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JP6315115B2 - Vibration element, vibrator, electronic device, electronic device, and moving object - Google Patents

Vibration element, vibrator, electronic device, electronic device, and moving object Download PDF

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JP6315115B2 JP2017008270A JP2017008270A JP6315115B2 JP 6315115 B2 JP6315115 B2 JP 6315115B2 JP 2017008270 A JP2017008270 A JP 2017008270A JP 2017008270 A JP2017008270 A JP 2017008270A JP 6315115 B2 JP6315115 B2 JP 6315115B2
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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Description

本発明は、厚み滑り振動を励振する振動素子、振動子、電子デバイス、電子機器、移動体および振動素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a vibration element, a vibrator, an electronic device, an electronic apparatus, a moving body, and a method for manufacturing a vibration element that excite thickness shear vibration.

主振動が厚み滑り振動で励振する水晶振動素子が用いられている水晶振動子は、小型化、高周波数化に適し、且つ、周波数温度特性が優れているので、発振器、電子機器等の多方面で使用されている。特に、近年では携帯電話やコンピューター等の様々な電子機器の小型化、薄型化に伴い、それに用いられる水晶振動子に対してもより一層の小型化、薄型化の要求が強まっている。
特許文献1には、水晶振動素子の外形形状と励振電極の形成をフォトリソグラフィー技法とエッチング技法を用いて、大型の水晶基板から複数個の水晶振動素子をバッチ処理方式で製造する方法が開示されている。
Quartz crystal resonators that use crystal vibration elements that are excited by thickness shear vibration are suitable for miniaturization and high frequency, and have excellent frequency temperature characteristics. Used in. In particular, in recent years, with the reduction in size and thickness of various electronic devices such as mobile phones and computers, there has been an increasing demand for further downsizing and thickness reduction of crystal units used therefor.
Patent Document 1 discloses a method of manufacturing a plurality of crystal resonator elements from a large crystal substrate by a batch processing method by using a photolithographic technique and an etching technique for forming the external shape of the crystal resonator element and the excitation electrode. ing.

ところが、水晶振動子の小型化を図ろうとすると、振動領域と保持部との間隔が近くなるため振動エネルギーが漏洩しCI(クリスタル・インピーダンス=水晶振動子の等価抵抗)が低減することや主振動である厚み滑り振動の共振周波数近傍に、振動部の輪郭寸法に依存した厚み屈曲振動等の不要なスプリアスが発生し、温度変化に対する周波数およびCIの非連続的な変動、所謂、特異現象(Anomalous Activity Dip)等が生じるという問題があった。そこで、特許文献2には、水晶振動素子をメサ構造とすることにより、小型化に伴うCI低減や特異現象を回避することが提案され、且つ、量産化や低コスト化を図るために、水晶振動素子の外形形状と励振電極の形成をフォトリソグラフィー技法とエッチング技法を用いて、大型の水晶基板から複数個の水晶振動素子をバッチ処理方式で製造する方法が開示されている。   However, when trying to reduce the size of the crystal unit, the distance between the vibration region and the holding portion becomes close, so that the vibration energy leaks and the CI (crystal impedance = equivalent resistance of the crystal unit) is reduced or the main vibration is reduced. In the vicinity of the resonance frequency of the thickness-shear vibration, unnecessary spurious such as a thickness bending vibration depending on the contour size of the vibration part is generated, and the frequency and CI discontinuous fluctuation with respect to the temperature change, the so-called singular phenomenon (Anomalous Activity Dip) etc. occurred. Therefore, Patent Document 2 proposes that the crystal resonator element has a mesa structure to avoid CI reduction and peculiar phenomena associated with miniaturization, and in order to achieve mass production and cost reduction, A method of manufacturing a plurality of crystal resonator elements from a large crystal substrate by a batch processing method using a photolithographic technique and an etching technique for forming the outer shape of the resonator element and the excitation electrode is disclosed.

特開2011−19206号公報JP 2011-19206 A 特開2010−62723号公報JP 2010-62723 A

上述の特許文献1や2に開示されている製造方法で水晶振動素子を製造すると、外形形状が均一で、所定の位置に高精度で配置された励振電極を有するので、CIや温度特性等の仕様規格を十分満足する水晶振動素子を得ることができる。しかしながら、水晶振動素子が搭載される発振器の起動に影響を与える水晶振動素子のDLD(Drive Level Dependence)特性が非常に悪く、製造歩留りを著しく低下させるという課題があった。
そこで、フォトリソグラフィー技法とエッチング技法により大型の基板から複数個の振動素子を製造する方法において、DLD特性検査の歩留りを向上することを可能とする、小型の振動素子および振動素子の製造方法を提供する。
When the crystal resonator element is manufactured by the manufacturing method disclosed in Patent Documents 1 and 2 described above, the outer shape is uniform and the excitation electrode is disposed at a predetermined position with high accuracy. A crystal resonator element that sufficiently satisfies the specification standards can be obtained. However, the DLD (Drive Level Dependence) characteristic of the crystal resonator element that affects the start-up of the oscillator on which the crystal resonator element is mounted is very bad, and there is a problem that the manufacturing yield is significantly reduced.
Therefore, in a method of manufacturing a plurality of vibration elements from a large substrate by photolithography technique and etching technique, a small vibration element and a method for manufacturing the vibration element that can improve the yield of DLD characteristic inspection are provided. To do.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。   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]本適用例に係る振動素子は、基板と、前記基板の表面と直交する方向から視た場合に、前記表面に設けられている下層の導電層、前記下層の導電層の表面に設けられ、且つ下層の導電層の外縁内に収まる形状である上層の導電層からなる電極と、を含むことを特徴とする。   Application Example 1 The vibration element according to this application example includes a substrate, a lower conductive layer provided on the surface, and a surface of the lower conductive layer when viewed from a direction orthogonal to the surface of the substrate. And an electrode made of an upper conductive layer having a shape that fits within the outer edge of the lower conductive layer.

本適用例によれば、厚み滑り振動で励振する振動素子において、DLD特性の劣化要因となる電極の上層の導電層と下層の導電層との間に密着していない空隙部がないので、DLD特性の劣化を防止でき、DLD特性検査の歩留りを向上した、振動素子が得られるという効果がある。   According to this application example, in the vibration element excited by the thickness shear vibration, there is no gap between the upper conductive layer and the lower conductive layer of the electrode, which causes deterioration of the DLD characteristics, so that there is no DLD. It is possible to obtain a vibration element that can prevent deterioration of characteristics and improve the yield of DLD characteristic inspection.

[適用例2]上記適用例に記載の振動素子において、前記基板の表面と直交する方向から視た場合に、前記上層の導電層の外形は、前記下層の導電層の外形よりも小さいことを特徴とする。   Application Example 2 In the resonator element according to the application example described above, when viewed from a direction orthogonal to the surface of the substrate, an outer shape of the upper conductive layer is smaller than an outer shape of the lower conductive layer. Features.

本適用例によれば、電極の上層の導電層と下層の導電層とが全て密着しているので、DLD特性の劣化を防止でき、DLD特性検査の歩留りを向上した、振動素子が得られるという効果がある。   According to this application example, since the upper conductive layer and the lower conductive layer are all in close contact with each other, it is possible to prevent the deterioration of the DLD characteristics and to obtain a vibration element that improves the yield of the DLD characteristics inspection. effective.

[適用例3]上記適用例に記載の振動素子において、前記電極は励振電極であることを特徴とする。   Application Example 3 In the resonator element according to the application example described above, the electrode is an excitation electrode.

本適用例によれば、上層の導電層と下層の導電層とが全て密着した電極を励振電極とし用いているので、DLD特性の劣化を防止でき、安定した共振特性を有する振動素子が得られるという効果がある。   According to this application example, since the electrode in which the upper conductive layer and the lower conductive layer are in close contact with each other is used as the excitation electrode, it is possible to prevent the deterioration of the DLD characteristics and obtain a vibration element having stable resonance characteristics. There is an effect.

[適用例4]上記適用例に記載の振動素子において、前記基板は、厚み滑り振動で振動する基板であることを特徴とする。   Application Example 4 In the resonator element according to the application example described above, the substrate is a substrate that vibrates by thickness shear vibration.

本適用例によれば、厚み滑り振動は小型化、高周波数化に適し、且つ優れた三次曲線を有する周波数温度特性が得られるので、小型、高周波で周波数温度特性に優れた振動素子が得られるという効果がある。   According to this application example, the thickness-shear vibration is suitable for downsizing and high frequency, and a frequency temperature characteristic having an excellent cubic curve can be obtained. Therefore, a vibration element having a small size and high frequency and excellent frequency temperature characteristics can be obtained. There is an effect.

[適用例5]上記適用例に記載の振動素子において、厚み滑り振動で振動する振動部と、前記振動部の外縁と一体化され、前記振動部の厚みよりも薄い外縁部と、を含むことを特徴とする。   Application Example 5 In the vibration element according to the application example described above, the vibration element that vibrates by thickness shear vibration and an outer edge portion that is integrated with an outer edge of the vibration portion and is thinner than the thickness of the vibration portion. It is characterized by.

本適用例によれば、振動部がメサ構造であるため、輪郭系スプリアスとの結合を回避し、主振動のみの振動エネルギーを閉じ込めることができるため、CIが小さく、共振周波数近傍のスプリアスを抑制した振動素子が得られるという効果がある。   According to this application example, since the vibration part has a mesa structure, it is possible to avoid coupling with the contour system spurious and confine the vibration energy of only the main vibration, so that the CI is small and spurious near the resonance frequency is suppressed. Thus, there is an effect that an obtained vibration element can be obtained.

[適用例6]上記適用例に記載の振動素子において、厚み滑り振動で振動する振動部と、前記振動部の外縁と一体化され、前記振動部の厚みよりも厚い外縁部と、を含むことを特徴とする。   Application Example 6 The vibration element according to the application example described above includes a vibrating portion that vibrates by thickness-shear vibration and an outer edge portion that is integrated with an outer edge of the vibrating portion and is thicker than the thickness of the vibrating portion. It is characterized by.

本適用例によれば、振動部が非常に薄い高周波の振動素子であっても、振動部と一体化された厚い外縁部でマウントができるので、耐衝撃性や耐振動性に優れた高信頼性を有する振動素子が得られるという効果がある。   According to this application example, even if the vibration part is a very thin high-frequency vibration element, it can be mounted with a thick outer edge integrated with the vibration part, so it is highly reliable with excellent impact resistance and vibration resistance. There is an effect that an oscillating element having the property can be obtained.

[適用例7]本適用例に係る振動子は、上記適用例に記載の振動素子と、該振動素子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 7 A vibrator according to this application example includes the vibration element according to the application example described above and a package that accommodates the vibration element.

本適用例によれば、振動素子をパッケージに収容することで、温度変化や湿度変化等の外乱の影響や汚染による影響を防ぐことができるため、周波数再現性、周波数温度特性、CI温度特性および周波数エージング特性に優れ、DLD特性の良好な小型の振動子が得られるという効果がある。   According to this application example, since the vibration element is accommodated in the package, it is possible to prevent the influence of disturbance such as a temperature change and a humidity change and the influence due to the contamination. Therefore, the frequency reproducibility, the frequency temperature characteristic, the CI temperature characteristic, There is an effect that a small vibrator having excellent frequency aging characteristics and good DLD characteristics can be obtained.

[適用例8]本適用例に係る電子デバイスは、上記適用例に記載の振動素子と、電子素子と、前記振動素子および前記電子素子を搭載するパッケージと、を備えていることを特徴とする。   Application Example 8 An electronic device according to this application example includes the vibration element according to the application example, the electronic element, and the package on which the vibration element and the electronic element are mounted. .

本適用例によれば、DLD特性の良好な振動素子を各種の電子素子を用いて構成した発振回路に搭載することにより、起動特性に優れた発振器等の電子デバイスが得られるという効果がある。   According to this application example, there is an effect that an electronic device such as an oscillator having excellent start-up characteristics can be obtained by mounting a vibration element having good DLD characteristics on an oscillation circuit configured using various electronic elements.

[適用例9]上記適用例に記載の電子デバイスにおいて、前記電子素子が、サーミスター、コンデンサー、リアクタンス素子、および半導体素子の少なくともいずれかであることを特徴とする。   Application Example 9 In the electronic device according to the application example described above, the electronic element is at least one of a thermistor, a capacitor, a reactance element, and a semiconductor element.

本適用例によれば、周波数温度特性に優れ、DLD特性の良好な振動素子を各種の電子素子を用いて構成した温度補償回路や電圧制御回路を含む発振回路に搭載することにより、起動特性に優れた小型の温度補償型発振器や電圧制御型発振器等の電子デバイスが得られるという効果がある。   According to this application example, the oscillation characteristics including the temperature compensation circuit and the voltage control circuit configured using various electronic elements are mounted on the oscillation circuit having excellent frequency temperature characteristics and excellent DLD characteristics, thereby improving the startup characteristics. An excellent electronic device such as a temperature-compensated oscillator or a voltage-controlled oscillator can be obtained.

[適用例10]本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載の振動素子を備えていることを特徴とする。   Application Example 10 An electronic apparatus according to this application example includes the vibration element described in the application example.

本適用例によれば、DLD特性の良好な振動素子をCOB(Chip On Board)技術により、直接実装基板へ実装できるので、実装面積が小さくなり、発振の起動特性に優れ、良好な基準周波数源を備えた小型の電子機器が構成できるという効果がある。   According to this application example, a vibration element having a good DLD characteristic can be directly mounted on a mounting board by COB (Chip On Board) technology, so that the mounting area is reduced, the oscillation starting characteristic is excellent, and a good reference frequency source is provided. There exists an effect that the small electronic device provided with can be comprised.

[適用例11]上記適用例に記載の電子機器において、上記適用例に記載の振動子を備えていることを特徴とする。   Application Example 11 The electronic device described in the application example includes the vibrator described in the application example.

本適用例によれば、CIや温度特性等の仕様規格を十分満足し、且つDLD特性の良好な振動素子を有する振動子を用い、発振の起動特性に優れ、良好な基準周波数源を備えた電子機器が構成できるという効果がある。   According to this application example, a vibrator having a vibration element having a satisfactory DLD characteristic and sufficiently satisfying specifications and specifications such as CI and temperature characteristics is used, and has an excellent oscillation start characteristic and a good reference frequency source. There is an effect that an electronic device can be configured.

[適用例12]上記適用例に記載の電子機器において、上記適用例に記載の電子デバイスを備えていることを特徴とする。   [Application Example 12] The electronic apparatus described in the application example includes the electronic device described in the application example.

本適用例によれば、CIや温度特性等の仕様規格を十分満足し、且つDLD特性の良好な振動素子を有する電子デバイスを電子機器に用いることにより、発振の起動特性に優れ、良好な基準周波数源を備えた電子機器が構成できるという効果がある。   According to this application example, by using an electronic device that has a vibration element with satisfactory DLD characteristics and sufficiently satisfies specifications and specifications such as CI and temperature characteristics, excellent oscillation start characteristics and good standards. There exists an effect that the electronic device provided with the frequency source can be comprised.

[適用例13]本適用例に係る移動体は、上記適用例に記載の振動素子を備えていることを特徴とする。   Application Example 13 A moving object according to this application example includes the vibration element described in the application example.

本適用例によれば、周波数温度特性の良好な振動素子を用いることで、安定な基準周波数源が構成でき、安定で正確な電子制御ユニットを備えた移動体が構成できるという効果がある。   According to this application example, it is possible to configure a stable reference frequency source by using a vibration element having a good frequency temperature characteristic, and it is possible to configure a movable body including a stable and accurate electronic control unit.

[適用例14]本適用例に係る振動素子の製造方法は、材料の異なる二層以上の導電層が積層されている基板を準備する工程と、積層されている前記導電層の内の上層の導電層をエッチング加工する工程と、前記上層の導電層より前記基板側に設けられている下層の導電層をエッチング加工する工程と、前記エッチング加工されている前記上層の導電層を前記下層の導電層よりも前記上層の導電層に対してエッチン速度が大きいエッチング溶液でエッチング加工する工程と、を含むことを特徴とする。   [Application Example 14] A method for manufacturing a resonator element according to this application example includes a step of preparing a substrate on which two or more conductive layers of different materials are laminated, and an upper layer of the laminated conductive layers. Etching the conductive layer; etching the lower conductive layer provided on the substrate side of the upper conductive layer; and etching the upper conductive layer into the lower conductive layer. And an etching process with an etching solution having a higher etch rate than the upper conductive layer.

本適用例によれば、励振電極の下層の導電層をエッチングする際に生じた上層の導電層のアンダーエッチング部分を、再度上層の導電層の側面をエッチングする工程を行うことで除去することができるので、上層の導電層と下層の導電層との密着性を高め、DLD特性の良好な振動素子を製造できるという効果がある。   According to this application example, the under-etched portion of the upper conductive layer generated when the lower conductive layer of the excitation electrode is etched can be removed by performing the step of etching the side surface of the upper conductive layer again. Accordingly, there is an effect that the adhesion between the upper conductive layer and the lower conductive layer can be improved, and a vibration element having good DLD characteristics can be manufactured.

[適用例15]上記適用例に記載の振動素子の製造方法において、前記上層の導電層をエッチング加工する工程にて使用されるエッチング液に対し、前記下層の導電層のエッチング速度は、前記上層の導電層のエッチング速度よりも遅く、前記下層の導電層をエッチング加工する工程にて使用されるエッチング液に対し、前記上層の導電層のエッチング速度は、前記下層の導電層のエッチング速度よりも遅いことを特徴とする。   Application Example 15 In the method for manufacturing a vibration element according to the application example described above, the etching rate of the lower conductive layer is higher than the upper layer with respect to the etching solution used in the etching process of the upper conductive layer. The etching rate of the upper conductive layer is lower than the etching rate of the lower conductive layer with respect to the etchant used in the step of etching the lower conductive layer. Characterized by being slow.

本適用例によれば、上層の導電層と下層の導電層とを選択的にエッチングできるため、夫々の導電層の外形寸法精度の高い励振電極が形成でき、諸特性のばらつきが小さく、DLD特性の良好な小型の振動素子を製造できるという効果がある。   According to this application example, the upper conductive layer and the lower conductive layer can be selectively etched, so that an excitation electrode with high dimensional accuracy of each conductive layer can be formed, variation in various characteristics is small, and DLD characteristics are obtained. There is an effect that a small-sized vibration element with good quality can be manufactured.

[適用例16]上記適用例に記載の振動素子の製造方法において、前記上層の導電層と前記下層の導電層は材料が異なることを特徴とする。   Application Example 16 In the method for manufacturing a vibration element according to the application example, the upper conductive layer and the lower conductive layer are made of different materials.

本適用例によれば、上層の導電層と下層の導電層の材料が異なることで、夫々の導電層に対応したエッチング液を用いることができるので、夫々の導電層を選択的にエッチングし、外形寸法精度の高い励振電極が形成でき、諸特性のばらつきが小さく、DLD特性の良好な小型の振動素子を製造できるという効果がある。   According to this application example, since the upper conductive layer and the lower conductive layer are made of different materials, an etching solution corresponding to each conductive layer can be used. Therefore, each conductive layer is selectively etched, An excitation electrode with high external dimensional accuracy can be formed, and variations in various characteristics are small, and a small vibration element having good DLD characteristics can be produced.

[適用例17]上記適用例に記載の振動素子の製造方法において、前記上層の導電層の材料が、Au、Ag、Ptのいずれかであり、前記下層の導電層の材料が、Cr、Ni、Ti、NiCr合金のいずれかであることを特徴とする。   Application Example 17 In the method for manufacturing a vibration element according to the application example described above, the material of the upper conductive layer is Au, Ag, or Pt, and the material of the lower conductive layer is Cr, Ni , Ti, or NiCr alloy.

本適用例によれば、上層の導電層と下層の導電層との材料を使用目的に適した周波数温度特性やCIを有するように組み合わせることができるので、優れた周波数温度特性を有し、CIの小さい小型の振動素子を製造できるという効果がある。   According to this application example, the material of the upper conductive layer and the lower conductive layer can be combined so as to have frequency temperature characteristics and CI suitable for the intended use. There is an effect that a small vibration element with a small size can be manufactured.

本発明の一実施形態に係る振動素子の構造を示した概略図であり、(a)は平面図、(b)はP−P断面図。It is the schematic which showed the structure of the vibration element which concerns on one Embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is PP sectional drawing. ATカット水晶基板と結晶軸との関係を説明するための図。The figure for demonstrating the relationship between an AT cut quartz substrate and a crystal axis. 本発明の一実施形態に係る振動素子の製造方法の一例を示すフローチャートの概略断面図。The schematic sectional drawing of the flowchart which shows an example of the manufacturing method of the vibration element which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る振動素子の電極の構成を説明する拡大断面図であり、(a)は本実施形態に係る製造方法により製造した振動素子の断面図、(b)は従来の製造方法により製造した振動素子の断面図。It is an expanded sectional view explaining composition of an electrode of a vibration element concerning one embodiment of the present invention, (a) is a sectional view of a vibration element manufactured by a manufacturing method concerning this embodiment, and (b) is conventional manufacture. Sectional drawing of the vibration element manufactured by the method. 本発明の一実施形態に係る製造方法により製造した振動素子のDLD特性であり、(a)は周波数変化量を示す図、(b)はCI変化量を示す図。It is a DLD characteristic of a vibration element manufactured by the manufacturing method concerning one embodiment of the present invention, (a) shows a frequency change amount, and (b) shows a CI change amount. 従来の製造方法により製造した振動素子のDLD特性であり、(a)は周波数変化量を示す図、(b)はCI変化量を示す図。It is a DLD characteristic of the vibration element manufactured with the conventional manufacturing method, (a) is a figure which shows frequency change amount, (b) is a figure which shows CI change amount. 本発明の一実施形態に係る振動素子の構造を示した概略図であり、(a)は平面図、(b)はP−P断面図。It is the schematic which showed the structure of the vibration element which concerns on one Embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is PP sectional drawing. 本発明の一実施形態に係る振動素子の別の構造を示した概略図であり、(a)は変形例1の平面図、(b)は変形例2の平面図、(b)は変形例3の平面図。It is the schematic which showed another structure of the vibration element which concerns on one Embodiment of this invention, (a) is a top view of the modification 1, (b) is a top view of the modification 2, (b) is a modification. FIG. 本発明の一実施形態に係る振動素子の変形例4の構造を示した概略図であり、(a)は平面図、(b)はP−P断面図。It is the schematic which showed the structure of the modification 4 of the vibration element which concerns on one Embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is PP sectional drawing. 本発明の一実施形態に係る振動子の構造を示した概略図であり、(a)は平面図、(b)は縦断面図。It is the schematic which showed the structure of the vibrator | oscillator which concerns on one Embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is a longitudinal cross-sectional view. 本発明の一実施形態に係る電子デバイスの構造を示した概略図であり、(a)は平面図、(b)は縦断面図。It is the schematic which showed the structure of the electronic device which concerns on one Embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is a longitudinal cross-sectional view. 本発明の一実施形態に係る電子デバイスの変形例の構造を示した概略図であり、(a)は変形例1の縦断面図、(b)は変形例2の縦断面図。It is the schematic which showed the structure of the modification of the electronic device which concerns on one Embodiment of this invention, (a) is a longitudinal cross-sectional view of the modification 1, (b) is a longitudinal cross-sectional view of the modification 2. 本発明の一実施形態に係る振動素子を備える電子機器としてのモバイル型(又はノート型)のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the mobile type (or notebook type) personal computer as an electronic device provided with the vibration element which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る振動素子を備える電子機器としての携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of a mobile telephone (PHS is also included) as an electronic device provided with the vibration element which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る振動素子を備える電子機器としてのデジタルカメラの構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the digital camera as an electronic device provided with the vibration element which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る振動素子を備える振動子や電子デバイスを適用した移動体としての自動車の構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the motor vehicle as a moving body to which the vibrator provided with the vibration element which concerns on one Embodiment of this invention, or an electronic device is applied.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る振動素子の構成を示す概略図であり、図1(a)は振動素子の平面図、図1(b)は図1(a)のP−P断面図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a vibration element according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) is a plan view of the vibration element, and FIG. 1 (b) is a PP line of FIG. 1 (a). It is sectional drawing.

(振動素子の構成)
振動素子1は、振動部12を有する基板10と、基板10の両主面(±Y’方向の表裏面)に夫々対向するように積層された下位層の導電層としての下地電極層29と、最上位層の導電層としての電極層28と、を有している。なお、本実施形態では、二層の導電層が積層された構成で説明する。
振動素子1は、下地電極層29と電極層28とを含む励振電極20と、リード電極23と、パッド電極24と、接続電極26と、を備えている。
励振電極20は、振動部12を駆動する電極であり、振動部12の両主面(±Y’方向の表裏面)のほぼ中央部に夫々対向して形成されている。励振電極20は電極層28の一部である主電極21と下地電極層29の一部である主電極下地部22を含み、主電極21の外縁が主電極下地部22の外縁内に収まるように形成されている。
リード電極23は、励振電極20から延出されて基板10の端部に形成されたパッド電極24に導通接続されている。
パッド電極24は、基板10の両主面の端部に夫々対向して形成されている。両主面のパッド電極24は、基板10の側面部13に形成された接続電極26により導通接続されている。
(Configuration of vibration element)
The vibration element 1 includes a substrate 10 having a vibration part 12, and a base electrode layer 29 as a lower conductive layer laminated so as to face both main surfaces (front and back surfaces in the ± Y ′ direction) of the substrate 10. And an electrode layer 28 as the uppermost conductive layer. In the present embodiment, a configuration in which two conductive layers are stacked will be described.
The vibration element 1 includes an excitation electrode 20 including a base electrode layer 29 and an electrode layer 28, a lead electrode 23, a pad electrode 24, and a connection electrode 26.
The excitation electrode 20 is an electrode that drives the vibration unit 12 and is formed so as to be opposed to the substantially central portions of both main surfaces (front and back surfaces in the ± Y ′ direction) of the vibration unit 12. The excitation electrode 20 includes a main electrode 21 which is a part of the electrode layer 28 and a main electrode base part 22 which is a part of the base electrode layer 29 so that the outer edge of the main electrode 21 is within the outer edge of the main electrode base part 22. Is formed.
The lead electrode 23 extends from the excitation electrode 20 and is conductively connected to a pad electrode 24 formed at the end of the substrate 10.
The pad electrode 24 is formed to face the end portions of both main surfaces of the substrate 10. The pad electrodes 24 on both main surfaces are conductively connected by connection electrodes 26 formed on the side surface portion 13 of the substrate 10.

図1(a)に示した実施形態では、振動部12のほぼ中央部の主面に夫々対向して形成された励振電極20の形状が矩形の例を示したが、これに限定する必要はなく、励振電極の形状は円形や楕円形であってもよい。
また、励振電極20、リード電極23、パッド電極24および接続電極26は、蒸着装置、或いはスパッタ装置等を用いて、例えば、下位層にクロム(Cr)を成膜し、最上位層に金(Au)を重ねて成膜してある。なお、電極材料として、下位層にクロム(Cr)の代わりにニッケル(Ni)、チタン(Ti)、ニッケルクロム合金(NiCr)、また、最上位層に金(Au)の代わりに銀(Ag)、白金(Pt)を用いても構わない。
更に、二層の導電層が積層された構成で説明したが、これに限らない。三層以上が積層された構成であってもよい。
In the embodiment shown in FIG. 1A, an example in which the shape of the excitation electrode 20 formed so as to face the main surface of the substantially central portion of the vibration unit 12 is rectangular has been shown, but it is necessary to limit to this. Alternatively, the shape of the excitation electrode may be circular or elliptical.
The excitation electrode 20, the lead electrode 23, the pad electrode 24, and the connection electrode 26 are formed by using, for example, a chromium (Cr) film as a lower layer and a gold ( Au) is stacked to form a film. As electrode materials, nickel (Ni), titanium (Ti), nickel chromium alloy (NiCr) instead of chromium (Cr) in the lower layer, and silver (Ag) instead of gold (Au) in the uppermost layer Platinum (Pt) may be used.
Furthermore, although the configuration in which two conductive layers are stacked has been described, the present invention is not limited to this. A configuration in which three or more layers are laminated may be used.

基板10が圧電材料である場合、振動素子1は、パッド電極24から入力された励振電流によって、励振電極20との間の振動部12に電界が生じ、圧電効果により振動部12が振動する。基板10を、三方晶系の圧電材料に属する水晶を用いて形成する場合、図2に示すように、互いに直交する結晶軸X,Y,Zを有する。X軸は電気軸、Y軸は機械軸、Z軸は光学軸と、夫々呼称され、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切り出された、所謂回転Yカット水晶基板からなる平板が基板10として用いられる。   When the substrate 10 is a piezoelectric material, the vibration element 1 generates an electric field in the vibration part 12 between the vibration electrode 1 and the excitation electrode 20 due to the excitation current input from the pad electrode 24, and the vibration part 12 vibrates due to the piezoelectric effect. When the substrate 10 is formed using a crystal belonging to a trigonal piezoelectric material, the substrate 10 has crystal axes X, Y, and Z orthogonal to each other as shown in FIG. The X-axis is an electrical axis, the Y-axis is a mechanical axis, and the Z-axis is an optical axis. The so-called rotation Y cut out along a plane obtained by rotating the XZ plane around the X axis by a predetermined angle θ. A flat plate made of a cut quartz substrate is used as the substrate 10.

例えば、回転Yカット水晶基板がATカット水晶基板の場合、角度θは35.25°(35°15′)である。ここで、Y軸とZ軸とをX軸の回りに角度θ回転させ、Y’軸およびZ’軸とすると、ATカット水晶基板は、直交する結晶軸X,Y’,Z’を有する。従ってATカット水晶基板は、厚み方向がY’軸であり、Y’軸に直交するX軸とZ’軸を含む面が主面であり、主面に厚み滑り振動が主振動として励振される。このように形成されるATカット水晶基板から基板10が形成される。なお、本実施形態に係る基板10は、図2に示す角度θが35.25°のATカットに限定されず、例えば、厚み滑り振動を励振するBTカット等の基板10であってもよい。   For example, when the rotated Y-cut quartz substrate is an AT-cut quartz substrate, the angle θ is 35.25 ° (35 ° 15 ′). Here, when the Y-axis and the Z-axis are rotated by an angle θ around the X-axis to make the Y′-axis and the Z′-axis, the AT-cut quartz substrate has crystal axes X, Y ′, and Z ′ that are orthogonal to each other. Therefore, the AT-cut quartz substrate has a Y ′ axis in the thickness direction, a surface including the X axis and the Z ′ axis orthogonal to the Y ′ axis is a main surface, and thickness shear vibration is excited as a main vibration on the main surface. . The substrate 10 is formed from the AT-cut quartz substrate thus formed. In addition, the board | substrate 10 which concerns on this embodiment is not limited to AT cut whose angle (theta) shown in FIG. 2 is 35.25 degrees, For example, board | substrates 10, such as BT cut which excites thickness shear vibration, may be sufficient.

(振動素子の製造方法)
次に、本発明の一実施形態に係る振動素子の製造方法について、図3のフローチャートを参照しながら説明する。振動素子1は量産性や製造コストを考慮し、大型基板から複数個の振動素子1をバッチ処理方式で製造されるのが一般的である。ここでは、一個の振動素子1の概略断面図で説明する。製造工程は、振動素子1の外形形状を形成する外形形成工程と、振動素子1の基板10の両主面に電極パターンを形成する電極形成工程と、で構成されている。
外形形成工程は、先ず、基板10を純水で洗浄し(ST11)、続いて、基板10の表裏面に、下地膜34が設けられる。これは耐食膜36となる金(Au)が基板10への付着性が弱いことを補うために設けられ、下地膜34としては、例えば、スパッタリングや蒸着等によりクロム(Cr)が成膜されている。その上には、耐食膜36として金(Au)をスパッタリング又は蒸着等により成膜する(ST12)。
次に、耐食膜36の表面全体にレジスト32を塗布し(ST13)、露光・現像することで、振動素子外形マスクを形成する(ST14)。
(Manufacturing method of vibration element)
Next, a method for manufacturing a vibration element according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. In consideration of mass productivity and manufacturing cost, the vibration element 1 is generally manufactured from a large substrate by a batch processing method. Here, a schematic cross-sectional view of one vibration element 1 will be described. The manufacturing process includes an outer shape forming process for forming the outer shape of the vibrating element 1 and an electrode forming process for forming electrode patterns on both main surfaces of the substrate 10 of the vibrating element 1.
In the outer shape forming step, first, the substrate 10 is washed with pure water (ST11), and then a base film 34 is provided on the front and back surfaces of the substrate 10. This is provided in order to compensate for the fact that gold (Au) serving as the corrosion-resistant film 36 is weakly adherent to the substrate 10. As the base film 34, for example, chromium (Cr) is formed by sputtering or vapor deposition. Yes. On top of this, gold (Au) is formed as a corrosion-resistant film 36 by sputtering or vapor deposition (ST12).
Next, a resist 32 is applied to the entire surface of the corrosion-resistant film 36 (ST13), and exposure / development is performed to form a resonator element outer shape mask (ST14).

続いて、マスク開口から露出した耐食膜36である金(Au)を、例えば、よう化カリウム溶液を用いて、エッチングし、次いで、硝酸2セリウムアンモニウム溶液により、下地膜34であるクロム(Cr)をエッチングする(ST15)。
ここで、耐食膜36である金(Au)のエッチング液であるよう化カリウム溶液は、金(Au)を選択的にエッチングし、下地膜34であるクロム(Cr)をエッチングしない、または、エッチングしたとしてもエッチング速度は金(Au)の1/10以下である。
また、下地膜34であるクロム(Cr)のエッチング液である硝酸2セリウムアンモニウム溶液についても、クロム(Cr)を選択的にエッチングし、耐食膜36である金(Au)をエッチングしない、または、エッチングしたとしてもエッチング速度はクロム(Cr)の1/10以下である。
従って、上層の耐食膜36と下層の下地膜34とを選択的にエッチングできるため、高い寸法精度の外形マスクが形成でき、高精度の外形寸法を有する振動素子1を得ることが可能となる。
次に、マスク開口から露出した基板10を、例えば水晶基板の場合には、フッ化アンモニウム溶液等を用いてエッチングする(ST16)。これにより、図1(a)に示すように、振動素子1の外形が形成される。
続いて、レジスト32を剥離し、2種類の前記溶液を用いて耐食膜36および下地膜34を全て除去する(ST17)。
Subsequently, gold (Au), which is the corrosion-resistant film 36 exposed from the mask opening, is etched using, for example, a potassium iodide solution, and then chromium (Cr), which is the base film 34, using a ceric ammonium nitrate solution. Is etched (ST15).
Here, the potassium iodide solution that is an etching solution of gold (Au) that is the corrosion resistant film 36 selectively etches gold (Au) and does not etch chromium (Cr) that is the base film 34, or etching. Even so, the etching rate is 1/10 or less of gold (Au).
Also, for the ceric ammonium nitrate solution that is an etching solution of chromium (Cr) that is the base film 34, chromium (Cr) is selectively etched and gold (Au) that is the corrosion-resistant film 36 is not etched, or Even if it etches, an etching rate is 1/10 or less of chromium (Cr).
Accordingly, since the upper corrosion-resistant film 36 and the lower base film 34 can be selectively etched, a high dimensional accuracy outer mask can be formed, and the vibration element 1 having a high precision outer dimension can be obtained.
Next, the substrate 10 exposed from the mask opening is etched using, for example, an ammonium fluoride solution in the case of a quartz substrate (ST16). Thereby, as shown to Fig.1 (a), the external shape of the vibration element 1 is formed.
Subsequently, the resist 32 is peeled off, and the corrosion-resistant film 36 and the base film 34 are all removed using the two types of solutions (ST17).

次に、電極形成工程を説明する。電極形成についても外形形成と同様に、基板10の表裏面に、最上位層の導電層としての電極層28である金(Au)と基板10の付着性を高めるためのクロム(Cr)を下位層の導電層としての下地電極層29とを、クロム(Cr)、金(Au)の順番でスパッタリング又は蒸着等により成膜する(ST18)。
次に、電極層28の表面全体にレジスト32を塗布し(ST19)、露光・現像することで、励振電極マスクを形成する(ST20)。
続いて、励振電極20用の金(Au)、クロム(Cr)のエッチングも外形形成工程で用いた溶液でエッチングする。先ず、電極層28となる金(Au)をエッチングし(ST21)、その後、下地電極層29のクロム(Cr)をエッチングする(ST22)。この時に、電極層28と基板10との間に空隙部70が生じてしまうので、次に、この空隙部70を除去するために、再び電極層28となる金(Au)をエッチングする(ST23)。
ここで、電極層28と下地電極層29とを選択的にエッチングできるエッチング液を用いているため、高精度の外形寸法を有する振動素子が得られるのと同様に、高精度の外形寸法を有する励振電極20を得ることが可能である。
その後、レジスト32を剥離し(ST24)、振動素子1を完成させている。
Next, an electrode formation process will be described. In the electrode formation, as in the outer shape formation, gold (Au), which is the electrode layer 28 as the uppermost conductive layer, and chromium (Cr) for improving the adhesion of the substrate 10 are disposed on the front and back surfaces of the substrate 10. A base electrode layer 29 as a conductive layer is formed by sputtering or vapor deposition in the order of chromium (Cr) and gold (Au) (ST18).
Next, a resist 32 is applied to the entire surface of the electrode layer 28 (ST19), and exposed and developed to form an excitation electrode mask (ST20).
Subsequently, gold (Au) and chromium (Cr) for the excitation electrode 20 are also etched with the solution used in the outer shape forming process. First, gold (Au) to be the electrode layer 28 is etched (ST21), and then chromium (Cr) of the base electrode layer 29 is etched (ST22). At this time, since a gap 70 is generated between the electrode layer 28 and the substrate 10, next, gold (Au) that becomes the electrode layer 28 is etched again to remove the gap 70 (ST23). ).
Here, since an etching solution capable of selectively etching the electrode layer 28 and the base electrode layer 29 is used, the high-precision outer dimensions are obtained in the same manner as a vibration element having a high-precision outer dimension is obtained. It is possible to obtain the excitation electrode 20.
Thereafter, the resist 32 is peeled off (ST24), and the vibration element 1 is completed.

従来の製造方法では、下地電極層29のクロム(Cr)をエッチングした後、レジスト32を剥離し(ST24に相当する)、振動素子1を完成させていた。そのため、電極層28と基板10との間に空隙部70を有した振動素子1であった。
上述した実施形態の製造方法では、下地電極層29のクロム(Cr)のエッチング(ST22)後に、再び電極層28となる金(Au)をエッチングする(ST23)。
これにより、下地電極層29のクロム(Cr)をエッチングした後に、電極層28と基板10との間に生じる空隙部70をなくすことができる。この空隙部70がなくなることについて次に説明する。
In the conventional manufacturing method, after etching chromium (Cr) of the base electrode layer 29, the resist 32 is peeled off (corresponding to ST24), and the vibration element 1 is completed. Therefore, the resonator element 1 has the gap 70 between the electrode layer 28 and the substrate 10.
In the manufacturing method of the above-described embodiment, after the chromium (Cr) etching of the base electrode layer 29 (ST22), the gold (Au) that becomes the electrode layer 28 is etched again (ST23).
Thereby, after the chromium (Cr) of the base electrode layer 29 is etched, the gap portion 70 formed between the electrode layer 28 and the substrate 10 can be eliminated. Next, the elimination of the gap 70 will be described.

図4は本発明の一実施形態に係る振動素子の電極の構成を説明する拡大断面図であり、図4(a)は本実施形態に係る製造方法により製造した振動素子の断面図、図4(b)は従来の製造方法により製造した振動素子の断面図である。
図4(b)に示す従来の如き製造方法により製造された振動素子200では、主電極221と基板210との間に空隙部270があるのに対し、図4(a)の本実施形態に係る製造方法における振動素子1では、図3(ST22)に示す空隙部70が生じていない。従来の製造方法で主電極221と基板210との間に空隙部270が生じる要因は、成膜した金属材料が等方性であり、エッチングの際に基板面に垂直な方向だけでなく、基板に平行な方向にもエッチングが進行することにより主電極下地部222の側壁面もエッチングが進行してしまうという現象であるサイドエッチングやエッチング液がマスクの下に回り込んだ腐食現象であるアンダーカットが起こるためである。従って、下地電極層29の一部である主電極下地部222はクロム(Cr)エッチングにおいて、マスクとなる主電極221よりも外形形状(外縁)が小さくなり空隙部270を生じる。この空隙部270がDLD特性を非常に悪くし、製造歩留りを著しく低下させていることが本願発明者らの研究や実験と解析により判明した。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view illustrating the configuration of the electrodes of the vibration element according to the embodiment of the present invention. FIG. 4A is a cross-sectional view of the vibration element manufactured by the manufacturing method according to the embodiment. (B) is sectional drawing of the vibration element manufactured by the conventional manufacturing method.
In the resonator element 200 manufactured by the conventional manufacturing method shown in FIG. 4B, the gap portion 270 is provided between the main electrode 221 and the substrate 210, whereas the embodiment shown in FIG. In the resonator element 1 in such a manufacturing method, the gap 70 shown in FIG. 3 (ST22) is not generated. The reason why the gap 270 is generated between the main electrode 221 and the substrate 210 in the conventional manufacturing method is that the deposited metal material is isotropic, and not only the direction perpendicular to the substrate surface during etching but also the substrate Side etching, which is a phenomenon in which the side wall surface of the main electrode base portion 222 also progresses by etching in a direction parallel to the surface, and undercut, which is a corrosion phenomenon in which an etching solution wraps under the mask. Because it happens. Accordingly, the main electrode base portion 222 which is a part of the base electrode layer 29 has a smaller outer shape (outer edge) than the main electrode 221 serving as a mask in the chromium (Cr) etching, and generates a void portion 270. It has been found from the researches, experiments, and analysis by the inventors of the present application that the void portion 270 significantly deteriorates the DLD characteristics and significantly reduces the manufacturing yield.

そのため、本実施形態に係る製造方法では、主電極下地部22のクロム(Cr)エッチング(図3に示すST22)後に、空隙部70により主電極下地部22の外形よりも外側へ突出した領域の主電極21である金(Au)を再度エッチングする(図3に示すST23)工程を追加した。この再度エッチング(ST23)により、少なくとも前記突出した領域の金(Au)が除去されることによって、空隙部70がなくなる。これにより、主電極21の外縁が主電極下地部22の外縁よりも内側に収まるようになり、主電極21と主電極下地部22との界面の全域において、主電極21が主電極下地部22に密着した励振電極20を形成することを実現した。
なお、ここでは図1に示す励振電極20を例に説明したが他の電極(リード電極23、パッド電極24、接続電極26)においても同様な電極構成とすることが好ましい。
Therefore, in the manufacturing method according to the present embodiment, after the chromium (Cr) etching of the main electrode base portion 22 (ST22 shown in FIG. 3), the region protruding outside from the outer shape of the main electrode base portion 22 by the gap 70 is formed. A step of etching gold (Au) as the main electrode 21 again (ST23 shown in FIG. 3) was added. By this etching (ST23) again, at least the gold (Au) in the protruding region is removed, so that the gap 70 is eliminated. As a result, the outer edge of the main electrode 21 is located inside the outer edge of the main electrode base 22, and the main electrode 21 is in the entire region of the interface between the main electrode 21 and the main electrode base 22. It was realized to form the excitation electrode 20 in close contact with the electrode.
Here, although the excitation electrode 20 shown in FIG. 1 has been described as an example, the other electrodes (the lead electrode 23, the pad electrode 24, and the connection electrode 26) preferably have the same electrode configuration.

図5は本発明の一実施形態に係る製造方法により製造した振動素子のDLD特性であり、図5(a)は周波数変化量、図5(b)はCI変化量である。
また、図6は従来の製造方法により製造した振動素子のDLD特性であり、図6(a)は周波数変化量、図6(b)はCI変化量である。
図5と図6より、本実施形態に係る製造方法による振動素子1のDLD特性は、従来の製造方法のものに比べ、周波数とCI共にばらつきが小さく、安定している。
これまで、DLD特性の劣化は、振動素子1の加工時に起こる基板への残留応力や汚染等の発生が原因と言われていた。残留応力については、フォトリソ技術による外形加工を施しているためその影響は極力小さいものと考えられ、汚染についてもクリーンルーム内での作業や組み立て時にオーバードライブ(強励振駆動)により金属膜片や基板片を除去する工程を行っていることから影響は小さいものと考えられる。
しかし、従来の如き製造方法により製造された振動素子200のDLD特性が大きくばらつく要因は、主電極221と基板210との間に生じた空隙部270による影響が大きいことが本願発明者らの研究によって明らかとなってきた。つまり、主電極下地部222が除去されてしまった空隙部270周辺の主電極221の一部があたかも金属片、金属粉などの異物が付着した状態と同様な状態となり、励振時に振動エネルギーを漏洩し、周波数変化やCI変化を生じさせたものと考えられる。
従って、主電極下地部22のクロム(Cr)をエッチング(ST22)後に、再び主電極21となる金(Au)をエッチングする(ST23)工程を追加した本実施形態に係る製造方法は、DLD特性を劣化すると予想される主電極下地部22と密着しない主電極21を生じさせないので、振動素子1のDLD特性検査の歩留りを向上させ、DLD特性の非常に優れた振動素子を製造できるという非常に大きな効果を発揮する。
5A and 5B show DLD characteristics of the resonator element manufactured by the manufacturing method according to the embodiment of the present invention. FIG. 5A shows the frequency change amount and FIG. 5B shows the CI change amount.
FIG. 6 shows the DLD characteristics of the vibration element manufactured by the conventional manufacturing method. FIG. 6A shows the frequency change amount, and FIG. 6B shows the CI change amount.
5 and 6, the DLD characteristics of the resonator element 1 produced by the manufacturing method according to the present embodiment are stable with less variation in both frequency and CI than those of the conventional manufacturing method.
Until now, it has been said that the deterioration of the DLD characteristics is caused by the occurrence of residual stress or contamination on the substrate that occurs during processing of the vibration element 1. Residual stress is considered to be as small as possible because it has been processed by photolithographic technology. Contamination is also caused by metal film pieces and substrate pieces by overdrive (strong excitation drive) during work and assembly in a clean room. It is thought that the influence is small because the process of removing the slag is performed.
However, the present inventors have studied that the cause of the large variation in the DLD characteristics of the resonator element 200 manufactured by the conventional manufacturing method is that the gap portion 270 generated between the main electrode 221 and the substrate 210 is large. It has become clear by. That is, a part of the main electrode 221 around the gap 270 from which the main electrode base portion 222 has been removed is in a state similar to a state in which a foreign object such as a metal piece or metal powder adheres, and vibration energy leaks during excitation. However, it is considered that the frequency change and the CI change were caused.
Therefore, the manufacturing method according to the present embodiment in which the step of etching gold (Au) to be the main electrode 21 again (ST23) is added after the etching of the chromium (Cr) of the main electrode base portion 22 (ST22) has the DLD characteristics. The main electrode 21 that is not in close contact with the main electrode base portion 22 that is expected to deteriorate is not produced, so that the yield of the DLD characteristic inspection of the vibration element 1 can be improved, and a vibration element having excellent DLD characteristics can be manufactured. Demonstrate great effect.

図7は、本発明の一実施形態に係る振動素子の構成を示す概略図であり、図7(a)は振動素子の平面図、図7(b)は図1(a)のP−P断面図である。
振動素子2は、振動部12を有する基板10と、基板10の両主面(±Y’方向の表裏面)に夫々対向するように積層された下位層の導電層としての下地電極層29と、最上位層の導電層としての電極層28と、を有している。
振動素子2は、基板10と、下地電極層29と電極層28とを含む励振電極20と、リード電極23と、パッド電極24と、接続電極26と、を備えている。
基板10は、振動部12と、振動部12より板厚の薄い薄肉部14と、を備えている。
励振電極20は、振動部12を駆動する電極であり、振動部12の両主面(±Y’方向の表裏面)のほぼ中央部に夫々対向して形成されている。励振電極20は電極層28の一部である主電極21と下地電極層29の一部である主電極下地部22を含み、主電極21の外縁が主電極下地部22の外縁内に収まるように形成されている。
リード電極23は、励振電極20から延出されて基板10の端部に形成されたパッド電極24に導通接続されている。
パッド電極24は、基板10の薄肉部14の両主面の端部に夫々対向して形成されている。両主面のパッド電極24は、基板10の側面部13に形成された接続電極26により導通接続されている。
7A and 7B are schematic diagrams illustrating a configuration of a vibration element according to an embodiment of the present invention. FIG. 7A is a plan view of the vibration element, and FIG. 7B is a PP line in FIG. It is sectional drawing.
The vibration element 2 includes a substrate 10 having a vibration part 12, and a base electrode layer 29 as a lower conductive layer laminated so as to face both main surfaces (front and back surfaces in the ± Y ′ direction) of the substrate 10, respectively. And an electrode layer 28 as the uppermost conductive layer.
The vibration element 2 includes a substrate 10, an excitation electrode 20 including a base electrode layer 29 and an electrode layer 28, a lead electrode 23, a pad electrode 24, and a connection electrode 26.
The substrate 10 includes a vibrating portion 12 and a thin-walled portion 14 that is thinner than the vibrating portion 12.
The excitation electrode 20 is an electrode that drives the vibration unit 12 and is formed so as to be opposed to the substantially central portions of both main surfaces (front and back surfaces in the ± Y ′ direction) of the vibration unit 12. The excitation electrode 20 includes a main electrode 21 which is a part of the electrode layer 28 and a main electrode base part 22 which is a part of the base electrode layer 29 so that the outer edge of the main electrode 21 is within the outer edge of the main electrode base part 22. Is formed.
The lead electrode 23 extends from the excitation electrode 20 and is conductively connected to a pad electrode 24 formed at the end of the substrate 10.
The pad electrode 24 is formed to face the end portions of both main surfaces of the thin portion 14 of the substrate 10. The pad electrodes 24 on both main surfaces are conductively connected by connection electrodes 26 formed on the side surface portion 13 of the substrate 10.

図7(a)に示した実施形態では、振動部12のほぼ中央部の主面に夫々対向して形成された励振電極20の形状が矩形の例を示したが、これに限定する必要はなく、励振電極20の形状は円形や楕円形であってもよい。
また、基板10の表裏両主面に段差が1段のメサ部16の例を示したが、これに限定する必要はなく、基板10の表裏両主面に多段のメサ形状や基板10の表または裏の主面のどちらか一方に1段から多段のメサ形状を有していてもよい。更に、メサ部16の形状が矩形の例を示したが、これに限定する必要はなく、メサ部16の形状も円形や楕円形であってもよい。
図7に示すように、振動部12にメサ部16を有するメサ構造の基板10とすると、輪郭系スプリアスとの結合を回避し、主振動のみの振動エネルギーを閉じ込めることができるため、CIが小さく、共振周波数近傍のスプリアスを抑制した小型の振動素子2が得られるという効果がある。
In the embodiment shown in FIG. 7A, an example is shown in which the shape of the excitation electrode 20 formed so as to be opposed to the main surface of the substantially central portion of the vibration portion 12 is rectangular, but it is necessary to limit to this. Alternatively, the shape of the excitation electrode 20 may be circular or elliptical.
In addition, the example of the mesa portion 16 having one step on the front and back main surfaces of the substrate 10 has been shown, but the present invention is not limited to this. Alternatively, one of the back main surfaces may have a mesa shape with one to multiple stages. Furthermore, although the example in which the shape of the mesa portion 16 is rectangular is shown, it is not necessary to be limited to this, and the shape of the mesa portion 16 may be circular or elliptical.
As shown in FIG. 7, when the substrate 10 has a mesa structure having the mesa portion 16 in the vibration portion 12, it is possible to avoid the coupling with the contour system spurious and confine the vibration energy of only the main vibration. There is an effect that a small vibration element 2 with suppressed spurious near the resonance frequency can be obtained.

図8は、本発明の一実施形態に係る振動素子の別の構造を示す概略図であり、図8(a)は変形例1の平面図、図8(b)は変形例2の平面図、図8(c)は変形例3の平面図である。
図8(a)は図7に示す本実施の形態の第1の変形例を示したものであり、基板10の表裏両主面に形成された励振電極20とメサ部16のX軸方向とZ’軸方向の長さがともにメサ部16に比べ励振電極20の方が長い場合である。図8(b)は第2の変形例であり、励振電極20とメサ部16のZ’軸方向の長さがほぼ同等で、X軸方向の長さは励振電極20が長い場合である。図8(c)は第3の変形例であり、励振電極20とメサ部16のX軸方向の長さがほぼ同等で、Z’軸方向の長さは励振電極20が長い場合である。
図8(a)〜図8(c)は図7に比べ、励振電極20の面積が大きくすることができるため、振動子の容量比を小さくすることができる。そのため、発振器に用いた場合、周波数調整量や周波数可変量を拡大することができるという効果がある。
8A and 8B are schematic views showing another structure of the resonator element according to the embodiment of the invention. FIG. 8A is a plan view of the first modification, and FIG. 8B is a plan view of the second modification. FIG. 8C is a plan view of the third modification.
FIG. 8A shows a first modification of the present embodiment shown in FIG. 7, in which the excitation electrode 20 formed on both the front and back main surfaces of the substrate 10 and the X-axis direction of the mesa unit 16 are shown. This is a case where the excitation electrode 20 is longer than the mesa portion 16 in both the lengths in the Z′-axis direction. FIG. 8B shows a second modification, in which the excitation electrode 20 and the mesa portion 16 have substantially the same length in the Z′-axis direction, and the length in the X-axis direction is longer in the excitation electrode 20. FIG. 8C shows a third modification, in which the excitation electrode 20 and the mesa portion 16 have substantially the same length in the X-axis direction, and the length in the Z′-axis direction is longer in the excitation electrode 20.
8A to 8C, the area of the excitation electrode 20 can be increased as compared with FIG. 7, so that the capacitance ratio of the vibrator can be reduced. Therefore, when used for an oscillator, there is an effect that the frequency adjustment amount and the frequency variable amount can be expanded.

図9は、本発明の一実施形態に係る振動素子の変形例4の構造を示す概略図であり、図9(a)は振動素子の平面図、図9(b)は図9(a)のP−P断面図である。
振動素子3は、振動部12を有する基板10と、基板10の両主面(±Y’方向の表裏面)に夫々対向するように積層された下位層の導電層としての下地電極層29と、最上位層の導電層としての電極層28と、を有している。
振動素子3は、基板10と、下地電極層29と電極層28とを含む励振電極20と、リード電極23と、パッド電極24と、接続電極26と、を備えている。
基板10は、振動部12と、振動部12より板厚の厚い厚肉部15と、を備えている。
励振電極20は、振動部12を駆動する電極であり、振動部12の両主面(±Y’方向の表裏面)のほぼ中央部に夫々対向して形成されている。励振電極20は電極層28の一部である主電極21と下地電極層29の一部である主電極下地部22を含み、主電極21の外縁が主電極下地部22の外縁内に収まるように形成されている。
リード電極23は、励振電極20から延出されて基板10の端部に形成されたパッド電極24に導通接続されている。
パッド電極24は、基板10の厚肉部15の両主面の端部に夫々対向して形成されている。両主面のパッド電極24は、基板10の側面部13に形成された接続電極26により導通接続されている。
FIG. 9 is a schematic view showing the structure of a modification 4 of the resonator element according to the embodiment of the invention. FIG. 9A is a plan view of the resonator element, and FIG. 9B is FIG. It is PP sectional drawing.
The vibration element 3 includes a substrate 10 having a vibration part 12, and a base electrode layer 29 as a lower conductive layer laminated so as to face both main surfaces (front and back surfaces in the ± Y ′ direction) of the substrate 10. And an electrode layer 28 as the uppermost conductive layer.
The vibration element 3 includes a substrate 10, an excitation electrode 20 including a base electrode layer 29 and an electrode layer 28, a lead electrode 23, a pad electrode 24, and a connection electrode 26.
The substrate 10 includes a vibrating portion 12 and a thick portion 15 that is thicker than the vibrating portion 12.
The excitation electrode 20 is an electrode that drives the vibration unit 12 and is formed so as to be opposed to the substantially central portions of both main surfaces (front and back surfaces in the ± Y ′ direction) of the vibration unit 12. The excitation electrode 20 includes a main electrode 21 which is a part of the electrode layer 28 and a main electrode base part 22 which is a part of the base electrode layer 29 so that the outer edge of the main electrode 21 is within the outer edge of the main electrode base part 22. Is formed.
The lead electrode 23 extends from the excitation electrode 20 and is conductively connected to a pad electrode 24 formed at the end of the substrate 10.
The pad electrodes 24 are formed to face the ends of both main surfaces of the thick portion 15 of the substrate 10. The pad electrodes 24 on both main surfaces are conductively connected by connection electrodes 26 formed on the side surface portion 13 of the substrate 10.

図9(a)に示した実施形態では、振動部12のほぼ中央部の主面に夫々対向して形成された励振電極20の形状と面積が同一の矩形の例を示したが、これに限定する必要はなく、励振電極20の形状と面積が上下で異なり、形状も円形や楕円形であってもよい。
また、基板10のほぼ中央に形成された凹陥部17は、基板10の片面からエッチングにより形成されているが、基板10の両面からエッチングを施し、夫々対向して凹陥部17を形成してもよい。
図9に示すように、凹陥部17を振動部12とする逆メサ構造の基板10とすることで、振動部12を非常に薄くできるため共振周波数の高周波化が可能となり、また、振動部12と一体化された厚肉部15でマウントすることができるので、耐衝撃性や耐振動性に優れた高信頼性で高周波の振動素子3が得られるという効果がある。
In the embodiment shown in FIG. 9A, an example of a rectangular shape having the same shape and area of the excitation electrode 20 formed so as to be opposed to the main surface of the substantially central portion of the vibrating portion 12 is shown. The shape and area of the excitation electrode 20 are different in the upper and lower sides, and the shape may be circular or elliptical.
In addition, the concave portion 17 formed in the approximate center of the substrate 10 is formed by etching from one side of the substrate 10, but etching may be performed from both sides of the substrate 10 to form the concave portion 17 so as to face each other. Good.
As shown in FIG. 9, by using a substrate 10 having an inverted mesa structure in which the recessed portion 17 serves as the vibration portion 12, the vibration portion 12 can be made very thin, so that the resonance frequency can be increased. Therefore, it is possible to obtain a highly reliable high-frequency vibration element 3 excellent in impact resistance and vibration resistance.

図10は本発明の一実施形態に係る振動子の構成を示す概略図であり、図10(a)は蓋部材を省略した平面図であり、図10(b)は縦断面図である。振動子5は、振動素子1と、振動素子1を収容するために矩形の箱状に形成されているパッケージ本体40と、金属、セラミック、ガラス等から成る蓋部材49と、等で構成されている。
パッケージ本体40は、図10に示すように、第1の基板41と、第2の基板42と、第3の基板43と、シールリング44と、実装端子45と、を積層して形成されている。実装端子45は、第1の基板41の外部底面に複数形成されている。第3の基板43は中央部が除去された環状体であり、第3の基板43の上部周縁に例えばコバール等のシールリング44が形成されている。
第3の基板43と第2の基板42とにより、振動素子1を収容するキャビティー84が形成される。第2の基板42の上面の所定の位置には、導体46により実装端子45と電気的に導通する複数の素子搭載パッド47が設けられている。素子搭載パッド47は、振動素子1を載置した際に基板10の端部に形成したパッド電極24に対応するように配置されている。
FIG. 10 is a schematic view showing a configuration of a vibrator according to an embodiment of the present invention, FIG. 10 (a) is a plan view in which a lid member is omitted, and FIG. 10 (b) is a longitudinal sectional view. The vibrator 5 includes the vibration element 1, a package main body 40 formed in a rectangular box shape for housing the vibration element 1, a lid member 49 made of metal, ceramic, glass, or the like. Yes.
As shown in FIG. 10, the package body 40 is formed by laminating a first substrate 41, a second substrate 42, a third substrate 43, a seal ring 44, and mounting terminals 45. Yes. A plurality of mounting terminals 45 are formed on the outer bottom surface of the first substrate 41. The third substrate 43 is an annular body from which the central portion is removed, and a seal ring 44 such as Kovar is formed on the upper peripheral edge of the third substrate 43.
The third substrate 43 and the second substrate 42 form a cavity 84 that houses the vibration element 1. A plurality of element mounting pads 47 that are electrically connected to the mounting terminals 45 by conductors 46 are provided at predetermined positions on the upper surface of the second substrate 42. The element mounting pad 47 is disposed so as to correspond to the pad electrode 24 formed at the end of the substrate 10 when the vibration element 1 is mounted.

振動素子1を支持固定する際には、先ず、振動素子1のパッド電極24を導電性接着剤30が塗布された素子搭載パッド47に載置して荷重をかける。
次に、導電性接着剤30を硬化させるために、所定の温度の高温炉に所定の時間入れる。導電性接着剤30を硬化させた後、アニール処理を施し、励振電極20に質量を付加するか、又は質量を減じて周波数調整を行う。その後、パッケージ本体40の第3の基板43の上面に形成したシールリング44上に、蓋部材49を載置し、真空中、又は窒素ガスの雰囲気中で蓋部材49をシーム溶接して密封し、振動子5が完成する。
又は、パッケージ本体40の上面に塗布した低融点ガラスに蓋部材49を載置し、溶融して密着する方法もある。この場合もパッケージのキャビティ内は真空にするか、又は窒素ガス等の不活性ガスで充填して、振動子5が完成する。
以上の振動子5の実施形態では、パッケージ本体40に積層板を用いた例を説明したが、パッケージ本体40に単層セラミック板を用い、蓋体に絞り加工を施したキャップを用いて振動子5を構成してもよい。
When the vibration element 1 is supported and fixed, first, the pad electrode 24 of the vibration element 1 is placed on the element mounting pad 47 coated with the conductive adhesive 30 and a load is applied.
Next, in order to cure the conductive adhesive 30, it is placed in a high temperature furnace at a predetermined temperature for a predetermined time. After the conductive adhesive 30 is cured, an annealing process is performed, and the frequency is adjusted by adding mass to the excitation electrode 20 or reducing the mass. Thereafter, the lid member 49 is placed on the seal ring 44 formed on the upper surface of the third substrate 43 of the package body 40, and the lid member 49 is seam welded and sealed in a vacuum or in an atmosphere of nitrogen gas. The vibrator 5 is completed.
Alternatively, there is also a method in which the lid member 49 is placed on the low melting point glass applied to the upper surface of the package body 40 and melted and adhered. Also in this case, the cavity of the package is evacuated or filled with an inert gas such as nitrogen gas, and the vibrator 5 is completed.
In the above-described embodiment of the vibrator 5, an example in which a laminated plate is used for the package body 40 has been described. However, a vibrator using a single-layer ceramic plate for the package body 40 and a cap that has been drawn on the lid body. 5 may be configured.

図11は本発明の一実施形態に係る電子デバイスの構成を示す概略図であって、図11(a)は蓋部材を省略した平面図であり、図11(b)は縦断面図である。
電子デバイス7は、パッケージ本体50と、蓋部材49と、振動素子1と、振動素子1を励振する発振回路を搭載したIC部品51と、電圧により容量が変化する可変容量素子、温度により抵抗が変化するサーミスター、インダクター等の電子部品52の少なくとも1つと、を備えている。
パッケージ本体50は、図11に示すように、第1の基板61と、第2の基板62と、第3の基板63と、を積層して形成されている。実装端子45は、第1の基板61の外部底面に複数形成されている。第2の基板62と第3の基板63とは中央部が除去された環状体で形成されている。
第1の基板61と、第2の基板62と、第3の基板63と、により、振動素子1、IC部品51、および電子部品52等を収容するキャビティー84が形成される。第2の基板62の上面の所定の位置には、導体46により実装端子45と電気的に導通する複数の素子搭載パッド47が設けられている。素子搭載パッド47の位置は、振動素子1を載置した際に基板10の端部に形成したパッド電極24に対応するように配置されている。
FIG. 11 is a schematic view showing a configuration of an electronic device according to an embodiment of the present invention. FIG. 11 (a) is a plan view in which a lid member is omitted, and FIG. 11 (b) is a longitudinal sectional view. .
The electronic device 7 includes a package body 50, a lid member 49, the vibration element 1, an IC component 51 on which an oscillation circuit for exciting the vibration element 1 is mounted, a variable capacitance element whose capacitance varies with voltage, and a resistance depending on temperature. And at least one electronic component 52 such as a changing thermistor or inductor.
As shown in FIG. 11, the package main body 50 is formed by stacking a first substrate 61, a second substrate 62, and a third substrate 63. A plurality of mounting terminals 45 are formed on the outer bottom surface of the first substrate 61. The 2nd board | substrate 62 and the 3rd board | substrate 63 are formed with the annular body from which the center part was removed.
The first substrate 61, the second substrate 62, and the third substrate 63 form a cavity 84 that accommodates the vibration element 1, the IC component 51, the electronic component 52, and the like. A plurality of element mounting pads 47 that are electrically connected to the mounting terminals 45 by conductors 46 are provided at predetermined positions on the upper surface of the second substrate 62. The position of the element mounting pad 47 is arranged so as to correspond to the pad electrode 24 formed at the end of the substrate 10 when the vibration element 1 is placed.

振動素子1のパッド電極24を、導電性接着剤30を塗布したパッケージ本体50の素子搭載パッド47に載置し、所定の温度で導電性接着剤30を硬化させることで、パッド電極24と素子搭載パッド47との導通を図る。IC部品51をパッケージ本体50の所定の位置に固定し、IC部品51の端子と、パッケージ本体50の電極端子55とをボンディングワイヤーBWにて接続する。また、電子部品52は、パッケージ本体50の所定の位置に載置し、金属バンプ等を用いて導体46に接続する。パッケージ本体50を真空、或いは窒素等の不活性気体で満たし、パッケージ本体50を蓋部材49で密封して電子デバイス7を完成する。
図11に示すように、DLD特性の良好な振動素子1を用いているので、起動特性に優れた小型の電子デバイス7が得られる。
また、電子デバイス7として、小型の発振器、温度補償型発振器、電圧制御型発振器等を構成することができる。
The pad electrode 24 of the vibration element 1 is placed on the element mounting pad 47 of the package body 50 to which the conductive adhesive 30 is applied, and the conductive adhesive 30 is cured at a predetermined temperature. Conduction with the mounting pad 47 is intended. The IC component 51 is fixed at a predetermined position of the package body 50, and the terminal of the IC component 51 and the electrode terminal 55 of the package body 50 are connected by the bonding wire BW. Further, the electronic component 52 is placed at a predetermined position of the package body 50 and connected to the conductor 46 using a metal bump or the like. The package body 50 is filled with an inert gas such as vacuum or nitrogen, and the package body 50 is sealed with a lid member 49 to complete the electronic device 7.
As shown in FIG. 11, since the vibration element 1 having a good DLD characteristic is used, a small electronic device 7 having an excellent starting characteristic can be obtained.
As the electronic device 7, a small oscillator, a temperature compensation oscillator, a voltage control oscillator, or the like can be configured.

次に、本実施形態に係る別の電子デバイスについて、図面を参照しながら説明する。
図12(a)は、図11の変形例の電子デバイス8の断面図である。電子デバイス8は、本発明の振動素子1と、感温素子であるサーミスター53と、振動素子1およびサーミスター53を収容するパッケージ82と、を概略備えている。パッケージ82は、パッケージ本体80と、蓋部材49とを備えている。パッケージ本体80は、上面側に振動素子1を収容するキャビティー84が形成され、下面側にサーミスター53を収容する凹部86が形成されている。キャビティー84の内底面の端部に複数の素子搭載パッド47が設けられ、各素子搭載パッド47は導体46で複数の実装端子45と導通接続されている。素子搭載パッド47に導電性接着剤30を塗布し、この導電性接着剤30の上に振動素子1を載置して、パッド電極24と、各素子搭載パッド47とを導電性接着剤30を介して電気的に接続し、固定する。パッケージ本体80の上部には、シールリング44が焼成されており、このシールリング44に蓋部材49を載置し、抵抗溶接機を用いて溶接し、キャビティー84を気密封止する。キャビティー84内は真空にしてもよいし、不活性ガスを封入してもよい。
一方、パッケージ本体80の下面側略中央には凹部86が形成され、凹部86の上面には電子部品搭載パッド48が焼成されている。電子部品搭載パッド48にサーミスター53を搭載し、半田等を用いて導通接続して電子デバイス8を構成する。なお、電子部品搭載パッド48は、導体46で複数の実装端子45と導通接続されている。
Next, another electronic device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 12A is a cross-sectional view of an electronic device 8 according to a modification of FIG. The electronic device 8 roughly includes the vibration element 1 of the present invention, a thermistor 53 that is a temperature-sensitive element, and a package 82 that houses the vibration element 1 and the thermistor 53. The package 82 includes a package body 80 and a lid member 49. The package body 80 has a cavity 84 for accommodating the vibration element 1 on the upper surface side and a recess 86 for accommodating the thermistor 53 on the lower surface side. A plurality of element mounting pads 47 are provided at the end of the inner bottom surface of the cavity 84, and each element mounting pad 47 is conductively connected to the plurality of mounting terminals 45 by a conductor 46. The conductive adhesive 30 is applied to the element mounting pad 47, the vibration element 1 is placed on the conductive adhesive 30, and the pad electrode 24 and each element mounting pad 47 are connected to the conductive adhesive 30. Electrically connected and fixed through. A seal ring 44 is baked on the upper portion of the package body 80, and a lid member 49 is placed on the seal ring 44 and welded using a resistance welder to hermetically seal the cavity 84. The cavity 84 may be evacuated or filled with an inert gas.
On the other hand, a recess 86 is formed in the approximate center of the lower surface side of the package body 80, and the electronic component mounting pad 48 is baked on the upper surface of the recess 86. The thermistor 53 is mounted on the electronic component mounting pad 48 and is electrically connected using solder or the like to form the electronic device 8. The electronic component mounting pad 48 is conductively connected to the plurality of mounting terminals 45 by the conductor 46.

図12(b)は、図12(a)の変形例の電子デバイス9であって、電子デバイス8と異なる点は、パッケージ本体80のキャビティー84の底面に凹部86が形成されており、この凹部86の底面に焼成された電子部品搭載パッド48に、金属バンプ等を介してサーミスター53が接続されている所である。電子部品搭載パッド48は実装端子45と導通されている。つまり、振動素子1と感温素子のサーミスター53とが、キャビティー84内に収容され、気密封止されている。
以上では、振動素子1とサーミスター53とをパッケージ82に収容した例を説明したが、パッケージ82に収容する電子部品としては、サーミスター、コンデンサー、リアクタンス素子、半導体素子のうち少なくとも一つを収容した電子デバイス9を構成することが望ましい。
上記のように振動素子を製作できるので電子デバイスの納期を大幅に短縮することが可能となる。また、上記の振動素子と、サーミスター、コンデンサー、リアクタンス素子、半導体素子等を組み合わせることにより、多様な仕様の要求に素早く対応できるという効果がある。
FIG. 12B shows an electronic device 9 according to a modification of FIG. 12A, which is different from the electronic device 8 in that a recess 86 is formed on the bottom surface of the cavity 84 of the package body 80. The thermistor 53 is connected to the electronic component mounting pad 48 fired on the bottom surface of the recess 86 through a metal bump or the like. The electronic component mounting pad 48 is electrically connected to the mounting terminal 45. That is, the vibration element 1 and the thermistor 53 of the temperature sensitive element are accommodated in the cavity 84 and hermetically sealed.
The example in which the vibration element 1 and the thermistor 53 are accommodated in the package 82 has been described above, but at least one of the thermistor, the capacitor, the reactance element, and the semiconductor element is accommodated as the electronic component accommodated in the package 82. It is desirable that the electronic device 9 is configured.
Since the vibration element can be manufactured as described above, the delivery time of the electronic device can be greatly shortened. Further, by combining the vibration element with the thermistor, the capacitor, the reactance element, the semiconductor element, etc., there is an effect that it is possible to quickly meet the requirements of various specifications.

次いで、本発明の一実施形態に係る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、図13〜図15に基づき、詳細に説明する。
図13は、本発明の一実施形態に係る振動素子を備える電子機器としてのモバイル型(又はノート型)のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。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100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、フィルター、共振器、基準クロック等の少なくとも一つとして機能する振動素子1が内蔵されている。
Next, an electronic device (an electronic device of the present invention) to which the vibration element according to an embodiment of the present invention is applied will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 13 is a perspective view illustrating a configuration of a mobile (or notebook) personal computer as an electronic apparatus including the resonator element according to the embodiment of the invention. In this figure, a personal computer 1100 includes a main body portion 1104 provided with a keyboard 1102 and a display unit 1106 provided with a display portion 100. The display unit 1106 is rotated with respect to the main body portion 1104 via a hinge structure portion. It is supported movably. Such a personal computer 1100 incorporates a vibration element 1 that functions as at least one of a filter, a resonator, a reference clock, and the like.

図14は、本発明の一実施形態に係る振動素子を備える電子機器としての携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。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100が配置されている。このような携帯電話機1200には、フィルター、共振器等として機能する振動素子1が内蔵されている。   FIG. 14 is a perspective view illustrating a configuration of a mobile phone (including PHS) as an electronic apparatus including the resonator element according to the embodiment of the invention. In this figure, a cellular phone 1200 includes a plurality of operation buttons 1202, an earpiece 1204, and a mouthpiece 1206, and the display unit 100 is disposed between the operation buttons 1202 and the earpiece 1204. Such a cellular phone 1200 incorporates the vibration element 1 that functions as a filter, a resonator, or the like.

図15は、本発明の一実施形態に係る振動素子を備える電子機器としてのデジタルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、デジタルカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)等の撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。
デジタルカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面には、表示部100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100は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース1302の正面側(図中裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCD等を含む受光ユニット1304が設けられている。
撮影者が表示部100に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、メモリー1308に転送・格納される。また、このデジタルカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子1312にはテレビモニター1430が、データ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピューター1440が、夫々必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー1308に格納された撮像信号が、テレビモニター1430や、パーソナルコンピューター1440に出力される構成になっている。このようなデジタルカメラ1300には、フィルター、共振器等として機能する振動素子1が内蔵されている。
FIG. 15 is a perspective view illustrating a configuration of a digital camera as an electronic apparatus including the vibration element according to the embodiment of the invention. In this figure, connection with an external device is also simply shown. Here, a normal camera sensitizes a silver salt photographic film with a light image of a subject, whereas a digital camera 1300 captures a light image of a subject by photoelectrically converting it with an image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device). A signal (image signal) is generated.
A display unit 100 is provided on the back surface of a case (body) 1302 in the digital camera 1300, and is configured to perform display based on an imaging signal from the CCD. The display unit 100 displays a subject as an electronic image. Function as. A light receiving unit 1304 including an optical lens (imaging optical system), a CCD, and the like is provided on the front side (the back side in the drawing) of the case 1302.
When the photographer confirms the subject image displayed on the display unit 100 and presses the shutter button 1306, the CCD image pickup signal at that time is transferred and stored in the memory 1308. In the digital camera 1300, a video signal output terminal 1312 and an input / output terminal 1314 for data communication are provided on the side surface of the case 1302. As shown in the figure, a television monitor 1430 is connected to the video signal output terminal 1312 and a personal computer 1440 is connected to the input / output terminal 1314 for data communication as necessary. Further, the imaging signal stored in the memory 1308 is output to the television monitor 1430 or the personal computer 1440 by a predetermined operation. Such a digital camera 1300 incorporates a vibration element 1 that functions as a filter, a resonator, or the like.

なお、本発明の一実施形態に係る振動素子を備える電子機器は、図13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14の携帯電話機、図15のデジタルカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置(例えばインクジェットプリンター)、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、ページャー、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、POS端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシミュレーター等に適用することができる。   Note that the electronic apparatus including the resonator element according to the embodiment of the invention includes, for example, an ink jet type in addition to the personal computer (mobile personal computer) in FIG. 13, the mobile phone in FIG. 14, and the digital camera in FIG. 15. Discharge device (for example, inkjet printer), laptop personal computer, TV, video camera, video tape recorder, car navigation device, pager, electronic notebook (including communication function), electronic dictionary, calculator, electronic game device, word processor, Workstations, videophones, crime prevention TV monitors, electronic binoculars, POS terminals, medical equipment (for example, electronic thermometers, blood pressure monitors, blood glucose meters, electrocardiogram measuring devices, ultrasonic diagnostic devices, electronic endoscopes), fish detectors, various types Measuring equipment, instruments (eg cars , Aircraft, gauges of a ship), can be applied to a flight simulator or the like.

図16は移動体の一具体例としての自動車106を概略的に示す。自動車106には本発明に係る振動素子を有する振動子や電子デバイスが搭載されている。
例えば、キーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム(ABS:Antilock Brake System)、エアバック、タイヤプレッシャーモニタリングシステム(TPMS:Tire Pressure Monitoring System)、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム、等の電子制御ユニット(ECU:electronic control unit)108に広く適用できる。
FIG. 16 schematically shows an automobile 106 as a specific example of a moving object. The automobile 106 is equipped with a vibrator or an electronic device having the vibration element according to the present invention.
For example, keyless entry, immobilizer, car navigation system, car air conditioner, antilock brake system (ABS), airbag, tire pressure monitoring system (TPMS), engine control, hybrid car and electric car The present invention can be widely applied to electronic control units (ECUs) 108 such as battery monitors and vehicle attitude control systems.

1,2,3,101,102,103,200…振動素子、5…振動子、7,8,9…電子デバイス、10,210…基板、12,212…振動部、13…側面部、14…薄肉部、15…厚肉部、16…メサ部、17…凹陥部、20…励振電極、21,221…主電極、22,222…主電極下地部、23…リード電極、24…パッド電極、26…接続電極、28…電極層、29…下地電極層、30…導電性接着剤、32…レジスト、34…下地膜、36…耐食膜、40,50,80…パッケージ本体、41…第1の基板、42…第2の基板、43…第3の基板、44…シールリング、45…実装端子、46…導体、47…素子搭載パッド、48…電子部品搭載パッド、49…蓋部材、50…パッケージ本体、51…IC部品、52…電子部品、53…サーミスター、55…電極端子、61…第1の基板、62…第2の基板、63…第3の基板、70,270…空隙部、82…パッケージ、84…キャビティー、86…凹部、100…表示部、106…自動車、107…車体、108…電子制御ユニット、109…タイヤ、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、1200…携帯電話機、1202…操作ボタン、1204…受話口、1206…送話口、1300…デジタルカメラ、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、1312…ビデオ信号出力端子、1314…入出力端子、1430…テレビモニター、1440…パーソナルコンピューター。   1, 2, 3, 101, 102, 103, 200 ... vibration element, 5 ... vibrator, 7, 8, 9 ... electronic device, 10, 210 ... substrate, 12, 212 ... vibration part, 13 ... side part, 14 ... Thin part, 15 ... Thick part, 16 ... Mesa part, 17 ... Recessed part, 20 ... Excitation electrode, 21 221 ... Main electrode, 22, 222 ... Main electrode base part, 23 ... Lead electrode, 24 ... Pad electrode , 26 ... connection electrode, 28 ... electrode layer, 29 ... base electrode layer, 30 ... conductive adhesive, 32 ... resist, 34 ... base film, 36 ... corrosion resistant film, 40, 50, 80 ... package body, 41 ... first 1 substrate 42 ... second substrate 43 ... third substrate 44 ... seal ring 45 ... mounting terminal 46 ... conductor 47 ... element mounting pad 48 ... electronic component mounting pad 49 ... lid member 50 ... Package body, 51 ... IC parts, 52 ... Electronic part 53 ... Thermistor, 55 ... Electrode terminal, 61 ... First substrate, 62 ... Second substrate, 63 ... Third substrate, 70,270 ... Gap, 82 ... Package, 84 ... Cavity, 86 ... Recessed part, 100 ... Display part, 106 ... Automobile, 107 ... Car body, 108 ... Electronic control unit, 109 ... Tire, 1100 ... Personal computer, 1102 ... Keyboard, 1104 ... Main body part, 1106 ... Display unit, 1200 ... Mobile phone, 1202 ... operation buttons, 1204 ... earpiece, 1206 ... mouthpiece, 1300 ... digital camera, 1302 ... case, 1304 ... light receiving unit, 1306 ... shutter button, 1308 ... memory, 1312 ... video signal output terminal, 1314 ... input / output terminal 1430 ... TV monitor, 1440 ... personal computer.

Claims (10)

厚み滑り振動する振動部、および前記振動部の周囲に配置され前記振動部の厚さよりも薄い外縁部を有する基板と、
前記基板の表面と直交する方向から視た場合に、前記表面に設けられている下層の導電層、および前記下層の導電層の表面に設けられ、且つ前記下層の導電層の外縁内に収まる形状である上層の導電層を有する励振電極と、
を含み、
前記励振電極の面積は、前記振動部の面積よりも大きく、
前記方向から視た場合に、前記上層の導電層の外縁は、前記振動部の外縁よりも前記外縁部側にあることを特徴とする振動素子。
A vibration part that vibrates in thickness, and a substrate that is disposed around the vibration part and has an outer edge part that is thinner than the thickness of the vibration part;
When viewed from the direction orthogonal to the surface of the substrate, the lower conductive layer provided on the surface, and the shape provided on the surface of the lower conductive layer and within the outer edge of the lower conductive layer An excitation electrode having an upper conductive layer,
Including
Area of the excitation electrode is much larger than the area of the vibrating portion,
When viewed from the direction, an outer edge of the upper conductive layer is located closer to the outer edge than an outer edge of the vibration part .
請求項1において、
記方向から視た場合に、
前記上層の導電層の外形は、前記下層の導電層の外形よりも小さいことを特徴とする振動素子。
In claim 1,
When viewed from the front Symbol Direction,
The resonator element, wherein an outer shape of the upper conductive layer is smaller than an outer shape of the lower conductive layer.
請求項1または請求項2において、In claim 1 or claim 2,
前記上層の導電層の材料が、Au、Ag、およびPtのいずれかであり、The material of the upper conductive layer is any one of Au, Ag, and Pt,
前記下層の導電層の材料が、Cr、Ni、Ti、およびNiCr合金のいずれかであることを特徴とする振動素子。The vibration element, wherein a material of the lower conductive layer is Cr, Ni, Ti, or a NiCr alloy.
請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の振動素子と、
前記振動素子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。
The vibration element according to any one of claims 1 to 3 ,
A package containing the vibration element;
A vibrator characterized by comprising:
請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の振動素子と、
電子素子と、
前記振動素子および前記電子素子を搭載する容器と、
を備えていることを特徴とする電子デバイス。
The vibration element according to any one of claims 1 to 3 ,
An electronic element;
A container for mounting the vibration element and the electronic element;
An electronic device comprising:
請求項において、
前記電子素子が、サーミスター、コンデンサー、リアクタンス素子、および半導体素子の少なくともいずれかであることを特徴とする電子デバイス。
In claim 5 ,
An electronic device, wherein the electronic element is at least one of a thermistor, a capacitor, a reactance element, and a semiconductor element.
請求項1ないし請求項3のいずれか一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。 An electronic apparatus comprising the vibration element according to any one of claims 1 to 3 . 請求項に記載の振動子を備えていることを特徴とする電子機器。 An electronic apparatus comprising the vibrator according to claim 4 . 請求項又はに記載の電子デバイスを備えていることを特徴とする電子機器。 An electronic apparatus characterized by comprising an electronic device according to claim 5 or 6. 請求項1ないし請求項3のいずれか一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。 A moving body comprising the vibration element according to any one of claims 1 to 3 .
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