JP2011254286A - 積層構造体、屈曲振動片、振動子、発振器、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性が高い屈曲振動片を提供する。
【解決手段】屈曲振動片１００は、基部１１０と、基部１１０から突設される腕部１１１，１１２，１１３と、を有し、積層構造体２ａ，２ｂ，２ｃが、腕部１１１，１１２，１１３それぞれの主面１１５に密着するよう積層されている。積層構造体２ａ，２ｂ，２ｃそれぞれは、圧電体層１０と、圧電体層の表面に設けられる上部電極４０ａ，４０ｂ，４０ｃと、裏面に設けられる下部電極５０ａ，５０ｂ，５０ｃと、を有し、上部電極４０ａ，４０ｂ，４０ｃと、下部電極５０ａ，５０ｂ，５０ｃとが、平面視して互いに重ならないように配置されている。このことにより、圧電体層１０にピンホールが発生した場合においても、上部電極４０ａ，４０ｂ，４０ｃと、下部電極５０ａ，５０ｂ，５０ｃとのショートを防止できる。
【選択図】図５

Description

本発明は、積層構造体と、積層構造体を有する屈曲振動片、この屈曲振動片を有する振動子、発振器、及び電子機器に関する。

従来、屈曲振動片として腕部の表面に圧電体素子を備えているものが開示されている。この圧電体素子は、圧電体層と、圧電体層の表面に形成される上部電極と、裏面に形成される下部電極と、を含んで構成される積層構造体である。この積層構造体において、上部電極と下部電極とは、圧電体層を挟んでほぼ同形状で互いに対向する（重なり合う）ように構成されている。このように構成される屈曲振動片は、上部電極及び下部電極に交流電圧を印加させることにより、圧電体層を変形させ腕部を屈曲振動させる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−５０２２号公報

このような特許文献１では、圧電体層の厚さが５００Å〜５０００Åと非常に薄いため、圧電体層の形成時に表裏を貫通するピンホールが発生することがある。圧電体層にピンホールが発生すると、上部電極と下部電極が導通（ショート）してしまい、電圧を印加しても屈曲振動させることができなくなるというような課題がある。

そこで、上述の特許文献１では、圧電体層と上部電極との間に絶縁層を設けることで上部電極と下部電極とのショートを防止する構成を提案しているが、絶縁層の形成工程が必要になり、その分の製造負荷が増加するという課題がある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の実施例または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係る積層構造体は、圧電体層と、前記圧電体層の第１面に設けられる第１電極と、前記第１面に対向する第２面に設けられる第２電極と、を有し、前記第１電極と前記第２電極とが、平面視で互いに重ならないように配置されていることを特徴とする。

本適用例によれば、第１電極と第２電極とが、平面的に重ならないように配置されているため、たとえピンホールが発生しても、このピンホールにより第１電極と第２電極とが電気的に導通（ショート）してしまうことがない。従って、従来技術のような絶縁層を形成する必要がなく、絶縁層形成設備や工程が不要となり製造負荷を低減することができるという効果がある。

［適用例２］本適用例に係る屈曲振動片は、圧電体層と、前記圧電体層の第１面側に設けられた第１電極と、前記第１面に対向する第２面側に設けられた第２電極と、を有し、前記第１電極と前記第２電極とが、平面視して互いに重ならないように配置された積層構造体と、基部と、前記基部から伸長した腕部と、を有し、前記積層構造体が、前記腕部に形成されたことを特徴とする。
このように構成される積層構造体は圧電体素子であって、第１電極を上部電極、第２電極を下部電極と表すことがある。

このように構成される屈曲振動片は、第１電極と第２電極とに交流電圧を印加させることにより、圧電体層を厚さ方向に膨張及び伸縮させることで腕部を変形して屈曲振動させる。
従って、第１電極と第２電極を上記のように構成すれば、ピンホールによる第１電極と第２電極とのショートがなく、従来技術のような絶縁層を形成しなくても信頼性が高い屈曲振動片を実現できる。

［適用例３］上記適用例に係る屈曲振動片は、前記腕部が３個並列配置されると共に、前記腕部のそれぞれが前記積層構造体を有し、両外側に配置された前記腕部の前記第２電極と、内側に配置された前記腕部の前記第１電極と、が電気的に接続され、且つ、両外側に配置された前記腕部の前記第１電極と、内側に配置された前記腕部の前記第２電極と、が電気的に接続されたことが好ましい。

このような構成では、３本の腕部のうち、両外側の腕部と内側の腕部とは、互いに逆位相となる電気的接続を採用することにより、腕部の主面に対して隣り合う腕部で互いに異なる方向に面外振動、いわゆるウォークモード振動をする。このような振動モードにおいても、Ｑ値を高めることが可能となる。

［適用例４］上記適用例に係る屈曲振動片は、前記第１電極及び前記第２電極が、櫛歯状に形成されたことが好ましい。

第１電極と第２電極とが、櫛歯状に間挿されていることから圧電体層の変位に方向性があるため、特定の方向への変位を利用したい場合に有効である。また、第１電極及び第２電極を櫛歯状にし、互いに間挿するように配置することで、第１電極と第２電極との間に発生する電界を密にすることができ、振動効率を高めることができる。

［適用例５］上記適用例に係る屈曲振動片は、前記基部及び前記腕部が、水晶で構成されたことが好ましい。

このように屈曲振動片として水晶を用いることにより、高いＱ値が得られ、小型化に伴う周波数特性等の温度依存性の低下を抑制することができる。

［適用例６］本適用例に係る振動子は、前記適用例に記載の屈曲振動片と、前記屈曲振動片を収容したパッケージと、を有することを特徴とする。

屈曲振動片は、例えば、セラミック等で形成されたパッケージ内に実装される。パッケージ内は真空状態にあることが好ましく、真空環境で屈曲振動片が振動することで、より一層安定した振動を長期間にわたって維持することができる。
また、パッケージに収納されることで、扱いやすいうえ、湿度など外部環境から屈曲振動片を保護することができる。

［適用例７］本適用例に係る発振器は、前記適用例に記載の屈曲振動片と、前記屈曲振動片と接続されたインバーターと、を有することを特徴とする。

このようにすれば、従来と同等の性能を確保しつつ発振器の小型化を実現できる。

［適用例８］本適用例に係る電子機器は、前記適用例に記載の屈曲振動片を有することを特徴とする。

屈曲振動片は、圧電体層を挟んで構成される第１電極と第２電極とが、互いに重なりあうことなく配置されていることにより、圧電体層のピンホールに起因する第１電極と第２電極間のショートが発生しないことから信頼性を高めることができる。また、水晶を採用することにより、良好な温度特性、高いＱ値を有するため、安定した正確な振動を持続できる。この特徴により、屈曲振動片は、タイミングデバイス等として、デジタル携帯電話、パーソナルコンピューター、電子時計、ビデオレコーダー、テレビなどの電子機器に広く用いることができる。そして、屈曲振動片をパッケージ化した振動子や、発振器も安定した正確な振動が可能であり、搭載される電子機器の品質向上に貢献することができる。

第１実施例に係る積層構造体の一部を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ切断面を示す断面図。 第２実施例に係る積層構造体の一部を示す平面図。 第３実施例に係る積層構造体の一部を示す平面図。 第４実施例に係る積層構造体の一部を示す平面図。 屈曲振動片を表し、（ａ）は、全体構成を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ切断面を示す断面図及び結線説明図。 屈曲振動片の変形例を表し、（ａ）は、全体構成を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ切断面を示す断面図及び結線説明図。 振動子の概略構成を示す断面図。 発振器の構成例を示す回路説明図。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
なお、以下の説明で参照する図は、図示の便宜上、部材ないし部分の縦横の縮尺は実際のものとは異なる模式図である。
（積層構造体・第１実施例）

図１は、第１実施例に係る積層構造体の一部を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ切断面を示す断面図である。図１（ａ），（ｂ）において、積層構造体１は、圧電体層１０と、圧電体層１０の第１面５に設けられる第１電極２０と、第１面５に対向する第２面６に設けられる第２電極３０と、から構成されている。

圧電体層１０は、ＸＹ平面に短冊状に形成されている。圧電体層１０の材質としては特に限定されないが、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＰＺＴ、ＬｉＮｂＯ₃、またはＫＮｂＯ等を採用することができる。また、積層構造体１を屈曲振動片に用いる場合には、積層構造体１の厚さは５００Å〜５０００Å程度の範囲である。

第１電極２０は、電極部２２〜２５と、これら電極部２２〜２５を圧電体層１０の＋Ｘ方向端部で接続する接続電極２１とから構成される。電極部２２〜２５は、同じ形状パターンで形成されているので電極部２２を例示して説明する。電極部２２は、接続部からＸ方向に同じ間隔で、且つ、−Ｙ方向に延在される電極指２２ａ，２２ｂと、接続部から＋Ｙ方向に延在される電極指２２ｃ，２２ｄと、を有している。電極指２２ａ，２２ｂと電極指２２ｃ，２２ｄとは、互いにＸ方向に位置をずらして延在されている。そして、電極部２２〜２５それぞれは、圧電体層１０の長手方向（Ｙ方向）に同じ間隔で形成されている。

第２電極３０は、電極部３２〜３５と、これら電極部３２〜３５を圧電体層１０の−Ｘ方向端部で接続する接続電極３１とから構成される。電極部３２〜３４は、同じ形状パターンで形成されているので電極部３２を例示して説明する。なお、電極部３５は、電極部３２〜３４の形状のＹ方向の１／２の形状である。電極部３２は、接続部からＸ方向に同じ間隔で−Ｙ方向に延在される電極指３２ａ，３２ｂと、接続部から＋Ｙ方向に延在される電極指３２ｃ，３２ｄと、を有している。電極指３２ａ，３２ｂと電極指３２ｃ，３２ｄとは、互いにＸ方向に位置をずらして延在されている。そして、電極部３２〜３５は、圧電体層１０の長手方向（Ｙ方向）に同じ間隔で形成される。

電極指３２ａ，３２ｂは、電極指２２ｃ，２２ｄに間挿するように配置される。同様に他の電極指も、第１電極２０と第２電極３０とが互いに間挿するよう配置されている。また、第１電極２０と第２電極３０とは、平面視して互いが重ならないように配置されている。そして第１電極２０と第２電極３０それぞれの電極部の平面方向の間隔（ずれ量）は、図１（ｂ）に示すように距離ｄを有している。

具体的には、電極部２２と電極部３２と電極部２３との間隔は、それぞれ距離ｄとなるように配置される。圧電体層１０の厚さは５００Å〜５０００Å程度の範囲のため、圧電体層１０を形成する際、厚さ方向に貫通するピンホール（図示せず）が発生することがある。よって、上記の距離ｄは、圧電体層１０を形成する際に発生する可能性がある第１面５から第２面６に貫通するピンホール（図示せず）が、第１電極２０と第２電極３０に接続しない範囲で小さい方が好ましい。

このように構成される積層構造体１は、第１電極２０と第２電極３０とが、圧電体層１０を挟んで平面的に重ならないように配置されているため、たとえピンホールが発生しても、このピンホールにより第１電極２０と第２電極３０とが電気的に導通（ショート）することを防止することができる。従って、従来技術のような絶縁層を形成する必要がなく、電界効率を高めることができる。また、絶縁層形成のための設備や工程が不要となり製造負荷を低減することができるという効果がある。

なお、第１電極２０及び第２電極３０それぞれの電極部の数、電極指の数は、図示した数に限定されず、もっと多くても、少なくてもよい。また、圧電体層１０と第１電極２０（第２電極３０）との間に、例えば絶縁層を介在させてもよい。絶縁層を間に介在させることにより、電極間のショートの発生を防止することができる。

なお、第１電極及び第２電極は、上記条件を満たせば図１に示すパターン形状に限定されない。そこで、以下に幾つかの形状パターンを例示して説明する。なお、以降の実施例では、圧電体層１０は第１実施例と共通とし、各電極部のパターン形状及び相互位置関係を中心に説明する。
（積層構造体・第２実施例）

続いて、積層構造体の第２実施例について図面を参照して説明する。
図２は、第２実施例に係る積層構造体の一部を示す平面図である。図２において、積層構造体２は、圧電体層１０と、圧電体層１０の第１面５（図１、参照）に設けられる第１電極４０と、第１面５に対向する第２面６（図１、参照）に設けられる第２電極５０と、を有して構成されている。

第１電極４０は、−Ｘ方向に短冊状に延在された電極部４２がＹ方向に櫛歯状に複数個、同じ間隔で並列配置されている。さらに、これら複数の電極部４２を圧電体層１０の＋Ｘ方向端部で接続する接続電極４１を有する。

第２電極５０は、＋Ｘ方向に短冊状に延在された電極部５２がＹ方向に櫛歯状に複数個、同じ間隔で並列配置されている。さらに、これら複数の電極部５２を圧電体層１０の−Ｘ方向端部で接続する接続電極５１を有する。

第１電極４０の各電極部と、第２電極５０の各電極部とは、互いに間挿するよう配置される。よって、第１電極４０と第２電極５０とは、平面視して互いが重ならないように配置されている。そして第１電極４０と第２電極５０それぞれの電極部の平面方向の間隔（ずれ量）は、前述した第１実施例と同様に距離ｄ（図示は省略）を有している。

このような構成の積層構造体２は、第１電極４０と第２電極５０とが、圧電体層１０を挟んで平面的に重ならないように配置されているため、前述した第１実施例と同様な効果が得られる。

なお、第１電極４０及び第２電極５０それぞれの電極部の数は、図示した数に限定されず、もっと多くても、少なくてもよい。また、図２において、第１電極４０と第２電極５０とは一定の間隔をおいて配置されているが、第１電極４０と第２電極５０との間隔を段階的に変化させてもよい。

さらに、第１電極４０と第２電極５０とが、櫛歯状に間挿され、且つ、Ｙ方向に並列配置されていることから圧電体層１０の変位に方向性があるため、特定の方向への変位を利用したい場合に有効である。また、第１電極４０及び第２電極５０を櫛歯状にし、互いに間挿するように配置することで、第１実施例と比較して第１電極４０と第２電極５０との間に発生する電界を密にすることができ、振動効率を高めることができる。
（積層構造体・第３実施例）

続いて、積層構造体の第３実施例について図面を参照して説明する。
図３は、第３実施例に係る積層構造体の一部を示す平面図である。図３において、積層構造体３は、圧電体層１０と、圧電体層１０の第１面５（図１、参照）に設けられる第１電極６０と、第１面５に対向する第２面６（図１、参照）に設けられる第２電極７０と、を有して構成されている。

第１電極６０は、Ｙ方向に複数個（図では４個）並列される電極部６２と、これら複数の電極部６２を圧電体層１０の＋Ｘ方向端部で接続する接続電極６１とから構成される。電極部６２は、接続部からＸ方向に同じ間隔で、且つ、−Ｙ方向に延在される電極指６２ａ，６２ｂ，６２ｃと、接続部から＋Ｙ方向に延在される電極指６２ｄ，６２ｅ，６２ｆと、を有している。電極指６２ａ，６２ｂ，６２ｃと電極指６２ｄ，６２ｅ，６２ｆとは、それぞれが互いにＸ方向の同じ位置に対向するように延在されている。

第２電極７０は、Ｙ方向に複数個（図では３個）並列される電極部７２と、これら複数の電極部７２を圧電体層１０の−Ｘ方向端部で接続する接続電極７１とから構成される。電極部７２は、接続部からＸ方向に同じ間隔で、且つ、−Ｙ方向に延在される電極指７２ａ，７２ｂ，７２ｃと、接続部から＋Ｙ方向に延在される電極指７２ｄ，７２ｅ，７２ｆと、を有している。電極指７２ａ，７２ｂ，７２ｃと電極指７２ｄ，７２ｅ，７２ｆとは、それぞれが互いにＸ方向の同じ位置に対向するように延在されている。

隣り合う第１電極６０の電極指と、第２電極７０の電極指は、互いに間挿するように配置される。また、第１電極６０と第２電極７０とは、平面視して互いが重ならないように配置されている。そして、第１電極６０と第２電極７０それぞれの電極指の平面方向の間隔（ずれ量）は、図１（ｂ）に示すように距離ｄを有している。

このような構成の積層構造体３は、第１電極６０と第２電極７０とが、圧電体層１０を挟んで平面的に重ならないように配置されているため、前述した第１実施例と同様な効果が得られる。

また、第１電極６０と第２電極７０とが、Ｘ方向に複数の電極指を有し、Ｙ方向に複数の電極部を配置していることから圧電体層１０の変位の方向性がないため、圧電体層１０全体を一様に変形させたい場合に有効である。

なお、第１電極６０及び第２電極７０それぞれの電極部の数、電極指の数は、図示した数に限定されず、もっと多くても、少なくてもよい。
（積層構造体・第４実施例）

続いて、積層構造体の第４実施例について図面を参照して説明する。
図４は、第４実施例に係る積層構造体の一部を示す平面図である。図４において、積層構造体４は、圧電体層１０と、圧電体層１０の第１面５（図１、参照）に設けられる第１電極８０と、第１面５に対向する第２面６（図１、参照）に設けられる第２電極９０と、を有して構成されている。

第１電極８０は、接続電極８１から図示反時計回り方向の渦巻き状に延在される電極指８２，８３，８４，８５，８６，８７を有して構成されている。電極指８２，８３，８６，８７は、ほぼ同形状を有している。また、電極指８４，８５は、ほぼ同形状を有している。

第２電極９０は、接続電極９１から図示反時計回り方向の渦巻き状に延在される電極指９２，９３，９４，９５，９６，９７を有して構成されている。そして、電極指９２は電極指８２に沿って間挿され、同様に電極指９３は電極指８３に、電極指９４は電極指８４に、電極指９５は電極指８５に、電極指９６は電極指８６に、電極指９７は電極指８７に沿って、互いが重ならないように間挿されている。

なお、図４に表す第１電極８０の各電極指及び第２電極９０の各電極指の渦巻き形状は、直線を結合して構成しているが、円弧で結合する形状としてもよい。

このような構成の積層構造体４は、第１電極８０と第２電極９０とが、圧電体層１０を挟んで平面的に重ならないように配置されているため、前述した第１実施例と同様な効果が得られる。

また、第１電極８０と第２電極９０とが、渦巻き状の各電極指を互い間挿させていることから圧電体層１０の変位の方向性がないため、圧電体層１０全体を一様に大きく変形させたい場合に有効である。
（屈曲振動片）

続いて、前述した各実施例にて説明した積層構造体を用いた屈曲振動片について図面を参照して説明する。なお、積層構造体としては、櫛歯状の電極指を有する第２実施例を例示して説明する。
図５は、屈曲振動片を表し、（ａ）は、全体構成を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ切断面を示す断面図及び結線説明図である。なお、（ａ）では、電極部の構成を簡略化して図示している。屈曲振動片１００は、基部１１０と、基部１１０から突設される３個の腕部１１１，１１２，１１３と、を有し、腕部１１１，１１２，１１３それぞれの主面１１５に形成される積層構造体２ａ，２ｂ，２ｃと、から構成されている。

腕部１１１，１１２，１１３は、基部１１０からＹ方向（長手方向）に向かって延在され、Ｘ方向（幅方向）に配列されている。これら腕部の断面形状は、（ｂ）に示すように長方形であるが、この形状に限定されない。

基部１１０は、各腕部の形成領域よりも厚く、一方の主面は、腕部１１１，１１２，１１３の主面１１５と同一平面上に延在されている。

屈曲振動片１００において、基部１１０と腕部１１１，１１２，１１３とから構成される構造体は振動体であって、腕部１１１，１１２，１１３は振動腕である。また、積層構造体２ａ，２ｂ，２ｃは圧電体素子であり、これらは共通構成となっている。

なお、振動体（基部と腕部）の材質は特に限定されないが、本実施例では、水晶を用いた場合について説明する。振動体は水晶板を形状加工することによって形成される。この水晶板は、カット角の観点からはＸカット板であることが好ましいが、Ｚカット板、ＡＴカット板であってもよい。Ｘカット板を用いる場合には温度特性が良好となり、Ｚカット板を用いた場合には加工が容易となる特長を有する。

第２実施例で説明したように、積層構造体２は、圧電体層１０と、第１電極４０と、第２電極５０とから構成されている。そして、第２電極５０と、圧電体層１０（第２電極形成領域以外）とが腕部の主面側に密着するように積層形成される。よって、以降、屈曲振動片の説明では、第１電極を上部電極４０、第２電極を下部電極５０と表すことがある。また、各腕部それぞれに設けられる積層構造体を２ａ，２ｂ，２ｃと表し、上部電極を４０ａ，４０ｂ，４０ｃと表し、下部電極を５０ａ，５０ｂ，５０ｃと表し説明する。

本実施例では、積層構造体２ａは、圧電体層１０と上部電極４０ａと下部電極５０ａ（図示は省略）とから構成され、積層構造体２ｂは、圧電体層１０と上部電極４０ｂと下部電極５０ｂ（図示は省略）とから構成され、積層構造体２ｃは、圧電体層１０と上部電極４０ｃと下部電極５０ｃ（図示は省略）とから構成されている。

次に、屈曲振動片１００の電極構成及び結線構成について、図５（ａ），（ｂ）を参照して説明する。積層構造体２ａの上部電極４０ａは、接続電極４５を介して接続端子部４８に電気的に接続され、下部電極５０ａは接続電極５５を介して接続端子部５８に電気的に接続されている。

積層構造体２ｂの上部電極４０ｂは、接続電極４６を介して接続端子部５８に電気的に接続され、下部電極５０ｂは接続電極５６を介して接続端子部４９に電気的に接続されている。

また、積層構造体２ｃの上部電極４０ｃは、接続電極４７を介して接続端子部４９に電気的に接続され、下部電極５０ｃは接続電極５７を介して接続端子部５８に電気的に接続されている。なお、接続端子部４８と接続端子部４９とは、ワイヤボンディング等の手段で電気的に接続される。

従って、上述した各電極の結線構成を言い換えると、平行に並列配置された３個の腕部のうち、端から数えて奇数番目に配置された第２電極と、偶数番目に配置された腕部に設けられた第１電極と、が電気的に接続され、且つ、端から数えて奇数番目に配置された腕部に設けられた第１電極と、偶数番目に配置された腕部に設けられた第２電極と、が電気的に接続されている。

この接続端子部４８と、接続端子部５８と、を通じて、上部電極４０ａ，４０ｂ，４０ｃ及び下部電極５０ａ，５０ｂ，５０ｃに対して電気信号を供給することができる。

上記の接続端子部４８及び接続端子部５８に電気信号を供給することにより、腕部１１１，１１３と、腕部１１２とを互い違いに上下（Ｚ方向）に屈曲振動させることができる。具体的には、各上部電極と下部電極との間に電圧を印加した際に、奇数番目の各積層構造体２ａ，２ｃと、偶数番目の積層構造体２ｂと、にかかる電界の方向が逆向きとなる。

従って、図５（ａ）において矢印で示すように、腕部１１１，１１３の振動方向と腕部１１２の振動方向とが逆向きになり、電界印加により腕部１１１，１１３と腕部１１２とが互い違いに上下運動を行う。このように、３脚構造とすることにより、上下振動（図中のＺ方向に沿った振動）を用いる振動モードにおいてもＱ値を高めることが可能となる。なお、このような振動モードをウォークモードと表すことがある。

このように構成される屈曲振動片は、上部電極４０ａ，４０ｂ，４０ｃと下部電極５０ａ，５０ｂ，５０ｃとをそれぞれ平面視して重ならないように配置していることから、圧電体層１０にピンホールが発生した場合にも第１電極と第２電極間のショートがなく、信頼性が高い屈曲振動片を実現できる。

なお、本実施例では、前述した第２実施例による積層構造体２を例示して説明したが、第１実施例、第３実施例、及び第４実施例による積層構造体１，３，４を採用することができる。ここで、第２実施例の積層構造体２を用いる場合、第１電極４０と、第２電極５０とが単純な細く長い櫛歯状をなしていることから、電圧を印加した際に圧電体層１０に発生する電界密度が、前述した第１実施例よりも高くなるため効率よく振動させることができる。

また、第３実施例の積層構造体３を用いる場合、圧電体層１０の変位の方向性がないため、圧電体層１０全体を一様に変形させたい場合に有効であり、第４実施例の積層構造体４を用いる場合は、電界の有効面積が大きく、方向性が全く現れないことから圧電体層１０を一様に大きく変位させることが可能となる。また、積層構造体と腕部との間に金属層や絶縁層を形成してもよい。また、本実施形態では積層構造体を腕部の主面１１５に形成しているが、腕部の両側に形成しＸ方向に腕部を振動させてもよい。
（屈曲振動片・変形例）

次に、屈曲振動片の変形例について図面を参照して説明する。この変形例は、上部電極及び下部電極と、接続端子部と、の接続構成を簡素化したことに特長を有する。よって、図５との共通部分には同じ符号を付し、相違箇所を中心に説明する。
図６は、屈曲振動片の変形例を表し、（ａ）は、全体構成を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ切断面を示す断面図及び結線説明図である。

図６（ａ）に示すように、上部電極４０ａは、接続電極４５を通って接続端子部４８ａに電気的に接続されており、上部電極４０ｂは、接続電極４６を通って接続端子部４８ｂに電気的に接続され、上部電極４０ｃは、接続電極４７を通って接続端子部４８ｃに電気的に接続されている。

また、下部電極５０ａは、接続電極５５を通って接続端子部５８ａに電気的に接続されており、下部電極５０ｂは、接続電極５６を通って接続端子部５８ｂに電気的に接続され、下部電極５０ｃは、接続電極５７を通って接続端子部５８ｃに電気的に接続されている。

つまり、各上部電極に対してそれぞれ独立した接続端子部と、各下部電極に対してそれぞれ独立した接続端子部と、を基部１１０の主面に形成している。従って、接続端子部に対する接続電極のパターン形状を単純化することができる。また、図５（ａ）に示すような、ワイヤボンディングによる空中配線は不要となる。

このような構成では、屈曲振動片１００の外部で、図５（ｂ）で示したような結線を構成し、平行に並列配置された３個の腕部のうち、奇数番目に配置された第２電極と、偶数番目に配置された腕部に設けられた第１電極と、を電気的に接続し、且つ、奇数番目に配置された腕部に設けられた第１電極と、偶数番目に配置された腕部に設けられた第２電極と、を電気的に接続する。このようにすることで、腕部１１１，１１３と腕部１１２との振動方向とが逆向きになり、電界印加により腕部１１１，１１３と腕部１１２とが互い違いに上下運動を行うことができる。
（振動子）

次に、前述した屈曲振動片を用いた振動子の１例について図面を参照して説明する。
図７は、振動子の概略構成を示す断面図である。振動子２００は、前述した屈曲振動片１００と、この屈曲振動片１００を収容するパッケージベース２１０、及びパッケージベース２１０の開口部を封止するリッド２１２とを主な構成要素としている。

パッケージベース２１０は、セラミックグリーンシート等を積層して焼成した箱体であり、凹状に形成されたキャビティ内部には、屈曲振動片１００を実装するための内部実装電極２１５が形成されている。パッケージベース２１０の外部の底面には、外部実装端子２１６が形成されている。外部実装端子２１６は、図示しないスルーホール等を介して内部実装電極２１５と電気的に接続されている。

リッド２１２は、本実施形態の場合には平板状を成す。構成部材としては、金属またはガラスが採用されることが多い。いずれの部材を採用する場合であっても、線膨張係数がパッケージベース２１０の構成部材と近似したものを採用することが望ましい。

屈曲振動片１００を実装したパッケージベース２１０の開口部を封止する際、リッド２１２は接合部材２１１を介して接合される。接合部材２１１は、リッド２１２を構成する部材により異なる。例えばリッド２１２が金属であった場合、接合部材２１１には低融点金属で構成されたシールリングを用いる。一方、リッド２１２がガラスであった場合、接合部材２１１には低融点ガラスを採用する。

パッケージベース２１０とリッド２１２で構成される空間は、減圧状態または真空状態を保持できるように気密封止されている。

このように構成される振動子２００は、外部実装端子２１６を介した外部からの駆動信号により屈曲振動片１００が励振され、所定の周波数（例えば、３２ｋＨｚ）で発振（共振）する。

また、屈曲振動片１００は、パッケージ内に収納され、パッケージ内において、真空環境で振動されることで、より一層安定した振動を長期間にわたって維持することができる。また、パッケージ内に収納されることで、扱いやすいうえ、湿度など外部環境から屈曲振動片１００を保護することができる。
（発振器）

次に、前述した屈曲振動片または振動子を含んで構成される発振器について図面を参照して説明する。
図８は、発振器の構成例を示す回路説明図である。発振器３００は、屈曲振動片１００と、この屈曲振動片１００と並列に接続されたインバーター３０１と、を含む。インバーター３０１の一方端が前述した接続端子部４８と接続され、他方端が前述した接続端子部５８と接続される。また、図示のように、屈曲振動片１００とインバーター３０１との一方の接続点と接地端との間に接続された容量素子（コンデンサー）３０２と、屈曲振動片１００とインバーター３０１との他方の接続点と接地端との間に接続された容量素子（コンデンサー）３０３と、を更に備えてもよい。

以上に説明した本実施形態によれば、従来と同等の性能を保ちつつ小型化された発振器を提供することが可能となる。

なお、本発明は上述した実施例の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、前述した実施例では、３個の腕部を有する屈曲振動片を例示して説明していたが、それ以上の奇数個（５個、７個・・・）の腕部を有する屈曲振動片を構成することも可能である。また、上記した実施例においては、各腕部とこれらを連結する基部の構成材料として水晶を例示していたが、他にも半導体（シリコン）、金属など種々の構成材料を用いることが可能である。
（電子機器）

次に、前述した屈曲振動片を含む電子機器について説明する。なお、図示は省略する。
屈曲振動片１００は、圧電体素子としての積層構造体（積層構造体１，２，３，４のいずれか）を含み、上部電極と下部電極とを平面視して重ならないように配置することで、圧電体層１０のピンホールに起因する上部電極と下部電極とのショートを防止し、上部電極と下部電極のパターン形状を適切に設計することで、電界効率が高く、しかも高いＱ値が得られる。

この特徴により、屈曲振動片１００は、タイミングデバイス等として、デジタル携帯電話、パーソナルコンピューター、電子時計、ビデオレコーダー、テレビなどの電子機器に広く用いることができる。そして、この屈曲振動片１００をパッケージ化した振動子や、屈曲振動片１００と、屈曲振動片１００を駆動させるための半導体素子とを備えた屈曲振動デバイス等も安定した正確な振動が可能であり、搭載される電子機器の品質向上に貢献することができる。

２ａ，２ｂ，２ｃ…積層構造体、１０…圧電体層、４０ａ，４０ｂ，４０ｃ…上部電極、５０ａ，５０ｂ，５０ｃ…下部電極、１００…屈曲振動片、１１０…基部、１１１，１１２，１１３…腕部、１１５…主面。

Claims (8)

1. 圧電体層と、
   前記圧電体層の第１面に設けられた第１電極と、
   前記第１面に対向する第２面に設けられた第２電極と、を有し、
   前記第１電極と前記第２電極とが、平面視で互いに重ならないように配置されたことを特徴とする積層構造体。
2. 圧電体層と、前記圧電体層の第１面側に設けられた第１電極と、前記第１面に対向する第２面側に設けられた第２電極と、を有し、前記第１電極と前記第２電極とが、平面視して互いに重ならないように配置された積層構造体と、
   基部と、前記基部から伸長した腕部と、を有し、
   前記積層構造体が、前記腕部に形成されたことを特徴とする屈曲振動片。
3. 請求項２に記載の屈曲振動片において、
   前記腕部が３個並列配置されると共に、前記腕部のそれぞれが前記積層構造体を有し、
   両外側に配置された前記腕部の前記第２電極と、内側に配置された前記腕部の前記第１電極と、が電気的に接続され、且つ、
   両外側に配置された前記腕部の前記第１電極と、内側に配置された前記腕部の前記第２電極と、が電気的に接続されたことを特徴とする屈曲振動片。
4. 請求項２または請求項３に記載の屈曲振動片において、
   前記第１電極及び前記第２電極は、櫛歯状に形成されたことを特徴とする屈曲振動片。
5. 請求項２ないし請求項４に記載の屈曲振動片において、
   前記基部及び前記腕部が、水晶で構成されたことを特徴とする屈曲振動片。
6. 請求項２ないし請求項５のいずれか一項に記載の屈曲振動片と、
   前記屈曲振動片を収容したパッケージと、を有することを特徴とする振動子。
7. 請求項２ないし請求項５のいずれか一項に記載の屈曲振動片と、
   前記屈曲振動片と接続されたインバーターと、を有することを特徴とする発振器。
8. 請求項２ないし請求項５のいずれか一項に記載の屈曲振動片を有することを特徴とする電子機器。

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