JP2019009619A - 振動素子、振動子、発振器、電子機器および移動体 - Google Patents

振動素子、振動子、発振器、電子機器および移動体 Download PDF

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Abstract

【課題】パッケージの小型化を図ることができ、かつ、優れた振動特性を有する振動素子、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】厚み滑り振動を主振動とする振動部を有する基板と、前記振動部に配置されている電極と、を備え、前記基板の平面視での外形は、前記厚み滑り振動の方向に沿った第１方向に並び、前記第１方向に交差する第２方向に延びている第１辺および第２辺と、前記第２方向に並び、前記第１方向に延びている第３辺および第４辺と、前記第１辺と前記第３辺とを接続している第１接続部と、前記第１辺と前記第４辺とを接続している第２接続部と、を有し、前記第１接続部および前記第２接続部は、それぞれ、前記平面視で前記第１辺、前記第２辺、前記第３辺、前記第４辺およびこれらの延長線で囲まれた領域の内側に位置し、前記基板は、前記第１接続部および前記第２接続部から突出している折り取り部を有する。【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に記載の圧電振動子は、圧電振動片と、圧電振動片を収容しているパッケージと、を備える。特許文献１では、パッケージの内周面のＲ面またはＣ面からなるコーナ部の面取形状に合わせて、圧電振動片の四隅にＲ面またはＣ面による面取部が設けられている。これにより、パッケージのＲ面またはＣ面からなるコーナ部を避けるようにして圧電振動片を搭載することができる。
特開２０１７−７６８８６号公報
前述した特許文献１に記載の圧電振動片のような振動素子をウエハーから形成する方法の１つとして、脆弱な折り取り部を介してウエハーに連結された状態で振動素子の外形をエッチングにより形成し、その後、当該折り取り部を破断することで、振動素子をウエハーから取り外す方法が知られている。この方法によれば、エッチングにより加工するため、得られる振動素子の寸法精度が高く、優れた振動特性を得やすく、また、複数の振動素子の外形をエッチングにより一括して形成することが可能なうえ、複数の振動素子の検査、調整等もウエハー状態で一括して行えるため、生産性が高いという利点がある。
このような折り取り部を破断して得られる基板には、通常、その折り取り部の一部が基板から突出した状態で折り取り部として残る。従来では、パッケージを小型化しようとしたとき、このような折り取り部を有する振動素子をパッケージに設置する際、折り取り部がパッケージに接触してしまう場合があるという課題があった。
本発明の目的は、パッケージの小型化を図ることができ、かつ、優れた振動特性を有する振動素子、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、厚み滑り振動を主振動として励振する振動部を有する基板と、
前記振動部に配置されている電極と、を備え、
前記基板の平面視での外形は、前記厚み滑り振動の方向に沿った第１方向に並び、前記第１方向に交差する第２方向に延びている第１辺および第２辺と、前記第２方向に並び、前記第１方向に延びている第３辺および第４辺と、前記第１辺と前記第３辺とを接続している第１接続部と、前記第１辺と前記第４辺とを接続している第２接続部と、を有し、
前記第１接続部および前記第２接続部は、それぞれ、前記平面視で前記第１辺、前記第２辺、前記第３辺、前記第４辺およびこれらの延長線で囲まれた領域の内側に位置し、
前記基板は、前記第１接続部および前記第２接続部のうちの少なくとも一方から突出している折り取り部を有することを特徴とする。
このような振動素子によれば、平面視で第１辺、第２辺、第３辺、第４辺およびこれらの延長線で囲まれた領域の内側に位置している第１接続部および第２接続部のうちの少なくとも一方から折り取り部が突出しているため、折り取り部も当該領域の内側に位置するか、または、折り取り部が当該領域から外側に突出したとしても、その突出量を小さくすることができる。そのため、振動素子をパッケージに設置する際に、基板（特に、折り取り部）がパッケージに接触することを低減することができる。その結果、パッケージの小型化を図ることができる。また、基板の平面視での外形が、第１辺と第３辺とを接続している第１接続部と、第１辺と第４辺とを接続している第２接続部と、を有するため、基板の第２方向における形状の対称性を高めることができる。そのため、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（例えば屈曲振動モード）である副振動（不要振動）を低減することができる。
本適用例の振動素子では、前記折り取り部は、前記第１接続部および前記第２接続部のそれぞれから突出していることが好ましい。
これにより、基板の第２方向における形状の対称性を高め、不要振動を低減することができる。また、振動部を有する基板をウエハーから形成する際、２つの折り取り部を介して当該基板をウエハーに対して安定的に支持することができる。また、その支持状態で、振動素子の検査、調整等のための動作を行う際、２つの折り取り部を通じて通電を行うことができるため、当該動作のための配線が簡単になるという利点もある。
本適用例の振動素子では、前記基板の前記平面視での外形は、前記第２辺と前記第３辺とを接続している第３接続部と、前記第２辺と前記第４辺とを接続している第４接続部と、を有し、
前記第３接続部および前記第４接続部は、それぞれ、前記平面視で前記領域の内側に位置していることが好ましい。
これにより、振動素子をパッケージに設置する際に、基板（特に第３接続部および第４接続部）がパッケージに接触することを低減することができる。
本適用例の振動素子では、前記第１接続部および前記第２接続部は、それぞれ、前記平面視で、前記第１方向および前記第２方向に対して傾斜した方向に延びていることが好ましい。
これにより、比較的簡単に、寸法精度の高い第１接続部および第２接続部を形成することができる。
本適用例の振動素子では、前記第１接続部および前記第２接続部は、それぞれ、前記平面視で、前記基板の外側に突出するように湾曲していることが好ましい。
これにより、比較的簡単に、寸法精度の高い第１接続部および第２接続部を形成することができる。
本適用例の振動素子では、前記第１接続部および前記第２接続部は、それぞれ、前記平面視で、前記第１方向に延びている部分と前記第２方向に延びている部分とで構成され、前記基板の内側に凹没するように屈曲していることが好ましい。
これにより、折り取り部を前述した領域内に収めることが容易となる。
本適用例の振動素子では、前記第１辺の長さと前記第２辺の長さとが等しいことが好ましい。
これにより、不要振動のモードの数を少なくすることができ、その結果、不要振動をより低減することができる。
本適用例の振動素子では、前記電極は、前記振動部に設けられている励振電極を有しており、
前記第２方向に沿った前記励振電極の長さは、前記第１辺または前記第２辺の長さよりも短いことが好ましい。
これにより、不要振動をより低減することができる。
本適用例の振動素子では、前記折り取り部は、前記平面視で前記領域の内側に位置していることが好ましい。
これにより、振動素子をパッケージに設置する際に、基板（特に、折り取り部）がパッケージに接触することをより低減することができる。
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、振動素子をパッケージに設置する際に、基板（特に、折り取り部）がパッケージに接触することを低減することで、振動子の小型化を図ることができる。また、振動素子の副振動（不要振動）を低減することで、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、
前記振動素子が収納されているパッケージと、
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、振動素子をパッケージに設置する際に、基板（特に、折り取り部）がパッケージに接触することを低減することで、発振器の小型化を図ることができる。また、振動素子の副振動（不要振動）を低減することで、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に示す振動素子の製造時に折り取り部を介してウエハーに連結された状態の基板を示す平面図である。 第１辺の長さＬ１と第２辺の長さＬ２とが互いに等しい場合の振動素子の屈曲振動モードを説明するための模式的平面図である。 第１辺の長さＬ１と第２辺の長さＬ２とが互いに異なる場合の振動素子の屈曲振動モードを説明するための模式的平面図である。 本発明の第２実施形態に係る振動素子を示す平面図である。 本発明の第３実施形態に係る振動素子を示す平面図である。 本発明の第４実施形態に係る振動素子を示す平面図である。 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に示す振動素子の製造時に折り取り部を介してウエハーに連結された状態の基板を示す平面図である。図４は、第１辺の長さＬ１と第２辺の長さＬ２とが互いに等しい場合の振動素子の屈曲振動モードを説明するための模式的平面図である。図５は、第１辺の長さＬ１と第２辺の長さＬ２とが互いに異なる場合の振動素子の屈曲振動モードを説明するための模式的平面図である。
図１および図２に示すように、振動素子１は、圧電基板である基板２と、基板２上に設けられている電極３と、を有し、電極３への通電により基板２に厚み滑り振動が主振動として励振される。
本実施形態の基板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、厚み滑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、おおよそ、矩形の４つの角部をそれぞれＣ面取りした形状をなしている。すなわち、基板２は、平面視で、Ｘ軸方向に並びＺ’軸方向に延びている第１辺２１１および第２辺２１２と、Ｚ’軸方向に並びＸ軸方向に延びている第３辺２１３および第４辺２１４と、第１辺２１１および第３辺２１３の隣り合う端同士を接続している直線的な第１接続部２２１と、第１辺２１１および第４辺２１４の隣り合う端同士を接続している直線的な第２接続部２２２と、第２辺２１２および第３辺２１３の隣り合う端同士を接続している直線的な第３接続部２２３と、第２辺２１２および第４辺２１４の隣り合う端同士を接続している直線的な第４接続部２２４と、を有する。そして、基板２は、第１接続部２２１から＋Ｘ軸方向に突出している折り取り部２３１（突出部）と、第２接続部２２２から＋Ｘ軸方向に突出している折り取り部２３２（突出部）と、を有する。なお、基板２の平面視形状および折り取り部２３１、２３２については、後に詳述する。
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２０を有する。本実施形態では、基板２は、平板状であり、基板２の後述する励振電極３１、３４の間に位置する部分が主に振動部２０を構成している。なお、基板２の形状は、単なる平板状に限定されず、例えば、いわゆるメサ型または逆メサ型の形状をなしていてもよく、メサ型の場合、基板２の厚肉の部分が主に振動部２０を構成し、逆メサ型の場合、基板２の薄肉の部分が主に振動部２０を構成する。
電極３は、基板２の振動部２０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から基板２の外周部に引き出されている１対の引出電極３３、３６と、基板２の外周部に設けられ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２０の一方（図２中上側）の面上に配置されている。励振電極３４は、振動部２０を介して励振電極３１に対向するように、振動部２０の他方（図２中下側）の面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２０の一方（図２中上側）の面上にて、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２０の他方（図２中下側）の面上にて、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２０の厚み滑り振動が所望の周波数で励振される。
また、以上のような構成の振動素子１は、例えば、以下のようにして製造される。
まず、水晶基板（ウエハー）をウェットエッチングまたはドライエッチングすることで、複数の基板２を形成する。このとき、図３に示すように、複数の基板２は、脆弱な１対の接続部２０２を介して、水晶基板２００の他の部分２０１に連結した状態（以下、「ウエハー状態」とも言う）である。
その後、ウエハー状態のまま、各基板２の表面に、例えば、スパッタリング等の成膜装置によって金属膜を一様に形成する。そして、フォトレジストを塗布して、露光・現像することにより、レジストマスクを得た後、エッチング液を用いて、レジストマスクから露出している部分の金属膜を除去することで、電極３を形成する。これにより、ウエハー状態の複数の振動素子１が得られる。このとき、部分２０１に、振動素子１の検査、調整等のための電極を電極３と一括して形成することができる。当該電極は、１対の接続部２０２上を通じて電極３に電気的に接続される。
次に、ウエハー状態のまま、必要に応じて、前述した検査、調整等のための電極を用いて、振動素子１を駆動し、振動素子１の検査、調整等を行った後、各接続部２０２を破断することで、振動素子１を水晶基板２００の部分２０１から切り離す。
以上のようにして、複数の振動素子１が得られる。ここで、得られた振動素子１には、各接続部２０２の一部が折り取り部２３１、２３２として残る。また、得られた各振動素子１は、例えば、後述するパッケージ４の４１に実装される。
以上、振動素子１の概略について説明した。前述したように、振動素子１は、厚み滑り振動を主振動として励振する振動部２０を有する基板２と、振動部２０に配置されている電極３と、を備える。そして、基板２の平面視での外形は、振動部２０の厚み滑り振動の方向に沿ったＸ軸方向（第１方向）に並び、Ｚ’軸方向（第１方向に交差する第２方向）に延びている第１辺２１１および第２辺２１２と、Ｚ’軸方向に並び、Ｘ軸方向に延びている第３辺２１３および第４辺２１４と、第１辺２１１と第３辺２１３とを接続している第１接続部２２１と、第１辺２１１と第４辺２１４とを接続している第２接続部２２２と、を有する。
ここで、第１接続部２２１および第２接続部２２２は、それぞれ、平面視で第１辺２１１、第２辺２１２、第３辺２１３、第４辺２１４およびこれらの延長線ａ１、ａ２、ａ３、ａ４で囲まれた領域Ｒの内側に位置している。そして、基板２は、第１接続部２２１から突出している折り取り部２３１と、第２接続部２２２から突出している折り取り部２３２と、を有する。
このような振動素子１によれば、平面視で第１辺２１１、第２辺２１２、第３辺２１３、第４辺２１４およびこれらの延長線ａ１、ａ２、ａ３、ａ４で囲まれた領域Ｒの内側に位置している第１接続部２２１および第２接続部２２２から折り取り部２３１、２３２が突出しているため、折り取り部２３１、２３２も当該領域Ｒの内側に位置しているか、または、折り取り部２３１、２３２が当該領域Ｒから外側に突出したとしても、その突出量を小さくすることができる。そのため、振動素子１を後述するパッケージ４に設置する際に、基板２（特に、折り取り部２３１、２３２）がパッケージ４に接触することを低減することができる。その結果、パッケージ４の小型化を図ることができるという効果を有する。
また、基板２の平面視での外形が、第１辺２１１と第３辺２１３とを接続している第１接続部２２１と、第１辺２１１と第４辺２１４とを接続している第２接続部２２２と、を有するため、基板２のＺ’軸方向（第２方向）における形状の対称性を高めることができる。本実施形態では、基板２は、Ｚ’軸方向で対称な形状をなしている。そのため、振動部２０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（例えば屈曲振動モード）である副振動（不要振動）を低減することができる。
本実施形態では、基板２の平面視での外形は、第２辺２１２と第３辺２１３とを接続している第３接続部２２３と、第２辺２１２と第４辺２１４とを接続している第４接続部２２４と、を有する。そして、第３接続部２２３および第４接続部２２４は、それぞれ、平面視で領域Ｒの内側に位置している。これにより、振動素子１を後述するパッケージ４に設置する際に、基板２（特に第３接続部２２３および第４接続部２２４）がパッケージ４に接触することを低減することができる。
また、本実施形態では、前述したように、第１〜第４接続部２２１〜２２４は、それぞれ、Ｃ面取り形状をなす。したがって、第１接続部２２１および第２接続部２２２は、それぞれ、平面視で、Ｘ軸方向（第１方向）およびＺ’軸方向（第２方向）に対して傾斜した方向に延びている。これにより、比較的簡単に、寸法精度の高い第１接続部２２１および第２接続部２２２を形成することができる。
同様に、第３接続部２２３および第４接続部２２４は、それぞれ、平面視で、Ｘ軸方向（第１方向）およびＺ’軸方向（第２方向）に対して傾斜した方向に延びている。これにより、比較的簡単に、寸法精度の高い第３接続部２２３および第４接続部２２４を形成することができる。
ここで、第１辺２１１の長さＬ１と第２辺２１２の長さＬ２とが等しい。これにより、不要振動のモードの数を少なくすることができ、その結果、不要振動をより低減することができる。
第１辺２１１の長さＬ１と第２辺２１２の長さＬ２とが等しい場合、例えば、図４に示すように、基板２の外形がＺ’方向で対称な形状であると、第１辺２１１と第２辺２１２との間に不要振動モードＷａｖ１が発生し、第１接続部２２１と第３接続部２２３との間および第２接続部２２２と第４接続部２２４との間にそれぞれ不要振動モードＷａｖ１と異なる波長の不要振動モードＷａｖ２が発生する。すなわち、この場合、発生する不要振動モードの数は、２つである。
これに対し、第１辺２１１の長さＬ１と第２辺２１２の長さＬ２とが異なる場合、例えば、図５に示すように、基板２の外形がＺ’軸方向で対称な形状であっても、第１辺２１１と第２辺２１２との間に不要振動モードＷａｖ１が発生し、第１接続部２２１と第３接続部２２３との間および第２接続部２２２と第４接続部２２４との間にそれぞれ不要振動モードＷａｖ１と異なる波長の不要振動モードＷａｖ２が発生し、第１接続部２２１および第２接続部２２２と第２辺２１２との間に不要振動モードＷａｖ３が発生する。すなわち、この場合、発生する不要振動モードの数は、３つである。
このように、第１辺２１１の長さＬ１と第２辺２１２の長さＬ２とが等しく、かつ、基板２の外形をＺ’方向で対称な形状とすることで、不要振動モードの数を少なくすることができる。
また、第１辺２１１の長さＬ１または第２辺２１２の長さＬ２は、特に限定されないが、Ｚ’軸方向における基板２の長さＬｚに対し、０．５倍以上０．９倍以下であることが好ましく、０．６倍以上０．８倍以下であることがより好ましい。また（Ｌｚ−Ｌ２）／２＜１００μｍであることが好ましい。これにより、基板２がパッケージ４に接触することを低減しつつ、基板２の振動効率を優れたものとすることができる。
また、第３辺２１３または第４辺２１４の長さＬ３は、振動部２０の厚み滑り振動の波長等に応じて決定され、特に限定されないが、Ｘ軸方向における基板２の長さＬｘに対し、０．５倍以上０．９倍以下であることが好ましく、０．６倍以上０．８倍以下であることがより好ましい。また（Ｌｘ−Ｌ３）／２＜１００μｍであることが好ましい。これにより、基板２がパッケージ４に接触することを低減しつつ、主振動に対する不要振動の影響を低減しやすいという利点がある。
また、本実施形態では、折り取り部２３１、２３２は、平面視で領域Ｒの内側に位置している。これにより、振動素子１をパッケージ４に設置する際に、折り取り部２３１、２３２が当該領域Ｒから外側に突出する場合に比べて、基板２（特に、折り取り部２３１、２３２）がパッケージ４に接触することをより低減することができる。なお、折り取り部２３１、２３２をより確実に領域Ｒ内に位置させる方法の一例として、後述する接続部２０２の領域Ｒ内の部位に例えば切り欠き（ノッチ）や薄肉部等の易破断部（脆弱部）２０４を設けておくことが挙げられる（図３参照）。
また、折り取り部２３１、２３２は、第１接続部２２１および第２接続部２２２のそれぞれから突出している。これにより、基板２のＺ’軸方向（第２方向）における形状の対称性を高め、不要振動を低減することができる。また、振動部２０を有する基板２を前述した水晶基板２００（ウエハー）から形成する際、２つの接続部２０２により当該基板２を水晶基板２００に対して安定的に支持することができる。また、その支持状態（ウエハー状態）で、振動素子１の検査、調整等のための動作を行う際、２つの接続部２０２を通じて通電を行うことができるため、当該動作のための配線が簡単になるという利点もある。
本実施形態では、折り取り部２３１、２３２がそれぞれ＋Ｘ軸方向に突出している。これにより、前述したようなウエハー状態で複数の基板２を効率的に配置することができる。なお、折り取り部２３１、２３２の突出方向は、これに限定されず、例えば、折り取り部２３１が＋Ｚ’軸方向から＋Ｘ軸方向の間の任意の角度の方向に突出していてもよいし、折り取り部２３２が−Ｚ’軸方向から＋Ｘ軸方向の間の任意の角度の方向に突出していてもよい。
なお、本実施形態では、振動素子１には、１対の折り取り部２３１、２３２が設けられているが、折り取り部２３１、２３２のうちのいずれか一方を省略してもよい。すなわち、振動素子１は、第１接続部２２１および第２接続部２２２のうちの少なくとも一方から突出している折り取り部を有していればよい。折り取り部２３１、２３２のうちのいずれか一方を省略する場合、前述したウエハー状態で、１対の接続部２０２のうちの一方を省略すればよい。また、折り取り部２３１、２３２の形状は、図示の形状に限定されず、例えば、折り取り部２３１、２３２の幅および厚さのうちの少なくとも一方が一定でなくてもよい。また、図１では、説明の便宜上、折り取り部２３１、２３２の破断面（先端面）が平坦な形状となっているが、実際の破断面の形状は、破断の状況に応じて異なり、荒れた形状となることがある。
また、電極３は、振動部２０に設けられている励振電極３１、３４を有しており、Ｚ’軸方向（第２方向）に沿った励振電極３１、３４の長さＬ４は、第１辺２１１の長さＬ１または第２辺２１２の長さＬ２よりも短いことが好ましい。これにより、不要振動をより低減することができる。ここで、駆動効率を優れたものとしつつ、不要振動をより低減する観点から、Ｌ４／Ｌ１またはＬ４／Ｌ２は、０．７以上０．９以下であることが好ましい。
なお、図１では、第１辺２１１および第２辺２１２の長さ（Ｌ１、Ｌ２）は、それぞれ、第３辺２１３および第４辺２１４の長さよりも短い。なお、第１辺２１１および第２辺２１２の長さ（Ｌ１、Ｌ２）は、それぞれ、第３辺２１３および第４辺２１４の長さと等しくてもよいし、第３辺２１３および第４辺２１４の長さよりも長くてもよい。
＜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実施形態に係る振動素子を示す平面図である。
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。なお、図６において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
第２実施形態は、基板の平面視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６に示す振動素子１Ａは、振動部２０を有する基板２Ａと、基板２Ａ上に設けられている電極３と、を有している。
基板２Ａは、平面視で、おおよそ、矩形の４つの角部をそれぞれＲ面取りした形状をなしている。すなわち、基板２Ａは、平面視で、第１辺２１１、第２辺２１２、第３辺２１３および第４辺２１４と、第１辺２１１および第３辺２１３の隣り合う端同士を接続している曲線的な第１接続部２２１Ａと、第１辺２１１および第４辺２１４の隣り合う端同士を接続している曲線的な第２接続部２２２Ａと、第２辺２１２および第３辺２１３の隣り合う端同士を接続している曲線的な第３接続部２２３Ａと、第２辺２１２および第４辺２１４の隣り合う端同士を接続している曲線的な第４接続部２２４Ａと、を有する。そして、基板２Ａは、第１接続部２２１Ａから＋Ｘ軸方向に突出している折り取り部２３１と、第２接続部２２２Ａから＋Ｘ軸方向に突出している折り取り部２３２と、を有する。
このように、第１接続部２２１Ａおよび第２接続部２２２Ａは、それぞれ、平面視で、基板２Ａの外側に突出するように湾曲している。これにより、比較的簡単に、寸法精度の高い第１接続部２２１Ａおよび第２接続部２２２Ａを形成することができる。同様に、第３接続部２２３Ａおよび第４接続部２２４Ａは、それぞれ、平面視で、基板２Ａの外側に突出するように湾曲している。これにより、比較的簡単に、寸法精度の高い第３接続部２２３Ａおよび第４接続部２２４Ａを形成することができる。なお、これらの接続部は、それぞれ、図示では、円弧状をなしているが、これに限定されず、丸みを帯びていればよく、また、曲率半径は適宜設定可能である。
以上説明したような第２実施形態によっても、振動素子１Ａを後述するパッケージ４に設置する際に、基板２Ａ（特に、折り取り部２３１、２３２）がパッケージ４に接触することを低減することができる。その結果、パッケージ４の小型化を図ることができる。また、振動部２０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（例えば屈曲振動モード）である副振動（不要振動）を低減することができる。
＜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実施形態に係る振動素子を示す平面図である。
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。なお、図７において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
第３実施形態は、基板の平面視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７に示す振動素子１Ｂは、振動部２０を有する基板２Ｂと、基板２Ｂ上に設けられている電極３と、を有している。
基板２Ｂは、平面視で、おおよそ、矩形の２つの角部のみをそれぞれＣ面取りした形状をなしている。すなわち、基板２Ｂは、平面視で、第１辺２１１、第２辺２１２、第３辺２１３および第４辺２１４と、第１辺２１１および第３辺２１３の隣り合う端同士を接続している直線的な第１接続部２２１と、第１辺２１１および第４辺２１４の隣り合う端同士を接続している直線的な第２接続部２２２と、を有し、第２辺２１２と第３辺２１３および第４辺２１４とが直接接続されている。そして、基板２Ｂは、第１接続部２２１から＋Ｘ軸方向に突出している折り取り部２３１と、第２接続部２２２から＋Ｘ軸方向に突出している折り取り部２３２と、を有する。
以上説明したような第３実施形態によっても、振動素子１Ｂを後述するパッケージ４に設置する際に、基板２Ｂ（特に、折り取り部２３１、２３２）がパッケージ４に接触することを低減することができる。その結果、パッケージ４の小型化を図ることができる。また、振動部２０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（例えば屈曲振動モード）である副振動（不要振動）を低減することができる。
＜第４実施形態＞
次に、本発明の振動素子の第４実施形態について説明する。
図８は、本発明の第４実施形態に係る振動素子を示す平面図である。
以下、第４実施形態の振動素子について、前述した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。なお、図８において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
第４実施形態は、基板の平面視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８に示す振動素子１Ｃは、振動部２０を有する基板２Ｃと、基板２Ｃ上に設けられている電極３と、を有している。
基板２Ｃは、平面視で、おおよそ、矩形の２つの角部のみをそれぞれＣ面取りし、残りの２つの角部を矩形に切り欠いた形状をなしている。すなわち、基板２Ｃは、平面視で、第１辺２１１、第２辺２１２、第３辺２１３および第４辺２１４と、第１辺２１１および第３辺２１３の隣り合う端同士を接続している内側に屈曲した形状の第１接続部２２１Ｃと、第１辺２１１および第４辺２１４の隣り合う端同士を接続している内側に屈曲した形状の第２接続部２２２Ｃと、第３接続部２２３および第４接続部２２４と、を有する。そして、基板２Ｃは、第１接続部２２１Ｃから＋Ｘ軸方向に突出している折り取り部２３１と、第２接続部２２２Ｃから＋Ｘ軸方向に突出している折り取り部２３２と、を有する。
ここで、第１接続部２２１Ｃは、平面視で、振動部２０の厚み滑り振動の方向（第１方向）に延びている部分２４１と当該方向に交差（直交）する方向（第２方向）に延びている部分２４３とで構成され、基板２Ｃの内側に凹没するように屈曲している。同様に、第２接続部２２２Ｃは、平面視で、振動部２０の厚み滑り振動の方向（第１方向）に延びている部分２４２と当該方向に交差（直交）する方向（第２方向）に延びている部分２４４とで構成され、基板２Ｃの内側に凹没するように屈曲している。これにより、折り取り部２３１、２３２を前述した領域Ｒ内に収めることが容易となる。また、部分２４１、２４２が延びている方向と部分２４３、２４４が延びている方向とが直交していることで、前述した第１実施形態と同様、不要振動モードの数を少なくすることができる。
以上説明したような第４実施形態によっても、振動素子１Ｃを後述するパッケージ４に設置する際に、基板２Ｃ（特に、折り取り部２３１、２３２）がパッケージ４に接触することを低減することができる。その結果、パッケージ４の小型化を図ることができる。また、振動部２０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（例えば屈曲振動モード）である副振動（不要振動）を低減することができる。
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９は、本発明の振動子の実施形態を示す断面図である。
図９に示す振動子１０は、前述した振動素子１（１Ａ、１Ｂまたは１Ｃでもよい。以下同じ。）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、基板２（２Ａ、２Ｂまたは２Ｃでもよい。以下同じ。）の第１辺２１１側が固定端、第２辺２１２側が自由端となるように、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３２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３５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と、を有する。このような振動子１０によれば、振動素子１をパッケージ４に設置する際に、基板２（特に、折り取り部２３１、２３２）がパッケージ４に接触することを低減することで、パッケージ４の小型化、すなわち、振動子１０の小型化を図ることができる。また、振動素子１の副振動（不要振動）を低減することで、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１０は、本発明の発振器の実施形態を示す断面図である。
図１０に示す発振器１００は、振動素子１（１Ａ、１Ｂまたは１Ｃでもよい。以下同じ。）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１０に示すように、発振器１００では、ベース４１の凹部４１１の底面にさらに凹部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が収納されているパッケージ４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をパッケージ４に設置する際に、基板２（特に、折り取り部２３１、２３２）がパッケージ４に接触することを低減することで、パッケージ４の小型化、すなわち、発振器１００の小型化を図ることができる。また、振動素子１の副振動（不要振動）を低減することで、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１１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１２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１３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（１Ａ、１Ｂまたは１Ｃでもよい。）を有する。このような電子機器によれば、振動素子１の効果を利用して、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）、図１２のスマートフォン（携帯電話機）、図１３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１４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（１Ａ、１Ｂまたは１Ｃでもよい。）を有する。このような自動車１５００によれば、振動素子１の効果を利用して、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、１Ｂ…振動素子、１Ｃ…振動素子、１Ｄ…振動素子、１Ｅ…振動素子、２…基板、２Ａ…基板、２Ｂ…基板、２Ｃ…基板、２Ｄ…基板、２Ｅ…基板、３…電極、４…パッケージ、１０…振動子、２０…振動部、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、２００…水晶基板、２０１…部分、２０２…折り取り部、２０４…易破断部（脆弱部）、２１１…第１辺、２１２…第２辺、２１３…第３辺、２１４…第４辺、２２１…第１接続部、２２１Ａ…第１接続部、２２１Ｃ…第１接続部、２２１Ｄ…第１接続部、２２１Ｅ…第１接続部、２２２…第２接続部、２２２Ａ…第２接続部、２２２Ｃ…第２接続部、２２２Ｄ…第２接続部、２２２Ｅ…第２接続部、２２３…第３接続部、２２３Ａ…第３接続部、２２３Ｅ…第３接続部、２２４…第４接続部、２２４Ａ…第４接続部、２２４Ｅ…第４接続部、２３１…折り取り部、２３２…折り取り部、２４１…部分、２４２…部分、２４３…部分、２４４…部分、２４５…部分、２４６…部分、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、Ｒ…領域、Ｓ…空間、Ｗａｖ１…不要振動モード、Ｗａｖ２…不要振動モード、Ｗａｖ３…不要振動モード、ａ１…延長線、ａ２…延長線、ａ３…延長線、ａ４…延長線、Ｌ１…長さ、Ｌ２…長さ、Ｌ３…長さ、Ｌ４…長さ、Ｌｘ…長さ、Ｌｚ…長さ

Claims (13)

  1. 厚み滑り振動を主振動として励振する振動部を有する基板と、
    前記振動部に配置されている電極と、を備え、
    前記基板の平面視での外形は、前記厚み滑り振動の方向に沿った第１方向に並び、前記第１方向に交差する第２方向に延びている第１辺および第２辺と、前記第２方向に並び、前記第１方向に延びている第３辺および第４辺と、前記第１辺と前記第３辺とを接続している第１接続部と、前記第１辺と前記第４辺とを接続している第２接続部と、を有し、
    前記第１接続部および前記第２接続部は、それぞれ、前記平面視で前記第１辺、前記第２辺、前記第３辺、前記第４辺およびこれらの延長線で囲まれた領域の内側に位置し、
    前記基板は、前記第１接続部および前記第２接続部のうちの少なくとも一方から突出している折り取り部を有することを特徴とする振動素子。
  2. 前記折り取り部は、前記第１接続部および前記第２接続部のそれぞれから突出している請求項１に記載の振動素子。
  3. 前記基板の前記平面視での外形は、前記第２辺と前記第３辺とを接続している第３接続部と、前記第２辺と前記第４辺とを接続している第４接続部と、を有し、
    前記第３接続部および前記第４接続部は、それぞれ、前記平面視で前記領域の内側に位置している請求項１または２に記載の振動素子。
  4. 前記第１接続部および前記第２接続部は、それぞれ、前記平面視で、前記第１方向および前記第２方向に対して傾斜した方向に延びている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の振動素子。
  5. 前記第１接続部および前記第２接続部は、それぞれ、前記平面視で、前記基板の外側に突出するように湾曲している請求項１ないし３のいずれか１項に記載の振動素子。
  6. 前記第１接続部および前記第２接続部は、それぞれ、前記平面視で、前記第１方向に延びている部分と前記第２方向に延びている部分とで構成され、前記基板の内側に凹没するように屈曲している請求項１ないし３のいずれか１項に記載の振動素子。
  7. 前記第１辺の長さと前記第２辺の長さとが等しい請求項１ないし６のいずれか１項に記載の振動素子。
  8. 前記電極は、前記振動部に設けられている励振電極を有しており、
    前記第２方向に沿った前記励振電極の長さは、前記第１辺または前記第２辺の長さよりも短い請求項１ないし７のいずれか１項に記載の振動素子。
  9. 前記折り取り部は、前記平面視で前記領域の内側に位置している請求項１ないし８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、
    前記振動素子が収納されているパッケージと、
    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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