JP2017216753A - 振動片、振動子、電子デバイス、電子機器、および移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】耐衝撃性に優れ、且つ振動もれの発生を抑制することが可能な振動片を提供する。【解決手段】振動片としての音叉型振動片１は、第１軸とそれに直交する第２軸とを含む平面上に形成されている基部１４と、基部１４から第１軸方向に、基部１４の厚みより薄い厚みで延設されている接続部２０と、接続部２０の端部２０ａから第１軸方向に、接続部２０の厚みと同じ厚みで延設されている振動腕１１、１２、１３と、を含み、振動腕１１、１２、１３は、前記平面に対し垂直方向に沿って屈曲振動し、接続部２０は、接続部２０の第１軸方向の長さＬ２と、振動腕１１、１２、１３の第１軸方向の長さＬ１との関係が、Ｌ１／１５≦Ｌ２≦Ｌ１の範囲内となるように設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、振動片、およびこの振動片を搭載した振動子、電子デバイス、電子機器、移動体に関する。

振動デバイスの小型化に伴って、従来と同等な特性を維持しながら小型化を実現するため、次のような振動片が採用されている。具体的には、基部から同方向に延出された３個の振動腕を有する構造を採用し、各振動腕の一面上に電極膜および圧電体膜が積層されて圧電体素子が形成された振動片である（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

しかし、特許文献１に示されている振動片では、振動腕の振動が振動腕を支持する基部に伝播する、所謂振動もれによって振動片の振動特性が劣化してしまうことがあった。これに対し、特許文献２に示されている振動片では、振動腕と基部との間に基部より幅を狭くした幅細の緩衝部を設けることによって振動もれを抑制している。

特開２０１２−３４０９３号公報 特開２００８−２２４６２８号公報

しかしながら、上述の特許文献２に示されている振動片では、基部と振動腕の間に幅細の緩衝部が設けられているため、例えば落下などの衝撃が振動片に加わった場合に、幅細の緩衝部に衝撃の応力が集中し、緩衝部の位置で振動片が破壊されてしまう虞を有していた。本発明では、耐衝撃性に優れ、且つ振動もれの発生を抑制することが可能な振動片を提供する。

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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係る振動片は、第１軸と前記第１軸に直交する第２軸とを含む平面上に設けられている基部と、前記基部から前記第１軸に沿って、前記基部の厚みより薄い厚みで延設されている接続部と、前記接続部の一端から前記第１軸に沿って延設されている振動腕と、を含み、前記振動腕は、前記平面に対し垂直方向に沿って屈曲振動し、前記接続部は、前記接続部の前記第１軸方向の長さＬ２と、前記振動腕の前記第１軸方向の長さＬ１との関係が、Ｌ１／１５≦Ｌ２≦Ｌ１の範囲内に設けられていることを特徴とする。

本適用例によれば、基部と振動腕との間に接続部が設けられており、接続部の第１軸方向の長さＬ２と、振動腕の第１軸方向の長さＬ１との関係が、Ｌ１／１５≦Ｌ２≦Ｌ１の範囲内となるように設けられている。このような構成とすることで、耐衝撃性の劣化を防止しつつ、振動腕の振動が接続部で減衰されることによる基部への振動の伝播（振動もれ）を抑制した振動片とすることができる。

［適用例２］上記適用例に記載の振動片において、前記振動腕は、並行して設けられている第１の振動腕と第２の振動腕とを備えており、前記第１の振動腕と前記第２の振動腕とは、互いに反対方向に屈曲振動することを特徴とする。

本適用例によれば、耐衝撃性の劣化を防止しつつ、互いに反対方向に屈曲振動する振動腕の振動が接続部で相殺されることによる基部への振動の伝播（振動もれ）を抑制した振動片とすることができる。

［適用例３］上記適用例に記載の振動片において、前記振動腕は、前記接続部と同じ厚みであることを特徴とする。

本適用例によれば、振動腕の厚みと接続部の厚みを同じにすることにより、振動腕が屈曲振動した際に振動腕の根元に応力が集中するのを低減することができる。

［適用例４］上記適用例に記載の振動片において、前記基部、前記接続部、および前記振動腕は、水晶から構成されていることを特徴とする。

本適用例によれば、水晶を用いることにより小型化に伴う温度特性（周波数温度特性などの温度依存性を有する特性）の低下を抑制することができる。

［適用例５］上記適用例に記載の振動片において、前記基部、前記接続部、および前記振動腕は、半導体から構成されていることを特徴とする。

本適用例によれば、フォトリソグラフィーなどを用いた外形加工が容易であるとともに、エッチング速度が一定であるため、形成された外形形状が均一となり、安定した特性を得ることが可能となる。

［適用例６］本適用例に係る振動子は、上記適用例のいずれか一例に記載の振動片と、前記振動片を収納している容器と、を備えていることを特徴とする。

本適用例によれば、上述の振動片を用いているため、振動もれを抑制することにより安定した振動を維持しつつ、耐衝撃性を向上することが可能な振動子を提供することができる。

［適用例７］本適用例に係る電子デバイスは、上記適用例のいずれか一例に記載の振動片と、前記振動片を駆動させる回路素子と、を備えていることを特徴とする。

本適用例によれば、上述の振動片を用いているため、振動もれを抑制することにより安定した振動を維持しつつ、耐衝撃性を向上することが可能な電子デバイスを提供することができる。

［適用例８］本適用例に係る電子機器は、上記適用例のいずれか一例に記載の振動片を備えていることを特徴とする。

本適用例によれば、上述の振動片を用いているため安定した振動特性と耐衝撃を得ることが可能であり、したがって特性の安定した電子機器を提供することができる。

［適用例９］本適用例に係る移動体は、上記適用例のいずれか一例に記載の振動片を備えていることを特徴とする。

本適用例によれば、上述の振動片を用いているため安定した振動特性と耐衝撃を得ることが可能であり、したがって特性の安定した移動体を提供することができる。

振動片としての音叉型振動片の概略を示し、（ａ）は実施形態の音叉型振動片の概略を示す斜視図、（ｂ）は他の形態の音叉型振動片の概略を示す斜視図。 実施形態の音叉型振動片の概略を示し、（ａ）は音叉型振動片の平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図。 音叉型振動片の変位分布のシミュレーション結果を示す部分斜視図。 音叉型振動片の接続部長さとＱ値との相関を示すグラフ。 本発明にかかる振動片を用いた振動子を示す正断面図。 本発明にかかる振動片を用いた電子デバイスとしての発振器を示す正断面図。 電子機器の一例としてのモバイル型のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図。 電子機器の一例としての携帯電話機の構成を示す斜視図。 電子機器の一例としてのデジタルスチールカメラの構成を示す斜視図。 移動体の一例としての自動車の構成を示す斜視図。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の振動片としての音叉型振動片の概略を示し、（ａ）は、本発明の振動片の実施形態にかかる音叉型振動片の概略を示す斜視図であり、（ｂ）は、他の形態の音叉型振動片の概略を示す斜視図である。図２は、本発明の振動片の実施形態にかかる音叉型振動片の概略を示しており、（ａ）は音叉型振動片の平面図、（ｂ）は（ａ）の正面図、（ｃ）は（ａ）の右側面図である。なお、本説明で用いる図面では、図示の便宜上、各構成部位を異なる寸法比で記載してあることもある。

（振動片の実施形態）
図１（ａ）、及び図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す本実施形態の音叉型振動片１は、第１の振動腕としての振動腕１１、１３と、第２の振動腕としての振動腕１２と、これら３個の振動腕１１、１２、１３のそれぞれの一端を連結する接続部２０と、接続部２０と連結する基部１４と、圧電体素子１５、１６、１７と、を含んで構成されている。

振動腕１１は、第１方向（図中のＺ方向）へ向けて配置された第１面１１ａを有する。同様に、振動腕１２は、第１方向へ向けて配置された第１面１２ａを有し、振動腕１３は、第１方向へ向けて配置された第１面１３ａを有する。本実施形態では、各第１面１１ａ、１２ａ、１３ａは平面であるが、これに限定されず、曲面、凹凸面などであってもよい。これらの振動腕１１、１２、１３は、第１方向と直交する第２方向（第２軸方向：図中のＸ方向）に沿って並行するように配列されている。各振動腕１１、１２、１３は、それぞれ長手方向が第２方向と直交する第３方向（第１軸方向：図中のＹ方向）に沿うように配置されている。これらの振動腕１１、１２、１３の断面形状は、例えば図２（ｂ）に示すように矩形上であるが、この形状に限定されない。

接続部２０は、その端部２０ａで３個の振動腕１１、１２、１３のそれぞれの一端（Ｙ方向に沿った一方の端部）と接続されており、これらの振動腕１１、１２、１３を連結している。接続部２０は、振動腕１１、１２、１３と同じ厚みを有しており、その表裏面は振動腕１１、１２、１３から延設されている。本実施形態の接続部２０は、後述する基部１４と同じ幅（図中のＸ方向寸法）で設けられているが、これに限定されない。接続部２０の幅は、基部１４より狭くなった構成、あるいは階段状に狭くなった構成でもよい。

基部１４は、接続部２０の端部２０ａと反対側の端２０ｂと接続されている。基部１４の一方の主面は、振動腕１１、１２、１３の第１面１１ａ、１２ａ、１３ａから接続部２０を介して延設された面である。基部１４の他方の主面は、接続部２０の端部２０ａと反対側の端から、第１方向（図中のＺ方向）と第３方向（図中のＹ方向）とへ向けた傾斜面を介して設けられている。換言すれば、基部１４は、接続部２０より第１方向側に段差を有した肉厚形状で設けられており、第１軸と第１軸に直交する第２軸とを含む平面上に形成されている。

本実施形態では、各振動腕１１、１２、１３と接続部２０と基部１４とは一体に形成される。各振動腕１１、１２、１３と接続部２０と基部１４とは、例えば水晶板を形状加工することによって形成される。この水晶板は、カット角の観点からはＺカット板であることが好ましいが、Ｘカット板、ＡＴカット板であってもよい。Ｚカット板を用いた場合には加工が容易になる。

圧電体素子１５は、振動腕１１の第１面１１ａ上に設けられている。同様に、圧電体素子１６は、振動腕１２の第１面１２ａ上に設けられ、圧電体素子１７は、振動腕１３の第１面１３ａ上に設けられている。

図２（ｂ）には、振動腕１１、１２、１３の第１面１１ａ、１２ａ、１３ａに設けられている圧電体素子１５、１６、１７の構造が示されている。なお、圧電体素子１５、１６、１７の構造は同様であるため、ここでは圧電体素子１５について説明する。圧電体素子１５は、第１面１１ａ上に配置された下部電極膜１５ａと、当該下部電極膜１５ａ上に配置された絶縁層としての圧電体膜１５ｂと、当該圧電体膜１５ｂ上に配置された上部電極膜１５ｃと、を含んでいる。この圧電体膜１５ｂは、例えばＺｎＯ、ＡｌＮ、ＰＺＴ、ＬｉＮｂＯ₃又はＫＮｂＯ₃の何れかを含む膜である。圧電体膜１５ｂの膜厚は、例えば０．２μｍ程度である。この圧電体膜１５ｂの膜厚は、振動腕１１の厚みに対して０．０２５倍〜０．２５倍程度に設定されることが望ましい。

各下部電極膜１５ａ、１６ａ、１７ａ、各上部電極膜１５ｃ、１６ｃ、１７ｃは、それぞれ、例えばクロム膜、金膜、チタン膜、アルミニウム膜、モリブデン膜、ＩＴＯ膜などの導電体膜である。これらのうち、Ｘ方向において外側に配置された２つの振動腕１１、１３に設けられた各圧電体素子１５、１７の各下部電極膜１５ａ、１７ａと、Ｘ方向において内側に配置された１つの振動腕１２に設けられた圧電体素子１６の上部電極膜１６ｃと、が相互に電気的に接続されている。また、Ｘ方向において外側に配置された２つの振動腕１１、１３に設けられた各圧電体素子１５、１７の各上部電極膜１５ｃ、１７ｃと、Ｘ方向において内側に配置された１つの振動腕１２に設けられた圧電体素子１６の下部電極膜１６ａと、が相互に電気的に接続されている。

各電極膜の接続構造について、主に図２（ａ）を参照しながら、さらに説明する。上部電極膜１５ｃと上部電極膜１７ｃとは、電極パッド２４を介して相互に電気的に接続されている。本実施形態では、これらの上部電極膜１５ｃ、１７ｃと電極パッド２４とは一体に形成される。下部電極膜１６ａは、例えばスルーホール配線などを用いた接続配線１８を介して上部電極膜１７ｃと電気的に接続されている（図示せず）。これらにより、上部電極膜１５ｃ、１７ｃと下部電極膜１６ａとの相互間が電気的に接続される。この電極パッド２４を通じて、上部電極膜１５ｃ、１７ｃおよび下部電極膜１６ａに対して同電位の電気信号を供給することができる。

下部電極膜１５ａと下部電極膜１７ａとは、例えばスルーホール配線などを用いた接続配線１８および電極パッド２６を介して相互に電気的に接続されている（図示せず）。なお、本実施形態では、電極パッド２６は、前述の電極パッド２４と同時に形成される。上部電極膜１６ｃは、基部１４の上方に延出された位置で、例えばスルーホール配線などを用いた接続配線１８を介して下部電極膜１５ａと電気的に接続されている（図示せず）。これらにより、下部電極膜１５ａ、１７ａと上部電極膜１６ｃとの相互間が電気的に接続される。この電極パッド２６を通じて、下部電極膜１５ａ、１７ａおよび上部電極膜１６ｃに対して同電位の電気信号を供給することができる。

上記の電極パッド２４および電極パッド２６に逆電位の電気信号を交互に供給することにより、振動腕１１、１３と振動腕１２とを互い違いに上下振動させることができる。具体的には、各上部電極膜１５ｃ、１６ｃ、１７ｃと下部電極膜１５ａ、１６ａ、１７ａとの間に電圧を印加した際に、外側の各圧電体素子１５、１７にかかる電界の方向と内側の圧電体素子１６にかかる電界の方向とが逆向きとなる。したがって、振動腕１１、１３の振動方向と振動腕１２の振動方向とが逆向きになり、電界印加により振動腕１１、１３と振動腕１２とが互い違いに上下運動を行う。換言すれば、振動腕１１、１３と振動腕１２とが互い違いに、第１軸と第１軸に直交する第２軸とを含む平面に対し垂直方向あるいは垂直方向に沿って屈曲振動を行う。

このような３腕構造において、上下振動（図中のＺ方向に沿った振動）を用いる振動モードが基部１４側に伝搬しないように振動腕１１，１２，１３と基部１４との間に接続部２０を設けている。この接続部２０の長さが短いと振動モードの相殺が不十分であるので、接続部の長さについて以下で検証を行った。

接続部２０は、接続部２０の第３方向（第１軸方向：図中のＹ方向）の長さＬ２が、次の式で定められる範囲内となるように設けられている。即ち、接続部２０の第３方向（第１軸方向：図中のＹ方向）の長さＬ２と、振動腕の第３方向（第１軸方向：図中のＹ方向）の長さＬ１との関係が、Ｌ１／１５≦Ｌ２≦Ｌ１の範囲内とすることが好ましい。さらに好ましくは、接続部２０の第３方向（第１軸方向：図中のＹ方向）の長さＬ２と、振動腕の第３方向（第１軸方向：図中のＹ方向）の長さＬ１との関係が、Ｌ１／１０≦Ｌ２≦Ｌ１の範囲内とすることが望ましい。この範囲内となるように接続部２０の第３方向（第１軸方向：図中のＹ方向）の長さＬ２を構成することにより、振動腕１１、１２、１３の振動が基部１４に伝わる振動もれの現象を抑制することができる。

この振動の伝播と抑制について、図３を用いて説明する。図３は、音叉型振動片の変位分布のシミュレーション結果を示す部分斜視図であり、振動腕１１、１２、１３（以下、代表して振動腕１１として説明する。）と接続部２０との連結部分を示している。また、図３では、黒色の濃い部分が変位の大きな部分であり、色が薄くなるにつれて変位が小さくなるように表現されている。なお、本シミュレーションに用いている振動片の振動腕１１の長さは、３００μｍである。

図３に示すように、振動腕１１は振動しているため、変位は最も大きくなり、接続部２０の端部２０ａからＬＰ１（本例では、２０μｍ）の間隔を持った仮想線Ｐ１までの間で殆んど変位は存在しなくなることがわかる。このとき、接続部２０の端部２０ａからＬＰ１までの間隔２０μｍと、振動腕１１の長さが３００μｍとの関係は、１：１５となる。即ち、接続部２０の長さＬ２は、振動腕１１の長さＬ１に対し、Ｌ２／１５以上であれば、振動腕１１の振動が接続部２０内で減衰され、基部１４まで伝播しない。このように、Ｌ２／１５以上であれば、振動もれを伝播させない範囲（下限値）とすることができる。

また、接続部２０の端部２０ａからＬＰ２（本例では、３０μｍ）の間隔を持った仮想線Ｐ２の位置まででは、仮想線Ｐ１と仮想線Ｐ２との間でさらに減衰が進み、仮想線Ｐ２の近傍では変位が存在していない。上述と同様に、接続部２０の端部２０ａからＬＰ２までの間隔３０μｍと、振動腕１１の長さが３００μｍとの関係は、１：１０となる。即ち、接続部２０の長さＬ２は、振動腕１１の長さＬ１に対し、Ｌ２／１０以上であれば、振動腕１１の振動が接続部２０内で完全に減衰され、基部１４まで伝播しない。このように、Ｌ２／１０以上であれば、さらに好ましく、確実に振動もれを伝播させない範囲（下限値）とすることができる。

図４に、接続部２０の長さＬ２と音叉型振動片１のＱ値との相関を示す。図４に示すグラフでは、上述の実施形態の音叉型振動片１の構成の振動片におけるＱ値を示す白四角（◇）と、図１（ｂ）に示す音叉型振動片１ａにおけるＱ値を示す黒丸（●）とを示している。図１（ｂ）に示す音叉型振動片１ａは、振動腕１１ｂと振動腕１３ｂが接続部２０の図中Ｘ方向の両端から延設された端を持ち、その２つの振動腕１１ｂ、１３ｂの間に他の振動腕１２ｂが配置された構成である。図４に示すように、接続部２０の長さＬ２が３０μｍ以上であれば、双方の構成の音叉型振動片１、１ａにおいてもＱ値の低下は生じない。しかしながら、接続部２０の長さＬ２が２０μｍとなると、上述の音叉型振動片１の構成ではＱ値の低下は生じないが、他の構成の音叉型振動片１ａでは、Ｑ値の低下が見られる。即ち、音叉型振動片１の振動腕１１、１２、１３の形状であれば、問題なく用いることができる水準とすることが可能である。上述したように、接続部２０の長さＬ２は、長ければ長いほど振動もれが基部１４の伝播することを防止することができるが、長過ぎると以下のような不具合を生じる。

接続部２０の長さＬ２が長過ぎると、接続部２０の剛性が弱くなり、振動腕１１、１２、１３の保持が不安定になって、振動特性のばらつきを生じる虞がある。また、振動腕１１、１２、１３から電極パッド２４、２６に接続される配線１９、２１、２２が長くなり、配線抵抗が大きくなって振動特性に影響を生じる虞がある。したがって、接続部２０の長さＬ２の上限値を定める必要があり、以下に説明する。

上述（図２参照）したように、振動腕１１から接続部２０を介した基部１４にかけては、振動腕１１に設けられた圧電体素子１５からの配線１９が設けられており、この配線１９によって圧電体素子１５と電極パッド２４とが電気的に接続されている。同様に、振動腕１２から接続部２０を介した基部１４にかけては、振動腕１１に設けられた圧電体素子１６からの配線２２および図示しない裏面の配線が設けられており、この配線２２などによって圧電体素子１６と電極パッド２６とが電気的に接続されている。同様に、振動腕１３から接続部２０を介した基部１４にかけては、振動腕１３に設けられた圧電体素子１７からの配線２１が設けられており、この配線２１によって圧電体素子１７と電極パッド２４とが電気的に接続されている。

電極パッド２４、２６は、音叉型振動片１を駆動させるための回路（図示せず）との接続用電極であり、接続部２０の長さが長くなるほど圧電体素子１５、１６、１７と接続される配線１９、２１、２２が長くなり、配線１９、２１、２２の配線抵抗が大きくなる。配線１９、２１、２２には、一般的にＩＴＯ（厚さ５０ｎｍ）が用いられており、このシート抵抗は１００［Ω／□］である。仮に配線１９、２１、２２の長さを振動腕１１の長さと同じ３００μｍとし、幅２５μｍとすると、配線抵抗は、１００［Ω／□］×３００［μｍ］／２５［μｍ］＝１２００［Ω］＝１．２［ＫΩ］となる。

配線１９、２１、２２の配置パターンにも影響されるが、上述の配線パターンによると上部電極膜１５ｃ、１６ｃ、１７ｃと下部電極膜１５ａ、１６ａ、１７ａと配線１９、２１、２２とで約６倍の配線抵抗となり、即ち、１．２［ＫΩ］×６＝７．２［ＫΩ］）となる。純粋に振動腕１１、１２、１３のみのＣＩ（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）値が７０［ＫΩ］とすると、接続部２０の長さが３００μｍを超えると、１０％以上抵抗値が上昇してしまうことになる。ＣＩ値が、１０％を超えて上昇することになると、音叉型振動片１の振動が起こり難くなるなど振動特性が劣化する虞が高くなり実用上好ましくない。したがって、接続部２０の長さＬ２が、振動腕１１の長さＬ１を超えることは好ましくなく、振動腕１１の長さＬ１を接続部２０の長さＬ２の上限値とした。

上述の実施形態の音叉型振動片１、１ａによれば、振動腕１１、１２、１３が、次式の範囲内の長さで設けられている接続部２０を介して基部１４に連結されている。
Ｌ１／１５≦Ｌ２≦Ｌ１（Ｌ１：１１、１２、１３の長さ、Ｌ２：接続部２０の長さ）
これにより、耐衝撃性の劣化を防止しつつ、振動腕１１、１２、１３の振動が接続部２０で減衰されることによる基部１４への振動の伝播（振動もれ）の抑制により安定した振動特性を有する音叉型振動片１、１ａを提供することが可能となる。

なお、上述の実施形態では、振動腕１１、１２、１３と接続部２０と基部１４とは、振動片の基材として水晶板を用いて一体に形成される例で説明したが、水晶に限定するものではない。振動片の基材としては、水晶に変えて、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ₂Ｂ₄Ｏ₇）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの圧電材料、またはシリコンなどの半導体材料であってもよい。

また、前述の実施形態では、３つの振動腕１１、１２、１３を有する音叉型振動片１で説明したが、振動腕は１つ、あるいは５つ以上の奇数個であってもよい。

（振動子）
次に、上述の実施形態で述べた振動片を備えた振動子について、音叉型振動片１を用いた例で説明する。図５は、振動子の概略構成を示す模式的に示す正断面図である。なお、上述の実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、上述の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図５に示すように、振動子５は、上述の実施形態で述べた音叉型振動片１と、音叉型振動片１を収納している容器としてのパッケージ５０と、を備えている。

パッケージ５０は、平面形状が略矩形で凹部を有したパッケージベース５１と、パッケージベース５１の凹部を覆う平面形状が略矩形で平板状のリッド５２と、を有し、略直方体形状に形成されている。パッケージベース５１には、セラミックグリーンシートを成形して積層し焼成した酸化アルミニウム質焼結体、水晶、ガラス、シリコンなどが用いられている。リッド５２には、パッケージベース５１と同材料、または、コバール、４２アロイ、ステンレス鋼などの金属が用いられている。

パッケージベース５１には、内底面（凹部の内側の底面）２３に、内部端子３４が設けられている。内部端子３４は、音叉型振動片１の基部１４に設けられた電極パッド２６（２４）の近傍となる位置に略矩形状に形成されている。電極パッド２６（２４）は、図示しない配線により、音叉型振動片１の下部電極膜１６ａ（１５ａ、１７ａ）あるいは各上部電極膜１６ｃ（１５ｃ、１７ｃ）に接続されている。

パッケージベース５１の外底面（内底面２３の反対側の面、外側の底面）３６には、電子機器などの外部部材に実装される際に用いられる一対の外部端子２７、２８が形成されている。外部端子２７、２８は、図示しない内部配線によって内部端子３４と接続されている。例えば、外部端子２７は、内部端子３４と接続され、外部端子２８は、図示しない他の内部端子と接続されている。内部端子３４及び外部端子２７、２８は、Ｗ（タングステン）などのメタライズ層にＮｉ、Ａｕなどの各被膜をメッキなどの方法により積層した金属膜からなる。

振動子５は、音叉型振動片１の基部１４（振動腕１１、１２、１３、および接続部２０より厚い部分）が、エポキシ系、シリコーン系、ポリイミド系などの接着剤３０を介して、パッケージベース５１の内底面２３に固定されている。そして、振動子５は、音叉型振動片１の電極パッド２６（２４）が、Ａｕ、Ａｌなどの金属ワイヤー３１により、例えば内部端子３４と接続されている。振動子５は、音叉型振動片１がパッケージベース５１の内部端子３４と接続された状態で、パッケージベース５１の凹部がリッド５２により覆われ、パッケージベース５１とリッド５２とがシームリング、低融点ガラス、接着剤などの接合部材２９で接合されることにより、パッケージ５０の内部が気密に封止されている。なお、パッケージ５０の内部は、減圧状態（真空度の高い状態）または窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスが充填された状態となっている。

なお、パッケージは、平板状のパッケージベースと凹部を有するリッドなどから構成されていてもよい。また、パッケージは、パッケージベース及びリッドの両方に凹部を有していてもよい。

振動子５は、外部端子２７、２８、金属ワイヤー３１、電極パッド２６（２４）を経由して圧電体素子（１６など）に印加される駆動信号（交番電圧）によって、音叉型振動片１の各振動腕（１２など）が所定の周波数で振動（共振）する。

上述したように、振動子５は、音叉型振動片１を備えていることから、上述の実施形態に記載された効果、即ち耐衝撃性の劣化を防止しつつ、振動腕１２（１１、１３）の振動が接続部２０で減衰されることによる基部１４への振動の伝播（振動もれ）の抑制により安定した振動特性を有している。

（電子デバイス）
次に、上述の実施形態で述べた振動片を備えた電子デバイスとしての発振器について、音叉型振動片１を用いた例で説明する。図６は、電子デバイスの一例の発振器の概略構成を示す模式的に示す正断面図である。なお、各配線は省略してある。また、上述の実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、上述の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図６に示すように、発振器６は、上述の実施形態で述べた音叉型振動片１と、音叉型振動片１を発振（駆動）させる発振回路（回路素子）としてのＩＣチップ４０と、音叉型振動片１及びＩＣチップ４０を収容したパッケージ５０と、を備えている。

パッケージベース５１の内底面３２には、内部接続端子３２ａが設けられている。発振回路を内蔵するＩＣチップ４０は、パッケージベース５１の内底面３２に、接着剤３２ｂなどを用いて固定されている。ＩＣチップ４０は、図示しない接続パッドが、Ａｕ、Ａｌなどの金属ワイヤー４１により内部接続端子３２ａと接続されている。

内部接続端子３２ａは、Ｗ（タングステン）などのメタライズ層にＮｉ、Ａｕなどの各被膜をメッキなどにより積層した金属膜からなり、図示しない内部配線を経由して、パッケージ５０の外部端子２７、２８、内部端子３４などに接続されている。なお、ＩＣチップ４０の接続パッドと内部接続端子３２ａとの接続には、金属ワイヤー４１を用いたワイヤーボンディングによる接続方法以外に、ＩＣチップ４０を反転させてのフリップチップ実装による接続方法などを用いてもよい。

また、パッケージベース５１の内底面（凹部の内側の底面）２３には、内部端子３４が設けられている。内部端子３４は、音叉型振動片１の基部１４に設けられた電極パッド２６（２４）の近傍となる位置に略矩形状に形成されている。電極パッド２６（２４）は、図示しない配線により、音叉型振動片１の下部電極膜１５ａ、１６ａ、１７ａ、あるいは各上部電極膜１５ｃ、１６ｃ、１７ｃに接続されている。

音叉型振動片１は、基部１４（振動腕１１、１２、１３、および接続部２０より厚い部分）が、エポキシ系、シリコーン系、ポリイミド系などの接着剤３０を介して、パッケージベース５１の内底面２３に固定されている。そして、音叉型振動片１の電極パッド２６（２４）が、Ａｕ、Ａｌなどの金属ワイヤー３１により、例えば内部端子３４と接続されている。

発振器６は、ＩＣチップ４０から内部接続端子３２ａ、内部端子３４、金属ワイヤー３１、電極パッド２６（２４）を経由して下部電極膜１５ａ、１６ａ、１７ａ、あるいは各上部電極膜１５ｃ、１６ｃ、１７ｃに印加される駆動信号によって、音叉型振動片１の各振動腕（１２など）が所定の周波数で発振（共振）する。そして、発振器６は、この発振に伴って生じる発振信号をＩＣチップ４０、内部接続端子３２ａ、外部端子２７、２８などを経由して外部に出力する。

上述したように、発振器６は、音叉型振動片１を備えていることから、上述の実施形態に記載された効果、即ち耐衝撃性の劣化を防止しつつ、振動腕１２（１１、１３）の振動が接続部２０で減衰されることによる基部１４への振動の伝播（振動もれ）の抑制により安定した振動特性を有している。

なお、発振器６は、ＩＣチップ４０をパッケージ５０に内蔵ではなく、外付けした構成のモジュール構造（例えば、１つの基板上に水晶振動子及びＩＣチップが個別に搭載されている構造）としてもよい。

［電子機器］
次いで、本発明の一実施形態に係る振動片としての音叉型振動片１を適用した電子機器について、図７〜図９に沿って詳細に説明する。なお、説明では、音叉型振動片１を用いた例を示しているが、音叉型振動片１を用いた振動子５、あるいは音叉型振動片１を用いた発振器６を適用した構成でもよい。

図７は、本発明の一実施形態に係る音叉型振動片１を備え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の概略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１００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、基準信号源などとして音叉型振動片１が内蔵されている。

図８は、本発明の一実施形態に係る音叉型振動片１を備える電子機器としての携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成の概略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１００が配置されている。このような携帯電話機１２００には、基準信号源などとして音叉型振動片１が内蔵されている。

図９は、本発明の一実施形態に係る音叉型振動片１を備える電子機器としてのデジタルスチールカメラの構成の概略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、デジタルスチールカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。デジタルスチールカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部１００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１００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等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１００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、このデジタルスチールカメラ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１４３０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１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。このようなデジタルスチールカメラ１３００には、基準信号源などとして音叉型振動片１が内蔵されている。

なお、本発明の一実施形態に係る音叉型振動片１は、図７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８の携帯電話機、図９のデジタルスチールカメラの他にも、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等の電子機器に適用することができる。

［移動体］
図１０は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１０６には本発明に係る音叉型振動片１が搭載されている。例えば、同図に示すように、移動体としての自動車１０６には、音叉型振動片１を内蔵してタイヤ１０９などを制御する電子制御ユニット１０８が車体１０７に搭載されている。また、音叉型振動片１は、他にも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。

１…振動片としての音叉型振動片、５…振動子、６…電子デバイスとしての発振器、１１、１２、１３…振動腕、１１ａ、１２ａ、１３ａ…第１面、１４…基部、１５、１６、１７…圧電体素子、１５ａ、１６ａ、１７ａ…下部電極膜、１５ｂ、１６ｂ、１７ｂ…絶縁層としての圧電体膜、１５ｃ、１６ｃ、１７ｃ…上部電極膜、１８…接続配線、１９、２１、２２…配線、２０…接続部、２０ａ…接続部の端部、２０ｂ…接続部の端、２３…内底面、２４、２６…電極パッド、２７、２８…外部端子、２９…接合部材、３０…接着剤、３１…金属ワイヤー、３４…内部端子、３６…外底面、４０…発振回路としてのＩＣチップ、４１…金属ワイヤー、５０…パッケージ、５１…パッケージベース、５２…リッド、１０６…移動体としての自動車、１１００…電子機器としてのパーソナルコンピューター、１２００…電子機器としての携帯電話機、１３００…電子機器としてのデジタルスチールカメラ、Ｌ１…振動腕の長さ寸法、Ｌ２…接続部の長さ寸法。

本発明のある形態に係る振動片は、第１軸と前記第１軸に直交する第２軸とを含む平面上に設けられている基部と、前記基部の一端から前記第１軸に沿って前記基部の厚みより薄い厚みで延設されている接続部と、前記接続部から前記第１軸に沿って延設されている第１の振動腕及び第２の振動腕と、前記第１の振動腕上に配設された第１の圧電体素子と、
前記第２の振動腕上に配設された第２の圧電体素子と、を有し、前記第１の圧電体素子は第１の電極膜を含み、前記第２の圧電体素子は第２の電極膜を含み、平面視で、前記接続部には、前記第１の電極膜と前記第２の電極膜を電気的に接続する接続部スルーホール配線が配設されており、前記第１の振動腕及び前記第２の振動腕は、前記平面に対し垂直方向に沿って屈曲振動し、前記接続部は、前記接続部の前記第１軸方向の長さＬ２と、前記第１の振動腕及び前記第２の振動腕の前記第１軸方向の長さＬ１との関係が、Ｌ１／１５≦Ｌ２≦Ｌ１の範囲内に設けられていることを特徴とする。
本発明のある別な形態に係る振動片は、前記第１の振動腕と前記第２の振動腕とに並行し、前記接続部から前記第１軸に沿って延設されている第３の振動腕を備え、前記第３の振動腕上に第３の圧電体素子が配設され、前記第３の圧電体素子は第３の電極膜を含み、平面視で、前記第２の振動腕は、前記第１の振動腕と前記第３の振動腕の間に配設されており、前記基部の一方の面における前記一端とは反対の他端側に、前記第１の電極膜及び前記第３の電極膜に信号を伝える電極パッドが配置され、前記基部の他方の面に、前記第１の電極膜及び前記第３の電極膜に電気的に接続された配線が配設され、平面視で、前記基部の他端側には、前記電極パッドと前記配線とを電気的に接続する基部スルーホール配線が配設されていることを特徴とする。
本発明のある別な形態に係る振動片は、前記第１の振動腕及び前記第２の振動腕は、前記接続部と同じ厚みであることを特徴とする。
本発明のある別な形態に係る振動片は、前記基部、前記接続部、及び前記第１の振動腕及び前記第２の振動腕は、水晶から構成されていることを特徴とする。
本発明のある別な形態に係る振動片は、前記基部、前記接続部、及び前記第１の振動腕及び前記第２の振動腕は、半導体から構成されていることを特徴とする。
本発明のある別な形態に係る振動片は、前記振動片と、前記振動片を収納している容器と、を備えていることを特徴とする。
本発明のある形態に係る電子デバイスは、前記振動片と、前記振動片を駆動させる回路素子と、を備えていることを特徴とする。
本発明のある形態に係る電子機器は、前記振動片を備えていることを特徴とする。
本発明のある形態に係る移動体は、前記振動片を備えていることを特徴とする。
［適用例１］本適用例に係る振動片は、第１軸と前記第１軸に直交する第２軸とを含む
平面上に設けられている基部と、前記基部から前記第１軸に沿って、前記基部の厚みより
薄い厚みで延設されている接続部と、前記接続部の一端から前記第１軸に沿って延設され
ている振動腕と、を含み、前記振動腕は、前記平面に対し垂直方向に沿って屈曲振動し、
前記接続部は、前記接続部の前記第１軸方向の長さＬ２と、前記振動腕の前記第１軸方向
の長さＬ１との関係が、Ｌ１／１５≦Ｌ２≦Ｌ１の範囲内に設けられていることを特徴と
する。

Claims (9)

1. 第１軸と前記第１軸に直交する第２軸とを含む平面上に設けられている基部と、
   前記基部から前記第１軸に沿って前記基部の厚みより薄い厚みで延設されている接続部と、
   前記接続部の一端から前記第１軸に沿って延設されている振動腕と、を含み、
   前記振動腕は、前記平面に対し垂直方向に沿って屈曲振動し、
   前記接続部は、前記接続部の前記第１軸方向の長さＬ２と、前記振動腕の前記第１軸方向の長さＬ１との関係が、
   Ｌ１／１５≦Ｌ２≦Ｌ１
   の範囲内に設けられていることを特徴とする振動片。
2. 前記振動腕は、並行して設けられている第１の振動腕と第２の振動腕とを備えており、 前記第１の振動腕と前記第２の振動腕とは、互いに反対方向に屈曲振動することを特徴とする請求項１に記載の振動片。
3. 前記振動腕は、前記接続部と同じ厚みであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の振動片。
4. 前記基部、前記接続部、および前記振動腕は、水晶から構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の振動片。
5. 前記基部、前記接続部、および前記振動腕は、半導体から構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の振動片。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の振動片と、
   前記振動片を収納している容器と、
   を備えていることを特徴とする振動子。
7. 請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の振動片と、
   前記振動片を駆動させる回路素子と、
   を備えていることを特徴とする電子デバイス。
8. 請求項１ないし請求項５のいずれか一項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。
9. 請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の振動片を備えていることを特徴とする移動体。