(57)【要約】【課題】  圧電振動片を高精度かつ容易にマウントすることができるだけでなく、耐久性を向上させることができる圧電振動子及びこれを備える電波時計、発振器並びに電子機器を提供すること。【解決手段】  複数の圧電振動片２４，２５，２６とこれら複数の圧電振動片２４，２５，２６を囲む枠状部２９とが一体的に形成されてなる圧電振動子板２と、この圧電振動子板２を厚さ方向に挟む板状の蓋部材６及びベース部材７と、を備え、前記枠状部２９と前記蓋部材６、並びに、前記枠状部２９と前記ベース部材７とが、陽極接合されていることを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧電振動片とこれら複数の圧電振動片を囲む枠状部とが一体的に形成されてなる圧電振動子板と、
この圧電振動子板を厚さ方向に挟む板状の蓋部材及びベース部材と、を備え、
前記枠状部と前記蓋部材、並びに、前記枠状部と前記ベース部材とが、陽極接合されていることを特徴とする圧電振動子。
【請求項２】
前記複数の圧電振動片のそれぞれが、
互いに平行に延ばされ、かつ電圧が印加されることにより振動する一対の振動腕部を備え、
前記一対の振動腕部のそれぞれに、共振周波数を調整するための周波数調整領域が設けられており、
前記周波数調整領域が、前記複数の圧電振動片にわたって、前記振動腕部の長さ方向に交差する方向に同一直線上に配列されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子。
【請求項３】
前記周波数調整領域が、共振周波数を微調整するための微調領域であることを特徴とする請求項２に記載の圧電振動子。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧電振動子をフィルタ部に備えることを特徴とする電波時計。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか一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６】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧電振動子を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動子及びこれを備える電波時計、発振器、並びに電子機器に関する。
【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等として種々の圧電振動子が利用されている。
これら圧電振動子の中には、複数の圧電振動片が別体として形成され、又は、複数の圧電振動片が互いに一体として形成されて、それら複数の圧電振動片が、導電性接着剤によってパッケージに接着された圧電振動子が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
また、複数の圧電振動片とこれら複数の圧電振動片を囲む枠状部とが一体的に形成された圧電振動子板を備える角速度センサも提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００３−２５８５８９号公報
【特許文献２】特開平８−２７８１４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に記載の構成では、枠状部などが設けられていないことから、複数の圧電振動片を一体又は別体として独立してマウントする必要があるため、それら複数の圧電振動片を適正な位置・角度に合わせて高精度にマウントするのは困難になるという問題がある。マウントを容易にするために、ある程度のスペースを設けることが考えられるが、それらスペースを設けると、全体が大型化してしまう。さらに、圧電振動片を接着剤で接着しているため、衝撃や経時劣化などの種々の要因によってはずれ易くなるという問題もある。
【０００４】
また、上記特許文献２に記載の構成では、複数の圧電振動片が枠状部と一体に形成されていることから、枠状部とともに圧電振動片をマウントすることができるため、一体又は別体として形成された複数の圧電振動片のマウントは容易となるものの、接着剤によって圧電振動子板をパッケージに接着するものと考えられるため、依然として、衝撃や経時劣化などの種々の要因によってはずれ易くなるという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、複数の圧電振動片を高精度かつ容易にマウントすることができるだけでなく、耐久性を向上させることができる圧電振動子及びこれを備える電波時計、発振器、並びに電子機器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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明に係る圧電振動子の第１の構成は、複数の圧電振動片とこれら複数の圧電振動片を囲む枠状部とが一体的に形成されてなる圧電振動子板と、この圧電振動子板を厚さ方向に挟む板状の蓋部材及びベース部材と、を備え、前記枠状部と前記蓋部材、並びに、前記枠状部と前記ベース部材とが、陽極接合されていることを特徴とする。
【０００７】
この発明に係る圧電振動子の第１の構成においては、圧電振動子板が、複数の圧電振動片とこれら複数の圧電振動片を囲む枠状部とが一体的に形成されてなり、枠状部と蓋部材、並びに、枠状部とベース部材とが陽極接合される。すなわち、枠状部と蓋部材、並びに、枠状部とベース部材との間に静電引力が生じて、それらが強く密着し陽極接合される。
これにより、圧電振動子板と蓋部材及びベース部材とを強固に接合することができる。
【０００８】
また、本発明に係る圧電振動子の第２の構成は、前記複数の圧電振動片のそれぞれが、互いに平行に延ばされ、かつ電圧が印加されることにより振動する一対の振動腕部を備え、前記一対の振動腕部のそれぞれに、共振周波数を調整するための周波数調整領域が設けられており、前記周波数調整領域が、前記複数の圧電振動片にわたって、前記振動腕部の長さ方向に交差する方向に同一直線上に配列されていることを特徴とする。
【０００９】
この発明に係る圧電振動子の第２の構成においては、周波数調整領域の重量を調整することにより、一対の振動腕部の共振周波数が調整される。このとき、周波数調整領域が、振動腕部の長さ方向に交差する方向に同一直線上に配列されていることにより、周波数調整領域の重量を順々に調整することができる。そのため、一対の振動腕部の共振周波数を迅速かつ容易に調整することができる。
【００１０】
また、本発明に係る圧電振動子の第３の構成は、前記周波数調整領域が、共振周波数を微調整するための微調領域であることを特徴とする。
【００１１】
この発明に係る圧電振動子の第３の構成においては、例えばレーザ光などが微調領域に照射されると、その微調領域に設けられた部材が熱せられて蒸発する。そのため、微調領域の重量が調整される。このとき、例えばレーザ光の発光部を前記同一直線上に沿って移動させることにより、微調領域の重量が調整される。
これにより、さらに迅速かつ容易に振動腕部の共振周波数の微調整を行うことができる。
【００１２】
また、本発明に係る電波時計は、上記第１乃至第３の構成のいずれかの圧電振動子をフィルタ部に備えることを特徴とする。
【００１３】
この発明に係る電波時計においては、上記第１乃至第３の構成のいずれかの圧電振動子と同様の効果を奏することができる。
【００１４】
また、本発明に係る発振器は、上記第１乃至第３の構成のいずれかの圧電振動子を発振子として集積回路に電気的に接続したことを特徴とする。
【００１５】
この発明に係る発振器においては、上記第１乃至第３の構成のいずれかの圧電振動子と同様の効果を奏することができる。
【００１６】
また、本発明に係る電子機器は、上記第１乃至第３の構成のいずれかの圧電振動子を備えることを特徴とする。
【００１７】
この発明に係る電子機器においては、上記第１乃至第３の構成のいずれかの圧電振動子と同様の効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、一体的に形成された圧電振動片と枠状部とを備える圧電振動子板を蓋部材及びベース部材に強固に接合することができることから、複数の圧電振動片を高精度かつ容易にマウントすることができるだけでなく、耐久性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（実施形態１）
以下、本発明の第１実施形態における水晶振動子（圧電振動子）について、図面を参照して説明する。図１は、第１の実施形態としての水晶振動子を示す斜視図である。図２は、その水晶振動子を分解して示す斜視図である。図３は、その水晶振動子における水晶振動子板を拡大して示す平面図である。
図１において、符号１は水晶振動子を示すものである。
水晶振動子１は、水晶からなり矩形に形成された水晶振動子板（圧電振動子板）２と、この水晶振動子板２を挟んで厚さ方向に重ね合わされて接合された板状の蓋部材６及びベース部材７を有する密閉容器３とを備えている。
【００２０】
蓋部材６及びベース部材７は、図２に示すように、ソーダライムガラスなどのガラスからなっている。蓋部材６の両主面のうち、一方の主面６ａには、略矩形の蓋側凹部１１が形成されている。同様にして、ベース部材７の一方の主面７ａには、略矩形のベース側凹部１４が形成されている。そして、蓋部材６とベース部材７とを対向させることにより、密閉容器３の中に空洞部が形成され、この空洞部により、後述する振動腕部の振動が許容されるようになっている。密閉容器３の中は気密封止されており、空洞部は真空状態に保持されている。
【００２１】
また、ベース部材７の四隅は、円弧形状に切り欠かれた外部端子接続部２１が設けられている。外部端子接続部２１には、ベース部材７の底面７ｂ（ベース部材７の他方の主面）にまで延在した外部電極２０が設けられている。そして、ベース部材７の奥行方向Ｄの一端側に配された二つの外部電極２０同士は電気的に接続されており、また、奥行方向Ｄの他端側に配された二つの外部電極２０同士は電気的に接続されている。すなわち、それら奥行方向Ｄの両端に分かれた一対の外部電極２０が、水晶振動子板２に電圧を印加するための正負の外部電極として機能するようになっている。
【００２２】
さらに、外部電極２０は、ベース部材７に接合する下地金属膜と、この下地金属膜に設けられ外部電極２０の表面を形成する表面金属膜とを備えており、これら下地金属膜と表面金属膜との二層構造として構成されている。下地金属膜は、ニッケル（Ｎｉ）とクロム（Ｃｒ）との合金からなっており、スパッタリングや蒸着により形成されている。ニッケルとクロムとの代表的な成分比率は、重量比でニッケルが８０％、クロムが２０％である。なお、この重量比は一例であって、用途に応じて変更することができる。Ｃｒの比率としては５％から８０％くらいまでが適当である。
表面金属膜は、金（Ａｕ）からなっており、スパッタリングや蒸着などにより下地金属膜上に堆積されて形成されている。
【００２３】
また、密閉容器３の外周面には、底面７ｂを除いて、後述する電極膜４の腐食などを防止するための不図示の保護膜が形成されている。保護膜は、トリメチルシロキサンを末端に有するフッ素系コート剤の０．１ｗｔ％フルオロカーボンからなっている。保護膜としては、例えば、オプツールＤＳＸ（製品名：ダイキン工業（株）製）などが使用される。
【００２４】
水晶振動子板２は、図３に示すように、音叉型の第１から第３の水晶振動片（圧電振動片）２４，２５，２６と、これら第１から第３の水晶振動片２４，２５，２６を囲む矩形枠状の枠状部２９とを備えている。これら第１から第３の水晶振動片２４，２５，２６と枠状部２９とは一体的に形成されている。第１から第３の水晶振動片２４，２５，２６は、それぞれ同一の厚さ寸法に設定されている。また、第１から第３の水晶振動片２４，２５，２６のそれぞれは、互いに平行に延びる一対の振動腕部２４ａ，２５ａ，２６ａと、これら一対の振動腕部２４ａ，２５ａ，２６ａの基端側を連結する板状の基部２４ｂ，２５ｂ，２６ｂとを備えている。そして、基部２４ｂ，２５ｂ，２６ｂの基端辺に枠状部２９が一体的に連結されている。一対の振動腕部２４ａ，２５ａ，２６ａは電圧を印加することにより、所定の周波数で振動するようになっている。
なお、第１の水晶振動片２４の共振周波数は４０ｋＨｚに設定されており、第２の水晶振動片２５の共振周波数は６０ｋＨｚ、第３の水晶振動片２６の共振周波数は７７．５ｋＨｚに設定されている。また、第１から第３の水晶振動片２４，２５，２６は、幅方向Ｗに並べられており、電気的には並列接続されている。
【００２５】
水晶振動子板２の表裏面には、振動腕部２４ａ，２５ａ，２６ａに電圧を印加して励振させるための電極膜４が形成されている。電極膜４は、例えばアルミなどの導電性部材からなっており、各種仕様や形状に応じてパターニングされている。また、振動腕部２４ａ，２５ａ，２６ａの先端部の領域は、振動腕部２４ａ，２５ａ，２６ａの共振周波数を調整するための周波数調整領域２４ｃ，２５ｃ，２６ｃとなっており、これら周波数調整領域２４ｃ，２５ｃ，２６ｃにはアルミ膜が設けられている。すなわち、周波数調整領域２４ｃ，２５ｃ，２６ｃのアルミ膜と電極膜４とは一体的に形成されているが、先端部より基端側が電極膜４として機能し、先端部が周波数調整領域２４ｃ，２５ｃ，２６ｃとして機能する。周波数調整領域２４ｃ，２５ｃ，２６ｃは、先端側の粗調領域２４ｄ，２５ｄ，２６ｄと、微調領域２４ｅ，２５ｅ，２６ｅとからなっている。
なお、符号５は、表裏の電極膜４を導通させるためのスルーホールを示したものである。
【００２６】
次に、本実施形態における水晶振動子１の製造方法について説明する。
図４は、水晶振動子１の製造方法の手順を示すフローチャートである。
まず、水晶の原石に研磨加工などを施して、所定のカットアングルで切断し、洗浄することにより円板状の圧電体ウエハを形成する（ステップＳ１０）。そして、圧電体ウエハに、エッチングなどにより、第１から第３の水晶振動片２４，２５，２６を行列方向に複数（ｎ組）形成する（ステップＳ１１）。それから、圧電体ウエハの表裏に、スパッタリングや蒸着などによってアルミからなる膜を形成する。さらに、フォトリソグラフィ及びエッチングなどによりパターニングを行い、電極膜４及び周波数調整領域２４ｃ，２５ｃ，２６ｃのアルミ膜を形成する。そして、粗調整工程において、それぞれの振動腕部２４ａ，２５ａ，２６ａの共振周波数の粗調整を行う。すなわち、粗調領域２４ｄ，２５ｄ，２６ｄのアルミ膜に、レーザを照射し、アルミ膜の一部を蒸発させてトリミングを行う。これによって、それぞれの振動腕部２４ａ，２５ａ，２６ａの共振周波数が所望の共振周波数の近傍にまで合わされる。
【００２７】
また、ガラスに、研磨、洗浄、エッチングなどを施して、円板状の蓋用ウエハを形成する（ステップＳ２０）。この蓋用ウエハに、フォトリソグラフィ及びエッチングなどにより、蓋側凹部１１を行列方向に複数形成する（ステップＳ２１）。そして、この蓋用ウエハに、後に蓋用ウエハを切断する際の案内溝となる断面Ｖ字型のベベルカットを行列方向に形成する（ステップＳ２２）。
また、ガラスに、研磨、洗浄、エッチングなどを施して、円板状のベース用ウエハを形成する（ステップＳ３０）。このベース用ウエハに、フォトリソグラフィ及びエッチングなどにより、行列方向に配される複数のベース側凹部１４を形成する（ステップＳ３１）。そして、このベース用ウエハに、ブラスト加工などにより外部電極形成用スルーホールを形成する（ステップＳ３２）。この外部電極形成用スルーホールは、後述する切断工程において四分割されて、円弧形状に切り欠かれた外部端子接続部２１となる。さらに、ベース用ウエハに、断面Ｖ字型のベベルカットを行列方向に形成する（ステップＳ３３）。
【００２８】
それから、アライメント工程において、圧電体ウエハを、蓋用ウエハとベース用ウエハとで厚さ方向に挟み込むようにして、所定の位置に合わせてそれぞれのウエハを重ね合わせる（ステップＳ４０）。このとき、それぞれの蓋側凹部１１とベース側凹部１４とが対向し、これによって空洞部が形成される。
【００２９】
それから、接合工程において、重ね合わせた三枚のウエハを、陽極接合装置に投入し、所定の温度雰囲気で、所定の電圧を印加して陽極接合する（ステップＳ４１）。すなわち、圧電体ウエハの一点に正電位（通常はアース電位）を供給すると、圧電体ウエハの表裏面に形成された電極膜４は、すべて同電位に印加される。蓋用ウエハとベース用ウエハのそれぞれの非接合面側（表面側）には、負電位の導電性電極が一様に密着して、電極膜４と前記導電性電極の間で電界が発生する。熱エネルギと電界のエネルギの印加により、枠状部２９に相当する部位に設けられた電極膜４と蓋用ウエハ及びベース用ウエハとが接合する。
【００３０】
次いで、外部電極形成工程において、ベース用ウエハの底面（表面、非接合面）に金属マスクを施し、スパッタリングや蒸着などによって外部電極２０を形成する（ステップＳ４２）。外部電極２０は、電極膜４に電気的に接続されて、ベース用ウエハの底面にまで延在する正負一対の外部電極２０となる。
それから、切断工程において、接合された蓋用ウエハ、圧電体ウエハ及びベース用ウエハを、ベベルカットに沿って、行列方向にフルカットする（ステップＳ４３）。これにより切断された一つ一つが水晶振動子１となる。
【００３１】
さらに、微調整工程において、個々に切断された水晶振動子１について共振周波数の微調整が行われる（ステップＳ４４）。すなわち、微調領域２４ｅ，２５ｅ，２６ｅのアルミ膜に、レーザを照射し、微調領域の膜の一部を蒸発させてトリミングを行う。これによって、それぞれの振動腕部２４ａ，２５ａ，２６ａの共振周波数が所望の共振周波数にまで高精度に合わせられる。
それから、コーティング工程において、密閉容器３の外周面に、底面７ｂを除いて保護膜を形成する（ステップＳ４５）。
以上によって、図１に示す水晶振動子１が得られる。
【００３２】
このような水晶振動子１において、外部電極２０に所定の電圧を印加すると、その電圧が、電極膜４を介して振動腕部２４ａ，２５ａ，２６ａに印加される。すると、圧電効果により、振動腕部２４ａ，２５ａ，２６ａが互いに接近又は離隔する方向に、即ち逆相のモードで、所定の周波数を持って屈曲運動（振動）する。そして、振動腕部２４ａ，２５ａ，２６ａが振動すると、その振動が、水晶の持つ圧電特性により電気信号に変換される。これにより、高精度で安定した周波数信号を得ることができる。
【００３３】
以上より、本実施形態における水晶振動子１によれば、第１から第３の水晶振動片２４ａ，２５ａ，２６ａと枠状部２９とを一体的に形成することにより、第１から第３の水晶振動片２４ａ，２５ａ，２６ａを高精度かつ容易にマウントすることができる。また、水晶振動子板２と蓋部材６、並びに、水晶振動子板２とベース部材７とを陽極接合することにより、強固に接合することができることから、衝撃や経時劣化などの要因によって第１から第３の水晶振動片２４ａ，２５ａ，２６ａが外れることを防止することができる。そのため、水晶振動子１の耐久性を向上させることができ、その健全性を長期にわたって維持することができる。
また、陽極接合することから、接着剤を固化してガス抜きするためのエージング工程を不要とすることができる。
【００３４】
ここで、本実施形態における水晶振動子１を構成する各振動片の寸法の設定の方法について説明し、この水晶振動子１を１個設置した場合と、従来のシリンダ型パッケージを３個並べた場合とで、設置スペースなどがどのように変わるかについて説明する。図５を参照して説明する。図５は、本実施形態における水晶振動子を構成する振動片の寸法の部位を示す説明図である。
前述の様に、第１の水晶振動片２４は、共振周波数が４０ｋＨｚに設定されている。第２の水晶振動片２５は６０ｋＨｚ設定されており、第３の水晶振動片２６は７７．５ｋＨｚに設定されている。
それぞれの振動腕の寸法値（Ｌ２）の概略の寸法は、１対の振動腕が屈曲モードで振動する音叉型振動子の共振周波数を表す周知の式に従って求めることが出来る。即ち、共振周波数は、振動腕の幅（Ｗ１）に比例し、振動腕の長さ（Ｌ２）の２乗に反比例する。１対の振動腕はその幅は等しく設計され、また振動腕の長さとは、叉部の底辺から先端までの寸法値である。ここでは、前記３つの周波数のそれぞれの振動腕の幅寸法を同一の寸法値に設計した。従って、周波数の最も低い４０ＫＨｚの振動腕の長さが最も長い寸法値となり、最も高い周波数である第３の振動子の振動片の長さが最も短くなる。
本発明では、このように製造工程における幅寸法の管理の点から、前記３つの周波数の振動腕の幅は共通の値（Ｗ１）となるように設計し、かつ基部の幅寸法（Ｗ２）も同一の寸法になるように設定した。基部の幅は、２本の腕の幅寸法（Ｗ１の２倍）と腕間の間隔の合計値の寸法よりもやや広い寸法を採用している。これは、振動漏れの対策として周知のことである。振動漏れについては次に述べる。
【００３５】
基部の長さを示す寸法値（Ｌ１）は、周波数ごとに設定した。この寸法値Ｌ１は、振動漏れの特性と振動子に印加される駆動電力の変動に対する安定性から決定される。振動漏れの特性とは、完成した振動子の筐体に、外部から例えば１０Ｎ程度の静荷重を印加したときに、共振周波数と共振抵抗値がどの程度変化するかを示す特性である。振動漏れが起きている場合には、荷重が印加されると共振周波数が数ｐｐｍ変化する。本振動子では、±１ｐｐｍ以内に収まるようにＬ１を設定した。
また、駆動電力に対する安定性では、０．１μＷから約５μＷに相当する範囲の電力を印加した場合でもこの電力の範囲で共振周波数及び共振抵抗値の変動が少なく安定であるように設定した。
このように振動漏れの特性と印加電力特性の安定性を満たすように各周波数で最適な基部の長さ（Ｌ１）を、シミュレーションと実験データから求めて設定した。
【００３６】
上述のように設定した基部の長さ（Ｌ１）と、先に設定した振動腕の長さ（Ｌ２）の合計値（Ｌ１＋Ｌ２）の寸法が振動片の全長である。この全長として、一番低い周波数である４０ＫＨｚが最も長く約３．１ｍｍであり、一番高い周波数である７７．５ＫＨｚが最も短い。
なお、第１から第３の水晶振動片２４，２５，２６の厚さ寸法（板厚）は、いずれも同じ寸法である。さらにまた、圧電体ウエハを形成するときのカットアングルは、いずれも１°に設定されている。
【００３７】
さらに、水晶振動子１の全体のサイズについて、図１に示すように、幅方向Ｗの幅寸法（短辺部）は２．８ｍｍ、奥行方向Ｄの奥行寸法（長辺部）は４．０ｍｍ、高さ寸法は１．０ｍｍに設定されている。ここで、図を参照して水晶振動子１のサイズについて従来品と比較してみる。図６は、本実施形態に係る水晶振動子、及び、従来のシリンダ型パッケージの床面積、体積及び重量を表として示す説明図である。図７は、従来のシリンダ型パッケージのサイズの部位を示す説明図である。
図６に示すように、水晶振動子１の床面積は、幅寸法（２．８ｍｍ）と奥行寸法（４．０ｍｍ）との積により、１１．２ｍｍ2となり、体積は、幅寸法（２．８ｍｍ）と奥行寸法（４．０ｍｍ）と高さ寸法（１．０ｍｍ）との積により、１１．２ｍｍ3となる。重量は２５ｍｇに設定されている。
【００３８】
それに対して、従来の一般的なシリンダ型パッケージにおいては、図７に示すように、パッケージ本体の直径φ（高さ寸法）は１．２ｍｍ、パッケージ本体の長さ寸法Ｌ´１は４．６ｍｍ、全体の長さ寸法Ｌ´２は６．５ｍｍに設定されている。このシリンダ型パッケージを３個並列に並べたとすると、全体の長さ寸法は６．５ｍｍで変わらないが、長さ方向に直交する全体の幅寸法は、１．２ｍｍの３倍の３．６ｍｍとなる。
そのため、図６に示すように、床面積は、全体の長さ寸法（６．５ｍｍ）と全体の幅寸法３．６ｍｍとの積により、２３．４ｍｍ2となり、体積は、その長さを５ｍｍに換算し、全体の幅寸法３．６ｍｍと直径φ（１．２ｍｍ）との積から求めると、２１．６ｍｍ3となる。なお、重量は４８ｍｇとなる。
【００３９】
以上の結果より、水晶振動子１の床面積、体積及び重量において、従来のシリンダ型パッケージを３個並べた場合と比較して、それぞれ約５０％に減少したことがわかる。これにより、従来のシリンダ型パッケージよりも、さらなる小型・軽量化を図ることができる。
なお、水晶振動片の共振周波数が６８．５ｋＨｚの場合には、４０ｋＨｚ等と同じ振動腕の幅（Ｗ１）を用いた場合は、振動片の全長を示す（Ｌ１＋Ｌ２）の値は、７７．５ｋＨｚよりも長いが、６０ｋＨｚの場合よりも短い。従って、６８．５ｋＨｚが選択された場合でも前述した奥行寸法（４．０ｍｍ）のパッケージに収納できるので、シリンダ型パッケージに収納した場合よりも有利であるという効果は同様に成り立っている。尚、基部の幅寸法（Ｗ２）や厚さ寸法（板厚）及びカットアングルも、前述した他の周波数と同じ値に設定されている。
【００４０】
（実施形態２）
次に、本発明の第２の実施形態について図８を参照して説明する。図８は、第２の実施形態としての水晶振動子板を示す正面図である。図８において、図１から図７に記載の構成要素と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
この実施形態と上記第１の実施形態とは基本的構成は同一であり、ここでは異なる点についてのみ説明する。
【００４１】
本実施形態においては、それぞれの振動腕部２４ａ，２５ａ，２６ａに設けられた微調領域２４ｅ，２５ｅ，２６ｅが、振動腕部２４ａ，２５ａ，２６ａの長さ方向に交差する方向に揃えられている。すなわち、微調領域２４ｅ，２５ｅ，２６ｅは、振動腕部２４ａ，２５ａ，２６ａの長さ方向に交差する方向（幅方向Ｗ）に向けられた仮想直線Ｒ上に配列されている。
【００４２】
このような構成のもと、微調整用のレーザの発光部を、振動腕部２４ａ，２５ａ，２６ａの長さ方向の動きを抑えて幅方向Ｗに移動させることにより、発光部から照射されたレーザが微調領域２４ｅ，２５ｅ，２６ｅに順々に照射される。
以上より、微調整工程におけるタクトタイムの増加を抑制することができ、振動腕部２４ａ，２５ａ，２６ａの共振周波数を、迅速かつ容易に調整することができる。
【００４３】
（実施形態３）
次に、本発明の第３の実施形態について図９を参照して説明する。図９は、第３の実施形態としての水晶振動子板を示す正面図である。図９において、図１から図８に記載の構成要素と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
この実施形態と上記第１の実施形態とは基本的構成は同一であり、ここでは異なる点についてのみ説明する。
【００４４】
本実施形態においては、第１から第３の水晶振動片２４，２５，２６に加えて、第４の水晶振動片（圧電振動片）２７を設けたものである。枠状部２９の奥行方向Ｄのほぼ中央部には、幅方向Ｗに延びる連結部２９ａが設けられており、これによって、枠状部２９内には、奥行方向Ｄに並べられた二つの設置空間３１，３２が形成されている。一方の設置空間３２には、第１及び第２の水晶振動片２４，２５が幅方向Ｗに並べられて設置されている。これら第１及び第２の水晶振動片２４，２５は、基部２４ｂ，２５ｂが連結部２９ａに一体的に接続されることにより、連結部２９ａに対して奥行方向Ｄの外方に向けられている。また、他方の空間３１には、第３及び第４の水晶振動片２６，２７が幅方向Ｗに並べられて設置されている。これら第３及び第４の水晶振動片２６，２７は、基部２６ｂ，２７ｂが連結部２９ａに一体的に接続されることにより、連結部２９ａに対して奥行方向Ｄの外方に向けられている。
【００４５】
なお、第１から第３の水晶振動片２４，２５，２６の共振周波数は、上述のように４０ｋＨｚ，６０ｋＨｚ，７７．５ｋＨｚに設定されており、第４の水晶振動片２７の共振周波数は６８．５ｋＨｚに設定されている。そして、第１から第４の水晶振動片２４，２５，２６，２７は、電気的に並列接続されている。
以上より、上記第１の実施形態と同様の効果を奏することができるだけでなく、さらに多くの周波数に対応することができ、設置効率を向上させることができる。
【００４６】
（実施形態４）
次に、本発明の第４の実施形態について図１０を参照して説明する。図１０は、第４の実施形態としての水晶振動子板を示す正面図である。図１０において、図１から図７に記載の構成要素と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
この実施形態と上記第１の実施形態とは基本的構成は同一であり、ここでは異なる点についてのみ説明する。
【００４７】
本実施形態においては、枠状部２９内に、第１及び第２の水晶振動片２４，２５が設けられている。第１の水晶振動片２４は、奥行方向Ｄに向けられており、第２の水晶振動片２５は、第１の水晶振動片２４に対して、先端が離間するように傾斜させて設置されている。このように傾斜を設けることで、第２の水晶振動片は第１の水晶振動片とは異なる温度特性となる。
従来より、共振周波数を等しく調整した周波数温度特性の異なる２つの音叉型振動子を並列に接続した場合、水晶振動子単体における温度特性よりも優れた温度特性をもつことが知られていた。しかし、独立の容器に収納した２つの振動子の外部端子あるいはリードを並列に接続するため、全体の体積が大きくなってしまうという欠点があった。本実施形態における水晶振動子１は、１つの容器に中に収納されているので、格段に体積を減少させることが出来る。
そしてまた、２つの振動片が同一の容器の中に近接して配置されているので、２つの振動片の温度は略等しいと見なすことが出来る。従って、広い温度範囲に渡って、周波数と温度の関係の再現性に優れた振動子を提供することが出来る。
【００４８】
（実施形態５）
次に、本発明の第５の実施形態について図１１を参照して説明する。図１１は、第５の実施形態としての電波時計を示すブロック図である。
本実施形態においては、上述の圧電振動子をフィルタ部に備える電波時計について説明する。図１１において、符号７１は、本発明の第５の実施形態に係る電波時計を示すものである。
【００４９】
電波時計７１は、時刻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）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もしくは６０ｋＨｚのような長波は、地表を伝播する性質と、電離層と地表を反射しながら伝播する性質を併せ持つため、伝播範囲が広く、上記の２つの送信所で日本国内を全て網羅している。
【００５０】
ここで、図１１を参照して、電波時計７１の機能的構成について説明する。
アンテナ７４は、前記４０ｋＨｚもしくは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、前記４０ｋＨｚもしくは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７５によって増幅され、水晶振動子１を有するフィルタ部７６によって濾波、同調される。水晶振動子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第１及び第２の水晶振動片２４，２５を備えている。
さらに、濾波された所定周波数の信号は、検波、整流回路８１により検波復調される。続いて、波形成形回路８４を介してタイムコードが取り出され、ＣＰＵ８５でカウントされる。ＣＰＵ８５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、ＲＴＣ８６に反映され、正確な時刻情報が表示される。
【００５１】
搬送波は、４０ｋＨｚもしくは６０ｋＨｚであるから、第１及び第２の水晶振動片２４，２５は、前述した音叉型の構造が好適である。
図１１に示した回路ブロック図では、それぞれ共振周波数が４０ｋＨｚと６０ｋＨｚの第１及び第２の水晶振動片２４，２５が並列に接続されて描かれている。本発明では、この２つの周波数に対応する音叉型水晶振動片を１つのパッケージの中に収納することが出来るから、個別の容器に収納された２つの振動子を実装する場合より実装面積を大幅に低減することが可能である。従って、特に、腕時計や携帯機器など小型化を必要とする電子機器に好適である。
【００５２】
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を携帯機器に組み込む場合は、更に、日本の場合とは異なる周波数の水晶振動子を必要とする。この場合、上記第１の実施形態における水晶振動子１を利用すれば、第１から第３の水晶振動片２４，２５，２６により、それら４０ｋＨｚ、６０ｋＨｚ、７７．５ｋＨｚの周波数に対応することができる。
以上の様に、本発明を用いて複数の振動片を１つのパッケージの中に収納した電波時計７１を構成したので、個別の容器に収納された複数の振動子を実装する場合に比較して、実装面積と体積を大幅に低減することが可能となった。水晶振動片と枠状部とが一体的に形成された水晶振動子板２を陽極接合しているので、本電波時計は長期に渡って安定した精度で機能することが出来る。
【００５３】
（実施形態６）
次に、本発明に係る実施形態の６として発振器の例について、図１２を参照しながら説明する。図１２は、本発明に係る実施形態１乃至４のいずれかの水晶振動子を備えた発振器を示す概略構成図である。
本実施形態の発振器９０は、図１２に示すように、水晶振動子１を、集積回路９１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９０は、コンデンサ等の電子部品９２が実装された基板９３を備えている。基板９３には、発振器用の上記集積回路９１が実装されており、この集積回路９１の近傍に、水晶振動片１が実装されている。これら電子部品９２、集積回路９１及び圧電振動子９０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。
【００５４】
このように構成された発振器９０において、水晶振動子１に電圧を印加すると、該水晶振動子１内の水晶振動片が振動し、この振動が水晶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９１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９１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、水晶振動子１が発振子として機能する。
また、集積回路９１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。
【００５５】
上述したように、本実施形態の発振器９０によれば、一体に形成された複数の水晶振動片を有する耐久性に優れた小型の水晶振動子１を備えているので、発振器９０自体も小型化でき、耐久性を向上させることができ、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。
【００５６】
（実施形態７）
次に、本発明に係る実施形態の７として、水晶振動子を計時部に接続して用いた電子機器の例として携帯情報機器について説明する。
まず前提として、本実施の形態にかかる携帯情報機器は、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、この画面上に現在時刻等を表示させることができる。通信機として使用する時は、手首から外し、バンド部内側に内蔵されたスピーカおよ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おこなうことができる。しかし、従来の携帯電話と比較して、格段に小型化・軽量化されている。
【００５７】
次に、本発明の実施の形態にかかる携帯情報機器の機能的構成について図１３を参照して説明する。図１３は、本発明に係る実施形態１乃至４のいずれかの水晶振動子を計時部に接続して用いた携帯情報機器の構成の１例を機能的に示すブロック図である。
図１３に示すように、携帯情報機器１００は、各機能部に対して電力を供給する電源部１０１を備えている。電源部１０１は、具体的にはリチウムイオン二次電池によって実現される。電源部１０１には後述する制御部１０２、計時部１０３、通信部１０４、電圧検出部１０５および表示部１０７が並列に接続され、各々の機能部に対して電源部１０１から電力が供給される。
【００５８】
制御部１０２は、後述する各機能部を制御して、音声データの送信や受信、現在時刻の計測や表示等、システム全体の動作制御をおこなう。制御部１０２は、具体的にはＲＯＭにあらかじめ書き込まれたプログラムと、当該プログラムを読み出して実行するＣＰＵ、および当該ＣＰＵのワークエリアとして使用されるＲＡＭ等によって実現される。
【００５９】
計時部１０３は、発振回路、レジスタ回路、カウンタ回路、インターフェイス回路等を内蔵する集積回路と、水晶振動子１とを備えている。水晶振動子１に電圧を印加すると、上述の水晶振動子片が振動し、その振動が、水晶の持つ圧電特性により電気信号に変換され、トランジスタとコンデンサで形成される発振回路に入力される。発振回路の出力は２値化され、レジスタ回路とカウンタ回路により計数される。インターフェイス回路を介して制御部１０２と信号の送受信が行われ、表示部１０７に、現在時刻や現在日付あるいはカレンダー情報などが表示される。
計時部５１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イス回路などを内蔵する集積回路と、水晶振動子１とを備えている。水晶振動子１に電圧を印加すると、上述の水晶振動片２４，２５，２６のいずれかが振動し、その振動が、水晶の持つ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２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、インターフェイス回路を介して、制御部４８と信号の送受信が行われ、表示部５６に、現在時刻や現在日付あるいはカレンダー情報などが表示される。
【００６０】
通信部１０４は、従来技術の携帯電話と同様の機能を有し、無線部１０４ａ、音声処理部１０４ｂ、増幅部１０４ｃ、音声入出力部１０４ｄ、着信音発生部１０４ｅ、切替部１０４ｆ、呼制御メモリ部１０４ｇおよび電話番号入力部１０４ｈから構成される。
【００６１】
無線部１０４ａは、アンテナを介して基地局と音声データ等の各種データを送受信する。音声処理部１０４ｂは無線部１０４ａまたは後述する増幅部１０４ｃから入力した音声信号を符号化、復号化する。増幅部１０４ｃは音声処理部１０４ｂまたは後述する音声入出力部１０４ｄから入力した信号を所定のレベルまで増幅する。音声入出力部１０４ｄは具体的にはスピーカおよびマイクロフォンであり、着信音や受話音声を拡声したり、話者音声を集音したりする。
【００６２】
また、着信音発生部１０４ｅ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１０４ｆは着信時に限って、音声処理部１０４ｂに接続されている増幅部１０４ｃを着信音発生部１０４ｅにつなぎかえることで、生成された着信音が増幅部１０４ｃを介して音声入出力部１０４ｄに出力されるようにする。
【００６３】
なお呼制御メモリ１０４ｇは、通信の発着呼制御にかかわるプログラムを格納する。また、電話番号入力部１０４ｈは、具体的には０から９の番号キーおよびその他の若干のキーからなり、通話先の電話番号等を入力する。
【００６４】
電圧検出部１０５は、電源部１０１により制御部１０２をはじめとする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当該電圧降下を検出して制御部１０２に通知する。この所定の電圧値は、通信部１０４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あらかじめ設定されている値であり、例えば３Ｖ程度の電圧である。電圧検出部１０５から電圧降下の通知を受けた制御部１０２は、無線部１０４ａ、音声処理部１０４ｂ、切替部１０４ｆ、着信音発生部１０４ｅの動作を禁止する。特に、消費電力の大きな無線部１０４ａの動作停止は必須である。と同時に表示部１０７には、通信部１０４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。
【００６５】
電圧検出部１０５と制御部１０２の働きにより通信部１０４の動作を禁止し、更にその旨を表示部１０７へ表示する事が可能である。
本実施の形態として、通信部の機能に係る部分の電源を選択的に遮断可能な電源遮断部１０６を設ける事で、より完全な形で通信部の機能を停止させる事が出来る。
【００６６】
なお、通信部１０４が使用不能になった旨の表示は、文字メッセージによりおこなってもよいが、より直感的に、表示部１０７上の電話アイコンに×（バツ）印を付ける等の方法によってもよい。
本実施形態の携帯情報機器１００によれば、一体に形成された複数の水晶振動片を有する耐久性に優れた小型の水晶振動子１を備えているので、携帯情報機器１００自体も小型化でき、耐久性を向上させることができ、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計時情報を得ることができる。
【００６７】
なお、上記第１から第７の実施形態においては、圧電振動片を水晶からなる水晶振動片としているが、これに限ることはなく、ニオブ酸リチウムなどの様々な圧電単結晶材料からなる振動子片であってもよい。
また、電極膜４がアルミからなるとしたが、これに限ることはなく、他の導電性部材であってもよい。
さらに、周波数調整領域２４ｃ，２５ｃ，２６ｃにアルミ膜を設けることとしたが、これに限ることはなく、他の部材であってもよい。また、アルミ膜を電極膜４と一体に形成するとしたが、これに限ることはなく、金属の錘を別個に設けてもよい。
【００６８】
また、水晶振動片の設置数は適宜変更可能である。
さらに、水晶振動子１の振動片の寸法の設定例や周波数について記載したが、これら設定例や周波数は一例であって、その数値は適宜変更可能である。
また、保護膜が、オプツールＤＳＸからなるとしたが、これに限ることはなく、その部材は適宜変更可能である。
また、外部電極の下地金属膜がクロムからなるとしたが、これに限ることはなく、その部材は適宜変更可能である。例えば、チタン（Ｔｉ）やタンタル（Ｔａ）などであってもよい。
また、前記外部電極の表面金属膜が金からなるとしたが、これに限ることはなく、その部材は適宜変更可能である。例えば、白金などであってもよい。
【００６９】
さらに、上記第２の実施形態においては、微調領域２４ｅ，２５ｅ，２６ｅを仮想直線Ｒ上に揃えることとしたが、これに限ることはなく、粗調領域２４ｄ，２５ｄ，２６ｄを仮想直線Ｒ上に揃えてもよい。
なお、本発明の技術範囲は上記の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】
【００７０】
【図１】本発明の第１の実施形態としての水晶振動子を示す斜視図である。
【図２】図１の水晶振動子を分解して示す斜視図である。
【図３】図１の水晶振動子板を拡大して示す平面図である。
【図４】図１の水晶振動子の製造方法の手順を示すフローチャートである。
【図５】図１の水晶振動片の寸法の部位を示す説明図である。
【図６】図１の水晶振動子、及び、従来のシリンダ型パッケージの床面積、体積及び重量を表として示す説明図である。
【図７】従来のシリンダ型パッケージのサイズの部位を示す説明図である。
【図８】本発明の第２の実施形態としての水晶振動子板を示す正面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態としての水晶振動子板を示す正面図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態としての水晶振動子板を示す正面図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態としての電波時計を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第６の実施形態としての発振器の構成を示す概略構成図である。
【図１３】本発明の第７の実施形態としての携帯情報機器の構成の１例を機能的に示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７１】
１    水晶振動子（圧電振動子）
２    水晶振動子板（圧電振動子板）
６    蓋部材
７  ベース部材
２４  第１の水晶振動片（圧電振動片）
２４ａ  振動腕部
２４ｃ  周波数調整領域
２４ｅ  微調領域
２５  第２の水晶振動片（圧電振動片）
２５ａ  振動腕部
２５ｃ  周波数調整領域
２５ｅ  微調領域
２６  第３の水晶振動片（圧電振動片）
２６ａ  振動腕部
２６ｃ  周波数調整領域
２６ｅ  微調領域
２７  第４の水晶振動片（圧電振動片）
２７ａ  振動腕部
２７ｃ  周波数調整領域
２７ｅ  微調領域
２９  枠状部
７１  電波時計
７６  フィルタ部
９０  発振器
９１  集積回路
９２  電子部品
９３  基板
１００  携帯情報機器（電子機器）
１０１  電源部
１０２  制御部
１０３  計時部
１０４  通信部
１０４ａ  無線部
１０４ｂ  音声処理部
１０４ｃ  増幅部
１０４ｄ  音声入力部
１０４ｅ  着信音発生部
１０４ｆ  切替部
１０４ｇ  呼制御メモリ部
１０４ｈ  電話番号入力部
１０５  電圧検出部
１０６  電源遮断部
１０７  表示部
【図１】
2007184752.tif 000003
【図２】
2007184752.tif 000004
【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】
2007184752.tif 000013
【図１２】
2007184752.tif 000014
【図１３】
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