CN104079260A - 振动元件、振子、振荡器、电子设备以及移动体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供振动元件、振子、振荡器、电子设备以及移动体，可以在抑制大型化的同时，减少由加速度（振动）等的外力引起的振动特性的变化，发挥稳定的振动特性。振动元件（1）具有压电基板（2），该压电基板（2）包含振动部（21）和厚度比振动部（21）厚的厚壁部（22）。并且，厚壁部（22）具有：沿着振动部（21）的第1外缘（211）设置的第1厚壁部（23）、沿着第2外缘（213）设置的第2厚壁部（24）、以及沿着第1外缘（212）设置的第3厚壁部（25），在压电基板（2）的前端部设置有分别与X轴和Z’轴这两个轴交叉的倾斜外缘部（26）。

Description

振动元件、振子、振荡器、电子设备以及移动体
技术领域
本发明涉及振动元件、振子、振荡器、电子设备以及移动体。
背景技术
AT切石英振动元件由于要激励的主振动的振动模式是厚度剪切振动，适合于小型化、高频率化，而且频率温度特性呈现优异的三次曲线，因而已用于压电振荡器、电子设备等的多个方面。
在专利文献1中公开有具有薄壁的振动部和设置在振动部全周的厚壁部的反台面结构的AT切石英振动元件，该AT切石英振动元件在所述厚壁部的一端部通过粘接材料固定在封装上。在AT切石英振动元件被悬臂支撑的状态下，对AT切石英振动元件施加厚度方向的加速度时，具有前端部（振动部）变形，振动特性（频率特性）不稳定的问题。特别是在专利文献1记载的AT切石英振动元件中，由于在振动部整个周围形成有厚壁部，前端部的重量重，因而对加速度的影响大，相应地，频率的偏移量也将变大。
【专利文献1】日本特开2002-198772号公报
发明内容
本发明的目的是提供振动元件、振子、振荡器、电子设备以及移动体，可以在抑制大型化（厚壁化）的同时，减少由加速度（振动）等的外力引起的振动特性的变化，发挥稳定的振动特性。
本发明正是为了解决上述课题的至少一部分而完成的，本发明能够作为以下的应用例实现。
[应用例1]
本发明的振动元件，其特征在于，该振动元件包含：
基板，其包含第1区域和第2区域，所述第1区域包含以厚度剪切振动进行振动的振动区域，所述第2区域与所述第1区域一体，厚度比所述第1区域厚；以及
激励电极，其分别设置于所述振动区域的正面和背面，
所述第1区域包含：
设置于所述厚度剪切振动的振动方向的一端和另一端的第1外缘；以及
设置于与所述振动方向交叉的方向的一端和另一端的第2外缘，
所述第2区域包含：
第1厚壁部，其沿着一个所述第1外缘设置，设置有固定于对象物的固定部；以及
第2厚壁部，其沿着一个所述第2外缘设置且与所述第1厚壁部连接，
另一个所述第2外缘从所述基板的侧面露出，
在所述基板的所述另一个第1外缘侧且所述另一个第2外缘侧的角部，设置有在俯视所述基板时与所述振动方向和与所述振动方向垂直的方向交叉的倾斜外缘部。
由此，能够得到这样的振动元件：可减小前端侧（固定部的相反侧）的质量，可以抑制由加速度（振动）等的外力引起的振动特性的变化，发挥稳定的振动特性。并且，可以抑制厚壁部的厚度，可以抑制振动元件的大型化。
[应用例2]
在本发明的振动元件中，优选的是，当设所述基板在所述振动方向上的长度为L，所述第1区域在所述振动方向上的长度为L1时，满足L1/L≤0.52的关系。
由此，可以减少由加速度（振动）等的外力引起的第1区域的挠曲。
[应用例3]
在本发明的振动元件中，优选的是，当设俯视所述基板时所述基板在与所述振动方向垂直的方向上的长度为W，所述第1区域在与所述振动方向垂直的方向上的长度为W1时，满足W1/W≥0.5的关系。
由此，可以减少由加速度（振动）等的外力引起的第1区域的挠曲。
[应用例4]
在本发明的振动元件中，优选的是，所述倾斜外缘部相对于所述振动方向的倾斜角为40°以上50°以下。
由此，可以更有效地发挥倾斜外缘部的质量减小效果。
[应用例5]
在本发明的振动元件中，优选的是，当设所述第2区域的最大厚度为Tmax，最小厚度为Tmin时，平均厚度（Tmax＋Tmin）/2为50μm以上70μm以下。
由此，可以在提高振动元件的刚性的同时，高精度地进行第1区域的形成。
[应用例6]
在本发明的振动元件中，优选的是，另一个所述第1外缘露出。
由此，可以减小振动元件的前端侧的质量。
[应用例7]
在本发明的振动元件中，优选的是，所述第2区域还包含第3厚壁部，该第3厚壁部沿着另一个所述第1外缘设置且与所述第2厚壁部连接。
由此，可以提高第1区域的刚性，可以进一步减少由加速度（振动）等的外力引起的第1区域的挠曲。
[应用例8]
在本发明的振动元件中，优选的是，所述基板是如下的石英板：在石英的晶轴即作为电气轴的X轴、作为机械轴的Y轴和作为光学轴的Z轴中，将所述X轴作为旋转轴，将使所述Z轴以＋Z侧朝所述Y轴的－Y方向旋转的方式倾斜后的轴作为Z’轴，将使所述Y轴以＋Y侧朝所述Z轴的＋Z方向旋转的方式倾斜后的轴作为Y’轴，将包含所述X轴和所述Z’轴的面作为主面，将沿着所述Y’轴的方向作为厚度方向。
由此，可得到温度特性优异的振动元件。
[应用例9]
本发明的振子，其特征在于，该振子具有：
本发明的振动元件；以及
收纳所述振动元件的封装。
由此，可得到高可靠性的振子。
[应用例10]
本发明的振荡器，其特征在于，该振荡器具有：
本发明的振动元件；以及
驱动所述振动元件的振荡电路。
由此，可得到高可靠性的振荡器。
[应用例11]
本发明的电子设备，其特征在于，该电子设备具有本发明的振动元件。
由此，可得到高可靠性的电子设备。
[应用例12]
本发明的移动体，其特征在于，该移动体具有本发明的振动元件。
由此，可得到高可靠性的移动体。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的振动元件的立体图。
图2是图1所示的振动元件的平面图。
图3是说明AT切石英基板与石英的晶轴的关系的图。
图4是示出将图1所示的振动元件固定在对象物上的状态的侧视图。
图5是示出倾斜缘部的大小与G灵敏度的关系的曲线图。
图6是示出厚壁部的厚度与G灵敏度的关系的曲线图。
图7是示出第3厚壁部的宽度与G灵敏度的关系的曲线图。
图8是示出第3厚壁部的宽度与挠曲量的关系的曲线图。
图9是示出减小振动元件的前端部的质量的图案的图。
图10是示出图9所示的各图案的去除部的力矩与G灵敏度的关系的曲线图。
图11是示出石英的晶轴与应力灵敏度的关系的曲线图。
图12是本发明的第2实施方式的振动元件的平面图。
图13是本发明的第3实施方式的振动元件的立体图。
图14是示出本发明的振子的优选实施方式的截面图。
图15是示出本发明的振荡器的优选实施方式的截面图。
图16是示出应用本发明的电子设备的移动型（或者笔记本型）个人计算机的结构的立体图。
图17是示出应用本发明的电子设备的便携电话（包含PHS）的结构的立体图。
图18是示出应用本发明的电子设备的数字静止照相机的结构的立体图。
图19是概略地示出作为本发明的移动体的一例的汽车的立体图。
标号说明
1：振动元件；10：振子；100：振荡器；110：IC芯片；120：内部端子；2：压电基板；21：振动部；211、212：第1外缘；213、214：第2外缘；219：振动区域；22：厚壁部；23：第1厚壁部；231：倾斜部；232：厚壁部主体；24：第2厚壁部；241：倾斜部；242：厚壁部主体；25：第3厚壁部；251：倾斜部；252：厚壁部主体；26：倾斜外缘部；29：安装部；3：电极；31、32：激励电极；33、34：盘电极；35、36：引出电极；91：粘接材料；92：对象物；4：封装；41：基座；411：凹部；42：盖；451、461：连接电极；452、462：外部安装端子；51：导电性粘接材料；52：接合线；1100：个人计算机；1102：键盘；1104：主体部；1106：显示单元；1200：便携电话；1202：操作按钮；1204：受话口；1206：送话口；1300：数字静止照相机；1302：壳体；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；1500：汽车；2000：显示部；L、L1：长度；W、W1、W24、W25：宽度；T：厚度；S：收纳空间；P1、P2、P3、P4：图案；θ1：角度。
具体实施方式
以下，根据附图所示的优选实施方式详细说明本发明的振动元件、振子、振荡器、电子设备以及移动体。
1.振动元件
首先，对本发明的振动元件进行说明。
＜第1实施方式＞
图1是本发明的第1实施方式的振动元件的立体图。图2是图1所示的振动元件的平面图。图3是说明AT切石英基板与石英的晶轴的关系的图。图4是示出将图1所示的振动元件固定在对象物上的状态的侧视图。图5是示出倾斜缘部的大小与G灵敏度的关系的曲线图。图6是示出厚壁部的厚度与G灵敏度的关系的曲线图。图7是示出第3厚壁部的宽度与G灵敏度的关系的曲线图。图8是示出第3厚壁部的宽度与挠曲量的关系的曲线图。图9是示出减小振动元件的前端部的质量的图案的图。图10是示出图9所示的各图案的去除部的力矩与G灵敏度的关系的曲线图。图11是示出石英的晶轴与应力灵敏度的关系的曲线图。另外，以下，为了便于说明，将图2中的右侧称为前端，将左侧称为基端。
如图1和图2所示，振动元件1具有压电基板（基板）2和形成在压电基板2上的电极3。
（压电基板）
压电基板2是板状的石英基板。这里，作为压电基板2的材料的石英属于三方晶系，具有图3所示彼此垂直的晶轴X、Y、Z。X轴、Y轴、Z轴分别称为电气轴、机械轴、光学轴。本实施方式的压电基板2是沿着使XZ面绕X轴旋转规定的角度θ而成的平面切出的“旋转Y切割石英基板”，例如沿着旋转θ＝35°15’而成的平面切出时的基板称为“AT切石英基板”。通过使用这样的石英基板，成为具有优异的温度特性的振动元件1。不过，作为压电基板2，只要能激励厚度剪切振动，就不限定于AT切的压电基板，也可以使用例如BT切的压电基板。
另外，以下，将对应于角度θ而绕X轴旋转后的Y轴和Z轴称为Y’轴和Z’轴。即，压电基板2在Y’轴方向上具有厚度，在XZ’面方向上具有宽度。
压电基板2在俯视时呈以沿着X轴的方向为长边，以沿着Z’轴的方向为短边的大致长方形。并且，压电基板2以－X轴方向为前端侧，以＋X轴方向为基端侧。
如图1和图2所示，压电基板2具有：包含薄壁的振动区域（封入有振动能量的区域）219的振动部（第1区域）21、以及与振动部21一体且厚度比振动区域219厚的厚壁部（第2区域）22。振动部21可以通过例如在石英基板的＋Y’轴侧的主面利用湿式蚀刻形成凹陷部来形成。
振动部21相对于压电基板2的中央，偏向－X轴方向侧和－Z’轴方向侧，其外缘的一部分从厚壁部22露出。具体地说，振动部21具有：在俯视振动元件1时在X轴方向（厚度剪切振动的振动方向）上隔开，在Z’轴方向（与X轴方向交叉的方向）上延伸的1对第1外缘211、212；以及在Z’轴方向上隔开，在X轴方向上延伸的1对第2外缘213、214。在第1外缘211、212中，第1外缘211位于＋X轴侧，第1外缘212位于－X轴侧。并且，在第2外缘213、214中，第2外缘213位于＋Z’轴侧，第2外缘214位于－Z’轴侧。
以包围这样的振动部21的三个方向的方式设置厚壁部22。如图1所示，厚壁部22的正面（＋Y’轴方向侧的主面）被设置成与振动部21的正面（＋Y’轴方向侧的主面）相比朝＋Y’轴方向侧突出。另一方面，厚壁部22的背面（－Y’轴方向侧的主面）被设置在与振动部21的背面（－Y’轴方向侧的主面）相同的平面上。
如图1和图2所示，厚壁部22具有沿着第1外缘211配置的第1厚壁部23、沿着第2外缘213配置的第2厚壁部24、以及沿着第1外缘212配置且与第2厚壁部24连接的第3厚壁部25。因此，厚壁部22在俯视时呈沿着振动部21弯曲的构造。另一方面，在振动部21的第2外缘214不形成薄壁部22，第2外缘214从厚壁部22露出。这样，通过将厚壁部22部分地设置在振动部21的外缘而不沿着第2外缘214设置，可以在保持振动元件1（振动部21）的刚性的同时，减小振动元件1的前端侧的质量。并且，可以实现振动元件1的小型化。
这里，通过将第2厚壁部24相对于振动部21设置在＋Z’轴侧，与将第2厚壁部24设置在－Z’轴侧时相比，可以缩短后述的倾斜部241的宽度（Z’轴方向的长度）。因此，根据这样的厚壁部22，可以实现振动元件1的小型化。
第1厚壁部23具有与第1外缘211连设且厚度向＋X轴方向渐增的倾斜部（残渣部）231、以及与倾斜部231的＋X轴方向侧的端缘连接的厚度大致固定的厚壁部主体232。同样，第3厚壁部25具有与第1外缘212连设且厚度向－X轴方向渐增的倾斜部（残渣部）251、以及与倾斜部251的－X轴方向侧的端缘连接的厚度大致固定的厚壁部主体252。同样，第2厚壁部24具有与第2外缘213连设且厚度向＋Z’轴方向渐增的倾斜部（残渣部）241、以及与倾斜部241的＋Z’轴方向侧的端缘连接的厚度大致固定的厚壁部主体242。
在第1厚壁部23的厚壁部主体232的正面即振动元件1的基端侧设置有安装部（固定部）29。如图4所示，振动元件1通过该安装部29使用粘接材料91固定在对象物92上。另外，安装部29的位置没有特别限定，例如也可以设置在厚壁部主体232的背面。
（电极）
电极3具有一对激励电极31、32、一对盘电极33、34以及一对引出电极35、36。激励电极31形成在振动区域219的正面。另一方面，激励电极32与激励电极31相对地配置在振动区域219的背面。激励电极31、32分别是以X轴方向为长边，以Z’轴方向为短边的大致矩形。并且，背面侧的激励电极32的面积比正面侧的激励电极31大，在俯视振动元件1时，激励电极31的整个区域位于激励电极32内。
盘电极33形成在厚壁部主体232的正面的安装部29上。另一方面，盘电极34与盘电极33相对地形成在厚壁部主体232的背面。
从激励电极31延伸出引出电极35，激励电极31和盘电极33经由该引出电极35电连接。并且，从激励电极32延伸出引出电极36，激励电极32和盘电极34经由该引出电极36电连接。引出电极36被设置成在俯视时不隔着压电基板2与引出电极35重合。由此，可以抑制引出电极35、36之间的静电电容。
这样的电极3的结构没有特别限定，例如可以使用在Cr（铬）、Ni（镍）等的基底层层叠Au（金）或Al（铝）和以Au（金）或Al（铝）为主成分的合金而成的金属覆膜构成。
以上，对振动元件1的基本结构作了说明。下面，对振动元件1的外形进行详细说明。另外，以下说明的各部的大小为在振动元件1的外形（长度L、宽度W）处于规定的范围内时特别有效的值。该规定的范围是指满足L≤5mm的关系且满足W≤3mm的关系的范围。
如图1和图2所示，在压电基板2的位于第1外缘212侧且第2外缘214侧的角部，设置有在俯视时相对于X轴方向和Z’轴方向的两个方向分别倾斜的倾斜外缘部26。倾斜外缘部26被设置成切去位于－X轴侧且－Z’轴侧的角部。通过具有这样的倾斜外缘部26，可以减小振动元件1的前端侧的质量。因此，如图4所示，在安装部29中通过粘接材料固定在对象物上的状态下，可以减小对振动元件1施加Y’轴方向的加速度时的振动元件1的前端侧（振动部21）的挠曲量。结果，可以将由Y’轴方向的加速度引起的振动特性（频率）的变化抑制得较小，可以使振动元件1对Y’轴方向的加速度的灵敏度变得迟钝。因此，振动元件1不管是否施加Y’轴方向的加速度，都可以发挥稳定的振动特性。并且，根据振动元件1，由于可以充分地使振动元件1对Y’轴方向的加速度的灵敏度变得迟钝，因而，例如无需使厚壁部22过度变厚来提高刚性，可防止振动元件1的大型化。
这里，倾斜外缘部26相对于X轴的倾斜角θ1没有特别限定，优选的是40°以上50°以下，更优选的是大致45°。另外，在本实施方式中为大致45°。由此，可以更有效地发挥质量减小效果。并且，优选的是，倾斜外缘部26跨越振动部21而设置。由此，可以将倾斜外缘部26设置得较大，可更显著地发挥所述效果。
图5的曲线图示出由在Y’轴方向施加加速度时的倾斜外缘部26的大小差异引起的G灵敏度特性的变化。另外，在图5中，设图2所示的长度L26为倾斜外缘部26的大小。如图5所示可知，倾斜外缘部26越大，则频率变化越小，对Y’轴方向的加速度的灵敏度变得越迟钝。另外，图5是列举一例示出振动元件1的倾向的曲线图，振动元件1不限定于图5中的数值。
并且，当设压电基板2的宽度（Z’轴方向的长度）为W，振动部21的宽度（Z’轴方向的长度）为W1时，优选的是，振动元件1满足W1/W≥0.5的关系。由此，可以减小第2厚壁部24的W24，可以减小振动元件1的前端侧的质量。因此，成为这样的振动元件1：可以使振动元件1对Y’轴方向的加速度的灵敏度变得更迟钝，不管是否施加Y’轴方向的加速度，都可以发挥稳定的振动特性。
不过，当宽度W24过小时，根据宽度W1的值，不能充分确保振动部21的刚性，有时振动部21的挠曲变大。换句话说，有时通过减小前端侧的质量而得到的效果次于由于刚性下降而产生的不良影响。因此，优选的是，还满足W1/W≤0.8的关系。即，通过满足0.5≤W1/W≤0.8的关系，可以有效地使振动元件1对Y’轴方向的加速度的灵敏度变得迟钝。因此，振动元件1不管是否施加Y’轴方向的加速度，都可以发挥稳定的振动特性。
并且，当设压电基板2的长度（X轴方向的长度）为L，振动部21的长度（X轴方向的长度）为L1时，优选的是，振动元件1满足L1/L≤0.52的关系。由此，压电基板2中的第1厚壁部23的占有率足够高，可以充分提高振动元件1的刚性。因此，振动部21不易挠曲，可以使振动元件1对Y’轴方向的加速度的灵敏度变得迟钝。因此，振动元件1不管是否施加Y’轴方向的加速度，都可以发挥稳定的振动特性。另外，第1厚壁部23与振动部21相比位于基端侧。因此，第1厚壁部23主要是有利于提高振动部21的刚性的部位，作为使振动部21挠曲的施重部是不利的。因此，通过将第1厚壁部23形成得较大，可以有效地使振动元件1对Y’轴方向的加速度的灵敏度变得迟钝。另外，L1/L的下限值根据激励电极31、32的大小而不同，因而没有特别限定。
压电基板2的厚度T（当设最大厚度为Tmax，最小厚度为Tmin时，平均厚度（Tmax＋Tmin）/2）没有特别限定，优选的是，满足50μm≤T≤70μm的关系。由此，可以在确保振动元件1的刚性的同时，高精度地形成振动部21。因此，振动元件1可以稳定地发挥期望的振动特性。与此相对，当厚度T小于上述下限值时，由于振动元件1的质量（长度L和宽度W等），使得振动元件1的刚性不足，有时不能充分减小对振动元件1施加Y’轴方向的加速度时的振动元件1的前端部（振动部21）的挠曲量。相反，当厚度T超过上述上限值时，有可能导致振动元件1的过度大型化，或者导致振动元件1的成品率下降。具体地说，如上所述，振动部21是通过利用湿式蚀刻在＋Y’轴侧的主面形成凹陷部而得到的，然而当厚度T变大时，凹陷部相应地变深，伴随于此，倾斜部231、241、251的宽度也变宽。因此，导致振动元件1的大型化。并且，厚度T越大，则凹陷部的深度（蚀刻深度）越深，蚀刻精度越低。因此，将振动部21整理成期望的厚度变得困难，结果，振动元件的成品率下降。
图6的曲线图示出由施加Y’轴方向的加速度时的厚度T的差异引起的G灵敏度特性的变化。如图6所示可知，厚度T越大，则频率变化越小，对Y’轴方向的加速度的灵敏度变得越迟钝。另外，在图6中，显示4个样品的结果。并且，图6是列举一例示出振动元件1的倾向的曲线图，振动元件1不限定于图6中的数值。
并且，优选的是，第3厚壁部25的宽度（由厚壁部主体252的最大尺寸和最小尺寸构成的平均尺寸）W25为100μm以下。由此，可以充分减小第3厚壁部25的质量，可以减小振动元件1的前端侧的质量。因此，成为这样的振动元件1：可以将由Y’轴方向的加速度引起的振动特性的变化抑制得较小，不管是否施加Y’轴方向的加速度，都可以发挥稳定的振动特性。
图7的曲线图示出由施加Y’轴方向的加速度时的宽度W25的差异引起的G灵敏度特性的变化。如图7所示可知，宽度W25越小，则频率变化越小，对Y’轴方向的加速度的灵敏度变得越迟钝。并且，图8示出宽度W25不同的2个振动元件的施加－Y’轴方向的加速度负载时的挠曲量的差异。在图8中，实线所示的振动元件的宽度W25被设定成比虚线所示的振动元件的宽度W25小，实线所示的振动元件的挠曲量小。因此可知，宽度W25小的振动元件1对Y’轴方向的加速度的灵敏度更迟钝。另外，图7和图8分别是列举一例示出振动元件1的倾向的曲线图，振动元件1不限定于图7和图8中的数值。
这里，从振动元件1的前端部的质量减小效果的观点来看，宽度W25越小越好，然而，当宽度W25过小时，由于厚壁部22的厚度T而使振动元件1的强度过度下降，有可能导致振动元件1损坏。因此，在确保振动元件1的机械强度的观点上，优选的是，宽度W25为40μm以上。即，通过满足40μm≤W25≤100μm的关系，可以在确保振动元件1的机械强度的同时，减小振动元件1的前端部的质量。由此，可以进一步减小对振动元件1施加Y’轴方向的加速度时的振动元件1的前端侧的挠曲量，振动元件1不管是否施加Y’轴方向的加速度，都可以发挥更稳定的振动特性。而且，通过满足45μm≤W25≤55μm的关系，可以更显著地发挥上述效果。
如上所述，根据本实施方式的振动元件1，可减小前端侧的质量，可减少由施加Y’轴方向的加速度引起的振动特性的变化，可以发挥稳定的振动特性。
这里，为了减小图9的（a）所示的振动元件的前端部的质量，可考虑如下情况：如图9的（b）所示，减小厚壁部主体242的宽度，或者如图9的（c）所示，减小厚壁部主体242的宽度，或者如图9的（d）所示，去除前端部的＋Z’轴侧的角部，或者如图9的（e）所示，去除前端部的－Z’轴侧的角部。另外，以下，将图9的（b）称为图案P1，将图9的（c）称为图案P2，将图9的（d）称为图案P3，将图9的（e）称为图案P4。
图10示出这些图案P1～P4对G灵敏度特性带来的影响。图10的曲线图的横轴是[去除部（虚线包围的部分）的质量]×[去除部的重心与支点（安装部29）的隔开距离]的值，以下称为“力矩”。图10的曲线图的纵轴是归一化的G灵敏度，是将图9的（a）所示的振动元件的G灵敏度设为1而对各图案P1～P4的G灵敏度归一化而成的值。
从图10可知，在图案P1～P4中，G灵敏度特性的变化分别不同。例如，在图案P1、P3、P4中，随着去除部变大而G灵敏度下降，与此相对，对于图案P2来说，相反，随着去除部变大而G灵敏度变高。并且，在图案P1、P3、P4中，对于图案P1、P3来说，G灵敏度不是与去除部的大小成正比饱和而是线性下降，与此相对，对于图案P4来说，当去除部的大小为一定以上时，G灵敏度的下降大致饱和。这样的各图案P1～P4的G灵敏度特性变化的差异可认为是由石英的晶轴和振动元件的形状引起的。
图11是表示与由施加给石英振子的力F引起的谐振频率的变化之间的关系的曲线图。当设力F与石英的X轴的交叉角度为时，当时，力F沿着X轴的方向作用，当时，力F沿着Z’轴的方向作用。
并且，从图11可知，X轴和Z’轴的应力灵敏度（Kf）正负相反。这成为一个原因，可认为产生图案P1和图案P2的差异。并且，由于图案P3、P4分别可认为是图案P1、P2的复合，因而可认为呈现与图案P1、P2不同的特性。并且，图案P3、P4的差异可认为除了所述应力灵敏度以外，还起因于振动元件1的形状的差异。即，对于图案P3来说，不管去除部的大小如何，厚壁部22都占去除部的整体，因而G灵敏度相对于去除部的大小线性地变迟钝。另一方面，对于图案P4来说，随着去除部变大，振动部21占去除部的比例变大，质量减小效果减小，G灵敏度的下降饱和。
这样，发明者们发现，根据如何减小振动元件的前端部的质量，可以选择G灵敏度变化的方式。在振动元件1中，通过从图案P1～P4中选择图案P4，减小前端部的质量，实现G灵敏度特性的提高。从图10可知，图案P4在图案P1～P4中，初始的G灵敏度降低效果最高。因此，通过选择图案P4，可以使振动元件1对Y’轴方向的加速度的灵敏度更有效地变得迟钝。因此，振动元件1不管是否施加Y’轴方向的加速度，都可以发挥更稳定的振动特性。另外，如上所述，图案P4存在G灵敏度降低效果的饱和点。因此，优选的是，将倾斜外缘部26设计成使力矩在所述饱和点附近。由此，可以将图案P4的效果发挥到最大限度，并且，可以防止倾斜外缘部26的过度大型化。
＜第2实施方式＞
下面，对本发明的振动元件的第2实施方式进行说明。
图12是本发明的第2实施方式的振动元件的平面图。
以下，对于第2实施方式的振动元件，以与所述第1实施方式的不同点为中心进行说明，对于相同的事项，省略其说明。
本发明的第2实施方式的振动元件除了压电基板的结构不同以外，与所述的第1实施方式相同。另外，对与所述第1实施方式相同的结构标注相同标号。
如图12所示，在本实施方式的振动元件1中省略了第3厚壁部25，第1外缘212和第2外缘214分别从厚壁部22露出。这样，通过将厚壁部22部分地设置在振动部21的外缘而呈大致L字形而不沿着第1外缘212和第2外缘214设置，可以在保持振动元件1（振动部21）的刚性的同时，减小振动元件1的前端侧的质量。并且，可以实现振动元件1的小型化。特别是与所述第1实施方式相比，可以减小振动元件1的前端侧的质量。
根据这样的第2实施方式，可以发挥与所述第1实施方式相同的效果。
＜第3实施方式＞
下面，对本发明的振动元件的第3实施方式进行说明。
图13是本发明的第3实施方式的振动元件的立体图。
以下，对于第3实施方式的振动元件，以与所述第1实施方式的不同点为中心进行说明，对于相同的事项，省略其说明。
本发明的第3实施方式的振动元件除了压电基板的结构不同以外，与所述第1实施方式相同。另外，对与所述第1实施方式相同的结构标注相同标号。
如图13所示，在本实施方式的振动元件1中，通过在压电基板2的两个主面形成凹陷部来形成振动部21。换句话说，厚壁部22的正面（＋Y’轴方向侧的主面）被设置成与振动部21的正面（＋Y’轴方向侧的主面）相比朝＋Y’轴方向侧突出，厚壁部22的背面（－Y’轴方向侧的主面）被设置成与振动部21的背面（－Y’轴方向侧的主面）相比朝－Y’轴方向侧突出。这样，通过在压电基板2的两个主面形成凹陷部来形成振动部21，例如，与所述第1实施方式相比，可以使凹陷部的蚀刻深度变浅。因此，可以更高精度地进行蚀刻，可以更高精度地得到压电基板2的外形形状。
根据这样的第3实施方式，可以发挥与所述第1实施方式相同的效果。
2.振子
下面，对应用所述振动元件1的振子（本发明的振子）进行说明。
图14是示出本发明的振子的优选实施方式的截面图。
图14所示的振子10具有所述振动元件1以及收纳振动元件1的封装4。
（封装）
封装4具有：具有上面开放的凹部411的箱状的基座41、以及堵塞凹部411的开口而与基座41接合的板状的盖42。并且，在通过使用盖42堵塞凹部411而形成的收纳空间S内收纳有振动元件1。收纳空间S可以处于减压（真空）状态，也可以封入有氮气、氦气、氩气等惰性气体。
基座41的构成材料没有特别限定，可以使用氧化铝等的各种陶瓷。并且，盖42的构成材料没有特别限定，可以是线膨胀系数与基座41的构成材料近似的材料。例如，在基座41的构成材料采用上述陶瓷的情况下，优选的是采用可伐合金等的合金。另外，基座41与盖42的接合没有特别限定，例如可以通过粘接材料接合，也可以通过缝焊等接合。
在基座41的凹部411的底面形成有连接电极451、461。并且，在基座41的下表面形成有外部安装端子452、462。连接电极451经由形成于基座41的未图示的贯通电极而与外部安装端子452电连接，连接电极461经由形成于基座41的未图示的贯通电极而与外部安装端子462电连接。连接电极451、461、外部安装端子452、462的结构没有特别限定，只要分别具有导电性即可，例如可以使用在Cr（铬）、W（钨）等的金属化层（基底层）层叠Ni（镍）、Au（金）、Ag（银）、Cu（铜）等的各覆膜而成的金属覆膜构成。
收纳在收纳空间S内的振动元件1使正面朝向基座41侧，在安装部29中，通过导电性粘接材料51固定在基座41上。导电性粘接材料51被设置成与连接电极451和盘电极33接触。由此，通过导电性粘接材料51使连接电极451和盘电极33电连接。通过使用导电性粘接材料51在一个部位（一点）支撑振动元件1，例如，可以抑制由于基座41与压电基板2的热膨胀率的差而在振动元件1产生的应力。
导电性粘接材料51没有特别限定，只要具有导电性和粘接性即可，例如可以使用使导电性填料分散在硅系、环氧树脂系、丙烯酸系、聚酰亚胺系、双马来酰亚胺系等的粘接材料内而成的导电性粘接材料。
振动元件1的盘电极34经由接合线52而与连接电极461电连接。如上所述，盘电极34与盘电极33相对地配置，因而在振动元件1固定于基座41上的状态下，位于导电性粘接材料51的正上方。因此，可以抑制在线接合时对盘电极34的振动（超声波振动）泄漏，可以更可靠地进行接合线52与盘电极34的连接。
3.振荡器
下面，对应用本发明的振动元件的振荡器（本发明的振荡器）进行说明。
图15是示出本发明的振荡器的优选实施方式的截面图。
图15所示的振荡器100具有振子10以及用于驱动振动元件1的IC芯片110。以下，对于振荡器100，以与所述振子的不同点为中心进行说明，对于相同的事项，省略其说明。
如图15所示，在振荡器100中，在基座41的凹部411固定有IC芯片110。IC芯片110与形成在凹部411的底面上的多个内部端子120电连接。在多个内部端子120中，有的与连接电极451、461连接，有的与外部安装端子452、462连接。IC芯片110具有用于控制振动元件1的驱动的振荡电路。当通过IC芯片110驱动振动元件1时，可以取出规定的频率的信号。
4.电子设备
下面，对应用本发明的振动元件的电子设备（本发明的电子设备）进行说明。
图16是示出应用本发明的电子设备的移动型（或者笔记本型）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和具有显示部2000的显示单元1106构成，显示单元1106经由铰链结构部可转动地支撑于主体部1104。在这样的个人计算机1100中内置有作为滤波器、谐振器、基准时钟等发挥功能的振子10（振动元件1）。
图17是示出应用本发明的电子设备的便携电话（包含PHS）的结构的立体图。在该图中，便携电话1200具有多个操作按钮1202、受话口1204以及送话口1206，在操作按钮1202和受话口1204之间配置有显示部2000。在这样的便携电话1200中内置有作为滤波器、谐振器等发挥功能的振子10（振动元件1）。
图18是示出应用本发明的电子设备的数字静止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的连接。这里，通常的照相机利用被摄体的光像对银盐胶卷进行感光，而数字静止照相机1300利用CCD（Charge Coupled 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）。
在数字静止照相机1300的壳体（主体）1302的背面设置有显示部，成为根据CCD的摄像信号进行显示的结构，显示部作为将被摄体作为电子图像进行显示的取景器发挥功能。并且，在壳体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）、CCD等的受光单元1304。
当摄影者确认显示在显示部的被摄体像并按下快门按钮1306时，将该时点的CCD的摄像信号传送到存储器1308进行存储。并且，在该数字静止照相机1300中，在壳体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。并且，如图所示，根据需要，将电视监视器1430与视频信号输出端子1312连接，将个人计算机1440与数据通信用的输入输出端子1314连接。而且，成为通过规定的操作，将存储在存储器1308内的摄像信号输出到电视监视器1430或个人计算机1440的结构。在这样的数字静止照相机300中内置有作为滤波器、谐振器等发挥功能的振子10（振动元件1）。
另外，具有本发明的振动元件的电子设备除了图16的个人计算机（移动型个人计算机）、图17的便携电话、图18的数字静止照相机以外，还可以应用于例如喷墨式排出装置（例如喷墨式打印机）、膝上型个人计算机、电视机、摄像机、录像机、车载导航装置、传呼机、电子记事本（包含通信功能的电子记事本）、电子词典、计算器、电子游戏设备、文字处理器、工作站、可视电话、保安用电视监视器、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。
5.移动体
下面，对应用本发明的振动元件的移动体（本发明的移动体）进行说明。
图19是概略地示出作为本发明的移动体的一例的汽车的立体图。在汽车1500内搭载有振子10（振动元件1）。振子10可广泛地应用于无钥匙进入系统、发动机防盗锁止系统、汽车导航系统、汽车空调、防抱死制动系统（ABS）、安全气囊、轮胎压力监测系统（TPMS：Tire Pressure Monitoring System）、发动机控制器、混合动力汽车和电动汽车的电池监视器、车身姿态控制系统等的电子控制单元（ECU：electroniccontrol unit）。
以上，根据图示的实施方式对本发明的振动元件、振子、振荡器、电子设备以及移动体作了说明，然而本发明不限于此，各部分的结构可以置换为具有相同功能的任意结构。并且，也可以向本发明附加其它任意的构成物。并且，可以适当组合所述各实施方式。
并且，在所述实施方式中，使用石英基板作为压电基板，然而，也可以取代石英基板而使用例如铌酸锂、钽酸锂等的各种压电基板。

Claims (20)

1.一种振动元件，其特征在于，该振动元件包含：
基板，其包含第1区域和第2区域，所述第1区域包含以厚度剪切振动进行振动的振动区域，所述第2区域与所述第1区域一体，厚度比所述第1区域厚；以及
激励电极，其分别设置于所述振动区域的正面和背面，
所述第1区域包含：
设置于所述厚度剪切振动的振动方向的一端和另一端的第1外缘；以及
设置于与所述振动方向交叉的方向的一端和另一端的第2外缘，
所述第2区域包含：
第1厚壁部，其沿着一个所述第1外缘设置，设置有固定于对象物的固定部；以及
第2厚壁部，其沿着一个所述第2外缘设置且与所述第1厚壁部连接，
另一个所述第2外缘从所述基板的侧面露出，
在所述基板的所述另一个第1外缘侧且所述另一个第2外缘侧的角部，设置有在俯视所述基板时与所述振动方向和与所述振动方向垂直的方向交叉的倾斜外缘部。
2.根据权利要求1所述的振动元件，其中，当设所述基板在所述振动方向上的长度为L，所述第1区域在所述振动方向上的长度为L1时，满足L1/L≤0.52的关系。
3.根据权利要求1所述的振动元件，其中，当设俯视所述基板时所述基板在与所述振动方向垂直的方向上的长度为W，所述第1区域在与所述振动方向垂直的方向上的长度为W1时，满足W1/W≥0.5的关系。
4.根据权利要求2所述的振动元件，其中，当设俯视所述基板时所述基板在与所述振动方向垂直的方向上的长度为W，所述第1区域在与所述振动方向垂直的方向上的长度为W1时，满足W1/W≥0.5的关系。
5.根据权利要求1所述的振动元件，其中，所述倾斜外缘部相对于所述振动方向的倾斜角为40°以上50°以下。
6.根据权利要求2所述的振动元件，其中，所述倾斜外缘部相对于所述振动方向的倾斜角为40°以上50°以下。
7.根据权利要求3所述的振动元件，其中，所述倾斜外缘部相对于所述振动方向的倾斜角为40°以上50°以下。
8.根据权利要求4所述的振动元件，其中，所述倾斜外缘部相对于所述振动方向的倾斜角为40°以上50°以下。
9.根据权利要求1所述的振动元件，其中，当设所述第2区域的最大厚度为Tmax，最小厚度为Tmin时，平均厚度（Tmax＋Tmin）/2为50μm以上70μm以下。
10.根据权利要求2所述的振动元件，其中，当设所述第2区域的最大厚度为Tmax，最小厚度为Tmin时，平均厚度（Tmax＋Tmin）/2为50μm以上70μm以下。
11.根据权利要求3所述的振动元件，其中，当设所述第2区域的最大厚度为Tmax，最小厚度为Tmin时，平均厚度（Tmax＋Tmin）/2为50μm以上70μm以下。
12.根据权利要求4所述的振动元件，其中，当设所述第2区域的最大厚度为Tmax，最小厚度为Tmin时，平均厚度（Tmax＋Tmin）/2为50μm以上70μm以下。
13.根据权利要求8所述的振动元件，其中，当设所述第2区域的最大厚度为Tmax，最小厚度为Tmin时，平均厚度（Tmax＋Tmin）/2为50μm以上70μm以下。
14.根据权利要求1所述的振动元件，其中，另一个所述第1外缘露出。
15.根据权利要求1所述的振动元件，其中，所述第2区域还包含第3厚壁部，该第3厚壁部沿着另一个所述第1外缘设置且与所述第2厚壁部连接。
16.根据权利要求1所述的振动元件，其中，所述基板是如下的石英板：在石英的晶轴即作为电气轴的X轴、作为机械轴的Y轴和作为光学轴的Z轴中，将所述X轴作为旋转轴，将使所述Z轴以＋Z侧朝所述Y轴的－Y方向旋转的方式倾斜后的轴作为Z’轴，将使所述Y轴以＋Y侧朝所述Z轴的＋Z方向旋转的方式倾斜后的轴作为Y’轴，将包含所述X轴和所述Z’轴的面作为主面，将沿着所述Y’轴的方向作为厚度方向。
17.一种振子，其特征在于，该振子具有：
权利要求1所述的振动元件；以及
收纳所述振动元件的封装。
18.一种振荡器，其特征在于，该振荡器具有：
权利要求1所述的振动元件；以及
驱动所述振动元件的振荡电路。
19.一种电子设备，其特征在于，该电子设备具有权利要求1所述的振动元件。
20.一种移动体，其特征在于，该移动体具有权利要求1所述的振动元件。
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