(57)【要約】【課題】振動腕の共振周波数の微調整を高精度に行うことができる振動片を提供すること、また、この振動片を備える振動子、発振器、電子機器、センサーおよび移動体を提供すること。【解決手段】振動片２は、基部と、基部から延出している腕部５０、および腕部５０の先端部に接続され腕部５０よりも幅の広い幅広部５９を含む振動腕５と、振動腕５に設けられている第１駆動用電極８４と、幅広部５９に設けられ、第１駆動用電極８４よりも厚さの厚い錘層５７とを備え、錘層５７は、第１錘部５７１と、第１錘部５７１よりも基部側に配置されていて第１錘部５７１よりも幅の狭い一定幅の部分を有する第２錘部５７２とを含む。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、
平面視で前記基部から延出している腕部、および平面視で前記腕部の前記基部側とは反対側に配置され前記腕部よりも前記延出方向と交差する方向に沿った幅が広い幅広部を含む振動腕と、
前記振動腕に設けられている励振電極と、
前記幅広部に設けられ、前記励振電極よりも厚さの厚い錘層と、
を備え、
前記錘層は、第１錘部と、平面視で前記第１錘部よりも前記基部側に配置され、且つ前記第１錘部よりも前記交差する方向に沿った幅の狭い一定幅の部分を含む第２錘部と、を含むことを特徴とする振動片。
【請求項２】
前記幅広部は、前記第１錘部が設けられている第１幅広部と、前記第２錘部が設けられ前記第１幅広部よりも前記交差する方向に沿った幅が狭い第２幅広部と、を含む請求項１に記載の振動片。
【請求項３】
前記振動腕には、前記延出方向に沿って溝が設けられ、
平面視で前記溝の前記基部側とは反対側の端部は、前記第２幅広部に位置している請求項２に記載の振動片。
【請求項４】
前記腕部の前記交差する方向に沿った幅をＷ１、前記第２幅広部の前記交差する方向に沿った幅をＷ２としたとき、
Ｗ２／Ｗ１≧１．２の関係を満たす請求項２または３に記載の振動片。
【請求項５】
前記第２幅広部の前記交差する方向に沿った幅をＷ２、前記第１幅広部の前記交差する方向に沿った幅をＷ３としたとき、
Ｗ３／Ｗ２≧１．２の関係を満たす請求項２ないし４のいずれか１項に記載の振動片。
【請求項６】
前記第２幅広部の前記交差する方向に沿った幅をＷ２、前記第２幅広部の前記延出方向に沿った長さをＨ２としたとき、
０．１≦Ｈ２／Ｗ２≦１．５の関係を満たす請求項２ないし５のいずれか１項に記載の振動片。
【請求項７】
前記第１錘部および前記第２錘部が、前記幅広部の互いに表裏の関係にある一対の主面のうち一方の主面側に設けられ、
前記錘層は、
前記幅広部の他方の主面側に設けられ、平面視で前記第１錘部および前記第２錘部に重なっている第３錘部を含む請求項１ないし６のいずれか１項に記載の振動片。
【請求項８】
前記第３錘部は、平面視で前記基部側に偏在して設けられている請求項７に記載の振動片。
【請求項９】
前記第３錘部は、平面視で前記基部とは反対側に偏在して設けられている請求項７に記載の振動片。
【請求項１０】
前記錘層は、蒸着法を用いて形成されている請求項１ないし９のいずれか１項に記載の振動片。
【請求項１１】
前記振動腕には、前記延出方向に沿って溝が設けられ、
平面視で前記励振電極の前記溝内に配置されている部分の先端と前記錘層の基端との間の距離は、１０μｍ以上２００μｍ以下である請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の振動片。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の振動片と、
前記振動片が収納されているパッケージと、
を備えていることを特徴とする振動子。
【請求項１３】
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の振動片と、
前記振動片と電気的に接続されている回路と、
を備えていることを特徴とする発振器。
【請求項１４】
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の振動片を備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項１５】
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の振動片を備えていることを特徴とするセンサー。
【請求項１６】
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の振動片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、振動片、振動子、発振器、電子機器、センサーおよび移動体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水晶を用いた振動子（水晶振動子）は、周波数温度特性が優れていることから、種々の電子機器や移動体の基準周波数源や発信源等として広く用いられている。
このような振動子は、一般に、音叉型をなす振動片を備えている（例えば、特許文献１、２参照）。
例えば、特許文献２に記載の振動片は、基部と、基部から延出している１対の振動腕とを備え、各振動腕は、腕部と、腕部よりも先端側に位置していて腕部よりも幅の広い第１錘部と、腕部と第１錘部との間に位置していて腕部よりも幅の広くかつ第１錘部よりも幅の狭い第２錘部とを有している。そして、特許文献２に記載の振動片において、第２錘部には、金属被膜からなる錘層が設けられている。この錘層をレーザー光やイオンビーム等により部分的に除去することにより、周波数調整を行うことができる。
【０００３】
しかし、特許文献２に記載の振動片では、先端側の幅の広い第１錘部に錘層が設けられているため、イオンビームで錘層を除去する際、高精度に錘層を除去することが難しい。これは、イオンビームを照射する際、メタルマスクを用いるが、そのメタルマスクの位置精度を高精度に管理することが困難であるため、またメタルマスクと振動片との間の距離を高精度に管理することが困難であるため、錘層の除去する面積が大きかったり、錘層の除去する量にばらつきが生じたりするからである。
【０００４】
即ち、イオンビームを照射するときに利用され、複数の振動子が搭載されるトレーと振動子のパッケージとの平面視における位置合わせ精度、振動片をパッケージに搭載する際のパッケージと振動片との平面視における位置精度、トレーとメタルマスクとの平面視における重ね合わせ精度、加えて、イオンビーム照射時の温度変化によるメタルマスクとトレーの熱膨張に起因したトレーとメタルマスクとの平面視における位置精度、が全て加算されるために、メタルマスクと振動片との位置精度を高精度に管理することが困難であり、イオンビームが照射される領域が、振動腕の延出方向に沿って延び、平面視で前記延出方向と直交する方向の振動腕の長さ（振動腕の幅）の中心を通る振動腕の中心線に対してずれてしまうことによって、周波数調整後の振動腕の振動のバランスが崩れて振動漏れが増大する虞があった。
【０００５】
また、トレーとメタルマスクとを重ね合わせたときの重ね合わせ距離についても、トレーやメタルマスクに歪みが存在するために、高精度に管理することが困難であるため、照射されたイオンビームがメタルマスク開口部端部周辺で回折するために、振動片に到達するイオンビームの平面内の位置と加工量が安定しないことになり、イオンビームで錘層を除去するときの除去量が位置によってばらついてしまうので、周波数調整後の振動腕の振動のバランスが崩れて振動漏れが増大する虞があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１９９３３２号公報
【特許文献２】特開２０１２−０４４２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、振動腕の共振周波数の微調整を高精度に行うことができる振動片を提供すること、また、この振動片を備える振動子、発振器、電子機器、センサー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】
【０００８】
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、以下の適用例として実現することが可能である。
［適用例１］
本発明の振動片は、基部と、
平面視で前記基部から延出している腕部、および平面視で前記腕部の前記基部側とは反対側に配置され前記腕部よりも前記延出方向と交差する方向に沿った幅が広い幅広部を含む振動腕と、
前記振動腕に設けられている励振電極と、
前記幅広部に設けられ、前記励振電極よりも厚さの厚い錘層と、
を備え、
前記錘層は、第１錘部と、平面視で前記第１錘部よりも前記基部側に配置され、且つ前記第１錘部よりも前記交差する方向に沿った幅の狭い一定幅の部分を含む第２錘部と、を含むことを特徴とする。
このような振動片によれば、第２錘部を除去することにより錘層の基端側の部分を高精度に除去することができる。そのため、振動腕の共振周波数の微調整を高精度に行うことができる。
【０００９】
［適用例２］
本発明の振動片では、前記幅広部は、前記第１錘部が設けられている第１幅広部と、前記第２錘部が設けられ前記第１幅広部よりも前記交差する方向に沿った幅が狭い第２幅広部と、を含むことが好ましい。
これにより、第２錘部を簡単かつ高精度に形成することができる。
【００１０】
［適用例３］
本発明の振動片では、前記振動腕には、前記延出方向に沿って溝が設けられ、
平面視で前記溝の前記基部側とは反対側の端部は、前記第２幅広部に位置していることが好ましい。
これにより、振動腕の溝が形成されている部分とされていない部分との間の剛性の差を小さくすることができるので、衝撃が加わった際に発生する応力の集中が増大するのを低減し、耐衝撃性が劣化するのを低減することができる。
【００１１】
［適用例４］
本発明の振動片では、前記腕部の前記交差する方向に沿った幅をＷ１、前記第２幅広部の前記交差する方向に沿った幅をＷ２としたとき、
Ｗ２／Ｗ１≧１．２の関係を満たすことが好ましい。
これにより、第２幅広部の質量を大きくし、振動特性の安定化を図ることができる。
【００１２】
［適用例５］
本発明の振動片では、前記第２幅広部の前記交差する方向に沿った幅をＷ２、前記第１幅広部の前記交差する方向に沿った幅をＷ３としたとき、
Ｗ３／Ｗ２≧１．２の関係を満たすことが好ましい。
これにより、第１幅広部の質量を大きくし、振動特性の安定化を図ることができる。
【００１３】
［適用例６］
本発明の振動片では、前記第２幅広部の前記交差する方向に沿った幅をＷ２、前記第２幅広部の前記延出方向に沿った長さをＨ２としたとき、
０．１≦Ｈ２／Ｗ２≦１．５の関係を満たすことが好ましい。
これにより、振動特性の安定化を図りつつ、第１幅広部の質量を大きくし、小型化を図ることができる。
【００１４】
［適用例７］
本発明の振動片では、前記第１錘部および前記第２錘部が、前記幅広部の互いに表裏の関係にある一対の主面のうち一方の主面側に設けられ、
前記錘層は、
前記幅広部の他方の主面側に設けられ、平面視で前記第１錘部および前記第２錘部に重なっている第３錘部を含むことが好ましい。
これにより、錘層の質量を大きくし、振動腕の共振周波数の調整（主に粗調整）の幅を大きくすることができる。
【００１５】
［適用例８］
本発明の振動片では、前記第３錘部は、平面視で前記基部側に偏在して設けられていることが好ましい。
これにより、外部からの衝撃等を受けたときに幅広部の先端側の部分がパッケージ等の他の構造体に接触し得る場合、錘層が当該構造体に接触するのを防止することができる。そのため、当該接触により錘層が削れて振動腕の共振周波数がずれてしまうのを防止することができる。
【００１６】
［適用例９］
本発明の振動片では、前記第３錘部は、平面視で前記基部とは反対側に偏在して設けられていることが好ましい。
これにより、外部からの衝撃等を受けたときに幅広部の基端側の部分がパッケージ等の他の構造体に接触し得る場合、錘層が当該構造体に接触するのを防止することができる。そのため、当該接触により錘層が削れて振動腕の共振周波数がずれてしまうのを防止することができる。
【００１７】
［適用例１０］
本発明の振動片では、前記錘層は、蒸着法を用いて形成されていることが好ましい。
スパッタリング法により形成された膜には、成膜時に巻き込まれた不要な気体が含有されていることが多い。このような膜は、リフロー等の熱により、上述した不要な気体を放出させ、真空封止したパッケージ内の真空度を低下させ、その結果、屈曲振動時の空気抵抗が増大してＱ値の劣化を招くという問題がある。一方、蒸着法は、高真空状態で成膜するので、成膜時に不要な気体を巻き込むことが少ない。そのため、蒸着法を用いて錘層を形成することにより、かかる問題の発生を防止することができる。
【００１８】
［適用例１１］
本発明の振動片では、前記振動腕には、前記延出方向に沿って溝が設けられ、
平面視で前記励振電極の前記溝内に配置されている部分の先端と前記錘層の基端との間の距離は、１０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。
これにより、錘層の質量を大きくしつつ、錘層による励振電極の短絡を防止することができる。
【００１９】
［適用例１２］
本発明の振動子は、本発明の振動片と、
前記振動片が収納されているパッケージと、
を備えていることを特徴とする。
これにより、優れた振動特性を有する振動子を提供することができる。
【００２０】
［適用例１３］
本発明の発振器は、本発明の振動片と、
前記振動片と電気的に接続されている回路と、
を備えていることを特徴とする。
これにより、優れた発振特性を有する発振器を提供することができる。
【００２１】
［適用例１４］
本発明の電子機器は、本発明の振動片を備えていることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する電子機器を提供することができる。
［適用例１５］
本発明のセンサーは、本発明の振動片を備えていることを特徴とする。
これにより、優れた検出特性を有するセンサーを提供することができる。
［適用例１６］
本発明の移動体は、本発明の振動片を備えていることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する移動体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る振動子の平面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１に示す振動子が有する振動片の断面図（図１中のＢ−Ｂ線断面図）である。
【図４】振動腕の屈曲振動時の熱伝導について説明するための図である。
【図５】Ｑ値とｆ／ｆｍとの関係を示すグラフである。
【図６】図１に示す振動子が有する振動片の平面図である。
【図７】図６に示す幅広部および錘層を説明するための部分拡大図であって、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、（ａ）中のＣ−Ｃ線断面図（縦断面図）である。
【図８】図１に示す振動片の第１の周波数調整（粗調整）を説明するための部分拡大図であって、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、縦断面図である。
【図９】図１に示す振動片の第２の周波数調整（微調整）を説明するための部分拡大図であって、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、縦断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る幅広部および錘層を示す縦断面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る幅広部および錘層を示す縦断面図である。
【図１２】本発明の第４実施形態に係る幅広部および錘層を示す縦断面図である。
【図１３】本発明の第５実施形態に係る幅広部および錘層を示す縦断面図である。
【図１４】本発明の第６実施形態に係る幅広部および錘層を示す縦断面図である。
【図１５】（ａ）は、本発明の第７実施形態に係る幅広部および錘層を示す平面図、（ｂ）は、（ａ）に示す錘層の変形例を示す平面図である。
【図１６】本発明の発振器の一例を示す断面図である。
【図１７】本発明の振動片を備える電子機器（ノート型パーソナルコンピューター）を示す斜視図である。
【図１８】本発明の振動片を備える電子機器（携帯電話機）を示す斜視図である。
【図１９】本発明の振動片を備える電子機器（ディジタルスチルカメラ）を示す斜視図である。
【図２０】本発明の振動片を備える移動体（自動車）を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の振動片、振動子、発振器、電子機器、センサー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。
１．振動子
＜第１実施形態＞
まず、本発明の振動片を適用した振動子（本発明の振動子）について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る振動子の平面図、図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図、図３は、図１に示す振動子が有する振動片の断面図（図１中のＢ−Ｂ線断面図）である。また、図４は、振動腕の屈曲振動時の熱伝導について説明するための図、図５は、Ｑ値とｆ／ｆｍ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、図１に示すように、互いに直交する３軸をＸ軸（電気軸）、Ｙ軸（機械軸）およびＺ軸（光学軸）とする。また、Ｘ軸に平行な方向（第２方向）を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向（第１方向）を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向（第３方向）を「Ｚ軸方向」という。また、各図において、これらの軸を図示した矢印の先端側を「＋（プラス）」、基端側を「−（マイナス）」という。また、＋Ｚ軸方向側を「上」、−Ｚ軸方向側を「下」という。
【００２５】
図１および図２に示す振動子１は、振動片２（本発明の振動片）と、振動片２を収納するパッケージ９とを有している。以下、振動片２およびパッケージ９について、順次詳細に説明する。
（振動片２）
図１、図２および図３に示すように、本実施形態の振動片２は、水晶基板３と、水晶基板３上に形成された第１駆動用電極８４および第２駆動用電極８５（励振電極）とを有している。なお、図１および図２では、説明の便宜上、第１駆動用電極８４および第２駆動用電極８５の図示を省略している。
【００２６】
水晶基板３は、Ｚカット水晶板で構成されている。これにより、振動片２は、優れた振動特性を発揮することができる。Ｚカット水晶板とは、水晶のＺ軸（光学軸）を厚さ方向とする水晶基板である。なお、水晶のＺ軸は、水晶基板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は、厚さ方向に対して若干（例えば、１５°未満程度）傾けることになる。
【００２７】
図１に示すように、水晶基板３は、基部４と、基部４から延出する１対の振動腕５、６と、基部４から延出する支持部７とを有している。
基部４は、Ｘ軸およびＹ軸に平行な平面であるＸＹ平面に沿って広がり、Ｚ軸方向を厚さ方向とする板状をなしている。また、支持部７は、基部４から−Ｙ軸方向に延出する連結部７１と、連結部７１から＋Ｘ軸方向および−Ｘ軸方向に分岐して延出する連結腕７２、７３と、連結腕７２、７３の先端部から＋Ｙ軸方向に延出する保持腕７４、７５とを有している。
【００２８】
振動腕５、６は、Ｘ軸方向に並び、かつ、互いに平行となるように、それぞれ、基部４から＋Ｙ軸方向に延出している。これら振動腕５、６は、それぞれ、長手形状をなし、基部４側の基端が固定端となり、基端から＋Ｙ軸方向にある先端が自由端となる。また、振動腕５、６の先端部には、Ｘ軸方向に沿った幅が基端部側の腕部５０、６０の幅よりも広い幅広部５９、６９（ハンマーヘッド）が設けられている。
この幅広部５９、６９には、周波数調整用の錘層５７、６７が設けられている。なお、錘層５７、６７および幅広部５９、６９については、後に詳述する。
【００２９】
図３に示すように、振動腕５は、ＸＹ平面で構成された互いに表裏の関係にある一対の主面５１、５２と、ＹＺ平面で構成され、一対の主面５１、５２を接続する一対の側面５３、５４とを有している。また、振動腕５は、主面５１に開口する有底の溝５５と、主面５２に開口する有底の溝５６とを有している。溝５５、５６は、それぞれ、Ｙ軸方向に延在している。このような振動腕５は、溝５５、５６が形成されている部分では、略Ｈ型の横断面形状をなしている。
【００３０】
溝５５、５６は、図３に示すように、横断面において、振動腕５の厚みを二等分する線分ＬＸに対して対称的に形成されているのが好ましく、さらに振動腕５の断面重心が振動腕５の形状中心と一致するように形成されているのが好ましい。これにより、振動腕５の不要な振動（具体的には、面外方向成分を有する斜め振動や捩り振動）を抑制でき、振動腕５を効率的に水晶基板３の面内方向に振動させることができる。
【００３１】
振動腕５と同様に、振動腕６は、ＸＹ平面で構成された互いに表裏の関係にある一対の主面６１、６２と、ＹＺ平面で構成され、一対の主面６１、６２を接続する一対の側面６３、６４とを有している。また、振動腕６は、主面６１に開口する有底の溝６５と、主面６２に開口する有底の溝６６とを有している。溝６５、６６は、それぞれ、Ｙ軸方向に延在している。このような振動腕６は、溝６５、６６が形成されている部分では、略Ｈ型の横断面形状をなしている。
【００３２】
振動腕５には、１対の第１駆動用電極８４と１対の第２駆動用電極８５とが形成されている。具体的には、一方の第１駆動用電極８４は、溝５５の内面に形成されており、他方の第１駆動用電極８４は、溝５６の内面に形成されている。また、一方の第２駆動用電極８５は、側面５３に形成されており、他方の第２駆動用電極８５は、側面５４に形成されている。なお図３は模式図であり、ウェットエッチングにより溝５５、５６、６５、６６を形成した場合では、水晶基板３など、基板の材料によってはエッチング速度の異方性により、図３の形状とは異なった略Ｈ型の横断面形状になる。
【００３３】
同様に、振動腕６にも、１対の第１駆動用電極８４と１対の第２駆動用電極８５とが形成されている。具体的には、一方の第１駆動用電極８４は、側面６３に形成されており、他方の第１駆動用電極８４は、側面６４に形成されている。また、一方の第２駆動用電極８５は、溝６５の内面に形成されており、他方の第２駆動用電極８５は、溝６６の内面に形成されている。
このような第１駆動用電極８４と第２駆動用電極８５との間に交番電圧を印加すると、振動腕５、６が互いに接近、離間を繰り返すように面内方向（ＸＹ平面方向）に所定の周波数で振動する。
【００３４】
第１駆動用電極８４および第２駆動用電極８５の構成材料としては、それぞれ、特に限定されないが、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、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、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の導電材料により形成することができる。
【００３５】
本実施形態では、第１駆動用電極８４および第２駆動用電極８５は、表層および下地層の２層を含んで構成されている。なお、この点は、錘層５７、６７の説明とともに、後に詳述する。
以上、振動片２について簡単にその構成を説明した。上述したように、振動片２の各振動腕５、６に溝５５、５６、６５、６８を形成することによって、熱弾性損失の低減を図ることができ、優れた振動特性を発揮することができる。以下、この点について、詳述する。
【００３６】
振動腕５は、前述したように、第１駆動用電極８４と第２駆動用電極との間に交番電圧を印加することにより面内方向に屈曲振動する。図４に示すように、この屈曲振動の際、振動腕５の側面５３が収縮すると側面５４が伸張し、反対に、側面５３が伸張すると側面５４が収縮する。振動腕５がGough−Joule効果を発生しない（エネルギー弾性がエントロピー弾性に対して支配的な）場合、側面５３、５４のうち、収縮する面側の温度は上昇し、伸張する面側の温度は下降するため、側面５３と側面５４との間、つまり振動腕５の内部に温度差が発生する。このような温度差に起因して側面５３と側面５４との間に熱伝導が生じると、振動エネルギーの損失が発生し、これにより振動片２のＱ値が低下する。このようなエネルギーの損失を熱弾性損失と言う。
【００３７】
振動片２のような構成の屈曲振動モードで振動する振動片において、振動腕５の屈曲振動周波数（機械的屈曲振動周波数）ｆが変化したとき、振動腕５の屈曲振動周波数が熱緩和周波数ｆｍと一致するときにＱ値が最小となる。この熱緩和周波数ｆｍは、ｆｍ＝１／（２πτ）で求めることができる（ただし、式中πは円周率であり、ｅをネイピア数とすれば、τは温度差が熱伝導によりｅ−1倍になるのに要する緩和時間である）。
【００３８】
また、平板構造の熱緩和周波数をｆｍ０とすれば、ｆｍ０は下式で求めることができる。
ｆｍ０＝πｋ／（２ρＣｐａ２）‥‥（１）
なお、πは円周率、ｋは振動腕５の振動方向の熱伝導率、ρは振動腕５の質量密度、Ｃｐは振動腕５の熱容量、ａは振動腕５の振動方向の幅である。式（１）の熱伝導率ｋ、質量密度ρ、熱容量Ｃｐに振動腕５の材料そのもの（すなわち水晶）の定数を入力した場合、求まる熱緩和周波数ｆｍ０は、振動腕５に溝５５、５６を設けていない場合の値となる。
【００３９】
図４に示すように、振動腕５では、側面５３、５４の間に位置するように溝５５、５６が形成されている。そのため、振動腕５の屈曲振動時に生じる側面５３、５４の温度差を熱伝導により温度平衡させるための熱移動経路が溝５５と溝５６との間（溝５５、５６の底部）を迂回するように形成され、熱移動経路が側面５３、５４間の直線距離（最短距離）よりも長くなる。そのため、振動腕５に溝５５、５６を設けていない場合と比較して緩和時間τが長くなり、熱緩和周波数ｆｍが低くなる。
【００４０】
図５は、屈曲振動モードの振動片のＱ値のｆ／ｆｍ依存性を表すグラフである。同図において、点線で示されている曲線Ｆ１は、振動片２のように振動腕に溝が形成されている場合（振動腕の横断面形状がＨ型の場合）を示し、実線で示されている曲線Ｆ２は、振動腕に溝が形成されていない場合（振動腕の横断面形状が矩形の場合）を示している。
図５に示すように、曲線Ｆ１、Ｆ２の形状は変わらないが、前述のような熱緩和周波数ｆｍの低下に伴って、曲線Ｆ１が曲線Ｆ２に対して周波数低下方向へシフトする。したがって、振動片２のように振動腕に溝が形成されている場合の熱緩和周波数をｆｍ１とすれば、ｆ＞√（ｆｍ０×ｆｍ１）の関係を満たせば、常に、振動腕に溝が形成されている振動片のＱ値が振動腕に溝が形成されていない振動片のＱ値に対して高くなる。
更に、ｆ／ｆｍ０＞１の関係に限定すれば、より高いＱ値を得る事ができる。
【００４１】
なお、図５において、ｆ／ｆｍ＜１の領域を等温的領域とも言い、この等温的領域ではｆ／ｆｍが小さくなるにつれてＱ値が高くなる。これは、振動腕の機械的周波数が低くなる（振動腕の振動が遅くなる）につれて前述のような振動腕内の温度差が生じ難くなるためである。従って、ｆ／ｆｍを０に限りなく近づけた際の極限では、等温準静操作となって、熱弾性損失は限りなく零に接近する。一方、ｆ／ｆｍ＞１の領域を断熱的領域とも言い、この断熱的領域ではｆ／ｆｍが大きくなるにつれてＱ値が高くなる。これは、振動腕の機械的周波数が高くなるにつれて、各側面の温度上昇・温度低下の切り替わりが高速となり、前述のような熱伝導が生じる時間がなくなるためである。従って、ｆ／ｆｍを限りなく大きくした際の極限では、断熱操作となって、熱弾性損失は限りなく零に接近する。このことから、ｆ／ｆｍ＞１の関係を満たすとは、ｆ／ｆｍが断熱的領域にあるとも言い換えることができる。
【００４２】
（錘層および幅広部の詳細な説明）
以下、錘層５７、６７および幅広部５９、６９について詳述する。なお、以下では、錘層５７および幅広部５９について代表的に説明し、錘層６７および幅広部６９については、錘層５７および幅広部５９と同様であるため、その説明を省略する。
図６は、図１に示す振動子が有する振動片の平面図、図７は、図６に示す幅広部および錘層を説明するための部分拡大図であって、図７（ａ）は、平面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）中のＣ−Ｃ線断面図（縦断面図）である。
【００４３】
図６に示すように、振動腕５は、基部４から延出している腕部５０と、腕部５０の先端部に接続され腕部５０よりも幅の広い幅広部５９と、を含んでいる。
幅広部５９は、腕部５０よりも幅が広い第１幅広部５９１と、第１幅広部５９１と腕部５０との間に設けられていて腕部５０よりも幅が広くかつ第１幅広部５９１よりも幅が狭い第２幅広部５９２と、を有している。
【００４４】
第１幅広部５９１の第２幅広部５９２側の端部には、第２幅広部５９２側に向けて幅が連続的に狭くなるテーパー部５９１ａが設けられている。これにより、落下等により外部から振動腕５に衝撃が加わったときに、第１幅広部５９１と第２幅広部５９２との間に生じる応力を低減することができる。なお、第１幅広部５９１のテーパー部５９１ａよりも先端側には、幅が一定である部分が設けられている。
【００４５】
同様に、第２幅広部５９２の腕部５０側の端部には、腕部５０側に向けて幅が連続的に狭くなるテーパー部５９２ａが設けられている。これにより、落下等により外部から振動腕５に衝撃が加わったときに、腕部５０と第２幅広部５９２との間に生じる応力を低減することができる。なお、第２幅広部５９２のテーパー部５９２ａよりも先端側には、幅が一定である部分が設けられている。
これらのテーパー部５９１ａ、５９２ａの縁部は、それぞれ、上述した応力を効果的に低減する観点から、振動腕５の中心軸側に凹湾曲する形状をなしていることが好ましい。
【００４６】
また、テーパー部５９１ａ、５９２ａのテーパー角度θ１、θ２は、それぞれ、１４０°以上１７０°以下であることが好ましい。これにより、水晶Ｚ板をウェットエッチングして水晶基板３を形成した場合、テーパー部５９１ａ、５９２ａに水晶の異方性に起因する異形部（ヒレ）が形成されるのを抑制することができ、その結果、上述した応力を効果的に低減することができる。なお、テーパー部５９１ａのテーパー角度θ１は、平面視で、テーパー部５９１ａの先端５９１ａ１と基端５９１ａ２とを結ぶ線分ａ１と、第２幅広部５９２の幅が一定の部分の縁部に沿った線分とのなす角度である。また、テーパー部５９２ａのテーパー角度θ２は、平面視で、テーパー部５９２ａの先端５９２ａ１と基端５９２ａ２とを結ぶ線分ａ２と、腕部５０の幅が一定の部分の縁部に沿った線分とのなす角度である。
【００４７】
また、第２幅広部５９２の質量を大きくし、振動特性の安定化を図る観点から、腕部５０の幅をＷ１とし、第２幅広部５９２の幅をＷ２とし、第１幅広部５９１の幅をＷ３としたとき、Ｗ２／Ｗ１≧１．２の関係を満たすことが好ましく、また、Ｗ３／Ｗ２≧１．２の関係を満たすことが好ましい。なお、腕部５０の幅Ｗ１は、腕部５０の幅が一定の部分におけるＸ軸方向に沿った長さである。また、第２幅広部５９２の幅Ｗ２は、第２幅広部５９２の幅が一定の部分におけるＸ軸方向に沿った幅である。また、第１幅広部５９１の幅Ｗ３は、第１幅広部５９１の幅が一定の部分におけるＸ軸方向に沿った幅である。
【００４８】
また、第２幅広部５９２の幅をＷ２とし、腕部５０の延出方向（すなわちＹ軸方向）に沿った第２幅広部５９２の長さをＨ２としたとき、０．１≦Ｈ２／Ｗ２≦１．５の関係を満たすことが好ましい。これにより、振動特性の安定化を図りつつ、第１幅広部５９１の質量を大きくし、小型化を図ることができる。
また、幅広部５９の長さ（Ｙ軸方向に沿った長さ）をＨとし、振動腕５の長さ（Ｙ軸方向に沿った長さ）をＬとしたとき、振動片２の小型化および熱弾性損失を小さくする（Ｑ値を高くする）観点から、０．１８３≦Ｈ／Ｌ≦０．５９７の関係を満たすことが好ましく、さらに、ＣＩ値を低くする観点から、０．０１２＜Ｈ／Ｌ＜０．３０の関係を満たすことが好ましい。
【００４９】
このような幅広部５９の一方の面側（上側）には、第１駆動用電極８４よりも厚さの厚い錘層５７が設けられている。
この錘層５７は、図７に示すように、幅広部５９の第１幅広部５９１の上面全域と第２幅広部５９２の一部（先端側の幅が一定である部分全域）とに設けられている。したがって、錘層５７は、第１錘部５７１と、第１錘部５７１よりも基部４側に配置されていて第１錘部５７１よりも幅の狭い一定幅の部分を有する第２錘部５７２と、を含んでいる。これにより、第２錘部５７２を除去することにより錘層５７の基部４側の部分を高精度に除去することができる。そのため、振動腕５の共振周波数の微調整を高精度に行うことができる。なお、振動腕５の共振周波数の調整については、後に詳述する。
【００５０】
ここで、第１幅広部５９１に第１錘部５７１、第２幅広部５９２に第２錘部５７２が設けられている。言い換えると、幅広部５９は、第１錘部５７１が設けられている第１幅広部５９１と、第２錘部５７２が設けられ第１幅広部５９１よりも幅が狭い第２幅広部５９２と、を含んでいる。これにより、第２錘部５７２を簡単かつ高精度に形成することができる。具体的に説明すると、例えば、第１幅広部５９１および第２幅広部５９２の全域に対して成膜を行えば、第１幅広部５９１上に幅の広い第１錘部５７１が形成されるとともに、第２幅広部５９２上に幅の狭い第２錘部５７２を形成することができる。このように、一回の成膜工程で幅の異なる第１錘部５７１および第２錘部５７２を第１幅広部５９１および第２幅広部５９２の形状に合わせて簡単かつ高精度に形成することができる。
なお、本実施形態では、第１錘部５７１および第２錘部５７２が一体で形成されているが、第１錘部５７１と第２錘部５７２とは互いに離間していてもよい。
【００５１】
また、錘層５７の構成材料としては、特に限定されないが、比重が大きく、化学的に安定で、かつ、振動片２の製造工程における親和性も高いことから、金を用いることが好ましい。
また、錘層５７の厚さは、第１駆動用電極８４および第２駆動用電極８５の厚さよりも厚ければよく、特に限定されないが、第１駆動用電極８４および第２駆動用電極８５の厚さに対して２倍以上７０倍以下であることが好ましい。これにより、錘層５７の質量を大きくしつつ、錘層５７が振動腕５の振動特性に悪影響を与えるのを低減することができる。
【００５２】
また、錘層５７の形成方法としては、特に限定されないが、膜厚の管理が容易なことから、スパッタリング法、蒸着法等の気相成膜法を用いることが好ましく、特に、蒸着法を用いることが好ましい。スパッタリング法により形成された膜には、成膜時に巻き込まれた不要な気体が含有されていることが多い。このような膜は、リフロー等の熱により、上述した不要な気体を放出させ、真空封止したパッケージ内の真空度を低下させ、その結果、屈曲振動時の空気抵抗が増大してＱ値の劣化を招くという問題がある。一方、蒸着法は、高真空状態で成膜するので、成膜時に不要な気体を巻き込むことが少ない。そのため、蒸着法を用いて錘層５７を形成することにより、かかる問題の発生を防止することができる。また、蒸着法を用いて錘層５７を形成すると、振動腕５の側面に錘層５７が形成され難く一方の面（上面）のみに容易に形成することができ、周波数調整時にレーザーやイオンビームにより容易に除去することができる。これに対し、振動腕５の側面に錘層５７が形成されていると、周波数調整時にレーザーやイオンビームにより除去することが難しい。
【００５３】
また、本実施形態では、幅広部５９上には、第１駆動用電極８４および第２駆動用電極８５と同一の層構成を有する電極８７が設けられており、この電極８７上に錘層５７が設けられている。
電極８７は、第１駆動用電極８４および第２駆動用電極８５と一括して形成されたものであり、第２駆動用電極８５の各部を電気的に接続する配線として機能する。また、電極８７は、錘層５７とともに振動腕５の共振周波数を調整するための錘層としても機能する。また、電極８７は、幅広部５９と錘層５７との間に介在しているため、錘層５７と幅広部５９との密着性を高める機能をも有する。
【００５４】
ここで、第１駆動用電極８４は、表層８４２と、表層８４２と振動腕５との間に設けられている下地層８４１と、を有しており、同様に、電極８７も、表層８７２と、表層８７２と振動腕５との間に設けられている下地層８７１と、を有している。
表層８４２、８７２の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、金や銀を用いることが好ましい。また、下地層８４１、８７１の構成材料は、特に限定されないが、例えば、クロムやニッケルを用いることが好ましい。
【００５５】
また、第１駆動用電極８４の溝５５内に配置されている部分の先端と錘層５７の基端との間の距離Ｌ１は、１０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。これにより、錘層５７の質量を大きくしつつ、錘層５７による第１駆動用電極８４の短絡を防止することができる。このような範囲に距離Ｌ１を設定するのは、例えば、錘層５７を蒸着法により形成する場合、メタルマスクによるマスキングを用いるが、そのマスキングの位置精度が±１０μｍ〜１００μｍ程度で比較的大きいためである。
【００５６】
（周波数の調整方法）
以上説明したように構成された錘層５７を用いて、以下のようにして、振動腕５の共振周波数の調整を行う。なお、以下では、振動腕５の共振周波数の調整方法を代表的に説明するが、振動腕６の共振周波数調整方法についても、同様である。また、振動腕６の共振周波数の調整は、振動腕５の共振周波数の調整と同時または一括して行うことができる。
図８は、図１に示す振動片の第１の周波数調整（粗調整）を説明するための部分拡大図であって、図８（ａ）は、平面図、図８（ｂ）は、縦断面図である。また、図９は、図１に示す振動片の第２の周波数調整（微調整）を説明するための部分拡大図であって、図９（ａ）は、平面図、図９（ｂ）は、縦断面図である。
【００５７】
［１］
まず、周波数調整前（未調整）の振動片２を用意する。
このとき、振動腕５の周波数（共振周波数）は、目標とする周波数（共振周波数）に対して低くなるように設定されている。また、振動片２は、水晶のウエハー（水晶Ｚ板）をエッチングすることにより外形形成をした後に、第１駆動用電極８４、第２駆動用電極８５および錘層５７、６７を形成することにより形成されるが、このとき、複数の振動片２がウエハーの母材を介して互いに連結した状態となっている。なお、この複数の振動片２を個片に切断し、個片化された振動片２を用いてもよい。この場合、後述する粗調整後に、複数の振動片２を個片に切断する必要がない。
【００５８】
［２］（粗調整）
そして、まず、周波数の粗調整を行う。
具体的には、図８に示すように、レーザー光ＬＬの照射により、錘層５７の一部（主に第１錘部５７１）を必要量除去する。これにより、錘層５７よりも質量が減少した粗調整後の錘層５７Ｘが形成される。ここで、複数の振動片がウエハーの母材を介して互いに連結されているので、複数の振動片２の第１の周波数調整（粗調整）を一括して行うことができる。
【００５９】
図８では、錘層５７の第１錘部５７１の一部を除去した場合を一例として図示している。なお、この粗調整において除去される錘層５７の形状、部位およびその除去量は、必要に応じて適宜設定されるものであり、図示のものに限定されない。例えば、錘層５７の一部をレーザー光の照射により除去した場合、錘層５７の除去された部分は、ライン状、ドット状等の形状をなす。
【００６０】
このような粗調整により、錘層５７は、その質量が減少して錘層５７Ｘとなるので、振動腕５の周波数が高められる。また、この粗調整は、振動腕５の周波数（共振周波数）が後述する微調整で調整可能な範囲内となるように目標とする周波数（共振周波数）に対して若干低くなるように行われる。すなわち、振動腕５の周波数（共振周波数）が目標とする周波数（共振周波数）に対して若干低い状態となるまで、レーザー光ＬＬの照射により錘層５７を徐々に除去していく。後述する微調整は、振動子１に搭載された振動片２ごとに調整する必要があるため調整に時間がかかるが、それに比べてウエハーの母材を介して連結した状態で行う粗調整は調整に時間がかからないため、可能な限り粗調整で周波数（共振周波数）を目標とする周波数（共振周波数）に近づけておくことが肝要となるため、この粗調整では、周波数（共振周波数）を目標とする周波数（共振周波数）に対して、０．０１％以上１０％以下の範囲となるように調整を行うことが望ましい。
【００６１】
ここで、本工程では、レーザー光ＬＬにより電極８７の一部も除去される。特に、レーザー光ＬＬは、幅広部５９を透過するため、電極８７の錘層５７とは反対側の部分もその一部がレーザー光ＬＬにより除去される。これにより、電極８７の一部が欠損した電極８７Ｘ（表層８７２Ｘ、下地層８７１Ｘ）が形成される。したがって、この電極８７の質量減少分も周波数調整に寄与する。
【００６２】
また、このような粗調整に用いるレーザーは、特に限定されないが、例えば、炭酸ガスレーザー、エキシマーレーザー、ＹＡＧレーザー等のレーザーを用いることができる。なお、イオンビームを用いて粗調整を行ってもよい。
このような粗調整の後、複数の振動片２を個片に切断し、個片化された振動片２を後述するパッケージ９のベース９１に取り付ける。
【００６３】
［３］（微調整）
その後、第２の周波数調整としての微調整を行う。
具体的には、図９に示すように、イオンビームＩＢの照射により、錘層５７Ｘの一部（主に第２錘部５７２）を必要量除去する。これにより、錘層５７Ｘよりも質量が減少した微調整後の錘層５７Ｙが形成される。
このイオンビームＩＢの照射は、メタルマスクＭに形成された開口ＭＯを通じて行う。これにより、イオンビームＩＢが第１駆動用電極８４や第２駆動用電極８５の必要部分に照射されるのを防止することができる。
【００６４】
ここで、開口ＭＯの位置精度は前述したように高くはないが、本工程では、幅の狭い第２錘部５７２を除去するため、第２錘部５７２の全部（特に幅方向の全域）に対してイオンビームＩＢを照射すれば、錘層５７Ｘの小さい面積の部分に安定してイオンビームＩＢを照射することができる。そのため、微調整を高精度に行うことができる。
また、錘層５７ＸのイオンビームＩＢが照射された部分は、そのイオンビームＩＢの照射時間に応じて厚さが減少し、それに伴って、質量が小さくなる。
【００６５】
図９では、錘層５７Ｘの第１錘部５７１の一部と第２錘部５７２を除去した場合を一例として図示している。そのため、図示の微調整後の錘層５７Ｙは、厚さの異なる２つの部分を有する。なお、この微調整において除去される錘層５７Ｘの形状、部位およびその除去量は、必要に応じて適宜設定されるものであり、図示のものに限定されない。例えば、錘層５７Ｘの第１錘部５７１、第２錘部５７２と電極８７Ｘを共に除去してもよい。
【００６６】
このような微調整により、錘層５７Ｘは、その質量が減少して錘層５７Ｙとなるので、振動腕５の周波数が高められる。また、この微調整は、パッケージ９が気密封止された後に、振動腕５の周波数（共振周波数）が目標とする周波数（共振周波数）に一致するように、所定の周波数（共振周波数）となるように行われる。すなわち、振動腕５の周波数（共振周波数）が目標とする周波数（共振周波数）に一致するまで、イオンビームＩＢの照射により錘層５７Ｘを除去していく。
以上のようにして振動腕５の周波数を目標周波数に一致するように調整することができる。
【００６７】
（パッケージ）
パッケージ９は、上面に開放する凹部９１１を有する箱状のベース９１と、凹部９１１の開口を塞ぐようにベース９１に接合されている板状のリッド９２とを有している。このようなパッケージ９は、凹部９１１がリッド９２にて塞がれることにより形成された収納空間を有しており、この収納空間に振動片２が気密的に収納されている。振動片２は、保持腕７４、７５の先端部（固定部７４１、７５１）にて、例えば、エポキシ系、アクリル系の樹脂に導電性フィラーを混合した導電性接着剤１１を介して凹部９１１の底面に固定されている。
なお、収納空間内は、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。これにより、振動片２の振動特性が向上する。
【００６８】
ベース９１の構成材料としては、特に限定されないが、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。また、リッド９２の構成材料としては、特に限定されないが、ベース９１の構成材料と線膨張係数が近似する部材であると良い。例えば、ベース９１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。なお、ベース９１とリッド９２の接合は、特に限定されず、例えば、接着剤を介して接合してもよいし、シーム溶接等により接合してもよい。
【００６９】
また、ベース９１の凹部９１１の底面には、接続端子９５１、９６１が形成されている。図示しないが、振動片２の第１駆動用電極８４は、保持腕７４の先端部（固定部７４１）まで引き出されており、当該部分にて、導電性接着剤１１（固定部材）を介して接続端子９５１と電気的に接続されている。同様に、図示しないが、振動片２の第２駆動用電極８５は、保持腕７５の先端部（固定部７５１）まで引き出されており、当該部分にて、導電性接着剤１１（固定部材）を介して接続端子９６１と電気的に接続されている。
【００７０】
導電性接着剤１１のヤング率は、０．０５ＧＰａ以上６．０ＧＰａ以下の範囲内にあることが好ましく、０．０５ＧＰａ以上３．０ＧＰａ以下の範囲内にあることがより好ましい。これにより、外部から衝撃が加わった際に、その衝撃を導電性接着剤１１で減衰させることができる。その結果、振動片２の耐衝撃性を高めることができる。
このような導電性接着剤１１としては、特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の樹脂材料中に金属粒子等の導電性フィラーを分散させた接着剤を用いることができる。
【００７１】
また、接続端子９５１は、ベース９１を貫通する貫通電極９５２を介してベース９１の底面に形成された外部端子９５３に電気的に接続されており、接続端子９６１は、ベース９１を貫通する貫通電極９６２を介してベース９１の底面に形成された外部端子９６３に電気的に接続されている。
接続端子９５１、９６１、貫通電極９５２、９６２および外部端子９５３、９６３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。
以上説明したような振動子１によれば、前述したような高精度に周波数調整された振動片２を備えているので、優れた振動特性を有する。また、このような振動子１をセンサーとして用いれば、優れた検出特性を発揮することができる。
【００７２】
＜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。
図１０は、本発明の第２実施形態に係る幅広部および錘層を示す縦断面図である。
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、錘層の構成が異なる以外は、第１実施形態とほぼ同様である。なお、図１０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。
【００７３】
図１０に示す振動腕５Ａでは、幅広部５９の錘層５７（第１錘部５７１および第２錘部５７２）とは反対の面側に、錘層５８（第３錘部）が設けられている。
この錘層５８は、幅広部５９を介して第１錘部５７１および第２錘部５７２の双方に対向している（平面視で重なっている）。すなわち、錘層５８は、第１幅広部５９１に設けられた錘部５８１と、第２幅広部５９２に設けられた錘部５８２と、を含んでいる。ここで、錘部５８１は、粗調整時にレーザー光を用いることにより、第１錘部５７１と同時に除去することができる。このような錘層５８を設けることにより、錘層５７、５８からなる錘層の質量を大きくし、振動腕５の共振周波数の調整（主に粗調整）の幅を大きくすることができる。
以上説明したような第２実施形態によっても、振動腕の共振周波数の微調整を高精度に行うことができる。
【００７４】
＜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。
図１１は、本発明の第３実施形態に係る幅広部および錘層を示す縦断面図である。
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。
第３実施形態は、錘層の構成が異なる以外は、第１実施形態とほぼ同様である。なお、図１１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。
【００７５】
図１１に示す振動腕５Ｂでは、幅広部５９の錘層５７（第１錘部５７１および第２錘部５７２）とは反対の面側に、錘層５８Ｂ（第３錘部）が設けられている。
この錘層５８Ｂは、基部４側に偏在して設けられている。すなわち、錘層５８Ｂは、第２幅広部５９２に偏在して設けられている。これにより、外部からの衝撃等を受けたときに幅広部５９の先端側の部分がパッケージ９等の他の構造体に接触し得る場合、錘層５８Ｂが当該構造体に接触するのを防止することができる。そのため、当該接触により錘層５８Ｂが削れて振動腕５の共振周波数がずれてしまうのを防止することができる。
以上説明したような第３実施形態によっても、振動腕の共振周波数の微調整を高精度に行うことができる。
【００７６】
＜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。
図１２は、本発明の第４実施形態に係る幅広部および錘層を示す縦断面図である。
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、錘層の構成が異なる以外は、第１実施形態とほぼ同様である。なお、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。
【００７７】
図１２に示す振動腕５Ｃでは、幅広部５９の錘層５７（第１錘部５７１および第２錘部５７２）とは反対の面側に、錘層５８Ｃが設けられている。すなわち、錘層５８Ｃは、第１幅広部５９１に偏在して設けられている。これにより、外部からの衝撃等を受けたときに幅広部５９の基端側の部分がパッケージ９等の他の構造体（例えば図１２に示す角部９１１ｄ）に接触し得る場合、錘層５８Ｃが当該構造体に接触するのを防止することができる。そのため、当該接触により錘層５８Ｃが削れて振動腕５の共振周波数がずれてしまうのを防止することができる。
以上説明したような第４実施形態によっても、振動腕の共振周波数の微調整を高精度に行うことができる。
【００７８】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態について説明する。
図１３は、本発明の第５実施形態に係る幅広部および錘層を示す縦断面図である。
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、錘層と幅広部との間の電極の構成が異なる以外は、第１実施形態とほぼ同様である。なお、図１３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。
【００７９】
図１３に示す振動腕５Ｄは、電極８７の表層８７２を省略した以外は、第１実施形態の振動腕５と同様である。したがって、錘層５７は、下地層８７１上に設けられている。これにより、錘層５７と幅広部５９との密着性を確保することができる。また、前述したようなスパッタリング法により形成された膜による問題を低減することができる。
以上説明したような第５実施形態によっても、振動腕の共振周波数の微調整を高精度に行うことができる。
【００８０】
＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態について説明する。
図１４は、本発明の第６実施形態に係る幅広部および錘層を示す縦断面図である。
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、錘部の長さ、錘層と幅広部との間の電極および励振電極の構成が異なる以外は、第１実施形態とほぼ同様である。なお、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。
【００８１】
図１４に示す振動腕５Ｅは、錘層５７に代えて、錘層５７よりも長さが短い錘層５７Ｅを備えるとともに、第１駆動用電極８４の表層８４２および電極８７の表層８７２を省略した以外は、第１実施形態の振動腕５と同様である。したがって、錘層５７Ｅは、下地層８７１上に設けられている。これにより、錘層５７Ｅと幅広部５９との密着性を確保することができる。また、前述したようなスパッタリング法により形成された膜による問題を低減することができる。
以上説明したような第６実施形態によっても、振動腕の共振周波数の微調整を高精度に行うことができる。
【００８２】
＜第７実施形態＞
次に、本発明の第７実施形態について説明する。
図１５（ａ）は、本発明の第７実施形態に係る幅広部および錘層を示す平面図、図１５ｂ）は、図１５（ａ）に示す錘層の変形例を示す平面図である。
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、振動腕に形成される溝の長さが異なる以外は、第１実施形態とほぼ同様である。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。
【００８３】
図１５（ａ）に示す振動腕５Ｆでは、腕部５０の延出方向に沿って溝５５Ｆが形成されている。この溝５５Ｆの先端は、第２幅広部５９２に位置している。これにより、振動腕５Ｆの溝５５Ｆが形成されている部分とされていない部分との間の剛性の差を小さくすることができるので、衝撃が加わったときに発生する応力の集中が増大するのを低減し、耐衝撃性が劣化するのを低減することができる。また、溝５５Ｆがウェットエッチングによって形成されている場合には、水晶Ｚ板の異方性によって溝５５Ｆの深さ（Ｚ軸方向長さ）は、溝５５Ｆの両端部（±Ｙ軸方向端部）においてその深さが端部に向かって漸減するように形成されることになる。この深さが漸減する領域が、第２幅広部５９２に位置していることによっても、振動腕５Ｆの溝５５Ｆが形成されている部分とされていない部分との間の剛性の差を小さくすることができる。さらに、図で示しているように、溝５５Ｆの先端（基部とは反対方向の先端）の輪郭形状が、先端へ向かって漸減していることによっても、振動腕５Ｆの溝５５Ｆが形成されている部分とされていない部分との間の剛性の差を小さくすることができる。図では、一定の割合で溝５５Ｆの幅（Ｘ軸方向長さ）が変化するように漸減しているが、特にこれに限るものではなく、その輪郭が曲線をなしていると、振動腕５Ｆの溝５５Ｆが形成されている部分とされていない部分との間の剛性の差を、なだらかに小さくすることができるので、特に好ましい。
【００８４】
また、振動腕５Ｆでは、幅広部５９に錘層５７Ｆが設けられている。この錘層５７Ｆの基端は、溝５５Ｆの先端よりも先端側に位置している。
この振動腕５Ｆの変形例として図１５（ｂ）に示す振動腕５Ｇでは、幅広部５９に錘層５７Ｇが設けられている。この錘層５７の基端は、溝５５Ｆの先端よりも基端側に位置している。
以上説明したような第７実施形態によっても、振動腕の共振周波数の微調整を高精度に行うことができる。
【００８５】
２．発振器
次いで、本発明の振動片を適用した発振器（本発明の発振器）について説明する。
図１６は、本発明の発振器の一例を示す断面図である。
図１６に示す発振器１０は、振動子１と、振動片２を駆動するためのＩＣチップ（チップ部品）８０とを有している。以下、発振器１０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。
【００８６】
パッケージ９は、凹部９１１を有する箱状のベース９１と、凹部９１１の開口を塞ぐ板状のリッド９２とを有している。
ベース９１の凹部９１１は、ベース９１の上面に開口する第１凹部９１１ａと、第１凹部９１１ａの底面の中央部に開放する第２凹部９１１ｂと、第２凹部９１１ｂの底面の中央部に開口する第３凹部９１１ｃとを有している。
【００８７】
第１凹部９１１ａの底面には、接続端子９５、９６が形成されている。また、第３凹部９１１ｃの底面には、ＩＣチップ８０が配置されている。ＩＣチップ８０は、振動片２の駆動を制御するための駆動回路（発振回路）を有している。ＩＣチップ８０によって振動片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。
また、第２凹部９１１ｂの底面には、ワイヤーを介してＩＣチップ８０と電気的に接続された複数の内部端子９３が形成されている。これら複数の内部端子９３には、ベース９１に形成された図示しないビアを介してパッケージ９の底面に形成された外部端子（実装端子）９４に電気的に接続された端子と、図示しないビアやワイヤーを介して接続端子９５に電気的に接続された端子と、図示しないビアやワイヤーを介して接続端子９６に電気的に接続された端子とが含まれている。
【００８８】
なお、図１６に示す構成では、ＩＣチップ８０が収納空間内に配置されているが、ＩＣチップ８０の配置は、特に限定されず、例えば、パッケージ９の外側（ベースの底面）に配置されていてもよい。
このような発振器１０によれば、前述したような高精度に周波数調整された振動片２を備えるため、優れた発振特性を有する。
【００８９】
３．電子機器
次いで、本発明の振動片を適用した電子機器（本発明の電子機器）について、図１７〜図１９に基づき、詳細に説明する。
図１７は、本発明の振動片を備える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１００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。
【００９０】
図１８は、本発明の振動片を備える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１００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。
【００９１】
図１９は、本発明の振動片を備える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。
【００９２】
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、表示部は、被写体を電子画像として表示するファインダとして機能する。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。
【００９３】
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子１が内蔵されている。
以上説明したような電子機器によれば、前述したような高精度に周波数調整された振動片２を備えているため、優れた信頼性を有する。
【００９４】
なお、本発明の振動片を備える電子機器は、図１７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１８の携帯電話機、図１９のディジタルスチルカメラ、図１９の移動体の他にも、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、ページャー、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。
【００９５】
４．移動体
図２０は、本発明の振動片を備える移動体（自動車）を示す斜視図である。この図において、移動体１５００は、車体１５０１と、４つの車輪１５０２とを有しており、車体１５０１に設けられた図示しない動力源（エンジン）によって車輪１５０２を回転させるように構成されている。このような移動体１５００には、振動片２が搭載されている。振動片２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。
このような移動体によれば、前述したような高精度に周波数調整された振動片２を備えているため、優れた信頼性を有する。
【００９６】
以上、本発明の振動片、振動子、発振器、電子機器、センサー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、振動片としては、例えば、ジャイロセンサーのようなセンサーにも適用することができる。
【００９７】
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれる。例えば、上記実施形態および変形例では、振動片としての形成材料として水晶を用いた例を説明したが、水晶以外の圧電体材料を用いることができる。例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）、ランガサイト（Ｌａ３Ｇａ５ＳｉＯ１４）などの酸化物基板や、ガラス基板上に窒化アルミニウムや五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）などの圧電体材料を積層させて構成された積層圧電基板、あるいは圧電セラミックスなどを用いることができる。
【符号の説明】
【００９８】
１‥‥振動子  ２‥‥振動片  ３‥‥水晶基板  ４‥‥基部  ５‥‥振動腕  ５Ａ‥‥振動腕  ５Ｂ‥‥振動腕  ５Ｃ‥‥振動腕  ５Ｄ‥‥振動腕  ５Ｅ‥‥振動腕  ５Ｆ‥‥振動腕  ５Ｇ‥‥振動腕  ６‥‥振動腕  ７‥‥支持部  ９‥‥パッケージ  １０‥‥発振器  １１‥‥導電性接着剤  ５０‥‥腕部  ５１‥‥主面  ５２‥‥主面  ５３‥‥側面  ５４‥‥側面  ５５‥‥溝  ５５Ｆ‥‥溝  ５６‥‥溝  ５７‥‥錘層  ５７Ｅ‥‥錘層  ５７Ｆ‥‥錘層  ５７Ｇ‥‥錘層  ５７Ｘ‥‥錘層  ５７Ｙ‥‥錘層  ５８‥‥錘層  ５８Ｂ‥‥錘層  ５８Ｃ‥‥錘層  ５９‥‥幅広部  ６０‥‥腕部  ６１‥‥主面  ６２‥‥主面  ６３‥‥側面  ６４‥‥側面  ６５‥‥溝  ６６‥‥溝  ６７‥‥錘層  ６９‥‥幅広部  ７１‥‥連結部  ７２‥‥連結腕  ７３‥‥連結腕  ７４‥‥保持腕  ７５‥‥保持腕  ８０‥‥ＩＣチップ  ８４‥‥第１駆動用電極  ８５‥‥第２駆動用電極  ８７‥‥電極  ８７Ｘ‥‥電極  ９１‥‥ベース  ９２‥‥リッド  ９３‥‥内部端子  ９４‥‥外部端子  ９５‥‥接続端子  ９６‥‥接続端子  １００‥‥表示部  ５７１‥‥第１錘部  ５７２‥‥第２錘部  ５８１‥‥錘部  ５８２‥‥錘部  ５９１‥‥第１幅広部  ５９１ａ‥‥テーパー部  ５９２‥‥第２幅広部  ５９２ａ‥‥テーパー部  ７４１‥‥固定部  ７５１‥‥固定部  ８４１‥‥下地層  ８４２‥‥表層  ８７１‥‥下地層  ８７１Ｘ‥‥下地層  ８７２‥‥表層  ８７２Ｘ‥‥表層  ９１１‥‥凹部  ９１１ａ‥‥凹部  ９１１ｂ‥‥凹部  ９１１ｃ‥‥凹部  ９１１ｄ‥‥角部  ９５１‥‥接続端子  ９５２‥‥貫通電極  ９５３‥‥外部端子  ９６１‥‥接続端子  ９６２‥‥貫通電極  ９６３‥‥外部端子  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  １２００‥‥携帯電話機  １２０２‥‥操作ボタン  １２０４‥‥受話口  １２０６‥‥送話口  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  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‥‥移動体  １５０１‥‥車体  １５０２‥‥車輪  ａ１‥‥線分  ａ２‥‥線分  Ｆ１‥‥曲線  Ｆ２‥‥曲線  Ｈ２‥‥長さ  ＩＢ‥‥イオンビーム  Ｌ‥‥線分  Ｌ１‥‥距離  ＬＬ‥‥レーザー光  Ｍ‥‥メタルマスク  ＭＯ‥‥開口  Ｗ１‥‥幅  Ｗ２‥‥幅  Ｗ３‥‥幅  θ１‥‥テーパー角度  θ２‥‥テーパー角度
【図１】
2015128267.tif 000003
【図２】
2015128267.tif 000004
【図３】
2015128267.tif 000005
【図４】
2015128267.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2015128267.tif 000009
【図８】
2015128267.tif 000010
【図９】
2015128267.tif 000011
【図１０】
2015128267.tif 000012
【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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