JP2016178590A - Vibration piece, method for manufacturing vibration piece, vibrator, oscillator, electronic apparatus, and mobile body - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vibration piece excellent in shock resistance, a method for manufacturing the vibration piece, and a vibrator, an oscillator, an electronic apparatus, and a mobile body including the vibration piece.SOLUTION: A vibration piece 100 of the present invention includes a base part 10, a pair of vibration arms 12, 13 juxtaposed and extending from the base part 10, and a groove part 42 formed on surfaces of the vibration arms 12, 13. The groove 42 is formed in such a manner that, in a cross section along a direction intersecting the extending direction, a width between side faces 46 opposing to each other on a bottom face 44 side is larger than a width in an aperture of the groove part 42, and that a curved shape is formed between the side face 46 and the bottom face 44.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、振動片、振動片の製造方法、振動子、発振器、電子機器、および移動体に関する。   The present invention relates to a resonator element, a method for manufacturing the resonator element, a vibrator, an oscillator, an electronic device, and a moving body.

HDD(ハード・ディスク・ドライブ)、モバイルコンピューター、あるいはICカード等の小型の情報機器や、携帯電話、自動車電話、又はページングシステム等の移動体通信機器等において、振動子や発振器等の電子デバイスが広く使用されている。
従来から、振動子や発振器が備える振動片として、基部と、基部から互いに平行となるように並んで延出する一対の振動腕とを有し、各振動腕には、外周を構成する4つの面のそれぞれに電極が形成された振動片が用いられていた。
近年、搭載される機器の小型化に伴って、振動子や発振器も小型化が図られている。そのため、振動腕の表面に溝部を設けることで小型化に伴うインピーダンスの上昇を抑える方法が知られている。例えば、特許文献1には、溝部を開口部側から底壁面側に向かうに従い漸次、振動腕部の短手方向に広幅になるように形成し、電界効率を高めることで、インピーダンスを低下させた圧電振動片が開示されている。
Electronic devices such as vibrators and oscillators are used in small information devices such as HDDs (hard disk drives), mobile computers, and IC cards, and mobile communication devices such as mobile phones, car phones, and paging systems. Widely used.
Conventionally, as a resonator element included in a vibrator or an oscillator, a base portion and a pair of vibrating arms extending in parallel so as to be parallel to each other from the base portion are provided. A vibrating piece having electrodes formed on each of the surfaces was used.
In recent years, along with downsizing of mounted devices, vibrators and oscillators have also been downsized. For this reason, a method is known in which a groove is provided on the surface of the vibrating arm to suppress an increase in impedance associated with downsizing. For example, in Patent Document 1, the groove portion is formed so as to gradually become wider in the short direction of the vibrating arm portion from the opening side toward the bottom wall surface side, and the impedance is lowered by increasing the electric field efficiency. A piezoelectric vibrating piece is disclosed.

特開2013−207332号公報JP 2013-207332 A

しかしながら、特許文献1に記載の振動片では、溝部の側面部と底壁面とにより形成される角部が鋭角に加工されているため、衝撃が加わった際にその角部に応力が集中し、振動腕が破損してしまう虞があった。   However, in the resonator element described in Patent Document 1, since the corner formed by the side surface and the bottom wall surface of the groove is processed into an acute angle, stress is concentrated on the corner when an impact is applied, There was a risk that the vibrating arm would be damaged.

本発明は、上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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

[適用例1]本適用例に係る振動片は、基部と、前記基部から並んで延出する一対の振動腕と、前記振動腕の表面に形成される溝部と、を備え、前記溝部は、前記延出する方向と交差する方向の断面において、前記溝部の幅が開口部から底面部側に向かって広がるように形成され、且つ、側面部と前記底面部との間に湾曲状の形状が形成されていることを特徴とする。   Application Example 1 A vibrating piece according to this application example includes a base, a pair of vibrating arms extending side by side from the base, and a groove formed on the surface of the vibrating arm. In a cross section in a direction intersecting with the extending direction, the width of the groove portion is formed so as to expand from the opening portion toward the bottom surface portion side, and a curved shape is formed between the side surface portion and the bottom surface portion. It is formed.

本適用例によれば、振動腕に形成された溝部の幅が開口部から底面部側に向かって広がるように形成されているため、振動腕の側面と溝部の側面部との間隔が狭まり電界効率を高めることができ、インピーダンスの低い振動片を得ることができる。また、側面部と底面部との間に湾曲状の形状が形成されているため、衝撃が加わっても側面部と底面部との間に応力が集中せず、振動腕が破損する虞を低減でき、耐衝撃特性に優れた振動片が得られるという効果がある。   According to this application example, since the width of the groove formed in the vibrating arm is formed so as to expand from the opening toward the bottom surface, the distance between the side surface of the vibrating arm and the side surface of the groove is reduced, and the electric field is reduced. Efficiency can be improved and a vibration piece with low impedance can be obtained. In addition, since a curved shape is formed between the side surface and the bottom surface, stress does not concentrate between the side surface and the bottom surface even if an impact is applied, reducing the risk of damage to the vibrating arm It is possible to obtain a resonator element having excellent impact resistance.

[適用例2]本適用例に係る振動片の製造方法は、上記適用例に記載の振動片を、ウェーハから形成する振動片の製造方法であって、前記ウェーハに溝部を形成する溝部形成工程を有し、前記溝部形成工程は、前記ウェーハに金属マスクを形成するマスク形成工程と、ドライエッチング装置で、前記溝部の側面部に保護膜を形成しながら連続的にドライエッチングするドライエッチング工程と、を有していることを特徴とする。   [Application Example 2] A method for manufacturing a resonator element according to this application example is a method for manufacturing a resonator element in which the resonator element according to the above application example is formed from a wafer, and a groove forming process for forming a groove in the wafer. The groove forming step includes: a mask forming step of forming a metal mask on the wafer; and a dry etching step of continuously performing dry etching while forming a protective film on a side surface of the groove with a dry etching apparatus. It is characterized by having.

本適用例によれば、ウェーハに溝部を形成する溝部形成工程において、ドライエッチング装置のエッチングガス圧力を上げ、プラズマの平均自由行程を短くなるように調整し、溝部の側面部に保護膜を形成しながら連続的にドライエッチングすることで、溝部の幅を開口部から底面部側に向かって広げられ、且つ、側面部と底面部との間を湾曲状の形状に形成することができる。そのため、溝部の側面部と振動腕の側面との間隔を狭くすることができ、電界効率を高めインピーダンスを低くすることができる。また、側面部と底面部との間が湾曲状の形状であるため、衝撃が加わった際に、応力が集中し難くなり、振動腕が破損する虞を低減でき、耐衝撃特性に優れた振動片を製造することができるという効果がある。   According to this application example, in the groove forming process for forming the groove on the wafer, the etching gas pressure of the dry etching apparatus is increased to adjust the plasma mean free path to be shorter, and a protective film is formed on the side surface of the groove. However, by continuously performing dry etching, the width of the groove can be expanded from the opening toward the bottom surface, and a curved shape can be formed between the side surface and the bottom surface. Therefore, the distance between the side surface portion of the groove portion and the side surface of the vibrating arm can be narrowed, and the electric field efficiency can be increased and the impedance can be lowered. In addition, the curved shape between the side and bottom faces makes it difficult for stress to concentrate when an impact is applied, reducing the risk of damage to the vibrating arm, and vibration with excellent shock resistance. There is an effect that a piece can be manufactured.

[適用例3]本適用例に係る振動子は、上記適用例に記載の振動片と、前記振動片を収容するパッケージと、を備えていることを特徴とする。   Application Example 3 A vibrator according to this application example includes the resonator element according to the application example described above and a package that accommodates the resonator element.

本適用例によれば、インピーダンスが低く、耐衝撃特性に優れた振動片をパッケージに収納することで、安定な振動特性や優れた耐衝撃特性を有する振動子を得ることができる。   According to this application example, a vibrator having low impedance and excellent shock resistance characteristics is accommodated in the package, whereby a vibrator having stable vibration characteristics and excellent shock resistance characteristics can be obtained.

[適用例4]本適用例に係る発振器は、上記適用例に記載の振動片と、前記振動片を駆動する回路を含む電子部品と、前記振動片および前記電子部品を収容するパッケージと、を備えていることを特徴とする。   Application Example 4 An oscillator according to this application example includes the resonator element according to the application example, an electronic component including a circuit that drives the resonator element, and a package that accommodates the resonator element and the electronic component. It is characterized by having.

本適用例によれば、インピーダンスが低く、耐衝撃特性に優れた振動片と発振回路とを電気的に接続することで、安定な発振特性や優れた耐衝撃特性を有する発振器を得ることができる。   According to this application example, an oscillator having stable oscillation characteristics and excellent shock resistance characteristics can be obtained by electrically connecting a resonator element having low impedance and excellent shock resistance characteristics to the oscillation circuit. .

[適用例5]本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載の振動片を備えていることを特徴とする。   Application Example 5 An electronic apparatus according to this application example includes the resonator element according to the application example.

本適用例によれば、インピーダンスが低く、耐衝撃特性に優れた振動片を用いることで、高い信頼性を有する電子機器を構成することができる。   According to this application example, an electronic device having high reliability can be configured by using a resonator element having low impedance and excellent impact resistance.

[適用例6]本適用例に係る移動体は、上記適用例に記載の振動片を備えていることを特徴とする。   Application Example 6 A moving object according to this application example includes the resonator element according to the application example.

本適用例によれば、インピーダンスが低く、耐衝撃特性に優れた振動片を用いることで、高い信頼性を有する移動体を構成することができる。   According to this application example, it is possible to configure a moving body having high reliability by using a resonator element having low impedance and excellent impact resistance.

本発明の第1実施形態に係る振動片の構造を示す概略平面図。FIG. 3 is a schematic plan view showing the structure of the resonator element according to the first embodiment of the invention. 図1中のA−A線における概略断面図。The schematic sectional drawing in the AA in FIG. 本発明の第2実施形態に係る振動片の製造方法を示す工程図。Process drawing which shows the manufacturing method of the vibration piece which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 溝部形成工程を説明する図1中のA−A線における概略断面図。The schematic sectional drawing in the AA in FIG. 1 explaining a groove part formation process. ドライエッチング装置の構成を示す概略構成図。The schematic block diagram which shows the structure of a dry etching apparatus. 本発明の第3実施形態に係る振動片としてのジャイロ素子の構造を示す概略平面図。The schematic plan view which shows the structure of the gyro element as a vibration piece which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る振動片としてのジャイロ素子の動作原理を説明する概略平面図。The schematic plan view explaining the operation principle of the gyro element as a vibration piece which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係る振動片としてのジャイロ素子の構造を示す概略平面図。The schematic plan view which shows the structure of the gyro element as a vibration piece which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る振動片を備えている振動子の構造を示す概略図であり、(a)は概略平面図、(b)は(a)中のB−B線における概略断面図。It is the schematic which shows the structure of the vibrator | oscillator provided with the vibration piece which concerns on embodiment of this invention, (a) is a schematic plan view, (b) is a schematic sectional drawing in the BB line in (a). 本発明の実施形態に係る振動片を備えている発振器の構造を示す概略断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a structure of an oscillator including a resonator element according to an embodiment of the invention. 本発明の実施形態に係る振動片を備えている電子機器としてのモバイル型(又はノート型)のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the mobile type (or notebook type) personal computer as an electronic device provided with the vibration piece which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る振動片を備える電子機器としての携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of a mobile telephone (PHS is also included) as an electronic device provided with the vibration piece which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る振動片を備える電子機器としてのデジタルカメラの構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the digital camera as an electronic device provided with the vibration piece which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る振動片を備えている移動体としての自動車を概略的に示す斜視図。The perspective view which shows roughly the motor vehicle as a moving body provided with the vibration piece which concerns on embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせている。また、図3および図5を除く、図1〜図10において、説明の便宜上、互いに直交する3軸として、X軸、Y軸およびZ軸を図示しており、その図示した矢印の先端側を「+側」、基端側を「−側」としている。また、以下の説明では、X軸に平行な方向を「X軸方向」といい、Y軸に平行な方向を「Y軸方向」といい、Z軸に平行な方向を「Z軸方向」という。更に、説明の便宜上、Z軸方向から見たときの平面視において、Z軸方向の面を主面として、また、X軸方向から見たときの平面視において、X軸方向の面を側面として説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each layer and each member is different from the actual scale so that each layer and each member can be recognized. In addition, in FIGS. 1 to 10 except for FIGS. 3 and 5, for convenience of explanation, the X axis, the Y axis, and the Z axis are illustrated as three axes orthogonal to each other, and the tip side of the illustrated arrow is indicated. The “+ side” and the base end side are “− side”. In the following description, a direction parallel to the X axis is referred to as an “X axis direction”, a direction parallel to the Y axis is referred to as a “Y axis direction”, and a direction parallel to the Z axis is referred to as a “Z axis direction”. . Furthermore, for convenience of explanation, the surface in the Z-axis direction is a main surface in a plan view when viewed from the Z-axis direction, and the surface in the X-axis direction is a side surface in a plan view when viewed from the X-axis direction. explain.

<第1実施形態>
(振動片)
先ず、本発明の第1実施形態に係る振動片として音叉型構造の振動片100を例に挙げて、図1および図2を参照して説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る振動片の構造を示す概略平面図である。図2は、図1中のA−A線における概略断面図である。なお、振動片100には、駆動信号電極、駆動信号配線、駆動信号端子、駆動接地電極、駆動接地配線、および駆動接地端子などが設けられているが、説明の便宜上、図1および図2においては省略している。
<First Embodiment>
(Vibration piece)
First, a vibrating piece 100 having a tuning fork type structure will be described as an example of the vibrating piece according to the first embodiment of the present invention with reference to FIGS. 1 and 2.
FIG. 1 is a schematic plan view showing the structure of the resonator element according to the first embodiment of the invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line AA in FIG. The vibrating element 100 is provided with a drive signal electrode, a drive signal wiring, a drive signal terminal, a drive ground electrode, a drive ground wiring, a drive ground terminal, and the like. Is omitted.

第1実施形態に係る振動片100は、図1に示すように、基部10と、基部10から並んで延出する一対の振動腕12,13と、振動腕12,13の表面に形成される溝部42と、を備え構成されている。
振動片100は、圧電基板をエッチングして形成されており、例えば、圧電基板として、水晶、特に、Zカット水晶基板で構成されている。これにより、振動片100は、優れた振動特性を発揮することができる。Zカット水晶基板とは、水晶のZ軸(光軸)を厚さ方向とする水晶基板である。Z軸は、Zカット水晶基板の厚さ方向と一致しているのが好ましいが、常温近傍における周波数温度変化を小さくする観点からは、厚さ方向に対して若干(例えば、15°未満程度)傾けることになる。
As shown in FIG. 1, the resonator element 100 according to the first embodiment is formed on the surface of the base 10, the pair of vibrating arms 12 and 13 extending side by side from the base 10, and the vibrating arms 12 and 13. And a groove portion 42.
The resonator element 100 is formed by etching a piezoelectric substrate. For example, the resonator element 100 is formed of a crystal, particularly a Z-cut crystal substrate, as the piezoelectric substrate. Thereby, the resonator element 100 can exhibit excellent vibration characteristics. A Z-cut quartz substrate is a quartz substrate whose thickness direction is the Z axis (optical axis) of quartz. The Z-axis preferably coincides with the thickness direction of the Z-cut quartz substrate, but is slightly (for example, less than about 15 °) with respect to the thickness direction from the viewpoint of reducing the frequency temperature change near room temperature. Will tilt.

基部10は、XY面に広がりを有し、Z軸方向に厚さを有する略板状をなしている。振動腕12,13は、X軸方向に並んで設けられており、それぞれ、基部10の+Y軸方向の端部11から+Y軸方向に延出している。また、振動腕12,13の先端には、振動腕12,13よりも広い幅(X軸方向の長さ)を有する略矩形状の錘部32が設けられている。このような錘部32を設けることによって、振動片の小型化を図ることができたり、振動腕の屈曲振動の周波数を低めたりすることができる。なお、錘部32は、必要に応じて段階的に複数の幅(X軸方向の長さ)を有していてもよく、省略してもよい。   The base 10 has a substantially plate shape having a spread in the XY plane and having a thickness in the Z-axis direction. The vibrating arms 12 and 13 are provided side by side in the X-axis direction, and respectively extend from the end portion 11 of the base 10 in the + Y-axis direction in the + Y-axis direction. A substantially rectangular weight portion 32 having a width (length in the X-axis direction) wider than that of the vibrating arms 12 and 13 is provided at the tip of the vibrating arms 12 and 13. By providing the weight portion 32 as described above, it is possible to reduce the size of the resonator element and reduce the frequency of flexural vibration of the vibrating arm. The weight portion 32 may have a plurality of widths (length in the X-axis direction) stepwise as necessary, or may be omitted.

振動腕12,13には、表裏の両主面に、それぞれの主面に開放する有底の溝部42が形成されている。これら溝部42は、Y軸方向に延在して形成されており、それぞれ同じ形状をなしている。また、溝部42は、振動腕12,13の延出する方向と交差する方向の断面(XZ面)において、図2に示すように、溝部42の幅(X軸方向の長さ)は、開口部から底面部44側に向かって広がるように形成され、且つ、側面部46と底面部44との間に湾曲状の形状が形成されている。   In the vibrating arms 12 and 13, bottomed groove portions 42 that are open to the main surfaces are formed on both main surfaces of the front and back surfaces. These groove portions 42 are formed to extend in the Y-axis direction and have the same shape. Further, in the cross section (XZ plane) in the direction intersecting with the extending direction of the vibrating arms 12 and 13, the groove 42 has a width (length in the X-axis direction) of the opening as shown in FIG. A curved shape is formed between the side surface portion 46 and the bottom surface portion 44.

振動腕12,13にこのような溝部42を形成することによって、振動腕12,13の側面(YZ面)と溝部42の側面部46との間隔を狭めることができるため、電界効率を高めることができ、インピーダンスの低い振動片100を得ることができる。また、側面部46と底面部44との間が湾曲状の形状となっているため、衝撃が加わっても側面部46と底面部44との間に応力が集中せず、振動腕12,13が破損する虞を低減でき、耐衝撃特性に優れた振動片100を得ることができる。なお、本実施形態では、溝部42を振動腕12,13表裏の両主面に形成しているが、これに限定する必要はなく、振動腕12,13の表裏の両主面のどちらか一方の主面だけに形成しても構わない。その場合も、上述した効果と同様の効果を得ることができる。   By forming such a groove portion 42 in the vibrating arms 12 and 13, the distance between the side surface (YZ surface) of the vibrating arms 12 and 13 and the side surface portion 46 of the groove portion 42 can be reduced, so that the electric field efficiency is increased. Thus, the resonator element 100 with low impedance can be obtained. Further, since the space between the side surface portion 46 and the bottom surface portion 44 has a curved shape, stress is not concentrated between the side surface portion 46 and the bottom surface portion 44 even when an impact is applied, and the vibrating arms 12 and 13 are not affected. Can reduce the risk of breakage, and the vibration piece 100 having excellent impact resistance can be obtained. In this embodiment, the groove portion 42 is formed on both main surfaces of the vibrating arms 12 and 13. However, the present invention is not limited to this, and one of the main surfaces of the vibrating arms 12 and 13 is either one. It may be formed only on the main surface. In that case, the same effect as described above can be obtained.

なお、振動片100は、駆動用電極に駆動電圧が印加されることで、振動片100の振動腕12,13内で電界が適切に発生し、一対の振動腕12,13が互いに接近、離間を繰り返すように面内方向(XY面方向)に所定の周波数で屈曲振動する。   In the vibrating piece 100, when a driving voltage is applied to the driving electrode, an electric field is appropriately generated in the vibrating arms 12 and 13 of the vibrating piece 100, and the pair of vibrating arms 12 and 13 approach and separate from each other. To bend and vibrate at a predetermined frequency in the in-plane direction (XY plane direction).

<第2実施形態>
(振動片の製造方法)
次に、本発明の第2実施形態に係る振動片の製造方法の一例として、ウェーハとしての水晶基板110から形成する振動片100の製造方法を挙げ、図3〜図5を参照して説明する。
図3は、本発明の第2実施形態に係る振動片の製造方法における工程図である。図4は、溝部形成工程を説明する図1中のA−A線における概略断面図である。図5は、ドライエッチング装置の構成を示す概略構成図である。
Second Embodiment
(Manufacturing method of vibrating piece)
Next, as an example of the method for manufacturing a resonator element according to the second embodiment of the present invention, a method for manufacturing the resonator element 100 formed from the quartz crystal substrate 110 as a wafer will be given and described with reference to FIGS. .
FIG. 3 is a process diagram in the method for manufacturing a resonator element according to the second embodiment of the invention. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1 for explaining the groove forming step. FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing the configuration of the dry etching apparatus.

水晶基板110から振動片100を形成する製造方法は、図3に示すように、溝部形成工程(Step1)と、外形形状形成工程(Step2)と、電極形成工程(Step3)と、周波数調整工程(Step4)と、分割工程(Step5)と、を含んでいる。   As shown in FIG. 3, the manufacturing method for forming the resonator element 100 from the quartz substrate 110 includes a groove forming step (Step 1), an outer shape forming step (Step 2), an electrode forming step (Step 3), and a frequency adjusting step ( Step 4) and a dividing step (Step 5) are included.

[溝部形成工程(Step1)]
溝部形成工程(Step1)は、マスク形成工程と、支持基板固定工程と、ドライエッチング工程と、支持基板分離工程と、を含んでいる。
[Groove Forming Step (Step 1)]
The groove forming step (Step 1) includes a mask forming step, a supporting substrate fixing step, a dry etching step, and a supporting substrate separating step.

[マスク形成工程]
マスク形成工程では、先ず、水晶基板110の表裏の両主面に下地層120を形成する。図4(a)は、水晶基板110に下地層120を成膜した後の概略断面図である。下地層120は、スパッタリング法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、無電解めっき法などで成膜できる。下地層120の材料としては、例えば、金(Au)、銅(Cu)、チタンタングステン(TiW)、クロム(Cr)、ニッケルクロム(NiCr)、アルミニウム(Al)などを使用することができる。水晶基板110と下地層120との密着性を高めるための密着層(図示せず)が設けられていてもよい。本実施形態では、厚さ略110μmの水晶基板110上にクロム(Cr)の密着層を介して厚さ略100nmの下地層120を金(Au)で形成している。
[Mask formation process]
In the mask formation step, first, the underlayer 120 is formed on both the main surfaces of the front and back surfaces of the quartz crystal substrate 110. FIG. 4A is a schematic cross-sectional view after the underlayer 120 is formed on the quartz substrate 110. The underlayer 120 can be formed by sputtering, CVD (Chemical Vapor Deposition), electroless plating, or the like. As a material of the underlayer 120, for example, gold (Au), copper (Cu), titanium tungsten (TiW), chromium (Cr), nickel chromium (NiCr), aluminum (Al), or the like can be used. An adhesion layer (not shown) for improving the adhesion between the quartz crystal substrate 110 and the foundation layer 120 may be provided. In this embodiment, a base layer 120 having a thickness of about 100 nm is formed of gold (Au) on a quartz substrate 110 having a thickness of about 110 μm with a chromium (Cr) adhesion layer interposed therebetween.

次に、フォトリソグラフィを用いて一方の主面(+Z軸方向)上にレジスト130をパターニングする。図4(b)は、パターニング後の概略断面図である。レジスト130は、例えばコーターなどを使用して水晶基板110の一方の主面(+Z軸方向)に略25μmの厚さで均一に塗布される。水晶基板110に塗布されたレジスト130は、例えば、コンタクトアライナー、プロキシミティアライナーなどの露光装置を用いて図示しないフォトマスクを介して露光される。その後、レジスト130を現像することにより、平面視における溝部42の形状にパターニングされたレジスト130が形成される。   Next, the resist 130 is patterned on one main surface (+ Z-axis direction) using photolithography. FIG. 4B is a schematic cross-sectional view after patterning. The resist 130 is uniformly applied with a thickness of approximately 25 μm on one main surface (+ Z-axis direction) of the quartz crystal substrate 110 using, for example, a coater. The resist 130 applied to the quartz substrate 110 is exposed through a photomask (not shown) using an exposure apparatus such as a contact aligner or a proximity aligner. Thereafter, by developing the resist 130, the resist 130 patterned into the shape of the groove 42 in plan view is formed.

次に、水晶基板110をエッチングして溝部42を形成する際のマスクになる金属層140を水晶基板110の表裏の両主面に形成する。図4(c)は、金属層140を形成した後の概略断面図である。金属層140は、パターニングしたレジスト130をマスクとして露出している下地層120の上と、他方の主面(−Z軸方向)側の下地層120の上と、にめっき技術により形成される。本実施形態の金属層140は、ニッケル(Ni)を無電解めっき法により略15μmの厚さで形成されている。   Next, the quartz substrate 110 is etched to form a metal layer 140 that serves as a mask when forming the groove 42 on both main surfaces of the front and back surfaces of the quartz substrate 110. FIG. 4C is a schematic cross-sectional view after the metal layer 140 is formed. The metal layer 140 is formed on the base layer 120 exposed by using the patterned resist 130 as a mask and the base layer 120 on the other main surface (−Z axis direction) side by a plating technique. The metal layer 140 of the present embodiment is formed with a thickness of approximately 15 μm by electroless plating of nickel (Ni).

次に、レジスト130と下地層120とを除去して金属マスクとなる金属層140を形成する。図4(d)は、レジスト130と下地層120とを剥離した後の概略断面図である。金属層140を形成する工程で下地層120のマスクとして使用され不要となったレジスト130を剥離し、露出した下地層120を除去することで、金属マスクとなる平面視における溝部42の形状に開口したパターンの金属層140が形成される。レジスト130の剥離方法としては、レジスト剥離剤を用いたウェットエッチング法や、オゾンやプラズマを用いたドライエッチング法などを用いることができる。下地層120の剥離方法としては、下地層120に用いた材料に反応する反応性ガスなどを用いたドライエッチング法や、下地層120に用いた材料を腐食溶解する液体に浸漬させるウェットエッチング法などを用いることができる。
以上の工程により、水晶基板110の一方の主面(+Z軸方向)上に、平面視における溝部42の形状に開口したパターンの金属層140による金属マスクが形成される。
Next, the resist 130 and the base layer 120 are removed to form a metal layer 140 that serves as a metal mask. FIG. 4D is a schematic cross-sectional view after the resist 130 and the base layer 120 are peeled off. By removing the resist 130 that is no longer needed and used as a mask for the underlayer 120 in the process of forming the metal layer 140, and removing the exposed underlayer 120, an opening is formed in the shape of the groove portion 42 in plan view to be a metal mask. A metal layer 140 having the above pattern is formed. As a method for removing the resist 130, a wet etching method using a resist remover, a dry etching method using ozone or plasma, or the like can be used. As a peeling method of the underlayer 120, a dry etching method using a reactive gas that reacts with the material used for the underlayer 120, a wet etching method in which the material used for the underlayer 120 is immersed in a liquid that corrodes and dissolves, etc. Can be used.
Through the above steps, a metal mask is formed on one main surface (+ Z-axis direction) of the quartz substrate 110 by the metal layer 140 having a pattern opened in the shape of the groove 42 in plan view.

[支持基板固定工程]
支持基板固定工程では、シリコンなどの支持基板150上に両面接着テープなどの固定用部材160を介して金属層140が形成された水晶基板110を固定する。図4(e)は、支持基板150上に水晶基板110を固定した後の概略断面図である。水晶基板110は固定用部材160を介して支持基板150に貼り合わせた状態で、ドライエッチング装置の真空容器内へ搬入され、真空容器内に設けられたステージ上へ載置される。なお、上述したように本実施形態の水晶基板110は厚さが略110μmと非常に薄いが、厚さが600〜800μmと十分な強度を有する支持基板150に貼り合わせた状態で取り扱うことによって搬入時に作用する外力による水晶基板110の損傷を確実に防止できる。
[Support substrate fixing process]
In the supporting substrate fixing step, the quartz crystal substrate 110 on which the metal layer 140 is formed is fixed on a supporting substrate 150 such as silicon via a fixing member 160 such as a double-sided adhesive tape. FIG. 4E is a schematic cross-sectional view after the crystal substrate 110 is fixed on the support substrate 150. In a state where the quartz substrate 110 is bonded to the support substrate 150 via the fixing member 160, the quartz substrate 110 is carried into a vacuum container of a dry etching apparatus and placed on a stage provided in the vacuum container. As described above, the quartz substrate 110 according to the present embodiment has a very thin thickness of approximately 110 μm. However, the quartz substrate 110 is carried in by being attached to the support substrate 150 having a sufficient strength of 600 to 800 μm. It is possible to reliably prevent the quartz substrate 110 from being damaged by an external force that sometimes acts.

[ドライエッチング工程]
ドライエッチング工程では、図5に示すようなドライエッチング装置を用いて金属層140をマスクとして溝部42を形成するためにエッチングする。ドライエッチング装置には、一例として、ICP(Inductive Coupling Plasma)型(誘導結合型)のRIE(Reactive Ion Etching)装置を用いる。図4(f)は、水晶基板110をエッチングし溝部42を形成した後の概略断面図である。
[Dry etching process]
In the dry etching process, etching is performed using a dry etching apparatus as shown in FIG. 5 to form the groove 42 using the metal layer 140 as a mask. As an example of the dry etching apparatus, an ICP (Inductive Coupling Plasma) type (inductive coupling type) RIE (Reactive Ion Etching) apparatus is used. FIG. 4F is a schematic cross-sectional view after the crystal substrate 110 is etched to form the groove 42.

ドライエッチング工程では、先ず、ドライエッチング装置の真空容器内に設けられたステージ上に、水晶基板110を固定した支持基板150を静電吸着によって高い密着度で固定する。その後、真空容器内を1.0Pa程度まで減圧し、六フッ化エタン(C26)とヘリウム(He)とを含むエッチングガスをガス導入口から真空容器内に供給する。 In the dry etching process, first, a support substrate 150 on which a crystal substrate 110 is fixed is fixed with high adhesion by electrostatic adsorption on a stage provided in a vacuum vessel of a dry etching apparatus. Thereafter, the inside of the vacuum vessel is depressurized to about 1.0 Pa, and an etching gas containing hexafluoroethane (C 2 F 6 ) and helium (He) is supplied into the vacuum vessel from the gas inlet.

次に、真空容器の上部に設けられているコイルに高周波電源から高周波数の大電流を流すことによって高電圧と高周波数の変動磁場により、六フッ化エタンが分解し誘導結合プラズマを発生させる。その後、ステージの電位をマイナス電位とすると、誘導結合プラズマのプラスイオンがステージに引き寄せられて、水晶基板110に衝突し、金属層140でマスクされていない部分の水晶基板110がエッチングされ、溝部42が形成される。また、その時に発生するフッ素(F)、炭素(C)、ケイ素(Si)を含む反応生成物は真空ポンプにより排気されるが、一部は保護膜としてエッチングした溝部42の側面部46に付着する。この保護膜は水晶基板110の厚さ方向(Z軸方向)と交差する方向(X軸方向やY軸方向など)のエッチングを阻止する役目を果たす。   Next, by flowing a high-frequency large current from a high-frequency power source through a coil provided in the upper part of the vacuum vessel, the hexafluoroethane is decomposed by a high voltage and a high-frequency magnetic field to generate inductively coupled plasma. Thereafter, when the potential of the stage is set to a negative potential, positive ions of inductively coupled plasma are attracted to the stage and collide with the quartz substrate 110, and the quartz substrate 110 that is not masked by the metal layer 140 is etched, and the groove 42. Is formed. Further, the reaction product containing fluorine (F), carbon (C), and silicon (Si) generated at that time is exhausted by a vacuum pump, but a part of the reaction product adheres to the side surface portion 46 of the groove portion 42 etched as a protective film. To do. This protective film serves to prevent etching in the direction (X-axis direction, Y-axis direction, etc.) intersecting the thickness direction (Z-axis direction) of the quartz crystal substrate 110.

エッチングの初期状態では、ドライエッチング装置の真空容器内の圧力(エッチングガス圧力)を1.0Pa程度に維持し溝部42の側面部46に保護膜を形成しながら、水晶基板110の厚さ方向(Z軸方向)にエッチングする。そのため、溝部42の開口部の幅(X軸方向の長さ)がほぼ一定となる。その後、エッチングが進むにつれて、真空容器内の圧力(エッチングガス圧力)を上げ、プラズマの平均自由行程を短くなるように調整すると、側面部46へのサイドエッチング成分が増加し等方性エッチングとなる。   In the initial state of etching, the pressure (etching gas pressure) in the vacuum vessel of the dry etching apparatus is maintained at about 1.0 Pa, and a protective film is formed on the side surface portion 46 of the groove portion 42, while the thickness direction ( Etching in the Z-axis direction). Therefore, the width (length in the X-axis direction) of the opening of the groove 42 is substantially constant. Thereafter, as the etching progresses, the pressure in the vacuum chamber (etching gas pressure) is increased to adjust the plasma mean free path so that the side etching component to the side surface portion 46 is increased, resulting in isotropic etching. .

そのため、溝部42の幅(X軸方向の長さ)が開口部に比べ、底面部44側が広がる。その後、溝部42の深さ(Z軸方向の長さ)が深くなるに従ってサイドエッチング成分が減少し、溝部42の側面部46と底面部44との間が湾曲状の形状となる。
エッチングは、溝部42の深さ(Z軸方向の長さ)が所定の深さに到達した時点で終了とする。
Therefore, the width (length in the X-axis direction) of the groove 42 is wider on the bottom surface 44 side than the opening. Thereafter, as the depth of the groove portion 42 (the length in the Z-axis direction) becomes deeper, the side etching component decreases, and a curved shape is formed between the side surface portion 46 and the bottom surface portion 44 of the groove portion 42.
Etching is terminated when the depth of the groove 42 (the length in the Z-axis direction) reaches a predetermined depth.

なお、ここでは、ドライエッチング装置に誘導結合型を用いた場合を説明したが、ドライエッチング装置には、コイルの部分に対向電極を用いた容量結合型(平行平板型)を用いてもよい。   Although the case where the inductive coupling type is used for the dry etching apparatus has been described here, a capacitive coupling type (parallel plate type) using a counter electrode for the coil portion may be used for the dry etching apparatus.

[支持基板分離工程]
支持基板分離工程では、エッチングを施し溝部42を形成した水晶基板110と支持基板150を、金属層140に用いた材料を腐食溶解する液体に浸漬させ、金属層140を溶解することで、水晶基板110と支持基板150を分離する。
以上の工程を経て水晶基板110の一方の主面上に溝部42を形成することができる。なお、水晶基板110の表裏の両主面に溝部42を形成する場合には、上述した溝部形成工程を水晶基板110の他方の主面に施すことで、水晶基板110の表裏の両主面に溝部42を形成することができる。
[Support substrate separation process]
In the support substrate separation step, the crystal substrate 110 and the support substrate 150 that have been etched to form the groove portions 42 are immersed in a liquid that corrodes and dissolves the material used for the metal layer 140, and the metal layer 140 is dissolved, thereby the crystal substrate 110 and the support substrate 150 are separated.
Through the above steps, the groove 42 can be formed on one main surface of the quartz crystal substrate 110. In addition, when forming the groove part 42 in both the main surfaces of the front and back of the quartz substrate 110, the groove part formation process mentioned above is performed on the other main surface of the quartz substrate 110, so that both the front and back main surfaces of the quartz substrate 110 are formed. The groove part 42 can be formed.

以上、本実施形態に係る溝部形成工程(Step1)では、マスク形成工程において水晶基板110に金属マスクを形成した後に、ドライエッチング工程において、ドライエッチング装置のエッチングガス圧力を上げ、プラズマの平均自由行程を短くなるように調整し、溝部42の側面部46に保護膜を形成しながら連続的にドライエッチングする。そのため、溝部42の幅(X軸方向の長さ)を開口部から底面部44側に向かって広がり、且つ、側面部46と底面部44との間を湾曲状の形状に形成することができる。従って、溝部42の側面部46と振動腕12,13の側面との間隔を狭くすることができ、電界効率が高まるので、インピーダンスの低い振動片100を製造することができる。また、側面部46と底面部44との間に湾曲状の形状を含む形状が形成されているため、衝撃が加わっても側面部46と底面部44との間に応力が集中せず、振動腕12,13が破損する虞を低減でき、耐衝撃特性に優れた振動片100を製造することができる。   As described above, in the groove forming step (Step 1) according to the present embodiment, after forming a metal mask on the quartz crystal substrate 110 in the mask forming step, the etching gas pressure of the dry etching apparatus is increased in the dry etching step, and the plasma mean free path. Is adjusted to be shorter, and dry etching is continuously performed while forming a protective film on the side surface portion 46 of the groove portion 42. Therefore, the width (length in the X-axis direction) of the groove 42 can be expanded from the opening toward the bottom surface 44, and the curved portion can be formed between the side surface 46 and the bottom surface 44. . Accordingly, the distance between the side surface portion 46 of the groove portion 42 and the side surfaces of the vibrating arms 12 and 13 can be narrowed, and the electric field efficiency is increased, so that the vibrating piece 100 with low impedance can be manufactured. In addition, since a shape including a curved shape is formed between the side surface portion 46 and the bottom surface portion 44, even if an impact is applied, stress is not concentrated between the side surface portion 46 and the bottom surface portion 44, and vibration is generated. The possibility that the arms 12 and 13 are damaged can be reduced, and the resonator element 100 having excellent impact resistance can be manufactured.

[外形形状形成工程(Step2)]
外形形状形成工程(Step2)では、溝部42が形成された水晶基板110を上述した溝部形成工程(Step1)と同じ工程を繰り返し、振動片100の外形形状を形成する。先ず、マスク形成工程で、溝部42が形成された水晶基板110に振動片100の外形形状が開口するパターンの金属マスクを形成する。その後、ドライエッチング工程で、ドライエッチング装置の真空容器内の圧力(エッチングガス圧力)を1.0Pa程度に維持したまま、エッチングを行う。真空容器内の圧力を1.0Pa程度に維持することで、振動片100の外形形状の側壁に保護膜を安定に形成しながらエッチングが行われるため、サイドエッチングが防止され、振動片100の外形の側壁が略垂直になるように加工することができる。
[Outer shape forming step (Step 2)]
In the outer shape forming step (Step 2), the same process as the above-described groove forming step (Step 1) is repeated on the quartz substrate 110 on which the groove portion 42 is formed, and the outer shape of the resonator element 100 is formed. First, in a mask formation step, a metal mask having a pattern in which the outer shape of the resonator element 100 is opened is formed on the quartz substrate 110 on which the groove 42 is formed. Thereafter, in the dry etching process, etching is performed while maintaining the pressure (etching gas pressure) in the vacuum vessel of the dry etching apparatus at about 1.0 Pa. By maintaining the pressure in the vacuum vessel at about 1.0 Pa, etching is performed while stably forming a protective film on the outer shape side wall of the vibrating piece 100, thereby preventing side etching and reducing the outer shape of the vibrating piece 100. It can be processed so that the side wall of this is substantially vertical.

振動片100の振動方向と直交する方向(X軸方向)の側壁(YZ面)が略垂直となることで、略振動方向に振動させることができるため、振動もれによるインピーダンスの上昇を低減することができる。エッチングは、水晶基板110を厚さ方向(Z軸方向)に貫通するまで行い終了する。
以上で、振動腕12,13の表面に溝部42が形成された振動片100が形成される。
Since the side wall (YZ plane) in the direction (X-axis direction) orthogonal to the vibration direction of the resonator element 100 is substantially vertical, it can be vibrated in a substantially vibration direction, so that an increase in impedance due to vibration leakage is reduced. be able to. Etching is completed until the crystal substrate 110 is penetrated in the thickness direction (Z-axis direction).
Thus, the vibrating piece 100 in which the groove 42 is formed on the surface of the vibrating arms 12 and 13 is formed.

[電極形成工程(Step3)]
電極形成工程(Step3)では、振動片100の表裏の両主面と側壁および溝部42の底面部44と側面部46に電極膜、例えば、クロム(Cr)を下地とした金(Au)を蒸着やスパッタリング等によって成膜する。レジスト塗布後、フォトリソグラフィ技術により電極のパターンを形成し、電極膜をウェットエッチングすることで駆動信号電極、駆動信号配線、駆動信号端子、駆動接地電極、駆動接地配線、および駆動接地端子などの電極が形成される。なお、同時に振動腕12,13の先端部に設けられている錘部32の表裏の両主面に周波数調整用の電極を形成しても構わない。
[Electrode formation step (Step 3)]
In the electrode formation step (Step 3), electrode films, for example, gold (Au) with chromium (Cr) as a base are deposited on both the front and back main surfaces and side walls of the resonator element 100 and the bottom surface portion 44 and the side surface portion 46 of the groove portion 42. The film is formed by sputtering or the like. After applying the resist, an electrode pattern is formed by photolithography, and the electrode film is wet-etched so that electrodes such as a drive signal electrode, a drive signal wiring, a drive signal terminal, a drive ground electrode, a drive ground wiring, and a drive ground terminal Is formed. At the same time, electrodes for frequency adjustment may be formed on both main surfaces of the front and back surfaces of the weight portion 32 provided at the tip portions of the vibrating arms 12 and 13.

[周波数調整工程(Step4)]
周波数調整工程(Step4)では、振動片100の周波数をモニタリングしながら、錘部32に形成されている金属膜などにレーザー光を照射して、金属膜を一部蒸散させる質量削減方式による周波数調整で、所望の周波数に調整される。
[Frequency adjustment step (Step 4)]
In the frequency adjustment step (Step 4), while monitoring the frequency of the resonator element 100, the metal film or the like formed on the weight portion 32 is irradiated with laser light to partially evaporate the metal film. Thus, the desired frequency is adjusted.

[分割工程(Step5)]
分割工程(Step5)では、振動片100を水晶基板110の枠部から分割することで個片化する。
以上の工程により、電極が形成され周波数調整が施された振動片100が完成する。
[Division process (Step 5)]
In the dividing step (Step 5), the vibrating piece 100 is divided into pieces by dividing the vibrating piece 100 from the frame portion of the crystal substrate 110.
Through the above steps, the resonator element 100 in which the electrode is formed and the frequency is adjusted is completed.

<第3実施形態>
(ジャイロ素子)
次に、本発明の第3実施形態に係る振動片としてのH型構造のジャイロ素子200を例に挙げて、図6を参照して説明する。
図6は、本発明の第3実施形態に係るジャイロ素子の構造を示す概略平面図である。なお、ジャイロ素子200には、検出信号電極、検出信号配線、検出信号端子、検出接地電極、検出接地配線、検出接地端子、駆動信号電極、駆動信号配線、駆動信号端子、駆動接地電極、駆動接地配線、および駆動接地端子などが設けられているが、説明の便宜上、図6においては省略している。
<Third Embodiment>
(Gyro element)
Next, a gyro element 200 having an H-type structure as a resonator element according to a third embodiment of the present invention will be described as an example with reference to FIG.
FIG. 6 is a schematic plan view showing the structure of the gyro element according to the third embodiment of the present invention. The gyro element 200 includes a detection signal electrode, a detection signal wiring, a detection signal terminal, a detection ground electrode, a detection ground wiring, a detection ground terminal, a drive signal electrode, a drive signal wiring, a drive signal terminal, a drive ground electrode, and a drive ground. Wiring, a drive ground terminal, and the like are provided, but are omitted in FIG. 6 for convenience of explanation.

第3実施形態に係るジャイロ素子200は、図6に示すように、基材(主要部分を構成する材料)を加工することにより一体に形成された基部20と、基部20のY軸方向の端部10a,10bのうち一方の端部10bから、並行するようにY軸に沿って延出された一対の駆動振動腕12a,12bと、基部20の他方の端部10aからY軸に沿って並行するように延出された一対の検出振動腕14a,14bと、を有している。   As shown in FIG. 6, the gyro element 200 according to the third embodiment includes a base 20 integrally formed by processing a base material (material constituting a main part), and an end of the base 20 in the Y-axis direction. A pair of drive vibrating arms 12a and 12b extending along the Y axis so as to be parallel from one end 10b of the portions 10a and 10b, and along the Y axis from the other end 10a of the base 20 And a pair of detection vibrating arms 14a and 14b extending in parallel.

また、駆動振動腕12a,12bおよび検出振動腕14a,14bには、表裏の両主面に、それぞれの主面に開放する有底の溝部42a,42b,44a,44bが形成されている。これら溝部42a,42b,44a,44bは、Y軸方向に延在して形成されている。また、溝部42a,42b,44a,44bは、各振動腕の延出する方向と交差する方向の断面(XZ面)において、溝部42a,42b,44a,44bの幅(X軸方向の長さ)が開口部から底面部側に向かって広がるように形成され、且つ、側面部と底面部との間に湾曲状の形状が形成されている。そのため、インピーダンスが低く、耐衝撃性に優れたジャイロ素子200を得ることができる。   The drive vibrating arms 12a and 12b and the detection vibrating arms 14a and 14b are formed with bottomed grooves 42a, 42b, 44a, and 44b that are open to the main surfaces on both the front and back main surfaces. These groove portions 42a, 42b, 44a, 44b are formed extending in the Y-axis direction. Further, the groove portions 42a, 42b, 44a, 44b are widths (lengths in the X-axis direction) of the groove portions 42a, 42b, 44a, 44b in a cross section (XZ plane) in a direction intersecting with the extending direction of each vibrating arm. Is formed so as to spread from the opening toward the bottom surface, and a curved shape is formed between the side surface and the bottom surface. Therefore, the gyro element 200 having low impedance and excellent impact resistance can be obtained.

また、基部20から延出する第1連結部20a、および第1連結部20aに連結する第1支持部22aと、基部20から第1連結部20aと反対方向に延出する第2連結部20b、および第2連結部20bに連結する第2支持部22bと、が設けられている。更に、第1支持部22aおよび第2支持部22bは、駆動振動腕12a,12bの側で一体的に繋って、固定枠部24を構成している。そして、ジャイロ素子200は、固定枠部24の所定の位置で、図示しないパッケージ等の基板に固定される。   Moreover, the 1st connection part 20a extended from the base 20 and the 1st support part 22a connected to the 1st connection part 20a, and the 2nd connection part 20b extended in the opposite direction to the 1st connection part 20a from the base 20 And a second support portion 22b connected to the second connection portion 20b. Furthermore, the first support portion 22a and the second support portion 22b are integrally connected on the drive vibrating arms 12a and 12b side to form a fixed frame portion 24. The gyro element 200 is fixed to a substrate such as a package (not shown) at a predetermined position of the fixed frame portion 24.

なお、駆動振動腕12a,12bの先端部には錘部32a,32bが設けられており、検出振動腕14a,14bの先端部には錘部34a,34bが設けられている。錘部32a,32b,34a,34bを設けることによって、共振周波数を同一で駆動振動腕12a,12bおよび検出振動腕14a,14bの延出する方向の長さ(Y軸方向の長さ)を短くすることができるため、ジャイロ素子200の小型化を図ることができる。また、駆動振動腕12a,12bおよび検出振動腕14a,14bの共振周波数を低めることができる。更に、錘部32a,32b,34a,34bは、必要に応じて複数の幅(X軸方向の長さ)を有していても良く、省略しても良い。なお、錘部32a,32b,34a,34bに金属膜等で形成された質量部(図示せず)を設け、この質量部の一部をレーザー光等で除去することにより駆動振動腕12a,12bおよび検出振動腕14a,14bの共振周波数を調整することができる。   Note that weight portions 32a and 32b are provided at the distal ends of the drive vibration arms 12a and 12b, and weight portions 34a and 34b are provided at the distal ends of the detection vibration arms 14a and 14b. By providing the weight portions 32a, 32b, 34a, 34b, the length in the extending direction of the drive vibration arms 12a, 12b and the detection vibration arms 14a, 14b (the length in the Y-axis direction) is shortened with the same resonance frequency. Therefore, the gyro element 200 can be downsized. Further, the resonance frequencies of the drive vibrating arms 12a and 12b and the detection vibrating arms 14a and 14b can be lowered. Furthermore, the weight portions 32a, 32b, 34a, 34b may have a plurality of widths (lengths in the X-axis direction) as necessary, or may be omitted. The weight portions 32a, 32b, 34a, 34b are provided with a mass portion (not shown) formed of a metal film or the like, and a part of the mass portion is removed with a laser beam or the like, thereby driving vibration arms 12a, 12b. And the resonance frequency of the detection vibrating arms 14a and 14b can be adjusted.

基部20の中央は、ジャイロ素子200の重心とすることができる。そして、X軸、Y軸およびZ軸は、互いに直交し、重心を通るものとする。ジャイロ素子200の外形は、重心を通るY軸方向の仮想の中心線に対して線対称とすることができる。これにより、ジャイロ素子200の外形はバランスのよいものとなり、ジャイロ素子200の特性が安定して、検出感度が向上するので好ましい。   The center of the base 20 can be the center of gravity of the gyro element 200. The X axis, the Y axis, and the Z axis are orthogonal to each other and pass through the center of gravity. The outer shape of the gyro element 200 can be axisymmetric with respect to a virtual center line in the Y-axis direction passing through the center of gravity. Thereby, the outer shape of the gyro element 200 is balanced, which is preferable because the characteristics of the gyro element 200 are stabilized and the detection sensitivity is improved.

[ジャイロ素子の動作原理]
次に、ジャイロ素子200の動作原理について、図7を参照して説明する。
図7は、本発明の第3実施形態に係るジャイロ素子の動作原理を説明する概略平面図である。
駆動モードにおいて、駆動用電極に所定の交流電圧を印加すると、駆動振動腕12a,12bは、図7(a)に示すように、XY面内方向で逆向きに即ち互いに接近離反する向きに屈曲振動(面内モード振動)する。
[Gyro element operating principle]
Next, the operation principle of the gyro element 200 will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is a schematic plan view for explaining the operation principle of the gyro element according to the third embodiment of the present invention.
When a predetermined AC voltage is applied to the drive electrode in the drive mode, the drive vibrating arms 12a and 12b bend in the opposite direction in the XY plane, that is, in the direction approaching and separating from each other, as shown in FIG. Vibrates (in-plane mode vibration).

この状態でジャイロ素子200が駆動振動腕12a,12bの延出方向であるY軸回りに回転する角速度ωを印加すると、その角速度ωに応じて発生するコリオリ力の作用により、図7(b)に示すように、駆動振動腕12a,12bは主面に垂直な面外方向即ちZ軸方向に互いに逆向きに屈曲振動(面外モード振動)する。このZ軸方向の振動に共振して、検出振動腕14a,14bが検出モードで、同じくZ軸方向に互いに逆向きに屈曲振動(面外モード振動)する。このとき、検出振動腕14a,14bの振動方向は、駆動振動腕12a,12bの振動方向とは逆相になる。   In this state, when the gyro element 200 applies an angular velocity ω that rotates about the Y axis that is the extending direction of the drive vibrating arms 12a and 12b, due to the action of the Coriolis force generated according to the angular velocity ω, FIG. As shown in FIG. 4, the drive vibrating arms 12a and 12b bend and vibrate (out-of-plane mode vibration) in directions opposite to each other in the out-of-plane direction perpendicular to the main surface, that is, the Z-axis direction. Resonating with the vibration in the Z-axis direction, the detection vibrating arms 14a and 14b are flexibly vibrated (out-of-plane mode vibration) in the Z-axis direction in opposite directions. At this time, the vibration direction of the detection vibrating arms 14a and 14b is in the opposite phase to the vibration direction of the drive vibrating arms 12a and 12b.

つまり、駆動振動腕12aが+Z軸方向に振動すると、駆動振動腕12bは−Z軸方向に振動する面外モード振動の屈曲振動となる。この駆動振動腕12a,12bの面外モードの屈曲振動が基部20を介して検出振動腕14a,14bに伝わることで、検出振動腕14a,14bを共振させ、検出振動腕14aが−Z軸方向に振動すると、検出振動腕14bは+Z軸方向に振動する面外モードの屈曲振動となる。   That is, when the drive vibration arm 12a vibrates in the + Z axis direction, the drive vibration arm 12b becomes an out-of-plane mode bending vibration that vibrates in the −Z axis direction. The bending vibrations in the out-of-plane mode of the drive vibration arms 12a and 12b are transmitted to the detection vibration arms 14a and 14b via the base 20, thereby resonating the detection vibration arms 14a and 14b, and the detection vibration arm 14a is in the −Z-axis direction. , The detection vibrating arm 14b becomes an out-of-plane mode bending vibration that vibrates in the + Z-axis direction.

この検出モードにおいて、検出振動腕14a,14bの検出用電極間に発生する電荷量を取り出すことによって、ジャイロ素子200に加えられた角速度ωが求められる。   In this detection mode, the angular velocity ω applied to the gyro element 200 is obtained by taking out the amount of charge generated between the detection electrodes of the detection vibrating arms 14a, 14b.

<第4実施形態>
(ジャイロ素子)
次に、第4実施形態に係る振動片としてのダブルT型構造のジャイロ素子300を例に挙げて、図8を参照して説明する。
図8は、本発明の第4実施形態に係るジャイロ素子の構造を示す概略平面図である。なお、ジャイロ素子300には、検出信号電極、検出信号配線、検出信号端子、検出接地電極、検出接地配線、検出接地端子、駆動信号電極、駆動信号配線、駆動信号端子、駆動接地電極、駆動接地配線および駆動接地端子などが設けられているが、説明の便宜上、図8においては省略している。
<Fourth embodiment>
(Gyro element)
Next, a double T-type gyro element 300 as a resonator element according to the fourth embodiment will be described as an example with reference to FIG.
FIG. 8 is a schematic plan view showing the structure of the gyro element according to the fourth embodiment of the present invention. The gyro element 300 includes a detection signal electrode, a detection signal wiring, a detection signal terminal, a detection ground electrode, a detection ground wiring, a detection ground terminal, a drive signal electrode, a drive signal wiring, a drive signal terminal, a drive ground electrode, and a drive ground. Wiring, a drive ground terminal, and the like are provided, but are omitted in FIG. 8 for convenience of explanation.

第4実施形態に係るジャイロ素子300は、Z軸回りの角速度を検出する「面外検出型」のセンサー素子であって、水晶で構成されているため、優れた振動特性(周波数特性)を発揮することのできるジャイロ素子300である。   The gyro element 300 according to the fourth embodiment is an “out-of-plane detection type” sensor element that detects an angular velocity around the Z-axis, and is composed of quartz, and thus exhibits excellent vibration characteristics (frequency characteristics). This is a gyro element 300 that can be used.

このようなジャイロ素子300は、所謂ダブルT型をなす振動体4と、振動体4を支持する支持部としての第1支持部51および第2支持部52と、振動体4と第1支持部51および第2支持部52とを連結する第1梁61、第2梁62、第3梁63、および第4梁64とを有している。   Such a gyro element 300 includes a so-called double T-shaped vibrating body 4, a first support portion 51 and a second support portion 52 as support portions for supporting the vibrating body 4, and the vibrating body 4 and the first support portion. The first beam 61, the second beam 62, the third beam 63, and the fourth beam 64 that connect the 51 and the second support portion 52.

振動体4は、XY平面に拡がりを有し、Z軸方向に厚さを有している。このような振動体4は、中央に位置する基部41と、基部41からY軸方向に沿って両側に延出している第1検出振動腕321、第2検出振動腕322と、基部41からX軸方向に沿って両側に延出している基部41の第1連結腕331と、基部41の第2連結腕332と、基部41の第1連結腕331の先端部からY軸方向に沿って両側に延出している第1駆動振動腕341、および第2駆動振動腕342と、基部41の第2連結腕332の先端部からY軸方向に沿って両側に延出している第3駆動振動腕343、および第4駆動振動腕344と、を有している。なお、基部41の第1連結腕331および基部41の第2連結腕332は基部の一部として扱う。   The vibrating body 4 has an extension in the XY plane and has a thickness in the Z-axis direction. Such a vibrating body 4 includes a base 41 located at the center, a first detection vibrating arm 321 and a second detection vibrating arm 322 extending from the base 41 to both sides along the Y-axis direction, and an X from the base 41. The first connecting arm 331 of the base 41 extending to both sides along the axial direction, the second connecting arm 332 of the base 41, and both sides along the Y-axis direction from the distal end of the first connecting arm 331 of the base 41 The first drive vibrating arm 341 and the second drive vibrating arm 342 that extend in the direction from the tip of the second connecting arm 332 of the base 41 and the third drive vibrating arm that extends to both sides along the Y-axis direction 343, and a fourth drive vibrating arm 344. In addition, the 1st connection arm 331 of the base 41 and the 2nd connection arm 332 of the base 41 are handled as a part of base.

第1、第2検出振動腕321,322および第1、第2、第3、第4駆動振動腕341,342,343,344の基部41、第1連結腕331、および第2連結腕332と接続する一端と反対側の他端側の先端部には、それぞれ、基端側よりも幅の大きい略矩形状の錘部325,326,345,346,347,348が設けられている。このような錘部325,326,345,346,347,348を設けることでジャイロ素子300の角速度の検出感度が向上する。   The first and second detection vibrating arms 321 and 322, the base 41 of the first, second, third, and fourth drive vibrating arms 341, 342, 343, and 344, the first connecting arm 331, and the second connecting arm 332; At the distal end portion on the other end side opposite to the one end to be connected, substantially rectangular weight portions 325, 326, 345, 346, 347, 348 having a width wider than the proximal end side are provided. By providing the weight portions 325, 326, 345, 346, 347, and 348, the angular velocity detection sensitivity of the gyro element 300 is improved.

また、第1検出振動腕321および第2検出振動腕322の表裏の両主面には、それぞれの主面に開放する有底の溝部358,359が形成されている。これら溝部358,359は、Y軸方向に延在して形成されており、それぞれ同じ形状をなしている。また、溝部358,359は、第1検出振動腕321および第2検出振動腕322の延出する方向と交差する方向の断面(XZ面)において、溝部358,359の幅(X軸方向の長さ)が開口部から底面部側に向かって広がるように形成され、且つ、側面部と底面部との間に湾曲状の形状が形成されている。そのため、インピーダンスが低く、耐衝撃性に優れたジャイロ素子300を得ることができる。なお、溝部は、表面あるいは裏面のいずれか一方の主面側から掘込まれた構成でもよい。   In addition, bottomed grooves 358 and 359 that are open to the main surfaces are formed on both main surfaces of the front and back surfaces of the first detection vibrating arm 321 and the second detection vibrating arm 322. These groove portions 358 and 359 are formed to extend in the Y-axis direction and have the same shape. In addition, the grooves 358 and 359 have a width (length in the X-axis direction) of the grooves 358 and 359 in a cross section (XZ plane) in a direction intersecting with the extending direction of the first detection vibrating arm 321 and the second detection vibrating arm 322. ) Is widened from the opening toward the bottom surface, and a curved shape is formed between the side surface and the bottom surface. Therefore, the gyro element 300 having low impedance and excellent impact resistance can be obtained. In addition, the structure dug from the main surface side of either the front surface or the back surface may be sufficient as a groove part.

また、第1、第2支持部51,52は、それぞれ、X軸方向に沿って延在しており、これら第1、第2支持部51,52の間に振動体4が位置している。言い換えれば、第1、第2支持部51,52は、振動体4を介してY軸方向に沿って対向するように配置されている。第1支持部51は、第1梁61、および第2梁62を介して基部41と連結されており、第2支持部52は、第3梁63、および第4梁64を介して基部41と連結されている。   The first and second support parts 51 and 52 extend along the X-axis direction, and the vibrating body 4 is located between the first and second support parts 51 and 52. . In other words, the first and second support portions 51 and 52 are disposed so as to face each other along the Y-axis direction with the vibrating body 4 interposed therebetween. The first support 51 is connected to the base 41 via the first beam 61 and the second beam 62, and the second support 52 is connected to the base 41 via the third beam 63 and the fourth beam 64. It is connected with.

第1梁61は、第1検出振動腕321と第1駆動振動腕341との間を通って第1支持部51と基部41を連結し、第2梁62は、第1検出振動腕321と第3駆動振動腕343との間を通って第1支持部51と基部41を連結し、第3梁63は、第2検出振動腕322と第2駆動振動腕342との間を通って第2支持部52と基部41を連結し、第4梁64は、第2検出振動腕322と第4駆動振動腕344との間を通って第2支持部52と基部41を連結している。   The first beam 61 passes between the first detection vibrating arm 321 and the first drive vibrating arm 341 to connect the first support portion 51 and the base 41, and the second beam 62 is connected to the first detection vibrating arm 321. The first support portion 51 and the base portion 41 are connected to each other through the third drive vibration arm 343, and the third beam 63 passes between the second detection vibration arm 322 and the second drive vibration arm 342 to connect the first support portion 51 and the base portion 41. The second support portion 52 and the base portion 41 are connected, and the fourth beam 64 connects the second support portion 52 and the base portion 41 through the space between the second detection vibrating arm 322 and the fourth drive vibrating arm 344.

第1梁61〜第4梁64は、それぞれ、X軸方向に沿って往復しながらY軸方向に沿って延びる蛇行部を有する細長い形状で形成されているので、あらゆる方向に弾性を有している。そのため、外部から衝撃が加えられても、各梁61,62,63,64で衝撃を吸収する作用を有するので、これに起因する検出ノイズを低減又は抑制することができる。   Each of the first beam 61 to the fourth beam 64 is formed in an elongated shape having a meandering portion extending along the Y-axis direction while reciprocating along the X-axis direction, and thus has elasticity in all directions. Yes. Therefore, even if an impact is applied from the outside, each beam 61, 62, 63, 64 has an action of absorbing the impact, so that detection noise caused by this can be reduced or suppressed.

[ジャイロ素子の動作原理]
次に、ジャイロ素子300の動作原理について説明する。
このような構成のジャイロ素子300は、次のようにしてZ軸回りの角速度ωを検出する。ジャイロ素子300は、角速度ωが加わらない状態において、駆動信号電極(図示せず)および駆動接地電極(図示せず)の間に電界が生じると、各駆動振動腕341,342,343,344がX軸方向に屈曲振動を行う。このとき、第1、第2駆動振動腕341,342と、第3、第4駆動振動腕343,344とは、中心点(重心)を通るYZ平面に関して面対称の振動を行っているため、基部41と、基部41の第1、第2連結腕331,332と、第1、第2検出振動腕321,322とは、ほとんど振動しない。
[Gyro element operating principle]
Next, the operation principle of the gyro element 300 will be described.
The gyro element 300 having such a configuration detects the angular velocity ω around the Z axis as follows. When an electric field is generated between the drive signal electrode (not shown) and the drive ground electrode (not shown) in a state where the angular velocity ω is not applied, the gyro element 300 causes the drive vibrating arms 341, 342, 343, and 344 to Bending vibration is performed in the X-axis direction. At this time, the first and second drive vibrating arms 341 and 342 and the third and fourth drive vibrating arms 343 and 344 perform plane-symmetric vibration with respect to the YZ plane passing through the center point (center of gravity). The base 41, the first and second connecting arms 331 and 332 of the base 41, and the first and second detection vibrating arms 321 and 322 hardly vibrate.

この駆動振動を行っている状態にて、ジャイロ素子300にZ軸回りに角速度ωが加わると、駆動振動腕341,342,343,344および基部41の連結腕331,332にY軸方向のコリオリの力が働き、このY軸方向の振動に呼応して、X軸方向の検出振動が励起される。そして、この振動により発生した検出振動腕321,322の歪みを検出信号として検出することによって角速度ωが求められる。   When an angular velocity ω is applied to the gyro element 300 around the Z axis in the state where the drive vibration is performed, the drive vibration arms 341, 342, 343, 344 and the connection arms 331, 332 of the base 41 are connected to the Coriolis in the Y axis direction. Thus, the detected vibration in the X-axis direction is excited in response to the vibration in the Y-axis direction. Then, the angular velocity ω is obtained by detecting the distortion of the detection vibrating arms 321 and 322 generated by this vibration as a detection signal.

<第5実施形態>
(振動子)
次に、本発明の第1実施形態に係る振動片100を適用した振動子400について、図9を参照して説明する。
図9は、本発明の実施形態に係る振動片を備えている振動子の構造を示す概略図であり、図9(a)は概略平面図、図9(b)は図9(a)中のB−B線における概略断面図である。なお、図9(a)において、振動子400の内部の構成を説明する便宜上、蓋部材456を取り外した状態を図示している。
振動子400は、振動片100と、振動片100を収容するための矩形の箱状のパッケージ450と、ガラス、セラミック、金属などから成る蓋部材456と、を含み構成されている。なお、振動片100を収容するキャビティー470内は、ほぼ真空の減圧雰囲気となっている。
<Fifth Embodiment>
(Vibrator)
Next, a vibrator 400 to which the resonator element 100 according to the first embodiment of the invention is applied will be described with reference to FIG.
9A and 9B are schematic views showing the structure of a vibrator provided with the resonator element according to the embodiment of the invention. FIG. 9A is a schematic plan view, and FIG. 9B is a diagram in FIG. It is a schematic sectional drawing in the BB line. In FIG. 9A, for convenience of explanation of the internal configuration of the vibrator 400, a state in which the lid member 456 is removed is illustrated.
The vibrator 400 includes a vibrating piece 100, a rectangular box-shaped package 450 for housing the vibrating piece 100, and a lid member 456 made of glass, ceramic, metal, or the like. In addition, the inside of the cavity 470 that accommodates the resonator element 100 is a substantially vacuum reduced pressure atmosphere.

パッケージ450は、図9(b)に示すように、第1の基板451と、第2の基板452と、実装端子445と、が積層して形成されている。実装端子445は、第1の基板451の外部低面に複数備えられている。また、第1の基板451の上面の所定の位置には、図示しない貫通電極や層間配線を介して、実装端子445と電気的に導通する複数の接続電極447が設けられている。第2の基板452は中央部が除去された環状体であり、振動片100を収容するキャビティー470が設けられている。   As shown in FIG. 9B, the package 450 is formed by stacking a first substrate 451, a second substrate 452, and mounting terminals 445. A plurality of mounting terminals 445 are provided on the outer low surface of the first substrate 451. In addition, a plurality of connection electrodes 447 that are electrically connected to the mounting terminals 445 are provided at predetermined positions on the upper surface of the first substrate 451 through through electrodes and interlayer wirings (not shown). The second substrate 452 is an annular body from which a central portion is removed, and a cavity 470 that accommodates the resonator element 100 is provided.

以上、説明したパッケージ450の、第1の基板451と第2の基板452は、絶縁性を有する材料で構成されている。このような材料としては、特に限定されず、例えば、酸化物系セラミックス、窒化物系セラミックス、炭化物系セラミックス等の各種セラミックスを用いることができる。また、パッケージ450に設けられた各電極、端子、あるいはそれらを電気的に接続する配線パターンや層内配線パターンなどは、一般的に、タングステン(W)、モリブデン(Mo)などの金属配線材料を絶縁材料上にスクリーン印刷して焼成し、その上にニッケル(Ni)、金(Au)などのめっきを施すことにより設けられる。   As described above, the first substrate 451 and the second substrate 452 of the package 450 described above are made of an insulating material. Such a material is not particularly limited, and various ceramics such as oxide ceramics, nitride ceramics, and carbide ceramics can be used. In addition, each electrode, terminal provided in the package 450, or a wiring pattern or an in-layer wiring pattern for electrically connecting them is generally made of a metal wiring material such as tungsten (W) or molybdenum (Mo). It is provided by screen printing on an insulating material and baking, followed by plating with nickel (Ni), gold (Au) or the like.

蓋部材456は、好ましくは、光を通過する材料、例えば、ホウケイ酸ガラスなどにより設けられており、封止部材458により接合されることで、パッケージ450を気密封止している。これにより、パッケージ450の蓋封止後において、外部からレーザー光を蓋部材456を介して振動片100の先端付近に照射し、ここに設けた電極を一部蒸散させることにより、質量削減方式による周波数調整をすることができるようになっている。なお、このような周波数調整をしない場合には、蓋部材456はコバール合金などの金属材料で形成することができる。   The lid member 456 is preferably made of a light-transmitting material, such as borosilicate glass, and is hermetically sealed by bonding with the sealing member 458. Thereby, after sealing the lid of the package 450, laser light is irradiated from the outside to the vicinity of the tip of the vibrating piece 100 via the lid member 456, and a part of the electrode provided here is evaporated to thereby reduce the mass. The frequency can be adjusted. When such frequency adjustment is not performed, the lid member 456 can be formed of a metal material such as a Kovar alloy.

パッケージ450のキャビティー470内に収納された振動片100は、基部10に設けられた第1、第2導電パッド(図示せず)とパッケージ450の第1の基板451の上面に設けられた2つの接続電極447とがそれぞれ対応するように位置合わせされ、接合部材442を介して接合されている。接合部材442は、例えば、金属あるいは半田などからなるバンプや導電性接着剤などの導電性の接合部材を用いることにより、電気的な接続を図るとともに機械的な接合を行うことができる。   The resonator element 100 housed in the cavity 470 of the package 450 is provided with first and second conductive pads (not shown) provided on the base 10 and 2 provided on the upper surface of the first substrate 451 of the package 450. The two connection electrodes 447 are aligned so as to correspond to each other, and are joined via the joining member 442. The bonding member 442 can be electrically connected and mechanically bonded by using a conductive bonding member such as a bump made of metal or solder or a conductive adhesive, for example.

<第6実施形態>
(発振器)
次に、本発明の第1実施形態に係る振動片100を適用した発振器500について、図10を参照して説明する。
図10は、本発明の実施形態に係る振動片を備えている発振器の構造を示す概略断面図である。
発振器500は、振動片100と、振動片100を駆動する回路を含む電子部品としてのICチップ(チップ部品)562と、振動片100および電子部品としてのICチップ562を収納するパッケージ560と、ガラス、セラミック、金属などから成る蓋部材556と、を含み構成されている。なお、振動片100を収容するキャビティー570内は、ほぼ真空の減圧雰囲気となっている。
<Sixth Embodiment>
(Oscillator)
Next, an oscillator 500 to which the resonator element 100 according to the first embodiment of the invention is applied will be described with reference to FIG.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view illustrating the structure of an oscillator including the resonator element according to the embodiment of the invention.
The oscillator 500 includes a resonator element 100, an IC chip (chip component) 562 as an electronic component including a circuit that drives the resonator element 100, a package 560 that houses the resonator element 100 and an IC chip 562 as an electronic component, and glass. , And a lid member 556 made of ceramic, metal, or the like. Note that the inside of the cavity 570 that accommodates the resonator element 100 is in a substantially vacuum reduced pressure atmosphere.

パッケージ560は、図10に示すように、第1の基板551と、第2の基板552と、第3の基板553と、第4の基板554と、実装端子546と、を積層して形成されている。また、パッケージ560は、上面に開放するキャビティー570と、下面に開放するキャビティー572とを有している。
実装端子546は、第4の基板554の外部底面に複数設けられている。また、実装端子546は、第1の基板551の上面に設けられた接続電極547や第3の基板553の下面に設けられた接続電極548と、図示しない貫通電極や層間配線を介して、電気的に導通されている。
As illustrated in FIG. 10, the package 560 is formed by stacking a first substrate 551, a second substrate 552, a third substrate 553, a fourth substrate 554, and mounting terminals 546. ing. The package 560 includes a cavity 570 that opens to the upper surface and a cavity 572 that opens to the lower surface.
A plurality of mounting terminals 546 are provided on the outer bottom surface of the fourth substrate 554. In addition, the mounting terminal 546 is electrically connected to the connection electrode 547 provided on the upper surface of the first substrate 551 and the connection electrode 548 provided on the lower surface of the third substrate 553 with a through electrode or interlayer wiring (not shown). Is electrically connected.

パッケージ560のキャビティー570は、本実施形態の振動子400と同様に、振動片100の第1、第2導電パッド(図示せず)とパッケージ560の第1の基板551の上面に設けられた2つの接続電極547とがそれぞれ対応するように位置合わせされ、接合部材542を介して接合され、その後、ホウケイ酸ガラスなどの封止部材558により接合されることで、気密封止されている。   The cavity 570 of the package 560 is provided on the upper surfaces of the first and second conductive pads (not shown) of the resonator element 100 and the first substrate 551 of the package 560 in the same manner as the vibrator 400 of the present embodiment. The two connection electrodes 547 are aligned so as to correspond to each other, bonded through the bonding member 542, and then bonded by a sealing member 558 such as borosilicate glass, thereby being hermetically sealed.

一方、パッケージ560のキャビティー572内には、ICチップ562が収容されており、このICチップ562は、ろう材あるいは接着剤などの接合部材543を介して第1の基板551の下面に固定されている。また、キャビティー572内には、複数の接続電極548が設けられている。接続電極548は、ボンディングワイヤー544によってICチップ562と電気的に接続されている。また、キャビティー572内には樹脂材料564が充填されており、この樹脂材料564によって、ICチップ562が封止されている。
ICチップ562は、振動片100の駆動を制御するための駆動回路(発振回路)を有しており、このICチップ562によって振動片100を駆動すると、所定の周波数の信号を取り出すことができる。
On the other hand, an IC chip 562 is accommodated in the cavity 572 of the package 560, and the IC chip 562 is fixed to the lower surface of the first substrate 551 via a bonding member 543 such as a brazing material or an adhesive. ing. A plurality of connection electrodes 548 are provided in the cavity 572. The connection electrode 548 is electrically connected to the IC chip 562 by a bonding wire 544. The cavity 572 is filled with a resin material 564, and the IC chip 562 is sealed with the resin material 564.
The IC chip 562 has a drive circuit (oscillation circuit) for controlling the driving of the resonator element 100. When the resonator element 100 is driven by the IC chip 562, a signal having a predetermined frequency can be extracted.

<第7実施形態>
(電子機器)
次に、本発明の第1実施形態に係る振動片100を適用した電子機器について、図11〜図13を参照して説明する。
図11は、本発明の実施形態に係る振動片を備えている電子機器としてのモバイル型(又はノート型)のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。この図において、パーソナルコンピューター1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示部1000を備えた表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104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1100には、振動片100が内蔵されている。
<Seventh embodiment>
(Electronics)
Next, an electronic apparatus to which the resonator element 100 according to the first embodiment of the invention is applied will be described with reference to FIGS.
FIG. 11 is a perspective view illustrating a configuration of a mobile (or notebook) personal computer as an electronic apparatus including the resonator element according to the embodiment of the invention. In this figure, a personal computer 1100 includes a main body portion 1104 provided with a keyboard 1102 and a display unit 1106 provided with a display portion 1000. The display unit 1106 is rotated with respect to the main body portion 1104 via a hinge structure portion. It is supported movably. Such a personal computer 1100 incorporates the resonator element 100.

図12は、本発明の実施形態に係る振動片を備える電子機器としての携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。この図において、携帯電話機1200は、複数の操作ボタン1202、受話口1204及び送話口1206を備え、操作ボタン1202と受話口1204との間には、表示部1000が配置されている。このような携帯電話機1200には、振動片100が内蔵されている。   FIG. 12 is a perspective view illustrating a configuration of a mobile phone (including PHS) as an electronic apparatus including the resonator element according to the embodiment of the invention. In this figure, a cellular phone 1200 includes a plurality of operation buttons 1202, a mouthpiece 1204, and a mouthpiece 1206, and a display unit 1000 is disposed between the operation buttons 1202 and the earpiece 1204. Such a cellular phone 1200 incorporates the resonator element 100.

図13は、本発明の実施形態に係る振動片を備える電子機器としてのデジタルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、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、デジタルカメラ1300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。
デジタルカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面には、表示部1000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1000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1302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1304が設けられている。
FIG. 13 is a perspective view illustrating a configuration of a digital camera as an electronic apparatus including the resonator element according to the embodiment of the invention. In this figure, connection with an external device is also simply shown. Here, an ordinary camera sensitizes a silver salt photographic film with a light image of a subject, whereas a digital camera 1300 captures a light image of a subject by photoelectrically converting it with an image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device). A signal (image signal) is generated.
A display unit 1000 is provided on the back surface of a case (body) 1302 in the digital camera 1300, and is configured to perform display based on an imaging signal from the CCD. The display unit 1000 displays a subject as an electronic image. Function as. A light receiving unit 1304 including an optical lens (imaging optical system), a CCD, and the like is provided on the front side (the back side in the drawing) of the case 1302.

撮影者が表示部1000に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン1306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1308に転送・格納される。また、このデジタルカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314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1312にはテレビモニター1330が、データ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピューター(PC)1340が、それぞれ必要に応じて接続される。更に、所定の操作により、メモリー1308に格納された撮像信号が、テレビモニター1330や、パーソナルコンピューター1340に出力される構成になっている。このようなデジタルカメラ1300には、振動片100が内蔵されている。   When the photographer confirms the subject image displayed on the display unit 1000 and presses the shutter button 1306, the CCD image pickup signal at that time is transferred and stored in the memory 1308. In the digital camera 1300, a video signal output terminal 1312 and an input / output terminal 1314 for data communication are provided on the side surface of the case 1302. As shown in the drawing, a television monitor 1330 is connected to the video signal output terminal 1312 and a personal computer (PC) 1340 is connected to the input / output terminal 1314 for data communication as necessary. Further, the imaging signal stored in the memory 1308 is output to the television monitor 1330 or the personal computer 1340 by a predetermined operation. Such a digital camera 1300 incorporates a vibrating piece 100.

なお、本発明の第1実施形態に係る振動片100を備える電子機器は、図11のパーソナルコンピューター(モバイル型パーソナルコンピューター)1100、図12の携帯電話機1200、図13のデジタルカメラ1300の他にも、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)、フライトシミュレーターなどに適用することができる。   Note that the electronic apparatus including the resonator element 100 according to the first embodiment of the invention includes a personal computer (mobile personal computer) 1100 in FIG. 11, a mobile phone 1200 in FIG. 12, and a digital camera 1300 in FIG. 13. , For example, inkjet type ejection device (for example, inkjet printer), laptop personal computer, TV, video camera, video tape recorder, car navigation device, pager, electronic notebook (including communication function), electronic dictionary, calculator, electronic Game equipment, word processor, workstation, video phone, security TV monitor, electronic binoculars, POS terminal, medical equipment (eg electronic thermometer, blood pressure monitor, blood glucose meter, electrocardiogram measuring device, ultrasonic diagnostic device, electronic endoscope), Fish finder, each Measuring instruments, gauges (e.g., gages for vehicles, aircraft, and ships), can be applied to a flight simulator.

<第8実施形態>
(移動体)
次に、本発明の第1実施形態に係る振動片100を適用した移動体について、図14を参照して説明する。
図14は、本発明の実施形態に係る振動片を備えている移動体としての自動車を概略的に示す斜視図である。この図において、タイヤ1403を制御する電子制御ユニット1402に振動片100が内蔵され、車体1401に搭載されている。
自動車1400には、本発明に実施形態に係る振動片100が搭載されており、例えば、キーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム(ABS:Antilock Brake System)、エアバック、タイヤプレッシャーモニタリングシステム(TPMS:Tire Pressure Monitoring System)、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システムなどの電子制御ユニット(ECU:electronic control unit)1402に広く適用できる。
<Eighth Embodiment>
(Moving body)
Next, a moving body to which the resonator element 100 according to the first embodiment of the invention is applied will be described with reference to FIG.
FIG. 14 is a perspective view schematically showing an automobile as a moving body including the resonator element according to the embodiment of the invention. In this figure, the resonator element 100 is built in an electronic control unit 1402 that controls a tire 1403 and mounted on a vehicle body 1401.
The automobile 1400 includes the resonator element 100 according to the embodiment of the present invention. For example, a keyless entry, an immobilizer, a car navigation system, a car air conditioner, an antilock brake system (ABS), an airbag, The present invention can be widely applied to electronic control units (ECUs) 1402 such as tire pressure monitoring systems (TPMS), engine controls, battery monitors for hybrid vehicles and electric vehicles, and vehicle body posture control systems.

以上、本発明の実施形態に係る振動片100,200,300、振動子400、発振器500、電子機器1100,1200,1300、及び移動体1400について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。   As described above, the resonator elements 100, 200, 300, the vibrator 400, the oscillator 500, the electronic devices 1100, 1200, 1300, and the moving body 1400 according to the embodiments of the present invention have been described based on the illustrated embodiments. The invention is not limited to this, and the configuration of each unit can be replaced with any configuration having the same function. In addition, any other component may be added to the present invention. Moreover, you may combine each embodiment suitably.

10…基部、11…端部、12,13…振動腕、32…錘部、42…溝部、44…底面部、46…側面部、100…振動片、110…水晶基板、120…下地層、130…レジスト、140…金属層、150…支持基板、160…固定用部材、200,300…ジャイロ素子、400…振動子、500…発振器、1100…パーソナルコンピューター、1200…携帯電話機、1300…デジタルカメラ、1400…自動車。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Base part, 11 ... End part, 12, 13 ... Vibrating arm, 32 ... Weight part, 42 ... Groove part, 44 ... Bottom part, 46 ... Side part, 100 ... Vibrating piece, 110 ... Quartz substrate, 120 ... Underlayer, DESCRIPTION OF SYMBOLS 130 ... Resist, 140 ... Metal layer, 150 ... Support substrate, 160 ... Fixing member, 200, 300 ... Gyro element, 400 ... Vibrator, 500 ... Oscillator, 1100 ... Personal computer, 1200 ... Mobile phone, 1300 ... Digital camera 1400 ... an automobile.

Claims (6)

基部と、
前記基部から並んで延出する一対の振動腕と、
前記振動腕の表面に形成される溝部と、を備え、
前記溝部は、前記延出する方向と交差する方向の断面において、
前記溝部の幅が開口部から底面部側に向かって広がるように形成され、且つ、側面部と前記底面部との間に湾曲状の形状が形成されていることを特徴とする振動片。
The base,
A pair of vibrating arms extending side by side from the base;
A groove formed on the surface of the vibrating arm,
In the cross section in the direction intersecting the extending direction, the groove portion,
A resonator element characterized in that a width of the groove portion is formed so as to expand from an opening portion toward a bottom surface portion side, and a curved shape is formed between the side surface portion and the bottom surface portion.
請求項1に記載の振動片を、ウェーハから形成する振動片の製造方法であって、
前記ウェーハに溝部を形成する溝部形成工程を有し、
前記溝部形成工程は、
前記ウェーハに金属マスクを形成するマスク形成工程と、
ドライエッチング装置で、前記溝部の側面部に保護膜を形成しながら連続的にドライエッチングするドライエッチング工程と、
を有していることを特徴とする振動片の製造方法。
A vibration piece according to claim 1, wherein the vibration piece is formed from a wafer.
Having a groove forming step of forming a groove in the wafer;
The groove forming step includes
A mask forming step of forming a metal mask on the wafer;
In a dry etching apparatus, a dry etching step of continuously dry etching while forming a protective film on the side surface of the groove,
A method of manufacturing a resonator element, comprising:
請求項1に記載の振動片と、
前記振動片を収容するパッケージと、
を備えていることを特徴とする振動子。
The resonator element according to claim 1,
A package for housing the resonator element;
A vibrator characterized by comprising:
請求項1に記載の振動片と、
前記振動片を駆動する回路を含む電子部品と、
前記振動片および前記電子部品を収容するパッケージと、
を備えていることを特徴とする発振器。
The resonator element according to claim 1,
An electronic component including a circuit for driving the resonator element;
A package for housing the vibrating piece and the electronic component;
An oscillator comprising:
請求項1に記載の振動片を備えていることを特徴とする電子機器。   An electronic device comprising the resonator element according to claim 1. 請求項1に記載の振動片を備えていることを特徴とする移動体。   A moving body comprising the resonator element according to claim 1.
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