振動元件、振子、振蕩器、電子設(shè)備以及移動體的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供振動元件、振子、振蕩器、電子設(shè)備以及移動體，能夠降低安裝到對象物的狀態(tài)下的固定部件彼此間的接觸。振動元件(2)包含：基部(4)；一對振動臂(5、6)，它們與基部(4)設(shè)置為一體，從基部(4)的前端沿Y軸方向延伸；以及保持臂(7)，其與基部(4)設(shè)置為一體，位于振動臂(5、6)之間，從基部(4)的前端沿Y軸方向延伸，在基部(4)的一個主面上設(shè)置有第1固定部(R1)，在保持臂(7)的一個主面上設(shè)置有第2固定部(R2)，第1固定部(R1)以及第2固定部(R2)借助于固定部件固定在對象物上。
【專利說明】振動元件、振子、振蕩器、電子設(shè)備以及移動體

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及振動元件、振子、振蕩器、電子設(shè)備以及移動體。

【背景技術(shù)】
[0002] -直以來，公知有使用了石英的振動元件。這樣的振動元件由于頻率溫度特性優(yōu) 異，因此被廣泛用作各種電子設(shè)備的基準(zhǔn)頻率源和振蕩源等。
[0003] 專利文獻1的圖1記載的振動元件具有基部和從基部并排延伸的1對振動臂，通 過設(shè)置在基部上的兩個固定部經(jīng)由導(dǎo)電性粘接材料固定到封裝上。但是，在這樣的結(jié)構(gòu)中， 伴隨著振動元件的小型化，基部也隨之小型化，所以，為了實現(xiàn)電氣導(dǎo)通和固定而配置在基 部上的兩個固定部彼此接近，因而可能接觸而發(fā)生短路。
[0004] 專利文獻2記載的振動兀件具有基部和從基部并排延伸的1對振動臂、從基部向1 對振動臂之間延伸的保持臂，通過設(shè)置在保持臂上的兩個固定部經(jīng)由導(dǎo)電性粘接材料固定 到封裝上。但是，在這樣的結(jié)構(gòu)中，因為兩個固定部的相隔距離短，所以導(dǎo)電性粘接材料可 能彼此接觸而發(fā)生短路。
[0005] 【專利文獻1】日本特開2011-19159號
[0006] 【專利文獻2】日本特開2002-141770號
[0007] 本發(fā)明提供能夠降低安裝到對象物的狀態(tài)下的固定部件彼此間的接觸的振動元 件和具備該振動元件的振子、振蕩器、電子設(shè)備以及移動體。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明正是為了解決上述課題中的至少一部分而完成的，可作為以下應(yīng)用例來實 現(xiàn)。
[0009][應(yīng)用例1]
[0010] 本發(fā)明的振動元件的特征在于，該振動元件包含：基部；一對振動臂，它們從所述 基部的一個端部沿第1方向延伸，在與所述第1方向正交的第2方向上排列；以及保持臂， 其從所述基部延伸，在所述基部的一個主面上設(shè)置有第1固定部，在所述保持臂的一個主 面上設(shè)置有第2固定部，所述第1固定部以及所述第2固定部借助于固定部件安裝在對象 物上。
[0011] 由此，成為能夠降低安裝到對象物的狀態(tài)下的固定部件彼此間的接觸的振動元 件。此外，還成為也能夠降低振動泄漏的振動元件。
[0012] [應(yīng)用例2]
[0013] 本發(fā)明的振動元件的特征是，所述保持臂從所述基部的所述一個端部沿所述第1 方向延伸，配置在所述一對振動臂之間。
[0014] 由此，成為能夠降低安裝到對象物的狀態(tài)下的固定部件彼此間的接觸的振動元 件。此外，還成為也能夠降低振動泄漏的振動元件。
[0015] [應(yīng)用例3]
[0016] 本發(fā)明的振動元件的特征是，所述保持臂在俯視時從所述基部的與所述一個端部 相反的一側(cè)的另一個端部延伸。
[0017] 由此，成為能夠降低安裝到對象物的狀態(tài)下的固定部件彼此間的接觸的振動元 件。此外，還成為也能夠降低振動泄漏的振動元件。
[0018] [應(yīng)用例4]
[0019] 本發(fā)明的振動元件的特征是，所述保持臂包含從所述另一個端部沿所述第1方向 延伸的第1部分；以及從所述第1部分沿所述第2方向延伸的第2部分，所述第2固定部被 設(shè)置在所述第2部分。
[0020] 由此，成為能夠降低安裝到對象物的狀態(tài)下的固定部件彼此間的接觸的振動元 件。此外，還成為也能夠降低振動泄漏的振動元件。
[0021] [應(yīng)用例5]
[0022] 本發(fā)明的振動元件的特征是，所述第1固定部在俯視時與通過所述一對振動臂之 間的在所述第2方向上的中心的、沿著所述第1方向的假想直線相交。
[0023] 這樣的位置是基部中的振動小的位置。因此，通過在這樣的位置上設(shè)置第1固定 部，可成為進一步降低振動泄漏的振動元件。
[0024] [應(yīng)用例6]
[0025] 本發(fā)明的振動元件的特征是，所述基部包含寬度縮小部，在俯視時，該寬度縮小部 的沿著所述第2方向的長度隨著沿所述第1方向遠離所述第1固定部而連續(xù)或階段性地減 小。
[0026] 由此，降低振動泄漏。
[0027] [應(yīng)用例7]
[0028] 本發(fā)明的振動元件的特征在于，該振動元件包含：基部；一對振動臂，它們從所述 基部的一個端部沿第1方向延伸，在與所述第1方向正交的第2方向上排列；第1保持臂， 其從所述基部的所述一個端部沿所述第1方向延伸，配置在所述一對振動臂之間；以及第 2保持臂，其在俯視時從所述基部的與所述一個端部相反的一側(cè)的另一個端部延伸，在所述 第1保持臂的一個主面上設(shè)置有第1固定部，在所述第2保持臂的一個主面上設(shè)置有第2 固定部，所述第1固定部以及所述第2固定部借助于固定部件安裝在對象物上。
[0029] 由此，成為能夠降低安裝到對象物的狀態(tài)下的固定部件彼此間的接觸的振動元 件。此外，還成為也能夠降低振動泄漏的振動元件。
[0030] [應(yīng)用例8]
[0031] 本發(fā)明的振動元件的特征是，所述基部包含寬度縮小部，在俯視時，該寬度縮小部 的沿著所述第2方向的長度隨著沿所述第1方向遠離所述第1固定部而連續(xù)或階段性地減 小。
[0032] 由此，降低振動泄漏。
[0033] [應(yīng)用例9]
[0034] 本發(fā)明的振子的特征是包含本發(fā)明的振動元件以及收納有上述振動元件的封裝。
[0035] 由此，能夠獲得具有高可靠性的振子。
[0036] [應(yīng)用例 10]
[0037] 本發(fā)明的振蕩器的特征是具備本發(fā)明的振動元件和振蕩電路。
[0038] 由此，能夠獲得具有1?可罪性的振蕩器。
[0039] [應(yīng)用例 11]
[0040] 本發(fā)明的電子設(shè)備的特征是具備本發(fā)明的振動元件。
[0041] 由此，能夠獲得具有高可靠性的電子設(shè)備。
[0042] [應(yīng)用例 12]
[0043] 本發(fā)明的移動體的特征是具備本發(fā)明的振動元件。
[0044] 由此，能夠獲得具有高可靠性的移動體。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0045] 圖1是本發(fā)明第1實施方式的振子的俯視圖。
[0046] 圖2是圖1中的A-A線剖視圖。
[0047] 圖3是圖1所示的振子具有的振動元件的俯視圖。
[0048] 圖4是用于說明圖3所示的振子的功能的俯視圖。
[0049] 圖5是圖3中的B-B線剖視圖。
[0050] 圖6是圖3所示的振動元件的背面圖。
[0051] 圖7是對彎曲振動時的熱傳導(dǎo)進行說明的振動臂剖視圖。
[0052] 圖8是示出彎曲振動模式的振動元件的Q值與f/fm的關(guān)系的曲線圖。
[0053] 圖9是本發(fā)明第2實施方式的振子具有的振動元件的俯視圖。
[0054] 圖10是本發(fā)明第3實施方式的振子具有的振動元件的俯視圖。
[0055] 圖11是本發(fā)明第4實施方式的振子具有的振動元件的俯視圖。
[0056] 圖12是本發(fā)明第5實施方式的振子具有的振動元件的俯視圖。
[0057] 圖13是本發(fā)明第6實施方式的振子具有的振動元件的俯視圖。
[0058] 圖14是本發(fā)明第7實施方式的振子具有的振動元件的俯視圖。
[0059] 圖15是本發(fā)明第8實施方式的振子具有的振動元件的俯視圖。
[0060] 圖16是本發(fā)明第9實施方式的振子具有的振動元件的俯視圖。
[0061] 圖17是示出本發(fā)明的振蕩器的優(yōu)選實施方式的剖視圖。
[0062] 圖18是示出應(yīng)用了具有本發(fā)明的振動元件的電子設(shè)備的移動型（或筆記本型） 的個人計算機的結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0063] 圖19是不出應(yīng)用了具有本發(fā)明的振動兀件的電子設(shè)備的移動電話機（也包括 PHS)的結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0064] 圖20是示出應(yīng)用了具有本發(fā)明的振動元件的電子設(shè)備的數(shù)字照相機的結(jié)構(gòu)的立 體圖。
[0065] 圖21是概略地示出作為本發(fā)明的移動體的一例的汽車的立體圖。
[0066] 標(biāo)號說明
[0067] 1振子；11第1導(dǎo)電性粘接材料；12第2導(dǎo)電性粘接材料；2、2A、2B、2C、2D、2E、2F、 2G、2H振動元件；3石英基板；4、4A基部；41主體部；42、43寬度縮小部；5振動臂（第1振 動臂）；51 臂部；511、512 主面；511a、512a 堤部；513、514 側(cè)面；52、53 槽；59、69 錘頭；6 振 動臂（第 2 振動臂）；61 臂部；613、614側(cè)面；62、63 槽；7、7B、7C、7D、7E保持臂；70、70G、70H 保持臂（第2保持臂）；71寬度狹窄部；72第1部分；73第2部分；75寬度狹窄部；76第1 部分；77第2部分；781分支部；782、783連結(jié)臂；784、785臂部；8電極；81第1連接電極； 82第2連接電極；84第1驅(qū)動用電極；85第2驅(qū)動用電極；9封裝；91底座；911凹部；92 蓋；951、961連接端子；953、963外部端子；100振蕩器；110IC芯片；120內(nèi)部端子；1100個 人計算機；1102鍵盤；1104主體部；1106顯示單元；1200移動電話機；1202操作按鈕；1204 接聽口； 1206通話口； 1300數(shù)字靜態(tài)照相機；1302殼體；1304受光單元；1306快門按鈕； 1308存儲器；1312視頻信號輸出端子；1314輸入輸出端子；1430電視監(jiān)視器；1440個人計 算機；1500汽車；2000顯示部；L全長；L1直線；0中心；R1第1固定部；R2第2固定部；S 收容空間#1、12、13、14、15寬度。

【具體實施方式】
[0068] 下面，根據(jù)附圖所示的優(yōu)選實施方式，對本發(fā)明的振動元件、振子、振蕩器、電子設(shè) 備以及移動體進行詳細說明。
[0069] 1.振子
[0070] 首先對本發(fā)明的振子進行說明。
[0071] 〈第1實施方式〉
[0072] 圖1是本發(fā)明第1實施方式的振子的俯視圖。圖2是圖1中的A-A線剖視圖。圖 3是圖1所示的振子具有的振動元件的俯視圖。圖4是用于說明圖3所示的振子的功能的 俯視圖。圖5是圖3中的B-B線剖視圖。圖6是圖3所示的振動元件的背面圖。圖7是對 彎曲振動時的熱傳導(dǎo)進行說明的振動臂剖視圖。圖8是示出Q值與f/fm的關(guān)系的曲線圖。 另外，以下為了便于說明，如圖1所示，設(shè)相互垂直的3個軸為X軸（石英的電氣軸）、Y軸 (石英的機械軸）和Z軸（石英的光學(xué)軸）。另外，設(shè)圖2中的上側(cè)為"上（正）"，設(shè)下側(cè) 為"下（反）"。另外，設(shè)圖3中的上側(cè)為"前端"，設(shè)下側(cè)為"基端"。
[0073] 如圖1所示，振子1具有振動元件（本發(fā)明的振動元件）2和收納振動元件2的封 裝9。
[0074] (封裝）
[0075] 如圖1以及圖2所示，封裝9具有：箱狀的底座91，其具有朝上表面敞開的凹部 911 ;以及以塞住凹部911的開口的方式與底座91接合的板狀的蓋92。封裝9具有通過由 蓋92塞住凹部911而形成的收容空間S，在該收容空間S中氣密地收容有振動元件2。收 容空間S內(nèi)可以成為減壓（優(yōu)選為真空）狀態(tài)，也可以封入氮、氦、氬等惰性氣體。
[0076] 底座91的構(gòu)成材料沒有特別限定，可使用氧化鋁等各種陶瓷。此外，蓋92的構(gòu)成 材料沒有特別限定，只要是線膨脹系數(shù)與底座91的構(gòu)成材料近似的部件即可。例如，在底 座91的構(gòu)成材料采用上述的陶瓷的情況下，優(yōu)選采用鐵鎳鈷合金等合金。此外，對底座91 與蓋92的接合沒有特別限定，例如，可借助于金屬化層進行接合。
[0077] 另外，在底座91的凹部911的底面形成有連接端子951、961。并且，在連接端子 951上設(shè)置有第1導(dǎo)電性粘接材料（固定部件）11，在連接端子961上設(shè)置有第2導(dǎo)電性粘 接材料（固定部件）12。并且，借助于第1導(dǎo)電性粘接材料11、第2導(dǎo)電性粘接材料12將 振動元件2固定到底座91上。此外，第1導(dǎo)電性粘接材料11、第2導(dǎo)電性粘接材料12只 要具有導(dǎo)電性以及粘接性/接合性，則沒有特別限定，例如，可采用在硅類、環(huán)氧類、丙烯酸 類、聚酰亞胺類、雙馬來酰亞胺類、聚酯類、聚氨酯類等樹脂中混合銀粒子等導(dǎo)電性填充劑 而得到的導(dǎo)電性粘接材料、Au等金屬材料。
[0078] 此外，連接端子951經(jīng)由貫通底座91的貫通電極（未圖示）與設(shè)置于底座91的 下表面的外部端子953電連接，同樣連接端子961經(jīng)由貫通底座91的貫通電極（未圖示） 與設(shè)置于底座91的下表面的外部端子963電連接。連接端子951、961、貫通電極953、963 和上述貫通電極的結(jié)構(gòu)只要分別具有導(dǎo)電性，則沒有特別限定，例如能夠由金屬覆膜構(gòu)成， 該金屬覆膜是在Cr(鉻）、Ni (鎳）、W(鎢）等的基底層上層疊Au(金）、Ag(銀）、Cu(銅） 等的覆膜而形成的。
[0079](振動元件）
[0080] 如圖3至圖5所示，振動元件2具有石英基板3和形成在石英基板3上的電極8。
[0081] 石英基板3由Z切石英板構(gòu)成。Z切石英板是以Z軸為厚度方向的石英基板。另 夕卜，優(yōu)選Z軸與石英基板3的厚度方向一致，但是，從減小常溫附近的頻率溫度變化的觀點 出發(fā)，可以相對于厚度方向稍微（例如，小于15°的程度）傾斜。
[0082] 即，在設(shè)由所述石英的作為電氣軸的X軸、作為機械軸的Y軸和作為光學(xué)軸的Z軸 構(gòu)成的正交坐標(biāo)系的所述X軸為旋轉(zhuǎn)軸、設(shè)使所述Z軸以+Z側(cè)朝所述Y軸的-Y方向旋轉(zhuǎn) 的方式傾斜后的軸為Z'軸、使所述Y軸以+Y側(cè)朝所述Z軸的+Z方向旋轉(zhuǎn)的方式傾斜后的 軸為Y'軸時，沿著Z'軸的方向為石英基板3的厚度方向，包含X軸和Y'軸的面為石英基 板3的主面。
[0083] 另外，石英基板3的厚度D沒有特別限定，優(yōu)選小于70μπι。通過設(shè)為這樣的數(shù)值 范圍，例如在通過濕蝕刻形成（構(gòu)圖）石英基板3的情況下，能夠有效地防止在振動臂5與 基部4的邊界部以及后述的臂部51與作為施重部的錘頭59的邊界部等殘留不需要部分 (本來應(yīng)去除的部分）。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)可有效地減少振動泄漏的振動元件2。從不同的觀 點出發(fā)，厚度D優(yōu)選為70 μ m以上、300 μ m以下左右，更優(yōu)選為100 μ m以上、150 μ m以下。 通過設(shè)為這樣的數(shù)值范圍，能夠在振動臂5、6的側(cè)面較寬地形成下述的第1驅(qū)動用電極84、 第2驅(qū)動用電極85,因此能夠降低CI值。
[0084] 如圖3所示，石英基板3具備基部4、從基部4的前端（一個端部）向+Y軸方向 (第1方向）延伸的一對振動臂（第1、第2振動臂）5、6和從基部4的前端向+Y軸方向延 伸的保持臂7。從石英基板3上一體地形成這些基部4、振動臂5、6以及保持臂7。
[0085] 基部4呈大致板狀，在XY平面上擴展，在Z軸方向上具有厚度。基部4具有：支承 /連結(jié)振動臂5、6的部分（主體部41);以及減少振動泄漏的寬度縮小部42、43。
[0086] 寬度縮小部42設(shè)置于主體部41的基端側(cè)（振動臂5、6延伸的一側(cè)的相反側(cè)）。 此外，寬度縮小部42的寬度（沿著X軸方向的長度）隨著從振動臂5、6遠離而逐漸減小。 通過具有這樣的寬度縮小部42,能夠有效地抑制振動元件2的振動泄漏。
[0087] 具體說明如下。為了簡單說明，將振動元件2的形狀設(shè)為關(guān)于與Y軸平行的規(guī)定 的軸對稱。
[0088] 首先，如圖4(a)所示，說明未設(shè)置寬度縮小部42的情況。如下所述，在振動臂5、 6以相互遠離的方式進行彎曲變形的情況下，在連接有振動臂5的附近的主體部41中，如箭 頭所示，產(chǎn)生接近順時針方向的旋轉(zhuǎn)運動的位移，在連接有振動臂6的附近的主體部41中， 如箭頭所示，產(chǎn)生接近逆時針方向的旋轉(zhuǎn)運動的位移（嚴(yán)格地說，不是能夠稱作旋轉(zhuǎn)運動 的運動，因此方便地稱為"接近旋轉(zhuǎn)運動"）。這些位移的X軸方向分量相互朝向相反方向， 因此在主體部41的X軸方向中央部抵消，+Y軸方向的位移殘留（嚴(yán)格地說，還殘留Z軸方 向的位移，此處進行省略）。即，主體部41進行X軸方向中央部朝+Y軸方向位移那樣的彎 曲變形。如果在具有該+Y軸方向的位移的主體部41的Y軸方向中央部形成粘接材料并借 助于粘接材料固定到封裝，則伴隨+Y軸方向位移的彈性能量經(jīng)由粘接材料泄漏到外部。其 是被稱作振動泄漏的損耗，是Q值劣化的原因，結(jié)果導(dǎo)致CI值劣化。
[0089] 與此相對，如圖4 (b)所示，在設(shè)置有寬度縮小部42的情況下，寬度縮小部42具有 弓形（曲線狀）的輪廓，因此上述接近旋轉(zhuǎn)運動的位移在寬度縮小部42中相互阻擋。艮P， 在寬度縮小部42的X軸方向中央部，與主體部41的X軸方向中央部同樣，X軸方向的位移 被抵消，并且抑制了 Y軸方向的位移。而且，由于寬度縮小部42的輪廓是弓形，因此還抑制 要在主體部41中產(chǎn)生的+Y軸方向的位移。其結(jié)果，設(shè)置有寬度縮小部42的情況下的基部 4的X軸方向中央部的+Y軸方向的位移遠遠小于未設(shè)置寬度縮小部42的情況。即，能夠得 到振動泄漏小的振動元件。
[0090] 另一方面，寬度縮小部43設(shè)置于主體部41的前端側(cè)（振動臂5、6延伸的一側(cè)）。 此外，寬度縮小部43的寬度（沿著X軸方向的長度）向+Y軸方向逐漸減小。通過具有這 樣的寬度縮小部43,能夠有效地抑制振動元件2的振動泄漏。寬度縮小部43位于主體部 41與保持臂7之間，由此，振動臂5、6的振動不易經(jīng)由基部4傳遞至保持臂7,能夠有效地 抑制振動泄漏。具體地說，如上所述，振動臂5、6的振動主要通過寬度縮小部42進行抵消 (緩和/吸收），但存在寬度縮小部43未完全抵消的振動向保持臂7傳遞的情況（參照圖 4 (b))。在這樣的情況下，可利用寬度縮小部43緩和并吸收該振動，所以能夠更有效地降低 振動泄漏。
[0091] 另外，在本實施方式中，寬度縮小部42、43的輪廓呈弓形，但只要呈現(xiàn)上述那樣的 作用，則不限于此。例如，也可以是輪廓通過多個直線形成為階梯狀的寬度縮小部。S卩，可 以是寬度縮小部的沿著X軸方向（第2方向）的寬度階段性地減小的構(gòu)造。
[0092] 振動臂5、6以在X軸方向（第2方向）上排列且相互平行的方式從基部4的前端 起朝+Y軸方向（第1方向）延伸。振動臂5、6分別呈長條形狀，它們的基端為固定端，前 端為自由端。
[0093] 此外，振動臂5、6分別具有臂部51、61、以及設(shè)置于臂部51、61的前端的作為施重 部的錘頭59、69。此外，振動臂5、6為彼此相同的結(jié)構(gòu)，因此，以下，以振動臂5為代表進行 說明，省略振動臂6的說明。
[0094] 如圖5所示，臂部51具有：由XY平面構(gòu)成的一對主面511、512 ;以及由YZ平面構(gòu) 成且連接一對主面511、512的一對側(cè)面513、514。此外，臂部51具有朝主面511敞開的有 底的槽52、和朝主面512敞開的有底的槽53。各槽52、53在Y軸方向上延伸，前端延伸至 錘頭59,基端延伸至基部4。這樣，當(dāng)各個槽52、53的前端延伸到錘頭59時，各槽52、53的 前端周邊的應(yīng)力集中得到緩和，降低在施加沖擊時產(chǎn)生的彎折和缺損的可能性。此外，當(dāng)各 槽52、53的基端延伸至基部4時，振動臂5與基部4的邊界部周邊的應(yīng)力集中得到緩和。因 此，例如，降低在施加沖擊時產(chǎn)生的彎折和缺損的可能性。
[0095] 槽52、53的深度沒有特別限定，但在設(shè)槽52的深度為D1、槽53的深度為D2(在本 實施方式中，D1 = D2)時，優(yōu)選滿足(Dl+D2)/D<95%的關(guān)系。通過滿足這樣的關(guān) 系，熱移動路徑變長，因此在絕熱的區(qū)域（之后將詳細敘述）中能夠更有效地實現(xiàn)熱彈性損 耗的減少。
[0096] 另外，優(yōu)選以振動臂5的截面重心與振動臂5的截面形狀的中心一致的方式，相對 于振動臂5的位置在X軸方向上調(diào)整槽52、53的位置而形成槽52、53。由此，減少振動臂 5的不必要振動（具體而言，是具有面外方向分量的傾斜振動），因此能夠減少振動泄漏。 此外，該情況下，能夠減少還驅(qū)動出多余振動的情況，因此驅(qū)動區(qū)域相對增大且能夠減小CI 值。
[0097] 此外，在設(shè)主面511的位于槽52的X軸方向兩側(cè)的堤部（沿著與振動臂的長度方 向垂直的寬度方向夾著槽52而排列的主面）511a和主面512的位于槽53的X軸方向兩側(cè) 的堤部512a的寬度（X軸方向的長度）為W3時，優(yōu)選滿足0 μ m〈W3彡20 μ m的關(guān)系。由此， 振動元件2的CI值足夠低。在上述數(shù)值范圍中，還優(yōu)選滿足5ym〈W3彡9μπι的關(guān)系。由 此，能夠?qū)崿F(xiàn)上述效果，并且減少熱彈性損耗。此外，還優(yōu)選滿足〇 μ m〈W3 < 5 μ m的關(guān)系。 由此，能夠進一步降低振動元件2的CI值。
[0098] 錘頭59在俯視時是以X軸方向為長邊的大致矩形。錘頭59的寬度（X軸方向的 長度）比臂部51寬，從臂部51向X軸方向的兩側(cè)突出。通過將錘頭59設(shè)為這樣的結(jié)構(gòu)， 能夠抑制振動臂5的全長L并且提高錘頭59的質(zhì)量。換言之，在振動臂5的全長L恒定的 情況下，能夠在不損壞錘頭59的質(zhì)量效應(yīng)的情況下盡量確保較長的臂部51。因此，為了得 到期望的諧振頻率（例如32. 768kHz)，能夠增大振動臂5的寬度。其結(jié)果，后述的熱移動路 徑變長且熱彈性損耗減少，從而Q值提1?。
[0099] 此外，也可以使錘頭59的X軸方向中心稍微偏離振動臂5的X軸方向中心。由此， 能夠減少在彎曲振動時由于振動臂5扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的基部4的Z軸方向的振動，因此能夠抑 制振動泄漏。
[0100] 另外，在設(shè)振動臂5的全長（Y軸方向的長度）為L、錘頭59的長度（Y軸方向的長 度）為Η時，振動臂5優(yōu)選滿足1. 2%〈H/IX30. 0%的關(guān)系，更優(yōu)選滿足4. 6%〈H/IX22. 3% 的關(guān)系。通過滿足這樣的數(shù)值范圍，能夠?qū)⒄駝釉?的CI值抑制得較低，因此成為振動 損耗少、且具有優(yōu)異的振動特性的振動元件2。此處，在本實施方式中，將振動臂5的基端設(shè) 定在如下線段的位于振動臂5的寬度（X軸方向的長度）中心的部位，該線段連結(jié)側(cè)面514 與基部4連接的部位、和側(cè)面513與基部4連接的部位。另外，將錘頭59的基端設(shè)定在設(shè) 置于臂部51的前端部的錐形部中的、寬度為臂部51的寬度的1. 5倍的位置。
[0101] 此外，在設(shè)臂部51的寬度（X軸方向的長度）為W1、錘頭59的寬度（X軸方向的長 度）為W2時，優(yōu)選滿足1. 5彡W2/W1彡10. 0的關(guān)系，更優(yōu)選滿足1. 6彡W2/W1彡7. 0的關(guān) 系。能夠通過滿足這種數(shù)值范圍，確保錘頭59的較寬的寬度。因此，即使錘頭59的長度Η 如上述那樣較短，也能夠充分發(fā)揮錘頭59的質(zhì)量效應(yīng)。
[0102] 另外，通過設(shè)為L < 2mm、優(yōu)選設(shè)為L < 1mm，能夠得到在安裝于便攜型音樂設(shè)備或 1C卡那樣的設(shè)備中的振蕩器所使用的小型振動元件。此外，通過設(shè)為W1 < 100 μ m、優(yōu)選設(shè) 為W1 < 50 μ m，在上述L的范圍中，也能夠得到在實現(xiàn)低功耗的振蕩電路中使用的、低頻地 進行諧振的振動元件。此外，如果是絕熱的區(qū)域，則如本實施方式那樣在振動臂5、6在石英 Z板中沿Y方向延伸、且在X方向上進行彎曲振動的情況下，優(yōu)選W1 > 12.8μπι，在振動臂 5、6在石英Ζ板中沿X方向延伸、且在Υ方向上進行彎曲振動的情況下，優(yōu)選W1彡14. 4μπι， 在振動臂5、6在石英X板中沿Υ方向延伸、且在Ζ方向上進行彎曲振動的情況下，優(yōu)選 W1彡15. 9μπι。由此，能夠可靠地設(shè)為絕熱的區(qū)域，因此通過形成槽52、53、62、63，熱彈性損 耗減少且Q值提高，并且在形成有槽52、53、62、63的區(qū)域中進行驅(qū)動，由此（電場效率高、 且獲得驅(qū)動面積的）CI值降低。
[0103] 另外，作為施重部的錘頭59、69是沿著X軸方向的長度比臂部51、61大的寬幅部， 但不限于此，只要每個單位長度的質(zhì)量密度比臂部51、61大即可。例如，施重部也可以是如 下結(jié)構(gòu)：與臂部51、61的沿著X軸方向的長度相同，并且沿著Ζ軸方向的厚度比臂部厚。此 夕卜，施重部還可以通過在與施重部相應(yīng)的臂部51、61的表面較厚地設(shè)置Au等金屬而構(gòu)成。 而且，施重部還可以由質(zhì)量密度比臂部51、61高的物質(zhì)構(gòu)成。
[0104] 保持臂7位于振動臂5、6之間，從基部4的前端向+Y軸方向延伸。另外，保持臂 7的前端相對于錘頭59、69的基端位于基部4側(cè)。由此，能夠使振動臂5、6相互接近，所以 可實現(xiàn)振動元件2的小型化。
[0105] 以上，說明了石英基板3的外形。如圖2、圖3以及圖6所示，這樣的石英基板3具 有第1固定部R1和第2固定部R2,利用這些第1固定部R1、第2固定部R2借助于作為固 定部件的導(dǎo)電性粘接材料11、12安裝到對象物即底座91 (封裝9)上。
[0106] 第1固定部R1在基部4的一個主面（-Z軸側(cè)的面），設(shè)置在主體部41的X軸方向 中央部。換言之，第1固定部Rl(尤其第1固定部R1的中心）在俯視時與基部4的寬度方 向的中心〇(換言之，振動臂5、6間的中央點）相交并位于與Y軸平行的直線L1上。如上 所述，該位置是振動臂5、6的振動相互抵消而振動較小的位置。因此，可通過在該位置設(shè)置 第1固定部R1，有效降低經(jīng)由導(dǎo)電性粘接材料11的振動泄漏。特別優(yōu)選的是，第1固定部 R1在基部4中位于主體部41上。
[0107] 第2固定部R2設(shè)置在保持臂7的一個主面（-Z軸側(cè)的面）上。如上所述，由于基 部4的寬度縮小部42、43,使得振動臂5、6的振動不易傳到保持臂7。因此，可通過在這樣 的保持臂7上設(shè)置第2固定部R2來有效降低經(jīng)由導(dǎo)電性粘接材料12的振動泄漏。特別優(yōu) 選的是，第2固定部R2與第1固定部R1在Y軸方向上排列地設(shè)置。即，優(yōu)選在直線L1上 設(shè)置第2固定部R2 (尤其第2固定部R2的中心）。這樣，可通過沿著直線L1排列地設(shè)置第 1固定部R1、第2固定部R2,將振動元件2平衡地固定在底座91上。此外，連結(jié)第1固定 部R1的中心和第2固定部R2的中心的線段與振動元件2的重心在俯視時的距離優(yōu)選是， 通過振動臂5的寬度（X軸方向長度）中心而平行于Y軸的中心線與通過振動臂6的寬度 中心而平行于Y軸的中心線的距離的一半以下。由此，能夠更平衡地將振動元件2固定在 底座91上。
[0108] 如本實施方式那樣，通過在基部4的直線L1上設(shè)置第1固定部R1并在保持臂7 上設(shè)置第2固定部R2,第1固定部R1、第2固定部R2都被設(shè)置在振動小的區(qū)域，結(jié)果，成為 振動泄漏少的振子1。另外，能夠使第1固定部R1與第2固定部R2充分分離地配置，所以 能夠防止導(dǎo)電性粘接材料11、12的接觸（短路）。此外，第1固定部R1、第2固定部R2的 相隔距離沒有特別限定，例如優(yōu)選是50 μ m以上，更優(yōu)選是100 μ m以上。由此，能夠更有效 地防止導(dǎo)電性粘接材料11、12的接觸。
[0109] 另外，第1固定部R1的楊氏模量優(yōu)選小于第2固定部R2的楊氏模量。由此，能夠 使X同相模式（不需要振動模式）的共振頻率遠離X反相模式（主模式）的共振頻率。 [0110] 電極8具有第1驅(qū)動用電極84、第2驅(qū)動用電極85、與第1驅(qū)動用電極84連接的 第1連接電極81、與第2驅(qū)動用電極85連接的第2連接電極82。
[0111] 如圖5所不，在振動臂5上形成有一對第1驅(qū)動用電極84和一對第2驅(qū)動用電極 85。此外，第1驅(qū)動用電極84的一方形成于槽52的側(cè)面，另一方形成于槽53的側(cè)面。此 夕卜，第2驅(qū)動用電極85的一方形成于側(cè)面513,另一方形成于側(cè)面514。同樣，在振動臂6 上也形成有一對第1驅(qū)動用電極84和一對第2驅(qū)動用電極85。第1驅(qū)動用電極84的一方 形成于側(cè)面613,另一方形成于側(cè)面614。此外，第2驅(qū)動用電極85的一方形成于槽62的 側(cè)面，另一方形成于槽63的側(cè)面。
[0112] 另外，如圖6所示，第1連接電極81設(shè)置于第1固定部R1，借助于未圖示的布線與 各第1驅(qū)動用電極84電連接。另外，第2連接電極82設(shè)置在第2固定部R2,借助于未圖 示的布線與各第2驅(qū)動用電極85電連接。因此，第1連接電極81借助于導(dǎo)電性粘接材料 11與連接端子951電連接，第2連接電極82借助于導(dǎo)電性粘接材料12與連接端子961電 連接。當(dāng)在第1連接電極81、第2連接電極82之間施加交變電壓時，振動臂5、6以在大致 面內(nèi)相互交替地反復(fù)接近和分離的方式在面內(nèi)方向（X軸方向）上以規(guī)定的頻率進行振動。 艮P，振動臂5、6以所謂X反相模式進行振動。
[0113] 第1驅(qū)動用電極84、第2驅(qū)動用電極85以及第1連接電極81、第2連接電極82的 結(jié)構(gòu)沒有特別限定，但能夠由金（Au)、金合金、鉬（Pt)、鋁（A1)、鋁合金、銀（Ag)、銀合金、鉻 (Cr)、鉻合金、鎳（Ni)、鎳合金、銅（Cu)、鑰（Mo)、鈮（Nb)、鎢（W)、鐵（Fe)、鈦（Ti)、鈷（Co)、 鋅（Zn)、鋯（Zr)等金屬材料以及氧化銦錫（ΙΤ0)等導(dǎo)電材料形成。
[0114] 作為第1驅(qū)動用電極84、第2驅(qū)動用電極85以及第1連接電極81、第2連接電極 82的具體結(jié)構(gòu)，例如可以是在700A以下的Cr層上形成700A以下的Au層而成的結(jié)構(gòu)。特 別是Cr和Au的熱彈性損耗較大，因此Cr層、Au層優(yōu)選設(shè)為200A以下。此外，在提高絕緣 損壞耐性的情況下，Cr層、Au層優(yōu)選為1000A以上。并且，Ni與石英的熱膨脹系數(shù)接近，因 此通過替代Cr層而將Ni層設(shè)為基底，能夠得到減少由于電極引起的熱應(yīng)力、且長期可靠性 (老化特性）良好的振動元件。
[0115] 以上，對振動元件2進行了說明。如上所述，在振動元件2中，通過在振動臂5、6 上設(shè)置槽52、53、62、63,實現(xiàn)了熱彈性損耗的減少。以下關(guān)于該情況，以振動臂5為例具體 進行說明。
[0116] 如上所述，振動臂5通過在第1驅(qū)動用電極84、第2驅(qū)動用電極85之間施加交變 電壓而在大致面內(nèi)方向進行彎曲振動。如圖7所示，在該彎曲振動時，當(dāng)臂部51的側(cè)面513 收縮時，側(cè)面514拉伸，相反，當(dāng)臂部51的側(cè)面513拉伸時，側(cè)面514收縮。在振動臂5不 產(chǎn)生Gough-Joule效應(yīng)的（能量彈性相對于熵彈性是支配性的）情況下，側(cè)面513、514中 的進行收縮的面?zhèn)鹊臏囟壬仙?，進行拉伸的面?zhèn)鹊臏囟认陆?。因此在?cè)面513與側(cè)面514 之間、即臂部51的內(nèi)部產(chǎn)生溫度差。由于基于該溫度差產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)，產(chǎn)生振動能量的損 耗，由此振動元件2的Q值降低。把這樣的Q值降低也稱作熱彈性效應(yīng)，把熱彈性效應(yīng)造成 的能量損耗也稱作熱彈性損耗。
[0117] 在振動元件2這種結(jié)構(gòu)的以彎曲振動模式進行振動的振動元件中，在振動臂5的 彎曲振動頻率（機械的彎曲振動頻率）f發(fā)生變化的情況下，當(dāng)振動臂5的彎曲振動頻率與 熱弛豫頻率fm -致時，Q值最小。該熱弛豫頻率fm能夠用fm = 1/(2 π τ )求出（其中， 式中的η是圓周率，如果將e設(shè)為納皮爾數(shù)，則τ是溫度差由于熱傳導(dǎo)而成為倍所需 的弛豫時間）。
[0118] 此外，如果將平板構(gòu)造（截面形狀是矩形的構(gòu)造）的熱弛豫頻率設(shè)為fmO,則fmO 能夠用下式求出。
[0119] fm() = π k/(2 p Cpa2) · · · · (1)
[0120] 另外，π是圓周率、k是振動臂5的振動方向（X軸方向）的導(dǎo)熱率、P是振動臂 5的質(zhì)量密度、Cp是振動臂5的熱容、a是振動臂5的振動方向的寬度。在式（1)的導(dǎo)熱率 k、質(zhì)量密度P、熱容Cp中輸入了振動臂5的材料自身（即石英）的常數(shù)的情況下，求出的 熱弛豫頻率fmO成為在振動臂5中未設(shè)置槽52、53的情況下的值。
[0121] 在振動臂5中，以位于側(cè)面513、514之間的方式形成有槽52、53。因此，以在槽52、 53中迂回的方式形成熱移動路徑，熱移動路徑比側(cè)面513、514間的直線距離（最短距離） 長，該熱移動路徑用于使在振動臂5的彎曲振動時產(chǎn)生的側(cè)面513、514的溫度差通過熱傳 導(dǎo)而達到溫度平衡。因此，與在振動臂5上未設(shè)置槽52、53的情況相比，弛豫時間τ變長， 熱弛豫頻率fm降低。
[0122] 圖8是表示彎曲振動模式的振動元件的Q值的f/fm依存性的曲線圖。在該圖中， 虛線表示的曲線F1示出了如振動元件2那樣在振動臂上形成有槽的情況，實線表示的曲線 F2示出了在振動臂上未形成槽的情況。如該圖所示，曲線F1、F2的形狀不變，但伴隨上述那 樣的熱弛豫頻率fm的降低，曲線F1相對于曲線F2向頻率降低方向移動。因此，如果設(shè)如 振動元件2那樣在振動臂上形成有槽的情況下的熱弛豫頻率為fml，則通過滿足下式（2)， 在振動臂上形成有槽的振動元件的Q值始終高于在振動臂上未形成槽的振動元件的Q值。
[0123]

【權(quán)利要求】
1. 一種振動元件，其特征在于，該振動元件包含： 基部； 一對振動臂，它們從所述基部的一個端部沿第1方向延伸，在與所述第1方向正交的第 2方向上排列；以及 保持臂，其從所述基部延伸， 在所述基部的一個主面上設(shè)置有第1固定部， 在所述保持臂的一個主面上設(shè)置有第2固定部， 所述第1固定部以及所述第2固定部借助于固定部件安裝在對象物上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動元件，其特征在于， 所述保持臂從所述基部的所述一個端部沿所述第1方向延伸，配置在所述一對振動臂 之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的振動元件，其特征在于， 所述保持臂在俯視時從所述基部的與所述一個端部相反的一側(cè)的另一個端部延伸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的振動元件，其特征在于， 所述保持臂包含： 從所述另一個端部沿所述第1方向延伸的第1部分；以及 從所述第1部分沿所述第2方向延伸的第2部分， 所述第2固定部被設(shè)置在所述第2部分。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1?4中的任意一項所述的振動元件，其特征在于， 所述第1固定部在俯視時與通過所述一對振動臂之間的在所述第2方向上的中心的、 沿著所述第1方向的假想直線相交。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1?4中的任意一項所述的振動元件，其特征在于， 所述基部包含寬度縮小部，在俯視時，該寬度縮小部的沿著所述第2方向的長度隨著 沿所述第1方向遠離所述第1固定部而連續(xù)或階段性地減小。
7. -種振動元件，其特征在于，該振動元件包含： 基部； 一對振動臂，它們從所述基部的一個端部沿第1方向延伸，在與所述第1方向正交的第 2方向上排列； 第1保持臂，其從所述基部的所述一個端部沿所述第1方向延伸，配置在所述一對振動 臂之間；以及 第2保持臂，其在俯視時從所述基部的與所述一個端部相反的一側(cè)的另一個端部延 伸， 在所述第1保持臂的一個主面上設(shè)置有第1固定部， 在所述第2保持臂的一個主面上設(shè)置有第2固定部， 所述第1固定部以及所述第2固定部借助于固定部件安裝在對象物上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的振動元件，其特征在于， 所述基部包含寬度縮小部，在俯視時，該寬度縮小部的沿著所述第2方向的長度隨著 沿所述第1方向遠離所述第1固定部而連續(xù)或階段性地減小。
9. 一種振子，其特征在于，該振子包含： 權(quán)利要求1至4中的任意一項所述的振動元件；以及 收納有所述振動元件的封裝。
10. -種振蕩器，其特征在于，該振蕩器具備： 權(quán)利要求1至4中的任意一項所述的振動元件；以及 振蕩電路。
11. 一種電子設(shè)備，其特征在于，該電子設(shè)備具備權(quán)利要求1至4中的任意一項所述的 振動元件。
12. -種移動體，其特征在于，該移動體具備權(quán)利要求1至4中的任意一項所述的振動 元件。
【文檔編號】H03H9/19GK104242858SQ201410270270
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月18日
【發(fā)明者】山田明法, 巖本修 申請人:精工愛普生株式會社