JP6578709B2 - 振動素子、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カット水晶振動素子は、励振する主振動の振動モードが厚みすべり振動であり、小型化、高周波数化に適し、且つ周波数温度特性が優れた三次曲線を呈するので、圧電発振器、電子機器等の多方面で使用されている。

特許文献１には、薄肉の振動部と、振動部の２辺に沿ってＬ字状に設けられた厚肉部とを有する逆メサ構造のＡＴカット水晶振動素子が開示されており、このＡＴカット水晶振動素子は、前記厚肉部の一端部において接着材を介してパッケージに固定される。このような構成では振動部の剛性が不足するおそれがあり、ＡＴカット水晶振動素子が片持ち支持された状態で、ＡＴカット水晶振動素子に対して厚み方向の加速度が加わると、振動部が変形して振動特性（周波数特性）が安定しないという問題が生じるおそれがある。

特開２０１４−７６９３号公報

本発明の目的は、加速度等の外力による振動特性の変化を低減し、安定した振動特性を発揮することのできる振動素子、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、以下の適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本実施形態の振動素子は、水晶の結晶軸である電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系の前記Ｘ軸を回転軸として、
前記Ｚ軸のプラス側を前記Ｙ軸のマイナス側へ傾けた軸をＺ’軸とし、
前記Ｙ軸のプラス側を前記Ｚ軸のプラス側へ傾けた軸をＹ’軸としたとき、
前記Ｘ軸および前記Ｚ’軸を含む面を主面とし、前記Ｙ’軸に沿った方向を厚さとする水晶基板を含み、
前記水晶基板は、
厚みすべり振動で振動する振動領域を含む第１領域と、
前記第１領域の外縁と一体化され、前記第１領域よりも厚さが厚い第２領域と、
前記第１領域の外縁に一体的に配置されている梁部と、
を含み、
前記第１領域は、
前記Ｚ’軸方向に沿った第１外縁及び第２外縁と、
前記Ｘ軸方向に沿った第２外縁及び第４外縁と、
を含み、
前記第１外縁は、前記第２外縁と、前記Ｘ軸方向に離間し、
前記第３外縁は、前記第４外縁と、前記Ｚ’軸方向に離間し、
前記第２領域は、
前記第１外縁に沿って設けられ、対象物に固定される固定部が設けられている第１厚肉部と、
前記第３外縁に沿って設けられている第２厚肉部と、
を含み、
前記梁部は、前記第４外縁に沿って配置されており、前記第１領域をウエットエッチングで形成するときに生じるエッチング残渣によって構成されていることを特徴とする。

これにより、加速度等の外力による振動特性の変化を低減し、安定した振動特性を発揮することのできる振動素子が得られる。

［適用例２］
本適用例の振動素子では、前記第２領域の厚さをＴ、
前記梁部の厚さをＴ１としたとき、
Ｔ＞Ｔ１なる関係を満足していることが好ましい。
これにより、梁部の質量を低減しつつ、第１領域の剛性を高めることができる。

［適用例３］
本適用例の振動素子では、０．１≦Ｔ１／Ｔ≦０．８なる関係を満足していることが好ましい。
これにより、梁部の質量を低減しつつ、第１領域の剛性を高めることができる。

［適用例４］
本適用例の振動素子では、０．３≦Ｔ１／Ｔ≦０．６なる関係を満足していることが好ましい。
これにより、梁部の質量を低減しつつ、第１領域の剛性を高めることができる。

［適用例５］
本適用例の振動素子では、前記第１領域は、前記ウエットエッチングによって前記Ｙ’軸のプラス側から前記水晶基板に凹陥部を形成することで形成されており、
前記第４外縁は、前記第３外縁に対してＺ軸のマイナス側に位置していることが好ましい。
これにより、薄い梁部を簡単に形成することができる。

［適用例６］
本適用例の振動素子では、前記第１領域は、前記ウエットエッチングによって前記Ｙ’軸のマイナス側から前記水晶基板に凹陥部を形成することで形成されており、
前記第４外縁は、前記第３外縁に対してＺ軸のプラス側に位置していることが好ましい。
これにより、薄い梁部を簡単に形成することができる。

［適用例７］
本適用例の振動素子では、前記水晶基板の平面視で、
前記第２厚肉部は、前記Ｘ軸および前記Ｚ’軸の両軸に対してそれぞれ傾斜する外縁部を含むことが好ましい。
これにより、振動素子の先端部の質量をより小さくすることができる。

［適用例８］
本適用例の振動子は、上記適用例の振動素子と、
前記振動素子が収容されているパッケージと、
を備えていることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い振動子が得られる。

［適用例９］
本適用例の発振器は、上記適用例の振動素子と、
回路と、
を備えていることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い発振器が得られる。

［適用例１０］
本適用例の電子機器は、上記適用例の振動素子を備えていることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。

［適用例１１］
本適用例の移動体は、上記適用例の振動素子を備えていることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い移動体が得られる。

本発明の第１実施形態にかかる振動素子の斜視図である。 図１に示す振動素子の平面図である。 ＡＴカット水晶基板と水晶の結晶軸との関係を説明する図である。 図１に示す振動素子を対象物に固定した状態を示す側面図である。 図１に示す振動素子が有する梁部の形成方法を説明する断面図である。 図１に示す振動素子が有する梁部の形成方法を説明する断面図である。 図１に示す振動素子の変形例を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態にかかる振動素子の斜視図である。 図８に示す振動素子が有する梁部の形成方法を説明する断面図である。 本発明の振動子の好適な実施形態を示す断面図である。 本発明の発振器の好適な実施形態を示す断面図である。 本発明の電子機器を適用したモバイル型（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。 本発明の電子機器を適用した携帯電話機（スマートフォン、ＰＨＳ等も含む）の構成を示す斜視図である。 本発明の電子機器を適用したデジタルスチー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としての自動車を概略的に示す斜視図である。

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実施形態にかかる振動素子の斜視図である。図２は、図１に示す振動素子の平面図である。図３は、ＡＴカット水晶基板と水晶の結晶軸との関係を説明する図である。図４は、図１に示す振動素子を対象物に固定した状態を示す側面図である。図５および図６は、それぞれ、図１に示す振動素子が有する梁部の形成方法を説明する断面図である。図７は、図１に示す振動素子の変形例を示す斜視図である。なお、以下では、説明の便宜上、図２中の右側を先端、左側を基端とも言う。

図１および図２に示すように、振動素子１は、水晶基板２と、水晶基板２上に形成された電極３とを有している。

（水晶基板）
水晶基板２の材料である水晶は、三方晶系に属し、図３に示すように互いに直交する結晶軸Ｘ、Ｙ、Ｚを有する。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。そして水晶基板２は、ＸＺ面をＸ軸の回りに所定の角度θだけ回転させた平面に沿って、水晶から切り出された、所謂、「回転Ｙカット水晶基板」であり、例えばθ＝３５°１５’だけ回転させたＸＺ’平面に沿って切り出された場合の基板は「ＡＴカット水晶基板」という。このような水晶基板２を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。ただし、水晶基板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カットの水晶基板を用いてもよい。なお、以下では、角度θに対応してＸ軸まわりに回転したＹ軸およびＺ軸を、Ｙ’軸およびＺ’軸とする。すなわち、水晶基板２は、Ｙ’軸方向に厚みを有し、ＸＺ’面方向に広がりを有する板状となっている。

言い換えると、水晶基板２は、図３に示すようにＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる直交座標系のＸ軸を中心として、Ｚ軸をＹ軸のマイナス側へ傾けた軸をＺ’軸とし、Ｙ軸をＺ軸のプラス側へ傾けた軸をＹ’軸としたときに、Ｙ’軸方向に厚みを有し、ＸＺ’面方向に広がりを有する板状となっている。

水晶基板２は、平面視にて、Ｘ軸に沿った方向を長辺とし、Ｚ’軸に沿った方向を短辺とする略長手形状をなしている。また、水晶基板２は、−Ｘ軸方向を先端側とし、＋Ｘ軸方向を基端側としている。

図１および図２に示すように、水晶基板２は、薄肉の振動領域（振動エネルギーが閉じ込められる領域）２１９を含む振動部（第１領域）２１と、振動部２１と一体化され、振動部２１の周囲に位置し、振動領域２１９よりも厚みが厚い厚肉部（第２領域）２２と、振動部２１の剛性を高める梁部２５と、を有している。

振動部２１は、例えば、水晶基板の＋Ｙ’軸側の主面にウエットエッチングによって凹陥部を形成することにより形成される。また、振動部２１は、水晶基板２の中央に対して、−Ｘ軸側および−Ｚ’軸側に片寄っており、外縁の一部が厚肉部２２から露出している。具体的には、振動部２１は、振動素子１の平面視にて、Ｘ軸方向（厚みすべり振動の振動方向）に離間し、Ｚ’軸方向（Ｘ軸方向と交差する方向）に延在する第１外縁２１１および第２外縁２１２と、Ｚ’軸方向に離間し、Ｘ軸方向に延在する第３外縁２１３および第４外縁２１４とを有している。第１外縁２１１および第２外縁２１２のうち、第１外縁２１１が＋Ｘ軸側に位置し、第２外縁２１２が−Ｘ軸側に位置している。また、第３外縁２１３および第４外縁２１４のうち、第３外縁２１３が＋Ｚ’軸側に位置し、第４外縁２１４が−Ｚ’軸側に位置している。このような振動部２１の二方を囲むようにして厚肉部２２が設けられている。

図１に示すように、厚肉部２２の表面（＋Ｙ’軸側の主面）は、振動部２１の表面（＋Ｙ’軸側の主面）よりも＋Ｙ’軸側へ突出して設けられている。一方、厚肉部２２の裏面（−Ｙ’軸側の主面）は、振動部２１の裏面（−Ｙ’軸側の主面）と同一平面上に設けられている。

図１および図２に示すように、厚肉部２２は、第１外縁２１１に沿って配置された第１厚肉部２３と、第３外縁２１３に沿って配置された第２厚肉部２４とを有している。そのため、厚肉部２２は、平面視で、振動部２１に沿って曲がった構造を備え、略Ｌ字状をなしている。

一方、振動部２１の第２外縁２１２および第４外縁２１４には厚肉部２２が接続されておらず、第２外縁２１２および第４外縁２１４は、それぞれ、厚肉部２２から露出している。このように、厚肉部２２を振動部２１の外縁に部分的に設けることで、振動素子１（振動部２１）の剛性を保ちつつ、振動素子１の先端側の質量を低減することができる。また、振動素子１の小型化を図ることができる。

ここで、第２厚肉部２４を振動部２１に対して＋Ｚ’軸側に設けることで、第２厚肉部２４を−Ｚ’軸側に設けた場合と比較して、後述する傾斜部２４１の幅（Ｚ’軸方向の長さ）を短くすることができる。そのため、このような厚肉部２２によれば、振動素子１の小型化を図ることができる。

第１厚肉部２３は、第１外縁２１１に連設され、＋Ｘ軸方向に向けて厚みが漸増する傾斜部２３１と、傾斜部２３１の＋Ｘ軸側の端縁に連接する厚みがほぼ一定の厚肉部本体２３２とを備えている。同様に、第２厚肉部２４は、第３外縁２１３に連設され、＋Ｚ’軸方向に向けて厚みが漸増する傾斜部２４１と、傾斜部２４１の＋Ｚ’軸側の端縁に連接する厚みがほぼ一定の厚肉部本体２４２とを備えている。なお、これら傾斜部２３１、２４１は、振動部２１を形成する際のエッチング残渣で構成されている。

また、第１厚肉部２３の厚肉部本体２３２の表面、すなわち、振動素子１の基端側には、マウント部（固定部）２９が設けられている。図４に示すように、振動素子１は、このマウント部２９にて、接着材９１を用いて対象物９２に固定される。なお、マウント部２９の位置としては、特に限定されず、例えば、厚肉部本体２３２の裏面に設けられていてもよい。

また、第２厚肉部２４は、その先端部に、振動素子１の平面視にてＸ軸およびＺ’軸の両軸に対して交差する方向に延在する外縁部２４３を有している。外縁部２４３は、水晶基板２の−Ｘ軸側かつ＋Ｚ’軸側に位置する角部を切り欠くように設けられている。また、外縁部２４３は、厚肉部本体２４２、傾斜部２４１および振動部２１に跨って形成されている。ただし、外縁部２４３の形成範囲は、これに限定されず、例えば、外縁部２４３は、傾斜部２４１および振動部２１に跨らないように、厚肉部本体２４２内に形成されていてもよい。

このように、第２厚肉部２４が外縁部２４３を有することで、先端側の質量を小さくすることができる。そのため、図４に示すように、マウント部２９において接着剤を介して対象物に固定されている状態で、振動素子１にＹ’軸方向の角速度が加わった際の振動部２１の撓み量を小さくすることができる。その結果、Ｙ’軸方向の加速度に起因する振動特性の変化を小さく抑えることができる。すなわち、振動素子１のＹ’軸方向の加速度に対する感度を鈍くすることができる。したがって、振動素子１は、Ｙ’軸方向の加速度が加わっているか否かにかかわらず、安定した振動特性を発揮することができる。特に、本実施形態のように、外縁部２４３を振動部２１に到達するよう形成することで、先端側の質量をより小さくすることができ、上記効果がより顕著となる。なお、外縁部２４３のＸ軸に対する傾斜角θ１としては、特に限定されないが、４０°以上、５０°以下であるのが好ましく、ほぼ４５°であるのがより好ましい。

図１および図２に示すように、梁部２５は、振動部２１の第４外縁２１４に沿って、Ｘ軸方向に延在して配置されている。このような梁部２５は、振動部２１を補強する補強部として機能する。そのため、梁部２５を配置することで、Ｙ’軸方向の加速度が加わった際の振動部２１の撓み量を小さくすることができる。したがって、前述した外縁部２４３による質量低減効果と、この梁部２５による撓み抑制効果との相乗効果によって、Ｙ’軸方向の加速度が加わっているか否かにかかわらず、より安定した振動特性を発揮する振動素子１となる。

また、梁部２５は、厚肉部２２よりも薄くなっている。すなわち、梁部２５の厚さ（振動部２１の厚みを含めた厚さ）をＴ１とし、厚肉部２２の厚さ（水晶基板２の厚さ）をＴとしたとき、Ｔ＞Ｔ１なる関係を満足している。そのため、梁部２５を軽くでき、梁部２５を設けることによる振動素子１の先端部の質量増を小さく抑えることができる。なお、Ｔ、Ｔ１は、０．１≦Ｔ１／Ｔ≦０．８なる関係を満足することが好ましく、０．３≦Ｔ１／Ｔ≦０．６なる関係を満足することがより好ましい。このような関係を満足することで、上述した効果をより効果的に発揮することができる。

このような梁部２５は、振動部２１をウエットエッチングで形成する際のエッチング残渣によって構成されている。これにより、梁部２５を容易に形成することができる。具体的には、振動部２１を形成するための凹陥部２１０を水晶基板２の＋Ｙ’軸側からウエットエッチングで形成すると、図５に示すように、凹陥部２１０の＋Ｚ’軸側の壁面Ｚ１は、急な傾斜面となり、−Ｚ’軸側の壁面Ｚ２（Ｚ２１、Ｚ２２、Ｚ２３の集合面）は、壁面Ｚ１に対して緩やかに傾斜した傾斜面となる。そして、図５中の、壁面Ｚ２と交わる仮想ＸＹ’面Ｆ１で水晶基板２を切断すれば、図６（ａ）に示すように、梁部２５が得られる。また、図５中の、壁面Ｚ２と交わる仮想ＸＹ’面Ｆ２で水晶基板を切断すれば、図６（ｂ）に示すように、図６（ａ）よりも厚みが厚く、より剛性の高い梁部２５が得られる。以上のように、壁面Ｚ１よりも緩やかに傾斜した壁面Ｚ２を利用することで、薄く、質量の小さい梁部２５を容易に形成することができる。

このように、梁部２５をエッチング残渣で構成すると、梁部２５の上面２５１が＋Ｚ’軸に傾斜した面となり、この上面２５１が振動部２１の上面と直接接続される。そのため、梁部２５は、振動部２１から−Ｚ’軸に向けて徐々に隆起するような形状となり、振動部２１から梁部２５にかけて剛性が連続的に穏やかに変化する。そのため、振動部２１と梁部２５の境界部に応力が集中し難く、より安定した振動特性を発揮する振動素子１となる。

以上、梁部２５の形状について詳細に説明したが、梁部２５の形状としては、本実施形態の形状に限定されない。

なお、水晶基板２の長さＬとしては、特に限定されないが、Ｌ≦５ｍｍなる関係を満足することが好ましい。また、水晶基板２の幅Ｗとしては、特に限定されないが、Ｗ≦３ｍｍなる関係を満足することが好ましい。

また、水晶基板２の厚みＴとしては、特に限定されないが、５０μｍ≦Ｔ≦７０μｍなる関係を満足していることが好ましい。これにより、振動素子１の剛性を確保することができる。さらに、振動部２１（凹陥部２１０）を形成する際のエッチング深さが過度に深くならないため、振動部２１の形成を精度よく行うことができる。そのため、振動素子１は、所望の振動特性を安定して発揮することができる。これに対して、厚みＴが上記下限値未満であると、振動素子１の質量（長さＬおよび幅Ｗ等）によっては、振動素子１の剛性が不足し、振動素子１にＹ’軸方向の角速度が加わった際の振動素子１の先端部（振動部２１）の撓み量を十分に小さくすることができない場合がある。反対に、厚みＴが上記上限値を超えると、振動素子１の過度な大型化を招いたり、振動素子１の歩留まりの低下を招いたりするおそれがある。具体的には、前述したように、振動部２１は、ウエットエッチングによって＋Ｙ’側の主面に凹陥部を形成することによって得られるが、厚みＴが大きくなると、その分、凹陥部が深くなり、それに伴って、傾斜部２３１、２４１の幅も広くなる。そのため、振動素子１の大型化を招いてしまう。また、厚みＴが大きくなるほど凹陥部の深さ（エッチング深さ）が深くなり、エッチング精度が低下する。そのため、振動部２１を所望の厚みに整えることが困難となり、その結果、振動素子の歩留まりが低下する。

（電極）
電極３は、一対の励振電極３１、３２と、一対のパッド電極３３、３４と、一対の引出電極３５、３６とを有している。励振電極３１は、振動領域２１９の表面に形成されている。一方、励振電極３２は、振動領域２１９の裏面に、励振電極３１と対向して配置されている。そして、振動部２１の、励振電極３１、３２に挟まれた領域が振動領域２１９となる。

パッド電極３３は、厚肉部本体２３２の表面のマウント部２９に形成されている。一方、パッド電極３４は、厚肉部本体２３２の裏面に、パッド電極３３と対向して形成されている。

励振電極３１からは、引出電極３５が延出しており、この引出電極３５を介して励振電極３１とパッド電極３３とが電気的に接続されている。また、励振電極３２からは、引出電極３６が延出しており、この引出電極３６を介して励振電極３１とパッド電極３４とが電気的に接続されている。引出電極３６は、平面視で、水晶基板２を介して引出電極３５と重ならないように設けられている。これにより、引出電極３５、３６間の静電容量を抑えることができる。

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）やＡｌ（アルミ）、およびＡｕ（金）やＡｌ（アルミ）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。
以上、本実施形態の振動素子１について説明した。

なお、本実施形態の振動素子１では、＋Ｙ’軸側から凹陥部を形成することで振動部２１を形成しているため、第２厚肉部２４を＋Ｚ’軸側に位置する第３外縁２１３に沿って形成し、梁部２５を−Ｚ’軸側に位置する第４外縁２１４に沿って形成しているが、これとは反対に、図７に示すように、−Ｙ’軸側から凹陥部を形成することで振動部２１を形成した場合には、第２厚肉部２４を−Ｚ’軸側に位置する第３外縁２１３に沿って形成し、梁部２５を＋Ｚ’軸側に位置する第４外縁２１４に沿って形成すればよい。このような構成によっても、本実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜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８は、本発明の第２実施形態にかかる振動素子の斜視図である。図９は、図８に示す振動素子が有する梁部の形成方法を説明する断面図である。

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、圧電基板の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。

図８に示すように、本実施形態の振動素子１では、水晶基板２の両主面に凹陥部を形成することで振動部２１が形成されている。言い換えると、厚肉部２２の表面（−Ｙ’軸側の主面）は、振動部２１の表面（＋Ｙ’軸側の主面）よりも＋Ｙ’軸側へ突出して設けられており、厚肉部２２の裏面（−Ｙ’軸側の主面）は、振動部２１の裏面（−Ｙ’軸側の主面）よりも−Ｙ’軸側へ突出して設けられている。このように、水晶基板２の両主面に凹陥部を形成して振動部２１を形成することで、例えば、前述した第１実施形態と比較して、凹陥部のエッチング深さを浅くすることができる。そのため、エッチングをより精度よく行うことができ、水晶基板２の外形形状をより高精度に得ることができる。また、傾斜部２３１、２４１の幅を小さくすることができるため、振動素子１の小型化を図ることもできる。

なお、本実施形態では、振動部２１を形成するために、図９に示すように、水晶基板２の両側から凹陥部２１０Ａ、２１０Ｂを形成する。凹陥部２１０Ａでは、−Ｚ’軸側の壁面Ｚ３が緩い傾斜となり、反対に、凹陥部２１０Ｂでは、−Ｚ’軸側の壁面Ｚ４が急な傾斜となる。そのため、例えば、壁面Ｚ３と交わる仮想ＸＹ’面Ｆ３で水晶基板２を切断すれば、振動部２１の上面側にだけ突出する梁部２５が得られる。

このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

２．振動子
次に、前述した振動素子１を適用した振動子（本発明の振動子）について説明する。

図１０は、本発明の振動子の好適な実施形態を示す断面図である。
図１０に示す振動子１０は、前述した振動素子１と、振動素子１を収容するパッケージ４とを有している。

（パッケージ）
パッケージ４は、上面に開放する凹部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によって塞がれることにより形成された収容空間Ｓに振動素子１が収納されている。収容空間Ｓは、減圧（真空）状態となっていてもよいし、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良い。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の下面には、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に形成された図示しない内部配線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に形成された図示しない内部配線を介して外部実装端子４６２と電気的に接続されている。

接続電極４５１、４６１、外部実装端子４５２、４６２の構成としては、それぞれ、導電性を有していれば、特に限定されないが、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）などのメタライズ層（下地層）に、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）などの各被膜を積層した金属被膜で構成することができる。

収容空間Ｓ内に収容されている振動素子１は、表面をベース４１側に向けて、マウント部２９において、導電性接着材５１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３３とに接触して設けられている。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３３とが電気的に接続される。導電性接着材５１を用いて振動素子１を一カ所（一点）で支持することによって、例えば、ベース４１と水晶基板２の熱膨張率の差によって振動素子１に発生する応力を抑えることができる。

導電性接着材５１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。

振動素子１のパッド電極３４は、ボンディングワイヤー５２を介して接続電極４６１に電気的に接続されている。前述したように、パッド電極３４は、パッド電極３３と対向して配置されているため、振動素子１がベース４１に固定されている状態では、導電性接着材５１の直上に位置している。そのため、ワイヤーボンディング時にパッド電極３４に与える振動（超音波振動）の漏れを抑制することができ、パッド電極３４へのボンディングワイヤー５２の接続をより確実に行うことができる。

３．発振器
次に、本発明の振動素子を適用した発振器（本発明の発振器）について説明する。

図１１は、本発明の発振器の好適な実施形態を示す断面図である。
図１１に示す発振器１００は、振動子１０と、振動素子１を駆動するためのＩＣチップ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１１に示すように、発振器１００では、ベース４１の凹部４１１にＩＣチップ１１０が固定されている。ＩＣチップ１１０は、凹部４１１の底面に形成された複数の内部端子１２０と電気的に接続されている。複数の内部端子１２０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。ＩＣチップ１１０は、振動素子１の駆動を制御するための発振回路を有している。ＩＣチップ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。

４．電子機器
次に、本発明の振動素子を適用した電子機器（本発明の電子機器）について説明する。

図１２は、本発明の電子機器を適用したモバイル型（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、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１３は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機（スマートフォン、ＰＨＳ等も含む）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、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１４は、本発明の電子機器を適用したデジタルスチールカメラの構成を示す斜視図である。この図において、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。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１０（振動素子１）が内蔵されている。

なお、本発明の振動素子を備える電子機器は、図１２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１３の携帯電話機、図１４のデジタルスチールカメラの他にも、例えば、スマートフォン、タブレット端末、時計、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、本発明の振動素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１５は、本発明の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、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。

１……振動素子
１０……振動子
１００……発振器
１１０……ＩＣチップ
１２０……内部端子
２……水晶基板
２１……振動部
２１０、２１０Ａ、２１０Ｂ……凹陥部
２１１……第１外縁
２１２……第２外縁
２１３……第３外縁
２１４……第４外縁
２１９……振動領域
２２……厚肉部
２３……第１厚肉部
２３１……傾斜部
２３２……厚肉部本体
２４……第２厚肉部
２４１……傾斜部
２４２……厚肉部本体
２４３……外縁部
２５……梁部
２５１……上面
２９……マウント部
３……電極
３１、３２……励振電極
３３、３４……パッド電極
３５、３６……引出電極
４……パッケージ
４１……ベース
４１１……凹部
４２……リッド
４５１……接続電極
４５２……外部実装端子
４６１……接続電極
４６２……外部実装端子
５１……導電性接着材
５２……ボンディングワイヤー
９１……接着材
９２……対象物
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……デジタルスチールカメラ
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
１５００……自動車
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３……面
Ｓ……収容空間
Ｔ、Ｔ１……厚み
Ｚ１、Ｚ２、Ｚ２１、Ｚ２２、Ｚ２３、Ｚ３、Ｚ４……壁面
θ……角度
θ１……傾斜角

Claims (11)

1. 水晶の結晶軸である電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系の前記Ｘ軸を回転軸として、
   前記Ｚ軸のプラス側を前記Ｙ軸のマイナス側へ傾けた軸をＺ’軸とし、
   前記Ｙ軸のプラス側を前記Ｚ軸のプラス側へ傾けた軸をＹ’軸としたとき、
   前記Ｘ軸および前記Ｚ’軸を含む面を主面とし、前記Ｙ’軸に沿った方向を厚さとする水晶基板を含み、
   前記水晶基板は、
   厚みすべり振動する振動領域を含む第１領域と、
   前記第１領域の外縁に沿って配置され、前記第１領域よりも厚さが厚い第２領域と、
   前記第１領域の外縁に沿って配置されている梁部と、
   を含み、
   前記第１領域は、
   前記Ｚ’軸方向に沿った第１外縁及び第２外縁と、
   前記Ｘ軸方向に沿った第３外縁及び第４外縁と、
   を含み、
   前記第２領域は、
   前記第１外縁に沿って設けられ、対象物に固定される固定部が設けられている第１厚肉部と、
   前記第３外縁に沿って設けられている第２厚肉部と、
   を含み、
   前記梁部は、前記梁部の全体がウエットエッチングによって前記第４外縁に沿って形成されたエッチング残渣であり、
   前記梁部の前記Ｙ’軸方向の表面全体が傾斜面であることを特徴とする振動素子。
2. 請求項１において、
   前記第２領域の厚さをＴ、
   前記梁部の厚さをＴ１としたとき、
   Ｔ＞Ｔ１なる関係を満足していることを特徴とする振動素子。
3. 請求項２において、
   ０．１≦Ｔ１／Ｔ≦０．８なる関係を満足していることを特徴とする振動素子。
4. 請求項３において、
   ０．３≦Ｔ１／Ｔ≦０．６なる関係を満足していることを特徴とする振動素子。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、
   前記第１領域は、前記ウエットエッチングによって前記Ｙ’軸のプラス側から前記水晶基板に形成された凹陥部の底部であり、
   前記第４外縁は、前記第３外縁に対してＺ’軸のマイナス側に位置していることを特徴とする振動素子。
6. 請求項１ないし４のいずれか１項において、
   前記第１領域は、前記ウエットエッチングによって前記Ｙ’軸のマイナス側から前記水晶基板に形成された凹陥部の底部であり、
   前記第４外縁は、前記第３外縁に対してＺ’軸のプラス側に位置していることを特徴とする振動素子。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項において、
   前記水晶基板の平面視で、
   前記第２厚肉部は、前記Ｘ軸および前記Ｚ’軸の両軸に対してそれぞれ傾斜する外縁部を含むことを特徴とする振動素子。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の振動素子と、
   前記振動素子が収容されているパッケージと、
   を備えていることを特徴とする振動子。
9. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の振動素子と、
   回路と、
   を備えていることを特徴とする発振器。
10. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の振動素子を備えていることを特徴とする電子機器。
11. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の振動素子を備えていることを特徴とする移動体。

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