特許 7465454 圧電振動素子、圧電振動子及び電子装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-03

(45)【発行日】2024-04-11

(54)【発明の名称】圧電振動素子、圧電振動子及び電子装置

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/19 20060101AFI20240404BHJP

   H03H 9/02 20060101ALI20240404BHJP

【ＦＩ】

H03H9/19 E

H03H9/02 A

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2021566791

(86)(22)【出願日】2020-07-21

(86)【国際出願番号】 JP2020028241

(87)【国際公開番号】W WO2021131121

(87)【国際公開日】2021-07-01

【審査請求日】2022-05-06

(31)【優先権主張番号】P 2019238993

(32)【優先日】2019-12-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100126480

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 睦

(72)【発明者】

【氏名】大井 友貴

(72)【発明者】

【氏名】岩下 則夫

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 迅人

【審査官】志津木 康

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－００７６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１１１０３７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２００７／１１４２２４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－０１９１２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０９９０２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０６００５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１８６６３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２５８４５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０３Ｈ３／００７－Ｈ０３Ｈ３／１０

Ｈ０３Ｈ９／００－Ｈ０３Ｈ９／７６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

主面を有する圧電片と、
前記圧電片の主面に設けられた励振電極と、
前記圧電片の主面に設けられ前記励振電極と電気的に接続された接続電極と、
を備え、
前記圧電片の主面を平面視したとき、前記圧電片における前記励振電極と前記接続電極との間の領域には、貫通孔が形成されており、
前記貫通孔における前記励振電極の側の内壁が、少なくとも４つの傾斜面を有し、
前記圧電片の前記励振電極が設けられた部分の厚みが、前記圧電片における前記励振電極と前記接続電極との間の前記領域の部分の厚みよりも大きくなるように、前記圧電片の前記励振電極が設けられた部分は、前記圧電片のそれぞれの主面において、前記圧電片における前記励振電極と前記接続電極との間の前記領域の部分よりも突出している、
圧電振動素子。

【請求項2】

前記貫通孔における前記励振電極の側の内壁は、前記圧電片の主面と平行な面に対して面対称に構成される、
請求項１に記載の圧電振動素子。

【請求項3】

前記貫通孔における前記励振電極の側の内壁は、前記貫通孔の貫通方向の略中央を起点として前記圧電片の主面と平行な面から角度αで傾斜する第１傾斜面と、前記第１傾斜面と接続され前記圧電片の主面と平行な面から角度βで傾斜する第２傾斜面とを有し、
前記角度αは、前記角度βよりも大きい、
請求項１又は２に記載の圧電振動素子。

【請求項4】

前記貫通孔の略中央から前記第１傾斜面と前記第２傾斜面との接続部までの、前記圧電片の主面と交差する方向に沿った距離Ｔ１は、前記第１傾斜面と前記第２傾斜面との接続部から前記第２傾斜面と前記圧電片における前記励振電極と前記接続電極との間の主面との接続部までの、前記圧電片の主面と交差する方向に沿った距離Ｔ２より小さい、
請求項３に記載の圧電振動素子。

【請求項5】

前記角度α及び前記角度βが、
３２°＜α＜８０°かつβ＝３２°の関係を有する、
請求項４に記載の圧電振動素子。

【請求項6】

前記角度αが、４０°＜αの関係を有する、
請求項５に記載の圧電振動素子。

【請求項7】

前記角度αが、α＜６５°の関係を有する、
請求項５又は６に記載の圧電振動素子。

【請求項8】

前記貫通孔の略中央から前記第２傾斜面と前記圧電片における前記励振電極と前記接続電極との間の主面との接続部までの、前記圧電片の主面と交差する方向に沿った距離Ｔ３及び前記距離Ｔ２が、０．５６≦Ｔ２／Ｔ３≦０．８３の関係を有する、
請求項５から７のいずれか１項に記載の圧電振動素子。

【請求項9】

前記貫通孔における前記接続電極の側の内壁は、前記貫通孔の貫通方向の略中央を起点として前記圧電片の主面と平行な面から角度γで傾斜する傾斜面を有し、
前記角度γは、前記角度αより大きい、
請求項３から８のいずれか１項に記載の圧電振動素子。

【請求項10】

前記貫通孔における前記励振電極の側の内壁は、前記貫通孔における前記接続電極の側の内壁よりも突出している、
請求項１から９のいずれか１項に記載の圧電振動素子。

【請求項11】

主面を有する圧電片と、
前記圧電片の主面に設けられた励振電極と、
前記圧電片の主面に設けられ前記励振電極と電気的に接続された接続電極と、
を備え、
前記圧電片の主面を平面視したとき、前記圧電片における前記励振電極と前記接続電極との間の領域には、貫通孔が形成されており、
前記貫通孔の前記励振電極の側の内壁は、前記貫通孔の前記接続電極の側の内壁よりも突出しており、
前記圧電片の前記励振電極が設けられた部分の厚みが、前記圧電片における前記励振電極と前記接続電極との間の前記領域の部分の厚みよりも大きくなるように、前記圧電片の前記励振電極が設けられた部分は、前記圧電片のそれぞれの主面において、前記圧電片における前記励振電極と前記接続電極との間の前記領域の部分よりも突出している、
圧電振動素子。

【請求項12】

前記圧電片は、水晶片である、
請求項１から１１のいずれか１項に記載の圧電振動素子。

【請求項13】

前記水晶片は、ＡＴカット水晶片である、
請求項１２に記載の圧電振動素子。

【請求項14】

前記圧電片の接続電極が設けられた部分の厚みは、前記圧電片における前記励振電極と前記接続電極との間の領域の部分の厚みよりも大きい、
請求項１から１３のいずれか１項に記載の圧電振動素子。

【請求項15】

請求項１から１４のいずれか１項に記載の圧電振動素子と、
前記圧電振動素子が搭載されるベース部材と、
前記ベース部材との間に前記圧電振動素子を収容する内部空間を形成する蓋部材と、
前記ベース部材と前記蓋部材とを接合する接合部材と
を備える、圧電振動子。

【請求項16】

請求項１５に記載の圧電振動子と、
前記圧電振動素子が搭載される外部基板と
を備え、
前記外部基板は、絶縁体層に挟まれた金属層を有する、
電子装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧電振動素子、圧電振動子及び電子装置に関する。

【背景技術】

【0002】

振動子は、移動通信端末、通信基地局、家電などの各種電子機器において、タイミングデバイス、センサ、発振器などの用途に用いられている。電子機器の高機能化に伴い、小型且つ薄型な圧電振動素子が求められている。

【0003】

特許文献１には、低背化を企図して圧電基板に設けられた貫通孔によって、輪郭系高次モードに起因する不要振動を抑圧できる圧電振動素子が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００９－１８８４８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

当該貫通孔の形状は、例えば振動エネルギーの閉じ込め効果などに影響を与える。しかしながら、特許文献１には貫通孔の形状について記載されておらず、貫通孔の好適な形状については不明であった。

【0006】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ＥＳＲが低減した圧電振動素子、圧電振動子及び電子装置の提供である。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係る圧電振動素子は、主面を有する圧電片と、圧電片の主面に設けられた励振電極と、圧電片の主面に設けられ励振電極と電気的に接続された接続電極と、を備え、圧電片の主面を平面視したとき、圧電片における励振電極と接続電極との間の領域には、貫通孔が形成されており、貫通孔における励振電極の側の内壁が、少なくとも４つの傾斜面を有する。

【0008】

本発明の他の一態様に係る圧電振動素子は、主面を有する圧電片と、圧電片の主面に設けられた励振電極と、圧電片の主面に設けられ励振電極と電気的に接続された接続電極と、を備え、圧電片の主面を平面視したとき、圧電片における励振電極と接続電極との間の領域には、貫通孔が形成されており、貫通孔の励振電極の側の内壁は、貫通孔の接続電極の側の内壁よりも突出している。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、ＥＳＲが低減された圧電振動素子、圧電振動子及び電子装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態に係る電子装置の構成を概略的に示す分解斜視図である。

【図2】図１に示した電子装置のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。

【図3】第１実施形態に係る水晶振動子の構造を概略的に示す分解斜視図である。

【図4】図３に示した水晶振動子のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図である。

【図5】第１実施形態に係る水晶振動素子の構成を概略的に示す平面図である。

【図6】図５に示した水晶振動素子のＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図である。

【図7】ＥＳＲの変動の割合と角度αとの関係を示すグラフである。

【図8】ベース部材の構成の一例を示す分解斜視図である。

【図9】外部基板の構成の一例を示す分解斜視図である。

【図10】第２実施形態に係る水晶振動素子の構成を概略的に示す平面図である。

【図11】第３実施形態に係る水晶振動素子の構成を概略的に示す平面図である。

【図12】第４実施形態に係る水晶振動素子の構成を概略的に示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。各実施形態の図面は例示であり、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。

【0012】

各々の図面には、各々の図面相互の関係を明確にし、各部材の位置関係を理解する助けとするために、便宜的にＸ軸、Ｙ´軸及びＺ´軸からなる直交座標系を付すことがある。Ｘ軸、Ｙ´軸及びＺ´軸は各図面において互いに対応している。Ｘ軸、Ｙ´軸及びＺ´軸は、それぞれ、後述の水晶片１１の結晶軸（Ｃｒｙｓｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ａｘｅｓ）に対応している。Ｘ軸が水晶の電気軸（極性軸）、Ｙ軸が水晶の機械軸、Ｚ軸が水晶の光学軸に相当する。Ｙ´軸及びＺ´軸は、それぞれ、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秒回転させた軸である。

【0013】

以下の説明において、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ´軸に平行な方向を「Ｙ´軸方向」、Ｚ´軸に平行な方向を「Ｚ´軸方向」という。また、Ｘ軸、Ｙ´軸及びＺ´軸の矢印の先端方向を「＋（プラス）」、矢印とは反対の方向を「－（マイナス）」という。なお、便宜的に、＋Ｙ´軸方向を上方向、－Ｙ´軸方向を下方向として説明するが、水晶振動子１及び電子装置１００の上下の向きは限定されるものではない。例えば、以下の説明において、外部基板１３０における＋Ｙ´軸方向の側を上面１３１Ａとし、－Ｙ´軸方向の側を下面１３１Ｂとするが、電子装置１００は、上面１３１Ａが下面１３１Ｂの鉛直下側に位置するように配置されてもよい。水晶振動子１のベース部材３０の上面３１Ａ及び下面３１Ｂについても同様である。

【0014】

＜第１実施形態＞
まず、図１及び図２を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る電子装置１００の概略構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る電子装置の構成を概略的に示す分解斜視図である。図２は、図１に示した電子装置のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。

【0015】

電子装置１００は、水晶振動子１、外部基板１３０、外部キャップ１４０、封止枠１５０、半田１５３、コンデンサ１５６、ＩＣチップ１６０、ダイボンド材１６３及びボンディングワイヤ１６６を備えている。水晶振動子１、半田１５３、コンデンサ１５６、ＩＣチップ１６０、ダイボンド材１６３及びボンディングワイヤ１６６は、外部基板１３０と外部キャップ１４０との間に形成される空間に封止されている。この空間は、例えば液密に封止されるが、真空状態で気密に封止されてもよく、不活性ガスなどの気体が充填された状態で気密に封止されてもよい。

【0016】

水晶振動子１は、圧電振動子（Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ Ｕｎｉｔ）の一種であり、水晶振動素子（Ｑｕａｒｔｚ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）を備えた水晶振動子（Ｑｕａｒｔｚ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ Ｕｎｉｔ）である。水晶振動素子は、圧電効果によって励振される圧電片として、水晶片（Ｑｕａｒｔｚ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ）を利用する。水晶振動子１は、外部基板１３０に搭載され、外部基板１３０と外部キャップ１４０との間に形成される空間に封止されている。

【0017】

外部基板１３０は、互いに対向する上面１３１Ａ及び下面１３１Ｂを有する、平板状の回路基板である。外部基板１３０は、例えばアルミナを用いて設けられている。上面１３１Ａには配線層が設けられ、下面１３１Ｂには図示を省略した端子が設けられる。外部基板１３０の側面には、セミスルーホールをメタライズして設けられたキャスタレーション電極が設けられており、上面１３１Ａの配線層と下面１３１Ｂの端子とは、当該キャスタレーション電極によって電気的に接続されている。

【0018】

外部キャップ１４０は、外部基板１３０の側に水晶振動子１を収容する有底の開口部を有している。言い換えると、外部キャップ１４０は、平板状の天壁部と、当該天壁部の外縁から外部基板１３０に向かって延在する側壁部とを有している。当該天壁部は、水晶振動子１を挟んで外部基板１３０と対向し、当該側壁部は、外部基板１３０の上面１３１Ａと平行な面方向において水晶振動子１を囲んでいる。

【0019】

封止枠１５０は、外部基板１３０と外部キャップ１４０とを接合している。具体的には、外部基板１３０の上面１３１Ａと、外部キャップ１４０の側壁部の先端とを接合している。封止枠１５０は、矩形状の枠状に設けられており、外部基板１３０の上面１３１Ａを平面視したとき、水晶振動子１、コンデンサ１５６、ＩＣチップ１６０などを囲んでいる。封止枠１５０は、例えば、電気絶縁性の樹脂製接着剤によって設けられている。

【0020】

コンデンサ１５６は、外部基板１３０の上面１３１Ａに搭載されている。コンデンサ１５６は、外部基板１３０の配線層を通して、水晶振動子１又はＩＣチップ１６０に電気的に接続されている。コンデンサ１５６は、例えば、水晶振動子１を発振させる発振回路の一部である。

【0021】

半田１５３は、外部基板１３０の上面１３１Ａに設けられた配線層と、水晶振動子１又はコンデンサ１５６とを接合している。

【0022】

ＩＣチップ１６０は、水晶振動子１の上に搭載されている。ＩＣチップ１６０は、水晶振動子１を制御するＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。ＩＣチップ１６０は、例えば、水晶振動子１の温度特性を補正する回路の一部である。

【0023】

ダイボンド材１６３は、水晶振動子１とＩＣチップ１６０とを接合している。ダイボンド材１６３は、例えば、樹脂製接着剤によって設けられている。例えば、ダイボンド材１６３は導電性を有しており、ダイボンド材１６３を通して水晶振動子１が接地されている。ダイボンド材１６３は、望ましくは低弾性樹脂を含み、例えばシリコーン系樹脂を含む。これによれば、ＩＣチップ１６０に作用する応力が緩和できる。また、ダイボンド材１６３は、望ましくは熱伝導性が高い材料によって設けられる。これによれば、水晶振動子１の温度に対するＩＣチップ１６０の温度の追従性が高まる。

【0024】

ボンディングワイヤ１６６は、ＩＣチップ１６０を外部基板１３０の配線層に電気的に接続している。

【0025】

次に、図３及び図４を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る水晶振動子１の構成について説明する。図３は、第１実施形態に係る水晶振動子の構造を概略的に示す分解斜視図である。図４は、図３に示した水晶振動子のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図である。

【0026】

水晶振動子１は、水晶振動素子１０と、ベース部材３０と、蓋部材４０と、接合部材５０とを備えている。水晶振動素子１０は、ベース部材３０と蓋部材４０との間に設けられている。ベース部材３０及び蓋部材４０は、水晶振動素子１０を収容するための保持器を構成している。図３及び図４に示した例では、ベース部材３０が平板状を成しており、蓋部材４０の凹部４９に水晶振動素子１０が収容されている。但し、水晶振動素子１０のうち少なくとも励振される部分が保持器に収容されれば、ベース部材３０及び蓋部材４０の形状は上記に限定されるものではない。例えば、ベース部材３０が蓋部材４０の側に水晶振動素子１０の少なくとも一部を収容する凹部を有してもよい。

【0027】

まず、水晶振動素子１０について説明する。
水晶振動素子１０は、圧電効果により水晶を振動させ、電気エネルギーと機械エネルギーとを変換する素子である。水晶振動素子１０は、薄片状の水晶片１１と、一対の励振電極を構成する第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂと、一対の引出電極を構成する第１引出電極１５ａ及び第２引出電極１５ｂと、一対の接続電極を構成する第１接続電極１６ａ及び第２接続電極１６ｂとを備えている。

【0028】

水晶片１１は、互いに対向する上面１１Ａ及び下面１１Ｂを有している。上面１１Ａは、ベース部材３０に対向する側とは反対側、すなわち後述する蓋部材４０の天壁部４１に対向する側に位置している。下面１１Ｂは、ベース部材３０に対向する側に位置している。上面１１Ａ及び下面１１Ｂは、水晶片１１の一対の主面に相当する。

【0029】

水晶片１１は、例えば、ＡＴカット型の水晶片である。ＡＴカット型の水晶片１１は、互いに交差するＸ軸、Ｙ´軸、及びＺ´軸からなる直交座標系において、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」と呼ぶ。他の軸によって特定される面についても同様である。）が主面となり、Ｙ´軸と平行な方向が厚みとなるように形成される。例えば、ＡＴカット型の水晶片１１は、人工水晶（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｑｕａｒｔｚ Ｃｒｙｓｔａｌ）の結晶体を切断及び研磨加工して得られる水晶基板（例えば、水晶ウェハ）をエッチング加工することで形成される。

【0030】

ＡＴカット型の水晶片１１を用いた水晶振動素子１０は、広い温度範囲で高い周波数安定性を有する。ＡＴカット型の水晶振動素子１０では、厚みすべり振動モード（Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ Ｓｈｅａｒ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅ）が主要振動として用いられる。なお、ＡＴカット型の水晶片１１におけるＹ´軸及びＺ´軸の回転角度は、３５度１５分から－５度以上＋１５度以下の範囲で傾いてもよい。水晶片１１のカット角度は、ＡＴカット以外の異なるカットを適用してもよい。例えばＢＴカット、ＧＴカット、ＳＣカットなどを適用してよい。

【0031】

ＡＴカット型の水晶片１１は、Ｘ軸方向に平行な長辺が延在する長辺方向と、Ｚ´軸方向に平行な短辺が延在する短辺方向と、Ｙ´軸方向に平行な厚みが延在する厚み方向とを有する板状である。水晶片１１の上面１１Ａを平面視したとき、水晶片１１の平面形状は矩形状を成している。

【0032】

水晶片１１の上面１１Ａを平面視したとき、水晶片１１は、中央に位置し励振に寄与する励振部１７と、励振部１７に隣接する周辺部１８と、ベース部材３０に接続される接続部１９とを有している。励振部１７は、矩形状の島状に設けられ、枠状の周辺部１８に囲まれている。接続部１９は、水晶片１１の＋Ｘ軸方向の側の端部に位置し、Ｚ´軸方向に沿って並ぶ一対の矩形状の島状に設けられている。励振部１７と接続部１９との間に、周辺部１８の一部が位置している。

【0033】

なお、上面１１Ａを平面視したときの水晶片１１の平面形状は矩形状に限定されるものではない。水晶片１１の平面形状は、多角形状、円形状、楕円形状又はこれらの組合せであってもよい。励振部１７の平面形状は矩形状に限定されるものではなく、周辺部１８の平面形状は枠状に限定されるものではない。例えば、励振部１７及び周辺部１８は、それぞれ、水晶片１１のＺ´軸方向に沿った全幅に亘って帯状に形成されてもよい。接続部１９の平面形状は、一対の矩形状の島状に限定されるものではない。接続部１９の平面形状は、多角形状、円形状、楕円形状又はこれらの組合せであってもよい。また、接続部１９は、Ｚ´軸方向に沿って延在する、連続した１つの帯状に設けられてもよい。言い換えると、１つの接続部１９に第１接続電極１６ａ及び第２接続電極１６ｂの両方が設けられてもよい。

【0034】

励振部１７は上面１７Ａ及び下面１７Ｂを有し、周辺部１８は上面１８Ａ及び下面１８Ｂを有し、接続部１９は上面１９Ａ及び下面１９Ｂを有する。上面１７Ａ，１８Ａ，１９Ａは、それぞれ、水晶片１１の上面１１Ａの一部である。下面１７Ｂ，１８Ｂ，１９Ｂは、それぞれ、水晶片１１の下面１１Ｂの一部である。上面１７Ａ及び下面１７Ｂは、励振部１７における水晶片１１の一対の主面に相当する。上面１８Ａ及び下面１８Ｂは、周辺部１８における水晶片１１の一対の主面に相当する。上面１９Ａ及び下面１９Ｂは、接続部１９における水晶片１１の一対の主面に相当する。上面１７Ａ，１８Ａ，１９Ａ及び下面１７Ｂ，１８Ｂ，１９Ｂは、それぞれ、ＸＺ´面である。

【0035】

水晶片１１は、励振部１７の厚みが周辺部１８の厚みよりも大きい、いわゆるメサ型構造である。励振部１７においてメサ型構造を有する水晶片１１によれば、励振部１７からの振動漏れが抑制できる。水晶片１１は両面メサ型構造であり、上面１１Ａ及び下面１１Ｂの両側において、励振部１７が周辺部１８から突出している。励振部１７と周辺部１８との境界は、厚みが連続的に変化するテーパ形状を成している。言い換えると、励振部１７及び周辺部１８のそれぞれの上面１７Ａ，１８Ａ同士を繋ぐ面、及び下面１７Ｂ，１８Ｂ同士を繋ぐ面は、傾きが一様な傾斜面である。

【0036】

励振部１７と周辺部１８との境界は、厚みの変化が不連続な階段形状を成してもよい。当該境界は、厚みの変化量が連続的に変化するコンベックス形状、又は厚みの変化量が不連続に変化するベベル形状であってもよい。言い換えると、励振部１７及び周辺部１８のそれぞれの上面１７Ａ，１８Ａ同士を繋ぐ面、及び下面１７Ｂ，１８Ｂ同士を繋ぐ面は、複数の傾斜面で構成されてもよく、曲面で構成されてもよい。また、励振部１７は、水晶片１１の上面１１Ａ又は下面１１Ｂの片側において周辺部１８から突出する片面メサ型構造であってもよい。また、水晶片１１は、励振部１７の厚みが周辺部１８の厚みよりも小さい、いわゆる逆メサ型構造であってもよい。

【0037】

水晶片１１は、接続部１９において両面メサ型構造を有している。言い換えると、接続部１９の厚みが周辺部１８の厚みよりも大きい。接続部１９と周辺部１８との境界はテーパ形状を成し、接続部１９及び周辺部１８のそれぞれの上面１９Ａ，１８Ａ同士を繋ぐ面、及び下面１９Ｂ，１８Ｂ同士を繋ぐ面は、傾きが一様な傾斜面である。接続部１９においてメサ型構造を有する水晶片１１によれば、水晶振動素子１０の導電性保持部材３６ａ，３６ｂとの接合強度が向上する。例えば、接続部１９におけるメサ型構造は、励振部１７におけるメサ型構造と同じプロセスによって同時に形成される。

【0038】

接続部１９の厚みは、例えば励振部１７の厚みと略同等の大きさである。接続部１９の上面１９Ａは、励振部１７の上面１７Ａと同一平面上に位置し、接続部１９の下面１９Ｂは、励振部１７の下面１７Ｂと同一平面上に位置している。但し、接続部１９の厚みは、励振部１７の厚みと異なってもよく、例えば励振部１７の厚みよりも小さくてもよい。また、上面１７Ａ，１９Ａは互いにＹ´軸方向において離れていれもよく、下面１７Ｂ，１９Ｂも互いにＹ´軸方向において離れていれもよい。例えば、上面１９Ａの位置は、上面１７Ａの位置よりも、Ｙ´軸方向における水晶片１１の略中央に近くてもよい。また、下面１９Ｂの位置は、下面１７Ｂの位置よりも、Ｙ´軸方向における水晶片１１の略中央に近くてもよい。

【0039】

接続部１９と周辺部１８との境界は、階段形状、コンベックス形状又はベベル形状であってもよい。言い換えると、接続部１９及び周辺部１８のそれぞれの上面１９Ａ，１８Ａ同士を繋ぐ面、及び下面１９Ｂ，１８Ｂ同士を繋ぐ面は、複数の傾斜面で構成されてもよく、曲面で構成されてもよい。また、接続部１９は、水晶片１１の下面１１Ｂにおいて周辺部１８から突出する片面メサ型構造であってもよい。

【0040】

励振部１７と接続部１９との間の周辺部１８には、貫通孔２０が形成されている。貫通孔２０は、周辺部１８をＹ´軸方向に沿って貫通している。貫通孔２０の詳細な構成については後述する。

【0041】

第１励振電極１４ａは励振部１７の上面１７Ａに設けられ、第２励振電極１４ｂは励振部１７の下面１７Ｂに設けられている。第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂは、水晶片１１を挟んで互いに対向している。水晶片１１の上面１１Ａを平面視したとき、第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂは、それぞれ矩形状をなしており、互いの略全体が重なり合うように配置されている。第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂは、一対の励振電極に相当する。

【0042】

なお、水晶片１１の上面１１Ａを平面視したときの第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂのそれぞれの平面形状は矩形状に限定されるものではない。第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂのそれぞれの平面形状は、多角形状、円形状、楕円形状又はこれらの組合せであってもよい。

【0043】

第１引出電極１５ａは周辺部１８の上面１８Ａに設けられ、第２引出電極１５ｂは周辺部１８の下面１８Ｂに設けられている。第１引出電極１５ａは、第１励振電極１４ａと第１接続電極１６ａとを電気的に接続している。第２引出電極１５ｂは、第２励振電極１４ｂと第２接続電極１６ｂとを電気的に接続している。第１引出電極１５ａの一端が励振部１７において第１励振電極１４ａに接続され、第１引出電極１５ａの他端が接続部１９において第１接続電極１６ａに接続されている。また、第２引出電極１５ｂの一端が励振部１７において第２励振電極１４ｂに接続され、第２引出電極１５ｂの他端が接続部１９において第２接続電極１６ｂに接続されている。水晶片１１の上面１１Ａを平面視したとき、第１引出電極１５ａは貫通孔２０の＋Ｚ´軸方向側に設けられ、第２引出電極１５ｂは貫通孔２０の－Ｚ´軸方向側に設けられている。平面視したときに第１引出電極１５ａ及び第２引出電極１５ｂが離れていることで、浮遊容量が低減される。さらに、第１引出電極１５ａと第２引出電極１５ｂとの間に貫通孔２０が形成されていることで、浮遊容量がさらに低減される。

【0044】

第１接続電極１６ａ及び第２接続電極１６ｂは、それぞれ、接続部１９の下面１９Ｂに設けられている。第１接続電極１６ａは、第２接続電極１６ｂの＋Ｚ´軸方向側に位置している。第１接続電極１６ａ及び第２接続電極１６ｂは、接続部１９の上面１９Ａ及び水晶片１１の側面にも設けられている。

【0045】

第１励振電極１４ａ、第１引出電極１５ａ及び第１接続電極１６ａからなる一方の電極群は、互いに連続的に形成されており、例えば互いに一体的に形成されている。第２励振電極１４ｂ、第２引出電極１５ｂ及び第２接続電極１６ｂからなる他方の電極群も同様に、互いに連続的に形成されており、例えば互いに一体的に形成されている。このように、水晶振動素子１０には一対の電極群が設けられている。水晶振動素子１０の一対の電極群は、例えば多層構造であり、下地層と最表層とをこの順に積層して設けられている。下地層は、水晶片１１に接触する層であり、水晶片１１との密着性が良好な材料で設けられる。最表層は、一対の電極群の最表面に位置する層であり、化学的安定性が良好な材料で設けられる。これによれば、一対の電極群の酸化や水晶片１１からの剥離が抑制でき、信頼性の高い水晶振動素子１０が提供できる。下地層は例えばクロム（Ｃｒ）を含有し、最表層は例えば金（Ａｕ）を含有する。

【0046】

励振部１７に電圧が印加可能であれば、水晶振動素子１０の一対の電極群のうち、少なくとも一方が水晶片１１から離れて設けられてもよい。例えば、第１励振電極１４ａと励振部１７との間にギャップが設けられてもよく、第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂの両方と励振部１７との間にギャップが設けられてもよい。水晶振動素子１０の一対の電極群を構成する材料はＣｒ及びＡｕに限定されるものではなく、例えばチタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、インジウム（Ｉｎ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）などの金属材料を含有してもよい。一対の電極群は、導電性セラミック、導電性樹脂、半導体などを含有してもよい。

【0047】

次に、ベース部材３０について説明する。
ベース部材３０は、水晶振動素子１０を励振可能に保持している。ベース部材３０は、互いに対向する上面３１Ａ及び下面３１Ｂを有する基体３１を備えている。上面３１Ａ及び下面３１Ｂは、基体３１の一対の主面に相当する。上面３１Ａは、水晶振動素子１０及び蓋部材４０に対向する側に位置し、水晶振動素子１０が搭載される搭載面に相当する。下面３１Ｂは、外部基板１３０に対向する側に位置し、外部基板１３０が接続される実装面に相当する。基体３１は、例えば絶縁性セラミック（アルミナ）などの焼結材である。熱応力の発生を抑制する観点から、基体３１は耐熱性材料から構成されることが好ましい。熱履歴によって水晶振動素子１０にかかる応力を抑制する観点から、基体３１は、水晶片１１に近い熱膨張率を有する材料によって設けられてもよく、例えば水晶によって設けられてもよい。また、熱応力による基体３１の損傷を抑制する観点から、基体３１は、蓋部材４０に近い熱膨張率を有する材料によって設けられてもよい。

【0048】

ベース部材３０は、第１電極パッド３３ａ及び第２電極パッド３３ｂを備えている。第１電極パッド３３ａ及び第２電極パッド３３ｂは、基体３１の上面３１Ａに設けられている。第１電極パッド３３ａ及び第２電極パッド３３ｂは、ベース部材３０に水晶振動素子１０を電気的に接続するための端子である。酸化による信頼性の低下を抑制する観点から、第１電極パッド３３ａ及び第２電極パッド３３ｂのそれぞれの最表層は金を含有するのが望ましく、ほぼ金のみからなるのがさらに望ましい。例えば、第１電極パッド３３ａ及び第２電極パッド３３ｂは、基体３１との密着性を向上させる下地層と、金を含み酸化を抑制する最表層とを有する積層構造であってもよい。第１電極パッド３３ａ及び第２電極パッド３３ｂは、一対の電極パッドに相当する。

【0049】

ベース部材３０は、第１外部電極３５ａ、第２外部電極３５ｂ、第３外部電極３５ｃ及び第４外部電極３５ｄを備えている。第１外部電極３５ａ～第４外部電極３５ｄは、基体３１の下面３１Ｂに設けられている。第１外部電極３５ａ及び第２外部電極３５ｂは、外部基板１３０の配線層と水晶振動子１とを電気的に接続するための端子である。第３外部電極３５ｃ及び第４外部電極３５ｄは、例えば電気信号等が入出力されないダミー電極であるが、蓋部材４０を接地させて蓋部材４０の電磁シールド機能を向上させる接地電極であってもよい。なお、第３外部電極３５ｃ及び第４外部電極３５ｄは、省略されてもよい。

【0050】

第１電極パッド３３ａは、基体３１をＹ´軸方向に沿って貫通する第１貫通電極３４ａを介して、第１外部電極３５ａに電気的に接続されている。第２電極パッド３３ｂは、基体３１をＹ´軸方向に沿って貫通する第２貫通電極３４ｂを介して、第２外部電極３５ｂに電気的に接続されている。

【0051】

第１外部電極３５ａ及び第２電極パッド３３ｂのそれぞれは、基体３１の上面３１Ａと下面３１Ｂとを繋ぐ側面に設けられた側面電極を介して、第１外部電極３５ａ及び第２外部電極３５ｂに電気的に接続されてもよい。当該側面電極は、キャスタレーション電極でもよい。

【0052】

ベース部材３０は、第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂを備えている。第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂは、水晶振動素子１０を励振可能に保持している。言い換えると、励振部１７がベース部材３０及び蓋部材４０に接触しないように、水晶振動素子１０を保持している。第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂは、水晶振動素子１０とベース部材３０とを電気的に接続している。具体的には、第１導電性保持部材３６ａが第１電極パッド３３ａと第１接続電極１６ａとを電気的に接続し、第２導電性保持部材３６ｂが第２電極パッド３３ｂと第２接続電極１６ｂとを電気的に接続している。第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂは、一対の導電性保持部材に相当する。

【0053】

第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂは、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂等を含む導電性接着剤の硬化物であり、第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂの主成分は、例えばシリコーン樹脂である。第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂは導電性粒子を含んでおり、当該導電性粒子としては例えば銀（Ａｇ）を含む金属粒子が用いられる。

【0054】

第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂの主成分は、硬化性樹脂であればシリコーン樹脂に限定されるものではなく、例えばエポキシ樹脂やアクリル樹脂などであってもよい。また、第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂの導電性は、銀粒子による付与に限定されるものではなく、その他の金属、導電性セラミック、導電性有機材料などによって付与されてもよい。第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂの主成分が導電性高分子であってもよい。

【0055】

第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂの樹脂組成物には、任意の添加剤を含有してもよい。添加剤は、例えば、導電性接着剤の作業性や保存性の向上などを目的とする粘着付与剤、充填剤、増粘剤、増感剤、老化防止剤、消泡剤などである。また、硬化物の強度を増加させる目的、あるいはベース部材３０と水晶振動素子１０との間隔を保つ目的のフィラーが添加されてもよい。

【0056】

次に、蓋部材４０について説明する。
蓋部材４０は、ベース部材３０に接合されている。蓋部材４０は、ベース部材３０との間に水晶振動素子１０を収容する内部空間を形成する。蓋部材４０はベース部材３０の側に開口する凹部４９を有しており、本実施形態における内部空間は、凹部４９の内側の空間に相当する。凹部４９は、例えば真空状態で封止されているが、窒素や希ガスなどの不活性ガスが充填された状態で封止されてもよい。凹部４９は、液密な状態で封止されてもよい。蓋部材４０の材質は、望ましくは導電材料であり、さらに望ましくは気密性の高い金属材料である。蓋部材４０が導電材料で構成されることによって、内部空間への電磁波の出入りを低減する電磁シールド機能が蓋部材４０に付与される。また、蓋部材４０を通してＩＣチップ１６０が接地できる。熱応力の発生を抑制する観点から、蓋部材４０の材質は、基体３１に近い熱膨張率を有する材料であることが望ましく、例えば常温付近での熱膨張率がガラスやセラミックと広い温度範囲で一致するＦｅ－Ｎｉ－Ｃｏ系合金である。なお、蓋部材４０の材質は、基体３１の材質と同じであってもよく、セラミック、水晶、樹脂などを含んでもよい。

【0057】

蓋部材４０は、平板状の天壁部４１と、天壁部４１の外縁に接続されており且つ高さ方向に沿って延在する側壁部４２とを有している。蓋部材４０の凹部４９は、天壁部４１と側壁部４２とによって形成されている。具体的には、天壁部４１は、基体３１の上面３１Ａに沿って延在し、高さ方向において水晶振動素子１０を挟んでベース部材３０と対向している。また、側壁部４２は、天壁部４１からベース部材３０に向かって延在しており、基体３１の上面３１Ａと平行な方向において水晶振動素子１０を囲んでいる。蓋部材４０はさらに、側壁部４２のベース部材３０側の先端部に接続されており且つ基体３１の上面３１Ａに沿って外側に延在するフランジ部４３を有している。言い換えると、側壁部４２の上端部に接続された天壁部４１と、側壁部４２の下端部に接続されたフランジ部４３とが、互いに反対方向へ延在している。基体３１の上面３１Ａを平面視したとき、フランジ部４３は、水晶振動素子１０を囲むように枠状に延在している。

【0058】

次に、接合部材５０について説明する。
接合部材５０は、ベース部材３０及び蓋部材４０の各全周に亘って設けられ、矩形の枠状をなしている。ベース部材３０の上面３１Ａを平面視したとき、第１電極パッド３３ａ及び第２電極パッド３３ｂは、接合部材５０の内側に配置されており、接合部材５０は水晶振動素子１０を囲むように設けられている。接合部材５０は、ベース部材３０と蓋部材４０とを接合し、内部空間に相当する凹部４９を封止している。具体的には、接合部材５０は、基体３１とフランジ部４３とを接合している。水晶振動素子１０の周波数特性の変動を抑制する観点から、接合部材５０の材質は、透湿性が低いことが望ましく、ガス透過性が低いことがさらに望ましい。また、接合部材５０を介して蓋部材４０を接地電位に電気的に接続するためには、接合部材５０が導電性を有することが望ましい。これらの観点から、接合部材５０の材質は金属が望ましい。一例として、接合部材５０は、基体３１の上面３１Ａに設けられたモリブデン（Ｍｏ）からなるメタライズ層と、メタライズ層とフランジ部４３との間に設けられた金錫（Ａｕ－Ｓｎ）系の共晶合金からなる金属半田層とによって設けられている。

【0059】

なお、接合部材５０は、水ガラスなどを含むケイ素系接着剤や、セメントなどを含むカルシウム系接着剤などの無機系接着剤によって設けられてもよい。接合部材５０の材質は、エポキシ系、ビニル系、アクリル系、ウレタン系又はシリコーン系の有機系接着剤によって設けられてもよい。接合部材５０が無機系又は有機系接着剤によって設けられる場合、ガス透過性を下げるために、接合部材５０の外側に当該接着剤よりもガス透過性が低いコーティングが設けられてもよい。ベース部材３０と蓋部材４０とは、シーム溶接によって接合されてもよい。

【0060】

次に、図５～図７を参照しつつ、貫通孔２０の構成についてより詳細に説明する。図５は、第１実施形態に係る水晶振動素子の構成を概略的に示す平面図である。図６は、図５に示した水晶振動素子のＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図である。図７は、ＥＳＲの変動の割合と角度αとの関係を示すグラフである。

【0061】

図５に示すように、貫通孔２０は、Ｚ´軸方向に沿って延在し、ＸＺ´面方向において全周を水晶片１１に囲まれている。貫通孔２０は、第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂの側に内壁２１を有し、第１接続電極１６ａ及び第２接続電極１６ｂの側に内壁２２を有している。貫通孔２０の内壁２１，２２は、互いの先端が接近するように貫通孔２０の内部に向かって突出し、Ｚ´軸方向に沿って延在している。

【0062】

図６に示すように、内壁２１は４つの傾斜面２１ａ～２１ｄを有し、内壁２２は２つの傾斜面２２ａ，２２ｂを有している。傾斜面２１ａは第１傾斜面に相当し、傾斜面２１ｃは第２傾斜面に相当する。

【0063】

内壁２１の傾斜面２１ａ，２１ｃは、蓋部材４０の天壁部４１に対向し、内壁２１の傾斜面２１ｂ，２１ｄは、ベース部材３０に対向している。傾斜面２１ａと傾斜面２１ｂとは、貫通孔２０の貫通方向の略中央において互いに接続している。傾斜面２１ａと傾斜面２１ｃとは互いに接続し、傾斜面２１ｃと周辺部１８の上面１８Ａとは互いに接続している。傾斜面２１ｂと傾斜面２１ｄとは互いに接続し、傾斜面２１ｄと周辺部１８の下面１８Ｂとは互いに接続している。

【0064】

内壁２２の傾斜面２２ａは、蓋部材４０の天壁部４１に対向し、内壁２２の傾斜面２２ｂは、ベース部材３０に対向している。傾斜面２２ａと傾斜面２２ｂとは、貫通孔２０の貫通方向（Ｙ´軸方向）の略中央において互いに接続している。傾斜面２２ａと周辺部１８の上面１８Ａとは互いに接続し、傾斜面２２ｂと周辺部１８の下面１８Ｂとは互いに接続している。

【0065】

貫通孔２０の内壁２１，２２のそれぞれは、例えば、周辺部１８の上面１８Ａと平行な面に対して面対称に構成されている。面対称の対称面は、傾斜面２１ａと傾斜面２１ｂとの接続部、傾斜面２２ａと傾斜面２２ｂとの接続部、及び貫通孔２０の略中央を含む、ＸＺ´面である。傾斜面２１ｂは傾斜面２１ａと面対称な構成であり、傾斜面２１ｃは傾斜面２１ｄと面対称な構成であり、傾斜面２２ｂは傾斜面２２ａと面対称な構成である。このため、以下の説明においては、傾斜面２１ｂ，２１ｄ，２２ｂの構成については説明を省略する。

【0066】

内壁２１の傾斜面２１ａは、周辺部１８の上面１８Ａと平行な面から角度αで傾斜している。内壁２１の傾斜面２１ｃは、周辺部１８の上面１８Ａと平行な面から角度βで傾斜している。内壁２２の傾斜面２２ａは、周辺部１８の上面１８Ａと平行な面から角度γで傾斜している。角度αは角度βよりも大きく、角度γは角度αよりも大きい（γ＞α＞β）。

【0067】

距離Ｔ１は、傾斜面２１ａと傾斜面２１ｂとの接続部が位置する貫通孔２０の略中央から、傾斜面２１ａと傾斜面２１ｃとの接続部までの、Ｙ´軸方向に沿った厚みである。距離Ｔ２は、傾斜面２１ａと傾斜面２１ｃとの接続部から、傾斜面２１ｃと周辺部１８の上面１８Ａとの接続部までの、Ｙ´軸方向に沿った厚みである。距離Ｔ３は、傾斜面２２ａと傾斜面２２ｂとの接続部が位置する貫通孔２０の略中央から、傾斜面２２ａと周辺部１８の上面１８Ａとの接続部までの、Ｙ´軸方向に沿った厚みである。距離Ｔ１は距離Ｔ２よりも小さく、距離Ｔ２は距離Ｔ３よりも小さい（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３）。

【0068】

幅Ｗ２１は、傾斜面２１ａと傾斜面２１ｂとの接続部から、傾斜面２１ｃと上面１８Ａの接続部までの、Ｘ軸方向に沿った距離である。幅Ｗ２２は、傾斜面２２ａと傾斜面２２ｂとの接続部から、傾斜面２１ａと上面１８Ａとの接続部までの、Ｘ軸方向に沿った距離である。幅Ｗ２１は幅Ｗ２２よりも大きい（Ｗ２１＞Ｗ２２）。幅Ｗ２１は内壁２１の突出量に相当し、幅Ｗ２２は内壁２１の突出量に相当する。したがって、Ｗ２１＞Ｗ２２は、貫通孔２０の内壁２１が貫通孔２０の内壁２２よりも突出している、と言い換えることができる。

【0069】

貫通孔２０の内壁２１，２２のそれぞれは、周辺部１８の上面１８Ａと平行な面に対して非対称に構成されてもよい。具体的には、傾斜面２１ａ，２１ｂのそれぞれの大きさが異なっていてもよく、傾斜面２１ａ及び傾斜面２１ｂのそれぞれのＸＺ´面に対する角度が異なっていてもよい。傾斜面２１ｃと傾斜面２１ｄとが異なる大きさであってもよく、傾斜面２１ｃ及び傾斜面２１ｄのそれぞれのＸＺ´面に対する角度が異なっていてもよい。傾斜面２２ａ，２２ｂについても同様である。

【0070】

内壁２１の傾斜面の数は、上記に限定されるものではなく、少なくとも４つあればよい。例えば、内壁２１は６つの傾斜面を有してもよい。具体的には、内壁２１は、傾斜面２１ｃと上面１８Ａとを接続する傾斜面と、傾斜面２１ｄと下面１８Ｂとを接続する傾斜面とをさらに有してもよい。また、内壁２１の傾斜面の数が内壁２２の傾斜面の数よりも多いならば、内壁２１，２２のそれぞれの傾斜面の数は上記に限定されるものではない。また、内壁２１が内壁２２よりも突出するならば、内壁２１，２２のそれぞれの傾斜面の数は同じでもよく、内壁２１，２２のそれぞれが曲面を有してもよい。

【0071】

図７に示すように、角度α、角度β及び距離Ｔ２を変化させることで、ＥＳＲ（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｓｅｒｉｅｓ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）が低減される。図７に示すグラフは、角度βを３２°に固定し、且つ距離Ｔ３を１４．４μｍに固定した上で、角度α及び距離Ｔ２を変化させたときの、ＥＳＲの変動の割合（ΔＥＳＲ）を示している。横軸は角度αを示し、縦軸はΔＥＳＲを示している。グラフのプロットは、それぞれ、距離Ｔ２が４μｍ、８μｍ、１０．３μｍ、１２μｍ及び１４μｍのときのΔＥＳＲを示している。

【0072】

図７に示すように、β＝３２°のとき、３２°＜α＜８０°であれば、距離Ｔ２を好適に設定することで、α＝β＝３２°である場合に比べて、ＥＳＲを低減できる。さらに４０°＜αであれば、ＥＳＲをより効果的に低減できる。さらにα＜６５°であれば、距離Ｔ２が小さくてもＥＳＲを低減できる。なお、８μｍ≦Ｔ２≦１２μｍであれば、ＥＳＲをより効果的に低減できる。すなわち、０．５６≦Ｔ２／Ｔ３≦０．８３であれば、ＥＳＲをより効果的に低減できる。

【0073】

図５に示すように、貫通孔２０は、＋Ｚ´軸方向側において内壁２１と内壁２２とを繋ぐ一端２３ａを有し、－Ｚ´軸方向側において内壁２１と内壁２２とを繋ぐ他端２３ｂを有している。貫通孔２０の一端２３ａ及び他端２３ｂのそれぞれの位置は、接続部１９の位置よりも、Ｚ´軸方向における水晶振動素子１０の中心部から離れている。言い換えると、水晶片１１の上面１１Ａを平面視したとき、励振部１７の中央部と接続部１９との間には貫通孔２０が位置している。第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂは、接続部１９に接続されているため、第１導電性保持部材３６ａは貫通孔２０の一端２３ａから視て他端２３ｂの側に位置し、及び第２導電性保持部材３６ｂは貫通孔２０の他端２３ｂから視て一端２３ａの側に位置している。言い換えると、水晶片１１の上面１１Ａを平面視したとき、励振部１７の中央部と第１導電性保持部材３６ａとの間には貫通孔２０が位置し、励振部１７の中央部と第２導電性保持部材３６ｂとの間にも貫通孔２０が位置している。これによれば、励振部１７から第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂへの振動漏れが抑制され、第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂからの応力の伝搬が緩和される。

【0074】

次に、図８及び図９を参照しつつ、ベース部材３０及び外部基板１３０のより詳細な構成について説明する。図８は、ベース部材の構成の一例を示す分解斜視図である。図９は、外部基板の構成の一例を示す分解斜視図である。

【0075】

図８に示すように、ベース部材３０は、絶縁材料によって設けられた基板３１Ｖ，３１Ｗを積層して成る多層構造を備えている。基板３１Ｖの上面はベース部材３０の上面３１Ａに相当し、基板３１Ｗの下面はベース部材３０の下面３１Ｂに相当する。基板３１Ｖと基板３１Ｗとの間には配線層３１Ｃが設けられている。基板３１Ｖには貫通電極３４ａ－１，３４ｂ－１，３４ｃ－１が設けられている。基板３１Ｗには貫通電極３４ａ－２，３４ｂ－２，３４ｃ－２が設けられている。

【0076】

第１電極パッド３３ａは、貫通電極３４ａ－１及び貫通電極３４ａ－２を通して、外部電極３５ａに電気的に接続されている。ベース部材３０の上面３１Ａを平面視したとき、貫通電極３４ａ－１は貫通電極３４ａ－２から離れており、貫通電極３４ａ－１と貫通電極３４ａ－２とは、配線層３１Ｃを通して電気的に接続されている。第２電極パッド３３ｂも同様に、互いに離れた貫通電極３４ｂ－１及び貫通電極３４ｂ－２と、配線層３１Ｃとを通して、外部電極３５ｂに電気的に接続されている。接合部材５０も同様に、互いに離れた貫通電極３４ｃ－１及び貫通電極３４ｃ－２と、配線層３１Ｃとを通して、外部電極３５ｂに電気的に接続されている。

【0077】

このように、ベース部材３０を多層構造とし、層間に配線層を設けることで、浮遊容量が調整できる。

【0078】

図９に示すように、外部基板１３０は、絶縁材料によって設けられた基板１３１Ｖ，１３１Ｗを積層して成る多層構造を備えている。基板１３１Ｖの上面は外部基板１３０の上面１３１Ａに相当し、基板１３１Ｗの下面は外部基板１３０の下面１３１Ｂに相当する。基板１３１Ｖの上には配線層が設けられ、配線層の上にはバンプ層が設けられている。バンプ層は、絶縁材料によって設けられた複数の枠体からなる。バンプ層は、半田１５３の過剰な濡れ広がりを抑止し、短絡による不良発生を抑制する。外部基板１３０の上面１３１Ａを平面視したとき、バンプ層の複数の枠体は、それぞれ、コンデンサ１５６及び水晶振動子１を囲んでいる。

【0079】

基板１３１Ｖの下面には、金属層１３１Ｃが設けられている。金属層１３１Ｃは、基板１３１Ｖの下面の略全面に設けられている。但し、金属層１３１Ｃには、外部基板１３０のキャスタレーション電極が短絡しないように複数のスリットが形成されている。

【0080】

基板１３１Ｗの上面には絶縁体層１３１Ｄが設けられている。基板１３１Ｗの下面には、複数の端子が設けられている。

【0081】

このように、外部基板１３０を多層構造とし、層間に金属層を設けることで、外部基板１３０の上面１３１Ａと下面１３１Ｂとの間での熱伝導性が向上する。

【0082】

以上のように、第１実施形態では、周辺部１８の第１励振電極１４ａと第１接続電極１６ａとの間の領域に貫通孔２０が形成され、貫通孔２０における第１励振電極１４ａの側の内壁２１が４つの傾斜面を有する。
これによれば、内壁２１を少なくとも４つの傾斜面で形成することにより、主要振動である厚みすべり振動モードの、励振部１７と接続部１９との間の領域における振動変位が減衰され、エネルギー閉じ込め効果が向上し、ＥＳＲが低減される。また、内壁２１がコンベックス形状に近付くため、輪郭寸法に起因した厚み屈曲振動モードが抑制され、ＥＳＲが低減される。貫通孔２０が励振部１７と接続部１９との間で伝搬する応力を緩和することにより、振動漏れや水晶振動素子１０の脱落を抑制できる。

【0083】

貫通孔２０における第１励振電極１４ａの側の内壁２１は、水晶片１１の主面と平行な面に対して面対称に構成される。

【0084】

水晶片１１の励振部１７の厚みは、水晶片１１の周辺部１８の厚みよりも大きい。
これによれば、励振部１７からの振動漏れが抑制できる。また、励振部１７のメサ型構造を形成する工程において、内壁２２が加工できるため、製造工程が簡略化できる。

【0085】

周辺部１８の上面１８Ａに対して、第１傾斜面２１ａが成す角度αは、第２傾斜面２１ｃが成す角度βよりも大きい。
これによれば、内壁２１がコンベックス形状に近付くため、より効果的にＥＳＲが低減される。

【0086】

水晶片１１の厚み方向における中央から、第１傾斜面２１ａと第２傾斜面２１ｃとの接続部までの厚み方向に沿った距離Ｔ１は、第１傾斜面２１ａと第２傾斜面２１ｃとの接続部から、周辺部１８の上面１８Ａまでの厚み方向に沿った距離Ｔ２よりも大きい。
これによれば、内壁２１がコンベックス形状に近付くため、より効果的にＥＳＲが低減される。

【0087】

角度α及び角度βが、３２°＜α＜８０°かつβ＝３２°の関係を有する。
これによれば、距離Ｔ２を好適に設定することで、α＝β＝３２°である場合に比べて、ＥＳＲを低減できる。

【0088】

角度αが、４０°＜αの関係を有する。
これによれば、ＥＳＲをより効果的に低減できる。

【0089】

角度αが、α＜６５°の関係を有する。
これによれば、距離Ｔ２が小さくてもＥＳＲを低減できる。

【0090】

距離Ｔ２及び距離Ｔ３が、０．５６≦Ｔ２／Ｔ３≦０．８３の関係を有する。
これによれば、ＥＳＲをより効果的に低減できる。

【0091】

貫通孔２０における第１接続電極１６ａの側の内壁２２は、第１励振電極１４ａの側の内壁２１の傾斜面の数よりも少ない傾斜面を有する。内壁２２は、２つの傾斜面を有する。周辺部１８の上面１８Ａに対して内壁２２の傾斜面が成す角度γは、角度αよりも大きい。
水晶片１１には貫通孔２０を設けるためのスペースが必要でることから、本実施形態に係る水晶振動素子１０は、貫通孔２０を設けない構成に比べて大型化する。しかしながら、内壁２２を２つの傾斜面で形成することにより、接続部１９近傍の寸法が小さくできるため、水晶片１１の大型化が抑制できる。特に、角度γが角度αよりも大きいことにより、水晶片１１の大型化が、より効果的に抑制できる。

【0092】

内壁２１は、内壁２２よりも突出している。
これによれば、内壁２１がコンベックス形状に近付くため、輪郭寸法に起因した厚み屈曲振動モードが抑制され、ＥＳＲが低減されるとともに、接続部１９近傍の寸法が小さくできるため、水晶片１１の大型化が抑制できる。また、貫通孔２０が励振部１７と接続部１９との間で伝搬する応力を緩和することにより、振動漏れや水晶振動素子１０の脱落を抑制できる。

【0093】

接続部１９の厚みは、周辺部１８の厚みよりも大きい。
これによれば、水晶振動素子１０の導電性保持部材との接合強度が向上するため、水晶振動素子１０の実装姿勢が安定し、また、水晶振動素子１０の脱落が抑制できる。接続部１９のメサ型構造を形成する工程において、内壁２２が加工できるため、製造工程が簡略化できる。

【0094】

以下に、本発明の他の実施形態に係る水晶振動素子１０の構成について説明する。なお、下記の実施形態では、上記の第１実施形態と共通の事柄については記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については逐次言及しない。

【0095】

＜第２実施形態＞
図１０を参照しつつ、第２実施形態に係る水晶振動素子１０の構成について説明する。図１０は、第２実施形態に係る水晶振動素子の構成を概略的に示す平面図である。

【0096】

水晶振動素子１０には、２つの貫通孔２０ａ，２０ｂが形成されている。貫通孔２０ａは、貫通孔２０ｂの＋Ｚ´軸方向側に位置している。貫通孔２０ａは、第１励振電極１４ａと第１接続電極１６ａとの間の領域に形成され、＋Ｚ´軸方向側の側面に開口している。貫通孔２０ｂは、第２励振電極１４ｂと第２接続電極１６ｂとの間の領域に形成され、－Ｚ´軸方向側の側面に開口している。

【0097】

＜第３実施形態＞
図１１を参照しつつ、第３実施形態に係る水晶振動素子１０の構成について説明する。図１１は、第３実施形態に係る水晶振動素子の構成を概略的に示す平面図である。

【0098】

第２接続電極１６ｂが第２励振電極１４ｂの－Ｘ軸方向側に設けられている。水晶振動素子１０には、２つの貫通孔２０ａ，２０ｂが形成されている。貫通孔２０ａは、第１励振電極１４ａと第１接続電極１６ａとの間の領域に形成されている。貫通孔２０ｂは、第２励振電極１４ｂと第２接続電極１６ｂとの間の領域に形成されている。

【0099】

＜第４実施形態＞
図１２を参照しつつ、第４実施形態に係る水晶振動素子１０の構成について説明する。図１２は、第４実施形態に係る水晶振動素子の構成を概略的に示す平面図である。

【0100】

第２接続電極１６ｂが第２励振電極１４ｂの－Ｘ軸方向側に設けられている。水晶振動素子１０には、２つの貫通孔２０ａ，２０ｂが形成されている。貫通孔２０ａは、第１励振電極１４ａと第１接続電極１６ａとの間の領域に形成されている。貫通孔２０ｂは、第２励振電極１４ｂと第２接続電極１６ｂとの間の領域に形成されている。貫通孔２０ａ，２０ｂは、励振部１７の外縁に沿ってＵ字状に形成されている。これにより、貫通孔２０ａ，２０ｂは、第１引出電極１５ａ及び第２引出電極１５ｂが設けられた部分を除いて、励振部１７を囲んでいる。

【0101】

以下に、本発明の実施形態の一部又は全部を付記し、その効果について説明する。なお、本発明は以下の付記に限定されるものではない。

【0102】

本発明の一態様によれば、主面を有する水晶片と、水晶片の主面に設けられた励振電極と、水晶片の主面に設けられ励振電極と電気的に接続された接続電極と、を備え、水晶片の主面を平面視したとき、水晶片における励振電極と接続電極との間の領域には、貫通孔が形成されており、貫通孔における励振電極の側の内壁が、少なくとも４つの傾斜面を有する、水晶振動素子が提供される。
これによれば、励振電極の側の内壁を少なくとも４つの傾斜面で形成することにより、主要振動である厚みすべり振動モードの、励振電極と接続電極との間の領域における振動変位が減衰され、エネルギー閉じ込め効果が向上し、ＥＳＲが低減される。また、励振電極の側の内壁がコンベックス形状に近付くことによって、輪郭寸法に起因した厚み屈曲振動モードが抑制され、ＥＳＲが低減される。貫通孔が励振電極と接続電極との間で伝搬する応力を緩和することにより、振動漏れや水晶振動素子の脱落を抑制できる。

【0103】

一態様として、貫通孔における励振電極の側の内壁は、水晶片の主面と平行な面に対して面対称に構成される。

【0104】

一態様として、水晶片の励振電極が設けられた部分の厚みは、水晶片における励振電極と接続電極との間の領域の部分の厚みよりも大きい。
これによれば、励振電極が設けられた部分からの振動漏れが抑制できる。また、励振電極と接続電極との間の領域の部分の厚みを、励振電極が設けられた部分の厚みよりも小さくする工程において、貫通孔の内壁が加工できるため、製造工程が簡略化できる。

【0105】

一態様として、貫通孔における励振電極の側の内壁は、貫通孔の貫通方向の略中央を起点として水晶片の主面と平行な面から角度αで傾斜する第１傾斜面と、第１傾斜面と接続され水晶片の主面と平行な面から角度βで傾斜する第２傾斜面とを有し、角度αは、角度βよりも大きい。
これによれば、励振電極の側の内壁がコンベックス形状に近付くため、より効果的にＥＳＲが低減される。

【0106】

一態様として、貫通孔の略中央から第１傾斜面と第２傾斜面との接続部までの、水晶片の主面と交差する方向に沿った距離Ｔ１は、第１傾斜面と第２傾斜面との接続部から第２傾斜面と水晶片における励振電極と接続電極との間の主面との接続部までの、水晶片の主面と交差する方向に沿った距離Ｔ２より小さい。
これによれば、励振電極の側の内壁がコンベックス形状に近付くため、より効果的にＥＳＲが低減される。

【0107】

一態様として、角度α及び角度βが、３２°＜α＜８０°かつβ＝３２°の関係を有する。
これによれば、第１傾斜面と第２傾斜面との接続部から第２傾斜面と水晶片における励振電極と接続電極との間の主面との接続部までの、水晶片の主面と交差する方向に沿った距離を好適に設定することで、α＝β＝３２°である場合に比べて、ＥＳＲを低減できる。

【0108】

一態様として、角度αが、４０°＜αの関係を有する
これによれば、ＥＳＲをより効果的に低減できる。

【0109】

一態様として、角度αが、α＜６５°の関係を有する
これによれば、第１傾斜面と第２傾斜面との接続部から第２傾斜面と水晶片における励振電極と接続電極との間の主面との接続部までの、水晶片の主面と交差する方向に沿った距離が小さいときでも、ＥＳＲが低減できる。

【0110】

一態様として、距離Ｔ２及び距離Ｔ３が、０．５６≦Ｔ２／Ｔ３≦０．８３の関係を有する。
これによれば、ＥＳＲをより効果的に低減できる。

【0111】

一態様として、貫通孔における接続電極の側の内壁は、貫通孔の貫通方向の略中央を起点として水晶片の主面と平行な面から角度γで傾斜する傾斜面を有し、角度γは、角度αより大きい。
水晶片には貫通孔を設けるためのスペースが必要であることから、本実施形態に係る水晶振動素子は、貫通孔を設けない構成に比べて大型化する。しかしながら、角度γが角度αよりも大きいことにより、接続電極近傍の寸法が小さくできるため、水晶片の大型化が抑制できる。

【0112】

一態様として、貫通孔における励振電極の側の内壁は、貫通孔における接続電極の側の内壁よりも突出している。
これによれば、励振電極の側の内壁がコンベックス形状に近付くため、輪郭寸法に起因した厚み屈曲振動モードが抑制され、ＥＳＲが低減されるとともに、接続電極近傍の寸法が小さくできるため、水晶片の大型化が抑制できる。

【0113】

本発明の他の一態様によれば、主面を有する水晶片と、水晶片の主面に設けられた励振電極と、水晶片の主面に設けられ励振電極と電気的に接続された接続電極と、を備え、水晶片の主面を平面視したとき、水晶片における励振電極と接続電極との間の領域には、貫通孔が形成されており、貫通孔の励振電極の側の内壁は、貫通孔の接続電極の側の内壁よりも突出している、水晶振動素子が提供される。
これによれば、励振電極の側の内壁がコンベックス形状に近付くため、輪郭寸法に起因した厚み屈曲振動モードが抑制され、ＥＳＲが低減されるとともに、接続電極近傍の寸法が小さくできるため、水晶片の大型化が抑制できる。また、貫通孔が励振電極と接続電極との間で伝搬する応力を緩和することにより、振動漏れや水晶振動素子の脱落を抑制できる。

【0114】

一態様として、水晶片は、ＡＴカット水晶片である。

【0115】

一態様として、水晶片の接続電極が設けられた部分の厚みは、水晶片における励振電極と接続電極との間の領域の部分の厚みよりも大きい。
これによれば、水晶振動素子の導電性保持部材との接合強度が向上するため、水晶振動素子の実装姿勢が安定し、また、水晶振動素子の脱落が抑制できる。励振電極と接続電極との間の領域の部分の厚みを接続電極が設けられた部分の厚みよりも小さくする工程において、貫通孔の内壁を加工できるため、製造工程が簡略化できる。

【0116】

一態様として、前述の水晶振動素子と、水晶振動素子が搭載されるベース部材と、ベース部材との間に水晶振動素子を収容する内部空間を形成する蓋部材と、ベース部材と蓋部材とを接合する接合部材とを備える、水晶振動子が提供される。

【0117】

一態様として、前述の水晶振動子と、水晶振動素子が搭載される外部基板とを備え、外部基板は、絶縁体層に挟まれた金属層を有する、電子装置が提供される。
これによれば、外部基板の上面と下面との間での熱伝導性が向上することにより、外気温に対する水晶振動子の温度の追従性が向上する。

【0118】

本発明に係る実施形態は、水晶振動子に限定されるものではなく、圧電振動子にも適用可能である。圧電振動子（Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ Ｕｎｉｔ）の一例が、水晶振動素子（Ｑｕａｒｔｚ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）を備えた水晶振動子（Ｑｕａｒｔｚ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ Ｕｎｉｔ）である。水晶振動素子は、圧電効果によって励振される圧電片として、水晶片（Ｑｕａｒｔｚ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ）を利用するが、圧電片は、圧電単結晶、圧電セラミック、圧電薄膜、又は、圧電高分子膜などの任意の圧電材料によって形成されてもよい。一例として、圧電単結晶は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）を挙げることができる。同様に、圧電セラミックは、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ₃）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ_xＴｉ_1-x）Ｏ ₃ ；ＰＺＴ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）、メタニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ₂Ｏ₆）、チタン酸ビスマス（Ｂｉ₄Ｔｉ₃Ｏ₁₂）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ₂Ｂ₄Ｏ₇）、ランガサイト（Ｌａ₃Ｇａ₅ＳｉＯ₁₄）、又は、五酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）などを挙げることができる。圧電薄膜は、石英、又は、サファイアなどの基板上に上記の圧電セラミックをスパッタリング工法などによって成膜したものを挙げることができる。圧電高分子膜は、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、又は、フッ化ビニリデン／三フッ化エチレン（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）共重合体などを挙げることができる。上記の各種圧電材料は、互いに積層して用いられてもよく、他の部材に積層されてもよい。

【0119】

本発明に係る実施形態は、タイミングデバイス、発音器、発振器、荷重センサなど、圧電効果により電気機械エネルギー変換を行うデバイスであれば、特に限定されることなく適宜適用可能である。

【0120】

以上説明したように、本発明の一態様によれば、ＥＳＲが低減された圧電振動素子、圧電振動子及び電子装置が提供できる。

【0121】

なお、以上説明した実施形態は、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、各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたもの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】

【0122】

１…水晶振動子、
１０…水晶振動素子、
１１…水晶片、
１４ａ，１４ｂ…励振電極、
１５ａ，１５ｂ…引出電極、
１６ａ，１６ｂ…接続電極、
１７…励振部、
１８…周辺部、
１９…接続部、
１１Ａ，１７Ａ，１８Ａ，１９Ａ…上面、
１１Ｂ，１７Ｂ，１８Ｂ，１９Ｂ…下面、
２０…貫通孔、
２１，２２…内壁、
２１ａ～２１ｄ、２２ａ，２２ｂ…傾斜面、
Ｔ１～Ｔ３…距離、
α、β、γ…角度、
Ｗ２１，Ｗ２２…幅、
３０…ベース部材、
４０…蓋部材、
５０…接合部材、
１３０…外部基板、
１４０…外部キャップ、
１５０…封止枠、
１６０…ＩＣチップ、

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】