(57)【要約】【課題】振動の漏れを好適に低減できる水晶振動素子を提供する。【解決手段】水晶振動素子５は、短手方向（ｙ方向）に直交する長手方向（ｘ方向）に長い板状の水晶片１５と、水晶片１５の両主面１５ｚにおいてその中央側に位置する１対の励振電極１７と、を有している。水晶片は、少なくとも一方の主面１５ｚのうち、励振電極１７よりもｘ方向の一方側（例えば正側）の領域に複数の凹部２１を有している。複数の凹部２１は、ｘ方向の前記一方側（例えば正側）の縁部及びｙ方向の両側の縁部に近いほど、深い凹部２１が分布するように設けられている。【選択図】図２
2016072667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
短手方向に直交する長手方向に長い板状の圧電片と、
前記圧電片の両主面においてその中央側に位置する１対の励振電極と、
を有し、
前記圧電片は、少なくとも一方の主面のうち、前記励振電極よりも前記長手方向の一方側の領域に複数の凹部を有し、
前記複数の凹部は、前記長手方向の前記一方側の縁部及び前記短手方向の両側の縁部に近いほど、深い凹部が分布するように設けられている
圧電振動素子。
【請求項２】
前記複数の凹部は、前記長手方向の前記一方側の縁部に隣接して前記短手方向に分布する凹部においても、前記短手方向の両側の縁部に近いほど、深い凹部が分布するように設けられている
請求項１に記載の圧電振動素子。
【請求項３】
前記圧電片は、両主面に前記複数の凹部を有しており、
各主面の前記複数の凹部は、規則的に配列されているとともに、平面透視において他の主面の前記複数の凹部の間に位置している
請求項１又は２に記載の圧電振動素子。
【請求項４】
各主面の前記複数の凹部は、複数列で、且つ、隣り合う列同士で列に沿う方向の位置が互い違いになるように配列されており、
平面透視において、前記列に沿う方向は両主面間で同じであり、両主面の複数の凹部は、前記列に沿う方向及び当該方向に直交する方向のそれぞれにおいて、１つずつ交互に配列されている
請求項３に記載の圧電振動素子。
【請求項５】
前記一方の主面において、前記長手方向の前記一方側に位置し、前記励振電極との間に前記複数の凹部が位置するパッド部と、
前記圧電片の前記短手方向に面する側面を前記長手方向に延びて前記一方の主面の前記励振電極と前記パッド部とを接続する配線部と、
を更に有した請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧電振動素子。
【請求項６】
前記一方の主面において、前記長手方向の前記一方側に位置し、前記励振電極との間に前記複数の凹部が位置するパッド部と、
前記一方の主面のうち前記短手方向の一方側の縁部に隣接する、前記複数の凹部の非配置領域を前記長手方向に延びて前記一方の主面の前記励振電極と前記パッド部とを接続する配線部と、
を更に有した請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧電振動素子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の圧電振動素子と、
前記圧電振動素子がバンプによって実装された素子搭載部材と、
を有した圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶振動素子等の圧電振動素子、及び、水晶振動子又は水晶発振器等の圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
板状の圧電片（例えば水晶片）の両主面に１対の励振電極が設けられた圧電振動素子が知られている。このような圧電振動素子は、１対の励振電極に交流電圧が印加されることにより固有振動を生じる。固有振動は、発振信号の生成等に利用される。
【０００３】
このような圧電振動素子として、圧電片の縁部側領域を薄くした（縁部にメサ形状が形成された）、いわゆるメサ型のものが知られている（例えば、特許文献１）。メサ型の圧電振動素子では、圧電片の縁部側における振動の漏れが抑制される。
【０００４】
特許文献２は、メサ形状を形成する代わりに、圧電片の主面のうち長手方向外側の領域に複数の凹部を形成した圧電振動素子を開示している。複数の凹部の深さは、圧電片の長手方向外側ほど深くされている。従って、面取り加工をすることなく、擬似的にメサ形状が実現され、圧電片の縁部側における振動の漏れが抑制される。
【０００５】
特許文献３は、メサ形状を形成する代わりに、圧電片の主面のうち縁部側領域に複数の突部を形成した圧電振動素子を開示している。複数の突部は大きさや分布等が不規則とされている。従って、種々の要因で生じる不要な振動（種々の振動）を圧電片の縁部側において減衰させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１１４４９６号公報
【特許文献２】特開２００３−４６３６６号公報
【特許文献３】特開２００７−１８９４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２の技術では、圧電振動素子が、十分に振動の漏れを低減することができないおそれがある。特許文献３の技術では、圧電振動素子が、不規則性を特徴としていることから、不規則性の具体的な態様と効果との相関を把握して実際に設計・改良することが難しい。
【０００８】
従って、振動の漏れを好適に低減できる圧電振動素子及び圧電デバイスが提供されることが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係る圧電振動素子は、短手方向に直交する長手方向に長い板状の圧電片と、前記圧電片の両主面においてその中央側に位置する１対の励振電極と、を有し、前記圧電片は、少なくとも一方の主面のうち、前記励振電極よりも前記長手方向の一方側の領域に複数の凹部を有し、前記複数の凹部は、前記長手方向の前記一方側の縁部及び前記短手方向の両側の縁部に近いほど、深い凹部が分布するように設けられている。
【００１０】
好適には、前記複数の凹部は、前記長手方向の前記一方側の縁部に隣接して前記短手方向に分布する凹部においても、前記短手方向の両側の縁部に近いほど、深い凹部が分布するように設けられている。
【００１１】
好適には、前記圧電片は、両主面に前記複数の凹部を有しており、各主面の前記複数の凹部は、規則的に配列されているとともに、平面透視において他の主面の前記複数の凹部の間に位置している。
【００１２】
好適には、各主面の前記複数の凹部は、複数列で、且つ、隣り合う列同士で列に沿う方向の位置が互い違いになるように配列されており、平面透視において、前記列に沿う方向は両主面間で同じであり、両主面の複数の凹部は、前記列に沿う方向及び当該方向に直交する方向のそれぞれにおいて、１つずつ交互に配列されている。
【００１３】
好適には、前記圧電振動素子は、前記一方の主面において、前記長手方向の前記一方側に位置し、前記励振電極との間に前記複数の凹部が位置するパッド部と、前記圧電片の前記短手方向に面する側面を前記長手方向に延びて前記一方の主面の前記励振電極と前記パッド部とを接続する配線部と、を更に有している。
【００１４】
好適には、前記圧電振動素子は、前記一方の主面において、前記長手方向の前記一方側に位置し、前記励振電極との間に前記複数の凹部が位置するパッド部と、前記一方の主面のうち前記短手方向の一方側の縁部に隣接する、前記複数の凹部の非配置領域を前記長手方向に延びて前記一方の主面の前記励振電極と前記パッド部とを接続する配線部と、を更に有している。
【００１５】
本発明の一態様に係る圧電デバイスは、上記の圧電振動素子と、前記圧電振動素子がバンプによって実装された素子搭載部材と、を有している。
【発明の効果】
【００１６】
上記の構成によれば、振動の漏れを好適に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る水晶振動子の概略構成を示す分解斜視図。
【図２】図２（ａ）は図１の水晶振動子の水晶片を示す平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の領域IIｂの平面透視図。
【図３】図３（ａ）は図２（ａ）のIIIａ−IIIａ線における断面図、図３（ｂ）は図２（ａ）のIIIｂ−IIIｂ線における断面図、図３（ｃ）は水晶片の凹部の形成方法を説明するための断面図。
【図４】第２の実施形態に係る振動素子の水晶片を示す平面図。
【図５】第３の実施形態に係る振動素子の水晶片を示す平面図。
【図６】第４の実施形態に係る振動素子の水晶片を示す平面図。
【図７】第５の実施形態に係る振動素子の水晶片を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。
【００１９】
また、図面には、図面相互の関係を明確にする等の目的で、便宜的に直交座標系ｘｙｚを付すことがある。ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、部材の形状等に基づいて便宜的に定義されており、圧電体（水晶）の電気軸、機械軸及び光軸を意味するものではない。
【００２０】
第２の実施形態に以降において、既に説明した構成と同一又は類似する構成については、既に説明した構成と同一の符号を付すことがあり、また、説明を省略することがある。
【００２１】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る水晶振動子１（以下、「水晶」は省略）の概略構成を示す分解斜視図である。
【００２２】
振動子１は、例えば、全体として、概略、薄型の直方体状とされる電子部品であり、その寸法は適宜に設定されてよい。例えば、比較的小さいものでは、長辺又は短辺の長さが１〜２ｍｍであり、厚さが０．２〜０．４ｍｍである。
【００２３】
振動子１は、例えば、凹部３ａが形成された素子搭載部材３と、凹部３ａに収容された水晶振動素子５（以下、「水晶」は省略）と、凹部３ａを塞ぐ蓋部材７とを有している。凹部３ａは蓋部材７により封止され、その内部は、例えば、真空とされ、又は、適宜なガス（例えば窒素）が封入されている。
【００２４】
素子搭載部材３は、例えば、素子搭載部材３の主体となる基体９と、振動素子５を実装するための素子搭載パッド１１と、振動子１を不図示の回路基板等に実装するための外部端子１３とを有している。基体９は、セラミック等の絶縁材料からなり、上記の凹部３ａを構成している。素子搭載パッド１１及び外部端子１３は、例えば、金属等からなる導電層により構成されており、基体９内に配置された不図示の導体等によって互いに接続されている。蓋部材７は、例えば、金属から構成され、素子搭載部材３の上面にシーム溶接等により接合されている。
【００２５】
振動素子５は、例えば、水晶片１５と、水晶片１５に電圧を印加するための１対の励振電極１７（一方の励振電極１７は水晶片１５に隠れて不図示）と、振動素子５を素子搭載パッド１１に実装するための１対の引出電極１９とを有している。
【００２６】
水晶片１５は、例えば、概ね長方形の板状に形成されている。すなわち、２つの主面１５ｚ、長手方向（ｘ方向）に面する２つの端面１５ｘ、短手方向（ｙ方向）に面する２つの側面１５ｙを有している。水晶片１５は、例えば、ＡＴカット水晶片からなる。
【００２７】
１対の励振電極１７及び１対の引出電極１９は、例えば、振動素子５の両主面のいずれを凹部３ａの底面側としてもよいように、水晶片１５の、その長手方向（ｘ方向）に延びる不図示の中心線に対して１８０°回転対称の形状に形成されている。
【００２８】
１対の励振電極１７は、例えば、水晶片１５の両主面１５ｚの中央側に層状に設けられている。換言すれば、主面１５ｚの外周側領域は、励振電極１７の非配置領域とされている。励振電極１７の平面形状は、例えば、水晶片１５の４辺に平行な４辺を有し、水晶片１５の長手方向を長手方向とする長方形である。
【００２９】
各引出電極１９は、例えば、不図示のバンプ等を介して素子搭載パッド１１に接着されるパッド部１９ｐと、励振電極１７とパッド部１９ｐとを接続する配線部１９ｗとを有している。
【００３０】
各引出電極１９は、少なくとも一方の主面１５ｚ（本実施形態では両主面１５ｚ）にパッド部１９ｐを有している。各パッド部１９ｐは、主面１５ｚの一端側（ｘ方向の正側）の領域に層状に設けられている。各主面１５ｚにおいて、１対の引出電極１９のパッド部１９ｐは、例えば、短手方向の両側に位置している。
【００３１】
配線部１９ｗは、例えば、励振電極１７から一方の側面１９ｙへ延び、その側面１９ｙを水晶片１５の長手方向一方側（ｘ方向の正側）へ延び、パッド部１９ｐに到達している。配線部１９ｗと励振電極１７との接続位置は、例えば、励振電極１７の長辺のパッド部１９ｐ側の端部位置である。
【００３２】
振動素子５は、主面１５ｚを凹部３ａの底面に対向させて凹部３ａに収容される。パッド部１９ｐは、不図示のバンプにより素子搭載パッド１１に接合される。これにより、振動素子５は、素子搭載部材３に片持ち梁のように支持される。また、１対の励振電極１７は、１対の素子搭載パッド１１と電気的に接続され、ひいては、複数の外部端子１３のいずれか２つと電気的に接続される。バンプは、例えば、導電性接着剤からなる。
【００３３】
図２（ａ）は、水晶片１５を示す平面図である。この図では、励振電極１７及びパッド部１９ｐも点線で示している。
【００３４】
水晶片１５は、主面１５ｚに複数の凹部２１を有している。後述するように、凹部２１は、深い位置ほど径が小さくなる。図２（ａ）では、凹部２１の主面１５ｚにおける形状及び大きさ（開口面の形状及び大きさ）を示している。以下では、複数の凹部２１のうち、特定の凹部２１を指すために、「凹部２１Ａ」のように、符号にアルファベットを付すことがある。
【００３５】
複数の凹部２１は、例えば、主面１５ｚのうち、励振電極１７よりも長手方向（ｘ方向）の外側の領域に分布している。なお、配線部１９ｗは、例えば、複数の凹部２１の非配置領域に位置している。パッド部１９ｐは、例えば、複数の凹部２１の配置領域の一部に配置されている。
【００３６】
複数の凹部２１は、例えば、複数列でｙ方向に一定のピッチＰｙで配列され、複数の列２３を構成している。図２の例では、複数の凹部２１は、複数列でｘ方向に一定のピッチＰｘで配列されていると捉えられてもよい。ただし、以下の説明では、ｙ方向に配列されているとする捉え方を優先するものとする。また、便宜的にｘ方向に配列された列を行２５として参照することがある。
【００３７】
ピッチＰｘ又はＰｙは、例えば、凹部２１の中心間距離である。凹部２１の中心は、例えば、開口面の図形重心である。凹部２１の開口面の形状が円形の場合、開口面の図形重心は、円の中心である。
【００３８】
複数の凹部２１は、千鳥状（staggered pattern）に配列されている。すなわち、隣り合う列２３同士で、列２３に沿う方向（ｙ方向）の位置が互い違いになるように複数の凹部２１は配列されている。別の観点では、ｘ方向に見て、各列２３の各凹部２１（列２３の端部の凹部２１を除く）は、隣の列２３の２つの凹部２１の間に位置している。より具体的には、例えば、各列２３の各凹部２１の中心は、隣の列２３の２つの凹部２１の中心の中間点に位置している（中間点からずれてもよい）。なお、この３つの凹部２１は、ｘ方向に見て、外周側の一部が重なっていてもよいし、全く重なっていなくてもよい。
【００３９】
複数の凹部２１は、主面１５ｚの縁部に近い位置ほど開口面が大きい凹部２１が分布するように設けられている。ここでいう縁部は、励振電極１７に対してｘ方向の一方側（例えば正側）に位置する領域においては、ｘ方向の前記一方側（正側）の縁部及びｙ方向の両側の縁部である。従って、別の観点では、複数の凹部２１は、ｘ方向における励振電極１７側且つｙ方向における中央側（凹部２１Ａの位置を参照）から、外周側（放射方向）へ向かうにつれて、開口面が大きくなっている。
【００４０】
より具体的には、例えば、複数の凹部２１は、ｘ方向の全体（全ての列２３）において、ｙ方向の両側の縁部に近い位置ほど開口面が大きい凹部２１が分布するように設けられている。また、例えば、複数の凹部２１は、ｙ方向の全体（全ての行２５）において、ｘ方向の両側の縁部に近い位置ほど開口面が大きい凹部２１が分布するように設けられている。
【００４１】
そして、４隅側の凹部２１Ｂの開口面が最も大きくなっている。なお、各隅部に位置する凹部２１Ｂの数は、縁部に隣接する列２３と、当該列２３に対して励振電極１７側に隣接する列２３とのいずれの端部がｙ方向の外側に位置するかによって、１（図２（ａ））又は２つ（図２（ｂ）の点線で示す凹部２１Ｂ参照）となる。
【００４２】
図２（ｂ）は、図２（ａ）の領域IIｂの平面透視図である。この図では、ｚ方向の正側の主面１５ｚの凹部２１を実線で示し、ｚ方向の負側の主面１５ｚの凹部２１を点線で示している。
【００４３】
複数の凹部２１は、両主面１５ｚに設けられている。上記では、図２（ａ）を参照してｚ方向の正側の主面１５ｚの複数の凹部２１について説明したが、その説明は、そのままｚ方向の負側の主面１５ｚの複数の凹部２１に当てはまる。また、両主面１５ｚ間において、ピッチＰｙ及びＰｘは互いに同一である。
【００４４】
ただし、各主面１５ｚの複数の凹部２１は、平面透視において、他の主面１５ｚの複数の凹部２１の間に位置している。より具体的には、例えば、一方の主面１５ｚの複数の凹部２１と他方の主面１５ｚの複数の凹部２１とは、平面透視において、ｙ方向に１つずつ交互に配列されるとともに、ｘ方向に１つずつ交互に配列されている。すなわち、両主面１５ｚの複数の凹部２１は、平面透視において縦横に交互に配列されている。別の観点では、両主面１５ｚの複数の凹部２１は、全体としてｙ方向の位置がピッチＰｙの半分の距離でずれている。そして、各主面１５ｚの各凹部２１（角部の凹部２１を除く）は、他方の主面１５ｚの３つ乃至は４つの凹部２１の間（隙間）に位置している。
【００４５】
なお、平面透視において互いに隣接する、一方の主面１５ｚの凹部２１と他方の主面１５ｚの凹部２１とは、外周側の一部が互いに重なっていてもよいし、全く重なっていなくてもよい。
【００４６】
複数の凹部２１は、例えば、縁部側ほど開口面が大きくなる変化が、平面透視された両主面１５ｚ全体において滑らかに生じるように開口面の大きさが設定されている。すなわち、各主面１５ｚの各凹部２１は、その凹部２１に対してｘ方向の励振電極１７側に隣接する他方の主面１５ｚの凹部２１よりも大きく、その凹部２１に対してｘ方向の外側に隣接する他方の主面１５ｚの凹部２１よりも小さく、その凹部２１に対してｙ方向の中央側に隣接する他方の主面１５ｚの凹部２１よりも大きく、その凹部２１に対してｙ方向の外側に隣接する他方の主面１５ｚの凹部２１よりも小さい大きさとされている。
【００４７】
図３（ａ）は、図２（ａ）のIIIａ−IIIａ線における断面図である。図３（ｂ）は、図２（ａ）のIIIｂ−IIIｂ線における断面図である。なお、これらの図では、断面が示された列２３又は行２５に対して視線方向奥側に隣接する列２３又は行２５についても点線で示している。
【００４８】
凹部２１は、開口面が大きいものほど、深くなっている。従って、図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照して説明した、開口面の大きさについての説明は、開口面の大きさを凹部２１の深さと読み替えてよい。
【００４９】
すなわち、概して言えば、複数の凹部２１は、主面１５ｚの縁部（ｘ方向の外側及びｙ方向の外側）に近い位置ほど深い凹部２１が分布するように設けられており、４隅側の凹部２１Ｂが最も深くなっている。
【００５０】
従って、実線で示した凹部２１の頂点を結ぶ想像線２７（２点鎖線）で示すように、水晶片１５は、主面１５ｚの縁部側ほど擬似的に薄くなっている。ここでいう縁部は、開口面の大きさにおいて説明したとおり、励振電極１７に対してｘ方向の一方側（例えば正側）に位置する領域においては、ｘ方向の前記一方側（正側）の縁部及びｙ方向の両側の縁部である。
【００５１】
想像線２７は、例えば、直線状となっている。すなわち、各列２３又は各行２５において、凹部２１の深さの変化は、凹部２１のｙ方向又はｘ方向の位置の変化に比例している。ただし、想像線２７は、主面１５ｚ側に凹又は凸となる曲線状であってもよい。
【００５２】
また、一方の主面１５ｚ側の想像線２７と、他方の主面１５ｚ側の想像線２７とは、例えば、水晶片１５の厚み方向（ｚ方向）の中心点を通る、ｘｙ平面に平行な不図示の仮想面に対して対称となっている。これは、凹部２１は、開口面が大きいほど深くなっているところ、既に説明した、縁部側ほど開口面が大きくなる変化が両主面１５ｚ全体として滑らかに生じるように開口面の大きさが設定されていることに対応している。
【００５３】
凹部２１の深さは、例えば、最大でも、水晶片１５の半分未満とされている。ただし、凹部２１の深さは、水晶片１５の半分以上とされていてもよい。
【００５４】
各主面１５ｚにおいて、複数の凹部２１は、例えば、平面形状及び断面形状が相似形とされている。ただし、これらは互いに形状が異なっていてもよい。凹部２１の断面形状（ｚ方向に平行な断面）は、後述するように水晶片１５の結晶面によって規定される。各主面１５ｚにおいて、複数の凹部２１の断面形状は、開口面の形状が相似であれば、相似形になる場合が多い。両主面１５ｚ間においては、開口面の形状が相似であっても、結晶面の向きの相違に起因して、相似形になるとは限らない。
【００５５】
凹部２１の開口面の平面形状は、適宜に設定されてよいが、例えば、円形であり、また、例えば、両主面１５ｚ間で同一の形状とされている。また、凹部２１の立体形状は、例えば、概ね錐体状であり（ｚ方向に平行な断面形状が三角形であり）、その外周面は結晶面によって構成されている。
【００５６】
凹部２１の各種の寸法は、適宜に設定されてよい。例えば、１辺の長さが数ｍｍ以下の水晶片１５において、複数の凹部２１の開口面における径（直径）は、１０μｍ以上３０μｍ以下であり、複数の凹部２１の深さは、４μｍ以上１０μｍ以下である。なお、前記の深さは、小型の水晶片の一般的な表面粗さ（例えばｎｍオーダー）に比較して明らかに大きい。
【００５７】
図３（ｃ）は、凹部２１の形成方法を説明するための断面図である。
【００５８】
凹部２１は、例えば、水晶片１５が多数個取りされるウェハに対して、マスク３１を介したエッチングを施すことによって形成される。なお、マスク３１の材料及び形成方法、並びに、エッチングの条件等は、ウェハをエッチングして水晶片１５の縁部を形成するときにおける、公知のものと同様でよい。さらに、凹部２１は、水晶片１５の縁部を形成するエッチングの際に形成されてもよい（マスク３１は水晶片１５の縁部をエッチングするためのものであってもよい。）。
【００５９】
マスク３１には、複数の凹部２１が形成されるべき位置に、複数の開口３１ｈが形成されている。複数の開口３１ｈの形状及び大きさは、例えば、形成されるべき複数の凹部２１の開口面の形状及び大きさと概略同等とされている。すなわち、互いに異なる大きさの複数の開口３１ｈがマスク３１に形成されている。
【００６０】
マスク３１の開口３１ｈを介して主面１５ｚのエッチングが進むと、水晶のエッチングに対する異方性によって、例えば、第１結晶面１５ｅ及び第２結晶面１５ｆとが現れる。第１結晶面１５ｅ及び第２結晶面１５ｆは、結晶格子の幾何学的規則性に起因して光軸、電気軸及び機械軸に対して水晶に固有の角度で形成される面である。これは、いずれの大きさの開口３１ｈにおいても同様である。
【００６１】
図３（ｃ）の紙面右側に示す開口３１ｈにおいて実線で示すように、エッチングの初期においては、断面視において、第１結晶面１５ｅ及び第２結晶面１５ｆを脚とする台形状に凹部が形成される。その後、エッチングが更に進むと、点線及び矢印で示すように、台形の脚が延びるようにエッチングが進む。そして、脚同士が互いに接すると、基本的には、それ以上エッチングは進まない。これにより、錐体状の凹部２１が形成される。なお、開口面が円形であれば、図３（ｃ）に示す三角形と相似形で、底辺が小さい又は大きい三角形が紙面貫通方向に連続的に形成されることになるから、凹部２１は円錐形になる。
【００６２】
図３（ｃ）の紙面左側と紙面右側とで互いに異なる開口３１ｈを示し、同一時点におけるエッチング過程を実線で示しているように、径が相対的に小さい開口３１ｈにおいては、径が相対的に大きい開口３１ｈよりも先に台形の脚（第１結晶面１５ｅ及び第２結晶面１５ｆ）が接し、エッチングが進まなくなる。その結果、複数の凹部２１は、開口面の径が小さい凹部２１ほど浅く形成される。
【００６３】
なお、励振電極１７及び引出電極１９は、例えば、複数の凹部２１の形成後、マスクを介したスパッタリング、又は、薄膜形成後のエッチング等の適宜な方法によって主面１５ｚに形成される。励振電極１７及び配線部１９ｗは、主面１５ｚの平坦面に形成され、パッド部１９ｐは、主面１５ｚの２つの隅部において、凹部２１（凹部２１Ｂ等）の周囲及び凹部２１の内面に層状に形成される。パッド部１９ｐは、凹部２１の内面の一部にのみ成膜されていてもよいし、凹部２１に充填されていてもよいし、凹部２１に配置されていなくてもよい。
【００６４】
以上のとおり、本実施形態では、振動素子５は、短手方向（ｙ方向）に直交する長手方向（ｘ方向）に長い板状の水晶片１５と、水晶片１５の両主面１５ｚにおいてその中央側に位置する１対の励振電極１７と、を有している。水晶片は、少なくとも一方の主面１５ｚのうち、励振電極１７よりもｘ方向の一方側（例えば正側）の領域に複数の凹部２１を有している。複数の凹部２１は、ｘ方向の前記一方側（例えば正側）の縁部及びｙ方向の両側の縁部に近いほど、深い凹部２１が分布するように設けられている。
【００６５】
すなわち、励振電極１７よりもｘ方向の外側の領域に擬似的にメサ形状が形成される。また、この擬似的なメサ形状は、水晶片１５の縁部へ向かうについて徐々に薄くなる形状であり、且つ、ｘ方向外側に位置する縁部（短辺）へ向かうにつれて薄くなるだけでなく、ｙ方向外側に位置する縁部（長辺）に近づくにつれても薄くなる。従って、例えば、励振電極１７の一の短辺から水晶片１５の外周に向かって漏れる振動を緩やかに且つ１８０°の方位に亘って減衰させることができる。すなわち、振動のエネルギーを励振電極１７に近い範囲に好適に閉じ込めることができる。その結果、振動漏れによるクリスタルインピーダンス値の増加を低減させることができる。また、例えば、振動素子５は、ｘ方向の外側においてバンプによって素子搭載部材３に固定されるから、バンプからの応力（反力）による振動阻害が凹部２１によって低減される。これによっても、クリスタルインピーダンス値の増加を低減させることができる。
【００６６】
また、本実施形態では、複数の凹部２１は、長手方向（ｘ方向）の前記一方側（例えば正側）の縁部（短辺）に隣接して短手方向（ｙ方向）に分布する凹部２１（本実施形態では最もｘ方向正側に位置する列２３に含まれる複数の凹部２１）においても、ｙ方向の両側の縁部（長辺）に近いほど、深い凹部２１が分布するように設けられている。換言すれば、隅部に近いほど、深い凹部２１（２１Ｂ等）が分布している。
【００６７】
従って、例えば、長辺と短辺とが交差して振動にとって特異な境界条件を生じやすい隅部において振動が減衰されやすくなる。その結果、複雑な発生要因による予期しない不要振動が減衰される。また、例えば、隅部は、バンプ（例えば導電性接着剤）が接着される箇所であるから、バンプが硬化するときに生じる水晶片を引っ張る応力（収縮応力）が比較的深い凹部２１（２１Ｂ等）によって分散される。その結果、バンプの硬化が水晶片１５の振動部（励振電極１７付近）に及ぼす影響が低減され、クリスタルインピーダンス値の増加が低減される。
【００６８】
水晶片１５は、両主面１５ｚに複数の凹部２１を有している。各主面１５ｚの複数の凹部２１は、規則的に配列されているとともに、平面透視において他の主面１５ｚの複数の凹部２１の間に位置している。
【００６９】
従って、例えば、平面透視において凹部２１が形成されていない部分が少なくなるから、上述した振動漏れの低減の効果、及び、バンプの振動阻害の低減の効果等が向上する。その結果、クリスタルインピーダンス値の増加を低減させることができる。また、例えば、水晶片１５に極端に薄い部分や貫通孔が形成される（これらの場合も本願発明に含まれる）ことなく、凹部２１を深くすることができる（例えば水晶片１５の厚みの半分以上）。凹部２１を深くすることによって、例えば、厚み滑り振動を利用した場合において、節が１つ（１次）の振動変位だけでなく、節が３つ（３次）や５つ（５次）の振動変位を減衰させることが容易になる。
【００７０】
また、本実施形態では、各主面１５ｚの複数の凹部２１は、複数列で、且つ、隣り合う列２３同士で列２３に沿う方向の位置が互い違いになるように配列されている。平面透視において、列２３に沿う方向は両主面１５ｚ間で同じ（ｙ方向）であり、両主面１５ｚの複数の凹部２１は、列２３に沿う方向及び当該方向に直交する方向（ｘ方向）のそれぞれにおいて、１つずつ交互に配列されている。
【００７１】
従って、例えば、各主面１５ｚにおいて、振動の伝搬方向に凹部２１が位置する蓋然性が高くなり、漏れ振動がより確実に低減される。また、例えば、各主面１５ｚにおいて、バンプからの応力の伝搬方向に凹部２１が位置する蓋然性が高くなり、バンプによる振動阻害がより確実に低減される。また、例えば、両主面１５ｚの凹部２１の分布を同様のものとしつつ、平面透視において凹部２１が形成されていない部分を低減できる。その結果、厚み方向両側において偏りなく漏れ振動を効果的に減衰させることができる。
【００７２】
また、本実施形態では、振動素子５は、主面１５ｚにおいて、長手方向（ｘ方向）の一方側（例えば正側）に位置し、励振電極１７との間に複数の凹部２１が位置するパッド部１９ｐと、水晶片１５の短手方向（ｙ方向）に面する側面１５ｙをｘ方向に延びて励振電極１７とパッド部１９ｐとを接続する配線部１９ｗと、を更に有している。
【００７３】
例えば、配線部１９ｗが複数の凹部２１の配置領域（主面１５ｚ）をｘ方向に延びて励振電極１７とパッド部１９ｐとを接続する場合（この場合も本願発明に含まれる）、スパッタリング等によって配線部１９ｗを形成するときに、凹部２１の内面に金属が十分に成膜されないおそれがある。そして、配線部１９ｗが断線された状態となったり、極端に細い部分が形成されたりするおそれがある。しかし、本実施形態では、そのような不都合は生じない。また、例えば、主面１５ｚに配線部１９ｗのために複数の凹部２１の非配置領域を形成する（この態様も本願発明に含まれる）必要はなく、複数の凹部２１の配置領域を大きくし、振動の漏れをより低減できる。
【００７４】
＜第２の実施形態＞
図４は、第２の実施形態に係る振動素子２０５の水晶片２１５を示す平面図である。
【００７５】
第１の実施形態の水晶片１５では、励振電極１７よりも水晶片１５の長手方向（ｘ方向）外側に位置する領域にのみ複数の凹部２１が形成された。これに対して、第２の実施形態の水晶片２１５では、励振電極１７に対して水晶片１５の短手方向（ｙ方向）外側となる領域にも、複数の凹部２１が形成されている。その他は、第２の実施形態は第１の実施形態と同様である。
【００７６】
励振電極１７に対してｙ方向外側となる領域に設けられた複数の凹部２１の形状、径、深さ及び分布等は、励振電極１７よりもｘ方向外側に位置する領域に設けられた複数の凹部２１と同様に設定されてよい。
【００７７】
例えば、ｙ方向外側の複数の凹部２１は、ｘ方向外側の縁部（短辺）及びｙ方向外側の縁部（長辺。ｙ方向の一方側の領域においては当該一方側の縁部である。）に近いほど、深い凹部が分布するように設けられてよい。また、例えば、ｙ方向外側の複数の凹部２１は、長辺に隣接して長辺に沿って分布する凹部２１においても、短辺に近い位置ほど深い凹部２１が分布するように設けられてよい。ｙ方向外側の複数の凹部２１は、各主面において、規則的に配列されているとともに、平面透視において他の主面の複数の凹部２１の間に位置してもよい。ｙ方向外側の複数の凹部２１は、各主面において、複数列（又は行。以下同じ。）で、且つ、隣り合う列同士で列に沿う方向の位置が互い違いになるように配列され、平面透視において、両主面の複数の凹部が縦横に１つずつ交互に配列されていてもよい。
【００７８】
なお、図４では、励振電極１７に対してｙ方向の一方側の領域において、複数の凹部２１は、ｘ方向に配列された行２５を２つのみ構成しており、ｙ方向への配列である列２３を構成していないが、３行以上で配列されて列２３を構成してよいことはもちろんである。
【００７９】
ｙ方向外側の複数の凹部２１のピッチＰｙ及びピッチＰｘは、例えば、ｘ方向外側に設けられた複数の凹部２１と同様とされている。そして、両者の行２５はｙ方向において同一位置にあり、また、両者の行２５の境界においてピッチＰｘが一定となる状態は保たれている。さらに、両者の行２５の境界において、縁部（ここでは短辺）側の凹部２１の方が大きい（深い）。すなわち、励振電極１７の外周側の全体において、凹部２１は一定のピッチで規則的に配列され、また、縁部（長辺及び短辺）に近いほど深い凹部２１が分布している。ただし、ｙ方向外側の複数の凹部２１は、ｘ方向外側の複数の凹部２１に対して、このような連続性乃至は一貫性を有していなくてもよい。
【００８０】
以上の第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が奏される。さらに、長辺側にも複数の凹部２１を有していることから、第１の実施形態よりも振動の漏れ低減によるエネルギーの閉じ込め効果が向上する。
【００８１】
＜第３の実施形態＞
図５は、第３の実施形態に係る振動素子３０５の水晶片３１５を示す平面図である。
【００８２】
水晶片３１５は、複数の凹部２１の大きさ（深さ）の変化の態様のみが第１の実施形態と相違する。具体的には、以下のとおりである。
【００８３】
水晶片３１５においても、複数の凹部２１は、水晶片３１５の長手方向（ｘ方向）の縁部（短辺）及び短手方向（ｙ方向）の縁部（長辺）に近いほど、深い凹部２１が分布するように設けられている。ただし、水晶片３１５では、複数の凹部２１は、励振電極１７に対する距離が互いに近い凹部２１同士で深さが近くなるように設けられている。
【００８４】
具体的には、例えば、２点鎖線Ｌ１によって示すように、同一の深さの凹部２１がコの字（Ｕ字）状に配列され、また、外周側ほど凹部２１が深くなっている。別の観点では、本実施形態では、第１の実施形態とは異なり、複数の凹部２１は、長手方向（ｘ方向）の一方側に位置する縁部（短辺）に隣接して当該縁部に沿って分布する凹部２１においては、短手方向（ｙ方向）の両側の縁部に近い位置ほど深い凹部が分布するようには設けられていない。
【００８５】
以上の第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が奏される。また、例えば、エネルギーが閉じ込められる範囲が励振電極１７の形状に近くなることから、凹部２１が振動特性に及ぼす影響を定性的に把握することが容易化されると期待される。
【００８６】
＜第４の実施形態＞
図６は、第４の実施形態に係る振動素子４０５の水晶片４１５を示す平面図である。
【００８７】
第１の実施形態の水晶片１５では、複数の凹部２１は、その配置領域の全体に亘って一定のピッチ（中心間距離）で配列された。これに対して、第４の実施形態の水晶片４１５では、複数の凹部２１のピッチは一定ではない。その他は、第４の実施形態は第１の実施形態と同様である。
【００８８】
具体的には、例えば、水晶片４１５では、径が小さい凹部２１ほどｘ方向及び／又はｙ方向の凹部２１間の距離が小さくなっている。例えば、水晶片４１５における複数の凹部２１の分布は、第１の実施形態の水晶片１５の複数の列２３のうちの励振電極１７側の一部において、相対的に径が小さい凹部２１の隙間に相対的に径が小さい凹部２１が追加された分布となっている。
【００８９】
なお、ｚ方向の負側の主面における複数の凹部２１の分布は、第１の実施形態のｚ方向の負側の主面における複数の凹部２１の分布にいくつかの凹部２１が追加されたものであってもよいし、平面透視したときにｚ方向の正側及び負側の主面の複数の凹部２１が１つずつ交互にｙ方向に配列されるように、第１の実施形態のｚ方向の負側の主面における複数の凹部２１の位置から少しずらされた位置に複数の凹部２１が配置されたものであってもよい。
【００９０】
以上の第４の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が奏される。また、例えば、凹部２１の径が小さいほど凹部２１の中心間距離が小さくなることから、相対的に小さい凹部２１間に相対的に大きな隙間が構成されることが抑制され、ひいては、振動の漏れが抑制される。
【００９１】
＜第５の実施形態＞
図７は、第５の実施形態に係る振動素子５０５の水晶片５１５を示す平面図である。
【００９２】
振動素子５０５は、配線部１９ｗの形状が第１の実施形態と相違するとともに、これに伴い、複数の凹部２１の分布が第１の実施形態と若干相違する。その他は、第５の実施形態は第１の実施形態と同様である。
【００９３】
具体的には、配線部１９ｗは、水晶片５１５の短手方向（ｙ方向）の一方側（例えば負側）の縁部（長辺）へ向かって延びた後、水晶片５１５の側面５１５ｙではなく、主面５１５ｚにおいて、長辺に隣接して長辺に沿って延びている。なお、図７では、配線部１９ｗは、複数の凹部２１の配置領域と重なっていないが、一部が重なっていてもよい。
【００９４】
また、複数の凹部２１は、配線部１９ｗの配置領域として平坦な領域（凹部２１の非配置領域）がある程度の幅で確保されるように、ｙ方向の負側の縁部からある程度の距離で離れて配置されている。例えば、第１の実施形態に比較して、ｙ方向の負側の縁部側の行２５が１以上減らされている。別の観点では、例えば、複数の凹部２１とｙ方向の負側の縁部との距離は、複数の凹部２１とｙ方向の正側の縁部との距離よりも大きくされている。
【００９５】
以上の第５の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が奏される。一般には、配線部は、励振電極１７の隅部からｘ方向に平行にパッド部１９ｐに延ばされる（この場合も本願発明に含まれる）。この場合、配線部１９ｗの配置領域として平坦な領域を確保しようとすると、ｘ方向に見て励振電極１７に重なる位置に凹部２１の非配置領域が形成されることになる。しかし、本実施形態では、配線部１９ｗが縁部に沿って延びていることから、そのような不都合は低減される。また、配線部１９ｗは、励振電極１７及びパッド部１９ｐと同一の面に形成されることから、その形成が容易化される。
【００９６】
なお、以上の実施形態において、振動子１は圧電デバイスの一例であり、振動素子５、２０５、３０５、４０５及び５０５はそれぞれ圧電振動素子の一例であり、水晶片１５、２１５、３１５、４１５及び５１５はそれぞれ圧電片の一例である。
【００９７】
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
【００９８】
上述した実施形態は、適宜に組み合わされてもよい。例えば、第２の実施形態（図４）のように励振電極に対して４方の領域に複数の凹部を設ける構成は、第３〜第５の実施形態に適用されてもよい。また、例えば、第４の実施形態（図６）のように相対的に小さい凹部において中心間距離を小さくする構成は、第３の実施形態（図５）のような凹部の大きさの変化に対して適用されてもよい。また、例えば、第１の実施形態の圧電片の側面に設けられた配線部と、第５の実施形態の圧電片の主面の縁部側に設けられた配線部とは、共に設けられてもよい。
【００９９】
圧電デバイスは、圧電振動子に限定されない。例えば、圧電振動素子と、発振回路等を含むＩＣとを有する発振器であってもよい。また、圧電片は、水晶片に限定されず、例えば、セラミック片であってもよい。
【０１００】
圧電片の平面形状は長方形に限定されない。例えば、圧電片は、長手方向端部が弧状とされた長円形であってもよいし、角部等に突部を有する形状であってもよい。励振電極の形状も長方形に限定されず、例えば、長円形であってもよい。１対の引出電極は、圧電片の長手方向の同一側ではなく、長手方向の両側に配置されてもよい。
【０１０１】
複数の凹部は、両主面に設けられず、一方の主面にのみ設けられてもよい。また、複数の凹部は、励振電極に対して主面の１辺側にのみ設けられてもよいし、主面の３辺側に設けられてもよい。
【０１０２】
複数の凹部は、不規則に分布していてもよい。また、複数の凹部は、規則的に配列されている場合、その配列方向は、圧電片の長手方向又は短手方向に平行な方向に限定されない。例えば、複数の凹部は、圧電片の長手方向及び短手方向に傾斜する方向に配列されてもよいし、励振電極側を中心側として弧状に配列されてもよい。また、配列内の凹部のピッチは、一定でなくてもよい。例えば、第４の実施形態（図６）では、励振電極１７側の列２３のピッチＰｙは一定ではないが、水晶片４１５の長辺に近いほどピッチが大きくなる規則性が見出せるから、凹部が規則的に配列されているといえる。
【０１０３】
なお、隣り合う列同士で列に沿う方向の位置が互い違いになったり、平面透視において両主面の凹部が１つずつ交互に配列されたりする態様は、上記の傾斜する方向への配列やピッチが変化する配列等においても適用可能であり、また、ピッチが不規則な配列等においても適用可能である。
【０１０４】
圧電片の縁部に近いほど、深い凹部が分布するという場合、複数の凹部間において、縁部との距離が互いに異なれば必ず深さが互いに異ならなくてはならないということではない。例えば、圧電片の中央側から縁部側へ向かうにつれて、第１の深さの凹部、これより深い第２の深さの凹部、これと同じく第２の深さの凹部、これより深い第３の深さの凹部が順に配置されるなど、全体としてステップ状に深さが変化してもよい。
【０１０５】
また、圧電片の縁部に近いほど、深い凹部が分布するという場合、擬似的なメサ形状が実現されていればよく、全ての凹部について、縁部に近いほど深くなる関係が成立しなくてもよい。例えば、複数の凹部の配置領域を励振電極側と縁部側とで２等分したときに、励振電極側の全ての凹部よりも深い凹部が縁部側に分布するのであれば、その深い凹部の隙間を埋めるように、励振電極側に分布する複数の凹部よりも浅い凹部（径が小さい凹部）が点在していてもよい。
【０１０６】
圧電片の縁部に近い位置ほど深い凹部が分布しているか否かは、複数の凹部が規則的に配列されていなくても判定可能である。例えば、複数の凹部が不規則に分布していたとしても、圧電片の長手方向に位置する縁部（短辺）と、凹部（その中心）との距離（長手方向に平行な方向の距離）を各凹部について測定すれば、いずれの凹部が縁部（短辺）に近いかを判定でき、ひいては、縁部に近いほど深い凹部が分布しているか否か判定できる。
【０１０７】
圧電片の長手方向の一方側の縁部（短辺）に隣接して当該縁部に沿って分布する凹部は、直線状に配列されていなくてもよいし、短手方向に平行でなくてもよい。例えば、短手方向に対してジグザグするように短手方向に配置されていてもよい。この場合であっても、この短辺に隣接して分布する凹部について、長辺に近い位置ほど深い凹部が分布しているか否か、判定可能である。例えば、圧電片の短辺からの距離によって凹部の深さを割って正規化し、長辺との距離が小さくなるほど、前記の正規化した深さが大きくなるか否かによって、長辺に近い位置ほど深い凹部が分布するか否か判定してよい。
【符号の説明】
【０１０８】
１…水晶振動子（圧電デバイス）、５…水晶振動素子（圧電振動素子）、１５…水晶片（圧電片）、１７…励振電極、２１…凹部。
【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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