JP5912051B2 - 圧電振動片、圧電振動子、発振器、電子機器および電波時計 - Google Patents

Description

この発明は、圧電振動片、圧電振動子、発振器、電子機器および電波時計に関するものである。

携帯電話や携帯情報端末機器には、時刻源や制御信号のタイミング源、リファレンス信号源等として、水晶等を利用した圧電振動子が用いられている。この種の圧電振動子は、様々なものが提供されているが、その１つとして、いわゆる音叉型の圧電振動片をパッケージに封入した圧電振動子が知られている。

音叉型の圧電振動片は、所定方向に並んで配置された一対の振動腕部と、一対の振動腕部の長手方向（以下、単に「長手方向」ということがある。）の基端側を一体的に固定する基部とを有する、薄板状の水晶片である。この圧電振動片は、各振動腕部に形成された励振電極に電圧が印加されると、一対の振動腕部が接近および離間するように、所定方向に所定の共振周波数で振動する。

近年、パッケージが搭載される機器の小型化に伴って、圧電振動片のさらなる小型化が望まれている。そこで、例えば基部の長さを短くして、圧電振動片の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、圧電振動片は、基部を介してパッケージの内部電極にマウントされるので、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、基部により振動腕部の振動を十分減衰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要求される。

図１６は、従来技術の圧電振動片２０１の平面図である。
例えば、特許文献１では、図１６に示すように、基部２１２の両側に切り込み部２２４，２２４（本願請求項の「切り欠き部」に相当。）が二箇所設けられた圧電振動片２０１が提案されている。基部２１２には、切り込み部２２４，２２４によって、音叉腕２１０，２１１（本願請求項の「振動腕部」に相当。）の溝２１８，２１９の下端部２２１（本願請求項の「接続部」に相当。）と基部２１２の固定領域２２２（本願請求項の「マウント部」に相当。）との間に、他の部分に比べて幅狭な領域２２３（以下、「幅狭部」という。）が形成されている。

特許文献１によれば、音叉腕２１０，２１１の振動により溝２１８，２１９から漏れてきた漏れ振動は、切り込み部２２４，２２４により基部２１２の固定領域２２２に伝わり難くなることで、エネルギー逃げが生じ難くなるとされている。なお、幅狭部２２３の幅を狭くすればするほど、音叉腕２１０，２１１の振動が基部２１２の固定領域に伝わるルートを狭くできるので、音叉腕２１０，２１１側に振動を閉じ込め易くなり、振動漏れの抑制効果を高めることができると考えられる。

特開２００２−２６１５５８号公報

しかし、特許文献１に記載の圧電振動片のように幅狭部を形成した場合には、幅狭部において、基部の断面積（振動腕部の長手方向と直交する断面における断面積。以下同じ。）が振動腕部の接続部およびマウント部の断面積よりも小さくなる。すなわち、幅狭部の断面係数（断面二次モーメントおよび断面二次極モーメント。以下同じ。）が、振動腕部の接続部およびマウント部の断面係数よりも小さくなる。これにより、基部の剛性（曲げ剛性およびねじり剛性。以下同じ。）が確保できず、外部衝撃等に対する耐衝撃性が低下するおそれがある。特に、この問題は、振動漏れの抑制効果を高めるために幅狭部の幅を狭くしたとき顕著になる。これに対して、基部の剛性を確保するために幅狭部の幅を広くしたときには、外部衝撃等に対する耐衝撃性を向上できるが、上述した振動漏れの抑制効果が十分に得られないおそれがある。

そこで本発明は、幅狭部により振動漏れを抑制しつつ、基部の剛性を確保して耐衝撃性の低下を抑制できる圧電振動片と、この圧電振動片を用いた圧電振動子、発振器、電子機器および電波時計の提供を課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明の圧電振動片は、所定方向に並んで配置された一対の振動腕部と、前記一対の振動腕部の長手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であって、前記基部は、前記振動腕部の前記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、基部側面の外側から内側に切り欠かれた切り欠き部によって形成される幅狭部と、を備えており、前記切り欠き部を前記基部の厚さ方向から見た場合に、前記接続部側の壁面の少なくとも一部と、前記マウント部側の壁面の少なくとも一部が重なるように前記切り欠き部が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、切り欠き部において、接続部側の壁面およびマウント部側の壁面が、厚さ方向から見て一部が重なるように形成されているので、幅狭部を通過する基部の断面積には、幅狭部の断面積に加えて、少なくとも接続部およびマウント部のいずれかの断面積を含めることができる。すなわち、本発明の構成により、切り欠き部を浅くして幅狭部の断面積を増やすことなく、幅狭部を通過する基部の断面積を従来よりも大きくすることができ、その結果、基部の断面係数を従来よりも大きくすることが可能になる。従って、幅狭部により振動漏れを抑制しつつ、基部の剛性を確保して耐衝撃性の低下を抑制できる圧電振動片を形成できる。

また、前記接続部側の壁面および前記マウント部側の壁面は、前記厚さ方向に対して傾斜する傾斜面であり、両壁面が略平行に形成されていることを特徴とする。または、前記接続部側の壁面および前記マウント部側の壁面は、段差形状を有しており、両壁面が略平行に形成されていてもよい。

本発明によれば、ドライエッチングやレーザトリミング、機械加工等のいずれの方法を用いてもマウント部側の壁面と接続部側の壁面を容易に形成できる。したがって、幅狭部により振動漏れを抑制しつつ、基部の剛性を確保して耐衝撃性の低下を抑制できる圧電振動片を低コストに形成できる。

また、前記切り欠き部には、前記幅狭部から外側に突出するリブが形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、切り欠き部に幅狭部から突出するリブを形成しているので、リブの断面積の分、幅狭部を通過する基部の断面積をさらに大きくして、基部の断面係数をさらに大きくできる。したがって、基部の剛性を十分に確保して耐衝撃性の低下を抑制できる圧電振動片を形成できる。また、リブの幅や高さを調整することにより、幅狭部により振動漏れを抑制しつつ、基部の断面係数および耐衝撃性を所望に調整できる。

また、本発明の圧電振動子は、上述した圧電振動片を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、幅狭部により振動漏れを抑制しつつ、基部の剛性を確保して耐衝撃性の低下を抑制できる圧電振動片を備えているので、ＣＩ値の上昇を抑制でき、かつ耐衝撃性に優れた圧電振動子を提供できる。

また、本発明の発振器は、上述した圧電振動子が、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。
本発明の電子機器は、上述した圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とする。
本発明の電波時計は、上述した圧電振動子が、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。

本発明によれば、ＣＩ値の上昇を抑制でき、かつ耐衝撃性に優れた圧電振動子を備えているので、高効率で耐衝撃性に優れた発振器、電子機器および電波時計を提供できる。

本発明によれば、接続部側の壁面およびマウント部側の壁面が、厚さ方向から見て一部が重なるように形成されているので、幅狭部を通過する基部の断面積に、幅狭部の断面積に加えて、少なくとも接続部およびマウント部のいずれかの断面積を含むことができる。すなわち、本発明の構成により、幅狭部の断面積を増やすことなく、幅狭部を通過する基部の断面積を従来よりも大きくできるので、基部の断面係数を従来技術よりも大きくできる。したがって、幅狭部により振動漏れを抑制しつつ、基部の剛性を確保して耐衝撃性の低下を抑制できる圧電振動片を形成できる。

実施形態の圧電振動片の平面図である。 実施形態の圧電振動片の側面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った幅狭部の断面図である。 実施形態の第一変形例における圧電振動片の側面図である。 実施形態の第二変形例における圧電振動片の側面図である。 実施形態の第三変形例における圧電振動片の側面図である。 実施形態の第三変形例における幅狭部を通過する基部の断面図である。 実施形態の第四変形例における圧電振動片の平面図である。 圧電振動子の外観斜視図である。 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１０のＢ−Ｂ線における断面図である。 図９に示す圧電振動子の分解斜視図である。 発振器の一実施形態を示す構成図である。 電子機器の一実施形態を示す構成図である。 電波時計の一実施形態を示す構成図である。 従来技術の圧電振動片の平面図である。

（圧電振動片）
以下に、図面に基づいて実施形態の圧電振動片について説明する。
図１は、第一実施形態の圧電振動片４の平面図である。なお、以下の説明では、振動腕部１０，１１が並んでいる所定方向（図１における紙面左右方向）をＸ方向とし、Ｘ方向における中心軸をＯとし、圧電振動片４の外側を＋Ｘ側とし、内側を−Ｘ側として説明している。また、振動腕部１０，１１の長手方向（図１における紙面上下方向）をＹ方向とし、振動腕部１０，１１の先端側を＋Ｙ側とし、振動腕部１０，１１の基端側を−Ｙ側として説明している。また、圧電振動片４の厚さ方向（図１における紙面表裏方向）をＺ方向とし、圧電振動片４の一方側（図１における紙面表側）を＋Ｚ側とし、他方側（図１における紙面裏側）を−Ｚ側として説明している。

図１に示すように、本実施形態の圧電振動片４は、水晶やタンタル酸リチウム、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、所定の電圧が印加されたときに振動するものである。この圧電振動片４は、Ｘ方向に並んで配置された一対の振動腕部１０，１１と、一対の振動腕部１０，１１の基端側を一体的に固定する基部１２とを備えている。

一対の振動腕部１０，１１の両主面上には、振動腕部１０，１１のＹ方向に沿ってそれぞれ溝部１８，１９が形成されている。溝部１８，１９は、振動腕部１０，１１のＹ方向における略中間付近から、振動腕部１０，１１と基部１２との接続部付近にわたって、所定の深さで形成されている。
また、一対の振動腕部１０，１１の両主面上には、不図示の励振電極が形成されている。励振電極は、電圧が印加されたときに振動腕部１０，１１を互いに接近または離間する方向（Ｘ方向）に所定の共振周波数で振動させる電極である。励振電極は、例えば、クロム等の単層の導電性膜により形成されている。

基部１２は、平面視略矩形状に形成されている。基部１２は、＋Ｙ側に位置する接続部２１と、接続部２１に対して−Ｙ側に位置するマウント部２２とを有している。
接続部２１は、振動腕部１０，１１の−Ｙ側が一体的に固定されることで、振動腕部１０，１１を支持している。接続部２１の両主面上には、不図示の引き出し電極が形成されている。引き出し電極は、励振電極と、後述するマウント部２２に形成されたマウント電極とを接続する電極である。引き出し電極は、励振電極と同様に、例えば、クロム等の単層の導電性膜により形成されている。

マウント部２２は、後述のパッケージ等に基部１２（圧電振動片４）をマウントするための部分である。マウント部２２の両主面上には、不図示のマウント電極が形成されている。マウント電極は、パッケージ等に電気的に接続され、圧電振動片４をマウントする電極である。マウント電極は、例えば、クロムと金との積層膜であり、水晶と密着性の良いクロムを下地層として成膜した後に、表面に金の薄膜を仕上げ層として成膜することにより形成されている。

（幅狭部）
基部１２は、Ｙ方向における接続部２１とマウント部２２との間に位置し、接続部２１およびマウント部２２よりもＸ方向の幅が狭い幅狭部２３を備えている。ここで、幅狭部２３とは、基部１２のＹ方向の略中間付近において、＋Ｘ側から−Ｘ側に向けて（基部１２の側面の外側から内側に向けて）それぞれ切り欠かれた一対の切り欠き部２４の間の領域のことをいう（図１におけるハッチング領域参照）。なお、ここでは切り欠き部２４の位置を「基部１２のＹ方向の略中間付近」としているが、切り欠き部２４が形成される位置はこれに限られるものではなく、接続部２１側であってもよいし、マウント部２２側であってもよい。さらに、ここでは「一対の」切り欠き部２４としているが、切り欠き部２４は少なくとも一つ設けられていればよく、「一対」設ける必要はない。

幅狭部２３は、基部１２のＹ方向の略中間付近において、接続部２１とマウント部２２とを一体的に連結している。幅狭部２３は、振動腕部１０，１１の振動が、接続部２１からマウント部２２に伝わる際のルートとなっている。切り欠き部２４の深さを深くして幅狭部２３の幅（Ｘ方向の幅）を狭くすればするほど、振動が伝わるルートを狭くできるため、振動腕部１０，１１側に振動を閉じ込めて振動漏れを抑制できるが、その分、幅狭部２３において基部１２の断面係数が小さくなり、剛性が低下する。

切り欠き部２４の−Ｘ側には、底部２４ａが形成されている。また、切り欠き部２４の＋Ｙ側には、接続部２１の−Ｙ側壁面（以下、「接続部側の壁面２１ａ」という。）が配置されている。また、切り欠き部２４の−Ｙ側には、マウント部２２の＋Ｙ側壁面（以下、「マウント部側の壁面２２ａ」という。）が配置されている。換言すれば、切り欠き部２４は、接続部壁面２１ａ、マウント部壁面２２ａおよび底部２４ａにより囲まれた領域により形成されている。

一対の切り欠き部２４のＸ方向における切り欠きの深さは、要求される振動漏れ防止特性および基部１２の剛性に基づいて決定される。本実施形態の一対の切り欠き部２４は、振動腕部１０，１１のＸ方向における略中間付近に、それぞれ切り欠き部２４の底部２４ａが配置されるような深さに切り欠かれて形成されている。

図２は、圧電振動片４の側面図である。
図２に示すように、切り欠き部２４は、＋Ｘ側から見て、＋Ｙ方向から−Ｙ方向に傾斜するように切り欠かれている。したがって、切り欠き部２４の＋Ｙ側に配置された接続部壁面２１ａおよび切り欠き部２４の−Ｙ側に配置されたマウント部壁面２２ａの法線方向もＹ方向に対して傾斜している。

また、切り欠き部２４の＋Ｙ側に配置された接続部側の壁面２１ａおよび切り欠き部２４の−Ｙ側に配置されたマウント部側の壁面２２ａは、一定の離間距離を有しており、互いに対向して略並行に形成されている。すなわち、切り欠き部２４は、Ｘ方向から見て一定の幅で形成されている。接続部側の壁面２１ａおよびマウント部側の壁面２２ａは、ドライエッチングやレーザトリミング、機械加工等によって、平坦かつ両壁面が略平行になるように形成できる。なお、本実施形態の一対の切り欠き部２４は、後述するようにドライエッチングにより形成されている。

また、図１に示すように、切り欠き部２４の＋Ｙ側に配置された接続部側の壁面２１ａの少なくとも一部、および切り欠き部２４の−Ｙ側に配置されたマウント部側の壁面２２ａの少なくとも一部は、基部１２をＺ方向から見た場合に、互いに重なるように形成されている。
具体的には、切り欠き部２４は、接続部側の壁面２１ａの−Ｚ側縁部２１ｃが、マウント部側の壁面２２ａの＋Ｚ側縁部２２ｂよりも−Ｙ側に配置されるような傾斜角および幅で形成されている。これにより、基部１２を＋Ｚ側から見たとき、接続部壁面２１ａの−Ｚ側における一部と、マウント部壁面２２ａの＋Ｚ側における一部とが、Ｙ方向において重なるように形成されている。

図３は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。すなわち、幅狭部２３を通過する基部１２の断面である。
Ａ−Ａ線は、Ｘ方向に沿った直線であり、Ｚ方向から見て、幅狭部２３を通過するとともに、Ｙ方向におけるマウント部側の壁面２２ａの＋Ｚ側縁部２２ｂと、接続部側の壁面２１ａの−Ｚ側縁部２１ｃとの間を通る直線である（図１参照）。
したがって、図３に示すように、Ａ−Ａ線に沿った基部１２の断面積には、幅狭部２３の断面積のみならず、接続部２１の断面積Ｓ１およびマウント部２２の断面積Ｓ２が含まれる。

なお、Ａ−Ａ線に沿った断面以外であっても、幅狭部２３を通過する基部１２の断面積には、必ず接続部２１の断面積Ｓ１およびマウント部２２の断面積Ｓ２の少なくともいずれか一方が含まれるように形成されている。例えば、Ａ−Ａ線よりも＋Ｙ側であって、マウント部側の壁面２２ａの＋Ｚ側縁部２２ｂよりも＋Ｙ側における断面には、マウント部２２の断面は含まれないが、接続部２１の断面が含まれる。また、Ａ−Ａ線よりも−Ｙ側であって、接続部側の壁面２１ａの−Ｚ側縁部２１ｃよりも−Ｙ側における断面には、接続部２１の断面が含まれないが、マウント部２２の断面が含まれる。

ところで、従来技術においては、図１６に示すように、接続部側の壁面２２１ａおよびマウント部側の壁面２２２ａは、振動腕部２１０，２１１の長手方向（図１におけるＹ方向に相当。）に対して直交するように形成されており、厚さ方向（図１におけるＺ方向に相当。）から見て、互いに重なるように形成されていない。
このため、従来技術における幅狭部２２３を通過する基部２１２の断面には、接続部２２１の断面およびマウント部２２２の断面が含まれることがない。

これに対して、本実施形態では、図３に示すように、幅狭部２３を通過する基部１２の断面には、幅狭部２３の断面に加えて、接続部２１の断面およびマウント部２２の断面のうち少なくとも一方が含まれている。すなわち、接続部２１の断面積Ｓ１およびマウント部２２の断面積Ｓ２の面積分だけ、幅狭部２３を通過する基部１２の断面積が従来技術よりも大きくなる。

一般に、基部１２の断面積（振動腕部の長手方向に直交する断面積）が大きいほど、Ｘ軸周りおよびＺ軸周りの曲げ剛性（断面二次モーメント）およびＹ軸周りのねじれ剛性（断面二次極モーメント）を大きくできることが知られている。すなわち、上記構成によれば、基部１２の曲げ剛性およびねじり剛性を大きくすることができる。しかも、接続部２１の断面およびマウント部２２の断面は、幅狭部２３の断面Ｓ３の外側に追加されるので、基部１２の断面係数をより効果的に大きくすることができる。

（圧電振動片の製造方法）
続いて、上述した圧電振動片４の製造方法について説明する。
まず、フォトリソグラフィ技術によって、不図示のウエハの両面に、図１に示す振動腕部１０，１１および基部１２を有する圧電振動片４の外形形状に対応した、例えば金属からなる第一保護膜を形成する。
次に、第一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。エッチング方法としては、例えばウエットエッチングが採用される。これにより、第一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４の外形形状を形成することができる。なお、この状態で各圧電振動片４の基材は、不図示の連結部を介してウエハに連結された状態となっている。

次に、公知の方法により、圧電振動片４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、およびマウント電極等の各電極を形成する。
次に、圧電振動片４の基材とウエハとを連結していた連結部を切断し、各圧電振動片４の基材を個片化する。

次に、フォトリソグラフィ技術によって、個片化された圧電振動片４の基材の＋Ｘ側面に切り欠き部２４を形成するため、切り欠き部２４の外形形状に対応した、例えば金属からなる第２保護膜を形成する。このとき、基部１２の＋Ｘ側面に、切り欠き部２４の形成領域が開口するように第２保護膜を形成する。
最後に、第２保護膜をマスクとして、基部１２の＋Ｘ側面の両面をそれぞれエッチング加工し、切り欠き部２４を形成する。エッチング加工方法としては、例えばドライエッチングが採用される。
以上により、基部１２に一対の切り欠き部２４が形成され、幅狭部２３を備えた圧電振動片４を形成できる。

（効果）
本実施形態によれば、接続部側の壁面２１ａおよびマウント部側の壁面２２ａが、Ｚ方向から見て一部が重なるように形成されているので、幅狭部２３を通過する基部１２の断面を、幅狭部２３の断面のみならず、接続部２１の断面およびマウント部２２の断面によって構成することができる。すなわち、幅狭部２３の断面積を大きくすることなく、幅狭部２３を通過する基部１２の断面積を大きくすることができるので、基部の断面係数を大きくできる。したがって、幅狭部２３により振動漏れを抑制しつつ、基部１２の剛性を確保して耐衝撃性の低下を抑制できる圧電振動片４を形成できる。

（実施形態の第一変形例）
次に、実施形態の第一変形例について説明する。
図４は、実施形態の第一変形例における圧電振動片４の側面図である。
図４に示すように、実施形態の第一変形例における圧電振動片４は、切り欠き部２４が、＋Ｘ側から見て、略クランク状に形成されている。なお、実施形態と同様の構成部分については説明を省略する。

図４に示すように、切り欠き部２４の＋Ｙ側に配置された接続部側の壁面２１ａは、−Ｚ側が−Ｙ側に突出した段差形状２１ｄを有しており、略クランク状に形成されている。また、切り欠き部２４の−Ｙ側に配置されたマウント部側の壁面２２ａは、＋Ｚ側が＋Ｙ側に突出した段差形状２２ｄを有しており、略クランク状に形成されている。

接続部側の壁面２１ａおよびマウント部側の壁面２２ａは、Ｚ方向から見てその一部が互いに重なるように形成されている。具体的には、接続部側の壁面２１ａの段差形状２１ｄと、マウント部側の壁面２２ａの段差形状２２ｄとが、Ｚ方向から見て互いに重なるように形成されている。したがって、実施形態と同様に、幅狭部２３の断面積を大きくすることなく、基部１２の断面係数を大きくすることができる。

（実施形態の第二変形例）
次に、実施形態の第二変形例について説明する。
図５は、実施形態の第二変形例における圧電振動片４の側面図である。
第二変形例における圧電振動片４は、切り欠き部２４が、＋Ｘ側から見て、略Ｖ字形状に形成されている。なお、実施形態と同様の構成部分については説明を省略する。

図５に示すように、切り欠き部２４の＋Ｙ側に配置された接続部側の壁面２１ａおよび切り欠き部２４の−Ｙ側に配置されたマウント部側の壁面２２ａは、＋Ｘ側から見て、Ｚ方向の略中間付近における＋Ｙ側にそれぞれ頂部２１ｅ，２２ｅを有しており、略Ｖ字形状に形成されている。なお、切り欠き部２４の形状は、＋Ｘ側から見て略Ｖ字形状に限定されず、例えば、＋Ｘ側から見て略Ｗ字形状に形成されていてもよい。

接続部側の壁面２１ａおよびマウント部側の壁面２２ａは、Ｚ方向から見て一部が重なるように形成されている。具体的には、マウント部側の壁面２２ａの頂部２２ｅは、接続部側の壁面２１ａの＋Ｚ側縁部２１ｂおよび−Ｚ側縁部２１ｃよりも＋Ｙ側に配置されるように形成されている。したがって、実施形態と同様に、幅狭部２３の断面積を大きくすることなく、基部１２の断面係数を大きくすることができる。

（実施形態の第三変形例）
次に、実施形態の第三変形例について説明する。
図６は、第三変形例における圧電振動片４の側面図である。
第三変形例の圧電振動片４は、切り欠き部２４の−Ｘ側の底部２４ａにリブ２５が形成されている。なお、実施形態と同様の構成部分については説明を省略する。

図６に示すように、切り欠き部２４の＋Ｙ側に配置された接続部側の壁面２１ａおよび切り欠き部２４の−Ｙ側に配置されたマウント部側の壁面２２ａは、傾斜面となっている。なお、本変形例における切り欠き部２４の深さは、実施形態における切り欠き部２４の深さと同一に形成されている。また、本変形例における接続部壁面２１ａとマウント部壁面２２ａとの離間距離（すなわち切り欠き部２４のＹ方向の幅）は、実施形態における接続部側の壁面２１ａとマウント部側の壁面２２ａとの離間距離と同一に形成されている。

切り欠き部２４には、切り欠き部２４の底部２４ａ（すなわち幅狭部２３の＋Ｘ側面）から、＋Ｘ側に突出するリブ２５が形成されている。
リブ２５は、Ｙ方向に一定の幅を有しており、切り欠き部２４のＹ方向における略中間付近において、接続部側の壁面２１ａおよびマウント部側の壁面２２ａに対して略平行に延びて一本形成されている。リブ２５は、Ｘ方向の高さが、例えば切り欠き部２４の深さと略同等になるように形成されている。
なお、切り欠き部２４に形成されるリブ２５の本数は一本に限定されることはなく、複数本であってもよい。また、リブ２５の高さ、長さを適宜変更することも可能である。

図７は、第三変形例における基部１２の断面図である。なお、図７は、図１のＡ−Ａ線に相当する位置における基部１２の断面図となっている。
図７に示すように、幅狭部２３を通過する基部１２の断面積には、幅狭部２３の断面積Ｓ３に加えて、接続部２１の断面積Ｓ１、マウント部２２の断面積Ｓ２およびリブ２５の断面積Ｓ４が含まれる。すなわち、接続部２１の断面積Ｓ１、マウント部２２の断面積Ｓ２およびリブ２５の断面積Ｓ４の面積分だけ、幅狭部２３を通過する基部１２の断面積を大きくすることができる。

本変形例によれば、切り欠き部２４にリブ２５を形成しているので、幅狭部２３を大きくすることなく、基部１２の断面係数を大きくできる。したがって、振動漏れ防止特性を確保しつつ、基部１２の剛性を十分に確保して耐衝撃性の低下を抑制できる圧電振動片４を形成できる。また、リブ２５の幅や高さを調整することにより、基部１２の断面係数および耐衝撃性を自在に調整できる。

（実施形態の第四変形例）
次に、実施形態の第四変形例について説明する。
図８は、実施形態の第四変形例における圧電振動片４Ａの平面図である。
第四変形例では、いわゆるサイドアームタイプの音叉型の圧電振動片４Ａである。なお、実施形態と同様の構成部分については説明を省略する。

図８に示すように、本変形例の圧電振動片４Ａには、基部１２のうち、マウント部２２に一対のサイドアーム２７が一体的に形成されている。マウント部２２は、基部１２の−Ｙ側に配置されたマウント部本体２８と、マウント部本体２８の−Ｙ側において、Ｘ方向に沿って＋Ｘ側に延びる一対のサイドアーム２７と、を備えている。圧電振動片４Ａは、サイドアーム２７の先端部に形成された不図示のマウント電極を介して、例えばパッケージ等に実装される。

本変形例によれば、マウント部２２にサイドアーム２７を備えているので、圧電振動片４ＡのＹ方向における長さを増大させることなく、振動腕部１０，１１からマウント電極が形成されたサイドアーム２７の先端部までの距離を長く確保できる。これにより、幅狭部２３を通過した振動腕部１０，１１からの漏れ振動をマウント部２２のサイドアーム２７で十分減衰させることができる。したがって、実施形態の効果に加えて、圧電振動片４ＡのＹ方向における長さを増大させることなくさらに振動漏れを抑制できる。なお、サイドアーム２７の形状はこれに限られるものではなく、さらに振動腕部１０、１１の先端側へ向けて延びる形状でもよい。また、マウント部２２の位置も適宜変更可能である。

（圧電振動子）
次に、上述した実施形態の圧電振動片４を備えたパッケージ９として、圧電振動子１を説明する。
図９は、圧電振動子１の外観斜視図である。
図１０は、圧電振動子１の内部構成図であって、リッド基板３を取り外した状態の平面図である。
図１１は、図１０のＢ−Ｂ線における断面図である。
図１２は、図９に示す圧電振動子１の分解斜視図である。
なお、以下の説明では、ベース基板２のリッド基板３との接合面を第一面Ｕ（図１０参照）とし、ベース基板２の外側面を第二面Ｌ（図１１参照）として説明する。また、図１０および図１２では、圧電振動片４の主面に形成された各電極の図示を省略している。
図９に示すように、本実施形態の圧電振動子１は、ベース基板２およびリッド基板３が接合膜３５を介して陽極接合されたパッケージ９と、図１１に示すように、パッケージ９のキャビティ３ａに収納された圧電振動片４と、を備えた表面実装型の圧電振動子１である。

ベース基板２およびリッド基板３は、ガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる陽極接合可能な基板であり、略板状に形成されている。リッド基板３におけるベース基板２との接合面側には、圧電振動片４を収容するキャビティ３ａが形成されている。

リッド基板３におけるベース基板２との接合面側の全体に、陽極接合用の接合膜３５（接合材）が形成されている。接合膜３５は、キャビティ３ａの内面全体に加えて、キャビティ３ａの周囲の額縁領域に形成されている。本実施形態の接合膜３５は、アルミニウムにより形成されているが、クロムやシリコン等で接合膜３５を形成することも可能である。この接合膜３５とベース基板２とが陽極接合され、キャビティ３ａが真空封止されている。

圧電振動子１は、ベース基板２を厚さ方向（Ｚ方向）に貫通し、キャビティ３ａの内側と圧電振動子１の外側とを導通する貫通電極３２，３３を備えている。そして、貫通電極３２，３３は、ベース基板２を貫通する貫通孔３０，３１内に配置され、圧電振動片４と外部とを電気的に接続する金属ピン７と、貫通孔３０，３１と金属ピン７との間に充填される筒体６と、により形成されている。なお、以下には貫通電極３２を例にして説明するが、貫通電極３３についても同様である。また、貫通電極３３、引き回し電極３７および外部電極３９の電気的接続についても、貫通電極３２、引き回し電極３６および外部電極３８の電気的接続と同様となっている。

貫通孔３０は、ベース基板２の第一面Ｕ側から第二面Ｌ側にかけて、内形が次第に大きくなるように形成されており、貫通孔３０の中心軸を含む断面形状が略テーパ状となるように形成されている。
金属ピン７は、銀やニッケル合金、アルミニウム等の金属材料により形成された導電性の棒状部材であり、鍛造やプレス加工により成型される。金属ピン７は、線膨張係数がベース基板２のガラス材料と近い金属、例えば、鉄を５８重量パーセント、ニッケルを４２重量パーセント含有する合金（４２アロイ）で形成することが望ましい。
筒体６は、ペースト状のガラスフリットが焼成されたものである。筒体６の中心には、金属ピン７が筒体６を貫通するように配されており、筒体６は、金属ピン７および貫通孔３０に対して強固に固着している。

図１２に示すように、ベース基板２の第一面Ｕ側には、一対の引き回し電極３６，３７がパターニングされている。また、これら一対の引き回し電極３６，３７上にそれぞれ金等からなるバンプＢが形成されており、バンプＢを利用して圧電振動片４の一対のマウント電極が実装されている。これにより、圧電振動片４の一方のマウント電極が、一方の引き回し電極３６を介して一方の貫通電極３２に導通し、他方のマウント電極が、他方の引き回し電極３７を介して他方の貫通電極３３に導通するようになっている。

ベース基板２の第二面Ｌには、一対の外部電極３８，３９が形成されている。一対の外部電極３８，３９は、ベース基板２の長手方向（Ｙ方向）の両端部に形成され、一対の貫通電極３２，３３に対してそれぞれ電気的に接続されている。

このように構成された圧電振動子１を作動させる場合には、ベース基板２に形成された外部電極３８，３９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４の励振電極に電圧を印加できるので、一対の振動腕部１０，１１を接近および離間させる方向（Ｘ方向）に所定の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、時刻源や制御信号のタイミング源、リファレンス信号源等として利用できる。

（効果）
本実施形態によれば、幅狭部２３により振動漏れを抑制しつつ、基部１２の剛性を確保して耐衝撃性の低下を抑制できる圧電振動片４を備えているので、ＣＩ値の上昇を抑制でき、かつ耐衝撃性に優れた圧電振動子１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１３を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器１１０は、図１３に示すように、圧電振動子１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１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１１０において、圧電振動子１に電圧を印加すると、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１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、ＣＩ値の上昇を抑制でき、かつ耐衝撃性に優れた圧電振動子１を備えているので、高効率で耐衝撃性に優れた発振器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１４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１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１４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、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、ＣＩ値の上昇を抑制でき、かつ耐衝撃性に優れた圧電振動子１を備えているので、高効率で耐衝撃性に優れた携帯情報機器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１５を参照して説明する。
本実施形態の電波時計１４０は、図１５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、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１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１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１を必要とする。

本実施形態の電波時計１４０によれば、ＣＩ値の上昇を抑制でき、かつ耐衝撃性に優れた圧電振動子１を備えているので、高効率で耐衝撃性に優れた電波時計１４０を提供できる。

なお、この発明の技術範囲は上記実施の形態に限られるものではなく、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。

実施形態では、表面実装型の圧電振動子１に本発明の圧電振動片４を採用しているが、これに限らず、例えばシリンダーパッケージタイプの圧電振動子に本発明の圧電振動片４を採用しても構わない。また、セラミックパッケージを採用してもよい。

また、実施形態および実施形態の各変形例では、基部１２に一対の切り欠き部２４が形成されていたが、基部１２に複数対の切り欠き部２４が形成されていてもよい。このとき、切り欠き部２４は、＋Ｘ側から見てＹ方向に並んで形成される。切り欠き部２４を複数対形成することにより、幅狭部２３の形成範囲がＹ方向に長くなるため、基部１２の剛性が低下するが、より良好に振動漏れを抑制できる。このように、切り欠き部２４の個数を変更することで、幅狭部２３の形成範囲を変更でき、基部１２の剛性と振動漏れ防止特性とのバランスを調整できる。

切り欠き部２４の形状は、実施形態および実施形態の各変形例の形状に限定されることはない。
実施形態の切り欠き部２４は、＋Ｘ側から見て、接続部側の壁面２１ａおよびマウント部側の壁面２２ａが略平行に形成されていた。これに対して、接続部側の壁面２１ａおよびマウント部側の壁面２２ａは、例えば、＋Ｚ側から−Ｚ側に向かって漸次接近するように形成されていてもよい。

実施形態では、切り欠き部２４は、ドライエッチングにより形成されていたが、例えばレーザトリミングや機械加工等により形成されていてもよい。

実施形態では、ウエハと圧電振動片４の基材とを切断し、圧電振動片４の基材を個片化した後に切り欠き部２４を形成していた。これに対して、例えば、ウエハと圧電振動片４の基材とが連結した状態で、圧電振動片４の基材を個片化する前に切り欠き部２４を形成してもよい。この場合、切り欠き部２４の傾斜に対応する角度でレーザを照射してレーザトリミングを行うことにより、圧電振動片４の基材を個片化することなく切り欠き部２４を形成できる。したがって、作業効率よく切り欠き部２４を形成できる。

１・・・圧電振動子 ４，４Ａ・・・圧電振動片 １０，１１・・・振動腕部 １２・・・基部 ２１・・・接続部 ２１ａ・・・接続部壁面 ２２・・・マウント部 ２２ａ・・・マウント部壁面 ２３・・・幅狭部 ２４・・・切り欠き部 ２５・・・リブ １１０・・・発振器 １２０・・・携帯情報機器（電子機器） １４０・・・電波時計

Claims (6)

1. 所定方向に並んで配置された一対の振動腕部と、
   前記一対の振動腕部の長手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であって、
   前記基部は、
   前記振動腕部の前記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、前記基部側面の外側から内側に切り欠かれた切り欠き部によって形成される幅狭部と、を備えており、
   前記切り欠き部を前記基部の厚さ方向から見た場合に、前記接続部側の壁面の少なくとも一部と、前記マウント部側の壁面の少なくとも一部とが重なるように前記切り欠き部が形成され、
   前記接続部側の壁面および前記マウント部側の壁面は、段差形状を有しており、両壁面が略平行に形成されていることを特徴とする圧電振動片。
2. 請求項１に記載の圧電振動片であって、
   前記切り欠き部には、前記幅狭部から外側に突出するリブが形成されていることを特徴とする圧電振動片。
3. 請求項１又は２に記載の圧電振動片を有することを特徴とする圧電振動子。
4. 請求項３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。
5. 請求項３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。
6. 請求項３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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