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技術 振動デバイス、電子機器および移動体

出願人 セイコーエプソン株式会社
発明者 西澤竜太村上資郎青木信也松尾敦司山田明法
出願日 2018年2月28日 (2年2ヶ月経過) 出願番号 2018-035973
公開日 2019年9月12日 (7ヶ月経過) 公開番号 2019-153855
状態 未査定
技術分野 圧電・機械振動子,遅延・フィルタ回路
主要キーワード 略半球形 外側パッケージ 銀バンプ 振動減衰部材 縦弾性率 切り出し面 無人飛行機 電池モニター
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2019年9月12日)のものです。
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図面 (20)

課題

金属バンプを用いつつ振動特性の悪化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。

解決手段

振動デバイスは、第1主面および第2主面を有する振動素子と、前記振動素子を支持している支持部材と、前記振動素子の前記第1主面と前記支持部材とを接合している第1金属バンプおよび第2金属バンプと、前記振動素子の前記第2主面に設けられている振動減衰部材と、を含む。また、前記振動減衰部材が設けられている領域は、前記振動素子のスプリアス振動の腹および節を少なくとも1つずつ含む。

概要

背景

特許文献1に記載されている発振器は、パッケージと、パッケージに収納されたICおよび振動素子と、を有する。そして、パッケージ内では、ICとパッケージとが金属バンプを介してフリップチップボンディング接合され、振動素子とICとが金属バンプを介してフリップチップボンディング接合されている。特許文献1では、このような構成とすることにより、発振器の小型化を図っている。

概要

金属バンプを用いつつ振動特性の悪化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。振動デバイスは、第1主面および第2主面を有する振動素子と、前記振動素子を支持している支持部材と、前記振動素子の前記第1主面と前記支持部材とを接合している第1金属バンプおよび第2金属バンプと、前記振動素子の前記第2主面に設けられている振動減衰部材と、を含む。また、前記振動減衰部材が設けられている領域は、前記振動素子のスプリアス振動の腹および節を少なくとも1つずつ含む。

目的

本発明の目的は、金属バンプを用いつつ振動特性の悪化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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

第1主面および第2主面を有する振動素子と、前記振動素子を支持している支持部材と、前記振動素子の前記第1主面と前記支持部材とを接合している第1金属バンプおよび第2金属バンプと、前記振動素子の前記第2主面に設けられている振動減衰部材と、を含むことを特徴とする振動デバイス

請求項2

前記振動減衰部材が設けられている領域は、前記振動素子のスプリアス振動の腹および節を少なくとも1つずつ含む請求項1に記載の振動デバイス。

請求項3

前記振動減衰部材は、樹脂材料からなり、前記振動減衰部材の厚さは、前記振動素子の厚さの1%以上100%以下である請求項1または2に記載の振動デバイス。

請求項4

前記振動素子は、平面視において矩形であり、前記第1金属バンプおよび前記第2金属バンプは、前記振動素子の1つの辺に沿って並んで配置されている請求項1ないし3のいずれか1項に記載の振動デバイス。

請求項5

前記振動減衰部材は、前記振動素子の平面視で、前記第1金属バンプと重なって配置されている第1振動減衰部材と、前記振動素子の平面視で、前記第2金属バンプと重なって配置されている第2振動減衰部材と、を含む請求項1ないし4のいずれか1項に記載の振動デバイス。

請求項6

前記振動素子の平面視で、前記第1振動減衰部材は、前記第1金属バンプを覆っており、前記振動素子の平面視で、前記第2振動減衰部材は、前記第2金属バンプを覆っている請求項5に記載の振動デバイス。

請求項7

前記振動素子は、前記第2主面に設けられている第1電極パッドおよび第2電極パッドを含み、前記第1振動減衰部材は、前記第1電極パッドに接して設けられ、前記第2振動減衰部材は、前記第2電極パッドに接して設けられている請求項5または6に記載の振動デバイス。

請求項8

前記振動素子および前記支持部材は、同一の材料により構成されている基板を有する請求項1ないし7のいずれか1項に記載の振動デバイス。

請求項9

回路素子を含み、前記支持部材は、前記回路素子と前記振動素子との間に配置されている請求項1ないし8のいずれか1項に記載の振動デバイス。

請求項10

前記振動素子と前記支持部材とを収納するパッケージを含む請求項1ないし9のいずれか1項に記載の振動デバイス。

請求項11

請求項1ないし10のいずれか1項に記載の振動デバイスを有することを特徴とする電子機器

請求項12

請求項1ないし10のいずれか1項に記載の振動デバイスを有することを特徴とする移動体

技術分野

0001

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。

背景技術

0002

特許文献1に記載されている発振器は、パッケージと、パッケージに収納されたICおよび振動素子と、を有する。そして、パッケージ内では、ICとパッケージとが金属バンプを介してフリップチップボンディング接合され、振動素子とICとが金属バンプを介してフリップチップボンディング接合されている。特許文献1では、このような構成とすることにより、発振器の小型化を図っている。

先行技術

0003

特開2012−134792号公報

発明が解決しようとする課題

0004

ここで、振動素子の振動モードには、主振動スプリアス振動(主振動以外の不要振動)とがあり、主振動の振動周波数に近い振動周波数を有するスプリアス振動が主振動に結合する場合がある。すなわち、主振動と共にスプリアス振動が励振されてしまう場合がある。また、主振動とスプリアス振動との振動素子面内における変位分布の違いから、スプリアス振動に起因した振動が接合付近漏れることにより、振動素子の振動特性が悪化する。特に、特許文献1のように、剛性の高い金属バンプを介して振動素子とICとを接合すると、それよりも剛性の低い樹脂接着剤を介して振動素子とICとを接合した場合に比べて、接合部におけるスプリアス振動が減衰し難くなるため、振動特性が悪化するおそれがあるという課題があった。

0005

本発明の目的は、金属バンプを用いつつ振動特性の悪化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にある。

課題を解決するための手段

0006

本発明の一態様は、第1主面および第2主面を有する振動素子と、
前記振動素子を支持している支持部材と、
前記振動素子の前記第1主面と前記支持部材とを接合している第1金属バンプおよび第2金属バンプと、
前記振動素子の前記第2主面に設けられている振動減衰部材と、を含む振動デバイスである。

0007

本発明の一態様では、前記振動減衰部材が設けられている領域は、前記振動素子のスプリアス振動の腹および節を少なくとも1つずつ含むことが好ましい。

0008

本発明の一態様では、前記振動減衰部材は、樹脂材料からなり、
前記振動減衰部材の厚さは、前記振動素子の厚さの1%以上100%以下であることが好ましい。

0009

本発明の一態様では、前記振動素子は、平面視において矩形であり、
前記第1金属バンプおよび前記第2金属バンプは、前記振動素子の1つの辺に沿って並んで配置されていることが好ましい。

0010

本発明の一態様では、前記振動減衰部材は、
前記振動素子の平面視で、前記第1金属バンプと重なって配置されている第1振動減衰部材と、
前記振動素子の平面視で、前記第2金属バンプと重なって配置されている第2振動減衰部材と、を含むことが好ましい。

0011

本発明の一態様では、前記振動素子の平面視で、前記第1振動減衰部材は、前記第1金属バンプを覆っており、
前記振動素子の平面視で、前記第2振動減衰部材は、前記第2金属バンプを覆っていることが好ましい。

0012

本発明の一態様では、前記振動素子は、前記第2主面に設けられている第1電極パッドおよび第2電極パッドを含み、
前記第1振動減衰部材は、前記第1電極パッドに接して設けられ、
前記第2振動減衰部材は、前記第2電極パッドに接して設けられていることが好ましい。

0013

本発明の一態様では、前記振動素子および前記支持部材は、同一の材料により構成されている基板を有することが好ましい。

0014

本発明の一態様では、回路素子を含み、
前記支持部材は、前記回路素子と前記振動素子との間に配置されていることが好ましい。

0015

本発明の一態様では、前記振動素子と前記支持部材とを収納するパッケージを含むことが好ましい。

0016

本発明の一態様は、本発明の一態様の振動デバイスを含む電子機器である。

0017

本発明の一態様は、本発明の一態様の振動デバイスを含む移動体である。

図面の簡単な説明

0018

本発明の第1実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。
図1の振動デバイスを示す上面図である。
中継基板を示す上面図である。
中継基板を示す下面図である。
中継基板の変形例を示す上面図である。
中継基板の変形例を示す上面図である。
振動素子を示す上面図である。
振動素子を示す下面図である。
水晶カット角を説明する図である。
中継基板と振動素子の結晶軸の関係を示す斜視図である。
中継基板と振動素子の結晶軸の関係を示す斜視図である。
振動減衰部材の配置を説明するための模式図である。
振動減衰部材の配置を説明するための模式図である。
振動減衰部材の配置を説明するための模式図である。
図7中のA−A線断面図である。
図7中のB−B線断面図である。
本発明の第2実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。
図17に示す振動デバイスの変形例を示す断面図である。
図17に示す振動デバイスの変形例を示す断面図である。
本発明の第3実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。
図20に示す振動デバイスの変形例を示す断面図である。
図20に示す振動デバイスの変形例を示す断面図である。
本発明の第4実施形態に係る振動デバイスが有する振動素子を示す下面図である。
本発明の第5実施形態に係る振動デバイスが有する振動素子を示す上面図である。
図24に示す振動素子の下面図である。
本発明の第6実施形態に係る振動デバイスが有する振動素子を示す上面図である。
図26に示す振動素子の下面図である。
図26に示す振動素子の変形例を示す下面図である。
本発明の第7実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
本発明の第8実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
本発明の第9実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
本発明の第10実施形態に係る移動体を示す斜視図である。

実施例

0019

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。

0020

<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。図2は、図1の振動デバイスを示す上面図である。図3は、中継基板を示す上面図である。図4は、中継基板を示す下面図である。図5および図6は、それぞれ、中継基板の変形例を示す上面図である。図7は、振動素子を示す上面図である。図8は、振動素子を示す下面図である。図9は、水晶のカット角を説明する図である。図10および図11は、それぞれ、中継基板と振動素子の結晶軸の関係を示す斜視図である。図12ないし図14は、それぞれ、振動減衰部材の配置を説明するための模式図である。図15は、図7中のA−A線断面図である。図16は、図7中のB−B線断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図1中の上側を「上」とも言い、下側を「下」とも言う。また、水晶の結晶軸をX軸(電気軸)、Y軸(機械軸)およびZ軸(光軸)として説明する。

0021

図1および図2に示すように、振動デバイス1は、振動素子2と、中継基板3(支持部材)と、回路素子4と、振動素子2に設けられた振動減衰部材6と、これらを収納するパッケージ5と、を有する。パッケージ5内では、回路素子4の下方に中継基板3が位置し、中継基板3の下方に振動素子2が位置し、回路素子4、中継基板3および振動素子2がパッケージ5の厚さ方向に沿って重なって配置されている。このように、回路素子4、中継基板3および振動素子2を重ねて配置することにより、振動デバイス1の平面的な広がりを抑えることができ、振動デバイス1の小型化を図ることができる。

0022

また、振動素子2は、中継基板3に支持されており、中継基板3は、回路素子4に支持されており、回路素子4は、パッケージ5に支持されている。すなわち、回路素子4と振動素子2との間に中継基板3が配置されている。このように、振動素子2と回路素子4との間に中継基板3を介在させることにより、例えば、パッケージ5や回路素子4の熱撓み等による変形(応力)が振動素子2に伝わり難くなり、振動素子2の振動特性の低下を抑制することができる。また、振動素子2に振動減衰部材6が設けられていることにより、振動素子2の振動漏れが低減され、優れた振動特性を発揮できるようになっている。以下、このような振動デバイス1の各部について順次詳細に説明する。

0023

[パッケージ]
図1に示すように、パッケージ5は、内側に収納空間Sを有しており、この収納空間Sに振動素子2、中継基板3および回路素子4が収納されている。そのため、パッケージ5によって振動素子2、中継基板3および回路素子4を衝撃、埃、熱、湿気(水分)等から好適に保護することができる。このようなパッケージ5は、振動素子2、中継基板3および回路素子4を支持するベース51と、ベース51との間に収納空間Sを形成するようにベース51の上面に接合されたリッド52と、を有する。

0024

ベース51は、その上面に開口した凹部511を有する。また、凹部511は、ベース51の上面に開口する第1凹部511aと、第1凹部511aの底面に開口する第2凹部511bと、を有する。一方、リッド52は、板状であり、凹部511の開口を塞ぐようにしてベース51の上面に接合されている。このように、凹部511の開口をリッド52で塞ぐことにより収納空間Sが形成され、この収納空間Sに振動素子2、中継基板3および回路素子4が収納されている。収納空間Sは、気密封止されており、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2を安定して駆動させることができる。ただし、収納空間Sの雰囲気は、特に限定されず、例えば、大気圧となっていてもよい。

0025

ベース51の構成材料としては特に限定されず、例えば、酸化アルミニウム等の各種セラミックスを用いることができる。この場合、セラミックシート積層体焼成することによりベース51を製造することができる。一方、リッド52の構成材料としては特に限定されないが、ベース51の構成材料と線膨張係数近似する部材であると良い。例えば、ベース51の構成材料を前述のようなセラミックスとした場合には、コバール等の合金とするのが好ましい。

0026

また、ベース51は、第1凹部511aの底面に配置された複数の内部端子53と、ベース51の底面に配置された複数の外部端子54と、を有する。複数の内部端子53は、それぞれ、ベース51の内部に形成された図示しない内部配線を介して所定の外部端子54と電気的に接続されている。また、複数の内部端子53は、導電性接続バンプB1を介して回路素子4と電気的に接続されている。

0027

[回路素子]
回路素子4は、例えば、シリコン基板上に各種回路要素が作り込まれた半導体回路基板であり、図1に示すように、能動面40を下側に向けてパッケージ5内に配置されている。そして、回路素子4は、パッケージ5の第1凹部511aの上面に、導電性の接続バンプB1を介して固定されている。また、回路素子4は、能動面40に配置された複数の端子41、42を有しており、このうち、複数の端子41は、それぞれ、接続バンプB1を介して所定の内部端子53と電気的に接続されている。このような回路素子4には、例えば、振動素子2を発振させる発振回路が含まれている。

0028

なお、接続バンプB1としては、導電性および接合性を有していれば、特に限定されないが、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を用いることが好ましい。これにより、接続バンプB1からのアウトガスの発生が低減され、収納空間S内の環境変化、特に圧力の上昇を効果的に抑制することができる。なお、接続バンプB1に替えて、例えば、導電性の接着剤等を用いて回路素子4とベース51とを接合してもよい。

0029

[中継基板]
図1に示すように、中継基板3は、回路素子4と振動素子2との間に介在している。このような中継基板3は、主に、パッケージ5や回路素子4の変形により生じる応力を振動素子2に伝わり難くする機能を有する。

0030

図3および図4に示すように、中継基板3は、基板31と、基板31に配置された一対の配線38、39と、を有する。基板31は、ジンバル形状となっている。具体的には、基板31は、回路素子4に固定された枠状の支持部32と、支持部32の内側に位置する枠状の中継部33と、中継部33の内側に位置し、振動素子2が固定された基部34と、支持部32と中継部33とを接続する一対の梁部35と、中継部33と基部34とを接続する一対の梁部36と、を有する。

0031

支持部32は、矩形の枠状となっており、4つの縁部321、322、323、324を有する。そして、支持部32は、縁部321、322の延在方向の中央部において、それぞれ2つの接続バンプB2を介して回路素子4の能動面40に固定されている。このように、支持部32の両側を回路素子4に固定することにより、中継基板3の姿勢が安定し、中継基板3の不要な変位、振動等を抑制することができる。ただし、接続バンプB2の数や配置としては、特に限定されず、例えば、支持部32の各角部に配置されていてもよい。

0032

なお、接続バンプB2としては、導電性および接合性を有していれば、特に限定されないが、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を用いることが好ましい。これにより、接続バンプB2からのアウトガスの発生が低減され、収納空間S内の環境変化、特に圧力の上昇を効果的に抑制することができる。なお、接続バンプB2に替えて、例えば、導電性の接着剤等を用いて中継基板3と回路素子4とを接合してもよい。

0033

また、支持部32の内側に位置する中継部33は、矩形の枠状となっており、4つの縁部331、332、333、334を有する。また、中継部33の内側に位置する基部34は、矩形の板状となっており、4つの縁部341、342、343、344を有する。そして、基部34の下面に第1金属バンプB31および第2金属バンプB32を介して振動素子2が固定されている。

0034

また、一対の梁部35は、中継部33の両側に位置し、中継部33を両持ち支持するように、中継部33と支持部32とを接続している。具体的には、一方の梁部35は、縁部323、333の延在方向の中央部同士を接続し、他方の梁部35は、縁部324、334の延在方向の中央部同士を接続している。そのため、中継部33は、支持部32に対して、一対の梁部35で形成される第1軸L1まわりに揺動可能となっている。

0035

また、一対の梁部36は、基部34の両側に位置し、基部34を両持ち支持するように、基部34と中継部33とを接続している。具体的には、一方の梁部36は、縁部331、341の延在方向の中央部同士を接続し、他方の梁部36は、縁部332、342の延在方向の中央部同士を接続している。そのため、基部34は、中継部33に対して、一対の梁部36で形成され、第1軸L1と交差する第2軸L2まわりに揺動可能となっている。

0036

このような構成の基板31によれば、回路素子4に固定されている支持部32から振動素子2が固定されている基部34までの応力の伝達経路蛇行させることができるため、前記伝達経路をなるべく長く確保することができる。そのため、パッケージ5や回路素子4の変形により生じる応力が支持部32から基部34までの間に効果的に吸収・緩和される。そのため、振動素子2の駆動特性の変化、特に振動周波数の変動が起き難く、振動素子2は、優れた振動特性を発揮することができる。

0037

特に、本実施形態では、中継基板3の平面視で、第1軸L1と第2軸L2と、が直交しており、さらには、第1軸L1と第2軸L2との交点が基板31の中心Oと一致している。これにより、中継部33が支持部32にバランスよく支持され、基部34が中継部33にバランスよく支持される。その結果、基部34に固定された振動素子2の揺れを効果的に抑制することができる。

0038

以上のような基板31は、水晶で構成されており、水晶基板エッチング(特にウェットエッチング)によりパターニングすることにより形成されている。本実施形態では、基板31は、Zカット水晶基板から形成されており、基板31の両主面の法線が水晶の結晶軸であるZ軸(光軸)と一致している。Z軸は、水晶の他の結晶軸であるX軸(電気軸)およびY軸(機械軸)と比べて優先的にエッチングが進むため、Zカット水晶基板から基板31を形成することにより、エッチング時間を短縮することができる。また、エッチング面(エッチングにより形成された側面)がより急峻となるため、優れた寸法精度で中継基板3を形成することもできる。なお、基板31としては、特に限定されず、Z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、ATカット水晶基板BTカット水晶基板、SCカット水晶基板、STカット水晶基板等から形成されていてもよい。

0039

なお、Zカット水晶板とは、切り出し面がZ軸に対して略直交したものをいい、このZ軸に直交した切り出し面が、X軸のプラス側から見てY軸からZ軸の方向へ反時計回りまたは時計回りに0度〜数度の範囲で回転した状態で切り出されたものも含まれる。

0040

配線38は、支持部32と基部34とに亘って引き回され、その一端部が支持部32に位置する端子381となっており、他端部が基部34に位置する端子382となっている。同様に、配線39は、支持部32と基部34とに亘って引き回され、その一端部が支持部32に位置する端子391となっており、他端部が基部34に位置する端子392となっている。そして、端子381、391は、それぞれ、接続バンプB2を介して回路素子4の端子42と電気的に接続されており、端子382、392は、第1、第2金属バンプB31、B32を介して振動素子2と電気的に接続されている。このように、中継基板3が配線38、39を有することにより、振動素子2と回路素子4との電気的な接続が容易となる。

0041

以上、中継基板3について説明したが、中継基板3の構成としては、上述の構成に限定されない。例えば、図5に示すように、基板31は、中継部33および梁部36が省略され、基部34が梁部35を介して支持部32に接続された構成となっていてもよい。また、図6に示すように、基板31は、ジンバル形状ではなく単板状となっていてもよい。また、支持部32および中継部33は、それぞれ、環状をなしているが、その周方向の一部が欠損していてもよい。また、第1、第2軸L1、L2は、90°よりも小さい角度で交差していてもよいし、第1、第2軸L1、L2の交点は、基板31の中心Oと一致していなくてもよい。また、一対の梁部35の一方を省略してもよいし、一対の梁部36の一方を省略してもよい。また、本実施形態では、中継部33が支持部32に対して揺動可能であり、基部34が中継部33に対して揺動可能であるが、これに限定されず、例えば、梁部35が硬く、実質的に、中継部33が支持部32に対して揺動できなくてもよいし、梁部36が硬く、実質的に、基部34が中継部33に対して揺動できなくてもよい。

0042

また、本実施形態では、基板31は、水晶により構成されているが、基板31の構成材料としては、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単結晶体圧電材料)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により構成されていてもよい。

0043

[振動素子]
振動素子2は、図7および図8に示すように、水晶基板から形成された振動基板21(基板)と、振動基板21に配置されている電極22と、を有する。振動基板21は、主振動としての厚みすべり振動を有しており、本実施形態では、ATカット水晶基板から形成されている。図9に示すように、ATカット水晶基板は、XZ面をX軸の回りに角度θ(=35°15’)回転させた平面に沿って切り出された「回転Yカット水晶基板」である。ATカット水晶基板は、三次の周波数温度特性を有するため、ATカット水晶基板から振動基板21を形成することにより優れた温度特性を有する振動素子2となる。なお、以下では、角度θに対応してX軸まわりに回転したY軸およびZ軸を、Y’軸およびZ’軸とする。すなわち、振動基板21は、Y’軸方向に厚みを有し、XZ’面方向に広がりを有する。

0044

このような振動基板21は、平面視において矩形をなしており、X軸方向に沿って延在する2つの辺21a、21bと、Z’軸方向に沿って延在する2つの辺21c、21dと、を有する。なお、本実施形態では、振動基板21は、X軸方向を長手とする長方形であるが、これに限定されず、Z’軸方向を長手とする長方形であってもよいし、正方形であってもよい。また、振動基板21の平面視形状は、矩形に限定されず、例えば、円形長円形楕円形、矩形以外の四角形五角形以上の多角形であってもよい。また、本願明細書において「矩形」とは、矩形と一致する形状のみならず、例えば、少なくとも1つの角部が丸みを帯びていたり、一部が欠損していたり、辺21a〜21dの少なくとも1つに湾曲した部分や屈曲した部分が設けられていたり、少なくとも1つの角部が直角から若干ずれていたりする形状を含む。

0045

また、電極22は、振動基板21の上面211(第1主面)に配置された第1励振電極221と、下面212(第2主面)に、第1励振電極221と対向して配置された第2励振電極222と、を有する。また、電極22は、振動基板21の上面211および下面212の両面に亘って配置された第1電極パッド223および第2電極パッド224を有する。また、電極22は、第1電極パッド223と第1励振電極221とを電気的に接続する第1配線225と、第2電極パッド224と第2励振電極222とを電気的に接続する第2配線226と、を有する。そして、第1、第2電極パッド223、224を介して第1、第2励振電極221、222間に駆動信号印加することにより、振動基板21が厚みすべり振動する。

0046

第1、第2励振電極221、222に挟まれることにより形成される振動領域210は、振動基板21の先端側(X軸方向プラス側)に偏って設けられており、それによりできた基端側のスペースに第1、第2電極パッド223、224が設けられている。また、第1、第2電極パッド223、224は、振動基板21の辺21cに沿って並んで配置されている。これにより、基端側のスペースに効率よく第1、第2電極パッド223、224を配置することができる。ただし、第1、第2電極パッド223、224の配置としては、特に限定されない。

0047

このような振動素子2は、第1、第2金属バンプB31、B32を介して中継基板3の基部34に固定されている。また、振動素子2の第1電極パッド223と中継基板3の端子382とが第1金属バンプB31を介して電気的に接続されており、振動素子2の第2電極パッド224と中継基板3の端子392とが第2金属バンプB32を介して電気的に接続されている。そのため、振動素子2は、中継基板3の配線38、39を介して回路素子4と電気的に接続されている。このように、第1、第2金属バンプB31、B32によって、振動素子2と中継基板3との機械的な接続と電気的な接続とを行うことにより、振動デバイス1の部品点数の削減を図ることができ、振動デバイス1の小型化を図ることができる。

0048

また、第1、第2金属バンプB31、B32は、第1、第2電極パッド223、224の並びと同様に、振動基板21の辺21cに沿って並んで配置されている。そのため、第1、第2金属バンプB31、B32によって、振動素子2をその基端部の両側において支持することができ、振動素子2の姿勢が安定する。

0049

特に、振動素子2と中継基板3との接続に第1、第2金属バンプB31、B32を用いることにより、振動素子2のスプリアス振動の周波数のばらつきを抑えることができる。具体的に説明すると、振動素子2は、振動モードとして、主振動である厚みすべり振動の他にも、例えば、屈曲振動ねじり振動輪郭振動等のスプリアス振動(不要振動)を有する。これらスプリアス振動が主振動の振動周波数に近い振動周波数を有していると、主振動にスプリアス振動が結合する場合がある。すなわち、主振動と共にスプリアス振動が励振されてしまう場合がある。スプリアス振動は、振動素子2内に閉じ込めることが困難であるため、スプリアス振動が生じると、第1、第2金属バンプB31、B32を介して振動が漏れ、振動の損失が生じる。したがって、主振動のQ値が低下し、CI値の上昇や周波数精度の悪化に繋がる。

0050

このように、振動素子2には振動特性の悪化に繋がるスプリアス振動が存在するが、第1、第2金属バンプB31、B32を用いて振動素子2と中継基板3とを接続することにより、例えば、従来から用いられている樹脂系の導電性接着剤を用いて振動素子2と中継基板3とを接続する場合と比べて、スプリアス振動の振動周波数のばらつきを抑えることができる。すなわち、スプリアス振動の振動周波数を精度よく制御することができる。これは、スプリアス振動の振動周波数は、振動素子2が固定されている部分の配置や大きさによって変化するが、第1、第2金属バンプB31、B32によれば、樹脂系の導電性接着剤と比べて、その配置や径を高精度に制御することができるためである。このように、スプリアス振動の振動周波数を精度よく制御することができれば、スプリアス振動の振動周波数を主振動の振動周波数から十分に離間させることができ、スプリアス振動の結合をより効果的に低減することができる。

0051

また、振動素子2と中継基板3との接続に第1、第2金属バンプB31、B32を用いることにより、アウトガスの発生が低減され、収納空間S内の環境変化を効果的に抑制することができる。特に、本実施形態では、前述したように、接続バンプB1、B2も金属バンプで構成されている。そのため、収納空間S内にある全てのバンプB1、B2、B31、B32が金属バンプで構成されている。その結果、アウトガスの発生がより効果的に低減され、収納空間S内の環境変化をより効果的に抑制することができる。なお、第1、第2金属バンプB31、B32としては、特に限定されず、例えば、金バンプ、銀バンプ、銅バンプ、はんだバンプ等を用いることができる。

0052

以上、振動素子2について説明したが、振動素子2の構成は、上述の構成に限定されない。例えば、振動素子2は、振動基板21の振動領域210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210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21の周囲を研削するベベル加工や、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。

0053

また、振動素子2としては、厚みすべり振動で振動するものに限定されず、例えば、複数の振動腕が面内方向に屈曲振動(音叉振動)する振動素子であってもよいし、複数の振動腕が面外方向に屈曲振動(ウォーク振動)する振動素子であってもよい。したがって、振動基板21は、ATカット水晶基板から形成されたものに限定されず、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カット水晶基板等から形成されていてもよい。

0054

ここで、前述したように、中継基板3の基板31および振動素子2の振動基板21(基板)は、それぞれ、水晶から構成されている。すなわち、中継基板3および振動素子2は、共に同じ材料(水晶)で構成された基板を有する。これにより、中継基板3と振動素子2との熱膨張係数が実質的に等しくなり、周囲の温度変化による歪等の影響を受け難くなる。そのため、振動素子2に応力が加わり難くなり、振動素子2の振動特性の低下を低減することができる。

0055

このように、基板31および振動基板21は、共に水晶で構成されているが、図10に示すように、基板31の結晶軸と振動基板21の結晶軸とが互いにずれている。具体的には、基板31のX軸は、振動基板21のX軸と異なる方向に延び、基板31のY軸は、振動基板21のY軸と異なる方向に延び、基板31のZ軸は、振動基板21のZ軸と異なる方向に延びている。これにより、例えば、振動基板21と基板31との結晶軸が一致している場合と比べて、振動基板21と基板31との機械的共振点(共振周波数)を離間させることができる。そのため、振動素子2の振動に共鳴するようにして中継基板3に意図しない振動が発生してしまうことを抑制でき、中継基板3の振動によって振動素子2の振動特性が低下してしまうことを効果的に抑制することができる。

0056

特に、本実施形態では、基板31のX軸は、振動基板21のX軸に対してY軸およびZ軸の両軸まわりに傾斜しており、基板31のY軸は、振動基板21のY軸に対してX軸およびZ軸の両軸まわりに傾斜しており、基板31のZ軸は、振動基板21のZ軸に対してX軸およびY軸の両軸まわりに傾斜している。すなわち、基板31の結晶軸と、振動基板21の結晶軸と、が捩じれの関係にある。そのため、上述した効果がより顕著となり、振動基板21と基板31との機械的共振点をより大きく離間させることができる。したがって、中継基板3の意図しない振動をより効果的に抑制でき、中継基板3の振動に起因した振動素子2の振動特性の低下をより効果的に抑制することができる。

0057

本実施形態では、前述したように、振動基板21のカット角と基板31のカット角とを異ならせている。具体的には、振動素子2の振動基板21がATカット水晶基板から形成されているため、中継基板3の基板31をATカット水晶基板とは異なるZカット水晶基板から形成している。このように、振動基板21のカット角と基板31のカット角とを異ならせることにより、簡単かつ確実に、基板31の結晶軸と振動基板21の結晶軸とを互いにずらすことができる。

0058

なお、本実施形態では、基板31のX軸、Y軸およびZ軸が、それぞれ、振動基板21のX軸、Y軸およびZ軸に対して傾斜しているが、これに限定されず、例えば、基板31のX軸、Y軸およびZ軸のうちの2つの軸が振動基板21の対応する軸に対して傾斜していれば、残りの1つの軸同士は、一致していてもよい。具体的には、例えば、図11に示すように、基板31のY軸およびZ軸が、振動基板21のY軸およびZ軸に対して傾斜していれば、基板31のX軸と振動基板21のX軸とが一致していてもよい。また、基板31のX軸、Y軸およびZ軸が、それぞれ、振動基板21のX軸、Y軸およびZ軸と一致していてもよい。

0059

また、本実施形態では、振動基板21が水晶により構成されているが、振動基板21の構成材料としては、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(単結晶体の圧電材料)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により構成されていてもよい。ただし、振動基板21としては、基板31と同じ材料で構成されていることが好ましい。これにより、熱膨張係数を合わせることができ、応力が生じ難くなる。

0060

[振動減衰部材]
図8に示すように、振動減衰部材6は、振動素子2の振動基板21の下面212に設けられている。このような振動減衰部材6は、スプリアス振動の粘弾性損失を大きくし、スプリアス振動を減衰させる機能を有する。これにより、スプリアス振動の影響が低減されて、振動素子2の振動漏れが低減される。そのため、主振動のQ値の低下を低減することができ、CI値の上昇や周波数精度の悪化を効果的に低減することができる。

0061

前述したように、第1、第2金属バンプB31、B32を用いて振動素子2と中継基板3とを接続することにより、スプリアス振動の振動周波数を高精度に制御し、主振動へのスプリアス振動の結合が十分に抑えられている。しかしながら、第1、第2金属バンプB31、B32は、比較的高い剛性を有するため、例えば、比較的柔らかい樹脂系の導電性接着剤を用いた場合と比べて、スプリアス振動を減衰させ難い。そのため、第1、第2金属バンプB31、B32を介して、振動素子2の振動が外部へ漏れるおそれがある。そこで、振動デバイス1では、振動素子2に振動減衰部材6を設け、振動減衰部材6によってスプリアス振動を減衰させている。

0062

振動減衰部材6としては、その機能を発揮することができれば、特に限定されず、例えば、振動基板21の構成材料である水晶よりも縦弾性率ヤング率)およびせん断弾性率剛性率)が十分に小さい粘弾性体を用いることができる。このような粘弾性体の材料としては、例えば、シリコン系、エポキシ系、アクリル系、ポリイミド系、ビスマレイミド系、ポリエステル系、ポリウレタン系等の各種樹脂材料を用いることができる。

0063

なお、振動減衰部材6の縦弾性率(ヤング率)としては、特に限定されないが、例えば、0.001GPa以上1GPa以下であることが好ましく、0.001GPa以上0.5GPa以下であることがより好ましい。例えば、シリコン系の樹脂材料では、縦弾性率(ヤング率)が0.2GPaであり、せん断弾性率(剛性率)が0.075GPaであるので、上述した縦弾性率とせん断弾性率とを水晶よりも十分に小さくすることができる。

0064

また、樹脂材料には、フィラーが含まれていてもよい。フィラーを含むことにより、振動減衰部材6の熱伝導率が高まり、後述する振動減衰部材6の歪みによって振動減衰部材6内に生じた熱エネルギーを効率的に外部に放出することができる。そのため、振動減衰部材6によるスプリアス振動の減衰効果がより大きくなる。このようなフィラーとしては、特に限定されないが、例えば、各種金属、シリカ(SiO2)、アルミナ(Al2O3)、ガラス等の無機フィラーを用いることができる。

0065

なお、後述するように、振動減衰部材6は、第1振動減衰部材61と第2振動減衰部材62とを有するが、これら第1、第2振動減衰部材61、62は、同じ材料で構成されていてもよいし、異なる材料で構成されていてもよい。

0066

このような振動減衰部材6を振動素子2に配置すると、スプリアス振動が振動減衰部材6を歪ませることにより、歪みによる内部摩擦に起因する粘弾性損失が発生する。これにより、スプリアス振動が減衰されて、スプリアス振動のQ値が低下する。スプリアス振動のQ値が低下することにより、スプリアス振動のCI値が大きくなり、その結果、スプリアス振動が生じ難くなる。なお、この粘弾性損失は、振動減衰部材6の歪みが大きい程大きくなる。

0067

なお、振動減衰部材6は、前述した第1、第2金属バンプB31、B32のような振動素子2を固定する部材ではないため、その配置や大きさ等がスプリアス振動の振動周波数に与える影響は小さい。したがって、第1、第2金属バンプB31、B32の配置や大きさによってスプリアス振動の振動周波数を高精度に制御したにも関わらず、振動減衰部材6によって、その振動周波数が変動することがほとんどない。そのため、振動減衰部材6の配置や大きさに対する制約が少なく、比較的自由にその配置や大きさを設定することができるし、配置や大きさが設計からずれても、その影響はほとんどない。

0068

振動減衰部材6は、第1振動減衰部材61と、第2振動減衰部材62と、を有する。また、第1、第2振動減衰部材61、62は、振動基板21の振動領域210と重ならないように、振動領域210の外側の領域に配置されている。主振動である厚みすべり振動は、振動領域210に効率的に閉じ込められているのに対して、スプリアス振動は、振動領域210には閉じ込められておらず、振動基板21の全域で発している。すなわち、振動領域210の外側の領域では実質的にスプリアス振動しか生じない。そのため、第1、第2振動減衰部材61、62を振動領域210の外側の領域に配置することにより、主振動の粘弾性損失を生じさせることなく、スプリアス振動の粘弾性損失だけを生じさせることができる。したがって、第1、第2振動減衰部材61、62によって、スプリアス振動だけを選択的に減衰させることができる。言い換えると、主振動のQ値を高く維持したまま、スプリアス振動のQ値だけを小さくすることができる。そのため、スプリアス振動の影響が低減され、高精度な発振特性を有する振動デバイス1となる。

0069

また、振動基板21の厚さ方向からの平面視で、第1振動減衰部材61は、第1金属バンプB31と重なって配置され、第2振動減衰部材62は、第2金属バンプB32と重なって配置されている。前述したように、第1、第2金属バンプB31、B32を介して振動素子2の振動が外部へ漏れ出すため、第1、第2金属バンプB31、B32と重なるように第1、第2振動減衰部材61、62を配置することにより、すなわち、振動漏れの経路上に第1、第2振動減衰部材61、62を配置することにより、スプリアス振動をより効果的に減衰させることができ、振動漏れをより効果的に抑制することができる。そのため、スプリアス振動の影響がより低減され、より高精度な発振特性を有する振動デバイス1となる。

0070

特に、本実施形態では、図8に示すように、第1振動減衰部材61は、第1金属バンプB31よりも大きい径を有し、振動基板21の厚さ方向からの平面視で、第1金属バンプB31を覆っている。すなわち、第1振動減衰部材61は、振動基板21の厚さ方向からの平面視で、第1金属バンプB31の全域を内包している。同様に、第2振動減衰部材62は、第2金属バンプB32よりも大きい径を有し、振動基板21の厚さ方向からの平面視で、第2金属バンプB32を覆っている。すなわち、第2振動減衰部材62は、振動基板21の厚さ方向からの平面視で、第2金属バンプB32の全域を内包している。これにより、第1、第2振動減衰部材61、62によって、スプリアス振動をさらに効果的に減衰させることができ、振動漏れをさらに効果的に抑制することができる。したがって、スプリアス振動の影響がさらに低減され、さらに高精度な発振特性を有する振動デバイス1となる。

0071

また、図12に示すように、第1、第2振動減衰部材61、62は、それぞれ、スプリアス振動の腹hおよび節fを少なくとも1つずつ含むように配置されていることが好ましい。なお、図12では、第1、第2振動減衰部材61、62は、それぞれ、スプリアス振動の腹hおよび節fを2つずつ含むように配置されている。これにより、スプリアス振動によって振動減衰部材6をより確実に歪ませることができ、スプリアス振動をより効果的に減衰させることができる。そのため、スプリアス振動の影響がより低減された振動デバイス1となる。

0072

なお、図12に示すスプリアス振動は模式的なもので、実際の振動とは異なる場合がある。また、節fとは、振動が生じず振幅が0の点を言い、腹hとは、振動の振幅が最大になり変位が最も大きい点を言う。また、ここで言う「スプリアス振動」には、屈曲振動、ねじり振動、輪郭振動等、単体の振動モードや複数のスプリアス振動が結合した振動モードが含まれる。また、複数のスプリアス振動が生じている場合は、少なくとも1つのスプリアス振動において、上記の関係を満足していればよい。

0073

ここで、前述したように、第1、第2振動減衰部材61、62は、それぞれ、スプリアス振動の腹hおよび節fを少なくとも1つずつ含むように配置されているのが好ましいが、スプリアス振動の腹hおよび節fを少なくとも2つから6つずつ含むように配置することがより好ましく、スプリアス振動の腹hおよび節fを少なくとも3つから5つずつ含むように配置することがさらに好ましい。これにより、上述した効果をより顕著に発揮することができ、スプリアス振動の影響がさらに低減された振動デバイス1となる。なお、スプリアス振動の腹hおよび節fを少なくとも2つから6つずつ含む場合は、これら腹hおよび節fは、連続していることが好ましい。

0074

また、図13に示すように、第1、第2振動減衰部材61、62は、それぞれ、スプリアス振動の節fを含まず、少なくとも1つの腹hだけを含むように配置されていてもよい。この場合、第1、第2振動減衰部材61、62は、略剛体運動をするが、第1、第2振動減衰部材61、62内は、慣性力によって揺すられるため、スプリアス振動を減衰させることができる。また、図14に示すように、第1、第2振動減衰部材61、62は、それぞれ、スプリアス振動の腹hを含まず、少なくとも1つの節fだけを含むように配置されていてもよい。この場合、第1、第2振動減衰部材61、62は、略回動運動をするが、第1、第2振動減衰部材61、62内は、慣性力によって揺すられるため、スプリアス振動を減衰させることができる。したがって、図13および図14の場合についても、上記と同様にして、スプリアス振動の影響が低減された振動デバイス1を得ることができる。また、このような場合、図12の場合と比べて、第1、第2振動減衰部材61、62の径を小さくすることができる。そのため、例えば、振動素子2の小型化を図ることができ、電極22のパターン設計の自由度が増す。

0075

また、第1振動減衰部材61は、第1電極パッド223上に設けられており、第2振動減衰部材62は、第2電極パッド224上に設けられている。すなわち、第1振動減衰部材61は、第1電極パッド223に接して設けられ、第2振動減衰部材62は、第2電極パッド224に接して設けられている。このように、金属膜である第1、第2電極パッド223、224上に第1、第2振動減衰部材61、62を配置することにより、水晶基板である振動基板21上に第1、第2振動減衰部材61、62を配置する場合と比べて、第1、第2振動減衰部材61、62の材料を塗布する際の濡れ性が向上し、第1、第2振動減衰部材61、62の大きさ(径)を制御し易くなる。また、第1、第2振動減衰部材61、62の濡れ性を等しくすることができるため、第1、第2振動減衰部材61、62の形状ばらつきを低減することができる。そのため、第1、第2振動減衰部材61、62によって、より確実に、スプリアス振動を減衰させることができる。また、個体間の製造ばらつきも低減することができるため、スプリアス振動の影響が効果的に低減された振動デバイス1を高い歩留まりで製造することができる。

0076

図15および図16に示すように、第1振動減衰部材61の厚さT1および第2振動減衰部材62の厚さT2としては、それぞれ特に限定されないが、例えば、振動基板21の厚さTの1%以上100%以下であることが好ましく、20%以上80%以下であることがより好ましく、40%以上60%以下であることがさらに好ましい。厚さT1、T2をこのような値とすることにより、成膜し易い厚さの第1、第2振動減衰部材61、62となる。また、より確実に、上述したような第1、第2振動減衰部材61、62によるスプリアス振動の減衰効果を発揮することができる。また、第1、第2振動減衰部材61、62が過度に厚くなるのを抑制することができる。そのため、例えば、第1、第2振動減衰部材61、62の硬化時に生じる収縮応力を低減することができ、硬化にかかる時間を十分に短くすることができ、硬化時の加熱温度を十分に低く抑えることができる。そのため、振動素子2に加わる応力や熱履歴を効果的に低減することができる。なお、第1、第2振動減衰部材61、62の厚さT1、T2の具体的数値としては、振動基板21の厚さTによっても異なるが、例えば、1μm以上300μm以下とすることができる。

0077

また、第1振動減衰部材61の直径R1(最大幅)および第2振動減衰部材62の直径R2(最大幅)としては、特に限定されないが、例えば、5μm以上300μm以下であることが好ましく、20μm以上200μm以下であることがより好ましく、20μm以上100μm以下であることがさらに好ましい。直径R1、R2をこのような値とすることにより、第1、第2振動減衰部材61、62の効果を十分に発揮することのできる大きさとなると共に、第1、第2振動減衰部材61、62の過度な大型化を抑制することができる。

0078

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、上面211(第1主面)および下面212(第2主面)を有する振動素子2と、振動素子2を支持している中継基板3(支持部材)と、振動素子2の上面211と中継基板3とを接合している第1金属バンプB31および第2金属バンプB32と、振動素子2の下面212に設けられている振動減衰部材6と、を含む。このように、振動素子2に振動減衰部材6を設けることにより、スプリアス振動の粘弾性損失が大きくなり、スプリアス振動を効果的に減衰させることができる。さらに、振動素子2と中継基板3とを第1、第2金属バンプB31、B32で接合することにより、振動素子2が有する振動モードに含まれるスプリアス振動の振動周波数を制御でき、スプリアス振動の振動周波数を主振動の振動周波数から十分に離間させることが可能となる。したがって、スプリアス振動を生じ難くさせることができる。以上のように、振動デバイス1によれば、スプリアス振動の影響を効果的に低減することができ、優れた振動特性を発揮することができる。

0079

また、前述したように、振動減衰部材6が設けられている領域は、振動素子2のスプリアス振動の腹hおよび節fを少なくとも1つずつ含む。これにより、スプリアス振動を効果的に減衰させることができる。そのため、スプリアス振動の影響がより低減された振動デバイス1となる。

0080

また、前述したように、振動減衰部材6は、樹脂材料からなり、振動減衰部材6の厚さ(第1、第2振動減衰部材61、62の厚さT1、T2)は、振動素子2の厚さ(振動基板21の厚さT)の1%以上100%以下であることが好ましい。このような値とすることにより、成膜し易い厚さの振動減衰部材6となる。また、より確実に、振動減衰部材6によるスプリアス振動の減衰効果を発揮することができる。また、振動減衰部材6が過度に厚くなるのを抑制することができる。そのため、例えば、振動減衰部材6の硬化時に生じる収縮応力を低減することができ、硬化にかかる時間を十分に短くすることができ、硬化時の加熱温度を十分に低く抑えることができる。そのため、振動素子2に加わる応力や熱履歴を効果的に低減することができる。

0081

また、前述したように、振動素子2は、平面視において矩形であり、第1金属バンプB31および第2金属バンプB32は、振動素子2の1つの辺21cに沿って並んで配置されている。これにより、振動素子2を安定した姿勢で中継基板3に固定することができる。

0082

また、前述したように、振動減衰部材6は、振動素子2の平面視で、第1金属バンプB31と重なって配置されている第1振動減衰部材61と、振動素子2の平面視で、第2金属バンプB32と重なって配置されている第2振動減衰部材62と、を含む。これにより、振動素子2の振動漏れの経路上に振動減衰部材6が配置されるため、スプリアス振動を効果的に減衰させることができる。そのため、スプリアス振動の影響がより低減された振動デバイス1となる。

0083

また、前述したように、振動素子2の平面視で、第1振動減衰部材61は、第1金属バンプB31を覆っており、振動素子2の平面視で、第2振動減衰部材62は、第2金属バンプB32を覆っている。これにより、スプリアス振動をより効果的に減衰させることができる。そのため、スプリアス振動の影響がより低減された振動デバイス1となる。

0084

また、前述したように、振動素子2は、下面212に設けられている第1電極パッド223および第2電極パッド224を含み、第1振動減衰部材61は、第1電極パッド223に接して設けられ、第2振動減衰部材62は、第2電極パッド224に接して設けられている。これにより、第1、第2振動減衰部材61、62の濡れ性が等しくなるため、第1、第2振動減衰部材61、62の形状ばらつきを低減することができる。

0085

また、前述したように、振動素子2および中継基板3は、同一の材料により構成されている振動基板21および基板31(基板)を有する。これにより、中継基板3と振動素子2との熱膨張係数が実質的に等しくなり、周囲の温度変化による歪等の影響を受け難くなる。そのため、振動素子2に応力が加わり難くなり、振動素子2の振動特性の低下を低減することができる。

0086

また、前述したように、振動デバイス1は、回路素子4を含み、中継基板3は、回路素子4と振動素子2との間に配置されている。このように、振動素子2と回路素子4との間に中継基板3を介在させることにより、例えば、回路素子4の熱撓み等による変形(応力)が振動素子2に伝わり難くなり、振動素子2の振動特性の低下を抑制することができる。

0087

また、前述したように、振動デバイス1は、振動素子2、中継基板3および回路素子4を収納するパッケージ5を含む。これにより、振動素子2、中継基板3および回路素子4を衝撃、埃、熱、湿気(水分)等から好適に保護することができる。

0088

なお、振動デバイス1の構成としては、上記の構成に限定されない。例えば、本実施形態では、振動減衰部材6が第1、第2振動減衰部材61、62を有しているが、これらのうちの一方を省略してもよい。また、振動減衰部材6は、さらに、第3、第4、第5振動減衰部材を有していてもよい。また、本実施形態では、第1、第2振動減衰部材61、62が第1、第2電極パッド223、224上に配置されているが、例えば、振動基板21の下面212に第1、第2電極パッド223、224が形成されておらず、振動基板21の下面212に接して第1、第2振動減衰部材61、62が配置されていてもよい。また、本実施形態では、第1、第2振動減衰部材61、62が略半球形であるが、第1、第2振動減衰部材61、62の形状としては、特に限定されない。例えば、平面視で、楕円形、長円形、三角形、四角形、環状形、異形等であってもよい。また、立体的に見ても、半球形に限定されず、円柱三角柱四角柱等の柱形、円錐三角錐四角錐等の錐形であってもよい。

0089

<第2実施形態>
図17は、本発明の第2実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。図18および図19は、それぞれ、図17に示す振動デバイスの変形例を示す断面図である。

0090

本実施形態に係る振動デバイスは、主に、回路素子4が省略されていること以外は、前述した第1実施形態の振動デバイスと同様である。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17ないし図19では、それぞれ、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。

0091

図17に示すように、本実施形態の振動デバイス1では、前述した第1実施形態から回路素子4が省略されており、中継基板3が、接続バンプB2を介して、ベース51の第1凹部511aの底面に固定されている。また、接続バンプB2を介して配線38、39がそれぞれ所定の内部端子53と電気的に接続されている。

0092

このような第2実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。なお、本実施形態の変形例として、例えば、図18に示すように、中継基板3は、接続バンプB2を介して凹部511の底面に固定されていてもよい。また、図19に示すように、ベース51の底面に凹部512が形成されており、この凹部512の底面に回路素子4が配置されていてもよい。

0093

<第3実施形態>
図20は、本発明の第3実施形態に係る振動デバイスを示す断面図である。図21および図22は、それぞれ、図20に示す振動デバイスの変形例を示す断面図である。

0094

本実施形態に係る振動デバイスは、中継基板3が省略されていることと、振動素子2および回路素子4が別々にパッケージ5に支持されていること以外は、前述した第1実施形態の振動デバイスと同様である。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20ないし図22では、それぞれ、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。

0095

図20に示すように、本実施形態の振動デバイス1では、前述した第1実施形態から中継基板3が省略されている。そして、回路素子4が接続バンプB1を介して、ベース51の第2凹部511bの底面に固定されている。一方、振動素子2は、第1、第2金属バンプB31、B32を介して、ベース51の第1凹部511aの底面に固定されている。このような構成では、ベース51が振動素子2を支持する支持部材として機能する。

0096

このような第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。なお、本実施形態の変形例として、例えば、図21に示すように、ベース51の底面に凹部512が形成されており、この凹部512の底面に回路素子4が配置されていてもよい。また、図22に示すように、回路素子4がリッド52の上面に配置されており、パッケージ5および回路素子4が外側パッケージ7に収納されていてもよい。

0097

<第4実施形態>
図23は、本発明の第4実施形態に係る振動デバイスが有する振動素子を示す下面図である。

0098

本実施形態に係る振動デバイスは、主に、振動減衰部材6の構成(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23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。

0099

図23に示すように、本実施形態の振動デバイス1では、振動減衰部材6は、振動基板21の下面212の先端部、具体的には、振動領域210と辺21dとの間に設けられている。このような第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。なお、本実施形態では、振動減衰部材6が1つであるが、例えば、振動基板21の先端部に複数の振動減衰部材6を配置してもよい。

0100

<第5実施形態>
図24は、本発明の第5実施形態に係る振動デバイスが有する振動素子を示す上面図である。図25は、図24に示す振動素子の下面図である。

0101

本実施形態に係る振動デバイスは、振動素子2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と同様である。なお、以下の説明では、第5実施形態の振動デバイスに関し、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24および図25では、それぞれ、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。

0102

図24および図25に示すように、本実施形態の振動素子2は、音叉型の振動素子である。振動基板21は、基部23と、基部23から延出する一対の振動腕24、25と、を有する。また、第1励振電極221は、振動腕24の上面211および下面212と、振動腕25の両側面に設けられている。また、第2励振電極222は、振動腕24の両側面と、振動腕25の上面211および下面212に設けられている。また、第1電極パッド223および第2電極パッド224は、それぞれ、基部23の上面211と下面212とに亘って配置されている。このような振動素子2では、上面211側の第1、第2電極パッド223、224に第1、第2金属バンプB31、B32が接合され、下面212側の第1、第2電極パッド223、224に、第1、第2金属バンプB31、B32と重なるようにして第1、第2振動減衰部材61、62が配置されている。

0103

このような第5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。

0104

<第6実施形態>
図26は、本発明の第6実施形態に係る振動デバイスが有する振動素子を示す上面図である。図27は、図26に示す振動素子の下面図である。図28は、図26に示す振動素子の変形例を示す下面図である。

0105

本実施形態に係る振動デバイスは、振動素子2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と同様である。なお、以下の説明では、第6実施形態の振動デバイスに関し、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26ないし図28では、それぞれ、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。

0106

図26および図27に示すように、本実施形態の振動素子2は、音叉型の振動素子である。振動基板21は、基部23と、基部23から延出する一対の振動腕24、25と、基部23から振動腕24、25と反対側へ延出する支持部26と、を有する。また、支持部26は、基部23に接続された接続部261と、接続部261から延出し、振動腕24と並んで延在する支持腕262と、接続部261から延出し、振動腕25と並んで延在する支持腕263と、を有する。

0107

また、第1励振電極221は、振動腕24の上面211および下面212と、振動腕25の両側面に設けられている。また、第2励振電極222は、振動腕24の両側面と、振動腕25の上面211および下面212に設けられている。また、第1電極パッド223は、支持腕263の上面211と下面212とに亘って配置されている。また、第2電極パッド224は、支持腕262の上面211と下面212とに亘って配置されている。

0108

このような振動素子2では、上面211側の第1、第2電極パッド223、224に第1、第2金属バンプB31、B32が接合され、下面212側の第1、第2電極パッド223、224に、第1、第2金属バンプB31、B32と重なるようにして第1、第2振動減衰部材61、62が配置されている。

0109

このような第6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。また、本実施形態の変形例として、例えば、図28に示すような構成とすることができる。図28では、振動腕24および振動腕25の延長線上の中心線の上に振動減衰部材6が設けられている。この位置は、スプリアス振動の伝達経路上であるため、当該位置に振動減衰部材6を配置しても、本実施形態と同様にスプリアス振動を効果的に減衰させることができる。

0110

<第7実施形態>
次に、本発明の第7実施形態に係る電子機器について説明する。

0111

図29は、本発明の第7実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。

0112

図29に示すモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューター1100は、本発明の振動デバイスを備える電子機器を適用したものである。この図において、パーソナルコンピューター1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示部1108を備えた表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター1100には、例えば、発振器として用いられる振動デバイス1が内蔵されている。

0113

このようなパーソナルコンピューター1100(電子機器)は、振動デバイス1を有する。そのため、前述した振動デバイス1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。

0114

<第8実施形態>
次に、本発明の第8実施形態に係る電子機器について説明する。

0115

図30は、本発明の第8実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。

0116

図30に示す携帯電話機1200(PHSも含む)は、本発明の振動デバイスを備える電子機器を適用したものである。携帯電話機1200は、アンテナ(図示せず)、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206を備え、操作ボタン1202と受話口1204との間には、表示部1208が配置されている。このような携帯電話機1200には、例えば、発振器として用いられる振動デバイス1が内蔵されている。

0117

このような携帯電話機1200(電子機器)は、振動デバイス1を有する。そのため、前述した振動デバイス1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。

0118

<第9実施形態>
次に、本発明の第9実施形態に係る電子機器について説明する。

0119

図31は、本発明の第9実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。

0120

図31に示すデジタルスチールカメラ1300は、本発明の振動デバイスを備える電子機器を適用したものである。ケースボディー)1302の背面には表示部1310が設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部1310は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース1302の正面側(図中裏面側)には、光学レンズ撮像光学系)やCCDなどを含む受光ユニット1304が設けられている。そして、撮影者が表示部1310に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン1306を押すと、その時点におけるCCDの撮像信号が、メモリー1308に転送・格納される。このようなデジタルスチールカメラ1300には、例えば、発振器として用いられる振動デバイス1が内蔵されている。

0121

このようなデジタルスチールカメラ1300(電子機器)は、振動デバイス1を有する。そのため、前述した振動デバイス1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。

0123

<第10実施形態>
次に、本発明の第10実施形態に係る移動体について説明する。

0124

図32は、本発明の第10実施形態に係る移動体を示す斜視図である。

0125

図32に示す自動車1500は、本発明の振動デバイスを備える移動体を適用した自動車である。自動車1500には、例えば、発振器として用いられる振動デバイス1が内蔵されている。振動デバイス1は、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)、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電気自動車電池モニター車体姿勢制御システム等の電子制御ユニット(ECU:electronic control unit)に広く適用できる。

0126

このような自動車1500(移動体)は、振動デバイス1を有する。そのため、前述した振動デバイス1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。

0127

なお、移動体としては、自動車1500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。

0128

以上、本発明の振動デバイス、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、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、本発明は、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。

0129

また、前述した実施形態では、振動デバイスを発振器に適用した構成について説明したが、これに限定されず、例えば、振動デバイスを加速度、角速度等の物理量を検出可能な物理量センサーに適用してもよい。この場合、振動素子2として駆動振動モードと、受けた物理量に応じて励振される検出振動モードとを有する素子を用い、回路素子4には、振動素子2を駆動振動モードで駆動させるための駆動回路と、振動素子2の検出振動モードから得られる信号に基づいて物理量を検出する検出回路とを形成すればよい。

0130

1…振動デバイス、2…振動素子、21…振動基板、21a〜21d…辺、210…振動領域、211…上面、212…下面、22…電極、221…第1励振電極、222…第2励振電極、223…第1電極パッド、224…第2電極パッド、225…第1配線、226…第2配線、23…基部、24、25…振動腕、26…支持部、261…接続部、262、263…支持腕、3…中継基板、31…基板、32…支持部、321〜324…縁部、33…中継部、331〜334…縁部、34…基部、341〜344…縁部、35、36…梁部、38…配線、381、382…端子、39…配線、391、392…端子、4…回路素子、40…能動面、41、42…端子、5…パッケージ、51…ベース、511…凹部、511a…第1凹部、511b…第2凹部、512…凹部、52…リッド、53…内部端子、54…外部端子、6…振動減衰部材、61…第1振動減衰部材、62…第2振動減衰部材、7…外側パッケージ、1100…パーソナルコンピューター、1102…キーボード、1104…本体部、1106…表示ユニット、1108…表示部、1200…携帯電話機、1202…操作ボタン、1204…受話口、1206…送話口、1208…表示部、1300…デジタルスチールカメラ、1302…ケース、1304…受光ユニット、1306…シャッターボタン、1308…メモリー、1310…表示部、1500…自動車、B1、B2…接続バンプ、B31…第1金属バンプ、B32…第2金属バンプ、L1…第1軸、L2…第2軸、O…中心、S…収納空間、f…節、h…腹、R1、R2…直径、T、T1、T2…厚さ、θ…角度

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