JP3975927B2 - 圧電振動片と圧電振動片を利用した圧電デバイス、ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話装置および圧電デバイスを利用した電子機器 - Google Patents
圧電振動片と圧電振動片を利用した圧電デバイス、ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話装置および圧電デバイスを利用した電子機器 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電振動片と、この圧電振動片をパッケージに収容した圧電デバイス、ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話と電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＨＤＤ（ハード・ディスク・ドライブ）、モバイルコンピュータ、あるいはＩＣカード等の小型の情報機器や、携帯電話、自動車電話、またはページングシステム等の移動体通信機器において、パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電振動子や圧電発振器等の圧電デバイスが広く使用されている。
図８は、このような圧電デバイスの構成例を示す概略斜視図である（特許文献１参照）。
図において、圧電デバイス１は、パッケージ２の内部に、圧電振動片３を収容している。パッケージ２はこの場合、絶縁材料を浅い箱状に形成したもので、内部に圧電振動片３を収容固定した後で、蓋体４により封止されるようになっている。
【０００３】
圧電振動片３は、例えば水晶をエッチングすることにより図８のような形状とされている。図示されているように、圧電振動片３は、基部５と、この基部５から平行に延びる一対の振動腕６，７を備える、所謂、音叉型水晶振動片で構成されている。
圧電振動片３には、図示しない励振電極が形成されている。パッケージ２内には、電極部８，８が設けられており、圧電振動片３の基部５が、導電性接着剤８ａ，８ａを用いてこの電極部８，８に対して接合されている。
【０００４】
これにより、外部からパッケージ２の電極部８，８を介して圧電振動片３に駆動電圧を印加することにより、振動腕６と振動腕７は矢印に示すように、その先端を互いに接近・離間させる屈曲振動が、所定の振動周波数で行われる。このような振動に基づく振動周波数を取り出すことにより、制御クロック信号等の各種信号に利用されるようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３２２９００５号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図９は、上述した圧電デバイス１に用いられる圧電振動片３の一部を示す図である。
圧電振動片３の基部５の幅方向を二分する仮想の中心線Ｃ１に関して、振動腕６と振動腕７は、構造的に同じ剛性を備えることが好ましい。すなわち、圧電振動片３が正しく振動するためには、中心線Ｃ１に関して、図において左右の構造が同じ剛性を備えていないと、各振動腕６，７の屈曲振動がばらついてしまい、振動性能に悪影響が出る。
【０００７】
このような剛性上のアンバランスの原因として考えられるのは、圧電振動片３を形成するための圧電材料が、エッチングによる異方性を示すことである。
すなわち、圧電振動片３は、図８のような音叉形状を形成するために、例えば水晶ウエハ等の圧電材料をエッチングする必要がある。このエッチングの際に、図９に示す振動腕６と振動腕７との間の股部９に、ヒレ状の異形部９ａが形成される。この異形部９ａは、例えば図９に示されているように、中心線Ｃ１よりも右側で大きな面積となっており、このような構造によって、図において右側の振動腕７が動きにくくなり、中心線Ｃ１の左右の剛性の相違、言い換えれば、振動腕６と振動腕７との剛性の相違が生じる。
【０００８】
図１０は圧電振動片３の上述した屈曲振動におけるベクトル解析図であり、基部５から、各振動腕６，７の先端にいくに従って、およそａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉの領域毎に変位量が大きくなる。
従来の圧電振動片３の場合、例えば、振動周波数が３．４９４４・１０の４乗Ｈｚ（ヘルツ）＝３４．９４４ｋＨｚ（キロヘルツ）であり、例えば、ある任意の電界エネルギー（圧電作用）を印加した時の各振動腕６，７の先端部ｉの変位量は、図のＸ方向が６．５７・１０のマイナス３乗μｍ、Ｙ方向が４．０２・１０のマイナス４乗μｍ、Ｚ方向が３．４９・１０のマイナス６乗μｍである。これは正常の状態よりも各振動腕６，７の先端部の変位量が大きくなり、特にＺ方向の変位量が大きくなってしまっている。
【０００９】
これによって、振動腕６よりも振動腕７のほうが剛性が高いことから、図示されているように、振動腕７の根元もしくは付け根付近のベクトル渦が崩れて、下方の基部５側に移動している。剛性が低い振動腕６側のベクトル渦はこれより上方に移動し、左右でベクトル渦の形態がバランスしなくなっていることが理解される。このような振動により、圧電振動片３のＣＩ（クリスタルインピーダンス）値が高くなってしまうという問題がある。
【００１０】
本発明は、所謂音叉型の圧電振動片において、左右の振動腕の剛性の相違による振動特性の悪化を防止してＣＩ値を抑制することができる圧電振動片と、このような圧電振動片を使用した圧電デバイス、ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話と電子機器を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の目的は、第１の発明によれば、エッチングによる異方性を有する圧電材料により形成されており、基部から平行に延びる一対の振動腕を備えた音叉型の圧電振動片であって、前記基部の前記各振動腕の間に位置する股部と、前記股部には、前記基部の幅方向の中心またはこの中心から、前記各振動腕側のうち、より剛性の高い方に寄った位置に、前記各振動腕の延びる方向に沿って切り込みを形成した、圧電振動片により、達成される。
【００１２】
第１の発明の構成によれば、各振動腕の間に位置する股部に切り込みを設けている。しかもこの切り込みは、前記基部の幅方向の中心か、この中心よりもより剛性の高い側に寄った位置に設けられる。股部に切り込みを設けることにより、切り込みによって分割される領域が動きやすくなることで、屈曲振動の際のＣＩ値が低減される。また、この切り込みが剛性の高い側に寄った位置に設けられることで、剛性が高い方の振動腕をより動きやすくし、これにより、各振動腕の剛性バランスの不良に基づく振動特性の悪化を防止することができる。
ここで、切り込みは、基部に股部側から切れ目を入れる構成や、基部に股部側からスリットを設ける構成等を含むものである。さらに、各振動腕の間の股部に形成される異形形状のバランスだけでなく、材料厚みの相違に基づく各振動腕の剛性の相違等にも適用できる。
したがって、本発明は、左右の振動腕の剛性の相違による振動特性の悪化を防止してＣＩ値を抑制することができる圧電振動片を提供することができるという効果を発揮できる。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明の構成において、前記股部が、前記より剛性の高い側に相当する箇所に前記異方性に基づく異形部を備えることを特徴とする。
第２の発明の構成によれば、圧電材料の異方性に基づいて、エッチングによる異形部が前記股部の中心よりも片側によって形成されている。または異形部の主要な部分もしくは大きな面積の部分が前記股部の中心よりも片側によって形成されている。これにより、当該異形部によって、中心よりも片側が動きにくくなっているので、そのような領域に前記切り込みを形成することで、剛性バランスを改善することができる。
【００１４】
第３の発明は、第１または第２の発明のいずれかの構成において、前記中心を通る仮想の幅方向の中心線Ｃと、この中心線Ｃから前記より剛性の高い側の前記振動腕の内側面との距離をＬとした場合に、前記切り込みが前記中心線ＣからＬ／２の範囲に形成されていることを特徴とする。
第３の発明の構成によれば、エッチングによる異形部が前記股部の中心よりも片側に寄って形成されている場合には、前記中心線ＣからＬ／２の範囲に切り込みを形成することで、前記片側に異形部の一部を残すことができ、動き易さと剛性の高さがバランスして、前記片側と他方との剛性バランスを適切に調整することができる。
【００１５】
第４の発明は、第１ないし第３の発明のいずれかの構成において、前記圧電材料が水晶であることを特徴とする。
第４の発明の構成によれば、単結晶の水晶は、エッチングによる異方性を発揮して前記異形部を形成するので、前記切り込みを設けることで、適切に剛性バランスを調整することができる。
【００１６】
第５の発明は、第４の発明の構成において、前記各振動腕の長さ方向が前記水晶のＹ軸（機械軸）であり、前記各振動腕の幅方向が前記水晶のＸ軸（電気軸）であり、前記各振動腕の厚み方向が前記水晶のＺ軸（光軸）であり、さらに、前記切り込みが、前記股部のプラスＸ方向寄りに設けられていることを特徴とする。
第５の発明の構成によれば、前記股部のプラスＸ方向側に形成されるエッチングによる異形部は、マイナスＸ方向側に形成される異形部よりも大きいことから、前記股部のプラスＸ方向寄りに、前記切り込みを設けることで、動きにくい方の振動腕を、より動き易くすることができる。
【００１７】
上述の目的は、第６の発明によれば、エッチングによる異方性を有する圧電材料により形成されており、基部から平行に延びる一対の振動腕を備えた音叉型の圧電振動片をケースもしくはパッケージ内に収容した圧電デバイスであって、前記圧電振動片が、前記基部の前記各振動腕の間に位置する股部と、前記股部には、前記基部の幅方向の中心またはこの中心から、前記各振動腕側のうち、より剛性の高い方に寄った位置に、前記各振動腕の延びる方向に沿って切り込みを形成した、圧電デバイスにより、達成される。
第６の発明の構成によれば、圧電デバイスに利用される圧電振動片の各振動腕の間に位置する股部に切り込みを設けている。この切り込みは、第１の発明の場合と同様に作用するので、圧電振動片の振動腕をより動きやすくし、これにより、各振動腕の剛性バランスの不良に基づく振動特性の悪化を防止することができる。
【００１８】
上述の目的は、第７の発明によれば、エッチングによる異方性を有する圧電材料により形成されており、基部から平行に延びる一対の振動腕を備えた音叉型の圧電振動片をケースもしくはパッケージ内に収容した圧電デバイスを利用した携帯電話装置であって、前記圧電振動片が、前記基部の前記各振動腕の間に位置する股部と、前記股部には、前記基部の幅方向の中心またはこの中心から、前記各振動腕側のうち、より剛性の高い方に寄った位置に、前記各振動腕の延びる方向に沿って切り込みを形成した圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにした、携帯電話装置により、達成される。
上述の目的は、第８の発明によれば、エッチングによる異方性を有する圧電材料により形成されており、基部から平行に延びる一対の振動腕を備えた音叉型の圧電振動片をケースもしくはパッケージ内に収容した圧電デバイスを利用した電子機器であって、前記圧電振動片が、前記基部の前記各振動腕の間に位置する股部と、前記股部には、前記基部の幅方向の中心またはこの中心から、前記各振動腕側のうち、より剛性の高い方に寄った位置に、前記各振動腕の延びる方向に沿って切り込みを形成した圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにした、電子機器により、達成される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１ないし図３は、本発明の圧電デバイスの実施形態を示しており、図１はその概略平面図、図２は図１のＡ−Ａ線概略断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線切断端面図である。
図において、圧電デバイス３０は、圧電振動子を構成した例を示しており、圧電デバイス３０は、パッケージ３６内に圧電振動片３２を収容している。パッケージ３６は、例えば、絶縁材料として、酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートを成形して形成される複数の基板を積層した後、焼結して形成されている。複数の各基板は、その内側に所定の孔を形成することで、積層した場合に内側に所定の内部空間Ｓ２を形成するようにされている。この実施形態は、パッケージ３６の厚さを最小とするために、第１の基板６３と第２の基板６４を積層して形成されていおり、第２の基板６４の内側の材料を除去することで、内部空間Ｓ２のスペースを形成している。
この内部空間Ｓ２が圧電振動片を収容するための収容空間である。
【００２０】
パッケージ３６の内部空間Ｓ２内の図において左端部付近において、内部空間Ｓ２に露出して内側底部を構成する第１の基板６３には、例えば、タングステンメタライズ上にニッケルメッキ及び金メッキで形成した電極部３１，３１が設けられている。
この電極部３１，３１は、外部と接続されて、駆動電圧を供給するものである。この各電極部３１，３１の上に導電性接着剤４３，４３が塗布され、この導電性接着剤４３，４３の上に圧電振動片３２の基部５１の幅方向両端部に設けた引き出し電極３３，３３が載置されて、導電性接着剤４３，４３が硬化されるようになっている。各引出し電極３３，３３は、後述する圧電振動片３２の励振電極にそれぞれ接続されている（図示せず）。尚、導電性接着剤４３，４３としては、接合力を発揮する接着剤成分としての合成樹脂剤に、銀製の細粒等の導電性の粒子を含有させたものが使用でき、シリコーン系、エポキシ系またはポリイミド系導電性接着剤等を利用することができる。
【００２１】
圧電振動片３２は、エッチングによる異方性を有する圧電材料を使用して形成されており、例えば単結晶の水晶が用いられる。水晶以外にもタンタル酸リチウム，ニオブ酸リチウム等の圧電材料を利用することができる。
図１において、圧電振動片３２は、例えば、エッチングによる異方性を有する圧電材料としての水晶を音叉型に加工されて形成されている。この場合、図１に示すＸ軸が電気軸、Ｙ軸が機械軸及びＺ軸が光軸となるように水晶の単結晶から切り出されることになる。
また、圧電振動片３２は、パッケージ３６側と固定される基部５１と、この基部５１を基端として、図において右方に向けて、二股に別れて平行に延びる一対の振動腕３４，３５を備えており、全体が音叉のような形状とされた、所謂、音叉型圧電振動片が利用されている。
【００２２】
さらに圧電振動片３２は、好ましくは、基部５１の各振動腕３４，３５の基端部近傍に、基部５１の幅を縮幅するようにして設けたくびれ部、もしくは切欠き部４８，４８を備えている。圧電振動片３２は、この切欠き部４８，４８を備えることにより、各振動腕３４，３５からの振動の基部５１側への漏れ込みが抑制されるようになっている。
【００２３】
各振動腕３４，３５には、それぞれ長さ方向に延びる溝４４，４４を有している。この各溝４４，４４は、図３に示されているように、各振動腕３４，３５の表裏両面に形成されている。圧電振動片３２の基部５１の端部には、図１で説明したように、パッケージ３６の電極部３１，３１と接続するための引き出し電極３３，３３が形成されている。各引き出し電極３３，３３は、圧電振動片３２の基部５１の表裏に設けられている。これらの各引き出し電極３３，３３は、各振動腕３４，３５の溝４４，４４内に設けた励振電極と接続されている。
【００２４】
圧電振動片３２の駆動電極である励振電極は、図３に示すように、第１の電極６１と第２の電極６２とでなっており、この第１の電極６１と第２の電極６２とは、それぞれ図１の各引き出し電極３３，３３に接続されている。そして、この第１の電極６１と第２の電極６２は互いに分離されているとともに、図３に示されているように、各振動腕３４，３５の領域では、各溝４４，４４とこれら振動腕３４，３５の側面部とに、電極どうしが互いに対向する位置を占めるように形成されている。
これにより、第１の電極６１と第２の電極６２に駆動電圧が印加されると、図３に矢印で示すように、電界を形成することができ、駆動電圧の周波数変化に基づいて各振動腕３４，３５に屈曲振動を生じるようになっている。
【００２５】
パッケージ３６の開放された上端には、蓋体３９が接合されることにより、封止されている。蓋体３９は、好ましくは、パッケージ３６に封止固定した後で、図２に示すように、外部からレーザ光ＬＢを圧電振動片３２の金属被覆部もしくは励振電極の一部（図示せず）に照射して、質量削減方式により周波数調整を行うために、光を透過する材料，特に、薄板ガラスにより形成されている。
蓋体３９として適するガラス材料としては、例えば、ダウンドロー法により製造される薄板ガラスとして、例えば、硼珪酸ガラスが使用される。
【００２６】
図４は、図１の圧電振動片３２の各振動腕３４，３５の付け根もしくは根元の領域を拡大して示す説明図である。
図示されているように、振動腕３４と振動腕３５の間の領域には、略Ｕ字状の股部３７が位置している。ここで、説明の便宜のため、この股部３７の中心、すなわち、圧電振動片３２の幅方向（図４のＸ方向）の中心を通り、振動腕３４及び振動腕３５の長さ方向に沿った仮想の中心線Ｃを設定する。そして、この中心線Ｃを含み、中心線ＣよりもプラスＸ方向に寄った位置に、切り込み７０が設けられている。
【００２７】
切り込み７０は、振動腕３４及び振動腕３５の長さ方向に沿って形成されている。切り込み７０は、切れ目もしくはスリット等であり、貫通している必要がある。
この切り込み７０は、圧電振動片３２において、屈曲振動する振動腕３４と振動腕３５との剛性の相違に考慮して設けられるものである。すなわち、所謂音叉型圧電振動片の場合は、圧電振動片３２の振動腕３４と振動腕３５とは同一の形状で同一の構造を備えていることから、本来同じ剛性とされている。しかしながら、例えば、製造工程において、水晶ウエハをエッチングして圧電振動片３２を形成する場合には、振動腕３４と振動腕３５とが厳密に同一の形状，構造とならない場合があり、どちらかの剛性が高くなる。
特に、エッチングによる異方性がある上記水晶等を材料とした場合には、図４に示されているように、股部３７やその他の箇所に、マスクパターン等と一致しない異形な形状が形成される異形部７３ができることがある。
【００２８】
この異形部７３は、例えば、図４に示されているように、基部５１や各振動腕３４，３５の材料厚みよりも厚みの薄いヒレ状の部分として形成される。そして、この異形部７３は、股部３７の中心線Ｃに関して、Ｘ方向のマイナス側では比較的面積が小さく、股部３７の中心線Ｃに関して、Ｘ方向のプラス側では比較的面積が大きくなる。
このような左右のアンバランスな形態を備える異形部の形成によって、振動腕３５は、振動腕３４よりも剛性が高くなり、その分動きが悪くなって、屈曲振動の性能に悪影響を与える。
【００２９】
そこで、図４において、少なくとも、中心線Ｃに沿って、好ましくは、中心線ＣよりもＸ方向プラス側に寄った位置に切り込み７０を形成する。これにより、圧電振動片３２の振動腕３４と振動腕３５とは切り込み７０によって、さらに左右に分離され、しかも異形部７２の大きさをバランスさせることができるので、圧電振動片３２の振動腕３４と振動腕３５との剛性をほぼ一致させることができる。
【００３０】
この場合、好ましくは、図４に示されているように、切り込み７０を形成する位置が、中心線Ｃと、この中心線ＣからＸ方向プラス側の振動腕３５の内側面３５ａとの距離をＬとした場合に、１／２Ｌの範囲（点線で示した切り込み７０−１から７０−２の範囲）に形成される。
これにより、切り込み７０よりもＸ方向プラス側に異形部７３の一部７２を残すことができる。このため、切り込み７０よりもＸ方向マイナス側に残る異形部の他の一部７１と、上記異形部の一部７２とを面積的にほぼ同一にすることができ、動き易さと剛性の高さがバランスして、振動腕３４と振動腕３５の剛性バランスを適切に調節することができる。
【００３１】
図５は、本実施形態の圧電振動片３２の屈曲振動におけるベクトル解析図であり、いずれの図においても基部５１から、各振動腕３４，３５の先端にいくに従って、およそａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉの領域毎に変位量が大きくなる。 尚、図５及び図６においては、図示の都合上、圧電振動片３２の詳細な形状は表れていないが、図１ないし図４で説明した形状及び構造と同じであることは言うまでもない。
【００３２】
図示されているように、図５は、煩雑を避けるため、切り込み等の部分を含む細部を省略しているが、圧電振動片３２の屈曲振動におけるベクトル解析図である。図において、基部５１から、各振動腕３４，３５の先端にいくに従って、およそａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉの領域毎に順次変位量が大きくなる。図６は振動腕３４−１，３５−１を等しい剛性バランスで形成した場合の理想的な圧電振動片３２−１の屈曲振動におけるベクトル解析図である。この図においても、基部５１−１から、各振動腕３４−１，３５−１の先端にいくに従って、およそａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｈ，ｇ，ｈ，ｉの領域毎に順次変位量が大きくなる。
【００３３】
図５の圧電振動片３２では、例えば、振動周波数が３．４３９４・１０の４乗Ｈｚ（ヘルツ）＝３４．３９４ｋＨｚ（キロヘルツ）であり、例えば、各振動腕３４，３５の先端部の変位量は、図のＸ方向が２．４１・１０のマイナス３乗μｍ、Ｙ方向が１．２１・１０のマイナス４乗μｍ、Ｚ方向が７．７６・１０のマイナス７乗μｍである。
図６の理想状態の圧電振動片３２−１では、例えば、振動周波数が３．３７８１・１０の４乗Ｈｚ（ヘルツ）＝３３．７８１ｋＨｚ（キロヘルツ）であり、例えば、各振動腕３４−１，３５−１の先端部の変位量は、図のＸ方向が２．５１・１０のマイナス３乗μｍ、Ｙ方向が１．２６・１０のマイナス４乗μｍ、Ｚ方向が８．４０・１０のマイナス７乗μｍである。
【００３４】
本実施形態の圧電振動片３２を表す図５と、理想状態の図６及び、従来の圧電振動片について作成した図１０をそれぞれ比較すると、図１０よりも図５は、図６にきわめて近いことが理解される。
すなわち、切り込みを形成した図５の圧電振動片３２では、図１０の従来例と比較すると、Ｚ方向の変位量が一桁程度小さくなっており、図６の理想状態ときわめて近い。これにより、図５に示されているように、左右の振動腕３４，３５のベクトル渦は、ほぼ左右対称となって、剛性バランスが大幅に改善されている。
【００３５】
このように、本実施形態の圧電振動片３２によれば、各振動腕３４，３５の間に位置する股部３７に切り込み７０を設けることにより、切り込みによって分離された各振動腕３４，３５の付け根部分が動きやすくなることで、屈曲振動の際のＣＩ値が低減される。特に、この切り込み７０が剛性の高い側に寄った位置に設けられることで、剛性が高い方の振動腕３５をより動きやすくし、これにより、各振動腕３４，３５の剛性バランスの不良に基づく振動特性の悪化を防止することができる。
【００３６】
図７は、本発明の上述した実施形態に係る圧電デバイスを利用した電子機器の一例としてのデジタル式携帯電話装置の概略構成を示す図である。
図において、送信者の音声を受信するマイクロフォン３０８及び受信内容を音声出力とするためのスピーカ３０９を備えており、さらに、送受信信号の変調及び復調部に接続された制御部としての集積回路等でなるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ
Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３０１を備えている。
ＣＰＵ３０１は、送受信信号の変調及び復調の他に画像表示部としてのＬＣＤや情報入力のための操作キー等でなる情報の入出力部３０２や、ＲＡＭ，ＲＯＭ等でなる情報記憶手段としてのメモリ３０３の制御を行うようになっている。このため、ＣＰＵ３０１には、圧電デバイス３０が取り付けられて、その出力周波数をＣＰＵ３０１に内蔵された所定の分周回路（図示せず）等により、制御内容に適合したクロック信号として利用するようにされている。このＣＰＵ３０１に取付けられる圧電デバイス３０は、圧電デバイス３０等単体でなくても、圧電デバイス３０等と、所定の分周回路等とを組み合わせた発振器であってもよい。
【００３７】
ＣＰＵ３０１は、さらに、温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ）３０５と接続され、温度補償水晶発振器３０５は、送信部３０７と受信部３０６に接続されている。これにより、ＣＰＵ３０１からの基本クロックが、環境温度が変化した場合に変動しても、温度補償水晶発振器３０５により修正されて、送信部３０７及び受信部３０６に与えられるようになっている。
【００３８】
このように、制御部を備えたデジタル式携帯電話装置３００のような電子機器に、上述した実施形態に係る圧電振動片３２と、これらを利用した圧電デバイス３０を利用することにより、各振動腕３４，３５の剛性バランスを改善して、ＣＩ値を抑制できるので、適切な振動を実現できることから、正確なクロック信号を生成することができる。
【００３９】
本発明は上述の実施形態に限定されない。各実施形態の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略し、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
また、この発明は、パッケージ内、あるいは金属製の筒状のケース等に圧電振動片を収容するものであれば、圧電振動子、圧電発振器等の名称にかかわらず、全ての圧電デバイスに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の圧電デバイスの実施形態を示す概略平面図。
【図２】 図１のＡ−Ａ線概略断面図。
【図３】 図１のＢ−Ｂ線切断端面図。
【図４】 図１の圧電振動片の各振動腕の付け根もしくは根元の領域を拡大して示す説明図である。
【図５】 図１の圧電振動片の屈曲振動におけるベクトル解析図。
【図６】 振動腕の剛性バランスについて理想状態の圧電振動片の屈曲振動におけるベクトル解析図。
【図７】 本発明の実施形態に係る圧電デバイスを利用した電子機器の一例としてのデジタル式携帯電話装置の概略構成を示す図。
【図８】 従来の圧電デバイスの一例を示す概略斜視図。
【図９】 図８の圧電デバイスに使用される圧電振動片の部分拡大図。
【図１０】 図８の圧電デバイスに使用される圧電振動片の屈曲振動におけるベクトル解析図。
【符号の説明】
３０・・・圧電デバイス、３２・・・圧電振動片、３４，３５・・・振動腕、３６・・・パッケージ、３７・・・股部、７０・・・切り込み、７３・・・異形部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電振動片と、この圧電振動片をパッケージに収容した圧電デバイス、ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話と電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＨＤＤ（ハード・ディスク・ドライブ）、モバイルコンピュータ、あるいはＩＣカード等の小型の情報機器や、携帯電話、自動車電話、またはページングシステム等の移動体通信機器において、パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電振動子や圧電発振器等の圧電デバイスが広く使用されている。
図８は、このような圧電デバイスの構成例を示す概略斜視図である（特許文献１参照）。
図において、圧電デバイス１は、パッケージ２の内部に、圧電振動片３を収容している。パッケージ２はこの場合、絶縁材料を浅い箱状に形成したもので、内部に圧電振動片３を収容固定した後で、蓋体４により封止されるようになっている。
【０００３】
圧電振動片３は、例えば水晶をエッチングすることにより図８のような形状とされている。図示されているように、圧電振動片３は、基部５と、この基部５から平行に延びる一対の振動腕６，７を備える、所謂、音叉型水晶振動片で構成されている。
圧電振動片３には、図示しない励振電極が形成されている。パッケージ２内には、電極部８，８が設けられており、圧電振動片３の基部５が、導電性接着剤８ａ，８ａを用いてこの電極部８，８に対して接合されている。
【０００４】
これにより、外部からパッケージ２の電極部８，８を介して圧電振動片３に駆動電圧を印加することにより、振動腕６と振動腕７は矢印に示すように、その先端を互いに接近・離間させる屈曲振動が、所定の振動周波数で行われる。このような振動に基づく振動周波数を取り出すことにより、制御クロック信号等の各種信号に利用されるようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３２２９００５号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図９は、上述した圧電デバイス１に用いられる圧電振動片３の一部を示す図である。
圧電振動片３の基部５の幅方向を二分する仮想の中心線Ｃ１に関して、振動腕６と振動腕７は、構造的に同じ剛性を備えることが好ましい。すなわち、圧電振動片３が正しく振動するためには、中心線Ｃ１に関して、図において左右の構造が同じ剛性を備えていないと、各振動腕６，７の屈曲振動がばらついてしまい、振動性能に悪影響が出る。
【０００７】
このような剛性上のアンバランスの原因として考えられるのは、圧電振動片３を形成するための圧電材料が、エッチングによる異方性を示すことである。
すなわち、圧電振動片３は、図８のような音叉形状を形成するために、例えば水晶ウエハ等の圧電材料をエッチングする必要がある。このエッチングの際に、図９に示す振動腕６と振動腕７との間の股部９に、ヒレ状の異形部９ａが形成される。この異形部９ａは、例えば図９に示されているように、中心線Ｃ１よりも右側で大きな面積となっており、このような構造によって、図において右側の振動腕７が動きにくくなり、中心線Ｃ１の左右の剛性の相違、言い換えれば、振動腕６と振動腕７との剛性の相違が生じる。
【０００８】
図１０は圧電振動片３の上述した屈曲振動におけるベクトル解析図であり、基部５から、各振動腕６，７の先端にいくに従って、およそａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉの領域毎に変位量が大きくなる。
従来の圧電振動片３の場合、例えば、振動周波数が３．４９４４・１０の４乗Ｈｚ（ヘルツ）＝３４．９４４ｋＨｚ（キロヘルツ）であり、例えば、ある任意の電界エネルギー（圧電作用）を印加した時の各振動腕６，７の先端部ｉの変位量は、図のＸ方向が６．５７・１０のマイナス３乗μｍ、Ｙ方向が４．０２・１０のマイナス４乗μｍ、Ｚ方向が３．４９・１０のマイナス６乗μｍである。これは正常の状態よりも各振動腕６，７の先端部の変位量が大きくなり、特にＺ方向の変位量が大きくなってしまっている。
【０００９】
これによって、振動腕６よりも振動腕７のほうが剛性が高いことから、図示されているように、振動腕７の根元もしくは付け根付近のベクトル渦が崩れて、下方の基部５側に移動している。剛性が低い振動腕６側のベクトル渦はこれより上方に移動し、左右でベクトル渦の形態がバランスしなくなっていることが理解される。このような振動により、圧電振動片３のＣＩ（クリスタルインピーダンス）値が高くなってしまうという問題がある。
【００１０】
本発明は、所謂音叉型の圧電振動片において、左右の振動腕の剛性の相違による振動特性の悪化を防止してＣＩ値を抑制することができる圧電振動片と、このような圧電振動片を使用した圧電デバイス、ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話と電子機器を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の目的は、第１の発明によれば、エッチングによる異方性を有する圧電材料により形成されており、基部から平行に延びる一対の振動腕を備えた音叉型の圧電振動片であって、前記基部の前記各振動腕の間に位置する股部と、前記股部には、前記基部の幅方向の中心またはこの中心から、前記各振動腕側のうち、より剛性の高い方に寄った位置に、前記各振動腕の延びる方向に沿って切り込みを形成した、圧電振動片により、達成される。
【００１２】
第１の発明の構成によれば、各振動腕の間に位置する股部に切り込みを設けている。しかもこの切り込みは、前記基部の幅方向の中心か、この中心よりもより剛性の高い側に寄った位置に設けられる。股部に切り込みを設けることにより、切り込みによって分割される領域が動きやすくなることで、屈曲振動の際のＣＩ値が低減される。また、この切り込みが剛性の高い側に寄った位置に設けられることで、剛性が高い方の振動腕をより動きやすくし、これにより、各振動腕の剛性バランスの不良に基づく振動特性の悪化を防止することができる。
ここで、切り込みは、基部に股部側から切れ目を入れる構成や、基部に股部側からスリットを設ける構成等を含むものである。さらに、各振動腕の間の股部に形成される異形形状のバランスだけでなく、材料厚みの相違に基づく各振動腕の剛性の相違等にも適用できる。
したがって、本発明は、左右の振動腕の剛性の相違による振動特性の悪化を防止してＣＩ値を抑制することができる圧電振動片を提供することができるという効果を発揮できる。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明の構成において、前記股部が、前記より剛性の高い側に相当する箇所に前記異方性に基づく異形部を備えることを特徴とする。
第２の発明の構成によれば、圧電材料の異方性に基づいて、エッチングによる異形部が前記股部の中心よりも片側によって形成されている。または異形部の主要な部分もしくは大きな面積の部分が前記股部の中心よりも片側によって形成されている。これにより、当該異形部によって、中心よりも片側が動きにくくなっているので、そのような領域に前記切り込みを形成することで、剛性バランスを改善することができる。
【００１４】
第３の発明は、第１または第２の発明のいずれかの構成において、前記中心を通る仮想の幅方向の中心線Ｃと、この中心線Ｃから前記より剛性の高い側の前記振動腕の内側面との距離をＬとした場合に、前記切り込みが前記中心線ＣからＬ／２の範囲に形成されていることを特徴とする。
第３の発明の構成によれば、エッチングによる異形部が前記股部の中心よりも片側に寄って形成されている場合には、前記中心線ＣからＬ／２の範囲に切り込みを形成することで、前記片側に異形部の一部を残すことができ、動き易さと剛性の高さがバランスして、前記片側と他方との剛性バランスを適切に調整することができる。
【００１５】
第４の発明は、第１ないし第３の発明のいずれかの構成において、前記圧電材料が水晶であることを特徴とする。
第４の発明の構成によれば、単結晶の水晶は、エッチングによる異方性を発揮して前記異形部を形成するので、前記切り込みを設けることで、適切に剛性バランスを調整することができる。
【００１６】
第５の発明は、第４の発明の構成において、前記各振動腕の長さ方向が前記水晶のＹ軸（機械軸）であり、前記各振動腕の幅方向が前記水晶のＸ軸（電気軸）であり、前記各振動腕の厚み方向が前記水晶のＺ軸（光軸）であり、さらに、前記切り込みが、前記股部のプラスＸ方向寄りに設けられていることを特徴とする。
第５の発明の構成によれば、前記股部のプラスＸ方向側に形成されるエッチングによる異形部は、マイナスＸ方向側に形成される異形部よりも大きいことから、前記股部のプラスＸ方向寄りに、前記切り込みを設けることで、動きにくい方の振動腕を、より動き易くすることができる。
【００１７】
上述の目的は、第６の発明によれば、エッチングによる異方性を有する圧電材料により形成されており、基部から平行に延びる一対の振動腕を備えた音叉型の圧電振動片をケースもしくはパッケージ内に収容した圧電デバイスであって、前記圧電振動片が、前記基部の前記各振動腕の間に位置する股部と、前記股部には、前記基部の幅方向の中心またはこの中心から、前記各振動腕側のうち、より剛性の高い方に寄った位置に、前記各振動腕の延びる方向に沿って切り込みを形成した、圧電デバイスにより、達成される。
第６の発明の構成によれば、圧電デバイスに利用される圧電振動片の各振動腕の間に位置する股部に切り込みを設けている。この切り込みは、第１の発明の場合と同様に作用するので、圧電振動片の振動腕をより動きやすくし、これにより、各振動腕の剛性バランスの不良に基づく振動特性の悪化を防止することができる。
【００１８】
上述の目的は、第７の発明によれば、エッチングによる異方性を有する圧電材料により形成されており、基部から平行に延びる一対の振動腕を備えた音叉型の圧電振動片をケースもしくはパッケージ内に収容した圧電デバイスを利用した携帯電話装置であって、前記圧電振動片が、前記基部の前記各振動腕の間に位置する股部と、前記股部には、前記基部の幅方向の中心またはこの中心から、前記各振動腕側のうち、より剛性の高い方に寄った位置に、前記各振動腕の延びる方向に沿って切り込みを形成した圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにした、携帯電話装置により、達成される。
上述の目的は、第８の発明によれば、エッチングによる異方性を有する圧電材料により形成されており、基部から平行に延びる一対の振動腕を備えた音叉型の圧電振動片をケースもしくはパッケージ内に収容した圧電デバイスを利用した電子機器であって、前記圧電振動片が、前記基部の前記各振動腕の間に位置する股部と、前記股部には、前記基部の幅方向の中心またはこの中心から、前記各振動腕側のうち、より剛性の高い方に寄った位置に、前記各振動腕の延びる方向に沿って切り込みを形成した圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにした、電子機器により、達成される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１ないし図３は、本発明の圧電デバイスの実施形態を示しており、図１はその概略平面図、図２は図１のＡ−Ａ線概略断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線切断端面図である。
図において、圧電デバイス３０は、圧電振動子を構成した例を示しており、圧電デバイス３０は、パッケージ３６内に圧電振動片３２を収容している。パッケージ３６は、例えば、絶縁材料として、酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートを成形して形成される複数の基板を積層した後、焼結して形成されている。複数の各基板は、その内側に所定の孔を形成することで、積層した場合に内側に所定の内部空間Ｓ２を形成するようにされている。この実施形態は、パッケージ３６の厚さを最小とするために、第１の基板６３と第２の基板６４を積層して形成されていおり、第２の基板６４の内側の材料を除去することで、内部空間Ｓ２のスペースを形成している。
この内部空間Ｓ２が圧電振動片を収容するための収容空間である。
【００２０】
パッケージ３６の内部空間Ｓ２内の図において左端部付近において、内部空間Ｓ２に露出して内側底部を構成する第１の基板６３には、例えば、タングステンメタライズ上にニッケルメッキ及び金メッキで形成した電極部３１，３１が設けられている。
この電極部３１，３１は、外部と接続されて、駆動電圧を供給するものである。この各電極部３１，３１の上に導電性接着剤４３，４３が塗布され、この導電性接着剤４３，４３の上に圧電振動片３２の基部５１の幅方向両端部に設けた引き出し電極３３，３３が載置されて、導電性接着剤４３，４３が硬化されるようになっている。各引出し電極３３，３３は、後述する圧電振動片３２の励振電極にそれぞれ接続されている（図示せず）。尚、導電性接着剤４３，４３としては、接合力を発揮する接着剤成分としての合成樹脂剤に、銀製の細粒等の導電性の粒子を含有させたものが使用でき、シリコーン系、エポキシ系またはポリイミド系導電性接着剤等を利用することができる。
【００２１】
圧電振動片３２は、エッチングによる異方性を有する圧電材料を使用して形成されており、例えば単結晶の水晶が用いられる。水晶以外にもタンタル酸リチウム，ニオブ酸リチウム等の圧電材料を利用することができる。
図１において、圧電振動片３２は、例えば、エッチングによる異方性を有する圧電材料としての水晶を音叉型に加工されて形成されている。この場合、図１に示すＸ軸が電気軸、Ｙ軸が機械軸及びＺ軸が光軸となるように水晶の単結晶から切り出されることになる。
また、圧電振動片３２は、パッケージ３６側と固定される基部５１と、この基部５１を基端として、図において右方に向けて、二股に別れて平行に延びる一対の振動腕３４，３５を備えており、全体が音叉のような形状とされた、所謂、音叉型圧電振動片が利用されている。
【００２２】
さらに圧電振動片３２は、好ましくは、基部５１の各振動腕３４，３５の基端部近傍に、基部５１の幅を縮幅するようにして設けたくびれ部、もしくは切欠き部４８，４８を備えている。圧電振動片３２は、この切欠き部４８，４８を備えることにより、各振動腕３４，３５からの振動の基部５１側への漏れ込みが抑制されるようになっている。
【００２３】
各振動腕３４，３５には、それぞれ長さ方向に延びる溝４４，４４を有している。この各溝４４，４４は、図３に示されているように、各振動腕３４，３５の表裏両面に形成されている。圧電振動片３２の基部５１の端部には、図１で説明したように、パッケージ３６の電極部３１，３１と接続するための引き出し電極３３，３３が形成されている。各引き出し電極３３，３３は、圧電振動片３２の基部５１の表裏に設けられている。これらの各引き出し電極３３，３３は、各振動腕３４，３５の溝４４，４４内に設けた励振電極と接続されている。
【００２４】
圧電振動片３２の駆動電極である励振電極は、図３に示すように、第１の電極６１と第２の電極６２とでなっており、この第１の電極６１と第２の電極６２とは、それぞれ図１の各引き出し電極３３，３３に接続されている。そして、この第１の電極６１と第２の電極６２は互いに分離されているとともに、図３に示されているように、各振動腕３４，３５の領域では、各溝４４，４４とこれら振動腕３４，３５の側面部とに、電極どうしが互いに対向する位置を占めるように形成されている。
これにより、第１の電極６１と第２の電極６２に駆動電圧が印加されると、図３に矢印で示すように、電界を形成することができ、駆動電圧の周波数変化に基づいて各振動腕３４，３５に屈曲振動を生じるようになっている。
【００２５】
パッケージ３６の開放された上端には、蓋体３９が接合されることにより、封止されている。蓋体３９は、好ましくは、パッケージ３６に封止固定した後で、図２に示すように、外部からレーザ光ＬＢを圧電振動片３２の金属被覆部もしくは励振電極の一部（図示せず）に照射して、質量削減方式により周波数調整を行うために、光を透過する材料，特に、薄板ガラスにより形成されている。
蓋体３９として適するガラス材料としては、例えば、ダウンドロー法により製造される薄板ガラスとして、例えば、硼珪酸ガラスが使用される。
【００２６】
図４は、図１の圧電振動片３２の各振動腕３４，３５の付け根もしくは根元の領域を拡大して示す説明図である。
図示されているように、振動腕３４と振動腕３５の間の領域には、略Ｕ字状の股部３７が位置している。ここで、説明の便宜のため、この股部３７の中心、すなわち、圧電振動片３２の幅方向（図４のＸ方向）の中心を通り、振動腕３４及び振動腕３５の長さ方向に沿った仮想の中心線Ｃを設定する。そして、この中心線Ｃを含み、中心線ＣよりもプラスＸ方向に寄った位置に、切り込み７０が設けられている。
【００２７】
切り込み７０は、振動腕３４及び振動腕３５の長さ方向に沿って形成されている。切り込み７０は、切れ目もしくはスリット等であり、貫通している必要がある。
この切り込み７０は、圧電振動片３２において、屈曲振動する振動腕３４と振動腕３５との剛性の相違に考慮して設けられるものである。すなわち、所謂音叉型圧電振動片の場合は、圧電振動片３２の振動腕３４と振動腕３５とは同一の形状で同一の構造を備えていることから、本来同じ剛性とされている。しかしながら、例えば、製造工程において、水晶ウエハをエッチングして圧電振動片３２を形成する場合には、振動腕３４と振動腕３５とが厳密に同一の形状，構造とならない場合があり、どちらかの剛性が高くなる。
特に、エッチングによる異方性がある上記水晶等を材料とした場合には、図４に示されているように、股部３７やその他の箇所に、マスクパターン等と一致しない異形な形状が形成される異形部７３ができることがある。
【００２８】
この異形部７３は、例えば、図４に示されているように、基部５１や各振動腕３４，３５の材料厚みよりも厚みの薄いヒレ状の部分として形成される。そして、この異形部７３は、股部３７の中心線Ｃに関して、Ｘ方向のマイナス側では比較的面積が小さく、股部３７の中心線Ｃに関して、Ｘ方向のプラス側では比較的面積が大きくなる。
このような左右のアンバランスな形態を備える異形部の形成によって、振動腕３５は、振動腕３４よりも剛性が高くなり、その分動きが悪くなって、屈曲振動の性能に悪影響を与える。
【００２９】
そこで、図４において、少なくとも、中心線Ｃに沿って、好ましくは、中心線ＣよりもＸ方向プラス側に寄った位置に切り込み７０を形成する。これにより、圧電振動片３２の振動腕３４と振動腕３５とは切り込み７０によって、さらに左右に分離され、しかも異形部７２の大きさをバランスさせることができるので、圧電振動片３２の振動腕３４と振動腕３５との剛性をほぼ一致させることができる。
【００３０】
この場合、好ましくは、図４に示されているように、切り込み７０を形成する位置が、中心線Ｃと、この中心線ＣからＸ方向プラス側の振動腕３５の内側面３５ａとの距離をＬとした場合に、１／２Ｌの範囲（点線で示した切り込み７０−１から７０−２の範囲）に形成される。
これにより、切り込み７０よりもＸ方向プラス側に異形部７３の一部７２を残すことができる。このため、切り込み７０よりもＸ方向マイナス側に残る異形部の他の一部７１と、上記異形部の一部７２とを面積的にほぼ同一にすることができ、動き易さと剛性の高さがバランスして、振動腕３４と振動腕３５の剛性バランスを適切に調節することができる。
【００３１】
図５は、本実施形態の圧電振動片３２の屈曲振動におけるベクトル解析図であり、いずれの図においても基部５１から、各振動腕３４，３５の先端にいくに従って、およそａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉの領域毎に変位量が大きくなる。 尚、図５及び図６においては、図示の都合上、圧電振動片３２の詳細な形状は表れていないが、図１ないし図４で説明した形状及び構造と同じであることは言うまでもない。
【００３２】
図示されているように、図５は、煩雑を避けるため、切り込み等の部分を含む細部を省略しているが、圧電振動片３２の屈曲振動におけるベクトル解析図である。図において、基部５１から、各振動腕３４，３５の先端にいくに従って、およそａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉの領域毎に順次変位量が大きくなる。図６は振動腕３４−１，３５−１を等しい剛性バランスで形成した場合の理想的な圧電振動片３２−１の屈曲振動におけるベクトル解析図である。この図においても、基部５１−１から、各振動腕３４−１，３５−１の先端にいくに従って、およそａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｈ，ｇ，ｈ，ｉの領域毎に順次変位量が大きくなる。
【００３３】
図５の圧電振動片３２では、例えば、振動周波数が３．４３９４・１０の４乗Ｈｚ（ヘルツ）＝３４．３９４ｋＨｚ（キロヘルツ）であり、例えば、各振動腕３４，３５の先端部の変位量は、図のＸ方向が２．４１・１０のマイナス３乗μｍ、Ｙ方向が１．２１・１０のマイナス４乗μｍ、Ｚ方向が７．７６・１０のマイナス７乗μｍである。
図６の理想状態の圧電振動片３２−１では、例えば、振動周波数が３．３７８１・１０の４乗Ｈｚ（ヘルツ）＝３３．７８１ｋＨｚ（キロヘルツ）であり、例えば、各振動腕３４−１，３５−１の先端部の変位量は、図のＸ方向が２．５１・１０のマイナス３乗μｍ、Ｙ方向が１．２６・１０のマイナス４乗μｍ、Ｚ方向が８．４０・１０のマイナス７乗μｍである。
【００３４】
本実施形態の圧電振動片３２を表す図５と、理想状態の図６及び、従来の圧電振動片について作成した図１０をそれぞれ比較すると、図１０よりも図５は、図６にきわめて近いことが理解される。
すなわち、切り込みを形成した図５の圧電振動片３２では、図１０の従来例と比較すると、Ｚ方向の変位量が一桁程度小さくなっており、図６の理想状態ときわめて近い。これにより、図５に示されているように、左右の振動腕３４，３５のベクトル渦は、ほぼ左右対称となって、剛性バランスが大幅に改善されている。
【００３５】
このように、本実施形態の圧電振動片３２によれば、各振動腕３４，３５の間に位置する股部３７に切り込み７０を設けることにより、切り込みによって分離された各振動腕３４，３５の付け根部分が動きやすくなることで、屈曲振動の際のＣＩ値が低減される。特に、この切り込み７０が剛性の高い側に寄った位置に設けられることで、剛性が高い方の振動腕３５をより動きやすくし、これにより、各振動腕３４，３５の剛性バランスの不良に基づく振動特性の悪化を防止することができる。
【００３６】
図７は、本発明の上述した実施形態に係る圧電デバイスを利用した電子機器の一例としてのデジタル式携帯電話装置の概略構成を示す図である。
図において、送信者の音声を受信するマイクロフォン３０８及び受信内容を音声出力とするためのスピーカ３０９を備えており、さらに、送受信信号の変調及び復調部に接続された制御部としての集積回路等でなるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ
Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３０１を備えている。
ＣＰＵ３０１は、送受信信号の変調及び復調の他に画像表示部としてのＬＣＤや情報入力のための操作キー等でなる情報の入出力部３０２や、ＲＡＭ，ＲＯＭ等でなる情報記憶手段としてのメモリ３０３の制御を行うようになっている。このため、ＣＰＵ３０１には、圧電デバイス３０が取り付けられて、その出力周波数をＣＰＵ３０１に内蔵された所定の分周回路（図示せず）等により、制御内容に適合したクロック信号として利用するようにされている。このＣＰＵ３０１に取付けられる圧電デバイス３０は、圧電デバイス３０等単体でなくても、圧電デバイス３０等と、所定の分周回路等とを組み合わせた発振器であってもよい。
【００３７】
ＣＰＵ３０１は、さらに、温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ）３０５と接続され、温度補償水晶発振器３０５は、送信部３０７と受信部３０６に接続されている。これにより、ＣＰＵ３０１からの基本クロックが、環境温度が変化した場合に変動しても、温度補償水晶発振器３０５により修正されて、送信部３０７及び受信部３０６に与えられるようになっている。
【００３８】
このように、制御部を備えたデジタル式携帯電話装置３００のような電子機器に、上述した実施形態に係る圧電振動片３２と、これらを利用した圧電デバイス３０を利用することにより、各振動腕３４，３５の剛性バランスを改善して、ＣＩ値を抑制できるので、適切な振動を実現できることから、正確なクロック信号を生成することができる。
【００３９】
本発明は上述の実施形態に限定されない。各実施形態の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略し、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
また、この発明は、パッケージ内、あるいは金属製の筒状のケース等に圧電振動片を収容するものであれば、圧電振動子、圧電発振器等の名称にかかわらず、全ての圧電デバイスに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の圧電デバイスの実施形態を示す概略平面図。
【図２】 図１のＡ−Ａ線概略断面図。
【図３】 図１のＢ−Ｂ線切断端面図。
【図４】 図１の圧電振動片の各振動腕の付け根もしくは根元の領域を拡大して示す説明図である。
【図５】 図１の圧電振動片の屈曲振動におけるベクトル解析図。
【図６】 振動腕の剛性バランスについて理想状態の圧電振動片の屈曲振動におけるベクトル解析図。
【図７】 本発明の実施形態に係る圧電デバイスを利用した電子機器の一例としてのデジタル式携帯電話装置の概略構成を示す図。
【図８】 従来の圧電デバイスの一例を示す概略斜視図。
【図９】 図８の圧電デバイスに使用される圧電振動片の部分拡大図。
【図１０】 図８の圧電デバイスに使用される圧電振動片の屈曲振動におけるベクトル解析図。
【符号の説明】
３０・・・圧電デバイス、３２・・・圧電振動片、３４，３５・・・振動腕、３６・・・パッケージ、３７・・・股部、７０・・・切り込み、７３・・・異形部。
Claims (8)
- エッチングによる異方性を有する圧電材料により形成されており、基部から平行に延びる一対の振動腕を備えた音叉型の圧電振動片であって、
前記基部の前記各振動腕の間に位置する股部と、
前記股部には、前記基部の幅方向の中心またはこの中心から、前記各振動腕側のうち、より剛性の高い方に寄った位置に、前記各振動腕の延びる方向に沿って切り込みを形成した
ことを特徴とする、圧電振動片。 - 前記股部が、前記より剛性の高い側に相当する箇所に前記異方性に基づく異形部を備えることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動片。
- 前記中心を通る仮想の幅方向の中心線Ｃと、この中心線Ｃから前記より剛性の高い側の前記振動腕の内側面との距離をＬとした場合に、前記切り込みが前記中心線ＣからＬ／２の範囲に形成されていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の圧電振動片。
- 前記圧電材料が水晶であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の圧電振動片。
- 前記各振動腕の長さ方向が前記水晶のＹ軸（機械軸）であり、前記各振動腕の幅方向が前記水晶のＸ軸（電気軸）であり、前記各振動腕の厚み方向が前記水晶のＺ軸（光軸）であり、さらに、前記切り込みが、前記股部のプラスＸ方向寄りに設けられていることを特徴とする請求項４に記載の圧電振動片。
- エッチングによる異方性を有する圧電材料により形成されており、基部から平行に延びる一対の振動腕を備えた音叉型の圧電振動片をケースもしくはパッケージ内に収容した圧電デバイスであって、
前記圧電振動片が、
前記基部の前記各振動腕の間に位置する股部と、
前記股部には、前記基部の幅方向の中心またはこの中心から、前記各振動腕側のうち、より剛性の高い方に寄った位置に、前記各振動腕の延びる方向に沿って切り込みを形成した
ことを特徴とする、圧電デバイス。 - エッチングによる異方性を有する圧電材料により形成されており、基部から平行に延びる一対の振動腕を備えた音叉型の圧電振動片をケースもしくはパッケージ内に収容した圧電デバイスを利用した携帯電話装置であって、
前記圧電振動片が、
前記基部の前記各振動腕の間に位置する股部と、
前記股部には、前記基部の幅方向の中心またはこの中心から、前記各振動腕側のうち、より剛性の高い方に寄った位置に、前記各振動腕の延びる方向に沿って切り込みを形成した圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにしたことを特徴とする、携帯電話装置。 - エッチングによる異方性を有する圧電材料により形成されており、基部から平行に延びる一対の振動腕を備えた音叉型の圧電振動片をケースもしくはパッケージ内に収容した圧電デバイスを利用した電子機器であって、
前記圧電振動片が、
前記基部の前記各振動腕の間に位置する股部と、
前記股部には、前記基部の幅方向の中心またはこの中心から、前記各振動腕側のうち、より剛性の高い方に寄った位置に、前記各振動腕の延びる方向に沿って切り込みを形成した圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにしたことを特徴とする、電子機器。
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