(57)【要約】【課題】損失の少ない安定した振動が得られる圧電薄膜振動片の提供。【解決手段】圧電薄膜振動片は、基部１０と、棒状振動体２０，２１と、基部１０と棒状振動体２０，２１との間に設けられた圧電薄膜３１を、圧電薄膜３１の分極軸方向Ｃと交差して互いに対向し、一方が基部１０に接合され、他方が棒状振動体２０，２１の端部２２に接合される対向電極３２，３３で狭持する圧電薄膜振動部３０とを備え、圧電薄膜振動部３０の振動モードが、圧電薄膜３１が分極軸方向Ｃに変位する縦振動モードであって、棒状振動体２０，２１の延在方向Ｂが、圧電薄膜３１の分極軸方向Ｃに略沿った方向であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、棒状振動体と、
前記基部と前記棒状振動体との間に設けられた圧電薄膜、該圧電薄膜の分極軸方向と交差して互いに対向し、一方が前記基部に接合され、他方が前記棒状振動体の端部に接合される対向電極で前記圧電薄膜を狭持する圧電薄膜振動部とを備え、
前記圧電薄膜振動部の振動モードが前記分極軸方向に変位する縦振動モードであって、前記棒状振動体の延在方向が前記分極軸方向に略沿った方向であることを特徴とする圧電薄膜振動片。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電薄膜振動片において、前記圧電薄膜振動部が前記棒状振動体の前記延在方向に沿って２つに分割され、分割された該圧電薄膜振動部の前記対向電極のそれぞれに印加される交番電荷が、互いに逆相であることを特徴とする圧電薄膜振動片。
【請求項３】
請求項２に記載の圧電薄膜振動片において、前記基部と、互いに略平行な少なくとも２つの前記棒状振動体とで音叉を構成し、
前記棒状振動体のそれぞれに、前記分割された圧電薄膜振動部を備えることを特徴とする圧電薄膜振動片。
【請求項４】
請求項３に記載の圧電薄膜振動片において、前記分割された圧電薄膜振動部の前記対向電極のそれぞれに印加される交番電荷は、一方の前記棒状振動体及び他方の前記棒状振動体の隣り合う内側同士の前記圧電薄膜振動部が互いに同相で、外側同士の前記圧電薄膜振動部が互いに同相であることを特徴とする圧電薄膜振動片。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか一項に記載の圧電薄膜振動片において、分割された２つの前記圧電薄膜振動部の間に溝または貫通孔が設けられていることを特徴とする圧電薄膜振動片。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の圧電薄膜振動片において、前記基部と前記棒状振動体とが水晶であることを特徴とする圧電薄膜振動片。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の圧電薄膜振動片において、前記圧電薄膜がＺｎＯまたはＡｌＮであることを特徴とする圧電薄膜振動片。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の圧電薄膜振動片と、前記圧電薄膜振動片を気密封止された内部に収容するパッケージとを備えたことを特徴とする圧電薄膜振動子。
【請求項９】
請求項８に記載の圧電薄膜振動子を用いたことを特徴とする発振回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電薄膜振動部を備えた圧電薄膜振動片、圧電薄膜振動片を備えた圧電薄膜振動子及び圧電薄膜振動子を用いた発振回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基部と、基部から延在された２つのアーム（以下、棒状振動体という）と、２つの棒状振動体のそれぞれの主面上に形成された駆動部（以下、圧電薄膜振動部という）などが備えられた薄膜微少機械式共振子（以下、圧電薄膜振動片という）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この圧電薄膜振動片の圧電薄膜振動部は、それぞれの棒状振動体の主面上の、棒状振動体が延在された延在方向の中心線より内側及び外側に、それぞれ離間するように、第１、第２の電極（以下、下部電極という）と、下部電極上にそれぞれ設けられた圧電薄膜と、圧電薄膜上にそれぞれ設けられた第３、第４の電極（以下、上部電極という）とを有する。
これにより、圧電薄膜振動片は、圧電薄膜振動部のそれぞれの下部電極と上部電極との間に互いに逆相の交流電圧（以下、交番電荷という）を印加することにより、棒状振動体がＸ方向（２つの棒状振動体の配列方向）に共振（以下、振動という）する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２２７７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記圧電薄膜振動片の圧電薄膜は、スパッタなどの方法を用いて形成されることにより、圧電物質の各単結晶の分極軸方向が、上部電極と下部電極とを結ぶ方向（圧電薄膜の厚み方向）に揃えられた状態になっている。また、圧電薄膜は、圧電物質の単結晶と単結晶との間の界面に、単結晶より微細な微結晶が、分極軸方向が不揃いなまま互いに弱い結合状態で存在している粒界領域を含んで多結晶化されている。
上記圧電薄膜振動片では、上部電極と下部電極（以下、両者を併せて対向電極という）とに交番電荷を印加して、圧電薄膜を単結晶の分極軸方向と交差する方向（棒状振動体の主面に沿った方向、換言すれば圧電薄膜の延在方向）に変位させて棒状振動体を振動させている。
【０００５】
この際、上記圧電薄膜振動片では、圧電薄膜の単結晶と単結晶との間の界面において、粒界領域に起因する変位の伝搬損失が発生しているものと推定される。
この点について発明者らは、圧電薄膜の単結晶の分極軸方向と交差する方向（圧電薄膜の延在方向、圧電薄膜の面積方向ともいう）の弾性定数であるＣ１１が、圧電薄膜の単結晶の分極軸方向に沿う方向（圧電薄膜の厚み方向）の弾性定数であるＣ３３よりも、粒界領域の影響を受けて弾性定数が大きく変化するという、圧電薄膜の弾性定数の変化について述べた下記論文を根拠に推定している。
（論文：唐木智明、古畑誠、他４名、「結晶粒界による薄膜ＳＡＷ速度の変化」、圧電材料・デバイスシンポジウム２００８、Ｐ１０９−Ｐ１１２参照。）
【０００６】
これらのことから、上記圧電薄膜振動片は、対向電極に交番電荷を印加し、圧電薄膜を単結晶の分極軸方向と交差する方向に変位させて棒状振動体を振動させていることにより、圧電薄膜部における変位の伝搬損失が大きく、棒状振動体を効率的に振動させることができないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］本適用例にかかる圧電薄膜振動片は、基部と、棒状振動体と、前記基部と前記棒状振動体との間に設けられた圧電薄膜、該圧電薄膜の分極軸方向と交差して互いに対向し、一方が前記基部に接合され、他方が前記棒状振動体の端部に接合される対向電極で前記圧電薄膜を狭持する圧電薄膜振動部とを備え、前記圧電薄膜振動部の振動モードが前記分極軸方向に変位する縦振動モードであって、前記棒状振動体の延在方向が前記分極軸方向に略沿った方向であることを特徴とする。
【０００９】
これによれば、圧電薄膜振動片は、基部と棒状振動体との間に設けられた圧電薄膜を、この圧電薄膜の分極軸方向と交差して互いに対向している対向電極で狭持する圧電薄膜振動部を備えている。そして、圧電薄膜振動片は、圧電薄膜振動部の振動モードが、縦振動モードであって、棒状振動体の延在方向が、圧電薄膜の分極軸方向に略沿った方向である。
【００１０】
このことから、圧電薄膜振動片は、圧電薄膜振動部の振動モードが、縦振動モードであることにより、従来のような、圧電薄膜を分極軸方向と交差する方向に変位させている振動モードと比較して、圧電薄膜の変位が、粒界領域の影響を殆ど受けない。
これにより、圧電薄膜振動片は、圧電薄膜振動部における変位の伝搬損失が少なく、棒状振動体を効率的に振動させることができる。
【００１１】
また、圧電薄膜振動片は、棒状振動体の延在方向が、圧電薄膜の分極軸方向に略沿った方向であることから、棒状振動体を所定の質量になるように延在させることで、圧電薄膜を厚くしなくても、低周波数で安定した振動を得ることができる。
加えて、圧電薄膜振動片は、圧電薄膜を厚くしなくても、低周波数で安定した振動を得ることができることから、基部に対する圧電薄膜の膜応力を低減でき、膜応力に起因する基部の損傷などの不具合を回避できる。
【００１２】
［適用例２］上記適用例にかかる圧電薄膜振動片は、前記圧電薄膜振動部が前記棒状振動体の前記延在方向に沿って２つに分割され、分割された該圧電薄膜振動部の前記対向電極のそれぞれに印加される交番電荷が、互いに逆相であることが好ましい。
【００１３】
これによれば、圧電薄膜振動片は、圧電薄膜振動部が２つに分割され、分割された圧電薄膜振動部の対向電極のそれぞれに印加される交番電荷が、互いに逆相であることから、圧電薄膜の圧電性により、それぞれの圧電薄膜振動部の変位が互いに逆方向となる。
このことから、圧電薄膜振動片は、棒状振動体を屈曲振動させることができる。
【００１４】
［適用例３］上記適用例にかかる圧電薄膜振動片は、前記基部と、互いに略平行な少なくとも２つの前記棒状振動体とで音叉を構成し、前記棒状振動体のそれぞれに、前記分割された圧電薄膜振動部を備えることが好ましい。
【００１５】
これによれば、圧電薄膜振動片は、基部と互いに略平行な少なくとも２つの棒状振動体とで音叉を構成し、棒状振動体のそれぞれに２つに分割された圧電薄膜振動部を備えている。
このことから、圧電薄膜振動片は、複数の棒状振動体が屈曲振動する音叉型の圧電薄膜振動片を得ることができる。
【００１６】
［適用例４］上記適用例にかかる圧電薄膜振動片は、前記分割された圧電薄膜振動部の前記対向電極のそれぞれに印加される交番電荷は、一方の前記棒状振動体及び他方の前記棒状振動体の隣り合う内側同士の前記圧電薄膜振動部が互いに同相で、外側同士の前記圧電薄膜振動部が互いに同相であることが好ましい。
【００１７】
これによれば、圧電薄膜振動片は、圧電薄膜振動部の対向電極に印加される交番電荷が、一方の棒状振動体及び他方の棒状振動体の隣り合う内側同士の圧電薄膜振動部が互いに同相で、外側同士の圧電薄膜振動部が互いに同相である。
このことから、圧電薄膜振動片は、隣り合う棒状振動体が互いに反対方向に変位し、互いに接近と離間を繰り返す屈曲振動を行う音叉型の圧電薄膜振動片を得ることができる。
【００１８】
［適用例５］上記適用例にかかる圧電薄膜振動片は、分割された２つの前記圧電薄膜振動部の間に溝または貫通孔が設けられていることが好ましい。
【００１９】
これによれば、圧電薄膜振動片は、分割された２つの圧電薄膜振動部の間に溝または貫通孔が設けられていることから、２つの圧電薄膜振動部の短絡を確実に回避できる。
【００２０】
［適用例６］上記適用例にかかる圧電薄膜振動片は、前記基部と前記棒状振動体とが水晶であることが好ましい。
【００２１】
これによれば、圧電薄膜振動片は、基部と棒状振動体とが水晶であることから、温度特性に優れ安定した振動性能の圧電薄膜振動片を得ることができる。
【００２２】
［適用例７］上記適用例にかかる圧電薄膜振動片は、前記圧電薄膜がＺｎＯまたはＡｌＮであることが好ましい。
【００２３】
これによれば、圧電薄膜振動片は、圧電薄膜がＺｎＯまたはＡｌＮであることから、圧電薄膜の形成過程において、各単結晶の分極軸であるｃ軸を同一方向に容易に揃えることができる。
【００２４】
［適用例８］本適用例にかかる圧電薄膜振動子は、上記適用例のいずれか１つに記載の圧電薄膜振動片と、前記圧電薄膜振動片を気密封止された内部に収容するパッケージとを備えたことを特徴とする。
【００２５】
これによれば、圧電薄膜振動子は、上記適用例のいずれか１つの圧電薄膜振動片と、圧電薄膜振動片を気密封止された内部に収容するパッケージとを備えていることから、損失の少ない安定した振動を維持することができる。
【００２６】
［適用例９］本適用例にかかる発振回路は、上記適用例８に記載の圧電薄膜振動子を用いたことを特徴とする。
【００２７】
これによれば、発振回路は、上記適用例８に記載の圧電薄膜振動子を用いたことから、損失の少ない安定した発振を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、圧電薄膜振動片、圧電薄膜振動子及び発振回路の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の圧電薄膜振動片の一例としての圧電薄膜水晶振動片の概略構成を示す模式図である。図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ視での側面図である。なお、図１では、理解を容易にするために一部の構成要素にハッチングを施してある。
図１に示すように、圧電薄膜水晶振動片１は、基部１０と、棒状振動体２０，２１と、基部１０と棒状振動体２０，２１との間に設けられ、基部１０と棒状振動体２０，２１とに接合された圧電薄膜振動部３０などから構成されている。
【００３０】
基部１０は、水晶からなり、一方の端部１１に圧電薄膜振動部３０を介して棒状振動体２０，２１が接合され、他方の端部１２から外部の部材などに支持される支持部１３が棒状振動体２０，２１とは反対方向に延在されている。
棒状振動体２０，２１は、角柱状に形成された水晶からなり、延在方向（長手方向）Ｂが互いに略平行な状態で圧電薄膜振動部３０を介して基部１０の一方の端部１１に接合されている。これにより、圧電薄膜水晶振動片１は、音叉状に構成されている。
【００３１】
圧電薄膜振動部３０は、基部１０と棒状振動体２０，２１との間に設けられた圧電薄膜３１を、圧電薄膜３１の分極軸方向Ｃと交差して互いに対向し、一方が基部１０に接合され、他方が棒状振動体２０，２１の延在方向Ｂと交差する方向に沿った端部２２に接合される対向電極３２，３３で狭持する構成となっている。
圧電薄膜振動部３０の振動モードは、圧電薄膜３１が分極軸方向Ｃに変位する縦振動モードである。そして、圧電薄膜水晶振動片１は、棒状振動体２０，２１の延在方向Ｂが、圧電薄膜３１の分極軸方向Ｃに略沿った方向となっている。
なお、圧電薄膜水晶振動片１は、棒状振動体２０，２１の延在方向Ｂが、圧電薄膜３１の分極軸方向Ｃに一致するのが好ましいが、棒状振動体２０，２１の延在方向Ｂと圧電薄膜３１の分極軸方向Ｃとが、ある程度の角度を有していてもよい。
【００３２】
圧電薄膜振動部３０は、棒状振動体２０と基部１０との間に２つ、棒状振動体２１と基部１０との間に２つ設けられている。
この各２つの圧電薄膜振動部３０の間には、基部１０の一方の端部１１から棒状振動体２０，２１の端部２２より内側部分に亘って、基部１０の一方の主面１４側から他方の主面１５側まで貫通する貫通孔２３が形成されている。
これにより、圧電薄膜振動部３０は、棒状振動体２０，２１の延在方向Ｂに沿って棒状振動体２０，２１ごとに２つに分割された構成となっている。
【００３３】
圧電薄膜振動部３０の圧電薄膜３１には、ＺｎＯまたはＡｌＮなどの圧電物質が用いられている。
圧電薄膜振動部３０の対向電極３２，３３には、Ｐｔ、Ａｌ、Ｔｉ、などの金属が、単独で、または下層Ｔｉ／上層Ｐｔのように積層されて複数で用いられている。
【００３４】
ここで、圧電薄膜水晶振動片１の製造方法の一例の概略を説明する。
まず、所定の厚みに研磨した水晶基板から、貫通孔２３に相当する切り欠きを有する棒状振動体２０，２１及び基部１０を形成する。
ついで、棒状振動体２０，２１の端部２２にスパッタなどにより対向電極３３を形成する。なお、対向電極３３の厚みは０．１μｍ〜０．２μｍ程度が好ましい。
ついで、対向電極３３上にスパッタなどにより圧電薄膜３１を形成する。
【００３５】
このとき、圧電薄膜水晶振動片１は、圧電薄膜３１の各単結晶の分極軸方向が、棒状振動体２０，２１の延在方向Ｂに略沿った矢印Ｃ方向に揃う。これにより、圧電薄膜水晶振動片１は、圧電薄膜３１としての分極軸方向が矢印Ｃ方向となる。なお、圧電薄膜３１の厚みは、１μｍ〜２μｍ程度が好ましい。
ついで、圧電薄膜３１上にスパッタなどにより対向電極３２を形成する。なお、対向電極３２の厚みは、対向電極３３と同様に０．１μｍ〜０．２μｍ程度が好ましい。
これにより、圧電薄膜水晶振動片１は、棒状振動体２０，２１に圧電薄膜振動部３０が接合された状態になる。
【００３６】
ついで、圧電薄膜振動部３０が接合された棒状振動体２０，２１を、導電性接着剤による接合や直接接合などの固相接合により基部１０の一方の端部１１に接合する。これにより、図１に示すような圧電薄膜水晶振動片１が得られる。
【００３７】
なお、圧電薄膜水晶振動片１の製造方法は、これに限定するものではなく、例えば、基部１０の一方の端部１１にスパッタなどにより圧電薄膜振動部３０を形成し、圧電薄膜振動部３０の対向電極３３に棒状振動体２０，２１の端部２２を接合する方法などでもよい。
【００３８】
ここで、圧電薄膜水晶振動片１の動作について説明する。
図１（ａ）に示すように、圧電薄膜水晶振動片１は、圧電薄膜振動部３０の対向電極３２，３３に極性（＋，−）が交互に変わる交番電荷が印加されると、圧電薄膜振動部３０に圧電薄膜３１の圧電性により分極軸方向Ｃに伸縮する変位が発生し、いわゆる縦振動モードで振動する。
このとき、棒状振動体２０，２１に接合されている、それぞれ２つの圧電薄膜振動部３０の対向電極３２，３３に印加される交番電荷の極性を互いに逆相にすると、圧電薄膜水晶振動片１は、圧電薄膜振動部３０に矢印Ｄ方向の変位と矢印Ｅ方向の変位が交互に発生する。
【００３９】
この変位を棒状振動体２０側について詳述すると、矢印Ｄ方向の変位時に、棒状振動体２０に接合されている２つの圧電薄膜振動部３０の内、外側（紙面右側）の圧電薄膜振動部３０では、圧電薄膜３１が分極軸方向Ｃに沿って棒状振動体２０側へ伸長し、内側（紙面左側）の圧電薄膜振動部３０では、圧電薄膜３１が分極軸方向Ｃに沿って基部１０側へ収縮する。
一方、矢印Ｅ方向の変位時には、上記と逆に、外側の圧電薄膜３１が分極軸方向Ｃに沿って基部１０側へ収縮し、内側の圧電薄膜３１が分極軸方向Ｃに沿って棒状振動体２０側へ伸長する。
なお、棒状振動体２１側についても、上記と同様の変位が発生する。
【００４０】
これにより、圧電薄膜水晶振動片１は、圧電薄膜振動部３０の変位が矢印Ｄ方向のときには、棒状振動体２０，２１が、矢印Ｄ’方向に変位し、圧電薄膜振動部３０の変位が矢印Ｅ方向のときには、棒状振動体２０，２１が、矢印Ｅ’方向に変位する。
圧電薄膜水晶振動片１は、棒状振動体２０，２１が、上記のように矢印Ｄ’方向と矢印Ｅ’方向に交互に変位することで屈曲振動を励振する。なお、矢印Ｄ’方向及び矢印Ｅ’方向は、基部１０の一方の主面１４または他方の主面１５に沿った方向である。
【００４１】
このとき、圧電薄膜水晶振動片１は、棒状振動体２０に接合されている圧電薄膜振動部３０と、棒状振動体２１に接合されている圧電薄膜振動部３０とで、隣り合う内側同士の圧電薄膜振動部３０に互いに同相の交番電荷を印加し、外側同士の圧電薄膜振動部３０に互いに同相の交番電荷を印加する。
そして、圧電薄膜水晶振動片１は、上記交番電荷の印加のタイミングを互いに同期させることで、棒状振動体２０と棒状振動体２１との矢印Ｄ’方向の変位及び矢印Ｅ’方向の変位が、互いに同期して発生する。
これにより、圧電薄膜水晶振動片１は、棒状振動体２０と棒状振動体２１とで同期が取れた屈曲振動を励振する。
【００４２】
上述したように、圧電薄膜水晶振動片１は、基部１０と棒状振動体２０，２１との間に設けられた圧電薄膜３１を、圧電薄膜３１の分極軸方向Ｃと交差して互いに対向した対向電極３２，３３で狭持する圧電薄膜振動部３０を備えている。
そして、圧電薄膜水晶振動片１は、圧電薄膜振動部３０の振動モードが、圧電薄膜３１が分極軸方向Ｃに変位する縦振動モードであって、棒状振動体２０，２１の延在方向Ｂが、圧電薄膜３１の分極軸方向Ｃに略沿った方向である。
【００４３】
このことから、圧電薄膜水晶振動片１は、圧電薄膜振動部３０の振動モードが、縦振動モードであることにより、従来のような、圧電薄膜３１を単結晶の分極軸方向Ｃと交差する方向に変位させている振動モードと比較して、圧電薄膜３１の変位が、圧電薄膜３１の単結晶間の界面における粒界領域の影響を殆ど受けない。
これにより、圧電薄膜水晶振動片１は、圧電薄膜振動部３０における変位の伝搬損失が少ないことから、棒状振動体２０，２１を圧電薄膜振動部３０の縦振動により効率的に振動させることができる。
【００４４】
また、圧電薄膜水晶振動片１は、棒状振動体２０，２１ごとに圧電薄膜振動部３０がそれぞれ２つに分割され、分割された２つの圧電薄膜振動部３０の対向電極３２，３３のそれぞれに印加される交番電荷が、互いに逆相であることから、分割された２つの圧電薄膜振動部３０の変位が互いに逆方向となる。
このことから、圧電薄膜水晶振動片１は、棒状振動体２０，２１を圧電薄膜振動部３０の縦振動により効率的に屈曲振動させることができる。
【００４５】
また、圧電薄膜水晶振動片１は、基部１０と、延在方向Ｂが互いに略平行な２つの棒状振動体２０，２１とで音叉を構成し、棒状振動体２０，２１のそれぞれに接合されている圧電薄膜振動部３０が２つに分割され、分割された２つの圧電薄膜振動部３０の対向電極３２，３３に印加される交番電荷が、互いに逆相である。
そして、圧電薄膜水晶振動片１は、圧電薄膜振動部３０の対向電極３２，３３に印加される交番電荷が、棒状振動体２０，２１の隣り合う内側同士の圧電薄膜振動部３０が互いに同相で、外側同士の圧電薄膜振動部３０が互いに同相である。
このことから、圧電薄膜水晶振動片１は、２つの棒状振動体２０，２１が互いに同期して矢印Ｄ’方向と矢印Ｅ’方向に交互に変位する屈曲振動を、圧電薄膜振動部３０の縦振動により効率的に励振する音叉型の圧電薄膜水晶振動片１を得ることができる。
【００４６】
また、圧電薄膜水晶振動片１は、分割された２つの圧電薄膜振動部３０の間に貫通孔２３が設けられていることから、２つの圧電薄膜振動部３０の短絡を確実に回避できる。
【００４７】
また、圧電薄膜水晶振動片１は、基部１０と棒状振動体２０，２１とが水晶であることから、温度特性に優れ安定した振動性能の圧電薄膜水晶振動片１を得ることができる。
【００４８】
また、圧電薄膜水晶振動片１は、圧電薄膜３１がＺｎＯまたはＡｌＮであることから、圧電薄膜３１の形成過程において、各単結晶の分極軸であるｃ軸を分極軸方向Ｃに容易に揃えることができる。
【００４９】
なお、上記実施形態では、棒状振動体２０，２１の端部２２を切り欠いて貫通孔２３を設けたが、これに限定するものではなく、棒状振動体２０，２１の端部２２を切り欠かずに、２つの圧電薄膜振動部３０の間に空隙を設けることで、空隙を貫通孔２３とし、２つの圧電薄膜振動部３０の短絡を回避してもよい。
また、圧電薄膜水晶振動片１は、図１（ｂ）において圧電薄膜振動部３０を、基部１０の一方の主面１４側から他方の主面１５側に向かう途中まで設け、棒状振動体２０，２１の端部２２に、貫通孔２３の代わりに一方の主面１４側から圧電薄膜振動部３０の厚みより深い凹溝を形成することにより、２つの圧電薄膜振動部３０の短絡を回避してもよい。
【００５０】
（変形例１）
ここで、第１の実施形態の変形例１について図面を参照して説明する。
図２は、第１の実施形態の変形例１の圧電薄膜水晶振動片の概略構成を示す模式図である。図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ視での側面図である。なお、第１の実施形態との共通部分には、同一符号を付して説明を省略する。
ここでは、変形例１と第１の実施形態との異なる点を中心に説明する。
【００５１】
図２に示すように、変形例１の圧電薄膜水晶振動片１０１は、貫通孔２３が形成されず、棒状振動体２０，２１の端部２２の、棒状振動体２０，２１の延在方向Ｂと基部１０の一方の主面１４に交差する方向とで規定される平面に沿った両側面に、段差部２４を設けることで、端部２２が平面視で凸状に形成されている。
そして、圧電薄膜水晶振動片１０１は、それぞれの段差部２４に第１の実施形態と同様の方法などを用いて圧電薄膜振動部３０が形成され、棒状振動体２０，２１が圧電薄膜振動部３０を介して基部１０に接合されている。
【００５２】
圧電薄膜水晶振動片１０１は、第１の実施形態と同様の動作をし、棒状振動体２０と棒状振動体２１とで同期が取れた屈曲振動を励振する。
【００５３】
これによれば、圧電薄膜水晶振動片１０１は、貫通孔２３がないことから、棒状振動体２０，２１の強度が向上する。
また、圧電薄膜水晶振動片１０１は、棒状振動体２０，２１のそれぞれ２つの圧電薄膜振動部３０が、凸状の端部２２で隔絶されていることから、２つの圧電薄膜振動部３０の短絡を確実に回避できる。
【００５４】
（変形例２）
ここで、第１の実施形態の変形例２について図面を参照して説明する。
図３は、第１の実施形態の変形例２の圧電薄膜水晶振動片の概略構成を示す模式図である。図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ視での側面図である。なお、第１の実施形態との共通部分には、同一符号を付して説明を省略する。
ここでは、変形例２と第１の実施形態との異なる点を中心に説明する。
【００５５】
図３に示すように、変形例２の圧電薄膜水晶振動片２０１は、貫通孔２３が形成されず、棒状振動体２０，２１の端部２２の、基部１０の一方の主面１４または他方の主面１５に沿った両主面に、段差部２５を設けることで、端部２２が側面Ａ視で凸状に形成されている。
そして、圧電薄膜水晶振動片２０１は、それぞれの段差部２５に第１の実施形態と同様の方法などを用いて圧電薄膜振動部３０が形成され、棒状振動体２０，２１が圧電薄膜振動部３０を介して基部１０に接合されている。
【００５６】
ここで、圧電薄膜水晶振動片２０１の動作について説明する。
図３（ｂ）に示すように、圧電薄膜水晶振動片２０１は、圧電薄膜振動部３０の対向電極３２，３３に極性が交互に変わる交番電荷が印加されると、圧電薄膜振動部３０に圧電薄膜３１の分極軸方向Ｃに伸縮する変位が発生し、縦振動モードで振動する。
このとき、棒状振動体２０，２１に接合されている、それぞれ２つの圧電薄膜振動部３０の対向電極３２，３３に印加される交番電荷の極性を互いに逆相にすると、圧電薄膜水晶振動片２０１は、圧電薄膜振動部３０に矢印Ｄ方向の変位と矢印Ｅ方向の変位が交互に発生する。
【００５７】
この変位を棒状振動体２０側について詳述すると、矢印Ｄ方向の変位時に、棒状振動体２０に接合されている２つの圧電薄膜振動部３０の内、基部１０の一方の主面１４側の圧電薄膜振動部３０では、圧電薄膜３１が分極軸方向Ｃに沿って棒状振動体２０側へ伸長し、基部１０の他方の主面１５側の圧電薄膜振動部３０では、圧電薄膜３１が分極軸方向Ｃに沿って基部１０側へ収縮する。
一方、矢印Ｅ方向の変位時には、上記と逆に、基部１０の一方の主面１４側の圧電薄膜３１が分極軸方向Ｃに沿って基部１０側へ収縮し、基部１０の他方の主面１５側の圧電薄膜３１が分極軸方向Ｃに沿って棒状振動体２０側へ伸長する。
なお、棒状振動体２１側についても、上記と同様の変位が発生する。
【００５８】
この変位に伴い、圧電薄膜水晶振動片２０１は、棒状振動体２０，２１が基部１０の一方の主面１４と他方の主面１５とを結ぶ方向である矢印Ｄ’方向と矢印Ｅ’方向に交互に変位する屈曲振動を励振する。
【００５９】
このとき、圧電薄膜水晶振動片２０１は、棒状振動体２０に接合されている圧電薄膜振動部３０と棒状振動体２１に接合されている圧電薄膜振動部３０とで、基部１０の一方の主面１４側の圧電薄膜振動部３０に互いに逆相の交番電荷を印加し、基部１０の他方の主面１５側の圧電薄膜振動部３０に互いに逆相の交番電荷を印加する。
これにより、圧電薄膜水晶振動片２０１は、棒状振動体２０が矢印Ｄ’方向に変位するときに、棒状振動体２１が矢印Ｅ’方向に変位し、棒状振動体２０が矢印Ｅ’方向に変位するときに、棒状振動体２１が矢印Ｄ’方向に変位する面外振動を励振する。
【００６０】
そして、圧電薄膜水晶振動片２０１は、上記交番電荷の印加のタイミングを互いに同期させることで、棒状振動体２０と棒状振動体２１との矢印Ｄ’方向の変位及び矢印Ｅ’方向の変位が、互いに同期して発生する。
これにより、圧電薄膜水晶振動片２０１は、棒状振動体２０と棒状振動体２１とで同期が取れた面外振動を励振する。
【００６１】
上述したように、変形例２の圧電薄膜水晶振動片２０１は、棒状振動体２０，２１の端部２２の両主面に段差部２５を設け、それぞれの段差部２５に圧電薄膜振動部３０が形成され、棒状振動体２０，２１が圧電薄膜振動部３０を介して基部１０に接合されている。  これにより、圧電薄膜水晶振動片２０１は、棒状振動体２０側の圧電薄膜振動部３０と棒状振動体２１側の圧電薄膜振動部３０とで、基部１０の一方の主面１４側の圧電薄膜振動部３０に互いに逆相の交番電荷を印加し、基部１０の他方の主面１５側の圧電薄膜振動部３０に互いに逆相の交番電荷を印加することで、圧電薄膜振動部３０の縦振動により効率的に面外振動を励振することができる。
【００６２】
なお、上記変形例１、変形例２では、段差部２４，２５及び圧電薄膜振動部３０を棒状振動体２０，２１ごとに２つ設けたが、これに限定するものではなく、棒状振動体２０，２１ごとにいずれかの側の１つにしてもよい。これによれば、圧電薄膜水晶振動片１０１，２０１は、段差部２４，２５及び圧電薄膜振動部３０の形成が容易になる。
また、上記第１の実施形態、各変形例では、圧電薄膜水晶振動片が、２つの棒状振動体２０，２１を備えた音叉型であるが、これに限定するものではなく、棒状振動体の数は３つ以上でもよい。
【００６３】
（第２の実施形態）
ここで、第２の実施形態について図面を参照して説明する。
図４は、第２の実施形態の圧電薄膜水晶振動片の概略構成を示す模式図である。図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ視での側面図である。なお、第１の実施形態との共通部分には、同一符号を付して説明を省略する。
ここでは、第２の実施形態と第１の実施形態との異なる点を中心に説明する。
図４に示すように、圧電薄膜水晶振動片３０１は、１つの棒状振動体２０が圧電薄膜振動部３０を介して基部１０に接合されている。
【００６４】
圧電薄膜水晶振動片３０１は、第１の実施形態などと同様に、圧電薄膜振動部３０の対向電極３２，３３に極性が交互に変わる交番電荷が印加されると、圧電薄膜振動部３０に圧電薄膜３１の分極軸方向Ｃに伸縮する矢印Ｄ方向の変位と矢印Ｅ方向の変位が発生し、縦振動モードで振動する。
この変位に伴い、圧電薄膜水晶振動片３０１は、棒状振動体２０が圧電薄膜３１の分極軸方向Ｃに沿って矢印Ｄ’方向と矢印Ｅ’方向に交互に変位する振動を励振する。なお、圧電薄膜水晶振動片３０１は、棒状振動体２０の延在方向Ｂが圧電薄膜３１の分極軸方向Ｃに略沿っている。
【００６５】
これによれば、圧電薄膜水晶振動片３０１は、棒状振動体２０の延在方向Ｂが、圧電薄膜３１の分極軸方向Ｃに略沿っていることから、棒状振動体２０を所定の質量になるように延在させることで、従来、圧電薄膜３１を厚く形成する必要があった３２ＫＨｚなどの低周波数の振動を、圧電薄膜３１を厚く形成しなくても、安定した状態で得ることができる。
加えて、圧電薄膜水晶振動片３０１は、圧電薄膜３１を厚く形成しなくても、低周波数で安定した振動を得ることができることから、基部１０に対する圧電薄膜３１の膜応力を低減でき、膜応力に起因する基部１０のそり、破損などの不具合を回避できる。
【００６６】
なお、上記各実施形態及び各変形例では、基部１０及び棒状振動体２０，２１に水晶を用いたが、これに限定するものではなく、Ｓｉを用いてもよい。これによれば、圧電薄膜振動片は、基部１０及び棒状振動体２０，２１の形成が、Ｓｉの良好な加工性により水晶と比較して容易に行える。
また、上記各実施形態及び各変形例では、圧電薄膜３１にＺｎＯまたはＡｌＮなどを用いたが、これに限定するものではなく、ＰＺＴ、ＧａＮ、チタン酸ジルコン酸鉛、ＫＮｂＯ3、ＬｉＮｂＯ3、ＬｉＴａＯ3などを用いてもよい。
【００６７】
（圧電薄膜振動子）
ここで、上記各実施形態及び各変形例の圧電薄膜振動片としての圧電薄膜水晶振動片を備えた、圧電薄膜振動子としての圧電薄膜水晶振動子について図面を参照して説明する。
【００６８】
図５は、圧電薄膜水晶振動子の概略構成の一例を示す断面図である。
図５に示すように、圧電薄膜水晶振動子４００は、圧電薄膜水晶振動片１、圧電薄膜水晶振動片１を気密封止された内部に収容するパッケージ４１０などから構成されている。
【００６９】
パッケージ４１０は、ベース部４１０ａ、枠部４１０ｂ、蓋体部４１０ｃ、接合部４１０ｄなどから構成されている。
ベース部４１０ａの２つの層４１１，４１２には、セラミックグリーンシートを成形して焼成した酸化アルミニウム質焼結体などが用いられている。
【００７０】
ベース部４１０ａの第１層４１１には、金属被膜からなる電極４１１ｃが形成されており、圧電薄膜水晶振動片１が、図示しない引出し電極部を電極４１１ｃに位置合わせして搭載されている。圧電薄膜水晶振動片１は、支持部１３が導電性接着剤４３０などにより引出し電極部を介して電極４１１ｃに電気的に接続され固定されている。
また、第１層４１１には、貫通穴４１１ａが形成されている。
なお、第１層４１１には、平面視において、圧電薄膜水晶振動片１の先端部１ａと重なる部分に開口部４１１ｂが形成されている。これにより、圧電薄膜水晶振動子４００は、外部からの衝撃などにより発生する圧電薄膜水晶振動片１のたわみに起因する圧電薄膜水晶振動片１の先端部１ａとベース部４１０ａの第１層４１１との接触を回避できる。なお、開口部４１１ｂは、形成されていなくてもよい。
【００７１】
ベース部４１０ａの第２層４１２には、外面に金属被膜からなる実装端子４１２ｃが形成されている。この実装端子４１２ｃは、ベース部４１０ａの図示しない内部配線により電極４１１ｃと接続されている。また、第２層４１２には、第１層４１１の貫通穴４１１ａと重なり、貫通穴４１１ａより大きい貫通穴４１２ａが形成されている。
【００７２】
ベース部４１０ａには、圧電薄膜水晶振動片１を囲むように枠状に形成された枠部４１０ｂが積層されている。枠部４１０ｂには、ベース部４１０ａと同様にセラミックグリーンシートを成形して焼成した酸化アルミニウム質焼結体などが用いられている。
【００７３】
枠部４１０ｂ上には、圧電薄膜水晶振動片１を覆うように蓋体部４１０ｃが配設されている。蓋体部４１０ｃは、コバールなどの金属が用いられ、同じくコバールなどの金属からなる接合部４１０ｄを介して、シーム溶接、ロウ付けなどにより枠部４１０ｂに接合されている。
【００７４】
圧電薄膜水晶振動子４００は、貫通穴４１１ａ，４１２ａにより、パッケージ４１０を気密封止する封止部４１３が形成されている。圧電薄膜水晶振動子４００は、封止部４１３にＡｕ−Ｇｅ合金などから成る封止材４１４が充填されている。
これにより、圧電薄膜水晶振動子４００は、パッケージ４１０の内部が気密封止されている。なお、パッケージ４１０の内部は、真空状態または窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスが封入されていてもよい。
【００７５】
なお、圧電薄膜水晶振動子４００は、パッケージ４１０の蓋体部４１０ｃの材料として、コバールなどの金属の他にガラスを用いてもよい。この場合は、接合部４１０ｄの材料として低融点ガラスが用いられ、低融点ガラスが溶融されて蓋体部４１０ｃと枠部４１０ｂとが接合される。
【００７６】
上述したように、圧電薄膜水晶振動子４００は、圧電薄膜水晶振動片１と、圧電薄膜水晶振動片１を気密封止された内部に収容するパッケージ４１０とを備えている。
このことから、圧電薄膜水晶振動子４００は、圧電薄膜水晶振動片１が気密封止されたパッケージ４１０内に収容されていることで、圧電薄膜水晶振動片１の損失の少ない安定した振動を維持することができる。
なお、圧電薄膜水晶振動子４００は、圧電薄膜水晶振動片１に代えて、圧電薄膜水晶振動片１０１，２０１，３０１のいずれかを用いてもよい。
【００７７】
（発振回路）
ここで、上記圧電薄膜水晶振動子を備えた、発振回路について図面を参照して説明する。
図６は、発振回路の概略構成の一例を示す回路図である。
図６に示すように、発振回路５００は、圧電薄膜水晶振動子４００、１つのインバータ５０１、２つの抵抗５０２，５０３、２つのコンデンサ５０４，５０５、を含んで構成されている。
これによれば、発振回路５００は、圧電薄膜水晶振動子４００を備えていることから、損失の少ない安定した発振を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】第１の実施形態の圧電薄膜水晶振動片の概略構成を示す模式図。
【図２】第１の実施形態の変形例１の圧電薄膜水晶振動片の概略構成を示す模式図。
【図３】第１の実施形態の変形例２の圧電薄膜水晶振動片の概略構成を示す模式図。
【図４】第２の実施形態の圧電薄膜水晶振動片の概略構成を示す模式図。
【図５】圧電薄膜水晶振動子の概略構成の一例を示す断面図。
【図６】発振回路の概略構成の一例を示す回路図。
【符号の説明】
【００７９】
１…圧電薄膜振動片としての圧電薄膜水晶振動片、１０…基部、２０，２１…棒状振動体、２２…棒状振動体の端部、３０…圧電薄膜振動部、３１…圧電薄膜、３２，３３…対向電極、Ｂ…棒状振動体の延在方向、Ｃ…圧電薄膜の分極軸方向。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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