(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶軸におけるＺ´方向が長手方向である矩形板状に形成され、第１主面と第２主面の少なくとも一方にメサ形状が形成されており、厚みすべりモードで振動する圧電振動片において、
長辺方向に離間した２点で支持可能に形成されており、前記メサ形状の段差の高さが３μｍ以上であって、かつ、前記メサ形状の全ての段差が傾斜面である圧電振動片。
【請求項２】
前記メサ形状の段差の高さが１５μｍ以下である請求項１に係る圧電振動片。
【請求項３】
圧電振動片のメサ部から離れた周縁部分において支持可能に構成されている請求項１又は２に記載の圧電振動片。
【請求項４】
ベース基板とリッド基板とによって形成されるキャビティ内に、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の圧電振動片が収容されている圧電振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動片および圧電振動子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、圧電効果を利用することによって、外部電圧に対して所定の周波数を出力する圧電振動片、およびそれをパッケージ内に収容する圧電振動子が知られている。このような圧電振動子は、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、携帯電話や携帯情報端末機器、電波時計等の駆動回路上に用いられている。
【０００３】
圧電振動片は、振動モードで分類すると様々なタイプが知られているが、そのひとつとして、厚みすべり振動モードを有するＡＴ振動片が知られている。ＡＴ振動片は、平面視が矩形の板状に形成されており、この矩形板状の表裏それぞれの主面に形成された励振電極に電圧が印加されることにより、それぞれの主面が面方向に互いに逆位相で動くものである。
【０００４】
また、ＡＴ振動片の主面形状として、「メサ形状」が知られている。メサ形状とは、ＡＴ振動片の主面の振動領域（励振電極が形成されている領域）が周縁部分の厚さよりも厚く形成されている形状であり、かかる形状により、振動エネルギーを振動領域に閉じ込め、ＡＴ振動片の外部への振動エネルギー漏れを好適に低減することが可能になる。このように振動エネルギー漏れを低減できるので、圧電振動片が有するＣＩ値（Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）が低下し、消費電力の低減を実現することが可能になる。なお、特許文献１、２には、メサ形状を有する圧電振動片が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−３４２１７号公報
【特許文献２】特開２００２−１１８４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら上記従来技術には次の課題がある。
近年、圧電振動片および圧電振動子の小型化への要求がさらに高まりつつあるが、圧電振動片を小型化するとＣＩ値が増加しやすく、即ち、小型化とＣＩ値の低減とを両立することが困難である。
さらに、メサ形状を有する圧電振動片は、メサ形状の段差部分において不要振動（以下、スプリアスと称する）が生じ、スプリアスが主振動に対して影響を及ぼすことで、圧電振動片の温度特性等を低下させるおそれがある。
【０００７】
そこで本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、小型化とＣＩ値低減の両立を実現し、またスプリアス振動が主振動に対して影響を及ぼしにくい圧電振動片、および圧電振動子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】
上記課題を解決するため、本発明の圧電振動片は、矩形板状に形成され、第１主面と第２主面の少なくとも一方にメサ形状が形成されており、厚みすべりモードで振動する圧電振動片において、長辺方向に離間した２点で支持可能に形成されており、かつ前記メサ形状の段差の高さが３μｍ以上である。
【０００９】
本願の発明者が実施したシミュレーションの結果、長辺方向に離間した２点で圧電振動片を両持ち支持した場合には、長辺方向の一方側のみで圧電振動片を片持ち支持した場合に比べて、ＣＩ値を低減できることが判明した。
一方、メサ形状の段差が低いと、メサ形状の部分に振動エネルギーを閉じ込めにくくなり、メサ形状以外の領域でスプリアス振動が発生しやすくなる。これに対して、メサ形状の段差の高さが３μｍ以上の場合には、スプリアス振動が発生しにくくなり、主振動周波数の近接範囲内に存在するスプリアス振動が少なくなる。そのため、圧電振動片の外形寸法が製造誤差によりばらついても、主振動に対するスプリアス振動の影響を抑制できる。
したがって、長辺方向に離間した２点で支持可能に形成されており、かつ前記メサ形状の段差の高さを３μｍ以上とすることで、小型化とＣＩ値低減の両立を実現し、またスプリアス振動が主振動に対して影響を及ぼしにくい圧電振動片を提供できる。
【００１０】
また、前記メサ形状の段差の高さが１５μｍ以下であることが望ましい。
メサ形状の段差が高いと、メサ形状自体のひずみ変形が大きくなり、メサ形状の境界部分の変形に起因したスプリアス振動が発生しやすくなる。これに対して、メサ形状の段差の高さが１５μｍ以下の場合には、スプリアス振動が発生しにくくなり、主振動周波数の近接範囲内に存在するスプリアス振動が少なくなる。そのため、圧電振動片の外形寸法が製造誤差によりばらついても、主振動に対するスプリアス振動の影響を抑制できる。したがって、メサ形状の段差の高さを１５μｍ以下とすることで、スプリアス振動が主振動に対して影響を及ぼしにくい圧電振動片を提供できる。
【００１１】
また、圧電振動片の周縁部分において支持可能に構成されていることが望ましい。
メサ形状から離れた周縁部分で圧電振動片を支持することにより、メサ形状の部分に振動エネルギーを閉じ込めやすくなり、スプリアス振動が発生しにくくなる。したがって、スプリアス振動が主振動に対して影響を及ぼしにくい圧電振動片を提供できる。
【００１２】
一方、本発明の圧電振動子は、ベース基板とリッド基板とによって形成されるキャビティ内に、前述した圧電振動片が収容されている。
この構成によれば、前述した圧電振動片を備えているので、小型化とＣＩ値低減の両立を実現し、またスプリアス振動が主振動に対して影響を及ぼしにくい圧電振動子を提供できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の圧電振動片は、長辺方向に離間した２点で支持可能に形成されているので、小型化とＣＩ値低減の両立を実現できる。また、メサ形状の段差の高さが３μｍ以上に形成されているので、スプリアス振動が主振動に対して影響を及ぼしにくい圧電振動片を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係る圧電振動子を展開した斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における側面断面図である。
【図３】実施形態に係る圧電振動片の説明図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。
【図４】段差２μｍの圧電振動片の振動特性を示すグラフであり、（ａ）はＸ方向の外形寸法を変化させた場合であり、（ｂ）はＺ方向の外形寸法を変化させた場合である。
【図５】段差３μｍの圧電振動片の振動特性を示すグラフであり、（ａ）はＸ方向の外形寸法を変化させた場合であり、（ｂ）はＺ方向の外形寸法を変化させた場合である。
【図６】段差７μｍの圧電振動片の振動特性を示すグラフであり、（ａ）はＸ方向の外形寸法を変化させた場合であり、（ｂ）はＺ方向の外形寸法を変化させた場合である。
【図７】段差９μｍの圧電振動片の振動特性を示すグラフであり、（ａ）はＸ方向の外形寸法を変化させた場合であり、（ｂ）はＺ方向の外形寸法を変化させた場合である。
【図８】段差１３μｍの圧電振動片の振動特性を示すグラフであり、（ａ）はＸ方向の外形寸法を変化させた場合であり、（ｂ）はＺ方向の外形寸法を変化させた場合である。
【図９】段差１４μｍの圧電振動片の振動特性を示すグラフであり、（ａ）はＸ方向の外形寸法を変化させた場合であり、（ｂ）はＺ方向の外形寸法を変化させた場合である。
【図１０】段差１５μｍの圧電振動片の振動特性を示すグラフであり、（ａ）はＸ方向の外形寸法を変化させた場合であり、（ｂ）はＺ方向の外形寸法を変化させた場合である。
【図１１】段差寸法とＣＩ値との関係を示すグラフである。
【図１２】実施形態に係る圧電振動子を備えた発振器のブロック図である。
【図１３】実施形態に係る圧電振動子を備えた電子機器のブロック図である。
【図１４】実施形態に係る圧電振動子を備えた電波時計のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の説明では、ＡＴカット水晶振動片のＸ軸方向をＸ方向とし、Ｙ´軸方向をＹ方向とし、Ｚ´軸方向をＺ方向とする。また、図示座標系における矢印の先端（一方側）の方向を＋方向とし、矢印の基端（他方側）の方向を−方向とする。
（圧電振動子）
図１は実施形態に係る圧電振動子を展開した斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ線における側面断面図である。圧電振動子１は、パッケージ５のキャビティＣの内部に圧電振動片１０を収容したものである。パッケージ５は、ベース基板２とリッド基板３とを重ね合わせて形成されている。
【００１６】
図１に示すように、ベース基板２は、Ｙ方向から見て矩形状に形成された底壁部８０と、底壁部８０の周縁部から＋Ｙ方向に立設された側壁部９０と、を備えている。底壁部８０および側壁部９０は、セラミック材料等により形成されている。
図２に示すように、キャビティＣの内部における底壁部８０の表面には、一対の内部電極８２が形成されている。一対の内部電極８２は、Ｚ方向に離間して形成されている。また、キャビティＣの外部における底壁部８０の表面には、一対の外部電極８４が形成されている。一対の外部電極８４は、Ｚ方向の両端部に離間して形成されている。そして、底壁部８０を厚さ方向に貫通する貫通電極８３により、内部電極８２と外部電極８４とが接続されている。
【００１７】
リッド基板３は、セラミック材料等により、Ｙ方向から見て矩形状に形成されている。リッド基板３の周縁部は、ベース基板２の側壁部９０におけるＹ方向の端面に接着されている。そして、ベース基板２の底壁部８０および側壁部９０とリッド基板３とで囲まれた領域に、キャビティＣが形成されている。
【００１８】
キャビティＣの内部には、圧電振動片１０が収容されている。後述するように、圧電振動片１０の主面におけるＺ方向の両端部には、一対のマウント電極２６，２８が形成されている。このマウント電極２６，２８が、導電ペースト５０を介してベース基板２の内部電極８２に実装されている。
【００１９】
（圧電振動片）
図３は実施形態に係る圧電振動片の説明図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。図３（ａ）に示すように、実施形態の圧電振動片１０は、圧電板１１と、圧電板１１の表面に形成された励振電極２２と、励振電極の周囲に形成されたマウント電極２６，２８と、を備えている。
【００２０】
圧電板１１は、水晶等の圧電材料をＡＴカットして形成されている。圧電板１１は、Ｚ方向の長さがＸ方向より長くなるように形成されている。すなわち、Ｚ方向が長辺方向であり、Ｘ方向が短辺方向である。また図３（ｂ）に示すように、圧電板１１はＹ方向が厚さ方向であり、Ｙ方向の両面に主面を有している。実施形態の圧電振動片１０は、いわゆるメサ型の圧電振動片であり、両主面の中央をＹ方向に突出させたメサ形状の部分（以下、メサ部と言う。）１２を有している。メサ部１２の表面と、圧電板１１の周縁部１６の表面との間は、傾斜面１４で接続されている。
【００２１】
図３（ａ）に示すように、メサ部１２の表面には励振電極２２が形成されている。また周縁部１６の表面には、＋Ｚ方向にマウント電極２６が形成され、−Ｚ方向にマウント電極２８が形成されている。一対のマウント電極２６，２８は、メサ部１２を挟んでＺ方向の両端部に配置されている。そして、励振電極２２とマウント電極２６とを接続する引き回し電極２４が形成されている。
【００２２】
前述した励振電極２２、引き回し電極２４およびマウント電極２６は、圧電板の両主面に形成されている。図３（ｂ）に示すように、＋Ｚ方向において両主面Ａ，Ｂに形成されたマウント電極２６Ａ，２６Ｂは、圧電板１１の＋Ｚ側面に形成された側面電極２７を介して相互に接続されている。また、−Ｚ方向において両主面Ａ，Ｂに形成されたマウント電極２８Ａ，２８Ｂは、圧電板１１の−Ｚ側面に形成された側面電極２９を介して相互に接続されている。そして第１主面Ａでは、励振電極２２Ａとマウント電極２６Ａとが、引き回し電極２４Ａを介して接続されている。また第２主面Ｂでは、励振電極２２Ｂとマウント電極２８Ｂとが、引き回し電極２４Ｂを介して接続されている。
【００２３】
（スプリアス振動のシミュレーション）
一般に、圧電振動片１０（圧電板１１）の外形寸法が製造誤差等により変化すると、スプリアス振動の発生状況が変化する。圧電振動片１０の外形寸法には製造誤差等によるばらつきが見込まれるので、圧電振動片１０の外形寸法がそのばらつきの範囲内にある場合には、良好な振動特性を発揮することが要求される。
本願の発明者は、メサ部１２の段差（高さ）寸法に応じたスプリアス振動の発生状況と、そのスプリアス振動が圧電振動片１０の外形寸法によりどのように変化するかを調査するため、シミュレーションを行った。
【００２４】
シミュレーションの条件は以下のとおりである。図３に示す圧電振動片１０において、圧電振動片１０のＺ方向の長さＰＺ＝７２０μｍ、圧電振動片１０のＸ方向の長さＰＸ＝５４０μｍ、圧電振動片１０のＹ方向の厚さＰＹ＝６４μｍとした。なお、圧電振動片１０の厚さＰＹを６４μｍとしたが、ＰＹが１０μｍ以上１２０μｍ以下の圧電振動片であれば、同様の振動特性を示すことが確認されている。前述した圧電振動片１０の寸法は、いわゆる１２１０サイズの圧電振動子（Ｚ方向の長さ１．２ｍｍ、Ｘ方向の長さ１．０ｍｍ）に封入される圧電振動片の標準的な寸法である。これに対して、１２１０サイズより大型の１６１２サイズの圧電振動子に封入される圧電振動片でも、同様の振動特性を示すと考えられる。また、１２１０サイズより小型の１００８サイズや、それ以下のサイズの圧電振動子に封入される圧電振動片でも、同様の振動特性を示すと考えられる。したがって、本発明は前述した寸法の圧電振動片に限定されるものではない。
【００２５】
また、メサ部１２のＺ方向の長さＭＺ＝４８０μｍ、メサ部１２のＸ方向の長さＭＸ＝４１０μｍとして、メサ部１２のＹ方向の厚さ（段差）ＭＹを様々に設定した。そして、それぞれのＭＹについて、圧電振動片１０のＸ方向の長さＰＸと、圧電振動片１０のＺ方向の長さＰＺとを変化させた場合の振動特性を調査した。
【００２６】
図４〜図１０は、圧電振動片の振動特性のシミュレーション結果を示すグラフである。各図の横軸は、圧電振動片の設計寸法に対する変化量（μｍ）である。各図において、（ａ）は圧電振動片のＸ方向の長さＰＸを変化させた場合であり、（ｂ）は圧電振動片のＺ方向の長さＰＺを変化させた場合である。また各図の縦軸は、圧電振動片の周波数を、設計周波数に対する変化率（ｐｐｍ）で示したものである。白丸は主振動の周波数を示し、黒丸はスプリアス振動の周波数を示している。なお、複数の黒丸を結んだ線は、主振動に近いスプリアス振動モードの周波数を連続的に示すものである。
【００２７】
また、グラフ中央の太い破線で囲まれた矩形領域（以下、中央領域と言う。）は、圧電振動片の寸法変化が±２μｍ、周波数変化率が±２０００ｐｐｍの領域である。圧電振動片の外径寸法は、製造誤差により±２μｍ程度のばらつきが見込まれるので、このばらつきの範囲内で良好な振動特性を発揮することが要求される。また、圧電振動片の主振動に対して±２０００ｐｐｍの近接範囲にスプリアス振動モードが存在すると、スプリアス振動が主振動に影響して、良好な振動特性を発揮することが難しくなる。したがって、中央領域にスプリアス振動モードが少ないほど、良好な振動特性が得られやすいと言える。
【００２８】
図４は、段差ＭＹが２μｍの圧電振動片の振動特性である。図４（ａ）では中央領域に４個のスプリアス振動モードが存在し、図４（ｂ）でも中央領域に４個のスプリアス振動モードが存在している。したがって、段差ＭＹが２μｍの圧電振動片では、スプリアス振動が主振動に影響して、良好な振動特性を得ることが難しいと言える。なお、図３に示すメサ部１２の段差ＭＹが小さい場合には、メサ部１２に振動エネルギーを閉じ込めにくくなる。その結果、メサ部１２以外の領域で発生した振動が、スプリアス振動になると考えられる。
【００２９】
図５は、段差ＭＹが３μｍの圧電振動片の振動特性である。図５（ａ）では中央領域に４個のスプリアス振動モードが存在するが、図５（ｂ）では中央領域に２個のスプリアス振動モードが存在するだけである。この結果から、段差ＭＹが３μｍの場合には、圧電振動片の外形寸法がＺ方向にばらついても、良好な振動特性が得られやすいと言える。
【００３０】
図６は、段差ＭＹが７μｍの圧電振動片の振動特性である。図６（ａ）では中央領域に２個のスプリアス振動モードが存在するだけであり、図６（ｂ）でも中央領域に２個のスプリアス振動モードが存在するだけである。この結果から、段差ＭＹが７μｍの場合には、圧電振動片の外形寸法がＸ方向およびＺ方向にばらついても、良好な振動特性が得られると考えられる。
【００３１】
図７は、段差ＭＹが９μｍの圧電振動片の振動特性である。図７（ａ）では中央領域に２個のスプリアス振動モードが存在するだけであり、図７（ｂ）では中央領域に１個のスプリアス振動モードが存在するだけである。この結果から、段差ＭＹが９μｍの場合には、圧電振動片の外形寸法がＸ方向およびＺ方向にばらついても、極めて良好な振動特性が得られると考えられる。
【００３２】
図８は、段差ＭＹが１３μｍの圧電振動片の振動特性である。図８（ａ）では中央領域に１個のスプリアス振動モードが存在するだけであるが、図８（ｂ）では中央領域に３個のスプリアス振動モードが存在している。この結果から、段差ＭＹが１３μｍの場合には、圧電振動片の外形寸法がＸ方向にばらついても、良好な振動特性が得られやすいと言える。
【００３３】
図９は、段差ＭＹが１４μｍの圧電振動片の振動特性である。図９（ａ）では中央領域に１個のスプリアス振動モードが存在するだけであり、図９（ｂ）でも中央領域に１個のスプリアス振動モードが存在するだけである。この結果から、段差ＭＹが１４μｍの場合には、圧電振動片の外形寸法がＸ方向およびＺ方向にばらついても、極めて良好な振動特性が得られると考えられる。
【００３４】
図１０は、段差ＭＹが１５μｍの圧電振動片の振動特性である。図１０（ａ）では中央領域に２個のスプリアス振動モードが存在するだけであり、図１０（ｂ）でも中央領域に２個のスプリアス振動モードが存在するだけである。この結果から、段差ＭＹが１５μｍの場合には、圧電振動片の外形寸法がＸ方向およびＺ方向にばらついても、良好な振動特性が得られると考えられる。
【００３５】
以上の結果から、圧電振動片の段差ＭＹを３μｍ以上に設定すれば、良好な振動特性が得られやすくなる。また、圧電振動片の段差ＭＹを７μｍ以上に設定すれば、特に良好な振動特性を得ることができる。
なお、段差ＭＹを１５μｍより大きくすると、図３のメサ部１２自体のひずみ変形が大きくなるため、メサ部１２の境界部分の変形に起因したスプリアス振動が多くなると考えられる。したがって、圧電振動片の段差ＭＹを１５μｍ以下に設定することで、良好な振動特性を得ることができる。
【００３６】
図１１は、圧電振動片の段差寸法とＣＩ値との関係を示すグラフである。図１１の横軸は段差ＭＹであり、縦軸はＣＩ値である。なお、本実施形態のようにＺ方向に離間した一対のマウント電極で圧電振動片を両持ち支持した場合を丸で示し、従来技術のようにＺ方向の一方端部のみで圧電振動片を片持ち支持した場合を三角で示している。このグラフによれば、両持ちの圧電振動片では、段差ＭＹが８μｍ付近でＣＩ値が極小値となる。前述したように段差ＭＹを３μｍ以上１５μｍ以下とすれば、ＣＩ値が比較的小さくなるため好ましい。また段差ＭＹを５μｍ以上１２μｍ以下とすれば、ＣＩ値が特に小さくなるためより好ましい。
【００３７】
一方、圧電振動片を両持ち支持した場合のＣＩ値は、片持ち支持した場合に比べて全体的に低くなっている。したがって、圧電振動片を両持ち支持することにより、ＣＩ値を低減することができる。
【００３８】
以上に詳述したように、図３に示す本実施形態の圧電振動片１０は、矩形板状に形成され、第１主面Ａと第２主面Ｂの両方にメサ部１２が形成されており、厚みすべりモードで振動するＡＴカット圧電振動片１０において、Ｚ方向に離間した一対のマウント電極２６，２８で支持可能に形成されており、かつメサ部１２の段差の高さＭＹが３μｍ以上である構成とした。
【００３９】
前述したシミュレーションの結果、Ｚ方向に離間した一対のマウント電極２６，２８で圧電振動片１０を両持ち支持した場合には、Ｚ方向の一方側のみで圧電振動片を片持ち支持した場合に比べて、ＣＩ値を低減できる。
一方、メサ部１２の段差が低いと、メサ部１２に振動エネルギーを閉じ込めにくくなり、メサ部１２以外の領域でスプリアス振動が発生しやすくなる。これに対して、メサ部１２の段差の高さＭＹが３μｍ以上の場合には、スプリアス振動が発生しにくくなり、主振動周波数の近接範囲内に存在するスプリアス振動が少なくなる。そのため、圧電振動片１０の外形寸法が製造誤差によりばらついても、主振動に対するスプリアス振動の影響を抑制できる。
したがって、Ｚ方向に離間した一対のマウント電極２６，２８で支持可能に形成されており、かつメサ部１２の段差の高さＭＹを３μｍ以上とすることで、小型化とＣＩ値低減の両立を実現し、またスプリアス振動が主振動に対して影響を及ぼしにくい圧電振動片１０を提供できる。
【００４０】
また、メサ部１２の段差の高さＭＹが１５μｍ以下であることが望ましい。
メサ部１２の段差が高いと、メサ部１２自体のひずみ変形が大きくなり、メサ部１２の境界部分の変形に起因したスプリアス振動が発生しやすくなる。これに対して、メサ部１２の段差の高さＭＹが１５μｍ以下の場合には、スプリアス振動が発生しにくくなり、主振動周波数の近接範囲内に存在するスプリアス振動が少なくなる。そのため、圧電振動片の外形寸法が製造誤差によりばらついても、主振動に対するスプリアス振動の影響を抑制できる。したがって、メサ部１２の段差の高さＭＹを１５μｍ以下とすることで、スプリアス振動が主振動に対して影響を及ぼしにくい圧電振動片１０を提供できる。
【００４１】
一対のマウント電極２６，２８は、圧電振動片１０の周縁部分において支持可能に構成されていることが望ましい。
メサ部１２から離れた周縁部分で圧電振動片１０を支持することにより、メサ部１２に振動エネルギーを閉じ込めやすくなり、スプリアス振動が発生しにくくなる。したがって、スプリアス振動が主振動に対して影響を及ぼしにくい圧電振動片１０を提供できる。
【００４２】
一方、図２に示す本発明の圧電振動子１は、ベース基板２とリッド基板３とによって形成されるキャビティＣ内に、前述した圧電振動片１０が収容されている。
この構成によれば、前述した圧電振動片１０を備えているので、小型化とＣＩ値低減の両立を実現し、またスプリアス振動が主振動に対して影響を及ぼしにくい圧電振動子１を提供できる。
【００４３】
（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１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１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。
【００４４】
このように構成された発振器１００において、圧電振動子１に電圧を印加すると、この圧電振動子１内の圧電振動片１０が振動する。この振動は、圧電振動片１０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１が発振子として機能する。
【００４５】
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。
【００４６】
上述したように、本実施形態の発振器１００によれば、小型化とＣＩ値低減の両立を実現し、またスプリアス振動が主振動に対して影響を及ぼしにくい圧電振動子１を備えているので、低消費電力で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。
【００４７】
（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１を有する携帯情報機器１１０を例にして説明する。
【００４８】
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。
【００４９】
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１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。
【００５０】
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。
【００５１】
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１とを備えている。圧電振動子１に電圧を印加すると圧電振動片１０が振動し、この振動が水晶等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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
上述したように、本実施形態の携帯情報機器１１０によれば、小型化とＣＩ値低減の両立を実現し、またスプリアス振動が主振動に対して影響を及ぼしにくい圧電振動子１を備えているので、低消費電力で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。
【００６０】
（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１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。
【００６１】
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。
【００６２】
以下、電波時計１３０の機能的構成について詳細に説明する。
【００６３】
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１を有するフィルタ部１３１によって濾波、同調される。
【００６４】
本実施形態における圧電振動子１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圧電振動子部１３８、１３９をそれぞれ備えている。
【００６５】
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。
【００６６】
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１を必要とする。
【００６７】
上述したように、本実施形態の電波時計１３０によれば、小型化とＣＩ値低減の両立を実現し、またスプリアス振動が主振動に対して影響を及ぼしにくい圧電振動子１を備えているので、低消費電力で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。
【００６８】
本発明の技術範囲は上記実施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で適宜変更を加えることができる。
例えば、圧電振動子のパッケージは実施形態の材料および構造に限られず、様々な材料および構造のパッケージとすることができる。
また、実施形態の圧電振動片ではＺ方向の長さをＸ方向より長く形成したが、Ｘ方向の長さをＺ方向より長く形成してもよい。
【符号の説明】
【００６９】
Ａ…第１主面  Ｂ…第２主面  Ｃ…キャビティ  ＭＹ…段差の高さ  １…圧電振動子  ２…ベース基板  ３…リッド基板  １０…圧電振動片  １２…メサ部（メサ形状）  ２６，２８…マウント電極
【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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