(57)【要約】【課題】ＣＩ値が小さく、近傍のスプリアスを抑圧した高周波の小型圧電振動素子を基本波で実現する。【解決手段】圧電振動素子１は、矩形の振動部１２、及び厚肉部１３を有する圧電基板１０と、励振電極２５ａ、２５ｂと、リード電極２７ａ、２７ｂと、を備えている。厚肉部１３は、第４の厚肉部１４、第３の厚肉部１５、第１の厚肉部１６及び第２の厚肉部と、を備えている。第３の厚肉部１５は、第３の傾斜部１５ｂと、第３の厚肉部本体１５ａと、を備えており、第３の厚肉部１５には、少なくとも一つのスリット２０が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動部と、
前記振動部の第１の外縁に沿って前記振動部と一体的に設けられ、前記振動部よりも厚みが厚い第１の厚肉部と、
前記第１の外縁と対峙する前記振動部の第２の外縁に沿って前記振動部と一体的に設けられ、前記振動部よりも厚みが厚い第２の厚肉部と
を含む基板を備え、
前記第１の厚肉部は、前記振動部の一方の主面よりも突出して設けられ、
前記第２の厚肉部は、前記振動部の一方の主面に対する裏側の主面よりも突出して設けられていることを特徴とする振動素子。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１の外縁及び前記第２の外縁のそれぞれの一方の端部の間を結んでいる前記振動部の第３の外縁に沿って、前記振動部と一体的に、前記振動部よりも厚みが厚い第３の厚肉部が設けられていることを特徴とする振動素子。
【請求項３】
請求項２において、
前記第１の外縁及び前記第２の外縁のそれぞれの他方の端部の間を結んでいる前記振動部の第４の外縁に沿って、前記振動部と一体的に、前記振動部よりも厚みが厚い第４の厚肉部が設けられていることを特徴とする振動素子。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項において、
前記基板は、回転Ｙカット水晶基板であることを特徴とする振動素子。
【請求項５】
請求項４において、
前記第３の厚肉部は、前記振動部を基準にして平面視で、＋Ｘ軸側にあることを特徴とする振動素子。
【請求項６】
請求項５において、
前記第４の厚肉部は、前記振動部を基準にして平面視で、−Ｘ軸側にあることを特徴とする振動素子。
【請求項７】
請求項５又は６において、
前記第３の厚肉部は、前記振動部と連設している一方の端縁から他方の端縁に向かって離間するにつれて厚みが増加している傾斜部と、
当該傾斜部の前記他方の端縁に連設する厚肉部本体と、を含むことを特徴とする振動素子。
【請求項８】
請求項７において、
前記第３の厚肉部には、少なくとも一つのスリットが設けられていることを特徴とする振動素子。
【請求項９】
請求項８において、
前記スリットは、前記傾斜部と前記厚肉部本体との境界部に沿って前記厚肉部本体に設けられていることを特徴とする振動素子。
【請求項１０】
請求項８において、
前記スリットは、前記傾斜部内に前記振動部の前記第３の外縁から離間して配置されていることを特徴とする振動素子。
【請求項１１】
請求項８において、
前記スリットは、
前記厚肉部本体に配置されている第１のスリットと、
前記傾斜部内に前記振動部の前記第３の外縁から離間して配置されている第２のスリットと、を含むことを特徴とする振動素子。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記第１のスリットは、
前記傾斜部と前記厚肉部本体との前記境界部に沿って前記厚肉部本体に配置されていることを特徴とする振動素子。
【請求項１３】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の振動素子と、
前記振動素子を収容するパッケージと、を備えていることを特徴とする振動子。
【請求項１４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の振動素子と、
電子部品と、をパッケージに備えていることを特徴とする電子デバイス。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記電子部品は、可変容量素子、サーミスター、インダクター及びコンデンサーの少なくとも何れかであることを特徴とする電子デバイス。
【請求項１６】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の振動素子と、
前記振動素子を励振する発振回路と、をパッケージに備えていることを特徴とする電子デバイス。
【請求項１７】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の振動素子を備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項１８】
請求項１６に記載の電子デバイスを備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項１９】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の振動素子を備えていることを特徴とする移動体。
【請求項２０】
振動部と、前記振動部の、対峙する第１の外縁及び第２の外縁に沿って前記振動部と一体的に設けられ、前記振動部の一方の主面よりも突出し前記振動部より厚みが厚い第１の厚肉部及び、前記振動部の一方の主面に対する裏側の主面よりも突出し、前記振動部より厚みが厚い第２の厚肉部と、を含む振動素子の製造方法であって、
基板を準備する工程と、
前記基板エッチング加工することによって前記第１の厚肉部及び前記第２の厚肉部を形成する厚肉部形成工程と、
前記基板をエッチング加工することによって前記振動素子の外形を形成する振動素子外形形成工程と、
前記振動素子に電極を形成する電極形成工程と、を含むことを特徴とする振動素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚みすべり振動モードを励振する振動子に関し、特に所謂逆メサ型構造を有する振動素子、振動子、電子デバイス、振動子を用いた電子機器、振動子を用いた移動体、および振動素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
振動子の一例であるＡＴカット水晶振動子は、励振する主振動の振動モードが厚みすべり振動であり、小型化、高周波数化に適し、且つ周波数温度特性が優れた三次曲線を呈するので、圧電発振器、電子機器等の多方面で使用されている。
近年、ＡＴカット水晶振動子の更なる高周波数化が望まれており、これに伴いＡＴカット水晶振動子に用いられている振動片の振動部をさらに薄くする必要が生じてきた。しかしながら、振動部が薄くなることにより、当該振動部の強度が弱くなり、耐衝撃特性などの劣化を生じる虞があった。
これに対応するため、例えば特許文献１に示すような、水晶基板の両主面であって表裏面で対向するように凹陥部（振動部）を形成することにより、高周波化を図った所謂逆メサ構造のＡＴカット振動子が開示されている。詳述すれば、振動部のＸ軸方向に第３の厚肉部が設けられ、振動部を挟むように、Ｚ軸方向の外辺に沿って第３の厚肉部の両端部から延在する第１の厚肉部、および第２の厚肉部が設けられている構成である。水晶基板にはＸロング基板が用いられ、凹陥部に形成された振動部の平坦性が確保された領域に励振電極が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２６４４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のような逆メサ構造のＡＴカット振動子の形成には、一般的にエッチング加工が用いられるが、Ｚ軸方向に設けられた第１の厚肉部、および第２の厚肉部と振動部との境界には、エッチング残渣（「ヒレ」ともいう）が発生する。このエッチング残渣が生じることにより、振動部の有効面積が小さくなり、主振動のＣＩ値、近接するスプリアスＣＩ値比（＝ＣＩｓ／ＣＩｍ、ここでＣＩｍは主振動のＣＩ値、ＣＩｓはスプリアスのＣＩ値で、規格の一例は１．８以上）等が要求を満たせないという問題があることが判明した。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例の振動素子は、振動部と、前記振動部の第１の外縁に沿って前記振動部と一体的に設けられ、前記振動部よりも厚みが厚い第１の厚肉部と、前記第１の外縁と対峙する前記振動部の第２の外縁に沿って前記振動部と一体的に設けられ、前記振動部よりも厚みが厚い第２の厚肉部とを含む基板を備え、前記第１の厚肉部は、前記振動部の一方の主面よりも突出して設けられ、前記第２の厚肉部は、前記振動部の一方の主面に対する裏側の主面よりも突出して設けられていることを特徴とする。
【０００７】
この構成の振動素子によれば、第１の厚肉部が振動部の一方の主面よりも突出して設けられ、さらに第２の厚肉部が振動部の裏側の主面よりも突出して設けられている。従って、エッチング残渣の生じない側の主面を選択して第１の厚肉部および第２の厚肉部を設けることが可能となり、振動部の有効面積を大きくすることができる。これにより、主振動のＣＩ値、近接するスプリアスＣＩ値比（＝ＣＩｓ／ＣＩｍ、ここでＣＩｍは主振動のＣＩ値、ＣＩｓはスプリアスのＣＩ値で、規格の一例は１．８以上）等が向上するという効果がある。さらに、第１の厚肉部および第２の厚肉部が設けられているため振動部の支持が強固となり、振動、衝撃等に強い振動素子が得られるという効果がある。
【０００８】
［適用例２］上記適用例の振動素子において、前記第１の外縁及び前記第２の外縁のそれぞれの一方の端部の間を結んでいる前記振動部の第３の外縁に沿って、前記振動部と一体的に、前記振動部よりも厚みが厚い第３の厚肉部が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、振動部の三方の外縁に沿って第１の厚肉部から第３の厚肉部が設けられていることから、さらに振動部の支持が強固となり、振動、衝撃等に強い振動素子が得られるという効果がある。
【００１０】
［適用例３］上記適用例の振動素子において、前記第１の外縁及び前記第２の外縁のそれぞれの他方の端部の間を結んでいる前記振動部の第４の外縁に沿って、前記振動部と一体的に、前記振動部よりも厚みが厚い第４の厚肉部が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、振動部の四方の外縁に沿って、換言すれば振動部を囲むように第１の厚肉部から第４の厚肉部が設けられていることから、振動部の支持がさらに強固となり、振動、衝撃等がより強い振動素子を得ることができるという効果がある。
【００１２】
［適用例４］上記適用例のいずれか一例の振動素子において、前記基板は、回転Ｙカット水晶基板であることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、上記の切断角度で切り出された水晶基板を用いて、振動素子を構成することにより、要求仕様の振動素子を、より適したカットアングルで構成することが可能であり、且つ仕様に沿った周波数温度特性を有し、ＣＩ値が小さく、ＣＩ値比の大きな高周波振動素子が得られるという効果がある。
【００１４】
［適用例５］上記適用例の振動素子において、前記第３の厚肉部は、前記振動部を基準にして平面視で、＋Ｘ軸側にあることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、Ｘ軸方向の寸法がＺ’軸方向の寸法より大きい、所謂Ｘロングの振動素子が構成できるという利点がある。
【００１６】
［適用例６］上記適用例の振動素子において、前記第４の厚肉部は、前記振動部を基準にして平面視で、−Ｘ軸側にあることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、Ｘ軸方向の寸法がＺ’軸方向の寸法より大きい、所謂Ｘロングの振動素子が構成できるという利点がある。
【００１８】
［適用例７］上記適用例の振動素子において、前記第３の厚肉部は、前記振動部と連設している一方の端縁から他方の端縁に向かって離間するにつれて厚みが増加している傾斜部と、当該傾斜部の前記他方の端縁に連設する厚肉部本体と、を含むことを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、振動変位を振動部に閉じ込めることが可能であり、且つ振動部の保持が容易になるという効果がある。
【００２０】
［適用例８］上記適用例の振動素子において、前記第３の厚肉部には、少なくとも一つのスリットが設けられていることを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、第３の厚肉部に少なくとも一つのスリットを形成することにより、接着・固定に起因する応力の広がりを抑圧できるので、周波数温度特性、ＣＩ温度特性、及び周波数エージング特性に優れた振動素子が得られるという効果がある。
【００２２】
［適用例９］上記適用例の振動素子において、前記スリットは、前記傾斜部と前記厚肉部本体との境界部に沿って前記厚肉部本体に設けられていることを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、傾斜部と厚肉部本体との境界部に沿った厚肉部本体の内に、スリットが設けられているので、圧電振動素子を接着・固定する際に生じる応力の広がりを抑圧することができる。そのため、周波数温度特性、ＣＩ温度特性、及び周波数エージング特性の優れ圧電振動素子が得られるという効果がある。
【００２４】
［適用例１０］上記適用例の振動素子において、前記スリットは、前記傾斜部内に前記振動部の前記第３の外縁から離間して配置されていることを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、スリットが傾斜部内に、振動部の第３の外縁から離間して配置されているので、スリットの形成が容易であり、振動素子を接着・固定する際に生じる応力の広がりを抑圧することができるので、周波数温度特性、及びＣＩ温度特性の優れ振動素子が得られるという効果がある。
【００２６】
［適用例１１］上記適用例の振動素子において、前記スリットは、前記厚肉部本体に配置されている第１のスリットと、前記傾斜部内に前記振動部の前記第３の外縁から離間して配置されている第２のスリットと、を含むことを特徴とする。
【００２７】
この構成によれば、振動部と厚肉部本体との間に２個のスリットが設けられているので、振動素子を接着・固定する際に生じる応力の広がりをよりよく抑圧することができ、周波数再現性、周波数温度特性、ＣＩ温度特性、及び周波数エージング特性に優れ振動素子が得られるという効果がある。
【００２８】
［適用例１２］上記適用例の振動素子において、前記第１のスリットは、前記傾斜部と前記厚肉部本体との前記境界部に沿って前記厚肉部本体に配置されていることを特徴とする。
【００２９】
この構成によれば、振動素子を接着・固定する際に生じる応力の広がりを抑圧することができ、周波数温度特性、ＣＩ温度特性に優れ振動素子が得られるという効果がある。
【００３０】
［適用例１３］本適用例の振動子は、上記適用例のいずれか一例の振動素子と、前記振動素子を収容するパッケージと、を備えていることを特徴とする。
【００３１】
この構成によれば、第１の厚肉部および第２の厚肉部が設けられているため振動部を含む振動部の支持が強固となり、振動、衝撃等に強い振動素子を備えていることから、振動子の耐振動性、耐衝撃性を向上させることができる。また、高周波で基本波の振動子が小型化されると共に、接着・固定に起因する応力の抑圧が可能であるため、周波数再現性、周波数温度特性、ＣＩ温度特性、及び周波数エージング特性に優れた振動子が得られるという効果がある。更に、主振動のＣＩ値を小さく、主振動のＣＩ値に対する近接したスプリアスのＣＩ値の比、即ちＣＩ値比の大きな振動素子が得られ、且つ容量比の小さな振動子が得られるという効果がある。
【００３２】
［適用例１４］本適用例の電子デバイスは、上記適用例のいずれか一例の振動素子と、電子部品と、をパッケージに備えていることを特徴とする。
【００３３】
この構成によれば、客先の要求に基づいて電子デバイスを選定することにより、上記適用例の振動素子の特徴を生かせることができ、例えば周波数再現性、周波数温度特性、エージング特性が優れ、小型で且つ高周波（例えば４９０ＭＨｚ帯）の電子デバイスが得られるという効果がある。
また、振動素子と電子部品（例えばサーミスター）とを、パッケージに収容した電子デバイスを構成する。感温素子であるサーミスターが圧電振動素子の極めて近くに配置されているので、圧電振動素子の温度変化を素早く感知できるという効果がある。また、電子部品を内蔵することにより、使用する機器側の負担を軽減できるという効果がある。
【００３４】
［適用例１５］上記適用例の電子デバイスにおいて、前記電子部品は、可変容量素子、サーミスター、インダクター及びコンデンサーの少なくとも何れかであることを特徴とする。
【００３５】
この構成によれば、可変容量素子、サーミスター、インダクター、コンデンサーのうちの何れかを用いて電子デバイス（振動デバイス）を構成すると、要求仕様の電子デバイスに適したデバイスが、小型、且つ低コストで実現できるという効果がある。
【００３６】
［適用例１６］本適用例の電子デバイスは、上記適用例のいずれか一例の振動素子と、前記振動素子を励振する発振回路と、を前記パッケージに備えていることを特徴とする。
【００３７】
この構成によれば、客先の要求に基づいて電子デバイスを選定することにより、上記適用例の振動素子の特徴を活かせることができ、例えば周波数再現性、周波数温度特性、エージング特性が優れ、小型で且つ高周波（例えば４９０ＭＨｚ帯）の電子デバイスが得られるという効果がある。また、振動デバイスは基本波の振動素子を用いているので、容量比が小さく、周波数可変幅が広がる。更に、Ｓ／Ｎ比の良好な電圧制御型発振器が得られるという効果がある。
【００３８】
［適用例１７］本適用例の電子機器は、上記適用例のいずれか一例の振動素子を備えていることを特徴とする。
【００３９】
この構成によれば、上記適用例の振動子を電子機器に用いることにより、高周波で周波数安定度に優れ、Ｓ／Ｎ比の良好な基準周波数源を備えた電子機器が構成できるという効果がある。
【００４０】
［適用例１８］本適用例の電子機器は、上記適用例の電子デバイスを備えていることを特徴とする。
【００４１】
この構成によれば、上記適用例の電子デバイスを電子機器に用いることにより、高周波で周波数安定度に優れ、Ｓ／Ｎ比の良好な基準周波数源を備えた電子機器が構成できるという効果がある。
【００４２】
［適用例１９］本適用例の移動体は、上記適用例のいずれか一例の振動素子を備えていることを特徴とする。
【００４３】
この構成によれば、移動体に用いられている振動素子が、振動、衝撃等に強い振動素子であることから、耐振動性、耐衝撃性を向上させた移動体を構成できるという効果がある。また、高周波で周波数安定度に優れ、Ｓ／Ｎ比の良好な基準周波数源を備えた移動体が構成できるという効果がある。
【００４４】
［適用例２０］本適用例の振動素子の製造方法は、振動部と、前記振動部の、対峙する第１の外縁及び第２の外縁に沿って前記振動部と一体的に設けられ、前記振動部の一方の主面よりも突出し前記振動部より厚みが厚い第１の厚肉部及び、前記振動部の一方の主面に対する裏側の主面よりも突出し、前記振動部より厚みが厚い第２の厚肉部と、を含む基板を備えた振動素子の製造方法であって、基板を準備する工程と、前記基板をエッチング加工することによって前記第１の厚肉部及び前記第２の厚肉部を形成する厚肉部形成工程と、前記基板をエッチング加工することによって前記振動素子の外形を形成する振動素子外形形成工程と、前記振動素子に電極を形成する電極形成工程と、を含むことを特徴とする。
【００４５】
この製造方法によれば、簡便な加工工程を用いることで上記適用例の振動素子を製造することが可能となる。例えば、表裏主面の任意の位置に所望の厚肉部を形成することにより、振動部を含む振動部の支持が強固であり、振動、衝撃等に強い振動素子を簡単に製造することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】第１の実施形態例の圧電振動素子の構造を示した概略図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）はＰ−Ｐ断面を＋Ｘ軸方向から見た断面図であり、（ｃ）はＱ−Ｑ断面を＋Ｚ’方向からみた断面図であり、（ｄ）、（ｅ）、及び（ｆ）はスリット形状の変形例を示すＱ−Ｑ断面を＋Ｚ’方向から見た断面図。
【図２】ＡＴカット水晶基板と結晶軸との関係を説明する図。
【図３】第１の実施形態例の圧電振動素子の変形例を示す平面図。
【図４】第１の実施形態例の圧電振動素子の他の変形例を示す平面図。
【図５】第２の実施形態例の圧電振動素子の構造を示した概略図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）はＰ−Ｐ断面を＋Ｘ軸方向からみた断面図であり、（ｃ）はＱ−Ｑ断面を＋Ｚ’方向からみた断面図。
【図６】第３の実施形態例の圧電振動素子の構造を示した概略図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）はＰ−Ｐ断面を＋Ｘ軸方向からみた断面図であり、（ｃ）はＱ−Ｑ断面を＋Ｚ’方向からみた断面図。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、第３の実施形態例の変形例の構成を示す平面図。
【図８】第４の実施形態例の圧電振動素子の構造を示した概略図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）はＰ−Ｐ断面を＋Ｘ軸方向から見た断面図であり、（ｃ）はＱ−Ｑ断面を＋Ｚ’軸方向からみた断面図であり、（ｄ）、（ｅ）、及び（ｆ）はスリット形状の変形例を示すＱ−Ｑ断面を＋Ｚ’方向から見た断面図。
【図９】（ａ）はリード電極とパッド電極の構成を示す平面図であり、（ｂ）は励振電極の構成を示す平面図。
【図１０】第４の実施形態例の圧電振動素子の変形例を示す平面図。
【図１１】第４の実施形態例の圧電振動素子の他の変形例を示す平面図。
【図１２】第５の実施形態の圧電振動素子の構造を示した概略図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）はＰ−Ｐ断面を＋Ｘ軸方向からみた断面図であり、（ｃ）はＱ−Ｑ断面を＋Ｚ’軸方向からみた断面図。
【図１３】第６の実施形態の圧電振動素子の構造を示した概略図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）はＰ−Ｐ断面を＋Ｘ軸方向からみた断面図であり、（ｃ）はＱ−Ｑ断面を＋Ｚ’軸方向からみた断面図。
【図１４】第６の実施形態例の圧電振動素子の変形例の構成を示す平面図。
【図１５】第４の実施形態例の圧電振動素子の変形例の構成を示す平面図。
【図１６】圧電基板の外形及びスリットの形成工程を示す概略製造工程図。
【図１７】圧電振動素子の励振電極及びリード電極の形成工程を示す概略製造工程図。
【図１８】圧電振動素子の励振電極及びリード電極の他の形成工程を示す概略製造工程図。
【図１９】（ａ）はエッチングにより形成された凹陥部の平面図であり、（ｂ）〜（ｅ）は凹陥部及び溝部のＸ軸方向の一断面の切り口（切断面）を説明する図。
【図２０】（ａ）はエッチングにより形成された凹陥部の平面図であり、（ｂ）〜（ｅ）は凹陥部及び溝部のＺ’軸方向の一断面の切り口を説明する断面図。
【図２１】（ａ）は第１の実施形態例の圧電振動素子の構成を示す斜視図、（ｂ）は図１のＱ−Ｑ断面を−Ｚ’軸方向からみた断面図。
【図２２】第１の実施形態例の圧電振動素子の変形例を示す図であり、図１のＱ−Ｑ断面を−Ｚ’軸方向からみた断面図。
【図２３】圧電振動子の構成を示す図であって、（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は蓋部を除いた平面図。
【図２４】圧電振動子の変形例の構成を示す縦断面図。
【図２５】電子デバイス（圧電デバイス）の縦断面図。
【図２６】電子デバイス（圧電デバイス）の、（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は平面図。
【図２７】電子デバイスの変形例の縦断面図。
【図２８】電子機器の模式図。
【図２９】電子機器の一例としてのモバイル型のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図。
【図３０】電子機器の一例としての携帯電話機の構成を示す斜視図。
【図３１】電子機器の一例としてのデジタルカメラの構成を示す斜視図。
【図３２】移動体の一例としての自動車の構成を示す斜視図。
【図３３】（ａ）〜（ｃ）は、圧電基板の変形例の斜視図。
【図３４】（ａ）〜（ｃ）は、圧電基板の変形例の斜視図。
【図３５】圧電振動素子の変形例であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は要部の拡大図であり、（ｃ）は要部の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
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。
［振動素子の第１の実施形態］
図１は、本発明の振動素子の一実施形態に係る圧電振動素子の構成を示す概略図である。同図（ａ）は平面図であり、（ｂ）はＰ−Ｐ断面を＋Ｘ軸方向からみた断面図であり、（ｃ）はＱ−Ｑ断面を＋Ｚ’方向から見た断面図であり、（ｄ）、（ｅ）、及び（ｆ）はスリット形状の変形例を示すＱ−Ｑ断面を＋Ｚ’方向から見た断面図である。
圧電振動素子１は、薄肉の振動領域を含む薄肉平板状の振動部１２（以下、振動部１２とする）、及び振動部１２に連設された厚肉部１３を有する基板としての圧電基板１０と、振動部１２の両主面に夫々対向して形成された励振電極２５ａ、２５ｂと、励振電極２５ａ、２５ｂから夫々厚肉部１３に延長形成されたリード電極２７ａ、２７ｂと、リード電極２７ａ、２７ｂの夫々の終端に接続されたパッド電極２９ａ、２９ｂと、を備えている。
ここで、両主面とは、一方の主面（表面ともいう）と、一方の主面に対する裏側の主面（裏面、又は他方の主面ともいう）と、を合わせたものをいう。また、振動領域とは、振動エネルギーが閉じ込められている領域、即ち振動エネルギーがほぼ零となる領域の内側を言い、Ｘ軸方向の振動領域の寸法と、Ｚ’軸方向の振動領域の寸法との比は周知のように、１．２６：１である。また、振動部１２とは振動領域とその周縁部とを含んだ薄肉の部分をいう。
【００４８】
圧電基板１０は、矩形で、且つ振動部１２と、振動部１２周縁（外縁）の四辺に沿って振動部１２と一体的に設けられた四角い環状で、且つ振動部１２よりも厚みが厚い厚肉部１３と、を備えている。厚肉部１３は、換言すると振動部１２の両主面のいずれかから突設されるように設けられている。
厚肉部１３は、第１の厚肉部１６、第２の厚肉部１７、第３の厚肉部１５、及び第４の厚肉部１４を備えている。
第１の厚肉部１６、及び第２の厚肉部１７は、振動部１２を介して対向する第１の外縁としての辺１２ｃ、及び第２の外縁としての辺１２ｄ、のそれぞれに沿って設けられている。第４の厚肉部１４、及び第３の厚肉部１５は、振動部１２を介して対向する第４の外縁としての辺１２ａ、及び第３の外縁としての辺１２ｂのそれぞれに沿って設けられている。
二組の対向する辺１２ｃ、１２ｄと辺１２ａ、１２ｂは、振動部１２を挟んで互いに略平行となるように配置されている。
【００４９】
第４の厚肉部１４は、第１の厚肉部１６、及び第２の厚肉部１７のそれぞれの他方の端部の間にある振動部１２の辺１２ａに沿って連設し、両主面側に夫々突設されている。即ち、第４の厚肉部１４は、振動部１２の−Ｘ軸側に形成されている。また、振動部１２の辺１２ａと連設している一方の端縁から−Ｘ軸側の他方の端縁へ離間するにつれて厚みが漸増する第４の傾斜部１４ｂと、第４の傾斜部１４ｂの他方の端縁に連設する厚肉四角柱状の第４の厚肉部本体１４ａと、を備えている。つまり、図１（ｃ）に示すように、第４の厚肉部１４は、振動部１２の両主面（表面、及び裏面）に突設して形成されている。
同様に、第３の厚肉部１５は、第１の厚肉部１６、及び第２の厚肉部１７のそれぞれの一方の端部の間にある振動部１２の辺１２ｂに沿って連設し、両主面に夫々突設されている。即ち、第３の厚肉部１５は、振動部１２の＋Ｘ軸側に形成されている。振動部１２の辺１２ｂと連設している一方の端縁から＋Ｘ軸側の他方の端縁へ離間するにつれて厚みが漸増する第３の傾斜部１５ｂと、第３の傾斜部１５ｂの他方の端縁に連設する厚肉四角柱状の第３の厚肉部本体１５ａと、を備えている。つまり、第３の厚肉部１５は、図１（ｃ）に示すように、振動部１２の主面の両面（表面、及び裏面）に突設して形成されている。
なお、厚肉部本体（第４の厚肉部本体１４ａ、及び第３の厚肉部本体１５ａ等）とは、Ｙ’軸に略平行な厚みが一定の領域をいう。
【００５０】
第１の厚肉部１６は、振動部１２の辺１２ｃに沿って、一方の主面よりも突出して設けられている。即ち、第１の厚肉部１６は、表面側において振動部１２の＋Ｚ’軸側に形成されている。また、振動部１２の辺１２ｃと連設している一方の端縁から＋Ｚ’軸側の他方の端縁へ離間するにつれて厚みが漸増する第１の傾斜部１６ｂと、第１の傾斜部１６ｂの他方の端縁に連設する厚肉四角柱状の第１の厚肉部本体１６ａと、を備えている。つまり、第１の厚肉部１６の一方の主面は、振動部１２の一方の主面（表面）よりも突設して形成されている。そして、第１の厚肉部１６の他方の主面と、振動部１２の他方の主面（一方の主面に対する裏側の主面）とは連続的に連接されており、同一面となるよう構成されている。なお、振動領域にメサ上の突出したエネルギー閉じ込め領域がある場合についても、振動領域の周縁部の主面が第１の厚肉部１６の他方の主面と連続的に連接されており、同一面となるように構成されていればよい。
本実施形態においては、第１の厚肉部１６の前記他方の主面と、振動部１２の前記他方の主面とは連続的に連接されており、同一面となるよう構成されていることが好ましいが、振動部１２への残渣の影響が小さい、すなわち、振動部１２の振動領域の有効面積に影響を与えない程度に、第１の厚肉部１６の前記他方の主面が、振動部１２の前記他方の主面から多少突出していても良い。
【００５１】
第２の厚肉部１７は、振動部１２の辺１２ｄに沿って、一方の主面に対する裏側の主面よりも突出して設けられている。即ち、第１の厚肉部１６は、裏面側において振動部１２の−Ｚ’軸側に形成されている。また、振動部１２の辺１２ｄと連設している一方の端縁から、−Ｚ’軸側の他方の端縁へ離間するにつれて厚みが漸増する第２の傾斜部１７ｂと、第２の傾斜部１７ｂの他方の端縁に連設する厚肉四角柱状の第２の厚肉部本体１７ａと、を備えている。つまり、第２の厚肉部１７の一方の主面は、振動部１２の他方の主面（裏面）よりも突設して形成されており、第２の厚肉部１７は、振動部１２の裏面側において第４の厚肉部１４と第３の厚肉部１５の他端部間を連接している。そして、第２の厚肉部１７の他方の主面と、振動部１２の一方の主面と、は連続的に連接されており、同一面となるよう構成されている。なお、振動領域にメサ上の突出したエネルギー閉じ込め領域がある場合についても、振動領域の周縁部の主面が第２の厚肉部１７の他方の主面と連続的に連接されており、同一面となるように構成されていればよい。
本実施形態においては、第２の厚肉部１７の前記他方の主面と、振動部１２の前記他方の主面とは連続的に連接されており、同一面となるよう構成されていることが好ましいが、振動部１２への残渣の影響が小さい、すなわち、振動部１２の振動領域の有効面積に影響を与えない程度に、第２の厚肉部１７の前記他方の主面が、振動部１２の前記他方の主面から多少突出していても良い。
【００５２】
第１の厚肉部１６と第２の厚肉部１７とは、図１（ｂ）に示すように振動部１２の中心に対して点対称の関係にある。また、第４の厚肉部本体１４ａ、及び第３の厚肉部本体１５ａ夫々の一方の面（表面）と、第１の厚肉部本体１６ａの一方の面（表面）とは同一平面上にあり、第４の厚肉部本体１４ａ、第３の厚肉部本体１５ａ夫々の他方の面（裏面）と、第２の厚肉部本体１７ａの面（裏面）とは同一平面上にある。そして、第１、第２、第３及び第４の厚肉部１６、１７，１５、１４は夫々の端部が連結されて、四角い環状を形成し、その中央部に振動部１２を保持している。
【００５３】
略四角形の振動部１２は、その周縁の四辺を第１、第２、第３、及び第４の厚肉部１６、１７，１５、１４に包囲されている。つまり、矩形平板状の圧電基板１０の両主面からエッチングを進め、両主面に対向する２つの凹陥部を形成し、小型化を図るため不要な部位をカットして、薄肉の振動部１２を形成している。
更に、圧電基板１０は、第３の厚肉部１５に少なくとも一つの応力緩和用のスリット２０が貫通形成されている。図１に示した実施形態例では、スリット２０は、振動部１２の辺１２ｂから離間した第３の傾斜部１５ｂと第３の厚肉部本体１５ａとの境界部（連接部）に沿って第３の厚肉部本体１５ａの面内に形成されている。
このように、スリット２０を振動部１２の辺１２ｂから離間して配置しているので、スリットの形成が容易であり、更に、第３の厚肉部本体１５ａの前記境界部（連接部）へ寄せて配置したので、第３の厚肉部本体１５ａの被支持部（パッド電極）２９ａの面積を広く確保することができ、塗布する導電性接着剤の径を大きくすることができる。これに対して、スリット２０が第３の厚肉部本体１５ａの被支持部（パッド電極）２９ａ寄りに配置されると、被支持部（パッド電極）２９ａの面積が狭くなり、導電性接着剤の径を小さくしなければならない。その結果、導電性接着剤内に含まれる導電フィラーの絶対量も減り、導電性が悪化し、圧電振動素子１の共振周波数が安定しなくなり周波数変動（通称、Ｆ飛び）が発生しやすくなる虞がある。
従って、スリット２０は第３の厚肉部本体１５ａの前記境界部（連接部）へ寄せて配置することが好ましい。
【００５４】
なお、スリット２０は、図１（ｃ）に示すような貫通形成されたものに限らず底部を有した溝状のスリットであってもよい。溝状のスリットについて詳述すると、例えば、図１（ｄ）に示すように、第３の厚肉部１５の裏面側から形成されて底部を有する第１のスリット２０ａ’、及び第３の厚肉部１５の表面側から形成されて底部を有する第２のスリット２０ｂ’の、表裏両面側から設けられたスリットで構成されてもよい。また、図１（ｅ）に示すように、第３の厚肉部１５の裏面側から形成されて底部を有する第３のスリット２０ｃ’で構成されてもよい。また、図１（ｆ）に示すように、第３の厚肉部１５の表面側から形成されて底部を有する第４のスリット２０ｄ’が設けられている構成でもよい。
また、本発明に係るスリットは平面視で第３の厚肉部１５で囲まれており、図１（ｄ）〜図１（ｆ）に示すようなスリットが有底の溝である場合、スリットの底部の厚みが振動部の厚みよりも厚くても良いし、また逆に薄くても良い。
ここで説明したスリット２０の形状は、以降説明する他の実施形態、変形例、および応用例においても適用可能である。
【００５５】
圧電基板１０の一例としては、水晶等の圧電材料は三方晶系に属し、図２に示すようにＸ軸（電気軸）、Ｙ軸（機械軸）、Ｚ軸（光学軸）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回転Ｙカット水晶基板である。本実施形態では回転Ｙカット水晶基板の一例であるＡＴカット水晶基板を用いて説明している。
【００５６】
ＡＴカット水晶基板は、図２に示すようにＸＺ面をＸ軸の回りに角度θだけ回転させた平面に沿って、水晶から切り出された平板である。ＡＴカット水晶基板の場合は、θは略３５°１５′である。なお、Ｙ軸及びＺ軸もＸ軸の周りにθ回転させて、夫々Ｙ’軸、及びＺ’軸とする。従って、ＡＴカット水晶基板は、直交する結晶軸Ｘ、Ｙ’、Ｚ’を有する。ＡＴカット水晶基板は、厚み方向がＹ’軸であって、Ｙ’軸に直交するＸＺ’面（Ｘ軸及びＺ’軸を含む面）が主面であり、厚みすべり振動が主振動として励振される。
尚、本発明に係る圧電基板は、前記角度θが略３５°１５′のＡＴカットに限定されるものではなく、厚みすべり振動を励振するＢＴカット、等の圧電基板にも広く適用できるのは言うまでもない。
【００５７】
圧電基板１０は、図１（ａ）に示すように、Ｙ’軸に平行な方向（以下、「Ｙ’軸方向」という）を厚み方向として、Ｘ軸に平行な方向（以下、「Ｘ軸方向」という）を長辺とし、Ｚ’軸に平行な方向（以下、「Ｚ’軸方向」という）を短辺とする矩形の形状を有する。
圧電基板１０を駆動する励振電極２５ａ、２５ｂは、図１に示す実施形態例では四角形状であり、振動部１２のほぼ中央部の表裏両面に対向して形成されている。図１（ｂ）に示すように、裏面側の励振電極２５ｂの面積は、表面側の励振電極２５ａの面積に対し、十分に大きく設定する。これは、励振電極の質量効果によるエネルギー閉じ込め係数を、必要以上に大きくしないためである。つまり、裏面側の励振電極２５ｂの面積を十分に大きくすることにより、プレートバック量Δ（＝（ｆｓ−ｆｅ）／ｆｓ、ここでｆｓは圧電基板のカットオフ周波数、ｆｅは圧電基板全面に励振電極を付着した場合の周波数）は、表面側の励振電極２５ａの質量効果のみに依存する。
【００５８】
励振電極２５ａ、２５ｂは、蒸着装置、あるいはスパッター装置等を用いて、下地にニッケル（Ｎｉ）を成膜し、その上に金（Ａｕ）を重ねて成膜する。金（Ａｕ）の厚さは、オーミックロスが大きくならない範囲で、主振動のみを閉じ込めモード（Ｓ０）とし、斜対称インハーモニックモード（Ａ０、Ａ１・・）及び対称インハーモニックモード（Ｓ１、Ｓ３・・）を、閉じ込めモードとしないことが望ましい。しかし、例えば４９０ＭＨｚ帯の圧電振動素子では、電極膜厚のオーミックロスを避けるように成膜すると、低次のインハーモニックモードがある程度、閉じ込められることは避けられない。
表面側に形成した励振電極２５ａは、振動部１２上から第１の傾斜部１６ｂと、第１の厚肉部本体１６ａとの表面上を経由して第３の厚肉部本体１５ａの表面まで形成されるリード電極２７ａにより、第３の厚肉部本体１５ａの表面に形成されたパッド電極２９ａに導通接続されている。また、裏面側に形成された励振電極２５ｂは、振動部１２上から第２の傾斜部１７ｂと、第２の厚肉部本体１７ａとの表面上を経由して第３の厚肉部本体１５ａの裏面まで形成されるリード電極２７ｂにより、第３の厚肉部本体１５ａの裏面に形成されたパッド電極２９ｂに導通接続されている。
【００５９】
図１（ａ）に示した実施形態例は、リード電極２７ａ、２７ｂの引出し構造の一例であり、リード電極２７ａは他の支持部を経由してもよい。ただ、リード電極２７ａ、２７ｂの長さは最短であることが望ましく、リード電極２７ａ、２７ｂどうしが交差しないように配慮することにより、静電容量の増加を抑えることが望ましい。静電容量の増加は圧電振動素子１の容量比γ（直列容量（モーショナルキャパシタンス）Ｃ１に対する並列容量（静電容量）Ｃ０の比）を悪化させる。
また、図１の実施形態例では、圧電基板１０の表裏両面に近接して夫々パッド電極２９ａ、２９ｂを形成する例を示した。圧電振動素子１をパッケージに収容する際に、圧電振動素子１を裏返し、パッド電極２９ａを固定し、パッド電極２９ｂと、パッケージの電極端子とをボンディングワイヤーで接続する。このように支持する部位が一点になると、導電性接着剤に起因して生じる応力を小さくすることが可能である。
また、圧電振動素子１のパッド電極２９ａ、２９ｂを、上記例よりも大きな間隔をあけて形成してもよい。
【００６０】
振動部１２と、圧電振動素子１の被支持部であるパッド電極２９ａ、２９ｂとの間にスリット２０を設ける理由は、導電性接着剤の硬化時に発生する応力の広がりを防止することにある。
即ち、導電性接着剤を用いて圧電振動素子１のパッド電極２９ａ、２９ｂをパッケージに支持する場合には、まず第３の厚肉部本体１５ａの被支持部（パッド電極）２９ａに導電性接着剤を塗布し、これを反転してパッケージ等の素子搭載パッドに載置し、少し押さえる。導電性接着剤を硬化させるために高温の炉内に所定の時間保持する。高温状態では第３の厚肉部本体１５ａ、及びパッケージも共に膨張し、接着剤も一時的に軟化するので、被支持部（パッド電極）２９ａには応力は生じない。導電性接着剤が硬化した後、第３の厚肉部本体１５ａ、及びパッケージが冷却してその温度が常温（２５℃）に戻ると、導電性接着剤、パッケージ、及び第３の厚肉部本体１５ａの各線膨張係数の差により、硬化した導電性接着剤から生じる応力が被支持部（パッド電極）２９ａに伝わり、更に第３の厚肉部本体１５ａから第４の厚肉部１４及び第１の厚肉部１６、振動部１２へと広がる。この応力の広がりを防止するために応力緩和用のスリット２０を設けている。
【００６１】
スリット２０の形成部位と圧電基板１０に生じる応力（∝歪）分布との関係は、有限要素法を用いたシミュレーションで解析するのが一般的である。振動部１２における応力が少ない程、周波数温度特性、周波数再現性、周波数エージング特性の優れた圧電振動素子が得られる。
導電性接着剤としては、シリコーン系、エポキシ系、ポリイミド系、ビスマレイミド系等があるが、圧電振動素子１の脱ガスによる周波数経年変化を考慮に入れて、ポリイミド系の導電性接着剤を用いる。ポリイミド系の導電性接着剤は硬いので、圧電振動素子１を離れた二カ所で支持するよりも一カ所で支持する方が、発生する応力の大きさを低減できる。目標とする４９０ＭＨｚ帯の電圧制御型圧電発振器（Voltage Controlled Crystal Oscillator：ＶＣＸＯ）用の圧電振動素子１には、一カ所支持を用いた。
つまり、パッド電極２９ａに導電性接着を塗布し、反転して収容するパッケージの素子搭載パッドに載置し、乾燥して固定・接続し、他方のパッド電極２９ｂにはボンディングワイヤーを用いて導通・接続することにした。図１（ａ）に示すように、パッド電極２９ａと、パッド電極２９ｂとは、ほぼ対向して形成されているので、一カ所支持となる。
【００６２】
図１に示した圧電基板１０は、Ｘ軸方向の長さがＺ’軸方向の長さより長い、所謂Ｘロングとした。これは周知のように、ＡＴカット水晶基板のＸ軸方向の両端に力を加えたときの周波数変化と、Ｚ’軸方向の両端に同じ力を加えたときの周波数変化と、を比べると、Ｚ’軸方向の両端に力を加えたときの方が周波数変化は小さい。つまり、支持点はＺ’軸方向に沿って設ける方が、応力による周波数変化は小さくなり、圧電振動素子としては好ましい。
また、図１に示した実施形態例では、薄肉の振動部１２は矩形となっているが、薄肉の振動部１２の第１の厚肉部１６に連接する辺１２ｃの両端部に相当する両角隅部が面取りされていてもよい。
【００６３】
図１の実施形態例では、励振電極２５ａ、２５ｂの形状として四角形、つまり正方形、または矩形（Ｘ軸方向を長辺とする）の例を示したが、本発明の圧電振動素子１に用いる励振電極は、これに限定する必要はない。
図３に示す実施形態例は、図中表面側の励振電極２５ａが円形であり、図中裏面側の励振電極２５ｂは、励振電極２５ａより十分に大きな四角形である。なお、裏面側の励振電極２５ｂも十分に大きな円形であってもよい。
図４に示す実施形態例は、図中表面側の励振電極２５ａが楕円形であり、図中裏面側の励振電極２５ｂは、励振電極２５ａより十分に面積が大きい四角形である。弾性定数の異方性によりＸ軸方向の変位分布と、Ｚ’軸方向の変位分とが異なり、変位分布をＸ−Ｚ’平面に平行な面で切った切断面は、楕円形になる。そのため、楕円形状の励振電極２５ａを用いた場合が最も効率よく、圧電振動素子１を駆動できる。即ち、圧電振動素子１の容量比γ（＝Ｃ０／Ｃ１、ここで、Ｃ０は静電容量、Ｃ１は直列共振容量）を最小にできる。
また、励振電極２５ａは長円形であってもよい。
【００６４】
［振動素子の第２の実施形態］
図５は、振動素子の第２の実施形態に係る圧電振動素子２の構成を示す概略図である。図５（ａ）は圧電振動素子２の平面図であり、同図（ｂ）はＰ−Ｐ断面を＋Ｘ軸方向からみた断面図であり、同図（ｃ）はＱ−Ｑ断面を＋Ｚ’軸方向からみた断面図である。
圧電振動素子２が図１に示す圧電振動素子１と異なる点は、応力緩和用のスリット２０を設ける位置にある。本実施形態例では、スリット２０が薄肉の振動部１２の辺１２ｂより離間した第３の傾斜部１５ｂ内に形成されている。圧電振動素子１のように、振動部１２の辺１２ｂに沿って、スリット２０の一方の端縁が、辺１２ｂに接するように第３の傾斜部１５ｂ内にスリット２０を形成するのではなく、第３の傾斜部１５ｂの両端縁より離間してスリット２０を設けている。つまり第３の傾斜部１５ｂには、振動部１２の辺１２ｂの端縁と連接する極細の傾斜部１５ｂ’が残されている。換言すれば、辺１２ａとスリット２０との間に極細の傾斜部１５ｂ’が形成されている。
【００６５】
極細の傾斜部１５ｂ’を残した理由は次の通りである。即ち、振動部１２に励振電極２５ａ、２５ｂを形成して高周波電圧を印加し励振すると、主振動（Ｓ０）の他にインハーモニックモード（Ａ０、Ｓ１、Ａ１、Ｓ２・・）が励振される。望ましいのは主振動（Ｓ０）モードのみを閉じ込めモードとし、他のインハーモニックモードは伝搬モード（非閉じ込めモード）とすることである。しかし、振動部１２が薄く成り、その基本波周波数が数百ＭＨｚとなると、電極膜のオーミックロスを避けるため、励振電極２５ａ、２５ｂの膜厚を所定の厚さ以上にする必要がある。このため、プレートバック量が大きくなり、主振動に近接したインハーモニックモードがエネルギー閉じ込めモードになる。この低次のインハーモニックモードの振幅の大きさ（ＣＩ値に比例）を抑制するには、インハーモニックモードの定在波が成り立つ条件を妨げるようにすればよい。つまり、図５の振動部１２のＺ’軸方向の両端縁の形状は、図５（ｂ）に示すように振動部１２の重心に対して点対称であり、またＸ軸方向の両端縁の形状も極細の傾斜部１５ｂ’を残したことにより非対称となり、低次のインハーモニックモード定在波の振幅を抑えることができる。
【００６６】
［振動素子の第３の実施形態］
図６は、振動素子の第３の実施形態に係る圧電振動素子３の構成を示す概略図である。図６（ａ）は圧電振動素子３の平面図であり、同図（ｂ）はＰ−Ｐ断面を＋Ｘ軸方向からみた断面図であり、同図（ｃ）はＱ−Ｑ断面を＋Ｚ’軸方向からみた断面図である。
圧電振動素子３が図１に示す圧電振動素子１と異なる点は、第３の厚肉部１５に２個の応力緩和用のスリット２０ａ、２０ｂが並行して設けられている点である。即ち、第３の厚肉部本体１５ａの面内に第１のスリット２０ａが設けられると共に、第３の傾斜部１５ｂの面内に第２のスリット２０ｂが形成されている。
第３の厚肉部本体１５ａの面内、及び第３の傾斜部１５ｂの面内に夫々個別のスリットを形成することで、圧電振動素子３を接着・固定する際に生じる応力の広がりをよりよく抑圧することができ、周波数再現性、周波数温度特性、ＣＩ温度特性、及び周波数エージング特性に優れた圧電振動素子３が得られる。
【００６７】
図６（ａ）に示す平面図のように、第１のスリット２０ａ、及び第２のスリット２０ｂを単にＸ軸方向に並置するのではなく、図７（ａ）の平面図に示すように、Ｚ’軸方向に互い違いになるようにずらして配置してもよい。２個のスリット２０ａ、２０ｂを設けた圧電振動素子３の方が、導電性接着剤に起因して生じる応力を、振動部１２まで広げないように抑圧する効果を高めることが可能である。また、図７（ｂ）に示す変形例の構成は、図１、図６に夫々示すスリット２０、２０ａ、２０ｂの効果を合わせ持つようにした圧電振動素子３であり、スリット２０は、第３の傾斜部１５ｂと第３の厚肉部本体１５ａとに跨って構成されている。
【００６８】
［振動素子の第４の実施形態］
図８は、振動素子の第４の実施形態に係る圧電振動素子４の構成を示す概略図である。図８（ａ）は圧電振動素子４の平面図であり、（ｂ）はＰ−Ｐ断面を＋Ｘ軸方向からみた断面図であり、（ｃ）はＱ−Ｑ断面を＋Ｚ’軸方向からみた断面図である。
圧電振動素子４は、矩形で薄肉の振動領域を含む振動部１２、及び振動部１２と一体化され振動部１２よりも厚い厚肉部１３を有する圧電基板１０と、振動部１２の表面及び裏面（両主面）に夫々配置された励振電極２５ａ、２５ｂと、各励振電極２５ａ、２５ｂから夫々の厚肉部１３に設けられたパッド電極２９ａ、２９ｂに向けて夫々延在して設けられたリード電極２７ａ、２７ｂと、を備えている。
【００６９】
厚肉部１３は、振動部１２の辺１２ａに沿って連設され、且つ両主面側に夫々突設（突出）した第３の厚肉部１５と、振動部１２の辺１２ａの一端部に連続する辺１２ｂに沿って連設され、且つ振動部１２の一方の主面側（表面側）において、第３の厚肉部１５の一端部と連設された第１の厚肉部１６と、を備えている。更に、厚肉部１３は、振動部１２の辺１２ａの他端部に連続する辺１２ｃに沿って連設され、且つ振動部１２の他方の主面側（裏面側）において、第３の厚肉部１５の他端部と連設された第２の厚肉部１７と、を備えている。つまり、圧電基板１０は、振動部１２の三辺１２ａ、１２ｂ、１２ｃに沿って一体化された厚肉の厚肉部１３（第１の厚肉部１６、第２の厚肉部１７、第３の厚肉部１５）を備えており、第１の厚肉部１６と第２の厚肉部１７とは、振動部１２の重心に関して点対称に配置されている。前記２つの辺１２ｂ、１２ｃは対向し、振動部１２を挟んで互いに略平行となるように配置されている。
【００７０】
第１の厚肉部１６の一方の主面は、振動部１２の一方の主面（表面）よりも突設して形成されている。そして、第１の厚肉部１６の他方の主面と振動部１２の他方の主面とは連続的に連接されており、同一面となるよう構成されている。
第２の厚肉部１７の一方の主面は、振動部１２の他方の主面（裏面）よりも突設して形成されている。そして、第２の厚肉部１７の他方の主面と振動部１２の一方の主面とは連続的に連接されており、同一面となるよう構成されている。
なお、振動領域にメサ状の突出したエネルギー閉じ込め領域がある場合についても、振動領域の周縁部の主面が第２の厚肉部１７の他方の主面と連続的に連接されており、同一面となるように構成されていればよい。
【００７１】
第３の厚肉部１５は、振動部１２の辺１２ａに連設し、振動部１２の辺１２ａに連接する一方の端縁（内側端縁）から他方の端縁（外側端縁）に向かって離間するにつれて厚みが漸増する第３の傾斜部１５ｂと、第３の傾斜部１５ｂの前記他方の端縁（外側端縁）に連設する厚肉四角柱状の第３の厚肉部本体１５ａと、を備えている。
同様に、第１の厚肉部１６は、振動部１２の辺１２ｂに連設し、振動部１２の辺１２ｂに連接する一方の端縁（内側端縁）から他方の端縁（外側端縁）に向かって離間するにつれて厚みが漸増する第１の傾斜部１６ｂと、第１の傾斜部１６ｂの前記他方の端縁（外側端縁）に連設する厚肉四角柱状の第１の厚肉部本体１６ａと、を備えている。
また、第２の厚肉部１７は、振動部１２の辺１２ｃに連設し、振動部１２の辺１２ｃに連接する一方の端縁（内側端縁）から他方の端縁（外側端縁）に向かって離間するにつれて厚みが漸増する第２の傾斜部１７ｂと、第２の傾斜部１７ｂの前記他方の端縁（外側端縁）に連設する厚肉四角柱状の第２の厚肉部本体１７ａと、を備えている。
そして、第３の厚肉部１５には少なくとも一つのスリット２０が貫通形成されている。
【００７２】
第３の厚肉部１５、及び第１の厚肉部１６の夫々の一方の面（表面側）は、同一平面上、即ち図８に示す座標軸のＸ−Ｚ’平面上にあり、第３の厚肉部１５の他方の面（裏面側）と第２の厚肉部１７の裏面とは、同一平面上（Ｘ−Ｚ’平面上）にある。
言い換えると、振動部１２の他方の主面（裏面）と、第１の厚肉部１６の他方の面（裏面）とは、同一平面上にあり、振動部１２の一方の主面（表面）と、第２の厚肉部１７の他方の面（表面）とは、同一平面上にある。つまり、不要な厚肉部を低減している。
また、第３の厚肉部１５は、振動部１２の表裏面（両面）に突設されている。また、第１の厚肉部１６及び第２の厚肉部１７は、夫々が、図８（ｂ）に示されているように振動部１２の中心に対し点対称となるように、圧電基板の片面側にのみに突設されている。
そして、第３の厚肉部１５には、少なくとも一つの応力緩和用のスリット２０が、振動部１２と、被支持部であるパッド電極２９ａ、２９ｂとの間に、Ｚ’軸方向に沿って貫通形成されている。図８に示した実施形態例では、スリット２０は、第３の傾斜部１５ｂと第３の厚肉部本体１５ａとの境界部（連接部）に沿って、第３の厚肉部本体１５ａ内に形成されている。
なお、厚肉部本体（１５ａ、１６ａ、１７ａ）とは、Ｙ’軸方向の厚みが一定の領域をいう。
【００７３】
また、スリット２０は、図８（ｃ）に示すような貫通形成されたものに限らず底部を有した溝状のスリットであってもよい。溝状のスリットについて詳述すると、例えば、図８（ｄ）に示すように、第３の厚肉部１５の表面側から形成されて底部を有する第１のスリット２０ａ’、及び第３の厚肉部１５の裏面側から形成されて底部を有する第２のスリット２０ｂ’の、表裏両面側から設けられたスリットで構成されてもよい。また、図８（ｅ）に示すように、第３の厚肉部１５の表面側から形成されて底部を有する第３のスリット２０ｃ’で構成されてもよい。また、図８（ｆ）に示すように、第３の厚肉部１５の裏面側から形成されて底部を有する第４のスリット２０ｄ’が設けられている構成でもよい。
ここで説明したスリット２０の形状は、以降説明する他の実施形態、変形例、および応用例においても適用可能である。
【００７４】
圧電基板１０を駆動する励振電極２５ａ、２５ｂ、およびリード電極２７ａ、２７ｂなどの電極の構成、スリット２０を設ける理由など、前述の第１の実施形態と同様な説明は省略する。
【００７５】
図９は、圧電振動素子４の構成部材を示す平面図である。図９（ａ）は、圧電基板１０上に形成されたリード電極２７ａ、２７ｂ、及びパッド電極２９ａ、２９ｂの配置、構成を示す平面図であり、同図（ｂ）は励振電極２５ａ、２５ｂの配置、構成を示す平面図である。リード電極２７ａは、表面側の想定する励振電極２５ａの端縁から延在され、第１の厚肉部１６の表面を経由し、第３の厚肉部１５の中央部の表面に設けられたパッド電極２９ａに接続するように形成する。また、リード電極２７ｂは、裏面側の想定する励振電極２５ｂの端縁から延在され、裏面側の第２の厚肉部１７の表面を経由し、第３の厚肉部１５の中央部の裏面に設けられたパッド電極２９ｂに接続するように形成する。
リード電極２７ａ、２７ｂは、クロム（Ｃｒ）の薄膜から成る第１層と、この第１層上に積層された金（Ａｕ）の薄膜から成る第２層と、を備えている。リード電極２７ａの一部を拡大したＲ−Ｒ線断面図を、図９（ａ）中、左側の破線円２７Ａの中に示す。リード電極２７ａは、第１の厚肉部１６、及び第３の厚肉部１５の表面側（上面側）にクロム（Ｃｒ）の薄膜２７ｃを下地とし、この上に金（Ａｕ）の薄膜２７ｇを積層成膜して、構成する。リード電極２７ｂについても同様に構成する。
【００７６】
また、第３の厚肉部１５の中央部の表裏面に設けられたパッド電極２９ａ、２９ｂは、クロム（Ｃｒ）の薄膜から成る第１層と、この第１層上に積層された金（Ａｕ）の薄膜から成る第２層と、を備えている。パッド電極２９ａの一部を拡大したＴ−Ｔ線断面図を、図９（ａ）中、下部の破線円２９Ａの中に示す。パッド電極２９ａは、第３の厚肉部１５の表面側（上面側）にクロム（Ｃｒ）の薄膜２９ｃを下地とし、この上に金（Ａｕ）の薄膜２９ｇを積層成膜して構成する。パッド電極２９ｂについても同様に構成する。
リード電極２７ａ、２７ｂ、及びパッド電極２９ａ、２９ｂは、同一工程で形成されるため、膜厚の一例は、第１層目のクロム（Ｃｒ）の薄膜２７ｃ、２９ｃが１００Å（１Å＝０．１ｎｍ（ナノメートル））、第２層目の金（Ａｕ）の薄膜２７ｇ、２９ｇが２０００Åと厚く形成されている。このため、リード電極２７ａ、２７ｂ、及びパッド電極２９ａ、２９ｂのオーミックロスは生ぜず、ボンディング強度も十分である。
なお、クロム（Ｃｒ）薄膜と金（Ａｕ）薄膜との間に、他の金属膜を挟んだ構成でもよい。
【００７７】
図９（ｂ）は、前工程で形成されたリード電極２７ａ、２７ｂと整合するように、圧電基板１０上に形成した励振電極２５ａ、２５ｂの配置、構成を示す平面図である。圧電基板１０の表面側に励振電極２５ａを形成し、裏面側に励振電極２５ａの面積より十分に大きく、且つ励振電極２５ａが面積内に納まる励振電極２５ｂを形成する。励振電極２５ａ、２５ｂの構成の一例は、ニッケル（Ｎｉ）の薄膜から成る第１層と、この第１層上に積層された金（Ａｕ）の薄膜から成る第２層と、を備えている。励振電極２５ａ、２５ｂの一部、破線円のＵ−Ｕ線断面図を、図９（ｂ）中、右側の破線円内に示す。振動部１２の表裏面の第一層目にニッケル（Ｎｉ）の薄膜２５ｎが成膜され、第二層目に金（Ａｕ）の薄膜２５ｇが、積層して成膜されている。膜厚の一例は、第１層目のニッケル（Ｎｉ）の薄膜２５ｎが７０Åであり、第２層目の金（Ａｕ）の薄膜２５ｇが６００Åである。
なお、ニッケル（Ｎｉ）薄膜と、金（Ａｕ）薄膜との間に他の金属膜を挟んだ構成でもよい。
【００７８】
リード電極２７ａ、２７ｂ、及びパッド電極２９ａ、２９ｂと、励振電極２５ａ、２５ｂとの夫々の電極材料、及び電極膜厚を異ならせる理由を以下に説明する。圧電基板１０の振動部１２の基本波周波数を、例えば４９０ＭＨｚとする。リード電極２７ａ、２７ｂ、パッド電極２９ａ、２９ｂ、及び励振電極２５ａ、２５ｂを、例えば第１層目に７０Åのニッケル（Ｎｉ）の薄膜、第２層目に６００Åの金（Ａｕ）の薄膜で構成したとする。主振動は十分に閉じ込めモードとなり、そのクリスタルインピーダンス（ＣＩ；等価抵抗）は、小さくなることが期待される。しかし、リード電極２７ａ、２７ｂの金（Ａｕ）の膜厚が薄いために、薄膜のオーミックロスが生じ、圧電振動素子４のＣＩ値が大きくなる虞がある。更に、パッド電極２９ａ、２９ｂが、７０Åのニッケル（Ｎｉ）の薄膜と、６００Åの金（Ａｕ）の薄膜との構成では、ワイヤボンディングの強度不足を来たす虞がある。
【００７９】
また、リード電極２７ａ、２７ｂ、パッド電極２９ａ、２９ｂ、及び励振電極２５ａ、２５ｂを、例えば第１層目に７０Åのクロム（Ｃｒ）の薄膜、第２層目に６００Åの金（Ａｕ）の薄膜で構成したとすると、金（Ａｕ）の薄膜が薄いため、熱によりクロム（Ｃｒ）が金（Ａｕ）の薄膜内に拡散し、薄膜のオーミックロスが生じ、主振動のＣＩ値が大きくなる虞がある。
【００８０】
そこで、リード電極２７ａ、２７ｂ、及びパッド電極２９ａ、２９ｂと、励振電極２５ａ、２５ｂとの形成工程を分離し、且つ夫々の電極薄膜の材料、及び膜厚を、夫々の薄膜の機能に最適になるように設定することにした。つまり、励振電極２５ａ、２５ｂは、主振動を閉じ込めモードとし、近接したインハーモニック・オーバートーンモードはできるだけ伝搬モード（非閉じ込めモード）となるように、例えば励振電極２５ａ、２５ｂの膜厚をニッケル（Ｎｉ）の薄膜を７０Å、金（Ａｕ）の薄膜を６００Åと薄く設定した。一方、リード電極２７ａ、２７ｂ、及びパッド電極２９ａ、２９ｂは、細いリード電極の膜抵抗を低減し、且つボンディングの接着強度を高めるべく、クロム（Ｃｒ）の膜厚を１００Å、金（Ａｕ）の膜厚を２０００Åと厚めに設定した。
【００８１】
上記の膜厚は一例であり、本発明ではこの数値に限定するものではなく、振動部１２の周波数の違いに応じて変更される。要は、エネルギー閉じ込め理論と、薄膜のオーミックロスとを考慮して、励振電極２５ａ、２５ｂには、最適膜厚のニッケル（Ｎｉ）及び金（Ａｕ）の積層膜を用いればよい。また、リード電極２７ａ、２７ｂ、及びパッド電極２９ａ、２９ｂの膜厚は、薄膜のオーミックロスと、ボンディング強度とを考慮して、必要な厚さのクロム（Ｃｒ）と金（Ａｕ）の積層膜を用いればよい。
励振電極２５ａ、２５ｂ、リード電極２７ａ、２７ｂ、及びパッド電極２９ａ、２９ｂの製造方法については後述する。
【００８２】
図８に示す第４の実施形態例では、励振電極２５ａ、２５ｂの形状として四角形、つまり正方形、または矩形（Ｘ軸方向を長辺とする）の例を示したが、これに限定する必要はない。
図１０に示す実施形態例は、表面側の励振電極２５ａが円形であり、裏面側の励振電極２５ｂは、励振電極２５ａの面積より十分に大きく、且つ励振電極２５ａがその面積内に納まる四角形の電極である。また、裏面側の励振電極２５ｂは、面積の十分に大きな円形であってもよい。
図１１に示す実施形態例は、表面側の励振電極２５ａが楕円形であり、裏面側の励振電極２５ｂは、励振電極２５ａの面積より十分に大きく、且つ励振電極２５ａがその面積内に納まる四角形の電極である。圧電基板１０が水晶の場合、弾性定数の異方性によりＸ軸方向の変位分布と、Ｚ’軸方向の変位分が異なり、変位分布をＸ−Ｚ’平面に平行な面で切った切断面は、楕円形になる。そのため、楕円形状の励振電極２５ａを用いた場合が最も効率よく、圧電振動素子４を駆動できる。即ち、圧電振動素子４の容量比γ（＝Ｃ０／Ｃ１、ここで、Ｃ０は静電容量、Ｃ１は直列共振容量）を最小にできる。また、励振電極２５ａは長円形であってもよい。また、裏面側の励振電極２５ｂは、励振電極２５ａの面積より十分に大きく、且つ励振電極２５ａがその面積内に納まる円形、楕円形、長円等であってもよい。
【００８３】
［振動素子の第５の実施形態］
図１２は、振動素子の第５の実施形態に係る圧電振動素子の構成を示す概略図である。図１２（ａ）は圧電振動素子６の平面図であり、（ｂ）はＰ−Ｐ断面を＋Ｘ軸方向からみた断面図であり、（ｃ）はＱ−Ｑ断面を＋Ｚ’軸方向からみた断面図である。
圧電振動素子６が、図８に示す圧電振動素子４と異なる点は、応力緩和用のスリット２０を設ける位置にある。本例では、スリット２０は、薄肉の振動部１２の辺１２ａの端縁より離間した第３の傾斜部１５ｂ内に貫通形成設されている。圧電振動素子４のように、振動部１２の辺１２ａに沿って、スリット２０の一方の端縁が辺１２ａに接するように、第３の傾斜部１５ｂ内にスリット２０を形成するのではなく、第３の傾斜部１５ｂの両端縁より離間してスリット２０を設けている。つまり第３の傾斜部１５ｂには、振動部１２の辺１２ａの端縁と連接する極細の傾斜部１５ｂｂが残されている。換言すれば、辺１２ａとスリット２０との間に極細の傾斜部１５ｂｂが形成されている。
【００８４】
極細の傾斜部１５ｂｂを残した理由は次の通りである。即ち、振動部１２に配置された励振電極２５ａ、２５ｂに高周波電圧を印加して振動部１２を励振すると、主振動（Ｓ０）の他にインハーモニック・オーバートーンモード（Ａ０、Ｓ１、Ａ１、Ｓ２・・）が励振される。望ましくは、主振動（Ｓ０）モードのみを閉じ込めモードとし、他のインハーモニック・オーバートーンモードは伝搬モード（非閉じ込めモード）とすることである。しかし、振動部１２が薄く成り、その基本波周波数が数百ＭＨｚと高くなると、電極膜のオーミックロスを避けるため、励振電極２５ａ、２５ｂは所定の厚さ以上にする必要がある。このため、励振電極２５ａ、２５ｂの厚みを前記所定の厚さ以上とした場合に、主振動に近接した低次のインハーモニック・オーバートーンモードが閉じ込めモードになる。
この低次のインハーモニック・オーバートーンモードの振幅の大きさ（ＣＩ）を抑制するには、インハーモニック・オーバートーンモードの定在波が成り立つ条件を、妨げるようにすればよい。つまり、図１２の振動部１２のＸ軸方向の両端縁の形状が、細片（極細の傾斜部１５ｂｂ）を残したため非対称となり、低次のインハーモニック・オーバートーンモードの定在波の振幅が、抑えられることができる。
【００８５】
［振動素子の第６の実施形態］
図１３は、振動素子の第６の実施形態に係る圧電振動素子の構成を示す概略図である。図１３（ａ）は圧電振動素子７の平面図であり、（ｂ）はＰ−Ｐ断面を＋Ｘ軸方向からみた断面図であり、（ｃ）はＱ−Ｑ断面を＋Ｚ’軸方向からみた断面図である。
圧電振動素子７が、図８に示す圧電振動素子４と異なる点は、２個の応力緩和用のスリットを設けた点にある。つまり、第３の厚肉部本体１５ａ内に、第１のスリット２０ａが貫通形成されていると共に、第３の傾斜部１５ｂ内に、第２のスリット２０ｂが貫通形成されている。第３の厚肉部本体１５ａ内、及び第３の傾斜部１５ｂ内に夫々個別のスリット２０ａ、２０ｂを設ける目的は、既に説明しているので、ここでは省略する。
【００８６】
図１４は、図１３に示した圧電振動素子７の変形例の構成を示す平面図である。圧電振動素子７’において、第１のスリット２０ａは、第３の厚肉部本体１５ａ内に貫通形成設され、第２のスリット２０ｂは、第３の傾斜部１５ｂ内に貫通形成されている。しかし、第１のスリット２０ａ、及び第２のスリット２０ｂは、図１３（ａ）に示す平面図のように、第１のスリット２０ａ、及び第２のスリット２０ｂをＸ軸方向に並置するのではなく、Ｚ’軸方向に互い違いになるように段差状にずらして配置されている点が、圧電振動素子７と異なる。２個のスリット２０ａ、２０ｂを設けることにより、導電性接着剤に起因して生じる応力を、振動部１２まで広げないようにすることができる。
【００８７】
図１５は、図８に示した実施形態例の圧電振動素子４の変形例の構成を示す平面図である。圧電振動素子４’において、リード電極２７ａは、表面の励振電極２５ａの端縁から延在され、第１の厚肉部１６の表面（上面）を経由し、第３の厚肉部１５の表面に設けられたパッド電極２９ａに接続する構成である。また、リード電極２７ｂは、裏面側の励振電極２５ｂの端縁から延在され、第２の厚肉部１７の表面側を経由し、第３の厚肉部１５の裏面側に設けられたパッド電極２９ｂに連設する構成である。
図８に示した実施形態例の圧電振動素子４と異なる点は、パッド電極２９ａ、２９ｂが配置される位置にある。パッド電極２９ａ、２９ｂは第３の厚肉部本体１５ａの表面に、互いに離れて設けられている。パッド電極２９ｂは、裏面に形成されたリード電極２７ｂと導通するように、裏面から圧電基板１０の端縁に跨って表面まで導体薄膜により形成されている。表面側のパッド電極２９ａ、２９ｂに導電性接着剤を塗布し、これを反転してパッケージの素子搭載パッドに載置する際に、容易に導通が図られるように、パッド電極２９ａ、２９ｂが構成されている。
【００８８】
［振動素子の製造方法］
（素子の外形形成工程）
図１６は、圧電基板１０の両面に凹陥部１１、１１’を形成すると共に、圧電基板１０の外形及びスリット２０の形成に係る概略製造工程図である。ここでは、圧電ウェハーとして水晶ウェハーを例にし、水晶ウェハー１０Ｗ上に複数の圧電振動素子１を形成する製造工程を説明するが、断面図では、個片化される圧電振動素子１の形成工程を示している。
工程Ｓ１では、両（表裏）面がポリッシュ加工された所定の厚さ、例えば８０μｍの水晶ウェハー１０Ｗを、十分に洗浄し乾燥した後、表裏面にスパッタリング等により、クロム（Ｃｒ）を下地にし、その上に金（Ａｕ）を積層した金属膜（耐蝕膜）Ｍを成膜する。
工程Ｓ２では、表裏面の金属膜Ｍの夫々の上面にフォトレジスト膜（レジスト膜と称す）Ｒを塗布する。
工程Ｓ３では、露光装置とマスクパターンを用いて、表裏面の凹陥部１１、１１’に相当する部位のレジスト膜Ｒを露光する。露光により感光したレジスト膜Ｒを現像して剥離すると、表裏面の凹陥部１１、１１’に相当する位置の金属膜Ｍが露出する。レジスト膜Ｒの剥離により露出した各金層膜Ｍを王水等の溶液を用いて溶かして除去すると、凹陥部１１、１１’に相当する位置の水晶ウェハー１０Ｗの表裏面が露出する。
【００８９】
工程Ｓ４では、露出した水晶ウェハー１０Ｗの表裏面をフッ化水素酸（フッ酸）とフッ化アンモニウムとの混合液を用いて、所望の厚さになるまでエッチングする。
工程Ｓ５では、所定の溶液を用いて表裏面のレジスト膜Ｒを剥離し、更に露出した表裏面の金属膜Ｍを王水等を用いて除去する。この段階の平面視では、水晶ウェハー１０Ｗは、表裏面の凹陥部１１、１１’が互いに少しずれて形成され、同一面上の夫々は格子状に規則的に並んだ状態となる。
工程Ｓ６では、工程Ｓ５で得られた水晶ウェハー１０Ｗの両面に金属膜Ｍ（Ｃｒ＋Ａｕ）を成膜する。
工程Ｓ７では、工程Ｓ６で形成された金属膜Ｍ（Ｃｒ＋Ａｕ）の両面に夫々レジスト膜Ｒを塗布する。
工程Ｓ８では、露光装置と所定のマスクパターンを用いて、圧電基板１０の外形と、スリット（図示せず）と、に相当する部位の各レジスト膜Ｒを表裏両面から感光し、現像して、各レジスト膜Ｒを剥離する。更に、露出した金属膜Ｍを王水等の溶液で溶かして除去する。
【００９０】
工程Ｓ９では、露出した水晶ウェハー１０Ｗの両面をフッ化水素酸（フッ酸）とフッ化アンモニウムとの混合液を用いてエッチングし、圧電基板１０の外形とスリット（図示せず）を形成する。
工程Ｓ１０では、残ったレジスト膜Ｒを剥離し、露出した余分の金属膜Ｍを溶かして除去する。この段階では水晶ウェハー１０Ｗは、複数の圧電基板１０が支持細片で連接され、格子状に規則的に並んだ状態となる。本実施形態では、工程Ｓ１０に示すように、圧電基板１０の両主面に夫々凹陥部１１、１１’が形成されて振動部１２となり、振動部１２に連設された第１及び第２の厚肉部１６、１７が、圧電基板１０の重心に対して点対称に形成されている。
工程Ｓ１０が終了した後、水晶ウェハー１０Ｗに格子状に規則的に並んだ複数の圧電基板１０の振動部１２の厚さを、例えば光学的手法を用いて計測する。計測した各振動部１２の厚さが所定の厚さより厚い場合には、夫々厚さの微調整を行って所定の厚さの範囲に入るようにする。
【００９１】
（素子の電極形成工程−１）
水晶ウェハー１０Ｗに形成された複数の圧電基板１０の振動部１２の厚さを、所定の厚さの範囲内に調整した後、各圧電基板１０に励振電極２５ａ、２５ｂ、及びリード電極２７ａ、２７ｂを形成する手順（工程）を図１７に示す概略製造工程図を用いて説明する。
工程Ｓ１１では、水晶ウェハー１０Ｗの表裏全面にスパッタリング等でニッケル（Ｎｉ）薄膜を成膜し、その上に金（Ａｕ）薄膜を積層して、金属膜Ｍを成膜する。
次に工程Ｓ１２では、金属膜Ｍの上に夫々レジストを塗布しレジスト膜Ｒを成膜する。
工程Ｓ１３では、マスクパターンＭｋを用いて励振電極２５ａ、２５ｂ、及びリード電極２７ａ、２７ｂに相当する部位のレジスト膜Ｒを露光する。
工程Ｓ１４では、感光したレジスト膜Ｒを現像して残し、露光されなかったレジスト膜Ｒを、溶液を用いて剥離する。次に、レジスト膜Ｒを剥離して露出した金属膜Ｍを王水等の溶液で溶かして除去する。
工程Ｓ１５では、金属膜Ｍ上に残ったレジスト膜Ｒを剥離すると、各圧電基板１０上には励振電極２５ａ、２５ｂ、及びリード電極２７ａ、２７ｂ等が形成されている。その後水晶ウェハー１０Ｗの複数の圧電基板１０に連接する、ハーフエッチングで形成された支持細片を折り取りすることにより、分割されて個片化された圧電振動素子１が得られる。
【００９２】
（素子の電極形成工程−２）
水晶ウェハー１０Ｗに形成された複数の圧電基板１０の振動部１２の厚さを、所定の厚さの範囲内に調整した後、各圧電基板１０に励振電極２５ａ、２５ｂ、及びリード電極２７ａ、２７ｂを形成する他の手順（工程）を、図１８に示す概略製造工程図を用いて説明する。
工程Ｓ２１では、水晶ウェハー１０Ｗの表裏全面にスパッタリング等でクロム（Ｃｒ）薄膜を成膜し、その上に金（Ａｕ）薄膜を積層して、金属膜Ｍを成膜する。
次に工程Ｓ２２では、金属膜Ｍの上に夫々レジストを塗布し、レジスト膜Ｒを成膜する。
工程２３では、リード電極、及びパッド電極用のマスクパターンＭｋを用いて、リード電極２７ａ、２７ｂ、及びパッド電極２９ａ、２９ｂに相当する部位のレジスト膜Ｒを露光する。
次の工程Ｓ２４では、感光したレジスト膜Ｒを現像して残し、露光されなかったレジスト膜Ｒを剥離する。この剥離により露出した金属膜Ｍを王水等の溶液で溶かして除去する。リード電極２７ａ、２７ｂ、及びパッド電極２９ａ、２９ｂ上のレジスト膜Ｒはそのまま残しておく。
【００９３】
次の工程Ｓ２５では、水晶ウェハー１０Ｗの表裏全面にスパッタリング等でニッケル（Ｎｉ）薄膜を成膜し、その上に金（Ａｕ）薄膜を積層して、金属膜Ｍを成膜する。更に、金属膜Ｍの上にレジスト膜Ｒを塗布する。工程Ｓ２５の図では、煩雑さを避けるため、リード電極２７ａ、２７ｂ、及びパッド電極２９ａ、２９ｂ用の金属膜Ｍとレジスト膜Ｒを合わせた層を、符号Ｃ（Ｍ＋Ｒ）を用いて表わしている。そして、励振電極用のマスクパターンＭｋを用いて、励振電極２５ａ，２５ｂに相当する部位のレジスト膜Ｒを露光する。
工程Ｓ２６では、感光したレジスト膜Ｒを現像して残し、露光されなかったレジスト膜Ｒを、溶液を用いて剥離する。
次の工程Ｓ２７では、レジスト膜Ｒを剥離して露出した金属膜Ｍを王水等の溶液で溶かして除去する。
金属膜Ｍ上に残った不要のレジスト膜Ｒを剥離すると、各圧電基板１０の表裏面上には（Ｎｉ＋Ａｕ）の励振電極２５ａ、２５ｂと、（Ｃｒ＋Ａｕ）のリード電極２７ａ、２７ｂ、及びパッド電極２９ａ、２９ｂが形成されている（工程Ｓ２８）。その後水晶ウェハー１０Ｗの複数の圧電基板１０に連接する、ハーフエッチングで形成された支持細片を、折り取りすることにより、分割されて個片化された圧電振動素子１が得られる。
【００９４】
ところで、水晶をウェットエッチングすると、Ｚ軸に沿ってエッチングが進行していくが、各結晶軸の方向に応じてエッチングの速度が変わるという水晶特有のエッチング異方性を有している。従って、このエッチングの異方性により現出するエッチング面は、各結晶軸の方向に応じて違いが現れることは、これまでエッチング異方性を研究テーマにした数多くの学術論文や先行特許文献において論じられてきた。このような背景があるにもかかわらず、水晶のエッチング異方性について明確に系統立てられた資料がない。
小型圧電振動素子を製作するには、今後ますますナノ加工技術が必要とされる。しかしながら、エッチングの諸条件（エッチング溶液の種類や、エッチングレート、エッチング温度、等）の違いによるものなのか、文献によっては、現出する結晶面に相異があるものも多々見受けられるのが現状である。
そこで、本発明者は、本発明に係る圧電振動素子をフォトリソグラフィー技法と、ウェットエッチング技法とを用いて製造するに当たり、エッチングシミュレーションと、試作実験、並びにナノレベルでの表面分析と、観察とを繰り返し、本発明に係る圧電振動子は以下の一態様として実現可能となることが判明したので、以下詳細に説明する。
【００９５】
図１９、図２０は、水晶ウェハー１０Ｗの両面にエッチングにより形成される、凹陥部１１、１１’を説明する図である。図１９（ａ）は、図１６の工程Ｓ５における水晶ウェハー１０Ｗの平面図である。この段階では、水晶ウェハー１０Ｗの両面に凹陥部１１、１１’が格子状で、且つ規則的に形成されている。図１９（ｂ）は、水晶ウェハー１０Ｗの凹陥部１１、１１’を通るＸ軸方向に沿った切断面（切り口）であり、水晶ウェハー１０Ｗの上側（表面側）の凹陥部１１、及び下側（裏面側）の凹陥部１１’の各壁面は垂直の壁面ではなく傾斜壁面を呈している。
つまり、上側の凹陥部１１の−Ｘ軸方向の壁面は傾斜壁面Ｘ１を形成し、＋Ｘ軸方向の壁面は傾斜壁面Ｘ２を形成している。また、下側の凹陥部１１’の−Ｘ軸方向の壁面は傾斜壁面Ｘ１を形成し、＋Ｘ軸方向の壁面は傾斜壁面Ｘ２を形成している。各傾斜壁面は振動部１２のＹ軸方向の中心を通るＸ軸に対し線対称にエッチングされる。このように、エッチングの進行は結晶軸方向に異方性を有するので、エッチング用開口部は上下面で少しずらして配置するのが一般的である。
【００９６】
図１９（ｃ）〜（ｅ）は、凹陥部１１、１１’の傾斜壁面Ｘ１、Ｘ２、及び溝部の傾斜壁面Ｘ３の拡大図である。上側の凹陥部１１の−Ｘ軸方向の傾斜壁面Ｘ１は、図１９（ｃ）に示すように、水晶ウェハー１０Ｗの平面に対し略６２度の傾斜でエッチングされる。また、＋Ｘ軸方向の傾斜壁面Ｘ２は、水晶ウェハー１０Ｗの平面に対し直交（９０度）して少しエッチングが進むが、その後は緩やかな傾斜でエッチングが進行する。下側の凹陥部１１’の−Ｘ軸方向の壁面は、傾斜壁面Ｘ１となり、＋Ｘ軸方向の壁面は傾斜壁面Ｘ２となる。つまり、上側の凹陥部１１の傾斜壁面と、下側の凹陥部１１’の傾斜壁面とは、振動部１２のＹ軸方向の中心を通るＸ軸に対し線対称の関係にある。
上側の凹陥部１１の底面と、下側の凹陥部１１’との底面により形成される振動部１２の両面は、水晶ウェハー１０Ｗのエッチング前の平面と略平行にエッチングされる。つまり、振動部１２は表裏面が略平行な平板状となる。
【００９７】
図１９（ｄ）は、圧電基板１０の外形、及びスリット２０を示す断面図である。図１６の工程Ｓ９のエッチング工程で外形、及びスリット２０が形成され、−Ｘ軸方向（図中左方向）の端部に、第４の厚肉部本体１４ａ、及び第４の傾斜部１４ｂからなる第４の厚肉部１４が形成され、＋Ｘ軸方向（図中右方向）の端部に、第３の厚肉部本体１５ａ、及び第３の傾斜部１５ｂからなる第３の厚肉部１５が形成される。第３の厚肉部本体１５ａの面内にはスリット２０が形成されている。
図１９（ｅ）は、水晶ウェハー１０Ｗに形成した折り取り用の溝部（支持細片）の断面図で、図１６の工程Ｓ９におけるエッチング工程で形成される。Ｘ軸に直交して形成された溝部の断面は楔型を呈している。これは圧電基板１０の上側の溝部の傾斜壁面Ｘ３ａが、−Ｘ軸方向の傾斜壁面Ｘ１と、＋Ｘ軸方向の傾斜壁面Ｘ２とで形成され、下側の溝部の傾斜壁面Ｘ３ｂは、溝部の中心に対し、上側の傾斜壁面Ｘ３ａと水晶ウェハー１０ＷのＹ軸方向（厚み方向）の中心を通るＸ軸に対し線対称に形成されるために、ほぼ楔型となる。
凹陥部１１、１１’が形成された面に電極を設ける場合は、傾斜壁面Ｘ２の垂直の壁面に注意する必要がある。電極膜の断裂が起り易いので避ける方が望ましい。
【００９８】
図２０（ａ）は、図１６の工程Ｓ５における水晶ウェハー１０Ｗの平面図である。図２０（ｂ）は、水晶ウェハー１０Ｗの上側凹陥部１１、及び下側凹陥部１１’のＺ’軸方向に沿った切断面（切り口）である。上側凹陥部１１の−Ｚ’軸方向の壁面は傾斜壁面Ｚ１が形成され、＋Ｚ’軸方向の壁面は傾斜壁面Ｚ２が形成される。下側凹陥部１１’は振動部１２の中心に関し、上側凹陥部１１と点対称の関係に形成される。つまり、下側凹陥部１１’の−Ｚ’軸方向の壁面は、傾斜壁面Ｚ２が形成され、＋Ｚ’軸方向の壁面は傾斜壁面Ｚ１が形成される。
【００９９】
図２０（ｃ）〜（ｅ）は上側、及び下側凹陥部１１、１１’の傾斜壁面Ｚ１、Ｚ２、及び溝部の傾斜壁面Ｚ３の拡大図である。上側凹陥部１１の−Ｚ’軸方向の壁面は、図２０（ｃ）の図中左方向に示すように、水晶ウェハー１０Ｗの平面に対し比較的緩やかな傾斜でエッチングされ、傾斜壁面Ｚ１となる。＋Ｚ’軸方向の壁面は、図２０（ｃ）の図中右方向に示すように、傾斜壁面Ｚ２を呈する。つまり、はじめ水晶ウェハー１０Ｗの平面に対し急な傾斜壁面Ｚ２ａでエッチングされるが、その後は緩やかな傾斜壁面Ｚ２ｂでエッチングが進行する。下側凹陥部１１’のＺ’軸方向に沿った傾斜壁面Ｚ１、Ｚ２は、振動部１２の中心に関し、上側凹陥部１１と点対称な関係になる。
【０１００】
図２０（ｄ）は外形加工が施された後の圧電基板１０の外形断面図であり、同図（ｃ）の２つの破線Ｚｃ１、Ｚｃ２の所からエッチングにより外形加工されたものである。図１６の工程Ｓ９のエッチング工程で外形が形成され、−Ｚ’軸方向（図中左方向）の端部に第１の厚肉部本体１６ａ及び第１の傾斜部１６ｂからなる第１の厚肉部１６が形成され、＋Ｚ’軸方向（図中右方向）の端部に第２の厚肉部本体１７ａ及び第２の傾斜部１７ｂからなる第２の厚肉部１７が形成される。第１の厚肉部１６と第２の厚肉部１７とは、振動部１２の中心に関しほぼ点対称に形成される。
【０１０１】
図２０（ｅ）はＺ’軸方向に直交して形成した上側、及び下側溝部の断面図で、共に楔型断面の傾斜壁面Ｚ３を呈する。この上側、及び下側の溝部は、水晶ウェハー１０Ｗに折り取り用の溝部である。上側溝部の傾斜壁面Ｚ３は、凹陥部１１の−Ｚ’軸方向の傾斜壁面Ｚ１と、＋Ｚ’軸方向の傾斜壁面Ｚ２（壁面Ｚ２ａと壁面Ｚ２ｂ）とで形成され、下側の溝部の傾斜壁面Ｚ３は、溝部の中心に対し、上側の傾斜壁面Ｚ３と点対称に形成されるために、ほぼ楔型の断面を呈する。
Ｘ軸方向、Ｚ’軸方向に折り取り用溝部を形成すると、その断面形状は楔型となり、折り取りが容易である。
【０１０２】
本態様の特徴は、水晶ウェハー１０Ｗの両主面よりエッチングを進め、両主面に夫々対向する凹陥部１１、１１’を形成して振動部１２とした点にあり、エッチングに要する加工時間を半減することが可能となった。また、図２０（ｄ）に示す、破線Ｚｃ１、Ｚｃ２の図中外側を、共にエッチングにより取り去ることにより、圧電基板１０の小型化が図れることも特徴の一つである。圧電基板１０の両主面よりエッチングを進め、圧電基板１０の夫々の主面からのエッチングの深さを浅くすることができるので、製造時に水晶ウェハー１０Ｗ内の各個片がレイアウトされている領域間で、或いは水晶ウェハー１０Ｗ間において、薄肉となる振動部１２の厚みのバラツキを低減することができた。
この理由として、圧電基板１０をエッチング溶液の中に長時間、浸していると、エッチング溶液内での溶液の濃度に差が生じる虞があり、当該濃度差に起因して、圧電基板１０に対するエッチングの均一性が保てなくなる虞があり、水晶ウェハー内の各個片がレイアウトされている領域間で、或いは水晶ウェハー間で振動部の厚みのバラツキが発生してしまい、厚みの制御が困難となる問題があるからである。
【０１０３】
更に、図２０（ｃ）、（ｄ）に示すように、振動部１２として不要な図中両端部を削除することを前提として製造方法を確立した。先行技術として掲げた従来の厚肉部を備えた構造に比べて、振動部となる平坦な超薄部の面積を確保しながらも、圧電振動素子１のサイズを小型化することを実現できた。
また、更に前述したように、ＡＴカット水晶基板のＸ軸方向の両端に力を加えた（実装に起因した応力・歪みを前記力として説明している）ときの周波数変化と、Ｚ’軸方向の両端に同じ力を加えたときの周波数変化と、を比べると、Ｚ’軸方向の両端に力を加えたときの方の周波数変化量を小さくできる。これにより、圧電基板１０のＸ軸方向の長さをＺ’軸方向の長さより長い、所謂Ｘロングとしたので、Ｘ軸方向に振動部１２の面積を広く確保することができた。
また、本実施形態の圧電振動素子１の振動部１２の全周に亘って、振動部１２の主面に対して表裏のうちの少なくともどちらか一方には厚肉の厚肉部１３を設けているので、振動部１２の端部が外部に露出することがない。これにより、圧電振動素子１の製造時や、圧電振動素子１をパッケージ（容器）に実装し、圧電振動子を製造する過程、等で圧電振動素子１を何かにぶつけてしまう等による圧電振動素子１の耐衝撃性等の信頼性の観点でも、強度を高く維持しているので、信頼性を高く維持することができている。
この結果、振動部に励振される厚み滑り振動モードの変位分布が、弾性定数の異方性によりＸ軸方向に長径を有する楕円状となることを十分に考慮して設計することが可能となり、長軸対短軸の比を、１．２６：１、製造寸法のバラツキ等を考慮して、１．１４〜１．３９：１の範囲程度となるように十分設計可能となった。
【０１０４】
図２１は、図１に示した圧電振動素子１の詳細な図であり、同図（ａ）は斜視図であり、同図（ｂ）は図１（ａ）におけるＱ−Ｑ断面を−Ｚ’軸方向からみた断面図である。図２１（ａ）に示すように、圧電振動素子１のＸ軸に交わる外形端面には、傾斜面が現出する。つまり、−Ｘ軸側の端面には、図２１（ｂ）に示すように、傾斜面１（傾斜面ａ１、ａ２）が現出し、＋Ｘ軸側の端面には、傾斜面２（傾斜面ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４）が現出している。傾斜面１と傾斜面２のＸＹ’平面に平行な断面形状は、異なっている。
また、傾斜面１、２共に、圧電基板１０の主表面と交わる付近には、図１９（ｂ）、（ｅ）に示すような＋Ｘ軸方向に形成される傾斜壁面Ｘ２の垂直の壁面は現出していない。この理由は、凹陥部１１、１１’を形成するのに必要なエッチング時間に比べて、傾斜面１（ａ１、ａ２）と傾斜面２の形成時間は、圧電基板（水晶基板）１０の外形が貫通するまでエッチングするので、エッチング時間が十分に長いためにオーバーエッチングの作用により、垂直の壁面が現出しないのである。
傾斜面１を構成する傾斜面ａ１、ａ２は、Ｘ軸に対してほぼ対称関係にあり、傾斜面２を構成する傾斜面ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４では、傾斜面ｂ１と傾斜面ｂ４、傾斜面ｂ２と傾斜面ｂ３とが、各々Ｘ軸に対してほぼ対称関係にあることが判明した。更に、傾斜面ａ１、ａ２のＸ軸に対する傾斜角度αと、傾斜面ｂ１、ｂ４のＸ軸に対する傾斜角度βとは、β＜αの関係にあることが分かった。
【０１０５】
図２２に示した実施形態例の圧電振動素子１’は、図１に示した圧電振動素子１の変形例であり、第３の厚肉部本体１５ａの外端部寄りの一部である第３の厚肉部本体１５ａ’の厚みをエッチング等により薄くした構造をしている。この理由は第３の厚肉部本体１５ａ’に形成したパッド電極２９ｂと、外部の電極端子とをボンディングワイヤーＢＷで接続する際に、ボンディングワイヤーの＋Ｙ軸方向における頂点部分が、パッケージに被せる蓋部材に接触しないようにするためである。
【０１０６】
図１、図５、図６、図７の実施形態例に示すように、高周波の圧電振動素子が小型化されると共に、振動部の支持をする厚肉部が強固であり、振動、衝撃等に強い圧電振動素子が得られるという効果がある。更に、スリットを設けることにより、接着・固定に起因する応力の広がりを抑圧することができるので、周波数温度特性、ＣＩ温度特性、及び周波数エージング特性に優れ、且つ主振動のＣＩ値が小さく、主振動のＣＩ値に対する近接したスプリアスのＣＩ値の比、即ちＣＩ値比の大きな圧電振動素子が得られるという効果がある。
また、圧電振動素子を支持する部位が一点になると、導電性接着剤に起因して生じる応力を小さくすることが可能である。
また、図１、図５、図６のように振動部に接してその端部に厚肉部を設けることにより圧電振動素子の耐衝撃性、耐振動性が強化されるという効果がある。
【０１０７】
図８、図１２、図１３の実施形態例に示すように、厚肉部の削減を図ったので、基本波を用いた高周波圧電振動素子の小型化、及び耐衝撃性の強化が図られると共に、量産化が可能となる。更に、支持部と振動領域の間に少なくとも１つのスリットを形成することにより、接着・固定に起因する応力の広がりを抑圧できるので、周波数温度特性、ＣＩ温度特性、及び周波数エージング特性に優れた圧電振動素子が得られるという効果がある。
【０１０８】
また、図９の実施形態例に示すように、励振電極２５ａ、２５ｂと、リード電極２７ａ、２７ｂ、及びパッド電極２９ａ、２９ｂとは、夫々異種構成の金属材料、即ち励振電極２５ａ、２５ｂはニッケルと金の積層膜で形成され、リード電極２７ａ、２７ｂ、及びパッド電極２９ａ、２９ｂはクロムと金の積層膜で形成されている。このようにすることにより、主振動のＣＩ値が小さく、主振動のＣＩ値に対する近接したスプリアスのＣＩ値の比、即ちＣＩ値比の大きな圧電振動素子が得られるという効果がある。
【０１０９】
また、図８、図１２、図１３の実施形態例に示す圧電振動素子１は、振動部１２の他方の主面（裏面）と、第１の厚肉部１６の他方の面（裏面）とは、同一平面上にあり、振動部１２の一方の主面（表面）と、第２の厚肉部１７の他方の面（表面）とは、同一平面上にあるように形成されている。このため、不要な厚肉部を削減しているので、小型化、耐衝撃性の強化に効果がある。さらに、圧電基板１０を表裏両面からエッチングして振動領域を形成することにより、エッチングの時間が短縮されるという効果がある。更に、不要の厚肉部を削除することにより小型化が図られると共に、周波数温度特性の優れた、高周波の基本波圧電振動素子が得られるという効果がある。
【０１１０】
また、図６、図１３の実施形態例に示すように、第３の厚肉部１５に２つのスリットを設けることにより、圧電振動素子を接着・固定する際に生じる応力の広がりを、よりよく抑圧することができるため、周波数再現性、周波数温度特性、ＣＩ温度特性、及び周波数エージング特性に優れ圧電振動素子が得られるという効果がある。
【０１１１】
また、圧電基板１０が、図２の切断角度図に示されるように形成されるため、要求仕様の圧電振動素子を、より適したカットアングルで構成することが可能であり、且つ仕様にそった周波数温度特性を有し、ＣＩ値が小さく、ＣＩ値比の大きな高周波圧電振動素子が得られるという効果がある。
また、圧電基板に回転Ｙカット水晶基板を用いることにより、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技法に関する永年の実績・経験が活用できるので、圧電基板の量産が可能であるのみならず、高精度の圧電基板が得られ、圧電振動素子の歩留りが大幅に改善されるという効果がある。
【０１１２】
また、図１に示すように、第３の厚肉部１５が、振動部１２と連設した一方の端縁から他方の端縁に向かって離間するにつれて厚みが増加する第３の傾斜部１５ｂと、この第３の傾斜部１５ｂの他方の端縁に連設する第３の厚肉部本体１５ａと、を有するように構成すれば、高周波で基本波の圧電振動素子が小型化されると共に、振動部の支持が強固であり、振動、衝撃等に強い圧電振動素子が得られるという効果がある。
【０１１３】
［振動子］
（振動子の形態１）
図２３は、本発明に係る振動子の実施形態としての圧電振動子の構成を示す図であり、同図（ａ）は縦断面図であり、同図（ｂ）は蓋部材を除いた平面図である。圧電振動子５０は、例えば上述した第４の実施形態の圧電振動素子４（図２３では、圧電振動素子４を用いた例を示したが、他の実施形態にかかる圧電振動素子であってもよい）と、圧電振動素子４を収容するパッケージとを備えている。パッケージは、矩形の箱状に形成されているパッケージ本体４０と、金属、セラミック、ガラス等から成る蓋部材４９とを含む。
パッケージ本体４０は、図２３に示すように、第１の基板４１と、第２の基板４２と、第３の基板４３とを積層して形成されており、絶縁材料として、酸化アルミニウム質のセラミック・グリーンシートを成形し、箱状とした後で、焼結して形成される。実装端子４５は、第１の基板４１の外部底面に複数形成されている。第３の基板４３は中央部が除去された環状体であり、第３の基板４３の上部周縁に例えばコバール等の金属シールリング４４が形成されている。
【０１１４】
第３の基板４３と第２の基板４２とにより、圧電振動素子４を収容する凹部（キャビティ）が形成される。第２の基板４２の上面の所定の位置には、導体４６により実装端子４５と電気的に導通する複数の素子搭載パッド４７が設けられている。素子搭載パッド４７の位置は、圧電振動素子４を載置した際に第３の厚肉部本体１５ａに形成したパッド電極２９ａに対応するように配置されている。
パッケージ本体４０に圧電振動素子４を固定する際にはまず、圧電振動素子４のパッド電極２９ａに導電性接着剤３０を塗布し、これを反転（裏返し）して素子搭載パッド４７に載置して荷重をかける。導電性接着剤３０の特性として、導電性接着剤３０に起因する応力（∝歪）の大きさは、シリコーン系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリイミド系接着剤の順で大きくなる。また、脱ガスは、ポリイミド系接着剤、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤の順で大きくなる。導電性接着剤３０としては経年変化を考慮して脱ガスの少ないポリイミド系接着剤を用いることにした。
【０１１５】
パッケージ本体４０に搭載された圧電振動素子４の導電性接着剤３０を硬化させるために、所定の温度の高温炉内に所定の時間入れる。導電性接着剤３０を硬化させた後、反転して表面側になったパッド電極２９ｂと、パッケージ本体４０の電極端子４８とをボンディングワイヤーＢＷで導通接続する。図２３（ｂ）に示すように、圧電振動素子４をパッケージ本体４０に支持・固定する部分は、一カ所（１点）、即ち導電性接着剤３０だけの一点であるため、支持固定により生じる応力の大きさは小さくすることが可能となる。
アニール処理を施した後、励振電極２５ｂに質量を付加するか、又は質量を減じて周波数調整を行う。パッケージ本体４０の上面に形成した金属シールリング４４上に、蓋部材４９を載置し、真空中か窒素Ｎ2ガスの雰囲気中で蓋部材４９をシーム溶接して密封する。または、パッケージ本体４０の上面に塗布した低融点ガラスに蓋部材４９を載置し、溶融して密着する方法もある。パッケージのキャビティ内は真空にするか、又は窒素Ｎ2ガス等の不活性ガスで充填して、圧電振動子５０が完成する。
【０１１６】
なお、圧電振動素子４は、圧電振動素子４を形成する圧電基板の上下面に近接して夫々パッド電極２９ａ、２９ｂを形成している。圧電振動素子４をパッケージ本体４０に収容する際に、圧電振動素子４を裏返し、パッド電極２９ａとパッケージ本体４０の素子搭載パッド４７とを導電性接着剤３０で固定・接続する。表面側になったパッド電極２９ｂと、パッケージの電極端子４８とをボンディングワイヤーＢＷで接続する。このように圧電振動素子４を支持する部位が一点になると、導電性接着剤３０に起因して生じる応力を小さくすることが可能である。また、パッケージ本体４０に収容するに当たり、圧電振動素子４を裏返して、より大きな励振電極２５ｂを上面にすると、圧電振動素子４の周波数微調が容易となる。
【０１１７】
（振動子の形態２）
図２４は、振動子の他の実施形態の圧電振動子５０’の構成を示す縦断面図である。図２３に示した実施形態例と異なる点は、圧電振動素子４の支持の方法である。図２３の実施形態例では一カ所支持であるのに対し、図２４の実施形態例では圧電振動素子４の一方の面の第３の厚肉部１５の２カ所（２点）に導電性接着剤３０を塗布して、導通と支持・固定を図るようにした構造である。低背化に適した構造であるが、導電性接着剤３０に起因する応力が少し大きくなる虞がある。
【０１１８】
そこで、第３、および第６の実施形態である図６、図７や図１３、図１４に示すようなスリットを２つ設けた圧電振動素子３、７、７’を採用することで、前記応力の振動部への影響を抑圧できることが期待できる。または、導電性接着剤の硬度が比較的硬い場合には、導電性接着剤を塗布する「２カ所（２点）」の中心間距離を狭めることにより、前記２点間で生じる実装に係る歪み（応力）を低減させる手法もある。また一方、導電性接着剤の硬度が比較的柔らかい、シリコーン系接着剤を用いることにより、導電性接着剤に緩衝性を持たせ、前記２点間で生じる実装に係る歪み（応力）を低減させる手法もある。
【０１１９】
以上の圧電振動子５０，５０’の実施形態例では、パッケージ本体４０に積層板を用いた例を説明したが、パッケージ本体４０に単層セラミック板を用い、蓋体に絞り加工を施したキャップを用いて圧電振動子を構成してもよい。
【０１２０】
上述のように、前述の実施形態に示す圧電振動素子４を用いているため、高周波の圧電振動子５０、５０’が小型化されると共に、耐衝撃性の向上した圧電振動子が得られるという効果がある。さらに、圧電振動素子４を支持する部位が一点であり、且つ被支持部（パッド電極２９ａ）と振動部１２との間に少なくとも１つのスリット２０を形成することにより導電性接着剤３０に起因して生じる応力を小さくすることができる。この結果、周波数再現性、周波数温度特性、ＣＩ温度特性、及び周波数エージング特性に優れた圧電振動子が得られるという効果がある。また、主振動のＣＩ値を小さく、主振動のＣＩ値に対する近接したスプリアスのＣＩ値の比、即ちＣＩ値比の大きな圧電振動素子が得られ、且つ容量比γの小さな圧電振動子５０、５０’が得られるという効果がある。
【０１２１】
また、図２４の実施形態例に示すように、二点支持の圧電振動子を構成することにより、低背化した圧電振動子５０’を得ることができるという効果がある。スリットを２つ設けることで二点支持に起因した支持応力の振動部への影響を抑圧できる。
【０１２２】
また、図１、及び図３〜６の実施形態例に示すように、励振電極２５ａ、２５ｂの電極材料と、リード電極２７ａ、２７ｂ、及びパッド電極２９ａ、２９ｂの電極材料と、を異ならせ、又それらの膜厚も夫々の機能に最適なように構成した圧電振動素子１、２、３を用いているため、主振動のＣＩ値が小さく、主振動のＣＩ値に対する近接したスプリアスのＣＩ値の比、即ちＣＩ値比の大きな圧電振動素子１、２、３が得られるという効果がある。
【０１２３】
［電子デバイスとしての圧電デバイス］
図２５は、本発明に係る電子デバイスの実施形態を示す縦断面図である。電子デバイスとしての圧電デバイス６０は、第１の実施形態の圧電振動素子１と、電子部品の１つであり、温度センサーとしての感温素子であるサーミスターＴｈと、圧電振動素子１及びサーミスターＴｈを収容するパッケージと、を概略備えている。なお、本例では圧電振動素子１を用いた例を示したが、他の実施形態に示す圧電振動素子であってもよい。
【０１２４】
パッケージは、パッケージ本体４０ａと、蓋部材４９とを備えている。パッケージ本体４０ａは、上面側に圧電振動素子１を収容するキャビティ３１が形成され、外部裏面側にサーミスターＴｈを収容する凹部３２が形成されている。キャビティ３１の内底面の端部に素子搭載パッド４７が設けられ、素子搭載パッド４７はパッケージ本体４０ａ内部に配置された導体４６で複数の実装端子４５と導通接続されている。
圧電振動素子１のパッド電極２９ａに導電性接着剤３０を塗布し、これを反転し、素子搭載パッド４７に載置する。反転して表面側になったパッド電極２９ｂと電極端子４８とをボンディングワイヤーＢＷで接続する。パッケージ本体４０ａの上部には、コバール等からなる金属シールリング４４が焼成されており、この金属シールリング４４に蓋部材４９を載置し、抵抗溶接機等を用いて溶接し、キャビティ３１を気密封止する。キャビティ３１内は真空にしてもよいし、不活性ガスを封入してもよい。裏面の凹部３２の電子部品搭載用パッド３３に半田ボール等を用いてサーミスターＴｈの端子を接続して、圧電デバイス６０を完成する。
【０１２５】
以上の実施形態例では、パッケージ本体４０ａの外部下面側に凹部３２を形成し、電子部品を搭載した例を説明したが、パッケージ本体４０ａの内部底面に凹部３２を形成し、電子部品を搭載してもよい。
また、圧電振動素子１とサーミスターＴｈとをパッケージ本体４０ａに収容した例を説明したが、パッケージ本体４０ａに収容する電子部品としては、サーミスター、コンデンサー、リアクタンス素子、半導体素子のうち少なくとも一つを収容して電子デバイスを構成することが望ましい。
【０１２６】
図２５に示す実施形態例は、圧電振動素子１とサーミスターＴｈとをパッケージ本体４０ａに収容した例である。このように構成すると、感温素子のサーミスターＴｈが圧電振動素子１の極めて近くに位置されているので、圧電振動素子１の温度変化を素早く感知することができるという効果がある。また、本発明にかかる圧電振動素子と上記の電子部品とで電子デバイス（圧電デバイス）を構成することにより、高周波、且つ小型の電子デバイス（圧電デバイス）が構成できるので、多方面の用途に利用できるという効果がある。
また、電子部品に可変容量素子、サーミスター、インダクター、コンデンサーのうちの何れかを用いて電子デバイス（圧電デバイス）を構成すると、要求仕様により適した電子デバイスが、小型で且つ低コストで実現できるという効果がある。
【０１２７】
図２６は、本発明の実施形態例に係る電子デバイスの一種である圧電発振器７０の構成を示す図であって、同図（ａ）は縦断面図であり、同図（ｂ）は蓋部材を除いた平面図ある。圧電発振器７０は、パッケージ本体４０ｂ、及び蓋部材４９と、第１の実施形態の圧電振動素子１と、圧電振動素子１を励振する発振回路を搭載したＩＣ部品５１と、電圧により容量が変化する可変容量素子、温度により抵抗が変化するサーミスター、インダクター等の電子部品５２の少なくとも１つと、を備えている。なお、本例では圧電振動素子１を用いた例を示したが、他の実施形態で示した圧電振動素子であってもよい。
【０１２８】
圧電振動素子１のパッド電極２９ａに導電性接着剤（ポリイミド系）３０を塗布し、これを反転してパッケージ本体４０ｂの素子搭載パッド４７ａに載置し、パッド電極２９ａと素子搭載パッド４７ａとの導通を図る。反転して上面側になったパッド電極２９ｂと、パッケージ本体４０ｂの他の電極端子４８とをボンディングワイヤーＢＷにて接続し、導通を図る。ＩＣ部品５１は、パッケージ本体４０ｂの所定の位置に固定し、ＩＣ部品５１の端子と、パッケージ本体４０ｂの電極端子５５とをボンディングワイヤーＢＷにて接続する。また、電子部品５２は、パッケージ本体４０ｂの所定の位置に載置し、金属バンプ等を用いて接続する。パッケージ本体４０ｂを真空、あるいは窒素等の不活性気体で満たし、パッケージ本体４０ｂを蓋部材４９で密封して圧電発振器７０を完成する。
パッド電極２９ｂとパッケージの電極端子４８とをボンディングワイヤーＢＷで接続する工法は、圧電振動素子１を支持する部位が一点になり、導電性接着剤３０に起因して生じる応力を小さくすることが可能である。また、パッケージ本体４０ｂに収容するに当たり、圧電振動素子１を裏返（反転）して、より大きな励振電極２５ｂを上面にしたので、電子デバイスとしての圧電発振器７０の周波数微調が容易となる。
【０１２９】
図２６に示した圧電発振器７０は、同一のパッケージ本体４０ｂの内部底面上に圧電振動素子１、ＩＣ部品５１、及び電子部品５２を配置したが、図２７に示した実施形態の圧電発振器７０’は、Ｈ型のパッケージ本体４０ａを用い、上部に形成したキャビティ３１に圧電振動素子１を収容し、キャビティ３１内部を真空、又は窒素Ｎ2ガスで満たし、蓋部材６１で密封する。下部には圧電振動素子１を励振する発振回路、増幅回路等を搭載したＩＣ部品５１と、可変容量素子、及び必要に応じてインダクター、サーミスター、コンデンサー等の電子部品５２と、を金属バンプ（Ａｕバンプ）６８を介して、パッケージ本体４０ａの端子６７に導通・接続する。
本実施形態の電子デバイス（圧電発振器）７０’は、圧電振動素子１と、ＩＣ部品５１及び電子部品５２とを分離し、圧電振動素子１を単独で気密封止しているために、圧電発振器７０の周波数エージングに優れている。
【０１３０】
図２６、図２７に示すような電子デバイスの一種である圧電発振器７０，７０’（例えば電圧制御型圧電発振器）を構成することにより、周波数再現性、周波数温度特性、エージング特性が優れ、小型で且つ高周波（例えば４９０ＭＨｚ帯）の電圧制御型圧電発振器が得られるという効果がある。また、圧電発振器７０，７０’は基本波の圧電振動素子１を用いているので、容量比が小さく、基本波圧電振動素子を用いているため周波数可変幅を広く、Ｓ／Ｎ比の良好な電圧制御型圧電発振器が得られるという効果がある。
また、電子デバイスとして圧電発振器、温度補償型圧電発振器、及び電圧制御型圧電発振器等を構成することが可能であり、周波数再現性、エージング特性が優れた圧電発振器、周波数温度特性に優れた温度補償圧電発振器、周波数が安定で可変範囲の広く且つＳ／Ｎ比（信号雑音比）の良好な電圧制御型圧電発振器を構成することが得られるという効果がある。
【０１３１】
［電子機器］
図２８は本発明の実施形態例に係る電子機器の構成を示す概略構成図である。電子機器８は上述の圧電振動子５０、５０’を備えている。圧電振動子５０を用いた電子機器８としては、伝送機器等が挙げられる。これらの電子機器８において圧電振動子５０、５０’は、基準信号源、あるいは電圧可変型圧電発振器（ＶＣＸＯ）等として用いられ、小型で、特性の良好な電子機器を提供できる。
本発明にかかる圧電振動子を電子機器に用いることにより、高周波で周波数安定度に優れ、Ｓ／Ｎ比の良好な基準周波数源を備えた電子機器が構成できるという効果がある。
【０１３２】
次いで、本発明の一実施形態に係る振動素子を適用した電子機器について、図２９〜図３１に基づき、詳細に説明する。
【０１３３】
図２９は、本発明の一実施形態に係る振動素子を備える電子機器としてのモバイル型（又はノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す概略斜視図である。この図において、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１００を備えた表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター１１００には、フィルター、共振器、基準クロック等として機能する振動素子１が内蔵されている。
【０１３４】
図３０は、本発明の一実施形態に係る振動素子を備える電子機器としての携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す概略斜視図である。この図において、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１００が配置されている。このような携帯電話機１２００には、フィルター、共振器等として機能する振動素子１が内蔵されている。
【０１３５】
図３１は、本発明の一実施形態に係る振動素子を備える電子機器としてのデジタルカメラの構成を示す概略斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、デジタルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。
デジタルカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部１００が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部１００は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤ等を含む受光ユニット１３０４が設けられている。
撮影者が表示部１００に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。また、このデジタルカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニター１４３０が、データ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピューター（ＰＣ）１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。このようなデジタルカメラ１３００には、フィルター、共振器等として機能する振動素子１が内蔵されている。
【０１３６】
なお、本発明の一実施形態に係る振動素子を備える電子機器は、図２９のパーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、図３０の携帯電話機、図３１のデジタルカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター等に適用することができる。
【０１３７】
［移動体］
図３２は移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。自動車１０６には上述の振動素子を有する振動子や電子デバイスが搭載されている。例えば、キーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアーバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（TPMS：Tire Pressure Monitoring System）、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム、等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。
【０１３８】
［変形実施形態：その１］
圧電振動素子の実装に起因した応力を更に軽減、抑圧する手法として、以下に示すごとき構造を採用することができる。
図３３（ａ）の圧電基板１０は、振動部１２を有する薄肉部と、当該薄肉部の周縁に設けられ、当該薄肉部よりも厚い厚肉部１３とを備えている。厚肉部１３の内の一つの厚肉部分には、振動部１２に沿ってスリット２０が設けられており、縁辺の方向に緩衝部Ｓを介してマウント部Ｆが横並びで接続されている。マウント部Ｆは、マウント部Ｆと緩衝部Ｓと厚肉部１３との並ぶ方向に対して直交方向の両端部に、面取り部２１を有している。
【０１３９】
図３３（ｂ）の圧電基板１０は、振動部１２を有する薄肉部と、当該薄肉部の周縁に設けられ、当該薄肉部よりも厚い厚肉部１３とを備えている。厚肉部１３の内の一つの厚肉部分には、振動部１２に沿ってスリット２０が設けられており、縁辺の方向に緩衝部Ｓを介してマウント部Ｆが横並びで接続されている。マウント部Ｆは、マウント部Ｆと緩衝部Ｓと厚肉部１３との並ぶ方向に対して直交方向の両端部に切欠き部２２を有している。スリット２０の長手方向は、前記直交方向と略平行であり、マウント部Ｆの直交方向の幅を、スリット２０の長手方向の幅より狭く形成されている。更に、スリット２０の長手方向の両端部は、マウント部Ｆの両端部よりも前記直交方向の外周寄りにある。
【０１４０】
図３３（ｃ）の圧電基板１０は、振動部１２を有する薄肉部と、当該薄肉部の周縁に設けられ、当該薄肉部よりも厚い厚肉部１３とを備えている。厚肉部１３の内の一つの厚肉部分には、振動部１２に沿ってスリット２０が設けられており、縁辺の方向に緩衝部Ｓとマウント部Ｆとが横並びで連結されている。マウント部Ｆは、マウント部Ｆと緩衝部Ｓと厚肉部１３との並ぶ方向に対して直交方向の両端部に、切欠き部２２を有している。スリット２０と緩衝部Ｓとが設けられている厚肉部分は、マウント部Ｆと緩衝部Ｓとの並ぶ方向に対して直交方向の端部が、振動部１２の端部および当該厚肉部分の延在方向に対して直交方向に設けられている他の厚肉部分の端部よりも突出している。
【０１４１】
図３４は、図３３の構造に対し、２点支持の形態、即ちマウント部Ｆに換えてマウント部Ｆ１、マウント部Ｆ２の形態をとることを特徴としている。
なお、図３３、図３４においては、厚肉部１３の各厚肉部（第１の厚肉部１６、第３の厚肉部１５、第４の厚肉部１４）の内壁に傾斜部が図示されている一方で、また厚肉部１３の外側の側壁面には図２１に示した如き傾斜面が図示されていないが、これらの傾斜部、傾斜面は図２１に示しているように対応する部位に形成されることになる。
なお、図３３、図３４中の各符号は、上記各実施形態の同じ符号が示す部位と対応している。
【０１４２】
［変形実施形態：その２］
図３５は圧電振動素子１の変形例であり、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は圧電振動素子１のパッド電極２９ａ（マウント部Ｆ）の拡大図平面図を示し、同図（ｃ）はマウント部Ｆの断面図を示している。このマウント部Ｆにおいては、接着強度を向上させるために表面上を凹凸状とすることによって接着する面積を拡げている。
【符号の説明】
【０１４３】
１，１’，２，３，４，６，７…圧電振動素子、８…電子機器、１０…圧電基板、１０Ｗ…水晶ウェハー、１１，１１’…凹陥部、１２…振動部、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ…振動部の一辺、１３…厚肉部、１４…第４の厚肉部、１４ａ…第４の厚肉部本体、１４ｂ…第４の傾斜部、１５…第３の厚肉部、１５ａ…第３の厚肉部本体、１５ｂ…第３の傾斜部、１５ｂ’，１５ｂｂ…極細の傾斜部、１６…第１の厚肉部、１６ａ…第１の厚肉部本体、１６ｂ…第１の傾斜部、１７…第２の厚肉部、１７ａ…第２の厚肉部本体、１７ｂ…第２の傾斜部、２０…スリット、２０ａ…第１のスリット、２０ｂ…第２のスリット、２１…面取り部、２２…切欠き部、２５ａ，２５ｂ…励振電極、２７ａ，２７ｂ…リード電極、２９ａ，２９ｂ…パッド電極、３０…導電性接着剤、３１…キャビティ、３２…凹部、３３…電子部品搭載用パッド、４０，４０ａ，４０ｂ…パッケージ本体、４１…第１の基板、４２…第２の基板、４３…第３の基板、４４…金属シールリング、４５…実装端子、４６…導体、４７…素子搭載パッド、４８…電極端子、４９…蓋部材、５０、５０’…圧電振動子、５１…ＩＣ部品、５２電子部品、５５…電極端子、６０、７０…圧電デバイス、６１…蓋部材、６５…実装端子、６６…導体、６７…部品端子、６８…金属バンプ（Ａｕバンプ）、Ｔｈ…サーミスター、Ｆ、Ｆ１、Ｆ２…マウント部、Ｓ…緩衝部。
【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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【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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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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