JP6119138B2 - 振動片、振動素子、振動子、電子デバイス、電子機器、移動体及び振動片の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、振動片、振動素子、振動子、電子デバイス、電子機器、移動体及び振動片の製造方法に関する。

主振動が厚み滑り振動で励振する水晶振動片が用いられている水晶振動子は、小型化、高周波数化に適し、且つ、周波数温度特性が優れているので、発振器、電子機器等の多方面で使用されている。特に、近年では携帯電話やコンピューター等の様々な電子機器の小型化、薄型化に伴い、それに用いられる水晶振動子に対してもより一層の小型化、薄型化の要求が強まっている。

しかし、水晶振動子の小型化を図ろうとすると、振動領域と保持部との間隔が近くなるため振動エネルギーが漏洩しＣＩ（クリスタル・インピーダンス＝水晶振動子の等価抵抗）が低減することや主振動である厚み滑り振動の共振周波数近傍に、水晶振動片の輪郭寸法に依存した幅滑り振動等の不要なスプリアスが発生し、主振動と結合することで温度変化に対する周波数及びＣＩの非連続的な変動、所謂、特異現象（Anomalous Activity Dip）等が生じるという問題があった。これに対し、特許文献１には、ＣＩ値の低減やスプリアスとの結合を回避するために、水晶結晶のＸ軸（電気軸）方向を長辺とする矩形のＡＴカット水晶基板に励振部を有する水晶振動片と、前記励振部の表裏主面に設けられた励振電極とを備え、前記励振部の長辺方向の両側面（Ｚ’軸側の両側面）がそれぞれ水晶結晶のｍ面とｍ面以外の結晶面との２面で形成され、前記ｍ面以外の結晶面が前記励振部の主面の法線方向に対して３°±３０’の角度をもって傾斜していることを特徴とするＡＴカット水晶振動片が開示されている。

特開２００８−６７３４５号公報

上述の特許文献１に開示されている水晶振動片では、更なる小型化を図る場合、前記励振部のＺ’軸方向即ち振動片の幅方向に十分なエネルギー閉じ込め効果が得られないという課題があることが分かった。
そこで、水晶結晶のＸ軸方向を長辺とするＡＴカット水晶振動片において、主振動である厚み滑り振動モードのＺ’軸方向におけるエネルギー閉じ込め効果を向上させることを可能とする小型の振動片及びその製造方法を提供する。

本発明は、上述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。
［形態１］本形態に係る振動片の製造方法は、水晶の結晶軸であるＸ軸と、前記Ｘ軸を回転軸として結晶軸であるＺ軸を結晶軸であるＹ軸の−Ｙ軸側へ回転して得られるＺ’軸とを含む面を主面とし、前記Ｘ軸を回転軸として結晶軸であるＹ軸を結晶軸である前記Ｚ軸の−Ｚ軸側へ回転して得られるＹ’軸方向を厚さとする回転Ｙカット水晶基板を準備する工程と、前記回転Ｙカット水晶基板の前記Ｚ’軸と交差する複数の側面のうち少なくとも一方の前記側面をエッチングした後に少なくとも４つの面が形成されるように、前記回転Ｙカット水晶基板をエッチングする工程と、を含むことを特徴とする。
本形態によれば、回転Ｙカット水晶基板の振動片を小型化しても、Ｚ’軸側の側面に少なくとも４つの結晶面が形成されるエッチングを施すことで、主振動である厚み滑り振動モードのＺ’軸方向におけるエネルギー閉じ込め効果を向上した振動片を製造できるという効果がある。
［形態２］上記形態に記載の振動片の製造方法において、前記エッチングする工程は、前記回転Ｙカット水晶基板の前記Ｙ’軸方向の厚さを１０％以上薄くする工程を含むことを特徴とする。
本形態によれば、振動片を小型化しても、Ｙ’軸方向の厚さを１０％以上薄くなるようにエッチングすることにより、Ｚ’軸側の両側面にそれぞれ４つ以上の結晶面が形成されるので、主振動である厚み滑り振動モードのＺ’軸方向におけるエネルギー閉じ込め効果を向上し、ＣＩ値の小さい振動片を製造することができるという効果がある。
［形態３］上記形態に記載の振動片の製造方法において、前記エッチングする工程は、前記回転Ｙカット水晶基板の前記Ｙ’軸方向の厚さを１０％以上１５％未満の範囲で薄くする工程を含むことを特徴とする。
本形態によれば、振動片を小型化しても、Ｙ’軸方向の厚さを１０％以上１５％未満の範囲で薄くなるようにエッチングすることで、Ｚ’軸側の両側面にそれぞれ４つの結晶面が形成され、主振動である厚み滑り振動モードのＺ’軸方向におけるエネルギー閉じ込め効果を向上し、ＣＩ値の小さい振動片を製造することができるという効果がある。
［形態４］上記形態に記載の振動片の製造方法において、前記エッチングする工程は、ウェットエッチングで行うことを特徴とする。
本形態によれば、エッチングをウェットエッチングで行うことで、水晶の結晶異方性に伴い、ウェットエッチングによって生じる新たな結晶面を利用できるという効果がある。
［形態５］上記形態に記載の振動片の製造方法において、前記エッチングする工程は、前記回転Ｙカット水晶基板の＋Ｙ’軸側の主面に第１マスクを配置し、−Ｙ’軸側の主面に前記第１マスクに対して−Ｚ’軸側にずれた位置となるように第２マスクを配置し、前記第１マスク及び前記第２マスクを介して前記回転Ｙカット水晶基板をウェットエッチングして、前記振動片の外形を形成する工程と、前記第１マスク及び前記第２マスクを除去する工程と、前記振動片をウェットエッチングして、少なくとも一方の前記側面に、前記少なくとも４つの面を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
本形態によれば、振動片の外形貫通エッチング用のマスクをＺ’軸方向にずらすことで、Ｚ’軸側の側面にそれぞれ２つの結晶面を含む振動片を形成でき、その後の厚み調整エッチングにおいて、Ｚ’軸側の両側面に４つの結晶面を形成できるので、主振動である厚み滑り振動モードのＺ’軸方向におけるエネルギー閉じ込め効果を向上した振動片を製造することができるという効果がある。
［形態６］上記形態に記載の振動片の製造方法において、前記回転Ｙカット水晶基板の厚さをＴ（μｍ）としたとき、前記第２マスクの前記第１マスクに対するずらし量Δｚ（μｍ）は、０．７５×Ｔ×０．８≦Δｚ≦０．７５×Ｔ×１．２の関係を満足することを特徴とする。
本形態によれば、マスクのずらし量Δｚ（μｍ）が上記式の関係を満足することで、振動片の外形貫通エッチング後に、確実にＺ’軸側の側面にそれぞれ２つの結晶面を含む振動片を形成できるので、その後の厚み調整エッチングにおいて、確実にＺ’軸側の両側面に４つ以上の結晶面を形成した振動片を製造することができるという効果がある。
［形態７］上記形態に記載の振動片の製造方法において、前記少なくとも４つの面は、前記Ｙ’軸方向に並んでいることを特徴とする
本形態によれば、少なくとも４つの面は、水晶の結晶異方性に伴って生じる結晶面を利用できるという効果がある。
［形態８］本形態に係る振動片は、水晶の結晶軸であるＸ軸と、前記Ｘ軸を回転軸として結晶軸であるＺ軸を結晶軸であるＹ軸の−Ｙ軸側へ回転して得られるＺ’軸とを含む面を主面とし、前記Ｘ軸を回転軸として結晶軸であるＹ軸を結晶軸である前記Ｚ軸の−Ｚ軸側へ回転して得られるＹ’軸方向を厚さとする回転Ｙカット水晶基板を有し、前記回転Ｙカット水晶基板の前記Ｚ’軸と交差する複数の側面のうち少なくとも一方の前記側面は、少なくとも４つの面を含むことを特徴とする。
本形態によれば、振動片を小型化しても、Ｚ’軸側の側面に４つの結晶面があることで、主振動である厚み滑り振動モードのＺ’軸方向におけるエネルギー閉じ込め効果を向上し、且つ幅滑り振動モードの影響を抑制して周波数温度特性を改善することができるという効果がある。
［形態９］上記形態に記載の振動片において、少なくとも一方の前記側面は、５つの面を含むことを特徴とする。
本形態によれば、振動片を小型化しても、Ｚ’軸側の側面に５つの結晶面があることで、主振動である厚み滑り振動モードのＺ’軸方向におけるエネルギー閉じ込め効果をより一層向上し、且つ幅滑り振動モードの影響をより一層抑制して周波数温度特性を改善することができるという効果がある。
［形態１０］上記形態に記載の振動片において、前記５つの面は、前記Ｙ’軸方向に並んでいることを特徴とする。
本形態によれば、５つの面は、水晶の結晶異方性に伴って生じる結晶面を利用できるという効果がある。
［形態１１］上記形態に記載の振動片において、前記少なくとも４つの面は、前記Ｙ’軸方向に並んでいることを特徴とする。
本形態によれば、少なくとも４つの面は、水晶の結晶異方性に伴って生じる結晶面を利用できるという効果がある。
［形態１２］上記形態に記載の振動片において、＋Ｙ’軸側の第１主面、−Ｙ’軸側の第２主面、及び前記少なくとも４つの面を有する前記側面において、端部が互いに接続されている２つの面がなす角度が鈍角であることを特徴とする。
本形態によれば、Ｚ’軸側の少なくとも４つの面を有する側面において、２つの面がなす角度が全て鈍角であることで、Ｚ’軸側の側面を利用して、励振電極とパッド電極とをリード電極で接続する場合に、リード電極の断線を防止できるという効果がある。
［形態１３］上記形態に記載の振動片において、前記回転Ｙカット水晶基板の少なくとも一方の主面に突出部が設けられていることを特徴とする。
本形態によれば、振動片を小型化しても、励振電極を形成する位置に厚肉中央部と薄肉周辺部とからなるメサ形状を有することで、主振動に重畳する幅滑り振動モード等の不要波を抑制でき、周波数温度特性を改善できるという効果がある。
［形態１４］上記形態に記載の振動片において、前記突出部は、平面視で、前記少なくとも４つの面を有する前記側面よりも他方の前記側面に近い位置に配置していることを特徴とする。
本形態によれば、振動片を小型化しても、水晶基板の励振電極を形成する位置に厚肉中央部と薄肉周辺部とによるメサ形状を形成することで、主振動に重畳する厚み屈曲振動モード等の不要波を大幅に抑制でき、周波数温度特性が大幅に改善できるという効果がある。
［形態１５］本形態に係る振動素子は、上記形態に記載の振動片の前記主面に励振電極が配置していることを特徴とする。
本形態によれば、振動片を小型化しても、励振電極を形成することで、主振動である厚み滑り振動モードを安定して励振することができるという効果がある。
［形態１６］上記形態に記載の振動素子において、前記励振電極は、平面視で、前記少なくとも４つの面を有する前記側面よりも他方の前記側面に近い位置に配置していることを特徴とする。
本形態によれば、主振動である厚み滑り振動モードを安定して励振することができるという効果がある。
［形態１７］本形態に係る振動素子は、上記形態に記載の振動片の前記主面に、平面視で、前記突出部と重なる位置に励振電極が配置していることを特徴とする。
本形態によれば、振動片を小型化しても、水晶基板の厚肉中央部と薄肉周辺部とによるメサ形状における肉厚中央部と励振電極とが平面視で重なっているため、主振動に重畳する厚み屈曲振動モード等の不要波を大幅に抑制し、周波数温度特性が大幅に改善した振動素子が得られるという効果がある。
［形態１８］上記形態に記載の振動素子において、前記励振電極は、平面視で、前記少なくとも４つの面を有する前記側面よりも他方の前記側面に近い位置に配置していることを特徴とする振動素子。
本形態によれば、主振動である厚み滑り振動モードを安定して励振することができるという効果がある。
［形態１９］上記形態に記載の振動素子において、前記励振電極と電気的に接続しているパッド電極を有し、前記パッド電極は、平面視で、前記少なくとも４つの面を有する前記側面と重なる位置に配置していることを特徴とする。
本形態によれば、少なくとも４つの面を有するＺ’軸側の側面を利用して、励振電極とパッド電極とをリード電極で接続する場合に、リード電極の断線を防止できるという効果がある。
［形態２０］本形態に係る振動子は、上記形態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。
本形態によれば、小型の振動素子をパッケージに収容することで、温度変化や湿度変化等の外乱の影響や汚染による影響を防ぐことができるため、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た、小型の振動子が得られるという効果がある。
［形態２１］本形態に係る電子デバイスは、上記形態に記載の振動素子と、電子部品と、前記振動素子及び前記電子部品を搭載する容器と、を備えていることを特徴とする。
本形態によれば、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小型の振動子を用い、発振回路を構成することで、小型で安定した発振特性を有する発振器等の電子デバイスの小型化が図れるという効果がある。
［形態２２］本形態に係る電子機器は、上記形態に記載の振動素子を備えていることを特徴とする。
本形態によれば、ＣＩ値が小さく、周波数温度特性の良好な小型の振動素子を用いることで、良好な基準周波数源を備えた小型の電子機器が構成できるという効果がある。
［形態２３］本形態に係る移動体は、上記形態に記載の振動素子を備えていることを特徴とする。
本形態によれば、ＣＩ値が小さく、周波数温度特性の良好な小型の振動素子を用いることにより、安定な基準周波数源を備えた小型の電子デバイスが構成できるので、移動体を正確に制御することができるという効果がある。

［適用例１］本適用例に係る振動片の製造方法は、水晶の結晶軸であるＸ軸と、前記Ｘ軸を回転軸として結晶軸であるＺ軸を結晶軸であるＹ軸の−Ｙ軸側へ回転して得られるＺ’軸とを含む面を主面とし、前記Ｘ軸を回転軸として結晶軸であるＹ軸を結晶軸である前記Ｚ軸の−Ｚ軸側へ回転して得られるＹ’軸方向を厚みとする水晶平板で構成されている回転Ｙカット水晶基板を準備する工程と、前記Ｚ’軸と交差する少なくとも一方の側面に少なくとも４つの面が形成されるように前記側面をエッチングする工程と、を含むことを特徴とする。

本適用例によれば、回転Ｙカット水晶基板の振動片を小型化しても、Ｚ’軸側の側面に少なくとも４つの結晶面が形成されるエッチングを施すことで、主振動である厚み滑り振動モードのＺ’軸方向におけるエネルギー閉じ込め効果を向上した振動片を製造できるという効果がある。

［適用例２］上記適用例に記載の振動片の製造方法において、前記エッチングする工程は、前記回転Ｙカット水晶基板の前記Ｙ’軸方向の厚みに対して、前記Ｙ’軸方向の厚みを１０％以上薄くすることを特徴とする。

本適用例によれば、振動片を小型化しても、Ｙ’軸方向の厚みを１０％以上薄くなるようにエッチングすることにより、Ｚ’軸側の両側面にそれぞれ４つ以上の結晶面が形成されるので、主振動である厚み滑り振動モードのＺ’軸方向におけるエネルギー閉じ込め効果を向上し、ＣＩ値の小さい振動片を製造することができるという効果がある。

［適用例３］上記適用例に記載の振動片の製造方法において、前記エッチングする工程は、前記回転Ｙカット水晶基板の前記Ｙ’軸方向の厚みに対して、前記Ｙ’軸方向の厚みを１０％以上１５％未満の範囲で薄くすることを特徴とする。

本適用例によれば、振動片を小型化しても、Ｙ’軸方向の厚みを１０％以上１５％未満の範囲で薄くなるようにエッチングすることで、Ｚ’軸側の両側面にそれぞれ４つの結晶面が形成され、主振動である厚み滑り振動モードのＺ’軸方向におけるエネルギー閉じ込め効果を向上し、ＣＩ値の小さい振動片を製造することができるという効果がある。

［適用例４］上記適用例に記載の振動片の製造方法において、前記エッチングは、ウェットエッチングであることを特徴とする。

本適用例によれば、エッチングをウェットエッチングで行うことで、水晶の結晶異方性に伴い、ウェットエッチングによって生じる新たな結晶面を利用できるという効果がある。

［適用例５］上記適用例に記載の振動片の製造方法において、前記エッチングする工程は、前記回転Ｙカット水晶基板の＋Ｙ’軸側の主面に第１マスクを配置し、−Ｙ’軸側の主面に前記第１マスクに対して−Ｚ’軸側にずれた位置となるように第２マスクを配置し、前記第１マスク及び前記第２マスクを介して前記回転Ｙカット水晶基板をウェットエッチングすることによって、振動片の外形を形成する工程と、前記第１マスク及び前記第２マスクを除去する工程と、前記マスクを除去された振動片をウェットエッチングすることによって、前記側面に少なくとも４つの面を形成する工程と、を含むことを特徴とする。

本適用例によれば、振動片の外形貫通エッチング用のマスクをＺ’軸方向にずらすことで、Ｚ’軸側の側面にそれぞれ２つの結晶面を含む振動片を形成でき、その後の厚み調整エッチングにおいて、Ｚ’軸側の両側面に４つの結晶面を形成できるので、主振動である厚み滑り振動モードのＺ’軸方向におけるエネルギー閉じ込め効果を向上した振動片を製造することができるという効果がある。

［適用例６］上記適用例に記載の振動片の製造方法において、前記回転Ｙカット水晶基板の厚みをＴ（μｍ）としたとき、前記第２マスクの前記第１マスクに対するずらし量Δｚ（μｍ）を０．７５×Ｔ×０．８≦Δｚ≦０．７５×Ｔ×１．２の範囲内で設定することを特徴とする。

本適用例によれば、マスクのずらし量Δｚ（μｍ）を上記範囲に設定することで、振動片の外形貫通エッチング後に、確実にＺ’軸側の側面にそれぞれ２つの結晶面を含む振動片を形成できるので、その後の厚み調整エッチングにおいて、確実にＺ’軸側の両側面に４つ以上の結晶面を形成した振動片を製造することができるという効果がある。

［適用例７］本適用例に係る振動片は、水晶の結晶軸であるＸ軸と、前記Ｘ軸を回転軸として結晶軸であるＺ軸を結晶軸であるＹ軸の−Ｙ軸側へ回転して得られるＺ’軸とを含む面を主面とし、前記Ｘ軸を回転軸として結晶軸であるＹ軸を結晶軸である前記Ｚ軸の−Ｚ軸側へ回転して得られるＹ’軸方向を厚みとする水晶平板で構成されている回転Ｙカット水晶基板の前記Ｚ’軸と交差する少なくとも一方の側面が、少なくとも４つの面を含むことを特徴とする。

本適用例によれば、振動片を小型化しても、Ｚ’軸側の側面に４つの結晶面があることで、主振動である厚み滑り振動モードのＺ’軸方向におけるエネルギー閉じ込め効果を向上し、且つ幅滑り振動モードの影響を抑制して周波数温度特性を改善することができるという効果がある。

［適用例８］上記適用例に記載の振動片において、前記一方の側面が５つの面を含むことを特徴とする。

本適用例によれば、振動片を小型化しても、Ｚ’軸側の側面に５つの結晶面があることで、主振動である厚み滑り振動モードのＺ’軸方向におけるエネルギー閉じ込め効果をより一層向上し、且つ幅滑り振動モードの影響をより一層抑制して周波数温度特性を改善することができるという効果がある。

［適用例９］上記適用例に記載の振動片において、＋Ｙ’軸側の第１主面、−Ｙ’軸側の第２主面、及び前記４つの面或いは前記５つの面において、端部が互いに接続されている２つの面がなす角度が鈍角であることを特徴とする。

本適用例によれば、Ｚ’軸側の側面に４つ或いは５つの結晶面において、２つの面がなす角度が全て鈍角であることで、Ｚ’軸側の側面を利用して、励振電極とパッド電極とをリード電極で接続する場合に、リード電極の断線を防止できるという効果がある。

［適用例１０］上記適用例に係る振動片において、前記回転Ｙカット水晶基板の少なくとも一方の主面に突出部が設けられていることを特徴とする。

本適用例によれば、振動片を小型化しても、励振電極を形成する位置に厚肉中央部と薄肉周辺部とからなるメサ形状を有することで、主振動に重畳する幅滑り振動モード等の不要波を抑制でき、周波数温度特性を改善できるという効果がある。

［適用例１１］本適用例に係る振動素子は、上記適用例に記載の振動片の表裏の主面に励振電極を含むことを特徴とする。

本適用例によれば、振動片を小型化しても、励振電極を形成することで、主振動である厚み滑り振動モードを安定して励振することができるという効果がある。

［適用例１２］本適用例に係る振動子は、上記適用例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。

本適用例によれば、小型の振動素子をパッケージに収容することで、温度変化や湿度変化等の外乱の影響や汚染による影響を防ぐことができるため、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た、小型の振動子が得られるという効果がある。

［適用例１３］本適用例に係る電子デバイスは、上記適用例に記載の振動素子と、電子部品と、前記振動素子及び前記電子部品を搭載する容器と、を備えていることを特徴とする。

本適用例によれば、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小型の振動子を用い、発振回路を構成することで、小型で安定した発振特性を有する発振器等の電子デバイスの小型化が図れるという効果がある。

［適用例１４］本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載の振動素子を備えていることを特徴とする。

本適用例によれば、ＣＩ値が小さく、周波数温度特性の良好な小型の振動素子を用いることで、良好な基準周波数源を備えた小型の電子機器が構成できるという効果がある。

［適用例１５］本適用例に係る移動体は、上記適用例に記載の振動素子を備えていることを特徴とする。

本適用例によれば、ＣＩ値が小さく、周波数温度特性の良好な小型の振動素子を用いることにより、安定な基準周波数源を備えた小型の電子デバイスが構成できるので、移動体を正確に制御することができるという効果がある。

本発明の一実施形態に係る振動片の構造を示した概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＰ−Ｐ断面図。 ＡＴカット水晶基板と結晶軸との関係を説明するための図。 本発明の一実施形態に係る振動片の製造方法の一例を示す工程の水晶基板と振動片の概略断面図。 本発明の一実施形態に係る振動素子のＺ’軸端部断面形状に対する振動変位を説明する図であり、（ａ）はエッチング量１０％未満のＺ’軸端部断面形状、（ｂ）はエッチング量１０％以上１５％未満のＺ’軸端部断面形状、（ｃ）はエッチング量１５％以上のＺ’軸端部断面形状、（ｄ）は各エッチング量に対する振動変位図。 振動片のＸ軸方向の寸法１．３９０（ｍｍ）、Ｚ’軸方向の寸法０．９７０（ｍｍ）である振動素子のＣＩ値の温度特性を示すグラフであり、それぞれ（ａ）が従来の如き振動片を有する振動素子の特性、（ｂ）は本発明に係る振動片を有する振動素子の特性。 振動片のＸ軸方向の寸法１．３９０（ｍｍ）、Ｚ’軸方向の寸法０．９７５（ｍｍ）である振動素子のＣＩ値の温度特性を示すグラフであり、それぞれ（ａ）が従来の如き振動片を有する振動素子の特性、（ｂ）は本発明に係る振動片を有する振動素子の特性。 本発明の一実施形態に係る振動素子のＸ軸端部断面形状に対する振動変位を説明する図であり、（ａ）はエッチング量１０％未満のＸ軸端部断面形状、（ｂ）はエッチング量１０％以上１５％未満のＸ軸端部断面形状、（ｃ）はエッチング量１５％以上のＸ軸端部断面形状、（ｄ）は各エッチング量に対する厚み屈曲振動エネルギー分布図。 本発明の一実施形態に係る振動片の別の構造を示した概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＰ−Ｐ断面図。 本発明の一実施形態に係る振動片の別の製造方法の一例を示す工程（外形加工工程）の水晶基板と振動片の概略断面図。 本発明の一実施形態に係る振動片の別の製造方法の一例を示す工程（メサ加工工程）の水晶基板と振動片の概略断面図。 本発明の一実施形態に係る振動素子の構造を示した概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＰ−Ｐ断面図。 本発明の一実施形態に係る振動子の構造を示した概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図。 本発明の一実施形態に係る振動子の変形例を示した縦断面図であり、（ａ）は変形例１の縦断面図、（ｂ）は変形例２の縦断面図。 本発明の一実施形態に係る電子デバイスの構造を示した概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図。 本発明の一実施形態に係る振動素子を備える電子機器を適用したモバイル型（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斜視図。 本発明の一実施形態に係る振動素子を備える電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図。 本発明の一実施形態に係る振動素子を備える電子機器を適用したデジタルスチールカメラの構成を示す斜視図。 本発明の一実施形態に係る振動素子を備える振動子や電子デバイスを適用した自動車の構成を示す斜視図。

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片の構造を示す概略図であり、図１（ａ）は振動片の平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＰ−Ｐ断面図である。

（振動片の構造）
振動片１は、水晶基板１０の中央部に振動部１２を有しており、水晶基板１０の結晶軸であるＸ軸（電気軸）方向を長辺とし、Ｘ軸を回転軸として結晶軸であるＺ軸（光学軸）を結晶軸であるＹ軸（機械軸）の−Ｙ軸方向へ回転して得られるＺ’軸方向を短辺とする矩形である。また、振動片１のＺ’軸に交差しＸ軸に沿った方向の両側面２２は第１の結晶面２４、第２の結晶面２５、第４の結晶面２７、第５の結晶面２８の４面で構成されている。

水晶基板１０は、図２に示すように、互いに直交する結晶軸Ｘ、Ｙ、Ｚを有し、Ｘ軸は電気軸、Ｙ軸は機械軸、Ｚ軸は光学軸と、それぞれ呼称され、ＸＺ面をＸ軸の回りに所定の角度θだけ回転させて得られる平面に沿って、切り出された平板であって、所謂、回転Ｙカット水晶基板である。

回転Ｙカット水晶基板の角度θが３５．２５°（３５°１５′）の場合、ＡＴカット水晶基板と呼称され、優れた温度特性を有する。ここで、ＡＴカット水晶基板は、直交する結晶軸Ｘ，Ｙ’，Ｚ’を有し、厚み方向がＹ’軸であり、Ｙ’軸に直交するＸ軸とＺ’軸を含む面が主面であり、主面に厚み滑り振動が主振動として励振される。

（振動片の製造方法）
次に、本発明の一実施形態に係る振動片の製造方法について、図３の製造工程の水晶基板と振動片の概略断面図を参照しながら説明する。振動片１は量産性や製造コストを考慮し、大型基板から複数個の振動片１をバッチ処理方式で製造されるのが一般的である。ここでは、一個の振動片１の概略断面図で説明する。また、水晶基板１０はＡＴカット水晶基板を用いた例で説明する。
Ｘ軸方向を長辺、Ｚ’軸方向を短辺、Ｙ’軸方向を厚さとするように、振動片１を外形加工する。先ず、水晶基板１０をラッピングやポリッシュ加工等を施し、所望の平面及び厚さを有する水晶基板１０を準備する。水晶基板１０の表裏両主面に、例えば所定膜厚の下地層となるクロム（Ｃｒ）３１及び耐食層となる金（Ａｕ）３２をスパッタまたは蒸着し、レジスト３３を塗布後、フォトリソグラフィ技法とウェットエッチング技法とを利用して、マスク３０ａ、３０ｂを形成する（図３（ａ））。このとき、Ｚ’軸方向の両側面２０が２面の結晶面で構成された側面形状となるように、水晶基板１０のＹ’軸方向の＋側のマスク３０ａをＹ’軸方向の−側のマスク３０ｂに対して、水晶結晶のＺ´軸方向に或る量Δｚ（μｍ）だけずらして形成する。

マスクのずらし量Δｚ（μｍ）は、水晶基板１０の厚さをＴ（μｍ）としたとき、Δｚ＝０．７５×Ｔ±２０％、即ち、０．７５×Ｔ×０．８≦Δｚ≦０．７５×Ｔ×１．２の範囲内で設定すればよい。側面２０を構成する第１の結晶面２４と第２の結晶面２５との割合は、マスクのずらし量Δｚに或る程度の幅があるので、その値を０．７５×Ｔ×０．８≦Δｚ≦０．７５×Ｔ×１．２の範囲内で選択することによって変えることができる。
この場合、マスクのずらし量Δｚ（μｍ）は、ＡＴカット水晶板の厚さをＴ（μｍ）として、０．７５×Ｔ×０．８≦Δｚ≦０．７５×Ｔ×１．２の範囲内で設定すると、マスクをずらし過ぎたり、或いはマスクのずらし量が足りなくなる虞が無く、Ｘ軸方向に沿った側面２０をより短いエッチング時間で効率良くかつ確実に加工することができる。
ここで、マスクをＺ’軸方向にずらして配置するとは、水晶基板１０の両主面にそれぞれマスクを、そのウェットエッチングによりｍ面が現れる側の端部において他方のマスクと重なるが、ｍ面以外の結晶面が現れる側の端部において他方のマスクと重ならないように、ずらして配置することをいうものとする。

次に、マスク開口から露出した水晶基板１０をフッ化アンモニウム溶液等を用いてウェットエッチングする。水晶のエッチング異方性によって、水晶基板１０の露出面には、水晶基板１０の主面からそれぞれ異なる角度で傾斜した水晶の第１〜第３の結晶面２４〜２６が現れる（図３（ｂ））。図３（ｂ）において、水晶基板１０のＹ’軸方向の＋側には、Ｚ’軸方向の−側に水晶特有の自然面のｍ面である第２の結晶面２５とｒ面である第３の結晶面２６とが互いに境界を接するように形成され、Ｚ’軸方向の＋側にｍ面以外の水晶の自然面である第１の結晶面２４が形成される。水晶基板１０のＹ’軸方向の−側には、これとは点対称に、Ｚ’軸方向の＋側に水晶結晶のｍ面である第２の結晶面２５とｒ面である第３の結晶面２６とが互いに境界を接するように形成され、Ｚ’軸方向の−側にそれら以外の水晶の自然面である第１の結晶面２４が形成される。その後、水晶基板１０の露出面のエッチングを更に進めると、マスクされていない水晶部分が完全に貫通し、Ｚ’軸方向の両側面２０は、第１の結晶面２４と第２の結晶面２５とからなる２面の結晶面で構成された側面形状となる（図３（ｃ））。

続いて、レジスト３３を剥離し、クロム（Ｃｒ）３１及び金（Ａｕ）３２を全て除去する（図３（ｄ））。その後、Ｚ’軸方向の両側面２０に２面の結晶面を有する振動片１０１の全周部をフッ化アンモニウム溶液等を用いてエッチングし、所望の周波数となるように振動部１２の厚みを調整する。
エッチング量Ｍｄは水晶基板１０の振動部１２の厚みを基準とし、下記式（１）で表すこととする。
Ｍｄ＝（Ｔ０−Ｔｘ）／Ｔ０ （％）・・・（１）
ここで、Ｔ０は厚み調整エッチング前の水晶基板１０の振動部１２の厚み、Ｔｘ（ここでｘは１〜３である）は厚み調整エッチング後の水晶基板１０の振動部１２の厚みである。
つまり、Ｍｄとは、厚み調整エッチング前の水晶基板１０の振動部１２の厚みと厚み調整エッチング後の水晶基板１０の振動部１２の厚みとの差である除去する厚みの量を厚み調整エッチング前の水晶基板１０の振動部１２の厚みに対する割合（％）で表したものである。
ウェットエッチングにより除去する厚みの量Ｍｄ（以後、エッチング量Ｍｄと称す）が１０％未満の場合、振動片１０２のＺ’軸方向の両側面２１は、厚み調整エッチング前の形状である２面の結晶面で構成されているが、第１の結晶面２４の領域は大きくなり、第２の結晶面２５の領域は小さくなる傾向となっている（図３（ｅ））。
次に、エッチング量Ｍｄを１０％以上１５％未満とした場合、実験と解析の結果、振動片１０３のＺ’軸方向の両側面２２は、第１の結晶面２４及び第２の結晶面２５と、新たに生じた第４の結晶面２７と、第５の結晶面２８と、を含む４面の結晶面で構成された側面形状となることが分かった（図３（ｆ））。

先ず、−Ｚ’側の側面においては、水晶基板１０の−Ｙ’側主面と第１の結晶面２４との間に生じた新たな第４の結晶面２７と第５の結晶面２８を含む４面の結晶面で構成された側面形状となる。
水晶基板１０の−Ｙ’側主面と第４の結晶面２７とのなす角度、第４の結晶面２７と第５の結晶面２８とのなす角度、第５の結晶面２８と第１の結晶面２４とのなす角度、第１の結晶面２４と第２の結晶面２５とのなす角度、第２の結晶面２５と＋Ｙ’側主面とのなす角度は、全て鈍角になっている。
そして、＋Ｚ’側の側面においては、水晶基板１０の＋Ｙ’側主面と第１の結晶面２４との間に生じた新たな第４の結晶面２７と第５の結晶面２８を含む４面の結晶面で構成された側面形状となる。
水晶基板１０の＋Ｙ’側主面と第４の結晶面２７とのなす角度、第４の結晶面２７と第５の結晶面２８とのなす角度、第５の結晶面２８と第１の結晶面２４とのなす角度、第１の結晶面２４と第２の結晶面２５とのなす角度、第２の結晶面２５と−Ｙ’側主面とのなす角度は、全て鈍角になっている。
更にエッチングを施し、エッチング量Ｍｄを１５％以上とした場合、振動片１０４のＺ’軸方向の両側面２３は、第１の結晶面２４と第５の結晶面２８との間に新たな第６の結晶面２９が生じ、５面の結晶面で構成された側面形状となることが分かった（図３（ｇ））。
Ｚ’軸方向の両側面２３において、水晶基板１０の主面と第４の結晶面２７とのなす角度、第４の結晶面２７と第５の結晶面２８とのなす角度、第５の結晶面２８と第６の結晶面２９とのなす角度、第６の結晶面２９と第１の結晶面２４とのなす角度、第１の結晶面２４と第２の結晶面２５とのなす角度、第２の結晶面２５と水晶基板１０の主面とのなす角度は、全て鈍角になっている。

従って、振動片の外形を形成した後に、厚み調整等の更なるウェットエッチングを施すことで、Ｚ’軸方向の側面に新たな結晶面が生じることが判明したことにより、エッチング量Ｍｄを１０％以上とすると、４面から５面の結晶面で構成されたＺ’軸方向の側面を有する振動片を製造することが可能となった。
なお、各結晶面の水晶基板１０の主面の法線方向に対する傾斜角度は、第１の結晶面２４は約３°（３°±２°、つまり１°〜３°の範囲）、第２の結晶面２５は約５４°（５４°±２°、つまり５２°〜５６°の範囲）、第３の結晶面２６は約６８°（６８°±２°、つまり６６°〜７０°の範囲）、第４の結晶面２７は約３７°（３７°±２°、つまり３５°〜３９°の範囲）、第５の結晶面２８は約１８°（１８°±２°、つまり１６°〜２０°の範囲）、第６の結晶面２９は約１０°（１０°±２°、つまり８°〜１２°の範囲）である。
それぞれの結晶面の傾斜角度が上記の傾斜角度の範囲から外れた場合は、主振動である厚み滑り振動モードのエネルギー閉じ込め効果を向上させる効果は得られないことが本願発明者らのシミュレーションと実験による検証から確認されている。また更に、それぞれの結晶面の傾斜角度を上記の傾斜角度の範囲にすることにより不要モードの影響をより一層抑制することができＣＩ値の温度特性を改善することができる効果も奏することが判明した。

図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、エッチング量Ｍｄに対する振動片１０２、１０３、１０４のＺ’軸端部断面形状を示したものであり、図４（ｄ）は、励振電極１５を形成した振動片１０２、１０３、１０４のＺ’軸方向における振動変位を示している。図４（ｄ）に示すように、振動片のＺ’軸方向の両側面においてエッチング量Ｍｄが大きくなるに伴い、Ｚ’軸方向の端部における主振動の振動変位が減衰する傾向を示している。つまり、振動片のＺ’軸方向の両側面が複数の結晶面で構成された側面形状となることによって、Ｚ’軸方向の端部の主振動の振動変位がより一層減衰したものと考えられる。本願発明者らは、エッチング量Ｍｄを大きくすることによって、Ｚ’軸方向の側面を多くの結晶面で構成することにより、エネルギー閉じ込め効果をより一層向上させることに成功した。更に、不要モードも抑制されることができ、ＣＩ値低減に有効であることも見出した。

図５、図６は、ＣＩ値の温度特性を示すグラフであり、図５（ａ）と図６（ａ）が従来の如き振動片のＺ’軸方向の側面が２つの結晶面から構成されている場合のＣＩ値の温度特性を示し、図５（ｂ）と図６（ｂ）が本発明に係る振動片のＺ’軸方向の側面が４つの結晶面から構成されている場合のＣＩ値の温度特性を示すグラフである。
振動片の共振周波数が２７ＭＨｚのとき、水晶片のＸ軸方向の寸法を１．３９０（ｍｍ）と一定とし、水晶片のＺ’軸方向の寸法を０．９７０（ｍｍ）としたときのＣＩ値の温度特性を示すグラフが図５であり、Ｚ’軸方向の水晶片の寸法を０．９７５（ｍｍ）としたときのＣＩ値の温度特性を示すグラフが図６である。本発明に係る振動片の方が従来構造に比べて、ＣＩ値を低減できていることが観察できる。更に、本発明は、水晶片のＺ’軸方向の寸法によらずＣＩ値を低減できていることも確認できた。
なお、エッチング量Ｍｄを３０％以上施すことでＺ’軸方向の側面に更なる新たな結晶面を形成し、Ｚ’軸方向におけるエネルギー閉じ込め効果を高めることも可能と思われるが、振動片主面の表面にエッチピット（エッチチャンネルとも言う）等に起因した凹凸が生じることによるＣＩ値劣化が予想されるので、エッチング量Ｍｄの上限は３０％程度と考えられる。

ところで、振動片をウェットエッチングにより厚みを調整する際、Ｘ軸に交差する側面においても以下のような現象が生じることとなる。
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、エッチング量Ｍｄに対する振動片１０２、１０３、１０４のＸ軸方向の断面形状を示したものであり、図７（ｄ）は、励振電極１５を形成した振動片１０２、１０３、１０４のＸ軸方向における厚み屈曲振動の振幅エネルギーを示している。
エッチング量Ｍｄを１０％以上とした場合、振動片１０３、１０４のＸ軸方向の＋側の側面１３１ｂ、１３１ｃには、水晶基板１０の主面の法線方向に対して新たな傾斜角度を有する結晶面が生じ、４面以上の結晶面で構成された側面形状となり、エッチング量Ｍｄが大きくなるのに比例し、Ｘ軸方向の＋側の側面を構成する結晶面の数が多くなることが明らかとなった。
つまり、エッチング量Ｍｄが１０％以上１５％未満の場合には、振動片１０３のＸ軸方向の−側の側面１２１ｂは、傾斜角度約２５°（２５°±２°、つまり２３°〜２７°の範囲）の結晶面１２５、１２６の２面の結晶面で構成された側面形状であり、エッチング量Ｍｄが１０％未満の場合と同等の形状である。しかし、Ｘ軸方向の＋側の側面１３１ｂは、傾斜角度約２７°（２７°±２°、つまり２５°〜２９°の範囲）の結晶面１３３、１３４と、新たに水晶基板１０の＋Ｙ’側主面と結晶面１３３との間に生じた傾斜角度約５８°（５８°±２°、つまり５６°〜６０°の範囲）の結晶面１３５と、水晶基板１０の−Ｙ’側主面と結晶面１３４との間に生じた傾斜角度約５８°（５８°±２°、つま５６°〜６０°の範囲）の結晶面１３６と、を含む４面の結晶面で構成された側面形状となる（図７（ｂ））。

更にエッチングを施し、エッチング量Ｍｄを１５％以上とした場合には、振動片１０４のＸ軸方向の−側の側面１２１ｃは、傾斜角度約２５°（２５°±２°、つまり２３°〜２７°の範囲）の結晶面１２５、１２６の２面の結晶面で構成された側面形状であり、エッチング量Ｍｄが１５％未満の場合と同等の形状である。しかし、Ｘ軸方向の＋側の側面１３１ｃは、傾斜角度約２７°の結晶面１３３、１３４と傾斜角度約５８°（３２°±２°、つまり３０°〜３４°の範囲）の結晶面１３５、１３６との４面の結晶面と、新たに水晶基板１０の＋Ｙ’側主面と結晶面１３５との間に生じた傾斜角度約８６°（８６°±２°、つまり８４°〜８８°の範囲）の結晶面１３７と、水晶基板１０の−Ｙ’側主面と結晶面１３６との間に生じた傾斜角度約８６°（８６°±２°、つまり８４°〜８８°の範囲）の結晶面１３８と、を含む６面の結晶面で構成された側面形状となる（図７（ｃ））。
このようにＸ軸端面にも複数の面を形成することにより、図７（ｄ）に示すように厚み屈曲振動の振幅エネルギーを抑制することができ、ＣＩ値を改善することができる。
つまり、振動片は、前記振動片のＺ’に沿った端部が図７（ｄ）のＸ１、Ｘ２、Ｘ３のような屈曲振動のエネルギーが減衰している位置となる、即ち、屈曲振動の腹となる位置となるように振動片のＸ軸方向の寸法を決定しているが、厳密には、屈曲振動のエネルギーはゼロではないため、本発明を適用することにより、減衰領域のエネルギーを更に減衰させることができるので、屈曲振動をより効果的に抑圧することができ、更に、振動片のＸ軸方向の寸法に多少のバラツキが生じたとしても屈曲振動を十分抑圧することができるという優れた効果を奏する。

図８は、本発明の一実施形態に係る振動片の別の構造を示す概略図であり、図８（ａ）は振動片の平面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＰ−Ｐ断面図である。
（振動片の構造）
振動片２は、回転Ｙカット水晶基板のＸ軸方向を長辺とし、Ｚ’軸方向を短辺とする矩形である。振動片２のＺ’軸方向の両側面１２２は第１の結晶面２４、第２の結晶面２５、第４の結晶面２７、第５の結晶面２８の４面で構成されている。また、振動片２は、厚肉中央部１３を振動部１２とし、厚肉中央部１３の外縁に沿ってその周囲に薄肉周辺部１４とを含むメサ型の構造を有している。
なお、厚肉中央部１３である振動片２のＹ’軸方向の＋側に形成されている突出部であるメサ部の側面は、Ｚ’軸方向の−側が第２の結晶面２５と第３の結晶面２６とが互いに境界を空間的に接するように２面で構成され、Ｚ’軸方向の＋側が第１の結晶面２４で構成されている。振動片２のＹ’軸方向の−側に形成されたメサの側面は、これとは点対称に、Ｚ’軸方向の＋側が第２の結晶面２５と第３の結晶面２６とが互いに境界を空間的に接するように２面で構成され、Ｚ’軸方向の−側が第１の結晶面２４で構成されている。
このメサ形状により、更に主振動である厚み滑り振動モードのエネルギー閉じ込め効果を向上させ、不要モードの影響をより一層抑制して周波数特性を改善することができる。

（振動片の製造方法）
次に、本発明の一実施形態に係る振動片の別の製造方法について、一個の振動片２の概略断面図で説明する。また、水晶基板１０はＡＴカット水晶基板を用いた例で説明する。
図９は振動片の外形加工の製造工程における水晶基板と振動片の概略断面図であり、図１０は振動片の外形加工後に施すメサ加工の製造工程における振動片の概略断面図である。
水晶基板１０の露出面のエッチングを行い、マスクされていない水晶部分が完全に貫通し、Ｚ’軸方向の側面１２０に第１の結晶面２４と第２の結晶面２５とからなる２面の結晶面で構成された側面が形成されるまでは、図３に示す製造方法と同等である（図９（ｄ））。
その後、２面の結晶面で構成された側面が形成された振動片２０１の表裏両主面に、メサ形状パターンのマスク３０ｃ、３０ｄを形成する（図１０（ｅ））。続いて、フッ化アンモニウム溶液等を用いてエッチングを行い、メサ形状を形成するが、このメサの段差を調整するエッチングは図３の製造工程における厚み調整エッチングと同等である。そのため、エッチング後のＺ’軸方向の両側面の形状は図３の製造方法で形成された側面形状と同一となる。
即ち、エッチング量Ｍｄが１０％未満の場合、振動片２０２のＺ’軸方向の両側面１２１はメサ形成エッチング前の形状である２面の結晶面で構成されているが、図３（ｅ）と同様に、第１の結晶面２４の領域は大きくなり、第２の結晶面２５の領域は小さくなる傾向となっている（図１０（ｆ））。

次に、エッチング量Ｍｄを１０％以上１５％未満とした場合、振動片２０３のＺ’軸方向の両側面１２２は、エッチングが施され厚みＴ２に相当する主面と第１の結晶面２４との間に生じた新たな第４の結晶面２７と第５の結晶面２８を含む４面の結晶面で構成された側面形状となる（図１０（ｇ））。
更にエッチングを施し、エッチング量Ｍｄを１５％以上とした場合、振動片２０４のＺ’軸方向の両側面１２３は、第１の結晶面２４と第５の結晶面２８との間に新たな第６の結晶面２９が生じ、５面の結晶面で構成された側面形状となる（図１０（ｈ））。
よって、メサ形状を有する振動片２０２、２０３、２０４であっても、Ｚ’軸方向の両側面は、エッチング量Ｍｄに関連し、２面から５面の結晶面で構成することが可能である。

従って、エッチング量Ｍｄを大きくすることで、Ｚ’軸方向の両側面に多くの結晶面を構成することができるためエネルギー閉じ込め効果が発揮され、ＣＩ値低減に有効であり、また、メサ形状を形成することで、更に主振動である厚み滑り振動モードのエネルギー閉じ込め効果を向上させ、不要モードの影響をより一層抑制して周波数特性を改善することができる振動片を製造することができる。
なお、エッチング量Ｍｄを３０％以上施すことでＸ軸方向の側面に更なる新たな結晶面を形成し、Ｘ軸方向におけるエネルギー閉じ込め効果を高めることも可能と思われるが、メサの段差が非常に大きくなることでメサの段差に係わる厚み滑り振動モードのエネルギー閉じ込め効果が減衰することが予想されるので、エッチング量Ｍｄの上限は３０％程度と考えられる。
ここで、本発明の一実施形態においては、エッチング量Ｍｄを、厚み調整エッチング前の水晶基板１０の振動部１２の厚みと厚み調整エッチング後の水晶基板１０の振動部１２の厚みとの差である除去する厚みの量を厚み調整エッチング前の水晶基板１０の振動部１２の厚みに対する割合（％）で表したものと説明した。しかし、メサ型の振動片である場合、エッチング量Ｍｄは、厚肉中央部１３と薄肉周辺部１４との段差の大きさであると共に、厚み調整エッチング前の水晶基板１０の厚みと薄肉周辺部１４との厚みの差である薄肉周辺部１４領域の除去する厚みの量を厚み調整エッチング前の水晶基板１０の厚みに対する割合（％）で表したものである。

図８、図１０に示した実施形態では、振動片の表裏両主面に段差が１段のメサ形状の例を示したが、これに限定する必要はなく、振動片の表裏両主面に多段のメサ形状や振動片の表または裏の主面のどちらか一方に１段から多段のメサ形状を有していてもよい。また、メサ形状が矩形の例を示したが、これに限定する必要はなく、形状も円形や楕円形であってもよい。

図１１は、本発明の一実施形態に係る振動素子の構成を示す概略図であり、図１１（ａ）は振動素子の平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＰ−Ｐ断面図である。
振動素子３は、振動部１２を有する水晶基板１０と、水晶基板１０の両主面（±Ｙ’方向の表裏面）に夫々対向するように形成された励振電極１５と、リード電極１６と、パッド電極１７と、接続電極１８と、を備えている。
リード電極１６は、励振電極１５から延出されて水晶基板１０の端部に形成されたパッド電極１７に電気的に接続されている。
パッド電極１７は、水晶基板１０の両主面の端部に夫々対向して形成され、水晶基板１０の側面２２に形成された接続電極１８により夫々電気的に接続されている。

図１１（ａ）に示した実施形態では、振動部１２のほぼ中央部の主面に夫々対向して形成された励振電極１５の形状が矩形の例を示したが、これに限定する必要はなく、形状も円形や楕円形であってもよい。
また、図８、図１０に示したメサ型の振動片の場合、振動部１２となる厚肉中央部１３の主面に励振電極１５を設け、薄肉周辺部１４に設けられているパッド電極１７と励振電極１５とを電気的に接続しているリード電極１６とが設けられている。

図１２は本発明の一実施形態に係る振動子の構成を示す概略図であり、図１２（ａ）は蓋部材を省略した平面図であり、図１２（ｂ）は縦断面図である。振動子５は、振動素子３と、振動素子３を収容するために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、等で構成されている。
パッケージ本体４０は、図１２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、シールリング４４と、実装端子４５と、を積層して形成されている。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シールリング４４が形成されている。
第３の基板４３と第２の基板４２とにより、振動素子３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は、振動素子３を載置した際に水晶基板１０の端部に形成したパッド電極１７に対応するように配置されている。

振動素子３を支持固定する際には、先ず、振動素子３のパッド電極１７を導電性接着剤３８が塗布された素子搭載パッド４７に載置して荷重をかける。
次に、導電性接着剤３８を硬化させるために、所定の温度の高温炉に所定の時間入れる。導電性接着剤３８を硬化させた後、アニール処理を施し、励振電極１５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。その後、パッケージ本体４０の第３の基板４３の上面に形成したシールリング４４上に、蓋部材４９を載置し、真空中、又は窒素ガスの雰囲気中で蓋部材４９をシーム溶接して密封し、振動子５が完成する。
又は、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。この場合もパッケージのキャビティ内は真空にするか、又は窒素ガス等の不活性ガスで充填して、振動子５が完成する。

以上の振動子５の実施形態では、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振動子５を構成してもよい。

図１３は本発明の一実施形態に係る振動子の変形例を示した縦断面図であり、図１３（ａ）は変形例１の縦断面図、図１３（ｂ）は変形例２の縦断面図である。
図１３に示すように、振動子５ａ、５ｂは、振動素子３と、温度センサー（感温素子）として機能するサーミスター７０と、振動素子３及びサーミスター７０が搭載（収納）された容器としてのパッケージ４０ａ、４０ｂと、を備えている。
図１３（ａ）は、第３の基板４３と第２の基板４２ａとにより、形成された凹部（キャビティ）に振動素子３とサーミスター７０が搭載（収納）された構造である。
また、図１３（ｂ）は、第３の基板４３と第２の基板４２ｂとにより、形成された凹部（キャビティ）に振動素子３が搭載（収納）され、第１の基板４１ｂと第２の基板４２ｂとにより、形成された凹部（キャビティ）にサーミスター７０が搭載された構造である。

サーミスター７０は、例えば、チップ型（直方体形状）の感温素子（感温抵抗素子）であって、温度変化に対して電気抵抗の変化の大きい抵抗体である。
サーミスター７０には、例えば、温度の上昇に対して抵抗が減少するＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）サーミスターと呼ばれるサーミスターが用いられている。ＮＴＣサーミスターは、温度の変化に対する抵抗値の変化が比例関係にあるため、温度センサーとして多用されている。
サーミスター７０は、パッケージ４０ａ、４０ｂに収納（搭載）され、振動素子３近傍の温度を検出し、図示しない温度補償回路に出力することにより、温度センサーとして振動素子３の温度変化に伴う周波数変動の補正に資する機能を果たしている。

図１４は本発明の一実施形態に係る電子デバイスの構成を示す概略図であって、図１４（ａ）は蓋部材を省略した平面図であり、図１４（ｂ）は縦断面図である。
電子デバイス７は、パッケージ本体５０と、蓋部材４９と、振動素子３と、振動素子３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。

パッケージ本体５０は、図１４に示すように、第１の基板６１と、第２の基板６２と、第３の基板６３と、を積層して形成されている。実装端子４５は、第１の基板６１の外部底面に複数形成されている。第２の基板６２と第３の基板６３とは中央部が除去された環状体で形成されている。
第１の基板６１と、第２の基板６２と、第３の基板６３と、により、振動素子３、ＩＣ部品５１、及び電子部品５２等を収容する凹部（キャビティ）が形成される。第２の基板６２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、振動素子３を載置した際に水晶基板１０の端部に形成したパッド電極１７に対応するように配置されている。

振動素子３のパッド電極１７を、導電性接着剤３８を塗布したパッケージ本体５０の素子搭載パッド４７に載置し、所定の温度で導電性接着剤３８を硬化させることで、パッド電極１７と素子搭載パッド４７との導通を図る。ＩＣ部品５１をパッケージ本体５０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５０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５０の所定の位置に載置し、金属バンプ等を用いて導体４６に接続する。パッケージ本体５０を真空、或いは窒素等の不活性気体で満たし、パッケージ本体５０を蓋部材４９で密封して電子デバイス７を完成する。

また、電圧により容量が変化する可変容量素子や温度により抵抗が変化するサーミスターやインダクター等の電子部品５２を用い、温度補償回路や電圧制御回路を含む発振回路を構成することで、安定した発振特性を有する温度補償型発振器や電圧制御型発振器等の電子デバイス７を構成することできる。

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（本発明の電子機器）について、図１５〜図１７に基づき、詳細に説明する。
図１５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３が内蔵されている。

図１６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及び送話口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３が内蔵されている。

図１７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スチールカメラの構成を示す斜視図である。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、デジタルスチールカメラ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。
デジタルスチールカメラ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、このデジタルスチールカメラ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スチールカメラ１３００には、フィルター、共振器等として機能する振動素子３が内蔵されている。

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１５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１６の携帯電話機、図１７のデジタルスチールカメラの他にも、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。

図１８は本発明の一実施形態に係る振動素子を備える移動体の一具体例としての自動車２１０６を概略的に示す斜視図である。この図において、タイヤ２１０９を制御する電子制御ユニット２１０８に振動素子３が内蔵され、車体２１０７に搭載されている。
自動車２１０６には本発明に係る振動素子を有する振動子や電子デバイスが搭載されており、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：Antilock Brake System）、エアバック、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）２１０８に広く適用できる。

１，２，１０１，１０２，１０３，１０４，２０１，２０２，２０３，２０４…振動片、３…振動素子、５…振動子、７…電子デバイス、１０…水晶基板、１２…振動部、１３…厚肉中央部、１４…薄肉周辺部、１５…励振電極、１６…リード電極、１７…パッド電極、１８…接続電極、２０，２１，２２，２３，１２０，１２１，１２２，１２３…側面、２４…第１の結晶面、２５…第２の結晶面、２６…第３の結晶面、２７…第４の結晶面、２８…第５の結晶面、２９…第６の結晶面、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ…マスク、３１…クロム（Ｃｒ）、３２…金（Ａｕ）、３３…レジスト、３８…導電性接着剤、４０…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…シールリング、４５…実装端子、４６…導体、４７…素子搭載パッド、４９…蓋部材、５０…パッケージ本体、５１…ＩＣ部品、５２…電子部品、５５…電極端子、６１…第１の基板、６２…第２の基板、６３…第３の基板、７０…サーミスター、１００…表示部、１１００…パーソナルコンピューター、１１０２…キーボード、１１０４…本体部、１１０６…表示ユニット、１２００…携帯電話機、１２０２…操作ボタン、１２０４…受話口、１２０６…送話口、１３００…デジタルスチールカメラ、１３０２…ケース、１３０４…受光ユニット、１３０６…シャッターボタン、１３０８…メモリー、１３１２…ビデオ信号出力端子、１３１４…入出力端子、１４３０…テレビモニター、１４４０…パーソナルコンピューター、２１０６…自動車、２１０７…車体、２１０８…電子制御ユニット、２１０９…タイヤ。

Claims (19)

1. 水晶の結晶軸であるＸ軸と、前記Ｘ軸を回転軸として結晶軸であるＺ軸を結晶軸であるＹ軸の−Ｙ軸側へ回転して得られるＺ’軸とを含む面を主面とし、前記Ｘ軸を回転軸として結晶軸であるＹ軸を結晶軸である前記Ｚ軸の−Ｚ軸側へ回転して得られるＹ’軸方向を厚さとする回転Ｙカット水晶基板を準備する工程と、
   前記回転Ｙカット水晶基板の前記Ｙ’軸方向の厚さを１０％以上薄くし、前記回転Ｙカット水晶基板の前記Ｚ’軸と交差する２つの側面のうち少なくとも一方の前記側面をエッチングした後に少なくとも４つの面が形成されるように、前記回転Ｙカット水晶基板をエッチングする工程と、
   を含むことを特徴とする振動片の製造方法。
2. 水晶の結晶軸であるＸ軸と、前記Ｘ軸を回転軸として結晶軸であるＺ軸を結晶軸であるＹ軸の−Ｙ軸側へ回転して得られるＺ’軸とを含む面を主面とし、前記Ｘ軸を回転軸として結晶軸であるＹ軸を結晶軸である前記Ｚ軸の−Ｚ軸側へ回転して得られるＹ’軸方向を厚さとする回転Ｙカット水晶基板を準備する工程と、
   前記回転Ｙカット水晶基板の前記Ｙ’軸方向の厚さを１０％以上１５％未満の範囲で薄くし、前記回転Ｙカット水晶基板の前記Ｚ’軸と交差する２つの側面のうち少なくとも一方の前記側面をエッチングした後に少なくとも４つの面が形成されるように、前記回転Ｙカット水晶基板をエッチングする工程と、
   を含むことを特徴とする振動片の製造方法。
3. 水晶の結晶軸であるＸ軸と、前記Ｘ軸を回転軸として結晶軸であるＺ軸を結晶軸であるＹ軸の−Ｙ軸側へ回転して得られるＺ’軸とを含む面を主面とし、前記Ｘ軸を回転軸として結晶軸であるＹ軸を結晶軸である前記Ｚ軸の−Ｚ軸側へ回転して得られるＹ’軸方向を厚さとする回転Ｙカット水晶基板を準備する工程と、
   前記回転Ｙカット水晶基板の前記Ｚ’軸と交差する２つの側面のうち少なくとも一方の前記側面をエッチングした後に少なくとも４つの面が形成されるように、前記回転Ｙカット水晶基板をエッチングする工程と、
   を含み
   前記エッチングする工程は、ウェットエッチングで行われ、且つ、
   前記回転Ｙカット水晶基板の前記Ｙ’軸方向の一方側の前記主面に第１マスクを配置し、前記Ｙ’軸方向の他方側の前記主面に前記第１マスクに対して前記Ｚ’軸方向の一方側にずれた位置となるように第２マスクを配置し、前記第１マスク及び前記第２マスクを介して前記回転Ｙカット水晶基板をウェットエッチングして、振動片の外形を形成する工程と、
   前記第１マスク及び前記第２マスクを除去する工程と、
   前記回転Ｙカット水晶基板をウェットエッチングして、少なくとも一方の前記側面に、前記少なくとも４つの面を形成する工程と、
   を含むことを特徴とする振動片の製造方法。
4. 請求項１または請求項２において、
   前記エッチングする工程は、ウェットエッチングで行うことを特徴とする振動片の製造方法。
5. 請求項４において、
   前記エッチングする工程は、
   前記回転Ｙカット水晶基板の前記Ｙ’軸方向の一方側の前記主面に第１マスクを配置し、前記Ｙ’軸方向の他方側の前記主面に前記第１マスクに対して前記Ｚ’軸方向の一方側にずれた位置となるように第２マスクを配置し、前記第１マスク及び前記第２マスクを介して前記回転Ｙカット水晶基板をウェットエッチングして、前記振動片の外形を形成する工程と、
   前記第１マスク及び前記第２マスクを除去する工程と、
   前記振動片をウェットエッチングして、少なくとも一方の前記側面に、前記少なくとも４つの面を形成する工程と、
   を含むことを特徴とする振動片の製造方法。
6. 請求項３または請求項５において、
   前記回転Ｙカット水晶基板の厚さをＴ（μｍ）としたとき、前記第２マスクの前記第１マスクに対するずらし量Δｚ（μｍ）は、
   ０．７５×Ｔ×０．８≦Δｚ≦０．７５×Ｔ×１．２
   の関係を満足することを特徴とする振動片の製造方法。
7. 請求項１乃至請求項６の何れか一項において、
   前記少なくとも４つの面は、前記Ｙ’軸方向に並んでいることを特徴とする振動片の製造方法。
8. 水晶の結晶軸であるＸ軸と、前記Ｘ軸を回転軸として結晶軸であるＺ軸を結晶軸であるＹ軸の−Ｙ軸側へ回転して得られるＺ’軸とを含む面を主面とし、前記Ｘ軸を回転軸として結晶軸であるＹ軸を結晶軸である前記Ｚ軸の−Ｚ軸側へ回転して得られるＹ’軸方向を厚さとする回転Ｙカット水晶基板を有し、
   前記回転Ｙカット水晶基板の前記Ｚ’軸と交差する２つの側面のうち少なくとも一方の前記側面は、少なくとも４つの面を含み、
   前記Ｙ’軸方向の一方側の前記主面、前記Ｙ’軸方向の他方側の前記主面、及び前記少なくとも４つの面を有する前記側面において、
   端部が互いに接続されている２つの面がなす角度が鈍角であることを特徴とする振動片。
9. 請求項８において、
   少なくとも一方の前記側面は、５つの面を含むことを特徴とする振動片。
10. 請求項９において、
    前記５つの面は、前記Ｙ’軸方向に並んでいることを特徴とする振動片。
11. 請求項８又は請求項９において、
    前記少なくとも４つの面は、前記Ｙ’軸方向に並んでいることを特徴とする振動片。
12. 請求項８乃至請求項１１の何れか一項において、
    前記回転Ｙカット水晶基板の前記Ｙ’軸方向の一方側の前記主面および前記Ｙ’軸方向の他方側の前記主面のうち、少なくとも一方の前記主面に突出部が設けられていることを特徴とする振動片。
13. 請求項８乃至請求項１１の何れか一項に記載の振動片の前記Ｙ’軸方向の一方側の前記主面および前記Ｙ’軸方向の他方側の前記主面に励振電極が配置されていることを特徴とする振動素子。
14. 請求項１２に記載の振動片の前記Ｙ’軸方向の一方側の前記主面および前記Ｙ’軸方向の他方側の前記主面に、平面視で、前記突出部と重なる位置に励振電極が配置されていることを特徴とする振動素子。
15. 請求項１３または請求項１４において、
    前記励振電極と電気的に接続しているパッド電極を有し、
    前記パッド電極は、平面視で、前記少なくとも４つの面を有する前記側面と重なる位置に配置されていることを特徴とする振動素子。
16. 請求項１３乃至請求項１５の何れか一項に記載の振動素子と、
    前記振動素子を収容しているパッケージと、
    を備えていることを特徴とする振動子。
17. 請求項１３乃至請求項１５の何れか一項に記載の振動素子と、
    電子部品と、
    前記振動素子及び前記電子部品が搭載されている容器と、
    を備えていることを特徴とする電子デバイス。
18. 請求項１３乃至請求項１５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。
19. 請求項１３乃至請求項１５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移動体。

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