(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行配置され、基端部に拡幅部が形成されている一対の振動腕部と、該一対の振動腕部の基端部を一体的に固定する基部と、一対の振動腕部の主面上に一定幅で縦長に形成された溝部と、を有する圧電板と、
前記圧電板の外表面上に形成され、電圧が印加されたときに前記一対の振動腕部を振動させる励振電極と、を備え、
前記励振電極は、
前記溝部内と該溝部を囲む前記振動腕部の主面上とに形成された主面電極部と、
前記振動腕部の側面上に形成された側面電極部と、
一方の前記振動腕部の主面上に形成され、前記拡幅部よりも前記振動腕部の先端部側の領域において前記側面電極部に接続されるように形成されると共に、前記基部の主面上を経由して他方の前記振動腕部の前記主面電極部に接続された接続電極部と、を有し、
前記主面電極部は、前記振動腕部の拡幅部における横幅が、前記振動腕部の先端部における横幅よりも幅狭に形成されていることを特徴とする圧電振動片。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電振動片において、
前記接続電極部は、前記振動腕部の基端部から先端部に向かって１００μｍ〜２００μｍの範囲内で幅広となるように形成されていることを特徴とする圧電振動片。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の圧電振動片において、
前記拡幅部における前記接続電極部の横幅は、少なくとも１０μｍ以上であることを特徴とする圧電振動片。
【請求項４】
圧電材料からなるウエハを利用して、圧電振動片を一度に複数製造する方法であって、
前記ウエハをフォトリソ技術によってエッチングして、平行配置され、基端部に拡幅部が形成されている一対の振動腕部と、該一対の振動腕部の基端部を一体的に固定する基部と、を有する圧電板の外形形状を複数形成する外形形成工程と、
前記一対の振動腕部の主面上に一定幅で縦長に形成された溝部を形成する溝部形成工程と、
マスクを通した露光を行うことで、複数の前記圧電板の外表面上に電極膜をパターニングして、電圧が印加されたときに前記一対の振動腕部を振動させる励振電極を形成する電極形成工程と、
複数の前記圧電板を前記ウエハから切り離して小片化する切断工程と、を備え、
前記電極形成工程の際、
前記溝部内と該溝部を囲む前記振動腕部の主面上とに形成された主面電極部と、
前記振動腕部の側面上に形成された側面電極部と、
一方の前記振動腕部の主面上に形成され、前記拡幅部よりも前記振動腕部の先端部側の領域において前記側面電極部に接続されるように形成されると共に、前記基部の主面上を経由して他方の前記振動腕部の前記主面電極部に接続された接続電極部と、を有するように前記励振電極を形成すると共に、
前記主面電極部を形成する際、前記振動腕部の拡幅部における横幅が、前記振動腕部の先端部における横幅よりも幅狭になるように形成することを特徴とする圧電振動片の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の圧電振動片の製造方法において、
前記電極形成工程の際、前記接続電極部が、前記振動腕部の基端部から先端部に向かって１００μｍ〜２００μｍの範囲内で幅広となるように形成することを特徴とする圧電振動片の製造方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の圧電振動片の製造方法において、
前記電極形成工程の際、前記拡幅部における前記接続電極部の横幅が、少なくとも１０μｍ以上の横幅となるように形成することを特徴とする圧電振動片の製造方法。
【請求項７】
請求項１から３のいずれか１項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。
【請求項８】
請求項７に記載の圧電振動子において、
前記圧電振動片を上面にマウントするベース基板と、
マウントされた前記圧電振動片をキャビティ内に収容した状態で前記ベース基板に接合されたリッド基板と、
前記ベース基板の下面に形成され、マウントされた前記圧電振動片の前記励振電極に対してそれぞれ電気的に接続された一対の外部電極と、を備えていることを特徴とする圧電振動子。
【請求項９】
請求項７に記載の圧電振動子において、
前記圧電振動片を内部に収納するケースと、
環状に形成されて前記ケース内に圧入固定されるステムと、該ステムを貫通した状態で配置され、ステムを間に挟んで一端側が前記励振電極にそれぞれ電気的に接続されるインナーリードとされ、他端側が外部にそれぞれ電気的に接続されるアウターリードとされた２本のリード端子と、該リード端子と前記ステムとを固定させる充填材とを有し、前記ケース内を密閉させる気密端子と、を備えていることを特徴とする圧電振動子。
【請求項１０】
請求項７から９のいずれか１項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。
【請求項１１】
請求項７から９のいずれか１項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。
【請求項１２】
請求項７から９のいずれか１項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶やタンタル酸リチウム等の圧電材料からなる圧電振動片、該圧電振動片を有する圧電振動子、該圧電振動子を有する発振器、電子機器及び電波時計並びに圧電振動片の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、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、音叉型の圧電振動片を有するものが知られている。この圧電振動片は、平行に配された一対の振動腕部を、互いに接近又は離間する方向に所定の共振周波数で振動させる振動片である。
【０００３】
ところで、近年、携帯電話機等に代表されるように、圧電振動子を内蔵する各種の電子機器の小型化が進んでいる。そのため、圧電振動子を構成する圧電振動片に関しても、より一層の小型化が求められている。そこで、圧電振動片に関しては、振動腕部の長さ或いは基部の長さを短くして、全長をより短くすることが期待されている。
【０００４】
しかしながら、基部の長さを短くすることで圧電振動片の全長を短くした場合には、マウント性能が低下するうえ、振動腕部の振動が不安定になり易く、基部を通じて振動漏れ（振動エネルギーの漏洩）が発生し易かった。そのため、ＣＩ値（Crystal Impedance）が上昇してしまう恐れがあった。特に、振動漏れの影響があるので、基部の長さを短くすることは現実的に有効的な方法とは考えられていないものであった。
【０００５】
そこで、圧電振動片の全長を短くして小型化を図るためには、基部側ではなく、振動腕部の長さを短くすることが有効である。ところが、振動腕部の長さが短くなると、Ｒ１値（直列共振抵抗値）が高くなり、振動特性が悪化する傾向があった。特に、このＲ１値は、実効抵抗値Ｒｅと比例関係にあるため、数値が高くなってしまうと、圧電振動片を低電力で作動させることが困難になってしまう。
【０００６】
そこで、Ｒ１値を低減させるために、振動腕部の両主面（表裏面）に、振動腕部の長手方向に沿ってそれぞれ溝部を形成することが知られている（特許文献１参照）。
この圧電振動片は、溝部によって一対の振動腕部がそれぞれ断面Ｈ型になるように形成されており、そのことにより、励振電極が極力対向するようになっている。そのため、溝部が形成されていない場合と比較して、より効率良く電界が作用し易く、振動損失を低くすることができる。従って、振動特性を改善することができ、Ｒ１値を低く抑えることが可能とされている。
このように、Ｒ１値の上昇を抑えながら圧電振動片の小型化を図るには、振動腕部に溝部を形成したうえで、該振動腕部の長さを短くすることが有効な手段とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１２０５５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、振動腕部の主面上に溝部が形成されているので、振動腕部の主面の面積がどうしても小さくなってしまう。そのため、電極パターンが微細になり易く、パターニングする際に途中で断線する恐れが高かった。この点について、詳細に説明する。
図２４に示すように、この圧電振動片２００は、一対の振動腕部２０１ａ、２０１ｂに形成された一対の励振電極２０３と、基部２０２に形成されたマウント電極２０４と、マウント電極２０４と一対の励振電極２０３とを接続する引き出し電極２０５と、を備えている。
【０００９】
このうち、一対の励振電極２０３は、マウント電極２０４を介して所定の電圧が印加されたときに、一対の振動腕部２０１ａ、２０１ｂを互いに接近又は離間する方向に振動させる電極であって、主に一方の励振電極２０３が、一方の振動腕部２０１ａの溝部２０６上と他方の振動腕部２０１ｂの両側面上とに形成され、他方の励振電極２０３が、他方の振動腕部２０１ｂの溝部２０６上と一方の振動腕部２０１ａの両側面上とに形成されている。
また、一方の振動腕部２０１ａの側面上に形成された励振電極２０３は、又部２０７付近で基部２０２の主面側に引き回された後、他方の振動腕部２０１ｂの溝部２０６上にパターニングされるようになっている。
【００１０】
上述した各電極は、マスクを通した露光によってそれぞれパターニングされるものである。そのため、パターニングを高精度に行うためには、高い露光位置精度が求められるものであった。
ところが、実際には、マスクの位置精度や露光を行う際のレンズ収差等により、どうしても露光位置精度に誤差が生じてしまう。よって、各電極パターンが、所望する状態からずれてしまう場合があった。特に、図２４に示す矢印Ａ方向にずれてしまった場合には、図２５に示すように、振動腕部２０１ａの側面から基部２０２の主面側に引き回される励振電極２０３の引き回し部分２１０が又部２０７にかかってしまう。この又部２０７は、表面に凹凸が生じ易い箇所であるので、通常電極を形成することが困難な面とされている。そのため、励振電極２０３がこの又部２０７で断線してしまい、一方の振動腕部２０１ａの側面上に形成された励振電極２０３が他方の振動腕部２０１ｂの溝部２０６上に繋がらなくなる場合があった。
【００１１】
このように、励振電極２０３が途中で断線してしまった場合には、振動腕部２０１ａ、２０１ｂを振動させることができず、不良品となってしまう。従って、露光を行う際には、又部２０７で断線しないように、露光位置を慎重且つ高精度に合わせ込む必要があった。そのため、効率の良い製造を行うことが難しかった。
【００１２】
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その主目的は、露光位置精度を厳しく追い込むことをせずに、断線の可能性が低く、安定した作動の信頼性が確保された圧電振動片を提供することである。
また、別の目的は、上記圧電振動片を製造する圧電振動片の製造方法、上記圧電振動片を有する圧電振動子、該圧電振動子を有する発振器、電子機器及び電波時計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明に係る圧電振動片は、平行配置され、基端部に拡幅部が形成されている一対の振動腕部と、該一対の振動腕部の基端部を一体的に固定する基部と、一対の振動腕部の主面上に一定幅で縦長に形成された溝部と、を有する圧電板と、前記圧電板の外表面上に形成され、電圧が印加されたときに前記一対の振動腕部を振動させる励振電極と、を備え、前記励振電極は、前記溝部内と該溝部を囲む前記振動腕部の主面上とに形成された主面電極部と、前記振動腕部の側面上に形成された側面電極部と、一方の前記振動腕部の主面上に形成され、前記拡幅部よりも前記振動腕部の先端部側の領域において前記側面電極部に接続されるように形成されると共に、前記基部の主面上を経由して他方の前記振動腕部の前記主面電極部に接続された接続電極部と、を有し、前記主面電極部は、前記振動腕部の拡幅部における横幅が、前記振動腕部の先端部における横幅よりも幅狭に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る圧電振動片の製造方法は、圧電材料からなるウエハを利用して、圧電振動片を一度に複数製造する方法であって、前記ウエハをフォトリソ技術によってエッチングして、平行配置され、基端部に拡幅部が形成されている一対の振動腕部と、該一対の振動腕部の基端部を一体的に固定する基部と、を有する圧電板の外形形状を複数形成する外形形成工程と、前記一対の振動腕部の主面上に一定幅で縦長に形成された溝部を形成する溝部形成工程と、マスクを通した露光を行うことで、複数の前記圧電板の外表面上に電極膜をパターニングして、電圧が印加されたときに前記一対の振動腕部を振動させる励振電極を形成する電極形成工程と、複数の前記圧電板を前記ウエハから切り離して小片化する切断工程と、を備え、前記電極形成工程の際、前記溝部内と該溝部を囲む前記振動腕部の主面上とに形成された主面電極部と、前記振動腕部の側面上に形成された側面電極部と、一方の前記振動腕部の主面上に形成され、前記拡幅部よりも前記振動腕部の先端部側の領域において前記側面電極部に接続されるように形成されると共に、前記基部の主面上を経由して他方の前記振動腕部の前記主面電極部に接続された接続電極部と、を有するように前記励振電極を形成すると共に、前記主面電極部を形成する際、前記振動腕部の拡幅部における横幅が、前記振動腕部の先端部における横幅よりも幅狭になるように形成することを特徴とする。
【００１５】
この発明に係る圧電振動片及び圧電振動片の製造方法においては、まず、水晶等の圧電材料からなるウエハをフォトリソ技術によってエッチングして、ウエハに複数の圧電板の外形形状を形成する外形形成工程を行う。この際、一対の振動腕部と、一対の振動腕部の基端部を一体的に固定する基部と、で圧電板が構成されるように外形形状を形成する。
次いで、一対の振動腕部の主面上に溝部を形成する。この際、振動腕部の基端部から先端部に向かって一定幅で縦長に溝部を形成する。これにより、断面Ｈ型となった振動腕部を得ることができる。
次いで、マスクを通した露光を行うことで、複数の圧電板の外表面上に電極膜をパターニングして励振電極を形成する電極形成工程を行う。その後、複数の圧電板をウエハから切り離して小片化する切断工程を行う。これにより、１枚のウエハから、音叉型の圧電振動片を一度に複数製造することができる。
【００１６】
ところで、電極形成工程を行う際、露光により、主面電極部、側面電極部及び接続電極部を有するように励振電極を形成する。具体的には、溝部内と、該溝部を囲む振動腕部の主面上とに主面電極部を形成する。また、振動腕部の側面上に側面電極部を形成する。そして、側面電極部に接続されるように振動腕部の主面上に形成されると共に、基部の主面上を経由してもう一方の振動腕部側に引き回された後、該振動腕部側の主面電極部に接続されるように接続電極部を形成する。
これにより、接続電極部を介して、一方の振動腕部側の主面電極部と、他方の振動腕部側の側面電極部とを接続することができると共に、一方の振動腕部側の側面電極部と、他方の振動腕部側の主面電極部とをそれぞれ接続することができる。
その結果、電圧が印加されたときに一対の振動腕部を振動させる励振電極を形成することができる。
【００１７】
特に、主面電極部を形成する際、平面視した際に振動腕部の基端部側の横幅（振動腕部の短手方向に沿った長さ）が、他の部分の横幅よりも幅狭となるように形成する。つまり、振動腕部の長手方向に沿って一様の横幅ではなく、振動腕部の基端部側、即ち、又部付近の横幅が細くなるように主面電極部を形成する。これにより、又部寄りの振動腕部の主面上に、主面電極部が形成されていない空き領域を確保することができる。
そして、接続電極部を形成する際、振動腕部の主面上において、先ほど確保された空き領域を利用して溝部の開口端側に接近するように幅広に形成する。つまり、空き領域を利用して、又部付近の横幅が太くなるように接続電極部を形成する。
【００１８】
従って、露光時に、仮に接続電極部の形成位置が振動腕部の短手方向に沿って又部側に若干ずれてしまったとしても、又部寄りの振動腕部の主面上に接続電極部を確実に形成することができる。つまり、露光位置精度を従来のように厳しく追い込まなくとも、又部寄りの振動腕部の主面上に接続電極部を形成することができる。そのため、接続電極部と側面電極部との接続を確実なものにすることができる。従って、断線の可能性を低減することができると共に、振動片としての安定した作動の信頼性を確保することができる。また、露光位置精度を厳しく追い込まなくても、断線の可能性を低減できるので、効率の良い製造を行うことができるうえ、低コスト化に繋げることができる。
【００１９】
本発明に係る圧電振動片は、上記本発明の圧電振動片において、前記接続電極部が、前記振動腕部の基端部から先端部に向かって１００μｍ〜２００μｍの範囲内で幅広となるように形成されていることを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る圧電振動片の製造方法は、上記本発明の圧電振動片の製造方法において、前記電極形成工程の際、前記接続電極部が、前記振動腕部の基端部から先端部に向かって１００μｍ〜２００μｍの範囲内で幅広となるように形成することを特徴とする。
【００２１】
この発明に係る圧電振動片及び圧電振動片の製造方法においては、振動腕部の基端部、即ち、又部から振動腕部の先端部に向かって少なくとも１００μｍの範囲に亘って、振動腕部の主面上に接続電極部が形成されている。そのため、露光時に、仮に接続電極部の形成位置が振動腕部の短手方向に沿って又部寄りに若干ずれてしまったとしても、十分な長さに亘って、接続電極部と側面電極部とを接続させることができ、断線の可能性をより低減することができる。
また、接続電極部の長さが２００μｍ以下であるので、幅狭となっている主面電極部の長さをできるだけ短くすることができる。特に、主面電極部の横幅が大きいほど、Ｒ１値の低減化に貢献できるので、幅狭となっている長さをできるだけ短くすることで、Ｒ１値を低く抑えやすく、振動特性の向上化に繋げることができる。
【００２２】
本発明に係る圧電振動片は、上記本発明の圧電振動片において、前記接続電極部が、前記幅広の部分が少なくとも１０μｍ以上の横幅となるように形成されていることを特徴とする。
【００２３】
本発明に係る圧電振動片の製造方法は、上記本発明の圧電振動片の製造方法において、前記電極形成工程の際、前記接続電極部の幅広の部分が、少なくとも１０μｍ以上の横幅となるように形成することをされていることを特徴とする。
【００２４】
この発明に係る圧電振動片及び圧電振動片の製造方法においては、接続電極部の幅広の部分が少なくとも１０μｍ以上確保されている。通常、マスクを利用した露光により電極形成を行う場合、露光位置精度は±４〜５μｍ程度とされている。従って、仮に露光時に振動腕部の短手方向に沿って又部寄りに接続電極部の形成位置が５μｍずれたとしても、又部寄りの振動腕部の主面上に接続電極部を確実に形成することができる。従って、断線の可能性をより低減することができる。
【００２５】
本発明に係る圧電振動子は、上記本発明の圧電振動片を有することを特徴とする圧電振動子。
【００２６】
この発明に係る圧電振動子においては、断線の可能性が低く、安定した作動の信頼性が確保された圧電振動片を備えているので、信頼性の向上した高品質な圧電振動子とすることができる。
【００２７】
本発明に係る圧電振動子は、上記本発明の圧電振動子において、前記圧電振動片を上面にマウントするベース基板と、マウントされた前記圧電振動片をキャビティ内に収容した状態で前記ベース基板に接合されたリッド基板と、前記ベース基板の下面に形成され、マウントされた前記圧電振動片の前記励振電極に対してそれぞれ電気的に接続された一対の外部電極と、を備えていることを特徴とする。
【００２８】
この発明に係る圧電振動子においては、互いに接合されたベース基板とリッド基板との間に形成されたキャビティ内に圧電振動片が収容されている。この際、圧電振動片は、一対の外部電極に電気的に接続された状態で、ベース基板の上面にマウントされている。これにより、一対の外部電極に電圧を印加することで、励振電極に電圧を印加できるので、一対の振動腕部を振動させることができる。
特に、圧電振動片をキャビティ内に密閉した表面実装型のパッケージタイプの圧電振動子とすることができるので、塵埃等の影響を受けることなく圧電振動片を振動させることができ、圧電振動片をさらに高精度に振動させることができる。加えて、表面実装型であるので、実装を容易に行うことができると共に、実装後の安定性に優れている。
【００２９】
本発明に係る圧電振動子は、上記本発明の圧電振動子において、前記圧電振動片を内部に収納するケースと、環状に形成されて前記ケース内に圧入固定されるステムと、該ステムを貫通した状態で配置され、ステムを間に挟んで一端側が前記励振電極にそれぞれ電気的に接続されるインナーリードとされ、他端側が外部にそれぞれ電気的に接続されるアウターリードとされた２本のリード端子と、該リード端子と前記ステムとを固定させる充填材とを有し、前記ケース内を密閉させる気密端子と、を備えていることを特徴とする。
【００３０】
この発明に係る圧電振動子においては、気密端子によって密閉されたケース内に圧電振動片が収納されている。この際、圧電振動片は、励振電極が２本のリード端子のインナーリードにそれぞれ電気的に接続された状態で、該リード端子によってマウントされている。これにより、２本のリード端子のアウターリードに電圧を印加することで、励振電極に電圧を印加できるので、一対の振動腕部を振動させることができる。
特に、圧電振動片をケース内に密閉したシリンダーパッケージタイプの圧電振動子とすることができるので、塵埃等の影響を受けることなく圧電振動片を振動させることができ、圧電振動片をさらに高精度に振動させることができる。
【００３１】
本発明に係る発振器は、上記本発明の圧電振動子が、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。
本発明に係る電子機器は、上記本発明の圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とする。
本発明に係る電波時計は、上記本発明の圧電振動子が、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。
【００３２】
この発明に係る発振器、電子機器及び電波時計においては、上述した圧電振動子を備えているので、同様に信頼性の向上化及び高品質化を図ることができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明に係る圧電振動片及び圧電振動片の製造方法によれば、露光位置精度を厳しく追い込むことをせずに、断線の可能性が低く、安定した作動の信頼性が確保された圧電振動片を得ることができる。
また、本発明に係る圧電振動子、発振器、電子機器および電波時計によれば、上述した圧電振動片を備えているので、同様に信頼性の向上化及び高品質化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る圧電振動片の一実施形態を示す上面図である。
【図２】図１に示す圧電振動片の拡大図であって、振動腕部の基端部を中心に拡大した図である。
【図３】図２に示すＡ−Ａ線に沿った圧電振動片の断面図である。
【図４】図２に示すＢ−Ｂ線に沿った圧電振動片の断面図である。
【図５】図１に示す圧電振動片の又部付近を拡大した斜視図（一部断面図）である。おい地にＢ−Ｂ線に沿った圧電振動片の断面図である。
【図６】図１に示す圧電振動片を製造する際のフローチャートである。
【図７】図１に示す圧電振動片を製造する際の一工程を示す図であって、ウエハの両面にエッチング保護膜を形成した状態を示す図である。
【図８】図７に示す状態から、エッチング保護膜を圧電振動片の圧電板の外形形状にパターニングした状態を示す図である。
【図９】図８に示す断面矢視Ｃ−Ｃ図である。
【図１０】図９に示す状態から、エッチング保護膜をマスクとしてウエハをエッチング加工した状態を示す図である。
【図１１】図１０に示す状態から、エッチング保護膜をさらにパターニングした状態を示す図である。
【図１２】図１１に示す状態から、再度パターニングされたエッチング保護膜をマスクとしてウエハをエッチング加工した状態を示す図である。
【図１３】図１２に示す状態から、電極膜を形成した状態を示す図である。
【図１４】図１３に示す状態から、電極膜上にフォトレジスト膜を形成し、該フォトレジスト膜をパターニングした状態を示す図である。
【図１５】図１４に示す状態から、パターニングしたフォトレジスト膜をマスクとして、電極膜をエッチング加工した状態を示す図である。
【図１６】本発明に係る圧電振動子の一実施形態を示す外観斜視図である。
【図１７】図１６に示す圧電振動子の内部構造図であって、リッド基板を取り外した状態で圧電振動片を上方から見た図である。
【図１８】図１７に示すＤ−Ｄ線に沿った圧電振動子の断面図である。
【図１９】図１６に示す圧電振動子の分解斜視図である。
【図２０】本発明に係る圧電振動子の変形例を示す図であって、シリンダーパッケージタイプの圧電振動子の上面図である。
【図２１】本発明に係る発振器の一実施形態を示す構成図である。
【図２２】本発明に係る電子機器の一実施形態を示す構成図である。
【図２３】本発明に係る電波時計の一実施形態を示す構成図である。
【図２４】従来の圧電振動片の一例を示す上面図である。
【図２５】図２４に示す圧電振動片を製造する際に、励振電極の一部が又部で断線した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
（圧電振動片）
以下、本発明に係る圧電振動片の一実施形態を、図１から図１５を参照して説明する。
本実施形態の圧電振動片１は、例えば、表面実装型のガラスパッケージタイプの圧電振動子や、シリンダーパッケージタイプの圧電振動子等に組み込まれるものであって、図１及び図２に示すように、水晶、タンタル酸リチウムや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圧電板２を備えている。
なお、図１は、圧電振動片１の表面側の平面図である。図２は、図１に示す振動腕部３、４の基端部を中心に拡大した図である。
【００３６】
圧電板２は、平行に配置された一対の振動腕部３、４と、該一対の振動腕部３、４の基端部側を一体的に固定する基部５と、を備えている。また、これら一対の振動腕部３、４の主面（表裏面）上には、振動腕部３、４の基端部から先端部に向かって、一定幅で縦長の溝部６が形成されている。この溝部６は、振動腕部３、４の基端部側から中間部を越える範囲に亘って形成されている。これにより、一対の振動腕部３、４は、それぞれ図３及び図４に示すように断面Ｈ型となっている。
なお、図３は、図２に示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。図４は、図２に示すＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００３７】
このように形成された圧電板２の外表面上には、図１及び図２に示すように、一対の励振電極１０、１１及び一対のマウント電極１２、１３が形成されている。このうち、一対の励振電極１０、１１は、電圧が印加されときに一対の振動腕部３、４を互いに接近又は離間する方向に所定の共振周波数で振動させる電極であり、主に一対の振動腕部３、４の外表面にそれぞれ電気的に切り離された状態でパターニングされて形成されている。
具体的には、図３に示すように、一方の励振電極１０が、主に一方の振動腕部３の溝部６内と他方の振動腕部４の側面上とに形成され、他方の励振電極１１が、主に一方の振動腕部３の側面上と他方の振動腕部４の溝部６内とに形成されている。
【００３８】
ここで、この励振電極１０、１１についてより詳細に説明する。
本実施形態の励振電極１０、１１は、図１から図５に示すように、それぞれ主面電極部２０と、側面電極部２１と、接続電極部２２と、で構成されている。なお、図５は、図１に示す圧電振動片１の又部１５付近を拡大した斜視図（一部断面）である。
【００３９】
主面電極部２０は、溝部６内と、該溝部６を囲む振動腕部３、４の主面上とに形成された電極である。この際、主面電極部２０は、図２から図５に示すように、平面視した際に、振動腕部３、４の基端部側の横幅（振動腕部３、４の短手方向に沿った長さ）Ｗ１が他の部分の横幅Ｗ２よりも幅狭となるように形成されている。つまり、振動腕部３、４の長手方向に沿って一様の横幅ではなく、振動腕部３、４の基端部側の横幅Ｗ１が細くなるように形成されている。これにより、又部１５寄りの振動腕部３の主面上に、主面電極部２０が形成されていない空き領域Ｓが確保された状態となっている。
【００４０】
なお、本実施形態では、又部１５寄りの溝部６の側壁６ａ上に電極が形成されない程度に、該主面電極部２０が幅狭に形成されている。但し、この場合に限定されるものではなく、又部１５寄りの溝部６の側壁上に電極が形成される程度に幅狭に形成されていても構わない。
【００４１】
側面電極部２１は、振動腕部３、４の側面上に形成された電極である。この際、振動腕部３、４の内方（又部１５側）の側面に形成された側面電極部２１と、振動腕部３、４の外方に向いた側面に形成された側面電極２１とは、図１に示すように、溝部６よりも先端部側に形成された接続電極部２２を介して導通するようになっている。
【００４２】
接続電極部２２は、図２から図５に示すように、側面電極部２１に接続されるように振動腕部３、４の主面上に形成されると共に、表面側で、基部５の主面上を経由して他方の振動腕部４側に引き回された後、該振動腕部４側の主面電極部２０に接続されるように形成された電極である。
この接続電極部２２によって、表面側で、一方の振動腕部３側の主面電極部２０と他方の振動腕部４側の側面電極部２１とが接続されていると共に、裏面側で、一方の振動腕部３側の側面電極部２１と他方の振動腕部４側の主面電極部２０とが接続されている。
なお、図１、図２及び図５は、圧電振動片１の表面側を図示しているが、裏面側の電極パターンは表面側の電極パターンに対して左右対称とされている。
【００４３】
ところで、接続電極部２２は、図２、図３及び図５に示すように、振動腕部３の主面上において、先ほど主面電極部２０の電極パターンによって確保された空き領域Ｓを利用して溝部６の開口端側に接近するように幅広に形成された幅広部２２ａを有している。
本実施形態では、振動腕部３の基端部、即ち、又部１５から先端部に向かって１００μｍ〜２００μｍの範囲Ｈ内で幅広となるように幅広部２２ａが形成されている。また、この幅広部２２ａは、１０μｍの横幅Ｗ３となるように形成されている。
【００４４】
また、一対のマウント電極１２、１３は、図２に示すように、基部５の主面及び側面を含む外表面上に形成されており、引き出し電極１６を介して一対の励振電極１０、１１にそれぞれ電気的に接続されている。よって、一対の励振電極１０、１１は、このマウント電極１２、１３を介して電圧が印加されるようになっている。
【００４５】
なお、上述した励振電極１０、１１、マウント電極１２、１３及び引き出し電極１６は、例えば、クロム（Ｃｒ）と金（Ａｕ）との積層膜であり、水晶と密着性の良いクロム膜を下地として成膜した後に、表面に金の薄膜を施したものである。但し、この場合に限られず、例えば、クロムとニクロム（ＮｉＣｒ）の積層膜の表面にさらに金の薄膜を積層しても構わないし、クロム、ニッケル、アルミニウム（Ａｌ）やチタン（Ｔｉ）等の単層膜でも構わない。
【００４６】
また、一対の振動腕部３、４の先端部には、図１に示すように、自身の振動状態を所定の周波数の範囲内で振動するように調整（周波数調整）を行うための重り金属膜１７（粗調膜１７ａ及び微調膜１７ｂからなる）が形成されている。この重り金属膜１７を利用して周波数調整を行うことで、一対の振動腕部３、４の周波数をデバイスの公称周波数の範囲内に収めることができるようになっている。
【００４７】
このように構成された圧電振動片１を作動させる場合には、一対の励振電極１０、１１間に所定の駆動電圧を印加して電流を流すことで、一対の振動腕部３、４を接近・離間させる方向に所定の周波数で振動させることができる。そして、この振動を、時刻源、制御信号のタイミング源やリファレンス信号源等として利用することができる。
【００４８】
次に、上述した圧電振動片１を、圧電材料からなるウエハを利用して一度に複数製造する方法について、図６に示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。
まずポリッシングが終了し、所定の厚みに高精度に仕上げられたウエハＳを準備する（Ｓ１）。次いで、このウエハＳをフォトリソ技術によってエッチングして、該ウエハＳに複数の圧電板２の外形形状を形成する外形形成工程を行う（Ｓ２）。この工程について、具体的に説明する。
【００４９】
まず、図７に示すように、ウエハＳの両面にエッチング保護膜３０をそれぞれ成膜する（Ｓ２ａ）。このエッチング保護膜３０としては、例えば、クロム（Ｃｒ）を数μｍ成膜する。次いで、エッチング保護膜３０上に図示しないフォトレジスト膜を、フォトリソグラフィ技術によってパターニングする。この際、一対の振動腕部３、４と、基部５とで構成される圧電板２の周囲を囲むようにパターニングする。そして、このフォトレジスト膜をマスクとしてエッチング加工を行い、マスクされていないエッチング保護膜３０を選択的に除去する。そして、エッチング加工後にフォトレジスト膜を除去する。
【００５０】
これにより、図８及び図９に示すように、エッチング保護膜３０を圧電板２の外形形状、即ち、一対の振動腕部３、４及び基部５の外形形状に沿ってパターニングすることができる（Ｓ２ｂ）。この際、複数の圧電板２の数だけパターニングを行う。なお、図９から図１２は、図８に示すＣ−Ｃ線に沿った断面を示す図である。
【００５１】
次いで、パターニングされたエッチング保護膜３０をマスクとして、ウエハＳの両面をそれぞれエッチング加工する（Ｓ２ｃ）。これにより、図１０に示すように、エッチング保護膜３０でマスクされていない領域を選択的に除去して、圧電板２の外形形状を形作ることができる。この時点で、外形形成工程が終了する。
【００５２】
続いて、一対の振動腕部３、４の主面上に溝部６を形成する溝部形成工程を行う（Ｓ３）。具体的には、上述した外形形成時と同様に、エッチング保護膜３０上にフォトレジスト膜を成膜する。そして、フォトリソグラフィ技術によって、溝部６の領域を空けるようにフォトレジスト膜をパターニングする。そして、パターニングされたフォトレジスト膜をマスクとしてエッチング加工を行い、エッチング保護膜３０を選択的に除去する。その後、フォトレジスト膜を除去することで、図１１に示すように、既にパターニングされたエッチング保護膜３０を、溝部６の領域を空けた状態でさらにパターニングすることができる。
【００５３】
次いで、この再度パターニングされたエッチング保護膜３０をマスクとして、ウエハＳをエッチング加工した後、マスクとしていたエッチング保護膜３０を除去する。これにより、図１２に示すように、一対の振動腕部３、４の両主面上に溝部６をそれぞれ形成することができる。
なお、複数の圧電板２は、後に行う切断工程を行うまで、図示しない連結部を介してウエハＳに連結された状態となっている。
【００５４】
次いで、図示しないマスクを通した露光を行うことで、複数の圧電板２の外表面上に電極膜をパターニングして、励振電極１０、１１、引き出し電極１６、マウント電極１２、１３をそれぞれ形成する電極形成工程を行う（Ｓ４）。この工程について、詳細に説明する。
【００５５】
まず、図１３に示すように、溝部６が形成された圧電板２の外表面に電極膜３１を、蒸着やスパッタリング等により成膜する（Ｓ４ａ）。なお、図１３から図１５は、一方の振動腕部３のみを示している。
次いで、図１４に示すように、スプレーコート等によりフォトレジスト膜３２を成膜した後、図示しないマスクを通して露光を行い、フォトレジスト膜３２をパターニングする。この際、電極膜３１を残しておきたい部分が、フォトレジスト膜３２によって被膜されるようにパターニングする。そして、残ったフォトレジスト膜３２をマスクとして電極膜３１をエッチング加工して、パターニングする（Ｓ４ｂ）。その後、マスクとしていたフォトレジスト膜３２を除去することで、図１５に示すように電極を形成することができる。これにより、電極形成工程が終了する。
【００５６】
次いで、電極形成工程が終了した後、一対の振動腕部３、４の先端に周波数調整用の粗調膜１７ａ及び微調膜１７ｂからなる重り金属膜１７（例えば、銀や金等）を形成する（Ｓ５）。そして、ウエハに形成された全ての振動腕部３、４に対して、共振周波数を粗く調整する粗調工程を行う（Ｓ６）。これは、重り金属膜１７の粗調膜１７ａにレーザ光を照射して一部を蒸発させ、重量を変化させることで行う。なお、共振周波数をより高精度に調整する微調に関しては、圧電振動子の製造時に行う。
【００５７】
そして、最後にウエハＳと圧電板２とを連結していた連結部を切断して、複数の圧電板２をウエハＳから切り離して小片化する切断工程を行う（Ｓ７）。これにより、１枚のウエハＳから、音叉型の圧電振動片１を一度に複数製造することができる。この時点で、圧電振動片１の製造工程が終了し、図１に示す圧電振動片１を得ることができる。
【００５８】
ところで、上述した電極形成工程の際、露光によって各電極をパターニングするので、露光位置精度が重要とされている。特に、主面電極部２０、側面電極部２１及び接続電極部２２を有する励振電極１０、１１に関しては、微細なパターニングを要するため、露光位置精度が重要である。
しかしながら、本実施形態では、又部１５付近の横幅Ｗ１が細くなるように主面電極部２０を形成して、又部１５寄りの振動腕部３の主面上に空き領域Ｓを確保すると共に、この空き領域Ｓを利用して又部１５付近の横幅Ｗ３が広い幅広部２２ａを有するように接続電極部２２を形成する。
【００５９】
従って、露光時に、仮に接続電極部２２の形成位置が振動腕部３の短手方向に沿って又部１５側に若干ずれてしまったとしても、又部１５寄りの振動腕部３の主面上に接続電極部２２を確実に形成することができる。つまり、露光位置精度を従来にように厳しく追い込んで高精度に位置合わせしなくても、又部１５寄りの振動腕部３の周面上に接続電極部２２を形成することができる。そのため、接続電極部２２と側面電極部２１との接続を確実なものにすることができる。従って、断線の可能性を低減することができると共に、振動片としての安定した作動の信頼性を確保することができる。
また、露光位置精度を厳しく追い込まなくても、断線の可能性を低減できるので、効率の良い製造を行うことができるうえ、低コスト化に繋げることができる。
【００６０】
しかも、本実施形態では、又部１５から振動腕部３の先端部に向かって少なくとも１００μｍの範囲に亘って、振動腕部３の主面上に接続電極部２２の幅広部２２ａが形成されている。そのため、仮に接続電極部２２の形成位置が振動腕部３、４の短手方向に沿って又部１５寄りに若干ずれてしまったとしても、十分な長さに亘って接続電極部２２と側面電極部２１とを接続させることができ、断線の可能性をより低減することができる。
また、接続電極部２２の幅広部２２ａ長さは２００μｍ以下であるので、幅狭となっている主面電極部２０の長さをできるだけ短くすることができる。特に、主面電極部２０の横幅が大きいほど、Ｒ１値の低減化に貢献できるので、幅狭となっている長さをできるだけ短くすることでＲ１値を低く抑えやすく、振動特性の向上化に繋げることができる。
【００６１】
更に、本実施形態では、接続電極部２２の幅広部２２ａの横幅Ｗ３が１０μｍ確保されている。通常、マスクを利用した露光により電極形成を行う場合、露光位置精度は±４〜５μｍ程度とされている。従って、仮に露光時に振動腕部３、４の短手方向に沿って又部１５寄りに接続電極部２２の形成位置が５μｍずれたとしても、又部１５寄りの振動腕部３の主面上に接続電極部２２を確実に形成することができる。従って、断線の可能性をより低減することができる。
【００６２】
（ガラスパッケージタイプの圧電振動子）
次に、本発明に係る圧電振動子の一実施形態を、図１６から図１９を参照して説明する。なお、本実施形態では、圧電振動子の一例として、表面実装型のガラスパッケージタイプの圧電振動子を例に挙げて説明する。
本実施形態の圧電振動子４０は、図１６から図１９に示すように、ベース基板４１とリッド基板４２とで２層に積層された箱状に形成されており、内部のキャビティＣ内に上述した音叉型の圧電振動片１が収納された圧電振動子４０である。
【００６３】
なお、図１６は、圧電振動子４０の外観斜視図である。図１７は、図１６に示す圧電振動子４０の内部構造図であって、リッド基板４２を取り外した状態の上面図である。図１８は、図１７に示すＤ−Ｄ線に沿った圧電振動子４０の断面図である。図１９は、圧電振動子４０の分解斜視図である。なお、図１９では、圧電振動片１から各電極の図示を省略している。
【００６４】
圧電振動片１は、金等のバンプＢを利用して、ベース基板４１の上面にバンプ接合によってマウントされている。より具体的には、ベース基板４１の上面にパターニングされた後述する引き回し電極４８、４９上に形成された２つのバンプＢ上に、一対のマウント電極１２、１３がそれぞれ接触した状態でバンプ接合されている。これにより、圧電振動片１は、ベース基板４１の上面から浮いた状態で支持されると共に、マウント電極１２、１３と引き回し電極４８、４９とがそれぞれ電気的に接続された状態となっている。
【００６５】
リッド基板４２は、ガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる透明の絶縁基板であり、図１６、図１８及び図１９に示すように、板状に形成されている。そして、ベース基板４１が接合される接合面側には、圧電振動片１が収まる矩形状の凹部４２ａが形成されている。この凹部４２ａは、両基板４１、４２が重ね合わされたときに、圧電振動片１を収容するキャビティＣとなるキャビティ用の凹部４２ａである。そして、リッド基板４２は、この凹部４２ａをベース基板４１側に対向させた状態で該ベース基板４１に対して陽極接合されている。
【００６６】
ベース基板４１は、リッド基板４２と同様にガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる透明な絶縁基板であり、図１６から図１９に示すように、リッド基板４２に対して重ね合わせ可能な大きさで板状に形成されている。
このベース基板４１には、該ベース基板４１を貫通する一対のスルーホール４３、４４が形成されている。この際、一対のスルーホール４３、４４は、キャビティＣ内に収まるように形成されている。より詳しく説明すると、マウントされた圧電振動片１の基部５側に一方のスルーホール４３が位置し、振動腕部３、４の先端部側に他方のスルーホール４４が位置するように形成されている。
また、本実施形態では、ベース基板４１を真っ直ぐに貫通したスルーホール４３、４４を例に挙げて説明するが、この場合に限られず、例えばベース基板４１の下面に向かって漸次径が縮径するテーパー状に形成しても構わない。いずれにしても、ベース基板４１を貫通していれば良い。
【００６７】
そして、これら一対のスルーホール４３、４４には、該スルーホール４３、４４を埋めるように形成された一対の貫通電極４５、４６が形成されている。この貫通電極４５、４６は、スルーホール４３、４４を完全に塞いでキャビティＣ内の気密を維持していると共に、後述する外部電極５０、５１と引き回し電極４８、４９とを導通させる役割を担っている。
ベース基板４１の上面側（リッド基板４２が接合される接合面側）には、導電性材料（例えば、アルミニウム）により、陽極接合用の接合膜４７と、一対の引き回し電極４８、４９とがパターニングされている。このうち接合膜４７は、リッド基板４２に形成された凹部４２ａの周囲を囲むようにベース基板４１の周縁に沿って形成されている。
【００６８】
また、一対の引き回し電極４８、４９は、一対の貫通電極４５、４６のうち、一方の貫通電極４５と圧電振動片１の一方のマウント電極１２とを電気的に接続すると共に、他方の貫通電極４６と圧電振動片１の他方のマウント電極１３とを電気的に接続するようにパターニングされている。
より詳しく説明すると、図１７から図１９に示すように、一方の引き回し電極４８は、圧電振動片１の基部５の真下に位置するように一方の貫通電極４５の真上に形成されている。また、他方の引き回し電極４９は、一方の引き回し電極４８に隣接した位置から、振動腕部４に沿って該振動腕部４の先端部側に引き回しされた後、他方の貫通電極４６の真上に位置するように形成されている。
【００６９】
そして、これら一対の引き回し電極４８、４９上にバンプＢが形成されており、該バンプＢを利用して圧電振動片１がマウントされている。これにより、圧電振動片１の一方のマウント電極１２が、一方の引き回し電極４８を介して一方の貫通電極４５に導通し、他方のマウント電極１３が、他方の引き回し電極４９を介して他方の貫通電極４６に導通するようになっている。
【００７０】
また、ベース基板４１の下面には、図１６、図１８及び図１９に示すように、一対の貫通電極４５、４６に対してそれぞれ電気的に接続される外部電極５０、５１が形成されている。これにより、一対の外部電極５０、５１は、一対の貫通電極４５、４６及び一対の引き回し電極４８、４９を介して圧電振動片１の一対の励振電極１０、１１に電気的に接続されている。
【００７１】
このように構成された圧電振動子４０を作動させる場合には、一対の外部電極５０、５１間に、所定の駆動電圧を印加する。これにより、圧電振動片１の励振電極１０、１１に電流を流すことができ、一対の振動腕部３、４を接近・離間させる方向に所定の周波数で振動させることができる。そして、この振動を利用して、時刻源、制御信号のタイミング源やリファレンス信号源等として利用することができる。
【００７２】
本実施形態の圧電振動子４０によれば、断線の可能性が低く、安定した作動の信頼性が確保された圧電振動片１を備えているので、信頼性が向上した高品質な圧電振動子とすることができる。
また、この圧電振動子４０は、圧電振動片１をキャビティＣ内に密閉した表面実装型のガラスパッケージタイプであるので、塵埃等の影響を受けることなく圧電振動片１を振動させることができ、高品質化を図ることができる。加えて、表面実装型であるので、実装を容易に行うことができると共に、実装後の安定性に優れている。
【００７３】
（シリンダーパッケージタイプの圧電振動子）
次に、本発明に係る圧電振動子の実施形態を、図２０を参照して説明する。なお、本実施形態では、圧電振動子の一例として、シリンダーパッケージタイプの圧電振動子を例に挙げて説明する。
本実施形態の圧電振動子６０は、圧電振動片１と、該圧電振動片１を内部に収納するケース６１と、圧電振動片１をケース６１内に密閉させる気密端子６２と、を備えている。なお、図２０は、圧電振動子６０の上面図である。
【００７４】
圧電振動片１は、ケース６１内に収納された状態で気密端子６２を構成するリード端子６３のインナーリード６３ａにマウントされている。
ケース６１は、有底円筒状に形成されており、気密端子６２の後述するステム６４の外周に対して圧入されて、嵌合固定されている。なお、このケース６１の圧入は、真空中で行われており、ケース６１内の圧電振動片１を囲む空間が真空に保たれた状態となっている。
【００７５】
気密端子６２は、ケース６１内を密閉するものであって、ケース６１内に圧入固定されるステム６４と、該ステム６４を貫通した状態で配置され、ステム６４を間に挟んで一端側が圧電振動片１の一対のマウント電極１２、１３に電気的に接続されるインナーリード６３ａとされ、他端側が外部に電気的に接続されるアウターリード６３ｂとされた２本のリード端子６３と、該リード端子６３とステム６４とを固定させる充填材６５とを有している。
【００７６】
ステム６４は、金属材料（例えば、低炭素鋼（Ｆｅ）、鉄ニッケル合金（Ｆｅ−Ｎｉ）、鉄ニッケルコバルト合金（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ））によって環状に形成されたものである。また、充填材６５の材料としては、例えば、ホウ珪酸ガラスである。なお、このステム６４の外周には、リード端子６３と同じ材料のメッキ（金属膜）が被膜されている。
【００７７】
リード端子６３は、例えば、ステム６４と同じ材料である導電性材料から形成されたものであって、ケース６１内に突出している部分がインナーリード６３ａとなり、ケース６１外に突出している部分がアウターリード６３ｂとなっている。そして、圧電振動片１は、インナーリード６３ａの先端に載置された状態で、金等の導電性のバンプＢによって機械的にマウントされている。即ち、バンプＢを介してインナーリード６３ａとマウント電極１２、１３と、が機械的に接合されていると同時に、電気的に接続されている。その結果、圧電振動片１は、２本のリード端子６３にマウントされた状態となっている。
【００７８】
なお、ステム６４及びリード端子６３のメッキの材質としては、耐熱ハンダメッキや、錫銅合金や金錫合金等が用いられる。また、ステム６４の外周のメッキを介在させて、ケース６１を真空中で冷間圧接させることにより、ケース６１の内部を真空状態で気密封止できるようになっている。
【００７９】
このように構成された圧電振動子６０であっても、断線の可能性が低く、安定した作動の信頼性が確保された圧電振動片１を備えているので、同様に信頼性が向上した高品質な圧電振動子とすることができる。
また、この圧電振動子６０は、圧電振動片１をケース６１内に密閉したシリンダーパッケージタイプであるので、塵埃等の影響を受けることなく圧電振動片１を振動させることができ、高品質化を図ることができる。
【００８０】
（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２１を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器１００は、図２１に示すように、上述した圧電振動子４０を、集積回路１０１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。なお、圧電振動子６０を内蔵しても構わない。
【００８１】
この発振器１００は、コンデンサ等の電子部品１０２が実装された基板１０３を備えている。基板１０３には、発振器用の上記集積回路１０１が実装されており、この集積回路１０１の近傍に、圧電振動子４０の圧電振動片１が実装されている。
これら電子部品１０２、集積回路１０１及び圧電振動子４０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。
【００８２】
このように構成された発振器１００において、圧電振動子４０に電圧を印加すると、該圧電振動子４０内の圧電振動片１が振動する。この振動は、圧電振動片１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１０１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１０１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４０が発振子として機能する。
また、集積回路１０１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することができる。
【００８３】
本実施形態の発振器１００によれば、上述した圧電振動子４０を備えているので、発振器１００自体の信頼性の向上化及び高品質化を図ることができる。また、これに加え、長期にわたって安定した高精度な周波数信号を得ることができる。
【００８４】
（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２２を参照して説明する。なお電子機器として、上述した圧電振動子４０を有する携帯情報機器１１０を例にして説明する。なお、圧電振動子６０を内蔵しても構わない。
始めに本実施形態の携帯情報機器１１０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及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、格段に小型化及び軽量化されている。
【００８５】
次に、本実施形態の携帯情報機器１１０の構成について説明する。
この携帯情報機器１１０は、図２２に示すように、圧電振動子４０と、電力を供給するための電源部１１１とを備えている。電源部１１１は、例えば、リチウム二次電池からなっている。この電源部１１１には、各種制御を行う制御部１１２と、時刻等のカウントを行う計時部１１３と、外部との通信を行う通信部１１４と、各種情報を表示する表示部１１５と、それぞれの機能部の電圧を検出する電圧検出部１１６とが並列に接続されている。そして、電源部１１１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。
【００８６】
制御部１１２は、各機能部を制御して音声データの送信及び受信、現在時刻の計測や表示等、システム６４全体の動作制御を行う。また、制御部１１２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。
【００８７】
計時部１１３は、発振回路、レジスタ回路、カウンタ回路及び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４０とを備えている。圧電振動子４０に電圧を印加すると圧電振動片１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１１２と信号の送受信が行われ、表示部１１５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。
【００８８】
通信部１１４は、従来の携帯電話と同様の機能を有し、無線部１１７、音声処理部１１８、切替部１１９、増幅部１２０、音声入出力部１２１、電話番号入力部１２２、着信音発生部１２３及び呼制御メモリ部１２４を備えている。
無線部１１７は、音声データ等の各種データを、アンテナ１２５を介して基地局と送受信のやりとりを行う。音声処理部１１８は、無線部１１７又は増幅部１２０から入力された音声信号を符号化及び複号化する。増幅部１２０は、音声処理部１１８又は音声入出力部１２１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１２１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。
【００８９】
また、着信音発生部１２３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１１９は、着信時に限って、音声処理部１１８に接続されている増幅部１２０を着信音発生部１２３に切り替えることによって、着信音発生部１２３において生成された着信音が増幅部１２０を介して音声入出力部１２１に出力される。
なお、呼制御メモリ部１２４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１２２は、例えば、０から９の番号キー及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。
【００９０】
電圧検出部１１６は、電源部１１１によって制御部１１２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１１２に通知する。このときの所定の電圧値は、通信部１１４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１１６から電圧降下の通知を受けた制御部１１２は、無線部１１７、音声処理部１１８、切替部１１９及び着信音発生部１２３の動作を禁止する。特に、消費電力の大きな無線部１１７の動作停止は、必須となる。更に、表示部１１５に、通信部１１４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。
【００９１】
即ち、電圧検出部１１６と制御部１１２とによって、通信部１１４の動作を禁止し、その旨を表示部１１５に表示することができる。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１１５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１１４の機能に係る部分の電源を、選択的に遮断することができる電源遮断部１２６を備えることで、通信部１１４の機能をより確実に停止することができる。
【００９２】
本実施形態の携帯情報機器１１０によれば、上述した圧電振動子４０を備えているので、携帯情報機器自体の信頼性の向上化及び高品質化を図ることができる。また、これに加え、長期にわたって安定した高精度な時計情報を表示することができる。
【００９３】
（電波時計）
次に、本発明に係る電波時計１３０の一実施形態について、図２３を参照して説明する。本実施形態の電波時計１３０は、図２３に示すように、フィルタ部１３１に電気的に接続された圧電振動子４０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。なお、圧電振動子６０を内蔵しても構わない。
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、上述した２つの送信所で日本国内を全て網羅している。
【００９４】
以下、電波時計１３０の機能的構成について詳細に説明する。
アンテナ１３２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１３３によって増幅され、複数の圧電振動子４０を有するフィルタ部１３１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４０は、上記搬送周波数と同一の４０ｋＨｚ及び６０ｋＨｚの共振周波数を有する水晶振動子部１３８、１３９をそれぞれ備えている。
【００９５】
更に、濾波された所定周波数の信号は、検波、整流回路１３４により検波復調される。続いて、波形整形回路１３５を介してタイムコードが取り出され、ＣＰＵ１３６でカウントされる。ＣＰＵ１３６では、現在の年、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、ＲＴＣ１３７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１３８、１３９は、上述した音叉型の構造を持つ振動子が好適である。
【００９６】
なお、上述の説明は、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１３０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４０を必要とする。
【００９７】
本実施形態の電波時計１３０によれば、上述した圧電振動子４０を備えているので、電波時計自体の信頼性の向上化及び高品質化を図ることができる。また、これに加え、長期にわたって安定して高精度に時刻をカウントすることができる。
【００９８】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、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。
【００９９】
例えば、上記実施形態では、幅広部２２ａの長さを、又部１５から振動腕部３、４の先端部に向かって１００〜２００μｍとしたが、この範囲内に限定されるものではない。また、幅広部２２ａの横幅に関しても、１０μｍとしたが、１０μｍ以上であっても構わない。これら幅広部２２ａの長さや横幅は、振動腕部３、４や溝部６の寸法に応じて最適な大きさとなるように設計して構わない。但し、幅広部２２ａの横幅に関しては、一般的な露光位置精度を考慮すると、少なくとも１０μｍ以上あることが好ましい。
【符号の説明】
【０１００】
Ｃ…キャビティ
Ｓ…空き領域
Ｓ２…外形形成工程
Ｓ３…溝部形成工程
Ｓ４…電極形成工程
Ｓ７…切断工程
１…圧電振動片
２…圧電板
３、４…振動腕部
５…基部
６…溝部
１０、１１…励振電極
１５…又部
２０…主面電極部
２１…側面電極部
２２…接続電極部
４０、６０…圧電振動子
４１…ベース基板
４２…リッド基板
５０、５１…外部電極
６１…ケース
６２…気密端子
６３…リード端子
６３ａ…インナーリード
６３ｂ…アウターリード
６４…ステム
６５…充填材
１００…発振器
１０１…集積回路
１１０…携帯情報機器（電子機器）
１１３…計時部
１３０…電波時計
１３１…フィルタ部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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