JP3812724B2 - 振動片、振動子、発振器及び電子機器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】
本発明は、例えば水晶等から成る振動片、この振動片を有する振動子、この振動子を備える発振器や電子機器に関する。
【０００３】
【従来の技術】
従来、振動片である例えば音叉型水晶振動片は、例えば図９に示すように構成されている。
すなわち、音叉型水晶振動片１０は、基部１１と、この基部１１から突出するように形成されている２本の腕部１２、１３を有している。そして、この２本の腕部１２，１３には、溝１２ａ及び溝１３ａが設けられている。
【０００４】
この溝１２ａ，１３ａは、図９においては表れていない腕部１２，１３の裏面にも同様に設けられている。
このため、図９のＥ−Ｅ’断面図である図１０に示すように腕部１２，１３は、その断面形状が略Ｈ状に形成されることになる。
このような略Ｈ型の音叉型水晶振動片１０は、振動片の大きさを従来より著しく小型化しても、腕部１２，１３の振動損失が低くＣＩ値（クリスタルインピーダンス又は等価直列抵抗）も低く抑えることができるという特性を有する。
【０００５】
このため、略Ｈ型の音叉型水晶振動片１０は、例えば特に小型でも高精度な性能を求められる振動子に適している。このような振動子としては、例えば共振周波数が３２．７６８ｋＨの小型の振動子等があり、このような振動子の振動片として前記略Ｈ型の音叉型水晶振動片１０を用いることが検討されている。そして、この共振周波数が３２．７６８ｋＨの小型の振動子等は、最終的には、例えば時計等の精密機器に組み込まれて使用されることになる。
【０００６】
ところで、上述のような略Ｈ型の音叉型水晶振動片１０は、外部より電流が印加されると腕部１２、１３が振動するようになっている。具体的には、図９及び図１０に示す溝１２ａ、１３ａに溝電極が形成され、これら溝１２ａ，１３ａが設けられていない腕部１２、１３の面である両側面１２ｂ，１３ｂに側面電極が形成される。そして、電流が印加されると溝電極と側面電極との間で電界が生じ腕部１２，１３が振動するようになっている。
【０００７】
ところで、このような溝電極と側面電極は、上述のように外部から電流が印加されるのであるが、具体的には、外部から音叉型水晶振動片１０の基部１１に設けられている基部電極を介して、電流は溝電極や側面電極に供給されることになる。
このため、基部電極と溝電極や側面電極とを接続する接続電極が必要となる。この接続電極のうち基部電極と溝電極とを接続する溝電極用接続電極は、図９における基部表面１１ｃに配置される。また、基部電極と側面電極とを接続する側面電極用接続電極は、例えば、基部表面１１ｃと腕部表面１２ｃとに配置される。
【０００８】
ところが、この腕部表面１２ｃには、溝１２ａ及び溝電極が形成されているため、腕部表面１２ｃに配置される側面電極用接続電極は、溝１２ａが形成されていない部分（図９における斜線部分）に配置せざるを得ないことになり、この領域に側面電極用接続電極を配置していた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のように、略Ｈ型の音叉型水晶振動片１０は、例えば共振周波数が３２．７６８ｋＨの小型の振動子等に搭載されるため、特に小型化が要求されており、これに伴い腕部１２、１３の図１１における横方向に幅が例えば０．１ｍｍ程度、溝１２ａ、１３ａの図において横方向の幅が例えば０．０７ｍｍ程度まで小型化されている。
【００１０】
したがって、上述の基部電極と側面電極とを接続する側面電極用接続電極を配置する腕部表面１２ｃにおける領域（図９における斜線部分）の図における幅Ｗは、例えば０．０１５ｍｍ程度と制限されてしまう。
ところで、腕部表面１２ｃに配置しようとする側面電極用接続電極の幅は、最も狭くても０．０１ｍｍ程度は必要である。これでは、理論上、側面電極用接続電極と溝電極又は溝電極用接続電極との間は僅か０．００５ｍｍであり、実際の製造工程における誤差を考慮すると側面電極用接続電極と溝電極又は溝電極用接続電極とが接触したり、その他の短絡を起こす可能性が高く、振動片の不良の原因となってしまうという問題があった。
【００１１】
また、図１１は、図９のＦの部分の概略拡大図であるが、前記側面電極用接続電極を配置する腕部表面１２ｃにおける領域（図９における斜線部分）を広くするために、その部分の溝１２ｃの形状を例えば図１１にしめすように片側のみを狭くする方法もある。しかし、このように形成すると、腕１２の溝１２ａの長手方向の仮想線Ｃ−Ｃ’に対して、腕１２が対称に形成されないため、腕１２の振動のバランスが崩れ、形状によって定まる固有振動数が変わり、振動片の周波数の安定性や振動エネルギー損失を表すＣＩ値の増大やバラツキをもたらすという問題がった。
【００１２】
そこで、本発明は、以上の点に鑑み、電極に不良が生じるのを未然に防ぐことができると共に振動片の周波数特性やＣＩ値が安定する振動片、振動子、発振器及び電子機器を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的は、請求項１の発明によれば、基部電極部が形成されている基部と、前記基部から突出して形成される振動腕部と、前記振動腕部の表面及び／又は裏面に形成されている溝電極部を有する溝部と、前記振動腕部の前記溝部が形成されていない前記振動腕部の側面に形成されている側面電極部と、前記基部電極部と前記溝電極部とを接続する溝電極用接続電極部と、前記基部電極部と前記側面電極部とを接続する側面電極用接続電極部と、を有する振動片であって、前記溝部の開口部の基部側の幅が他の部分の幅より狭く形成され、この狭く形成された溝部の開口部の近傍に前記溝電極用接続電極部又は前記側面電極用接続電極部を配置するための接続電極配置部が形成され、前記溝部の開口部の形状が前記溝部の幅方向中央で長手方向に向かって設けられる仮想線に対して略対称に形成されていることを特徴とする振動片によって達成される。
【００１４】
請求項１の構成によれば、前記溝部の開口部の基部側の幅が他の部分の幅より狭く形成され、この狭く形成された溝部の開口部の近傍に前記溝電極用接続電極部又は前記側面電極用接続電極部を配置するための接続電極配置部が形成されている。
したがって、前記接続電極配置部に前記溝電極用接続電極部又は前記側面電極用接続電極部を配置することで、これら溝電極用接続電極部又は側面電極用接続電極部が、前記溝電極部や前記側面電極部と短絡し振動片に不良が生じることを未然に防ぐことができる。
また、請求項１の構成によれば、前記溝部の開口部の形状が前記溝部の幅方向中央で長手方向に向かって設けられる仮想線に対して略対称に形成されている。
したがって、前記振動腕部の振動のバランスが崩れ、形状によって定まる固有振動数が変わり、振動片の周波数の安定性や振動エネルギー損失を表すＣＩ値の増大やバラツキをもたらすことを未然に防止することができる。
【００１５】
好ましくは、請求項２の発明によれば、請求項１の構成において、前記振動腕部が複数配置され、前記複数の振動腕部に形成されている前記溝部の開口部の形状がそれぞれ略同一となっていることを特徴とする振動片である。
請求項２の構成によれば、前記振動腕部が複数配置され、前記複数の振動腕部に形成されている前記溝部の開口部の形状がそれぞれ略同一となっているので、複数の振動腕部を有する振動片でも、前記溝電極用接続電極部又は前記側面電極用接続電極部が、前記溝電極部や前記側面電極部と短絡し振動片に不良が生じることを未然に防ぐことができると共に、前記振動腕部の振動のバランスが崩れ、形状によって定まる固有振動数が変わり、振動片の周波数の安定性や振動エネルギー損失を表すＣＩ値の増大やバラツキをもたらすことを未然に防止することもできる。
【００１６】
好ましくは、請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２によれば、前記狭く形成された溝部の開口部の幅が、前記他の部分の溝部の開口部の幅に対して約０．０２ｍｍ程度狭く形成されていることを特徴とする振動片である。
請求項３の構成によれば、前記狭く形成された溝部の開口部の幅が、前記他の部分の溝部の開口部の幅に対して約０．０２ｍｍ程度狭く形成されている。したがって、前記接続電極配置部の幅が、他の部分の幅より、少なくとも約０．０５ｍｍ程度広く確保することができるので、前記溝電極用接続電極部又は前記側面電極用接続電極部が、前記溝電極部や前記側面電極部と短絡し振動片に不良が生じることを未然に防ぐことができる。
【００１７】
好ましくは、請求項４の発明によれば、請求項１乃至請求項３のいずれかの構成において、前記溝部が前記振動腕部の表面及び裏面に形成されていると共に、これら各々の振動腕部の断面を溝部の深さ方向に形成した場合、その断面が略Ｈ型に形成されることを特徴とする振動片である。
【００１８】
好ましくは、請求項５の発明によれば、請求項１乃至請求項４にいずれかに記載に構成において、前記振動片が音叉型水晶振動片により形成されていることを特徴とする振動片である。
【００１９】
好ましくは、請求項６の発明によれば、請求項５に記載の構成において、前記音叉型水晶振動片の共振周波数が略３２ｋＨに成っていることを特徴とする振動片である。
【００２０】
請求項４乃至請求項６の構成によれば、これらの振動片の前記溝電極用接続電極部又は前記側面電極用接続電極部が、前記溝電極部や前記側面電極部と短絡し振動片に不良が生じることを未然に防ぐことができると共に、前記振動腕部の振動のバランスが崩れ、形状によって定まる固有振動数が変わり、振動片の周波数の安定性や振動エネルギー損失を表すＣＩ値の増大やバラツキをもたらすことを未然に防止することもできる。
【００２１】
前記目的は、請求項７の発明によれば、基部電極部が形成されている基部と、前記基部から突出して形成される振動腕部と、前記振動腕部の表面及び／又は裏面に形成されている溝電極部を有する溝部と、前記振動腕部の前記溝部が形成されていない前記振動腕部の側面に形成されている側面電極部と、前記基部電極部と前記溝電極部とを接続する溝電極用接続電極部と、前記基部電極部と前記側面電極部とを接続する側面電極用接続電極部と、を有する振動片であり、前記振動片が、パッケージ内に収容されている振動子であって、前記振動片の前記溝部の開口部の基部側の幅が他の部分の幅より狭く形成され、この狭く形成された溝部の開口部の近傍に前記溝電極用接続電極部又は前記側面電極用接続電極部を配置するための接続電極配置部が形成され、前記溝部の開口部の形状が前記溝部の幅方向中央で長手方向に向かって設けられる仮想線に対して略対称に形成されていることを特徴とする振動子により達成される。
【００２２】
請求項７の構成によれば、前記振動片の前記溝部の開口部の基部側の幅が他の部分の幅より狭く形成され、この狭く形成された溝部の開口部の近傍に前記溝電極用接続電極部又は前記側面電極用接続電極部を配置するための接続電極配置部が形成されている。
したがって、前記接続電極配置部に前記溝電極用接続電極部又は前記側面電極用接続電極部を配置することで、これら溝電極用接続電極部又は側面電極用接続電極部が、前記溝電極部や前記側面電極部と短絡し振動片に不良が生じることを未然に防ぐことができる振動子である。
また、請求項７の構成によれば、前記振動片の前記溝部の開口部の形状が前記溝部の幅方向中央で長手方向に向かって設けられる仮想線に対して略対称に形成されている。
したがって、前記振動腕部の振動のバランスが崩れ、形状によって定まる固有振動数が変わり、振動片の周波数の安定性や振動エネルギー損失を表すＣＩ値の増大やバラツキをもたらすことを未然に防止することができる振動子である。
【００２３】
好ましくは、請求項８の発明によれば、請求項７の構成において、前記振動片の前記振動腕部が複数配置され、前記複数の振動腕部に形成されている前記溝部の開口部の形状がそれぞれ略同一となっていることを特徴とする振動子である。
請求項８の構成によれば、前記振動片の前記振動腕部が複数配置され、前記複数の振動腕部に形成されている前記溝部の開口部の形状がそれぞれ略同一となっているので、複数の振動腕部を有する振動片でも、前記溝電極用接続電極部又は前記側面電極用接続電極部が、前記溝電極部や前記側面電極部と短絡し振動片に不良が生じることを未然に防ぐことができると共に、前記振動腕部の振動のバランスが崩れ、形状によって定まる固有振動数が変わり、振動片の周波数の安定性や振動エネルギー損失を表すＣＩ値の増大やバラツキをもたらすことを未然に防止することもできる振動子である。
【００２４】
好ましくは、請求項９の発明によれば、請求項７又は請求項８に記載の構成において、前記振動片の前記狭く形成された溝部の開口部の幅が、前記他の部分の溝部の開口部の幅に対して約０．０２ｍｍ程度狭く形成されていることを特徴とする振動子である。
請求項９の構成によれば、前記振動片の前記狭く形成された溝部の開口部の幅が、前記他の部分の溝部の開口部の幅に対して約０．０２ｍｍ程度狭く形成されている。したがって、前記接続電極配置部の幅が、他の部分の幅より、少なくとも約０．０５ｍｍ程度広く確保することができるので、前記溝電極用接続電極部又は前記側面電極用接続電極部が、前記溝電極部や前記側面電極部と短絡し振動片に不良が生じることを未然に防ぐことができる振動子である。
【００２５】
好ましくは、請求項１０の発明によれば、請求項７乃至請求項９のいずれか構成において、前記振動片の前記溝部が前記振動腕部の表面及び裏面に形成されていると共に、これら各々の振動腕部の断面を溝部の深さ方向に形成した場合、その断面が略Ｈ型に形成されることを特徴とする振動子である。
【００２６】
好ましくは、請求項１１の発明によれば、請求項７乃至請求項１０のいずれかの構成において、前記振動片が音叉型水晶振動片により形成されていることを特徴とする振動子である。
【００２７】
好ましくは、請求項１２の発明によれば、請求項１１の構成において、前記音叉型水晶振動片の共振周波数が略３２ｋＨに成っていることを特徴とする振動子である。
【００２８】
好ましくは、請求項１３の発明によれば、請求項７乃至請求項１２のいずれかの構成において、前記パッケージが箱状に形成されていることを特徴とする振動子である。
【００２９】
好ましくは、請求項１４の発明によれば、請求項８乃至請求項１４のいずれかの構成において、前記パッケージが所謂シリンダータイプに形成されていることを特徴とする振動子である。
【００３０】
請求項１０乃至請求項１４の構成によれば、これらの前記振動片の前記溝電極用接続電極部又は前記側面電極用接続電極部が、前記溝電極部や前記側面電極部と短絡し振動片に不良が生じることを未然に防ぐことができると共に、前記振動腕部の振動のバランスが崩れ、形状によって定まる固有振動数が変わり、振動片の周波数の安定性や振動エネルギー損失を表すＣＩ値の増大やバラツキをもたらすことを未然に防止することもできる振動子である。
【００３１】
前記目的は、請求項１５の発明によれば、基部電極部が形成されている基部と、前記基部から突出して形成される振動腕部と、前記振動腕部の表面及び／又は裏面に形成されている溝電極部を有する溝部と、前記振動腕部の前記溝部が形成されていない前記振動腕部の側面に形成されている側面電極部と、前記基部電極部と前記溝電極部とを接続する溝電極用接続電極部と、前記基部電極部と前記側面電極部とを接続する側面電極用接続電極部と、を有する振動片であり、前記振動片と集積回路が、パッケージ内に収容されている発振器であって、前記振動片の前記溝部の開口部の基部側の幅が他の部分の幅より狭く形成され、この狭く形成された溝部の開口部の近傍に前記溝電極用接続電極部又は前記側面電極用接続電極部が配置されるための接続電極配置部が形成され、前記溝部の開口部の形状が前記溝部の幅方向中央で長手方向に向かって設けられる仮想線に対して略対称に形成されていることを特徴とする発振器により達成される。
【００３２】
前記目的は、請求項１６の発明によれば、基部電極部が形成されている基部と、前記基部から突出して形成される振動腕部と、前記振動腕部の表面及び／又は裏面に形成されている溝電極部を有する溝部と、前記振動腕部の前記溝部が形成されていない前記振動腕部の側面に形成されている側面電極部と、前記基部電極部と前記溝電極部とを接続する溝電極用接続電極部と、前記基部電極部と前記側面電極部とを接続する側面電極用接続電極部と、を有する振動片であり、前記振動片がパッケージ内に収容されている振動子であり、前記振動子を制御部に接続して用いている電子機器であって、前記振動片の前記溝部の開口部の基部側の幅が他の部分の幅より狭く形成され、この狭く形成された溝部の開口部の近傍に前記溝電極用接続電極部又は前記側面電極用接続電極部を配置するための接続電極配置部が形成され、前記溝部の開口部の形状が前記溝部の幅方向中央で長手方向に向かって設けられる仮想線に対して略対称に形成されていることを特徴とする電子機器により達成される。
【００３３】
請求項１５又は請求項１６の構成によれば、これら前記振動片の前記溝部の開口部の基部側の幅が他の部分の幅より狭く形成され、この狭く形成された溝部の開口部の近傍に前記溝電極用接続電極部又は前記側面電極用接続電極部を配置するための接続電極配置部が形成されている。
したがって、前記接続電極配置部に前記溝電極用接続電極部又は前記側面電極用接続電極部を配置することで、これら溝電極用接続電極部又は側面電極用接続電極部が、前記溝電極部や前記側面電極部と短絡し振動片に不良が生じることを未然に防ぐことができる。
また、請求項１５又は請求項１６の構成によれば、これら前記振動片の前記溝部の開口部の形状が前記溝部の幅方向中央で長手方向に向かって設けられる仮想線に対して略対称に形成されている。
したがって、前記振動腕部の振動のバランスが崩れ、形状によって定まる固有振動数が変わり、振動片の周波数の安定性や振動エネルギー損失を表すＣＩ値の増大やバラツキをもたらすことを未然に防止することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００３５】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る振動片である略Ｈ型の音叉型水晶振動片１００を示す概略図である。
この略Ｈ型の音叉型水晶振動子１００は、例えば水晶の単結晶から切り出され音叉型に加工されて形成されている。このとき、図１に示すＸ軸が電気軸、Ｙ軸が機械軸及びＺ軸が光軸となるように水晶の単結晶から切り出されることになる。
このように電気軸が図１のＸ軸方向に配置されることにより、高精度が要求される携帯電話装置等の電子機器全般に好適な略Ｈ型の音叉型水晶振動片１００となる。
【００３６】
また、より正確には、音叉型水晶振動片１００は、水晶の単結晶から切り出す際、上述のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸からなる直交座標系において、Ｘ軸回りに、Ｘ軸とＹ軸とからなるＸＹ平面を反時計方向に約１度乃至５度傾けた、所謂水晶Ｚ板として、略Ｈ型の音叉型水晶振動片１００が形成されることになる。
【００３７】
このような略Ｈ型の音叉型水晶振動片１００は、基部１４０と、この基部１４０から図においてＹ軸方向に突出するように形成された例えば２本の振動腕部である腕部１２０，１３０とを有している。
この２本の腕部１２０、１３０の表面１２０ｃ、１３０ｃには、図１及び図２に示すように溝部１２０ａ，１３０ａがそれぞれ形成されている。図２は図１のＡ−Ａ’線概略断面図である。ところで、この溝部１２０ａ、１３０ａは、図２に示すように２本の腕部１２０，１３０の裏面にも同様に形成されている。
したがって、図２に示すように腕部１２０、１３０には、溝部１２０ａ等が図において上下方向に設けられているため、その断面形状が略Ｈ型に形成される。このため、この断面形状が略Ｈ型なので略Ｈ型の音叉型水晶振動片１００と称している。
【００３８】
この略Ｈ型の音叉型水晶振動片１００には、図１に示すように電極（図において斜線部分）が形成される。すなわち、図１に示すように、基部１４０には、基部電極１４０ｄが形成され、腕部１２０、１３０の溝部１２０ａ，１３０ａには、溝電極１２０ｄ，１３０ｄがそれぞれ形成される。
また、腕部１２０，１３０の図２に示す、それぞれの両側面１２０ｂ，１２０ｂ，１３０ｂ，１３０ｂには、側面電極１２０ｅ，１３０ｅが形成されている。
【００３９】
この側面電極１２０ｅ、１３０ｅのうち、図２の腕部１２０の図において外側に配置される側面電極１２０ｅ及び腕部１３０の図において外側に配置される側面電極１３０ｅは、図１に示すように側面電極用接続電極１４１を介して基部電極１４０ｄに接続されている。
また、図２の腕部１２０の図において内側に配置される側面電極１２０ｅも側面電極用接続電極１４１と接続され、この側面電極用接続電極１４１は、図１の裏面において基部電極１４０と接続される構成となっている。
【００４０】
一方、図１に示すように溝電極１２０ｄ、１３０ｄと基板電極１４０ｄとを接続するための溝電極用接続電極１４２が形成されている。この溝電極用接続電極１４２は、図１の基部１４０表面又は裏面において基部電極１４０ｄと接続される構成となっている。
ところで、このような略Ｈ型の音叉型水晶振動子１００は、例えば共振周波数が３２．７６８ｋＨであるが、従来の３２．７６８ｋＨの音叉型水晶振動子と比べ、著しく小型となっている。
【００４１】
すなわち、図１に示すように、略Ｈ型の音叉型水晶振動子００のＹ軸方向の長さは、例えば約２．２ｍｍ程度となっており、略Ｈ型の音叉型水晶振動子１００のＸ軸方向の幅は、約０．５ｍｍ程度となっている。
この寸法は、従来の音叉型水晶振動片の一般的な寸法である、３．６ｍｍ（Ｙ軸方向）、０．６９ｍｍ（Ｘ軸方向）と比べ著しく小さくなっている。
また、図１に示す腕部１２０のＹ軸方向の長さは、例えば約１．６ｍｍ程度であり、各腕部１２０、１３０のＸ軸方向の幅は、例えば０．１ｍｍ程度となっている。
このような腕部１２０の大きさは、従来の一般的な腕部の寸法である２．４ｍｍ（Ｙ軸方向）、０．２３ｍｍ（Ｘ軸方向）と比べ、著しく小さくなっている。
【００４２】
このように従来の音叉型水晶振動片と比べ著しく小さくなっている腕部１２０、１３０には、図１及び図２のように溝部１２０ａ，１３０ａが形成されており、この溝部１２０ａ、１３０ａは、腕部１２０，１３０の表面１２０ｃ、１３０ｃ上においてＹ軸方向に例えば約０．８ｍｍ程度の長さに形成されている。
ところで、図３は、図１のＢで示す部分を拡大した概略図である。図３に示すように、この溝部１２０ａ、１３０ａのＸ軸方向の幅は、例えば約０．０７ｍｍ程度であり、そのＺ軸方向の深さは、例えば約０．０２から０．０４５ｍｍ程度となっている。
【００４３】
また、溝部１２０ａ、１３０ａの開口部の基部１４０側、例えば溝部１２０ａ、１３０ａの下端部から０．２ｍｍ間での部分は、図３に示すように狭く形成されている。これは、例えば０．０５ｍｍで、上述の０．０７ｍｍより０．０２ｍｍ程度狭く形成されている。すなわち、例えば溝部１２０ａの開口の形状は、図３に示す溝部の幅方向中央で長手方向に向かって設けられる仮想線Ｃ−Ｃ’に対して略対称に形成されている。そして、この略対称は他方の腕部１３０の溝部１３０ａも同様に形成されている。
【００４４】
このように溝部１２０ａ、１３０ａの基部側の部分は狭く形成されている。すなわち、例えば腕部１２０の基部側の狭くなった部分は、図３に示すように左側が０．０１ｍｍ、右側が０．０１ｍｍ狭く形成されている。
このため、この狭く形成された部分に配置されるべき溝電極１２０ａは、０．０１ｍｍだけ幅方向に少なく配置することができる。一方、このように腕部１２０の溝部１２０ａの狭くなった左側には、接続電極配置部Ｄが形成され、この接続電極配置部Ｄには、腕部１２０の内側の側面電極１２０ｅと接続するために側面電極用接続電極１４１が配置されている。
ところで、従来のように、溝部１２０ａが狭く形成されない状態で、この側面電極用接続電極１４１が配置されると、溝部１２０ａに形成される溝電極１２０ａと側面電極用接続電極１４１との隙間が僅かに０．０１ｍｍとなり、短絡等の危険が大であった。
【００４５】
しかし、本実施の形態では、溝部１２０ａが下端部から０．２ｍｍの長さで、その左側が０．０１ｍｍ狭く形成されている。したがって、溝電極１２０ａ幅も０．０１ｍｍ狭くなる。そして、側面電極用接続電極１４１を図３に示すように腕部１２０の左側（内側）に配置した場合、側面電極用接続電極１４１と溝電極１２０ａとの間隔は０．０１ｍｍ従来より増えて、０．０２ｍｍとなる。
したがって、側面電極用接続電極１４１と溝電極１２０ａとの短絡等が生じにくい高性能な音叉型水晶振動片１００となる。
【００４６】
また、本実施の形態に係る音叉型水晶振動片１００は、上述のように、双方の腕部１２０，１３０の溝部１２０ａ、１３０ａの開口の形状が、図３に示す溝部の幅方向中央で長手方向に向かって設けられる仮想線Ｃ−Ｃ’に対して略対称に形成されている。
図４（ａ）は、溝部の開口形状が上述の仮想線Ｃ−Ｃ’に対して非対称な場合の周波数平均と標準偏差を示すグラフである。図４（ｂ）は、本実施の形態に係る音叉型水晶振動片１００の周波数平均と標準偏差を示すグラフである。
【００４７】
図４（ａ）（ｂ）に示すように、本実施の形態に係る音叉型水晶振動片１００の周波数平均は、３２．９３５８７ｋＨｚで、標準偏差は０．０５４９６５ｋＨｚである。そして、溝部の開口形状が非対称な場合の周波数平均は、３２．９１７７３ｋＨｚで標準偏差は、０．０９２６１１ｋＨｚである。
したがって、本実施の形態の音叉型水晶振動片１００の方が、溝部の開口形状が非対称な場合に比べ、振動片の周波数が安定し、振動エネルギー損失を表すＣＩ値が増大せず、振動片によるバラツキが生じ難い優れた振動片となることがわかる。
また、これは、溝部１２０ａ、１３０ａの開口形状を仮想線Ｃ−Ｃ’に対して略対称に配置することで、腕部１２０，１３０の振動のバランスが崩れ難くなり、さらに、形状によって定まる固有振動数も変わり難くなったことによるものである。
【００４８】
このように本実施の形態では、溝部１２０ａの下端部が片側で０．０１ｍｍずつ狭くなっている例を示したが、これより大きくするとＣＩ値が急上昇してしまう場合がある。このため側面電極用接続電極１４１と溝電極１２０ａとの短絡による歩留まりとＣＩ値の上昇の許容できる範囲でこの値を選択することが望ましい。
また、本実施の形態では、溝部１２０ａの下端部から０．２ｍｍの長さで狭くなっている例を示したが、狭くなっている部分の長さは短い程よい。短さの下限は、プロセスの精度と信頼性に依存するが、実験したところ、０．０５ｍｍ程度でもＣＩ値の上昇も少なく電極の短絡も生じなかった。このため。０．０５ｍｍ程度まで短くすることが可能である。
【００４９】
ところで、このように配置される溝電極１２０ｄ，側面電極１２０ｅ等の電極は、具体的には、複数層、例えば２層から成り、下地としてＣｒ、上層がＡｕから形成されている。この場合、Ｃｒの代わりにＮｉやＴｉ等を使用してもよい。また、１層からなる場合もあり、このときは、例えばＡｌ層が用いられる。この他にも、Ａｌ電極で表面を陽極酸化した電極やＣｒ電極１層で、このＣｒ層の上に保護膜としてＳｉＯ2 等を形成する電極も用いることができる。
さらに、電極の厚みは、例えば下層Ｃｒが１００Å〜９００Åで上層Ａｕが５００Å〜１０００Åと成っている。
【００５０】
本実施の形態に係る音叉型水晶振動片１００は以上のように構成されるが、以下その動作等について説明する。
先ず、音叉型水晶振動片１００の外部の図示しない電源より電流が基部１４０の基部電極１４０ｄに供給される。すると、この電流は、側面電極用接続電極１４１と溝電極用接続電極１４２等を経て側面電極１２０ｅと溝電極１２０ｄにそれぞれ供給される。
このとき、側面電極用接続電極１４１と溝電極１２０ｄ等との間には、上述の図３においてＤで示す接続電極配置部が形成されているため、製造上の誤差があっても、側面電極用接続電極１４１と溝電極１２０ｄ等との間に接触やその他の短絡等が生じることがない。
【００５１】
このように溝電極１２０ｄと側面電極１２０ｅに電流が印加されると、溝電極１２０ｄと側面電極１２０ｅとの間に電界を発生し、圧電体である水晶の内部に電界が深く分布することになる。
この電界の分布によって、圧電体である腕部１２０、１３０が振動し、音叉型振動片１００が振動することになる
このとき、腕部１２０，１３０の溝部１２０ａ、１３０ａの開口形状が上述の仮想線Ｃ−Ｃ’に対して略対称に形成されている。したがって、腕部１２０、１３０の振動のバランスが崩れ、形状によって定まる固有振動数が変わることがない。このため、音叉型水晶振動片１００の周波数の安定性や振動エネルギー損失を表すＣＩ値の増大やバラツキをもたらすことを未然に防止することができる。
【００５２】
さらに、このときの共振周波数は、例えば３２．７６８ｋＨとなっており、本実施の形態に係る音叉型水晶振動片１００は、図２に示すように、腕部１２０、１３０の断面形状が略Ｈ型に形成されているため、従来の３２．７６８ｋＨの音叉型水晶振動子と比べ、著しく小型となっているにもかかわらず、性能が向上している振動片である。
【００５３】
ところで、上述の接続電極配置部Ｄの形成は、腕部１２０の溝部１２０ａの幅を狭くするだけで形成することができるため、特別な構成を略Ｈ型の音叉型水晶振動片１００に設ける必要がなく、製造上のコストを上昇させることがない。
【００５４】
（第２の実施の形態）
図５は、本実施の第２の形態に係る振動子であるセラミックパケージ音叉型振動子２００を示す図である。
このセラミックパケージ音叉型振動子２００は、上述の第１の実施の形態の音叉型水晶振動片１００を使用している。したがって、音叉型水晶振動片１００の構成、作用等については、同一符号を付する等して、その説明を省略する。
【００５５】
図５は、セラミックパケージ音叉型振動子２００の構成を示す概略断面図である。図５に示すように、セラミックパケージ音叉型振動子２００は、その内側に空間を有する箱状のパッケージ２１０を有している。このパッケージ２１０には、その底部にベース部２１１を備えている。このベース部２１１は、例えばアルミナ等のセラミックス等で形成されている。
【００５６】
ベース部２１１の上には、封止部２１２が設けられており、この封止部２１２は、蓋体２１３と同様の材料から形成されている。また、この封止部２１２の上には蓋体２１３が載置され、これらベース部２１１、封止部２１２及び蓋体２１３で、中空の箱体を形成することになる。
このように形成されているパッケージ２１０のベース部２１１上にはパッケージ側電極２１４が設けられている。このパッケージ側電極２１４の上には導電性接着剤等を介して音叉型水晶振動片１００の基部電極１４０ｄが固定されている。
【００５７】
この音叉型水晶振動片１００は、パッケージ側電極２１４から一定の電流が与えられると振動するようになっている。このとき、音叉型水晶振動片１００には、図３に示すように、側面電極用接続電極１４１と溝電極１２０ｄ等との間には、Ｄで示す接続電極配置部が形成されているため、製造上の誤差があっても、側面電極用接続電極１４１と溝電極１２０ｄ等との間に接触やその他の短絡等が生じることがない。したがって、略Ｈ型の音叉型水晶振動片１００の性能を十分に発揮できるセラミックパケージ音叉型振動子２００となる。また、製造コストを上昇させることなく、セラミックパケージ音叉型振動子２００を製造することができる。
【００５８】
また、腕部１２０，１３０の溝部１２０ａ、１３０ａの開口形状が図３の仮想線Ｃ−Ｃ’に対して略対称に形成されている。したがって、腕部１２０、１３０の振動のバランスが崩れ、形状によって定まる固有振動数が変わることがない。このため、音叉型水晶振動片１００の周波数の安定性や振動エネルギー損失を表すＣＩ値の増大やバラツキをもたらすことを未然に防止することができる振動子となる。
【００５９】
（第３の実施の形態）
図６は、本実施の第３の形態に係る電子機器であるデジタル携帯電話３００を示す図である。
このデジタル携帯電話３００は、上述の第３の実施の形態のセラミックパケージ音叉型振動子２００と音叉型水晶振動片１００を使用している。
したがって、セラミックパケージ音叉型振動子２００と略Ｈ型の音叉型水晶振動片１００の構成、作用等については、同一符号を付する等して、その説明を省略する。
【００６０】
図６は、デジタル携帯電話３００の回路ブロックを示す概略図である。図６に示すように、デジタル携帯電話３００で送信する場合は、使用者が、自己の声をマイクロフォンに入力すると、信号はパルス幅変調・符号化のブロックと変調器／復調器のブロックを経てトランスミッター、アンテナスイッチを介しアンテナから送信されることになる。
一方、他人の電話から送信された信号は、アンテナで受信され、アンテナスイッチ、受信フィルター等を経て、レシーバーから変調器／復調器のブロックに入力される。そして、変調又は復調された信号がパルス幅変調・符号化のブロックを経てスピーカーに声として出力されるようになっている。
このうち、アンテナスイッチや変調器／復調器ブロック等を制御するためにコントローラが設けられている。
【００６１】
このコントローラは、上述の他に表示部であるＬＣＤや数字等の入力部であるキー、さらにはＲＡＭやＲＯＭ等も制御するため、高精度であることが求められ、この高精度なコントローラの要求に応えられるように高精度の上述のセラミックパッケージ音叉振動子２００が用いられることになる。
すなわち、セラミックパッケージ音叉振動子２００に収容されている音叉型水晶振動片１００には、図３に示すように、側面電極用接続電極１４１と溝電極１２０ｄ等との間には、Ｄで示す接続電極配置部が形成されているため、製造上の誤差があっても、側面電極用接続電極１４１と溝電極１２０ｄ等との間に接触やその他の短絡等が生じることがない。
【００６２】
したがって、音叉型水晶振動片１００の性能を十分に発揮できるセラミックパケージ音叉型振動子２００を有するデジタル携帯電話３００となる。また、製造コストを上昇させることなく、デジタル携帯電話３００を製造することができる。
また、音叉型水晶振動片１００の腕部１２０，１３０の溝部１２０ａ、１３０ａの開口形状が図３の仮想線Ｃ−Ｃ’に対して略対称に形成されている。したがって、腕部１２０、１３０の振動のバランスが崩れ、形状によって定まる固有振動数が変わることがない。このため、音叉型水晶振動片１００の周波数の安定性や振動エネルギー損失を表すＣＩ値の増大やバラツキをもたらすことを未然に防止することができるデジタル携帯電話３００となる。
【００６３】
（第４の実施の形態）
図７は、本実施の第４の実施の形態に係る発振器である音叉水晶発振器４００を示す図である。
このデジタル音叉水晶発振器４００は、上述の第３の実施の形態のセラミックパケージ音叉型振動子２００と多くの部分で構成が共通している。したがって、セラミックパケージ音叉型振動子２００と音叉型水晶振動片１００の構成、作用等については、同一符号を付する等して、その説明を省略する。
【００６４】
図７に示す音叉型水晶発振器４００は、図５に示すセラミックパッケージ音叉振動子２００の音叉型水晶振動片１００の下方で、ベース部２１１の上に、図７に示すように集積回路４１０を配置したものである。
すなわち、音叉水晶発振器４００では、その内部に配置された、音叉型水晶振動片１００が振動すると、その振動は、集積回路４１０に入力され、その後、所定の周波数信号を取り出すことで、発振器として機能することになる。
【００６５】
すなわち、音叉水晶発振器４００に収容されている音叉型水晶振動片１００には、図３に示すように、側面電極用接続電極１４１と溝電極１２０ｄ等との間には、Ｄで示す接続電極配置部が形成されているため、製造上の誤差があっても、側面電極用接続電極１４１と溝電極１２０ｄ等との間に接触やその他の短絡等が生じることがない。
したがって、音叉型水晶振動片１００の性能を十分に発揮できる音叉水晶発振器４００となる。また、製造コストを上昇させることなく、音叉型水晶発振器４００を製造することができる。
【００６６】
また、音叉型水晶振動片１００の腕部１２０，１３０の溝部１２０ａ、１３０ａの開口形状が図３の仮想線Ｃ−Ｃ’に対して略対称に形成されている。したがって、腕部１２０、１３０の振動のバランスが崩れ、形状によって定まる固有振動数が変わることがない。このため、音叉型水晶振動片１００の周波数の安定性や振動エネルギー損失を表すＣＩ値の増大やバラツキをもたらすことを未然に防止することができる音叉型水晶発振器４００となる。
【００６７】
（第５の実施の形態）
図８は、本実施の第５の実施の形態に係る振動子であるシリンダータイプ音叉振動子５００を示す図である。
このシリンダータイプ音叉振動子５００は、上述の第１の実施の形態の音叉型水晶振動片１００を使用している。したがって、略Ｈ型の音叉型水晶振動片１００の構成、作用等については、同一符号を付する等して、その説明を省略する。
【００６８】
図８は、シリンダータイプ音叉振動子５００の構成を示す概略図である。
図８に示すようにシリンダータイプ音叉振動子５００は、その内部に音叉型水晶振動片１００を収容するための金属製のキャップ５３０を有している。
このキャップ５３０は、ステム５２０に対して圧入され、その内部が真空状態に保持されるようになっている。
【００６９】
また、キャップ５３０に収容された音叉型水晶振動片１００を保持するためのリード５１０が２本配置されている。
このようなシリンダータイプ音叉振動子５００に外部より電流を印加すると音叉型水晶振動片１００の腕部１２０が振動し、振動子として機能することになる。
このとき、音叉型水晶振動片１００には、図３に示すように、側面電極用接続電極１４１と溝電極１２０ｄ等との間には、Ｄで示す接続電極配置部が形成されているため、製造上の誤差があっても、側面電極用接続電極１４１と溝電極１２０ｄ等との間に接触やその他の短絡等が生じることがない。
【００７０】
したがって、音叉型水晶振動片１００の性能を十分に発揮できるシリンダータイプ音叉振動子５００となる。また、製造コストを上昇させることなく、シリンダータイプ音叉振動子５００を製造することができる。
また、音叉型水晶振動片１００の腕部１２０，１３０の溝部１２０ａ、１３０ａの開口形状が図３の仮想線Ｃ−Ｃ’に対して略対称に形成されている。したがって、腕部１２０、１３０の振動のバランスが崩れ、形状によって定まる固有振動数が変わることがない。このため、音叉型水晶振動片１００の周波数の安定性や振動エネルギー損失を表すＣＩ値の増大やバラツキをもたらすことを未然に防止することができるシリンダータイプの音叉型水晶振動子５００となる。
【００７１】
また、上述の各実施の形態では、３２．７６８ｋＨｚの音叉型水晶振動子を例に
説明したが、１５ｋＨｚ乃至１５５ｋＨｚの音叉型水晶振動子に適用できることは明らかである。
なお、上述の実施の形態に係る音叉型水晶振動片１００は、上述の例のみならず、他の電子機器、携帯情報端末、さらに、テレビジョン、ビデオ機器、所謂ラジカセ、パーソナルコンピュータ等の時計内蔵機器及び時計にも用いられることは明らかである。
【００７２】
さらに、本発明は、上記実施の形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。そして、上記実施の形態の構成は、その一部を省略したり、上述していない他の任意の組み合わせに変更することができる。
【００７３】
【発明の効果】
本発明によれば、電極に不良が生じるのを未然に防ぐことができると共に振動片の周波数特性やＣＩ値が安定する振動片、振動子、発振器及び電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る振動片である音叉型水晶振動片を示す概略図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’線概略断面図である。
【図３】図１のＢで示す部分を拡大した概略図である。
【図４】（ａ）は、溝部の開口形状が上述の仮想線Ｃ−Ｃ’に対して非対称な場合の周波数平均と標準偏差を示すグラフである。（ｂ）は、本実施の形態に係る音叉型水晶振動片の周波数平均と標準偏差を示すグラフである。
【図５】第２の実施の形態に係るセラミックパケージ音叉型振動子の構成を示す概略断面図である。
【図６】第３の実施の形態に係るデジタル携帯電話の回路ブロックを示す概略図である。
【図７】第４の実施の形態に係る音叉水晶発振器の構成を示す概略断面図である。
【図８】第５の実施の形態に係るシリンダータイプ音叉振動子の構成を示す概略図である。
【図９】従来の音叉型水晶振動片の構成を示す概略図である。
【図１０】図９のＥ−Ｅ’断面図である。
【図１１】図９のＦの部分の概略拡大図である。
【符号の説明】
１００・・・音叉型水晶振動片
１２０、１３０・・・腕部
１２０ａ、１３０ａ・・・溝部
１２０ｂ、１３０ｂ・・・側面
１２０ｃ、１３０ｃ・・・表面
１２０ｄ、１３０ｄ・・・溝電極
１２０ｅ、１３０ｅ・・・側面電極
１４０・・・基部
１４０ｄ・・・基部電極
１４１・・・側面電極用接続電極
１４２・・・溝電極用接続電極
Ｄ・・・接続電極配置部
２００・・・セラミックパッケージ音叉振動子
２１０・・・パッケージ
２１１・・・ベース部
２１２・・・封止部
２１３・・・蓋体
２１４・・・パッケージ側電極
３００・・・デジタル携帯電話
４００・・・音叉水晶発振器
４１０・・・集積回路
５００・・・シリンダータイプ音叉振動子
５１０・・・リード
５２０・・・ステム
５３０・・・キャップ

Claims (16)

1. 基部電極部が形成されている基部と、
   前記基部から突出して形成される振動腕部と、
   前記振動腕部の表面及び／又は裏面に形成されている溝電極部を有する溝部と、
   前記振動腕部の前記溝部が形成されていない前記振動腕部の側面に形成されている側面電極部と、
   前記基部電極部と前記溝電極部とを接続する溝電極用接続電極部と、
   前記基部電極部と前記側面電極部とを接続する側面電極用接続電極部と、を有する振動片であって、
   前記溝部の開口部の基部側の幅が他の部分の幅より狭く形成され、この狭く形成された溝部の開口部の近傍に前記溝電極用接続電極部又は前記側面電極用接続電極部を配置するための接続電極配置部が形成され、
   前記溝部の開口部の形状が前記溝部の幅方向中央で長手方向に向かって設けられる仮想線に対して略対称に形成されていることを特徴とする振動片。
2. 前記振動腕部が複数配置され、前記複数の振動腕部に形成されている前記溝部の開口部の形状がそれぞれ略同一となっていることを特徴とする請求項１に記載の振動片。
3. 前記狭く形成された溝部の開口部の幅が、前記他の部分の溝部の開口部の幅に対して約０．０２ｍｍ程度狭く形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の振動片。
4. 前記溝部が前記振動腕部の表面及び裏面に形成されていると共に、これら各々の振動腕部の断面を溝部の深さ方向に形成した場合、その断面が略Ｈ型に形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の振動片。
5. 前記振動片が音叉型水晶振動片により形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の振動片。
6. 前記音叉型水晶振動片の共振周波数が略３２ｋＨに成っていることを特徴とする請求項５に記載の振動片。
7. 基部電極部が形成されている基部と、
   前記基部から突出して形成される振動腕部と、
   前記振動腕部の表面及び／又は裏面に形成されている溝電極部を有する溝部と、
   前記振動腕部の前記溝部が形成されていない前記振動腕部の側面に形成されている側面電極部と、
   前記基部電極部と前記溝電極部とを接続する溝電極用接続電極部と、
   前記基部電極部と前記側面電極部とを接続する側面電極用接続電極部と、を有する振動片であり、
   前記振動片が、パッケージ内に収容されている振動子であって、
   前記振動片の前記溝部の開口部の基部側の幅が他の部分の幅より狭く形成され、この狭く形成された溝部の開口部の近傍に前記溝電極用接続電極部又は前記側面電極用接続電極部を配置するための接続電極配置部が形成され、
   前記溝部の開口部の形状が前記溝部の幅方向中央で長手方向に向かって設けられる仮想線に対して略対称に形成されていることを特徴とする振動子。
8. 前記振動片の前記振動腕部が複数配置され、前記複数の振動腕部に形成されている前記溝部の開口部の形状がそれぞれ略同一となっていることを特徴とする請求項７に記載の振動子。
9. 前記振動片の前記狭く形成された溝部の開口部の幅が、前記他の部分の溝部の開口部の幅に対して約０．０２ｍｍ程度狭く形成されていることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の振動子。
10. 前記振動片の前記溝部が前記振動腕部の表面及び裏面に形成されていると共に、これら各々の振動腕部の断面を溝部の深さ方向に形成した場合、その断面が略Ｈ型に形成されることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれかに記載の振動子。
11. 前記振動片が音叉型水晶振動片により形成されていることを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載の振動子。
12. 前記音叉型水晶振動片の共振周波数が略３２ｋＨに成っていることを特徴とする請求項１１に記載の振動子。
13. 前記パッケージが箱状に形成されていることを特徴とする請求項７乃至請求項１２のいずれかに記載の振動子。
14. 前記パッケージが所謂シリンダータイプに形成されていることを特徴とする請求項８乃至請求項１４のいずれかに記載の振動子。
15. 基部電極部が形成されている基部と、
    前記基部から突出して形成される振動腕部と、
    前記振動腕部の表面及び／又は裏面に形成されている溝電極部を有する溝部と、
    前記振動腕部の前記溝部が形成されていない前記振動腕部の側面に形成されている側面電極部と、
    前記基部電極部と前記溝電極部とを接続する溝電極用接続電極部と、
    前記基部電極部と前記側面電極部とを接続する側面電極用接続電極部と、を有する振動片であり、
    前記振動片と集積回路が、パッケージ内に収容されている発振器であって、
    前記振動片の前記溝部の開口部の基部側の幅が他の部分の幅より狭く形成され、この狭く形成された溝部の開口部の近傍に前記溝電極用接続電極部又は前記側面電極用接続電極部が配置されるための接続電極配置部が形成され、
    前記溝部の開口部の形状が前記溝部の幅方向中央で長手方向に向かって設けられる仮想線に対して略対称に形成されていることを特徴とする発振器。
16. 基部電極部が形成されている基部と、
    前記基部から突出して形成される振動腕部と、
    前記振動腕部の表面及び／又は裏面に形成されている溝電極部を有する溝部と、
    前記振動腕部の前記溝部が形成されていない前記振動腕部の側面に形成されている側面電極部と、
    前記基部電極部と前記溝電極部とを接続する溝電極用接続電極部と、
    前記基部電極部と前記側面電極部とを接続する側面電極用接続電極部と、を有する振動片であり、
    前記振動片がパッケージ内に収容されている振動子であり、
    前記振動子を制御部に接続して用いている電子機器であって、
    前記振動片の前記溝部の開口部の基部側の幅が他の部分の幅より狭く形成され、この狭く形成された溝部の開口部の近傍に前記溝電極用接続電極部又は前記側面電極用接続電極部を配置するための接続電極配置部が形成され、
    前記溝部の開口部の形状が前記溝部の幅方向中央で長手方向に向かって設けられる仮想線に対して略対称に形成されていることを特徴とする電子機器。

Images