(57)【要約】【課題】捻り振動等の不要な振動の発生を低減し、高いＱ値を有する振動素子、その振動素子を備える電子デバイス、電子機器および移動体、振動素子の製造方法を提供する。【解決手段】振動素子１は、基部１０と、基部１０から延出している振動腕１２と、振動腕１２の第１主面２０から第１主面２０に対し反対側である第２主面２２に向かって有底の溝が設けられている溝部２４と、を備え、振動腕の延出方向と交差する断面視において、第１主面２０の幅よりも第２主面２２の幅の方が狭い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、
前記基部から延出している振動腕と、
前記振動腕の第１主面から前記第１主面に対し反対側である第２主面に向かって有底の溝が設けられている溝部と、
を備え、
前記振動腕の延出方向と交差する断面視において、
前記第１主面の幅よりも前記第２主面の幅の方が狭いことを特徴とする振動素子。
【請求項２】
前記断面視において、
前記溝部の幅が前記第１主面側よりも前記溝部の底面側の方が広いことを特徴とする請求項１に記載の振動素子。
【請求項３】
前記断面視において、
前記第１主面と前記第２主面とに接する側面の少なくとも一方に、前記第２主面に向かって前記振動腕の幅が狭くなる傾斜部を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の振動素子。
【請求項４】
前記振動腕は、駆動用振動腕であり、
更に、前記基部から延出している検出用振動腕と、を含み、
前記検出用振動腕は、前記駆動用振動腕の延出方向を軸とする角速度に応じて振動することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の振動素子。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の振動素子と、
回路素子と、
を備えていることを特徴とする電子デバイス。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の振動素子を備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項７】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の振動素子を備えていることを特徴とする移動体。
【請求項８】
基部と、
前記基部から延出している振動腕と、
前記振動腕の第１主面から前記第１主面に対し反対側である第２主面に向かって有底の溝が設けられている溝部と、
を備えた振動素子の製造方法であって、
前記基部と前記振動腕とを含む外形加工領域と、前記溝部の形成領域と、に第１保護膜を形成する工程と、
前記形成領域に第２保護膜を形成する工程と、
前記外形加工領域を所定の位置まで加工する第１エッチングを行う工程と、
前記形成領域と、前記外形加工領域と、を一括して加工する第２エッチングを行う工程と、
を含み、
前記第２エッチングが等方性エッチングであることを特徴とする振動素子の製造方法。
【請求項９】
前記第１エッチングが等方性エッチングであることを特徴とする請求項８に記載の振動素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動素子、電子デバイス、電子機器、移動体および振動素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、角速度センサーは、船舶、航空機、ロケット等の姿勢を自律制御する技術に使用されているが、最近では、車両における車体制御、カーナビゲーションシステムの自車位置検出、デジタルカメラ、ビデオカメラおよび携帯電話の振動制御補正（いわゆる手振れ補正）等に用いられている。これら電子機器の小型化に伴い、角速度センサーの小型化および低背化（薄型化）が要求されている。
【０００３】
これに対し、駆動用や検出用の振動腕を有する角速度センサー用の振動素子を小型化すると、各振動腕に設けられる電極の面積が小さくなるため、Ｑ値が低下し、検出感度が劣化してしまうという問題があった。そのため、特許文献１では、各振動腕に溝部を設けることで、電界効率を高めＱ値を高め、検出感度を向上する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１５６８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、振動腕の一方の主面からドライエッチング等で溝を形成すると、振動腕を主面に平行に変位する屈曲振動をさせると、曲げモーメントの影響により捻り振動が重畳した屈曲振動となり、振動が振動腕を保持する基部に漏れＱ値が低下してしまうという問題があった。また、角速度センサーに用いた場合には、駆動用の振動腕で発生した捻り振動を重畳した屈曲振動が基部を介して検出用の振動腕に伝わり、検出用の振動腕を振動させてしまい、角速度が加わっていない状態でも０点出力が発生し、誤差を生じてしまうという問題があった。
【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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例に係る振動素子は、基部と、前記基部から延出している振動腕と、前記振動腕の第１主面から前記第１主面に対し反対側である第２主面に向かって有底の溝が設けられている溝部と、を備え、前記振動腕の延出方向と交差する断面視において、前記第１主面の幅よりも前記第２主面の幅の方が狭いことを特徴とする。
【０００８】
本適用例によれば、振動腕の延出に対して交差する断面視において、第１主面の幅よりも第２主面の幅の方が狭いことにより、振動腕の重心から第１主面となる溝部先端までの長さと、振動腕の重心から第２主面までの長さと、をより近づけることができる。そのため、振動腕を面内で屈曲振動させた場合、振動腕の重心からの長さの違いによって生じる曲げモーメントを低減することができ、捻り振動の発生を低減し、高いＱ値を有する振動素子を得ることができる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例に記載の振動素子において、前記断面視において、前記溝部の幅が前記第１主面側よりも前記溝部の底面側の方が広いことを特徴とする。
【００１０】
本適用例によれば、溝部の幅が第１主面側よりも溝部の底面側の方が広いことにより、振動腕の重心から第１主面となる溝部先端までの長さと、振動腕の重心から第２主面までの長さと、をより近づけることができる。振動腕を面内で屈曲振動させた場合、振動腕の断面の重心からの長さの違いによって生じる曲げモーメントを低減することができ、捻り振動の発生を低減し、高いＱ値を有する振動素子を得ることができる。
【００１１】
［適用例３］上記適用例に記載の振動素子において、前記断面視において、前記第１主面と前記第２主面とに接する側面の少なくとも一方に、前記第２主面に向かって前記振動腕の幅が狭くなる傾斜を備えていることを特徴とする。
【００１２】
本適用例によれば、振動腕の第１主面と第２主面とに接する側面に、第２主面に向かって振動腕の幅が狭くなる傾斜を備えていることにより、振動腕の重心から第１主面となる溝部先端までの長さと、振動腕の重心から第２主面までの長さと、をより近づけることができる。そのため、振動腕を面内で屈曲振動させた場合、振動腕の重心からの長さの違いによって生じる曲げモーメントを低減することができ、捻り振動の発生を低減し、高いＱ値を有する振動素子を得ることができる。
【００１３】
［適用例４］上記適用例に記載の振動素子において、前記振動腕は、駆動用振動腕であり、更に、前記基部から延出している検出用振動腕と、を含み、前記検出用振動腕は、前記駆動用振動腕の延出方向を軸とする角速度に応じて振動することを特徴とする。
【００１４】
本適用例によれば、駆動用振動腕で発生する捻り振動を低減し、検出用振動腕における角速度が加わっていない状態での０点出力を低減でき、高精度の角速度センサーとして用いることができるという効果がある。
【００１５】
［適用例５］本適用例に係る電子デバイスは、上記適用例に記載の振動素子と、回路素子と、を備えていることを特徴とする。
【００１６】
本適用例によれば、高いＱ値を有し安定な振動特性を有する振動素子を備えている電子デバイスが得られるという効果がある。
【００１７】
［適用例６］本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載の振動素子を備えていることを特徴とする。
【００１８】
本適用例によれば、不要な捻り振動の発生を低減し、高いＱ値を有する振動素子を備えた電子機器が構成できるという効果がある。
【００１９】
［適用例７］本適用例に係る移動体は、上記適用例に記載の振動素子を備えていることを特徴とする。
【００２０】
本適用例によれば、不要な捻り振動の発生を低減し、高いＱ値を有する振動素子を備えた移動体が構成できるという効果がある。
【００２１】
［適用例８］本適用例に係る振動素子の製造方法は、基部と、前記基部から延出している振動腕と、前記振動腕の第１主面から前記第１主面に対し反対側である第２主面に向かって有底の溝が設けられている溝部と、を備えた振動素子の製造方法であって、前記基部と前記振動腕を含む外形加工部と、前記溝部の形成部と、に第１保護膜を一括してパターニングする工程と、前記形成部に第２保護膜をパターニングする工程と、前記外形加工部を所定の位置まで加工する第１のエッチング工程と、前記形成部と、前記外形加工部と、を一括して加工する第２のエッチング工程と、を含み、前記第２のエッチングが等方性エッチングであることを特徴とする。
【００２２】
本適用例によれば、振動腕の外形を形成する第１のエッチング工程で、基板の厚みを所定の位置まで加工し、その後、第２のエッチング工程で、等方性エッチングにより溝部の形成部と、残りの外形加工部とを同時に加工することにより、振動腕に第２主面に接する傾斜部を形成することができるため、振動腕の延出に対して交差する断面視において、振動腕の重心から振動腕周辺までの長さをより近づけることができる。そのため、重心までの長さの違いによって生じる曲げモーメントを低減することができ、捻り振動の発生を低減し、高いＱ値を有する振動素子を製造することができるという効果がある。
【００２３】
［適用例９］上記適用例に記載の振動素子の製造方法において、前記第１のエッチングが等方性エッチングであることを特徴とする。
【００２４】
本適用例によれば、振動腕の第１主面と第２主面とに接する側面に、第２主面に向かって振動腕の幅が狭くなる傾斜を形成することができるため、振動腕の重心から振動腕周辺までの長さをより近づけることができる。そのため、重心までの長さの違いによって生じる曲げモーメントを低減することができ、捻り振動の発生を低減し、高いＱ値を有する振動素子を製造することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る振動素子の構造を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図。
【図２】従来の振動素子の振動状態を説明する概略図であり、（ａ）は振動腕の断面図、（ｂ）振動状態を示す振動腕の断面図。
【図３】本発明の第１実施形態に係る振動素子の振動状態を説明する概略図であり、（ａ）は振動腕の断面図、（ｂ）は振動状態を示す振動腕の断面図。
【図４】溝の深さに対するインピーダンスを示す図。
【図５】本発明の第１実施形態に係る振動素子の製造工程を順に示す工程図。
【図６】本発明の第２実施形態に係る振動素子の構造を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図。
【図７】本発明の第２実施形態に係る振動素子の製造工程を順に示す工程図。
【図８】本発明に係る振動素子を備える電子デバイスの構造を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＣ−Ｃ線断面図。
【図９】本発明に係る振動素子を備える電子機器を示す概略図であり、（ａ）はモバイル型（又はノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図、（ｂ）は携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図。
【図１０】本発明に係る振動素子を備える電子機器としてのデジタルカメラの構成を示す斜視図。
【図１１】本発明に係る振動素子を備える移動体としての自動車の構成を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２７】
［振動素子］
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る振動素子１の一例として、角速度センサーに用いられるＨ型と呼ばれる構造の振動素子を挙げ、図１を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る振動素子１の構造を示す概略図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示すＡ−Ａ線の断面図である。なお、駆動電極や検出電極は図示を省略してある。また、各図では、説明の便宜上、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示しており、その図示した矢印の先端側を「＋側」、基端側を「−側」としている。また、以下では、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」と言い、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」と言い、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」と言う。更に、説明の便宜上、Ｚ軸方向から見たときの平面視において、＋Ｚ軸方向の面を第１主面２０、−Ｚ軸方向の面を第２主面２２として説明する。
【００２８】
振動素子１は、水晶等の圧電材料から構成され、図１（ａ）に示すように、両側音叉型（Ｈ型）屈曲振動素子構造からなり、中央の概ね矩形の基部１０と、基部１０から一方の側に並んで平行に延出する一対の駆動用の振動腕１２と、それとは反対側に並んで平行に延出する一対の検出用の振動腕１４とを備えている。
【００２９】
駆動用の振動腕１２の表面には、駆動モードにおいて駆動用の振動腕１２を第１主面２０および第２主面２２に沿う面内方向に、例えば第１主面２０および第２主面２２に平行なＸＹ面内で屈曲振動させるために、駆動電極（図示せず）が形成されている。検出用の振動腕１４の表面には、検出モードにおいて検出用の振動腕１４が第１主面２０および第２主面２２に交わる、例えば第１主面２０および第２主面２２に垂直なＺ軸方向に屈曲振動する際に発生する電位差を検出するために、検出電極（図示せず）が形成されている。駆動モードにおいて、駆動電極に所定の交流電圧を印加すると、駆動用の振動腕１２は、ＸＹ面内方向で逆向きに即ち互いに接近離反する向きに屈曲振動する。
【００３０】
この状態で角速度センサー用の振動素子１が長手方向のＹ軸回りに回転すると、その角速度に応じて発生するコリオリ力の作用により、駆動用の振動腕１２は第１主面２０および第２主面２２に垂直な面外方向即ちＺ軸方向に互いに逆向きに屈曲振動する。このＺ軸方向の振動に共振して、検出用の振動腕１４が検出モードで、同じくＺ軸方向に互いに逆向きに屈曲振動する。このとき、検出用の振動腕１４の振動方向は、駆動用の振動腕１２の振動方向とは逆相になる。
【００３１】
この検出モードにおいて、検出用の振動腕１４の検出電極間に発生する電位差を取り出すことによって、振動素子１の角速度が求められる。
【００３２】
駆動用の振動腕１２は、第１主面２０から第１主面２０に対し反対側である第２主面２２に向かって有底の溝が設けられている溝部２４を備え、振動腕１２の延出方向に対して交差する断面視（ＸＺ面視）において、第１主面２０の幅よりも第２主面２２の幅の方が狭く、第２主面２２に接している傾斜部２６が設けられている。また、溝部２４の幅（Ｘ軸方向の長さ）は、第１主面２０側よりも溝部２４の底面３２側の方が広く形成されている。よって、溝部２４の幅が第１主面２０側よりも溝部２４の底面３２側の方が広いことにより、振動腕１２の重心から第１主面２０となる溝部２４の先端までの長さと、振動腕１２の重心から第２主面２２までの長さと、をより近づけることができる。なお、溝部２４と傾斜部２６は、検出用の振動腕１４に設けても構わない。
【００３３】
振動腕１２，１４は、その長さを短くしても高次振動モードの発生を低減して振動周波数を安定にさせるように、先端に錘部１６，１８が設けられている。また、錘部１６，１８を設けることによって、振動素子１の小型化を図ることができたり、振動腕１２，１４の振動周波数を低めたりすることができる。なお、錘部１６，１８は、必要に応じて複数の幅（Ｘ軸方向の長さ）を有していても良く、省略しても良い。
【００３４】
また、錘部１６，１８の第２主面２２には、電極３０が形成されており、この電極３０にレーザー光を照射して、一部蒸散させることで振動腕１２，１４の振動周波数を調整することができる。一対となる振動腕１２，１４同士を同一の振動周波数になるように調整すれば、基部１０へ伝わる振動漏れが低減でき、Ｑ値の向上を図ることができる。なお、電極３０の形成位置は、第２主面２２に限らず、第１主面２０や第１主面２０と第２主面２２との両面であっても構わない。
【００３５】
次に、振動腕１２の第１主面２０側に設けられた溝部２４の振動に及ぼす影響について、図２と図３を参照して説明する。
図２は、従来の振動素子の振動状態を説明する概略図であり、図２（ａ）は振動腕１２の断面図、図２（ｂ）は振動状態を示す振動腕１２の断面図である。また、図３は、本発明の第１実施形態に係る振動素子１の振動状態を説明する概略図であり、図３（ａ）は振動腕１２の断面図、図３（ｂ）は振動状態を示す振動腕１２の断面図である。
【００３６】
先ず、従来の一方の主面にのみ溝が設けられている振動素子の振動状態を、図２を参照して説明する。
図２（ａ）に示すように、振動腕１２の断面（ＸＺ面）の重心の位置は、溝部２４が設けられていない場合、略中央の重心Ｇ１であるが、溝部２４が設けられていると略中央から＋Ｚ軸方向に偏った重心Ｇ２となる。そのため、振動腕１２をＸＹ面内で屈曲振動させると、振動腕１２が＋Ｘ軸方向に変位した時には、振動腕１２の−Ｚ軸方向の先端部は＋Ｚ軸方向の先端に比べ、重心Ｇ２からの長さが長いため、図２（ｂ）に示すように、−Ｚ軸方向の先端部に反時計回り方向の曲げモーメントが発生する。また、逆に振動腕１２が−Ｘ軸方向に変位した時には、−Ｚ軸方向の先端部に時計回り方向の曲げモーメントが発生する。従って、重心Ｇ２からの長さの違いによって生じる曲げモーメントにより、それまで、振動腕１２の振動変位方向がＸ軸方向のみであった屈曲振動は、Ｙ軸回りの回転運動が加わった変位方向（捻り振動変位方向）を有する捻り振動を重畳した屈曲振動となる。
【００３７】
次に、本発明の第１実施形態に係る振動素子１の振動状態を、図３を参照して説明する。
振動腕１２の断面（ＸＺ面）において、図３（ａ）に示すように、第２主面２２に接して傾斜部２６が設けられると断面（ＸＺ面）の重心の位置は、傾斜部２６が形成されていない場合の重心Ｇ２から−Ｚ軸方向に偏った重心Ｇ３となる。これは、図２（ａ）に示すように、溝部２４が設けられていない場合の重心Ｇ１に近づくことであり、重心Ｇ３から第１主面２０、肉厚部２８先端および第２主面２２までの長さがそれぞれ略均等となる。そのため、図３（ｂ）に示すように、振動腕１２をＸＹ面内の屈曲振動をさせた時に生じる曲げモーメントが互いに相殺される程度の大きさとなり、曲げモーメントの差を小さくでき、曲げモーメントによって生じる捻り振動を低減することができる。
【００３８】
よって、溝が設けられていない振動腕１２の第２主面２２に接して傾斜部２６を設けることで、振動腕１２の延出している方向と直交する振動腕１２の断面（ＸＺ面）において、振動腕１２の断面の重心Ｇ３から第１主面２０となる肉厚部２８の先端までの長さと、重心Ｇ３から第２主面までの長さと、を略均等とすることができる。そのため、振動腕１２を面内で屈曲振動させた場合、振動腕１２の断面の重心Ｇ３からの長さの違いによって生じる曲げモーメントを低減することができ、捻り振動の発生を低減し、高いＱ値を有する振動素子１を得ることができる。また、角速度センサーの振動素子１に適用した場合には、駆動用の振動腕１２で発生する捻り振動を低減し、検出用の振動腕１４における角速度が加わっていない状態での０点出力を低減でき、高精度の角速度センサーを得ることができるという効果がある。
【００３９】
次に、振動腕に形成する溝の深さと振動素子のインピーダンス特性との関係について、図４を参照して説明する。
図４は、振動腕に形成する溝の深さに対するインピーダンスを示す図である。横軸は溝の深さ（溝の深さを振動腕の厚みで基準化した値）を表し、縦軸は振動素子のインピーダンスを表している。
図４より、振動素子のインピーダンスを１００ｋΩ以下とするためには、溝の深さは５０％から７０％が好適であり、溝が浅い（５０％未満）と電界効率が向上しないため、１００ｋΩ以下とすることが難しい。また、溝が深い（８０％以上）と振動腕断面の重心が第２主面側により偏り、重心から溝部先端までの長さが長くなるため曲げモーメントが大きくなり捻り振動が発生するので、Ｑ値が低下しインピーダンスが高くなるためである。
【００４０】
［製造方法］
次に、本発明の第１実施形態に係る振動素子１の製造方法について、図５を参照して説明する。なお、説明にあたり、前述した同一の構成部位については、同一の符号を使用し、重複する説明は省略する。
図５（ａ）〜（ｆ）は、本発明の第１実施形態に係る振動素子１の製造工程を順に示す工程図である。それぞれの工程における振動素子１の態様を、図１（ａ）のＡ―Ａ線断面図で示している。
【００４１】
図５（ａ）：基板１００を準備し、第１主面２０に基部１０と振動腕１２を含む外形加工領域と、溝部２４の形成領域と、に第１保護膜３４を一括してパターニングして形成する。
【００４２】
図５（ｂ）：次に、溝部２４の形成部に第２保護膜３６をパターニングして形成する。
【００４３】
図５（ｃ）：次に、基板１００をＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置等のドライエッチング装置内に、第２主面２２側を吸着して設置した後に、第１のエッチング工程として、側壁保護膜を生成しながら行う異方性エッチングにより、基板１００が露出した面をエッチングし、加工面２１が所定の位置に到達するまでエッチングする。なお、エッチング加工を施した側面は側壁保護膜により、略垂直に加工されている。
【００４４】
図５（ｄ）：次に、ドライエッチング装置内から基板１００を取り出し、溝部２４の形成部にパターニングされた第２保護膜３６を除去する。
【００４５】
図５（ｅ）：次に、再度、基板１００をドライエッチング装置内に、第２主面２２側を吸着して設置した後に、第２のエッチング工程として、側壁保護膜を生成しない等方性エッチングにより、所定の位置までエッチングされた加工面２１を再度エッチングし、貫通させる。そのため、第１主面２０と第２主面２２に接する側面の途中から第２主面に接する傾斜部２６を形成することができる。その後、溝部２４の深さを、図４で説明したように、振動腕１２（基板１００）の厚みに対し５０％から７０％になるまでエッチングする。ここで、溝部２４の幅（Ｘ軸方向の長さ）が第１主面２０側に比べ、底面３２（図１（ｂ）参照）側が広いのは、等方性エッチングでエッチングしているためである。
【００４６】
図５（ｆ）：次に、ドライエッチング装置内から基板１００を取り出し、基部１０（図１（ａ）参照）と振動腕１２を含む外形加工領域と溝部２４の形成領域とにパターニングされた第１保護膜３４を除去する。
【００４７】
以上により、溝部２４と傾斜部２６が設けられた振動素子１の外形が完成する。その後、駆動電極、検出電極および周波数調整用の電極等を形成することで、振動素子１が完成する。
【００４８】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る振動素子１ａについて、図６を参照して説明する。
図６は、本発明の第２実施形態に係る振動素子１ａの構造を示す概略図であり、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）に示すＢ−Ｂ線の断面図である。
以下、第２実施形態の振動素子１ａについて、前述した第１実施形態の振動素子１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、同符号を付してその説明を省略する。
【００４９】
第２実施形態の振動素子１ａは、図６（ａ），（ｂ）に示すように、振動腕１２に溝部２４が設けられた外形形状と溝部２４の断面形状は、第１実施形態の振動素子１の外形形状や断面形状と同等である。しかし、振動腕１２の断面において、第１実施形態の振動素子１が第１主面２０と第２主面２２とに接する側面の途中から第２主面に接する傾斜部２６が設けられているが、第１主面２０と第２主面２２とに接して傾斜部２６ａが設けられている点が異なる。
【００５０】
振動腕１２の断面（ＸＺ面）において、図６（ｂ）に示すように、傾斜部２６ａが第１主面２０と第２主面２２とに接して設けられていることにより、第１実施形態の振動素子１と同様に、振動腕１２の断面（ＸＺ面）の重心の位置は、溝部２４や傾斜部２６ａが形成されていない場合の重心に近づけることができるので、重心から第１主面２０、肉厚部２８ａの先端および第２主面２２までの長さがそれぞれ略均等とすることができる。そのため、振動腕１２をＸＹ面内の屈曲振動をさせた時に生じる曲げモーメントが互いに相殺される程度の大きさとなり、曲げモーメントの差を小さくでき、曲げモーメントによって生じる捻り振動を低減することができる。従って、第２実施形態に係る振動素子１ａにおいても、振動腕１２を面内で屈曲振動させた場合、振動腕１２の断面の重心からの長さの違いによって生じる曲げモーメントを低減することができ、捻り振動の発生を低減し、高いＱ値を有する振動素子１ａを得ることができるという効果がある。
【００５１】
［製造方法］
次に、本発明の第２実施形態に係る振動素子１ａの製造方法について、図７を参照して説明する。
図７（ａ）〜（ｆ）は、本発明の第２実施形態に係る振動素子１ａの製造工程を順に示す工程図である。それぞれの工程における振動素子１ａの態様を、図６（ａ）のＢ―Ｂ線断面図で示している。
以下、第２実施形態の振動素子１ａの製造方法について、前述した第１実施形態の振動素子１の製造方法との相違点を中心に説明し、同様の事項については、同符号を付してその説明を省略する。
【００５２】
第２実施形態に係る振動素子１ａの製造方法は、図７（ａ）から（ｂ）に示すように、図７（ｃ）の第１エッチング工程において、等方性エッチングを用いて加工することにより、第１主面２０と第２主面２２とに接する側面に傾斜部２６ａを設けている点が第１実施形態に係る振動素子１の製造方法と異なっている。
【００５３】
図７（ａ）：基板１００を準備し、第１主面２０に基部１０と振動腕１２ａを含む外形加工領域と、溝部２４の形成領域と、に第１保護膜３４を一括してパターニングし形成する。
【００５４】
図７（ｂ）：次に、溝部２４の形成部に第２保護膜３６をパターニングし形成する。
【００５５】
図７（ｃ）：次に、基板１００をドライエッチング装置内に、第２主面２２側を吸着して設置した後に、第１のエッチング工程として、側壁保護膜を生成しない等方性エッチングにより、基板１００の露出した面をエッチングし、加工面２１が所定の位置に到達するまでエッチングする。等方性エッチングでエッチングするため、加工した側面に第１主面２０に接して傾斜を設けることができる。
【００５６】
図７（ｄ）：次に、ドライエッチング装置内から基板１００を取り出し、溝部２４の形成部にパターニングされた第２保護膜３６を除去する。
【００５７】
図７（ｅ）：次に、再度、基板１００をドライエッチング装置内に、第２主面２２側を吸着して設置した後に、第２のエッチング工程として、第１のエッチング工程と同様に等方性エッチングにより、所定の位置までエッチングされた加工面２１を再度エッチングし、貫通させる。そのため、第１主面２０と第２主面２２に接する側面に傾斜部２６ａを形成することができる。その後、溝部２４の深さを、図４で説明したように、振動腕１２（基板１００）の厚みに対し５０％から７０％になるまでエッチングする。
【００５８】
図７（ｆ）：次に、ドライエッチング装置内から基板１００を取り出し、基部１０（図６（ａ）参照）と振動腕１２ａを含む外形加工領域と溝部２４の形成領域とにパターニングされた第１保護膜３４を除去する。
【００５９】
以上により、溝部２４と傾斜部２６ａが設けられた振動素子１ａの外形が完成する。その後、駆動電極、検出電極および周波数調整用の電極等を形成することで、振動素子１ａが完成する。
【００６０】
なお、上述した第２実施形態に係る製造方法では、第１エッチング工程と第２エッチング工程において、ドライエッチングを用いているが、ウェットエッチングでも構わない。なお、基板１００（振動素子１ａ）の構成材料が水晶の場合には、結晶異方性の影響で＋Ｘ軸方向と−Ｘ軸方向とのエッチング速度が異なるため、＋Ｘ軸方向の方が−Ｘ軸方向に比べ、より大きい傾斜を有する傾斜部２６ａが形成される。よって、傾斜部２６ａが設けられていない振動腕１２に比べ、振動腕１２の断面の重心からの長さの違いによって生じる曲げモーメントの差を低減し、曲げモーメントの差により生じる捻り振動の発生を低減し、高いＱ値を有する振動素子１ａを得ることができる。
【００６１】
以上、本発明の実施形態に係る振動素子１，１ａの構成材料は、水晶等の圧電材料に限定されず、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ3）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）、石英、シリコン等が挙げられる。
【００６２】
［電子デバイス］
次に、本発明の一実施形態に係る振動素子１を適用した電子デバイス２について説明する。
図８は、本発明の一実施形態に係る振動素子１を備える電子デバイス２の構造を示す概略図であり、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は図８（ａ）に示すＣ−Ｃ線の断面図である。なお、図８（ａ）において、振動素子１の内部の構成を説明する便宜上、蓋部材５４を取り外した状態を図示している。また、説明の便宜上、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示している。更に、説明の便宜上、Ｚ軸方向から見たときの平面視において、＋Ｚ軸方向の面を上面、−Ｚ軸方向の面を下面として説明する。
【００６３】
電子デバイス２は、図８（ａ），（ｂ）に示すように、振動素子１と、振動素子１を発振するための回路素子７０と、振動素子１を収容するための凹陥部が形成されているパッケージ本体４０と、ガラス、セラミック、金属等からなる蓋部材５４と、から構成されている。なお、振動素子１を収容するキャビティー６０内はほぼ真空の減圧雰囲気に気密封止されている。
【００６４】
パッケージ本体４０は、図８（ｂ）に示すように、第１の基板４２、第２の基板４４、第３の基板４６、外部端子５０および封止材５２を積層して形成されている。外部端子５０は、第１の基板４２の外部側の底面に複数形成されている。また、第１の基板４２の上面や第２の基板４４の支持部４８の上面の所定の位置には、図示しない貫通電極や層間配線を介して、外部端子５０と電気的に導通する回路素子７０実装用の電極端子（図示せず）や振動素子１の励振用の電極と電気的に導通する電極端子（図示せず）が設けられている。第３の基板４６は中央部が除去された環状体であり、振動素子１を収容するキャビティー６０が形成されている。第３の基板４６の上部周縁に、低融点ガラス等の封止材５２が形成されている。
【００６５】
蓋部材５４は、好ましくは、光を通過する材料、例えば、ホウケイ酸ガラス等により形成されており、封止材５２により接合されることで、パッケージ本体４０のキャビティー６０内を気密封止している。これにより、パッケージ本体４０の蓋封止後において、外部からレーザー光を蓋部材５４を透過させて振動素子１の先端の電極３０（図１（ａ）参照）に照射し、電極３０（図１（ａ）参照）を一部蒸散させることにより、質量削減方式による振動周波数調整をすることができるようになっている。なお、このような振動周波数調整をしない場合には、蓋部材５４をコバール合金等の金属材料で形成することができる。
【００６６】
パッケージ本体４０のキャビティー６０内に収容された振動素子１は、基部１０を第２の基板４４の支持部４８上面に位置合わせされ、接合部材５６を介して接合されている。よって、駆動用の振動腕１２と検出用の振動腕１４とは第１の基板４２と接触することなく、振動させることができるため、高いＱ値を有し安定な振動特性を有する振動素子１を備えた電子デバイス２を提供することができるという効果がある。
【００６７】
［電子機器］
次いで、本発明の一実施形態に係る電子部品としての振動素子１を適用した電子機器について、図９（ａ），（ｂ）、図１０に基づき説明する。
図９は、本発明の一実施形態に係る振動素子１を備える電子機器を示す概略図であり、図９（ａ）はモバイル型（又はノート型）のパーソナルコンピューター１１００の構成を示す斜視図、図９（ｂ）は携帯電話機１２００（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。
【００６８】
図９（ａ）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１０００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電子部品としての振動素子１が内蔵されている。
【００６９】
図９（ｂ）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１０００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、角速度センサー等として機能する電子部品（タイミングデバイス）としての振動素子１が内蔵されている。
【００７０】
図１０は、本発明の一実施形態に係る振動素子１を備える電子機器としてのデジタルカメラ１３００の構成を示す斜視図である。なお、図１０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。
デジタルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）等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。
デジタルカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部１０００が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行なう構成になっており、表示部１０００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等を含む受光ユニット１３０４が設けられている。
撮影者が表示部１０００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、このデジタルカメラ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１３３０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１３４０が、それぞれ必要に応じて接続される。更に、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１３３０や、パーソナルコンピューター１３４０に出力される構成になっている。このようなデジタルカメラ１３００には、フィルター、共振器、角速度センサー等として機能する電子部品としての振動素子１が内蔵されている。
【００７１】
上述したように、電子機器として、不要な振動の発生を低減し、高いＱ値を有する振動素子１が活用されることにより、より高性能の電子機器を提供することができる。
【００７２】
なお、本発明の一実施形態に係る電子部品としての振動素子１は、図９（ａ）のパーソナルコンピューター１１００（モバイル型パーソナルコンピューター）、図９（ｂ）の携帯電話機１２００、図１０のデジタルカメラ１３００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、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の電子機器に適用することができる。
【００７３】
［移動体］
次いで、本発明の一実施形態に係る振動素子１を適用した移動体について、図１１に基づき説明する。
図１１は、本発明の一実施形態に係る振動素子１を備える移動体としての自動車１４００の構成を示す斜視図である。
自動車１４００には本発明に係る振動素子１を含んで構成されたジャイロセンサーが搭載されている。例えば、同図に示すように、移動体としての自動車１４００には、タイヤ１４０１を制御する該ジャイロセンサーを内蔵したアンチロック・ブレーキ・システム（ＡＢＳ：Antilock Brake System）１４０２が搭載されている。また、他の例としては、振動素子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、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。
【００７４】
上述したように、移動体として、不要な振動の発生を低減し、高いＱ値を有する振動素子１が活用されることにより、より高性能の移動体を提供することができる。
【００７５】
以上、本発明の振動素子１，１ａ、電子デバイス２、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良い。また、前述した各実施形態を適宜組み合わせても良い。
【符号の説明】
【００７６】
１…振動素子、２…電子デバイス、１０…基部、１２，１４…振動腕、１６，１８…錘部、２０…第１主面、２１…加工面、２２…第２主面、２４…溝部、２６…傾斜部、２８…肉厚部、３０…電極、３２…底面、３４…第１保護膜、３６…第２保護膜、４０…パッケージ本体、４２…第１の基板、４４…第２の基板、４６…第３の基板、４８…支持部、５０…外部端子、５２…封止材、５４…蓋部材、５６…接合部材、６０…キャビティー、７０…回路素子、１００…基板、１０００…表示部、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、１２００…携帯電話機、１２０２…操作ボタン、１２０４…受話口、１２０６…送話口、１３００…デジタルカメラ、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、１３３０…テレビモニター、１３４０…パーソナルコンピューター、１４００…自動車、１４０１…タイヤ、１４０２…アンチロック・ブレーキ・システム。
【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】
2015142307.tif 000009
【図８】
2015142307.tif 000010
【図９】
2015142307.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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