(57)【要約】【課題】ヒートサイクル試験による周波数変動を抑えた振動子を得る。【解決手段】振動基板１０と、この振動基板両主面に配置した励振電極２０ａ、２０ｂと、を備えた振動素子であって、振動基板１０は、振動部１４と、振動部よりも薄肉で振動部の厚さの中間部から鍔状に突設した薄肉周縁部１２と、薄肉周縁部１２の一方の端部に連設された厚肉の支持部１３と、を有している。振動基板１０に励起される屈曲振動の波長をλで表わしたときに、振動部１４及び支持部１３の対向する端部間の距離Ｓｘを、−０．２＜（Ｓｘ−（λ／２）Ｎ）／（λ／２）＜０．２（Ｎは正の整数）とする。【選択図】図１
2013162265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚み滑り振動を主振動として励振する振動部と、
支持部と、
が少なくとも前記主振動の変位方向に沿って並んで配置され、
前記振動部の厚みよりも薄い薄肉部が、前記振動部と前記支持部の間に配置され、
前記支持部が、前記薄肉部の厚みよりも厚く、
前記振動部と前記支持部と前記薄肉部とが一体化されている振動基板と、
前記少なくとも前記振動部の両主面に夫々配置されている各励振電極と、
前記支持部の両主面に夫々配置されている各電極パッドと、
前記各励振電極と前記各電極パッドとを電気的に接続する引出電極と、
を備え、
前記変位方向に沿って前記振動基板に生じる屈曲振動の波長をλ、
前記薄肉部の前記変位方向の距離をＳｘ、
Ｎを正の整数としたときに、
−０．２＜（Ｓｘ−（λ／２）Ｎ）／（λ／２）＜０．２
を満足し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、
前記振動部は、多段のメサ構造であることを特徴とする振動素子。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記振動基板はＡＴカット水晶基板であり、
前記振動部は、前記Ｘ軸に平行な辺を長辺とし前記Ｚ’軸に平行な辺を短辺とすることを特徴とする振動素子。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項において、
前記各励振電極が、
前記振動部と、
前記薄肉周縁部の少なくとも一部と、
に跨って設けられていることを特徴とする振動素子。
【請求項５】
請求項１乃至３の何れか一項において、
前記各励振電極が、
前記振動部のみに形成されていることを特徴とする振動素子。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の振動素子と、
前記振動素子を収容する容器と、
を備えていることを特徴とする振動子。
【請求項７】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の振動素子と、
電子素子と、
前記振動素子及び電子素子を収容する容器と、
を備えていることを特徴とする電子デバイス。
【請求項８】
請求項７において、
前記電子素子が、
サーミスタ、コンデンサー、リアクタンス素子及び半導体素子のいずれかであることを特徴とする電子デバイス。
【請求項９】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の振動素子と、
前記振動素子を駆動する発振回路と、
を備えていることを特徴とする発振器。
【請求項１０】
請求項１乃至５の何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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚み振動モードの振動素子に関し、特に所謂メサ型構造を有する振動素子、振動子、電子デバイス、発振器、及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＴカット水晶振動子は、そ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、電子機器等の多方面で使用されている。
特許文献１と特許文献２には、水晶振動素子の周波数をｆ、水晶基板の長辺（Ｘ軸）の長さをＸ、メサ部（振動部）の厚みをｔ、メサ部の長辺の長さをＭｘ、励振電極の長辺の長さをＥｘ、水晶基板の長辺方向に生じる屈曲振動の波長をλとするとき、以下の４つの式、
λ／２＝（１．３３２／ｆ）−０．００２４          （１）
（Ｍｘ−Ｅｘ）／２＝λ／２                        （２）
Ｍｘ／２＝（ｎ／２＋１／４）λ  （但しｎは整数）  （３）
Ｘ≧２０ｔ                                        （４）
を満たすように、各パラメーターｆ、Ｘ、Ｍｘ、Ｅｘを設定することにより、厚みすべり振動と屈曲振動との結合を抑制できると開示されている。また、屈曲変位成分が小さくなるのは、振動部の端縁と励振電極の端縁部分の位置を、屈曲振動の変位の腹の位置と一致するように設定した場合であり、これにより不要モードである屈曲振動を抑圧することができると開示されている。
【０００３】
特許文献３には、周波数可変感度を高くするとともに、不要な振動を抑圧したメサ型振動素子が提案されている。一般的に、振動素子は、励振電極が大きくなるのに伴って等価直列容量Ｃ１も大きくなり、周波数可変感度を高くできる。励振電極を大きくしたメサ型振動素子は、発振が容易であり、負荷容量に対する周波数変化の幅を広くできると開示されている。
【０００４】
特許文献４には、メサ型圧電振動素子が開示されている。水晶基板の長辺の長さをＸ、段差部の堀量（メサ部の高さ）をＭｄ、振動部の板厚をｔとし、板厚ｔに対する段差部の堀量Ｍｄの比をｙ（百分率）とすると、ｙが、
ｙ＝−１．３２×（Ｘ／ｔ）＋４２．８７
ｙ≦３０
の関係を満足し、且つ水晶基板の振動部の板厚ｔに対する長辺の長さＸの比、即ち辺比Ｘ／ｔが３０以下とすることにより、圧電振動素子の電気的特性の悪化を招くこと無く、ＣＩを低下させることができると開示されている。
【０００５】
特許文献５、６には、所定の板厚を持ったほぼ長方形の薄片で構成されている振動部と、この振動部の外周の一辺に沿って、振動部の板厚より厚い支持部を備えた振動子素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３４００２３公報
【特許文献２】特開２００７−０５３８２０公報
【特許文献３】特開２００８−３０６５９４公報
【特許文献４】特開２００７−１２４４４１公報
【特許文献５】特開２００１−１４４５７８公報
【特許文献６】特開２００３−４６３６７公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１〜４に開示されたように、平板状のＡＴカット水晶基板をフォトリソグラフィ技法を用いてメサ型加工し、これに励振電極を形成してメサ型構造の振動子を構成する。このメサ型振動子に２５℃、８５℃、２５℃のヒートサイクル試験を行うと、ヒートサイクル試験前の周波数ｆ１と、試験後の周波数ｆ２との間に周波数偏差Δｆ（＝ｆ２−ｆ１）が生じ、このメサ型振動子を搭載する機器に不具合が生じるのという問題があった。
また、特許文献５、６に開示された振動子素子は、高周波振動子を製造する際に振動部の厚みが薄くなり、振動部の支持が困難になるので、支持部を厚くして支持を容易にした振動素子であり、本発明が主眼とする辺比Ｘ／ｔ（振動基板のＸ軸方向の長さ／振動基板の厚さ）が小さい振動基板に生じる屈曲振動を抑圧しつつ、ヒートサイクル試験による周波数変動を低減する手段は開示されていないという問題があった。
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、屈曲振動等の不要振動を抑圧しつつ、ヒートサイクル試験による周波数偏差Δｆを小さくしたメサ型振動素子、メサ型振動子、電子デバイス、及び発振器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
［適用例１］本発明に係る振動素子は、厚み滑り振動を主振動として励振する振動部と、支持部と、が少なくとも前記主振動の変位方向に沿って並んで配置され、前記振動部の厚みよりも薄い薄肉部が、前記振動部と前記支持部の間に配置され、前記支持部が、前記薄肉部の厚みよりも厚く、前記振動部と前記支持部と前記薄肉部とが一体化されている振動基板と、前記少なくとも前記振動部の両主面に夫々配置されている各励振電極と、前記支持部の両主面に夫々配置されている各電極パッドと、前記各励振電極と前記各電極パッドとを電気的に接続する引出電極と、を備え、前記変位方向に沿って前記振動基板に生じる屈曲振動の波長をλ、前記薄肉部の前記変位方向の距離をＳｘ、Ｎを正の整数としたときに、−０．２＜（Ｓｘ−（λ／２）Ｎ）／（λ／２）＜０．２を満足していることを特徴とする振動素子である。
【００１０】
この構成によれば、前記振動部及び前記支持部の対向する端部間には薄肉周縁部が存在し、該薄肉周縁部の長さＳｘを励起される屈曲振動の波長をλとしたとき、λ／２の整数倍に設定した。このため、厚み振動に重畳する屈曲振動の抑圧が可能になると共に、支持部を接着剤等で固定したときに、接着剤等から生じる応力が厚い支持部で吸収され、振動部へ伝播する応力は低減されるので、ヒートサイクル試験前後の周波数変化、ＣＩ変化を低減できるという効果がある。
【００１１】
［適用例２］また振動素子は、適用例１において、前記振動部は、多段のメサ構造であることを特徴とする振動素子である。
【００１２】
この構成によれば、振動部は薄肉周縁部に向かって該振動部の厚さが漸減するように段差部を形成し、該段差部と前記支持部との間の薄肉周縁部の長さＳｘを、励起される屈曲振動の波長をλとしたとき、λ／２の整数倍に設定した。このため振動エネルギーは振動部の中央部に集中すると共に、厚み振動に重畳する屈曲振動も抑圧される。従って、支持部を接着剤等で固定したときに、接着剤等から生じる応力は大半が厚い支持部で吸収され、振動部へ伝播する応力は低減され、ヒートサイクル試験前後の周波数変化、ＣＩ変化を低減できるという効果がある。
【００１３】
［適用例３］また振動素子は、適用例１又は２において、前記振動基板はＡＴカット水晶基板であり、前記振動部は、前記Ｘ軸に平行な辺を長辺とし前記Ｚ’軸に平行な辺を短辺とすることを特徴とする振動素子である。
【００１４】
この構成によれば、振動基板をATカット水晶基板で構成し、且つ振動部は薄肉周縁部に向かって振動部の厚さが漸減するように段差部を形成してあるため、振動エネルギーを振動部に集中させたこと、また振動部と支持部との間に薄肉周縁部があるので、接着剤により支持部で生じる応力の影響を受け難くすることが可能となる。その結果、良好な温度特性に加え、ヒートサイクル試験前後の周波数変化、ＣＩ変化を低減できるという効果と、経年変化が小さく、振動素子のＱ値の大きい振動素子が得られるという効果がある。
【００１５】
［適用例４］また振動素子は、適用例１乃至３の何れか一項において、前記各励振電極が、前記振動部と、前記薄肉周縁部の少なくとも一部と、に跨って設けられていることを特徴とする振動素子である。
【００１６】
この構成によれば、励振電極を大きくすることによりＣＩを小さくできると共に、容量比も小さくなるので、発振器に用いると周波数可変範囲が広くなるという効果と、ヒートサイクル試験前後の周波数変化、ＣＩ変化を小さくすることができるという効果とがある。
【００１７】
［適用例５］また振動素子は、適用例１乃至３の何れか一項において、前記各励振電極が、前記振動部のみに形成されていることを特徴とする振動素子である。
【００１８】
この構成によれば、振動素子の等価インダクタンスを客先の要求により変えることができるという効果と、ヒートサイクル試験前後の周波数変化、ＣＩ変化を小さくすることができるという効果がある。
【００１９】
［適用例６］本発明に係る振動子は、適用例１乃至５の何れか一項に記載の振動素子と、前記振動素子を収容する容器と、を備えていることを特徴とする振動子である。
【００２０】
この構成によれば、ヒートサイクル試験前後の周波数変化、ＣＩ変化が小さな振動子を構成することができるという効果がある。
【００２１】
［適用例７］本発明に係る電子デバイスは、適用例１乃至５の何れか一項に記載の振動素子と、電子素子と、前記振動素子及び電子素子を収容する容器と、を備えていることを特徴とする電子デバイスである。
【００２２】
この構成によれば、本発明に係るヒートサイクル試験に強い小型振動素子を備えており、用いる電子素子と組み合わせることで、客先の仕様に合わせて種々の電子デバイスを構成することができるという効果がある。
【００２３】
［適用例８］本発明に係る電子デバイスは、適用例７において、前記電子素子が、サーミスタ、コンデンサー、リアクタンス素子及び半導体素子のいずれかであることを特徴とする電子デバイスである。
【００２４】
この構成によれば、本発明に係るヒートサイクル試験に強い小型振動素子と、上記電子素子を組み合わせることで、温度補償された振動素子、可変範囲の広い振動素子、発振器等を構成することができるという効果がある。
【００２５】
［適用例９］本発明に係る発振器は、適用例１乃至５の何れか一項に記載の振動素子と、前記振動素子を駆動する発振回路と、を備えていることを特徴とする発振器である。
【００２６】
この構成によれば、発振器が小型化されると共に、ヒートサイクル試験に強く、周波数温度特性の優れた発振器が実現できるという効果がある。
【００２７】
［適用例１０］本発明の電子機器は、適用例１乃至５の何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である。
【００２８】
この構成によれば、電子機器は、ヒートサイクル試験に強く、周波数温度特性の優れた振動素子を備えているので、急激な温度変化に対しても十分に周波数が安定な電子機器が実現できるという効果がある
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る実施形態の振動素子１の構造を示す概略図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＰ−Ｐ断面図。
【図２】水晶の結晶軸Ｘ、Ｙ、ＺをＸ軸の回りにθ回転してできた新直交軸Ｘ、Ｙ’、Ｚ’軸とＡＴカット水晶基板との関係を示す図。
【図３】振動素子１の構成を示す平面上に、振動変位エネルギーの等しい点を結んでできた等力線を重ね書きした図。
【図４】（ａ）は従来の振動子のヒートサイクル試験前後の周波数偏差ｄｆ対ＣＩ値の図であり、（ｂ）は本発明の振動子のヒートサイクル試験前後の周波数偏差ｄｆ対ＣＩ値の図。
【図５】第２の実施形態の振動素子２の、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＰ−Ｐ断面図。
【図６】第３の実施形態の振動素子３の、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＰ−Ｐ断面図。
【図７】（ａ）乃至（ｄ）は本実施形態の振動素子の製造方法を模式的に示す断面図。
【図８】（ａ）乃至（ｄ）は本実施形態の振動素子の製造方法を模式的に示す断面図。
【図９】図１の振動素子１の変形例の構造を示す縦断面図。
【図１０】図６の振動素子３の変形例の構造を示す縦断面図。
【図１１】振動子の構造を示す断面図。
【図１２】（ａ）、（ｂ）は夫々電子デバイスの構造を示す断面図。
【図１３】発振器の構成を示す断面図。
【図１４】（ａ）は図１（ｂ）に示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）の支持部の底面に形成された凹凸部の拡大平面図であり、（ｃ）は（ｂ）の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
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。図１は、本発明の一実施形態に係る振動素子１の構成を示す概略図である。図１（ａ）は振動素子１の平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図であり、同図（ｃ）は（ａ）のＰ−Ｐ断面図である。
本発明の振動素子１は、振動基板１０と、振動基板１０の両主面に夫々対向配置された各励振電極２０ａ、２０ｂと、各励振電極２０ａ、２０ｂから振動基板１０の一方の端部に向かって延びる引出電極２２ａ、２２ｂと、各引出電極２２ａ、２２ｂと電気的に接続され振動基板１０の２つの角隅部に夫々形成された電極パッド２４ａ、２４ｂと、を備えた振動素子である。
振動基板１０は、振動部１４と、振動部１４よりも薄肉であって振動部１４の全周側面（全外周面）の厚さ方向中間部から鍔状に突設された薄肉周縁部１２と、薄肉周縁部１２の一方の端部に連設され薄肉周縁部１２よりも厚肉の支持部１３と、を有している。そして、振動基板１０は、振動基板１０に励起される屈曲振動の波長をλで表わしたときに、振動部１４と支持部１３との対向する端部間の距離Ｓｘが、Ｓｘ＝（λ／２）×ｎ（ｎは正の整数）で表わせることを特徴とする。
【００３１】
つまり、振動基板１０は、基板の中央部を両主面方向へ突出させた厚肉部である振動部１４と、振動部１４の全周側面に位置する薄肉周縁部１２とでメサ構造を形成している。更に、薄肉周縁部１２の一部に薄肉周縁部１２の厚さより厚い厚肉の支持部１３が連設された構成になっている。
また、振動基板１０は、その中央に位置し主たる振動領域となる振動部１４と、振動部１４より薄肉で振動部１４の全周側面に形成された、従たる振動領域となる薄肉周縁部１２と、を有している。振動基板１０の振動領域は、後述するように、振動部１４と、薄肉周縁部１２の一部に跨っている。
【００３２】
励振電極２０ａ、２０ｂは、図１に示す実施形態例では振動部１４の全領域と、振動部１４の側面に連接する薄肉周縁部１２の振動部１４に接する一部に形成されている。励振電極２０ａ、２０ｂ、引出電極２２ａ、２２ｂ、及び電極パッド２４ａ、２４ｂは、振動基板１０の両面にスパッタ法、又は真空蒸着法を用いてクロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）等の金属膜をこの順に成膜する。そして、成膜した金属薄膜にフォトリソグラフィ技法により、所定の形状の励振電極２０ａ、２０ｂ、引出電極２２ａ、２２ｂ、及び電極パッド２４ａ、２４ｂとなるようにパターニングして振動素子を構成する。各励振電極２０に交番電圧を印加すると、振動素子１は固有（本発明では厚みすべり振動）の振動周波数で励振される。
【００３３】
振動基板１０に水晶基板を用いる場合について説明する。水晶等の圧電材料は三方晶系に属し、図２に示すように互いに直交する結晶軸Ｘ、Ｙ、Ｚを有する。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、夫々電気軸、機械軸、光学軸と呼称される。ＡＴカット水晶基板１０は、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１０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１０は、直交する座標軸Ｘ、Ｙ’、Ｚ’を有する。ＡＴカット水晶基板１０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。
【００３４】
即ち、水晶基板１０は、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ＡＴカット水晶基板からなる。
【００３５】
図１に示す実施形態例では、水晶基板１０は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。水晶基板１０は、中央部に位置する厚肉の振動部１４と、振動部１４の全周側面の厚み方向の中央部に振動部の面方向と平行に突設した薄肉周縁部１２と、を有し、薄肉周縁部１２の一部、図１の実施形態例ではＸ軸方向の薄肉周縁部１２に、厚肉で矩形状の支持部１３が連設されている。例えば、矩形平板状のＡＴカット水晶基板にフォトリソグラフィ技法とエッチング手法を適用して、振動基板（水晶基板）１０を形成する場合は、振動部１４の厚さと、支持部１３の厚さとは同一の厚さとなり、振動部１４が薄肉周縁部１２により矩形状の支持部１３の連結された一体構造となる。
【００３６】
図１の実施形態に示すように振動部１４は、その全周側面を薄肉周縁部１２に囲まれており、薄肉周縁部１２のＹ’軸方向の厚さｔ’よりも厚い厚さｔを有する。即ち、振動部１４は、図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、薄肉周縁部１２に対してＹ’軸方向に突出している。図示の例では、振動部１４は薄肉周縁部１２に対して、＋Ｙ’軸側と−Ｙ’軸側とに突出している。振動部１４は、例えば対称の中心となる点（図示せず）を有し、この中心点に関して点対称となる形状を有する。
振動部１４は、図１に示すように、Ｘ軸方向を長辺とし、Ｚ’軸方向を短辺とする矩形の形状を有する。そのため、振動部１４は、Ｘ軸方向に延びる段差縁部１４ａ、１４ｂと、Ｚ’軸方向に延びる段差縁部１４ｃ、１４ｄと、を有する。図１の実施形態例では、段差縁部１４ａ、１４ｂのうち、段差縁部１４ａが＋Ｚ’軸側の端縁に位置しており、段差縁部１４ｂが−Ｚ’軸側の端縁に位置している。また、段差縁部１４ｃ、１４ｄのうち、段差縁部１４ｃが−Ｘ軸側の端縁に位置しており、段差縁部１４ｄが＋Ｘ軸側の端縁に位置している。
【００３７】
Ｚ’軸方向に延びる段差縁部１４ｄは、例えば図１（ｂ）に示すように、薄肉周縁部１２に対して、＋Ｙ’軸側と−Ｙ’軸側とに夫々突出して形成されている。このことは段差縁部１４ａ、１４ｂ、１４ｃについても同様である。Ｚ’軸方向に延びる段差縁部１４ｃ、１４ｄの各々は、図１（ｂ）に示すように１段の段差で構成されている。即ち、＋Ｙ’軸側の段差縁部１４ｄの側面は１つの平面内にあり、−Ｙ’軸側の段差縁部１４ｄの側面は、同じ１つの平面内にある。同様に、＋Ｙ’軸側の段差縁部１４ｃは、１つの平面内にあり、−Ｙ’軸側の段差縁部１４ｃは、同じ１つの平面内にある。
なお、本発明に係る記載において、段差部の側面が「１つの平面内にある」とは、振動部１４の側面が平坦な面である場合と、水晶の結晶の異方性の分だけ凹凸を有する場合と、を含む。即ち、フッ酸を含む溶液をエッチング液としてＡＴカット水晶基板を加工すると、振動部１４の側面は水晶結晶のＲ面が露出して、ＸＹ’面と平行な場合と、水晶結晶のｍ面が露出して、水晶の結晶異方性の分だけ凹凸を有する場合とがある。本発明に係る記載では、このような水晶結晶のｍ面による凹凸を有する側面についても「１つの平面内」にあるとしている。
【００３８】
Ｘ軸方向に延びる段差縁部１４ａは、例えば図１（ｃ）に示すように、薄肉周縁部１２に対して、＋Ｙ’軸側と−Ｙ’軸側とに夫々同じ厚さだけ突出して形成されている。Ｘ軸方向に延びる段差縁部１４ａ、１４ｂの各々は、図１（ｃ）に示すように１段の段差で構成されている。即ち、＋Ｙ’軸側の側段差縁部１４ａの側面は、１つの平面内であり、−Ｙ’軸側の段差縁部１４ａの側面は、１つの平面内である。また、段差縁部１４ｂについても同様である。
このように、振動部１４は、所謂１段型メサ構造を有している。振動素子１は、厚みすべり振動を主振動として振動し、振動部１４が１段型メサ構造であることによってエネルギー閉じ込め効果を発揮する。
【００３９】
図３は、振動素子１の平面図上に、振動素子１が励振された際に生じる振動変位エネルギー（振動変位の二乗とその位置の質量との積）が等しい点を結んでできる等力線分布を一点鎖線で示している。中央に位置する等力線のエネルギーレベルが一番高く、外側に位置する等力線程そのエネルギーレベルは低くなっている。図３に示す圧電振動素子１の例では、振動部１４がＸ軸方向に長い矩形状をしているので、等力線分布はＸ軸方向の長径が長く、Ｚ’軸方向の短径が短い楕円形状となる。振動変位の大きさは振動部１４の中心部で最大で、中心部から離間するにつれて小さくなる。即ち、励振電極２０ａ上ではＸ軸方向、Ｚ’軸方向ともほぼ余弦上に分布し、励振電極２０ａのない水晶基板上では指数関数的に減衰する。振動領域は、振動部１４と、振動部１４に連接する薄肉周縁部１２に楕円形状に広がっているので、振動部１４上にのみ励振電極を設けた構成の圧電振動素子では、水晶基板１０に励起される電荷を十分に集められない（ピックアップできない）。振動部１４に連接する薄肉周縁部１２の少なくとも一部に励振電極２０を配置し、水晶基板１０に励起される電荷を集めるように構成した圧電振動素子１の方が、振動素子の容量比を小さくすることが可能であり、発振器を構成するときに周波数可変範囲を広くすることができる。
【００４０】
図１（ｂ）に示すように、振動基板１０の各部の寸法を次のように設定する。振動基板１０の長辺方向（Ｘ軸方向）の長さをＬｘ、振動部１４の厚さをｔ、薄肉周縁部１２の厚さをｔ’、振動部１４のＸ軸方向の長さをＭｘ、励振電極２０ａのＸ軸方向の長さをＥｘ、振動部１４と支持部１３との対向するＸ軸方向の端部間の長さをＳｘ、振動部１４と薄肉周縁部１２との段差部の堀量（振動部１４の高さ）をＭｄ／２、振動部１４の厚さｔに対する堀量Ｍｄの比をｙ、振動基板１０の長辺方向（Ｘ軸方法）に生じる屈曲振動の波長をλとする。そして、Ｘ１を次式のように定義するとき、
Ｘ１＝（｜Ｍｘ−Ｅｘ｜／２−λ／２）／（λ／２）      （１）
本発明の振動素子は以下の４つの式、
−０．２＜Ｘ１＜０．２                                （２）
Ｍｘ／２＝（ｎ／２＋１／４）λ                        （３）
ｙ＝−１．３２×（ｘ／ｔ）＋４２．８７                （４）
−０．２＜（Ｓｘ−（λ／２）Ｎ）／（λ／２）＜０．２  （５）
を満たすように構成したことである。但しｎ、Ｎは正の整数とする。式（１）、（５）はλ／２で基準化されており、式（２）、（５）に範囲を持たせたのは製造時のエッチング等のバラツキを考慮したからである。
【００４１】
式（１）、（３）、（４）については周知の式である。上式を適用して製造したメサ型振動子のヒートサイクル特性、即ち振動子を温度２５℃の恒温室に所定の時間保持した後、周波数ｆ１及び等価抵抗ＣＩ１を測定し、次に８５℃の恒温室に所定の時間保持し、再び温度２５℃の恒温室に所定の時間保持した後、周波数ｆ２及び等価抵抗ＣＩ２を測定する。ヒートサイクル試験前のｆ１、ＣＩ１と、試験後のｆ２、ＣＩ２との夫々の差、つまり周波数偏差ｄｆ／ｆ（＝｜（ｆ２−ｆ１）｜／ｆ１）と、｜（ＣＩ２−ＣＩ１）｜の最大値ＣＩｍａｘを求め、ｄｆ／ｆに対し、ＣＩｍａｘをプロットした図が、図４（ｂ）に示す図である。
一方、図４（ａ）は従来の振動子（厚肉の支持部１３が無い振動子）のｄｆ／ｆ対ＣＩｍａｘ特性である。図４の（ａ）と（ｂ）を比較して、ヒートサイクル後のＣＩｍａｘのバラツキも本発明の振動子の方が、バラツキが小さいことが分かる。また、周波数偏差ｄｆ／ｆは、本発明の振動子の方がバラツキの絶対値が小さいことが分かる。これは本発明の振動子では、振動部１４と支持部１３との対向するＸ軸方向の端部間の長さＳｘを、式（５）のように設定すると共に、本発明の振動子の支持部１３の厚みが厚いため、接着剤による応力が支持部１３でより多く減衰し、振動部１４への応力の広がりが小さくなるからであると推測される。
数値で表わすと、従来の振動子、本発明の振動子の周波数偏差ｄｆ／ｆ（ｐｐｍ）は、夫々−０．４１、−０．３３であり、標準偏差σは、夫々０．１、０．０５である。また、式（５）のようにＳｘを所定の長さに対し±２０％の製造偏差内に設定し、他のパラメーターを式（２）〜（４）に基づいて設定することにより、屈曲振動が抑圧され、振動子のＣＩが改善されると共に、周波数温度特性が改善される。
【００４２】
図５は第２の実施形態例の振動素子２の構成を示す図であり、同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図であり、同図（ｃ）は（ａ）のＰ−Ｐ断面図である。振動素子２が図１に示す実施形態の振動子１と異なる点は、振動基板１０の両主面に形成した励振電極２０ａ、２０ｂの面積の大きさである。つまり、振動素子１の励振電極２０ａ、２０ｂが振動部１４と薄肉周縁部１２の一部に跨っているのに対し、図５に示す振動素子２では励振電極２０ａ、２０ｂの範囲は振動部１４の表面上にのみに限定され、振動部１４の大きさよりも小さく、即ちＥｘ＜Ｍｘとなっている。これは用いられる発振回路からの要求で、振動子のインダクタンスＬ１の値が規定される場合である。
【００４３】
図６は第３の実施形態例の振動素子３の構成を示す図であり、同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図であり、同図（ｃ）は（ａ）のＰ−Ｐ断面図である。振動基板１０は、図６に示すように、Ｙ’軸方向が厚み方向であり、Ｘ軸方向を長辺とし、Ｚ’軸方向を短辺とする平面視で矩形状を有している。水晶基板１０は、略中央部に位置する厚肉の振動部１４と、振動部１４の全周側面の中央部に突設された薄肉周縁部１２と、を有し、薄肉周縁部１２の一部、図６の実施形態例ではＸ軸方向の薄肉周縁部１２に、厚肉で矩形状の支持部１３が連設されている。薄肉周縁部１２は、図６に示すように、振動部１４の全周側面に形成され、振動部１４の厚さより薄肉である。
【００４４】
図６の実施形態に示すように振動部１４は、その全周側面の中央部を薄肉周縁部１２に囲まれており、薄肉周縁部１２のＹ’軸方向の厚みよりも大きい厚み（厚肉）を有する。即ち、振動部１４は、図６に示すように、薄肉周縁部１２に対して＋Ｙ’軸側と−Ｙ’軸側とに同じ厚さだけ突出している。振動部１４は、例えば対称の中心となる点（図示せず）を有し、この中心線Ｃに関して対称となる形状を有している。
振動部１４は、図６（ａ）に示すように、Ｘ軸方向を長辺とし、Ｚ’軸方向を短辺とする矩形の形状を有する。即ち、振動部１４はＸ軸に平行な辺を長辺とし、Ｚ’軸に平行な辺を短辺としている。そのため、振動部１４は、Ｘ軸方向に延びる段差縁部１４ａ、１４ｂと、Ｚ’軸方向に延びる段差縁部１４ｃ、１４ｄと、を有する。即ち、Ｘ軸方向に延びる段差縁部１４ａ、１４ｂの長手方向は、Ｘ軸方向であり、Ｚ’軸方向に延びる段差縁部１４ｃ、１４ｄの長手方向は、Ｚ’軸方向である。図示の例では、段差縁部１４ａ、１４ｂのうち、段差縁部１４ａが＋Ｚ’軸側の端縁に位置し、段差縁部１４ｂが−Ｚ’軸側の端縁に位置する。また、段差縁部１４ｃ、１４ｄのうち、段差縁部１４ｃが−Ｘ軸側の端縁に位置し、段差縁部１４ｄが＋Ｘ軸側の端縁に位置する。
【００４５】
Ｚ’軸方向に延びる段差縁部１４ｃ、１４ｄの各々は、図６（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向に沿って厚さが漸減する２段の段差を有する。振動部１４は、略中央に位置する最大厚みを有した第１部分１５と、第１部分１５のＸ軸方向の両側に第１部分１５より小さい厚みを有する第２部分１６と、を有し、段差縁部１４ｃ、１４ｄの段差は、第１部分１５及び第２部分１６の各厚みの差によって形成されている。図示の例では、段差縁部１４ｃ、１４ｄは、第１部分１５のＹ’Ｚ’平面に平行な面と、第２部分１６のＸＺ’面に平行な面と、第２部分１６のＹ’Ｚ’平面に平行な面と、によって構成される。
Ｘ軸方向に延びる段差縁部１４ａは、例えば図６（ｃ）に示すように、薄肉周縁部１２に対して、＋Ｙ’軸側と−Ｙ’軸側とに夫々突出して形成されている。このことは段差縁部１４ｂ、１４ｃ、１４ｄについても同様である。Ｘ軸方向に延びる段差縁部１４ａ、１４ｂは、Ｚ’軸方向に沿って１段の段差を有する。段差縁部１４ａ、１４ｂの段差は、第１部分１５の厚みと、薄肉周縁部１２の厚みとの差によって形成されている。
【００４６】
このように振動部１４は、厚みの異なる２種類の第１部分１５と第２部分１６とを有しており、振動素子１０は、Ｘ軸方向に２段、Ｚ’軸方向に１段の、所謂２段型メサ構造を有していると言える。振動素子３は、厚みすべり振動を主振動として振動し、振動部１４が２段型メサ構造であることによって、図１に示す１段型メサ構造の振動素子１より大きなエネルギー閉じ込め効果を有することができる。
【００４７】
図６（ｂ）に示すように、振動基板１０の各部の寸法を次のように設定する。振動基板１０の長辺方向（Ｘ軸方向）の長さをＬｘ、振動部１４の厚さをｔ、薄肉周縁部１２の厚さをｔ’、振動部１４のＸ軸方向の第１部分１５の長さをＭｘ１、第１部分１５と第２部分１６とを加算した長さをＭｘ２、励振電極２０ａのＸ軸方向の長さをＥｘ、振動部１４と支持部１３との対向するＸ軸方向の端部間の長さをＳｘ、振動部１４と薄肉周縁部１２との段差部の堀量をＭｄ／２、振動部１４の厚さｔに対する堀量Ｍｄの比をｙ、振動基板１０の長辺方向（Ｘ軸方法）に生じる屈曲振動の波長をλとするとき、式（１）から式（５）は、ＭｘをＭｘ１又はＭｘ２と読み替えればそのまま適用できる。
以上では、図１の実施形態に示した振動部１４が１段のメサ構造振動素子１と、図６の実施形態に示した振動部１４がＸ軸方向に２段、Ｚ’軸方向に１段のメサ構造振動子３を説明したが、これに限定するものではなく、Ｘ軸方向にｉ段、Ｚ’軸方向にｊ段（ｉ、ｊは共に正の整数）の振動部１４を有するメサ型振動素子の薄肉周縁部１２の一部に支持部１３が連設された構造の振動素子であってもよい。また、励振電極２０ａ、２０ｂの大きさは、最外側の段差より小さくてもよいし、振動部１４の全体と薄肉周縁部１２の一部に広がる大きさであってもよい。
【００４８】
本発明の振動素子は、振動部１４と支持部１３の対向する端部間には薄肉周縁部１２が存在し、薄肉周縁部１２の長さＳｘを、励起される屈曲振動の波長をλとしたとき、λ／２の整数倍に設定した。このため、厚み振動に重畳する屈曲振動の抑圧が可能になると共に、支持部１３を図示しない容器に対して接着剤等で固定したときに、接着剤等から生じる応力が厚い支持部１３で吸収され、振動部へ伝播する応力は低減されるので、ヒートサイクル試験前後の周波数変化、ＣＩ変化を低減できるという効果がある。
また本発明の振動素子は、振動部１４は薄肉周縁部１２に向かって振動部１４の厚さが漸減するように段差部を形成し、段差部と支持部１３との間の薄肉周縁部１２の長さＳｘを、励起される屈曲振動の波長をλとしたとき、λ／２の整数倍に設定した。このため振動エネルギーは振動部１４の中央部に集中すると共に、厚み振動に重畳する屈曲振動も抑圧される。従って、支持部１３を接着剤等で固定したときに、接着剤等から生じる応力は大半が厚い支持部で吸収され、振動部へ伝播する応力は低減され、ヒートサイクル試験前後の周波数変化、ＣＩ変化を低減できるという効果がある
【００４９】
本発明の振動素子は、振動基板１０を水晶基板で構成し、且つ振動部１４は薄肉周縁部１２に向かって振動部の厚さが漸減するように段差部を形成してあるため、振動エネルギーを振動部に集中させることができ、また振動部と支持部との間に薄肉周縁部１２があるので、接着剤により支持部で生じる応力の影響を受け難くすることが可能となる。その結果、ヒートサイクル試験前後の周波数変化、ＣＩ変化を低減できるという効果と、経年変化が小さく、振動素子のＱ値の大きい振動素子が得られるという効果がある。また、水晶基板を用いたため、経年変化が小さく、振動素子のＱ値の大きい振動素子が得られるという効果がある。
また、段差部を二段以上としたため、振動エネルギーを振動部に集中させることが可能となり、支持部１３を厚肉としたことと相まって、ヒートサイクル試験前後の周波数変化、ＣＩ変化を小さくすることができるという効果がある。
また、励振電極２０ａ、２０ｂを大きくすることによりＣＩを小さくできると共に容量比も小さくなるので、発振器に用いると周波数可変範囲が広くなるという効果と、等価インダクタンスを客先の要求により変えることができるという効果もある。
【００５０】
次に、図６に示す振動素子３を例にしてその製造方法について、図面を参照しながら説明する。図７及び図８は、本実施形態に係る振動素子３の水晶基板１０の製造工程を模式的に示す図である。図７（ａ）に示すように、ＡＴカット水晶基板１０の表裏両主面（ＸＺ’平面に平行な面）に耐蝕膜３０を形成する。耐蝕膜３０は、例えば、スパッタ法や真空蒸着法などによりクロム（Ｃｒ）及び金（Ａｕ）をこの順で積層した後、このクロム及び金をパターニングすることによって形成される。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術によって行われる。耐蝕膜３０は、ＡＴカット水晶基板１０を加工する際に、エッチング液となるフッ酸を含む溶液に対して耐蝕性を有する。
【００５１】
図７（ｂ）に示すように、耐蝕膜３０上にポジ型のフォトレジスト膜を塗布した後、このフォトレジスト膜を表裏両面に配したマスク（図示せず）を介して露光及び現像して、所定の形状を有するレジスト膜４０を形成する。レジスト膜４０は、耐蝕膜３０の一部を覆うように形成される。
次に、図７（ｃ）に示すように、マスクＭを用いて再度レジスト膜４０の一部を露光して、感光部４２を形成する。図では分かり易くするためにマスクＭを耐蝕膜３０から離して図示しているが実際は密着させて露光する。
次に、図７（ｄ）に示すように、耐蝕膜３０をマスクとしてＡＴカット水晶基板１０をエッチングする。エッチングは、例えば、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エッチング液として行われる。これにより、水晶基板１０の外形（Ｙ’軸方向から見たときの形状）が形成される。
【００５２】
次に、図８（ａ）に示すように、レジスト膜４０をマスクとして、所定のエッチング液で耐蝕膜３０の露出部分をエッチングした後、さらに、上述の混合液をエッチング液として、ＡＴカット水晶基板１０を所定の深さまでハーフエッチングすると、振動部１４の外形が形成される。
次に、図８（ｂ）に示すように、レジスト膜４０の感光部４２を現像して除去する。これにより、耐蝕膜３０の一部が露出する。なお、感光部４２を現像する前に、例えば、真空又は減圧雰囲気下で放電によりつくられた酸素プラズマによって、レジスト膜４０の表面に形成された変質層（図示せず）をアッシングする。これにより、確実に感光部４２を現像して除去することができる。
【００５３】
次に、図８（ｃ）に示すように、レジスト膜４０をマスクとして、所定のエッチング液で耐蝕膜３０の露出部分をエッチング除去した後、さらに、上述の混合液をエッチング液としてＡＴカット水晶基板１０を所定の深さまでハーフエッチングする。これにより、Ｘ軸方向に延びる段差縁部１４ｃ、１４ｄの各々に段差（図８の例では２段）を形成することができる。また、図示しないが、Ｚ’軸方向に延びる段差縁部１４ａ、１４ｂの各々に段差を形成することができる。
【００５４】
以上の工程により、周辺部１２及び振動部１４を有する水晶基板１０を形成することができる。
レジスト膜４０及び耐蝕膜３０を除去した後、例えばスパッタ法や真空蒸着法などにより、クロム及び金をこの順で積層した後、このクロム及び金をパターニングすることによって、水晶基板１０に励振電極２０、引出電極２２、及びパッド２４が形成される。つまり、図６の実施の形態に示すように、励振電極２０ａ、２０ｂは、振動部１４の全域と、振動部１４に連接する薄肉周縁部１２の一部の領域とに設けられた振動素子３が形成される。
【００５５】
以上の工程により、本実施形態に係る振動素子３を製造することができる。
振動素子３の製造方法によれば、振動部１４の外形を形成するために用いたレジスト膜４０を現像して感光部を除去した後、再度レジスト膜４０を用いてＡＴ水晶基板１０をエッチングして振動部１４を形成することができる。そのため、精度よく２段型メサ構造の振動部１４を形成することができる。
例えば、振動部１４を形成するために２回のレジスト膜を塗布する場合（例えば、第１レジスト膜を用いて振動部の外形を形成した後、第１のレジスト膜を剥離し、新たに第２レジスト膜を塗布して振動部の側面を露出する場合）は、第１のレジスト膜と第２のレジスト膜との間で合わせずれが生じ、振動部１４を精度よく形成できないことがある。振動素子３の製造方法では、このような問題を解決することができる。
【００５６】
図９は、図１に示す実施形態の振動素子１の変形例である。図１の振動素子１と異なる点は、支持部１３の表面（Ｙ’軸の＋側の面）が、薄肉周縁部１２の表面（Ｙ’軸の＋側の面）とほぼ同一面となっているところである。図９の変形例の場合でも支持部１３が薄肉周縁部１２よりも厚いので、支持部１３のＺ’軸方向に離れた２点を、導電性接着剤で支持した際に生じる応力（歪み）が振動部１４の方へ伝搬する応力の大きさが小さくなるので、ヒートサイクルによる周波数偏差ｄｆ／ｆの絶対値を小さくすることができる。
図１０は、図６に示す実施形態の振動素子３の変形例である。図６の振動素子３と異なる点は、振動部１４の裏面（Ｙ’軸の−側の面））が、薄肉周縁部１２の裏面（Ｙ’軸の−側の面）とほぼ同一面となっているところである。この実施形態例は、プラノコンベックス型振動素子とほぼ同様に動作し、振動エネルギーは振動部１４の中央部に閉じ込められる。また、支持部１４の厚さを薄肉周縁部１２の厚さより厚くしているので、支持部１３が支持される影響は小さくなり、ヒートサイクル特性は改善される。また、支持部１３の裏面（Ｙ’軸の−側の面）が振動部１４の裏面（Ｙ’軸の−側の面）と同一平面上になるようにしてもよい。
【００５７】
次に、本実施形態に係る振動子について、図面を参照しながら説明する。図１１は、本実施形態に係る振動子４を模式的に示す断面図である。図１１は、振動子４の長手方向（Ｘ軸方向）の断面図であり、図６（ｂ）に示した振動素子３の断面図と同様な位置における断面図である。振動子４は、本発明に係る振動素子３（図示の例では振動素子３を示しているが、図１、図５、図６、図９、図１０に示す振動素子であってもよい）と、容器５０と、備えている。
容器５０は、キャビティー５２内に振動素子３を収容することができる。容器５０の材質としては、例えば、セラミック、ガラス等が挙げられる。キャビティー５２は、圧電振動素子３が動作するための空間となる。キャビティー５２は密閉され、減圧空間や不活性ガス雰囲気とされる。
【００５８】
振動素子３は、容器５０のキャビティー５２内に収容されている。キャビティー５２の内底面の端部に複数の素子搭載用パッド５５ａが設けられ、各素子搭載用パッド５５ａは内部導体５７で複数の実装端子５３と導通接続されている。素子搭載用パッド５５ａに振動素子３を載置し、各電極パッド２４ａ、２４ｂと各素子搭載用パッド５５ａとを、導電性接着剤６０を介して電気的に接続し、固定する。図示の例では、圧電振動素子３は、端部でＺ’軸方向に沿った形成された電極パッド２４ａ、２４ｂの２点に塗布した導電性接着剤６０により、片持ち梁状にキャビティー５２内に固定されている。導電性接着剤６０としては、例えば、半田、銀ペースト等を用いることができる。
本発明の振動子は、ヒートサイクル試験前後の周波数変化、ＣＩ変化を小さくすることができるという効果がある。
【００５９】
次に、本実施形態に係る電子デバイスについて、図面を参照しながら説明する。
図１２（ａ）は、本発明の電子デバイス５に係る実施形態の一例の断面図である。電子デバイス５は、本発明の振動素子３と、感温素子であるサーミスタ５８と、振動素子３及びサーミスタ５８を収容する容器５０と、を概略備えている。容器５０は、容器本体５０ａと、蓋部材５０ｃとを備えている。容器本体５０ａは、上面側に振動素子３を収容するキャビティー５２が形成され、下面側にサーミスタ５８を収容する凹部５４ａが形成されている。キャビティー５２の内底面の端部に複数の素子搭載用パッド５５ａが設けられ、各素子搭載用パッド５５ａは内部導体５７で複数の実装端子５３と導通接続されている。素子搭載用パッド５５ａに振動素子３を載置し、各パッド２４と各素子搭載用パッド５５ａとを、導電性接着剤６０を介して電気的に接続し、固定する。容器本体５０ａの上部には、コバール等からなるシールリングリング５０ｂが焼成されており、このシールリングリング５０ｂに蓋部材５０ｃを載置し、抵抗溶接機を用いて溶接し、キャビティー５２を気密封止する。キャビティー５２内は真空にしてもよいし、不活性ガスを封入してもよい。
一方、容器本体５０ａの下面側中央には凹部５４ａが形成され、凹部５４ａの上面には電子部品搭載用パッド５５ｂが焼成されている。サーミスタ５８は、電子部品搭載用パッド５５ｂに半田等を用いて搭載される。電子部品搭載用パッド５５ｂは、内部導体５７で複数の実装端子５３と導通接続されている。
【００６０】
図１２（ｂ）は、同図（ａ）の変形例の電子デバイス６であって、電子デバイス５と異なる点は、容器本体５０ａのキャビティー５２底面に凹部５４ｂが形成され、この凹部５４ｂの底面に焼成された電子部品搭載パッド５５ｂに、金属バンプ等を介してサーミスタ５８が接続されている所である。電子部品搭載パッド５５ｂは実装端子５３と導通されている。つまり、振動素子３と感温素子のサーミスタ５８とが、キャビティー５２内に収容され、気密封止されている。
以上では、振動素子３とサーミスタ５８とを容器５０に収容した例を説明したが、容器５０に収容する電子部品としては、サーミスタ、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た電子デバイスを構成することが望ましい。
本発明の電子デバイスは、ヒートサイクル試験に強い小型振動素子を備えており、用いる電子素子と組み合わせることで、客先の仕様に合わせて種々の電子デバイスを構成することができるという効果がある。また、上記電子素子組み合わせることで、温度補償された振動素子、可変範囲の広い振動素子、発振器等を構成することができるという効果がある。
【００６１】
図１３は、本発明の発振器７に係る実施形態の一例の断面図である。発振器７は、本発明の振動素子３（図１３では振動素子３の例を示したが、本発明の他の振動素子であってもよい）と、単層の絶縁基板７０と、振動素子３を駆動するＩＣ（半導体素子）８８と、圧電振動素子３及びＩＣ８８を含む絶縁基板７０の表面空間を気密封止する凸状の蓋部材８０と、を概略備えている。絶縁基板７０は、表面に圧電振動素子３及びＩＣ８８を搭載するための複数の素子搭載パッド７４ａ、電子部品搭載パッド７４ｂを有すると共に、裏面に外部回路との接続用の実装端子７６を備えている。素子搭載パッド７４ａ及び電子部品搭載パッド７４ｂと実装端子７６とは、絶縁基板７０を貫通する導体７８により、導通されている。更に、絶縁基板７０表面に形成された導体配線（図示せず）により、素子搭載パッド７４ａと電子部品搭載パッド７４ｂとは導通が図られている。金属バンプ等を用いてＩＣ８８を電子部品搭載パッド７４ｂに搭載した後、素子搭載パッド７４ａに導電性接着剤６０を塗布し、その上に振動素子３のパッド２４を載置し、恒温槽内で硬化させて導通・固定を図る。凸状の蓋部材８０は絶縁基板の周縁部に形成したメタライズ８５を溶融させることにより気密封止される。このとき、封止工程を真空中で行うことにより内部を真空にすることができる。
本発明の発振器は、形状の小型化が可能であると共に、ヒートサイクル試験に強く、周波数温度特性の優れた発振器が実現できるという効果がある。
【００６２】
図１４（ａ）は、図１（ｂ）に示した振動素子１の断面図であり、同図（ｂ）は支持部１３の底面１３ｂに形成された凹凸部の拡大図であり、同図（ｃ）は（ｂ）の断面図である。図１、図５、図６に示す振動素子１、２、３の支持部１３の底面１３ｂに、図１４（ｂ）、（ｃ）に示すような凹凸部を形成してもよい。このような凹凸を設けることにより、振動素子を収容する容器と導電性接着剤を用いて導通、接続する際の接続強度が増し、振動、落下等に強い振動子を構成することが可能となる。
【符号の説明】
【００６３】
１、２、３…振動素子、４…振動子、５、６…電子デバイス、７…発振器、１０…振動基板、１２…薄肉周縁部、１３…支持部、１３ａ…支持部側面、１３ｂ…支持部底面、１４…振動部、１４ａ、１４ｂ…振動部のＸ軸方向の側面、１４ｃ、１４ｄ…振動部のＺ’軸方向の側面、１５…第１部分、１６…第２部分、２０ａ、２０ｂ…励振電極、２２ａ、２２ｂ…引出電極、２４ａ、２４ｂ…電極パッド、２６…導電性接着剤、耐蝕膜…３０、レジスト膜…４０、５０…容器、５０ａ…容器本体、５０ｂ…シールリングリング、５０ｃ…蓋部材、５２…キャビティー、５３…実装端子、５４ａ…凹部、５５ａ…素子搭載用パッド、５５ｂ…電子部品搭載用パッド、５７…内部導体、５８…サーミスタ、６０…電性接着剤、７０…絶縁基板、７４ａ…素子搭載パッド、７４ｂ…電子部品搭載パッド、７６…実装端子、７８…導体、８０…蓋部材、８５…メタライズ、８８…ＩＣ、Ｍｘ…振動部のＸ軸方向の長さ、Ｅｘ…励振電極のＸ軸方向の長さ、Ｓｘ…振動部及び支持部の対向する側面の長さ、ｔ…振動部の厚さ、ｔ’…薄肉周縁部の厚さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【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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