(57)【要約】  中央部１１ａ及び周辺部１１ｂを有する水晶片１１と、中央部１１ａに設けられる一対の励振電極１４と、周辺部１１ｂに設けられる一対の接続電極１６と、を含む水晶振動素子１０と、厚み方向の一方側に導電性保持部材３６を介して接続電極１６と連結することで水晶振動素子１０を支持する基板３０と、厚み方向の他方側に振動素子を覆う蓋部２０とを備え、水晶片１１は、中央部１１ａに接して設けられた少なくとも１つの突起部１１ｃを有し、少なくとも１つの突起部１１ｃは、水晶振動素子１０が一対の接続電極１６が設けられた側を支点として基板３０又は蓋部２０に向かって傾く場合に、少なくとも１つの突起部１１ｃが基板３０又は蓋部２０と接触する位置において厚み方向に突起して設けられている。
2020195818.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部及び厚み方向の寸法が前記中央部よりも小さい周辺部を有する振動片と、前記厚み方向の前記中央部の両側にある中央部主面に設けられている一対の励振電極と、前記一対の励振電極のそれぞれに電気的に接続され、前記周辺部に設けられている一対の接続電極と、を含む
振動素子と、
前記厚み方向の一方側にて、導電性保持部材を介して前記振動素子の前記接続電極と連結することで、前記振動素子を励振可能に支持する基板と、
前記厚み方向の他方側にて、前記振動素子を覆う蓋部と、
を備え、
前記振動片は、前記振動素子の前記中央部主面を平面視したときに、前記中央部に接して設けられた少なくとも１つの突起部を有し、
前記少なくとも１つの突起部は、前記振動素子が前記一対の接続電極が設けられた側を支点として前記基板又は前記蓋部に向かって傾く場合に、前記少なくとも１つの突起部が前記基板又は前記蓋部と接触する位置において前記厚み方向に突起して設けられている、振動子。
【請求項２】
前記突起部は、前記振動素子の前記中央部主面が前記基板又は前記蓋部と平行する場合に、前記基板又は前記蓋部と接触しない、請求項１に記載の振動子。
【請求項３】
前記厚み方向の断面において、前記周辺部は、前記一対の接続電極が設けられた側とは反対側にある第１端点を有し、前記中央部は、前記一対の接続電極が設けられた側とは反対側にある第２端点を有し、前記少なくとも１つの突起部は、前記一対の接続電極が設けられた側とは反対側にある第３端点を有し、
前記第１端点及び前記第３端点を連結する第１仮想線と、前記周辺部とから成る第１仮想角度は、前記第１端点及び前記第２端点を連結する第２仮想線と、前記周辺部とから成る第２仮想角度よりも大きい、請求項１又は２に記載の振動子。
【請求項４】
前記振動素子の前記中央部主面を平面視したときに、前記少なくとも１つの突起部は、前記中央部の周縁における前記一対の接続電極が設けられた側とは異なる側に設けられている、請求項１乃至３の何れか一項に記載の振動子。
【請求項５】
前記振動素子の前記中央部主面を平面視したときに、前記少なくとも１つの突起部は、前記中央部の周縁における前記一対の接続電極が設けられた側とは反対側に設けられている、請求項４記載の振動子。
【請求項６】
前記少なくとも１つの突起部は、２つ以上の突起部であり、
前記２つ以上の突起部は、前記振動素子の前記中央部主面を平面視したときに、互いに間隔をあけて設けられた、請求項５記載の振動子。
【請求項７】
前記少なくとも１つの突起部は、前記中央部の厚み方向の厚み以上の厚みで突起して設けられている、請求項１乃至６の何れか一項に記載の振動子。
【請求項８】
前記振動素子の前記中央部主面を平面視したときに、前記少なくとも１つの突起部の少なくとも一部が、前記中央部の周縁における前記一対の接続電極が設けられた側とは反対側に位置し、前記少なくとも一部が前記中央部の厚み方向の厚み以上の厚みで突起して設けられている、請求項１乃至３の何れか一項に記載の振動子。
【請求項９】
前記振動素子の前記中央部主面を平面視したときに、
前記少なくとも１つの突起部は、前記中央部の周縁における前記一対の接続電極が設けられた側とは反対方向における角部に設けられており、
前記少なくとも１つの突起部は、前記反対方向に沿って前記角部から前記周辺部の周縁に向かって延び、かつ少なくとも前記中央部と同じ厚みの部分を有する第１部分、及び／又は前記反対方向と交差する方向に沿って前記角部から前記周辺部の周縁に向かって延び、かつ少なくとも前記中央部よりも厚い部分を有する第２部分を備える、請求項１乃至３の何れか一項に記載の振動子。
【請求項１０】
前記振動素子の前記中央部主面を平面視したときに、
前記中央部は矩形状であり、
前記少なくとも１つの突起部は、前記矩形状の角部に設けられている、請求項１乃至９の何れか一項に記載の振動子。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの突起部は、少なくとも、前記振動片における前記基板を向く側に設けられている、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の振動子。
【請求項１２】
前記振動片の材料は、水晶である、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の振動子。
【請求項１３】
中央部及び厚み方向の寸法が前記中央部よりも小さい周辺部を有する振動片と、前記厚み方向の前記中央部の両側にある中央部主面に設けられている一対の励振電極と、前記一対の励振電極のそれぞれに電気的に接続され、前記周辺部に設けられている一対の接続電極と、を含む振動素子の製造方法であって、
基板をエッチングすることにより、前記中央部を有する第１部分と、前記周辺部とを形成する第１エッチング工程と、
前記第１部分をエッチングすることにより、前記振動素子の前記中央部主面を平面視したときに、前記中央部に接して設けられた少なくとも１つの突起部を形成する第２エッチング工程と、
を含む、振動素子の製造方法。
【請求項１４】
前記第１エッチング工程において、前記中央部が前記振動素子の前記中央部主面における平面視において矩形状を有するように形成し、
前記第２エッチング工程において、前記少なくとも１つの突起部を前記矩形状の中央部の角部に形成する、請求項１３に記載の振動素子の製造方法。
【請求項１５】
前記第１エッチング工程と、前記第２エッチング工程と、を同時に行う、請求項１３又は１４に記載の振動素子の製造方法。
【請求項１６】
中央部及び厚み方向の寸法が前記中央部よりも小さい周辺部を有する振動片と、
前記中央部の前記厚み方向の両側にある中央部主面に設けられている一対の励振電極と、
前記一対の励振電極のそれぞれに電気的に接続され、前記周辺部に設けられている一対の接続電極と、
を含み、
前記振動片は、前記中央部主面を平面視したときに、前記中央部に接して設けられた少なくとも１つの突起部を有し、
前記厚み方向の断面において、前記周辺部は、前記一対の接続電極が設けられた側とは反対側にある第１端点を有し、前記中央部は、前記一対の接続電極が設けられた側とは反対側にある第２端点を有し、前記少なくとも１つの突起部は、前記一対の接続電極が設けられた側とは反対側にある第３端点を有し、
前記第１端点及び前記第３端点を連結する第１仮想線と、前記周辺部とから成る第１仮想角度は、前記第１端点及び前記第２端点を連結する第２仮想線と、前記周辺部とから成る第２仮想角度よりも大きい、振動素子。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの突起部は、前記一対の接続電極が設けられた側とは反対側に設けられ、かつ、前記中央部の厚み方向の厚み以上の厚みで突起して設けられている、請求項１６に記載の振動素子。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの突起部は、２つ以上の突起部であり、
前記２つ以上の突起部は、前記振動素子の前記中央部主面を平面視したときに、互いに間隔をあけて設けられた、請求項１７に記載の振動素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動素子、振動子及び振動素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水晶振動子の小型化に伴い、水晶振動素子とそれを収容するケースの内面との間隙が狭くなっている。そのため、水晶振動素子のケース内面に対する傾く場合に、水晶振動素子の励振電極を保持するメサ部（中央部）がケース内面と接触しやすくなる。その結果、励振電極による水晶振動素子の自由振動が阻害されて、水晶振動子の振動特性への影響が生じてしまう。このため、小型化した水晶振動子のメサ部（中央部）とケース内面との接触を抑制することが求められている。【０００３】
例えば、特許文献１には、厚み滑り振動を主振動として振動し、一定の厚さを有している第１の領域と、第１の領域の主振動の振動方向に沿って並んでいる両側の外縁部に、段差を有して連結され、第１の領域よりも厚さが薄い第２の領域と、を含む振動素子であって、平面視で、第２の領域の固定部が配置される一方の端部側とは反対側の他方の端部側の一主面上のうち、振動方向と交差する方向に沿った幅の中央部を除いた部分に、第１の領域と離れ、かつ、振動素子の外縁よりも内側に、２つの第１の突起部が設けられ、第２の領域の一方の端部側の一主面上に、第２の突起部が設けられていることを特徴とする振動素子が開示されている。すなわち、特許文献１の振動素子は、水晶振動子の中央部とパッケージ内面との接触を抑制するために、水晶片の周縁部に、中央部と離れるように設けられている突起部を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１８００５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の振動素子では、同じ大きさである水晶片に対して、突起部を設ける場合では、突起部を設けない場合に比べて、その突起部を設けるための面積を確保するために、中央部の面積を小さくせざるを得ない。面積が小さくなった中央部に、設置できる励振電極の面積も小さくなる。この結果、励振電極による励振領域が縮小され、振動素子の等価直列抵抗値が増大されてしまう。よって、良好な振動特性を得ることができない場合がある。
また、このような問題に対して、突起部を設ける場合に、中央部の面積をその突起部を設けない場合の面積に維持するために、水晶片の大きさを拡大することも考えられる。しかしながら、水晶片の大きさの増大により、振動素子の小型化を実現できなくなってしまう。【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みて発明されたものであり、本発明の目的は、小型化の実現とともに、良好な振動特性を得ることができる振動素子、振動子及び振動素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面に係る振動子は、中央部及び厚み方向の寸法が中央部よりも小さい周辺部を有する振動片と、前記厚み方向の前記中央部の両側にある中央部主面に設けられている一対の励振電極と、一対の励振電極のそれぞれに電気的に接続され、周辺部に設けられている一対の接続電極と、を含む振動素子と、厚み方向の一方側にて、導電性保持部材を介して振動素子の接続電極と連結することで、振動素子を励振可能に支持する基板と、厚み方向の他方側にて、振動素子を覆う蓋部と、を備え、振動片は、振動素子の中央部主面を平面視したときに、中央部に接して設けられた少なくとも１つの突起部を有し、少なくとも１つの突起部は、振動素子が一対の接続電極が設けられた側を支点として基板又は蓋部に向かって傾く場合に、少なくとも１つの突起部が基板又は蓋部と接触する位置において厚み方向に突起して設けられている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、小型化の実現とともに、良好な振動特性を得ることができる振動素子、振動子及び振動素子の製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る水晶振動子の分解斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３Ａ】本実施形態に係る水晶片にレジストを塗布した状態を示す図である。
【図３Ｂ】本実施形態に係る第１エッチング工程及び第２エッチング工程を実施した後の水晶片の状態を示す図である。
【図３Ｃ】本実施形態に係る完成した水晶片１１の状態を示す図である。
【図４Ａ】本実施形態に係る突起部が基板と接触する場合における中央部の状態を示す図である。
【図４Ｂ】本実施形態に係る突起部を採用しない場合における中央部の状態を説明するための図である。
【図５Ａ】他の実施形態に係る水晶振動素子の突起部の一例の構成を説明するための平面図である。
【図５Ｂ】他の実施形態に係る水晶振動素子の突起部の他の一例の構成を説明するための平面図である。
【図５Ｃ】他の実施形態に係る水晶振動素子の突起部の他の一例の構成を説明するための平面図である。
【図６Ａ】他の実施形態に係る水晶振動素子の突起部の他の一例の構成を説明するための斜視図である。
【図６Ｂ】他の実施形態に係る水晶振動素子の突起部の他の一例の構成を説明するための斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の構成要素は同一又は類似の符号で表している。図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本願発明の技術的範囲を当該実施形態に限定して解するべきではない。
【００１１】
［実施形態］
＜水晶振動子１＞
まず、図１及び図２を参照しつつ、本実施形態に係る水晶振動子（Ｑｕａｒｔｚ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ  Ｕｎｉｔ）１を説明する。ここで、図１は、水晶振動子１の分解斜視図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。なお、図２において、水晶振動素子１０の各種電極の図示は省略されている。
【００１２】
本実施形態に係る水晶振動子１は、水晶振動素子（Ｑｕａｒｔｚ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）１０と、蓋部２０と、基板３０とを備える。また、水晶振動子１は、導電性保持部材３６ａ，３６ｂと、接合材とする封止枠３７及び接合部材４０とを備える。ここで、水晶振動子１は、振動子の一例であり、水晶振動素子１０は、振動素子の一例である。
【００１３】
水晶振動素子１０が導電性保持部材３６ａ，３６ｂを介して基板３０に搭載された後に、蓋部２０が封止枠３７及び接合部材４０を介して水晶振動素子１０を覆うように基板３０と接合される。こうして、水晶振動素子１０が、蓋部２０及び基板３０によって構成される保持器の内部空間２６に収容もしくは封入される。また、本実施形態では、水晶振動素子１０、蓋部２０及び基板３０は、水晶振動子１をこの水晶振動子１の厚み方向に沿って平面視したときにおいて、それぞれ矩形状をなしており、互いに長辺及び短辺の向きが一致している。
【００１４】
水晶振動素子１０は、板状をなしている。また、水晶振動素子１０は、水晶片１１と、この水晶片１１に設けられている複数の電極とを有する。複数の電極は、励振電極１４ａ，１４ｂ、引出電極１５ａ，１５ｂ及び接続電極１６ａ，１６ｂを含む。
【００１５】
本実施形態では、水晶片１１は、ＡＴカットの水晶片であり、水晶の結晶軸であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうち、Ｙ軸及びＺ軸をＸ軸の周りにＹ軸からＺ軸の方向に３５度１５分±１分３０秒回転させた軸をそれぞれＹ´軸及びＺ´軸とした場合、Ｘ軸及びＺ´軸によって特定される面と平行な面（以下、「ＸＺ´面」とする。他の軸によって特定される面についても同様である。）を主面として人工水晶（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｑｕａｒｔｚ  Ｃｒｙｓｔａｌ）から切り出されたものである。ＡＴカットの水晶片１１を採用する水晶振動素子１０は、厚みすべり振動モードを主要振動とする。また、本実施形態に係る水晶片１１では、厚み方向がＹ´軸方向と平行する。このＹ´軸方向に沿って水晶片１１を平面視すると、水晶片１１のＸＺ´面の形状は矩形状をなしており、長辺がＸ軸方向と平行し、短辺がＺ´軸方向に平行する。また、水晶振動素子１０の各構成の詳細について、後述する。
【００１６】
なお、以下の説明では、ＡＴカットのＸＹ´Ｚ´軸方向を基準として水晶振動子１の各構成を説明する。また、特別な説明がない場合において、「平面視する」は、水晶振動子１（各構成）の厚み方向（Ｙ´軸方向）に沿ってこれらの構成を平面視することを意味する。二つ以上の軸方向に沿ってこれらの構成を平面視する場合は、方向を区別するために、「ＸＺ´面において」、「ＸＹ´面において」、「Ｙ´Ｚ´面において」と記載する。また、「ＸＹ´面」は厚み方向の断面を意味する。また、水晶振動素子１０、蓋部２０及び基板３０を平面視して、見える水晶振動素子１０、蓋部２０及び基板３０の形状をこれらの構成の「平面視形状」とする。
【００１７】
蓋部２０は、基板３０と接合する側に開口が形成されている箱状をなしており、平面視形状が水晶振動素子１０の平面視形状よりも大きく形成されている矩形状である。この蓋部２０は、天面部２１と、この天面部２１の外縁から突起するように形成されている側壁部２２とを有する。また、蓋部２０は、天面部２１の裏天面２１ａ及び側壁部２２の内側の面によって構成される凹状の内面２４を有する。この内面２４におけるＸＹ´Ｚ´軸方向の各寸法は、水晶振動素子１０に比べて、大きく形成されている。
【００１８】
ここで、蓋部２０の材質は特に限定されるものではないが、例えば金属などの導電材料で構成される。これによれば、蓋部２０を接地電位に電気的に接続させることによりシールド機能を付加することができる。あるいは、蓋部２０は、絶縁材料又は導電材料・絶縁材料の複合構造であってもよい。
【００１９】
基板３０は、平板な板状をなしており、平面視形状が蓋部２０の平面視形状よりも大きく形成されている矩形状である。また、基板３０は、水晶振動素子１０を励振可能に支持するものであり、基体３１と、この基体３１に設けられている複数の電極とを有する。複数の電極は、接続電極３３ａ，３３ｂ、ビア電極３４ａ，３４ｂ及び外部電極３５ａ乃至３５ｄを含む。
【００２０】
基体３１は、絶縁性セラミック、例えばアルミナである複数のシートを積層して焼結した焼結体である。あるいは、基体３１は、ガラス材料、水晶材料又はガラスエポキシ樹脂などで形成してもよい。ガラス材料は、例えば、ケイ酸塩ガラス、又はケイ酸塩以外を主成分とする材料であって、昇温によりガラス転移現象を有する材料である。水晶材料は、例えばＡＴカット水晶である。ここで、基体３１は、耐熱性材料から構成されることが好ましい。さらに、基体３１は、単層であっても複数層であってもよく、複数層である場合、最表層に形成された絶縁層を含む。
【００２１】
また、基体３１は、互いに対向するＸＺ´面である第１主面３２ａと、第２主面３２ｂと、基体３１のＸ軸負方向側の短辺付近にかつこの基体３１をＹ´軸方向に貫通する二つのビアホール３２ｃとを有する。組立状態において、第１主面３２ａは、蓋部２０の内面２４（裏天面２１ａ）に向かって、この内面２４とともに水晶振動素子１０を収容する内部空間２６を構成する。第２主面３２ｂは、図示しない水晶振動子１が実装される実装基板に向かうように構成されている。
【００２２】
第１主面３２ａのＸ軸負方向側の短辺付近には、接続電極３３ａ，３３ｂが設けられている。第２主面３２ｂの４つの角部には、外部電極３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄが設けられている。２つのビアホール３２ｃには、ビア電極３４ａ，３４ｂが形成されている。また、外部電極３５ａは、ビア電極３４ａによって接続電極３３ａと電気的に接続され、外部電極３５ｂは、ビア電極３４ｂによって接続電極３３ｂと電気的に接続されている。このような電気的接続が図れるように、外部電極３５ａ，３５ｂは接続電極３３ａ，３３ｂに対してＹ´方向の対向位置に設けられている。
【００２３】
ここで、接続電極３３ａ，３３ｂ及び外部電極３５ａ乃至３５ｄは、いずれも金属膜であり、例えば下層から上層にかけてモリブデン（Ｍｏ）層、ニッケル（Ｎｉ）層及び金（Ａｕ）層が積層された構成されている。ビア電極３４ａ，３４ｂは、例えばビアホール３２ｃにモリブデンなどの金属材料を充填して形成されている。
【００２４】
また、接続電極３３ａは、水晶振動素子１０の接続電極１６ａと電気的に接続するための端子であり、接続電極３３ｂは、水晶振動素子１０の接続電極１６ｂと電気的に接続するための端子である。また、外部電極３５ａ乃至３５ｄは、図示しない実装基板と電気的に接続するための端子である。本実施形態では、外部電極３５ａ，３５ｂは、水晶振動素子１０の入出力信号が供給される入出力電極であり、外部電極３５ｃ，３５ｄは、水晶振動素子１０の入出力信号が供給されない電極である。また、外部電極３５ｃ，３５ｄには、図示しない実装基板上の他の電子素子の入出力信号も供給されない。あるいは、外部電極３５ｃ，３５ｄの少なくとも何れか一方は、接地電位が供給される接地用電極であってもよい。接地用電極である外部電極に蓋部２０を接続することによって、蓋部２０のシールド効果向上を図ることができる。
【００２５】
導電性保持部材３６ａは、水晶振動素子１０の接続電極１６ａを基板３０の接続電極３３ａに電極に電気的に接続する。同様に、導電性保持部材３６ｂは、水晶振動素子１０の接続電極１６ｂを基板３０の接続電極３３ｂに電極に電気的に接続する。また、導電性保持部材３６ａ，３６ｂは、例えば導電性接着剤が熱硬化して形成されたものである。本実施形態では、水晶振動素子１０は、導電性保持部材３６によって、基板３０の第１主面３２ａに励振可能に支持されている。また、水晶片１１の接続電極１６ａ，１６ｂが形成されている短辺端が固定端となり、その他の端が自由端となっている。なお、導電性保持部材３６ａ，３６ｂを、区別しない場合では、「導電性保持部材３６」とする。
【００２６】
封止枠３７は、接合材の一例であり、接合部材４０とともに蓋部２０と基板３０とを接合する。また、封止枠３７は、第１主面３２ａに形成され、平面視したときにおいて、接続電極３３ａ，３３ｂを囲むように接続電極３３ａ，３３ｂの外側に形成されている矩形の枠状をなしている。この封止枠３７は、導電性を有する金属膜などの材料、例えばモリブデン（Ｍｏ）層又はモリブデン（Ｍｏ）層、ニッケル（Ｎｉ）層及び金（Ａｕ）層の積層によって構成されている。
【００２７】
接合部材４０は、接合材の一例であり、封止枠３７とともに蓋部２０と基板３０とを接合する。また、接合部材４０は、封止枠３７上に設けられている。この接合部材４０は、例えばろう部材であり、金（Ａｕ）‐錫（Ｓｎ）共晶合金等によって構成されている。こうして、蓋部２０と基板３０とを金属接合とする。金属接合によれば、蓋部２０と基板３０との封止性を向上させることができる。なお、接合部材４０は、導電材料に限らず、例えば低融点ガラスなどのガラス接着材料又は樹脂接着剤などの絶縁性材料であってもよい。これによれば、金属に比べて酸化の影響が小さく、また加熱温度を抑えることができ、製造プロセスの簡易化を図ることができる。
【００２８】
本実施形態に係る水晶振動子１においては、基板３０の外部電極３５ａ，３５ｂを介して、水晶振動素子１０の一対の励振電極１４ａ，１４ｂの間に交番電界を印加することにより、厚みすべり振動モードなどの所定の振動モードによって水晶片１１（後述する中央部１１ａ）が振動し、該振動に伴う共振特性が得られる。
【００２９】
＜水晶振動素子１０＞
続いて、図１及び図２を参照しつつ、本実施形態に係る水晶振動素子１０の各構成について詳細に説明する。本実施形態に係る水晶振動素子１０は、ＡＴカットの水晶片１１と、この水晶片１１に形成されている一対の励振電極１４ａ，１４ｂ、接続電極１６ａ，１６ｂ及び引出電極１５ａ，１５ｂとを備える。
【００３０】
水晶片１１は、板状の振動片の一例であり、メサ型構造をなしている。この水晶片１１は、メサ部分を構成している中央部１１ａと、厚み方向の寸法がこの中央部１１ａよりも小さい周辺部１１ｂと、中央部１１ａの側面と接し、厚み方向にて突起する一対の突起部１１ｃとを有する。中央部１１ａ、周辺部１１ｂ及び一対の突起部１１ｃは、一体となっている。また、水晶片１１は、厚み方向の両側に、第１主面１２aと、第２主面１２ｂとを有する。第１主面１２aは、後述する中央部主面１１１a、周辺部主面１１２a及び突起部主面１１３ａからなり、第２主面１２ｂは、後述する中央部主面１１１ｂ、周辺部主面１１２ｂ及び突起部主面１１３ｂからなる。なお、第１主面１２a，第２主面１２ｂを区別しない場合では、「主面１２」とする。
【００３１】
本実施形態では、ＸＹ´面において、中央部１１ａ及び突起部１１ｃは、周辺部１１ｂの厚み方向の両側から突起する凸状をなしている。中央部１１ａ、周辺部１１ｂ及び突起部１１ｃの厚みは、均一である。また、中央部１１ａ及び突起部１１ｃの厚みは、同じであり、周辺部１１ｂの厚み方向の寸法は、中央部１１ａ及び突起部１１ｃよりも小さい。また、ＸＺ´面において、中央部１１ａ及び周辺部１１ｂ（水晶片１１）とも矩形状をなしており、互いに長辺及び短辺の向きが一致している。中央部１１ａは水晶片１１の外縁に対して略中央側に設けられており、周辺部１１ｂは中央部１１ａを囲むように中央部１１ａの周囲に設けられており、一対の突起部１１ｃは、中央部１１ａのＸ軸正方向側の短辺の両端の角部に設けられている。
【００３２】
以下では、説明の便宜のために、ＸＺ面において、周辺部１１ｂの後述する接続電極１６ａ，１６ｂが設けられている側の反対側にある、すなわち、接続電極１６ａ，１６ｂの反対側にある短辺を「第１辺Ｌ１」とし、中央部１１ａのこの反対側にある第１辺の近い側にある短辺を「第２辺Ｌ２」とすることがある。
【００３３】
中央部１１ａは、直方体をなしており、互いに対向するＸＺ´面である中央部主面１１１ａ，１１１ｂと、中央部主面１１１ａに対して垂直に形成されている側面１３ａとを有する。なお、中央部主面１１１ａ，１１１ｂを区別しない場合では、「中央部主面１１１」とする。本実施形態では、中央部１１ａを平面視したときにおいて、中央部主面１１１は、水晶片１１の中央側の周辺部１１ｂの第１辺Ｌ１よりの位置に設けられている。また、側面１３ａは、側面１３１ａ、側面１３２ａ、側面１３３ａ、及び側面１３４ａを有する。
【００３４】
周辺部１１ｂは、板状をなしており、互いに対向するＸＺ´面である周辺部主面１１２ａ，１１２ｂと、周辺部主面１１２ａに対して垂直に形成されている側面１３ｂとを有する。なお、周辺部主面１１２ａ，１１２ｂを区別しない場合では、「周辺部主面１１２」とする。周辺部１１ｂを平面視したときにおいて、周辺部主面１１２の外縁は、水晶片１１の外縁であり、周辺部主面１１２の内縁は、中央部主面１１１の外縁と重なっている。すなわち、周辺部主面１１２の内縁は、中央部１１ａの側面１３ａと接続している。
【００３５】
突起部１１ｃは、直方体をなしており、互いに対向するＸＺ´面である突起部主面１１３ａ，１１３ｂと、突起部主面１１３ａに対して垂直に形成されている側面１３ｃとを有する。なお、突起部主面１１３ａ，１１３ｂを区別しない場合では、「突起部主面１１３」とする。本実施形態に係る一対の突起部１１ｃは、平面視したときにおいて、中央部１１ａのＸ軸正方向側、すなわち接続電極１６が設けられている側の反対側にある第２辺Ｌ２の両端の角部に設けられ、矩形状の中央部１１ａとともに凹字状を構成している。具体的に、各突起部１１ｃは、その一側面が第２辺Ｌ２の所在の中央部１１ａの側面１３１ａと接し、その中央部１１ａから周辺部１１ｂの第１辺Ｌ１に向かって延びるように設けられている。言い換えれば、突起部１１ｃは、第１辺Ｌ１と第２辺Ｌ２との間に設けられている。また、突起部１１ｃの突起部主面１１３は、中央部主面１１１と一つの平面である。すなわち、突起部１１ｃは、厚み方向にて中央部１１ａと同じ厚みを有する。
【００３６】
一対の励振電極１４ａ，１４ｂは、電圧が印加されることで中央部１１ａを厚みすべり振動をさせるための電極であり、それぞれの励振電極１４ａ，１４ｂは互いに同じ構成をなしている。また、励振電極１４ａ，１４ｂは、中央部１１ａを挟んで互いに対向するように中央部主面１１１ａ，１１１ｂに設けられている。言い換えれば、励振電極１４ａ，１４ｂは、平面視したときにおいて、実質的に全体が重なり合うように配置されている。なお、一対の励振電極１４ａ，１４ｂを区別しない場合では、「励振電極１４」とする。
【００３７】
接続電極１６ａ，１６ｂは、水晶振動素子１０を基板３０の接続電極３３ａ，３３ｂに電気的に接続するための端子である。また、接続電極１６ａ及び接続電極１６ｂは、水晶片１１（周辺部１１ｂ）の周辺部主面１１２ｂのＸ軸負方向側の短辺に沿って配列されている。こうして、水晶振動素子１０では、水晶片１１の接続電極１６ａ，１６ｂが設けられている短辺端が固定端となり、その他の端が自由端となっている。すなわち、水晶振動素子１０（水晶片１１）は、片持構成を有する。なお、以下の説明では、接続電極１６ａ，１６ｂを区別しない場合では、「接続電極１６」とし、接続電極１６ａ，１６ｂが設けられている側を「接続電極側」とすることもある。
【００３８】
引出電極１５ａは、励振電極１４ａを接続電極１６ａに電気的に接続するための電極であり、引出電極１５ｂは、励振電極１４ｂを接続電極１６ｂに電気的に接続するための電極である。具体的には、引出電極１５ａは、第１主面１２ａにある励振電極１４ａと第２主面１２ｂにある接続電極１６ａとを連結するように形成され、引出電極１５ｂは、第２主面１２ｂにある励振電極１４ｂ及び接続電極１６ｂを連結するように形成されている。なお、引出電極１５ａ，１５ｂを区別しない場合では、「引出電極１５」とする。
【００３９】
ここで、励振電極１４、引出電極１５及び接続電極１６の材料は特に限定されるものではないが、例えば、下地としてクロム（Ｃｒ）層を有し、クロム層の表面にさらに金（Ａｕ）層を有していてもよい。
【００４０】
＜水晶振動素子１０の製造工程＞
次に、図３Ａ乃至図３Ｃを参照しつつ、水晶振動素子１０の製造工程の一例について説明する。この例に係る水晶振動素子１０の製造工程は、エッチングにより、中央部１１ａ、周辺部１１ｂ、及び一対の突起部１１ｃを同時に形成する例である。図３Ａは、水晶片１１にレジストを塗布した状態を示す図であり、図３Ｂは、第１エッチング工程及び第２エッチング工程を実施した後の水晶片１１の状態を示す図であり、図３Ｃは、完成した水晶片１１の状態を示す図である。図３Ａ乃至図３Ｃでは、水晶片１１の厚み方向の加工方法を示している。なお、図３Ａ乃至図３Ｃでは、水晶片１１に形成されている励振電極１４、引出電極１５及び接続電極１６の表示を省略する。
【００４１】
まず、図３Ａに示すように、水晶ウエハから切り出された水晶片１１の両主面１２に、中央部１１ａ及び一対の突起部１１ｃが形成される部分（図１参照）のみに、レジスト膜５０を形成する。また、レジスト膜５０が形成されていない部分は、周辺部１１ｂ（図１参照）が形成される部分となる。
【００４２】
次に、図３Ｂに示すように、水晶片１１のレジスト膜５０が形成されていない両主面１２の部分を、エッチングにより除去し、周辺部１１ｂを形成する。一方、レジスト膜５０が形成されている部分、すなわち中央部１１ａ及び一対の突起部１１ｃは、エッチングで除去されずに凸状に残る。ここで、周辺部１１ｂを形成する工程は、第１エッチング工程の一例であり、中央部１１ａ及び一対の突起部１１ｃを形成する工程は、第２エッチング工程の一例である。
【００４３】
このようなエッチングにより、中央部１１ａ、周辺部１１ｂ、及び一対の突起部１１ｃを同時に形成することができ、効率的に加工が行える。また、一度のエッチング加工で、厚み方向の両側にある中央部１１ａ及び突起部１１ｃが加工されるため、水晶片１１の厚みが正確に確保できる。
【００４４】
また、本実施形態に係るエッチングは、例えば、ウェットエッチングであってもよい。この場合において、フッ酸を用いてもよく、フッ酸とフッ化アンモニウム等の混合液等を用いてもよい。エッチング加工後の水晶片１１は、図３Ｂに示すように、レジスト膜５０で覆われている中央部１１ａ及び突起部１１ｃが凸状に形成されている。
【００４５】
そして、エッチング後に、図３Ｃに示すように、水晶片１１の中央部１１ａ及び突起部１１ｃを覆って残っているレジスト膜５０を除去する。こうして、水晶片１１が製造される。この後、水晶片１１の中央部１１ａにおける中央部主面１１１等の部分に、例えば、下地としてクロム（Ｃｒ）層を有し、クロム層の表面にさらに金（Ａｕ）層を有する金属膜が形成される。これら金属膜は、励振電極１４、引出電極１５及び接続電極１６を構成する。金属膜の形成により、水晶振動素子１０の製造が完成する。
【００４６】
＜水晶振動素子１０の突起部１１ｃ＞
続いて、図４Ａ及び図４Ｂを参照しつつ、水晶振動素子１０が基板３０に向かって傾く場合における突起部１１ｃについて詳細に説明する。図４Ａ及び図４Ｂは、水晶振動素子１０が基板３０に向かって傾く場合の状態を示す模示図であり、図４Ａは、突起部１１ｃが基板３０と接触する場合における中央部１１ａの状態を示す図であり、図４Ｂは、突起部１１ｃを採用しない場合における中央部１１ａの状態を示す図である。また、突起部１１ｃが蓋部２０と接触する場合と、突起部１１ｃが基板３０と接触する場合との原理は同じであるため、図４Ａ及び図４Ｂでは、周辺部１１ｂから蓋部２０側に向かって突起している中央部１１ａ及び突起部１１ｃに係る部分、蓋部２０、及びその他の配線等の表示を省略する。以下の説明では、ＸＹ´面において、水晶振動素子１０が傾く場合における、水晶振動素子１０の接続電極１６が設けられている接続電極側の端点を「支点Ｐ４」とする。
【００４７】
上述したように、本実施形態に係る突起部１１ｃは、中央部１１ａと同じ厚みを有するため、ＸＹ´面において、突起部１１ｃの突起部主面１１３ｂ及び中央部１１ａの中央部主面１１１ｂは、一直線を構成する。また、突起部１１ｃは、中央部１１ａよりも支点Ｐ４の反対側、すなわち水晶振動素子１０の自由端に近い側に設けられているため、ＸＹ´面において、突起部１１ｃの突起部主面１１３ｂに対応する直線部分は、中央部１１ａの中央部主面１１１ｂに対応する直線部分よりも自由端側に位置する。さらに、この支点Ｐ４から基板３０までの距離は、導電性保持部材３６及び基板３０側の接続電極３３ａ，３３ｂの厚み方向の寸法によって決められた一定なものである。これらのことから、図４Ａに示すように、ＸＹ´面において、例えば、水晶振動素子１０の固定状態のバラツキ又は基板３０の変形等によって、水晶振動素子１０が接続電極側を支点として基板３０に向かって傾いて、突起部１１ｃが基板３０と接触する場合において、突起部１１ｃよりも支点Ｐ４側にある中央部１１ａは、基板３０と接触することがない。
【００４８】
一方、仮に突起部１１ｃを採用しないとすると、図４Ｂに示すように、水晶振動素子１０が接続電極側を支点として基板３０に向かって傾く場合に、中央部１１ａが基板３０と接触する。
【００４９】
このように、水晶振動素子１０が接続電極側を支点として基板３０に向かって傾く場合に、突起部１１ｃが基板３０と接触することで、中央部１１ａが基板３０との接触を抑制することができる。これよって、中央部１１ａの中央部主面１１１に設けられている励振電極１４が基板３０との接触も抑制できる。そして、中央部１１ａ及び励振電極１４が基板３０との接触による水晶振動素子１０の自由振動への阻害、及びその阻害による水晶振動素子１０の振動特性への影響を軽減することができる。
また、本実施形態に係る突起部１１ｃは、矩形状の中央部１１ａの角部に、中央部１１ａと一体に設けられているため、同様な面積を有する水晶片１１の突起部１１ｃを中央部１１ａから分離して設ける場合に比べて、より広い面積を有する中央部主面１１１を設けること、及びそのような広い面積を有する中央部主面１１１により広い面積を有する励振電極１４を設けることができる。これによって、小型化した水晶振動素子１０であっても、励振電極１４による励振領域の広さを確保することができ、励振領域の減少による水晶振動素子１０の等価直列抵抗値の増大を抑制することが可能となる。
なお、本実施形態に係る突起部１１ｃは、ＸＺ´面において、矩形状の中央部の角部、すなわち楕円状に拡散する振動変位エネルギーの最大部分から最も離れている角部に設けられることによって、突起部１１ｃが基板３０と接触することによる圧電効果の減少を最少に抑制することが可能である。
従って、本実施形態に係る突起部１１ｃによれば、水晶振動素子１０の小型化の実現とともに、良好な振動特性を得ることができる。
【００５０】
＜突起部１１ｃの変形例＞
上述の説明では、突起部１１ｃを中央部１１ａの二つの角部に対称的に設けられているものとして説明したが、突起部１１ｃは、水晶振動素子１０が接続電極側を支点として基板３０又は蓋部２０の内面２４に向かって傾く場合に、基板３０又は蓋部２０と接触することで、中央部１１ａを基板３０又は蓋部２０との接触を抑制できるものであれば、どんな構成、数、組み合わせを採用してもよい。以下では、図４Ａ及び図４Ｂを参照しつつ、突起部１１ｃが中央部１１ａを基板３０又は蓋部２０との接触を抑制するための必要な構成条件を説明した上で、図５Ａ乃至図６Ｂを参照しつつ、いくつかの突起部１１ｃの具体的な変形例について説明する。なお、以下では、「水晶振動素子１０が接続電極側を支点として基板３０又は蓋部２０の内面２４に向かって傾く場合」を「傾く場合」とし、「突起部１１ｃは、中央部１１ａと基板３０又は蓋部２０との接触を抑制する」ことを「中央部１１ａが基板３０等との接触を抑制する」とする。
【００５１】
まず、突起部１１ｃの有無による水晶振動素子１０の位置関係の相違から捉えてみる。水晶振動素子１０が傾く場合に、図４Ａに示されている突起部１１ｃが基板３０と接触するときの、中央部主面１１１と、基板３０とから成る第１角度θ１は、突起部１１ｃが設けられず中央部１１ａが前記基板又は前記蓋部と接触するときの、図４Ｂに示されている中央部主面１１１と、基板３０とから成る第２角度θ２よりも小さい。このため、このような条件を満たす突起部１１ｃを有する水晶振動素子１０であれば、傾く場合に係る中央部１１ａが基板３０等との接触を抑制することができる。
【００５２】
また、突起部１１ｃの有無による水晶振動素子１０の自由端の位置関係の相違捉えてみる。水晶振動素子１０が傾く場合に、図４Ａに示されている突起部１１ｃが基板３０と接触するときの、周辺部１１ｂの最も基板３０に近づいている一部から基板３０までの第１距離Ｈ１は、突起部１１ｃが設けられず中央部１１ａが基板３０と接触するときの、図４Ｂに示されている周辺部１１ｂの最も基板３０に近づいている一部から基板３０までの第２距離Ｈ２よりも大きい。このため、このような条件を満たす突起部１１ｃを有する水晶振動素子１０であれば、傾く場合に係る中央部１１ａが基板３０等との接触を抑制することができる。
【００５３】
また、水晶振動素子１０の自由端、突起部１１ｃ及び中央部１１ａとの関係から捉えてみる。ここで、説明の便宜のために、周辺部１１ｂの接続電極側の反対側にある端点を「第１端点Ｐ１」とし、中央部１１ａの接続電極側の反対側にある端点を「第２端点Ｐ２」とし、突起部１１ｃの接続電極側の反対側にある端点を「第３端点Ｐ３」とする。
【００５４】
この場合において、図４Ａに示すように、ＸＺ´面において、水晶振動素子１０の第１端点Ｐ１及び前記第３端点Ｐ３を連結する第１仮想線Ｌ１０と、周辺部１１ｂの周辺部主面１１２とから成る第１仮想角度θ１０は、第１端点Ｐ１及び第２端点Ｐ２を連結する第２仮想線Ｌ２０と、周辺部１１ｂの周辺部主面１１２とから成る第２仮想角度θ２０よりも大きい。このため、このような条件を満たす突起部１１ｃを有する水晶振動素子１０であれば、傾く場合に係る中央部１１ａが基板３０等との接触を抑制することができる。
【００５５】
続いて、図５Ａ乃至図６Ｂを参照しつつ、突起部１１ｃに変形列について説明する。図５Ａ乃至図６Ｂは、他の実施形態に係る水晶振動素子１０の突起部１１ｃの構成を説明するための図である。なお、他の実施形態に係る突起部１１ｃの説明では、上述した実施形態と共通の構成についての記述を省略し、異なる構成のみ説明する。なお、図５Ａ乃至図６Ｂでは、水晶振動素子１０に形成されている励振電極１４、引出電極１５及び接続電極１６の表示を省略する。
【００５６】
上記の実施形態では、一対の突起部１１ｃを、中央部１１ａの接続電極１６の反対方向の側面１３１ａ（図１，２を参照）と接し、互いに分離し、かつ厚み方向にて中央部１１ａと同じ厚さを有する構成として説明したが、上記構成に限定されるものではなく、例えば、図５Ａに示すように、突起部１１ｃは、中央部１１ａのＺ´軸方向の寸法よりも大きく形成され、平面視形状が矩形状の構成であってもよい。この場合において、矩形状の突起部１１ｃは、中央部１１ａの側面１３１ａ（図１，２を参照）と接する。このような突起部１１ｃによって、突起部１１ｃ自身の強度を向上することができるとともに、中央部１１ａの面積を拡大する効果もある。
【００５７】
また、例えば、図５Ｂに示すように、一対の突起部１１ｃは、本実施形態に係る突起部１１ｃと異なり、接続電極１６（図１，２を参照）が設けられた側の反対方向に沿って中央部１１ａの角部から周辺部１１ｂの第１辺Ｌ１に向かって延びる第１部分と、接続電極１６が設けられた側反対方向と交差する方向に沿って中央部１１ａの角部から周辺部１１ｂの第１辺Ｌ１と交差する辺Ｌ３に向かって延びる第２部分とを有する。ここで、「角部」に設けられる構成は、本実施形態に係る中央部１１ａの角部から周辺部１１ｂの第１辺Ｌ１に向かって延びる構成のみなれず、中央部１１ａの角部から周辺部１１ｂの第１辺Ｌ１と交差する辺Ｌ３に向かって延びる構成と、図５Ｂに示すような中央部１１ａの角部から周辺部１１ｂの第１辺Ｌ１に向かって延びる部分と、中央部１１ａの角部から周辺部１１ｂの第１辺Ｌ１と交差する辺Ｌ３に向かって延びる部分との両方を有する角部を囲むような構成と、中央部１１ａの角部の近傍に設けられる構成とを含む。このような突起部１１ｃによって、水晶振動素子１０が様々な方向に傾く場合に、中央部１１ａが基板３０等との接触を抑制することができる。
【００５８】
また、例えば、図５Ｃに示すように、一対の突起部１１ｃは、本実施形態に係る突起部１１ｃと異なり、平面視したときに、突起本部と、突起本部及び中央部１１ａを連結する連結部１１１ｃとを有する。このような突起部１１ｃによって、突起部１１ｃと中央部１１ａとの接続部分が細くなり、突起部１１ｃが基板３０等と接触することによる圧電効果の減少への影響を弱めることができる。
【００５９】
また、例えば、図６Ａに示すように、一対の突起部１１ｃは、本実施形態に係る突起部１１ｃと異なり、中央部１１ａを連結する部分に溝を有する連結部１１１ｃが設けられている。このような突起部１１ｃによって、突起部１１ｃと中央部１１ａとの接続部分が狭くなるため、突起部１１ｃが基板３０等と接触することによる圧電効果の減少への影響を抑制することが可能である。
【００６０】
また、例えば、図６Ｂに示すように、一対の突起部１１ｃは、本実施形態に係る突起部１１ｃと異なり、角部、具体的には、角部の近傍の側面１３２ａ及び１３４ａと接するように設けられている。このような突起部１１ｃによって、中央部１１ａが、接続電極１６が設けられた側の反対方向に沿う方向にて、十分な寸法を確保することができ、水晶振動素子１０の等価直列抵抗値の増大を抑制することが可能となる。
【００６１】
上記の実施形態及び変形例では、突起部１１ｃを一対の構成として説明したが、突起部１１ｃは、必要に応じて１つ以上の任意数を採用してもよい。また、２つ以上の突起部１１ｃを採用した場合に、各突起部１１ｃは異なる高さ、配置位置、及び組み合わせ等を有する構成であってもよい。また、複数の突起部１１ｃが設けられる場合に、少なくとも１つの突起部が、水晶振動素子１０が傾く場合に、中央部１１ａが基板３０等との接触を抑制することができればよい。
【００６２】
以上、本発明の例示的な実施形態について説明した。
本発明の一実施形態に係る水晶振動子１では、中央部１１ａ及び厚み方向の寸法が中央部１１ａよりも小さい周辺部１１ｂを有する水晶片１１と、厚み方向の中央部１１ａの両側にある中央部主面１１１に設けられている一対の励振電極１４と、一対の励振電極１４のそれぞれに電気的に接続され、周辺部に設けられている一対の接続電極１６と、を含む水晶振動素子１０と、厚み方向の一方側にて、導電性保持部材３６を介して水晶振動素子１０の接続電極１６と連結することで、水晶振動素子１０を励振可能に支持する基板３０と、厚み方向の他方側にて、水晶振動素子１０を覆う蓋部２０と、を備え、水晶片１１は、水晶振動素子１０の中央部主面１１１を平面視したときに、中央部１１ａに接して設けられた少なくとも１つの突起部１１ｃを有し、少なくとも１つの突起部１１ｃは、水晶振動素子１０が一対の接続電極１６が設けられた側を支点として基板３０又は蓋部２０に向かって傾く場合に、少なくとも１つの突起部１１ｃが基板３０又は蓋部２０と接触する位置において厚み方向に突起して設けられている。
上記構成によれば、振動子の小型化を実現することができるとともに、良好な振動特性を得ることができる。
【００６３】
また、上記構成において、突起部１１ｃは、水晶振動素子１０の中央部主面１１１が基板３０又は蓋部２０の少なくとも一部と平行関係を有する場合に、基板３０又は蓋部２０と接触しない。
上記構成によれば、水晶振動素子の自由振動への阻害、及びその阻害による水晶振動素子の振動特性への影響を軽減することができる。
【００６４】
また、上記構成において、厚み方向の断面において、周辺部１１ｂは、一対の接続電極１６が設けられた側とは反対側にある第１端点Ｐ１を有し、中央部１１ａは、一対の接続電極１６が設けられた側とは反対側にある第２端点Ｐ２を有し、少なくとも１つの突起部１１ｃは、一対の接続電極１６が設けられた側とは反対側にある第３端点Ｐ３を有し、第１端点Ｐ１及び第３端点Ｐ３を連結する第１仮想線Ｌ１と、周辺部１１ｂとから成る第１仮想角度は、第１端点Ｐ１及び第２端点Ｐ２を連結する第２仮想線Ｌ２と、周辺部１１ｂとから成る第２仮想角度よりも大きい。
上記構成によれば、励振電極による振動への阻害を抑制することができる。
【００６５】
また、上記構成において、水晶振動素子１０の中央部主面１１１を平面視したときに、少なくとも１つの突起部１１ｃは、中央部１１ａの周縁における一対の接続電極１６が設けられた側とは異なる側に設けられている。
上記構成によれば、振動子の小型化及び励振電極による振動への阻害の抑制を実現することができる。
【００６６】
また、上記構成において、水晶振動素子１０の中央部主面１１１を平面視したときに、少なくとも１つの突起部１１ｃは、中央部１１ａの周縁における一対の接続電極１６が設けられた側とは反対側に設けられている。
上記構成によれば、振動子の小型化を実現するとともに、励振電極による振動への阻害を抑制することができる。
【００６７】
また、上記構成において、少なくとも１つの突起部１１ｃは、２つ以上の突起部１１ｃであり、２つ以上の突起部１１ｃは、水晶振動素子１０の中央部主面１１１を平面視したときに、互いに間隔をあけて設けられた。
上記構成によれば、確実に励振電極による振動への阻害を抑制することができる。
【００６８】
また、少なくとも１つの突起部１１ｃは、中央部１１ａの厚み方向の厚み以上の厚みで突起して設けられている。
上記構成によれば、水晶振動素子の自由振動への阻害、及びその阻害による水晶振動素子の振動特性への影響を軽減することができる。
【００６９】
また、上記構成において、水晶振動素子１０の中央部主面１１１を平面視したときに、少なくとも１つの突起部１１ｃの少なくとも一部が、中央部１１ａの周縁における一対の接続電極１６が設けられた側とは反対側に位置し、少なくとも一部が中央部１１ａの厚み方向の厚み以上の厚みで突起して設けられている。
上記構成によれば、振動子の小型化を実現するとともに、励振電極による振動への阻害を抑制することができる。
【００７０】
また、上記構成において、水晶振動素子１０の中央部主面１１１を平面視したときに、少なくとも１つの突起部１１ｃは、中央部１１ａの周縁における一対の接続電極１６が設けられた側とは反対方向における角部に設けられており、少なくとも１つの突起部１１ｃは、反対方向に沿って角部から周辺部１１ｂの周縁に向かって延び、かつ少なくとも中央部１１ａと同じ厚みの部分を有する第１部分、及び／又は反対方向と交差する方向に沿って角部から周辺部１１ｂの周縁に向かって延び、かつ少なくとも中央部１１ａよりも厚い部分を有する第２部分を備える。
【００７１】
また、上記構成において、水晶振動素子１０の中央部主面１１１を平面視したときに、中央部１１ａは矩形状であり、少なくとも１つの突起部１１ｃは、矩形状の角部に設けられている。
上記構成によれば、圧電効果の減少を最少に抑制することができる。
【００７２】
また、上記構成において、少なくとも１つの突起部１１ｃは、少なくとも、水晶片１１における基板３０を向く側に設けられている。
上記構成によれば、基板との接触による励振電極の振動への阻害を抑制することができる。
【００７３】
また、上記構成において、水晶片１１の材料は、水晶である。
上記構成によれば、水晶振動子の小型化を実現することができるとともに、良好な振動特性を得ることができる。
【００７４】
また、本発明の一実施形態に係る水晶振動素子１０の製造方法では、中央部１１ａ及び中央部１１ａの厚み方向の寸法よりも小さい周辺部１１ｂを有する水晶片１１と、厚み方向の中央部１１ａの両側にある中央部主面１１１に設けられている一対の励振電極１４と、一対の励振電極１４のそれぞれに電気的に接続され、周辺部１１ｂに設けられている一対の接続電極１６と、を含む水晶振動素子１０の製造方法であって、基板３０をエッチングすることにより、中央部１１ａを有する第１部分と、周辺部１１ｂとを形成する第１エッチング工程と、第１部分をエッチングすることにより、水晶振動素子１０の中央部主面１１１を平面視したときに、中央部１１ａに接して設けられた少なくとも１つの突起部１１ｃを形成する第２エッチング工程と、を含む。
上記方法によれば、振動素子の小型化を実現することができるとともに、良好な振動特性を得ることができる。。
【００７５】
また、上記製造方法において、第１エッチング工程において、中央部１１ａが水晶振動素子１０の中央部主面１１１における平面視において矩形状を有するように形成し、第２エッチング工程において、少なくとも１つの突起部１１ｃを矩形状の中央部１１ａの角部に形成する。
上記方法によれば、簡易な方法によって振動素子を加工することができる。
【００７６】
また、上記製造方法において、第１エッチング工程と、第２エッチング工程と、を同時に行う。
上記方法によれば、振動素子を効率的に加工することができる。
【００７７】
また、本発明の実施形態に係る水晶振動素子１０では、中央部１１ａ及び中央部１１ａの厚み方向の寸法よりも小さい周辺部１１ｂを有する水晶片１１と、厚み方向の中央部１１ａの両側にある中央部主面１１１に設けられている一対の励振電極１４と、一対の励振電極１４のそれぞれに電気的に接続され、周辺部に設けられている一対の接続電極１６と、を含み、水晶片１１は、水晶振動素子１０の中央部主面１１１を平面視したときに、中央部１１ａに接して設けられた少なくとも１つの突起部１１ｃを有し、厚み方向の断面において、周辺部１１ｂは、一対の接続電極１６が設けられた側とは反対側にある第１端点Ｐ１を有し、中央部１１ａは、一対の接続電極１６が設けられた側とは反対側にある第２端点Ｐ２を有し、少なくとも１つの突起部１１ｃは、一対の接続電極１６が設けられた側とは反対側にある第３端点Ｐ３を有し、第１端点Ｐ１及び第３端点Ｐ３を連結する第１仮想線Ｌ１と、周辺部１１ｂとから成る第１仮想角度は、第１端点Ｐ１及び第２端点Ｐ２を連結する第２仮想線Ｌ２と、周辺部１１ｂとから成る第２仮想角度よりも大きい。
上記構成によれば、振動素子の小型化を実現することができるとともに、良好な振動特性を得ることができる。
【００７８】
また、上記構成において、少なくとも１つの突起部１１ｃは、一対の接続電極１６が設けられた側とは反対側に設けられ、かつ、中央部１１ａの厚み方向の厚み以上の厚みで突起して設けられている。
上記構成によれば、振動子の小型化を実現するとともに、励振電極による振動への阻害を抑制することができる。
【００７９】
また、上記構成において、少なくとも１つの突起部１１ｃは、２つ以上の突起部１１ｃであり、２つ以上の突起部１１ｃは、水晶振動素子１０の中央部主面１１１を平面視したときに、互いに間隔をあけて設けられた。
上記構成によれば、確実に励振電極による振動への阻害を抑制することができる。
【００８０】
［その他の変形例］
本発明は、上記実施形態に限定されることなく種々に変形して適用することが可能である。以下では、本発明に係る変形例について説明する。
【００８１】
上記実施形態では、振動片の一例である水晶片１１を、長辺がＸ軸と平行し、短辺がＺ´軸と平行するＡＴカット水晶片として説明したが、上記構成に限定されるものではなく、例えば、長辺がＺ´軸と平行し、短辺がＸ軸と平行するＡＴカット水晶片を適用してもよい。あるいは、主要振動が厚みすべり振動モードであれば、例えばＢＴカットなどのＡＴカット以外の異なるカットの水晶片であってもよい。ただし、広い温度範囲で極めて高い周波数安定性が得られるＡＴカット水晶片が最も好ましい。また、振動片は、水晶片１１を採用せず、その他の厚み滑り振動を主振動とする材料を採用してもよい。
【００８２】
上記実施形態では、水晶振動素子１０を平面視して、水晶片１１、中央部主面１１１及び励振電極１４は、いずれも長辺及び短辺を有する矩形状構成として説明したが、水晶片１１、中央部主面１１１及び励振電極１４は四つの辺の長さが全て等しく形成されている矩形状構成、すなわち正方形状構成であってもよい。また、水晶片１１、中央部主面１１１及び励振電極１４は、略矩形状構成であってもよい。ここで、略矩形状とは、水晶片１１の外縁、中央部主面１１１及び励振電極１４の平面視形状は、四隅が直角以外のＲ面取り、Ｃ面取り等が加工されている形状、一部の辺が曲線である形状、全ての辺が曲線である形状などの形状を含む。さらに、水晶片１１、中央部主面１１１及び励振電極１４は、略円形状、略楕円形状等の構成であってもよい。
【００８３】
上記実施形態では、水晶振動素子１０を平面視して、励振電極１４の平面視形状が中央部主面１１１の平面視形状よりも小さく形成されている構成として説明したが、励振電極１４の平面視形状が中央部主面１１１の平面視形状と同じ、又は中央部主面１１１の平面視形状よりも大きく形成されている構成であってもよい。
【００８４】
上記実施形態では、水晶片１１には、中央部１１ａの側面１３ａをＸＺ´面とのなす角度が直角である面として説明したが、この角度は特に限定されるものではなく、例えば、側面１３とＸＺ´面とのなす角度は、水晶の結晶方位に依存する所定の角度に傾斜してもよい。このような傾斜角は、例えばウェットエッチングによって形成することができる。なお、周辺部１１ｂのＹ´軸方向の厚みは同一である。
【００８５】
上記実施形態では、周辺部１１ｂは均一の厚みを有する構成として説明したが、厚みが非均一の構成であってよい。例えば、中央部分から外縁部分まで、厚みの寸法が徐々に小さくなる階段状の構成や、斜面構成などであってもよい。
【００８６】
上記実施形態では、基板３０の接続電極３３ａ，３３ｂ、ビア電極３４ａ，３４ｂ及び外部電極３５ａ〜ｄの各構成の一例を説明したが、基板３０の接続電極３３ａ，３３ｂ、ビア電極３４ａ，３４ｂ及び外部電極３５ａ〜ｄの各構成は上記の例に限定されるものではなく、様々に変形して適用することができる。例えば、外部電極の個数は４つに限るものではなく、例えば対角上に配置された２つであってもよい。また、外部電極はコーナー部に配置されたものに限らず、コーナー部を除く基板３０の何れかの側面に形成されてもよい。この場合、既に説明したとおり、側面の一部を円筒曲面状に切断した切り欠き側面を形成し、コーナー部を除く当該側面に外部電極を形成してもよい。さらに、ダミー電極である他の外部電極３５ｃ，３５ｄは形成しなくてもよい。また、基板３０に第１主面３２ａから第２主面３２ｂへ引出電極を形成し、両者の電気的導通を図ってもよい。
【００８７】
上記実施形態では、基板３０が平板であり、蓋部２０が凹状であることとして説明したが、基板３０及び蓋部２０の形状は水晶振動素子１０を内部空間に収容することができれば特に限定されるものではなく、例えば、基板３０が凹状であり、蓋部２０が平板状であってもよい。また、基板３０及び蓋部２０は、水晶振動素子１０を内容空間に収容する構成ではなく、水晶振動素子１０を基板３０及び蓋部２０の間に挟むことによって、水晶振動素子１０を保持してもよい。
【００８８】
上記実施形態では、製造方法に係るエッチングは、ウェットエッチングとして説明したが、ドライエッチングであってよい。また、例えば、第１エッチング工程はドライエッチングであり、第２エッチング工程はウェットエッチングであるような、ドライエッチング及びウェットエッチングの両方を利用する製造方法であってもよい。
【００８９】
なお、以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもなく、これらも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００９０】
１…水晶振動子、１０…水晶振動素子、１１…水晶片、１１ａ…中央部、１１ｂ…周辺部、１１ｃ…突起部、１２ａ…第１主面、１２ｂ…第２主面、１４、１４ａ、１４ｂ…励振電極、１６、１６ａ、１６ｂ…接続電極、２０…蓋部、３０…基板、１１１、１１１ａ、１１１ｂ…中央部主面
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年7月28日(2021.7.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部及び厚み方向の寸法が前記中央部よりも小さい周辺部を有する振動片と、前記厚み方向の前記中央部の両側にある中央部主面に設けられている一対の励振電極と、前記一対の励振電極のそれぞれに電気的に接続され、前記周辺部に設けられている一対の接続電極と、を含む
振動素子と、
前記厚み方向の一方側にて、導電性保持部材を介して前記振動素子の前記接続電極と連結することで、前記振動素子を励振可能に支持する基板と、
前記厚み方向の他方側にて、前記振動素子を覆う蓋部と、
を備え、
前記振動片は、前記振動素子の前記中央部主面を平面視したときに、前記中央部に接して設けられた少なくとも１つの突起部を有し、
前記少なくとも１つの突起部は、前記振動素子が前記一対の接続電極が設けられた側を支点として前記基板又は前記蓋部に向かって傾く場合に、前記少なくとも１つの突起部が前記基板又は前記蓋部と接触する位置において前記厚み方向に突起して設けられている、振動子。
【請求項２】
前記突起部は、前記振動素子の前記中央部主面が前記基板又は前記蓋部と平行する場合に、前記基板又は前記蓋部と接触しない、請求項１に記載の振動子。
【請求項３】
前記厚み方向の断面において、前記周辺部は、前記一対の接続電極が設けられた側とは反対側にある第１端点を有し、前記中央部は、前記一対の接続電極が設けられた側とは反対側にある第２端点を有し、前記少なくとも１つの突起部は、前記一対の接続電極が設けられた側とは反対側にある第３端点を有し、
前記第１端点及び前記第３端点を連結する第１仮想線と、前記周辺部とから成る第１仮想角度は、前記第１端点及び前記第２端点を連結する第２仮想線と、前記周辺部とから成る第２仮想角度よりも大きい、請求項１又は２に記載の振動子。
【請求項４】
前記振動素子の前記中央部主面を平面視したときに、前記少なくとも１つの突起部は、前記中央部の周縁における前記一対の接続電極が設けられた側とは異なる側に設けられている、請求項１乃至３の何れか一項に記載の振動子。
【請求項５】
前記振動素子の前記中央部主面を平面視したときに、前記少なくとも１つの突起部は、前記中央部の周縁における前記一対の接続電極が設けられた側とは反対側に設けられている、請求項４記載の振動子。
【請求項６】
前記少なくとも１つの突起部は、２つ以上の突起部であり、
前記２つ以上の突起部は、前記振動素子の前記中央部主面を平面視したときに、互いに間隔をあけて設けられた、請求項５記載の振動子。
【請求項７】
前記少なくとも１つの突起部は、前記中央部の厚み方向の厚み以上の厚みで突起して設けられている、請求項１乃至６の何れか一項に記載の振動子。
【請求項８】
前記振動素子の前記中央部主面を平面視したときに、前記少なくとも１つの突起部の少なくとも一部が、前記中央部の周縁における前記一対の接続電極が設けられた側とは反対側に位置し、前記少なくとも一部が前記中央部の厚み方向の厚み以上の厚みで突起して設けられている、請求項１乃至３の何れか一項に記載の振動子。
【請求項９】
前記振動素子の前記中央部主面を平面視したときに、
前記少なくとも１つの突起部は、前記中央部の周縁における前記一対の接続電極が設けられた側とは反対方向における角部に設けられており、
前記少なくとも１つの突起部は、前記反対方向に沿って前記角部から前記周辺部の周縁に向かって延び、かつ少なくとも前記中央部と同じ厚みの部分を有する第１部分、及び／又は前記反対方向と交差する方向に沿って前記角部から前記周辺部の周縁に向かって延び、かつ少なくとも前記中央部よりも厚い部分を有する第２部分を備える、請求項１乃至３の何れか一項に記載の振動子。
【請求項１０】
前記振動素子の前記中央部主面を平面視したときに、
前記中央部は矩形状であり、
前記少なくとも１つの突起部は、前記矩形状の角部に設けられている、請求項１乃至９の何れか一項に記載の振動子。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの突起部は、少なくとも、前記振動片における前記基板を向く側に設けられている、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の振動子。
【請求項１２】
前記振動片の材料は、水晶である、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の振動子。
【請求項１３】
中央部及び厚み方向の寸法が前記中央部よりも小さい周辺部を有する振動片と、前記厚み方向の前記中央部の両側にある中央部主面に設けられている一対の励振電極と、前記一対の励振電極のそれぞれに電気的に接続され、前記周辺部に設けられている一対の接続電極と、を含む振動素子の製造方法であって、
基板をエッチングすることにより、前記中央部を有する第１部分と、前記周辺部とを形成する第１エッチング工程と、
前記第１部分をエッチングすることにより、前記振動素子の前記中央部主面を平面視したときに、前記中央部に接して設けられた少なくとも１つの突起部を形成する第２エッチング工程と、
を含み、
前記第１エッチング工程と、前記第２エッチング工程と、を同時に行う、
振動素子の製造方法。
【請求項１４】
前記第１エッチング工程において、前記中央部が前記振動素子の前記中央部主面における平面視において矩形状を有するように形成し、
前記第２エッチング工程において、前記少なくとも１つの突起部を前記矩形状の中央部の角部に形成する、請求項１３に記載の振動素子の製造方法。
【請求項１５】
中央部及び厚み方向の寸法が前記中央部よりも小さい周辺部を有する振動片と、
前記中央部の前記厚み方向の両側にある中央部主面に設けられている一対の励振電極と、
前記一対の励振電極のそれぞれに電気的に接続され、前記周辺部に設けられている一対の接続電極と、
を含み、
前記振動片は、前記中央部主面を平面視したときに、前記中央部に接して設けられた少なくとも１つの突起部を有し、
前記厚み方向の断面において、前記周辺部は、前記一対の接続電極が設けられた側とは反対側にある第１端点を有し、前記中央部は、前記一対の接続電極が設けられた側とは反対側にある第２端点を有し、前記少なくとも１つの突起部は、前記一対の接続電極が設けられた側とは反対側にある第３端点を有し、
前記第１端点及び前記第３端点を連結する第１仮想線と、前記周辺部とから成る第１仮想角度は、前記第１端点及び前記第２端点を連結する第２仮想線と、前記周辺部とから成る第２仮想角度よりも大きい、振動素子。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの突起部は、前記一対の接続電極が設けられた側とは反対側に設けられ、かつ、前記中央部の厚み方向の厚み以上の厚みで突起して設けられている、請求項１５に記載の振動素子。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの突起部は、２つ以上の突起部であり、
前記２つ以上の突起部は、前記振動素子の前記中央部主面を平面視したときに、互いに間隔をあけて設けられた、請求項１６に記載の振動素子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
以下では、説明の便宜のために、ＸＺ´面において、周辺部１１ｂの後述する接続電極１６ａ，１６ｂが設けられている側の反対側にある、すなわち、接続電極１６ａ，１６ｂの反対側にある短辺を「第１辺Ｌ１」とし、中央部１１ａのこの反対側にある第１辺の近い側にある短辺を「第２辺Ｌ２」とすることがある。
【国際調査報告】
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