CN103475328B - 振动元件及其制造方法、振子、电子器件和设备、移动体 - Google Patents

振动元件及其制造方法、振子、电子器件和设备、移动体 Download PDF

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Abstract

振动元件及其制造方法、振子、电子器件和设备、移动体。本发明的课题是提供在利用光刻技术从大型基板中制造出多个振动元件的方法中提高DLD特性检查成品率的小型的振动元件及其制造方法。该振动元件包含：基板；以及电极，该电极由下层导电层和上层导电层构成，在与所述基板的表面垂直的方向上的平面视图中，所述下层导电层设置于所述表面，所述上层导电层设置于所述下层导电层的表面，并且是位于下层导电层的外缘内的形状。

Description

振动元件及其制造方法、振子、电子器件和设备、移动体
技术领域
本发明涉及激励出厚度剪切振动的振动元件、振子、电子器件、电子设备、移动体以及振动元件的制造方法。
背景技术
使用了以厚度剪切振动为主振动而进行激励的石英振动元件的石英振子适于小型化、高频化，并且频率温度特性优异，因此在振荡器、电子设备等多个方面得到利用。尤其是，近年来，伴随便携电话和计算机等各种电子设备的小型化、薄型化，针对其中使用的石英振子，也强烈要求进一步的小型化、薄型化。
在专利文献1中，公开了如下方法：针对石英振动元件的外形形状和激励电极的形成，使用光刻技法和蚀刻技法，以批处理方式从大型的石英基板中制造出多个石英振动元件。
但是，在要实现石英振子的小型化时，由于振动区域与保持部之间的间隔变近，因此存在如下问题：振动能量泄漏，CI(石英阻抗＝石英振子的等效电阻)降低，在作为主振动的厚度剪切振动的谐振频率附近，产生取决于振动部的轮廓尺寸的厚度弯曲振动等不必要的寄生，并且产生频率和CI相对于温度变化的不连续变动、即所谓的特异现象(AnomalousActivity Dip)等。因此，在专利文献2中，提出了通过将石英振动元件设为台面结构，避免伴随小型化的CI降低和特异现象，并且，公开了如下方法：为了实现批量生产化和低成本化，针对石英振动元件的外形形状和激励电极的形成，使用光刻技法和蚀刻技法，以批处理方式从大型的石英基板中制造出多个石英振动元件。
专利文献1：日本特开2011-19206号公报
专利文献2：日本特开2010-62723号公报
在用上述专利文献1或2公开的制造方法制造石英振动元件时，由于具有外形形状均匀、且高精度地配置在预定位置的激励电极，因此能够得到充分满足CI和温度特性等规格标准的石英振动元件。但是，存在如下问题：对安装有石英振动元件的振荡器的启动产生影响的石英振动元件的DLD(Drive Level Dependence：激励功率依赖性)特性非常差，从而使制造成品率显著降低。
发明内容
因此，提供能够在通过光刻技法和蚀刻技法从大型的基板中制造出多个振动元件的方法中提高DLD特性检查的成品率的小型的振动元件以及振动元件的制造方法。
本发明正是为了解决上述课题中的至少一部分而完成的，可作为以下方式或应用例来实现。
[应用例1]本应用例的振动元件的特征在于，该振动元件包含：基板；以及电极，其具备第1导电层和第2导电层，所述第1导电层设置于所述基板的表面，所述第2导电层设置于所述第1导电层的与所述基板侧相反的一侧，在与所述表面垂直的方向上的平面视图中，所述第2导电层配置在所述第1导电层的外缘内。
根据本应用例，在以厚度剪切振动进行激励的振动元件中，不存在成为DLD特性的劣化主要原因的使得电极的第1导电层与第2导电层之间不紧贴的空隙部，因此具有能够得到可防止DLD特性劣化、且提高了DLD特性检查成品率的振动元件的效果。
[应用例2]在上述应用例所述的振动元件中，其特征在于，在从与所述基板的所述表面垂直的方向进行平面观察时，由所述第2导电层的外缘围起的区域比由所述第1导电层的外缘围起的区域小。
根据本应用例，电极的第1导电层与第2导电层完全紧贴，因此具有能够得到可防止DLD特性劣化、且提高了DLD特性检查成品率的振动元件的效果。
[应用例3]在上述应用例所述的振动元件中，其特征在于，所述电极是激励电极。
根据本应用例，将第1导电层与第2导电层完全紧贴的电极用作激励电极，因此具有能够得到可防止DLD特性劣化、且具有稳定的谐振特性的振动元件的效果。
[应用例4]在上述应用例所述的振动元件中，其特征在于，所述基板是以厚度剪切振动进行振动的基板。
根据本应用例，厚度剪切振动适于小型化、高频化，且能够得到具有优异的三次曲线的频率温度特性，因此具有能够得到小型、高频且频率温度特性优异的振动元件的效果。
[应用例5]在上述应用例所述的振动元件中，其特征在于，该振动元件包含：振动部，其以厚度剪切振动进行振动；以及外缘部，其与所述振动部的外缘一体化，厚度比所述振动部薄。
根据本应用例，振动部是台面结构，因此能够避免与轮廓系统寄生的耦合，仅封闭主振动的振动能量，因此具有能够得到CI较小、且抑制了谐振频率附近的寄生的振动元件的效果。
[应用例6]在上述应用例所述的振动元件中，其特征在于，该振动元件包含：振动部，其以厚度剪切振动进行振动；以及外缘部，其与所述振动部的外缘一体化，厚度比所述振动部厚。
根据本应用例，即使是振动部非常薄的高频的振动元件，也能够用与振动部一体化的较厚外缘部进行安装，因此具有能够得到耐冲击性和耐振动性优异的具有高可靠性的振动元件的效果。
[应用例7]本应用例的振子的特征在于，该振子具有：上述应用例所述的振动元件；以及收纳有所述振动元件的封装。
根据本应用例，通过将振动元件收纳到封装，能够防止温度变化、湿度变化等干扰的影响和污染的影响，因此具有能够得到频率再现性、频率温度特性、CI温度特性和频率时效特性优异、且DLD特性良好的小型振子的效果。
[应用例8]本应用例的电子器件的特征在于，该电子器件具有：上述应用例所述的振动元件；电子元件；以及安装有所述振动元件和所述电子元件的封装。
根据本应用例，通过将DLD特性良好的振动元件安装到使用各种电子元件构成的振荡电路，具有能够得到启动特性优异的振荡器等电子器件的效果。
[应用例9]在上述应用例所述的电子器件中，其特征在于，所述电子元件是热敏电阻、电容器、电抗元件以及半导体元件中的至少任意一种。
根据本应用例，通过将频率温度特性优异、且DLD特性良好的振动元件安装到使用各种电子元件构成的包含温度补偿电路和压控电路的振荡电路，具有能够得到启动特性优异的小型温度补偿型振荡器和压控型振荡器等电子器件的效果。
[应用例10]本应用例的电子设备的特征在于，该电子设备具有上述应用例所述的振动元件。
根据本应用例，能够利用COB(chip on board：板上芯片)技术将DLD特性良好的振动元件直接安装到安装基板，因此具有能够构成安装面积小、振荡的启动特性优异、且具有良好的基准频率源的小型的电子设备的效果。
[应用例11]上述应用例所述的电子设备的特征在于，该电子设备具有上述应用例所述的振子。
根据本应用例，具有如下效果：能够使用具有充分满足CI和温度特性等规格标准、且DLD特性良好的振动元件的振子，构成振荡的启动特性优异、且具有良好的基准频率源的电子设备。
[应用例12]上述应用例所述的电子设备的特征在于，该电子设备具有上述应用例所述的电子器件。
根据本应用例，通过将具有充分满足CI和温度特性等规格标准、且DLD特性良好的振动元件的电子器件用于电子设备，具有能够构成振荡的启动特性优异、且具有良好的基准频率源的电子设备的效果。
[应用例13]本应用例的移动体的特征在于，该移动体具有上述应用例所述的振动元件。
根据本应用例，通过使用频率温度特性良好的振动元件，具有能够构成稳定的基准频率源、且能够构成具有稳定且准确的电子控制单元的移动体的效果。
[应用例14]本应用例的振动元件的制造方法的特征在于，包含以下工序：准备层叠有材料不同的两层以上的导电层的基板；对层叠的所述导电层内的上层导电层进行蚀刻加工；对与所述上层导电层相比设置于所述基板侧的下层导电层进行蚀刻加工；以及利用所述上层导电层的蚀刻速度比所述下层导电层大的蚀刻溶液，对进行了所述蚀刻加工的所述上层导电层进行蚀刻加工。
根据本应用例，能够通过进行再次蚀刻上层的导电层的侧面的工序，去除在蚀刻激励电极的下层的导电层时产生的上层的导电层的蚀刻不足(under etching)部分，因此具有能够提高上层的导电层与下层的导电层的紧贴性、从而制造DLD特性良好的振动元件的效果。
[应用例15]在上述应用例所述的振动元件的制造方法中，其特征在于，关于在对所述上层导电层进行蚀刻加工的工序中使用的蚀刻液，所述下层导电层的蚀刻速度比所述上层导电层的蚀刻速度慢，关于在对所述下层导电层进行蚀刻加工的工序中使用的蚀刻液，所述上层导电层的蚀刻速度比所述下层导电层的蚀刻速度慢。
根据本应用例，能够选择性蚀刻上层的导电层和下层的导电层，因此具有能够形成各个导电层的外形尺寸精度高的激励电极，能够制造各特性的偏差小、且DLD特性良好的小型振动元件的效果。
[应用例16]在上述应用例所述的振动元件的制造方法中，其特征在于，所述上层导电层与所述下层导电层的材料不同。
根据本应用例，上层导电层与下层导电层的材料不同，从而能够使用与各个导电层对应的蚀刻液，因此能够选择性蚀刻各个导电层，从而具有能够形成外形尺寸精度高的激励电极，能够制造各特性的偏差小、且DLD特性良好的小型振动元件的效果。
[应用例17]在上述应用例所述的振动元件的制造方法中，其特征在于，所述上层导电层的材料是Au、Ag、Pt中的任意一种，所述下层导电层的材料是Cr、Ni、Ti、NiCr合金中的任意一种。
根据本应用例，以具有适于使用目的的频率温度特性和CI的方式组合上层的导电层和下层的导电层的材料，因此具有能够制造具有优异的频率温度特性、且CI较小的小型振动元件的效果。
附图说明
图1是示出了本发明一个实施方式的振动元件的结构的概略图，(a)是俯视图，(b)是P－P剖视图。
图2是用于说明AT切石英基板与晶轴之间的关系的图。
图3是示出本发明一个实施方式的振动元件的制造方法的一例的流程图的概略剖视图。
图4是说明本发明一个实施方式的振动元件的电极结构的放大剖视图，(a)是通过本实施方式的制造方法制造出的振动元件的剖视图，(b)是通过以往的制造方法制造出的振动元件的剖视图。
图5是通过本发明一个实施方式的制造方法制造出的振动元件的DLD特性，(a)是示出频率变化量的图，(b)是示出CI变化量的图。
图6是通过以往的制造方法制造出的振动元件的DLD特性，(a)是示出频率变化量的图，(b)是示出CI变化量的图。
图7是示出了本发明一个实施方式的振动元件的结构的概略图，(a)是俯视图，(b)是P－P剖视图。
图8是示出了本发明一个实施方式的振动元件的另一结构的概略图，(a)是变形例1的俯视图，(b)是变形例2的俯视图，(c)是变形例3的俯视图。
图9是示出了本发明一个实施方式的振动元件的变形例4的结构的概略图，(a)是俯视图，(b)是P－P剖视图。
图10是示出了本发明一个实施方式的振子的结构的概略图，(a)是俯视图，(b)是纵剖视图。
图11是示出了本发明一个实施方式的电子器件的结构的概略图，(a)是俯视图，(b)是纵剖视图。
图12是示出了本发明一个实施方式的电子器件的变形例的结构的概略图，(a)是变形例1的纵剖视图，(b)是变形例2的纵剖视图。
图13是示出作为具有本发明一个实施方式的振动元件的电子设备的移动型(或笔记本型)的个人计算机的结构的立体图。
图14是示出作为具有本发明一个实施方式的振动元件的电子设备的便携电话机(还包括PHS)的结构的立体图。
图15是示出作为具有本发明一个实施方式的振动元件的电子设备的数字照相机的结构的立体图。
图16是示出作为应用了具有本发明一个实施方式的振动元件的振子和电子器件的移动体的汽车的结构的立体图。
标号说明
1、2、3、101、102、103、200：振动元件；5：振子；7、8、9：电子器件；10、210：基板；12、212：振动部；13：侧面部；14：薄壁部；15：厚壁部；16：台面部；17：凹陷部；20：激励电极；21、221：主电极；22、222：主电极基底部；23：引线电极；24：焊盘电极；26：连接电极；28：电极层；29：基底电极层；30：导电性粘接剂；32：抗蚀剂；34：基底膜；36：耐蚀膜；40、50、80：封装主体；41：第1基板；42：第2基板；43：第3基板；44：密封圈；45：安装端子；46：导体；47：元件安装焊盘；48：电子部件安装焊盘；49：盖部件；50：封装主体；51：IC部件；52：电子部件；53：热敏电阻；55：电极端子；61：第1基板；62：第2基板；63：第3基板；70、270：空隙部；82：封装；84：腔室；86：凹部；100：显示部；106：汽车；107：车体；108：电子控制单元；109：轮胎；1100：个人计算机；1102：键盘；1104：主体部；1106：显示单元；1200：便携电话机；1202：操作按钮；1204：接听口；1206：通话口；1300：数字照相机；1302：外壳；1304：受光单元；1306：快门按钮；1308：存储器；1312：视频信号输出端子；1314：输入输出端子；1430：电视监视器；1440：个人计算机。
具体实施方式
下面，根据附图详细说明本发明的实施方式。图1是示出本发明一个实施方式的振动元件的结构的概略图，图1(a)是振动元件的俯视图，图1(b)是图1(a)的P－P剖视图。
(振动元件的结构)
振动元件1具备：具有振动部12的基板10；以及在基板10的两主面(±Y’方向的正反表面)上分别相对地层叠的基底电极层29和电极层28，该基底电极层29是底层的导电层(第1导电层)，该电极层28是最上层的导电层(第2导电层)。另外，在本实施方式中，说明层叠有两层的导电层的结构。
振动元件1具备包含基底电极层29和电极层28的激励电极20、引线电极23、焊盘电极24以及连接电极26。
激励电极20是驱动振动部12的电极，分别相对地形成在振动部12的两主面(±Y’方向的正反表面)的大致中央部。激励电极20包含作为电极层28的一部分的主电极21和作为基底电极层29的一部分的主电极基底部22，并且形成为，主电极21的外缘位于主电极基底部22的外缘内。
引线电极23从激励电极20延伸出，且与形成于基板20的端部的焊盘电极24导通连接。
焊盘电极24分别相对地形成在基板10的两主面的端部。两主面的焊盘电极24通过形成于基板10的侧面部13的连接电极26导通连接。
在图1(a)所示的实施方式中，示出了分别相对地形成在振动部12的大致中央部的主面的激励电极20的形状是矩形的例子，但是不需要限定于此，激励电极的形状也可以是圆形或椭圆形。
此外，激励电极20、引线电极23、焊盘电极24和连接电极26使用蒸镀装置或溅射装置等例如在基底层形成铬(Cr)膜，在最上层重叠形成金(Au)膜。另外，作为电极材料，在基底层可以替代铬(Cr)而使用镍(Ni)、钛(Ti)、镍铬合金(NiCr)，并且在最上层可以替代金(Au)而使用银(Ag)、铂(Pt)。
并且，说明了层叠有两层的导电层的结构，但是不限于此。也可以是层叠有三层以上的导电层的结构。
在基板10为压电材料的情况下，振动元件1通过从焊盘电极24输入的激励电流，在与激励电极20之间的振动部12中产生电场，振动部12由于压电效应进行振动。在使用属于三方晶系压电材料的石英形成基板10的情况下，如图2所示，具有相互垂直的晶轴X、Y、Z。将X轴称作电轴、Y轴称作机械轴、Z轴称作光轴，采用由所谓旋转Y切石英基板构成的平板作为基板10，该旋转Y切石英基板是沿着使XZ面绕X轴旋转预定角度θ后的平面切出的。
例如，在旋转Y切石英基板是AT切石英基板的情况下，角度θ为35.25°(35°15′)。此处，在使Y轴和Z轴绕X轴旋转角度θ而设为Y’轴和Z’轴时，AT切石英基板具有垂直的晶轴X、Y’、Z’。因此，对于AT切石英基板，厚度方向是Y’轴，包含与Y’轴垂直的X轴和Z’轴的面是主面，在主面激励出厚度剪切振动作为主振动。由这样形成的AT切石英基板形成基板10。另外，本实施方式的基板10不限于图2所示的角度θ为35.25°的AT切，例如也可以是激励出厚度剪切振动的BT切等的基板10。
(振动元件的制造方法)
接着，参照图3的流程图对本发明一个实施方式的振动元件的制造方法进行说明。对于振动元件1，考虑到批量生产性和制造成本，一般以批处理方式从大型基板中制造出多个振动元件1。此处，以一个振动元件1的概略剖视图进行说明。制造工序由形成振动元件1的外形形状的外形形成工序、和在振动元件1的基板10的两主面形成电极图案的电极形成工序构成。
在外形形成工序中，首先用纯水清洗基板10(ST11)，接着，在基板10的正反表面设置基底膜34。设置基底膜34是为了弥补作为耐蚀膜36的金(Au)在基板10上的附着性较弱的情况，例如通过溅射或蒸镀等形成铬(Cr)膜作为基底膜34。通过溅射或蒸镀等在其上形成金(Au)膜作为耐蚀膜36(ST12)。
接着，在耐蚀膜36的表面整体涂覆抗蚀剂32(ST13)，并通过曝光/显影，形成振动元件外形掩模(ST14)。
然后，例如使用碘化钾溶液对作为从掩模开口露出的耐蚀膜36的金(Au)进行蚀刻，进而通过硝酸铈铵溶液对作为基底膜34的铬(Cr)进行蚀刻(ST15)。
此处，碘化钾溶液选择性地蚀刻金(Au)，不蚀刻作为基底膜34的铬(Cr)，或者即使蚀刻，蚀刻速度也为金(Au)的1/10以下，其中，碘化钾溶液是作为耐蚀膜36的金(Au)的蚀刻液。
此外，硝酸铈铵溶液也选择性地蚀刻铬(Cr)，不蚀刻作为耐蚀膜36的金(Au)，或者即使蚀刻，蚀刻速度也为铬(Cr)的1/10以下，其中，硝酸铈铵溶液是作为基底膜34的铬(Cr)的蚀刻液。
因此，能够选择性地蚀刻上层的耐蚀膜36和下层的基底膜34，因此能够形成高尺寸精度的外形掩模，从而能够得到具有高精度的外形尺寸的振动元件1。
接着，例如在石英基板的情况下，使用氟化铵溶液等对从掩模开口露出的基板10进行蚀刻(ST16)。由此，如图1(a)所示，形成振动元件1的外形。
接着，剥离抗蚀剂32，使用两种所述溶液去除所有的耐蚀膜36和基底膜34(ST17)。
然后，说明电极形成工序。关于电极形成，也与外形形成同样，在基板10的正反表面，按照铬(Cr)、金(Au)的顺序通过溅射或蒸镀等形成作为基底层的导电层的基底电极层29、作为最上层的导电层的电极层28(ST18)，电极层28为金(Au)，基底电极层29为用于提高基板10的附着性的铬(Cr)。
接着，在电极层28的表面整体涂覆抗蚀剂32(ST19)，通过曝光/显影形成激励电极掩模(ST20)。
进而，激励电极20用的金(Au)、铬(Cr)也是利用外形形成工序中使用的溶液进行蚀刻。首先，蚀刻作为电极层28的金(Au)(ST21)，之后，蚀刻基底电极层29的铬(Cr)(ST22)。此时，在电极层28与基板10之间产生了空隙部70，因此，接着，为了去除该空隙部70，再次蚀刻作为电极层28的金(Au)(ST23)。
此处，使用了能够选择性地蚀刻电极层28和基底电极层29的蚀刻液，因此与能够得到具有高精度的外形尺寸的振动元件同样地，能够得到具有高精度的外形尺寸的激励电极20。
之后，剥离抗蚀剂32(ST24)，完成振动元件1。
在以往的制造方法中，在蚀刻基底电极层29的铬(Cr)后，剥离抗蚀剂32(相当于ST24)，完成了振动元件1。因此，振动元件1在电极层28与基板10之间具有空隙部70。
在上述实施方式的制造方法中，在基底电极层29的铬(Cr)的蚀刻(ST22)后，再次蚀刻作为电极层28的金(Au)(ST23)。
由此，能够在蚀刻基底电极层29的铬(Cr)后，消除在电极层28与基板10之间产生的空隙部70。接着，说明消除该空隙部70的情况。
图4是说明本发明一个实施方式的振动元件的电极结构的放大剖视图，图4(a)是通过本实施方式的制造方法制造出的振动元件的剖视图，图4(b)是通过以往的制造方法制造出的振动元件的剖视图。
在图4(b)所示的通过以往的制造方法制造出的振动元件200中，在主电极221与基板210之间具有空隙部270，与此相对，在图4(a)的本实施方式的制造方法的振动元件1中，未产生图3(ST22)所示的空隙部70。在以往的制造方法中在主电极221与基板210之间产生空隙部270的主要原因是因为：成膜后的金属材料是各向同性的，在蚀刻时不仅在与基板面垂直方向上进行蚀刻，在与基板平行的方向上也进行蚀刻，由此引起在主电极基底部222的侧壁面也进行蚀刻的现象即侧蚀刻或蚀刻液回流到掩模下方的腐蚀现象即底切(undercut)。因此，作为基底电极层29的一部分的主电极基底部222在铬(Cr)蚀刻中，相比于作为掩模的主电极221，外形形状(外缘)较小，从而产生空隙部270。通过本申请的发明人的研究、实验和分析可知，该空隙部270非常不利于DLD特性，显著降低制造成品率。
因此，在本实施方式的制造方法中，在主电极基底部22的铬(Cr)蚀刻(图3所示的ST22)后，追加了如下工序：再次蚀刻由于空隙部70而从主电极基底部22的外形向外侧突出的区域的主电极21即金(Au)(图3所示的ST23)。通过该再次蚀刻(ST23)，至少去除所述突出的区域的金(Au)，由此消除空隙部70。由此，主电极21的外缘位于主电极基底部22的外缘内侧，从而实现了这样的激励电极20：在主电极21与主电极基底部22的界面的整个区域内，主电极21与主电极基底部22紧贴。
另外，此处，以图1所示的激励电极20为例进行了说明，但优选在其他电极(引线电极23、焊盘电极24、连接电极26)中也采用相同的电极结构。
图5是通过本发明一个实施方式的制造方法制造出的振动元件的DLD特性，图5(a)是频率变化量，图5(b)是CI变化量。
此外，图6是通过以往的制造方法制造出的振动元件的DLD特性，图6(a)是频率变化量，图6(b)是CI变化量。
从图5和图6可知，基于本实施方式的制造方法的振动元件1的DLD特性与以往的制造方法的DLD特性相比，频率和CI的波动均较小且稳定。
以上说明了DLD特性的劣化原因是在振动元件1的加工时产生了基板的残留应力和污染等。关于残留应力，由于实施了利用光刻技术的外形加工，因此可认为其影响很小，关于污染，由于进行了无尘室内的作业以及在组装时利用过驱动(强激励驱动)去除金属膜片和基板片的工序，因此可认为影响较小。
但是，通过本申请的发明人的研究可知，通过以往的制造方法制造出的振动元件200的DLD特性大幅波动的主要原因是，在主电极221与基板210之间产生的空隙部270造成的影响较大。即，去除主电极基底部222后的空隙部270周边的主电极221的一部分成为好像与附着了金属片、金属粉等杂质的状态相同的状态，可认为在激励时振动能量泄漏，从而产生了频率变化和CI变化。
因此，本实施方式的制造方法是在蚀刻主电极基底部22的铬(Cr)(ST22)后，追加了再次蚀刻作为主电极21的金(Au)(ST23)的工序，本实施方式的制造方法不会产生不与被预想到使DLD特性劣化的主电极基底部22紧贴的主电极21，因此发挥如下的非常大的效果：能够提高振动元件1的DLD特性检查的成品率，从而制造DLD特性非常优异的振动元件。
图7是示出本发明一个实施方式的振动元件的结构的概略图，图7(a)是振动元件的俯视图，图7(b)是图7(a)的P－P剖视图。
振动元件2具备：具有振动部12的基板10；以及在基板10的两主面(±Y’方向的正反表面)上分别相对地层叠的基底电极层29和电极层28，该基底电极层29是底层的导电层，该电极层28是最上层的导电层。
振动元件2具备：基板10、包含基底电极层29和电极层28的激励电极20、引线电极23、焊盘电极24以及连接电极26。
基板10具备振动部12、和板厚比振动部12薄的薄壁部14。
激励电极20是驱动振动部12的电极，分别相对地形成在振动部12的两主面(±Y’方向的正反表面)的大致中央部。激励电极20包含作为电极层28的一部分的主电极21和作为基底电极层29的一部分的主电极基底部22，并且形成为，主电极21的外缘位于主电极基底部22的外缘内。
引线电极23从激励电极20延伸出，且与形成于基板20的端部的焊盘电极24导通连接。
焊盘电极24分别相对地形成在基板10的薄壁部14的两主面的端部。两主面的焊盘电极24通过形成于基板10的侧面部13的连接电极26而导通连接。
在图7(a)所示的实施方式中，示出了在振动部12的大致中央部的主面分别相对地形成的激励电极20的形状是矩形的例子，但是不需要限定于此，激励电极20的形状也可以是圆形或椭圆形。
此外，示出了在基板10的正反两主面上形成了阶差为1级的台面部16的例子，但是不需要限定于此，可以在基板10的正反两主面上具有多级的台面形状、或者在基板10的正或反主面中的任意一方具有1级到多级的台面形状。并且，示出了台面部16的形状是矩形的例子，但是不需要限定于此，台面部16的形状也可以是圆形或椭圆形。
如图7所示，在采用振动部12具有台面部16的台面结构的基板10时，能够避免与轮廓系统寄生的耦合，仅封闭主振动的振动能量，因此具有能够得到CI较小、且抑制了谐振频率附近的寄生的小型振动元件2的效果。
图8是示出本发明一个实施方式的振动元件的另一结构的概略图，图8(a)是变形例1的俯视图，图8(b)是变形例2的俯视图，图8(c)是变形例3的俯视图。
图8(a)示出了图7所示的本实施方式的第1变形例，是如下情况：关于形成在基板10的正反两主面上的激励电极20和台面部16在X轴方向和Z’轴方向上的长度，均是激励电极20比台面部16长。图8(b)是第2变形例，是激励电极20和台面部16在Z’轴方向上的长度大致相等、且激励电极20在X轴方向上的长度较长的情况。图8(c)是第3变形例，是激励电极20和台面部16在X轴方向上的长度大致相等、且激励电极20在Z’轴方向上的长度较长的情况。
图8(a)～图8(c)与图7相比，能够增大激励电极20的面积，因此能够减小振子的电容比。因此，在用于振荡器的情况下，具有能够增大频率调整量和频率可变量的效果。
图9是示出本发明一个实施方式的振动元件的变形例4的结构的概略图，图9(a)是振动元件的俯视图，图9(b)是图9(a)的P－P剖视图。
振动元件3具备：具有振动部12的基板10；以及在基板10的两主面(±Y’方向的正反表面)上分别相对地层叠的基底电极层29和电极层28，该基底电极层29是底层的导电层，该电极层28是最上层的导电层。
振动元件3具备：基板10、包含基底电极层29和电极层28的激励电极20、引线电极23、焊盘电极24以及连接电极26。
基板10具备振动部12、和板厚比振动部12厚的厚壁部15。
激励电极20是驱动振动部12的电极，分别相对地形成在振动部12的两主面(±Y’方向的正反表面)的大致中央部。激励电极20包含作为电极层28的一部分的主电极21和作为基底电极层29的一部分的主电极基底部22，并且形成为，主电极21的外缘位于主电极基底部22的外缘内。
引线电极23从激励电极20延伸出，且与形成于基板20的端部的焊盘电极24导通连接。
焊盘电极24分别相对地形成在基板10的厚壁部15的两主面的端部。两主面的焊盘电极24通过形成于基板10的侧面部13的连接电极26导通连接。
在图9(a)所示的实施方式中，示出了在振动部12的大致中央部的主面分别相对形成的激励电极20的形状以及面积相同的矩形的例子，但是不需要限定于此，激励电极20的形状和面积可以上下不同，形状也可以是圆形或椭圆形。
此外，形成于基板10的大致中央的凹陷部17通过从基板10的单面进行蚀刻而形成，但也可以从基板10的两面实施蚀刻，分别相对地形成凹陷部17。
如图9所示，通过采用以凹陷部17为振动部12的倒台面结构的基板10，能够使振动部12非常薄，因此能够实现谐振频率的高频化，并且能够用与振动部12一体化的厚壁部15进行安装，因此具有能够得到耐冲击性和耐振动性优异的高可靠性且高频的振动元件3的效果。
图10是示出本发明一个实施方式的振子的结构的概略图，图10(a)是省略盖部件后的俯视图，图10(b)是纵剖视图。振子5由以下部分等构成：振动元件1；用于收纳振动元件1而形成为矩形箱状的封装主体40；以及由金属、陶瓷、玻璃等构成的盖部件49。
如图10所示，封装主体40是层叠第1基板41、第2基板42、第3基板43、密封圈44和安装端子45而形成的。在第1基板41的外部底面形成有多个安装端子45。第3基板43是去除了中央部的环状体，在第3基板43的上部周缘例如形成有铁镍钴合金等的密封圈44。
由第3基板43和第2基板42形成收纳振动元件1的腔室84。在第2基板42的上表面的预定位置处，设置有通过导体46与安装端子45电导通的多个元件安装焊盘47。元件安装焊盘47被配置为在载置振动元件1时与形成于基板10的端部的焊盘电极24对应。
在支承固定振动元件1时，首先将振动元件1的焊盘电极24载置到涂覆有导电性粘接剂30的元件安装焊盘47并施加负荷。
接着，为了使导电性粘接剂30硬化，将其放入到预定温度的高温炉中预定时间。在使导电性粘接剂30硬化后，实施退火处理，对激励电极20增加质量、或减少质量来进行频率调整。之后，在形成于封装主体40的第3基板43的上表面的密封圈44上载置盖部件49，在真空中或氮气环境中对盖部件49进行缝焊密封，从而完成振子5。
或者，还有如下方法：在涂覆在封装主体40的上表面的低熔点玻璃上载置盖部件49，进行熔化来实现紧贴。在该情况下，封装的腔室内也是成为真空、或用氮气等惰性气体进行填充，完成振子5。
在以上的振子5的实施方式中，说明了封装主体40采用层叠板的例子，但也可以是：封装主体40采用单层陶瓷板，盖体采用实施深冲加工而成的帽来构成振子5。
图11是示出本发明一个实施方式的电子器件的结构的概略图，图11(a)是省略盖部件后的俯视图，图11(b)是纵剖视图。
电子器件7具有：封装主体50；盖部件49；振动元件1；IC部件51，其安装有对振动元件1进行激励的振荡电路；电容根据电压而变化的可变电容元件、电阻根据温度而变化的热敏电阻、以及电感器等电子部件52中的至少一个。
如图11所示，封装主体50是层叠第1基板61、第2基板62和第3基板63而形成的。在第1基板61的外部底面形成有多个安装端子45。第2基板62和第3基板63由去除中央部后的环状体形成。
由第1基板61、第2基板62和第3基板63形成收纳振动元件1、IC部件51和电子部件52等的腔室84。在第2基板62的上表面的预定位置设置有通过导体46与安装端子45电导通的多个元件安装焊盘47。元件安装焊盘47的位置被配置成在载置振动元件1时与形成于基板10的端部的焊盘电极24对应。
将振动元件1的焊盘电极24载置到涂覆有导电性粘接剂30的封装主体50的元件安装焊盘47上，在预定温度下使导电性粘接剂30硬化，从而实现焊盘电极24和元件安装焊盘47的导通。将IC部件51固定到封装主体50的预定位置，利用接合线BW将IC部件51的端子与封装主体50的电极端子55连接。并且，将电子部件52载置于封装主体50的预定位置，使用金属凸块等连接到导体46。使封装主体50成为真空或者用氮等惰性气体充满，用盖部件49对封装主体50进行密封而完成电子器件7。
如图11所示，使用了DLD特性良好的振动元件1，因此能够得到启动特性优异的小型的电子器件7。
此外，电子器件7能够构成小型的振荡器、温度补偿型振荡器、压控型振荡器等。
接着，参照附图说明本实施方式的另一电子器件。
图12(a)是图11的变形例的电子器件8的剖视图。电子器件8大体上具有本发明的振动元件1、作为感温元件的热敏电阻53、以及收纳振动元件1和热敏电阻53的封装82。封装82具备封装主体80和盖部件49。封装主体80在上表面侧形成有收纳振动元件1的腔室84，在下表面侧形成有收纳热敏电阻53的凹部86。在腔室84的内底面的端部设置有多个元件安装焊盘47，各个元件安装焊盘47通过导体46与多个安装端子45导通连接。在元件安装焊盘47上涂覆导电性粘接剂30，在该导电性粘接剂30上载置振动元件1，通过导电性粘接剂30将焊盘电极24与各个元件安装焊盘47电连接，并进行固定。在封装主体80的上部烧制出密封圈44，在该密封圈44上载置盖部件49，使用电阻焊机进行焊接，从而对腔室84进行气密密封。可以使腔室84内成为真空，也可以封入惰性气体。
另一方面，在封装主体80的下表面侧的大致中央形成有凹部86，在凹部86的上表面烧制出电子部件安装焊盘48。在电子部件安装焊盘48上安装热敏电阻53，使用钎料等进行导通连接，构成电子器件8。另外，电子部件安装焊盘48通过导体46与多个安装端子45导通连接。
图12(b)是图12(a)的变形例的电子器件9，与电子器件8的不同点为：在封装主体80的腔室84的底面形成有凹部86，热敏电阻53经由金属凸块等与在该凹部86的底面烧制出的电子部件安装焊盘48连接。电子部件安装焊盘48与安装端子45导通。即，振动元件1和作为感温元件的热敏电阻53收纳在腔室84内并进行了气密密封。
以上说明了将振动元件1和热敏电阻53收纳到封装82内的例子，但优选构成如下这样的电子器件9：作为收纳在封装82内的电子部件，收纳有热敏电阻、电容器、电抗元件、半导体元件中的至少一个。
能够如上那样制作振动元件，因此能够大幅度地缩短电子器件的交货期。此外，通过组合上述振动元件、热敏电阻、电容器、电抗元件、半导体元件等，具有能够迅速应对各种各样的规格要求的效果。
接着，根据图13～图15，详细说明应用了本发明一个实施方式的振动元件的电子设备(本发明的电子设备)。
图13是示出作为具有本发明一个实施方式的振动元件的电子设备的移动型(或笔记本型)的个人计算机的结构的立体图。在该图中，个人计算机1100由具有键盘1102的主体部1104以及具有显示部100的显示单元1106构成，显示单元1106通过铰链构造部以能够转动的方式支承在主体部1104上。在这种个人计算机1100中内置有作为滤波器、谐振器、基准时钟等中的至少一个发挥作用的振动元件1。
图14是示出作为具有本发明一个实施方式的振动元件的电子设备的便携电话机(还包括PHS)的结构的立体图。在该图中，便携电话机1200具有多个操作按钮1202、接听口1204以及通话口1206，在操作按钮1202与接听口1204之间配置有显示部100。在这种便携电话机1200中内置有作为滤波器、谐振器等发挥作用的振动元件1。
图15是示出作为具有本发明一个实施方式的振动元件的电子设备的数字照相机的结构的立体图。另外，在该图中，还简单地示出与外部设备之间的连接。这里，通常的照相机是通过被摄体的光像对银盐胶片进行感光，与此相对，数字照相机1300通过CCD(ChargeCoupled Device：电荷耦合器件)等摄像元件对被摄体的光像进行光电转换来生成摄像信号(图像信号)。
在数字照相机1300的外壳(机身)1302的背面设置有显示部100，根据CCD的摄像信号进行显示，显示部100作为将被摄体显示为电子图像的取景器发挥作用。并且，在外壳1302的正面侧(图中背面侧)设置有包含光学镜头(摄像光学系统)和CCD等的受光单元1304。
摄影者确认显示在显示部100上的被摄体像，按下快门按钮1306时，将该时刻的CCD摄像信号传输到存储器1308内进行存储。并且，在该数字照相机1300中，在外壳1302的侧面设置有视频信号输出端子1312和数据通信用的输入输出端子1314。而且，如图所示，根据需要，视频信号输出端子1312与电视监视器1430连接，数据通信用的输入输出端子1314与个人计算机1440连接。而且，构成为，通过规定操作将存储在存储器1308中的摄像信号输出到电视监视器1430或个人计算机1440。在这种数字照相机1300中内置有作为滤波器、谐振器等发挥作用的振动元件1。
另外，除了图13的个人计算机(移动型个人计算机)、图14的便携电话机、图15的数字照相机以外，具有本发明一个实施方式的振动元件的电子设备例如还可以应用于喷墨式排出装置(例如喷墨打印机)、膝上型个人计算机、电视、摄像机、录像机、车载导航装置、寻呼机、电子记事本(也包含通信功能)、电子辞典、计算器、电子游戏设备、文字处理器、工作站、视频电话、防盗用电视监视器、电子双筒望远镜、POS终端、医疗设备(例如电子体温计、血压计、血糖计、心电图计测装置、超声波诊断装置、电子内窥镜)、鱼群探测器、各种测定设备、计量仪器类(例如车辆、飞机、船舶的计量仪器类)、飞行模拟器等。
图16概略地示出作为移动体的一个具体例的汽车106。在汽车106上安装有具有本发明的振动元件的振子或电子器件。
例如，可以广泛应用于无钥匙门禁、防盗器、汽车导航系统、汽车空调、防抱死制动系统(ABS：Antilock Brake System)、安全气囊、轮胎压力监测系统(TPMS：Tire PressureMonitoring System)、发动机控制器、混合动力汽车及电动汽车的电池监视器、以及车体姿势控制系统等的电子控制单元(ECU：electronic control unit)108。

Claims (13)

1.一种振动元件，其特征在于，该振动元件包含：
基板，其具有进行厚度剪切振动的振动部以及外缘部，所述外缘部配置在所述振动部的周围，厚度比所述振动部薄；以及
激励电极，其具备第1导电层和第2导电层，所述第1导电层设置于所述基板的表面，所述第2导电层设置于所述第1导电层的与所述基板侧相反的一侧，
所述激励电极的面积大于所述振动部的面积，
所述第2导电层包含与所述第1导电层不同的材料，
在设所述第1导电层的外缘为第1外缘、所述第2导电层的外缘为第2外缘时，
在与所述表面垂直的方向上的平面视图中，所述第2外缘位于所述第1外缘的内侧且比所述振动部靠所述外缘部侧。
2.根据权利要求1所述的振动元件，其特征在于，
在与所述基板的所述表面垂直的方向上的平面视图中，
由所述第2导电层的所述第2外缘围起的区域比由所述第1导电层的所述第1外缘围起的区域小。
3.一种振子，其特征在于，该振子具有：
权利要求1或2所述的振动元件；以及
收纳有所述振动元件的封装。
4.一种电子器件，其特征在于，该电子器件具有：
权利要求1或2所述的振动元件；
电子元件；以及
安装有所述振动元件和所述电子元件的容器。
5.根据权利要求4所述的电子器件，其特征在于，
所述电子元件是热敏电阻、电容器、电抗元件以及半导体元件中的至少任意一种。
6.一种电子设备，其特征在于，该电子设备具有权利要求1或2所述的振动元件。
7.一种电子设备，其特征在于，该电子设备具有权利要求3所述的振子。
8.一种电子设备，其特征在于，该电子设备具有权利要求4所述的电子器件。
9.一种移动体，其特征在于，该移动体具有权利要求1或2所述的振动元件。
10.一种振动元件的制造方法，其特征在于，该制造方法包含以下工序：
准备层叠有材料不同的两层以上的导电层的基板；
对层叠的所述导电层内的上层导电层进行蚀刻加工；
对与所述上层导电层相比设置于所述基板侧的下层导电层进行蚀刻加工；以及
将进行了所述蚀刻加工的所述上层导电层浸入所述上层导电层的蚀刻速度比所述下层导电层大的蚀刻溶液，以在与所述基板的表面垂直的方向上的平面视图中、所述上层导电层的外缘位于所述下层导电层的外缘的内侧的方式进行加工。
11.根据权利要求10所述的振动元件的制造方法，其特征在于，
关于在对所述上层导电层进行蚀刻加工的工序中使用的蚀刻液，所述下层导电层的蚀刻速度比所述上层导电层的蚀刻速度慢，
关于在对所述下层导电层进行蚀刻加工的工序中使用的蚀刻液，所述上层导电层的蚀刻速度比所述下层导电层的蚀刻速度慢。
12.根据权利要求10或11所述的振动元件的制造方法，其特征在于，
所述上层导电层与所述下层导电层的材料不同。
13.根据权利要求10或11所述的振动元件的制造方法，其特征在于，
所述上层导电层的材料是Au、Ag、Pt中的任意一种，
所述下层导电层的材料是Cr、Ni、Ti、NiCr合金中的任意一种。
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