JP6348727B2 - 圧電振動片、圧電振動子、発振器、電子機器、及び電波時計 - Google Patents

Description

本発明は、圧電振動片、圧電振動子、発振器、電子機器、及び電波時計に関する。

等価直列抵抗の値、すなわち、ＣＩ（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）値を低減するために、音叉腕部（振動腕部）に溝部が形成された音叉型屈曲振動子が知られている。
このような音叉型屈曲振動子では、音叉腕部に溝部が形成されているため、音叉腕部の厚み方向の屈曲剛性が低下してしまう。これにより、音叉腕部が厚み方向に屈曲することで振動ブレが発生し、音叉型屈曲振動子の振動特性が不安定になる場合があった。

この問題に対して、音叉基部の一端から溝部に突出する補強壁部を形成することにより、音叉型屈曲振動子における音叉腕部の屈曲剛性の向上を図る構成が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２００９−６０３４７号公報

しかし、例えば、上記特許文献１に示すような音叉型屈曲振動子（圧電振動片）では、補強壁部が音叉基部の一端から溝部に突出して設けられているため、音叉基部側の端部における溝部の幅は小さくなる。そのため、音叉基部側の端部において溝部の内壁に励振電極を形成することが困難になり、音叉基部側の端部における溝部の内壁において励振電極の形成が不十分となる虞があった。これにより、励振電極の電界による逆圧電効果が低減し、音叉型屈曲振動子の振動特性が低下してしまう場合があった。

本発明の一つの態様は、上記問題点に鑑みて成されたものであって、振動腕部の基部側における厚み方向の屈曲剛性を向上し、かつ、基部側の端部において溝部の内壁に励振電極を形成することが容易な圧電振動片、及び圧電振動子を提供することを目的の一つとする。また、本発明の一つの態様は、そのような圧電振動子を備え、信頼性に優れた発振器、電子機器、及び電波時計を提供することを目的の一つとする。

本発明の圧電振動片の一つの態様は、基部と、前記基部に接続され、幅方向に並んで配置された一対の振動腕部と、を備え、前記振動腕部の主面には、前記振動腕部の長さ方向に沿って溝部が形成され、前記溝部の内部における前記基部側には、前記溝部の底部から前記主面側に突出する突出部が設けられ、前記突出部は、前記溝部の側壁と離間して設けられていることを特徴とする。

前記突出部は、前記溝部の内部における前記基部側の端部近傍に設けられている構成としてもよい。

一対の前記振動腕部に設けられた前記突出部同士は、一対の前記振動腕部同士の間の前記幅方向の中心を通り、かつ、前記長さ方向に平行な中心線に対して、線対称に設けられている構成としてもよい。

本発明の圧電振動子の一つの態様は、ベース部材と、前記ベース部材に重ね合わされて接合されると共に前記ベース部材との間に気密封止されたキャビティを形成するリッド部材と、を有するパッケージと、前記ベース部材における実装面にマウントされ、前記キャビティ内に収容された上記の圧電振動片と、を備えることを特徴とする。

本発明の発振器の一つの態様は、上記の圧電振動子を備え、前記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。

本発明の電子機器の一つの態様は、上記の圧電振動子を備え、前記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。

本発明の電波時計の一つの態様は、上記の圧電振動子を備え、前記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。

本発明の一つの態様によれば、振動腕部の基部側における厚み方向の屈曲剛性を向上し、かつ、基部側の端部において溝部の内壁に励振電極を形成することが容易な圧電振動片、及び圧電振動子が提供される。また、本発明の一つの態様によれば、そのような圧電振動子を備え、信頼性に優れた発振器、電子機器、及び電波時計が提供される。

本実施形態の圧電振動子を示す分解斜視図である。 本実施形態の圧電振動子を示す断面図である。 本実施形態の圧電振動片を示す平面図である。 本実施形態の圧電振動片を示す図であって、図３におけるIV−IV断面図である。 本実施形態の圧電振動片を示す図であって、図３におけるV−V断面図である。 本実施形態の圧電振動片を示す図であって、図３におけるVI−VI断面図である。 本実施形態の効果を説明するための説明図である。 発振器の実施形態の一例を示す図である。 電子機器の実施形態の一例を示す図である。 電波時計の実施形態の一例を示す図である。

以下、図を参照しながら、本発明の実施形態に係る圧電振動片、及び圧電振動子について説明する。
なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。

［圧電振動子］
図１及び図２は、本実施形態の圧電振動子１を示す図である。図１は、分解斜視図である。図２は、断面図である。図３から図６は、本実施形態の圧電振動片１００を示す図である。図３は、平面図である。図４は、図３におけるIV−IV断面図である。図５は、図３におけるV−V断面図である。図６は、図３におけるVI−VI断面図である。

なお、以下の説明においては、ＸＹＺ軸を設定し、このＸＹＺ座標系を参照しつつ各部材の位置関係を説明する。この際、圧電振動子１（図１参照）の厚み方向をＺ軸方向、圧電振動子１の長手方向をＹ軸方向、圧電振動子１の短手方向をＸ軸方向とする。

本実施形態の圧電振動子１は、図１に示すように、外形が略直方体状のいわゆるセラミックパッケージタイプの表面実装型振動子である。圧電振動子１は、気密に封止されたキャビティＣ１を有するパッケージ２と、キャビティＣ１に収容された圧電振動片１００とを備える。

パッケージ２は、図１に示すように、パッケージ本体（ベース部材）３と、封口板（リッド部材）４とを備える。パッケージ本体３は、有底の凹部３ａを有する部材である。凹部３ａは、後述するシールリング５２の内側面５２ａと、後述する第２ベース基板５１上に形成された貫通孔５１ａの内側面と、後述する第１ベース基板５０の上面５０ａとで構成されている。

封口板４は、パッケージ本体３の凹部３ａの開口を塞いでおり、パッケージ本体３と接合されている。キャビティＣ１は、パッケージ本体３の凹部３ａの内側に相当する内部空間であり、パッケージ本体３と封口板４とによって、パッケージ２の外部と仕切られている。

パッケージ本体３は、第１ベース基板５０と、第１ベース基板５０上に配置された第２ベース基板５１と、第２ベース基板５１上に配置されたシールリング５２とを含む。

第１ベース基板５０と第２ベース基板５１とは、それぞれ、平面視（ＸＹ面視）において外形が概ね長方形の板状部材である。第２ベース基板５１は、平面視（ＸＹ面視）において外形寸法が第１ベース基板５０とほぼ同じである。

第１ベース基板５０と第２ベース基板５１とは、それぞれ、セラミックス製である。第１ベース基板５０と第２ベース基板５１との形成材料は、例えば、アルミナを主成分とする高温焼成セラミックス（ＨＴＣＣ：Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−Ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ）であってもよいし、ガラスセラミックス等の低温焼成セラミックス（ＬＴＣＣ：Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−Ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ）であってもよい。

第１ベース基板５０において、第２ベース基板５１側（＋Ｚ側）の上面５０ａの一部は、パッケージ本体３の凹部３ａの底面に相当する。
第２ベース基板５１は、第１ベース基板５０に重ねられており、第１ベース基板５０と焼結などで結合されている。すなわち、第２ベース基板５１は、第１ベース基板５０と一体化されている。

第２ベース基板５１には、図１及び図２に示すように、貫通孔５１ａが形成されている。貫通孔５１ａの内側面は、パッケージ本体３の凹部３ａの側壁の一部を構成している。貫通孔５１ａの短手方向の一方側（−Ｘ側）の内側面には、貫通孔５１ａに突出して実装部５５が設けられている。貫通孔５１ａの短手方向の他方側（＋Ｘ側）の内側面には、貫通孔５１ａに突出して実装部５６が設けられている。実装部５５と実装部５６とは、互いに対向して設けられている。貫通孔５１ａの平面視（ＸＹ面視）形状は、矩形から実装部５５，５６の平面視（ＸＹ面視）形状を除いた形状である。

実装部５５，５６のシールリング５２側（＋Ｚ側）の面は、圧電振動片１００がマウントされる実装面５５ａ，５６ａである。実装面５５ａには、電極パッド５３が設けられている。実装面５６ａには、電極パッド５４が設けられている。実装部５５，５６の平面視（ＸＹ面視）形状は、本実施形態においては、例えば、矩形状である。実装部５５，５６は図２に示すように、電極パッド５３，５４を介して圧電振動片１００と接触する。

電極パッド５３と電極パッド５４とは、圧電振動片１００と電気的に接続される一対の端子である。電極パッド５３及び電極パッド５４は、例えば、バンプ電極である。
詳しくは後述するが、圧電振動片１００には、基板実装用のマウント部１７及びマウント部１８が設けられている。電極パッド５３は、圧電振動片１００のマウント部１７に形成された図示しないマウント電極と電気的に接続され、電極パッド５４は、圧電振動片１００のマウント部１８に形成された図示しないマウント電極と電気的に接続される。

シールリング５２は、図１に示すように、平面視（ＸＹ面視）で矩形状の枠状部材であり、パッケージ本体３の凹部３ａの側壁の一部を構成する。シールリング５２は、平面視（ＸＹ面視）における外形寸法が、第２ベース基板５１よりも一回り小さい。シールリング５２は、銀ロウ等のロウ材や半田材等を用いた焼付けによって、第２ベース基板５１のシールリング５２側（＋Ｚ側）の面（以下、第２ベース基板５１の上面）に接合されている。シールリング５２は、第２ベース基板５１の上面に形成された金属接合層に対する溶着等によって、第２ベース基板５１の上面と接合されていてもよい。この金属接合層は、電解メッキ法、無電解メッキ法、蒸着法、スパッタ法の少なくとも１つを用いて形成されていてもよい。

シールリング５２は、導電性の部材であり、例えば、ニッケル基合金を含む。このニッケル基合金は、コバール、エリンバー、インバー、４２−アロイのうち１種または２種以上を含んでいてもよい。シールリング５２の形成材料は、第１ベース基板５０及び第２ベース基板５１と熱膨張係数が近い材料から選択されていてもよい。例えば、第１ベース基板５０及び第２ベース基板５１の形成材料として、熱膨張係数が６．８×１０^-6／℃のアルミナを用いる場合には、シールリング５２の形成材料は、熱膨張係数が５．２×１０^-6／℃のコバールであってもよいし、熱膨張係数が４．５〜６．５×１０^-6／℃の４２−アロイであってもよい。

シールリング５２の内形は、実装部５５，５６が形成されている箇所を除いて、貫通孔５１ａと平面視（ＸＹ面視）で重なっている。

封口板４は、図２に示すように、シールリング５２上に重ねられており、シールリング５２の開口（凹部３ａの開口）を塞いでいる。上述のキャビティＣ１は、第１ベース基板５０と第２ベース基板５１とシールリング５２と封口板４とに囲まれる空間である。すなわち、圧電振動片１００は、平面視（ＸＹ面視）で、シールリング５２の内側に収容されている。

封口板４は、導電性の基板であり、シールリング５２と接合されている。シールリング５２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、レーザ溶接、超音波溶接などの溶接によって、封口板４と接合される。封口板４とシールリング５２とを溶接する場合に、封口板４の下面（−Ｚ側の面）とシールリング５２の上面（＋Ｚ側の面）との一方または双方にニッケル、金等の接合層が設けられていると、溶接による接合の信頼性が向上し、例えば、キャビティＣ１の気密性を確保しやすくなる。

第１ベース基板５０の下方側（−Ｚ側）の面には、外部電極５７及び外部電極５８が設けられている。
外部電極５７及び外部電極５８は、圧電振動子１の外部のデバイス、例えば、圧電振動子１が実装されるデバイスからの電力の供給を受ける端子である。

パッケージ本体３には、電極パッド５３と外部電極５７とを電気的に接続する第１配線（図示せず）と、電極パッド５４と外部電極５８とを電気的に接続する第２配線（図示せず）とが設けられている。すなわち、外部電極５７に印加された電位は、第１配線及び電極パッド５３を介して、圧電振動片１００のマウント部１７に形成されたマウント電極に印加される。また、外部電極５８に印加された電位は、第２配線及び電極パッド５４を介して、圧電振動片１００のマウント部１８に形成されたマウント電極に印加される。圧電振動片１００は、各マウント電極に供給される電力によって、振動する。

なお、第１配線は、例えば、第１ベース基板５０を厚み方向（Ｚ軸方向）に貫通して外部電極５７と導通する第１貫通電極と、第２ベース基板５１を厚み方向（Ｚ軸方向）に貫通して電極パッド５３と導通する第２貫通電極と、第１ベース基板５０と第２ベース基板５１との間に設けられ第１貫通電極と第２貫通電極とを電気的に接続する接続配線と、を含む。電極パッド５４と外部電極５８とを電気的に接続する第２配線は、第１配線と同様の構成である。第１配線と第２配線の構成は、適宜変更できる。

［圧電振動片］
次に、本実施形態の圧電振動片１００について説明する。
圧電振動片１００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体に、電極あるいは配線として機能する導電膜パターンなどの付帯物が形成された板状の部品である。本実施形態の圧電振動片１００は、いわゆるサイドアーム型の圧電振動片である。
なお、本実施形態においては、圧電振動片１００の圧電体が水晶である場合について説明する。

圧電振動片１００は、図３に示すように、基部１０と、基部１０に接続され、幅方向（Ｘ軸方向）に並んで配置された一対の振動腕部２１，２２と、基部１０における振動腕部２１，２２の幅方向（Ｘ軸方向）の両側に接続された２つの支持腕部１５，１６と、支持腕部１５，１６に設けられた２つのマウント部１７，１８とを備える。本実施形態において、基部１０、一対の振動腕部２１，２２及び支持腕部１５，１６は、一体的に形成されており、隣接する各部が界面なく連続している。図３及び図４においては、各部の範囲を示すために、各部の基端あるいは先端を２点鎖線で示している。

基部１０は、支持腕部１５，１６と振動腕部２１，２２とを接続している。
基部１０の平面視（ＸＹ面視）形状は、図３に示すように、矩形状である。
基部１０における振動腕部２１，２２の幅方向両側（±Ｘ側）の端部には、それぞれ支持腕部１５，１６が接続されている。基部１０における振動腕部２１，２２の長さ方向の一方側（＋Ｙ側）には、振動腕部２１，２２が接続されている。

振動腕部２１，２２は、それぞれ長さ方向の一方側（−Ｙ側）の端部で、基部１０と接続されている。振動腕部２１と振動腕部２２とは、振動腕部２１と振動腕部２２との間の幅方向（Ｘ軸方向）の中心を通り、振動腕部２１，２２の長さ方向（Ｙ軸方向）に平行な中心線Ｐに対して線対称に設けられている。
振動腕部２１と振動腕部２２とは、形状及び寸法が同様であるため、以下の説明においては、代表して、振動腕部２１についてのみ説明する場合がある。

振動腕部２１は、略均一な幅で直線的に延びる帯状部１１と、幅（Ｘ軸方向長さ）が帯状部１１よりも広いハンマー部１３とを備える。同様にして、振動腕部２２は、帯状部１２と、ハンマー部１４とを備える。

ハンマー部１３，１４は、それぞれ帯状部１１，１２の基部１０と接続されている側と逆側（＋Ｙ側）の先端から、帯状部１１，１２の長手方向（Ｙ軸方向）に沿うように延出して形成されている。ハンマー部１３，１４の幅（Ｘ軸方向長さ）は、帯状部１１，１２の幅（Ｘ軸方向長さ）よりも大きく形成されている。ハンマー部１３，１４は、基部１０を固定端として、幅方向（Ｘ軸方向）に振動する自由端に設定されている。

振動腕部２１の帯状部１１は、基部１０から圧電振動子１の長手方向（Ｙ軸方向）に沿って、直線的に延びている。
帯状部１１における圧電振動片１００の表面（＋Ｚ側の主面）１９ａには、溝部３１ａが形成されている。帯状部１１における圧電振動片１００の裏面（−Ｚ側の主面）１９ｂには、図４に示すように、溝部３１ｂが形成されている。溝部３１ａ，３１ｂは、振動腕部２１の基部１０側（−Ｙ側）の端部から、振動腕部２１の長さ方向（Ｙ軸方向）とほぼ平行に延びている。溝部３１ａ，３１ｂの深さ方向は、圧電振動片１００の厚み方向（Ｚ軸方向）とほぼ平行である。同様にして、振動腕部２２の帯状部１２における表面１９ａには、図５に示すように、溝部３２ａが形成されている。帯状部１２における裏面１９ｂには、溝部３２ｂが形成されている。

なお、溝部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂは、同様の構成であるため、以下の説明においては、代表して溝部３１ａのみについて説明する場合がある。

溝部３１ａの断面視（ＺＸ面視）形状は、特に限定されず、矩形状であっても、多角形状であっても、その他の形状であってもよい。本実施形態においては、溝部３１ａ，３２ａの断面視（ＺＸ面視）形状は、図５に示すように、例えば、５角形状である。本実施形態においては、後述するように溝部３１ａはエッチングにより形成されるため、溝部３１ａの内壁は、結晶面に応じた形状となる。

図３及び図４に示すように、溝部３１ａの内部における基部１０側（−Ｙ側）、より詳細には、基部１０側（−Ｙ側）の端部近傍には、突出部４１ａが設けられている。突出部４１ａは、溝部３１ａの底部３１ｃから表面１９ａ側（＋Ｚ側）に突出している。突出部４１ａは、溝部３１ａの幅方向（Ｘ軸方向）の中央に設けられ、溝部３１ａの側壁から離間して設けられている。

なお、本明細書において、突出部４１ａが溝部３１ａの内部における基部１０側（−Ｙ側）の端部「近傍」に設けられている、とは、例えば、突出部４１ａの基部１０側（−Ｙ側）の端部と、溝部の基部１０側（−Ｙ側）の端部における側壁との距離が、溝部３１ａの長さ方向（Ｙ軸方向）の大きさの１／４以下となることを意味する。

突出部４１ａの断面視（ＺＸ面視）形状は、特に限定されず、矩形状であっても、多角形状であっても、その他の形状であってもよい。本実施形態においては、突出部４１ａの断面視（ＺＸ面視）形状は、図６に示すように、例えば、台形状である。本実施形態においては、溝部３１ａと同様に突出部４１ａはエッチングにより形成されるため、突出部４１ａの側壁は結晶面に応じた形状となる。

図３及び図６に示すように、突出部４１ａが形成されていることにより、突出部４１ａの振動腕部２１の幅方向の両側（±Ｘ側）には、それぞれ幅狭部３３ａ及び幅狭部３３ｂが形成されている。幅狭部３３ａの幅（Ｘ軸方向長さ）Ｗ２は、図５に示す溝部３１ａにおける幅狭部３３ａ，３３ｂ以外の部分の幅Ｗ１よりも小さい。幅狭部３３ｂについても同様である。

図５及び図６に示すように、幅狭部３３ａ，３３ｂの深さＤ２は、溝部３１ａにおける幅狭部３３ａ，３３ｂ以外の部分の深さＤ１よりも小さい。そのため、幅狭部３３ａ，３３ｂにおける底部３１ｆの厚み（Ｚ軸方向長さ）は、溝部３１ａにおける幅狭部３３ａ，３３ｂ以外の部分の底部３１ｃの厚みよりも大きい。溝部３１ａの底部３１ｃは、溝部３１ｂの底部でもあり、幅狭部３３ａ，３３ｂの底部３１ｆは、後述する幅狭部３３ｃ，３３ｄの底部でもある。

なお、以下の説明においては、特に断りのない限り、溝部３１ａの幅とは、溝部３１ａにおける幅狭部３３ａ，３３ｂ以外の部分の幅を意味し、溝部３１ａの深さとは、溝部３１ａにおける幅狭部３３ａ，３３ｂ以外の部分の深さを意味し、溝部３１ａの底部とは、溝部３１ａにおける幅狭部３３ａ，３３ｂ以外の部分の底部を意味するものとする。

溝部３１ｂの内部における基部１０側（−Ｙ側）、より詳細には、溝部３１ｂの長さ方向（Ｙ軸方向）の中心よりも基部１０側（−Ｙ側）には、突出部４１ｂが設けられている。本実施形態においては、突出部４１ｂは、溝部３１ｂの内部における基部１０側（−Ｙ側）の端部近傍に設けられている。突出部４１ｂは、溝部３１ｂの底部３１ｃから裏面１９ｂ側（−Ｚ側）に突出している。突出部４１ｂは、突出部４１ａと同様にして、溝部３１ｂの幅方向（Ｘ軸方向）の中央に設けられ、溝部３１ｂの側壁から離間して設けられている。本実施形態においては、突出部４１ａと突出部４１ｂとは、平面視（ＸＹ面視）において重なるように設けられている。
突出部４１ｂが設けられていることにより、溝部３１ａと同様にして、溝部３１ｂには、幅狭部３３ｃ及び幅狭部３３ｄが形成されている。

振動腕部２１と同様にして、振動腕部２２の溝部３２ａの内部には、突出部４２ａが設けられている。突出部４２ａが設けられていることにより、溝部３２ａには、幅狭部３４ａ及び幅狭部３４ｂが形成されている。突出部４２ａは、溝部３２ａの底部３２ｃのうち、幅狭部３４ａ，３４ｂが形成されている部分の底部３２ｆから突出して設けられている。溝部３２ａの底部３２ｃは、溝部３２ｂの底部でもあり、幅狭部３４ａ，３４ｂの底部３２ｆは、後述する幅狭部３４ｃ及び幅狭部３４ｄの底部でもある。

また、同様にして、振動腕部２２の溝部３２ｂの内部には、突出部４２ｂが設けられている。突出部４２ｂが設けられていることにより、溝部３２ｂには、幅狭部３４ｃ及び幅狭部３４ｄが形成されている。

振動腕部２１における突出部４１ａ，４１ｂと、振動腕部２２における突出部４２ａ，４２ｂとは、中心線Ｐに対して、線対称に設けられている。

なお、本明細書において、「線対称」とは、厳密に線対称である場合のみを意味するものではなく、寸法比が０．９以上、１．１以下程度である範囲、及び位置のずれが対象物の幅の５％以下程度である範囲までは含まれるものとする。また、水晶がエッチングされる際において結晶面によって決まる突出部の形状のわずかな違いについても含まれるものとする。

本実施形態においては、溝部３１ａはエッチングにより形成され、突出部４１ａは溝部３１ａの形成と同時に形成される。すなわち、振動腕部２１における突出部４１ａが形成される位置にマスクを設けて、突出部４１ａの部分が残るようにして振動腕部２１の表面１９ａをエッチングすることにより、溝部３１ａ及び突出部４１ａが形成される。
エッチングする方法としては、特に限定されず、ドライエッチングを選択してもよいし、ウエットエッチングを選択してもよい。

振動腕部２１における表面１９ａ、裏面１９ｂ及び溝部３１ａ，３１ｂの内壁には、図示しない励振電極が形成されている。振動腕部２２についても同様である。

一対の支持腕部１５，１６は、基部１０から、振動腕部２１，２２の幅方向（Ｘ軸方向）両側に延出した後、振動腕部２１，２２の長さ方向（Ｙ軸方向）に沿って、振動腕部２１，２２の先端側（＋Ｙ側）に向かって屈曲延出して形成されている。

支持腕部１５，１６の裏面１９ｂ側（−Ｚ側）には、それぞれマウント部１７，１８が設けられている。マウント部１７，１８が設けられている位置は、支持腕部１５，１６が振動する際に、振動の節となる位置である。

支持腕部１５，１６のマウント部１７，１８には、図示しないマウント電極が形成され、図示しない引き出し電極により、振動腕部２１，２２の外表面上に形成された励振電極と接続されている。そして、これらの各電極に所定の電圧が印加されると、一対の振動腕部２１，２２の双方の励振電極同士の相互作用により、一対の振動腕部２１，２２が互いに接近または離間する方向（Ｘ軸方向）に所定の共振周波数で振動する。

本実施形態によれば、溝部３１ａの内部における基部１０側（−Ｙ側）に突出部４１ａが設けられ、突出部４１ａは溝部３１ａの側壁から離間して設けられている。そのため、突出部４１ａによって形成される幅狭部３３ａ，３３ｂは、溝部３１ａの基部１０側（−Ｙ側）の端部には形成されない。これにより、本実施形態によれば、溝部３１ａの基部１０側の端部の幅を幅狭部３３ａ，３３ｂの幅よりも大きくできるため、溝部３１ａの基部１０側の端部における内壁に励振電極を形成することが容易である。したがって、本実施形態によれば、溝部３１ａの基部１０側の端部の内壁において、励振電極の形成が不十分となることを抑制でき、圧電振動片１００の振動特性が低下することを抑制できる。

また、本実施形態によれば、突出部４１ａは溝部３１ａの基部１０側（−Ｙ側）に設けられているため、振動腕部２１の基部１０側の端部における厚み方向（Ｚ軸方向）の屈曲剛性を向上できる。これにより、本実施形態によれば、振動腕部２１が厚み方向に屈曲して振動ブレが発生することを抑制できる。

また、本実施形態によれば、突出部４１ａは溝部３１ａの基部１０側（−Ｙ側）の端部近傍に設けられているため、より振動腕部２１の基部１０側の端部における厚み方向（Ｚ軸方向）の屈曲剛性を向上できる。

以上により、本実施形態によれば、溝部３１ａによってＣＩ値を低減しつつ、振動腕部２１の基部１０側の端部の厚み方向の屈曲剛性を向上させ、かつ、溝部３１ａの基部１０側の端部に励振電極を形成することが容易な圧電振動片が得られる。

また、本実施形態によれば、溝部３１ａにおける突出部４１ａが設けられている部分、すなわち、幅狭部３３ａ，３３ｂにおける底部３１ｆの厚みを大きくできるため、振動腕部２１の基部１０側（−Ｙ側）の端部における厚み方向（Ｚ軸方向）の屈曲剛性をより向上できる。以下、詳細に説明する。

図５及び図６に示すように、幅狭部３３ａの幅Ｗ２は、溝部３１ａの幅Ｗ１よりも小さい。これにより、溝部３１ａをエッチングにより形成する場合において、幅狭部３３ａの深さＤ２を、溝部３１ａの深さＤ１よりも小さくできる。これは、以下の原理による。

図７は、エッチングにより形成される溝において、幅の違いによる深さの違いについて説明するための説明図である。
図７に示すように、エッチングによって振動腕部７０に溝部６０を形成すると、本実施形態においては、圧電振動片（振動腕部）の圧電体は水晶であるため、エッチングによって結晶面６２，６３が現れる。

エッチングは、結晶面６２，６３が交わるまで進行するため、溝部６０の幅Ｗ３よりも小さい幅Ｗ４を有する溝部６１を形成する際には、結晶面６２，６３が交わるまでの距離が、溝部６０の場合に比べて短く、結果として、溝部６０の深さＤ３よりも、溝部６１の深さＤ４の方が小さくなる。

図５及び図６に戻り、幅狭部３３ａの深さＤ２は、溝部３１ａの深さＤ１よりも小さいため、結果として、幅狭部３３ａの底部３１ｆの厚み（Ｚ軸方向長さ）は、溝部３１ａの底部３１ｃの厚みよりも大きくなる。これにより、突出部４１ａが形成されている箇所における振動腕部２１の厚み方向（Ｚ軸方向）の屈曲剛性をより向上できる。そして、突出部４１ａは、溝部３１ａの内部における基部１０側（−Ｙ側）の端部近傍に設けられているため、本実施形態によれば、振動腕部２１の基部１０側の端部における厚み方向（Ｚ軸方向）の屈曲剛性をより向上できる。

また、本実施形態によれば、溝部３１ａの基部１０側（−Ｙ側）の端部に幅狭部が形成されていないため、溝部３１ａの基部１０側の端部における深さが小さくなることが抑制される。そのため、溝部３１ａの基部１０側の端部における内壁の面積が小さくなることが抑制され、溝部３１ａの基部１０側の端部において、内壁に形成される励振電極による逆圧電効果が低減されることを抑制できる。

また、本実施形態によれば、振動腕部２１に設けられた突出部４１ａ，４１ｂと振動腕部２２に設けられた突出部４２ａ，４２ｂとは、振動腕部２１，２２同士の間の中心を通り、振動腕部２１，２２の長さ方向と平行な中心線Ｐに対して線対称に設けられている。これにより、本実施形態によれば、圧電振動片１００の振動特性が不安定になることを抑制できる。

また、本実施形態の圧電振動子１によれば、上記説明した圧電振動片１００を備えているため、信頼性に優れた圧電振動子が得られる。

なお、本実施形態においては、以下の構成、及び製造方法を採用することもできる。

上記説明した実施形態においては、幅狭部３３ａ，３３ｂの深さＤ２は、溝部３１ａの深さＤ１よりも小さいが、これに限られない。本実施形態においては、例えば、幅狭部３３ａ，３３ｂの深さＤ２と、溝部３１ａの深さＤ１とが同じ大きさであってもよい。

また、本実施形態においては、圧電振動片１００の圧電体は水晶で形成されていなくてもよい。

また、本実施形態においては、突出部４１ａの形成方法は、特に限定されず、エッチング以外のいかなる方法を用いてもよい。

また、本実施形態においては、突出部４１ａは、溝部３１ａの内部における基部１０側（−Ｙ側）、すなわち、溝部３１ａの長さ方向（Ｙ軸方向）の中心よりも基部１０側（−Ｙ側）に、溝部３１ａの側壁と離間して設けられている範囲内において、どこに設けられていてもよい。

また、本実施形態においては、サイドアーム型の圧電振動片１００を用いたが、音叉型のものであっても、センターアーム型のものであってもよい。

また、本実施形態においては、圧電振動片１００を用いた圧電振動子１として、セラミックパッケージタイプの表面実装型振動子について説明したが、圧電振動片１００を、ガラス材によって形成されるベース基板及びリッド基板が陽極接合によって接合されるガラスパッケージタイプの圧電振動子に適用することも可能である。

（圧電振動子を備える機器の実施形態）
［発振器］
次に、圧電振動子１を備える本実施形態の発振器について説明する。
図８は、本実施形態の発振器１０００を示す図である。
発振器１０００は、基板１０１０と、集積回路１０２０と、電子部品１０３０と、圧電振動子１とを備える。
電子部品１０３０は、例えば、キャパシタなどであり、基板１０１０に実装されている。集積回路１０２０は、発振器用であり、基板１０１０に実装されている。

集積回路１０２０は、圧電振動子１と電子部品１０３０とのそれぞれと、図示略の配線を介して電気的に接続されている。圧電振動子１は、例えば、基板１０１０において集積回路１０２０の近傍に実装される。圧電振動子１は、図１などを参照して上記説明した実施形態の圧電振動子であり、発振子として機能する。発振器１０００の少なくとも一部は、適宜、図示しない樹脂によりモールドされていてもよい。

発振器１０００は、圧電振動子１に電力が供給されると、圧電振動子１の圧電振動片が振動する。圧電振動片の振動は、圧電振動片が有する圧電特性により、電気信号へ変換される。この電気信号は、圧電振動子１から集積回路１０２０へ出力される。集積回路１０２０は、圧電振動子１から出力された電気信号に各種処理を実行することで、周波数信号を生成する。

発振器１０００は、例えば、時計用の単機能発振器、コンピューターなどの各種装置の動作タイミングを制御するタイミング制御装置、時刻あるいはカレンダーなどを提供する装置などに応用できる。集積回路１０２０は、発振器１０００に要求される機能に応じて構成され、いわゆるＲＴＣ（リアルタイムクロック）モジュールを含んでいてもよい。

本実施形態によれば、圧電振動子１を備えているため、上述したのと同様にして、信頼性に優れた発振器１０００が得られる。

［電子機器］
次に、圧電振動子１を備える本実施形態の電子機器の一つの形態として、携帯情報機器について説明する。
この携帯情報機器は、腕時計のような形態であり、一般的な携帯電話よりも格段に小型かつ軽量であるが、携帯電話と同様の通信が可能である。この携帯情報機器は、文字盤に相当する部分に液晶ディスプレイなどの表示部が配置されており、表示部に時刻情報などを表示可能である。また、この携帯情報機器は、バンドの内側部分にスピーカ、マイクロフォンなどの入出力部が設けられており、入出力部を利用して通話などが可能である。

図９は、本実施形態の携帯情報機器１１００の一例を示す図である。
図９に示す携帯情報機器１１００は、計時部１１１０と、表示部１１２０と、通信部１１３０と、制御部１１４０と、電源部１１５０と、電圧検出部１１６０と、電源遮断部１１７０とを備える。

制御部１１４０は、携帯情報機器１１００の各部を総括的に制御する。例えば、制御部１１４０は、計時部１１１０による時刻の計測、表示部１１２０による情報の表示、通信部１１３０による外部との通信などを制御する。制御部１１４０は、例えば、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、このプログラムに従って各種処理を実行するＣＰＵと、このＣＰＵのワークエリアとして使用されるＲＡＭとを含む。

計時部１１１０は、集積回路と、圧電振動子１とを備える。この集積回路は、発振回路と、レジスタ回路と、カウンタ回路と、インターフェース回路とを含む。圧電振動子１は、上記説明した実施形態に係る圧電振動子である。圧電振動子１は、電力の供給を受けて圧電振動片が振動し、この振動を、圧電振動片が有する圧電特性に応じた電気信号に変換する。圧電振動子１から出力された電気信号は、集積回路の発振回路へ入力される。

計時部１１１０の集積回路において、発振回路の出力は、二値化されてレジスタ回路とカウンタ回路とにより計数される。この計数結果は、インターフェース回路を介して制御部１１４０に供給される。制御部１１４０は、集積回路からの計数結果に基づいて各種演算などを実行することで時刻や日付などを算出し、その算出結果に基づいて、表示部１１２０に時刻、日付、カレンダーなどの各種情報を表示させる。

通信部１１３０は、外部との通信、すなわち外部へのデータの送信および外部からのデータの受信を行う。通信部１１３０は、無線部１２００と、音声処理部１２１０と、切替部１２２０と、増幅部１２３０と、音声入出力部１２４０と、電話番号入力部１２５０と、着信音発生部１２６０と、呼制御メモリ部１２７０とを含む。

無線部１２００は、符号化された音声データ等の各種データを、アンテナ１２８０を介して基地局とやりとりする。音声処理部１２１０は、無線部１２００から入力されたデータを、復号化して増幅部１２３０へ出力する。また、音声処理部１２１０は、増幅部１２３０から入力されたデータを、符号化して無線部１２００へ出力する。増幅部１２３０は、音声処理部１２１０と音声入出力部１２４０との間の信号の受け渡しを行うとともに、受け渡される信号を適宜、所定のレベルまで増幅する。音声入出力部１２４０は、スピーカおよびマイクロフォンなどを含み、増幅部１２３０からの信号に応じた音声を外部へ出力し、外部から音声の入力を受け付ける。

また、切替部１２２０は、基地局からの呼び出しなどに応じた制御部１１４０からの指令により、着信音発生部１２６０を増幅部１２３０と接続する。着信音発生部１２６０は、基地局からの呼び出しに応じた制御部１１４０からの指令により、着信音のデータを切替部１２２０に出力する。すなわち、制御部１１４０は、基地局からの呼び出しなどに応じて、着信音のデータを増幅部１２３０へ出力させることにより、音声入出力部１２４０によって着信音を出力させる。

呼制御メモリ部１２７０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１２５０は、例えば０から９の番号キー及びその他のキーを備え、これら番号キー等の押下により、通話先の電話番号等の入力に利用される。

電源部１１５０は、例えば、リチウムイオン二次電池を含み、携帯情報機器１１００の各部へ電力を供給する。電圧検出部１１６０は、電源部１１５０から携帯情報機器１１００の各部へ供給されている電圧を検出する。電圧検出部１１６０は、検出した電圧が所定値以下になった場合に、電圧が所定値以下であることを制御部１１４０に通知する。この所定値は、通信部１１３０を安定して動作させるために必要とされる電圧として予め設定されている値であり、例えば、３Ｖ程度である。電圧検出部１１６０から電圧降下の通知を受けた制御部１１４０は、無線部１２００、音声処理部１２１０、切替部１２２０、及び着信音発生部１２６０を含む複数の機能部の少なくとも一部の動作を、禁止または制限する。この場合に、制御部１１４０は、複数の機能部のうち相対的に消費電力が大きい機能部の動作を、複数の機能部のうち相対的に消費電力が小さい機能部よりも先に禁止または制限する。制御部１１４０は、供給電力の低下によって機能が停止または制限されていることを示す情報を、表示部１１２０に表示させる。この表示は、文字を含んでいてもよいし、記号を含んでいてもよく、例えば、表示部１１２０に表示された電話アイコンに×（バツ）印を付ける態様でもよい。電源遮断部１１７０は、複数の機能部のうち、電圧低下により機能が停止する機能部への電力の供給を選択的に停止する。

本実施形態によれば、圧電振動子１を備えているため、上述したのと同様にして、信頼性に優れた携帯情報機器１１００が得られる。

［電波時計］
次に、圧電振動子１を備える本実施形態の電波時計について説明する。
電波時計は、表示する時刻を、標準電波から取得される時刻に合わせる機能を有する。標準電波は、タイムコードと呼ばれる時刻情報を含む変調信号によって、所定周波数の搬送波にＡＭ変調をかけたものである。標準電波は、例えば日本国内では、福島県の送信所と佐賀県の送信所とから送信されている。福島県の送信所から送信される標準電波は、搬送波の周波数が４０ｋＨｚであり、佐賀県の送信所から送信される標準電波は、搬送波の周波数が６０ｋＨｚである。

図１０は、本実施形態の電波時計１３００を示す図である。この電波時計１３００は、アンテナ１３１０と、アンプ１３２０と、フィルタ部１３３０と、検波整流回路１３４０と、波形整形回路１３５０と、ＣＰＵ１３６０と、ＲＴＣ１３７０とを備える。

アンテナ１３１０は、標準電波を受信する。アンプ１３２０は、アンテナ１３１０が受信した標準電波の信号を、増幅してフィルタ部１３３０へ出力する。フィルタ部１３３０は、アンプ１３２０からの信号を、濾波、同調して検波整流回路１３４０へ出力する。検波整流回路１３４０は、フィルタ部１３３０からの信号を、検波復調して波形整形回路１３５０へ出力する。波形整形回路１３５０は、検波整流回路１３４０からの信号からタイムコードを取得し、このタイムコードをＣＰＵ１３６０へ供給する。ＣＰＵ１３６０は、タイムコードから現在の年、積算日、曜日、時刻等の時刻に関する情報を取得する。ＲＴＣ１３７０は、いわゆるリアルタイムクロックであり、現在の年、月、日、時、分、秒などの情報を保持している。ＣＰＵ１３６０は、タイムコードから取得した時刻に関する情報を、ＲＴＣ１３７０が保持する情報に反映させる。ＲＴＣ１３７０が保持する情報は、適宜読みだされて、時刻の表示に利用される。

フィルタ部１３３０は、濾波する信号の周波数に相当する共振周波数の圧電振動子を含む。フィルタ部１３３０において、圧電振動子は、共振子として機能する。例えば、図１０の電波時計１３００は、日本国内での使用が想定されたものであり、フィルタ部１３３０は、共振周波数が４０ｋＨｚの圧電振動子１ａと、共振周波数が６０ｋＨｚの圧電振動子１ｂとを含む。なお、日本国内以外の地域での使用が想定される電波時計１３００は、使用される地域に対応した標準電波の搬送波の周波数に応じて、フィルタ部１３３０の圧電振動子の共振周波数が設定される。
本実施形態において、フィルタ部１３３０の圧電振動子１ａと圧電振動子１ｂとは、それぞれ、上記説明した実施形態の圧電振動子１と同様の圧電振動子である。

本実施形態によれば、圧電振動子１と同様の構成を有する圧電振動子１ａ，１ｂを備えているため、上述したのと同様にして、信頼性に優れた電波時計１３００が得られる。

１，１ａ，１ｂ…圧電振動子、２…パッケージ、３…パッケージ本体（ベース部材）、４…封口板（リッド部材）、１０…基部、１９ａ…表面（主面）、１９ｂ…裏面（主面）、２１，２２…振動腕部、３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ…溝部、３１ｃ，３１ｆ，３２ｃ，３２ｆ…底部、４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ…突出部、５５ａ，５６ａ…実装面、１００…圧電振動片、１０００…発振器、１０２０…集積回路、１１１０…計時部、１３００…電波時計、１３３０…フィルタ部、Ｃ１…キャビティ、Ｐ…中心線

Claims (7)

1. 基部と、
   前記基部に接続され、幅方向に並んで配置された一対の振動腕部と、
   を備え、
   前記振動腕部の主面には、前記振動腕部の長さ方向に沿って溝部が形成され、
   前記溝部の内部における前記基部側には、前記溝部の底部から前記主面側に突出する突出部が設けられ、
   前記突出部は、前記溝部の側壁と離間して設けられ、
   前記突出部によって形成される幅狭部は、前記溝部の前記基部側の端部には形成されない
   ことを特徴とする圧電振動片。
2. 前記突出部は、前記溝部の内部における前記基部側の端部近傍に設けられている、請求項１に記載の圧電振動片。
3. 一対の前記振動腕部に設けられた前記突出部同士は、一対の前記振動腕部同士の間の前記幅方向の中心を通り、かつ、前記長さ方向に平行な中心線に対して、線対称に設けられている、請求項１または２に記載の圧電振動片。
4. ベース部材と、前記ベース部材に重ね合わされて接合されると共に前記ベース部材との間に気密封止されたキャビティを形成するリッド部材と、を有するパッケージと、
   前記ベース部材における実装面にマウントされ、前記キャビティ内に収容された請求項１から３のいずれか一項に記載の圧電振動片と、を備えることを特徴とする圧電振動子。
5. 請求項４に記載の圧電振動子を備え、前記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。
6. 請求項４に記載の圧電振動子を備え、前記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。
7. 請求項４に記載の圧電振動子を備え、前記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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