(57)【要約】【課題】振動特性を損なわず、精度の高い周波数調整を可能とする振動片を提供する。【解決手段】基部１５と、基部１５から延びる面外振動をする振動腕１１，１２，１３と、振動腕１１，１２，１３に形成され振動腕１１，１２，１３を励振させる励振電極と、振動腕１１，１２，１３に形成され振動腕１１，１２，１３の周波数を調整する第１質量部５１，５２，５３と、を有し、第１質量部５１，５２，５３および励振電極は振動腕１１，１２，１３の面外振動により圧縮力と伸長力とが交互に加わる対向する面の一方の面に配置され、第１質量部５１，５２，５３が基部１５から振動腕１１，１２，１３の長さの１／２を超えた振動腕１１，１２，１３の先端側であり、かつ、密度Ｄ（×１０3ｋｇ／ｍ3）が、２．２０≦Ｄ≦８．９２、の範囲内にある金属膜または絶縁膜で形成されている。【選択図】図４
2011155629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１軸と該第１軸に直交する第２軸とを含む平面上に設けられた基部と、
前記基部から第１軸方向に延びる振動腕と、
前記振動腕に設けられ前記振動腕を励振させる励振電極と、
前記振動腕に設けられ前記振動腕の周波数を調整する第１質量部と、を有し、
前記振動腕は前記平面に対し垂直方向に屈曲振動し、屈曲振動により圧縮または伸長す
る第１面と、前記第１面が圧縮したときに伸長し前記第１面が伸長したときに圧縮する第
２面とを、有し
前記第１質量部は前記振動腕の前記基部側の端部から第１軸方向の全長の１／２を超え
た領域に設けられ、かつ、密度Ｄ（×１０3ｋｇ／ｍ3）が、２．２０≦Ｄ≦８．９２、の
範囲内にある材料を用いたことを特徴とする振動片。
【請求項２】
請求項１に記載の振動片において、
前記第１質量部は、ＳｉＯ2、Ａｌ、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、およびＣ
ｕの中から選択される材料を用いたことを特徴とする振動片。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の振動片において、
前記振動腕の先端部に、密度Ｄ（×１０3ｋｇ／ｍ3）が、Ｄ＞８．９２、である第２質
量部が設けられたことを特徴とする振動片。
【請求項４】
請求項３に記載の振動片において、
前記第２質量部は、Ａｇ、Ａｕ、およびＰｔの中から選択される材料を用いたことを特
徴とする振動片。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の振動片と、
前記振動片を収納したパッケージと、
を備えたことを特徴とする振動子。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の振動片と、
前記振動片に接続された回路素子と、
を備えたことを特徴とする発振器。
【請求項７】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の振動片を用いたことを特徴とする電子機器。
【請求項８】
第１軸と該第１軸に直交する第２軸とを含む平面上に形成される基部と、前記基部から
第１軸方向に延びる振動腕と、前記振動腕に形成され前記振動腕を励振させる励振電極と
、前記振動腕に形成され前記振動腕の周波数を調整する第１質量部と、を有し、前記振動
腕は前記平面に対し垂直方向に屈曲振動し、屈曲振動により圧縮または伸長する第１面と
、前記第１面が圧縮したときに伸長し前記第１面が伸長したときに圧縮する第２面とを有
した振動片を用意する工程と、
前記第１質量部の質量を変化させることにより前記振動腕の周波数を調整する周波数調
整工程と、を有し、
前記第１質量部は前記振動腕の前記基部側の端部から第１軸方向の全長の１／２を超え
た領域に形成され、かつ、密度Ｄ（×１０3ｋｇ／ｍ3）が、２．２０≦Ｄ≦８．９２、の
範囲内にある材料で形成されていることを特徴とする周波数調整方法。
【請求項９】
請求項８に記載の周波数調整方法において、
前記振動腕の先端部に、密度Ｄ２（×１０3ｋｇ／ｍ3）が、Ｄ２＞８．９２である第２
質量部が設けられ、
前記第２質量部の質量を変化させることにより前記振動腕の周波数を粗調する粗調工程を
有し、
前記粗調工程後に前記微調工程を行うことを特徴とする周波数調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動片、振動子、発振器、電子機器、および周波数調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
振動腕を有する振動子において、振動腕が面内で振動するのではなく、振動腕の厚み方
向に振動（面外振動）する振動片が知られている。この振動片は、一般に奇数本の振動腕
を有し、３本以上の振動腕を持つ場合、隣り合う振動腕が反対方向の振動を交互に繰り返
す振動（ウォークモード振動）を行う。
面内振動を行う音叉型の振動子における周波数の調整は、振動腕の先端部に振動方向の
平面に錘を設け、この錘にレーザー光などを照射して錘の一部を除去して行っている。こ
れは錘の一部を除去し、振動腕の重量を減少させることで周波数を順次高くして周波数調
整が行われる（例えば特許文献１参照）。
これに対して、面外振動を行う振動子の周波数は、振動腕の振動方向の厚みに比例し、
振動腕の長さの二乗に反比例する。このため、周波数の調整は振動腕の厚みとなる面に錘
を付加せず振動腕の側面に錘を付加し、レーザー光を照射してこの側面の錘の一部を除去
することで行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３１８６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
面外振動を行う振動子の小型化を図る場合、振動腕の長さが短くなるため、同じ周波数
を得るためには振動腕の厚みを薄くする必要がある。
しかしながら、振動片の周波数調整のために薄い振動腕の側面に錘を付加することは困
難である。また、振動腕の側面に錘を付加することができたとしても、レーザー光を照射
してこの錘の一部を削除することは非常に困難であり、面外振動を行う振動子の周波数調
整を容易にかつ精度よく行うことが望まれている。
【０００５】
面外振動を行う振動片において、音叉型の面内振動を行う振動片と同様に振動腕に厚み
方向の膜の付加または膜の除去を行って周波数調整をする場合には、単純な錘の効果だけ
でなく厚みの変化も考慮する必要がある。このため、面外振動を行う振動子において振動
腕の厚み方向に膜の付加または膜の除去による周波数調整は困難であると考えられていた
。
【０００６】
そこで、発明者は基部に１本の振動腕が形成された面外振動を行う振動片をモデルとし
て、振動腕の一面に金（Ａｕ）膜を形成し、それを振動腕の先端側から削除していったと
きの周波数の変化をシミュレーションして考察を行った。
その考察によれば、振動腕に形成した金属膜または絶縁膜等の質量部を先端側から削除
していくと、周波数は順次高くなるように変化し、振動腕のほぼ中央部で周波数の変化が
ゼロになる。そして、さらに金属膜または絶縁膜等の質量部を基部に向かって除去してい
くと、今度は周波数が低くなるように変化していく。
このように、発明者は、振動腕の長さのほぼ中央付近に周波数変化の方向が異なる境界
が存在することを見出し、この現象を利用して振動子の周波数調整が可能であると考えた
。特に、振動腕の中央付近では、金属膜または絶縁膜等の質量部の除去による周波数変化
が小さく、精度の高い周波数調整が期待できる。
【０００７】
しかしながら、振動腕には振動腕を励振するために、励振電極を基部から振動腕の１／
２程度の長さで形成する必要がある。これは、励振電極を少なくとも振動腕の１／２程度
の長さで形成しないと励振効率が悪くなってＣＩ値が増加し、振動片の良好な振動特性が
得られないことによる。
このため、質量部を振動片の長さの半分より先端側に設けた場合、金属膜または絶縁膜
等を除去することによる周波数の変化量が大きく微調が困難であり、精度よく周波数を調
整できないという問題がある。
【０００８】
また、質量部を励振電極とは反対の面に形成することで振動腕の長さの中央付近に質量
部を設けることができ、微調を可能とするが、この質量部はレーザー光を照射などして金
属膜または絶縁膜等を除去するため、裏面の励振電極に損傷を与えるおそれがある。そし
て、励振電極が損傷することで振動片の振動特性が劣化する。
このことから、振動片の振動特性を損なわず、精度の高い周波数調整を可能とする振動
片が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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
形態または適用例として実現することが可能である。
【００１０】
［適用例１］本適用例に係る振動片は、第１軸と該第１軸に直交する第２軸とを含む平
面上に設けられた基部と、前記基部から第１軸方向に延びる振動腕と、前記振動腕に設け
られ前記振動腕を励振させる励振電極と、前記振動腕に設けられ前記振動腕の周波数を調
整する第１質量部と、を有し、前記振動腕は前記平面に対し垂直方向に屈曲振動し、屈曲
振動により圧縮または伸長する第１面と、前記第１面が圧縮したときに伸長し前記第１面
が伸長したときに圧縮する第２面とを、有し前記第１質量部は前記振動腕の前記基部側の
端部から第１軸方向の全長の１／２を超えた領域に設けられ、かつ、密度Ｄ（×１０3ｋ
ｇ／ｍ3）が、２．２０≦Ｄ≦８．９２、の範囲内にある材料を用いたことを特徴とする
。
【００１１】
この構成によれば、振動片の第１質量部が基部から振動腕の長さ（振動腕の全長）の１
／２を超えた振動腕の先端側であり、かつ、密度Ｄ（×１０3ｋｇ／ｍ3）が、２．２０≦
Ｄ≦８．９２、の範囲内にある材料で形成されている。
このことから、振動片の振動腕を励振させる励振電極の長さとして、振動腕の全長の１
／２を確保することができ、実用上の発振においてＣＩ値が低く、充分な振動特性が得ら
れる。
また、第１質量部に形成される材料の密度Ｄ（×１０3ｋｇ／ｍ3）が、２．２０≦Ｄ≦
８．９２、の範囲内にあることから、振動腕の平面に膜を形成したときに、錘効果と厚み
効果の切り替わる境界が振動腕の長さの１／２を超えた付近の部分に形成できる。この部
分は膜の除去または付加に対して周波数の変化量が小さく、周波数調整における微調に利
用でき、精度の高い周波数調整が可能となる。
このように、本適用例によれば振動片の振動特性を確保しつつ、精度の高い周波数調整
が可能な振動片を提供できる。
【００１２】
［適用例２］上記適用例にかかる振動片において、前記第１質量部は、ＳｉＯ2、Ａｌ
、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、およびＣｕの中から選択される材料を用いた
ことが望ましい。
【００１３】
これらの第１質量部に採用される材料は、密度Ｄ（×１０3ｋｇ／ｍ3）が、２．２０≦
Ｄ≦８．９２、の範囲内にあり、振動腕の上に容易に形成することができる。
【００１４】
［適用例３］上記適用例にかかる振動片において、前記振動腕の先端部に、密度Ｄ（×
１０3ｋｇ／ｍ3）が、Ｄ＞８．９２、である第２質量部が設けられたことが望ましい。
【００１５】
この構成によれば、密度Ｄ（×１０3ｋｇ／ｍ3）が、Ｄ＞８．９２である材料を振動腕
の先端部に設けることで、周波数調整において粗調をする部分として利用できる。振動腕
の先端部は、膜の除去または付加に対して周波数の変化量が大きく、調整量の多い振動片
の周波数調整における加工時間を短時間にすることが可能である。
【００１６】
［適用例４］上記適用例にかかる振動片において、前記第２質量部は、Ａｇ、Ａｕ、お
よびＰｔの中から選択される材料を用いたことが望ましい。
【００１７】
この構成によれば、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、から選択される材料で第２質量部が形成され、
振動腕の上にこれらの第２質量部を容易に形成することができる。
【００１８】
［適用例５］本適用例にかかる振動子は、上記適用例のいずれかに記載の振動片と、前
記振動片を収納したパッケージと、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、振動子は、振動特性が良好で精度よく周波数調整が行える振動片を
備えており、周波数精度に優れた振動子を提供できる。
【００２０】
［適用例６］本適用例にかかる発振器は、上記適用例のいずれかに記載の振動片と、前
記振動片に接続された回路素子と、を備えたことを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、発振器は、振動特性が良好で精度よく周波数調整が行える振動片を
備えており、周波数精度に優れた発振器を提供できる。
【００２２】
［適用例７］本適用例にかかる電子機器は、上記適用例のいずれかに記載の振動片を用
いたことを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、上記適用例１〜４のいずれか一例に記載の効果を奏する電子機器を
提供することができる。
【００２４】
［適用例８］本適用例にかかる周波数調整方法は、第１軸と該第１軸に直交する第２軸
とを含む平面上に形成される基部と、前記基部から第１軸方向に延びる振動腕と、前記振
動腕に形成され前記振動腕を励振させる励振電極と、前記振動腕に形成され前記振動腕の
周波数を調整する第１質量部と、を有し、前記振動腕は前記平面に対し垂直方向に屈曲振
動し、屈曲振動により圧縮または伸長する第１面と、前記第１面が圧縮したときに伸長し
前記第１面が伸長したときに圧縮する第２面とを有した振動片を用意する工程と、前記第
１質量部の質量を変化させることにより前記振動腕の周波数を調整する周波数調整工程と
、を有し、前記第１質量部は前記振動腕の前記基部側の端部から第１軸方向の全長の１／
２を超えた領域に形成され、かつ、密度Ｄ（×１０3ｋｇ／ｍ3）が、２．２０≦Ｄ≦８．
９２、の範囲内にある材料で形成されていることを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、第１質量部に形成される材料の密度Ｄ（×１０3ｋｇ／ｍ3）が、２
．２０≦Ｄ≦８．９２、の範囲内にあることから、振動腕の平面に膜を形成したときに、
錘効果と厚み効果の切り替わる境界が振動腕の長さの１／２を超えた付近の部分に形成で
きる。この部分は膜の除去または付加に対して周波数の変化量が小さく、周波数調整にお
ける微調に利用でき、精度の高い周波数調整が可能である。
【００２６】
［適用例９］上記適用例に係る周波数調整方法は、前記振動腕の先端部に、密度Ｄ２（
×１０3ｋｇ／ｍ3）が、Ｄ２＞８．９２である第２質量部が設けられ、前記第２質量部の
質量を変化させることにより前記振動腕の周波数を粗調する粗調工程を有し、前記粗調工
程後に前記微調工程を行うことが好ましい。
【００２７】
このように、振動腕の先端部を粗調用の第２質量部とし密度Ｄ（×１０3ｋｇ／ｍ3）が
、Ｄ＞８．９２である材料を用い、中央部を微調用の第１質量部とし密度Ｄ（×１０3ｋ
ｇ／ｍ3）が、２．２０≦Ｄ≦８．９２である材料を用いることで、励振電極を基部側の
端部から振動腕の中央付近（１／２Ｌ）の位置まで長く形成できるのでＣＩ値の劣化を防
止できる。
また、粗調工程を行い、その後微調工程を行うことで、短時間に効率よく振動片の周波
数調整が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】面外振動を行う振動片の一例を説明する概略斜視図。
【図２】振動腕に形成された第１質量部の形成位置と周波数の関係を示すグラフ。
【図３】振動腕に形成する第１質量部の密度と周波数が増減する境界位置の関係を示すグラフ。
【図４】第１の実施形態の振動片の構成を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断線に沿う概略断面図、（ｃ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ断線に沿う概略断面図。
【図５】第１の実施形態における振動片における周波数調整の手順を説明する模式図。
【図６】変形例における第１質量部の構成を示す構成図。
【図７】第２の実施形態の振動子の構成を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は同図（ａ）のＧ−Ｇ断線に沿う概略断面図。
【図８】第３の実施形態の発振器の構成を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は同図（ａ）のＨ−Ｈ断線に沿う概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
実施形態の説明に先立ち、本発明の理解のために、面外振動を行う振動片における質量
部と周波数の関係について詳細に説明する。
図１は面外振動を行う振動片の一例を説明する概略斜視図である。図２は振動腕に形成
された金属膜または絶縁膜等の質量部の形成位置と周波数の関係を示すグラフである。図
３は振動腕に形成する金属膜または絶縁膜等の質量部の密度と周波数が増減する境界位置
の関係を示すグラフである。
【００３０】
図１に示すように、面外振動を行う振動片１は、基部１５と、基部１５から平行して延
びる３本の振動腕１１，１２，１３を有している。
ここで、振動腕１１，１２，１３が延びる方向をＹ方向、Ｙ方向に直交し振動腕１１，
１２，１３が並ぶ方向をＸ方向としたとき、Ｙ方向とＸ方向に直交する方向をＺ方向とす
る。ここで、Ｙ方向を第１軸、Ｘ方向を第２軸と定義したときに、基部１５は第１軸と第
１軸に直交する第２軸とを含む平面上に形成され、振動腕１１，１２，１３は第１軸方向
に伸長しているとも言える。
【００３１】
面外振動は振動腕の先端がＺ方向、つまりＸＹ平面に対し垂直方向に振動し、かつ隣り
合う振動腕とは反対の方向になるように振動を繰り返す振動である。このような振動は振
動腕が形成されるＸＹ平面から外れて振動するため、一般的に面外振動と呼ばれている。
このため、振動腕１１，１３が＋Ｚ方向に振動し振動腕１２が−Ｚ方向に振動した場合
、ＸＹ平面に形成される振動腕１１，１２，１３の対向する第１面１１ａ，１２ａ，１３
ａと第２面１１ｂ，１２ｂ，１３ｂは、第１面１１ａ，１３ａは圧縮し第２面１１ｂ，１
３ｂは伸長し、他方で第１面１２ａは伸長し第２面１２ｂは圧縮する。また、振動腕１１
，１３が−Ｚ方向に振動し、振動腕１２が＋Ｚ方向に振動した場合は、圧縮と伸長の関係
が前述と逆になる。
なお、振動腕は３本に限らず、１本であっても良いし５本であっても良い。
【００３２】
このような面外振動を行う振動片において、振動片の周波数をｆ、振動腕の全長をＬ、
振動腕の振動方向の厚みをｔとすると、ｆ∝（ｔ／Ｌ2）、という関係がある。
つまり、面外振動を行う振動片の周波数ｆは、振動腕の振動方向の厚みｔに比例し、振
動腕の全長Ｌの二乗に反比例する。
【００３３】
このような振動片１の基本的な特性において、音叉型の面内振動を行う振動片と同様に
、ＸＹ平面内にある振動腕の第１面あるいは第２面に、膜の付加または膜の除去を行って
周波数調整をする場合には、単純な錘の効果だけでなく厚みの変化も考慮する必要がある
。このため、振動腕の第１面あるいは第２面に膜の付加または膜の除去による周波数調整
は困難であると考えられていた。
【００３４】
そこで、発明者は基部に１本の振動腕が形成された振動片をモデルとして、ＸＹ平面内
にある振動腕の一面に金属膜または絶縁膜等の質量部を形成し、それを振動腕の先端側か
ら削除していったときの周波数の変化をシミュレーションして考察を行った。
図２がそのグラフであり、縦軸に規格化された周波数の変化Δｆをとり、横軸に振動腕
の全長Ｌに対する周波数調整膜としての金属膜の基部側の端部からの長さをとっている。
縦軸のΔｆは、振動腕に周波数を調整するための金属膜を形成しないときの周波数をｆ０
とし、周波数を調整するための金属膜を形成したときの周波数をｆとしたときにΔｆ＝（
ｆ−ｆ０）／ｆ０とし、さらにΔｆの最大値が１となるようにΔf（規格化）＝Δｆ／（
Δｆの最大値）として周波数変化量を規格化した値である。なお、このグラフは金属膜と
して金（Ａｕ）膜を形成した場合のデータである。
【００３５】
図２のグラフによれば、振動腕に形成した金属膜を先端側から削除していくと、周波数
は順次高くなるように変化し、振動腕のほぼ中央部で周波数の変化がゼロになる。そして
、さらに金属膜を基部に向かって除去していくと、今度は周波数が低くなるように変化し
ていく。また、周波数の変化量はこの中央部に近いほど小さくなっている。
振動腕の長さの中央付近を境にして、振動腕の先端側では錘効果が支配的になり、金属
膜の除去により周波数は高くなる方向に変化する。また、振動腕の長さの中央付近から振
動腕の基部側では厚み効果が支配的になり、金属膜の除去により周波数は低くなる方向に
変化する。このように、金属膜が金膜の場合、振動腕の長さのほぼ中央付近に周波数変化
の方向が異なる境界が存在する。
【００３６】
図３では、縦軸を周波数調整したときに周波数変化の増減が切り替わる境界位置とし、
横軸に質量部に用いる金属膜または絶縁膜の密度（×１０3ｋｇ／ｍ3）をとって、各材料
を記録している。なお、境界位置は振動腕の全長をＬとし、振動腕の基部側の端部からの
割合で表している。例えば、縦軸が０．５Ｌよりも大きいときは振動腕の先端側に境界位
置があり、０．５Ｌよりも小さいときは振動腕の基部側に境界位置があることを示してい
る。
図３に示すように、振動腕に形成する金属膜または絶縁膜の材料の密度によって周波数
変化の方向が異なる境界位置に差があり、金属膜または絶縁膜の密度が小さいと、この境
界位置は振動腕の先端側に存在することが分かる。
例えば、質量部としてＡｕを用いた場合、密度は１９．３（×１０3ｋｇ／ｍ3）であり
、振動腕の全長をＬとしたときに、境界位置は振動腕の基部側の端部からおよそ０．４３
Ｌの位置にあり、振動腕の中央より基部側の場所にある。また、質量部としてＳｉＯ2ま
たはＴｉＯ2を用いた場合、密度はＳｉＯ2が２．２０（×１０3ｋｇ／ｍ3）、ＴｉＯ2が
４．２６４（×１０3ｋｇ／ｍ3）と前述のＡｕよりも小さく、その場合において境界位置
は振動腕の基部側の端部から０．６Ｌの位置にあり、振動腕の中央より先端側の場所にあ
る。
【００３７】
このように、発明者は、振動腕の長さのほぼ中央付近に周波数変化の方向が異なる境界
が存在することを見出した。さらに、この境界の位置は金属膜または絶縁膜等の質量部の
材料の密度により変化し、密度が小さくなると境界の位置が振動腕の中央部から先端側に
移動する傾向があることを見つけた。そして、これらの知見に基づき、発明者は本発明を
創出するに至った。
【００３８】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、以下の説明
に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の寸法の割合を適宜
変更している。
（第１の実施形態）
【００３９】
図４は本実施形態の振動片の構成を示し、図４（ａ）は概略平面図であり、図４（ｂ）
は同図（ａ）のＡ−Ａ断線に沿う概略断面図、図４（ｃ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ断線に沿
う概略断面図である。
振動片１は直交座標系でＸＹ平面に展開したときに、Ｚ方向を厚みとする形態である。
振動片１は３本の振動腕１１，１２，１３を有し、振動腕１１，１２，１３はＸ方向に並
列されると共に、Ｙ方向に互いに平行に延在している。そして、振動腕１１，１２，１３
は基部１５に連結され、各振動腕１１，１２，１３が片持ち構造となる振動片１を構成し
ている。
【００４０】
振動腕１１，１２，１３の基部１５に近い位置にはそれぞれ圧電素子６１，６２，６３
が形成されている。
振動腕１１に形成された圧電素子６１は、図４（ｂ）に示すように、振動腕１１の厚み
を規定する対向する面（Ｚ方向に垂直な面）の一方の面側に設けられている。そして圧電
素子６１は、下部電極２１、圧電膜３１、上部電極４１が積層されて形成されている。な
お、図示しないが圧電膜３１と上部電極４１との間に絶縁膜を形成しても良い。
【００４１】
このようにして、圧電膜３１を挟んで励振電極としての下部電極２１および上部電極４
１が対向することで圧電素子６１が形成され、各電極間に正負の電圧をかけることで圧電
膜が圧縮または伸長することが可能である。そして、圧電膜が圧縮または伸長することで
、振動腕１１をＺ方向に変位させることができる。
同様に、振動腕１２，１３に形成された圧電素子６２，６３は、振動腕１１の厚みを規
定する対向する面の一方の面側に下部電極２２，２３、圧電膜３２，３３、上部電極４２
，４３が積層されて形成されている。
【００４２】
また、励振電極としての下部電極２１，２２，２３および上部電極４１，４２，４３は
基部１５から振動腕１１の全長Ｌに対して１／２Ｌの長さに形成されている。
これは、振動腕の全長に対して１／２よりも短い長さの励振電極を用いた場合、振動片
のＣＩ値が大きくなり充分な振動特性が得られないが、少なくとも振動腕の１／２の長さ
の下部電極、圧電膜および上部電極を確保することで、振動片の発振におけるＣＩ値を低
く維持でき、実用上、充分な振動特性が得られることによる。
【００４３】
下部電極２１，２２，２３および上部電極４１，４２，４３は振動片１の基部１５に引
き出され、収容器などの基台に固定されて電気的導通が図られるマウント電極４５，４６
に接続されている。また、下部電極２１，２３と上部電極４２とを繋ぐ接続部４７が設け
られ、さらに、下部電極２２と上部電極４１，４３とを繋ぐ接続部４８が設けられ、圧電
素子６１，６３と圧電素子６２との極性が逆になるように構成されている。
【００４４】
図４（ｃ）に示すように、振動腕１１の圧電素子６１が形成された面と同じ面には、第
１質量部５１が設けられている。この質量部５１はＳｉＯ2膜で形成され、ＳｉＯ2膜の一
部を除去することで振動腕１１の周波数が調整される。
なお、ここで採用される第１質量部５１の金属膜または絶縁膜は、図３で示した、密度
Ｄ（×１０3ｋｇ／ｍ3）が、２．２０≦Ｄ≦８．９２、の範囲内にあればよい。この範囲
の金属膜または絶縁膜は、周波数変化の方向が異なる境界が振動腕１１の中央より先端側
に形成される金属膜または絶縁膜である。このため、この第１質量部５１には、周波数変
化の方向が異なる境界が存在することになる。
また、第１質量部５１の材料として、例えば、ＳｉＯ2、Ａｌ、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、Ｃ
ｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、などの中から選択される。
そして、振動腕１２，１３においても振動腕１１と同様な構成の第１質量部５２，５３
が設けられている。
【００４５】
さらに、図４（ａ）に示すように、振動腕１１，１２，１３の第１質量部５１，５２，
５３が形成された同一面であり、その先端部に粗調用の第２質量部５５，５６，５７が設
けられている。粗調用の第２質量部５５，５６，５７は金（Ａｕ）膜で形成されている。
この粗調用の金属膜は密度Ｄ（×１０3ｋｇ／ｍ3）が、Ｄ＞８．９２である材料、例えば
Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔを用いるのが好ましい。図２に示すように、Ａｕ膜は振動腕の先端部に
おいて除去することによる周波数の変化量が大きく、調整量の多い振動片の粗調用の周波
数調整として最適である。
【００４６】
このように、振動腕１１，１２，１３の先端部を粗調用の第２質量部とし密度Ｄ（×１
０3ｋｇ／ｍ3）が、Ｄ＞８．９２である材料を用い、中央部を微調用の第１質量部とし密
度Ｄ（×１０3ｋｇ／ｍ3）が、２．２０≦Ｄ≦８．９２である材料を用いることで、励振
電極を基部側の端部から振動腕の中央付近（１／２Ｌ）の位置まで長く形成できるのでＣ
Ｉ値の劣化を防止でき、且つ短時間に効率よく振動片１の周波数調整が可能である。
この粗調用の第２質量部５５，５６，５７は振動片１の調整量が少ない場合には、必ず
しも必要ではなく、第１質量部５１，５２，５３だけで周波数の調整が可能である。また
粗調用の第２質量部５５，５６，５７は、ＳｉＯ2、Ａｌ、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、Ｃｒ、Ｆ
ｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、などの２．２０≦Ｄ≦８．９２の材料を用いても良い。
【００４７】
なお、下部電極および上部電極は金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）
などの金属材料を利用できる。また、下部電極および上部電極は下地との密着強度を向上
させるために下地との間にクロム（Ｃｒ）膜を備えても良い。圧電膜としては、ＺｎＯ、
ＡｌＮ、ＰＺＴ、ＬｉＮｂＯ3、ＫＮｂＯ3などの材料を使用することができるが、特にＺ
ｎＯ、ＡｌＮがより良好な特性が得られ好ましい。絶縁膜はＳｉＯ2、ＳｉＮなどが用い
られる。
振動片１は水晶またはシリコンなどの基材を用いて形成されている。そして、振動片１
の基材として水晶を用いる場合には、Ｘカット板、ＡＴカット板、Ｚカット板などを利用
することができる。
また、上記実施例では、第１質量部５１，５２，５３、および粗調用の第２質量部５５
，５６，５７を振動腕の第１面側に形成しているが、これに限らず、第１質量部および第
２質量部は、振動腕の第２面側に形成しても良いし、振動腕の第１面側および第２面側の
両方に形成しても良い。
【００４８】
次に、以上のような振動片における周波数調整の方法の一例について説明する。
図５は振動片における周波数調整の手順を説明する模式図である。なお、図中では圧電
素子、配線などは省略して表している。
図５（ａ）に示すように、振動片１の各振動腕１１，１２，１３には粗調用の第２質量
部と微調用の第１質量部とが設けられている。振動腕１１，１２，１３の先端側が粗調用
の第２質量部５５，５６，５７であり、振動腕１１，１２，１３の中央部と先端部との間
にあるのが微調用の第１質量部５１，５２，５３である。
なお、振動片１の周波数は調整前において、目標とする周波数に対して低くなるように
設定されている。
【００４９】
まず、図５（ｂ）に示すように、各振動腕１１，１２，１３の粗調用の第２質量部５５
，５６，５７の金属膜にレーザー光を照射して、その一部を除去する。
レーザー光の照射は各振動腕１１，１２，１３を横断するように、Ｘ方向に連続して照
射が行われ、ライン状に第２質量部が除去され、粗調用の第２質量部５５，５６，５７に
レーザー加工線５９が形成される。このレーザー光の照射は、振動片１の周波数が所望の
周波数範囲になるまで繰り返され、金属膜または絶縁膜等の質量部の除去により第２質量
部の質量が減少し振動片１の周波数は高くなるように調整される。また、粗調後の周波数
は、目標とする周波数に対して低くなるように設定されている。
【００５０】
次に、振動片１の粗調が終了すると、図５（ｃ）に示すように、各振動腕１１，１２，
１３の微調用の第１質量部５１，５２，５３の質量部にレーザー光を照射して、その一部
を除去する。
レーザー光の照射は第１質量部５１，５２，５３の基部１５とは反対側の先端側から行
われる。これは、第１質量部５１，５２，５３の基部１５とは反対側の先端側の部分では
錘効果が支配的な部分であり、金属膜または絶縁膜等の質量部を除去することで第１質量
部の質量が減少し振動片１の周波数が高くなる方向に調整できるためである。また、第１
質量部５１，５２，５３には、周波数変化の方向が異なる境界が存在するため、この境界
付近では周波数の変化量の少ない微量の周波数調整が可能である。
レーザー光の照射は各振動腕１１，１２，１３を横断するように、Ｘ方向に連続して照
射が行われ、ライン状に金属膜が除去され、微調用の第１質量部５１，５２，５３にレー
ザー加工線５９が形成される。このレーザー光の照射は、順次基部１５側にずらして行わ
れ、振動片１の周波数が目標の周波数になるまで繰り返されて終了する。
【００５１】
ここで、例えば、第１質量部５１，５２，５３にレーザー光を照射して、周波数が高く
なるように調整するが、質量部を除去しすぎて周波数が目標の周波数より高くなってしま
う場合がある。このときには、第１質量部５１，５２，５３の基部１５側の部分にレーザ
ー光を照射して周波数調整を行う。これは、第１質量部５１，５２，５３の基部１５側の
部分では厚み効果が支配的な部分であり、金属膜または絶縁膜等の質量部を除去すること
で第１質量部の質量が減少し振動片１の周波数が低くなる方向に調整できるためである。
このように、振動片１の周波数を高くする方向だけでなく、周波数を低くすることがで
きるため、周波数調整量を誤ったとしても周波数を精度良く調整することができる。
【００５２】
また、他の周波数調整方法として、粗調用の第２質量部５５，５６，５７にて、目標と
する周波数を狙って周波数調整を行い、その後、微調用の第１質量部５１，５２，５３に
おいて周波数調整を行う。微調では、振動片１の周波数が目標とする周波数に対して高い
か低いかを判断して、周波数が低い場合には基部１５とは反対側の先端部側の第１質量部
５１，５２，５３の金属膜または絶縁膜を除去し、周波数が高い場合には基部１５側の第
１質量部５１，５２，５３の金属膜または絶縁膜を除去する。このような方法でも振動片
１の周波数調整を行うことができる。
【００５３】
なお、第１質量部の金属膜または絶縁膜をライン状に除去したが、間隔をあけてドット
状に除去しても良い。
また、振動片１を収容器にマウントした場合、回路容量などにより周波数が変化するた
め、収容器に振動片１をマウントした後に周波数調整を行うのが好ましい。
【００５４】
以上、本実施形態の面外振動を行う振動片１は、第１質量部５１，５２，５３が基部１
５から振動腕１１，１２，１３の全長Ｌの１／２を超えた振動腕１１，１２，１３の先端
側であり、かつ、密度Ｄ（×１０3ｋｇ／ｍ3）が、２．２０≦Ｄ≦８．９２、の範囲内に
ある金属膜または絶縁膜で形成されている。
このことから、振動片１の振動腕１１，１２，１３を励振させる励振電極の長さとして
、振動腕１１，１２，１３の全長の１／２を確保することができ、実用上の発振において
ＣＩ値が低く、充分な振動特性が得られる。
【００５５】
また、第１質量部５１，５２，５３に形成される金属膜または絶縁膜の密度Ｄ（×１０
3ｋｇ／ｍ3）が、２．２０≦Ｄ≦８．９２、の範囲内にあることから、振動腕１１，１２
，１３の平面に膜を形成したときに、錘効果と厚み効果の切り替わる境界が振動腕１１，
１２，１３の長さの１／２を超えた付近の部分に形成できる。この部分は膜の除去または
付加に対して周波数の変化量が小さく、周波数調整における微調に利用でき、精度の高い
周波数調整が可能となる。
このように、本適用例によれば振動片１の振動特性を確保しつつ、精度の高い周波数調
整が可能な振動片１を提供できる。
【００５６】
なお、本実施形態では金属膜または絶縁膜を除去する方法にて説明したが、金属膜また
は絶縁膜を付加する方法でも振動片の周波数調整が可能である。
（変形例）
【００５７】
次に、第１の実施形態の第１質量部における金属膜または絶縁膜の構成の変形例につい
て説明する。
図６は第１質量部の変形例における金属膜または絶縁膜の構成を示し、図６（ａ）は変
形例を示す平面図、図６（ｂ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ断面図、図６（ｃ）は第２の変形例
を示す平面図、図６（ｄ）は同図（ｃ）のＤ−Ｄ断面図、図６（ｅ）は第３の変形例を示
す平面図、図６（ｆ）は同図（ｅ）のＥ−Ｅ断面図である。なお、図６では一つの振動腕
について表し、他の２本の振動腕についても同様の構成とする。
【００５８】
変形例として、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、振動腕１１の中間部に第１質量部５
１ａが形成され、第１質量部５１ａの金属膜または絶縁膜は振動腕１１の延びる方向（Ｙ
方向）に多数の溝部５４が形成されスリットが形成されている。
また、第２の変形例として、図６（ｃ）、（ｄ）に示すように、振動腕１１の中間部に
第１質量部５１ｂが形成され、第１質量部５１ｂの金属膜または絶縁膜は振動腕１１の幅
方向（Ｘ方向）に多数の溝部５４が形成されスリットが形成されている。
【００５９】
このように、第１質量部５１ａ，５１ｂがスリットで形成されていることから、同じ面
積の金属膜または絶縁膜の除去に対して周波数の変化量が少なく、精度の高い微調を可能
とする。
また、スリットを形成する方向は上記に限らず、斜め方向のスリットであっても良い。
【００６０】
さらに、第３の変形例として、図６（ｅ）、（ｆ）に示すように、振動腕１１の中央付
近に第１質量部５１ｃ，５１ｄが形成され、第１質量部５１ｃ、５１ｄの金属膜または絶
縁膜は振動腕の幅方向（Ｘ方向）と長さ方向（Ｙ方向）に多数のブロックに形成しても良
い。なお、図示のように第１質量部５１ｄを第１質量部５１ｃよりも小さく形成すること
により周波数調整量によって任意に質量部を選択することができる。
（第２の実施形態）
【００６１】
次に、第２の実施形態として、上記で説明した振動片を備えた振動子について説明する
。
図７は振動子の構成を示し、図７（ａ）は概略平面図、図７（ｂ）は同図（ａ）のＧ−
Ｇ断線に沿う概略断面図である。
【００６２】
振動子５は、第１の実施形態の振動片１と、収容器としてのセラミックパッケージ８１
と、蓋体８５を備えている。
セラミックパッケージ８１は、振動片１を収納できるように凹部が形成され、その凹部
には振動片１のマウント電極と接続される接続パッド８８が設けられている。接続パッド
８８はセラミックパッケージ８１内の配線に接続され、セラミックパッケージ８１の外周
部に設けられた外部接続端子８３と導通可能に構成されている。
また、セラミックパッケージ８１の凹部の周囲にはシームリング８２が設けられている
。さらに、セラミックパッケージ８１の底部には貫通穴８６が設けられている。
振動片１は、セラミックパッケージ８１の接続パッド８８に導電性接着剤８４を介して
接着固定され、セラミックパッケージ８１の凹部を覆う蓋体８５とシームリング８２とが
シーム溶接されている。セラミックパッケージ８１の貫通穴８６には金属材料の封止材８
７が充填されている。この封止材８７は、減圧雰囲気内で溶融させられ、セラミックパッ
ケージ８１内が減圧状態となるように気密に封止されている。
このように、振動子５は振動特性が良好で、精度よく周波数調整が行える振動片１を備
えており、周波数精度に優れた振動子５を提供できる。
（第３の実施形態）
【００６３】
次に、第３の実施形態として、上記で説明した振動片を備えた発振器について説明する
。
図８は発振器の構成を示し、図８（ａ）は概略平面図、図８（ｂ）は同図（ａ）のＨ−
Ｈ断線に沿う概略断面図である。
【００６４】
発振器６は上記振動子５の構成に回路素子としてのＩＣチップをさらに備えた点が異な
る。このため、振動子５と同じ構成については、同符号を付し説明を省略する。
発振器６は第１の実施形態の振動片１と、収容器としてのセラミックパッケージ８１と
、蓋体８５と、回路素子としてのＩＣチップ９１と、を備えている。
ＩＣチップ９１は、振動片１を励振させる発振回路を含み、セラミックパッケージ８１
の底部に固着され、金線などの金属ワイヤー９２により他の配線と接続されている。
このように、発振器６は振動特性が良好で、精度よく周波数調整が行える振動片１を備
えており、周波数精度に優れた発振器６を提供できる。
（第４の実施形態）
【００６５】
次に、第４の実施形態として、上記で説明した振動片を用いた電子機器について説明す
る。なお、図示は省略する。
上述した振動片１は、携帯電話、電子ブック、パーソナルコンピューター、テレビ、デ
ジタルスチールカメラ、ビデオカメラ、ビデオレコーダー、カーナビゲーション装置、ペ
ージャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、Ｐ
ＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器などの基準クロック発振源などとして好適に用いる
ことができ、いずれの場合にも上述した各実施形態および変形例で説明した効果を奏する
電子機器を提供することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１…振動片、５…振動子、６…発振器、１１，１２，１３…振動腕、１１ａ，１２ａ，
１３ａ…第１面、１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ…第２面、１５…基部、２１，２２，２３…励
振電極としての下部電極、３１，３２，３３…圧電膜、４１，４２，４３…励振電極とし
ての上部電極、４５，４６…マウント電極、４７，４８…接続部、５１，５２，５３…第
１質量部、５４…溝部、５５，５６，５７…粗調用の第２質量部、５９…レーザー加工線
、６１，６２，６３…圧電素子、８１…収容器としてのセラミックパッケージ、８２…シ
ームリング、８３…外部接続端子、８４…導電性接着剤、８５…蓋体、８６…貫通穴、８
７…封止材、８８…接続パッド、９１…回路素子としてのＩＣチップ、９２…金属ワイヤ
ー。
【図１】
2011155629.tif 000003
【図２】
2011155629.tif 000004
【図３】
2011155629.tif 000005
【図４】
2011155629.tif 000006
【図５】
2011155629.tif 000007
【図６】
2011155629.tif 000008
【図７】
2011155629.tif 000009
【図８】
2011155629.tif 000010