(57)【要約】【課題】振動腕部に溝部を形成することなく、低いＣＩ値を実現すること。【解決手段】一対の振動腕部３１、３２と、当該振動腕部３１、３２の端部同士を接続する基部４と、振動腕部３１、３２の厚さ方向における両端面２ａ、２ｂに設けられた表面電極５、６、１５、１６と、振動腕部３１、３２の厚さ方向における両側面２ｃに設けられ、各振動腕部の表面電極との間が電気的に絶縁され、表面電極とは異極となる側面電極１１〜１４と、振動腕部３１、３２の内部に設けられ、各振動腕部の側面電極１１〜１４との間が電気的に絶縁され、表面電極５、６、１５、１６と同極であり側面電極１１〜１４に対して異極となる内部電極２３とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の振動腕部と、
前記一対の振動腕部の端部同士を接続する基部と、
前記一対の振動腕部の厚さ方向における両端面に設けられた表面電極と、
前記一対の振動腕部の前記厚さ方向における両側面に設けられ、前記表面電極との間が電気的に絶縁され、前記表面電極とは異極となる側面電極と、
前記一対の振動腕部の内部に設けられ、前記側面電極との間が電気的に絶縁され、前記表面電極と同極であり前記側面電極に対して異極となる内部電極と
を備える圧電振動片。
【請求項２】
前記一対の振動腕部は、厚さ方向に一体に積層された複数の圧電層を有し、
前記内部電極は、複数の前記圧電層の間に配置されている
請求項１に記載の圧電振動片。
【請求項３】
前記一対の振動腕部は、
前記表面電極のうち前記一対の振動腕部の前記厚さ方向における第一端面に設けられた第一表面電極と前記内部電極とで挟まれた第一圧電層と、
前記表面電極のうち前記一対の振動腕部の前記厚さ方向における第二端面に設けられた第二表面電極と前記内部電極とで挟まれた第二圧電層と
を有する
請求項２に記載の圧電振動片。
【請求項４】
請求項１に記載された圧電振動片と、
互いに接合されたベース基板とリッド基板とを有し、両基板の間に形成されたキャビティ内に前記圧電振動片を収容するパッケージと
を備える圧電振動子。
【請求項５】
請求項４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
発振器。
【請求項６】
請求項４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
電子機器。
【請求項７】
請求項４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
電波時計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話や携帯情報端末機器等には、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、その一つとして、いわゆる音叉型の圧電振動片を有する圧電振動子が知られている。
【０００３】
圧電振動片は、幅方向に並んで配置された一対の振動腕部と、これら一対の振動腕部の長さ方向に沿う基端部同士を連結する基部と、を備えている。圧電振動片の外表面には電極膜が形成され、この電極膜に電圧が印加されることで、一対の振動腕部を互いに接近又は離間する方向（幅方向）に所定の共振周波数で振動させることが可能とされる。
【０００４】
ところで、近年、パッケージが搭載される機器の小型化に伴い、圧電振動片のさらなる小型化が望まれている。しかし、圧電振動片の小型化にあたって、振動腕部の幅を狭く形成すると、電極膜の形成幅も狭くなるので、振動に寄与する電界を印加し難くなり、等価直列抵抗値（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ：ＣＩ値）が上昇して出力信号の品質が悪化してしまう。従って、圧電振動片の小型化を図るためには、ＣＩ値の上昇を抑えつつ行う必要がある。そこで、例えば特許文献１に示されるように、振動腕部の両主面上にエッチング加工により溝部を形成する構成が知られている。
【０００５】
この構成によれば、振動腕部の側面と溝部の内面とで、対となる電極膜同士が対向するので、その対向方向に電界を効率良く作用させることができる。これにより、振動腕部の幅を狭くしても、電界効率を高めることができ、ＣＩ値の上昇を抑えつつ圧電振動片の小型化を図ることが可能とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２６１５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、振動腕部に溝部を形成するには、ウエハを圧電振動片の外形形状にエッチング加工した後、さらに、振動腕部における溝部形成領域に対してエッチング加工により溝部を形成する。
【０００８】
このため、溝部形成用のマスクを振動腕部に対して精度良くアライメントさせる必要がある。この際、上記アライメント精度が悪く、溝部が振動腕部の幅方向にずれてしまった場合には、各振動腕部を幅方向で二等分する軸線を中心とした両側で形状が異なり、重量バランスが不均衡になる。その結果、振動腕部の振動バランスの不均衡を招き、ドライブレベル特性（圧電振動片に印加する電圧に対する共振周波数の挙動）の変化や、振動漏れによるＣＩ値の増加等に繋がる恐れがある。
【０００９】
更に、電極膜は、溝部の内面に位置する部分と、振動腕部の側面に位置する部分と、が振動腕部の主面上において、溝部と振動腕部の側面との間に位置する部分で分割されるようにパターニングされる必要がある。そのため、上述したように振動腕部に対して溝部が幅方向にずれてしまうと、振動腕部の主面上において、溝部と振動腕部の側面との間に位置する部分の電極膜が除去されず、溝部の内面側と、振動腕部の側面側とで、分極が不十分になる恐れがあった。
【００１０】
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、振動腕部に溝部を形成することなく、低いＣＩ値を実現可能な圧電振動片を提供することである。また、この圧電振動片を具備する、圧電振動子、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】
【００１１】
本発明に係る圧電振動片は、一対の振動腕部と、前記一対の振動腕部の端部同士を接続する基部と、前記一対の振動腕部の厚さ方向における両端面に設けられた表面電極と、前記一対の振動腕部の前記厚さ方向における両側面に設けられ、前記表面電極との間が電気的に絶縁され、前記表面電極とは異極となる側面電極と、前記一対の振動腕部の内部に設けられ、前記側面電極との間が電気的に絶縁され、前記表面電極と同極であり前記側面電極に対して異極となる内部電極とを備える。
【００１２】
本発明によれば、一対の振動腕部の内部に内部電極が設けられ、当該内部電極と側面電極との間が電気的に絶縁され、内部電極と表面電極とが同極であり、内部電極と側面電極とが異極となるため、表面電極と側面電極との間に電界を印加すると共に、内部電極と側面電極との間にも電界を印加することが可能となる。これにより、一対の振動腕部の幅方向に効率よく電界を印加することが可能となるため、振動腕部に溝部を設けることなく低いＣＩ値を実現することが可能となる。
【００１３】
上記の圧電振動片において、前記一対の振動腕部は、厚さ方向に一体に積層された複数の圧電層を有し、前記内部電極は、複数の前記圧電層の間に配置されている。
本発明によれば、一対の振動腕部が厚さ方向に一体に積層された複数の圧電層を有し、内部電極が複数の圧電層の間に配置されているため、複数の圧電層に対して効率的に電界を印加することが可能となる。これにより、一対の振動腕部の幅方向に効率よく電界を印加することが可能となるため、振動腕部に溝部を設けることなく低いＣＩ値を実現することが可能となる。
【００１４】
上記の圧電振動片において、前記一対の振動腕部は、前記表面電極のうち前記一対の振動腕部の前記厚さ方向における第一端面に設けられた第一表面電極と前記内部電極とで挟まれた第一圧電層と、前記表面電極のうち前記一対の振動腕部の前記厚さ方向における第二端面に設けられた第二表面電極と前記内部電極とで挟まれた第二圧電層とを有する。  
本発明によれば、第一圧電層及び第二圧電層がそれぞれ表面電極と内部電極とで挟まれているため、当該第一圧電層及び第二圧電層に対して効率的に電界を印加することが可能となる。これにより、一対の振動腕部の幅方向に効率よく電界を印加することが可能となるため、振動腕部に溝部を設けることなく低いＣＩ値を実現することが可能となる。
【００１５】
本発明に係る圧電振動子は、上記本発明に係る圧電振動片と、互いに接合されたベース基板とリッド基板とを有し、両基板の間に形成されたキャビティ内に前記圧電振動片を収容するパッケージとを備える。
本発明によれば、低いＣＩ値を実現可能な圧電振動片を備えているので、動作信頼性に優れた高品質な圧電振動子とすることができる。
【００１６】
本発明に係る発振器は、上記本発明に係る圧電振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されている。また、本発明に係る電子機器は、上記本発明に係る圧電振動子が、計時部に電気的に接続されている。本発明に係る電波時計は、上記本発明に係る圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されている。
本発明に係る発振器、電子機器及び電波時計によれば、上記圧電振動子を備えているので、動作信頼性に優れた高品質な製品とすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、低いＣＩ値を実現可能な圧電振動片を提供することができる。また、本発明によれば、動作信頼性に優れた高品質な圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態に係る圧電振動片の構成を示す平面図。
【図２】図１に示す圧電振動片の構成を示す底面図。
【図３】図１に示す圧電振動片の構成を示す斜視図。
【図４】図１に示す圧電振動片の第二圧電板及び内部電極の構成を示す斜視図。
【図５】図１に示すＡ−Ａ線に沿った圧電振動片の断面図。
【図６】図１に示す圧電振動片の製造方法を示すフローチャート。
【図７】図１に示す圧電振動片の製造方法を示す工程図。
【図８】圧電振動子の一実施形態を示す外観斜視図。
【図９】図８に示す圧電振動子の内部構成図。
【図１０】図９に示すＢ−Ｂ線に沿った圧電振動子の断面図。
【図１１】図８に示す圧電振動子の分解斜視図。
【図１２】発振器の一実施形態を示す構成図。
【図１３】電子機器の一実施形態を示す構成図。
【図１４】電波時計の一実施形態を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本実施形態に係る圧電振動片１の構成を示す平面図である。図２は、圧電振動片１の構成を示す底面図である。
図１及び図２に示すように、圧電振動片１は、表面実装型のセラミックパッケージタイプの圧電振動子などに組み込まれて用いられる。圧電振動片１は、例えば音叉型の圧電板２を有している。圧電板２は、主面（厚さ方向の端面）である第一面２ａ及び第二面２ｂを有している。
【００２０】
圧電板２は、中心軸ＡＸに沿って延在するように形成された振動部３と、該振動部３の基端部を支持する基部４と、を備えている。振動部３は、中心軸ＡＸを中心として左右に平行配置された一対の振動腕部３１、３２を有している。一対の振動腕部３１、３２は、互いに近接又は離間する方向に振動する。
【００２１】
図１に示すように、振動腕部３１のうち第一面２ａ側の表面には、表面電極５が形成されている。また、振動腕部３２のうち第一面２ａ側の表面には、表面電極６が形成されている。表面電極５、６は、振動腕部３１、３２の延在方向に沿って帯状に形成されている。また、基部４のうち第一面２ａ側の表面には、引出電極７、８と、マウント電極９、１０とが形成されている。引出電極７は、表面電極５とマウント電極９とを接続する。引出電極８は、表面電極６とマウント電極１０とを接続する。
【００２２】
一方、図２に示すように、振動腕部３１のうち第二面２ｂ側の表面には、表面電極１５が形成されている。また、振動腕部３２のうち第二面２ｂ側の表面には、表面電極１６が形成されている。表面電極５、６は、振動腕部３２の延在方向に沿って帯状に形成されている。また、基部４のうち第二面２ｂ側の表面には、引出電極１７、１８と、マウント電極１９、２０とが形成されている。引出電極１７は、表面電極１５とマウント電極１９とを接続する。引出電極１８は、表面電極１６とマウント電極２０とを接続する。
【００２３】
マウント電極９、１０とマウント電極１９、２０との間は、それぞれ側面の接続電極を介して接続されている。これにより、第一面２ａ側の表面電極５と第二面２ｂ側の表面電極１５とが電気的に接続されている。同様に、第一面２ａ側の表面電極６と第二面２ｂ側の表面電極１６とが電気的に接続されている。
【００２４】
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本実施形態に係る圧電振動片１の構成を示す斜視図である。なお、図３（ａ）及び図３（ｂ）は、角度を変えて圧電振動片１を見た場合の構成を示している。
【００２５】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、圧電板２は、厚さ方向に配列された第一圧電板２１と、第二圧電板２２と、内部電極２３とを有している。第一圧電板２１及び第二圧電板２２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材料を用いて同一形状、同一寸法となるように形成されており、圧電板２の厚さ方向に積層されている。内部電極２３は、第一圧電板２１と第二圧電板２２とによって挟まれている。すなわち、内部電極２３は、第一圧電板２１の内表面（第二圧電板２２との対向面）２１ｂと、第二圧電板２２の内表面（第一圧電板２１との対向面）２２ｂとの間に配置されている。
【００２６】
第一圧電板２１の外表面２１ａは、圧電板２の第一面２ａを構成する。第二圧電板２２の外表面２２ａは、圧電板２の第二面２ｂを構成する。第一圧電板２１の側面２１ｃ及び第二圧電板２２の側面２２ｃは、圧電板２の側面２ｃを構成する。
【００２７】
第一圧電板２１の側面２１ｃには、側面電極１１及び側面電極１３が形成されている。側面電極１１は、振動腕部３２の側部及び基部４のうち振動腕部３２側の側部に形成されている。側面電極１３は、振動腕部３１の側部及び基部４のうち振動腕部３１側の側部に形成されている。
【００２８】
第二圧電板２２の側面２２ｃには、側面電極１２及び側面電極１４が形成されている。側面電極１２は、振動腕部３２の側部及び基部４のうち振動腕部３２側の側部に形成されている。側面電極１４は、振動腕部３１の側部及び基部４のうち振動腕部３１側の側部に形成されている。
【００２９】
図４は、第二圧電板２２の内表面２２ｂ上の構成を示す図であり、内部電極２３の構成を示している。
図４に示すように、内部電極２３は、第二圧電板２２の内表面２２ｂ上にパターニングされている。内部電極２３は、第一電極２４及び第二電極２５を有している。
【００３０】
第一電極２４は、腕部電極２４ａ、引出電極２４ｂ及び導通電極２４ｃを有している。腕部電極２４ａは、第二圧電板２２のうち振動腕部３１に対応する部分に形成されている。腕部電極２４ａは、上記の表面電極５、１５に対して平面視で重なる位置、寸法に形成されている。引出電極２４ｂは、腕部電極２４ａと導通電極２４ｃとを接続する。
【００３１】
導通電極２４ｃは、第二圧電板２２のうち基部４の側部に対応する位置に形成されている。導通電極２４ｃは、基部４のうち振動腕部３２側の側部に露出している。導通電極２４ｃは、側面２ｃにおいて、側面電極１１と側面電極１２とを接続している。したがって、マウント電極９とマウント電極１９との間は、導通電極２４ｃ及び側面電極１１、１２によって接続されている。
【００３２】
第二電極２５は、腕部電極２５ａ、引出電極２５ｂ及び導通電極２５ｃを有している。腕部電極２５ａは、第二圧電板２２のうち振動腕部３２に対応する部分に形成されている。腕部電極２５ａは、上記の表面電極６、１６に対して平面視で重なる位置、寸法に形成されている。引出電極２５ｂは、腕部電極２５ａと導通電極２５ｃとを接続する。
【００３３】
導通電極２５ｃは、第二圧電板２２のうち振動腕部３１と振動腕部３２との分岐部３３に対応する位置に形成されている。導通電極２５ｃは、当該分岐部３３に露出している。導通電極２５ｃは、側面２ｃにおいて、側面電極１３と側面電極１４とを接続している。したがって、引出電極８と引出電極１８との間は、導通電極２５ｃ及び側面電極１３、１４によって接続されている。
【００３４】
上記構成において、表面電極５、１５と、第一電極２４（腕部電極２４ａ）と、側面電極１１、１２とが電気的に接続されている。また、表面電極６、１６と、第二電極２５（腕部電極２５ａ）と、側面電極１３、１４とが電気的に接続されている。したがって、マウント電極９（マウント電極１９）とマウント電極１０（マウント電極２０）とが外部電極に接続された場合、表面電極５、１５、側面電極１１、１２及び腕部電極２４ａと、表面電極６、１６、側面電極１３、１４及び腕部電極２５ａとの間は異極となる。
【００３５】
図５は、図１におけるＡ−Ａ断面に沿った構成を示す図であり、振動腕部３１、３２の断面構成を示している。
図５に示すように、振動腕部３１は、厚さ方向において、第一圧電板２１で構成される第一圧電層３１ａと、第二圧電板２２で構成される第二圧電層３１ｂとが、表面電極５、第一電極２４（腕部電極２４ａ）及び表面電極１５によって挟まれた構成となっている。また、振動腕部３１の振動方向において、第一圧電層３１ａ及び第二圧電層３１ｂは、それぞれ側面電極１３、１４によって挟まれている。
【００３６】
これら表面電極５、１５、側面電極１３、１４及び腕部電極２４ａは、振動腕部３１を振動させるための励振電極を構成している。表面電極５、１５と腕部電極２４ａとの間は電気的に接続されている。また、これら表面電極５、１５及び腕部電極２４ａと側面電極１３、１４との間は電気的に非接続となっている。
【００３７】
一方、振動腕部３２は、厚さ方向において、第一圧電板２１で構成される第一圧電層３２ａと、第二圧電板２２で構成される第二圧電層３２ｂとが、表面電極６、第二電極２５（腕部電極２５ａ）及び表面電極１６によって挟まれた構成となっている。また、振動腕部３２の振動方向において、第一圧電層３２ａ及び第二圧電層３２ｂは、それぞれ側面電極１１、１１によって挟まれている。
【００３８】
これら表面電極６、１６、側面電極１１、１２及び腕部電極２５ａは、振動腕部３２を振動させるための励振電極を構成している。表面電極６、１６と腕部電極２５ａとの間は電気的に接続されている。また、これら表面電極６、１６及び腕部電極２５ａと側面電極１１、１２との間は電気的に非接続となっている。
【００３９】
上記のように構成された圧電振動片１を振動させる場合、マウント電極９、１９とマウント電極１０、２０との間に所定の駆動電圧を印加する。この場合、表面電極５、１５及び腕部電極２４ａと、側面電極１３、１４との間に電圧が印加され、図５の横方向へ向けた電界が生じる。また、表面電極６、１６及び腕部電極２５ａと、側面電極１１、１２との間にも電圧が印加され、図５の横方向へ向けた電界が生じる。これにより、振動腕部３１、３２は、互いに接近又は離間する方向（図５の左右方向）に所定の共振周波数で振動する。
【００４０】
次に、上述したような内部電極２３を有する圧電振動片１の製造方法について、図６に示すフローチャートを参照しながら説明する。本実施形態では、内部電極２３として金属をパターニングした圧電ウェハ同士を重ね合わせて金属同士を接合させることで、内部電極２３を形成することができる。以下、工程順に説明する。
【００４１】
はじめに、水晶のランバート原石を所定の角度でスライスして一定の厚さのウエハとする（Ｓ１１、Ｓ１２）。当該ウエハについては、図７（ａ）に示すように、第一ウエハＷ１及び第二ウエハＷ２を準備する。このとき、Ｚ軸が圧電振動片１の厚さ方向にほぼ一致し、Ｙ軸が圧電振動片１（各振動腕部３１、３２）の長さ方向に一致し、Ｘ軸が圧電振動片１の幅方向（各振動腕部３１、３２）に一致するように、第一ウエハＷ１及び第二ウエハＷ２をスライスする。その後、スライスした第一ウエハＷ１及び第二ウエハＷ２をラッピングして粗加工し、加工変質層をエッチングで取り除き、ポリッシュ等の鏡面加工を行なって所定の厚さとする。
【００４２】
次に、第一ウエハＷ１及び第二ウエハＷ２に対して、内部電極２３のパターンを形成する（Ｓ２１、Ｓ２２）。この工程では、まず図７（ｂ）に示すように、第一ウエハＷ１及び第二ウエハＷ２の表面に金属膜Ｍ１、Ｍ２をそれぞれ形成する。その後、図７（ｃ）に示すように、金属膜Ｍ１、Ｍ２をパターニングし、内部電極２３のパターンＰ１、Ｐ２を形成する。パターンＰ１、Ｐ２は、金属膜Ｍ１、Ｍ２が形成された面同士を対向させた場合に重なり合うように、対称な形状に形成される。
【００４３】
次に、第一ウエハＷ１と第二ウエハＷ２とを接合して接合体Ｗを形成する（Ｓ３０）。この工程では、まず図７（ｄ）に示すように、第一ウエハＷ１及び第二ウエハＷ２のうちパターンＰ１、Ｐ２が形成された面同士を対向させ、パターンＰ１とパターンＰ２とを重ね合わせる。その後、図７（ｅ）に示すように、例えば共晶接合などの原子間接合により、所定の圧力下及び温度下で、パターンＰ１とパターンＰ２とを接合して接合パターンＰを形成する。共晶接合を行う場合、接合時の温度が他の接合方法（例、熱圧着など）に比べて低温で済むため、パターンＰ１、パターンＰ２が変形しにくいというメリットがある。
【００４４】
次に、接合体Ｗに圧電板２の外形形状を形成する外形形状形成工程（Ｓ４０）を行う。具体的には、まず接合体Ｗの両面にクロム（Ｃｒ）等からなる金属膜を形成し、この金属膜を振動部３、基部４の外形形状に倣わせてパターニングすることにより外形パターンを形成する。この際、接合体Ｗに形成する複数の圧電振動片１の数だけ、一括してパターニングを行う。
【００４５】
次に、パターニングされた外形パターンをマスクとして、接合体Ｗの両面からそれぞれエッチング加工を行う。これにより、外形パターンでマスクされていない領域が選択的に除去され、接合体Ｗに複数の圧電板２の外形形状を形成できる。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接合体Ｗに連結された状態となっている。
【００４６】
次いで、複数の圧電板２上に電極膜を形成する電極膜形成工程（Ｓ３０）を行う。まず複数の圧電板２の全面に、例えばスパッタリング等により導電膜（例えば、クロムと金との積層膜等）を成膜する。次いで、エッチング加工の際のマスクとなるフォトレジスト膜を、金属膜上にスプレーコート等により成膜した後、フォトリソ技術でパターニングする。
【００４７】
次に、接合体Ｗと各圧電板２とを連結している連結部を切断して、複数の圧電板２を接合体Ｗから切り離して個片化する切断工程（Ｓ４０）を行う。その結果、１つの接合体Ｗから、上記の圧電振動片１を一度に複数製造することができる。
【００４８】
上述したように、本実施形態の圧電振動片１によれば、一対の振動腕部３１、３２の内部に内部電極２３（腕部電極２４ａ、２５ａ）が設けられ、当該腕部電極２４ａと側面電極１３、１４との間が電気的に絶縁され、腕部電極２４ａと表面電極５、１５とが同極であり、腕部電極２４ａと側面電極１３、１４とが異極となるため、表面電極５、１５と側面電極１３、１４との間に電界を印加すると共に、腕部電極２４ａと側面電極１３、１４との間にも電界を印加することが可能となる。また、同様に、当該腕部電極２５ａと側面電極１１、１２との間が電気的に絶縁され、腕部電極２５ａと表面電極６、１６とが同極であり、腕部電極２５ａと側面電極１１、１２とが異極となるため、表面電極６、１６と側面電極１１、１２との間に電界を印加すると共に、腕部電極２５ａと側面電極１１、１２との間にも電界を印加することが可能となる。これにより、一対の振動腕部３１、３２の幅方向に効率よく電界を印加することが可能となるため、振動腕部３１、３２に溝部を設けることなく低いＣＩ値を実現することが可能となる。
【００４９】
［圧電振動子］
次に、上述した圧電振動片１を具備する圧電振動子５０について説明する。なお、以下の説明では、上述した構成と共通する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。また、図中では圧電振動片１の外形形状のみを示し、電極膜等は上述した実施形態と同様の構成であるため、図示を省略する。
図８〜図１１に示すように、本実施形態の圧電振動子５０は、内部に気密封止されたキャビティＣを有するパッケージ５１と、キャビティＣ内に収容された上述した圧電振動片１と、を備えたセラミックパッケージタイプの表面実装型振動子とされている。
【００５０】
この圧電振動子５０は、概略直方体状に形成されており、本実施形態では平面視において圧電振動子５０の長手方向を長さ方向といい、短手方向を幅方向といい、これら長さ方向及び幅方向に対して直交する方向を厚さ方向という。
【００５１】
パッケージ５１は、パッケージ本体（ベース部材）５３と、このパッケージ本体５３に対して接合されるとともに、パッケージ本体５３との間にキャビティＣを形成する封口板（リッド部材）５４と、を備えている。
【００５２】
パッケージ本体５３は、互いに重ね合わされた状態で接合された第１ベース基板５５及び第２ベース基板５６と、第２ベース基板５６上に接合されたシールリング５７と、を備えている。
第１ベース基板５５は、平面視略長方形状に形成されたセラミックス製の基板とされている。第２ベース基板５６は、第１ベース基板５５と同じ外形形状である平面視略長方形状に形成されたセラミックス製の基板とされており、第１ベース基板５５上に重ねられた状態で焼結等によって一体的に接合されている。
【００５３】
第１ベース基板５５及び第２ベース基板５６の四隅には、平面視１／４円弧状の切欠部５８が、両基板５５、５６の厚さ方向の全体に亘って形成されている。これら第１ベース基板５５及び第２ベース基板５６は、例えばウエハ状のセラミック基板を２枚重ねて接合した後、両セラミック基板を貫通する複数のスルーホールを行列状に形成し、その後、各スルーホールを基準としながら両セラミック基板を格子状に切断することで作製される。
その際、スルーホールが４分割されることで、上述した切欠部５８となる。
また、第２ベース基板５６の上面は、圧電振動片１がマウントされる実装面５６ａとされている。
【００５４】
なお、第１ベース基板５５及び第２ベース基板５６はセラミックス製としたが、その具体的なセラミックス材料としては、例えばアルミナ製のＨＴＣＣ（Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏ−Ｆｉｒｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃ）や、ガラスセラミックス製のＬＴＣＣ（Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏ−Ｆｉｒｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃ）等が挙げられる。
【００５５】
シールリング５７は、第１ベース基板５５及び第２ベース基板５６の外形よりも一回り小さい導電性の枠状部材であり、第２ベース基板５６の実装面５６ａに接合されている。
具体的には、シールリング５７は、銀ロウ等のロウ材や半田材等による焼付けによって実装面５６ａ上に接合、或いは、実装面５６ａ上に形成（例えば、電解メッキや無電解メッキの他、蒸着やスパッタ等により）された金属接合層に対する溶着等によって接合されている。
【００５６】
なお、シールリング５７の材料としては、例えばニッケル基合金等が挙げられ、具体的にはコバール、エリンバー、インバー、４２−アロイ等から選択すれば良い。特に、シールリング５７の材料としては、セラミック製とされている第１ベース基板５５及び第２ベース基板５６に対して熱膨張係数が近いものを選択することが好ましい。例えば、第１ベース基板５５及び第２ベース基板５６として、熱膨張係数６．８×１０−６／℃のアルミナを用いる場合には、シールリング５７としては、熱膨張係数５．２×１０−６／℃のコバールや、熱膨張係数４．５〜６．５×１０−６／℃の４２−アロイを用いることが好ましい。
【００５７】
封口板５４は、シールリング５７上に重ねられた導電性基板であり、シールリング５７に対する接合によってパッケージ本体５３に対して気密に接合されている。そして、この封口板５４とシールリング５７と第２ベース基板５６の実装面５６ａとで画成された空間が、気密に封止された上述したキャビティＣとして機能する。
なお、封口板５４の溶接方法としては、例えばローラ電極を接触させることによるシーム溶接や、レーザ溶接、超音波溶接等が挙げられる。また、封口板５４とシールリング５７との溶接をより確実なものとするため、互いになじみの良いニッケルや金等の接合層を、少なくとも封口板５４の下面と、シールリング５７の上面とにそれぞれ形成することが好ましい。
【００５８】
ところで、第２ベース基板５６の実装面５６ａには、圧電振動片１との接続電極である一対の電極パッド６１Ａ、６１Ｂが幅方向に間隔をあけて形成されているとともに、第１ベース基板５５の下面には、一対の外部電極６２Ａ、６２Ｂが長さ方向に間隔をあけて形成されている。
これら電極パッド６１Ａ、６１Ｂ及び外部電極６２Ａ、６２Ｂは、例えば蒸着やスパッタ等で形成された単一金属による単層膜、または異なる金属が積層された積層膜であり、互いにそれぞれ導通している。
【００５９】
この点詳細に説明する。
第１ベース基板５５には一方の外部電極６２Ａに導通し、第１ベース基板５５を厚さ方向に貫通する一方の第１貫通電極６３Ａが形成されているとともに、第２ベース基板５６には一方の電極パッド６１Ａに導通し、第２ベース基板５６を厚さ方向に貫通する一方の第２貫通電極６４Ａが形成されている。そして、第１ベース基板５５と第２ベース基板５６との間には、一方の第１貫通電極６３Ａと一方の第２貫通電極６４Ａとを接続する一方の接続電極６５Ａが形成されている。これにより、一方の電極パッド６１Ａと一方の外部電極６２Ａとは、互いに導通している。
【００６０】
また、第１ベース基板５５には他方の外部電極６２Ｂに導通し、第１ベース基板５５を厚さ方向に貫通する他方の第１貫通電極６３Ｂが形成されているとともに、第２ベース基板５６には他方の電極パッド６１Ｂに導通し、第２ベース基板５６を厚さ方向に貫通する他方の第２貫通電極６４Ｂが形成されている。そして、第１ベース基板５５と第２ベース基板５６との間には、他方の第１貫通電極６３Ｂと他方の第２貫通電極６４Ｂとを接続する他方の接続電極６５Ｂが形成されている。これにより、他方の電極パッド６１Ｂと他方の外部電極６２Ｂとは、互いに導通している。
なお、他方の接続電極６５Ｂは、後述する凹部６６を回避するように、例えばシールリング５７の下方をシールリング５７に沿って延在するようにパターニングされている。
【００６１】
第２ベース基板５６の実装面５６ａには、各振動腕部３１、３２の先端部に対向する部分に、落下等による衝撃の影響によってこれら各振動腕部３１、３２が厚さ方向に変位（撓み変形）した際に、各振動腕部３１、３２との接触を回避する凹部６６が形成されている。この凹部６６は、第２ベース基板５６を貫通する貫通孔とされているとともに、シールリング５７の内側において四隅が丸み帯びた平面視正方形状に形成されている。
【００６２】
そして、圧電振動片１は、図示しない金属バンプや導電性接着剤等を介して、マウント電極９又は１９が一方の電極パッド６１Ａに接触し、マウント電極１０又は２０が他方の電極パッド６１Ｂに接触するようにマウントされる。これにより、圧電振動片１は、第２ベース基板５６の実装面５６ａ上から浮いた状態で支持されると共に、一対の電極パッド６１Ａ、６１Ｂにそれぞれ電気的に接続された状態とされている。
【００６３】
このように構成された圧電振動子５０を作動させる場合には、外部電極６２Ａ、６２Ｂ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１の表面電極５、６、１５、１６、側面電極１１〜１４、腕部電極２４ａ、２５ａに電流を流すことができ、振動腕部３１、３２をＸ−Ｙ平面に沿って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圧電振動子５０を利用することができる。
【００６４】
本実施形態の圧電振動子５０によれば、低いＣＩ値を実現可能な高品質で小型化可能な圧電振動片１を備えているので、作動の信頼性に優れた高品質な圧電振動子５０とすることができる。
【００６５】
［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１２を参照しながら説明する。  
本実施形態の発振器１００は、図１２に示すように、圧電振動子５０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。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、発振器用の上述した集積回路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５０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５０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。
【００６６】
このように構成された発振器１００において、圧電振動子５０に電圧を印加すると、この圧電振動子５０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５０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。
【００６７】
上述したように、本実施形態の発振器１００によれば、優れた振動特性を有する高品質な圧電振動子５０を備えているので、信頼性に優れた高品質、かつ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発振器１００を提供できる。
【００６８】
［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１３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５０を有する携帯情報機器１１０を例にして説明する。
はじ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。
【００６９】
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１３に示すように、圧電振動子５０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。
【００７０】
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、この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、この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。
【００７１】
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５０とを備えている。圧電振動子５０に電圧を印加すると圧電振動片１が振動し、この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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
上述したように、本実施形態の携帯情報機器１１０によれば、優れた振動特性を有する高品質な圧電振動子５０を備えているので、信頼性に優れた高品質、かつ長期にわたって安定した高精度な時計情報を表示できる携帯情報機器１１０を提供できる。
【００７７】
［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１４を参照して説明する。
本実施形態の電波時計１３０は、図１４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５０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、上述した２つの送信所で日本国内を全て網羅している。
【００７８】
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５０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５０は、上述した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。
【００７９】
さらに、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。
【００８０】
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５０を必要とする。
【００８１】
上述したように、本実施形態の電波時計１３０によれば、優れた振動特性を有する高品質な圧電振動子５０を備えているので、信頼性に優れた高品質、かつ、長期にわたって安定して高精度に時刻をカウントできる電波時計１３０を提供できる。
【００８２】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこれら実施形態に限られるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００８３】
例えば、上述した実施形態では、セラミックパッケージタイプの圧電振動子５０を例に挙げたが、これに限らず、例えばガラスパッケージタイプの圧電振動子でも構わない。
また、第１ベース基板５５及び第２ベース基板５６の２枚の基板でベース基板を構成したが、１枚の基板でベース基板を構成し、実装面５６ａに凹部６６を形成しても構わない。但し、上述したように、第１ベース基板５５及び第２ベース基板５６の２枚基板構成とすることが好ましい。この場合には、第２ベース基板５６に貫通孔を形成した後、両ベース基板５５、５６を接合することで凹部６６を容易に形成できるので、凹部形成に費やす工程及び時間を低減できる。
また、シリンダパッケージタイプの圧電振動子や、シリンダパッケージタイプの圧電振動子をさらにモールド樹脂部で固めて表面実装型の圧電振動子としても構わない。
【符号の説明】
【００８４】
Ｗ１…第一ウエハ
Ｗ２…第二ウエハ
Ｍ１、Ｍ２…金属膜
Ｐ１、Ｐ２…パターン
Ｗ…接合体
１…圧電振動片
２…圧電板
３…振動部
４…基部
５、６、１５、１６…表面電極
１１〜１４…側面電極
２１…第一圧電板
２２…第二圧電板
２３…内部電極
２４…第一電極
２５…第二電極
２４ａ、２５ａ…腕部電極
３１、３２…振動腕部
３１ａ、３２ａ…第一圧電層
３１ｂ、３２ｂ…第二圧電層
５０…圧電振動子
１００…発振器
１１０…携帯情報機器
１３０…電波時計
【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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