(57)【要約】【課題】振動素子の破損を低減することのできる振動子、ベース基板の製造方法、発振器、電子機器および移動体を提供すること。【解決手段】振動子１は、振動素子２と、振動素子２と対向配置されたベース基板５１とを含んでいる。また、ベース基板５１は、振動素子２側の主面に設けられた凹部５１１と、凹部５１１内に張り出している張出部５１２とを有し、張出部５１２が、ベース基板５１の平面視にて、振動素子２の自由端部と重なるように配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端および平面視で前記一端と反対側の他端を含む振動素子と、
前記振動素子の前記一端側が取り付けられているベース基板と、
を含み、
前記ベース基板は、
前記振動素子側の主面に設けられている凹部と、
前記凹部内に張り出している張出部と、
を有し、
前記張出部が、前記ベース基板の平面視にて、前記振動素子の前記他端側と重なるように配置されていることを特徴とする振動子。
【請求項２】
前記張出部では、前記ベース基板の平面視にて、前記主面と前記凹部の内面とが重なり合っている請求項１に記載の振動子。
【請求項３】
前記張出部は、基端部の厚さよりも先端部の厚さの方が薄い請求項１または２に記載の振動子。
【請求項４】
前記張出部に緩衝部が設けられている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の振動子。
【請求項５】
前記凹部内に設けられている凸部を有し、
前記凹部は、前記ベース基板の平面視にて、前記振動素子の前記他端側と重なるように位置している請求項１ないし４のいずれか１項に記載の振動子。
【請求項６】
前記振動素子は、基部と、前記基部から延出されている振動腕と、を有し、
前記振動腕には、その延出方向に沿って延在されている有底の溝と、前記基部とは反対側の先端側に配置されている質量調整用の調整膜と、が設けられ、
前記ベース基板の平面視にて、前記調整膜と前記溝との間の領域が前記張出部と重なっている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の振動子。
【請求項７】
前記振動素子は、基部と、前記基部から延出されている振動腕と、を有し、
前記振動腕には、その延出方向に沿って延在されている有底の溝と、前記基部とは反対側の先端側に配置されている質量調整用の調整膜と、が設けられ、
前記ベース基板の平面視にて、前記調整膜と前記溝との間の領域が前記張出部と重なっており、前記調整膜の質量調整部は、前記張出部と前記凸部との間の領域と重なっている請求項５に記載の振動子。
【請求項８】
前記ベース基板は、ガラス材料で構成されている請求項１ないし７のいずれか１項に記載の振動子。
【請求項９】
基板の一方の面に凹部を形成する工程と、
前記凹部の側面を抉るように除去し、前記凹部内に張り出す張出部を形成する工程と、を有することを特徴とするベース基板の製造方法。
【請求項１０】
前記張出部を形成する工程は、前記基板をウエットエッチングすることで前記張出部を形成する請求項９に記載のベース基板の製造方法。
【請求項１１】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の振動子と、
回路と、を備えていることを特徴とする発振器。
【請求項１２】
請求項１ないし８のいずれか１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。
【請求項１３】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の振動子を備えてい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、振動子、ベース基板の製造方法、発振器、電子機器および移動体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水晶を用いた振動子が知られている。このような振動子は、周波数温度特性が優れていることから、種々の電子機器の基準周波数源や発信源などとして広く用いられている。
例えば、特許文献１に記載されている振動子は、音叉型の振動素子と、この振動素子を収容するパッケージとを有している。また、パッケージは、ベース基板とリッドとで構成され、さらに、ベース基板には、振動素子との必要なギャップを確保するための凹部が形成されている。
【０００３】
このような凹部を形成することで、例えば、落下の衝撃等によって振動子にその厚さ方向の外力が加わり、振動素子が厚さ方向に撓んでも、振動素子がベースに接触せず、当該接触による振動素子の破損を防止できる。しかしながら、ベース基板に接触しないという事は、振動素子の厚さ方向への過度な変形を許容してしまうことを意味し、この過度な変形によって振動素子が破損してしまうおそれがある。
したがって、特許文献１の振動子では、振動素子の破損を防止することができないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−４１０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、振動素子の破損を低減することのできる振動子、ベース基板の製造方法、発振器、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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
［適用例１］
本適用例の振動子は、一端および平面視で前記一端と反対側の他端を含む振動素子と、
前記振動素子の前記一端側が取り付けられているベース基板と、
を含み、
前記ベース基板は、
前記振動素子側の主面に設けられている凹部と、
前記凹部内に張り出している張出部と、
を有し、
前記張出部が、前記ベース基板の平面視にて、前記振動素子の前記他端側と重なるように配置されていることを特徴とする。
これにより、振動素子の破損を低減することのできる振動子が得られる。
【０００７】
［適用例２］
本適用例の振動子では、前記張出部では、前記ベース基板の平面視にて、前記主面と前記凹部の内面とが重なり合っていることが好ましい。
これにより、張出部の構成が簡単となる。
［適用例３］
本適用例の振動子では、前記張出部は、基端部の厚さよりも先端部の厚さの方が薄いことが好ましい。
これにより、張出部の先端部を撓み易くすることができる。
【０００８】
［適用例４］
本適用例の振動子では、前記張出部に緩衝部が設けられていることが好ましい。
これにより、振動素子の破損をより効果的に低減することができる。
［適用例５］
本適用例の振動子では、前記凹部内に設けられている凸部を有し、
前記凹部は、前記ベース基板の平面視にて、前記振動素子の前記他端側と重なるように位置していることが好ましい。
これにより、振動素子の破損をより効果的に低減することができる。
【０００９】
［適用例６］
本適用例の振動子では、前記振動素子は、基部と、前記基部から延出されている振動腕と、を有し、
前記振動腕には、その延出方向に沿って延在されている有底の溝と、前記基部とは反対側の先端側に配置されている質量調整用の調整膜と、が設けられ、
前記ベース基板の平面視にて、前記調整膜と前記溝との間の領域が前記張出部と重なっていることが好ましい。
これにより、振動素子の破損（特に調整膜の剥がれ）をより効果的に低減することができる。
【００１０】
［適用例７］
本適用例の振動子では、前記振動素子は、基部と、前記基部から延出されている振動腕と、を有し、
前記振動腕には、その延出方向に沿って延在されている有底の溝と、前記基部とは反対側の先端側に配置されている質量調整用の調整膜と、が設けられ、
前記ベース基板の平面視にて、前記調整膜と前記溝との間の領域が前記張出部と重なっており、前記調整膜の質量調整部は、前記張出部と前記凸部との間の領域と重なっていることが好ましい。
これにより、振動素子の破損（特に調整膜の剥がれ）をより効果的に低減することができる。
【００１１】
［適用例８］
本適用例の振動子では、前記ベース基板は、ガラス材料で構成されていることが好ましい。
これにより、ベース基板を安価に製造することができるとともに、張出部を容易に形成することができる。
【００１２】
［適用例９］
本適用例のベース基板の製造方法は、基板の一方の面に凹部を形成する工程と、
前記凹部の側面を抉るように除去し、前記凹部内に張り出す張出部を形成する工程と、を有することを特徴とする。
これにより、凹部が形成された面に、先端部が凹部と対向するように振動素子を支持した場合に、その振動素子の破損を低減することができる。
【００１３】
［適用例１０］
本適用例のベース基板の製造方法では、前記張出部を形成する工程は、前記基板をウエットエッチングすることで前記張出部を形成することが好ましい。
これにより、張出部を簡単に形成することができる。
［適用例１１］
本適用例の発振器は、本適用例の振動子と、
回路と、を備えていることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い発振器が得られる。
【００１４】
［適用例１２］
本適用例の電子機器は、本適用例の振動子を備えていることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
［適用例１３］
本適用例の移動体は、本適用例の振動子を備えていることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い移動体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る振動子を示す断面図である。
【図２】図１に示す振動子の上面図である。
【図３】図１に示す振動子が有する振動素子の電極配置を説明するための図であり、（ａ）が上面図、（ｂ）が上面側からみた透過図である。
【図４】図２中のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図１に示す振動子が有するベース基板に形成された凹部および張出部の機能を説明するための断面図である。
【図６】図１に示す振動子が有するベース基板に形成された凹部および張出部の機能を説明するための断面図である。
【図７】図１に示す振動子の製造方法を説明するための断面図である。
【図８】図１に示す振動子の製造方法を説明するための断面図である。
【図９】図１に示す振動子の製造方法を説明するための断面図である。
【図１０】図１に示す振動子の製造方法を説明するための断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る振動子を示す断面図である。
【図１２】図１１に示す振動子の平面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態に係る振動子を示す断面図である。
【図１４】図１３に示す振動子の平面図である。
【図１５】本発明の第４実施形態に係る振動子を示す平面図である。
【図１６】本発明の第５実施形態に係る振動子を示す断面図である。
【図１７】本発明の第６実施形態に係る振動子を示す断面図である。
【図１８】本発明の第７実施形態に係る振動子を示す断面図である。
【図１９】図１８に示す振動子を示す平面図である。
【図２０】図１８に示す振動子の部分拡大断面図である。
【図２１】本発明の発振器の好適な実施形態を示す断面図である。
【図２２】本発明の電子機器を適用したモバイル型（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２３】本発明の電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。
【図２４】本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。
【図２５】本発明の移動体を適用した自動車を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の振動子、ベース基板の製造方法、発振器、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。
１．振動子
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る振動子を示す断面図である。図２は、図１に示す振動子の上面図である。図３は、図１に示す振動子が有する振動素子の電極配置を説明するための図であり、（ａ）が上面図、（ｂ）が上面側からみた透過図である。図４は、図２中のＡ−Ａ線断面図である。図５および図６は、それぞれ、図１に示す振動子が有するベース基板に形成された凹部および張出部の機能を説明するための断面図である。図７ないし図１０は、それぞれ、図１に示す振動子の製造方法を説明するための断面図である。なお、図１および図２では、それぞれ、説明の便宜上、振動素子が有する電極の図示を省略している。
図１に示すように、振動子１は、振動素子２と、振動素子２を収容しているパッケージ５とを有している。以下、振動素子２およびパッケージ５について、順次詳細に説明する。
【００１７】
−振動素子−
図２および図３に示すように、振動素子２は、圧電基板３と、圧電基板３の表面に形成された電極４とを有している。
圧電基板３の構成材料としては、例えば、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどの圧電材料が挙げられる。これらの中でも、圧電基板３の構成材料としては、水晶を用いることが好ましい。水晶を用いることで、他の材料と比較して優れた周波数温度特性を有する振動素子２が得られる。なお、以下では、圧電基板３を水晶で構成した場合について説明する。
【００１８】
圧電基板３は、水晶基板の結晶軸である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。すなわち、圧電基板３は、Ｚカット水晶板で構成されている。なお、Ｚ軸は、圧電基板３の厚さ方向と一致しているのが好ましいが、常温近傍における周波数温度変化を小さくする観点から、厚さ方向に対して若干（例えば、１５°未満程度）傾けてもよい。
【００１９】
このような圧電基板３は、音叉型をなし、基部３１と、基部３１から延出する一対の振動腕３２、３３とを有している。基部３１は、ＸＹ平面に広がりを有し、Ｚ軸方向に厚さを有する板状をなしている。一方、振動腕３２、３３は、Ｘ軸方向に並び、かつ、互いに平行となるように、基部３１から＋Ｙ軸方向に延出している。振動腕３２、３３は、それぞれ、長手形状をなしており、その基端が基部３１に接続されている固定端となり、先端が自由端となっている。また、振動腕３２、３３の先端部には幅広のハンマーヘッド３２１、３３１が設けられている。
【００２０】
また、振動腕３２、３３の上面には、Ｙ軸方向に延在する有底の溝３２２、３３２が形成されており、振動腕３２、３３の下面には、Ｙ軸方向に延在する有底の溝３２３、３３３が形成されている。溝３２２、３２３、３３２、３３３を設けることで、熱弾性損失が低減され、振動素子２の振動特性が向上する。これら溝３２２、３２３、３３２、３３３は、基端が基部３１付近まで延びており、先端がハンマーヘッド３２１、３３１付近まで延びている。このように、溝３２２、３２３、３３２、３３３の先端がハンマーヘッド３２１、３３１付近まで延びていると、溝３２２、３２３、３３２、３３３の先端周辺での応力集中が緩和され、衝撃が加わった際に発生する折れや欠けのおそれが減少する。また、溝３２２、３２３、３３２、３３３の基端が基部３１付近まで延びていると、振動腕３２、３３と基部３１の境界部周辺での応力集中が緩和される。そのため、例えば、衝撃が加わった際に発生する折れや欠けのおそれが減少する。
【００２１】
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、電極４は、駆動信号電極４１と、駆動接地電極４２と、駆動信号端子４３と、駆動接地端子４４とを有している。
駆動信号電極４１は、振動腕３２の上面および下面（溝３２２、３２３の内周面）に形成されている。さらに、駆動信号電極４１は、振動腕３３の両側面に形成されている。振動腕３３の両側面に形成されている駆動信号電極４１は、ハンマーヘッド３３１の先端部に形成された導電部を介して電気的に接続されている。なお、ハンマーヘッド３３１上に形成された導電部は、振動腕３３の質量を調整して、振動素子２の周波数調整を行うための調整膜４５として機能する。この調整膜４５は、駆動信号電極４１と一体的に形成されている。
また、駆動信号端子４３は、基部３１の下面に形成されている。この駆動信号端子４３は、基部３１に形成された駆動信号配線を介して駆動信号電極４１と電気的に接続されている。
【００２２】
駆動接地電極４２は、振動腕３３の上面および下面（溝３３２、３３３の内周面）に形成されている。さらに、駆動接地電極４２は、振動腕３２の両側面に形成されている。振動腕３２の両側面に形成されている駆動接地電極４２は、ハンマーヘッド３２１の先端部に形成された導電部を介して電気的に接続されている。なお、ハンマーヘッド３２１上に形成された導電部は、振動腕３２の質量を調整して、振動素子２の周波数調整を行うための調整膜４６として機能する。この調整膜４６は、駆動接地電極４２と一体的に形成されている。
【００２３】
また、駆動接地端子４４は、基部３１の下面に形成されている。この駆動接地端子４４は、基部３１に形成された駆動接地配線を介して駆動接地電極４２と電気的に接続されている。
そして、駆動信号端子４３と駆動接地端子４４との間に駆動信号を印加すると、振動腕３２、３３に形成された駆動信号電極４１と駆動接地電極４２との間に電界が生じ、各振動腕３２、３３が互いに接近、離間を繰り返すように、いわゆる「Ｘ逆相モード」で振動する。
電極４（調整膜４５、４６を含む）の構成としては、導電性を有していれば特に限定されないが、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）などのメタライズ層（下地層）に、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）などの各被膜を積層した金属被膜で構成することができる。
【００２４】
−パッケージ−
パッケージ５は、板状のベース基板５１と、下方に開口する凹部５２１を有する箱状のリッド（蓋体）５２とを有している。ベース基板５１とリッド５２とは接合されており、これにより、凹部５２１の開口がベース基板５１によって塞がれている。パッケージ５は、凹部５２１がベース基板５１で塞がれることで形成された気密的な収容空間Ｓを有し、この収容空間Ｓに振動素子２を収容している。収容空間Ｓ内は、例えば、減圧（好ましくは真空）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。
【００２５】
ベース基板５１およびリッド５２は、それぞれ、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、テンパックスガラス、パイレックスガラス（ただし「パイレックス」は登録商標）等の各種ガラス材料で構成されているのが好ましい。ガラス材料によれば、形状精度の良いベース基板５１およびリッド５２を簡単かつ安価に製造することができる。
ベース基板５１およびリッド５２をガラス材料で構成した場合、これらを接合する方法として、陽極接合を用いることができる。陽極接合を用いる場合には、図１に示すように、ベース基板５１とリッド５２との間に、アルミニウムやシリコン等の陽極接合可能な材料で構成されている接合膜５３を配置される。
【００２６】
また、図４に示すように、ベース基板５１の上面には接続端子６１１、６２１が形成され、下面には実装端子６１２、６２２が形成されている。また、ベース基板５１にはベース基板５１を厚さ方向に貫通する貫通電極６１３、６２３が形成されており、貫通電極６１３によって接続端子６１１と実装端子６１２とが電気的に接続され、貫通電極６２３によって接続端子６２１と実装端子６２２とが電気的に接続されている。これら接続端子６１１、６２１、実装端子６１２、６２２および貫通電極６１３、６２３の構成としては、それぞれ、導電性を有していれば特に限定されず、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｗ（タングステン）などの下地層に、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）などの被膜を積層した金属被膜で構成することができる。
【００２７】
振動素子２は、基部３１にて、導電性接着材６３、６４によってベース基板５１に固定されている。すなわち、振動素子２は、ベース基板５１に片持ち支持されている。導電性接着材６３は、駆動信号端子４３と接続端子６１１とに接触して設けられており、これにより、駆動信号端子４３と接続端子６１１とが電気的に接続されている。同様に、導電性接着材６４は、駆動接地端子４４と接続端子６２１とに接触して設けられており、これにより、駆動接地端子４４と接続端子６２１とが電気的に接続されている。
導電性接着材６３、６４としては、接着性と導電性を有していれば特に限定されず、例えば、金属フィラー（銀粒子、銅粒子等の金属微粒子）やカーボンファイバー等の導電性粒子を混合したシリコーン系、エポキシ系、アクリル系、ポリイミド系等の接着材を用いることができる。
【００２８】
また、ベース基板５１は、上面に開放する凹部５１１と、凹部５１１内に張り出している張出部５１２とを有している。図２に示すように、凹部５１１は、ベース基板５１の平面視（Ｚ軸方向からの平面視。以下、単に平面視と言う。）にて、振動腕３２、３３の先端部（他端側）を内側に含むように形成されている。この凹部５１１は、図５に示すように、例えば落下時の衝撃等によって振動子１にＺ軸方向の外力が加わり、振動素子２がＺ軸方向に撓んだ場合に、振動腕３２、３３とベース基板５１との接触を避ける逃げ部を構成している。これにより、ベース基板５１との接触による振動腕３２、３３の破損を防止（または低減）することができる。
【００２９】
また、図２に示すように、張出部５１２は、凹部５１１の−Ｙ軸側の外縁部から＋Ｙ軸側に向けて突出して設けられている。図１に示すように、張出部５１２は、凹部５１１内に張り出し、平面視にて、互いに重なり合う上面５１２ａおよび下面５１２ｂを有している。上面５１２ａは、ベース基板５１の上面で構成され、下面５１２ｂは、凹部５１１の内周面によって構成されている。
【００３０】
また、下面５１２ｂは、ＸＹ平面（Ｘ軸とＹ軸を含む平面）に対して傾斜し、上面５１２ａと下面５１２ｂとのなす角θが鋭角（９０°未満）となっている。そのため、張出部５１２は、厚さ（Ｚ軸方向の長さ）が開口側となる先端側に向けて漸減しており、開口側とは反対側となる基端部よりも先端部（開口側）のほうが薄くなっている。特に、張出部５１２の先端部は、十分に薄く、Ｚ軸方向に撓み易くなっている。なお、張出部５１２をＺ軸方向に撓み易くするためには、ベース基板５１の材料によっても異なるが、張出部５１２の先端部の厚みを５０μｍ以下とすることが好ましい。また、前記先端部とは、例えば、張出部５１２の先端から１００μｍ程度の範囲として規定することができる。
【００３１】
張出部５１２は、平面視にて、振動腕３２、３３の先端部と重なる位置に設けられている。さらに、張出部５１２の先端５１２ｃは、ハンマーヘッド３２１の調整膜４５と溝３２２、３２３との間の領域Ｓ２およびハンマーヘッド３３１の調整膜４６と溝３３２、３３３との間の領域Ｓ３と重なる位置に設けられている。このような張出部５１２は、振動素子２のＺ軸方向の撓みを規制する規制部として機能する。
【００３２】
すなわち、図５に示すように、例えば落下時の衝撃等によって振動子１にＺ軸方向の外力が加わり、振動素子２がＺ軸方向に撓んだ場合に、振動腕３２、３３が過度に変形する前に張出部５１２の先端部に接触する。そのため、振動腕３２、３３の過度な変形による破断・破損を効果的に防止することができる。さらには、振動腕３２、３３が張出部５１２にぶつかると、図６に示すように、張出部５１２の先端部がＺ軸方向に撓み、その衝撃が緩和・吸収される。したがって、張出部５１２との接触による振動腕３２、３３の破断・破損をも効果的に防止することができる。このように、張出部５１２を設けることで、振動腕３２、３３の破壊・破損を効果的に防止することができる。
【００３３】
特に、本実施形態では、平面視にて、張出部５１２の先端５１２ｃがハンマーヘッド３２１、３３１の領域Ｓ２、Ｓ３と重なる位置に設けられているため、上記のように振動素子２がＺ軸方向に撓んだ場合には、領域Ｓ２、Ｓ３が張出部５１２の先端部に接触する。前述したように、領域Ｓ２、Ｓ３には電極４（調整膜４５、４６を含む）が形成されていないため、領域Ｓ２、Ｓ３が張出部５１２に接触しても電極４が破損することがない。さらには、領域Ｓ２、Ｓ３は、振動腕３２、３３の基端部よりも幅広で溝３２２、３２３、３３２、３３３も形成されていないため、振動腕３２、３３の中でも機械的強度の高い領域である。そのため、領域Ｓ２、Ｓ３を張出部５１２に接触させることによって、より効果的に、振動腕３２、３３の破損を防止することができる。
【００３４】
以上、振動子１について説明した。
次に、振動子１の製造方法について説明する。振動子１の製造方法は、ベース基板５１とリッド５２を容易する第１工程と、ベース基板５１に振動素子２を搭載する第２工程と、ベース基板５１にリッド５２を接合する第３工程と、複数の振動子１を個片化する第４工程とを有している。
【００３５】
［第１工程］
まず、ベース基板５１の製造方法について説明する。ベース基板５１の製造方法は、基板５１０の一方の面に凹部５１１を形成する工程と、凹部５１１の側面を抉るように除去し、凹部５１１内に張り出す張出部５１２を形成する工程と、電極４を形成する工程とを有している。
まず、図７（ａ）に示すように、ガラス材料で構成された基板５１０を容易する。基板５１０は、ウエハ状であり、基板５１０から複数のベース基板５１が得られるようになっている。また、基板５１０は、予め、研磨等の加工によって所定の厚み（ベース基板５１の厚み）に調整されている。
【００３６】
次に、図７（ｂ）に示すように、基板５１０の上面および下面に、凹部５１１に対応する開口を有するマスクＭ１を形成する。マスクＭ１は、フォトリソグラフィー技法とエッチング技法とを用いて形成することができる。次に、図７（ｃ）に示すように、基板５１０をウエットエッチングして凹部５１１を形成する。
次に、マスクＭ１を除去した後、図７（ｄ）に示すように、凹部５１１の−Ｙ軸側の側面に開口を有するマスクＭ２を形成する。マスクＭ２は、フォトリソグラフィー技法とエッチング技法とを用いて形成することができる。次に、図８（ａ）に示すように、基板５１０をウエットエッチングし、凹部５１１の側面の一部を抉るように除去することで、その上方に張出部５１２を形成する。ここで、本工程をウエットエッチングすることで、ガラス材料のエッチングの等方性を利用して、簡単に、十分に薄い張出部５１２を形成することができる。
【００３７】
次に、例えば、レーザー加工、エッチング等によって貫通電極６１３、６２３を形成するための第１貫通孔と気密封止用の第２貫通孔とを形成し、第１貫通孔の内部を金属材料で埋めることによって貫通電極６１３、６２３を形成する。さらには、基板５１０の上面に接続端子６１１、６２１を形成するとともに、下面に実装端子６１２、６２２を形成する。接続端子６１１、６２１および実装端子６１２、６２２は、例えば、基板５１０の上面および下面にスパッタリング、蒸着等によって金属膜を形成し、この金属膜をフォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いてパターニングすることで形成することができる。
【００３８】
次に、基板５１０の上面に、陽極接合用の接合膜５３を形成する。接合膜５３は、例えば、基板５１０の上面にスパッタリング、蒸着等によってアルミニウムやシリコンからなる金属膜を形成し、この金属膜をフォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いてパターニングすることで形成することができる。ただし、接合膜５３は、リッド５２側に形成してもよい。
以上によって、図８（ｂ）に示すように、複数のベース基板５１を一体的に備えた基板５１０が得られる。
【００３９】
次に、リッド５２の製造方法について説明する。
まず、図９（ａ）に示すように、ガラス材料で構成されたリッド基板５２０を容易する。リッド基板５２０は、ウエハ状であり、リッド基板５２０から複数のリッド５２が得られるようになっている。また、リッド基板５２０は、予め、研磨等の加工によって所定の厚み（リッド５２の厚み）に調整されている。
【００４０】
次に、図９（ｂ）に示すように、リッド基板５２０の上面および下面に、凹部５２１に対応する開口を有するマスクＭ３を形成する。マスクＭ３は、フォトリソグラフィー技法とエッチング技法とを用いて形成することができる。次に、図９（ｃ）に示すように、リッド基板５２０をウエットエッチングして凹部５２１を形成する。
以上によって、複数のリッド５２を一体的に備えたリッド基板５２０が得られる。
【００４１】
［第２工程］
次に、導電性接着材６３、６４を用いて、図１０（ａ）に示すように、基板５１０に振動素子２を搭載する。この状態では、前述したように、平面視にて、凹部５１１が振動腕３２、３３の先端部を内側に含むように位置しており、張出部５１２が振動腕３２、３３の先端部と重なるように設けられている。
【００４２】
［第３工程］
次に、図１０（ｂ）に示すように、リッド基板５２０の凹部５２１に振動素子２を収容するようにして、リッド基板５２０と基板５１０とを陽極接合する。次に、図示しないが、基板５１０に形成しておいた気密封止用の第２貫通孔を介して、収容空間Ｓを真空状態（またはガス充填状態）とし、Ａｕ−Ｇｅで構成された封止材等で第２貫通孔を塞ぐ。これにより、収容空間Ｓが気密封止され所定の雰囲気に保たれる。
【００４３】
［第４工程］
次に、図１０（ｃ）に示すように、レーザー加工や、ダイシングソーを用いて、複数の振動子１に個片化する。
この後、必要に応じて、リッド５２を介して調整膜４５、４６にレーザーを照射し、調整膜４５、４６の一部を除去して振動腕３２、３３の質量を調整することで、振動素子２の駆動周波数の調整を行ってもよい。
以上によって、振動子１が得られる。
なお、上述した製造方法では、ウエハ状の基板５１０とリッド基板５２０とを用いているが、これに限定されず、例えば、予め個片化されているベース基板５１とリッド５２とを用いて製造してもよい。
【００４４】
＜第２実施形態＞
図１１は、本発明の第２実施形態に係る振動子を示す断面図である。図１２は、図１１に示す振動子の平面図である。なお、図１１および図１２では、説明の便宜上、振動素子が有する電極の図示を省略している。
以下、第２実施形態について、前述した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。
第２実施形態は、ベース基板の上面に緩衝部が設けられていること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、図１１および図１２では、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００４５】
図１１および図１２に示すように、本実施形態の振動子１では、張出部５１２の上面（凹部５１１の外縁部）に、ベース基板５１よりも柔軟な膜状の緩衝部７が設けられている。このような緩衝部７は、振動素子２がＺ軸方向に撓んで、振動腕３２、３３が張出部５１２に接触する際、これらの間に介在して、その衝撃を緩和・吸収する機能を有している。そのため、張出部５１２との接触による振動腕３２、３３の破断・破損をさらに効果的に防止することができる。
【００４６】
緩衝部７としては、ベース基板５１の材料よりもヤング率の低い材料を用いることができ、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｗ（タングステン）、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）などの各種金属材料や各種樹脂材料を用いることができる。これらの中でも、緩衝部７としては、接続端子６１１、６１２と同様の金属材料で構成されているのが好ましい。これにより、振動子１の構成が簡単なものとなるとともに、緩衝部７を接続端子６１１、６１２と同一工程で製造することができるため、振動子１の製造が簡単となる。
【００４７】
緩衝部７の厚さとしては、その材料によっても異なるが、１０μｍ〜５０μｍ程度であるのが好ましい。これにより、緩衝部７としての機能を十分に発揮することができるとともに、張出部５１２の撓み変形を阻害しないものとなる。
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。
【００４８】
＜第３実施形態＞
図１３は、本発明の第３実施形態に係る振動子を示す断面図である。図１４は、図１３に示す振動子の平面図である。なお、図１３および図１４では、説明の便宜上、振動素子が有する電極の図示を省略している。
以下、第３実施形態について、前述した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。
【００４９】
第３実施形態は、張出部の配置が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、図１３および図１４では、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図１３および図１４に示すように、本実施形態の振動子１では、張出部５１２が凹部５１１の＋Ｙ軸側の外縁部から−Ｙ軸側に向けて突出して設けられている。また、ハンマーヘッド３２１、３３１に設けられている調整膜４６、４５は、ハンマーヘッド３２１、３３１の先端側の領域Ｓ４、Ｓ５を除くように設けられており、平面視にて、張出部５１２の先端５１２ｃが領域Ｓ４、Ｓ５と重なって位置している。
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。
【００５０】
＜第４実施形態＞
図１５は、本発明の第４実施形態に係る振動子を示す平面図である。なお、図１５では、説明の便宜上、振動素子が有する電極の図示を省略している。
以下、第４実施形態について、前述した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。
第４実施形態は、振動素子（振動腕）の形状が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、図１５では、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００５１】
図１５に示すように、本実施形態の振動子１では、振動腕３２、３３からハンマーヘッド３２１、３３１が省略されている。この場合でも、張出部５１２の先端５１２ｃは、領域Ｓ２、Ｓ３と重なるように位置している。
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。
【００５２】
＜第５実施形態＞
図１６は、本発明の第５実施形態に係る振動子を示す断面図である。なお、図１６では、説明の便宜上、振動素子が有する電極の図示を省略している。
以下、第５実施形態について、前述した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。
第５実施形態は、ベース基板５１の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、図１６では、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００５３】
図１６に示すように、本実施形態の振動子１では、ベース基板５１が第１基板５１Ａと第２基板５１Ｂを積層した２層積層構造になっている。そして、上側に位置する第２基板５１Ｂによって張出部５１２が形成されている。このような構成によれば、予めパターニングされている第１基板５１Ａと第２基板５１Ｂとを積層することで、簡単に、凹部５１１および張出部５１２を有するベース基板５１を得ることができる。
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。
【００５４】
＜第６実施形態＞
図１７は、本発明の第６実施形態に係る振動子を示す断面図である。なお、図１７では、説明の便宜上、振動素子が有する電極の図示を省略している。
以下、第６実施形態について、前述した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。
第６実施形態は、ベース基板５１およびリッド５２の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、図１７では、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００５５】
図１７に示すように、本実施形態の振動子１では、ベース基板５１が上面に開口する凹部５１６を有する箱状をなしており、リッド５２が板状をなしている。そして、リッド５２が凹部５１６の開口を塞いでベース基板５１に接合されている。なお、振動素子２は、凹部５１６の底面に固定されており、この凹部５１６の底面に、凹部５１１および張出部５１２が形成されている。
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。
【００５６】
＜第７実施形態＞
図１８は、本発明の第７実施形態に係る振動子を示す断面図である。図１９は、図１８に示す振動子を示す平面図である。図２０は、図１８に示す振動子の部分拡大断面図である。なお、図１８および図１９では、説明の便宜上、振動素子が有する電極の図示を省略している。
【００５７】
以下、第７実施形態について、前述した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。
第７実施形態は、ベース基板の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、図１８、図１９および図２０では、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００５８】
図１８および図１９に示すように、本実施形態の振動子１では、ベース基板５１が凹部５１１の底面から突出して設けられている凸部５１３を有している。凸部５１３の上面は、ベース基板５１の上面とほぼ面一となっている。また、凸部５１３は、平面視にて、振動腕３２、３２の先端部（ハンマーヘッド３２１、３３１）と重なる位置に設けられている。また、凸部５１３は、その付け根部の幅（Ｙ軸方向の長さ）が十分に狭く形成されており、Ｙ軸方向に撓み易くなっている。また、凸部５１３の先端部には、＋Ｙ軸方向に張り出した張出部５１５が形成されている。張出部５１５は、張出部５１２と同様に、Ｚ軸方向に撓み易くなっている。
【００５９】
また、張出部５１２、５１５の上面には、それぞれ、緩衝部７が形成されている。ただし、緩衝部７は、省略してもよい。
このような構成のベース基板５１によれば、例えば落下時の衝撃等によって振動子１にＺ軸方向の外力が加わり、振動素子２がＺ軸方向に撓んだ場合に、振動腕３２、３３が過度に変形する前に張出部５１５の先端部に接触する。振動腕３２、３３が張出部５１５にぶつかると、張出部５１５がＺ軸方向に撓むとともに、張出部５１５が形成されている凸部５１３がＹ軸方向に撓み、その衝撃が緩和・吸収される。
【００６０】
前記Ｚ軸方向外力が大きい場合には、振動腕３２、３３は、張出部５１５に接触した後に、さらに、張出部５１２に接触する。なお、張出部５１２との接触により得られる効果は前述した通りであるため、その説明は省略する。
このように、凹部５１１内に凸部５１３を設けることで、振動腕３２、３３が過度に変形を２段階で規制することができるため、振動腕３２、３３の過度な変形による破断・破損をより効果的に防止することができる。
【００６１】
ここで、前述した第１実施形態で述べたように、振動子１では、必要に応じて、リッド５２を介して調整膜４５、４６にレーザーを照射し、調整膜４５、４６の一部を除去して振動腕３２、３３の質量を調整することで、振動素子２の駆動周波数の調整を行う場合がある。
このような周波数調整を行った後では、図２０に示すように、レーザー照射によって除去された質量調整部４５１、４６１の周囲にバリ４５２、４６２が形成される場合がある。バリ４５２、４６２は、レーザー照射によって気化または溶融した金属材料がその周囲に再付着することで形成されると考えられる。このようなバリ４５２、４６２は、非常に脆く、剥がれ易い。仮に、バリ４５２、４６２が調整膜４５、４６から剥がれてしまうと、振動腕３２、３３の質量が変化し、それに伴って振動素子２の駆動周波数も変化してしまう。
【００６２】
そこで、本実施形態では、バリ４５２、４６２がベース基板５１と接触しないように、平面視にて、張出部５１２と凸部５１３との間（凸部５１３からずれた位置）に質量調整部４５１、４６１が位置するように構成されている。言い換えると、調整膜４５、４６の凸部５１３と重なっていない領域にレーザーを照射することで、振動腕３２、３３の質量を調整している。これにより、例えば落下時の衝撃等によって振動素子２がＺ軸方向に撓み、振動腕３２、３３が張出部５１２、５１５に接触した場合でも、バリ４５２、４６２がベース基板５１に接触しないため、バリ４５２、４６２の剥がれを効果的に低減することができる。
このような第７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。
【００６３】
２．発振器
次に、本発明の振動子を適用した発振器について説明する。
図２１は、本発明の発振器の好適な実施形態を示す断面図である。
図２１に示す発振器１００は、振動子１と、振動素子２を駆動するためのＩＣチップ１１０とを有している。以下、発振器１００について、前述した振動子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。
【００６４】
図２１に示すように、発振器１００では、ベース基板５１に凹部５１７が形成されており、この凹部５１７にＩＣチップ１１０がろう材等によって固定されている。ＩＣチップ１１０は、凹部５１７の底面に形成された複数の内部端子１２０と電気的に接続されている。複数の内部端子１２０には、接続端子６１１、６２１と接続されているものや、図示しない外部端子と接続されているものが含まれている。ＩＣチップ１１０は、振動素子２の駆動を制御するための発振回路を有している。ＩＣチップ１１０によって振動素子２を駆動すると、所定の周波数の信号を取り出すことができる。
【００６５】
３．電子機器
次に、本発明の振動子を適用した電子機器について説明する。
図２２は、本発明の電子機器を適用したモバイル型（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、基準クロック等として機能する振動子１が内蔵されている。
【００６６】
図２３は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機（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子１が内蔵されている。
【００６７】
図２４は、本発明の電子機器を適用した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。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、ディジタルスチルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）など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。
【００６８】
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。
【００６９】
撮影者が表示部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−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子１が内蔵されている。
【００７０】
なお、本発明の振動素子を備える電子機器は、図２２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２３の携帯電話機、図２４のディジタルスチルカメラの他にも、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、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。
【００７１】
４．移動体
次に、本発明の振動子を適用した移動体について説明する。
図２５は、本発明の移動体を適用した自動車を示す斜視図である。自動車１５００には振動子１が搭載されている。振動子１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。
【００７２】
以上、本発明の振動子、ベース基板の製造方法、発振器、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、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
【００７３】
また、前述の実施形態では、振動素子として、基部と２本の振動腕とを有する音叉型の振動素子を用いた例について説明したが、振動素子としては、これに限定されず、例えば、厚みすべり振動を用いた所謂「ＡＴカット振動子」であってもよい。
また、前述の実施形態では、１つの張出部が２本の振動腕と重なるように設けられていたが、張出部を２つに分割して、一方の張出部を一方の振動腕と重なるように配置し、他方の張出部を他方の振動腕と重なるように配置してもよい。
【００７４】
また、前述の実施形態では、振動素子がパッケージに接着剤によって支持されている構成について説明したが、振動素子の支持方法は、これに限定されない。すなわち、例えば、ＣＳＰ（ＭＡＴ）構造のように、振動素子を支持する枠状の中間層を振動素子と一体的に形成し、この中間層をベース基板とリッドとで挟持することで、振動素子をパッケージに支持した構造であってもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１……振動子  ２……振動素子  ３……圧電基板  ３１……基部  ３２……振動腕  ３２１……ハンマーヘッド  ３２２、３２３……溝  ３３……振動腕  ３３１……ハンマーヘッド  ３３２、３３３……溝  ４……電極  ４１……駆動信号電極  ４２……駆動接地電極  ４３……駆動信号端子  ４４……駆動接地端子  ４５、４６……調整膜  ４５１、４６１……質量調整部  ４５２、４６２……バリ  ５……パッケージ  ５１……ベース基板  ５１Ａ……第１基板  ５１Ｂ……第２基板  ５１０……基板  ５１１……凹部  ５１２……張出部  ５１２ａ……上面  ５１２ｂ……下面  ５１２ｃ……先端  ５１３……凸部  ５１５……張出部  ５１６……凹部  ５１７……凹部  ５２……リッド  ５３……接合膜  ６１１、６２１……接続端子  ６１２、６２２……実装端子  ６１３、６２３……貫通電極  ６３、６４……導電性接着材  ７……緩衝部  １００……発振器  １１０……ＩＣチップ  １２０……内部端子  ５２０……リッド基板  ５２１……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  Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３……マスク  Ｓ……収容空間  Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５……領域  θ……角
【図１】
2015088792.tif 000003
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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