TWI604642B - 振動元件、振動器、電子裝置及電子機器 - Google Patents

振動元件、振動器、電子裝置及電子機器 Download PDF

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TWI604642B
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Description

振動元件、振動器、電子裝置及電子機器
本發明係關於一種振動元件、振動器、電子裝置及電子機器。
近年，對於具有小型化之傾向之壓電振動元件，期望降低CI(Crystal Impedance，晶體阻抗)值。已知有以CI值之降低及振動能量之封閉為目的而採用台面構造之情形。
例如於專利文獻1中提出有規定了用以獲得台面構造之基板之掘量之最佳值的壓電振動元件。更具體而言，於專利文獻1中記載有如下之內容：於將掘量設為Md、將水晶基板之長邊之長度設為x、將振動部之厚度設為t時，若以厚度t為基準，將階差部之掘量Md相對於厚度t之比之百分率設為y，則滿足y=-1.32×(x/t)+42.87之關係，藉此，可選擇CI值之特性變化平緩之最小之掘量Md。
進而，於專利文獻2中記載有如下之內容：不僅規定基板之掘量之最佳值，亦規定當將壓電振動元件安裝於安裝基板時所塗佈之導電性接著劑之塗佈範圍內的長邊之長度之範圍，藉此，一面抑制多餘模式之結合，一面亦促進CI值之降低。
又，於專利文獻3中記載有如下之內容：藉由規定自振動部之端部至激振電極之端部之長度，而抑制CI值之增加等特性劣化。
如此，自各種觀點來看，可謀求CI值之降低。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2007-124441號公報
[專利文獻2]日本專利特開2008-263387號公報
[專利文獻3]日本專利特開2010-28610號公報
本發明之若干個態樣之目的之一在於提供一種可降低CI值之振動元件。又，本發明之若干個態樣之目的之一在於提供一種包括上述振動元件之振動器。又，本發明之若干個態樣之目的之一在於提供一種包括上述振動元件之電子裝置。又，本發明之若干個態樣之目的之一在於提供一種包括上述振動元件之電子機器。
本發明係為了解決上述問題中之至少一部分而完成者，可作為以下之形態或應用例而實現。
[應用例1]
本應用例之振動元件包括：基板，其包含振動部及外緣部，該振動部係以厚度切變振動而振動，且於側面包括階差，該外緣部係沿上述振動部之外緣配置，且與上述振動部之厚度相比厚度較薄；以及激振電極，其設置於上述振動部；且若將自上述外緣部之主面至上述振動部之第1段之階差之大小設為Md1，將自上述第1段之階差至第2段之階差之大小設為Md2，將上述基板之材料之密度設為dA，將上述激振電極之材料之密度 設為dB，將上述第2段之台面之主面上之上述激振電極之厚度設為tB，則滿足如下之關係：((Md2+(dB/dA)×tB))/Md1≦1.4。
根據此種振動元件，可降低CI值(詳細情況將於下文中敍述)。
[應用例2]
如本應用例之振動元件，其中亦可滿足如下之關係：0.5≦((Md2+(dB/dA)×tB))/Md1≦1.4。
根據此種振動元件，可更確實地降低CI值(詳細情況將於下文中敍述)。
[應用例3]
如本應用例之振動元件，其中上述基板亦可為旋轉Y切型水晶基板。
根據此種振動元件，可降低CI值。
[應用例4]
如本應用例之振動元件，其中上述振動部之外形係於俯視時為矩形，上述振動部之第1段之沿上述厚度切變振動之振動方向之長度亦可大於上述振動部之第2段之沿上述厚度切變振動之振動方向之長度。
根據此種振動元件，可降低CI值。
[應用例5]
如本應用例之振動元件，其中上述激振電極之外形亦可為於俯視時與上述振動部之第2段之外形相同。
根據此種振動元件，可降低CI值。
[應用例6]
本應用例之振動器包括：本應用例之振動元件、及收容上述振動元件之封裝。
根據此種振動器，可包括能夠降低CI值之振動元件。
[應用例7]
本應用例之電子裝置包括：本應用例之振動元件、及電子元件。
根據此種振動器，可包括能夠降低CI值之振動元件。
[應用例8]
本應用例之電子機器包括：本應用例之振動元件。
根據此種電子機器，可包括能夠降低CI值之振動元件。
2‧‧‧AT切型水晶基板
10‧‧‧振動片
12‧‧‧壓電基板
12a‧‧‧振動部
12b‧‧‧外緣部
13a‧‧‧第1主面
13b‧‧‧第2主面
14a‧‧‧第1部分
14b‧‧‧第3部分
15a‧‧‧階差
15b‧‧‧階差
16a‧‧‧第2部分
16b‧‧‧第4部分
17a‧‧‧階差
17b‧‧‧階差
18‧‧‧固定部
20a‧‧‧第1激振電極
20b‧‧‧第2激振電極
22‧‧‧連接電極
24‧‧‧安裝電極
30‧‧‧導電性接著劑
40‧‧‧封裝基座
40a‧‧‧第1面
40b‧‧‧第2面
42‧‧‧第1端子
44a‧‧‧第2端子
44b‧‧‧第2端子
46‧‧‧第3端子
48‧‧‧凹部
49‧‧‧凹部
50‧‧‧蓋
52‧‧‧凸邊部
54‧‧‧空間
55‧‧‧封裝
60‧‧‧接合構件
70‧‧‧電子元件
72‧‧‧凸塊
74‧‧‧導線
100‧‧‧振動元件
200‧‧‧振動元件
300‧‧‧振動器
400‧‧‧振動器
500‧‧‧電子裝置
600‧‧‧電子裝置
700‧‧‧智能型手機
701‧‧‧顯示部
702‧‧‧操作部
703‧‧‧音輸出部
Md1‧‧‧自外緣部之主面至振動部之第1段之台階階差之大小
Md2‧‧‧自第1段之台階階差至第2段之台階階差之大小
t'‧‧‧厚度
t1‧‧‧厚度
t2‧‧‧厚度
tB‧‧‧激振電極之厚度
圖1係模式性地表示本實施形態之振動元件之立體圖。
圖2係模式性地表示本實施形態之振動元件之俯視圖。
圖3係模式性地表示本實施形態之振動元件之剖面圖。
圖4係模式性地表示本實施形態之振動元件之剖面圖。
圖5係模式性地表示AT切型水晶基板之立體圖。
圖6(a)、(b)係模式性地表示實施例中所使用之振動元件之剖面圖。
圖7係模式性地表示實施例中所使用之振動元件之剖面圖。
圖8係表示台面構造之階差之大小與CI值之關係之圖表。
圖9係模式性地表示本實施形態之變化例之振動元件之俯視圖。
圖10係模式性地表示本實施形態之變化例之振動元件之剖面圖。
圖11係模式性地表示本實施形態之振動器之剖面圖。
圖12係模式性地表示本實施形態之變化例之振動器之剖面圖。
圖13係模式性地表示本實施形態之電子裝置之剖面圖。
圖14係模式性地表示本實施形態之變化例之電子裝置之剖面圖。
圖15係模式性地表示本實施形態之電子機器之俯視圖。
以下，使用圖式對本發明之較佳實施形態進行詳細說明。再者，以下所說明之實施形態並非不合理地限定申請專利範圍中所記載之本發明之內容者。又，以下所說明之全部構成並非均為本發明之必須構成要件。
1.振動元件
首先，參照圖式說明本實施形態之振動元件。圖1係模式性地表示本實施形態之振動元件100之立體圖。圖2係模式性地表示本實施形態之振動元件100之俯視圖。圖3係模式性地表示本實施形態之振動元件100之圖2的III-III線剖面圖。圖4係模式性地表示本實施形態之振動元件100之圖2的IV-IV線剖面圖。
如圖1~圖4所示，振動元件100可包含：振動片10、激振電極20a、20b、連接電極22、及安裝電極24。
振動片10係包含具有振動部12a及外緣部12b之台面構造的壓電基板(基板)12而構成。壓電基板12之材質為壓電材料，例如使用AT切型水晶基板等旋轉Y切型基板作為壓電基板12。
此處，圖5係模式性地表示AT切型水晶基板2之立體圖。一般而言，水晶等壓電材料為三方晶系，且具有如圖5所示般之晶軸(X、Y、Z)。X軸為電軸，Y軸為機械軸，Z軸為光軸。旋轉Y切型基板係沿使XZ平面繞X軸旋轉角度θ而獲得之平面，自壓電材料(例如人工水 晶)切下之平板。此處，例如於AT切型水晶基板2之情形時，θ=35°15'。又，使Y軸及z軸均繞X軸旋轉θ，分別設為Y'軸及Z'軸。因此，旋轉Y切型基板具有晶軸(X、Y'、Z')軸。就θ=35°15'之AT切型水晶基板2而言，與Y'軸正交之XZ'面(包含X軸及Z'軸之面)成為主面(激振面)，且能夠以厚度切變振動為主振動而進行振動。對該AT切型水晶基板2進行加工，可獲得壓電基板12。
即，壓電基板12例如包含AT切型水晶基板，該AT切型水晶基板係如圖5所示般，以作為水晶之晶軸之由作為電軸之X軸、作為機械軸之Y軸及作為光軸之Z軸構成的正交座標系統之X軸為中心，以使Z軸向Y軸之-Y方向傾斜所得之軸為Z'軸，以使Y軸向Z軸+Z方向傾斜所得之軸為Y'軸，包括與X軸及Z'軸平行之面，且將與Y'軸平行之方向設為厚度。
再者，壓電基板12並不限定於AT切型水晶基板。例如藉由設為θ=-49°(與圖5所示之θ之箭頭方向相反地旋轉49°)，可獲得BT切型水晶基板。又，藉由自使與水晶之結晶之Y軸正交之面以X軸為中心旋轉約33°、進而自該旋轉後之位置以Z軸為中心旋轉約22°所得之面切下，而可獲得SC切型水晶基板。
壓電基板12之形狀(外形)係如圖2所示般，於俯視時(自Y'軸方向觀察)為矩形。壓電基板12之長邊係沿水晶結晶之X軸而形成，壓電基板12之短邊係沿與水晶結晶之X軸正交之Z'軸而形成。壓電基板12可激振厚度切變振動，且以厚度切變振動為主振動而振動。
壓電基板12係如圖3所示般包括第1主面13a及第2主面13b。主面13a、13b係與XZ'平面平行之面。於圖示之例中，第1主面13a係面向+Y'軸方向之面，第2主面13b係面向-Y'軸方向之面。
壓電基板12具有2段台面構造。即，壓電基板12包括位於較第1主面13a更靠+Y'軸方向、且高度(Y'軸方向上之與第1主面13a之間之 距離)不同之2個面。進而，壓電基板12包括位於較第2主面13b更靠-Y'軸方向、且高度(Y'軸方向上之與第2主面13b之間之距離)不同之2個面。因壓電基板12為2段台面構造，故振動元件100可具有較高之能量封閉效果。
壓電基板12包括2段型之台面構造中之構成第1主面13a側之第1段之第1部分14a及構成第2段之第2部分16a、以及構成第2主面13b側之第1段之第1部分14b及構成第2段之第2部分16b。壓電基板12係藉由第1部分14a及第2部分16a、第1部分14b及第2部分16b而如圖3所示般使振動部12a之X軸方向之端部成為階梯形狀，且形成有階差15a、15b、17a、17b。第1部分14a之X軸方向(與壓電基板12之長邊平行之方向)之長度係大於第2部分16a之X軸方向之長度，第3部分14b之X軸方向之長度係大於第4部分16b之X軸方向之長度。即，振動部12a之第1段之X軸方向之長度(振動部12a之沿厚度切變振動之振動方向之長度)係大於振動部12b之第2段之X軸方向之長度。
再者，如圖4所示般，振動部12a之Z'軸方向之端部未成為階梯形狀。即，Z'軸方向上之第1部分14a與第2部分16a之端面為同一平面，Z'軸方向上之第3部分14b與第4部分16b之端面為同一平面。
如圖3所示般，自外緣部12b之主面13a至振動部12a之第1段之階差15a為止的Y'軸方向上之大小Md1為第1部分14a之厚度(Y'軸方向之大小)。自外緣部12b之主面13b至振動部12a之第1段之階差15b為止的Y'軸方向上之大小Md1為第3部分14b之厚度。自振動部12a之第1段之階差15a至振動部12a之第2段之階差17a為止的Y'軸方向上之大小Md2為第2部分16a之厚度。自振動部12a之第1段之階差15b至振動部12a之第2段之階差17b為止的Y'軸方向上之大小Md2為第2部分16b之厚度。於圖示之例中，第1部分14a與第3部分14b係關於通過壓電基板12之中心之XZ'平面而對稱地配置。同樣地，第2部分16a及第4部分16b係關 於通過壓電基板12之中心之XZ'平面而對稱地配置。
第1部分14a、第2部分16a、第3部分14b、及第4部分16b之平面形狀係如圖2所示般，為以沿X軸之邊為長邊且以沿Z'軸之邊為短邊的矩形。第1部分14a、第2部分16a、第3部分14b、及第4部分16b可構成振動部12a。
振動部12a係壓電基板12中之、與外緣部12b之厚度t'相比具有更大之厚度的部分。具體而言，振動部12a包括與厚度t'相比具有更大之厚度t1之部分、及與厚度t1相比具有更大之厚度t2之部分。即，振動部12a係2段台面構造。振動部12a可激振厚度切變振動，且能夠以厚度切變振動為主振動而振動。此時，厚度切變振動係沿X軸方向振動。
振動部12a係如圖2所示般於俯視時由外緣部12b包圍。振動部12a之外形係如圖2所示般於俯視時為以沿作為厚度切變振動之振動方向之X軸之邊為長邊、且以沿與厚度切變振動之振動方向正交之Z'軸之邊為短邊的矩形。
外緣部12b係於俯視時沿振動部12a之外緣(周邊)配置。外緣部12b具有較振動部12a之厚度更薄之厚度。更具體而言，外緣部12b具有較振動部12之厚度更小之厚度t'。
包括振動部12a及外緣部12b之壓電基板12係藉由如下之方式而形成：利用保護膜(未圖示)覆蓋板狀之壓電基板(未圖示)之成為振動部12a之部分，且對成為外緣部12b之部分進行化學蝕刻(蝕刻)。進而，藉由保護膜覆蓋成為第2部分16a及第4部分16b之部分，且對成為第1部分14a及第3部分14b之部分進行化學蝕刻，藉此可形成具有2段台面構造之壓電基板12。
第1激振電極20a係設置於第2段之台面之第1主面13a上。更具體而言，第1激振電極20a係設置於第2部分16a之表面。於圖2所示之例 中，第1激振電極20a具有與第2部分16a相同之平面形狀，第1激振電極20a與第2部分16a係完全重合。即，第1激振電極20a之外形係於俯視時與振動部12a之第2段之外形相同。
第2激振電極20b係設置於第2段之台面之第2主面13b上。更具體而言，第2激振電極20b係設置於第4部分16b之表面。於圖2所示之例中，第2激振電極20b具有與第4部分16b相同之平面形狀，第2激振電極20b與第4部分16b完全重合。即，第2激振電極20b之外形係於俯視時與振動部12a之第2段之外形相同。
激振電極20a、20b係夾著振動部12a而設置。激振電極20a、20b可對振動部12a施加電壓。激振電極20a、20b係經由連接電極22而與安裝電極24連接。安裝電極24係設置於外緣部12b之第2主面13b。安裝電極24例如較振動部12a更靠+X軸方向。
作為激振電極20a、20b、連接電極22、及安裝電極24，例如使用自壓電基板12側依序積層有鉻、金而成之金屬材料。激振電極20a、20b、連接電極22、及安裝電極24係例如藉由濺鍍法、真空蒸鍍法而形成。
此處，振動元件100係若將自外緣部12b之主面13a、13b至振動部12a之第1段之階差15a、15b為止的Y'軸方向上之大小設為Md1，將自振動部12a之第1段之階差15a、15b至振動部12a之第2段之階差17a、17b為止的Y'軸方向上之大小設為Md2，將激振電極20之壓電材料換算厚度設為tA，則可滿足如下之關係：(Md2+tA)/Md1≦1.4 (1)，進而，可滿足如下之關係：0.5≦(Md2+tA)/Md1≦1.4 (2)。
然而，若將壓電基板12之材料(更具體而言為壓電材料)之密度設為dA，將激振電極20a、20b之材料(更具體而言金屬材料)之密度設為 dB，將激振電極20a、20b之厚度(實際之厚度)設為tB，則tA滿足如下之關係：tA=(dB/dA)×tB (3)。
根據(3)式，(1)式可表示為：((Md2+(dB/dA)×tB)/Md1)≦1.4 (4)。
又，根據(3)式，(2)式可表示為：0.5≦(((Md2+(dB/dA)×tB)/Md1)≦1.4 (5)。
藉由滿足式(4)，振動元件100可具有較低之CI值。進而，振動元件100係藉由滿足式(5)而可更確實地具有較低之CI值。詳細情況將於下文中敍述。
2.實施例
其次，對實施例進行說明。再者，本發明並不受以下之實施例之任何限定。
作為實施例，使用振動元件S進行模擬。圖6及圖7係模式性地表示振動元件S之剖面圖。以下，關於實施例中所使用之振動元件S，對於與本實施形態之振動元件100之構成構件具有相同之功能的構件附上相同之符號，並省略其詳細之說明。
於圖6(b)中，振動元件S係經由連接構件30而接合(固定)於封裝基座40。更具體而言，振動元件S係固定於設置在封裝基座40之端子42上。
圖6(b)所示之振動元件S中之、自壓電基板12之端部至X軸方向之各位置上的振動位移量係如圖6(a)所示，由虛線包圍之區域A(安裝部：距離壓電基板12之端部約0.2(mm)左右)中之振動位移成為因安裝之影響而損失之CI成分。
關於圖7所示之振動元件S，除了將自壓電基板12之第2部分16a及第4部分16b之厚度(階差15a、15b至振動部12a之第2段之階差17a、 17b為止的Y'軸方向上之大小)設為(Md2+tA)以外，基本上為與振動元件100相同之構成。於本實施例中，使用AT切型水晶基板作為壓電基板12。再者，圖7所示之振動元件S不包括連接電極22、及安裝電極24。
此處，tA係激振電極20a、20b之壓電材料換算厚度，若將構成壓電基板12之壓電材料(水晶)之密度設為dA，將構成激振電極20a、20b之金屬材料之密度設為dB，將激振電極20a、20b之實際之厚度設為tB，則可表示為：tA=(dB/dA)×tB (3)。
於如上所述之圖7所示之振動元件S中，進行如下之模擬：改變(Md2+tA)相對於Md1之值，而解析CI值。圖8係表示(Md2+tA)相對於Md1之比r(=(Md2+tA)/Md1)與CI值之關係之圖表。更具體而言，於比r成為0.5以上之範圍內進行解析。再者，於圖8中，CI值係表示藉由(Md2+tA)=Md1之情形之CI值而標準化的值。
一般，就CI值而言，另外有向大氣之振動之洩漏(壓電基板所暴露之環境氛圍之影響)、於壓電基板之內部之能量損失(材質之影響)等成分，但於該等成分之影響為固定之情形時，CI值可由安裝之影響度表示。圖8係表示(Md2+tA)相對於Md1之比r(=(Md2+tA)/Md1)與根據上述之見解所表示之CI值之關係之圖表。
由圖8，可知若比r較1.4大，則CI值急遽增加。因此，可知，藉由滿足如下之關係：(Md2+tA)/Md1≦1.4 (1)，振動元件S可降低CI值。即，根據式(1)及式(3)，可知，藉由滿足如下關係：((Md2+(dB/dA)×tB)/Md1)≦1.4 (4)，振動元件S可降低CI值。
更具體而言，可知，藉由滿足如下之關係：0.5≦(Md2+tA)/Md1≦1.4 (2)，振動元件S可更確實地降低CI值。即，根據式(2)及式(3)，可知，藉由滿足如下之關係：0.5≦((Md2+(dB/dA)×tB)/Md1)≦1.4 (5)，振動元件S可更確實地降低CI值。
可明確，為了藉由相對於1段台面增加台面之段數而成為2段台面，使封閉於振動部12a的主振動之厚度切變振動之能量封閉更強固，較佳為(Md2+tA)/Md1至少為0.5以上。於(Md2+tA)/Md1大於0且未達0.5之情形時，與1段台面相比可增強上述能量封閉，但因第2段之厚度變薄，故而無法充分發揮2段台面之上述能量封閉之強化。
此處，若表示(Md2+tA)/Md1=1.4時之各參數之具體之值之一例，則台面構造之第1段之階差之大小Md1=5(μm)、台面構造之第2段之階差之大小Md2=3.35(μm)、激振電極20a、20b之實際之厚度tB=0.5(μm)、構成壓電基板12之壓電材料(水晶)之密度dA=2.65(g/cm3)、構成激振電極20a、20b之金屬材料(鉻及金之積層體)之密度dB=19.32(g/cm3)。
再者，於本實施例(模擬)中，係使用如下之振動元件S，該振動元件S係若將用以獲得台面構造之壓電基板12之掘量(振動部12a之厚度t與外緣部12b之厚度t'之差)設為Md，將壓電基板12之長邊之長度設為x，將振動部12a之厚度設為t，則掘量Md相對於振動部12a之厚度t之比之百分率z滿足如下之關係：z=-1.32×(x/t)+42.87(%) (6)。
此處，振動部12a之厚度t表示振動部12a之最大之厚度。
藉由滿足式(6)，可選擇CI值之特性變化變得平緩之最小之掘量 Md之值。即，掘量Md越大，CI值越有降低之傾向，但若使得用以形成掘量Md之蝕刻時間較長，則有如下情況：形成於蝕刻部位以外之部位的保護膜劣化，且發生蝕刻侵食。蝕刻侵食係與保護膜之狀態或壓電基板之狀態相對應地呈現出不同的傾向，故而有因蝕刻侵食之影響而使壓電基板形狀之不均變大之情況。又，有因蝕刻時間變長而使製造成本變高之情況。進而，相對於主振動模式之多餘模式之結合係呈現出與伴隨掘量Md之增加而CI值降低為相反之傾向。因此，於使掘量Md增加之情形時，在作為主模式之厚度切變模式的基礎上容易附加作為多餘模式之彎曲模式等，故而有招致振動特性變差之可能性。因此，若可選擇CI值之特性變化變得平緩之最小之值作為掘量Md，則可使上述蝕刻侵食及振動特性變差之可能性降低，且可獲得良好之振動特性。
此處，掘量Md相對於振動部12a之厚度t之比之百分率z即便比由式(6)算出之值小5%，亦可充分地實現CI值之降低。因此，z只要滿足如下之關係便可，即：-5≦z+1.32×(x/t)-42.87(%) (7)。
進而，掘量Md相對於振動部12a之厚度t之比之百分率z即便比由式(6)算出之值大5%，亦可充分地抑制發生蝕刻侵食之情況，或相對於主振動模式而結合多餘模式之情況。因此，z只要滿足如下之關係便可，即：-5≦z+1.32×(x/t)-42.87≦5(%) (8)。
再者，式(6)係藉由如下方式而算出之式，即，進行針對每一邊比x/t(表示壓電基板12之長邊之長度x相對於振動部12a之厚度t之比)使掘量Md變化而對CI值之變化進行分析的試驗，求出CI值之特性變化變得平緩之掘量Md之最小值Md_min。
又，較理想為，邊比x/t為30以下。若邊比x/t超過30，則Md_min 之值顯著變小，故而無需使壓電基板形成為台面型。即，即便不使壓電基板形成為台面型，亦可具有充分低之CI值。因此，藉由使邊比x/t為30以下之壓電基板形成為台面型，可一面實現小型化，一面降低CI值。於本實施例中，將邊比x/t之值設為13。
再者，於本實施例中，使用AT切型水晶基板作為壓電基板12，但本實施例亦可應用於使用除AT切型水晶基板以外之壓電基板之情形。但是，就壓電基板之加工、即台面加工之容易性等方面而言，較理想為使用水晶基板作為壓電基板12。
又，於本實施例中，振動部12a之Z'軸方向之端部係使用未成為階梯形狀之振動元件S，但本實施例亦可應用於Z'軸方向之端部成為階梯形狀之振動元件(參照下述振動元件200)。
3.振動元件之變化例
其次，參照圖式對本實施形態之變化例之振動元件進行說明。圖9係模式性地表示本實施形態之變化例之振動元件200之俯視圖。圖10係模式性地表示本實施形態之變化例之振動元件200之圖9之X-X線剖面圖。以下，關於振動元件200，對具有與振動元件100之構成構件相同之功能之構件附上相同之符號，並省略其詳細之說明。
於振動元件100中，如圖2及圖4所示般，振動部12a之Z'軸方向之端部未成為階梯形狀。即，Z'軸方向上之第1部分14a與第2部分16a之端面為同一平面，Z'軸方向上之第3部分14b與第4部分16b之端面為同一平面。
與此相對，於振動元件200中，如圖9及圖10所示般，振動部12a之Z'軸方向之端部成為階梯形狀，形成有階差。第1部分14a之Z'軸方向之長度係大於第2部分16a之Z'軸方向之長度，第3部分14b之Z'軸方向之長度係大於第4部分16b之Z'軸方向之長度。
根據振動元件200，藉由與振動元件100同樣地滿足式(4)，可降 低CI值。
4.振動器
其次，參照圖式對本實施形態之振動器進行說明。圖11係模式性地表示本實施形態之振動器300之剖面圖。
振動器300係如圖11所示般，包含本發明之振動元件、及封裝55。以下，對使用振動元件100作為本發明之振動元件之例進行說明。
封裝55係收容振動元件100。封裝55可包括封裝基座40及蓋50。
於封裝基座40形成有凹部48，於凹部48內配置有振動元件100。封裝基座40之平面形狀只要為可於凹部48內配置振動元件100之形狀即可，並無特別限定。作為封裝基座40，例如使用將陶瓷生片成形並積層且進行煅燒而成之氧化鋁質燒結體、水晶、玻璃、及矽等材料。
於封裝基座40之第1面(圖示之例中為凹部48之內側之底面)40a，經由導電性接著劑30而接合(安裝)有振動元件100。更具體而言，導電性接著劑30係將設置於第1面40a上之第1端子42與振動元件100之安裝電極24接合。
於封裝基座40之第2面(與第1面40a為相反側之面)40b，設置有安裝於電子機器等外部構件時所使用之第2端子44a、44b。第2端子44a亦可經由貫通封裝基座40之接點部(未圖示)而連接於第1端子42。藉此，可將第2端子44a與第1激振電極20a電性連接。
再者，於第1面40a設置有未圖示之端子，該端子與第2激振電極20b亦可電性連接。而且，該端子與第2端子44b亦可經由貫通封裝基座40之接點部(未圖示)而連接。藉此，可將第2端子44b與第2激振電極20b電性連接。
作為第1端子42及第2端子44a、44b，例如使用藉由鍍敷等方法而於鎢等金屬化層上積層有鎳、金等皮膜而成之金屬膜。
蓋50係覆蓋封裝基座40之凹部48而設置。於圖示之例中，蓋50之形狀為板狀。作為蓋50，例如使用與封裝基座40相同之材料、或科伐合金、42合金、不鏽鋼等金屬。蓋50係例如經由接縫環(seam ring)、低熔點玻璃、接著劑等接合構件60而接合於封裝基座40。
封裝基座40之經氣密地密封之凹部48內係成為經減壓之真空狀態(真空度較高之狀態)或填充有氮氣、氦氣、及氬氣等惰性氣體之狀態。
振動器300包括可降低CI值之振動元件100。
5.振動器之變化例
其次，參照圖式對本實施形態之變化例之振動器進行說明。圖12係模式性地表示本實施形態之變化例之振動器400之剖面圖。以下，關於振動器400，對具有與振動器300之構成構件相同之功能之構件附上相同之符號，且省略其詳細之說明。
於振動器300中，如圖11所示般，於封裝基座40設置有凹部48。與此相對，於振動器400中，如圖12所示般，於封裝基座40未設置有凹部48，封裝基座40具有平板狀之形狀。
於振動器400中，蓋50具有於全周設置有凸邊部52之頂蓋狀(容器狀)之形狀，於其內側之空間54內可收容振動元件100。凸邊部52係經由接合構件60而接合於封裝基座40。作為蓋50，例如使用科伐合金、42合金、不鏽鋼等金屬。
根據振動器400，與振動器300相比，亦可不於封裝基座40設置凹部48，故而與此相應地，封裝基座40之製造變容易，且可削減製造成本。
6.電子裝置
其次，參照圖式對本實施形態之電子裝置進行說明。圖13係模式性地表示本實施形態之電子裝置500之剖面圖。
電子裝置500係如圖13所示般，包括本發明之振動元件、及電子元件70。更具體而言，電子裝置500包含本發明之振動器。以下，對使用包括振動元件100之振動器300作為本發明之振動器之例進行說明。
電子元件70係收容於封裝55中。更具體而言，電子元件70係配置於設置在封裝基座40中之凹部48內。作為電子元件70，例如使用包括驅動振動元件100之振盪電路的IC(Integrated Circuit，積體電路)晶片。進而，IC晶片亦可包括對伴隨振動元件100之溫度變化而產生之頻率變動進行修正的溫度補償電路。於使用包括振盪電路之IC晶片作為電子元件70之情形時，電子裝置500可作為振盪器而發揮功能。再者，電子元件70並不限定於如上所述之IC晶片，例如亦可為熱阻器、冷凝器、電抗元件。
電子元件70係經由凸塊72而與設置於封裝基座40之第1面40a上之第3端子46電性連接。第3端子46係例如藉由未圖示之配線而與第1端子42連接。藉此，可將電子元件70與第1激振電極20a電性連接。又，電子元件70亦可藉由未圖示之配線而與第2激振電極20b電性連接。
作為凸塊72，例如使用金、鎳等金屬凸塊。作為第3端子46，例如使用藉由鍍敷等方法於鎢等金屬化層上積層鎳、金等皮膜而成之金屬膜。
再者，雖未圖示，但電子元件70亦可代替凸塊72而藉由導線來與第3端子46電性連接。
根據電子裝置500，可包括能夠降低CI值之振動元件100。
7.電子裝置之變化例
其次，參照圖式對本實施形態之變化例之電子裝置進行說明。圖14係模式性地表示本實施形態之變化例之電子裝置600之剖面圖。以下，關於電子裝置600，對具有與電子裝置500之構成構件相同之功 能之構件附上相同之符號，且省略其詳細之說明。
於電子裝置500中，如圖13所示般，電子元件70係設置於封裝基座40之第1面40a側，且配置於設置在封裝基座40之凹部48內。與此相對，於電子裝置600中，電子元件70係如圖14所示般，設置於封裝基座40之第2面40b成為底面的凹部49內。於電子裝置600中，封裝基座40可具有大致H型之形狀。
電子元件70亦可藉由接著劑(未圖示)而接合於第2面40b。電子元件70係經由導線74而與設置於第2面40b之第3端子46電性連接。導線74之材質例如為金。
再者，雖未圖示，但電子元件70亦可代替導線74而藉由凸塊來與第3端子46電性連接。
根據電子裝置600，因將振動元件100與電子元件70分離，而將振動元件100單獨氣密密封，故而可具有良好之頻率老化特性。
8.電子機器
其次，參照圖式對本實施形態之電子機器進行說明。圖15係模式性地表示行動電話(智能型手機)作為本實施形態之電子機器之俯視圖。
智能型手機700包含本發明之振動元件。更具體而言，智能型手機700包含本發明之電子裝置。以下，如圖15所示般，對使用包括振動元件100之電子裝置500作為本發明之電子裝置之例進行說明。再者，為了方便起見，於圖15中，將電子裝置500簡化而進行圖示。
智能型手機700係使用電子裝置500作為例如基準時鐘振盪源等時序裝置。智能型手機700可進而包括顯示部(液晶顯示器或有機EL(Electro Luminescence，場致發光)顯示器等)701、操作部702、及聲音輸出部703(麥克風等)。智能型手機700亦可藉由設置針對顯示部701之接觸檢測機構而將顯示部701兼用作操作部。
根據智能型手機700，可包括能夠降低CI值之振動元件100。
再者，以智能型手機(行動電話)700為代表之電子機器係如上所述，較佳為包括：振盪電路，其驅動振動元件100；以及溫度補償電路，其對伴隨振動元件100之溫度變化而產生之頻率變動進行修正。
據此，以智能型手機700為代表之電子機器包括驅動振動元件100之振盪電路，並且包括對伴隨振動元件100之溫度變化而產生之頻率變動進行修正之溫度補償電路，故而可對振盪電路發生振盪之共振頻率進行溫度補償，且可提供溫度特性優異之電子機器。
包括本發明之振動片之電子機器並不限定於上述智能型手機，亦可較佳地使用作為電子手冊、個人電腦、電視機、數位靜態相機、視訊攝影機、視訊記錄器、導航裝置、尋呼機(pager)、電子記事本、計算器、文字處理機、工作站、電視電話(video telephone)、POS(Point of Sale，銷售點)終端、及包括觸控面板之機器等之時序裝置。
上述實施形態及變化例為一例，並不限定於其等。例如亦可適當組合各實施形態及各變化例。
本發明包含實質上與實施形態中所說明之構成相同之構成(例如功能、方法及結果相同之構成、或者目的及效果相同之構成)。又，本發明包含將實施形態中所說明之構成中的非本質性之部分進行替換而得之構成。又，本發明包含可發揮與實施形態中所說明之構成相同之作用效果之構成或可達成相同之目的之構成。又，本發明包含對實施形態中所說明之構成附加上公知技術而得之構成。
10‧‧‧振動片
12‧‧‧壓電基板
12a‧‧‧振動部
12b‧‧‧外緣部
13a‧‧‧第1主面
13b‧‧‧第2主面
14a‧‧‧第1部分
14b‧‧‧第3部分
15a‧‧‧階差
15b‧‧‧階差
16a‧‧‧第2部分
16b‧‧‧第4部分
17a‧‧‧階差
17b‧‧‧階差
20a‧‧‧第1激振電極
20b‧‧‧第2激振電極
22‧‧‧連接電極
24‧‧‧安裝電極
100‧‧‧振動元件
Md1‧‧‧自外緣部之主面至振動部之第1段之階差之大小
Md2‧‧‧自第1段之階差至第2段之階差之大小
t'‧‧‧厚度
t1‧‧‧厚度
t2‧‧‧厚度
tB‧‧‧激振電極之厚度

Claims (11)

  1. 一種振動元件，其包括：基板，其包含：振動部及外緣部，該振動部係以厚度切變振動而振動，且於側面具有階差，該外緣部係沿上述振動部之外緣配置，且與上述振動部之厚度相比厚度較薄；及激振電極，其設置於上述振動部；且若將自上述外緣部之主面至上述振動部之第1段之階差之高度設為Md1，將自上述第1段之階差至第2段之階差之高度設為Md2，將上述基板之材料之密度設為dA，將上述激振電極之材料之密度設為dB，將上述第2段之台面之主面上之上述激振電極之厚度設為tB，則滿足如下之關係：((Md2+(dB/dA)×tB))/Md1≦1.4；且若將沿上述基板之上述厚度切變振動之振動方向之長度設為x，將上述振動部之上述厚度設為t，將上述t與上述外緣部之厚度t'之差Md相對於上述t之比之百分率設為z，則滿足如下之關係：-5≦z+1.32×(x/t)-42.87≦5(%)。
  2. 如請求項1之振動元件，其中滿足如下之關係：0.5≦((Md2+(dB/dA)×tB))/Md1≦1.4。
  3. 如請求項1或2之振動元件，其中上述基板為旋轉Y切型水晶基板。
  4. 如請求項1或2之振動元件，其中 上述振動部之外形係於俯視時為矩形，上述振動部之第1段之沿上述厚度切變振動之振動方向的長度係大於上述振動部之第2段之沿上述厚度切變振動之振動方向之長度。
  5. 如請求項1或2之振動元件，其中上述激振電極之外形係於俯視時與上述振動部之第2段之外形相同。
  6. 如請求項1或2之振動元件，其中Md2係大於Md1。
  7. 如請求項1或2之振動元件，其中Md2係小於Md1。
  8. 如請求項1或2之振動元件，其中上述第1段與上述第2段彼此相鄰。
  9. 一種振動器，其包含：如請求項1或2之振動元件、及收容上述振動元件之封裝。
  10. 一種電子裝置，其包括：如請求項1或2之振動元件、及電子元件。
  11. 一種電子機器，其包含如請求項1或2之振動元件。
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