(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電材料からなり、平行に配置された一対の振動腕部と、該一対の振動腕部の基端側を一体的に固定する基部とを有する圧電板と、
前記一対の振動腕部の外表面上に形成され、所定の電圧が印加されたときに前記振動腕部を振動させる一対の励振電極と、
該一対の励振電極にそれぞれ電気的に接続され、前記基部の面上に形成された一対のマウント電極と、を備え、
前記一対のマウント電極のうちの一方のマウント電極が前記基部の一方の面上に形成され、他方のマウント電極が前記基部の他方の面上に形成されていると共に、これらのマウント電極が前記振動腕部の長手方向にずれて互いに非対向状態となるように前記基部の面上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、
前記一対の振動腕部には、両面にそれぞれ溝部が形成されていることを特徴とする圧電振動片。
【請求項３】
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、平行に配置された一対の振動腕部と、該一対の振動腕部の基端側を一体的に固定する基部とを有するように該ウエハに複数の圧電板の外形形状をパターニングする外形形成工程と、
前記一対の振動腕部の外表面上に電極膜をパターニングして、所定の電圧が印加されたときに前記振動腕部を振動させる一対の励振電極と、前記基部の面上において該一対の励振電極に電気的に接続される一対のマウント電極と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、前記一対のマウント電極のうち一方のマウント電極を前記基部の一方の面上に形成すると共に、他方のマウント電極を前記基部の他方の面上であってさらに前記一方のマウント電極に対して前記振動腕部の長手方向にずらすことによって、これらのマウント電極が互いに非対向状態となるように前記基部の面上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４】
請求項３に記載の圧電振動片の製造方法において、
前記外形形成工程の際、前記一対の振動腕部の両面にそれぞれ溝部を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１または２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６】
請求項５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導電性のケースと、
環状に形成されて前記ケース内に圧入固定される導電性のステムと、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一方のマウント電極に電気的に接続されるインナーリードとされ、他端側が外部に電気的に接続されるアウターリードとされた１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、
前記ケース内にて前記ステムと前記他方のマウント電極とを電気的に接続させる線材と、を備えていることを特徴とする圧電振動子。
【請求項７】
請求項５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一対のマウント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８】
請求項５から７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９】
請求項５から７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１０】
請求項５から７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、圧電振動片が円筒状のケース内に封止されたシリンダパッケージタイプの圧電振動子が知られている（特許文献１から３参照）。
【０００３】
この圧電振動子２００は、図２９に示すように、音叉型の圧電振動片２０１と、該圧電振動片２０１を内部に収納する有底円筒状のケース２０２と、圧電振動片２０１をケース２０２内に密閉させる気密端子２０３とを備えている。
圧電振動片２０１は、図３０及び図３１に示すように、各種の圧電材料から形成された音叉型の振動片であり、平行に配置され、基端側が基部２１０に一体的に固定された一対の振動腕部２１１と、該一対の振動腕部２１１の外表面上に形成されて一対の振動腕部２１１を振動させる一対の励振電極２１２、２１３と、引き出し電極２１４を介して一対の励振電極２１２、２１３に電気的に接続された一対のマウント電極２１５、２１６とを有している。
なお、図３０は圧電振動片２１０を上面から見た図であり、図３１は圧電振動片２１０を下面から見た図である。
【０００４】
励振電極２１２、２１３は、マウント電極２１５、２１６を介して電圧が印加されるようになっており、電圧が印加されたときに一対の振動腕部２１１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ている、なお、一対のマウント電極２１５、２１６は、圧電振動片２０１の両面にそれぞれ形成されている。
【０００５】
気密端子２０３は、図２９に示すように、金属材料で形成された環状のステム２２０と、該ステム２２０を貫くように配された２本のリード端子２２１と、該リード端子２２１とステム２２０とを絶縁状態で一体的に固定すると共にケース２０２内を密封させる充填材２２３とで構成されている。
２本のリード端子２２１は、ケース２０２内に突出して一対のマウント電極２１５、２１６に接続される部分がインナーリード２２１ａとなり、ケース２０２外に突出している部分がアウターリード２２１ｂとなっている。そして、このアウターリード２２１ｂが、外部接続端子として機能するようになっている。
また、ケース２０２は、ステム２２０の外周に対して圧入されて嵌合固定されている。このケース２０２の圧入は、真空雰囲気下で行われているため、ケース２０２内の圧電振動片２０１を囲む空間は、真空に保たれた状態で密閉されている。
【０００６】
このように構成された圧電振動子２００は、２本のリード端子２２１のアウターリード２２１ｂにそれぞれ所定の電圧を駆動電圧として印加すると、電流がインナーリード２２１ａからマウント電極２１５、２１６を介して圧電振動片２０１に流れる。これにより、圧電振動片２０１が所定の周波数で発振するようになっている。
【特許文献１】特開平８−２９８４２５号公報
【特許文献２】特開２００１−１４４５８１号公報
【特許文献１】特開２００１−２１７６７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の圧電振動子２００には、以下の課題が残されている。
始めに、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、圧電振動子に関しても、さらなる小型化が求められている。現状、ケースの直径Ｄが１．２ｍｍのものが存在するが、上述した小型化のニーズを受けて、１．０ｍｍのもの、さらには１．０ｍｍよりも小さい超小型化のものが検討され始めている。そこで、この小型化に対応するためリード端子の数が２本ではなく、１本のものが考えられている。
【０００８】
これは、リード端子が２本のままでは、リード端子の径を小さくしたとしても、剛性が極端に低下して容易に変形し、互いの電気的な独立性を確保することができない可能性があるためである。そこで、リード端子を１本にしたものが考えられている。
リード端子を１本にした場合には、該リード端子上に圧電振動片の基部を載置すると共に、一対のマウント電極のうち一方のマウント電極とリード端子とを電気的に接続させる。また、ワイヤ等の線材を利用して、他方のマウント電極と気密端子のステムとを直接接続する。これにより、他方のマウント電極とステムとを電気的に接続することが可能となる。つまり、リード端子を１本にした場合には、リード端子及びステムに所定の駆動電圧を印加することで、圧電振動片を振動させることができるようになっている。
【０００９】
ところで、従来の圧電振動片では、上述したような１本リードに対応させようとする場合に、Ｒ１特性（直列共振抵抗値）が高くなってしまう不都合があった。
詳細に説明すると、図３０及び図３１に示すように、圧電振動片２０１の両面には、それぞれ励振電極２１２、２１３、引き出し電極２１４、マウント電極２１５、２１６が形成されている。特に、基部２１０の両面には、極性の異なるマウント電極２１５、２１６がそれぞれ形成されている。つまり、基部２１０は、マウント電極２１５、２１６によって上下面側から挟まれたサンドイッチ構造となっている。これにより、マウント電極２１５、２１６は、基部２１０を間にして対向配置された状態となってしまうので、コンデンサの如く機能してマウント電極２１５、２１６間に静電容量が溜まってしまう問題があった。その結果、圧電振動片２０１自体のＲ１特性が高くなってしまう不都合が生じていた。従って、圧電振動片２０１の振動性能が劣ってしまい高性能な圧電振動子２００にすることが困難であった。また、Ｒ１特性が高くなることで圧電振動片２０１の実効抵抗値Ｒｅが高くなってしまうので、低電力で作動させることが難しかった。
なお、実効抵抗値Ｒｅは、下記式で表されるものである。
Ｒｅ=[Ｒ１（１+（Ｃ0／ＣL）2] 
（式中におけるＣ0は圧電振動片２０１が元々持っている静電容量値であり、ＣLは定数である）
【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、低電力化を図ることができると共に、Ｒ１特性が低く振動特性が向上して高性能化を図ることができる圧電振動片、該圧電振動片を製造する圧電振動片の製造方法を提供することである。
更に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】
【００１１】
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、圧電材料からなる圧電板と、前記圧電板の外表面上に形成され、所定の電圧が印加されたときに圧電板を振動させる一対の励振電極と、該一対の励振電極にそれぞれ電気的に接続された一対のマウント電極と、を備え、前記一対のマウント電極のうち一方のマウント電極が、前記圧電板の一方の面上に形成され、他方のマウント電極が圧電板を間にして一方のマウント電極に対して非対向状態となるように圧電板の他方の面上に形成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、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、該ウエハに複数の前記圧電板の外形形状をパターニングする外形形成工程と、複数の圧電板の外表面上に電極膜をパターニングして、所定の電圧が印加されたときに圧電板を振動させる一対の励振電極と、該一対の励振電極に電気的に接続される一対のマウント電極と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、前記一対のマウント電極のうち一方のマウント電極を前記圧電板の一方の面上に形成すると共に、他方のマウント電極を、圧電板を間にして一方のマウント電極に対して非対向状態となるように圧電板の他方の面上に形成することを特徴とするものである。
【００１３】
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りエッチングして、ウエハに複数の圧電板の外形形状をパターニングする外形形成工程を行う。次いで、これら複数の圧電板の外表面上に電極膜をパターニングして、一対の励振電極及び一対のマウント電極を形成する電極形成工程を行う。そして、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、圧電板の外表面上に一対の励振電極及び一対のマウント電極が形成された圧電振動片を一度に複数製造することができる。
【００１４】
特に、電極形成工程を行う際に、圧電板の一方の面上に一方のマウント電極が形成され、他方の面上に他方のマウント電極が形成されるように電極膜をパターニングする。つまり、片面に極性の異なるマウント電極を両方同時に形成するのではなく、片面に一方のマウント電極だけを形成し、もう一方の片面に極性の異なる他方のマウント電極だけを形成する。しかも、他方のマウント電極が、圧電板を間にして一方のマウント電極に対して非対向状態となるように形成する。つまり、圧電振動片を平面視したときに、一方のマウント電極と他方のマウント電極とが重なり合わないように形成する。
【００１５】
これにより、圧電振動片は、従来のように基部が一対のマウント電極によって両面側から挟まれたサンドイッチ構造になることがない。従って、一対のマウント電極に所定の電圧を印加したときに、従来のように一対のマウント電極がコンデンサの如く機能することがなく、一対のマウント電極間に静電容量が溜まってしまう恐れがない。よって、圧電振動片自体のＲ１特性が高くなってしまうことを防止することができ、設計通りの低い値に維持することができる。従って、Ｒ１特性をできるだけ低い状態に保つことができ、振動特性が向上して高性能化された圧電振動片を製造することができる。また、Ｒ１特性を低く抑えることができるので、圧電振動片の実効抵抗値Ｒｅに関しても低く抑えることができ、低電力化を図ることができる。
【００１６】
また、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、前記圧電板が、平行に配置された一対の振動腕部と、該一対の振動腕部の基端側を一体的に固定する基部と、を備え、前記一対の励振電極が、前記一対の振動腕部の外表面上に形成され、前記一方のマウント電極が前記基部の一方の面上に形成され、前記他方のマウント電極が基部の他方の面上に形成されていることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明に係る圧電振動片の製造方法は、上記本発明の製造方法において、前記外形形成工程の際、平行に配置された一対の振動腕部と、該一対の振動腕部の基端側を一体的に固定する基部とを有するように前記圧電板の外形形状をパターニングし、前記電極形成工程の際、前記一対の振動腕部の外表面上に前記一対の励振電極が形成されるようにパターニングすると共に、前記一方のマウント電極が前記基部の一方の面上に形成され、前記他方のマウント電極が基部の他方の面上に形成されるようにパターニングすることを特徴とするものである。
【００１８】
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、外形形成工程の際、基部に基端側が一体的に固定された一対の振動腕部を有するように圧電板の外形形状をパターニングする。そして、電極形成工程の際に、一対の振動腕部の外表面上に一対の励振電極が形成されるように電極膜をパターニングすると共に、一方のマウント電極が基部の一方の面上に形成され、他方のマウント電極が基部の他方の面上に形成されるように電極膜をパターニングする。その結果、一般的に用いられる音叉型の圧電振動片とすることができる。しかも、一対のマウント電極が基部を間にして対向しないように形成されているので、Ｒ１特性が低く、振動特性が向上した高性能な音叉型の圧電振動片を得ることができる。
【００１９】
また、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、前記一対の振動腕部には、両面にそれぞれ溝部が形成されていることを特徴とするものである。
【００２０】
また、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、前記外形形成工程の際、前記一対の振動腕部の両面にそれぞれ溝部を形成することを特徴とするものである。
【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、一対の振動腕部の両面にそれぞれ溝部が形成されているので、一対の励振電極に所定の電圧を印加させたときに、一対の励振電極間における電界効率を上げることができる。よって、振動損失をより抑えることができ、振動特性をさらに向上することができる。
つまり、ＣＩ値（Crystal Impedance）をさらに低くすることができ、圧電振動片のさらなる高性能化を図ることができる。
【００２２】
また、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ものである。
【００２３】
この発明に係る圧電振動子においては、上述した圧電振動片を備えているので、圧電振動子自体の低電力化及び高性能化を図ることができる。
【００２４】
また、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導電性のケースと、環状に形成されて前記ケース内に圧入固定される導電性のステムと、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一方のマウント電極に電気的に接続されるインナーリードとされ、他端側が外部に電気的に接続されるアウターリードとされた１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、前記ケース内にて前記ステムと前記他方のマウント電極とを電気的に接続させる線材と、を備えていることを特徴とするものである。
【００２５】
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、一方のマウント電極がインナーリードに電気的に接続された状態でリード端子によって支持されている。また、他方のマウント電極は、線材を介して導電性のステムに電気的に接続されている。このステムは、導電性のケースに圧入固定されているので、ステム及び線材を介してケースと他方のマウント電極とが電気的に接続された状態となっている。これにより、リード端子のアウターリード及びケースに所定の電圧を印加することで、一対のマウント電極に電圧を印加することができるので、圧電振動片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。しかも、リード端子が１本であるので、超小型な圧電振動子とすることも可能である。
【００２６】
また、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一対のマウント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ものである。
【００２７】
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、一対のマウント電極が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支持されている。これにより、２本のリード端子のアウターリードに所定の電圧を印加することで、一対のマウント電極に電圧を印加することができるので、圧電振動片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。
【００２８】
また、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ものである。
また、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ものである。
また、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ものである。
【００２９】
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、圧電振動子と同様に低電力化及び高性能化を図ることができる。
【発明の効果】
【００３０】
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、低電力化を図ることができると共に、Ｒ１特性が低く振動特性が向上した高性能な圧電振動片を得ることができる。しかも、一対のマウント電極の電極パターンを変更するだけであるので、コストをかけることなく容易に製造することができるうえ、圧電振動片の小型化に容易に対応することが可能である。
また、本発明に係る圧電振動子、発振器、電子機器及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、同様に低電力化及び高性能化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
（第１実施形態）
以下、本発明に係る第１実施形態を、図１から図１２を参照して説明する。なお、本実施形態では、シリンダパッケージタイプであって、リード端子が１本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１は、図１から図１２に示すように、圧電振動片２と、該圧電振動片２を内部に収納するケース３と、圧電振動子１をケース３内に密閉させる気密端子４と、ケース３内にて後述するステム２０と他方のマウント電極１４とを電気的に接続させるワイヤ（線材）５と、を備えている。
【００３２】
圧電振動片２は、図４及び図５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圧電板１０と、該圧電板１０の外表面上に形成され、所定の電圧が印加されたときに圧電板１０を振動させる一対の励振電極１１、１２と、該一対の励振電極１１、１２にそれぞれ電気的に接続された一対のマウント電極１３、１４と、を備えている。なお、図４は圧電振動片２を上面から見た図であり、図５は圧電振動片２を下面から見た図である。
一対のマウント電極１３、１４のうち一方のマウント電極１３は、圧電板１０の下面（一方の面）上に形成され、他方のマウント電極１４が圧電板１０を間にして一方のマウント電極１３に対して非対向状態となるように圧電板１０の上面（他方の面）上に形成されている。
【００３３】
この圧電振動片２についてより詳細に説明すると、本実施形態の圧電振動片２は、平行に配置された一対の振動腕部１０ａと、該一対の振動腕部１０ａの基端側を一体的に固定する基部１０ｂとで圧電板１０が構成された音叉型の振動片である。
そして、一対の励振電極１１、１２は、一対の振動腕部１０ａの外表面上に形成されており、所定の電圧が印加されたときに、一対の振動腕部１０ａを互いに接近又は離間する方向に振動させる電極である。また、一対のマウント電極１３、１４は、引き出し電極１５を介して一対の励振電極１１、１２に電気的に接続されている。
この際、一方のマウント電極１３が、基部１０ｂの下面上に形成され、他方のマウント電極１４が、一方のマウント電極１３に対して非対向状態となるように基部１０ｂの上面上に形成されている。
これにより、図６に示すように、圧電振動片２を上面側から平面視したときに、一方のマウント電極１３と他方のマウント電極１４とが重なり合わないようになっている。
【００３４】
なお、一対の振動腕部１０ａの先端には、図４及び図５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１６が被膜されている。この重り金属膜１６を利用して周波数調整を行うことで、一対の振動腕部１０ａ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。
【００３５】
このように構成された圧電振動片２は、図１から３に示すように、ケース３内に収納された状態で気密端子４を構成するリード端子２１のインナーリード２１ａにマウントされている。
ケース３は、導電性材料により有底円筒状に形成されており、気密端子４の後述するステム２０の外周に対して圧入されて、嵌合固定されている。この際、ケース３とステム２０とは、電気的に接続された状態になっている。なお、このケース３の圧入は、真空中で行われており、ケース３内の圧電振動片２を囲む空間が真空に保たれた状態となっている。また、本実施形態のケース３は、絞り成形されており、端面から外方に向けて突出した突起部３ａを有している。この突起部３ａは、例えば、断面円形状に形成されている。
【００３６】
気密端子４は、ケース３内を密閉するものであって、ケース３内に圧入固定されるステム２０と、該ステム２０を貫通した状態で配置され、ステム２０を間に挟んで一端側が圧電振動片２の一方のマウント電極１３に電気的に接続されるインナーリード２１ａ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２１ｂとされた１本のリード端子２１と、該リード端子２１とステム２０とを固定させる充填材２２とを有している。
上記ステム２０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２２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２０の外周には、リード端子２１と同じ材料のメッキ（金属膜）が被膜されている。
【００３７】
リード端子２１は、例えば、ステム２０と同じ材料である導電性材料から形成された板状（厚さが、例えば０．１ｍｍ程度）のものであって、ケース３内に突出している部分がインナーリード２１ａとなり、ケース３外に突出している部分がアウターリード２１ｂとなっている。また、インナーリード２１ａは、先端が段状に形成されている。圧電振動片２は、この段状に形成された部分に基部１０ｂが載置された状態で、金等のバンプＢによって機械的にマウントされている。これにより、基部１０ｂの下面上に形成された一方のマウント電極１３とインナーリード２１ａとが電気的に接続された状態となっている。なお、本実施形態では、４つのバンプＢによってマウントされている場合を例にしている。
一方、基部１０ｂの上面上に形成された他方のマウント電極１４とステム２０との間には、上述したワイヤ５が接続されている。これにより、他方のマウント電極１４と、ステム２０と、ケース３とが、それぞれ電気的に接続された状態となっている。
【００３８】
なお、本実施形態の圧電振動子１を構成するステム２０及びリード端子２１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２０の外周のメッキを介在させて、ケース３を真空中で冷間圧接させることにより、ケース３の内部を真空状態で気密封止できるようになっている。また、励振電極１１、１２、引き出し電極１５及びマウント電極１３、１４は、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。
【００３９】
次に、上述した圧電振動片２並びに圧電振動子１の製造方法について、図７及び図８に示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。
始めに、圧電材料からなるウエハＳを利用して、圧電振動片２を一度に複数製造する工程を行う。この工程を行うにあたって、まず所定の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（Ｓ１０）。次いで、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１０の外形形状をパターニングする外形形成工程を行う（Ｓ２０）。この工程について、具体的に説明する。
【００４０】
まず、図９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（Ｓ２１）。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１０ａと基部１０ｂとで構成される圧電板１０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。これにより、図１０及び図１１に示すように、エッチング保護膜３０を上述した形状にパターニングすることができる（Ｓ２２）。つまり、圧電板１０の外形形状、即ち、一対の振動腕部１０ａ及び基部１０ｂの外形形状に沿ってパターニングすることができる。この際、複数の圧電板１０の数だけパターニングを行う。なお、図１１及び図１２は、図１０に示す切断線Ｃ−Ｃ線に沿った断面を示す図である。
【００４１】
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（Ｓ２３）。これにより、図１２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１０の外形形状を形作ることができる。そして、マスクとしていたエッチング保護膜３０を除去することで、外形形成工程が終了する。なお、複数の圧電板１０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。
【００４２】
次いで、複数の圧電板１０の外表面上に図示しない電極膜を成膜すると共にパターニングを行って、励振電極１１、１２、引き出し電極１５、マウント電極１３、１４をそれぞれ形成する電極形成工程を行う（Ｓ３０）。また、これと同時に、同様の方法により、重り金属膜１６を形成する（Ｓ４０）。
特に電極形成工程を行う際に、一対の振動腕部１０ａの外表面上に一対の励振電極１１、１２が形成されるようにパターニングすると共に、一方のマウント電極１３が基部１０ｂの下面上に形成され、他方のマウント電極１４が基部１０ｂの上面に形成されるようにパターニングする。つまり、基部１０ｂの片面に極性の異なる一対のマウント電極１３、１４を両方同時に形成するのではなく、片面（下面）に一方のマウント電極１３だけを形成し、もう一方の片面（上面)に極性の異なる他方のマウント電極１４だけを形成する。しかも、他方のマウント電極１４が、基部１０ｂを間にして一方のマウント電極１３に対して非対向状態となるように形成する。つまり、平面視したときに、一方のマウント電極１３と他方のマウント電極１４とが、重なり合わないように形成する。
【００４３】
次いで、ウエハＳと圧電板１０とを連結していた連結部を切断して、複数の圧電板１０をウエハＳから切り離して小片化する切断工程を行う（Ｓ５０）。これにより、１枚のウエハＳから、圧電板１０の外表面に励振電極１１、１２、引き出し電極１５及びマウント電極１３、１４の各電極が形成された圧電振動片２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２の製造工程が終了する。
【００４４】
次に、圧電振動子１の製造工程を行う。なお、圧電振動片２をリード端子２１にマウントする前に、共振周波数の粗調を行っておく（Ｓ６０）。これは、重り金属膜１６の粗調膜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後に行う。これについては、後に説明する。
【００４５】
圧電振動子１を製造するにあたって、まず、気密端子４を作製する気密端子作製工程を行う（Ｓ７０）。具体的には、まず、ステム作製工程によりステム２０を作製する（Ｓ７１）。即ち、鉄ニッケルコバルト合金や鉄ニッケル合金等の導電性を有する板部材をランス加工した後、複数回の深絞り加工を行って有底の筒部材を形成する。そして、筒部材の底面に開口を形成すると共に、外形抜きを行って筒部材を板部材から切り離すことで、ステム２０を作製する。
次いで、ステム２０内に、リード端子２１及び充填材２２をそれぞれセットするセット工程を行う（Ｓ７２）。まず、作製したステム２０を、図示しない専用の治具にセットした後、予めリング状に焼結された充填材２２をステム２０の内部にセットすると共に、充填材２２を貫通するようにリード端子２１をセットする。
【００４６】
上記セット工程により、ステム２０とリード端子２１と充填材２２とを組み合わせた後、治具を加熱炉内に入れて１０００℃前後の温度雰囲気で充填材２２の焼成を行う（Ｓ７３）。これにより、充填材２２とリード端子２１との間、充填材２２とステム２０との間が完全に封着されて、気密に耐えられる構造となる。そして、治具から取り出すことで、気密端子４を得ることができる。この時点で、気密端子作製工程が終了する。
【００４７】
次に、リード端子２１の外表面及びステム２０の外周に同一材料の金属膜を湿式メッキ法で被膜させるメッキ工程を行う（Ｓ８０）。そのための前処理として、リード端子２１の外表面及びステム２０の外周を洗浄すると共に、アルカリ溶液で脱脂した後、塩酸及び硫酸の溶液にて酸洗浄を行う。この前処理が終了した後、リード端子２１の外表面及びステム２０の外周面に下地金属膜を形成する。例えば、Ｃｕメッキ或いはＮｉメッキを略２μｍ〜５μｍの膜厚で被膜させる。続いて、下地金属膜上に仕上金属膜を形成する。例えば錫や銀等の単一材料の他、耐熱メッキや、錫銅合金、錫ビス膜合金、錫アンチモン合金等を、略８μｍ〜１５μｍの膜厚で被膜させる。
このように、下地金属膜及び仕上金属膜からなる金属膜を被膜させることで、インナーリード２１ａと圧電振動片２との接続を可能にすることができる。また、圧電振動片２の接続だけでなく、ステム２０の外周に被膜された金属膜が柔らかく弾性変形する特性を有しているので、ステム２０とケース３との冷間圧接を可能にすることができ、気密接合を行うことができる。
【００４８】
続いて、金属膜の安定化を図るため、真空雰囲気の炉中でアニーリングを行う（Ｓ９０）。例えば、１７０℃の温度で１時間の加熱を行う。これにより、下地金属膜の材料と仕上金属膜の材料との界面に形成される金属間化合物の組成を調整して、ウイスカの発生を抑制することができる。このアニーリングが終了した時点で、圧電振動片２をマウントするマウント工程を行うことができる。なお、金属膜を被膜する際に、湿式メッキ法で行った場合を例にしたが、この場合に限られず、例えば、蒸着法や化学気相法等で行っても構わない。
【００４９】
なお、本実施形態では、アニーリングが終了した後、次に行うマウント工程のためにインナーリード２１ａの先端に形成された段部の部分に、金等の導電性のバンプＢを４箇所形成する（Ｓ１００）。そして、バンプＢが形成された部分に、基部１０ｂの下面上に形成された一方のマウント電極１３を重ね合わせる。そして、バンプＢを加熱しながら、該バンプＢを介してインナーリード２１ａと圧電振動片２とを所定の圧力で重ね合わせる。これにより、圧電振動片２をインナーリード２１ａにマウントすることができる（Ｓ１１０）。即ち、一方のマウント電極１３とインナーリード２１ａとが電気的に接続された状態で、圧電振動片２がリード端子２１に機械的に支持される。
なお、バンプ接続する際に、加熱・加圧を行ってマウントしたが、超音波を利用してバンプ接続を行っても構わない。
【００５０】
次いで、基部１０ｂの上面に形成された他方のマウント電極１４とステム２０との間にワイヤ５をボンディングする（Ｓ１２０）。これにより、他方のマウント電極１４とステム２０との間が、ワイヤ５を介して電気的に接続された状態となる。次いで、マウントによる歪みをなくすために、所定の温度でベーキングを行う（Ｓ１３０）。続いて、ケース３を固定する前に、圧電振動片２の周波数調整（微調）を行う（Ｓ１４０）。この周波数調整について、具体的に説明すると、全体を真空チャンバーに入れた状態で、アウターリード２１ｂとステム２０との間に電圧を印加して圧電振動片２を振動させる。そして、周波数を計測しながら、レーザにより重り金属膜１６の微調膜を蒸発させることで、周波数の調整を行う。この周波数調整を行うことで、予め決められた周波数の範囲内に圧電振動片２の周波数を調整することができる。
【００５１】
なお、上記微調及び先に行った粗調の際に、レーザの照射により重り金属膜１６を蒸発させることで、周波数調整を行ったが、レーザではなくアルゴンイオンを利用しても構わない。この場合には、アルゴンイオンの照射によりスパッタリングを行い、重り金属膜１６を除去することで周波数調整を行う。
【００５２】
次に、マウントされた圧電振動片２を内部に収納するようにケース３をステム２０に圧入し、圧電振動片２を気密封止する封止工程を行う（Ｓ１５０）。具体的に説明すると、真空中で所定の荷重を加えながらケース３を気密端子４のステム２０の外周に圧入する。すると、ステム２０の外周に形成された金属膜が弾性変形するので、冷間圧接により気密封止することができる。これにより、ケース３内に圧電振動片２を密閉して真空封止することができる。また、ケース３を固定することで、他方のマウント電極１４とケース３とを電気的に接続した状態にすることができる。
なお、この工程を行う前に、圧電振動片２、ケース３及び気密端子４を十分に加熱して、表面吸着水分等を脱離させておくことが好ましい。
【００５３】
そして、ケース３の固定が終了した後、スクリーニングを行う（Ｓ１６０）。このスクリーニングは、周波数や共振抵抗値の安定化を図ると共に、ケース３を圧入した嵌合部に圧縮応力に起因する金属ウイスカが発生してしまうことを抑制するために行うものである。スクリーニング終了後、内部の電気特性検査を行う（Ｓ１７０）。即ち、圧電振動片２の共振周波数、共振抵抗値、ドライブレベル特性（共振周波数及び共振抵抗値の励振電力依存性）等を測定してチェックする。また、絶縁抵抗特性等を併せてチェックする。そして、最後に圧電振動子１の外観検査を行って、寸法や品質等を最終的にチェックする。この結果、図１に示す圧電振動子１を一度に複数製造することができる。
【００５４】
このように構成された圧電振動子１を作動させる場合には、アウターリード２１ｂとケース３との間に、所定の駆動電圧を印加する。これにより、マウント電極１３、１４及び引き出し電極１５を介して、励振電極１１、１２に電流を流すことができ、一対の振動腕部１０ａを所定の周波数で振動させることができる。そして、一対の振動腕部１０ａ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。
【００５５】
特に、本実施形態の圧電振動片２は、従来のように基部１０ｂが一対のマウント電極１３、１４によって両面側から挟まれたサンドイッチ構造とはなっていない。従って、一対のマウント電極１３、１４に所定の電圧を印加したときに、従来のように一対のマウント電極１３、１４がコンデンサの如く機能することがなく、一対のマウント電極１３、１４間に静電容量が溜まってしまう恐れがない。よって、圧電振動片２自体のＲ１特性が高くなってしまうことを防止することができ、設計通りの低い値に維持することができる。従って、Ｒ１特性をできるだけ低い状態に保つことができ、振動特性が向上して高性能化された音叉型の圧電振動片２とすることができる。その結果、圧電振動子１自体の高性能化を図ることができる。
また、Ｒ１特性を低く抑えることができるので、圧電振動片２の実効抵抗値Ｒｅに関しても低く抑えることができる。従って、効率良く圧電振動子１を作動させることができ、低電力化を図ることができる。
【００５６】
更に、本実施形態の圧電振動子１は、圧電振動片２をケース３内に密閉したシリンダ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２を振動させることができ、この点においても高精度に圧電振動片２を振動させることができる。しかも、リード端子２１が１本であるので、２本の場合と違い、リード端子同士の電気的な独立性を確保しながらケース３のサイズを小さくする等といった設計を行う必要がない。よって、気密端子４やケース３のサイズをより小さく設計することができ、例えばケース３の径が１．０ｍｍ以下といった超小型化を図ることも可能である。
【００５７】
なお、上記第１実施形態では、圧電振動片２を円筒状のケース３内に単に収納した圧電振動子１としたが、図１３から図１６に示すように、さらにケース３の周囲を樹脂モールド部３５でパッケージングした表面実装型の圧電振動子１にしても構わない。
即ち、この場合の圧電振動子１は、さらに樹脂モールド部３５及び外部接続端子３６を備えている。また、この場合のアウターリード２１ｂは、略直角に２回折り曲げられており、一部が樹脂モールド部３５の底面に露出すると共に、外方に突出した状態となっている。
外部接続端子３６は、平板状の導電性部材が略直角に折り曲げられて断面Ｌ型に形成されたものであり、ケース３を間に挟んでアウターリード２１ｂの反対側に位置している。この際、外部接続端子３６は、アウターリード２１ｂと同様に一部が樹脂モールド部３５の底面に露出すると共に、外方に突出した状態となっている。また、外部接続端子３６の残りの一部は、ケース３の端面に対して対向するように配置されている。そして、この対向した部分には、ケース３の突起部３ａが押し込み可能とされ、押し込まれたときに弾性力により突起部３ａを保持する嵌合溝３６ａが形成されている。これにより、突起部３ａと外部接続端子３６とは、機械的に強固に接続されたうえ、電気的にも接続された状態となっている。
【００５８】
樹脂モールド部３５は、絶縁性の樹脂（例えば、エポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂や液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂）で略直方体状にモールド成形されたものであり、アウターリード２１ｂ及び外部接続端子３６の一部を上述したように露出させた状態で、ケース３を内部に埋入させている。なお、本実施形態の樹脂モールド部３５は、アウターリード２１ｂ側の一部が斜めにカットされており、向きを目視で確認できるようになっている。
【００５９】
このように構成された圧電振動子１によれば、樹脂モールド部３５を有しているので、回路基板等に直接載置することができ、容易に表面実装することが可能である。特に、アウターリード２１ｂ及び外部接続端子３６の一部が、樹脂モールド部３５の底面に露出しているので、表面実装したときに座りが良くなり姿勢が安定する。よって、実装作業を行い易い。しかも樹脂モールド部３５は、アウターリード２１ｂ側が斜めにカットされているので、向きを間違えることなく確実に実装作業を行うことができる。
【００６０】
また、上記第１実施形態において、図１７及び図１８に示すように、一対の振動腕部１０ａの両面にそれぞれ溝部３７が形成された溝付きの圧電振動片２としても構わない。
この場合の圧電振動片２は、一対の振動腕部１０ａの両面に該振動腕部１０ａの長手方向に沿ってそれぞれ形成された溝部３７を備えている。この際、溝部３７は、振動腕部１０ａの基端側から略中間付近まで形成されている。また、一方の励振電極１１が、一方の振動腕部１０ａの溝部３７上と他方の振動腕部１０ａの両側面上とに主に形成され、他方の励振電極１２が、一方の振動腕部１０ａの両側面上と他方の振動腕部１０ａの溝部３７上とに主に形成されている。
【００６１】
このように構成された圧電振動片２によれば、溝部３７が形成されているため、一対の励振電極１１、１２を極力対向させた状態にすることができる。よって、一対の励振電極１１、１２間に所定の駆動電圧を印加したときに、一対の励振電極１１、１２間における電界効率を上げることができる。そのため、振動損失をより抑えることができ、振動特性をさらに向上することができる。つまり、ＣＩ値をさらに低くすることができ、圧電振動片２のさらなる高性能化を図ることができる。
なお、溝部３７を形成するには、外形形成工程において圧電板１０の外形形状をパターニングした後に、引き続きフォトリソ技術によって一対の振動腕部１０ａの両面に溝部３７を形成すれば良い。
【００６２】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態を、図１９から図２３を参照して説明する。なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、リード端子２１が１本であったが、第２実施形態の圧電振動子４０はリード端子２１を２本備えている点である。また、第２実施形態では、圧電振動片４１がハンマーヘッドタイプとなっている点が異なっている。
【００６３】
即ち、本実施形態の圧電振動片４１は、図１９に示すように、一対の振動腕部１０ａが略中間付近から先端に亘って横幅が大きくなるように設計されており、この部分が錘部となっている。即ち、この錘部の横幅Ｗ１は、中間付近の横幅Ｗ２の倍近い大きさとなっている。これにより、一対の振動腕部１０ａは、錘部が形成されている分だけ、慣性モーメントが増大するようになっている。よって、一対の振動腕部１０ａの長さＬ１を短くすることができ、その結果、圧電振動片４１の全長Ｌ２に関しても短く設計することが可能とされている。
【００６４】
なお、本実施形態の圧電振動片４１の場合であっても、図２１及び図２２に示すように、基部１０ｂの下面上に一方のマウント電極１３が形成され、基部１０ｂの上面上に他方のマウント電極１４が形成されている。そして、これら一対のマウント電極１３、１４は、基部１０ｂを間にして非対向状態に形成されており、平面視したときに重なり合わないようになっている。なお、図２１は圧電振動片４１を上面から見た図であり、図２２は圧電振動片４１を下面から見た図である。
【００６５】
また、本実施形態の気密端子４は、図２３に示すように、板状に形成された２本のリード端子２１を備えている。これら２本のリード端子２１は、ステム２０から突出している長さが異なっており、インナーリード２１ａの長さが異なっている。これにより、図２０に示すように、一方のインナーリード２１ａ上に圧電振動片４１の一方のマウント電極１３が面接触した状態で電気的及び機械的に接続されている。なお、一方のインナーリード２１ａと一方のマウント電極１３とは、図示しない金等のバンプを利用してバンプ接続されている。
また、他方のインナーリード２１ａは、基部１０ｂの側面に当接している。そして、他方のインナーリード２１ａと他方のマウント電極１４とは、例えば、導電性接着材４２によって電気的及び機械的に接続されている。なお、導電性接着材４２としては、例えば、合成樹脂等を利用したバインダー成分に、銀粒子等の荷電粒子を混入したもので、機械的接合と電気的接合とを同時に達成することができるものである。
【００６６】
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、２本のリード端子２１のアウターリード２１ｂに対して、所定の駆動電圧を印加する。これにより、一対の励振電極１１、１２に電流を流すことができ、一対の振動腕部１０ａを所定の周波数で振動させることができる。本実施形態の場合であっても、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００６７】
（第３実施形態）
次に、本発明に係る第３実施形態を、図２４を参照して説明する。なお、この第３実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第３実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、リード端子２１が１本であったが、第３実施形態ではリード端子２１が２本とされている点である。
【００６８】
即ち、本実施形態の圧電振動子５０は、図２４に示すように、２本のリード端子２１を有する気密端子４を備えている。本実施形態の２本のリード端子２１は、円柱状に形成されており、圧電振動片５１を両面側から挟み込むように配置されている。即ち、一方のリード端子２１のインナーリード２１ａは、圧電振動片５１の下面側に配置され、他方のリード端子２１のインナーリード２１ａは圧電振動片５１の上面側に配置されている。これにより、圧電振動片５１は、一方のインナーリード２１ａが一方のマウント電極１３に電気的に接続されると共に、他方のインナーリード２１ａが他方のマウント電極１４に電気的に接続された状態で、２本のリード端子２１によって機械的に固定されている。
【００６９】
なお、本実施形態の圧電振動片５１の場合であっても、２本のリード端子２１の位置に応じて、基部１０ｂの下面上に一方のマウント電極１３が形成され、基部１０ｂの上面上に他方のマウント電極１４が形成されている。そして、これら一対のマウント電極１３、１４は、基部１０ｂを間にして非対向状態に形成されており、平面視したときに重なり合わないようになっている。
【００７０】
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、２本のリード端子２１のアウターリード２１ｂに対して、所定の駆動電圧を印加する。これにより、一対の励振電極１１、１２に電流を流すことができ、一対の振動腕部１０ａを所定の周波数で振動させることができる。本実施形態の場合であっても、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００７１】
なお、本実施形態の圧電振動片５１の基部１０ｂの両側には、基部１０ｂの幅寸法を部分的に短縮するように切り欠き部（以下、ノッチと称する）１０ｃが形成されている。このノッチ１０ｃは、一対の振動腕部１０ａから適切な範囲離れた位置に形成されている。このノッチ１０ｃは、一対の振動腕部１０ａが振動した際に、振動の垂直成分（厚み方向の成分）に起因する基部１０ｂの撓みを抑えて、共振抵抗値のばらつきを低減するものである。このノッチ１０ｃは、必須なものではないが、高性能化を図ることができる点で形成することが好ましい。
【００７２】
また、上述した第３実施形態では、音叉型の圧電振動片５１を例に挙げて説明したが、音叉型に限られず、例えば、図２５に示すように、厚み滑り振動モードで振動する圧電振動片６０であっても構わない。なお、第１実施形態及び第２実施形態についても、同様である。
【００７３】
次に、本発明に係る発振器の一実施形態について、図２６を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器１００は、図２６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１の圧電振動片２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。
【００７４】
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、該圧電振動子１内の圧電振動片２が振動する。この振動は、圧電振動片２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。
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。
【００７５】
上述したように、本実施形態の発振器１００によれば、上述した圧電振動子１を備えているので、発振器１００自体の低電力化及び高性能化を図ることができ、製品の信頼性を向上することができる。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。
【００７６】
次に、本発明に係る電子機器の一実施形態について、図２７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。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。
【００７７】
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２７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。
【００７８】
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、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。
【００７９】
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２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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
上述したように、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１を備えているので、携帯情報機器１１０自体も同様に低電力化及び高性能化を図ることができ、製品の信頼性を向上することができる。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。
【００８５】
次に、本発明に係る電波時計１３０の一実施形態について、図２８を参照して説明する。
本実施形態の電波時計１３０は、図２８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。
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。
【００８６】
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１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１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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
上述したように、本実施形態の電波時計１３０によれば、上述した圧電振動子１を備えているので、電波時計１３０自体も同様に低電力化及び高品質化を図ることができ、製品の信頼性を向上することができる。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。
【００９０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明に係る第１実施形態の圧電振動子のケースの中身を見た図であって、圧電振動片を平面視した状態の図である。
【図２】図１に示す圧電振動子を側方から見た図である。
【図３】図１に示す圧電振動片を矢印Ａ方向から見た図である。
【図４】図１に示す圧電振動片を上面から見た図である。
【図５】図１に示す圧電振動片を下面から見た図である。
【図６】図１に示す圧電振動片を上面から見た図であって、一対のマウント電極の位置関係を説明するための図である。
【図７】図１に示す圧電振動子を製造する際のフローチャートである。
【図８】図７に示すフローチャートの続きである。
【図９】図１に示す圧電振動子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１０】図９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１１】図１０に示す断面矢視Ｃ−Ｃ図である。
【図１２】図１１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１３】本発明に係る圧電振動子の変形例を示す図であって、ケースの周囲をモールド樹脂部でモールドした表面実装型の圧電振動子の斜視図である。
【図１４】図１３に示す圧電振動子を矢印Ｄ方向から見た図である。
【図１５】図１３に示す圧電振動子を矢印Ｅ方向から見た図である。
【図１６】図１３に示す圧電振動子を矢印Ｆ方向から見た図である。
【図１７】第１実施形態の圧電振動片の変形例を示す図であって、一対の振動腕部の両面に溝部が形成された圧電振動片の上面図である。
【図１８】図１７に示す断面矢視Ｇ−Ｇ図である。
【図１９】本発明に係る第２実施形態の圧電振動子を示す斜視図である。
【図２０】図１９に示す断面矢視Ｈ−Ｈ図である。
【図２１】図１９に示す圧電振動片を上面から見た図である。
【図２２】図１９に示す圧電振動片を下面から見た図である。
【図２３】図１９に示す気密端子の斜視図である。
【図２４】本発明に係る第３実施形態の圧電振動子を示す断面図である。
【図２５】第３実施形態の圧電振動子の変形例を示す図であって、厚み滑り振動する圧電振動片を有する圧電振動子の断面図である。
【図２６】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２７】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２８】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２９】従来の圧電振動子の一例を示す斜視図である。
【図３０】図２９に示す圧電振動片を上面から見た図である。
【図３１】図２９に示す圧電振動片を下面から見た図である。
【符号の説明】
【００９２】
Ｓ…ウエハ
１、４０、５０…圧電振動子
２、４１、５１、６０…圧電振動片
３…ケース
４…気密端子
５…ワイヤ（線材）
１０…圧電板
１０ａ…振動腕部
１０ｂ…基部
１１、１２…励振電極
１３…一方のマウント電極
１４…他方のマウント電極
２０…ステム
２１…リード端子
２１ａ…インナーリード
２１ｂ…アウターリード
３７…溝部
２２…充填材
１００…発振器
１０１…発振器の集積回路
１１０…携帯情報機器（電子機器）
１１３…携帯情報機器の計時部
１３０…電波時計
１３１…電波時計のフィルタ部
【図１】
0005128262.tif 000002
【図２】
0005128262.tif 000003
【図３】
0005128262.tif 000004
【図４】
0005128262.tif 000005
【図５】
0005128262.tif 000006
【図６】
0005128262.tif 000007
【図７】
0005128262.tif 000008
【図８】
0005128262.tif 000009
【図９】
0005128262.tif 000010
【図１０】
0005128262.tif 000011
【図１１】
0005128262.tif 000012
【図１２】
0005128262.tif 000013
【図１３】
0005128262.tif 000014
【図１４】
0005128262.tif 000015
【図１５】
0005128262.tif 000016
【図１６】
0005128262.tif 000017
【図１７】
0005128262.tif 000018
【図１８】
0005128262.tif 000019
【図１９】
0005128262.tif 000020
【図２０】
0005128262.tif 000021
【図２１】
0005128262.tif 000022
【図２２】
0005128262.tif 000023
【図２３】
0005128262.tif 000024
【図２４】
0005128262.tif 000025
【図２５】
0005128262.tif 000026
【図２６】
0005128262.tif 000027
【図２７】
0005128262.tif 000028
【図２８】
0005128262.tif 000029
【図２９】
0005128262.tif 000030
【図３０】
0005128262.tif 000031
【図３１】
0005128262.tif 000032