(57)【要約】【課題】振動素子を安定した姿勢で支持でき、衝撃等によっても振動素子が変形し難い振動デバイス、振動モジュール、電子機器および移動体を提供すること。【解決手段】振動デバイスは、水晶基板と、水晶基板の第１面に配置された第１励振電極と、水晶基板の第２面に第１励振電極と対向配置された第２励振電極と、第１面に配置され、第１、第２励振電極と接続された第１、第２パッド電極とを含む振動素子と、基板と、基板に配置された第１、第２配線とを含むベースと、第１パッド電極と第１配線とを接合する第１接合部材と、第２パッド電極と第２配線とを接合する第２接合部材とを備え、振動素子の重心を通り、Ｘ軸と平行な直線を第１仮想線としたとき、第１、第２接合部材は、第１仮想線を間に挟んで配置され、第１接合部材と第２接合部材とを通る第２仮想線と第１仮想線とのなす角θ１は、１００°＜θ１＜１４０°を満足する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに表裏関係にあり、電気軸であるＸ軸に沿っている第１面および第２面を含む水晶基板と、
前記第１面に配置されている第１励振電極と、
前記第２面に、前記第１励振電極と対向して配置されている第２励振電極と、
前記第１面に配置され、前記第１励振電極と電気的に接続されている第１パッド電極と、
前記第１面に配置され、前記第２励振電極と電気的に接続されている第２パッド電極と、
を含む振動素子と、
基板と、
前記基板に配置されている第１配線および第２配線と、
を含むベースと、
前記第１パッド電極と前記第１配線とを接合する第１接合部材と、
前記第２パッド電極と前記第２配線とを接合する第２接合部材と、
を備え、
前記水晶基板の平面視で、前記振動素子の重心を通り、かつ、前記Ｘ軸と平行な直線を第１仮想線としたとき、
前記第１接合部材は、前記平面視で、前記第１仮想線に対して一方側に位置し、
前記第２接合部材は、前記平面視で、前記第１仮想線と重なるか、または前記第１仮想線に対して他方側に位置し、
前記平面視で、前記第１接合部材と前記第２接合部材とを通る直線を第２仮想線とし、前記第１仮想線と前記第２仮想線とのなす角をθ１としたとき、
４０°＜θ１＜８０°または１００°＜θ１＜１４０°を満足することを特徴とする振動デバイス。
【請求項２】
４５°＜θ１＜７５°または１０５°＜θ１＜１３５°を満足する請求項１に記載の振動デバイス。
【請求項３】
前記平面視で、前記第１励振電極を前記Ｘ軸方向に延長した領域を第１領域としたとき、
前記第１接合部材および前記第２接合部材は、それぞれ、前記第１領域の内側に位置している請求項１または２に記載の振動デバイス。
【請求項４】
前記平面視で、前記第１励振電極を前記Ｘ軸方向に延長した領域を第１領域としたとき、
前記第１接合部材および前記第２接合部材は、それぞれ、前記第１領域の外側に位置し、かつ、前記第１領域を間に挟んで配置されている請求項１または２に記載の振動デバイス。
【請求項５】
前記平面視で、前記第１励振電極を前記Ｘ軸に直交する方向に延長した領域を第２領域としたとき、
前記第１接合部材および前記第２接合部材は、それぞれ、前記第２領域の外側に位置し、かつ、前記第２領域に対して同じ側に位置している請求項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】
前記基板は、シリコン基板を含む請求項１ないし５のいずれか１項に記載の振動デバイス。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の振動デバイスを備えることを特徴とする振動モジュール。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の振動デバイスを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項９】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の振動デバイスを備えることを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動デバイス、振動モジュール、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に記載されている水晶振動素子は、ＡＴカットの水晶基板と、水晶基板の上面に配置された第１励振電極と、水晶基板の下面に第１励振電極と対向して配置された第２励振電極と、水晶基板の上面に配置された第１パッド電極および第２パッド電極と、第１励振電極と第１パッド電極とを接続する第１引き出し配線と、第２励振電極と第２パッド電極とを接続する第２引き出し配線と、を有する。このような水晶振動素子は、第１パッド電極および第２パッド電極において導電性の接合部材を介して対象物に取り付けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２２９１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
また、特許文献１の水晶振動素子では、第１、第２パッド電極が、第１、第２励振電極の中心を通り水晶のＸ軸（電気軸）に対して６０°に傾斜した線分上に並んで配置されている。第１、第２パッド電極をこのような配置とすることにより、水晶振動素子が応力の影響を受け難くなり、優れた振動特性を発揮することができる。しかしながら、このような配置では、平面視で、第１、第２パッド電極が水晶基板の中の偏った位置に配置されているため、例えば、外部からの衝撃等によって水晶振動素子が変形し易く、振動特性を低下させるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本適用例にかかる振動デバイスは、互いに表裏関係にあり、電気軸であるＸ軸に沿っている第１面および第２面を含む水晶基板と、
前記第１面に配置されている第１励振電極と、
前記第２面に、前記第１励振電極と対向して配置されている第２励振電極と、
前記第１面に配置され、前記第１励振電極と電気的に接続されている第１パッド電極と、
前記第１面に配置され、前記第２励振電極と電気的に接続されている第２パッド電極と、
を含む振動素子と、
基板と、
前記基板に配置されている第１配線および第２配線と、
を含むベースと、
前記第１パッド電極と前記第１配線とを接合する第１接合部材と、
前記第２パッド電極と前記第２配線とを接合する第２接合部材と、
を備え、
前記水晶基板の平面視で、前記振動素子の重心を通り、かつ、前記Ｘ軸と平行な直線を第１仮想線としたとき、
前記第１接合部材は、前記平面視で、前記第１仮想線に対して一方側に位置し、
前記第２接合部材は、前記平面視で、前記第１仮想線と重なるか、または前記第１仮想線に対して他方側に位置し、
前記平面視で、前記第１接合部材と前記第２接合部材とを通る直線を第２仮想線とし、前記第１仮想線と前記第２仮想線とのなす角をθ１としたとき、
４０°＜θ１＜８０°または１００°＜θ１＜１４０°を満足する。
【０００６】
本適用例にかかる振動デバイスでは、４５°＜θ１＜７５°または１０５°＜θ１＜１３５°を満足することが好ましい。
【０００７】
本適用例にかかる振動デバイスでは、前記平面視で、前記第１励振電極を前記Ｘ軸方向に延長した領域を第１領域としたとき、
前記第１接合部材および前記第２接合部材は、それぞれ、前記第１領域の内側に位置していることが好ましい。
【０００８】
本適用例にかかる振動デバイスでは、前記平面視で、前記第１励振電極を前記Ｘ軸方向に延長した領域を第１領域としたとき、
前記第１接合部材および前記第２接合部材は、それぞれ、前記第１領域の外側に位置し、かつ、前記第１領域を間に挟んで配置されていることが好ましい。
【０００９】
本適用例にかかる振動デバイスでは、前記平面視で、前記第１励振電極を前記Ｘ軸に直交する方向に延長した領域を第２領域としたとき、
前記第１接合部材および前記第２接合部材は、それぞれ、前記第２領域の外側に位置し、かつ、前記第２領域に対して同じ側に位置していることが好ましい。
【００１０】
本適用例にかかる振動デバイスでは、前記基板は、シリコン基板を含むことが好ましい。
【００１１】
本適用例にかかる振動モジュールは、上述の振動デバイスを備える。
【００１２】
本適用例にかかる電子機器は、上述の振動デバイスを備える。
【００１３】
本適用例にかかる移動体は、上述の振動デバイスを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る振動デバイスを示す斜視図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】振動素子の上面図である。
【図５】振動素子の下面を上側から見た透過図である。
【図６】ＡＴカットのカット角を示す図である。
【図７】振動素子の下面を上側から見た透過図である。
【図８】応力の方向と周波数変動との関係を示すグラフである。
【図９】振動素子の変形例を示し、その下面を上側から見た透過図である。
【図１０】第２実施形態に係る振動素子の下面を上側から見た透過図である。
【図１１】振動素子の変形例を示し、その下面を上側から見た透過図である。
【図１２】第３実施形態に係る振動素子の下面を上側から見た透過図である。
【図１３】第４実施形態に係る振動モジュールを示す断面図である。
【図１４】第５実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
【図１５】第６実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
【図１６】第７実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
【図１７】第８実施形態に係る移動体を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本適用例の振動デバイス、振動モジュール、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。
【００１６】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る振動デバイスを示す斜視図である。図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図である。図３は、図１中のＢ−Ｂ線断面図である。図４は、振動素子の上面図である。図５は、振動素子の下面を上側から見た透過図である。図６は、ＡＴカットのカット角を示す図である。図７は、振動素子の下面を上側から見た透過図である。図８は、応力の方向と周波数変動との関係を示すグラフである。図９は、振動素子の変形例を示し、その下面を上側から見た透過図である。
【００１７】
図１に示すように、振動デバイス１は、振動素子５と、振動素子５を収納するパッケージ２と、を有する。また、図２および図３に示すように、パッケージ２は、振動素子５を収納する凹部３２を有する箱状のリッド３と、凹部３２の開口を塞いでリッド３と接合された板状のベース４と、を有する。そして、凹部３２の開口がベース４で塞がれることにより、振動素子５を収納する収納空間Ｓが形成される。収納空間Ｓは、気密であり、減圧状態、好ましくはより真空に近い状態となっている。ただし、収納空間Ｓの雰囲気は、特に限定されず、例えば、窒素またはＡｒ等の不活性ガスを封入した雰囲気であってもよく、減圧状態でなく大気圧状態または加圧状態となっていてもよい。
【００１８】
ベース４は、絶縁性を有する基板４０と、基板４０に配置された電極４３と、を有する。さらに、基板４０は、ベース基板４１と、ベース基板４１の表面に配置された絶縁膜４２と、を有する。
【００１９】
ベース基板４１は、平面視形状が矩形の板状であり、互いに表裏関係にある下面４１１および上面４１２を有する。また、ベース基板４１は、その上面４１２と下面４１１とを貫通する２つの貫通孔４１５、４１６を有する。
【００２０】
ベース基板４１は、半導体基板である。半導体基板としては、特に限定されず、例えば、シリコン基板、ゲルマニウム基板や、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の化合物半導体基板を用いることができる。ベース基板４１として半導体基板を用いることにより、振動デバイス１を半導体プロセスによって形成することができるため、振動デバイス１を精度よく製造することができると共に、その小型化を図ることができる。また、ベース４に、例えば、発振回路等の半導体回路を形成することができ、ベース４を有効活用することができる。特に、本実施形態では、ベース基板４１として、シリコン基板を用いている。これにより、入手し易く、安価なベース基板４１となる。
【００２１】
ただし、ベース基板４１としては、半導体基板に限定されず、例えば、セラミック基板、ガラス基板等を用いることもできる。なお、セラミック基板やガラス基板を用いた場合のように、ベース基板４１自体が絶縁性を有する場合には、絶縁膜４２を省略することができる。
【００２２】
また、ベース基板４１の表面には絶縁膜４２が配置されている。ただし、絶縁膜４２は、上面４１２の外縁部すなわちリッド３との接合部には配置されていない。そのため、上面４１２の外縁部は、絶縁膜４２から露出している。絶縁膜４２は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）から構成されている。また、絶縁膜４２の形成方法としては、特に限定されず、例えば、ベース基板４１の表面を熱酸化することにより形成してもよいし、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を用いたプラズマＣＶＤにより形成してもよい。ただし、絶縁膜４２としては、特に限定されず、例えば、ポリイミド等の絶縁性の樹脂材料から構成されていてもよいし、異種材料が積層した複合体で構成されていてもよい。
【００２３】
また、絶縁膜４２上には電極４３が配置されている。電極４３は、互いに離間して配置された第１配線４４および第２配線４５を有する。第１配線４４は、基板４０の上面に配置され、収納空間Ｓ内に臨む内部端子４４１と、基板４０の下面に配置され、パッケージ２の外部に臨む外部端子４４２と、貫通孔４１５内に配置され、内部端子４４１と外部端子４４２とを電気的に接続する貫通電極４４３と、を有する。
【００２４】
同様に、第２配線４５は、基板４０の上面に配置され、収納空間Ｓ内に臨む内部端子４５１と、基板４０の下面に配置され、パッケージ２の外部に臨む外部端子４５２と、貫通孔４１６内に配置され、内部端子４５１と外部端子４５２とを電気的に接続する貫通電極４５３と、を有する。
【００２５】
また、電極４３は、基板４０の下面に配置された２つのダミー端子４６１、４６２を有する。ダミー端子４６１、４６２は、電気的な役割を担っておらず、例えば、パッケージ２と対象物との接合強度を高めるために設けられている。ただし、ダミー端子４６１、４６２の役割としては、これに限定されない。
【００２６】
リッド３は、その下面３１に開口する有底の凹部３２を有する箱状をなす。このようなリッド３は、半導体基板である。半導体基板としては、特に限定されず、例えば、シリコン基板、ゲルマニウム基板や、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の化合物半導体基板を用いることができる。リッド３として半導体基板を用いることにより、振動デバイス１を半導体プロセスによって形成することができるため、振動デバイス１を精度よく製造することができると共に、その小型化を図ることができる。特に、本実施形態では、リッド３としてシリコン基板を用いている。これにより、入手し易く、安価なリッド３となる。また、ベース基板４１とリッド３の材料を揃えることができ、これらの熱膨張係数差を実質的にゼロとすることができる。そのため、熱膨張に起因する熱応力の発生が抑えられ、優れた振動特性を有する振動デバイス１となる。
【００２７】
ただし、リッド３としては、半導体基板に限定されず、例えば、セラミック基板、ガラス基板等を用いることもできる。また、リッド３として、ベース基板４１と異種の基板を用いてもよい。特に、リッド３として光透過性を有するガラス基板を用いると、振動デバイス１の製造後に、リッド３を介して振動素子５にレーザーを照射して第１励振電極５２１の一部を除去し、振動素子５の周波数調整を行うことができる。
【００２８】
このようなリッド３は、その下面３１において接合部材６を介してベース基板４１の上面４１２と直接接合されている。本実施形態では、直接接合の中でも金属同士の拡散を利用した拡散接合を用いてリッド３とベース基板４１とが接合されている。具体的には、リッド３の下面３１に金属膜を設けると共に、ベース基板４１の上面４１２に金属膜を設け、これら金属膜同士を拡散接合することにより接合部材６が形成され、この接合部材６を介してリッド３とベース基板４１とが接合されている。ただし、接合方法としては、これに限定されず、例えば、リッド３の下面３１とベース基板４１の上面４１２とにアルゴンガス等の不活性ガスを照射して、これらの面を活性し、下面３１と上面４１２とを直接接合してもよい。また、樹脂接着剤、低融点ガラス等の各種接合部材を用いて接合してもよい。
【００２９】
図４および図５に示すように、振動素子５は、ＡＴカットの水晶基板５１と、水晶基板５１の表面に配置された電極５２と、を有する。水晶基板５１は、厚みすべり振動モードを有し、三次の周波数温度特性を有している。そのため、優れた温度特性を有する振動素子５が得られる。
【００３０】
ＡＴカットの水晶基板５１について簡単に説明すると、水晶基板５１は、互いに直交する結晶軸Ｘ、Ｙ、Ｚを有している。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、それぞれ、電気軸、機械軸、光学軸と呼ばれる。図６に示すように、水晶基板５１は、Ｘ−Ｚ面をＸ軸回りに所定の角度θ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」であり、θ＝３５°１５’回転させた平面に沿って切り出した基板を「ＡＴカット水晶基板」という。なお、以下では、角度θに対応してＸ軸まわりに回転したＹ軸およびＺ軸をＹ’軸およびＺ’軸とする。すなわち、水晶基板５１は、Ｙ’軸方向に厚みを有し、Ｘ−Ｚ’面方向に広がりを有する。ただし、水晶基板５１としては、厚みすべり振動を励振することができ、Ｘ軸を含む面方向に広がりを有するものであれば、ＡＴカットの水晶基板に限定されない。なお、以下では、各軸の矢印先端側を「プラス側」とも言い、その反対側を「マイナス側」とも言う。
【００３１】
図４および図５に示すように、水晶基板５１の外形は、Ｙ’軸方向からの平面視で矩形であり、互いに表裏関係にある下面５１ａおよび上面５１ｂを有する。そして、水晶基板５１は、下面５１ａをベース４側に向けて配置されている。また、本実施形態では、水晶基板５１は、Ｘ軸方向を長辺とし、Ｚ’軸方向を短辺とする長手形である。また、水晶基板５１は、厚みすべり振動する振動部５１１と、振動部５１１の周囲に位置し、振動部５１１と一体化された支持部５１２と、を有する。また、水晶基板５１は、メサ型をなし、振動部５１１が支持部５１２よりも厚く形成されている。振動部５１１は、支持部５１２に対してＹ’軸方向の両側に突出している。
【００３２】
ただし、水晶基板５１は、これに限定されず、振動部５１１と支持部５１２とが同じ厚さであるフラット型であってもよいし、振動部５１１が支持部５１２よりも薄い逆メサ型であってもよい。また、水晶基板５１の周囲を研削して面取りするベベル加工や、上面および下面を凸曲面とするコンベックス加工が施されていてもよい。また、メサ型の場合には、下面５１ａ側および上面５１ｂ側の一方にだけ突出した構成であってもよいし、逆メサ型の場合には、下面５１ａ側および上面５１ｂ側の一方にだけ凹没した構成であってもよい。
【００３３】
電極５２は、振動部５１１の下面５１１ａに配置された第１励振電極５２１と、振動部５１１の上面５１１ｂに配置され、振動部５１１を間に挟んで第１励振電極５２１と対向する第２励振電極５２２と、を有する。また、電極５２は、支持部５１２の下面５１２ａに配置された第１パッド電極５２３および第２パッド電極５２４と、第１励振電極５２１と第１パッド電極５２３とを接続する第１引き出し配線５２５と、第２励振電極５２２と第２パッド電極５２４とを接続する第２引き出し配線５２６と、を有する。
【００３４】
このような振動素子５は、図２および図３に示すように、導電性の第１接合部材Ｂ１および第２接合部材Ｂ２によってベース４の上面に固定されている。また、第１接合部材Ｂ１は、ベース４が有する内部端子４４１と振動素子５が有する第１パッド電極５２３とを電気的に接続し、第２接合部材Ｂ２は、ベース４が有する内部端子４５１と振動素子５が有する第２パッド電極５２４とを電気的に接続している。
【００３５】
第１、第２接合部材Ｂ１、Ｂ２としては、導電性と接合性とを兼ね備えていれば、特に限定されず、例えば、金バンプ、銀バンプ、銅バンプ、はんだバンプ等の各種金属バンプ、ポリイミド系、エポキシ系、シリコーン系、アクリル系の各種接着剤に銀フィラー等の導電性フィラーを分散させた導電性接着剤等を用いることができる。第１、第２接合部材Ｂ１、Ｂ２として前者の金属バンプを用いると、第１、第２接合部材Ｂ１、Ｂ２からのガスの発生を抑制でき、収納空間Ｓの環境変化、特に圧力の上昇を効果的に抑制することができる。一方、第１、第２接合部材Ｂ１、Ｂ２として後者の導電性接着剤を用いると、第１、第２接合部材Ｂ１、Ｂ２が金属パンプに比べて柔らかくなり、振動素子５に応力が生じ難くなる。
【００３６】
以上、振動デバイス１の全体構成について説明した。次に、図７に基づいて、振動デバイス１の特徴の１つでもある第１、第２接合部材Ｂ１、Ｂ２の配置について説明する。なお、以下では、振動素子５の厚さ方向すなわちＹ’軸方向からの平面視（以下、単に「平面視」とも言う）で、第１励振電極５２１をＸ軸方向に延長した領域を第１領域Ｑ１とし、第１励振電極５２１をＺ’軸方向に延長した領域を第２領域Ｑ２とする。第１接合部材Ｂ１および第２接合部材Ｂ２は、それぞれ、第２領域Ｑ２の外側に位置し、かつ、第２領域Ｑ２に対して同じ側、本実施形態では、Ｘ軸方向マイナス側に位置している。このように、第１、第２接合部材Ｂ１、Ｂ２を第２領域Ｑ２に対して同じ側に配置することにより、振動素子５の小型化を図ることができる。
【００３７】
また、第１接合部材Ｂ１および第２接合部材Ｂ２は、それぞれ、第１領域Ｑ１の内側に位置している。このように、第１、第２接合部材Ｂ１、Ｂ２を第１領域Ｑ１の内側に配置することにより、振動素子５の小型化を図ることができる。
【００３８】
また、平面視で、振動素子５の重心Ｇを通り、かつ、Ｘ軸と平行な仮想線を第１仮想線α１としたとき、第１接合部材Ｂ１は、第１仮想線α１に対して一方側、本実施形態ではＺ’軸方向プラス側に位置している。一方、第２接合部材Ｂ２は、第１仮想線α１に対して他方側、本実施形態ではＺ’軸方向マイナス側に位置している。また、平面視で、第１接合部材Ｂ１と第２接合部材Ｂ２とを通る仮想線を第２仮想線α２としたとき、第２仮想線α２は、第１仮想線α１すなわちＸ軸に対して傾斜している。第１、第２接合部材Ｂ１、Ｂ２をこのように配置することにより、第１、第２接合部材Ｂ１、Ｂ２を振動素子５の長手方向および短手方向にそれぞれ離間して配置することができるため、振動素子５をバランスよく、安定した姿勢で支持することができる。
【００３９】
第１仮想線α１と第２仮想線α２とのなす角θ１は、１００°＜θ１＜１４０°の関係を満足している。これにより、振動素子５の応力感度（周波数変化／応力）が十分に小さくなる。つまり、応力による周波数変動が十分に小さくなる。そのため、例えば、ベース基板４１と水晶基板５１との熱膨張係数の差に起因して生じる熱応力が振動素子５に加わっても、さらには、その大小によっても、振動素子５の周波数特性をほぼ一定に保つことができる。したがって、安定した振動特性を有する振動デバイス１となる。
【００４０】
以下、この理由について簡単に説明する。図８は、応力Ｆの方向と、受けた応力に起因した周波数変動の関係を示すグラフである。同図から、応力の方向がＸ軸から１２０°程度傾斜している場合（＝ｔ１）に、周波数変動がゼロであることが分かる。そのため、前述したように、１００°＜θ１＜１４０°の関係を満足することにより、振動素子５の応力感度が十分に小さくなり、応力に起因する周波数変動を十分に小さく抑えることができる。なお、１００°＜θ１＜１４０°であれば、特に限定されないが、１０５°＜θ１＜１３５°であることが好ましく、１１０°＜θ１＜１３０°であることがより好ましい。これにより、上述の効果をより顕著に発揮することができる。
【００４１】
特に、本実施形態では、第１、第２接合部材Ｂ１、Ｂ２を介して振動素子５が取り付けられているベース基板４１がシリコン基板で構成されている。シリコンの線膨張係数が２．８ｐｐｍ／℃であるのに対して、水晶のＸ軸方向の線膨張係数が１３．７ｐｐｍ／℃であり、Ｚ’軸方向の線膨張係数が１１．６ｐｐｍ／℃である。このように、シリコンと水晶とでは線膨張係数が大きく異なっているため、本実施形態の振動デバイス１は、振動素子５に熱応力が加わり易く、その強さも大きくなり易い構成となっている。そのため、４０°＜θ１＜８０°を満足することにより、その効果がより大きなものとなる。なお、例えば、ベース基板４１に適用可能なセラミック基板の線膨張係数は、７．０ｐｐｍ／℃であり、シリコンと比べて水晶との線膨張係数の差が小さい。そのため、振動素子５に熱応力が加わり難く、その強さも大きくなり難い。このようなことからも、ベース基板４１がシリコン基板である場合に、特に、その効果を発揮することができると言える。
【００４２】
なお、図８に示すように、応力Ｆの方向がＸ軸から１２０°傾斜している場合（＝ｔ２）にも、周波数変動がゼロであることが分かる。そのため、本実施形態の変形例として、図９に示すように、４０°＜θ１＜８０°となるように、第１、第２接合部材Ｂ１、Ｂ２が配置されていてもよい。このような配置によっても、振動素子５の応力感度が十分に小さくなり、応力に起因する周波数変動を十分に小さく抑えることができる。なお、４０°＜θ１＜８０°であれば、特に限定されないが、４５°＜θ１＜７５°であることが好ましく、５０°＜θ１＜７０°であることがより好ましい。これにより、上述の効果をより顕著に発揮することができる。
【００４３】
ここで、第２仮想線α２は、平面視で、第１接合部材Ｂ１および第２接合部材Ｂ２と重なっているか接していればよいが、好ましくは、第１接合部材Ｂ１の中心Ｏｂ１と第２接合部材Ｂ２の中心Ｏｂ２とを通る仮想線であることが好ましい。これにより、上述した効果をより確実に発揮することができる。
【００４４】
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、互いに表裏関係にあり、電気軸であるＸ軸に沿っている第１面である下面５１ａおよび第２面である上面５１ｂを含む水晶基板５１と、下面５１ａに配置されている第１励振電極５２１と、上面５１ｂに、第１励振電極５２１と対向して配置されている第２励振電極５２２と、下面５１ａに配置され、第１励振電極５２１と電気的に接続されている第１パッド電極５２３と、下面５１ａに配置され、第２励振電極５２２と電気的に接続されている第２パッド電極５２４と、を含む振動素子５と、基板４０と、基板４０に配置されている第１配線４４および第２配線４５と、を含むベース４と、第１パッド電極５２３と第１配線４４とを接合する第１接合部材Ｂ１と、第２パッド電極５２４と第２配線４５とを接合する第２接合部材Ｂ２と、を備える。また、水晶基板５１の平面視で、振動素子５の重心Ｇを通り、かつ、Ｘ軸と平行な直線を第１仮想線α１としたとき、第１接合部材Ｂ１は、平面視で、第１仮想線α１に対して一方側に位置し、第２接合部材Ｂ２は、平面視で、第１仮想線α１に対して他方側に位置する。そして、平面視で、第１接合部材Ｂ１と第２接合部材Ｂ２とを通る直線を第２仮想線α２とし、第１仮想線α１と第２仮想線α２とのなす角をθ１としたとき、４０°＜θ１＜８０°または１００°＜θ１＜１４０°を満足する。
【００４５】
このような構成とすることにより、振動素子５の応力感度が十分に小さくなる。そのため、振動素子５に応力が加わっても、さらには、その大きさによっても、振動素子５の周波数特性をほぼ一定に保つことができる。したがって、安定した振動特性を有する振動デバイス１となる。また、第１、第２接合部材Ｂ１、Ｂ２をＸ軸方向およびＺ’軸方向にそれぞれ離間して配置することができ、第１、第２接合部材Ｂ１、Ｂ２が振動素子５のＺ’軸方向の一方側に偏って配置されることもないため、振動素子５をバランスよく、安定した姿勢で支持することができる。したがって、衝撃等によっても、振動素子５が変形し難く、より安定した振動特性を発揮することができる。
【００４６】
また、前述したように、振動デバイス１は、４５°＜θ１＜７５°または１０５°＜θ１＜１３５°を満足することが好ましい。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、より安定した振動特性を有する振動デバイス１となる。
【００４７】
また、前述したように、平面視で、第１励振電極５２１を前記Ｘ軸方向に延長した領域を第１領域Ｑ１としたとき、第１接合部材Ｂ１および第２接合部材Ｂ２は、それぞれ、第１領域Ｑ１の内側に位置している。これにより、振動デバイス１の小型化を図ることができる。
【００４８】
また、前述したように、平面視で、第１励振電極５２１をＸ軸に直交する方向すなわちＺ’軸方向に延長した領域を第２領域Ｑ２としたとき、第１接合部材Ｂ１および第２接合部材Ｂ２は、それぞれ、第２領域Ｑ２の外側に位置し、かつ、第２領域Ｑ２に対して同じ側、本実施形態ではＸ軸方向マイナス側に位置している。これにより、振動デバイス１の小型化を図ることができる。
【００４９】
また、前述したように、基板４０は、シリコン基板を含んでいる。シリコンと水晶とでは線膨張係数が大きく異なっているため、振動デバイス１は、振動素子５に熱応力が加わり易く、その強さも大きくなり易い構成となる。したがって、上述した効果がより寄与する構成となる。
【００５０】
＜第２実施形態＞
図１０は、第２実施形態に係る振動素子の下面を上側から見た透過図である。図１１は、振動素子の変形例を示し、その下面を上側から見た透過図である。
【００５１】
本実施形態に係る振動デバイス１は、第１、第２接合部材Ｂ１、Ｂ２の配置が異なること以外は、前述した第１実施形態の振動デバイス１と同様である。なお、以下の説明では、第２実施形態の振動デバイス１に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１０および図１１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。
【００５２】
図１０に示すように、第１接合部材Ｂ１は、第１仮想線α１に対して一方側、本実施形態ではＺ’軸方向プラス側に位置している。一方、第２接合部材Ｂ２は、平面視で、第１仮想線α１と重なっている。また、第１仮想線α１と第２仮想線α２とのなす角θ１は、１００°＜θ１＜１４０°の関係を満足している。このような配置によっても、振動素子５の応力感度が十分に小さくなり、応力に起因する周波数変動を十分に小さく抑えることができる。なお、本実施形態の変形例として、図１１に示すように、４０°＜θ１＜８０°となるように、第１、第２接合部材Ｂ１、Ｂ２が配置されていてもよく、本実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００５３】
以上のように、本実施形態の振動デバイス１では、水晶基板５１の平面視で、振動素子５の重心Ｇを通り、かつ、Ｘ軸と平行な直線を第１仮想線α１としたとき、第１接合部材Ｂ１は、平面視で、第１仮想線α１に対して一方側に位置し、第２接合部材Ｂ２は、平面視で、第１仮想線α１と重なっている。そして、平面視で、第１接合部材Ｂ１と第２接合部材Ｂ２とを通る直線を第２仮想線α２とし、第１仮想線α１と第２仮想線α２とのなす角をθ１としたとき、４０°＜θ１＜８０°または１００°＜θ１＜１４０°である。
【００５４】
このような構成とすることにより、振動素子５の応力感度が十分に小さくなる。そのため、振動素子５に応力が加わっても、さらには、その大きさによっても、振動素子５の周波数特性をほぼ一定に保つことができる。したがって、安定した振動特性を有する振動デバイス１となる。また、第１、第２接合部材Ｂ１、Ｂ２をＸ軸方向およびＺ’軸方向にそれぞれ離間して配置することができ、第１、第２接合部材Ｂ１、Ｂ２が振動素子５のＺ’軸方向の一方側に偏って配置されることもないため、振動素子５をバランスよく、安定した姿勢で支持することができる。したがって、衝撃等によっても、振動素子５が変形し難く、より安定した振動特性を発揮することができる。
【００５５】
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。
【００５６】
＜第３実施形態＞
図１２は、第３実施形態に係る振動素子の下面を上側から見た透過図である。
【００５７】
本実施形態に係る振動デバイス１は、第１、第２接合部材Ｂ１、Ｂ２の配置が異なること以外は、前述した第１実施形態の振動デバイス１と同様である。なお、以下の説明では、第３実施形態の振動デバイス１に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１２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。
【００５８】
図１２に示すように、第１接合部材Ｂ１は、第１領域Ｑ１の外側、本実施形態では第１領域Ｑ１に対してＺ’軸方向プラス側に位置している。一方、第２接合部材Ｂ２は、第１領域Ｑ１の外側、本実施形態では第１領域Ｑ１に対してＺ’軸方向マイナス側に位置している。つまり、第１、第２接合部材Ｂ１、Ｂ２は、第１領域Ｑ１を間に挟んで配置されている。このような構成とすることにより、第１、第２接合部材Ｂ１、Ｂ２を十分に離間して配置することができ、振動素子５をより安定した姿勢でベース４に取り付けることができる。
【００５９】
以上のように、本実施形態の振動デバイス１では、平面視で、第１励振電極５２１をＸ軸方向に延長した領域を第１領域Ｑ１としたとき、第１接合部材Ｂ１および第２接合部材Ｂ２は、それぞれ、第１領域Ｑ１の外側に位置し、かつ、第１領域Ｑ１を間に挟んで配置されている。このような構成とすることにより、第１、第２接合部材Ｂ１、Ｂ２を十分に離間して配置することができ、振動素子５をより安定した姿勢でベース４に取り付けることができる。
【００６０】
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、第１、第２接合部材Ｂ１、Ｂ２のいずれか一方が第１領域Ｑ１内に位置していてもよい。
【００６１】
＜第４実施形態＞
図１３は、第４実施形態に係る振動モジュールを示す断面図である。
【００６２】
図１３に示す振動モジュール１０００は、支持基板１０１０と、支持基板１０１０に搭載された回路基板１０２０と、回路基板１０２０に搭載された振動デバイス１と、回路基板１０２０および振動デバイス１をモールドするモールド材Ｍと、を有する。
【００６３】
支持基板１０１０は、例えば、インターポーザー基板である。支持基板１０１０の上面には複数の接続端子１０１１が配置され、下面には複数の実装端子１０１２が配置されている。また、支持基板１０１０内には図示しない内部配線が配置され、この内部配線を介して、各接続端子１０１１が、対応する実装端子１０１２と電気的に接続されている。このような支持基板１０１０としては、特に限定されず、例えば、シリコン基板、セラミック基板、樹脂基板、ガラス基板、ガラスエポキシ基板等を用いることができる。
【００６４】
また、回路基板１０２０は、ダイアタッチ材を介して支持基板１０１０の上面に接合されている。回路基板１０２０は、振動デバイス１が有する振動素子５を発振させてクロック信号等の基準信号の周波数を生成する発振回路１０２３が形成されており、その上面に発振回路と電気的に接続された複数の端子１０２２が配置されている。そして、一部の端子１０２２は、ボンディングワイヤーＢＷを介して接続端子１０１１と電気的に接続されており、一部の端子１０２２は、例えば、半田等の導電性接合部材Ｂ３を介して振動デバイス１と電気的に接続されている。
【００６５】
モールド材Ｍは、回路基板１０２０および振動デバイス１をモールドし、水分、埃、衝撃等から保護している。モールド材Ｍとしては、特に限定されないが、例えば、熱硬化型のエポキシ樹脂を用いることができ、トランスファーモールド法によってモールドすることができる。
【００６６】
以上のような振動モジュール１０００は、振動デバイス１を備える。そのため、前述した振動デバイス１の効果を享受でき、優れた信頼性を発揮することができる。
【００６７】
＜第５実施形態＞
図１４は、第５実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
【００６８】
図１４に示すラップトップ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。
【００６９】
このように、電子機器としてのパーソナルコンピューター１１００は、振動デバイス１を備える。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。
【００７０】
＜第６実施形態＞
図１５は、第６実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。
【００７１】
図１５に示す携帯電話機１２００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、図示しないアンテナ、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。
【００７２】
このように、電子機器としての携帯電話機１２００は、振動デバイス１を備える。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。
【００７３】
＜第７実施形態＞
図１６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。
【００７４】
図１６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。ボディ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、ボディ１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズや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。
【００７５】
このように、電子機器としてのデジタルスチールカメラ１３００は、振動デバイス１を備える。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。
【００７６】
なお、本発明の電子機器は、前述したパーソナルコンピューター、携帯電話機およびデジタルスチールカメラの他にも、例えば、スマートフォン、タブレット端末、時計（スマートウォッチを含む）、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）、デスクトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等のウェアラブル端末、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、移動体端末基地局用機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター、ネットワークサーバー等に適用することができる。
【００７７】
＜第８実施形態＞
図１７は、第８実施形態に係る移動体を示す斜視図である。
【００７８】
図１７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や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。
【００７９】
このように、移動体としての自動車１５００は、振動デバイス１を備える。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。
【００８０】
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。
【００８１】
以上、本適用例の振動デバイス、振動モジュール、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。
【符号の説明】
【００８２】
１…振動デバイス、２…パッケージ、３…リッド、３１…下面、３２…凹部、４…ベース、４０…基板、４１…ベース基板、４１１…下面、４１２…上面、４１５…貫通孔、４１６…貫通孔、４２…絶縁膜、４３…電極、４４…第１配線、４４１…内部端子、４４２…外部端子、４４３…貫通電極、４５…第２配線、４５１…内部端子、４５２…外部端子、４５３…貫通電極、４６１…ダミー端子、４６２…ダミー端子、５…振動素子、５１…水晶基板、５１ａ…下面、５１ｂ…上面、５１１…振動部、５１１ａ…下面、５１１ｂ…上面、５１２…支持部、５１２ａ…下面、５２…電極、５２１…第１励振電極、５２２…第２励振電極、５２３…第１パッド電極、５２４…第２パッド電極、５２５…第１引き出し配線、５２６…第２引き出し配線、６…接合部材、１０００…振動モジュール、１０１０…支持基板、１０１１…接続端子、１０１２…実装端子、１０２０…回路基板、１０２２…端子、１０２３…発振回路、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…ボディ、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…第１接合部材、Ｂ２…第２接合部材、Ｂ３…導電性接合部材、ＢＷ…ボンディングワイヤー、Ｇ…重心、Ｍ…モールド材、Ｏｂ１、Ｏｂ２…中心、Ｑ１…第１領域、Ｑ２…第２領域、Ｓ…収納空間、α１…第１仮想線、α２…第２仮想線、θ…角度、θ１…角
【図１】
2020123881.tif 000003
【図２】
2020123881.tif 000004
【図３】
2020123881.tif 000005
【図４】
2020123881.tif 000006
【図５】
2020123881.tif 000007
【図６】
2020123881.tif 000008
【図７】
2020123881.tif 000009
【図８】
2020123881.tif 000010
【図９】
2020123881.tif 000011
【図１０】
2020123881.tif 000012
【図１１】
2020123881.tif 000013
【図１２】
2020123881.tif 000014
【図１３】
2020123881.tif 000015
【図１４】
2020123881.tif 000016
【図１５】
2020123881.tif 000017
【図１６】
2020123881.tif 000018
【図１７】
2020123881.tif 000019