JP2013062643A - 振動片、振動子、発振器及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】振動片のＱ値の低下の抑制、及びＱ値の低下が抑制された振動片を備えた振動子、発振器、電子機器の提供。
【解決手段】水晶振動片１は、基部１０と、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃに設けられた励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃと、を備え、励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃが、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの主面１０ａ側に設けられた第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１と、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１に対向して設けられた第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２と、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１と第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２との間に延在する圧電体１３と、を有し、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１及び第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２の少なくとも一方に、ＩＴＯを用いていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動片、この振動片を備えた、振動子、発振器及び電子機器に関する。

従来、振動片としては、基部及び基部から延びる腕部と、腕部の長さ方向の第１区間に支持された励振部と、を含み、励振部が圧電膜と圧電膜を挟む一対の電極膜とを有する圧電振動片（以下、振動片という）が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２３９８６０号公報

上記特許文献１の振動片は、励振部（以下、励振電極という）の圧電膜が伸縮することによって、腕部（以下、振動腕という）を厚さ方向に屈曲振動させる構成となっている。
上記のような振動片のＱ値（振動の状態を現す無次元数であって、この値が大きいほど振動が安定であることを意味する）は、振動腕単体の状態に対して励振電極を設けることによって低下する。
上記のような振動片の励振電極には、圧電膜を挟む一対の電極膜としてＴｉ（チタン）／Ａｕ（金）の膜（下地層にＴｉ、上層にＡｕが積層された膜）が多用されている。
しかしながら、発明者らの解析によれば、励振電極の一対の電極膜にＴｉ／Ａｕを用いる構成では、Ｑ値の低下の度合いが大きいという問題がある。

本発明は、上記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］本適用例にかかる振動片は、基部と、前記基部から延出している振動腕と、を含む基材と、前記振動腕に設けられている第１電極と、前記第１電極の上方に設けられている第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に配置されている圧電体と、を有し、前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方の材料に、ＩＴＯを用いていることを特徴とする。

これによれば、振動片は、振動腕に設けられた第１電極及び第２電極（一対の電極膜に相当）の少なくとも一方に、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：酸化インジウムに数％の酸化錫を添加した化合物）を用いていることから、ＩＴＯの特性によってＱ値の低下が抑制され、Ｔｉ／Ａｕを用いる従来技術に対してＱ値を向上させることができる。
これは、発明者らが実験による解析の結果などから得た知見に依拠するものである。

［適用例２］上記適用例にかかる振動片において、前記第１電極と前記圧電体との間に絶縁体を有していることが好ましい。

これによれば、振動片は、第１電極と圧電体（圧電膜に相当）との間に絶縁体を有することから、絶縁体によって、例えば、圧電体の分極時の配向性が向上するなどし、Ｑ値の低下がより抑制され、Ｔｉ／Ａｕを用いる従来技術に対して飛躍的にＱ値を向上させることができる。
なお、絶縁体は、アモルファス（非晶質）状態であることが好ましい。

［適用例３］上記適用例２にかかる振動片において、前記絶縁体の材料に、ＳｉＯ₂を用いていることが好ましい。

これによれば、振動片は、絶縁体にＳｉＯ₂（二酸化珪素）を用いていることから、ＳｉＯ₂によって、例えば、圧電体の分極時の配向性が向上するなどし、Ｑ値の低下がより抑制され、Ｔｉ／Ａｕを用いる従来技術に対して飛躍的にＱ値を向上させることができる。

［適用例４］上記適用例にかかる振動片において、前記圧電体の材料に、ＺｎＯを用いていることが好ましい。

これによれば、振動片は、圧電体にＺｎＯ（酸化亜鉛）を用いていることから、その配向性の高さにより電界印加時の伸縮性に優れ、効率的に基材を屈曲振動させることができる。

［適用例５］上記適用例にかかる振動片において、前記基材の材料に、水晶を用いていることが好ましい。

これによれば、振動片は、基材に水晶を用いていることから、その特性により加工性に優れると共に、周囲の温度変化に関わらず安定した振動が可能である。

［適用例６］上記適用例にかかる振動片において、前記基材の材料に、シリコンを用いていることが好ましい。

これによれば、振動片は、基材にシリコンを用いていることから、その特性によりＱ値に関する潜在性能（例えば、基材単体でのＱ値）を水晶よりも高くすることが可能である。

［適用例７］本適用例にかかる振動子は、上記適用例のいずれかに記載の振動片と、前記振動片を収容しているパッケージと、を備えていることを特徴とする。

これによれば、振動子は、上記適用例のいずれかに記載の振動片と、振動片を収容しているパッケージと、を備えたことから、上記適用例のいずれかに記載の効果を奏する振動子を提供することができる。

［適用例８］本適用例にかかる発振器は、上記適用例のいずれかに記載の振動片と、前記振動片を発振させる発振回路と、を備えていることを特徴とする。

これによれば、発振器は、上記適用例のいずれかに記載の振動片と、振動片を発振させる発振回路と、を備えたことから、上記適用例のいずれかに記載の効果を奏する発振器を提供することができる。

［適用例９］本適用例にかかる電子機器は、上記適用例のいずれかに記載の振動片を備えていることを特徴とする。

これによれば、電子機器は、上記適用例のいずれかに記載の振動片を備えたことから、上記適用例のいずれかに記載の効果を奏する電子機器を提供することができる。

第１実施形態の水晶振動片の概略構成を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図。 図１（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図及び各励振電極の配線図。 水晶振動片における励振電極の各構成要素の材料とＱ値との関係を示した図。 第２実施形態の水晶振動子の概略構成を示す模式図であり、（ａ）はリッド（蓋体）側から俯瞰した平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線での断面図。 第３実施形態の水晶発振器の概略構成を示す模式図であり、（ａ）はリッド側から俯瞰した平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線での断面図。 第４実施形態の携帯電話を示す模式斜視図。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
ここでは、振動片の一例として、基材に水晶を用いている水晶振動片について説明する。
図１は、第１実施形態の水晶振動片の概略構成を示す模式図である。図１（ａ）は、平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線での断面図である。なお、各配線は省略してあり、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。
図２は、図１（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図及び各励振電極の配線図である。

図１に示すように、水晶振動片１は、基材として、基部１０と、基部１０から水晶結晶軸のＹ軸方向に延びる、３本の振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、を備えている。本実施形態では、３本の振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃ及び基部１０にＺ板の水晶基板を用いている。
振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、略角柱状に形成され、平面視において、Ｙ軸方向と直交する水晶結晶軸のＸ軸方向に配列されると共に、Ｙ軸方向とＸ軸方向とで特定される平面（ＸＹ平面）に沿った主面１０ａ，１０ｂの少なくとも一方に（ここでは主面１０ａに）、励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃが設けられている。
振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃによって、主面１０ａと直交する水晶結晶軸のＺ軸方向（図１（ｂ）の矢印方向）に屈曲振動（面外振動：主面１０ａに沿わない方向の振動）する。

励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、主面１０ａ側に設けられた第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１と、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１の上方に設けられた第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２と、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１と第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２との間に配置された圧電体１３と、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１と圧電体１３との間に配置された絶縁体１４と、を備えた積層構造となっている。

励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃの第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１、第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２には、ＩＴＯを含んでいる膜が用いられ、圧電体１３には、ＺｎＯを含んでいる比較的に圧電性の高い（配向性の高い）圧電材料の膜が用いられている。また、絶縁体１４には、アモルファス状態のＳｉＯ₂を含んでいる膜が用いられている。
なお、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１及び第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２は、いずれか一方にＩＴＯを含んでいる膜が用いられ、他方に別の材料（例えば、Ｔｉ／Ａｕ、Ｃｒ（クロム）／Ａｕなど）を含んでいる膜が用いられてもよい。
また、圧電体１３には、結晶構造がＺｎＯと同様のＡｌＮ（窒化アルミニウム）を含んでいる圧電材料を用いてもよい。

なお、励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの根元部（基部１０との境界部分）から先端部に向かって延び、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの全長（Ｙ軸方向の根元から先端までの長さ）の半分程度の長さで設けられているのが好ましい。

なお、図１（ｂ）に示すように、基部１０のＺ軸方向の厚さは、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃのＺ軸方向の厚さよりも厚く形成されている。
また、図１（ａ）に２点鎖線で示すように、基部１０のＸ軸方向の両端部の主面１０ｂ側には、パッケージなどの外部部材への固定領域である固定部１０ｃ，１０ｄが設けられている。なお、固定部１０ｃ，１０ｄは、Ｙ軸方向において基部１０の振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃ側とは反対側の端部に設けられていることが好ましい。

ところで、水晶振動片１は、各構成要素がフォトリソグラフィー技術を用いたエッチングにより形成されている。
ここで、励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃの第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１には、ＩＴＯを含んでいる膜（以下、ＩＴＯ膜という：光透過性を有する）が用いられている。このことから、水晶振動片１は、レジストをパターニングする露光の際の、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの主面１０ａ側から照射された照射光が、主面１０ａ側にスパッタリングなどで成膜されたＩＴＯ膜を透過してしまう。
透過した照射光は、ＩＴＯ膜と同様に光透過性を有する振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの主面１０ｂ側の図示しない傾斜面で反射して、主面１０ｂ側からレジストの非露光部分（第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１を形成する際に露光されてはいけない部分）に照射されてしまう虞がある。

この問題に対して、水晶振動片１は、製造過程において第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１となるＩＴＯ膜の、絶縁体１４が設けられる側に、Ｍｏ（モリブデン）膜またはＡｕ膜を重ねて成膜することで、照射光の透過を遮断し、レジストが正常にパターニングされ、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１が所定の形状で形成されるように工夫されている。
なお、水晶振動片１は、照射光の透過を遮断する膜（以下、遮光膜という）としてＭｏ膜またはＡｕ膜を用いることによって、アルカリ性の現像液を用いた現像時において、遮光膜としてＡｌ（アルミニウム）膜を用いた際に顕著に発生するＩＴＯ膜の電蝕が、回避されている。

ここで、水晶振動片１の動作について説明する。
図２に示すように、水晶振動片１の励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１と第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２とが交差配線によって交流電源に接続され、駆動電圧としての交番電圧が印加されるようになっている。

具体的には、振動腕１１ａの第１電極１２ａ１と、振動腕１１ｂの第２電極１２ｂ２と、振動腕１１ｃの第１電極１２ｃ１とが同電位になるように接続され、振動腕１１ａの第２電極１２ａ２と、振動腕１１ｂの第１電極１２ｂ１と、振動腕１１ｃの第２電極１２ｃ２とが同電位になるように接続されている。

この状態で、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１と第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２との間に交番電圧を印加すると、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１と第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２との間に電界が発生し、逆圧電効果により、圧電体１３に歪みが生じ、圧電体１３がＹ軸方向に伸縮する。
水晶振動片１は、上記交差配線によって励振電極１２ａ，１２ｃに発生する電界の方向と励振電極１２ｂに発生する電界の方向とを互いに逆方向にして、圧電体１３の伸縮が振動腕１１ａ，１１ｃと振動腕１１ｂとの間で逆になるように構成されている。
具体的には、振動腕１１ａ，１１ｃの圧電体１３が伸張したとき、振動腕１１ｂの圧電体１３が収縮し、振動腕１１ａ，１１ｃの圧電体１３が収縮したとき、振動腕１１ｂの圧電体１３が伸張する。

このような圧電体１３の伸縮によって、水晶振動片１は、交番電圧が一方の電位のときに振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃが実線矢印の方向に屈曲し、交番電圧が他方の電位のときに振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃが破線矢印の方向に屈曲する。
これを繰り返すことで、水晶振動片１は、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃがＺ軸方向に屈曲振動（面外振動）することになる。この際、隣り合う振動腕（ここでは、１１ａと１１ｂ、１１ｂと１１ｃ）は、互いに逆方向に（逆相で）屈曲振動する。

上述したように、本実施形態の水晶振動片１は、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃに設けられた励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃの第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１及び第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２に、ＩＴＯを用いていることから、ＩＴＯの特性によってＱ値の低下が抑制され、Ｔｉ／Ａｕを用いる従来技術に対してＱ値を向上させることができる。
これは、発明者らが実験による解析の結果などから得た知見に依拠するものである（詳細は後述する）。

また、水晶振動片１は、励振電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃが第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１と圧電体１３との間に絶縁体１４を有することから、絶縁体１４によって、例えば、圧電体１３の分極時の配向性が向上するなどし、Ｑ値の低下がより抑制され、Ｔｉ／Ａｕを用いる従来技術に対して飛躍的にＱ値を向上させることができる。

また、水晶振動片１は、絶縁体１４にＳｉＯ₂を用いていることから、ＳｉＯ₂の特性によって、例えば、圧電体１３の分極時の配向性が向上するなどし、Ｑ値の低下がより抑制され、Ｔｉ／Ａｕを用いる従来技術に対して飛躍的にＱ値を向上させることができる。
加えて、水晶振動片１は、絶縁体１４にＳｉＯ₂を用いていることから、例えば、ＳｉＯ₂の有する温度特性と、ＩＴＯを用いている第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１及び第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２の有する温度特性とが相殺されることにより、温度変化に起因する周波数の変動を抑制することが可能となり得る。

また、水晶振動片１は、圧電体１３にＺｎＯを用いていることから、その配向性の高さにより電界印加時の伸縮性に優れ、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃを効率的に屈曲振動させることができる。

上記に関して図を用いて説明する。
図３は、水晶振動片における励振電極の各構成要素の材料とＱ値との関係を示した図である。なお、図３は、発明者らのサンプルを用いた実験による解析結果をまとめたものである。
図３の各サンプルは、外形サイズが共通で励振電極の各構成要素の材料のみが異なる構成となっている。また、記載されたＱ値は、例えば、レーザードップラー振動計などの周波数測定器による各サンプルの周波数測定値に基づいて導出したデータを用いている。
なお、図３では、便宜的に絶縁体１４を絶縁体Ａとし、圧電体１３と第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２との間に設けられる絶縁体（本実施形態品では用いていない）を絶縁体Ｂとしている。
また、図３では、各サンプルの従来構造品（Ｎｏ．１）に対するＱ値の向上度合いの比較判定結果を○（良）、◎（優良）の２段階で表記している。

図３に示すように、Ｎｏ．１の従来技術に基づく従来構造品は、Ｑ値が２５００となっている。
一方、Ｎｏ．２の本実施形態品は、Ｑ値が９０００であることから、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１及び第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２にＴｉ／Ａｕを用いる従来構造品に対して飛躍的にＱ値が向上していることが分かる。
また、Ｎｏ．３の、本実施形態品に絶縁体Ｂを加えた変形例１品は、Ｑ値が９０００であることから、圧電体１３と第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２との間に絶縁体Ｂを追加しても、本実施形態品に対してＱ値の更なる向上は見込めないことが分かる。

また、Ｎｏ．４の、本実施形態品の第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２をＣｒ／Ａｕの膜（下地層にＣｒ、上層にＡｕが積層された膜）に変えた変形例２品は、Ｑ値が９０００であることから、本実施形態品の第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２は、必ずしもＩＴＯ膜でなくてもよいことが分かる。
また、Ｎｏ．５の、本実施形態品から絶縁体１４（絶縁体Ａ）を除去した変形例３品は、Ｑ値が３５００であることから、従来構造品に対してＱ値が向上しているものの、Ｑ値の更なる向上のためには、絶縁体１４が必要であることが分かる。

また、Ｎｏ．６の、本実施形態品から絶縁体１４（絶縁体Ａ）を除去し、絶縁体Ｂを加えた変形例４品は、Ｑ値が３５００であることから、従来構造品に対してＱ値が向上しているものの、本実施形態品から絶縁体１４を除去し、圧電体１３と第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２との間に絶縁体Ｂを追加しても、Ｑ値の更なる向上は見込めないことが分かる。
つまり、Ｑ値の更なる向上のためには、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１と圧電体１３との間に、絶縁体１４が必要であることが改めて裏付けられたといえる。

また、Ｎｏ．７の、本実施形態品の第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１を従来技術のＴｉ／Ａｕの膜に変え、絶縁体１４（絶縁体Ａ）を除去し、絶縁体Ｂを加えた変形例５品は、Ｑ値が３５００であることから、従来構造品の第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２のみをＩＴＯ膜に変更することにより、従来構造品よりもＱ値が向上することが分かる。
Ｎｏ．４、Ｎｏ．７の結果から、水晶振動片は、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１及び第２電極１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２の少なくとも一方をＩＴＯ膜にすることにより、従来構造品よりもＱ値が向上することが裏付けられたといえる。

上述したように、発明者らのサンプルを用いた実験による解析結果によれば、本実施形態の水晶振動片１及び各変形例の水晶振動片は、いずれも従来構造の水晶振動片に対してＱ値が向上していることが裏付けられた。

また、水晶振動片１は、基部１０のＸ軸方向の両端部に固定部１０ｃ，１０ｄが設けられていることから、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃから基部１０の固定部１０ｃ，１０ｄまでの経路を、固定部１０ｃ，１０ｄが他の部分に設けられている場合と比較して、長くすることが可能となる。
この結果、水晶振動片１は、基部１０の固定部１０ｃ，１０ｄを外部部材へ固定した際の、固定部１０ｃ，１０ｄを介して外部部材へ漏れる振動エネルギーが、固定部１０ｃ，１０ｄが他の部分に設けられている場合（例えば、固定部１０ｃ，１０ｄが振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの近傍に設けられている場合）と比較して、減少することから、Ｑ値の低下を抑制することができる。

また、水晶振動片１は、基材に水晶を用いていることから、その特性により加工性に優れると共に、周囲の温度変化に関わらず安定した振動が可能である。

（他の変形例）
ここで、第１実施形態の他の変形例について説明する。
第１実施形態では、基材に水晶を用いている水晶振動片について説明したが、振動片は、基材にシリコンを用いているシリコン振動片であってもよい。
シリコン振動片の構成は、図１、図２に示す水晶振動片１の構成と基本的に同様であり、水晶振動片１と比較して基材の材質（材料）が異なる。
シリコン振動片は、水晶振動片１と同様に、図３に示す励振電極の各構成要素の組み合わせが可能である。

なお、シリコン振動片は、シリコンが、例えば、リン、ボロンなどの不純物がドープされた単結晶シリコン、ポリシリコンなどの低抵抗シリコンの場合、図１、図２に示す振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃの主面１０ａと、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１との間に、ＳｉＯ₂を用いている絶縁膜（絶縁体）を設けることが好ましい。
これにより、シリコン振動片は、振動腕１１ａ，１１ｂ，１１ｃと第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１との絶縁分離を確実に行うことができる。

上述したように、シリコン振動片は、基材にシリコンを用いていることから、その特性によりＱ値に関する潜在性能を水晶振動片１よりも高くすることが可能である（例えば、基材単体におけるＱ値を、水晶の１０倍程度にすることが可能である）。
そして、シリコン振動片におけるＱ値の劣化の抑制効果については、水晶振動片１と同等であることが、発明者らによって確認されている。

なお、シリコン振動片は、基材にシリコン（非光透過性材料）を用いていることから、水晶振動片１では必要だった、第１電極１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１形成時の不要露光を回避する遮光膜が不要となる。これにより、シリコン振動片は、水晶振動片１よりも製造時の生産性を向上させることができる。
なお、振動片の基材には、水晶、シリコン以外の材料であって、Ｑ値が水晶、シリコンと同程度の材料を用いてもよい。

（第２実施形態）
次に、上記第１実施形態で述べた水晶振動片を備えた振動子としての水晶振動子について説明する。
図４は、第２実施形態の水晶振動子の概略構成を示す模式図である。図４（ａ）は、リッド（蓋体）側から俯瞰した平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＣ−Ｃ線での断面図である。なお、平面図では、リッドを省略してある。また、各配線は省略してある。
なお、上記第１実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、上記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図４に示すように、水晶振動子５は、上記第１実施形態で述べた水晶振動片１または各変形例の水晶振動片のいずれか（ここでは、水晶振動片１）と、水晶振動片１を収容したパッケージ２０と、を備えている。

パッケージ２０は、平面形状が略矩形で凹部を有したパッケージベース２１と、パッケージベース２１の凹部を覆う平面形状が略矩形で平板状のリッド２２と、を有し、略直方体形状に形成されている。
パッケージベース２１には、セラミックグリーンシートを成形して積層し焼成した酸化アルミニウム質焼結体、水晶、ガラス、シリコンなどが用いられている。
リッド２２には、パッケージベース２１と同材料、または、コバール、４２アロイ、ステンレス鋼などの金属が用いられている。

パッケージベース２１には、内底面（凹部の内側の底面）２３に、内部端子２４，２５が設けられている。
内部端子２４，２５は、水晶振動片１の基部１０に設けられた接続電極１８ａ，１８ｂの近傍となる位置に略矩形状に形成されている。接続電極１８ａ，１８ｂは、図示しない配線により、水晶振動片１の各励振電極（１２ｂなど）の第１電極（１２ｂ１など）及び第２電極（１２ｂ２など）に接続されている。
例えば、図２の配線において、交流電源の一方側の配線が接続電極１８ａに接続され、他方側の配線が接続電極１８ｂに接続されている。

パッケージベース２１の外底面（内底面２３の反対側の面、外側の底面）２６には、電子機器などの外部部材に実装される際に用いられる一対の外部端子２７，２８が形成されている。
外部端子２７，２８は、図示しない内部配線によって内部端子２４，２５と接続されている。例えば、外部端子２７は、内部端子２４と接続され、外部端子２８は、内部端子２５と接続されている。
内部端子２４，２５及び外部端子２７，２８は、Ｗ（タングステン）、Ｍｏなどのメタライズ層にＮｉ（ニッケル）、Ａｕなどの各被膜をメッキなどの方法により積層した金属膜からなる。

水晶振動子５は、水晶振動片１の基部１０の固定部１０ｃ，１０ｄが、エポキシ系、シリコーン系、ポリイミド系などの接着剤３０を介して、パッケージベース２１の内底面２３に固定されている。
そして、水晶振動子５は、水晶振動片１の接続電極１８ａ，１８ｂが、Ａｕ、Ａｌなどの金属ワイヤー３１により内部端子２４，２５と接続されている。
水晶振動子５は、水晶振動片１がパッケージベース２１の内部端子２４，２５と接続された状態で、パッケージベース２１の凹部がリッド２２により覆われ、パッケージベース２１とリッド２２とがシームリング、低融点ガラス、接着剤などの接合部材２９で接合されることにより、パッケージ２０の内部が気密に封止されている。
なお、パッケージ２０の内部は、減圧状態（真空度の高い状態）または窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスが充填された状態となっている。

なお、パッケージは、平板状のパッケージベースと凹部を有するリッドなどから構成されていてもよい。また、パッケージは、パッケージベース及びリッドの両方に凹部を有していてもよい。
また、水晶振動片１の基部１０は、固定部１０ｃ，１０ｄに代えて、固定部１０ｃ，１０ｄ以外の部分、例えば、固定部１０ｃと固定部１０ｄとを結んだ直線の中心を含む部分の１個所で固定されていてもよい。
これによれば、水晶振動片１は、１個所で固定されることによって、固定部に生じる熱応力に起因する基部１０の歪みを抑制することができる。

水晶振動子５は、外部端子２７，２８、内部端子２４，２５、金属ワイヤー３１、接続電極１８ａ，１８ｂを経由して励振電極（１２ｂなど）に印加される駆動信号（交番電圧）によって、水晶振動片１の各振動腕（１１ｂなど）が所定の周波数（例えば、約３２ｋＨｚ）で、厚さ方向（図４（ｂ）の矢印方向）に発振（共振）する。

上述したように、第２実施形態の水晶振動子５は、水晶振動片１を備えたことから、上記第１実施形態に記載された効果を奏する振動子（例えば、Ｑ値の低下を抑制し、従来技術に対してＱ値を向上させることができる振動子）を提供することができる。
なお、水晶振動子５は、水晶振動片１に代えて各変形例の水晶振動片を備えた場合においても、上記と同様の効果を奏する振動子を提供することができる。
また、水晶振動子５は、水晶振動片１に代えて他の変形例のシリコン振動片を備えた場合（この場合、水晶振動子５は、シリコン振動子となる）においても、上記と同様の効果を奏する振動子を提供することができる。

（第３実施形態）
次に、上記第１実施形態で述べた水晶振動片を備えた発振器としての水晶発振器について説明する。
図５は、第３実施形態の水晶発振器の概略構成を示す模式図である。図５（ａ）は、リッド側から俯瞰した平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＣ−Ｃ線での断面図である。なお、平面図では、リッド及び一部の構成要素を省略してある。また、各配線は省略してある。
なお、上記第１実施形態及び第２実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、上記第１実施形態及び第２実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図５に示すように、水晶発振器６は、上記第１実施形態で述べた水晶振動片１または各変形例の水晶振動片のいずれか（ここでは、水晶振動片１）と、水晶振動片１を発振させる発振回路としてのＩＣチップ４０と、水晶振動片１及びＩＣチップ４０を収容したパッケージ２０と、を備えている。

パッケージベース２１の内底面２３には、内部接続端子２３ａが設けられている。
発振回路を内蔵するＩＣチップ４０は、パッケージベース２１の内底面２３に、図示しない接着剤などを用いて固定されている。
ＩＣチップ４０は、図示しない接続パッドが、Ａｕ、Ａｌなどの金属ワイヤー４１により内部接続端子２３ａと接続されている。

内部接続端子２３ａは、Ｗ、Ｍｏなどのメタライズ層にＮｉ、Ａｕなどの各被膜をメッキなどにより積層した金属膜からなり、図示しない内部配線を経由して、パッケージ２０の外部端子２７，２８、内部端子２４，２５などに接続されている。
なお、ＩＣチップ４０の接続パッドと内部接続端子２３ａとの接続には、金属ワイヤー４１を用いたワイヤーボンディングによる接続方法以外に、ＩＣチップ４０を反転させてのフリップチップ実装による接続方法などを用いてもよい。

水晶発振器６は、ＩＣチップ４０から内部接続端子２３ａ、内部端子２４，２５、金属ワイヤー３１、接続電極１８ａ，１８ｂを経由して励振電極（１２ｂなど）に印加される駆動信号によって、水晶振動片１の各振動腕（１１ｂなど）が所定の周波数（例えば、約３２ｋＨｚ）で発振（共振）する。
そして、水晶発振器６は、この発振に伴って生じる発振信号をＩＣチップ４０、内部接続端子２３ａ、外部端子２７，２８などを経由して外部に出力する。

上述したように、第３実施形態の水晶発振器６は、水晶振動片１を備えたことから、上記第１実施形態に記載された効果を奏する発振器（例えば、Ｑ値の低下を抑制し、従来技術に対してＱ値を向上させることができる発振器）を提供することができる。
なお、水晶発振器６は、水晶振動片１に代えて各変形例の水晶振動片を備えた場合においても、上記と同様の効果を奏する発振器を提供することができる。
なお、水晶発振器６は、水晶振動片１に代えて他の変形例のシリコン振動片を備えた場合（この場合、水晶発振器６は、シリコン発振器となる）においても、上記と同様の効果を奏する発振器を提供することができる。
なお、水晶発振器６（シリコン発振器）は、ＩＣチップ４０をパッケージ２０に内蔵ではなく、外付けした構成のモジュール構造（例えば、１つの基板上に水晶振動子（シリコン振動子）及びＩＣチップが個別に搭載されている構造）としてもよい。

（第４実施形態）
次に、上記第１実施形態で述べた水晶振動片を備えた電子機器としての携帯電話について説明する。
図６は、第４実施形態の携帯電話を示す模式斜視図である。
図６に示す携帯電話７００は、上記第１実施形態で述べた水晶振動片１を、基準クロック発振源などとして備え、更に液晶表示装置７０１、複数の操作ボタン７０２、受話口７０３、及び送話口７０４を備えて構成されている。なお、携帯電話７００は、水晶振動片１に代えて各変形例の水晶振動片または他の変形例のシリコン振動片を備えていてもよい。

上述した水晶振動片１、各変形例の水晶振動片、及び他の変形例のシリコン振動片のいずれかは、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピューター、テレビ、デジタルスチールカメラ、ビデオカメラ、ビデオレコーダー、ナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器などの基準クロック発振源などとして好適に用いることができ、いずれの場合にも上記実施形態及び変形例で説明した効果を奏する電子機器を提供することができる。

なお、水晶振動片１の基材となる水晶には、水晶の原石などから所定の角度で切り出された、例えば、Ｚカット板、Ｘカット板などを用いることができる。なお、Ｚカット板を用いた場合には、その特性によってエッチング加工が容易となり、Ｘカット板を用いた場合には、その特性によって温度−周波数特性が良好となる。
また、振動片の振動方向は、Ｚ軸方向（厚さ方向）に限定するものではなく、例えば、励振電極を振動腕の側面（主面同士を接続する面）に設けることにより、Ｘ軸方向（主面に沿った方向）としてもよい（この方向の屈曲振動は、面内振動と呼ばれている）。
また、振動片の振動腕の数は、３本に限定するものではなく、１本、２本、４本、５本、ｎ本（ｎは６以上の自然数）でもよい。
なお、振動片の基部の厚さは、振動腕と同じ厚さにしてもよい。これによれば、振動片は、平板状となることから、製造が容易となる。

１…振動片としての水晶振動片、５…振動子としての水晶振動子、６…発振器としての水晶発振器、１０…基部、１０ａ，１０ｂ…主面、１０ｃ，１０ｄ…固定部、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…振動腕、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…励振電極、１２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１…第１電極、１２ａ２，１２ｂ２，１２ｃ２…第２電極、１３…圧電体、１４…絶縁体、１８ａ，１８ｂ…接続電極、２０…パッケージ、２１…パッケージベース、２２…リッド、２３…内底面、２３ａ…内部接続端子、２４，２５…内部端子、２６…外底面、２７，２８…外部端子、２９…接合部材、３０…接着剤、３１…金属ワイヤー、４０…発振回路としてのＩＣチップ、４１…金属ワイヤー、７００…電子機器としての携帯電話、７０１…液晶表示装置、７０２…操作ボタン、７０３…受話口、７０４…送話口。

Claims (9)

1. 基部と、前記基部から延出している振動腕と、を含む基材と、
   前記振動腕に設けられている第１電極と、
   前記第１電極の上方に設けられている第２電極と、
   前記第１電極と前記第２電極との間に配置されている圧電体と、を有し、
   前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方の材料に、ＩＴＯを用いていることを特徴とする振動片。
2. 請求項１に記載の振動片において、前記第１電極と前記圧電体との間に絶縁体を有していることを特徴とする振動片。
3. 請求項２に記載の振動片において、前記絶縁体の材料に、ＳｉＯ₂を用いていることを特徴とする振動片。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の振動片において、前記圧電体の材料に、ＺｎＯを用いていることを特徴とする振動片。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の振動片において、前記基材の材料に、水晶を用いていることを特徴とする振動片。
6. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の振動片において、前記基材の材料に、シリコンを用いていることを特徴とする振動片。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の振動片と、
   前記振動片を収容し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。
8. 請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の振動片と、
   前記振動片を発振させる発振回路と、
   を備えていることを特徴とする発振器。
9. 請求項１ないし請求項６のいずれか一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。

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