JP5168002B2

JP5168002B2 - Vibrator and oscillator

Info

Publication number: JP5168002B2
Application number: JP2008188663A
Authority: JP
Inventors: 司舩坂; 剛夫舟川; 博則鈴木
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2008-07-22
Filing date: 2008-07-22
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2028-07-22
Also published as: JP2010028536A

Description

本発明は、主に集積回路（ＩＣ）のクロック源として用いられる振動子と、この振動子を備える発振器に関する。 The present invention includes a Doko vibration used as the clock source of the main integrated circuit (IC), about an oscillator equipped with the vibration Doko.

特許文献１には、少なくとも２つのアームを有した非圧電材料からなる音叉と、この音叉の少なくとも１つのアームの主面上の中心線より内側及び外側にそれぞれ離間するように設けられた第１、第２の電極と、第１、第２の電極上にそれぞれ設けられた圧電薄膜と、各圧電薄膜上にそれぞれ設けられた第３、第４の電極と、を備え、第３、第４の電極に互いに逆相の交流電圧を印加することにより前記音叉がＸ方向に共振するように構成された薄膜微小機械式共振子、が開示されている。 In Patent Document 1, a tuning fork made of a non-piezoelectric material having at least two arms, and a first provided so as to be separated from the center line on the main surface of at least one arm of the tuning fork to the inside and outside, respectively. , A second electrode, a piezoelectric thin film provided on each of the first and second electrodes, and a third electrode and a fourth electrode provided on each piezoelectric thin film, respectively. A thin film micromechanical resonator is disclosed in which the tuning fork resonates in the X direction by applying alternating voltages of opposite phases to the electrodes.

しかしながら、この共振子では、１本のアーム（腕）に２本の電極が必要となるため、これら電極の幅を狭くするのが難しく、小型化に対応するのが困難になっている。また、片面に成膜し、Ｘ方向のみに変位させていることから、大変位させるべく圧電膜を基材に対して厚く付けると、振動がねじれモードを含んでしまい、スプリアスを発生してしまうおそれがある。 However, in this resonator, since two electrodes are required for one arm (arm), it is difficult to narrow the width of these electrodes, and it is difficult to cope with downsizing. Further, since the film is formed on one side and is displaced only in the X direction, if the piezoelectric film is thickly applied to the base material so as to be displaced greatly, the vibration includes a torsion mode and spurious is generated. There is a fear.

そこで、特許文献２には、２カ所の溝により分離された３個の弾性腕を有する振動子と、少なくとも１個の弾性腕に振動を発生させる駆動手段と、振動子が回転したときに弾性腕に生じる前記振動方向と交叉する方向への振動成分を検出する検出手段とが設けられている振動型ジャイロスコープが提案されている。この３脚型の音叉構造によれば、３脚構造とすることで、上下振動を用いる振動モードでもＱ値が高められている。また、上下振動を用いることにより、小型化への対応も容易になっている。
特開２００３−２２７７１９号公報特開平７−８３６７１号公報 Therefore, in Patent Document 2, a vibrator having three elastic arms separated by two grooves, a driving means for generating vibrations in at least one elastic arm, and an elasticity when the vibrator rotates. There has been proposed a vibration type gyroscope provided with detection means for detecting a vibration component in a direction crossing the vibration direction generated in the arm. According to this tripod type tuning fork structure, the Q value is increased even in the vibration mode using vertical vibration by adopting the tripod structure. In addition, the use of vertical vibration makes it easy to cope with downsizing.
JP 2003-227719 A Japanese Patent Laid-Open No. 7-83671

ところで、前記特許文献２の音叉構造のように上下振動させるタイプの音叉型振動子では、小型化や高精度化に伴い、より良好な振動モードが得られることが強く望まれている。さらに、この音叉型振動子では、恒弾性金属と圧電材の持つ温度特性により、良好な温度特性を得ることが難しく、温度変化による周波数の変動を抑制することが困難であることから、その改善が望まれている。
また、前記特許文献１の共振子でも、非圧電材料や圧電薄膜の有する温度特性に起因して、温度変化による周波数の変動を抑制することが困難であり、その改善が望まれている。 By the way, in a tuning fork type vibrator that vibrates up and down as in the tuning fork structure of Patent Document 2, it is strongly desired that a better vibration mode be obtained with downsizing and higher accuracy. Furthermore, with this tuning fork type vibrator, it is difficult to obtain good temperature characteristics due to the temperature characteristics of the constant elastic metal and piezoelectric material, and it is difficult to suppress frequency fluctuations due to temperature changes. Is desired.
Further, even in the resonator disclosed in Patent Document 1, it is difficult to suppress the fluctuation of the frequency due to the temperature change due to the temperature characteristics of the non-piezoelectric material and the piezoelectric thin film, and improvement thereof is desired.

本発明は前記課題を解決するためになされたもので、より良好な振動モードが得られ、さらには、温度変化による特性変動の少ない振動子を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a vibrator capable of obtaining a better vibration mode and having less characteristic fluctuation due to temperature change.

本発明の音叉型振動子は、３以上の奇数本の弾性腕と、前記弾性腕のそれぞれの一端側に連結する基部とを有し、前記弾性腕を、隣り合う弾性腕どうしが互い違いになるようにして該弾性腕の表裏方向に振動させる、音叉型振動子であって、
前記弾性腕は、基材と、該基材の一方の面側に設けられた、下部電極膜と圧電膜と上部電極膜とからなる圧電素子と、を含み、
前記基部から延出する前記弾性腕の、前記基材の長さをＡとし、前記圧電膜の、前記基材上での前記基部からの長さをＢとし、前記下部電極膜と前記上部電極膜とが対向することで形成される電界領域の、前記基材上での前記基部からの長さをＣとすると、以下の式（１）、式（２）
（３／４）Ａ≦Ｂ≦Ａ …式（１）
（１／４）Ａ≦Ｃ≦（１／２）Ａ …式（２）
を共に満足することを特徴としている。
また、他の態様では、本発明の振動子は、３以上の奇数本の弾性腕と、前記弾性腕のそれぞれの一端を連結する基部と、を有し、前記弾性腕は、隣り合う前記弾性腕同士が互い違いに前記弾性腕の表裏方向に振動する、振動子であって、前記弾性腕は、前記弾性腕の主面に、下部電極膜および上部電極膜の間に圧電膜を配置した圧電素子が設けられ、前記弾性腕の前記一端から他端までの長さをＡとし、前記弾性腕上の前記圧電膜の長さをＢとし、前記弾性腕上の前記下部電極膜と前記上部電極膜とが平面視で重複する部分の長さをＣとすると、以下の式（１）、式（２）
（３／４）Ａ≦Ｂ≦Ａ …式（１）
（１／４）Ａ≦Ｃ≦（１／２）Ａ …式（２）
を共に満足することを特徴とする。
また、他の態様では、前記弾性腕は、シリコン酸化膜を含むことを特徴とする。
また、他の態様では、前記基部は、前記基部の主面と前記弾性腕の主面とが同一平面にあり、且つ、前記基部の主面側はシリコン酸化膜を含み、前記基部の主面と反対の面側はシリコンを含むことを特徴とする。
また、他の態様では、前記基部は、前記弾性腕の厚みよりも厚いことを特徴とする。
また、他の態様では、前記基部は、前記弾性腕に向かって傾斜する傾斜面を含み、前記基部の主面と該傾斜面との傾斜角が、７５°以上９０°未満になっていることを特徴とする。
また、他の態様では、前記圧電膜が、ＺｎＯ、ＡｌＮ、チタン酸ジルコン酸鉛、ＬｉＮｂＯ _３およびＫＮｂＯ _３の少なくとも１つを含むことを特徴とする。
また、他の態様では、前記圧電膜と前記上部電極膜との間に絶縁膜が設けられていることを特徴とする。 The tuning fork vibrator according to the present invention has an odd number of elastic arms of 3 or more and a base portion connected to one end of each of the elastic arms, and the elastic arms are alternately arranged between adjacent elastic arms. Thus, a tuning fork vibrator that vibrates in the front and back direction of the elastic arm,
The elastic arm includes a base material and a piezoelectric element that is provided on one surface side of the base material and includes a lower electrode film, a piezoelectric film, and an upper electrode film,
The length of the base of the elastic arm extending from the base is A, the length of the piezoelectric film from the base on the base is B, the lower electrode film and the upper electrode Assuming that the length of the electric field region formed by facing the film from the base on the substrate is C, the following equations (1) and (2)
(3/4) A ≦ B ≦ A (1)
(1/4) A ≦ C ≦ (1/2) A (2)
It is characterized by satisfying both.
In another aspect, the vibrator according to the invention includes an odd number of elastic arms of 3 or more and a base portion that connects one end of each of the elastic arms, and the elastic arms are adjacent to the elastic arms. A vibrator in which arms alternately vibrate in the front and back direction of the elastic arm, wherein the elastic arm has a piezoelectric film in which a piezoelectric film is disposed between a lower electrode film and an upper electrode film on a main surface of the elastic arm. An element is provided, the length from the one end to the other end of the elastic arm is A, the length of the piezoelectric film on the elastic arm is B, the lower electrode film and the upper electrode on the elastic arm When the length of the portion where the film overlaps in plan view is C, the following formulas (1) and (2)
(3/4) A ≦ B ≦ A (1)
(1/4) A ≦ C ≦ (1/2) A (2)
It is characterized by satisfying both.
In another aspect, the elastic arm includes a silicon oxide film.
In another aspect, the base has a main surface of the base and a main surface of the elastic arm in the same plane, and the main surface side of the base includes a silicon oxide film, and the main surface of the base The opposite surface side includes silicon.
In another aspect, the base is thicker than the elastic arm.
In another aspect, the base includes an inclined surface inclined toward the elastic arm, and an inclination angle between the main surface of the base and the inclined surface is not less than 75 ° and less than 90 °. It is characterized by.
In another aspect, the piezoelectric film includes at least one of ZnO, AlN, lead zirconate titanate, LiNbO ₃ and KNbO ₃ .
In another aspect, an insulating film is provided between the piezoelectric film and the upper electrode film.

弾性腕は、基部に連結する根本側だけでなく、その先端側も表裏方向に振動駆動すると、例えば弾性腕にうねりなどが生じて設定された本来の振動モードとは別の振動モードが生じることがある。
そこで、本発明の音叉型振動子によれば、特に前記式（２）を満足させることにより、弾性腕を、基部に連結する根本側のみに電界を与えて振動駆動させ、先端側は根本側の振動に追従させるだけにしたので、弾性腕にうねりなどが生じることが防止される。したがって、設定された本来の振動モードのみが起こるようになり、これによってより良好な振動モードが得られようになる。
また、前記式（１）を満足させることにより、圧電膜によって弾性腕に十分な強度が付与されるとともに、基本的に基部に連結する根本側が直接的に振動するようになり、したがって、より良好な振動モードが得られようになる。 When the elastic arm is driven not only on the base side connected to the base, but also on the front and back sides, the elastic arm will generate a vibration mode that is different from the original vibration mode that is set, for example, by undulation of the elastic arm. There is.
Therefore, according to the tuning fork type vibrator of the present invention, the elastic arm is driven to vibrate by applying an electric field only to the base side connected to the base, particularly by satisfying the above formula (2), and the tip side is the base side. Therefore, it is possible to prevent the elastic arm from being swelled. Accordingly, only the set original vibration mode occurs, and a better vibration mode can be obtained.
In addition, by satisfying the formula (1), the piezoelectric film gives sufficient strength to the elastic arm, and basically the base side connected to the base portion directly vibrates, and therefore, better. Vibration mode can be obtained.

また、前記基材はシリコン酸化膜からなっているのが好ましい。
このようにすれば、各弾性腕がシリコン酸化膜からなる基材と圧電素子とを含んでなることにより、シリコン酸化膜によって圧電素子中の圧電膜等の温度特性が補正され、これによって温度変化による特性変動の少ない振動子となる。また、シリコン酸化膜は膜形成性に優れ、特に良好な厚さ精度が得られるので、この音叉型振動子は加工性も良好なものとなる。 The substrate is preferably made of a silicon oxide film.
In this way, each elastic arm includes a substrate made of a silicon oxide film and a piezoelectric element, whereby the temperature characteristics of the piezoelectric film and the like in the piezoelectric element are corrected by the silicon oxide film, thereby changing the temperature. It becomes a vibrator with little characteristic fluctuation due to. In addition, since the silicon oxide film is excellent in film forming property and particularly good thickness accuracy can be obtained, this tuning fork type vibrator also has good workability.

また、この音叉型振動子においては、前記基材は前記基部に接して設けられており、前記基部は少なくとも一部がシリコンからなっているのが好ましい。
このようにすれば、シリコン酸化膜からなる基材と、シリコンからなる基部との接合性が良好になり、基部と基材との間に良好な接合強度が得られる。 In the tuning fork vibrator, it is preferable that the base is provided in contact with the base, and at least a part of the base is made of silicon.
If it does in this way, the joining property of the base material which consists of a silicon oxide film, and the base part which consists of silicon | silicone becomes favorable, and favorable joint strength is obtained between a base part and a base material.

また、この音叉型振動子においては、前記基材がシリコンの熱酸化膜からなっているのが好ましい。
このようにすれば、シリコンからなる基部の一部を熱酸化してシリコン酸化膜を形成し、その後エッチング等によってシリコン酸化膜を基材に加工することで、少なくとも一部がシリコンからなる基部と、シリコンの熱酸化膜からなる基材とを容易に形成することができる。 In the tuning fork vibrator, it is preferable that the substrate is made of a silicon thermal oxide film.
In this way, a part of the base made of silicon is thermally oxidized to form a silicon oxide film, and then the silicon oxide film is processed into a substrate by etching or the like, so that at least a part of the base made of silicon is formed. A base material made of a thermal oxide film of silicon can be easily formed.

また、この音叉型振動子においては、前記基部はシリコンとシリコン酸化物とからなり、該基部の前記シリコン酸化物に連続して、前記基材が設けられているのが好ましい。
このようにすれば、前記したようにシリコンからなる基部の一部を熱酸化してシリコン酸化膜を形成し、その後エッチング等によってシリコン酸化膜を基材に加工する際、熱酸化膜（シリコン酸化膜）の一部を基部側に残すことで、基部と基材との間の接合強度をより高めることができるとともに、基材の形成もより容易になる。 In the tuning fork vibrator, it is preferable that the base portion is made of silicon and silicon oxide, and the base material is provided continuously to the silicon oxide of the base portion.
In this way, as described above, a part of the base portion made of silicon is thermally oxidized to form a silicon oxide film, and then the silicon oxide film is processed into a base material by etching or the like. By leaving a part of the film on the base side, the bonding strength between the base and the base material can be further increased, and the base material can be formed more easily.

また、前記音叉型振動子においては、前記基部は、前記弾性腕に連結する側の端面が、前記基材に対して傾斜する傾斜面となっており、該傾斜面の傾斜角が、７５°以上９０°未満になっているのが好ましい。
このように基部に傾斜面を形成すれば、弾性腕を振動させた際に基部からの振動もれが抑えられ、また応力分散が起こることなどにより、Ｑ値が上がることが期待できる。 Further, in the tuning fork vibrator, the base has an inclined surface inclined with respect to the base material at an end surface on the side connected to the elastic arm, and an inclination angle of the inclined surface is 75 °. The angle is preferably less than 90 °.
If the inclined surface is formed in the base as described above, it is expected that the Q value is increased by suppressing the vibration leakage from the base when the elastic arm is vibrated and causing stress dispersion.

また、前記音叉型振動子においては、前記基材が水晶からなっていてもよい。
このようにすれば、水晶によって圧電素子中の圧電膜等の温度特性が補正され、これによって温度変化による周波数の変動の少ない振動子となる。
ここで、基材を水晶で形成する場合、水晶としてＸカット板を用いるのが好ましい。Ｘカット板を用いることにより、小型化に伴う温度特性の低下を抑制し、温度特性を良好にする効果をさらに高めることができる。また、弾性腕や基部のエッチングによる形状加工が容易になる。なお、水晶としてはＡＴカット板やＺカット板を用いることもできる。 In the tuning fork vibrator, the base material may be made of quartz.
In this way, the temperature characteristics of the piezoelectric film and the like in the piezoelectric element are corrected by the quartz crystal, and this makes the vibrator with less frequency fluctuation due to temperature change.
Here, when the substrate is formed of quartz, it is preferable to use an X-cut plate as the quartz. By using the X-cut plate, it is possible to further suppress the decrease in temperature characteristics due to downsizing and further improve the effect of improving the temperature characteristics. Further, shape processing by etching of the elastic arm and the base becomes easy. Note that an AT cut plate or a Z cut plate can also be used as the crystal.

また、前記音叉型振動子においては、前記圧電膜が、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＰＺＴ（Ｐｂ[Ｚｒ，Ｔｉ]Ｏ_３）、ＬｉＮｂＯ_３又はＫＮｂＯ_３から選択された、一種又は複数種からなるのが好ましい。
これらの材料は、音叉型振動子の圧電素子に用いられる圧電膜として、所望の特性を満たすものとなる。なお、前記材料の中では、特にＺｎＯ、ＡｌＮがより良好な特性を有し、好ましい。 In the tuning fork vibrator, the piezoelectric film is preferably composed of one or more kinds selected from ZnO, AlN, PZT (Pb [Zr, Ti] O ₃ ), LiNbO ₃ or KNbO _3. .
These materials satisfy desired characteristics as a piezoelectric film used for a piezoelectric element of a tuning fork vibrator. Of the above materials, ZnO and AlN are particularly preferable because they have better characteristics.

また、前記音叉型振動子においては、前記圧電膜と前記上部電極膜との間に絶縁膜が設けられているのが好ましい。
このようにすれば、圧電膜がより薄膜化されて圧電膜の一部に貫通孔が生じてしまった場合等においても、下部電極膜と上部電極膜との間をより確実に絶縁することができる。 In the tuning fork vibrator, an insulating film is preferably provided between the piezoelectric film and the upper electrode film.
In this way, even when the piezoelectric film is made thinner and a through hole is formed in a part of the piezoelectric film, the lower electrode film and the upper electrode film can be more reliably insulated. it can.

本発明の発振器は、前記の振動子（音叉型振動子）と、前記振動子に接続されたインバータと、を含むことを特徴としている。
この発振器によれば、より良好な振動モードが得られる振動子（音叉型振動子）を含んでなるので、発振器自体の性能向上が図られたものとなる。

An oscillator according to the present invention includes the vibrator (tuning fork vibrator) and an inverter connected to the vibrator .
According to this oscillator, since the vibrator (tuning fork vibrator) that can obtain a better vibration mode is included, the performance of the oscillator itself is improved.

以下、図面を参照して本発明をより詳しく説明する。
図１〜図３は、本発明の音叉型振動子の第１実施形態を示す図であり、図１は音叉型振動子の平面図、図２は音叉型振動子の側断面図、図３は図１のＥ−Ｅ線矢視断面図である。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
1 to 3 are diagrams showing a first embodiment of a tuning fork vibrator according to the present invention. FIG. 1 is a plan view of the tuning fork vibrator, FIG. 2 is a side sectional view of the tuning fork vibrator, and FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line EE in FIG. 1.

これらの図において符号１は音叉型振動子である。この音叉型振動子１は、３本の弾性腕１１、１２、１３と、これら弾性腕１１、１２、１３のそれぞれの一端側に連結する基部１４とを有したもので、弾性腕１１、１２、１３が、隣り合う弾性腕１１、１２および弾性腕１２、１３どうしが互い違いになるようにして、該弾性腕１１、１２、１３の表裏方向（上下方向）に振動する、ウォーク型の音叉型振動子である。 In these drawings, reference numeral 1 denotes a tuning fork vibrator. The tuning fork vibrator 1 includes three elastic arms 11, 12, and 13 and a base portion 14 connected to one end of each of the elastic arms 11, 12, and 13. , 13 is a walk-type tuning fork type that vibrates in the front and back direction (vertical direction) of the elastic arms 11, 12, 13 such that the adjacent elastic arms 11, 12 and the elastic arms 12, 13 are staggered. It is a vibrator.

弾性腕１１、１２、１３は、いずれも細長い矩形薄膜状のもので、図１中のＺ方向に向く側の面を表面１１ａ、１２ａ、１３ａとしている。これら弾性腕１１、１２、１３は、その長手方向（図１中のＹ方向）と直交（交差）する方向（図１中のＸ方向）に沿って配列されており、図２に示すように前記表面１１ａ（１２ａ、１３ａ）と反対側の裏面１１ｂ（１２ｂ、１３ｂ）側にて、基部１４に一体に接続している。 The elastic arms 11, 12, and 13 are all in the form of an elongated rectangular thin film, and the surfaces facing the Z direction in FIG. 1 are the surfaces 11a, 12a, and 13a. These elastic arms 11, 12, and 13 are arranged along a direction (X direction in FIG. 1) perpendicular to (crossing) the longitudinal direction (Y direction in FIG. 1), as shown in FIG. On the back surface 11b (12b, 13b) side opposite to the front surface 11a (12a, 13a), the base portion 14 is integrally connected.

基部１４は、３本の弾性腕１１、１２、１３のそれぞれの一端側に設けられたもので、本実施形態ではシリコン部分１４ａと酸化膜部分１４ｂとからなっている。すなわち、底面側の大部分がシリコン部分１４ａになっており、このシリコン部分１４ａの上層部分がＳｉＯ_２からなる酸化膜部分１４ｂになっている。また、酸化膜部分１４ｂは、その上層部分が後述する基材１８と同じ層になっており、したがってこの基材１８は酸化膜部分１４ｂに連続（接続）したものとなっている。 The base 14 is provided on one end side of each of the three elastic arms 11, 12, 13. In the present embodiment, the base 14 includes a silicon portion 14 a and an oxide film portion 14 b. That is, most of the bottom side is turned silicon portion 14a, the upper layer portion of the silicon portion 14a is in the oxide film portion 14b made of SiO _2. Further, the upper layer portion of the oxide film portion 14b is the same layer as the base material 18 described later. Therefore, the base material 18 is continuous (connected) to the oxide film portion 14b.

弾性腕１１、１２、１３は、シリコン酸化膜からなる基材１８と、該基材１８の一方の面側に設けられた圧電素子１５、１６、１７と、を含んで構成されている。
基材１８は、本実施形態では温度補正膜としても機能するもので、シリコンの熱酸化膜（シリコン酸化膜）からなるものであり、前記したように基部１４の酸化膜部分１４ｂにおける上層部分と同じ層で構成されている。 The elastic arms 11, 12, and 13 include a base material 18 made of a silicon oxide film and piezoelectric elements 15, 16, and 17 provided on one surface side of the base material 18.
The base material 18 also functions as a temperature correction film in the present embodiment, and is made of a silicon thermal oxide film (silicon oxide film). As described above, the base material 18 has an upper layer portion in the oxide film portion 14b of the base portion 14. Consists of the same layer.

この基材１８は、弾性腕１１、１２、１３の裏面１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ側を構成するものとなっており、したがって前記基部１４に接して形成されたものとなっている。また、この基材１８は、後述するように基部１４を形成するためのシリコンの熱酸化膜によって形成されており、圧電素子１５（１６、１７）の圧電膜の厚さに対応してその厚さが決定され、本実施形態では１．５μｍ以上２．５μｍ以下程度の厚さに形成されている。ここで、本実施形態では、この基材１８の長さ、すなわち、図２に示すように前記基部１４から延出する基材１８の長さをＡとしている。 The base material 18 constitutes the back surface 11b, 12b, 13b side of the elastic arms 11, 12, 13 and is therefore formed in contact with the base portion 14. The base material 18 is formed of a thermal oxide film of silicon for forming the base portion 14 as will be described later, and the thickness thereof corresponds to the thickness of the piezoelectric film of the piezoelectric element 15 (16, 17). In this embodiment, the thickness is about 1.5 μm or more and 2.5 μm or less. Here, in this embodiment, the length of the base material 18, that is, the length of the base material 18 extending from the base portion 14 as shown in FIG.

圧電素子１５（１６、１７）は、基材１８及び基部１４の一方の面側、すなわち基部１４のシリコン部分１４ａと反対の側に設けられたもので、基材１８側から順に下部電極膜１５ａ（１６ａ、１７ａ）、圧電膜１５ｂ（１６ｂ、１７ｂ）、上部電極膜１５ｃ（１６ｃ、１７ｃ）が積層され、形成されたものである。なお、本実施形態においては、図１では図示を省略したが、図２、図３に示すように前記圧電膜１５ｂ（１６ｂ、１７ｂ）と前記上部電極膜１５ｃ（１６ｃ、１７ｃ）との間には、絶縁膜１５ｄ（１６ｄ、１７ｄ）が設けられている。 The piezoelectric element 15 (16, 17) is provided on one surface side of the base material 18 and the base portion 14, that is, on the side opposite to the silicon portion 14a of the base portion 14, and the lower electrode film 15a in order from the base material 18 side. (16a, 17a), piezoelectric films 15b (16b, 17b), and upper electrode films 15c (16c, 17c) are laminated and formed. In the present embodiment, although not shown in FIG. 1, as shown in FIGS. 2 and 3, the piezoelectric film 15b (16b, 17b) and the upper electrode film 15c (16c, 17c) are interposed. Are provided with insulating films 15d (16d, 17d).

下部電極膜１５ａ、１６ａ、１７ａ、および上部電極膜１５ｃ、１６ｃ、１７ｃは、例えばクロム膜、金膜などの導電体膜からなるもので、厚さ数ｎｍ程度に形成されたものである。また、本実施形態では、図１、図２に示すように、下部電極膜１５ａ、１６ａ、１７ａは前記基材１８より僅かに短い長さで形成されているものの、上部電極膜１５ｃ、１６ｃ、１７ｃは、前記基材１８より十分に短い長さで形成されている。したがって、下部電極膜１５ａ、１６ａ、１７ａと上部電極膜１５ｃ、１６ｃ、１７ｃとが対向することで形成される電界領域は、基材１８の長さに比べて十分に短くなっている。すなわち、前記電界領域の、前記基材１８上での前記基部からの長さをＣとすると、本実施形態では、前記基材１８の長さであるＡに対して（１／３）、つまり、Ｃ＝（１／３）Ａとなっている。 The lower electrode films 15a, 16a, and 17a and the upper electrode films 15c, 16c, and 17c are made of a conductor film such as a chromium film and a gold film, and are formed to a thickness of about several nm. In the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the lower electrode films 15a, 16a, and 17a are formed with a slightly shorter length than the base material 18, but the upper electrode films 15c, 16c, 17 c is formed with a length sufficiently shorter than the base material 18. Therefore, the electric field region formed by the lower electrode films 15a, 16a, 17a and the upper electrode films 15c, 16c, 17c facing each other is sufficiently shorter than the length of the base material 18. That is, when the length of the electric field region from the base portion on the base material 18 is C, in this embodiment, the length of the base material 18 is (1/3), that is, , C = (1/3) A.

ここで、本発明においては、この電界領域の長さＣの適正な範囲は、以下の式（２）で示される範囲とされる。
（１／４）Ａ≦Ｃ≦（１／２）Ａ …式（２）
このような範囲としたのは、電界領域の長さＣが基材１８の長さ（弾性腕の長さ）Ａの（１／４）より短くなると、振動の駆動効率が低下してしまい、十分な振動モードが得られなくなるおそれがあるからである。また、（１／２）より長くなると、弾性腕の先端側まで表裏方向に振動駆動するようになり、設定された本来の振動モードとは別の振動モードが生じるおそれがあるからである。なお、このような範囲においては、特に本実施形態の長さであるＣ＝（１／３）Ａとするのが好ましい。 Here, in the present invention, an appropriate range of the length C of the electric field region is a range represented by the following formula (2).
(1/4) A ≦ C ≦ (1/2) A (2)
The reason why such a range is used is that when the length C of the electric field region is shorter than (1/4) of the length of the base material 18 (length of the elastic arm) A, the driving efficiency of vibration is reduced, This is because a sufficient vibration mode may not be obtained. Further, if the length is longer than (1/2), vibration is driven in the front and back directions up to the tip side of the elastic arm, and a vibration mode different from the set original vibration mode may occur. In such a range, it is particularly preferable that C = (1/3) A, which is the length of the present embodiment.

これら電極膜のうち、図１に示すように外側に位置する２つの弾性腕１１、１３に設けられた各下部電極膜１５ａ、１７ａと、内側に位置する１つの弾性腕１２に設けられた上部電極膜１６ｃとは、後述するように相互に電気的に接続されている。また、外側に位置する２つの弾性腕１１、１３に設けられた各上部電極膜１５ｃ、１７ｃと、内側に位置する１つの弾性腕１２に設けられた下部電極膜１６ａとも、後述するように相互に電気的に接続されている。 Among these electrode films, as shown in FIG. 1, the lower electrode films 15a and 17a provided on the two elastic arms 11 and 13 located on the outer side, and the upper part provided on the one elastic arm 12 located on the inner side. The electrode film 16c is electrically connected to each other as will be described later. Further, the upper electrode films 15c and 17c provided on the two elastic arms 11 and 13 located on the outer side and the lower electrode film 16a provided on the one elastic arm 12 located on the inner side and the upper electrode films 15c and 17c, respectively, as described later. Is electrically connected.

圧電膜１５ｂ（１６ｂ、１７ｂ）は、例えばＺｎＯ、ＡｌＮ、ＰＺＴ（Ｐｂ[Ｚｒ，Ｔｉ]Ｏ_３）、ＬｉＮｂＯ_３又はＫＮｂＯ_３から選択された、一種又は複数種の圧電材料からなるもので、本実施形態では、図３に示すように下部電極膜１５ａ（１６ａ、１７ａ）の全体を覆って形成されている。前記圧電材料は、本発明の音叉型振動子の圧電素子に用いられる圧電膜として所望の特性を満たすものとなるので、好適に用いられるが、これら圧電材料の中では、特にＺｎＯ、ＡｌＮがより良好な温度特性を有し、好ましい。 The piezoelectric film 15b (16b, 17b) is made of one or plural kinds of piezoelectric materials selected from, for example, ZnO, AlN, PZT (Pb [Zr, Ti] O ₃ ), LiNbO ₃ or KNbO _3. In the embodiment, as shown in FIG. 3, the lower electrode film 15a (16a, 17a) is formed so as to cover the whole. Since the piezoelectric material satisfies the desired characteristics as a piezoelectric film used in the piezoelectric element of the tuning fork vibrator of the present invention, it is preferably used. Among these piezoelectric materials, ZnO and AlN are particularly preferred. It has good temperature characteristics and is preferable.

すなわち、薄膜の温度特性に関しては成膜条件によっても特性が変わるが、ＺｎＯの温度特性は約＋６０ｐｐｍ／℃であり、ＡｌＮの温度特性は約＋２５ｐｐｍ／℃である。一方、前記の温度補正膜として機能するシリコン酸化膜（基材１８）は、−２９ｐｐｍ／℃〜−４０ｐｐｍ／℃である。したがって、このように負の温度特性を有するシリコン酸化膜（基材１８）により、正の温度特性を有する圧電膜１５ｂ、１６ｂ、１７ｂの温度特性を補正し、これによって音叉振動子１の温度変化による周波数の変動をより少なくすることができる。 That is, the temperature characteristic of the thin film varies depending on the film forming conditions, but the temperature characteristic of ZnO is about +60 ppm / ° C., and the temperature characteristic of AlN is about +25 ppm / ° C. On the other hand, the silicon oxide film (base material 18) functioning as the temperature correction film is −29 ppm / ° C. to −40 ppm / ° C. Accordingly, the temperature characteristics of the piezoelectric films 15b, 16b, and 17b having the positive temperature characteristics are corrected by the silicon oxide film (base material 18) having the negative temperature characteristics as described above, and thereby the temperature change of the tuning fork vibrator 1 is corrected. The fluctuation of the frequency due to can be reduced.

これら圧電膜１５ｂ、１６ｂ、１７ｂの厚さについては、その温度特性がシリコン酸化膜（基材１８）によって補正されることから、前記したようにこの基材１８の厚さに対応して決定され、形成されている。具体的には、圧電膜１５ｂ、１６ｂ、１７ｂをＺｎＯで形成した場合、シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）からなる基材１８との膜厚比については、以下の範囲とするのが好ましく、また、ＡｌＮで形成した場合、以下の範囲とするのが好ましい。
・圧電膜（ＺｎＯ）／基材（ＳｉＯ_２）；０．４８〜０．６７
・圧電膜（ＡｌＮ）／基材（ＳｉＯ_２）；１．１６〜１．６
ただし、実際には電極膜なども考慮する必要があるため、以下に示す範囲の膜厚比で圧電膜１５ｂ、１６ｂ、１７ｂ、及び基材１８を形成するのが望ましい。
・圧電膜（ＺｎＯ）／基材（ＳｉＯ_２）；０．４〜１
・圧電膜（ＡｌＮ）／基材（ＳｉＯ_２）；０．７〜１．６ The thicknesses of the piezoelectric films 15b, 16b, and 17b are determined according to the thickness of the base material 18 as described above because the temperature characteristics are corrected by the silicon oxide film (base material 18). Is formed. Specifically, when the piezoelectric films 15b, 16b, and 17b are made of ZnO, the film thickness ratio with the base material 18 made of a silicon oxide film (SiO ₂ ) is preferably set to the following range, When formed of AlN, the following range is preferable.
Piezoelectric film (ZnO) / base material (SiO ₂ ); 0.48 to 0.67
Piezoelectric film (AlN) / base material (SiO ₂ ); 1.16 to 1.6
However, in actuality, since it is necessary to consider an electrode film or the like, it is desirable to form the piezoelectric films 15b, 16b, and 17b and the base material 18 with a film thickness ratio in the following range.
Piezoelectric film (ZnO) / base material (SiO ₂ ); 0.4-1
Piezoelectric film (AlN) / base material (SiO ₂ ); 0.7 to 1.6

また、これら圧電膜１５ｂ、１６ｂ、１７ｂの長さ、つまり弾性腕１１、１２、１３上での長さは、本実施形態では基材１８の長さより僅かに短い長さで形成されている。ここで、圧電膜１５ｂ、１６ｂ、１７ｂの、前記基材１８上での前記基部１４からの長さをＢとすると、本発明においては、この圧電膜１５ｂ、１６ｂ、１７ｂの長さＢの適正な範囲は、前記基材１８の長さであるＡに対して、以下の式（１）で示される範囲とされる。
（３／４）Ａ≦Ｂ≦Ａ …式（１）
このような範囲としたのは、圧電膜１５ｂ、１６ｂ、１７ｂによって弾性腕１１、１２、１３に十分な強度を付与するとともに、基本的に基部１４に連結する根本側が直接的に振動するようにし、これによってより良好な振動モードを得るためである。 Further, the lengths of the piezoelectric films 15b, 16b, and 17b, that is, the lengths on the elastic arms 11, 12, and 13 are formed to be slightly shorter than the length of the substrate 18 in the present embodiment. Here, assuming that the length of the piezoelectric films 15b, 16b, and 17b from the base portion 14 on the substrate 18 is B, in the present invention, the length B of the piezoelectric films 15b, 16b, and 17b is appropriate. Such a range is a range represented by the following formula (1) with respect to A which is the length of the substrate 18.
(3/4) A ≦ B ≦ A (1)
The reason for this range is that the piezoelectric films 15b, 16b, and 17b give the elastic arms 11, 12, and 13 sufficient strength and that the fundamental side connected to the base portion 14 basically vibrates directly. This is to obtain a better vibration mode.

絶縁膜１５ｄ、１６ｄ、１７ｄは、圧電膜１５ｂ（１６ｂ、１７ｂ）の全体を覆って設けられたもので、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）からなっている。これら絶縁膜１５ｄ、１６ｄ、１７ｄは、圧電膜１５ｂ（１６ｄ、１７ｄ）を保護するとともに、下部電極膜１５ａ（１６ａ、１７ａ）と上部電極膜１５ｃ（１６ｃ、１７ｃ）との短絡を防止する機能を有している。これら絶縁膜１５ｄ、１６ｄ、１７ｄの膜厚については、短絡防止の観点から５０ｎｍ以上であるのが好ましく、また、圧電体素子１５の特性低下を抑制する観点から５００ｎｍ以下であるのが好ましい。なお、本発明では、これら絶縁膜１５ｄ、１６ｄ、１７ｄを省略することもできる。 The insulating films 15d, 16d, and 17d are provided so as to cover the entire piezoelectric film 15b (16b and 17b), and are made of, for example, a silicon oxide film (SiO ₂ ). These insulating films 15d, 16d, and 17d function to protect the piezoelectric film 15b (16d and 17d) and prevent a short circuit between the lower electrode film 15a (16a and 17a) and the upper electrode film 15c (16c and 17c). Have. The film thicknesses of these insulating films 15d, 16d, and 17d are preferably 50 nm or more from the viewpoint of short circuit prevention, and are preferably 500 nm or less from the viewpoint of suppressing deterioration in characteristics of the piezoelectric element 15. In the present invention, these insulating films 15d, 16d, and 17d can be omitted.

このような構成の圧電素子１５、１６、１７における、各電極膜の接続構造を説明すると、上部電極膜１５ｃと上部電極膜１７ｃとは、図１に示すように接続部２１ｃを介して相互に電気的に接続されている。本実施形態では、これらの上部電極膜１５ｃ、１７ｃと接続部２１ｃとは、一体に形成されている。また、下部電極膜１６ａは、接続部２２ａおよびプラグ（接続片）２３を介して接続部２１ｃと電気的に接続されている。このような構成のもとに、上部電極膜１５ｃ、１７ｃと下部電極膜１６ａとは、電気的に接続されたものとなっている。また、接続部２１ｃには電極パッド２４が電気的に接続されており、この電極パッド２４を通じて、上部電極膜１５ｃ、１７ｃおよび下部電極膜１６ａに対し、電気信号を供給することができるようになっている。 The connection structure of each electrode film in the piezoelectric elements 15, 16, and 17 having such a configuration will be described. The upper electrode film 15 c and the upper electrode film 17 c are mutually connected via the connection portion 21 c as shown in FIG. Electrically connected. In the present embodiment, the upper electrode films 15c and 17c and the connection portion 21c are integrally formed. The lower electrode film 16a is electrically connected to the connection portion 21c via the connection portion 22a and the plug (connection piece) 23. Based on such a configuration, the upper electrode films 15c and 17c and the lower electrode film 16a are electrically connected. In addition, an electrode pad 24 is electrically connected to the connection portion 21c, and an electric signal can be supplied to the upper electrode films 15c and 17c and the lower electrode film 16a through the electrode pad 24. ing.

一方、下部電極膜１５ａと下部電極膜１７ａとは、接続部２１ａを介して相互に電気的に接続されている。本実施形態では、これらの下部電極膜１５ａ、１７ａと接続部２１ａとは、一体に形成されている。また、上部電極膜１６ｃは、プラグ（接続片）２５を介して接続部２１ａと電気的に接続されている。このような構成のもとに、下部電極膜１５ａ、１７ａと上部電極膜１６ｃとは、電気的に接続されたものとなっている。また、接続部２１ａには、電極パッド２６が電気的に接続されており、この電極パッド２６を通じて、下部電極膜１５ａ、１７ａおよび上部電極膜１６ｃに対し、電気信号を供給することができるようになっている。なお、前記の接続部２１ｃや接続部２２ａ、電極パッド２４、電極パッド２５などについては、図２では図示を省略している。 On the other hand, the lower electrode film 15a and the lower electrode film 17a are electrically connected to each other through the connection portion 21a. In the present embodiment, the lower electrode films 15a and 17a and the connection portion 21a are integrally formed. The upper electrode film 16 c is electrically connected to the connection portion 21 a through a plug (connection piece) 25. Under such a configuration, the lower electrode films 15a and 17a and the upper electrode film 16c are electrically connected. In addition, an electrode pad 26 is electrically connected to the connection portion 21a, and an electric signal can be supplied to the lower electrode films 15a and 17a and the upper electrode film 16c through the electrode pad 26. It has become. The connection part 21c, the connection part 22a, the electrode pad 24, the electrode pad 25, etc. are not shown in FIG.

基部１４は、図２を参照して前述したように、底面側の大部分となるシリコン部分１４ａと、このシリコン部分１４ａの上層部分に形成された酸化膜部分１４ｂとからなるものである。酸化膜部分１４ｂは、その上層部分が基材１８と同じ層になっており、したがって酸化膜部分１４ｂと基材１８とは連続（接続）した同一層となっている。なお、この基部１４については、全部がシリコンからなっていてもよく、さらには、シリコン以外の絶縁体、半導電体、導電体のいずれからなっていてもよい。 As described above with reference to FIG. 2, the base portion 14 is composed of the silicon portion 14a which is the most part on the bottom surface side and the oxide film portion 14b formed in the upper layer portion of the silicon portion 14a. The upper portion of the oxide film portion 14b is the same layer as the base material 18, and therefore, the oxide film portion 14b and the base material 18 are the same layer that is continuous (connected). The base 14 may be entirely made of silicon, and may be made of any insulator other than silicon, a semiconductor, or a conductor.

また、この基部１４は、厚さが１００μｍ〜１８０μｍ程度に形成された略直方体状の部位１４ｄと、前記基材１８と同じ層からなる基材層１４ｅとからなっている。そして、部位１４ｄにおける、前記弾性腕１１、１２、１３に連結する側の端面１４ｃが、前記基材１８および基材層１４ｅに対して傾斜する傾斜面（テーパ面）になっている。この傾斜面（端面１４ｃ）は、その傾斜角θが、７５°以上９０°未満になっている。このような構成によって基部１４における部位１４ｄは、弾性腕１１、１２、１３を振動させた際に基部１４からの振動もれを抑え、また、応力分散を起こさせるようになっている。よって、本実施形態の音叉型振動子１では、Ｑ値が上がることが期待できる。 Further, the base portion 14 includes a substantially rectangular parallelepiped portion 14 d having a thickness of about 100 μm to 180 μm and a base material layer 14 e made of the same layer as the base material 18. An end face 14c on the side connected to the elastic arms 11, 12, 13 in the portion 14d is an inclined surface (tapered surface) that is inclined with respect to the base material 18 and the base material layer 14e. The inclined surface (end surface 14c) has an inclination angle θ of 75 ° or more and less than 90 °. With such a configuration, the portion 14d in the base portion 14 is configured to suppress vibration leakage from the base portion 14 and cause stress dispersion when the elastic arms 11, 12, and 13 are vibrated. Therefore, the Q value can be expected to increase in the tuning fork resonator 1 of the present embodiment.

このような音叉型振動子１を製造するには、まず、図４（ａ）に示すようにシリコン基板（シリコンウエハ）３０を用意する。そして、熱酸化法によってその表面を熱酸化し、図４（ｂ）に示すように熱酸化膜（シリコン酸化膜）３１を形成する。
続いて、前記熱酸化膜３１上に下部電極層（図示せず）を形成し、さらにこれをエッチングによってパターニングすることにより、図２、図３にしたように下部電極膜１５ａ、１６ａ、１７ａを形成する。その際、弾性腕１１、１２、１３を形成する前記基材１８上では、図２に示したように、該基材１８より僅かに短い長さで下部電極膜１５ａ、１６ａ、１７ａを形成する。 In order to manufacture such a tuning fork vibrator 1, first, a silicon substrate (silicon wafer) 30 is prepared as shown in FIG. Then, the surface is thermally oxidized by a thermal oxidation method to form a thermal oxide film (silicon oxide film) 31 as shown in FIG.
Subsequently, a lower electrode layer (not shown) is formed on the thermal oxide film 31, and is further patterned by etching, so that the lower electrode films 15a, 16a, and 17a are formed as shown in FIGS. Form. At this time, the lower electrode films 15a, 16a, and 17a are formed on the base material 18 on which the elastic arms 11, 12, and 13 are formed, as shown in FIG. .

次に、下部電極膜１５ａ、１６ａ、１７ａを覆って圧電層（図示せず）を形成し、さらにこれをエッチングによってパターニングすることにより、図２、図３にしたように下部電極膜１５ａ、１６ａ、１７ａを覆った状態に圧電膜１５ｂ、１６ｂ、１７ｂを形成する。その際、これら圧電膜１５ｂ、１６ｂ、１７ｂについても、前記基材１８上では、図２に示したように、前記基材１８より僅かに短い長さで圧電膜１５ｂ、１６ｂ、１７ｂを形成する。 Next, a piezoelectric layer (not shown) is formed so as to cover the lower electrode films 15a, 16a, and 17a, and is further patterned by etching, whereby the lower electrode films 15a, 16a are formed as shown in FIGS. , 17a are formed so as to cover the piezoelectric films 15b, 16b, and 17b. At this time, the piezoelectric films 15b, 16b, and 17b are formed on the substrate 18 with a slightly shorter length than the substrate 18 as shown in FIG. .

次いで、圧電膜１５ｂ、１６ｂ、１７ｂを覆って絶縁層（図示せず）を形成し、さらにこれをエッチングによってパターニングすることにより、図２、図３にしたように圧電膜１５ｂ、１６ｂ、１７ｂを覆った状態に絶縁膜１５ｄ、１６ｄ、１７ｄを形成する。 Next, an insulating layer (not shown) is formed so as to cover the piezoelectric films 15b, 16b, and 17b, and is further patterned by etching, so that the piezoelectric films 15b, 16b, and 17b are formed as shown in FIGS. Insulating films 15d, 16d, and 17d are formed.

次いで、絶縁膜１５ｄ、１６ｄ、１７ｄを覆って上部電極層（図示せず）を形成し、さらにこれをエッチングによってパターニングすることにより、図２、図３にしたように絶縁膜１５ｄ、１６ｄ、１７ｄ上に上部電極膜１５ｃ、１６ｃ、１７ｃを形成する。その際、前記基材１８上では、図２に示したように該基材１８より十分に短い長さ、本実施形態では該基材１８の長さであるＡに対して（１／３）、つまり、（１／３）Ａの長さで上部電極膜１５ｃ、１６ｃ、１７ｃを形成する。このような長さで上部電極膜１５ｃ、１６ｃ、１７ｃを形成することにより、下部電極膜１５ａ、１６ａ、１７ａと上部電極膜１５ｃ、１６ｃ、１７ｃとが対向することで形成される電界領域の、前記基材１８上での前記基部１４からの長さＣは、上部電極膜１５ｃ、１６ｃ、１７ｃの基材１８上での長さである、（１／３）Ａとなる。 Next, an upper electrode layer (not shown) is formed so as to cover the insulating films 15d, 16d, and 17d, and is further patterned by etching, whereby the insulating films 15d, 16d, and 17d are formed as shown in FIGS. Upper electrode films 15c, 16c, and 17c are formed thereon. At that time, on the base material 18, as shown in FIG. 2, the length is sufficiently shorter than the base material 18. In this embodiment, the length A of the base material 18 is (1/3). That is, the upper electrode films 15c, 16c, and 17c are formed with a length of (1/3) A. By forming the upper electrode films 15c, 16c, and 17c with such a length, the electric field region formed by the lower electrode films 15a, 16a, and 17a and the upper electrode films 15c, 16c, and 17c facing each other, The length C from the base portion 14 on the base material 18 is (1/3) A, which is the length of the upper electrode films 15c, 16c, and 17c on the base material 18.

これにより、図４（ｃ）に示すように熱酸化膜３１上に圧電素子１５、１６、１７を形成する。
なお、前記の下部電極層のパターニングや上部電極層のパターニングなどの際に、図１に示した接続部２１ｃや接続部２２ａ、電極パッド２４、電極パッド２５なども形成しておく。 Thus, the piezoelectric elements 15, 16, and 17 are formed on the thermal oxide film 31, as shown in FIG.
In the patterning of the lower electrode layer and the upper electrode layer, the connection part 21c, the connection part 22a, the electrode pad 24, the electrode pad 25, etc. shown in FIG. 1 are also formed.

次いで、前記シリコン基板３０とその熱酸化膜３１の一部をドライエッチングによってパターニングし、図４（ｄ）に示すようにシリコン部分１４ａと酸化膜部分１４ｂとからなる基部１４を形成する。このとき、エッチング条件を適宜に設定することにより、基部１４における前記部位１４ｄの一方の端面１４ｃを傾斜面（テーパ面）に形成する。
その後、前記熱酸化膜３１の残った部分をドライエッチングによってパターニングすることにより、基材１８を形成し、弾性腕１１、１２、１３を形成する。
これにより、図１〜図３に示した音叉型振動子１が得られる。 Next, the silicon substrate 30 and a part of the thermal oxide film 31 are patterned by dry etching to form a base portion 14 including a silicon portion 14a and an oxide film portion 14b as shown in FIG. At this time, by appropriately setting the etching conditions, one end surface 14c of the portion 14d in the base portion 14 is formed as an inclined surface (tapered surface).
Thereafter, the remaining portion of the thermal oxide film 31 is patterned by dry etching to form the base material 18 and the elastic arms 11, 12, and 13 are formed.
As a result, the tuning fork vibrator 1 shown in FIGS. 1 to 3 is obtained.

このようにして得られた本実施形態の音叉型振動子１は、前記の電極パッド２４および電極パッド２６に電気信号を供給することにより、弾性腕１１、１３と弾性腕１２とを互い違いに上下振動、すなわちその表裏方向に振動させることができる。具体的には、各上部電極膜１５ｃ、１６ｃ、１７ｃと下部電極膜１５ａ、１６ａ、１７ａとの間に電圧を印加した際に、外側の各圧電体素子１５、１７にかかる電界の方向と内側の圧電体素子１６にかかる電界の方向とが逆向きになる。したがって、音叉型振動子１の斜視図である図５において矢印で示すように、弾性腕１１、１３の振動方向と弾性腕１２の振動方向とが逆向きになり、電界印加により弾性腕１１、１３と弾性腕１２とが互い違いに上下運動を行う。 The tuning fork vibrator 1 of the present embodiment obtained in this way supplies the electric signals to the electrode pad 24 and the electrode pad 26 so that the elastic arms 11 and 13 and the elastic arm 12 are alternately moved up and down. It can be vibrated, that is, vibrated in the front and back direction. Specifically, when a voltage is applied between the upper electrode films 15c, 16c, and 17c and the lower electrode films 15a, 16a, and 17a, the direction of the electric field applied to the outer piezoelectric elements 15 and 17 and the inner side The direction of the electric field applied to the piezoelectric element 16 is opposite. Therefore, as indicated by arrows in FIG. 5 which is a perspective view of the tuning fork vibrator 1, the vibration directions of the elastic arms 11 and 13 and the vibration direction of the elastic arms 12 are opposite to each other, and the elastic arms 11 and 13 are applied by applying an electric field. 13 and the elastic arm 12 alternately move up and down.

このような音叉型振動子１によれば、３脚（３本）構造としたことにより、上下振動（図５中のＺ方向に沿った表裏方向の振動）を用いる振動モードにおいてＱ値を高めることができる。
また、Ｃ＝（１／３）Ａとしたことで、（１／４）Ａ≦Ｃ≦（１／２）Ａとする式（２）を満足させているので、弾性腕１１、１２、１３を、基部１４に連結する根本側のみに電界を与えて振動駆動させ、先端側については根本側の振動に追従させることができる。したがって、弾性腕１１、１２、１３にうねりなどが生じるのを防止し、設定された本来の振動モードのみを生じさせることができ、これによってより良好な振動モードを得ることができる。
さらに、（３／４）Ａ≦Ｂ≦Ａとする式（１）を満足させているので、圧電膜１５ｂ、１６ｂ、１７ｂによって弾性腕１１、１２、１３に十分な強度を付与するとともに、基本的に基部１４に連結する根本側を直接的に振動させるようになり、したがって、より良好な振動モードを得ることができる。 According to the tuning fork type vibrator 1 as described above, since the three-legged (three) structure is adopted, the Q value is increased in the vibration mode using the vertical vibration (vibration in the front and back direction along the Z direction in FIG. 5). be able to.
Further, since C = (1/3) A is satisfied, Expression (2) satisfying (1/4) A ≦ C ≦ (1/2) A is satisfied, so that the elastic arms 11, 12, 13 are satisfied. Can be driven to vibrate by applying an electric field only to the base side connected to the base 14, and the tip side can follow the vibration on the base side. Therefore, it is possible to prevent the elastic arms 11, 12, and 13 from generating undulations, and to generate only the set original vibration mode, thereby obtaining a better vibration mode.
Furthermore, since the expression (1) satisfying (3/4) A ≦ B ≦ A is satisfied, the piezoelectric films 15b, 16b, and 17b impart sufficient strength to the elastic arms 11, 12, and 13, and the basics. Therefore, the base side connected to the base portion 14 is directly vibrated, and therefore a better vibration mode can be obtained.

また、各弾性腕１１、１２、１３が、負の温度特性を有するシリコン酸化膜からなる基材１８を有しているので、圧電素子１５、１６、１７中の正の温度特性を有する圧電膜１５ｂ、１６ｂ、１７ｂの温度特性を補正することができる。したがって、この音叉型振動子１は温度変化による周波数の変動が少ない優れたものとなる。
さらに、シリコン酸化膜は膜形成性に優れ、特に良好な厚さ精度が得られるので、このシリコン酸化膜によって基材１８を形成することにより、音叉型振動子は加工性にも優れたものとなる。特に、シリコン基板の一部を熱酸化し、さらにこれらシリコンやシリコン酸化膜をパターニングすることで基部１４や基材１８を形成することにより、これら基部１４や基材１８の形成を容易にすることができるとともに、基部１４と基材１８との間の接合強度を十分に高めることができる。 Moreover, since each elastic arm 11, 12, 13 has a base material 18 made of a silicon oxide film having negative temperature characteristics, the piezoelectric film having positive temperature characteristics in the piezoelectric elements 15, 16, 17 The temperature characteristics of 15b, 16b, and 17b can be corrected. Therefore, the tuning fork vibrator 1 is excellent in that the frequency variation due to temperature change is small.
Furthermore, since the silicon oxide film has excellent film formability and particularly good thickness accuracy can be obtained, the tuning fork vibrator is also excellent in workability by forming the substrate 18 with this silicon oxide film. Become. In particular, by forming a base 14 and a base 18 by thermally oxidizing a part of a silicon substrate and further patterning these silicon and silicon oxide films, the base 14 and the base 18 can be easily formed. In addition, the bonding strength between the base portion 14 and the base material 18 can be sufficiently increased.

図６、図７は本発明の音叉型振動子の第２実施形態を示す図であり、図６は音叉型振動子の平面図、図７は音叉型振動子の側断面図である。図６、図７に示した音叉型振動子４０が図１、図２に示した前記実施形態と異なるところは、下部電極膜１５ａ、１６ａ、１７ａと上部電極膜１５ｃ、１６ｃ、１７ｃとのうち、下部電極膜１５ａ、１６ａ、１７ａの方を前記基材１８より十分に短い長さで形成するのに代えて、上部電極膜１５ｃ、１６ｃ、１７ｃの方を十分に短い長さに形成した点である。 FIGS. 6 and 7 are views showing a second embodiment of the tuning fork vibrator according to the present invention, FIG. 6 is a plan view of the tuning fork vibrator, and FIG. 7 is a side sectional view of the tuning fork vibrator. The tuning fork vibrator 40 shown in FIGS. 6 and 7 is different from the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 in that the lower electrode films 15a, 16a and 17a and the upper electrode films 15c, 16c and 17c Instead of forming the lower electrode films 15a, 16a, and 17a with a sufficiently shorter length than the base material 18, the upper electrode films 15c, 16c, and 17c are formed with a sufficiently shorter length. It is.

すなわち、本実施形態では、上部電極膜１５ｃ、１６ｃ、１７ｃを前記基材１８より僅かに短い長さで形成しているものの、下部電極膜１５ａ、１６ａ、１７ａについては、前記基材１８より十分に短い長さに形成している。具体的には、基材１８の長さをＡとし、該基材１８上での前記基部１４からの下部電極膜１５ａ、１６ａ、１７ａの長さをＣとすると、このＣの長さを、Ａの（１／３）、つまり（１／３）Ａの長さにしている。 That is, in this embodiment, although the upper electrode films 15c, 16c, and 17c are formed with a slightly shorter length than the base material 18, the lower electrode films 15a, 16a, and 17a are more sufficient than the base material 18. It is formed in a short length. Specifically, when the length of the substrate 18 is A, and the length of the lower electrode films 15a, 16a, and 17a from the base portion 14 on the substrate 18 is C, the length of C is The length is set to (1/3) of A, that is, (1/3) A.

したがって、下部電極膜１５ａ、１６ａ、１７ａと上部電極膜１５ｃ、１６ｃ、１７ｃとが対向することで形成される電界領域は、該電界領域の、前記基材１８上での前記基部１４からの長さをＣとすると、前記第１実施形態と同様に本第２実施形態においても、前記基材１８の長さであるＡに対して（１／３）、つまり、Ｃ＝（１／３）Ａとなる。
なお、音叉型振動子４０の各要素の構成材料、形状、膜厚等の好適な例については、前記第１実施形態と同様であり、ここでは説明を省略する。 Therefore, the electric field region formed by the lower electrode films 15a, 16a, and 17a facing the upper electrode films 15c, 16c, and 17c is the length of the electric field region from the base portion 14 on the base material 18. Assuming C is the same as in the first embodiment, in the second embodiment as well, the length A of the substrate 18 is (1/3), that is, C = (1/3). A.
Note that suitable examples of the constituent material, shape, film thickness, and the like of each element of the tuning fork vibrator 40 are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted here.

このような音叉型振動子４０にあっても、特にＣ＝（１／３）Ａとしたことで、（１／４）Ａ≦Ｃ≦（１／２）Ａとする式（２）を満足させているので、弾性腕１１、１２、１３を、基部１４に連結する根本側のみに電界を与えて振動駆動させ、先端側については根本側の振動に追従させることができる。よって、弾性腕１１、１２、１３にうねりなどが生じるのを防止し、設定された本来の振動モードのみを生じさせることができ、これによってより良好な振動モードを得ることができる。
さらに、（３／４）Ａ≦Ｂ≦Ａとする式（１）を満足させているので、圧電膜１５ｂ、１６ｂ、１７ｂによって弾性腕１１、１２、１３に十分な強度を付与するとともに、基本的に基部１４に連結する根本側を直接的に振動させるようになり、したがって、より良好な振動モードを得ることができる。
また、各弾性腕１１、１２、１３が、負の温度特性を有するシリコン酸化膜からなる基材１８を有しているので、圧電素子１５、１６、１７中の正の温度特性を有する圧電膜１５ｂ、１６ｂ、１７ｂの温度特性を補正することができる。したがって、この音叉型振動子１は温度変化による周波数の変動が少ない優れたものとなる。 Even in such a tuning fork type vibrator 40, the expression (2) satisfying (1/4) A ≦ C ≦ (1/2) A is satisfied particularly by setting C = (1/3) A. Therefore, the elastic arms 11, 12, and 13 can be driven to vibrate by applying an electric field only to the base side connected to the base portion 14, and the tip side can follow the vibration on the base side. Therefore, it is possible to prevent the elastic arms 11, 12, and 13 from generating undulations, and to generate only the set original vibration mode, thereby obtaining a better vibration mode.
Furthermore, since the expression (1) satisfying (3/4) A ≦ B ≦ A is satisfied, the piezoelectric films 15b, 16b, and 17b impart sufficient strength to the elastic arms 11, 12, and 13, and the basics. Therefore, the base side connected to the base portion 14 is directly vibrated, and therefore a better vibration mode can be obtained.
Moreover, since each elastic arm 11, 12, 13 has a base material 18 made of a silicon oxide film having negative temperature characteristics, the piezoelectric film having positive temperature characteristics in the piezoelectric elements 15, 16, 17 The temperature characteristics of 15b, 16b, and 17b can be corrected. Therefore, the tuning fork vibrator 1 is excellent in that the frequency variation due to temperature change is small.

図８、図９は音叉型振動子の第３実施形態を示す図であり、図８は音叉型振動子の平面図、図９は、図８のＦ−Ｆ線矢視線断面図である。図８、図９に示した音叉型振動子１００が図１に示した前記実施形態と異なるところは、弾性腕が３本でなく、５本備えた点である。すなわち、この音叉型振動子１００は、５本の弾性腕１１１、１１２、１１３、１１４、１１５と、これら弾性腕１１１、１１２、１１３、１１４、１１５のそれぞれの一端側に連結する基部１２１とを有したもので、弾性腕１１１、１１２、１１３、１１４、１１５が、隣り合う弾性腕どうしが互い違いになるようにして、該弾性腕１１１、１１２、１１３、１１４、１１５の表裏方向（上下方向）に振動する、ウォーク型の音叉型振動子である。 8 and 9 are views showing a third embodiment of the tuning fork vibrator, FIG. 8 is a plan view of the tuning fork vibrator, and FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line FF in FIG. The tuning fork vibrator 100 shown in FIGS. 8 and 9 is different from the embodiment shown in FIG. 1 in that five elastic arms are provided instead of three. That is, the tuning fork vibrator 100 includes five elastic arms 111, 112, 113, 114, 115 and a base 121 connected to one end side of each of the elastic arms 111, 112, 113, 114, 115. The elastic arms 111, 112, 113, 114, 115 are arranged so that adjacent elastic arms are staggered so that the elastic arms 111, 112, 113, 114, 115 are in the front and back direction (vertical direction). This is a walk-type tuning fork type vibrator that vibrates in a straight line.

弾性腕１１１、１１２、１１３、１１４、１１５は、いずれも細長い矩形薄膜状のもので、その長手方向（図８中のＹ方向）と直交（交差）する方向（図８中のＸ方向）に沿って配列されており、図８に示すように基部１２１に一体に接続している。
これら弾性腕１１１、１１２、１１３、１１４、１１５は、前記音叉型振動子１の弾性腕１１、１２、１３と同様に、シリコン酸化膜からなる基材１３５と、該基材１３５の一方の面側に設けられた圧電素子１１６、１１７、１１８、１１９、１２０と、を含んで構成されている。 Each of the elastic arms 111, 112, 113, 114, and 115 is an elongated rectangular thin film, and is in a direction (X direction in FIG. 8) orthogonal to (crossing) its longitudinal direction (Y direction in FIG. 8). 8 and is integrally connected to the base 121 as shown in FIG.
These elastic arms 111, 112, 113, 114, 115 are similar to the elastic arms 11, 12, 13 of the tuning fork vibrator 1, and a base material 135 made of a silicon oxide film and one surface of the base material 135. And piezoelectric elements 116, 117, 118, 119, 120 provided on the side.

基材１３５は、前記基材１８と同様に、温度補正膜としても機能するもので、シリコンの熱酸化膜（シリコン酸化膜）からなっている。
圧電素子１１６、１１７、１１８、１１９、１２０は、図９に示すように基材１３５の一方の面側、すなわち基部１２１と反対の側に設けられたもので、基材１３５側から順に下部電極膜１１６ａ、１１７ａ、１１８ａ、１１９ａ、１２０ａ、圧電膜１１６ｂ、１１７ｂ、１１８ｂ、１１９ｂ、１２０ｂ、上部電極膜１１６ｃ、１１７ｃ、１１８ｃ、１１９ｃ、１２０ｃ、が積層され、形成されたものである。なお、本実施形態では、絶縁膜について省略しているが、前記圧電膜１１６ｂ（１１７ｂ、１１８ｂ、１１９ｂ、１２０ｂ）と前記上部電極膜１１６ｃ（１１７ｃ、１１８ｃ、１１９ｃ、１２０ｃ）との間に、前記実施形態と同様にして絶縁膜を設けてもよい。 The base material 135 also functions as a temperature correction film, like the base material 18, and is made of a silicon thermal oxide film (silicon oxide film).
The piezoelectric elements 116, 117, 118, 119, 120 are provided on one surface side of the base material 135, that is, on the side opposite to the base 121 as shown in FIG. Films 116a, 117a, 118a, 119a, 120a, piezoelectric films 116b, 117b, 118b, 119b, 120b, and upper electrode films 116c, 117c, 118c, 119c, 120c are laminated and formed. In this embodiment, the insulating film is omitted, but the piezoelectric film 116b (117b, 118b, 119b, 120b) and the upper electrode film 116c (117c, 118c, 119c, 120c) An insulating film may be provided as in the embodiment.

また、圧電素子１１６、１１７、１１８、１１９、１２０における、上部電極膜１１６ｃ、１１７ｃ、１１８ｃ、１１９ｃ、１２０ｃは、前記第１実施形態における上部電極膜１５ｃ、１６ｃ、１７ｃと同様に、基材１３５の長さをＡとし、該基材１３５上での前記基部１２１からの上部電極膜１１６ｃ、１１７ｃ、１１８ｃ、１１９ｃ、１２０ｃの長さをＣとすると、このＣの長さは、Ａの（１／３）、つまり（１／３）Ａの長さになっている。 The upper electrode films 116c, 117c, 118c, 119c, and 120c in the piezoelectric elements 116, 117, 118, 119, and 120 are similar to the upper electrode films 15c, 16c, and 17c in the first embodiment. And the length of the upper electrode film 116c, 117c, 118c, 119c, 120c from the base 121 on the substrate 135 is C, the length of C is (1 / 3), that is, a length of (1/3) A.

したがって、下部電極膜１１６ａ、１１７ａ、１１８ａ、１１９ａ、１２０ａと上部電極膜１１６ｃ、１１７ｃ、１１８ｃ、１１９ｃ、１２０ｃとが対向することで形成される電界領域は、該電界領域の、前記基材１３５上での前記基部１２１からの長さをＣとすると、前記第１実施形態と同様に、本第３実施形態においても、前記基材１３５の長さであるＡに対して（１／３）、つまり、Ｃ＝（１／３）Ａとなる。
なお、音叉型振動子１００の各要素の構成材料、形状、膜厚等の好適な例については、前記実施形態と同様であり、ここでは説明を省略する。 Therefore, the electric field region formed by the lower electrode film 116a, 117a, 118a, 119a, 120a and the upper electrode film 116c, 117c, 118c, 119c, 120c facing each other is on the base material 135. When the length from the base 121 at C is C, as in the first embodiment, in the third embodiment, the length of the base material 135 is (1/3) with respect to A, That is, C = (1/3) A.
Note that suitable examples of the constituent material, shape, film thickness, and the like of each element of the tuning fork vibrator 100 are the same as those in the above embodiment, and the description thereof is omitted here.

このような音叉型振動子１００にあっても、特にＣ＝（１／３）Ａとしたことで、（１／４）Ａ≦Ｃ≦（１／２）Ａとする式（２）を満足させているので、弾性腕１１１、１１２、１１３、１１４、１１５を、基部１２１に連結する根本側のみに電界を与えて振動駆動させ、先端側については根本側の振動に追従させることができる。よって、弾性腕１１１、１１２、１１３、１１４、１１５にうねりなどが生じるのを防止し、設定された本来の振動モードのみを生じさせることができ、これによってより良好な振動モードを得ることができる。
さらに、（３／４）Ａ≦Ｂ≦Ａとする式（１）を満足させているので、圧電膜１１６ｂ、１１７ｂ、１１８ｂ、１１９ｂ、１２０ｂによって弾性腕１１１、１１２、１１３、１１４、１１５に十分な強度を付与するとともに、基本的に基部１２１に連結する根本側を直接的に振動させるようになり、したがって、より良好な振動モードを得ることができる。 Even in such a tuning fork type vibrator 100, the expression (2) satisfying (1/4) A ≦ C ≦ (1/2) A is satisfied particularly by setting C = (1/3) A. Therefore, the elastic arms 111, 112, 113, 114, 115 can be driven to vibrate by applying an electric field only to the base side connected to the base 121, and the tip side can follow the vibration on the base side. Therefore, it is possible to prevent the elastic arms 111, 112, 113, 114, 115 from generating undulations, and to generate only the set original vibration mode, thereby obtaining a better vibration mode. .
Furthermore, since the expression (1) satisfying (3/4) A ≦ B ≦ A is satisfied, the piezoelectric films 116b, 117b, 118b, 119b, and 120b are sufficient for the elastic arms 111, 112, 113, 114, and 115. In addition to providing a sufficient strength, the base side connected to the base 121 is basically vibrated directly, so that a better vibration mode can be obtained.

また、弾性腕を５脚（５本）構造としたことにより、上下振動（表裏方向の振動）を用いる振動モードにおいてＱ値を高めることができる。
また、各弾性腕１１１、１１２、１１３、１１４、１１５が、負の温度特性を有するシリコン酸化膜からなる基材１３５を有しているので、圧電素子１１６、１１７、１１８、１１９、１２０中の正の温度特性を有する圧電膜１１６ｂ、１１７ｂ、１１８ｂ、１１９ｂ、１２０ｂの温度特性を補正することができる。したがって、この音叉型振動子１００も温度変化による周波数の変動が少ない優れたものとなる。 Further, since the elastic arm has a five-leg (five) structure, the Q value can be increased in a vibration mode using vertical vibration (front-back vibration).
Further, since each elastic arm 111, 112, 113, 114, 115 has a base material 135 made of a silicon oxide film having a negative temperature characteristic, the piezoelectric arms 116, 117, 118, 119, 120 The temperature characteristics of the piezoelectric films 116b, 117b, 118b, 119b, 120b having positive temperature characteristics can be corrected. Therefore, this tuning fork vibrator 100 is also excellent with less frequency fluctuation due to temperature change.

なお、本実施形態の弾性腕を５本備えた構造においても、前記第２実施形態の場合と同様に、下部電極膜１１６ａ、１１７ａ、１１８ａ、１１９ａ、１２０ａの長さを、例えば基材１３５の長さＡの（１／３）にし、前記式（２）を満足させるように構成してもよい。 Even in the structure having five elastic arms of this embodiment, the length of the lower electrode films 116a, 117a, 118a, 119a, 120a is set to, for example, the base material 135 as in the case of the second embodiment. The length A may be set to (1/3) so as to satisfy the formula (2).

次に、本発明の発振器について説明する。本発明の発振器は、図１０に示すように、前記音叉型振動子１（又は音叉型振動子４０、１００）を含んで構成されたものである。
すなわち、この発振器は、音叉型振動子１と、この音叉型振動子１と並列に接続されたインバータ２と、を含んで構成されている。インバータ２の一方端が前記電極パッド２４に接続され、他方端が前記電極パッド２６に接続されている。また、図示のように、音叉型振動子１とインバータ２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）３と、音叉型振動子１とインバータ２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）４と、をさらに備えて構成されている。 Next, the oscillator of the present invention will be described. As shown in FIG. 10, the oscillator according to the present invention includes the tuning fork vibrator 1 (or the tuning fork vibrators 40 and 100).
That is, the oscillator includes a tuning fork type vibrator 1 and an inverter 2 connected in parallel with the tuning fork type vibrator 1. One end of the inverter 2 is connected to the electrode pad 24, and the other end is connected to the electrode pad 26. Further, as shown in the figure, a capacitive element (capacitor) 3 connected between one connection point between the tuning fork vibrator 1 and the inverter 2 and the ground terminal, and the other of the tuning fork vibrator 1 and the inverter 2. And a capacitive element (capacitor) 4 connected between the connection point and the ground terminal.

このような発振器にあっては、前述したようにより良好な振動モードが得られ、さらに温度変化による周波数の変動の少ない音叉型振動子１を含んでなるので、発振器自体の性能が向上し、さらに温度変化による周波数の変動が少ない優れたものとなる。 In such an oscillator, a better vibration mode can be obtained as described above, and the tuning fork vibrator 1 with less frequency fluctuation due to temperature change is included, so that the performance of the oscillator itself is improved. Excellent frequency fluctuation due to temperature change.

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、前記実施形態では、奇数個の弾性腕として３本あるいは５本の例を示したが、弾性腕の本数については、さらに多くの奇数個（７本、９本…）を有するように構成するようにしてもよい。
また、前記実施形態では基材をシリコンの熱酸化で形成したが、例えばＣＶＤ法で形成したシリコン酸化膜で基材を形成してもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in the above-described embodiment, three or five examples are shown as the odd number of elastic arms, but the number of elastic arms is configured to have a larger number of odd numbers (7, 9,...). You may make it do.
Moreover, in the said embodiment, although the base material was formed by thermal oxidation of silicon, you may form a base material with the silicon oxide film formed, for example by CVD method.

さらに、前記実施形態では基材をシリコン酸化膜で形成したが、例えば基材や基部を水晶で形成してもよい。その場合にも、水晶によって圧電素子中の圧電膜等の温度特性を補正し、これによって温度変化による特性変動の少ない振動子を形成することができる。なお、基材を水晶で形成する場合、水晶としてＸカット板を用いるのが好ましい。Ｘカット板を用いることにより、小型化に伴う温度特性の低下を抑制し、温度特性を良好にする効果をさらに高めることができる。また、弾性腕や基部のエッチングによる形状加工が容易になる。ただし、水晶としてはＡＴカット板やＺカット板を用いることもできる。 Furthermore, in the said embodiment, although the base material was formed with the silicon oxide film, you may form a base material and a base part with a quartz crystal, for example. Even in such a case, it is possible to correct the temperature characteristics of the piezoelectric film or the like in the piezoelectric element by using the quartz crystal, thereby forming a vibrator with less characteristic fluctuation due to temperature change. In addition, when forming a base material with a crystal | crystallization, it is preferable to use an X cut board as a crystal | crystallization. By using the X-cut plate, it is possible to further suppress the decrease in temperature characteristics due to downsizing and further improve the effect of improving the temperature characteristics. Further, shape processing by etching of the elastic arm and the base becomes easy. However, an AT cut plate or a Z cut plate can be used as the crystal.

本発明の音叉型振動子の第１実施形態を示す平面図である。1 is a plan view showing a first embodiment of a tuning fork vibrator according to the present invention. 図１に示した音叉型振動子の側断面図である。FIG. 2 is a side sectional view of the tuning fork vibrator shown in FIG. 1. 図１のＥ−Ｅ線矢視断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line EE in FIG. 1. 図１に示した音叉型振動子の製造方法を説明するための側面図である。FIG. 5 is a side view for explaining a method for manufacturing the tuning fork vibrator shown in FIG. 1. 図１に示した音叉型振動子の概略構成を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of a tuning fork vibrator shown in FIG. 1. 本発明の音叉型振動子の第２実施形態を示す平面図である。It is a top view which shows 2nd Embodiment of the tuning fork type vibrator of this invention. 図６に示した音叉型振動子の側断面図である。FIG. 7 is a side sectional view of the tuning fork vibrator shown in FIG. 6. 本発明の音叉型振動子の他の実施形態を示す平面図である。It is a top view which shows other embodiment of the tuning fork type vibrator of this invention. 図８のＦ−Ｆ線矢視断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line FF in FIG. 8. 発振器の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of an oscillator.

Explanation of symbols

１、４０、１００…音叉型振動子、２…インバータ、３、４…容量素子、１１、１２、１３…弾性腕、１１ａ、１２ａ、１３ａ…表面、１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ…裏面、１４…基部、１５、１６、１７…圧電素子、１５ａ、１６ａ、１７ａ…下部電極膜、１５ｂ、１６ｂ、１７ｂ…圧電膜、１５ｃ、１６ｃ、１７ｃ…上部電極膜、１５ｄ、１６ｄ、１７ｄ…絶縁膜、１８…基材、２１ａ、２１ｃ、２２ａ…接続部、２４、２６…電極パッド、１１１、１１２、１１３、１１４、１１５…弾性腕、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０…圧電素子、１１６ａ、１１７ａ、１１８ａ、１１９ａ、１２０ａ…下部電極膜、１１６ｂ、１１７ｂ、１１８ｂ、１１９ｂ、１２０ｂ…圧電膜、１１６ｃ、１１７ｃ、１１８ｃ、１１９ｃ、１２０ｃ…上部電極膜、１２１…基部、１３５…基材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 40, 100 ... Tuning fork type vibrator, 2 ... Inverter 3, 4, ... Capacitance element 11, 12, 13 ... Elastic arm, 11a, 12a, 13a ... Front surface, 11b, 12b, 13b ... Back surface, 14 ... Base 15, 16, 17 ... piezoelectric element, 15a, 16a, 17a ... lower electrode film, 15b, 16b, 17b ... piezoelectric film, 15c, 16c, 17c ... upper electrode film, 15d, 16d, 17d ... insulating film, 18 ... Base material, 21a, 21c, 22a ... connection part, 24, 26 ... electrode pad, 111, 112, 113, 114, 115 ... elastic arm, 116, 117, 118, 119, 120 ... piezoelectric element, 116a, 117a, 118a 119a, 120a ... lower electrode film, 116b, 117b, 118b, 119b, 120b ... piezoelectric film, 116c, 117c, 118c, 119c, 120c ... on Electrode film 121 ... base, 135 ... substrate

Claims

3 and the elastic arm of the above odd number, has a base portion for connecting one end of each of said resilient arms, the resilient arms, the resilient arm adjacent to each other vibrate in the front-back direction of the alternately the elastic arm A vibrator,
The elastic arm is provided with a piezoelectric element in which a piezoelectric film is disposed between a lower electrode film and an upper electrode film on a main surface of the elastic arm ,
The length from the one end to the other end of the elastic arm is A, the length of the piezoelectric film on the elastic arm is B, and the lower electrode film and the upper electrode film on the elastic arm are viewed in plan view. If the length of the overlapping part is C, the following formulas (1) and (2)
(3/4) A ≦ B ≦ A (1)
(1/4) A ≦ C ≦ (1/2) A (2)
A vibrator characterized by satisfying both.

The vibrator according to claim 1, wherein the elastic arm includes a silicon oxide film.

In the base, the main surface of the base and the main surface of the elastic arm are in the same plane,
3. The vibrator according to claim 2, wherein a main surface side of the base portion includes a silicon oxide film, and a surface side opposite to the main surface of the base portion includes silicon .

The vibrator according to claim 1, wherein the base is thicker than a thickness of the elastic arm.

5. The base portion includes an inclined surface inclined toward the elastic arm, and an inclination angle between the main surface of the base portion and the inclined surface is 75 ° or more and less than 90 °. The vibrator described in 1.

The vibrator according to claim 1 , wherein the piezoelectric film includes at least one of ZnO, AlN, lead zirconate titanate, LiNbO _3, and KNbO ₃ .

The vibrator according to claim 1, wherein an insulating film is provided between the piezoelectric film and the upper electrode film.

The vibrator according to any one of claims 1 to 7,
And an inverter connected to the vibrator.