JP2016174201A - 振動片、振動子、振動デバイス、発振器、電子機器、および移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】等価直列抵抗を低減することができる振動片を提供する。
【解決手段】本発明に係る振動片１００は、第１凸部１６、および平面視で第１凸部１６と重なるように設けられている第２凸部１８を有する水晶基板１０と、第１凸部１６の表面に設けられている第１励振電極２０ａと、第２凸部１８の表面に設けられている第２励振電極２０ｂと、を含み、水晶基板１０の中心Ｃに対して、第１凸部１６の中心Ｃ１は、Ｚ´軸の一方の方向にずれており、第２凸部１８の中心Ｃ２は、Ｚ´軸の他方の方向にずれており、第１凸部１６の一方の方向側の第１励振電極２０ａが設けられていない第１領域１７と、平面視で重なるように第２表面１０ｂに第１質量体３０が設けられ、第２凸部１８の他方の方向側の第２励振電極２０ｂが設けられていない第２領域１９と、平面視で重なるように第１表面１０ａに第２質量体３２が設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、振動片、振動子、振動デバイス、発振器、電子機器、および移動体に関する。

従来から、水晶を用いた振動片が知られている。このような振動片は、周波数温度特性が優れていることより、種々の電子機器の基準周波数源や発振源などとして広く用いられている。特に、ＡＴカットと呼ばれるカット角で切り出された水晶基板を用いた振動片は、周波数温度特性が３次曲線を呈するため、携帯電話等の移動体通信機器などにも広く利用されている。

例えば、特許文献１には、水晶基板に設けられた一対の励振電極を、Ｘ軸方向と直交するＺ´軸方向に互いに逆方向にずらして配置させることにより、周波数温度特性を改善することが記載されている。

また、特許文献２には、水晶基板の一方の主面から突出している第１凸部、および他方の主面から突出している第２凸部を、Ｚ´軸方向に互いに逆方向にずらして配置させることにより、周波数温度特性を改善することが記載されている。

国際公開第９８／４７２２６号公報 特開２０１３−１９７９１３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の振動片では、水晶基板の表裏の面に設けられた励振電極をＺ´軸方向に互いに逆方向にずらし、特許文献２に記載の振動片では、水晶基板の表裏の面から突出している凸部をＺ´軸方向に互いに逆方向にずらしている。そのため、特許文献１，２に記載の振動片では、水晶基板の表裏の面において振動のバランスが崩れてしまい、振動エネルギーの漏洩が発生して、等価直列抵抗（ＣＩ（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）値）が高くなってしまう場合があった。

本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、等価直列抵抗を低減することができる振動片を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記の振動片を備えている、振動子、振動デバイス、発振器、電子機器、および移動体を提供することにある。

本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。

［適用例１］
本適用例に係る振動片は、
第１表面に設けられている第１凸部、および前記第１表面と表裏関係にある第２表面に、平面視で前記第１凸部と重なるように設けられている第２凸部を有する水晶基板と、
前記第１凸部の表面に設けられている第１励振電極と、
前記第２凸部の表面に設けられている第２励振電極と、
を含み、
前記水晶基板は、水晶の結晶軸である、電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系の前記Ｘ軸を回転軸として、前記Ｚ軸を前記Ｙ軸の−Ｙ方向へ＋Ｚ側が回転するように傾けた軸をＺ´軸とし、前記Ｙ軸を前記Ｚ軸の＋Ｚ方向へ＋Ｙ側が回転するように傾けた軸をＹ´軸とし、前記Ｘ軸および前記Ｚ´軸を含む面を前記第１表面および前記第２表面とし、前記Ｙ´軸方向を厚さとし、
前記水晶基板の中心に対して、
前記第１凸部の中心は、前記Ｚ´軸の一方の方向にずれており、
前記第２凸部の中心は、前記Ｚ´軸の他方の方向にずれており、
前記第１凸部の前記一方の方向側の前記第１励振電極が設けられていない第１領域と、平面視で重なるように前記第２表面に第１質量体が設けられ、
前記第２凸部の前記他方の方向側の前記第２励振電極が設けられていない第２領域と、平面視で重なるように前記第１表面に第２質量体が設けられている。

このような振動片では、水晶基板の表裏の面における振動のバランスの崩れを改善することができ、振動エネルギーの漏洩を低減することができる。したがって、このような振動片では、等価直列抵抗を低減することが可能となる。

［適用例２］
本適用例に係る振動片において、
前記第１質量体および前記第２質量体の材質は、前記第１励振電極および前記第２励振電極の材質と同じであってもよい。

このような振動片では、第１質量体および第２励振電極を同じ工程で形成することができ、さらに第２質量体および第１励振電極を同じ工程で形成することができる。したがって、このような振動片では、製造工程の短縮化を図ることが可能となる。

［適用例３］
本適用例に係る振動片において、
前記第１質量体および前記第２質量体の材質は、酸化シリコンであってもよい。

このような振動片では、第１質量体の熱膨張係数と、第２質量体の熱膨張係数と、水晶基板の熱膨張係数と、を同じにすることができる。これにより、例えば温度変化が生じたときに、第１質量体および第２質量体に起因して水晶基板に生じる歪みを小さくすることが可能となる。

［適用例４］
本適用例に係る振動子は、
本適用例に係る振動片と、
前記振動片が収容されているパッケージと、
を備えている。

このような振動子では、本適用例に係る振動片を備えているので、消費電力を小さくすることが可能となる。

［適用例５］
本適用例に係る振動デバイスは、
本適用例に係る振動片と、
電子素子と、
を備えている。

このような振動デバイスでは、本適用例に係る振動片を備えているので、消費電力を小さくすることが可能となる。

［適用例６］
本適用例に係る振動デバイスにおいて、
前記電子素子は、感温素子であってもよい。

このような振動デバイスでは、本適用例に係る振動片を備えているので、消費電力を小さくすることが可能となる。

［適用例７］
本適用例に係る発振器は、
本適用例に係る振動片と、
前記振動片と電気的に接続されている発振回路と、
を備えている。

このような発振器では、本適用例に係る振動片を備えているので、消費電力を小さくすることが可能となる。

［適用例８］
本適用例に係る電子機器は、
本適用例に係る振動片を備えている。

このような電子機器では、本適用例に係る振動片を備えているので、消費電力を小さくすることが可能となる。

［適用例９］
本適用例に係る移動体は、
本適用例に係る振動片を備えている。

このような移動体では、本適用例に係る振動片を備えているので、消費電力を小さくすることが可能となる。

本実施形態に係る振動片を模式的に示す斜視図。 本実施形態に係る振動片を模式的に示す平面図。 本実施形態に係る振動片を模式的に示す断面図。 本実施形態に係る振動片を模式的に示す断面図。 ＡＴカット水晶基板を模式的に示す斜視図。 本実施形態の変形例に係る振動片を模式的に示す平面図。 本実施形態の変形例に係る振動片を模式的に示す断面図。 第１参考例に係る振動片を模式的に示す断面図。 第２参考例に係る振動片を模式的に示す断面図。 ＣＩ値を示すグラフ。 本実施形態に係る振動子を模式的に示す平面図。 本実施形態に係る振動子を模式的に示す断面図。 本実施形態に係る振動デバイスを模式的に示す断面図。 本実施形態の第１変形例に係る振動デバイスを模式的に示す断面図。 本実施形態の第２変形例に係る振動デバイスを模式的に示す断面図。 本実施形態に係る発振器を模式的に示す断面図。 本実施形態の変形例に係る発振器を模式的に示す断面図。 本実施形態に係る電子機器を模式的に示す平面図。 本実施形態に係る電子機器を模式的に示す斜視図。 本実施形態に係る電子機器を模式的に示す斜視図。 本実施形態に係る電子機器を模式的に示す斜視図。 本実施形態に係る移動体を模式的に示す平面図。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１． 振動片
まず、本実施形態に係る振動片について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る振動片１００を模式的に示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る振動片１００を模式的に示す平面図である。図３は、本実施形態に係る振動片１００を模式的に示す図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図４は、本実施形態に係る振動片１００を模式的に示す図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

振動片１００は、図１〜図４に示すように、水晶基板１０と、励振電極２０ａ，２０ｂと、質量体３０，３２と、を含む。

水晶基板１０は、ＡＴカット水晶基板からなる。ここで、図５は、ＡＴカット水晶基板１０１を模式的に示す斜視図である。

水晶等の圧電材料は、一般的に三方晶系であり、図５に示すような結晶軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を有する。Ｘ軸は電気軸であり、Ｙ軸は機械軸であり、Ｚ軸は光学軸である。水晶基板１０１は、ＸＺ平面（Ｘ軸およびＺ軸を含む平面）を、Ｘ軸周りに角度θだけ回転させた平面に沿って、圧電材料（例えば、人工水晶）から切り出された、いわゆる回転Ｙカット水晶基板の平板である。なお、Ｙ軸およびＺ軸もＸ軸周りにθ回転させて、それぞれＹ´軸およびＺ´軸とする。水晶基板１０１は、Ｘ軸とＺ´軸とを含む平面を主面とし、Ｙ´軸に沿った方向を厚さとする基板である。ここで、θ＝３５°１５′としたとき、水晶基板１０１はＡＴカット水晶基板となる。したがって、ＡＴカット水晶基板１０１は、Ｙ´軸に直交するＸＺ´面（Ｘ軸およびＺ´軸を含む面）が主面となり、厚みすべり振動を主振動として振動することができる。このＡＴカット水晶基板１０１を加工して、水晶基板１０を得ることができる。

水晶基板１０は、図５に示すように水晶の結晶軸である、電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系のＸ軸を回転軸として、Ｚ軸をＹ軸の−Ｙ方向へ＋Ｚ側が回転するように傾けた軸をＺ´軸とし、Ｙ軸をＺ軸の＋Ｚ方向へ＋Ｙ側が回転するように傾けた軸をＹ´軸とし、Ｘ軸およびＺ´軸を含む面を主面（第１表面１０ａおよび第２表面１０ｂ）とし、Ｙ´軸に沿った方向（Ｙ´軸方向）を厚さとするＡＴカット水晶基板からなる。なお、図１〜図４および以下に示す図６〜図９では、互いに直交する、Ｘ軸、Ｙ´軸、およびＺ´軸を図示している。

水晶基板１０は、例えば、図２に示すように、Ｙ´軸方向を厚さ方向とし、Ｙ´軸方向からの平面視で（以下、単に「平面視で」ともいう）、Ｘ軸に沿った方向（Ｘ軸方向）を
長辺とし、Ｚ´軸に沿った方向（Ｚ´軸方向）を短辺とする矩形の形状を有している。水晶基板１０は、周辺部１２と、振動部１４と、を有している。

周辺部１２は、図２に示すように、振動部１４の周辺に設けられている。周辺部１２は、振動部１４の外縁に沿って設けられている。周辺部１２は、振動部１４より小さい厚さを有している。

振動部１４は、図２に示すように、平面視で、周辺部１２に囲まれている。振動部１４は、周辺部１２よりも厚さが大きい部分である。厚みすべり振動を主振動として振動することができる。なお、「厚みすべり振動」とは、水晶基板の変位方向が水晶基板の主面に沿った方向（図示の例では水晶基板の変位方向がＸ軸方向）で、波の伝搬方向が水晶基板の厚さ方向の振動のことである。

振動部１４は、第１凸部１６および第２凸部１８を有している。第１凸部１６は、水晶基板１０の第１表面１０ａに設けられている。第２凸部１８は、水晶基板１０の第２表面１０ｂに設けられている。第２表面１０ｂは、第１表面１０ａと表裏関係にある面である。第２凸部１８は、平面視で第１凸部１６の一部と重なるように設けられている。図示の例では、凸部１６，１８の形状は、直方体であるが、特に限定されない。平面視で、第１凸部１６の面積と第２凸部１８の面積は、同じであってもよい。

第１凸部１６の中心Ｃ１は、水晶基板１０の中心Ｃに対して、Ｚ´軸の一方の方向（図示の例では−Ｚ軸方向）にずれている。図３に示す例では、第１凸部１６の中心Ｃ１を通るＹ´軸に平行な直線（中心線）Ｌ１は、水晶基板１０の中心Ｃを通るＹ´軸に平行な直線（中心線）Ｌよりも−Ｚ軸方向側に位置している。中心線Ｌ１と中心線Ｌと間の距離は、例えば、水晶基板１０のＺ´軸方向の長さの１％以上１０％以下であり、好ましくは４％以上６％以下であり、より好ましくは５％である。

第２凸部１８の中心Ｃ２は、水晶基板１０の中心Ｃに対して、Ｚ´軸の他方の方向（図示の例では＋Ｚ軸方向）にずれている。図３に示す例では、第２凸部１８の中心Ｃ２を通るＹ´軸に平行な直線（中心線）Ｌ２は、水晶基板１０の中心線Ｌよりも＋Ｚ軸方向側に位置している。中心線Ｌ２と中心線Ｌと間の距離は、例えば、水晶基板１０のＺ´軸方向の長さの１％以上１０％以下であり、好ましくは４％以上６％以下であり、より好ましくは５％である。凸部１６，１８は、Ｚ´軸方向において互いに逆方向にずれている。

第１凸部１６の中心Ｃ１、および第２凸部１８の中心Ｃ２は、例えば、Ｘ軸方向において、水晶基板１０の中心Ｃに対してずれていない。図２に示す例では、中心Ｃ，Ｃ１，Ｃ２は、Ｚ´軸に沿って並んで配置されている。

第１励振電極２０ａは、第１凸部１６の表面（図示の例では＋Ｙ´軸方向を向く面）に設けられている。第２励振電極２０ｂは、第２凸部１８の表面（図示の例では−Ｙ´軸方向を向く面）に設けられている。励振電極２０ａ，２０ｂは、平面視で互いに重なるように設けられている。励振電極２０ａ，２０ｂの平面視形状（Ｙ´軸方向からみた形状）は、例えば、矩形である。励振電極２０ａ，２０ｂは、振動部１４に電圧を印加するための電極である。

第１励振電極２０ａは、第１引出電極２２ａを介して、第１電極パッド２４ａと電気的に接続されている。第２励振電極２０ｂは、第２引出電極２２ｂを介して、第２電極パッド２４ｂと電気的に接続されている。電極パッド２４ａ，２４ｂは、例えば、振動片１００を駆動するためのＩＣチップ（図示せず）と電気的に接続されている。図示の例では、電極パッド２４ａ，２４ｂは、周辺部１２の＋Ｘ軸方向側に設けられている。励振電極２
０ａ，２０ｂ、引出電極２２ａ，２２ｂ、および電極パッド２４ａ，２４ｂ（以下、「励振電極２０ａ，２０ｂ」等ともいう）としては、例えば、水晶基板１０側から、クロム、金をこの順で積層したものを用いる。

なお、図示はしないが、水晶基板１０の、電極パッド２４ａ，２４ｂが設けられている部分には、複数の凹部が形成されていてもよい。これにより、水晶基板１０と電極パッド２４ａ，２４ｂとの接触面積を大きくすることができ、水晶基板１０と電極パッド２４ａ，２４ｂとの密着性を向上させることができる。

第１質量体３０は、水晶基板１０の第２表面１０ｂに設けられている。図示の例では、第１質量体３０は、第１凸部１６の−Ｚ´軸方向側の第１励振電極２０ａが設けられていない第１領域１７と、平面視で重なるように設けられている。第１領域１７は、例えば平面視で、第１励振電極２０ａの−Ｚ´軸方向に位置する第１凸部１６の領域である。第１質量体３０は、第２凸部１８および第２励振電極２０ｂと離間して、第２凸部１８の−Ｚ´軸方向側に設けられている。

第１質量体３０のＸ軸方向の長さと、第２凸部１８のＸ軸方向の長さとは、同じであってもよい。第１質量体３０の厚さと、第２凸部１８の厚さとは、同じであってもよい。図示の例では、第１質量体３０の形状は、直方体であるが、特に限定されない。第１質量体３０の質量は、第１凸部１６の、平面視で第２凸部１８と重なっていない部分の質量と同じであってもよい。

第２質量体３２は、水晶基板１０の第１表面１０ａに設けられている。図示の例では、第２質量体３２は、第２凸部１８の＋Ｚ´軸方向側の第２励振電極２０ｂが設けられていない第２領域１９と、平面視で重なるように設けられている。第２領域１９は、例えば平面視で、第２励振電極２０ｂの＋Ｚ´軸方向に位置する第２凸部１８の領域である。第２質量体３２は、第１凸部１６および第１励振電極２０ａと離間して、第１凸部１６の＋Ｚ´軸方向側に設けられている。

第２質量体３２のＸ軸方向の長さと、第１凸部１６のＸ軸方向の長さとは、同じであってもよい。第２質量体３２の厚さと、第１凸部１６の厚さとは、同じであってもよい。図示の例では、第２質量体３２の形状は、直方体であるが、特に限定されない。第２質量体３２の質量は、第２凸部１８の、平面視で第１凸部１６と重なっていない部分の質量と同じであってもよい。

第１質量体３０および第２質量体３２の材質は、酸化シリコン（例えばＳｉＯ_２）などの絶縁体であってもよいし、金属などの導電体であってもよい。質量体３０，３２の材質は、水晶基板１０の材質と同じであってもよい。質量体３０，３２は、水晶基板１０と一体的に設けられていてもよい。

振動片１００の製造方法では、例えば、フォトリソグラフィーおよびエッチングによって、水晶基板１０を形成する。エッチングは、ドライエッチングでもよいし、ウェットエッチングでもよい。質量体３０，３２は、凸部１６，１８と同じ工程で形成されてもよい。これにより、製造工程の短縮化を図ることができる。次に、励振電極２０ａ，２０ｂ等を、水晶基板１０に形成する。励振電極２０ａ，２０ｂ等は、導電層（図示せず）をスパッタ法や真空蒸着法により成膜し、該導電層をフォトリソグラフィーおよびエッチングによってパターニングすることにより形成される。以上の工程により、振動片１００を製造することができる。

振動片１００は、例えば、以下の特徴を有する。

振動片１００では、水晶基板１０の中心Ｃに対して、第１凸部１６の中心Ｃ１は、−Ｚ軸方向にずれており、第２凸部の中心Ｃ２は、＋Ｚ´軸方向にずれている。さらに、第１凸部１６の第１領域１７と、平面視で重なるように第２表面１０ｂに第１質量体３０が設けられ、第２凸部１８の第２領域１９と、平面視で重なるように第１表面１０ａに第２質量体３２が設けられている。そのため、振動片１００では、凸部１６，１８がＺ´軸方向に互いに逆方向にずれていることにより生じる質量のバランスの崩れ（中心線Ｌの＋Ｚ´軸方向側と−Ｚ´軸方向側とで振動片の質量が異なること）を、質量体３０，３２によって改善することができる。これにより、振動片１００では、水晶基板１０の表裏の面における振動のバランスの崩れを改善することができ、振動エネルギーの漏洩を低減することができる。したがって、振動片１００では、例えば周波数温度特性を向上させつつ、等価直列抵抗を低減することができる（詳細は、後述する「実験例」を参照）。

振動片１００では、質量体３０，３２の材質は、酸化シリコンであってもよい。そのため、振動片１００では、質量体３０，３２の熱膨張係数と水晶基板１０の熱膨張係数とを同じにすることができる。これにより、例えば温度変化が生じたときに、質量体３０，３２に起因して水晶基板１０に生じる歪みを小さくすることができる。

振動片１００では、第１質量体３０の質量は、第１凸部１６の、平面視で第２凸部１８と重なっていない部分の質量と同じであってもよく、第２質量体３２の質量は、第２凸部１８の、平面視で第１凸部１６と重なっていない部分の質量と同じであってもよい。これにより、凸部１６，１８がＺ´軸方向に互いに逆方向にずれていることにより生じる質量のバランスの崩れを、質量体３０，３２によって、より改善することができる。

なお、上記では、第１凸部１６および第２凸部１８の各々が一定の厚さである１段型のメサ構造について説明したが、本発明に係る振動片のメサ構造の段数は、特に限定されない。例えば本発明に係る振動片は、第１凸部および第２凸部の各々が厚さの異なる２種類の部分を有する２段型のメサ構造であってもよし、３段型のメサ構造であってもよいし、４段型のメサ構造であってもよい。

また、上記では、水晶基板１０が平面視で矩形の形状を有している例について説明したが、本発明に係る振動片の水晶基板は、平面視で、隅部（角部）が面取りされていてもよい。すなわち、水晶基板は、矩形の角部が切りかけられた形状を有していてもよい。

また、上記では、第１凸部１６および第２凸部１８が平面視で矩形の形状を有している例について説明したが、本発明に係る振動片の第１凸部および第２凸部は、平面視で、隅部（角部）が面取りされていてもよい。すなわち、第１凸部および第２凸部は、矩形の角部が切りかけられた形状を有していてもよい。

また、上記では、水晶基板１０がＡＴカット水晶基板である例について説明したが、本発明に係る振動片では、水晶基板はＡＴカット水晶基板に限定されず、例えば、ＳＣカット水晶基板やＢＴカット水晶基板等の厚みすべり振動で振動する圧電基板であってもよい。

２． 振動片の変形例
次に、本実施形態の変形例に係る振動片について、図面を参照しながら説明する。図６は、本実施形態の変形例に係る振動片２００を模式的に示す平面図である。図７は、本実施形態の変形例に係る振動片２００を模式的に示す図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。

以下、本実施形態の変形例に係る振動片２００において、上述した振動片１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

上述した振動片１００では、図２および図３に示すように、第１質量体３０は第２励振電極２０ｂと離間し、第２質量体３２は第１励振電極２０ａと離間していた。

これに対し、振動片２００では、図６および図７に示すように、第１質量体３０は第２励振電極２０ｂと一体的に設けられ、第２質量体３２は第１励振電極２０ａと一体的に設けられている。すなわち、第１質量体３０は第２励振電極２０ｂと連続し、第２質量体３２は第１励振電極２０ａと連続している。質量体３０，３２の材質は、励振電極２０ａ，２０ｂの質量と同じである。

振動片２００では、第１質量体３０および第２励振電極２０ｂを同じ工程で形成することができ、さらに第２質量体３２および第１励振電極２０ａを同じ工程で形成することができる。したがって、振動片２００では、製造工程の短縮化を図ることができる。

３． 実験例
以下に実験例を示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実験例によってなんら限定されるものではない。

実施例に係る振動片として、上述した振動片２００のような振動片を作製した。中心線Ｌ１と中心線Ｌと間の距離、および中心線Ｌ２と中心線Ｌとの間の距離を、水晶基板１０のＺ´軸方向の長さの５％とした。

さらに、第１参考例に係る振動片として、図８に示すような振動片８０００を作製した。振動片８０００では、図８に示すように、水晶基板８０１０の第１凸部８０１６および第２凸部８０１８は、Ｚ´軸方向において互いに逆方向にずれていない。水晶基板８０１０の中心Ｃと、第１凸部８０１６の中心Ｃ１と、第２凸部８０１８の中心Ｃ２とは、Ｙ´軸に沿って並んで配置されている。

振動片８０００は、第１凸部８０１６の表面に設けられた第１励振電極８０２０ａと、第２凸部８０１８の表面に設けられた第２励振電極８０２０ｂと、第２励振電極８０２０ｂと連続し、周辺部８０１２に設けられた第１質量体８０３０と、第１励振電極８０２０ａと連続し、周辺部８０１２に設けられた第２質量体８０３２と、を有している。平面視で、第１励振電極８０２０ａと第２励振電極８０２０ｂとの重なる領域の面積は、実施例に係る振動片の第１励振電極２０ａと第２励振電極２０ｂとの重なる領域の面積と同じである。

さらに、第２参考例に係る振動片として、図９に示すような振動片９０００を作製した。振動片９０００では、図９に示すように、水晶基板９０１０の第１凸部９０１６および第２凸部９０１８は、Ｚ´軸方向において互いに逆方向にずれている。

振動片９０００では、第１質量体および第２質量体に相当する部分を有していない。振動片９０００は、第１凸部９０１６の表面に設けられた第１励振電極９０２０ａと、第２凸部９０１８の表面に設けられた第２励振電極９０２０ｂと、を有している。平面視で、第１励振電極９０２０ａと第２励振電極９０２０ｂとの重なる領域の面積は、実施例に係る振動片の第１励振電極２０ａと第２励振電極２０ｂとの重なる領域の面積と同じである。

実施例に係る振動片、第１参考例に係る振動片、第２参考例に係る振動片では、共振周波数が３８．４ＭＨｚとなるように設定した。

図１０は、実施例に係る振動片、第１参考例に係る振動片、第２参考例に係る振動片のＣＩ値を示すグラフである。ＣＩ値は、ネットワークアナライザーを用いて測定した。

図１０より、実施例に係る振動片は、第１参考例に係る振動片および第２参考例に係る振動片よりもＣＩ値が低く、実施例に係る振動片のＣＩ値は、６０Ω未満であることがわかった。

４． 振動子
次に、本実施形態に係る振動子について、図面を参照しながら説明する。図１１は、本実施形態に係る振動子７００を模式的に示す平面図である。図１２は、本実施形態に係る振動子７００を模式的に示す図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。なお、便宜上、図１１では、シールリング７１３およびリッド７１４を省略して図示している。

振動子７００は、本発明に係る振動片を備えている。以下では、本発明に係る振動片として、振動片１００を備えている振動子７００について説明する。振動子７００は、図１１および図１２に示すように、振動片１００と、パッケージ７１０と、を備えている。

パッケージ７１０は、上面に開放する凹部７１１を有する箱状のベース７１２と、凹部７１１の開口を塞ぐようにベース７１２に接合されている板状のリッド７１４と、を有している。このようなパッケージ７１０は、凹部７１１がリッド７１４にて塞がれることにより形成された収容空間を有しており、該収容空間に、振動片１００が気密的に収容、設置されている。すなわち、パッケージ７１０には、振動片１００が収容されている。

なお、振動片１００が収容される収容空間（凹部７１１）内は、例えば、減圧（真空）状態となっていてもよいし、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されていてもよい。これにより、振動片１００の振動特性を向上させることができる。

ベース７１２の材質は、例えば、酸化アルミニウム等の各種セラミックスである。リッド７１４の材質は、例えば、ベース７１２の材質と線膨張係数が近似する材質である。具体的には、ベース７１２の材質がセラミックスである場合には、リッド７１４の材質は、コバール等の合金である。

ベース７１２とリッド７１４の接合は、ベース７１２上にシールリング７１３を設け、シールリング７１３上にリッド７１４を載置して、例えば抵抗溶接機を用いて、ベース７１２にシールリング７１３を溶接することによって行われる。なお、ベース７１２とリッド７１４の接合は、特に限定されず、接着剤を用いて行われてもよいし、シーム溶接によって行われてもよい。

パッケージ７１０の凹部７１１の底面には、第１接続端子７３０および第２接続端子７３２が設けられている。第１接続端子７３０は、振動片１００の第１電極パッド２４ａと対向して設けられている。第２接続端子７３２は、振動片１００の第２電極パッド２４ｂと対向して設けられている。接続端子７３０，７３２は、導電性固定部材７３４を介して、それぞれ電極パッド２４ａ，２４ｂと電気的に接続されている。

パッケージ７１０の外底面（ベース７１２の下面）には、第１外部端子７４０および第２外部端子７４２が設けられている。第１外部端子７４０は、例えば平面視で、第１接続端子７３０と重なる位置に設けられている。第２外部端子７４２は、例えば平面視で、第
２接続端子７３２と重なる位置に設けられている。第１外部端子７４０は、図示しないビアを介して、第１接続端子７３０と電気的に接続されている。第２外部端子７４２は、図示しないビアを介して、第２接続端子７３２と電気的に接続されている。

接続端子７３０，７３２および外部端子７４０，７４２としては、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）などのメタライズ層（下地層）に、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）などの各被膜を積層した金属被膜を用いる。導電性固定部材７３４としては、例えば、半田、銀ペースト、導電性接着剤（樹脂材料中に金属粒子などの導電性フィラーを分散させた接着剤）などを用いる。

振動子７００では、等価直列抵抗を低減することができる振動片１００を備えているので、消費電力を小さくすることができる。

５． 振動デバイス
次に、本実施形態に係る振動デバイスについて、図面を参照しながら説明する。図１３は、本実施形態に係る振動デバイス８００を模式的に示す断面図である。

以下、本実施形態に係る振動デバイス８００において、上述した振動子７００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

振動デバイス８００は、本発明に係る振動片を備えている。以下では、本発明に係る振動片として、振動片１００を備える振動デバイス８００について説明する。振動デバイス８００は、図１３に示すように、振動片１００と、パッケージ７１０と、感温素子（電子素子）８１０と、を備える。

パッケージ７１０は、感温素子８１０を収容する収容部８１２を有している。収容部８１２は、例えば、平面視で枠状の部材８１４をベース７１２の下面側に設けることにより形成することができる。

感温素子８１０は、例えば、温度変化に応じて物理量、例えば電気抵抗が変わるサーミスターである。そして、サーミスターの電気抵抗を外部回路で検出し、サーミスターの検出温度が測定できる。

なお、パッケージ７１０の収容空間（凹部７１１）には、他の電子部品が収容されていてもよい。このような電子部品としては、振動片１００の駆動を制御するＩＣチップ等が挙げられる。

振動デバイス８００では、等価直列抵抗を低減することができる振動片１００を備えているので、消費電力を小さくすることができる。

６． 振動デバイスの変形例
６．１． 第１変形例
次に、本実施形態の第１変形例に係る振動デバイスについて、図面を参照しながら説明する。図１４は、本実施形態の第１変形例に係る振動デバイス９００を模式的に示す断面図である。

以下、本実施形態の第１変形例に係る振動デバイス９００において、上述した振動デバイス８００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

上述した振動デバイス８００では、図１３に示すように、枠状の部材８１４をベース７１２の下面側に設けることにより、感温素子８１０を収容する収容部８１２を形成していた。

これに対し、振動デバイス９００では、図１４に示すように、パッケージ７１０の底面に（ベース７１２の下面に）凹部９１２を形成し、凹部９１２に感温素子８１０を収容している。図示の例では、凹部９１２の底面に第３接続端子９３０が設けられ、第３接続端子９３０の下に、金属バンプ等を介して感温素子８１０が設けられている。第３接続端子９３０は、例えば、ベース７１２に形成された図示しないビアを介して、外部端子７４０および第１接続端子７３０と電気的に接続されている。第３接続端子９３０の材質は、例えば、第１接続端子７３０の材質と同じである。

６．２． 第２変形例
次に、本実施形態の変形例に係る振動デバイスについて、図面を参照しながら説明する。図１５は、本実施形態の第２変形例に係る振動デバイス１０００を模式的に示す断面図である。

以下、本実施形態の第２変形例に係る振動デバイス１０００において、上述した振動デバイス８００，９００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

振動デバイス８００では、図１３に示すように、感温素子８１０は、枠状の部材８１４をベース７１２の下面側に設けることにより、感温素子８１０を収容する収容部８１２を形成していた。

これに対し、振動デバイス１０００では、図１５に示すように、凹部７１１の底面に（ベース７１２の上面に）凹部９１２を形成し、凹部９１２に感温素子８１０を収納している。感温素子８１０は、第３接続端子９３０上に設けられている。

７． 発振器
次に、本実施形態に係る発振器について、図面を参照しながら説明する。図１６は、本実施形態に係る発振器１１００を模式的に示す断面図である。

以下、本実施形態に係る発振器１１００において、上述した振動子７００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

発振器１１００は、本発明に係る振動片を備えている。以下では、本発明に係る振動片として、振動片１００を備えている発振器１１００について説明する。発振器１１００は、図１６に示すように、振動片１００と、パッケージ７１０と、ＩＣチップ（チップ部品）１１１０と、を備えている。

発振器１１００では、凹部７１１は、ベース７１２の上面に設けられた第１凹部７１１ａと、第１凹部７１１ａの底面の中央部に設けられた第２凹部７１１ｂと、第２凹部７１１ｂの底面中央部に設けられた第３凹部７１１ｃと、を有している。

第１凹部７１１ａの底面には、第１接続端子７３０が設けられている。第３凹部７１１ｃの底面には、ＩＣチップ１１１０が設けられている。ＩＣチップ１１１０は、振動片１００の駆動を制御するための駆動回路（発振回路）を有している。ＩＣチップ１１１０によって振動片１００を駆動すると、所定の周波数の振動を取り出すことができる。ＩＣチップ１１１０は、平面視で、振動片１００と重なっている。

第２凹部７１１ｂの底面には、ワイヤー１１１２を介してＩＣチップ１１１０と電気的に接続された複数の内部端子１１２０が設けられている。例えば、複数の内部端子１１２０のうちの一の内部端子１１２０は、図示せぬ配線を介して、第１接続端子７３０と電気的に接続されている。したがって、ＩＣチップ１１１０は、振動片１００と電気的に接続されている。なお、内部端子１１２０は、ベース７１２に形成された図示しないビアを介して、外部端子７４０と電気的に接続されていてもよい。

発振器１１００では、等価直列抵抗を低減することができる振動片１００を備えているので、消費電力を小さくすることができる。

８． 発振器の変形例
次に、本実施形態の変形例に係る発振器について、図面を参照しながら説明する。図１７は、本実施形態の変形例に係る発振器１２００を模式的に示す断面図である。

以下、本実施形態の変形例に係る発振器１２００において、上述した発振器１１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

上述した発振器１１００では、図１６に示すように、ＩＣチップ１１１０は、平面視で、振動片１００と重なっていた。

これに対し、発振器１２００では、図１７に示すように、ＩＣチップ１１１０は、平面視で、振動片１００と重なっていない。ＩＣチップ１１１０は、振動片１００の側方に設けられている。

発振器１２００では、板状のベース７１２と凸状のリッド７１４とによってパッケージ７１０が構成されている。リッド７１４は、ベース７１２の周辺部に設けられたメタライズ１２１０を溶融させることにより気密封止される。このとき、封止工程を真空中で行うことにより内部を真空にすることができる。なお、封止の手段として、リッド７１４を、レーザー光等を用いて溶融して溶着する手段を用いてもよい。

例えば、第１接続端子７３０は、ベース７１２に形成された図示しないビアを介して、第１外部端子７４０と電気的に接続されている。また、内部端子１１２０は、ベース７１２に形成された図示しないビアを介して、第１外部端子７４０と電気的に接続されている。また、内部端子１１２０は、図示せぬ配線を介して、第１接続端子７３０と電気的に接続されている。ＩＣチップ１１１０は、内部端子１１２０上に、金属バンプ等を介して設けられている。

９． 電子機器
次に、本実施形態に係る電子機器について、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る電子機器は、本発明に係る振動片を備えている。以下では、本発明に係る振動片として、振動片１００を備えている電子機器について、説明する。

図１８は、本実施形態に係る電子機器として、スマートフォン１３００を模式的に示す平面図である。スマートフォン１３００は、図１８に示すように、振動片１００を有する発振器１１００を備えている。

スマートフォン１３００は、発振器１１００を、例えば、基準クロック発振源などのタイミングデバイスとして用いる。スマートフォン１３００は、さらに、表示部（液晶ディ
スプレイや有機ＥＬディスプレイ等）１３１０、操作部１３２０、および音出力部１３３０（マイクロフォン等）を有することができる。スマートフォン１３００は、表示部１３１０に対する接触検出機構を設けることで表示部１３１０を操作部として兼用してもよい。

なお、スマートフォン１３００に代表される電子機器は、振動片１００を駆動する発振回路と、振動片１００の温度変化に伴う周波数変動を補正する温度補償回路と、を備えていることが好ましい。

これによれば、スマートフォン１３００に代表される電子機器は、振動片１００を駆動する発振回路と共に、振動片１００の温度変化に伴う周波数変動を補正する温度補償回路を備えていることから、発振回路が発振する共振周波数を温度補償することができ、温度特性に優れた電子機器を提供することができる。

図１９は、本実施形態に係る電子機器として、モバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューター１４００を模式的に示す斜視図である。パーソナルコンピューター１４００は、図１９に示すように、キーボード１４０２を備えた本体部１４０４と、表示部１４０５を備えた表示ユニット１４０６と、により構成され、表示ユニット１４０６は、本体部１４０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター１４００には、フィルター、共振器、基準クロック等として機能する振動片１００が内蔵されている。

図２０は、本実施形態に係る電子機器として、携帯電話機（ＰＨＳも含む）１５００を模式的に示す斜視図である。携帯電話機１５００は、複数の操作ボタン１５０２、受話口１５０４および送話口１５０６を備え、操作ボタン１５０２と受話口１５０４との間には、表示部１５０８が配置されている。このような携帯電話機１５００には、フィルター、共振器等として機能する振動片１００が内蔵されている。

図２１は、本実施形態に係る電子機器として、デジタルスチルカメラ１６００を模式的に示す斜視図である。なお、図２１には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、デジタルスチルカメラ１６００は、被写体の光像をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）などの撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。

デジタルスチルカメラ１６００におけるケース（ボディー）１６０２の背面には、表示部１６０３が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部１６０３は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース１６０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤなどを含む受光ユニット１６０４が設けられている。

撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１６０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１６０８に転送・格納される。また、デジタルスチルカメラ１６００においては、ケース１６０２の側面に、ビデオ信号出力端子１６１２と、データ通信用の入出力端子１６１４とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子１６１２にはテレビモニター１６３０が、データ通信用の入出力端子１６１４にはパーソナルコンピューター１６４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１６０８に格納された撮像信号が、テレビモニター１６３０や、パーソナルコンピューター１６４０に出力される構成になっている。このようなデジタルスチルカメラ１６００には、フィルター、共振器等として機
能する振動片１００が内蔵されている。

スマートフォン１３００、パーソナルコンピューター１４００、携帯電話機１５００、およびデジタルスチルカメラ１６００は、等価直列抵抗を低減することができる振動片１００を備えているので、消費電力を小さくすることができる。

なお、本発明の振動片を備える電子機器は、上記の例に限定されず、例えば、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレーター等に適用することができる。

１０． 移動体
次に、本実施形態に係る移動体について、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る移動体は、本発明に係る振動片を備えている。以下では、本発明に係る振動片として、振動片１００を備えている移動体について、説明する。

図２２は、本実施形態に係る移動体として、自動車１７００を模式的に示す平面図である。自動車１７００は、図２２に示すように、エンジンシステム、ブレーキシステム、キーレスエントリーシステム等の各種の制御を行うコントローラー１７２０、コントローラー１７３０、コントローラー１７４０、バッテリー１７５０、およびバックアップ用バッテリー１７６０を含んで構成されている。なお、自動車１７００は、図２２に示される構成要素（各部）の一部を省略または変更してもよいし、他の構成要素を付加した構成としてもよい。

自動車１７００は、等価直列抵抗を低減することができる振動片１００を備えているので、消費電力を小さくすることができる。

本実施形態に係る移動体としては、種々の移動体が考えられ、例えば、自動車（電気自動車も含む）、ジェット機やヘリコプター等の航空機、船舶、ロケット、人工衛星等が挙げられる。

上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１０…水晶基板、１０ａ…第１表面、１０ｂ…第２表面、１２…周辺部、１４…振動部、１６…第１凸部、１７…第１領域、１８…第２凸部、１９…第２領域、２０ａ…第１励振電極、２０ｂ…第２励振電極、２２ａ…第１引出電極、２２ｂ…第２引出電極、２４ａ…第１電極パッド、２４ｂ…第２電極パッド、３０…第１質量体、３２…第２質量体、１０
０…振動片、１０１…ＡＴカット水晶基板、２００…振動片、７００…振動子、７１０…パッケージ、７１１…凹部、７１１ａ…第１凹部、７１１ｂ…第２凹部、７１１ｃ…第３凹部、７１２…ベース、７１３…シールリング、７１４…リッド、７３０…第１接続端子、７３２…第２接続端子、７３４…導電性固定部材、７４０…第１外部端子、７４２…第２外部端子、８００…振動デバイス、８１０…感温素子、８１２…収容部、８１４…枠状の部材、９００…振動デバイス、９１２…凹部、９３０…第３接続端子、１０００…振動デバイス、１１００…発振器、１１１０…ＩＣチップ、１１１２…ワイヤー、１１２０…内部端子、１２００…発振器、１２１０…メタライズ、１３００…スマートフォン、１３１０…表示部、１３２０…操作部、１３３０…音出力部、１４００…パーソナルコンピューター、１４０２…キーボード、１４０４…本体部、１４０５…表示部、１４０６…表示ユニット、１５００…携帯電話機、１５０２…操作ボタン、１５０４…受話口、１５０６…送話口、１５０８…表示部、１６００…デジタルスチルカメラ、１６０２…ケース、１６０３…表示部、１６０４…受光ユニット、１６０６…シャッターボタン、１６０８…メモリー、１６１２…ビデオ信号出力端子、１６１４…入出力端子、１６３０…テレビモニター、１６４０…パーソナルコンピューター、１７００…自動車、１７２０，１７３０，１７４０…コントローラー、１７５０…バッテリー、１７６０…バックアップ用バッテリー、８０００…振動片、８０１０…水晶基板、８０１２…周辺部、８０１６…第１凸部、８０１８…第２凸部、８０２０ａ…第１励振電極、８０２０ｂ…第２励振電極、８０３０…第１質量体、８０３２…第２質量体、９０００…振動片、９０１０…水晶基板、９０１６…第１凸部、９０１８…第２凸部、９０２０ａ…第１励振電極、９０２０ｂ…第２励振電極、９０３０…第１質量体、９０３２…第２質量体

Claims (9)

1. 第１表面に設けられている第１凸部、および前記第１表面と表裏関係にある第２表面に、平面視で前記第１凸部と重なるように設けられている第２凸部を有する水晶基板と、
   前記第１凸部の表面に設けられている第１励振電極と、
   前記第２凸部の表面に設けられている第２励振電極と、
   を含み、
   前記水晶基板は、水晶の結晶軸である、電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系の前記Ｘ軸を回転軸として、前記Ｚ軸を前記Ｙ軸の−Ｙ方向へ＋Ｚ側が回転するように傾けた軸をＺ´軸とし、前記Ｙ軸を前記Ｚ軸の＋Ｚ方向へ＋Ｙ側が回転するように傾けた軸をＹ´軸とし、前記Ｘ軸および前記Ｚ´軸を含む面を前記第１表面および前記第２表面とし、前記Ｙ´軸方向を厚さとし、
   前記水晶基板の中心に対して、
   前記第１凸部の中心は、前記Ｚ´軸の一方の方向にずれており、
   前記第２凸部の中心は、前記Ｚ´軸の他方の方向にずれており、
   前記第１凸部の前記一方の方向側の前記第１励振電極が設けられていない第１領域と、平面視で重なるように前記第２表面に第１質量体が設けられ、
   前記第２凸部の前記他方の方向側の前記第２励振電極が設けられていない第２領域と、平面視で重なるように前記第１表面に第２質量体が設けられている、振動片。
2. 請求項１において、
   前記第１質量体および前記第２質量体の材質は、前記第１励振電極および前記第２励振電極の材質と同じである、振動片。
3. 請求項１において、
   前記第１質量体および前記第２質量体の材質は、酸化シリコンである、振動片。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の振動片と、
   前記振動片が収容されているパッケージと、
   を備えている、振動子。
5. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の振動片と、
   電子素子と、
   を備えている、振動デバイス。
6. 請求項５において、
   前記電子素子は、感温素子である、振動デバイス。
7. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の振動片と、
   前記振動片と電気的に接続されている発振回路と、
   を備えている、発振器。
8. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の振動片を備えている、電子機器。
9. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の振動片を備えている、移動体。

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