振動片、振動片の製造方法および振動子
【課題】製造が容易で、振動効率に優れた振動片を提供する。
【解決手段】３以上の奇数本の振動腕を有し、各振動腕が厚み方向であるＺ方向に振動し
、かつ隣り合う振動腕が互いに反対方向に振動する振動片において、振動腕１１，１２，
１３において振動腕１１，１２，１３の厚みを規定する対向する面の一方の面から少なく
とも両側の側面にまで連続して設けられた下部電極２１，２２，２３と、振動腕１１，１
２，１３の一方の面において下部電極２１，２２，２３の上に形成された圧電膜３１，３
２，３３と、圧電膜３１，３２，３３の上に形成された上部電極５１，５２，５３と、を
有する。
【解決手段】３以上の奇数本の振動腕を有し、各振動腕が厚み方向であるＺ方向に振動し
、かつ隣り合う振動腕が互いに反対方向に振動する振動片において、振動腕１１，１２，
１３において振動腕１１，１２，１３の厚みを規定する対向する面の一方の面から少なく
とも両側の側面にまで連続して設けられた下部電極２１，２２，２３と、振動腕１１，１
２，１３の一方の面において下部電極２１，２２，２３の上に形成された圧電膜３１，３
２，３３と、圧電膜３１，３２，３３の上に形成された上部電極５１，５２，５３と、を
有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動腕を有する振動片、振動片の製造方法および振動子に関する。
【背景技術】
【０００２】
振動腕を有する振動子において、振動腕が屈曲振動のように面内で振動するのではなく
、振動腕の厚み方向に振動する振動片が知られている。この振動片は、一般に複数本の振
動腕を有し、隣り合う振動腕が反対方向の振動を交互に繰り返す、ウォークモード振動を
行う振動片である。
例えば、特許文献１にはウォークモード振動を利用した角速度センサーが開示されてい
る。この角速度センサーはシリコンなどで形成された３本のアーム（振動腕）を有し、そ
れぞれのアームの一面にアーム駆動用の下層電極（下部電極）、圧電薄膜（圧電膜）、上
層電極（上部電極）がこの順に形成されている。これらの下層電極、圧電薄膜、上層電極
にて圧電素子が形成され、圧電薄膜の逆圧電効果により振動片の厚み方向に振動が可能で
ある。そして、隣り合うアームとは逆方向に振動するように各電極の極性が設定されてい
る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２２４６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような振動片において、下層電極、圧電薄膜、上層電極のそれぞれが重なり合った
部分が有効な圧電素子となり、圧電素子の有効な面積およびアームの中心に対する位置精
度が振動片の特性を確保するために重要となる。下層電極、圧電薄膜、上層電極の形成に
は、それぞれに形成誤差が生じ、その誤差は累積するため、振動片の製造において各アー
ムの下層電極、圧電薄膜、上層電極の形状および位置精度を厳しく管理する必要がある。
また、通常、下層電極、圧電薄膜、上層電極の順に膜を形成するために、上層になるほ
ど面積が小さくなり、圧電素子としての大きさは下層電極よりも小さくなり、所望の特性
が得られないことがある。
特に、振動片の小型化を図る場合には、圧電素子の形成精度に限界があり、振動片の特
性においてばらつきが大きくなり振動片の小型化が困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【０００６】
［適用例１］本適用例にかかる振動片は、３以上の奇数本の振動腕を有し、各前記振動
腕が厚み方向に振動し、かつ隣り合う前記振動腕が互いに反対方向に振動する振動片であ
って、前記振動腕において前記振動腕の厚みを規定する対向する面の一方の面から少なく
とも両側の側面にまで連続して設けられた下部電極と、前記振動腕の前記一方の面におい
て前記下部電極の上に形成された圧電膜と、前記圧電膜の上に形成された上部電極と、を
有することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、振動腕において振動腕の厚みを規定する対向する面の一方の面から
少なくとも両側の側面にまで連続して設けられた下部電極が形成されている。このように
して、下部電極を振動腕の腕幅と同等の電極幅で形成することができ、従来に比べて圧電
素子を大きく形成することが可能である。そして、圧電素子が大きく形成できることから
、振動腕の振動領域を大きくでき、振動効率の良い振動片を提供できる。
また、振動腕に面積の大きい圧電素子を形成できるため、振動片の小型化が容易となる
。
【０００８】
［適用例２］上記適用例にかかる振動片において、前記下部電極が前記振動腕を囲んで
形成されていることが望ましい。
【０００９】
この構成によれば、下部電極が振動腕の周囲を囲んで形成されていることから、下部電
極を形成することによる振動腕に与える応力を表裏でキャンセルでき、振動腕にそりが発
生しない振動片を得ることができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例にかかる振動片において、前記圧電膜が前記振動腕の厚みを規
定する対向する面の一方の面から少なくとも両側の側面にまで連続して設けられているこ
とが望ましい。
【００１１】
この構成によれば、下部電極の上に圧電膜が振動腕の厚みを規定する対向する面の一方
の面から少なくとも両側の側面にまで連続して設けられている。
このようにして、下部電極と圧電膜との重なり部分を振動腕の腕幅と同等の電極幅で形
成でき、従来に比べて圧電素子を大きく形成することが可能である。
【００１２】
［適用例４］上記適用例にかかる振動片において、前記圧電膜が前記振動腕を囲んで形
成されていることが望ましい。
【００１３】
この構成によれば、圧電膜が振動腕の周囲を囲んで形成されていることから、圧電膜を
形成することによる振動腕に与える応力を表裏でキャンセルでき、振動腕にそりが発生し
ない振動片を得ることができる。
【００１４】
［適用例５］上記適用例にかかる振動片において、前記圧電膜と前記上部電極の間に絶
縁膜を含むことが望ましい。
【００１５】
この構成によれば、圧電膜と上部電極の間に絶縁膜を含み、上部電極と下部電極との間
の電気的な短絡を防止でき、良好な振動片を得ることができる。
【００１６】
［適用例６］本適用例にかかる振動子は、上記の振動片と、前記振動片を収納する収容
器を有し、前記振動片が前記収容器内に気密に収容されていることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、上記の振動片が収容器に収容されていることから、小型化が容易で
特性に優れた振動子を提供することができる。
【００１８】
［適用例７］本適用例にかかる振動片の製造方法は、３以上の奇数本の振動腕を有し、
各前記振動腕が厚み方向に振動し、かつ隣り合う前記振動腕が互いに反対方向に振動する
振動片の製造方法であって、振動片の外形をエッチングして形成する外形エッチング工程
と、前記振動腕において前記振動腕の厚みを規定する対向する面の一方の面から少なくと
も両側の側面にまで連続して下部電極を形成する下部電極形成工程と、前記振動腕の前記
一方の面において前記下部電極の上に圧電膜を形成する圧電膜形成工程と、前記圧電膜の
上に上部電極を形成する上部電極形成工程と、を有することを特徴とする。
【００１９】
この製造方法によれば、振動腕において振動腕の厚みを規定する対向する面の一方の面
から少なくとも両側の側面にまで連続して下部電極を形成する。このようにすれば、下部
電極は精度の高いパターニングする必要がなく、上部電極の位置精度および面積に応じた
圧電素子を容易に形成することができる。そして、圧電素子が大きく形成できることから
、振動腕の振動領域を大きくでき、振動効率の良い振動片を提供できる。
【００２０】
［適用例８］上記適用例にかかる振動片の製造方法は、前記下部電極形成工程において
、前記下部電極が前記振動腕を囲んで形成することが望ましい。
【００２１】
この製造方法によれば、下部電極が振動腕の周囲を囲んで形成されていることから、下
部電極を形成することによる振動腕に与える応力を表裏でキャンセルでき、振動腕にそり
が発生しない振動片を得ることができる。
また、下部電極は精度の高いパターニングする必要がなく、容易に下部電極を形成する
ことができる。
【００２２】
［適用例９］上記適用例にかかる振動片の製造方法は、前記圧電膜形成工程において、
前記圧電膜が前記振動腕を囲んで形成することが望ましい。
【００２３】
この製造方法によれば、圧電膜が振動腕の周囲を囲んで形成されていることから、圧電
膜を形成することによる振動腕に与える応力を表裏でキャンセルでき、振動腕にそりが発
生しない振動片を得ることができる。
また、圧電膜は精度の高いパターニングする必要がなく、容易に圧電膜を形成すること
ができる。
【００２４】
［適用例１０］上記適用例にかかる振動片の製造方法において、前記圧電膜と前記上部
電極の間に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程を含むことが望ましい。
【００２５】
この製造方法によれば、圧電膜と上部電極の間に絶縁膜を含み、上部電極と下部電極の
間で短絡することを防止でき、良好な振動片を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１の実施形態における振動片の構成を示す概略平面図。
【図２】図１の裏面の概略平面図。
【図３】圧電素子の構成を示す概略断面図。
【図４】第１の実施形態における振動片の動作を説明する模式図。
【図５】下部電極に接続される配線を示し、（ａ）は表面の概略平面図、（ｂ）は裏面の概略平面図。
【図６】上部電極に接続される配線を示し、（ａ）は表面の概略平面図、（ｂ）は裏面の概略平面図。
【図７】第１の実施形態における振動片の製造工程を説明する工程図。
【図８】第１の実施形態における振動片の製造工程を説明する工程図。
【図９】第１の実施形態の圧電素子における変形例の構成を示す概略断面図。
【図１０】第１の実施形態の圧電素子における他の変形例の構成を示す概略断面図。
【図１１】第２の実施形態における振動片を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）（ｃ）は振動腕の動作を説明する模式図。
【図１２】第３の実施形態における振動子の構成を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、以下の説明
に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の寸法の割合を適宜
変更している。
（第１の実施形態）
【００２８】
図１は本実施形態の振動片の構成を示す概略平面図である。図２は本実施形態の振動片
の構成を示し、図１の裏面の概略平面図である。図３は圧電素子の構成を示し、図１のＡ
−Ａ断線に沿う概略断面図である。
振動片１は水晶またはシリコンなどの基材を用いて振動片１が形成されている。振動片
１は直交座標系でＸＹ平面に展開したときに、Ｚ方向を厚みとする形態である。振動片１
は３本の振動腕１１，１２，１３を有し、振動腕１１，１２，１３はＸ方向に並列される
と共に、Ｙ方向に互いに平行に延在している。そして、振動腕１１，１２，１３は基部１
５に連結され、各振動腕１１，１２，１３が片持ち構造となる振動片１を構成している。
【００２９】
各振動腕１１，１２，１３の基部１５に近い位置にはそれぞれ圧電素子６１，６２，６
３が形成されている。
振動腕１１に形成された圧電素子６１は、図３に示すように、下部電極２１、圧電膜３
１、上部電極５１が積層されて形成されている。
下部電極２１は、振動腕１１の周囲を囲んで形成されている。下部電極２１の上には、
下部電極２１を覆い振動腕１１の周囲を囲んで圧電膜３１が形成されている。そして、上
部電極５１が、圧電膜３１の上の振動腕１１の厚みを規定する対向する面（Ｚ方向に垂直
な面）１１ａ，１１ｂの一方の面１１ａ側に設けられている。
このようにして、圧電膜３１を挟んで下部電極２１と上部電極５１とが対向することで
圧電素子６１が形成され、各電極間に正負の電圧をかけることで圧電膜が圧縮または伸長
することが可能である。そして、圧電膜が圧縮または伸長することで、振動腕をＺ方向に
変位させることができる。
同様に、圧電素子６２，６３は、下部電極２２，２３、圧電膜３２，３３、上部電極５
２，５３が積層されて形成されている。
【００３０】
下部電極２１，２２，２３および上部電極５１，５２，５３は振動片１の基部１５に引
き出され、パッケージなどの基台に固定されて電気的導通が図られる電極パッド部６５，
６６に接続されている。また、下部電極２１，２３と上部電極５２とを繋ぎ、圧電素子６
１，６３と圧電素子６２との極性が逆になるように接続部５７が設けられている。
【００３１】
なお、下部電極および上部電極はＡｕ、Ａｌ、Ｔｉなどの金属材料を利用できる。また
、下部電極および上部電極は下地との密着強度を向上させるために下地との間にＣｒ膜を
備えても良い。圧電膜としては、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＰＺＴ、ＬｉＮｂＯ3、ＫＮｂＯ3など
の材料を使用することができるが、特にＺｎＯ、ＡｌＮがより良好な特性が得られ好まし
い。絶縁膜はＳｉＯ2、Ｓｉ2Ｎ3などが用いられる。
また、振動片１の基材として水晶を用いる場合には、Ｘカット板、ＡＴカット板、Ｚカ
ット板などを利用することができる。
【００３２】
図４は、第１の実施形態における振動片の動作を説明する模式図である。
上記のような構成の振動片１は、各圧電素子（図示せず）に電圧を加えることで振動腕
はＺ方向に変位する。そして、振動腕１１と振動腕１３は同じ極性の圧電素子が設けられ
ていることから、中央の振動腕１２とその両脇の振動腕１１，１３は逆方向に振動し、交
番電圧を加えることで隣り合う振動腕が反対方向の振動を交互に繰り返す振動（ウォーク
モード振動）を行う。
【００３３】
＜下部電極および上部電極に接続される配線の構成＞
次に、上記のような振動片１の動作を行うための、下部電極および上部電極に接続され
る配線について詳しく説明する。
図５は下部電極に接続される配線を示し、図５（ａ）は表（おもて）面の概略平面図、
図５（ｂ）は裏面の概略平面図である。図６は上部電極および上部電極に接続される配線
を示し、図６（ａ）は表（おもて）面の概略平面図、図６（ｂ）は裏面の概略平面図であ
る。
【００３４】
まず、図５に示すように、下部電極２１，２２，２３は振動腕１１，１２，１３の周囲
を囲んで形成されている。
振動片の表面では、図５（ａ）に示すように、振動腕１２の両側に位置する振動腕１１
，１３に形成された下部電極２１，２３からは、基部１５に配線が引き出されて、接続部
２７に接続されている。
一方、振動片の裏面では、図５（ｂ）に示すように、中央に位置する振動腕１２に形成
された下部電極２２からは、基部１５に配線が引き出されて、電極パッド部６６に接続さ
れている。この電極パッド部６６は基部１５の側面に形成された配線により振動片の表面
に引き回されて、表裏に電極パッド部６６が設けられている。
また、振動腕１１に形成された下部電極２１からは、同一面の基部１５に配線が引き出
されて電極パッド部６５に接続されている。この電極パッド部６５は基部１５の側面に形
成された配線により振動片の表面に引き回されて、表裏に電極パッド部６５が設けられて
いる。
【００３５】
上部電極５１，５２，５３は下部電極２１，２２，２３の上方の位置に形成される。
図６に示すように、中央に位置する振動腕１２に形成された上部電極５２からは、同一
面の基部１５に配線が引き出されて、接続部５７に接続されている。振動腕１２の両側に
位置する振動腕１１，１３に形成された上部電極５１，５３からは、同一面の基部１５に
配線が引き出されて接続され、さらにこれらの配線は電極パッド部６６に接続されている
。また、図６（ｂ）に示すように、他方の面（裏面）には配線は形成しなくともよい。
【００３６】
このような、下部電極２１，２２，２３および上部電極５１，５２，５３に接続される
配線が構成され、下部電極側の接続部２７と上部電極側の接続部５７が接続され、下部電
極２１，２３と上部電極５２が接続される。そして、下部電極２１を通って電極パッド部
６５に接続される。
このようにして、下部電極２１，２３と上部電極５２が電極パッド部６５に接続された
配線となる。
また、下部電極側の電極パッド部６６と上部電極側の電極パッド部６６とが接続され、
下部電極２２と上部電極５１，５３が接続される。
このようにして、下部電極２２と上部電極５１，５３が電極パッド部６６に接続された
配線となる。
【００３７】
＜振動片の製造工程＞
次に、本実施形態の振動片の製造工程について説明する。
図７、図８は本実施形態の振動片の製造工程を説明する工程図である。各図中では振動
腕部分の断面（図１におけるＡ−Ａ断面に相当）を模式図として表している。
【００３８】
まず、水晶基板またはシリコン基板などの基板７０を用意し、基板７０の表裏全面にス
パッタ装置を用いて耐蝕膜７１を形成する（図７（ａ））。耐蝕膜７１はＣｒ膜を下地と
して、その上にＡｕ膜で構成されている。そして、耐蝕膜７１を覆うレジスト膜７２を形
成して、振動片の外形にパターニングして、レジスト膜７２をマスクとして耐蝕膜７１を
エッチングする（図７（ｂ））。
次に、レジスト膜７２と耐蝕膜７１をマスクにして、基板７０をエッチングして、振動
片の外形エッチングを行う（図７（ｃ）、外形エッチング工程）。この外形エッチングで
は、ドライエッチングまたはウェットエッチングの手法を用いて行われる。そして、レジ
スト膜７２、耐蝕膜７１を剥離する（図７（ｄ））。
【００３９】
続いて、外形が形成された基板の両面に、Ｃｒ膜を下地としてその上にＡｕ膜で構成し
た下部電極形成膜を形成する。下部電極形成膜の上からレジスト膜を形成し、レジスト膜
を下部電極および配線の形状にパターニングする。
そして、レジスト膜をマスクとして下部電極形成膜をエッチングし（下部電極形成工程
）、その後、レジスト膜７２を剥離する（図８（ａ））。このようにして、振動腕１１，
１２，１３に下部電極２１，２２，２３およびこの下部電極２１，２２，２３に接続する
配線が形成される。
【００４０】
続いて、スパッタ装置などを用いて下部電極２１，２２，２３および配線の上方から基
板の表裏にかかる圧電膜を形成する。そして、圧電膜の上にレジスト膜を形成し、レジス
ト膜をパターニングし、レジスト膜をマスクとして圧電膜をエッチングする（圧電膜形成
工程）。そして、レジスト膜を剥離する（図８（ｂ））。このようにして、下部電極２１
，２２，２３の上から振動腕１１，１２，１３の周囲を囲む圧電膜３１，３２，３３がそ
れぞれ形成される。
【００４１】
次に、スパッタ装置などを用いて圧電膜３１，３２，３３の上方から基板の表裏にかか
る上部電極形成膜を形成し、上部電極形成膜の上にレジスト膜の形成、レジスト膜のパタ
ーニング、上部電極形成膜のエッチングを経て、各振動腕１１，１２，１３に上部電極５
１，５２，５３およびこれに接続される配線を形成する（図８（ｃ）、上部電極形成工程
）。このようにして、図１，２に示す振動片１が得られる。
【００４２】
この製造方法のように、先に振動片の外形を加工することで、下部電極、上部電極、圧
電膜を形成してから外形を加工することに比べて、各膜に与えるダメージを低減できる。
このため、電極材料、圧電膜材料の選定する範囲が広がり、振動片の設計自由度が向上す
る。
さらに、下部電極２１，２２，２３、圧電膜３１，３２，３３は、精度の高いパターニ
ングをする必要がなく形成が容易である。
【００４３】
なお、本実施形態の振動片１において、圧電膜３１と上部電極５１の間に絶縁膜を設け
ても良い。
図９は本実施形態の圧電素子における絶縁膜を設けた構成を示す概略断面図である。
図９に示すように、振動腕１１には振動腕１１の周囲を囲む下部電極２１が設けられ、
その上に振動腕１１を囲む圧電膜３１が形成されている。そして、圧電膜３１の上に絶縁
膜４１が形成され、絶縁膜４１の上に上部電極５１が形成されている。
このように、圧電膜３１と上部電極５１の間に絶縁膜４１が設けられてもよく、下部電
極２１と上部電極５１との間の電気的短絡を確実に防止することができる。
【００４４】
以上のように、本実施形態の振動片１は、振動腕１１，１２，１３において下部電極２
１，２２，２３が振動腕１１，１２，１３の周囲を囲んで形成されている。このように、
下部電極２１，２２，２３を振動腕１１，１２，１３の腕幅と同等の電極幅で形成するこ
とができ、従来に比べて圧電素子６１，６２，６３を大きく形成することが可能である。
そして、圧電素子６１，６２，６３が大きく形成できることから、振動腕１１，１２，１
３の振動領域を大きくでき、振動効率の良い振動片１を提供できる。
また、振動腕１１，１２，１３に面積の大きい圧電素子６１，６２，６３を形成できる
ため、振動片１の小型化が容易となる。
さらに、下部電極２１，２２，２３が振動腕１１，１２，１３を囲んで形成されている
ことから、下部電極２１，２２，２３を形成することによる振動腕１１，１２，１３に与
える応力を表裏でキャンセルでき、振動腕１１，１２，１３にそりが発生しない振動片１
を得ることができる。
【００４５】
また、下部電極２１，２２，２３の上に圧電膜３１，３２，３３が振動腕１１，１２，
１３の厚みを規定する対向する面の一方の面から少なくとも両側の側面にまで連続して設
けられている。このようにして、下部電極２１，２２，２３と圧電膜３１，３２，３３と
の重なり部分を振動腕１１，１２，１３の腕幅と同等の電極幅で形成でき、従来に比べて
圧電素子６１，６２，６３を大きく形成することが可能である。
さらに、圧電膜３１，３２，３３が振動腕１１，１２，１３を囲んで形成されているこ
とから、圧電膜３１，３２，３３を形成することによる振動腕１１，１２，１３に与える
応力を表裏でキャンセルでき、振動腕１１，１２，１３にそりが発生しない振動片１を得
ることができる。
また、圧電膜３１，３２，３３と上部電極５１，５２，５３の間に絶縁膜４１，４２，
４３を含み、上部電極５１，５２，５３と下部電極２１，２２，２３の間で電気的な短絡
を防止でき、良好な振動片１を得ることができる。
【００４６】
さらに、本実施形態の振動片１の製造方法によれば、振動腕１１，１２，１３において
下部電極２１，２２，２３が振動腕１１，１２，１３の周囲を囲んで形成している。この
ようにすれば、下部電極２１，２２，２３は精度の高いパターニングする必要がなく、上
部電極５１，５２，５３の位置精度および面積に応じた圧電素子６１，６２，６３を容易
に形成することができる。そして、圧電素子６１，６２，６３が大きく形成できることか
ら、振動腕１１，１２，１３の振動領域を大きくでき、振動効率の良い振動片１を提供で
きる。
また、圧電膜３１，３２，３３が振動腕１１，１２，１３を囲んで形成されていること
から、圧電膜３１，３２，３３を形成することによる振動腕１１，１２，１３に与える応
力を表裏でキャンセルでき、振動腕１１，１２，１３にそりが発生しない振動片１を得る
ことができる。
さらに、圧電膜３１，３２，３３は精度の高いパターニングする必要がなく、容易に圧
電膜３１，３２，３３を形成することができる。
（変形例）
【００４７】
次に、振動腕に形成される圧電素子の膜構造の変形例について説明する。以下の説明で
は一つの振動腕１１の断面について図示して説明する。
図１０は本実施形態の圧電素子における他の変形例の構成を示す概略断面図である。
図１０（ａ）は、振動腕１１に振動腕１１の周囲を囲む下部電極２１が設けられ、その
上に圧電膜３１が振動腕１１の一方の面から両側の側面にまで連続して設けられている。
そして、振動腕１１における一方の面の圧電膜３１上に上部電極５１が設けられている。
図１０（ｂ）は、振動腕１１に振動腕１１の周囲を囲む下部電極２１が設けられ、その
上に圧電膜３１が振動腕１１の一方の面に設けられ、圧電膜３１の上に上部電極５１が設
けられている。
図１０（ｃ）は、振動腕１１に振動腕１１の一方の面から両側の側面にまで連続して、
下部電極２１が設けられている。そして、下部電極２１の上に圧電膜３１が振動腕１１の
一方の面に設けられ、圧電膜３１の上に上部電極５１が設けられている。
【００４８】
このように、圧電素子の膜構造として、下部電極２１が少なくとも振動腕１１の一方の
面から両側の側面にまで連続して設けられていれば良く、どのような形態であっても良い
。下部電極２１がこのような構造をとることで、下部電極２１が振動腕１１の腕幅と同等
な電極幅で形成することが可能であり、大きな面積の圧電素子が得られる。そして、これ
らの変形例の振動片は第１の実施形態と同様の効果を享受できる。
また、これらの形態を適宜選択することで、振動腕にかかる膜応力による振動腕のそり
を調整でき、そりの少ない振動腕を得ることができる。
（第２の実施形態）
【００４９】
次に、他の形態の振動片について説明する。
図１１は第２の実施形態における振動片を示し、図１１（ａ）は概略平面図、図１１（
ｂ）、（ｃ）は（ａ）のＥ−Ｅ断線に沿う断面図であり、振動腕の動作を説明する模式図
である。
【００５０】
振動片２は水晶またはシリコンなどの基材を用いて振動片２の外形が形成されている。
振動片２は直交座標系でＸＹ平面に展開したときに、Ｚ方向を厚みとする形態である。振
動片２は３本の振動腕１１１，１１２，１１３を有し、振動腕１１１，１１２，１１３は
Ｘ方向に並列されると共に、Ｙ方向に互いに平行に延在している。そして、振動腕１１１
，１１２，１１３は基部１１５ａ，１１５ｂに連結され、各振動腕１１１，１１２，１１
３が両持ち構造となる振動片２を構成している。
【００５１】
振動腕１１１には、基部１１５ａ，１１５ｂに近い位置にそれぞれ圧電素子１６１が設
けられている。同様に、振動腕１１２，１１３には、基部１１５ａ，１１５ｂに近い位置
にそれぞれ圧電素子１６２，１６３が設けられている。なお、振動腕１１１，１１２，１
１３の全長にわたって圧電素子１６１，１６２，１６３を設けても良い。
圧電素子１６１，１６２，１６３は下部電極、圧電膜、上部電極を積層して形成されて
おり、前述の図３、図９、図１０で示した圧電素子と同様の構造を採用することができる
。
このように、圧電膜を挟んで下部電極と上部電極とが対向することで圧電素子１６１，
１６２，１６３が形成され、各電極間に正負の電圧をかけることで圧電膜が圧縮または伸
長することが可能である。そして、圧電膜が圧縮または伸長することで、振動腕１１１，
１１２，１１３をＺ方向に変位させることができる。
また、圧電素子１６１，１６３と圧電素子１６２との極性が逆になるように構成されて
おり、図１１（ｂ）、（ｃ）に示すように、隣り合う振動腕が反対方向の振動を交互に繰
り返す、ウォークモード振動を行う。
【００５２】
このような形態の振動片２においても、第１の実施形態にて説明した製造工程と同様な
工程で製造することができ、また同様な効果を享受することができる。
なお、第１の実施形態、第２の実施形態において、３本の振動腕を有する振動片につい
て説明したが、振動腕の数は３以上の奇数本であれば良く、本実施形態に限定されない。
（第３の実施形態）
【００５３】
次に、第３の実施形態として、上記で説明した振動片を備えた振動子について説明する
。
図１２は振動子の構成を示し、図１２（ａ）は概略平面図、図１２（ｂ）は（ａ）のＧ
−Ｇ断線に沿う概略断面図である。
振動子５は、振動片１と、収容器としてのセラミックパッケージ８１と、蓋体８５を備
えている。
セラミックパッケージ８１は、振動片１を収納できるように凹部が形成され、その凹部
には振動片１の電極パッド部と接続される接続パッド８８が設けられている。接続パッド
８８はセラミックパッケージ８１内の配線に接続され、セラミックパッケージ８１の外周
部に設けられた外部接続端子８３と導通可能に構成されている。
また、セラミックパッケージ８１の凹部の周囲にはシームリング８２が設けられている
。さらに、セラミックパッケージ８１の底部には貫通穴８６が設けられている。
【００５４】
振動片１は、セラミックパッケージ８１の接続パッド８８に導電性接着剤８４を介して
接着固定され、セラミックパッケージ８１の凹部を覆う蓋体８５とシームリング８２とが
シーム溶接されている。セラミックパッケージ８１の貫通穴８６には金属材料の封止材８
７が充填されている。この封止材８７は、減圧雰囲気内で溶融させられ、セラミックパッ
ケージ８１内が減圧状態となるように気密に封止されている。
【００５５】
このように、振動子５は第１の実施形態または第２の実施形態の振動片がセラミックパ
ッケージ８１に収容され、小型化が容易で特性に優れた振動子５を提供することができる
。
なお、セラミックパッケージ８１内に、発振回路を含むＩＣなどの回路素子を収容して
発振器として構成することも可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１，２…振動片、５…振動子、１１，１２，１３…振動腕、１５…基部、２１，２２，
２３…下部電極、２７…接続部、３１，３２，３３…圧電膜、４１，４２，４３…絶縁膜
、５１，５２，５３…上部電極、５７…接続部、６１，６２，６３…圧電素子、６５，６
６…電極パッド部、７０…基板、７１…耐蝕膜、７２…レジスト膜、８１…セラミックパ
ッケージ、８２…シームリング、８３…外部接続端子、８４…導電性接着剤、８５…蓋体
、８６…貫通穴、８７…封止材、８８…接続パッド、１１１，１１２，１１３…振動腕、
１１５ａ，１１５ｂ…基部、１６１，１６２，１６３…圧電素子。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動腕を有する振動片、振動片の製造方法および振動子に関する。
【背景技術】
【０００２】
振動腕を有する振動子において、振動腕が屈曲振動のように面内で振動するのではなく
、振動腕の厚み方向に振動する振動片が知られている。この振動片は、一般に複数本の振
動腕を有し、隣り合う振動腕が反対方向の振動を交互に繰り返す、ウォークモード振動を
行う振動片である。
例えば、特許文献１にはウォークモード振動を利用した角速度センサーが開示されてい
る。この角速度センサーはシリコンなどで形成された３本のアーム（振動腕）を有し、そ
れぞれのアームの一面にアーム駆動用の下層電極（下部電極）、圧電薄膜（圧電膜）、上
層電極（上部電極）がこの順に形成されている。これらの下層電極、圧電薄膜、上層電極
にて圧電素子が形成され、圧電薄膜の逆圧電効果により振動片の厚み方向に振動が可能で
ある。そして、隣り合うアームとは逆方向に振動するように各電極の極性が設定されてい
る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２２４６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような振動片において、下層電極、圧電薄膜、上層電極のそれぞれが重なり合った
部分が有効な圧電素子となり、圧電素子の有効な面積およびアームの中心に対する位置精
度が振動片の特性を確保するために重要となる。下層電極、圧電薄膜、上層電極の形成に
は、それぞれに形成誤差が生じ、その誤差は累積するため、振動片の製造において各アー
ムの下層電極、圧電薄膜、上層電極の形状および位置精度を厳しく管理する必要がある。
また、通常、下層電極、圧電薄膜、上層電極の順に膜を形成するために、上層になるほ
ど面積が小さくなり、圧電素子としての大きさは下層電極よりも小さくなり、所望の特性
が得られないことがある。
特に、振動片の小型化を図る場合には、圧電素子の形成精度に限界があり、振動片の特
性においてばらつきが大きくなり振動片の小型化が困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【０００６】
［適用例１］本適用例にかかる振動片は、３以上の奇数本の振動腕を有し、各前記振動
腕が厚み方向に振動し、かつ隣り合う前記振動腕が互いに反対方向に振動する振動片であ
って、前記振動腕において前記振動腕の厚みを規定する対向する面の一方の面から少なく
とも両側の側面にまで連続して設けられた下部電極と、前記振動腕の前記一方の面におい
て前記下部電極の上に形成された圧電膜と、前記圧電膜の上に形成された上部電極と、を
有することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、振動腕において振動腕の厚みを規定する対向する面の一方の面から
少なくとも両側の側面にまで連続して設けられた下部電極が形成されている。このように
して、下部電極を振動腕の腕幅と同等の電極幅で形成することができ、従来に比べて圧電
素子を大きく形成することが可能である。そして、圧電素子が大きく形成できることから
、振動腕の振動領域を大きくでき、振動効率の良い振動片を提供できる。
また、振動腕に面積の大きい圧電素子を形成できるため、振動片の小型化が容易となる
。
【０００８】
［適用例２］上記適用例にかかる振動片において、前記下部電極が前記振動腕を囲んで
形成されていることが望ましい。
【０００９】
この構成によれば、下部電極が振動腕の周囲を囲んで形成されていることから、下部電
極を形成することによる振動腕に与える応力を表裏でキャンセルでき、振動腕にそりが発
生しない振動片を得ることができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例にかかる振動片において、前記圧電膜が前記振動腕の厚みを規
定する対向する面の一方の面から少なくとも両側の側面にまで連続して設けられているこ
とが望ましい。
【００１１】
この構成によれば、下部電極の上に圧電膜が振動腕の厚みを規定する対向する面の一方
の面から少なくとも両側の側面にまで連続して設けられている。
このようにして、下部電極と圧電膜との重なり部分を振動腕の腕幅と同等の電極幅で形
成でき、従来に比べて圧電素子を大きく形成することが可能である。
【００１２】
［適用例４］上記適用例にかかる振動片において、前記圧電膜が前記振動腕を囲んで形
成されていることが望ましい。
【００１３】
この構成によれば、圧電膜が振動腕の周囲を囲んで形成されていることから、圧電膜を
形成することによる振動腕に与える応力を表裏でキャンセルでき、振動腕にそりが発生し
ない振動片を得ることができる。
【００１４】
［適用例５］上記適用例にかかる振動片において、前記圧電膜と前記上部電極の間に絶
縁膜を含むことが望ましい。
【００１５】
この構成によれば、圧電膜と上部電極の間に絶縁膜を含み、上部電極と下部電極との間
の電気的な短絡を防止でき、良好な振動片を得ることができる。
【００１６】
［適用例６］本適用例にかかる振動子は、上記の振動片と、前記振動片を収納する収容
器を有し、前記振動片が前記収容器内に気密に収容されていることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、上記の振動片が収容器に収容されていることから、小型化が容易で
特性に優れた振動子を提供することができる。
【００１８】
［適用例７］本適用例にかかる振動片の製造方法は、３以上の奇数本の振動腕を有し、
各前記振動腕が厚み方向に振動し、かつ隣り合う前記振動腕が互いに反対方向に振動する
振動片の製造方法であって、振動片の外形をエッチングして形成する外形エッチング工程
と、前記振動腕において前記振動腕の厚みを規定する対向する面の一方の面から少なくと
も両側の側面にまで連続して下部電極を形成する下部電極形成工程と、前記振動腕の前記
一方の面において前記下部電極の上に圧電膜を形成する圧電膜形成工程と、前記圧電膜の
上に上部電極を形成する上部電極形成工程と、を有することを特徴とする。
【００１９】
この製造方法によれば、振動腕において振動腕の厚みを規定する対向する面の一方の面
から少なくとも両側の側面にまで連続して下部電極を形成する。このようにすれば、下部
電極は精度の高いパターニングする必要がなく、上部電極の位置精度および面積に応じた
圧電素子を容易に形成することができる。そして、圧電素子が大きく形成できることから
、振動腕の振動領域を大きくでき、振動効率の良い振動片を提供できる。
【００２０】
［適用例８］上記適用例にかかる振動片の製造方法は、前記下部電極形成工程において
、前記下部電極が前記振動腕を囲んで形成することが望ましい。
【００２１】
この製造方法によれば、下部電極が振動腕の周囲を囲んで形成されていることから、下
部電極を形成することによる振動腕に与える応力を表裏でキャンセルでき、振動腕にそり
が発生しない振動片を得ることができる。
また、下部電極は精度の高いパターニングする必要がなく、容易に下部電極を形成する
ことができる。
【００２２】
［適用例９］上記適用例にかかる振動片の製造方法は、前記圧電膜形成工程において、
前記圧電膜が前記振動腕を囲んで形成することが望ましい。
【００２３】
この製造方法によれば、圧電膜が振動腕の周囲を囲んで形成されていることから、圧電
膜を形成することによる振動腕に与える応力を表裏でキャンセルでき、振動腕にそりが発
生しない振動片を得ることができる。
また、圧電膜は精度の高いパターニングする必要がなく、容易に圧電膜を形成すること
ができる。
【００２４】
［適用例１０］上記適用例にかかる振動片の製造方法において、前記圧電膜と前記上部
電極の間に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程を含むことが望ましい。
【００２５】
この製造方法によれば、圧電膜と上部電極の間に絶縁膜を含み、上部電極と下部電極の
間で短絡することを防止でき、良好な振動片を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１の実施形態における振動片の構成を示す概略平面図。
【図２】図１の裏面の概略平面図。
【図３】圧電素子の構成を示す概略断面図。
【図４】第１の実施形態における振動片の動作を説明する模式図。
【図５】下部電極に接続される配線を示し、（ａ）は表面の概略平面図、（ｂ）は裏面の概略平面図。
【図６】上部電極に接続される配線を示し、（ａ）は表面の概略平面図、（ｂ）は裏面の概略平面図。
【図７】第１の実施形態における振動片の製造工程を説明する工程図。
【図８】第１の実施形態における振動片の製造工程を説明する工程図。
【図９】第１の実施形態の圧電素子における変形例の構成を示す概略断面図。
【図１０】第１の実施形態の圧電素子における他の変形例の構成を示す概略断面図。
【図１１】第２の実施形態における振動片を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）（ｃ）は振動腕の動作を説明する模式図。
【図１２】第３の実施形態における振動子の構成を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、以下の説明
に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の寸法の割合を適宜
変更している。
（第１の実施形態）
【００２８】
図１は本実施形態の振動片の構成を示す概略平面図である。図２は本実施形態の振動片
の構成を示し、図１の裏面の概略平面図である。図３は圧電素子の構成を示し、図１のＡ
−Ａ断線に沿う概略断面図である。
振動片１は水晶またはシリコンなどの基材を用いて振動片１が形成されている。振動片
１は直交座標系でＸＹ平面に展開したときに、Ｚ方向を厚みとする形態である。振動片１
は３本の振動腕１１，１２，１３を有し、振動腕１１，１２，１３はＸ方向に並列される
と共に、Ｙ方向に互いに平行に延在している。そして、振動腕１１，１２，１３は基部１
５に連結され、各振動腕１１，１２，１３が片持ち構造となる振動片１を構成している。
【００２９】
各振動腕１１，１２，１３の基部１５に近い位置にはそれぞれ圧電素子６１，６２，６
３が形成されている。
振動腕１１に形成された圧電素子６１は、図３に示すように、下部電極２１、圧電膜３
１、上部電極５１が積層されて形成されている。
下部電極２１は、振動腕１１の周囲を囲んで形成されている。下部電極２１の上には、
下部電極２１を覆い振動腕１１の周囲を囲んで圧電膜３１が形成されている。そして、上
部電極５１が、圧電膜３１の上の振動腕１１の厚みを規定する対向する面（Ｚ方向に垂直
な面）１１ａ，１１ｂの一方の面１１ａ側に設けられている。
このようにして、圧電膜３１を挟んで下部電極２１と上部電極５１とが対向することで
圧電素子６１が形成され、各電極間に正負の電圧をかけることで圧電膜が圧縮または伸長
することが可能である。そして、圧電膜が圧縮または伸長することで、振動腕をＺ方向に
変位させることができる。
同様に、圧電素子６２，６３は、下部電極２２，２３、圧電膜３２，３３、上部電極５
２，５３が積層されて形成されている。
【００３０】
下部電極２１，２２，２３および上部電極５１，５２，５３は振動片１の基部１５に引
き出され、パッケージなどの基台に固定されて電気的導通が図られる電極パッド部６５，
６６に接続されている。また、下部電極２１，２３と上部電極５２とを繋ぎ、圧電素子６
１，６３と圧電素子６２との極性が逆になるように接続部５７が設けられている。
【００３１】
なお、下部電極および上部電極はＡｕ、Ａｌ、Ｔｉなどの金属材料を利用できる。また
、下部電極および上部電極は下地との密着強度を向上させるために下地との間にＣｒ膜を
備えても良い。圧電膜としては、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＰＺＴ、ＬｉＮｂＯ3、ＫＮｂＯ3など
の材料を使用することができるが、特にＺｎＯ、ＡｌＮがより良好な特性が得られ好まし
い。絶縁膜はＳｉＯ2、Ｓｉ2Ｎ3などが用いられる。
また、振動片１の基材として水晶を用いる場合には、Ｘカット板、ＡＴカット板、Ｚカ
ット板などを利用することができる。
【００３２】
図４は、第１の実施形態における振動片の動作を説明する模式図である。
上記のような構成の振動片１は、各圧電素子（図示せず）に電圧を加えることで振動腕
はＺ方向に変位する。そして、振動腕１１と振動腕１３は同じ極性の圧電素子が設けられ
ていることから、中央の振動腕１２とその両脇の振動腕１１，１３は逆方向に振動し、交
番電圧を加えることで隣り合う振動腕が反対方向の振動を交互に繰り返す振動（ウォーク
モード振動）を行う。
【００３３】
＜下部電極および上部電極に接続される配線の構成＞
次に、上記のような振動片１の動作を行うための、下部電極および上部電極に接続され
る配線について詳しく説明する。
図５は下部電極に接続される配線を示し、図５（ａ）は表（おもて）面の概略平面図、
図５（ｂ）は裏面の概略平面図である。図６は上部電極および上部電極に接続される配線
を示し、図６（ａ）は表（おもて）面の概略平面図、図６（ｂ）は裏面の概略平面図であ
る。
【００３４】
まず、図５に示すように、下部電極２１，２２，２３は振動腕１１，１２，１３の周囲
を囲んで形成されている。
振動片の表面では、図５（ａ）に示すように、振動腕１２の両側に位置する振動腕１１
，１３に形成された下部電極２１，２３からは、基部１５に配線が引き出されて、接続部
２７に接続されている。
一方、振動片の裏面では、図５（ｂ）に示すように、中央に位置する振動腕１２に形成
された下部電極２２からは、基部１５に配線が引き出されて、電極パッド部６６に接続さ
れている。この電極パッド部６６は基部１５の側面に形成された配線により振動片の表面
に引き回されて、表裏に電極パッド部６６が設けられている。
また、振動腕１１に形成された下部電極２１からは、同一面の基部１５に配線が引き出
されて電極パッド部６５に接続されている。この電極パッド部６５は基部１５の側面に形
成された配線により振動片の表面に引き回されて、表裏に電極パッド部６５が設けられて
いる。
【００３５】
上部電極５１，５２，５３は下部電極２１，２２，２３の上方の位置に形成される。
図６に示すように、中央に位置する振動腕１２に形成された上部電極５２からは、同一
面の基部１５に配線が引き出されて、接続部５７に接続されている。振動腕１２の両側に
位置する振動腕１１，１３に形成された上部電極５１，５３からは、同一面の基部１５に
配線が引き出されて接続され、さらにこれらの配線は電極パッド部６６に接続されている
。また、図６（ｂ）に示すように、他方の面（裏面）には配線は形成しなくともよい。
【００３６】
このような、下部電極２１，２２，２３および上部電極５１，５２，５３に接続される
配線が構成され、下部電極側の接続部２７と上部電極側の接続部５７が接続され、下部電
極２１，２３と上部電極５２が接続される。そして、下部電極２１を通って電極パッド部
６５に接続される。
このようにして、下部電極２１，２３と上部電極５２が電極パッド部６５に接続された
配線となる。
また、下部電極側の電極パッド部６６と上部電極側の電極パッド部６６とが接続され、
下部電極２２と上部電極５１，５３が接続される。
このようにして、下部電極２２と上部電極５１，５３が電極パッド部６６に接続された
配線となる。
【００３７】
＜振動片の製造工程＞
次に、本実施形態の振動片の製造工程について説明する。
図７、図８は本実施形態の振動片の製造工程を説明する工程図である。各図中では振動
腕部分の断面（図１におけるＡ−Ａ断面に相当）を模式図として表している。
【００３８】
まず、水晶基板またはシリコン基板などの基板７０を用意し、基板７０の表裏全面にス
パッタ装置を用いて耐蝕膜７１を形成する（図７（ａ））。耐蝕膜７１はＣｒ膜を下地と
して、その上にＡｕ膜で構成されている。そして、耐蝕膜７１を覆うレジスト膜７２を形
成して、振動片の外形にパターニングして、レジスト膜７２をマスクとして耐蝕膜７１を
エッチングする（図７（ｂ））。
次に、レジスト膜７２と耐蝕膜７１をマスクにして、基板７０をエッチングして、振動
片の外形エッチングを行う（図７（ｃ）、外形エッチング工程）。この外形エッチングで
は、ドライエッチングまたはウェットエッチングの手法を用いて行われる。そして、レジ
スト膜７２、耐蝕膜７１を剥離する（図７（ｄ））。
【００３９】
続いて、外形が形成された基板の両面に、Ｃｒ膜を下地としてその上にＡｕ膜で構成し
た下部電極形成膜を形成する。下部電極形成膜の上からレジスト膜を形成し、レジスト膜
を下部電極および配線の形状にパターニングする。
そして、レジスト膜をマスクとして下部電極形成膜をエッチングし（下部電極形成工程
）、その後、レジスト膜７２を剥離する（図８（ａ））。このようにして、振動腕１１，
１２，１３に下部電極２１，２２，２３およびこの下部電極２１，２２，２３に接続する
配線が形成される。
【００４０】
続いて、スパッタ装置などを用いて下部電極２１，２２，２３および配線の上方から基
板の表裏にかかる圧電膜を形成する。そして、圧電膜の上にレジスト膜を形成し、レジス
ト膜をパターニングし、レジスト膜をマスクとして圧電膜をエッチングする（圧電膜形成
工程）。そして、レジスト膜を剥離する（図８（ｂ））。このようにして、下部電極２１
，２２，２３の上から振動腕１１，１２，１３の周囲を囲む圧電膜３１，３２，３３がそ
れぞれ形成される。
【００４１】
次に、スパッタ装置などを用いて圧電膜３１，３２，３３の上方から基板の表裏にかか
る上部電極形成膜を形成し、上部電極形成膜の上にレジスト膜の形成、レジスト膜のパタ
ーニング、上部電極形成膜のエッチングを経て、各振動腕１１，１２，１３に上部電極５
１，５２，５３およびこれに接続される配線を形成する（図８（ｃ）、上部電極形成工程
）。このようにして、図１，２に示す振動片１が得られる。
【００４２】
この製造方法のように、先に振動片の外形を加工することで、下部電極、上部電極、圧
電膜を形成してから外形を加工することに比べて、各膜に与えるダメージを低減できる。
このため、電極材料、圧電膜材料の選定する範囲が広がり、振動片の設計自由度が向上す
る。
さらに、下部電極２１，２２，２３、圧電膜３１，３２，３３は、精度の高いパターニ
ングをする必要がなく形成が容易である。
【００４３】
なお、本実施形態の振動片１において、圧電膜３１と上部電極５１の間に絶縁膜を設け
ても良い。
図９は本実施形態の圧電素子における絶縁膜を設けた構成を示す概略断面図である。
図９に示すように、振動腕１１には振動腕１１の周囲を囲む下部電極２１が設けられ、
その上に振動腕１１を囲む圧電膜３１が形成されている。そして、圧電膜３１の上に絶縁
膜４１が形成され、絶縁膜４１の上に上部電極５１が形成されている。
このように、圧電膜３１と上部電極５１の間に絶縁膜４１が設けられてもよく、下部電
極２１と上部電極５１との間の電気的短絡を確実に防止することができる。
【００４４】
以上のように、本実施形態の振動片１は、振動腕１１，１２，１３において下部電極２
１，２２，２３が振動腕１１，１２，１３の周囲を囲んで形成されている。このように、
下部電極２１，２２，２３を振動腕１１，１２，１３の腕幅と同等の電極幅で形成するこ
とができ、従来に比べて圧電素子６１，６２，６３を大きく形成することが可能である。
そして、圧電素子６１，６２，６３が大きく形成できることから、振動腕１１，１２，１
３の振動領域を大きくでき、振動効率の良い振動片１を提供できる。
また、振動腕１１，１２，１３に面積の大きい圧電素子６１，６２，６３を形成できる
ため、振動片１の小型化が容易となる。
さらに、下部電極２１，２２，２３が振動腕１１，１２，１３を囲んで形成されている
ことから、下部電極２１，２２，２３を形成することによる振動腕１１，１２，１３に与
える応力を表裏でキャンセルでき、振動腕１１，１２，１３にそりが発生しない振動片１
を得ることができる。
【００４５】
また、下部電極２１，２２，２３の上に圧電膜３１，３２，３３が振動腕１１，１２，
１３の厚みを規定する対向する面の一方の面から少なくとも両側の側面にまで連続して設
けられている。このようにして、下部電極２１，２２，２３と圧電膜３１，３２，３３と
の重なり部分を振動腕１１，１２，１３の腕幅と同等の電極幅で形成でき、従来に比べて
圧電素子６１，６２，６３を大きく形成することが可能である。
さらに、圧電膜３１，３２，３３が振動腕１１，１２，１３を囲んで形成されているこ
とから、圧電膜３１，３２，３３を形成することによる振動腕１１，１２，１３に与える
応力を表裏でキャンセルでき、振動腕１１，１２，１３にそりが発生しない振動片１を得
ることができる。
また、圧電膜３１，３２，３３と上部電極５１，５２，５３の間に絶縁膜４１，４２，
４３を含み、上部電極５１，５２，５３と下部電極２１，２２，２３の間で電気的な短絡
を防止でき、良好な振動片１を得ることができる。
【００４６】
さらに、本実施形態の振動片１の製造方法によれば、振動腕１１，１２，１３において
下部電極２１，２２，２３が振動腕１１，１２，１３の周囲を囲んで形成している。この
ようにすれば、下部電極２１，２２，２３は精度の高いパターニングする必要がなく、上
部電極５１，５２，５３の位置精度および面積に応じた圧電素子６１，６２，６３を容易
に形成することができる。そして、圧電素子６１，６２，６３が大きく形成できることか
ら、振動腕１１，１２，１３の振動領域を大きくでき、振動効率の良い振動片１を提供で
きる。
また、圧電膜３１，３２，３３が振動腕１１，１２，１３を囲んで形成されていること
から、圧電膜３１，３２，３３を形成することによる振動腕１１，１２，１３に与える応
力を表裏でキャンセルでき、振動腕１１，１２，１３にそりが発生しない振動片１を得る
ことができる。
さらに、圧電膜３１，３２，３３は精度の高いパターニングする必要がなく、容易に圧
電膜３１，３２，３３を形成することができる。
（変形例）
【００４７】
次に、振動腕に形成される圧電素子の膜構造の変形例について説明する。以下の説明で
は一つの振動腕１１の断面について図示して説明する。
図１０は本実施形態の圧電素子における他の変形例の構成を示す概略断面図である。
図１０（ａ）は、振動腕１１に振動腕１１の周囲を囲む下部電極２１が設けられ、その
上に圧電膜３１が振動腕１１の一方の面から両側の側面にまで連続して設けられている。
そして、振動腕１１における一方の面の圧電膜３１上に上部電極５１が設けられている。
図１０（ｂ）は、振動腕１１に振動腕１１の周囲を囲む下部電極２１が設けられ、その
上に圧電膜３１が振動腕１１の一方の面に設けられ、圧電膜３１の上に上部電極５１が設
けられている。
図１０（ｃ）は、振動腕１１に振動腕１１の一方の面から両側の側面にまで連続して、
下部電極２１が設けられている。そして、下部電極２１の上に圧電膜３１が振動腕１１の
一方の面に設けられ、圧電膜３１の上に上部電極５１が設けられている。
【００４８】
このように、圧電素子の膜構造として、下部電極２１が少なくとも振動腕１１の一方の
面から両側の側面にまで連続して設けられていれば良く、どのような形態であっても良い
。下部電極２１がこのような構造をとることで、下部電極２１が振動腕１１の腕幅と同等
な電極幅で形成することが可能であり、大きな面積の圧電素子が得られる。そして、これ
らの変形例の振動片は第１の実施形態と同様の効果を享受できる。
また、これらの形態を適宜選択することで、振動腕にかかる膜応力による振動腕のそり
を調整でき、そりの少ない振動腕を得ることができる。
（第２の実施形態）
【００４９】
次に、他の形態の振動片について説明する。
図１１は第２の実施形態における振動片を示し、図１１（ａ）は概略平面図、図１１（
ｂ）、（ｃ）は（ａ）のＥ−Ｅ断線に沿う断面図であり、振動腕の動作を説明する模式図
である。
【００５０】
振動片２は水晶またはシリコンなどの基材を用いて振動片２の外形が形成されている。
振動片２は直交座標系でＸＹ平面に展開したときに、Ｚ方向を厚みとする形態である。振
動片２は３本の振動腕１１１，１１２，１１３を有し、振動腕１１１，１１２，１１３は
Ｘ方向に並列されると共に、Ｙ方向に互いに平行に延在している。そして、振動腕１１１
，１１２，１１３は基部１１５ａ，１１５ｂに連結され、各振動腕１１１，１１２，１１
３が両持ち構造となる振動片２を構成している。
【００５１】
振動腕１１１には、基部１１５ａ，１１５ｂに近い位置にそれぞれ圧電素子１６１が設
けられている。同様に、振動腕１１２，１１３には、基部１１５ａ，１１５ｂに近い位置
にそれぞれ圧電素子１６２，１６３が設けられている。なお、振動腕１１１，１１２，１
１３の全長にわたって圧電素子１６１，１６２，１６３を設けても良い。
圧電素子１６１，１６２，１６３は下部電極、圧電膜、上部電極を積層して形成されて
おり、前述の図３、図９、図１０で示した圧電素子と同様の構造を採用することができる
。
このように、圧電膜を挟んで下部電極と上部電極とが対向することで圧電素子１６１，
１６２，１６３が形成され、各電極間に正負の電圧をかけることで圧電膜が圧縮または伸
長することが可能である。そして、圧電膜が圧縮または伸長することで、振動腕１１１，
１１２，１１３をＺ方向に変位させることができる。
また、圧電素子１６１，１６３と圧電素子１６２との極性が逆になるように構成されて
おり、図１１（ｂ）、（ｃ）に示すように、隣り合う振動腕が反対方向の振動を交互に繰
り返す、ウォークモード振動を行う。
【００５２】
このような形態の振動片２においても、第１の実施形態にて説明した製造工程と同様な
工程で製造することができ、また同様な効果を享受することができる。
なお、第１の実施形態、第２の実施形態において、３本の振動腕を有する振動片につい
て説明したが、振動腕の数は３以上の奇数本であれば良く、本実施形態に限定されない。
（第３の実施形態）
【００５３】
次に、第３の実施形態として、上記で説明した振動片を備えた振動子について説明する
。
図１２は振動子の構成を示し、図１２（ａ）は概略平面図、図１２（ｂ）は（ａ）のＧ
−Ｇ断線に沿う概略断面図である。
振動子５は、振動片１と、収容器としてのセラミックパッケージ８１と、蓋体８５を備
えている。
セラミックパッケージ８１は、振動片１を収納できるように凹部が形成され、その凹部
には振動片１の電極パッド部と接続される接続パッド８８が設けられている。接続パッド
８８はセラミックパッケージ８１内の配線に接続され、セラミックパッケージ８１の外周
部に設けられた外部接続端子８３と導通可能に構成されている。
また、セラミックパッケージ８１の凹部の周囲にはシームリング８２が設けられている
。さらに、セラミックパッケージ８１の底部には貫通穴８６が設けられている。
【００５４】
振動片１は、セラミックパッケージ８１の接続パッド８８に導電性接着剤８４を介して
接着固定され、セラミックパッケージ８１の凹部を覆う蓋体８５とシームリング８２とが
シーム溶接されている。セラミックパッケージ８１の貫通穴８６には金属材料の封止材８
７が充填されている。この封止材８７は、減圧雰囲気内で溶融させられ、セラミックパッ
ケージ８１内が減圧状態となるように気密に封止されている。
【００５５】
このように、振動子５は第１の実施形態または第２の実施形態の振動片がセラミックパ
ッケージ８１に収容され、小型化が容易で特性に優れた振動子５を提供することができる
。
なお、セラミックパッケージ８１内に、発振回路を含むＩＣなどの回路素子を収容して
発振器として構成することも可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１，２…振動片、５…振動子、１１，１２，１３…振動腕、１５…基部、２１，２２，
２３…下部電極、２７…接続部、３１，３２，３３…圧電膜、４１，４２，４３…絶縁膜
、５１，５２，５３…上部電極、５７…接続部、６１，６２，６３…圧電素子、６５，６
６…電極パッド部、７０…基板、７１…耐蝕膜、７２…レジスト膜、８１…セラミックパ
ッケージ、８２…シームリング、８３…外部接続端子、８４…導電性接着剤、８５…蓋体
、８６…貫通穴、８７…封止材、８８…接続パッド、１１１，１１２，１１３…振動腕、
１１５ａ，１１５ｂ…基部、１６１，１６２，１６３…圧電素子。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３以上の奇数本の振動腕を有し、各前記振動腕が厚み方向に振動し、かつ隣り合う前記
振動腕が互いに反対方向に振動する振動片であって、
前記振動腕において前記振動腕の厚みを規定する対向する面の一方の面から少なくとも
両側の側面にまで連続して設けられた下部電極と、
前記振動腕の前記一方の面において前記下部電極の上に形成された圧電膜と、
前記圧電膜の上に形成された上部電極と、を有することを特徴とする振動片。
【請求項２】
請求項１に記載の振動片において、
前記下部電極が前記振動腕を囲んで形成されていることを特徴とする振動片。
【請求項３】
請求項２に記載の振動片において、
前記圧電膜が前記振動腕の厚みを規定する対向する面の一方の面から少なくとも両側の
側面にまで連続して設けられていることを特徴とする振動片。
【請求項４】
請求項２に記載の振動片において、
前記圧電膜が前記振動腕を囲んで形成されていることを特徴とする振動片。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の振動片において、
前記圧電膜と前記上部電極の間に絶縁膜を含むことを特徴とする振動片。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の振動片と、前記振動片を収納する収容器を有し
、
前記振動片が前記収容器内に気密に収容されていることを特徴とする振動子。
【請求項７】
３以上の奇数本の振動腕を有し、各前記振動腕が厚み方向に振動し、かつ隣り合う前記
振動腕が互いに反対方向に振動する振動片の製造方法であって、
振動片の外形をエッチングして形成する外形エッチング工程と、
前記振動腕において前記振動腕の厚みを規定する対向する面の一方の面から少なくとも
両側の側面にまで連続して下部電極を形成する下部電極形成工程と、
前記振動腕の前記一方の面において前記下部電極の上に圧電膜を形成する圧電膜形成工
程と、
前記圧電膜の上に上部電極を形成する上部電極形成工程と、を有することを特徴とする
振動片の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の振動片の製造方法であって、
前記下部電極形成工程において、
前記下部電極が前記振動腕を囲んで形成することを特徴とする振動片の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の振動片の製造方法であって、
前記圧電膜形成工程において、
前記圧電膜が前記振動腕を囲んで形成することを特徴とする振動片の製造方法。
【請求項１０】
請求項７乃至９のいずれか一項に記載の振動片の製造方法において、
前記圧電膜と前記上部電極の間に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程を含むことを特徴と
する振動片の製造方法。
【請求項１】
３以上の奇数本の振動腕を有し、各前記振動腕が厚み方向に振動し、かつ隣り合う前記
振動腕が互いに反対方向に振動する振動片であって、
前記振動腕において前記振動腕の厚みを規定する対向する面の一方の面から少なくとも
両側の側面にまで連続して設けられた下部電極と、
前記振動腕の前記一方の面において前記下部電極の上に形成された圧電膜と、
前記圧電膜の上に形成された上部電極と、を有することを特徴とする振動片。
【請求項２】
請求項１に記載の振動片において、
前記下部電極が前記振動腕を囲んで形成されていることを特徴とする振動片。
【請求項３】
請求項２に記載の振動片において、
前記圧電膜が前記振動腕の厚みを規定する対向する面の一方の面から少なくとも両側の
側面にまで連続して設けられていることを特徴とする振動片。
【請求項４】
請求項２に記載の振動片において、
前記圧電膜が前記振動腕を囲んで形成されていることを特徴とする振動片。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の振動片において、
前記圧電膜と前記上部電極の間に絶縁膜を含むことを特徴とする振動片。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の振動片と、前記振動片を収納する収容器を有し
、
前記振動片が前記収容器内に気密に収容されていることを特徴とする振動子。
【請求項７】
３以上の奇数本の振動腕を有し、各前記振動腕が厚み方向に振動し、かつ隣り合う前記
振動腕が互いに反対方向に振動する振動片の製造方法であって、
振動片の外形をエッチングして形成する外形エッチング工程と、
前記振動腕において前記振動腕の厚みを規定する対向する面の一方の面から少なくとも
両側の側面にまで連続して下部電極を形成する下部電極形成工程と、
前記振動腕の前記一方の面において前記下部電極の上に圧電膜を形成する圧電膜形成工
程と、
前記圧電膜の上に上部電極を形成する上部電極形成工程と、を有することを特徴とする
振動片の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の振動片の製造方法であって、
前記下部電極形成工程において、
前記下部電極が前記振動腕を囲んで形成することを特徴とする振動片の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の振動片の製造方法であって、
前記圧電膜形成工程において、
前記圧電膜が前記振動腕を囲んで形成することを特徴とする振動片の製造方法。
【請求項１０】
請求項７乃至９のいずれか一項に記載の振動片の製造方法において、
前記圧電膜と前記上部電極の間に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程を含むことを特徴と
する振動片の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−１８７１９５（Ｐ２０１０−１８７１９５Ａ）
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９８７９（Ｐ２００９−２９８７９）
【出願日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【出願人】（０００００３１０４）エプソントヨコム株式会社 (1,528)
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【出願人】（０００００３１０４）エプソントヨコム株式会社 (1,528)
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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