ＣＩ値が上昇するのを抑え、出力信号の品質が低下するのを抑えることができる。
したがって、圧電振動片１を大型化することなく、十分な剛性を維持した上で、振動漏れを効果的に抑制できる。

特に、本変形例のセンターアームタイプの圧電振動片１では、振動腕部１０，１１とマウント部２２との距離を長く確保することができる。その結果、圧電振動片１の全長を増大させることなく、振動漏れを抑制してＣＩ値が上昇するのを抑え、出力信号の品質が低下するのを抑えることが可能となる。

以下に、上記実施形態、および第１、第２変形例に備えた面取り部２５に代えて採用することのできる幅縮小部の複数の変形例を示す。
（第３変形例）
図６（ａ）に示すように、本変形例の圧電振動片１は、基部１２のうち、接続部２１において、幅狭部２３側の両側角部に段部（幅縮小部）２６を形成することで、接続部２１の断面積を幅狭部２３に向けて段階的に小さくなる構成とした。ここで段部２６は、圧電振動片１の厚さ方向から見て、底角が９０°のＶ型の凹形状をなしている。
この構成によれば、段部２６および幅狭部２３により、振動腕部１０，１１によって励起された振動がマウント部２２に伝わってしまうルートを狭くできるので、振動腕部１０，１１側に振動を閉じ込めて、マウント部２２側に漏れるのを抑制できる。これにより、振動漏れを効果的に抑制でき、ＣＩ値が上昇するのを抑え、出力信号の品質が低下するのを抑えることができる。
したがって、圧電振動片１を大型化することなく、十分な剛性を維持した上で、振動漏れを効果的に抑制できる。

（第４変形例）
図６（ｂ）に示すように、本変形例の圧電振動片１は、基部１２のうち、接続部２１において、幅狭部２３側の両側角部に、凹部（幅縮小部）２７を形成することで、接続部２１の断面積を幅狭部２３に向けて漸次小さくなる構成とした。ここで、凹部２７は、圧電振動片１の厚さ方向から見て略円弧状の凹形状をなしている。
この構成によれば、凹部２７および幅狭部２３により、振動腕部１０，１１によって励起された振動がマウント部２２に伝わってしまうルートを狭くできるので、振動腕部１０，１１側に振動を閉じ込めて、マウント部２２側に漏れるのを抑制できる。これにより、振動漏れを効果的に抑制でき、ＣＩ値が上昇するのを抑え、出力信号の品質が低下するのを抑えることができる。
したがって、圧電振動片１を大型化することなく、十分な剛性を維持した上で、振動漏れを効果的に抑制できる。

（第５変形例）
図６（ｃ）に示すように、本変形例の圧電振動片１は、基部１２のうち、接続部２１において、幅狭部２３側の両側角部に、円弧状部（幅縮小部、丸面取り部）２８を形成することで、接続部２１の断面積を幅狭部２３に向けて漸次小さくなる構成とした。ここで、円弧状部２８は、圧電振動片１の厚さ方向から見て略円弧状の凸形状をなしている。
この構成によれば、円弧状部２８および幅狭部２３により、振動腕部１０，１１によって励起された振動がマウント部２２に伝わってしまうルートを狭くできるので、振動腕部１０，１１側に振動を閉じ込めて、マウント部２２側に漏れるのを抑制できる。これにより、振動漏れを効果的に抑制でき、ＣＩ値が上昇するのを抑え、出力信号の品質が低下するのを抑えることができる。
したがって、圧電振動片１を大型化することなく、十分な剛性を維持した上で、振動漏れを効果的に抑制できる。

（圧電振動子）
次に、本実施形態の圧電振動片１を用いた圧電振動子５０について説明する。ここで、圧電振動片１としては、図４に示した構成を採用しており、上述した実施形態および変形例と同様の構成については同一の符号を付して、説明を省略する。また、圧電振動片１としては、上述した実施形態や各変形例の構成を有したものを採用しても良いのは言うまでもない。
図７〜図１０に示すように、本実施形態の圧電振動子５０は、ベース基板５１とリッド基板５２とが例えば陽極接合や図示しない接合膜等を介して接合された箱状のパッケージ５３と、パッケージ５３の内部に形成されたキャビティＣ内に収納され、ベース基板５１上にマウントされた圧電振動片１と、を備えた表面実装型の振動子とされている。

図７、図８に示すように、ベース基板５１及びリッド基板５２は、ガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる透明の絶縁基板であり、略板状に形成されている。リッド基板５２には、ベース基板５１が接合される接合面側に圧電振動片１が収まる矩形状の凹部５２ａが形成されている。この凹部５２ａは、ベース基板５１及びリッド基板５２が対向して重ね合わされたときに、圧電振動片１を収容するキャビティＣを画成する凹部として機能する。

図８に示すように、ベース基板５１には、ベース基板５１をＺ方向に貫通する一対の貫通孔５４，５５が形成されている。この貫通孔５４，５５は、キャビティＣ内に収まる位置に形成されている。より詳しく説明すると、本実施形態の貫通孔５４，５５は、マウントされた圧電振動片１の基部１２側（サイドアーム３７の基端側）に対応した位置に一方の貫通孔５４が形成され、振動腕部１０，１１の先端側に対応した位置に他方の貫通孔５５が形成されている。

そして、これら一対の貫通孔５４，５５には、これら貫通孔５４，５５を埋めるように形成された一対の貫通電極５６，５７が形成されている。これら貫通電極５６，５７は、例えば貫通孔５４，５５に対して一体的に固定された導電性の芯材であり、両端が平坦で、かつベース基板５１の厚みと略同じ厚さとなるように形成されている。これにより、キャビティＣ内の気密を維持しつつ、ベース基板５１の両面で電気導通性を確保している。

なお、貫通電極５６，５７としては、上述した構成に限定されるものではなく、例えば貫通孔５４，５５に図示しない金属ピンを挿入した後、貫通孔５４，５５と金属ピンとの間にガラスフリットを充填して焼成することで形成しても構わない。さらには、貫通孔５４，５５内に埋設された導電性接着剤であっても構わない。

図９、図１０に示すように、ベース基板５１の上面側（リッド基板５２が接合される接合面側）には、一対の引き回し電極５８，５９がパターニングされている。一対の引き回し電極５８，５９のうち、一方の引き回し電極５８は、ベース基板５１のＹ方向一端側において、Ｘ方向に沿って延在している。具体的に、引き回し電極５８は、Ｘ方向一端側で貫通電極５６を覆う一方、Ｘ方向他端側がベース基板５１におけるＸ方向中間部分に配置されている。

また、他方の引き回し電極５９は、ベース基板５１のＹ方向他端側において、Ｘ方向に沿って延在している。具体的に、引き回し電極５９は、Ｘ方向一端側がベース基板５１におけるＸ方向中間部分に配置される一方、Ｘ方向他端側で貫通電極５７を覆っている。したがって、各引き回し電極５８のＸ方向他端側と、引き回し電極５９のＸ方向一端側と、はベース基板５１におけるＸ方向の同じ位置、具体的には圧電振動片１におけるサイドアーム３７の先端部と平面視で重なる位置に配置されている。

そして、これら一対の引き回し電極５８，５９の他端側にそれぞれ金等からなるバンプＢが形成されている。これらバンプＢに、基部１２のマウント部２２に形成されたマウント電極が接触した状態でマウントされている。これにより、圧電振動片１は、ベース基板５１から浮いた状態で支持されるとともに、引き回し電極５８，５９にそれぞれ電気的に接続された状態となっている。
本実施形態では、マウント電極がサイドアーム３７の先端部まで形成されており、このマウント電極が引き回し電極５８，３９にバンプＢを介して接続されている。

また、ベース基板５１の下面には、図７〜図１０に示すように、一対の貫通電極５６，５７に対してそれぞれ電気的に接続される外部電極６０，６１が形成されている。

このように構成された圧電振動子５０を作動させる場合には、ベース基板５１に形成された外部電極６０，６１に対して、所定の駆動電圧を印加する。これにより、圧電振動片１の励振電極に電流を流すことができ、一対の振動腕部１０，１１を、互いに接近・離間する方向（Ｙ方向）に所定の共振周波数で振動させることができる。そして、この一対の振動腕部１０，１１の振動を利用して、時刻源、制御信号のタイミング源やリファレンス信号源等として圧電振動子５０を利用することができる。

そして、本実施形態の圧電振動子５０によれば、上述した圧電振動片１を備えているので、このような圧電振動片１をキャビティＣ内にマウントした場合に、大型化することなく、十分な剛性を維持した上で、振動漏れを効果的に抑制できる信頼性の高い高品質な圧電振動子５０を提供できる。

（発振器）
次に、本発明に係る発振器の一実施形態について、図１１を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器１１０は、図１１に示すように、圧電振動子５０を、集積回路１１１に電気的に接続された発振子として構成したものである。この発振器１１０は、コンデンサ等の電子素子部品１１２が実装された基板１１３を備えている。基板１１３には、発振器用の前記集積回路１１１が実装されており、この集積回路１１１の近傍に、圧電振動子５０の圧電振動片が実装されている。これら電子素子部品１１２、集積回路１１１および圧電振動子５０は、図示しない配線パターンによってそれぞれ電気的に接続されている。なお、各構成部品は、図示しない樹脂によりモールドされている。

このように構成された発振器１１０において、圧電振動子５０に電圧を印加すると、圧電振動子５０内の圧電振動片１が振動する。この振動は、圧電振動片１が有する圧電特性により電気信号に変換されて、集積回路１１１に電気信号として入力される。入力された電気信号は、集積回路１１１によって各種処理がなされ、周波数信号として出力される。
これにより、圧電振動子５０が発振子として機能する。
また、集積回路１１１の構成を、例えば、ＲＴＣ（リアルタイムクロック）モジュール等を要求に応じて選択的に設定することで、時計用単機能発振器等の他、当該機器や外部機器の動作日や時刻を制御したり、時刻やカレンダー等を提供したりする機能を付加できる。

本実施形態の発振器１１０によれば、上述した圧電振動子５０を備えているので、大型化することなく、十分な剛性を維持した上で、信頼性の高い高品質な発振器１１０を提供できる。

（電子機器）
次に、本発明に係る電子機器の一実施形態について、図１２を参照して説明する。なお電子機器として、前述した圧電振動子５０を有する携帯情報機器１２０を例にして説明する。
始めに本実施形態の携帯情報機器１２０は、例えば、携帯電話に代表されるものであり、従来技術における腕時計を発展、改良したものである。外観は腕時計に類似し、文字盤に相当する部分に液晶ディスプレイを配し、この画面上に現在の時刻等を表示させることができるものである。また、通信機として利用する場合には、手首から外し、バンドの内側部分に内蔵されたスピーカおよびマイクロフォンによって、従来技術の携帯電話と同様の通信を行うことが可能である。しかしながら、従来の携帯電話と比較して、格段に小型化および軽量化されている。

次に、本実施形態の携帯情報機器１２０の構成について説明する。この携帯情報機器１２０は、図１２に示すように、圧電振動子５０と、電力を供給するための電源部１２１とを備えている。電源部１２１は、例えば、リチウム二次電池からなっている。この電源部１２１には、各種制御を行う制御部１２２と、時刻等のカウントを行う計時部１２３と、外部との通信を行う通信部１２４と、各種情報を表示する表示部１２５と、それぞれの機能部の電圧を検出する電圧検出部１２６とが並列に接続されている。そして、電源部１２１によって、各機能部に電力が供給されるようになっている。

制御部１２２は、各機能部を制御して音声データの送信や受信、現在時刻の計測、表示等、システム全体の動作制御を行う。また、制御部１２２は、予めプログラムが書き込まれたＲＯＭと、該ＲＯＭに書き込まれたプログラムを読み出して実行するＣＰＵと、該ＣＰＵのワークエリアとして使用されるＲＡＭ等とを備えている。

計時部１２３は、発振回路やレジスタ回路、カウンタ回路、インターフェース回路等を内蔵する集積回路と、圧電振動子５０とを備えている。圧電振動子５０に電圧を印加すると圧電振動片が振動し、該振動が水晶の有する圧電特性により電気信号に変換されて、発振回路に電気信号として入力される。発振回路の出力は二値化され、レジスタ回路とカウンタ回路とにより計数される。そして、インターフェース回路を介して、制御部１２２と信号の送受信が行われ、表示部１２５に、現在時刻や現在日付或いはカレンダー情報等が表示される。

通信部１２４は、従来の携帯電話と同様の機能を有し、無線部１２７、音声処理部１２８、切替部１２９、増幅部１３０、音声入出力部１３１、電話番号入力部１３２、着信音発生部１３３および呼制御メモリ部１３４を備えている。
無線部１２７は、音声データ等の各種データを、アンテナ１３５を介して基地局と送受信のやりとりを行う。音声処理部１２８は、無線部１２７又は増幅部１３０から入力された音声信号を符号化および複号化する。増幅部１３０は、音声処理部１２８又は音声入出力部１３１から入力された信号を、所定のレベルまで増幅する。音声入出力部１３１は、スピーカやマイクロフォン等からなり、着信音や受話音声を拡声したり、音声を集音したりする。

また、着信音発生部１３３は、基地局からの呼び出しに応じて着信音を生成する。切替部１２９は、着信時に限って、音声処理部１２８に接続されている増幅部１３０を着信音発生部１３３に切り替えることによって、着信音発生部１３３において生成された着信音が増幅部１３０を介して音声入出力部１３１に出力される。
なお、呼制御メモリ部１３４は、通信の発着呼制御に係るプログラムを格納する。また、電話番号入力部１３２は、例えば、０から９の番号キーおよびその他のキーを備えており、これら番号キー等を押下することにより、通話先の電話番号等が入力される。

電圧検出部１２６は、電源部１２１によって制御部１２２等の各機能部に対して加えられている電圧が、所定の値を下回った場合に、その電圧降下を検出して制御部１２２に通知する。このときの所定の電圧値は、通信部１２４を安定して動作させるために必要な最低限の電圧として予め設定されている値であり、例えば、３Ｖ程度となる。電圧検出部１２６から電圧降下の通知を受けた制御部１２２は、無線部１２７、音声処理部１２８、切替部１２９および着信音発生部１３３の動作を禁止する。特に、消費電力の大きな無線部１２７の動作停止は、必須となる。更に、表示部１２５に、通信部１２４が電池残量の不足により使用不能になった旨が表示される。

すなわち、電圧検出部１２６と制御部１２２とによって、通信部１２４の動作を禁止し、その旨を表示部１２５に表示できる。この表示は、文字メッセージであっても良いが、より直感的な表示として、表示部１２５の表示面の上部に表示された電話アイコンに、×（バツ）印を付けるようにしても良い。
なお、通信部１２４の機能に係る部分の電源を、選択的に遮断できる電源遮断部１３６を備えることで、通信部１２４の機能をより確実に停止できる。

本実施形態の携帯情報機器１２０によれば、上述した圧電振動子５０を備えているので、大型化することなく、十分な剛性を維持した上で、信頼性の高い高品質な携帯情報機器１２０を提供できる。

（電波時計）
次に、本発明に係る電波時計の一実施形態について、図１３を参照して説明する。
本実施形態の電波時計１４０は、図１３に示すように、フィルタ部１４１に電気的に接続された圧電振動子５０を備えたものであり、時計情報を含む標準の電波を受信して、正確な時刻に自動修正して表示する機能を備えた時計である。
日本国内には、福島県（４０ｋＨｚ）と佐賀県（６０ｋＨｚ）とに、標準の電波を送信する送信所（送信局）があり、それぞれ標準電波を送信している。４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚのような長波は、地表を伝播する性質と、電離層と地表とを反射しながら伝播する性質とを併せもつため、伝播範囲が広く、前述した２つの送信所で日本国内を全て網羅している。

以下、電波時計１４０の機能的構成について詳細に説明する。
アンテナ１４２は、４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚの長波の標準電波を受信する。長波の標準電波は、タイムコードと呼ばれる時刻情報を、４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚの搬送波にＡＭ変調をかけたものである。受信された長波の標準電波は、アンプ１４３によって増幅され、複数の圧電振動子５０を有するフィルタ部１４１によって濾波、同調される。
本実施形態における圧電振動子５０は、前記搬送周波数と同一の４０ｋＨｚおよび６０ｋＨｚの共振周波数を有する水晶振動子部１４８、１４９をそれぞれ備えている。

更に、濾波された所定周波数の信号は、検波、整流回路１４４により検波復調される。
続いて、波形整形回路１４５を介してタイムコードが取り出され、ＣＰＵ１４６でカウントされる。ＣＰＵ１４６では、現在の年や積算日、曜日、時刻等の情報を読み取る。読み取られた情報は、ＲＴＣ１４７に反映され、正確な時刻情報が表示される。
搬送波は、４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚであるから、水晶振動子部１４８、１４９は、前述した音叉型の構造を持つ振動子が好適である。

なお、前述の説明は、日本国内の例で示したが、長波の標準電波の周波数は、海外では異なっている。例えば、ドイツでは７７．５ＫＨｚの標準電波が用いられている。従って、海外でも対応可能な電波時計１４０を携帯機器に組み込む場合には、さらに日本の場合とは異なる周波数の圧電振動子５０を必要とする。

本実施形態の電波時計１４０によれば、上述した圧電振動子５０を備えているので、大型化することなく、十分な剛性を維持した上で、信頼性の高い高品質な電波時計１４０を提供できる。

なお、本発明の技術範囲は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上述した実施形態では、表面実装型の圧電振動子５０に本発明の圧電振動片１を採用しているが、これに限らず、シリンダパッケージタイプの圧電動子に本発明の圧電振動片１を採用しても良い。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

１…圧電振動片 １０，１１…振動腕部 １２…基部 ２１…接続部 ２２…マウント部 ２３…幅狭部 ２４…切欠き部 ２５…面取り部（幅縮小部、角面取り部） ２６…段部（幅縮小部） ２７…凹部（幅縮小部） ２８…円弧状部（幅縮小部、丸面取り部） ５３…パッケージ １１０…発振器 １１１…集積回路 １２０…携帯情報機器（電子機器） １２３…計時部、１４０…電波時計 １４１…フィルタ部

Claims (9)

1. 互いに平行に配置された一対の振動腕部と、
   前記一対の振動腕部の長さ方向における基端側を一体的に固定する基部と、を備えた圧電振動片において、
   前記基部は、
   前記振動腕部の基端側が固定された接続部と、
   前記基部をマウントするためのマウント部と、
   前記接続部と前記マウント部との間に位置し、前記長さ方向に直交する幅方向の両外側から内側に向けてそれぞれ切り欠かれた一対の切欠き部により、前記幅方向の長さが前記接続部及び前記マウント部の前記幅方向の長さよりも狭い幅狭部と、を有し、
   前記接続部には、前記幅狭部側に向けて前記幅方向に沿う長さが漸次縮小する幅縮小部が形成されていることを特徴とする圧電振動片。
2. 前記幅縮小部として、前記接続部における前記幅狭部側の前記幅方向の角部に、角面取り部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動片。
3. 前記角面取り部が形成されている部分の前記幅方向寸法をＮＣとし、
   前記切欠き部の前記幅方向寸法をＮＷとした場合、
   ＮＣ≧０．５×ＮＷ
   の関係が成立していることを特徴とする請求項２に記載の圧電振動片。
4. 前記角面取り部における、前記長さ方向に対する面取り角度が６０°であることを特徴とする請求項２又は３に記載の圧電振動片。
5. 前記幅縮小部として、
   段部、凹部、丸面取り部のいずれかが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動片。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の圧電振動片がパッケージに気密封止されてなることを特徴とする圧電振動子。
7. 請求項６に記載の圧電振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されていることを特徴とする発振器。
8. 請求項６に記載の圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とする電子機器。
9. 請求項６に記載の圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されていることを特徴とする電波時計。

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