(57)【要約】【課題】本発明は、不要振動が抑圧されると共に周波数調整の際の振動エネルギーの損失が防がれた圧電振動片及び圧電デバイスを提供する【解決手段】圧電振動片（１４０）は、平板状に形成され厚みすべり振動で振動する圧電基板（１４１）と、圧電基板の一方の主面に形成される第１励振電極（１４２ａ）と、圧電基板の他方の主面に形成される第２励振電極（１４２ｂ）と、を含む。第１励振電極は全体が同一の厚さとなるように形成され、第２励振電極は一定の厚さで形成される主厚部（１４８ａ）及び主厚部の周囲に形成され主厚部に接する部分から第２励振電極の最外周にかけて厚さが徐々に薄くなるように形成される傾斜部（１４８ｂ）を有し、主厚部が第１励振電極の厚さよりも厚く形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状に形成され厚みすべり振動で振動する圧電基板と、
前記圧電基板の一方の主面に形成される第１励振電極と、
前記圧電基板の他方の主面に形成される第２励振電極と、を含み、
前記第１励振電極は、全体が同一の厚さとなるように形成され、
前記第２励振電極は、一定の厚さで形成される主厚部及び前記主厚部の周囲に形成され前記主厚部に接する部分から前記第２励振電極の最外周にかけて厚さが徐々に薄くなるように形成される傾斜部を有し、
前記主厚部は前記第１励振電極の厚さよりも厚く形成される圧電振動片。
【請求項２】
前記傾斜部の幅である傾斜幅が、不要振動である屈曲振動の波長である屈曲波長の０．５倍以上３倍以下の長さに形成される請求項１に記載の圧電振動片。
【請求項３】
前記傾斜部の幅である傾斜幅が、不要振動である屈曲振動の波長である屈曲波長の１倍以上２．５倍以下の長さに形成される請求項２に記載の圧電振動片。
【請求項４】
前記第１励振電極は、前記第１励振電極の端部で不要モードの誘発を抑制できかつ電極本来の導電膜の機能が得られる厚さに形成され、第２励振電極は、その厚さと前記第１励振電極の厚さとの総厚さが、当該圧電振動片のエネルギー閉じ込めを与える厚さに形成される請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧電振動片。
【請求項５】
前記第１励振電極は、６０ｎｍから１００ｎｍの範囲の厚さに形成される請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の圧電振動片。
【請求項６】
前記第１励振電極及び前記第２励振電極の外形が円形又は楕円形に形成される請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の圧電振動片。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の圧電振動片と、
前記圧電振動片を載置するパッケージと、を有し、
前記圧電振動片は、前記第２励振電極が前記パッケージと向かい合うように配置される圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、励振電極の周囲に傾斜部が形成された圧電振動片及び圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電基板に励振電極が形成されている圧電振動片は、圧電基板の周囲の厚さが薄いコンベックス形状に形成されることで振動エネルギーを閉じ込め、不要振動を抑圧することができる。しかし、圧電基板をコンベックス形状に形成するためには加工の手間及びコストがかかるという問題がある。
【０００３】
これに対して、特許文献１では、圧電基板が平板状のまま両主面に形成される励振電極の周囲に励振電極の厚さが漸減する傾斜部を形成することで、圧電基板の加工の手間及びコストを削減する旨が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２１７６７５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１では、圧電振動片の周波数調整のために励振電極をトリミングする際に傾斜部が消失し、これによって振動エネルギーの損失が大きくなるという問題があった。
【０００６】
そこで本発明では、不要振動が抑圧されると共に周波数調整の際の振動エネルギーの損失が防がれた圧電振動片及び圧電デバイス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】
【０００７】
第１観点の圧電振動片は、平板状に形成され厚みすべり振動で振動する圧電基板と、圧電基板の一方の主面に形成される第１励振電極と、圧電基板の他方の主面に形成される第２励振電極と、を含む。第１励振電極は全体が同一の厚さとなるように形成される。第２励振電極は一定の厚さで形成される主厚部及び主厚部の周囲に形成され主厚部に接する部分から第２励振電極の最外周にかけて厚さが徐々に薄くなるように形成される傾斜部を有する。主厚部は第１励振電極の厚さよりも厚く形成される。
【０００８】
第２観点の圧電振動片は、第１観点において、傾斜部の幅である傾斜幅が、不要振動である屈曲振動の波長である屈曲波長の０．５倍以上３倍以下の長さに形成される。
【０００９】
第３観点の圧電振動片は、第２観点において、傾斜部の幅である傾斜幅が、不要振動である屈曲振動の波長である屈曲波長の１倍以上２．５倍以下の長さに形成される。
【００１０】
第４観点の圧電振動片は、第１観点から第３観点において、第１励振電極が、第１励振電極の端部で不要モードの誘発を抑制できかつ電極本来の導電膜の機能が得られる厚さに形成される。具体的には、第１励振電極は６０ｎｍから１００ｎｍの範囲の厚さ、より好ましくは６０ｎｍから８０ｎｍの範囲の厚さに形成される。
【００１１】
第５観点の圧電振動片は、第１観点から第４観点において、第１励振電極及び第２励振電極の外形が円形又は楕円形に形成される。
【００１２】
第６観点の圧電デバイスは、第１観点から第５観点に記載の圧電振動片と、圧電振動片を載置するパッケージと、を有する。圧電振動片は、第２励振電極がパッケージと向かい合うように配置される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の圧電振動片及び圧電デバイスによれば、不要振動を抑えることができると共に周波数調整の際の振動エネルギーの損失を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は、Ｍ−ＳＣカットの水晶材料の説明図である。  （ｂ）は、圧電デバイス１００の斜視図である。
【図２】（ａ）は、圧電振動片１４０の平面図である。  （ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】（ａ）は、リッド１２０が取り外された圧電デバイス１００の斜視図である。  （ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】圧電振動片１４０、圧電振動片２４０、及び圧電振動片３４０の励振電極の厚さと主振動の振動エネルギーの損失（１／Ｑ）との関係が示されたグラフである。
【図５】（ａ）は、圧電振動片４４０の平面図である。  （ｂ）は、図５（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】（ａ）は、圧電振動片４４０、圧電振動片５４０、及び圧電振動片６４０の傾斜幅と主振動の振動エネルギーの損失（１／Ｑ）との関係が示されたグラフである。  （ｂ）は、励振電極の厚さＹＡ３を１００ｎｍとした場合の圧電振動片６４０の傾斜幅と主振動の振動エネルギーの損失（１／Ｑ）との関係が示されたグラフである。
【図７】（ａ）は、圧電振動片１４０ａの部分断面図である。  （ｂ）は、圧電振動片１４０ｂの部分断面図である。  （ｃ）は、圧電振動片１４０ｃの部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明の範囲は以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００１６】
（第１実施形態）
＜圧電デバイス１００の構成＞
図１（ａ）は、Ｍ−ＳＣカットの水晶材料の説明図である。圧電デバイス１００は圧電振動片１４０を含んでおり、圧電振動片１４０はＭ−ＳＣ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ−ＳＣ）カットの水晶材料で形成された圧電基板１４１を基材として形成されている。以降では、図１（ａ）に示されるＭ−ＳＣカットの水晶材料の結晶軸を基に説明される。
【００１７】
図１（ａ）では、水晶の結晶軸がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸として表されている。Ｍ−ＳＣカットの水晶材料は２回回転カットの水晶材料の１種であり、水晶のＸＺ板を水晶のＺ軸を回転中心にしてφ度回転させ、この回転で生じたＸ´Ｚ板をＸ´軸を中心にしてθ度さらに回転して得られるＸ´Ｚ´板に相当するものである。Ｍ−ＳＣカットの場合は、φは約２４度、θは約３４度である。図１（ａ）では、上記２回回転で生じる水晶片の新たな軸を、Ｘ´軸、Ｙ”軸、Ｚ´軸という表現で示してある。なお、２回回転カットの水晶材料は、厚み方向に伝搬するすべり変位を持ついわゆるＣモードやＢモードを主振動とする、水晶材料である。これらＣモードやＢモードの振動は、ＡＴカット同様厚みすべり振動に分類される。
【００１８】
図１（ｂ）は、圧電デバイス１００の斜視図である。圧電デバイス１００は、主に、パッケージ１１０、リッド１２０、及び所定の振動数で振動する圧電振動片１４０（図２（ａ）参照）を含んで構成されている。圧電デバイス１００は、外側が主にパケージ１１０及びリッド１２０により形成され、外形が例えば略直方体形状に形成されている。また、圧電デバイス１００の内部には圧電振動片１４０が内包されている。図１（ｂ）に示される圧電デバイス１００は、長手方向がＸ´軸方向、圧電デバイス１００の高さ方向がＹ”軸方向、Ｘ´軸方向及びＹ”軸方向に垂直な方向がＺ´軸方向となるように形成されている。
【００１９】
パッケージ１１０の−Ｙ”軸側の面であり圧電デバイス１００が実装される面である実装面１１２ａには、実装端子１１１が形成されている。実装端子１１１は、圧電振動片１４０と接続される端子であるホット端子１１１ａと、接地用として使用可能な端子（以下、アース端子と仮称する）１１１ｂと、により構成されている。パッケージ１１０では、実装面１１２ａの＋Ｘ´軸側の−Ｚ´軸側の角及び−Ｘ´軸側の＋Ｚ´軸側の角にそれぞれホット端子１１１ａが形成され、実装面１１２ａの＋Ｘ´軸側の＋Ｚ´軸側の角及び−Ｘ´軸側の−Ｚ´軸側の角にそれぞれアース端子１１１ｂが形成されている。パッケージ１１０の＋Ｙ”軸側の面には圧電振動片１４０が載置される空間であるキャビティ１１３が形成されており（図３（ａ）参照）、キャビティ１１３は封止材１３０を介してリッド１２０により封止されている。
【００２０】
図２（ａ）は、圧電振動片１４０の下面図である。圧電振動片１４０は、平板状に形成され厚みすべり振動で振動するＭ−ＳＣカットの水晶材料で形成された圧電基板１４１と、圧電基板１４１の＋Ｙ”軸側及び−Ｙ”軸側の両主面に形成される励振電極１４２と、励振電極１４２から圧電基板１４１の−Ｘ´軸側の辺の両端に引き出される引出電極１４３と、を含んで構成されている。圧電基板１４１は、長辺がＸ´軸方向に伸び、短辺がＺ´軸方向に伸びる長方形状の平面を有する平板状の基板である。また、励振電極１４２は、長軸がＸ´軸方向に伸び短軸がＺ´軸方向に伸びる楕円形状に形成されており、圧電基板１４１の＋Ｙ”軸側の面に形成される第１励振電極１４２ａ（図２（ｂ）参照）と、圧電基板１４１の−Ｙ”軸側に形成される第２励振電極１４２ｂと、により構成されている。第１励振電極１４２ａと第２励振電極１４２ｂとは同じ平面形状、同じ面積に形成され、Ｙ”軸方向に全体が互いに重なるように形成されている。なお、第１励振電極１４２ａと第２励振電極１４２ｂとは、一部が重ならないよう所定関係でずれて対向するように形成されていても良い。第２励振電極１４２ｂは一定の厚さに形成される主厚部１４８ａ及び主厚部１４８ａの周囲に一定の幅で形成され主厚部１４８ａに接する部分から第２励振電極１４２ｂの最外周にかけて厚さが徐々に薄くなるように形成される傾斜部１４８ｂを有している。
【００２１】
図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。第１励振電極１４２ａは、全体が同一の厚さＹＡ１となるように形成されている。また、第２励振電極１４２ｂは、主厚部１４８ａが一定の厚さＹＡ２となるように形成されている。ここで、これら第１励振電極１４２ａ及び主厚部１４８ａの厚さは実質的に一定であり、製造のばらつき等による不可避的な変動は「一定」に含まれるものとする。厚さＹＡ２は厚さＹＡ１よりも厚く形成されている。第２励振電極１４２ｂの傾斜部１４８ｂは、４つの段差が形成されることにより主厚部１４８ａ側から第２励振電極１４２ｂの最外周にかけて厚さが徐々に薄くなるように形成されている。傾斜部１４８ｂは、主厚部１４８ａ側から第２励振電極１４２の最外周までの幅がＸＡに形成されており、各段差間の幅がＸＢに形成されている。すなわち、図２（ｂ）に示されるように幅ＸＡは幅ＸＢの３倍の長さに形成されている。また、傾斜部１４８ｂの各段差の高さはＹＢに形成されている。そのため、厚さＹＡ２は高さＹＢの４倍の厚さとなっている。
【００２２】
図３（ａ）は、リッド１２０が取り外された圧電デバイス１００の斜視図である。パッケージ１１０の＋Ｙ”軸側の面に形成されるキャビティ１１３は、実装面１１２ａの反対側の面であり圧電振動片１４０が載置される載置面１１２ｂと、載置面１１２ｂの周囲に形成される側壁１１４と、により囲まれている。また、載置面１１２ｂには、ホット端子１１１ａと電気的に接続される一対の接続電極１１５が形成されている。圧電振動片１４０は、引出電極１４２と接続電極１１５とが導電性接着剤１３１（図３（ｂ）参照）を介して電気的に接続されるように載置面１１２ｂに載置されている。
【００２３】
図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。圧電振動片１４０は、図３（ｂ）に示されるように、第２励振電極１４２ｂがパッケージ１１０と向き合うように配置される。圧電デバイス１００は、パッケージ１１０に圧電振動片１４０が載置された後に周波数が調整される。周波数の調整は、例えば、アルゴン（Ａｒ）ガス等によるイオンビーム１５１を第１励振電極１４２ａに照射して第１励振電極１４２ａの一部をトリミングすることにより行われる。圧電デバイス１００では、傾斜部が形成されていない第１励振電極１４２ａがトリミングされるため、トリミングをする際に傾斜部を消失させることが無く、傾斜部が消失して振動エネルギーの損失が大きくなることがない。
【００２４】
＜圧電振動片の振動エネルギーの損失について＞
以下に、圧電振動片１４０の励振電極１４２の厚さと振動エネルギーの損失（１／Ｑ）との関係について、傾斜部が形成された励振電極が圧電基板１４１の両主面に形成されている圧電振動片２４０（不図示）及び傾斜部が形成されていない励振電極が圧電基板１４１の両主面に形成されている圧電振動片３４０（不図示）と比較しながら説明する。なお、圧電振動片２４０及び圧電振動片３４０は、傾斜部を圧電振動片の両主面に持つこと、又は、両主面に持たないこと以外、その他の構成は、圧電振動片１４０と同じである。
【００２５】
図４は、圧電振動片１４０、圧電振動片２４０、及び圧電振動片３４０の励振電極の厚さと主振動の振動エネルギーの損失（１／Ｑ）との関係が示されたグラフである。より詳細には、圧電基板の一方の主面の励振電極の端部に傾斜部を設け、かつ、他方の主面の励振電極の厚さを前記一方の励振電極より薄くするという本発明の趣旨を示したグラフである。図４では、解析モデルとして、励振電極の全てが金（Ａｕ）で形成され、主振動の周波数を３０ＭＨｚ（屈曲波長λが約９５μｍ）とし、傾斜幅ＸＡを１３３μｍ（屈曲波長λの１．４倍）とした場合のシミュレーションによる計算結果が示されている。図４のグラフでは、横軸に励振電極の厚さＹＡ１、ＹＡ２が示されている。圧電振動片１４０、圧電振動片２４０及び圧電振動片３４０いずれも、励振電極１４２の厚さについては、厚さＹＡ１と厚さＹＡ２との合計が常に２８０ｎｍとなっており、図４では厚さＹＡ２がグラフの右側に向かうに従って増加している。また、図４の縦軸には主振動（例えばＣモード）の振動エネルギーの損失（１／Ｑ）が示されている。図４では、圧電振動片１４０が黒丸、圧電振動片２４０が黒い菱形、圧電振動片３４０が白抜きの四角形で表されている。なお、厚さＹＡ１と厚さＹＡ２との合計が常に２８０ｎｍとなる条件でシミュレーションする理由は、圧電振動片において、いわゆるエネルギー閉じ込めを確保するためである。すなわち、エネルギー閉じ込めを確保した前提で、本発明の効果を確認したいためである。ただし、２８０ｎｍという値は、実施形態の圧電基板の大きさ、形状、周波数に応じた一つの例である。
【００２６】
圧電振動片１４０は、厚さＹＡ１及び厚さＹＡ２が１４０ｎｍである場合に、振動エネルギーの損失を示す１／Ｑが約５．５×１０−６（図４及び以降のグラフでは「×１０−６」を「Ｅ−６」と表記）となっている。また、圧電振動片１４０では、傾斜部が形成されていない第１励振電極１４２ａの厚さＹＡ１を薄くし、その代わりに第２励振電極１４２ｂの厚さＹＡ２を厚くすることで１／Ｑが低下し、厚さＹＡ１が６０ｎｍ、厚さＹＡ２が２２０ｎｍとなる場合に１／Ｑが約３．１×１０−６となっている。すなわち、圧電振動片１４０では、圧電基板の片面の励振電極の縁に傾斜部を設けるとともに、他方の励振電極の厚さを薄くすることで、圧電振動片の損失が低下することが分かる。一方、比較例の１つであって両面の励振電極に傾斜部を持っている圧電振動片２４０では、厚さＹＡ１と厚さＹＡ２を変更した場合でも、１／Ｑは約２．４×１０−６〜約２．６×１０−６と、横ばい状態であり、一見すると特性としては好ましい。しかし、圧電振動片２４０では、両面の励振電極に傾斜部を持つことから、周波数調整時に周波数調整面側の励振電極の傾斜部が消失することが起きるので、実製品ではこの特性は維持できない。また、比較例の他の１つであって両面の励振電極に傾斜部を持っていない圧電振動片３４０では、厚さＹＡ１と厚さＹＡ２を変更した場合、厚さＹＡ２が増えるに従って１／Ｑが大きくなり、厚さＹＡ２が２２０ｎｍのときに１／Ｑが約９．９×１０−６となっている。すなわち、圧電振動片３４０では、ＹＡ２の厚さが厚くなるに従いこの励振電極の縁部での段差に起因した不要モードが生じて、損失が増加する。
【００２７】
本発明による効果は以下の理由で生じる。圧電振動片では、主振動（例えばＣモード）と共に主振動とは異なり設計上意図されない振動である不要振動が生じる。ＡＴカット及びＭ−ＳＣカット等の水晶材料により形成され厚みすべり振動で振動する圧電基板により形成される圧電振動片では、主振動以外の他のモードが主振動の発振を阻害する不要モードとなりうる。不要モードによる振動である不要振動では、屈曲振動が特に主振動に影響を及ぼすものとして知られている。屈曲振動は、主に励振電極の端部で振動エネルギーが屈曲振動に変換されることによりそれが主振動に重畳し、屈曲振動が圧電振動片全体で振動するため、圧電振動片が保持される導電性接着剤に振動エネルギーが吸収される。このような屈曲振動によるエネルギーの損失は振動エネルギーの損失につながる。
【００２８】
本発明に係る圧電振動片１４０では、厚さＹＡ１及び厚さＹＡ２が１４０ｎｍである場合に、圧電振動片１４０の１／Ｑの値が圧電振動片３４０の１／Ｑの値に近くなっている。これは、圧電振動片１４０では第２励振電極１４２ｂに傾斜部１４８ｂが形成されているものの、第１励振電極１４２ａには傾斜部が形成されていないため屈曲振動の主振動に対する影響が十分に抑えられていないためであると考えられる。また、圧電振動片１４０では第１励振電極１４２ａの厚さＹＡ１が薄くなるに従って１／Ｑが低下し、厚さＹＡ１が６０ｎｍである場合に圧電振動片３４０の１／Ｑに近くなっている。これは第１励振電極１４２ａの厚さＹＡ１が薄くなることにより、電極端部の段差の影響が軽減されるので、第１励振電極１４２ａにおける屈曲振動の発生が抑えられるためと考えられる。すなわち、圧電振動片１４０では、傾斜部が形成されていない第１励振電極１４２ａの厚さは薄い方が良い。
【００２９】
第１励振電極１４２ａの厚さＹＡ１は、第１励振電極１４２ａの端部で不要モードの誘発を抑制できかつ電極本来の導電膜としての機能が得られることを前提に極力薄い方が好ましい。図４からは、圧電振動片１４０では厚さＹＡ１を薄くすることにより屈曲振動の主振動に対する影響を抑えることができることが分かる。一方で、薄膜技術において膜として成立し得る下限の範囲が６０ｎｍから１００ｎｍの厚さであることが知られており、これを考慮すると第１励振電極１４２ａの電極としての本来の機能を発揮させるためには厚さＹＡ１が少なくとも６０ｎｍ〜１００ｎｍ、好ましくは６０ｎｍから８０ｎｍの厚さを有する必要がある。すなわち、第１励振電極の厚さＹＡ１は、６０ｎｍ〜１００ｎｍ、好ましくは６０ｎｍから８０ｎｍの範囲にあることが好ましい。
【００３０】
また、圧電振動片１４０では使用される圧電基板１４１がベベル加工又はコンベックス加工などの加工がされない代わりに励振電極を所定の厚さに形成することにより振動エネルギーを閉じ込めている。よって、第１励振電極の厚さＹＡ１との第２励振電極の厚さＹＡ２との合計厚さが振動エネルギー閉じ込めを行える膜厚となるように、第２励振電極の厚さＹＡ２を選択するのが良い。具体的には、両励振電極の厚さの合計が圧電基板の板厚に対して数％程度の値から、圧電振動片の大きさや周波数等を考慮して決めることができ、例えば２〜５％から選ぶのが良い。圧電振動片１４０では、第２励振電極１４２ｂの厚さを厚くすることにより励振電極１４２全体の合計の膜厚を確保すると共に、第２励振電極１４２ｂに傾斜部１４８ｂを形成することで第２励振電極１４２ｂの端部で振動エネルギーが屈曲振動に変換されることが防がれている。
【００３１】
図４からは、第１励振電極１４２ａの厚さを第２励振電極１４２ｂの厚さよりも薄く形成することで、１／Ｑを両主面の励振電極に傾斜部が形成される場合（圧電振動片２４０）に近い値にまで低下させることができ、圧電振動片を実用に耐えうる状態にすることができることがわかる。このような傾向は、ＡＴカット、ＳＣカット、ＩＴカットなどの他の厚みすべり振動で振動する水晶材料が用いられた場合又は厚みすべり振動で振動する他の圧電材料、例えばＬＴ（タンタル酸リチウム）、圧電セラミックスが圧電基板に用いられた場合にも当てはまる。また、励振電極が円形状に形成される場合にも当てはまる。
【００３２】
＜傾斜幅について＞
圧電振動片では、傾斜幅ＸＡの大きさが適切である場合に励振電極の端部で振動エネルギーが屈曲振動に変換されることが防がれる。以下に、傾斜幅ＸＡの最適な範囲について、両主面に形成される励振電極に傾斜面が形成されている圧電振動片４４０、圧電振動片５４０、及び圧電振動片６４０を参照して説明する。
【００３３】
図５（ａ）は、圧電振動片４４０の平面図である。圧電振動片４４０は、圧電基板４４１に励振電極４４２及び引出電極４４３が形成されることにより構成されている。圧電基板４４１は厚みすべり振動で振動するＡＴカットの水晶材料を基材として形成されている。ＡＴカットの水晶材料は主面（ＸＺ面）が結晶軸（ＸＹＺ）のＹ軸に対して、Ｘ軸を中心としてＺ軸から−Ｙ軸方向に３５度１５分傾斜されて形成され、図５（ａ）では、ＡＴカットの水晶材料の傾斜された新たな軸をＹ’軸及びＺ’軸として示している。励振電極４４２は平面形状が円形状に形成されており、励振電極４４２からは圧電基板４４１の−Ｘ軸側の辺の両端に引出電極４４３が引き出されている。励振電極４４２には、主厚部４４８ａ及び傾斜部４４８ｂが形成されている。主厚部４４８ａの厚さはＹＡ３で示してある。
【００３４】
図５（ｂ）は、図５（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。励振電極４４２は、圧電基板４４１の＋Ｙ’軸側の面に形成される第１励振電極４４２ａと、−Ｙ’軸側の面に形成される第２励振電極４４２ｂと、により構成されている。第１励振電極４４２ａ及び第２励振電極４４２ｂは共に主厚部４４８ａ及び傾斜部４４８ｂを有している。主厚部４４８ａの厚さはＹＡ３である。傾斜部４４８ｂは、主厚部４４２ａ側から励振電極４４２の最外周までの幅がＸＡ１に形成されており、主厚部４４２ａ側から励振電極４４２の最外周にかけて厚さが徐々に薄くなり、４つの段差により形成され、各段差の幅がＸＢ１、各段差の高さがＹＢ１に形成されている。
【００３５】
図６（ａ）は、圧電振動片４４０、圧電振動片５４０、及び圧電振動片６４０の傾斜幅ＸＡ１と主振動の振動エネルギーの損失（１／Ｑ）との関係が示されたグラフである。圧電振動片５４０は圧電振動片４４０において励振電極４４２の平面形状が楕円形状とされた圧電振動片である。また、圧電振動片６４０は、圧電振動片４４０において、圧電基板４４１の代わりにＭ−ＳＣカットの圧電基板１４１（図２（ａ）参照）が用いられた圧電振動片である。圧電振動片５４０及び圧電振動片６４０の他の構成要素は、圧電振動片４４０と同様である。図６（ａ）には、主振動の周波数が２６ＭＨｚ（ＡＴカットの水晶材料では屈曲波長λが約１００μｍ、Ｍ−ＳＣカットの水晶材料では屈曲波長λが約１１０μｍ）、励振電極４４２の主厚部の厚さＹＡ３が１４０ｎｍである場合のシミュレーションによる計算結果が示されている。図６（ａ）では、圧電振動片４４０が白抜きの丸で示され、圧電振動片５４０が黒塗りの四角形で表され、圧電振動片６４０が白抜きの三角形で示されている。図６（ａ）のグラフの横軸では、屈曲振動の波長である屈曲波長λで規格化された傾斜幅が示されている。すなわち、図６（ａ）では、横軸に示されている数値に屈曲波長λを掛けた値が、国際単位系の長さの単位による傾斜幅となる。
【００３６】
図６（ａ）では、圧電振動片４４０、圧電振動片５４０、及び圧電振動片６４０の各圧電振動片について、傾斜幅が０．５から３となる範囲、すなわち傾斜幅が不要振動である屈曲振動の波長である屈曲波長λの０．５倍以上３倍以下の長さに形成される場合に１／Ｑが低く好ましい。特に傾斜幅が屈曲波長λの１倍以上２．５倍以下の長さに形成される場合には１／Ｑが低く安定しており、より好ましい。
【００３７】
図６（ｂ）は、主厚部４４２ａの厚さＹＡ３を１００ｎｍとした場合の圧電振動片６４０の傾斜幅と主振動の振動エネルギーの損失（１／Ｑ）との関係が示されたグラフである。この図６（ｂ）から分かるように。励振電極の厚さ（主厚部４４２ａの厚さ）を変更した場合であっても、傾斜幅が屈曲波長λの０．５倍以上３倍以下の長さに形成される場合には振動エネルギーの損失が抑えられていることが分かる。さらに、傾斜幅が屈曲波長λの１倍以上２．５倍以下の長さに形成される場合に振動エネルギーの損失がより抑えられていることが分かる。従って、励振電極の厚さを変更した場合であっても傾斜幅は、屈曲波長λの０．５倍以上３倍以下、好ましくは１倍以上２．５倍以下の範囲とするのが有効なことが分かる。この傾向は励振電極の厚さが少なくとも７０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲においても確認できた。
【００３８】
図６（ａ）及び図６（ｂ）より、傾斜幅の適切な範囲が励振電極の厚さに大きく依存していないことから、図６（ａ）及び図６（ｂ）から導かれる傾斜幅の好ましい範囲は一方の主面のみに傾斜部が形成されている圧電振動片１４０にも当てはまる。すなわち、圧電振動片１４０において、傾斜幅ＸＡは、屈曲波長λの０．５倍以上３倍以下、特に１倍以上２．５倍以下の範囲とすることが好ましい。また、このような傾斜幅ＸＡの範囲は、圧電基板として、ＡＴカット、ＳＣカット、ＩＴカットなどの他の厚みすべり振動で振動する水晶材料が用いられた場合又は厚みすべり振動で振動する他の圧電材料例えばＬＴ（タンタル酸リチウム）、圧電セラミックスが用いられた場合にも当てはまり、励振電極の形状が円形状に形成された場合にも当てはまる。
【００３９】
（第２実施形態）
第１実施形態ではシミュレーション結果が示されたが、実際の励振電極の傾斜部は様々な方法により形成することができる。以下に、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示される圧電振動片１４０の実際の形成例である圧電振動片１４０ａ、圧電振動片１４０ｂ、及び圧電振動片１４０ｃについて説明する。
【００４０】
図７（ａ）は、圧電振動片１４０ａの部分断面図である。図７（ａ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ断面に相当する断面を含む部分断面図である。圧電振動片１４０ａの第２励振電極１４２ｂは、第１層１４４ａ、第１層１４４ａを覆うように形成される第２層１４５ａ、第２層１４４ａを覆うように形成される第３層１４６ａ、及び第３層１４６ａを覆うように形成される第４層１４７ａを含んで形成される。これらの第１層１４４ａから第４層１４７ａは、例えばスパッタ又は蒸着等により形成することができる。図７（ａ）に示されるように、積層される層の面積が徐々に広くなるように形成することにより、傾斜部１４８ｂの傾斜を形成することができる。なお、図７（ａ）では４つの層のみ示してあるが、圧電基板１４１と励振電極用金属との密着性を確保するために通常設けられる下地層例えばクロム膜等の図示は省略してある。
【００４１】
図７（ｂ）は、圧電振動片１４０ｂの部分断面図である。図７（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面に相当する断面を含む部分断面図である。圧電振動片１４０ｂの第２励振電極１４２ｂは、第１層１４４ｂ、第１層１４４ｂの表面に第１層１４４ｂよりも狭い面積で形成される第２層１４５ｂ、第２層１４５ｂの表面に第２層１４５ｂよりも狭い面積で形成される第３層１４６ｂ、及び第３層１４６ｂの表面に第３層１４６ｂよりも狭い面積で形成される第４層１４７ｂを含んで形成される。これらの第１層１４４ｂから第４層１４７ｂは、例えばスパッタ又は蒸着等により形成することができる。図７（ａ）の場合とは逆に、図７（ｂ）に示されるように、積層する層の面積を徐々に狭くすることによっても傾斜部１４８ｂの傾斜を形成することができる。
【００４２】
図７（ｃ）は、圧電振動片１４０ｃの部分断面図である。図７（ｃ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面に相当する断面を含む部分断面図である。第２励振電極１４２ｂの傾斜部１４８ｂの傾斜は、段差ではなく、図７（ｃ）に示されるような斜面により形成されても良い。このような傾斜部１４８ｂの斜面は、例えばフォトリソグラフィ技術でレジストの厚みを調整することにより、又は励振電極の成膜後にイオンビームトリミング等で励振電極の一部を削って斜面を形成すること等により形成することができる。
【００４３】
以上、本発明の最適な実施形態について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において実施形態に様々な変更・変形を加えて実施することができる。
【００４４】
例えば、上記実施形態における傾斜部の段差は４段であるが、段差は４段に限らず、これよりも多くても少なくとも良い。また、上記の実施形態は様々に組み合わせて実施されても良い。
【符号の説明】
【００４５】
１００  …  圧電デバイス
１１０  …  パッケージ
１１１  …  実装端子
１１１ａ  …  ホット端子
１１１ｂ  …  アース端子
１１２ａ  …  実装面
１１２ｂ  …  載置面
１１３  …  キャビティ
１１４  …  側壁
１１５  …  接続電極
１２０  …  リッド
１３０  …  封止材
１３１  …  導電性接着剤
１４０、１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０  …  圧電振動片
１４１、４４１  …  圧電基板
１４２、４４２  …  励振電極
１４２ａ、４４２ａ  …  第１励振電極
１４２ｂ、４４２ｂ  …  第２励振電極
１４３、４４３  …  引出電極
１４４ａ、１４４ｂ  …  第１層
１４５ａ、１４５ｂ  …  第２層
１４６ａ、１４６ｂ  …  第３層
１４７ａ、１４７ｂ  …  第４層
１４８ａ、４４８ａ  …  主厚部
１４８ｂ、４４８ｂ  …  傾斜部
１５１  …  イオンビーム
ＸＡ、ＸＡ１  …  傾斜部の幅（傾斜幅）
ＸＢ、ＸＢ１  …  段差間の幅
ＹＡ１  …  第１励振電極１４２ａの厚さ
ＹＡ２  …  主厚部１４８ａの厚さ
ＹＡ３  …  主厚部４４８ａの厚さ
ＹＢ、ＹＢ１  …  各段差の高さ
【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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【図７】
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