(57)【要約】【課題】小型化、低コスト化を達成しつつ、電気容量Ｃ０を高くすることが可能な圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計を提供する。【解決手段】ベース基板２、リッド基板３、励振電極１５が形成されている圧電振動片４、外部電極３８、３９を備える圧電振動子１において、引き回し電極３７に沿って延びる電気容量調整用の電極パターン３６ａが引き回し電極３６から延設されている。【選択図】図５
2012209929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース基板と、
前記ベース基板と対向した状態で前記ベース基板に接合されるリッド基板と、
前記ベース基板と前記リッド基板との間に形成される凹部内に収容され、励振電極が形成されている圧電振動片と、
前記ベース基板の外面に形成されている外部電極と、
前記圧電振動片と前記外部電極とを電気的に接続する電極パターンと、を備え、
前記外部電極と前記電極パターンとが、それぞれの電気極性に対応して設けられている圧電振動子において、
一方の極性に対応する前記電極パターンと、
他方の極性に対応する前記電極パターンとが、
前記ベース基板の内面側において、互いに接近した状態で対向していることを特徴とする圧電振動子。
【請求項２】
ベース基板と、
前記ベース基板と対向した状態で前記ベース基板に接合されるリッド基板と、
前記ベース基板と前記リッド基板との間に形成される凹部内に収容され、励振電極が形成されている圧電振動片と、
前記ベース基板の外面に形成されている外部電極と、
前記圧電振動片と前記外部電極とを電気的に接続する電極パターンと、を備え、
前記外部電極と前記電極パターンとが、それぞれの電気極性に対応して設けられている圧電振動子において、
一方の極性に対応する前記電極パターンと、
他方の極性に対応する前記外部電極とが、
前記ベース基板の厚さ方向において互いに対向していることを特徴とする圧電振動子。
【請求項３】
前記一方の極性に対応する電極パターンと、前記他方の極性に対応する電極パターンとが互いに接近した状態で対向するように、
前記一方の極性に対応する電極パターンに沿って延びる電気容量調整用の電極パターンが、前記他方の極性に対応する電極パターンから延設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４】
前記一方の極性に対応する電極パターンから延びる第１の重なり電極部と、前記他方の極性に対応する電極パターンから延びる第２の重なり電極部とが誘電体を挟んで互いに接近した状態で対向し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５】
前記ベース基板の内面側において、
前記一方の極性に対応する電極パターンが、前記他方の極性に対応する外部電極との対向領域まで延びるように形成されてい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６】
前記ベース基板は、複数のセラミックシートが厚さ方向に積層されてなるセラミック多層基板であり、
前記他方の極性に対応する外部電極に対向するように、前記一方の極性に対応する電極パターンから外部電極対向用の延伸部が前記複数のセラミックシートの少なくとも１つのシート上に形成されてい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７】
前記リッド基板はガラス材料からなる基板であって、かつ、前記圧電振動片の先端には周波数調整用の重り金属膜が形成されており、
前記ベース基板の内面側において、前記圧電振動片の先端近傍には前記電極パターンが形成されていないことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の圧電振動子。
【請求項８】
請求項１乃至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実装されていることを特徴とする発振器。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の圧電振動子が、計時部に電気的に実装されていることを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
請求項１乃至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、互いに接合された２枚の基板の間に形成されたキャビティ内に圧電振動片が収容された圧電振動子、発振器、電子機器、及び電波時計に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や携帯情報端末機器には、時刻源や制御信号等のタイミング源、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おり、例えば、互いに接合するベース基板とリッド基板とを備え、両基板の間に形成されるキャビティ用の凹部において圧電振動片を収容する圧電振動子が知られている。
【０００３】
このような圧電振動子では、圧電振動片に形成された励振電極に対して外部電極から所定の電圧を印加することにより、所定の周波数で圧電振動片を振動させている。より具体的には、ベース基板には、励振電極と外部電極とを電気的に導通する電極パターンが形成されており、この電極パターンを介して外部電極から圧電振動片に電圧を印加している。なお、関連する技術が下記の特許文献に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１１０３９８号公報
【特許文献２】特開平７−７４５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の圧電振動子には次の課題がある。一般的に圧電振動子の特性を示すものとして「緩急特性」が知られている。緩急特性とは、その圧電振動子の負荷容量値（ＣＬ）を変化させていった場合に、周波数変化量（Δｆ／ｆ）がどのように変化するかを示す特性である。一般的には、負荷容量値（ＣＬ）の値を小さくするほど、周波数変化量（Δｆ／ｆ）が大きくなるが、周波数変化量（Δｆ／ｆ）は、なるべく小さいほうが好ましい。
【０００６】
そこで圧電振動子の周波数変化量（Δｆ／ｆ）を低く抑える手段として、圧電振動子の電気容量Ｃ０を高くすることが考えられる。ここで電気容量Ｃ０とは、圧電振動子そのものが有する電気容量のことを指す。即ち、圧電振動子そのものが有する電気容量Ｃ０を大きくすることで、上述の周波数変化量（Δｆ／ｆ）を低く抑えることができ、更には圧電振動子の電気的特性を向上させることが可能になる。しかしながら、近年、圧電振動子の小型化への要求が更に高まりつつあり、電気容量Ｃ０を高めるための構成を別途設けようとすると、小型化への要求を達成することが困難になり、また、製造コストの増大にもつながるといった問題がある。
【０００７】
このように、従来では圧電振動子の小型化、低コスト化を達成しつつ、圧電振動子自体の電気容量Ｃ０を高くするという技術は何ら開示されていない。そこで本願発明は、小型化、低コスト化を達成しつつ、電気容量Ｃ０を高くすることが可能な圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
ベース基板と、
前記ベース基板と対向した状態で前記ベース基板に接合されるリッド基板と、
前記ベース基板と前記リッド基板との間に形成される凹部内に収容され、励振電極が形成されている圧電振動片と、
前記ベース基板の外面に形成されている外部電極と、
前記圧電振動片と前記外部電極とを電気的に接続する電極パターンと、を備え、
前記外部電極と前記電極パターンとが、それぞれの電気極性に対応して設けられている圧電振動子において、
一方の極性に対応する前記電極パターンと、
他方の極性に対応する前記電極パターンとが、
前記ベース基板の内面側において、互いに接近した状態で対向していることを特徴とする。
【０００９】
また、ベース基板と、
前記ベース基板と対向した状態で前記ベース基板に接合されるリッド基板と、
前記ベース基板と前記リッド基板との間に形成される凹部内に収容され、励振電極が形成されている圧電振動片と、
前記ベース基板の外面に形成されている外部電極と、
前記圧電振動片と前記外部電極とを電気的に接続する電極パターンと、を備え、
前記外部電極と前記電極パターンとが、それぞれの電気極性に対応して設けられている圧電振動子において、
一方の極性に対応する前記電極パターンと、
他方の極性に対応する前記外部電極とが、
前記ベース基板の厚さ方向において互いに対向していることを特徴とする。
【００１０】
また、前記一方の極性に対応する電極パターンと、前記他方の極性に対応する電極パターンとが互いに接近した状態で対向するように、
前記一方の極性に対応する電極パターンに沿って延びる電気容量調整用の電極パターンが、前記他方の極性に対応する電極パターンから延設されていると好適である。
【００１１】
また、前記一方の極性に対応する電極パターンから延びる第１の重なり電極部と、前記他方の極性に対応する電極パターンから延びる第２の重なり電極部とが誘電体を挟んで互いに接近した状態で対向していると好適である。
【００１２】
また、前記ベース基板の内面側において、
前記一方の極性に対応する電極パターンが、前記他方の極性に対応する外部電極との対向領域まで延びるように形成されていると好適である。
【００１３】
また、前記ベース基板は、複数のセラミックシートが厚さ方向に積層されてなるセラミック多層基板であり、
前記他方の極性に対応する外部電極に対向するように、前記一方の極性に対応する電極パターンから外部電極対向用の延伸部が前記複数のセラミックシートの少なくとも１つのシート上に形成されていると好適である。
【００１４】
また、前記リッド基板はガラス材料からなる基板であって、かつ、前記圧電振動片の先端には周波数調整用の重り金属膜が形成されており、
前記ベース基板の内面側において、前記圧電振動片の先端近傍には前記電極パターンが形成されていないと好適である。
【００１５】
上記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実装されていると好適である。
【００１６】
上記に記載の圧電振動子が、計時部に電気的に実装されていると好適である。
【００１７】
上記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と好適である。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、小型化、低コスト化を達成しつつ、電気容量Ｃ０を高くすることが可能な圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る圧電振動子の斜視図である。
【図２】本発明に係る圧電振動子の上面図である。
【図３】本発明に係る圧電振動子の断面図である。
【図４】本発明における圧電振動片の概略図である。
【図５】第１実施形態に係る圧電振動子の概略構成図である。
【図６】第１実施形態に係る圧電振動子の概略構成図である。
【図７】第２実施形態に係る圧電振動子の概略構成図である。
【図８】第２実施形態に係る圧電振動子の概略構成図である。
【図９】第３実施形態に係る圧電振動子の概略構成図である。
【図１０】第３実施形態に係る圧電振動子の概略構成図である。
【図１１】第４実施形態に係る圧電振動子の概略構成図である。
【図１２】第４実施形態に係る圧電振動子の概略構成図である。
【図１３】第４実施形態に係る圧電振動子の概略構成図である。
【図１４】本発明に係る発振器の概略構成図である。
【図１５】本発明に係る電子機器の概略構成図である。
【図１６】本発明に係る電波時計の概略構成図である。
【図１７】従来例と本発明の緩急特性を比較する比較データである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２１】
＜第１実施形態＞
図１〜図６を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。
【００２２】
（１−１：圧電振動子の概略構成について）
図１〜図４を参照して、本実施形態に係る圧電振動子の概略構成について説明する。本実施形態に係る圧電振動子１は、ベース基板２と、キャビティ用の凹部が形成されているリッド基板３とを備え、両基板を互いに接合させた状態において、キャビティ用の凹部に圧電振動片４を収容したものである。図１に示すように、両基板が接合した状態では、圧電振動子１は箱状に形成されている。なお、キャビティ用の凹部はベース基板１に形成されていてもよいし、ベース基板１とリッド基板３の両方に形成されていてもよい。
【００２３】
図４に示すように圧電振動片４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から形成された音叉型の振動片であり、正極、負極のそれぞれの電圧が印加されることで所定の振動数で振動するものである。
【００２４】
圧電振動片４は、平行に配置された一対の振動腕部１０、１１と、該一対の振動腕部１０、１１の基端側を一体的に固定する基部１２と、一対の振動腕部１０、１１の外表面上に形成されて一対の振動腕部１０、１１を振動させる第１の励振電極１３と第２の励振電極１４とからなる励振電極１５と、第１の励振電極１３及び第２の励振電極１４に電気的に接続されたマウント電極１６、１７とを有している。
【００２５】
また、本実施形態の圧電振動片４は、一対の振動腕部１０、１１の両主面上に、該振動腕部１０、１１の長手方向に沿ってそれぞれ形成された溝部１８を備えている。この溝部１８は、振動腕部１０、１１の基端側から略中間付近まで形成されている。
【００２６】
第１の励振電極１３と第２の励振電極１４とからなる励振電極１５は、一対の振動腕部１０、１１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る電極であり、一対の振動腕部１０、１１の外表面に、それぞれ電気的に切り離された状態でパターニングされて形成されている。それぞれの励振電極１３、１４には、正極、負極の電圧が印加される。
【００２７】
また、第１の励振電極１３及び第２の励振電極１４は、基部１２の両主面上において、それぞれ引き出し電極１９、２０を介してマウント電極１６、１７に電気的に接続されている。そして圧電振動片４は、このマウント電極１６、１７を介して外部から電圧が印加されるようになっている。なお、上述した励振電極１５、マウント電極１６、１７及び引き出し電極１９、２０は、例えば、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）やチタン（Ｔｉ）等の導電性膜の被膜により形成されたものである。
【００２８】
また、一対の振動腕部１０、１１の先端には、周波数調整用の重り金属膜２１が被膜されている。この重り金属膜２１は、周波数を粗く調整する際に使用される粗調膜２１ａと、微小に調整する際に使用される微調膜２１ｂとに分かれている。これら粗調膜２１ａ及び微調膜２１ｂにレーザ光を照射して周波数調整を行うことで、一対の振動腕部１０、１１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。なお、本実施形態におけるリッド基板３はガラス材料によって構成されているので、周波数調整は、リッド基板３とベース基板２とを接合した後で、レーザ光によるトリミングによって行うことができる。
【００２９】
このように構成された圧電振動片４は、図３に示すように、金属バンプＢ（例えばＡｕのバンプ）を利用して、ベース基板２の上面にバンプ接合されている。より具体的には、ベース基板２の内面側（圧電振動片４が収容される側）にパターニングされた引き回し電極３６、３７上に形成された２つのバンプＢ上に、一対のマウント電極１６、１７がそれぞれ接触している。これにより、圧電振動片４は、ベース基板２の内面から浮いた状態で支持される。
【００３０】
また、リッド基板３は、ガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる透明の絶縁基板である。そして、リッド基板３において、ベース基板２が接合される接合面側には、圧電振動片４が収容される矩形状の凹部３ａが形成されている。この凹部３ａは、両基板２、３が重ね合わされたときに、圧電振動片４を収容するキャビティＣとなる。そして、リッド基板３は、この凹部３ａをベース基板２側に対向させた状態で該ベース基板２に対して陽極接合されている。
【００３１】
ベース基板２は、リッド基板３と同様にガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる透明な絶縁基板である。ベース基板２には、ベース基板２を貫通する一対のスルーホール（貫通孔）３０、３１が形成されている。より詳しく説明すると、スルーホール３０、３１は、マウントされた圧電振動片４の基部１２側に一方のスルーホール３０が位置し、振動腕部１０、１１の先端側に他方のスルーホール３１が位置するように形成されている。
【００３２】
そして、これら一対のスルーホール３０、３１には、該スルーホール３０、３１を埋めるように形成された一対の貫通電極３２、３３が形成されている。これら貫通電極３２、３３は、図３に示すようにスルーホール３０、３１を完全に塞いでキャビティＣ内の気密を維持していると共に、後述する外部電極３８、３９と引き回し電極３６、３７とを導通させる役割を担っている。
【００３３】
ベース基板２の内面側には、図２に示すように、導電性材料（例えば、アルミニウム）により、陽極接合用の接合膜３５と、一対の引き回し電極３６、３７とがパターニングされている。接合膜３５は、リッド基板３に形成された凹部３ａの周囲を囲むようにベース基板２の周縁に沿って形成されている。
【００３４】
また、一対の引き回し電極３６、３７は、一対の貫通電極３２、３３のうち、一方の貫通電極３２と圧電振動片４の一方のマウント電極１６とを電気的に接続すると共に、他方の貫通電極３３と圧電振動片４の他方のマウント電極１７とを電気的に接続するようにパターニングされている。より詳しく説明すると、一方の引き回し電極３６は、圧電振動片４の基部１２の真下に位置するように一方の貫通電極３２の真上に形成されている。また、他方の引き回し電極３７は、一方の引き回し電極３６に隣接した位置から、振動腕部１０、１１に沿って該振動腕部１０、１１の先端側に引き回しされた後、他方の貫通電極３３の真上に位置するように形成されている。
【００３５】
そして、これら一対の引き回し電極３６、３７上にそれぞれ金属バンプＢが形成されており、金属バンプＢを利用して圧電振動片４がマウントされている。これにより、圧電振動片４の一方のマウント電極１６が、一方の引き回し電極３６を介して一方の貫通電極３２に電気的に接続し、他方のマウント電極１７が、他方の引き回し電極３７を介して他方の貫通電極３３に電気的に接続するようになっている。
【００３６】
また、ベース基板２の外面には、図１に示すように、一対の貫通電極３２、３３に対してそれぞれ電気的に接続される外部電極３８、３９が形成されている。つまり、一方の外部電極３８は、一方の貫通電極３２及び一方の引き回し電極３６を介して圧電振動片４の第１の励振電極１３に電気的に接続されている。また、他方の外部電極３９は、他方の貫通電極３３及び他方の引き回し電極３７を介して、圧電振動片４の第２の励振電極１４に電気的に接続されている。
【００３７】
なお、本実施形態における「電極パターン」とは、圧電振動片４と外部電極３８、３９とを電気的に接続する電気パターンのことをいい、例えば引き回し電極３６、３７、及び貫通電極３２、３３を含む。即ち、外部電極３８、３９と金属バンプＢとを電気的に接続する電極をまとめて「電極パターン」と呼ぶ。
【００３８】
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、ベース基板２に形成された外部電極３８、３９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４の第１の励振電極１３及び第２の励振電極１４からなる励振電極１５に電流を流すことができ、一対の振動腕部１０、１１を接近・離間させる方向に所定の周波数で振動させることができる。そして、この一対の振動腕部１０、１１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。
【００３９】
（１−２：電極パターンについて）
図５、６を参照して、本実施形態に係る電極パターンについて説明する。図５に示すように、ベース基板２の内面側には、電極パターンとしての引き回し電極３６、３７が形成されている。引き回し電極３６、３７の主たる目的は、貫通電極３２、３３と金属バンプＢとの電気的な導通をとることにあるが、ここではそれのみならず、特に引き回し電極３６には、他方の引き回し電極３７に沿って延びる「電気容量調整用の電極パターン３６ａ」が形成されている点が特徴である。この電極パターン３６ａは図示するように、金属バンプＢ、及び貫通電極３２の位置から、他方の引き回し電極３７に接近した状態で対向するように延設されている。
【００４０】
かかる構成によると、引き回し電極３７に対して電極パターン３６ａを近接配置することで、電気容量Ｃ０、即ち圧電振動子１自体の電気容量を大きくすることができる。なお、電極パターン３６ａと引き回し電極３７との間隔は特に限定されるものではないが、この間隔を狭めることで電気容量Ｃ０を更に大きくすることができる。
【００４１】
また、上述のように本実施形態では、圧電振動子１の周波数調整をレーザ光によるトリミングで行うため、図６（ａ）に示すように、引き回し電極３６、３７、及び電極パターン３６ａは、少なくとも圧電振動片４の先端近傍では圧電振動片４の下方に配置されないようにする必要がある（レーザ光の影響を受けないようにするため）。
【００４２】
なお、電極パターン３６ａのパターン形状は図６（ａ）に示すパターン形状に限られるものではない。例えば図６（ｂ）のように、引き回し電極３７のさらに外側まで延び、ベース基板２の縁部と引き回し電極３７との間を引き回し電極３７に沿って延びるような形状であってもよい。さらには、引き回し電極３７に沿って、かつ引き回し電極３７を囲むように電極パターン３６ａを配置してもよい。いずれの形態であっても、引き回し電極３７の近接に電極パターン３６ａが配置されているので、異極の電圧が印加される２つの電極が近接配置されることで、圧電振動子１自体の電気容量Ｃ０を大きくすることが可能になる。
【００４３】
なお、念のため付言すると、従来技術として挙げた特許文献２にはダミー電極を設ける点が開示されているが、この電極は引き回し電極に対して近接配置されるものではない。そもそも電極パターンを引き回し電極に対して近接配置することで電気容量Ｃ０を大きくする、といった技術思想は従来技術には何ら開示されておらず、本願発明は従来技術にはない構成、顕著な効果を有しているといえる。
【００４４】
（１−３：電極パターンの効果について）
図１７を参照して、本実施形態の効果について説明する。図１７は、従来例と本発明の緩急特性を比較する比較データである。上述したように、本実施形態では電気容量調整用の電極パターン３６ａを引き回し電極３６から延設することにより、同サイズの従来の圧電振動子と比較して電気容量を大幅に大きくすることが可能になった。その結果、図示するように、周波数変化量（△ｆ／ｆ）を従来例と比較して低く抑えることが可能になった。特に負荷容量ＣＬの値が小さい領域では、周波数変化量（△ｆ／ｆ）の値を大幅に抑えることが可能になる。よって、優れた電気特性を有する圧電振動子を提供することができる。
【００４５】
また、本実施形態では、従来より設けられている引き回し電極３６の一部を他方の引き回し電極３７に沿うように延ばす、といった工夫により、電気容量Ｃ０の増大を図っている。よって、圧電振動子１全体の大きさ自体を特に変更することなく、簡易な構成によって電気容量Ｃ０を大きくすることができるので、小型化、低コスト化を達成することができる。また、電極パターン３６ａは引き回し電極３６と同一工程で形成されるものであるので、電気容量Ｃ０を大きくするために別途複雑な工程を導入する、といった必要がない。なお、引き回し電極３６、３７、及び電極パターン３６ａは、ベース基板２上に導電性材料をパターニングして形成されるものである。
【００４６】
（１−４：発振器、電子機器、及び電波時計について）
以下、上述した圧電振動子１を電気的に実装可能な発振器、電子機器、及び電波時計について説明する。
【００４７】
発振器１００は、図１４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。
【００４８】
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４が振動する。この振動は、圧電振動片４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。
【００４９】
上述したように、本実施形態の発振器１００によれば、キャビティＣ内の気密が確実で、作動の信頼性が向上した高品質な圧電振動子１を備えているので、発振器１００自体も同様に作動の信頼性を高めて高品質化を図ることができる。さらにこれに加え、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。
【００５０】
次に、本発明に係る電子機器の一実施形態について、図１５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。
【００５１】
携帯情報機器１１０は、図１５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。
【００５２】
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。
【００５３】
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４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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【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、キャビティＣ内の気密が確実で、作動の信頼性が向上した高品質な圧電振動子１を備えているので、携帯情報機器自体も同様に作動の信頼性を高めて高品質化を図ることができる。さらにこれに加え、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。
【００６０】
次に、本実施形態に係る電波時計１３０について、図１６を参照して説明する。電波時計１３０は、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。
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
上述したように、本実施形態の電波時計１３０によれば、キャビティＣ内の気密が確実で、作動の信頼性が向上した高品質な圧電振動子１を備えているので、電波時計自体も同様に作動の信頼性を高めて高品質化を図ることができる。さらにこれに加え、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。
【００６６】
以上、本実施形態によれば、小型化、低コスト化を達成しつつ、電気容量Ｃ０を高くすることが可能な圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計を提供することが可能になる。
【００６７】
＜第２実施形態＞
図７、８を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本実施形態は、ベース基板１の内面側における電極パターンの形状のみが第１実施形態と異なっており、その作用効果も第１実施形態とほぼ同一である。よって、以下では本実施形態における電極パターンの形状についてのみ説明を行い、その他の構成については説明を省略する。
【００６８】
（２−１：電極パターンについて）
第１実施形態と同様に、圧電振動子１には圧電振動片４と外部電極３８、３９とを電気的に接続する電極パターンが形成されており、例えば引き回し電極３６、３７及び貫通電極３２、３３がそれに含まれる。
【００６９】
本実施形態では、圧電振動片４の先端側において、ベース基板２の厚み方向における外部電極３９との対向領域まで引き回し電極３６を延ばすようにしている。これにより、ベース基板２の厚み方向において外部電極３９と引き回し電極３６とが対向することになる。なお、引き回し電極３６において、外部電極３９と対向している部分を外部電極対向部３６ａとする。一方、引き回し電極３７も、圧電振動片４の基部側において、金属バンプＢと接合している部分が異極の外部電極３８と対向しているので、この部分が引き回し電極３７の外部電極対向部といえる。
【００７０】
かかる構成によると、それぞれの引き回し電極３６、３７がベース基板２の厚み方向において異極の外部電極３８、３９と対向しているので、圧電振動子１自体の電気容量Ｃ０を大きくすることができる。なお、外部電極対向部３６ａの面積を大きくすることで、外部電極３９との対向面積が大きくなるので、電気容量Ｃ０を更に大きくすることが可能である（引き回し電極３７の外部電極対向部も同様）。また、上述のように圧電振動片４の周波数調整をレーザ光によるトリミングで行うため、外部電極対向部３６ａは、少なくとも圧電振動片４の先端近傍では圧電振動片４の下方に配置されないようにすると好適である（レーザ光の影響を受けないようにするため）。つまりベース基板２の法線方向から見た場合に、外部電極対向部３６ａが圧電振動片４の先端部と重ならない位置に設けられているとよい。
【００７１】
＜第３実施形態＞
図９、１０を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。なお、本実施形態は、ベース基板１の内面側における電極パターンの形状のみが第１、２実施形態と異なっており、その作用効果も第１、２実施形態とほぼ同一である。よって、以下では本実施形態における電極パターンの形状についてのみ説明を行い、その他の構成については説明を省略する。
【００７２】
（３−１：電極パターンについて）
第１、２実施形態と同様に、圧電振動子１には圧電振動片４と外部電極３８、３９とを電気的に接続する電極パターンが形成されており、例えば引き回し電極３６、３７及び貫通電極３２、３３がそれに含まれる。
【００７３】
ベース基板１の内面側には、貫通電極３２、３３と金属バンプＢとを電気的に接続する電極パターンとして引き回し電極３６、３７が形成されている。そして、さらに本実施形態では、引き回し電極３６から延びる第１の重なり電極部３６ａと、引き回し電極３７から延びる第２の重なり電極部３７ａとが設けられており、これらの重なり電極部３６ａ、３７ａが誘電体４２を挟んで互いに重なり合うように設けられている点が特徴である。図１０（ｂ）は、重なり電極部３６ａ、３７ａが誘電体４２を挟んで重なり合っている状態を示す図である。
【００７４】
かかる構成によると、それぞれの重なり電極部３６ａ、３７ａを誘電体４２を挟んで重なり合わせることで、異極の電極同士が対向配置することになり、圧電振動子１自体の電気容量Ｃ０を大きくすることができる。なお、重なり電極部３６ａ、３７ａの間隔は特に限定されるものではないが、この間隔を狭めることで電気容量Ｃ０を更に大きくすることが可能であり、更には圧電振動子１の小型化にもつながる。また、重なり電極部３６ａ、３７ａの面積を大きくすることで、電気容量Ｃ０を更に大きくすることも可能である。また、上述のように圧電振動片４の周波数調整をレーザ光によるトリミングで行うため、引き回し電極３６、３７及び重なり電極部３６ａ、３７ａは、少なくとも圧電振動片４の先端近傍では圧電振動片４の下方に配置されないようにするとよい（レーザ光の影響を受けないようにするため）。つまりベース基板２の法線方向から見た場合に、重なり電極部３６ａ、３７ａが圧電振動片４の先端部と重ならない位置に設けられているとよい。
【００７５】
＜第４実施形態＞
図１１〜１３を参照して、本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態では、ベース基板１として、複数のセラミックシートが厚さ方向に積層されてなるセラミック多層基板を用いている。なお、圧電振動片４の構成は第１〜第３実施形態で説明したものと同一であるので、ここではその説明を省略し、第１〜第３実施形態と異なる点のみ説明する。
【００７６】
（４−１：セラミック多層基板について）
圧電振動子１は、セラミックシート（グリーンシートともいう）５、６を厚さ方向に積層して得られるセラミック多層基板と、圧電振動片４と、枠状に形成されているセラミックシート３と、金属製のリッド基板２と、を有している。なお、セラミックシートの枚数はこれに限られるものではなく、さらに多くのセラミックシートを積層する構成であってもよい。また、ここではリッド基板２として金属製の蓋部材を用いているが、ガラス製、又はセラミック製の部材をリッド基板２として用いてもよい。また、ここでは枠状のセラミックシート３を用いているが、シールリング等を用いてもよい。
【００７７】
また、ベース基板を構成する最上位のセラミックシート５の内面側には、圧電振動子１の基部に設けられている引き出し電極（不図示）が接合される２つの電極端子１０、２０が設けられており、さらに底面を形成するセラミックシート６の外面には外部電極１２、２２が設けられている。圧電振動子１と電極端子１０、２０との接合には、導電性接着剤等が用いられる。そして、電極端子１０、２０と外部電極１２、２２との間には、これらを電気的に接続するための電極パターンが形成されている。
【００７８】
圧電振動子１は、ここで説明した各セラミックシート３、５、６を厚さ方向に積層した状態で一体焼成することで得ることができる。また、セラミックシート３は枠状のシートであるので、複数のセラミックシートを一体焼成した状態では、セラミックシート３、５によって凹部が形成されることになり、この凹部において圧電振動片４を収容することができる。なお、圧電振動片４の振動スペースを確保するために、セラミックシート５に凹み部（又は切り抜き部）を設けてもよい。
【００７９】
電極パターンは、電極端子１０、２０が形成されているセラミックシート５と外部電極１２、２２が形成されているセラミックシート６との間に形成されている。なお、これらの電極（電極端子１０、２０、外部電極１２、２２、電極パターン）は、いずれもタングステン等からなるメタライズ層と、メタライズ層上に形成されるニッケル、金等の金属層とによって構成されている。
【００８０】
（２：電極パターンの構成について）
図１２、図１３を参照して、電極端子１０、２０と外部電極１２、２２とを電気的に接続する電極パターンの構成について説明する。図１２（ａ）〜（ｃ）は、一方の極性に対応する電極端子１０、電極パターン１１、外部電極１２を示すものであり、図１２（ｄ）〜（ｆ）は、他方の極性に対応する電極端子２０、電極パターン２１、外部電極２２を示すものである。
【００８１】
さらに付言すると、図１２（ａ）、（ｄ）は、それぞれ電極端子１０、２０を示しているので最上位に位置するセラミックシート５の上面図であり、図１２（ｂ）、（ｅ）は、それぞれ最下位（底面）に位置するセラミックシート６の上面図であり、さらに図１２（ｃ）、（ｆ）は、外部電極１２、２２が形成されているのでそれぞれ最下位（底面）に位置するセラミックシート６の下面図（底面の様子）である。また、図１３は、圧電振動子１を各側面から見た場合の概略断面図である。
【００８２】
ここで図１２（ｂ）に示すように、セラミックシート６の上面（即ち、セラミックシート６とセラミックシート５との間）には、所定の形状を有する電極パターン１１が形成されている。なお、この電極パターン１１と図１２（ａ）に示す電極端子１０、又は図１２（ｃ）に示す外部電極１２は、ビアによって導通されている。さらに電極パターン１１には、セラミックシート６の面方向に延びる外部電極対向用の延伸部１１ａが設けられており、この延伸部１１ａが、セラミック多層基板の厚さ方向において、他方の極性に対応する外部電極２２（図１２（ｆ））と対向している。
【００８３】
同様に、図１２（ｅ）に示すように、セラミックシート６の上面には、所定の形状を有する電極パターン２１が形成されている。なお、この電極パターン２１と図１２（ｄ）に示す電極端子２０、又は図１２（ｆ）に示す外部電極２２は、ビアによって導通されている。さらに電極パターン２１には、セラミックシート６の面方向に延びる外部電極対向用の延伸部２１ａが設けられており、この延伸部２１ａが、セラミック多層基板の厚さ方向において、他方の極性に対応する外部電極１２（図１２（ｃ））と対向している。
【００８４】
このように本実施形態では、各極性に対応する電極パターン１１、２１に、それぞれ外部電極対向用の延伸部１１ａ、２１ａが設けられており、これらの延伸部１１ａ、２１ａが、異なる極性の外部電極１２、２２と厚さ方向において対向している。よって、互いに異極の電極が対向することになるので、圧電振動子１自体の電気容量Ｃ０を増大させることが可能になる。なお、延伸部１１ａ、２１ａと外部電極１２、２２との間隔を狭めることで、電気容量Ｃ０をさらに大きくすることも可能である。
【００８５】
なお、電極パターン１１、２１の延伸部１１ａ、２１ａと外部電極１２、２２とが対向する状態は、図１３を見るとより明らかである。即ち、図１３に示すように、一方の極性に対応する電極パターン１１の延伸部１１ａと、他方の極性に対応する外部電極２２とが対向しており、また、他方の極性に対応する電極パターン２１の延伸部２１ａと、一方の極性に対応する外部電極１２とが対向している。
【００８６】
以上より、本実施形態に係る圧電振動子によれば、セラミック多層基板を用いる構成であっても、小型化、低コスト化を達成しつつ、電気容量Ｃ０を高くすることが可能な圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計を提供することが可能になる。
【符号の説明】
【００８７】
Ｂ…バンプ
Ｃ…キャビティ
１…圧電振動子
４…圧電振動片
３０、３１…スルーホール（貫通孔）
３５…接合膜
３６、３７…引き回し電極
３６ａ…電極パターン
３８、３９…外部電極
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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