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公開番号2025057553
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-09
出願番号2023167261
出願日2023-09-28
発明の名称振動素子
出願人セイコーエプソン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H03H 9/24 20060101AFI20250402BHJP(基本電子回路)
要約【課題】消費電力の低減を図ることのできる振動素子を提供すること。
【解決手段】振動素子は、表裏関係にある第1面および第2面を有し、基部と、前記基部から延出している振動腕と、が形成されている振動基板と、前記振動腕の前記第1面に配置されている圧電素子と、を有し、前記圧電素子は、前記振動腕の第1面に配置されている第1電極と、前記第1電極の前記振動腕と反対側の面に配置されている圧電体層と、前記圧電体層の前記第1電極と反対側の面に配置されている第2電極と、を有し、前記振動基板の平面視において、前記振動腕が延出する第1方向に直交する方向を第2方向としたとき、前記振動腕の前記基部から前記第2電極の先端までの間の領域における前記第2方向の長さは、前記振動腕の基端における前記第2方向の長さ以上であり、前記第2電極の先端部において、前記第2電極の前記第2方向の長さが先端側に向かって減少している。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
表裏関係にある第１面および第２面を有し、基部と、前記基部から延出している振動腕と、が形成されている振動基板と、
前記振動腕の前記第１面に配置されている圧電素子と、を有し、
前記圧電素子は、
前記振動腕の第１面に配置されている第１電極と、
前記第１電極の前記振動腕と反対側の面に配置されている圧電体層と、
前記圧電体層の前記第１電極と反対側の面に配置されている第２電極と、を有し、
前記振動基板の平面視において、前記振動腕が延出する第１方向に直交する方向を第２方向としたとき、
前記振動腕の前記基部から前記第２電極の先端までの間の領域における前記第２方向の長さは、前記振動腕の基端における前記第２方向の長さ以上であり、
前記第２電極の先端部において、前記第２電極の前記第２方向の長さが先端側に向かって減少していることを特徴とする振動素子。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記第２電極の先端部は、丸み付けされている請求項１に記載の振動素子。
【請求項３】
前記第２電極の前記第２方向の長さが先端側に向けて連続的に減少している請求項１または２に記載の振動素子。
【請求項４】
前記第２電極の前記第２方向の長さが先端側に向けて段階的に減少している請求項１または２に記載の振動素子。
【請求項５】
前記第２電極の先端部は、複数に分岐している請求項１または２に記載の振動素子。
【請求項６】
表裏関係にある第１面および第２面を有し、基部と、前記基部から延出している振動腕と、が形成されている振動基板と、
前記振動腕の前記第１面に配置されている圧電素子と、を有し、
前記圧電素子は、
前記振動腕の第１面に配置されている第１電極と、
前記第１電極の前記振動腕と反対側の面に配置されている圧電体層と、
前記圧電体層の前記第１電極と反対側の面に配置されている第２電極と、を有し、
前記振動基板の平面視において、前記振動腕が延出する第１方向に直交する方向を第２方向としたとき、
前記振動腕の前記基部から前記第２電極の先端までの間の領域における前記第２方向の長さは、前記振動腕の基端における前記第２方向の長さ以上であり、
前記振動腕は、前記第１面に第１領域と、前記第１領域よりも基端側に位置する第２領域と、を有し、
前記第１領域の前記第２方向の長さは、前記第２領域の第２方向の長さ以下であり、
前記第１領域の面積に対する前記第１領域に配置されている前記第２電極の面積の割合は、前記第２領域の面積に対する前記第２領域に配置されている前記第２電極の面積の割合よりも小さいことを特徴とする振動素子。
【請求項７】
前記振動腕は、前記第２領域よりも基端側に位置する第３領域を有し、
前記第２領域の前記第２方向の長さは、前記第３領域の前記第２方向の長さ以下であり、
前記第２領域の面積に対する前記第２領域に配置されている前記第２電極の面積の割合は、前記第３領域の面積に対する前記第３領域に配置されている前記第２電極の面積の割合よりも小さい請求項６に記載の振動素子。
【請求項８】
前記第１領域、前記第２領域および前記第３領域には、それぞれ、孔が形成されている請求項７に記載の振動素子。
【請求項９】
前記孔は、前記第２電極の外縁に開口する切り欠きである請求項８に記載の振動素子。
【請求項１０】
前記振動基板は、シリコン基板から形成されている請求項１または６に記載の振動素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動素子に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１に記載された振動片は、基部と、基部から延出した３本の腕と、各腕の上面に配置された圧電素子と、を有する。また、各圧電素子は、腕の上面に配置された下部電極と、下部電極の上面に配置された圧電体層と、圧電体層の上面に配置された上部電極と、を有する。このような振動片は、両端の腕と中央部の腕とが逆相でＺ軸方向に屈曲振動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－１６４１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のような振動片では、腕の屈曲振動の振幅を大きくして振動片の等価直列抵抗Ｒ１を小さくするために圧電体層上に設ける上部電極を広く形成すると、振動片の等価並列静電容量Ｃ０が大きくなってしまう。等価並列静電容量Ｃ０が大きくなると、振動片の実効抵抗Ｒｅが増大してしまうため、振動片を発振させる際の消費電力が増大する。なお、負荷容量をＣＬとしたとき、実効抵抗Ｒｅは、Ｒｅ＝Ｒ１×（１＋Ｃ０／ＣＬ）
２
で表される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る振動素子は、表裏関係にある第１面および第２面を有し、基部と、前記基部から延出している振動腕と、が形成されている振動基板と、
前記振動腕の前記第１面に配置されている圧電素子と、を有し、
前記圧電素子は、
前記振動腕の第１面に配置されている第１電極と、
前記第１電極の前記振動腕と反対側の面に配置されている圧電体層と、
前記圧電体層の前記第１電極と反対側の面に配置されている第２電極と、を有し、
前記振動基板の平面視において、前記振動腕が延出する第１方向に直交する方向を第２方向としたとき、
前記振動腕の前記基部から前記第２電極の先端までの間の領域における前記第２方向の長さは、前記振動腕の基端における前記第２方向の長さ以上であり、
前記第２電極の先端部において、前記第２電極の前記第２方向の長さが先端側に向かって減少している。
【０００６】
本発明に係る振動素子は、表裏関係にある第１面および第２面を有し、基部と、前記基部から延出している振動腕と、が形成されている振動基板と、
前記振動腕の前記第１面に配置されている圧電素子と、を有し、
前記圧電素子は、
前記振動腕の第１面に配置されている第１電極と、
前記第１電極の前記振動腕と反対側の面に配置されている圧電体層と、
前記圧電体層の前記第１電極と反対側の面に配置されている第２電極と、を有し、
前記振動基板の平面視において、前記振動腕が延出する第１方向に直交する方向を第２方向としたとき、
前記振動腕の前記基部から前記第２電極の先端までの間の領域における前記第２方向の長さは、前記振動腕の基端における前記第２方向の長さ以上であり、
前記振動腕は、前記第１面に第１領域と、前記第１領域よりも基端側に位置する第２領域と、を有し、
前記第１領域の前記第２方向の長さは、前記第２領域の第２方向の長さ以下であり、
前記第１領域の面積に対する前記第１領域に配置されている前記第２電極の面積の割合は、前記第２領域の面積に対する前記第２領域に配置されている前記第２電極の面積の割合よりも小さい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
第１実施形態に係るＭＥＭＳ素子の平面図である。
図１中のＡ－Ａ線断面図である。
ＭＥＭＳ素子が有する振動素子の平面図である。
振動素子が有する振動腕の断面図である。
振動素子の変形例を示す平面図である。
振動腕が屈曲変形したときの応力分布を示す図である。
第２実施形態に係る振動素子を示す平面図である。
第３実施形態に係る振動素子を示す平面図である。
第４実施形態に係る振動素子を示す平面図である。
第５実施形態に係る振動素子を示す平面図である。
第６実施形態に係る振動素子を示す平面図である。
第７実施形態に係る振動素子を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の振動素子を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
【０００９】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係るＭＥＭＳ素子の平面図である。図２は、図１中のＡ－Ａ線断面図である。図３は、ＭＥＭＳ素子が有する振動素子の平面図である。図４は、振動素子が有する振動腕の断面図である。図５は、振動素子の変形例を示す平面図である。図６は、振動腕が屈曲変形したときの応力分布を示す図である。
【００１０】
なお、説明の便宜上、図１ないし図５の各図には、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示している。また、Ｘ軸に沿う方向をＸ軸方向、Ｙ軸に沿う方向をＹ軸方向およびＺ軸に沿う方向をＺ軸方向とも言う。そして、Ｘ軸方向が「第２方向」に相当し、Ｙ軸方向が「第１方向」に相当する。また、各軸の矢印側を「プラス側」、反対側を「マイナス側」とも言う。また、Ｚ軸方向のプラス側を「上」、マイナス側を「下」とも言う。
（【００１１】以降は省略されています）

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