(57)【要約】      （修正有）【課題】特性を向上させることができる水晶振動素子を提供する。【解決手段】水晶振動素子５において、水晶片１５は、平板部３１から突出している台状の１対の第１メサ部３３と、１対の第１メサ部３３から突出している台状の１対の第２メサ部３５と、を有している。平板部３１は、長手方向の長さが１０００μｍ未満である。第１メサ部３３は、全周に亘って、平板部３１の主面３１ａの外縁よりも内側に位置している。第２メサ部３５は、長手方向両側において第１メサ部３３の上面３３ａの外縁よりも内側に位置しており、短手方向両側において第１メサ部３３の上面３３ａと同等の幅を有している。励振電極１７は、長手方向両側において、第２メサ部３５の上面３５ａの外縁に到達しているとともに第１メサ部３３の上面３３ａの外縁よりも内側に位置しており、短手方向両側において第２メサ部３５の上面３５ａの外縁よりも内側に位置している。【選択図】図３
2019149750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚み滑り振動用カットの板状であり、振動方向を長手方向としている水晶片と、
前記水晶片の両面に位置している１対の励振電極と、
を有しており、
前記水晶片は、
１対の主面を有している平板部と、
前記１対の主面から突出している台状の１対の第１メサ部と、
前記１対の第１メサ部の上面から突出している台状の１対の第２メサ部と、を有しており、
前記平板部は、前記長手方向の長さが平面視において前記長手方向に直交する短手方向の長さよりも長く、前記長手方向の長さが１０００μｍ未満であり、
前記第１メサ部は、前記長手方向の長さが前記短手方向の長さよりも長く、前記平板部の主面の外縁の全周に亘って、当該外縁よりも内側に位置しており、
前記第２メサ部は、前記長手方向の長さが前記短手方向の長さよりも長く、前記長手方向両側において前記第１メサ部の上面の外縁よりも内側に位置しており、前記短手方向両側において前記第１メサ部の上面と同等の幅を有しており、
前記励振電極は、前記長手方向両側において、前記第２メサ部の上面の外縁に到達しているとともに前記第１メサ部の上面の外縁よりも内側に位置しており、前記短手方向両側において前記第２メサ部の上面の外縁よりも内側に位置している
水晶振動素子。
【請求項２】
前記励振電極は、前記長手方向において前記第１メサ部の上面まで広がっている
請求項１に記載の水晶振動素子。
【請求項３】
前記１対の励振電極と個別に接続されている１対の引出電極をさらに有しており、
前記１対の引出電極それぞれは、前記平板部の少なくとも一方の主面のうちの前記長手方向の一方側の端部に位置しているパッドを含んでおり、
平面視において、前記第１メサ部の上面の前記一方側の外縁と、前記第２メサ部の上面の前記一方側の外縁との距離が前記第１メサ部の上面の前記長手方向の長さの３％以上１０％以下であり、
平面視において、前記励振電極の前記一方側の縁部と、前記パッドとの距離が４０μｍ以上である
請求項１又は２に記載の水晶振動素子。
【請求項４】
前記１対の励振電極と個別に接続されている１対の引出電極をさらに有しており、
前記平板部は、前記短手方向の一方の側面に一方の主面につながっているｍ面を有しており、
前記１対の引出電極の一方は、
前記一方の主面側に位置している前記励振電極から前記一方の側面の前記ｍ面へ延び、次に当該ｍ面上を前記長手方向の一方側へ延びる配線と、
前記平板部の前記一方側の端部に位置しており、前記配線に接続されているパッドと、を有している
請求項１〜３のいずれか１項に記載の水晶振動素子。
【請求項５】
前記平板部の主面から前記第１メサ部の上面までの高さが、前記第１メサ部の上面から前記第２メサ部の上面までの高さの２倍以上９倍以下である
請求項１〜４のいずれか１項に記載の水晶振動素子。
【請求項６】
前記平板部の前記長手方向の長さと、前記第１メサ部の上面の長手方向の長さとの差は、前記平板部の前記長手方向の長さの０．３倍未満である
請求項１〜５のいずれか１項に記載の水晶振動素子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の水晶振動素子と、
前記水晶振動素子が実装されているパッケージと、
を有している水晶デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、水晶振動素子及び水晶デバイスに関する。水晶デバイスは、例えば、水晶振動子又は水晶発振器である。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動素子は、例えば、板状の水晶片と、水晶片の１対の主面（最も広い面。板状部材の表裏。）に重なる１対の励振電極とを有している。板状の水晶片としては、いわゆるメサ型のものが知られている（例えば特許文献１又は２）。また、特許文献１及び２では、２段のメサ部を有する水晶片を開示している。すなわち、これらの文献の水晶片は、平板部と、平板部の両主面から突出する台状の１対の第１メサ部と、１対の第１メサ部の上面から突出する台状の１対の第２メサ部とを有している。特許文献１では、２段のメサ部の大きさに対する励振電極の大きさとして種々のものが提案されている。特許文献２では、第１メサ部の幅と第２メサ部の幅とが同等の水晶片が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１９２０４４号公報
【特許文献２】特開２０１３−１９７９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特性を向上させることができる水晶振動素子及び水晶デバイスが提供されることが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様に係る水晶振動素子は、厚み滑り振動用カットの板状であり、振動方向を長手方向としている水晶片と、前記水晶片の両面に位置している１対の励振電極と、を有しており、前記水晶片は、１対の主面を有している平板部と、前記１対の主面から突出している台状の１対の第１メサ部と、前記１対の第１メサ部の上面から突出している台状の１対の第２メサ部と、を有しており、前記平板部は、前記長手方向の長さが平面視において前記長手方向に直交する短手方向の長さよりも長く、前記長手方向の長さが１０００μｍ未満であり、前記第１メサ部は、前記長手方向の長さが前記短手方向の長さよりも長く、前記平板部の主面の外縁の全周に亘って、当該外縁よりも内側に位置しており、前記第２メサ部は、前記長手方向の長さが前記短手方向の長さよりも長く、前記長手方向両側において前記第１メサ部の上面の外縁よりも内側に位置しており、前記短手方向両側において前記第１メサ部の上面と同等の幅を有しており、前記励振電極は、前記長手方向両側において、前記第２メサ部の上面の外縁に到達しているとともに前記第１メサ部の上面の外縁よりも内側に位置しており、前記短手方向両側において前記第２メサ部の上面の外縁よりも内側に位置している。
【０００６】
一例において、前記励振電極は、前記長手方向において前記第１メサ部の上面まで広がっている。
【０００７】
一例において、前記水晶振動素子は、前記１対の励振電極と個別に接続されている１対の引出電極をさらに有しており、前記１対の引出電極それぞれは、前記平板部の少なくとも一方の主面のうちの前記長手方向の一方側の端部に位置しているパッドを含んでおり、平面視において、前記第１メサ部の上面の前記一方側の外縁と、前記第２メサ部の上面の前記一方側の外縁との距離が前記第１メサ部の上面の前記長手方向の長さの３％以上１０％以下であり、平面視において、前記励振電極の前記一方側の縁部と、前記パッドとの距離が４０μｍ以上である。
【０００８】
一例において、前記水晶振動素子は、前記１対の励振電極と個別に接続されている１対の引出電極をさらに有しており、前記平板部は、前記短手方向の一方の側面に一方の主面につながっているｍ面を有しており、前記１対の引出電極の一方は、前記一方の主面側に位置している前記励振電極から前記一方の側面の前記ｍ面へ延び、次に当該ｍ面上を前記長手方向の一方側へ延びる配線と、前記平板部の前記一方側の端部に位置しており、前記配線に接続されているパッドと、を有している。
【０００９】
一例において、前記平板部の主面から前記第１メサ部の上面までの高さが、前記第１メサ部の上面から前記第２メサ部の上面までの高さの２倍以上９倍以下である。
【００１０】
一例において、前記平板部の前記長手方向の長さと、前記第１メサ部の上面の長手方向の長さとの差は、前記平板部の前記長手方向の長さの０．３倍未満である。
【００１１】
本開示の一態様に係る水晶デバイスは、上記の水晶振動素子と、前記水晶振動素子が実装されているパッケージと、を有している。
【発明の効果】
【００１２】
上記の構成によれば、特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態に係る水晶振動子の概略構成を示す分解斜視図。
【図２】図１の水晶振動子の構成を示す、図１のII−II線における断面図。
【図３】図１の水晶振動子に含まれる水晶振動素子を示す平面図。
【図４】図４は図３のIV−IV線における断面図。
【図５】図５（ａ）は図３のＶａ−Ｖａ線における断面図、図５（ｂ）は図３のＶｂ−Ｖｂ線における断面図。
【図６】図６（ａ）は図４の領域VIａの拡大図、図６（ｂ）は図４の領域VIｂの拡大図。
【図７】図７（ａ）は図５（ａ）の領域VIIａの拡大図、図７（ｂ）は図５（ａ）の領域VIIｂの拡大図。
【図８】図３の水晶振動素子の製造方法の手順の一例の概要を示すフローチャート。
【図９】図９（ａ）、図９（ｂ）及び図９（ｃ）は変形例に係る水晶振動素子の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図面は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。便宜上、層状の部材の表面（すなわち断面でない面）にハッチングを付すことがある。
【００１５】
本開示の水晶振動素子及び水晶デバイスは、いずれが上方又は下方とされてもよいものである。ただし、便宜上、図１及び図２の紙面上方（＋Ｙ′側）を上方として上面又は下面等の用語を用いることがある。台状のメサ部については、上下に関わりなく、突出方向に面する面を上面という。単に平面視又は平面透視という場合においては、特に断りがない限りは、Ｙ′軸方向において見ることをいうものとする。
【００１６】
（水晶振動子の全体構成）
図１は、本開示の実施形態に係る水晶振動子１（以下、「水晶」は省略することがある。）の概略構成を示す分解斜視図である。また、図２は、振動子１の構成を示す、図１のII−II線における断面図である。
【００１７】
振動子１は、例えば、全体として、概略、薄型の直方体状とされる電子部品である。その寸法は適宜に設定されてよい。例えば、比較的小さいものでは、長辺（Ｘ軸方向）又は短辺（Ｚ′軸方向）の長さが０．６ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、厚さ（Ｙ′軸方向）が０．２ｍｍ以上０．８ｍｍ以下である。
【００１８】
振動子１は、例えば、凹部３ａが形成された素子搭載部材３と、凹部３ａに収容された水晶振動素子５（以下、「水晶」は省略することがある。）と、凹部３ａを塞ぐ蓋７とを有している。
【００１９】
振動素子５は、発振信号の生成に利用される振動を生じる部分である。素子搭載部材３及び蓋７は、振動素子５をパッケージングするパッケージ８を構成している。素子搭載部材３の凹部３ａは蓋７により封止され、その内部は、例えば、真空とされ、又は適宜なガス（例えば窒素）が封入されている。
【００２０】
素子搭載部材３は、例えば、素子搭載部材３の主体となる基体９と、振動素子５を実装するための１対の素子搭載パッド１１と、振動子１を不図示の回路基板等に実装するための複数（図示の例では４つ）の外部端子１３とを有している。
【００２１】
基体９は、セラミック等の絶縁材料からなり、上記の凹部３ａを構成している。素子搭載パッド１１は、金属等からなる導電層により構成されており、凹部３ａの底面に位置している。外部端子１３は、金属等からなる導電層により構成されており、基体９の下面に位置している。素子搭載パッド１１及び外部端子１３は、基体９内に配置された導体（図２。符号省略）によって互いに接続されている。蓋７は、例えば、金属から構成され、素子搭載部材３の上面にシーム溶接等により接合されている。
【００２２】
振動素子５は、例えば、水晶片１５と、水晶片１５に電圧を印加するための１対の励振電極１７と、振動素子５を１対の素子搭載パッド１１に実装するための１対の引出電極１９とを有している。振動素子５は、例えば、Ｘ軸に平行な対称軸回りに回転対称の構成とされている。従って、以下の説明では、振動素子５の表裏を区別せずに振動素子５について説明することがある。
【００２３】
振動素子５は、概略板状であり、凹部３ａの底面に対向するように凹部３ａに収容される。そして、１対の引出電極１９が１対のバンプ２１（図２）により１対の素子搭載パッド１１に接合される。これにより、振動素子５は、素子搭載部材３に片持ち梁のように支持される。また、１対の励振電極１７は、１対の引出電極１９を介して１対の素子搭載パッド１１と電気的に接続され、ひいては、複数の外部端子１３のいずれか２つと電気的に接続される。バンプ２１は、例えば、導電性接着剤からなる。導電性接着剤は、例えば、導電性のフィラーが熱硬化性樹脂に混ぜ込まれて構成されている。
【００２４】
このようにして構成された振動子１は、例えば、不図示の回路基板の実装面に素子搭載部材３の下面を対向させて配置され、外部端子１３が半田などにより回路基板のパッドに接合されることによって回路基板に実装される。回路基板には、例えば、発振回路２３（図２）が構成されている。発振回路２３は、外部端子１３及び素子搭載パッド１１を介して１対の励振電極１７に交流電圧を印加して発振信号を生成する。この際、発振回路２３は、例えば、水晶片１５の基本波振動を利用する。オーバートーン振動が利用されてもよい。
【００２５】
（水晶片の構成）
水晶片１５は、例えば、いわゆるＡＴカット板である。すなわち、図１に示すように、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４０°以下（一例として３５°１５′）回転させて直交座標系ＸＹ′Ｚ′を定義したときに、水晶片１５はＸＺ′平面に平行に切り出された板状である。
【００２６】
換言すれば、水晶片１５は、両主面に交流電圧が印加されたときに、厚み滑り振動が生じるようにカットされている。厚み滑り振動は、主面同士が当該主面に平行な方向に相対移動する振動であり、ＡＴカット板では、Ｘ軸方向が振動方向である。
【００２７】
図３は、振動素子５の平面図である。図４は、図３のIV−IV線における断面図である。図５（ａ）は、図３のＶａ−Ｖａ線における断面図である。図５（ｂ）は、図３のＶｂ−Ｖｂ線における断面図である。図６（ａ）は、図４の領域VIａの拡大図である。図６（ｂ）は、図４の領域VIｂの拡大図である。図７（ａ）は、図５（ａ）の領域VIIａの拡大図である。図７（ｂ）は、図５（ａ）の領域VIIｂの拡大図である。
【００２８】
これらの図のうち、平面図（図３）及び拡大図（図６（ａ）、図６（ｂ）、図７（ａ）及び図７（ｂ））は、実施形態に係る水晶片１５における寸法同士の比率に相対的に近い寸法同士の比率で水晶片１５が示されている。一方、振動素子５の全体を示している斜視図（図１）及び断面図（図２、図４、図５（ａ）及び図５（ｂ））においては、図示の都合上、厚さ（Ｙ′軸方向の寸法）の倍率が平面方向（ＸＺ′平面の寸法）の倍率よりも大きくされている。また、これら斜視図及び断面図では、細部が誇張又は省略されている。例えば、後述するメサ部の段差は、それ自体は実際よりも大きく示され、かつ当該段差における残渣（エッチングの誤差）は省略されている。
【００２９】
水晶片１５は、１対の主面３１ａを有している平板部３１と、１対の主面３１ａから突出している台状の１対の第１メサ部３３と、１対の第１メサ部３３の上面３３ａから突出している台状の１対の第２メサ部３５と、を有している。これらは、例えば、その全体が同一の材料によって一体的に形成されている。
【００３０】
なお、断面図（図２、図４、図５（ａ）及び図６（ａ）〜図７（ｂ））においては、便宜上、平板部３１、第１メサ部３３及び第２メサ部３５の境界を示している。この境界は、平板部３１、第１メサ部３３及び第２メサ部３５の表面（外部に露出している面）の位置に基づく概念的なものに過ぎない。
【００３１】
水晶片１５は、別の観点では、特に符号を付さないが、平板部３１、第１メサ部３３及び第２メサ部３５の３つが重なる中央部と、平板部３１及び第１メサ部３３のみが重なる中間部（中央部の周囲部分）と、平板部３１のみからなる外周部（中間部の周囲部分）とを有している。振動部（中央部、又は中央部及び中間部）は電圧印加によって厚み滑り振動を生じる。外周部に対して振動部が厚く形成されていることによって、エネルギー閉じ込め効果が向上する。
【００３２】
（平板部）
平板部３１は、平板状に形成されている。従って、平板部３１は、互いに概ね平面状で、概ね平行な１対の主面３１ａを有している。別の観点では、平板部３１の主面３１ａ間の厚さは、概ね一定である。
【００３３】
平板部３１の平面形状は、適宜な形状とされてよく、図示の例では、概ね長方形である。すなわち、平板部３１は、長方形の１対の主面３１ａと、その４辺に対応する４側面（符号省略）を有している。なお、本開示において、長方形（１対の長辺及び１対の短辺を有する形状）は、特に断りがない限り、角部が面取りされた形状を含むものとする。
【００３４】
平板部３１は、厚み滑り振動の振動方向を長手方向として形成されている。例えば、水晶片１５がＡＴカット板であり、かつ平板部３１が長方形である場合、長辺はＸ軸に略平行な辺であり、短辺はＺ′軸に略平行な辺である。
【００３５】
図４及び図５（ａ）等に示すように、平板部３１の４側面は、例えば、主面３１ａの法線（Ｙ′軸）に平行な平面とはなっていない。これは、例えば、水晶片１５が水晶ウェハのエッチングによって形成され、ひいては、４側面がエッチングによって現れる結晶面によって構成されることからである。この結晶面の傾斜角は、例えば、カット角（結晶方位）によって規定され、また、エッチング条件（エッチング時間等）によっても規定される。
【００３６】
図５（ａ）に示すように、Ｚ′軸方向両側の側面においては、回転対称に結晶面が現れており、ひいては、＋Ｚ′側の側面と−Ｚ′側の側面とは互いに回転対称の形状となっている。
【００３７】
Ｚ′軸方向の各側面は、例えば、ｍ面３１ｍを有している。より具体的には、＋Ｚ′側には−Ｙ′側の主面３１ａと交差する（つながる）ｍ面３１ｍが形成されている。−Ｚ′側には＋Ｙ′側の主面３１ａと交差するｍ面３１ｍが形成されている。ｍ面３１ｍの（当該ｍ面３１ｍが交差する）主面３１ａの法線に対する傾斜角θ１（図５（ａ））は、例えば、約５４°（５２°以上５６°以下）である。なお、ｍ面３１ｍは、比較的、エッチング条件によらずに現れやすい面である。ｍ面３１ｍのＹ′Ｚ′断面における大きさは適宜に設定されてよい。例えば、ｍ面３１ｍは、平板部３１の厚さ方向（Ｙ′軸方向）において、平板部３１の厚さの３０％以上７０％以下、４０％以上６０％以下、又は半分（図示の例）の大きさを有している。
【００３８】
Ｚ′軸方向の各側面において、主面３１ａとｍ面３１ｍとをつないでいる面（符号省略。＋Ｚ′側かつ＋Ｙ′側の面、及び−Ｚ′側かつ−Ｙ′側の面）を構成する結晶面は、エッチング条件（エッチング時間等）によって異なる。例えば、当該面は、主面３１ａの法線に対する傾斜角が、約３°の結晶面、約１８°の結晶面、３７°の結晶面、又はこれらの結晶面の組み合わせによって構成されている。なお、いずれにせよ、これらの結晶面は、ｍ面３１ｍに比較して、主面３１ａの法線（Ｙ′軸）に対する傾斜角が小さい。
【００３９】
また、例えば、図４に示すように、Ｘ軸方向の各側面は、Ｘ軸に平行な対称軸に対して線対称に結晶面が現れている（線対称の形状となっている。）。なお、＋Ｘ側の側面に現れる結晶面と、−Ｘ側の側面に現れる結晶面は、例えば、互いに傾斜角が異なる。−Ｘ側の側面は、例えば、主面３１ａの法線に対する傾斜角が約５５°の結晶面によって構成されている。＋Ｘ側の側面は、例えば、主面３１ａの法線に対する傾斜角が、約２７°の結晶面、約５８°の結晶面、又はこれらの結晶面の組み合わせによって構成されている。
【００４０】
上記のように、平板部３１の４側面は、主面３１ａの法線に対して傾斜している結晶面によって構成されている。従って、図３に示すように、一の主面３１ａの平面視において、各側面は当該一の主面３１ａから外側に張り出している。ｍ面３１ｍの主面３１ａの法線に対する傾斜角θ１は比較的大きいことから、ｍ面３１ｍは、前記一の主面３１ａから比較的大きく張り出している。
【００４１】
なお、図３は、平板部３１の＋Ｘ側の短辺のうちの両側の一部を残してエッチングを行い、その後、前記両側の一部を折り取って個片化した水晶片１５を示している。従って、＋Ｘ側の折り取りに相当する位置では、結晶面による張り出しがない。また、平板部３１の−Ｘ側の角部においては、例えば、側面の張り出し部分が丸められている。
【００４２】
１対の主面３１ａは、例えば、互いに同じ形状及び大きさを有している。ただし、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、１対の主面３１ａは、互いにＺ′軸方向においてずれている。より具体的には、各主面３１ａは、他方の主面３１ａに対して、自己がｍ面３１ｍとつながる側とは反対側にずれている。別の観点では、各主面３１ａは、他方の主面３１ａと、当該他方の主面３１ａにつながるｍ面３１ｍとに対向している。このようなずれが生じている理由は、例えば、以下のとおりである。
【００４３】
水晶ウェハは、例えば、両面からエッチングされて形成される。このとき、エッチングによって両面から掘られる凹溝同士がつながって貫通溝となり、Ｚ′軸方向の両側の側面が形成される。別の観点では、一方の主面のエッチングによって現れるｍ面３１ｍと、他方の主面のエッチングによって現れる結晶面（図５（ａ）においてｍ面３１ｍと交差している結晶面）とがつながって側面が形成される。この結晶面同士の結合を早期に及び／又は好適に行うように、両面のエッチングマスクの位置はずらされる。その結果、上記のような主面３１ａのずれが生じる。
【００４４】
なお、図４に示されているように、Ｘ軸方向においては、１対の主面３１ａの位置は一致している。これは、Ｘ軸方向の各側面において、上下の結晶面同士は対称であり、上記のようにエッチングマスクをずらす必要がないことからである。もちろん、何らかの作用を狙って、Ｘ軸方向において１対の主面３１ａの位置を互いにずらしても構わない。
【００４５】
（第１メサ部）
第１メサ部３３は、台状に形成されている。従って、第１メサ部３３は、例えば、平板部３１の主面３１ａよりも高い位置にて広がる上面３３ａを有している。上面３３ａは、例えば、主面３１ａに対して概ね平行である。
【００４６】
第１メサ部３３の平面形状は、適宜な形状とされてよく、図示の例では、概ね長方形である。当該長方形において、長辺はＸ軸に略平行な辺であり、短辺はＺ′軸に略平行な辺である。別の観点では、第１メサ部３３は、振動方向及び平板部３１の長手方向を長手方向としている。
【００４７】
図６（ａ）、図６（ｂ）、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、第１メサ部３３の４側面は、例えば、平板部３１の４側面と同様に、結晶面によって構成されている（他の図では、側面が結晶面によって構成されていることによる傾斜は省略。）。第１メサ部３３の各側面は、同一方向に向く平板部３１の側面と同一の結晶面によって構成されていることもあれば、エッチング条件（エッチング時間等）に起因して、異なる結晶面によって構成されていることもある。
【００４８】
例えば、図７（ｂ）に示すように、一の主面３１ａ上の第１メサ部３３においては、前記一の主面３１ａとｍ面３１ｍとがつながる側の側面は、ｍ面３４ｍ（傾斜角が約５４°）によって構成されている。図７（ａ）に示す、前記一の主面３１ａ上の第１メサ部３３の反対側の側面は、例えば、約３°の結晶面によって構成されている。なお、Ｙ′Ｚ′断面において、１対の第１メサ部３３同士は、回転対称の形状となっている。
【００４９】
また、例えば、図６（ａ）に示す、第１メサ部３３の−Ｘ側の側面は、平板部３１の−Ｘ側の側面と同様に、傾斜角が約５５°の結晶面によって構成されている。第１メサ部３３の＋Ｘ側の側面は、例えば、約２７°の結晶面、約５８°の結晶面、又はこれらの結晶面の組み合わせによって構成されている。なお、ＸＹ′断面において、１対の第１メサ部３３同士は、Ｘ軸に平行な対称軸に対して線対称の形状となっている。
【００５０】
第１メサ部３３は、その全体（全周）が平板部３１の主面３１ａの外縁（その全周）よりも内側に位置している。上記のように、第１メサ部３３の側面は、主面３１ａの法線に対して傾斜している結晶面によって形成されている。換言すれば、第１メサ部３３は、上面３３ａから外側に広がる裾野を有している。この裾野の外縁が、その全周に亘って主面３１ａの外縁よりも内側に位置している。別の観点では、主面３１ａは、第１メサ部３３の全周に亘って第１メサ部３３の外側に露出している。
【００５１】
なお、後述する寸法の一例から理解されるように、第１メサ部３３の厚さは、主面３１ａ及び上面３３ａの広さに比較して小さい。ひいては、第１メサ部３３の裾野の大きさは、上面３３ａの広さに比較して小さい。従って、上面３３ａの外縁を基準にして、第１メサ部３３が主面３１ａの外縁の内側に位置していることを判定しても構わない。本開示の説明では、第１メサ部３３の平面形状等について言及するとき、特に断りが無い限りは、上面３３ａの形状と裾野の外縁の形状とは同等であるものとする（後述する第２メサ部３５における上面３５ａ及び裾野についても同様。）。
【００５２】
第１メサ部３３は、例えば、Ｚ′軸方向（平板部３１の短手方向）において、平板部３１の概ね中央に位置している。また、第１メサ部３３は、例えば、Ｘ軸方向（平板部３１の長手方向）において、平板部３１の中央よりも若干−Ｘ側（引出電極１９とは反対側）に位置している。
【００５３】
（第２メサ部）
第２メサ部３５は、第１メサ部３３と同様に、台状に形成されている。従って、第２メサ部３５は、例えば、第１メサ部３３の上面３３ａよりも高い位置にて広がる上面３５ａを有している。上面３５ａは、例えば、平板部３１の主面３１ａ及び第１メサ部３３の上面３３ａに対して概ね平行である。
【００５４】
第２メサ部３５の平面形状は、適宜な形状とされてよく、図示の例では、概ね長方形である。当該長方形において、長辺はＸ軸に略平行な辺であり、短辺はＺ′軸に略平行な辺である。別の観点では、第２メサ部３５は、振動方向及び平板部３１の長手方向を長手方向としている。
【００５５】
図６（ａ）、図６（ｂ）、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、第２メサ部３５の４側面は、例えば、平板部３１及び第１メサ部３３の４側面と同様に、結晶面によって構成されている（他の図では、側面が結晶面によって構成されていることによる傾斜は省略。）。第２メサ部３５の各側面は、同一方向を向く第１メサ部３３の側面と同一の結晶面によって構成されていることもあれば、エッチング条件（エッチング時間等）の相違に起因して、異なる結晶面によって構成されていることもある。
【００５６】
例えば、図７（ｂ）に示すように、一の主面３１ａ上の第２メサ部３５においては、前記一の主面３１ａとｍ面３１ｍとがつながる側の側面は、ｍ面３４ｍ（傾斜角が約５４°）によって構成されている。図７（ａ）に示す、前記一の主面３１ａ上の第２メサ部３５の反対側の側面は、例えば、約３°の結晶面によって構成されている。なお、Ｙ′Ｚ′断面において、１対の第２メサ部３５同士は、互いに回転対称の形状となっている。
【００５７】
また、例えば、図６（ａ）に示す、第２メサ部３５の−Ｘ側の側面は、平板部３１及び第１メサ部３３の−Ｘ側の側面と同様に、傾斜角が約５５°の結晶面によって構成されている。第２メサ部３５の＋Ｘ側の側面は、例えば、約２７°の結晶面によって構成されている。なお、ＸＹ′断面において、１対の第２メサ部３５同士は、Ｘ軸に平行な対称軸に対して線対称の形状となっている。
【００５８】
第２メサ部３５は、長手方向（Ｘ軸方向）両側において第１メサ部３３の上面３３ａの外縁よりも内側に位置している。その一方で、第２メサ部３５は、短手方向（Ｚ′軸方向）両側において第１メサ部３３の上面３３ａと同等の幅を有している。別の観点では、第２メサ部３５は、長辺が第１メサ部３３の長辺に重なり、短辺が第１メサ部３３の短辺の内側に位置している長方形である。
【００５９】
より具体的には、Ｘ軸方向両側においては、第２メサ部３５の裾野の外縁は、上面３３ａの外縁よりも内側に位置している。別の観点では、第１メサ部３３は、第２メサ部３５に対してＸ軸方向の両側に上面３３ａを露出させている。Ｘ軸方向において、第２メサ部３５は、例えば、第１メサ部３３の中央に位置している。また、Ｚ′軸方向両側においては、第２メサ部３５の側面と第１メサ部３３の側面とは面一となっている（連続している）。別の観点では、Ｚ′軸方向両側においては、第１メサ部３３の上面（主面３１ａと平行な面）は形成されていない。
【００６０】
なお、第１メサ部３３及び第２メサ部３５のＺ′軸方向それぞれにおける面一の各側面は、例えば、一の結晶面によって構成されている。具体的には、例えば、図７（ｂ）に示すように、ｍ面３４ｍによって第１メサ部３３及び第２メサ部３５の面一の側面が形成されてよい。また、例えば、図７（ａ）に示すように、主面３１ａの法線に対する角度が３°程度の結晶面によって第１メサ部３３及び第２メサ部３５の面一の側面が形成されてよい。ただし、面一の側面は、２以上の結晶面の組み合わせによって構成されていてもよい（一平面でなくてもよい。）。
【００６１】
（励振電極）
１対の励振電極１７は、水晶片１５の表面に重なる導電層により構成されている。導電層は、例えば、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）又はＡｕ−Ａｇ合金等の金属である。導電層は、互いに材料が異なる複数の層から構成されていてもよい。
【００６２】
１対の励振電極１７は、水晶片１５の１対の主面に位置している。より具体的には、励振電極１７は、主として、第２メサ部３５の上面３５ａに重なっている。そして、励振電極１７は、Ｘ軸方向両側において、第２メサ部３５の上面３５ａの外縁に到達しているとともに第１メサ部３３の上面３３ａの外縁よりも内側に位置している。より具体的には、Ｘ軸方向両側において、励振電極１７の端部は、第２メサ部３５の裾野の外縁と、第１メサ部３３の上面３３ａの外縁との間（別の観点では上面３３ａ上）に位置している。また、励振電極１７は、Ｚ軸方向両側において第２メサ部３５の上面３５ａの外縁よりも内側に位置している。
【００６３】
励振電極１７の平面形状は、例えば、第１メサ部３３及び第２メサ部３５の平面形状と類似した形状とされている。図示の例では、励振電極１７の平面形状は、Ｘ軸方向に平行な長辺、及びＺ′軸方向に平行な短辺を有する長方形である。そして、短辺の全体について、上記のＸ軸方向両側の位置関係が成り立ち、また、長辺の全体について、上記のＸ軸方向両側の位置関係が成り立っている。
【００６４】
（引出電極）
１対の引出電極１９は、例えば、図３に示すように、１対のバンプ２１と接合される少なくとも１対のパッド３７と、当該１対のパッド３７と１対の励振電極１７とを接続する１対の配線３９とを有している。これらは、例えば、励振電極１７と同一の導電層によって構成されている。ただし、引出電極１９の一部（例えばパッド３７）又は全部は、励振電極１７とは異なる材料から構成されていてもよい。
【００６５】
１対のパッド３７は、振動素子５の１対の主面の少なくとも一方に設けられる。なお、図示の例では、振動素子５は、１対の主面のいずれを凹部３ａの底面に対向させてもよいように、Ｘ軸回りに１８０°回転対称に形成されており、１対の引出電極１９は、１対の主面のそれぞれにおいて１対のパッド３７（合計で２対のパッド３７）を有している。
【００６６】
１対のパッド３７は、例えば、平板部３１の２つの短辺のうちの一方に沿って配列されている。この１対のパッド３７が配置される側の短辺は、例えば、１対の短辺のうち＋Ｘ側の短辺である。もちろん−Ｘ側の短辺であってもよい。パッド３７の形状は、適宜な形状とされてよいが、例えば、概略、Ｘ軸及びＺ′軸に平行な辺を有する長方形である。パッド３７は、例えば、Ｘ軸方向の長さよりもＺ′軸方向の長さが大きくされている。
【００６７】
各配線３９は、例えば、その配線３９が接続される励振電極１７の平面視において、パッド３７側、かつｍ面３１ｍ側の角部から延び出ている。なお、角部から延び出ているという場合、配線３９の一方の側方縁部が励振電極１７の長辺と短辺との交点に位置する場合（長辺又は短辺の端部から配線３９が延び出る場合）も含むものとする。また、配線３９は、励振電極１７のうち第１メサ部３３上の部分からのみ延び出ていてもよいし、第１メサ部３３上の部分及び第２メサ部３５上の部分から延び出ていてもよい。
【００６８】
また、配線３９は、例えば、励振電極１７から、当該励振電極１７が重なっている主面３１ａにつながっているｍ面３１ｍへ向かって延びている。具体的には、図３に示す＋Ｙ′側においては、配線３９は、−Ｚ′側へ延びている。その裏側の−Ｙ′側においては、配線３９は、＋Ｚ′側へ延びている。また、図示の例では、配線３９は、ｍ面３１ｍ側ほどパッド３７側に位置するようにＺ′軸に対して傾斜する方向に直線状に延びている。
【００６９】
配線３９は、ｍ面３１ｍに到達すると、少なくとも一部をｍ面３１ｍに重ねた状態で、Ｘ軸方向に（パッド３７側に）延びている。図示の例では、配線３９は、ｍ面３１ｍと同一の幅でｍ面３１ｍ上を延びている。ただし、配線３９は、主面３１ａ上をＸ軸方向に延びる部分を含んでいてもよいし、ｍ面３１ｍの主面３１ａとは反対側の一部を露出させた状態でＸ軸方向に延びていてもよい。
【００７０】
そして、配線３９は、水晶片１５のパッド３７側の端部において、主面３１ａとｍ面３１ｍとの稜線を介してパッド３７と接続されている。なお、配線３９の各部の幅は適宜に設定されてよい。また、一方の主面３１ａに位置する１対のパッド３７と、他方の主面３１ａに位置する１対のパッド３７とは、例えば、引出電極１９のうちの水晶片１５の＋Ｘ側の側面上に位置する部分によって接続されている。
【００７１】
（寸法の例）
振動素子５の各種の寸法の一例について説明する。なお、平面視における各種の寸法を表す記号（Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２、Ｌｅ、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗｅ、ｓ１、ｓ２）を図３に示す。また、各種の厚さを表す記号（ｔ、Ｍｄ、ｈ１、ｈ２）を図４及び図６（ｂ）に示す。なお、平面視における寸法は、平面視方向に振動素子５を投影した平面上の距離であり、振動素子５の凹凸に沿った距離ではない。
【００７２】
平板部３１、１対の第１メサ部３３及び１対の第２メサ部３５の合計の厚さｔ（振動部の厚さ）は、厚み滑り振動についての所望の固有振動数に基づいて設定される。例えば、基本波振動を用いる場合において、固有振動数をＦとすると、この固有振動数Ｆに対応する厚さｔを求める基本式は、ｔ（μｍ）＝１６７０／Ｆ（ＭＨｚ）である。なお、実際には、厚さｔは、励振電極１７の重さ等も考慮して、基本式の値から微調整された値とされる。
【００７３】
平板部３１の厚み（別の観点では、第１メサ部３３及び第２メサ部３５を形成するための掘り込み量Ｍｄ）は、例えば、エネルギー閉じ込め効果の観点などから適宜に設定されてよい。例えば、水晶片１５の各主面における掘り込み量Ｍｄ（＝ｈ１＋ｈ２）は、振動部の厚みｔの５％以上１５％以下、又は９％以上１１％以下である。
【００７４】
平板部３１の主面３１ａから第１メサ部３３の上面３３ａまでの高さｈ１、及び第１メサ部３３の上面３３ａから第２メサ部３５の上面３５ａまでの高さｈ２は、いずれが大きくてもよいし、その比率も適宜に設定されてよい。本実施形態では、高さｈ１及び高さｈ２は、互いに同等とされている。
【００７５】
水晶片１５（平板部３１）の長さＬ０及び幅Ｗ０は、本実施形態では、比較的小さいものを想定している。ここで、長さＬ０及び幅Ｗ０は、図３からも理解されるように、水晶片１５の側面の張り出しを考慮した長さである。すなわち、長さＬ０及び幅Ｗ０は、平面視における最大長さ及び最大幅である。長さＬ０は、例えば、１０００μｍ未満又は９１０μｍ未満である。縦横の比（Ｌ０／Ｗ０）は、適宜に設定されてよく、例えば、１．２以上１．５以下、又は１．３以上１．４以下とされてよい。
【００７６】
平面視において、第１メサ部３３は、水晶片１５（平板部３１）に対して比較的大きく設定されてよい。例えば、平板部３１の長さＬ０と、第１メサ部３３の上面３３ａ（裾野でもよい）の長さＬ１との差（Ｌ０−Ｌ１）は、長さＬ０の０．３倍未満である。平板部３１の幅Ｗ０と、第１メサ部３３の上面３３ａ（裾野でもよい）の幅Ｗ１との差（Ｗ０−Ｗ１）は、例えば、幅Ｗ０の０．３倍未満又は０．２倍未満である。また、縦横の比（Ｌ０／Ｗ０）は、適宜に設定されてよく、例えば、１．１以上１．５以下、又は１．２以上１．４以下とされてよい。
【００７７】
Ｘ軸方向の一方側において、第１メサ部３３の上面３３ａの外縁と、第２メサ部３５の上面の外縁との距離ｓ１は適宜に設定されてよい。例えば、距離ｓ１は、第１メサ部３３の上面３３ａの長さＬ１の３％以上１０％以下、又は３．１％以上９．４％以下である。
【００７８】
励振電極１７の長さＬｅは、Ｘ軸方向の端部が第１メサ部３３の上面３３ａ上に位置する限りにおいて適宜に設定されてよい。例えば、長さＬｅは、Ｘ軸方向の両側それぞれにおいて、励振電極１７の外縁と上面３３ａの外縁との距離が５μｍ以上１５μｍ以下（例えば１０μｍ）となるように設定されてよい。この場合、励振電極１７の長さＬｅは、比較的大きくされることになる。
【００７９】
また、励振電極１７の幅Ｗｅは、Ｚ′軸方向の端部が第２メサ部３５の上面３５ａの外縁の内側に位置する限りにおいて適宜に設定されてよい。例えば、幅Ｗｅは、Ｚ′軸方向の両側それぞれにおいて、励振電極１７の外縁と上面３５ａの外縁との距離が５μｍ以上１５μｍ以下（例えば１０μｍ）となるように設定されてよい。この場合、励振電極１７の長さＷｅは、比較的大きくされることになる。
【００８０】
上述のように、平板部３１は、比較的狭く形成されてよく、第１メサ部３３は平板部３１に対して相対的に広く形成されてよい。従って、平板部３１の主面３１ａは、第１メサ部３３の周囲に比較的狭く確保される。この広さに対して、励振電極１７とパッド３７との距離ｓ２は、比較的大きく設定されてよい。例えば、絶対値としては、距離ｓ２は、４０μｍ以上確保されてよい。また、距離ｓ２は、パッド３７とは反対側（−Ｘ側）における主面３１ａの外縁と励振電極１７との距離の０．９倍以上１．１倍以上とされてよい。
【００８１】
なお、上記のように距離ｓ２を確保することから、パッド３７は、Ｘ軸方向の長さが比較的短くされてよい。例えば、パッド３７のＸ軸方向の長さは、距離ｓ２よりも短い。また、例えば、パッド３７のＸ軸方向の長さは、パッド３７のＺ′軸方向の長さの１／３以下である。ただし、距離ｓ２は、４０μｍ以上でなくてもよい。例えば、長さＬ１が６４０μｍ以上６６０μｍ以下の場合に、距離ｓ２は、２０μｍ以上６０μｍ以下とされてもよい。
【００８２】
これまでに述べた各種の寸法のさらに具体的な値は、適宜に設定されてよい。以下にその一例を挙げる。長さＬ０は、６００μｍ以上１０００μｍ以下、又は８３５μｍ以上８５０μｍ以下である。幅Ｗ０は、５００μｍ以上７００μｍ以下、又は６２０μｍ以上６４０μｍ以下である（ただし、Ｗ０＜Ｌ０）。長さＬ１は、４５０μｍ以上７５０μｍ以下、又は６３５μｍ以上６６０μｍ以下である（ただし、Ｌ１＜Ｌ０）。幅Ｗ１は、４００μｍ以上６５０μｍ以下、又は４６０μｍ以上５４０μｍ以下である（ただし、Ｗ１＜Ｌ１、Ｗ１＜Ｗ０）。長さＬ２は、４００μｍ以上７００μｍ以下、又は５８０μｍ以上６１０μｍ以下である（ただし、Ｌ２＜Ｌ１）。長さＬｅは、４３０μｍ以上７３０μｍ以下、又は６１５μｍ以上６４０μｍ以下である（ただし、Ｌ１＜Ｌｅ＜Ｌ２）。幅Ｗｅ、３８０μｍ以上６３０μｍ以下、又は４４０μｍ以上５２０μｍ以下である（ただし、Ｗｅ＜Ｗ１）。
【００８３】
厚さｔは、例えば、周波数Ｆとして４ＭＨｚ以上８０ＭＨｚ以下を仮定すると、基本値（１６７０／Ｆ）で、概略、２０μｍ以上４２０μｍ以下である。あるいは、周波数Ｆとして２０ＭＨｚ以上４０ＭＨｚ以下を仮定すると、基本値（１６７０／Ｆ）で、概略、４０μｍ以上８０μｍ以下である。また、このとき掘り込み量Ｍｄは、厚さｔの１０％と仮定すると、２μｍ以上４２μｍ以下、又は４μｍ以上８μｍ以下である。導電層（励振電極１７及び引出電極１９）の厚みは、０．０５μｍ以上０．３μｍ以下である。
【００８４】
（振動子の製造方法）
振動子１は、素子搭載部材３、振動素子５及び蓋７をそれぞれ並行して準備し、素子搭載部材３に振動素子５を実装し、その後、蓋７によって凹部３ａを気密封止することによって作製される。この際における、素子搭載部材３の製造方法、蓋７の製造方法、振動素子５の素子搭載部材３への実装方法、蓋７の素子搭載部材３への接合方法は、公知の方法と同様とされてよい。
【００８５】
振動素子５の製造方法も、エッチングマスクの形状及びエッチング条件等を振動素子５の具体的な形状に応じたものにする以外は、公知の方法と同様とされて構わない。以下では、その一例の概略を説明する。
【００８６】
図８は、振動素子５の製造方法の手順の一例の概要を示すフローチャートである。
【００８７】
ステップＳＴ１では、水晶からなるウェハが準備される。なお、ここでいうウェハは、水晶片１５が多数個取りされる板状のものであればよく、円盤状でなくてもよい。具体的には、例えば、人工水晶に対してランバード加工およびスライシングを行うことによって、図１を参照して説明した角度でウェハが切り出される。さらに、その切り出されたウェハに対してラッピング、エッチングおよび／またはポリッシングを行うことにより、互いに平行な１対の主面を有するウェハが形成される。
【００８８】
ステップＳＴ２では、水晶片１５の概略形状を形成するための外形エッチングを行う。具体的には、まず、ウェハの両面にマスクを形成する。このマスクは、概略、図３に示す水晶片１５（平板部３１）の平面形状（側面の張り出し除く）と概ね同様の平面形状をそれぞれ有する複数の部分を有している。また、マスクは、上記の複数の部分同士が＋Ｘ側の短辺の両側を介して互いに接続されている形状とされている。次に、上記のマスクを介してウェハに対して両面からウェットエッチングを行う。このエッチングは、ウェハに貫通溝が形成される十分な長さのエッチング時間で行われる。これにより、水晶片１５（平板部３１）となるべき領域の周囲に貫通溝が形成されて、水晶片１５の側面が形成される。また、複数の水晶片は、＋Ｘ側の短辺の両側を介して互いに接続されており、ウェハ状態が維持される。その後、マスクを除去する。
【００８９】
ステップＳＴ３では、メサ形状を形成していくための第１メサエッチングを行う。具体的には、まず、ウェハの両面にマスクを形成する。このマスクは、概略、第１メサ部３３の平面形状と概ね同様の平面形状をそれぞれ有する複数の部分を有している。次に、そのマスクを介してウェハに対して両面からウェットエッチングを行う。このエッチングは、概略、高さｈ１に対応する深さでウェハの両面を掘り込むエッチング時間で行われる。これにより、第１メサ部３３となる領域の外側の領域が高さｈ１に相当する厚さで薄くされる。その後、マスクを除去する。
【００９０】
ステップＳＴ４では、個片化前の水晶片１５を完成させるための第２メサエッチングを行う。具体的には、まず、ウェハの両面にマスクを形成する。このマスクは、概略、第２メサ部３５の平面形状と概ね同様の平面形状をそれぞれ有する複数の部分を有している。次に、そのマスクを介してウェハに対して両面からウェットエッチングを行う。このエッチングは、概略、高さｈ２に対応する深さでウェハの両面を掘り込むエッチング時間で行われる。これにより、第２メサ部３５となる領域の外側の領域が高さｈ２に相当する厚さで薄くされる。その後、マスクを除去する。
【００９１】
ステップＳＴ２〜ＳＴ４により、平板部３１、第１メサ部３３及び第２メサ部３５が形成される。具体的には、平板部３１の側面は、ステップＳＴ２〜ＳＴ４のエッチングによって形成される。平板部３１の主面３１ａ及び第１メサ部３３の側面は、ステップＳＴ３及びＳＴ４のエッチングによって形成される。第１メサ部３３の上面３３ａ及び第２メサ部３５の側面は、ステップＳＴ４のエッチングによって形成される。なお、第２メサ部３５の上面３５ａは、エッチングされておらず、ステップＳＴ１において形成されている。
【００９２】
ステップＳＴ５では、水晶片１５に１対の励振電極１７および１対の引出電極１９を形成する。具体的には、例えば、これらの導電層は、マスクを介して導電材料が成膜されることにより形成され、または導電材料が成膜された後にマスクを介してエッチングされることにより形成される。なお、スパッタリングによって成膜する場合においては、成膜中にウェハを適宜な方向に回転させてもよい。これにより、水晶片１５の各部の側面に対する成膜性を向上させることができる。
【００９３】
ステップＳＴ６では、ウェハ状態の複数の水晶片１５を個片化する。例えば、各水晶片１５を押圧または吸引して、複数の水晶片１５同士を接続している枠状部分から各水晶片１５を折り取る。これにより、個片化された複数の振動素子５が作製される。
【００９４】
以上のとおり、本実施形態の振動素子５は、水晶片１５と、１対の励振電極１７とを有している。水晶片１５は、厚み滑り振動用カット（ＡＴカット）の板状であり、振動方向（Ｘ軸方向）を長手方向としている。１対の励振電極１７は、水晶片１５の両面に位置している。水晶片は、１対の主面３１ａを有している平板部３１と、１対の主面３１ａから突出している台状の１対の第１メサ部３３と、１対の第１メサ部３３の上面３３ａから突出している台状の１対の第２メサ部３５と、を有している。平板部３１は、長手方向の長さが長手方向に直交する短手方向（Ｚ′軸方向）の長さよりも長く、長手方向の長さが１０００μｍ未満である。第１メサ部３３は、平板部３１の長手方向の長さが平板部３１の短手方向の長さよりも長く、平板部３１の主面３１ａの外縁の全周に亘って、当該外縁よりも内側に位置している。第２メサ部３５は、平板部３１の長手方向の長さが平板部３１の短手方向の長さよりも長く、平板部３１の長手方向両側において第１メサ部３３の上面３３ａの外縁よりも内側に位置しており、平板部３１の短手方向両側において第１メサ部３３の上面３３ａと同等の幅を有している。励振電極１７は、平板部３１の長手方向両側において、第２メサ部３５の上面３５ａの外縁に到達しているとともに第１メサ部３３の上面３３ａの外縁よりも内側に位置しており、平板部３１の短手方向両側において第２メサ部３５の上面３５ａの外縁よりも内側に位置している。
【００９５】
このように、振動素子５では、厚み滑り振動の振動方向である長手方向（Ｘ軸方向）と、振動方向ではない短手方向（Ｚ′軸方向）とで、メサ形状、及びメサ形状と励振電極１７との位置関係が互いに異なっている。すなわち、振動方向を含むＸＹ′断面においては、メサ形状は２段メサになっており、かつ励振電極１７は、第２メサ部３５の全体に亘る。一方、振動方向を含まないＹ′Ｚ′断面においては、メサ形状は１段メサになっており、かつ励振電極１７は、第２メサ部３５よりも内側に位置している。このような構成によって、長さ１０００μｍ未満のような小型の振動素子において、振動特性を向上させることができる。このことは、本願発明者のシミュレーション計算によって見出され、かつ確認されている。振動特性の向上が得られる理由としては、例えば、以下のものが考えられる。
【００９６】
振動エネルギーの分布の等高線は、各種の断面において楕円形となる。そして、振動方向を含むＸＹ′断面においては、２段メサによって水晶片１５の形状が楕円形に近づき、エネルギーの閉じ込め効果が向上する。特に、励振電極１７が第２メサ部３５の上面３５ａの全体を覆い、第１メサ部３３の上面３３ａの外縁よりも内側に位置しているときは、振動エネルギーの分布の形状と水晶片１５の形状とが近づきやすい。
【００９７】
一方、厚み滑り振動の振動方向を含まないＹ′Ｚ′断面においては、不要振動の割合が大きくなるから、２段メサにすると、スプリアスの影響が大きくなるおそれがある。発明者のシミュレーションにおいても、Ｙ′Ｚ′断面については、２段メサよりも１段メサの方がスプリアスの数が減ることが確認されている。さらに、Ｚ′軸方向において、励振電極１７を第２メサ部３５の上面３５ａの外縁よりも内側に位置させると、スプリアスを抑制しやすい。これは、各第２メサ部３５において、Ｚ′軸方向両側の側面は、互いに異なる結晶面によって構成され、ひいては、振動特性に互いに異なる影響を及ぼしているところ、その影響が低減されることによる。
【００９８】
また、本実施形態では、励振電極１７は、平板部３１の長手方向において第１メサ部３３の上面３３ａまで広がっている。
【００９９】
この場合、励振電極１７が、平板部３１の長手方向において第２メサ部３５の上面３５ａ全体にのみ広がっている場合に比較して、振動特性が向上することが発明者のシミュレーション計算によって確認されている。この理由としては、例えば、励振電極１７の端部が第１メサ部３３の上面３３ａに位置していると、第１メサ部３３による段差と、第２メサ部３５による段差との間に、励振電極１７の端部による段差が位置し、疑似的に３段メサが構成されることが挙げられる。すなわち、振動素子５の形状が振動エネルギーの分布の形状に近づきやすいことが挙げられる。
【０１００】
また、本実施形態では、振動素子５は、１対の励振電極１７と個別に接続されている１対の引出電極１９をさらに有している。１対の引出電極１９それぞれは、平板部３１の少なくとも一方の主面３１ａのうちの長手方向の一方側（＋Ｘ側）の端部に位置しているパッド３７を含んでいる。平面視において、第１メサ部３３の上面３３ａの前記一方側（＋Ｘ側）の外縁と、第２メサ部３５の上面３５ａの前記一方側（＋Ｘ側）の外縁との距離ｓ１は、第１メサ部３３の上面３３ａの長手方向の長さＬ１の３％以上１０％以下である。また、平面視において、励振電極１７の前記一方側（＋Ｘ側）の縁部と、パッド３７との距離ｓ２は４０μｍ以上である。
【０１０１】
従って、例えば、長さＬ１の３％以上の長さで距離ｓ１が確保されることにより、第１メサ部３３の側面における反射波が第２メサ部３５の振動に及ぼす影響を低減することができる。また。例えば、距離ｓ１が長さＬ１の１０％以下とされることにより、２段メサによるエネルギー閉じ込め効果が得られやすくなる。また、距離ｓ２として４０μｍ以上確保されることにより、パッド３７における固定が１対の励振電極１７間における振動に及ぼす影響が低減される。
【０１０２】
また、本実施形態では、平板部３１は、平板部３１の短手方向の一方（例えば−Ｚ′側）の側面に一方（例えば＋Ｙ′側）の主面３１ａにつながっているｍ面３１ｍを有している。１対の引出電極１９の一方は、配線３９とパッド３７とを有している。配線３９は、前記一方の主面３１ａ側に位置している励振電極１７から前記一方の側面の前記ｍ面３１ｍへ延び、次に当該ｍ面３１ｍ上を平板部３１の長手方向の一方側（＋Ｘ側）へ延びる。パッド３７は、平板部３１の前記一方側（＋Ｘ側）の端部に位置しており、配線３９に接続されている。
【０１０３】
従って、平面視において、励振電極１７とパッド３７との間に、配線３９の一部又は全部（本実施形態）を位置させないようにすることができる。その結果、例えば、水晶片１５の長さＬ０が短くても、引出電極１９の電位が水晶片１５の励振電極１７下の領域に及ぼす影響を低減することができる。ひいては、振動特性が向上する。
【０１０４】
また、本実施形態では、平板部３１の長手方向の長さＬ０と、第１メサ部３３の上面３３ａの長手方向の長さＬ１との差は、長さＬ０の０．３倍未満である。
【０１０５】
従って、例えば、長さＬ０が１０００μｍ以下の小型の水晶片１５において、第１メサ部３３の長さＬ１が比較的大きく確保されている。上述した長手方向において２段メサとするなどの構成によって、このように第１メサ部３３を比較的大きくしても、エネルギー閉じ込め効果の低減が抑制される。また、上述したｍ面３１ｍに配線３９を配置する構成によって、このように第１メサ部３３を比較的大きくしても、引出電極１９が振動特性に及ぼす影響が低減される。
【０１０６】
（変形例）
以下、種々の変形例を例示する。
【０１０７】
図９（ａ）は、変形例の振動素子を示す図６（ａ）に相当する断面図である。この変形例では、励振電極１７は、水晶片１５の長手方向において、第２メサ部３５の上面３５ａの外縁まで到達しているものの、第１メサ部３３の上面３３ａには広がっていない。より具体的には、励振電極１７の端部は、上面３５ａの外縁上に位置している。このような構成においても、実施形態と同様の効果が奏される。なお、特に図示しないが、励振電極１７の端部は、第２メサ部３５の裾野上に位置していてもよい。また、励振電極１７の端部が上面３５ａの外縁上に位置しているといっても、製造上の誤差の範囲内で、上面３５ａの外縁よりも内側又は外側に位置してもよいことはもちろんである。
【０１０８】
図９（ｂ）は、他の変形例の振動素子を示す図６（ａ）に相当する断面図である。この変形例では、第１メサ部３３の高さｈ１が第２メサ部３５の高さｈ２よりも大きく設定されている。なお、ｈ１＋ｈ２（＝Ｍｄ）は、例えば、実施形態と同様に設定されてよい。ｈ１及びｈ２の比率は適宜に設定されてよい。例えば、高さｈ１は、高さｈ２の２倍以上９倍以下、又は２．３３倍以上９倍以下である。このように高さｈ１が高さｈ２に対して大きいと、第１メサ部３３及び第２メサ部３５が成す形状を楕円に近づけやすくなる。
【０１０９】
図９（ｃ）は、更に他の変形例の振動素子を示す図３の紙面右下の部分に相当する平面図である。この図に示すように、配線３９のうち、励振電極１７からｍ面３１ｍに向かって延びる部分は、水晶片１５の短手方向（Ｚ′軸方向）に傾斜せず、短手方向に対して平行であってもよい。
【０１１０】
本開示に係る技術は、以上の実施形態及び変形例に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
【０１１１】
水晶振動素子を有する水晶デバイスは、水晶振動子に限定されない。例えば、水晶振動素子に加えて、水晶振動素子に電圧を印加して発振信号を生成する集積回路素子（ＩＣ：Integrated Circuit）を有する発振器であってもよい。また、例えば、水晶デバイス（水晶振動子）は、水晶振動素子の他に、サーミスタ等の他の電子素子を有するものであってもよい。また、水晶デバイスは、恒温槽付のものであってもよい。水晶デバイスにおいて、水晶振動素子をパッケージングするパッケージの構造は、適宜な構成とされてよい。例えば、パッケージは、上面及び下面に凹部を有する断面Ｈ型のものであってもよい。
【０１１２】
厚み滑り振動用カットは、ＡＴカットに限定されない。例えば、ＢＴカットであってもよい。また、水晶片は、水晶のみからなるものに限定されず、水晶に金属等からなるドーパントを注入した材料からなるものも含むものとする。
【０１１３】
平面視における、平板部、第１メサ部及び第２メサ部の形状は、長方形に限定されない。例えば、これらの少なくとも一つにおいて、１対の長縁（長辺）及び／又は１対の短縁（短辺）は、外側に膨らむ弧状であってもよい。また、平板部、第１メサ部又は第２メサ部において、各長縁は、長手方向に対して傾斜していてもよいし、長手方向に直交する対称軸に対して線対称及び非対称のいずれであってもよい。また、１対の長縁は、長手方向に平行な対称軸に対して線対称及び非対称のいずれであってもよい。各短縁及び１対の短縁についても同様である。
【０１１４】
水晶振動素子は、１対のパッド（引出電極）が一主面に設けられて片持ち梁状に支持されるものに限定されない。例えば、１対の引出電極が１対の励振電極から互いに逆方向に延び、水晶振動素子の両端が支持されてもよい。
【０１１５】
平板部は、１対の主面の短手方向に位置する外縁（長縁、長辺）が互いに一致するように（１対の主面が短手方向においてずれないように）形成されてもよい。
【符号の説明】
【０１１６】
１…水晶振動子（水晶デバイス）、５…水晶振動素子、１５…水晶片、１７…励振電極、３１…平板部、３１ａ…（平板部の）主面、３３…第１メサ部、３５ａ…（第１メサ部の）上面、３５…第２メサ部、３５ａ…（第２メサ部の）上面。
【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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【図８】
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【図９】
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