(57)【要約】【課題】  基部を短くしてもＣＩ値の振動片素子間のバラツキが安定すると共に振動片全体も小型化できる振動片、該振動片を有する振動子、この振動子を備える発振器及び電子機器を提供する。【解決手段】  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って、前記基部には切り込み部が形成され、前記振動腕部の表面部及び裏面部には溝部が形成され、前記振動腕部の短辺である振動腕部幅は、５０μｍ以上１５０μｍ以下であり、前記表面部及び裏面部の少なくともいずれか一方の溝部の深さは、前記振動腕部の深さ方向の全長である前記振動腕部の厚みに対して３０％以上５０％未満であり、前記溝部の開口における短辺である溝幅であって、前記表面部及び裏面部の少なくともいずれか一方の溝幅は、前記振動腕部幅に対して４０％以上１００％未満であり、前記振動片のＣＩ値は１００ＫΩ以下である。【選択図】  図１
2010035221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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って、
前記基部には切り込み部が形成され、
前記振動腕部の表面部及び裏面部には溝部が形成され、
前記振動腕部の短辺である振動腕部幅は、５０μｍ以上１５０μｍ以下であり、
前記表面部及び裏面部の少なくともいずれか一方の溝部の深さは、前記振動腕部の深さ方向の全長である前記振動腕部の厚みに対して３０％以上５０％未満であり、
前記溝部の開口における短辺である溝幅であって、前記表面部及び裏面部の少なくともいずれか一方の溝幅は、前記振動腕部幅に対して４０％以上１００％未満であり、
前記振動片のＣＩ値は１００ＫΩ以下であることを特徴とする振動片。
【請求項２】
前記表面部及び裏面部の少なくともいずれか一方の溝部の深さは、前記振動腕部の厚みに対して４０％以上５０％未満の深さであることを特徴とする請求項１に記載の振動片。
【請求項３】
前記表面部及び裏面部の少なくともいずれか一方の溝幅は、前記腕部幅の７０％以上１００％未満であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の振動片。
【請求項４】
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振動片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。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の振動片が、パッケージ内に収容されていることを特徴とする振動子。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４いずれかに記載の振動片と、集積回路とが、パッケージ内に収容されることを特徴とする発振器。
【請求項７】
請求項１乃至請求項４いずれかに記載の振動片がパッケージ内に収容されている振動子を有し、前記振動子を制御部に接続して用いることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば水晶等からなる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。
【背景技術】
【０００２】
従来、振動片である音叉型水晶振動片は、例えば図１２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本の腕部１２，１３を有している。そして、この２本の腕部１２，１３には、溝１２ａ，１３ａが表面に形成されている。また、この溝は図１２の腕部１２，１３の裏面側にも同様に形成されている。
このため、図１２のＡ−Ａ’断面図である図１３に示すように腕部１２，１３は、その断面形状が略Ｈ型の形成されている。
【０００３】
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、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。
略Ｈ型の音叉型水晶振動片１０の大きさとしては、例えば図１２に示すように腕部１２，１３の長さが１．６４４ｍｍ、幅が０．１ｍｍとなっており、この腕部１２，１３に幅０．０７ｍｍの幅で溝１２ａ，１３ａが形成されている。
さらに、基部１１は図において縦方向の長さが０．７ｍｍとなっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように極めて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１２における縦方向の長さを０．７ｍｍ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の長さを腕部１２，１３の長さの４０％以上としないと、振動片の固定バラツキによる影響が出やすく振動片素子間のＣＩ値バラツキの発生が生じ易いという問題があった。具体的には、腕部１２，１３の幅をＷ、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の腕部１２，１３の長さＬを短くすればするほど、腕部１２，１３の幅Ｗも細くなるという関係になっている。
【０００５】
図１２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腕部１２，１３の長さＬが１．６４４ｍｍと短いため、その幅も０．１ｍｍと極めて細くなっている。さらに腕部１２，１３の厚みも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１３（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１３（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１３（ｂ）において矢印Ｅで示す方向に腕部１２，１３が振動するようになる。これは、垂直振動成分変位量（ｎｍ）は、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ことによる。
【０００６】
このように腕部１２，１３の振動の垂直成分が増加し、腕部１２，１３が動くと、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、振動片の固定バラツキの影響によって、腕部１２，１３の振動が振動片によっては不安定となるものが生じ、ＣＩ値の素子間のバラツキが大きくなっていた。
そして、このような腕部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。
【０００７】
本発明は上記問題に鑑み、基部を短くしてもＣＩ値の振動片素子間のバラツキが安定すると共に振動片全体も小型化できる振動片、該振動片を有する振動子、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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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って、前記基部には切り込み部が形成され、前記振動腕部の表面部及び裏面部には溝部が形成され、前記振動腕部の短辺である振動腕部幅は、５０μｍ以上１５０μｍ以下であり、前記表面部及び裏面部の少なくともいずれか一方の溝部の深さは、前記振動腕部の深さ方向の全長である前記振動腕部の厚みに対して３０％以上５０％未満であり、前記溝部の開口における短辺である溝幅であって、前記表面部及び裏面部の少なくともいずれか一方の溝幅は、前記振動腕部幅に対して４０％以上１００％未満であり、前記振動片のＣＩ値は１００ＫΩ以下であることを特徴とする振動片により達成される。
【０００９】
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、振動腕部が振動する際に、垂直方向成分を有した振動が生じても、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。
また、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、基部を小型化しながら、ＣＩ値の振動片素子間のバラツキを安定化させることができる振動片を有する振動子となる。
また、前記振動片が固定・収容される箱状パッケージと、を備えるので、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る。
【００１０】
好ましくは、前記切り込み部の前記振動腕部側である上端部が、前記溝部の前記基部側である下端部より前記基部の底面側に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
前記切り込み部の前記振動腕部側である上端部が、前記溝部の前記基部側である下端部より前記基部の底面側に形成されているので、基部に形成される切込み部の位置は、必ず振動腕部の溝部の下端部より下方に配置されることになる。
したがって、この切り込み部の存在が、振動腕部の振動を阻害等することがない。
【００１２】
好ましくは、前記切り込み部の前記基部の底面側である下端部が、前記固定領域の前記振動腕部側である上端部より前記振動腕部側に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
前記切り込み部の前記基部の底面側である下端部が、前記固定領域の前記振動腕部側である上端部より前記振動腕部側に設けられているので、切り込み部１２５の上端部は、必ず固定領域１１１より図４の上方に配置されるので、切り込み部１２５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。
また、振動腕部の振動により、溝部から漏れてきた漏れ振動は、切り込み部により、基部の固定領域に伝わり難くなる。このため、漏れ振動が固定領域に伝わって生じるエネルギー逃げが発生し難くなる。
従来は、ＣＩ値の振動片素子間のばらつきが、標準偏差で１０ＫΩ以上発生していたが、本発明では、標準偏差が１ＫΩにまで激減した。
以上のようにＣＩ値の振動片素子間のバラツキの安定化を図ることができるので、従来の振動片のように基部の長さを腕部の長さの４０％以上にする必要がない。
これにより、本発明では、基部の長さを短くすることができ、振動片の大きさを小型化することができる。
【００１４】
好ましくは、前記振動片の前記振動腕部が略直方体でなり、その表面部の短辺である腕部幅が５０μｍ以上１５０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１５】
前記振動片の前記振動腕部が略直方体でなり、その表面部の短辺である腕部幅が５０μｍ以上１５０μｍ以下である。このような振動片においても、前記切り込み部を設けることで、基部を小型化でき、振動片全体を超小型化できると共に、実用的なＣＩ値の上限である１００ＫΩ以下で、ＣＩ値の振動片素子間のバラツキを安定化させることができる。
【００１６】
好ましくは、前記振動片の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、前記表面部又は前記裏面部に設けられている溝部のいずれかの深さが、前記振動腕部の深さ方向の全長である厚みに対して３０％以上５０％未満の深さに形成されていることを特徴とする。
【００１７】
前記振動片の前記表面部又は前記裏面部に設けられている溝部のいずれかの深さが、前記振動腕部の深さ方向の全長である厚みに対して３０％以上５０％未満の深さに形成されているので、超小型振動片でもＣＩ値を実用上の上限である１００ＫΩ以下に抑えることができる。また、前記切り込み部を設けることで、ＣＩ値の振動片素子間のバラツキを安定化させることができる。
【００１８】
好ましくは、前記振動片の前記表面部又は前記裏面部に設けられている溝部のいずれかの深さが、前記振動腕部の深さ方向の全長である厚みに対して４０％以上５０％未満の深さに形成されていることを特徴とする。
【００１９】
前記表面部又は前記裏面部に設けられている溝部のいずれかの深さが、前記振動腕部の深さ方向の全長である厚みに対して４０％以上５０％未満の深さに形成されているので、超小型振動片でもＣＩ値を実用上の上限である１００ＫΩ以下により精度良く抑えることができる。
【００２０】
好ましくは、前記振動片の前記溝部の開口における短辺である溝幅が、前記振動腕部の前記腕部幅の４０％以上と成っていることを特徴とする。
【００２１】
前記振動片の前記溝部の開口における短辺である溝幅が、前記振動腕部の前記腕部幅の４０％以上と成っているので、ＣＩ値を実用上の上限である１００ＫΩ以下に抑えることができる振動子となる。また、前記切り込み部を設けることで、ＣＩ値の振動片素子間のバラツキを安定化させることができる。
【００２２】
好ましくは、前記振動片の前記溝幅が前記腕部幅の７０％以上１００％未満に形成されていることを特徴とする。
【００２３】
前記振動片の前記溝幅が前記腕部幅の７０％以上１００％未満に形成されているので、前記切り込み部を設けることで、ＣＩ値の振動片素子間のバラツキを安定化させることができる。
【００２４】
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振動片であることを特徴とする。
【００２５】
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切り込み部を設けることで、基部を小型化でき、音叉型振動片と振動子全体も小型化でき、ＣＩ値の振動片素子間のバラツキも安定化させることができる。
【００２６】
前記目的は、前記振動片と、集積回路とが、パッケージ内に収容されることを特徴とする発振器により達成される。
【００２７】
好ましくは、前記切り込み部の前記振動腕部側である上端部が、前記溝部の前記基部側である下端部より前記基部の底面側に形成されていることを特徴とする発振器である。
【００２８】
好ましくは、前記切り込み部の前記基部の底面側である下端部が、前記固定領域の前記振動腕部側である上端部より前記振動腕部側に設けられていることを特徴とする発振器である。
【００２９】
前記目的は、振動片がパッケージ内に収容されている振動子を有し、前記振動子を制御部に接続して用いることを特徴とする電子機器により達成される。
【００３０】
好ましくは、前記切り込み部の前記振動腕部側である上端部が、前記溝部の前記基部側である下端部より前記基部の底面側に形成されていることを特徴とする電子機器である。
【００３１】
好ましくは、前記切り込み部の前記基部の底面側である下端部が、前記固定領域の前記振動腕部側である上端部より前記振動腕部側に設けられていることを特徴とする電子機器である。
【発明の効果】
【００３２】
以上説明したように、本発明によれば、基部を短くしてもＣＩ値の振動片素子間のバラツキが安定すると共に振動片全体も小型化できる振動片、該振動片を有する振動子、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】
【００３３】
【図１】本発明に第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】図１の基部の切り込み部の構成を示す概略斜視図である。
【図４】図１の音叉型水晶振動子の説明図である。
【図５】音叉腕幅とＣＩ値との関係を示す図である。
【図６】溝深さとＣＩ値との関係を示す図である。
【図７】音叉腕幅に対する溝幅の割合とＣＩ値との関係を示す図である。
【図８】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９】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１０】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１１】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１２】従来の音叉型水晶振動片を示す概略図である。
【図１３】（ａ）腕部の振動の説明図である。（ｂ）腕部の振動の他の説明図である。
【図１４】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１５】図１４のＢ−Ｂ’線概略断面図である。
【図１６】電極形成工程を示す概略フローチャートである。
【図１７】音叉腕に電極が形成される工程を示す概略図である。
【図１８】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１９】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。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
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。
【００３５】
（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。
【００３６】
ところで、上記音叉型水晶振動片１００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、例えば０．５６ｍｍに形成されている。
一方、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。
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１２に示すように基部１１の長さが０．７ｍｍで腕部１２，１３の長さが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の振動による振動漏れで生じるＣＩ値の振動片素子間のバラツキの増大を防いでいるものである。
【００３７】
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の振動による振動漏れが生じ、ＣＩ値の振動片素子間のバラツキが増大することになる。
しかし、本実施の形態では、図１に示すように基部１１０の両側に切り込み部１２５が２箇所設けられている。
この状態を示すのが図３である。図３は図１の基部１１０の切り込み部１２５の配置状態を示す概略斜視図である。
図３に示すように切り込み部１２５が矩形状に形成されている。
このような切り込み部１２５は、図１に示すように基部１１０の上端部から０．１１３ｍｍ下側から下方に向かって形成されている。
【００３８】
この切り込み部１２５の基部１１０における配置条件を示したのが図４である。図４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１２５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１２５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。
【００３９】
以上の関係から、基部１１０に形成される切込み部１２５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１２５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４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１２５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１２５の上端部は、必ず固定領域１１１より図４の上方に配置されるので、切り込み部１２５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。
【００４０】
このように、基部１１０に設けられた切り込み部１２５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１２５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１２５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１２５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、従来のＣＩ値の振動片素子間のばらつきは、標準偏差で１０ＫΩ以上発生していたが、これによって、標準偏差は１ＫΩに激減した。
【００４１】
以上のようにＣＩ値の振動片素子間のバラツキの安定化を図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の振動による振動漏れが生じ難くＣＩ値の振動片素子間のバラツキが安定化することになる。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１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１２に示す基部１１の長さである０．７ｍｍより著しく小さくすることが可能となる。
【００４２】
このように構成される基部１１０に突出して形成されるのが、図１に示す音叉腕１２１，１２２である。
この音叉腕１２１、１２２のそれぞれの幅は、図１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１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の表面及び裏面に溝部１２３、１２４が設けられている。
【００４３】
図５は溝幅が腕幅の７０％である場合の音叉腕１２１、１２２の幅とＣＩ値との関係を示す図である。図５に示すように２点鎖線で示す溝部を設けていない音叉腕は、腕幅が０．１５ｍｍより狭くなると実用的なＣＩ値である１００ＫΩを超え、実用に耐えない音叉型水晶振動子となる。
しかし、本実施の形態の音叉型水晶振動片１００は、図１に示すように音叉腕の１２１，１２２の表面及び裏面に溝部１２３、１２２を設けているので、図５に示すように音叉腕１２３，１２４の腕幅が０．１ｍｍでも実用的なＣＩ値である１００ＫΩ以内に収まり、実用的な振動片となる。
また、図５では、溝部の深さを音叉腕１２１，１２２の厚み方向に対して４５％以内に収めれば、腕幅が０．０５ｍｍであっても、振動片のＣＩ値は実用的なＣＩ値である１００ＫΩ以内に収まることになる。
【００４４】
このように、音叉腕１２１，１２２の表面及び裏面に溝部１２３，１２４を設けることで、ＣＩ値の上昇を抑えることができるが、この溝部１２３，１２４の深さは、音叉腕１２１，１２２の厚みの３０％以上５０％未満である必要がある。
図６は、溝幅が腕幅の７０％である場合の溝深さ（片側面）とＣＩ値との関係を示す図である。図６に示すように溝部１２３，１２４の深さが音叉腕１２１，１２２の厚みの３０％以上５０％未満であればＣＩ値が実用的な１００ＫΩ以内に収まることになる。
一方、溝部１２３，１２４の深さを５０％以上にすると、溝部１２３，１２４が音叉腕１２１，１２２の表面及び裏面に設けられるため、貫通孔となり、周波数が所望の周波数と異なるところで発振することになってしまう。
ところで、図６に示すように溝部１２３，１２４の深さを４０％以上５０％未満とすれば、ＣＩ値は実用的な１００ＫΩ内に収まるだけでなく、ＣＩ値は安定することになる。
本実施の形態の溝部１２３，１２４は、音叉腕１２１，１２２の厚み方向の４５％である０．０４５ｍｍとしている。
【００４５】
更に、本実施の形態では、音叉腕１２１，１２２の表面及び裏面に設けられた溝部１２３，１２４の溝幅を０．０７ｍｍとしている。この溝幅０．０７ｍｍは、音叉腕１２１，１２２の腕幅０．１ｍｍの７０％となっている。
この腕幅に対する溝幅の割合と、ＣＩ値との関係を示したのが図７である。図７に示すように、溝幅が腕幅の４０％以上であれば、実用的なＣＩ値である１００ＫΩ内に収まることになる。
そして、溝幅が腕幅の７０％以上に形成されれば、図７に示すように、ＣＩ値の振動片素子間のバラツキは安定化することになる。
【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には、図示しない電極等が所定の位置に配置され、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１３（ｂ）に示すように垂直成分の振動が加わり、音叉腕１２１，１２２が振動するが、この振動が基部１１０の切り込み部１２５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、ＣＩ値の振動片素子間の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、この切れ込み部１２５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、実用的なＣＩ値である１００ＫΩ以内に収まっているだけでなく、ＣＩ値の振動片素子間のバラツキが安定化するように溝部１２３，１２４の深さや溝幅を調整しているので、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８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８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８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、小型でＣＩ値の振動片素子間のバラツキが安定しているので、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ＣＩ値の振動片素子間のバラツキが安定した高性能な振動子となる。
【００５０】
（第３の実施の形態）
図９は、本発明の第３の実施の形態に係る電子機器である携帯電話装置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９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９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値の振動片素子間のバラツキが安定し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ＣＩ値の振動片素子間のバラツキが安定した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１０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ッ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、同一符号を用いて、その説明を省略する。
【００５４】
図１０に示す音叉型水晶発振器４００は、図８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、小型でＣＩ値の振動片素子間のバラツキが安定しているので、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ＣＩ値の振動片素子間のバラツキが安定した高性能な発振器となる。
【００５５】
（第５の実施の形態）
図１１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１１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１１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、小型でＣＩ値の振動片素子間のバラツキが安定しているので、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ＣＩ値の振動片素子間のバラツキが安定した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。
【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１４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１６は電極形成工程を示す概略フローチャートである。図１７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１７（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１４のＢ−Ｂ’線概略断面図である。図１７（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１６のＳＴ１）。この状態を示したのが図１７（ｂ）である。図１７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１６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１７（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１６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１４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１４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１４及び図１５の短絡防止用間隔Ｗ１、具体的には例えば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１７（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１６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１４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１８（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１８（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とを別々に行う。
【００６５】
しかし、これに限らず図１８（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１６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１９（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１９（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１６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１９（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１４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】
以上説明したように、本発明によれば、基部を短くしてもＣＩ値の振動片素子間のバラツキが安定すると共に振動片全体も小型化できる振動片を有する振動子、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。
【符号の説明】
【００６９】
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
１２５・・・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・・・側面部
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
【図１】
2010035221.tif 000003
【図２】
2010035221.tif 000004
【図３】
2010035221.tif 000005
【図４】
2010035221.tif 000006
【図５】
2010035221.tif 000007
【図６】
2010035221.tif 000008
【図７】
2010035221.tif 000009
【図８】
2010035221.tif 000010
【図９】
2010035221.tif 000011
【図１０】
2010035221.tif 000012
【図１１】
2010035221.tif 000013
【図１２】
2010035221.tif 000014
【図１３】
2010035221.tif 000015
【図１４】
2010035221.tif 000016
【図１５】
2010035221.tif 000017
【図１６】
2010035221.tif 000018
【図１７】
2010035221.tif 000019
【図１８】
2010035221.tif 000020
【図１９】
2010035221.tif 000021