CN113302838A - 振动元件、振子以及振动元件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供振动元件、振子以及振动元件的制造方法，具备：石英振动元件(10)，包含具有中央部(11a)以及周边部(11b)的石英片(11)、设置于中央部的一对激励电极(14)、以及设置于周边部的一对连接电极(16)；基板(30)，通过在厚度方向的一侧经由导电性保持部件(36)与连接电极(16)连结来支承石英振动元件；以及盖部(20)，在厚度方向的另一侧覆盖振动元件，石英片(11)具有设置为与中央部(11a)相接的至少一个突起部(11c)，至少一个突起部(11c)设置为在石英振动元件(10)以设置了一对连接电极(16)的一侧为支点朝向基板(30)或者盖部(20)倾斜的情况下，至少一个突起部(11c)在与基板或者盖部接触的位置向厚度方向突起。
Description
技术领域
本发明涉及振动元件、振子以及振动元件的制造方法。
背景技术
近年来，随着石英振子的小型化，石英振动元件与收容该石英振动元件的壳体的内表面的间隙变窄。因此，在石英振动元件相对于壳体内表面倾斜的情况下，石英振动元件的保持激励电极的台面部(中央部)容易与壳体内表面接触。其结果，阻碍基于激励电极的石英振动元件的自由振动，产生对石英振子的振动特性的影响。因此，要求抑制小型化的石英振子的台面部(中央部)与壳体内表面的接触。
例如，在专利文献1公开了一种振动元件，是包含以厚度滑动振动为主振动进行振动，且具有一定的厚度的第一区域、和与第一区域的沿着主振动的振动方向排列的两侧的外边缘部具有阶梯差地连结，且厚度比第一区域薄的第二区域的振动元件，其特征在于，在俯视时，在第二区域的与配置有固定部的一方的端部侧相反侧的另一方的端部侧的一主面上的除了沿着与振动方向交叉的方向的宽度的中央部之外的部分，在与第一区域分离并且比振动元件的外缘靠内侧的位置设置两个第一突起部，在第二区域的一方的端部侧的一主面上设置有第二突起部。即，专利文献1的振动元件为了抑制石英振子的中央部与封装内表面的接触，而在石英片的周边部具有设置为与中央部分离的突起部。
专利文献1：日本特开2014－180050号公报
然而，在专利文献1的振动元件中，在对相同的大小的石英片设置突起部的情况下，与不设置突起部的情况相比，为了确保用于设置该突起部的面积，不得不减小中央部的面积。能够设置在面积减小的中央部的激励电极的面积也变小。其结果，缩小激励电极的激励区域，而振动元件的等效串联电阻值增大。因此，有不能够得到良好的振动特性的情况。
另外，对于这样的问题，在设置突起部的情况下，为了将中央部的面积维持为不设置该突起部的情况下的面积，也考虑扩大石英片的大小。然而，由于石英片的大小的增大，而不能够实现振动元件的小型化。
发明内容
本发明是鉴于这样的情况而发明的，本发明的目的在于提供能够实现小型化，并且得到良好的振动特性的振动元件、振子以及振动元件的制造方法。
本发明的一侧面的振子具备：振动元件，包含具有中央部以及厚度方向的尺寸比中央部小的周边部的振动片、设置于位于上述厚度方向的上述中央部的两侧的中央部主面的一对激励电极、以及分别与一对激励电极电连接，且设置于周边部的一对连接电极；基板，通过在厚度方向的一侧经由导电性保持部件与振动元件的连接电极连结，可激励地支承振动元件；以及盖部，在厚度方向的另一侧，覆盖振动元件，振动片具有在俯视振动元件的中央部主面时，设置为与中央部相接的至少一个突起部，至少一个突起部设置为在振动元件以设置了一对连接电极的一侧为支点朝向基板或者盖部倾斜的情况下，至少一个突起部在与基板或者盖部接触的位置向厚度方向突起。
根据本发明，能够提供能够实现小型化，并且得到良好的振动特性的振动元件、振子以及振动元件的制造方法。
附图说明
图1是本实施方式的石英振子的分解立体图。
图2是图1的II－II线剖视图。
图3A是表示在本实施方式的石英片涂覆了抗蚀剂的状态的图。
图3B是表示实施了本实施方式的第一蚀刻工序以及第二蚀刻工序之后的石英片的状态的图。
图3C是表示本实施方式的完成的石英片11的状态的图。
图4A是表示本实施方式的突起部与基板接触的情况下的中央部的状态的图。
图4B是用于说明不采用本实施方式的突起部的情况下的中央部的状态的图。
图5A是用于说明其它的实施方式的石英振动元件的突起部的一个例子的构成的俯视图。
图5B是用于说明其它的实施方式的石英振动元件的突起部的其它的一个例子的构成的俯视图。
图5C是用于说明其它的实施方式的石英振动元件的突起部的其它的一个例子的构成的俯视图。
图6A是用于说明其它的实施方式的石英振动元件的突起部的其它的一个例子的构成的立体图。
图6B是用于说明其它的实施方式的石英振动元件的突起部的其它的一个例子的构成的立体图。
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，以相同或者相似的附图标记表示相同或者相似的构成要素。附图为例示，各部的尺寸、形状是示意性的构成，并不应该理解为将本申请发明的技术范围限定于该实施方式。
[实施方式]
＜石英振子1＞
首先，参照图1以及图2，对本实施方式的石英振子(Quartz Crystal ResonatorUnit)1进行说明。这里，图1是石英振子1的分解立体图，图2是图1的II－II线剖视图。此外，在图2中，省略石英振动元件10的各种电极的图示。
本实施方式的石英振子1具备石英振动元件(Quartz Crystal Resonator)10、盖部20、以及基板30。另外，石英振子1具备导电性保持部件36a、36b、作为接合材料的密封框37以及接合部件40。这里，石英振子1是振子的一个例子，石英振动元件10是振动元件的一个例子。
石英振动元件10经由导电性保持部件36a、36b搭载于基板30，之后盖部20经由密封框37以及接合部件40与基板30接合以覆盖石英振动元件10。这样一来，石英振动元件10收容或封入到由盖部20以及基板30构成的保持器的内部空间26。另外，在本实施方式中，石英振动元件10、盖部20以及基板30在沿着石英振子1的厚度方向俯视该石英振子1时，分别呈矩形形状，且长边以及短边的方向彼此一致。
石英振动元件10呈板状。另外，石英振动元件10具有石英片11、和设置于该石英片11的多个电极。多个电极包含激励电极14a、14b、引出电极15a、15b以及连接电极16a、16b。
在本实施方式中，石英片11是AT切割的石英片，是在分别将使作为石英的结晶轴的X轴、Y轴、Z轴中的Y轴以及Z轴绕X轴从Y轴向Z轴的方向旋转35度15分±1分30秒后的轴设为Y′轴以及Z′轴的情况下，将与由X轴以及Z′轴确定的面平行的面(以下，设为“XZ′面”。对于由其它的轴确定的面也相同。)作为主面从人工石英(Synthetic Quartz Crystal)切出的石英片。采用AT切割的石英片11的石英振动元件10将厚度滑动振动模式作为主要振动。另外，在本实施方式的石英片11中，厚度方向与Y′轴方向平行。若沿着该Y′轴方向俯视石英片11，则石英片11的XZ′面的形状呈矩形形状，长边与X轴方向平行，短边与Z′轴方向平行。另外，后述石英振动元件10的各构成的详细。
此外，在以下的说明中，以AT切割的XY′Z′轴方向为基准对石英振子1的各构成进行说明。另外，在没有特别的说明的情况下，“俯视”是指沿着石英振子1(各构成)的厚度方向(Y′轴方向)俯视这些构成。在沿着两个以上的轴向俯视这些构成的情况下，为了区分方向，记载为“在XZ′面”、“在XY′面”、“在Y′Z′面”。另外，“XY′面”是指厚度方向的剖面。另外，将俯视石英振动元件10、盖部20以及基板30观察到的石英振动元件10、盖部20以及基板30的形状作为这些构成的“俯视形状”。
盖部20呈在与基板30接合的一侧形成有开口的箱状，是形成为俯视形状比石英振动元件10的俯视形状大的矩形形状。该盖部20具有顶面部21、和形成为从该顶面部21的外缘突起的侧壁部22。另外，盖部20具有由顶面部21的背面顶面21a以及侧壁部22的内侧的面构成的凹状的内表面24。形成为该内表面24的XY′Z′轴方向的各尺寸比石英振动元件10大。
这里，盖部20的材质并不特别限定，但例如由金属等导电材料构成。据此，能够通过将盖部20与接地电位电连接来附加屏蔽功能。或者，盖部20也可以是绝缘材料或者导电材料·绝缘材料的复合结构。
基板30呈平板的板状，俯视形状是形成为比盖部20的俯视形状大的矩形形状。另外，基板30将石英振动元件10支承为能够激励，且具有基体31、和设置于该基体31的多个电极。多个电极包含连接电极33a、33b、贯通孔电极34a、34b以及外部电极35a～35d。
基体31是层叠绝缘性陶瓷例如氧化铝的多个薄片并进行烧结的烧结体。或者，基体31也可以由玻璃材料、石英材料或者玻璃环氧树脂等形成。玻璃材料例如是硅酸盐玻璃，或者以硅酸盐以外为主成分的材料，是由于升温而具有玻璃转移现象的材料。石英材料例如是AT切割石英。这里，优选基体31由耐热性材料构成。并且，基体31既可以为单层也可以为多层，在多层的情况下，包含形成在最表层的绝缘层。
另外，基体31具有作为相互对置的XZ′面的第一主面32a和第二主面32b、以及在基体31的X轴负方向侧的短边附近并且在Y′轴方向贯通该基体31的两个通孔32c。在组装状态下，第一主面32a朝向盖部20的内表面24(背面顶面21a)，与该内表面24一起构成收容石英振动元件10的内部空间26。第二主面32b构成为朝向未图示的安装石英振子1的安装基板。
在第一主面32a的X轴负方向侧的短边附近设置有连接电极33a、33b。在第二主面32b的四个角部设置有外部电极35a、35b、35c、35d。在两个通孔32c形成有贯通孔电极34a、34b。另外，外部电极35a通过贯通孔电极34a与连接电极33a电连接，外部电极35b通过贯通孔电极34b与连接电极33b电连接。为了实现这样的电连接，外部电极35a、35b相对于连接电极33a、33b设置于Y′方向的对置位置。
这里，连接电极33a、33b以及外部电极35a～35d均为金属膜，例如构成为从下层朝向上层层叠钼(Mo)层、镍(Ni)层以及金(Au)层。例如在通孔32c填充钼等金属材料来形成贯通孔电极34a、34b。
另外，连接电极33a是用于与石英振动元件10的连接电极16a电连接的端子，连接电极33b是用于与石英振动元件10的连接电极16b电连接的端子。另外，外部电极35a～35d是用于与未图示的安装基板电连接的端子。在本实施方式中，外部电极35a、35b是供给石英振动元件10的输入输出信号的输入输出电极，外部电极35c、35d是不供给石英振动元件10的输入输出信号的电极。另外，在外部电极35c、35d也不供给未图示的安装基板上的其它的电子元件的输入输出信号。或者，也可以外部电极35c、35d的至少任意一方是被供给接地电位的接地用电极。通过将盖部20与作为接地用电极的外部电极连接，能够实现盖部20的屏蔽效果提高。
导电性保持部件36a将石英振动元件10的连接电极16a与基板30的连接电极33a电连接。同样地，导电性保持部件36b将石英振动元件10的连接电极16b与基板30的连接电极33b电连接。另外，导电性保持部件36a、36b例如是导电性粘合剂热固化而形成的部件。在本实施方式中，石英振动元件10通过导电性保持部件36可激励地支承在基板30的第一主面32a。另外，石英片11的形成连接电极16a、16b的短边端成为固定端，其它的端成为自由端。此外，在不区分导电性保持部件36a、36b的情况下，作为“导电性保持部件36”。
密封框37是接合材料的一个例子，与接合部件40一起将盖部20与基板30接合。另外，密封框37形成于第一主面32a，在俯视时，呈在连接电极33a、33b的外侧形成为包围连接电极33a、33b的矩形的框状。该密封框37通过具有导电性的金属膜等材料例如钼(Mo)层或者钼(Mo)层、镍(Ni)层以及金(Au)层的层叠构成。
接合部件40是接合材料的一个例子，与密封框37一起将盖部20与基板30接合。另外，接合部件40设置在密封框37上。该接合部件40例如是钎焊部件，由金(Au)-锡(Sn)共晶合金等构成。这样一来，使盖部20与基板30金属接合。通过金属接合，能够使盖部20与基板30的密封性提高。此外，接合部件40并不限定于导电材料，例如也可以是低熔点玻璃等玻璃粘合材料或者树脂粘合剂等绝缘性材料。据此，与金属相比氧化的影响较小，另外能够抑制加热温度，能够实现制造工序的简单化。
在本实施方式的石英振子1中，通过经由基板30的外部电极35a、35b，对石英振动元件10的一对激励电极14a、14b之间施加交流电场，石英片11(后述的中央部11a)通过厚度滑动振动模式等规定的振动模式进行振动，得到伴随该振动的共振特性。
＜石英振动元件10＞
接着，参照图1以及图2，对本实施方式的石英振动元件10的各构成进行详细说明。本实施方式的石英振动元件10具备AT切割的石英片11、形成于该石英片11的一对激励电极14a、14b、连接电极16a、16b以及引出电极15a、15b。
石英片11是板状的振动片的一个例子，呈台面型结构。该石英片11具有构成台面部分的中央部11a、厚度方向的尺寸比该中央部11a小的周边部11b、以及与中央部11a的侧面相接，并在厚度方向突起的一对突起部11c。中央部11a、周边部11b以及一对突起部11c成为一体。另外，石英片11在厚度方向的两侧具有第一主面12a、和第二主面12b。第一主面12a由后述的中央部主面111a、周边部主面112a以及突起部主面113a构成，第二主面12b由后述的中央部主面111b、周边部主面112b以及突起部主面113b构成。此外，在不区分第一主面12a、第二主面12b的情况下，作为“主面12”。
在本实施方式中，在XY′面上，中央部11a以及突起部11c呈从周边部11b的厚度方向的两侧突起的凸状。中央部11a、周边部11b以及突起部11c的厚度均匀。另外，中央部11a以及突起部11c的厚度相同，周边部11b的厚度方向的尺寸比中央部11a以及突起部11c小。另外，在XZ′面上，中央部11a以及周边部11b(石英片11)均呈矩形形状，且长边以及短边的方向相互一致。中央部11a相对于石英片11的外缘大致设置在中央侧，周边部11b在中央部11a的周围设置为包围中央部11a，一对突起部11c设置在中央部11a的X轴正方向侧的短边的两端的角部。
以下，为了方便说明，有时在XZ面上，将周边部11b的位于设置后述的连接电极16a、16b的一侧的相反侧即位于连接电极16a、16b的相反侧的短边设为“第一边L1”，并将中央部11a的位于靠近位于该相反侧的第一边的一侧的短边作为“第二边L2”。
中央部11a呈长方体，具有相互对置的作为XZ′面的中央部主面111a、111b、以及形成为与中央部主面111a垂直的侧面13a。此外，在不区分中央部主面111a、111b的情况下，作为“中央部主面111”。在本实施方式中，在俯视中央部11a时，中央部主面111设置在石英片11的中央侧的靠近周边部11b的第一边L1的位置。另外，侧面13a具有侧面131a、侧面132a、侧面133a、以及侧面134a。
周边部11b呈板状，具有相互对置的作为XZ′面的周边部主面112a、112b、和形成为与周边部主面112a垂直的侧面13b。此外，在不区分周边部主面112a、112b的情况下，作为“周边部主面112”。在俯视周边部11b时，周边部主面112的外缘是石英片11的外缘，周边部主面112的内缘与中央部主面111的外缘重合。即，周边部主面112的内缘与中央部11a的侧面13a连接。
突起部11c呈长方体，具有相互对置的作为XZ′面的突起部主面113a、113b、和形成为与突起部主面113a垂直的侧面13c。此外，在不区分突起部主面113a、113b的情况下，作为“突起部主面113”。本实施方式的一对突起部11c在俯视时，设置在中央部11a的位于X轴正方向侧即设置连接电极16的一侧的相反侧的第二边L2的两端的角部，并与矩形形状的中央部11a一起构成凹字状。具体而言，设置为各突起部11c的一个侧面与第二边L2所在的中央部11a的侧面131a相接，并从该中央部11a朝向周边部11b的第一边L1延伸。换句话说，突起部11c设置在第一边L1与第二边L2之间。另外，突起部11c的突起部主面113与中央部主面111为一个平面。即，突起部11c在厚度方向上具有与中央部11a相同的厚度。
一对激励电极14a、14b是用于通过施加电压使中央部11a进行厚度滑动振动的电极，各个激励电极14a、14b为相互相同的构成。另外，激励电极14a、14b设置于中央部主面111a、111b以夹着中央部11a相互对置。换句话说，激励电极14a、14b配置为在俯视时，实际上整体重合。此外，在不区分一对激励电极14a、14b的情况下，作为“激励电极14”。
连接电极16a、16b是用于将石英振动元件10与基板30的连接电极33a、33b电连接的端子。另外，连接电极16a以及连接电极16b沿着石英片11(周边部11b)的周边部主面112b的X轴负方向侧的短边排列。这样一来，在石英振动元件10中，石英片11的设置有连接电极16a、16b的短边端成为固定端，其它的端成为自由端。即，石英振动元件10(石英片11)具有悬臂构成。此外，在以下的说明中，在不区分连接电极16a、16b的情况下，作为“连接电极16”，也有将设置有连接电极16a、16b的一侧设为“连接电极侧”的情况。
引出电极15a是用于将激励电极14a与连接电极16a电连接的电极，引出电极15b是用于将激励电极14b与连接电极16b电连接的电极。具体而言，引出电极15a形成为将位于第一主面12a的激励电极14a与位于第二主面12b的连接电极16a连结，引出电极15b形成为将位于第二主面12b的激励电极14b以及连接电极16b连结。此外，在不区分引出电极15a、15b的情况下，作为“引出电极15”。
这里，激励电极14、引出电极15以及连接电极16的材料并不特别限定，但例如也可以具有铬(Cr)层作为基底，并进一步在铬层的表面具有金(Au)层。
＜石英振动元件10的制造工序＞
接下来，参照图3A～图3C，对石英振动元件10的制造工序的一个例子进行说明。该例的石英振动元件10的制造工序是通过蚀刻，同时形成中央部11a、周边部11b、以及一对突起部11c的例子。图3A是表示在石英片11涂覆了抗蚀剂的状态的图，图3B是表示实施了第一蚀刻工序以及第二蚀刻工序之后的石英片11的状态的图，图3C是表示完成的石英片11的状态的图。在图3A～图3C中，示出石英片11的厚度方向的加工方法。此外，在图3A～图3C中，省略形成于石英片11的激励电极14、引出电极15以及连接电极16的显示。
首先，如图3A所示，在从石英晶元切出的石英片11的两主面12，仅在形成中央部11a以及一对突起部11c的部分(参照图1)形成抗蚀剂膜50。另外，未形成抗蚀剂膜50的部分是形成周边部11b(参照图1)的部分。
接下来，如图3B所示，通过蚀刻除去石英片11的未形成抗蚀剂膜50的两主面12的部分，形成周边部11b。另一方面，形成抗蚀剂膜50的部分即中央部11a以及一对突起部11c未被蚀刻除去而残留为凸状。这里，形成周边部11b的工序是第一蚀刻工序的一个例子，形成中央部11a以及一对突起部11c的工序是第二蚀刻工序的一个例子。
通过这样的蚀刻，能够同时形成中央部11a、周边部11b、以及一对突起部11c，能够高效地进行加工。另外，由于利用一次的蚀刻加工，对位于厚度方向的两侧的中央部11a以及突起部11c进行加工，所以能够准确地确保石英片11的厚度。
另外，本实施方式的蚀刻例如也可以是湿式蚀刻。在这种情况下，既可以使用氢氟酸，也可以使用氢氟酸与氟化铵等的混合液等。蚀刻加工后的石英片11如图3B所示，被抗蚀剂膜50覆盖的中央部11a以及突起部11c形成为凸状。
然后，在蚀刻后，如图3C所示，除去覆盖石英片11的中央部11a以及突起部11c而残留的抗蚀剂膜50。这样一来，制造石英片11。其后，在石英片11的中央部11a的中央部主面111等部分例如形成具有铬(Cr)层作为基底，并进一步在铬层的表面具有金(Au)层的金属膜。这些金属膜构成激励电极14、引出电极15以及连接电极16。通过金属膜的形成，石英振动元件10的制造完成。
＜石英振动元件10的突起部11c＞
接着，参照图4A以及图4B，对石英振动元件10朝向基板30倾斜的情况下的突起部11c进行详细说明。图4A以及图4B是表示石英振动元件10朝向基板30倾斜的情况下的状态的示意图，图4A是表示突起部11c与基板30接触的情况下的中央部11a的状态的图，图4B是表示不采用突起部11c的情况下的中央部11a的状态的图。另外，突起部11c与盖部20接触的情况和突起部11c与基板30接触的情况的原理相同，所以在图4A以及图4B中，省略从周边部11b朝向盖部20侧突起的中央部11a以及突起部11c所涉及的部分、盖部20、以及其它的布线等的显示。在以下的说明中，在XY′面，将石英振动元件10倾斜的情况下的石英振动元件10的设置有连接电极16的连接电极侧的端点设为“支点P4”。
如上述那样，本实施方式的突起部11c具有与中央部11a相同的厚度，所以在XY′面，突起部11c的突起部主面113b以及中央部11a的中央部主面111b构成一条直线。另外，突起部11c与中央部11a相比设置在支点P4的相反侧，即靠近石英振动元件10的自由端的一侧，所以在XY′面上，突起部11c的突起部主面113b所对应的直线部分与中央部11a的中央部主面111b所对应的直线部分相比位于自由端侧。并且，从该支点P4到基板30为止的距离是根据导电性保持部件36以及基板30侧的连接电极33a、33b的厚度方向的尺寸决定的固定的距离。由此，如图4A所示，在XY′面，例如在由于石英振动元件10的固定状态的偏差或者基板30的变形等，石英振动元件10以连接电极侧为支点朝向基板30倾斜，而突起部11c与基板30接触的情况下，与突起部11c相比更靠支点P4侧的中央部11a不会与基板30接触。
另一方面，若假设不采用突起部11c，则如图4B所示，在石英振动元件10以连接电极侧为支点朝向基板30倾斜的情况下，中央部11a与基板30接触。
这样，在石英振动元件10以连接电极侧为支点朝向基板30倾斜的情况下，突起部11c与基板30接触，从而能够抑制中央部11a与基板30的接触。由此，也能够抑制设置于中央部11a的中央部主面111的激励电极14与基板30的接触。而且，能够降低中央部11a以及激励电极14与基板30的接触所引起的对石英振动元件10的自由振动的阻碍、以及该阻碍所引起的对石英振动元件10的振动特性的影响。
另外，在矩形形状的中央部11a的角部与中央部11a一体地设置本实施方式的突起部11c，所以与从中央部11a分离地设置具有相同的面积的石英片11的突起部11c的情况相比，能够设置具有更大的面积的中央部主面111，并且能够在这样的具有较大的面积的中央部主面111设置具有更大的面积的激励电极14。由此，即使是小型化的石英振动元件10，也能够确保激励电极14的激励区域的宽度，能够抑制激励区域的减少所引起的石英振动元件10的等效串联电阻值的增大。
此外，通过在XZ′面，在矩形形状的中央部的角部，即距离椭圆状地扩散的振动位移能量的最大部分最远的角部设置本实施方式的突起部11c，能够最少地抑制突起部11c与基板30接触所引起的压电效果的减少。
因此，根据本实施方式的突起部11c，能够实现石英振动元件10的小型化，并且得到良好的振动特性。
＜突起部11c的变形例＞
在上述的说明中，对在中央部11a的两个角部对称地设置突起部11c的例子进行了说明，但只要突起部11c在石英振动元件10以连接电极侧为支点朝向基板30或者盖部20的内面24倾斜的情况下，能够通过与基板30或者盖部20接触，而抑制中央部11a与基板30或者盖部20的接触，则可以采用任何的构成、数目、组合。以下，参照图4A以及图4B，对突起部11c为了抑制中央部11a与基板30或者盖部20的接触所需要的构成条件进行说明，之后参照图5A～图6B，对几个突起部11c的具体的变形例进行说明。此外，以下，将“石英振动元件10以连接电极侧为支点朝向基板30或者盖部20的内面24倾斜的情况”设为“倾斜的情况”，并将“突起部11c抑制中央部11a与基板30或者盖部20的接触”设为“抑制中央部11a与基板30等的接触”。
首先，从基于突起部11c的有无的石英振动元件10的位置关系的不同来进行观察。在石英振动元件10倾斜的情况下，图4A所示的突起部11c与基板30接触时的由中央部主面111与基板30构成的第一角度θ1比不设置突起部11c而中央部11a与上述基板或者上述盖部接触时的图4B所示的由中央部主面111和基板30构成的第二角度θ2小。因此，若为具有满足这样的条件的突起部11c的石英振动元件10，则能够抑制倾斜的情况的中央部11a与基板30等的接触。
另外，观察基于突起部11c的有无的石英振动元件10的自由端的位置关系的不同。在石英振动元件10倾斜的情况下，图4A所示的突起部11c与基板30接触时的从周边部11b的最靠近基板30的一部分到基板30为止的第一距离H1比不设置突起部11c而中央部11a与基板30接触时的图4B所示的从周边部11b的最靠近基板30的一部分到基板30为止的第二距离H2大。因此，若为具有满足这样的条件的突起部11c的石英振动元件10，则能够抑制倾斜的情况的中央部11a与基板30等的接触。
另外，从石英振动元件10的自由端、突起部11c以及中央部11a的关系进行观察。这里，为了方便说明，将周边部11b的位于连接电极侧的相反侧的端点设为“第一端点P1”，将中央部11a的位于连接电极侧的相反侧的端点设为“第二端点P2”，并将突起部11c的位于连接电极侧的相反侧的端点设为“第三端点P3”。
在这种情况下，如图4A所示，在XZ′面上，连结石英振动元件10的第一端点P1以及上述第三端点P3的第一虚拟线L10与周边部11b的周边部主面112所成的第一虚拟角度θ10比连结第一端点P1以及第二端点P2的第二虚拟线L20与周边部11b的周边部主面112所成的第二虚拟角度θ20大。因此，若为具有满足这样的条件的突起部11c的石英振动元件10，则能够抑制倾斜情况的中央部11a与基板30等的接触。
接着，参照图5A乃至图6B，对突起部11c的变形列进行说明。图5A～图6B是用于说明其它的实施方式的石英振动元件10的突起部11c的构成的图。此外，在其它的实施方式的突起部11c的说明中，省略与上述的实施方式相同的构成的记述，仅对不同的构成进行说明。此外，在图5A～图6B中，省略形成于石英振动元件10的激励电极14、引出电极15以及连接电极16的显示。
在上述的实施方式中，说明了使一对突起部11c构成为与中央部11a的连接电极16的相反方向的侧面131a(参照图1、2)相接，相互分离，并且在厚度方向具有与中央部11a相同的厚度，但并不限定于上述构成，例如，如图5A所示，突起部11c也可以形成为比中央部11a的Z′轴方向的尺寸大，构成为俯视形状为矩形形状。在这种情况下，矩形形状的突起部11c与中央部11a的侧面131a(参照图1、2)相接。通过这样的突起部11c，能够提高突起部11c自身的强度，并且也有扩大中央部11a的面积的效果。
另外，例如，如图5B所示，一对突起部11c与本实施方式的突起部11c不同，具有沿着设置了连接电极16(参照图1、2)的一侧的相反方向从中央部11a的角部朝向周边部11b的第一边L1延伸的第一部分、和沿着与设置了连接电极16的一侧的相反方向交叉的方向从中央部11a的角部朝向与周边部11b的第一边L1交叉的边L3延伸的第二部分。这里，设置于“角部”的构成不仅包含从本实施方式的中央部11a的角部朝向周边部11b的第一边L1延伸的构成，还包含从中央部11a的角部朝向与周边部11b的第一边L1交叉的边L3延伸的构成、图5B所示那样的包围具有从中央部11a的角部朝向周边部11b的第一边L1延伸的部分、和从中央部11a的角部朝向与周边部11b的第一边L1交叉的边L3延伸的部分双方的角部的构成、以及设置在中央部11a的角部的附近的构成。通过这样的突起部11c，在石英振动元件10向各种方向倾斜的情况下，都能够抑制中央部11a与基板30等的接触。
另外，例如，如图5C所示，一对突起部11c与本实施方式的突起部11c不同，在俯视时，具有突起本部、和连结突起本部以及中央部11a的连结部111c。通过这样的突起部11c，突起部11c与中央部11a的连接部分变细，能够减弱突起部11c与基板30等接触对压电效果的减少造成的影响。
另外，例如，如图6A所示，一对突起部11c与本实施方式的突起部11c不同，在连结中央部11a的部分设置有具有槽的连结部111c。通过这样的突起部11c，突起部11c与中央部11a的连接部分变窄，所以能够抑制突起部11c与基板30等接触对压电效果的减少造成的影响。
另外，例如，如图6B所示，一对突起部11c与本实施方式的突起部11c不同，设置为与角部具体而言与角部的附近的侧面132a以及134a相接。通过这样的突起部11c，中央部11a能够在沿着设置了连接电极16的一侧的相反方向的方向上确保足够的尺寸，能够抑制石英振动元件10的等效串联电阻值的增大。
在上述的实施方式以及变形例中，对使突起部11c为一对的构成进行了说明，但突起部11c根据需要也可以采用一个以上的任意数。另外，在采用两个以上的突起部11c的情况下，各突起部11c也可以是具有不同的高度、配置位置、以及组合等的构成。另外，在设置多个突起部11c的情况下，只要至少一个突起部能够在石英振动元件10倾斜的情况下，抑制中央部11a与基板30等的接触即可。
以上，对本发明的例示的实施方式进行了说明。
在本发明的一实施方式的石英振子1中，具备：石英振动元件10，包含具有中央部11a以及厚度方向的尺寸比中央部11a小的周边部11b的石英片11、设置于位于厚度方向的中央部11a的两侧的中央部主面111的一对激励电极14、以及分别与一对激励电极14电连接，并设置于周边部的一对连接电极16；基板30，在厚度方向的一侧经由导电性保持部件36与石英振动元件10的连接电极16连结，从而可激励地支承石英振动元件10；以及盖部20，在厚度方向的另一侧，覆盖石英振动元件10，石英片11具有在俯视石英振动元件10的中央部主面111时，设置为与中央部11a相接的至少一个突起部11c，至少一个突起部11c设置为在石英振动元件10以设置了一对连接电极16的一侧为支点朝向基板30或者盖部20倾斜的情况下，至少一个突起部11c在与基板30或者盖部20接触的位置向厚度方向突起。
根据上述构成，能够实现振子的小型化，并且能够得到良好的振动特性。
另外，在上述构成中，突起部11c在石英振动元件10的中央部主面111具有与基板30或者盖部20的至少一部分平行的关系的情况下，不与基板30或者盖部20接触。
根据上述构成，能够减少对石英振动元件的自由振动的阻碍，并且能够减少该阻碍对石英振动元件的振动特性造成的影响。
另外，在上述构成中，在厚度方向的剖面上，周边部11b具有位于与设置了一对连接电极16的一侧相反侧的第一端点P1，中央部11a具有位于与设置了一对连接电极16的一侧相反侧的第二端点P2，至少一个突起部11c具有位于与设置了一对连接电极16的一侧相反侧的第三端点P3，连结第一端点P1以及第三端点P3的第一虚拟线L1与周边部11b所成的第一虚拟角度比连结第一端点P1以及第二端点P2的第二虚拟线L2与周边部11b所成的第二虚拟角度大。
根据上述构成，能够抑制对激励电极的振动的阻碍。
另外，在上述构成中，在俯视石英振动元件10的中央部主面111时，至少一个突起部11c设置在中央部11a的周边的与设置了一对连接电极16的一侧不同的侧。
根据上述构成，能够实现振子的小型化以及对激励电极的振动的阻碍的抑制。
另外，在上述构成中，在俯视石英振动元件10的中央部主面111时，至少一个突起部11c设置在中央部11a的周边的设置了一对连接电极16的一侧的相反侧。
根据上述构成，能够实现振子的小型化，并且抑制对激励电极的振动的阻碍。
另外，在上述构成中，至少一个突起部11c为两个以上的突起部11c，两个以上的突起部11c在俯视石英振动元件10的中央部主面111时相互隔开间隔设置。
根据上述构成，能够可靠地抑制对激励电极的振动的阻碍。
另外，以中央部11a的厚度方向的厚度以上的厚度突起地设置至少一个突起部11c。
根据上述构成，能够减少对石英振动元件的自由振动的阻碍，并且能够减少该阻碍对石英振动元件的振动特性造成的影响。
另外，在上述构成中，在俯视石英振动元件10的中央部主面111时，至少一个突起部11c的至少一部分位于中央部11a的周边的设置了一对连接电极16的一侧的相反侧，至少一部分以中央部11a的厚度方向的厚度以上的厚度突起地设置。
根据上述构成，能够实现振子的小型化，并且抑制对激励电极的振动的阻碍。
另外，在上述构成中，在俯视石英振动元件10的中央部主面111时，至少一个突起部11c设置在中央部11a的周边的与设置了一对连接电极16的一侧相反方向上的角部，至少一个突起部11c具备沿着相反方向从角部朝向周边部11b的周边延伸，并且至少具有与中央部11a相同的厚度的部分的第一部分、以及/或者沿着与相反方向交叉的方向从角部朝向周边部11b的周边延伸，并且至少具有比中央部11a厚的部分的第二部分。
另外，在上述构成中，在俯视石英振动元件10的中央部主面111时，中央部11a为矩形形状，至少一个突起部11c设置在矩形形状的角部。
根据上述构成，能够最少地抑制压电效果的减少。
另外，在上述构成中，至少一个突起部11c至少设置在石英片11的朝向基板30的一侧。
根据上述构成，能够抑制与基板的接触对激励电极的振动的阻碍。
另外，在上述构成中，石英片11的材料为石英。
根据上述构成，能够实现石英振子的小型化，并且能够得到良好的振动特性。
另外，在本发明的一实施方式的石英振动元件10的制造方法中，是包含具有中央部11a以及比中央部11a的厚度方向的尺寸小的周边部11b的石英片11、设置于位于厚度方向的中央部11a的两侧的中央部主面111的一对激励电极14、以及分别与一对激励电极14电连接，并设置于周边部11b的一对连接电极16的石英振动元件10的制造方法，包含：通过对基板30进行蚀刻，形成具有中央部11a的第一部分、和周边部11b的第一蚀刻工序；以及通过对第一部分进行蚀刻，形成在俯视石英振动元件10的中央部主面111时，设置为与中央部11a相接的至少一个突起部11c的第二蚀刻工序。
根据上述方法，能够实现振动元件的小型化，并且得到良好的振动特性。
另外，在上述制造方法中，在第一蚀刻工序中，形成为中央部11a在俯视石英振动元件10的中央部主面111时具有矩形形状，在第二蚀刻工序中，在矩形形状的中央部11a的角部形成至少一个突起部11c。
根据上述方法，能够通过简单的方法加工振动元件。
另外，在上述制造方法中，同时进行第一蚀刻工序、和第二蚀刻工序。
根据上述方法，能够高效地加工振动元件。
另外，在本发明的实施方式的石英振动元件10中，包含具有中央部11a以及比中央部11a的厚度方向的尺寸小的周边部11b的石英片11、设置为位于厚度方向的中央部11a的两侧的中央部主面111的一对激励电极14、以及分别与一对激励电极14电连接，且设置于周边部的一对连接电极16，石英片11具有在俯视石英振动元件10的中央部主面111时，设置为与中央部11a相接的至少一个突起部11c，在厚度方向的剖面上，周边部11b具有位于与设置了一对连接电极16的一侧相反侧的第一端点P1，中央部11a具有位于与设置了一对连接电极16的一侧相反侧的第二端点P2，至少一个突起部11c具有位于与设置了一对连接电极16的一侧相反侧的第三端点P3，连结第一端点P1以及第三端点P3的第一虚拟线L1与周边部11b所成的第一虚拟角度比连结第一端点P1以及第二端点P2的第二虚拟线L2与周边部11b所成的第二虚拟角度大。
根据上述构成，能够实现振动元件的小型化，并且得到良好的振动特性。
另外，在上述构成中，至少一个突起部11c设置在设置了一对连接电极16的一侧的相反侧，并且，以中央部11a的厚度方向的厚度以上的厚度突起地设置。
根据上述构成，能够实现振子的小型化，并且抑制对激励电极的振动的阻碍。
另外，在上述构成中，至少一个突起部11c为两个以上的突起部11c，两个以上的突起部11c在俯视石英振动元件10的中央部主面111时相互隔开间隔设置。
根据上述构成，能够可靠地抑制对激励电极的振动的阻碍。
[其它的变形例]
本发明并不限定于上述实施方式而能够进行各种变形来进行应用。以下，对本发明的变形例进行说明。
在上述实施方式中，使作为振动片的一个例子的石英片11为长边与X轴平行，短边与Z′轴平行的AT切割石英片来进行了说明，但并不限定于上述构成，例如也可以应用长边与Z′轴平行，短边与X轴平行的AT切割石英片。或者，若主要振动为厚度滑动振动模式，则例如也可以是BT切割等AT切割以外的不同的切割的石英片。但是，最优选为能够在较宽的温度范围得到极高的频率稳定性的AT切割石英片。另外，振动片也可以不采用石英片11，而采用其它的将厚度滑动振动作为主振动的材料。
在上述实施方式中，以在俯视石英振动元件10时，石英片11、中央部主面111以及激励电极14均为具有长边以及短边的矩形形状构成为例进行了说明，但石英片11、中央部主面111以及激励电极14也可以是形成为四个边的长度全部相等的矩形形状构成即正方形构成。另外，石英片11、中央部主面111以及激励电极14也可以是大致矩形形状构成。这里，大致矩形形状是指石英片11的外缘、中央部主面111以及激励电极14的俯视形状包含四角被加工为直角以外的R倒角、C倒角等的形状、一部分的边为曲线的形状、全部的边为曲线的形状等形状。并且，石英片11、中央部主面111以及激励电极14也可以是大致圆形形状、大致椭圆形形状等构成。
在上述实施方式中，以在俯视石英振动元件10时，形成为激励电极14的俯视形状比中央部主面111的俯视形状小的构成为例进行了说明，但也可以是形成为激励电极14的俯视形状与中央部主面111的俯视形状相同，或者比中央部主面111的俯视形状大的构成。
在上述实施方式中，以在石英片11中，使中央部11a的侧面13a为与XZ′面所成的角度为直角的面为例进行了说明，但该角度并不特别限定，例如，侧面13与XZ′面所成的角度也可以倾斜为取决于石英的结晶方位的规定的角度。例如能够通过湿式蚀刻形成这样的倾斜角。此外，周边部11b的Y′轴方向的厚度相同。
在上述实施方式中，构成为周边部11b具有均匀的厚度进行了说明，但也可以是厚度非均匀的构成。例如，也可以是从中央部分到外边缘部分厚度的尺寸逐渐变小的阶梯状的构成、斜面构成等。
在上述实施方式中，对基板30的连接电极33a、33b、贯通孔电极34a、34b以及外部电极35a～d的各构成的一个例子进行了说明，但基板30的连接电极33a、33b、贯通孔电极34a、34b以及外部电极35a～d的各构成并不限定于上述的例子，能够进行各种变形来进行应用。例如，外部电极的个数并不限定于四个，例如也可以是配置在对角上的两个。另外，外部电极并不限定于配置在角部，也可以形成在除了角部之外基板30的任意一个侧面。该情况下，如已经说明的那样，也可以形成将侧面的一部分切断为圆筒曲面状的切口侧面，并在除了角部之外的该侧面形成外部电极。并且，也可以不形成作为虚拟电极的其它的外部电极35c、35d。另外，也可以在基板30从第一主面32a向第二主面32b形成引出电极，实现两者的电导通。
在上述实施方式中，以基板30为平板，盖部20为凹状的情况为例进行了说明，但基板30以及盖部20的形状只要能够在内部空间收容石英振动元件10则并不特别限定，例如也可以基板30为凹状，盖部20为平板状。另外，也可以基板30以及盖部20不为在内容空间收容石英振动元件10的构成，而通过在基板30以及盖部20之间夹持石英振动元件10，来保持石英振动元件10。
在上述实施方式中，以制造方法的蚀刻为湿式蚀刻的情况为例进行了说明，但也可以是干式蚀刻。另外，例如也可以是第一蚀刻工序为干式蚀刻，第二蚀刻工序为湿式蚀刻那样的利用干式蚀刻以及湿式蚀刻双方的制造方法。
此外，以上说明的各实施方式是用于使本发明的理解变得容易的实施方式，并不对本发明进行限定解释。本发明能够在不脱离其主旨的范围内，进行变更/改进，并且在本发明也包含有其等效物。即，只要具备本发明的特征，则本领域技术人员适当地对各实施方式施加了设计变更后的实施方式也包含于本发明的范围。例如，各实施方式具备的各要素及其配置、材料、条件、形状、尺寸等并不限定于例示的内容而能够适当地变更。另外，各实施方式为例示，当然能够进行不同的实施方式所示的构成的部分的置换或者组合，这些实施方式只要包含本发明的特征则也包含于本发明的范围。
附图标记的说明
1…石英振子，10…石英振动元件，11…石英片，11a…中央部，11b…周边部，11c…突起部，12a…第一主面，12b…第二主面，14、14a、14b…激励电极，16、16a、16b…连接电极，20…盖部，30…基板，111、111a、111b…中央部主面
Claims (18)
1.一种振子，具备：
振动元件，包含具有中央部以及厚度方向的尺寸比上述中央部小的周边部的振动片、设置于位于上述厚度方向的上述中央部的两侧的中央部主面的一对激励电极、以及分别与上述一对激励电极电连接，且设置在上述周边部的一对连接电极；
基板，通过在上述厚度方向的一侧经由导电性保持部件与上述振动元件的上述连接电极连结，可激励地支承上述振动元件；以及
盖部，在上述厚度方向的另一侧，覆盖上述振动元件，
上述振动片具有在俯视上述振动元件的上述中央部主面时，设置为与上述中央部相接的至少一个突起部，
上述至少一个突起部设置为在上述振动元件以设置了上述一对连接电极的一侧为支点朝向上述基板或者上述盖部倾斜的情况下，上述至少一个突起部在与上述基板或者上述盖部接触的位置向上述厚度方向突起。
2.根据权利要求1所述的振子，其中，
上述突起部在上述振动元件的上述中央部主面与上述基板或者上述盖部平行的情况下，不与上述基板或者上述盖部接触。
3.根据权利要求1或者2所述的振子，其中，
在上述厚度方向的剖面上，上述周边部具有位于设置了上述一对连接电极的一侧的相反侧的第一端点，上述中央部具有位于设置了上述一对连接电极的一侧的相反侧的第二端点，上述至少一个突起部具有位于设置了上述一对连接电极的一侧的相反侧的第三端点，
连结上述第一端点以及上述第三端点的第一虚拟线与上述周边部所成的第一虚拟角度比连结上述第一端点以及上述第二端点的第二虚拟线与上述周边部所成的第二虚拟角度大。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的振子，其中，
在俯视上述振动元件的上述中央部主面时，上述至少一个突起部设置在上述中央部的周边的与设置了上述一对连接电极的一侧不同的侧。
5.根据权利要求4所述的振子，其中，
在俯视上述振动元件的上述中央部主面时，上述至少一个突起部设置在上述中央部的周边的设置了上述一对连接电极的一侧的相反侧。
6.根据权利要求5所述的振子，其中，
上述至少一个突起部为两个以上的突起部，
上述两个以上的突起部设置为在俯视上述振动元件的上述中央部主面时相互隔开间隔。
7.根据权利要求1～6中任意一项所述的振子，其中，
以上述中央部的厚度方向的厚度以上的厚度突起地设置上述至少一个突起部。
8.根据权利要求1～3中任意一项所述的振子，其中，
在俯视上述振动元件的上述中央部主面时，上述至少一个突起部的至少一部分位于上述中央部的周边的设置了上述一对连接电极的一侧的相反侧，上述至少一部分设置为以上述中央部的厚度方向的厚度以上的厚度突起。
9.根据权利要求1～3中任意一项所述的振子，其中，
在俯视上述振动元件的上述中央部主面时，
上述至少一个突起部设置在上述中央部的周边的与设置了上述一对连接电极的一侧相反方向上的角部，
上述至少一个突起部具备：沿着上述相反方向从上述角部朝向上述周边部的周边延伸，并且至少具有与上述中央部相同的厚度的部分的第一部分、以及/或者沿着与上述相反方向交叉的方向从上述角部朝向上述周边部的周边延伸，并且至少具有比上述中央部厚的部分的第二部分。
10.根据权利要求1～9中任意一项所述的振子，其中，
在俯视上述振动元件的上述中央部主面时，
上述中央部为矩形形状，
上述至少一个突起部设置在上述矩形形状的角部。
11.根据权利要求1～10中任意一项所述的振子，其中，
至少在上述振动片的朝向上述基板的一侧设置有上述至少一个突起部。
12.根据权利要求1～11中任意一项所述的振子，其中，
上述振动片的材料为石英。
13.一种振动元件的制造方法，该振动元件包含具有中央部以及厚度方向的尺寸比上述中央部小的周边部的振动片、设置于位于上述厚度方向的上述中央部的两侧的中央部主面的一对激励电极、以及分别与上述一对激励电极电连接，且设置在上述周边部的一对连接电极，上述振动元件的制造方法包含：
通过对基板进行蚀刻，形成具有上述中央部的第一部分、和上述周边部的第一蚀刻工序；以及
通过对上述第一部分进行蚀刻，形成在俯视上述振动元件的上述中央部主面时设置为与上述中央部相接的至少一个突起部的第二蚀刻工序。
14.根据权利要求13所述的振动元件的制造方法，其中，
在上述第一蚀刻工序中，上述中央部形成为在上述振动元件的上述中央部主面的俯视时具有矩形形状，
在上述第二蚀刻工序中，在上述矩形形状的中央部的角部形成上述至少一个突起部。
15.根据权利要求13或者14所述的振动元件的制造方法，其中，
同时进行上述第一蚀刻工序和上述第二蚀刻工序。
16.一种振动元件，包含：
振动片，具有中央部以及厚度方向的尺寸比上述中央部小的周边部；
一对激励电极，设置于位于上述中央部的上述厚度方向的两侧的中央部主面；以及
一对连接电极，分别与上述一对激励电极电连接，且设置在上述周边部，
上述振动片具有在俯视上述中央部主面时，设置为与上述中央部相接的至少一个突起部，
在上述厚度方向的剖面上，上述周边部具有位于设置了上述一对连接电极的一侧的相反侧的第一端点，上述中央部具有位于设置了上述一对连接电极的一侧的相反侧的第二端点，上述至少一个突起部具有位于设置了上述一对连接电极的一侧的相反侧的第三端点，
连结上述第一端点以及上述第三端点的第一虚拟线与上述周边部所成的第一虚拟角度比连结上述第一端点以及上述第二端点的第二虚拟线与上述周边部所成的第二虚拟角度大。
17.根据权利要求16所述的振动元件，其中，
上述至少一个突起部设置在设置了上述一对连接电极的一侧的相反侧，并且设置为以上述中央部的厚度方向的厚度以上的厚度突起。
18.根据权利要求17所述的振动元件，其中，
上述至少一个突起部为两个以上的突起部，
上述两个以上的突起部设置为在俯视上述振动元件的上述中央部主面时，相互隔开间隔。
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