JP2019009618A - 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】Ｑ値を高めることができる振動素子、振動子、発振器、電子機器および移動体を提供すること。
【解決手段】第１主面を有し、厚み滑り振動を主振動として励振する振動部と、前記振動部の周囲に設けられ、前記振動部とは厚さが異なることで、前記第１主面に対して前記振動部の厚さ方向にずれて配置されている第２主面を有する周囲部と、を備え、前記第１主面と前記第２主面との間には、前記第１主面と前記第２主面とを接続している側面が設けられており、前記側面には、前記第１主面側から前記第２主面側に向けて延び、前記振動部の周方向に沿って並んで配置され、深さおよび幅のうちの少なくとも一方が互いに異なる複数の凹部、または、高さおよび幅のうちの少なくとも一方が互いに異なる複数の凸部が設けられていることを特徴とする振動素子。
【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カット水晶振動子に代表されるように、厚み滑り振動を主振動とする振動素子を備える振動子が知られている（例えば、特許文献１参照）。

例えば、特許文献１に記載の水晶振動子は、主面部と、この主面部を囲み、主面部よりも厚さが小さい周縁部と、を備えたメサ型水晶振動子である。この水晶振動子は、主振動とは異なる振動（不要振動）を低減して、主面部にエネルギーを閉じ込めるために、主面部と周縁部との境界近傍に、凸部および凹部の少なくとも一方が設けられている。

特開２０１４−１２７７４３号公報

しかし、特許文献１に記載の水晶振動子は、主面部と周縁部との境界近傍に設けた凸部および凹部の配置および形状が規則的であるため、この凸部または凹部での反射波が不要振動と結合し、その結果、Ｑ値を低下させてしまうという課題がある。

本発明の目的は、Ｑ値を高めることができる振動素子、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、以下の適用例または形態として実現することが可能である。

本適用例の振動素子は、第１主面を有し、厚み滑り振動を主振動として励振する振動部と、
前記振動部の周囲に設けられ、前記振動部とは厚さが異なることで、前記第１主面に対して前記振動部の厚さ方向にずれて配置されている第２主面を有する周囲部と、を備え、
前記第１主面と前記第２主面との間には、前記第１主面と前記第２主面とを接続している側面が設けられており、
前記側面には、前記第１主面側から前記第２主面側に向けて延び、前記振動部の周方向に沿って並んで配置され、深さおよび幅のうちの少なくとも一方が互いに異なる複数の凹部、または、高さおよび幅のうちの少なくとも一方が互いに異なる複数の凸部が設けられていることを特徴とする。

このような振動素子によれば、第１主面と第２主面とを接続している側面に、第１主面側から第２主面側に向けて延び、振動部の周方向に沿って並んで配置されている複数の凹部または複数の凸部が設けられているため、振動部の主振動（目的とする厚み滑り振動）とは異なる周波数の振動である副振動（不要振動）を低減することができる。特に、複数の凹部のうちの少なくとも２つの凹部について深さおよび幅のうちの少なくとも一方が互いに異なるか、または、複数の凸部のうちの少なくとも２つの凸部について高さおよび幅のうちの少なくとも一方が互いに異なること、例えば、複数の凹部または複数の凸部の配置または形状が不規則であることで、側面での反射波を低減することができ、その結果、当該反射波と不要振動との結合を低減し、Ｑ値を高めることができる。

本適用例の振動素子では、前記側面は、前記第１主面および前記第２主面に対して傾斜していることが好ましい。
これにより、側面での反射波をより低減することができる。

本適用例の振動素子では、前記凹部の深さまたは前記凸部の高さをｄ［μｍ］とし、前記厚み滑り振動の波長をλ［μｍ］としたとき、
ｄ≦λ／２の関係を満たすことが好ましい。
これにより、副振動を低減する効果を高めることができる。

本適用例の振動素子では、前記振動部の周方向で互いに隣り合う２つの前記凹部または前記凸部の中心間距離をＰ［μｍ］とし、前記厚み滑り振動の波長をλ［μｍ］としたとき、
Ｐ≦λの関係を満たすことが好ましい。
これにより、副振動を低減する効果を高めることができる。

本適用例の振動素子では、前記凹部は、前記凹部の深さおよび幅のうちの少なくとも一方が前記第１主面側から前記第２主面側に向けて漸減または漸増している部分を有するか、または、前記凸部は、前記凸部の高さおよび幅の少なくとも一方が前記第１主面側から前記第２主面側に向けて漸減または漸増している部分を有することが好ましい。
これにより、側面での反射波をより低減することができる。

本適用例の振動素子では、前記振動部および前記周囲部は、水晶で構成されていることが好ましい。

これにより、振動素子のＱ値を高めることができる。また、ドライエッチングを用いて寸法精度の高い振動素子を比較的容易に得ることができるという利点もある。

本適用例の振動素子では、前記側面は、前記水晶の複数の異なる結晶面を含んで構成されていることが好ましい。

これにより、例えば、ウェットエッチングを用いて振動素子を形成する際に、そのウェットエッチングの異方性を利用して複数の凹部または複数の凸部を有する側面を形成することができる。

本適用例の振動素子では、前記振動部の厚さが前記周囲部の厚さよりも厚いことが好ましい。

これにより、いわゆるメサ型の振動素子において、不要振動を低減したり、側面での反射波と不要振動との結合を低減したりすることができる。

本適用例の振動素子では、前記振動部の厚さが前記周囲部の厚さよりも薄いことが好ましい。

これにより、いわゆる逆メサ型の振動素子において、不要振動を低減したり、側面での反射波と不要振動との結合を低減したりすることができる。

本適用例の振動子は、本適用例の振動素子と、
前記振動素子が収納されているパッケージと、を有することを特徴とする。

このような振動子によれば、振動素子のＱ値を高めることができるという効果を利用して、振動子の特性を向上させることができる。

本適用例の発振器は、本適用例の振動素子と、
前記振動素子を駆動する回路と、を有することを特徴とする。

このような発振器によれば、振動素子のＱ値を高めることができるという効果を利用して、発振器の特性を向上させることができる。

本適用例の電子機器は、本適用例の振動素子を有することを特徴とする。
このような電子機器によれば、振動素子のＱ値を高めることができるという効果を利用して、電子機器の特性を向上させることができる。

本適用例の移動体は、本適用例の振動素子を有することを特徴とする。
このような移動体によれば、振動素子のＱ値を高めることができるという効果を利用して、移動体の特性を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る振動素子を示す平面図である。 図１中のＡ−Ａ線断面図（縦断面図）である。 図１に示す振動素子が備える振動部の側面に設けられた凹凸部を示す部分拡大斜視図である。 図１中の部分Ｂを拡大して示す模式図である。 本発明の第２実施形態に係る振動素子を示す縦断面図である。 本発明の振動子の実施形態を示す断面図である。 本発明の発振器の実施形態を示す断面図である。 本発明の電子機器の一例であるモバイル型（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。 本発明の電子機器の一例であるスマートフォンの構成を示す斜視図である。 本発明の電子機器の一例であるディジタルスチ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である自動車を示す斜視図である。

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、本発明の振動素子の実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る振動素子を示す平面図である。図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図（縦断面図）である。図３は、図１に示す振動素子が備える振動部の側面に設けられた凹凸部を示す部分拡大斜視図である。図４は、図１中の部分Ｂを拡大して示す模式図である。

図１および図２に示すように、振動素子１は、いわゆるメサ型の振動素子である。この振動素子１は、基板２と、基板２上に設けられている電極３と、を有している。

基板２は、水晶基板である。ここで、基板２の構成材料である水晶は、三方晶系に属しており、結晶軸として互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を有している。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。本実施形態では、基板２は、ＸＺ面（Ｙ軸に直交する平面）をＸ軸まわりに所定の角度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」である。θ＝３５°１５’の回転Ｙカット水晶基板であるＡＴカット水晶基板を基板２として用いることにより、優れた温度特性を有する振動素子１となる。なお、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カットまたはＳＣカットの水晶基板を用いてもよい。

Ｘ軸まわりに角度θ回転したＹ軸およびＺ軸を、それぞれ、Ｙ’軸およびＺ’軸とする。したがって、基板２は、厚さ方向がＹ’軸に平行であり、主面がＸＺ’面（Ｙ’軸に直交する面）に沿って拡がっている。なお、以下では、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ’軸に平行な方向を「Ｙ’軸方向」、Ｚ’軸に平行な方向を「Ｚ’軸方向」という。

基板２は、その厚さ方向（Ｙ’軸方向）から見た平面視（以下、単に「平面視」ともいう）で、Ｘ軸方向に延びている長辺と、Ｚ’軸方向に延びている短辺とを有する長手形状をなしている。なお、基板２の平面視形状としては、これに限定されず、例えば、Ｘ軸方向に延びている辺の長さとＺ’軸方向に延びている辺の長さとが等しい正方形状をなしていてもよいし、Ｘ軸方向に延びている短辺と、Ｚ’軸方向に延びている長辺とを有する長手形状をなしていてもよい。

図１および図２に示すように、基板２は、厚み滑り振動を主振動として励振する振動部２１と、振動部２１の周囲に位置しているとともに振動部２１と一体化され、振動部２１とは厚さが異なる周囲部２２と、を有している。本実施形態では、周囲部２２は、振動部２１よりも厚さが薄い「薄肉部」である。

ここで、振動部２１は、周囲部２２よりも＋Ｙ’軸方向側に突出している突出部２１１（メサ部）と、周囲部２２よりも−Ｙ’軸方向側に突出している突出部２１２（メサ部）と、を有する。そして、振動部２１の側面２３は、突出部２１１の側面２３１と、突出部２１２の側面２３２と、を有する。

側面２３１は、振動部２１の一方（＋Ｙ’軸方向側）の主面２１３（すなわち突出部２１１の主面２１３）と、周囲部２２の一方（＋Ｙ’軸方向側）の主面２２１と、を接続している。側面２３２は、振動部２１の他方（−Ｙ’軸方向側）の主面２１４（すなわち突出部２１２の主面２１４）と、周囲部２２の他方（−Ｙ’軸方向側）の主面２２２と、を接続している。そして、図１に示す平面視で、側面２３１は、主面２１３の全周を囲むように形成され、側面２３２は、主面２３２の全周を囲むように形成されている。本実施形態では、側面２３１、２３２は、それぞれ、振動部２１側から周囲部２２側に向けて基板２の厚さが薄くなるように、Ｙ’軸方向に対して傾斜している。なお、側面２３１、２３２は、それぞれ、Ｙ’軸に対して平行（すなわちＸＺ’平面に対して垂直）であってもよい。

また、図３に示すように、側面２３１には、主面２１３側から主面２２１側へ延びている複数の凹部２３ａおよび複数の凸部２３ｂが設けられている。同様に、側面２３２には、図示しないが、主面２１４側から主面２２２側へ延びている複数の凹部２３ａおよび複数の凸部２３ｂ（以下、「凹凸部」ともいう）が設けられている。すなわち、図１および図３に示すように、側面２３１、２３２には、それぞれ、周方向に沿って、山と谷が交互に形成されている。これにより、振動部２１の主振動（目的とする厚み滑り振動）とは異なる周波数の振動である副振動（不要振動）を低減することができる。特に、少なくとも２つの凹部２３ａについて深さおよび幅のうちの少なくとも一方が互いに異なるか、または、少なくとも２つの凸部２３ｂについて高さおよび幅のうちの少なくとも一方が互いに異なる。これにより、当該側面２３（２３１、２３２）での反射波を低減することができ、その結果、当該反射波と不要振動との結合を低減し、振動素子１のＱ値を高めることができる。なお、複数の凹部２３ａおよび複数の凸部２３ｂについては、後に詳述する。

なお、振動部２１は、＋Ｙ’軸方向側および−Ｙ’軸方向側の少なくとも一方側に突出していればよい。すなわち、突出部２１１または突出部２１２のいずれかを省略してもよい。また、図示では、突出部２１１および突出部２１２の高さが互いに等しいが、これらの高さが互いに異なっていてもよい。また、振動部２１および周囲部２２のそれぞれの平面視形状は、図１に示す形状に限定されず、例えば、平面視での振動部２１または周囲部２２の四隅の角部が丸み付けまたは面取りされていてもよい。

電極３は、振動部２１に設けられている１対の励振電極３１、３４と、１対の励振電極３１、３４から周囲部２２に引き出されている１対の引出電極３３、３６と、周囲部２２に設けられ１対の引出電極３３、３６に接続されている１対のパッド電極３２、３５と、を有している。

励振電極３１は、振動部２１の一方の主面２１３上に配置されている。励振電極３４は、振動部２１を介して励振電極３１に対向するように、振動部２１の他方の主面２１４上に配置されている。パッド電極３２、３５は、基板２の＋Ｘ軸方向側の端部であって周囲部２２の主面２２２上に、Ｚ’軸方向に並んで配置されている。引出電極３３は、振動部２１の主面２１３上から側面２３１上、周囲部２２の主面２２１上および周囲部２２の側面上を経由して周囲部２２の主面２２２上まで引き回され、励振電極３１とパッド電極３２とを電気的に接続している。引出電極３６は、振動部２１の主面２１４上から側面２３２上を経由して周囲部２２の主面２２２上まで引き回され、励振電極３４とパッド電極３５とを電気的に接続している。

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）、Ａｌ（アルミニウム）等の金属やＡｕ、Ａｌ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。なお、図１に示す電極３の形状は、一例であり、これに限定されないことは言うまでもない。

以上のような構成の振動素子１では、１対のパッド電極３２、３５を通じて、１対の励振電極３１、３４間に、周期的に変化する電圧が印加されると、振動部２１の厚み滑り振動が所望の周波数で励振される。

以上、振動素子１の概略について説明した。この振動素子１は、前述したように、厚み滑り振動を主振動として励振する振動部２１と、振動部２１の周囲に設けられている周囲部２２と、を備える。振動部２１は、第１主面である主面２１３、２１４を有する。また、周囲部２２は、振動部２１とは厚さが異なることで、主面２１３、２１４に対して振動部２１の厚さ方向（Ｚ’軸方向）にずれて配置されている第２主面である主面２２１、２２２を有する。そして、主面２１３と主面２２１との間には、主面２１３と主面２２１とを接続している側面２３１が設けられている。同様に、主面２１４と主面２２２との間には、主面２１４と主面２２２とを接続している側面２３２が設けられている。

ここで、側面２３１には、主面２１３側から主面２２１側に向けて延び、振動部２１の周方向に沿って並んで配置されている複数の凹部２３ａまたは複数の凸部２３ｂが設けられている。同様に、側面２３２には、図示しないが、主面２１４側から主面２２２側に向けて延び、振動部２１の周方向に沿って並んで配置されている複数の凹部２３ａまたは複数の凸部２３ｂが設けられている。このように、側面２３１、２３２に複数の凹部２３ａまたは複数の凸部２３ｂを設けることにより、振動部２１の主振動（目的とする厚み滑り振動）とは異なる周波数の振動である副振動（不要振動）を低減することができる。

特に、少なくとも２つの凹部２３ａについて深さおよび幅のうちの少なくとも一方が互いに異なるか、または、少なくとも２つの凸部２３ｂについて高さおよび幅のうちの少なくとも一方が互いに異なる。例えば、複数の凹部２３ａまたは複数の凸部２３ｂの配置または形状が不規則となっている。不規則な配置または形状であることにより、少なくとも隣接する凹部同士または凸部同士の形状が異なっている。これにより、当該側面２３１での反射波を低減することができ、その結果、当該反射波と不要振動との結合を低減し、振動素子１のＱ値を高めることができる。

ここで、複数の凹部２３ａまたは複数の凸部２３ｂの配置または形状が不規則であることで、ある凹部２３ａまたは凸部２３ｂで反射した波が他の凹部２３ａまたは凸部２３ｂで反射した波と強め合うことが少なくなるため、側面２３１、２３２で反射した副振動（不要振動）が減衰しやすくなる。そのため、副振動（不要振動）が主振動（厚み滑り振動）を阻害することを低減できる。これに対し、例えば特許文献１に記載のように、仮に複数の凹部２３ａおよび複数の凸部２３ｂの配置または形状が規則的であると、ある凹部２３ａまたは凸部２３ｂで反射した波が他の凹部２３ａまたは凸部２３ｂで反射した波と強め合うことが多くなるため、側面２３１、２３２で反射した副振動（不要振動）が大きくなって主振動（厚み滑り振動）を阻害する。

また、本実施形態では、振動部２１の厚さが周囲部２２の厚さよりも厚い。これにより、いわゆるメサ型の振動素子１において、不要振動を低減したり、側面２３１での反射波と不要振動との結合を低減したりすることができる。

以下、複数の凹部２３ａおよび複数の凸部２３ｂについて詳述する。なお、以下では、側面２３１に設けられている複数の凹部２３ａおよび複数の凸部２３ｂについて代表的に説明し、側面２３２に設けられている複数の凹部２３ａおよび複数の凸部２３ｂについては、側面２３１に設けられている複数の凹部２３ａおよび複数の凸部２３ｂと同様である。

図３に示すように、振動部２１の側面２３１には、主面２１３側から主面２２１側に向けて延び、振動部２１の周方向に沿って並んで配置されている複数の凹部２３ａが設けられている。ここで、複数の凹部２３ａ同士の間が凸状となっており、これにより、側面２３１には、主面２１３側から主面２２１側に向けて延び、振動部２１の周方向に沿って並んで配置されている複数の凸部２３ｂが設けられている。

また、本実施形態では、複数の凹部２３ａおよび複数の凸部２３ｂは、振動部２１の側面２３１の周方向での全域にわたって設けられている。これにより、副振動（不要振動）を低減する効果を高めることができる。なお、複数の凹部２３ａおよび複数の凸部２３ｂは、振動部２１の側面２３１の周方向での一部に設けられていてもよく、この場合、できるだけ副振動（不要振動）を低減する観点から、少なくとも、図１の平面視で略矩形をなす主面２１３の４つの辺のうちＺ’軸方向（厚み滑り振動の方向に直交する方向）に延びている１対の辺のそれぞれの全域にわたって複数の凹部２３ａおよび複数の凸部２３ｂが設けられていることが好ましい。

このように、側面２３１には、複数の凹部２３ａおよび複数の凸部２３ｂが設けられている。そして、例えば、図３および図４に示すように、複数の凹部２３ａまたは複数の凸部２３ｂの配置または形状が不規則となっている。これにより、側面２３１での反射波を低減することができる。複数の凹部２３ａの配置または形状が不規則であるためには、複数の凹部２３ａのうちの少なくとも２つの凹部２３ａについて深さおよび幅のうちの少なくとも一方が互いに異なることが必要である。同様に、複数の凸部２３ｂの配置または形状が不規則であるためには、複数の凸部２３ｂのうちの少なくとも２つの凸部２３ｂについて高さおよび幅のうちの少なくとも一方が互いに異なることが必要である。

ここで、「２つの凹部２３ａの深さが互いに異なる」とは、２つの凹部２３ａの平均深さ同士、最大深さ同士または最小深さ同士が異なることをいう。また、「２つの凹部２３ａまたは凸部２３ｂの幅が互いに異なる」とは、２つの凹部２３ａまたは凸部２３ｂの平均幅同士、最大幅同士または最小幅同士が異なることをいう。また、「２つの凸部２３ｂの高さが互いに異なる」とは、２つの凸部２３ｂの平均高さ同士、最大高さ同士または最小高さ同士が異なることをいう。

なお、図４では、説明の便宜上、凹部２３ａの底部（長さ方向での位置ごとの最も低い部分の連なり）を一点鎖線で模式的に示し、凸部２３ｂの頂部（長さ方向での位置ごとの最も高い部分の連なり）を実線で模式的に示している。また、図４では、説明の便宜上、凹部２３ａの底部および凸部２３ｂの頂部が直線的に延びているが、これらはそれぞれ屈曲または湾曲した部分を有していてもよい。また、図３および図４では、凹部２３ａおよび凸部２３ｂがそれぞれ主面２１３から主面２２１までの間の全域にわたって設けられているが、凹部２３ａおよび凸部２３ｂのうちの少なくとも一方が主面２１３から主面２２１までの間の一部に設けられていてもよい。また、少なくとも２つの凹部２３ａの長さが互いに異なっていてもよいし、少なくとも２つの凸部２３ｂの長さが互いに異なっていてもよい。

また、凹部２３ａの深さまたは凸部２３ｂの高さをｄ［μｍ］とし、振動部２１の厚み滑り振動の波長をλ［μｍ］としたとき、ｄ≦λ／２の関係を満たすことが好ましい。これにより、副振動を低減する効果を高めることができる。ここで、具体的な振動部２１の厚み滑り振動の波長λは、特に限定されないが、例えば、１０μｍ以上５０μｍ以下の範囲内にあることが好ましい。また、具体的な凹部２３ａの深さまたは凸部２３ｂの高さｄは、特に限定されないが、例えば、１μｍ以上１５μｍ以下の範囲内にあることが好ましい。

さらに、振動部２１の周方向で互いに隣り合う２つの凹部２３ａまたは凸部２３ｂの中心間距離をＰ［μｍ］とし、振動部２１の厚み滑り振動の波長をλ［μｍ］としたとき、Ｐ≦λの関係を満たすことが好ましい。これにより、副振動を低減する効果を高めることができる。なお、「中心間距離Ｐ」は、凹部２３ａの幅Ｗ１（平均幅、最大幅または最小幅のいずれか）、または、凸部２３ｂの幅Ｗ２（平均幅、最大幅または最小幅のいずれか）に等しい。すなわち、前述した中心間距離Ｐおよび波長λの関係は、中心間距離Ｐがその平均幅、最大幅または最小幅のいずれかである場合に満たせばよい。ただし、中心間距離Ｐがその平均幅、最大幅または最小幅のいずれの場合であっても、Ｐ≦λを満たすことが好ましい。

また、凹部２３ａは、凹部２３ａの深さおよび幅のうちの少なくとも一方が主面２１３（第１主面）側から主面２２１（第２主面）側に向けて漸減または漸増している部分を有することが好ましい。これにより、側面２３１での反射波をより低減することができる。同様の観点から、凸部２３ｂは、凸部２３ｂの高さおよび幅の少なくとも一方が主面２１３（第１主面）側から主面２２１（第２主面）側に向けて漸減または漸増している部分を有することが好ましい。これによっても、側面２３１での反射波をより低減することができる。

図４では、凹部２３ａの幅Ｗ１は、主面２１３側から主面２２１側に向けて連続的に狭くなっており、これにより、凹部２３ａの主面２１３側の端部の幅Ｗ１１は、凹部２３ａの主面２２１側の端部の幅Ｗ１２よりも大きい。また、凸部２３ｂの幅Ｗ２は、主面２１３側から主面２２１側に向けて連続的に広くなっており、これにより、凸部２３ｂの主面２１３側の端部の幅Ｗ２１は、凸部２３ｂの主面２２１側の端部の幅Ｗ２２よりも小さい。

本実施形態では、側面２３１は、主面２１３（第１主面）および主面２２１（第２主面）に対して傾斜している。これにより、側面２３１での反射波をより低減することができる。ここで、主面２１３または主面２２１に対する側面２３１の傾斜角度は、特に限定されないが、例えば、２０°以上６０°以下の範囲内にあることが好ましい。

このような振動部２１および周囲部２２は、前述したように、水晶で構成されている。これにより、振動素子１のＱ値を高めることができる。また、ドライエッチングを用いて寸法精度の高い振動素子１を比較的容易に得ることができるという利点もある。特に、前述したような複数の凹部２３ａまたは複数の凸部２３ｂを有する側面２３１をドライエッチングによる周囲部２２の形成に伴って容易に形成することができる。例えば、水晶基板に開口を有するマスクを形成し、そのマスクの開口を通じたドライエッチングにより振動部２１を形成する場合、そのマスクの開口の形状およびエッチング時間等の条件を適宜設定することで、前述したような複数の凹部２３ａおよび複数の凸部２３ｂを形成することができる。なお、基板２の形成には、ドライエッチングに代えてウェットエッチングを用いてもよい。

したがって、側面２３１は、水晶の複数の異なる結晶面を含んで構成されていることが好ましい。これにより、例えば、ウェットエッチングを用いて振動素子１を形成する際に、その異方性を利用して複数の凹部２３ａまたは複数の凸部２３ｂを有する側面２３１を形成することができる。

＜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５は、本発明の第２実施形態に係る振動素子を示す縦断面図である。

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、基板の形状が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。

図５に示す振動素子１Ａは、いわゆる逆メサ型の振動素子である。この振動素子１Ａは、基板２Ａと、基板２Ａ上に設けられている電極３Ａと、を有している。

基板２Ａは、厚み滑り振動を主振動として励振する振動部２１Ａと、振動部２１Ａの周囲に位置しているとともに振動部２１Ａと一体化され、振動部２１Ａとは厚さが異なる周囲部２２Ａと、を有している。本実施形態では、周囲部２２Ａは、振動部２１Ａよりも厚さが厚い「厚肉部」である。

電極３Ａは、振動部２１Ａに設けられている１対の励振電極３１Ａ、３４Ａと、１対の励振電極３１Ａ、３４Ａから周囲部２２Ａに引き出されている１対の引出電極３３Ａと、周囲部２２Ａに設けられ１対の引出電極３３Ａに接続されている１対のパッド電極３２Ａと、を有している。

ここで、周囲部２２Ａは、振動部２１Ａよりも＋Ｙ’軸方向側および−Ｙ’軸方向側の両側に突出している。そして、周囲部２２Ａの側面２３Ａは、＋Ｙ’軸方向側に突出した部分の側面２３３と、−Ｙ’軸方向側に突出した部分の側面２３４と、を有する。

側面２３３は、振動部２１Ａの一方（＋Ｙ’軸方向側）の主面２１５と、周囲部２２Ａの一方（＋Ｙ’軸方向側）の主面２２３と、を接続している。側面２３４は、振動部２１Ａの他方（−Ｙ’軸方向側）の主面２１６と、周囲部２２Ａの他方（−Ｙ’軸方向側）の主面２２４と、を接続している。本実施形態では、側面２３３、２３４は、それぞれ、振動部２１Ａ側から周囲部２２Ａ側に向けて基板２Ａの厚さが厚くなるように、Ｙ’軸方向に対して傾斜している。なお、側面２３３、２３４は、それぞれ、Ｙ’軸に対して平行であってもよい。

また、側面２３３には、図示しないが、主面２１５側から主面２２３側へ延びている複数の凹部２３ａおよび複数の凸部２３ｂが設けられている。同様に、側面２３４には、図示しないが、主面２１４側から主面２２２側へ延びている複数の凹部２３ａおよび複数の凸部２３ｂが設けられている。これにより、振動部２１Ａの主振動（目的とする厚み滑り振動）とは異なる周波数の振動である副振動（不要振動）を低減することができる。特に、前述した第１実施形態の複数の凹部２３ａおよび複数の凸部２３ｂと同様、少なくとも２つの凹部２３ａについて深さおよび幅のうちの少なくとも一方が互いに異なるか、または、少なくとも２つの凸部２３ｂについて高さおよび幅のうちの少なくとも一方が互いに異なる。これにより、当該側面２３Ａ（２３３、２３４）での反射波を低減することができ、その結果、当該反射波と不要振動との結合を低減し、振動素子１ＡのＱ値を高めることができる。

本実施形態では、前述したように、振動部２１Ａの厚さが周囲部２２Ａの厚さよりも薄い。これにより、いわゆる逆メサ型の振動素子１Ａにおいて、不要振動を低減したり、側面での反射波と不要振動との結合を低減したりすることができる。

２．振動子
次に、本発明の振動子の実施形態について説明する。

図６は、本発明の振動子の実施形態を示す断面図である。
図６に示す振動子１０は、前述した振動素子１と、振動素子１を収納しているパッケージ４と、を有している。

パッケージ４は、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によって塞がれた空間Ｓ内には、振動素子１（振動素子１Ａでもよい）が収納されている。空間Ｓは、例えば、減圧（真空）状態となっていてもよい。また、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よく、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の底面（凹部４１１とは反対側の面）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に形成された貫通電極（図示せず）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に形成された貫通電極（図示せず）を介して外部実装端子４６２と電気的に接続されている。

空間Ｓ内に収納されている振動素子１は、２つの導電性接着材５１、５２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３２とを接続している。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３１２とが電気的に接続されている。一方、導電性接着材５２は、接続電極４６１とパッド電極３５とを接続している。これにより、導電性接着材５２を介して接続電極４６１とパッド電極３２２とが電気的に接続されている。導電性接着材５１、５２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。

以上のように、振動子１０は、振動素子１と、振動素子１が収納されているパッケージ４と、を有する。このような振動子１０によれば、振動素子１のＱ値を高めることができるという効果を利用して、振動子１０の特性を向上させることができる。

３．発振器
次に、本発明の振動子の実施形態について説明する。

図７は、本発明の発振器の実施形態を示す断面図である。
図７に示す発振器１００は、振動素子１（または１Ａ）と、振動素子１を収納しているパッケージ４と、振動素子１を駆動するための回路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１０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７に示すように、発振器１００では、ベース４１の凹部４１１の底面に凹部４１２が設けられており、その凹部４１２の底面に回路１１０が図示しない接着剤等により固定されている。この回路１１０は、ＩＣ（Integrated Circuit）チップにより構成され、凹部４１２の底面に設けられている複数の内部端子４７と電気的に接続されている。複数の内部端子４７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。また、回路１１０は、振動素子１を駆動するための発振回路を有する。回路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。

以上のように、発振器１００は、振動素子１と、振動素子１を駆動する回路１１０と、を有する。このような発振器１００によれば、振動素子１のＱ値を高めることができるという効果を利用して、発振器１００の特性を向上させることができる。

４．電子機器
次に、本発明の電子機器の実施形態について説明する。

図８は、本発明の電子機器の一例であるモバイル型（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、フィルター、共振器、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９は、本発明の電子機器の一例であるスマートフォン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、フィルター、共振器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１０は、本発明の電子機器の一例であるディジタルスチ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。ディジタルスチルカメラ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。また、このディジタルスチルカメラ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。このようなディジタルスチルカメラ１３００には、フィルター、共振器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。

以上のような電子機器は、振動素子１（または１Ａ）を有する。このような電子機器によれば、振動素子１のＱ値を高めることができるという効果を利用して、電子機器の特性を向上させることができる。

なお、本発明の振動素子を備える電子機器は、図８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９のスマートフォン（携帯電話機）、図１０のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、時計、タブレット端末、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１１は、本発明の移動体の一例である自動車を示す斜視図である。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。

以上のように、移動体である自動車１５００は、振動素子１（または１Ａ）を有する。このような自動車１５００によれば、振動素子１のＱ値を高めることができるという効果を利用して、自動車１５００の特性を向上させることができる。

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、圧電基板として水晶基板を用いているが、これに替えて、例えば、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等の各種圧電基板を用いてもよい。

１…振動素子、１Ａ…振動素子、２…基板、２Ａ…基板、３…電極、３Ａ…電極、４…パッケージ、１０…振動子、２１…振動部、２１Ａ…振動部、２２…周囲部、２２Ａ…周囲部、２３…側面、２３Ａ…側面、２３ａ…凹部、２３ｂ…凸部、３１…励振電極、３２…パッド電極、３３…引出電極、３４…励振電極、３５…パッド電極、３６…引出電極、４１…ベース、４２…リッド、４７…内部端子、５１…導電性接着材、５２…導電性接着材、１００…発振器、１１０…回路、２１１…突出部、２１２…突出部、２１３…主面（第１主面）、２１４…主面（第１主面）、２１５…主面（第１主面）、２１６…主面（第１主面）、２２１…主面（第２主面）、２２２…主面（第２主面）、２２３…主面（第２主面）、２２４…主面（第２主面）、２３１…側面、２３２…側面、２３３…側面、２３４…側面、４１１…凹部、４１２…凹部、４５１…接続電極、４５２…外部実装端子、４６１…接続電極、４６２…外部実装端子、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…ディジタルスチルカメラ、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、１３１２…ビデオ信号出力端子、１３１４…入出力端子、１４３０…テレビモニター、１４４０…パーソナルコンピューター、１５００…自動車、Ｂ…部分、Ｓ…空間、Ｗ１…幅、Ｗ２…幅、Ｗ１１…幅、Ｗ１２…幅、Ｗ２１…幅、Ｗ２２…幅

Claims (13)

1. 第１主面を有し、厚み滑り振動を主振動として励振する振動部と、
   前記振動部の周囲に設けられ、前記振動部とは厚さが異なることで、前記第１主面に対して前記振動部の厚さ方向にずれて配置されている第２主面を有する周囲部と、を備え、
   前記第１主面と前記第２主面との間には、前記第１主面と前記第２主面とを接続している側面が設けられており、
   前記側面には、前記第１主面側から前記第２主面側に向けて延び、前記振動部の周方向に沿って並んで配置され、深さおよび幅のうちの少なくとも一方が互いに異なる複数の凹部、または、高さおよび幅のうちの少なくとも一方が互いに異なる複数の凸部が設けられていることを特徴とする振動素子。
2. 前記側面は、前記第１主面および前記第２主面に対して傾斜している請求項１に記載の振動素子。
3. 前記凹部の深さまたは前記凸部の高さをｄ［μｍ］とし、前記厚み滑り振動の波長をλ［μｍ］としたとき、
   ｄ≦λ／２の関係を満たす請求項１または２に記載の振動素子。
4. 前記振動部の周方向で互いに隣り合う２つの前記凹部または前記凸部の中心間距離をＰ［μｍ］とし、前記厚み滑り振動の波長をλ［μｍ］としたとき、
   Ｐ≦λの関係を満たす請求項１ないし３のいずれか１項に記載の振動素子。
5. 前記凹部は、前記凹部の深さおよび幅のうちの少なくとも一方が前記第１主面側から前記第２主面側に向けて漸減または漸増している部分を有するか、または、前記凸部は、前記凸部の高さおよび幅の少なくとも一方が前記第１主面側から前記第２主面側に向けて漸減または漸増している部分を有する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の振動素子。
6. 前記振動部および前記周囲部は、水晶で構成されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の振動素子。
7. 前記側面は、前記水晶の複数の異なる結晶面を含んで構成されている請求項６に記載の振動素子。
8. 前記振動部の厚さが前記周囲部の厚さよりも厚い請求項１ないし７のいずれか１項に記載の振動素子。
9. 前記振動部の厚さが前記周囲部の厚さよりも薄い請求項１ないし７のいずれか１項に記載の振動素子。
10. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の振動素子と、
    前記振動素子が収納されているパッケージと、を有することを特徴とする振動子。
11. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の振動素子と、
    前記振動素子を駆動する回路と、を有することを特徴とする発振器。
12. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の振動素子を有することを特徴とする電子機器。
13. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の振動素子を有することを特徴とする移動体。

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