JP6561447B2 - 振動子、発振器、電子機器、および移動体 - Google Patents

Description

本発明は、振動子、この振動子を備えている発振器、電子機器、および移動体に関する。

主振動が厚み滑り振動で振動する水晶振動片が用いられている水晶振動子は、小型化、高周波数化に適し、且つ、周波数温度特性が優れているので、発振器、電子機器等の多方面で使用されている。特に、近年では、自動車に搭載されているアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ：Antilock Brake System）、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、車体姿勢制御システムなどの電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）を制御するために標準クロックとして機能する水晶振動子が用いられている。
このような水晶振動子は、励振電極が設けられた水晶振動片を、例えばセラミックパッケージ（ベース）により形成されるキャビティー内に載置し、ベースにリッドを接合することで、キャビティー内を密封することにより形成されている。また、車載用として、耐振動性や耐衝撃性を向上されるために、水晶振動片の４隅を支持する、所謂両持ちの４点支持構造の水晶振動子（圧電デバイス）が特許文献１や特許文献２に開示されている。

特開２０１２−１７８６３３号公報 国際公開第２０１３／１６８３３９号

しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載の圧電デバイス（水晶振動子）では、圧電振動片（振動片）にコンベックスやべベル加工が施された形状の場合、中央領域から端部側に行くにしたがって、振動片の断面の外縁が曲線を描くように、厚さが徐々に薄くなっているため、ベース（容器）の取り付け面から振動片までのギャップが高くなり、振動片の隅部をベースに固定する際、接合強度を確保するためには、接合部材の量を多くしなければならず、振動領域と接合部材との距離が接近することに伴い振動エネルギーのベース側への漏洩が増大し、また、接合部材の体積が大きくなり、それに応じてマウント応力も増大し、圧電デバイスの等価直列抵抗値を劣化させるという問題があった。

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、以下の形態又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子は、外縁から中央に向うにしたがって徐々に厚さが厚くなっており、互いに表裏の関係にある両主面にそれぞれ励振電極が設けられ、前記励振電極と電気的に接続されており外縁側に設けられている電極パッドを備えている振動片と、前記振動片が取り付けられているベースと、を含み、前記電極パッドが設けられている前記振動片の一方の端の２カ所が第１の接合部材により前記ベースに接合され、前記一方の端とは反対側の他方の端の２カ所が第２の接合部材により前記ベースに接合され、前記一方の端の２つの第１の接合部材の間の距離をＳ１、前記他方の端の２つの第２の接合部材の間の距離をＳ２としたとき、Ｓ１＜Ｓ２を満たすことを特徴とする。

本適用例によれば、振動片の一方の端の２カ所と他方の端の２カ所とを第１の接合部材と第２の接合部材とでそれぞれベースに接合されている４点支持構造の振動子において、振動片を支持する一方の端の２カ所の間の距離Ｓ１が振動片を支持する他方の端の２カ所の間の距離Ｓ２よりも小さくなっている。そのため、外縁から中央に向うにしたがって徐々に厚さが厚くなる振動片の一方の端の２カ所の支持間の距離Ｓ１が短くなり、ベースの取り付け面と振動片との間隔が小さくすることができるので、少量の第１の接合部材で接合強度と電気的導通を確保し、且つ、振動領域と第１の接合部材との距離を広げることができ振動エネルギーがベース側へ漏洩するのを低減させ、また、マウント応力による振動片に生じる歪を低減させることができ、振動子のＣＩ値（等価直列抵抗値）の劣化を低減することができるという効果がある。更に、振動片の一方の端の２カ所の支持間の距離Ｓ１が短くなることで、支持間に生じるベースと振動片の線膨張係数の差による外部環境の温度差に伴う圧縮又は引張応力が小さくなるため、高温雰囲気や低温雰囲気においても振動子の周波数変動を低減することができる。

［適用例２］上記適用例に記載の振動子において、前記一方の端の両側の隅部は非接続領域となっていることを特徴とする。

本適用例によれば、一方の端の両側の隅部が非接続領域となっているため、外縁から中央に向うにしたがって徐々に厚さが厚くなる振動片の一方の端の２カ所の支持間の距離Ｓ１を短くすることができるので、ベースの取り付け面と振動片との間隔が小さくなり少量の第１の接合部材で接合強度と電気的導通を確保し、且つ、第１の接合部材が少量なので、振動領域と第１の接合部材との距離を広げることができ振動エネルギーのベース側への漏洩を低減させ、また、マウント応力による振動片に生じる歪を低減させることができ、振動子のＣＩ値（等価直列抵抗値）の劣化を低減することができるという効果がある。

［適用例３］上記適用例に記載の振動子において、前記一方の端側の接続部の幅は、前記他方の端側の接続部の幅よりも大きいことを特徴とする。

本適用例によれば、振動片の先端部である他方の端側の接続部の幅が、振動片の電気的導通を含む支持部である一方の端側の接続部の幅より小さいことにより、マウント応力に伴う高温雰囲気や低温雰囲気における周波数変動を低減することができる。また、一方の端側の接続部の幅が大きいことで、電気的導通が十分確保できる。

［適用例４］上記適用例に記載の振動子において、０．５＜（Ｓ１／Ｓ２）＜１を満たすことを特徴とする。

本適用例によれば、Ｓ１／Ｓ２を０．５以下とすると、電気的導通を確保するための一方の端の２カ所の間の距離Ｓ１が狭くなり、２カ所の接続部間での短絡を生じる虞がある。また、Ｓ１／Ｓ２を１以上とすると、振動片を支持する一方の端の２カ所の間の距離Ｓ１を狭くすることができなくなり、外縁から中央に向うにしたがって徐々に厚さが厚くなる振動片の一方の端の２カ所の第１の接合部材の量を小さくすることができなくなり、振動領域と第１の接合部材との距離が狭まり振動エネルギーのベース側への漏洩の増大やマウント応力による振動片に生じる歪の増大する虞が生じる。そのため、０．５＜（Ｓ１／Ｓ２）＜１を満たすことにより、振動片の一方の端の２カ所における短絡と、振動エネルギーの漏洩や歪の増大するに伴う振動子のＣＩ値（等価直列抵抗値）の劣化と、を低減することができる。

［適用例５］上記適用例に記載の振動子において、前記非接続領域の前記第１の接合部材の２カ所が配置されている方向に沿った寸法をＳ３、前記振動片の前記方向の寸法をＬｚとしたとき、０＜（Ｓ３／Ｌｚ）＜０．２５を満たすことを特徴とする。

本適用例によれば、Ｓ３／Ｌｚを０より大きくすることで、一方の端の両側の隅部に非接続領域を設けることができ、振動片を支持する一方の端の２カ所の間の距離Ｓ１を狭くすることができるので、少量の第１の接合部材で接合強度と電気的導通を確保することができ、且つ、振動子のＣＩ値（等価直列抵抗値）の劣化を低減することができる。また、Ｓ３／Ｌｚを０．２５より小さくすることで、電気的導通を確保するための一方の端の２カ所の接続部間での短絡を低減することができる。

［適用例６］上記適用例に記載の振動子において、前記一方の端側の接続部の幅が２５０μｍ以上、３５０μｍ以下であることを特徴とする。

本適用例によれば、一方の端側の接続部の幅を２５０μｍ以上とすることで、接続部における抵抗値の増大を低減し、振動片の電極とベースの電極との電気的導通を十分確保できる。また、一方の端側の接続部の幅を３５０μｍ以下とすることで、電気的導通を確保するための一方の端の２カ所の接続部間での短絡を低減することができる。

［適用例７］上記適用例に記載の振動子において、前記他方の端側の接続部の幅が２００μｍ以上、２５０μｍ以下であることを特徴とする。

本適用例によれば、他方の端側の接続部の幅を２００μｍ以上とすることで、振動片を支持する他方の端を十分支持することができる。また、他方の端側の接続部の幅を２５０μｍ以下とすることで、一方の端側の接続部の幅より小さくできるため、振動片を支持する他方の端の２カ所の間の距離（Ｓ２）を広くすることができ落下衝撃に伴う周波数変動を低減することができる。

［適用例８］上記適用例に記載の振動子において、前記振動片の形状がコンベックス形状であることを特徴とする。

本適用例によれば、振動片の形状をコンベックス形状とすることで、振動片の振動エネルギーを励振電極が形成されている中央部に集中させ、振動片を支持する端部からベースへ振動エネルギーが漏洩するのを低減することができ、ＣＩ値（等価直列抵抗値）の小さい振動子を得ることができるという効果がある。

［適用例９］本適用例に係る発振器は、上記適用例に記載の振動子と、回路と、を含むことを特徴とする。

本適用例によれば、ＣＩ値（等価直列抵抗値）が小さく、高温雰囲気や低温雰囲気において周波数変動の小さい振動子を備えているため、安定な発振特性を有する発振器を構成することができるという効果がある。

［適用例１０］本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載の振動子を備えていることを特徴とする。

本適用例によれば、ＣＩ値（等価直列抵抗値）が小さく、高温雰囲気や低温雰囲気において周波数変動の小さい振動子を備えているため、安定な特性を有する電子機器を構成することができるという効果がある。

［適用例１１］本適用例に係る移動体は、上記適用例に記載の振動子を備えていることを特徴とする。

本適用例によれば、ＣＩ値（等価直列抵抗値）が小さく、高温雰囲気や低温雰囲気において周波数変動の小さい振動子を備えているため、信頼性の高い移動体を構成することができるという効果がある。

本発明の実施形態に係る振動子の構造を示す概略平面図。 図１中のＡ−Ａ線の概略断面図。 図１中のＢ−Ｂ線の概略断面図。 本発明の実施形態に係る振動子と従来構造の振動子のＣＩ値（等価直列抵抗値）を示すグラフ。 本発明の実施形態に係る振動子と従来構造の振動子の高温（１５０℃）保存試験結果を示すグラフ。 本発明の実施形態に係る振動子と従来構造の振動子の低温（−４０℃）保存試験結果を示すグラフ。 本発明の実施形態に係る振動子を備える発振器の概略断面図。 本発明の実施形態に係る振動子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を示す斜視図。 本発明の実施形態に係る振動子を備える電子機器としての携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図。 本発明の実施形態に係る振動子を備える電子機器としてのデジタルカメラの構成を示す斜視図。 本発明の実施形態に係る振動子を備える移動体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を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際の構成要素とは適宜に異ならせて記載する場合がある。

［振動子］
先ず、本発明の実施形態に係る振動子の一例として、厚み滑り振動を主振動とするＡＴカット水晶片を備えたＡＴカット水晶振動子を挙げ、その概略構成について、図１、図２、および図３を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る振動子の構造を示す概略平面図である。図２は、図１中のＡ−Ａ線での概略断面図である。図３は、図１中のＢ−Ｂ線での概略断面図である。
なお、図１において、振動子１の内部の構成を説明する便宜上、リッド６０を取り外した状態を図示している。また、以降の図では、説明の便宜のため、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ’軸、Ｚ’軸を図示しており、Ｘ軸に沿った方向をＸ軸方向、Ｙ’軸に沿った方向をＹ’軸方向、Ｚ’軸に沿った方向をＺ’軸方向とし、ＸＺ’面を主面という。なお、Ｙ’軸方向は、主面の厚み方向である。

振動子１は、図１、図２、および図３に示すように、励振電極１４が形成されている振動片１０と、振動片１０を収容するキャビティー４９を有するパッケージ３０と、キャビティー４９を気密封止するためのリッド６０と、を含み構成されている。

＜振動片＞
振動片１０は、振動領域を有する圧電基板１２と、圧電基板１２の両主面（±Ｙ’軸方向の表裏面）に夫々対向するように形成されている励振電極１４と、リード電極１６と、電極パッド１８と、を備えている。

圧電基板１２は、図２と図３に示すように、圧電基板１２の外縁から中央に向うにしたがって徐々に厚さが厚くなっており、表裏両面が凸レンズ状になっているコンベックス形状である。なお、圧電基板１２の形状は、片面だけが凸レンズ状でもう一方の片面が平面状であるプラノコンベックス形状や長辺および短辺の両方において面取り加工が施されているベベル形状であっても構わない。

圧電基板１２は、互いに直交する結晶軸Ｘ、Ｙ、Ｚを有し、ＸＺ面をＸ軸の回りに角度θが３５．２５°（３５°１５′）だけ回転させた平面に沿って、切り出されたＡＴカット水晶基板である。このＡＴカット水晶基板は、直交する結晶軸Ｘ、Ｙ’、Ｚ’を有し、厚み方向がＹ’軸であり、Ｙ’軸に直交するＸ軸とＺ’軸を含む面が主面であり、主面に厚み滑り振動が主振動として励振され、優れた周波数温度特性を有する。

なお、本実施形態では、ＡＴカット水晶基板を一例として説明しているが、これに限定されるものではなく、ＢＴカット水晶素板やＳＣカット水晶基板でも構わない。

また、圧電基板１２の材質は、前述の水晶に限定されるものではない。例えば、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）等の圧電材料を用いることができる。また、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの圧電体（圧電材料）皮膜を備えたシリコンなどの半導体材料を用いることができる。

リード電極１６は、励振電極１４から延出されて圧電基板１２の隅部２４に形成されている電極パッド１８に導通接続されている。
電極パッド１８は、圧電基板１２の一方の端２０の両主面の隅部２４に夫々対向して形成され、圧電基板１２のＺ’軸方向の両側面に形成されている側面電極（図示せず）により夫々導通接続されている。

励振電極１４、リード電極１６、電極パッド１８、および側面電極の材質は、例えば、クロム（Ｃｒ）層を下地として、その上に金（Ａｕ）層を積層した積層体を用いる。これらの電極は、例えば、スパッタ法などによって積層体を形成し、当該積層体をパターニングすることによって形成されている。

なお、上述の本実施形態では、振動片１０のほぼ中央部の主面に夫々対向して形成されている励振電極１４の形状が矩形の例を示したが、これに限定する必要はなく、形状は円形や楕円形であってもよい。

＜パッケージ＞
パッケージ３０は、図２と図３に示すように、第１基板３２と、ベースとしての第２基板３４と、第３基板３６と、外部端子３８と、を積層して形成されている。
外部端子３８は、第１基板３２の外部底面に複数形成されている。第２基板３４と第３基板３６は中央部が除去された環状体であり、第２基板３４と第３基板３６とにより、振動片１０を収容する内部空間であるキャビティー４９が形成されている。第２基板３４の上面の所定の位置には、配線電極や貫通電極により外部端子３８と電気的に接続されている２つの接続電極４０が設けられている。接続電極４０は、振動片１０を載置した際に振動片１０の一方の端２０に形成されている電極パッド１８に対応するように配置されている。

なお、第１基板３２に設けられている外部端子３８や電極配線（図示せず）、第２基板３４に設けられている接続電極４０や貫通電極（図示せず）などは、一般的に、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）などの金属配線材料を基板上にスクリーン印刷して焼成し、その上にニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）などのめっきを施すことにより形成されている。

＜リッド＞
リッド６０は、パッケージ３０の開口を封止するためのものであり、平板形状を有している。リッド６０の材質は、振動片１０やパッケージ３０と線膨張係数が一致、あるいは極力近い線膨張係数を備えた材料が好ましく、セラミックやガラス材料以外に、金属材料であっても構わない。なお、金属材料の場合には外部からのノイズ成分回避を図る上で有利である。

振動片１０が収容されているキャビティー４９は、パッケージ３０上に低融点ガラスなどの封止部材６２を介してリッド６０を接合することにより減圧雰囲気で封止されている。なお、キャビティー４９内は不活性ガス雰囲気に密閉封止してもよい。

次に、パッケージ３０に収容されている振動片１０の実装構造について、詳細に説明する。
振動片１０は、一方の端２０側の電極パッド１８が設けられている２カ所を、導電性を有する第１の接合部材５０を介して第２基板３４に設けられている接続電極４０上に接合されている。また、振動片１０の一方の端２０とは反対側の他方の端２２の２カ所を第２の接合部材５２を介して第２基板３４上に接合されている。

平面視で、２つの第１の接合部材５０の間隔と他方の端２２の２つの第２の接合部材５２の間隔は、一方の端２０の２つの第１の接合部材５０の間の距離をＳ１、他方の端２２の２つの第２の接合部材５２の間の距離をＳ２としたとき、２つの第１の接合部材５０の間の距離Ｓ１（Ｚ’軸方向の長さ）は、２つの第２の接合部材５２の間の距離Ｓ２（Ｚ’軸方向の長さ）よりも小さくなるように配置されている。

このような構成とすることで、外縁から中央に向うにしたがって徐々に厚さが厚くなる振動片１０の一方の端２０の２カ所の支持間の距離Ｓ１が短くなり、ベースとなる第２基板３４の取り付け面と振動片１０との間隔が小さくすることができる。そのため、少量の第１の接合部材５０で接合強度と電気的導通を確保し、且つ、励振電極１４が設けられている振動領域と第１の接合部材５０との距離を広げることができ振動エネルギーが第２基板３４側へ漏洩するのを低減させることができる。また、第１の接合部材５０の硬化に伴うマウント応力による振動片１０に生じる歪を低減させることができる。従って、振動子１のＣＩ値（等価直列抵抗値）の劣化を低減することができるという効果がある。更に、振動片１０の一方の端２０の２カ所の支持間の距離Ｓ１が短くなることで、支持間に生じる第２基板３４と振動片１０の線膨張係数の差による外部環境の温度差に伴う圧縮又は引張応力が小さくなるため、高温雰囲気や低温雰囲気においても振動子１の周波数変動を低減することができる。

また、一方の端２０の両側の隅部２４が第１の接合部材５０と接続していない非接続領域となっている。そのため、外縁から中央に向うにしたがって徐々に厚さが厚くなる振動片１０の一方の端２０の２カ所の支持間の距離Ｓ１を短くすることができるので、第２基板３４の取り付け面と振動片１０との間隔が小さくなる。そのため、少量の第１の接合部材５０で接合強度と電気的導通を確保し、且つ、第１の接合部材が少量なので、振動領域と第１の接合部材５０との距離を広げることができ振動エネルギーの第２基板３４側への漏洩を低減させることができる。また、マウント応力による振動片１０に生じる歪を低減させることができる。従って、振動子１のＣＩ値（等価直列抵抗値）の劣化を低減することができる。

また、一方の端２０側の接続部の幅Ｗ１（Ｚ’軸方向の長さ）は、他方の端２２側の接続部の幅Ｗ２（Ｚ’軸方向の長さ）よりも大きい。そのため、第１の接合部材５０において電気的導通が十分確保でき、且つ、他方の端２２側の第２の接合部材５２によるマウント応力に伴う高温雰囲気や低温雰囲気における周波数変動を低減することができる。

また、２つの第１の接合部材５０の間の距離Ｓ１と２つの第２の接合部材５２の間の距離Ｓ２とが０．５＜（Ｓ１／Ｓ２）＜１とすることで、導通性を有する第１の接合部材５０同士が接近することによる短絡と、振動エネルギーの漏洩や歪の増大するに伴う振動子１のＣＩ値（等価直列抵抗値）の劣化と、を低減することができる。つまり、Ｓ１／Ｓ２を０．５以下とすると、電気的導通を確保するための一方の端２０の２カ所の間の距離Ｓ１が狭くなり、２カ所の接続部間での短絡を生じる虞がある。また、Ｓ１／Ｓ２を１以上とすると、振動片１０を支持する一方の端２０の２カ所の間の距離Ｓ１を狭くすることができなくなる。そのため、外縁から中央に向うにしたがって徐々に厚さが厚くなる振動片１０の一方の端２０の２カ所の第１の接合部材５０の量を小さくすることができなくなる。よって、励振電極１４が形成されている振動領域と第１の接合部材５０との距離が狭まり振動エネルギーの第２基板３４側への漏洩と、マウント応力による振動片１０に生じる歪と、が増大する虞が生じることとなる。

また、振動片１０の一方の端２０の隅部２４における非接続領域の第１の接合部材５０の２カ所が配置されている方向（Ｚ’軸方向）に沿った寸法をＳ３、振動片１０のＺ’軸方向の寸法をＬｚとしたとき、０＜（Ｓ３／Ｌｚ）＜０．２５となるように構成されている。Ｓ３／Ｌｚを０より大きくすることで、一方の端２０の両側の隅部２４に非接続領域を設けることができ、振動片１０を支持する一方の端２０の２カ所の間の距離Ｓ１を狭くすることができるので、少量の第１の接合部材５０で接合強度と電気的導通を確保することができ、且つ、振動子１のＣＩ値（等価直列抵抗値）の劣化を低減することができる。また、Ｓ３／Ｌｚを０．２５より小さくすることで、電気的導通を確保するための一方の端２０の２カ所の接続部間での短絡を低減することができる。

また、一方の端２０側の接続部の幅Ｗ１は、２５０μｍ以上、３５０μｍ以下であることが好ましい。一方の端２０側の接続部の幅Ｗ１を２５０μｍ以上とすることで、接続部における抵抗値の増大を低減し、振動片１０の電極パッド１８と第２基板３４に設けられている接続電極４０との電気的導通を十分確保できる。また、幅Ｗ１を３５０μｍ以下とすることで、電気的導通を確保するための一方の端２０の２カ所の接続部間での短絡を低減することができる。

また、他方の端２２側の接続部の幅Ｗ２は、２００μｍ以上、２５０μｍ以下であることが好ましい。他方の端２２側の接続部の幅Ｗ２を２００μｍ以上とすることで、振動片１０を支持する他方の端２２を十分支持することができる。また、幅Ｗ２を２５０μｍ以下とすることで、一方の端２０側の接続部の幅Ｗ１より小さくできるため、振動片１０を支持する他方の端２２の２カ所の間の距離（Ｓ２）を広くすることができ落下衝撃による周波数変動を低減することができる。

次に、本発明の実施形態に係る振動子１と従来構造の振動子の諸特性について、図４〜図６を参照して説明する。なお、従来構造の振動子とは、２つの第１の接合部材５０の間の距離Ｓ１と２つの第２の接合部材５２の間の距離Ｓ２が略等しい関係の振動子である。
図４は、本発明の実施形態に係る振動子と従来構造の振動子のＣＩ値（等価直列抵抗値）を示すグラフである。図５は、本発明の実施形態に係る振動子と従来構造の振動子の高温（１５０℃）保存試験結果を示すグラフである。図６は、本発明の実施形態に係る振動子と従来構造の振動子の低温（−４０℃）保存試験結果を示すグラフである。

先ず、図４に示すように、本発明の実施形態に係る振動子１のＣＩ値（等価直列抵抗値）は、約２０Ω近傍から約３７Ω近傍に分布している。これに対し、従来構造の振動子のＣＩ値（等価直列抵抗値）は、約３７Ω近傍から約４８Ω近傍に分布し、本発明の実施形態に係る振動子１のＣＩ値（等価直列抵抗値）よりも大きい傾向を示している。

これは、本発明の実施形態に係る振動子１が従来構造の振動子に比べ、外縁から中央に向うにしたがって徐々に厚さが厚くなる振動片１０の一方の端２０の２カ所の支持間の距離Ｓ１が短く、第２基板３４の取り付け面と振動片１０との間隔が小さくなる。そのため、少量の第１の接合部材５０で接合強度と電気的導通を確保することができる。また、励振電極１４が設けられている振動領域と第１の接合部材５０との距離を広げることができるので振動エネルギーが第２基板３４側へ漏洩するのを低減させることができる。更に、第１の接合部材５０の硬化に伴うマウント応力による振動片１０に生じる歪を低減させることができるためである。

次に、本発明の実施形態に係る振動子１と従来構造の振動子の高温（１５０℃）保存試験結果と低温（−４０℃）保存試験結果を示すグラフである図５と図６において、横軸は各温度における保存時間であり、縦軸は、従来構造の振動子の１０００Ｈ経過後の周波数変化量の平均値を１として規格化した周波数変化量△ｆ／ｆ０である。

図５に示す高温（１５０℃）保存試験では、周波数変化量△ｆ／ｆ０は低下する傾向にあり、本発明の実施形態に係る振動子１は１０００Ｈ経過後で、周波数変化量△ｆ／ｆ０の平均値が絶対値で０．６３と従来構造の振動子に対し約３７％の特性改善が図られている。
図６に示す低温（−４０℃）保存試験では、周波数変化量△ｆ／ｆ０は上昇する傾向にあり、本発明の実施形態に係る振動子１は１０００Ｈ経過後で、周波数変化量△ｆ／ｆ０の平均値が絶対値で０．５９と従来構造の振動子に対し約４１％の特性改善が図られている。

これは、本発明の実施形態に係る振動子１が従来構造の振動子に比べ、振動片１０の一方の端２０の２カ所の支持間の距離Ｓ１が短いので、支持間に生じる第２基板３４と振動片１０の線膨張係数の差による外部環境の温度差に伴う圧縮又は引張応力を低減できるためである。

［発振器］
次に、本発明の一実施形態に係る振動子１を備える発振器２について、図７を用いて説明する。
図７は、本発明の実施形態に係る振動子を備える発振器の構造を示す概略断面図である。
発振器２は、振動子１と、振動子１を駆動するためのＩＣチップ（チップ部品）７０と、ガラス、セラミック、金属などから成るリッド１６０と、振動子１とＩＣチップ７０とを収容するパッケージ１３０と、を含み構成されている。

パッケージ１３０は、図７に示すように、第１基板１３２と、中央部が除去された環状体の第２基板１３４と、外部端子１３８と、を積層して形成されている。また、パッケージ１３０は、振動子１とＩＣチップ７０とが搭載される側に開放するキャビティー１４９を有している。なお、以下では、第１基板１３２の振動子１とＩＣチップ７０とが搭載される側の主面を上面とし、振動子１とＩＣチップ７０とが搭載される側と反対側の主面を下面として説明する。
外部端子１３８は、第１基板１３２の下面に複数設けられている。また、外部端子１３８は、第１基板１３２の上面に設けられている接続電極１４０と、図示しない貫通電極や配線電極を介して、電気的に接続されている。

パッケージ１３０のキャビティー１４９内には、複数の接続電極１４０が設けられており、振動子１とＩＣチップ７０とが収容されている。振動子１は、接続電極１４０上に導電性の接合部材１５２を介して固定されており、振動子１の外部端子３８と接続電極１４０とが接合部材１５２を介して電気的に導通されている。ＩＣチップ７０は、ろう材あるいは接着剤などの接合部材１５０を介して第１基板１３２の上面に固定されており、ボンディングワイヤー７２を介してＩＣチップ７０と接続電極１４０とが電気的に接続されている。

振動子１とＩＣチップ７０とが収容されているキャビティー１４９は、パッケージ１３０の第２基板１３４上に低融点ガラスや半田などの接合部材１６２を介してリッド１６０を接合することにより封止されている。なお、キャビティー１４９内は減圧雰囲気又は不活性ガス雰囲気に密閉封止してもよく、キャビティー１４９内に樹脂材料などを充填してもよい。
ＩＣチップ７０は、振動子１の駆動を制御するための駆動回路（発振回路）を有しており、このＩＣチップ７０によって振動子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。

［電子機器］
先ず、本発明の一実施形態に係る振動子１を備えている電子機器について、図８から図１０に基づき、詳細に説明する。

図８は、本発明の一実施形態に係る振動子を備えている電子機器としてのノート型（又はモバイル型）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、ノート型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。このようなノート型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１が内蔵されている。

図９は、本発明の一実施形態に係る振動子を備えてい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１が内蔵されている。

図１０は、本発明の一実施形態に係る振動子を備えてい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１３３０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１３４０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１３３０や、パーソナルコンピューター１３４０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、基準クロック等として機能する振動子１が内蔵されている。

なお、本発明の一実施形態に係る振動子１は、図８のパーソナルコンピューター１１００（モバイル型パーソナルコンピューター）、図９の携帯電話機１２００、図１０のデジタルスチールカメラ１３００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）、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１１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１４００には本発明に係る振動子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１４００には、タイヤ１４０２を制御する電子制御ユニット１４０３に基準クロック等として機能する振動子１が内蔵され、車体１４０１に搭載されている。
自動車１４００には、本発明に係る振動子１が搭載されており、例えば、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：Antilock Brake System）、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などの電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）１４０３に広く適用できる。

以上、本発明の一実施形態に係る振動子１、発振器２、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。

１…振動子、２…発振器、１０…振動片、１２…圧電基板、１４…励振電極、１６…リード電極、１８…電極パッド、２０…一方の端、２２…他方の端、２４…隅部、３０…パッケージ、３２…第１基板、３４…第２基板、３６…第３基板、３８…外部端子、４０…接続電極、４９…キャビティー、５０…第１の接合部材、５２…第２の接合部材、６０…リッド、６２…封止部材、７０…ＩＣチップ、７２…ボンディングワイヤー、１１００…パーソナルコンピューター，１２００…携帯電話機、１３００…デジタルスチールカメラ、１４００…自動車。

Claims (6)

1. 第１主面および前記第１主面と表裏関係にある第２主面を有し、前記第１主面と前記第２主面との間の距離である厚さが外縁から中央に向うにしたがって徐々に厚くなっている基板、前記第１主面に配置された第１励振電極、前記第２主面に配置された第２励振電極、前記第１励振電極と電気的に接続されている第１電極パッド、および、前記第２励振電極に電気的に接続されている第２電極パッドを備え、前記第１電極パッドおよび前記第２電極パッドが前記基板の一方の外縁側に並んで配置されている振動片と、
   前記振動片が取り付けられているベースと、
   前記一方の外縁側において、前記第１電極パッドと前記ベースとの間、および、前記第２電極パッドと前記ベースとの間に配置されている第１の接合部材と、
   前記一方の外縁側とは反対側の他方の外縁側において、前記振動片の２か所と前記ベースとの間に配置されている第２の接合部材と、
   を含み、
   ２つの前記第１の接合部材同士を繋ぐ第１方向に沿った断面において、前記基板の厚さが、前記第１方向における両端側から中心部側に向かって徐々に厚くなっており、
   前記一方の外縁側の前記第１方向における両側の隅部は、平面視で前記第１の接合部材と重なっていない非接続領域であり、
   前記他方の外縁側の前記第１方向における両側の隅部は、平面視で前記第２の接合部材と重なっていない非接続領域であり、
   ２つの前記第１の接合部材の間の距離をＳ１、２つの前記第２の接合部材の間の距離をＳ２としたとき、
   Ｓ１＜Ｓ２を満たすことを特徴とする振動子。
2. 平面視で、前記振動片の前記第１の接合部材と重なっている部分の前記第１方向に沿った幅は、前記振動片と前記第２の接合部材とが重なっている部分の前記第１方向に沿った幅よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の振動子。
3. 前記振動片の形状がコンベックス形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の振動子。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の振動子と、回路と、を含むことを特徴とする発振器。
5. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の振動子を備えていることを特徴とする電子機器。
6. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の振動子を備えていることを特徴とする移動体。

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