(57)【要約】【課題】  従来の圧電振動子では、振動腕部、基部及び支持腕部を一体に形成しており、圧電振動子の長さ方向及び幅方向の小型化が図り難いという問題があった。【解決手段】  本発明の圧電振動子１は、一対の振動棒２、３と基部基板４とが独立して形成され、基部基板４の段差部１１上に振動棒２、３の一部が接合している。そして、段差部１１は、基部基板４表面に対して凸部として形成されている。この構造により、段差部１１が形成された基部基板の厚みＴ１と振動棒２、３の厚みＴ２とにより、振動棒２、３で発生する機械的振動に対処し、支持基板への振動漏れを防止することができる。一方、圧電振動子１は振動棒２、３の下方に配置された基部基板４により支持基板上に支持されている。その結果、圧電振動子１の長さ方向及び幅方向の小型化が実現できる。【選択図】  図１
2007006374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈曲モードで振動し、上面、下面及び側面を有する一対の振動棒と、
表裏面を有し、前記表面側に前記振動棒の一部と接合する段差部が形成された基部基板とを有し、
前記振動棒の下面は前記段差部と接合する支持領域を有し、前記振動棒は前記支持領域と前記段差部との接合により前記基部基板上に支持されていることを特徴とする圧電振動子。
【請求項２】
前記基部基板の裏面側には外部電極と接合する端子電極を有し、前記基部基板は前記端子電極における電気的接続により支持基板上に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子。
【請求項３】
前記基部基板には発振器用の半導体チップを収納する凹部が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧電振動子。
【請求項４】
前記振動棒は水晶から成り、前記基部基板は水晶、シリコンまたはガラスから成ることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の圧電振動子。
【請求項５】
前記振動棒の上下面には一対の溝が形成されており、前記溝の内壁を覆うように電極が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の圧電振動子。
【請求項６】
前記振動棒には前記上下面の間を貫通する貫通孔が形成され、前記振動棒の側面と対向する前記貫通孔の内壁には電極が形成され、且つ前記貫通孔には埋め込み部材が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の圧電振動子。
【請求項７】
前記埋め込み部材は、Ｎｉ、Ｓｎ−Ａｕ合金、ガラスまたはケイ素であることを特徴とする請求項６に記載の圧電振動子。
【請求項８】
表面側に段差部を有する基部基板上に、前記段差部と接合し、前記基部基板上に支持される一対の振動棒とを有する圧電振動子と、
支持基板と前記支持基板上に中空部を形成する柱状部とから成り、前記支持基板に形成された外部電極と前記基部基板の裏面に形成された端子電極との電気的接続により、前記支持基板上に前記圧電振動子を支持するパッケージと、
前記中空部内に前記圧電振動子を収納するように、前記パッケージの柱状部と接合する蓋部とを有することを特徴とする圧電ユニット。
【請求項９】
前記基部基板には発振器用の半導体チップを収納する凹部が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の圧電ユニット。
【請求項１０】
前記中空部内は真空気密状態であることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の圧電ユニット。
【請求項１１】
前記振動棒は上面及び下面を有し、前記振動棒の上下面には一対の溝が形成されており、前記溝の内壁を覆うように電極が形成されていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の圧電ユニット。
【請求項１２】
前記振動棒は上面、下面及び側面を有し、前記振動棒には前記上下面の間を貫通する貫通孔が形成され、前記振動棒の側面と対向する前記貫通孔の内壁には電極が形成され、且つ前記貫通孔には埋め込み部材が形成されていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の圧電ユニット。
【請求項１３】
前記埋め込み部材は、Ｎｉ、Ｓｎ−Ａｕ合金、ガラスまたはケイ素であることを特徴とする請求項１２に記載の圧電ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に組み込まれる小型化した圧電振動子及びその圧電振動子を用いた圧電ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の屈曲振動モードを備えた圧電振動子は、水晶片を加工して形成されている。そして、圧電振動子は、マウント電極が形成された実装基板上に平面実装されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図５に示す如く、圧電振動子９１は、一対の振動腕部９２と、振動腕部９２を繋ぐ基部９３と、基部９３から所定方向に延びる支持腕部９４とで一体に形成されている。振動腕部９２は、厚みを５０〜２００（μｍ）有し、振動周波数に応じて長さ及び幅が設定されている。例えば、振動周波数を３２．７６８（ＫＨｚ）で設計した場合には、振動腕部９２の幅Ｗ５が１００（μｍ）となり、長さＬ５が１６５０（μｍ）となる。尚、振動腕部９２の幅Ｗ５及び長さＬ５は、振動周波数に応じて設計変更される。
【０００４】
支持腕部９４は、基部９３の左右方向に突出したＬ字状の屈曲部９５から振動腕部９２の外側面に沿って平行に形成されている。支持腕部９４のサイズは、長さが振動腕部９２の略半分となり、幅が振動腕部９２と同じかそれ以上となる。そして、支持腕部９４の先端部には端子電極９６が形成され、端子電極９６が実装基板（図示せず）上のマウント電極（図示せず）と導電性接着剤により固着されている。
【０００５】
従来の屈曲振動モードを備えた圧電振動子は、振動腕と基部とを備えて構成されている。振動腕の上下面には溝が形成され、溝の側面を利用して電極が形成されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
図６（Ａ）に示す如く、圧電振動子は水晶振動子１０１であり、水晶振動子１０１は、一対の振動腕部１０２と基部１０３とから成り、振動腕部１０２の一端部は基部１０３に接続されている。振動腕部１０２は上面、下面及び側面を有し、上下面には中立線１０４を挟むように溝１０５が形成されている。そして、振動腕部１０２の幅Ｗ７と溝１０５の幅Ｗ８との関係（Ｗ８／Ｗ７）が、０．３５〜０．９５の範囲内になるように、溝１０５の幅Ｗ８が設計されている。また、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＤ−Ｄ‘線方向の断面図を示している。図示したように、振動腕部１０２の厚みＴ３と溝１０５の厚みＴ４との関係（Ｔ４／Ｔ３）が、０．０１〜０．７９の範囲内になるように、溝１０５の厚みＴ４が設計されている。溝１０５には、電極１０６、１０７が形成されている。この構造により、電気機械変換効率が向上し、等価直列抵抗Ｒが小さく、品質係数値Ｑが高く、更に、容量比の小さい水晶振動子１０１が構成されている。
【特許文献１】特開２００４−３５７１７８号公報（第４−５頁、第１−２図）
【特許文献２】特開２００５−３９７６７号公報（第５−８頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、圧電振動子は、圧電振動子の端子電極と実装基板上のマウント電極との固着により、実装基板上に支持されている。実装基板上に支持された圧電振動子は、パッケージ内へと収納される。そして、近年における携帯電話機等の電子機器の小型化に伴い、圧電振動子が収納されたパッケージが小型化し、圧電振動子の小型化も求められている。
【０００８】
圧電振動子９１では、振動腕部９２と、基部９３と、支持腕部９４とが一体に形成されている。圧電振動子９１は、支持腕部９４の先端部に形成された端子電極９６を介して支持基板上に支持されている。この構造により、振動腕部９２で発生した機械的振動が基部９３及び支持腕部９４により緩衝され、機械的振動が支持基板に漏れることを防止している。しかしながら、基部９３の側面から一対の支持腕部９４を形成し、支持腕部９４は幅Ｗ６を有することで、圧電振動子９１の幅方向の小型化が図れないという問題がある。
【０００９】
また、圧電振動子９１では、基部９３は振動腕部９２及び支持腕部９４を支持する支持強度が必要である。そのため、基部９３は一定領域以上小さくすることが困難であり、圧電振動子９１の長さ方向の小型化が図れないという問題がある。
【００１０】
また、水晶振動子１０１においても、同様に、水晶振動子１０１の幅方向及び長さ方向の小型化が図れないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した各事情に鑑みて成されたものであり、本発明の圧電振動子では、屈曲モードで振動し、上面、下面及び側面を有する一対の振動棒と、表裏面を有し、前記表面側に前記振動棒の一部と接合する段差部が形成された基部基板とを有し、前記振動棒の下面は前記段差部と接合する支持領域を有し、前記振動棒は前記支持領域と前記段差部との接合により前記基部基板上に支持されていることを特徴とする。従って、本発明では、基部基板の段差部上に振動棒を接合することで、接合領域の厚みは基部基板と振動棒により厚くなる。この構造により、基部基板と振動棒の厚みにより振動棒からの振動漏れに対処し、圧電振動子の幅方向及び長さ方向における小型化を実現できる。
【００１２】
また、本発明の圧電振動子では、前記基部基板の裏面側には外部電極と接合する端子電極を有し、前記基部基板は前記端子電極における電気的接続により支持基板上に支持されていることを特徴とする。従って、本発明では、基部基板の質量により、支持基板上に圧電振動子が安定状態で支持され、振動棒からの振動漏れに対処することができる。
【００１３】
また、本発明の圧電振動子では、前記基部基板には発振器用の半導体チップを収納する凹部が形成されていることを特徴とする。従って、本発明では、発振器機能を備えた圧電振動子を実現できる。
【００１４】
また、本発明の圧電振動子では、前記振動棒は水晶から成り、前記基部基板は水晶、シリコンまたはガラスから成ることを特徴とする。従って、本発明では、少なくとも振動棒が水晶から成ることで、振動棒は屈曲モードで振動することができる。
【００１５】
また、本発明の圧電振動子では、前記振動棒の上下面には一対の溝が形成されており、前記溝の内壁を覆うように電極が形成されていることを特徴とする。従って、本発明では、振動棒に効率的に電極を配置し、等価直列抵抗Ｒの小さい圧電振動子が実現できる。
【００１６】
また、本発明の圧電振動子では、前記振動棒には前記上下面の間を貫通する貫通孔が形成され、前記振動棒の側面と対向する前記貫通孔の内壁には電極が形成され、且つ前記貫通孔には埋め込み部材が形成されていることを特徴とする。従って、本発明では、振動棒に貫通孔が形成され、該貫通孔を利用して電極が形成されている。そして、貫通孔には埋め込み部材が形成されている。この構造により、圧電振動子の小型化を実現しつつ、等価直列抵抗Ｒも小さくすることができる。
【００１７】
また、本発明の圧電振動子では、前記埋め込み部材は、Ｎｉ、Ｓｎ−Ａｕ合金、ガラスまたはケイ素であることを特徴とする。従って、本発明では、埋め込み部材として圧電振動子の原材料である水晶と剛性の近い材料、または剛性の高い材料を用いることで、振動棒での電気機械変換効率の低下を防ぎ、等価直列抵抗Ｒが大きくなることを防止できる。
【００１８】
本発明の圧電ユニットでは、表面側に段差部を有する基部基板上に、前記段差部と接合し、前記基部基板上に支持される一対の振動棒とを有する圧電振動子と、支持基板と前記支持基板上に中空部を形成する柱状部とから成り、前記支持基板に形成された外部電極と前記基部基板の裏面に形成された端子電極との電気的接続により、前記支持基板上に前記圧電振動子を支持するパッケージと、前記中空部内に前記圧電振動子を収納するように、前記パッケージの柱状部と接合する蓋部とを有することを特徴とする。従って、本発明では、幅方向及び長さ方向の小型化が実現された圧電振動子が収納され、パッケージ自体の小型化が実現できる。
【００１９】
また、本発明の圧電ユニットでは、前記基部基板には発振器用の半導体チップを収納する凹部が形成されていることを特徴とする。従って、本発明では、発振器機能を備えた圧電ユニットが実現できる。
【００２０】
また、本発明の圧電ユニットでは、前記中空部内は真空気密状態であることを特徴とする。従って、本発明では、圧電振動子の振動周波数の狂いが生じ難く、品質係数値Ｑの高い圧電ユニットが実現できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明では、振動棒と基部基板とが別個に形成され、基部基板上に振動棒の一部が接合されている。そして、基部基板の接合領域は、基部基板表面に対し凸状態の段差部となっている。この構造により、基部基板と振動棒の厚みにより振動棒からの振動漏れに対処し、圧電振動子の幅方向及び長さ方向における小型化が実現できる。
【００２２】
また、本発明では、振動棒の下方に基部基板を配置し、基部基板を介してパッケージ内の支持基板上に圧電振動子が支持されている。この構造により、基部基板の質量を利用し、圧電振動子がパッケージの支持基板上に安定状態で支持される。
【００２３】
また、本発明には、基部基板に形成された凹部に、発振器用の半導体チップを内蔵することができる。この構造により、圧電振動子を組み込んだ圧電ユニットが発振器ユニットとしても応用できる。
【００２４】
また、本発明では、振動棒の上下面に一対の溝が形成されている。この構造により、振動棒に対し効率的に電界が掛かり、等価直列抵抗Ｒの小さい圧電振動子が実現できる。
【００２５】
また、本発明では、振動棒に貫通孔が形成され、貫通孔の内壁に電極が形成されている。そして、貫通孔内には埋め込み部材が形成されている。この構造により、振動棒の機械的強度を低下させることなく、等価直列抵抗Ｒも小さい圧電振動子が実現できる。
【００２６】
また、本発明では、振動棒の厚み方向において振動漏れに対処し、その幅方向及び長さ方向が小型化された圧電振動子を用いることで、圧電ユニット自体の小型化が実現できる。
【００２７】
また、本発明では、パッケージ内を真空気密状態とすることで、圧電振動子の振動周波数の狂いが生じ難く、品質係数値Ｑの高い圧電ユニットが実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、本発明の実施の形態である圧電振動子について、図１〜図２を参照し、詳細に説明する。図１（Ａ）は、本実施の形態の圧電振動子を説明するための斜視図である。図１（Ｂ）は、本実施の形態の圧電振動子に用いる振動棒を説明するための平面図である。図１（Ｃ）は、本実施の形態の圧電振動子の電極構造を説明するための断面図である。図２（Ａ）は、本実施の形態の圧電振動子に用いる振動棒を説明するための平面図である。図２（Ｂ）は、本実施の形態の圧電振動子の電極構造を説明するための断面図である。図２（Ｃ）は、本実施の形態の圧電振動子に用いる振動棒を説明するための平面図である。
【００２９】
図１（Ａ）に示す如く、圧電振動子１は、主に、一対の振動棒２、３と、基部基板４とから構成されている。振動棒２、３及び基部基板４はそれぞれ独立して形成され、振動棒２、３は基部基板４上に接合し、圧電振動子１が形成されている。
【００３０】
振動棒２、３は、幅Ｗ１及び長さＬ１で設計されている。具体的には、振動棒２、３の幅及び長さは、下記の関係式に基づいて、所望の振動周波数に応じて決定される。
【００３１】
【数１】
2007006374.tif 000003
ここで、Ｆは振動周波数（Ｈｚ）、Ｌは振動棒の長さ（ｍ）、Ｗは振動棒の幅（ｍ）、Ｃ‘２２は弾性スチフネス定数（Ｎ／ｍ２）、ρは水晶の密度（ｋｇ／ｍ３）を示している。
【００３２】
振動棒２、３の上面５、６及び下面１５、２３（図１（Ｃ）参照）には、溝７、８、１６、２４（図１（Ｃ）参照）が形成されている。溝７、８、１６、２４は、それぞれ形状（深さ、幅）が等しく形成され、上下面の同一箇所に形成されている。そして、振動棒２、３の一端側には支持領域９、１０が形成されている。支持領域９、１０は、幅Ｗ２及び長さＬ２で設計されている。幅Ｗ２及び長さＬ２は、基部基板４上に振動棒２、３が支持できる領域を有していれば良い。
【００３３】
基部基板４には段差部１１が形成されている。段差部１１は、振動棒２、３の支持領域９、１０と接合し、振動棒２、３が基部基板４上の中空部に支持される。そのため、段差部１１は、少なくとも振動棒２、３の支持領域９、１０と接合する領域を有していれば良い。一方、段差部１１の厚みＴ１は、振動棒２、３で発生した機械的振動エネルギーを減衰させ、パッケージへの振動漏れを防ぐように設計されている。つまり、段差部１１の厚みＴ１と振動棒２、３の支持領域９、１０の厚みＴ２との合計厚み（Ｔ１＋Ｔ２）により振動漏れを防ぐように、段差部１１の厚みＴ１は設計されている。この構造により、振動棒２、３の延在方向（Ｙ軸方向）に基部を形成することなく、振動棒２、３からの振動漏れを防ぐことができる。その結果、振動棒２、３の延在方向長さ（Ｌ１＋Ｌ２）を短くでき、圧電振動子１の長さ方向の小型化が実現できる。尚、基部基板４は、水晶、シリコンまたはガラスから形成されている。そして、基部基板４の質量が振動棒２、３の質量より大きくなることで、支持基板への振動漏れを防ぎ、圧電振動子１が支持基板上へ安定状態で支持される。
【００３４】
図１（Ｂ）に示す如く、振動棒２、３は、例えば、電気軸をＸ軸、機械軸をＹ軸、光軸をＺ軸とした水晶原石の直交座標系において、Ｚ軸平面から１°Ｘ軸方向に回転させたカット角で板状に薄くスライスした水晶ウエハを加工し、形成されている。そのため、振動棒２、３の厚みＴ２は、例えば、１００〜１５０（μｍ）程度の一定の厚みにより形成されている。
【００３５】
具体的には、公知のフォトリソグラフィ技術により、水晶ウエハ１２に振動棒２、３及び振動棒２、３を水晶ウエハに支持する支持バー１３の外形に沿った開口部が設けられたフォトレジストを選択マスクとして形成する。そして、例えば、フッ酸を用いてウエットエッチングを行い、振動棒２、３を形成する。その後、フォトレジストを除去する。尚、このエッチング工程により、振動棒２、３の上下面には溝７、８、１６、２４が形成される。
【００３６】
このとき、図示したように、支持バー１３に支持された振動棒２、３は、２本ずつペアとなるように形成される。そして、ペアとして形成された振動棒２、３が同一の基部基板４上に接合され、圧電振動子１が形成される。この製法により、圧電振動子１を形成する振動棒２、３は、ほぼ同一のエッチング条件、例えば、エッチング時間、エッチング液量等により形成される。そのことで、振動棒２、３は、溝の位置ずれや溝形状のずれによる電気的特性のばらつきが生じ難い構造となる。その結果、所望の振動周波数を有し、品質係数値Ｑの高い圧電振動子１が形成される。
【００３７】
一方、エッチング工程により、水晶ウエハ１２には複数の振動棒が形成される。そして、水晶ウエハ１２には複数の振動棒が離脱しないように支持する支持バー１３が形成されている。振動棒では、支持領域に形成された凹部１４内から延在する部分が支持バー１３と接続し、水晶ウエハ１２に支持されている。この構造により、振動棒が水晶ウエハ１２から離脱する際に、切り欠き部分が凹部１４内に収まり、支持領域から突出することを防止できる。その結果、パッケージサイズが小型化された場合でも、切り欠き部分がパッケージに引っ掛かることのない圧電振動子が形成できる。
【００３８】
図１（Ｃ）に示す如く、振動棒２にはその上下面５、１５に溝７、１６が形成されている。振動棒２の溝７、１６には、溝７、１６の内壁を覆うように同極の電極１７、１８が形成されている。一方、振動棒２の対向する側面１９、２０には、電極１７、１８と極性の異なる電極２１、２２が形成されている。
【００３９】
同様に、振動棒３にはその上下面６、２３に溝８、２４が形成されている。振動棒３の溝８、２４には、電極２１、２２と同極の電極２５、２６が形成されている。一方、振動棒３の対向する側面２７、２８には、電極２５、２６と極性の異なる電極２９、３０が形成されている。そして、各電極は振動棒２、３及び基部基板４に形成された配線を介して、それぞれ同極同士が接続されている。尚、電極及び配線は、例えば、水晶ウエハに対し、クロム（Ｃｒ）をスパッタリングした後に、金（Ａｕ）をスパッタリングし、所望の形状にエッチングすることで形成されている。また、段差部１１上面では、支持領域９、１０に形成された端子電極と段差部１１に形成された端子電極とが電気的に接続している。
【００４０】
具体的には、電極１７、１８、２９、３０を正極とし、電極２１、２２、２５、２６を負極とし、各電極間に直流電圧を印加すると、図示した矢印方向（Ｘ幅方向）に電界ＥＸが発生する。上述したように、溝７、８、１６、２４を利用して電極を形成することで、異極の電極が対向する領域に大きな電界ＥＸが発生し易い。そして、振動棒２、３には、電界ＥＸにより、点線で示した中立線を挟んで伸縮応力が働き、振動棒２、３は屈曲モードで振動する。
【００４１】
つまり、圧電振動子１自体の小型化により、振動棒２、３の幅Ｗ１が狭くなった場合でも、振動棒２、３に形成された溝７、８、１６、２４を利用して各電極１７、１８、２５、２６が形成されることで、等価直列抵抗Ｒの小さい圧電振動子１が実現できる。
【００４２】
図２（Ａ）に示す如く、振動棒３１、３２としては、振動棒３１、３２の上下面を貫通する貫通孔３３、３４が形成されている場合でも良い。貫通孔３３、３４は、振動棒３１、３２に点線で示した中立線３５を中心として対称となるように形成されている。
【００４３】
図２（Ｂ）に示す如く、Ｂ−Ｂ‘線方向の断面では、振動棒３１、３２は貫通孔３３、３４により幅方向（Ｘ軸方向）に分離している。
【００４４】
振動棒３１では、貫通孔３３により形成された内壁３５、３６を覆うように同極の電極３７、３８が形成されている。尚、電極３７、３８は、その一部が振動棒３１の上下面３９、４０まで形成されている。そして、内壁３５、３６に対向する振動棒３１の側面４１、４２には、電極３７、３８と極性の異なる電極４３、４４が形成されている。
【００４５】
同様に、振動棒３２では、貫通孔３４により形成された内壁４５、４６を覆うように同極の電極４７、４８が形成されている。尚、電極４７、４８は、その一部が振動棒３２の上下面４９、５０まで形成されている。そして、内壁４５、４６に対向する振動棒３２の側面５１、５２には、電極４７、４８と極性の異なる電極５３、５４が形成されている。
【００４６】
尚、各電極は振動棒３１、３２等に形成された配線を介して、それぞれ同極同士が接続されている。そして、電極及び配線は、例えば、水晶ウエハに対し、クロム（Ｃｒ）をスパッタリングした後に、金（Ａｕ）をスパッタリングし、所望の形状にエッチングすることで形成されている。
【００４７】
具体的には、電極３７、３８、５３、５４を正極とし、電極４３、４４、４７、４８を負極とし、各電極間に直流電圧を印加すると、図示した矢印方向（Ｘ幅方向）に電界ＥＸが発生する。そして、振動棒３１、３２には、電界ＥＸにより中立線３５（図２（Ａ）参照）を挟んで伸縮応力が働き、振動棒３１、３２は屈曲モードで振動する。上述したように、貫通孔３３、３４を形成することで、振動棒３１、３２の厚み方向（Ｘ軸方向に垂直面）全面に電極３７、３８、４７、４８が形成されている。この構造により、振動棒３１、３２には、振動棒３１、３２が屈曲動作する方向（Ｘ幅方向）に電界ＥＸが発生する。つまり、圧電振動子の小型化により、振動棒３１、３２の幅Ｗ３が狭くなった場合でも、貫通孔３３、３４を形成し振動棒３１、３２の厚みを有効利用することで、電界ＥＸの効率良く発生させる。そして、電気機械変換効率を劣化することを防ぎ、等価直列抵抗Ｒの小さい圧電振動子を形成することができる。
【００４８】
ここで、貫通孔３３、３４は、以下の製造方法により形成される。水晶ウエハの両面にクロム（Ｃｒ）をスパッタリングした後に、金（Ａｕ）をスパッタリングし、エッチングマスクとして用いる金属層を形成する。そして、例えば、公知のフォトリソグラフィ技術により、貫通孔３３、３４が形成される領域に開口部が形成されるように、金属層を選択的に除去する。その後、例えば、フッ酸を用いてウエットエッチングにより、水晶ウエハの両面から貫通孔３３、３４を形成する。本実施の形態では、貫通孔３３、３４とすることで、水晶ウエハの上下面から溝を形成する場合と比較すると、エッチング時間、エッチング液量等のエッチング条件のばらつきによる溝形状のずれ（溝幅、溝深さ）を考慮する必要がない。また、水晶ウエハの両面からエッチングすることで、振動棒３１、３２の貫通孔３３、３４の大きさを等しくすることができる。この構造により、圧電振動子は、溝形状のずれによる電気的特性のばらつきが生じ難い構造となる。その結果、容易な製造方法により、所望の振動周波数を有する圧電振動子を形成でき、歩留まりも向上させることができる。尚、貫通孔３３、３４のみを形成する場合だけでなく、振動棒の外形を形成する際に、同時に貫通孔３３、３４を形成する場合でもよい。
【００４９】
更に、貫通孔３３、３４では、貫通孔３３、３４に形成された電極間には、Ｎｉ、Ｓｎ−Ａｕ合金、低融点ガラス、ケイ素等から成る埋め込み部材５５、５６が形成されている。ここで、低融点ガラスから成る埋め込み部材５５、５６は以下の製法により形成される。先ず、液体状態の低融点ガラスは、液体の表面張力が利用され、貫通孔３３、３４間に充填される。そして、低融点ガラスが貫通孔３３、３４間で固化した後、熱処理を行うことで、低融点ガラスは貫通孔３３、３４内に、ほぼ一定形状で硬化する。尚、ケイ素も低融点ガラスと同様な方法により貫通孔３３、３４を埋設する。また、ＮｉやＳｎ−Ａｕ合金は、電極３７、３８、４７、４８を利用し、メッキ処理により貫通孔３３、３４を埋設する。
【００５０】
この構造により、振動棒３１、３２の貫通孔３３、３４には埋め込み部材５５、５６が形成され、振動棒３１、３２の屈曲モードの振動が乱れ、等価直列抵抗Ｒが大きくなることを防止できる。具体的には、埋め込み部材５５、５６として水晶よりも剛性が高いＮｉやＳｎ−Ａｕ合金を用いる場合には、水晶による埋め込み部材が形成された場合よりも等価直列抵抗Ｒが小さくなる。一方、埋め込み部材５５、５６として水晶よりも剛性が低い低融点ガラスやケイ素を用いる場合には、水晶による埋め込み部材が形成された場合よりも等価直列抵抗Ｒが大きくなる。例えば、同一構造の振動腕部で比較すると、等価直列抵抗Ｒは、Ｎｉの場合は２１．４（ｋΩ）、Ｓｎ−Ａｕ合金の場合は３３．８（ｋΩ）、水晶の場合は４７．５（ｋΩ）、ケイ素の場合は７９．３（ｋΩ）である。つまり、埋め込み部材５５、５６の剛性が、水晶とほぼ同等か、高いものを用いることで、等価直列抵抗Ｒを小さくすることができる。しかしながら、埋め込み部材５５、５６として、貫通孔３３、３４への充填時における液体状態での取り扱い性、貫通孔３３、３４内での硬化形状等、種々の要素を考慮し、埋め込み部材５５、５６を選択することができる。
【００５１】
尚、圧電振動子を構成する基部基板は、図１（Ａ）に示す基部基板４の構造と同様であるので、その構造の説明は図１（Ａ）の説明を参照し、ここではその説明を割愛する。また、振動棒３１、３２の幅Ｗ３及び長さＬ３は、図１（Ａ）に示す振動棒２、３と同様に、上記の関係式に基づいて、所望の振動周波数に応じて決定される。
【００５２】
図２（Ｃ）に示す如く、振動棒５７、５８には、それぞれ３個ずつ貫通孔５９〜６４が形成されている。貫通孔５９〜６４の幅は振動棒５７、５８に点線で示した中立線６９を中心として対称となるように形成されている。そして、図２（Ａ）の場合と同様に、貫通孔５９〜６４の内壁には電極が形成され、貫通孔５９〜６４には埋め込み部材が形成されている。埋め込み部材としては、Ｎｉ、Ｓｎ−Ａｕ合金、低融点ガラス、ケイ素等である。振動棒５７、５８に複数の貫通孔５９〜６４を形成する構造では、個々の貫通孔５９〜６４は、図２（Ａ）に示す貫通孔３３、３４よりも、その延在方向の長さは短くなる。そして、振動棒５７、５８の貫通孔５９〜６４が形成される領域では、貫通孔５９〜６４間に水晶の一体領域６５〜６８を有し、振動棒５７、５８は梯子形状となる。つまり、振動棒５７、５８では、一体領域６５〜６８が一定間隔で配置され、埋め込み部材が一定間隔で形成されている。この構造により、振動棒５７、５８での電極形成領域を増大させる一方で、振動棒５７、５８での機械的強度を更に向上させることができる。
【００５３】
また、貫通孔５９〜６４間に一体領域６５〜６８を有することで、個々の貫通孔５９〜６４が小さくなる。上述したように、貫通孔５９〜６４には、先ず、液体状態の材料を充填するが、表面張力により液体漏れが起こり難い構造となる。その結果、貫通孔５９〜６４に確実に埋め込み部材を形成することができる。また、メッキ処理により埋め込み部材を形成する場合には、貫通孔５９〜６４が小さくなることで、メッキ処理時間を短縮させることができる。
【００５４】
尚、圧電振動子を構成する基部基板は、図１（Ａ）に示す基部基板４の構造と同様であるので、その構造の説明は図１（Ａ）の説明を参照し、ここではその説明を割愛する。また、振動棒５７、５８の幅Ｗ４及び長さＬ４は、図１（Ａ）に示す振動棒２、３と同様に、上記の関係式に基づいて、所望の振動周波数に応じて決定される。
【００５５】
次に、本発明の実施の形態である圧電ユニットについて、図３〜図４を参照し、詳細に説明する。図３（Ａ）は、本実施の形態である圧電ユニットを説明するための斜視図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示す圧電ユニットを説明するための断面図である。図４は、圧電ユニットを構成する基部基板を説明するための斜視図である。
【００５６】
図３（Ａ）に示す如く、圧電ユニット７１は、主に、パッケージ７２、圧電振動子１、蓋７３とから構成されている。
【００５７】
パッケージ７２は、支持基板７４と柱状部７５とから構成され、例えば、セラミックやガラスエポキシ等の絶縁材料から形成されている。柱状部７５は支持基板７４の外周近傍を取り囲むように、環状に形成されている。この構造により、支持基板７４上には、柱状部７５で囲まれた中空部が形成されている。尚、支持基板７４と柱状部７５とは、各々別個に形成された部材を接着剤で固着した場合でも、支持基板７４と柱状部７５とがあらかじめ一体化した場合でも良い。
【００５８】
支持基板７４上の中央領域には、金メッキ等により外部電極７６、７７が形成され、例えば、外部電極７６は正極であり、外部電極７７は負極である。尚、外部電極７６、７７は、支持基板７４上に形成された配線層（図示せず）や支持基板７４に形成されたスルーホールを介してパッケージ７２外部の電極と電気的に接続する。
【００５９】
圧電振動子１は、図１（Ａ）を用いて上述したように、一対の振動棒２、３と、基部基板４等から構成されている。そして、その構造及び特徴等は図１（Ａ）の説明を参照とし、ここではその説明を割愛する。尚、圧電振動子の振動棒として、図２（Ａ）及び（Ｃ）に示した振動棒３１、３２、５７、５８を用いる場合でも良い。
【００６０】
図３（Ｂ）に示すように、基部基板４の裏面に形成された正極用の端子電極７８は、例えば、半田ペースト、Ａｇペースト等の導電性接着剤７９または金属拡散接合により、支持基板７４上の外部電極７６と固着されている。図示していないが、同様に、基部基板４の裏面に形成された負極用の端子電極は、導電性接着剤または金属拡散接合により、支持基板７４上の外部電極７７と固着されている。この構造により、圧電振動子１は支持基板７４上の中空部に２点固着状態で支持されている。つまり、圧電振動子１は、振動棒２、３の下方に配置された基部基板４の裏面により支持基板７４上に支持されることで、圧電振動子１の幅方向の小型化が実現できる。その結果、パッケージ７２の幅方向の小型化も実現できる。尚、図１（Ａ）を用いて上述したように、圧電振動子１の長さ方向も小型化できるので、パッケージ７２の長さ方向も小型化することができる。
【００６１】
蓋７３は、透明なガラス板から形成されている。蓋７３は、パッケージ７２の柱状部７５上に、中空部を真空密閉状態とするように接着剤により固着されている。蓋７３として透明なガラス板を用いることで、中空部内を目視することも可能となり、蓋７３と柱状部７５との接着状態も目視で検査することができる。尚、柱状部７５上に蓋７３を固着する際に、中空部内にガスが発生する場合もある。この場合には、支持基板７４に点線で示した孔８０からガスを除去した後に、孔８０を封止することで、中空部を真空密閉状態とすることができる。
【００６２】
図４に示す如く、基部基板４の段差部１１が形成されている側には、凹部８１が形成されている。凹部８１は、発振器用の半導体チップが収納できる大きさの開口部である。本実施の形態では、圧電ユニット７１は、発振回路を構成する半導体チップを凹部８１に組み込むことで、発振器ユニットとして用いることができる。尚、上述したように、基部基板の凹部８１を利用して、圧電振動子１に発振器用の半導体チップを内蔵する場合には、蓋７３の中空部側に遮光性接着性樹脂を塗布することで、中空部内への光の侵入を防止することも可能である。
【００６３】
本実施の形態では、独立して形成された振動棒が基部基板上に支持された圧電振動子の場合について説明したが、この場合に限定するものではない。例えば、振動棒が音叉形状に一体に形成され、基部基板上に支持された場合でも良い。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の形態における（Ａ）圧電振動子を説明するための斜視図であり、（Ｂ）圧電振動子を説明するための平面図であり、（Ｃ）圧電振動子の電極構造を説明するための断面図である。
【図２】本発明の実施の形態における（Ａ）圧電振動子を説明するための平面図であり、（Ｂ）圧電振動子の電極構造を説明する断面図であり、（Ｃ）圧電振動子を説明するための平面図である。
【図３】本発明の実施の形態における（Ａ）圧電ユニットを説明するための斜視図であり、（Ｂ）圧電ユニットを説明するための断面図である。
【図４】本発明の実施の形態における圧電ユニットに用いられる基部基板を説明するための斜視図である。
【図５】従来の圧電振動子を説明するための平面図である。
【図６】従来の（Ａ）圧電振動子を説明するための平面図であり、（Ｂ）（Ａ）に示す圧電振動子のＤ−Ｄ‘線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１  圧電振動子
２、３  振動棒
４  基部基板
７、８、１６、２４  溝
９、１０  支持領域
１１  段差部
１７、１８、２１、２２、２５、２６、２９、３０  電極
７１  圧電ユニット
７２  パッケージ
７３  蓋
７４  支持基板
７５  柱状部
８１  凹部
【図１】
2007006374.tif 000004
【図２】
2007006374.tif 000005
【図３】
2007006374.tif 000006
【図４】
2007006374.tif 000007
【図５】
2007006374.tif 000008
【図６】
2007006374.tif 000009