CN109314502B - 水晶振动元件、水晶振子以及水晶振动元件的制造方法 - Google Patents

水晶振动元件、水晶振子以及水晶振动元件的制造方法 Download PDF

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Abstract

一种水晶振动元件，具备：AT切割型的水晶片，其包括：以水晶结晶的X轴方向作为长边和以Z′轴方向作为短边的相互对置的第一主面(12a)和第二主面(12b)；和位于第一主面(12a)和第二主面(12b)的长边侧的第一侧表面(13)和第二侧表面(14)；第一激励电极(15a)和第二激励电极(15b)；以及引出电极(16)，其从第一主面(12a)起在第一侧表面(13)通过而被引出至第二主面(12b)，并与第一激励电极(15a)电连接，在与X轴方向的长边正交的宽度方向上，第一侧表面(13)的第一m面(13a)的宽度Wa1大于第二侧表面(14)的第二m面(14a)的宽度Wa2。

Description

水晶振动元件、水晶振子以及水晶振动元件的制造方法
技术领域
本发明涉及水晶振动元件、水晶振子以及水晶片的制造方法，特别是涉及包含AT切割型的水晶片的水晶振动元件。
背景技术
用于振荡装置、带通滤波器等的基准信号的信号源广泛使用水晶振子。在水晶振子中，在由基座部件和盖部件构成的保持器内收容有水晶振动元件。作为水晶振动元件的例子，如专利文献1和2所记载的那样，存在以厚度剪切振动作为主振动的AT切割型的水晶振动元件。例如，在专利文献1所记载的水晶振动元件中，具备由AT切割水晶板构成的水晶元件片、和激励电极，水晶元件片的激励部的在长边方向上的两侧表面分别由水晶结晶的m面和非m面这两个面形成。
专利文献1:日本特开2008-67345号公报
专利文献2:日本特开2011-193292号公报
然而，在这样的以往的结构中，由于水晶元件片的侧表面的非m面具有比垂直稍大的角度地与主面的长边接触，所以，在从水晶元件片的主面通过溅射或者蒸镀等而与激励电极一起形成所需要的电极的情况下，有时难以在非m面设置电极材料。因此，在水晶元件片的侧表面通过而在表背主面引出的引出电极有可能在非m面处产生断线。
发明内容
本发明是鉴于这样的状况而完成的，目的在于提供能够抑制产生电连接不良的水晶振动元件、水晶振子以及水晶片的制造方法。
本发明的一侧表面的水晶振动元件具备：AT切割型的水晶片，其包括：以水晶结晶的X轴方向作为长边和以Z′轴方向作为短边并相互对置的第一主面和第二主面；和位于第一主面和第二主面的长边侧的第一侧表面和第二侧表面；第一激励电极，其设置于水晶片的第一主面；第二激励电极，其设置于水晶片的第二主面；引出电极，其从第一主面起在第一侧表面通过而被引出至第二主面并与第一激励电极电连接；第一连接电极，其设置于第二主面，并经由引出电极而与第一激励电极电连接；以及第二连接电极，其设置于第二主面，并与第二激励电极电连接，第一侧表面具有：以角度θ1与第一主面的长边接触的水晶结晶的第一m面；和以角度θ2与第二主面的长边接触的水晶结晶的第一非m面，第二侧表面具有：以角度θ2与第一主面的长边接触的水晶结晶的第二非m面；和以角度θ1与第二主面的长边接触的水晶结晶的第二m面，角度θ1和θ2为钝角且角度θ1是大于角度θ2的钝角，在与X轴方向的长边正交的宽度方向上，第一侧表面的第一m面的宽度大于第二侧表面的第二m面的宽度。
根据上述结构，与第二侧表面相比，跨水晶片的表背主面引绕的引出电极所通过的第一侧表面中，m面的宽度相对大。与非m面相比，m面以主面为起点的倾斜角度相对平缓，因此跨水晶片的表背主面引绕的引出电极的形成变容易，而且能够实现引出电极的断线防止。由此，能够抑制电连接不良的产生。
本发明的其他一方面的水晶振动元件具备：AT切割型的水晶片，其包括：以水晶结晶的X轴方向作为长边和以Z′轴方向作为短边并相互对置的第一主面和第二主面；以及位于第一主面和第二主面的长边侧的第一侧表面和第二侧表面；第一激励电极，其设置于水晶片的上述第一主面；第二激励电极，其设置于水晶片的上述第二主面；引出电极，其从第一主面起在第二侧表面通过而被引出至第二主面并与第一激励电极电连接；第一连接电极，其设置于第二主面，并经由引出电极而与第一激励电极电连接；以及第二连接电极，其设置于第二主面，并与第二激励电极电连接，第一侧表面具有：以角度θ2与第二主面的长边接触的水晶结晶的第一非m面；和以角度θ1与第一主面的长边接触的水晶结晶的第一m面，第二侧表面具有：以角度θ1与第二主面的长边接触的水晶结晶的第二m面；和以角度θ2与第一主面的长边接触的水晶结晶的第二非m面，角度θ1和θ2为钝角且角度θ1为大于角度θ2的钝角，在与X轴方向的长边正交的宽度方向上，第二侧表面的第二m面的宽度大于第一侧表面的第一m面的宽度。
根据上述结构，与第一侧表面相比，跨水晶片的表背主面而被引绕的引出电极所通过的第二侧表面中，m面的宽度相对大。与非m面相比，m面以主面为起点的倾斜角度相对平缓，因此跨水晶片的表背主面而被引绕的引出电极的形成变容易，另外，能够实现引出电极的断线防止。由此，能够抑制电连接不良的产生。
本发明的一方面的水晶片的制造方法包括如下工序：准备具有相互对置且分别在水晶结晶的X轴方向和Z′轴方向上延伸的第一主面和第二主面的AT切割型的水晶基板；将第一掩模设置于水晶基板的第一主面，并将第二掩模设置于水晶基板的第二主面，使得第二掩模的局部与第一掩模的局部重叠；以及对水晶基板进行湿式蚀刻，形成水晶片，并使该水晶片中，第一主面和第二主面分别形成为以X轴方向作为长边且以Z′轴方向作为短边的矩形状，并包括位于第一主面和第二主面的长边侧的第一侧表面和第二侧表面，第一侧表面具有：以角度θ1与第一主面的长边接触的水晶结晶的第一m面；和以角度θ2与第二主面的长边接触的水晶结晶的第一非m面，第二侧表面具有：以角度θ2与第一主面的长边接触的水晶结晶的第二非m面；和以角度θ1与第二主面的长边接触的水晶结晶的第二m面，角度θ1是大于角度θ2的钝角，且在与X轴方向的长边正交的宽度方向上，第一侧表面的第一m面的宽度大于第二侧表面的第二m面的宽度。
根据上述结构，例如能够制造能够抑制电连接不良的产生的水晶片。
根据本发明，能够抑制电连接不良的产生。
附图说明
图1是从本发明的第一实施方式的平板型形状的水晶片的一个主面侧观察的水晶振动元件的立体图。
图2是从本发明的第一实施方式的平板型形状的水晶片的另一个主面侧观察的水晶振动元件的立体图。
图3是本发明的第一实施方式的水晶振子的剖视图。
图4是本发明的第一实施方式的水晶振子(省略盖部件)的立体图。
图5是表示本发明的第一实施方式的水晶片的制造方法的图。
图6是表示本发明的第一实施方式的水晶片的制造方法的图。
图7是表示从本发明的第二实施方式的平板型形状的水晶片的一个主面侧观察的水晶振动元件的立体图。
图8是从本发明的第二实施方式的平板型形状的水晶片的另一个主面侧观察的水晶振动元件的立体图。
图9是本发明的第二实施方式的水晶振子(省略盖部件)的立体图。
图10是从本发明的第三实施方式的台面型形状的水晶片的一个主面侧观察的水晶振动元件的立体图。
图11是从作为本发明的第三实施方式的台面型形状的水晶片的另一个主面侧观察的水晶振动元件的立体图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式进行说明。在以下的附图的记载中，相同或者类似的构成要素通过相同或者类似的附图标记来表示。附图为例示，各部的尺寸、形状是示意性的，不应该理解为将本申请发明的技术的范围限定于该实施方式。
＜第一实施方式＞
参照图1～图4，对具备本发明的第一实施方式的水晶振动元件和该水晶振动元件的水晶振子进行说明。此处，图1是从水晶片的第一主面侧观察的水晶振动元件的立体图，图2是从与图1表背相反的水晶片的第二主面侧观察的水晶振动元件的立体图。图3是水晶振子的剖视图。图4是水晶振子的立体图，省略盖部件。
如图3所示，本实施方式的水晶振子(Quartz Crystal Resonator Unit)1具备：水晶振动元件(Quartz Crystal Resonator)10、盖部件20以及基座部件30。盖部件20以及基座部件30是用于收容水晶振动元件10的保持器。在本实施方式中，作为一个例子，盖部件20成为帽状，基座部件30成为平板的板状，但盖部件20和基座部件30的形状不限定于这些。
如图1和图2所示，水晶振动元件10具有AT切割型的水晶片(Quartz CrystalBlank)11。AT切割型的水晶片11是在将使人工水晶的结晶轴亦即X轴、Y轴、Z轴中的Y轴和Z轴绕X轴从Y轴向Z轴的方向旋转了35度15分±1分30秒而得到的轴线分别设为Y′轴和Z′轴的情况下，将与由X轴和Z′轴所确定出的面平行的面(以下，称为“XZ′面”，对于其他轴线确定的面也相同)作为主面切取而成。在本实施方式中，作为AT切割水晶片的水晶片11具有与X轴方向平行的长边、与Z′方向平行的短边、以及与Y′轴方向平行的厚度方向的边。另外，水晶片11在XZ′面中形成为矩形状。
使用了AT切割水晶片的水晶振动元件在较大的温度范围内具有极高的频率稳定性，另外，随时间变化特性优异，而且能够以低成本制造。另外，AT切割水晶振动元件将厚度剪切振动模式(Thickness Shear Mode)用作主振动。以下，以水晶结晶的AT切割的轴向作为基准对水晶振子1的各结构进行说明。
水晶片11包括第一主面12a和第二主面12b；和第一侧表面13和第二侧表面14。第一主面12a和第二主面12b相互对置。另外，第一主面12a和第二主面12b以X轴方向作为长边，以Z′轴方向作为短边。第一侧表面13和第二侧表面14是位于第一主面12a和第二主面12b的长边侧的侧表面。在本实施方式中，第一主面12a和第二主面12b分别是平面，示出水晶片11的Y′轴方向的厚度均匀地相同的平板型的水晶片，但本发明不局限于此，也能够应用如后述那样水晶片的Y′轴方向的厚度不同的台面型的水晶片。此外，水晶片11的形状的详细情况将后述。
水晶振动元件10包括第一激励电极15a和第二激励电极15b。第一激励电极15a形成于水晶片11的第一主面12a，另外第二激励电极15b形成于水晶片11的第二主面12b。第一激励电极15a和第二激励电极15b分别在包含对应的主面的中央的区域设置，并作为一对电极而配置为在XZ′面上大致整体重合。另外，第一激励电极15a和第二激励电极15b形成为在XZ′面上具有长边和短边的矩形状。在图1以及图2所示的例子中，第一激励电极15a和第二激励电极15b的长边与水晶片11的长边(即X轴方向)朝向一致，并且第一激励电极15a和第二激励电极15b的短边与水晶片11的短边(即Z′轴方向)朝向一致。
水晶振动元件10具有：与第一激励电极15a电连接的引出电极16；经由引出电极16而与第一激励电极15a电连接的第一连接电极17a；以及与第二激励电极15b电连接的第二连接电极17b。第一连接电极17a和第二连接电极17b形成于水晶片11的第二主面12b，更具体而言，设置于第二主面12b的一个短边侧(X轴正方向侧)附近，并沿着第二主面12b的短边方向排列。另外，引出电极16在第一主面12a中与第一激励电极15a电连接，从第一主面12a在第一侧表面13通过而引出至第二主面12b。通过将引出电极16像上述那样跨水晶片11的表背主面地引绕，从而能够将形成于第一主面12a的第一激励电极15a与形成于第二主面12b的第一连接电极17a电连接。第一连接电极17a和第二连接电极17b经由导电性保持部件36a、36b而与基座部件30的电极电连接。导电性保持部件36a、36b也可以将导电性粘合剂热固化而形成。
第一激励电极15a和第二激励电极15b、引出电极16、以及连接电极17a、17b的电极材料未特别限定，但也可以是，例如作为基底而具有铬(Cr)层，在铬层的表面还具有金(Au)层。
如图3所示，盖部件20具有：与基座部件30的第一主面32a对置开口的凹部24。在凹部24处，在开口的整周上而设置有侧壁部22，该侧壁部22形成为从凹部24的底面立起。另外，盖部件20具有在凹部24的开口边缘处与基座部件30的第一主面32a对置的对置面26。也可以是，盖部件20具有从侧壁部22进一步向开口外侧方向突出的凸缘部28，该情况下，凸缘部28具有对置面26。据此，通过将凸缘部28与基座部件30接合，从而能够使两者的接合面积变大，因此能够实现两者的接合强度的提高。
此外，在本实施方式中，盖部件20的形状未特别限定，但也可以是，例如，为了与基座部件30构成保持器而将水晶振动元件10收容于内部，而与基座部件30的平面形状大致相同。另外，在图2所示的例子中，盖部件20具有凸缘部，但不限定于此，也可以不具有凸缘部28而使从凹部24的底面近似垂直立起形成的侧壁部22的前端与基座部件30接合。
盖部件20的材质未特别限定，但例如可以由金属等导电材料构成。据此，通过使盖部件20与接地电位电连接而能够附加屏蔽功能。或者，盖部件20也可以是绝缘材料或者导电材料/绝缘材料的复合构造。
基座部件30将水晶振动元件10支承为能够激励。具体而言，水晶振动元件10经由导电性保持部件36a、36b而能够激励地支承于基座部件30的第一主面32a。
如图4所示，基座部件30具有：与Z′轴方向平行的长边方向、与X轴方向平行的短边方向、以及与Y′轴方向平行的厚度方向。基座部件30在XZ′面中呈矩形状。即，基座部件30的第一主面32a和第二主面32b以X轴方向作为长边，以Z′轴方向作为短边。
基座部件30例如也可以由绝缘性陶瓷形成，例如也可以通过将多个绝缘性陶瓷片层叠烧制而形成。或者，基座部件30也可以由玻璃材料(例如硅酸盐玻璃、或者以硅酸盐以外作为主成分的材料，且根据升温而具有玻璃化转变现象的材料)、水晶材料(例如AT切割水晶)或者玻璃环氧树脂等形成。优选基座部件30由耐热性材料构成。基座部件30可以是单层也可以是多层，在为多层的情况下，也可以包括在第一主面32a的最表层形成的绝缘层。另外，基座部件30呈平板的板状。
如图3所示，盖部件20和基座部件30两者经由接合材料70接合，由此水晶振动元件10被密封封闭于由盖部件20的凹部24和基座部件30围起的内部空间(腔)23。该情况下，优选内部空间的压力成为比大气压力低压的真空状态，由此因激励电极15a、15b的氧化所造成的随时间变化等能够减少，从而优选。
接合材料70在盖部件20和基座部件30各自整周上设置，并夹设在盖部件20的侧壁部22的对置面26与基座部件30的第一主面32a之间。接合材料70具有绝缘性材料。作为绝缘性材料，也可以是低熔点玻璃(例如铅硼酸系、磷酸锡系等)等玻璃粘合材料，或者也可以使用树脂粘合剂。根据这些绝缘性材料，与金属接合相比成为低成本，还能够抑制加热温度，并能够实现制造工序的简化。
本实施方式的水晶振动元件10其长边方向的一端(配置有导电性保持部件36a、36b的一侧的端部)为固定端，其另一端成为自由端。另外，水晶振动元件10、盖部件20以及基座部件30在XZ′面中分别呈矩形状，配置为彼此长边方向和短边方向成为一致的朝向。
此外，水晶振动元件10的固定端的位置未特别限定，作为变形例，也可以是，水晶振动元件10在长边方向的两端固定于基座部件30。该情况下，在将水晶振动元件10在长边方向的两端进行固定的形态下，形成水晶振动元件10和基座部件30的各自电极即可。
如图4所示，基座部件30包括：形成在第一主面32a的连接电极33a、33b；形成在第一主面32a上并且与连接电极33a、33b电连接的引出电极34a、34b；以及用于在第二主面32b处与安装基板(未图示)电连接的外部电极35a、35b、35c、35d。
基座部件30的连接电极33a、33b设置于第一主面32a的一方的短边侧(X轴正方向侧)附近，并沿着第一主面32a的短边方向排列。在连接电极33a经由导电性保持部件36a而连接有水晶振动元件10的第一连接电极17a，另一方面，在连接电极33b经由导电性保持部件36b而连接有水晶振动元件10的第二连接电极17b。
多个外部电极35a、35b、35c、35d分别形成于基座部件30的角部。具体而言，外部电极35a形成于X轴正方向并且Z′轴负方向侧的角部，外部电极35b形成于X轴负方向并且Z′轴正方向侧的角部，外部电极35c形成于X轴负方向侧以及Z′轴负方向侧的角部，外部电极35d形成于X轴正方向并且Z′轴正方向侧的角部。
多个外部电极35a～35d中，外部电极35a经由引出电极34a而与连接电极33a电连接，外部电极35b经由引出电极34b而与连接电极33b电连接。即，外部电极35a、35b是与第一激励电极15a和第二激励电极15b电连接的输入输出端子。如图4所示，这些外部电极35a、35b在基座部件30的第一主面32a的相互对置的角部配置。
另外，剩余的外部电极35c、35d在基座部件30的第一主面32a的相互对置的角部配置。此外，这些外部电极是未与水晶振动元件10的第一激励电极15a和第二激励电极15b电连接的伪电极。这样，在基座部件30的所有的角部设置外部电极，以使得在基座部件30的俯视的任一个朝向均存在外部电极，因此能够容易地进行用于形成外部电极的导电材料的附着、以及水晶振子1的向安装基板的安装。
也可以是，伪电极是在安装有水晶振子1的安装基板(未图示)设置的端子，并同与安装于安装基板的其他的任一个电子元件均未连接的端子电连接。另外，在盖部件20由导电性材料构成的情况下，能够在盖部件20附加屏蔽功能。这里，作为伪电极的外部电极35c、35d也可以是供给接地电位的接地用电极。该情况下，通过在作为导电性材料的盖部件20电连接作为接地用电极的外部电极35c、35d，能够实现屏蔽功能的提高。
在图4所示的例子中，基座部件30的角部具有使其局部切割而形成为圆筒曲面状(也被成为圆拱形状)的缺口侧面，外部电极35a～35d连续地形成到这样的缺口侧面和第二主面32b。此外，基座部件30的角部的形状不限定于此，缺口的形状可以是平面状，也可以是没有缺口而在俯视时四角为直角的矩形形状。
此外，基座部件30的连接电极33a、33b、引出电极34a、34b以及外部电极35a～35d的各自结构不限定于上述的例子，能够进行各种变形而应用。例如，也可以是，连接电极33a、33b形成于长边方向的两端等，在基座部件30的第一主面32a之上配置于互不相同的端部。在这样的结构中，水晶振动元件10在长边方向的一端和另一端双方被基座部件30支承。另外，外部电极的个数不局限于四个，例如可以是仅配置在对角上的作为输入输出端子的两个。另外，外部电极不局限于配置在角部，也可以形成在基座部件30的除了角部之外的任一个侧表面。该情况下，如已说明的那样，也可以形成将侧表面的局部切割为圆筒曲面状而成的缺口侧面，在除了角部之外的该侧表面形成外部电极。并且，也可以不形成作为伪电极的其他的外部电极35c、35d。另外，也可以在基座部件30形成从第一主面32a向第二主面32b贯通的贯通孔，通过该贯通孔实现从形成于第一主面32a的连接电极向第二主面32b的电导通。
在本实施方式的水晶振子1中，经由基座部件30的外部电极35a、35b对水晶振动元件10的一对第一激励电极15a和第二激励电极15b之间施加交变电场。由此，水晶片11以厚度剪切振动模式振动，获得伴随着该振动所产生的谐振特性。
接下来，返回图1和图2，对本实施方式的水晶片11的形状进行详述。
水晶片11的长边侧的第一侧表面13由以角度θ1与第一主面12a的长边接触的m面13a、和以角度θ2与第二主面12b的长边接触的非m面13b构成。即，m面13a以及非m面13b是倾斜角度不同的连续的两个面。此外，m面是水晶结晶所具有的自然面之一，非m面是指水晶结晶中的m面以外的面。m面13a是第一m面，非m面13b是第一非m面。
水晶片11的长边侧的侧表面亦即第二侧表面14由以角度θ2与第一主面12a的长边接触的非m面14b、和以角度θ1与第二主面12b的长边接触的m面14a构成。即，m面14a和非m面14b是倾斜角度不同的连续的两个面。m面14a是第二m面，非m面14b是第二非m面。
非m面13b、14b分别与对应的主面接触的角度θ2约为93度(即偏离主面的法线方向约3度)，更具体而言考虑到加工精度等约为93度±2度(即距主面的法线方向约3度±2度)。这样，非m面13b、14b分别成为与对应的主面大致垂直地接触的侧表面。
另外，m面13a、14a分别与对应的主面接触的角度θ1为大于90度的钝角，具体而言考虑到加工精度等而为144度±2度。即，角度θ1、θ2具有θ1＞θ2的关系。这样，与非m面13b、14b相比，对于各自对应的主面，m面13a、14a成为偏离主面的倾斜角度较为平缓的侧表面。
如图1和图2所示，第一侧表面13的m面13a和非m面13b的配置方式为，以水晶片11的在Y′Z′面上的侧表面(即，水晶片11的短边侧的侧表面)的中心点作为基准，与第二侧表面14的m面14a和非m面14b的配置成为点对称，但m面13a与m面14a的尺寸(或者非m面13b与非m面14b的尺寸)不同。具体而言，在第一侧表面13和第二侧表面14的与X轴方向的长边正交的宽度方向上，第一侧表面13的m面13a的宽度Wa1和第二侧表面14的m面14a的宽度Wa2具有Wa1＞Wa2的关系。而且，根据这样的m面的尺寸关系，第一侧表面13的非m面13b的宽度Wb1和第二侧表面14的非m面14b的宽度Wb2满足Wb1＜Wb2的关系。
这样，在本实施方式中，与第二侧表面14相比，跨水晶片11的表背主面而被引绕的引出电极16所通过的第一侧表面13偏离主面的倾斜角度较平缓的部分的宽度的比率(面积的比率)变大。即，具有Wa1/Wb1＞Wa2/Wb2的关系。因此，能够使形成有引出电极16的第一侧表面13中的电极形成较容易的m面13a的宽度Wa1较大，并且使电极形成较困难的非m面13b的宽度Wb1较小。因此，跨水晶片11的表背主面而被引绕的引出电极16的形成变容易，另外能够实现引出电极16的断线防止。
另外，在本实施方式中，第一主面12a的短边的长度L1和第二主面12b的短边的长度L2具有L1＜L2的关系。因此，在XZ′面观察水晶片11时，能够容易地判定水晶片11的表背。因此，能够实现水晶振子1的组装作业性和操作性的提高。
另外，设置有第一连接电极17a和第二连接电极17b的第二主面12b的短边的长度L2较大，因此能够维持水晶片11的小型化，并且能够将沿着第二主面12b的短边配置的第一连接电极17a与第二连接电极17b之间的距离确保得较大。因此，能够容易防止第一连接电极17a与第二连接电极17b之间的短路。
另外，在水晶振动元件10与基座部件30之间设置的导电性保持部件36a、36b相对于形成于水晶片11的电极材料而容易润湿，因此有时通过引出电极16而在水晶片11的侧表面润湿扩张。在这点上，在本实施方式中，在形成有引出电极16的第一侧表面13中，与第二主面12b的长边接触的面是大致垂直的非m面13b，因此能够令用于形成导电性保持部件36a、36b的导电性粘合剂在引出电极16传递而润湿扩张的量变少。因此，能够减少由导电性粘合剂的润湿扩张引起的水晶振动元件10的振动阻碍。
另外，水晶片11的第一侧表面13和第二侧表面14具备：以角度θ2(约93度±2度)与主面接触的非m面，因此，与侧表面的倾斜角度为90度的情况相比，能够减少宽度剪切振动模式与厚度剪切振动模式的结合。因此，除了能量封闭效果之外，还能够一并起到频率温度特性的改善。
图5和图6示出本实施方式的水晶片的制造方法。本实施方式的水晶片的形状能够通过例如湿式蚀刻而制成。
首先，如图5所示，准备具有相互对置的第一主面42a和第二主面42b的水晶基板41。这里，第一主面42a和第二主面42b分别是沿水晶结晶的X轴方向和Z′轴方向延伸的面。接下来，在这样的水晶基板41的表背的第一主面42a和第二主面42b之上分别设置第一掩模43a和第二掩模43b。第一掩模43a和第二掩模43b例如为由金属材料构成的金属掩模。
在设置掩模43a、43b的工序中，例如，通过溅射工艺在水晶基板41的第一主面42a整个面形成了金属膜后，通过蚀刻将第一掩模43a的开口部除去而获得规定的形状。通过相同的方法在水晶基板41的第二主面42b之上设置第二掩模43b。此外，水晶基板41的第一主面42a和第二主面42b分别与图1所示的水晶片11的第一主面12a和第二主面12b对应。
第一掩模43a和第二掩模43b形成为在俯视XZ′面时大致整体重合，但为了分别形成彼此具有不同宽度的m面13a、14a、以及非m面13b、14b，在Z′轴方向彼此错开配置。换言之，掩模43a、43b设置为，第一主面42a之上的掩模43a的局部与第二主面42b之上的掩模43b的局部重叠。更具体而言，例如，第一掩模43a和第二掩模43b在Z′轴方向上仅以第一距离X1重合而设置，第一掩模43a相对于第二掩模43b在Z′轴正方向侧仅以第二距离X2错开设置，第二掩模43b相对于第一掩模43a在Z′轴负方向侧仅以第三距离X3错开设置。这里，第一距离X1、第二距离X2以及第三距离X3的长度取决于湿式蚀刻的处理时间、处理方式等。例如在将被第一激励电极15a与第二激励电极15b夹着的水晶片11的振动部的厚度尺寸设为T的情况下，优选具有X2＜X3，0.4T＜X2≤0.75T，并且0.75T＜X3≤2T的关系。
接下来，对像这样形成了第一掩模43a和第二掩模43b的水晶基板41进行湿式蚀刻。例如使用氟化铵溶液等从双面同时对水晶基板41进行湿式蚀刻。由此，如图6所示，能够制成具有第一侧表面13和第二侧表面14的水晶片11。
这样，能够与X2和X3的长度对应地形成比m面14a宽度宽的m面13a。另外，能够与X1+X2的长度对应而形成第一主面12a，与X1+X3的长度对应而形成短边的长度比第一主面12a大的第二主面12b。
此外，上述内容中，对在水晶基板41的双面同时形成掩模43a、43b，从双面同时进行湿式蚀刻的处理方式进行了说明，但不限定于此，也可以在水晶基板41的一个面形成掩模43a而进行湿式蚀刻，接下来在水晶基板41的另一个面形成掩模43b而进行湿式蚀刻。据此，能够使水晶基板的第一主面42a与第二主面42b的湿式蚀刻的处理时间不同，因此能够更容易地形成本实施方式的水晶片11。
＜第二实施方式＞
接下来，参照图7～图9对具备本发明的第二实施方式的水晶振动元件和该水晶振动元件的水晶振子进行说明。这里，图7是从水晶片的第一主面侧观察的立体图，图8是从水晶片的与图7表背相反的第二主面侧观察的水晶振动元件的立体图。另外，图9是水晶振子的立体图，且省略盖部件。此外，对与第一实施方式相同的结构，标注相同的附图标记。
在本实施方式的水晶振动元件110中，水晶片111的形状和基座部件30的结构与第一实施方式相同，形成于水晶片111的连接电极和引出电极的结构与第一实施方式不同。即，在本实施方式中，水晶片的立体形状本身与第一实施方式相同，但引绕引出电极的侧表面与第一实施方式的侧表面不同，伴随于此，设置连接电极的主面成为与第一实施方式的主面相反的面。以下，对与第一实施方式不同的点进行说明。此外，在本实施方式中，为了方便说明，与第一实施方式同样，将未设置有连接电极的一侧的主面称为第一主面，将设置有连接电极的一侧的主面称为第二主面。
如图7和图8所示，在本实施方式中，在水晶片111的第一主面112a形成有第一激励电极115a，在水晶片111的第二主面112b形成有第二激励电极115b，第一连接电极117a和第二连接电极117b形成于水晶片111的第二主面112b。更具体而言，第一连接电极117a和第二连接电极117b设置于第二主面112b的一个短边侧(X轴正方向侧)附近，并沿着第二主面112b的短边方向排列。另外，引出电极116在第一主面112a处与第一激励电极115a电连接，从第一主面112a起在第二侧表面114通过并被引绕直至第二主面112b。通过像这样将引出电极116跨水晶片111的表背主面引绕，从而能够将形成于第一主面112a的第一激励电极115a、和形成于第二主面112b的第一连接电极117a电连接。另外，第二连接电极117b与在第二主面112b形成的第二激励电极115b电连接。第一连接电极117a和第二连接电极117b经由导电性保持部件36a、36b而与基座部件30的连接电极33a、33b电连接。
在本实施方式中，也与第一实施方式相同，与第一侧表面113相比，跨水晶片111的表背主面而引绕的引出电极116所通过的第二侧表面114偏离主面的倾斜角度较平缓的部分的宽度的比率(面积的比率)变大。即，具有Wa1/Wb1＞Wa2/Wb2的关系。因此，能够使形成有引出电极116的第二侧表面114中，电极形成较容易的m面114a的宽度Wa1较大，并且电极形成较困难的非m面114b的宽度Wb1较小。因此，跨水晶片111的表背主面而引绕的引出电极116的形成变容易，另外能够实现引出电极116的断线防止。
另外，在本实施方式中，在形成有引出电极116的第二侧表面114中，与第二主面112b的长边接触的面是作为平缓的倾斜面的m面114a，而且m面114a的宽度宽，因此能够使构成导电性保持部件36a、36b的导电性粘合剂在引出电极116传递而润湿扩张的量变多。因此，能够增大基于导电性粘合剂的粘合面积，因此能够提高基于导电性保持部件36a、36b的保持强度。
此外，水晶振子和水晶振动元件的其他的结构和作用效果能够应用第一实施方式中说明的内容。另外，水晶片111的制造方法也如已经说明的那样。
＜第三实施方式＞
接下来，参照图10和图11，对本发明的第三实施方式的水晶振动元件进行说明。这里，图10是从水晶片的第一主面侧观察的立体图，图11是从水晶片的与图10表背相反的第二主面侧观察的水晶振动元件的立体图。
在本实施方式的水晶振动元件210中，水晶片211的形状与第一实施方式和第二实施方式不同。即，在本实施方式中，水晶片211具有台面型形状。具体而言，AT切割型的水晶片211包括：包含第一主面212a和第二主面212b的中央的第一部分218；和与第一部分218的X轴方向的两端邻接的第二部分219，第二部分219的Y′轴方向的厚度比第一部分218的Y′轴方向的厚度薄。该情况下，能够将第一部分218称为厚壁中央部，将第二部分219称为薄壁周边部。另外，在本实施方式中，第一主面212a由第一部分218的第一主面212a1和第二部分219的第一主面212a2构成，第二主面212b由第一部分218的第二主面212b1、和第二部分219的第二主面212b2构成。而且，第一主面212a和第二主面212b的长边侧的各侧表面能够应用已经说明的水晶结晶的m面和非m面的内容。即，水晶片211的长边侧的第一侧表面213由以角度θ1与第一主面212a2的长边接触的m面213a、和以角度θ2与第二主面212b2的长边接触的非m面213b构成。另外，水晶片211的长边侧的第二侧表面214由以角度θ2与第一主面212a2的长边接触的非m面214b、和以角度θ1与第二主面212b的长边接触的m面214a构成。此外，在将厚壁中央部与薄壁周边部的在主面的法线方向上的台阶差的尺寸成为水晶片的厚度的10％以上的构造追加加工于实施方式1或者2所公开的水晶片，并在厚壁中央部的表面设置抗蚀剂膜，并通过湿式蚀刻对厚壁中央部与薄壁周边部之间的台阶差进行加工的情况下，m面和非m面的第一主面和第二主面的附近与薄壁周边部一起被蚀刻加工。由此，在m面的第一主面和第二主面的附近产生相对于主面所成的角度与m面不同的其他的第一结晶面，在非m面的第一主面和第二主面的附近产生相对于主面所成的角度与非m面不同的其他的第二结晶面。在本发明中，其他的第一结晶面和其他的第二结晶面均包含于侧表面。
另外，在本实施方式中，在水晶片211的第一主面212a1形成有第一激励电极215a，在水晶片211的第二主面212b1形成有第二激励电极215b，第一连接电极217a和第二连接电极217b形成于水晶片211的第二主面212b2。更具体而言，第一连接电极217a和第二连接电极217b设置于第二主面212b2的一个短边侧(X轴正方向侧)附近，并沿着第二主面212b2的短边方向排列。另外，引出电极216在第一主面212a中与第一激励电极215a电连接，并从第一主面212a1起通过第一主面212a2和第二侧表面214而引出至第二主面212b2。通过像这样将引出电极216跨水晶片211的表背主面引绕，从而能够将形成于第一主面212a1的第一激励电极215a、与形成于第二主面112b2的第一连接电极217a电连接。另外，第二连接电极217b与形成于第二主面212b1的第二激励电极215b电连接。
此外，台面型形状的第一部分218例如可以由干式蚀刻形成，或者也可以由湿式蚀刻形成。通过由干式蚀刻等形成，从而例如能够形成为使第一部分218的侧表面沿着Y′轴方向延伸。或者，在湿式蚀刻的情况下，第一部分218的侧表面也可以以规定的角度偏离Y′轴方向地倾斜地形成。
根据本实施方式，除了已经说明的作用效果之外，还能够起到基于台面形状的振动能量封闭效果。
此外，在以上的各实施方式中，对侧表面由连续的两个面构成的方式进行了说明，但本发明不限定于此，也可以为侧表面由三个面以上构成的方式。即，也可以侧表面包括m面和非m面，并且在m面与非m面之间具有一个或者多个面。
此外，以上说明的各实施方式是用于容易理解本发明的方式，不是用于对本发明进行限定和解释。本发明不脱离其主旨而可进行变更/改进，并且本发明也包括其等同物。即，只要具备本发明的特征，则本领域技术人员对各实施方式适当地加入设计变更后的实施方式也包含于本发明的范围。例如，各实施方式所具备的各要素及其配置、材料、条件、形状、尺寸等不局限于例示的而能够适当地变更。另外，各实施方式所具备的各要素只要在技术上可行则能够组合，将它们组合后的实施方式只要包含本发明的特征则包含于本发明的范围。
附图标记说明
1...水晶振子；10...水晶振动元件；11...水晶片；12a...第一主面；12b...第二主面；13...第一侧表面；14...第二侧表面；13a、14a...m面；13b、14b...非m面；15a...第一激励电极；15b...第二激励电极；16...引出电极；17a...第一连接电极；17b...第二连接电极；20...盖部件；30...基座部件；36a、36b...导电性保持部件。

Claims (11)

1.一种水晶振动元件，其特征在于，具备：
AT切割型的水晶片，其包括：以水晶结晶的X轴方向作为长边和以Z′轴方向作为短边并相互对置的第一主面和第二主面；和位于所述第一主面和第二主面的长边侧的第一侧表面和第二侧表面；
第一激励电极，其设置于所述水晶片的所述第一主面；
第二激励电极，其设置于所述水晶片的所述第二主面；
引出电极，其从所述第一主面起在所述第一侧表面通过而被引出至所述第二主面并与所述第一激励电极电连接；
第一连接电极，其设置于所述第二主面，并经由所述引出电极而与所述第一激励电极电连接；以及
第二连接电极，其设置于所述第二主面，并与所述第二激励电极电连接，
所述第一侧表面具有：以角度θ1与所述第一主面的长边接触的水晶结晶的第一m面；和以角度θ2与所述第二主面的长边接触的水晶结晶的第一非m面，
所述第二侧表面具有：以角度θ2与所述第一主面的长边接触的水晶结晶的第二非m面；和以角度θ1与所述第二主面的长边接触的水晶结晶的第二m面，
所述角度θ1和θ2为钝角且所述角度θ1是大于所述角度θ2的钝角，
在与所述X轴方向的长边正交的宽度方向上，所述第一侧表面的所述第一m面的宽度大于所述第二侧表面的所述第二m面的宽度。
2.根据权利要求1所述的水晶振动元件，其特征在于，
所述第二主面的短边比所述第一主面的短边长。
3.一种水晶振动元件，其特征在于，具备：
AT切割型的水晶片，其包括：以水晶结晶的X轴方向作为长边和以Z′轴方向作为短边的相互对置的第一主面和第二主面；以及位于所述第一主面和第二主面的长边侧的第一侧表面和第二侧表面；
第一激励电极，其设置于所述水晶片的所述第一主面；
第二激励电极，其设置于所述水晶片的所述第二主面；
引出电极，其从所述第一主面起在所述第二侧表面通过而被引出至所述第二主面，并与所述第一激励电极电连接；
第一连接电极，其设置于所述第二主面，并经由所述引出电极而与所述第一激励电极电连接；以及
第二连接电极，其设置于所述第二主面，并与所述第二激励电极电连接，
所述第一侧表面具有：以角度θ2与所述第二主面的长边接触的水晶结晶的第一非m面；和以角度θ1与所述第一主面的长边接触的水晶结晶的第一m面，
所述第二侧表面具有：以角度θ1与所述第二主面的长边接触的水晶结晶的第二m面；和以角度θ2与所述第一主面的长边接触的水晶结晶的第二非m面，
所述角度θ1和θ2为钝角且所述角度θ1为大于所述角度θ2的钝角，
在与所述X轴方向的长边正交的宽度方向上，所述第二侧表面的所述第二m面的宽度大于所述第一侧表面的所述第一m面的宽度。
4.根据权利要求2所述的水晶振动元件，其特征在于，
所述第一主面的短边比所述第二主面的短边长。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的水晶振动元件，其特征在于，
所述第一主面和所述第二主面分别为平面。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的水晶振动元件，其特征在于，
所述水晶片包括：包含所述第一主面和所述第二主面的中央的第一部分；和与所述第一部分的在所述X轴方向上的两端邻接的第二部分，所述第二部分的厚度比所述第一部分的厚度薄。
7.一种水晶振子，其特征在于，具备：
权利要求1～6中任一项所述的水晶振动元件；
基座部件，其经由导电性保持部件而将所述水晶振动元件保持为能够激励；以及
盖部件，其经由接合材料而接合于所述基座部件，并在所述基座部件之上将所述水晶振子收容于内部空间，
所述导电性保持部件在所述水晶振动元件的设置有所述第一连接电极和第二连接电极的主面与所述基座部件之间设置。
8.一种水晶振动元件的制造方法，其特征在于，具备如下工序：
准备具有相互对置的第一主面和第二主面的AT切割型的水晶基板；
将第一掩模设置于所述水晶基板的所述第一主面，并将第二掩模设置于所述水晶基板的所述第二主面，使得在俯视所述第一主面时该第二掩模的局部与所述第一掩模的局部重叠；
对所述水晶基板进行湿式蚀刻，形成水晶片，所述水晶片中，所述第一主面和所述第二主面分别形成为以X轴方向作为长边且以Z′轴方向作为短边的矩形状，并包括位于所述第一主面和第二主面的长边侧的第一侧表面和第二侧表面，
在所述第一主面形成第一激励电极；
在所述第二主面形成第二激励电极；
形成与所述第一激励电极电连接的引出电极，并使该引出电极从所述第一主面起在所述第一侧表面通过而被引出至所述第二主面；
在所述第二主面，形成经由所述引出电极而与所述第一激励电极电连接的第一连接电极；以及
在所述第二主面，形成与所述第二激励电极电连接的第二连接电极，
所述第一侧表面具有：以角度θ1与所述第一主面的长边接触的水晶结晶的第一m面；和以角度θ2与所述第二主面的长边接触的水晶结晶的第一非m面，
所述第二侧表面具有：以角度θ2与所述第一主面的长边接触的水晶结晶的第二非m面；和以角度θ1与所述第二主面的长边接触的水晶结晶的第二m面，
所述角度θ1是大于所述角度θ2的钝角，
在与所述X轴方向的长边正交的宽度方向上，所述第一侧表面的所述第一m面的宽度大于所述第二侧表面的所述第二m面的宽度。
9.一种水晶振动元件的制造方法，其特征在于，具备如下工序：
准备具有相互对置的第一主面和第二主面的AT切割型的水晶基板；
将第一掩模设置于所述水晶基板的所述第一主面，并将第二掩模设置于所述水晶基板的所述第二主面，使得在俯视所述第一主面时该第二掩模的局部与所述第一掩模的局部重叠；
对所述水晶基板进行湿式蚀刻，形成水晶片，所述水晶片中，所述第一主面和所述第二主面分别形成为以X轴方向作为长边且以Z′轴方向作为短边的矩形状，并包括位于所述第一主面和第二主面的长边侧的第一侧表面和第二侧表面；
在所述第一主面形成第一激励电极；
在所述第二主面形成第二激励电极；
形成与所述第一激励电极电连接的引出电极，并使该引出电极从所述第一主面起在所述第二侧表面通过而被引出至所述第二主面；
在所述第二主面，形成经由所述引出电极而与所述第一激励电极电连接的第一连接电极；
在所述第二主面，形成与所述第二激励电极电连接的第二连接电极，
所述第一侧表面具有：以角度θ2与所述第二主面的长边接触的水晶结晶的第一非m面；和以角度θ1与所述第一主面的长边接触的水晶结晶的第一m面，
所述第二侧表面具有：以角度θ1与所述第二主面的长边接触的水晶结晶的第二m面；和以角度θ2与所述第一主面的长边接触的水晶结晶的第二非m面，
所述角度θ1和θ2是钝角并且所述角度θ1是大于所述角度θ2的钝角，
在与所述X轴方向的长边正交的宽度方向上，所述第二侧表面的所述第二m面的宽度大于所述第一侧表面的所述第一m面的宽度。
10.根据权利要求8或9所述的水晶振动元件的制造方法，其特征在于，
在设置所述第一掩模和所述第二掩模的工序中，将所述第一掩模和所述第二掩模配置为，在俯视所述第一主面时，所述第一掩模和所述第二掩模在Z′轴方向上以第一距离重叠，并且所述第一掩模从所述第二掩模起在Z′轴正方向上以第二距离延伸，并且所述第二掩模从所述第一掩模起在Z′轴负方向上以第三距离延伸。
11.根据权利要求10所述的水晶振动元件的制造方法，其特征在于，
所述第三距离大于所述第二距离。
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