振動片および振動子
【課題】下地層の拡散を抑制して良好な周波数温度特性を安定して得ることのできる振動
片、および振動子を提供する。
【解決手段】周波数温度依存性を有する振動体１１の表面に、ヤング率と熱膨張係数の少
なくとも一方の温度特性曲線上に変曲点と極値の少なくとも一方を有する温度特性補正部
２８を設け、温度特性補正部２８の振動体１１とは反対側に、温度特性補正部２８を構成
する下地層３２が拡散する性質を持つ電極部２４を積層させ、温度特性補正部２８と電極
部２４との間に下地層３２の拡散を防止する拡散防止層２６を設け、温度特性補正部２８
におけるヤング率と熱膨張係数の少なくとも一方が変曲点となる温度と極値となる温度の
少なくとも一方が、前記振動体の動作温度範囲内としたことを特徴とする。
片、および振動子を提供する。
【解決手段】周波数温度依存性を有する振動体１１の表面に、ヤング率と熱膨張係数の少
なくとも一方の温度特性曲線上に変曲点と極値の少なくとも一方を有する温度特性補正部
２８を設け、温度特性補正部２８の振動体１１とは反対側に、温度特性補正部２８を構成
する下地層３２が拡散する性質を持つ電極部２４を積層させ、温度特性補正部２８と電極
部２４との間に下地層３２の拡散を防止する拡散防止層２６を設け、温度特性補正部２８
におけるヤング率と熱膨張係数の少なくとも一方が変曲点となる温度と極値となる温度の
少なくとも一方が、前記振動体の動作温度範囲内としたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は振動片、およびこれを実装した振動子に係り、特に周波数温度特性の良好な振
動片および振動子に関する。
【背景技術】
【０００２】
周波数温度依存性を有する振動体において、周波数温度特性を改善する事は長きに亙る
課題とされてきた。特に、周波数温度特性を示す曲線が２次関数的に変化することが知ら
れている水晶を用いた屈曲振動片では、その周波数温度特性を改善するための種々の技術
が開示されている。
【０００３】
例えば特許文献１に開示されている技術は、音叉型振動片に関する技術であり、振動腕
の屈曲方向をＸＹ′面、Ｙ′Ｚ′面の２方向とし、１つの屈曲振動片により２つの屈曲振
動を生じさせ、これらを結合させることでいずれか１方の振動の周波数温度特性を改善さ
せるというものである。
【０００４】
また、特許文献２に開示されている技術は、やはり音叉型振動片に関するものであり、
従来コンタクトメタルとしてＡｕやＡｇの下層に形成されていたＣｒの膜厚を所定の範囲
で厚くすることで、Ｃｒ形成部分に生ずる応力が振動特性に影響を与え、周波数温度特性
が改善されるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５４−４０５８９号公報
【特許文献２】特開２００５−１３６４９９号公報
【非特許文献】
【０００６】
図３の引用元は以下の通り。
【非特許文献１】R.Street, ”Elasticity and Anelasticity of Chromium”, Physical Review Letters, Vol.10, No.6, pp.210-211, 1963. 図４の引用元は以下の通り。
【非特許文献２】D.F.McMorrow, J.Jensen, H.M.Ronnow, ”Magnetism in Metals”, Mat.Fys.Medd.Dan.Vid.Selsk.45(1997).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記技術によれば確かに、周波数温度特性の改善を見ることができる。しかし、特許文
献１に開示されている技術は２つの振動を結合するものであり、各振動の制御が困難であ
るという問題が生ずる。
【０００８】
また、特許文献２に開示されている技術は、周波数温度特性が改善される原因が不明確
であると共に、電極層として形成されたＡｕやＡｇに対し、下層（下地層）に形成された
Ｃｒが拡散し、これにより金属膜の特性が変化し、周波数温度特性が経時的に変化したり
、不安定になったりするといった問題があった。
【０００９】
そこで本発明では、金属膜の膜厚の変化により周波数温度特性が改善される要因を究明
すると共に、下地層の拡散を抑制して良好な周波数温度特性を安定して得ることのできる
振動片、および振動子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上述の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
形態又は適用例として実現することが可能である。
【００１１】
［適用例１］周波数温度依存性を有する振動体の表面に、ヤング率と熱膨張係数の少な
くとも一方の温度特性曲線上に変曲点と極値の少なくとも一方を有する第１金属層を設け
、前記第１金属層の前記振動体側とは反対側に第２金属層を積層させ、前記第１金属層と
前記第２金属層との間に前記第１金属層の拡散を防止する拡散防止層を設け、前記第１金
属層におけるヤング率と熱膨張係数の少なくとも一方が、変曲点となる温度と極値となる
温度の少なくとも一方を、前記振動体の動作温度範囲内に有することを特徴とする振動片
。
このような特徴を有する振動片であれば、良好な周波数温度特性を安定して得ることが
可能となる。
【００１２】
［適用例２］適用例１に記載の振動片であって、前記第１金属層は多元素から成る合金
層または、複数の単元素から成る金属膜間の拡散によって生ずる合金層であり、前記第２
金属層は単元素から成る金属層または多元素から成る合金層であることを特徴とする振動
片。
このような特徴を有する振動片によれば、ヤング率と熱膨張係数の少なくとも一方の変
曲点となる温度や極値となる温度に基づいて、振動片の動作温度範囲内の温度を考慮して
適宜選択することが可能となり、目的、使用環境に応じて良好な周波数温度特性を得るこ
とのできる振動片を製造することが可能となる。
【００１３】
［適用例３］適用例１または適用例２に記載の振動片であって、前記変曲点となる温度
または前記極値となる温度が、ネール温度であることを特徴とする振動片。
ネール温度は反強磁性体が常磁性状態へ転移する温度であるため、ヤング率の極値が現
れることとなり、周波数温度特性の改善を確実に成すことができる。
【００１４】
［適用例４］適用例１乃至適用例３のいずれか１項に記載の振動片であって、前記第１
金属層がＣｒを下地層として上層をＡｕとした金属層またはＣｒ−Ａｕ合金により構成さ
れる金属層から成り、前記第２金属層がＡｕから成ることを特徴とする振動片。
このような構成とした場合、製造段階において第１金属層を構成するＣｒとＡｕ間にお
いて拡散が生じ、第１金属層に温度特性補正部としての合金が生成され、周波数温度特性
の良化が図られる。第１金属層と第２金属層との間には拡散防止層が設けられているため
、Ｃｒが第２金属層を構成するＡｕにまで拡散を生じさせる虞は無く、第１金属層におい
て合金が生成された後においては周波数温度特性が経時的に変化する虞が無い。
【００１５】
［適用例５］適用例４に記載の振動片であって、前記Ｃｒ−Ａｕ合金により構成される
金属層におけるＡｕのＣｒに対する含有量が原子百分率で０．５％ａｔｍ以下であること
を特徴とする振動片。
このような割合でＣｒ膜とＡｕ膜を成膜すれば、製造段階においてＣｒはＡｕに拡散し
きることができる。これにより振動片形成後に熱等が加えられたとしても、Ａｕに対する
Ｃｒの拡散の進行に伴う周波数温度特性の変動が生ずる虞が無い。
【００１６】
［適用例６］適用例１乃至適用例５のいずれか１項に記載の振動片であって、前記拡散
防止層がＡｇまたはＮｉのいずれか一方であることを特徴とする振動片。
ＡｇやＮｉは、ＡｕやＣｒに対する拡散も生じさせず、導電性も高いため、振動子とし
て見た場合の高いＱ値を維持することができる。
【００１７】
［適用例７］適用例１乃至適用例６のいずれか一項に記載の振動片をパッケージ内部に
実装したことを特徴とする振動子。
このような特徴を有する振動子によれば、広い温度範囲において良好な周波数温度特性
を得ることができる信頼性の高い振動子とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態に係る振動片の構成を示す図である。
【図２】温度特性補正部としてのＣｒの膜厚変化に対する周波数温度特性の変化を示すグラフである。
【図３】Ｃｒのヤング率の変化と温度との関係を示すグラフである。
【図４】Ｃｒのネール温度の変化と合金化における金属の含有率との関係を示すグラフである。
【図５】第２の実施形態に係る振動片の特徴部分としての振動腕の構成を示す図である。
【図６】第３の実施形態に係る振動片の特徴部分としての振動腕の構成を示す図である。
【図７】第４の実施形態に係る振動片の特徴部分としての振動腕の構成を示す図である。
【図８】厚み滑り振動を主振動とする振動片の例を示す図である。
【図９】弾性表面波を主振動とする振動片の例を示す図である。
【図１０】発明に係る振動子の断面構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の振動片および振動子に係る実施の形態について、図面を参照しつつ詳細
に説明する。
まず、図１を参照して、本発明の振動片に係る第１の実施形態について説明する。なお
、図１において、図１（Ａ）は振動片の平面図であり、図１（Ｂ）は同じ（Ａ）における
Ａ−Ａ断面を示す図である。
【００２０】
本実施形態に係る振動片１０は、周波数温度依存性を有する振動体を構成する素子片の
材料として水晶を用いた場合を例に挙げて説明する。また、振動モードとしては、屈曲振
動を主振動とする音叉型の形態を例に挙げて説明することとする。
【００２１】
本実施形態に係る振動片１０は、振動体１１と、この振動体１１に形成された金属膜１
６とより成る。振動体１１は圧電効果を奏する水晶で構成され、基部１２と、この基部１
２から延設された一対の振動腕１４ａ，１４ｂとを有する、いわゆる音叉型の体を成す。
金属膜１６は、第１金属層となる温度特性補正部２８と、第２金属層となる電極部２４と
を有し、第１金属層と第２金属層との間には、拡散防止層２６が設けられて成る。換言す
ると、温度特性補正部２８は振動体１１の表面に形成され、電極部２４は温度特性補正部
２８における振動体１１とは反対側に設けられ、温度特性補正部２８と電極部２４との間
に拡散防止層２６が形成されるということができる。なお電極部２４は、振動を励起する
ための励振電極、１８ａ，１８ｂ、駆動信号や検出信号を入出力するための入出力電極２
２ａ，２２ｂ、および励振電極１８ａ，１８ｂと入出力電極２２ａ，２２ｂとを接続する
引出し電極２０ａ，２０ｂとに区分される。
【００２２】
本実施形態では、第１金属層としての温度特性補正部２８を下地層３２（例えばクロム
（Ｃｒ））と上層３０（例えば金（Ａｕ））で構成し、電極部２４はＡｕで構成し、拡散
防止層２６は銀（Ａｇ）またはニッケル（Ｎｉ）で構成している。温度特性補正部２８を
構成する金属のうち、下地層３２としてのＣｒは振動体１１として採用する水晶に対する
密着性が良好で、コンタクトメタルとして優れており、上層３０としてのＡｕは詳細を後
述する理由によりＣｒを意図的に拡散させることでネール温度やスピンフリップ温度等を
制御する。また、Ａｕは電気抵抗が極めて低く、安定しており、酸化等の影響を受け難く
、経年劣化による性質変化が少ないために、電極部２４の構成部材としても採用した。さ
らに、拡散防止層２６としてＡｇやＮｉを採用したことは、高温が加えられた場合であっ
ても、ＡｕへのＣｒの拡散（第１金属層から第２金属層への拡散）を防止することができ
、周波数温度特性の経時的変化を防止することができるからである。
【００２３】
ここで、温度特性補正部２８を構成するＣｒとＡｕとの関係は、下地層３２であるＣｒ
を基準として上層３０であるＡｕの割合を定めると良い。具体的には、原子百分率（原子
パーセント：％ａｔｍ）で、ＡｕはＣｒの０．５％ａｔｍ以下の含有量とすると良い。こ
のような割合でＣｒとＡｕを成膜することで、製造段階においてＡｕに対してＣｒが拡散
しきることができ、金属膜１６を形成した後に未拡散のＡｕの拡散が進行する虞を無くす
ことができるのである。
【００２４】
Ｃｒが周波数温度特性に影響を与える事は、実験により得られた図２から読み取ること
ができる。実験は、振動体の表面にＣｒ膜、Ｃｒ膜の上層にＡｕ膜を形成して行ったもの
で、図２に示すように、Ａｕの膜厚を一定（５００Å）としてＣｒの膜厚を１５００Å（
図２（Ａ））、２０００Å（図２（Ｂ））、２５００Å（図２（Ｃ））と変化させること
により、振動子としての周波数温度特性がどのように変化するかを記録したものである。
周波数温度特性の変化の様子としては、Ｃｒの膜厚を厚くして行くことにより、頂点温度
（接線の傾きが０となる温度）の左側、すなわち頂点温度よりも低い温度側において、周
波数変動量が少なくなっていることが読み取れる。
【００２５】
ここで、振動子の共振周波数は、振動体１１における振動部の長さ、幅、厚さ、振動体
１１を構成する物質の密度、境界条件、および弾性定数等の要素から算出することができ
る。そして、振動部に形成した金属膜の膜厚や特性の変化に起因して変動する要素として
は、弾性定数を挙げることができる。弾性定数を構成する要素のうち、温度変化により変
動する要素としてヤング率や熱膨張係数が存在する。このため、振動子の共振周波数の温
度依存は、ヤング率や熱膨張係数の変化によっても、もたらされるものであることが考え
られる。
【００２６】
以下、Ｃｒの膜厚の変化に伴う低温側における周波数温度特性の改善に関して考察する
。
図３は、固体Ｃｒのヤング率の変化を示すグラフである。図３からも読み取れるように
、Ｃｒのヤング率は、１２０Ｋ（スピンフリップ温度：変曲点）と３１０Ｋ（ネール温度
：極値）において急激な変化を示すことが解る。
【００２７】
振動子の動作温度範囲を−５５℃〜＋１２５℃、好適には−４０℃〜＋８５℃とした場
合、１２０Ｋは−１５３℃であり、３１０Ｋは＋３７℃であるから、Ｃｒにおいてはネー
ル温度が振動子の動作温度範囲内に存在するといえる。ここでネール温度とは、反強磁性
体が常磁性体状態へ転移する温度をいう。なお、反強磁性とは、隣り合うスピンがそれぞ
れ反対方向を向いて整列し、全体として磁気モーメントを持たない物性の磁性である。ま
た、常磁性とは、外部磁場がないときには磁化を持たず、磁場を印加するとその方向に弱
く磁化する磁性である。つまり、ヤング率の急激な変化は、磁性体の状態転移に伴って生
ずるものであるといえる。
【００２８】
そして、反強磁性体は、ネール温度において常磁性体からの転移を受けることで磁気モ
ーメントが消失することにより、大きな体積変化を生じさせることが知られていることよ
り、反強磁性体におけるネール温度では、熱膨張係数にも変化がもたらされるということ
ができる。
【００２９】
Ｃｒは、膜厚の相違による圧縮応力、および伸張応力の変化に伴い、ネール温度が変化
することが知られている。具体的には、固体Ｃｒに比して薄膜化されたＣｒのネール温度
は、振動体１１の熱膨張係数やＣｒの膜厚にも依存して、低温側あるいは高温側へシフト
するのである。図２を参酌すると、図２（Ａ）では周波数変動量の改善（周波数変動量の
低減）に寄与する変曲点は見ることができず、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）ではその変曲点が
頂点温度よりも低温側で発生している。そして図２（Ｂ）、図２（Ｃ）と膜厚を厚くする
毎に変曲点が頂点温度へ近づき（高温側へシフトし）、周波数変動量の改善される温度範
囲（温度が低くなるほど接線の傾きが小さくなる温度領域）も頂点温度に近づく。これは
、薄膜化したＣｒの膜厚を厚くすることにより、ネール温度が高温側へシフトしたことに
よるものである。図２から、少なくともＣｒ膜厚を２０００Å以上２５００Å以下にする
ことで周波数変動量が低減されることは明らかであるが、Ｃｒ膜厚を２５００Å以上にし
た場合においても、Ｃｒ膜のネール温度が振動子の動作温度範囲内に存在していれば、周
波数変動量の低減は達成できる。
【００３０】
そして、Ｃｒの薄膜化に伴うネール温度の低下には、以下のような現象も起因している
と考える。ここで、ＣｒとＡｕの間には、ＡｕがＣｒ層に拡散した合金層が存在する。こ
こで図４に示すＣｒの合金化に伴うネール温度の変化を参酌すると、Ａｕの含有率の増加
は、Ｃｒのネール温度の低下を招くことを読み取ることができる。
【００３１】
つまり、Ｃｒの膜厚が薄い場合には、拡散するＡｕの割合、すなわち合金層におけるＡ
ｕの含有率が高くなるため、単純にＣｒを薄膜化した場合よりもネール温度が低下したと
考えられる。そして、Ｃｒの膜厚を厚くした場合には、Ａｕの含有率は当然に下がり、合
金化されない層も生ずることとなるため、実効的なネール温度が上昇し、Ｃｒの膜厚を２
５００Åとした場合には、ネール温度が０℃近傍に至ったものと考えられる。なお、上記
実験からは、Ｃｒの膜厚を２０００Å以上とすることで、温度特性補正部としての効果、
すなわち周波数温度特性改善効果を奏するということが言える。
【００３２】
このため、本実施形態においては、温度特性補正部２８を構成するＡｕの膜厚は、Ｃｒ
を２０００Åとした際に、原子百分率において０．５％ａｔｍ以下の含有量となるように
定めれば良い。このような構成とすることにより、周波数温度特性の改善を図れると共に
、金属膜１６を形成した後に未拡散のＡｕの拡散の進行が生じ得なくなり、経時的に周波
数温度特性が変化してしまう虞が無くなる。なお、第２金属層としてのＡｕと第１金属層
との間には拡散防止層２６としてのＡｇ膜が設けられているため、表面における第２金属
層にＣｒの拡散が広がる虞も無い。
【００３３】
また、実施形態に係る振動片１０によれば上記のように、周波数温度特性が改善される
原因が明確となったため、シミュレーションによる振動特性の解析が可能となり、開発コ
ストの削減を図ることが可能となる。
【００３４】
次に、本発明の振動片に係る第２の実施形態について、図５を参照して説明する。なお
、本実施形態に係る振動片の殆どの構成は、上述した第１の実施形態に係る振動片と同様
である。よって、その機能を同一とする箇所については図面に同一符号を付して詳細な説
明を省略すると共に、振動片の全体構造については、図１（Ａ）に示した図を援用するこ
ととする。
【００３５】
本実施形態に係る振動片は、温度特性補正部２８を構成する金属膜を予め、Ｃｒを主体
とした合金、具体的にはＣｒ−Ａｕ合金により構成したことを特徴としている。なおＣｒ
に対するＡｕの含有率は、上記第１の実施形態と同様に、原子百分率で０．５％ａｔｍ以
下とする。
【００３６】
このような構成とすることによれば、ＣｒとＡｕの膜厚比を定める必要が無くなり、か
つ製造工程においては、成膜工程を１つ減らすことが可能となり、生産性を向上させるこ
とができる。なお、周波数温度特性の改善効果を得るためには、本実施形態に係る温度特
性補正部２８の膜厚を、上述した第１の実施形態に係る振動片１０における温度特性補正
部２８（下地層３２（Ｃｒ膜）＋上層３０（Ａｕ膜））の厚みと同等とする必要がある。
【００３７】
次に、本発明の振動片に係る第３の実施形態について、図６を参照して説明する。なお
、本実施形態に係る振動片も、その殆どの構成は上述した第１の実施形態に係る振動片と
同様である。よって、その機能を同一とする箇所については図面に同一符号を付して詳細
な説明を省略すると共に、振動片の全体構造については、図１（Ａ）に示した図を援用す
ることとする。
【００３８】
上述したように、温度特性補正部による周波数温度特性の改善効果は、膜厚の違いや合
金化により変化することが解る。そこで本実施形態に係る振動片１０では、振動腕１４ａ
，１４ｂの表裏面と側面、すなわち電圧を印加する際に電位が異なることとなる金属膜１
６において、温度特性補正部２８ａ，２８ｂの膜厚、すなわちＣｒ（下地層３２）の膜厚
とこれを拡散させるＡｕ（上層３０）の膜厚を異ならせるか、Ｃｒ−Ａｕ合金の膜厚また
はＣｒ−Ａｕ合金におけるＡｕの含有量を異ならせる構成とした。
【００３９】
このような構成とすることにより、１つの振動体１１に対してネール温度の異なる２つ
（２種類）の温度特性補正部２８ａ，２８ｂを備えることとなる。これにより、振動子の
周波数温度特性の改善は、それぞれの温度特性補正部２８ａ，２８ｂにおけるネール温度
にて成されることとなる。よって、動作温度範囲内における周波数変動量は、１種類の温
度特性補正部により補正される場合よりもさらに小さくなり、周波数温度特性を示す曲線
をよりフラットなものとすることができる。
【００４０】
次に、本発明の振動片に係る第４の実施形態について、図７を参照して説明する。なお
、本実施形態に係る振動片も、その殆どの構成は上述した第１の実施形態に係る振動片と
同様である。よって、その機能を同一とする箇所については図面に同一符号を付して詳細
な説明を省略すると共に、振動片の全体構造については、図１（Ａ）に示した図を援用す
ることとする。
【００４１】
本実施形態に係る振動片１０は、屈曲部において電位の異なる電極部の温度特性補正部
２８ａ，２８ｂを、種類の異なる金属を用いて構成したことを特徴としている。
【００４２】
ここで、２種類の温度特性補正部２８ａ，２８ｂは、ヤング率の極値が振動子における
周波数温度特性の頂点温度よりも高温側に位置するものと、低温側に位置するものとする
ことが望ましい。第１の実施形態等で温度特性補正部として使用したＣｒは、ヤング率の
極値であるネール温度が周波数温度特性の頂点温度よりも低温側に位置していた。このた
め、周波数温度特性はもっぱら、頂点温度よりも低温側で改善されることとなっていた。
このため、ヤング率の極値が周波数温度特性の頂点温度よりも高温側に位置する部材を温
度特性補正部材の１つとして採用することによれば、周波数温度特性の頂点温度よりも高
温側においても、周波数温度特性の改善を図ることができると考えられるからである。
【００４３】
具体的には、振動腕１４ａの表裏面に形成される励振電極１８ａの温度特性補正部２８
ａをＣｒ（下地層３２ａ）とＡｕ（上層３０）により構成した場合、振動腕１４ａの側面
に形成される励振電極１８ｂの温度特性補正部２８ｂはＣｒＯ２（二酸化クロム：下地層
３２ｂ）とＡｕ（上層３０）により構成するのである。
【００４４】
ここで、ＣｒＯ２は、強磁性体であるため、ヤング率が極値を示す温度はキュリー温度
と称される。なお、キュリー温度とは、強磁性体が常磁性体に変化する転移温度である。
ＣｒＯ２のキュリー温度は３８６Ｋ（１１３℃）であるため、図２に示した周波数温度特
性の頂点温度（約３０℃）よりも高温側に位置し、かつ振動子の動作温度範囲を−５５℃
〜＋１２５℃としたならば、その範囲内に入る温度であり、Ａｕとの合金化によれば低温
化され、−４０℃〜＋８５℃の動作温度範囲内にも入るものと考えられる。よって、この
ような組み合わせで温度特性補正部２８ａ，２８ｂを構成した場合、周波数温度特性にお
ける頂点温度の高温側と低温側の双方で周波数変動量の減少を促すことができ、動作温度
範囲内の全範囲において周波数温度特性を改善することができる。
【００４５】
また当然に、２つの温度特性補正部２８ａ，２８ｂをＣｒ−Ａｕの合金とＣｒＯ２−Ａ
ｕの合金で構成しても良い。
【００４６】
また、上記実施形態ではいずれも、ＣｒやＣｒＯ２を主体としてＡｕへの拡散を前提に
温度特性補正部を構成する旨記載した。しかしながら、薄膜のネール温度やキュリー温度
が振動子の動作温度範囲内にある導電体であれば、温度特性補正部を単一の物質により構
成しても良い。このような場合であっても、第１金属層としての温度特性補正部と第２金
属層としての電極部との間には拡散防止層が配されるため、両者間での拡散に伴う周波数
温度特性の経時的変化を防止することができるため、本発明としての効果に変わりは無い
からである。
【００４７】
また、上記実施形態ではいずれも、主振動を屈曲振動とし、振動片の形態を音叉型とし
て説明した。しかしながら本発明に係る振動片の形態はこれに限られるものでは無い。
【００４８】
例えば、主振動を厚み滑り振動とした場合には、図８に示すような振動片とすれば良い
。具体的には、ＡＴカットと呼ばれるカット角で切り出された平板状の振動体４１と、金
属膜４２とから構成される。金属膜４２は、振動体４１の表面に形成された第１金属層で
ある温度特製補正部５０と、温度特性補正部５０の上層に設けられる第２金属層としての
電極部４９、および電極部４９と温度特性補正部５０との間に配される拡散防止層５６と
から成る。ここで温度特性補正部５０は、振動体４１の表面に下地層５４としてのＣｒ膜
、振動体１１と反対側のＣｒ膜の主面に上層５２としてのＡｕ膜を形成している。なお電
極部４９は、励振電極４４、入出力電極４８、および引出し電極４６とに分別することが
でき、励振電極４４は振動体４１の表裏における主面の対応する位置に形成される。また
、温度特性補正部５０は、励振電極４４を構成する電極部４９の下層にのみ設ける構成と
しても良い。
【００４９】
このような構成の振動片４０において温度特性補正部５０を構成する部材としては、上
記種々の実施形態と同様に、Ｃｒ、あるいはＣｒを主体とした合金とすれば良い。また、
電極部４９を構成する部材としては、Ａｕとすれば良い。なおこのような構成の振動片４
０において、温度特性補正部５０を構成する主体となる金属は、振動体４１の表裏面にお
いて異なるネール温度、あるいはキュリー温度を示す材質としても良い。
【００５０】
また、主振動を弾性表面波とした場合には、図９に示すような振動片（弾性表面波素子
片）とすれば良い。なお、図９において、図９（Ａ）は弾性表面波素子片を示す平面図で
あり、図９（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＡ−Ａ断面を示す図である。
【００５１】
弾性表面波素子片６０は、例えばＳＴカットと呼ばれる素子片を振動体６１とし、当該
振動体６１の一方の主面に、励振電極としてのＩＤＴ６４や入出力電極６８、および反射
器６６としての役割を担う金属膜６２を構成する。金属膜は、第１金属層としての温度特
性補正部７０を下地層７４であるＣｒと上層７２であるＡｕ、あるいはＣｒを主体とした
Ｃｒ−Ａｕ合金により構成し、第２金属層としての電極部７８をＡｌで構成し、第１金属
層と第２金属層との間にＡｇから成る拡散防止層７６を形成すれば良い。
【００５２】
また、輪郭振動であるラーメモードを主振動とする振動片の構成については、振動体と
してＬＱ１ＴカットやＬＱ２Ｔカットと呼ばれるカット角で切り出された水晶片を用いれ
ば、金属膜の形成形態として厚み滑り振動を主振動とする振動片と同様な形態を採ること
で、本発明の振動片の一部とすることができる。
【００５３】
なお、このような振動モードを主振動とする振動片の他にも、捻り振動や境界波（スト
ンリー波やメルフェル・ツルヌワ波）などを主振動とする振動片も、上記のようにして金
属膜を構成することで、本発明の一部とみなすことができる。
また、上記実施形態では振動体として水晶を用いたが、周波数温度特性の改善に関し、
上記実施形態と同様な効果を得ることができるものであれば、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐ
ｂＺｒＴｉＯ３）やニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａ
Ｏ３）、リチウムトリボレート（ＬｉＢ３Ｏ５）、硝酸カリウム（ＫＮＯ３）等の圧電体
や、半導体、すなわち圧電体以外の物質であっても良い。
【００５４】
次に、本発明に係る振動子について、図１０を参照して説明する。
本実施形態に係る振動子１００は、上述した振動片１０（４０，６０）のいずれかと、
この振動片１０を収容するパッケージ１１０、およびパッケージ１１０の開口部を封止す
るリッド１２０とを主な構成要素としている。
【００５５】
パッケージ１１０は、セラミックグリーンシート等を積層して焼成した箱体であり、凹
状に形成されたキャビティ内部には、振動片１０を実装するための内部実装電極１１２が
形成されている。パッケージ１１０の外部には、底面に、外部実装端子１１４が形成され
ている。外部実装端子１１４は、図示しないスルーホール等を介して、内部実装電極１１
２と電気的に接続されている。
【００５６】
リッド１２０は、本実施形態の場合には平板状を成す。構成部材としては、金属または
ガラスが採用されることが多い。いずれの部材を採用する場合であっても、線膨張係数が
パッケージ１１０の構成部材と近似したものを採用することが望ましい。
【００５７】
上記のような構成のパッケージ１１０に対し、振動片１０を実装する。振動片１０の実
装には、導電性接着剤１１６を用いる。導電性接着剤１１６を内部実装電極１１２に塗布
し、塗布した導電性接着剤１１６に対して振動片１０の入出力電極を接合させるのである
。
【００５８】
振動片１０を実装したパッケージ１１０の開口部を封止する際、リッド１２０は接合部
材１１８を介して接合される。接合部材１１８は、リッド１２０を構成する部材により異
なる。例えばリッド１２０が金属であった場合、接合部材１１８には低融点金属で構成さ
れたシールリングを用いる。一方、リッドがガラスであった場合、接合部材１１８には低
融点ガラスを採用する。
【００５９】
このような構成の振動子は、周波数温度特性が改善され、広い温度範囲において高い信
頼性を持つ振動子とすることができる。
【符号の説明】
【００６０】
１０………振動片、１１………振動体、１２………基部、１４ａ，１４ｂ………振動腕
、１６………金属膜、１８ａ，１８ｂ………励振電極、２０ａ，２０ｂ………引き出し電
極、２２ａ，２２ｂ………入出力電極、２４………電極部、２６………拡散防止層、２８
………温度特性補正部、３０………上層、３２………下地層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は振動片、およびこれを実装した振動子に係り、特に周波数温度特性の良好な振
動片および振動子に関する。
【背景技術】
【０００２】
周波数温度依存性を有する振動体において、周波数温度特性を改善する事は長きに亙る
課題とされてきた。特に、周波数温度特性を示す曲線が２次関数的に変化することが知ら
れている水晶を用いた屈曲振動片では、その周波数温度特性を改善するための種々の技術
が開示されている。
【０００３】
例えば特許文献１に開示されている技術は、音叉型振動片に関する技術であり、振動腕
の屈曲方向をＸＹ′面、Ｙ′Ｚ′面の２方向とし、１つの屈曲振動片により２つの屈曲振
動を生じさせ、これらを結合させることでいずれか１方の振動の周波数温度特性を改善さ
せるというものである。
【０００４】
また、特許文献２に開示されている技術は、やはり音叉型振動片に関するものであり、
従来コンタクトメタルとしてＡｕやＡｇの下層に形成されていたＣｒの膜厚を所定の範囲
で厚くすることで、Ｃｒ形成部分に生ずる応力が振動特性に影響を与え、周波数温度特性
が改善されるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５４−４０５８９号公報
【特許文献２】特開２００５−１３６４９９号公報
【非特許文献】
【０００６】
図３の引用元は以下の通り。
【非特許文献１】R.Street, ”Elasticity and Anelasticity of Chromium”, Physical Review Letters, Vol.10, No.6, pp.210-211, 1963. 図４の引用元は以下の通り。
【非特許文献２】D.F.McMorrow, J.Jensen, H.M.Ronnow, ”Magnetism in Metals”, Mat.Fys.Medd.Dan.Vid.Selsk.45(1997).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記技術によれば確かに、周波数温度特性の改善を見ることができる。しかし、特許文
献１に開示されている技術は２つの振動を結合するものであり、各振動の制御が困難であ
るという問題が生ずる。
【０００８】
また、特許文献２に開示されている技術は、周波数温度特性が改善される原因が不明確
であると共に、電極層として形成されたＡｕやＡｇに対し、下層（下地層）に形成された
Ｃｒが拡散し、これにより金属膜の特性が変化し、周波数温度特性が経時的に変化したり
、不安定になったりするといった問題があった。
【０００９】
そこで本発明では、金属膜の膜厚の変化により周波数温度特性が改善される要因を究明
すると共に、下地層の拡散を抑制して良好な周波数温度特性を安定して得ることのできる
振動片、および振動子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上述の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
形態又は適用例として実現することが可能である。
【００１１】
［適用例１］周波数温度依存性を有する振動体の表面に、ヤング率と熱膨張係数の少な
くとも一方の温度特性曲線上に変曲点と極値の少なくとも一方を有する第１金属層を設け
、前記第１金属層の前記振動体側とは反対側に第２金属層を積層させ、前記第１金属層と
前記第２金属層との間に前記第１金属層の拡散を防止する拡散防止層を設け、前記第１金
属層におけるヤング率と熱膨張係数の少なくとも一方が、変曲点となる温度と極値となる
温度の少なくとも一方を、前記振動体の動作温度範囲内に有することを特徴とする振動片
。
このような特徴を有する振動片であれば、良好な周波数温度特性を安定して得ることが
可能となる。
【００１２】
［適用例２］適用例１に記載の振動片であって、前記第１金属層は多元素から成る合金
層または、複数の単元素から成る金属膜間の拡散によって生ずる合金層であり、前記第２
金属層は単元素から成る金属層または多元素から成る合金層であることを特徴とする振動
片。
このような特徴を有する振動片によれば、ヤング率と熱膨張係数の少なくとも一方の変
曲点となる温度や極値となる温度に基づいて、振動片の動作温度範囲内の温度を考慮して
適宜選択することが可能となり、目的、使用環境に応じて良好な周波数温度特性を得るこ
とのできる振動片を製造することが可能となる。
【００１３】
［適用例３］適用例１または適用例２に記載の振動片であって、前記変曲点となる温度
または前記極値となる温度が、ネール温度であることを特徴とする振動片。
ネール温度は反強磁性体が常磁性状態へ転移する温度であるため、ヤング率の極値が現
れることとなり、周波数温度特性の改善を確実に成すことができる。
【００１４】
［適用例４］適用例１乃至適用例３のいずれか１項に記載の振動片であって、前記第１
金属層がＣｒを下地層として上層をＡｕとした金属層またはＣｒ−Ａｕ合金により構成さ
れる金属層から成り、前記第２金属層がＡｕから成ることを特徴とする振動片。
このような構成とした場合、製造段階において第１金属層を構成するＣｒとＡｕ間にお
いて拡散が生じ、第１金属層に温度特性補正部としての合金が生成され、周波数温度特性
の良化が図られる。第１金属層と第２金属層との間には拡散防止層が設けられているため
、Ｃｒが第２金属層を構成するＡｕにまで拡散を生じさせる虞は無く、第１金属層におい
て合金が生成された後においては周波数温度特性が経時的に変化する虞が無い。
【００１５】
［適用例５］適用例４に記載の振動片であって、前記Ｃｒ−Ａｕ合金により構成される
金属層におけるＡｕのＣｒに対する含有量が原子百分率で０．５％ａｔｍ以下であること
を特徴とする振動片。
このような割合でＣｒ膜とＡｕ膜を成膜すれば、製造段階においてＣｒはＡｕに拡散し
きることができる。これにより振動片形成後に熱等が加えられたとしても、Ａｕに対する
Ｃｒの拡散の進行に伴う周波数温度特性の変動が生ずる虞が無い。
【００１６】
［適用例６］適用例１乃至適用例５のいずれか１項に記載の振動片であって、前記拡散
防止層がＡｇまたはＮｉのいずれか一方であることを特徴とする振動片。
ＡｇやＮｉは、ＡｕやＣｒに対する拡散も生じさせず、導電性も高いため、振動子とし
て見た場合の高いＱ値を維持することができる。
【００１７】
［適用例７］適用例１乃至適用例６のいずれか一項に記載の振動片をパッケージ内部に
実装したことを特徴とする振動子。
このような特徴を有する振動子によれば、広い温度範囲において良好な周波数温度特性
を得ることができる信頼性の高い振動子とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態に係る振動片の構成を示す図である。
【図２】温度特性補正部としてのＣｒの膜厚変化に対する周波数温度特性の変化を示すグラフである。
【図３】Ｃｒのヤング率の変化と温度との関係を示すグラフである。
【図４】Ｃｒのネール温度の変化と合金化における金属の含有率との関係を示すグラフである。
【図５】第２の実施形態に係る振動片の特徴部分としての振動腕の構成を示す図である。
【図６】第３の実施形態に係る振動片の特徴部分としての振動腕の構成を示す図である。
【図７】第４の実施形態に係る振動片の特徴部分としての振動腕の構成を示す図である。
【図８】厚み滑り振動を主振動とする振動片の例を示す図である。
【図９】弾性表面波を主振動とする振動片の例を示す図である。
【図１０】発明に係る振動子の断面構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の振動片および振動子に係る実施の形態について、図面を参照しつつ詳細
に説明する。
まず、図１を参照して、本発明の振動片に係る第１の実施形態について説明する。なお
、図１において、図１（Ａ）は振動片の平面図であり、図１（Ｂ）は同じ（Ａ）における
Ａ−Ａ断面を示す図である。
【００２０】
本実施形態に係る振動片１０は、周波数温度依存性を有する振動体を構成する素子片の
材料として水晶を用いた場合を例に挙げて説明する。また、振動モードとしては、屈曲振
動を主振動とする音叉型の形態を例に挙げて説明することとする。
【００２１】
本実施形態に係る振動片１０は、振動体１１と、この振動体１１に形成された金属膜１
６とより成る。振動体１１は圧電効果を奏する水晶で構成され、基部１２と、この基部１
２から延設された一対の振動腕１４ａ，１４ｂとを有する、いわゆる音叉型の体を成す。
金属膜１６は、第１金属層となる温度特性補正部２８と、第２金属層となる電極部２４と
を有し、第１金属層と第２金属層との間には、拡散防止層２６が設けられて成る。換言す
ると、温度特性補正部２８は振動体１１の表面に形成され、電極部２４は温度特性補正部
２８における振動体１１とは反対側に設けられ、温度特性補正部２８と電極部２４との間
に拡散防止層２６が形成されるということができる。なお電極部２４は、振動を励起する
ための励振電極、１８ａ，１８ｂ、駆動信号や検出信号を入出力するための入出力電極２
２ａ，２２ｂ、および励振電極１８ａ，１８ｂと入出力電極２２ａ，２２ｂとを接続する
引出し電極２０ａ，２０ｂとに区分される。
【００２２】
本実施形態では、第１金属層としての温度特性補正部２８を下地層３２（例えばクロム
（Ｃｒ））と上層３０（例えば金（Ａｕ））で構成し、電極部２４はＡｕで構成し、拡散
防止層２６は銀（Ａｇ）またはニッケル（Ｎｉ）で構成している。温度特性補正部２８を
構成する金属のうち、下地層３２としてのＣｒは振動体１１として採用する水晶に対する
密着性が良好で、コンタクトメタルとして優れており、上層３０としてのＡｕは詳細を後
述する理由によりＣｒを意図的に拡散させることでネール温度やスピンフリップ温度等を
制御する。また、Ａｕは電気抵抗が極めて低く、安定しており、酸化等の影響を受け難く
、経年劣化による性質変化が少ないために、電極部２４の構成部材としても採用した。さ
らに、拡散防止層２６としてＡｇやＮｉを採用したことは、高温が加えられた場合であっ
ても、ＡｕへのＣｒの拡散（第１金属層から第２金属層への拡散）を防止することができ
、周波数温度特性の経時的変化を防止することができるからである。
【００２３】
ここで、温度特性補正部２８を構成するＣｒとＡｕとの関係は、下地層３２であるＣｒ
を基準として上層３０であるＡｕの割合を定めると良い。具体的には、原子百分率（原子
パーセント：％ａｔｍ）で、ＡｕはＣｒの０．５％ａｔｍ以下の含有量とすると良い。こ
のような割合でＣｒとＡｕを成膜することで、製造段階においてＡｕに対してＣｒが拡散
しきることができ、金属膜１６を形成した後に未拡散のＡｕの拡散が進行する虞を無くす
ことができるのである。
【００２４】
Ｃｒが周波数温度特性に影響を与える事は、実験により得られた図２から読み取ること
ができる。実験は、振動体の表面にＣｒ膜、Ｃｒ膜の上層にＡｕ膜を形成して行ったもの
で、図２に示すように、Ａｕの膜厚を一定（５００Å）としてＣｒの膜厚を１５００Å（
図２（Ａ））、２０００Å（図２（Ｂ））、２５００Å（図２（Ｃ））と変化させること
により、振動子としての周波数温度特性がどのように変化するかを記録したものである。
周波数温度特性の変化の様子としては、Ｃｒの膜厚を厚くして行くことにより、頂点温度
（接線の傾きが０となる温度）の左側、すなわち頂点温度よりも低い温度側において、周
波数変動量が少なくなっていることが読み取れる。
【００２５】
ここで、振動子の共振周波数は、振動体１１における振動部の長さ、幅、厚さ、振動体
１１を構成する物質の密度、境界条件、および弾性定数等の要素から算出することができ
る。そして、振動部に形成した金属膜の膜厚や特性の変化に起因して変動する要素として
は、弾性定数を挙げることができる。弾性定数を構成する要素のうち、温度変化により変
動する要素としてヤング率や熱膨張係数が存在する。このため、振動子の共振周波数の温
度依存は、ヤング率や熱膨張係数の変化によっても、もたらされるものであることが考え
られる。
【００２６】
以下、Ｃｒの膜厚の変化に伴う低温側における周波数温度特性の改善に関して考察する
。
図３は、固体Ｃｒのヤング率の変化を示すグラフである。図３からも読み取れるように
、Ｃｒのヤング率は、１２０Ｋ（スピンフリップ温度：変曲点）と３１０Ｋ（ネール温度
：極値）において急激な変化を示すことが解る。
【００２７】
振動子の動作温度範囲を−５５℃〜＋１２５℃、好適には−４０℃〜＋８５℃とした場
合、１２０Ｋは−１５３℃であり、３１０Ｋは＋３７℃であるから、Ｃｒにおいてはネー
ル温度が振動子の動作温度範囲内に存在するといえる。ここでネール温度とは、反強磁性
体が常磁性体状態へ転移する温度をいう。なお、反強磁性とは、隣り合うスピンがそれぞ
れ反対方向を向いて整列し、全体として磁気モーメントを持たない物性の磁性である。ま
た、常磁性とは、外部磁場がないときには磁化を持たず、磁場を印加するとその方向に弱
く磁化する磁性である。つまり、ヤング率の急激な変化は、磁性体の状態転移に伴って生
ずるものであるといえる。
【００２８】
そして、反強磁性体は、ネール温度において常磁性体からの転移を受けることで磁気モ
ーメントが消失することにより、大きな体積変化を生じさせることが知られていることよ
り、反強磁性体におけるネール温度では、熱膨張係数にも変化がもたらされるということ
ができる。
【００２９】
Ｃｒは、膜厚の相違による圧縮応力、および伸張応力の変化に伴い、ネール温度が変化
することが知られている。具体的には、固体Ｃｒに比して薄膜化されたＣｒのネール温度
は、振動体１１の熱膨張係数やＣｒの膜厚にも依存して、低温側あるいは高温側へシフト
するのである。図２を参酌すると、図２（Ａ）では周波数変動量の改善（周波数変動量の
低減）に寄与する変曲点は見ることができず、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）ではその変曲点が
頂点温度よりも低温側で発生している。そして図２（Ｂ）、図２（Ｃ）と膜厚を厚くする
毎に変曲点が頂点温度へ近づき（高温側へシフトし）、周波数変動量の改善される温度範
囲（温度が低くなるほど接線の傾きが小さくなる温度領域）も頂点温度に近づく。これは
、薄膜化したＣｒの膜厚を厚くすることにより、ネール温度が高温側へシフトしたことに
よるものである。図２から、少なくともＣｒ膜厚を２０００Å以上２５００Å以下にする
ことで周波数変動量が低減されることは明らかであるが、Ｃｒ膜厚を２５００Å以上にし
た場合においても、Ｃｒ膜のネール温度が振動子の動作温度範囲内に存在していれば、周
波数変動量の低減は達成できる。
【００３０】
そして、Ｃｒの薄膜化に伴うネール温度の低下には、以下のような現象も起因している
と考える。ここで、ＣｒとＡｕの間には、ＡｕがＣｒ層に拡散した合金層が存在する。こ
こで図４に示すＣｒの合金化に伴うネール温度の変化を参酌すると、Ａｕの含有率の増加
は、Ｃｒのネール温度の低下を招くことを読み取ることができる。
【００３１】
つまり、Ｃｒの膜厚が薄い場合には、拡散するＡｕの割合、すなわち合金層におけるＡ
ｕの含有率が高くなるため、単純にＣｒを薄膜化した場合よりもネール温度が低下したと
考えられる。そして、Ｃｒの膜厚を厚くした場合には、Ａｕの含有率は当然に下がり、合
金化されない層も生ずることとなるため、実効的なネール温度が上昇し、Ｃｒの膜厚を２
５００Åとした場合には、ネール温度が０℃近傍に至ったものと考えられる。なお、上記
実験からは、Ｃｒの膜厚を２０００Å以上とすることで、温度特性補正部としての効果、
すなわち周波数温度特性改善効果を奏するということが言える。
【００３２】
このため、本実施形態においては、温度特性補正部２８を構成するＡｕの膜厚は、Ｃｒ
を２０００Åとした際に、原子百分率において０．５％ａｔｍ以下の含有量となるように
定めれば良い。このような構成とすることにより、周波数温度特性の改善を図れると共に
、金属膜１６を形成した後に未拡散のＡｕの拡散の進行が生じ得なくなり、経時的に周波
数温度特性が変化してしまう虞が無くなる。なお、第２金属層としてのＡｕと第１金属層
との間には拡散防止層２６としてのＡｇ膜が設けられているため、表面における第２金属
層にＣｒの拡散が広がる虞も無い。
【００３３】
また、実施形態に係る振動片１０によれば上記のように、周波数温度特性が改善される
原因が明確となったため、シミュレーションによる振動特性の解析が可能となり、開発コ
ストの削減を図ることが可能となる。
【００３４】
次に、本発明の振動片に係る第２の実施形態について、図５を参照して説明する。なお
、本実施形態に係る振動片の殆どの構成は、上述した第１の実施形態に係る振動片と同様
である。よって、その機能を同一とする箇所については図面に同一符号を付して詳細な説
明を省略すると共に、振動片の全体構造については、図１（Ａ）に示した図を援用するこ
ととする。
【００３５】
本実施形態に係る振動片は、温度特性補正部２８を構成する金属膜を予め、Ｃｒを主体
とした合金、具体的にはＣｒ−Ａｕ合金により構成したことを特徴としている。なおＣｒ
に対するＡｕの含有率は、上記第１の実施形態と同様に、原子百分率で０．５％ａｔｍ以
下とする。
【００３６】
このような構成とすることによれば、ＣｒとＡｕの膜厚比を定める必要が無くなり、か
つ製造工程においては、成膜工程を１つ減らすことが可能となり、生産性を向上させるこ
とができる。なお、周波数温度特性の改善効果を得るためには、本実施形態に係る温度特
性補正部２８の膜厚を、上述した第１の実施形態に係る振動片１０における温度特性補正
部２８（下地層３２（Ｃｒ膜）＋上層３０（Ａｕ膜））の厚みと同等とする必要がある。
【００３７】
次に、本発明の振動片に係る第３の実施形態について、図６を参照して説明する。なお
、本実施形態に係る振動片も、その殆どの構成は上述した第１の実施形態に係る振動片と
同様である。よって、その機能を同一とする箇所については図面に同一符号を付して詳細
な説明を省略すると共に、振動片の全体構造については、図１（Ａ）に示した図を援用す
ることとする。
【００３８】
上述したように、温度特性補正部による周波数温度特性の改善効果は、膜厚の違いや合
金化により変化することが解る。そこで本実施形態に係る振動片１０では、振動腕１４ａ
，１４ｂの表裏面と側面、すなわち電圧を印加する際に電位が異なることとなる金属膜１
６において、温度特性補正部２８ａ，２８ｂの膜厚、すなわちＣｒ（下地層３２）の膜厚
とこれを拡散させるＡｕ（上層３０）の膜厚を異ならせるか、Ｃｒ−Ａｕ合金の膜厚また
はＣｒ−Ａｕ合金におけるＡｕの含有量を異ならせる構成とした。
【００３９】
このような構成とすることにより、１つの振動体１１に対してネール温度の異なる２つ
（２種類）の温度特性補正部２８ａ，２８ｂを備えることとなる。これにより、振動子の
周波数温度特性の改善は、それぞれの温度特性補正部２８ａ，２８ｂにおけるネール温度
にて成されることとなる。よって、動作温度範囲内における周波数変動量は、１種類の温
度特性補正部により補正される場合よりもさらに小さくなり、周波数温度特性を示す曲線
をよりフラットなものとすることができる。
【００４０】
次に、本発明の振動片に係る第４の実施形態について、図７を参照して説明する。なお
、本実施形態に係る振動片も、その殆どの構成は上述した第１の実施形態に係る振動片と
同様である。よって、その機能を同一とする箇所については図面に同一符号を付して詳細
な説明を省略すると共に、振動片の全体構造については、図１（Ａ）に示した図を援用す
ることとする。
【００４１】
本実施形態に係る振動片１０は、屈曲部において電位の異なる電極部の温度特性補正部
２８ａ，２８ｂを、種類の異なる金属を用いて構成したことを特徴としている。
【００４２】
ここで、２種類の温度特性補正部２８ａ，２８ｂは、ヤング率の極値が振動子における
周波数温度特性の頂点温度よりも高温側に位置するものと、低温側に位置するものとする
ことが望ましい。第１の実施形態等で温度特性補正部として使用したＣｒは、ヤング率の
極値であるネール温度が周波数温度特性の頂点温度よりも低温側に位置していた。このた
め、周波数温度特性はもっぱら、頂点温度よりも低温側で改善されることとなっていた。
このため、ヤング率の極値が周波数温度特性の頂点温度よりも高温側に位置する部材を温
度特性補正部材の１つとして採用することによれば、周波数温度特性の頂点温度よりも高
温側においても、周波数温度特性の改善を図ることができると考えられるからである。
【００４３】
具体的には、振動腕１４ａの表裏面に形成される励振電極１８ａの温度特性補正部２８
ａをＣｒ（下地層３２ａ）とＡｕ（上層３０）により構成した場合、振動腕１４ａの側面
に形成される励振電極１８ｂの温度特性補正部２８ｂはＣｒＯ２（二酸化クロム：下地層
３２ｂ）とＡｕ（上層３０）により構成するのである。
【００４４】
ここで、ＣｒＯ２は、強磁性体であるため、ヤング率が極値を示す温度はキュリー温度
と称される。なお、キュリー温度とは、強磁性体が常磁性体に変化する転移温度である。
ＣｒＯ２のキュリー温度は３８６Ｋ（１１３℃）であるため、図２に示した周波数温度特
性の頂点温度（約３０℃）よりも高温側に位置し、かつ振動子の動作温度範囲を−５５℃
〜＋１２５℃としたならば、その範囲内に入る温度であり、Ａｕとの合金化によれば低温
化され、−４０℃〜＋８５℃の動作温度範囲内にも入るものと考えられる。よって、この
ような組み合わせで温度特性補正部２８ａ，２８ｂを構成した場合、周波数温度特性にお
ける頂点温度の高温側と低温側の双方で周波数変動量の減少を促すことができ、動作温度
範囲内の全範囲において周波数温度特性を改善することができる。
【００４５】
また当然に、２つの温度特性補正部２８ａ，２８ｂをＣｒ−Ａｕの合金とＣｒＯ２−Ａ
ｕの合金で構成しても良い。
【００４６】
また、上記実施形態ではいずれも、ＣｒやＣｒＯ２を主体としてＡｕへの拡散を前提に
温度特性補正部を構成する旨記載した。しかしながら、薄膜のネール温度やキュリー温度
が振動子の動作温度範囲内にある導電体であれば、温度特性補正部を単一の物質により構
成しても良い。このような場合であっても、第１金属層としての温度特性補正部と第２金
属層としての電極部との間には拡散防止層が配されるため、両者間での拡散に伴う周波数
温度特性の経時的変化を防止することができるため、本発明としての効果に変わりは無い
からである。
【００４７】
また、上記実施形態ではいずれも、主振動を屈曲振動とし、振動片の形態を音叉型とし
て説明した。しかしながら本発明に係る振動片の形態はこれに限られるものでは無い。
【００４８】
例えば、主振動を厚み滑り振動とした場合には、図８に示すような振動片とすれば良い
。具体的には、ＡＴカットと呼ばれるカット角で切り出された平板状の振動体４１と、金
属膜４２とから構成される。金属膜４２は、振動体４１の表面に形成された第１金属層で
ある温度特製補正部５０と、温度特性補正部５０の上層に設けられる第２金属層としての
電極部４９、および電極部４９と温度特性補正部５０との間に配される拡散防止層５６と
から成る。ここで温度特性補正部５０は、振動体４１の表面に下地層５４としてのＣｒ膜
、振動体１１と反対側のＣｒ膜の主面に上層５２としてのＡｕ膜を形成している。なお電
極部４９は、励振電極４４、入出力電極４８、および引出し電極４６とに分別することが
でき、励振電極４４は振動体４１の表裏における主面の対応する位置に形成される。また
、温度特性補正部５０は、励振電極４４を構成する電極部４９の下層にのみ設ける構成と
しても良い。
【００４９】
このような構成の振動片４０において温度特性補正部５０を構成する部材としては、上
記種々の実施形態と同様に、Ｃｒ、あるいはＣｒを主体とした合金とすれば良い。また、
電極部４９を構成する部材としては、Ａｕとすれば良い。なおこのような構成の振動片４
０において、温度特性補正部５０を構成する主体となる金属は、振動体４１の表裏面にお
いて異なるネール温度、あるいはキュリー温度を示す材質としても良い。
【００５０】
また、主振動を弾性表面波とした場合には、図９に示すような振動片（弾性表面波素子
片）とすれば良い。なお、図９において、図９（Ａ）は弾性表面波素子片を示す平面図で
あり、図９（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＡ−Ａ断面を示す図である。
【００５１】
弾性表面波素子片６０は、例えばＳＴカットと呼ばれる素子片を振動体６１とし、当該
振動体６１の一方の主面に、励振電極としてのＩＤＴ６４や入出力電極６８、および反射
器６６としての役割を担う金属膜６２を構成する。金属膜は、第１金属層としての温度特
性補正部７０を下地層７４であるＣｒと上層７２であるＡｕ、あるいはＣｒを主体とした
Ｃｒ−Ａｕ合金により構成し、第２金属層としての電極部７８をＡｌで構成し、第１金属
層と第２金属層との間にＡｇから成る拡散防止層７６を形成すれば良い。
【００５２】
また、輪郭振動であるラーメモードを主振動とする振動片の構成については、振動体と
してＬＱ１ＴカットやＬＱ２Ｔカットと呼ばれるカット角で切り出された水晶片を用いれ
ば、金属膜の形成形態として厚み滑り振動を主振動とする振動片と同様な形態を採ること
で、本発明の振動片の一部とすることができる。
【００５３】
なお、このような振動モードを主振動とする振動片の他にも、捻り振動や境界波（スト
ンリー波やメルフェル・ツルヌワ波）などを主振動とする振動片も、上記のようにして金
属膜を構成することで、本発明の一部とみなすことができる。
また、上記実施形態では振動体として水晶を用いたが、周波数温度特性の改善に関し、
上記実施形態と同様な効果を得ることができるものであれば、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐ
ｂＺｒＴｉＯ３）やニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａ
Ｏ３）、リチウムトリボレート（ＬｉＢ３Ｏ５）、硝酸カリウム（ＫＮＯ３）等の圧電体
や、半導体、すなわち圧電体以外の物質であっても良い。
【００５４】
次に、本発明に係る振動子について、図１０を参照して説明する。
本実施形態に係る振動子１００は、上述した振動片１０（４０，６０）のいずれかと、
この振動片１０を収容するパッケージ１１０、およびパッケージ１１０の開口部を封止す
るリッド１２０とを主な構成要素としている。
【００５５】
パッケージ１１０は、セラミックグリーンシート等を積層して焼成した箱体であり、凹
状に形成されたキャビティ内部には、振動片１０を実装するための内部実装電極１１２が
形成されている。パッケージ１１０の外部には、底面に、外部実装端子１１４が形成され
ている。外部実装端子１１４は、図示しないスルーホール等を介して、内部実装電極１１
２と電気的に接続されている。
【００５６】
リッド１２０は、本実施形態の場合には平板状を成す。構成部材としては、金属または
ガラスが採用されることが多い。いずれの部材を採用する場合であっても、線膨張係数が
パッケージ１１０の構成部材と近似したものを採用することが望ましい。
【００５７】
上記のような構成のパッケージ１１０に対し、振動片１０を実装する。振動片１０の実
装には、導電性接着剤１１６を用いる。導電性接着剤１１６を内部実装電極１１２に塗布
し、塗布した導電性接着剤１１６に対して振動片１０の入出力電極を接合させるのである
。
【００５８】
振動片１０を実装したパッケージ１１０の開口部を封止する際、リッド１２０は接合部
材１１８を介して接合される。接合部材１１８は、リッド１２０を構成する部材により異
なる。例えばリッド１２０が金属であった場合、接合部材１１８には低融点金属で構成さ
れたシールリングを用いる。一方、リッドがガラスであった場合、接合部材１１８には低
融点ガラスを採用する。
【００５９】
このような構成の振動子は、周波数温度特性が改善され、広い温度範囲において高い信
頼性を持つ振動子とすることができる。
【符号の説明】
【００６０】
１０………振動片、１１………振動体、１２………基部、１４ａ，１４ｂ………振動腕
、１６………金属膜、１８ａ，１８ｂ………励振電極、２０ａ，２０ｂ………引き出し電
極、２２ａ，２２ｂ………入出力電極、２４………電極部、２６………拡散防止層、２８
………温度特性補正部、３０………上層、３２………下地層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数温度依存性を有する振動体の表面に、ヤング率と熱膨張係数の少なくとも一方の
温度特性曲線上に変曲点と極値の少なくとも一方を有する第１金属層を設け、
前記第１金属層の前記振動体側とは反対側に第２金属層を積層させ、
前記第１金属層と前記第２金属層との間に前記第１金属層の拡散を防止する拡散防止層
を設け、
前記第１金属層におけるヤング率と熱膨張係数の少なくとも一方が、変曲点となる温度
と極値となる温度の少なくとも一方を、前記振動体の動作温度範囲内に有することを特徴
とする振動片。
【請求項２】
請求項１に記載の振動片であって、
前記第１金属層は多元素から成る合金層または、複数の単元素から成る金属膜間の拡散
によって生ずる合金層であり、前記第２金属層は単元素から成る金属層または多元素から
成る合金層であることを特徴とする振動片。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の振動片であって、
前記変曲点となる温度または前記極値となる温度が、ネール温度であることを特徴とす
る振動片。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の振動片であって、
前記第１金属層がＣｒを下地層として上層をＡｕとした金属層またはＣｒ−Ａｕ合金に
より構成される金属層から成り、前記第２金属層がＡｕから成ることを特徴とする振動片
。
【請求項５】
請求項４に記載の振動片であって、
前記Ｃｒ−Ａｕ合金により構成される金属層におけるＡｕのＣｒに対する含有量が原子
百分率で０．５％ａｔｍ以下であることを特徴とする振動片。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の振動片であって、
前記拡散防止層がＡｇまたはＮｉのいずれか一方であることを特徴とする振動片。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の振動片をパッケージ内部に実装したこと
を特徴とする振動子。
【請求項１】
周波数温度依存性を有する振動体の表面に、ヤング率と熱膨張係数の少なくとも一方の
温度特性曲線上に変曲点と極値の少なくとも一方を有する第１金属層を設け、
前記第１金属層の前記振動体側とは反対側に第２金属層を積層させ、
前記第１金属層と前記第２金属層との間に前記第１金属層の拡散を防止する拡散防止層
を設け、
前記第１金属層におけるヤング率と熱膨張係数の少なくとも一方が、変曲点となる温度
と極値となる温度の少なくとも一方を、前記振動体の動作温度範囲内に有することを特徴
とする振動片。
【請求項２】
請求項１に記載の振動片であって、
前記第１金属層は多元素から成る合金層または、複数の単元素から成る金属膜間の拡散
によって生ずる合金層であり、前記第２金属層は単元素から成る金属層または多元素から
成る合金層であることを特徴とする振動片。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の振動片であって、
前記変曲点となる温度または前記極値となる温度が、ネール温度であることを特徴とす
る振動片。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の振動片であって、
前記第１金属層がＣｒを下地層として上層をＡｕとした金属層またはＣｒ−Ａｕ合金に
より構成される金属層から成り、前記第２金属層がＡｕから成ることを特徴とする振動片
。
【請求項５】
請求項４に記載の振動片であって、
前記Ｃｒ−Ａｕ合金により構成される金属層におけるＡｕのＣｒに対する含有量が原子
百分率で０．５％ａｔｍ以下であることを特徴とする振動片。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の振動片であって、
前記拡散防止層がＡｇまたはＮｉのいずれか一方であることを特徴とする振動片。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の振動片をパッケージ内部に実装したこと
を特徴とする振動子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２１９９９２（Ｐ２０１０−２１９９９２Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６５７０２（Ｐ２００９−６５７０２）
【出願日】平成２１年３月１８日（２００９．３．１８）
【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９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１８日（２００９．３．１８）
【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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