JP2016197783A - 振動素子、振動子、発振器、電子機器および移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】加速度等の外力による振動特性の変化を低減し、安定した振動特性を発揮することのできる振動素子、振動子、発振器、電子機器および移動体を提供する。
【解決手段】振動素子１は、振動部２１、振動部２１よりも厚さが厚い厚肉部２２、および、厚肉部２２から振動部２１へ突出して設けられている梁部２５と、を有する水晶基板２を備え、厚肉部２２は、振動部２１の第１外縁２１１に沿って設けられ、対象物に固定される固定部が設けられている第１厚肉部２３と、振動部２１の第３外縁２１３に沿って設けられている第２厚肉部２４と、を有し、梁部２５は、第２厚肉部２４から振動部２１の第２外縁２１２に沿って、第２外縁２１２の途中まで延在している。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動素子、振動子、発振器、電子機器および移動体に関するものである。

ＡＴカット水晶振動素子は、励振する主振動の振動モードが厚みすべり振動であり、小型化、高周波数化に適し、且つ周波数温度特性が優れた三次曲線を呈するので、圧電発振器、電子機器等の多方面で使用されている。

特許文献１には、薄肉の振動部と、振動部の全周に設けられた厚肉部とを有する逆メサ構造のＡＴカット水晶振動素子が開示されており、このＡＴカット水晶振動素子は、前記厚肉部の一端部において接着材を介してパッケージに固定される。このように、ＡＴカット水晶振動素子が片持ち支持された状態では、ＡＴカット水晶振動素子に対して厚み方向の加速度が加わると、先端部（振動部）が変形し、振動特性（周波数特性）が安定しないという問題がある。特に、特許文献１に記載されているＡＴカット水晶振動素子では、振動部の全周囲に厚肉部が形成されていて、先端部の重量が重いため、加速度に対する影響が大きく、その分、周波数のずれ量も大きくなってしまう。

これに対して、特許文献２には、先端部を斜めにカットして先端部の質量を抑えることで、加速度に対する影響を改善したＡＴカット水晶振動素子が開示されている。しかしながら、加速度に対する影響をさらに改善することが臨まれている。

特開２００４−６５７４３号公報 特開２０１４−１３８４１３号公報

本発明の目的は、加速度等の外力による振動特性の変化を低減し、安定した振動特性を発揮することのできる振動素子、振動子、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、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、以下の適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本適用例の振動素子は、厚みすべり振動で振動する振動領域を含む第１領域と、
前記第１領域と一体化され、前記第１領域よりも厚さが厚い第２領域と、
前記第２領域から前記第１領域へ突出して設けられている梁部と、
を含む基板を備え、
前記第１領域は、
前記厚みすべり振動の振動方向に離間し、前記振動方向と交差する第１外縁および第２外縁と、
前記振動方向に直交する方向に離間している第３外縁および第４外縁と、
を含み、
前記第２領域は、
前記第１外縁に沿って設けられ、対象物に固定される固定部が設けられている第１厚肉部と、
前記第３外縁に沿って設けられ、前記基板の平面視で、前記振動方向および前記振動方向と直交する方向の両方向に対して傾斜する外縁部が設けられている第２厚肉部と、
を含み、
前記梁部は、前記第２厚肉部から前記第２外縁に沿って、前記第２外縁の途中まで設けられていることを特徴とする。
これにより、振動素子の先端側の質量を低減することができると共に、第１領域の剛性を高めることができる。そのため、加速度等の外力による振動特性の変化が少なく、安定した振動特性を発揮することのできる振動素子が得られる。

［適用例２］
本適用例の振動素子では、前記振動領域は、前記第１領域内で前記第２厚肉部から離間する方へ偏って配置されていることが好ましい。
これにより、厚みのより均一な領域を振動領域として使用することができる。

［適用例３］
本適用例の振動素子では、前記基板の平面視で、前記振動領域の中心と交わり前記振動方向に沿った仮想直線を第１仮想直線としたとき、
前記梁部の前記振動方向と交差する方向の先端は、前記第１仮想直線よりも前記第２厚肉部側に位置していることが好ましい。
これにより、梁部の質量を抑えることができる。

［適用例４］
本適用例の振動素子では、前記基板の平面視で、前記振動領域の前記第２厚肉部側の端と交わり前記振動方向に沿った仮想直線を第２仮想直線としたとき、
前記梁部の前記振動方向と交差する方向の先端は、前記第２仮想直線よりも前記第２厚肉部側に位置していることが好ましい。
これにより、梁部の質量をより抑えることができる。

［適用例５］
本適用例の振動素子では、前記梁部は、前記振動方向と交差する方向の先端へ向かうに連れて前記振動方向に沿った幅が漸減している部分を有していることが好ましい。
これにより、梁部の剛性を先端側へ向けて徐々に弱くすることができ、応力集中を低減することができる。

［適用例６］
本適用例の振動素子では、前記幅が漸減している部分は、平面視でテーパー形状をなしていることが好ましい。
これにより、梁部の形状が簡単なものとなる。

［適用例７］
本適用例の振動素子では、前記梁部は、
前記幅が漸減している部分である基端領域と、
前記基端部よりも先端側に位置し、前記幅が一定の先端領域と、
を含むことが好ましい。
これにより、第１領域を効果的に補強しつつ、梁部の質量を低減することができる。

［適用例８］
本適用例の振動素子では、前記基端領域の厚さは、前記先端領域の厚さよりも厚いことが好ましい。
これにより、梁部の質量を低減することができる。

［適用例９］
本適用例の振動子は、上記適用例の振動素子と、
前記振動素子が収容されているパッケージと、
を備えていることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い振動子が得られる。

［適用例１０］
本適用例の発振器は、上記適用例の振動素子と、
回路と、
を備えていることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い発振器が得られる。

［適用例１１］
本適用例の電子機器は、上記適用例の振動素子を備えていることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。

［適用例１２］
本適用例の移動体は、上記適用例の振動素子を備えていることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い移動体が得られる。

本発明の第１実施形態にかかる振動素子の斜視図である。 図１に示す振動素子の平面図である。 ＡＴカット水晶基板と水晶の結晶軸との関係を説明する図である。 図１に示す振動素子を対象物に固定した状態を示す側面図である。 加速度と周波数変化の関係を示すグラフである。 本発明の第２実施形態にかかる振動素子の斜視図である。 本発明の第３実施形態にかかる振動素子の斜視図である。 本発明の振動子の好適な実施形態を示す断面図である。 本発明の発振器の好適な実施形態を示す断面図である。 本発明の電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。 本発明の電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。 本発明の電子機器を適用したデジタルスチールカメラの構成を示す斜視図である。 本発明の移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。

以下、本発明の振動素子、振動子、発振器、電子機器および移動体を図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。

１．振動素子
まず、本発明の振動素子について説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態にかかる振動素子の斜視図である。図２は、図１に示す振動素子の平面図である。図３は、ＡＴカット水晶基板と水晶の結晶軸との関係を説明する図である。図４は、図１に示す振動素子を対象物に固定した状態を示す側面図である。図５は、加速度と周波数変化の関係を示すグラフである。なお、以下では、説明の便宜上、図２中の右側を先端、左側を基端とも言う。

図１および図２に示すように、振動素子１は、水晶基板（基板）２と、水晶基板２上に形成された電極３とを有している。

（水晶基板）
水晶基板２の材料である水晶は、三方晶系に属しており、図３に示すように互いに直交する結晶軸Ｘ、Ｙ、Ｚを有している。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、それぞれ、電気軸、機械軸、光学軸と呼称される。本実施形態の水晶基板２は、ＸＺ面をＸ軸の回りに所定の角度θ回転させた平面に沿って切り出された「回転Ｙカット水晶基板」であり、たとえばθ＝３５°１５’だけ回転させた平面に沿って切り出された場合の基板は「ＡＴカット水晶基板」という。このような水晶基板を用いることにより優れた温度特性を有する振動素子１となる。ただし、水晶基板２としては、厚みすべり振動を励振することができれば、ＡＴカットの水晶基板に限定されず、例えば、ＢＴカットの水晶基板を用いてもよい。

なお、以下では、角度θに対応してＸ軸まわりに回転したＹ軸およびＺ軸を、Ｙ’軸およびＺ’軸とする。すなわち、水晶基板２は、Ｙ’軸方向に厚みを有し、ＸＺ’面方向に広がりを有する。

水晶基板２は、平面視にて、Ｘ軸に沿った方向を長辺とし、Ｚ’軸に沿った方向を短辺とする略長手形状をなしている。また、水晶基板２は、−Ｘ軸方向を先端側とし、＋Ｘ軸方向を基端側としている。

図１および図２に示すように、水晶基板２は、厚みすべり振動が励振される振動領域（振動エネルギーが閉じ込められる領域）２１９を含む薄肉の振動部（第１領域）２１と、振動部２１と一体化され、振動部２１の周囲に位置し、振動領域２１９よりも厚みが厚い厚肉部（第２領域）２２と、厚肉部２２から振動部２１へ突出する梁部２５とを有している。振動部２１は、例えば、水晶基板の＋Ｙ’軸側の主面にウエットエッチングによって凹陥部を形成することにより形成される。

振動部２１は、水晶基板２の中央に対して、−Ｘ軸側および−Ｚ’軸側に片寄っており、外縁の一部が厚肉部２２から露出している。具体的には、振動部２１は、振動素子１の平面視にて、Ｘ軸方向（厚みすべり振動の振動方向）に離間し、Ｚ’軸方向（Ｘ軸方向と交差する方向）に延在する第１外縁２１１および第２外縁２１２と、Ｚ’軸方向に離間し、Ｘ軸方向に延在する第３外縁２１３および第４外縁２１４とを有している。第１外縁２１１および第２外縁２１２のうち、第１外縁２１１が＋Ｘ軸側に位置し、第２外縁２１２が−Ｘ軸側に位置している。また、第３外縁２１３および第４外縁２１４のうち、第３外縁２１３が＋Ｚ’軸側に位置し、第４外縁２１４が−Ｚ’軸側に位置している。

厚肉部２２は、図１および図２に示すように、振動部２１よりも厚く、厚肉部２２の表面（＋Ｙ’軸側の主面）が振動部２１の表面（＋Ｙ’軸側の主面）よりも＋Ｙ’軸側へ突出して設けられている。一方、厚肉部２２の裏面（−Ｙ’軸側の主面）が振動部２１の裏面（−Ｙ’軸側の主面）と同一平面上に設けられている。

このような厚肉部２２は、振動部２１の二方を囲むようにして設けられている。具体的には、厚肉部２２は、第１外縁２１１に沿って配置された第１厚肉部２３と、第３外縁２１３に沿って配置された第２厚肉部２４とを有している。そのため、厚肉部２２は、平面視で、振動部２１に沿って曲がった構造を備え、略Ｌ字状をなしている。一方、振動部２１の第２外縁２１２および第４外縁２１４には厚肉部２２が接続されておらず、第２外縁２１２および第４外縁２１４は、それぞれ、厚肉部２２から露出している。このように、厚肉部２２を振動部２１の外縁に部分的に設けることで、振動素子１（振動部２１）の剛性を保ちつつ、振動素子１の先端側の質量を低減することができる。また、振動素子１の小型化を図ることができる。

ここで、第２厚肉部２４を振動部２１に対して＋Ｚ’軸側に設けることで、第２厚肉部２４を−Ｚ’軸側に設けた場合と比較して、後述する傾斜部２４１の幅（Ｚ’軸方向の長さ）を短くすることができる。そのため、このような厚肉部２２によれば、振動素子１の小型化を図ることができる。

第１厚肉部２３は、第１外縁２１１に連設され、＋Ｘ軸方向に向けて厚みが漸増する傾斜部２３１と、傾斜部２３１の＋Ｘ軸側の端縁に連接する厚みがほぼ一定の厚肉部本体２３２とを備えている。同様に、第２厚肉部２４は、第３外縁２１３に連設され、＋Ｚ’軸方向に向けて厚みが漸増する傾斜部２４１と、傾斜部２４１の＋Ｚ’軸側の端縁に連接する厚みがほぼ一定の厚肉部本体２４２とを備えている。なお、傾斜部２３１、２４１は、それぞれ、ウエットエッチングの残渣部である。

また、第１厚肉部２３の厚肉部本体２３２の表面、すなわち、振動素子１の基端側には、マウント部（固定部）２９が設けられている。図４に示すように、振動素子１は、このマウント部２９にて、接着材９１を用いて対象物９２に固定される。なお、マウント部２９の位置としては、特に限定されず、例えば、厚肉部本体２３２の裏面に設けられていてもよい。

また、第２厚肉部２４は、その先端部に、振動素子１の平面視にてＸ軸およびＺ’軸の両軸に対して交差する方向に延在する外縁部２４３を有している。このような外縁部２４３は、水晶基板２の−Ｘ軸側かつ＋Ｚ’軸側に位置する角部を切り欠くように設けられている。また、外縁部２４３は、傾斜部２４１に跨らないように、厚肉部本体２４２内に形成されている。

このように、第２厚肉部２４が外縁部２４３を有することで、振動素子１の先端側の剛性（振動部２１の剛性）を保ちつつ、先端側の質量を小さくすることができる。そのため、図４に示すように、マウント部２９において接着剤を介して対象物に固定されている状態で、振動素子１にＹ’軸方向の角速度が加わった際の振動部２１の撓み量を小さくすることができる。その結果、Ｙ’軸方向の加速度に起因する振動特性の変化を小さく抑えることができる。すなわち、振動素子１のＹ’軸方向の加速度に対する感度を鈍くすることができる。したがって、振動素子１は、Ｙ’軸方向の加速度が加わっているか否かにかかわらず、安定した振動特性を発揮することができる。

特に、本実施形態のように、外縁部２４３を厚肉部本体２４２内に形成することにより、例えば、外縁部２４３が傾斜部２４１や振動部２１にまで跨って形成されている場合と比較して、振動素子１の先端側の剛性維持と振動素子１の先端側の質量低減とをバランスよく実現することができ、上記効果をより顕著に発揮することができる。

ここで、外縁部２４３のＸ軸に対する傾斜角θ１としては、特に限定されないが、４０°以上、５０°以下であるのが好ましく、ほぼ４５°であるのがより好ましい。なお、本実施形態では、ほぼ４５°となっている。これにより、振動素子１の先端部の質量低減と剛性維持とをよりバランスよく実現することができる。

また、このような第２厚肉部２４からは、梁部２５が振動部２１に向けて（−Ｚ’軸方向に）延出している。梁部２５は、振動部２１を補強する補強部として機能する。よって、Ｙ’軸方向の加速度が加わった際の振動部２１の撓み量をより小さくすることができる。したがって、前述した外縁部２４３による効果と、この梁部２５による効果との相乗効果によって、Ｙ’軸方向の加速度が加わっているか否かにかかわらず、より安定した振動特性を発揮する振動素子１となる。

特に、梁部２５は、振動部２１の第２外縁２１２に沿って延在している。より具体的には、梁部２５のＺ’軸方向に延在し−Ｘ軸側に位置する外縁２５ａが第２外縁２１２と一致するように、梁部２５が延在している。そのため、例えば、Ｙ’軸方向の加速度が加わった際に、梁部２５と振動部２１との境界部等への応力集中が低減され、より安定した振動特性を発揮する振動素子１となる。

また、梁部２５は、第２外縁２１２の途中まで設けられている。これにより、振動部２１を補強する補強部としての効果を十分に発揮しつつ、梁部２５が長くなることによる振動素子１の先端部の質量増を抑えることができる。なお、梁部２５の先端（厚みすべり振動の方向と交差する方向の先端）２５ｂの位置としては、特に限定されないが、例えば、平面視で、振動領域２１９の中心Ｏと交わりＸ軸方向に延びる第１仮想線Ｌｘ１よりも第２厚肉部２４側に位置していることが好ましく、振動領域２１９の＋Ｚ’軸側の端と交わりＸ軸方向に延びる第２仮想線Ｌｘ２よりも第２厚肉部２４側に位置していることが好ましい。これにより、上述した効果をより効果的に発揮することができる。

また、梁部２５は、第２厚肉部２４と接続されている基端部（基端領域）２５１と、基端部２５１から延出している先端部（先端領域）２５２とを有している。

基端部２５１は、＋Ｘ軸側に位置する外縁２５１ａがＺ’軸に対して傾斜しており、幅（Ｘ軸方向長さ）Ｗ１が先端側へ向けて漸減するテーパー形状をなしている。基端部２５１をこのような形状とすることで、梁部２５と第２厚肉部２４との接続部に形成される角部２４０の角度θ２が大きい角度（鈍角）となり、当該角部への応力集中が低減される。特に、基端部２５１をテーパー形状とすることで、基端部２５１の形状がより簡単なものとなる。なお、角度θ２としては特に限定されないが、例えば、９５°以上、１２０°以下程度とすることができる。このような範囲とすることで、基端部２５１の大型化を抑えつつ、応力集中を低減するのに十分に大きい角度の角部２４０となる。

また、基端部２５１は、その上面が第２厚肉部２４の厚肉部本体２４２の上面と同一面上に位置している。そのため、梁部２５と第２厚肉部２４との接続部に段差が生じず、当該部分への応力集中が低減される。よって、より安定した振動特性を発揮する振動素子１となる。

一方、先端部２５２は、その延在方向（＋Ｚ’軸方向）に沿って幅（Ｘ軸方向の長さ）Ｗ２がほぼ一定となっている。また、幅Ｗ２は、基端部２５１の幅Ｗ１と等しいか、幅Ｗ１よりも狭くなっている。また、先端部２５２の厚さは、基端部２５１の厚さよりも薄く、先端部２５２の上面は、基端部２５１の上面よりも−Ｙ’軸側に位置している。そのため、基端部２５１と先端部２５２との境界部には段差が形成されている。先端部２５２をこのような形状とすることで、梁部２５の質量を抑えることができる。また、先端部２５２の剛性を基端部２５１の剛性よりも低くすることができるため、振動部２１の梁部２５と接続されている部分と接続されていない部分とに急峻な剛性差が生じることが低減され、当該部分への応力集中が低減される。よって、より安定した振動特性を発揮する振動素子１となる。

以上、梁部２５の形状について詳細に説明したが、梁部２５の形状としては、本実施形態の形状に限定されない。

なお、水晶基板２の長さＬとしては、特に限定されないが、Ｌ≦５ｍｍなる関係を満足することが好ましい。また、水晶基板２の幅Ｗとしては、特に限定されないが、Ｗ≦３ｍｍなる関係を満足することが好ましい。

また、水晶基板２の厚みＴとしては、特に限定されないが、５０μｍ≦Ｔ≦７０μｍなる関係を満足していることが好ましい。これにより、振動素子１の剛性を確保することができる。さらに、振動部２１（凹陥部）を形成する際のエッチング深さが過度に深くならないため、振動部２１の形成を精度よく行うことができる。そのため、振動素子１は、所望の振動特性を安定して発揮することができる。これに対して、厚みＴが上記下限値未満であると、振動素子１の質量（長さＬおよび幅Ｗ等）によっては、振動素子１の剛性が不足し、振動素子１にＹ’軸方向の角速度が加わった際の振動素子１の先端部（振動部２１）の撓み量を十分に小さくすることができない場合がある。反対に、厚みＴが上記上限値を超えると、振動素子１の過度な大型化を招いたり、振動素子１の歩留まりの低下を招いたりするおそれがある。具体的には、前述したように、振動部２１は、ウエットエッチングによって＋Ｙ’側の主面に凹陥部を形成することによって得られるが、厚みＴが大きくなると、その分、凹陥部が深くなり、それに伴って、傾斜部２３１、２４１の幅も広くなる。そのため、振動素子１の大型化を招いてしまう。また、厚みＴが大きくなるほど凹陥部の深さ（エッチング深さ）が深くなり、エッチング精度が低下する。そのため、振動部２１を所望の厚みに整えることが困難となり、その結果、振動素子の歩留まりが低下する。

（電極）
電極３は、一対の励振電極３１、３２と、一対のパッド電極３３、３４と、一対の引出電極３５、３６とを有している。

励振電極３１は、振動領域２１９の表面に形成されている。一方、励振電極３２は、振動領域２１９の裏面に、励振電極３１と対向して配置されている。そして、振動部２１の、励振電極３１、３２に挟まれた領域が、厚みすべり振動が励振される振動領域２１９となる。このような振動領域２１９は、振動部２１内で−Ｚ’軸側（第２厚肉部２４から遠な側）に偏って配置されている。ここで、振動部２１の＋Ｚ’軸側の領域は、エッチング残渣が残り易く、−Ｚ’軸側に対して厚みの均質性に劣る。したがって、振動領域２１９を−Ｚ’軸側に配置することで、振動部２１の厚みがより均質な領域を振動領域２１９として使用することができるため、振動素子１の振動特性が向上する。

パッド電極３３は、厚肉部本体２３２の表面のマウント部２９に形成されている。一方、パッド電極３４は、厚肉部本体２３２の裏面に、パッド電極３３と対向して形成されている。

励振電極３１からは、引出電極３５が延出しており、この引出電極３５を介して励振電極３１とパッド電極３３とが電気的に接続されている。また、励振電極３２からは、引出電極３６が延出しており、この引出電極３６を介して励振電極３１とパッド電極３４とが電気的に接続されている。引出電極３６は、平面視で、水晶基板２を介して引出電極３５と重ならないように設けられている。これにより、引出電極３５、３６間の静電容量を抑えることができる。

このような電極３の構成としては、特に限定されないが、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）等の下地層に、Ａｕ（金）やＡｌ（アルミ）、およびＡｕ（金）やＡｌ（アルミ）を主成分とする合金を積層した金属被膜で構成することができる。
以上、本実施形態の振動素子１について説明した。

図５に、本実施形態の振動素子１のＧ感度特性を示す。なお、図５では、比較例として、振動素子１から梁部２５を省略した構成の振動素子１ＡのＧ感度特性も示している。図５から明らかなように、振動素子１の方が振動素子１Ａよりも、Ｙ’軸方向の加速度が加わった際の周波数変化が小さい。したがって、振動素子１は、Ｙ’軸方向の加速度が加わっているか否かにかかわらず、より安定した振動特性を発揮することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の振動素子の第２実施形態について説明する。
図６は、本発明の第２実施形態にかかる振動素子の斜視図である。

以下、第２実施形態の振動素子について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

本発明の第２実施形態にかかる振動素子は、水晶基板の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。

図６に示すように、本実施形態の振動素子１では、梁部２５の＋Ｘ軸側の外縁２５ｃが振動部２１の第２外縁２１２と連続して配置されている。

このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の振動素子の第３実施形態について説明する。
図７は、本発明の第３実施形態にかかる振動素子の斜視図である。

以下、第３実施形態の振動素子について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

本発明の第３実施形態にかかる振動素子は、水晶基板の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。

図７に示すように、本実施形態の振動素子１では、水晶基板２の両主面に凹陥部を形成することで振動部２１が形成されている。言い換えると、厚肉部２２の表面（−Ｙ’軸側の主面）は、振動部２１の表面（＋Ｙ’軸側の主面）よりも＋Ｙ’軸側へ突出して設けられており、厚肉部２２の裏面（−Ｙ’軸側の主面）は、振動部２１の裏面（−Ｙ’軸側の主面）よりも−Ｙ’軸側へ突出して設けられている。このように、水晶基板２の両主面に凹陥部を形成して振動部２１を形成することで、例えば、前述した第１実施形態と比較して、凹陥部のエッチング深さを浅くすることができる。そのため、エッチングをより精度よく行うことができ、水晶基板２の外形形状をより高精度に得ることができる。また、傾斜部２３１、２４１の幅を小さくすることができるため、振動素子１の小型化を図ることもできる。

このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

２．振動子
次に、前述した振動素子１を適用した振動子（本発明の振動子）について説明する。

図８は、本発明の振動子の好適な実施形態を示す断面図である。
図８に示す振動子１０は、前述した振動素子１と、振動素子１を収容するパッケージ４とを有している。

（パッケージ）
パッケージ４は、上面に開放する凹部４１１を有する箱状のベース４１と、凹部４１１の開口を塞いでベース４１に接合された板状のリッド４２とを有している。そして、凹部４１１がリッド４２によって塞がれることにより形成された収容空間Ｓに振動素子１が収納されている。収容空間Ｓは、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。

ベース４１の構成材料としては、特に限定されないが、酸化アルミニウム等の各種セラミックスを用いることができる。また、リッド４２の構成材料としては、特に限定されないが、ベース４１の構成材料と線膨張係数が近似する部材であると良い。例えば、ベース４１の構成材料を前述のようなセラミックスとした場合には、コバール等の合金とするのが好ましい。なお、ベース４１とリッド４２の接合は、特に限定されず、例えば、接着材を介して接合してもよいし、シーム溶接等により接合してもよい。

ベース４１の凹部４１１の底面には、接続電極４５１、４６１が形成されている。また、ベース４１の下面には、外部実装端子４５２、４６２が形成されている。接続電極４５１は、ベース４１に形成された図示しない内部配線を介して外部実装端子４５２と電気的に接続されており、接続電極４６１は、ベース４１に形成された図示しない内部配線を介して外部実装端子４６２と電気的に接続されている。

接続電極４５１、４６１、外部実装端子４５２、４６２の構成としては、それぞれ、導電性を有していれば、特に限定されないが、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で構成することができる。

収容空間Ｓ内に収容されている振動素子１は、表面をベース４１側に向けて、マウント部２９において、導電性接着材５１によってベース４１に固定されている。導電性接着材５１は、接続電極４５１とパッド電極３３とに接触して設けられている。これにより、導電性接着材５１を介して接続電極４５１とパッド電極３３とが電気的に接続される。導電性接着材５１を用いて振動素子１を一カ所（一点）で支持することによって、例えば、ベース４１と水晶基板２の熱膨張率の差によって振動素子１に発生する応力を抑えることができる。

導電性接着材５１としては、導電性および接着性を有していれば特に限定されず、例えば、シリコーン系、エポキシ系、アクリル系、ポリイミド系、ビスマレイミド系等の接着材に導電性フィラーを分散させたものを用いることができる。

振動素子１のパッド電極３４は、ボンディングワイヤー５２を介して接続電極４６１に電気的に接続されている。前述したように、パッド電極３４は、パッド電極３３と対向して配置されているため、振動素子１がベース４１に固定されている状態では、導電性接着材５１の直上に位置している。そのため、ワイヤーボンディング時にパッド電極３４に与える振動（超音波振動）の漏れを抑制することができ、パッド電極３４へのボンディングワイヤー５２の接続をより確実に行うことができる。

３．発振器
次に、本発明の振動素子を適用した発振器（本発明の発振器）について説明する。

図９は、本発明の発振器の好適な実施形態を示す断面図である。
図９に示す発振器１００は、振動子１０と、振動素子１を駆動するためのＩＣチップ１１０とを有している。以下、発振器１００について、前述した振動子との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

図９に示すように、発振器１００では、ベース４１の凹部４１１にＩＣチップ１１０が固定されている。ＩＣチップ１１０は、凹部４１１の底面に形成された複数の内部端子１２０と電気的に接続されている。複数の内部端子１２０には、接続電極４５１、４６１と接続されているものと、外部実装端子４５２、４６２と接続されているものがある。ＩＣチップ１１０は、振動素子１の駆動を制御するための発振回路を有している。ＩＣチップ１１０によって振動素子１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。

４．電子機器
次に、本発明の振動素子を適用した電子機器（本発明の電子機器）について説明する。

図１０は、本発明の電子機器を適用したモバイル型（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１１０８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、基準クロック等として機能する振動子１０（振動素子１）が内蔵されている。

図１１は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機（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および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１２０８が配置されている。このような携帯電話機１２００には、基準クロック等として機能する振動子１０（振動素子１）が内蔵されている。

図１２は、本発明の電子機器を適用したデジタルスチールカメラの構成を示す斜視図である。この図において、デジタルスチールカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部１３１０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１３１０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。撮影者が表示部１３１０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。このようなデジタルスチールカメラ１３００には、基準クロック等として機能する振動子１０（振動素子１）が内蔵されている。

なお、本発明の振動素子を備える電子機器は、図１０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）、図１１の携帯電話機、図１２のデジタルスチールカメラの他にも、例えば、スマートフォン、タブレット端末、時計、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、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等に適用することができる。

５．移動体
次に、本発明の振動素子を適用した移動体（本発明の移動体）について説明する。

図１３は、本発明の移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。自動車１５００には、振動子１０（振動素子１）が搭載されている。振動子１０は、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）、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、等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。

以上、本発明の振動素子、振動子、発振器、電子機器および移動体について、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、前述した各実施形態を適宜組み合わせてもよい。

また、前述した実施形態では、基板が水晶で構成された形態について説明したが、基板の構成材料としては、水晶に限定されず、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ_２Ｂ_４Ｏ_７）、ランガサイト（Ｌａ_３Ｇａ_５ＳｉＯ_１４）等の各種圧電体材料を用いることができる。

１、１Ａ……振動素子
１０……振動子
２……水晶基板
２１……振動部
２１１……第１外縁
２１２……第２外縁
２１３……第３外縁
２１４……第４外縁
２１９……振動領域
２２……厚肉部
２３……第１厚肉部
２３１……傾斜部
２３２……厚肉部本体
２４……第２厚肉部
２４０……角部
２４１……傾斜部
２４２……厚肉部本体
２４３……外縁部
２５……梁部
２５ａ……外縁
２５ｂ……先端
２５ｃ……外縁
２５１……基端部
２５１ａ……外縁
２５２……先端部
２９……マウント部
３……電極
３１、３２……励振電極
３３、３４……パッド電極
３５、３６……引出電極
４……パッケージ
４１……ベース
４１１……凹部
４２……リッド
４５１……接続電極
４５２……外部実装端子
４６１……接続電極
４６２……外部実装端子
５１……導電性接着材
５２……ボンディングワイヤー
９１……接着材
９２……対象物
１００……発振器
１１０……ＩＣチップ
１２０……内部端子
１１００……パーソナルコンピューター
１１０２……キーボード
１１０４……本体部
１１０６……表示ユニット
１１０８……表示部
１２００……携帯電話機
１２０２……操作ボタン
１２０４……受話口
１２０６……送話口
１２０８……表示部
１３００……デジタルスチールカメラ
１３０２……ケース
１３０４……受光ユニット
１３０６……シャッターボタン
１３０８……メモリー
１３１０……表示部
１５００……自動車
Ｌ……長さ
Ｌｘ１……第１仮想線
Ｌｘ２……第２仮想線
Ｏ……中心
Ｓ……収容空間
Ｔ……厚み
Ｗ、Ｗ１、Ｗ２……幅
θ１……傾斜角
θ２……角度

Claims (12)

1. 厚みすべり振動で振動する振動領域を含む第１領域と、
   前記第１領域と一体化され、前記第１領域よりも厚さが厚い第２領域と、
   前記第２領域から前記第１領域へ突出して設けられている梁部と、
   を含む基板を備え、
   前記第１領域は、
   前記厚みすべり振動の振動方向に離間し、前記振動方向と交差する第１外縁および第２外縁と、
   前記振動方向に直交する方向に離間している第３外縁および第４外縁と、
   を含み、
   前記第２領域は、
   前記第１外縁に沿って設けられ、対象物に固定される固定部が設けられている第１厚肉部と、
   前記第３外縁に沿って設けられ、前記基板の平面視で、前記振動方向および前記振動方向と直交する方向の両方向に対して傾斜する外縁部が設けられている第２厚肉部と、
   を含み、
   前記梁部は、前記第２厚肉部から前記第２外縁に沿って、前記第２外縁の途中まで設けられていることを特徴とする振動素子。
2. 請求項１において、
   前記振動領域は、前記第１領域内で前記第２厚肉部から離間する方へ偏って配置されていることを特徴とする振動素子。
3. 請求項１または２において、
   前記基板の平面視で、前記振動領域の中心と交わり前記振動方向に沿った仮想直線を第１仮想直線としたとき、
   前記梁部の前記振動方向と交差する方向の先端は、前記第１仮想直線よりも前記第２厚肉部側に位置していることを特徴とする振動素子。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
   前記基板の平面視で、前記振動領域の前記第２厚肉部側の端と交わり前記振動方向に沿った仮想直線を第２仮想直線としたとき、
   前記梁部の前記振動方向と交差する方向の先端は、前記第２仮想直線よりも前記第２厚肉部側に位置していることを特徴とする振動素子。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、
   前記梁部は、前記振動方向と交差する方向の先端へ向かうに連れて前記振動方向に沿った幅が漸減している部分を有していることを特徴とする振動素子。
6. 請求項５において、
   前記幅が漸減している部分は、平面視でテーパー形状をなしていることを特徴とする振動素子。
7. 請求項５または６において、
   前記梁部は、
   前記幅が漸減している部分である基端領域と、
   前記基端部よりも先端側に位置し、前記幅が一定の先端領域と、
   を含むことを特徴とする振動素子。
8. 請求項７において、
   前記基端領域の厚さは、前記先端領域の厚さよりも厚いことを特徴とする振動素子。
9. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の振動素子と、
   前記振動素子が収容されているパッケージと、
   を備えていることを特徴とする振動子。
10. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の振動素子と、
    回路と、
    を備えていることを特徴とする発振器。
11. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の振動素子を備えていることを特徴とする電子機器。
12. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の振動素子を備えていることを特徴とする移動体。

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