特開 2024-51472 振動素子および振動デバイス

(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】P2024051472

(43)【公開日】2024-04-11

(54)【発明の名称】振動素子および振動デバイス

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/19 20060101AFI20240404BHJP

   H03H 9/10 20060101ALI20240404BHJP

【ＦＩ】

H03H9/19 F

H03H9/19 D

H03H9/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022157660

(22)【出願日】2022-09-30

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】川内 修

【テーマコード（参考）】

5J108

【Ｆターム（参考）】

5J108BB02

5J108CC04

5J108CC08

5J108DD02

5J108EE03

5J108EE07

5J108EE14

5J108EE18

5J108FF06

5J108FF07

5J108GG03

5J108GG08

5J108GG11

5J108GG15

5J108GG16

5J108GG20

5J108KK01

5J108KK02

5J108KK03

(57)【要約】

【課題】支持応力の影響を低減することができる電極構造を備えた振動素子および振動デバイスを提供すること。
【解決手段】振動素子は、振動基板と、前記振動基板に配置されている励振電極および前記励振電極と電気的に接続されているパッド電極と、を有し、前記パッド電極は、前記振動基板と接合されている接合部と、前記接合部から延出し前記振動基板と離間している離間部と、を有する。また、前記振動基板は、振動部と、振動部を支持し前記支持部よりも厚さが小さい支持部と、を有し、前記振動部に前記励振電極が配置され、前記支持部に前記パッド電極が配置されている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

振動基板と、
前記振動基板に配置されている励振電極および前記励振電極と電気的に接続されているパッド電極と、を有し、
前記パッド電極は、前記振動基板と接合されている接合部と、前記接合部から延出し前記振動基板と離間している離間部と、を有することを特徴とする振動素子。

【請求項2】

前記振動基板は、振動部と、前記振動部を支持し前記振動部よりも厚さが小さい支持部と、を有し、
前記振動部に前記励振電極が配置され、
前記支持部に前記パッド電極が配置されている請求項１に記載の振動素子。

【請求項3】

前記振動基板の平面視で、前記離間部は、前記振動部と重なっている請求項２に記載の振動素子。

【請求項4】

前記離間部は、前記接合部を囲む枠状である請求項１に記載の振動素子。

【請求項5】

前記パッド電極は、前記振動基板上に配置されている電極層と、前記電極層上に配置されている金属膜と、を有し、
前記接合部は、前記電極層と前記金属膜との積層体で構成され、
前記離間部は、前記金属膜で構成されている請求項１に記載の振動素子。

【請求項6】

前記金属膜の厚さは、５μｍ以上５０μｍ以下である請求項５に記載の振動素子。

【請求項7】

パッケージと、
前記パッケージに収容されている振動素子と、
前記パッケージと前記振動素子とを接合する接合部材と、を有し、
前記振動素子は、振動基板と、
前記振動基板に配置されている励振電極および前記励振電極と電気的に接続されているパッド電極と、を有し、
前記パッド電極は、前記振動基板と接合されている接合部と、前記接合部から延出し前記振動基板と離間している離間部と、を有し、
前記接合部材は、少なくとも一部が前記離間部と重なるように前記パッド電極に接合されていることを特徴とする振動デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、振動素子および振動デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載された振動デバイスは、パッケージと、パッケージに収容された振動素子と、を有する。また、振動素子は、１つの接合部材によってパッケージに固定されている。また、パッケージと振動素子との電気的な接続は、前述した接合部材と、ボンディングワイヤーと、を用いて行われている。このような構成によれば、振動素子が１点でパッケージに固定されるため、パッケージからの応力、特にパッケージと振動素子との線膨張係数差により生じる熱応力（以下、単に「支持応力」とも言う。）が振動素子に加わり難くなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２－１９５６５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１には、支持応力の影響を低減するための振動素子の電極構造について何ら記載されてない。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の振動素子は、振動基板と、
前記振動基板に配置されている励振電極および前記励振電極と電気的に接続されているパッド電極と、を有し、
前記パッド電極は、前記振動基板と接合されている接合部と、前記接合部から延出し前記振動基板と離間している離間部と、を有する。

【0006】

本発明の振動デバイスは、パッケージと、
前記パッケージに収容されている振動素子と、
前記パッケージと前記振動素子とを接合する接合部材と、を有し、
前記振動素子は、振動基板と、
前記振動基板に配置されている励振電極および前記励振電極と電気的に接続されているパッド電極と、を有し、
前記パッド電極は、前記振動基板と接合されている接合部と、前記接合部から延出し前記振動基板と離間している離間部と、を有し、
前記接合部材は、少なくとも一部が前記離間部と重なるように前記パッド電極に接合されている。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の第１実施形態に係る振動子を示す断面図である。

【図2】図１の振動子が有する振動素子を示す上面図である。

【図3】図２中のＡ－Ａ線断面図である。

【図4】図２中のＢ－Ｂ線断面図である。

【図5】振動素子の下面図である。

【図6】本発明の第２実施形態に係る振動素子を示す断面図である。

【図7】本発明の第２実施形態に係る振動素子を示す断面図である。

【図8】振動素子の製造方法を説明するための断面図である。

【図9】振動素子の製造方法を説明するための断面図である。

【図10】振動素子の製造方法を説明するための断面図である。

【図11】振動素子の製造方法を説明するための断面図である。

【図12】振動素子の製造方法を説明するための断面図である。

【図13】振動素子の製造方法を説明するための断面図である。

【図14】本発明の第３実施形態に係る振動素子を示す断面図である。

【図15】本発明の第３実施形態に係る振動素子を示す断面図である。

【図16】振動素子の下面図である。

【図17】本発明の第４実施形態に係る振動素子を示す断面図である。

【図18】本発明の第４実施形態に係る振動素子を示す断面図である。

【図19】本発明の第５実施形態に係る振動素子を示す下面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の振動素子および振動デバイスを添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

【0009】

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る振動子を示す断面図である。図２は、図１の振動子が有する振動素子を示す上面図である。図３は、図２中のＡ－Ａ線断面図である。図４は、図２中のＢ－Ｂ線断面図である。図５は、振動素子の下面図である。

【0010】

図１に示す振動デバイスとしての振動子１は、パッケージ２と、パッケージ２に収容された振動素子３と、を有する。

【0011】

また、パッケージ２は、ベース２１と、リッド２２と、を有する。ベース２１は、箱状をなし、その上面に開口する凹部２１１を有する。そして、凹部２１１の底面に振動素子３が接合部材Ｂ１、Ｂ２により実装されている。一方、リッド２２は、板状をなし、凹部２１１の開口を塞ぐようにして、シールリング、低融点ガラス等の封止部材２３を介してベース２１の上面に接合されている。これにより、凹部２１１が気密封止され、パッケージ２内に収容空間Ｓが形成される。収容空間Ｓは、気密であり、減圧状態、好ましくは真空またはそれに近い状態となっている。これにより、粘性抵抗が減り、振動素子３の発振特性が高まる。

【0012】

ベース２１およびリッド２２の構成材料としては、それぞれ、特に限定されない。例えば、ベース２１をアルミナ、チタニア等の各種セラミック材料で構成し、リッド２２をコバール等の各種金属材料で構成することができる。これにより、ベース２１とリッド２２との線膨張係数差が小さくなり、熱応力が生じ難いパッケージ２となる。

【0013】

また、凹部２１１の底面には一対の内部端子２４１、２４２が配置され、ベース２１の下面には一対の外部端子２５１、２５２が配置されている。内部端子２４１は、ベース２１内に形成された図示しない内部配線を介して外部端子２５１と電気的に接続されている。同様に、内部端子２４２は、前記内部配線を介して外部端子２５２と電気的に接続されている。また、内部端子２４１は、導電性の接合部材Ｂ１を介して振動素子３と電気的に接続され、内部端子２４２は、導電性の接合部材Ｂ２を介して振動素子３と電気的に接続されている。

【0014】

接合部材Ｂ１、Ｂ２としては、導電性と接合性とを兼ね備えていれば、特に限定されず、例えば、金バンプ、銀バンプ、銅バンプ、はんだバンプ等の各種金属バンプ、銀ペースト、銅ペースト等の各種導電性ペースト、ポリイミド系、エポキシ系、シリコーン系、アクリル系の各種接着剤に銀フィラー等の導電性フィラーを分散させた導電性接着剤等を用いることができる。接合部材Ｂ１、Ｂ２として前者の金属バンプを用いると、接合部材Ｂ１、Ｂ２からのガスの発生を抑制でき、収容空間Ｓの環境変化、特に圧力の上昇を効果的に抑制することができる。また、接合部材Ｂ１、Ｂ２が濡れ広がらないため、接合部材Ｂ１、Ｂ２を狭ピッチで配置することができ、振動子１の小型化を図ることができる。一方、接合部材Ｂ１、Ｂ２として後者の導電性接着剤を用いると、接合部材Ｂ１、Ｂ２が金属パンプに比べて柔らかくなり、振動素子３に支持応力が伝わり難くなる。

【0015】

図２に示すように、振動素子３は、ＡＴカットの水晶基板である振動基板４と、振動基板４に配置された電極７と、を有する。ＡＴカットの水晶基板は、厚みすべり振動モードを有し、三次の周波数温度特性を有する。そのため、優れた温度特性を有する振動素子３となる。ただし、振動基板４のカット角は、特に限定されない。

【0016】

ＡＴカットの水晶基板について簡単に説明すると、水晶基板は、互いに直交する結晶軸であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を有する。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、それぞれ、電気軸、機械軸、光学軸と呼ばれる。ＡＴカットの水晶基板は、Ｘ－Ｚ面をＸ軸回りに所定の角度θ回転させた平面に沿って切り出された「回転Ｙカット水晶基板」であり、θ＝３５°１５’回転させた平面に沿って切り出した基板を「ＡＴカット水晶基板」という。なお、以下では、角度θに対応してＸ軸まわりに回転したＹ軸およびＺ軸をＹ’軸およびＺ’軸とする。すなわち、水晶基板は、Ｙ’軸方向に厚みを有し、Ｘ－Ｚ’面方向に広がりを有する。また、以下では、各軸の矢印先端側を「プラス側」とも言い、その反対側を「マイナス側」とも言う。

【0017】

振動基板４は、板状であり、表裏関係にある第１面としての上面４ａと第２面としての下面４ｂと、を有する。また、振動基板４は、平面視で、矩形、特にＸ軸方向を長手とする長方形である。ただし、振動基板４の平面視形状は、特に限定されない。また、振動基板４は、振動部４１と、振動部４１を支持する支持部４２と、を有する。また、支持部４２は、振動部４１のＸ軸方向マイナス側に位置している。このような振動素子３は、図２に示すように、支持部４２において接合部材Ｂ１、Ｂ２を介してベース２１に固定されている。

【0018】

なお、本実施形態では、振動部４１は、全体が均一な厚みを有する構成となっているが、これに限定されず、所謂「メサ型」、「逆メサ型」であってもよい。

【0019】

また、支持部４２は、振動部４１よりも厚さが小さい。つまり、図３および図４に示すように、振動部４１の厚さをｔ１とし、支持部４２の厚さをｔ２としたとき、ｔ２＜ｔ１である。これにより、支持部４２が変形し易くなり、支持応力を効果的に吸収、緩和することができる。そのため、振動部４１に応力が伝わり難くなり、振動特性の変動を効果的に抑制することができる。したがって、優れた振動特性を有する振動素子３となる。

【0020】

ｔ１は、特に限定されず、振動素子３の周波数によっても異なるが、例えば、３０μｍ以上１００μｍ以下程度とすることができる。また、ｔ２は、特に限定されず、振動部４１の寸法などによっても異なるが、例えば、５μｍ以上１５μｍ以下程度とすることが好ましく、１０μｍ程度とすることがより好ましい。これにより、支持部４２が十分に柔らかくなり、支持応力を効果的に吸収、緩和することができる。

【0021】

支持部４２は、振動基板４の上面４ａ側が凹没して形成されている。つまり、支持部４２の上面４ａは、振動部４１の上面４ａよりも下側に位置し、支持部４２の下面４ｂは、振動部４１の下面４ｂと連続した平坦面である。ただし、これに限定されず、振動基板４の下面４ｂ側が凹没して形成されていてもよいし、振動基板４の上面４ａおよび下面４ｂが共に凹没して形成されていてもよい。

【0022】

また、図２に示すように、支持部４２は、２つに分割されており、Ｚ’軸方向に並んで互いに離間して配置された第１支持部４２１および第２支持部４２２を有する。そして、第１支持部４２１が接合部材Ｂ１を介してベース２１に接合され、第２支持部４２２が接合部材Ｂ２を介してベース２１に接合されている。このように、支持部４２を第１、第２支持部４２１、４２２に分割することにより、第１、第２支持部４２１、４２２が離間または接近するように支持部４２が変形し、支持応力を効果的に吸収、緩和することができる。そのため、支持応力が振動部４１に伝わり難くなり、振動特性の変動を効果的に抑制することができる。

【0023】

また、図２に示すように、電極７は、振動部４１の上面４ａに配置された第１励振電極７１と、振動部４１の下面４ｂに第１励振電極７１と対向して配置された第２励振電極７４と、第１支持部４２１の下面４ｂに配置された第１パッド電極７２と、第２支持部４２２の下面４ｂに配置された第２パッド電極７５と、第１励振電極７１と第１パッド電極７２とを電気的に接続する第１接続電極７３と、第２励振電極７４と第２パッド電極７５とを電気的に接続する第２接続電極７６と、を有する。そして、第１パッド電極７２が接合部材Ｂ１を介して内部端子２４１と電気的に接続され、第２パッド電極７５が接合部材Ｂ２を介して内部端子２４２と電気的に接続される。これにより、パッケージ２と振動素子３とが電気的に接続される。

【0024】

また、図３および図４に示すように、電極７のうち、第１励振電極７１、第２励振電極７４、第１接続電極７３および第２接続電極７６は、それぞれ、電極層５で構成されている。これに対して、第１パッド電極７２および第２パッド電極７５は、それぞれ、電極層５と金属膜６との積層体で構成されている。このように、第１、第２パッド電極７２、７５を電極層５と金属膜６との積層体で構成することにより、後述するような特徴的な形状の第１、第２パッド電極７２、７５を容易に形成することができる。

【0025】

電極層５の構成としては、導電性を有していれば特に限定されないが、例えば、Ｃｒ（クロム）の下地層とＡｕ（金）層の表層との積層体で構成することができる。また、電極層５は、例えば、振動基板４の表面に成膜した金属膜をフォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いてパターニングすることで形成することができる。また、電極層５の厚さは、特に限定されないが、例えば、２０００Å以上５０００Å以下程度とすることができる。

【0026】

金属膜６の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、ニッケル（Ｎｉ）で構成することができる。ニッケル（Ｎｉ）で形成することにより、金属膜６を、例えば、めっき法、特に無電解ニッケルめっき法を用いて形成することができる。これにより、厚い金属膜６を容易に形成することができる。ここで、前述したように、振動素子３では、支持部４２を振動部４１よりも薄くすることにより支持応力を吸収、緩和しているが、その分、機械的強度が低下し、衝撃によって破損するおそれがある。そこで、振動素子３は、金属膜６を利用して支持部４２を補強している。

【0027】

金属膜６の厚さｔ６は、電極層５の厚さｔ５よりも大きい。つまり、ｔ６＞ｔ５である。なお、厚さｔ６、ｔ５は、平均厚さを意味する。これにより、金属膜６により支持部４２を効果的に補強することができる。厚さｔ６としては、特に限定されず、振動基板４の寸法等によっても異なるが、例えば、５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。これにより、金属膜６が十分に厚くなり、支持部４２の補強効果がより顕著となる。ただし、これに限定されず、ｔ６≦ｔ５であってもよい。

【0028】

また、図３および図４に示すように、第１パッド電極７２は、振動基板４に接合されている接合部７２１と、接合部７２１から外側に延出し振動基板４と離間している離間部７２２と、を有する。離間部７２２は、振動基板４とギャップＧを介して対向しており、上下への弾性変形が可能である。そして、接合部材Ｂ１は、その少なくとも一部が離間部７２２と重なるように第１パッド電極７２に接合されている。同様に、第２パッド電極７５は、振動基板４と接合されている接合部７５１と、接合部７５１から外側に延出し振動基板４と離間している離間部７５２と、を有する。離間部７５２は、振動基板４とギャップＧを介して対向し、上下への弾性変形が可能である。そして、接合部材Ｂ２は、その少なくとも一部が離間部７５２と重なるように第２パッド電極７５に接合されている。

【0029】

このような構成によれば、離間部７２２、７５２の分、第１、第２パッド電極７２、７５が広くなり、接合部材Ｂ１、Ｂ２との接合面積が大きくなる。したがって、振動素子３と接合部材Ｂ１、Ｂ２との接合強度を高めることができる。さらに、離間部７２２、７５２と重なるようにして接合部材Ｂ１、Ｂ２を第１、第２パッド電極７２、７５に接合すると、離間部７２２、７５２の変形により支持応力を吸収、緩和することができる。そのため、振動部４１に応力が伝わり難くなり、振動特性の変動を効果的に抑制することができる。

【0030】

次に、第１、第２パッド電極７２、７５の構成について詳細に説明するが、これらは互いに同様の構成であるため、以下では、第１パッド電極７２について説明し、第２パッド電極７５については、その説明を省略する。第１パッド電極７２は、前述したように、振動基板４に接合されている接合部７２１と、振動基板４と離間する離間部７２２と、を有する。このうち、接合部７２１は、電極層５と金属膜６との積層体で構成され、離間部７２２は、金属膜６で構成されている。これにより、金属膜６と振動基板４との間に電極層５の厚み分のギャップＧを有する離間部７２２を容易に形成することができる。

【0031】

また、図５に示すように、第１パッド電極７２は、振動基板４の平面視にて、第１支持部４２１と振動部４１とに跨って形成されている。そして、第１支持部４２１と重なる部分と、当該部分から振動部４１上に延出し振動部４１と重なる部分の一部と、が接合部７２１を構成している。つまり、接合部７２１は、第１支持部４２１と振動部４１とに跨って形成されている。また、振動部４１と重なる部分の残りが、離間部７２２となっている。特に、本実施形態では、離間部７２２の二方（Ｘ軸方向マイナス側およびＺ’軸方向マイナス側）を囲むＬ字状に接合部７２１が形成されている。

【0032】

このように、接合部７２１が第１支持部４２１と振動部４１とに跨ることで、応力が集中し易い箇所である第１支持部４２１と振動部４１との境界部が金属膜６で補強され、当該部分の機械的強度が向上する。一方、離間部７２２を振動部４１と重ねることで、振動部４１上の接合部７２１の面積が減り、その分、振動部４１の振動が第１パッド電極７２を介して振動部４１外に漏れ難くなる。そのため、振動素子３の振動特性の低下を効果的に抑制することができる。つまり、本実施形態では、振動部４１上に接合部７２１と離間部７２２とをバランスよく配置することにより、振動基板４の補強と、振動漏れの抑制と、の両立を図ることができる。ただし、第１パッド電極７２内における接合部７２１および離間部７２２の配置や形状は、特に限定されない。

【0033】

以上、振動子１について説明した。このような振動子１が有する振動素子３は、前述したように、振動基板４と、振動基板４に配置されている励振電極としての第１、第２励振電極７１、７４および第１、第２励振電極７１、７４と電気的に接続されているパッド電極としての第１、第２パッド電極７２、７５と、を有する。そして、第１、第２パッド電極７２、７５は、振動基板４と接合されている接合部７２１、７５１と、接合部７２１、７５１から延出し振動基板４と離間している離間部７２２、７５２と、を有する。このような構成によれば、離間部７２２、７５２がある分、接合部材Ｂ１、Ｂ２との接合面積を大きくすることができる。したがって、振動素子３と接合部材Ｂ１、Ｂ２との接合強度を高めることができる。さらに、離間部７２２、７５２と重なるようにして接合部材Ｂ１、Ｂ２を第１、第２パッド電極７２、７５に接合すると、離間部７２２、７５２の変形により、支持応力を効果的に吸収、緩和することができる。そのため、振動部４１に応力が伝わり難くなり、振動特性の変動を効果的に抑制することができる。

【0034】

また、前述したように、振動基板４は、振動部４１と、振動部４１を支持し振動部４１よりも厚さが小さい支持部４２と、を有し、振動部４１に第１、第２励振電極７１、７４が配置され、支持部４２に第１、第２パッド電極７２、７５が配置されている。このように、支持部４２を振動部４１よりも薄くすることで、支持部４２が変形し易くなり、支持応力を効果的に吸収、緩和することができる。そのため、振動部４１に応力が伝わり難くなり、振動特性の変動を効果的に抑制することができる。

【0035】

また、前述したように、振動基板４の平面視で、離間部７２２は、振動部４１と重なっている。これにより、振動部４１の振動が第１パッド電極７２を介して振動部４１外に漏れ難くなる。そのため、振動素子３の振動特性の低下を効果的に抑制することができる。

【0036】

また、前述したように、第１、第２パッド電極７２、７５は、振動基板４上に配置されている電極層５と、電極層５上に配置されている金属膜６と、を有し、接合部７２１、７５１は、電極層５と金属膜６との積層体で構成され、離間部７２２、７５２は、金属膜６で構成されている。これにより、第１、第２パッド電極７２、７５の形成、特に、離間部７２２、７５２の形成が容易となる。

【0037】

また、前述したように、金属膜６の厚さは、５μｍ以上５０μｍ以下である。これにより、金属膜６によって支持部４２を効果的に補強することができる。

【0038】

また、前述したように、振動子１は、パッケージ２と、パッケージ２に収容されている振動素子３と、パッケージ２と振動素子３とを接合する接合部材Ｂ１、Ｂ２と、を有する。また、振動素子３は、振動基板４と、振動基板４に配置されている励振電極としての第１、第２励振電極７１、７４と、振動基板４に配置され、第１、第２励振電極７１、７４と電気的に接続されているパッド電極としての第１、第２パッド電極７２、７５と、を有する。そして、第１、第２パッド電極７２、７５は、振動基板４と接合されている接合部７２１、７５１と、接合部７２１、７５１から延出し振動基板４と離間している離間部７２２、７５２と、を有する。そして、接合部材Ｂ１、Ｂ２は、少なくとも一部が離間部７２２、７５２と重なるように第１、第２パッド電極７２、７５に接合されている。このような構成によれば、離間部７２２、７５２がある分、接合部材Ｂ１、Ｂ２との接合面積を大きくすることができる。したがって、振動素子３と接合部材Ｂ１、Ｂ２との接合強度を高めることができる。さらに、離間部７２２、７５２と重なるようにして接合部材Ｂ１、Ｂ２を第１、第２パッド電極７２、７５に接合すると、離間部７２２、７５２の変形により、支持応力を効果的に吸収、緩和することができる。そのため、振動部４１に応力が伝わり難くなり、振動特性の変動を効果的に抑制することができる。

【0039】

＜第２実施形態＞
図６および図７は、それぞれ、本発明の第２実施形態に係る振動素子を示す断面図である。なお、図６は、図２中のＡ－Ａ線断面図に相当する図であり、図７は、図２中のＢ－Ｂ線断面図に相当する図である。図８ないし図１３は、それぞれ、振動素子の製造方法を説明するための断面図である。

【0040】

本実施形態に係る振動素子３は、電極層５と金属膜６との積層順が逆であること以外は、前述した第１実施形態の振動素子３と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態の振動素子３に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、本実施形態の各図では、前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。

【0041】

図６および図７に示すように、本実施形態の振動素子３では、金属膜６上に電極層５が積層されている。これにより、電極層５によって金属膜６が保護され、金属膜６の腐食や酸化を効果的に抑制することができる。例えば、前述した第１実施形態では、ニッケルで構成された金属膜６が表層であったため、金属膜６の酸化や腐食によって第１、第２パッド電極７２、７５と接合部材Ｂ１、Ｂ２との電気的または機械的な接続不良が生じるおそれがあるが、本実施形態では、そのような問題が生じ難い。

【0042】

また、振動基板４と金属膜６との間には下地層Ｌが形成されている。下地層Ｌは、第１、第２パッド電極７２、７５の接合部７２１、７５１と重なる領域に形成されており、離間部７２２、７５２と重なる領域には形成されていない。これにより、離間部７２２、７５２と振動基板４との間に下地層Ｌの厚さ分のギャップＧが形成される。また、離間部７２２、７５２の振動基板４と対向する面には凹凸が形成されている。

【0043】

このような振動素子３は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、図８に示すように、振動基板４の母材であるＡＴカットの水晶基板４００を準備する。水晶基板４００は、振動基板４よりも大きく、水晶基板４００から複数の振動基板４を形成することができる。次に、図９に示すように、水晶基板４００上に下地層ＬおよびマスクＭを順に形成する。マスクＭは、金属膜６を形成する領域に対応した開口を有する。また、離間部７２２、７５２と重なる位置では、マスクＭがスリット状に形成されている。

【0044】

次に、図１０に示すように、無電解めっき法により、マスクＭから露出した下地層Ｌ上に金属膜６を形成する。次に、図１１に示すように、水晶基板４００をフォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いてパターニングし、振動基板４を形成する。次に、マスクＭを除去した後、図１２に示すように、下地層Ｌの一部、具体的には、離間部７２２、７５２と重なる領域を除去して、金属膜６の一部を振動基板４から浮かせる。次に、図１３に示すように、振動基板４上に電極層５を形成する。電極層５は、振動基板４の表面に金属膜を成膜し、製膜した金属膜をフォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いてパターニングすることで形成することができる。以上によって、振動素子３が得られる。このような製造方法によれば、振動素子３を比較的簡単に製造することができる。

【0045】

このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

【0046】

＜第３実施形態＞
図１４および図１５は、それぞれ、本発明の第３実施形態に係る振動素子を示す断面図である。なお、図１４は、図２中のＡ－Ａ線断面図に相当する図であり、図１５は、図２中のＢ－Ｂ線断面図に相当する図である。図１６は、振動素子の下面図である。

【0047】

本実施形態に係る振動素子３は、第１、第２パッド電極７２、７５の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態の振動素子３と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態の振動素子３に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、本実施形態の各図では、前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。

【0048】

図１４ないし図１６に示すように、本実施形態の振動素子３では、第１パッド電極７２において、離間部７２２が接合部７２１の基端側つまりＸ軸方向マイナス側に位置している。また、接合部７２１は、第１支持部４２１と振動部４１とに跨って配置されている。同様に、第２パッド電極７５において、離間部７５２が接合部７５１の基端側つまりＸ軸方向マイナス側に位置している。また、接合部７５１は、第２支持部４２２と振動部４１とに跨って配置されている。このような構成によれば、前述した第１実施形態と比較して、より広い領域で接合部７２１、７５１が第１、第２支持部４２１、４２２と振動部４１とを跨ぐため、支持部４２と振動部４１との境界部をより効果的に補強することができる。

【0049】

このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

【0050】

＜第４実施形態＞
図１７および図１８は、それぞれ、本発明の第４実施形態に係る振動素子を示す断面図である。なお、図１７は、図２中のＡ－Ａ線断面図に相当する図であり、図１８は、図２中のＢ－Ｂ線断面図に相当する図である。

【0051】

本実施形態に係る振動素子３は、振動基板４の構成が異なること以外は、前述した第３実施形態の振動素子３と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態の振動素子３に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、本実施形態の各図では、前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。

【0052】

図１７および図１８に示すように、本実施形態の振動素子３では、支持部４２は、振動基板４の下面４ｂ側を凹没させて形成されている。つまり、支持部４２の下面４ｂは、振動部４１の下面４ｂよりも上側に位置し、支持部４２の上面４ａは、振動部４１の上面４ａと連続した平坦面である。そのため、金属膜６は、第１、第２支持部４２１、４２２と振動部４１との境界に形成された段差を跨いで形成される。当該段差部分が特に応力集中し易いため、これにより、金属膜６によって第１、第２支持部４２１、４２２と振動部４１との境界部をより効果的に補強することができる。

【0053】

このような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

【0054】

＜第５実施形態＞
図１９は、本発明の第５実施形態に係る振動素子を示す下面図である。

【0055】

本実施形態に係る振動素子３は、第１、第２パッド電極７２、７５の形状が異なること以外は、前述した第１実施形態の振動素子３と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態の振動素子３に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、本実施形態の図では、前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。

【0056】

図１９に示すように、第１パッド電極７２では、接合部７２１は、第１支持部４２１上に配置され、振動部４１に跨っていない。同様に、第２パッド電極７５では、接合部７５１は、第２支持部４２２上に配置され、振動部４１に跨っていない。これにより、振動素子３の振動漏れを効果的に抑制することができる。また、第１パッド電極７２では、離間部７２２は、接合部７２１の周囲を囲む枠状となっている。同様に、第２パッド電極７５では、離間部７５２は、接合部７５１の周囲を囲む枠状となっている。これにより、前述した第１実施形態と比較して、第１、第２パッド電極７２、７５と振動基板４との接合面積が減少するため、ベース２１からの応力が振動素子３に伝わり難くなる。

【0057】

以上のように、本実施形態の振動素子３では、離間部７２２、７５２は、接合部７２１、７５１を囲む枠状である。これにより、第１、第２パッド電極７２、７５と振動基板４との接合面積が小さくなり、ベース２１からの応力が振動素子３に伝わり難くなる。

【0058】

このような第５実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

【0059】

以上、本発明の振動素子および振動デバイスを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成を組み合わせたものであってもよい。

【0060】

また、前述した実施形態では、振動素子３が振動子１に適用されているが、これに限定されず、さらに、パッケージ２内に振動素子３を発振する発振回路が実装された発振器に適用することもできる。

【0061】

また、前述した実施形態では、支持部４２の厚さｔ２が振動部４１の厚さｔ１よりも小さかったが、これに限定されず、ｔ２≧ｔ１であってもよい。また、前述した実施形態では、支持部４２が第１支持部４２１と第２支持部４２２とに分割されているが、これに限定されず、分割されていなくてもよい。

【符号の説明】

【0062】

１…振動子、２…パッケージ、２１…ベース、２１１…凹部、２２…リッド、２３…封止部材、２４１…内部端子、２４２…内部端子、２５１…外部端子、２５２…外部端子、３…振動素子、４…振動基板、４ａ…上面、４ｂ…下面、４００…水晶基板、４１…振動部、４２…支持部、４２１…第１支持部、４２２…第２支持部、５…電極層、６…金属膜、７…電極、７１…第１励振電極、７２…第１パッド電極、７２１…接合部、７２２…離間部、７３…第１接続電極、７４…第２励振電極、７５…第２パッド電極、７５１…接合部、７５２…離間部、７６…第２接続電極、Ｂ１…接合部材、Ｂ２…接合部材、Ｇ…ギャップ、Ｌ…下地層、Ｍ…マスク、Ｓ…収容空間、ｔ１…厚さ、ｔ２…厚さ、ｔ５…厚さ、ｔ６…厚さ

【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】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】