(57)【要約】【課題】両主面の励振電極の膜厚差を小さくし得る水晶素子を提供する。【解決手段】水晶素子１０は、略矩形の水晶板１２と、励振電極１４ｅ，１４ｆと、保護膜１４３と、を備えている。水晶板１２は、平面視して、二つの長辺１１ａ．１１ｂ及び二つの短辺１１ｃ，１１ｄと、二つの長辺１１ａ．１１ｂ及び二つの短辺１１ｃ，１１ｄに囲まれた対向する二つの主面１３ｅ，１３ｆと、二つの主面１３ｅ，１３ｆに挟まれた四つの側面１３ａ．１３ｂ，１３ｃ，１３ｄと、を有する。励振電極１４ｅ，１４ｆは、二つの主面１３ｅ，１３ｆ上にそれぞれ位置し、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる最外層１４２を有する。保護膜１４３は、励振電極１４ｅ，１４ｆ上に位置し、最外層１４２の酸化を抑制する。【選択図】図１
2020136999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振周波数が７０ＭＨｚ以上となる水晶素子であって、
平面視して、二つの長辺及び二つの短辺と、前記二つの長辺及び前記二つの短辺に囲まれた対向する二つの主面と、前記二つの主面に挟まれた四つの側面と、を有する略矩形の水晶板と、
前記二つの主面上にそれぞれ位置し、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる最外層を有する励振電極と、
前記励振電極上に位置し、前記最外層の酸化を抑制する保護膜と、
を備えた水晶素子。
【請求項２】
前記保護膜は二酸化シリコンからなる、
請求項１記載の水晶素子。
【請求項３】
パッケージに電気的に接続される接続電極と、前記接続電極と前記励振電極とを繋ぐ引き出し電極と、を更に備え、
前記二つの主面を第一主面及び第二主面としたとき、
前記第二主面における前記保護膜は、前記引き出し電極上を覆い、前記接続電極上を覆わない、
請求項１又は２記載の水晶素子。
【請求項４】
前記長辺を含む二つの前記側面は、前記水晶板の厚み方向に斜めとなる斜面部と、前記水晶板の厚み方向に略平行となる側面部とを有する、
請求項１乃至３のいずれか一つに記載の水晶素子。
【請求項５】
前記水晶板は、前記励振電極が位置する振動部と、前記振動部よりも厚い固定部と、前記固定部と前記振動部との間に位置し前記固定部から前記振動部へ向かうに従って薄くなる緩衝部とを有し、
前記二つの主面を第一主面及び第二主面としたとき、
前記固定部での前記第一主面、前記振動部での前記第一主面及び前記緩衝部での前記第一主面は同一平面であり、
前記固定部での前記第二主面は前記振動部での前記第二主面と平行であり、前記緩衝部での前記第二主面は前記固定部から前記振動部へ向かうに従って前記第一主面側へ傾斜する、
請求項１乃至４のいずれか一つに記載の水晶素子。
【請求項６】
前記水晶板は、前記励振電極が位置する振動部と、前記振動部よりも厚い固定部と、前記固定部と前記振動部との間に位置し前記固定部から前記振動部へ向かうに従って薄くなる緩衝部とを有し、
前記二つの主面を第一主面及び第二主面としたとき、
前記固定部での前記第一主面は前記振動部での前記第一主面と平行であり、前記緩衝部での前記第一主面は前記固定部から前記振動部へ向かうに従って前記第二主面側へ傾斜し、
前記固定部での前記第二主面は前記振動部での前記第二主面と平行であり、前記緩衝部での前記第二主面は前記固定部から前記振動部へ向かうに従って前記第一主面側へ傾斜する、
請求項１乃至４のいずれか一つに記載の水晶素子。
【請求項７】
前記第二主面において前記緩衝部にも前記保護膜が延びている、
請求項５又は６記載の水晶素子。
【請求項８】
前記水晶板は厚みが薄くなる窪み部を有し、
前記窪み部内に前記励振電極が位置する、
請求項１乃至７のいずれか一つに記載の水晶素子。
【請求項９】
前記水晶板は前記励振電極を囲む溝部を有する、
請求項１乃至８のいずれか一つに記載の水晶素子。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一つに記載の水晶素子と、
前記水晶素子が位置する基体と、
前記基体とともに前記水晶素子を気密封止する蓋体と、
を備えた水晶デバイス。
【請求項１１】
請求項１０記載の水晶デバイスを備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、水晶素子、水晶素子を備えた水晶デバイス、及び、水晶デバイスを備えた電子機器に関する。水晶デバイスとしては、例えば水晶振動子又は水晶発振器などが挙げられる。
【背景技術】
【０００２】
厚みすべり振動モードの水晶素子は、ＡＴカットの水晶板の両主面に、金属膜パターンからなる励振電極を形成したものである。この励振電極は、主に金（Ａｕ）からなる。
【０００３】
水晶デバイスは、水晶素子の圧電効果及び逆圧電効果を利用して、特定の発振周波数の信号を出力する。一般的な水晶デバイスは、パッケージ内に水晶素子を収容し、これを蓋体によって気密封止した構造である（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１３９９０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の励振電極は、金の密度が１９．２ｇ／ｃｍ３と重いので、膜厚を薄くする必要がある。膜厚を厚くすると、励振電極の質量が増えて発振周波数が低下するからである。一方、膜厚が薄くなると、膜厚の調整が難しくなるので、両主面の励振電極に膜厚差が生じやすい。その結果、両主面の励振電極に温度変化に伴う応力差が生じて、水晶板が歪んでしまい、水晶素子の電気特性に悪影響を与えることがあった。特に発振周波数が７０ＭＨｚ以上の水晶素子では、水晶板の板厚がかなり薄いので、この問題が顕著である。
【０００６】
そこで、本開示の目的は、両主面の励振電極の膜厚差を小さくし得る水晶素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示に係る水晶素子は、発振周波数が７０ＭＨｚ以上となる水晶素子であって、略矩形の水晶板と、励振電極と、保護膜と、を備える。前記水晶板は、平面視して、二つの長辺及び二つの短辺と、前記二つの長辺及び前記二つの短辺に囲まれた対向する二つの主面と、前記二つの主面に挟まれた四つの側面と、を有する。前記励振電極は、前記二つの主面上にそれぞれ位置し、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる最外層を有する。前記保護膜は、前記励振電極上に位置し、前記最外層の酸化を抑制する。
【０００８】
本開示に係る水晶デバイスは本開示に係る水晶素子を備えたものであり、本開示に係る電子機器は本開示に係る水晶デバイスを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本開示に係る水晶素子によれば、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる最外層を有する励振電極を備えたことにより、金からなる最外層を有する励振電極に比べて、両主面の励振電極の膜厚差を縮小でき、これにより安定した電気特性を確保できる。しかも、励振電極上に保護膜を有することにより、最外層の酸化が抑えられるので、より安定した電気特性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１［Ａ］は実施形態１の水晶素子を示す斜視図、図１［Ｂ］は図１［Ａ］におけるＩｂ−Ｉｂ線拡大断面図、図１［Ｃ］は図１［Ａ］におけるＩｃ−Ｉｃ線拡大断面図である。
【図２】図２［Ａ］は実施形態２の水晶素子を示す斜視図、図２［Ｂ］は図２［Ａ］におけるIIｂ−IIｂ線拡大断面図である。
【図３】図３［Ａ］は実施形態３の水晶素子を示す断面図、図３［Ｂ］は実施形態４の水晶素子を示す断面図、図３［Ｃ］は実施形態５の水晶素子を示す断面図である。
【図４】実施形態４の水晶素子の変形例を示す平面図である。
【図５】図５［Ａ］は実施形態６の水晶デバイスを示す斜視図であり、図５［Ｂ］は図５［Ａ］におけるＶｂ−Ｖｂ線断面図である。
【図６】図６［Ａ］は実施形態７の電子機器の第一例を示す正面図であり、図６［Ｂ］は実施形態７の電子機器の第二例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しながら、本開示を実施するための形態（以下「実施形態」という。）について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については同一の符号を用いることにより適宜説明を省略する。図面に描かれた形状は、当業者が理解しやすいように描かれているため、実際の寸法及び比率とは必ずしも一致していない。また、主面１３ｅ，１３ｆは、それぞれ特許請求の範囲における「第一主面」及び「第二主面」に相当する。
【００１２】
＜実施形態１＞
図１［Ａ］、図１［Ｂ］及び図１［Ｃ］に示すように、本実施形態１の水晶素子１０は、発振周波数（基本波）が７０ＭＨｚ以上となる水晶素子１０であって、略矩形の水晶板１２と、励振電極１４ｅ，１４ｆと、保護膜１４３と、を備えている。水晶板１２は、平面視して、二つの長辺１１ａ．１１ｂ及び二つの短辺１１ｃ，１１ｄと、二つの長辺１１ａ．１１ｂ及び二つの短辺１１ｃ，１１ｄに囲まれた対向する二つの主面１３ｅ，１３ｆと、二つの主面１３ｅ，１３ｆに挟まれた四つの側面１３ａ．１３ｂ，１３ｃ，１３ｄと、を有する。励振電極１４ｅ，１４ｆは、二つの主面１３ｅ，１３ｆ上にそれぞれ位置し、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる最外層１４２を有する。保護膜１４３は、励振電極１４ｅ，１４ｆ上に位置し、最外層１４２の酸化を抑制する。なお、図１［Ｂ］における水晶素子１０は、図１［Ｃ］における水晶素子１０よりも拡大して示している。
【００１３】
水晶素子１０は、次のような構成としてもよい。水晶素子１０は、パッケージに電気的に接続される接続電極１４ａ，１４ｂと、接続電極１４ａ，１４ｂと励振電極１４ｅ，１４ｆとを繋ぐ引き出し電極１４ｇ，１４ｈと、を更に備える。主面１３ｆにおける保護膜１４３は、引き出し電極１４ｈ上を覆い、接続電極１４ａ，１４ｂ上を覆わない。長辺１１ａ，１１ｂを含む二つの側面１３ａ，１３ｂは、水晶板１２の厚み方向（Ｙ’軸方向）に斜めとなる斜面部１６ａ，１６ｂと、水晶板１２の厚み方向に略平行となる側面部１７ａ，１７ｂとを有する。斜面部１６ａ，１６ｂは結晶面のｍ面であり、側面部１７ａ，１７ｂは結晶面のＲ面に直角な面を含む。
【００１４】
次に、水晶素子１０について更に詳しく説明する。
【００１５】
水晶板１２は、ＡＴカット水晶板である。すなわち、水晶において、Ｘ軸（電気軸）、Ｙ軸（機械軸）及びＺ軸（光軸）からなる直交座標系ＸＹＺを、Ｘ軸回りに３０°以上かつ５０°以下（一例として、３５°１５′）回転させて直交座標系ＸＹ’Ｚ’を定義したとき、ＸＺ’平面に平行に切り出されたウェハが水晶板１２の原材料となる。そして、長辺１１ａ，１１ｂがＸ軸に平行、短辺１１ｃ，１１ｄがＺ’軸に平行、厚み方向がＹ’軸に平行である。水晶板１２の外形寸法を例示すれば、長辺１１ａ，１１ｂは６５０〜９２０μｍ、短辺１１ｃ，１１ｄは５５０〜６９０μｍ、厚みは発振周波数に応じて異なる。例えば、発振周波数が１００ＭＨｚ以上の場合は、励振電極１４ｅ，１４ｆが位置する部分の水晶板１２の厚みは１７μｍ以下である。
【００１６】
一対の励振電極１４ｅ，１４ｆは、平面視して略矩形であり、両主面１３ｅ，１３ｆのそれぞれ略中央に設けられている。主面１３ｅにおいて励振電極１４ｅからは、引き出し電極１４ｇが、長辺１１ａに沿って短辺１１ｃの接続電極１４ａまで延びている。接続電極１４ａは、主面１３ｅから側面１３ｃを通って反対の主面１３ｆまで延びている。主面１３ｆにおいて励振電極１４ｆからは、引き出し電極１４ｈが、長辺１１ｂに沿って短辺１１ｃの接続電極１４ｂまで延びている。接続電極１４ｂは、主面１３ｆから側面１３ｃを通って反対の主面１３ｅまで延びている。つまり、接続電極１４ａは引き出し電極１４ｇを介して励振電極１４ｅに導通し、接続電極１４ｂは引き出し電極１４ｈを介して励振電極１４ｆに導通している。なお、励振電極１４ｅ，１４ｆは、略矩形に限らず、例えば略円形又は略楕円形などであってもよい。
【００１７】
励振電極１４ｅ，１４ｆは、例えばクロム（Ｃｒ）からなる下地層１４１と、アルミニウム（Ａｌ）又はアルミニウム合金からなる最外層１４２と、の積層体を成している。つまり、水晶板１２上に下地層１４１が位置し、下地層１４１上に最外層１４２が位置している。下地層１４１は、主に水晶板１２との密着力を得る役割を果たす。最外層１４２は、主に電気的導通を得る役割を果たす。接続電極１４ａ，１４ｂ及び引き出し電極１４ｇ，１４ｈも、励振電極１４ｅ，１４ｆと同様に、下地層１４１と最外層１４２との積層体としてもよい。アルミニウム合金とは、アルミニウムを主成分とし（例えば５０ｗｔ％以上含み）、例えば、銅、マンガン、シリコン、マグネシウム及び亜鉛の中から選ばれた一つ以上を含み、アルミニウムと同程度の密度である。なお、下地層１４１と最外層１４２との間に、他の層を設けてもよい。
【００１８】
励振電極１４ｅ，１４ｆ等の製造工程としては、水晶板１２に成膜後にフォトレジストパターンを形成してエッチングする方法、水晶板１２にフォトレジストパターンを形成後に成膜してリフトオフする方法、又は、水晶板１２をメタルマスクで覆い成膜する方法などが挙げられる。成膜には、スパッタ又は蒸着などが用いられる。
【００１９】
保護膜１４３は、本実施形態１では二酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる。ただし、保護膜１４３は、最外層１４２の酸化を抑制する材料であればどのようなものでもよく、例えば金などの金属でもよい。励振電極１４ｅ，１４ｆ形成後の水晶板１２に保護膜１４３を形成するには、水晶板１２に成膜後にフォトレジストパターンを形成してエッチングする方法、水晶板１２にフォトレジストパターンを形成後に成膜してリフトオフする方法、又は、水晶板１２をメタルマスクで覆い成膜する方法などが挙げられる。成膜には、スパッタ又は蒸着などが用いられる。
【００２０】
引き出し電極１４ｇ，１４ｈは保護膜１４３で覆ってもよい。側面１３ｃ及び主面１３ｅの接続電極１４ａ，１４ｂは、導電性接着剤等を付着させる箇所でなければ、保護膜１４３で覆ってもよい。電気特性に影響がなければ、励振電極１４ｅ，１４ｆ形成後の水晶板１２全体（主面１３ｆにおける接続電極１４ａ，１４ｂ上を除く。）を、保護膜１４３で覆ってもよい。
【００２１】
斜面部１６ａ，１６ｂ及び側面部１７ａ，１７ｂは、ウェットエッチング時（外形加工工程）に主面１３ｅのマスク（耐食膜）と主面１３ｆのマスク（耐食膜）とをＺ’軸方向に少しずらすことによって得られる。
【００２２】
水晶素子１０は、例えば、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いて次のように製造することができる。
【００２３】
まず、ＡＴカットの水晶ウェハ全面に耐食膜を設け、その上にフォトレジストを設ける。続いて、そのフォトレジストの上に水晶板１２のパターンが描かれたマスクを重ね、露光及び現像をすることにより一部の耐食膜を露出させ、この状態で耐食膜に対するウェットエッチングをする。その後、残った耐食膜をマスクにして、水晶ウェハに対してウェットエッチングをすることにより、水晶板１２の外形を形成する（外形加工工程）。
【００２４】
その後、残った耐食膜を水晶ウェハから除去し、励振電極１４ｅ，１４ｆ等となる金属膜を水晶ウェハ全面に設ける。続いて、励振電極１４ｅ，１４ｆ等のパターンからなるフォトレジストマスクを金属膜上に形成し、不要な金属膜をエッチングによって除去することにより、下地層１４１及び最外層１４２からなる励振電極１４ｅ，１４ｆ等を形成する（電極形成工程）。
【００２５】
その後、不要なフォトレジストを除去し、保護膜１４３となる二酸化シリコン膜を水晶ウェハ全面に設ける。続いて、保護膜１４３のパターンからなるフォトレジストマスクを二酸化シリコン膜上に形成し、不要な二酸化シリコンをエッチングによって除去することにより、二酸化シリコンからなる保護膜１４３を形成する（保護膜形成工程）。
【００２６】
その後、不要なフォトレジストを除去することにより、水晶ウェハに複数の水晶素子１０を形成する。最後に、この水晶ウェハから各水晶素子１０に個片化することで、単体の水晶素子１０が得られる（個片化工程）。
【００２７】
水晶素子１０の動作は次のとおりである。励振電極１４ｅ，１４ｆを介して、水晶板１２に交番電圧を印加する。すると、水晶板１２は、両主面１３ｅ，１３ｆが互いにずれるように厚みすべり振動を起こし、特定の発振周波数を発生させる。このように、水晶素子１０は、水晶板１２の圧電効果及び逆圧電効果を利用して、一定の発振周波数の信号を出力するように動作する。このとき、励振電極１４ｅ，１４ｆ間の水晶板１２の板厚が薄いほど、高い発振周波数となる。
【００２８】
次に、水晶素子１０の作用及び効果について説明する。
【００２９】
本実施形態１の水晶素子１０によれば、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる最外層１４２を有する励振電極１４ｅ，１４ｆを備えたことにより、金からなる最外層を有する励振電極（比較例）に比べて、両主面１３ｅ，１３ｆの励振電極１４ｅ，１４ｆの膜厚差を縮小でき、これにより安定した電気特性を確保できる。しかも、励振電極１４ｅ，１４ｆ上に保護膜１４３を有することにより、最外層１４２の酸化が抑えられるので、より安定した電気特性を確保できる。その詳しい理由は次のとおりである。
【００３０】
以下、本実施形態１における最外層１４２をＡｌ膜、比較例における最外層をＡｕ膜と呼ぶことにする。Ａｕの密度が１９．３ｇ／ｃｍ３であるのに対し、Ａｌの密度は２．７ｇ／ｃｍ３である。すなわち、Ａｌの密度は、Ａｕの密度の約１／７である。つまり、同じ重さのＡｌ膜とＡｕ膜とを形成した場合、Ａｌの膜厚はＡｕの膜厚の約７倍になる。そのため、Ａｌ膜は、Ａｕ膜に比べて、膜厚の調整が約７倍容易になるので、両主面１３ｅ，１３ｆの励振電極１４ｅ，１４ｆの膜厚差を縮小できるのである。その結果、励振電極１４ｅ，１４ｆの応力差が少ないことにより、水晶板１２の歪みも避けられるので、水晶素子１０の電気特性に悪影響を与えることも抑えられる。特に発振周波数が７０ＭＨｚ以上の水晶素子１０では、水晶板１２の板厚がかなり薄いので、この効果が顕著に現れる。
【００３１】
ここで、Ａｌ膜及びＡｕ膜の膜厚の数値例を記載する。水晶素子１０の発振周波数の周波数帯によって、Ａｌ膜及びＡｕ膜の膜厚は異なる。例えば、周波数帯が３８．４ＭＨｚである場合、Ａｌ設定膜厚は１８４７．１ｎｍ、Ａｌ推定膜厚は１６６２．１〜２０４０．０ｎｍ、Ａｕ設定膜厚は２５８．４ｎｍ、Ａｕ推定膜厚は２３０．０〜２８５．０ｎｍである。周波数帯が７６．８ＭＨｚである場合、Ａｌ設定膜厚は９２３．５ｎｍ、Ａｌ推定膜厚は８３０．０〜１０３０．０ｎｍ、Ａｕ設定膜厚は１２９．２ｎｍ、Ａｕ推定膜厚は１１０．０〜１４３．０ｎｍである。なお、「設定膜厚」とは成膜時の設定膜厚のことであり、「推定膜厚」とは設定膜厚で成膜したときの実際の推定膜厚のことである。
【００３２】
また、アルミニウム又はアルミニウム合金の表面は、酸化して酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）になりやすい。最外層１４２が酸化すると、最外層１４２の質量が増えることにより、製造中又は製造後の水晶素子１０に発振周波数の変動が生じる。そのため、酸化アルミニウムをドライエッチングで除去する必要があるが、そうすると今度はエッチング生成物が励振電極１４ｅ，１４ｆに付着するという問題があった。そこで、本実施形態１では、励振電極１４ｅ，１４ｆ上を保護膜１４３で覆うことにより、最外層１４２の酸化を抑えているので、より安定した電気特性を確保できる。
【００３３】
更に、主面１３ｆの接続電極１４ｂに塗布された導電性接着剤が、引き出し電極１４ｈ上を這い上がるように進んで励振電極１４ｆに到達することにより、発振周波数が変動することがあった。そこで、本実施形態１では、主面１３ｆにおいて引き出し電極１４ｈ上を保護膜１４３で覆うことにより、導電性接着剤の這い上がりを保護膜１４３で阻止できるので、上述の効果と相俟って更に安定した電気特性を確保できる。
【００３４】
特に、保護膜１４３が二酸化シリコンからなる場合は、保護膜１４３と水晶板１２とが同じ組成（ＳｉＯ２）になることにより、これらの熱膨張率の差が小さくなるので、水晶板１２の歪み及び反り等を抑制できる。
【００３５】
また、長辺１１ａ，１１ｂを含む二つの側面１３ａ，１３ｂが、水晶板１２の厚み方向（Ｙ’軸方向）に斜めとなる斜面部１６ａ，１６ｂと、水晶板１２の厚み方向に略平行となる側面部１７ａ，１７ｂとを有することにより、換言すると、結晶面のｍ面である斜面部１６ａ，１６ｂと、結晶面のＲ面に直角な面を含む側面部１７ａ，１７ｂと、を備えたことにより、両端部（両側面１３ａ，１３ｂ）が実質的に薄くなる。よって、両端部（両側面１３ａ，１３ｂ）での振動変位が大きく減衰するため、振動エネルギの閉じ込め効果によって、ＣＩ（クリスタルインピーダンス）値を低減できる。この効果により、いわゆるコンベックス形状、ベベル形状又はメサ型などの構造を採らなくてもよくなるので、製造工程を簡素化できる。この効果は、水晶板１２の厚み方向（Ｙ’軸方向）において斜面部１６ａ，１６ｂの厚みと側面部１７ａ，１７ｂの厚みとが等しくなる場合に、最も大きくなる。このとき、図１［Ｂ］に示すように、水晶板１２の重心に対して左右が点対称となることにより、水晶板１２の上半分と下半分とで振動の状態が同じになるので、振動バランスを向上できる。これに加え、水晶素子１０によれば、最外層１４２（Ａｌ）の音速が水晶板１２（ＳｉＯ２）の音速に近いことにより、水晶板１２が振動しやすくなるので、上記効果と相俟ってよりＣＩ値をより低減できる。
【００３６】
＜実施形態２＞
図２［Ａ］及び図２［Ｂ］に示すように、本実施形態２の水晶素子２０は、次の点で実施形態１と異なる。すなわち、水晶板２１は、励振電極１４ｅ，１４ｆが位置する振動部２２と、振動部２２よりも厚い固定部２４と、固定部２４と振動部２２との間に位置し固定部２４から振動部２２へ向かうに従って薄くなる緩衝部２３と、を有する。そして、固定部２４での主面１３ｅ、振動部２２での主面１３ｅ及び緩衝部２３での主面１３ｅは、同一平面である。固定部２４での主面１３ｆは振動部２２での主面１３ｆと平行であり、緩衝部２３での主面１３ｆは固定部２４から振動部２２へ向かうに従って主面１３ｅ側へ傾斜する。
【００３７】
振動部２２、緩衝部２３及び固定部２４は、いずれも平面視すれば略矩形である。一方の主面１３ｅは、振動部２２、緩衝部２３及び固定部２４において同一平面になっている。他方の主面１３ｆは、三つに分けられ、振動部２２と固定部２４とにおいて平行、緩衝部２３において振動部２２側から固定部２４側へ厚くなるように斜めになっている。図２［Ｂ］に示す水晶板２１の断面形状は、例えば、主面１３ｅ側の全体を耐食膜で覆い、主面１３ｆ側の固定部２４のみを耐食膜で覆い、水晶に対するウェットエッチングを施すことにより得られる。
【００３８】
緩衝部２３の上下方向（Ｙ’軸方向）の厚みが、振動部２２から固定部２４へ向かって徐々に厚くなっている。そのため、振動部２２で発生した振動は固定部２４へ向かうにつれて徐々に減衰するので、固定部２４で反射する振動による振動部２２への影響が軽減される。よって、水晶素子２０によれば、緩衝部２３の断面形状により、振動部２２の振動に対する固定部２４の影響を抑えられるので、ＣＩ値を低減できる。また、発振周波数が７０ＭＨｚ以上の水晶素子２０では、振動部２２の板厚がかなり薄いので、実装時の破損等に注意を要する。水晶素子２０によれば、厚い固定部２４によってパッケージに実装することにより、取り扱い性を向上できる。更に、主面１３ｆにおいて緩衝部２３にも保護膜１４３が延びていることにより、導電性接着剤の這い上がりを保護膜１４３で阻止できるので、上述の効果と相俟って更に安定した電気特性を確保できる。本実施形態２のその他の構成、作用及び効果は、実施形態１のそれらと同様である。
【００３９】
＜実施形態３＞
図３［Ａ］に示すように、本実施形態３の水晶素子３０は、次の点で実施形態１と異なる。すなわち、水晶板３１は、励振電極１４ｅ，１４ｆが位置する振動部３２と、振動部３２よりも厚い固定部３４と、固定部３４と振動部３２との間に位置し固定部３４から振動部３２へ向かうに従って薄くなる緩衝部３３と、を有する。そして、固定部３４での主面１３ｅは振動部３２での主面１３ｅと平行であり、緩衝部３３での主面１３ｅは固定部３４から振動部３２へ向かうに従って主面１３ｆ側へ傾斜する。固定部３４での主面１３ｆは振動部３２での主面１３ｆと平行であり、緩衝部３３での主面１３ｆは固定部３４から振動部３２へ向かうに従って主面１３ｅ側へ傾斜する。
【００４０】
換言すると、一方の主面１３ｅは、三つに分けられ、振動部３２と固定部３４とにおいて平行、緩衝部３３において振動部３２側から固定部３４側へ厚くなるように斜めになっている。他方の主面１３ｆも同様に、三つに分けられ、振動部３２と固定部３４とにおいて平行、緩衝部３３において振動部３２側から固定部３４側へ厚くなるように斜めになっている。このような水晶板３１の断面形状は、例えば、主面１３ｅ側で固定部３４のみを耐食膜で覆い、かつ、主面１３ｆ側で固定部３４のみを耐食膜で覆い、水晶に対するウェットエッチングを施すことにより得られる。
【００４１】
緩衝部３３の上下方向（Ｙ’軸方向）の厚みが、振動部３２から固定部３４へ向かって、主面１３ｅ側及び主面１３ｆ側ともに徐々に厚くなっている。そのため、振動部３２で発生した振動は固定部３４へ向かうにつれて徐々に減衰するので、固定部３４で反射する振動による振動部３２への影響がより軽減される。よって、水晶素子３０によれば、緩衝部３３の断面形状により、振動部３２の振動に対する固定部３４の影響をより抑えられるので、ＣＩ値をより低減できる。また、発振周波数が７０ＭＨｚ以上の水晶素子３０では、振動部３２の板厚がかなり薄いので、実装時の破損等に注意を要する。水晶素子３０によれば、厚い固定部３４によってパッケージに実装することにより、取り扱い性を向上できる。更に、主面１３ｆにおいて緩衝部３３にも保護膜１４３が延びていることにより、導電性接着剤の這い上がりを保護膜１４３で阻止できるので、上述の効果と相俟って更に安定した電気特性を確保できる。本実施形態３のその他の構成、作用及び効果は、実施形態１又は２のそれらと同様である。
【００４２】
＜実施形態４＞
図３［Ｂ］に示すように、本実施形態４の水晶素子４０は、次の点で実施形態１と異なる。すなわち、水晶板４１は厚みが薄くなる窪み部４２ｅ，４２ｆを有し、窪み部４２ｅ，４２ｆ内に励振電極１４ｅ，１４ｆが位置する。
【００４３】
水晶板４１は、窪み部４２ｅ，４２ｆの他に、窪み部４２ｅ，４２ｆの周囲に位置する補強部４３と、窪み部４２ｅ，４２ｆが形成された振動部４４と、パッケージに固定される固定部４５と、を有する。補強部４３における主面１３ｅと固定部４５における主面１３ｅとは、同一平面である。振動部４４における主面１３ｅと補強部４３及び固定部４５における主面１３ｅとは、略平行である。他方の主面１３ｆについても、主面１３ｅと同様である。窪み部４２ｅ，４２ｆは、例えば、主面１３ｅ側で固定部４５及び補強部４３のみをマスク（例えばフォトレジスト膜又は耐食膜）で覆い、かつ、主面１３ｆ側で固定部４５及び補強部４３のみをマスクで覆い、水晶に対するドライエッチング又はウェットエッチングを施すことにより得られる。そして、窪み部４２ｅ，４２ｆ内の所定位置に、励振電極１４ｅ，１４ｆ及び保護膜１４３を形成する。
【００４４】
なお、窪み部４２ｅ，４２ｆはどちらか一方のみでもよい。また、図４に網掛で示す補強部４３の一部４３ａ，４３ｂ，４３ｄ及び固定部４５の一部４５ｃの少なくとも一つにおける主面１３ｅを、振動部４４における主面１３ｅ（すなわち窪み部４２ｅの底面）と同一平面にしてもよい。例えば、補強部４３の一部４３ｄにおける主面１３ｅを、振動部４４における主面１３ｅと同一平面にしてもよい。補強部４３の一部４３ｂ及び固定部４５の一部４５ｃの両方における主面１３ｅを、振動部４４における主面１３ｅと同一平面にしてもよい。主面１３ｆについても、主面１３ｅと同様である。
【００４５】
水晶素子４０によれば、窪み部４２ｅ，４２ｆ内に励振電極１４ｅ，１４ｆを有することにより、窪み部４２ｅ，４２ｆ内に振動エネルギを閉じ込められるので、ＣＩ値を低減できる。また、発振周波数が７０ＭＨｚ以上の水晶素子４０では、振動部４４の板厚がかなり薄いので、実装時の破損等に注意を要する。水晶素子４０によれば、厚い固定部４５によってパッケージに実装することにより、取り扱い性を向上できる。本実施形態４のその他の構成、作用及び効果は、実施形態１乃至３のそれらと同様である。
【００４６】
＜実施形態５＞
図３［Ｃ］に示すように、本実施形態５の水晶素子５０は、次の点で実施形態１と異なる。すなわち、水晶板５１は、励振電極１４ｅ，１４ｆを囲む溝部５２ｅ，５２ｆを有する。
【００４７】
水晶板５１は、溝部５２ｅ，５２ｆの他に、溝部５２ｅ，５２ｆの周囲に位置する補強部５３と、溝部５２ｅ，５２ｆと溝部５２ｅ，５２ｆで囲まれた凸部５６とからなる振動部５４と、パッケージに固定される固定部５５と、を有する。そして、凸部５６上に励振電極１４ｅ，１４ｆが位置する。そのため、溝部５２ｅ，５２ｆは、平面視して、励振電極１４ｅ，１４ｆが矩形状であれば矩形枠状になり、励振電極１４ｅ，１４ｆが円乃至楕円状であれば円乃至楕円枠状になる。
【００４８】
溝部５２ｅ，５２ｆは、例えば、励振電極１４ｅ，１４ｆ及び保護膜１４３の形成後に、溝部５２ｅ，５２ｆとなる部分以外をマスク（例えばフォトレジスト膜）で覆い、水晶に対するドライエッチングを施すことにより得られる。このとき、励振電極１４ｅ，１４ｆを囲む溝部５２ｅ，５２ｆが、自己整合的に形成される。なお、溝部５２ｅ，５２ｆはどちらか一方のみでもよい。
【００４９】
水晶素子５０によれば、溝部５２ｅ，５２ｆで囲まれた凸部５６上に励振電極１４ｅ，１４ｆを有することにより、凸部５６内に振動エネルギを閉じ込められるので、ＣＩ値を低減できる。また、発振周波数が７０ＭＨｚ以上の水晶素子５０では、振動部５４の板厚がかなり薄いので、実装時の破損等に注意を要する。水晶素子５０によれば、厚い固定部５５によってパッケージに実装することにより、取り扱い性を向上できる。本実施形態５のその他の構成、作用及び効果は、実施形態１乃至４のそれらと同様である。
【００５０】
＜実施形態６＞
図５［Ａ］及び図５［Ｂ］に示すように、本実施形態６の水晶デバイス６０は、実施形態１の水晶素子１０と、水晶素子１０が位置する基体６１と、基体６１とともに水晶素子１０を気密封止する蓋体６２と、を備えている。基体６１は、パッケージとも呼ばれ、基板６１ａと枠体６１ｂとからなる。基板６１ａの上面と枠体６１ｂの内側面と蓋体６２の下面とによって囲まれた空間が、水晶素子１０の収容部６３となる。水晶素子１０は、例えば、電子機器等で使用する基準信号を出力する。
【００５１】
換言すると、水晶デバイス６０は、上面に一対の電極パッド６１ｄ及び下面に四つの外部端子６１ｃを有する基板６１ａと、基板６１ａの上面の外周縁に沿って位置する枠体６１ｂと、一対の電極パッド６１ｄに導電性接着剤６１ｅを介して実装される水晶素子１０と、水晶素子１０を枠体６１ｂとともに気密封止する蓋体６２と、を備えている。
【００５２】
基板６１ａ及び枠体６１ｂは、例えばアルミナセラミックス又はガラスセラミックス等のセラミック材料からなり、一体的に形成されて基体６１となる。基体６１及び蓋体６２は、平面視して概ね矩形状である。外部端子６１ｃと電極パッド６１ｄ及び蓋体６２とは、基体６１の内部又は側面に形成された導体を介して電気的に接続される。詳しく言えば、基板６１ａの下面の四隅に外部端子６１ｃがそれぞれ位置する。それらのうちの二つの外部端子６１ｃが水晶素子１０に電気的に接続され、残りの二つの外部端子６１ｃが蓋体６２に電気的に接続される。外部端子６１ｃは、電子機器等のプリント配線板などに実装するために用いられる。
【００５３】
水晶素子１０は、前述したように、水晶板１２と、水晶板１２の上面に形成された励振電極１４ｅと、水晶板１２の下面に形成された励振電極１４ｆと、励振電極１４ｅ，１４ｆ上の保護膜１４３と、を有する。そして、水晶素子１０は、導電性接着剤６１ｅを介して電極パッド６１ｄ上に接合され、安定した機械振動と圧電効果により、電子機器等の基準信号を発振する役割を果たす。
【００５４】
電極パッド６１ｄは、基体６１に水晶素子１０を実装するためのものであり、基板６１ａの一辺に沿うように隣接して一対が位置する。そして、一対の電極パッド６１ｄは、それぞれ接続電極１４ａ，１４ｂを接続して水晶素子１０の一端を固定端とし、水晶素子１０の他端を基板６１ａの上面から離間した自由端とすることにより、片持ち支持構造にて水晶素子１０を基板６１ａ上に固定する。また、引き出し電極１４ｈ上を保護膜１４３で覆うことにより、導電性接着剤６１ｅの這い上がりを保護膜１４３で阻止できる。
【００５５】
導電性接着剤６１ｅは、例えば、シリコーン樹脂等のバインダの中に、導電フィラとして導電性粉末が含有されたものである。蓋体６２は、例えば、鉄、ニッケル又はコバルトの少なくともいずれかを含む合金からなり、シーム溶接などによって枠体６１ｂと接合することにより、真空状態にある又は窒素ガスなどが充填された収容部６３を気密的に封止する。
【００５６】
水晶デバイス６０によれば、水晶素子１０を備えたことにより、安定した電気特性を発揮できる。なお、水晶デバイス６０は、実施形態１の水晶素子１０に限らず、他の実施形態の水晶素子を備えたものとしてもよい。
【００５７】
＜実施形態７＞
図６［Ａ］及び図６［Ｂ］に示すように、本実施形態７の電子機器７１，７２はそれぞれ水晶デバイス６０を備えている。図６［Ａ］に例示した電子機器７１はスマートフォンであり、図６［Ｂ］に例示した電子機器７２はパーソナルコンピュータである。
【００５８】
図５に示すように構成された水晶デバイス６０は、はんだ付け、金（Ａｕ）バンプ又は導電性接着剤などによってプリント基板に外部端子６１ｃの底面が固定されることによって、電子機器７１，７２を構成するプリント基板の表面に実装される。そして、水晶デバイス６０は、例えば、スマートフォン、パーソナルコンピュータ、時計、ゲーム機、通信機、又はカーナビゲーションシステム等の車載機器などの種々の電子機器で発振源として用いられる。
【００５９】
電子機器７１，７２によれば、水晶デバイス６０を備えたことにより、安定した電気特性に基づく高性能かつ高信頼性の動作を実現できる。
【００６０】
＜その他＞
以上、上記各実施形態を参照して本開示を説明したが、本開示はこれらに限定されるものではない。本開示の構成や詳細については、当業者が理解し得るさまざまな変更を加えることができる。また、本開示には、上記各実施形態の構成の一部又は全部を相互に適宜組み合わせたものも含まれる。例えば、実施形態２乃至５における水晶板の側面を、実施形態１における水晶板の側面と同じ構造にしてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１０，２０，３０，４０，５０  水晶素子
１１ａ，１１ｂ  長辺
１１ｃ，１１ｄ  短辺
１２，２１，３１，４１，５１  水晶板
１３ｅ，１３ｆ  主面
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ  側面
１４ａ，１４ｂ  接続電極
１４ｅ，１４ｆ  励振電極
１４ｇ，１４ｈ  引き出し電極
１４１  下地層
１４２  最外層
１４３  保護膜
１６ａ，１６ｂ  斜面部
１７ａ，１７ｂ  側面部
２２，３２，４４，５４  振動部
２３，３３  緩衝部
２４，３４，４５，５５  固定部
４２ｅ，４２ｆ  窪み部
４３，５３  補強部
５２ｅ，５２ｆ  溝部
５６  凸部
６０  水晶デバイス
６１  基体
６１ａ  基板
６１ｂ  枠体
６１ｃ  外部端子
６１ｄ  電極パッド
６１ｅ  導電性接着剤
６２  蓋体
６３  収容部
７１，７２電子機器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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