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特許7634158水晶振動素子および水晶振動子

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(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】2025-02-13

(45)【発行日】2025-02-21

(54)【発明の名称】水晶振動素子および水晶振動子

(51)【国際特許分類】

H03H 9/19 20060101AFI20250214BHJP

【ＦＩ】

H03H9/19 F

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2022557053

(86)(22)【出願日】2021-10-13

(86)【国際出願番号】 JP2021037940

(87)【国際公開番号】W WO2022080426

(87)【国際公開日】2022-04-21

【審査請求日】2023-02-13

(31)【優先権主張番号】P 2020172341

(32)【優先日】2020-10-13

(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】西村俊雄

【審査官】志津木康

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１２７７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２７３６８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０７４８４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０６８５０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０８９０９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０３Ｈ３／００７－３／１０

Ｈ０３Ｈ９／００－９／７６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１基軸及び当該第１基軸と交差する第２基軸によって規定される主面を有する水晶片と、
前記水晶片の主面に設けられた励振電極部とを備え、
前記水晶片は、前記励振電極部に電圧が印加された場合に、前記主面と交差する方向を厚み方向としたとき、前記厚み方向と前記第１基軸とによって規定される面において振動する厚み滑り振動を行い、
前記励振電極部は、平板部と、前記水晶片の前記主面に沿う方向における電極端部に位置し、前記平板部よりも膜厚が大きい膜厚部を有し、
前記膜厚部は、前記主面における前記第１基軸の軸線方向の端部に位置し、前記第２基軸の軸線方向に延びる前記平板部から突出した凸部としての第１凸部と、
前記主面における前記第２基軸の軸線方向の端部に位置し、前記第１基軸の軸線方向に延びる前記平板部から突出した凸部としての第２凸部と、
を有し、
前記第１凸部の断面積をＳｆｘとし、前記第２凸部の断面積をＳｆｚとし、前記水晶片の厚みをＴとし、前記平板部の厚みをＴｅとするとき、
０＜Ｓｆｘ／Ｔ ²≦０．８４×（Ｔｅ／Ｔ）＋０．０７
かつ、
０＜Ｓｆｚ／Ｔ ²≦０．２９×（Ｔｅ／Ｔ）＋０．０７
との条件を満たし、
前記第１凸部および前記第２凸部の材質は、アルミニウムである、
水晶振動素子。

【請求項2】

前記第１凸部の突出方向と交差する方向における前記第１凸部の幅は、前記第２凸部の突出方向と交差する方向における前記第２凸部の幅よりも大きい、
請求項１に記載の水晶振動素子。

【請求項3】

前記第１凸部の突出量は、前記第２凸部の突出量よりも大きい、
請求項１又は２に記載の水晶振動素子。

【請求項4】

前記第１基軸と前記水晶片の厚み方向とによって規定される面に沿う方向に切断した前記第１凸部の断面積は、前記第２基軸と前記水晶片の厚み方向とによって規定される面に沿う方向に切断した前記第２凸部の断面積よりも大きい、
請求項１から３のいずれか１項に記載の水晶振動素子。

【請求項5】

第１基軸及び当該第１基軸と交差する第２基軸によって規定される主面を有する水晶片と、
前記水晶片の前記主面に設けられた励振電極部と、
を備え、
前記水晶片は、前記励振電極部に電圧が印加された場合に前記主面と交差する方向を厚み方向としたとき、前記厚み方向と前記第１基軸とによって規定される面において振動する厚み滑り振動を行い、
前記励振電極部は、平板部と、前記水晶片の前記主面に沿う方向における電極端部に位置し、前記平板部よりも膜厚が大きい膜厚部を有し、
前記膜厚部は、
前記平板部から突出した凸部を有し、
前記凸部は、前記第２基軸の軸線方向に延びる凸部のみを含み、
前記凸部は、前記主面における前記第１基軸の軸線方向の端部に位置し、
前記凸部の断面積をＳｆｘとし、前記水晶片の厚みをＴとし、前記平板部の厚みをＴｅとするとき、
０＜Ｓｆｘ／Ｔ ²≦０．８４×（Ｔｅ／Ｔ）＋０．０７
との条件を満たし、
前記凸部の材質は、アルミニウムである、
水晶振動素子。

【請求項6】

第１基軸及び当該第１基軸と交差する第２基軸によって規定される主面を有する水晶片と、
前記水晶片の前記主面に設けられた励振電極部と、
を備え、
前記水晶片は、前記励振電極部に電圧が印加された場合に前記主面と交差する方向を厚み方向としたとき、前記厚み方向と前記第１基軸とによって規定される面において振動する厚み滑り振動を行い、
前記励振電極部は、平板部と、前記水晶片の前記主面に沿う方向における電極端部に位置し、前記平板部よりも膜厚が大きい膜厚部を有し、
前記膜厚部は、
前記平板部から突出した凸部を有し、
前記凸部は、前記第１基軸の軸線方向に延びる凸部のみを含み、
前記凸部は、前記主面における前記第２基軸の軸線方向の端部に位置し、
前記凸部の断面積をＳｆｚとし、前記水晶片の厚みをＴとし、前記平板部の厚みをＴｅとするとき、
０＜Ｓｆｚ／Ｔ ²≦０．２９×（Ｔｅ／Ｔ）＋０．０７
との条件を満たし、
前記凸部の材質は、アルミニウムである、
水晶振動素子。

【請求項7】

前記水晶片の結晶軸である互いに交差する第１軸、第２軸、第３軸のうち、第３軸を第１軸の周りに所定角度だけ傾斜させた軸を第３傾斜軸としたとき、第１軸を第１基軸に対応させるとともに第３傾斜軸を第２基軸に対応させる、
請求項１から６のいずれか１項に記載の水晶振動素子。

【請求項8】

前記水晶片の結晶軸である互いに交差する第１軸、第２軸、第３軸のうち、第１軸を第３軸の周りに所定角度だけ傾斜させた軸を第１傾斜軸とし、第３軸を第１傾斜軸の周りに所定角度だけ傾斜させた軸を第３傾斜軸としたとき、第１傾斜軸を第１基軸に対応させるとともに第３傾斜軸を第２基軸に対応させる、
請求項１から７のいずれか１項に記載の水晶振動素子。

【請求項9】

前記凸部は、前記励振電極部における前記平板部と同一の材料により構成される、
請求項１から８のいずれか１項に記載の水晶振動素子。

【請求項10】

前記凸部は、前記励振電極部における前記平板部と異なる材料により構成される、
請求項１から９のいずれか１項に記載の水晶振動素子。

【請求項11】

請求項１から１０のいずれか１項に記載の水晶振動素子と、
前記水晶振動素子が搭載されたベース部材と、
前記ベース部材に接合されて前記水晶振動素子を封止する蓋部材と
を備える、水晶振動子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水晶振動素子および水晶振動子に関する。

【背景技術】

【0002】

発振装置や帯域フィルタなどに用いられる基準信号の信号源に、厚み滑り振動を主振動とする水晶振動子が広く用いられている。例えば、特許文献１には、励振電極の逆メサ形状のメサ厚み比を変化させつつ、振動変位の形状を平坦にすることで主振動以外の周波数で起こる振動であるスプリアス発振を低減する構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第９８／３８７３６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、従来の技術においては、スプリアス発振をより一層低減することが望まれていた。

【0005】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、スプリアス発振をより一層低減することができる水晶振動素子および水晶振動子を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一側面に係る水晶振動素子は、第１基軸及び当該第１基軸と交差する第２基軸によって規定される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部とを備え、水晶片は、励振電極部に電圧が印加された場合に主面と交差する方向を厚み方向としたとき、厚み方向と第１基軸とによって規定される面において振動する厚み滑り振動を行い、励振電極部は、平板部と、前記水晶片の主面の電極端部に位置し、平板部よりも膜厚が大きい膜厚部を有し、膜厚部は、主面における第１基軸の軸線方向の端部に位置し、第２基軸の軸線方向に延びる平板部から突出した凸部としての第１凸部と、主面における第２基軸の軸線方向の端部に位置し、第１基軸の軸線方向に延びる平板部から突出した凸部としての第２凸部と、を有し、前記第１基軸と前記水晶片の厚み方向とによって規定される面に沿う方向に切断した第１凸部の断面積は、第２基軸と前記水晶片の厚み方向とによって規定される面に沿う方向に切断した第２凸部の断面積よりも大きい。

【0007】

本発明の一側面に係る水晶振動素子は、第１基軸及び第１基軸と交差する第２基軸によって規定される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部と、を備え、水晶片は、励振電極部に電圧が印加された場合に主面と交差する方向を厚み方向としたとき、前記厚み方向と前記第１基軸とによって規定される面において振動する厚み滑り振動を行い、励振電極部は、平板部と、水晶片の主面に沿う方向における電極端部に位置し、平板部よりも膜厚が大きい膜厚部を有し、膜厚部は、主面における第１基軸の軸線方向の端部に位置し、第２基軸の軸線方向に延びる凸部としての第１凸部を有する。

【0008】

本発明の一側面に係る水晶振動素子は、第１基軸及び第１基軸と交差する第２基軸によって規定される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部と、を備え、水晶片は、励振電極部に電圧が印加された場合に主面と交差する方向を厚み方向としたとき、前記厚み方向と前記第１基軸とによって規定される面において振動する厚み滑り振動を行い、励振電極部は、平板部と、水晶片の主面に沿う方向における電極端部に位置し、平板部よりも膜厚が大きい膜厚部を有し、膜厚部は、主面における第２基軸の軸線方向の端部に位置し、第１基軸の軸線方向に延びる凸部としての第２凸部を有する。

【0009】

本発明の一側面に係る水晶振動子は、上記構成の水晶振動素子と、水晶振動素子が搭載されたベース部材と、ベース部材に接合されて水晶振動素子を封止する蓋部材とを備える。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、スプリアス発振をより一層低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態に係る水晶振動子の構成を概略的に示す分解斜視図である。

【図2】第１実施形態に係る水晶振動子の構成を概略的に示す断面図である。

【図3】水晶片の第１基軸及び第２基軸によって規定される主面の一例を説明するための図である。

【図4】（ａ）、（ｂ）は、水晶片の第１基軸及び第２基軸によって規定される主面の一例を説明するための図である。

【図5】第１実施形態に係る水晶振動素子の平面図である。

【図6】第１実施形態に係る水晶振動素子の断面図である。

【図7】第１実施形態に係る水晶振動素子の電気機械結合定数を示すグラフである。

【図8】第１実施形態に係る水晶振動素子の振動特性を示すグラフである。

【図9】第１実施形態に係る水晶振動素子の振動特性を示すグラフである。

【図10】第２実施形態に係る水晶振動素子の平面図である。

【図11】第２実施形態に係る水晶振動素子の断面図である。

【図12】第２実施形態に係る水晶振動素子の電気機械結合定数を示すグラフである。

【図13】第２実施形態に係る水晶振動素子の振動特性を示すグラフである。

【図14】第３実施形態に係る水晶振動素子の平面図である。

【図15】第３実施形態に係る水晶振動素子の断面図である。

【図16】第３実施形態に係る水晶振動素子の電気機械結合定数を示すグラフである。

【図17】第３実施形態に係る水晶振動素子の振動特性を示すグラフである。

【図18】第４実施形態に係る水晶振動素子の電気機械結合定数を示すグラフである。

【図19】第４実施形態に係る水晶振動素子の振動特性を示すグラフである。

【図20】第４実施形態に係る水晶振動素子の振動特性を示すグラフである。

【図21】第５実施形態に係る水晶振動素子の電気機械結合定数を示すグラフである。

【図22】第５実施形態に係る水晶振動素子の振動特性を示すグラフである。

【図23】第６実施形態に係る水晶振動素子の電気機械結合定数を示すグラフである。

【図24】第６実施形態に係る水晶振動素子の振動特性を示すグラフである。

【図25】第６実施形態に係る水晶振動素子の振動特性を示すグラフである。

【図26】第６実施形態に係る水晶振動素子の振動特性を示すグラフである。

【図27】第６実施形態に係る水晶振動素子の振動特性を示すグラフである。

【図28】第６実施形態に係る水晶振動素子の振動特性を示すグラフである。

【図29】第６実施形態に係る水晶振動素子の振動特性を示すグラフである。

【図30】第６実施形態に係る水晶振動素子の振動特性を示すグラフである。

【図31】第６実施形態に係る水晶振動素子の振動特性を示すグラフである。

【図32】第６実施形態に係る水晶振動素子の振動特性を示すグラフである。

【図33】第６実施形態に係る水晶振動素子の振動特性を示すグラフである。

【図34】第６実施形態に係る水晶振動素子の振動特性を示すグラフである。

【図35】第６実施形態に係る水晶振動素子の振動特性を示すグラフである。

【図36】第６実施形態に係る水晶振動素子の振動特性を示すグラフである。

【図37】第７実施形態に係る水晶振動素子の振動特性を示すグラフである。

【図38】第７実施形態に係る水晶振動素子の振動特性を示すグラフである。

【図39】第７実施形態に係る水晶振動素子の振動特性を示すグラフである。

【図40】第７実施形態に係る水晶振動素子の振動特性を示すグラフである。

【図41】第７実施形態に係る水晶振動素子の振動特性を示すグラフである。

【図42】第７実施形態に係る水晶振動素子の振動特性を示すグラフである。

【図43】第７実施形態に係る水晶振動素子の振動特性を示すグラフである。

【図44】水晶振動素子の機能を説明するためのグラフである。

【図45】水晶振動素子の機能を説明するためのグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

＜第１実施形態＞
図１～図６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。

【0013】

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、便宜上、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（ＣｒｙｓｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃＡｘｅｓ）に対応している。Ｘ軸が電気軸（極性軸）、Ｙ軸が機械軸、Ｚ軸が光学軸に対応している。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。Ｘ軸は、第１軸の一例であり、Ｙ軸は、第２軸の一例であり、Ｚ軸は、第３軸の一例である。

【0014】

図１及び図２に示すように、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。

【0015】

水晶振動素子１０は、薄片状の水晶片１１と、第１励振電極１４ａと、第２励振電極１４ｂと、第１引出電極１５ａと、第２引出電極１５ｂと、第１接続電極１６ａと、第２接続電極１６ｂとを備えている。水晶片１１は、人工水晶（ＳｙｎｔｈｅｔｉｃＱｕａｒｔｚＣｒｙｓｔａｌ）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。水晶片１１は、第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂに電圧が印加された場合に水晶片１１の主面と交差する方向を厚み方向としたとき、厚み方向と水晶片１１の第１基軸とによって規定される面において振動する厚み滑り振動を行う。

【0016】

図３及び図４は、水晶片１１の第１基軸及び第２基軸によって規定される主面の一例を説明するための図である。なお、図３及び図４は、水晶片１１の主振動が厚み滑り振動である場合の水晶片１１のカット角の一例を示すものであり、水晶片１１の主振動が厚み滑り振動であれば、本発明をその他のカット角に適用してもよい。

【0017】

図３に示す例では、水晶片１１の結晶軸である互いに交差するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうち、Ｚ軸をＸ軸の周りに所定角度θだけ傾斜させた軸をＺ´軸（第３傾斜軸）としたとき、Ｘ軸を第１基軸に対応させるとともにＺ´軸を第２基軸に対応させる。この場合、第１基軸は、例えば、Ｘ軸をＺ´軸の周りに僅かに傾斜させた軸を含む。また、第２基軸は、Ｚ軸をＸ軸の周りに所定角度から僅かにずれた角度で傾斜させた軸を含む。同図に示す例では、水晶片１１のカット角は、例えば、ＡＴカット、ＢＴカット、ＣＴカットを含む。

【0018】

ＡＴカット型の水晶片１１は、例えば、Ｚ軸をＸ軸の周りに約３５度傾斜させたＺ´軸とＸ軸とによって特定される面と平行な面が主面となる。なお、ＡＴカット型の水晶片１１は、例えば、Ｚ軸をＸ軸の周りに約３５度から僅かにずれた角度で傾斜させたＺ´軸と、Ｘ軸をＺ軸の周りに僅かに傾斜させたＸ´軸とによって特定される面と平行な面を主面としてもよい。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。ＢＴカット型の水晶片１１は、例えば、Ｚ軸をＸ軸の周りに約－４９度傾斜させたＺ´軸とＸ軸とによって特定される面と平行な面が主面となる。ＣＴカット型の水晶片１１は、例えば、Ｚ軸をＸ軸の周りに約３８度傾斜させたＺ´軸とＸ軸とによって特定される面と平行な面が主面となる。

【0019】

図４に示す例では、水晶片の結晶軸である互いに交差するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうち、Ｘ軸をＺ軸の周りに所定角度φだけ傾斜させた軸をＸ´軸（第１傾斜軸）とし（図４（ａ）参照）、Ｚ軸をＸ´軸の周りに所定角度θだけ傾斜させた軸をＺ´軸（第３傾斜軸）としたとき（図４（ｂ）参照）、Ｘ´軸を第１基軸に対応させるとともにＺ´軸を第２基軸に対応させる。この場合、第１基軸は、例えば、Ｘ軸をＺ軸の周りに所定角度φから僅かにずれた角度で傾斜させた軸を含む。また、第２基軸は、Ｚ軸をＸ´軸の周りに所定角度から僅かにずれた角度で傾斜させた軸を含む。同図に示す例では、水晶片１１のカット角は、例えば、ＳＣカットを含む。ＳＣカット型の水晶片１１は、例えば、Ｘ軸をＺ軸の周りに約２２度傾斜させたＸ´軸と、Ｚ軸をＸ´軸の周りに約３４度傾斜させたＺ´軸とによって特定される面と平行な面が主面となる。

【0020】

図１及び図２に戻り、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´軸方向に平行な厚さが延在する厚さ方向を有する板状である。水晶片１１の第１主面１１Ａ及び第２主面１１Ｂは、矩形状をなしている。

【0021】

水晶振動素子１０は、励振電極部１４を備える。励振電極部１４は、例えば、第１励振電極１４ａと、第２励振電極１４ｂとを含む。第１励振電極１４ａは、水晶片１１の第１主面１１Ａに設けられている。第２励振電極１４ｂは、水晶片１１の第２主面１１Ｂ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。第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂは、矩形状をなしており、平面視において互いに重なり合うように配置されている。

【0022】

第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂは、水晶片１１の第１主面１１Ａに沿う方向における電極端部に位置し、平板部１４Ｂよりも膜厚が大きい膜厚部１４Ｃを有する。

【0023】

水晶振動素子１０は、第１引出電極１５ａと、第２引出電極１５ｂとを有する。第１引出電極１５ａは、水晶片１１の第１主面１１Ａ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、水晶片１１の第２主面１１Ｂに設けられている。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。

【0024】

第１接続電極１６ａは、第１引出電極１５ａにおける－Ｘ軸方向側の端部から＋Ｚ´軸方向に延び、水晶片１１の＋Ｚ´軸方向側の端面で折り返されて、水晶片１１の第２主面１１Ｂを－Ｚ´軸方向側に延びている。第１励振電極１４ａとベース部材３０とは、第１引出電極１５ａ及び第１接続電極１６ａを介して電気的に接続されている。第２接続電極１６ｂは、第２引出電極１５ｂにおける－Ｘ軸方向側の端部から－Ｚ´軸方向に延び、水晶片１１の－Ｚ軸方向側の端面で折り返されて、水晶片１１の第２主面１１Ｂを＋Ｚ´軸方向側に延びている。第２励振電極１４ｂとベース部材３０とは、第２引出電極１５ｂ及び第２接続電極１６ｂを介して電気的に接続されている。

【0025】

ベース部材３０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。ベース部材３０の上面３１Ａには、水晶振動素子１０が搭載されている。ベース部材３０の下面３１Ｂには、図示しない外部の回路基板が実装されている。

【0026】

ベース部材３０は、第１電極パッド３３ａと、第２電極パッド３３ｂと、第１外部電極３５ａと、第２外部電極３５ｂと、第３外部電極３５ｃと、第４外部電極３５ｄと、第１導電性保持部材３６ａと、第２導電性保持部材３６ｂとを備えている。

【0027】

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の上面に設けられ、水晶振動素子１０に対して電気的に接続されている。

【0028】

第１外部電極３５ａ及び第２外部電極３５ｂは、ベース部材３０の下面３１Ｂに設けられ、図示しない外部の基板と水晶振動子１とを電気的に接続する。第３外部電極３５ｃ及び第４外部電極３５ｄは、ベース部材３０の下面３１Ｂに設けられ、電気信号等が入力されないダミー電極である。第１電極パッド３３ａは、ベース部材３０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、ベース部材３０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。

【0029】

第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂは、例えば、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。

【0030】

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。第１導電性保持部材３６ａは、第１電極パッド３３ａと第１接続電極１６ａとを接合している。第２導電性保持部材３６ｂは、第２電極パッド３３ｂと第２接続電極１６ｂとを接合している。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が励振可能となるように、ベース部材３０から間隔を空けて水晶振動素子１０を保持している。

【0031】

蓋部材４０は、ベース部材３０に接合され、ベース部材３０との間に内部空間４９を形成している。内部空間４９には、水晶振動素子１０が収容されている。蓋部材４０の材質は特に限定されるものではないが、例えば金属などの導電材料により構成されている。蓋部材４０が導電材料により構成されることで、内部空間４９への電磁波の出入りが低減される。

【0032】

接合部材５０は、蓋部材４０の側壁部の先端と、ベース部材３０の上面３１Ａとを接合し、内部空間４９を封止している。接合部材５０は、ガスバリア性の高いことが望ましく、透湿性の低いことがさらに望ましい。接合部材５０は、例えば、エポキシ樹脂を主成分とする接着剤の硬化物である。接合部材５０を構成する樹脂系接着剤は、例えば、ビニル化合物、アクリル化合物、ウレタン化合物、シリコーン化合物などを含んでもよい。

【0033】

次に、本実施形態に係る水晶振動素子１０の励振電極部１４の構成について、特に、励振電極部１４の膜厚部１４Ｃの構成に着目して説明する。なお、以下の説明では、明細書の説明理解の便宜上、第１励振電極１４ａの膜厚部１４Ｃについて特に説明するが、第２励振電極１４ｂの膜厚部も同様の構成を有する。

【0034】

図５及び図６に示すように、第１励振電極１４ａは、例えば、平板部１４Ｂと、膜厚部１４Ｃとを有する。平板部１４Ｂは、例えば、矩形状をなしており、水晶片１１の第１主面に設けられている。膜厚部１４Ｃは、平板部１４Ｂの上面から突出した第１凸部１４Ｃａと第２凸部１４Ｃｂとを含む。第１凸部１４Ｃａ及び第２凸部１４Ｃｂは、例えば、第１励振電極１４ａにおける平板部１４Ｂと同一の材料により構成されている。第１凸部１４Ｃａ及び第２凸部１４Ｃｂは、第１励振電極１４ａにおける平板部１４Ｂと異なる材料により構成されてもよい。この場合、第１凸部１４Ｃａ及び第２凸部１４Ｃｂは、例えば、絶縁材料により構成されている。第１凸部１４Ｃａは、水晶片１１の第１主面１１ＡにおけるＸ軸方向の端部に位置し、Ｚ´軸方向に延びる。第１凸部１４Ｃａは、例えば、水晶片１１の第１主面１１ＡにおけるＸ軸方向の両側の端部に位置し、水晶片１１の第１主面１１ＡにおけるＺ´軸方向の一端から他端まで延びている。第２凸部１４Ｃｂは、水晶片１１の第２主面１１ＢにおけるＺ´軸方向の端部に位置し、Ｘ軸方向に延びている。第２凸部１４Ｃｂは、例えば、水晶片１１の第２主面１１ＢにおけるＺ´軸方向の両側の端部に位置し、水晶片１１の第２主面１１ＢにおけるＸ軸方向の一端から他端まで延びている。第１凸部１４Ｃａの幅Ｗｘは、第２凸部１４Ｃｂの幅Ｗｚよりも大きい。

【0035】

次に、図７～図９を参照して、本実施形態に係る水晶振動子１の機能を説明する。図７及び図８は、本実施形態に係る水晶振動子１のシミュレーションモデルを用いて予測した水晶振動素子１０の振動特性を示したものである。水晶振動子１のシミュレーションモデルにおいては、励振電極部１４の材質としてアルミニウムが設定されている。また、水晶振動子１のシミュレーションモデルにおいては、水晶片１１は、励振電極部１４に電圧が印加された場合に、主面と交差する方向を厚み方向としたとき、厚み方向と第１基軸とによって規定される面において振動する厚み滑り振動を行う。図７は、本実施形態に係る水晶振動素子１０の電気機械結合定数を示すグラフである。電気機械結合定数は、電気的エネルギーと機械的エネルギーとの変換能力を表す係数であり、この係数の値が大きいほど、電気的エネルギーと機械的エネルギーとの変換能力が高いことを示す。図８は、本実施形態に係る水晶振動素子１０の振動特性を示すグラフである。水晶振動素子１０の振動特性は、厚み滑り振動時における水晶振動素子１０の振動形状を示している。図９は、本実施形態に係る水晶振動素子１０の振動特性を、水晶振動素子１０に関する各種パラメータを変更しつつ示したグラフである。

【0036】

図７に示す例では、第２凸部１４Ｃｂの幅Ｗｚを「３．４」に固定し、第１凸部１４Ｃａの幅Ｗｘを変化させた場合の水晶振動子１の電気機械結合定数の変化の推移を示している。同図に示す例では、縦軸が電気機械結合定数を表し、横軸が水晶片１１の厚みＴに対する第１凸部１４Ｃａの幅Ｗｘの比率を表している。この例では、励振電極部１４に第１凸部１４Ｃａ及び第２凸部１４Ｃｂを設けなかった場合に相当する比較例において、電気機械結合定数の値が「６．８」となっている。これに対し、励振電極部１４に第１凸部１４Ｃａ及び第２凸部１４Ｃｂを設けた場合に相当する実施例において、水晶片１１の厚みＴに対する第１凸部１４Ｃａの幅Ｗｘの比率を、「０．０」、「３．４」、「４．６」、「５．０」と段階的に増大させた場合、比率が「０」の場合において、電気機械結合定数の値が「７．５」となっており、比率が大きくなるにつれて、電気機械結合定数の値が増大する傾向にある。そして、比率が「４．６」である場合に電気機械結合定数の値が最大値「７．９」となる。

【0037】

すなわち、励振電極部１４に第１凸部１４Ｃａまたは第２凸部１４Ｃｂを設けた場合、質量負荷効果によって励振電極部１４を伝播する音速が部分的に低下する。そのため、水晶片１１の厚み滑り振動時において、励振電極部１４の第１凸部１４Ｃａまたは第２凸部１４Ｃｂの振動の波長が、励振電極部１４の平板部１４Ｂの振動の波長に比して、相対的に短くなる。そして、励振電極部１４の第１凸部１４Ｃａまたは第２凸部１４Ｃｂに生じる歪みが、励振電極部１４の平板部１４Ｂに生じる歪みに比して、相対的に大きくなる。その結果、水晶片１１の厚み滑り振動時において、励振電極部１４の第１凸部１４Ｃａまたは第２凸部１４Ｃｂに歪みが集中し、励振電極部１４の平板部１４Ｂにおける歪みが緩和されて変位量が均一となるため、水晶振動素子１０の電気機械結合定数が増大する。

【0038】

なお、図７に示す例において、水晶振動素子１０は、第１凸部１４Ｃａの幅Ｗｘが第２凸部１４Ｃｂの幅Ｗｚよりも大きい、という条件を満たしている。すなわち、水晶片１１の厚み滑り振動時には、水晶片１１はＸ軸方向に変位するため、励振電極部１４に生じる歪みは、Ｘ軸方向の歪みの方が、Ｚ´軸方向の歪みよりも大きい。そのため、Ｘ軸方向の歪みを緩和するための第１凸部１４Ｃａの幅Ｗｘの最適値は、Ｚ´軸方向の歪みを緩和するための第２凸部１４Ｃｂの幅Ｗｚの最適値よりも大きい。

【0039】

図８に示す例では、図７に示す例において、電気機械結合定数の値が最大値「７．９」となるように、水晶片１１の厚みＴに対する第１凸部１４Ｃａの幅Ｗｘの比率を設定した場合の水晶振動素子１０の振動特性を示している。図８は、水晶振動素子１０におけるＺ軸方向の位置ごとの変位量を示した図である。図８に示す例では、水晶振動素子１０に第１凸部１４Ｃａ及び第２凸部１４Ｃｂを設けなかった場合に相当する比較例と、上記の条件にて水晶片１１に第１凸部１４Ｃａ及び第２凸部１４Ｃｂを設けた場合に相当する実施例とを重ねて示している。図８に示す例からも明らかなように、実施例の水晶振動素子１０は、比較例の水晶振動素子１０と比較して、厚み滑り振動時における振動形状が平坦となっており、主振動以外の周波数で起こる振動であるスプリアス発振が好適に低減される。

【0040】

図９（ａ）～図９（ｃ）に示す例では、図９（ｄ）に示す水晶振動素子１０に関する各種パラメータとして、水晶片１１の厚みＴ、励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅ、励振電極部１４の膜厚部１４Ｃの厚みＴｆを変更した場合を例に挙げて説明する。厚みＴｆは、励振電極部１４の平板部１４Ｂからの膜厚部１４Ｃの突出量に相当する。図９（ａ）は、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅの比率が「０．０５」であり、かつ、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の膜厚部１４Ｃの厚みＴｆの比率が「０．０２」である場合のグラフである。図９（ｂ）は、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅの比率が「０．１０」であり、かつ、水晶片１１の厚みＴに対する水晶片１１の膜厚部１４Ｃの厚みＴｆの比率が「０．０３」である場合のグラフである。図９（ｃ）は、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅの比率が「０．２０」であり、かつ、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の膜厚部１４Ｃの厚みの比率が「０．０６」である場合のグラフである。これらの例の何れにおいても、電気機械結合定数が最大となる第１凸部１４Ｃａの幅Ｗｘに関する条件と、電気機械結合定数が最大となる第２凸部１４Ｃｂの幅Ｗｚに関する条件とを比較した場合に、第１凸部１４Ｃａの幅Ｗｘが第２凸部１４Ｃｂの幅Ｗｚよりも大きい。

【0041】

本実施形態に係る水晶振動素子１０は、結晶軸であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうち、Ｙ軸及びＺ軸をＸ軸の周りに所定角度だけ傾斜させた軸をＹ´軸及びＺ´軸とし、Ｘ軸とＺ´軸とによって特定される面と平行な面である第１主面１１Ａ及び第２主面１１Ｂを有する水晶片１１と、水晶片１１の第１主面１１Ａ及び第２主面１１Ｂに設けられた励振電極部１４とを備え、水晶片１１は、励振電極部１４に電圧が印加された場合に主面と交差する方向を厚み方向としたとき、厚み方向と第１基軸とによって規定される面において振動する厚み滑り振動を行い、励振電極部１４は、水晶片１１の第１主面１１Ａ及び第２主面１１Ｂに沿う方向における電極端部に位置し、平板部１４Ｂよりも膜厚が大きい膜厚部１４Ｃを有し、膜厚部１４Ｃは、第１主面１１Ａ及び第２主面１１ＢにおけるＸ軸の軸線方向の端部に位置し、Ｚ´軸の軸線方向に延びる第１凸部１４Ｃａと、第１主面１１Ａ及び第２主面１１ＢにおけるＺ´軸の軸線方向の端部に位置し、Ｘ軸の軸線方向に延びる第２凸部１４Ｃｂと、を有し、第１凸部１４Ｃａの幅Ｗｘは、第２凸部１４Ｃｂの幅Ｗｚよりも大きい。水晶振動素子１０は、第１凸部１４Ｃａの幅Ｗｘが第２凸部１４Ｃｂの幅Ｗｚよりも大きい場合には、第１凸部１４Ｃａの幅Ｗｘが第２凸部１４Ｃｂの幅Ｗｚ以下である場合と比較して、水晶片１１の厚み滑り振動時において、励振電極部１４の第１凸部１４Ｃａまたは第２凸部１４Ｃｂに歪みが集中し、励振電極部１４の平板部１４Ｂにおける歪みが緩和されて変位量が均一となる。そのため、水晶振動素子１０における圧電効果の効率に相当する電気機械結合定数の値が大きくなるため、主振動以外の周波数で起こる振動であるスプリアス発振を低減することができる。

【0042】

＜第２実施形態＞
第２実施形態では第１実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、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実施形態毎には逐次言及しない。

【0043】

図１０及び図１１に示すように、第１励振電極１４ａは、例えば、平板部１４Ｂと、膜厚部１４Ｃとを有する。平板部１４Ｂは、例えば、矩形状をなしており、水晶片１１の第１主面１１Ａに設けられている。膜厚部１４Ｃは、平板部１４Ｂの上面から突出しており、例えば、第１凸部１４Ｃａを含む。第１凸部１４Ｃａは、水晶片１１の第１主面１１ＡにおけるＸ軸方向の端部に位置し、Ｚ´軸方向に延びる。第１凸部１４Ｃａは、例えば、水晶片１１の第１主面１１ＡにおけるＸ軸方向の両側の端部に位置し、水晶片１１の第１主面１１ＡにおけるＺ´軸方向の一端から他端まで延びている。

【0044】

次に、図１２及び図１３を参照して、本実施形態に係る水晶振動子１の機能を説明する。図１２及び図１３は、本実施形態に係る水晶振動子１のシミュレーションモデルを用いて予測した水晶振動素子１０の振動特性を示したものである。水晶振動子１のシミュレーションモデルにおいては、励振電極部１４の材質としてアルミニウムが設定されている。また、水晶振動子１のシミュレーションモデルにおいては、水晶片１１は、励振電極部１４に電圧が印加された場合に、主面と交差する方向を厚み方向としたとき、厚み方向と第１基軸とによって規定される面において振動する厚み滑り振動を行う。図１２は、本実施形態に係る水晶振動子１の電気機械結合定数を示すグラフである。図１３は、本実施形態に係る水晶振動子１の振動特性を示すグラフである。水晶振動子１の振動特性は、厚み滑り振動時における水晶振動子１の振動形状を示している。

【0045】

図１２に示す例では、第１凸部１４Ｃａの幅Ｗｘを変化させた場合の水晶振動子１の電気機械結合定数の変化の推移を示している。同図に示す例では、縦軸が電気機械結合定数を表し、横軸が水晶片１１の厚みＴに対する第１凸部１４Ｃａの幅Ｗｘの比率を表している。この例では、水晶片１１に第１凸部１４Ｃａを設けなかった場合に相当する比較例において、電気機械結合定数の値が「６．８」となっている。これに対し、水晶片１１に第１凸部１４Ｃａを設けた場合に相当する実施例において、水晶片１１の厚みＴに対する第１凸部１４Ｃａの幅Ｗｘの比率を「３．８」、「４．２」、「５．０」、「７．０」と段階的に増大させた場合において、比率が「４．２」である場合に電気機械結合定数の値が最大値「７．３」となる。

【0046】

すなわち、励振電極部１４に第１凸部１４Ｃａを設けた場合、質量負荷効果によって励振電極部１４を伝播する音速が部分的に低下する。そのため、水晶片１１の厚み滑り振動時において、励振電極部１４の第１凸部１４Ｃａの振動の波長が、励振電極部１４の平板部１４Ｂの振動の波長に比して、相対的に短くなる。そして、励振電極部１４の第１凸部１４Ｃａに生じる歪みが、励振電極部１４の平板部１４Ｂに生じる歪みに比して、相対的に大きくなる。その結果、水晶片１１の厚み滑り振動時において、励振電極部１４の第１凸部１４Ｃａに歪みが集中し、励振電極部１４の平板部１４Ｂにおける歪みが緩和されて変位量が均一となるため、水晶振動素子１０の電気機械結合定数が増大する。

【0047】

図１３に示す例では、図１２に示す例において、電気機械結合定数の値が最大値「７．３」となるように、水晶片１１の厚みＴに対する第１凸部１４Ｃａの幅Ｗｘの比率を設定した場合の水晶振動素子１０の振動特性を示している。図１３は、水晶振動素子１０におけるＸ軸方向の位置ごとの変位量を示した図である。図１３に示す例では、水晶片１１に第１凸部１４Ｃａを設けなかった場合に相当する比較例と、上記の条件にて水晶片１１に第１凸部１４Ｃａを設けた場合に相当する実施例とを重ねて示している。図８に示す例からも明らかなように、実施例の水晶振動素子１０は、比較例の水晶振動素子１０と比較して、厚み滑り振動時における振動形状が平坦となっており、主振動以外の周波数で起こる振動であるスプリアス発振が好適に低減される。

【0048】

本実施形態に係る水晶振動素子１０は、結晶軸であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうち、Ｙ軸及びＺ軸をＸ軸の周りに所定角度だけ傾斜させた軸をＹ´軸及びＺ´軸とし、Ｘ軸とＺ´軸とによって特定される面と平行な面である第１主面１１Ａ及び第２主面１１Ｂを有する水晶片１１と、水晶片１１の第１主面１１Ａ及び第２主面１１Ｂに設けられた励振電極部１４と、を備え、水晶片１１は、励振電極部１４に電圧が印加された場合に主面と交差する方向を厚み方向としたとき、厚み方向と第１基軸とによって規定される面において振動する厚み滑り振動を行い、励振電極部１４は、水晶片１１の第１主面１１Ａ及び第２主面１１Ｂに沿う方向における電極端部に位置し、平板部１４Ｂよりも膜厚が大きい膜厚部１４Ｃを有し、膜厚部１４Ｃは、第１主面１１Ａ及び第２主面１１ＢにおけるＸ軸の軸線方向の端部に位置し、Ｚ´軸の軸線方向に延びる第１凸部１４Ｃａを有する。水晶振動素子１０は、第１凸部１４Ｃａを有する場合には、第１凸部１４Ｃａを有さない場合と比較して、水晶片１１の厚み滑り振動時において、励振電極部１４の第１凸部１４Ｃａに歪みが集中し、励振電極部１４の平板部１４Ｂにおける歪みが緩和されて変位量が均一となる。そのため、水晶振動素子１０における圧電効果の効率に相当する電気機械結合定数の値が大きくなるため、主振動以外の周波数で起こる振動であるスプリアス発振を低減することができる。

【0049】

＜第３実施形態＞
第３実施形態では第１実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、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実施形態毎には逐次言及しない。

【0050】

図１４及び図１５に示すように、第１励振電極１４ａは、例えば、平板部１４Ｂと、膜厚部１４Ｃとを有する。平板部１４Ｂは、例えば、矩形状をなしており、水晶片１１の第１主面１１Ａに設けられている。膜厚部１４Ｃは、平板部１４Ｂの上面から突出しており、例えば、第２凸部１４Ｃｂを含む。第２凸部１４Ｃｂは、水晶片１１の第２主面１１ＢにおけるＺ´軸方向の端部に位置し、Ｘ軸方向に延びている。第２凸部１４Ｃｂは、例えば、水晶片１１の第２主面１１ＢにおけるＺ´軸方向の両側の端部に位置し、水晶片１１の第２主面１１ＢにおけるＸ軸方向の一端から他端まで延びている。

【0051】

次に、図１６及び図１７を参照して、本実施形態に係る水晶振動素子１０の機能を説明する。図１６及び図１７は、本実施形態に係る水晶振動子１のシミュレーションモデルを用いて予測した水晶振動素子１０の振動特性を示したものである。水晶振動子１のシミュレーションモデルにおいては、励振電極部１４の材質としてアルミニウムが設定されている。また、水晶振動子１のシミュレーションモデルにおいては、水晶片１１は、励振電極部１４に電圧が印加された場合に、主面と交差する方向を厚み方向としたとき、厚み方向と第１基軸とによって規定される面において振動する厚み滑り振動を行う。図１６は、本実施形態に係る水晶振動素子１０の電気機械結合定数を示すグラフである。図１７は、本実施形態に係る水晶振動素子１０の振動特性を示すグラフである。水晶振動素子１０の振動特性は、厚み滑り振動時における水晶振動素子１０の振動形状を示している。

【0052】

図１６に示す例では、第２凸部１４Ｃｂの幅Ｗｚを変化させた場合の水晶振動素子１０の電気機械結合定数の変化の推移を示している。同図に示す例では、縦軸が電気機械結合定数を表し、横軸が水晶片１１の厚みＴに対する第２凸部１４Ｃｂの幅Ｗｚの比率を表している。この例では、水晶片１１に第２凸部１４Ｃｂを設けなかった場合に相当する比較例において、電気機械結合定数の値が「６．８」となっている。これに対し、水晶片１１に第２凸部１４Ｃｂを設けた場合に相当する実施例において、水晶片１１の厚みＴに対する第２凸部１４Ｃｂの幅Ｗｚの比率を「２．８」、「３．４」、「４．０」、「７．０」と段階的に増大させた場合において、比率が「３．４」である場合に電気機械結合定数の値が最大値「７．４」となる。

【0053】

すなわち、励振電極部１４に第２凸部１４Ｃｂを設けた場合、質量負荷効果によって励振電極部１４を伝播する音速が部分的に低下する。そのため、水晶片１１の厚み滑り振動時において、励振電極部１４の第２凸部１４Ｃｂの振動の波長が、励振電極部１４の平板部１４Ｂの振動の波長に比して、相対的に短くなる。そして、励振電極部１４の第２凸部１４Ｃｂに生じる歪みが、励振電極部１４の平板部１４Ｂに生じる歪みに比して、相対的に大きくなる。その結果、水晶片１１の厚み滑り振動時において、励振電極部１４の第２凸部１４Ｃｂに歪みが集中し、励振電極部１４の平板部１４Ｂにおける歪みが緩和されて変位量が均一となるため、水晶振動素子１０の電気機械結合定数が増大する。

【0054】

図１７に示す例では、図１６に示す例において、電気機械結合定数の値が最大値「７．４」となるように、水晶片１１の厚みＴに対する第２凸部１４Ｃｂの幅Ｗｚの比率を設定した場合の水晶振動素子１０の振動特性を示している。図１５は、水晶振動素子１０におけるＺ軸方向の位置ごとの変位量を示した図である。図１７に示す例では、水晶片１１に第２凸部１４Ｃｂを設けなかった場合に相当する比較例と、上記の条件にて水晶片１１に第２凸部１４Ｃｂを設けた場合に相当する実施例とを重ねて示している。図１７に示す例からも明らかなように、実施例の水晶振動素子１０は、比較例の水晶振動素子１０と比較して、厚み滑り振動時における振動形状が平坦となっており、主振動以外の周波数で起こる振動であるスプリアス発振が好適に低減される。

【0055】

本実施形態に係る水晶振動素子１０は、結晶軸であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうち、Ｙ軸及びＺ軸をＸ軸の周りに所定角度だけ傾斜させた軸をＹ´軸及びＺ´軸とし、Ｘ軸とＺ´軸とによって特定される面と平行な面である第１主面１１Ａ及び第２主面１１Ｂを有する水晶片１１と、水晶片１１の第１主面１１Ａ及び第２主面１１Ｂに設けられた励振電極部１４と、を備え、水晶片１１は、励振電極部１４に電圧が印加された場合に主面と交差する方向を厚み方向としたとき、厚み方向と第１基軸とによって規定される面において振動する厚み滑り振動を行い、励振電極部１４は、水晶片１１の第１主面１１Ａ及び第２主面１１Ｂに沿う方向における電極端部に位置し、平板部１４Ｂよりも膜厚が大きい膜厚部１４Ｃを有し、膜厚部１４Ｃは、水晶片１１の第２主面１１ＢにおけるＺ´軸方向の端部に位置し、Ｘ軸方向に延びる第２凸部１４Ｃｂを有する。水晶振動素子１０は、第２凸部１４Ｃｂを有する場合には、第２凸部１４Ｃｂを有さない場合と比較して、水晶片１１の厚み滑り振動時において、励振電極部１４の第２凸部１４Ｃｂに歪みが集中し、励振電極部１４の平板部１４Ｂにおける歪みが緩和されて均一となる。そのため、水晶振動素子１０における圧電効果の効率に相当する電気機械結合定数の値が大きくなるため、主振動以外の周波数で起こる振動であるスプリアス発振を低減することができる。

【0056】

＜第４実施形態＞
第４実施形態では第１実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、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実施形態毎には逐次言及しない。

【0057】

図１８～図２０を参照して、本実施形態に係る水晶振動子１の機能を説明する。図１８～図２０は、本実施形態に係る水晶振動子１のシミュレーションモデルを用いて予測した水晶振動素子１０の振動特性を示したものである。水晶振動子１のシミュレーションモデルにおいては、励振電極部１４の材質としてアルミニウムが設定されている。また、水晶振動子１のシミュレーションモデルにおいては、水晶片１１は、励振電極部１４に電圧が印加された場合に、主面と交差する方向を厚み方向としたとき、厚み方向と第１基軸とによって規定される面において振動する厚み滑り振動を行う。図１８は、本実施形態に係る水晶振動素子１０の電気機械結合定数を示すグラフである。電気機械結合定数は、電気的エネルギーと機械的エネルギーとの変換能力を表す係数であり、この係数の値が大きいほど、電気的エネルギーと機械的エネルギーとの変換能力が高いことを示す。図１９及び図２０は、本実施形態に係る水晶振動素子１０の振動特性を示すグラフである。水晶振動素子１０の振動特性は、厚み滑り振動時における水晶振動素子１０の振動形状を示している。

【0058】

図１８に示す例では、第１凸部１４Ｃａの幅Ｗｘ及び第２凸部１４Ｃｂの幅Ｗｚを「４．５」に固定し、水晶片１１の厚みＴに対する第２凸部１４Ｃｂの突出量Ｔｆｚの比率を「０．０１３」に固定し、水晶片１１の厚みＴに対する第１凸部１４Ｃａの突出量Ｔｆｘの比率を変化させた場合の水晶振動子１の電気機械結合定数の変化の推移を示している。同図に示す例では、縦軸が電気機械結合定数を表し、横軸が水晶片１１の厚みＴに対する第１凸部１４Ｃａの突出量Ｔｆｘの比率を表している。この例では、励振電極部１４に第１凸部１４Ｃａ及び第２凸部１４Ｃｂを設けなかった場合に相当する比較例において、電気機械結合定数の値が「６．８」となっている。これに対し、励振電極部１４に第１凸部１４Ｃａ及び第２凸部１４Ｃｂを設けた場合に相当する実施例において、水晶片１１の厚みＴに対する第１凸部１４Ｃａの突出量Ｔｆｘの比率を、「０．０」、「０．０１０」、「０．０１８」、「０．０２５」、「０．０３５」と段階的に増大させた場合、比率が「０」の場合において、電気機械結合定数の値が「７．５」となっており、比率が大きくなるにつれて、電気機械結合定数の値が増大する傾向にある。そして、比率が「０．０１８」である場合に電気機械結合定数の値が最大値「８．０」となる。

【0059】

【0060】

なお、図１８に示す例において、水晶振動素子１０は、第１凸部１４Ｃａの幅Ｗｘと第２凸部１４Ｃｂの幅Ｗｚとが同一である前提の下で、第１凸部１４Ｃａの突出量Ｔｆｘが第２凸部１４Ｃｂの突出量Ｔｆｚよりも大きい、という条件を満たしている。すなわち、水晶片１１の厚み滑り振動時には、水晶片１１はＸ軸方向に変位するため、励振電極部１４に生じる歪みは、Ｘ軸方向の歪みの方が、Ｚ´軸方向の歪みよりも大きい。そのため、Ｘ軸方向の歪みを緩和するための第１凸部１４Ｃａの突出量Ｔｆｘの最適値は、Ｚ´軸方向の歪みを緩和するための第２凸部１４Ｃｂの突出量Ｔｆｚの最適値よりも大きい。

【0061】

図１９及び図２０に示す例では、図１８に示す例において、電気機械結合定数の値が最大値「８．０」となるように、水晶片１１の厚みＴに対する第１凸部１４Ｃａの突出量Ｔｆｘの比率を設定した場合の水晶振動素子１０の振動特性を示している。図１９は、水晶振動素子１０におけるＸ軸方向の位置ごとの変位量を示した図である。図２０は、水晶振動素子１０におけるＺ軸方向の位置ごとの変位量を示した図である。図１９及び図２０に示す例では、水晶振動素子１０に第１凸部１４Ｃａ及び第２凸部１４Ｃｂを設けなかった場合に相当する比較例と、上記の条件にて水晶片１１に第１凸部１４Ｃａ及び第２凸部１４Ｃｂを設けた場合に相当する実施例とを重ねて示している。図１９及び図２０に示す例からも明らかなように、実施例の水晶振動素子１０は、比較例の水晶振動素子１０と比較して、厚み滑り振動時における振動形状が平坦となっており、主振動以外の周波数で起こる振動であるスプリアス発振が好適に低減される。

【0062】

＜第５実施形態＞
第５実施形態では第１実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、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実施形態毎には逐次言及しない。

【0063】

図２１及び図２２を参照して、本実施形態に係る水晶振動子１の機能を説明する。図２１及び図２２は、本実施形態に係る水晶振動子１のシミュレーションモデルを用いて予測した水晶振動素子１０の振動特性を示したものである。水晶振動子１のシミュレーションモデルにおいては、励振電極部１４の材質としてアルミニウムが設定されている。また、水晶振動子１のシミュレーションモデルにおいては、水晶片１１は、励振電極部１４に電圧が印加された場合に、主面と交差する方向を厚み方向としたとき、厚み方向と第１基軸とによって規定される面において振動する厚み滑り振動を行う。図２１は、本実施形態に係る水晶振動子１の電気機械結合定数を示すグラフである。図２２は、本実施形態に係る水晶振動子１の振動特性を示すグラフである。水晶振動子１の振動特性は、厚み滑り振動時における水晶振動子１の振動形状を示している。

【0064】

図２１に示す例では、水晶片１１の厚みＴに対する第１凸部１４Ｃａの突出量Ｔｆｘの比率を変化させた場合の水晶振動子１の電気機械結合定数の変化の推移を示している。同図に示す例では、縦軸が電気機械結合定数を表し、横軸が水晶片１１の厚みＴに対する第１凸部１４Ｃａの突出量Ｔｆｘの比率を表している。この例では、水晶片１１に第１凸部１４Ｃａを設けなかった場合に相当する比較例において、電気機械結合定数の値が「６．８」となっている。これに対し、水晶片１１に第１凸部１４Ｃａを設けた場合に相当する実施例において、水晶片１１の厚みＴに対する第１凸部１４Ｃａの突出量Ｔｆｘの比率を「０．０１０」、「０．０１８」、「０．０２５」、「０．０３５」と段階的に増大させた場合において、比率が「０．０１８」である場合に電気機械結合定数の値が最大値「７．５」となる。

【0065】

【0066】

図２２に示す例では、図２１に示す例において、電気機械結合定数の値が最大値「７．５」となるように、水晶片１１の厚みＴに対する第１凸部１４Ｃａの突出量Ｔｆｘの比率を設定した場合の水晶振動素子１０の振動特性を示している。図２２は、水晶振動素子１０におけるＸ軸方向の位置ごとの変位量を示した図である。図２２に示す例では、水晶片１１に第１凸部１４Ｃａを設けなかった場合に相当する比較例と、上記の条件にて水晶片１１に第１凸部１４Ｃａを設けた場合に相当する実施例とを重ねて示している。図２２に示す例からも明らかなように、実施例の水晶振動素子１０は、比較例の水晶振動素子１０と比較して、厚み滑り振動時における振動形状が平坦となっており、主振動以外の周波数で起こる振動であるスプリアス発振が好適に低減される。

【0067】

＜第６実施形態＞
第６実施形態では第１実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、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実施形態毎には逐次言及しない。

【0068】

図２３及び図２４を参照して、本実施形態に係る水晶振動素子１０の機能を説明する。図２３及び図２４は、本実施形態に係る水晶振動子１のシミュレーションモデルを用いて予測した水晶振動素子１０の振動特性を示したものである。水晶振動子１のシミュレーションモデルにおいては、励振電極部１４の材質としてアルミニウムが設定されている。また、水晶振動子１のシミュレーションモデルにおいては、水晶片１１は、励振電極部１４に電圧が印加された場合に、主面と交差する方向を厚み方向としたとき、厚み方向と第１基軸とによって規定される面において振動する厚み滑り振動を行う。図２３は、本実施形態に係る水晶振動素子１０の電気機械結合定数を示すグラフである。図２４は、本実施形態に係る水晶振動素子１０の振動特性を示すグラフである。水晶振動素子１０の振動特性は、厚み滑り振動時における水晶振動素子１０の振動形状を示している。

【0069】

図２３に示す例では、水晶片１１の厚みＴに対する第２凸部１４Ｃｂの突出量Ｔｆｚの比率を変化させた場合の水晶振動素子１０の電気機械結合定数の変化の推移を示している。同図に示す例では、縦軸が電気機械結合定数を表し、横軸が水晶片１１の厚みＴに対する第２凸部１４Ｃｂの突出量Ｔｆｚの比率を表している。この例では、水晶片１１に第２凸部１４Ｃｂを設けなかった場合に相当する比較例において、電気機械結合定数の値が「７．５」となっている。これに対し、水晶片１１に第２凸部１４Ｃｂを設けた場合に相当する実施例において、水晶片１１の厚みＴに対する第２凸部１４Ｃｂの突出量Ｔｆｚの比率を「０．０１」、「０．０１３」、「０．０２０」、［０．０２５」と段階的に増大させた場合において、比率が「０．０１３」である場合に電気機械結合定数の値が最大値「７．５」となる。

【0070】

【0071】

図２４に示す例では、図２３に示す例において、電気機械結合定数の値が最大値「７．５」となるように、水晶片１１の厚みＴに対する第２凸部１４Ｃｂの突出量Ｔｆｚの比率を設定した場合の水晶振動素子１０の振動特性を示している。図２４は、水晶振動素子１０におけるＺ軸方向の位置ごとの変位量を示した図である。図２４に示す例では、水晶片１１に第２凸部１４Ｃｂを設けなかった場合に相当する比較例と、上記の条件にて水晶片１１に第２凸部１４Ｃｂを設けた場合に相当する実施例とを重ねて示している。図２４に示す例からも明らかなように、実施例の水晶振動素子１０は、比較例の水晶振動素子１０と比較して、厚み滑り振動時における振動形状が平坦となっており、主振動以外の周波数で起こる振動であるスプリアス発振が好適に低減される。

【0072】

図２５（ａ）～図２５（ｃ）に示す例では、水晶振動素子１０に関する各種パラメータとして、水晶片１１の厚みＴ、励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅ、励振電極部１４の膜厚部１４Ｃの厚みＴｆを変更した場合を例に挙げて説明する。厚みＴｆは、励振電極部１４の平板部１４Ｂからの膜厚部１４Ｃの突出量に相当する。図２５（ａ）は、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅの比率が「０．０５」であり、かつ、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の第２凸部１４Ｃｂの突出量Ｔｆｚの比率が「０．０１３」である場合のグラフである。図２５（ｂ）は、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅの比率が「０．１０」であり、かつ、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の第２凸部１４Ｃｂの突出量Ｔｆｚの比率が「０．０１６」である場合のグラフである。図２５（ｃ）は、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅの比率が「０．２０」であり、かつ、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の第２凸部１４Ｃｂの突出量Ｔｆｚの比率が「０．０２１」である場合のグラフである。これらの例の何れにおいても、電気機械結合定数が最大となる第１凸部１４Ｃａの突出量Ｔｆｘに関する条件と、電気機械結合定数が最大となる第２凸部１４Ｃｂの突出量Ｔｆｚに関する条件とを比較した場合に、第１凸部１４Ｃａの突出量Ｔｆｘが第２凸部１４Ｃｂの突出量Ｔｆｚよりも大きい。

【0073】

図２６（ａ）～（ｃ）に示す例では、水晶振動素子１０に関する各種パラメータとして、水晶片１１の厚みＴ、励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅ、励振電極部１４の膜厚部１４Ｃの厚みＴｆを変更した場合を例に挙げて説明する。図２６（ａ）は、励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅが「０．０５μｍ」である場合のグラフである。図２６（ｂ）は、励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅが「０．１０μｍ」である場合のグラフである。図２６（ｃ）は、励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅが「０．２０μｍ」である場合のグラフである。これらの例の何れにおいても、電気機械結合定数が最大となる第１凸部１４Ｃａの幅Ｗｘに関する条件と、電気機械結合定数が最大となる第２凸部１４Ｃｂの幅Ｗｚに関する条件とを比較した場合、励振電極部１４の膜厚部１４Ｃの厚みＴｆが共通の条件である場合には、第１凸部１４Ｃａの幅Ｗｘが第２凸部１４１４Ｃｂの幅Ｗｚよりも大きい。また、励振電極部１４の膜厚部１４Ｃの厚みＴｆが大きくなるほど、電気機械結合定数が最大となる第１凸部１４Ｃａの幅Ｗｘ及び第２凸部１４Ｃｂの幅Ｗｂが小さくなる。

【0074】

図２７に示す例では、水晶振動素子１０に関する各種パラメータとして、水晶片１１の厚みＴ、励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅ、励振電極部１４の膜厚部１４Ｃの厚みＴｆを変更した場合を例に挙げて説明する。図２７に示すグラフにおいて、縦軸は、励振電極部１４の平板部１４Ｂの断面積に対する励振電極部１４の平板部１４Ｂ及び膜厚部１４Ｃの断面積の合計値の比率を示し、横軸は、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅの比率を示す。このグラフでは、第１凸部１４Ｃａ及び第２凸部１４Ｃｂの何れにおいても、励振電極部１４の平板部１４Ｂの断面積に対する励振電極部１４の平板部１４Ｂ及び膜厚部１４Ｃの断面積の合計値の比率が、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の膜厚部１４Ｃの厚みＴｆの比率が大きくなるにつれて、小さくなる。

【0075】

図２８に示す例では、第１凸部１４Ｃａの幅Ｗｘまたは第２凸部１４Ｃｂの幅Ｗｚを固定し、水晶片１１の厚みＴに対する第１凸部１４Ｃａの突出量Ｔｆｘの比率、または、第２凸部１４Ｃｂの突出量Ｔｆｚの比率を変化させた場合の水晶振動子１の電気機械結合定数の変化の推移を示している。同図に示す例では、縦軸が電気機械結合定数を表し、横軸が水晶片１１の厚みＴに対する第１凸部１４Ｃａの突出量Ｔｆｘの比率を表している。この例では、励振電極部１４に第１凸部１４Ｃａまたは第２凸部１４Ｃｂを設けなかった場合に相当する（Ｔｆ／Ｔ＝０）となる点において、電気機械結合定数の値が「６．８」となっている。これに対し、励振電極部１４に第１凸部１４Ｃａを設けた場合には、（Ｔｆ／Ｔ＝０．０１３）となる点において、電気機械結合定数の値が最大値「７．５」となっている。この例では、（Ｔｆ／Ｔ＝０．０１３）となる点が水晶片１１の厚みＴに対する第１凸部１４Ｃａの突出量Ｔｆｘの比率の最適値に相当する。また、励振電極部１４に第１凸部１４Ｃａを設けた場合には、（Ｔｆ／Ｔ＝０．０１８）となる点において、励振電極部１４に第１凸部１４Ｃａまたは第２凸部１４Ｃｂを設けなかった場合に相当する電気機械結合定数の値「６．８」と一致する。この例では、（Ｔｆ／Ｔ＝０．０１８）となる点が水晶片１１の厚みＴに対する第１凸部１４Ｃａの突出量Ｔｆｘの比率の最大値に相当する。また、励振電極部１４に第２凸部１４Ｃｂを設けた場合には、（Ｔｆ／Ｔ＝０．０２０）となる点において、電気機械結合定数の値が最大値「７．３」となっている。この例では、（Ｔｆ／Ｔ＝０．０２０）となる点が水晶片１１の厚みＴに対する第２凸部１４Ｃｂの突出量Ｔｆｚの比率の最適値に相当する。また、励振電極部１４に第２凸部１４Ｃｂを設けた場合には、（Ｔｆ／Ｔ＝０．０２８）となる点において、励振電極部１４に第１凸部１４Ｃａまたは第２凸部１４Ｃｂを設けなかった場合に相当する電気機械結合定数の値「６．８」と一致する。この例では、（Ｔｆ／Ｔ＝０．０２８）となる点が水晶振動素子１０の振動特性が所定条件を満たす水晶片１１の厚みＴに対する第２凸部１４Ｃｂの突出量Ｔｆｚの比率の最大値に相当する。所定条件は、例えば、水晶振動子１の電気機械結合定数が、水晶振動子１に第１凸部１４Ｃａ及び第２凸部１４Ｃｂを設けない場合と同等以上であり、電気機械結合定数の増大効果が得られる場合に成立する。

【0076】

図２９に示す例では、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅの比率を変化させた場合の電気機械結合定数の増大効果が得られなくなるＴｆｘ／Ｔの最大値の変化の推移を示している。この例では、励振電極部１４の第１凸部１４Ｃａの幅Ｗｘが「３．５（μｍ）」、「４．５（μｍ）」、「６．０（μｍ）」の場合のグラフが示されている。このグラフでは、いずれの場合においても、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅの比率が大きくなるほど、電気機械結合定数の増大効果が得られなくなるＴｆｘ／Ｔの最大値が大きくなる。また、電気機械結合定数の増大効果が得られなくなるＴｆｘ／Ｔの最大値は、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅの比率を変数としたとき、一次関数「Ａ×（Ｔｅ／Ｔ）＋Ｂ」で表される。

【0077】

図３０に示す例では、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅの比率を変化させた場合の電気機械結合定数の増大効果が得られなくなるＴｆｚ／Ｔの最大値の変化の推移を示している。この例では、励振電極部１４の第２凸部１４Ｃｂの幅Ｗｚが「３．５（μｍ）」、「４．５（μｍ）」、「６．０（μｍ）」の場合のグラフが示されている。このグラフでは、いずれの場合においても、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅの比率が大きくなるほど、電気機械結合定数の増大効果が得られなくなるＴｆｚ／Ｔの最大値が大きくなる。また、電気機械結合定数の増大効果が得られなくなるＴｆｚ／Ｔの最大値は、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅの比率を変数としたとき、一次関数「Ａ×（Ｔｅ／Ｔ）＋Ｂ」で表される。

【0078】

図３１に示す例では、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の第１凸部１４Ｃａの幅Ｗｘの比率または第２凸部１４Ｃｂの幅Ｗｚの比率を変化させた場合の、上述した一次関数の係数Ａの変化の推移を示している。この例では、いずれの場合においても、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の第１凸部１４Ｃａの幅Ｗｘの比率または第２凸部１４Ｃｂの幅Ｗｚの比率が大きくなるほど、一次関数の係数Ａが小さくなる。

【0079】

図３２に示す例では、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の第１凸部１４Ｃａの幅Ｗｘの比率または第２凸部１４Ｃｂの幅Ｗｚの比率を変化させた場合の、上述した一次関数の係数Ｂの変化の推移を示している。この例では、いずれの場合においても、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の第１凸部１４Ｃａの幅Ｗｘの比率または第２凸部１４Ｃｂの幅Ｗｚの比率が大きくなるほど、一次関数の係数Ｂが小さくなる。

【0080】

図３３に示す例では、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅの比率を変化させた場合の電気機械結合定数が最大になるＴｆｘ／Ｔの最適値の変化の推移を示している。この例では、励振電極部１４の第１凸部１４Ｃａの幅Ｗｘが「３．５（μｍ）」、「４．５（μｍ）」、「６．０（μｍ）」の場合のグラフが示されている。このグラフでは、いずれの場合においても、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅの比率が大きくなるほど、電気機械結合定数が最大になるＴｆｘ／Ｔの最適値が大きくなる。また、電気機械結合定数が最大になるＴｆｘ／Ｔの最適値は、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅの比率を変数としたとき、一次関数「Ａ×（Ｔｅ／Ｔ）＋Ｂ」で表される。

【0081】

図３４に示す例では、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅの比率を変化させた場合の電気機械結合定数が最大になるＴｆｚ／Ｔの最適値の変化の推移を示している。この例では、励振電極部１４の第２凸部１４Ｃｂの幅Ｗｚが「３．５（μｍ）」、「４．５（μｍ）」、「６．０（μｍ）」の場合のグラフが示されている。このグラフでは、いずれの場合においても、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅの比率が大きくなるほど、電気機械結合定数が最大になるＴｆｚ／Ｔの最適値が大きくなる。また、電気機械結合定数が最大になるＴｆｚ／Ｔの最適値は、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅの比率を変数としたとき、一次関数「Ａ×（Ｔｅ／Ｔ）＋Ｂ」で表される。

【0082】

図３５に示す例では、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の第１凸部１４Ｃａの幅Ｗｘの比率または第２凸部１４Ｃｂの幅Ｗｚの比率を変化させた場合の、上述した一次関数の係数Ａの変化の推移を示している。この例では、いずれの場合においても、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の第１凸部１４Ｃａまたは第２凸部１４Ｃｂの比率が大きくなるほど、一次関数の係数Ａが小さくなる。

【0083】

図３６に示す例では、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の第１凸部１４Ｃａの幅Ｗｘの比率または第２凸部１４Ｃｂの幅Ｗｚの比率を変化させた場合の、上述した一次関数の係数Ｂの変化の推移を示している。この例では、いずれの場合においても、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の第１凸部１４Ｃａまたは第２凸部１４Ｃｂの比率が大きくなるほど、一次関数の係数Ｂが小さくなる。

【0084】

＜第７実施形態＞
第７実施形態では第１実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、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実施形態毎には逐次言及しない。

【0085】

図３７に示す例では、第１凸部１４Ｃａの突出方向に沿うように切断した第１凸部１４Ｃａの断面積を変化させた場合の電気機械結合定数の変化の推移を示している。この例では、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｆの比率が「０．０１５」、「０．０２０」、「０．０２５」、「０．０３０」の場合のグラフが示されている。このグラフでは、いずれの場合においても、電気機械結合定数の増大効果が得られなくなる第１凸部の断面積の最大値は概ね一定値となっている。

【0086】

図３８に示す例では、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の第１凸部１４Ｃａの断面積Ｓｆｘ（第１基軸と水晶片１１の厚み方向とによって規定される面に沿う方向に切断した第１凸部１４Ｃａの断面積）の比率または第２凸部１４Ｃｂの断面積Ｓｆｚ（第２基軸と水晶片１１の厚み方向とによって規定される面に沿う方向に切断した第２凸部１４Ｃｂの断面積）の比率を変化させた場合の電気機械結合定数の増大効果が得られなくなる第１凸部及び第2凸部の断面積の最大値の変化の推移を示している。この例では、いずれの場合においても、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅの比率が大きくなるほど、電気機械結合定数の増大効果が得られなくなる第１凸部及び第2凸部の断面積の最大値が大きくなる。また、電気機械結合定数の増大効果が得られなくなる第１凸部及び第2凸部の断面積の最大値は、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅの比率を変数としたとき、一次関数「Ａ×（Ｔｅ／Ｔ）＋Ｂ」で表される。

【0087】

図３９に示す例では、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅの比率を変化させた場合の電気機械結合定数が最大になるＷｘ／Ｔの最適値の変化の推移を示している。この例では、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の第１凸部１４Ｃａの突出量Ｔｆｘの比率が「０．０１５」、「０．０２０」、「０．０３０」の場合のグラフが示されている。このグラフでは、いずれの場合においても、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅの比率が大きくなるほど、電気機械結合定数が最大になるＷｘ／Ｔの最適値が大きくなる。また、電気機械結合定数が最大になるＷｘ／Ｔの最適値は、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅの比率を変数としたとき、一次関数「Ａ×（Ｔｅ／Ｔ）＋Ｂ」で表される。

【0088】

図４０に示す例では、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅの比率を変化させた場合の電気機械結合定数が最大になるＷｚ／Ｔの最適値の変化の推移を示している。この例では、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の第２凸部１４Ｃｂの突出量Ｔｆｚの比率が「０．０１５」、「０．０２０」、「０．０３０」の場合のグラフが示されている。このグラフでは、いずれの場合においても、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅの比率が大きくなるほど、電気機械結合定数が最大になるＷｚ／Ｔの最適値が大きくなる。また、電気機械結合定数が最大になるＷｚ／Ｔの最適値は、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅの比率を変数としたとき、一次関数「Ａ×（Ｔｅ／Ｔ）＋Ｂ」で表される。

【0089】

図４１に示す例では、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の第１凸部１４Ｃａの突出量Ｔｆｘの比率または第２凸部１４Ｃｂの突出量Ｔｆｚの比率を変化させた場合の、上述した一次関数の係数Ａの変化の推移を示している。この例では、いずれの場合においても、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の第１凸部１４Ｃａの突出量Ｔｆｘの比率または第２凸部１４Ｃｂの突出量Ｔｆｚの比率が大きくなるほど、一次関数の係数Ａが小さくなる。

【0090】

図４２に示す例では、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の第１凸部１４Ｃａの突出量Ｔｆｘの比率または第２凸部１４Ｃｂの突出量Ｔｆｚの比率を変化させた場合の、上述した一次関数の係数Ｂの変化の推移を示している。この例では、いずれの場合においても、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の第１凸部１４Ｃａの突出量Ｔｆｘの比率または第２凸部１４Ｃｂの突出量Ｔｆｚの比率が大きくなるほど、一次関数の係数Ｂが小さくなる。

【0091】

図４３（ａ）～（ｃ）に示す例では、水晶振動素子１０に関する各種パラメータとして、水晶片１１の厚みＴ、励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅ、励振電極部１４の膜厚部１４Ｃの厚みＴｆを変更した場合を例に挙げて説明する。厚みＴｆは、励振電極部１４の平板部１４Ｂからの膜厚部１４Ｃの突出量に相当する。図４３（ａ）は、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅの比率が「０．０５」である場合のグラフである。図４３（ｂ）は、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅの比率が「０．１０」である場合のグラフである。図４３（ｃ）は、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の平板部１４Ｂの厚みＴｅの比率が「０．２０」である場合のグラフである。これらの例の何れにおいても、電気機械結合定数が最大となる第１凸部１４Ｃａの断面積の比率に関する条件と、電気機械結合定数が最大となる第２凸部１４Ｃｂの断面積の比率に関する条件とを比較した場合に、第１凸部１４Ｃａの断面積が第２凸部１４Ｃｂの断面積よりも大きい。

【0092】

図４４に示す例では、励振電極部１４の第１凸部１４Ｃａの断面積Ｓｆｘに対する第２凸部１４Ｃｂの断面積Ｓｆｚの比率を変化させた場合の、水晶振動子１の振動の状態を示すパラメータであるＱ値の変化の推移を示している。この例では、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の第１凸部１４Ｃａの断面積Ｓｆｘの比率が「０．０６」、「０．０８」、「０．１０」、「０．１２」の場合のグラフが示されている。このグラフでは、いずれの場合においても、Ｓｆｚ／Ｓｆｘの値が「１．０」を上回ると、Ｑ値が急激に低下している。すなわち、励振電極部１４の第２凸部１４Ｃｂの断面積Ｓｆｚが第１凸部１４Ｃａの断面積Ｓｆｘよりも大きくなると、Ｑ値が急激に低下している。したがって、励振電極部１４の第１凸部１４Ｃａの断面積Ｓｆｘを第２凸部１４Ｃｂの断面積Ｓｆｚよりも大きくすることで、水晶振動子１の振動特性を向上させることができる。

【0093】

図４５に示す例では、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の第２凸部１４Ｃｂの幅Ｗｚの比率を変化させた場合の、水晶振動子１の振動の状態を示すパラメータであるＱ値の変化の推移を示している。この例では、水晶片１１の厚みＴに対する励振電極部１４の第１凸部１４Ｃａの幅Ｗｘの比率が「１．０」、「２．０」、「３．０」、「４．３」の場合のグラフが示されている。このグラフでは、いずれの場合においても、励振電極部１４の第２凸部１４Ｃｂの幅Ｗｚが第１凸部１４Ｃａの幅Ｗｘよりも大きくなると、Ｑ値が急激に低下している。したがって、励振電極部１４の第１凸部１４Ｃａの幅Ｗｘを第２凸部１４Ｃｂの幅Ｗｚよりも大きくすることで、水晶振動子１の振動特性を向上させることができる。

【0094】

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。

【0095】

本発明の一態様によれば、第１基軸及び第１基軸と交差する第２基軸によって規定される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部とを備え、水晶片は、励振電極部に電圧が印加された場合に主面と交差する方向を厚み方向としたとき、厚み方向と第１基軸とによって規定される面において振動する厚み滑り振動を行い、励振電極部は、平板部と、水晶片の主面に沿う方向における電極端部に位置し、平板部よりも膜厚が大きい膜厚部を有し、膜厚部は、主面における第１基軸の軸線方向の端部に位置し、第２基軸の軸線方向に延びる平板部から突出した凸部としての第１凸部と、主面における第２基軸の軸線方向の端部に位置し、第１基軸の軸線方向に延びる平板部から突出した凸部としての第２凸部と、を有し、第１基軸と水晶片の厚み方向とによって規定される面に沿う方向に切断した第１凸部の断面積は、第２基軸と水晶片の厚み方向とによって規定される面に沿う方向に切断した第２凸部の断面積よりも大きい、水晶振動素子が提供される。

【0096】

本発明の一態様によれば、第１凸部および第２凸部の材質は、アルミニウムであり、水晶片の厚みに対する平板部の厚みの比が大きいほど、水晶振動素子の振動特性が所定条件を満たす第１凸部および第２凸部の断面積の最大値が大きくなる、水晶振動素子が提供される。

【0097】

本発明の一態様によれば、水晶振動素子の振動特性が所定条件を満たす第１凸部および第２凸部の断面積の最大値は、水晶片の厚みに対する平板部の厚みの比を変数とする一次関数で表される、水晶振動素子が提供される。

【0098】

本発明の一態様によれば、第１凸部の突出方向と交差する方向における第１凸部の幅は、第２凸部の突出方向と交差する方向における第２凸部の幅よりも大きい、水晶振動素子が提供される。

【0099】

本発明の一態様によれば、第１凸部および第２凸部の材質は、アルミニウムであり、水晶片の厚みに対する平板部の厚みの比が大きいほど、水晶振動素子の振動特性が所定条件を満たす第１凸部および第２凸部の幅の最大値は大きくなる、水晶振動素子が提供される。

【0100】

本発明の一態様によれば、水晶振動素子の振動特性が所定条件を満たす第１凸部および第２凸部の幅の最大値は、水晶片の厚みに対する平板部の厚みの比を変数とする一次関数で表される、水晶振動素子が提供される。

【0101】

本発明の一態様によれば、第１凸部の突出量は、第２凸部の突出量よりも大きい、水晶振動素子が提供される。

【0102】

本発明の一態様によれば、第１基軸及び第１基軸と交差する第２基軸によって規定される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部と、を備え、水晶片は、励振電極部に電圧が印加された場合に主面と交差する方向を厚み方向としたとき、厚み方向と第１基軸とによって規定される面において振動する厚み滑り振動を行い、励振電極部は、平板部と、水晶片の主面に沿う方向における電極端部に位置し、平板部よりも膜厚が大きい膜厚部を有し、膜厚部は、主面における第１基軸の軸線方向の端部に位置し、第２基軸の軸線方向に延びる凸部としての第１凸部を有する、水晶振動素子が提供される。

【0103】

本発明の一態様によれば、第１基軸及び第１基軸と交差する第２基軸によって規定される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部と、を備え、水晶片は、励振電極部に電圧が印加された場合に主面と交差する方向を厚み方向としたとき、厚み方向と第１基軸とによって規定される面において振動する厚み滑り振動を行い、励振電極部は、平板部と、水晶片の主面に沿う方向における電極端部に位置し、平板部よりも膜厚が大きい膜厚部を有し、膜厚部は、主面における第２基軸の軸線方向の端部に位置し、第１基軸の軸線方向に延びる凸部としての第２凸部を有する、水晶振動素子が提供される。

【0104】

一態様として、水晶片の結晶軸である互いに交差する第１軸、第２軸、第３軸のうち、第３軸を第１軸の周りに所定角度だけ傾斜させた軸を第３傾斜軸としたとき、第１軸を第１基軸に対応させるとともに第３傾斜軸を第２基軸に対応させる、水晶振動素子が提供される。

【0105】

一態様として、水晶片の結晶軸である互いに交差する第１軸、第２軸、第３軸のうち、第１軸を第３軸の周りに所定角度だけ傾斜させた軸を第１傾斜軸とし、第３軸を第１傾斜軸の周りに所定角度だけ傾斜させた軸を第３傾斜軸としたとき、第１傾斜軸を第１基軸に対応させるとともに第３傾斜軸を第２基軸に対応させる、水晶振動素子が提供される。

【0106】

一態様として、凸部は、励振電極部における平板部と同一の材料により構成される、水晶振動素子が提供される。

【0107】

一態様として、凸部は、励振電極部における平板部と異なる材料により構成される、水晶振動素子が提供される。

【0108】

一態様として、凸部は、絶縁材料により構成される、水晶振動素子が提供される。

【0109】

以上説明したように、本発明の一態様によれば、スプリアス発振をより一層低減することができる。

【0110】

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】

【0111】

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
３０…ベース部材
３３ａ、３３ｂ…電極パッド
３４ａ、３４ｂ…貫通電極
３５ａ～３５ｄ…外部電極
３６ａ、３６ｂ…導電性保持部材
４０…蓋部材
５０…接合部材。

【図1】