JP6482169B2

JP6482169B2 - 振動片、振動子、発振器、電子機器及び移動体

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Publication number: JP6482169B2
Application number: JP2013150213A
Authority: JP
Inventors: 山崎　隆; 隆山崎; 昭彦蝦名; 強詩田端; 秀和柳澤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2013-07-19
Filing date: 2013-07-19
Publication date: 2019-03-13
Anticipated expiration: 2033-07-19
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Description

本発明は、振動片、この振動片を備えている振動子、発振器、電子機器及び移動体に関する。

従来、振動片として、基部と基部から延出する腕部と、腕部の主面に配置される圧電素子と、を備え、この圧電素子は、圧電体層と、圧電体層の上記主面側に設けられた第１電極層と、圧電体層の上記主面の反対側に設けられた第２電極層と、を備え、上記第１電極層は、上記主面側に配置される電極層と、圧電体層側に配置される窒化層と、が積層され、この窒化層は、第１電極層の電極層を形成する電極材料の窒化物であるという構成の振動片が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−２２８９２２号公報

上記振動片は、実施形態において、第１電極層の電極層にＴｉ（チタン）が用いられ、第１電極層の窒化層にＴｉＮ（窒化チタン）が用いられている。
特許文献１によれば、上記振動片は、ＴｉＮを用いた窒化層によって、窒化層上に形成された圧電体層（ＡｌＮ：窒化アルミニウム）の配向性を向上させるのと同時に、有効電界の減少が抑制され、効率よく腕部を振動させることができるとされている。
しかしながら、本発明の発明者らの評価試験によれば、上記振動片は、圧電体層の配向性（Ｃ軸配向性）に関して改善の余地があることが判明した（詳細後述）。

本発明は、上記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］本適用例にかかる振動片は、基部と、前記基部から延出している振動腕と、を含む基材と、前記振動腕に設けられている第１電極と、前記第１電極の上方に設けられている第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に配置されている圧電体と、前記第１電極と前記圧電体との間に配置されている絶縁膜と、を有し、前記第１電極の材料にＴｉＮを含み、前記絶縁膜の材料にＳｉＯ₂を含み、前記圧電体の材料にＡＬＮを含んでいることを特徴とする。

これによれば、振動片は、振動腕（腕部に相当）に設けられている第１電極（第１電極層に相当）と、第１電極の上方に設けられている第２電極（第２電極層に相当）と、第１電極と第２電極との間に配置されている圧電体（圧電体層に相当）と、第１電極と圧電体との間に配置されている絶縁膜と、を有している。
そして、振動片は、第１電極の材料にＴｉＮを含み、絶縁膜の材料にＳｉＯ₂（二酸化ケイ素）を含み、圧電体の材料にＡＬＮを含んでいる。

これにより、振動片は、第１電極の材料にＴｉＮを含むことで、その特性（Ｑ値を劣化させにくい）により振動特性が良好となる。
また、振動片は、圧電体の材料にＡｌＮを含んでいることから、その配向性の高さにより電界印加時の伸縮性に優れ、振動腕を効率的に振動させることができる。
また、振動片は、ＴｉＮを含むことにより薄膜化され平坦化（平滑化）された第１電極上に、例えば、アモルファス（非晶質）状のＳｉＯ₂を含んだ絶縁膜が、薄膜化され平坦化されて配置される。これにより、振動片は、平坦化された絶縁膜上に配置されるＡｌＮを含む圧電体も平坦化されることが可能になる。
この結果、振動片は、第１電極を覆うＳｉＯ₂を含んだ絶縁膜が結晶配向調整膜として機能し、第１電極による圧電体の配向性への悪影響を抑制することが可能になるとともに、絶縁膜上に配置（形成）される圧電体の結晶の方向が揃うことから、圧電体の配向性を更に向上させることができる。
なお、これらは、発明者らが実験による解析の結果などから得た知見に基づいている。
これらにより、振動片は、効率的な振動が可能となり、優れた振動特性を得ることができる。

［適用例２］上記適用例にかかる振動片において、前記第２電極の材料にＴｉＮを含んでいることが好ましい。

これによれば、振動片は、第２電極の材料に第１電極と同じＴｉＮを含んでいることから、他の材料を含んでいる場合と比較して、製造が容易となり生産性を向上させることができる。
加えて、振動片は、第２電極の材料にＴｉＮを含んでいることから、その特性により他の材料を含んでいる場合と比較して、Ｑ値を劣化させにくくすることができる。

［適用例３］上記適用例にかかる振動片において、前記基材は、Ｓｉを含んでいることが好ましい。

これによれば、振動片は、基材がＳｉを含んでいることから、その特性によりＱ値に関する潜在性能（例えば、基材単体でのＱ値）を、例えば、水晶よりも高くすることが可能である。

［適用例４］上記適用例３にかかる振動片において、前記振動腕と前記第１電極との間、または前記振動腕の前記第１電極側とは反対側の面に、ＳｉＯ₂を含む膜が設けられていることが好ましい。

これによれば、振動片は、振動腕と第１電極との間、または振動腕の第１電極側とは反対側の面に、ＳｉＯ₂を含む膜が設けられていることから、ＳｉＯ₂を含む膜の周波数−温度特性により、基材がＳｉである振動腕の周波数−温度特性が補正され、温度変化に起因する周波数の変動を抑制することが可能となり、周波数−温度特性を向上させることができる。

［適用例５］本適用例にかかる振動子は、上記適用例のいずれかに記載の振動片と、前記振動片を収容しているパッケージと、を備えていることを特徴とする。

これによれば、本構成の振動子は、上記適用例のいずれかに記載の振動片と、振動片を収容しているパッケージと、を備えたことから、上記適用例のいずれかに記載の効果を奏する振動子を提供することができる。

［適用例６］本適用例にかかる発振器は、上記適用例のいずれかに記載の振動片と、前記振動片を発振させる発振回路と、を備えていることを特徴とする。

これによれば、本構成の発振器は、上記適用例のいずれかに記載の振動片と、振動片を発振させる発振回路と、を備えたことから、上記適用例のいずれかに記載の効果を奏する発振器を提供することができる。

［適用例７］本適用例にかかる電子機器は、上記適用例のいずれかに記載の振動片を備えていることを特徴とする。

これによれば、本構成の電子機器は、上記適用例のいずれかに記載の振動片を備えたことから、上記適用例のいずれかに記載の効果を奏する電子機器を提供することができる。

［適用例８］本適用例にかかる移動体は、上記適用例のいずれかに記載の振動片を備えていることを特徴とする。

これによれば、本構成の移動体は、上記適用例のいずれかに記載の振動片を備えたことから、上記適用例のいずれかに記載の効果を奏する移動体を提供することができる。

第１実施形態の振動片の概略構成を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図。図１（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図及び各励振電極の配線図。Ｘ線回折装置を用いた圧電体のＣ軸配向性の調査結果を示すグラフであり、（ａ）は第１実施形態のサンプル品の調査結果を示すグラフ、（ｂ）は従来構成のサンプル品の調査結果を示すグラフ。Ｘ線回折装置を用いた第１実施形態のサンプル品の圧電体のＣ軸配向性の調査結果を示す別のグラフ。第１実施形態の変形例の振動片の概略構成を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図。第２実施形態の振動子の概略構成を示す模式図であり、（ａ）はリッド（蓋体）側から俯瞰した平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線での断面図。第３実施形態の発振器の概略構成を示す模式図であり、（ａ）はリッド側から俯瞰した平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線での断面図。第４実施形態の携帯電話を示す模式斜視図。第５実施形態の自動車を示す模式斜視図。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
ここでは、振動片の一例として、基材にＳｉ（シリコン）を用いている振動片について説明する。
図１は、第１実施形態の振動片の概略構成を示す模式図である。図１（ａ）は、平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線での断面図である。なお、各配線は省略してあり、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。
図２は、図１（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図及び各励振電極の配線図である。
なお、各図におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、互いに直交する座標軸である。

図１に示すように、振動片１は、基材として、基部１０と、基部１０からＹ軸方向に延出している３本の振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、を備えている。本実施形態では、３本の振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃ及び基部１０にＳｉ基板（例えば、ＳＯＩ、Ｐｏｌｙ−Ｓｉを成膜した基板）を用いている。
振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、略角柱状に形成され、平面視において、Ｙ軸方向と直交するＸ軸方向に配列されると共に、Ｘ軸とＹ軸とで特定される平面（ＸＹ平面）に沿った主面１０ａ，１０ｂの少なくとも一方に（ここでは主面１０ａに）、励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃが設けられている。
振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃによって、主面１０ａと直交するＺ軸方向（図１（ｂ）の矢印方向）に屈曲振動（面外振動：主面１０ａに沿わない方向の振動）する。
基部１０及び振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃ、励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、例えば、スパッタ（スパッタリング）技術、フォトリソグラフィー技術、エッチング技術などを用いて精度よく形成されている。

励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、主面１０ａ側に設けられている第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１と、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１の上方に設けられている第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２と、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１と第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２との間に配置されている圧電体１３と、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１と圧電体１３との間に配置されている絶縁膜１４と、を備えた積層構造となっている。

励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃの第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１、第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２には、ＴｉＮ（窒化チタン）を含んでいる膜が用いられ、圧電体１３には、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）を含んでいる膜が用いられている。また、絶縁膜１４には、アモルファス状態のＳｉＯ₂（二酸化ケイ素）を含んでいる膜が用いられている。
振動片１は、良好な振動特性を得る観点から、励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃの第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１、第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２の厚みは、１５ｎｍ程度が好ましく、圧電体１３の厚みは２００ｎｍ〜４００ｎｍ程度が好ましく、絶縁膜１４の厚みは１０ｎｍ程度が好ましい。
なお、第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２には、ＴｉＮと異なる別の材料（例えば、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｗ、ＷＳｉ、Ｔａ、ＩＴＯなど）を含んでいる膜が用いられてもよい。

なお、励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの根元部（基部１０との境界部分）から先端部に向かって延び、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの全長（Ｙ軸方向の根元から先端までの長さ）の半分程度の長さで設けられているのが、効率的な振動特性を得る上で好ましい。

なお、図１（ｂ）に示すように、基部１０のＺ軸方向の厚さは、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃのＺ軸方向の厚さよりも厚く形成されている。
また、図１（ａ）に２点鎖線で示すように、基部１０のＸ軸方向の両端部の主面１０ｂ側には、パッケージなどの外部部材への固定領域である固定部１０ｃ，１０ｄが設けられている。なお、固定部１０ｃ，１０ｄは、Ｙ軸方向において基部１０の振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃ側とは反対側の端部に設けられていることが好ましい。

ここで、振動片１の動作について説明する。
図２に示すように、振動片１の励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１と第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２とが交差配線によって交流電源に接続され、駆動電圧としての交番電圧が印加されるようになっている。

具体的には、振動腕１１ａの第１電極１２ａ１と、振動腕１１ｂの第２電極１２ｂ２と、振動腕１１ｃの第１電極１２ｃ１とが同電位になるように接続され、振動腕１１ａの第２電極１２ａ２と、振動腕１１ｂの第１電極１２ｂ１と、振動腕１１ｃの第２電極１２ｃ２とが同電位になるように接続されている。

この状態で、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１と第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２との間に交番電圧を印加すると、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１と第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２との間に電界が発生して、逆圧電効果により、圧電体１３に歪みが生じ、圧電体１３がＹ軸方向に伸縮する。
振動片１は、上記交差配線によって励振電極１２ａ，１２ｃに発生する電界の方向と励振電極１２ｂに発生する電界の方向とを互いに逆方向にして、圧電体１３の伸縮が振動腕１１ａ，１１ｃと振動腕１１ｂとの間で逆になるように構成されている。
具体的には、振動腕１１ａ，１１ｃの圧電体１３が伸張したとき、振動腕１１ｂの圧電体１３が収縮し、振動腕１１ａ，１１ｃの圧電体１３が収縮したとき、振動腕１１ｂの圧電体１３が伸張する。

このような圧電体１３の伸縮によって、振動片１は、交番電圧が一方の電位のときに振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃが黒矢印の方向に屈曲し、交番電圧が他方の電位のときに振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃが白抜き矢印の方向に屈曲する。
これを繰り返すことで、振動片１は、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃがＺ軸方向に屈曲振動（面外振動）することになる。この際、隣り合う振動腕（ここでは、１１ａと１１ｂ、１１ｂと１１ｃ）は、互いに逆方向に（逆相で）屈曲振動する。
なお、圧電体１３の伸縮の度合いは、分極時のＣ軸配向性が良好なほど大きくなる。

上述したように、本実施形態の振動片１は、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃに設けられた励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃの第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１の材料にＴｉＮを含み、絶縁膜１４の材料にＳｉＯ₂を含み、圧電体１３の材料にＡＬＮを含んでいる。
これにより、振動片１は、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１の材料にＴｉＮを含むことで、その特性（Ｑ値を劣化させにくい）により振動特性が良好となる。
また、振動片１は、圧電体１３の材料にＡＬＮを含んでいることから、その配向性の高さにより電界印加時の伸縮性に優れ、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃを効率的に振動させることができる。
また、振動片１は、ＴｉＮを含むことにより薄膜化され平坦化（平滑化）された第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１上に、アモルファス状のＳｉＯ₂を含んだ絶縁膜１４が、薄膜化され平坦化されて配置される。
これにより、振動片１は、平坦化された絶縁膜１４上に配置されるＡＬＮを含む圧電体１３も平坦化されることが可能になる。

この結果、振動片１は、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１を覆うＳｉＯ₂を含んだ絶縁膜１４が、結晶配向調整膜として機能し、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１による圧電体１３の配向性への悪影響を抑制することが可能になるとともに、絶縁膜１４上に配置（形成）される圧電体１３の結晶の方向が揃うことから、圧電体１３の配向性を更に向上させることができる。
なお、これらは、発明者らが実験による解析の結果などから得た知見に基づいている。
上記に関して図を用いて説明する。

図３、図４は、Ｘ線回折装置を用いた圧電体のＣ軸配向性の調査結果を示すグラフである。図３（ａ）、図４は、本実施形態のサンプル品の調査結果を示すグラフであり、図３（ｂ）は、従来構成（特許文献１）のサンプル品の調査結果を示すグラフである。
なお、グラフの横軸は、サンプル品に対するＸ線の角度を表し、縦軸はサンプル品から反射したＸ線の強度を表している。
なお、圧電体にＸ線を直接照射するため、サンプル品は第２電極が除去されている。
この状態における本実施形態のサンプル品の圧電体の表面粗さは、Ｒａ＝０．３９ｎｍ
で良好であった。

図３（ａ）に示すように、本実施形態のサンプル品は、Ｘ線回折におけるθ−２θ測定法で、グラフのピーク（回折強度のピーク）が明瞭に表れ、ピーク時の角度（回折角）が３６度（２θ）となっている。加えて、図４に示すように、本実施形態のサンプル品は、Ｘ線回折におけるω測定法で、ピークの半値幅（ＦＷＨＭ）が３．９６６度となっていることから、Ｃ軸配向性が良好であることが確認できた。
一方、図３（ｂ）に示すように、従来構成のサンプル品は、θ−２θ測定法で、グラフのピークが不明瞭であり、Ｃ軸配向性が良好であるとはいえない結果となった。
このように、振動片１は、圧電体１３のＣ軸配向性が良好であることから、電界印加時の伸縮性に優れ、励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃによる効率的な振動が可能となり、優れた振動特性を得ることができる。

なお、Ｘ線回折装置におけるθ−２θ測定法とは、Ｘ線源を固定し試料台だけをθだけ動かしたとき、検知器部を２θ動かしながらスキャンする方法であり、ω測定法とは、Ｘ線源と検知器部とを固定して、ブラッグ反射角付近（ここでは１８度付近）で試料台のみをスキャンする方法である。

また、振動片１は、第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２の材料に第１電極と同じＴｉＮを含んでいることから、他の材料を含んでいる場合と比較して、製造が容易となり生産性を向上させることができる。
加えて、振動片１は、第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２の材料にＴｉＮを含んでいることから、その特性により他の材料を含んでいる場合と比較して、Ｑ値を劣化させにくくすることができる。

また、振動片１は、基材がＳｉを含んでいることから、その特性によりＱ値に関する潜在性能（例えば、基材単体でのＱ値）を、例えば、水晶よりも高くすることが可能である（例えば、基材単体におけるＱ値を、水晶の１０倍程度にすることが可能である）。
なお、振動片１は、Ｓｉに代えて基材が水晶を含んでいてもよい。これによれば、振動片１は、圧電体１３のＣ軸配向性に関して、基材がＳｉを含む場合と同等の効果を得ることができる。
なお、振動片１の基材には、Ｓｉ、水晶以外の材料であって、Ｑ値がＳｉ、水晶と同程度の材料を用いてもよい。

（変形例）
ここで、第１実施形態の変形例について説明する。
図５は、第１実施形態の変形例の振動片の概略構成を示す模式図である。図５（ａ）は、平面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ線での断面図である。なお、第１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、第１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、変形例の振動片２は、第１実施形態と比較して、励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃ周りの構成が異なっている。
振動片２は、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの主面１０ａと、励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃの第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１との間に、ＳｉＯ₂を含む膜１５が設けられている。
ＳｉＯ₂を含む膜１５は、例えば、スパッタ（スパッタリング）技術、フォトリソグラフィー技術、エッチング技術などを用いて精度よく形成されている。なお、膜１５の厚みは、１００ｎｍ〜３００ｎｍ程度が好ましい。

これによれば、振動片２は、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの主面１０ａと、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１との間に、ＳｉＯ₂を含む膜１５が設けられていることから、ＳｉＯ₂を含む膜１５が、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの温度特性補正膜として機能する。
詳述すると、振動片２は、ＳｉＯ₂を含む膜１５の周波数−温度特性の傾きにより、基材がＳｉである振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの周波数−温度特性の傾きが補正（相殺）され、フラットな周波数−温度特性となる。
これにより、振動片２は、温度変化に起因する周波数の変動を抑制することが可能となり、周波数−温度特性を向上させることができる。

なお、振動片２は、ＳｉＯ₂を含む膜１５を、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１側（主面１０ａ側）とは反対側の面（主面１０ｂ）に設けてもよい。
これによれば、振動片２は、上記と同様の効果を得ることができる。

（第２実施形態）
次に、上記第１実施形態（変形例含む、以下同様）で述べた振動片を備えている振動子について説明する。
図６は、第２実施形態の振動子の概略構成を示す模式図である。図６（ａ）は、リッド（蓋体）側から俯瞰した平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＣ−Ｃ線での断面図である。なお、平面図では、リッドを省略してある。また、各配線は省略してある。
なお、上記第１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、上記第１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、振動子５は、上記第１実施形態で述べた振動片１または振動片２のいずれか（ここでは、振動片１）と、振動片１を収容しているパッケージ２０と、を備えている。

パッケージ２０は、平面形状が略矩形で凹部を有したパッケージベース２１と、パッケージベース２１の凹部を覆う平面形状が略矩形で平板状のリッド２２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２１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、Ｓｉなどが用いられている。
リッド２２には、パッケージベース２１と同材料、または、コバール、４２アロイなどの金属が用いられている。

パッケージベース２１には、内底面（凹部の内側の底面）２３に、内部端子２４，２５が設けられている。
内部端子２４，２５は、振動片１の基部１０に設けられた接続電極１８ａ，１８ｂの近傍となる位置に略矩形状に形成されている。接続電極１８ａ，１８ｂは、図示しない配線により、振動片１の各励振電極（１２ｂなど）の第１電極（１２ｂ１など）及び第２電極（１２ｂ２など）に接続されている。
例えば、図２の配線において、交流電源の一方側の配線が接続電極１８ａに接続され、他方側の配線が接続電極１８ｂに接続されている。

パッケージベース２１の外底面（内底面２３の反対側の面、外側の底面）２６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２４，２５と接続されている。例えば、外部端子２７は、内部端子２４と接続され、外部端子２８は、内部端子２５と接続されている。
内部端子２４，２５及び外部端子２７，２８は、Ｗ、Ｍｏ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、振動片１の基部１０の固定部１０ｃ，１０ｄ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２１の内底面２３に固定されている。
そして、振動子５は、振動片１の接続電極１８ａ，１８ｂが、Ａｕ、Ａｌなどの金属ワイヤー３１により内部端子２４，２５と接続されている。
振動子５は、振動片１がパッケージベース２１の内部端子２４，２５と接続された状態で、パッケージベース２１の凹部がリッド２２により覆われ、パッケージベース２１とリッド２２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２０の内部が気密に封止される。
なお、パッケージ２０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。
また、振動片１の基部１０は、固定部１０ｃ，１０ｄに代えて、固定部１０ｃ，１０ｄ以外の部分、例えば、固定部１０ｃと固定部１０ｄとを結んだ直線の中心を含む部分の１個所で固定されていてもよい。
これによれば、振動片１は、１個所で固定されることによって、固定部に生じる熱応力に起因する基部１０の歪みを抑制することができる。

振動子５は、外部端子２７，２８、内部端子２４，２５、金属ワイヤー３１、接続電極１８ａ，１８ｂを経由して励振電極（１２ｂなど）に印加される駆動信号（交番電圧）によって、振動片１の各振動腕（１１ｂなど）が所定の周波数（一例として、約３２．７６８ｋＨｚ）で、厚さ方向（図６（ｂ）の矢印方向）に発振（共振）する。

上述したように、第２実施形態の振動子５は、振動片１を備えていることから、上記第１実施形態に記載された効果を奏する振動子を提供することができる。
なお、振動子５は、振動片１に代えて変形例の振動片２を備えている場合においても、上記と同様の効果及び振動片２特有の効果を奏する振動子を提供することができる。

（第３実施形態）
次に、上記第１実施形態で述べた振動片を備えている発振器について説明する。
図７は、第３実施形態の発振器の概略構成を示す模式図である。図７（ａ）は、リッド側から俯瞰した平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＣ−Ｃ線での断面図である。なお、平面図では、リッド及び一部の構成要素を省略してある。また、各配線は省略してある。
なお、上記第１実施形態及び第２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、上記第１実施形態及び第２実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図７に示すように、発振器６は、上記第１実施形態で述べた振動片１または振動片２のいずれか（ここでは、振動片１）と、振動片１を発振させる発振回路としてのＩＣチップ４０と、振動片１及びＩＣチップ４０を収容しているパッケージ２０と、を備えている。

パッケージベース２１の内底面２３には、内部接続端子２３ａ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２１の内底面２３に、図示しない接着剤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２３ａと接続されている。

内部接続端子２３ａは、Ｗ、Ｍｏ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２０の外部端子２７，２８、内部端子２４，２５などと接続されている。
なお、ＩＣチップ４０の接続パッドと内部接続端子２３ａ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。

発振器６は、ＩＣチップ４０から内部接続端子２３ａ、内部端子２４，２５、金属ワイヤー３１、接続電極１８ａ，１８ｂを経由して励振電極（１２ｂなど）に印加される駆動信号によって、振動片１の各振動腕（１１ｂなど）が所定の周波数（一例として、約３２．７６８ｋＨｚ）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２３ａ、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、第３実施形態の発振器６は、振動片１を備えたことから、上記第１実施形態に記載された効果を奏する発振器を提供することができる。
なお、発振器６は、振動片１に代えて振動片２を備えた場合においても、上記と同様の効果及び振動片２特有の効果を奏する発振器を提供することができる。
なお、発振器６は、ＩＣチップ４０をパッケージ２０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。

（第４実施形態）
次に、上記第１実施形態で述べた振動片を備えている電子機器としての携帯電話について説明する。
図８は、第４実施形態の携帯電話を示す模式斜視図である。
図８に示す携帯電話７００は、上記第１実施形態で述べた振動片１を、基準クロック発振源などとして備え、更に液晶表示装置７０１、複数の操作ボタン７０２、受話口７０３、及び送話口７０４を備えて構成されている。なお、携帯電話７００は、振動片１に代えて振動片２を備えていてもよい。

上述した振動片は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピューター、テレビ、デジタルスチールカメラ、ビデオカメラ、ビデオレコーダー、ナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器などの基準クロック発振源などとして好適に用いることができ、いずれの場合にも上記第１実施形態で説明した効果を奏する電子機器を提供することができる。

（第５実施形態）
次に、上記第１実施形態で述べた振動片を備えている移動体としての自動車について説明する。
図９は、第５実施形態の自動車を示す模式斜視図である。
自動車８００は、上記第１実施形態で述べた振動片１を、例えば、搭載されている各種電子制御式装置（例えば、電子制御式燃料噴射装置、電子制御式ＡＢＳ装置、電子制御式一定速度走行装置など）の基準クロック発振源などとして用いている。なお、自動車８００は、振動片１に代えて振動片２を備えていてもよい。
これによれば、自動車８００は、振動片（１または２）を備えていることから、上記第１実施形態で説明した効果を奏し、優れた性能を発揮することができる。

上述した振動片は、上記自動車８００に限らず、自走式ロボット、自走式搬送機器、列車、船舶、飛行機、人工衛星などを含む移動体の基準クロック発振源などとして好適に用いることができ、いずれの場合にも上記第１実施形態で説明した効果を奏する移動体を提供することができる。

なお、振動片の基材に水晶を用いる場合には、水晶の原石などから所定の角度で切り出された、例えば、Ｚカット板、Ｘカット板などを用いることができる。なお、Ｚカット板を用いた場合には、その特性によってエッチング加工が容易となる。
また、振動片の振動方向は、Ｚ軸方向（厚さ方向）に限定するものではなく、例えば、励振電極を振動腕の側面（主面同士を接続する面）に設けることにより、Ｘ軸方向（主面に沿った方向）としてもよい（この方向の屈曲振動は、面内振動と呼ばれている）。
また、振動片の振動腕の数は、３本に限定するものではなく、１本、２本、４本、５本、ｎ本（ｎは６以上の自然数）でもよい。
なお、振動片の基部の厚さは、振動腕と同じ厚さにしてもよい。これによれば、振動片は、平板状となることから、製造が容易となる。

１，２…振動片、５…振動子、６…発振器、１０…基部、１０ａ，１０ｂ…主面、１０ｃ，１０ｄ…固定部、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…振動腕、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…励振電極、１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１…第１電極、１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２…第２電極、１３…圧電体、１４…絶縁膜、１５…ＳｉＯ₂を含む膜、１８ａ，１８ｂ…接続電極、２０…パッケージ、２１…パッケージベース、２２…リッド、２３…内底面、２３ａ…内部接続端子、２４，２５…内部端子、２６…外底面、２７，２８…外部端子、２９…接合部材、３０…接着剤、３１…金属ワイヤー、４０…発振回路としてのＩＣチップ、４１…金属ワイヤー、７００…電子機器としての携帯電話、７０１…液晶表示装置、７０２…操作ボタン、７０３…受話口、７０４…送話口、８００…移動体としての自動車。

Claims

基部と、振動腕と、を含む基材と、
前記振動腕に配置された、ＴｉＮを含む第１電極と、
前記第１電極に対して前記振動腕とは反対側に配置された、ＴｉＮを含む第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に配置された、ＡｌＮを含む圧電体と、
前記第１電極と前記圧電体との間に配置された、ＳｉＯ_２を含む結晶配向調整膜として
の絶縁膜と、を含み、
前記圧電体は、Ｃ軸配向性を有する、振動片。
請求項１に記載の振動片において、
前記基材はＳｉを含む、振動片。
請求項２に記載の振動片において、さらに、
前記振動腕と前記第１電極との間、または前記振動腕の前記第１電極側とは反対側の面
に配置された、ＳｉＯ_２を含む膜を含む、振動片。
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と、
前記振動片を収容するパッケージと、
を含む、振動子。
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と、
前記振動片を発振させる発振回路と、
を含む、発振器。
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を含む、電子機器。
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を含む、移動体。