JP6064342B2 - 振動片および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、圧電特性を持った配線の構造を備えた振動片に係り、特に素子片に複数の配線を形成する場合に好適な配線構造を備えた振動片、並びにこれを搭載した電子機器に関する。

電子機器の小型化、薄型化が進む近年、各種電子機器の発振源などとして用いられている圧電振動子などの圧電デバイスも、その小型、薄型化への要求が強められている。
圧電デバイスの分野では、振動子の更なる小型化、薄型化を目的として、微細加工が容易なＳｉなどの半導体材料を基板として用いることが進められている。

例えば特許文献１、２に開示されている圧電デバイスは、音叉型の角速度センサーであり、Ｓｉなどの半導体により構成された素子片の一主面に、下部電極層、圧電層、および上部電極層から成る積層膜を形成している。このような構成の角速度センサーでは、振動腕を素子片の主面と平行な方向へ振動（面内振動）させることで駆動し、角速度の付与によって生ずる主面と交差する方向への振動（面外振動）を検出する構成としている。このため、一対の振動腕のそれぞれには、一方の主面に２つの駆動用膜部と、１つの検出用膜部が形成されることとなる。

また、特許文献３に開示されている圧電デバイスは、駆動振動を励起させる振動腕と、角速度の付与によって振動する振動腕を異ならせることで、駆動振動と検出振動の双方を面内振動とさせたものである。

特開２００８−１４８８７号公報 特開２００８−１２８７０２号公報 特開２００９−１５６８３２号公報

上記特許文献に開示されているような圧電デバイスであれば確かに、圧電デバイスの小型化、薄型化に貢献することができると考えられる。しかし、特許文献に開示されているような圧電デバイスでは、駆動、あるいは検出に用いる積層膜の構造上、圧電層の上部に配置した電極層については、基板側に落とし込んだ上で、入出力電極等へ接続する必要が生じる。このような構成とした場合、上部電極層を基板側へ落とし込んだ部分では、下部電極層と上部電極層との距離が近くなり、ここに電界が集中してしまう場合がある。圧電効果を生じさせるための電界が一部に集中してしまうと、駆動ロスや検出ロスが生ずることとなる。

また、特許文献３に開示されているような角速度センサーでは、駆動腕の稼動率（屈曲効率）を向上させるため、駆動腕の接続部となる伝達腕の先端部にも積層膜を配設するといった要請がある。ここで、駆動腕には、２本一対のライン状積層膜が配設されることとなる。このため、いずれか一方のライン状積層膜を入出力電極と接続するためには、他方のライン状積層膜を跨がせる必要性が生じる。

ライン状積層膜を跨ぐ際においても、上部電極層となる電極と、跨れるライン状積層膜の下部電極層との距離が部分的に近くなる箇所があると、そこに電界が集中し、駆動ロス等を生じさせる虞がある。

そこで本発明では、下部電極層と上部電極層とで圧電層を挟み込んで構成される積層膜において、上部電極層が圧電層を跨ぐような構造を採った場合であっても、部分的に電界の集中が生ずることの無い振動片を提供することを第１の目的とする。さらに本発明では、この振動片を搭載した電子機器を提供することを第２の目的とする。

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。
第１の形態の振動片は、素子片と、前記素子片の主面に設けられている第１電極層と、前記第１電極層の前記素子片側とは反対側に設けられ、前記第１電極層よりも幅広に形成され、前記主面に接する裾に傾斜面を有する第１圧電層と、前記第１圧電層の前記第１電極層側とは反対側に設けられている第２電極層と、前記第１圧電層の傾斜面に設けられ、前記第２電極層と接続されている第３電極層と、前記素子片の主面に設けられ、前記第３電極層と接続されている第４電極層と、前記素子片の主面に設けられている第５電極層と、前記第５電極層の前記素子片とは反対側に設けられ、前記第５電極層よりも幅広に形成され、前記主面に接する裾に傾斜面を有する第２圧電層と、前記第２圧電層の前記第５電極層とは反対側に設けられている第６電極層と、前記第２圧電層の傾斜面に設けられ、前記第６電極層と接続されている第７電極層と、前記素子片の主面に設けられ、前記第７電極層と接続されている第８電極層と、を備え、前記第４電極層と前記第５電極層が前記主面上で接続され、前記第１電極層と前記第８電極層が前記主面上で接続され、前記第１電極層の端部から前記第３電極層までの最短となる距離をＡ、前記第１電極層の端部から前記第４電極層までの最短となる距離をＢ、前記第１電極層と前記第２電極層までの最短となる距離をＣとした場合、
Ｃ≦Ａ、およびＣ≦Ｂ
の関係を満たすことを特徴とする振動片。
第２の形態の振動片は、前記第５電極層の端部から前記第７電極層までの最短となる距離をＤ、前記第５電極層の端部から前記第８電極層までの最短となる距離をＥ、前記第５電極層と前記第６電極層までの最短となる距離をＦとした場合、
Ｆ≦Ｄ、およびＦ≦Ｅ
の関係を満たすことを特徴とする第１の形態に記載の振動片。
第３の形態の振動片は、前記第１電極層と前記第５電極層、前記第２電極層と前記第６電極層、および前記第１圧電層と前記第２圧電層は、それぞれ並列に配置されていることを特徴とする第１または第２の形態に記載の振動片
第４の形態の振動片は、前記第４電極層は前記第５電極層の延設方向に対して交差する方向に延設され、前記第８電極層は前記第１電極層の延設方向に対して交差する方向に延設され、前記第４電極層と前記第８電極層は、並列に設けられていることを特徴とする第１乃至第３のいずれか１形態に記載の振動片。
第５の形態の振動片は、前記素子片は、基部と該基部から突出している振動腕とを備え、前記振動腕の幅方向において、前記振動腕の一方に前記第１電極層が、他方に前記第５電極層がそれぞれ設けられていることを特徴とする第１乃至第４のいずれか１形態に記載の振動片。
第６の形態の電子機器は、第１乃至第５のいずれか１形態に記載の振動片を搭載したことを特徴とする電子機器。
［適用例１］素子片と、前記素子片に設けられている第１電極層と、前記第１電極層の前記素子片側とは反対側に設けられ、側面に傾斜面を有し、かつ前記第１電極層よりも幅広な第１圧電層と、前記第１圧電層の前記第１電極層側とは反対側に設けられている第２電極層と、前記第１圧電層の傾斜面に設けられ、前記第２電極層と接続されている第３電極層と、前記素子片に設けられ、前記第３電極層と接続されている第４電極層と、を備え、前記第１電極層の端部から前記第３電極層までの最短となる距離をＡ、前記第１電極層の端部から前記第４電極層までの最短となる距離をＢ、前記第１電極層と前記第２電極層までの最短となる距離をＣとした場合、Ｃ≦Ａ、およびＣ≦Ｂの関係を満たすことを特徴とする振動片。
このような特徴を有する配線構造を備える振動片によれば、下部側電極層である第１電極層と上部側電極層である第２電極層とで圧電層である第１圧電層を挟み込んで構成される積層膜において、第２電極層が、第３電極層、第４電極層を介して第１圧電層を跨ぐような構造を採った場合であっても、部分的に電界の集中が生ずることが無い。よって、第１圧電層の駆動ロスを生じさせる虞が無い。また、第１圧電層を検出に用いた場合には、検出ロスの虞も無い。

［適用例２］前記素子片に設けられている第５電極層と、前記第５電極層の前記素子片側とは反対側に設けられている第２圧電層と、前記第２圧電層の前記第５電極層とは反対側に設けられている第６電極層と、を備え、前記第４電極層と前記第５電極層とが接続されていることを特徴とする適用例１に記載の振動片。
このような特徴を有する振動片によれば、一方の積層膜における下部電極層である第５電極層と、他方の積層膜における上部電極層である第２電極層とを同電位の１つの電極として扱うことが可能となる。

［適用例３］前記第２圧電層は、側面に傾斜面を有し、前記第２圧電層の傾斜面に設けられ、前記第６電極層と接続されている第７電極層と、前記素子片に設けられ、前記第７電極層と接続されている第８電極層と、を備え、前記第１電極層と前記第８電極層とが接続されていることを特徴とする適用例２に記載の振動片。
このような特徴を有する振動片によれば、一方の積層膜における上部電極層である第６電極層と他方の積層膜における下部電極層である第１電極層とを同電位の１つの電極として扱うことが可能となる。

［適用例４］前記第５電極層の端部から前記第７電極層までの最短となる距離をＤ、前記第５電極層の端部から前記第８電極層までの最短となる距離をＥ、前記第５電極層と前記第６電極層までの最短となる距離をＦとした場合、Ｆ≦Ｄ、およびＦ≦Ｅの関係を満たすことを特徴とする適用例３に記載の振動片。
このような特徴を有する振動片によれば、下部側電極層である第５電極層と上部側電極層である第６電極層とで圧電層である第２圧電層を挟み込んで構成される積層膜において、第６電極層が、第７電極層、第８電極層を介して第２圧電層を跨ぐような構造を採った場合であっても、部分的に電界の集中が生ずることが無い。よって、第２圧電層の駆動ロスを生じさせる虞が無い。また、第２圧電層を検出に用いた場合には、検出ロスの虞も無い。

［適用例５］前記素子片は、基部と該基部から突出している振動腕とを備え、前記振動腕の幅方向において、前記振動腕の一方に前記第１電極層が、他方に前記第５電極層がそれぞれ設けられていることを特徴とする適用例２乃至４のいずれか一例に記載の振動片。
このような特徴を有する振動片によれば、上記適用例に係る効果の他、引出電極の数を減らすことが可能となる。

［適用例６］適用例１乃至５のいずれか一例に記載の振動片を搭載したことを特徴とする電子機器。

第１の実施形態に係る振動片の構成を示す平面図である。 実施形態に係る配線構造の一例を示す部分断面拡大図であり、図１中Ａ部断面の構成を示す。 実施形態に係る配線構造の他の一例を示す部分断面拡大図であり、図１中Ｂ部断面の構成を示す。 第１の実施形態に係る振動片を実装する圧電デバイスの構成を示す側断面図である。 第２の実施形態に係る振動片の構成を示す平面図である。 第３の実施形態に係る振動片の構成を示す平面図である。 第３の実施形態に係る振動片を実装する圧電デバイスの構成を示す側断面図である。 実施形態に係る電子機器の一例としての携帯電話装置の外観構成を示す斜視図である。

以下、本発明の振動片、および電子機器に係る実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
まず、本発明に係る振動片の構成例を挙げ、その構造的特徴である配線構造についての説明を行う。図４は、本発明の振動片を実装するデバイスの一例としての角速度センサー１０を示す側面断面図である。

本実施形態に係る角速度センサー１０は、パッケージ１２と、ＩＣ１８、および振動片２２を基本として構成される。パッケージ１２は、詳細を後述するＩＣ１８、および振動片２２を収容するためのキャビティを備えたベース１４と、ベース１４におけるキャビティの開口部を封止するリッド１６とより成る。なお、本来ベース１４内には、ＩＣ１８および振動片２２の実装に用いられる端子が複数形成されているが、図４においては、それを省略している。

ＩＣ１８は、詳細を後述する振動片２２を駆動させるための発振回路や、角速度検出回路等を備えた集積回路である。
振動片２２は、本実施形態の場合、いわゆるＷＴ型と呼ばれる形態を成すものを採用している。この形態の振動片２２では、図１に示すように、振動片２２の中心に、実装用の基部２４を配置する構成とされる。このため、本実施形態に係る角速度センサー１０では、リフト支持を可能とするタブ基板２０を介して、パッケージ１２を構成するベース１４に実装されている。

振動片２２は、素子片２３と、駆動用膜部（ライン状積層膜）４４ａ，４４ｂ，４６ａ，４６ｂ、および検出用膜部４０ａ，４０ｂを基本として構成されている。素子片２３は、基部２４と、検出腕２６ａ，２６ｂ、伝達腕２８ａ，２８ｂ、および駆動腕３０ａ，３０ｂ，３２ａ，３２ｂを基本として構成されている。素子片２３の材質は、シリコン、石英等の非圧電体材料の他、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ホウ酸リチウム、およびチタン酸バリウム等の圧電体材料等とすることができる。本実施形態では素子片２３の構成材料として、シリコンを採用している。シリコンを採用した場合、優れた振動特性を有する振動片を比較的安価に実現することができるからである。また、シリコンは、形状形成においても、公知の微細加工技術を用いてエッチングにより、高い寸法精度で素子片を形成することができるといった利点がある。

基部２４は、入出力電極３６や引出電極３８，４２ａ，４２ｂを配設するための部位であり、実装基板（本実施形態においては、タブ基板２０）に対する固定部としての役割を担い、素子片２３の中心位置に設けられる。基部２４の形態は、特に限定されるものでは無いが、図１に示す例では、平面視形状を矩形としている。

検出腕２６ａ，２６ｂは、素子片２３に対する角速度の付与によって振動を生じさせる役割を担う振動腕である。検出腕２６ａ，２６ｂは、基部２４を基点として、＋Ｙ軸側と−Ｙ軸側に一対、同一長さとなるように延設されている。

伝達腕２８ａ，２８ｂは、基部２４と、詳細を後述する駆動腕３２ａ，３２ｂ，３０ａ，３０ｂとを接続する梁部である。伝達腕２８ａ，２８ｂは、基部２４を基点として、＋Ｘ軸方向と−Ｘ軸方向に一対、同一長さとなるように延設されている。

駆動腕３０ａ，３０ｂ，３２ａ，３２ｂは、駆動振動を生じさせるための振動腕である。駆動腕３０ａ，３０ｂ，３２ａ，３２ｂは、伝達腕２８ｂ，２８ａの先端部から、検出腕２６ａ，２６ｂと平行に、＋Ｙ軸方向と−Ｙ軸方向にそれぞれ延設されている。検出腕２６ａ，２６ｂと駆動腕３０ａ，３０ｂ，３２ａ，３２ｂの先端にはそれぞれ、周波数調整のために用いる質量体３４が設けられている。

検出腕２６ａ，２６ｂには、検出用膜部４０ａ，４０ｂが配設されており、駆動腕３０ａ，３０ｂ，３２ａ，３２ｂには、駆動用膜部４４ａ，４４ｂ，４６ａ，４６ｂが配設されている。検出用膜部４０ａ，４０ｂと駆動用膜部４４ａ，４４ｂ，４６ａ，４６ｂは共に、電極層と圧電層による積層構造により構成されている。具体的には図２、図３に一例を示すように、第１電極層４６ａ１と第５電極層４６ｂ１、第１圧電層４６ａ２と第２圧電層４６ｂ２、および第２電極層４６ａ３と第６電極層４６ｂ３を基本として構成される。なお、図２は、図１におけるＡ部の部分断面拡大図であり、図３は、図１におけるＢ部の部分断面拡大図である。

第１電極層４６ａ１と第５電極層４６ｂ１は、素子片２３（検出腕２６ａ，２６ｂ、駆動腕３０ａ，３０ｂ，３２ａ，３２ｂ：図２、図３に示す例は駆動腕３２ａ，３２ｂ）の主面に配設されている。第１圧電層４６ａ２と第２圧電層４６ｂ２は、それぞれ第１電極層４６ａ１と第５電極層４６ｂ１の上部、すなわち素子片２３と反対側に配設されている。また、第２電極層４６ａ３と第６電極層４６ｂ３は、それぞれ第１圧電層４６ａ２と第２圧電層４６ｂ２の第１電極層４６ａ１並びに第５電極層４６ｂ１と反対側に設けられている。なお、伝達腕２８ａには、駆動用膜部４６ａを構成する第１電極層４６ａ１、および第２電極層４６ａ３と基部２４に配設された入出力電極３６とを電気的に接続する引出電極４２ａ，４２ｂが配設されている。このような構成とすることで、第１圧電層４６ａ２や第２圧電層４６ｂ２の上部側に位置する第２電極層４６ａ３や第６電極層４６ｂ３と、下部側に位置する第１電極層４６ａ１や第５電極層４６ｂ１の間に電圧を印加することで、第１圧電層４６ａ２および第２圧電層４６ｂ２を収縮、あるいは伸張させることが可能となる。

なお、電極層としては、例えば金（Ａｕ）や金合金、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）等の金属材料や、ＩＴＯ、ＺｎＯ等の透明電極材料により形成することができる。

中でも、電極層の構成材料としては、金を主材料とする金属（金、金合金）または白金を用いるのが好ましく、金を主材料とする金属（特に金）を用いるのがより好ましい。
金は、導電性に優れ（電気抵抗が小さく）、酸化に対する耐性に優れているため電極材料として好適である。また、金は白金に比べてエッチングにより容易にパターニングすることができるという特徴を持つからである。

また、電極層の平均厚さは、特に限定されないが、例えば、１〜３００ｎｍ程度であるのが好ましく、１０〜２００ｎｍであるのがより好ましい。これにより、電極層が振動片の振動特性に悪影響を与えるのを防止しつつ、電極層の導電性を優れたものとすることができる。

また、圧電層としては、例えば酸化亜鉛（ＺｎＯ）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ_３）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ_２Ｂ_４Ｏ_７）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、およびＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等を採用することができる。

このような種々の材料の中でも、ＰＺＴを採用することが好ましい。ＰＺＴは、ｃ軸特性に優れている。このため、圧電層をＰＺＴを主材料として構成することにより、振動片のＣＩ値を低減することができる。また、これらの材料は、反応性スパッタリング法により成膜することができる。

このような構成材料を採用する圧電層の平均厚さは、５０〜３０００ｎｍであるのが好ましく、２００〜２０００ｎｍであるのがより好ましい。これにより、圧電層が振動片の振動特性に悪影響を与えるのを防止しつつ、優れた振動特性を得ることができる。

本実施形態では、素子片２３の一方の主面に検出用膜部４０ａ，４０ｂ、および駆動用膜部４４ａ，４４ｂ，４６ａ，４６ｂを配設する構成としている。このため、各検出腕２６ａ，２６ｂには、それぞれ２本の検出用膜部４０ａ，４０ｂが、各駆動腕３０ａ，３０ｂ，３２ａ，３２ｂには、それぞれ２本の駆動用膜部４４ａ，４４ｂ，４６ａ，４６ｂが配設されている。具体的には、各腕における幅方向両端部側に、検出用膜部４０ａ，４０ｂ、あるいは駆動用膜部４４ａ，４４ｂ，４６ａ，４６ｂが配設されている。このような構成とした場合、駆動腕３０ａ，３０ｂ，３２ａ，３２ｂに設けられた対を成す駆動用膜部４４ａと駆動用膜部４４ｂ、駆動用膜部４６ａと駆動用膜部４６ｂに対して、それぞれ逆極性の電圧を印加することで、駆動腕３０ａ，３０ｂ，３２ａ，３２ｂを＋Ｘ軸方向、あるいは−Ｘ軸方向へ屈曲させることが可能となる。また、角速度の付与により検出腕２６ａ，２６ｂが＋Ｘ軸方向、あるいは−Ｘ軸方向へ屈曲した場合には、これに応じた電荷を得ることが可能となる。

本実施形態では図１に示すように、＋Ｙ軸側に延設されている駆動腕３０ａ，３２ａに配設されている駆動用膜部４４ａ，４４ｂ，４６ａ，４６ｂと、−Ｙ軸側に延設されている駆動腕３０ｂ，３２ｂに配設されている駆動用膜部４４ａ，４４ｂ，４６ａ，４６ｂとを、連続したライン状に形成している。このような配設形態とすることで、駆動腕３０ａ，３０ｂ，３２ａ，３２ｂの屈曲率を大きくすることが可能となるからである。

また、本実施形態では、駆動用膜部４４ａ，４４ｂ，４６ａ，４６ｂについてこのような配設形態を採ることより、少なくともいずれか一方（図１に示す例においては、基部２４から遠い方）の駆動用膜部４４ｂ，４６ｂを構成する電極が、いずれか他方（図１に示す例においては、基部２４に近い方）の駆動用膜部４４ａ，４６ａを跨ぐように構成されている。このため、一方の駆動用膜部４４ｂ，４６ｂと他方の駆動用膜部４４ａ，４６ａとの間には、第４電極層４８、および第８電極層５０が形成されている。

詳細な一例として、駆動用膜部４６ａと駆動用膜部４６ｂにおける交差形態について、図２、および図３に示す。なお、図１において、破線部における矢視Ａの断面が図２であり、矢視Ｂの断面が図３である。

図２に示すように、駆動用膜部４６ｂを構成する第５電極層４６ｂ１と駆動用膜部４６ａを構成する第２電極層４６ａ３とを接続する第４電極層４８、および第３電極層４６ａ４が設けられている。本実施形態では、第１圧電層４６ａ２が、第１電極層４６ａ１の幅に比べて幅広となるように設けられている。そして、第１圧電層４６ａ２の側面には、裾を広げるように傾斜面が設けられている。このため、第２電極層４６ａ３と第４電極層４８との間には、第１圧電層４６ａ２の傾斜面を伝うように配設された第３電極層４６ａ４が設けられている。また、図２に示す例では、第３電極層４６ａ４は、傾斜面を介して伝達腕２８ａに配設した引出電極４２ｂとも接続されている。

また、図３に示すように、駆動用膜部４６ｂの第６電極層４６ｂ３が、第７電極層４６ｂ４、および第８電極層５０を介して駆動用膜部４６ａの第１電極層４６ａ１と接続されている場合には、引出電極４２ａを第１圧電層４６ａ２の下部にまで延設することで、第１電極層４６ａ１と引出電極４２ａとを電気的に接続することができる。

このような構成とすることで、一方の駆動用膜部４６ｂを構成する第６電極層４６ｂ３と第５電極層４６ｂ１が、短絡を生じさせることなく他方の駆動用膜部４６ａを跨ぐことができる。また、極性が同一となる電極層を接続してまとめる構成とすることができるため、伝達腕２８ａに配設する引出電極４２ａ，４２ｂの数を減らすことができる。

また、引出電極４２ａ，４２ｂ、第２電極層４６ａ３、第６電極層４６ｂ３、第１圧電層４６ａ２、第２圧電層４６ｂ２、第４電極層４８、第８電極層５０の表面を保護するために絶縁層を被覆しても良い。絶縁層の材質は、例えばＡｌ_２Ｏ_３（酸化アルミニウム）や、ＳｉＯ_２（二酸化ケイ素）などを挙げることができる。

また、本実施形態では、一方の駆動用膜部４６ｂが他方の駆動用膜部４６ａを跨ぐこととなる部分について、次のような特徴を備えている。まず、第１電極層４６ａ１の幅方向端部から、第１圧電層４６ａ２が成す傾斜面まで、すなわち第３電極層４６ａ４までの最短となる距離をＡと定める。次に、第１電極層４６ａ１の幅方向端部から第４電極層４８または第４電極層４８に相当する引出電極４２ｂまでの最短となる距離をＢと定める。次に、第１電極層４６ａ１と第２電極層４６ａ３との間の最短となる垂直距離、すなわち第１圧電層４６ａ２の厚みをＣと定める（図２参照）。そして、各距離Ａ、Ｂ、Ｃについて、少なくとも、Ｃ≦Ａ、およびＣ≦Ｂの関係を満たすように定めている。

このような配置関係を満たすようにすることで、第１圧電層４６ａ２の側面において第１電極層４６ａ１と第３電極層４６ａ４、あるいは第４電極層４８並びに引出電極４２ｂとの距離が短くなることが無い。第１電極層４６ａ１と第３電極層４６ａ４、あるいは第４電極層４８並びに引出電極４２ｂとの距離が極端に短くなった場合、その部分に電界が集中してしまい、駆動のロスが生じることがある。よって、上記のような関係を満たすことで、駆動のロスを防止し、効率の良い屈曲振動を得る事が可能となる。

また、上記と同様に、本実施形態では図３において、第５電極層４６ｂ１の幅方向端部から、第２圧電層４６ｂ２が成す傾斜面まで、すなわち第７電極層４６ｂ４までの最短となる距離をＤと定めている。次に、第５電極層４６ｂ１の幅方向端部から第８電極層５０までの最短となる距離をＥと定めている。次に、第５電極層４６ｂ１と第６電極層４６ｂ３との間の最短となる垂直距離、すなわち第２圧電層４６ｂ２の厚みをＦと定めている。そして、各距離Ｄ、Ｅ、Ｆについて、少なくとも、Ｆ≦Ｄ、およびＦ≦Ｅの関係を満たすように定めている。

このような配置関係を満たすようにすることによっても、第２圧電層４６ｂ２の側面において第５電極層４６ｂ１と第７電極層４６ｂ４との距離が短くなることが無い。第５電極層４６ｂ１と第７電極層４６ｂ４との距離が極端に短くなった場合、その部分に電界が集中してしまい、駆動のロスが生じることがある。よって、上記のような関係を満たすことで、駆動のロスを防止し、効率の良い屈曲振動を得る事が可能となる。

なお、本発明において、第１電極層４６ａ１と第８電極層５０、第７電極層４６ｂ４、および第６電極層４６ｂ３は、一体の電極層として形成しても良い。また、当然に、各電極層を別体の電極層として形成し、それぞれの電極層を構成する電極の材質や膜厚等に変化を持たせるようにしても良い。同様に、第２電極層４６ａ３と第３電極層４６ａ４、第４電極層４８、および第５電極層４６ｂ１についても、一体型、別体型の双方を選択することができる。

次に、本発明の圧電デバイスに係る第２の実施形態について、図５を参照して説明する。本実施形態に係る圧電デバイスと、上述した第１の実施形態に係る圧電デバイスとは、振動片の形態が異なる。よって、図５には、相違点である振動片のみを示すこととする。

本実施形態の振動片は、いわゆる音叉型の振動片である。このような形態の振動片２２ａを有する角速度センサーでは、一対の振動腕５４ａ，５４ｂのそれぞれに、一対の駆動用膜部５６ａ，５６ｂと、１つの検出用膜部５８ａ，５８ｂが配設されている。一対の駆動用膜部５６ａ，５６ｂは、振動腕５４ａ，５４ｂの幅方向両端部に配設され、検出用膜部５８ａ，５８ｂはそれぞれ、一対の駆動用膜部５６ａ，５６ｂの間に配設されている。なお、駆動用膜部５６ａ，５６ｂ、および検出用膜部５８ａ，５８ｂは、第１の実施形態に係る角速度センサーと同様に、下部側に位置する電極層（第１電極層４６ａ１、第５電極層４６ｂ１）と上部側に位置する電極層（第２電極層４６ａ３、第６電極層４６ｂ３）、および圧電層（第１圧電層４６ａ２、第２圧電層４６ｂ２）を基本として構成されている。

このような構成の振動片２２ａであっても、図５中波線で示す部位に記すように、一方の駆動用膜部５６ａ（５６ｂ）を構成する下部側の電極層と、他方の駆動用膜部５６ｂ（５６ａ）を構成する上部側の電極層を接続する電極層６０を設けることができる。また、このような形態の振動片２２ａに本発明に係る配線構造を適用することで、従来、検出用膜部５８ａ，５８ｂと、駆動用膜部５６ａ，５６ｂとの間で生じていた基部５２における引出電極６２の重複を回避することが可能となる。

上記実施形態では、いずれも、圧電デバイスとして角速度センサーを例に挙げて説明した。しかしながら、本発明に係る配線構造を適用可能な圧電デバイスは、図６に示すような振動片２２ｂを備えた振動子１０ａ（図７参照）であっても良い。

本実施形態に係る振動子１０ａは、ベース１４とリッド１６を備えたパッケージ１２と、パッケージ１２内に収容された振動片２２ｂを基本として構成される。本実施形態に係る振動片２２ｂは、図６に示すように、いわゆる音叉型の形態を成す振動片である。すなわち、基部５２と、基部５２を基点として延設された一対の振動腕５４ａ，５４ｂを備えている。

振動腕５４ａ，５４ｂには、それぞれ、一対の駆動用膜部５６ａ，５６ｂが配設されている。一対の駆動用膜部５６ａ，５６ｂは、振動腕５４ａ，５４ｂの幅方向両端部に配置されている。なお、駆動用膜部５６ａ，５６ｂは、第１、第２の実施形態に係る角速度センサーと同様に、下部側に位置する電極層（第１電極層４６ａ１、第５電極層４６ｂ１）と上部側に位置する電極層（第２電極層４６ａ３、第６電極層４６ｂ３）、および圧電層（第１圧電層４６ａ２、第２圧電層４６ｂ２）を基本として構成されている。すなわち、振動腕５４ａ，５４ｂにおける幅方向の一方に第１電極層４６ａ１（不図示）を配置した場合、他方には第５電極層４６ｂ１が配置される。そして、対を成す振動腕５４ａ，５４ｂにおいては、長手方向中心線（不図示）を起点として、線対称な配置関係を採ることとなる。

このような構成の振動片２２ｂであっても、図６中波線で示す部位に記すように、一方の駆動用膜部５６ａ（５６ｂ）を構成する下部側の電極層と、他方の駆動用膜部５６ｂ（５６ａ）を構成する上部側の電極層を接続する電極層６０を設けることができる。

次に、上記のような構成の角速度センサーや、振動子を構成する振動片を搭載した電子機器について説明する。なお、図８は、上記実施形態で説明した振動子を発信源として備える携帯電話を示す図である。
図８に示す携帯電話１００の外観構成としては、液晶表示装置１０４、複数の操作ボタン１０６、受話口１０２、および送話口１０８を挙げることができる。

なお、本発明に係る電子機器としては、携帯電話に限らず、パーソナルコンピューターやインクジェット式吐出装置、テレビ、電子辞書、電卓、姿勢制御機能を要するカーナビゲーションシステムや、航空機、ロボット、船舶、車両、電子ゲーム機器、モーションコントローラー、ヘッドマウントディスプレイ、ＰＤＲ（歩行者位置方位計測）、ゲーム用コントローラー等や、手振れ防止機能を有するデジタルカメラや、デジタルビデオカメラ等も含むものとする。

１０………角速度センサー、１２………パッケージ、１４………ベース、１６………リッド、１８………ＩＣ、２０………タブ基板、２２………振動片、２３………素子片、２４………基部、２６ａ………検出腕、２６ｂ………検出腕、２８ａ………伝達腕、２８ｂ………伝達腕、３０ａ………駆動腕、３０ｂ………駆動腕、３２ａ………駆動腕、３２ｂ………駆動腕、３４………質量体、３６………入出力電極、３８………引出電極、４０ａ………検出用膜部、４０ｂ………検出用膜部、４２ａ………引出電極、４２ｂ………引出電極、４４ａ………駆動用膜部、４４ｂ………駆動用膜部、４６ａ………駆動用膜部、４６ａ１………第１電極層、４６ａ２………第１圧電層、４６ａ３………第２電極層、４６ａ４………第３電極層、４６ｂ………駆動用膜部、４６ｂ１………第５電極層、４６ｂ２………第２圧電層、４６ｂ３………第６電極層、４６ｂ４………第７電極層、４８………第４電極層、５０………第８電極層。

Claims (6)

1. 素子片と、
   前記素子片の主面に設けられている第１電極層と、
   前記第１電極層の前記素子片側とは反対側に設けられ、前記第１電極層よりも幅広に形成され、前記主面に接する裾に傾斜面を有する第１圧電層と、
   前記第１圧電層の前記第１電極層側とは反対側に設けられている第２電極層と、
   前記第１圧電層の傾斜面に設けられ、前記第２電極層と接続されている第３電極層と、
   前記素子片の主面に設けられ、前記第３電極層と接続されている第４電極層と、
   前記素子片の主面に設けられている第５電極層と、
   前記第５電極層の前記素子片とは反対側に設けられ、前記第５電極層よりも幅広に形成され、前記主面に接する裾に傾斜面を有する第２圧電層と、
   前記第２圧電層の前記第５電極層とは反対側に設けられている第６電極層と、
   前記第２圧電層の傾斜面に設けられ、前記第６電極層と接続されている第７電極層と、
   前記素子片の主面に設けられ、前記第７電極層と接続されている第８電極層と、を備え、
   前記第４電極層と前記第５電極層が前記主面上で接続され、
   前記第１電極層と前記第８電極層が前記主面上で接続され、
   前記第１電極層の端部から前記第３電極層までの最短となる距離をＡ、前記第１電極層の端部から前記第４電極層までの最短となる距離をＢ、前記第１電極層と前記第２電極層までの最短となる距離をＣとした場合、
   Ｃ≦Ａ、およびＣ≦Ｂ
   の関係を満たすことを特徴とする振動片。
2. 前記第５電極層の端部から前記第７電極層までの最短となる距離をＤ、前記第５電極層の端部から前記第８電極層までの最短となる距離をＥ、前記第５電極層と前記第６電極層までの最短となる距離をＦとした場合、
   Ｆ≦Ｄ、およびＦ≦Ｅ
   の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の振動片。
3. 前記第１電極層と前記第５電極層、前記第２電極層と前記第６電極層、および前記第１圧電層と前記第２圧電層は、それぞれ並列に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の振動片
4. 前記第４電極層は前記第５電極層の延設方向に対して交差する方向に延設され、
   前記第８電極層は前記第１電極層の延設方向に対して交差する方向に延設され、
   前記第４電極層と前記第８電極層は、並列に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の振動片。
5. 前記素子片は、基部と該基部から突出している振動腕とを備え、
   前記振動腕の幅方向において、前記振動腕の一方に前記第１電極層が、他方に前記第５電極層がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の振動片。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の振動片を搭載したことを特徴とする電子機器。

Images