(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚みすべり振動する振動部、および前記振動部の外縁に沿って配置されている外縁部を有している基板を含み、
前記振動部は、
前記外縁部の一方の主面よりも突出している第１凸部と、
前記外縁部の一方の主面に対して裏面側の他方の主面よりも突出している第２凸部と、を有し、
前記第１凸部は、ｎ＋１段（ｎは１以上の整数）の段差を含み、
前記第２凸部は、ｎ段の段差を含み、
前記第１凸部のｎ段目の前記厚みすべり振動する第１方向に沿った第１の幅、および前記第１凸部のｎ＋１段目の前記第１方向に沿った第２の幅は、前記第２凸部のｎ段目の前記第１方向に沿った第３の幅よりも大きく、
前記第１の幅Ｍ１、前記第２の幅Ｍ２、前記第３の幅Ｍ３は、
Ｍ１−Ｍ２＝Ｍ２−Ｍ３＝ｍλ×ｋ
（ｍは１以上の整数、λは屈曲振動の波長、０．８＜ｋ＜１．２）
の関係を満たす、振動片。
【請求項２】
請求項１において、
前記振動部の形状は、平面視において、矩形である、振動片。
【請求項３】
厚みすべり振動する基板を用意する工程と、
前記基板の一方の主面に第１マスクを配置し、
前記基板の一方の主面に対して裏面側の他方の主面に第２マスクを配置し、
前記基板の前記第１マスクから露出しているところをエッチングして、前記一方の主面に凸部を含む第１メサ基板を形成する工程と、
前記第１メサ基板を形成する工程の後、前記凸部の主面にマスクを配置し、
前記他方の主面に、前記凸部の主面に配置したマスクの面積よりも小さく、該マスクと、平面視において、重なるように他のマスクを配置し、
前記第１メサ基板の前記マスクおよび前記他のマスクから露出しているところをエッチ
ングして、
振動部、および前記振動部の外縁に沿って配置されている外縁部を有している基板を含み、前記振動部が、前記外縁部の一方の主面よりも突出している第１凸部と、前記外縁部の一方の主面に対して裏面側の他方の主面よりも突出している第２凸部と、を有し、前記第１凸部は、ｎ＋１段（ｎは１以上の整数）の段差を含み、前記第２凸部は、ｎ段の段差を含み、前記第１凸部のｎ段目の前記厚みすべり振動する第１方向に沿った第１の幅、および前記第１凸部のｎ＋１段目の前記第１方向に沿った第２の幅は、前記第２凸部のｎ段目の前記第１方向に沿った第３の幅よりも大きく、前記第１の幅Ｍ１、前記第２の幅Ｍ２、前記第３の幅Ｍ３は、
Ｍ１−Ｍ２＝Ｍ２−Ｍ３＝ｍλ×ｋ
（ｍは１以上の整数、λは屈曲振動の波長、０．８＜ｋ＜１．２）
の関係を満たす、メサ型基板を形成する工程と、
を含む振動片の製造方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記メサ型基板を形成する工程を複数回行う、振動片の製造方法。
【請求項５】
請求項１または２に記載の振動片と、
前記第１凸部の表面と前記一方の主面の前記外縁部の一部の表面とを覆う第１励振電極と、
前記第２凸部の表面と前記他方の主面の前記外縁部の一部の表面とを覆う第２励振電極と、
を含む、振動素子。
【請求項６】
請求項１または２に記載の振動片と、
前記振動片を収容するパッケージと、
を含む、振動子。
【請求項７】
請求項１または２に記載の振動片と、
電子素子と、
を含む、電子デバイス。
【請求項８】
請求項１または２に記載の振動片を含む、電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動片およびその製造方法、振動素子、振動子、電子デバイス、並びに電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
厚みすべり振動を励振させる圧電振動片において、主振動のエネルギーを閉じ込める方法として、圧電基板にメサ構造を形成する方法が知られている。このようなメサ型の圧電振動片では、屈曲振動が生じることによって、スプリアスが増大してしまう場合があった。
【０００３】
そのため、例えば、特許文献１では、振動部の長辺寸法と、励振電極の長辺寸法とを最適化することによって、屈曲振動を抑圧している。
【０００４】
また、例えば、特許文献２では、メサ（段差部）の堀量を最適化することによって、屈曲振動等の不要振動を抑圧している。具体的には、段差部の堀量をＭｄ、水晶基板の長辺の長さをｘ、振動部の板厚をｔとして時に、板厚ｔを基準として、段差部の堀量Ｍｄの板厚ｔに対する比の百分率をｙとすると、ｙがｙ＝−１．３２×（ｘ／ｔ）＋４２．８７、およびｙ≦３０の関係を満足し、かつ、水晶基板の長辺の長さｘの振動部の板厚ｔに対する辺比ｘ／ｔが３０以下としている。
【０００５】
ここで、厚みすべり振動を主振動とする圧電振動片において、より効率的に主振動のエネルギーを閉じ込める方法として、圧電基板に多段のメサ構造を形成する方法が知られている。
【０００６】
例えば、特許文献３には、メサを多段とすることにより、主振動のエネルギーを効率よく閉じ込めることを可能とする圧電振動片が開示されている。
【０００７】
このような圧電振動片は、一般的に、水晶等の圧電材料からなる基板を機械加工やフォトリソグラフィー法等によって加工することにより形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−３４００２３号公報
【特許文献２】特開２００７−１２４４４１号公報
【特許文献３】特開平２−５７００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献３の圧電振動片では、圧電材料からなる基板に、多段のメサを形成しなければならないため、製造工程が複雑化してしまうという問題があった。
【００１０】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、屈曲振動を抑圧しつつ、製造工程を簡略化することができる振動片およびその製造方法を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記振動片を含む振動素子、振動子、電子デバイス、および電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は前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、以下の態様または適用例として実現することができる。
【００１２】
［適用例１］
本適用例に係る振動片は、
厚みすべり振動が励振する振動部、および前記振動部の外縁に沿って配置されている外縁部を有している基板を含み、
前記振動部は、
前記外縁部の一方の主面よりも突出している第１凸部と、
前記外縁部の一方の主面に対して裏面側の他方の主面よりも突出している第２凸部と、
を有し、
前記第１凸部は、ｎ＋１段（ｎは１以上の整数）の段差を含み、
前記第２凸部は、ｎ段の段差を含む。
【００１３】
このような振動片によれば、後述するように、屈曲振動を抑圧しつつ、製造工程を簡略化することができる。
【００１４】
［適用例２］
本適用例に係る振動片において、
前記第１凸部のｎ段目の前記厚みすべり振動の振動する方向に沿った幅、および前記第１凸部のｎ＋１段目の前記厚みすべり振動の振動する方向に沿った幅は、前記第２凸部のｎ段目の前記厚みすべり振動の振動する方向に沿った幅よりも大きくてもよい。
【００１５】
このような振動片によれば、屈曲振動を抑圧しつつ、製造工程を簡略化することができる。
【００１６】
［適用例３］
本適用例に係る振動片において、
前記第１凸部の１段目の幅Ｍ１、前記第１凸部の２段目の幅Ｍ２、前記第２凸部の１段目の幅Ｍ３は、
Ｍ１−Ｍ２＝Ｍ２−Ｍ３＝ｍλ×ｋ
（ｍは１以上の整数、λは屈曲振動の波長、０．８＜ｋ＜１．２）
の関係を満たしていてもよい。
【００１７】
このような振動片によれば、屈曲振動を抑圧して、スプリアスを十分に抑制することができる。
【００１８】
［適用例４］
本適用例に係る振動片において、
前記圧電基板の形状は、平面視において、矩形であってもよい。
【００１９】
このような振動片によれば、屈曲振動を抑圧して、スプリアスを十分に抑制することができる。
【００２０】
［適用例５］
本適用例に係る振動片の製造方法は、
厚みすべりで振動する基板を用意する工程と、
前記基板の一方の主面に第１マスクを配置し、
前記基板の一方の主面に対して裏面側の他方の主面に第２マスクを配置し、
前記基板の前記第１マスクから露出しているところをエッチングして、前記一方の主面に凸部を含む第１メサ基板を形成する工程と、
前記第１メサ基板を形成する工程の後、前記凸部の主面にマスクを配置し、
前記他方の主面に、前記凸部の主面に配置したマスクの面積よりも小さく、該マスクと、平面視において、重なるように他のマスクを配置し、
前記第１メサ基板の前記マスクおよび前記他のマスクから露出しているところをエッチングして、
振動部、および前記振動部の外縁に沿って配置されている外縁部を有している基板を含み、前記振動部が、前記外縁部の一方の主面よりも突出している第１凸部と、前記外縁部の一方の主面に対して裏面側の他方の主面よりも突出している第２凸部と、を有し、前記第１凸部は、ｎ＋１段（ｎは１以上の整数）の段差を含み、前記第２凸部は、ｎ段の段差を含むメサ型基板を形成する工程と、
を含む振動片の製造方法。
【００２１】
このような振動片の製造方法によれば、エッチング工程の回数を減らすことができ、製造工程を簡略化することができる。さらに、エッチングを繰り返すことによって生じる圧電基板へのダメージを低減することができる。
【００２２】
［適用例６］
本適用例に係る振動片の製造方法において、
前記メサ型基板を形成する工程を複数回行ってもよい。
【００２３】
このような振動片の製造方法によれば、エッチング工程の回数を減らすことができ、製造工程を簡略化することができる。さらに、エッチングを繰り返すことによって生じる圧電基板へのダメージを低減することができる。
【００２４】
［適用例７］
本適用例に係る振動素子は、
本適用例に係る振動片と、
前記第１凸部の表面と前記一方の主面の前記外縁部の一部の表面とを覆う第１励振電極と、
前記第２凸部の表面と前記他方の主面の前記外縁部の一部の表面とを覆う第２励振電極と、
を含んでいてもよい。
【００２５】
このような振動素子によれば、容量比γを大きくすることができる。なお、容量比γとは、励振電極の寸法（大きさ）で決まる容量Ｃ０を、振動片の実質的な振動領域で決まる容量Ｃ１で除したものである。
【００２６】
［適用例８］
本適用例に係る振動子は、
本適用例に係る振動片と、
前記振動片を収容するパッケージと、
を含む。
【００２７】
このような振動子によれば、屈曲振動を抑圧しつつ、製造工程を簡略化することができる振動片を有することができる。
【００２８】
［適用例９］
本適用例に係る電子デバイスは、
本適用例に係る振動片と、
電子素子と、
を含む。
【００２９】
このような電子デバイスによれば、屈曲振動を抑圧しつつ、製造工程を簡略化することができる振動片を有することができる。
【００３０】
［適用例１０］
本適用例に係る電子機器は、
本適用例に係る振動片を含む。
【００３１】
このような電子機器によれば、屈曲振動を抑圧しつつ、製造工程を簡略化することができる振動片を有することができる。
【００３２】
［適用例１１］
本適用例に係る振動片において、
前記第１凸部の中心と前記第２凸部の中心とは、平面視において、重なっていてもよい。
【００３３】
［適用例１２］
本適用例に係る振動片において、
前記圧電基板は、水晶の結晶軸である、電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系のＸ軸を中心として、ＸＺ平面を、Ｘ軸周りに角度θだけ回転させて、Ｚ軸を角度θ傾けた軸をＺ´軸とし、Ｙ軸を角度θ傾けた軸をＹ´軸とし、Ｘ軸とＺ´軸に平行な面を前記第１主面および前記第２主面とし、Ｙ´軸に平行な方向を厚みとしてもよい。
【００３４】
［適用例１３］
本適用例に係る振動片において、
前記第１凸部の端縁の位置および前記第２凸部の端縁の位置は、屈曲振動の腹の位置に一致していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施形態に係る振動素子を模式的に示す斜視図。
【図２】本実施形態に係る振動素子を模式的に示す平面図。
【図３】本実施形態に係る振動素子を模式的に示す断面図。
【図４】ＡＴカット水晶基板を模式的に示す斜視図。
【図５】メサ型振動素子の構造を示すモデル図。
【図６】（Ｍｘ１−Ｍｘ２）／２＝λ／２の条件を満足しつつ、１段目の長辺寸法Ｍｘ１を変化させた場合の屈曲振動のエネルギーを示したグラフ。
【図７】解析のモデルの構造を示すモデル図、および解析結果。
【図８】本実施形態に係る振動素子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図９】本実施形態に係る振動素子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１０】本実施形態に係る振動素子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１１】本実施形態に係る振動素子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１２】本実施形態の第１変形例に係る振動素子を模式的に示す平面図。
【図１３】本実施形態の第１変形例に係る振動素子を模式的に示す断面図。
【図１４】本実施形態の第２変形例に係る振動素子を模式的に示す平面図。
【図１５】本実施形態の第２変形例に係る振動素子を模式的に示す断面図。
【図１６】本実施形態の第３変形例に係る振動素子を模式的に示す斜視図。
【図１７】本実施形態の第３変形例に係る振動素子を模式的に示す断面図。
【図１８】本実施形態の第４変形例に係る振動素子を模式的に示す平面図。
【図１９】本実施形態の第４変形例に係る振動素子を模式的に示す断面図。
【図２０】本実施形態の第５変形例に係る振動素子を模式的に示す平面図。
【図２１】本実施形態の第５変形例に係る振動素子を模式的に示す断面図。
【図２２】本実施形態の第５変形例に係る振動素子の変形例を模式的に示す平面図。
【図２３】本実施形態に係る振動子を模式的に示す断面図。
【図２４】本実施形態の変形例に係る振動子を模式的に示す断面図。
【図２５】本実施形態に係る電子デバイスを模式的に示す断面図。
【図２６】本実施形態の変形例に係る電子デバイスを模式的に示す断面図。
【図２７】本実施形態に係る電子機器を模式的に示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００３７】
１．  振動素子
まず、本実施形態に係る振動素子について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る振動素子１００を模式的に示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る振動素子１００を模式的に示す平面図である。図３は、本実施形態に係る振動素子１００を模式的に示す断面図である。なお、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【００３８】
振動素子１００は、図１〜図３に示すように、振動片１０と、第１励振電極２０と、第２励振電極２２と、接続電極２４と、マウント電極２６と、を含んで構成されている。
【００３９】
振動片１０は、厚みすべり振動が励振する振動部１２ａ、および振動部１２ａの外縁に沿って配置されている外縁部１２ｂを有している基板１２を含んで構成されている。基板１２としては、例えば、圧電基板を用いる。より具体的には、基板１２としては、ＡＴカット水晶基板などの回転Ｙカット基板を用いる。
【００４０】
ここで、図４は、ＡＴカット水晶基板１を模式的に示す斜視図である。水晶等の圧電材料は、一般的に三方晶系であり、図４に示すような結晶軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を有する。Ｘ軸は電気軸であり、Ｙ軸は機械軸であり、Ｚ軸は光学軸である。回転Ｙカット基板は、ＸＺ平面を、Ｘ軸周りに角度θだけ回転させた平面に沿って、圧電材料（例えば、人工水晶）から切り出された平板である。ここで、例えば、ＡＴカット水晶基板１の場合は、θ＝３５°１５′である。また、Ｙ軸およびＺ軸もＸ軸周りにθ回転させて、それぞれＹ´軸およびＺ´軸とする。したがって、回転Ｙカット基板は、結晶軸（Ｘ，Ｙ´，Ｚ´）軸を有する。θ＝３５°１５′であるＡＴカット水晶基板１は、Ｙ´軸に直交するＸＺ´面（Ｘ軸およびＺ´軸を含む面）が主面（励振面）となり、厚みすべり振動を主振動として振動することができる。このＡＴカット水晶基板を加工して、基板１２を得ることができる。
【００４１】
すなわち、基板１２は、例えば、図４に示すように水晶の結晶軸である、電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系のＸ軸を中心として、Ｚ軸をＹ軸の−Ｙ方向へ傾けた軸をＺ´軸とし、Ｙ軸をＺ軸の＋Ｚ方向へ傾けた軸をＹ´軸とし、Ｘ軸とＺ´軸に平行な面で構成され、Ｙ´軸に平行な方向を厚みとするＡＴカット水晶基板からなる。
【００４２】
なお、基板１２は、厚みすべり振動が励振する基板であればよい。基板１２は、例えば、ＢＴカット水晶基板や、ＳＣカット水晶基板であってもよい。例えば、θ＝−４９°（図４に示すθの矢印方向とは反対に４９°回転）とすることにより、ＢＴカット水晶基板を得ることができる。また、水晶の結晶のＹ軸に直交する面をＸ軸を中心にして約３３°回転し、さらにこの回転した位置からＺ軸を中心にして約２２°回転した面から切り出すことにより、ＳＣカット水晶基板を得ることができる。
【００４３】
基板１２の平面形状は、矩形であり、基板１２の長辺は、水晶結晶のＸ軸に沿って形成され、基板１２の短辺は、水晶結晶のＸ軸と直交するＺ´軸に沿って形成されている。基板１２は、厚みすべり振動を主振動として振動することができる。
【００４４】
基板１２は、振動部１２ａおよび外縁部１２ｂを有している。振動部１２ａは、厚みすべり振動が励振され、厚みすべり振動を主振動として振動することができる。このとき、厚みすべり振動は、Ｘ軸方向に沿って振動することとなる。振動部１２ａの形状は、平面視において、矩形であり、振動部１２ａの長辺は、水晶結晶のＸ軸に沿って形成され、振動部１２ａの短辺は、水晶結晶のＸ軸と直交するＺ´軸に沿って形成されている。外縁部１２ｂは、振動部１２ａの外縁に沿って配置されている。
【００４５】
基板１２は、第１主面１３ａと、第２主面１３ｂと、を有している。第１主面１３ａおよび第２主面１３ｂは、外縁部１２ｂの主面を構成している。第２主面１３ｂは、第１主面１３ａに対して裏面側の他方の主面である。図示の例では、第１主面１３ａは、＋Ｙ´軸方向を向く面であり、第２主面１３ｂは、−Ｙ´軸方向を向く面である。振動部１２ａは、第１主面１３ａに設けられている第１凸部１４および第２主面１３ｂに設けられている第２凸部１６を有している。
【００４６】
第１凸部１４は、第１主面１３ａに設けられている。第１凸部１４は、外縁部１２ｂの主面（第１主面）１３ａよりも突出している。第１凸部１４は、２段の段差を含んでいる。すなわち、第１凸部１４は、第１主面１３ａに対する高さ（Ｙ´軸方向における第１主面１３ａとの間の距離）が異なる２つの面を有している。第１凸部１４は、第１凸部１４の１段目を構成する第１部分１４ａと、第１凸部１４の２段目を構成する第２部分１４ｂと、で構成されている。第１凸部１４のＸ軸方向の端部（側面）は、階段形状であり、段差が形成されている。
【００４７】
第１部分１４ａの平面形状は、図２に示すように、矩形であり、第１部分１４ａの長辺は、Ｘ軸に沿って形成され、第１部分１４ａの短辺は、Ｚ´軸に沿って形成されている。また、第２部分１４ｂの平面形状は、矩形であり、第２部分１４ｂの長辺は、Ｘ軸に沿って形成され、第２部分１４ｂの短辺は、Ｚ´軸に沿って形成されている。すなわち、第１部分１４ａの長辺、および第２部分１４ｂの長辺は、基板１２の長辺に対して平行であり、第１部分１４ａの短辺および第２部分１４ｂの短辺は、基板１２の短辺に対して平行である。
【００４８】
第２凸部１６は、第２主面１３ｂに設けられている。第２凸部１６は、外縁部１２ｂの主面（第２主面）１３ｂよりも突出している。第２凸部１６は、１段の段差を含んでいる。すなわち、第２凸部１６は、第２主面１３ｂに対する高さを持った（第２主面１３ｂと同一平面内に位置しない）１つの面を有している。なお、第１凸部１４および第２凸部１６の各段差の高さ（Ｙ´軸方向の大きさ）は、例えば、同じである。第２凸部１６は、第３部分１６ａで構成されている。
【００４９】
第３部分１６ａ（第２凸部１６）の平面形状は、図２に示すように、矩形であり、第３部分１６ａの長辺は、Ｘ軸に沿って形成され、第３部分１６ａの短辺は、Ｚ´軸に沿って形成されている。
【００５０】
第１凸部１４の中心と第２凸部１６の中心とは、平面視において（Ｙ´軸方向からみて）重なっている。すなわち、第１凸部１４の中心の位置と、第２凸部１６の中心の位置とは、Ｘ軸における位置（Ｘ座標）およびＺ´軸における位置（Ｚ´座標）が同じである。また、第１凸部１４の第１部分１４ａの中心と、第１凸部１４の第２部分１４ｂの中心とは、平面視において、重なっている。また、第１凸部１４の第１部分１４ａの中心および第１凸部１４の第２部分１４ｂの中心は、平面視において、第２凸部１６の第３部分１６ａの中心と重なっている。
【００５１】
第１凸部１４の端縁ａ１，ａ２，ａ３，ａ４の位置および第２凸部１６の端縁ｂ１，ｂ２の位置は、基板１２の長辺に沿う方向（Ｘ軸方向）に生じる屈曲振動の腹の位置（屈曲振動の変位の腹の位置）、すなわち、屈曲振動の振幅が最も大きい部分の位置に一致している。具体的には、端縁ａ１〜ａ４，ｂ１，ｂ２のＸ軸における位置（Ｘ座標）が、屈曲振動の腹のＸ軸における位置（Ｘ座標）に一致している。このように、第１凸部１４の端縁ａ１，ａ２，ａ３，ａ４の位置および第２凸部１６の端縁ｂ１，ｂ２の位置が、屈曲振動の腹の位置と一致していることにより、屈曲振動を抑圧することができる。なお、第１凸部１４の端縁とは、平面視において、第１凸部１４の形状を規定する縁である。同様に、第２凸部１６の端縁とは、平面視において、第２凸部１６の形状を規定する縁である。図３に示すように、第１凸部１４の端縁ａ１〜ａ４の位置および第２凸部１６の端縁ｂ１，ｂ２の位置において、基板１２の厚さ（Ｙ´軸方向の大きさ）が変わる。
【００５２】
ここで、第１凸部１４の端縁ａ１，ａ２，ａ３，ａ４の位置および第２凸部１６の端縁ｂ１，ｂ２の位置は、Ｘ軸方向において、ずれている。言い換えると、第１凸部１４の端縁ａ１，ａ２，ａ３，ａ４のＸ座標および第２凸部１６の端縁ｂ１，ｂ２のＸ座標は、異なっている。したがって、基板１２では、屈曲振動を抑圧する位置（ａ１〜ａ４，ｂ１，ｂ２）を、６箇所設けることができる。
【００５３】
第１凸部１４および第２凸部１６は、振動部１２ａを構成している。振動部１２ａは、基板１２の外縁部１２ｂの厚み（Ｙ´軸方向の大きさ）ｔ´よりも大きい厚みを有している。具体的には、振動部１２ａは、厚みｔ´よりも大きい厚みｔ１を有する部分、厚みｔ１よりも大きい厚みｔ２を有する部分、厚みｔ２よりも大きい厚みｔ３を有する部分を有している。
【００５４】
図３に示すように、第１凸部１４の１段目の幅Ｍ１、および第１凸部１４の２段目の幅Ｍ２は、第２凸部１６の１段目の幅Ｍ３よりも大きい。また、第１凸部１４の１段目の幅Ｍ１は、第２凸部１６の２段目の幅Ｍ２よりも大きい。すなわち、Ｍ１＞Ｍ２＞Ｍ３の関係を満たしている。
【００５５】
ここで、第１凸部１４の１段目の幅Ｍ１は、厚みすべり振動の振動方向に沿う方向における第１凸部１４の１段目の大きさである。図示の例では、第１凸部１４の１段目の幅Ｍ１は、第１凸部１４の１段目のＸ軸方向の大きさであり、第１部分１４ａのＸ軸方向の大きさである。また、第１凸部１４の２段目の幅Ｍ２は、厚みすべり振動の振動方向に沿う方向における第１凸部１４の２段目の大きさである。図示の例では、第１凸部１４の２段目の幅Ｍ２は、第１凸部１４の２段目のＸ軸方向の大きさであり、第２部分１４ｂのＸ軸方向の大きさである。また、第２凸部１６の１段目の幅Ｍ３は、厚みすべり振動の振動方向に沿う方向における第２凸部１６の１段目の大きさである。第２凸部１６の１段目のＸ軸方向の大きさであり、第３部分１６ａのＸ軸方向の大きさである。
【００５６】
また、第１凸部１４の１段目（第１部分１４ａ）のＺ´軸方向の大きさ、第１凸部１４の２段目（第２部分１４ｂ）のＺ´軸方向の大きさ、および第２凸部１６の１段目（第３部分１６ａ）のＺ´軸方向の大きさは、同じである。また、第１凸部１４の１段目（第１部分１４ａ）のＹ´軸方向の大きさ、第１凸部１４の２段目（第２部分１４ｂ）のＹ´軸方向の大きさ、および第２凸部１６の１段目（第３部分１６ａ）のＹ´軸方向の大きさは、同じである。
【００５７】
第１凸部１４の１段目の幅Ｍ１、第１凸部１４の２段目の幅Ｍ２、第２凸部１６の１段目の幅Ｍ３は、例えば、Ｍ１−Ｍ２＝Ｍ２−Ｍ３＝ｍλ（ｍは１以上の整数、λは屈曲振動の波長）の関係を満たしている。これにより、第１凸部１４の端縁ａ１，ａ２，ａ３，ａ４の位置および第２凸部１６の端縁ｂ１，ｂ２の位置を、屈曲振動の腹の位置に位置させることができる。ただし、第１凸部１４の１、２段目の中心と第２凸部１６の中心とは、平面視において、重なっている。
【００５８】
なお、第１凸部１４の１段目の幅Ｍ１、第１凸部１４の２段目の幅Ｍ２、第２凸部１６の１段目の幅Ｍ３は、Ｍ１−Ｍ２＝Ｍ２−Ｍ３＝ｍλ×ｋ（０．８＜ｋ＜１．２）の関係を満たしていればよい。すなわち、凸部の端縁の位置が屈曲振動の腹の位置と一致している場合（Ｍ１−Ｍ２＝Ｍ２−Ｍ３＝ｍλ）だけでなく、凸部の端縁の位置が屈曲振動の腹の位置とずれている場合であって、そのずれ量が２０％未満の場合（Ｍ１−Ｍ２＝Ｍ２−Ｍ３＝ｍλ×ｋ（０．８＜ｋ＜１．２））であっても、屈曲振動を抑圧して、スプリアスを十分に抑制することができる。以下に、その理由について説明する。
【００５９】
図５は、メサ型振動素子の構造を示すモデル図であって、矩形のＡＴカット水晶基板を用いたメサ型振動素子を長手方向で切断したときの断面図である。
【００６０】
ここで、水晶基板の長辺寸法をＸとし、振動部の厚みをｔとし、メサの１段目の長辺が水晶基板の長辺と平行であり、その寸法をＭｘ１とし、メサの２段目の長辺が水晶基板の長辺と平行であり、その寸法をＭｘ２とし、外縁部の厚みをｔ´とする。なお、水晶基板の長辺は、水晶結晶軸のＸ軸と平行であるものとする。また、メサの１段目の中心とメサの２段目の中心とは、平面視において重なっている。この図５に示すモデルを用いて、２次元有限要素法による解析を行った。
【００６１】
図６は、（Ｍｘ１−Ｍｘ２）／２＝λ／２の条件を満足しつつ、１段目の長辺寸法Ｍｘ１を変化させた場合の屈曲振動のエネルギーを示したグラフである。横軸はＭｘ１をλで規格化した値であり、縦軸は屈曲振動のエネルギー（相対値）である。なお、λは、屈曲振動の波長である。
【００６２】
図６から、屈曲振動のエネルギーが小さくなるＭｘ１の値は、略周期λごとに現れることがわかる。これは、１段目の端縁と２段目の端縁が共に屈曲振動の腹の位置となる状態は、略λごとに現れることを意味している。ここで、図６に示すグラフから、エネルギーの減衰のピークとなる位置から２０％ずれていても、図６の矢印で示すように、屈曲振動エネルギーは１／３以下に減衰していることがわかる。屈曲振動のエネルギーを１／３以下に減衰させることができれば、スプリアスを十分に抑制することができる。したがって、Ｍ１−Ｍ２＝Ｍ２−Ｍ３＝ｍλ×ｋ（０．８＜ｋ＜１．２）の関係を満たすことにより、屈曲振動を抑圧して、スプリアスを十分に抑制することができる。すなわち、ｋがこの範囲に含まれるように前記凸部の端縁の位置を配置しなければ、屈曲振動を十分に抑圧することができず、スプリアスを十分に抑制することはできない。
【００６３】
図３に示す例では、Ｘ軸方向における端縁ａ１と端縁ａ２との間の距離Ｌ１、Ｘ軸方向における端縁ａ２と端縁ｂ１との間の距離Ｌ２、Ｘ軸方向における端縁ｂ２と位置ａ３との間の距離Ｌ３、位置ａ３と位置ａ４との間の距離Ｌ４は、等しい。また、Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３＝Ｌ４＝ｍ×λ／２の関係を満たしている。
【００６４】
外縁部１２ｂは、振動部１２ａの外縁に沿って配置されている。外縁部１２ｂは、振動部１２ａの周辺に設けられている。外縁部１２ｂは、振動部１２ａの厚みｔ１，ｔ２，ｔ３よりも小さい厚みｔ´を有している。
【００６５】
第１励振電極２０は、第１凸部１４の表面を覆うように設けられている。第１励振電極２０は、第１凸部１４の表面と第１主面１３ａ側の外縁部１２ｂの一部の表面と、を覆っている。第１励振電極２０は、第１凸部１４の表面と第１主面１３ａの一部とを覆っている。図示の例では、第１凸部１４は、平面視において、第１励振電極２０の外縁の内側に位置している。すなわち、第１励振電極２０によって、第１凸部１４の表面は完全に覆われている。
【００６６】
第２励振電極２２は、第２凸部１６の表面を覆うように設けられている。第２励振電極２２は、第２凸部１６の表面と第２主面１３ｂ側の外縁部１２ｂの一部の表面と、を覆っている。第２励振電極２２は、第２凸部１６の表面と第２主面１３ｂの一部とを覆っている。図示の例では、第２凸部１６は、平面視において、第２励振電極２２の外縁の内側に位置している。すなわち、第２励振電極２２によって、第２凸部１６の表面は完全に覆われている。
【００６７】
励振電極２０，２２は、振動部１２ａを挟んで設けられている。励振電極２０，２２は、振動部１２ａに電圧を印加することができる。励振電極２０，２２は、接続電極２４を介して、マウント電極２６と接続されている。マウント電極２６は、第２主面１３ｂに設けられている。マウント電極２６は、例えば、振動部１２ａの＋Ｘ軸方向側の外縁部１２ｂに設けられている。
【００６８】
励振電極２０，２２、接続電極２４、およびマウント電極２６としては、例えば、基板１２側から、クロム、金をこの順で積層したものを用いる。励振電極２０，２２、接続電極２４、およびマウント電極２６は、例えば、スパッタ法、真空蒸着法により形成される。
【００６９】
本実施形態に係る振動片１０および振動素子１００によれば、例えば、以下の特徴を有する。
【００７０】
振動片１０によれば、振動部１２ａは、第１主面１３ａよりも突出している第１凸部１４、および第２主面１３ｂよりも突出している第２凸部１６を有し、第１凸部１４は、２段の段差を構成し、第２凸部１６は、１段の段差を構成している。そのため、第１凸部１４の１段目の幅Ｍ１、２段目の幅Ｍ２、および第２凸部１６の１段目の幅Ｍ３を異ならせることによって、屈曲振動を抑圧する位置（端縁ａ１〜ａ４，ｂ１，ｂ２）を、６箇所とすることができる。したがって、屈曲振動を抑圧しつつ、製造工程を簡略化することができる。以下、その理由について説明する。
【００７１】
図７（Ａ）は、１段メサ構造（両主面に１段の凸部）を有する振動素子（モデルＭ−１）、３段メサ構造（両主面に３段の凸部）を有する振動素子（モデルＭ−２）、一方の主面に２段の凸部および他方の主面に１段の凸部を有する振動素子（モデルＭ−３）、の構造を示すモデル図である。
【００７２】
なお、モデルＭ−１は、１段の高さＭｄ１は、０．００４７ｍｍであり、メサの高さは、Ｍｄ×２＝０．００９３ｍｍである。また、モデルＭ−２は、１段の高さＭｄ２は、０．００１６ｍｍであり、メサの高さは、Ｍｄ２×６＝０．００９３ｍｍである。また、モデルＭ−３は、１段の高さＭｄ３は、０．００３１であり、メサの高さは、Ｍｄ３×３＝０．００９３である。このように、モデルＭ−１、Ｍ−２、Ｍ−３において、メサの段数は異なるが、メサの高さは同じになるようにした。また、モデルＭ−１、Ｍ−２、Ｍ−３において、基板の厚みｔは、０．０６２ｍｍであり、基板の長辺の長さｘは、１．４ｍｍである。すなわち、辺比ｘ／ｔは、２２である。
【００７３】
また、モデルＭ−１の凸部の幅（Ｘ軸方向の大きさ）は、０．８ｍｍである。また、モデルＭ−２の凸部の１段目の幅は、０．９ｍｍであり、２段目の幅は、０．８ｍｍであり、３段目の幅は、０．７ｍｍである。また、モデルＭ−３の一方の主面の凸部の１段目の幅は、０．９ｍｍであり、２段目の幅は、０．８ｍｍであり、他方の主面の凸部の幅は、０．７ｍｍである。
【００７４】
図７（Ａ）に示すように、モデルＭ−１において、屈曲振動を抑圧する位置（端縁の位置）は、２箇所である。また、モデルＭ−２およびモデルＭ−３において、屈曲振動を抑圧する位置は、６箇所である。
【００７５】
このモデルＭ−１，Ｍ−２，Ｍ−３を用いて２次元有限要素法によるシミュレーション解析を行った。
【００７６】
図７（Ｂ）は、モデルＭ−１，モデルＭ−２，モデルＭ−３において、凸部の各端縁の位置と屈曲振動の振幅との関係を解析した結果を示すグラフである。なお、横軸は、Ｘ軸における位置（Ｘ座標）であり、縦軸は、屈曲振動の振幅の大きさである。なお、縦軸は、モデルＭ−１における屈曲振動の振幅の値で規格化されている。
【００７７】
図７（Ｂ）に示すように、モデルＭ−３では、モデルＭ−２と同程度に屈曲振動を抑圧することができることがわかった。また、モデルＭ−３の凸部の各段の高さを、モデルＭ−２の凸部の各段の高さの２倍として、モデルＭ−３の振動部の最大厚みを、モデルＭ−２の振動部の最大厚みと同じ厚みにすることができることがわかった。これにより、モデルＭ−３では、モデルＭ−２と同程度に、主振動のエネルギーを閉じ込めることができる。
【００７８】
上記解析の結果から、一方の主面１３ａに２段の凸部が形成され、他方の主面１３ｂに１段の凸部を有する振動片１０は、３段メサ構造（両主面に３段の凸部）を有する振動片と同じ程度に、屈曲振動を抑圧することができ、主振動のエネルギーを閉じこめることができることがわかる。
【００７９】
また、３段メサ構造を有する振動片（モデルＭ−２）を得るためには、第１凸部および第２凸部は３段の段差を有しているため、第１凸部および第２凸部を形成するためのエッチング工程が３回必要となる。
【００８０】
これに対して、振動片１０によれば、第１凸部１４の段数は２段であり、第２凸部１６の段数は１段であるため、凸部１４，１６を形成するためのエッチング工程が２回でよい。したがって、３段メサ構造を有する振動片（モデルＭ−２）と比べて、製造工程を簡略化することができる。
【００８１】
このように、振動片１０によれば、屈曲振動を抑圧しつつ、製造工程を簡略化することができる。
【００８２】
また、振動片１０によれば、例えば、凸部１４，１６の各段の厚み（Ｙ´軸方向の大きさ）を、３段メサ構造を有する振動片の各段の厚みの２倍とすることができる。すなわち、振動部１２ａの厚みを、３段メサ構造を有する振動片の振動部の厚みと同じにすることができる。これにより、３段メサ構造を有する振動片と同様に、主振動のエネルギーを効率よく閉じ込めることができる。
【００８３】
振動片１０によれば、第１凸部１４の１段目の幅Ｍ１、第１凸部１４の２段目の幅Ｍ２、第２凸部１６の１段目の幅Ｍ３は、Ｍ１−Ｍ２＝Ｍ２−Ｍ３＝ｍλ×ｋ（ｍは１以上の整数、λは屈曲振動の波長、０．８＜ｋ＜１．２）の関係を満たしている。これにより、上述したように、屈曲振動を抑圧して、スプリアスを十分に抑制することができる。なお、このとき、第１凸部１４の第１部分１４ａの中心、第１凸部１４の第２部分１４ｂの中心、および、第２凸部１６の第３部分１６ａの中心は、平面視において、重なっている。
【００８４】
振動素子１００によれば、第１凸部１４の表面と第１主面１３ａ側の外縁部１２ｂの一部の表面とを覆う第１励振電極２０と、第２凸部１６の表面と第２主面１３ｂ側の外縁部１２ｂの一部の表面とを覆う第２励振電極２２とを有している。これにより、容量比γを大きくすることができる。なお、容量比γとは、励振電極２０，２２の寸法（大きさ）で決まる容量Ｃ０を、振動片１０の実質的な振動領域で決まる容量Ｃ１で除したものである。
【００８５】
さらに、振動素子１００によれば、第１凸部１４の表面を覆う第１励振電極２０と、第２凸部１６の表面を覆う第２励振電極２２と、を有し、第１凸部１４は、平面視において、第１励振電極２０の外縁の内側に位置し、第２凸部１６は、平面視において、第２励振電極２２の外縁の内側に位置している。すなわち、第１励振電極２０は、第１凸部１４の表面を完全に覆っており、第２励振電極２２は、第２凸部１６の表面を完全に覆っている。これにより、励振電極が凸部を完全に覆っていない場合と比べて、容量比γを大きくすることができる。
【００８６】
２．  振動素子の製造方法
次に、本実施形態に係る振動素子の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図８〜図１１は、振動素子１００の製造工程を模式的に示す断面図である。
【００８７】
図８に示すように、基板２を用意する。基板２は、例えば、ＡＴカット水晶基板等の水晶基板である。次に、基板２の一方の主面１３ａに第１マスクＭ１を配置し、基板２の一方の主面に対して裏面側の他方の主面１３ｂに、第２マスクＭ２を配置する。
【００８８】
具体的には、まず、基板２の両主面１３ａ，１３ｂに耐蝕膜４を成膜する。耐蝕膜４は、例えば、スパッタ法や真空蒸着法などにより成膜される。耐蝕膜４は、例えば、クロムおよび金をこの順で積層した積層構造を有している。なお、耐蝕膜４は、例えば、下層として、クロム、ニッケル、ニッケルとクロムの合金を用いることができ、上層として、金、銀等を用いることができる。耐蝕膜４は、基板２をエッチングする際に、エッチング液となる緩衝フッ酸に対して耐蝕性を有する。次に、耐蝕膜４の表面にレジスト膜６を成膜する。レジスト膜６は、例えば、ポジ型のフォトレジストである。レジスト膜６は、例えば、スピンコート法などにより成膜される。次に、第１主面１３ａ側のレジスト膜６ａおよび耐蝕膜４ａをパターニングする。具体的には、レジスト膜６ａを露光、現像してパターニングし、当該レジスト膜６ａをマスクとして、耐蝕膜４ａをエッチングする。耐蝕膜４ａのエッチングは、例えば、まず、ヨウ素系のエッチング液を用いて金をエッチングし、次に、硝酸セリウムアンモニウムを含有したエッチング液を用いてクロムをエッチングすることにより行われる。以上の工程により、レジスト膜６ａおよび耐蝕膜４ａを有する第１マスクＭ１およびレジスト膜６ｂおよび耐蝕膜４ｂを有する第２マスクＭ２を形成することができる。第２マスクＭ２の面積は、第１マスクＭ１の面積よりも大きい。また、第２マスクＭ２は、基板２の第２主面１３ｂの全面を覆うように形成される。
【００８９】
図９に示すように、マスクＭ１、Ｍ２をマスクとして、基板２をエッチングする。具体的には、基板２のマスクＭ１，Ｍ２から露出している部分をエッチングする。これにより、基板２の第１主面１３ａに１段の凸部が形成される。基板２のエッチングは、フッ化水素酸とフッ化アンモニウムとの混合液（緩衝フッ酸）をエッチング液として行われる。以上の工程により、第１主面１３ａに凸部を有する第１メサ基板２ａを形成することができる。
【００９０】
図１０に示すように、第１主面１３ａ側のレジスト膜６ａおよび耐蝕膜４ａをパターニングして、レジスト膜６ｃおよび耐蝕膜４ｃを有する第３マスクＭ３を配置する。すなわち、第３マスクＭ３は、第１メサ基板２ａの凸部の主面に配置される。さらに、第２主面１３ｂ側のレジスト膜６ｂおよび耐蝕膜４ｂをパターニングして、レジスト膜６ｄおよび耐蝕膜４ｄを有する第４マスク（他のマスク）Ｍ４を配置する。第４マスクＭ４の面積は、第３マスクＭ３の面積よりも小さい。図示の例では、第４マスクＭ４のＸ軸方向の大きさが、第３マスクＭ３のＸ軸方向の大きさよりも小さく形成されている。そのため、第４マスクＭ４の面積は、第３マスクＭ３の面積よりも小さい。また、第４マスクＭ４は、第３マスクＭ３と、平面視において、重なるように配置される。本工程におけるパターニングは、上述した図８に示すレジスト膜６および耐蝕膜４のパターニングと同様に行われる。
【００９１】
図１１に示すように、マスクＭ３、Ｍ４をマスクとして、第１メサ基板２ａをエッチングする。具体的には、第１メサ基板２ａのマスクＭ３，Ｍ４から露出している部分をエッチングする。すなわち、パターニングされた第１主面１３ａ側のレジスト膜６ｃおよび耐蝕膜４ｃ、およびパターニングされた第２主面１３ｂ側のレジスト膜６ｄおよび耐蝕膜４ｄをマスクとして、基板２をエッチングする。これにより、第１主面１３ａに２段の段差を有する第１凸部１４が形成され、かつ、第２主面１３ｂに１段の段差を有する第２凸部１６が形成される。以上の工程により、メサ型基板１２（振動片１０）が形成される。
【００９２】
図１〜図３に示すように、マスクＭ３，Ｍ４を除去した後、基板１２に、励振電極２０，２２、接続電極２４、およびマウント電極２６を形成する。励振電極２０，２２、接続電極２４、およびマウント電極２６は、例えば、スパッタ法や真空蒸着法などにより、クロムおよび金をこの順で積層した後、該クロムおよび金を、パターニングすることによって形成される。
【００９３】
以上の工程により、振動素子１００を製造することができる。
【００９４】
本実施形態に係る振動素子１００（振動片１０）の製造方法は、例えば、以下の特徴を有する。
【００９５】
振動片１０の製造方法によれば、基板２の一方の主面１３ａを、２回、エッチングすることによって、２段の段差を有する第１凸部１４を形成し、基板２の他方の主面１３ｂを、１回、エッチングすることによって、１段の段差を有する第２凸部を形成し、第１凸部１４を形成する工程における１回のエッチングと、第２凸部１６を形成する工程における１回のエッチングとは、同じエッチング工程で行われる。したがって、エッチング工程の回数を減らすことができ、製造工程を簡略化することができる。さらに、エッチングを繰り返すことによって生じる基板のエッジのダレや形状のばらつきを低減することができ、基板へのダメージを低減することができる。
【００９６】
なお、上述した実施形態では、マスクとしてレジスト膜および耐蝕膜を用いた場合について説明したが、基板を所望の形状にパターニングできれば、マスクは特に限定されない。例えば、マスクとして、メタルマスクを用いてもよい。
【００９７】
３．  振動素子の変形例
３．１．  第１変形例
次に、本実施形態の第１変形例に係る振動素子について、図面を参照しながら説明する。図１２は、本実施形態の第１変形例に係る振動素子２００を模式的に示す平面図である。図１３は、本実施形態の第１変形例に係る振動素子２００を模式的に示す断面図あり、図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図である。以下、振動素子２００において、振動素子１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００９８】
振動素子１００の例では、図１〜図３に示すように、第１凸部１４は、２段の段差を含む、第２凸部１６は、１段の段差を含んでいた。
【００９９】
これに対し、振動素子２００の例では、図１２および図１３に示すように、第１凸部１４は、３段の段差を含み、第２凸部１６は、２段の段差を含んでいる。
【０１００】
第１凸部１４の１段目の幅Ｍ１、第１凸部１４の２段目の幅Ｍ２、第１凸部１４の３段目の幅Ｍ３、第２凸部１６の１段目の幅Ｍ４、第２凸部１６の２段目の幅Ｍ５は、Ｍ１＞Ｍ２＞Ｍ３＞Ｍ４＞Ｍ５の関係を満たしている。また、Ｍ１−Ｍ２＝Ｍ２−Ｍ３＝Ｍ４−Ｍ５＝ｍλ×ｋ（ｍは１以上の整数、λは屈曲振動の波長、０．８＜ｋ＜１．２）の関係を満たしている。これにより、屈曲振動を抑圧して、スプリアスを十分に抑制することができる。なお、このとき、第１凸部１４の１段目を構成する部分（第１部分）１４ａの中心、２段目を構成する部分（第２部分）１４ｂの中心、第１凸部１４の３段目を構成する部分１４ｃの中心、第２凸部１６の１段目を構成する部分（第３部分）１６ａの中心、および第２凸部１６の２段目を構成する部分１６ｂは、平面視において、重なっている。
【０１０１】
図１３に示すように、第１凸部１４の６つの端縁の位置、および第２凸部１６の４つの端縁の位置は、Ｘ軸方向において、ずれている。そのため、基板１２では、屈曲振動を抑圧する位置を、１０箇所設けることができる。
【０１０２】
なお、第１凸部１４の段差の数はｎ＋１（ｎは、１以上の整数）段であり、第２凸部１６の段差の数はｎ段であれば特に限定されない。そして、上述のように、基板１２は、第１凸部１４の端縁の位置および第２凸部の端縁の位置が、屈曲振動の腹の位置に一致するように形成されていればよい。
【０１０３】
また、第１凸部１４の段差の数がｎ＋１段であり、第２凸部１６の段差の数がｎ段である場合、基板２の一方の主面１３ａを、ｎ＋１回、エッチングすることによって、ｎ＋１段の段差を有する第１凸部１４を形成する工程と、基板２の他方の主面１３ｂを、ｎ回、エッチングすることによって、ｎ段の段差を有する第２凸部を形成する工程と、によって、振動片１０１を形成することができる。例えば、上述したメサ型基板１２を形成する工程を複数回行うことで、振動片１０１を形成することができる。ここで、上述した振動片１０（振動素子１００）の製造方法と同様に、第１凸部１４を形成する工程におけるｎ回のエッチングと、第２凸部１６を形成する工程におけるｎ回のエッチングとを、同じエッチング工程で行うことができる。これにより、エッチング工程の回数を減らすことができ、製造工程を簡略化することができる。さらに、エッチングを繰り返すことによって生じる基板のエッジのダレや形状のばらつきを低減することができ、基板へのダメージを低減することができる。
【０１０４】
振動素子２００（振動片１０１）によれば、振動素子１００（振動片１０）と比べて、第１凸部１４および第２凸部１６の段数が多いため、より効率的に主振動のエネルギーを閉じ込めることができる。
【０１０５】
３．２．  第２変形例
次に、本実施形態の第２変形例に係る振動素子について、図面を参照しながら説明する。図１４は、本実施形態の第２変形例に係る振動素子３００を模式的に示す平面図である。図１５は、本実施形態の第２変形例に係る振動素子３００を模式的に示す断面図あり、図１４のＸＶ−ＸＶ線断面図である。以下、振動素子３００において、振動素子１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１０６】
振動素子１００の例では、図３に示すように、第１凸部１４の１段目の幅Ｍ１は、第１凸部１４の２段目の幅Ｍ２よりも大きく、第１凸部１４の２段目の幅Ｍ２は、第２凸部１６の１段目の幅Ｍ３よりも大きかった。
【０１０７】
これに対して、振動素子３００の例では、図１４および図１５に示すように、第１凸部１４の１段目の幅Ｍ１は、第２凸部１６の１段目の幅Ｍ３よりも大きく、第２凸部１６の１段目の幅Ｍ３は、第１凸部１４の２段目の幅Ｍ２よりも大きい。すなわち、Ｍ１＞Ｍ３＞Ｍ２の関係を満たす。
【０１０８】
振動素子３００において、基板１２は、第１凸部１４の端縁の位置および第２凸部の端縁の位置が、屈曲振動の腹の位置に一致するように形成されていればよい。図示はしないが、例えば、第２凸部１６の１段目の幅Ｍ３が、第１凸部１４の１段目の幅Ｍ１よりも大きく、第１凸部１４の１段目の幅Ｍ１は、第１凸部１４の２段目の幅Ｍ２よりも大きくてもよい。すなわち、Ｍ３＞Ｍ１＞Ｍ２の関係を満たしていてもよい。
【０１０９】
振動素子３００（振動片１０２）によれば、屈曲振動を抑圧する位置（端縁ａ１〜ａ４，ｂ１，ｂ２）を、上述した振動素子１００と同じ６箇所とすることができる。したがって、上述した振動素子１００（振動片１０）と同様に、屈曲振動を抑圧しつつ、製造工程を簡略化することができる。
【０１１０】
３．３．  第３変形例
次に、本実施形態の第３変形例に係る振動素子について、図面を参照しながら説明する。図１６は、本実施形態の第３変形例に係る振動素子４００を模式的に示す斜視図である。図１７は、本実施形態の第３変形例に係る振動素子４００を模式的に示す断面図である。以下、振動素子４００において、振動素子１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１１１】
振動素子１００の例では、図１〜図３に示すように、第１励振電極２０は、第１凸部１４の表面を完全に覆っており、第２励振電極２２は、第２凸部１６の表面を完全に覆っていた。
【０１１２】
これに対し、振動素子４００では、図１６および図１７に示すように、第１励振電極２０は、第１凸部１４の表面の一部を覆っており、第２励振電極２２は、第２凸部１６の表面の一部を覆っている。例えば、第１励振電極２０は、平面視において、第１凸部１４の外縁の内側に設けられている。また、第２励振電極２２は、平面視において、第２凸部１６の外縁の内側に設けられている。図示の例では、励振電極２０，２２は、凸部１４，１６上に設けられている。
【０１１３】
振動素子４００によれば、上述した振動素子１００と同様に、屈曲振動を抑圧しつつ、製造工程を簡略化することができる。
【０１１４】
また、振動素子４００によれば、製造工程において、耐蝕膜（図１１参照）を励振電極２０，２２として用いることができる。これにより、製造工程を簡略化することができる。
【０１１５】
３．４．  第４変形例
次に、本実施形態の第４変形例に係る振動素子について、図面を参照しながら説明する。図１８は、本実施形態の第４変形例に係る振動素子５００を模式的に示す平面図である。図１９は、本実施形態の第４変形例に係る振動素子５００を模式的に示す断面図であり、図１８のＸＩＸ−ＸＩＸ線断面図である。以下、振動素子５００において、振動素子１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１１６】
振動素子１００では、図２および図３に示すように、第１凸部１４のＸ軸方向の端部が階段形状となり、第１凸部１４に段差が形成されていた。
【０１１７】
これに対して、振動素子５００では、図１８および図１９に示すように、第１凸部１４のＸ軸方向の端部およびＹ軸方向の端部が階段形状となり、第１凸部１４に段差が形成されている。
【０１１８】
振動素子５００（振動片１０３）によれば、上述した振動素子１００（振動片１０）と同様の作用効果を奏することができる。
【０１１９】
３．５．  第５変形例
次に、本実施形態の第５変形例に係る振動素子について、図面を参照しながら説明する。図２０は、本実施形態の第５変形例に係る振動素子５５０を模式的に示す平面図である。図２１は、本実施形態の第５変形例に係る振動素子５５０を模式的に示す断面図であり、図２０のＸＸＩ−ＸＸＩ線断面図である。以下、振動素子５５０において、振動素子１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１２０】
振動素子５５０の振動片１０は、図２０および図２１に示すように、突起部５６０を含んで構成されている。
【０１２１】
突起部５６０は、外縁部１２ｂに設けられている。具体的には、突起部５６０は、外縁部１２ｂの両主面１３ａ，１３ｂに設けられている。突起部５６０は、両主面１３ａ，１３ｂよりもＹ´軸方向に突出している。突起部５６０は、各主面１３ａ，１３ｂに少なくとも１つ設けられている。突起部５６０は、外縁部１２ｂの−Ｘ軸方向の端部に設けられている。突起部５６０は、外縁部１２ｂの、マウント電極２６に対向する側（−Ｘ軸方向）の角隅部に設けられている。マウント電極２６に対向する側（−Ｘ軸方向）の角隅部では、基板１２に励起される厚みすべり振動の振動変位が十分に減衰しているので、その動作を阻害することなく、電気的に特性に影響しない。しかも、パッケージに実装する際に、励振電極２０，２２とパッケージの内側の面とが接触するおそれが除かれるので、振動素子を製作する際に、歩留まりが改善される。
【０１２２】
突起部５６０の厚み（Ｙ´軸方向の大きさ）と外縁部１２ｂの厚みを合計した厚みは、例えば、振動部１２ａの厚みと等しい。これにより、例えば、振動部１２ａを形成する工程において、突起部５６０を形成することができるため、基板１２（振動片１０）の製造が容易である。
【０１２３】
振動素子５００によれば、基板１２上の振動変位が十分に減衰する領域に突起部５６０が設けられているので、基板１２に励起される厚みすべり振動の振動変位が十分に減衰しており、その動作を阻害することなく、電気的特性に影響しない。しかも、パッケージに実装する際に、励振電極２０，２２とパッケージの内側の面とが接触するおそれが除かれるので、振動素子を製作する際に、歩留まりが改善される。
【０１２４】
図２２は、振動素子５５０の変形例である振動素子５５１を模式的に示す平面図である。
【０１２５】
図２２に示すように、突起部５６０は、外縁部１２ｂのＺ´軸に沿った端縁に沿って設けられた第１の突起部分５６０ａと、第１の突起部分５６０ａの長手方向の両端部から各々Ｘ軸に沿った方向へ屈曲して連設された第２の突起部分５６０ｂと、を備えている。第２の突起部分５６０ｂは、外縁部１２ｂのＸ軸に沿った端縁に沿って設けられている。突起部５６０は、平面視において、コ字状である。突起部５６０は、両主面１３ａ、１３ｂに設けられている。突起部５６０は、帯状に形成されている。なお、突起部５６０の形状は、特に限定されない。
【０１２６】
４．  振動子
次に、本実施形態に係る振動子について、図面を参照しながら説明する。図２３は、本実施形態に係る振動子６００を模式的に示す断面図である。
【０１２７】
振動子６００は、図２３に示すように、本発明に係る振動片と、パッケージ５５と、を含む。より具体的には、振動子６００は、本発明に係る振動素子を含む。以下では、本発明に係る振動素子として、振動片１０を備えた振動素子１００を用いた例について説明する。
【０１２８】
パッケージ５５は、振動素子１００を収容している。パッケージ５５は、パッケージベース（実装基板）４０と、リッド５０と、を有することができる。
【０１２９】
パッケージベース４０には、凹部４８が形成され、凹部４８内に振動素子１００が配置されている。パッケージベース４０の平面形状は、凹部４８内に振動素子１００を配置することができれば、特に限定されない。パッケージベース４０としては、例えば、セラミックグリーンシートを成形して積層し焼成した酸化アルミニウム質焼結体、水晶、ガラス、シリコンなどの材料を用いる。
【０１３０】
パッケージベース４０の第１面（図示の例では凹部４８の内側の底面）４０ａには、第１端子４２が設けられている。第１端子４２には、接着剤（導電性接着剤）３０が設けられ、第１端子４２と第１励振電極２０とは、電気的に接続されている。図示はしないが、第１面４０ａには、さらに、第２励振電極２２と電気的に接続されている第１端子が設けられている。
【０１３１】
パッケージベース４０の第２面（第１面４０ａと反対側の面）４０ｂには、電子機器などの外部部材に実装される際に用いられる第２端子４４が設けられている。第２端子４４は、パッケージベース４０を貫通するコンタクト部（図示せず）を介して、第１端子４２および第２励振電極２２と電気的に接続された第１端子に接続されていてもよい。
【０１３２】
第１端子４２および第２端子４４としては、例えば、タングステンなどのメタライス層に、ニッケル、金などの皮膜をめっきなどの方法により積層した金属膜を用いる。
【０１３３】
リッド５０は、パッケージベース４０の凹部４８を覆って設けられている。図示の例では、リッド５０の形状は、板状である。リッド５０としては、例えば、パッケージベース４０と同じ材料や、コバール、４２アロイ、ステンレス鋼などの金属を用いる。リッド５０は、例えば、シームリング、低融点ガラス、接着剤などの接合部材６０を介して、パッケージベース４０に接合されている。
【０１３４】
パッケージベース４０の気密に封止された凹部４８内は、減圧された真空状態（真空度の高い状態）または、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスが充填された状態となっている。
【０１３５】
突起部６１０は、パッケージベース４０の第１面４０ａに設けられている。突起部６１０は、振動素子１００がパッケージベース４０の第１面４０ａに対して傾いたときに、励振電極２０，２２が形成されていない領域（例えば基板の外縁部）に接触することができる。これにより、振動素子１００の励振電極２０，２２が第１面４０ａに接触することを防ぐことができる。したがって、振動素子の電気的特性の劣化を防ぐことができる。突起部６１０としては、例えば、タングステンなどのメタライス層に、ニッケル、金などの皮膜をめっきなどの方法により積層した金属膜を用いることができる。
【０１３６】
ここで、振動素子１００は、第２凸部１６が設けられている第２主面１３ｂをパッケージベース４０の第１面４０ａに向けて載置されることが望ましい。例えば、第１凸部１４が設けられている第１主面１３ａ側を、パッケージベース４０の第１面４０ａに向けて振動素子１００を載置すると、第２凸部１６と比べて、第１凸部１４は厚みが大きい（段差が多い）ため、第１励振電極２０がパッケージベース４０の第１面４０ａに接触するおそれがある。
【０１３７】
振動子６００によれば、屈曲振動を抑圧しつつ、製造工程を簡略化することができる振動素子１００（振動片１０）を有することができる。
【０１３８】
５．  振動子の変形例
次に、本実施形態の変形例に係る振動子について、図面を参照しながら説明する。図２４は、本実施形態の変形例に係る振動子７００を模式的に示す断面図である。以下、振動子７００において、振動子６００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１３９】
振動子７００では、図２３に示すように、パッケージベース４０に凹部４８が設けられていた。これに対し、振動子７００では、図２４に示すように、パッケージベース４０には、凹部４８が設けられておらず、パッケージベース４０は、平板状の形状を有している。
【０１４０】
振動子７００では、リッド５０は、全周につば部５２が設けられたキャップ状（容器状）の形状を有しており、その内側の空間５４に、振動素子１００を収容することができる。つば部５２は、接合部材６０を介して、パッケージベース４０に接合されている。リッド５０としては、例えば、コバール、４２アロイ、ステンレス鋼などの金属を用いる。
【０１４１】
振動子７００によれば、振動子６００に比べて、パッケージベース４０に凹部４８を設けなくてよいため、その分パッケージベース４０の製造が容易となり、製造コストを削減することができる。
【０１４２】
６．  電子デバイス
次に、本実施形態に係る電子デバイスについて、図面を参照しながら説明する。図２５は、本実施形態に係る電子デバイス８００を模式的に示す断面図である。
【０１４３】
電子デバイス８００は、図２５に示すように、本発明に係る振動片と、電子素子７０と、を含む。より具体的には、電子デバイス８００は、本発明に係る振動子を含む。以下では、本発明に係る振動子として、振動片１０を備えた振動子６００を用いた例について説明する。
【０１４４】
電子素子７０は、パッケージ５５に収容されている。より具体的には、電子素子７０は、パッケージベース４０に設けられた凹部４８内に配置されている。電子素子７０としては、例えば、振動片１０を駆動する発振回路を備えたＩＣチップを用いる。さらに、ＩＣチップは、振動片１０の温度変化に伴う周波数変動を補正する温度補償回路を備えていてもよい。電子素子７０として発振回路を備えたＩＣチップを用いる場合、電子デバイス８００は、発振器として機能することができる。なお、電子素子７０は、上記のようなＩＣチップに限定されず、例えば、サーミスター、コンデンサー、リアクタンス素子であってもよい。
【０１４５】
電子素子７０は、バンプ７２を介して、パッケージベース４０の第１面４０ａに設けられた第３端子４６と電気的に接続されている。第３端子４６は、例えば、図示しない配線によって、第１端子４２と接続されている。これにより、電子素子７０と励振電極２０とを電気的に接続することができる。
【０１４６】
バンプ７２としては、例えば、金、ニッケルなど金属バンプを用いる。第３端子４６としては、例えば、タングステンなどのメタライス層に、ニッケル、金などの皮膜をめっきなどの方法により積層した金属膜を用いる。
【０１４７】
なお、図示はしないが、電子素子７０は、バンプ７２の変わりに、ワイヤーによって、第３端子４６と電気的に接続されていてもよい。
【０１４８】
電子デバイス８００によれば、屈曲振動を抑圧しつつ、製造工程を簡略化することができる振動素子１００（振動片１０）を有することができる。
【０１４９】
７．  電子デバイスの変形例
次に、本実施形態の変形例に係る電子デバイスについて、図面を参照しながら説明する。図２６は、本実施形態の変形例に係る電子デバイス９００を模式的に示す断面図である。以下、電子デバイス９００において、電子デバイス８００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１５０】
電子デバイス８００では、図２５に示すように、電子素子７０は、パッケージベース４０の第１面４０ａ側に設けられ、パッケージベース４０に設けられた凹部４８内に配置されていた。これに対し、電子デバイス９００では、図２６に示すように、パッケージベース４０の第２面４０ｂが底面となる凹部４９内に設けられている。電子デバイス９００では、パッケージベース４０は、略Ｈ型の形状を有することができる。
【０１５１】
電子素子７０は、接着剤（図示せず）によって、第２面４０ｂに接合されていてもよい。電子素子７０は、ワイヤー７４を介して、第２面４０ｂに設けられた第３端子４６と電気的に接続されている。ワイヤー７４の材質は、例えば、金である。
【０１５２】
なお、図示はしないが、電子素子７０は、ワイヤー７４の変わりに、バンプによって、第３端子４６と電気的に接続されていてもよい。
【０１５３】
電子デバイス９００によれば、振動素子１００と電子素子７０とを分離し、振動素子１００を単独で気密封止しているために、良好な周波数エージング特性を有することができる。
【０１５４】
８．  電子機器
次に、本実施形態に係る電子機器について、図面を参照しながら説明する。図２７は、本実施形態に係る電子機器として、形態電話（スマートフォン）を模式的に示す平面図である。
【０１５５】
スマートフォン１０００は、本発明に係る振動片を含む。より具体的には、スマートフォン１０００は、本発明に係る電子デバイスを含む。以下では、図２７に示すように、本発明に係る電子デバイスとして、振動片１０を備えた電子デバイス８００を用いた例について説明する。なお、便宜上、図２７では、電子デバイス８００を簡略化して図示している。
【０１５６】
スマートフォン１０００は、電子デバイス８００を、例えば、基準クロック発振源などのタイミングデバイスとして用いる。スマートフォン１０００は、さらに、表示部（液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等）１００１、操作部１００２、および音出力部１００３（マイクロフォン等）を有することができる。スマートフォン１０００は、表示部１００１に対する接触検出機構を設けることで表示部１００１を操作部として兼用してもよい。
【０１５７】
スマートフォン１０００によれば、屈曲振動を抑圧しつつ、製造工程を簡略化することができる振動素子１００（振動片１０）を有することができる。
【０１５８】
なお、スマートフォン（形態電話）１０００に代表される電子機器は、上述したように、振動片１０を駆動する発振回路と、振動片１０の温度変化に伴う周波数変動を補正する温度補償回路と、を備えていることが好ましい。
【０１５９】
これによれば、スマートフォン１０００に代表される電子機器は、振動片１０を駆動する発振回路と共に、振動片１０の温度変化に伴う周波数変動を補正する温度補償回路を備えていることから、発振回路が発振する共振周波数を温度補償することができ、温度特性に優れた電子機器を提供することができる。
【０１６０】
本発明に係る振動片を備えた電子機器は、上記スマートフォンに限らず、電子ブック、パーソナルコンピューター、テレビ、デジタルスチールカメラ、ビデオカメラ、ビデオレコーダー、ナビゲーション装置、ベージャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器などのタイミングデバイスとして好適にも用いることができる。
【０１６１】
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【０１６２】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１６３】
１…ＡＴカット水晶基板、２…基板、４…耐蝕膜、６…レジスト膜、１０…振動片、１２…基板、１２ａ…振動部、１２ｂ…外縁部、１３ａ…第１主面、１３ｂ…第２主面、１４…第１凸部、１４ａ…第１部分、１４ｂ…第２部分、１６…第２凸部、１６ａ…第３部分、２０…第１励振電極、２２…第２励振電極、２４…接続電極、２６…マウント電極、３０…接着剤、４０…パッケージベース、４０ａ…第１面、４０ｂ…第２面、４２…第１端子、４４…第２端子、４６…第３端子、４８…凹部、４９…凹部、５０…リッド、５２…つば部、５４…空間、５５…パッケージ、６０…接合部材、７０…電子素子、７２…バンプ、７４…ワイヤー、１００…振動素子、１０１，１０２，１０３…振動片、２００，３００，４００，５００…振動素子、６００，７００…振動子、６１０…突起部、８００，９００…電子デバイス、１０００…スマートフォン、１００１…表示部、１００２…操作部、１００３…音出力部
【図１】
0005991464.tif 000002
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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