JP2014165669A - 圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電振動片のマウント部における基板への振動漏れを可及的に抑える。
【解決手段】一対の振動腕部３０，３１と、一対の振動腕部３０，３１の各基端が接続される基部３２と、一対の振動腕部３０，３１の間において基部３２に接続され、基部３２から振動腕部３０，３１と同じ側に延びる支持腕部３３と、を備える圧電振動片３Ａがパッケージ２内に収容されている圧電振動子１において、圧電振動片３Ａが、前記支持腕部３３に設けられたマウント部３８Ａ，３８Ｂにおいてパッケージ２内に支持され、基部３２における支持腕部３３が接続された側とは反対側の端部３２ａから、支持腕部３３の先端３３ｂ側に向けての距離が、基部３２における幅方向に沿った幅寸法Ｓに対して２５％となる位置Ｐ１と幅寸法Ｓの６５％となる位置Ｐ２との間で規定される領域Ｍに、マウント部３８Ａ，３８Ｂが設けられている圧電振動子１を提供する。
【選択図】図５

Description

本発明は、圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計に関するものである。

例えば、携帯電話や携帯情報端末機器には、時刻源や制御信号等のタイミング源、リファレンス信号源等に用いられるデバイスとして、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圧電振動片を気密封止したものが知られている。
上記パッケージは、凹部が形成された一方の基板を他方の基板に重ね合わせ、両基板を接合することにより、凹部を利用してキャビティを形成している。

圧電振動片は、幅方向に平行に並んで配置された一対の振動腕部と、これら一対の振動腕部の基端部側を片持ち支持する基部と、を備えており、一対の振動腕部が基端部側を起点として幅方向に互いに接近・離間するように、所定の周波数で振動（揺動）する構成とされている。
このような圧電振動片は、基部のマウント部に形成されたマウント電極が、パッケージの基板上に形成される引き回し電極に導電性接着剤や金属バンプ等によって接着されている。

ところで、圧電振動片を作動させた際、基部のマウント部からパッケージ側へ振動漏れ（振動エネルギーの漏洩）が発生することが知られている。この振動漏れが生じると、圧電振動片の共振周波数が安定しなくなってしまうことから、できるだけ振動漏れを抑制する必要がある。

そこで、特許文献１〜３には、互いに沿って延びる一対の振動腕部と、一対の振動腕部の各基端が接続される基部と、一対の振動腕部の間において基部に接続され、該基部から振動腕部に沿って延びる支持腕部と、を備える圧電振動片が開示されている。そして、支持腕部におけるマウント部から振動腕部までの距離を長く確保することによって、振動漏れを抑え、振動腕部の振動を安定させる構成が開示されている。

特開２００３−１６３５６８号公報 特開２００６−３４５５１７号公報 特開２００６−３４５５１９号公報

しかしながら、上記した従来の技術においては、支持腕部におけるマウント部から振動腕部までの距離を長く確保することによって、マウント部からパッケージ側へ伝わる振動を抑えるものではあるものの、より効果的に振動漏れを抑制可能な構成が求められている。
そこでなされた本発明の目的は、圧電振動片のマウント部におけるパッケージ側への振動漏れを可及的に抑えることが可能となる圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計を提供することである。

本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
すなわち、本発明に係る圧電振動子は、基部の幅方向に離間して配置された一対の振動腕部と、一対の前記振動腕部の各基端が接続される基部と、一対の前記振動腕部の間において前記基部に接続され、該基部から前記一対の前記振動腕部と同じ側に延びる支持腕部と、を備える圧電振動片がパッケージ内に収容されている圧電振動子において、前記圧電振動片が、前記支持腕部に設けられたマウント部において前記パッケージ内に支持され、前記支持腕部において、該支持腕部が接続された側とは反対側の前記基部の端部から前記支持腕部の先端側に向けての距離が、前記幅方向に沿った前記基部の幅寸法の２５％となる位置と前記幅寸法の６５％となる位置との間で規定される領域に、前記マウント部が設けられていることを特徴とする。

本発明者らが鋭意研究を行った結果、振動腕部が振動することで支持腕部に伝達される振動が、支持腕部の長さに関わらず、支持腕部の特定位置において小さくなる（節点となる）ことを見出した。具体的には、支持腕部が接続された側とは反対側の基部の端部から支持腕部先端側に向けての距離が、基部の幅方向に沿った方向の幅寸法の４５％付近となる支持腕部上の所定の位置において、圧電振動片の振動が小さくなっていた。そして、支持腕部の長さ等を変化させても、基部の幅方向に沿った方向の幅寸法の４５％付近で振動が顕著に小さくなることが変わらないことを見出した。
そこで、本発明は、圧電振動片の基板へのマウント部を上記４５％の近傍の特定の位置に形成することで、より効果的に振動漏れを抑えるようにした。すなわち、上記４５％の近傍は支持腕部の振動が可及的に抑制される点であるため、この近傍にマウント部を設けて、このマウント部から基板への振動漏れを抑えるようにしたものである。
具体的には、本発明に係る圧電振動子では、支持腕部が接続された側とは反対側の基部の端部から支持腕部先端側に向けての距離が、基部の幅方向に沿った幅寸法の４５±２０％、つまり２５〜６５％の間の領域にマウント部を設ける。このようにすることで、圧電振動片からの振動漏れを可及的に抑えることが可能となる。

上記本発明に係る圧電振動子は、前記振動腕部及び前記支持腕部の延在方向に直交する幅方向において、前記支持腕部の幅寸法は、前記振動腕部の幅寸法の１．０〜５．０倍であり、前記支持腕部の前記基部からの長さ寸法は、前記基部の幅寸法の０．５〜２．５倍であるようにしても良い。

この場合は、上記したような寸法範囲内の圧電振動片において、振動漏れを有効に抑えることができる。また、上記したような寸法範囲内とすることで、圧電振動片の重心位置がマウント部近傍に位置し易くなるため、つまり圧電振動片の重心付近で圧電振動片を支持することができ、圧電振動子の設置のバランスを良好にすることができる。

上記本発明に係る圧電振動子において、前記基部、及び前記支持腕部における前記マウント部よりも前記基部側の部位の少なくとも一方に、前記幅方向に沿って凹む切欠き部が形成されているようにしても良い。

この場合、切欠き部を設けることによって、振動腕部から支持腕部に伝達される振動を減衰させ易くでき、より効果的に振動漏れを抑えることができる。

また、本発明に係る発振器は、上記本発明の圧電振動子が、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している。

また、本発明に係る電子機器は、上記本発明の圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴としている。

また、本発明に係る電波時計は、上記本発明の圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されていることを特徴としている。

本発明に係る発振器、電子機器及び電波時計においては、上記本発明の圧電振動子を備えているので、圧電振動片からの振動漏れを可及的に抑えることができる製品を提供することができる。

本発明によれば、圧電振動片のマウント部における基板への振動漏れを可及的に抑えることが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る圧電振動子の外観斜視図である。 図１に示す圧電振動子の内部構成図であって、封口板を取り外した状態で圧電振動片を上方から見た図である。 図２に示す圧電振動子のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図１に示す圧電振動子の分解斜視図である。 （ａ）は第１実施形態における圧電振動片の上面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 圧電振動片の支持腕部の長さを異ならせた場合の振動の発生分布を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る圧電振動子の上面図である。 本発明の第３実施形態に係る圧電振動子の上面図である。 本発明の第４実施形態に係る発振器を示す構成図である。 本発明の第５実施形態に係る電子機器を示す構成図である。 本発明の第６実施形態に係る電波時計を示す構成図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
〔第１実施形態〕
（圧電振動子の構成）
図１〜図４に示すように、本実施形態の圧電振動子１は、内部に気密封止されたキャビティＣを有するパッケージ２と、キャビティＣ内に収容された音叉型の圧電振動片３Ａと、を備えたセラミックパッケージタイプの表面実装型振動子とされている。

この圧電振動子１は、概略直方体状に形成されており、本実施形態では平面視において圧電振動子１の長手方向を長さ方向Ｌといい、短手方向を幅方向Ｗといい、これら長さ方向Ｌ及び幅方向Ｗに対して直交する方向を厚み方向Ｔという。

上記パッケージ２は、パッケージ本体５と、このパッケージ本体５に対して接合されると共に、パッケージ本体５との間に上記キャビティＣを形成する封口板６と、を備えている。

パッケージ本体５は、互いに重ね合わされた状態で接合された第１ベース基板１０及び第２ベース基板１１と、第２ベース基板１１上に接合されたシールリング１２と、を備えている。
第１ベース基板１０は、平面視略長方形状に形成されたセラミックス製の基板とされている。第２ベース基板１１は、第１ベース基板１０と同じ外形形状である平面視略長方形状に形成されたセラミックス製の基板とされており、第１ベース基板１０上に重ねられた状態で焼結等によって一体的に接合されている。

第１ベース基板１０及び第２ベース基板１１の四隅には、平面視１／４円弧状の切欠部１５が、両基板１０、１１の厚み方向Ｔの全体に亘って形成されている。これら第１ベース基板１０及び第２ベース基板１１は、例えばウエハ状のセラミック基板を２枚重ねて接合した後、両セラミック基板を貫通する複数のスルーホールを行列状に形成し、その後、各スルーホールを基準としながら両セラミック基板を格子状に切断することで作製される。その際、スルーホールが４分割されることで、上記切欠部１５となる。
また、第２ベース基板１１の上面は、圧電振動片３Ａがマウントされる内壁に対応する実装面１１ａとされている。

なお、第１ベース基板１０及び第２ベース基板１１はセラミックス製としたが、その具体的なセラミックス材料としては、例えばアルミナ製のＨＴＣＣ（Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−Ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ）や、ガラスセラミックス製のＬＴＣＣ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−Ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ）等が挙げられる。

シールリング１２は、第１ベース基板１０及び第２ベース基板１１の外形よりも一回り小さい導電性の枠状部材であり、第２ベース基板１１の実装面１１ａに接合されている。
具体的には、シールリング１２は、銀ロウ等のロウ材や半田材等による焼付けによって実装面１１ａ上に接合、或いは、実装面１１ａ上に形成（例えば、電解メッキや無電解メッキの他、蒸着やスパッタ等により）された金属接合層に対する溶着等によって接合されている。

なお、シールリング１２の材料としては、例えばニッケル基合金等が挙げられ、具体的にはコバール、エリンバー、インバー、４２−アロイ等から選択すれば良い。特に、シールリング１２の材料としては、セラミック製とされている第１ベース基板１０及び第２ベース基板１１に対して熱膨張係数が近いものを選択することが好ましい。例えば、第１ベース基板１０及び第２ベース基板１１として、熱膨張係数６．８×１０^-6／℃のアルミナを用いる場合には、シールリング１２としては、熱膨張係数５．２×１０^-6／℃のコバールや、熱膨張係数４．５〜６．５×１０^-6／℃の４２−アロイを用いることが好ましい。

封口板６は、シールリング１２上に重ねられた導電性基板であり、シールリング１２に対する接合によってパッケージ本体５に対して気密に接合されている。そして、この封口板６とシールリング１２と第２ベース基板１１の実装面１１ａとで画成された空間が、気密に封止された上記キャビティＣとして機能する。
なお、封口板６の溶接方法としては、例えばローラ電極を接触させることによるシーム溶接や、レーザ溶接、超音波溶接等が挙げられる。また、封口板６とシールリング１２との溶接をより確実なものとするため、互いになじみの良いニッケルや金等の接合層を、少なくとも封口板６の下面と、シールリング１２の上面とにそれぞれ形成することが好ましい。

ところで、第２ベース基板１１の実装面１１ａには、圧電振動片３Ａとの接続電極である一対の電極パッド２０Ａ、２０Ｂが長さ方向Ｌに間隔をあけて形成されていると共に、第１ベース基板１０の下面には、一対の外部電極２１Ａ、２１Ｂが長さ方向Ｌに間隔をあけて形成されている。
これら電極パッド２０Ａ、２０Ｂ及び外部電極２１Ａ、２１Ｂは、例えば蒸着やスパッタ等で形成された単一金属による単層膜、又は異なる金属が積層された積層膜であり、互いにそれぞれ導通している。

この点について詳細に説明する。
第１ベース基板１０には一方の外部電極２１Ａに導通し、該第１ベース基板１０を厚み方向Ｔに貫通する一方の第１貫通電極２２Ａが形成されていると共に、第２ベース基板１１には一方の電極パッド２０Ａに導通し、該第２ベース基板１１を厚み方向Ｔに貫通する一方の第２貫通電極２３Ａが形成されている。そして、第１ベース基板１０と第２ベース基板１１との間には、一方の第１貫通電極２２Ａと一方の第２貫通電極２３Ａとを接続する一方の接続電極２４Ａが形成されている。これにより、一方の電極パッド２０Ａと一方の外部電極２１Ａとは、互いに導通している。

また、第１ベース基板１０には他方の外部電極２１Ｂに導通し、該第１ベース基板１０を厚み方向Ｔに貫通する他方の第１貫通電極２２Ｂが形成されていると共に、第２ベース基板１１には他方の電極パッド２０Ｂに導通し、該第２ベース基板１１を厚み方向Ｔに貫通する他方の第２貫通電極２３Ｂが形成されている。そして、第１ベース基板１０と第２ベース基板１１との間には、他方の第１貫通電極２２Ｂと他方の第２貫通電極２３Ｂとを接続する他方の接続電極２４Ｂが形成されている。これにより、他方の電極パッド２０Ｂと他方の外部電極２１Ｂとは、互いに導通している。
なお、他方の接続電極２４Ｂは、後述する凹部４０を回避するように、例えばシールリング１２の下方を該シールリング１２に沿って延在するようにパターニングされている。

第２ベース基板１１の実装面１１ａには、後述する圧電振動片３Ａの一対の振動腕部３０、３１の先端３０ａ、３１ａに対向する部分に、落下等による衝撃の影響によってこれら振動腕部３０、３１が厚み方向Ｔに変位（撓み変形）した際に、振動腕部３０、３１の先端３０ａ、３１ａとの接触を回避する凹部４０が形成されている。この凹部４０は、第２ベース基板１１を貫通する貫通孔とされていると共に、シールリング１２の内側において四隅が丸み帯びた平面視正方形状に形成されている。

（圧電振動片）
上記圧電振動片３Ａ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、長さ方向Ｌに互いに沿って延びる一対の振動腕部３０，３１と、一対の振動腕部３０，３１の各基端３０ｂ、３１ｂが接続され、幅方向Ｗに延びる基部３２と、一対の振動腕部３０，３１の間において基部３２に接続され、基部３２から振動腕部３０，３１に沿って延びる支持腕部３３と、を備えている。なお、圧電振動片３Ａの形状はこれに限定されるものではなく、例えば振動腕部３０，３１が長さ方向Ｌに対して最大で５度程度傾斜して延びているような形状であってもよい。即ち、基部の幅方向Ｗに離間して設けられる振動腕部３０，３１があり、その間に支持腕部３３が設けられるような形状であれば、圧電振動片３Ａの形状は特に限定されるものではない。

一対の振動腕部３０，３１は、例えば、先端３０ａ，３１ａ側の幅寸法が基端３０ｂ，３１ｂ側に比べて拡大されたハンマーヘッドタイプであって、振動腕部３０，３１の先端３０ａ，３１ａ側の重量および振動時の慣性モーメントが増大させられている。これによって、振動腕部３０，３１は振動し易くなり、振動腕部３０，３１の長さを短くすることができ、小型化が図られている。
なお、一対の振動腕部３０，３１は、ハンマーヘッドタイプに限定されるものではない。

一対の振動腕部３０，３１は、その両主面３０ｃ，３１ｃ上に、振動腕部３０，３１の長手方向（延在方向）に沿ってそれぞれ形成された溝部３７を備えている。
溝部３７は、例えば、振動腕部３０，３１の基端３０ｂ、３１ｂ側からほぼ中央付近に至る間に形成されている。

一対の振動腕部３０，３１は、自身の振動状態を所定の周波数の範囲内で振動するように調整するための周波数調整用に外表面上に被膜された重り金属膜（図示略）を備えている。
重り金属膜（図示略）は、例えば、周波数を粗く調整するための粗調膜（図示略）と、微小調整するための微調膜（図示略）とを備えている。
この周波数調整は、粗調膜及び微調膜の重量調整によって行なわれ、一対の振動腕部３０，３１の周波数は所定の目標周波数の範囲内に収まるように調整される。

また、図５に示すように、一対の振動腕部３０，３１は、一対の振動腕部３０，３１を振動させる第１の励振電極３５及び第２の励振電極３６からなる励振電極を圧電材料からなる圧電体（圧電板３４）の表面上に備えている。

第１の励振電極３５および第２の励振電極３６からなる励振電極は、一対の振動腕部３０，３１の外表面上に互いに電気的に絶縁された状態でパターニングされ、一対の振動腕部３０，３１を互いに接近または離間する方向に所定の周波数で振動させる。
より詳細には、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、例えば、第１の励振電極３５は、主に、振動腕部３０の溝部３７上と、振動腕部３１の両側面３１ｄ上とに、それぞれ振動腕部３０，３１の延在方向である長さ方向Ｌに沿って連続して設けられている。また、第２の励振電極３６は、主に、振動腕部３０の両側面３０ｄ上と、振動腕部３１の溝部３７上とに、それぞれ振動腕部３０，３１の延在方向である長さ方向Ｌに沿って連続して設けられている。

支持腕部３３の外表面上には、圧電振動片３Ａを実装する際のマウント部として、一対のマウント電極３８Ａ，３８Ｂが設けられている。一方のマウント電極３８Ａは、上記の第１の励振電極３５に連続してパターニングされることによって形成され、他方のマウント電極３８Ｂは、上記の第２の励振電極３６に連続してパターニングされることによって形成されている。
これらマウント電極３８Ａ，３８Ｂは、圧電振動片３Ａを実装する際に電極パッド２０Ａ、２０Ｂと電気的に接続されることで、外部電極２１Ａ，２１Ｂから第１の励振電極３５および第２の励振電極３６に給電できるようになっている。

このように構成された圧電振動片３Ａは、図示しない金属バンプや導電性接着剤等を介して、一対のマウント電極３８Ａ，３８Ｂが一対の電極パッド２０Ａ、２０Ｂに接触するようにマウントされる。これにより、圧電振動片３Ａは、支持腕部３３により第２ベース基板１１の実装面１１ａ上から浮いた状態で支持され、基部３２を介して、一対の振動腕部３０、３１の基端３０ｂ，３１ｂ側が片持ち支持される。また、圧電振動片３Ａは、一対のマウント電極３８Ａ，３８Ｂが一対の電極パッド２０Ａ、２０Ｂにそれぞれ電気的に接続された状態とされる。
そして、外部電極２１Ａ、２１Ｂに所定の電圧が印加されると、一対の励振電極３５，３６に電流が流れ、これら励振電極３５，３６同士の相互作用により一対の振動腕部３０、３１が互いに接近、離間する方向（幅方向Ｗ）に所定の共振周波数で振動する。
この一対の振動腕部３０，３１の振動は、時刻源、制御信号のタイミング源やリファレンス信号源などとして用いられる。

ここで、本実施形態の圧電振動片３Ａでは、支持腕部３３において、以下で説明する特定の位置にマウント電極３８Ａ，３８Ｂが設けられている。
すなわち、支持腕部３３が接続された側とは反対側の基部３２の端部３２ａから、支持腕部３３の先端３３ｂ側に向けての距離が、基部３２の幅方向Ｗに沿った幅寸法Ｓの４５±２０％となる支持腕部３３上の領域、すなわち、端部３２ａから幅寸法Ｓの２５％の距離離れた位置Ｐ１と、端部３２ａから幅寸法Ｓの６５％の距離離れた位置Ｐ２との間で規定されるマウント領域Ｍ内に一対のマウント電極３８Ａ，３８Ｂが設けられて、一対の電極パッド２０Ａ、２０Ｂに接触するようにマウントされている。

具体的に本実施形態では、基部３２の幅寸法Ｓが５００μｍとなっており、圧電振動片３Ａでは、基部３２の端部３２ａから長さ方向Ｌでの距離で、１２５（位置Ｐ１）〜３２５（位置Ｐ２）μｍとなる範囲に規定されたマウント領域Ｍ内に、一対のマウント電極３８Ａ，３８Ｂが設けられ、一対の電極パッド２０Ａ、２０Ｂに接触するようにマウントされている。
なお、この圧電振動片３Ａでは、基部３２の端部３２ａから振動腕部３０，３１の先端までの長さが９００〜１２００μｍであり、基部３２の長さ方向Ｌでの寸法が５０〜１５０μｍである。また、振動腕部３０，３１の基部３２との接続位置からの長さ寸法は、７５０〜１１５０μｍであり、支持腕部３３の基部３２との接続位置からの長さ寸法は、３００μｍ以上であり、支持腕部の幅寸法は１００μｍ以上である。また、マウント電極３８Ａ，３８Ｂは１００×１００μｍの略正方形状となっている。
ここで、図５では、支持腕部３３において、基部３２の端部３２ａから長さ方向Ｌでの距離で、２２５μｍ（長さ寸法Ｎ）となる点ｎを示し、この点ｎ（以下、位置ｎ）は、振動腕部３０，３１から支持腕部３３に伝達される振動が可及的に抑制されるノーダルポイント（節点）を示している。なお、この位置ｎは、基部３２の端部３２ａからの長さ方向Ｌでの距離が、幅寸法Ｓの４５％近辺となる位置である。
マウント電極３８Ａ，３８Ｂは、位置ｎの近傍で、この位置ｎを挟んで対向する位置に設けられ、かつ端部３２ａから幅寸法Ｓの約２５％の距離離れた位置Ｐ１と、端部３２ａから幅寸法Ｓの約６５％の距離離れた位置Ｐ２との間で規定されるマウント領域Ｍ内に設けられている。なお、この例では、マウント電極３８Ａ，３８Ｂと位置ｎとが重ならない位置関係になっているが、マウント電極３８Ａ，３８Ｂと位置ｎとが重なるようにしてもよい。

また、圧電振動片３Ａには、振動腕部３０，３１のそれぞれに対し、基部３２と、支持腕部３３におけるマウント位置（マウント電極３８Ａ，３８Ｂ）よりも基部３２側の部位とに、振動腕部３０，３１及び支持腕部３３の延在方向に直交する幅方向Ｗに沿って凹む一対の切欠き部５０が形成されている。
この切欠き部５０によれば、振動腕部３０，３１から支持腕部３３に伝達される振動を減衰させ易くできる。
なお、この切り欠き部５０は、基部３２と、支持腕部３３におけるマウント領域Ｍよりも基部３２側の部位の一方にのみ形成しても良く、また、切り欠き部５０を省略した構成とすることも可能である。

上述したような構成によれば、圧電振動片３Ａは、支持腕部３３において、基部３２の端部３２ａから、支持腕部３３の先端３３ｂ側に向けての距離が、基部３２の幅方向Ｗに沿った幅寸法Ｓに対して４５±２０％となる範囲に設定されたマウント領域Ｍ内でマウントされている。これにより、圧電振動片３Ａからの振動漏れを可及的に抑えることができる。
なお、本実施形態では、マウント電極３８Ａ，３８Ｂは１００×１００μｍの略正方形状と説明したが、マウント電極３８Ａ、３８Ｂの大きさはこれに限定されるものではない。本発明において、基部３２の幅方向Ｗに沿った幅寸法Ｓに対して４５±２０％となる範囲に設定された領域を、マウント領域Ｍとするのは、マウント電極３８Ａ，３８Ｂの大きさ、導電性接着剤の広がり、及びマウント電極３８Ａ，３８Ｂ間の絶縁を考慮し、極力位置ｎ近傍にマウント電極３８Ａ，３８Ｂを配置するためである。このため、圧電振動片３Ａを、基部３２の幅方向Ｗに沿った幅寸法Ｓに対して４５±２０％となる範囲に設定されたマウント領域Ｍ内でマウントすることで、圧電振動片３Ａからの振動漏れを可及的に抑えることができるのである。なお、導電性接着剤の広がりやマウント電極３８Ａ，３８Ｂ間の絶縁を考慮しつつ、幅寸法Ｓに対して４５±１０％となる範囲にマウント電極３８Ａ、３８Ｂを設けることができれば、より効果的に振動漏れを抑制することができる。
ここで、上記では、基部３２の端部３２ａからの長さ方向Ｌでの距離が、幅寸法Ｓの４５％となる位置が振動腕部３０，３１から支持腕部３３に伝達される振動が可及的に抑制されるノーダルポイント（節点）であると説明したが、このノーダルポイントは、長さ方向Ｌにおける支持腕部３３の長さ（基部３２から支持腕部３３の先端３３ｂまでの長さ）を変えても、支持腕部３３において、基部３２の端部３２ａからの距離が、基部３２の幅方向Ｗに沿った幅寸法Ｓに対して４５％近傍となる位置で共通となる。
これは、シミュレーション結果から導出されたものであり、本発明は、これに基づくものである。つまり、従来技術は、支持腕部３３の長さを延ばして振動を減衰することで振動漏れを抑制するといった技術思想を有するものであるが、これに対して本願発明は、振動の節点に着目しつつ、その節点の位置が基部３２の幅寸法Ｓに大きく依存することを見出した点が従来技術とは大きく異なる点である。このように節点の位置が基部の幅寸法の関連性についてはこれまで何ら開示も示唆もされていない。この点について以下詳述する。

図６にはシミュレーションの一例が示されている。図６においては、圧電振動片３Ａの支持腕部３３の長さ方向Ｌにおける長さを、４５０μｍ±１０%の範囲にある所定の値、３００μｍ±１０%の範囲にある所定の値、６００μｍ±１０%の範囲にある所定の値と異ならせたそれぞれの場合において、圧電振動片３Ａにおける振動分布を、シミュレーション解析によって求めた結果の一例が示されている。なお、基部３２の幅寸法Ｓは５００μｍ、支持腕部３３の幅方向Ｗにおける幅寸法Ｗ１は２００ｍｍとした。
図中において、破線で示す「○」は振動が振動腕部上において可及的に抑制された点を示し、いずれも基部３２の端部３２ａからの長さ方向Ｌでの距離が、幅寸法Ｓの約４５％若しくはその近傍となっている。一方で、破線で示す「□」は、最も振動した点を示している。いずれも、支持腕部３３と基部３２との接続位置からやや基部３２内側に入り込んだ位置となっている。
この結果に示すように、支持腕部３３の長さが、４５０μｍ、３００μｍ、６００μｍ等のいずれの場合においても、支持腕部３３において、基部３２の端部３２ａ側で振動が大きく、基部３２の端部３２ａからの距離が基部３２の幅寸法Ｓに対して約４５％近辺となる位置が、振動が可及的に抑制される部位であることが確認された。

なお、上記実施形態においては、基部３２の幅寸法Ｓをはじめとして、各部の具体的な寸法例を挙げたが、圧電振動片３Ａは、例示した寸法に限らず、適宜他の寸法で形成することもできる。
また、上記のマウント領域Ｍは、圧電振動片３Ａの重心位置を含むように形成しても良い。
ここで、図５に示すように、振動腕部３０，３１及び支持腕部３３の延在方向に直交する幅方向において、支持腕部３３の幅寸法Ｗ１は、振動腕部３０，３１の寸法の幅寸法Ｗ２の１．０〜５．０倍であり、支持腕部３３の基部３２からの長さ寸法Ｌ１は、基部３２の幅寸法Ｓの０．５〜２．５倍であるのが好ましい。この場合、圧電振動片３Ａの重心位置がマウント部（マウント電極３８Ａ，３８Ｂ）近傍に位置し易くなる。このため、圧電振動片３Ａの設置のバランスを良好にすることができる。

〔第２実施形態〕
次に、本実施形態に係る圧電振動片の第２実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態で示す圧電振動片３Ｂは、第１実施形態で示した圧電振動片３Ａに代えてパッケージ２に組み込むことにより圧電振動子１を構成することができるものである。以下の説明において、上記第１実施形態と共通する構成については、図中に同符号を付してその説明を省略する。
図７に示すように、本実施形態の圧電振動片３Ｂは、一対の振動腕部３０，３１と、一対の振動腕部３０，３１の各基端３０ｂ、３１ｂが接続され、幅方向Ｗに延びる基部３２と、一対の振動腕部３０，３１の間において基部３２に接続され、基部３２から振動腕部３０，３１に沿って延びる支持腕部３３と、を備えている。
そして、基部３２において、一方の振動腕部３０と他方の振動腕部３１との間の、幅方向Ｗの中央部に、支持腕部３３が接続された側とは反対側の端部３２ａから長さ方向Ｌに延びるスリット６０が形成されている。このスリット６０は、基部３２の端部３２ａから支持腕部３３の延在方向に沿って支持腕部３３の先端３３ｂ側に向けて延びるように形成されている。
このスリット６０は、図６に示したシミュレーション結果において、振動が最も大きかった部位を切り欠くことによって形成されたものである。

上記の圧電振動片３Ｂは、支持腕部３３において、スリット６０における支持腕部３３の先端３３ｂ側に位置する部位である先端６０ａから、支持腕部３３の先端３３ｂ側に向けての距離が、基部３２の幅寸法Ｓに対して４５±２０％となる領域、すなわち、幅寸法Ｓの２５％の距離だけ先端６０ａから離れた位置Ｐ３と、幅寸法Ｓの６５％の距離だけ先端６０ａから離れた位置Ｐ４との間で規定されるマウント領域Ｍ内で、一対のマウント電極３８Ａ，３８Ｂが一対の電極パッド２０Ａ、２０Ｂに接触するようにマウントされている。

上述したような構成によれば、圧電振動片３Ｂは、支持腕部３３において、スリット６０の先端６０ａから、支持腕部３３の先端３３ｂ側に向けての距離が、基部３２の幅方向Ｗに沿った幅寸法Ｓに対して４５±２０％となる範囲に設定されたマウント領域Ｍ内でマウントされている。これにより、第１実施形態と同様に、振動が支持腕部３３のマウント部から漏れるのを有効に抑えることができ、圧電振動片３Ｂを高感度に共振させることが可能となる。なお、本実施形態においても第１実施形態と同様の切欠き部５０が形成されている。また、図７においては、先端６０ａから、支持腕部３３の先端３３ｂ側に向けての距離が、基部３２の幅寸法Ｓに対して４５％となる位置ｎも示され、マウント電極３８Ａ，３８Ｂは、位置ｎの近傍で、この位置ｎを挟んで対向する位置に設けられている。

〔第３実施形態〕
次に、本実施形態に係る圧電振動片の第３実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態で示す圧電振動片は、第１実施形態で示した圧電振動片３Ａに代えてパッケージ２に組み込むことにより圧電振動子１を構成することができるものである。以下の説明において、上記第１、第２実施形態と共通する構成については、図中に同符号を付してその説明を省略する。
図８に示すように、本実施形態の圧電振動片３Ｃは、上記第１実施形態の圧電振動片３Ａと同様、一対の振動腕部３０，３１と、一対の振動腕部３０，３１の各基端３０ｂ、３１ｂが接続され、幅方向Ｗに延びる基部３２と、一対の振動腕部３０，３１の間において基部３２に接続され、基部３２から振動腕部３０，３１に沿って延びる支持腕部３３と、を備えている。

ここで、第２ベース基板１１の実装面１１ａには、圧電振動片３Ｃとの接続電極である一対の電極パッド２０Ａ、２０Ｂが、幅方向Ｗに間隔をあけて形成されて、圧電振動片３Ｃ側においては、マウント部である一対のマウント電極３８Ａ，３８Ｂが幅方向Ｗに間隔をあけて形成されている。
本実施形態の圧電振動片３Ｃは、これら幅方向Ｗに沿って並んだ一対の電極パッド２０Ａ，２０Ｂに対し、支持腕部３３において、基部３２の端部３２ａから支持腕部３３の先端３３ｂ側に向けての距離が、基部３２の幅寸法Ｓに対して４５±２０％となる範囲で規定されるマウント領域Ｍ内でマウント電極３８Ａ，３８Ｂによりマウントされている。
また、図８においては、端部３２ａから、支持腕部３３の先端３３ｂ側に向けての距離が、基部３２の幅寸法Ｓに対して４５％となる位置ｎも示され、マウント電極３８Ａ，３８Ｂは、位置ｎの近傍で、この位置ｎを挟んで対向する位置に、幅方向Ｗに並んで設けられている。

上述したように、圧電振動片３Ｃをマウント領域Ｍ内においてマウントすることにより、振動が支持腕部３３のマウント部から漏れるのを有効に抑えることができ、圧電振動片３Ｃを高感度に共振させることが可能となる。

（第４実施形態；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９を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器１００は、図９に示すように、上記第１から第３実施形態のいずれかに示したような圧電振動子１を、集積回路１０１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。ここでは、第１実施形態に示した圧電振動片を圧電振動子１に備えるものとする。
この発振器１００は、コンデンサ等の電子部品１０２が実装された基板１０３を備えている。基板１０３には、発振器用の上述した集積回路１０１が実装されており、この集積回路１０１の近傍に、圧電振動子１が実装されている。これら電子部品１０２、集積回路１０１および圧電振動子１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１００において、圧電振動子１に電圧を印加すると、この圧電振動子１内の圧電振動片が振動する。この振動は、圧電振動片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１０１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１０１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１が発振子として機能する。
また、集積回路１０１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することができる。

上述したように、本実施形態の発振器１００によれば、上述した圧電振動子１を備えているので、同様に振動漏れを有効に抑えることのできる発振器１００とすることができる。

（第５実施形態；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１０を参照して説明する。なお電子機器として、上記第１〜第３実施形態で示したいずれかの圧電振動子１を有する携帯情報機器（電子機器）１１０を例にして説明する。ここでは、第１実施形態に示した圧電振動片を携帯情報機器１１０に備えるものとする。
ここで、本実施形態の携帯情報機器１１０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１１０の構成について説明する。この携帯情報機器１１０は、図１０に示すように、圧電振動子１と、電力を供給するための電源部１１１とを備えている。電源部１１１は、例えば、リチウム二次電池からなっている。この電源部１１１には、各種制御を行う制御部１１２と、時刻等のカウントを行う計時部１１３と、外部との通信を行う通信部１１４と、各種情報を表示する表示部１１５と、それぞれの機能部の電圧を検出する電圧検出部１１６とが並列に接続されている。そして、電源部１１１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１１２は、各機能部を制御して音声データの送信および受信、現在時刻の計測や表示等、システム全体の動作制御を行う。また、制御部１１２は、予めプログラムが書き込まれたＲＯＭと、この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、この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１１３は、発振回路、レジスタ回路、カウンタ回路および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１とを備えている。圧電振動子１に電圧を印加すると圧電振動片が振動し、この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１１２と信号の送受信が行われ、表示部１１５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１１４は、従来の携帯電話と同様の機能を有し、無線部１１７、音声処理部１１８、切替部１１９、増幅部１２０、音声入出力部１２１、電話番号入力部１２２、着信音発生部１２３および呼制御メモリ部１２４を備えている。
無線部１１７は、音声データ等の各種データを、アンテナ１２５を介して基地局と送受信のやりとりを行う。音声処理部１１８は、無線部１１７又は増幅部１２０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１２０は、音声処理部１１８又は音声入出力部１２１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１２１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１２３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１１９は、着信時に限って、音声処理部１１８に接続されている増幅部１２０を着信音発生部１２３に切り替えることによって、着信音発生部１２３において生成された着信音が増幅部１２０を介して音声入出力部１２１に出力される。
なお、呼制御メモリ部１２４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１２２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１１６は、電源部１１１によって制御部１１２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１１２に通知する。このときの所定の電圧値は、通信部１１４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１１６から電圧降下の通知を受けた制御部１１２は、無線部１１７、音声処理部１１８、切替部１１９および着信音発生部１２３の動作を禁止する。特に、消費電力の大きな無線部１１７の動作停止は、必須となる。更に、表示部１１５に、通信部１１４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１１６と制御部１１２とによって、通信部１１４の動作を禁止し、その旨を表示部１１５に表示することができる。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１１５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１１４の機能に係る部分の電源を、選択的に遮断することができる電源遮断部１２６を備えることで、通信部１１４の機能をより確実に停止することができる。

上述したように、本実施形態の携帯情報機器１１０によれば、上述した圧電振動子１を備えているので、同様に振動漏れを有効に抑えることのできる携帯情報機器１１０とすることができる。

（第６実施形態；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１１を参照して説明する。なお電波時計として、上記第１〜第３実施形態で示したいずれかの圧電振動子１を有する電波時計１３０を例にして説明する。ここでは、第１実施形態に示した圧電振動片を電波時計１３０に備えるものとする。
本実施形態の電波時計１３０は、図１１に示すように、フィルタ部１３１に電気的に接続された圧電振動子１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、上述した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１３０の機能的構成について詳細に説明する。
アンテナ１３２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１３３によって増幅され、複数の圧電振動子１を有するフィルタ部１３１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１は、上述した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１３８、１３９をそれぞれ備えている。

さらに、濾波された所定周波数の信号は、検波、整流回路１３４により検波復調される。続いて、波形整形回路１３５を介してタイムコードが取り出され、ＣＰＵ１３６でカウントされる。ＣＰＵ１３６では、現在の年、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、ＲＴＣ１３７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１３８、１３９は、上述した音叉型の構造を持つ振動子が好適である。

なお、上述の説明は、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１３０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１を必要とする。

上述したように、本実施形態の電波時計１３０によれば、上述した圧電振動子１を備えているので、同様に振動漏れを有効に抑えることのできる電波時計１３０とすることができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこれら実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上述した実施形態では、圧電振動子の一例として、セラミックパッケージタイプの圧電振動子１を例に挙げたが、これに限らず、例えばガラスパッケージタイプの圧電振動子や、表面実装型の圧電振動子、シリンダパッケージタイプの圧電振動子、シリンダパッケージタイプの圧電振動子を、さらにモールド樹脂部で固めて表面実装型の圧電振動子としても構わない。また、上記では詳述していないが、本願発明に係る圧電振動子は、その製造工程において、基部３２の幅寸法Ｓに基づいてマウント電極３８Ａ，３８Ｂの位置を決定する、「マウント電極位置決め工程」を有している点を特徴とする。つまり、所定の設計値に基づいて外形寸法、溝寸法等を決定した後に、マウント電極位置決め工程を行い、振動漏れを効果的に抑制可能なマウント電極３８Ａ，３８Ｂの位置を決定した後、従来と同様に、圧電振動片３Ａの外形を形成する外形形成工程、振動腕部３０、３１に溝を形成する溝形成工程、基部３２、振動腕部３０，３１、支持腕部３３に電極を形成する電極形成工程、ウエハから圧電振動片３Ａを個片化する個片化工程、を有している。
従来では、基部の幅寸法に基づいてマウント電極の位置を決定する、といった工程は何ら開示も示唆もされておらず、また、基部の幅寸法とマウント電極との位置関係に着目するといった技術思想に関しても何ら開示されていない。よって、この製造方法は従来にはない、または従来技術から想到し得ることのない特徴たる製造方法であるといえる。

また、第１ベース基板１０及び第２ベース基板１１の２枚の基板でベース基板を構成したが、１枚の基板でベース基板を構成し、実装面１１ａに凹部４０を形成しても構わない。但し、上述したように、第１ベース基板１０及び第２ベース基板１１の２枚基板構成とすることが好ましい。この場合には、第２ベース基板１１に貫通孔を形成した後、両ベース基板を接合することで凹部４０を容易に形成できるので、凹部形成に費やす工程及び時間を低減できる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した変形例を適宜組み合わせてもよい。

１…圧電振動子
２…パッケージ
３Ａ〜３Ｃ…圧電振動片
５…パッケージ本体
６…封口板
１０…第１ベース基板
１１…第２ベース基板
１２…シールリング
２０Ａ，２０Ｂ…電極パッド
３０，３１…振動腕部
３０ａ，３１ａ…先端
３０ｂ，３１ｂ…基端
３２…基部
３２ａ…端部
３３…支持腕部
３３ｂ…先端
３７…溝部
３８Ａ，３８Ｂ…マウント電極（マウント部）
５０…切欠き部
６０…スリット
６０ａ…先端
１００…発振器
１０１…集積回路
１１０…携帯情報機器（電子機器）
１１３…計時部
１３０…電波時計
１３１…フィルタ部
Ｍ…マウント領域

Claims (6)

1. 基部の幅方向に離間して配置された一対の振動腕部と、
   一対の前記振動腕部の各基端が接続される基部と、
   一対の前記振動腕部の間において前記基部に接続され、該基部から一対の前記振動腕部と同じ側に延びる支持腕部と、
   を備える圧電振動片がパッケージ内に収容されている圧電振動子において、
   前記圧電振動片が、前記支持腕部に設けられたマウント部において前記パッケージ内に支持されており、
   前記支持腕部において、該支持腕部が接続された側とは反対側の前記基部の端部から前記支持腕部の先端側に向けての距離が、前記幅方向に沿った前記基部の幅寸法の２５％となる位置と前記幅寸法の６５％となる位置との間で規定される領域に、前記マウント部が設けられていることを特徴とする圧電振動子。
2. 前記振動腕部及び前記支持腕部の延在方向に直交する幅方向において、前記支持腕部の幅寸法は、前記振動腕部の幅寸法の１．０〜５．０倍であり、
   前記支持腕部の前記基部からの長さ寸法は、前記基部の幅寸法の０．５〜２．５倍であることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子。
3. 前記基部、及び前記支持腕部における前記マウント部よりも前記基部側の部位の少なくとも一方に、前記幅方向に沿って凹む切欠き部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電振動子。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の圧電振動子を備え、該圧電振動子は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。
5. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の圧電振動子を備え、該圧電振動子は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。
6. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の圧電振動子を備え、該圧電振動子は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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