JP3931662B2 - 振動片、振動子、発振器及び電子機器 - Google Patents
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Description
【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、振動片である音叉型水晶振動片は、例えば図１１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本の振動腕部１２，１３を有している。そして、この２本の振動腕部１２，１３には、図１２に示すように、溝１２ａ，１３ａが表面及び裏面に形成されている。
図１２は、図１１のＡ−Ａ'線断面図であり、この図１２に示すように振動腕部１２，１３は、この溝１２ａ．１３ａにより、その断面が略Ｈ型に形成されている。
さらに、このような溝１２ａ，１３ａには、この振動腕部１２，１３を振動させるための励振電極１２ｂ，１３ｂが、それぞれ図１２に示すように形成されている。
また、図１２に示すように、振動腕部１２，１３の側面にも側面励振電極１２ｃ，１３ｃが形成されている。
【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溝１２ａ、１３ｂ内に励振電極１２ｂ、１３ｂを備えているので、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。
このような音叉型水晶振動片１０は、その振動により基本波の周波数で信号を発振するようになっているが、同時に高調波の周波数でも同様の信号を発振してしまう特性を有している。
そして、この高調波の信号を振動子等の機器が基本波の周波数の信号と間違えて拾ってしまうと、機器に異常をもたらすおそれがある。
【０００５】
そこで、このような事態を未然に防ぐ方法として、ＣＩ値比を基準に設計する方法がある。このＣＩ値比は、高周波のＣＩ値を基本波ＣＩ値で割ったもの（高周波ＣＩ値／基本波ＣＩ値）である。
すなわち、高周波ＣＩ値が基本波ＣＩ値より大となり、このＣＩ値比が１．０以上となれば、高周波での信号の発振が発生し難くなり、機器等が誤って高調波の信号を拾うおそれが小さくなり、高性能な振動片となる。
このようにＣＩ値比を１．０以上にするためには、高調波のＣＩ値を大きくする必要がある。その方法として、図１１における振動腕部１２，１３の長さ（Ｌ）に対して溝１２ａ，１３ａに形成された励振電極１２ｂ，１３ｂの長さ（ｄｌ）を半分、すなわち０．５Ｌにすることが知られている。
図１３は、このような基本波ＣＩ値とＣＩ値比との関係を示す図である。図１３に示すように、基本波ＣＩ値は、励振電極１２ｂ、１３ｂの長さ（ｄｌ）が、振動腕部１２，１３の長さ（Ｌ）に対して短くなればなるほど上昇し、これによりＣＩ値比も上昇する。
【０００６】
反対に、励振電極１２ｂ、１３ｂの長さ（ｄｌ）が、振動腕部１２，１３の長さ（Ｌ）に対して長くなればなるほど、基本波ＣＩ値が下降するが、同時にＣＩ値比も１．０に近づく。例えば励振電極１２ｂ、１３ｂの長さが（ｄｌ）が振動腕部１２，１３の長さ（Ｌ）の６０％になるとＣＩ値比は１．０以下となってしまう。
したがって、このように励振電極１２ｂ，１３ｂの長さ（ｄｌ）を振動腕部１２，１３の長さ（Ｌ）の約半分程度にしている。
このようにすることで、振動片の高調波ＣＩ値と基本波ＣＩ値が上昇するが、同時に、高調波ＣＩ値の方が基本波ＣＩ値より、より大きくなるため、両者のＣＩ値の差が広がり、上述のＣＩ値比を１．０以上とすることができるようになる（図１３参照）。
したがって、このようにＣＩ値比を１．０以上にすることで、音叉型水晶振動片１０を搭載している振動子等が誤って高調波の信号を拾い難くし、高性能で小型の振動片を構成するようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のように高調波のＣＩ値を上昇させると、高調波ほどではないが基本波のＣＩ値も大となってしまう。
この基本波においてＣＩ値が大きくなりすぎると、振動片の性能の劣化の原因となってしまう。そのため、上述のＣＩ値比を１．０以上とするため、高調波のＣＩ値を、あまり大きくすることができなかった。
しかし、基本波のＣＩ値が上昇しずぎない程度に高調波のＣＩ値を上げると、上述のＣＩ値比を１．０以上にするのは容易ではないため、どうしても基本波のＣＩ値が必要以上に上昇してしまうという問題があった。
【０００８】
また、上述のような小型の音叉型水晶振動片１０であっても、近年の電気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１１における縦方向の長さ（Ｌ１）を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の長さを振動腕部１２，１３の長さの４０％以上としないと、ＣＩ値が安定せず、振動片の性能が劣化してしまうという問題があった。
【０００９】
具体的には、図１２に示すように振動腕部１２，１３の厚みをＤ、振動腕部１２，１３の幅をＷ、振動腕部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、振動片１０の振動腕部１２，１３の長さＬを短くすればするほど、振動腕部１２，１３の幅Ｗも細くなるという関係になっている。
【００１０】
図１１に示す音叉型水晶振動片１０は、上述のように小型化されているため振動腕部１２，１３の長さＬが例えば、１．６４４ｍｍと短いため、その幅も例えば０．１ｍｍと極めて細くなっている。さらに振動腕部１２，１３の厚みＤも例えば０．１ｍｍ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１４（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１４（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１４（ｂ）において矢印Ｅで示す方向に振動腕部１２，１３が振動する。
これは、図１５に示す図でも明らかなように垂直振動成分変位量（ｎｍ）は、振動腕部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。
【００１１】
このように振動腕部１２，１３の振動の垂直成分が増加すると、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、振動腕部１２，１３の振動が不安定化し、振動片、素子間のＣＩ値バラツキが大きなものになっていた。
そして、このような振動腕部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、上述のように振動腕部１２，１３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なかった。したがって、これが振動片１０自体の小型化の障害となっていた。
【００１２】
本発明は上記問題に鑑み、基本波のＣＩ値を低く抑えながら、ＣＩ値比を一定に保持すると共に、基部を短くしても振動片、素子間のＣＩ値バラツキを小さくし、並び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。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的は、基部と、この基部から突出して形成されている振動腕部と、前記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、前記基部に切り込み部が形成されていると共に、前記溝部の一部に電極部が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。
【００１４】
前記溝部の一部に電極部が形成されているので、溝部のうち電極部が形成されていない部分を前記振動腕部に形成することになる。
すなわち、前記電極部は、ＣＩ値比が一定以上になるような長さで前記溝部に配置される。
一方、ＣＩ値の上昇は、前記溝部の長さを前記振動腕部の長さに比べ長く形成することで解消できる。具体的には、前記溝部には、前記電極部が形成されていない部分があるので、この部分の長さを変更することで、ＣＩ値の上昇を容易に抑えることができる。
したがって、ＣＩ値比とＣＩ値を容易に最適に調整することができる振動片である。
また、前記基部に切り込み部が形成されているので、前記振動腕部が振動する際に、振動の垂直成分が生じても、振動腕部の振動が基部側へ漏れるのを、この切り込み部で緩和することができる。したがって、基部を小型化しながら、振動片、素子間のＣＩ値のバラツキを小さくすることができる。
【００１５】
好ましくは、前記振動腕部の表面部及び裏面部に溝部が形成されていると共に、前記振動片のＣＩ（クリスタルインピーダンス）値比（高周波ＣＩ値／基本波ＣＩ値）が１．０以上になるように前記溝部の一部に電極部が形成されていることを特徴とする振動片である。
前記振動片のＣＩ（クリスタルインピーダンス）値比（高周波ＣＩ値／基本波ＣＩ値）が１．０以上になるように前記溝部の一部に電極部が形成されているので、この振動片を搭載した機器等において、高周波で発振がしにくくなる。このため、異常信号を発振しない高性能な振動片となる。
【００１６】
好ましくは、前記振動腕部の長手方向における前記溝部の一部に形成される電極部の長さが前記振動腕部の長さに対して略４５％乃至略５５％に形成されていることを特徴とする振動片である。
前記振動腕部の長手方向における前記溝部の一部に形成される電極部の長さが前記振動腕部の長さに対して略４５％乃至略５５％に形成されているので、図１３に示すようにＣＩ値比を１．０以上とすることができる。
したがって、この振動片を搭載した機器等において、高周波で発振がしにくくなる。このため、異常信号を発振しない高性能な振動片となる。
【００１７】
好ましくは、前記電極部が励振電極であることを特徴とする振動片である。前記電極部が励振電極であるので、励振電極において、上述のようにＣＩ値及びＣＩ値比を容易に調整することができる。
【００１８】
好ましくは、前記基部には、この振動片を固定させるための固定領域が設けられていると共に、前記切り込み部は、この固定領域と前記振動腕部との間の基部に設けられていることを特徴とする振動片である。
前記切り込み部は、この固定領域と前記振動腕部との間の基部に設けられている。したがって、この切り込み部は、前記振動腕部の振動の妨げにならない位置に配置されていると共に、振動漏れが前記固定領域へ伝わり、エネルギーの逃げが生じるのを有効に防止している。このため、振動片、素子間のＣＩ値バラツキを小さくすることができる。
【００１９】
好ましくは、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。
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に、前記基部に切り込み部が形成されていると共に、前記溝部の一部に電極部が形成されている。
したがって、ＣＩ値及びＣＩ値比の調整が容易で、前記音叉型振動片全体も小型化でき、振動片、素子間のＣＩ値バラツキを小さくすることができる。
【００２０】
前記目的は、基部と、この基部から突出して形成されている振動腕部と、前記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、前記基部に切り込み部が形成されていると共に、前記溝部の一部に電極部が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。
【００２１】
前記振動片の前記溝部の一部に電極部が形成されているので、溝部のうち電極部が形成されていない部分を前記振動腕部に形成することになる。
すなわち、前記電極部は、ＣＩ値比が一定以上になるような長さで前記溝部に配置される。
一方、ＣＩ値の上昇は、前記溝部の長さを前記振動腕部の長さに比べ長く形成することで解消できる。具体的には、前記溝部には、前記電極部が形成されていない部分があるので、この部分の長さを変更することで、ＣＩ値の上昇を容易に抑えることができる。
したがって、振動片のＣＩ値比とＣＩ値を容易に最適に調整することができる振動子である。
また、前記振動片の前記基部に切り込み部が形成されているので、前記振動腕部が振動する際に、振動の垂直成分が生じても、振動腕部の振動が基部側へ漏れるのを、この切り込み部で緩和することができる。したがって、基部を小型化しながら、振動片、素子間のＣＩ値バラツキを小さくすることができる振動子である。
【００２２】
好ましくは、前記振動腕部の表面部及び裏面部に溝部が形成されていると共に、前記振動片のＣＩ（クリスタルインピーダンス）値比（高周波ＣＩ値／基本波ＣＩ値）が１．０以上になるように前記溝部の一部に電極部が形成されていることを特徴とする振動子である。
請求項８の構成によれば、前記振動片のＣＩ（クリスタルインピーダンス）値比（高周波ＣＩ値／基本波ＣＩ値）が１．０以上になるように前記溝部の一部に電極部が形成されているので、この振動片を搭載した機器等において、高周波で発振がしにくくなる。このため、異常信号を発振しない高性能な振動片を有する振動子となる。
【００２３】
好ましくは、前記振動腕部の長手方向における前記溝部の一部に形成される電極部の長さが前記振動腕部の長さに対して略４５％乃至略５５％に形成されていることを特徴とする振動子である。
前記振動片の前記振動腕部の長手方向における前記溝部の一部に形成される電極部の長さが前記振動腕部の長さに対して略４５％乃至略５５％に形成されているので、図１３に示すようにＣＩ値比を１．０以上とすることができる。
したがって、この振動片を搭載した振動子において、高周波で発振がしにくくなるため、異常信号を発振しない高性能な振動片を有する振動子となる。
【００２４】
好ましくは、前記電極部が励振電極であることを特徴とする振動子である。
前記振動片の前記電極部が励振電極であるので、励振電極において、上述のようにＣＩ値及びＣＩ値比を容易に調整することができる。
【００２５】
好ましくは、前記基部には、この振動片を固定させるための固定領域が設けられていると共に、前記切り込み部は、この固定領域と前記振動腕部との間の基部に設けられていることを特徴とする振動子である。
前記振動片の前記切り込み部は、この固定領域と前記振動腕部との間の基部に設けられている。したがって、この切り込み部は、前記振動腕部の振動の妨げにならない位置に配置されていると共に、振動漏れが前記固定領域へ伝わり、エネルギーの逃げが生じるのを有効に防止している。このため、振動片、素子間のＣＩ値バラツキを小さくした振動子となる。
【００２６】
好ましくは、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。
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に、前記基部に切り込み部が形成されていると共に、前記溝部の一部に電極部が形成されている。
したがって、ＣＩ値及びＣＩ値比の調整が容易で、前記音叉型振動片全体や振動子全体も小型化でき、振動片、素子間のＣＩ値バラツキを小さくすることができる振動子である。
【００２７】
好ましくは、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。
前記パッケージが箱状に形成されている振動子を小型化でき、前記振動片のＣＩ値及びＣＩ値比の調整が容易で、且つ振動片、素子間のＣＩ値バラツキを小さくすることができる。
【００２８】
好ましくは、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。
前記パッケージが所謂シリンダータイプに形成され、振動子や振動片を小型化でき、前記振動片のＣＩ値及びＣＩ値比を容易に調整でき、且つ振動片、素子間のＣＩ値バラツキを小さくすることができる。
【００２９】
前記目的は、基部と、この基部から突出して形成されている振動腕部と、を有する振動片と集積回路がパッケージ内に収容されている発振器であって、前記振動片の前記基部に切り込み部が形成されていると共に、前記振動片の前記溝部の一部に電極部が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。
【００３０】
前記振動片の前記溝部の一部に電極部が形成されているので、溝部のうち電極部が形成されていない部分を前記振動腕部に形成することになる。
すなわち、前記電極部は、ＣＩ値比が一定以上になるような長さで前記溝部に配置される。
一方、ＣＩ値の上昇は、前記溝部の長さを前記振動腕部の長さに比べ長く形成することで解消できる。具体的には、前記溝部には、前記電極部が形成されていない部分があるので、この部分の長さを変更することで、ＣＩ値の上昇を容易に抑えることができる。
したがって、振動片のＣＩ値比とＣＩ値を容易に最適に調整することができる発振器である。
また、前記振動片の前記基部に切り込み部が形成されているので、前記振動腕部が振動する際に、振動の垂直成分が生じても、振動腕部の振動が基部側へ漏れるのを、この切り込み部で緩和することができる。したがって、基部を小型化しながら、振動片、素子間のＣＩ値バラツキを小さくすることができる発振器である。
【００３１】
前記目的は、基部と、この基部から突出して形成されている振動腕部と、を有する振動片であり、この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、前記振動片の前記基部に切り込み部が形成されていると共に、前記振動片の前記溝部の一部に電極部が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。
【００３２】
溝部のうち電極部が形成されていない部分を前記振動腕部に形成することになる。
すなわち、前記電極部は、ＣＩ値比が一定以上になるような長さで前記溝部に配置される。
一方、ＣＩ値の上昇は、前記溝部の長さを前記振動腕部の長さに比べ長く形成することで解消できる。具体的には、前記溝部には、前記電極部が形成されていない部分があるので、この部分の長さを変更することで、ＣＩ値の上昇を容易に抑えることができる。
したがって、振動片のＣＩ値比とＣＩ値を容易に最適に調整することができる振動子を有する電子機器である。
また、前記振動片の前記基部に切り込み部が形成されているので、前記振動腕部が振動する際に、振動の垂直成分が生じても、振動腕部の振動が基部側へ漏れるのを、この切り込み部で緩和することができる。したがって、基部を小型化しながら、振動片、素子間のＣＩ値バラツキを小さくすることができる振動子を有する電子機器である。
【００３３】
【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。
【００３４】
（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１００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１００は例えば３２．７６８ＫＨｚで信号を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１１０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１２１，１２２が２本配置されている。
また、この音叉腕１２１，１２２の表面と裏面には、溝部１２３，１２４が図１に示すように形成されている。この溝部１２３，１２４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。
【００３５】
ところで、図１に示す音叉腕１２１、１２２に形成されている溝部１２３，１２４には、図１及び図２に示すように、電極部である励振電極１２３ａ，１２４ａが形成されている。
また、音叉型水晶振動片１００の側面には、図２に示すように側面励振電極１２３ｂ，１２４ｂが配置されている。
さらに、音叉型水晶振動片１００には、給電等を行う他の電極１２５も配置されている。
この励振電極１２３ａ，１２４ａが溝部１２３，１２４に配置され、側面励振電極１２３ｂ，１２４ｂが、側面に配置されているため、励振電極１２３ａ，１２４ａ及び側面励振電極１２３ｂ，１２４ｂに電圧を印加すると、音叉腕１２３，１２４内に効率良く電界が生じ、音叉腕１２３，１２４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）も低い状態で振動が生じることになる。
このＣＩ値は、具体的には基本波であり、周波数は例えば３２ｋＨＺとなっている。この基本波のＣＩ値を低く抑えることで高性能な振動片となることになる。
【００３６】
ところで、この励振電極１２３ａ，１２４ａが配置されている溝部１２３，１２４の長さは、図１に示すように音叉腕１２１，１２２の長さ（Ｌ）に対して、７０％の長さである０．７Ｌに設定されている。
この０．７Ｌの長さは、図３の基本波ＣＩ値と溝長との関係を示す図にあるように、最も基本波ＣＩ値が低くなる長さである。
また、このような長さに配置されている溝部１２３，１２４の一部には、図１及び２に示すように、励振電極１２３ａ，１２４ａが配置されている。
すなわち、この励振電極１２３ａ，１２４ａは、溝部１２３，１２４の全部にわたって配置されているのではなく、音叉腕１２１，１２２の長さ（Ｌ）に対して５０％の長さとなっている。
【００３７】
この割合は、図１３に示すように、ＣＩ値比（高調波ＣＩ値／基本波ＣＩ値）が１．０以上となる配置である。このように配置することで、上述のように高調波のＣＩ値が大きくなり、高調波で誤った発振をし難くなるので、音叉型水晶振動片１００を搭載する振動子等は基本波の発振を受け易くなる。
上述のように音叉腕１２１、１２２が振動すると、基本波の発振のみならず高調波での発振する可能性が発生してしまう。
しかし、本実施の形態によれば、溝部１２３，１２４の長さは、基本波のＣＩ値が低下するような長さ（０．７Ｌ）に設定し、励振電極１２３ａ，１２４ａの長さはＣＩ値比が１．０以上になるような長さ（０．５Ｌ）としているので、高調波の発振がし難く、且つ基本波のＣＩ値を低く抑えることができることになる。
すなわち、従来の音叉型水晶振動片１０と異なり溝部１２３，１２４内全体に励振電極１２３ａ，１２４ａを配置せず、溝部１２３，１２４に励振電極１２３ａ，１２４ａを配置しない部分を設けたので、かかる調整が可能となった。
【００３８】
ところで、このように溝部１２３，１２４や励振電極１２３ａ，１２４ａが配置されている音叉腕１２１、１２２の図１における下方には、上述のように基部１１０が配置されている。
この基部１１０は、その全体が略板状に形成されている。そして、図において縦方向の長さが、図４に示すように、例えば０．５６ｍｍに形成されている。
図４は、図１の音叉型水晶振動片１００の大きさ等を示した図である。
図４に示すように、この基部１１０から突出して配置されている前記音叉腕１２１，１２２の図において縦方向の長さは例えば１．６４４ｍｍに形成されている。
【００３９】
したがって、この音叉腕１２１，１２２に対する基部１１０の長さは、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１１に示すように基部１１の長さ（Ｌ１）が０．７ｍｍで腕部１２，１３の長さ（Ｌ）が１．６４４ｍｍに形成され、基部１１の長さは腕部１２，１３の長さに対して約４２．６％となり、４０％を超えている。
このように基部１１の長さを腕部１２，１３の長さに対して４０％以上の長さになるようにすることで、上述のように腕部１２，１３の垂直成分の振動により振動漏れが生じ、振動片、素子間のＣＩ値バラツキが大きくなるのを防いでいた。
【００４０】
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１２１，１２２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の垂直成分の振動による振動漏れが生じ、振動片、素子間のＣＩ値バラツキが大きくなる。
しかし、本実施の形態では、図４に示すように基部１１０の両側に切り込み部１２６が２箇所設けられている。
この状態を示すのが図５である。図５は図４の基部１１０の切り込み部１２６の配置状態を示す概略斜視図である。
図５に示すように切り込み部１２６は、矩形状に形成されされている。
このような切り込み部１２６は、図４に示すように基部１１０の上端部から０．１１３ｍｍ下方から下に向かって形成されている。
【００４１】
この切り込み部１２６の基部１１０における配置条件を示したのが図６である。
図６において基部１１０の底面から基部１１０の上端、具体的には２本の音叉腕１２１，１２２の間の股部までの長さをＡ１とする。
そして、基部１１０の底面から切り込み部１２６の上端部までの長さをＡ２とする。
また、基部１１０の底面から音叉腕１２１，１２２に形成されている溝部１２３，１２４の下端部までの長さをＡ３としたとき、Ａ３の長さは、Ａ２の長さより長くなるように切り込み部１２６が形成される。
そして、Ａ３の長さはＡ１の長さと同じか、若しくはＡ３の長さがＡ１の長さより長くなるように形成される。したがって、音叉腕１２１，１２２の根元より基部１１０の底面側に前記溝部１２３，１２４が形成されないようになっている。
【００４２】
以上の関係から、基部１１０に形成される切り込み部１２６の位置は、必ず音叉腕１２１，１２２の溝部１２３，１２４の下端部より下方に配置されることになる。
したがって、この切り込み部１２６の存在が、音叉腕部１２１、１２２の振動
を阻害等することがない。
また、図６で斜線で示す部分は、音叉型水晶振動片１００をパッケージにおいて固定する際に実際に固定される固定領域１１１である。この固定領域１１１の上端部と、基部１１０の底面との長さを示したのがＡ４である。
そして、この固定領域１１１と切り込み部１２６との位置関係は、Ａ２の長さが、必ずＡ４の長さより長くなる。
したがって、切り込み部１２６の上端部は、必ず固定領域１１１より図６の上方に配置されるので、切り込み部１２６が固定領域１１１に影響を及ぼすことがなく、音叉型水晶振動片１００のパッケージに対する固定状態に悪影響を与えることがない。
【００４３】
このように、基部１１０に設けられた切り込み部１２６は、音叉型水晶振動片１００の音叉腕１２１，１２２の振動に悪影響を与えることがない位置に設けられている。そして、更に、切り込み部１２６は、音叉型水晶振動片１００のパッケージに対する固定状態に悪影響を与えることがない位置にも設けられている。このような位置に設けられている切り込み部１２６は、音叉腕１２１，１２２の溝部１２３，１２４の位置より下方の基部１１０側に設けられている。このため、音叉腕１２１，１２２の垂直成分の振動により、溝部１２３，１２４から漏れてきた漏れ振動は、切り込み部１２６により、基部１１０の固定領域１１１に伝わり難くなる。
したがって、漏れ振動が固定領域１１１に伝わり、エネルギー逃げが生じ難くなり、振動片、素子間のＣＩ値バラツキの増大を有効に防止できることになる。
【００４４】
以上のように振動片、素子間のＣＩ値バラツキを小さくすることができるので、従来の音叉型水晶振動片１０のように基部１１の長さを腕部１２，１３の長さの４０％以上にする必要がない。
本実施の形態では、図１に示すように、音叉型水晶振動片１００の基部１１０の長さは、音叉腕１２１，１２２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ても、音叉腕１２１，１２２の垂直成分の振動による振動漏れが生じ難く、振動片、素子間のＣＩ値バラツキを小さくすることになる。これにより、基部１１０の長さを短くすることができ、音叉型水晶振動片１００の大きさを小型化することができる。
本実施の形態では、基部１１０の長さが図４に示すように０．５６ｍｍとすることができ、従来の音叉型水晶振動片１０の図１１に示す基部１１の長さ（Ｌ１）である０．７ｍｍより著しく小さくすることが可能となる。
【００４５】
ところで、上述の音叉腕１２１、１２２のそれぞれの幅は、図４に示すように０．１ｍｍに形成される。このように音叉腕１２１，１２２の腕幅を著しく狭くするのは、上述の式１である「ｆ∝Ｗ／Ｌ2 」の説明で詳述したように、音叉腕１２１、１２２の長さ（Ｌ）を短くしたためである。
すなわち、音叉腕１２１，１２２の長さを図４に示すように１．６４４ｍｍと短くするには、上記式１から腕幅は、０．１ｍｍにする必要があり、そのため腕幅を０．１ｍｍとしたものである。
しかし、このように音叉腕１２１，１２２の腕幅を０．１ｍｍとすると、ＣＩ値が大きくなるおそれがある。
そこで、本実施の形態では、ＣＩ値の上昇を抑えるために図１に示すように音叉腕１２１，１２２の表面及び裏面に長さ０．７Ｌの溝部１２３、１２４が上述のように設けられ、図３に示すように、ＣＩ値が著しく低くなるようになっている。
【００４６】
以上のように構成される本実施の形態の音叉型水晶振動片１００がパッケージ等内に配置され、電圧が印加されると、音叉腕１２１，１２２が振動するが、このとき、音叉腕１２１，１２２の腕幅と厚みは、上述のように共に０．１ｍｍに形成されている。
したがって、図１４（ｂ）に示すように垂直成分の振動が生じるが、この振動が基部１１０の切り込み部１２６で緩和され、エネルギーが基部１１０の固定領域１１１から逃げ、振動漏れが生じ、振動片、素子間のＣＩ値バラツキが増大するのを未然に防止することができる。
また、この切り込み部１２６は音叉腕１２１，１２２の振動を阻害せず、且つ基部１１０の固定領域１１１の固定に影響を与えない基部１１０の部分に配置されているため、音叉腕１２１、１２２の振動や音叉型水晶振動片１００のパッケージに対する固定に悪影響を与えることがない。
【００４７】
さらに、基部１１０の長さを従来の振動片より短くすることができるので、音叉型水晶振動片１００の小型化を図ることができ、このような振動片を搭載する振動子等の小型化を可能にするものである。
そして、小型化された音叉型水晶振動片１００は、基本波ＣＩ値が上述のように極めて低く設定され、ＣＩ値比も１．０以上に設定されているので、より精度の高い超小型振動片となる。
【００４８】
（第２の実施の形態）
図７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７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７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２１０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。
【００４９】
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、ベース部２１１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２１１、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２１４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の固定領域１１１が固定されている。
この音叉型水晶振動片１００は、図１に示すように構成されているため、基本波のＣＩ値が低く抑えられていると共に、ＣＩ値比が１．０以上に設定されており、更に、小型で振動片、素子間でＣＩ値バラツキが小さい。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も小型で振動片、素子間でＣＩ値バラツキが小さい高性能な振動子となる。
【００５０】
（第３の実施の形態）
図８は、本発明の第３の実施の形態に係る電子機器であるデジタル携帯電話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８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８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。
【００５１】
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。
【００５２】
このセラミックパッケージ音叉型振動子２００は、図１に示す音叉型水晶振動片１００を有するため、ＣＩ値が低く、ＣＩ値比も１．０以上の設定され、且つ振動片、素子間でＣＩ値バラツキが小さく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も小型で振動片、素子間でＣＩ値バラツキが小さい高性能なデジタル携帯電話となる。
【００５３】
（第４の実施の形態）
図９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４００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、同一符号を用いて、その説明を省略する。
【００５４】
図９に示す音叉型水晶発振器４００は、図９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１０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、ＣＩ値が低く抑えられ、ＣＩ値比も１．０以上に設定されると共に、小型で振動片、素子間でＣＩ値バラツキが小さいので、この振動片を搭載したデジタル音叉水晶発振器４００も小型で振動片、素子間でＣＩ値バラツキが小さい高性能な発振器となる。
【００５５】
（第５の実施の形態）
図１０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、同一符号を用いる等して、その説明を省略する。
図１０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１０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。
【００５６】
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を保持するためのリード５１０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、ＣＩ値が低く抑えられ、ＣＩ値比も１．０以上に設定され、さらに、小型で振動片、素子間でＣＩ値バラツキが小さいので、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、振動片、素子間でＣＩ値バラツキが小さい高性能な振動子となる。
【００５７】
また、上述の各実施の形態では、３２．７３８ｋＨの音叉型水晶振動子を例に説明したが、１５ｋＨ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。
【００５８】
本実施の形態に係る音叉型水晶振動片１００は、以上のように構成されるが、以下、その製造方法等について説明する。
先ず、水晶基板をエッチング等することで、図１６の電極が形成されていない状態の音叉型水晶振動片が形成される。その後、この音叉型水晶振動片に電極を形成する。
以下、電極の形成工程を音叉腕１２０，１３０を中心に説明する。また、音叉腕１３０は音叉腕１２０と同様のため、以下の説明は、音叉腕１２０の説明のみとする。図１８は電極形成工程を示す概略フローチャートである。図１９は、音叉腕１２０に電極が形成される工程を示す概略図である。
【００５９】
先ず、図１９（ａ）は、上記エッチングにより外形が形成された状態の音叉型水晶振動片の音叉腕１２０の図１６のＢ−Ｂ’線概略断面図である。
図１９（ａ）に示すように、音叉腕１２０の表面１２０ｅ及び裏面１２０ｆには、溝部１２０ａ、１２０ａが形成される（溝部形成工程）。
このような音叉腕１２０等を含む振動片全体にスパッタ等により金属膜である電極膜１５０を形成する（金属膜形成工程、図１８のＳＴ１）。
この状態を示したのが図１９（ｂ）である。図１９に示す電極膜１５０は、下層がＣｒで厚みが例えば１００Å乃至１０００Åで形成される。そして、上層がＡｕで厚みが例えば５００Å乃至１０００Åで形成されている。
【００６０】
このように表面全体に電極膜１５０を形成した後、図１８のＳＴ２に示すようにフォトレジストを霧状に噴霧して電極膜１５０の上の全面に塗布する。すなわち、図１９（ｃ）に示すようにフォトレジスト膜１５１を形成する（フォトレジスト層形成工程）。
このフォトレジストは紫外光に感光感度を持つ樹脂をベースとした化合物であり、流動性を有するため、例えばスプレーにより霧状に噴霧して塗布される。
また、フォトレジスト膜１５１の厚みは、例えば１μｍ乃至６μｍとなっている。
【００６１】
次に、図１８のＳＴ３に示すようにフォトレジストパターン形成を行う。すなわち、図１６の電極形成部分（斜線部分）を除く部分を覆うような図示しないマスクを介して紫外線をフォトレジスト膜１５１に照射して（露光）、現像液で取り除き、加熱工程等を経てフォトレジスト膜１５１を固化させる。
これにより、図１６の電極形成部分（斜線部分）に対応する形状のフォトレジストパターン１５２が形成される。
【００６２】
このとき、フォトレジストパターン１５２は、図１６及び図１７の短絡防止用間隔Ｗ１、具体的は例えば１５μｍの幅でフォトレスト膜１５１が形成されていない部分ができる。
ところで、フォトレジストは、上述のように電極膜１５０上に塗布されるが、図１９（ａ）の音叉腕１２０の角部であるエッジ部分（図における矢印Ｅ）をカバーするように塗布する必要がある。このとき、塗布するフォトレジストが粒子状になっていた方がエッジ部分Ｅのカバーが良い。
しかしながらフォトレジストをこのように粒子状のものを含んだ状態で塗布すると、フォトレジスト現像後のフォトレジストパターン１５２の外形は正確な略直線ではなく、粒子の外形に沿った略波線に形成されてしまう。
このようにフォトレジストパターン１５２の外形線が、不均一であると前記短絡防止用間隔Ｗ１が１５μｍという微細な間隔を形成する場合、部分的に間隔が保持されないおそれがある。
間隔が保持されていない部分は、エッチングされない部分となってしまうため、電極同士の短絡等のおそれがある。
【００６３】
そのため、本実施の形態では、図１８のＳＴ４に示すようにレーザ照射を行う（パターン形状調整工程）。具体的には、前記フォトレジストパターン１５２の一部の形状である図１６の音叉腕１２０の腕表面１２０ｅの短絡防止用間隔Ｗ１について行われる。
すなわち、図２０（ａ）に示すように、フォトレジストパターン１５２の外形線が不均一となり、このフォトレジストパターンをマスクとしてエッチングした場合、形成される溝電極１２０ｂと側面電極１２０ｄとが短絡等を生じないように、短絡防止用間隔Ｗ１が例えば１５μｍ確保できるようにフォトレジストパターン１５２の外形がレーザによって調整される。
【００６４】
このレーザは、例えば、ＹＡＧレーザ等が用いられ、特にＹＡＧレーザの３倍高調波を用いるとフォトレジストパターン１５２の外形をより正確に調整することができる。
このようにフォトレジストパターン１５２を形成してからレーザを照射するので、特にフォトレジストの感光を防止するイエロールーム内でレーザを照射する必要がないので製造コストを低減することができる。
また、レーザの照射は、図２０（ａ）（ｂ）に示すように音叉腕１２０の腕表面１２０ｅの短絡防止用間隔Ｗ１と腕裏面１２０ｆの短絡防止用間隔Ｗ１とを格別に行う。
【００６５】
しかし、これに限らず図２０（ｃ）に示すように腕表面１２０ｅ及び腕裏面の１２０ｆの双方を同時にレーザによって加工することもできる。
この場合、生産工程を減らすことができるので生産コストも下げることができる
【００６６】
このようにフォトレジストパターン１５２がレーザによって正確に形成された後、図１８のＳＴ５のエッチング工程となる（電極膜形成工程）。
具体的には、上述のフォトレジストパターン１５２をマスクとして電極膜１５０をエッチングにより除去する。
図２１（ａ）は、エッチングにより電極膜１５０が除去された状態を示す図である。図２１（ａ）に示すように本実施の形態の製造方法によれば、短絡防止用間隔Ｗ１を正確に確保することができる。
【００６７】
次に、図１８のＳＴ６のレジスト剥離工程でフォトレジストパターン１５２を除去すれば、図２１（ｂ）に示すように溝電極１２０ｂ、側面電極１２０ｄが正確に形成されることになる（フォトレジストパターン剥離工程）。
このとき、上述のレーザ照射工程（ＳＴ３）の図１７に示すレーザ照射で電極膜１５０の一部が溶解し、この溶解した電極膜１５０の一部がレジストパターン１５２と共に除去されるので、より正確に短絡防止用間隔Ｗ１を形成することができる。
そして、このとき、音叉型水晶振動片１００全体については、図１６に示すように基部電極１４０ａ等が所定の形状で形成され、音叉型水晶振動片１００の電極配置が終了する。
このようにして製造された音叉型水晶振動片１００は、音叉腕１２０、１３０の腕表面１２０ｅ、１３０ｅ及び腕裏面１２０ｆ、１３０ｆの短絡防止用間隔Ｗ１が例えば１５μｍに正確保持され、溝電極１２０ｂ、１３０ｂと側面電極１２０ｄ、１３０ｄとが短絡等することを有効に防止することができ、不良が生じにくい音叉型水晶振動片となる。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基本波のＣＩ値を低く抑えながら、ＣＩ値比を一定に保持すると共に、基部を短くしても、振動片、素子間のＣＩ値バラツキを小さくし、並び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】本発明の第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'線断面図である。
【図３】基本波ＣＩ値と溝長との関係を示す図である。
【図４】図１の音叉型水晶振動片の寸法を示す図である。
【図５】図４の基部の切り込み部の構成を示す概略斜視図である。
【図６】図４の音叉型水晶振動子の説明図である。
【図７】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８】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９】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１０】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１１】従来の音叉型水晶振動片を示す概略図である。
【図１２】図１１のＡ−Ａ'線概略断面図である。
【図１３】基本波ＣＩ値とＣＩ値比との関係を示す図である。
【図１４】（ａ）振動腕部の振動の説明図である。（ｂ）振動腕部の振動の他の説明図である。
【図１５】振動腕部と垂直振動成分変位量との関係を示す図である。
【図１６】本発明の第１の実施の形態に係る振動片の製造方法で製造された音叉型水晶振動片１００を示す概略図である。
【図１７】図１６のＢ−Ｂ’線概略断面図である。
【図１８】電極形成工程を示す概略フローチャートである。
【図１９】音叉腕に電極が形成される工程を示す概略図である。
【図２０】音叉腕に電極が形成される他の工程を示す概略図である。
【図２１】音叉腕に電極が形成される他の工程を示す概略図である。
【符号の説明】
１００・・・音叉型水晶振動片
１１０・・・基部
１１１・・・固定領域
１２１、１２２・・・音叉腕
１２３，１２４・・・溝部
１２３ａ，１２４ａ・・・励振電極
１２３ｂ，１２４ｂ・・・側面励振電極
１２５・・・他の電極
１２６・・・切り込み部
２００・・・セラミックパッケージ音叉振動子
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
【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、振動片である音叉型水晶振動片は、例えば図１１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本の振動腕部１２，１３を有している。そして、この２本の振動腕部１２，１３には、図１２に示すように、溝１２ａ，１３ａが表面及び裏面に形成されている。
図１２は、図１１のＡ−Ａ'線断面図であり、この図１２に示すように振動腕部１２，１３は、この溝１２ａ．１３ａにより、その断面が略Ｈ型に形成されている。
さらに、このような溝１２ａ，１３ａには、この振動腕部１２，１３を振動させるための励振電極１２ｂ，１３ｂが、それぞれ図１２に示すように形成されている。
また、図１２に示すように、振動腕部１２，１３の側面にも側面励振電極１２ｃ，１３ｃが形成されている。
【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溝１２ａ、１３ｂ内に励振電極１２ｂ、１３ｂを備えているので、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。
このような音叉型水晶振動片１０は、その振動により基本波の周波数で信号を発振するようになっているが、同時に高調波の周波数でも同様の信号を発振してしまう特性を有している。
そして、この高調波の信号を振動子等の機器が基本波の周波数の信号と間違えて拾ってしまうと、機器に異常をもたらすおそれがある。
【０００５】
そこで、このような事態を未然に防ぐ方法として、ＣＩ値比を基準に設計する方法がある。このＣＩ値比は、高周波のＣＩ値を基本波ＣＩ値で割ったもの（高周波ＣＩ値／基本波ＣＩ値）である。
すなわち、高周波ＣＩ値が基本波ＣＩ値より大となり、このＣＩ値比が１．０以上となれば、高周波での信号の発振が発生し難くなり、機器等が誤って高調波の信号を拾うおそれが小さくなり、高性能な振動片となる。
このようにＣＩ値比を１．０以上にするためには、高調波のＣＩ値を大きくする必要がある。その方法として、図１１における振動腕部１２，１３の長さ（Ｌ）に対して溝１２ａ，１３ａに形成された励振電極１２ｂ，１３ｂの長さ（ｄｌ）を半分、すなわち０．５Ｌにすることが知られている。
図１３は、このような基本波ＣＩ値とＣＩ値比との関係を示す図である。図１３に示すように、基本波ＣＩ値は、励振電極１２ｂ、１３ｂの長さ（ｄｌ）が、振動腕部１２，１３の長さ（Ｌ）に対して短くなればなるほど上昇し、これによりＣＩ値比も上昇する。
【０００６】
反対に、励振電極１２ｂ、１３ｂの長さ（ｄｌ）が、振動腕部１２，１３の長さ（Ｌ）に対して長くなればなるほど、基本波ＣＩ値が下降するが、同時にＣＩ値比も１．０に近づく。例えば励振電極１２ｂ、１３ｂの長さが（ｄｌ）が振動腕部１２，１３の長さ（Ｌ）の６０％になるとＣＩ値比は１．０以下となってしまう。
したがって、このように励振電極１２ｂ，１３ｂの長さ（ｄｌ）を振動腕部１２，１３の長さ（Ｌ）の約半分程度にしている。
このようにすることで、振動片の高調波ＣＩ値と基本波ＣＩ値が上昇するが、同時に、高調波ＣＩ値の方が基本波ＣＩ値より、より大きくなるため、両者のＣＩ値の差が広がり、上述のＣＩ値比を１．０以上とすることができるようになる（図１３参照）。
したがって、このようにＣＩ値比を１．０以上にすることで、音叉型水晶振動片１０を搭載している振動子等が誤って高調波の信号を拾い難くし、高性能で小型の振動片を構成するようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のように高調波のＣＩ値を上昇させると、高調波ほどではないが基本波のＣＩ値も大となってしまう。
この基本波においてＣＩ値が大きくなりすぎると、振動片の性能の劣化の原因となってしまう。そのため、上述のＣＩ値比を１．０以上とするため、高調波のＣＩ値を、あまり大きくすることができなかった。
しかし、基本波のＣＩ値が上昇しずぎない程度に高調波のＣＩ値を上げると、上述のＣＩ値比を１．０以上にするのは容易ではないため、どうしても基本波のＣＩ値が必要以上に上昇してしまうという問題があった。
【０００８】
また、上述のような小型の音叉型水晶振動片１０であっても、近年の電気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１１における縦方向の長さ（Ｌ１）を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の長さを振動腕部１２，１３の長さの４０％以上としないと、ＣＩ値が安定せず、振動片の性能が劣化してしまうという問題があった。
【０００９】
具体的には、図１２に示すように振動腕部１２，１３の厚みをＤ、振動腕部１２，１３の幅をＷ、振動腕部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、振動片１０の振動腕部１２，１３の長さＬを短くすればするほど、振動腕部１２，１３の幅Ｗも細くなるという関係になっている。
【００１０】
図１１に示す音叉型水晶振動片１０は、上述のように小型化されているため振動腕部１２，１３の長さＬが例えば、１．６４４ｍｍと短いため、その幅も例えば０．１ｍｍと極めて細くなっている。さらに振動腕部１２，１３の厚みＤも例えば０．１ｍｍ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１４（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１４（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１４（ｂ）において矢印Ｅで示す方向に振動腕部１２，１３が振動する。
これは、図１５に示す図でも明らかなように垂直振動成分変位量（ｎｍ）は、振動腕部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。
【００１１】
このように振動腕部１２，１３の振動の垂直成分が増加すると、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、振動腕部１２，１３の振動が不安定化し、振動片、素子間のＣＩ値バラツキが大きなものになっていた。
そして、このような振動腕部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、上述のように振動腕部１２，１３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なかった。したがって、これが振動片１０自体の小型化の障害となっていた。
【００１２】
本発明は上記問題に鑑み、基本波のＣＩ値を低く抑えながら、ＣＩ値比を一定に保持すると共に、基部を短くしても振動片、素子間のＣＩ値バラツキを小さくし、並び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。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的は、基部と、この基部から突出して形成されている振動腕部と、前記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、前記基部に切り込み部が形成されていると共に、前記溝部の一部に電極部が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。
【００１４】
前記溝部の一部に電極部が形成されているので、溝部のうち電極部が形成されていない部分を前記振動腕部に形成することになる。
すなわち、前記電極部は、ＣＩ値比が一定以上になるような長さで前記溝部に配置される。
一方、ＣＩ値の上昇は、前記溝部の長さを前記振動腕部の長さに比べ長く形成することで解消できる。具体的には、前記溝部には、前記電極部が形成されていない部分があるので、この部分の長さを変更することで、ＣＩ値の上昇を容易に抑えることができる。
したがって、ＣＩ値比とＣＩ値を容易に最適に調整することができる振動片である。
また、前記基部に切り込み部が形成されているので、前記振動腕部が振動する際に、振動の垂直成分が生じても、振動腕部の振動が基部側へ漏れるのを、この切り込み部で緩和することができる。したがって、基部を小型化しながら、振動片、素子間のＣＩ値のバラツキを小さくすることができる。
【００１５】
好ましくは、前記振動腕部の表面部及び裏面部に溝部が形成されていると共に、前記振動片のＣＩ（クリスタルインピーダンス）値比（高周波ＣＩ値／基本波ＣＩ値）が１．０以上になるように前記溝部の一部に電極部が形成されていることを特徴とする振動片である。
前記振動片のＣＩ（クリスタルインピーダンス）値比（高周波ＣＩ値／基本波ＣＩ値）が１．０以上になるように前記溝部の一部に電極部が形成されているので、この振動片を搭載した機器等において、高周波で発振がしにくくなる。このため、異常信号を発振しない高性能な振動片となる。
【００１６】
好ましくは、前記振動腕部の長手方向における前記溝部の一部に形成される電極部の長さが前記振動腕部の長さに対して略４５％乃至略５５％に形成されていることを特徴とする振動片である。
前記振動腕部の長手方向における前記溝部の一部に形成される電極部の長さが前記振動腕部の長さに対して略４５％乃至略５５％に形成されているので、図１３に示すようにＣＩ値比を１．０以上とすることができる。
したがって、この振動片を搭載した機器等において、高周波で発振がしにくくなる。このため、異常信号を発振しない高性能な振動片となる。
【００１７】
好ましくは、前記電極部が励振電極であることを特徴とする振動片である。前記電極部が励振電極であるので、励振電極において、上述のようにＣＩ値及びＣＩ値比を容易に調整することができる。
【００１８】
好ましくは、前記基部には、この振動片を固定させるための固定領域が設けられていると共に、前記切り込み部は、この固定領域と前記振動腕部との間の基部に設けられていることを特徴とする振動片である。
前記切り込み部は、この固定領域と前記振動腕部との間の基部に設けられている。したがって、この切り込み部は、前記振動腕部の振動の妨げにならない位置に配置されていると共に、振動漏れが前記固定領域へ伝わり、エネルギーの逃げが生じるのを有効に防止している。このため、振動片、素子間のＣＩ値バラツキを小さくすることができる。
【００１９】
好ましくは、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。
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に、前記基部に切り込み部が形成されていると共に、前記溝部の一部に電極部が形成されている。
したがって、ＣＩ値及びＣＩ値比の調整が容易で、前記音叉型振動片全体も小型化でき、振動片、素子間のＣＩ値バラツキを小さくすることができる。
【００２０】
前記目的は、基部と、この基部から突出して形成されている振動腕部と、前記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、前記基部に切り込み部が形成されていると共に、前記溝部の一部に電極部が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。
【００２１】
前記振動片の前記溝部の一部に電極部が形成されているので、溝部のうち電極部が形成されていない部分を前記振動腕部に形成することになる。
すなわち、前記電極部は、ＣＩ値比が一定以上になるような長さで前記溝部に配置される。
一方、ＣＩ値の上昇は、前記溝部の長さを前記振動腕部の長さに比べ長く形成することで解消できる。具体的には、前記溝部には、前記電極部が形成されていない部分があるので、この部分の長さを変更することで、ＣＩ値の上昇を容易に抑えることができる。
したがって、振動片のＣＩ値比とＣＩ値を容易に最適に調整することができる振動子である。
また、前記振動片の前記基部に切り込み部が形成されているので、前記振動腕部が振動する際に、振動の垂直成分が生じても、振動腕部の振動が基部側へ漏れるのを、この切り込み部で緩和することができる。したがって、基部を小型化しながら、振動片、素子間のＣＩ値バラツキを小さくすることができる振動子である。
【００２２】
好ましくは、前記振動腕部の表面部及び裏面部に溝部が形成されていると共に、前記振動片のＣＩ（クリスタルインピーダンス）値比（高周波ＣＩ値／基本波ＣＩ値）が１．０以上になるように前記溝部の一部に電極部が形成されていることを特徴とする振動子である。
請求項８の構成によれば、前記振動片のＣＩ（クリスタルインピーダンス）値比（高周波ＣＩ値／基本波ＣＩ値）が１．０以上になるように前記溝部の一部に電極部が形成されているので、この振動片を搭載した機器等において、高周波で発振がしにくくなる。このため、異常信号を発振しない高性能な振動片を有する振動子となる。
【００２３】
好ましくは、前記振動腕部の長手方向における前記溝部の一部に形成される電極部の長さが前記振動腕部の長さに対して略４５％乃至略５５％に形成されていることを特徴とする振動子である。
前記振動片の前記振動腕部の長手方向における前記溝部の一部に形成される電極部の長さが前記振動腕部の長さに対して略４５％乃至略５５％に形成されているので、図１３に示すようにＣＩ値比を１．０以上とすることができる。
したがって、この振動片を搭載した振動子において、高周波で発振がしにくくなるため、異常信号を発振しない高性能な振動片を有する振動子となる。
【００２４】
好ましくは、前記電極部が励振電極であることを特徴とする振動子である。
前記振動片の前記電極部が励振電極であるので、励振電極において、上述のようにＣＩ値及びＣＩ値比を容易に調整することができる。
【００２５】
好ましくは、前記基部には、この振動片を固定させるための固定領域が設けられていると共に、前記切り込み部は、この固定領域と前記振動腕部との間の基部に設けられていることを特徴とする振動子である。
前記振動片の前記切り込み部は、この固定領域と前記振動腕部との間の基部に設けられている。したがって、この切り込み部は、前記振動腕部の振動の妨げにならない位置に配置されていると共に、振動漏れが前記固定領域へ伝わり、エネルギーの逃げが生じるのを有効に防止している。このため、振動片、素子間のＣＩ値バラツキを小さくした振動子となる。
【００２６】
好ましくは、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。
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に、前記基部に切り込み部が形成されていると共に、前記溝部の一部に電極部が形成されている。
したがって、ＣＩ値及びＣＩ値比の調整が容易で、前記音叉型振動片全体や振動子全体も小型化でき、振動片、素子間のＣＩ値バラツキを小さくすることができる振動子である。
【００２７】
好ましくは、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。
前記パッケージが箱状に形成されている振動子を小型化でき、前記振動片のＣＩ値及びＣＩ値比の調整が容易で、且つ振動片、素子間のＣＩ値バラツキを小さくすることができる。
【００２８】
好ましくは、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。
前記パッケージが所謂シリンダータイプに形成され、振動子や振動片を小型化でき、前記振動片のＣＩ値及びＣＩ値比を容易に調整でき、且つ振動片、素子間のＣＩ値バラツキを小さくすることができる。
【００２９】
前記目的は、基部と、この基部から突出して形成されている振動腕部と、を有する振動片と集積回路がパッケージ内に収容されている発振器であって、前記振動片の前記基部に切り込み部が形成されていると共に、前記振動片の前記溝部の一部に電極部が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。
【００３０】
前記振動片の前記溝部の一部に電極部が形成されているので、溝部のうち電極部が形成されていない部分を前記振動腕部に形成することになる。
すなわち、前記電極部は、ＣＩ値比が一定以上になるような長さで前記溝部に配置される。
一方、ＣＩ値の上昇は、前記溝部の長さを前記振動腕部の長さに比べ長く形成することで解消できる。具体的には、前記溝部には、前記電極部が形成されていない部分があるので、この部分の長さを変更することで、ＣＩ値の上昇を容易に抑えることができる。
したがって、振動片のＣＩ値比とＣＩ値を容易に最適に調整することができる発振器である。
また、前記振動片の前記基部に切り込み部が形成されているので、前記振動腕部が振動する際に、振動の垂直成分が生じても、振動腕部の振動が基部側へ漏れるのを、この切り込み部で緩和することができる。したがって、基部を小型化しながら、振動片、素子間のＣＩ値バラツキを小さくすることができる発振器である。
【００３１】
前記目的は、基部と、この基部から突出して形成されている振動腕部と、を有する振動片であり、この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、前記振動片の前記基部に切り込み部が形成されていると共に、前記振動片の前記溝部の一部に電極部が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。
【００３２】
溝部のうち電極部が形成されていない部分を前記振動腕部に形成することになる。
すなわち、前記電極部は、ＣＩ値比が一定以上になるような長さで前記溝部に配置される。
一方、ＣＩ値の上昇は、前記溝部の長さを前記振動腕部の長さに比べ長く形成することで解消できる。具体的には、前記溝部には、前記電極部が形成されていない部分があるので、この部分の長さを変更することで、ＣＩ値の上昇を容易に抑えることができる。
したがって、振動片のＣＩ値比とＣＩ値を容易に最適に調整することができる振動子を有する電子機器である。
また、前記振動片の前記基部に切り込み部が形成されているので、前記振動腕部が振動する際に、振動の垂直成分が生じても、振動腕部の振動が基部側へ漏れるのを、この切り込み部で緩和することができる。したがって、基部を小型化しながら、振動片、素子間のＣＩ値バラツキを小さくすることができる振動子を有する電子機器である。
【００３３】
【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。
【００３４】
（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１００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１００は例えば３２．７６８ＫＨｚで信号を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１１０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１２１，１２２が２本配置されている。
また、この音叉腕１２１，１２２の表面と裏面には、溝部１２３，１２４が図１に示すように形成されている。この溝部１２３，１２４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。
【００３５】
ところで、図１に示す音叉腕１２１、１２２に形成されている溝部１２３，１２４には、図１及び図２に示すように、電極部である励振電極１２３ａ，１２４ａが形成されている。
また、音叉型水晶振動片１００の側面には、図２に示すように側面励振電極１２３ｂ，１２４ｂが配置されている。
さらに、音叉型水晶振動片１００には、給電等を行う他の電極１２５も配置されている。
この励振電極１２３ａ，１２４ａが溝部１２３，１２４に配置され、側面励振電極１２３ｂ，１２４ｂが、側面に配置されているため、励振電極１２３ａ，１２４ａ及び側面励振電極１２３ｂ，１２４ｂに電圧を印加すると、音叉腕１２３，１２４内に効率良く電界が生じ、音叉腕１２３，１２４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）も低い状態で振動が生じることになる。
このＣＩ値は、具体的には基本波であり、周波数は例えば３２ｋＨＺとなっている。この基本波のＣＩ値を低く抑えることで高性能な振動片となることになる。
【００３６】
ところで、この励振電極１２３ａ，１２４ａが配置されている溝部１２３，１２４の長さは、図１に示すように音叉腕１２１，１２２の長さ（Ｌ）に対して、７０％の長さである０．７Ｌに設定されている。
この０．７Ｌの長さは、図３の基本波ＣＩ値と溝長との関係を示す図にあるように、最も基本波ＣＩ値が低くなる長さである。
また、このような長さに配置されている溝部１２３，１２４の一部には、図１及び２に示すように、励振電極１２３ａ，１２４ａが配置されている。
すなわち、この励振電極１２３ａ，１２４ａは、溝部１２３，１２４の全部にわたって配置されているのではなく、音叉腕１２１，１２２の長さ（Ｌ）に対して５０％の長さとなっている。
【００３７】
この割合は、図１３に示すように、ＣＩ値比（高調波ＣＩ値／基本波ＣＩ値）が１．０以上となる配置である。このように配置することで、上述のように高調波のＣＩ値が大きくなり、高調波で誤った発振をし難くなるので、音叉型水晶振動片１００を搭載する振動子等は基本波の発振を受け易くなる。
上述のように音叉腕１２１、１２２が振動すると、基本波の発振のみならず高調波での発振する可能性が発生してしまう。
しかし、本実施の形態によれば、溝部１２３，１２４の長さは、基本波のＣＩ値が低下するような長さ（０．７Ｌ）に設定し、励振電極１２３ａ，１２４ａの長さはＣＩ値比が１．０以上になるような長さ（０．５Ｌ）としているので、高調波の発振がし難く、且つ基本波のＣＩ値を低く抑えることができることになる。
すなわち、従来の音叉型水晶振動片１０と異なり溝部１２３，１２４内全体に励振電極１２３ａ，１２４ａを配置せず、溝部１２３，１２４に励振電極１２３ａ，１２４ａを配置しない部分を設けたので、かかる調整が可能となった。
【００３８】
ところで、このように溝部１２３，１２４や励振電極１２３ａ，１２４ａが配置されている音叉腕１２１、１２２の図１における下方には、上述のように基部１１０が配置されている。
この基部１１０は、その全体が略板状に形成されている。そして、図において縦方向の長さが、図４に示すように、例えば０．５６ｍｍに形成されている。
図４は、図１の音叉型水晶振動片１００の大きさ等を示した図である。
図４に示すように、この基部１１０から突出して配置されている前記音叉腕１２１，１２２の図において縦方向の長さは例えば１．６４４ｍｍに形成されている。
【００３９】
したがって、この音叉腕１２１，１２２に対する基部１１０の長さは、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１１に示すように基部１１の長さ（Ｌ１）が０．７ｍｍで腕部１２，１３の長さ（Ｌ）が１．６４４ｍｍに形成され、基部１１の長さは腕部１２，１３の長さに対して約４２．６％となり、４０％を超えている。
このように基部１１の長さを腕部１２，１３の長さに対して４０％以上の長さになるようにすることで、上述のように腕部１２，１３の垂直成分の振動により振動漏れが生じ、振動片、素子間のＣＩ値バラツキが大きくなるのを防いでいた。
【００４０】
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１２１，１２２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の垂直成分の振動による振動漏れが生じ、振動片、素子間のＣＩ値バラツキが大きくなる。
しかし、本実施の形態では、図４に示すように基部１１０の両側に切り込み部１２６が２箇所設けられている。
この状態を示すのが図５である。図５は図４の基部１１０の切り込み部１２６の配置状態を示す概略斜視図である。
図５に示すように切り込み部１２６は、矩形状に形成されされている。
このような切り込み部１２６は、図４に示すように基部１１０の上端部から０．１１３ｍｍ下方から下に向かって形成されている。
【００４１】
この切り込み部１２６の基部１１０における配置条件を示したのが図６である。
図６において基部１１０の底面から基部１１０の上端、具体的には２本の音叉腕１２１，１２２の間の股部までの長さをＡ１とする。
そして、基部１１０の底面から切り込み部１２６の上端部までの長さをＡ２とする。
また、基部１１０の底面から音叉腕１２１，１２２に形成されている溝部１２３，１２４の下端部までの長さをＡ３としたとき、Ａ３の長さは、Ａ２の長さより長くなるように切り込み部１２６が形成される。
そして、Ａ３の長さはＡ１の長さと同じか、若しくはＡ３の長さがＡ１の長さより長くなるように形成される。したがって、音叉腕１２１，１２２の根元より基部１１０の底面側に前記溝部１２３，１２４が形成されないようになっている。
【００４２】
以上の関係から、基部１１０に形成される切り込み部１２６の位置は、必ず音叉腕１２１，１２２の溝部１２３，１２４の下端部より下方に配置されることになる。
したがって、この切り込み部１２６の存在が、音叉腕部１２１、１２２の振動
を阻害等することがない。
また、図６で斜線で示す部分は、音叉型水晶振動片１００をパッケージにおいて固定する際に実際に固定される固定領域１１１である。この固定領域１１１の上端部と、基部１１０の底面との長さを示したのがＡ４である。
そして、この固定領域１１１と切り込み部１２６との位置関係は、Ａ２の長さが、必ずＡ４の長さより長くなる。
したがって、切り込み部１２６の上端部は、必ず固定領域１１１より図６の上方に配置されるので、切り込み部１２６が固定領域１１１に影響を及ぼすことがなく、音叉型水晶振動片１００のパッケージに対する固定状態に悪影響を与えることがない。
【００４３】
このように、基部１１０に設けられた切り込み部１２６は、音叉型水晶振動片１００の音叉腕１２１，１２２の振動に悪影響を与えることがない位置に設けられている。そして、更に、切り込み部１２６は、音叉型水晶振動片１００のパッケージに対する固定状態に悪影響を与えることがない位置にも設けられている。このような位置に設けられている切り込み部１２６は、音叉腕１２１，１２２の溝部１２３，１２４の位置より下方の基部１１０側に設けられている。このため、音叉腕１２１，１２２の垂直成分の振動により、溝部１２３，１２４から漏れてきた漏れ振動は、切り込み部１２６により、基部１１０の固定領域１１１に伝わり難くなる。
したがって、漏れ振動が固定領域１１１に伝わり、エネルギー逃げが生じ難くなり、振動片、素子間のＣＩ値バラツキの増大を有効に防止できることになる。
【００４４】
以上のように振動片、素子間のＣＩ値バラツキを小さくすることができるので、従来の音叉型水晶振動片１０のように基部１１の長さを腕部１２，１３の長さの４０％以上にする必要がない。
本実施の形態では、図１に示すように、音叉型水晶振動片１００の基部１１０の長さは、音叉腕１２１，１２２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ても、音叉腕１２１，１２２の垂直成分の振動による振動漏れが生じ難く、振動片、素子間のＣＩ値バラツキを小さくすることになる。これにより、基部１１０の長さを短くすることができ、音叉型水晶振動片１００の大きさを小型化することができる。
本実施の形態では、基部１１０の長さが図４に示すように０．５６ｍｍとすることができ、従来の音叉型水晶振動片１０の図１１に示す基部１１の長さ（Ｌ１）である０．７ｍｍより著しく小さくすることが可能となる。
【００４５】
ところで、上述の音叉腕１２１、１２２のそれぞれの幅は、図４に示すように０．１ｍｍに形成される。このように音叉腕１２１，１２２の腕幅を著しく狭くするのは、上述の式１である「ｆ∝Ｗ／Ｌ2 」の説明で詳述したように、音叉腕１２１、１２２の長さ（Ｌ）を短くしたためである。
すなわち、音叉腕１２１，１２２の長さを図４に示すように１．６４４ｍｍと短くするには、上記式１から腕幅は、０．１ｍｍにする必要があり、そのため腕幅を０．１ｍｍとしたものである。
しかし、このように音叉腕１２１，１２２の腕幅を０．１ｍｍとすると、ＣＩ値が大きくなるおそれがある。
そこで、本実施の形態では、ＣＩ値の上昇を抑えるために図１に示すように音叉腕１２１，１２２の表面及び裏面に長さ０．７Ｌの溝部１２３、１２４が上述のように設けられ、図３に示すように、ＣＩ値が著しく低くなるようになっている。
【００４６】
以上のように構成される本実施の形態の音叉型水晶振動片１００がパッケージ等内に配置され、電圧が印加されると、音叉腕１２１，１２２が振動するが、このとき、音叉腕１２１，１２２の腕幅と厚みは、上述のように共に０．１ｍｍに形成されている。
したがって、図１４（ｂ）に示すように垂直成分の振動が生じるが、この振動が基部１１０の切り込み部１２６で緩和され、エネルギーが基部１１０の固定領域１１１から逃げ、振動漏れが生じ、振動片、素子間のＣＩ値バラツキが増大するのを未然に防止することができる。
また、この切り込み部１２６は音叉腕１２１，１２２の振動を阻害せず、且つ基部１１０の固定領域１１１の固定に影響を与えない基部１１０の部分に配置されているため、音叉腕１２１、１２２の振動や音叉型水晶振動片１００のパッケージに対する固定に悪影響を与えることがない。
【００４７】
さらに、基部１１０の長さを従来の振動片より短くすることができるので、音叉型水晶振動片１００の小型化を図ることができ、このような振動片を搭載する振動子等の小型化を可能にするものである。
そして、小型化された音叉型水晶振動片１００は、基本波ＣＩ値が上述のように極めて低く設定され、ＣＩ値比も１．０以上に設定されているので、より精度の高い超小型振動片となる。
【００４８】
（第２の実施の形態）
図７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７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７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２１０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。
【００４９】
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、ベース部２１１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２１１、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２１４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の固定領域１１１が固定されている。
この音叉型水晶振動片１００は、図１に示すように構成されているため、基本波のＣＩ値が低く抑えられていると共に、ＣＩ値比が１．０以上に設定されており、更に、小型で振動片、素子間でＣＩ値バラツキが小さい。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も小型で振動片、素子間でＣＩ値バラツキが小さい高性能な振動子となる。
【００５０】
（第３の実施の形態）
図８は、本発明の第３の実施の形態に係る電子機器であるデジタル携帯電話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８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８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。
【００５１】
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。
【００５２】
このセラミックパッケージ音叉型振動子２００は、図１に示す音叉型水晶振動片１００を有するため、ＣＩ値が低く、ＣＩ値比も１．０以上の設定され、且つ振動片、素子間でＣＩ値バラツキが小さく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も小型で振動片、素子間でＣＩ値バラツキが小さい高性能なデジタル携帯電話となる。
【００５３】
（第４の実施の形態）
図９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４００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、同一符号を用いて、その説明を省略する。
【００５４】
図９に示す音叉型水晶発振器４００は、図９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１０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、ＣＩ値が低く抑えられ、ＣＩ値比も１．０以上に設定されると共に、小型で振動片、素子間でＣＩ値バラツキが小さいので、この振動片を搭載したデジタル音叉水晶発振器４００も小型で振動片、素子間でＣＩ値バラツキが小さい高性能な発振器となる。
【００５５】
（第５の実施の形態）
図１０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、同一符号を用いる等して、その説明を省略する。
図１０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１０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。
【００５６】
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を保持するためのリード５１０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、ＣＩ値が低く抑えられ、ＣＩ値比も１．０以上に設定され、さらに、小型で振動片、素子間でＣＩ値バラツキが小さいので、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、振動片、素子間でＣＩ値バラツキが小さい高性能な振動子となる。
【００５７】
また、上述の各実施の形態では、３２．７３８ｋＨの音叉型水晶振動子を例に説明したが、１５ｋＨ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。
【００５８】
本実施の形態に係る音叉型水晶振動片１００は、以上のように構成されるが、以下、その製造方法等について説明する。
先ず、水晶基板をエッチング等することで、図１６の電極が形成されていない状態の音叉型水晶振動片が形成される。その後、この音叉型水晶振動片に電極を形成する。
以下、電極の形成工程を音叉腕１２０，１３０を中心に説明する。また、音叉腕１３０は音叉腕１２０と同様のため、以下の説明は、音叉腕１２０の説明のみとする。図１８は電極形成工程を示す概略フローチャートである。図１９は、音叉腕１２０に電極が形成される工程を示す概略図である。
【００５９】
先ず、図１９（ａ）は、上記エッチングにより外形が形成された状態の音叉型水晶振動片の音叉腕１２０の図１６のＢ−Ｂ’線概略断面図である。
図１９（ａ）に示すように、音叉腕１２０の表面１２０ｅ及び裏面１２０ｆには、溝部１２０ａ、１２０ａが形成される（溝部形成工程）。
このような音叉腕１２０等を含む振動片全体にスパッタ等により金属膜である電極膜１５０を形成する（金属膜形成工程、図１８のＳＴ１）。
この状態を示したのが図１９（ｂ）である。図１９に示す電極膜１５０は、下層がＣｒで厚みが例えば１００Å乃至１０００Åで形成される。そして、上層がＡｕで厚みが例えば５００Å乃至１０００Åで形成されている。
【００６０】
このように表面全体に電極膜１５０を形成した後、図１８のＳＴ２に示すようにフォトレジストを霧状に噴霧して電極膜１５０の上の全面に塗布する。すなわち、図１９（ｃ）に示すようにフォトレジスト膜１５１を形成する（フォトレジスト層形成工程）。
このフォトレジストは紫外光に感光感度を持つ樹脂をベースとした化合物であり、流動性を有するため、例えばスプレーにより霧状に噴霧して塗布される。
また、フォトレジスト膜１５１の厚みは、例えば１μｍ乃至６μｍとなっている。
【００６１】
次に、図１８のＳＴ３に示すようにフォトレジストパターン形成を行う。すなわち、図１６の電極形成部分（斜線部分）を除く部分を覆うような図示しないマスクを介して紫外線をフォトレジスト膜１５１に照射して（露光）、現像液で取り除き、加熱工程等を経てフォトレジスト膜１５１を固化させる。
これにより、図１６の電極形成部分（斜線部分）に対応する形状のフォトレジストパターン１５２が形成される。
【００６２】
このとき、フォトレジストパターン１５２は、図１６及び図１７の短絡防止用間隔Ｗ１、具体的は例えば１５μｍの幅でフォトレスト膜１５１が形成されていない部分ができる。
ところで、フォトレジストは、上述のように電極膜１５０上に塗布されるが、図１９（ａ）の音叉腕１２０の角部であるエッジ部分（図における矢印Ｅ）をカバーするように塗布する必要がある。このとき、塗布するフォトレジストが粒子状になっていた方がエッジ部分Ｅのカバーが良い。
しかしながらフォトレジストをこのように粒子状のものを含んだ状態で塗布すると、フォトレジスト現像後のフォトレジストパターン１５２の外形は正確な略直線ではなく、粒子の外形に沿った略波線に形成されてしまう。
このようにフォトレジストパターン１５２の外形線が、不均一であると前記短絡防止用間隔Ｗ１が１５μｍという微細な間隔を形成する場合、部分的に間隔が保持されないおそれがある。
間隔が保持されていない部分は、エッチングされない部分となってしまうため、電極同士の短絡等のおそれがある。
【００６３】
そのため、本実施の形態では、図１８のＳＴ４に示すようにレーザ照射を行う（パターン形状調整工程）。具体的には、前記フォトレジストパターン１５２の一部の形状である図１６の音叉腕１２０の腕表面１２０ｅの短絡防止用間隔Ｗ１について行われる。
すなわち、図２０（ａ）に示すように、フォトレジストパターン１５２の外形線が不均一となり、このフォトレジストパターンをマスクとしてエッチングした場合、形成される溝電極１２０ｂと側面電極１２０ｄとが短絡等を生じないように、短絡防止用間隔Ｗ１が例えば１５μｍ確保できるようにフォトレジストパターン１５２の外形がレーザによって調整される。
【００６４】
このレーザは、例えば、ＹＡＧレーザ等が用いられ、特にＹＡＧレーザの３倍高調波を用いるとフォトレジストパターン１５２の外形をより正確に調整することができる。
このようにフォトレジストパターン１５２を形成してからレーザを照射するので、特にフォトレジストの感光を防止するイエロールーム内でレーザを照射する必要がないので製造コストを低減することができる。
また、レーザの照射は、図２０（ａ）（ｂ）に示すように音叉腕１２０の腕表面１２０ｅの短絡防止用間隔Ｗ１と腕裏面１２０ｆの短絡防止用間隔Ｗ１とを格別に行う。
【００６５】
しかし、これに限らず図２０（ｃ）に示すように腕表面１２０ｅ及び腕裏面の１２０ｆの双方を同時にレーザによって加工することもできる。
この場合、生産工程を減らすことができるので生産コストも下げることができる
【００６６】
このようにフォトレジストパターン１５２がレーザによって正確に形成された後、図１８のＳＴ５のエッチング工程となる（電極膜形成工程）。
具体的には、上述のフォトレジストパターン１５２をマスクとして電極膜１５０をエッチングにより除去する。
図２１（ａ）は、エッチングにより電極膜１５０が除去された状態を示す図である。図２１（ａ）に示すように本実施の形態の製造方法によれば、短絡防止用間隔Ｗ１を正確に確保することができる。
【００６７】
次に、図１８のＳＴ６のレジスト剥離工程でフォトレジストパターン１５２を除去すれば、図２１（ｂ）に示すように溝電極１２０ｂ、側面電極１２０ｄが正確に形成されることになる（フォトレジストパターン剥離工程）。
このとき、上述のレーザ照射工程（ＳＴ３）の図１７に示すレーザ照射で電極膜１５０の一部が溶解し、この溶解した電極膜１５０の一部がレジストパターン１５２と共に除去されるので、より正確に短絡防止用間隔Ｗ１を形成することができる。
そして、このとき、音叉型水晶振動片１００全体については、図１６に示すように基部電極１４０ａ等が所定の形状で形成され、音叉型水晶振動片１００の電極配置が終了する。
このようにして製造された音叉型水晶振動片１００は、音叉腕１２０、１３０の腕表面１２０ｅ、１３０ｅ及び腕裏面１２０ｆ、１３０ｆの短絡防止用間隔Ｗ１が例えば１５μｍに正確保持され、溝電極１２０ｂ、１３０ｂと側面電極１２０ｄ、１３０ｄとが短絡等することを有効に防止することができ、不良が生じにくい音叉型水晶振動片となる。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基本波のＣＩ値を低く抑えながら、ＣＩ値比を一定に保持すると共に、基部を短くしても、振動片、素子間のＣＩ値バラツキを小さくし、並び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】本発明の第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'線断面図である。
【図３】基本波ＣＩ値と溝長との関係を示す図である。
【図４】図１の音叉型水晶振動片の寸法を示す図である。
【図５】図４の基部の切り込み部の構成を示す概略斜視図である。
【図６】図４の音叉型水晶振動子の説明図である。
【図７】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８】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９】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１０】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１１】従来の音叉型水晶振動片を示す概略図である。
【図１２】図１１のＡ−Ａ'線概略断面図である。
【図１３】基本波ＣＩ値とＣＩ値比との関係を示す図である。
【図１４】（ａ）振動腕部の振動の説明図である。（ｂ）振動腕部の振動の他の説明図である。
【図１５】振動腕部と垂直振動成分変位量との関係を示す図である。
【図１６】本発明の第１の実施の形態に係る振動片の製造方法で製造された音叉型水晶振動片１００を示す概略図である。
【図１７】図１６のＢ−Ｂ’線概略断面図である。
【図１８】電極形成工程を示す概略フローチャートである。
【図１９】音叉腕に電極が形成される工程を示す概略図である。
【図２０】音叉腕に電極が形成される他の工程を示す概略図である。
【図２１】音叉腕に電極が形成される他の工程を示す概略図である。
【符号の説明】
１００・・・音叉型水晶振動片
１１０・・・基部
１１１・・・固定領域
１２１、１２２・・・音叉腕
１２３，１２４・・・溝部
１２３ａ，１２４ａ・・・励振電極
１２３ｂ，１２４ｂ・・・側面励振電極
１２５・・・他の電極
１２６・・・切り込み部
２００・・・セラミックパッケージ音叉振動子
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
Claims (16)
- 基部と、この基部から突出して形成されている振動腕部と、前記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、
前記基部に切り込み部が形成されていると共に、前記溝部において、電極部が形成された部分と電極部が形成されていない部分とを有することを特徴とする振動片。 - 前記振動腕部の表面部及び裏面部に溝部が形成されていると共に、前記振動片のＣＩ（クリスタルインピーダンス）値比（高周波ＣＩ値／基本波ＣＩ値）が１．０以上になるように前記溝部の一部に電極部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の振動片。
- 前記振動腕部の長手方向における前記溝部の一部に形成される電極部の長さが前記振動腕部の長さに対して４５％乃至５５％に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の振動片。
- 前記電極部が励振電極であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の振動片。
- 前記基部には、この振動片を固定させるための固定領域が設けられていると共に、前記切り込み部は、この固定領域と前記振動腕部との間の基部に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の振動片。
- 前記振動片が３０ＫＨｚ乃至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請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の振動片。
- 基部と、この基部から突出して形成されている振動腕部と、前記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、前記基部に切り込み部が形成されていると共に、前記溝部において、電極部が形成された部分と電極部が形成されていない部分とを有することを特徴とする振動子。
- 前記振動腕部の表面部及び裏面部に溝部が形成されていると共に、前記振動片のＣＩ（クリスタルインピーダンス）値比（高周波ＣＩ値／基本波ＣＩ値）が１．０以上になるように前記溝部の一部に電極部が形成されていることを特徴とする請求項７に記載の振動子。
- 前記振動腕部の長手方向における前記溝部の一部に形成される電極部の長さが前記振動腕部の長さに対して４５％乃至５５％に形成されていることを特徴とする請求項８に記載の振動子。
- 前記電極部が励振電極であることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれかに記載の振動子。
- 前記基部には、この振動片を固定させるための固定領域が設けられていると共に、前記切り込み部は、この固定領域と前記振動腕部との間の基部に設けられていることを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載の振動子。
- 前記振動片が３０ＫＨｚ乃至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請求項７乃至請求項１１のいずれかに記載の振動子。
- 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７乃至請求項１２のいずれかに記載に振動子。
- 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７乃至請求項１２のいずれかに記載の振動子。
- 基部と、この基部から突出して形成されている振動腕部と、を有する振動片と集積回路がパッケージ内に収容されている発振器であって、
前記振動片の前記基部に切り込み部が形成されていると共に、前記溝部において、電極部が形成された部分と電極部が形成されていない部分とを有することを特徴とする発振器。 - 基部と、この基部から突出して形成されている振動腕部と、を有する振動片であり、この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、前記振動片の前記基部に切り込み部が形成されていると共に、前記溝部において、電極部が形成された部分と電極部が形成されていない部分とを有することを特徴とする電子機器。
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