(57)【要約】      （修正有）【課題】振動素子の応力による周波数特性の変動を低減することができる振動デバイスと、本振動デバイスを備える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１は、ベース２と、第１金属バンプ９を介して前記ベースに取り付けられている水晶振動片を有する振動素子６と、を備える。第１金属バンプは、ベースと水晶振動片とが並ぶ方向から見た平面視で、水晶振動片を構成する水晶のＸ軸に対して＋５５°以上＋６５°以下または−６５°以上−５５°以下の範囲内で傾斜した直線上に配置されていることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、
第１金属バンプを介して前記ベースに取り付けられている水晶振動片を有する振動素子と、を備え、
前記第１金属バンプは、前記ベースと前記水晶振動片とが並ぶ方向から見た平面視で、前記水晶振動片を構成する水晶のＸ軸に対して＋５５°以上＋６５°以下または−６５°以上−５５°以下の範囲内で傾斜した直線上に配置されていることを特徴とする振動デバイス。
【請求項２】
前記水晶振動片は、ＡＴカットの水晶板である請求項１に記載の振動デバイス。
【請求項３】
前記水晶振動片は、前記平面視で前記水晶のＺ軸に沿った方向を長手とする長手形状をなしている請求項２に記載の振動デバイス。
【請求項４】
第２金属バンプを介して前記ベースに取り付けられている中継基板を備え、
前記振動素子は、前記中継基板および前記第２金属バンプを介して前記ベースに取り付けられており、
前記第２金属バンプは、前記平面視で前記直線上に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】
第３金属バンプを介して前記ベースに取り付けられている回路素子を備え、
前記振動素子は、前記中継基板、前記第２金属バンプ、前記第３金属バンプおよび前記回路素子を介して前記ベースに取り付けられている請求項４に記載の振動デバイス。
【請求項６】
前記第２金属バンプは、前記平面視で前記第３金属バンプと重ならない請求項５に記載の振動デバイス。
【請求項７】
前記第２金属バンプは、前記平面視で前記第１金属バンプと重ならない請求項４ないし６のいずれか１項に記載の振動デバイス。
【請求項８】
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７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、電子機器および移動体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特許文献１に開示されているように、圧電基板が金属バンプを介してパッケージに接合された振動デバイスが知られている。特許文献１に記載の弾性表面波装置では、温度変化によって金属バンプに生じる応力を小さくするため、圧電基板とパッケージとの線膨張係数の差の方向性を考慮して金属バンプが配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３４４２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の弾性表面波装置では、圧電基板の応力感度と金属バンプとの関係が考慮されていないため、金属バンプに生じる応力により周波数特性（共振周波数）が変動してしまうという課題がある。
【０００５】
本発明の目的は、振動素子の応力による周波数特性の変動を低減することができる振動デバイスを提供すること、また、この振動デバイスを備える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、以下の適用例または形態として実現することが可能である。
【０００７】
本適用例の振動デバイスは、ベースと、
第１金属バンプを介して前記ベースに取り付けられている水晶振動片を有する振動素子と、を備え、
前記第１金属バンプは、前記ベースと前記水晶振動片とが並ぶ方向から見た平面視で、前記水晶振動片を構成する水晶のＸ軸に対して＋５５°以上＋６５°以下または−６５°以上−５５°以下の範囲内で傾斜した直線上に配置されていることを特徴とする。
【０００８】
このような振動デバイスによれば、第１金属バンプが平面視で水晶振動片を構成する水晶のＸ軸に対して＋５５°以上＋６５°以下または−６５°以上−５５°以下の範囲内で傾斜した直線上に配置されているため、ベースと振動素子との間の線膨張係数差等に起因して振動素子に応力が生じても、振動素子の周波数特性（共振周波数）の変動を低減することができる。
【０００９】
本適用例の振動デバイスでは、前記水晶振動片は、ＡＴカットの水晶板であることが好ましい。
【００１０】
これにより、厚み滑り振動が励振される振動素子を実現することができる。また、他のカット角を用いる場合に比べて、温度周波数特性が優れているという利点もある。
【００１１】
本適用例の振動デバイスでは、前記水晶振動片は、前記平面視で前記水晶のＺ軸に沿った方向を長手とする長手形状をなしていることが好ましい。
【００１２】
これにより、振動素子の小型化を図りつつ、水晶振動片の角部に第１金属バンプを配置することができる。
【００１３】
本適用例の振動デバイスでは、第２金属バンプを介して前記ベースに取り付けられている中継基板を備え、
前記振動素子は、前記中継基板および前記第２金属バンプを介して前記ベースに取り付けられており、
前記第２金属バンプは、前記平面視で前記直線上に配置されていることが好ましい。
【００１４】
これにより、振動素子に生じる応力を低減しつつ、振動素子の共振周波数の変動を低減することができる。
【００１５】
本適用例の振動デバイスでは、第３金属バンプを介して前記ベースに取り付けられている回路素子を備え、
前記振動素子は、前記中継基板、前記第２金属バンプ、前記第３金属バンプおよび前記回路素子を介して前記ベースに取り付けられていることが好ましい。
【００１６】
これにより、発振器を実現することができる。また、第１金属バンプおよび第２金属バンプにより振動素子と回路素子との間の熱伝導を効率よく行うことができ、これらの間の温度差を低減することができる。そのため、回路素子内の温度センサーを用いて振動素子の温度を高精度に検出し、高精度な温度補償を行うことができる。
【００１７】
本適用例の振動デバイスでは、前記第２金属バンプは、前記平面視で前記第３金属バンプと重ならないことが好ましい。
これにより、振動素子に生じる応力をより低減することができる。
【００１８】
本適用例の振動デバイスでは、前記第２金属バンプは、前記平面視で前記第１金属バンプと重ならないことが好ましい。
これにより、振動素子に生じる応力をより低減することができる。
【００１９】
本適用例の電子機器は、本適用例の振動デバイスを備えることを特徴とする。
このような電子機器によれば、振動デバイスの優れた特性を利用して、電子機器の特性を向上させることができる。
【００２０】
本適用例の移動体は、本適用例の振動デバイスを備えることを特徴とする。
このような移動体によれば、振動デバイスの優れた特性を利用して、移動体の特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る振動デバイス（発振器）を示す縦断面図（αγ平面に沿った断面図）である。
【図２】図１に示す振動デバイスの平面図（＋γ方向側から見た図）である。
【図３】図１に示す振動デバイスが備える中継基板の平面図（−γ方向側から見た図）である。
【図４】図１に示す振動デバイスが備える振動素子の断面図（αγ平面に沿った断面図）である。
【図５】図４に示す振動素子の平面図（＋γ方向側から見た図）である。
【図６】水晶振動片の応力の方向（Ｘ軸に対する傾斜角度）と共振周波数の変化量との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の第２実施形態に係る振動デバイスが備える中継基板の平面図（−γ方向側から見た図）である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る振動デバイスが備える振動素子の平面図（＋γ方向側から見た図）である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る振動デバイスが備える振動素子の断面図（αγ平面に沿った断面図）である。
【図１０】図９に示す振動素子の平面図（＋γ方向側から見た図）である。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る振動デバイス（振動子）を示す縦断面図（αγ平面に沿った断面図）である。
【図１２】本発明の電子機器の一例であるモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。
【図１３】本発明の電子機器の一例であるスマートフォンの構成を示す斜視図である。
【図１４】本発明の電子機器の一例であるディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。
【図１５】本発明の移動体の一例である自動車を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の振動デバイス、電子機器および移動体を図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
１．振動デバイス
＜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（発振器）を示す縦断面図（αγ平面に沿った断面図）である。図２は、図１に示す振動デバイスの平面図（＋γ方向側から見た図）である。図３は、図１に示す振動デバイスが備える中継基板の平面図（−γ方向側から見た図）である。図４は、図１に示す振動デバイスが備える振動素子の断面図（αγ平面に沿った断面図）である。図５は、図４に示す振動素子の平面図（＋γ方向側から見た図）である。図６は、水晶振動片の応力の方向（Ｘ軸に対する傾斜角度）と共振周波数の変化量との関係を示すグラフである。
【００２４】
なお、以下では、説明の便宜上、互いに直交する３軸であるα軸、β軸およびγ軸を適宜用いて説明を行う。また、以下では、α軸に平行な方向を「α方向」、β軸に平行な方向を「β方向」、γ軸に平行な方向を「γ方向」と言う。また、以下では、各図中、α軸、β軸およびγ軸の各軸を示す矢印の先端側を「＋」、基端側を「−」とする。また、図１中上側（＋γ方向側）を「上」、下側（−γ方向側）を「下」とも言う。また、γ方向から見ることを「平面視」とも言う。また、図２では、説明の便宜上、リッド３および回路素子４を介してベース２内を透視して図示している。
【００２５】
図１に示す振動デバイス１は、水晶発振器である。この振動デバイス１は、ベース２（基体）と、リッド３と、回路素子４と、中継基板５と、振動素子６と、金属バンプ７、８、９と、を備える。
【００２６】
ここで、ベース２およびリッド３は、回路素子４、中継基板５および振動素子６を収納する空間Ｓを有するパッケージ１０を構成している。このパッケージ１０の空間Ｓにおいて、回路素子４、中継基板５および振動素子６は、＋γ方向側から−γ方向側へ向かってこの順に並んで配置（積層）されている。
【００２７】
そして、金属バンプ７（第３金属バンプ）は、ベース２と回路素子４とを接合しており、回路素子４は、ベース２に対して金属バンプ７を介して取り付けられている。金属バンプ８（第２金属バンプ）は、回路素子４と中継基板５とを接合しており、中継基板５は、回路素子４に対して金属バンプ８を介して取り付けられている。金属バンプ９（第１金属バンプ）は、中継基板５と振動素子６とを接合しており、振動素子６は、中継基板５に対して金属バンプ９を介して取り付けられている。
【００２８】
また、金属バンプ９は、平面視で直線ａ１、ａ２上に配置されている。本実施形態では、金属バンプ８も、平面視で直線ａ１、ａ２上に配置されている。直線ａ１は、平面視で、振動素子６が有する後述の水晶振動片６１を構成する水晶の結晶軸の１つであるＸ軸に対して−６５°以上−５５°以下の範囲内で（＋Ｙ’軸方向側から見て反時計回りに５５°以上６５°以下）傾斜した直線状の仮想線分である。直線ａ２は、平面視で、振動素子６が有する後述の水晶振動片６１を構成する水晶の結晶軸の１つであるＸ軸に対して＋５５°以上＋６５°以下の範囲内で（＋Ｙ’軸方向側から見て時計回りに５５°以上６５°以下）傾斜した直線状の仮想線分である。なお、図示では、平面視で水晶のＸ軸に対する直線ａ１、ａ２の傾斜角度は、それぞれ、−６０°または＋６０°である。
【００２９】
このように、振動デバイス１では、金属バンプ９が平面視で直線ａ１、ａ２上に配置されているため、ベース２と振動素子６との間の線膨張係数差等に起因して振動素子６に応力が生じても、振動素子６の共振周波数の変動を低減することができるという効果を奏する。本実施形態では、金属バンプ８も平面視で直線ａ１、ａ２上に配置されているため、その効果がより顕著となる。以下、このような振動デバイス１の各部を説明する。
【００３０】
（パッケージ）
パッケージ１０は、上面に開放する凹部２１を有する箱状のベース２と、ベース２に接合され、凹部２１の開口（上部開口）を塞ぐ板状のリッド３と、を有し、ベース２とリッド３との間に、回路素子４、中継基板５および振動素子６を収納する気密空間として空間Ｓを形成している。この空間Ｓは、減圧（真空）状態となっていてもよいし、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されていてもよい。
【００３１】
ベース２の構成材料としては、特に限定されないが、絶縁性を有し、かつ、空間Ｓを気密空間とするのに適した材料、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア等の酸化物系セラミックス、窒化珪素、窒化アルミ、窒化チタン等の窒化物系セラミックス、炭化珪素等の炭化物系セラミックス等の各種セラミックス等を用いることができる。
【００３２】
ベース２は、凹部２１の底面よりも上側に凹部２１の底面の外周を囲むように設けられている段差部２２を有している。この段差部２２の上面には、図２に示すように、回路素子４に電気的に接続される複数（図示では１０個）の接続電極２３が設けられている。これらの接続電極２３は、それぞれ、ベース２を貫通する貫通電極（図示せず）を介して、ベース２の下面に設けられた複数の外部実装電極２４（図１参照）に電気的に接続されている。
【００３３】
接続電極２３、外部実装電極２４および貫通電極の構成材料としては、特に限定されず、例えば、金（Ａｕ）、金合金、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銀（Ａｇ）、銀合金、クロム（Ｃｒ）、クロム合金、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の金属材料が挙げられる。
【００３４】
このようなベース２の上端面には、枠状（環状）のシールリング２５が設けられている。このシールリング２５は、例えば、コバール等の金属材料で構成され、ろう付け等によりベース２に対して接合されている。このようなシールリング２５を介してベース２にシーム溶接等によりリッド３が接合されている。リッド３の構成材料としては、特に限定されないが、金属材料が好適に用いられ、その中でも、ベース２の構成材料と線膨張係数が近似する金属材料を用いることが好ましい。したがって、例えば、ベース２をセラミックス基板とした場合には、リッド３の構成材料としてはコバール等の合金を用いることが好ましい。
【００３５】
（回路素子）
回路素子４は、振動素子６を駆動させて発振させる機能と、発振周波数の周波数温度特性を補正する機能（温度補償機能）と、を有する集積回路素子である。この回路素子４は、複数の温度センサー４１と、駆動回路（図示せず）と、温度補償回路（図示せず）と、を有する。ここで、回路素子４は、駆動回路が振動素子６を駆動することで、振動素子６を発振させて所望の周波数の信号を出力する。また、温度補償回路は、温度センサー４１の出力信号に応じて、回路素子４の出力信号の周波数温度特性を補正する。
【００３６】
また、回路素子４の能動面である下面（図１中の下側の面）には、前述したベース２の複数の接続電極２３に接続するための複数の第１端子（図示せず）と、中継基板５に接続するための複数の第２端子（図示せず）と、が設けられている。複数の第１端子は、複数の接続電極２３に対応して設けられ、それぞれ、対応する接続電極２３に対して金属バンプ７を介して接合されている。これにより、回路素子４がベース２に対して支持されるとともに、回路素子４とベース２とが電気的に接続されている。また、複数の第２端子は、後述する振動素子６の１対の励振電極（パッド電極）に対して中継基板５を介して電気的に接続される端子を含み、それぞれ、中継基板５に対して金属バンプ８を介して接合されている。これにより、中継基板５が回路素子４に対して支持されるとともに、回路素子４と中継基板５とが電気的に接続されている。
【００３７】
複数の温度センサー４１は、平面視で回路素子４の互いに異なる位置に配置されている。これにより、複数の温度センサー４１を用いて回路素子４の面内方向での温度分布を検出することができる。ここで、複数の温度センサー４１は、回路素子４の下面（能動面）側に配置されている。なお、回路素子４の上面（能動面とは反対側の面）に温度センサー４１を設けてもよい。この場合、温度センサー４１として、例えば、薄膜サーミスターを用いればよい。
【００３８】
複数の温度センサー４１は、前述した複数の金属バンプ７、８に対応して設けられている。各温度センサー４１は、対応する金属バンプ７、８の温度を検出し得るよう、当該対応する金属バンプ７、８の近傍（当該対応する金属バンプ７、８以外の他の金属バンプよりも近い位置）に配置されている。
【００３９】
なお、図示の温度センサー４１の配置は、一例であり、これに限定されない。例えば、図示では、温度センサー４１は、平面視で、対応する金属バンプ７、８に重ならないように配置されているが、対応する金属バンプ７、８に重なって配置されていてもよい。また、回路素子４が有する温度センサー４１の数は任意であり、前述した複数の温度センサー４１のうちの一部を省略してもよいし、回路素子４に他の温度センサーを追加してもよい。
【００４０】
（中継基板）
図１に示すように、中継基板５は、前述した回路素子４の下面（−γ方向側の面）に複数の金属バンプ８により接合されている。また、中継基板５の回路素子４とは反対側の面には、金属バンプ９を介して振動素子６が接合されている。このように、中継基板５は、回路素子４と振動素子６との間に介在している。そして、中継基板５は、回路素子４と振動素子６との間の線膨張係数差に起因して振動素子６に生じる応力を低減する機能を有する。
【００４１】
中継基板５は、平面視でα方向を長手方向とする四角形をなしている。なお、中継基板５の平面視形状は、図示の形状に限定されない。例えば、中継基板５の平面視での外形は、四角形に限定されず、四角形以外の多角形であってもよいし、中継基板５に少なくとも１つの孔または凹部が設けられていてもよい。また、中継基板５は、金属バンプ８が接合される部分と、金属バンプ９が接合される部分とを、互いに位置または姿勢が変化しやすいように、バネ性を有する部分を介して接続した形状であってもよい。
【００４２】
中継基板５の構成材料としては、特に限定されないが、後述する振動素子６の水晶振動片６１の構成材料と線膨張係数が近似する材料を用いることが好ましく、具体的には、水晶を用いることが好ましい。これにより、中継基板５と振動素子６との間の線膨張係数差に起因して振動素子６に生じる応力を低減することができる。特に、中継基板５は、Ｚカット水晶板またはＡＴカット水晶板で構成されていることが好ましい。
【００４３】
Ｚカット水晶板は、水晶の結晶軸であるＹ軸（機械軸）およびＸ軸（電気軸）で規定されるＸＹ平面に広がりを有し、Ｚ軸（光軸）方向に厚みを有する板状をなしている水晶基板である。中継基板５がＺカット水晶板で構成されていることにより、ウェットエッチングを用いて高い寸法精度を有する中継基板５を容易に得ることができる。なお、Ｚカット水晶板とは、Ｚ軸に直交した面をＸ軸およびＹ軸の少なくとも一方を中心に０度〜１０度の範囲で回転させた面が、主面となるようなカット角の水晶板を含む。
【００４４】
ＡＴカット水晶板は、ＸＺ面（Ｙ軸に直交する平面）をＸ軸まわりに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。中継基板５がＡＴカット水晶板で構成されている場合、平面視で、中継基板５を構成する水晶のＸ軸を、振動素子６の水晶振動片６１を構成する水晶のＸ軸に対して、一致させるか、または、１８０°回転させた向きとすることが好ましい。これにより、金属バンプ８を、平面視で、中継基板５を構成する水晶のＸ軸に対して＋５５°以上＋６５°以下または−６５°以上−５５°以下の範囲内で傾斜した直線上に配置することができる。そのため、回路素子４と中継基板５との間の線膨張係数差に起因して中継基板５に応力が生じても、中継基板５の共振周波数の変動を低減し、ひいては、振動素子６の共振周波数の変動をより低減することができる。
【００４５】
また、中継基板５の厚さは、中継基板５の平面視形状によっても異なり、特に限定されないが、振動素子６の厚さよりも厚く、かつ、回路素子４の厚さよりも薄いことが好ましく、より具体的には、振動素子６の厚さの１．５倍以上、回路素子４の厚さの０．８倍以下であることが好ましい。これにより、振動素子６に生じる応力を好適に低減することができる。
【００４６】
また、中継基板５上には、複数（図示では４つ）の端子５２、複数（図示では４つ）の端子５３および複数（図示では２つ）の配線５４が配置されている。
【００４７】
複数の端子５２は、中継基板５の一方（図３中紙面奥側）の面に配置されている。この端子５２は、後述する線分ａ１、ａ２に平面視で重なる位置に金属バンプ８を配置し得るように、中継基板５の各角部に配置されている。この複数の端子５２には、それぞれ、金属バンプ８が接合されている。これに対し、複数の端子５３は、中継基板５の他方（図３中紙面手前側）の面に配置されている。この端子５３は、後述する線分ａ１、ａ２に平面視で重なる位置に金属バンプ９を配置し得るように配置されている。この複数の端子５３には、それぞれ、金属バンプ９が接合されている。このような複数の端子５３のうち対角に位置する２つの端子５３は、複数の端子５２のうち対角に位置する２つの端子５２に対して、２つの配線５４を介して接続されている。なお、端子５２、５３および配線５４の形状は、一例であり、図示の形状に限定されない。
【００４８】
このような端子５２、５３および配線５４は、回路素子４と振動素子６との間の必要な導通を可能とする。また、端子５２、５３および配線５４は、回路素子４と振動素子６との間の伝熱性を高める機能を有する。このような機能的観点から、端子５２、５３および配線５４は、前述した必要な導通が可能である限り、できるだけ面積を大きくすることが好ましい。また、端子５２、５３および配線５４の構成材料としては、公知の電極材料を用いることができ、特に限定されないが、例えば、後述する振動素子６の励振電極６２、６３等と同様、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）、Ａｌ（アルミニウム）等の金属またはその合金等が挙げられる。
【００４９】
（振動素子）
振動素子６は、厚み滑り振動を励振する素子である。この振動素子６は、図４および図５に示すように、水晶振動片６１と、水晶振動片６１の両面に配置されている１対の励振電極６２、６３と、水晶振動片６１の一方の面（上面）に配置されている４つのパッド電極６４と、１対の励振電極６２、６３と２つのパッド電極６４とを接続している配線６５、６６と、を有する。そして、振動素子６では、当該２つのパッド電極６４を通じて、１対の励振電極６２、６３間に、周期的に変化する電圧が印加されると、水晶振動片６１の所定部に厚み滑り振動が所望の周波数で励振される。
【００５０】
ここで、水晶は、三方晶系に属しており、結晶軸として互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を有している。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、それぞれ、電気軸、機械軸、光学軸と呼称される。水晶振動片６１は、ＸＺ面（Ｙ軸に直交する平面）をＸ軸まわりに所定の角度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」である。θ＝３５°１５’の回転Ｙカット水晶基板であるＡＴカット水晶基板を水晶振動片６１として用いることにより、優れた温度特性を有する振動素子６となる。なお、水晶振動片６１としては、厚みすべり振動を励振することができれば、ＡＴカットの水晶基板に限定されず、例えば、ＢＴカットまたはＳＣカットの水晶基板を用いてもよい。
【００５１】
Ｘ軸まわりに角度θ回転したＹ軸およびＺ軸を、それぞれ、Ｙ’軸およびＺ’軸とする。そして、水晶振動片６１は、ＸＺ’面（Ｙ’軸に直交する面）に広がりを有し、Ｙ’軸に平行な方向に厚みを有する板状をなしている。なお、以下では、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ’軸に平行な方向を「Ｙ’軸方向」、Ｚ’軸に平行な方向を「Ｚ’軸方向」という。
【００５２】
本実施形態では、水晶振動片６１を構成する水晶のＸ軸がβ軸に平行であり、Ｙ’軸がγ方向に平行であり、Ｚ’軸がα方向に平行である。水晶振動片６１は、平面視で、α方向（Ｚ’軸方向）を長手方向とする長方形をなしている。振動素子６の平面視形状は、前述した形状に限定されず、例えば、円形、矩形の少なくとも１つの角部を面取りした形状等であってもよい。また、振動素子６は、図示では、厚さが一定となっているが、これに限定されず、例えば、いわゆるメサ型または逆メサ型（第３実施形態参照）等であってもよい。
【００５３】
励振電極６２は、前述した水晶振動片６１の一方（図４中上側）の面に配置され、これに対し、励振電極６３は、水晶振動片６１の他方（図４中下側）の面に配置されている。これにより、水晶振動片６１に厚み滑り振動を励振させるべく、励振電極６２、６３間に水晶振動片６１の厚さ方向の電界を生じさせることができる。
【００５４】
複数のパッド電極６４は、水晶振動片６１の一方（図４中上側、図５中紙面手前側）の面に配置されている。このパッド電極６４は、水晶振動片６１の各角部に配置されている。この複数のパッド電極６４には、それぞれ、金属バンプ９が接合されている。このような複数のパッド電極６４のうち対角に位置する２つのパッド電極６４は、一方（図５中右下のパッド電極６４）が励振電極６２に対して配線６５を介して接続され、他方（図５中左上のパッド電極６４）が励振電極６３に対して配線６６を介して接続されている。
【００５５】
励振電極６２、６３、パッド電極６４および配線６５、６６の構成としては、公知の電極材料を用いることができ、特に限定されないが、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）等の下地層に、Ａｕ（金）、Ａｌ（アルミニウム）等の金属やＡｕ、Ａｌを主成分とする合金を積層した金属被膜が挙げられる。
【００５６】
（金属バンプ）
金属バンプ７（第３金属バンプ）は、ベース２（パッケージ１０）と回路素子４とを接合している。これにより、ベース２と回路素子４との間の熱の移動を円滑に行うことができ、その結果、これらの間の温度差を低減することができる。金属バンプ８（第２金属バンプ）は、回路素子４と中継基板５とを接合している。これにより、回路素子４と中継基板５との間の熱の移動を円滑に行うことができ、その結果、これらの間の温度差を低減することができる。金属バンプ９（第１金属バンプ）は、中継基板５と振動素子６とを接合している。これにより、中継基板５と振動素子６との間の熱の移動を円滑に行うことができ、その結果、これらの間の温度差を低減することができる。
【００５７】
このように、金属バンプ７、８、９を用いることで、樹脂材料を用いずにパッケージ１０に対して振動素子６および回路素子４を実装することができる。そのため、パッケージ１０の封止後に熱処理を行っても、パッケージ１０内で樹脂材料から生じるガス（アウトガス）による問題を解決することができる。また、前述したように、中継基板５と振動素子６との間の温度差を低減できることから、回路素子４の温度センサー４１を用いて振動素子６の温度を高精度または高感度に検出することができ、その結果、高精度な温度補償を行うことが可能となる。
【００５８】
金属バンプ７、８、９は、それぞれ、平面視で、円形をなしている。なお、金属バンプ７、８、９の形状は、図示の形状に限定されず、例えば、円柱状、多角柱状、円錐台状等であってもよい。また、金属バンプ７、８、９の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）等の金属またはその合金、無鉛はんだ、有鉛はんだ等が挙げられる。また、金属バンプ７、８、９は、それぞれ、例えば、メッキ法、ボンディング法等を用いて形成することができ、圧接、加熱加圧または超音波併用加熱圧接等により接合を行うことができる。
【００５９】
水晶振動片６１は、図６に示すような応力感度（応力の方向に対する共振周波数の変化特性）を有する。すなわち、水晶振動片６１に生じる応力の方向がＹ’軸に対して直交しかつＸ軸に対して＋６０°および＋１２０°（−６０°と等価）であるとき、その応力による水晶振動片６１の共振周波数の変化量をゼロにすることができる。
【００６０】
ここで、水晶振動子の応力による共振周波数の変化量は３０ｐｐｍ以内が良いとされているが、かかる変化量に対応する、水晶振動片６１に生じる応力の方向がＸ軸に対し傾斜する角度は、６０°±５°である。本実施形態では、金属バンプ７、８、９のうち、金属バンプ８、９は、前述した振動素子６の水晶振動片６１を構成する水晶のＸ軸に対して＋５５°以上＋６５°以下または−６５°以上−５５°以下の範囲内で傾斜した直線ａ１、ａ２上に配置されている。
【００６１】
したがって、平面視で直線ａ１上にある２つの金属バンプ８、９を介して、水晶振動片６１に応力が加わっても、水晶振動片６１の共振周波数の変動を低減することができる。同様に、平面視で直線ａ２上にある２つの金属バンプ８、９を介して、水晶振動片６１に応力が加わっても、水晶振動片６１の共振周波数の変動を低減することができる。
【００６２】
以上のように、振動デバイス１は、ベース２と、金属バンプ９（第１金属バンプ）を介してベース２に取り付けられている水晶振動片６１を有する振動素子６と、を備える。そして、金属バンプ９は、ベース２と水晶振動片６１とが並ぶ方向から見た平面視で、水晶振動片６１を構成する水晶のＸ軸に対して＋５５°以上＋６５°以下または−６５°以上−５５°以下の範囲内で傾斜した直線ａ１、ａ２上に配置されている。
【００６３】
このような振動デバイス１によれば、金属バンプ９が平面視で水晶振動片６１を構成する水晶のＸ軸に対して＋５５°以上＋６５°以下または−６５°以上−５５°以下の範囲内で傾斜した直線ａ１、ａ２上に配置されているため、ベース２と振動素子６との間の線膨張係数差等に起因して振動素子６に応力が生じても、振動素子６の共振周波数の変動を低減することができる。ここで、図６に示す特性から、平面視で水晶のＸ軸に対する直線ａ１の傾斜角度は、−６０°であることが好ましく、同様に、平面視で水晶のＸ軸に対する直線ａ２の傾斜角度は、＋６０°であることが好ましい。なお、本実施形態では、平面視で直線ａ１、ａ２のそれぞれの直線上に２つの金属バンプ９が配置されているが、平面視で直線ａ１、ａ２のいずれかの直線上に２つの金属バンプ９が重なる部分を有して配置されていればよい。
【００６４】
ここで、水晶振動片６１は、ＡＴカットの水晶板であることが好ましい。これにより、厚み滑り振動が励振される振動素子６を実現することができる。また、他のカット角を用いる場合に比べて、温度周波数特性が優れているという利点もある。
【００６５】
また、水晶振動片６１は、平面視で水晶振動片６１の水晶のＺ軸に沿った方向を長手とする長手形状をなしている。これにより、振動素子６の小型化を図りつつ、水晶振動片６１の角部に金属バンプ９を配置することができる。
【００６６】
本実施形態の振動デバイス１は、金属バンプ８（第２金属バンプ）を介してベース２に取り付けられている中継基板５を備える。そして、振動素子６は、中継基板５および金属バンプ８を介してベース２に取り付けられている。特に、金属バンプ８は、平面視で直線ａ１、ａ２上に配置されている。これにより、振動素子６に生じる応力を低減しつつ、振動素子６の共振周波数の変動を低減することができる。
【００６７】
また、振動デバイス１は、金属バンプ７（第３金属バンプ）を介してベース２に取り付けられている回路素子４を備える。そして、振動素子６は、中継基板５、金属バンプ８（第２金属バンプ）、金属バンプ７および回路素子４を介してベース２に取り付けられている。これにより、発振器である振動デバイス１を実現することができる。また、金属バンプ８および金属バンプ９により振動素子６と回路素子４との間の熱伝導を効率よく行うことができ、これらの間の温度差を低減することができる。そのため、回路素子４内の温度センサー４１を用いて振動素子６の温度を高精度に検出し、高精度な温度補償を行うことができる。
【００６８】
ここで、金属バンプ８（第２金属バンプ）は、平面視で金属バンプ７（第３金属バンプ）と重ならない。これにより、回路素子４と中継基板５との間の力の伝達経路を長くすることができ、その結果、振動素子６に生じる応力をより低減することができる。
【００６９】
また、金属バンプ８（第２金属バンプ）は、平面視で金属バンプ９（第１金属バンプ）と重ならない。これにより、中継基板５と振動素子６との間の力の伝達経路を長くすることができ、その結果、振動素子６に生じる応力をより低減することができる。
【００７０】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
【００７１】
図７は、本発明の第２実施形態に係る振動デバイスが備える中継基板の平面図（−γ方向側から見た図）である。図８は、本発明の第２実施形態に係る振動デバイスが備える振動素子の平面図（＋γ方向側から見た図）である。
【００７２】
以下、第２実施形態の振動デバイスについて、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００７３】
本発明の第２実施形態に係る振動デバイスは、主に、第１金属バンプおよび第２金属バンプの数が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
【００７４】
前述した第１実施形態の振動デバイス１は、中継基板５に対する振動素子６の支持が４点支持である。これに対し、図７および図８に示す本実施形態の振動デバイス１Ａは、振動素子６に代えて振動素子６Ａを備え、中継基板５に対する振動素子６Ａの支持が２点支持であり、この点で、第１実施形態の振動デバイス１とは異なる。
【００７５】
中継基板５上には、２つの端子５２、２つの端子５３および２つの配線５４が配置されている。２つの端子５２は、線分ａ１に平面視で重なる位置に金属バンプ８を配置し得るように、中継基板５の対角にある２つの角部に配置されている。また、２つの端子５３は、線分ａ１に平面視で重なる位置に金属バンプ９を配置し得るように配置されている。
【００７６】
振動素子６Ａは、配線６５、６６に接続されていないパッド電極６４を省略した以外は、前述した第１実施形態の振動素子６と同様である。そして、振動素子６は、中継基板５に対して２つの金属バンプ９を介して接合されている。なお、振動素子６Ａに代えて第１実施形態の振動素子６を用いてもよい。
【００７７】
以上のような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様、金属バンプ９が平面視で水晶振動片６１を構成する水晶のＸ軸に対して＋５５°以上＋６５°以下または−６５°以上−５５°以下の範囲内で傾斜した直線ａ１上に配置されているため、ベース２と振動素子６Ａとの間の線膨張係数差等に起因して振動素子６Ａに応力が生じても、振動素子６Ａの共振周波数の変動を低減することができる。また、本実施形態では、中継基板５に対する振動素子６Ａの支持が２点支持であるため、直線ａ１に沿った方向以外の方向の応力が振動素子６Ａに生じ難く、振動素子６Ａの共振周波数の変動を低減しやすいという利点がある。なお、図示では、平面視で水晶のＸ軸に対する直線ａ１、ａ２の傾斜角度は、それぞれ、−６０°または＋６０°である。
【００７８】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
【００７９】
図９は、本発明の第３実施形態に係る振動デバイスが備える振動素子の断面図（αγ平面に沿った断面図）である。図１０は、図９に示す振動素子の平面図（＋γ方向側から見た図）である。
【００８０】
以下、第３実施形態の振動デバイスについて、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００８１】
本発明の第３実施形態に係る振動デバイスは、振動素子がいわゆる逆メサ型である以外は、前述した第１実施形態と同様である。
【００８２】
図１０に示す振動デバイス１Ｂは、前述した第１実施形態の振動素子６に代えて、振動素子６Ｂを備える。この振動素子６Ｂは、一方の面に凹部６１１を有する水晶振動片６１Ｂと、水晶振動片６１Ｂの凹部６１１による薄肉な部分の両面に配置されている１対の励振電極６２、６３と、水晶振動片６１の一方の面（上面）に配置されている４つのパッド電極６４と、１対の励振電極６２、６３と２つのパッド電極６４とを接続している配線６５、６６と、を有する。
【００８３】
以上のような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様、金属バンプ９が平面視で水晶振動片６１Ｂを構成する水晶のＸ軸に対して＋６０°または−６０°傾斜した直線ａ１上に配置されているため、ベース２と振動素子６Ｂとの間の線膨張係数差等に起因して振動素子６Ｂに応力が生じても、振動素子６Ｂの共振周波数の変動を低減することができる。なお、図示では、平面視で水晶のＸ軸に対する直線ａ１、ａ２の傾斜角度は、それぞれ、＋６０°または−６０°である。また、本実施形態では、水晶振動片６１Ｂが逆メサ型であるため、水晶振動片６１Ｂに励振させる厚み滑り振動が金属バンプ９の位置の影響を受け難く、所望の特性を維持しつつ、水晶振動片６１Ｂの小型化を図りやすいという利点がある。なお、このような利点は、メサ型の水晶振動片を用いても同様に得ることができる。また、図示では、水晶振動片６１Ｂの片面に凹部６１１が設けられているが、水晶振動片６１Ｂの両面に凹部を設けてもよいことはもちろんである。
【００８４】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
【００８５】
図１１は、本発明の第４実施形態に係る振動デバイス（振動子）を示す縦断面図（αγ平面に沿った断面図）である。
【００８６】
以下、第４実施形態の振動デバイスについて、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００８７】
本発明の第４実施形態に係る振動デバイスは、主に、回路素子を省略して振動子を構成している以外は、前述した第１実施形態と同様である。
【００８８】
図１１に示す振動デバイス１Ｃは、振動子である。この振動デバイス１Ｃは、ベース２Ｃ（基体）と、リッド３と、中継基板５と、振動素子６と、金属バンプ８、９と、を備える。
【００８９】
ここで、ベース２Ｃの凹部２１Ｃの開口がリッド３により塞がれており、ベース２Ｃおよびリッド３は、中継基板５および振動素子６を収納する空間Ｓを有するパッケージ１０Ｃを構成している。このパッケージ１０Ｃの空間Ｓにおいて、中継基板５および振動素子６は、−γ方向側から＋γ方向側へ向かってこの順に並んで配置（積層）されている。
【００９０】
そして、金属バンプ８（第２金属バンプ）は、ベース２Ｃと中継基板５とを接合しており、中継基板５は、ベース２Ｃに対して金属バンプ８を介して取り付けられている。金属バンプ９（第１金属バンプ）は、中継基板５と振動素子６とを接合しており、振動素子６は、中継基板５に対して金属バンプ９を介して取り付けられている。
【００９１】
以上のような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様、金属バンプ９が平面視で振動素子６の水晶振動片を構成する水晶のＸ軸に対して＋５５°以上＋６５°以下または−６５°以上−５５°以下の範囲内で傾斜した直線上に配置されているため、ベース２と振動素子６との間の線膨張係数差等に起因して振動素子６に応力が生じても、振動素子６の共振周波数の変動を低減することができる。なお、振動子である振動デバイス１Ｃは、パッケージ１０Ｃの外部に前述した第１実施形態の回路素子４を設置して発振器を構成することができる。
【００９２】
４．電子機器
次に、本発明の電子機器の実施形態について説明する。
【００９３】
図１２は、本発明の電子機器の一例であるモバイル型（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取り付けられている。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、基準クロック等として機能する振動デバイス１（または１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）が内蔵されている。
【００９４】
図１３は、本発明の電子機器の一例であるスマートフォン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１２０８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デバイス１（または１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）が内蔵されている。
【００９５】
図１４は、本発明の電子機器の一例であるディジタルスチ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。ディジタルスチルカメラ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。
【００９６】
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、このディジタルスチルカメラ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、それぞれ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。このようなディジタルスチルカメラ１３００には、フィルター、共振器等として機能する振動デバイス１（または１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）が内蔵されている。
【００９７】
以上のような電子機器は、振動デバイス１、１Ａ、１Ｂまたは１Ｃを備える。このような電子機器によれば、振動デバイス１、１Ａ、１Ｂまたは１Ｃの優れた特性を利用して、電子機器の特性を向上させることができる。
【００９８】
なお、本発明の振動デバイスを備える電子機器は、図１２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１３のスマートフォン（携帯電話機）、図１４のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、時計、タブレット端末、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、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。
【００９９】
５．移動体
次に、本発明の振動デバイスを適用した移動体（本発明の移動体）について説明する。
【０１００】
図１５は、本発明の移動体の一例である自動車を示す斜視図である。自動車１５００には、振動デバイス１（または１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）が搭載されている。振動デバイス１（または１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）は、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。
【０１０１】
以上のような移動体である自動車１５００は、振動デバイス１、１Ａ、１Ｂまたは１Ｃを備える。このような自動車１５００によれば、振動デバイス１、１Ａ、１Ｂまたは１Ｃの優れた特性を利用して、自動車１５００の特性を向上させることができる。
【０１０２】
以上、本発明の振動デバイス、電子機器および移動体について、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、前述した各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１０３】
１…振動デバイス、１Ａ…振動デバイス、１Ｂ…振動デバイス、１Ｃ…振動デバイス、２…ベース、２Ｃ…ベース、３…リッド、４…回路素子、５…中継基板、６…振動素子、６Ａ…振動素子、６Ｂ…振動素子、７…金属バンプ、８…金属バンプ、９…金属バンプ、１０…パッケージ、１０Ｃ…パッケージ、２１…凹部、２１Ｃ…凹部、２２…段差部、２３…接続電極、２４…外部実装電極、２５…シールリング、４１…温度センサー、５２…端子、５３…端子、５４…配線、６１…水晶振動片、６１Ｂ…水晶振動片、６２…励振電極、６３…励振電極、６４…パッド電極、６５…配線、６６…配線、６１１…凹部、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…ディジタルスチルカメラ、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、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、１５００…自動車、Ｓ…空間、ａ１…線分、ａ２…線分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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