(57)【要約】      （修正有）【課題】プローブを用いずに特性の測定が可能な水晶振動子を提供する。【解決手段】水晶振動子１０２は、水晶片１０と、励振電極２０Ａと、筐体３０と、外部電極４３乃至４４とを含む。励振電極２０Ａは、上側励振電極（磁石部の一例）２１Ａと、下側励振電極２２とを含む。水晶振動子の動作時、水晶片が、ある周波数で発振すると、その周波数で上側励振電極２１Ａが振動し、この時、筐体３０の上方に配置された受信コイルに於いて、上側励振電極の振動に起因して水晶片の発振周波数に対応した周波数の交流波形が発生する。かかる交流波形を受信コイルに発生させる事により、水晶振動子の発振周波数を測定することが可能となる。【選択図】図９
2019050613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶片と、
前記水晶片の第１表面に配置され、非磁性材料により形成される励振電極と、
前記水晶片における前記第１表面とは逆側の第２表面に、前記励振電極に対向して配置された磁石部とを含む、水晶振動子。
【請求項２】
前記磁石部は、電導性を有する磁性材料により形成され、前記励振電極に対向する第２励振電極を形成する、請求項１に記載の水晶振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、水晶振動子に関する。
【背景技術】
【０００２】
プローブの磁力により水晶振動用素子を吸着保持することができるように、強磁性体材料のみからなる電極膜を水晶振動片の片面に形成して水晶振動用素子を構成することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2008-271331号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、装置小型化の要求に応えるべく、部品やモジュールの小型化及び高密度実装化が進んでいる。クロック源となる水晶振動子についても例外ではなく、小型化が進んでいる。このような状況下において、水晶振動子の異常に起因して装置の機能不具合が発生したと思われる場合、実装状態のままで水晶振動子の電気的特性を測定できることは有用である。これは、高密実装が進むと、水晶振動子の取り外し時に周辺部品を破壊してしまう等の理由から、水晶振動子だけを取り出して測定することが困難であるためである。
【０００５】
この点、水晶振動子の実装状態においては、ハイインピーダンスのプローブ測定が可能となり得る。しかしながら、近年の小型化に伴い、ＩＣ（Integrated Circuit）に発振状態が確認可能な端子が無く、水晶振動子も裏面端子化されるなど、プロービングポイントが皆無の状態になる場合がありうる。また、高密実装が進むことで、物理的にプローブを当てる場所が無い場合もありうる。また、プロービングポイントが存在する場合でも、プローブによりほんの数pF容量が付加されただけで発振状態が変わり、正確な測定が不能となる場合がありうる。
【０００６】
開示の技術は、プローブを用いずに特性の測定が可能な水晶振動子の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一局面によれば、水晶片と、
前記水晶片の第１表面に配置され、非磁性材料により形成される励振電極と、
前記水晶片における前記第１表面とは逆側の第２表面に、前記励振電極に対向して配置された磁石部とを含む、水晶振動子が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の技術によれば、プローブを用いずに特性の測定が可能な水晶振動子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】参考例による水晶振動子１００を概略的に示す図である。
【図２】水晶振動子１００に係る特性測定装置４００を概略的に示す図である。
【図３】交流波形の発生原理の説明図である。
【図４】水晶振動子１００を組み込んだ回路構成の一例を概略的に示す図である。
【図５】水晶振動子１００の実装状態の一例を示す図である。
【図６】上側励振電極２１の一例の説明図である。
【図７】上側励振電極２１の他の一例の説明図である。
【図８】上側励振電極２１の他の一例の説明図である。
【図９】一例（実施例）による水晶振動子１０２を概略的に示す断面図である。
【図１０】水晶振動子１０２に係る特性測定装置４０２を概略的に示す図である。
【図１１】交流波形の発生原理の説明図である。
【図１２】上側励振電極２１Ａの他の一例の説明図である。
【図１３】上側励振電極２１Ａの他の一例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。
【００１１】
図１は、参考例による水晶振動子１００を概略的に示す図であり、（Ａ）は、上面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）におけるラインＢ−Ｂに沿った断面図である。尚、図１（Ａ）では、内部が見えるように、筐体３０の蓋の図示を省略している。以下では、説明の都合上、水晶片１０の厚み方向（図１（Ｂ）の上下方向）を上下方向とし、筐体３０の蓋のある方を「上側」とする。但し、水晶振動子１００の実装状態の向きは任意である。図２は、水晶振動子１００に係る特性測定装置４００を概略的に示す図である。
【００１２】
水晶振動子１００は、水晶片１０と、励振電極２０と、筐体３０と、外部電極４１乃至４４とを含む。水晶振動子１００は、図１に示すように、表面実装タイプである。
【００１３】
水晶片１０は、例えばＡＴカットされた人工水晶基板であってよい。水晶片１０は、筐体３０に片持ち構造で支持されてよい。図１に示す例では、水晶片１０は、筐体３０の土手部３１上に片持ち構造で支持される。
【００１４】
励振電極２０は、水晶片１０を励振させる。水晶片１０の上側表面に設けられる上側励振電極（磁性体部の一例）２１と、水晶片１０の下側表面に設けられる下側励振電極２２とを含む。励振電極２０は、上側励振電極２１と下側励振電極２２との間の電位差により水晶片１０を励振させる。
【００１５】
上側励振電極２１は、電導性を有する磁性材料により形成される。上側励振電極２１は、例えば、鉄、ニッケル、コバルト等を用いて形成されてよい。上側励振電極２１は、膜の形態で形成（即ち成膜）されてよい。上側励振電極２１の構成のいくつかの例については後述する。
【００１６】
下側励振電極２２は、非磁性材料により形成される。例えば、下側励振電極２２は、金、銀、アルミニウム等により形成されてよい。
【００１７】
筐体３０は、水晶片１０を収容する。筐体３０は、例えばセラミック材料により形成される。筐体３０は、蓋３４（図２等参照）を含み、内部空間に水晶片１０を気密に封入する。例えば、筐体３０の内部空間は真空、又は、乾燥窒素で満たされ、蓋３４及びシール材３２（図２等参照）で密封される。尚、蓋３４は、金属板やセラミック板であってよい。
【００１８】
外部電極４１乃至４４は、筐体３０に設けられる。図１に示す例では、外部電極４１乃至４４は、筐体３０の下部の外表面に設けられる。外部電極４１、４３は、それぞれ上側励振電極２１及び下側励振電極２２に電気的に接続される。図１に示す例では、外部電極４１は、筐体３０の内層に形成された導体パターン４５、及び、水晶片１０の上面に形成された導体パターン４７を介して上側励振電極２１に電気的に接続される。導体パターン４５は、両端部において筐体３０の内層から表面に露出し、一端が外部電極４１に電気的に接続され、他端が導体パターン４７に電導性接着剤４９により電気的に接続される。同様に、外部電極４３は、筐体３０の内層に形成された導体パターン４６、及び、水晶片１０の下面に形成された導体パターン４８を介して下側励振電極２２に電気的に接続される。導体パターン４６は、両端部において筐体３０の内層から表面に露出し、一端が外部電極４３に電気的に接続され、他端が導体パターン４８に電導性接着剤４９により電気的に接続される。電導性接着剤４９は、水晶片１０の縁部（片持ち支持される側の縁部）に設けられる。尚、図１に示す例において、外部電極４２，４４は省略されてもよい。
【００１９】
水晶振動子１００の動作時、水晶片１０が、ある周波数で発振すると、その周波数で上側励振電極２１が振動することになる。このとき、図２に示すように、蓋３４の上方に配置された受信コイル７０においては、上側励振電極２１の振動に起因して水晶片１０の発振周波数に対応した周波数の交流波形が発生する。具体的には、図２に示す例では、受信コイル７０は、電磁石であり、通電時に、図３に模式的に示すように、コイル部７２により磁場Ｈ１が形成される。このとき、図３に模式的に示すように、上側励振電極２１が振動すると（矢印Ｒ１参照）、磁場Ｈ１が磁性体である上側励振電極２１の振動の影響を受ける。即ち、磁性体である上側励振電極２１の振動に合わせて磁束変化が発生し、それを妨げる方向でコイル部７２に起電力が発生する。この結果、コイル部７２に流れる電流Ｉ１において、水晶片１０の発振周波数に対応した周波数の交流波形が重畳される。従って、図２に模式的に示すように、水晶振動子１００の外部に受信コイル７０を設けることで、かかる交流波形を受信コイル７０に発生させることができ、水晶振動子１００の発振周波数を測定することが可能となる。以下、このような受信コイル７０に交流波形を発生させる機能を、外部への発振周波数情報の送信機能ともいう。尚、図２に示す例では、コイル部７２に発生する交流波形を含む受信信号は、直流成分がコンデンサ７３でカットされ、交流成分が増幅器７４にて増幅される。増幅された交流成分に基づいて、図示しない測定装置（例えば、オシロスコープ）により周波数（水晶振動子１００の発振周波数）が測定（解析）される。
【００２０】
図１に示す水晶振動子１００によれば、水晶振動子１００の上側励振電極２１を磁性材料により形成することで、水晶振動子１００の発振周波数を外部から測定することが可能となる。これにより、例えば実装状態の水晶振動子１００に対しても、実装状態のままで発振周波数を測定することが可能となる。発振周波数が測定可能となることで、良品との相対特性の比較なども可能となる。
【００２１】
尚、水晶振動子１００では、上側励振電極２１は、電導性を有する磁性材料により形成され、下側励振電極２２は、非磁性材料により形成される。これは、ＡＴカット型の場合、上側励振電極２１と下側励振電極２２とは、振動方向が逆（逆相で振動）であるので、下側励振電極２２が磁性材料により形成される場合には、上述のような交流波形が受信コイル７０で形成されないためである。
【００２２】
尚、図２に示す例では、特性測定時、受信コイル７０は蓋３４の上方に配置されているが、受信コイル７０は、磁場Ｈ１が上側励振電極２１の振動の影響を受ける限り、任意の位置に配置されてよい。例えば、受信コイル７０は、コイル部７２の中心軸上又は中心軸に近い位置に上側励振電極２１が位置するように、水晶振動子１００に対して配置されればよい。
【００２３】
図４は、水晶振動子１００を組み込んだ回路構成の一例を概略的に示す図である。
【００２４】
図４に示す例では、水晶振動子１００は、ＩＣ２００に接続される。即ち、ＩＣ２００の入力端子２０２及び出力端子２０４に水晶振動子１００の外部電極４１、４３がそれぞれ接続される。水晶振動子１００は、ＩＣ２００で用いるクロックを生成する。ＩＣ２００は、反転増幅器２０６と、出力バッファ２０８とを含む。入力端子２０２に入力された信号は、反転増幅器２０６で反転増幅される。反転増幅された信号は、出力バッファ２０８に入力されると共に、外部電極４３を介して上側励振電極２１に供給される。尚、図４に示す例において、上側励振電極２１及び下側励振電極２２の配置は逆であってもよい。
【００２５】
水晶振動子１００には、マッチングコンデンサ３００が接続される。具体的には、第１コンデンサ３０２が水晶振動子１００の外部電極４１とグランドの間に接続され、第２コンデンサ３０４が水晶振動子１００の外部電極４３とグランドの間に接続される。尚、図４においては、ＩＣ２００に関して、端子内部の容量、実装基板の配線パターンの浮遊容量、水晶振動子１００に流れる電流を制限する抵抗等は図示が省略されている。マッチングコンデンサ３００は、水晶振動子１００からＩＣ２００の回路を含むすべての容量合計（負荷容量値）を負荷とした時に水晶振動子１００の発振周波数が所望値（設計値）になるよう調整（マッチング調整）するために設けられる。尚、図４において、点線で囲まれた範囲が発振回路を形成する。
【００２６】
ＩＣ２００は、発振回路をモニタする端子２２０，２２２を備えてもよいが、かかる端子２２０，２２２は省略されてもよい。これは、上述の如く、水晶振動子１００が備える外部への発振周波数情報の送信機能によって水晶振動子１００の発振周波数を測定（モニタ）できるためである。従って、図１に示す水晶振動子１００によれば、端子２２０，２２２を不要として、ＩＣ２００の簡素化を実現することも可能となる。
【００２７】
図５は、水晶振動子１００の実装状態の一例を示す図である。
【００２８】
水晶振動子１００は、図５に示すように、基板９０上に実装されてよい。図５に示す例では、水晶振動子１００の近傍に周辺部品９２が実装されている。
【００２９】
ところで、近年、装置小型化の要求に応えるべく、部品やモジュールの小型化及び高密度実装化が進んでいる。クロック源となる水晶振動子についても例外ではなく、例えば3.2×2.5mm、2.5×2.0mm、2.0×1.6mmと小型化が進んでいる。このような状況下において、水晶振動子の異常に起因して装置の機能不具合が発生したと思われる場合、実装状態のままで水晶振動子の電気的特性を測定できることは有用である。これは、高密実装が進むと、水晶振動子だけを取り出して測定することは、取り外し時に周辺部品を破壊してしまう危険を伴うためである。
【００３０】
この点、水晶振動子１００の実装状態においては、ハイインピーダンスのプローブ測定が可能となり得る。しかしながら、近年の小型化に伴い、ＩＣ２００に発振状態が確認可能な端子（図４の端子２２０，２２２参照）が無く、BGA(Ball grid array)化により端子がICパッケージ裏面に隠れる場合がある。また、マッチングコンデンサ３００もＩＣ２００内部に取り込まれ、加えて水晶振動子１００も裏面端子化されるなど、プロービングポイントが皆無の状態になる場合がある。また、高密実装が進むことで、図５に模式的に示すように、物理的にプローブ７８を当てる場所が無い場合もある。また、プロービングポイントが存在する場合でも、発振回路の設計がマージン不足である場合、プローブ７８によりほんの数pF容量が付加されただけで発振状態が変わり（発振が不発振に、又はその逆も有り）、正確な測定が不能となる場合がある。
【００３１】
この点、図１に示す水晶振動子１００によれば、上述の如く、水晶振動子１００の上側励振電極２１を磁性材料により形成するので、プローブ測定が不能又は困難である場合でも、水晶振動子１００の発振周波数を精度良く測定できる。
【００３２】
次に、上側励振電極２１の幾つかの構成例に説明する。
【００３３】
図６は、上側励振電極２１の一例の説明図であり、上側励振電極２１と水晶片１０と下側励振電極２２の断面図を示す。尚、図６の断面図の切断面は、上面視における上側励振電極２１の幾何的な中心（又は重心）を通る。例えば、図６の断面図の切断面は、上面視における上側励振電極２１の幾何的な中心を通る上下方向の面であってよい。
【００３４】
図６に示す例では、上側励振電極２１は、第１磁性体部位２１ｂと、第１磁性体部位よりも水晶片１０の中心側に位置する第２磁性体部位２１ａとを含み、第２磁性体部位２１ａは、第１磁性体部位２１ｂよりも厚さが大きい。即ち、図６に示す例では、上側励振電極２１は、中心領域の方が外側領域よりも厚さ（膜厚）ｔが大きい。この厚さの特性は、上側励振電極２１の中心を通る任意の断面において当てはまる特性であってもよい。厚さｔの変化態様は、図６に示すように、滑らかな変化態様であってもよいし、段差を伴ってもよい。
【００３５】
上側励振電極２１における各位置の厚さｔは、対応する水晶片１０の位置（即ちその直下の水晶片１０の部位）における振動エネルギに比例する態様で決定されてよい。好ましい参考例では、水晶片１０の厚み方向に垂直な方向に沿った複数位置における上側励振電極２１の厚さは、水晶片１０の各対応する位置における発振時の振動エネルギに比例する。尚、水晶片１０は、一般的に、電荷密度が高い中心部が周辺部よりも大きくひずむ（振動する）ため、水晶片１０の振動エネルギは、中心部の方が周辺部よりも高い。水晶片１０の振動エネルギは、上側励振電極２１の占める割合や形状などに依存するが、ガウシアンに近い分布となる。
【００３６】
図６に示す例によれば、上側励振電極２１は、水晶片１０の振動エネルギが高い中心部に対応した中心領域において、外側領域よりも大きい厚さｔを有する。厚さが大きいほど、体積が大きくなり、受信コイル７０のコイル部７２の形成する磁界が受ける影響（磁性体である上側励振電極２１の振動による影響）が大きくなる。水晶片１０の振動エネルギは、上述の如く中心部の方が周辺部よりも高いので、上側励振電極２１における厚さの大きい第２磁性体部位２１ａが厚さの小さい第１磁性体部位２１ｂよりも大きく振動することになる。従って、図６に示す例によれば、受信コイル７０に発生させる交流波形の振幅を効率的に増大することができ、この結果、水晶振動子１００の発振周波数の測定精度を高めることができる。
【００３７】
図７は、上側励振電極２１の他の一例の説明図であり、上側励振電極２１と水晶片１０と下側励振電極２２の断面図を示す。尚、図７の断面図の切断面は、図６と同様、上面視における上側励振電極２１の幾何的な中心（又は重心）を通る。図７において、上側励振電極２１におけるグレーの濃さは、密度の相違を模式的に表し、濃いグレーであるほど密度が高いことを意味する。
【００３８】
図７に示す例では、上側励振電極２１は、第１磁性体部位２１ｂと、第１磁性体部位よりも水晶片１０の中心側に位置する第２磁性体部位２１ａとを含み、第２磁性体部位２１ａは、第１磁性体部位２１ｂよりも密度が大きい。即ち、図７に示す例では、上側励振電極２１は、中心領域の方が外側領域よりも密度が大きい（高い）。図７では、この密度の特性は、上側励振電極２１の中心を通る任意の断面において当てはまる特性であってもよい。尚、図７に示す例では、密度は、５段階で変化している。密度の変化態様は、図７に示すように、多段階であってもよいし、滑らかな変化態様（無段階）であってもよい。
【００３９】
上側励振電極２１における各位置の密度は、対応する水晶片１０の位置（即ちその直下の水晶片１０の部位）における振動エネルギに比例する態様で決定されてよい。好ましい参考例では、水晶片１０の厚み方向に垂直な方向に沿った複数位置における上側励振電極２１の密度は、水晶片１０の各対応する位置における発振時の振動エネルギに比例する。密度の変化は、上側励振電極２１を形成する材料における磁性材料の含有率を変化させることで実現されてもよい。
【００４０】
図７に示す例によれば、上側励振電極２１は、水晶片１０の振動エネルギが高い中心部に対応した中心領域において、外側領域よりも高い密度を有する。密度が高いほど、透磁率が大きくなり、受信コイル７０のコイル部７２の形成する磁界が受ける影響（磁性体である上側励振電極２１の振動による影響）が大きくなる。水晶片１０の振動エネルギは、上述の如く中心部の方が周辺部よりも高いので、上側励振電極２１における透磁率の大きい第２磁性体部位２１ａが透磁率の小さい第１磁性体部位２１ｂより大きく振動することになる。従って、図７に示す例によれば、受信コイル７０に発生させる交流波形の振幅を効率的に増大することができ、この結果、水晶振動子１００の発振周波数の測定精度を高めることができる。
【００４１】
尚、図７に示す例は、図６に示した例と組み合わせることも可能である。例えば、上側励振電極２１は、第２磁性体部位２１ａの方が第１磁性体部位２１ｂよりも密度が高く、且つ、第２磁性体部位２１ａの方が第１磁性体部位２１ｂよりも厚さが大きくなるように、形成されてもよい。また、第２磁性体部位２１ａの方が第１磁性体部位２１ｂよりも透磁率が大きくなるように、異なる透磁率を持つ複数の磁性材料を用いて上側励振電極２１を形成することとしてもよい。この方法は、第２磁性体部位２１ａの方が第１磁性体部位２１ｂよりも密度が高くなるように上側励振電極２１を形成することに代えて又は加えて用いられてよい。
【００４２】
図８は、上側励振電極２１の他の一例の説明図であり、（Ａ）は、上側励振電極２１の上面図であり、（Ｂ）は、下側励振電極２２の上面図である。
【００４３】
図８に示す例では、図７に示す例と同様、上側励振電極２１は、第１磁性体部位２１ｂと、第１磁性体部位よりも水晶片１０の中心側に位置する第２磁性体部位２１ａとを含み、第２磁性体部位２１ａは、第１磁性体部位２１ｂよりも密度が大きい。即ち、図８に示す例では、上側励振電極２１は、中心領域の方が外側領域よりも密度が大きい（高い）。図８に示す例では、上側励振電極２１は、図７に示した例のようなベタパターンではなく、下側励振電極２２（図８（Ｂ）参照）に対向する領域内に局所的に非形成部を備えるパターンで形成される。即ち、図７に示した例では、上側励振電極２１は、下側励振電極２２に対向する領域全体に亘って形成されるのに対して、図８に示す例では、上側励振電極２１は、下側励振電極２２に対向する領域内に部分的に形成される。この際、上側励振電極２１は、中心領域の方が外側領域よりも密度が高くなるパターンで形成される。図８に示す例では、上側励振電極２１は、同心円状の周パターン２１０乃至２１４と、各周パターン２１０乃至２１４を連結する連結パターン２１６とを有する。各周パターン２１０乃至２１４の径方向の間隔は、中心側に向かうほど小さく設定される。即ち、周パターン２１０と周パターン２１１との間の間隔は、周パターン２１１と周パターン２１２との間の間隔よりも小さく、周パターン２１１と周パターン２１２との間の間隔は、周パターン２１２と周パターン２１３との間の間隔よりも小さく、以下同様である。連結パターン２１６は、周パターン２１０乃至２１４に対して径方向に延在し、周パターン２１０乃至２１４同士を接続する。
【００４４】
図８に示す例によれば、図７に示した例と同様の上述した効果が奏される。加えて、図８に示す例によれば、密度の変化を膜の形成パターンにより実現するので、生産性が良好である。
【００４５】
同様の、図８に示す例は、図６に示した例と組み合わせることも可能である。例えば、周パターン２１０乃至２１４は、第２磁性体部位２１ａに係るパターンの方が第１磁性体部位２１ｂに係るパターンよりも厚さが大きくなるように、形成されてもよい。例えば、周パターン２１０の方が周パターン２１１よりも厚さが大きく、周パターン２１１の方が周パターン２１２よりも厚さが大きく、以下同様である。また、第２磁性体部位２１ａに係るパターンの方が第１磁性体部位２１ｂに係るパターンよりも透磁率が大きくなるように、異なる透磁率を持つ複数の磁性材料を用いて周パターン２１０乃至２１４を形成することとしてもよい。例えば、周パターン２１０の方が周パターン２１１よりも透磁率が大きく、周パターン２１１の方が周パターン２１２よりも透磁率が大きく、以下同様である。
【００４６】
尚、上述した参考例では、上側励振電極２１は、励振電極としての機能を有するように、電導性を有する磁性材料により形成されている。これにより、上側励振電極２１には、励振電極としての機能と共に、上述した外部への発振周波数情報の送信機能を持たせることができ、効率的な構成を実現できる。しかしながら、他の参考例として、上側励振電極２１は、非磁性材料により形成され、励振電極としての機能のみを有してもよい。例えば、上側励振電極２１は下側励振電極２２と同様の態様で形成されてよい。この場合、上側励振電極２１の上面又は下面（水晶片１０との間）に、電導性を有さない磁性材料から形成される磁性体層（磁性体部の他の一例）が形成されてよい。これにより、磁性体層に、上述した外部への発振周波数情報の送信機能を持たせることができる。この場合、磁性体層は、材料以外について、上述した上側励振電極２１と同様の構成を有してよい。
【００４７】
また、上述した参考例では、上側励振電極２１は、電導性を有する磁性材料により形成され、下側励振電極２２は、非磁性材料により形成される。しかしながら、逆であってもよい。即ち、上側励振電極２１は、非磁性材料により形成され、下側励振電極２２は、電導性を有する磁性材料により形成されてもよい。この場合、特性測定時、受信コイル７０は、筐体３０の下方に設置されてよい。
【００４８】
図９は、一例（実施例）による水晶振動子１０２を概略的に示す断面図である。図９は、図１（Ｂ）に対応する断面を示す。本実施例による水晶振動子１０２は、上述した参考例における上側励振電極２１に代えて、上側励振電極２１Ａを備える点が異なる。本実施例における他の構成は、上述した参考例における構成と同様であってよく、説明を適宜省略し、また、図面において同一の参照符号を付す。図１０は、水晶振動子１０２に係る特性測定装置４０２を概略的に示す図である。
【００４９】
水晶振動子１０２は、水晶片１０と、励振電極２０Ａと、筐体３０と、外部電極４１乃至４４とを含む。水晶振動子１００は、図１に示すように、表面実装タイプである。
【００５０】
励振電極２０Ａは、上側励振電極（磁石部の一例）２１Ａと、下側励振電極２２とを含む。
【００５１】
上側励振電極２１Ａは、電導性を有する磁性材料により形成され、磁化（残留磁化）される。即ち、上側励振電極２１Ａは、永久磁石を形成する。上側励振電極２１Ａは、例えば、鉄、ニッケル、コバルト等を磁化することで形成されてよい。上側励振電極２１Ａは、膜の形態で形成されてよい。
【００５２】
水晶振動子１０２の動作時、水晶片１０が、ある周波数で発振すると、その周波数で上側励振電極２１Ａが振動することになる。このとき、図１０に示すように、蓋３４の上方に配置された受信コイル８０においては、上側励振電極２１Ａの振動に起因して水晶片１０の発振周波数に対応した周波数の交流波形が発生する。具体的には、図１０に示す例では、上側励振電極２１Ａが永久磁石を形成し、図１１に模式的に示すような磁場Ｈ２を形成する。そして、受信コイル８０のコイル部８２を通る磁束が形成される。このとき、上側励振電極２１Ａが振動すると、コイル部８２を通る磁束密度が周期的に変化し、電磁誘導によりコイル部８２に誘導起電力が発生する。例えば、図１１に矢印Ｒ２にて模式的に示すように、上側励振電極２１Ａが左側に変位すると、磁束変化を妨げる方向にコイル部８２に誘導起電力が発生し、誘導起電力による電流Ｉ２がコイル部８２に発生する。同様に、上側励振電極２１Ａが右側に変位すると、電流Ｉ２とは反対向きの電流（図示せず）が発生する。このようにして、受信コイル８０に水晶片１０の発振周波数に対応した周波数の交流波形が発生する。従って、図１０に模式的に示すように、水晶振動子１０２の外部に受信コイル８０を設けて、かかる交流波形を受信コイル８０に発生させることで、水晶振動子１０２の発振周波数を測定することが可能となる。以下、このような受信コイル８０に交流波形を発生させる機能を、外部への発振周波数情報の送信機能ともいう。尚、図１０に示す例では、コイル部８２に発生する交流波形を含む受信信号は、直流成分がコンデンサ８３でカットされ、交流成分が増幅器８４にて増幅される。増幅された交流成分に基づいて、図示しない測定装置（例えば、オシロスコープ）により周波数が測定（解析）される。
【００５３】
図９に示す水晶振動子１０２によれば、水晶振動子１０２の上側励振電極２１Ａが永久磁石を含むことで、水晶振動子１０２の発振周波数を外部から測定することが可能となる。これにより、例えば実装状態の水晶振動子１０２に対しても発振周波数を測定することが可能となる。発振周波数が測定可能となることで、良品との相対特性の比較なども可能となる。
【００５４】
尚、水晶振動子１０２では、上側励振電極２１Ａが永久磁石を含み、下側励振電極２２は、非磁性材料により形成される。これは、ＡＴカット型の場合、上側励振電極２１Ａと下側励振電極２２とは、振動方向が逆（逆相で振動）であるので、下側励振電極２２も永久磁石を含む場合には、相殺により上述のような交流波形が受信コイル７０で形成されないためである。
【００５５】
尚、図１０に示す例では、特性測定時、受信コイル８０は蓋３４の上方に配置されている。しかしながら、受信コイル８０は、コイル部８２を通る磁束が上側励振電極２１Ａにより形成される態様で水晶振動子１０２に対して配置される限り、任意の位置に配置されてもよい。
【００５６】
また、図４及び図５を参照して説明した水晶振動子１００に関する構成及び効果は、水晶振動子１０２に対しても同様に当てはまる。
【００５７】
次に、上側励振電極２１Ａの幾つかの構成例に説明する。
【００５８】
図１２は、上側励振電極２１Ａの一例の説明図であり、上側励振電極２１Ａと水晶片１０と下側励振電極２２の断面図を示す。尚、図１２の断面図の切断面は、上面視における上側励振電極２１Ａの幾何的な中心（又は重心）を通る。例えば、図１２の断面図の切断面は、上面視における上側励振電極２１Ａの幾何的な中心を通る上下方向の面であってよい。
【００５９】
図１２に示す例では、上側励振電極２１Ａは、全体が磁化され、全体が永久磁石により形成される。
【００６０】
図１３は、上側励振電極２１Ａの他の一例の説明図であり、上側励振電極２１Ａと水晶片１０と下側励振電極２２の断面図を示す。尚、図１３の断面図の切断面は、図１２と同様、上面視における上側励振電極２１Ａの幾何的な中心（又は重心）を通る。
【００６１】
図１３に示す例では、上側励振電極２１Ａは、一部のみが磁化され、一部のみが永久磁石により形成される。具体的には、上側励振電極２１Ａは、磁化された中央部２１０Ａと、磁化されていない周辺部２１２Ａとを含む。中央部２１０Ａは、上面視で矩形の外形であってよい。
【００６２】
図１３に示す例によれば、上側励振電極２１Ａは、水晶片１０の振動エネルギが高い中心部に対応した中心領域において、磁化された中央部２１０Ａを有する。これにより、受信コイル８０に発生させる交流波形の振幅を効率的に増大することができ、この結果、水晶振動子１０２の発振周波数の測定精度を高めることができる。
【００６３】
尚、上述した実施例では、上側励振電極２１Ａは、励振電極としての機能を有するように、電導性を有する磁性材料により形成されている。これにより、上側励振電極２１Ａには、励振電極としての機能と共に、上述した外部への発振周波数情報の送信機能を持たせることができ、効率的な構成を実現できる。しかしながら、他の実施例として、上側励振電極２１Ａは、非磁性材料により形成され、励振電極としての機能のみを有してもよい。例えば、上側励振電極２１Ａは下側励振電極２２と同様の態様で形成されてよい。この場合、上側励振電極２１Ａの上面又は下面（水晶片１０との間）に、電導性を有さない磁性材料を磁化して形成される磁石層（磁石部の他の一例）が形成されてよい。これにより、磁石層に、上述した外部への発振周波数情報の送信機能を持たせることができる。この場合、磁石層は、材料以外について、上述した上側励振電極２１Ａと同様の構成を有してよい。
【００６４】
また、上述した実施例では、上側励振電極２１Ａは、電導性を有する磁性材料を磁化して形成され、下側励振電極２２は、非磁性材料により形成される。しかしながら、逆であってもよい。即ち、上側励振電極２１Ａは、非磁性材料により形成され、下側励振電極２２は、電導性を有する磁性材料を磁化して形成されてもよい。この場合、測定時、受信コイル７０は、筐体３０の下方に設置されてよい。
【００６５】
以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。
【００６６】
なお、以上の実施例に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
水晶片と、
前記水晶片の第１表面に配置され、非磁性材料により形成される励振電極と、
前記水晶片における前記第１表面とは逆側の第２表面に、前記励振電極に対向して配置され、磁性材料により形成される磁性体部とを含み、
前記磁性体部は、第１磁性体部位と、前記第１磁性体部位よりも前記水晶片の中心側に位置する第２磁性体部位とを含み、前記第２磁性体部位は、前記第１磁性体部位よりも、厚さ、密度及び透磁率のうちの少なくともいずれか１つが大きい、水晶振動子。
（付記２）
前記磁性体部は、電導性を有する磁性材料により形成され、前記励振電極に対向する第２励振電極を形成する、付記１に記載の水晶振動子。
（付記３）
前記水晶片の厚み方向に垂直な方向に沿った複数位置における前記磁性体部の厚さ、密度及び透磁率のうちの少なくともいずれか１つは、前記水晶片の各対応する位置における発振時の振動エネルギに比例する、付記１又は２に記載の水晶振動子。
（付記４）
水晶片と、
前記水晶片の第１表面に配置され、非磁性材料により形成される励振電極と、
前記水晶片における前記第１表面とは逆側の第２表面に、前記励振電極に対向して配置され、磁性材料により形成される磁性体部とを含み、
前記磁性体部は、前記水晶片の第１部位に対して設けられる第１磁性体部位と、前記水晶片の発振時の振動エネルギが前記第１部位よりも大きい前記水晶片の第２部位に対して設けられる第２磁性体部位とを含み、前記第２磁性体部位は、前記第１磁性体部位よりも、厚さ、密度及び透磁率のうちの少なくともいずれか１つが大きい、水晶振動子。
（付記５）
水晶片と、
前記水晶片の第１表面に配置され、非磁性材料により形成される励振電極と、
前記水晶片における前記第１表面とは逆側の第２表面に、前記励振電極に対向して配置された磁石部とを含む、水晶振動子。
（付記６）
前記磁石部は、電導性を有する磁性材料により形成され、前記励振電極に対向する第２励振電極を形成する、付記５に記載の水晶振動子。
（付記７）
水晶片と、
前記水晶片の第１表面に配置され、非磁性材料により形成される励振電極と、
前記水晶片における前記第１表面とは逆側の第２表面に、前記励振電極に対向して配置され、磁性材料により形成される磁性体部と、
前記水晶片の発振時に伴う前記磁性体部の振動により交流波形が発生するコイル部を備える受信コイルとを含む、水晶振動子の特性測定装置。
（付記８）
水晶片と、
前記水晶片の第１表面に配置され、非磁性材料により形成される励振電極と、
前記水晶片における前記第１表面とは逆側の第２表面に、前記励振電極に対向して配置された磁石部と
前記水晶片の発振時に伴う前記磁石部の振動により交流波形が発生するコイル部を備える受信コイルとを含む、水晶振動子の特性測定装置。
【符号の説明】
【００６７】
１０    水晶片
２０    励振電極
２１，２１Ａ    上側励振電極
２２    下側励振電極
３０    筐体
３２    シール材
３４    蓋
４１乃至４４    外部電極
１００，１０２    水晶振動子
【図１】
2019050613.tif 000003
【図２】
2019050613.tif 000004
【図３】
2019050613.tif 000005
【図４】
2019050613.tif 000006
【図５】
2019050613.tif 000007
【図６】
2019050613.tif 000008
【図７】
2019050613.tif 000009
【図８】
2019050613.tif 000010
【図９】
2019050613.tif 000011
【図１０】
2019050613.tif 000012
【図１１】
2019050613.tif 000013
【図１２】
2019050613.tif 000014
【図１３】
2019050613.tif 000015