JP2020184654A - 振動デバイス、電子機器および移動体 - Google Patents
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Abstract
【課題】サーミスタ素子と振動素子とを熱的に接続し、これらの温度差を低減することのできる振動デバイス、電子機器および移動体を提供すること。【解決手段】振動デバイスは、シリコンで構成され、第１面および前記第１面と反対側の第２面を有するベース基板と、前記ベース基板に接合されている蓋体と、前記ベース基板の前記第１面に配置され、前記ベース基板と前記蓋体との間に収納されている振動素子と、前記ベース基板に配置されているサーミスタ素子と、を有する。【選択図】図１
Description
本発明は、振動デバイス、電子機器および移動体に関するものである。
特許文献１に記載されている振動デバイスは、セラミックで構成され、上面に開口する第１凹部および下面に開口する第２凹部を有する絶縁基板と、第１凹部の底面に設けられた振動素子と、第２凹部の底面に設けられ、温度センサーを有する回路素子と、絶縁基板の上面に接合され、第１凹部の開口を塞ぐ蓋体と、回路素子と蓋体とを熱的に接続する熱伝導部材と、を有する。
特許文献１に記載されている振動デバイスでは、回路素子と振動素子とが熱伝導率の低いセラミックで構成された絶縁基板を間に挟んで配置されているため、回路素子と振動素子との間の熱的な接続が不十分となり易く、温度センサーによって振動素子の温度を精度よく検出することができない。
本適用例にかかる振動デバイスは、シリコンで構成され、第１面および前記第１面と反対側の第２面を有するベース基板と、
前記ベース基板に接合されている蓋体と、
前記ベース基板の前記第１面に配置され、前記ベース基板と前記蓋体との間に収納されている振動素子と、
前記ベース基板に配置されているサーミスタ素子と、を有することを特徴とする。
前記ベース基板に接合されている蓋体と、
前記ベース基板の前記第１面に配置され、前記ベース基板と前記蓋体との間に収納されている振動素子と、
前記ベース基板に配置されているサーミスタ素子と、を有することを特徴とする。
本適用例にかかる振動デバイスでは、前記サーミスタ素子は、前記ベース基板の前記第１面に配置されていることが好ましい。
本適用例にかかる振動デバイスでは、前記サーミスタ素子は、前記ベース基板の厚さ方向からの平面視で前記振動素子と重なっている部分を有することが好ましい。
本適用例にかかる振動デバイスでは、前記ベース基板は、前記第１面に開口する凹部を有し、
前記凹部の底面に前記サーミスタ素子が配置されていることが好ましい。
前記凹部の底面に前記サーミスタ素子が配置されていることが好ましい。
本適用例にかかる振動デバイスでは、前記サーミスタ素子と電気的に接続されている配線を有し、
前記凹部の側面は、前記ベース基板の厚さ方向に対して傾斜する傾斜面であり、
前記配線は、前記底面、前記傾斜面および前記第１面に配置されていることが好ましい。
前記凹部の側面は、前記ベース基板の厚さ方向に対して傾斜する傾斜面であり、
前記配線は、前記底面、前記傾斜面および前記第１面に配置されていることが好ましい。
本適用例にかかる振動デバイスでは、前記サーミスタ素子は、前記ベース基板の前記第２面に配置されていることが好ましい。
本適用例にかかる振動デバイスでは、前記ベース基板は、前記第２面に開口する凹部を有し、
前記凹部の底面に前記サーミスタ素子が配置されていることが好ましい。
前記凹部の底面に前記サーミスタ素子が配置されていることが好ましい。
本適用例にかかる振動デバイスでは、前記サーミスタ素子と電気的に接続されている配線を有し、
前記凹部の側面は、前記ベース基板の厚さ方向に対して傾斜する傾斜面であり、
前記配線は、前記底面、前記傾斜面および前記第２面に配置されていることが好ましい。
前記凹部の側面は、前記ベース基板の厚さ方向に対して傾斜する傾斜面であり、
前記配線は、前記底面、前記傾斜面および前記第２面に配置されていることが好ましい。
本適用例にかかる電子機器は、上述の振動デバイスと、
前記振動素子を発振させる発振回路と、
前記サーミスタ素子が出力するアナログ信号をデジタル信号化するＡ／Ｄコンバーターと、
前記Ａ／Ｄコンバーターが出力するデジタル信号が入力される演算回路と、を備えることを特徴とする。
前記振動素子を発振させる発振回路と、
前記サーミスタ素子が出力するアナログ信号をデジタル信号化するＡ／Ｄコンバーターと、
前記Ａ／Ｄコンバーターが出力するデジタル信号が入力される演算回路と、を備えることを特徴とする。
本適用例にかかる移動体は、上述の振動デバイスと、
前記振動素子を発振させる発振回路と、
前記サーミスタ素子が出力するアナログ信号をデジタル信号化するＡ／Ｄコンバーターと、
前記Ａ／Ｄコンバーターが出力するデジタル信号が入力される演算回路と、を備えることを特徴とする。
前記振動素子を発振させる発振回路と、
前記サーミスタ素子が出力するアナログ信号をデジタル信号化するＡ／Ｄコンバーターと、
前記Ａ／Ｄコンバーターが出力するデジタル信号が入力される演算回路と、を備えることを特徴とする。
以下、本発明の一態様の振動デバイス、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る振動デバイスを示す平面図である。図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図である。図３は、図１中のＢ−Ｂ線断面図である。図４は、図１に示す振動デバイスが有するベースの平面図である。図５は、図４中のＣ−Ｃ線断面図である。なお、説明の便宜上、各図には、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸として図示している。また、Ｚ軸の矢印先端側を「上」とも言い、基端側を「下」とも言う。また、ベース基板の厚さ方向すなわちＺ軸方向からの平面視を単に「平面視」とも言う。
図１は、第１実施形態に係る振動デバイスを示す平面図である。図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図である。図３は、図１中のＢ−Ｂ線断面図である。図４は、図１に示す振動デバイスが有するベースの平面図である。図５は、図４中のＣ−Ｃ線断面図である。なお、説明の便宜上、各図には、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸として図示している。また、Ｚ軸の矢印先端側を「上」とも言い、基端側を「下」とも言う。また、ベース基板の厚さ方向すなわちＺ軸方向からの平面視を単に「平面視」とも言う。
図１に示す振動デバイス１は、ベース４と、ベース４の上面に設けられた振動素子５と、振動素子５を収納するようにしてベース４に接合された蓋体３と、ベース４に設けられたサーミスタ素子７と、を有する。
また、図２および図３に示すように、ベース４は、板状のベース基板４１と、ベース基板４１の表面に配置された絶縁層４２と、絶縁層４２上に配置された電極４３と、を有する。ベース基板４１は、第１面としての上面４１１および上面４１１と反対側の第２面としての下面４１２を有する。また、ベース基板４１は、上面４１１と下面４１２とを貫通する４つの貫通孔４１５、４１６、４１７、４１８を有する。
このようなベース基板４１は、シリコンで構成されている。これにより、振動デバイス１を半導体プロセスによって形成することができる。そのため、振動デバイス１を精度よく製造することができると共に、その小型化を図ることができる。また、シリコンで構成することにより、十分に高い熱伝導率を有するベース基板４１となる。そのため、後述するように、ベース４を介して振動素子５とサーミスタ素子７とを熱的に接続することができる。
絶縁層４２は、上面４１１の外縁部すなわち蓋体３との接合部分を除いて、ベース基板４１の表面を覆っている。このような絶縁層４２は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）から構成されている。絶縁層４２の形成方法としては、特に限定されず、例えば、ベース基板４１の表面を熱酸化することにより形成してもよいし、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を用いたプラズマＣＶＤにより形成してもよい。ただし、絶縁層４２としては、特に限定されず、例えば、ポリイミド等の絶縁性の樹脂材料から構成されていてもよいし、異種材料が積層した複合体で構成されていてもよい。
電極４３は、絶縁層４２上に設けられている。電極４３は、振動素子５と電気的に接続された第１配線４４および第２配線４５と、サーミスタ素子７と電気的に接続された第３配線４６および第４配線４７と、を有する。
第１配線４４は、ベース基板４１の上面４１１に設けられた内部電極４４１と、下面４１２に設けられた外部電極４４２と、貫通孔４１５内に配置され、内部電極４４１と外部電極４４２とを電気的に接続する貫通電極４４３と、を有する。同様に、第２配線４５は、ベース基板４１の上面４１１に設けられた内部電極４５１と、下面４１２に設けられた外部電極４５２と、貫通孔４１６内に配置され、内部電極４５１と外部電極４５２とを電気的に接続する貫通電極４５３と、を有する。
第３配線４６は、ベース基板４１の上面４１１に設けられた内部電極４６１と、下面４１２に設けられた外部電極４６２と、貫通孔４１７内に配置され、内部電極４６１と外部電極４６２とを電気的に接続する貫通電極４６３と、を有する。同様に、第４配線４７は、ベース基板４１の上面４１１に設けられた内部電極４７１と、下面４１２に設けられた外部電極４７２と、貫通孔４１８内に配置され、内部電極４７１と外部電極４７２とを電気的に接続する貫通電極４７３と、を有する。
なお、第１〜第４配線４４〜４７の構成材料としては、特に限定されず、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、Ｔｉ（チタン）、タングステン（Ｗ）等の金属材料、これら金属材料を含む合金を用いることができる。
蓋体３は、その下面３１に開口する有底の凹部３２を有する箱状をなす。そして、蓋体３は、その下面３１において接合部材６を介してベース基板４１の上面４１１と直接接合されている。本実施形態では、直接接合の中でも金属同士の拡散を利用した拡散接合を用いて蓋体３とベース基板４１とが接合されている。ただし、蓋体３とベース４との接合方法は、特に限定されず、陽極接合を用いることもできる。
拡散接合以外の直接接合としては、表面活性化接合を適用することができる。表面活性化接合を適用する場合は、蓋体３の下面３１、およびベース基板４１の上面４１１に対し、Ａｒ等の不活性ガスを照射することにより表面を活性化し、活性化された下面３１と上面４１１とを貼り合わせて接合することができる。表面活性化接合法によれば、蓋体３およびベース基板４１を常温で接合することができるため、蓋体３およびベース基板４１により構成されるパッケージに応力が残留し難くなる。また、接着剤、金属膜等の接合部材を介さずに蓋体３およびベース基板４１を接合することができるため、パッケージの低背下を図ることができる。
このような蓋体３は、シリコンで構成されている。これにより、ベース基板４１と蓋体３の材料を揃えることができ、これらの熱膨張係数差を実質的にゼロとすることができる。そのため、熱膨張に起因する熱応力が抑えられ、優れた振動特性を有する振動デバイス１となる。ただし、蓋体３の構成材料としては、特に限定されず、例えば、シリコン以外の各種半導体材料、各種セラミックス、各種ガラス材料等を用いることもできる。
蓋体３とベース４との間には、振動素子５を収納する収納空間Ｓが形成される。この収納空間Ｓは、気密であり、減圧状態、好ましくはより真空に近い状態となっている。これにより、振動素子５の振動特性が高まる。ただし、収納空間Ｓの雰囲気は、特に限定されず、例えば、窒素またはＡｒ等の不活性ガスを封入した雰囲気であってもよく、減圧状態でなく大気圧状態、または加圧状態となっていてもよい。
図１に示すように、振動素子５は、振動基板５１と、振動基板５１の表面に配置された電極５２と、を有する。振動基板５１は、厚みすべり振動モードを有し、本実施形態ではＡＴカット水晶基板から形成されている。ＡＴカット水晶基板は、三次の周波数温度特性を有しており、優れた温度特性を有する振動素子５となる。
電極５２は、振動基板５１の上面に配置された励振電極５２１と、下面に振動基板５１を介して励振電極５２１と対向して配置された励振電極５２２と、を有する。また、電極５２は、振動基板５１の下面に配置された一対の端子５２３、５２４と、端子５２３と励振電極５２１とを電気的に接続する配線５２５と、端子５２４と励振電極５２２とを電気的に接続する配線５２６と、を有する。
なお、振動素子５の構成は、上述の構成に限定されない。例えば、振動素子５は、励振電極５２１、５２２に挟まれた振動領域がその周囲から突出したメサ型となっていてもよいし、逆に、振動領域がその周囲から凹没した逆メサ型となっていてもよい。また、振動基板５１の周囲を研削して角部を面取りするベベル加工や、上面および下面を凸曲面とするコンベックス加工が施されていてもよい。
また、振動素子５としては、厚みすべり振動モードで振動するものに限定されず、例えば、２つの振動腕が面内方向に音叉振動する音叉型の振動素子であってもよい。更にまた、振動素子５としては、駆動振動する駆動腕および検出振動する検出腕を備え角速度を検出するジャイロセンサー素子、または加速度を検出する検出部を備えた加速度センサー素子であってもよい。振動基板５１は、ＡＴカット水晶基板に限定されず、ＡＴカット水晶基板以外の水晶基板、例えば、Ｘカット水晶基板、Ｙカット水晶基板、Ｚカット水晶基板、ＢＴカット水晶基板、ＳＣカット水晶基板、ＳＴカット水晶基板等であってもよい。また、本実施形態では、振動基板５１が水晶で構成されているが、これに限定されず、例えば、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、四ホウ酸リチウム、ランガライト、ニオブ酸カリウム、リン酸ガリウム等の圧電単結晶体により構成されていてもよいし、これら以外の圧電単結晶体で構成されていてもよい。更にまた、振動素子５は、圧電駆動型の振動素子に限らず、静電気力を用いた静電駆動型の振動素子であってもよい。
このような振動素子５は、図１に示すように、導電性接合部材Ｂ１、Ｂ２によってベース４の上面に固定されている。また、導電性接合部材Ｂ１は、内部電極４４１と端子５２３とを電気的に接続し、導電性接合部材Ｂ２は、内部電極４６１と端子５２４とを電気的に接続している。これにより、第１、第２配線４４、４５と振動素子５とが電気的に接続される。
導電性接合部材Ｂ１、Ｂ２としては、導電性と接合性とを兼ね備えていれば、特に限定されず、例えば、金バンプ、銀バンプ、銅バンプ、はんだバンプ等の各種金属バンプ、ポリイミド系、エポキシ系、シリコーン系、アクリル系の各種接着剤に銀フィラー等の導電性フィラーを分散させた導電性接着剤等を用いることができる。導電性接合部材Ｂ１、Ｂ２として前者の金属バンプを用いると、導電性接合部材Ｂ１、Ｂ２からのガスの発生を抑制でき、収納空間Ｓの環境変化、特に圧力の上昇を効果的に抑制することができる。一方、導電性接合部材Ｂ１、Ｂ２として後者の導電性接着剤を用いると、導電性接合部材Ｂ１、Ｂ２が金属バンプに比べて柔らかくなり、振動素子５に応力が生じ難くなる。
サーミスタ素子７は、振動素子５の温度を検出する温度センサーとして機能し、図４および図５に示すように、ベース４に設けられている。そのため、サーミスタ素子７は、ベース４および導電性接合部材Ｂ１、Ｂ２を介して振動素子５と熱的に接続される。ここで、ベース４の母体でもあるベース基板４１の構成材料は、シリコンであり、シリコンの熱伝導率は、１７０Ｗ／ｍ・ｋ程度である。そのため、ベース４は、十分に高い熱伝導率を有し、サーミスタ素子７と振動素子５とをより効率よく熱的に接続することができる。その結果、サーミスタ素子７と振動素子５との間に温度差が生じ難くなり、サーミスタ素子７によって振動素子５の温度をより精度よく検出することができる。
また、サーミスタ素子７は、ベース基板４１の上面４１１側、すなわち、ベース４の上面に配置されており、内部電極４６１、４７１と電気的に接続されている。このように、サーミスタ素子７をベース４の上面に配置することにより、サーミスタ素子７と振動素子５とをより接近して配置することができる。そのため、サーミスタ素子７によって振動素子５の温度をより精度よく検出することができる。
また、サーミスタ素子７は、Ｚ軸方向からの平面視で、振動素子５と重なる部分を有する。すなわち、平面視で、サーミスタ素子７の全部または一部が振動素子５と重なっている。これにより、サーミスタ素子７と振動素子５とをより接近して配置することができる。そのため、サーミスタ素子７によって振動素子５の温度をより精度よく検出することができる。また、振動デバイス１のＸ軸方向およびＹ軸方向への広がりを抑制でき、振動デバイス１の小型化を図ることもできる。特に、本実施形態では、サーミスタ素子７の全域が振動素子５と重なっているため、上述の効果をより顕著に発揮することができる。ただし、これに限定されず、サーミスタ素子７の一部が振動素子５と重なっていてもよいし、全域が振動素子５と重なっていなくてもよい。
また、前述したように、ベース基板４１を貫通する４つの貫通電極４４３〜４７３が設けられている。これら貫通電極４４３〜４７３は、金属材料（合金を含む）で構成されており、ベース基板４１よりも高い熱伝導率を有する。そのため、貫通電極４４３〜４７３をベース基板４１内に埋設することによってベース４の熱伝導性がさらに向上し、サーミスタ素子７と振動素子５との間に温度差がさらに生じ難くなる。そのため、サーミスタ素子７によって振動素子５の温度をさらに精度よく検出することができる。
また、前述したように、振動素子５と電気的に接続された第１、第２配線４４、４５と、サーミスタ素子７と電気的に接続された第３、第４配線４６、４７と、は同様の構成である。すなわち、第１〜第４配線４４〜４７は、いずれも、上面４１１に設けられた内部電極と、下面４１２に設けられた外部電極と、これらを接続する貫通電極と、で構成されている。そのため、振動素子５とサーミスタ素子７とで、外部の熱の伝わり易さがほぼ同等となる。よって、環境温度に影響されることなく、振動素子５とサーミスタ素子７との温度差を小さく抑えることができる。
サーミスタ素子７としては、特に限定されないが、本実施形態では薄膜サーミスタ素子を用いている。これにより、サーミスタ素子７の小型化を図ることができる。このようなサーミスタ素子７は、図５に示すように、絶縁層４２上に内部電極４６１、４７１と重なって設けられたサーミスタ薄膜７１と、サーミスタ薄膜７１を覆うパッシベーション膜７２と、を有する。
このように、サーミスタ薄膜７１は、ベース４に接している内部電極４６１、４７１の一部に重なって設けられている。内部電極４６１、４７１は、金属で構成され、ベース４に接して配置されているため、ベース４から内部電極４６１、４７１へ熱が伝わり易い。そして、サーミスタ薄膜７１が内部電極４６１、４７１の一部に重なって設けられているため、内部電極４６１、４７１からサーミスタ薄膜７１へ熱が伝わり易い。結果としてサーミスタ薄膜７１と、ベース４に配置されている振動素子５と、の間の温度差を小さく抑えることができる。
また、サーミスタ薄膜７１は、その一部がベース４に接して配置されているため、ベース４からサーミスタ薄膜７１へ熱が伝わり易くなり、結果としてサーミスタ薄膜７１と、ベース４に配置されている振動素子５と、の間の温度差を小さく抑えることができる。
また、サーミスタ薄膜７１は、例えば、Ｍｎ−Ｃｏ系複合金属酸化物にニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）の少なくとも一種類を含む複合金属酸化物からなる複合金属酸化物膜であって、スピネル型結晶構造を有している。一方、パッシベーション膜７２は、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）で構成されている。ただし、サーミスタ薄膜７１およびパッシベーション膜７２の構成材料は、特に限定されない。
以上、振動デバイス１について説明した。このような振動デバイス１は、前述したように、シリコンで構成され、第１面としての上面４１１および上面４１１とは反対側の第２面としての下面４１２を有するベース基板４１と、ベース基板４１に接合されている蓋体３と、ベース基板４１の上面４１１に配置され、ベース基板４１と蓋体３との間に収納されている振動素子５と、ベース基板４１に配置されているサーミスタ素子７と、を有する。これにより、サーミスタ素子７と振動素子５とを、ベース基板４１を介して熱的に接続することができる。ベース基板４１の構成材料は、シリコンであり、シリコンの熱伝導率は、１７０Ｗ／ｍ・ｋ程度と十分に高いため、サーミスタ素子７と振動素子５とをより効率よく熱的に接続することができる。その結果、サーミスタ素子７と振動素子５との間に温度差が生じ難くなり、サーミスタ素子７によって振動素子５の温度を精度よく検出することができる。
また、前述したように、サーミスタ素子７は、ベース基板４１の上面４１１に配置されている。これにより、サーミスタ素子７と振動素子５とをより近づけて配置することができる。そのため、サーミスタ素子７によって振動素子５の温度を精度よく検出することができる。
また、前述したように、サーミスタ素子７は、ベース基板４１の厚さ方向からの平面視で振動素子５と重なっている部分を有する。これにより、サーミスタ素子７と振動素子５とをより近づけて配置することができる。そのため、サーミスタ素子７によって振動素子５の温度を精度よく検出することができる。
＜第２実施形態＞
図６は、第２実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。なお、図６は、図４中のＣ−Ｃ線断面に相当する断面図である。
図６は、第２実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。なお、図６は、図４中のＣ−Ｃ線断面に相当する断面図である。
本実施形態に係る振動デバイス１は、ベース基板４１の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態の振動デバイス１と同様である。なお、以下の説明では、第２実施形態の振動デバイス１に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図６では、前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
図６に示すように、ベース基板４１は、その上面４１１に開口する凹部４１３を有する。そして、この凹部４１３の底面４１３ａにサーミスタ素子７が設けられている。これにより、例えば、前述した第１実施形態と比べて振動デバイス１の低背化を図ることができる。
また、凹部４１３の側面は、ベース基板４１の厚さ方向すなわちＺ軸方向に対して傾斜した傾斜面４１３ｂであり、この傾斜面４１３ｂによって底面４１３ａと上面４１１とが緩やかに接続されている。また、サーミスタ素子７と電気的に接続されている内部電極４６１、４７１は、それぞれ、底面４１３ａ、傾斜面４１３ｂおよび上面４１１にわたって設けられている。言い換えると、内部電極４６１、４７１は、底面４１３ａから傾斜面４１３ｂを通って上面４１１まで引き出されている。このように、凹部４１３の側面を傾斜面４１３ｂとすることにより、当該部分を通る内部電極４６１、４７１の断線を効果的に抑制することができる。
以上のように、本実施形態の振動デバイス１では、ベース基板４１は、第１面である上面４１１に開口する凹部４１３を有し、凹部４１３の底面４１３ａにサーミスタ素子７が配置されている。これにより、例えば、前述した第１実施形態と比べて振動デバイス１の低背化を図ることができる。
また、前述したように、振動デバイス１は、サーミスタ素子７と電気的に接続されている配線としての内部電極４６１、４７１を有する。また、凹部４１３の側面は、ベース基板４１の厚さ方向に対して傾斜する傾斜面４１３ｂである。そして、内部電極４６１、４７１は、底面４１３ａ、傾斜面４１３ｂおよび第１面である上面４１１に配置されている。このように、凹部４１３の側面を傾斜面４１３ｂとすることにより、内部電極４６１、４７１の断線を効果的に抑制することができる。
以上のような第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。
＜第３実施形態＞
図７は、第３実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。なお、図７は、図４中のＣ−Ｃ線断面に相当する断面図である。
図７は、第３実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。なお、図７は、図４中のＣ−Ｃ線断面に相当する断面図である。
本実施形態に係る振動デバイス１は、サーミスタ素子７の配置が異なること以外は、前述した第１実施形態の振動デバイス１と同様である。なお、以下の説明では、第３実施形態の振動デバイス１に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図７では、前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
図７に示すように、サーミスタ素子７は、ベース基板４１の下面４１２に配置されている。このような構成によっても、サーミスタ素子７と振動素子５とを、ベース基板４１を介して熱的に接続することができる。そのため、サーミスタ素子７と振動素子５との間に温度差が生じ難くなり、サーミスタ素子７によって振動素子５の温度を精度よく検出することができる。
以上のような第３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。
＜第４実施形態＞
図８は、第４実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。なお、図８は、図４中のＣ−Ｃ線断面に相当する断面図である。
図８は、第４実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。なお、図８は、図４中のＣ−Ｃ線断面に相当する断面図である。
本実施形態に係る振動デバイス１は、ベース基板４１の構成が異なること以外は、前述した第３実施形態の振動デバイス１と同様である。なお、以下の説明では、第４実施形態の振動デバイス１に関し、前述した第３実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図８では、前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
図８に示すように、ベース基板４１は、その下面４１２に開口する凹部４１４を有する。そして、この凹部４１４の底面４１４ａにサーミスタ素子７が設けられている。これにより、例えば、前述した第１実施形態と比べて振動デバイス１の低背化を図ることができる。なお、このような配置に合わせて、第３、第４配線４６、４７から内部電極４６１、４７１および貫通電極４６３、４７３が省略され、外部電極４６２、４７２がサーミスタ素子７と電気的に接続されている。
また、凹部４１４の側面は、ベース基板４１の厚さ方向すなわちＺ軸方向に対して傾斜した傾斜面４１４ｂであり、この傾斜面４１４ｂによって底面４１４ａと下面４１２とが緩やかに接続されている。また、サーミスタ素子７と電気的に接続されている外部電極４６２、４７２は、それぞれ、底面４１４ａ、傾斜面４１４ｂおよび下面４１２に設けられている。言い換えると、外部電極４６２、４７２は、底面４１４ａから傾斜面４１４ｂを通って下面４１２まで引き出されている。このように、凹部４１４の側面を傾斜面４１４ｂとすることにより、当該部分を通る外部電極４６２、４７２の断線を効果的に抑制することができる。
以上のように、本実施形態の振動デバイス１では、ベース基板４１は、第２面である下面４１２に開口する凹部４１４を有し、凹部４１４の底面４１４ａにサーミスタ素子７が配置されている。これにより、例えば、前述した第３実施形態と比べて振動デバイス１の低背化を図ることができる。
また、前述したように、振動デバイス１は、サーミスタ素子７と電気的に接続されている配線としての外部電極４６２、４７２を有する。また、凹部４１４の側面は、ベース基板４１の厚さ方向に対して傾斜する傾斜面４１４ｂである。そして、外部電極４６２、４７２は、底面４１４ａ、傾斜面４１４ｂおよび第２面である下面４１２に配置されている。このように、凹部４１４の側面を傾斜面４１４ｂとすることにより、外部電極４６２、４７２の断線を効果的に抑制することができる。
以上のような第４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。
＜第５実施形態＞
図９は、第５実施形態に係る電子機器の回路構成を示すブロック図である。
図９は、第５実施形態に係る電子機器の回路構成を示すブロック図である。
図９に示すように、電子機器１０は、振動デバイス１と、振動デバイス１と電気的に接続された回路９と、を有する。また、回路９は、振動素子５を発振させる発振回路９１と、サーミスタ素子７が出力するアナログ信号（温度情報）をデジタル信号化するＡ／Ｄコンバーター９２と、Ａ／Ｄコンバーター９２が出力するデジタル信号が入力される演算回路９３と、を備える。また、演算回路９３は、温度補償回路９３１を備え、温度補償回路９３１は、Ａ／Ｄコンバーター９２が出力するデジタル信号に基づいて周波数制御信号を生成し、発振回路９１に出力する。発振回路９１は、この周波数制御信号に基づいて温度補償周波数信号を生成して出力する。
電子機器１０は、発振器として用いられ、例えば、パーソナルコンピューター、デジタルスチールカメラ、スマートフォン、タブレット端末、時計、インクジェットプリンタ、テレビ、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワークステーション、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、移動体端末基地局用機器、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、ネットワークサーバー等に内蔵することができる。
以上のように、電子機器１０は、振動デバイス１と、振動素子５を発振させる発振回路９１と、サーミスタ素子７が出力するアナログ信号をデジタル信号化するＡ／Ｄコンバーター９２と、Ａ／Ｄコンバーター９２が出力するデジタル信号が入力される演算回路９３と、を備える。これにより、前述した振動デバイス１の効果を享受でき、信頼性の高い電子機器１０となる。
なお、電子機器１０の構成としては特に限定されない。例えば、演算回路９３は、Ａ／Ｄコンバーター９２が出力するデジタル信号に基づいて周波数制御信号を生成し、発振回路９１に出力する構成となっていなくてもよい。すなわち、Ａ／Ｄコンバーター９２が出力するデジタル信号を周波数補償のために用いなくてもよい。
＜第６実施形態＞
図１０は、第６実施形態に係る移動体の回路構成を示すブロック図である。
図１０は、第６実施形態に係る移動体の回路構成を示すブロック図である。
図１０に示す移動体としての自動車１００は、振動デバイス１と、振動デバイス１と電気的に接続された回路９と、を有する。また、回路９は、振動素子５を発振させる発振回路９１と、サーミスタ素子７が出力するアナログ信号（温度情報）をデジタル信号化するＡ／Ｄコンバーター９２と、Ａ／Ｄコンバーター９２が出力するデジタル信号が入力される演算回路９３と、を備える。また、演算回路９３は、温度補償回路９３１を備え、温度補償回路９３１は、Ａ／Ｄコンバーター９２が出力するデジタル信号に基づいて周波数制御信号を生成し、発振回路９１に出力する。発振回路９１は、この周波数制御信号に基づいて温度補償周波数信号を生成して出力する。
振動デバイス１は、発振器として用いられ、例えば、自動車１００に内蔵された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）の制御に用いられる。
以上のように、移動体としての自動車１００は、振動デバイス１と、振動素子５を発振させる発振回路９１と、サーミスタ素子７が出力するアナログ信号をデジタル信号化するＡ／Ｄコンバーター９２と、Ａ／Ｄコンバーター９２が出力するデジタル信号が入力される演算回路９３と、を備える。これにより、前述した振動デバイス１の効果を享受でき、信頼性の高い自動車１００となる。
なお、自動車１００の構成としては特に限定されない。例えば、演算回路９３は、Ａ／Ｄコンバーター９２が出力するデジタル信号に基づいて周波数制御信号を生成し、発振回路９１に出力する構成となっていなくてもよい。すなわち、Ａ／Ｄコンバーター９２が出力するデジタル信号を周波数補償のために用いなくてもよい。また、移動体としては、自動車１００に限定されず、例えば、飛行機、船舶、ＡＧＶ（無人搬送車）、二足歩行ロボット、ドローン等の無人飛行機等にも適用することができる。
以上、本適用例にかかる振動デバイス、電子機器および移動体を図示の実施形態に基づいて説明したが、本適用例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、本適用例に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、本適用例は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成を組み合わせたものであってもよい。
１…振動デバイス、１０…電子機器、１００…自動車、３…蓋体、３１…下面、３２…凹部、４…ベース、４１…ベース基板、４１１…上面、４１２…下面、４１３、４１４…凹部、４１３ａ、４１４ａ…底面、４１３ｂ、４１４ｂ…傾斜面、４１５、４１６、４１７、４１８…貫通孔、４２…絶縁層、４３…電極、４４…第１配線、４４１…内部電極、４４２…外部電極、４４３…貫通電極、４５…第２配線、４５１…内部電極、４５２…外部電極、４５３…貫通電極、４６…第３配線、４６１…内部電極、４６２…外部電極、４６３…貫通電極、４７…第４配線、４７１…内部電極、４７２…外部電極、４７３…貫通電極、５…振動素子、５１…振動基板、５２…電極、５２１、５２２…励振電極、５２３、５２４…端子、５２５、５２６…配線、６…接合部材、７…サーミスタ素子、７１…サーミスタ薄膜、７２…パッシベーション膜、９…回路、９１…発振回路、９２…Ａ／Ｄコンバーター、９３…演算回路、９３１…温度補償回路、Ｂ１、Ｂ２…導電性接合部材、Ｓ…収納空間
Claims (10)
- シリコンで構成され、第１面および前記第１面と反対側の第２面を有するベース基板と、
前記ベース基板に接合されている蓋体と、
前記ベース基板の前記第１面に配置され、前記ベース基板と前記蓋体との間に収納されている振動素子と、
前記ベース基板に配置されているサーミスタ素子と、を有することを特徴とする振動デバイス。 - 前記サーミスタ素子は、前記ベース基板の前記第１面に配置されている請求項１に記載の振動デバイス。
- 前記サーミスタ素子は、前記ベース基板の厚さ方向からの平面視で前記振動素子と重なっている部分を有する請求項２に記載の振動デバイス。
- 前記ベース基板は、前記第１面に開口する凹部を有し、
前記凹部の底面に前記サーミスタ素子が配置されている請求項２または３に記載の振動デバイス。 - 前記サーミスタ素子と電気的に接続されている配線を有し、
前記凹部の側面は、前記ベース基板の厚さ方向に対して傾斜する傾斜面であり、
前記配線は、前記底面、前記傾斜面および前記第１面に配置されている請求項４に記載の振動デバイス。 - 前記サーミスタ素子は、前記ベース基板の前記第２面に配置されている請求項１に記載の振動デバイス。
- 前記ベース基板は、前記第２面に開口する凹部を有し、
前記凹部の底面に前記サーミスタ素子が配置されている請求項６に記載の振動デバイス。 - 前記サーミスタ素子と電気的に接続されている配線を有し、
前記凹部の側面は、前記ベース基板の厚さ方向に対して傾斜する傾斜面であり、
前記配線は、前記底面、前記傾斜面および前記第２面に配置されている請求項７に記載の振動デバイス。 - 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の振動デバイスと、
前記振動素子を発振させる発振回路と、
前記サーミスタ素子が出力するアナログ信号をデジタル信号化するＡ／Ｄコンバーターと、
前記Ａ／Ｄコンバーターが出力するデジタル信号が入力される演算回路と、を備えることを特徴とする電子機器。 - 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の振動デバイスと、
前記振動素子を発振させる発振回路と、
前記サーミスタ素子が出力するアナログ信号をデジタル信号化するＡ／Ｄコンバーターと、
前記Ａ／Ｄコンバーターが出力するデジタル信号が入力される演算回路と、を備えることを特徴とする移動体。
Priority Applications (3)
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