(57)【要約】【課題】部品点数の増加や製造効率の低下を抑制した上で、衝撃を効果的に吸収して、振動腕部の破損等を抑制できる圧電振動片、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】幅方向に並んで配置された一対の振動腕部２４，２５と、一対の振動腕部における延在方向の基端側が接続された基部２６と、を備えた圧電振動片５において、基部のうち、パッケージ１０に実装されるマウント部２６ａと、振動腕部２４，２５の基端側が接続される接続部２６ｂと、の間には、基部２６の他の部位に比べて剛性が低く、振動腕部２４，２５に対する厚さ方向の衝撃を吸収可能な緩衝部３０が、基部２６に一体的に形成されていることを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
幅方向に並んで配置された一対の振動腕部と、
前記一対の振動腕部における延在方向の基端側が接続された基部と、を備えた圧電振動片において、
前記基部のうち、パッケージに実装されるマウント部と、前記振動腕部の基端側が接続される接続部と、の間には、前記基部の他の部位に比べて剛性が低く、前記振動腕部に対する前記幅方向及び前記延在方向に直交する厚さ方向の衝撃を吸収可能な緩衝部が、前記基部に一体的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】
前記緩衝部は、前記基部の他の部位に比べて前記延在方向と直交する横断面の面積が小さく形成されていることを特徴とする請求項１記載の圧電振動片。
【請求項３】
前記緩衝部は、前記基部の前記厚さ方向または前記幅方向の両側から切り込み形成された凹部が、前記延在方向に沿って互い違いに配設されて構成されていることを特徴とする請求項２に記載の圧電振動片。
【請求項４】
請求項１記載の圧電振動片がパッケージに気密封止されてなることを特徴とする圧電振動子。
【請求項５】
請求項４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４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７】
請求項４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、圧電振動片、圧電振動子、発振器、電子機器、及び電波時計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、携帯電話や携帯情報端末には、時刻源や制御信号などのタイミング源、リファレンス信号源などとして水晶等を利用した圧電振動子を用いる場合が多い。この種の圧電振動子として、キャビティが形成されたパッケージ内に音叉型の圧電振動片を気密封止したものがある。
【０００３】
パッケージは、一対のガラス基板のうちの一方に凹部を形成したものを互いに重ね合わせ、両者を直接接合することにより、凹部をキャビティとして機能させる構造になっている。また、圧電振動片は、幅方向に並んで配置された一対の振動腕部と、これらの両振動腕部の基端側を接続する基部と、を備えており、両振動腕部が、基端側を起点として接近・離間する方向に、所定の共振周波数で振動（揺動）する構成となっている。
【０００４】
ところで、携帯電話や携帯情報端末機器の小型化に伴い、上述した圧電振動子も一層の小型化や薄型化が図られており、そのために圧電振動片とパッケージの内面との厚さ方向におけるクリアランスが非常に狭くなってきている（例えば、２０μｍ〜１００μｍ程度）。その結果、圧電振動子に対して落下等による衝撃が加わった際に、振動腕部が厚さ方向に変位することで、振動腕部の先端部がパッケージの内面に接触し、その衝撃で振動腕部が破損する等の虞がある。
【０００５】
その対策として、例えば、特許文献１には、パッケージの内面のうち、振動腕部の先端部に対応する部分にシリコン系接着剤等からなる緩衝部材を配置し、振動腕部の先端部がパッケージに接触したとしても、緩衝部材によりその衝撃を緩和するようにしたものが記載されている（第１従来技術）。
また、別の対策として、パッケージの底面に一段高くなった段差部分を形成し、その段差部分に圧電振動片の基部をマウントすることで、振動腕部とパッケージの底面との間の隙間を確保する構成が検討されている（第２従来技術）。
また、さらに別の対策として、パッケージの内面のうち、振動腕部の先端部に対応する部分に、振動腕部の先端部との干渉を避けるための凹部を形成する構成についても検討されている（第３従来技術）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−６０４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した各従来技術にあっては、以下のような問題がある。
すなわち、第１従来技術においては、パッケージの内面に別体で緩衝部材を形成するため、部品点数の増加や製造効率の低下を招く原因となる。
また、第２従来技術においては、段差部分を設けることで、パッケージの厚みが増す問題がある。
また、第３従来技術においては、パッケージの内面に凹部を形成することで、凹部を形成した部分のパッケージの板厚が薄くなり、強度が低下する虞がある。
さらに、第２，３従来技術においては、振動腕部の先端部とパッケージの内面との接触を避ける構成であるが、より強い衝撃を受けた場合等には、振動腕部の先端部がパッケージの内面に接触するのを完全に防止することはできない虞がある。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、部品点数の増加や製造効率の低下を抑制した上で、落下等による衝撃を効果的に吸収して、振動腕部の破損等を抑制できる圧電振動片、圧電振動子、発振器、電子機器、及び電波時計を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した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片は、幅方向に並んで配置された一対の振動腕部と、前記一対の振動腕部における延在方向の基端側が接続された基部と、を備えた圧電振動片において、
前記基部のうち、パッケージに実装されるマウント部と、前記振動腕部の基端側が接続される接続部と、の間には、前記基部の他の部位に比べて剛性が低く、前記振動腕部に対する前記幅方向及び前記延在方向に直交する厚さ方向の衝撃を吸収可能な緩衝部が、前記基部に一体的に形成されていることを特徴としている。
【００１０】
この構成によれば、緩衝部が他の部位よりも剛性が低く形成されているため、例えば、圧電振動片をパッケージ内に気密封止した状態で、外部衝撃等によって圧電振動片（振動腕部）が厚さ方向に振動した際等に、振動腕部がパッケージの内面に接触すると、緩衝部が速やかに厚さ方向に弾性変形する。これにより、振動腕部への厚さ方向の衝撃を吸収することができ、圧電振動片の破損等を抑制することができる。
特に、緩衝部が基部に一体的に形成されているので、上述した第１従来技術のように、別体で緩衝部材を設ける必要がない。そのため、部品点数の増加や製造効率の低下を抑えることができる。
また、上述した第２従来技術ように、パッケージに段差部分を設ける必要もないので、パッケージの厚みが増加するのを抑え、パッケージの薄型化を図ることができる。
さらに、上述した第３従来技術のように、パッケージに凹部を形成することもないので、パッケージの強度も維持できる。
【００１１】
また、前記緩衝部は、前記基部の他の部位に比べて前記延在方向と直交する横断面の面積が小さく形成されていることを特徴としている。
この構成によれば、振動腕部が厚さ方向に振動した際の衝撃を、効率的に吸収することができる。
【００１２】
ところで、圧電振動片の小型化を図るために基部の長さを短くした場合、基部のうちマウント部と接続部との距離が接近する。すると、振動腕部で励起された振動が基部において十分に減衰されずにマウント部を通じて、例えばパッケージ側に漏れてしまい、その結果、共振周波数がシフトしてしまう。このような現象が振動漏れとされ、この振動漏れが生じると、共振周波数がシフトする問題に加え、電気信号から機械振動への変換時の損失が大きくなるので、等価直列抵抗値（Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ：ＣＩ値）が上昇し、品質が低下する問題も生じる。
これに対して、本発明の構成では、緩衝部の横断面の面積が他の部位よりも小さく形成されているため、振動腕部で励起された振動がマウント部側に伝わるルートを狭くできる。そのため、振動腕部側に振動を閉じ込めることが可能になり、基部のマウント部側まで振動が漏れてしまうのを抑制できる。この振動漏れを抑制できることにより、ＣＩ値が上昇するのを抑え、出力信号の品質が低下するのを抑えることができる。
【００１３】
また、前記緩衝部は、前記基部の前記厚さ方向または前記幅方向の両側から切り込み形成された凹部が、前記延在方向に沿って互い違いに配設されて構成されていることを特徴としている。
この構成によれば、凹部が互い違いに形成されたバネ形状に形成されているので、振動腕部が厚さ方向に振動した際に緩衝を効率的に吸収することができる。
【００１４】
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がパッケージに気密封止されてなることを特徴としている。
この構成によれば、上記本発明の圧電振動片がパッケージに気密封止されているため、薄型化を図った上で、十分な強度を有し、信頼性の高い圧電振動子を提供できる。
【００１５】
また、本発明の発振器は、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している。
【００１６】
また、本発明の電子機器は、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している。
【００１７】
また、本発明の電波時計は、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している。
【００１８】
本発明に係る発振器、電子機器及び電波時計においては、上記本発明の圧電振動子を備えているため、薄型化を図った上で、信頼性の高い高品質な発振器、電子機器及び電波時計を提供することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の圧電振動片によれば、部品点数の増加や製造効率の低下を抑制した上で、衝撃を効果的に吸収して、振動腕部の破損等を抑制できる。
本発明の圧電振動子によれば、薄型化を図った上で、十分な強度を有し、信頼性の高い圧電振動子を提供できる。
本発明の発振器、電子機器及び電波時計においては、薄型化を図った上で、信頼性の高い高品質な発振器、電子機器及び電波時計を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る圧電振動子を示す外観斜視図である。
【図２】図１に示す圧電振動子の内部構成図であって、リッド基板を取り外した状態の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線における断面図である。
【図４】図１に示す圧電振動子の分解斜視図である。
【図５】図３に相当する断面図であって、圧電振動片の作用を説明するための説明図である。
【図６】第１変形例の圧電振動片を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図７】第２変形例の圧電振動片を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図８】第３変形例の圧電振動片を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図９】第４変形例の圧電振動片を示す平面図である。
【図１０】第５変形例の圧電振動片を示す平面図である。
【図１１】（ａ）は第６変形例の圧電振動片の平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線に沿う断面図、（ｃ）〜（ｅ）はそれぞれ第７〜第９変形例の圧電振動片を示す図であって、図１１（ｂ）に相当する断面図である。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ第１０〜第１２変形例の圧電振動片を示す平面図である。
【図１３】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ第１３変形例及び第１４変形例の圧電振動片を示す平面図である。
【図１４】本発明の実施形態における発振器の概略構成図である。
【図１５】本発明の実施形態における携帯情報機器の概略構成図である。
【図１６】本発明の実施形態における電波時計の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
（圧電振動子）
図１は、本実施形態における圧電振動子をリッド基板側から見た外観斜視図である。また図２は圧電振動子の内部構成図であって、リッド基板を取り外した状態で圧電振動片を上方から見た図である。また、図３は図２に示すＡ−Ａ線に沿った圧電振動子の断面図であり、図４は圧電振動子の分解斜視図である。
【００２２】
図１〜図４に示すように、本実施形態の圧電振動子１は、ベース基板２及びリッド基板３が図示しない接合材を介して陽極接合された箱状のパッケージ１０と、パッケージ１０のキャビティＣ内に収納された圧電振動片５と、を備えた表面実装型の圧電振動子１である。圧電振動片５とベース基板２の第１面２ａ（図３中下面）に設置された外部電極６，７とが、ベース基板２を貫通する一対の貫通電極８，９によって電気的に接続されている。
【００２３】
ベース基板２は、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板状に形成されている。ベース基板２には、一対の貫通電極８，９が形成される一対の貫通孔２１，２２が形成されている。
【００２４】
リッド基板３は、ベース基板２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の絶縁基板であり、ベース基板２に重ね合わせ可能な大きさの板状に形成されている。リッド基板３の第１面３ｂ（図３中下面）側には、矩形状の凹部３ａが形成されており、この凹部３ａをベース基板２側に対向させた状態でベース基板２とリッド基板３とを重ね合わせることで、圧電振動片５を収容するキャビティＣが形成されている。このキャビティＣを形成した状態で、リッド基板３は、ベース基板２に対して接合材を介して陽極接合されている。すなわち、リッド基板３の第１面３ｂ側には、中央部に凹部３ａが設けられるとともに、その周囲に、ベース基板２との接合面となる額縁領域３ｃとが設けられている。なお、本実施形態の接合材は、Ｓｉ膜で形成されているが、接合材をＡｌで形成することも可能である。また、接合材を、ドーピング等により低抵抗化したＳｉバルク材で形成することも可能である。
【００２５】
圧電振動片５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、所定の電圧が印加されたときに振動するものである。この圧電振動片５は、互いに平行に延在する一対の振動腕部２４，２５と、これら一対の振動腕部２４，２５の延在方向に沿う基端部同士を一体的に接続固定する基部２６と、からなる音叉型をなしている。一対の振動腕部２４，２５は、厚さ方向と直交する幅方向に並んで配置され、延在方向における先端部が、基端部を固定端として幅方向に振動する自由端とされている。なお、以下の説明では、圧電振動片５において、振動腕部２４，２５の延在方向を単に延在方向といい、延在方向に沿う振動腕部２４，２５側を単に先端側、基部２６側を単に基端側といい、さらに振動腕部２４，２５の配列方向を単に幅方向といい、圧電振動片５の厚さ方向を単に厚さ方向という。
【００２６】
一対の振動腕部２４，２５の外表面上には、振動腕部２４，２５を互いに接近または離間する方向（幅方向）に所定の共振周波数で振動させる一対の励振電極（不図示）が形成されている。また、基部２６の外表面上には、一対のマウント電極（不図示）が形成され、図示しない引き出し電極を介して一対の励振電極にそれぞれ電気的に接続されている。
【００２７】
このように構成された圧電振動片５は、図２，３に示すように、金等のバンプＢ（図３参照）を利用して、ベース基板２の第２面２ｂ（図３中上面）に形成された引き回し電極２７，２８上にバンプ接合されている。具体的には、圧電振動片５の各励振電極のうち一方の励振電極が、基部２６の表面上に形成された一方のマウント電極及びバンプＢを介して一方の引き回し電極２７上にバンプ接合され、他方の励振電極が、基部２６の表面上に形成された他方のマウント電極及びバンプＢを介して他方の引き回し電極２８上にバンプ接合されている。
【００２８】
このように、圧電振動片５は、基部２６の一部（振動腕部２４，２５から遠い側の部分）がパッケージ１０側の引き回し電極２７，２８上に接合されることで、その接合された部分（以下、マウント部２６ａという）を支持固定点として、ベース基板２の第２面２ｂから浮いた状態で支持されている。また、マウント部２６ａで、各マウント電極と引き回し電極２７，２８とがそれぞれ電気的に接続された状態となっている。
【００２９】
ここで、本実施形態の圧電振動片５では、基部２６上のうち、パッケージ１０に実装されるマウント部２６ａと、振動腕部２４，２５の基端部が接続される接続部２６ｂとの間に、基部２６の他の部位に比べて剛性が低く、振動腕部２４，２５の厚さ方向に沿う衝撃を吸収可能な緩衝部３０が基部２６と一体的に形成されている。
【００３０】
緩衝部３０は、基部２６の厚さ方向の両主面上において、厚さ方向に沿って切込み形成された複数の凹部３３が、振動腕部２４，２５の延在方向に沿って互い違いに配列されることで構成されている。これら凹部３３は、それぞれ幅方向に沿って直線状に延びる溝状に形成され、基部２６の幅方向両側に向けて開放されている。すなわち、緩衝部３０は、側断面形状が略Ｗ型となるように凹部３３を互い違いに形成したバネ部によって構成されており、基部２６の他の部分よりも厚さ方向の弾性が局部的に高くなるように構成されている。このように、凹部３３が基部２６の主面上に切り込み形成されていることによって、緩衝部３０のなかの凹部３３の存在する位置では、基部２６の他の部位（緩衝部３０以外の部位）よりも、延在方向と直交する横断面における断面積が小さくなっている。つまり、凹部３３の形成箇所では、基部２６の肉厚が他の部位よりも局部的に薄くなっており、その薄肉化された部分が存在することにより、緩衝部３０の剛性が他の部位よりも低く設定されている。
【００３１】
外部電極６，７は、ベース基板２の第１面２ａにおける長手方向の両側に設置されており、各貫通電極８，９及び各引き回し電極２７，２８を介して圧電振動片５に電気的に接続されている。より具体的には、一方の外部電極６は、一方の貫通電極８及び一方の引き回し電極２７を介して圧電振動片５の一方のマウント電極に電気的に接続されている。また、他方の外部電極７は、他方の貫通電極９及び他方の引き回し電極２８を介して、圧電振動片５の他方のマウント電極に電気的に接続されている。
【００３２】
貫通電極８，９は、貫通孔２１，２２に対して一体的に固定された導電性の芯材であり、貫通方向の両端が平坦で、かつベース基板２の厚みと略同じ厚さとなるように形成されている。各貫通電極８，９は、貫通孔２１，２２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ともに、外部電極６，７と引き回し電極２７，２８とを導通させる役割を担っている。具体的に述べると、一方の貫通電極８は、外部電極６と圧電振動片５の基部２６との間で、引き回し電極２７の下方に位置しており、他方の貫通電極９は、外部電極７と圧電振動片５の振動腕部２５との間で、引き回し電極２８の下方に位置している。
【００３３】
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６，７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５の各励振電極に電流を流すことができ、一対の振動腕部２４，２５を互いに接近・離間させる方向（幅方向）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２４，２５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。
【００３４】
また、上述した圧電振動片５を製造するには、まず、フォトリソグラフィ技術によって図示しないウエハの両面に、振動腕部２４，２５及び基部２６を有する圧電振動片５の外形パターンを形成する。なお、この際、ウエハ上に複数の外形パターンを形成する。
次いで、外形パターンをマスクとして、ウエハの両面をそれぞれエッチング加工する。これにより、外形パターンでマスクされていない領域を選択的に除去して、圧電振動片５の外形形状を形作ることができる。なお、この状態で各圧電振動片５は、図示しない連結部を介してウエハに連結された状態となっている。
【００３５】
ここで、基部２６上に緩衝部３０を形成する。具体的には、フォトリソグラフィ技術によって、上述した外形パターンに対して緩衝部３０の凹部３３に相当する領域を開口させる。すなわち、基部２６の両主面上で延在方向の異なる位置に互い違いに外形パターンの開口を形成する。そして、このように形成された外形パターンをマスクとして、ウエハの両面にそれぞれエッチング加工（ハーフエッチング）を施す。これにより、基部２６上には、厚さ方向に沿って切り込み形成された複数の凹部３３が、延在方向に沿って互い違いに配列されてなる緩衝部３０が形成される。
【００３６】
その後は、公知の方法により、圧電振動片５の外表面上に電極膜をパターニングして、励振電極、引き出し電極、及びマウント電極を形成する。
そして、最後にウエハと圧電振動片５とを連結していた連結部を切断して、複数の圧電振動片５をウエハから切り離して個片化する切断工程を行う。これにより、１枚のウエハから、音叉型の圧電振動片５を一度に複数製造することができる。
【００３７】
ここで、図５は、図３に相当する断面図であって、圧電振動片５の作用を説明するための説明図である。
図５に示すように、圧電振動子１が外部衝撃等を受け、圧電振動片５の振動腕部２４，２５が厚さ方向に沿って振動すると、振動腕部２４，２５の先端部がパッケージ１０の内面（ベース基板２の第２面２ｂまたはリッド基板３の凹部３ａの内面）に接触する虞がある。
【００３８】
この場合、本実施形態における圧電振動片５の基部２６には、基部２６の他の部位に比べて剛性の低い緩衝部３０が形成されている。そのため、振動腕部２４，２５の先端部がパッケージ１０の内面にたとえ接触したとしても、その接触による衝撃が、振動腕部２４，２５を通して基部２６の緩衝部３０に伝わり、緩衝部３０が厚さ方向に沿って速やかに弾性変形することで吸収される。そして、緩衝部３０によって衝撃が吸収されることで、振動腕部２４，２５の振動が除々に減衰するとともに、緩衝部３０が復元することで、圧電振動片５がパッケージ１０の内面との間に所望のクリアランスをあけた状態で復元することになる。
【００３９】
このように、本実施形態によれば、圧電振動片５の基部２６に緩衝部３０を配設したため、外部衝撃等により仮に振動腕部２４，２５の先端部がパッケージ１０の内面に接触したとしても、その衝撃を緩衝部３０によって吸収することができ、それにより圧電振動片５の破損等を抑制できる。
【００４０】
ところで、圧電振動片５の小型化を図るために基部２６の長さを短くした場合、基部２６のうち振動腕部２４，２５との接続部２６ｂと、バンプＢとのマウント部２６ａと、の距離が接近する。すると、振動腕部２４，２５で励起された振動が基部２６において十分に減衰されずにマウント部２６ａを通じて、例えばパッケージ１０に漏れてしまい、その結果、共振周波数がシフトしてしまう。このような現象が振動漏れとされ、この振動漏れが生じると、共振周波数がシフトする問題に加え、電気信号から機械振動への変換時の損失が大きくなるので、ＣＩ値が上昇し、品質が低下する問題も生じる。
【００４１】
これに対して、本実施形態の圧電振動片５では、基部２６のマウント部２６ａと接続部２６ｂとの間に、これらマウント部２６ａ及び接続部２６ｂよりも横断面積の小さい緩衝部３０が形成されているため、振動腕部２４，２５で励起された振動がマウント部２６ａ側に伝わるルートを狭くできる。そのため、振動腕部２４，２５側に振動を閉じ込めることが可能になり、基部２６のマウント部２６ａ側まで振動が漏れてしまうのを抑制できる。これにより、ＣＩ値が上昇するのを抑え、出力信号の品質が低下するのを抑えることができる。
【００４２】
また、本実施形態では、圧電振動片５の基部２６に緩衝部３０を一体的に形成しているので、上述した第１従来技術のように、別体で緩衝部を設ける必要がない。そのため、部品点数の増加や製造効率の低下を抑えることができる。
また、上述した第２従来技術ように、パッケージに段差部分を設ける必要もないので、パッケージ１０の厚みが増加するのを抑え、パッケージ１０の薄型化を図ることができる。
さらに、上述した第３従来技術のように、パッケージに凹部を形成することもないので、パッケージ１０の強度も維持できる。
【００４３】
しかも、本実施形態の緩衝部３０は、凹部３３が互い違いに形成されたバネ形状に形成されているので、振動腕部２４，２５が厚さ方向に振動した際に衝撃を効率的に吸収することができる。したがって、部品点数の増加や製造効率の低下を抑制した上で、衝撃を効果的に吸収して、振動腕部２４，２５の破損等を抑制できる圧電振動片５を提供できる。そして、本実施形態の圧電振動子１では、上述した圧電振動片５を備えているため、薄型化を図った上で、十分な強度を有し、信頼性の高い圧電振動子１を提供できる。
【００４４】
次に図６〜図１３を参照して圧電振動片５の各変形例について説明する。
（第１変形例）
図６は、第１変形例の圧電振動片を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。なお、以下に説明する各変形例では、上述した実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
図６に示すように、本変形例の圧電振動片５には、振動腕部２４，２５の両主面上に厚さ方向に沿って窪んだ溝部４１，４２がそれぞれ形成されている。これら溝部４１，４２は、平面視において、振動腕部２４，２５の延在方向を長手方向とする長方形状に形成され、振動腕部２４，２５の基端部から略中間付近まで形成されている。
【００４５】
この構成によれば、溝部４１，４２を形成することで、溝部４１，４２の両側で、振動腕部２４，２５において対となる励振電極同士が対向するので、その対向方向に電界を効率良く作用させることができる。これにより、振動腕部２４，２５の幅を狭くしても、電界効率を高めることができ、品質を高めながら小型化を図ることが可能となっている。
【００４６】
ところで、溝部４１，４２を形成することで、振動腕部２４，２５のうち、溝部４１，４２の形成部分は、他の部分に比べて薄肉となる。そのため、外部衝撃等によって振動腕部２４，２５がパッケージ１０の内面等に接触した場合には、溝部４１，４２の形成部分を起点にして圧電振動片５が破損し易い。これに対して、上述したように、本実施形態の圧電振動片５は、基部２６に緩衝部３０を備えているので、振動腕部２４，２５が厚さ方向に振動した際の衝撃を効率的に吸収して、溝部４１，４２を起点にして振動腕部２４，２５が破損する等を抑制できる。
【００４７】
（第２変形例）
図７は、第２変形例の圧電振動片を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
図７に示すように、本変形例の圧電振動片５は、振動腕部２４，２５の先端部に、基端部に比べて幅を拡大したハンマー部４４，４５が形成されている（いわゆる、ハンマーヘッドタイプ）。
この構成によれば、ハンマー部４４，４５を形成することで、振動腕部２４，２５の先端部をより重くすることができ、振動時における慣性モーメントを増大できる。そのため、振動腕部２４，２５を振動しやすくすることができ、その分、振動腕部２４，２５の長さを短くすることができ、さらなる小型化を図り易い。
【００４８】
（第３変形例）
図８は、第３変形例の圧電振動片を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
図８に示すように、本変形例の圧電振動片５は、基部２６の幅方向両側に、振動腕部２４，２５の延在方向に沿って延在する一対のサイドアーム５３が基部２６に一体的に形成されている（いわゆる、サイドアームタイプ）。具体的には、各サイドアーム５３は、基部２６の基端部から幅方向の両側に向けてそれぞれ延在するとともに、その外側端部から延在方向に沿う振動腕部２４，２５側に向けて延在している。すなわち、各サイドアーム５３は、基部２６、及び振動腕部２４，２５の基端部の幅方向両側に位置するとともに、その先端部が延在方向における振動腕部２４，２５の中間部分に位置している。
【００４９】
この場合、サイドアーム５３の先端部をマウント部５３ａとして機能させることができ、このマウント部５３ａを介してパッケージ１０に実装できる。つまり、サイドアーム５３が基部２６の延長部分と見なせるので、振動腕部２４，２５との接続部２６ｂと、マウント部５３ａとの距離を長く確保することができる。この場合、圧電振動片５の全長を増大させることがないので、小型化を図った上で、振動漏れを抑制してＣＩ値が上昇するのを抑え、出力信号の品質が低下するのを抑えることが可能となる。
【００５０】
なお、本変形例では、サイドアーム５３の先端部がパッケージ１０に接合されるマウント部５３ａとなるので、マウント部５３ａと、基部２６における振動腕部２４，２５との接続部２６ｂと、の間のいずれか任意の場所に、緩衝部３０が配置されていればよい。ただし、図示例のように、振動腕部２４，２５から遠いサイドアーム５３上ではなく、振動腕部２４，２５側に緩衝部３０が設けられている方が、振動伝達経路の上流側で衝撃の吸収を行えるので、より効果的であると言える。
【００５１】
（第４変形例）
なお、上述した各変形例を適宜組み合わせることも可能である。例えば、図９に示す第４変形例のように、上述した第１〜第３の変形例の特徴部を全て組み合わせる構成としても構わないし、全てではなくても複数を組み合わせる構成としても構わない。
【００５２】
（第５変形例）
図１０は、第５変形例の圧電振動片を示す平面図である。
この第５変形例の圧電振動片５は、幅方向の中央に配置された基部２６と、基部２６の幅方向の両側に配置された一対の振動腕部２４，２５と、を備え、これら基部２６及び振動腕部２４，２５の延在方向に沿う基端部同士が接続固定された、いわゆる中央支持タイプのものである。
【００５３】
また、基部２６のうち、延在方向に沿う先端部には、パッケージ１０側の電極（引き回し電極）に対して接合されるマウント部２６ａが形成され、基端部には振動腕部２４，２５の基端部が接続される接続部２６ｂが形成されている。接続部２６ｂは、基部２６の基端部からそれぞれ幅方向に沿う両側に沿って延在し、その外側端部に振動腕部２４，２５の基端部がそれぞれ固定されている。
そして、基部２６のうち、マウント部２６ａと接続部２６ｂとの間に上述した緩衝部３０が配設されている。
【００５４】
この構成によれば、基部２６において、振動腕部２４，２５との接続部２６ｂと、マウント部２６ａと、の間の距離を長く確保することができる。その結果、圧電振動片５の全長を増大させることがないので、小型化を図った上で、振動漏れを抑制してＣＩ値が上昇するのを抑え、出力信号の品質が低下するのを抑えることが可能となる。
【００５５】
上述した第１〜第５の各変形例においては、緩衝部３０が、側断面Ｗ型のバネ部として形成されている場合について示したが、それ以外の緩衝部３０の構成も採用することができる。以下、その他の変形例について述べる。
【００５６】
（第６変形例〜第９変形例）
図１１は、第６〜第９変形例の各圧電振動片を示す図であって、（ａ）は第６変形例の圧電振動片の平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線に沿う断面図、（ｃ）〜（ｅ）はそれぞれ第７〜第９変形例の圧電振動片の図１１（ｂ）に相当する断面図である。
図１１（ａ），（ｂ）に示す第６変形例における圧電振動片５では、基部２６の両主面において、厚さ方向で対向する一対の凹部３３を形成することにより、緩衝部３０を構成している。なお、厚さ方向で対向する凹部３３を延在方向に沿って複数対形成しても構わない。
また、図１１（ｃ），（ｄ）に示す第７及び第８変形例の圧電振動片５では、基部２６の片方の主面に凹部３３を形成することにより、緩衝部３０を構成している。
また、図１１（ｅ）に示す第９変形例の圧電振動片５では、基部２６の両主面に、断面略円弧状の凹部３４を厚さ方向で対向する位置に設けることで、緩衝部３０を構成している。この場合も、片方の主面にのみ凹部３４を設けることで、緩衝部３０を構成してもよい。
【００５７】
（第１０変形例〜第１２変形例）
図１２（ａ）〜（ｃ）は、第１０〜第１２変形例の各圧電振動片をそれぞれ示す平面図である。
第１〜第９変形例では、圧電振動片５の厚さ方向に沿って凹部３３，３４を形成することで、薄肉化による緩衝部３０を構成した場合を示したが、基部２６の幅方向に沿って凹部を切り込んで緩衝部３０を構成してもよい。
【００５８】
図１２（ａ），（ｂ）に示す第１０及び第１１変形例の緩衝部３０は、基部２６の幅方向両側からそれぞれ幅方向の内側に向けて切込み形成された複数の凹部３５が、延在方向に沿って互い違いに配列されることで構成されている。なお、本変形例の緩衝部３０は、ウエハ上に圧電振動片５の外形パターンを形成する際、この外形パターンと同時に形成することができる。
【００５９】
特に図１２（ａ）に示す緩衝部３０では、凹部３５の切り込み深さを大きくして、幅方向に沿う一側縁から切り込んだ凹部３５と、他側縁から切り込んだ凹部３５と、の先端同士を基部２６の幅方向に寸法Ｒ１だけラップさせている。また、図１２（ｂ）に示す緩衝部３０では、凹部３５の切り込み深さを図１２（ａ）に示す凹部３５に比べて小さくして、幅方向に沿う一側縁から切り込んだ凹部３５と、他側縁から切り込んだ凹部３５と、の先端同士の間に寸法Ｒ２の間隔を確保している。この場合、切り込み深さが大きい図１２（ａ）のものの方が、図１２（ｂ）のものよりも、バネ性を高めることができる。
【００６０】
図１２（ｃ）に示す第１２変形例の圧電振動片５では、基部２６の幅方向の両側から、それぞれ幅方向の内側に向けて切り込み形成された複数の凹部３５が、延在方向に沿う同位置に配列されることで、緩衝部３０を構成している。この場合は、凹部３５の位置が基部２６の幅方向の両側で対称となるので、基部２６をバランス良く構成することができる。なお、第１０〜第１２変形例における凹部３５は、基部２６の厚さ方向に貫通していてもよいし、貫通していなくてもよい。また、図１２（ｃ）の例では、凹部３５を延在方向に沿って複数形成したが、単数でも構わない。
【００６１】
（第１３変形例及び第１４変形例）
図１３（ａ）及び（ｂ）は、第１３変形例及び第１４変形例の圧電振動片をそれぞれ示す平面図である。
図１３（ａ）に示す第１３変形例の圧電振動片５では、基部２６の幅方向の両側から、それぞれ幅方向の内側に向けて凹部３５を設けるとともに、基部２６のうち延在方向に沿う凹部３５の形成領域の両主面上に、上述した実施形態や第１〜第５変形例等と同様の凹部３３を設けることで、緩衝部３０を構成している。
【００６２】
上述した実施形態、及び各変形例においては、基部２６に、延在方向と直交する横断面における外形上の断面積を小さくする凹部３３，３４，３５を形成することで、他の部位よりも剛性の低い緩衝部３０を構成したが、外形上の寸法で規定される見かけ上の断面積は同じでありながら、材料部分の占める実質的な断面積を小さくすることでも、他の部位よりも剛性の低い緩衝部３０を構成することができる。
【００６３】
具体的に、図１３（ｂ）に示す第１４変形例の圧電振動片５では、基部２６に空所となる凹部または貫通孔３６を設けることで、緩衝部３０を構成している。つまり、この緩衝部３０は、基部２６の他の部位よりも延在方向と直交する横断面における材料密度を減らした部分を局部的に形成し、その材料密度を減らした部分によって構成されている。
【００６４】
ここで、材料密度とは、外形上の寸法で規定される見かけ上の断面積に対する、外形の内側に形成された孔などの空所を除いた実際に材料の存在する部分の合計断面積の割合のことを指す。
例えば、緩衝部３０の外形断面が長方形の場合、見かけ上の断面積は長方形の断面積であるが、緩衝部３０の内部に孔（図１３（ｂ）のような貫通孔３６等）がある場合、その部分が材料の存在しない空所となるので、実際の断面積（実質的な断面積）は、見かけ上の断面積からその空所の断面積の総和を引いた値となる。空所のない全部が材料で充実した部分の材料密度を１とすると、空所のある部分は、材料密度が１よりも低くなり、空所があることによって実施的な断面積が小さくなるので、それだけその部分の剛性が低くなり、緩衝部３０としての機能を発揮できることとなる。
【００６５】
この場合、凹部や貫通孔３６は多数を点在するように設けてもよいし、単数設けて実質的な材料密度を減らすようにしてもよい。例えば、基部２６の幅方向の真ん中に凹部や貫通孔を設けて、それら凹部や貫通孔を形成した領域部分を剛性の低下した緩衝部３０としてもよいし、きわめて微小な凹部や貫通孔３６を多数点在させることで、局部的に材料密度の小さい部分を形成し、その部分を緩衝部３０としてもよい。
【００６６】
（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１４を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器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の圧電振動片５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。
【００６７】
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５が振動する。この振動は、圧電振動片５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。
【００６８】
上述したように、本実施形態の発振器１００によれば、薄型化を図った上で、十分な強度を有し、信頼性の高い圧電振動子１を備えているので、薄型化を図った上で、信頼性の高い高品質な発振器１００を提供できる。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。
【００６９】
（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。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。
【００７０】
（携帯情報機器）
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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５が振動し、この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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。さらに、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。
【００７６】
すなわち、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。
【００７７】
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、薄型化を図った上で、信頼性の高い高品質な携帯情報機器１１０を提供できる。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。
【００７８】
（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１６を参照して説明する。
本実施形態の電波時計１３０は、図１６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。
【００７９】
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水晶振動子部１３８，１３９をそれぞれ備えている。
【００８０】
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。
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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、薄型化を図った上で、信頼性の高い高品質な電波時計１３０を提供できる。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。
【００８３】
なお、本発明の技術範囲は上述した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。
例えば、上述した実施形態では、表面実装型の圧電振動子１に本発明の圧電振動片５を採用しているが、これに限らず、シリンダパッケージタイプの圧電振動子に本発明の圧電振動片５を採用しても良い。
【符号の説明】
【００８４】
１…圧電振動子  ５…圧電振動片  １０…パッケージ  ２４，２５…振動腕部  ２６…基部  ２６ａ，５３ａ…マウント部  ２６ｂ…接続部  ３０…緩衝部  ３３，３４，３５…凹部  ３６…凹部または貫通孔    １００…発振器  １０１…集積回路  １１０…携帯情報機器（電子機器）  １１３…計時部  １３０…電波時計  １３１…フィルタ部
【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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