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特開2022-182975水晶振動子及び水晶振動子中間体並びに水晶振動子の製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022182975
(43)【公開日】2022-12-08
(54)【発明の名称】水晶振動子及び水晶振動子中間体並びに水晶振動子の製造方法
(51)【国際特許分類】
H03H 9/19 20060101AFI20221201BHJP
H03H 3/02 20060101ALI20221201BHJP
【ＦＩ】
H03H9/19 F
H03H3/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022013832
(22)【出願日】2022-02-01
(31)【優先権主張番号】P 2021090496
(32)【優先日】2021-05-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000232483
【氏名又は名称】日本電波工業株式会社
(72)【発明者】
【氏名】松尾 清治
(72)【発明者】
【氏名】大塚 隆宏
【テーマコード（参考）】
5J108
【Ｆターム（参考）】
5J108BB02
5J108CC04
5J108DD02
5J108EE03
5J108EE07
5J108EE18
5J108FF04
5J108GG03
5J108GG16
5J108KK01
5J108KK02
5J108MM11
5J108MM14
(57)【要約】
【課題】ドライブレベル特性の改善が図れる新規な構造を有したＡＴカットの水晶振動子を提供する。
【課題手段】水晶振動子１０は、平面形状が長方形状で水晶のＸ軸に平行な方向を長辺とするＡＴカットの水晶片２０と、前記水晶片の表裏に設けた励振用電極２１ａ，２１ｂと、水晶片を実装する容器３０と、具えている。前記水晶片の厚みをＴと表し、前記水晶片の表裏に設けた前記励振用電極の厚みの合計値をｔと表したとき、両者の比であるｔ／Ｔが、０．０２６～０．０３０である。又は、水晶片の励振用電極を設けた領域における水晶の質量をＭと表し、前記領域における前記表裏の励振用電極の質量をｍと表したとき、両者の比であるｍ／Ｍが、０．１９２～０．２１６である。
【選択図】図２
【課題手段】水晶振動子１０は、平面形状が長方形状で水晶のＸ軸に平行な方向を長辺とするＡＴカットの水晶片２０と、前記水晶片の表裏に設けた励振用電極２１ａ，２１ｂと、水晶片を実装する容器３０と、具えている。前記水晶片の厚みをＴと表し、前記水晶片の表裏に設けた前記励振用電極の厚みの合計値をｔと表したとき、両者の比であるｔ／Ｔが、０．０２６～０．０３０である。又は、水晶片の励振用電極を設けた領域における水晶の質量をＭと表し、前記領域における前記表裏の励振用電極の質量をｍと表したとき、両者の比であるｍ／Ｍが、０．１９２～０．２１６である。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
厚み滑りモードで振動する水晶片と、前記水晶片の表裏に設けた励振用電極と、前記励振用電極を設けた水晶片を実装する容器と、具える水晶振動子において、
前記水晶片の厚みをＴと表し、前記水晶片の表裏に設けた前記励振用電極の厚みの合計値をｔと表したとき、両者の比であるｔ／Ｔが、０．０２６～０．０３０であることを特徴とする水晶振動子。
前記水晶片の厚みをＴと表し、前記水晶片の表裏に設けた前記励振用電極の厚みの合計値をｔと表したとき、両者の比であるｔ／Ｔが、０．０２６～０．０３０であることを特徴とする水晶振動子。
【請求項2】
前記ｔ／Ｔが、０．０２７～０．０２９であることを特徴とする請求項１に記載の水晶振動子。
【請求項3】
厚み滑りモードで振動する水晶片と、前記水晶片の表裏に設けた励振用電極と、前記励振用電極を設けた水晶片を実装する容器と、具える水晶振動子において、
水晶片の励振用電極を設けた領域における水晶の質量をＭと表し、前記領域における前記表裏の励振用電極の質量をｍと表したとき、両者の比であるｍ／Ｍが、０．１９２～０．２１６であることを特徴とする水晶振動子。
水晶片の励振用電極を設けた領域における水晶の質量をＭと表し、前記領域における前記表裏の励振用電極の質量をｍと表したとき、両者の比であるｍ／Ｍが、０．１９２～０．２１６であることを特徴とする水晶振動子。
【請求項4】
前記ｍ／Ｍが、０．１９９～０．２０９であることを特徴とする請求項３に記載の水晶振動子。
【請求項5】
前記水晶片はＡＴカットの水晶片であることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の水晶振動子。
【請求項6】
前記水晶振動子が、発振周波数７６～８０ＭＨｚ帯の任意の周波数の水晶振動子であることを特徴とする請求項５に記載の水晶振動子。
【請求項7】
前記水晶振動子が、発振周波数７６．８ＭＨｚの水晶振動子であることを特徴とする請求項５に記載の水晶振動子。
【請求項8】
前記水晶振動子が、発振周波数７９．９６ＭＨｚの水晶振動子であることを特徴とする請求項５に記載の水晶振動子。
【請求項9】
前記水晶振動子が、発振周波数８０ＭＨｚの水晶振動子であることを特徴とする請求項５に記載の水晶振動子。
【請求項10】
前記水晶片は、平面形状が長方形状のＡＴカットの水晶片であって、長辺が水晶のＸ軸に平行で、短辺が水晶のＺ′軸に平行な水晶片であり、前記長辺の寸法Ｌｘと、前記短辺の寸法Ｗｘとの比であるＷｘ／Ｌｘが、０．６９０～０．７４５であることを特徴とする請求項５～９のいずれか１項に記載の水晶振動子。
【請求項11】
水晶片と、この水晶片の表裏の主面に設けた励振用電極と、を具えた水晶振動片であって、前記水晶片の厚みをＴと表し、前記水晶片の表裏に設けた前記励振用電極の厚みの合計値をｔと表したとき、又は、前記水晶片の励振用電極を設けた領域における水晶の質量をＭと表し、前記領域における前記表裏の励振用電極の質量をｍと表したとき、
前記ｔ／Ｔが、０．０２６～０．０３０、又は、前記ｍ／Ｍが０．１９２～０．２１６である水晶振動片を、
マトリクス状に多数有したウエハから成ることを特徴とする水晶振動子中間体。
前記ｔ／Ｔが、０．０２６～０．０３０、又は、前記ｍ／Ｍが０．１９２～０．２１６である水晶振動片を、
マトリクス状に多数有したウエハから成ることを特徴とする水晶振動子中間体。
【請求項12】
前記水晶振動子中間体は、ＡＴカットの水晶ウエハを用いたものであることを特徴とする請求項１１に記載の水晶振動子中間体
【請求項13】
水晶振動子の製造方法であって、厚み滑りモードで振動する水晶片の厚みをＴと表し，この水晶片の表裏に設ける励振用電極の合計の厚みをｔと表したとき、ｔ／Ｔとドライブレベル特性との相関を求めるか、又は、前記水晶片の励振用電極を設けた領域における水晶の質量をＭと表し、前記領域における前記表裏の励振用電極の質量をｍと表したとき、両者の比であるｍ／Ｍとドライブレベル特性との相関を求める工程と、
前記求めた相関から、ドライブレベル特性が所望範囲となるｔの範囲又はｍの範囲を求める工程と、
前記求めた範囲ｔ又はｍとなるように励振用電極を、前記水晶片に形成する工程と
を含むことを特徴とする水晶振動子の製造方法。
前記求めた相関から、ドライブレベル特性が所望範囲となるｔの範囲又はｍの範囲を求める工程と、
前記求めた範囲ｔ又はｍとなるように励振用電極を、前記水晶片に形成する工程と
を含むことを特徴とする水晶振動子の製造方法。
【請求項14】
前記水晶片がＡＴカットの水晶片であることを特徴とする請求項１３に記載の水晶振動子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、厚み滑りモードで振動しドライブレベル特性に優れる水晶振動子、この水晶振動子用の水晶振動子中間体、及び水晶振動子の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
水晶振動子は、基準周波数源として使用されるため、極力、一定の周波数で振動する必要がある。従って、水晶振動子の駆動電力が変化した場合でも、周波数の変動が小さいこと、すなわち、ドライブレベル特性に優れることが好ましい。この要求は、厚み滑りモードで振動する水晶片、例えばＡＴカットの水晶片を用いて構成される水晶振動子に対しても同様である。
【0003】
特許文献１には、ＡＴカットの水晶片を用いた水晶振動子のドライブレベル特性の改善を図るため、表裏に励振用電極が形成されたＡＴカットの水晶片において、励振用電極を下層及び上層の積層構造とし、かつ、平面的に見て、上層を下層の外縁内に収まるよう小さい面積で設けることが記載されている（特許文献１の請求項１、請求項２、図１等）。
具体的には、下層をクロム（Ｃｒ）で構成し、上層を金（Ａｕ）で構成した２層構造の励振用電極を、フォトリソグラフィ技術で形成する際に、Ａｕ膜とＣｒ膜とを順にパターニングした後、Ａｕ膜を再度エッチングして、金層がクロム層の外縁内に収まる構造（金層がひさし状にならない構造）を有した水晶片を形成している（特許文献１の段落００４９等）。
具体的には、下層をクロム（Ｃｒ）で構成し、上層を金（Ａｕ）で構成した２層構造の励振用電極を、フォトリソグラフィ技術で形成する際に、Ａｕ膜とＣｒ膜とを順にパターニングした後、Ａｕ膜を再度エッチングして、金層がクロム層の外縁内に収まる構造（金層がひさし状にならない構造）を有した水晶片を形成している（特許文献１の段落００４９等）。
【0004】
特許文献１に記載された水晶振動子では、金層がひさし状にならないため、上層と下層との密着性が高い励振用電極を水晶片に形成できるため、ドライブレベル特性の改善が図れるという（特許文献１の段落００３４等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０２０－２５３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
一方、この出願に係る発明者も、厚み滑りモードで振動する水晶振動子、特にＡＴカットの水晶片を用いて構成される水晶振動子のドライブレベル特性を改善する技術について、鋭意研究を重ねてきた。その結果、ドライブレベル特性を改善できる新規な事項を見出し、本発明を完成するに至った。
この出願はこのような点に鑑みなされたものであり、従ってこの発明の目的は、厚み滑りモードで振動する水晶振動子であってドライブレベル特性の改善が図れる新規な構造を有した水晶振動子、この水晶振動子用の水晶振動子中間体、並びに、水晶振動子の製造方法を提供することにある。
この出願はこのような点に鑑みなされたものであり、従ってこの発明の目的は、厚み滑りモードで振動する水晶振動子であってドライブレベル特性の改善が図れる新規な構造を有した水晶振動子、この水晶振動子用の水晶振動子中間体、並びに、水晶振動子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
この目的の達成を図るため、この発明の水晶振動子によれば、厚み滑りモードで振動する水晶片と、前記水晶片の表裏に設けた励振用電極と、前記励振用電極を設けた水晶片を実装する容器と、具える水晶振動子において、前記水晶片の厚みをＴと表し、前記水晶片の表裏に設けた前記励振用電極の厚みの合計値をｔと表したとき、両者の比であるｔ／Ｔが、０．０２６～０．０３０であることを特徴とする。
ｔ／Ｔが０．０２６～０．０３０の範囲であると、後述するように、この水晶振動子に印加するドライブレベルを所定範囲で変化させた場合の当該水晶振動子での周波数変化量（すなわち、ＤＬＤ特性）を、±６ｐｐｍの範囲に抑制できる。ＤＬＤ特性がこの範囲に抑制された水晶振動子は、当該水晶振動子の利用者の要求仕様を満たすので、産業上の利用性が高まるから、好ましい。
この水晶振動子の発明を実施するに当たり、より好ましくは、前記ｔ／Ｔが、０．０２７～０．０２９であることが良い。この好適な範囲であると、後述するように、ＤＬＤ特性での周波数変化量を±４ｐｐｍの範囲に抑制できる。ＤＬＤ特性がこの範囲に抑制された水晶振動子は、産業上の利用性がより高まるので、さらに好ましい。
ｔ／Ｔが０．０２６～０．０３０の範囲であると、後述するように、この水晶振動子に印加するドライブレベルを所定範囲で変化させた場合の当該水晶振動子での周波数変化量（すなわち、ＤＬＤ特性）を、±６ｐｐｍの範囲に抑制できる。ＤＬＤ特性がこの範囲に抑制された水晶振動子は、当該水晶振動子の利用者の要求仕様を満たすので、産業上の利用性が高まるから、好ましい。
この水晶振動子の発明を実施するに当たり、より好ましくは、前記ｔ／Ｔが、０．０２７～０．０２９であることが良い。この好適な範囲であると、後述するように、ＤＬＤ特性での周波数変化量を±４ｐｐｍの範囲に抑制できる。ＤＬＤ特性がこの範囲に抑制された水晶振動子は、産業上の利用性がより高まるので、さらに好ましい。
【0008】
ここで、水晶片の厚みＴは、実測による厚み、又は、実際の周波数と周波数定数（水晶片が例えばＡＴカット水晶片の場合であれば、１６７０）とから周知の計算式で算出される厚み等、任意の方法で抽出できる。
一方、この発明でいう励振用電極の厚みｔは、励振用電極を構成する主たる金属の膜の厚みであって、かつ、この主たる金属が金（Ａｕ）である場合で示した厚みである。この点について、以下に説明する。
一方、この発明でいう励振用電極の厚みｔは、励振用電極を構成する主たる金属の膜の厚みであって、かつ、この主たる金属が金（Ａｕ）である場合で示した厚みである。この点について、以下に説明する。
【0009】
水晶振動子の励振用電極は、一般に、水晶片と励振用電極との密着性を確保するための下地金属膜と、この下地電極膜上に形成される主たる金属の膜との積層構造とされる。そして、下地金属膜の厚みは、主たる金属の膜の厚みに比べて相当薄いため、厚みの測定が難しい場合がある。また、下地金属膜の厚みが相当薄いことから、下地金属膜の厚みを除外しても本発明の趣旨は示せる。従って、この発明でいう励振用電極の厚みｔは、励振用電極中の主たる金属の膜の厚みとみなして良い。従って、下地金属がクロム（Ｃｒ）であり、主たる金属が金（Ａｕ）の場合なら、主たる金属は金である。また、下地金属がクロム（Ｃｒ）であり、主たる金属が銀（Ａｇ）の場合なら、主たる金属は銀である。なお、励振用電極の積層数が３層以上の場合があっても良く、その場合も、主たる金属を考慮すれば良い。また、主たる金属が合金層である場合でも良い。また、下地金属膜の厚みが測定できた場合は、そのことを考慮しても良い。
【0010】
また、励振用電極の厚みｔは、主たる金属が金である場合で示した厚みとした主な理由は、励振用電極の主たる金属として、金を用いることが多いからである。従って、主たる金属が金以外の金属である場合で、その金以外の金属で構成した電極の厚みがｔｘである場合は、本発明でいう電極の厚みｔは、ｔ＝ｔｘ・Ｗｘ／Ｗｏで換算される厚みである。ここで、Ｗｘは金以外の電極材料の密度、Ｗｏは金の密度である。具体例でいえば、励振用電極の主たる金属が例えば銀（Ａｇ）である場合の励振用電極の厚みがｔｘであった場合、本発明でいう電極の厚みｔは、ｔ＝ｔｘ＊（銀の密度／金の密度）で求まる厚みである。従って、励振用電極の主たる金属が銀（Ａｇ）である場合は、銀の密度が１０．５０であり、金の密度が１９．３２であるので（「理科年表平成２８年」、平成２７年１１月３０日発行、第３８５頁による）、本発明でいう励振用電極の厚みｔは、ｔ＝ｔｘ・（１０．５／１９．３２）≒０．５４３・ｔｘで与えられ厚みである。主たる金属の膜が積層膜や合金膜である場合も、それらの密度と金の密度とから厚みｔを上記の式によって求めればよい。
また、水晶片の一方の主面に設ける励振用電極の厚みをｔ１と表し、水晶片の他方の主面に設ける励振用電極の厚みをｔ２と表したとき、上記ｔ＝ｔ１＋ｔ２であるが、ｔ１＝ｔ２でも、ｔ１≠ｔ２でも良い。
また、水晶片の一方の主面に設ける励振用電極の厚みをｔ１と表し、水晶片の他方の主面に設ける励振用電極の厚みをｔ２と表したとき、上記ｔ＝ｔ１＋ｔ２であるが、ｔ１＝ｔ２でも、ｔ１≠ｔ２でも良い。
【0011】
励振用電極の厚みｔｘは、実測による厚み、又は、実際の周波数と周波数定数（水晶片が例えばＡＴカットの水晶片の場合であれば、１６７０）とから周知の計算式で算出される厚み等である。
なお、水晶片の厚みＴや励振用電極の厚みｔｘを実測する場合、測定位置は水晶片内の１点でも多点でも良く、測定精度を考慮した任意の位置で良い。多点測定の場合は、多点の測定値の平均値を当該厚みとすることが好ましい。
なお、水晶片の厚みＴや励振用電極の厚みｔｘを実測する場合、測定位置は水晶片内の１点でも多点でも良く、測定精度を考慮した任意の位置で良い。多点測定の場合は、多点の測定値の平均値を当該厚みとすることが好ましい。
【0012】
また、この発明の水晶振動子において、前記したｔ／Ｔの代わりに、水晶片の質量に対する励振用電極の質量の比で表しても良い。すなわち、当該水晶片の励振用電極を設けた領域における水晶の質量をＭと表し、前記領域における前記表裏の励振用電極の質量をｍと表したとき、両者の比であるｍ／Ｍが、０．１９２～０．２１６と規定しても良い。その場合、より好ましくは、ｍ／Ｍが、０．１９９～０．２０９であることが良い。なお、励振用電極の質量を求める際、上記したｔ／Ｔの場合と同様に、励振用電極における下地金属の膜の質量は除外しても良いし、考慮してもどちらでも良い。
ｍ／Ｍが０．１９２～０．２１６の範囲であると、この水晶振動子に印加するドライブレベルを所定範囲で変化させた場合の当該水晶振動子での周波数変化量（すなわち、ＤＬＤ特性）を、±６ｐｐｍの範囲に抑制できる。ｍ／Ｍが０．１９９～０．２０９の範囲であると、この水晶振動子に印加するドライブレベルを所定範囲で変化させた場合の当該水晶振動子での周波数変化量（すなわち、ＤＬＤ特性）を、±４ｐｐｍの範囲に抑制できる。
ｍ／Ｍが０．１９２～０．２１６の範囲であると、この水晶振動子に印加するドライブレベルを所定範囲で変化させた場合の当該水晶振動子での周波数変化量（すなわち、ＤＬＤ特性）を、±６ｐｐｍの範囲に抑制できる。ｍ／Ｍが０．１９９～０．２０９の範囲であると、この水晶振動子に印加するドライブレベルを所定範囲で変化させた場合の当該水晶振動子での周波数変化量（すなわち、ＤＬＤ特性）を、±４ｐｐｍの範囲に抑制できる。
【0013】
上記の水晶振動子の発明を実施するに当たり、前記水晶片の大きさ及び平面形状の本発明への影響は、低い。励振用電極の下方に振動エネルギーを効果的に閉じ込め得る構造ができていると推定するからである。従って、本発明は、種々の大きさ、形状、辺比の水晶片に対して、適用できると推定する。
また、後述する現在までの実験結果でも、水晶片の大きさ及び平面形状の本発明への影響は、低いと推定できる。具体的には、平面形状が長方形状で、水晶のＸ軸に沿う方向を長辺とし、水晶のＺ′軸に沿う方向を短辺とするＡＴカットの水晶片であって、長辺寸法Ｌｘが０．８２６～０．８６９ｍｍの範囲、短辺寸法Ｗｘが０．５８７～０．６３５ｍｍの範囲の水晶片において、本発明の効果を確認できている。この場合、水晶振動子の容器の外形サイズでいって、１．２ｍｍ×１．０ｍｍの水晶振動子、いわゆる１２１０サイズの水晶振動子を実現できる。
さらに、これらより小さい、長辺寸法Ｌｘが０．６８０～０．７８５ｍｍ、短辺寸法Ｗｘが０．４６６～０．５２０ｍｍの水晶片においても、本発明の効果を確認できている。従って、少なくとも、このような範囲の水晶片では本発明の効果が得られる。この場合、水晶振動子の容器の外形サイズでいって、１．０ｍｍ×０．８ｍｍの水晶振動子、いわゆる１００８サイズの水晶振動子を実現できる。
また、実験で用いた上記した水晶片の、長辺寸法Ｌｘと短辺寸法Ｗｘとの比（すなわち辺比）Ｗｘ／Ｌｘを示すと、０．５９４～０．７６９であるので、少なくとも、このような範囲の辺比のＡＴカットの水晶片では、本発明の効果が得られる。
また、後述する現在までの実験結果でも、水晶片の大きさ及び平面形状の本発明への影響は、低いと推定できる。具体的には、平面形状が長方形状で、水晶のＸ軸に沿う方向を長辺とし、水晶のＺ′軸に沿う方向を短辺とするＡＴカットの水晶片であって、長辺寸法Ｌｘが０．８２６～０．８６９ｍｍの範囲、短辺寸法Ｗｘが０．５８７～０．６３５ｍｍの範囲の水晶片において、本発明の効果を確認できている。この場合、水晶振動子の容器の外形サイズでいって、１．２ｍｍ×１．０ｍｍの水晶振動子、いわゆる１２１０サイズの水晶振動子を実現できる。
さらに、これらより小さい、長辺寸法Ｌｘが０．６８０～０．７８５ｍｍ、短辺寸法Ｗｘが０．４６６～０．５２０ｍｍの水晶片においても、本発明の効果を確認できている。従って、少なくとも、このような範囲の水晶片では本発明の効果が得られる。この場合、水晶振動子の容器の外形サイズでいって、１．０ｍｍ×０．８ｍｍの水晶振動子、いわゆる１００８サイズの水晶振動子を実現できる。
また、実験で用いた上記した水晶片の、長辺寸法Ｌｘと短辺寸法Ｗｘとの比（すなわち辺比）Ｗｘ／Ｌｘを示すと、０．５９４～０．７６９であるので、少なくとも、このような範囲の辺比のＡＴカットの水晶片では、本発明の効果が得られる。
【0014】
また、上記の水晶振動子の発明を実施するに当たり、励振用電極の大きさ及び平面形状の、本発明への影響は、低い。なぜなら、励振用電極の下方に振動エネルギーを効果的に閉じ込め得る構造ができていると推定するからである。従って、本発明は、種々の大きさ及び形状の励振用電極に適用できると推定する。
また、後述する現在までの実験結果でも、励振用電極の大きさ及び平面形状の本発明への影響は、低いと推定できる。具体的には、励振用電極の平面形状が四角形状で、長辺寸法Ｌｅが０．４６～０．５４ｍｍの範囲、短辺寸法Ｗｅが０．２２～０．３０の範囲、さらに、励振用電極の長辺寸法Ｌｅが０．４１３～０．４５３の範囲、短辺寸法Ｗｅが０．２８８～０．３２８の範囲において、本発明の効果を確認できている。従って、少なくとも、このような大きさの励振用電極であれば、本発明の効果が得られる。
なお、水晶片と励振用電極との平面的な位置関係は、水晶片の中心と励振用電極の中心とが一致する場合でも、あるいは、水晶片の中心に対し励振用電極の中心が偏心している場合でも良い。
また、後述する現在までの実験結果でも、励振用電極の大きさ及び平面形状の本発明への影響は、低いと推定できる。具体的には、励振用電極の平面形状が四角形状で、長辺寸法Ｌｅが０．４６～０．５４ｍｍの範囲、短辺寸法Ｗｅが０．２２～０．３０の範囲、さらに、励振用電極の長辺寸法Ｌｅが０．４１３～０．４５３の範囲、短辺寸法Ｗｅが０．２８８～０．３２８の範囲において、本発明の効果を確認できている。従って、少なくとも、このような大きさの励振用電極であれば、本発明の効果が得られる。
なお、水晶片と励振用電極との平面的な位置関係は、水晶片の中心と励振用電極の中心とが一致する場合でも、あるいは、水晶片の中心に対し励振用電極の中心が偏心している場合でも良い。
【0015】
また、上記の水晶振動子の発明を実施するに当たり、発振周波数は、任意のものとできると考える。なぜなら、励振用電極の下方に振動エネルギーを効果的に閉じ込め得る構造ができているためと推定するからである。現在までの実験結果で述べれば、発振周波数が７６～８０ＭＨｚの範囲のもので、本発明の効果を確認できている。具体的には、発振周波数が７６．８ＭＨｚ、７９．９６ＭＨｚ、８０．００ＭＨｚの各水晶振動子について、本発明の効果を確認できている。なお、発振周波数が７６．８ＭＨｚ、７９．９６ＭＨｚ及び８０ＭＨｚの水晶振動子それぞれは、例えば第５世代移動通信システムの例えば携帯端末における基準信号源等として用いることができるため、有用である。
【0016】
また、この発明の水晶振動子中間体は、水晶片とこの水晶片の表裏の主面に設けた励振用電極とを具えた水晶振動片であって、上記したｔ／Ｔが、０．０２６～０．０３０か、又は、上記したｍ／Ｍが０．１９２～０．２１６である水晶振動片を、マトリクス状に多数有したウエハから成ることを特徴とする。
より好ましくは、上記したｔ／Ｔが、０．０２７～０．０２９か、又は、上記したｍ／Ｍが０．１９９～０．２０９である水晶振動片を、マトリクス状に多数有したウエハから成ることを特徴とする。
なお、水晶振動子中間体の発明を実施するに当たり、上記のｔ／Ｔ及び上記のｍ／Ｍの範囲に関して、以下のような考慮があっても良い。
水晶振動子を製造する際、一般には、励振用電極が形成された水晶片を容器に実装した後に、励振用電極をイオンミリングによって微量ずつ除去して、当該水晶振動子の周波数を所望の周波数に調整することを行う。従って、最終製品である水晶振動子と水晶振動子用中間体とでは、励振用電極の厚みは、上記の周波数調整量の分だけ、異なる。従って、イオンミリングによって周波数調整をする場合は、励振用電極の厚みは、水晶振動子用中間体の方が最終製品である水晶振動子に比べてわずかに厚くなることが多い。このため、水晶振動子用中間体の上記のｔ／Ｔ及びｍ／Ｍの範囲は、上記の周波数調整量の分だけシフトする場合があるので、この点を、水晶振動子用中間体では考慮するのが好ましい。シフト量は、ｔ／Ｔに関しては０．０００５程度であり、ｍ／Ｍに関しては０．００４程度である。
より好ましくは、上記したｔ／Ｔが、０．０２７～０．０２９か、又は、上記したｍ／Ｍが０．１９９～０．２０９である水晶振動片を、マトリクス状に多数有したウエハから成ることを特徴とする。
なお、水晶振動子中間体の発明を実施するに当たり、上記のｔ／Ｔ及び上記のｍ／Ｍの範囲に関して、以下のような考慮があっても良い。
水晶振動子を製造する際、一般には、励振用電極が形成された水晶片を容器に実装した後に、励振用電極をイオンミリングによって微量ずつ除去して、当該水晶振動子の周波数を所望の周波数に調整することを行う。従って、最終製品である水晶振動子と水晶振動子用中間体とでは、励振用電極の厚みは、上記の周波数調整量の分だけ、異なる。従って、イオンミリングによって周波数調整をする場合は、励振用電極の厚みは、水晶振動子用中間体の方が最終製品である水晶振動子に比べてわずかに厚くなることが多い。このため、水晶振動子用中間体の上記のｔ／Ｔ及びｍ／Ｍの範囲は、上記の周波数調整量の分だけシフトする場合があるので、この点を、水晶振動子用中間体では考慮するのが好ましい。シフト量は、ｔ／Ｔに関しては０．０００５程度であり、ｍ／Ｍに関しては０．００４程度である。
【0017】
また、この発明の水晶振動子の製造方法は、厚み滑りモードで振動する水晶片の厚みをＴと表し、この水晶片の表裏に設ける励振用電極の合計の厚みをｔと表したとき、ｔ／Ｔとドライブレベル特性との相関を求めるか、又は、前記水晶片の励振用電極を設けた領域における水晶の質量をＭと表し、前記領域における前記表裏の励振用電極の質量をｍと表したとき、両者の比であるｍ／Ｍとドライブレベル特性との相関を求める工程と、
前記求めた相関から、ドライブレベル特性が所望範囲となるｔの範囲又はｍの範囲を求める工程と、
前記求めた範囲ｔ又はｍとなるように励振用電極を、前記水晶片に形成する工程と、
を含むことを特徴とする。
前記求めた相関から、ドライブレベル特性が所望範囲となるｔの範囲又はｍの範囲を求める工程と、
前記求めた範囲ｔ又はｍとなるように励振用電極を、前記水晶片に形成する工程と、
を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【0018】
この発明の水晶振動子によれば、水晶片の厚みＴに対し励振用電極の厚みｔを適正範囲にしてある、又は、水晶片の質量Ｍに対し励振用電極の質量ｍを適正範囲にしてあるので、そうしない場合に比べ、ドライブレベル特性に優れる水晶振動子及び水晶振動子中間体を提供することが出来る。
また、この発明の水晶振動子の製造方法によれば、上記のｔ／Ｔ又はｍ／Ｍに着目して励振用電極の適正厚み又は適正質量を求め、この求めた適正厚み又は適正質量に対応する励振用電極を水晶片に形成するので、ドライブレベル特性に優れる水晶振動子を容易に製造できる。
また、この発明の水晶振動子の製造方法によれば、上記のｔ／Ｔ又はｍ／Ｍに着目して励振用電極の適正厚み又は適正質量を求め、この求めた適正厚み又は適正質量に対応する励振用電極を水晶片に形成するので、ドライブレベル特性に優れる水晶振動子を容易に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図4】図４（Ａ）は、第３の実施形態の水晶振動子に具わる水晶片２５の説明図、図４（Ｂ）は、第４の実施形態の水晶振動子に具わる水晶片２６の説明図、図４（Ｃ）は、第５の実施形態の水晶振動子に具わる水晶片２７の説明図、図４（Ｄ）は、第６の実施形態の水晶振動子に具わる水晶片２８の説明図である。
【図6】図６（Ａ）、（Ｂ）は、Ａｕ電極厚み／水晶片厚みと、ＤＬＤ特性における周波数変化率との関係を説明する図であり、（Ａ）図は第１の実施形態の水晶片２０に関するもの、（Ｂ）図は第２の実施形態の水晶片２４に関するものである。
【図7】図７（Ａ）、（Ｂ）は、Ａｕ電極質量／水晶片質量と、ＤＬＤ特性における周波数変化率との関係を説明する図であり、（Ａ）図は第１の実施形態の水晶片２０に関するもの、（Ｂ）図は第２の実施形態の水晶片２４に関するものである。
【図9】励振用電極の大きさを種々に変えた実験でのサンプルの条件（水準）を説明する図である。
【図12】水晶振動子の製造方法の発明の要部を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、図面を参照してこの発明の水晶振動子、水晶振動子中間体及び水晶振動子の製造方法の実施形態についてそれぞれ説明する。なお、説明に用いる各図はこれらの発明を理解できる程度に概略的に示してあるにすぎない。また、説明に用いる各図において、同様な構成成分については同一の番号を付して示し、その説明を省略する場合もある。また、以下の説明中で述べる形状、寸法、材質等はこの発明の範囲内の好適例に過ぎない。従って、本発明は以下の実施形態のみに限定されるものではない。
【0021】
１． 水晶振動子の実施形態
１－１．水晶振動子の第１の実施形態
（全体の概要）
図１（Ａ）及び（Ｂ）は、第１の実施形態の水晶振動子１０の説明図である。特に、図１（Ａ）は、水晶振動子１０の平面図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）中のＩ－Ｉ線に沿った断面図である。
第１の実施形態の水晶振動子１０は、厚み滑りモードで振動する水晶片２０と、水晶片２０の表裏に設けた励振用電極２１ａ、２１ｂと、励振用電極２１ａ、２１ｂを設けた水晶片２０を実装する容器３０と、を具えている。なお、図１（Ａ）中に示した座標軸Ｘ，Ｙ′、Ｚ′それぞれは、水晶の結晶軸を示す。また、以下、励振用電極２１ａ、２１ｂの一方を第１の励振用電極２１ａ、他方を第２の励振用電極２１ｂと称することもある。
水晶片２０は、この場合、平面形状が長方形状のＡＴカットの水晶片であって、長辺が水晶のＸ軸に平行で、短辺が水晶のＺ′軸に平行な水晶片である。ＡＴカットの水晶片自体の詳細は、例えば、文献：「水晶デバイスの解説と応用」。日本水晶デバイス工業会２００２年３月第４版第７頁等に記載されているので、ここではその説明を省略する。
１－１．水晶振動子の第１の実施形態
（全体の概要）
図１（Ａ）及び（Ｂ）は、第１の実施形態の水晶振動子１０の説明図である。特に、図１（Ａ）は、水晶振動子１０の平面図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）中のＩ－Ｉ線に沿った断面図である。
第１の実施形態の水晶振動子１０は、厚み滑りモードで振動する水晶片２０と、水晶片２０の表裏に設けた励振用電極２１ａ、２１ｂと、励振用電極２１ａ、２１ｂを設けた水晶片２０を実装する容器３０と、を具えている。なお、図１（Ａ）中に示した座標軸Ｘ，Ｙ′、Ｚ′それぞれは、水晶の結晶軸を示す。また、以下、励振用電極２１ａ、２１ｂの一方を第１の励振用電極２１ａ、他方を第２の励振用電極２１ｂと称することもある。
水晶片２０は、この場合、平面形状が長方形状のＡＴカットの水晶片であって、長辺が水晶のＸ軸に平行で、短辺が水晶のＺ′軸に平行な水晶片である。ＡＴカットの水晶片自体の詳細は、例えば、文献：「水晶デバイスの解説と応用」。日本水晶デバイス工業会２００２年３月第４版第７頁等に記載されているので、ここではその説明を省略する。
【0022】
水晶片２０は、第１の励振用電極２１ａ、第２の励振用電極２１ｂ各々から水晶片２０の一方の短辺に引き出された引出電極２３を、具えている。
容器３０は、水晶片２０を実装する凹部３０ａを有したセラミック製の容器である。容器３０は、凹部３０ａの底面の所定位置に接続パッド３１ａ、３１ｂを具えており、かつ、外部の底面に外部接続端子３３ａ、３３ｂを具えている。
水晶片２０は、引出電極２３の位置で、接続パッド３１ａ、３１ｂに、導電性接着剤４１によって、接続固定してある。接続パッド３１ａ、３１ｂは、図示しないビア配線及び又はキャスタレーションによって、外部接続端子３３ａ、３３ｂに接続してある。
容器３０の凹部３０ａ周囲の土手部の天面で、容器３０は、蓋部材４３によって封止してある。なお、図１（Ａ）では、蓋部材４３の図示を省略してある。
容器３０は、水晶片２０を実装する凹部３０ａを有したセラミック製の容器である。容器３０は、凹部３０ａの底面の所定位置に接続パッド３１ａ、３１ｂを具えており、かつ、外部の底面に外部接続端子３３ａ、３３ｂを具えている。
水晶片２０は、引出電極２３の位置で、接続パッド３１ａ、３１ｂに、導電性接着剤４１によって、接続固定してある。接続パッド３１ａ、３１ｂは、図示しないビア配線及び又はキャスタレーションによって、外部接続端子３３ａ、３３ｂに接続してある。
容器３０の凹部３０ａ周囲の土手部の天面で、容器３０は、蓋部材４３によって封止してある。なお、図１（Ａ）では、蓋部材４３の図示を省略してある。
【0023】
（特徴の説明）
次に、図２を参照して、本発明の特徴について説明する。図２は、図１に示した水晶片２０及び励振用電極２１ａ、２１ｂの部分を抽出して拡大して示した図である。そして、図２（Ａ）は水晶片及び励振用電極の平面図、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）中のＩ－Ｉ線に沿った断面図、図２（Ｃ）は、図２（Ａ）中のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。
第１の実施形態の水晶振動子１０に具わる水晶片２０は、平面視で長方形状のＡＴカットの水晶片２０であって、厚みがＴのものである。水晶片２０の厚みＴとは、本例のように水晶片が単純な平板である場合は、平板の厚みである。水晶片の一部が凸とされたメサ構造である場合は、メサ部の厚みである。
また、第１の実施形態における水晶片２０は、水晶のＸ軸と交差する側面２０ａ各々が、外側に凸の２つの面となっており（図２（Ｂ）参照）、かつ、水晶のＺ′軸に交差する面２０ｂ各々が、水晶片２０の主面に対し角度θを成す１つの面となっている。ここで、θは水晶片２０を製造する際のフッ酸系エッチャントによるエッチング時間で多少前後するが、８５～８９度の範囲である。従って、水晶片２０の他方の主面と面２０ｂとの成す角度は９５～９１度の範囲である。また、水晶片２０は、長辺の寸法がＬｘ、短辺の寸法がＷｘとなっている。長辺の長さ及び短辺の長さの具体例は、後述の実験の項にて詳述する。
水晶のＺ′軸に交差する面２０ｂ各々が、水晶片２０の主面に対し角度θを成す１つの面となっている場合、図３に示したような側面が２面の場合に比べ、図３（Ｃ）に示した側面２４ｂ２の製造バラツキに起因する寸法変動が無い分、水晶振動子の特性バラツキが少ないと考えられる。
次に、図２を参照して、本発明の特徴について説明する。図２は、図１に示した水晶片２０及び励振用電極２１ａ、２１ｂの部分を抽出して拡大して示した図である。そして、図２（Ａ）は水晶片及び励振用電極の平面図、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）中のＩ－Ｉ線に沿った断面図、図２（Ｃ）は、図２（Ａ）中のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。
第１の実施形態の水晶振動子１０に具わる水晶片２０は、平面視で長方形状のＡＴカットの水晶片２０であって、厚みがＴのものである。水晶片２０の厚みＴとは、本例のように水晶片が単純な平板である場合は、平板の厚みである。水晶片の一部が凸とされたメサ構造である場合は、メサ部の厚みである。
また、第１の実施形態における水晶片２０は、水晶のＸ軸と交差する側面２０ａ各々が、外側に凸の２つの面となっており（図２（Ｂ）参照）、かつ、水晶のＺ′軸に交差する面２０ｂ各々が、水晶片２０の主面に対し角度θを成す１つの面となっている。ここで、θは水晶片２０を製造する際のフッ酸系エッチャントによるエッチング時間で多少前後するが、８５～８９度の範囲である。従って、水晶片２０の他方の主面と面２０ｂとの成す角度は９５～９１度の範囲である。また、水晶片２０は、長辺の寸法がＬｘ、短辺の寸法がＷｘとなっている。長辺の長さ及び短辺の長さの具体例は、後述の実験の項にて詳述する。
水晶のＺ′軸に交差する面２０ｂ各々が、水晶片２０の主面に対し角度θを成す１つの面となっている場合、図３に示したような側面が２面の場合に比べ、図３（Ｃ）に示した側面２４ｂ２の製造バラツキに起因する寸法変動が無い分、水晶振動子の特性バラツキが少ないと考えられる。
【0024】
また、第１の励振用電極２１ａ及び第２の励振用電極２１ｂ各々は、平面形状が長方形状で、その長辺は水晶片２０の長辺に平行で、短辺は水晶片２０の短辺に平行なものとなっている。第１の励振用電極２１ａ及び第２の励振用電極２１ｂ各々の長辺寸法Ｌｅ及び短辺寸法Ｗｅは、両電極において同じとしてある。第１の励振用電極２１ａ及び第２の励振用電極２１ｂは、水晶片２０を挟んで、対向するよう配置してある。
また、第１の励振用電極２１ａ及び第２の励振用電極２１ｂの平面的な中心Ｏｅが、水晶片２０の平面的な中心Ｏｘに対し、ΔＬだけ、水晶片２０の引出電極２３とは反対側、すなわち水晶片２０の先端に偏心している。
また、第１の励振用電極２１ａは、厚みがｔ１となっており、第２の励振用電極２１ｂは、厚みがｔ２となっている。従って、励振用電極の厚みの合計値ｔは、ｔ＝ｔ１＋ｔ２である。ただし、厚みｔ１と厚みｔ２とは、同じの場合でも、異なる場合であっても良い。
そして、第１の実施形態の水晶振動子１０に具わる水晶片２０では、水晶片２０の厚みＴと、第１の励振用電極２１ａ及び第２の励振用電極２１ｂの厚みの合計値ｔとの比ｔ／Ｔが、０．０２６～０．０３０の範囲の値にしてある。
また、第１の励振用電極２１ａ及び第２の励振用電極２１ｂの平面的な中心Ｏｅが、水晶片２０の平面的な中心Ｏｘに対し、ΔＬだけ、水晶片２０の引出電極２３とは反対側、すなわち水晶片２０の先端に偏心している。
また、第１の励振用電極２１ａは、厚みがｔ１となっており、第２の励振用電極２１ｂは、厚みがｔ２となっている。従って、励振用電極の厚みの合計値ｔは、ｔ＝ｔ１＋ｔ２である。ただし、厚みｔ１と厚みｔ２とは、同じの場合でも、異なる場合であっても良い。
そして、第１の実施形態の水晶振動子１０に具わる水晶片２０では、水晶片２０の厚みＴと、第１の励振用電極２１ａ及び第２の励振用電極２１ｂの厚みの合計値ｔとの比ｔ／Ｔが、０．０２６～０．０３０の範囲の値にしてある。
【0025】
又は、この水晶振動子の発明は、別の観点での主張として、水晶片２０の励振用電極２１ａ、２１ｂを設けた領域における水晶の質量をＭと表し、励振用電極２１ａ、２１ｂを設けた領域におけるこれら励振用電極２１ａ、２１ｂの質量をｍと表したとき、両者の比であるｍ／Ｍが、０．１９２～０．２１６の範囲の値であっても良い。これらｔ／Ｔ、ｍ／Ｍの数値範囲の意義については、後述する「実験及び考察」の項にて詳述する。
【0026】
１－２．水晶振動子の第２の実施形態
図３（Ａ）～（Ｃ）は、第２の実施形態の水晶振動子の特に水晶片２４に着目した説明図である。そして、図３（Ａ）は水晶片及び励振用電極の平面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）中のＩ－Ｉ線に沿った断面図、図３（Ｃ）は、図３（Ａ）中のＩ－Ｉ線に沿った断面図、図３（Ｃ）は、図３（Ａ）中のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。
第２の実施形態の水晶振動子に具わる水晶片２４の、第１の実施形態の水晶振動子に具わる水晶片２０との相違点は、水晶のＺ′軸と交差する側面２４ｃの構造である。すなわち、第１の実施形態で説明した水晶片２０では、側面２０ｂ（図２（Ｃ）参照）は、主面に対し角度θを成す１つの面で構成していたのに対し、第２の実施形態の水晶片２４の場合は、側面２４ｂ（図３（Ｃ））は、第１の面２４ｂ１と第２の面２４ｂ２との、２つの面で構成してある。第１の面２４ｂ１は、水晶片２４の一方の主面に対し角度θ１の内角をもって交わり、第２の面２４ｂ２は水晶片２４の他方の主面に対し角度θ２の内角をもって交わる面である。ここで、θ１は９０～９４°、好ましくは９０から９２°２９′であり、θ２はおおよそ１４７°である。なお、第２の面２４ｂ２は、水晶の結晶面であるｍ面であっても良い。また、水晶片２４の、水晶のＸ軸と交差する側面２４ａは、第１の実施の形態での水晶片２０の側面２０ａと同様に２つの面で構成してある。
図３（Ａ）～（Ｃ）は、第２の実施形態の水晶振動子の特に水晶片２４に着目した説明図である。そして、図３（Ａ）は水晶片及び励振用電極の平面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）中のＩ－Ｉ線に沿った断面図、図３（Ｃ）は、図３（Ａ）中のＩ－Ｉ線に沿った断面図、図３（Ｃ）は、図３（Ａ）中のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。
第２の実施形態の水晶振動子に具わる水晶片２４の、第１の実施形態の水晶振動子に具わる水晶片２０との相違点は、水晶のＺ′軸と交差する側面２４ｃの構造である。すなわち、第１の実施形態で説明した水晶片２０では、側面２０ｂ（図２（Ｃ）参照）は、主面に対し角度θを成す１つの面で構成していたのに対し、第２の実施形態の水晶片２４の場合は、側面２４ｂ（図３（Ｃ））は、第１の面２４ｂ１と第２の面２４ｂ２との、２つの面で構成してある。第１の面２４ｂ１は、水晶片２４の一方の主面に対し角度θ１の内角をもって交わり、第２の面２４ｂ２は水晶片２４の他方の主面に対し角度θ２の内角をもって交わる面である。ここで、θ１は９０～９４°、好ましくは９０から９２°２９′であり、θ２はおおよそ１４７°である。なお、第２の面２４ｂ２は、水晶の結晶面であるｍ面であっても良い。また、水晶片２４の、水晶のＸ軸と交差する側面２４ａは、第１の実施の形態での水晶片２０の側面２０ａと同様に２つの面で構成してある。
【0027】
１－３．水晶振動子の第３の実施形態
図４（Ａ）は、第３の実施形態の水晶片２５の説明図であり、水晶片２５を、図２（Ａ）のＩＩ－ＩＩ線と同様な線に沿って切った断面図である。
第３の実施形態の水晶片２５の上記の各実施形態と相違する点は、水晶のＺ′軸と交差する側面２５ａが、水晶片２５の主面と直交する１つの面で構成してある点である。
図４（Ａ）は、第３の実施形態の水晶片２５の説明図であり、水晶片２５を、図２（Ａ）のＩＩ－ＩＩ線と同様な線に沿って切った断面図である。
第３の実施形態の水晶片２５の上記の各実施形態と相違する点は、水晶のＺ′軸と交差する側面２５ａが、水晶片２５の主面と直交する１つの面で構成してある点である。
【0028】
１－４．水晶振動子の第４の実施形態
図４（Ｂ）は、第４の実施形態の水晶片２６の説明図であって、水晶片２６を、図２（Ａ）のＩ－Ｉ線と同様な線に沿って切った断面に相当する断面図である。
第４の実施形態の水晶片２６の上記の各実施形態と相違する点は、水晶のＸ軸と交差する側面２６ａが、水晶片２５の主面と直交する１つの面で構成してある点である。
図４（Ｂ）は、第４の実施形態の水晶片２６の説明図であって、水晶片２６を、図２（Ａ）のＩ－Ｉ線と同様な線に沿って切った断面に相当する断面図である。
第４の実施形態の水晶片２６の上記の各実施形態と相違する点は、水晶のＸ軸と交差する側面２６ａが、水晶片２５の主面と直交する１つの面で構成してある点である。
【0029】
１－５．水晶振動子の第５の実施形態、第６の実施形態
図４（Ｃ）は、第５の実施形態の水晶片２７の説明図であり、水晶片２７を、図２（Ａ）のＩＩ－ＩＩ線と同様な線に沿って切った断面図である。
図４（Ｄ）は、第６の実施形態の水晶片２８の説明図であり、水晶片２８を図２（Ａ）のＩ－Ｉ線と同様な線に沿って切った断面図である。
第５の実施形態の水晶片２７及び第６の実施形態の水晶片２８それぞれの、上記の各実施形態と相違する点は、水晶片２７及び水晶片２８各々が、水晶のＸ軸方向に沿った一端に、水晶のＹ′方向に突出した凸部２７ｘ、２８ｘを具えた点である。この凸部２７ｘ、２８ｘは、水晶片２７，２８を容器３０（図１参照）に固定するための固定部として使用する。凸部２７ｘ、２８Ｘが在ると、無い場合に比べ、水晶片への容器側からの影響を低減できるので、その分、水晶振動子の特性改善が図れる。なお、第５の実施形態及び第６の実施形態各々では、水晶片２７，２８それぞれの長辺寸法Ｌｘは、凸部２７ｘ、２８ｘを設けた部分を含む寸法としてある。凸部２７ｘ、２８ｘの水晶のＸ軸に沿う寸法は、例えば０．１～０．２ｍｍの範囲の設計に応じた寸法である。
なお、第５の実施形態の水晶片２７は、水晶片２７の水晶のＸ軸に交差する側面（すなわち水晶片２７の先端）が、２つの面で構成してある例である。第６の実施形態の水晶片２８は、水晶片２７の水晶のＸ軸に交差する側面（すなわち水晶片２８の先端）が、水晶片２８の主面と直交する１つの面で構成してある例である。凸部２７ｘ、２８ｘを有した水晶片において、水晶片の側面形状は、図４（Ｃ），（Ｄ）の構造に限られず、他の構造であっても良い。
図４（Ｃ）は、第５の実施形態の水晶片２７の説明図であり、水晶片２７を、図２（Ａ）のＩＩ－ＩＩ線と同様な線に沿って切った断面図である。
図４（Ｄ）は、第６の実施形態の水晶片２８の説明図であり、水晶片２８を図２（Ａ）のＩ－Ｉ線と同様な線に沿って切った断面図である。
第５の実施形態の水晶片２７及び第６の実施形態の水晶片２８それぞれの、上記の各実施形態と相違する点は、水晶片２７及び水晶片２８各々が、水晶のＸ軸方向に沿った一端に、水晶のＹ′方向に突出した凸部２７ｘ、２８ｘを具えた点である。この凸部２７ｘ、２８ｘは、水晶片２７，２８を容器３０（図１参照）に固定するための固定部として使用する。凸部２７ｘ、２８Ｘが在ると、無い場合に比べ、水晶片への容器側からの影響を低減できるので、その分、水晶振動子の特性改善が図れる。なお、第５の実施形態及び第６の実施形態各々では、水晶片２７，２８それぞれの長辺寸法Ｌｘは、凸部２７ｘ、２８ｘを設けた部分を含む寸法としてある。凸部２７ｘ、２８ｘの水晶のＸ軸に沿う寸法は、例えば０．１～０．２ｍｍの範囲の設計に応じた寸法である。
なお、第５の実施形態の水晶片２７は、水晶片２７の水晶のＸ軸に交差する側面（すなわち水晶片２７の先端）が、２つの面で構成してある例である。第６の実施形態の水晶片２８は、水晶片２７の水晶のＸ軸に交差する側面（すなわち水晶片２８の先端）が、水晶片２８の主面と直交する１つの面で構成してある例である。凸部２７ｘ、２８ｘを有した水晶片において、水晶片の側面形状は、図４（Ｃ），（Ｄ）の構造に限られず、他の構造であっても良い。
【0030】
２． 水晶振動子中間体の実施形態
次に、上記の水晶振動子を製造するために使用する水晶振動子中間体の実施形態について説明する。図５（Ａ）及び（Ｂ）は、実施形態の水晶振動子中間体５０の説明図である。特に図５（Ａ）は、水晶振動子中間体５０の全体を見た平面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）中のＲ部分を拡大して示した平面図である。
この水晶振動子中間体５０は、水晶片２０（水晶片２４～２８等でももちろん良い）と、励振用電極２１ａ、２１ｂとを具えた水晶振動片５１であって、上記したｔ／Ｔ、又は、ｍ／Ｍが上記した所定範囲となっている水晶振動片５１を、マトリクス状に多数有したウエハから成るものである。ここで、各水晶振動片５１は、水晶振動子中間体５０が有する桟５０ａに、ブリッジ５０ｂよって接続してある。水晶振動子中間体５０では、ブリッジ５０ｂの位置で、各水晶振動片５１を桟５０ａから分離して個片化できる。個片化した各水晶振動片５１は、図１に示したように、容器３０に実装することで、所望の水晶振動子を製造することができる。
次に、上記の水晶振動子を製造するために使用する水晶振動子中間体の実施形態について説明する。図５（Ａ）及び（Ｂ）は、実施形態の水晶振動子中間体５０の説明図である。特に図５（Ａ）は、水晶振動子中間体５０の全体を見た平面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）中のＲ部分を拡大して示した平面図である。
この水晶振動子中間体５０は、水晶片２０（水晶片２４～２８等でももちろん良い）と、励振用電極２１ａ、２１ｂとを具えた水晶振動片５１であって、上記したｔ／Ｔ、又は、ｍ／Ｍが上記した所定範囲となっている水晶振動片５１を、マトリクス状に多数有したウエハから成るものである。ここで、各水晶振動片５１は、水晶振動子中間体５０が有する桟５０ａに、ブリッジ５０ｂよって接続してある。水晶振動子中間体５０では、ブリッジ５０ｂの位置で、各水晶振動片５１を桟５０ａから分離して個片化できる。個片化した各水晶振動片５１は、図１に示したように、容器３０に実装することで、所望の水晶振動子を製造することができる。
【0031】
３． 実験及び考察（ｔ／Ｔやｍ／Ｍの意義、水晶片や励振用電極の大きさについて）
先ず、本発明で主張しているｔ／Ｔやｍ／Ｍの意義について、実験結果によって、説明する。
３－１．ｔ／Ｔについての第１の実験
上記した水晶片２０であって、長辺寸法Ｌｘ（図２（Ａ）参照）を０．８２６～０．８６９ｍｍの範囲、短辺寸法Ｗｘ（図２（Ａ）参照）を０．５８７～０．６３５ｍｍの範囲で、種々の長辺寸法及び短辺寸法とした複数種類の水晶片（具体的には図８を用いて後述）、を、用意した。ただし、これら水晶片２０の表裏に形成する励振用電極２１ａ，２１ｂは、長辺寸法Ｌｅ（図２（Ａ）参照）が０．４９６ｍｍ、短辺寸法Ｗｅ（図２（Ａ）参照）が０．２５ｍｍのものとした。しかも、水晶片２０に励振用電極を形成する際に、励振用電極の厚みｔと水晶片の厚みＴとの比ｔ／Ｔが、０．０２５３であるグループ、ｔ／Ｔが、０．０２７９であるグループ、ｔ／Ｔが、０．０２９４であるグループの、３つのグループとなるよう、励振用電極を、水晶片上に形成した。このように形成した複数種類の水晶片を用いて、図１を用いて説明した構造の水晶振動子１０を作製した。
なお、励振用電極は、下地金属膜がクロム膜、この下地金属膜上の主たる金属膜がＡｕ膜で構成した、積層構造のものである。従って、この場合の励振用電極の厚みｔは、水晶片２０の表裏に設けたＡｕ膜の合計の厚みである。また、水晶振動子１０の発振周波数は７６．８ＭＨｚである。なお、ここで用いた水晶片は、水晶振動子の容器の外形サイズが１．２ｍｍ×１．０ｍｍのもの、すなわち１２１０サイズの容器に実装できる大きさの水晶片である。
先ず、本発明で主張しているｔ／Ｔやｍ／Ｍの意義について、実験結果によって、説明する。
３－１．ｔ／Ｔについての第１の実験
上記した水晶片２０であって、長辺寸法Ｌｘ（図２（Ａ）参照）を０．８２６～０．８６９ｍｍの範囲、短辺寸法Ｗｘ（図２（Ａ）参照）を０．５８７～０．６３５ｍｍの範囲で、種々の長辺寸法及び短辺寸法とした複数種類の水晶片（具体的には図８を用いて後述）、を、用意した。ただし、これら水晶片２０の表裏に形成する励振用電極２１ａ，２１ｂは、長辺寸法Ｌｅ（図２（Ａ）参照）が０．４９６ｍｍ、短辺寸法Ｗｅ（図２（Ａ）参照）が０．２５ｍｍのものとした。しかも、水晶片２０に励振用電極を形成する際に、励振用電極の厚みｔと水晶片の厚みＴとの比ｔ／Ｔが、０．０２５３であるグループ、ｔ／Ｔが、０．０２７９であるグループ、ｔ／Ｔが、０．０２９４であるグループの、３つのグループとなるよう、励振用電極を、水晶片上に形成した。このように形成した複数種類の水晶片を用いて、図１を用いて説明した構造の水晶振動子１０を作製した。
なお、励振用電極は、下地金属膜がクロム膜、この下地金属膜上の主たる金属膜がＡｕ膜で構成した、積層構造のものである。従って、この場合の励振用電極の厚みｔは、水晶片２０の表裏に設けたＡｕ膜の合計の厚みである。また、水晶振動子１０の発振周波数は７６．８ＭＨｚである。なお、ここで用いた水晶片は、水晶振動子の容器の外形サイズが１．２ｍｍ×１．０ｍｍのもの、すなわち１２１０サイズの容器に実装できる大きさの水晶片である。
【0032】
次に、これら複数種類の水晶振動子それぞれを、水晶振動子に印加する電力を１０μＷ→３０μＷ→１００μＷ→２００μＷ→３００μＷと変えて、発振させる。そして、印加電力が３００μＷのときの発振周波数ｆ３から印加電力が１０μＷのときの発振周波数ｆ１を引いた値を、この水晶振動子の公称周波数Ｆ０（この実験では７６．８ＭＨｚ）で除して求まる周波数変化率ΔＦ（単位：ｐｐｍ）＝（ｆ３－ｆ１）／Ｆ０を、求める。
そして、上記の水準の水晶振動子各々の、ΔＦと、ｔ／Ｔとの関係をプロットする。図６（Ａ）は、このプロット図であり、横軸にＡｕ電極厚み／水晶片厚み（すなわちｔ／Ｔ）をとり、縦軸にｄＦをとって、両者の関係を示したものである。図６（Ａ）中の黒四角■がｔ／Ｔが０．０２５３のグループ、黒三角▲がｔ／Ｔが０．０２７９のグループ、黒丸●がｔ／Ｔが０．０２９４のグループである。しかも、図６（Ａ）には、上記３グループのデータを基に、最小二乗近似法によって近似した、近似曲線も示してある。
ここで、ΔＦが±６ｐｐｍであると産業上利用性のある水晶振動子といえ、また、ΔＦが±４ｐｐｍであると産業上でさらに利用性のある水晶振動子といえる。そこで、上記求めた近似曲線から、ΔＦが±６ｐｐｍを満足できるｔ／Ｔを算出すると、ｔ／Ｔは０．０２６～０．０３０であることが分かった。また、近似曲線から、ΔＦが±４ｐｐｍを満足できるｔ／Ｔを算出すると、ｔ／Ｔは０．０２７～０．０２９であることが分かった。従って、ｔ／Ｔは、０．０２６～０．０３０が良く、より好ましくは、ｔ／Ｔは０．０２７～０．０２９が良い。
そして、上記の水準の水晶振動子各々の、ΔＦと、ｔ／Ｔとの関係をプロットする。図６（Ａ）は、このプロット図であり、横軸にＡｕ電極厚み／水晶片厚み（すなわちｔ／Ｔ）をとり、縦軸にｄＦをとって、両者の関係を示したものである。図６（Ａ）中の黒四角■がｔ／Ｔが０．０２５３のグループ、黒三角▲がｔ／Ｔが０．０２７９のグループ、黒丸●がｔ／Ｔが０．０２９４のグループである。しかも、図６（Ａ）には、上記３グループのデータを基に、最小二乗近似法によって近似した、近似曲線も示してある。
ここで、ΔＦが±６ｐｐｍであると産業上利用性のある水晶振動子といえ、また、ΔＦが±４ｐｐｍであると産業上でさらに利用性のある水晶振動子といえる。そこで、上記求めた近似曲線から、ΔＦが±６ｐｐｍを満足できるｔ／Ｔを算出すると、ｔ／Ｔは０．０２６～０．０３０であることが分かった。また、近似曲線から、ΔＦが±４ｐｐｍを満足できるｔ／Ｔを算出すると、ｔ／Ｔは０．０２７～０．０２９であることが分かった。従って、ｔ／Ｔは、０．０２６～０．０３０が良く、より好ましくは、ｔ／Ｔは０．０２７～０．０２９が良い。
【0033】
また、上記の第１の実験に対する追加の実験として、Ａｕ電極の厚みを第１の実験の場合より薄くした実験、具体的には、Ａｕ電極厚み／水晶片厚みが、０．００９２の場合、０．０１５３の場合、及び、０．０２０６の場合各々の水準で、水晶振動子を試作し、それら水晶振動子について第１の実験と同様にドライブレベル特性を測定した。なお、Ａｕ電極厚み／水晶片厚みを、０．００９２、０．０１５３、及び、０．０２０６とした理由は、発振周波数が７６ＭＨｚ付近よりも低い周波数帯、具体的には、３８ＭＨｚ帯程度の周波数帯の水晶振動子では、Ａｕ電極厚み／水晶片厚みが０．００９２、０．０１５３、及び、０．０２０６等の設計が用いられることが多いため、このような低周波数帯で電極設計でのＤＬＤ特性を確認することで、本発明の意義を確認するためである。
図１３（Ａ）は、この追加の実験のＤＬＤ特性データを、図、６（Ａ）に示した第１の実験結果のＤＬＤ特性データと併せて示した特性図である。横軸はＡｕ電極厚み／水晶片厚みであり、縦軸は上記した周波数変化率である。
図１３（Ａ）から、Ａｕ電極厚み／水晶片厚みが０．００９２、０．０１５３、及び、０．０２０６程度と、Ａｕ電極厚みが第１の実験の場合に比べ薄い場合、周波数変化率はプラス側の領域すなわち０～２０ｐｐｍの領域で変位することが分かる。然も、Ａｕ電極厚み／水晶片厚みが、０．００９２、０．０１５３、０．０２０６と大きくなるにしたがい、周波数変化率が大きくなることが分かる。
また、第１の実験と今回の追加の実験とに関し、水晶振動子の重要な特性の１つであるクリスタルインピダンス（ＣＩ）についても、検討した。図１３（Ｂ）はその検討結果をまとめた特性図であり、Ａｕ電極厚み／水晶片厚みとＣＩとの関係を示した図である。横軸はＡｕ電極厚み／水晶片厚みであり、縦軸はＣＩである。
図１３（Ｂ）から、Ａｕ電極厚み／水晶片厚みが、０．００９２、０．０１５３、０．０２０６の各水準の水晶振動子のＣＩは、２０～５０Ωの領域に分布し、然も、Ａｕ電極厚み／水晶片厚みが、０．００９２、０．０１５３、０．０２０６においては、０．００９２の水準の水晶振動子のＣＩが最も悪いことが分かる。これに対し、本発明の範囲を含むＡｕ電極厚み／水晶片厚みが、０．１８４０、０．２０３０、０．２１４３の各水準の水晶振動子のＣＩは、２０数Ω以下であり、特に本発明の範囲のものは、ほぼ２０Ω以下であることが分かる。
上記した追加の実験結果及びＣＩの評価結果各々からしても、ｔ／Ｔは、０．０２６～０．０３０が良く、より好ましくは、ｔ／Ｔは０．０２７～０．０２９が良いことが分かる。
図１３（Ａ）は、この追加の実験のＤＬＤ特性データを、図、６（Ａ）に示した第１の実験結果のＤＬＤ特性データと併せて示した特性図である。横軸はＡｕ電極厚み／水晶片厚みであり、縦軸は上記した周波数変化率である。
図１３（Ａ）から、Ａｕ電極厚み／水晶片厚みが０．００９２、０．０１５３、及び、０．０２０６程度と、Ａｕ電極厚みが第１の実験の場合に比べ薄い場合、周波数変化率はプラス側の領域すなわち０～２０ｐｐｍの領域で変位することが分かる。然も、Ａｕ電極厚み／水晶片厚みが、０．００９２、０．０１５３、０．０２０６と大きくなるにしたがい、周波数変化率が大きくなることが分かる。
また、第１の実験と今回の追加の実験とに関し、水晶振動子の重要な特性の１つであるクリスタルインピダンス（ＣＩ）についても、検討した。図１３（Ｂ）はその検討結果をまとめた特性図であり、Ａｕ電極厚み／水晶片厚みとＣＩとの関係を示した図である。横軸はＡｕ電極厚み／水晶片厚みであり、縦軸はＣＩである。
図１３（Ｂ）から、Ａｕ電極厚み／水晶片厚みが、０．００９２、０．０１５３、０．０２０６の各水準の水晶振動子のＣＩは、２０～５０Ωの領域に分布し、然も、Ａｕ電極厚み／水晶片厚みが、０．００９２、０．０１５３、０．０２０６においては、０．００９２の水準の水晶振動子のＣＩが最も悪いことが分かる。これに対し、本発明の範囲を含むＡｕ電極厚み／水晶片厚みが、０．１８４０、０．２０３０、０．２１４３の各水準の水晶振動子のＣＩは、２０数Ω以下であり、特に本発明の範囲のものは、ほぼ２０Ω以下であることが分かる。
上記した追加の実験結果及びＣＩの評価結果各々からしても、ｔ／Ｔは、０．０２６～０．０３０が良く、より好ましくは、ｔ／Ｔは０．０２７～０．０２９が良いことが分かる。
【0034】
３－２．ｔ／Ｔについての第２の実験
上記の第１の実験では水晶片として第１の実施形態の水晶片２０を用いていたのに対し、第２の実験では第２の実施形態の水晶片２４を用いた。それ以外は、上記の第１の実験と同様にして複数水準の水晶振動子を作製し、それら水晶振動子の上記ΔＦをそれぞれ求め、ΔＦとｔ／Ｔとの関係をプロットした。図６（Ｂ）は、このプロット図である。
そして、第１の実験と同様に近似式を求めて、ΔＦとｔ／Ｔとの関係を求め、さらに、ΔＦが±６ｐｐｍを満足できるｔ／Ｔと、ΔＦが±４ｐｐｍを満足できるｔ／Ｔをそれぞれ求めた。
その結果、水晶片２４を用いた場合も、ΔＦが±６ｐｐｍを満足できるｔ／Ｔは０．０２６～０．０３０であり、ΔＦが±４ｐｐｍを満足できるｔ／Ｔは０．０２７～０．０２９であることが分かった。
第１の実験結果及び第２の実験結果から、水晶片のＺ′軸に交差する側面の構造が変わっても、好ましいｔ／Ｔの範囲は変わらないと言える。
また、水晶片２４を用い、上記の第１の実験に対する追加の実験と同様に、Ａｕ電極厚み／水晶片厚みが、０．００９２の場合、０．０１５３の場合、及び、０．０２０６の場合各々の水準で水晶振動子を試作し、それら水晶振動子についてドライブレベル特性を測定した。また、ＣＩの評価も実施した。その結果、水晶片２４を用いた場合も、上記の図１３（Ａ）及び（Ｂ）を用いて説明したと同様な結果が得られた。すなわち、水晶片のＺ′軸に交差する側面の構造が変わっても、上記の図１３（Ａ）及び（Ｂ）を用いて説明したと同様な結果が得られることが分かった。
上記の第１の実験では水晶片として第１の実施形態の水晶片２０を用いていたのに対し、第２の実験では第２の実施形態の水晶片２４を用いた。それ以外は、上記の第１の実験と同様にして複数水準の水晶振動子を作製し、それら水晶振動子の上記ΔＦをそれぞれ求め、ΔＦとｔ／Ｔとの関係をプロットした。図６（Ｂ）は、このプロット図である。
そして、第１の実験と同様に近似式を求めて、ΔＦとｔ／Ｔとの関係を求め、さらに、ΔＦが±６ｐｐｍを満足できるｔ／Ｔと、ΔＦが±４ｐｐｍを満足できるｔ／Ｔをそれぞれ求めた。
その結果、水晶片２４を用いた場合も、ΔＦが±６ｐｐｍを満足できるｔ／Ｔは０．０２６～０．０３０であり、ΔＦが±４ｐｐｍを満足できるｔ／Ｔは０．０２７～０．０２９であることが分かった。
第１の実験結果及び第２の実験結果から、水晶片のＺ′軸に交差する側面の構造が変わっても、好ましいｔ／Ｔの範囲は変わらないと言える。
また、水晶片２４を用い、上記の第１の実験に対する追加の実験と同様に、Ａｕ電極厚み／水晶片厚みが、０．００９２の場合、０．０１５３の場合、及び、０．０２０６の場合各々の水準で水晶振動子を試作し、それら水晶振動子についてドライブレベル特性を測定した。また、ＣＩの評価も実施した。その結果、水晶片２４を用いた場合も、上記の図１３（Ａ）及び（Ｂ）を用いて説明したと同様な結果が得られた。すなわち、水晶片のＺ′軸に交差する側面の構造が変わっても、上記の図１３（Ａ）及び（Ｂ）を用いて説明したと同様な結果が得られることが分かった。
【0035】
３－３．第３の実験（別の観点であるｍ／Ｍからの考察）
上記した実験１、実験２では、ｔ／Ｔについて考察したが、水晶片の質量に対する励振用電極の質量をパラメータとしてドライブレベル特性の良好な範囲を考察したところ、以下のような結果になった。具体的には、第１の実験で作製した水晶振動子及び第２の実験で作製した水晶振動子について、水晶片の励振用電極を設けた領域における水晶の質量をＭと表し、前記領域における前記表裏の励振用電極の質量をｍと表したとき、両者の比であるｍ／Ｍと、ΔＦとの関係を検討した。なお、励振電極の質量ｍとは、この場合は、Ａｕ電極の質量である。
図７（Ａ）は、水晶片２０を用いた場合のΔＦとｍ／Ｍとの関係をプロットした図であり、図７（Ｂ）は、水晶片２４を用いた場合のΔＦとｍ／Ｍとの関係をプロットした図である。
このプロット図を基に、ｍ／ＭとΔＦとの近似式をそれぞれ求め、かつ、ΔＦが±６ｐｐｍを満足できるｍ／Ｍと、ΔＦが±４ｐｐｍを満足できるｍ／Ｍをそれぞれ求めた。
その結果、水晶片２０を用いた場合、水晶片２４を用いた場合いずれも、ΔＦが±６ｐｐｍを満足できるｍ／Ｍは０．１９２～０．２１６であり、ΔＦが±４ｐｐｍを満足できるｍ／Ｍは０．１９９～０．２０９であることが分かった。
また、水晶片２０及び水晶片２４各々も用いた上記した追加の実験結果について、ｔ／Ｔの代わりに、ｍ／Ｍに着目して、ｍ／ＭとΔＦとの関係、ｍ／ＭとＣＩとの関係についてそれぞれ検討した。すなわち、ｍ／Ｍが、０．００６６７、０．１１１８及び０．１５０１と、小さい水準について、ＤＬＤ特性とＣＩとについて検討した。図１４（Ａ）及び（Ｂ）はそれら検討結果を図１３（Ａ）及び（Ｂ）と同様にまとめて示したものである。
図１４（Ａ）及び（Ｂ）から、ｍ／Ｍが、０．００６６７、０．１１１８及び０．１５０１と小さい水準では、ＣＩが大きくなることが分かる。
従って、水晶片２０を用いた場合、水晶片２４を用いた場合であって、ｍ／Ｍ着目した場合も、ΔＦが±６ｐｐｍを満足できるｍ／Ｍは０．１９２～０．２１６であり、ΔＦが±４ｐｐｍを満足できるｍ／Ｍは０．１９９～０．２０９であることが分かる。
上記した実験１、実験２では、ｔ／Ｔについて考察したが、水晶片の質量に対する励振用電極の質量をパラメータとしてドライブレベル特性の良好な範囲を考察したところ、以下のような結果になった。具体的には、第１の実験で作製した水晶振動子及び第２の実験で作製した水晶振動子について、水晶片の励振用電極を設けた領域における水晶の質量をＭと表し、前記領域における前記表裏の励振用電極の質量をｍと表したとき、両者の比であるｍ／Ｍと、ΔＦとの関係を検討した。なお、励振電極の質量ｍとは、この場合は、Ａｕ電極の質量である。
図７（Ａ）は、水晶片２０を用いた場合のΔＦとｍ／Ｍとの関係をプロットした図であり、図７（Ｂ）は、水晶片２４を用いた場合のΔＦとｍ／Ｍとの関係をプロットした図である。
このプロット図を基に、ｍ／ＭとΔＦとの近似式をそれぞれ求め、かつ、ΔＦが±６ｐｐｍを満足できるｍ／Ｍと、ΔＦが±４ｐｐｍを満足できるｍ／Ｍをそれぞれ求めた。
その結果、水晶片２０を用いた場合、水晶片２４を用いた場合いずれも、ΔＦが±６ｐｐｍを満足できるｍ／Ｍは０．１９２～０．２１６であり、ΔＦが±４ｐｐｍを満足できるｍ／Ｍは０．１９９～０．２０９であることが分かった。
また、水晶片２０及び水晶片２４各々も用いた上記した追加の実験結果について、ｔ／Ｔの代わりに、ｍ／Ｍに着目して、ｍ／ＭとΔＦとの関係、ｍ／ＭとＣＩとの関係についてそれぞれ検討した。すなわち、ｍ／Ｍが、０．００６６７、０．１１１８及び０．１５０１と、小さい水準について、ＤＬＤ特性とＣＩとについて検討した。図１４（Ａ）及び（Ｂ）はそれら検討結果を図１３（Ａ）及び（Ｂ）と同様にまとめて示したものである。
図１４（Ａ）及び（Ｂ）から、ｍ／Ｍが、０．００６６７、０．１１１８及び０．１５０１と小さい水準では、ＣＩが大きくなることが分かる。
従って、水晶片２０を用いた場合、水晶片２４を用いた場合であって、ｍ／Ｍ着目した場合も、ΔＦが±６ｐｐｍを満足できるｍ／Ｍは０．１９２～０．２１６であり、ΔＦが±４ｐｐｍを満足できるｍ／Ｍは０．１９９～０．２０９であることが分かる。
【0036】
３－４．水晶片の大きさ依存性についての考察
水晶片の大きさが変わると、この発明で主張するｔ／Ｔやｍ／Ｍの効果が無くなってしまうか否かについて、考察した。図８（Ａ）及び（Ｂ）はその説明図である。図８（Ａ）、（Ｂ）において、横軸は、水晶片の短辺寸法と長辺寸法との比、すなわち辺比であり、縦軸は上記したΔＦである。具体的には、図８（Ａ）は、第１実験で用いた各種の水晶片の短辺寸法／長辺寸法とΔＦとの関係をプロットした図、図８（Ｂ）は、第２実験で用いた各種の水晶片の短辺寸法／長辺寸法とΔＦとの関係をプロットした図である。
図８（Ａ）及び（Ｂ）から、水晶片の短辺寸法／長辺寸法と、ΔＦとの相関は無いことが分かる。むしろ、ｔ／Ｔが０．０２７９の水晶振動子のグループのΔＦは±２ｐｐｍの中に分布していることから、第１実験や第２実験で考察して好ましいと判断した、ｔ／Ｔの範囲であると、ΔＦを小さくできることが、図８（Ａ）、（Ｂ）からも理解できる。
水晶片の大きさが変わると、この発明で主張するｔ／Ｔやｍ／Ｍの効果が無くなってしまうか否かについて、考察した。図８（Ａ）及び（Ｂ）はその説明図である。図８（Ａ）、（Ｂ）において、横軸は、水晶片の短辺寸法と長辺寸法との比、すなわち辺比であり、縦軸は上記したΔＦである。具体的には、図８（Ａ）は、第１実験で用いた各種の水晶片の短辺寸法／長辺寸法とΔＦとの関係をプロットした図、図８（Ｂ）は、第２実験で用いた各種の水晶片の短辺寸法／長辺寸法とΔＦとの関係をプロットした図である。
図８（Ａ）及び（Ｂ）から、水晶片の短辺寸法／長辺寸法と、ΔＦとの相関は無いことが分かる。むしろ、ｔ／Ｔが０．０２７９の水晶振動子のグループのΔＦは±２ｐｐｍの中に分布していることから、第１実験や第２実験で考察して好ましいと判断した、ｔ／Ｔの範囲であると、ΔＦを小さくできることが、図８（Ａ）、（Ｂ）からも理解できる。
【0037】
３－５．励振用電極の大きさ依存性についての考察
励振用電極の大きさが変わると、この発明で主張するｔ／Ｔやｍ／Ｍの効果が無くなってしうのか否かについて、次のように実験し考察した。ただし、この実験では、水晶片として、長辺寸法が０．７４５ｍｍ、短辺寸法が０．５１４ｍｍのものを用いた。しかも、この水晶片の表裏に設ける励振用電極は、図９に１３個の点で示したように、長辺寸法が０．４３４ｍｍ、短辺寸法が０．３０８ｍｍを中心として、励振用電極の長辺寸法を複数水準、短辺寸法を複数水準変えたものとした。しかも、励振用電極は、ｔ／Ｔがこの発明の範囲内である０．０２７９（実施例という）、ｔ／Ｔがこの発明の範囲外である０．０１９９（比較例１という）、ｔ／Ｔがこの発明の範囲外である０．０１６７（比較例２という）の３種類となるようにした。そして、このような水晶片を用いて、実験用の複数水準の水晶振動子を作製した。なお、ここで用いた水晶片は、水晶振動子の容器の外形サイズが１ｍｍ×０．８ｍｍのもの、すなわち１００８サイズの容器に実装できる水晶片である。
次に、上記試作した水晶振動子それぞれについて、実験１と同様の手順でドライブレベル特性、すなわちΔＦについての特性を求めた。そして、ΔＦと励振用電極の大きさとの関係を、プロットした。
励振用電極の大きさが変わると、この発明で主張するｔ／Ｔやｍ／Ｍの効果が無くなってしうのか否かについて、次のように実験し考察した。ただし、この実験では、水晶片として、長辺寸法が０．７４５ｍｍ、短辺寸法が０．５１４ｍｍのものを用いた。しかも、この水晶片の表裏に設ける励振用電極は、図９に１３個の点で示したように、長辺寸法が０．４３４ｍｍ、短辺寸法が０．３０８ｍｍを中心として、励振用電極の長辺寸法を複数水準、短辺寸法を複数水準変えたものとした。しかも、励振用電極は、ｔ／Ｔがこの発明の範囲内である０．０２７９（実施例という）、ｔ／Ｔがこの発明の範囲外である０．０１９９（比較例１という）、ｔ／Ｔがこの発明の範囲外である０．０１６７（比較例２という）の３種類となるようにした。そして、このような水晶片を用いて、実験用の複数水準の水晶振動子を作製した。なお、ここで用いた水晶片は、水晶振動子の容器の外形サイズが１ｍｍ×０．８ｍｍのもの、すなわち１００８サイズの容器に実装できる水晶片である。
次に、上記試作した水晶振動子それぞれについて、実験１と同様の手順でドライブレベル特性、すなわちΔＦについての特性を求めた。そして、ΔＦと励振用電極の大きさとの関係を、プロットした。
【0038】
図１０、図１１は、このようにプロットした特性図である。具体的には、図１０は、励振用電極の長辺寸法とΔＦとの関係をプロットした図であり、図１１は、励振用電極の短辺寸法とΔＦとの関係をプロットした図である。
図１０、図１１それぞれから、ｔ／Ｔが本発明の範囲である実施例（図１０（Ａ）、図１１（Ａ）参照）では、励振用電極の長辺寸法や短辺寸法を変えても、ΔＦは好ましい範囲内にてほぼ一定であり変動しないことが分かる。これに対し、比較例１、比較例２では、いずれも、励振用電極の長辺寸法や短辺寸法が変わると、ΔＦが変動することが分かる。しかも、比較例１及び比較例２いずれも、ΔＦは±６ｐｐｍは４ｐｐｍの範囲から逸脱していることも分かる。
従って、ｔ／Ｔやｍ／Ｍが本発明で主張する範囲であると、励振用電極の大きさが変わってもΔＦの変動が小さい状態を維持できることが分かる。すなわち、本発明は、励振用電極の大きさ依存性が小さいので、好ましい。
図１０、図１１それぞれから、ｔ／Ｔが本発明の範囲である実施例（図１０（Ａ）、図１１（Ａ）参照）では、励振用電極の長辺寸法や短辺寸法を変えても、ΔＦは好ましい範囲内にてほぼ一定であり変動しないことが分かる。これに対し、比較例１、比較例２では、いずれも、励振用電極の長辺寸法や短辺寸法が変わると、ΔＦが変動することが分かる。しかも、比較例１及び比較例２いずれも、ΔＦは±６ｐｐｍは４ｐｐｍの範囲から逸脱していることも分かる。
従って、ｔ／Ｔやｍ／Ｍが本発明で主張する範囲であると、励振用電極の大きさが変わってもΔＦの変動が小さい状態を維持できることが分かる。すなわち、本発明は、励振用電極の大きさ依存性が小さいので、好ましい。
【0039】
４． 水晶振動子の製造方法
上記した説明から、厚み滑りモードで振動する水晶振動子であって、ＤＬＤ特性に優れる水晶振動子を製造する好ましい方法として、以下の方法が挙げられる。すなわち、水晶片の厚みをＴと表し，この水晶片の表裏に設ける励振用電極の合計の厚みをｔと表したとき、これらｔ及びＴに着目して以下の工程を含む方法で水晶振動子を製造する。以下、その実施形態について、図１２に示したフローチャートを参照して説明する。
厚み滑りモードで振動する厚みがＴの複数の水晶片を用意し、そしてその両面に、励振用電極であって両面の厚みの合計が厚みｔｎ１である励振用電極を形成する（図１２のステップＳ１）。また、第１の水晶片と厚みが同様だが、水晶片の両面に形成する励振用電極は、その両面の厚みの合計が厚みｔｎ２（≠ｔｎ１）である励振用電極を形成する。同様に、第１の水晶片と厚みが同様の第ｎグループの水晶片の両面に、励振用電極であって両面の厚みの合計が厚ｔｎｎ（≠ｔｎ１、ｔｎ２）である励振用電極を形成する（図１２のステップＳ２）。
上記した説明から、厚み滑りモードで振動する水晶振動子であって、ＤＬＤ特性に優れる水晶振動子を製造する好ましい方法として、以下の方法が挙げられる。すなわち、水晶片の厚みをＴと表し，この水晶片の表裏に設ける励振用電極の合計の厚みをｔと表したとき、これらｔ及びＴに着目して以下の工程を含む方法で水晶振動子を製造する。以下、その実施形態について、図１２に示したフローチャートを参照して説明する。
厚み滑りモードで振動する厚みがＴの複数の水晶片を用意し、そしてその両面に、励振用電極であって両面の厚みの合計が厚みｔｎ１である励振用電極を形成する（図１２のステップＳ１）。また、第１の水晶片と厚みが同様だが、水晶片の両面に形成する励振用電極は、その両面の厚みの合計が厚みｔｎ２（≠ｔｎ１）である励振用電極を形成する。同様に、第１の水晶片と厚みが同様の第ｎグループの水晶片の両面に、励振用電極であって両面の厚みの合計が厚ｔｎｎ（≠ｔｎ１、ｔｎ２）である励振用電極を形成する（図１２のステップＳ２）。
【0040】
そして、励振用電極の形成が済んだ上記のｎ種のグループの水晶片を、容器に実装して図１に示した構造の水晶振動子を形成する（図１２のステップＳ３）。次に、これら水晶振動子それぞれのドライブレベル特性を測定する（図１２のステップＳ４）。
次に、この測定したドライブレベルからこれら水晶振動子ごとの例えば上記したΔＦ（印加電力が１０μＷと３００μＷ各々の周波数差）を求め、次に、各水晶振動子のΔＦとｔ／Ｔとの関係をプロットして、ΔＦが所定範囲、例えば上記した±６ｐｐｍとなるｔ／Ｔを抽出することによって、励振用電極の適正な厚みｔを抽出する（図１２のステップＳ５）。ｔから換算可能な質量ｍを抽出しても良い。なお、質量は、励振用電極の厚みと励振用電極を構成している材料の密度とにより求めることが出来る。
次に、励振用電極の厚みが上記抽出した厚みｔとなるように、水晶片に励振用電極を形成し（図１２のステップＳ６）、次に、この水晶片を容器に実装して目的とする水晶振動子を得る（図１２のステップＳ７）。
このように製造した水晶振動子は、ｔ／Ｔ（ｍ／Ｍ）が本発明で主張する適正範囲になっているので、ＤＬＤ特性にすぐれる水晶振動子が得られる。
次に、この測定したドライブレベルからこれら水晶振動子ごとの例えば上記したΔＦ（印加電力が１０μＷと３００μＷ各々の周波数差）を求め、次に、各水晶振動子のΔＦとｔ／Ｔとの関係をプロットして、ΔＦが所定範囲、例えば上記した±６ｐｐｍとなるｔ／Ｔを抽出することによって、励振用電極の適正な厚みｔを抽出する（図１２のステップＳ５）。ｔから換算可能な質量ｍを抽出しても良い。なお、質量は、励振用電極の厚みと励振用電極を構成している材料の密度とにより求めることが出来る。
次に、励振用電極の厚みが上記抽出した厚みｔとなるように、水晶片に励振用電極を形成し（図１２のステップＳ６）、次に、この水晶片を容器に実装して目的とする水晶振動子を得る（図１２のステップＳ７）。
このように製造した水晶振動子は、ｔ／Ｔ（ｍ／Ｍ）が本発明で主張する適正範囲になっているので、ＤＬＤ特性にすぐれる水晶振動子が得られる。
【0041】
５． 変形例
上述においては、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は以下のような変形例においても実施形態の場合と同様な効果が期待できる。
実施形態では長辺が水晶のＸ軸に平行で、短辺がＺ′軸に平行なＡＴカットの水晶片の例を示したが、長辺が水晶のＺ′軸に平行で短辺が水晶のＸ軸に平行なＡＴカットの水晶片でも本発明の効果は得られる。
また、厚み滑りモードで振動する水晶片としてＡＴカットの水晶片を用いたが、厚み滑りモードで振動する他の水晶片、例えばＳＣカットに代表される２回回転水晶片でも本発明の効果が期待できる。
また、水晶片の形状及び励振用電極の形状を平面視で長方形状の例を示したが、水晶片の形状及び又は励振用電極の形状は、正方形、円形、楕円形等、他の形状でも同様の効果が期待できる。
また、励振用形状の構成材料はクロム、金に限られず、他の任意好適な材料でも良い。また、水晶片の表裏に設ける励振用電極は互いが非対向の場合でも良い。
また、水容器として凹部を有したセラミック製の容器を用いる例を説明したが、容器の構造はこの例に限られない。例えば平板状のセラミック基板に水晶片を実装し、この水晶片をキャップ状の蓋部材で封止する容器の構造や、金属製のかつリードタイプの容器構造でも良い。
また、発振周波数が７６～８０ＭＨｚの水晶振動子を例に挙げて説明したが、他の周波数帯の水晶振動子に対しても本発明は適用できる。
上述においては、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は以下のような変形例においても実施形態の場合と同様な効果が期待できる。
実施形態では長辺が水晶のＸ軸に平行で、短辺がＺ′軸に平行なＡＴカットの水晶片の例を示したが、長辺が水晶のＺ′軸に平行で短辺が水晶のＸ軸に平行なＡＴカットの水晶片でも本発明の効果は得られる。
また、厚み滑りモードで振動する水晶片としてＡＴカットの水晶片を用いたが、厚み滑りモードで振動する他の水晶片、例えばＳＣカットに代表される２回回転水晶片でも本発明の効果が期待できる。
また、水晶片の形状及び励振用電極の形状を平面視で長方形状の例を示したが、水晶片の形状及び又は励振用電極の形状は、正方形、円形、楕円形等、他の形状でも同様の効果が期待できる。
また、励振用形状の構成材料はクロム、金に限られず、他の任意好適な材料でも良い。また、水晶片の表裏に設ける励振用電極は互いが非対向の場合でも良い。
また、水容器として凹部を有したセラミック製の容器を用いる例を説明したが、容器の構造はこの例に限られない。例えば平板状のセラミック基板に水晶片を実装し、この水晶片をキャップ状の蓋部材で封止する容器の構造や、金属製のかつリードタイプの容器構造でも良い。
また、発振周波数が７６～８０ＭＨｚの水晶振動子を例に挙げて説明したが、他の周波数帯の水晶振動子に対しても本発明は適用できる。
【符号の説明】
【0042】
１０:第１の実施形態の水晶振動子 ２０：第１の実施形態の水晶片、
２１ａ：第１の励振用電極 ２１ｂ：第２の励振用電極
２３：引き出し電極 ３０：容器
３０ａ：凹部 ３１ａ，３１ｂ：接続パッド
３３ａ：３３ｂ：外部接続端子 ４１：導電性接着剤
４３：蓋部材
２４：第２の実施形態の水晶片 ２５：第３の実施形態の水晶片
２６：第４の実施形態の水晶片 ２７：第５の実施形態の水晶片
２８：第６の実施形態の水晶片 ２７ｘ、２８ｘ：凸部
５０：水晶振動子中間体 ５０ａ：桟
５０ｂ：ブリッジ ５１：水晶振動片
Ｔ：水晶片の厚み ｔ：励振用電極の厚み
ｔ１：第１の励振用電極の厚み ｔ２：第２の励振用電極の厚み
２１ａ：第１の励振用電極 ２１ｂ：第２の励振用電極
２３：引き出し電極 ３０：容器
３０ａ：凹部 ３１ａ，３１ｂ：接続パッド
３３ａ：３３ｂ：外部接続端子 ４１：導電性接着剤
４３：蓋部材
２４：第２の実施形態の水晶片 ２５：第３の実施形態の水晶片
２６：第４の実施形態の水晶片 ２７：第５の実施形態の水晶片
２８：第６の実施形態の水晶片 ２７ｘ、２８ｘ：凸部
５０：水晶振動子中間体 ５０ａ：桟
５０ｂ：ブリッジ ５１：水晶振動片
Ｔ：水晶片の厚み ｔ：励振用電極の厚み
ｔ１：第１の励振用電極の厚み ｔ２：第２の励振用電極の厚み
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】