(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略直方体形状の平板部と、前記平板部の下面の所定の一辺に沿って設けられている略直方体形状の第一柱部と、前記平板部の下面の前記所定の一辺に対向する辺に沿って設けられている略直方体形状の第二柱部と、からなる水晶片と、
前記平板部の上下面に設けられている励振電極部と、
前記第一柱部の下面または前記第二柱部の下面に設けられている引出部と、
前記励振電極部と前記引出部とを電気的に接続している配線部と、
を備え、
前記水晶片の下面を平面視して、
前記第二柱部を向く前記第一柱部の辺と、前記第一柱部を向く前記第二柱部の辺と、の距離が、前記平板部で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている
ことを特徴とする厚みすべり水晶素子。
【請求項２】
請求項１に記載の厚みすべり水晶素子であって、
水晶素子の下面を平面視して、
前記第一柱部と前記励振電極部との間に形成されており、開口部が略矩形形状となっている第一貫通穴と、
前記第二柱部と前記励振電極部との間に形成されており、開口部が略矩形形状となっている第二貫通穴と、
を備えており、
前記水晶片の下面を平面視して、
前記第二柱部を向く前記第一貫通穴の辺と、前記第一柱部を向く前記第二貫通穴の辺と、の距離が、前記平板部で生じる前記屈曲振動の波長の整数倍となっている
ことを特徴とする厚みすべり水晶素子。
【請求項３】
請求項２に記載の厚みすべり水晶素子であって、
前記水晶片の下面を平面視して、
前記平板部の前記所定の一辺に平行な前記第一貫通穴の二辺間の距離が、前記平板部で生じる前記屈曲振動の波長の整数倍となっており、
前記平板部の前記所定の一辺に平行な前記第二貫通穴の二辺間の距離が、前記平板部で生じる前記屈曲振動の波長の整数倍となっている
ことを特徴とする厚みすべり水晶素子。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３に記載の厚みすべり水晶素子であって、
前記平板部の下面の前記所定の一辺と対向している前記平板部の上面の辺に沿って、前記平板部の上面に設けられている第三柱部と、
前記平板部の下面の前記所定の他の一辺と対向している前記平板部の上面の辺に沿って、前記平板部の上面に設けられている第四柱部と、
を備えていることを特徴とする厚みすべり水晶素子。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４に記載の厚みすべり水晶素子であって、
前記水晶片の下面を平面視して、
前記平板部の前記所定の一辺に平行な前記第一柱部の二辺間の距離が、前記平板部で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっており、
前記平板部の前記所定の一辺に平行な前記第二柱部の二辺間の距離が、前記平板部で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている
ことを特徴とする厚みすべり水晶素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動通信機器等に用いられる水晶デバイスに実装されている水晶素子であって、特に主振動が厚みすべり振動である厚みすべり水晶素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
高い周波数帯の水晶デバイスで用いられる厚みすべり水晶素子には、例えば、略直方体形状の平板部と、平板部の下面の所定の一辺の縁部に沿って設けられている柱部とからなり、この平板部と柱部とが一体となるように形成されている水晶片が用いられる。このような水晶片を用いた水晶素子では、一対の励振電極が、平板部の上面および平板部の下面に互いに対向するように設けられており、一対の引出部が、柱部の下面、具体的には、平板部に接する柱部の面と反対側を向く柱部の面に、二つ並んで設けられている。また、水晶素子には、一端が励振電極部に接続され、他端が引出部に接続されている配線部が設けられている。
【０００３】
このような厚みすべり水晶素子は、一対の励振電極部に電圧が印加されると、一対の励振電極部に挟まれている平板部の一部が、逆圧電効果および圧電効果により、所定の周波数で厚みすべり振動を開始する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１４４５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の厚みすべり水晶素子では、励振電極部に電圧を印加されると、励振電極部に挟まれている平板部の一部が、主振動である厚みすべり振動だけでなく、副次的な振動である屈曲振動も同時に生じてしまう。従来の水晶素子では、平板部の下面に柱部を設けた水晶片を用いているので、平板部の所定の一辺に垂直な向きで水晶片を断面視したとき、柱部および平板部の部分では上下方向の厚みが厚くなっている。このため、従来の水晶素子では、平板部で生じた屈曲振動が、平板部のみの部分と平板部および柱部の部分との境界において、反射のされ方が不安定なため、結果、周波数安定度の悪化や等価直列抵抗値の増大といった電気的特性が悪化してしまう虞がある。
【０００６】
本発明では、平板部と平板部の下面に設けられている柱部とを備えている水晶片において、平板部のみの部分と平板部および柱部の部分との境界における屈曲振動の反射における影響を抑え、電気的特性が悪化することを低減させることができる厚みすべり水晶素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】
【０００７】
前述した課題を解決するために、本発明に係る厚みすべり水晶素子は、略直方体形状の平板部と、平板部の下面の所定の一辺に沿って設けられている略直方体形状の第一柱部と、平板部の下面の所定の一辺に対向する辺に沿って設けられている略直方体形状の第二柱部と、からなる水晶片と、平板部の上下面に設けられている励振電極部と、第一柱部の下面または第二柱部の下面に設けられている引出部と、励振電極部と引出部とを電気的に接続している配線部と、を備え、水晶片の下面を平面視して、第二柱部を向く第一柱部の辺と、第一柱部を向く第二柱部の辺と、の距離が、平板部で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る厚みすべり水晶素子は、略直方体形状の平板部と、平板部の下面の所定の一辺に沿って設けられている第一柱部と、平板部の下面の所定の一辺に対向する辺に沿って設けられている第二柱部と、からなる水晶片と、平板部の上下面に設けられている励振電極部と、第一柱部の下面または第二柱部の下面に設けられている引出部と、励振電極部と引出部とを電気的に接続している配線部と、を備え、水晶片の下面を平面視して、第二柱部を向く第一柱部の辺と、第一柱部を向く第二柱部の辺と、の距離が、平板部で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。従って、本発明に係る水晶素子は、水晶片を断面視したとき、平板部のみの部分と平板部および柱部の部分との境界部分に、屈曲振動の節となる部分が位置することとなる。このため、本発明に係る水晶素子は、平板部のみの部分と平板部および柱部の部分との境界部分における屈曲振動の反射における影響を抑えることが可能となり、結果、周波数安定度の悪化や等価直列抵抗値の増大といった電気的特性が悪化することを低減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第一実施形態の厚みすべり水晶素子の斜視図である。
【図２】（ａ）は、第一実施形態の厚みすべり水晶素子を上面から視た平面図であり、（ｂ）は、第一実施形態の厚みすべり水晶素子を下面から視た平面図である。
【図３】第一実施形態の厚みすべり水晶素子で用いる水晶片を下面から視た平面図である。
【図４】第一実施形態の変形例の厚みすべり水晶素子の斜視図である。
【図５】（ａ）は、第一実施形態の変形例の厚みすべり水晶素子を上面から視た平面図であり、（ｂ）は、第一実施形態の厚みすべり水晶素子を下面から視た平面図である。
【図６】第一実施形態の変形例の厚みすべり水晶素子で用いる水晶片を下面から視た平面図である。
【図７】第二実施形態の厚みすべり水晶素子の斜視図である。
【図８】（ａ）は、第二実施形態の厚みすべり水晶素子を上面から視た平面図であり、（ｂ）は、第二実施形態の厚みすべり水晶素子を下面から視た平面図である。
【図９】第二実施形態の厚みすべり水晶素子で用いる水晶片を下面から視た平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第一実施形態）
第一実施形態に係る厚みすべり水晶素子は、安定した機械振動を得ることができ、電子機器等の基準信号を発信するためのものである。第一実施形態に係る厚みすべり水晶素子１００（以下、「厚みすべり」を省略して「水晶素子１００」ということがある。）は、図１〜図３に示したように、平板部１１１、第一柱部１１２ａおよび第二柱部１１２ｂからなる水晶片１１０と、励振電極部１２１、引出部１２２および配線部１２３からなる金属パターン１２０と、から構成されている。
【００１１】
水晶片１１０は、図１〜図３に示したように、略直方体形状の平板部１１１と、略直方体形状の第一柱部１１２ａと、略直方体形状の第二柱部１１２ｂと、から構成されており、平板部１１１、第一柱部１１２ａおよび第二柱部１１２ｂが一体的に形成されている。
【００１２】
ここで、図面に合わせて、平板部１１１の対向している二面であって、面積の広い面を、平板部１１１の主面とし、平板部１１１の主面のうち第一柱部１１２ａおよび第二柱部１１２ｂが設けられている面を平板部１１１の下面とする。また、平板部１１１の下面と反対側を向く平板部１１１の主面を、平板部１１１の上面とする。また、平板部１１１の上面を水晶片１１０の上面とする。
【００１３】
平板部１１１は、安定した機械振動をする圧電材料が用いられ、例えば、互いに直交しているＸ軸とＹ軸とＺ軸とからなる結晶軸を有している水晶部材が用いられている。平板部１１１の主面は、Ｘ軸とＺ軸とに平行となっている面を、Ｘ軸を中心に、Ｘ軸の負の方向を見て反時計回りに回転させた面と平行となっている。例えば、平板部１１１の主面は、Ｘ軸とＺ軸とに平行となっている面を、Ｘ軸を中心に、Ｘ軸の負の方向を見て反時計回りに約３３〜４２°の回転させた面と平行となっている。また、平板部１１０の両主面には、図２に示したように、一対の励振電極部１２１が設けられている。
【００１４】
第一柱部１１２ａは、図１〜図３に示したように、略直方体形状となっており、平板部１１１の下面の所定の一辺に沿って設けられている。また、第一柱部１１２ａは、平板部１１１と一体的に形成されている。また、第一柱部１１２ａの下面、具体的には、平板部１１１と接している第一柱部１１２ａの面と反対側を向く第一柱部１１２ａの面に、一対の引出部１２２が設けられており、第一実施形態に係る水晶素子１００を水晶デバイスとして用いる場合、導電性接着剤（図示せず）によって基板部（図示せず）上に、第一実施形態に係る水晶素子１００を実装するために用いられる。
【００１５】
また、第一柱部１１２ａは、水晶片１１０の下面を平面視したとき、平板部１１１の所定の一辺と平行な第一柱部１１２ａの辺の長さが、平板部１１１の所定の一辺と同じ長さ、または、その長さ以上となっている。このようにすることで、平板部１１１の所定の一辺と平行な向き（Ｚ´軸に平行な向き）での平板部１１１が変形しにくくすることが可能となる。この結果、平板部１１１が変形することによる水晶素子１００の周波数変動を低減させることができる。
【００１６】
第二柱部１１２ｂは、図１〜図３に示したように、略直方体形状となっており、平板部１１１の下面の所定の一辺と対向する所定の他の一辺に沿って設けられている。また、第二柱部１１２ｂは、平板部１１１および第一柱部１１２ａと一体的に形成されている。また、第二柱部１１２ｂは、水晶片１１０の下面を平面視したとき、平板部１１１の所定の一辺と平行な第二柱部１１２ｂの辺の長さが、平板部１１１の所定の一辺と同じ長さ、または、その長さ以上となっている。このようにすることで、平板部１１１の所定の一辺と平行な向き（Ｚ´軸に平行な向き）での平板部１１１が変形しにくくすることが可能となる。この結果、平板部１１１が変形することによる水晶素子１００の周波数変動を低減させることができる。
【００１７】
ここで、図３に示したように、水晶片１１０の下面を平面視したとき、第一柱部１１２ａが沿って設けられている平板部１１１の下面の所定の一辺を第一の辺Ｈ１１とし、第二柱部１１２ｂが沿って設けられている平板部１１１の下面の所定の他の一辺を第二の辺Ｈ１２とする。第一の辺Ｈ１１と第二の辺Ｈ１２は、水晶片１１０の下面を平面視したとき、互いに対向する位置に位置している。また、第一の辺Ｈ１１に平行な第一柱部１１２ａの辺であって、第二柱部１１２ｂ（または、第二の辺Ｈ１２）側を向く辺を第三の辺Ｈ１３とし、第二の辺Ｈ１２に平行な第二柱部１１２ｂの辺であって、第一柱部１１２ａ（または、第一の辺Ｈ１１）側を向く第四の辺Ｈ１４とする。
【００１８】
水晶片１１０は、略直方体形状の平板部１１１の下面に、第一柱部１１２ａと第二柱部１１２ｂとが向かいあうように設けられた構成となっている。従って、水晶片１１０は、平板部１１１の所定の一辺に垂直方向で断面視すると、第一柱部１１２ａおよび第二柱部１１２ｂで平板部１１１が両持ちされている両持ち梁と似た構造となっているといえる。このように両持ち梁と似た構造にすることで、このような水晶片１１０を用いた水晶素子１００を水晶デバイスで用いた場合、水晶デバイスの外部から応力を受けた場合に、平板部１１１の中央部で変位する量を、片持ち梁に似た構造の場合と比較して低減させることが可能となる。この結果、水晶素子１００の周波数をより安定させることができる。
【００１９】
ここで、このような水晶片１１０を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて形成する形成方法について説明する。まず、両主面が平板部１１１と同じカットアングルとなっている水晶ウエハを用意する。次に、この水晶ウエハの両主面に金属膜、具体的には、クロム層と金層との積層された金属膜を形成し、この金属膜上に、感光性レジストを塗布し、所定のパターンに露光し、現像させる。このとき、水晶ウエハの上面を平面視すると、平板部１１１となる部分には感光性レジストが残留しており、水晶ウエハの下面を平面視すると、第一柱部１１２ａおよび第二柱部１１２ｂとなる部分に感光性レジストが残留している状態となっている。その後、露出している金属膜を剥離させ、水晶ウエハの一部を露出した状態にさせ、所定のエッチング溶液に浸漬させ、水晶ウエハを所定のパターンでエッチングする。最後に、水晶ウエハの主面上に残留している感光性レジストおよび金属膜を剥離させる。このようにして、水晶片１１０の一部が連結されている水晶ウエハを形成する。このような水晶ウエハは、そのまま水晶片１１０となる部分を個片化して用いてもよいし、水晶ウエハの状態で励振電極部１２１、引出部１２２および配線部１２３からなる金属パターン１２０を形成してもよい。
【００２０】
水晶片１１０には、図１および図２に示したように、励振電極部１２１、引出部１２２および配線部１２３からなる金属パターン１２０が設けられている。金属パターン１２０は、水晶片１１０に電圧を印加させる、平板部１１１の一部を振動させるためのものである。
【００２１】
励振電極部１２１は、一対となっており、平板部１１１の両主面に互いが対向するように設けられている。励振電極部１２１は、励振電極部１２１に挟まれている平板部１１１の一部を振動させるためのものである。励振電極部１２１は、例えば、図１または図２に示したように、水晶素子１００を平面視して、円型形状または楕円形状となっている。
【００２２】
引出部１２２は、一対となっており、水晶片１１０の外部から励振電極部１２１へ電圧を印加するためのものであり、水晶素子１００を水晶デバイスとして用いる場合に、水晶素子１００を基板部（図示せず）の上面に実装するためのものである。また、引出部１２２は、例えば、第一柱部１１２ａの下面、具体的には、平板部１１１と第一柱部１１２ａとが接する面と反対側を向く第一柱部１１２ａの面に、二つ並んで設けられている。このとき、一対の引出部１２２は、図２に示したように、水晶素子１００の下面を平面視して、平板部１１２の所定の一辺に沿って二つ並んで設けられている。なお、ここで、一対の引出部１２２が第一柱部１１２ａの下面に二つ並んで設けられている場合について説明しているが、例えば、一方の引出部を第一柱部１１２ａの下面に設け、他方の引出部を第二柱部１１２ｂの下面に設けてもよい。
【００２３】
配線部１２３は、励振電極部１２１と引出部１２２とを電気的に接続するためのものであり、水晶片１１０の表面に沿って設けられている。
【００２４】
ここで、第一実施形態に係る水晶素子１００の動作について説明する。水晶素子１００は、一対の引出部１２２に電圧が印加されると、配線部１２３を介して、平板部１１１の両主面に設けられている一対の励振電極部１２１に電圧が印加される構成となっている。水晶素子１００は、一対の引出部１２２に電圧が印加されると、一対の励振電極部１２１に電圧が印加されることとなり、一対の励振電極部１２１には異なる電荷が蓄積され、逆圧電効果により、一対の励振電極部１２１に挟まれている平板部１１１の一部に歪みが生じ、変形する。その結果、平板部１１１は、元の状態に戻ろうとするため、圧電効果により一対の励振電極部１２１に最初に蓄積された電荷と反対の電荷が蓄積される。つまり、一対の引出部１２２に電圧が印加されると、一対の励振電極部１２１に電圧が印加され、逆圧電効果および圧電効果により、一対の励振電極部１２１に挟まれている平板部１１１の一部が振動することとなる。従って、一対の引出部１２２に交流電圧を印加すると、一対の励振電極部１２１に異なる電荷が交互に蓄積され交互に変形することとなり、一対の励振電極部１２１に挟まれている平板部１１１の一部を振動させることができる。このとき、一対の励振電極部１２１に挟まれている平板部１１１の一部は、厚みすべり振動を主振動として振動するが、同時に、屈曲振動も生じている。厚みすべり振動は、Ｘ軸に平行な向きのすべりが主力変位であるが、屈曲振動も振動変位がＸ軸に平行な向きとなっている。このため、屈曲振動と厚みすべり振動は、結合しやすく、屈曲振動と厚みすべり振動が結合すると、水晶素子１００の周波数が変化する場合や等価直列抵抗値が変化する場合がある。
【００２５】
次に、第一実施形態に係る水晶素子１００で用いる水晶片１１０の寸法について説明する。水晶素子１００は、平面視して、短辺（平板部１１１の下面の所定の一辺に平行な辺）の長さが、０．６〜２．８ｍｍとなっており、長辺（平板部１１１の下面の所定の一辺に垂直な辺）の長さが、０．８〜４．０ｍｍとなっている。従って、平板部１１１は、平面視して、短辺（第一柱部１１２ａが沿って設けられている平板部１１１の所定の一辺）の長さが、０．６〜２．８ｍｍとなっており、長辺（平板部１１１の所定の一辺と交わっている辺）の長さが、０．８〜４．０ｍｍとなっている。平板部１１１は、上下方向の厚みが、５〜８３μｍとなっている。また、第一柱部１１２ａおよび第二柱部１１２ｂは、ほぼ同形状となっており、水晶片１１０の下面を平面視して、平板部１１１の所定の一辺に平行な辺の長さが、０．６〜２．８ｍｍとなっており、平板部１１１の所定の一辺に垂直な辺の長さが、０．１３〜１．５ｍｍとなっている。また、第一柱部１１２ａおよび第二柱部１１２ｂは、上下方向の厚みが、３０〜１００μｍとなっている。
【００２６】
以上のように、第一実施形態に係る水晶素子１００は、略直方体形状の平板部１１１と、平板部１１１の下面の所定の一辺（第一の辺Ｈ１１）に沿って設けられている第一柱部１１２ａと、平板部１１１の下面の所定の一辺に対向する辺（第二の辺Ｈ１２）に沿って設けられている第二柱部１１２ｂと、からなる水晶片１１０と、平板部１１１の上下面に設けられている励振電極部１２１と、第一柱部１１２ａの下面または第二柱部１１２ｂの下面に設けられている引出部１２２と、励振電極部１２１と引出部１２２とを電気的に接続している配線部１２３と、を備え、水晶片１１０の下面を平面視して、第二柱部１１２ｂを向く第一柱部１１２ａの辺（第三の辺Ｈ１３）と、第一柱部１１２ａを向く第二柱部１１２ｂの辺（第四の辺Ｈ１４）との距離が、平板部１１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。
【００２７】
このように、第一実施形態に係る水晶素子１００は、第二柱部１１２ｂを向く第一柱部１１２ａの辺（第三の辺Ｈ１３）と第一柱部１１２ａを向く第二柱部１１２ｂの辺（第四の辺Ｈ１４）との距離を、一対の励振電極部１２１に電圧を印加したときに平板部１１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となるようにしている。従って、第一実施形態に係る水晶素子１００は、平板部１１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ１１）に垂直な向き（Ｘ軸に平行な向き）で水晶片１１０を断面視したとき、第一柱部１１２ａおよび第二柱部１１２ｂが設けられていない平板部１１１の一部分の両端部に屈曲振動の節が位置するようにすることが可能となる。このため、第一実施形態に係る水晶素子１００では、第一柱部１１２ａおよび第二柱部１１２ｂが設けられていない平板部１１１の一部分の両端部において、屈曲振動による変位を低減させることが可能となり、この結果、第一柱部１１２ａおよび第二柱部１１２ｂにおける屈曲振動の反射による影響を抑制することができ、屈曲振動が主振動である厚みすべり振動へ与える影響も抑制させることが可能となり、第一実施形態に係る水晶素子１００の周波数が不安定となる周波数安定度の悪化や、第一実施形態に係る水晶素子１００の等価直列抵抗値が大きくなるといった電気的特性の悪化を、低減させることができる。
【００２８】
また、第一実施形態に係る水晶素子１００は、水晶片１１０の下面を平面視して、平板部１１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ１１）に平行な第一柱部１１２ａの二辺間の距離が、平板部１１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっており、平板部１１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ１１）に平行な第二柱部１１２ｂの二辺間の距離が、平板部１１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。従って、第一実施形態に係る水晶素子１００は、水晶片１１０（または水晶素子１００）の下面を平面視して、平板部１１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ１１）と平板部１１１の所定の一辺に平行な第一柱部１１２ａの辺であって第二柱部１１２ｂ側を向く辺（第三の辺Ｈ１３）との距離、および、平板部１１１の所定の一辺と対向する平板部１１１の所定の他の一辺（第二の辺Ｈ１２）と平板部１１１の所定の一辺に平行な第二柱部１１２ｂの辺であって第一柱部１１２ａ側を向く辺（第四の辺Ｈ１４）との距離が、平板部１１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっているといえる。また、別の観点では、平板部１１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ１１）に垂直な向き（Ｘ軸に平行な向き）での平板部１１１の両端部の距離が、平板部１１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっているといえる。
【００２９】
第一実施形態に係る水晶素子１００では、このようにすることで、一対の引出部１２２に電圧を印加したときに、平板部１１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ１１）に垂直な向き（Ｘ軸に平行な向き）で水晶片１１０を断面視して、平板部１１１の両端部に、平板部１１１で生じる屈曲振動の節が位置するようにすることができる。従って、第一実施形態に係る水晶素子１００では、第一柱部１１２ａおよび第二柱部１１２ｂが設けられている平板部１１１の外縁まで屈曲振動したとしても、平板部１１１の側面での屈曲振動の反射を抑制させることが可能となる。この結果、第一実施形態に係る水晶素子１００は、平板部１１１の外縁における屈曲振動の反射による厚みすべり振動への影響を抑制ことができ、水晶素子１００の周波数が不安定となる周波数安定度の悪化や、水晶素子１００の等価直列抵抗値が大きくなるといった電気的特性の悪化を、低減させることができる。
【００３０】
（第一実施形態の変形例）
第一実施形態の変形例に係る厚みすべり水晶素子２００（以下、「厚みすべり」を省略して「水晶素子２００」ということがある。）は、図４〜図６に示したように、水晶片２１０の平板部２１１に一対の貫通穴２１３が形成されている点で、第一実施形態と異なる。
【００３１】
第一実施形態の変形例に係る水晶素子２００は、図４および図５に示したように、平板部２１１、第一柱部２１２ａおよび第二柱部２１２ｂからなる水晶片２１０と、励振電極部２２１、引出部２２２および配線部２２３からなる金属パターン２２０と、から構成されている。また、第一実施形態の変形例に係る水晶素子２００は、水晶片２１０の平板部２１１に上面から下面にかけて貫通している貫通穴２１３が形成されている。
【００３２】
水晶片２１０は、図４〜図６に示したように、略直方体形状の平板部２１１と、平板部２１１の下面の所定の一辺に沿って設けられている第一柱部２１２ａと、平板部２１１の下面の所定の一辺に対向する所定の他の一辺に沿って設けられている第二柱部２１２ｂと、から構成されている。また、水晶片２１０は、平板部２１１に上面から下面にかけて貫通している貫通穴２１３が形成されている。
【００３３】
平板部２１１は、安定した機械振動をする圧電材料が用いられ、例えば、互いに直交しているＸ軸とＹ軸とＺ軸とからなる結晶軸を有している水晶部材が用いられる。平板部２１１は、図４〜図６に示したように、略直方体形状となっている。平板部２１１の両主面は、例えば、Ｘ軸とＺ軸に平行な面を、Ｘ軸を中心に、Ｘ軸の負の方向を見て反時計回りに約３０〜４５°回転させた面と平行となっている。また、平板部２１１の両主面には、図４および図５に示したように、一対の励振電極部２２１が設けられている。
【００３４】
第一柱部２１２ａは、図４〜図６に示したように、略直方体形状となっており、平板部２１１の下面の所定の一辺に沿って設けられている。また、第一柱部２１２ａは、平板部２１１と一体的に形成されている。また、第一柱部２１２ａの下面、具体的には、平板部２１１と接している第一柱部２１２ａの面と反対側を向く第一柱部２１２ａの面に、一対の引出部２２２が設けられており、水晶素子２００を水晶デバイスとして用いる場合、導電性接着剤（図示せず）によって基板部（図示せず）上に、水晶素子２００を実装するために用いられる。
【００３５】
また、第一柱部２１２ａは、水晶片２１０の下面を平面視したとき、平板部２１１の所定の一辺と平行な第一柱部２１２ａの辺の長さが、平板部２１１の所定の一辺と同じ長さ、または、その長さ以上となっている。このようにすることで、平板部２１１の所定の一辺と平行な向き（Ｚ´軸に平行な向き）で水晶片２１０を断面視したとき、平板部２１１が変形しにくくすることが可能となる。この結果、平板部２１１が変形することによる水晶素子２００の周波数変動を低減させることができる。
【００３６】
第二柱部２１２ｂは、図４〜図６に示したように、略直方体形状となっており、平板部２１１の下面の所定の一辺と対向する所定の他の一辺に沿って設けられている。また、第二柱部２１２ｂは、平板部２１１および第一柱部２１２ａと一体的に形成されている。また、第二柱部２１２ｂは、水晶片２１０の下面を平面視したとき、平板部２１１の所定の一辺と平行な第二柱部２１２ｂの辺の長さが、平板部２１１の所定の一辺と同じ長さ、または、その長さ以上となっている。このようにすることで、平板部２１１の所定の一辺と平行な向き（Ｚ´軸に平行な向き）で水晶片２１０を断面視したとき、平板部２１１が変形しにくくすることが可能となる。この結果、平板部２１１が変形することによる水晶素子２００の周波数変動を低減させることができる。
【００３７】
貫通穴２１３は、平板部２１１に形成されており、第一貫通穴２１３ａと第二貫通穴２１３ｂとからなる。第一貫通穴２１３ａは、水晶素子２００の下面を平面視して、第一柱部２１２ａと励振電極部２２１との間であって、第一柱部２１２ａに沿うように位置している。第二貫通穴２１３ｂは、水晶素子２００の下面を平面視して、第二柱部２１２ｂと励振電極部２２１との間であって、第二柱部２１２ｂに沿うように位置している。このように貫通穴２１３を平板部２１１に形成することで、一対の励振電極部２２１に電圧を印加したときに、振動変位の大きい平板部２１１の一部をより独立させた状態に近づけることができる。具体的には、振動変位の大きい平板部２１１の一部が、他と接している（連続している）部分をより少なくすることができる。この結果、第一柱部２１２ａおよび第二柱部２１２ｂによる振動阻害を低減させることができ、等価直列抵抗値が大きくなることを低減させることが可能となる。
【００３８】
また、貫通穴２１３は、水晶片２１０（または、水晶素子２００）の下面を平面視して、その開口部が略矩形形状となっている。このとき、特に図面では図示しないが、貫通穴２１３の開口部の四隅は円弧形状となっている。このように、貫通穴２１３の開口部の四隅を円弧形状にし、貫通穴２１３の開口部に丸みをもたせることで、水晶素子２００の外部から応力が加わったときに、貫通穴２１３の開口部に向かう向きに加わる応力が、開口部の四隅に集中することを低減させることが可能となる。この結果、貫通穴２１３の開口部からクラック等の破損が生じることを低減させることができる。
【００３９】
ここで、図６に示したように、水晶片２１０の下面を平面視したとき、第一柱部２１２ａが沿って設けられている平板部２１１の所定の一辺を第一の辺Ｈ２１とし、第一の辺Ｈ２１と対向する辺であって第二柱部２１２ｂが沿って設けられている平板部２１１の所定の他の一辺を第二の辺Ｈ２２とする。また、水晶片２１０の下面を平面視して、第一の辺Ｈ２１に平行な第一柱部２１２ａの辺であって第二柱部２１２ｂを向く辺を第三の辺Ｈ２３とし、第二の辺Ｈ２３に平行な第二柱部２１２ｂの辺であって第一柱部２１２ａを向く辺を第四の辺Ｈ２４とする。また、第一柱部２１２ａに沿って形成されている第一貫通穴２１３ａの開口部の辺であって、第一の辺Ｈ２１に平行な二辺のうち第一柱部２１２ａ側を向く辺を第五の辺Ｈ２５ａとし、第一の辺Ｈ２１に平行な二辺のうち第二柱部２１２ｂ側を向く辺を第六の辺Ｈ２５ｂとする。また、第二柱部２１２ｂに沿って形成されている第二貫通穴２１３ｂの開口部の辺であって、第二の辺Ｈ２２に平行な二辺のうち第一柱部２１２ａ側を向く辺を第七の辺Ｈ２６ａとし、第二の辺Ｈ２２に平行な二辺のうち第二柱部２１２ｂ側を向く辺を第八の辺Ｈ２６ｂとする。
【００４０】
また、振動変位の大きい平板部２１１の一部とは、一対の励振電極部２２１に挟まれている平板部２１１の一部、および、一対の励振電極部２２１に挟まれている平板部２１１の一部の周辺部であり、主振動である厚みすべり振動の振動変位が大きい部分をさしている。具体的には、水晶片２１０（または水晶素子２００）の下面を平面視して、一対の貫通穴２１３に挟まれている平板部２１１の一部、図６では、第六の辺Ｈ２５ｂと第七の辺Ｈ２６ａとで挟まれている平板部２１１の一部となる。
【００４１】
このように、水晶片２１０は、略直方体形状の平板部２１１の下面に、第一柱部２１２ａと第二柱部２１２ｂとが向かい合うよう設けられている構成となっている。従って、水晶片２１０は、平板部２１１の所定の一辺に垂直な方向（Ｘ軸に平行な向き）で水晶片２１０を断面視すると、第一柱部２１２ａおよび第二柱部２１２ｂにより平板部２１１が両持ちされている両持ち梁と似た構造になっているといえる。このように両持ち梁に似た構造にすることで、このような水晶片２１０を用いた水晶素子２００を水晶デバイスで用いた場合、水晶デバイスの外部から応力を受けた場合に、平板部２１１の中央部で変位する量を、片持ち梁に似た構造の場合と比較して、低減させることが可能となる。この結果、水晶素子２００の周波数をより安定させることができる。
【００４２】
ここで、このような水晶片２１０を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて形成する形成方法について説明する。まず、両主面が平板部２１１と同じカットアングルとなっている水晶ウエハを用意する。次に、この水晶ウエハの両主面に金属膜、具体的には、クロム層と金層とが積層された金属膜を形成し、この金属膜上に、感光性レジストを塗布し、所定のパターンに露光し、現像させる。このとき、水晶ウエハの上面を平面視すると、平板部２１１となる部分には感光性レジストが残留しつつ、貫通穴２１３となる部分には感光性レジストが残留しておらず、水晶ウエハの下面を平面視すると、第一柱部２１２ａとなる部分および第二柱部２１２ｂとなる部分には感光性レジストが残留しつつ、貫通穴２１３となる部分には感光性レジストが残留していない状態となっている。その後、感光性レジストが残留せず露出している金属膜を剥離させ、水晶ウエハの一部を露出した状態にさせ、所定のエッチング溶液に浸漬させ、水晶ウエハを所定のパターンでエッチングする。最後に、水晶ウエハの主面上に残留している感光性レジストおよび金属膜を剥離させる。このようにして、水晶片２１０の一部が連結されている水晶ウエハを形成する。このような水晶ウエハは、そのまま水晶片２１０となる部分を個片化して用いてもよいし、水晶ウエハの状態で励振電極部２２１、引出部２２２および配線部２２３からなる金属パターン２２０を形成してもよい。
【００４３】
水晶片２１０に設けられている金属パターン２２０は、水晶片２１０に電圧を印加させ、平板部２１１の一部を振動させるためのものである。金属パターン２２０は、図４および図５に示したように、励振電極部２２１、引出部２２２および配線部２２３からなる。
【００４４】
励振電極部２２１は、一対となっており、平板部２１１の両主面に互いが対向するように設けられている。励振電極部２２１は、励振電極部２２１に挟まれている平板部２２１の一部を振動させるためのものである。励振電極部２２１は、例えば、図４および図５に示したように、水晶素子２００を平面視して、円型形状、または、楕円形状となっている。
【００４５】
引出部２２２は、一対となっており、水晶片２１０の外部から励振電極部２２１へ電圧を印加するためのものであり、水晶素子２００を水晶デバイスとして用いる場合に、水晶素子２００を基板部（図示せず）の上面に実装するためのものである。また、引出部２２２は、例えば、第一柱部２１２ａの下面、具体的には、平板部２１１と第一柱部２１２ａとが接している面と反対側を向く第一柱部２１２ａの面に、二つ並んで設けられている。このとき、一対の引出部２２２は、図５に示したように、水晶素子２００の下面を平面視して、平板部２１１の所定の一辺に二つ並んで設けられている。なお、ここで、一対の引出部２２２が第一柱部２１２ａの下面に二つ並んで設けられている場合について説明しているが、例えば、一方の引出部２２２を第一柱部２１２ａの下面に設け、他方の引出部２２２を第二柱部２１２ｂの下面に設けてもよい。
【００４６】
配線部２２３は、励振電極部２２１と引出部２２２とを電気的に接続するためのものであり、一端が励振電極部２２１に接続されており、他端が引出部２２２に接続されている。また、配線部２２３は、その一部が、貫通穴２１３の内壁面に設けられている。このように、配線部２２３の一部を貫通穴２１３の内壁面に設けることで、貫通穴２１３の内壁面に設けず水晶片２１０の表面にのみ設ける場合と比較して、配線部２２３の長さを短くすることができる。このため、配線部２２３自身が有する電気抵抗を低減させることができ、水晶素子２００の等価直列抵抗値をより小さくすることが可能となる。
【００４７】
ここで、第一実施形態の変形例に係る水晶素子２００で用いる水晶片２１０の寸法について説明する。水晶素子２００は、平面視して、短辺（平板部２１１の下面の所定の一辺に平行な辺）の長さが、０．６〜２．８ｍｍとなっており、長辺（平板部２１１の下面の所定の一辺に垂直な辺）の長さが、０．８〜４．０ｍｍとなっている。従って、平板部２１１は、平面視して、短辺（第一柱部２１２ａが沿って設けられている平板部２１１の所定の一辺）の長さが、０．６〜２．８ｍｍとなっており、長辺（平板部２１１の所定の一辺と交わっている辺）の長さが、０．８〜４．０ｍｍとなっている。平板部２１１は、上下方向の厚みが、５〜８３μｍとなっている。また、第一柱部２１２ａおよび第二柱部２１２ｂは、ほぼ同形状となっており、水晶片２１０の下面を平面視して、平板部２１１の所定の一辺に平行な辺の長さが、０．６〜２．８ｍｍとなっており、平板部２１１の所定の一辺に垂直な辺の長さが、０．１３〜１．５ｍｍとなっている。また、第一柱部２１２ａおよび第二柱部２１２ｂは、上下方向の厚みが、３０〜１００μｍとなっている。また、貫通穴２１３の開口部は、水晶片２１０の下面を平面視して、略矩形形状となっており、平板部２１１の短辺に平行な辺の長さが０．３〜１．７８ｍｍとなっており、平板部２１１の長辺に平行な辺の長さが０．１３〜１．５ｍｍとなっている。また、貫通穴２１３の四隅は、半径０．００５〜０．１２ｍｍのＲ面取りされた円弧形状となっている。
【００４８】
以上のように、第一実施形態に係る水晶素子２００は、略直方体形状の平板部２１１と、平板部２１１の下面の所定の一辺（第一の辺Ｈ２１）に沿って設けられている略直方体形状の第一柱部２１２ａと、平板部２１１の下面の所定の一辺（第一の辺Ｈ２１）に対向する所定の他の一辺（第二の辺Ｈ２２）に沿って設けられている略直方体形状の第二柱部２１２ｂと、からなる水晶片２１０と、平板部２１１の上下面に設けられている励振電極部２２１と、第一柱部２１２ａの下面または第二柱部２１２ｂの下面に設けられている引出部２２２と、励振電極部２２１と引出部２２２とを電気的に接続している配線部２２３と、を備え、水晶片２２０の下面を平面視して、第二柱部２１２ｂを向く第一柱部２１２ａの辺（第三の辺Ｈ２３）と、第一柱部２１２ａを向く第二柱部２１２ｂの辺（第四の辺Ｈ２４）との距離が、平板部２１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。また、第一実施形態の変形例に係る水晶素子２００は、水晶片２１０の下面を平面視して、平板部２１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ２１）に平行な第一柱部２１２ａの二辺間の距離が、平板部２１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっており、平板部２１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ２１）に平行な第二柱部２１２ｂの二辺間の距離が、平板部２１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。従って、第一実施形態の変形例に係る水晶素子２００は、第一実施形態と同様の効果を奏する。
【００４９】
また、第一実施形態の変形例に係る水晶素子２００は、水晶素子２００の下面を平面視して、第一柱部２１２ａと励振電極部２２１との間に形成されており、開口部が略矩形形状となっている第一貫通穴２１３ａと、第二柱部２１２ｂと励振電極部２２１との間に形成されており、開口部が略矩形形状となっている第二貫通穴と２１３ｂ、を備えており、水晶片２１０の下面を平面視して、第二柱部２１２ｂを向く第一貫通穴２１３ａの辺（第六の辺Ｈ２５ｂ）と、第一柱部２１２ａを向く第二貫通穴２１３ｂの辺（第七の辺Ｈ２６ａ）との距離が、平板部２１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。
【００５０】
このようにすることで、第一実施形態に係る水晶素子２００では、平板部２１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ２１）に垂直な方向（Ｘ軸に平行な向き）で水晶片２１０を断面視すると、第二柱部２１２ｂを向く第一貫通穴２１３ａの辺（第六の辺Ｈ２５ｂ）および第一柱部２１２ａを向く第二貫通穴２１３ｂの辺（第七の辺Ｈ２６ａ）上に、屈曲振動の節が位置するようにすることができる。別の観点では、振動変位の大きい平板部２１１の一部の両端部に、屈曲振動の節が位置するようにすることができる。このため、振動変位の大きい平板部２１１の一部の両端部において、屈曲振動により変位する量を低減させることができ、貫通穴２１３の内壁面における屈曲振動の反射による影響を抑制させることが可能となり、主振動である厚みすべり振動との屈曲振動とが結合する状態を抑制ことができる。この結果、第一実施形態の変形例の水晶素子２００では、一対の引出部２２２に電圧を印加したとき、貫通穴２１３の内壁面において屈曲振動が反射することにより周波数が不安定となることを低減させることが可能となる。
【００５１】
また、第一実施形態の変形例に係る水晶素子２００は、水晶片２１０の下面を平面視して、平板部２１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ２１）に平行な第一貫通穴２１３ａの二辺間の距離が、平板部２１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっており、平板部２１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ２１）に平行な第二貫通穴２１３ｂの二辺間の距離が、平板部２１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。このようにすることで、第一実施形態の変形例に係る水晶素子２００は、言い換えると、水晶片２１０（または、水晶素子２００）の下面を平面視して、第五の辺Ｈ２５ａと第六の辺Ｈ２５ｂとの距離、および、第七の辺Ｈ２６ａと第八の辺Ｈ２６ｂとの距離が、平板部２１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。従って、第一実施形態の変形例に係る水晶素子２００では、Ｘ軸方向で断面視したとき、屈曲振動の節が、第五の辺Ｈ２５ａ、第六の辺Ｈ２５ｂ、第七の辺Ｈ２６ａ、第八の辺Ｈ２６ｂ上に位置するようにすることができる。これにより、第五の辺Ｈ２５ａ、第六の辺Ｈ２５ｂ、第七の辺Ｈ２６ａおよび第八の辺Ｈ２６ｂのような振動の状態が変化する箇所において、屈曲振動の反射を抑制することができるため、厚みすべり振動と屈曲振動とが結合する状態を抑制することが可能となり、周波数が不安定となることを低減させることが可能となる。
【００５２】
（第二実施形態）
第二実施形態に係る厚みすべり水晶素子３００（以下、「厚みすべり」を省略して「水晶素子３００」ということがある。）は、図７〜図９に示したように、第三柱部３１２ｃおよび第四柱部３１２ｄが平板部３１１の上面に設けられているという点で、第一実施形態の変形例に係る水晶素子２００と異なっている。
【００５３】
水晶片３１０は、図７〜図９に示したように、平板部３１１、第一柱部３１２ａ、第二柱部３１２ｂ、第三柱部３１２ｃおよび第四柱部３１２ｄからなり、平板部３１１、第一柱部３１２ａ、第二柱部３１２ｂ、第三柱部３１２ｃおよび第四柱部３１２ｄが一体的に形成されている。
【００５４】
平板部３１１は、安定した機械振動をする圧電材料が用いられ、例えば、互いに直交しているＸ軸とＹ軸とＺ軸とからなる結晶軸を有している水晶部材が用いられる。平板部３１１は、図７〜図９に示したように、略直方体形状となっている。平板部３１１は、平板部３１１の両主面は、例えば、Ｘ軸とＺ軸に平行な面を、Ｘ軸を中心に、Ｘ軸の負の方向を見て反時計回りに約３０〜４５°回転させた面と平行となっている。また、平板部３１１の両主面には、図７および図８に示したように、一対の励振電極部３２１が設けられている。
【００５５】
第一柱部３１２ａは、図７〜図９に示したように、略直方体形状となっており、平板部３１１の下面の所定の一辺に沿って設けられている。また、第一柱部３１２ａは、平板部３１１と一体的に形成されている。また、第一柱部３１２ａの下面、具体的には、平板部３１１と接している第一柱部２１２ａの面と反対側を向く第一柱部３１２ａの面に、一対の引出部３２２が設けられており、水晶素子３００を水晶デバイスとして用いる場合、導電性接着剤（図示せず）によって基板部（図示せず）上に、水晶素子２００を実装するために用いられる。
【００５６】
また、第一柱部３１２ａは、水晶片３１０の下面を平面視したとき、平板部３１１の所定の一辺と平行な第一柱部３１２ａの辺の長さが、平板部２１１の所定の一辺と同じ長さ、または、その長さ以上となっている。このようにすることで、平板部２１１の所定の一辺と平行な向き（Ｚ´軸に平行な向き）で水晶片３１０を断面視したとき、平板部３１１が変形しにくくすることが可能となる。この結果、平板部３１１が変形することによる水晶素子３００の周波数変動を低減させることができる。
【００５７】
第二柱部３１２ｂは、図７〜図９に示したように、略直方体形状となっており、平板部３１１の下面の所定の一辺と対向する所定の他の一辺に沿って設けられている。また、第二柱部３１２ｂは、平板部３１１および第一柱部３１２ａと一体的に形成されている。また、第二柱部３１２ｂは、水晶片３１０の下面を平面視したとき、平板部３１１の所定の一辺と平行な第二柱部３１２ｂの辺の長さが、平板部３１１の所定の一辺と同じ長さ、または、その長さ以上となっている。このようにすることで、平板部３１１の所定の一辺と平行な向き（Ｚ´軸に平行な向き）で水晶片３１０を断面視したとき、平板部３１１が変形しにくくすることが可能となる。この結果、平板部３１１が変形することによる水晶素子３００の周波数変動を低減させることができる。
【００５８】
第三柱部３１２ｃは、平板部３１１の下面の所定の一辺と対向している平板部３１１の上面の辺に沿って、平板部３１１の上面に設けられ、平板部３１１、第一柱部３１２ａおよび第二柱部３１２ｂと一体的に形成されている。従って、第三柱部３１２ｃは、第一柱部３１２ａとで平板部３１１を挟んだ状態になっている。このようにすることで、一対の励振電極部３２１に電圧が印加され、平板部３１１の一部に屈曲振動が生じても、第一柱部３１２ａおよび第三柱部３１２ｃとで平板部３１１とを挟んだ状態にしているので、平板部３１１が屈曲振動をしにくくすることができ、屈曲振動と厚みすべり振動が結合することにより水晶素子３００の等価直列抵抗値が大きくなることを低減させることが可能となる。また、第三柱部３１２ｃは、水晶片３１０の上面を平面視して、平板部３１１の所定の一辺に対向する平板部３１１の上面の辺に平行な（Ｚ´軸に平行な向き）の辺の長さが、平板部３１１の所定の一辺と同じ長さ、または、平板部３１１の所定の一辺以上の長さとなっている。このようにすることで、平板部３１１の所定の一辺と平行な向き（Ｚ´軸に平行な向き）で平板部３１１を断面視したときの、平板部３１１が変形しにくくすることが可能となる。この結果、平板部３１１が変形することによる水晶素子３００の周波数変動を軽減させることができる。
【００５９】
第四柱部３１２ｄは、平板部３１１の下面の所定の他の一辺と対向している平板部３１１の上面の辺に沿って、平板部３１１の上面に設けられ、平板部３１１、第一柱部３１２ａ、第二柱部３１２ｂおよび第三柱部３１２ｃと一体的に形成されている。従って、第四柱部３１２ｄは、第二柱部３１２ｂとで平板部３１１を挟んだ状態となっている。このようにすることで、一対の励振電極部３２１に電圧が印加され、平板部３１１の一部に屈曲振動が生じても、第二柱部３１２ｂおよび第四柱部３１２ｄとで平板部３１１を挟んだ状態にしているので、平板部３１１が屈曲振動をしにくくすることができ、屈曲振動と厚みすべり振動が結合することにより水晶素子３００の等価直列抵抗値が大きくなることを、低減させることが可能となる。また、第四柱部３１２ｄは、水晶片３１０の上面を平面視して、平板部３１１の所定の一辺に対向する平板部３１１の上面の辺に平行な（Ｚ´軸に平行な向き）の辺の長さが、平板部３１１の所定の一辺と同じ長さ、または、平板部３１１の所定の一辺以上の長さとなっている。このようにすることで、平板部３１１の所定の一辺と平行な向き（Ｚ´軸に平行な向き）で平板部３１１を断面視したときの、平板部３１１が変形しにくくすることが可能となる。この結果、平板部３１１が変形することによる水晶素子３００の周波数変動を軽減させることができる。
【００６０】
貫通穴３１３は、平板部３１１に形成されており、第一貫通穴３１３ａと第二貫通穴３１３ｂとからなる。第一貫通穴３１３ａは、水晶素子３００の下面を平面視して、第一柱部３１２ａと励振電極部３２１との間であって、第一柱部３１２ａに沿うように位置している。第二貫通穴３１３ｂは、水晶素子３００の下面を平面視して、第二柱部３１２ｂと励振電極部３２１との間であって、第二柱部３１２ｂに沿うように位置している。このように貫通穴３１３を平板部３１１に形成することで、一対の励振電極部３２１に電圧を印加したときに、振動変位の大きい平板部３１１の一部をより独立させた状態に近づけることができる。具他的には、振動変位の大きい平板部３１１の一部が、他と接している（連続している）部分をより少なくすることができる。この結果、第一柱部３１２ａおよび第二柱部３１２ｂによる厚みすべり振動への振動阻害を低減させることができ、等価直列抵抗値が大きくなることを低減させることが可能となる。
【００６１】
また、貫通穴３１３は、水晶片３１０（または、水晶素子３００）の下面を平面視して、その開口部が略矩形形状となっている。このとき、特に図面では図示しないが、貫通穴３１３の開口部の四隅は円弧形状となっている。このように、貫通穴３１３の開口部の四隅を円弧形状にし、貫通穴３１３の開口部に丸みをもたせることで、水晶素子３００の外部から応力が加わったときに、貫通穴３１３の開口部に向かう向きに加わる応力が、開口部の四隅に集中することを低減させることが可能となる。この結果、貫通穴３１３の開口部からクラック等の破損が生じることを低減させることができる。
【００６２】
ここで、図９に示したように、水晶片３１０の下面を平面視したとき、第一柱部３１２ａが沿って設けられている平板部３１１の下面の所定の一辺を第一の辺Ｈ３１とし、第一の辺Ｈ３１と対向する辺であって第二柱部３１２ｂが沿って設けられている平板部３１１の下面の所定の他の一辺を第二の辺Ｈ３２とする。また、水晶片３１０の下面を平面視して、第一の辺Ｈ３１に平行な第一柱部３１２ａの辺であって第二柱部３１２ｂを向く第三の辺Ｈ３３とし、第二の辺Ｈ３２に平行な第二柱部３１２ｂの辺であって第一柱部３１２ａを向く辺を第四の辺Ｈ３４とする。また、第一柱部３１２ａに沿って形成されている第一貫通穴３１３ａの開口部の辺であって、第一の辺Ｈ３１に平行な二辺のうち第一柱部３１２ａ側を向く辺を第五の辺Ｈ３５ａとし、第一の辺Ｈ３１に平行な二辺のうち第二柱部３１２ｂ側を向く辺を第六の辺Ｈ３５ｂとする。また、第二柱部３１２ｂに沿って形成されている第二貫通穴３１３ｂの開口部の辺であって、第二の辺Ｈ３２に平行な二辺のうち第一柱部３１２ａ側を向く辺を第七の辺Ｈ３６ａとし、第二の辺Ｈ３２に平行な二辺のうち第二柱部３１２ｂ側を向く辺を第八の辺Ｈ３６ｂとする。
【００６３】
また、振動変位の大きい平板部３１１の一部とは、一対の励振電極部３２１に挟まれている平板部３１１の一部、および、一対の励振電極部３２１に挟まれている平板部３１１の一部の周辺部であり、主振動である厚みすべり振動の振動変位が大きい部分をさしている。具体的には、水晶片３１０（または水晶素子３００）の下面を平面視して、一対の貫通穴３１３に挟まれている平板部３１１の一部、図９では、第六の辺Ｈ３５ｂと第七の辺Ｈ３６ａとで挟まれている平板部３１１の一部となる。
【００６４】
このように、水晶片３１０は、略直方体形状の平板部３１１の下面に、第一柱部３１２ａと第二柱部３１２ｂとが向かい合うように設けられており、平板部３１１の上面に、第三柱部３１２ｃと第四柱部３１２ｄとが向かい合うように設けられている構成となっている。従って、水晶片３１０は、平板部３１１の所定の一辺に垂直な方向（Ｘ軸に平行な向き）で水晶片３１０を断面視すると、第一柱部３１２ａおよび第二柱部３１２ｂにより平板部３１１が両持ちされている両持ち梁と似た構造となっているといえる。このように両持ち梁に似た構造にすることで、このような水晶片３１０を用いた水晶素子３００を水晶デバイスで用いた場合、水晶デバイスの外部から応力を受けた場合に、平板部３１１の中央部で変位する量を、片持ち梁に似た構造の場合と比較して、低減させることが可能となる。この結果、水晶素子３００の周波数をより安定させることができる。
【００６５】
ここで、第二実施形態に係る水晶素子３００で用いる水晶片３１０の寸法について説明する。水晶素子３００は、平面視して、短辺（平板部３１１の下面の所定の一辺に平行な辺）の長さが、０．６〜２．８ｍｍとなっており、長辺（平板部３１１の下面の所定の一辺に垂直な辺）の長さが、０．８〜４．０ｍｍとなっている。従って、平板部３１１は、平面視して、短辺（第一柱部３１２ａが沿って設けられている平板部３１１の所定の一辺）の長さが、０．６〜２．８ｍｍとなっており、長辺（平板部３１１の所定の一辺と交わっている辺）の長さが、０．８〜４．０ｍｍとなっている。平板部３１１は、上下方向の厚みが、５〜８３μｍとなっている。また、第一柱部３１２ａ、第二柱部３１２ｂ、第三柱部３１２ｃおよび第四柱部３１２ｄは、ほぼ同形状となっており、水晶片３１０の下面を平面視して、平板部３１１の所定の一辺に平行な辺の長さが、０．６〜２．８ｍｍとなっており、平板部３１１の所定の一辺に垂直な辺の長さが、０．１３〜１．５ｍｍとなっている。また、第一柱部３１２ａ、第二柱部３１２ｂ、第三柱部３１２ｃおよび第四柱部３１２ｄは、上下方向の厚みが、３０〜１００μｍとなっている。また、貫通穴３１３の開口部は、水晶片３１０の下面を平面視して、略矩形形状となっており、平板部３１１の短辺に平行な辺の長さが０．３〜１．７８ｍｍとなっており、平板部３１１の長辺に平行な辺の長さが０．１３〜１．５ｍｍとなっている。また、貫通穴３１３の四隅は、半径０．００５〜０．１２ｍｍのＲ面取りされた円弧形状となっている。
【００６６】
以上のように、第二実施形態に係る水晶素子３００は、略直方体形状の平板部３１１と、平板部３１１の下面の所定の一辺（第一の辺Ｈ３１）に沿って設けられている略直方体形状の第一柱部３１２ａと、平板部３１１の下面の所定の一辺（第一の辺Ｈ３１）に対向する辺に沿って設けられている略直方体形状の第二柱部３１２ｂと、からなる水晶片３１０と、平板部３１１の上下面に設けられている励振電極部３２１と、第一柱部３１２ａの下面または第二柱部３１２ｂの下面に設けられている引出部３２２と、励振電極部３２１と引出部３２２とを電気的に接続している配線部３２３と、を備え、水晶片３１０の下面を平面視して、第二柱部３１２ｂを向く第一柱部３１２ａの辺と、第一柱部３１２ａを向く第二柱部３１１２ｂの辺と、の距離が、平板部３１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。また、第二実施形態に係る水晶素子３００は、水晶片３１０の下面を平面視して、平板部３１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ３１）に平行な第一柱部３１２ａの二辺間の距離が、平板部３１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっており、平板部３１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ３１）に平行な第二柱部３１２ｂの二辺間の距離が、平板部３１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。このような構成は、第一実施形態に係る水晶素子１００と同様のため、第二実施形態に係る水晶素子３００は、第一実施形態と同様の効果を奏する。
【００６７】
また、第二実施形態に係る水晶素子３００は、水晶素子３００の下面を平面視して、第一柱部３１２ａと励振電極部３２１との間に形成されており、開口部が略矩形形状となっている第一貫通穴３１３ａと、第二柱部３１２ｂと励振電極部３２１との間に形成されており、開口部が略矩形形状となっている第二貫通穴３１３ｂと、を備えており、水晶片３１０の下面を平面視して、第二柱部３１２ｂを向く第一貫通穴３１３ａの辺と、第一柱部３１２ａを向く第二貫通穴３１３ｂの辺との距離が、平板部３１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。また、第二実施形態に係る水晶素子３００は、水晶片３１０の下面を平面視して、平板部３１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ３１）に平行な第一貫通穴３１３ａの二辺間の距離が、平板部３１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっており、平板部３１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ３１）に平行な第二貫通穴３１３ｂの二辺間の距離が、平板部で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。このような構成は、第一実施形態の変形例に係る水晶素子２００と同様のため、第二実施形態に係る水晶素子３００は、第一実施形態と同様の効果を奏する。
【００６８】
また、第二実施形態に係る水晶素子３００は、平板部３１１の下面の所定の一辺（第一の辺Ｈ３１）と対向している平板部３１１の上面の辺に沿って、平板部３１１の上面に設けられている第三柱部３１２ｃと、平板部３１１の下面の所定の他の一辺（第二の辺Ｈ３２）と対向している平板部３１１の上面の辺に沿って、平板部３１１の上面に設けられている第四柱部３１２ｄと、を備えている。従って、第二実施形態に係る水晶素子３００では、平板部３１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ３１）側の縁部で第一柱部３１２ａと第三柱部３１２ｃとで挟みつつ、平板部３１１の所定の他の一辺（第二の辺Ｈ３２）側の縁部で第二柱部３１２ｂと第四柱部３１２ｄとで挟んだ状態となっている。このため、平板部３１１の両主面に設けられている一対の励振電極部３２１に電圧が印加され、平板部３１１の一部に屈曲振動が生じた場合であっても、第一柱部３１２ａと第三柱部３１２ｃとで挟んでいる部分、および、第二柱部３１２ｂと第四柱部３１２ｄとで挟んでいる部分において、屈曲振動を低減させることが可能となる。この結果、屈曲振動と厚みすべり振動が結合することにより水晶素子３００の等価直列抵抗値が大きくなることを、低減させることができる。
【００６９】
なお、本実施形態の図面では、平板部、第一柱部、第二柱部、第三柱部および第四柱部を直方体形状で示しているが、水晶片がフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて形成されている場合には、結晶軸の軸方向によってエッチング速度が異なるため、エッチング残渣が生じ、完全な直方体形状とはならいない。このようにエッチング残渣を踏まえ、略直方体形状としている。
【符号の説明】
【００７０】
１００，２００，３００・・・水晶素子
１１０，２１０，３１０・・・水晶片
１１１，２１１，３１１・・・平板部
１１２ａ，２１２ａ，３１２ａ・・・第一柱部
１１２ｂ，２１２ｂ，３１２ｂ・・・第二柱部
３１２ｃ・・・第三柱部
３１２ｄ・・・第四柱部
２１３，３１３・・・貫通穴
１２０，２２０，３２０・・・金属パターン
１２１，２２１，３２１・・・励振電極部
１２２、２２２、３２２・・・引出部
１２３、２２３、３２３・・・配線部
【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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