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JP2015041785A - Vibration piece, vibrator, oscillator, electronic apparatus, and mobile - Google Patents

Vibration piece, vibrator, oscillator, electronic apparatus, and mobile Download PDF

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JP2015041785A
JP2015041785A JP2013170170A JP2013170170A JP2015041785A JP 2015041785 A JP2015041785 A JP 2015041785A JP 2013170170 A JP2013170170 A JP 2013170170A JP 2013170170 A JP2013170170 A JP 2013170170A JP 2015041785 A JP2015041785 A JP 2015041785A
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Japan
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vibrating
resonator element
arms
base
arm
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JP2013170170A
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石井 昌宏
Masahiro Ishii
昌宏 石井
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vibration piece capable of easily realizing downsizing and improving productivity and reliability.SOLUTION: A vibration piece 1 includes a base portion 10 and a plurality of vibration arms 11a, 11b, 11c extending from the base portion 10 in parallel. The plurality of vibration arms 11a, 11b, 11c consist of the driving vibration arms 11a, 11c as drive vibration arms and the non-driving vibration arm 11b as a non-drive vibration. First electrodes 12a1, 12c1 and a first lead-out wiring 15 lead out from the first electrodes 12a1, 12c1 to the base portion 10 are mounted on the vibration arms 11a, 11c. A piezoelectric body 13 for driving the vibration arms 11a, 11c is mounted above the first electrodes 12a1, 12c1, and second electrodes 12a2, 12c2 and second lead-out wiring 16 lead out from the second electrodes 12a2, 12c2 to the base portion 10 are mounted above the piezoelectric body.

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。   The present invention relates to a resonator element, a vibrator including the resonator element, an oscillator, an electronic device, and a moving object.

従来、振動片として、各々が第1方向へ向けて配置された第1面を有し、第1方向と交差する第2方向に沿って配列された3個の腕部と、腕部の各々の第1面上に1個ずつ設けられた圧電体素子と、腕部の一端を連結する基部と、を含む構成の音叉型振動子(以下、振動片という)が知られている(例えば、特許文献1参照)。
上記振動片は、圧電体素子の各々が、第1面上に配置された下部電極膜と、下部電極膜上に配置された圧電体膜と、圧電体膜上に配置された上部電極膜と、を含み、圧電体素子のうち、外側に配置された圧電体素子の下部電極膜と、内側に配置された圧電体素子の上部電極膜と、が相互に電気的に接続され、かつ、外側に配置された圧電体素子の上部電極膜と、内側に配置された圧電体素子の下部電極膜と、が相互に電気的に接続された構成となっている。
Conventionally, as the resonator element, each of the arm portions includes three arm portions each having a first surface arranged in the first direction and arranged along a second direction intersecting the first direction. There is known a tuning fork type vibrator (hereinafter referred to as a vibrating piece) having a structure including a piezoelectric element provided on the first surface of each of the first piezoelectric element and a base part that connects one end of an arm part (for example, a vibrating piece) (for example, Patent Document 1).
Each of the piezoelectric elements includes a lower electrode film disposed on the first surface, a piezoelectric film disposed on the lower electrode film, and an upper electrode film disposed on the piezoelectric film. Among the piezoelectric elements, the lower electrode film of the piezoelectric element arranged outside and the upper electrode film of the piezoelectric element arranged inside are electrically connected to each other, and the outside The upper electrode film of the piezoelectric element disposed on the inside and the lower electrode film of the piezoelectric element disposed on the inner side are electrically connected to each other.

特開2009−5022号公報JP 2009-5022 A

上記振動片は、各腕部に圧電体素子が設けられ、各圧電体素子の上部電極膜と下部電極膜との上述した電気的な接続関係により、上部電極膜から引き出された配線と、下部電極膜から引き出された配線とが、基部上において互いに立体交差し、上下の位置関係が反転するような複雑な引き回しを経て、一対の電極パッドに至る構成となっている。
また、上記振動片は、上部電極膜から引き出された配線と、下部電極膜から引き出された配線とを、電極パッドの手前で接合する接合部が複数必要な構成となっている。
The vibrating element is provided with a piezoelectric element in each arm portion, and the above-described electrical connection relationship between the upper electrode film and the lower electrode film of each piezoelectric element results in the wiring drawn from the upper electrode film and the lower part Wiring drawn from the electrode film intersects with each other on the base, and has a structure that reaches a pair of electrode pads through a complicated routing in which the vertical positional relationship is reversed.
In addition, the resonator element has a configuration that requires a plurality of joints that join the wiring drawn from the upper electrode film and the wiring drawn from the lower electrode film before the electrode pad.

これらのことから、上記振動片は、基部上に相当程度の配線スペースが必要となり、基部が相対的に大きくなる虞がある。これにより、上記振動片は、小型化が阻害される虞がある。
加えて、上記振動片は、配線形成工程、配線接合工程が煩雑となることから、生産性の低下や信頼性の低下が生じる虞がある。
For these reasons, the resonator element requires a considerable amount of wiring space on the base, and the base may be relatively large. Thereby, there exists a possibility that size reduction of the said vibration piece may be inhibited.
In addition, the vibration piece has a complicated wiring formation process and wiring bonding process, which may cause a decrease in productivity and a decrease in reliability.

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。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

[適用例1]本適用例にかかる振動片は、基部と、前記基部から並列に延出している複数の振動腕と、を備え、複数の前記振動腕は、駆動される駆動振動腕と、駆動されない非駆動振動腕と、を含み、前記駆動振動腕に第1電極と、前記第1電極から基部へ引き出された第1引き出し配線と、が設けられ、前記第1電極の上方に前記駆動振動腕を駆動する圧電膜が設けられ、前記圧電膜の上方に第2電極と、前記第2電極から基部へ引き出された第2引き出し配線と、が設けられていることを特徴とする。   Application Example 1 A resonator element according to this application example includes a base portion and a plurality of vibrating arms extending in parallel from the base portion, and the plurality of vibrating arms are driven driving vibrating arms, A non-driven vibrating arm that is not driven, and the driving vibrating arm is provided with a first electrode and a first lead-out wiring led out from the first electrode to the base, and the driving is provided above the first electrode. A piezoelectric film for driving the vibrating arm is provided, and a second electrode and a second lead-out wiring led out from the second electrode to the base are provided above the piezoelectric film.

これによれば、振動片は、複数の振動腕が駆動される駆動振動腕と、駆動されない非駆動振動腕と、を含み、駆動振動腕のみに第1電極及び第1引き出し配線と、圧電膜と、第2電極及び第2引き出し配線と、がこの順で設けられている。
この結果、振動片は、全部の振動腕に電極類が設けられている場合と比較して、各配線の引き回しが単純となることから、配線スペースを小さくすることが可能となり、基部のサイズを小さくすることができる。
これにより、振動片は、平面サイズを小さくすることができる。
According to this, the resonator element includes a drive vibration arm that drives a plurality of vibration arms and a non-drive vibration arm that is not driven, and the first electrode and the first lead-out wiring and the piezoelectric film are provided only on the drive vibration arm. The second electrode and the second lead wiring are provided in this order.
As a result, compared to the case where the electrodes are provided on all the vibrating arms, the resonator element can simplify the wiring of each wiring, thereby reducing the wiring space and reducing the size of the base. Can be small.
Thereby, the plane size of the resonator element can be reduced.

加えて、振動片は、各配線の引き回しが単純となることから、配線形成工程が容易となり、生産性や信頼性を向上させることができる。
なお、非駆動振動腕は、固有振動数を駆動振動腕の振動周波数と一致または近似させることにより、共振作用によって駆動振動腕と逆相で振動する。
In addition, since the vibrating piece is simple in routing each wiring, the wiring forming process is facilitated, and productivity and reliability can be improved.
The non-drive vibrating arm vibrates in a phase opposite to that of the driving vibrating arm due to a resonance action by matching or approximating the natural frequency with the vibration frequency of the driving vibrating arm.

[適用例2]上記適用例にかかる振動片において、前記駆動振動腕を複数備え、それぞれ前記駆動振動腕に備えられている前記第1電極は、前記第1引き出し配線を介し導通され、それぞれ前記駆動振動腕に備えられた前記第2電極は、前記第2引き出し配線を介し導通されていることが好ましい。   Application Example 2 In the resonator element according to the application example described above, a plurality of the drive vibration arms are provided, and the first electrodes provided in the drive vibration arms are electrically connected through the first lead wires, respectively. It is preferable that the second electrode provided in the drive vibrating arm is electrically connected via the second lead wiring.

これによれば、振動片は、第1電極から引き出された第1引き出し配線同士、第2電極から引き出された第2引き出し配線同士が接続され、従来(例えば、特許文献1)のような、第1引き出し配線(下部電極膜から引き出された配線に相当)と第2引き出し配線(上部電極膜から引き出された配線に相当)とが、互いに接続されることがない。
この結果、振動片は、各配線の引き回しが単純となることから、配線スペースを小さくすることが可能となり、基部のサイズを小さくすることができる。
これにより、振動片は、平面サイズを小さくすることができる。
According to this, in the resonator element, the first lead wires drawn from the first electrode are connected to each other, and the second lead wires drawn from the second electrode are connected to each other, as in the prior art (for example, Patent Document 1), The first extraction wiring (corresponding to the wiring extracted from the lower electrode film) and the second extraction wiring (corresponding to the wiring extracted from the upper electrode film) are not connected to each other.
As a result, since the vibrating piece can be simply routed, the wiring space can be reduced and the size of the base can be reduced.
Thereby, the plane size of the resonator element can be reduced.

[適用例3]上記適用例にかかる振動片において、前記振動腕を3本備え、中央の1本が前記駆動振動腕であり、残りの2本が前記非駆動振動腕であることが好ましい。   Application Example 3 In the resonator element according to the application example described above, it is preferable that three vibrating arms are provided, one at the center is the driving vibrating arm, and the other two are the non-driving vibrating arms.

これによれば、振動片は、振動腕を3本備え、中央の1本が駆動振動腕であり、残りの2本が非駆動振動腕であることから、第1引き出し配線及び第2引き出し配線の基部での引き回しが、駆動振動腕が2本の場合より更に単純となる。
この結果、振動片は、生産性や信頼性を更に向上させることができる。
According to this, since the vibrating piece includes three vibrating arms, one in the center is a driving vibrating arm and the remaining two are non-driving vibrating arms, the first lead wiring and the second lead wiring The routing at the base of the motor is simpler than when there are two drive vibrating arms.
As a result, the resonator element can further improve productivity and reliability.

[適用例4]上記適用例にかかる振動片において、前記振動腕を3本備え、中央の1本が前記非駆動振動腕であり、残りの2本が互いに同相で駆動される前記駆動振動腕であることが好ましい。   Application Example 4 In the resonator element according to the application example described above, the vibration arm includes three vibration arms, one at the center is the non-drive vibration arm, and the other two are driven in phase with each other. It is preferable that

これによれば、振動片は、振動腕を3本備え、中央の1本が非駆動振動腕であり、残りの2本が互いに同相で駆動される駆動振動腕であることから、振動腕の振動効率を駆動振動腕が1本の場合より更に向上させることができる。   According to this, the vibrating piece includes three vibrating arms, one at the center is a non-driving vibrating arm, and the other two are driving vibrating arms that are driven in phase with each other. The vibration efficiency can be further improved as compared with the case where there is one drive vibrating arm.

[適用例5]本適用例にかかる振動片は、基部と、前記基部から並列に延出している複数の振動腕と、を備え、複数の前記振動腕は、駆動される駆動振動腕と、駆動されない非駆動振動腕と、を含み、前記基部と前記振動腕とが導電性を有しており、前記駆動振動腕に前記駆動振動腕を駆動する圧電膜が設けられ、前記圧電膜の上方に第2電極と、前記第2電極から引き出された第2引き出し配線とを備えていることを特徴とする。   Application Example 5 A vibration piece according to this application example includes a base portion and a plurality of vibrating arms extending in parallel from the base portion, and the plurality of vibrating arms are driven driving vibrating arms, A non-driven vibrating arm that is not driven, wherein the base and the vibrating arm are electrically conductive, and a piezoelectric film that drives the driving vibrating arm is provided on the driving vibrating arm, above the piezoelectric film The second electrode and the second lead-out wiring led out from the second electrode are provided.

これによれば、振動片は、基部と振動腕とが導電性を有し、上記適用例のような、第1電極及び第1引き出し配線が不要となることから、配線の引き回しが第2引き出し配線のみとなり、更に単純になる。
この結果、振動片は、配線形成工程が更に容易となることから、生産性や信頼性を更に向上させることができる。
According to this, in the resonator element, the base portion and the vibrating arm have conductivity, and the first electrode and the first lead-out wiring are not required as in the above application example. It becomes only wiring and becomes simpler.
As a result, the resonator element further improves the productivity and reliability because the wiring forming process is further facilitated.

[適用例6]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、前記振動片を収容するパッケージと、を備えていることを特徴とする。   Application Example 6 A vibrator according to this application example includes the resonator element according to any one of the application examples described above and a package that accommodates the resonator element.

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、振動片を収容するパッケージと、を備えていることから、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。   According to this, the vibrator according to this configuration includes the resonator element according to any one of the application examples described above and the package that accommodates the resonator element, and thus the effect according to any one of the application examples described above. Can be provided.

[適用例7]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、前記振動片を駆動する駆動回路と、を備えていることを特徴とする。   Application Example 7 An oscillator according to this application example includes the resonator element according to any one of the application examples described above and a drive circuit that drives the resonator element.

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、振動片を駆動する駆動回路と、を備えていることから、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。   According to this, the oscillator according to this configuration includes the resonator element according to any one of the application examples described above and the drive circuit that drives the resonator element, and thus the effect according to any one of the application examples described above. An oscillator that achieves the above can be provided.

[適用例8]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。   Application Example 8 An electronic apparatus according to this application example includes the resonator element according to any one of the application examples.

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ていることから、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。   According to this, since the electronic device having this configuration includes the resonator element according to any one of the application examples, it is possible to provide an electronic device that exhibits the effect according to any of the application examples. .

[適用例9]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。   Application Example 9 A moving object according to this application example includes the resonator element according to any one of the application examples described above.

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ていることから、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。   According to this, since the moving body of this configuration includes the resonator element according to any one of the application examples, it is possible to provide a moving body that exhibits the effect according to any of the application examples. .

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、(c)は(a)のB−B線での断面図。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the resonator element of 1st Embodiment, (a) is a top view, (b) is sectional drawing in the AA of (a), (c) is B of (a). Sectional drawing in the -B line. 図1(a)のC−C線での断面図及び各励振部の配線図。Sectional drawing in CC line of Fig.1 (a), and the wiring diagram of each excitation part. 第2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、(c)は(a)のB−B線での断面図。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the resonator element of 2nd Embodiment, (a) is a top view, (b) is sectional drawing in the AA of (a), (c) is B of (a). Sectional drawing in the -B line. 図3(a)のC−C線での断面図及び励振部の配線図。Sectional drawing in CC line of Fig.3 (a), and the wiring diagram of an excitation part. 第3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D−D線での断面図。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the vibrator | oscillator of 3rd Embodiment, (a) is the top view seen from the lid (lid body) side, (b) is sectional drawing in the DD line of (a). 第4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D−D線での断面図。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the oscillator of 4th Embodiment, (a) is the top view seen from the lid side, (b) is sectional drawing in the DD line of (a). 第5実施形態の携帯電話を示す模式斜視図。The model perspective view which shows the mobile telephone of 5th Embodiment. 第6実施形態の自動車を示す模式斜視図。The model perspective view which shows the motor vehicle of 6th Embodiment.

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。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態)
ここでは、振動片の一例として、基材(振動片の殆どの部分を構成する材料)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り、図1(a)は、平面図、図1(b)は、図1(a)のA−A線での断面図、図1(c)は、図1(a)のB−B線での断面図である。なお、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。
図2は、図1(a)のC−C線での断面図及び各励振部の配線図である。
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。
(First embodiment)
Here, as an example of the resonator element, a resonator element in which Si (silicon) is used for a base material (a material constituting most part of the resonator element) will be described.
1A and 1B are schematic views illustrating a schematic configuration of the resonator element according to the first embodiment. FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 1C is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. In addition, the dimensional ratio of each component differs from actual.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. 1A and a wiring diagram of each excitation unit.
Note that the X-axis, Y-axis, and Z-axis in each figure are coordinate axes that are orthogonal to each other.

図1に示すように、振動片1は、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(一例として、Poly−Si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軸方向に並列状態となっている。
振動腕11a,11cは、後述する圧電膜としての圧電体13により駆動される駆動振動腕であり、中央の振動腕11bは、駆動されない非駆動振動腕である。
振動腕11a,11cのX軸とY軸とで特定される平面(XY平面)に沿った2つの主面10a,10bのうち、主面10aには、励振部12a,12cが設けられている。なお、主面10aは、振動腕11b及び基部10の外縁まで一体的に延在している。
As shown in FIG. 1, the resonator element 1 includes a base portion 10 and three vibrating arms 11a, 11b, and 11c extending from the base portion 10 in the Y-axis direction. In the present embodiment, a Si substrate (for example, a Poly-Si substrate) is used for the three vibrating arms 11a, 11b, 11c and the base 10.
The vibrating arms 11a, 11b, and 11c are formed in a substantially prismatic shape, and are in a parallel state in the X-axis direction orthogonal to the Y-axis direction in plan view.
The vibrating arms 11a and 11c are driving vibrating arms driven by a piezoelectric body 13 as a piezoelectric film described later, and the central vibrating arm 11b is a non-driven vibrating arm that is not driven.
Of the two main surfaces 10a and 10b along the plane (XY plane) specified by the X-axis and the Y-axis of the vibrating arms 11a and 11c, excitation portions 12a and 12c are provided on the main surface 10a. . The main surface 10 a extends integrally to the vibrating arm 11 b and the outer edge of the base 10.

振動腕11a,11cは、励振部12a,12cによって、主面10aと直交するZ軸方向(図1(c)の矢印方向)に同相の屈曲振動(面外振動:主面10aと交差する方向の振動)をする。
振動腕11bは、励振部を持たないが、共振作用により主面10aと直交するZ軸方向(図1(b)の矢印方向)に、振動腕11a,11cと逆相の屈曲振動をする。
基部10及び振動腕11a,11b,11c、励振部12a,12cなどは、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。
The vibrating arms 11a and 11c are bent in the same phase in the Z-axis direction (arrow direction in FIG. 1C) orthogonal to the main surface 10a by the excitation units 12a and 12c (out-of-plane vibration: direction intersecting the main surface 10a). Vibration).
The resonating arm 11b does not have an excitation part, but performs bending vibration in the opposite phase to the resonating arms 11a and 11c in the Z-axis direction (arrow direction in FIG. 1B) orthogonal to the main surface 10a due to resonance.
The base 10 and the vibrating arms 11a, 11b, and 11c, the excitation units 12a and 12c, and the like are formed with high accuracy using, for example, sputtering (sputtering) technology, photolithography technology, etching technology, and the like.

励振部12a,12cは、主面10a側に設けられている第1電極12a1,12c1と、第1電極12a1,12c1の上方に設けられている圧電体13と、圧電体13の上方に設けられている第2電極12a2,12c2と、第1電極12a1,12c1と圧電体13との間に設けられている絶縁膜14と、を備えた積層構造となっている。
なお、圧電体13は、圧電効果(逆圧電効果)によって振動腕11a,11cを駆動する(振動させる)機能を有する。
振動腕11bには、振動腕11a,11cとQ値、固有振動数などの特性を極力合わせるために、第1電極12b1、圧電体13、絶縁膜14が設けられていることが好ましい。
The excitation parts 12a and 12c are provided above the first electrode 12a1 and 12c1 provided on the main surface 10a side, the piezoelectric body 13 provided above the first electrodes 12a1 and 12c1, and the piezoelectric body 13. It has a laminated structure including the second electrodes 12 a 2 and 12 c 2 and the insulating film 14 provided between the first electrodes 12 a 1 and 12 c 1 and the piezoelectric body 13.
The piezoelectric body 13 has a function of driving (vibrating) the vibrating arms 11a and 11c by a piezoelectric effect (reverse piezoelectric effect).
The vibrating arm 11b is preferably provided with a first electrode 12b1, a piezoelectric body 13, and an insulating film 14 in order to match the vibrating arms 11a and 11c with characteristics such as Q value and natural frequency as much as possible.

各第1電極12a1,12b1,12c1から引き出された第1引き出し配線15は、基部10で互いに接続されている(ここでは、基部10の主面10aの全面を覆っている)。
本実施形態では、第1電極12a1,12b1,12c1と第1引き出し配線15とが一体となって、振動腕11a,11b,11c及び基部10の主面10aの全面を覆っている構成となっている。
The first lead wires 15 drawn from the first electrodes 12a1, 12b1, and 12c1 are connected to each other at the base 10 (here, covering the entire main surface 10a of the base 10).
In the present embodiment, the first electrodes 12 a 1, 12 b 1, 12 c 1 and the first lead wiring 15 are integrated to cover the entire surfaces of the vibrating arms 11 a, 11 b, 11 c and the main surface 10 a of the base 10. Yes.

一方、各第2電極12a2,12c2から引き出された第2引き出し配線16は、基部10で互いに接続されている。
第1引き出し配線15と第2引き出し配線16とは、基部10まで延在している絶縁膜14によって、互いに絶縁されている。
なお、振動腕11a,11b,11cに設けられている圧電体13は、基部10まで延在し互いに接続されている。
On the other hand, the second lead wirings 16 led out from the second electrodes 12 a 2 and 12 c 2 are connected to each other at the base 10.
The first lead wiring 15 and the second lead wiring 16 are insulated from each other by an insulating film 14 extending to the base 10.
The piezoelectric bodies 13 provided on the vibrating arms 11a, 11b, and 11c extend to the base 10 and are connected to each other.

基部10のY軸方向における−(マイナス)Y側の端部には、絶縁膜14を部分的に開口させて第1引き出し配線15を露出させることにより、第1電極12a1,12b1,12c1と接続されている電極パッド17が設けられている。
電極パッド17の+(プラス)Y側には、絶縁膜14上の第2引き出し配線16を部分的に拡大することにより、第2電極12a2,12c2と接続されている電極パッド18が設けられている。
At the end of the base 10 on the − (minus) Y side in the Y-axis direction, the insulating film 14 is partially opened to expose the first lead wiring 15, thereby connecting to the first electrodes 12 a 1, 12 b 1, and 12 c 1. An electrode pad 17 is provided.
On the + (plus) Y side of the electrode pad 17, an electrode pad 18 connected to the second electrodes 12 a 2 and 12 c 2 is provided by partially expanding the second lead wiring 16 on the insulating film 14. Yes.

励振部12a,12cの第1電極12a1,12c1、第2電極12a2,12c2、振動腕11bの第1電極12b1、第1引き出し配線15、第2引き出し配線16には、TiN(窒化チタン)を含む膜が用いられ、圧電体13には、信頼性及び絶縁性に優れるAlN(窒化アルミニウム)を含む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)を含む膜が用いられている。
なお、第1電極12a1,12c1、第2電極12a2,12c2、振動腕11bの第1電極12b1、第1引き出し配線15、第2引き出し配線16には、TiNと異なる、例えば、Mo、Ti、Pt、Au、W、Taなどを含む膜が用いられてもよい。
また、圧電体13には、AlNと異なる、例えば、ZnO(酸化亜鉛)、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)、LiNbO3(ニオブ酸リチウム)、KNbO3(ニオブ酸カリウム)などを含む膜が用いられてもよい。
The first electrodes 12a1 and 12c1, the second electrodes 12a2 and 12c2 of the excitation units 12a and 12c, the first electrode 12b1 of the vibrating arm 11b, the first lead wiring 15 and the second lead wiring 16 include TiN (titanium nitride). A film is used, and the piezoelectric body 13 is a film containing AlN (aluminum nitride) that is excellent in reliability and insulation. The insulating film 14 is a film containing SiO 2 (silicon dioxide) in an amorphous state.
The first electrodes 12a1 and 12c1, the second electrodes 12a2 and 12c2, the first electrode 12b1 of the vibrating arm 11b, the first lead wiring 15 and the second lead wiring 16 are different from TiN, for example, Mo, Ti, Pt A film containing Au, W, Ta, or the like may be used.
The piezoelectric body 13 is made of a film different from AlN, for example, containing ZnO (zinc oxide), PZT (lead zirconate titanate), LiNbO 3 (lithium niobate), KNbO 3 (potassium niobate), or the like. May be.

励振部12a,12cは、振動腕11a,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,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、振動片1は、非駆動振動腕である振動腕11bに設けられている圧電体13の長さも、上記に準ずることが好ましい。
なお、圧電体13から先端部側の第1電極12a1,12b1,12c1及び絶縁膜14は、なくてもよい。
The excitation parts 12a and 12c extend from the base part (boundary part with the base part 10) of the vibrating arms 11a and 11c toward the tip part, and the entire length of the vibrating arms 11a and 11c (the length from the root to the tip in the Y-axis direction). ) Is preferably about half the length of the above) in order to obtain efficient vibration characteristics.
In addition, it is preferable that the length of the piezoelectric body 13 provided in the vibrating arm 11b which is the non-driving vibrating arm of the vibrating piece 1 conforms to the above.
Note that the first electrodes 12a1, 12b1, 12c1 and the insulating film 14 on the distal end side from the piezoelectric body 13 may be omitted.

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軸方向における両端部の主面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。
As shown in FIG. 1B, the thickness of the base 10 in the Z-axis direction is formed to be thicker than the thickness of the vibrating arms 11a, 11b, and 11c in the Z-axis direction.
Further, as indicated by a two-dot chain line in FIG. 1A, on the main surface 10b side of both ends in the X-axis direction of the base portion 10, fixing portions 10c and 10d which are fixing regions to external members such as packages are provided. Is provided. In addition, it is preferable that the fixing | fixed part 10c, 10d is provided in the edge part on the opposite side to the vibrating arms 11a, 11b, 11c side of the base 10 in the Y-axis direction.

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の励振部12a,12cは、第1電極12a1,12c1同士、第2電極12a2,12c2同士が、互いに接続される単純な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。なお、振動腕11bの第1電極12b1も、便宜的に他の第1電極12a1,12c1と接続されている。
Here, the operation of the resonator element 1 will be described.
As shown in FIG. 2, the excitation parts 12a and 12c of the resonator element 1 are connected to an AC power source by a simple wiring in which the first electrodes 12a1 and 12c1 and the second electrodes 12a2 and 12c2 are connected to each other. An alternating voltage as a voltage is applied.
Specifically, the first electrode 12a1 of the vibrating arm 11a and the first electrode 12c1 of the vibrating arm 11c are connected to have the same potential, and the second electrode 12a2 of the vibrating arm 11a and the second electrode of the vibrating arm 11c. The electrode 12c2 is connected so as to have the same potential. The first electrode 12b1 of the vibrating arm 11b is also connected to the other first electrodes 12a1 and 12c1 for convenience.

この状態で、第1電極12a1,12c1と第2電極12a2,12c2との間に交番電圧を印加すると、第1電極12a1,12c1と第2電極12a2,12c2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、上記配線によって励振部12a,12cに発生する電界の方向が同方向になるようにして、圧電体13の伸縮が振動腕11aと振動腕11cとで同じ(同相)になるように構成されている。
具体的には、振動腕11aの圧電体13が伸張したとき、振動腕11cの圧電体13も伸張し、振動腕11aの圧電体13が収縮したとき、振動腕11cの圧電体13も収縮する。
In this state, when an alternating voltage is applied between the first electrodes 12a1, 12c1 and the second electrodes 12a2, 12c2, an electric field is generated between the first electrodes 12a1, 12c1 and the second electrodes 12a2, 12c2. Due to the inverse piezoelectric effect, the piezoelectric body 13 is distorted, and the piezoelectric body 13 expands and contracts in the Y-axis direction.
In the resonator element 1, the direction of the electric field generated in the excitation parts 12 a and 12 c by the wiring is the same, and the expansion and contraction of the piezoelectric body 13 is the same (in phase) in the vibration arm 11 a and the vibration arm 11 c. It is configured.
Specifically, when the piezoelectric body 13 of the vibrating arm 11a expands, the piezoelectric body 13 of the vibrating arm 11c also expands, and when the piezoelectric body 13 of the vibrating arm 11a contracts, the piezoelectric body 13 of the vibrating arm 11c also contracts. .

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。なお、振動腕11bの屈曲は、共振作用によるものである。
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、振動腕11aと振動腕11cとは、互いに同方向(同相)に屈曲振動し、振動腕11bは、振動腕11a,11cと逆方向(逆相)に屈曲振動する。
By such expansion and contraction of the piezoelectric body 13, the resonator element 1 vibrates when the alternating voltage is at one potential, and the vibrating arms 11 a, 11 b, and 11 c bend in the direction of the black arrow, and vibrates when the alternating voltage is at the other potential. The arms 11a, 11b, 11c are bent in the direction of the white arrow. Note that the bending of the vibrating arm 11b is due to the resonance action.
By repeating this, in the resonator element 1, the vibrating arms 11 a, 11 b, and 11 c undergo bending vibration (out-of-plane vibration) in the Z-axis direction. At this time, the vibrating arm 11a and the vibrating arm 11c bend and vibrate in the same direction (in-phase), and the vibrating arm 11b bends and vibrates in the opposite direction (reverse phase) to the vibrating arms 11a and 11c.

上述したように、本実施形態の振動片1は、駆動される駆動振動腕である振動腕11a,11cと、駆動されない非駆動振動腕である振動腕11bと、を有し、振動腕11a,11cのみに励振部12a,12cが設けられている。
これにより、振動片1は、第1引き出し配線15及び第2引き出し配線16の引き回しが、従来の全部の振動腕に励振部がある構成と比較して単純となることから、従来の構成より配線スペースを小さくすることが可能となり、基部10のサイズを小さくすることができる。これにより、振動片1は、平面サイズを小さくすることができる。
As described above, the resonator element 1 of the present embodiment includes the vibrating arms 11a and 11c that are driven vibrating arms that are driven and the vibrating arm 11b that is a non-driven vibrating arm that is not driven. Excitation parts 12a and 12c are provided only in 11c.
As a result, in the resonator element 1, the routing of the first lead-out wiring 15 and the second lead-out wiring 16 is simplified as compared with the conventional configuration in which all the vibrating arms have the excitation portion. The space can be reduced, and the size of the base 10 can be reduced. Thereby, the resonator element 1 can reduce the planar size.

また、振動片1は、駆動される駆動振動腕である振動腕11a,11cと、駆動されない非駆動振動腕である振動腕11bと、を有し、振動腕11a,11cは、互いに同相で駆動されている(屈曲振動している)。
つまり、振動片1は、第1電極12a1,12c1同士、第2電極12a2,12c2同士の電位が常に同じことになる。
これにより、振動片1は、第1電極12a1,12c1,(12b1)から引き出された第1引き出し配線15同士、第2電極12a2,12c2から引き出された第2引き出し配線16同士が接続され、従来(例えば、特許文献1)のような、第1引き出し配線15と第2引き出し配線16とが、互いに接続されることがない。
The resonator element 1 includes vibrating arms 11a and 11c that are driven vibrating arms that are driven, and a vibrating arm 11b that is a non-driven vibrating arm that is not driven. The vibrating arms 11a and 11c are driven in phase with each other. (Bending vibration).
That is, in the resonator element 1, the potentials of the first electrodes 12 a 1 and 12 c 1 and the second electrodes 12 a 2 and 12 c 2 are always the same.
Thereby, the resonator element 1 is connected to the first lead wires 15 drawn from the first electrodes 12a1, 12c1, and (12b1) and the second lead wires 16 drawn from the second electrodes 12a2 and 12c2. As in (for example, Patent Document 1), the first lead-out wiring 15 and the second lead-out wiring 16 are not connected to each other.

この結果、振動片1は、第1引き出し配線15及び第2引き出し配線16の引き回しが、従来(例えば、特許文献1)と比較して単純となることから、従来より配線スペースを小さくすることが可能となり、基部10のサイズを小さくすることができる。これにより、振動片1は、平面サイズを小さくすることができる。
加えて、振動片1は、第1引き出し配線15及び第2引き出し配線16の引き回しが単純となることから、配線形成工程が容易(特に第1引き出し配線15は、べた配線なので、蒸着やスパッタなどによる成膜後のパターニングの必要がない)となる上に、第1引き出し配線15と第2引き出し配線16との接合工程が不要となることから、生産性や信頼性を向上させることができる。
As a result, in the resonator element 1, the routing of the first lead-out wiring 15 and the second lead-out wiring 16 is simpler than in the past (for example, Patent Document 1). It becomes possible, and the size of the base 10 can be reduced. Thereby, the resonator element 1 can reduce the planar size.
In addition, since the vibrating piece 1 can be easily routed between the first lead-out wiring 15 and the second lead-out wiring 16, the wiring forming process is easy (particularly, the first lead-out wiring 15 is a solid wiring, so that evaporation, sputtering, etc. are performed. In addition, it is not necessary to perform patterning after film formation by the above-described method, and the bonding process between the first lead-out wiring 15 and the second lead-out wiring 16 is not required, so that productivity and reliability can be improved.

また、振動片1は、3本の振動腕11a,11b,11cを備え、中央の1本の振動腕11bが非駆動振動腕であり、残りの2本の振動腕11a,11cが駆動振動腕であることから、振動腕11a,11b,11cの振動効率を、後述する駆動振動腕が1本の場合と比較して、更に向上させることができる。   The vibrating piece 1 includes three vibrating arms 11a, 11b, and 11c, the central vibrating arm 11b is a non-driven vibrating arm, and the remaining two vibrating arms 11a and 11c are driven vibrating arms. Therefore, the vibration efficiency of the vibrating arms 11a, 11b, and 11c can be further improved as compared with a case where the number of driving vibrating arms described later is one.

なお、振動片1は、振動腕11a,11b,11cの主面10aと、第1電極12a1,12b1,12c1との間に、SiO2を含む膜を設けてもよい。
これによれば、振動片1は、SiO2を含む膜が、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1は、SiO2を含む膜の周波数−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1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。
Note that the resonator element 1 may be provided with a film containing SiO 2 between the main surface 10a of the vibrating arms 11a, 11b, and 11c and the first electrodes 12a1, 12b1, and 12c1.
According to this, in the resonator element 1, the film containing SiO 2 functions as a temperature characteristic correction film for the vibrating arms 11 a, 11 b, 11 c.
More specifically, in the resonator element 1, the slope of the frequency-temperature characteristics of the vibrating arms 11 a, 11 b, 11 c whose base material is Si is corrected (offset) by the slope of the frequency-temperature characteristics of the film containing SiO 2 . Flat frequency-temperature characteristics.
As a result, the resonator element 1 can suppress frequency fluctuations caused by temperature changes, and can improve frequency-temperature characteristics.

なお、振動片1は、SiO2を含む膜を、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1は、上記と同様の効果を得ることができる。
The resonator element 1 is provided with a film containing SiO 2 on the surface (main surface 10b) opposite to the first electrodes 12a1, 12b1, 12c1 side (main surface 10a side) of the vibrating arms 11a, 11b, 11c. May be.
According to this, the resonator element 1 can obtain the same effect as described above.

なお、振動片1は、基部10上の絶縁膜14を厚くすることにより、第1引き出し配線15と第2引き出し配線16との間に生じる静電容量を低減することができる。
これにより、振動片1は、静電容量に起因したCI値の増加が抑制され、振動特性を向上させることができる。
Note that the resonator element 1 can reduce the capacitance generated between the first lead-out wiring 15 and the second lead-out wiring 16 by increasing the thickness of the insulating film 14 on the base 10.
Thereby, the resonator element 1 can suppress an increase in the CI value due to the capacitance, and can improve the vibration characteristics.

(第2実施形態)
次に、第2実施形態の振動片について説明する。
図3は、第2実施形態の振動片の概略構成を示す模式図であり、図3(a)は、平面図、図3(b)は、図3(a)のA−A線での断面図、図3(c)は、図3(a)のB−B線での断面図である。
図4は、図3(a)のC−C線での断面図及び励振部の配線図である。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。
(Second Embodiment)
Next, the resonator element according to the second embodiment will be described.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the resonator element according to the second embodiment. FIG. 3A is a plan view, and FIG. 3B is an AA line in FIG. Sectional drawing and FIG.3 (c) are sectional drawings in the BB line of Fig.3 (a).
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. 3A and a wiring diagram of the excitation unit. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to a common part with 1st Embodiment, detailed description is abbreviate | omitted, and it demonstrates centering on a different part from 1st Embodiment.

第2実施形態の振動片2は、第1実施形態と比較して駆動振動腕及び非駆動振動腕が異なる。
図3、図4に示すように、振動片2は、中央の振動腕11bが駆動振動腕であり、振動腕11a,11cが非駆動振動腕である。
振動腕11bの主面10aには、励振部12bが設けられている。
振動腕11bは、励振部12bによって、主面10aと直交するZ軸方向に屈曲振動をする。
振動腕11a,11cは、励振部を持たないが、共振作用によりZ軸方向に振動腕11bと逆相の屈曲振動をする。
The resonator element 2 of the second embodiment is different from the first embodiment in the drive vibration arm and the non-drive vibration arm.
As shown in FIGS. 3 and 4, in the resonator element 2, the center vibrating arm 11 b is a driving vibrating arm, and the vibrating arms 11 a and 11 c are non-driving vibrating arms.
An excitation unit 12b is provided on the main surface 10a of the vibrating arm 11b.
The vibrating arm 11b performs bending vibration in the Z-axis direction orthogonal to the main surface 10a by the excitation unit 12b.
The resonating arms 11a and 11c do not have an excitation part, but bend and vibrate in a phase opposite to that of the resonating arm 11b in the Z-axis direction due to resonance.

励振部12bは、主面10a側に設けられている第1電極12b1と、第1電極12b1の上方に設けられている圧電体13と、圧電体13の上方に設けられている第2電極12b2と、第1電極12b1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。
第1電極12b1から引き出された第1引き出し配線15は、基部10まで延在し電極パッド17に接続されている。
第2電極12b2から引き出された第2引き出し配線16は、基部10まで直線状に延在し電極パッド18に接続されている。
The excitation unit 12b includes a first electrode 12b1 provided on the main surface 10a side, a piezoelectric body 13 provided above the first electrode 12b1, and a second electrode 12b2 provided above the piezoelectric body 13. And an insulating film 14 disposed between the first electrode 12 b 1 and the piezoelectric body 13.
The first lead wire 15 drawn from the first electrode 12b1 extends to the base 10 and is connected to the electrode pad 17.
The second lead wiring 16 led out from the second electrode 12b2 extends linearly to the base 10 and is connected to the electrode pad 18.

振動腕11a,11cには、振動腕11bとQ値、固有振動数などの特性を極力合わせるために、第1電極12a1,12c1、圧電体13、絶縁膜14が設けられていることが好ましい。
これにより、本実施形態では、第1実施形態と同様に、第1電極12a1,12b1,12c1、第1引き出し配線15、電極パッド17が一体となって、振動腕11a,11b,11c及び基部10の主面10aの全面を覆っている構成となっている。
The vibrating arms 11 a and 11 c are preferably provided with first electrodes 12 a 1 and 12 c 1, a piezoelectric body 13, and an insulating film 14 in order to match characteristics such as the Q value and the natural frequency with the vibrating arm 11 b as much as possible.
Accordingly, in the present embodiment, as in the first embodiment, the first electrodes 12a1, 12b1, 12c1, the first lead wiring 15, and the electrode pad 17 are integrated to form the vibrating arms 11a, 11b, 11c and the base portion 10. The main surface 10a is covered.

なお、振動腕11bは、振動効率や、3本の振動腕11a,11b,11cにおける振動の力学的なバランスを向上させる観点から、腕幅(X軸方向に沿った長さ)を振動腕11a,11cの1.35倍〜1.9倍程度にすることが好ましく、1.6倍程度にすることがより好ましいことが知られている(特開2012−160996号公報参照)。
なお、上記の内容は、第1実施形態の振動片1にも適用可能である。
Note that the vibrating arm 11b has an arm width (length along the X-axis direction) of the vibrating arm 11a from the viewpoint of improving the vibration efficiency and the dynamic balance of vibration in the three vibrating arms 11a, 11b, and 11c. 11c is preferably about 1.35 times to 1.9 times, more preferably about 1.6 times (see JP 2012-160996 A).
Note that the above contents can also be applied to the resonator element 1 of the first embodiment.

上述したように、第2実施形態の振動片2は、中央の1本の振動腕11bが駆動振動腕であり、残りの2本の振動腕11a,11cが非駆動振動腕であることから、第1引き出し配線15及び第2引き出し配線16の基部10での引き回しが、2本の振動腕11a,11cが駆動振動腕である第1実施形態と比較して、更に単純となる。
この結果、振動片2は、第1実施形態より生産性や信頼性を向上させることが可能となる。
As described above, in the resonator element 2 of the second embodiment, the center one vibrating arm 11b is a driving vibrating arm, and the remaining two vibrating arms 11a and 11c are non-driving vibrating arms. The routing of the first lead-out wiring 15 and the second lead-out wiring 16 at the base 10 is further simplified as compared with the first embodiment in which the two vibrating arms 11a and 11c are driving vibrating arms.
As a result, the resonator element 2 can improve productivity and reliability compared to the first embodiment.

(第3実施形態)
次に、上記第1実施形態及び第2実施形態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5は、第3実施形態の振動子の概略構成を示す模式図である。図5(a)は、リッド(蓋体)側から俯瞰した平面図であり、図5(b)は、図5(a)のD−D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、パッケージ内の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。
(Third embodiment)
Next, a vibrator including the resonator element described in the first embodiment and the second embodiment will be described.
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the vibrator according to the third embodiment. FIG. 5A is a plan view seen from the lid (lid) side, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. In the plan view, the lid is omitted. Also, wiring in the package is omitted.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part with the said 1st Embodiment and 2nd Embodiment, detailed description is abbreviate | omitted, and it demonstrates centering on a different part from the said 1st Embodiment and 2nd Embodiment. .

図5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または第2実施形態で述べた振動片2のいずれか(ここでは、振動片1)と、振動片1を収容するパッケージ20と、を備えている。   As shown in FIG. 5, the vibrator 5 includes the vibrating piece 1 described in the first embodiment or the vibrating piece 2 described in the second embodiment (here, the vibrating piece 1), and the vibrating piece 1. And a package 20 that accommodates.

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。
The package 20 includes a package base 21 having a substantially rectangular planar shape and a recess, and a lid 22 having a substantially rectangular planar shape covering the recess of the package base 21 and is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape. Yes.
The package base 21 is made of an aluminum oxide sintered body, quartz, glass, Si, or the like formed by stacking and firing ceramic green sheets.
The lid 22 is made of the same material as the package base 21 or a metal such as Kovar or 42 alloy.

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に設けられた電極パッド17,18の近傍となる位置に略矩形状に形成されている。
The package base 21 is provided with internal terminals 24 and 25 on an inner bottom surface (a bottom surface inside the recess) 23.
The internal terminals 24 and 25 are formed in a substantially rectangular shape at positions near the electrode pads 17 and 18 provided on the base 10 of the resonator element 1.

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。
A pair of external terminals 27 and 28 used for mounting on an external member such as an electronic device are formed on the outer bottom surface (the surface opposite to the inner bottom surface 23, the outer bottom surface) 26 of the package base 21. .
The external terminals 27 and 28 are connected to the internal terminals 24 and 25 by internal wiring (not shown). For example, the external terminal 27 is connected to the internal terminal 24, and the external terminal 28 is connected to the internal terminal 25.
The internal terminals 24 and 25 and the external terminals 27 and 28 are made of a metal film in which films such as Ni and Au are laminated on a metallized layer such as W and Mo by a method such as plating.

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の電極パッド17,18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。
In the vibrator 5, the fixing portions 10 c and 10 d of the base portion 10 of the resonator element 1 are fixed to the inner bottom surface 23 of the package base 21 through an adhesive 30 such as epoxy, silicone, or polyimide.
In the vibrator 5, the electrode pads 17 and 18 of the resonator element 1 are connected to the internal terminals 24 and 25 by metal wires 31 such as Au and Al.
In the vibrator 5, the concave portion of the package base 21 is covered with the lid 22 in a state where the resonator element 1 is connected to the internal terminals 24 and 25 of the package base 21, and the package base 21 and the lid 22 are seam ring and have a low melting point. The inside of the package 20 is hermetically sealed by being joined by a joining member 29 such as glass or adhesive.
Note that the inside of the package 20 is in a reduced pressure state (high vacuum state) or in a state filled with an inert gas such as nitrogen, helium, or argon.

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。
The package may include a flat package base and a lid having a recess. The package may have a recess in both the package base and the lid.
Further, the base portion 10 of the resonator element 1 is replaced with the fixed portions 10c and 10d at one portion including a center other than the fixed portions 10c and 10d, for example, a straight line connecting the fixed portion 10c and the fixed portion 10d. It may be fixed with.
According to this, the vibration piece 1 can suppress distortion of the base 10 due to the thermal stress generated in the fixed portion by being fixed at one place.

振動子5は、外部端子27,28、内部端子24,25、金属ワイヤー31、電極パッド17,18を経由して励振部12a,12cに印加される駆動信号(交番電圧)によって、振動片1の振動腕11a,11b,11cが所定の周波数(一例として、約32.768kHz)で、厚さ方向(図5(b)の矢印方向)に発振(共振)する。   The vibrator 5 is driven by the resonator element 1 by a drive signal (alternating voltage) applied to the excitation units 12a and 12c via the external terminals 27 and 28, the internal terminals 24 and 25, the metal wire 31, and the electrode pads 17 and 18. The vibrating arms 11a, 11b, and 11c oscillate (resonate) in the thickness direction (the arrow direction in FIG. 5B) at a predetermined frequency (for example, about 32.768 kHz).

上述したように、第3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。
As described above, since the vibrator 5 of the third embodiment includes the resonator element 1, it is possible to provide a vibrator that exhibits the effects described in the first embodiment.
In addition, even when the vibrator 5 includes the vibrating piece 2 instead of the vibrating piece 1, it is possible to provide a vibrator having the same effects as described above and the effects specific to the vibrating piece 2.

(第4実施形態)
次に、上記第1実施形態及び第2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6は、第4実施形態の発振器の概略構成を示す模式図である。図6(a)は、リッド側から俯瞰した平面図であり、図6(b)は、図6(a)のD−D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、パッケージ内の配線は省略してある。
なお、上記第1実施形態〜第3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〜第3実施形態と異なる部分を中心に説明する。
(Fourth embodiment)
Next, an oscillator including the resonator element described in the first embodiment and the second embodiment will be described.
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the oscillator according to the fourth embodiment. 6A is a plan view seen from the lid side, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. 6A. In the plan view, the lid and some components are omitted. Also, wiring in the package is omitted.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part with the said 1st Embodiment-3rd Embodiment, detailed description is abbreviate | omitted, and it demonstrates centering on a different part from the said 1st Embodiment-3rd Embodiment. .

図6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または第2実施形態で述べた振動片2のいずれか(ここでは、振動片1)と、振動片1を駆動する(発振させる)駆動回路(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を収容するパッケージ20と、を備えている。   As shown in FIG. 6, the oscillator 6 includes either the vibrating piece 1 described in the first embodiment or the vibrating piece 2 described in the second embodiment (here, the vibrating piece 1) and the vibrating piece 1. An IC chip 40 as a drive circuit (oscillation circuit) that drives (oscillates), and a package 20 that houses the resonator element 1 and the IC chip 40 are provided.

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。
An internal connection terminal 23 a is provided on the inner bottom surface 23 of the package base 21.
The IC chip 40 incorporating the oscillation circuit is fixed to the inner bottom surface 23 of the package base 21 using an adhesive (not shown).
In the IC chip 40, a connection pad (not shown) is connected to the internal connection terminal 23a by a metal wire 41 such as Au or Al.

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。
The internal connection terminal 23a is made of a metal film in which a film such as Ni or Au is laminated on a metallized layer such as W or Mo by plating or the like, and is connected to external terminals 27 and 28 of the package 20 via internal wiring (not shown). The internal terminals 24 and 25 are connected.
For connecting the connection pads of the IC chip 40 and the internal connection terminals 23a, a connection method by flip chip mounting by inverting the IC chip 40 is used in addition to a connection method by wire bonding using the metal wire 41. May be.

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、電極パッド17,18を経由して励振部12a,12cに印加される駆動信号によって、振動片1の各振動腕11a,11b,11c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。
The oscillator 6 is connected to each of the resonator elements 1 by a drive signal applied from the IC chip 40 to the excitation units 12a and 12c via the internal connection terminals 23a, the internal terminals 24 and 25, the metal wires 31, and the electrode pads 17 and 18. The vibrating arms 11a, 11b, and 11c oscillate (resonate) at a predetermined frequency (for example, about 32.768 kHz).
The oscillator 6 outputs an oscillation signal generated along with the oscillation to the outside via the IC chip 40, the internal connection terminal 23a, the external terminals 27 and 28, and the like.

上述したように、第4実施形態の発振器6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つの基板上に前述の振動子5及びICチップ40が個別に搭載されている構造)としてもよい。
As described above, since the oscillator 6 according to the fourth embodiment includes the resonator element 1, it is possible to provide an oscillator that exhibits the effects described in the first embodiment.
In addition, even when the oscillator 6 includes the resonator element 2 in place of the resonator element 1, it is possible to provide an oscillator that exhibits the same effects as described above and effects unique to the resonator element 2.
The oscillator 6 has a module structure in which the IC chip 40 is not built in the package 20 but externally attached (for example, a structure in which the vibrator 5 and the IC chip 40 are individually mounted on one substrate). It is good.

(第5実施形態)
次に、上記第1実施形態及び第2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7は、第5実施形態の携帯電話を示す模式斜視図である。
図7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。
(Fifth embodiment)
Next, a mobile phone as an electronic apparatus including the resonator element described in the first embodiment and the second embodiment will be described.
FIG. 7 is a schematic perspective view showing the mobile phone of the fifth embodiment.
A mobile phone 700 shown in FIG. 7 includes the resonator element 1 described in the first embodiment as a reference clock oscillation source and the like, and further includes a liquid crystal display device 701, a plurality of operation buttons 702, an earpiece 703, and a mouthpiece. 704 is provided. Note that the mobile phone 700 may include the resonator element 2 instead of the resonator element 1.

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実施形態及び第2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。   The above-mentioned vibrator element is not limited to the above mobile phone, but is an electronic book, personal computer, television, digital still camera, video camera, video recorder, navigation device, pager, electronic notebook, calculator, word processor, workstation, video phone, POS. Provided is an electronic device that can be suitably used as a reference clock oscillation source for a terminal, a device provided with a touch panel, etc., and that exhibits the effects described in the first and second embodiments in any case. it can.

(第6実施形態)
次に、上記第1実施形態及び第2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8は、第6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実施形態及び第2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。
(Sixth embodiment)
Next, an automobile as a moving body provided with the resonator element described in the first embodiment and the second embodiment will be described.
FIG. 8 is a schematic perspective view showing the automobile of the sixth embodiment.
In the automobile 800, the resonator element 1 described in the first embodiment is mounted on, for example, various electronically controlled devices (for example, an electronically controlled fuel injection device, an electronically controlled ABS device, an electronically controlled constant speed running). It is used as a reference clock oscillation source for devices). The automobile 800 may include the vibration piece 2 instead of the vibration piece 1.
According to this, since the automobile 800 includes the resonator element (1 or 2), the effects described in the first embodiment and the second embodiment can be achieved, and excellent performance can be exhibited.

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実施形態及び第2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。   The above-described resonator element is not limited to the automobile 800 described above, and can be suitably used as a reference clock oscillation source for a mobile object including a self-propelled robot, a self-propelled transport device, a train, a ship, an airplane, an artificial satellite, and the like. In any case, it is possible to provide a moving body that exhibits the effects described in the first embodiment and the second embodiment.

なお、基部と振動腕とが導電性を有する場合(例えば、基材としてB、Pなどの不純物でドーピングされたSiを用いた場合)には、基部と振動腕とが第1電極及び第1引き出し配線の機能を果たし、第1電極及び第1引き出し配線が不要となることから、配線の引き回しが第2引き出し配線のみとなり、更に単純になる。
この結果、振動片は、配線形成工程が更に容易となることから、生産性や信頼性を更に向上させることができる。
Note that when the base and the vibrating arm are conductive (for example, when Si doped with an impurity such as B or P is used as a base material), the base and the vibrating arm are connected to the first electrode and the first electrode. Since it performs the function of the lead-out wiring, and the first electrode and the first lead-out wiring are not required, the routing of the wiring is only the second lead-out wiring, which is further simplified.
As a result, the resonator element further improves the productivity and reliability because the wiring forming process is further facilitated.

なお、振動片の基材にSiに代えて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。
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。
In addition, when using quartz instead of Si for the base material of the resonator element, for example, a Z-cut plate, an X-cut plate, or the like cut out from a quartz crystal or the like at a predetermined angle can be used. When a Z-cut plate is used, the etching process is easy due to the characteristics.
The base material of the resonator element 1 may be made of a material other than Si or quartz and having a Q value similar to that of Si or quartz.

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、5本、n本(nは7以上の奇数)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。
Further, the number of vibrating arms of the vibrating piece is not limited to three, and may be five or n (n is an odd number of 7 or more).
Note that the thickness of the base of the resonator element may be the same as that of the vibrating arm. According to this, since the resonator element has a flat plate shape, the manufacture becomes easy.

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…励振部、12a1,12b1,12c1…第1電極、12a2,12b2,12c2…第2電極、13…圧電膜としての圧電体、14…絶縁膜、15…第1引き出し配線、16…第2引き出し配線、17,18…電極パッド、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。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 ... Vibrating piece, 5 ... Vibrator, 6 ... Oscillator, 10 ... Base part, 10a, 10b ... Main surface, 10c, 10d ... Fixed part, 11a, 11b, 11c ... Vibrating arm, 12a, 12b, 12c ... Excitation 12a1, 12b1, 12c1 ... first electrode, 12a2, 12b2, 12c2 ... second electrode, 13 ... piezoelectric body as piezoelectric film, 14 ... insulating film, 15 ... first extraction wiring, 16 ... second extraction wiring, 17, 18 ... Electrode pads, 20 ... Package, 21 ... Package base, 22 ... Lid, 23 ... Inner bottom surface, 23a ... Internal connection terminal, 24, 25 ... Internal terminal, 26 ... Outer bottom surface, 27, 28 ... External terminal, DESCRIPTION OF SYMBOLS 29 ... Bonding member, 30 ... Adhesive agent, 31 ... Metal wire, 40 ... IC chip as an oscillation circuit, 41 ... Metal wire, 700 ... Cell-phone as an electronic device, 701 ... Liquid crystal display device, 02 ... operation button, 703 ... earpiece, 704 ... mouthpiece, 800 ... a motor vehicle as a moving body.

Claims (9)

基部と、
前記基部から並列に延出している複数の振動腕と、を備え、
複数の前記振動腕は、駆動される駆動振動腕と、駆動されない非駆動振動腕と、を含み、
前記駆動振動腕に第1電極と、前記第1電極から基部へ引き出された第1引き出し配線と、が設けられ、
前記第1電極の上方に前記駆動振動腕を駆動する圧電膜が設けられ、
前記圧電膜の上方に第2電極と、前記第2電極から基部へ引き出された第2引き出し配線と、が設けられていることを特徴とする振動片。
The base,
A plurality of vibrating arms extending in parallel from the base,
The plurality of vibrating arms include a driven vibrating arm that is driven and a non-driven vibrating arm that is not driven,
A first electrode and a first lead-out wiring led out from the first electrode to the base are provided on the drive vibrating arm;
A piezoelectric film for driving the drive vibrating arm is provided above the first electrode;
A resonator element, comprising: a second electrode; and a second lead-out wiring led out from the second electrode to a base above the piezoelectric film.
請求項1に記載の振動片において、
前記駆動振動腕を複数備え、それぞれ前記駆動振動腕に備えられている前記第1電極は、前記第1引き出し配線を介し導通され、それぞれ前記駆動振動腕に備えられた前記第2電極は、前記第2引き出し配線を介し導通されていることを特徴とする振動片。
The resonator element according to claim 1,
A plurality of the drive vibration arms, each of the first electrodes provided in the drive vibration arms is conducted through the first lead wiring, and each of the second electrodes provided in the drive vibration arms is the A resonator element, wherein the resonator element is electrically connected via a second lead wiring.
請求項1に記載の振動片において、
前記振動腕を3本備え、
中央の1本が前記駆動振動腕であり、残りの2本が前記非駆動振動腕であることを特徴とする振動片。
The resonator element according to claim 1,
Comprising three vibrating arms,
A vibrating piece characterized in that one at the center is the driving vibrating arm and the other two are the non-driving vibrating arms.
請求項2に記載の振動片において、
前記振動腕を3本備え、
中央の1本が前記非駆動振動腕であり、残りの2本が互いに同相で駆動される前記駆動振動腕であることを特徴とする振動片。
The resonator element according to claim 2,
Comprising three vibrating arms,
1. The resonator element according to claim 1, wherein the center one is the non-drive vibration arm and the remaining two are the drive vibration arms driven in phase with each other.
基部と、
前記基部から並列に延出している複数の振動腕と、を備え、
複数の前記振動腕は、駆動される駆動振動腕と、駆動されない非駆動振動腕と、を含み、
前記基部と前記振動腕とが導電性を有しており、
前記駆動振動腕に前記駆動振動腕を駆動する圧電膜が設けられ、
前記圧電膜の上方に第2電極と、前記第2電極から引き出された第2引き出し配線とを備えていることを特徴とする振動片。
The base,
A plurality of vibrating arms extending in parallel from the base,
The plurality of vibrating arms include a driven vibrating arm that is driven and a non-driven vibrating arm that is not driven,
The base and the vibrating arm have conductivity,
A piezoelectric film for driving the drive vibration arm is provided on the drive vibration arm,
A vibrating piece comprising a second electrode and a second lead-out line led out from the second electrode above the piezoelectric film.
請求項1ないし請求項5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、を備えていることを特徴とする振動子。
A vibrating piece according to any one of claims 1 to 5,
And a package for housing the resonator element.
請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の振動片と、
前記振動片を駆動する駆動回路と、を備えていることを特徴とする発振器。
A vibrating piece according to any one of claims 1 to 5,
An oscillator comprising: a drive circuit that drives the vibrating piece.
請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の振動片を、備えていることを特徴とする電子機器。   An electronic apparatus comprising the resonator element according to any one of claims 1 to 5. 請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の振動片を、備えていることを特徴とする移動体。   A moving body comprising the resonator element according to any one of claims 1 to 5.
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