JP2013197832A - Vibration piece, manufacturing method of the same, vibration element, oscillator, electronic device and electronic apparatus - Google Patents

Vibration piece, manufacturing method of the same, vibration element, oscillator, electronic device and electronic apparatus Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vibration piece that can simplify a manufacturing process while suppressing bending vibration.SOLUTION: A vibration piece 10 includes a substrate 12 having a vibration portion 12a in which thickness-shear vibration is excited and an outer edge portion 12b disposed along an outer edge of the vibration portion 12a. The vibration portion 12a has a first protrusion portion 14 protruding from one principal surface 13a of the outer edge portion 12b and a second protrusion portion 16 protruding from the other principal surface 13b of a rear surface side with respect to the one principal surface 13a of the outer edge portion 12b. The first protrusion portion 14 includes (n+1)-stage steps (n is an integer equal to one or more), and the second protrusion portion 16 includes n-stage steps.

Description

本発明は、振動片およびその製造方法、振動素子、振動子、電子デバイス、並びに電子機器に関する。   The present invention relates to a resonator element and a manufacturing method thereof, a resonator element, a vibrator, an electronic device, and an electronic apparatus.

厚みすべり振動を励振させる圧電振動片において、主振動のエネルギーを閉じ込める方法として、圧電基板にメサ構造を形成する方法が知られている。このようなメサ型の圧電振動片では、屈曲振動が生じることによって、スプリアスが増大してしまう場合があった。   A method of forming a mesa structure on a piezoelectric substrate is known as a method of confining energy of main vibration in a piezoelectric vibrating piece that excites thickness shear vibration. In such a mesa-type piezoelectric vibrating piece, spurious may increase due to bending vibration.

そのため、例えば、特許文献1では、振動部の長辺寸法と、励振電極の長辺寸法とを最適化することによって、屈曲振動を抑圧している。   Therefore, for example, in Patent Document 1, bending vibration is suppressed by optimizing the long side dimension of the vibration part and the long side dimension of the excitation electrode.

また、例えば、特許文献2では、メサ(段差部)の堀量を最適化することによって、屈曲振動等の不要振動を抑圧している。具体的には、段差部の堀量をMd、水晶基板の長辺の長さをx、振動部の板厚をtとして時に、板厚tを基準として、段差部の堀量Mdの板厚tに対する比の百分率をyとすると、yがy=−1.32×(x/t)+42.87、およびy≦30の関係を満足し、かつ、水晶基板の長辺の長さxの振動部の板厚tに対する辺比x/tが30以下としている。   Further, for example, in Patent Document 2, unnecessary vibration such as bending vibration is suppressed by optimizing the amount of excavation of the mesa (stepped portion). Specifically, the thickness of the step portion is Md, the length of the long side of the crystal substrate is x, and the thickness of the vibration portion is t. Assuming that the ratio of the ratio to t is y, y satisfies the relationship y = −1.32 × (x / t) +42.87 and y ≦ 30, and the length x of the long side of the quartz substrate The side ratio x / t with respect to the plate thickness t of the vibration part is 30 or less.

ここで、厚みすべり振動を主振動とする圧電振動片において、より効率的に主振動のエネルギーを閉じ込める方法として、圧電基板に多段のメサ構造を形成する方法が知られている。   Here, a method of forming a multistage mesa structure on a piezoelectric substrate is known as a method for more efficiently confining the energy of the main vibration in the piezoelectric vibration piece having the thickness shear vibration as the main vibration.

例えば、特許文献3には、メサを多段とすることにより、主振動のエネルギーを効率よく閉じ込めることを可能とする圧電振動片が開示されている。   For example, Patent Literature 3 discloses a piezoelectric vibrating piece that can efficiently confine energy of main vibration by using multiple stages of mesas.

このような圧電振動片は、一般的に、水晶等の圧電材料からなる基板を機械加工やフォトリソグラフィー法等によって加工することにより形成される。   Such a piezoelectric vibrating piece is generally formed by processing a substrate made of a piezoelectric material such as quartz by machining or photolithography.

特開2006−340023号公報JP 2006-340023 A 特開2007−124441号公報JP 2007-124441 A 特開平2−57009号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-57009

しかしながら、特許文献3の圧電振動片では、圧電材料からなる基板に、多段のメサを形成しなければならないため、製造工程が複雑化してしまうという問題があった。   However, the piezoelectric vibrating piece of Patent Document 3 has a problem that the manufacturing process becomes complicated because a multistage mesa has to be formed on a substrate made of a piezoelectric material.

本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、屈曲振動を抑圧しつつ、製造工程を簡略化することができる振動片およびその製造方法を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、上記振動片を含む振動素子、振動子、電子デバイス、および電子機器を提供することにある。   One of the objects according to some aspects of the present invention is to provide a resonator element and a method for manufacturing the resonator element that can simplify the manufacturing process while suppressing flexural vibration. Another object of some aspects of the present invention is to provide a resonator element, a vibrator, an electronic device, and an electronic apparatus including the resonator element.

本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following aspects or application examples.

[適用例1]
本適用例に係る振動片は、
厚みすべり振動が励振する振動部、および前記振動部の外縁に沿って配置されている外縁部を有している基板を含み、
前記振動部は、
前記外縁部の一方の主面よりも突出している第1凸部と、
前記外縁部の一方の主面に対して裏面側の他方の主面よりも突出している第2凸部と、
を有し、
前記第1凸部は、n+1段(nは1以上の整数)の段差を含み、
前記第2凸部は、n段の段差を含む。
[Application Example 1]
The resonator element according to this application example is
Including a vibration part that excites thickness shear vibration, and a substrate having an outer edge part disposed along an outer edge of the vibration part,
The vibrating part is
A first protrusion protruding from one main surface of the outer edge;
A second convex portion protruding from the other main surface on the back side with respect to one main surface of the outer edge portion;
Have
The first protrusion includes n + 1 steps (n is an integer of 1 or more),
The second protrusion includes n steps.

このような振動片によれば、後述するように、屈曲振動を抑圧しつつ、製造工程を簡略化することができる。   According to such a resonator element, as described later, the manufacturing process can be simplified while suppressing flexural vibration.

[適用例2]
本適用例に係る振動片において、
前記第1凸部のn段目の前記厚みすべり振動の振動する方向に沿った幅、および前記第1凸部のn+1段目の前記厚みすべり振動の振動する方向に沿った幅は、前記第2凸部のn段目の前記厚みすべり振動の振動する方向に沿った幅よりも大きくてもよい。
[Application Example 2]
In the resonator element according to this application example,
The width along the vibration direction of the thickness shear vibration of the nth stage of the first convex part and the width along the direction of vibration of the thickness shear vibration of the n + 1 stage of the first convex part are It may be larger than the width along the vibration direction of the thickness-shear vibration of the nth stage of the two convex portions.

このような振動片によれば、屈曲振動を抑圧しつつ、製造工程を簡略化することができる。   According to such a resonator element, the manufacturing process can be simplified while suppressing the bending vibration.

[適用例3]
本適用例に係る振動片において、
前記第1凸部の1段目の幅M1、前記第1凸部の2段目の幅M2、前記第2凸部の1段目の幅M3は、
M1−M2=M2−M3=mλ×k
(mは1以上の整数、λは屈曲振動の波長、0.8<k<1.2)
の関係を満たしていてもよい。
[Application Example 3]
In the resonator element according to this application example,
The first step width M1 of the first protrusion, the second step width M2 of the first protrusion, and the first step width M3 of the second protrusion are:
M1-M2 = M2-M3 = mλ × k
(M is an integer of 1 or more, λ is the wavelength of bending vibration, 0.8 <k <1.2)
May be satisfied.

このような振動片によれば、屈曲振動を抑圧して、スプリアスを十分に抑制することができる。   According to such a resonator element, it is possible to sufficiently suppress spurious vibrations by suppressing flexural vibration.

[適用例4]
本適用例に係る振動片において、
前記圧電基板の形状は、平面視において、矩形であってもよい。
[Application Example 4]
In the resonator element according to this application example,
The piezoelectric substrate may have a rectangular shape in plan view.

このような振動片によれば、屈曲振動を抑圧して、スプリアスを十分に抑制することができる。   According to such a resonator element, it is possible to sufficiently suppress spurious vibrations by suppressing flexural vibration.

[適用例5]
本適用例に係る振動片の製造方法は、
厚みすべりで振動する基板を用意する工程と、
前記基板の一方の主面に第1マスクを配置し、
前記基板の一方の主面に対して裏面側の他方の主面に第2マスクを配置し、
前記基板の前記第1マスクから露出しているところをエッチングして、前記一方の主面に凸部を含む第1メサ基板を形成する工程と、
前記第1メサ基板を形成する工程の後、前記凸部の主面にマスクを配置し、
前記他方の主面に、前記凸部の主面に配置したマスクの面積よりも小さく、該マスクと、平面視において、重なるように他のマスクを配置し、
前記第1メサ基板の前記マスクおよび前記他のマスクから露出しているところをエッチングして、
振動部、および前記振動部の外縁に沿って配置されている外縁部を有している基板を含み、前記振動部が、前記外縁部の一方の主面よりも突出している第1凸部と、前記外縁部の一方の主面に対して裏面側の他方の主面よりも突出している第2凸部と、を有し、前記第1凸部は、n+1段(nは1以上の整数)の段差を含み、前記第2凸部は、n段の段差を含むメサ型基板を形成する工程と、
を含む振動片の製造方法。
[Application Example 5]
The manufacturing method of the resonator element according to this application example is as follows:
Preparing a substrate that vibrates due to a thickness slip;
A first mask is disposed on one main surface of the substrate;
A second mask is disposed on the other main surface on the back surface side with respect to one main surface of the substrate;
Etching a portion of the substrate exposed from the first mask to form a first mesa substrate including a convex portion on the one main surface;
After the step of forming the first mesa substrate, a mask is disposed on the main surface of the convex portion,
The other main surface is smaller than the area of the mask disposed on the main surface of the convex portion, and another mask is disposed so as to overlap with the mask in plan view,
Etching the first mesa substrate exposed from the mask and the other mask,
A first convex portion including a vibrating portion and a substrate having an outer edge portion disposed along an outer edge of the vibrating portion, wherein the vibrating portion protrudes from one main surface of the outer edge portion; , And a second convex portion protruding from the other main surface on the back surface side with respect to one main surface of the outer edge portion, and the first convex portion has n + 1 steps (n is an integer of 1 or more) And a step of forming a mesa substrate including the n-th level difference,
A method of manufacturing a resonator element including:

このような振動片の製造方法によれば、エッチング工程の回数を減らすことができ、製造工程を簡略化することができる。さらに、エッチングを繰り返すことによって生じる圧電基板へのダメージを低減することができる。   According to such a method for manufacturing a resonator element, the number of etching processes can be reduced, and the manufacturing process can be simplified. Furthermore, damage to the piezoelectric substrate caused by repeated etching can be reduced.

[適用例6]
本適用例に係る振動片の製造方法において、
前記メサ型基板を形成する工程を複数回行ってもよい。
[Application Example 6]
In the manufacturing method of the resonator element according to this application example,
The step of forming the mesa substrate may be performed a plurality of times.

このような振動片の製造方法によれば、エッチング工程の回数を減らすことができ、製造工程を簡略化することができる。さらに、エッチングを繰り返すことによって生じる圧電基板へのダメージを低減することができる。   According to such a method for manufacturing a resonator element, the number of etching processes can be reduced, and the manufacturing process can be simplified. Furthermore, damage to the piezoelectric substrate caused by repeated etching can be reduced.

[適用例7]
本適用例に係る振動素子は、
本適用例に係る振動片と、
前記第1凸部の表面と前記一方の主面の前記外縁部の一部の表面とを覆う第1励振電極と、
前記第2凸部の表面と前記他方の主面の前記外縁部の一部の表面とを覆う第2励振電極と、
を含んでいてもよい。
[Application Example 7]
The vibration element according to this application example is
A resonator element according to this application example;
A first excitation electrode that covers a surface of the first convex portion and a surface of a portion of the outer edge portion of the one main surface;
A second excitation electrode covering a surface of the second convex portion and a part of the outer edge portion of the other main surface;
May be included.

このような振動素子によれば、容量比γを大きくすることができる。なお、容量比γとは、励振電極の寸法(大きさ)で決まる容量Cを、振動片の実質的な振動領域で決まる容量Cで除したものである。 According to such a vibration element, the capacity ratio γ can be increased. The capacity ratio γ is obtained by dividing the capacity C 0 determined by the size (size) of the excitation electrode by the capacity C 1 determined by the substantial vibration region of the resonator element.

[適用例8]
本適用例に係る振動子は、
本適用例に係る振動片と、
前記振動片を収容するパッケージと、
を含む。
[Application Example 8]
The vibrator according to this application example is
A resonator element according to this application example;
A package for housing the resonator element;
including.

このような振動子によれば、屈曲振動を抑圧しつつ、製造工程を簡略化することができる振動片を有することができる。   According to such a vibrator, it is possible to have a resonator element that can simplify the manufacturing process while suppressing bending vibration.

[適用例9]
本適用例に係る電子デバイスは、
本適用例に係る振動片と、
電子素子と、
を含む。
[Application Example 9]
The electronic device according to this application example is
A resonator element according to this application example;
An electronic element;
including.

このような電子デバイスによれば、屈曲振動を抑圧しつつ、製造工程を簡略化することができる振動片を有することができる。   According to such an electronic device, it is possible to have the resonator element that can simplify the manufacturing process while suppressing the bending vibration.

[適用例10]
本適用例に係る電子機器は、
本適用例に係る振動片を含む。
[Application Example 10]
The electronic device according to this application example is
The resonator element according to this application example is included.

このような電子機器によれば、屈曲振動を抑圧しつつ、製造工程を簡略化することができる振動片を有することができる。   According to such an electronic device, it is possible to have a resonator element that can simplify the manufacturing process while suppressing bending vibration.

[適用例11]
本適用例に係る振動片において、
前記第1凸部の中心と前記第2凸部の中心とは、平面視において、重なっていてもよい。
[Application Example 11]
In the resonator element according to this application example,
The center of the first convex portion and the center of the second convex portion may overlap in plan view.

[適用例12]
本適用例に係る振動片において、
前記圧電基板は、水晶の結晶軸である、電気軸としてのX軸と、機械軸としてのY軸と、光学軸としてのZ軸と、からなる直交座標系のX軸を中心として、XZ平面を、X軸周りに角度θだけ回転させて、Z軸を角度θ傾けた軸をZ´軸とし、Y軸を角度θ傾けた軸をY´軸とし、X軸とZ´軸に平行な面を前記第1主面および前記第2主面とし、Y´軸に平行な方向を厚みとしてもよい。
[Application Example 12]
In the resonator element according to this application example,
The piezoelectric substrate is an XZ plane centering on an X axis of an orthogonal coordinate system including an X axis as an electric axis, a Y axis as a mechanical axis, and a Z axis as an optical axis, which are crystal axes of quartz. Is rotated about the X axis by an angle θ, the axis tilted by the angle θ of the Z axis is defined as the Z ′ axis, the axis tilted by the angle θ of the Y axis is defined as the Y ′ axis, and is parallel to the X axis and the Z ′ axis. The surfaces may be the first main surface and the second main surface, and the direction parallel to the Y ′ axis may be the thickness.

[適用例13]
本適用例に係る振動片において、
前記第1凸部の端縁の位置および前記第2凸部の端縁の位置は、屈曲振動の腹の位置に一致していてもよい。
[Application Example 13]
In the resonator element according to this application example,
The position of the edge of the first convex part and the position of the edge of the second convex part may coincide with the position of the antinode of bending vibration.

本実施形態に係る振動素子を模式的に示す斜視図。The perspective view which shows typically the vibration element which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る振動素子を模式的に示す平面図。FIG. 3 is a plan view schematically showing the resonator element according to the embodiment. 本実施形態に係る振動素子を模式的に示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the resonator element according to the embodiment. ATカット水晶基板を模式的に示す斜視図。The perspective view which shows an AT cut quartz substrate typically. メサ型振動素子の構造を示すモデル図。The model figure which shows the structure of a mesa type vibration element. (Mx1−Mx2)/2=λ/2の条件を満足しつつ、1段目の長辺寸法Mx1を変化させた場合の屈曲振動のエネルギーを示したグラフ。The graph which showed the energy of the bending vibration at the time of changing the long side dimension Mx1 of the 1st step, satisfying the condition of (Mx1-Mx2) / 2 = λ / 2. 解析のモデルの構造を示すモデル図、および解析結果。Model diagram showing analysis model structure and analysis results. 本実施形態に係る振動素子の製造工程を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the manufacturing process of the vibration element which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る振動素子の製造工程を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the manufacturing process of the vibration element which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る振動素子の製造工程を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the manufacturing process of the vibration element which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る振動素子の製造工程を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the manufacturing process of the vibration element which concerns on this embodiment. 本実施形態の第1変形例に係る振動素子を模式的に示す平面図。The top view which shows typically the vibration element which concerns on the 1st modification of this embodiment. 本実施形態の第1変形例に係る振動素子を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the vibration element which concerns on the 1st modification of this embodiment. 本実施形態の第2変形例に係る振動素子を模式的に示す平面図。The top view which shows typically the vibration element which concerns on the 2nd modification of this embodiment. 本実施形態の第2変形例に係る振動素子を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the vibration element which concerns on the 2nd modification of this embodiment. 本実施形態の第3変形例に係る振動素子を模式的に示す斜視図。The perspective view which shows typically the vibration element which concerns on the 3rd modification of this embodiment. 本実施形態の第3変形例に係る振動素子を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the vibration element which concerns on the 3rd modification of this embodiment. 本実施形態の第4変形例に係る振動素子を模式的に示す平面図。The top view which shows typically the vibration element which concerns on the 4th modification of this embodiment. 本実施形態の第4変形例に係る振動素子を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the vibration element which concerns on the 4th modification of this embodiment. 本実施形態の第5変形例に係る振動素子を模式的に示す平面図。The top view which shows typically the vibration element which concerns on the 5th modification of this embodiment. 本実施形態の第5変形例に係る振動素子を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the vibration element which concerns on the 5th modification of this embodiment. 本実施形態の第5変形例に係る振動素子の変形例を模式的に示す平面図。The top view which shows typically the modification of the vibration element which concerns on the 5th modification of this embodiment. 本実施形態に係る振動子を模式的に示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a vibrator according to the embodiment. 本実施形態の変形例に係る振動子を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the vibrator | oscillator which concerns on the modification of this embodiment. 本実施形態に係る電子デバイスを模式的に示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the electronic device according to the embodiment. 本実施形態の変形例に係る電子デバイスを模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the electronic device which concerns on the modification of this embodiment. 本実施形態に係る電子機器を模式的に示す平面図。FIG. 3 is a plan view schematically showing the electronic apparatus according to the embodiment.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments described below do not unduly limit the contents of the present invention described in the claims. In addition, not all of the configurations described below are essential constituent requirements of the present invention.

1. 振動素子
まず、本実施形態に係る振動素子について、図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係る振動素子100を模式的に示す斜視図である。図2は、本実施形態に係る振動素子100を模式的に示す平面図である。図3は、本実施形態に係る振動素子100を模式的に示す断面図である。なお、図3は図2のIII−III線断面図である。
1. First, the vibration element according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view schematically showing a resonator element 100 according to the present embodiment. FIG. 2 is a plan view schematically showing the resonator element 100 according to this embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the resonator element 100 according to this embodiment. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.

振動素子100は、図1〜図3に示すように、振動片10と、第1励振電極20と、第2励振電極22と、接続電極24と、マウント電極26と、を含んで構成されている。   As shown in FIGS. 1 to 3, the resonator element 100 includes the resonator element 10, the first excitation electrode 20, the second excitation electrode 22, the connection electrode 24, and the mount electrode 26. Yes.

振動片10は、厚みすべり振動が励振する振動部12a、および振動部12aの外縁に沿って配置されている外縁部12bを有している基板12を含んで構成されている。基板12としては、例えば、圧電基板を用いる。より具体的には、基板12としては、ATカット水晶基板などの回転Yカット基板を用いる。   The vibration piece 10 includes a substrate 12 having a vibration part 12a for exciting thickness shear vibration and an outer edge part 12b arranged along the outer edge of the vibration part 12a. For example, a piezoelectric substrate is used as the substrate 12. More specifically, as the substrate 12, a rotated Y-cut substrate such as an AT-cut quartz substrate is used.

ここで、図4は、ATカット水晶基板1を模式的に示す斜視図である。水晶等の圧電材料は、一般的に三方晶系であり、図4に示すような結晶軸(X,Y,Z)を有する。X軸は電気軸であり、Y軸は機械軸であり、Z軸は光学軸である。回転Yカット基板は、XZ平面を、X軸周りに角度θだけ回転させた平面に沿って、圧電材料(例えば、人工水晶)から切り出された平板である。ここで、例えば、ATカット水晶基板1の場合は、θ=35°15′である。また、Y軸およびZ軸もX軸周りにθ回転させて、それぞれY´軸およびZ´軸とする。したがって、回転Yカット基板は、結晶軸(X,Y´,Z´)軸を有する。θ=35°15′であるATカット水晶基板1は、Y´軸に直交するXZ´面(X軸およびZ´軸を含む面)が主面(励振面)となり、厚みすべり振動を主振動として振動することができる。このATカット水晶基板を加工して、基板12を得ることができる。   Here, FIG. 4 is a perspective view schematically showing the AT-cut quartz substrate 1. Piezoelectric materials such as quartz are generally trigonal and have crystal axes (X, Y, Z) as shown in FIG. The X axis is an electrical axis, the Y axis is a mechanical axis, and the Z axis is an optical axis. The rotated Y-cut substrate is a flat plate cut from a piezoelectric material (for example, artificial quartz crystal) along a plane obtained by rotating the XZ plane around the X axis by an angle θ. Here, for example, in the case of the AT-cut quartz crystal substrate 1, θ = 35 ° 15 ′. Further, the Y axis and the Z axis are also rotated around the X axis by θ to be the Y ′ axis and the Z ′ axis, respectively. Accordingly, the rotating Y-cut substrate has a crystal axis (X, Y ′, Z ′) axis. In the AT-cut quartz substrate 1 with θ = 35 ° 15 ′, the XZ ′ plane (plane including the X-axis and Z′-axis) orthogonal to the Y′-axis becomes the main surface (excitation surface), and the thickness-shear vibration is the main vibration. Can vibrate as. The substrate 12 can be obtained by processing this AT-cut quartz crystal substrate.

すなわち、基板12は、例えば、図4に示すように水晶の結晶軸である、電気軸としてのX軸と、機械軸としてのY軸と、光学軸としてのZ軸と、からなる直交座標系のX軸を中心として、Z軸をY軸の−Y方向へ傾けた軸をZ´軸とし、Y軸をZ軸の+Z方向へ傾けた軸をY´軸とし、X軸とZ´軸に平行な面で構成され、Y´軸に平行な方向を厚みとするATカット水晶基板からなる。   That is, the substrate 12 is, for example, an orthogonal coordinate system comprising an X axis as an electrical axis, a Y axis as a mechanical axis, and a Z axis as an optical axis, which are crystal axes of quartz as shown in FIG. Axis with the Z axis tilted in the -Y direction of the Y axis around the X axis of the Y axis as the Z 'axis, an axis with the Y axis tilted in the + Z direction of the Z axis as the Y' axis, and the X axis and the Z 'axis And an AT-cut quartz substrate having a thickness in a direction parallel to the Y ′ axis.

なお、基板12は、厚みすべり振動が励振する基板であればよい。基板12は、例えば、BTカット水晶基板や、SCカット水晶基板であってもよい。例えば、θ=−49°(図4に示すθの矢印方向とは反対に49°回転)とすることにより、BTカット水晶基板を得ることができる。また、水晶の結晶のY軸に直交する面をX軸を中心にして約33°回転し、さらにこの回転した位置からZ軸を中心にして約22°回転した面から切り出すことにより、SCカット水晶基板を得ることができる。   The substrate 12 may be a substrate that excites thickness shear vibration. The substrate 12 may be, for example, a BT cut crystal substrate or an SC cut crystal substrate. For example, a BT cut crystal substrate can be obtained by setting θ = −49 ° (rotation by 49 ° opposite to the direction of the arrow θ shown in FIG. 4). In addition, the surface of the quartz crystal perpendicular to the Y-axis is rotated by about 33 ° about the X-axis, and further cut from the surface rotated about 22 ° about the Z-axis from this rotated position, thereby SC-cut. A quartz substrate can be obtained.

基板12の平面形状は、矩形であり、基板12の長辺は、水晶結晶のX軸に沿って形成され、基板12の短辺は、水晶結晶のX軸と直交するZ´軸に沿って形成されている。基板12は、厚みすべり振動を主振動として振動することができる。   The planar shape of the substrate 12 is rectangular, the long side of the substrate 12 is formed along the X axis of the quartz crystal, and the short side of the substrate 12 is along the Z ′ axis perpendicular to the X axis of the quartz crystal. Is formed. The substrate 12 can vibrate with thickness shear vibration as the main vibration.

基板12は、振動部12aおよび外縁部12bを有している。振動部12aは、厚みすべり振動が励振され、厚みすべり振動を主振動として振動することができる。このとき、厚みすべり振動は、X軸方向に沿って振動することとなる。振動部12aの形状は、平面視において、矩形であり、振動部12aの長辺は、水晶結晶のX軸に沿って形成され、振動部12aの短辺は、水晶結晶のX軸と直交するZ´軸に沿って形成されている。外縁部12bは、振動部12aの外縁に沿って配置されている。   The substrate 12 has a vibrating part 12a and an outer edge part 12b. The vibration part 12a is excited by the thickness shear vibration and can vibrate with the thickness shear vibration as a main vibration. At this time, the thickness shear vibration vibrates along the X-axis direction. The shape of the vibration part 12a is rectangular in plan view, the long side of the vibration part 12a is formed along the X axis of the crystal crystal, and the short side of the vibration part 12a is orthogonal to the X axis of the crystal crystal. It is formed along the Z ′ axis. The outer edge portion 12b is disposed along the outer edge of the vibrating portion 12a.

基板12は、第1主面13aと、第2主面13bと、を有している。第1主面13aおよび第2主面13bは、外縁部12bの主面を構成している。第2主面13bは、第1主面13aに対して裏面側の他方の主面である。図示の例では、第1主面13aは、+Y´軸方向を向く面であり、第2主面13bは、−Y´軸方向を向く面である。振動部12aは、第1主面13aに設けられている第1凸部14および第2主面13bに設けられている第2凸部16を有している。   The substrate 12 has a first main surface 13a and a second main surface 13b. The 1st main surface 13a and the 2nd main surface 13b comprise the main surface of the outer edge part 12b. The second main surface 13b is the other main surface on the back surface side with respect to the first main surface 13a. In the illustrated example, the first main surface 13a is a surface facing the + Y′-axis direction, and the second main surface 13b is a surface facing the −Y′-axis direction. The vibration part 12a has the 1st convex part 14 provided in the 1st main surface 13a, and the 2nd convex part 16 provided in the 2nd main surface 13b.

第1凸部14は、第1主面13aに設けられている。第1凸部14は、外縁部12bの主面(第1主面)13aよりも突出している。第1凸部14は、2段の段差を含んでいる。すなわち、第1凸部14は、第1主面13aに対する高さ(Y´軸方向における第1主面13aとの間の距離)が異なる2つの面を有している。第1凸部14は、第1凸部14の1段目を構成する第1部分14aと、第1凸部14の2段目を構成する第2部分14bと、で構成されている。第1凸部14のX軸方向の端部(側面)は、階段形状であり、段差が形成されている。   The 1st convex part 14 is provided in the 1st main surface 13a. The 1st convex part 14 protrudes rather than the main surface (1st main surface) 13a of the outer edge part 12b. The first convex portion 14 includes two steps. That is, the 1st convex part 14 has two surfaces from which the height (distance between the 1st main surfaces 13a in a Y'-axis direction) with respect to the 1st main surface 13a differs. The first convex portion 14 includes a first portion 14 a that constitutes the first step of the first convex portion 14 and a second portion 14 b that constitutes the second step of the first convex portion 14. An end portion (side surface) in the X-axis direction of the first convex portion 14 has a step shape, and a step is formed.

第1部分14aの平面形状は、図2に示すように、矩形であり、第1部分14aの長辺は、X軸に沿って形成され、第1部分14aの短辺は、Z´軸に沿って形成されている。また、第2部分14bの平面形状は、矩形であり、第2部分14bの長辺は、X軸に沿って形成され、第2部分14bの短辺は、Z´軸に沿って形成されている。すなわち、第1部分14aの長辺、および第2部分14bの長辺は、基板12の長辺に対して平行であり、第1部分14aの短辺および第2部分14bの短辺は、基板12の短辺に対して平行である。   As shown in FIG. 2, the planar shape of the first portion 14 a is rectangular, the long side of the first portion 14 a is formed along the X axis, and the short side of the first portion 14 a is along the Z ′ axis. Are formed along. The planar shape of the second portion 14b is a rectangle, the long side of the second portion 14b is formed along the X axis, and the short side of the second portion 14b is formed along the Z ′ axis. Yes. That is, the long side of the first portion 14a and the long side of the second portion 14b are parallel to the long side of the substrate 12, and the short side of the first portion 14a and the short side of the second portion 14b are Parallel to 12 short sides.

第2凸部16は、第2主面13bに設けられている。第2凸部16は、外縁部12bの主面(第2主面)13bよりも突出している。第2凸部16は、1段の段差を含んでいる。すなわち、第2凸部16は、第2主面13bに対する高さを持った(第2主面13bと同一平面内に位置しない)1つの面を有している。なお、第1凸部14および第2凸部16の各段差の高さ(Y´軸方向の大きさ)は、例えば、同じである。第2凸部16は、第3部分16aで構成されている。   The 2nd convex part 16 is provided in the 2nd main surface 13b. The 2nd convex part 16 protrudes rather than the main surface (2nd main surface) 13b of the outer edge part 12b. The second convex portion 16 includes a single step. That is, the 2nd convex part 16 has one surface with the height with respect to the 2nd main surface 13b (it is not located in the same plane as the 2nd main surface 13b). In addition, the height (size in the Y′-axis direction) of each step of the first convex portion 14 and the second convex portion 16 is the same, for example. The 2nd convex part 16 is comprised by the 3rd part 16a.

第3部分16a(第2凸部16)の平面形状は、図2に示すように、矩形であり、第3部分16aの長辺は、X軸に沿って形成され、第3部分16aの短辺は、Z´軸に沿って形成されている。   As shown in FIG. 2, the planar shape of the third portion 16a (second convex portion 16) is a rectangle, the long side of the third portion 16a is formed along the X axis, and the short side of the third portion 16a. The side is formed along the Z ′ axis.

第1凸部14の中心と第2凸部16の中心とは、平面視において(Y´軸方向からみて)重なっている。すなわち、第1凸部14の中心の位置と、第2凸部16の中心の位置とは、X軸における位置(X座標)およびZ´軸における位置(Z´座標)が同じである。また、第1凸部14の第1部分14aの中心と、第1凸部14の第2部分14bの中心とは、平面視において、重なっている。また、第1凸部14の第1部分14aの中心および第1凸部14の第2部分14bの中心は、平面視において、第2凸部16の第3部分16aの中心と重なっている。   The center of the 1st convex part 14 and the center of the 2nd convex part 16 have overlapped in planar view (viewing from the Y'-axis direction). That is, the position of the center of the first convex portion 14 and the position of the center of the second convex portion 16 are the same in the position on the X axis (X coordinate) and the position on the Z ′ axis (Z ′ coordinate). Further, the center of the first portion 14a of the first convex portion 14 and the center of the second portion 14b of the first convex portion 14 overlap each other in plan view. Further, the center of the first portion 14 a of the first convex portion 14 and the center of the second portion 14 b of the first convex portion 14 overlap with the center of the third portion 16 a of the second convex portion 16 in plan view.

第1凸部14の端縁a1,a2,a3,a4の位置および第2凸部16の端縁b1,b2の位置は、基板12の長辺に沿う方向(X軸方向)に生じる屈曲振動の腹の位置(屈曲振動の変位の腹の位置)、すなわち、屈曲振動の振幅が最も大きい部分の位置に一致している。具体的には、端縁a1〜a4,b1,b2のX軸における位置(X座標)が、屈曲振動の腹のX軸における位置(X座標)に一致している。このように、第1凸部14の端縁a1,a2,a3,a4の位置および第2凸部16の端縁b1,b2の位置が、屈曲振動の腹の位置と一致していることにより、屈曲振動を抑圧することができる。なお、第1凸部14の端縁とは、平面視において、第1凸部14の形状を規定する縁である。同様に、第2凸部16の端縁とは、平面視において、第2凸部16の形状を規定する縁である。図3に示すように、第1凸部14の端縁a1〜a4の位置および第2凸部16の端縁b1,b2の位置において、基板12の厚さ(Y´軸方向の大きさ)が変わる。   The positions of the edges a1, a2, a3, a4 of the first protrusion 14 and the positions of the edges b1, b2 of the second protrusion 16 are bending vibrations that occur in the direction along the long side of the substrate 12 (X-axis direction). The position of the antinode (the position of the antinode of the displacement of the bending vibration), that is, the position of the portion where the amplitude of the bending vibration is the largest. Specifically, the positions (X coordinates) of the edges a1 to a4, b1, and b2 on the X axis coincide with the positions (X coordinates) of the antinodes of bending vibration on the X axis. As described above, the positions of the edges a1, a2, a3, a4 of the first convex portion 14 and the positions of the edges b1, b2 of the second convex portion 16 coincide with the positions of the antinodes of the bending vibration. The bending vibration can be suppressed. In addition, the edge of the 1st convex part 14 is an edge which prescribes | regulates the shape of the 1st convex part 14 in planar view. Similarly, the edge of the 2nd convex part 16 is an edge which prescribes | regulates the shape of the 2nd convex part 16 in planar view. As shown in FIG. 3, the thickness of the substrate 12 (the size in the Y′-axis direction) at the positions of the edges a1 to a4 of the first convex part 14 and the positions of the edges b1 and b2 of the second convex part 16. Changes.

ここで、第1凸部14の端縁a1,a2,a3,a4の位置および第2凸部16の端縁b1,b2の位置は、X軸方向において、ずれている。言い換えると、第1凸部14の端縁a1,a2,a3,a4のX座標および第2凸部16の端縁b1,b2のX座標は、異なっている。したがって、基板12では、屈曲振動を抑圧する位置(a1〜a4,b1,b2)を、6箇所設けることができる。   Here, the positions of the edges a1, a2, a3, a4 of the first convex part 14 and the positions of the edges b1, b2 of the second convex part 16 are shifted in the X-axis direction. In other words, the X coordinates of the edges a1, a2, a3, a4 of the first convex portion 14 and the X coordinates of the edges b1, b2 of the second convex portion 16 are different. Therefore, the substrate 12 can be provided with six positions (a1 to a4, b1, b2) for suppressing the bending vibration.

第1凸部14および第2凸部16は、振動部12aを構成している。振動部12aは、基板12の外縁部12bの厚み(Y´軸方向の大きさ)t´よりも大きい厚みを有している。具体的には、振動部12aは、厚みt´よりも大きい厚みt1を有する部分、厚みt1よりも大きい厚みt2を有する部分、厚みt2よりも大きい厚みt3を有する部分を有している。   The 1st convex part 14 and the 2nd convex part 16 comprise the vibration part 12a. The vibration part 12a has a thickness larger than the thickness (size in the Y′-axis direction) t ′ of the outer edge part 12b of the substrate 12. Specifically, the vibration part 12a has a portion having a thickness t1 larger than the thickness t ′, a portion having a thickness t2 larger than the thickness t1, and a portion having a thickness t3 larger than the thickness t2.

図3に示すように、第1凸部14の1段目の幅M1、および第1凸部14の2段目の幅M2は、第2凸部16の1段目の幅M3よりも大きい。また、第1凸部14の1段目の幅M1は、第2凸部16の2段目の幅M2よりも大きい。すなわち、M1>M2>M3の関係を満たしている。   As shown in FIG. 3, the first step width M1 of the first protrusion 14 and the second step width M2 of the first protrusion 14 are larger than the first step width M3 of the second protrusion 16. . Further, the first step width M1 of the first protrusion 14 is larger than the second step width M2 of the second protrusion 16. That is, the relationship of M1> M2> M3 is satisfied.

ここで、第1凸部14の1段目の幅M1は、厚みすべり振動の振動方向に沿う方向における第1凸部14の1段目の大きさである。図示の例では、第1凸部14の1段目の幅M1は、第1凸部14の1段目のX軸方向の大きさであり、第1部分14aのX軸方向の大きさである。また、第1凸部14の2段目の幅M2は、厚みすべり振動の振動方向に沿う方向における第1凸部14の2段目の大きさである。図示の例では、第1凸部14の2段目の幅M2は、第1凸部14の2段目のX軸方向の大きさであり、第2部分14bのX軸方向の大きさである。また、第2凸部16の1段目の幅M3は、厚みすべり振動の振動方向に沿う方向における第2凸部16の1段目の大きさである。第2凸部16の1段目のX軸方向の大きさであり、第3部分16aのX軸方向の大きさである。   Here, the width M1 of the first step of the first protrusion 14 is the size of the first step of the first protrusion 14 in the direction along the vibration direction of the thickness shear vibration. In the illustrated example, the width M1 of the first step of the first protrusion 14 is the size of the first step 14 in the X-axis direction and the size of the first portion 14a in the X-axis direction. is there. The width M2 of the second step of the first convex portion 14 is the size of the second step of the first convex portion 14 in the direction along the vibration direction of the thickness shear vibration. In the illustrated example, the width M2 of the second step of the first convex portion 14 is the size of the second step of the first convex portion 14 in the X-axis direction, and the size of the second portion 14b in the X-axis direction. is there. The width M3 of the first step of the second protrusion 16 is the size of the first step of the second protrusion 16 in the direction along the vibration direction of the thickness shear vibration. It is the size of the first step of the second protrusion 16 in the X-axis direction, and the size of the third portion 16a in the X-axis direction.

また、第1凸部14の1段目(第1部分14a)のZ´軸方向の大きさ、第1凸部14の2段目(第2部分14b)のZ´軸方向の大きさ、および第2凸部16の1段目(第3部分16a)のZ´軸方向の大きさは、同じである。また、第1凸部14の1段目(第1部分14a)のY´軸方向の大きさ、第1凸部14の2段目(第2部分14b)のY´軸方向の大きさ、および第2凸部16の1段目(第3部分16a)のY´軸方向の大きさは、同じである。   In addition, the size in the Z′-axis direction of the first step (first portion 14a) of the first convex portion 14, the size in the Z′-axis direction of the second step (second portion 14b) of the first convex portion 14, And the magnitude | size of the Z'-axis direction of the 1st step | paragraph (3rd part 16a) of the 2nd convex part 16 is the same. Further, the size in the Y′-axis direction of the first step (first portion 14a) of the first convex portion 14, the size in the Y′-axis direction of the second step (second portion 14b) of the first convex portion 14, And the magnitude | size of the Y'-axis direction of the 1st step | paragraph (3rd part 16a) of the 2nd convex part 16 is the same.

第1凸部14の1段目の幅M1、第1凸部14の2段目の幅M2、第2凸部16の1段目の幅M3は、例えば、M1−M2=M2−M3=mλ(mは1以上の整数、λは屈曲振動の波長)の関係を満たしている。これにより、第1凸部14の端縁a1,a2,a3,a4の位置および第2凸部16の端縁b1,b2の位置を、屈曲振動の腹の位置に位置させることができる。ただし、第1凸部14の1、2段目の中心と第2凸部16の中心とは、平面視において、重なっている。   The width M1 of the first step of the first convex portion 14, the width M2 of the second step of the first convex portion 14, and the width M3 of the first step of the second convex portion 16 are, for example, M1-M2 = M2-M3 = The relationship of mλ (m is an integer of 1 or more and λ is the wavelength of bending vibration) is satisfied. Thereby, the positions of the end edges a1, a2, a3, a4 of the first convex part 14 and the positions of the end edges b1, b2 of the second convex part 16 can be positioned at the antinodes of the bending vibration. However, the center of the first and second steps of the first protrusion 14 and the center of the second protrusion 16 overlap each other in plan view.

なお、第1凸部14の1段目の幅M1、第1凸部14の2段目の幅M2、第2凸部16の1段目の幅M3は、M1−M2=M2−M3=mλ×k(0.8<k<1.2)の関係を満たしていればよい。すなわち、凸部の端縁の位置が屈曲振動の腹の位置と一致している場合(M1−M2=M2−M3=mλ)だけでなく、凸部の端縁の位置が屈曲振動の腹の位置とずれている場合であって、そのずれ量が20%未満の場合(M1−M2=M2−M3=mλ×k(0.8<k<1.2))であっても、屈曲振動を抑圧して、スプリアスを十分に抑制することができる。以下に、その理由について説明する。   The first step width M1 of the first protrusion 14, the second step width M2 of the first protrusion 14, and the first step width M3 of the second protrusion 16 are M1-M2 = M2-M3 =. It is only necessary to satisfy the relationship of mλ × k (0.8 <k <1.2). That is, not only when the position of the edge of the convex portion coincides with the position of the antinode of the bending vibration (M1-M2 = M2-M3 = mλ), but also the position of the edge of the convex portion is the antinode of the bending vibration. Bending vibration even when the position is displaced and the amount of displacement is less than 20% (M1-M2 = M2-M3 = mλ × k (0.8 <k <1.2)) Can be suppressed and spurious can be sufficiently suppressed. The reason will be described below.

図5は、メサ型振動素子の構造を示すモデル図であって、矩形のATカット水晶基板を用いたメサ型振動素子を長手方向で切断したときの断面図である。   FIG. 5 is a model diagram showing the structure of the mesa type vibration element, and is a cross-sectional view of the mesa type vibration element using a rectangular AT-cut quartz substrate cut in the longitudinal direction.

ここで、水晶基板の長辺寸法をXとし、振動部の厚みをtとし、メサの1段目の長辺が水晶基板の長辺と平行であり、その寸法をMx1とし、メサの2段目の長辺が水晶基板の長辺と平行であり、その寸法をMx2とし、外縁部の厚みをt´とする。なお、水晶基板の長辺は、水晶結晶軸のX軸と平行であるものとする。また、メサの1段目の中心とメサの2段目の中心とは、平面視において重なっている。この図5に示すモデルを用いて、2次元有限要素法による解析を行った。   Here, the long side dimension of the quartz substrate is X, the thickness of the vibration part is t, the long side of the first step of the mesa is parallel to the long side of the quartz substrate, the size is Mx1, and the two steps of the mesa The long side of the eye is parallel to the long side of the quartz substrate, the dimension is Mx2, and the thickness of the outer edge is t ′. It is assumed that the long side of the quartz substrate is parallel to the X axis of the quartz crystal axis. Further, the center of the first step of the mesa and the center of the second step of the mesa overlap in plan view. Analysis using a two-dimensional finite element method was performed using the model shown in FIG.

図6は、(Mx1−Mx2)/2=λ/2の条件を満足しつつ、1段目の長辺寸法Mx1を変化させた場合の屈曲振動のエネルギーを示したグラフである。横軸はMx1をλで規格化した値であり、縦軸は屈曲振動のエネルギー(相対値)である。なお、λは、屈曲振動の波長である。   FIG. 6 is a graph showing the energy of bending vibration when the first side long side dimension Mx1 is changed while satisfying the condition of (Mx1-Mx2) / 2 = λ / 2. The horizontal axis is a value obtained by normalizing Mx1 by λ, and the vertical axis is the energy (relative value) of bending vibration. Note that λ is the wavelength of bending vibration.

図6から、屈曲振動のエネルギーが小さくなるMx1の値は、略周期λごとに現れることがわかる。これは、1段目の端縁と2段目の端縁が共に屈曲振動の腹の位置となる状態は、略λごとに現れることを意味している。ここで、図6に示すグラフから、エネルギーの減衰のピークとなる位置から20%ずれていても、図6の矢印で示すように、屈曲振動エネルギーは1/3以下に減衰していることがわかる。屈曲振動のエネルギーを1/3以下に減衰させることができれば、スプリアスを十分に抑制することができる。したがって、M1−M2=M2−M3=mλ×k(0.8<k<1.2)の関係を満たすことにより、屈曲振動を抑圧して、スプリアスを十分に抑制することができる。すなわち、kがこの範囲に含まれるように前記凸部の端縁の位置を配置しなければ、屈曲振動を十分に抑圧することができず、スプリアスを十分に抑制することはできない。   From FIG. 6, it can be seen that the value of Mx1 at which the energy of the bending vibration becomes small appears approximately every period λ. This means that the state in which the edge of the first stage and the edge of the second stage are both antinodes of bending vibration appears approximately every λ. Here, from the graph shown in FIG. 6, even when the energy attenuation peak is shifted by 20%, the bending vibration energy is attenuated to 1/3 or less as shown by the arrow in FIG. 6. Recognize. If the energy of bending vibration can be attenuated to 1/3 or less, spurious can be sufficiently suppressed. Therefore, by satisfying the relationship of M1−M2 = M2−M3 = mλ × k (0.8 <k <1.2), the bending vibration can be suppressed and the spurious can be sufficiently suppressed. That is, unless the position of the edge of the convex portion is arranged so that k is included in this range, the bending vibration cannot be sufficiently suppressed, and the spurious cannot be sufficiently suppressed.

図3に示す例では、X軸方向における端縁a1と端縁a2との間の距離L1、X軸方向における端縁a2と端縁b1との間の距離L2、X軸方向における端縁b2と位置a3との間の距離L3、位置a3と位置a4との間の距離L4は、等しい。また、L1=L2=L3=L4=m×λ/2の関係を満たしている。   In the example shown in FIG. 3, the distance L1 between the edge a1 and the edge a2 in the X-axis direction, the distance L2 between the edge a2 and the edge b1 in the X-axis direction, and the edge b2 in the X-axis direction. L3 between the position a3 and the position a3, and the distance L4 between the position a3 and the position a4 are equal. Further, the relationship of L1 = L2 = L3 = L4 = m × λ / 2 is satisfied.

外縁部12bは、振動部12aの外縁に沿って配置されている。外縁部12bは、振動部12aの周辺に設けられている。外縁部12bは、振動部12aの厚みt1,t2,t3よりも小さい厚みt´を有している。   The outer edge portion 12b is disposed along the outer edge of the vibrating portion 12a. The outer edge portion 12b is provided around the vibration portion 12a. The outer edge portion 12b has a thickness t ′ smaller than the thickness t1, t2, t3 of the vibration portion 12a.

第1励振電極20は、第1凸部14の表面を覆うように設けられている。第1励振電極20は、第1凸部14の表面と第1主面13a側の外縁部12bの一部の表面と、を覆っている。第1励振電極20は、第1凸部14の表面と第1主面13aの一部とを覆っている。図示の例では、第1凸部14は、平面視において、第1励振電極20の外縁の内側に位置している。すなわち、第1励振電極20によって、第1凸部14の表面は完全に覆われている。   The first excitation electrode 20 is provided so as to cover the surface of the first convex portion 14. The first excitation electrode 20 covers the surface of the first convex portion 14 and the partial surface of the outer edge portion 12b on the first main surface 13a side. The first excitation electrode 20 covers the surface of the first convex portion 14 and a part of the first main surface 13a. In the illustrated example, the first convex portion 14 is located inside the outer edge of the first excitation electrode 20 in plan view. That is, the surface of the first convex portion 14 is completely covered by the first excitation electrode 20.

第2励振電極22は、第2凸部16の表面を覆うように設けられている。第2励振電極22は、第2凸部16の表面と第2主面13b側の外縁部12bの一部の表面と、を覆っている。第2励振電極22は、第2凸部16の表面と第2主面13bの一部とを覆っている。図示の例では、第2凸部16は、平面視において、第2励振電極22の外縁の内側に位置している。すなわち、第2励振電極22によって、第2凸部16の表面は完全に覆われている。   The second excitation electrode 22 is provided so as to cover the surface of the second convex portion 16. The second excitation electrode 22 covers the surface of the second convex portion 16 and a part of the surface of the outer edge portion 12b on the second main surface 13b side. The second excitation electrode 22 covers the surface of the second convex portion 16 and a part of the second main surface 13b. In the illustrated example, the second convex portion 16 is located inside the outer edge of the second excitation electrode 22 in plan view. That is, the surface of the second convex portion 16 is completely covered by the second excitation electrode 22.

励振電極20,22は、振動部12aを挟んで設けられている。励振電極20,22は、振動部12aに電圧を印加することができる。励振電極20,22は、接続電極24を介して、マウント電極26と接続されている。マウント電極26は、第2主面13bに設けられている。マウント電極26は、例えば、振動部12aの+X軸方向側の外縁部12bに設けられている。   The excitation electrodes 20 and 22 are provided with the vibration part 12a interposed therebetween. The excitation electrodes 20 and 22 can apply a voltage to the vibration part 12a. The excitation electrodes 20 and 22 are connected to the mount electrode 26 via the connection electrode 24. The mount electrode 26 is provided on the second main surface 13b. The mount electrode 26 is provided, for example, on the outer edge portion 12b on the + X axis direction side of the vibration portion 12a.

励振電極20,22、接続電極24、およびマウント電極26としては、例えば、基板12側から、クロム、金をこの順で積層したものを用いる。励振電極20,22、接続電極24、およびマウント電極26は、例えば、スパッタ法、真空蒸着法により形成される。   As the excitation electrodes 20 and 22, the connection electrode 24, and the mount electrode 26, for example, a laminate of chromium and gold in this order from the substrate 12 side is used. The excitation electrodes 20 and 22, the connection electrode 24, and the mount electrode 26 are formed by, for example, a sputtering method or a vacuum evaporation method.

本実施形態に係る振動片10および振動素子100によれば、例えば、以下の特徴を有する。   For example, the resonator element 10 and the resonator element 100 according to the present embodiment have the following characteristics.

振動片10によれば、振動部12aは、第1主面13aよりも突出している第1凸部14、および第2主面13bよりも突出している第2凸部16を有し、第1凸部14は、2段の段差を構成し、第2凸部16は、1段の段差を構成している。そのため、第1凸部14の1段目の幅M1、2段目の幅M2、および第2凸部16の1段目の幅M3を異ならせることによって、屈曲振動を抑圧する位置(端縁a1〜a4,b1,b2)を、6箇所とすることができる。したがって、屈曲振動を抑圧しつつ、製造工程を簡略化することができる。以下、その理由について説明する。   According to the resonator element 10, the vibrating portion 12 a includes the first convex portion 14 projecting from the first main surface 13 a and the second convex portion 16 projecting from the second main surface 13 b, and the first The convex portion 14 constitutes a two-step step, and the second convex portion 16 constitutes a one-step step. Therefore, the position (edge) where bending vibration is suppressed by making the first-stage width M1, the first-stage width M2 of the first protrusion 14, and the first-stage width M3 of the second protrusion 16 different. a1 to a4, b1, b2) can be six places. Therefore, the manufacturing process can be simplified while suppressing the bending vibration. The reason will be described below.

図7(A)は、1段メサ構造(両主面に1段の凸部)を有する振動素子(モデルM−1)、3段メサ構造(両主面に3段の凸部)を有する振動素子(モデルM−2)、一方の主面に2段の凸部および他方の主面に1段の凸部を有する振動素子(モデルM−3)、の構造を示すモデル図である。   FIG. 7A shows a vibration element (model M-1) having a one-step mesa structure (one step protrusion on both main surfaces) and a three-step mesa structure (three step protrusions on both main surfaces). It is a model figure which shows the structure of a vibration element (model M-2) and the vibration element (model M-3) which has a 2 step | paragraph convex part on one main surface, and a 1 step | paragraph convex part on the other main surface.

なお、モデルM−1は、1段の高さMd1は、0.0047mmであり、メサの高さは、Md×2=0.0093mmである。また、モデルM−2は、1段の高さMd2は、0.0016mmであり、メサの高さは、Md2×6=0.0093mmである。また、モデルM−3は、1段の高さMd3は、0.0031であり、メサの高さは、Md3×3=0.0093である。このように、モデルM−1、M−2、M−3において、メサの段数は異なるが、メサの高さは同じになるようにした。また、モデルM−1、M−2、M−3において、基板の厚みtは、0.062mmであり、基板の長辺の長さxは、1.4mmである。すなわち、辺比x/tは、22である。   In the model M-1, the height Md1 of one step is 0.0047 mm, and the height of the mesa is Md × 2 = 0.0093 mm. In the model M-2, the height Md2 of one step is 0.0016 mm, and the height of the mesa is Md2 × 6 = 0.003 mm. In the model M-3, the height Md3 of one stage is 0.0031, and the height of the mesa is Md3 × 3 = 0.0003. In this way, in the models M-1, M-2, and M-3, the number of mesa stages is different, but the height of the mesa is the same. In the models M-1, M-2, and M-3, the thickness t of the substrate is 0.062 mm, and the length x of the long side of the substrate is 1.4 mm. That is, the side ratio x / t is 22.

また、モデルM−1の凸部の幅(X軸方向の大きさ)は、0.8mmである。また、モデルM−2の凸部の1段目の幅は、0.9mmであり、2段目の幅は、0.8mmであり、3段目の幅は、0.7mmである。また、モデルM−3の一方の主面の凸部の1段目の幅は、0.9mmであり、2段目の幅は、0.8mmであり、他方の主面の凸部の幅は、0.7mmである。   Moreover, the width (size in the X-axis direction) of the convex portion of the model M-1 is 0.8 mm. The width of the first step of the convex portion of the model M-2 is 0.9 mm, the width of the second step is 0.8 mm, and the width of the third step is 0.7 mm. The width of the first step of the convex portion on one main surface of the model M-3 is 0.9 mm, the width of the second step is 0.8 mm, and the width of the convex portion on the other main surface. Is 0.7 mm.

図7(A)に示すように、モデルM−1において、屈曲振動を抑圧する位置(端縁の位置)は、2箇所である。また、モデルM−2およびモデルM−3において、屈曲振動を抑圧する位置は、6箇所である。   As shown in FIG. 7A, in the model M-1, there are two positions (edge positions) where the bending vibration is suppressed. Further, in the models M-2 and M-3, there are six positions where the bending vibration is suppressed.

このモデルM−1,M−2,M−3を用いて2次元有限要素法によるシミュレーション解析を行った。   A simulation analysis by a two-dimensional finite element method was performed using the models M-1, M-2, and M-3.

図7(B)は、モデルM−1,モデルM−2,モデルM−3において、凸部の各端縁の位置と屈曲振動の振幅との関係を解析した結果を示すグラフである。なお、横軸は、X軸における位置(X座標)であり、縦軸は、屈曲振動の振幅の大きさである。なお、縦軸は、モデルM−1における屈曲振動の振幅の値で規格化されている。   FIG. 7B is a graph showing the results of analyzing the relationship between the position of each edge of the convex portion and the amplitude of bending vibration in the models M-1, M-2, and M-3. The horizontal axis is the position on the X axis (X coordinate), and the vertical axis is the amplitude of the bending vibration. The vertical axis is normalized by the value of the amplitude of flexural vibration in the model M-1.

図7(B)に示すように、モデルM−3では、モデルM−2と同程度に屈曲振動を抑圧することができることがわかった。また、モデルM−3の凸部の各段の高さを、モデルM−2の凸部の各段の高さの2倍として、モデルM−3の振動部の最大厚みを、モデルM−2の振動部の最大厚みと同じ厚みにすることができることがわかった。これにより、モデルM−3では、モデルM−2と同程度に、主振動のエネルギーを閉じ込めることができる。   As shown in FIG. 7B, it has been found that the bending vibration can be suppressed in the model M-3 to the same extent as the model M-2. Further, the height of each step of the convex portion of the model M-3 is set twice the height of each step of the convex portion of the model M-2, and the maximum thickness of the vibrating portion of the model M-3 is set to the model M- It was found that the thickness could be the same as the maximum thickness of the second vibration part. Thereby, in the model M-3, the energy of the main vibration can be confined to the same extent as the model M-2.

上記解析の結果から、一方の主面13aに2段の凸部が形成され、他方の主面13bに1段の凸部を有する振動片10は、3段メサ構造(両主面に3段の凸部)を有する振動片と同じ程度に、屈曲振動を抑圧することができ、主振動のエネルギーを閉じこめることができることがわかる。   As a result of the above analysis, the resonator element 10 having a two-step protrusion on one main surface 13a and a one-step protrusion on the other main surface 13b has a three-step mesa structure (three steps on both main surfaces). It can be seen that the bending vibration can be suppressed to the same extent as the vibrating piece having the convex portion), and the energy of the main vibration can be confined.

また、3段メサ構造を有する振動片(モデルM−2)を得るためには、第1凸部および第2凸部は3段の段差を有しているため、第1凸部および第2凸部を形成するためのエッチング工程が3回必要となる。   In order to obtain a resonator element (model M-2) having a three-step mesa structure, the first and second protrusions have three steps, and therefore the first and second protrusions are the same. The etching process for forming a convex part is needed 3 times.

これに対して、振動片10によれば、第1凸部14の段数は2段であり、第2凸部16の段数は1段であるため、凸部14,16を形成するためのエッチング工程が2回でよい。したがって、3段メサ構造を有する振動片(モデルM−2)と比べて、製造工程を簡略化することができる。   On the other hand, according to the resonator element 10, the number of steps of the first protrusion 14 is two, and the number of steps of the second protrusion 16 is one, so that etching for forming the protrusions 14 and 16 is performed. The process may be performed twice. Therefore, the manufacturing process can be simplified as compared with the resonator element (model M-2) having a three-stage mesa structure.

このように、振動片10によれば、屈曲振動を抑圧しつつ、製造工程を簡略化することができる。   Thus, according to the resonator element 10, the manufacturing process can be simplified while suppressing the bending vibration.

また、振動片10によれば、例えば、凸部14,16の各段の厚み(Y´軸方向の大きさ)を、3段メサ構造を有する振動片の各段の厚みの2倍とすることができる。すなわち、振動部12aの厚みを、3段メサ構造を有する振動片の振動部の厚みと同じにすることができる。これにより、3段メサ構造を有する振動片と同様に、主振動のエネルギーを効率よく閉じ込めることができる。   Further, according to the resonator element 10, for example, the thickness (the size in the Y′-axis direction) of each step of the protrusions 14 and 16 is twice the thickness of each step of the resonator element having a three-step mesa structure. be able to. That is, the thickness of the vibration part 12a can be made the same as the thickness of the vibration part of the vibration piece having the three-step mesa structure. Thereby, the energy of the main vibration can be efficiently confined similarly to the resonator element having the three-stage mesa structure.

振動片10によれば、第1凸部14の1段目の幅M1、第1凸部14の2段目の幅M2、第2凸部16の1段目の幅M3は、M1−M2=M2−M3=mλ×k(mは1以上の整数、λは屈曲振動の波長、0.8<k<1.2)の関係を満たしている。これにより、上述したように、屈曲振動を抑圧して、スプリアスを十分に抑制することができる。なお、このとき、第1凸部14の第1部分14aの中心、第1凸部14の第2部分14bの中心、および、第2凸部16の第3部分16aの中心は、平面視において、重なっている。   According to the resonator element 10, the width M1 of the first step of the first protrusion 14, the width M2 of the second step of the first protrusion 14, and the width M3 of the first step of the second protrusion 16 are M1-M2. = M2-M3 = mλ × k (m is an integer of 1 or more, λ is the wavelength of bending vibration, and 0.8 <k <1.2). Thereby, as described above, the bending vibration can be suppressed and the spurious can be sufficiently suppressed. At this time, the center of the first portion 14a of the first convex portion 14, the center of the second portion 14b of the first convex portion 14, and the center of the third portion 16a of the second convex portion 16 are in plan view. ,overlapping.

振動素子100によれば、第1凸部14の表面と第1主面13a側の外縁部12bの一部の表面とを覆う第1励振電極20と、第2凸部16の表面と第2主面13b側の外縁部12bの一部の表面とを覆う第2励振電極22とを有している。これにより、容量比γを大きくすることができる。なお、容量比γとは、励振電極20,22の寸法(大きさ)で決まる容量Cを、振動片10の実質的な振動領域で決まる容量Cで除したものである。 According to the vibration element 100, the first excitation electrode 20 that covers the surface of the first convex portion 14 and the partial surface of the outer edge portion 12b on the first main surface 13a side, the surface of the second convex portion 16, and the second surface. It has the 2nd excitation electrode 22 which covers the one part surface of the outer edge part 12b by the side of the main surface 13b. Thereby, the capacity ratio γ can be increased. The capacity ratio γ is obtained by dividing the capacity C 0 determined by the dimensions (sizes) of the excitation electrodes 20 and 22 by the capacity C 1 determined by the substantial vibration region of the resonator element 10.

さらに、振動素子100によれば、第1凸部14の表面を覆う第1励振電極20と、第2凸部16の表面を覆う第2励振電極22と、を有し、第1凸部14は、平面視において、第1励振電極20の外縁の内側に位置し、第2凸部16は、平面視において、第2励振電極22の外縁の内側に位置している。すなわち、第1励振電極20は、第1凸部14の表面を完全に覆っており、第2励振電極22は、第2凸部16の表面を完全に覆っている。これにより、励振電極が凸部を完全に覆っていない場合と比べて、容量比γを大きくすることができる。   Furthermore, the vibration element 100 includes the first excitation electrode 20 that covers the surface of the first convex portion 14 and the second excitation electrode 22 that covers the surface of the second convex portion 16, and the first convex portion 14. Is located inside the outer edge of the first excitation electrode 20 in a plan view, and the second convex portion 16 is located inside the outer edge of the second excitation electrode 22 in a plan view. That is, the first excitation electrode 20 completely covers the surface of the first convex portion 14, and the second excitation electrode 22 completely covers the surface of the second convex portion 16. Thereby, compared with the case where the excitation electrode does not completely cover the convex portion, the capacitance ratio γ can be increased.

2. 振動素子の製造方法
次に、本実施形態に係る振動素子の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図8〜図11は、振動素子100の製造工程を模式的に示す断面図である。
2. Next, a method for manufacturing a vibration element according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. 8 to 11 are cross-sectional views schematically showing the manufacturing process of the vibration element 100.

図8に示すように、基板2を用意する。基板2は、例えば、ATカット水晶基板等の水晶基板である。次に、基板2の一方の主面13aに第1マスクM1を配置し、基板2の一方の主面に対して裏面側の他方の主面13bに、第2マスクM2を配置する。   As shown in FIG. 8, a substrate 2 is prepared. The substrate 2 is a quartz substrate such as an AT cut quartz substrate. Next, the first mask M1 is arranged on one main surface 13a of the substrate 2, and the second mask M2 is arranged on the other main surface 13b on the back surface side with respect to one main surface of the substrate 2.

具体的には、まず、基板2の両主面13a,13bに耐蝕膜4を成膜する。耐蝕膜4は、例えば、スパッタ法や真空蒸着法などにより成膜される。耐蝕膜4は、例えば、クロムおよび金をこの順で積層した積層構造を有している。なお、耐蝕膜4は、例えば、下層として、クロム、ニッケル、ニッケルとクロムの合金を用いることができ、上層として、金、銀等を用いることができる。耐蝕膜4は、基板2をエッチングする際に、エッチング液となる緩衝フッ酸に対して耐蝕性を有する。次に、耐蝕膜4の表面にレジスト膜6を成膜する。レジスト膜6は、例えば、ポジ型のフォトレジストである。レジスト膜6は、例えば、スピンコート法などにより成膜される。次に、第1主面13a側のレジスト膜6aおよび耐蝕膜4aをパターニングする。具体的には、レジスト膜6aを露光、現像してパターニングし、当該レジスト膜6aをマスクとして、耐蝕膜4aをエッチングする。耐蝕膜4aのエッチングは、例えば、まず、ヨウ素系のエッチング液を用いて金をエッチングし、次に、硝酸セリウムアンモニウムを含有したエッチング液を用いてクロムをエッチングすることにより行われる。以上の工程により、レジスト膜6aおよび耐蝕膜4aを有する第1マスクM1およびレジスト膜6bおよび耐蝕膜4bを有する第2マスクM2を形成することができる。第2マスクM2の面積は、第1マスクM1の面積よりも大きい。また、第2マスクM2は、基板2の第2主面13bの全面を覆うように形成される。   Specifically, first, the corrosion resistant film 4 is formed on both the main surfaces 13 a and 13 b of the substrate 2. The corrosion resistant film 4 is formed by, for example, a sputtering method or a vacuum deposition method. The corrosion resistant film 4 has, for example, a laminated structure in which chromium and gold are laminated in this order. In the corrosion-resistant film 4, for example, chromium, nickel, an alloy of nickel and chromium can be used for the lower layer, and gold, silver, or the like can be used for the upper layer. The corrosion resistant film 4 has corrosion resistance against buffered hydrofluoric acid that becomes an etching solution when the substrate 2 is etched. Next, a resist film 6 is formed on the surface of the corrosion resistant film 4. The resist film 6 is, for example, a positive type photoresist. The resist film 6 is formed by, for example, a spin coat method. Next, the resist film 6a and the corrosion-resistant film 4a on the first main surface 13a side are patterned. Specifically, the resist film 6a is exposed and developed and patterned, and the corrosion-resistant film 4a is etched using the resist film 6a as a mask. Etching of the corrosion-resistant film 4a is performed, for example, by first etching gold using an iodine-based etching solution and then etching chromium using an etching solution containing cerium ammonium nitrate. Through the above steps, the first mask M1 having the resist film 6a and the corrosion resistant film 4a and the second mask M2 having the resist film 6b and the corrosion resistant film 4b can be formed. The area of the second mask M2 is larger than the area of the first mask M1. The second mask M2 is formed so as to cover the entire surface of the second main surface 13b of the substrate 2.

図9に示すように、マスクM1、M2をマスクとして、基板2をエッチングする。具体的には、基板2のマスクM1,M2から露出している部分をエッチングする。これにより、基板2の第1主面13aに1段の凸部が形成される。基板2のエッチングは、フッ化水素酸とフッ化アンモニウムとの混合液(緩衝フッ酸)をエッチング液として行われる。以上の工程により、第1主面13aに凸部を有する第1メサ基板2aを形成することができる。   As shown in FIG. 9, the substrate 2 is etched using the masks M1 and M2 as a mask. Specifically, the portions exposed from the masks M1 and M2 of the substrate 2 are etched. Thereby, a one-step convex portion is formed on the first main surface 13 a of the substrate 2. Etching of the substrate 2 is performed using a mixed liquid (buffer hydrofluoric acid) of hydrofluoric acid and ammonium fluoride as an etching liquid. Through the above steps, the first mesa substrate 2a having a convex portion on the first main surface 13a can be formed.

図10に示すように、第1主面13a側のレジスト膜6aおよび耐蝕膜4aをパターニングして、レジスト膜6cおよび耐蝕膜4cを有する第3マスクM3を配置する。すなわち、第3マスクM3は、第1メサ基板2aの凸部の主面に配置される。さらに、第2主面13b側のレジスト膜6bおよび耐蝕膜4bをパターニングして、レジスト膜6dおよび耐蝕膜4dを有する第4マスク(他のマスク)M4を配置する。第4マスクM4の面積は、第3マスクM3の面積よりも小さい。図示の例では、第4マスクM4のX軸方向の大きさが、第3マスクM3のX軸方向の大きさよりも小さく形成されている。そのため、第4マスクM4の面積は、第3マスクM3の面積よりも小さい。また、第4マスクM4は、第3マスクM3と、平面視において、重なるように配置される。本工程におけるパターニングは、上述した図8に示すレジスト膜6および耐蝕膜4のパターニングと同様に行われる。   As shown in FIG. 10, the resist film 6a and the corrosion resistant film 4a on the first main surface 13a side are patterned, and a third mask M3 having the resist film 6c and the corrosion resistant film 4c is disposed. That is, the third mask M3 is disposed on the main surface of the convex portion of the first mesa substrate 2a. Further, the resist film 6b and the corrosion-resistant film 4b on the second main surface 13b side are patterned, and a fourth mask (another mask) M4 having the resist film 6d and the corrosion-resistant film 4d is disposed. The area of the fourth mask M4 is smaller than the area of the third mask M3. In the illustrated example, the size of the fourth mask M4 in the X-axis direction is smaller than the size of the third mask M3 in the X-axis direction. Therefore, the area of the fourth mask M4 is smaller than the area of the third mask M3. The fourth mask M4 is arranged so as to overlap the third mask M3 in plan view. The patterning in this step is performed similarly to the patterning of the resist film 6 and the corrosion-resistant film 4 shown in FIG.

図11に示すように、マスクM3、M4をマスクとして、第1メサ基板2aをエッチングする。具体的には、第1メサ基板2aのマスクM3,M4から露出している部分をエッチングする。すなわち、パターニングされた第1主面13a側のレジスト膜6cおよび耐蝕膜4c、およびパターニングされた第2主面13b側のレジスト膜6dおよび耐蝕膜4dをマスクとして、基板2をエッチングする。これにより、第1主面13aに2段の段差を有する第1凸部14が形成され、かつ、第2主面13bに1段の段差を有する第2凸部16が形成される。以上の工程により、メサ型基板12(振動片10)が形成される。   As shown in FIG. 11, the first mesa substrate 2a is etched using the masks M3 and M4 as masks. Specifically, the portions exposed from the masks M3 and M4 of the first mesa substrate 2a are etched. That is, the substrate 2 is etched using the patterned resist film 6c and corrosion resistant film 4c on the first main surface 13a side and the patterned resist film 6d and corrosion resistant film 4d on the second main surface 13b side as masks. Thereby, the 1st convex part 14 which has a two-step level | step difference in the 1st main surface 13a is formed, and the 2nd convex part 16 which has a 1-step level | step difference in the 2nd main surface 13b is formed. Through the above steps, the mesa substrate 12 (vibrating piece 10) is formed.

図1〜図3に示すように、マスクM3,M4を除去した後、基板12に、励振電極20,22、接続電極24、およびマウント電極26を形成する。励振電極20,22、接続電極24、およびマウント電極26は、例えば、スパッタ法や真空蒸着法などにより、クロムおよび金をこの順で積層した後、該クロムおよび金を、パターニングすることによって形成される。   As shown in FIGS. 1 to 3, after removing the masks M <b> 3 and M <b> 4, excitation electrodes 20 and 22, connection electrodes 24, and mount electrodes 26 are formed on the substrate 12. The excitation electrodes 20 and 22, the connection electrode 24, and the mount electrode 26 are formed by, for example, laminating chromium and gold in this order by sputtering or vacuum deposition, and then patterning the chromium and gold. The

以上の工程により、振動素子100を製造することができる。   Through the above steps, the vibration element 100 can be manufactured.

本実施形態に係る振動素子100(振動片10)の製造方法は、例えば、以下の特徴を有する。   The manufacturing method of the vibration element 100 (vibration piece 10) according to the present embodiment has the following features, for example.

振動片10の製造方法によれば、基板2の一方の主面13aを、2回、エッチングすることによって、2段の段差を有する第1凸部14を形成し、基板2の他方の主面13bを、1回、エッチングすることによって、1段の段差を有する第2凸部を形成し、第1凸部14を形成する工程における1回のエッチングと、第2凸部16を形成する工程における1回のエッチングとは、同じエッチング工程で行われる。したがって、エッチング工程の回数を減らすことができ、製造工程を簡略化することができる。さらに、エッチングを繰り返すことによって生じる基板のエッジのダレや形状のばらつきを低減することができ、基板へのダメージを低減することができる。   According to the method of manufacturing the resonator element 10, the first protrusion 14 having two steps is formed by etching one main surface 13 a of the substrate 2 twice, and the other main surface of the substrate 2 is formed. 13b is etched once to form a second convex portion having one step, and a step of forming the first convex portion 14 and a step of forming the second convex portion 16 The single etching in is performed in the same etching process. Therefore, the number of etching processes can be reduced, and the manufacturing process can be simplified. Furthermore, sagging of the edge of the substrate and variation in shape caused by repeated etching can be reduced, and damage to the substrate can be reduced.

なお、上述した実施形態では、マスクとしてレジスト膜および耐蝕膜を用いた場合について説明したが、基板を所望の形状にパターニングできれば、マスクは特に限定されない。例えば、マスクとして、メタルマスクを用いてもよい。   In the above-described embodiment, the case where the resist film and the corrosion-resistant film are used as the mask has been described. However, the mask is not particularly limited as long as the substrate can be patterned into a desired shape. For example, a metal mask may be used as the mask.

3. 振動素子の変形例
3.1. 第1変形例
次に、本実施形態の第1変形例に係る振動素子について、図面を参照しながら説明する。図12は、本実施形態の第1変形例に係る振動素子200を模式的に示す平面図である。図13は、本実施形態の第1変形例に係る振動素子200を模式的に示す断面図あり、図12のXIII−XIII線断面図である。以下、振動素子200において、振動素子100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
3. Modification Example of Vibration Element 3.1. First Modification Example Next, a vibration element according to a first modification example of the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 12 is a plan view schematically showing the resonator element 200 according to the first modification example of the embodiment. FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing a resonator element 200 according to a first modification of the present embodiment, and is a cross-sectional view taken along line XIII-XIII in FIG. Hereinafter, in the vibration element 200, members having the same functions as those of the constituent members of the vibration element 100 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

振動素子100の例では、図1〜図3に示すように、第1凸部14は、2段の段差を含む、第2凸部16は、1段の段差を含んでいた。   In the example of the vibration element 100, as illustrated in FIGS. 1 to 3, the first convex portion 14 includes two steps, and the second convex portion 16 includes one step.

これに対し、振動素子200の例では、図12および図13に示すように、第1凸部14は、3段の段差を含み、第2凸部16は、2段の段差を含んでいる。   On the other hand, in the example of the vibration element 200, as shown in FIGS. 12 and 13, the first convex portion 14 includes three steps, and the second convex portion 16 includes two steps. .

第1凸部14の1段目の幅M1、第1凸部14の2段目の幅M2、第1凸部14の3段目の幅M3、第2凸部16の1段目の幅M4、第2凸部16の2段目の幅M5は、M1>M2>M3>M4>M5の関係を満たしている。また、M1−M2=M2−M3=M4−M5=mλ×k(mは1以上の整数、λは屈曲振動の波長、0.8<k<1.2)の関係を満たしている。これにより、屈曲振動を抑圧して、スプリアスを十分に抑制することができる。なお、このとき、第1凸部14の1段目を構成する部分(第1部分)14aの中心、2段目を構成する部分(第2部分)14bの中心、第1凸部14の3段目を構成する部分14cの中心、第2凸部16の1段目を構成する部分(第3部分)16aの中心、および第2凸部16の2段目を構成する部分16bは、平面視において、重なっている。   The first step width M1 of the first convex portion 14, the second step width M2 of the first convex portion 14, the third step width M3 of the first convex portion 14, and the first step width of the second convex portion 16. The width M5 of the second step of M4 and the second convex portion 16 satisfies the relationship of M1> M2> M3> M4> M5. M1-M2 = M2-M3 = M4-M5 = mλ × k (m is an integer of 1 or more, λ is the wavelength of bending vibration, and 0.8 <k <1.2). Thereby, bending vibration can be suppressed and spurious can be sufficiently suppressed. At this time, the center of the portion (first portion) 14a constituting the first step of the first convex portion 14, the center of the portion (second portion) 14b constituting the second step, and 3 of the first convex portion 14. The center of the portion 14c constituting the step, the center of the portion (third portion) 16a constituting the first step of the second convex portion 16, and the portion 16b constituting the second step of the second convex portion 16 are planar. It overlaps in vision.

図13に示すように、第1凸部14の6つの端縁の位置、および第2凸部16の4つの端縁の位置は、X軸方向において、ずれている。そのため、基板12では、屈曲振動を抑圧する位置を、10箇所設けることができる。   As shown in FIG. 13, the positions of the six end edges of the first convex portion 14 and the positions of the four end edges of the second convex portion 16 are shifted in the X-axis direction. Therefore, the substrate 12 can be provided with ten positions for suppressing the bending vibration.

なお、第1凸部14の段差の数はn+1(nは、1以上の整数)段であり、第2凸部16の段差の数はn段であれば特に限定されない。そして、上述のように、基板12は、第1凸部14の端縁の位置および第2凸部の端縁の位置が、屈曲振動の腹の位置に一致するように形成されていればよい。   In addition, the number of steps of the first protrusion 14 is n + 1 (n is an integer of 1 or more), and the number of steps of the second protrusion 16 is not particularly limited as long as it is n. And as above-mentioned, the board | substrate 12 should just be formed so that the position of the edge of the 1st convex part 14 and the position of the edge of a 2nd convex part may correspond to the position of the antinode of a bending vibration. .

また、第1凸部14の段差の数がn+1段であり、第2凸部16の段差の数がn段である場合、基板2の一方の主面13aを、n+1回、エッチングすることによって、n+1段の段差を有する第1凸部14を形成する工程と、基板2の他方の主面13bを、n回、エッチングすることによって、n段の段差を有する第2凸部を形成する工程と、によって、振動片101を形成することができる。例えば、上述したメサ型基板12を形成する工程を複数回行うことで、振動片101を形成することができる。ここで、上述した振動片10(振動素子100)の製造方法と同様に、第1凸部14を形成する工程におけるn回のエッチングと、第2凸部16を形成する工程におけるn回のエッチングとを、同じエッチング工程で行うことができる。これにより、エッチング工程の回数を減らすことができ、製造工程を簡略化することができる。さらに、エッチングを繰り返すことによって生じる基板のエッジのダレや形状のばらつきを低減することができ、基板へのダメージを低減することができる。   When the number of steps of the first protrusion 14 is n + 1 and the number of steps of the second protrusion 16 is n, the main surface 13a of the substrate 2 is etched n + 1 times. , Forming the first convex portion 14 having n + 1 steps, and forming the second convex portion having n steps by etching the other main surface 13b of the substrate 2 n times. Thus, the resonator element 101 can be formed. For example, the resonator element 101 can be formed by performing the process of forming the mesa substrate 12 described above a plurality of times. Here, n times of etching in the step of forming the first convex portion 14 and n times of etching in the step of forming the second convex portion 16 are performed in the same manner as the method of manufacturing the resonator element 10 (vibrating element 100) described above. Can be performed in the same etching step. Thereby, the frequency | count of an etching process can be reduced and a manufacturing process can be simplified. Furthermore, sagging of the edge of the substrate and variation in shape caused by repeated etching can be reduced, and damage to the substrate can be reduced.

振動素子200(振動片101)によれば、振動素子100(振動片10)と比べて、第1凸部14および第2凸部16の段数が多いため、より効率的に主振動のエネルギーを閉じ込めることができる。   According to the vibration element 200 (vibration piece 101), since the number of steps of the first protrusion 14 and the second protrusion 16 is larger than that of the vibration element 100 (vibration piece 10), the energy of the main vibration is more efficiently obtained. Can be confined.

3.2. 第2変形例
次に、本実施形態の第2変形例に係る振動素子について、図面を参照しながら説明する。図14は、本実施形態の第2変形例に係る振動素子300を模式的に示す平面図である。図15は、本実施形態の第2変形例に係る振動素子300を模式的に示す断面図あり、図14のXV−XV線断面図である。以下、振動素子300において、振動素子100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
3.2. Second Modification Example Next, a vibration element according to a second modification example of the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 14 is a plan view schematically showing a vibration element 300 according to the second modification of the present embodiment. FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing a resonator element 300 according to a second modification of the present embodiment, and is a cross-sectional view taken along the line XV-XV in FIG. Hereinafter, in the vibration element 300, members having the same functions as those of the constituent members of the vibration element 100 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

振動素子100の例では、図3に示すように、第1凸部14の1段目の幅M1は、第1凸部14の2段目の幅M2よりも大きく、第1凸部14の2段目の幅M2は、第2凸部16の1段目の幅M3よりも大きかった。   In the example of the vibration element 100, as illustrated in FIG. 3, the first-stage width M <b> 1 of the first protrusion 14 is larger than the second-stage width M <b> 2 of the first protrusion 14. The second width M2 was larger than the first width M3 of the second protrusion 16.

これに対して、振動素子300の例では、図14および図15に示すように、第1凸部14の1段目の幅M1は、第2凸部16の1段目の幅M3よりも大きく、第2凸部16の1段目の幅M3は、第1凸部14の2段目の幅M2よりも大きい。すなわち、M1>M3>M2の関係を満たす。   On the other hand, in the example of the vibration element 300, as shown in FIGS. 14 and 15, the first-stage width M1 of the first protrusion 14 is larger than the first-stage width M3 of the second protrusion 16. The width M3 of the first step of the second convex portion 16 is larger than the width M2 of the second step of the first convex portion 14. That is, the relationship of M1> M3> M2 is satisfied.

振動素子300において、基板12は、第1凸部14の端縁の位置および第2凸部の端縁の位置が、屈曲振動の腹の位置に一致するように形成されていればよい。図示はしないが、例えば、第2凸部16の1段目の幅M3が、第1凸部14の1段目の幅M1よりも大きく、第1凸部14の1段目の幅M1は、第1凸部14の2段目の幅M2よりも大きくてもよい。すなわち、M3>M1>M2の関係を満たしていてもよい。   In the vibration element 300, the substrate 12 may be formed so that the position of the edge of the first protrusion 14 and the position of the edge of the second protrusion coincide with the position of the antinode of bending vibration. Although not shown, for example, the first step width M3 of the second protrusion 16 is larger than the first step width M1 of the first protrusion 14, and the first step width M1 of the first protrusion 14 is The width M2 of the second step of the first convex portion 14 may be larger. That is, the relationship of M3> M1> M2 may be satisfied.

振動素子300(振動片102)によれば、屈曲振動を抑圧する位置(端縁a1〜a4,b1,b2)を、上述した振動素子100と同じ6箇所とすることができる。したがって、上述した振動素子100(振動片10)と同様に、屈曲振動を抑圧しつつ、製造工程を簡略化することができる。   According to the vibration element 300 (vibration piece 102), the positions (edges a1 to a4, b1, b2) for suppressing the bending vibration can be set to the same six positions as the vibration element 100 described above. Therefore, similarly to the vibration element 100 (vibration piece 10) described above, the manufacturing process can be simplified while suppressing flexural vibration.

3.3. 第3変形例
次に、本実施形態の第3変形例に係る振動素子について、図面を参照しながら説明する。図16は、本実施形態の第3変形例に係る振動素子400を模式的に示す斜視図である。図17は、本実施形態の第3変形例に係る振動素子400を模式的に示す断面図である。以下、振動素子400において、振動素子100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
3.3. Third Modification Example Next, a vibration element according to a third modification example of the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 16 is a perspective view schematically showing a resonator element 400 according to a third modification example of the present embodiment. FIG. 17 is a cross-sectional view schematically showing a resonator element 400 according to a third modification of the present embodiment. Hereinafter, in the vibration element 400, members having the same functions as the constituent members of the vibration element 100 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

振動素子100の例では、図1〜図3に示すように、第1励振電極20は、第1凸部14の表面を完全に覆っており、第2励振電極22は、第2凸部16の表面を完全に覆っていた。   In the example of the vibration element 100, as illustrated in FIGS. 1 to 3, the first excitation electrode 20 completely covers the surface of the first protrusion 14, and the second excitation electrode 22 is the second protrusion 16. Completely covered the surface.

これに対し、振動素子400では、図16および図17に示すように、第1励振電極20は、第1凸部14の表面の一部を覆っており、第2励振電極22は、第2凸部16の表面の一部を覆っている。例えば、第1励振電極20は、平面視において、第1凸部14の外縁の内側に設けられている。また、第2励振電極22は、平面視において、第2凸部16の外縁の内側に設けられている。図示の例では、励振電極20,22は、凸部14,16上に設けられている。   On the other hand, in the vibration element 400, as shown in FIGS. 16 and 17, the first excitation electrode 20 covers a part of the surface of the first convex portion 14, and the second excitation electrode 22 is the second excitation electrode 22. A part of the surface of the convex portion 16 is covered. For example, the first excitation electrode 20 is provided inside the outer edge of the first convex portion 14 in plan view. The second excitation electrode 22 is provided inside the outer edge of the second convex portion 16 in plan view. In the illustrated example, the excitation electrodes 20 and 22 are provided on the convex portions 14 and 16.

振動素子400によれば、上述した振動素子100と同様に、屈曲振動を抑圧しつつ、製造工程を簡略化することができる。   According to the vibration element 400, like the vibration element 100 described above, it is possible to simplify the manufacturing process while suppressing bending vibration.

また、振動素子400によれば、製造工程において、耐蝕膜(図11参照)を励振電極20,22として用いることができる。これにより、製造工程を簡略化することができる。   Further, according to the vibration element 400, a corrosion-resistant film (see FIG. 11) can be used as the excitation electrodes 20 and 22 in the manufacturing process. Thereby, a manufacturing process can be simplified.

3.4. 第4変形例
次に、本実施形態の第4変形例に係る振動素子について、図面を参照しながら説明する。図18は、本実施形態の第4変形例に係る振動素子500を模式的に示す平面図である。図19は、本実施形態の第4変形例に係る振動素子500を模式的に示す断面図であり、図18のXIX−XIX線断面図である。以下、振動素子500において、振動素子100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
3.4. Fourth Modification Example Next, a vibration element according to a fourth modification example of the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 18 is a plan view schematically showing a resonator element 500 according to the fourth modification example of the present embodiment. FIG. 19 is a cross-sectional view schematically showing a resonator element 500 according to a fourth modification of the present embodiment, and is a cross-sectional view taken along the line XIX-XIX in FIG. Hereinafter, in the vibration element 500, members having the same functions as those of the constituent members of the vibration element 100 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

振動素子100では、図2および図3に示すように、第1凸部14のX軸方向の端部が階段形状となり、第1凸部14に段差が形成されていた。   In the vibration element 100, as shown in FIGS. 2 and 3, the end of the first convex portion 14 in the X-axis direction has a stepped shape, and a step is formed in the first convex portion 14.

これに対して、振動素子500では、図18および図19に示すように、第1凸部14のX軸方向の端部およびY軸方向の端部が階段形状となり、第1凸部14に段差が形成されている。   On the other hand, in the vibration element 500, as shown in FIGS. 18 and 19, the end portion in the X-axis direction and the end portion in the Y-axis direction of the first convex portion 14 are stepped, and the first convex portion 14 has A step is formed.

振動素子500(振動片103)によれば、上述した振動素子100(振動片10)と同様の作用効果を奏することができる。   According to the vibration element 500 (vibration piece 103), the same operational effects as those of the vibration element 100 (vibration piece 10) described above can be achieved.

3.5. 第5変形例
次に、本実施形態の第5変形例に係る振動素子について、図面を参照しながら説明する。図20は、本実施形態の第5変形例に係る振動素子550を模式的に示す平面図である。図21は、本実施形態の第5変形例に係る振動素子550を模式的に示す断面図であり、図20のXXI−XXI線断面図である。以下、振動素子550において、振動素子100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
3.5. Fifth Modification Next, a vibration element according to a fifth modification of the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 20 is a plan view schematically showing a vibration element 550 according to a fifth modification of the present embodiment. FIG. 21 is a cross-sectional view schematically showing a resonator element 550 according to a fifth modification of the present embodiment, and is a cross-sectional view taken along the line XXI-XXI in FIG. Hereinafter, in the vibration element 550, members having the same functions as the constituent members of the vibration element 100 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

振動素子550の振動片10は、図20および図21に示すように、突起部560を含んで構成されている。   As illustrated in FIGS. 20 and 21, the resonator element 10 of the vibration element 550 includes a protrusion 560.

突起部560は、外縁部12bに設けられている。具体的には、突起部560は、外縁部12bの両主面13a,13bに設けられている。突起部560は、両主面13a,13bよりもY´軸方向に突出している。突起部560は、各主面13a,13bに少なくとも1つ設けられている。突起部560は、外縁部12bの−X軸方向の端部に設けられている。突起部560は、外縁部12bの、マウント電極26に対向する側(−X軸方向)の角隅部に設けられている。マウント電極26に対向する側(−X軸方向)の角隅部では、基板12に励起される厚みすべり振動の振動変位が十分に減衰しているので、その動作を阻害することなく、電気的に特性に影響しない。しかも、パッケージに実装する際に、励振電極20,22とパッケージの内側の面とが接触するおそれが除かれるので、振動素子を製作する際に、歩留まりが改善される。   The protrusion part 560 is provided in the outer edge part 12b. Specifically, the protruding portion 560 is provided on both main surfaces 13a and 13b of the outer edge portion 12b. The protrusion 560 protrudes in the Y′-axis direction from both the main surfaces 13a and 13b. At least one protrusion 560 is provided on each main surface 13a, 13b. The protruding portion 560 is provided at the end portion in the −X axis direction of the outer edge portion 12b. The protrusions 560 are provided at the corners of the outer edge 12b on the side facing the mount electrode 26 (−X axis direction). At the corners on the side facing the mount electrode 26 (−X axis direction), the vibration displacement of the thickness shear vibration excited by the substrate 12 is sufficiently damped. Does not affect the characteristics. In addition, since the possibility that the excitation electrodes 20 and 22 and the inner surface of the package come into contact with each other when mounted on the package is eliminated, the yield is improved when the vibration element is manufactured.

突起部560の厚み(Y´軸方向の大きさ)と外縁部12bの厚みを合計した厚みは、例えば、振動部12aの厚みと等しい。これにより、例えば、振動部12aを形成する工程において、突起部560を形成することができるため、基板12(振動片10)の製造が容易である。   The total thickness of the protrusion 560 (the size in the Y′-axis direction) and the outer edge 12b is equal to, for example, the thickness of the vibration part 12a. Thereby, for example, in the process of forming the vibration part 12a, the projection part 560 can be formed, so that the substrate 12 (vibration piece 10) can be easily manufactured.

振動素子500によれば、基板12上の振動変位が十分に減衰する領域に突起部560が設けられているので、基板12に励起される厚みすべり振動の振動変位が十分に減衰しており、その動作を阻害することなく、電気的特性に影響しない。しかも、パッケージに実装する際に、励振電極20,22とパッケージの内側の面とが接触するおそれが除かれるので、振動素子を製作する際に、歩留まりが改善される。   According to the vibration element 500, since the protrusion 560 is provided in a region where the vibration displacement on the substrate 12 is sufficiently attenuated, the vibration displacement of the thickness shear vibration excited by the substrate 12 is sufficiently attenuated, It does not disturb the operation and does not affect the electrical characteristics. In addition, since the possibility that the excitation electrodes 20 and 22 and the inner surface of the package come into contact with each other when mounted on the package is eliminated, the yield is improved when the vibration element is manufactured.

図22は、振動素子550の変形例である振動素子551を模式的に示す平面図である。   FIG. 22 is a plan view schematically showing a vibration element 551 that is a modification of the vibration element 550.

図22に示すように、突起部560は、外縁部12bのZ´軸に沿った端縁に沿って設けられた第1の突起部分560aと、第1の突起部分560aの長手方向の両端部から各々X軸に沿った方向へ屈曲して連設された第2の突起部分560bと、を備えている。第2の突起部分560bは、外縁部12bのX軸に沿った端縁に沿って設けられている。突起部560は、平面視において、コ字状である。突起部560は、両主面13a、13bに設けられている。突起部560は、帯状に形成されている。なお、突起部560の形状は、特に限定されない。   As shown in FIG. 22, the projecting portion 560 includes a first projecting portion 560a provided along the edge along the Z ′ axis of the outer edge portion 12b, and both end portions in the longitudinal direction of the first projecting portion 560a. And a second projecting portion 560b that is continuously bent in the direction along the X-axis. The 2nd projection part 560b is provided along the edge along the X-axis of the outer edge part 12b. The protrusion 560 has a U shape in plan view. The protrusion 560 is provided on both main surfaces 13a and 13b. The protrusion 560 is formed in a band shape. In addition, the shape of the protrusion part 560 is not specifically limited.

4. 振動子
次に、本実施形態に係る振動子について、図面を参照しながら説明する。図23は、本実施形態に係る振動子600を模式的に示す断面図である。
4). Next, the vibrator according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 23 is a cross-sectional view schematically showing a vibrator 600 according to this embodiment.

振動子600は、図23に示すように、本発明に係る振動片と、パッケージ55と、を含む。より具体的には、振動子600は、本発明に係る振動素子を含む。以下では、本発明に係る振動素子として、振動片10を備えた振動素子100を用いた例について説明する。   As shown in FIG. 23, the vibrator 600 includes a resonator element according to the present invention and a package 55. More specifically, the vibrator 600 includes the vibration element according to the present invention. Below, the example using the vibration element 100 provided with the vibration piece 10 is demonstrated as a vibration element which concerns on this invention.

パッケージ55は、振動素子100を収容している。パッケージ55は、パッケージベース(実装基板)40と、リッド50と、を有することができる。   The package 55 accommodates the vibration element 100. The package 55 can include a package base (mounting substrate) 40 and a lid 50.

パッケージベース40には、凹部48が形成され、凹部48内に振動素子100が配置されている。パッケージベース40の平面形状は、凹部48内に振動素子100を配置することができれば、特に限定されない。パッケージベース40としては、例えば、セラミックグリーンシートを成形して積層し焼成した酸化アルミニウム質焼結体、水晶、ガラス、シリコンなどの材料を用いる。   A recess 48 is formed in the package base 40, and the vibration element 100 is disposed in the recess 48. The planar shape of the package base 40 is not particularly limited as long as the vibration element 100 can be disposed in the recess 48. As the package base 40, for example, a material such as an aluminum oxide sintered body, quartz, glass, silicon, or the like, which is formed by stacking and firing ceramic green sheets, is used.

パッケージベース40の第1面(図示の例では凹部48の内側の底面)40aには、第1端子42が設けられている。第1端子42には、接着剤(導電性接着剤)30が設けられ、第1端子42と第1励振電極20とは、電気的に接続されている。図示はしないが、第1面40aには、さらに、第2励振電極22と電気的に接続されている第1端子が設けられている。   A first terminal 42 is provided on the first surface 40a of the package base 40 (the bottom surface inside the recess 48 in the illustrated example). The first terminal 42 is provided with an adhesive (conductive adhesive) 30, and the first terminal 42 and the first excitation electrode 20 are electrically connected. Although not shown, the first surface 40 a is further provided with a first terminal that is electrically connected to the second excitation electrode 22.

パッケージベース40の第2面(第1面40aと反対側の面)40bには、電子機器などの外部部材に実装される際に用いられる第2端子44が設けられている。第2端子44は、パッケージベース40を貫通するコンタクト部(図示せず)を介して、第1端子42および第2励振電極22と電気的に接続された第1端子に接続されていてもよい。   On the second surface (surface opposite to the first surface 40a) 40b of the package base 40, a second terminal 44 used when mounted on an external member such as an electronic device is provided. The second terminal 44 may be connected to a first terminal electrically connected to the first terminal 42 and the second excitation electrode 22 via a contact portion (not shown) penetrating the package base 40. .

第1端子42および第2端子44としては、例えば、タングステンなどのメタライス層に、ニッケル、金などの皮膜をめっきなどの方法により積層した金属膜を用いる。   As the first terminal 42 and the second terminal 44, for example, a metal film obtained by laminating a film of nickel, gold or the like on a metallized layer such as tungsten by a method such as plating is used.

リッド50は、パッケージベース40の凹部48を覆って設けられている。図示の例では、リッド50の形状は、板状である。リッド50としては、例えば、パッケージベース40と同じ材料や、コバール、42アロイ、ステンレス鋼などの金属を用いる。リッド50は、例えば、シームリング、低融点ガラス、接着剤などの接合部材60を介して、パッケージベース40に接合されている。   The lid 50 is provided so as to cover the recess 48 of the package base 40. In the illustrated example, the shape of the lid 50 is a plate shape. As the lid 50, for example, the same material as that of the package base 40, or a metal such as Kovar, 42 alloy, or stainless steel is used. The lid 50 is bonded to the package base 40 via a bonding member 60 such as a seam ring, low-melting glass, or adhesive.

パッケージベース40の気密に封止された凹部48内は、減圧された真空状態(真空度の高い状態)または、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスが充填された状態となっている。   The hermetically sealed recess 48 of the package base 40 is in a vacuum state (high vacuum state) or a state filled with an inert gas such as nitrogen, helium, or argon.

突起部610は、パッケージベース40の第1面40aに設けられている。突起部610は、振動素子100がパッケージベース40の第1面40aに対して傾いたときに、励振電極20,22が形成されていない領域(例えば基板の外縁部)に接触することができる。これにより、振動素子100の励振電極20,22が第1面40aに接触することを防ぐことができる。したがって、振動素子の電気的特性の劣化を防ぐことができる。突起部610としては、例えば、タングステンなどのメタライス層に、ニッケル、金などの皮膜をめっきなどの方法により積層した金属膜を用いることができる。   The protrusion 610 is provided on the first surface 40 a of the package base 40. When the vibration element 100 is inclined with respect to the first surface 40 a of the package base 40, the protrusion 610 can contact a region where the excitation electrodes 20 and 22 are not formed (for example, the outer edge portion of the substrate). Thereby, it can prevent that the excitation electrodes 20 and 22 of the vibration element 100 contact the 1st surface 40a. Accordingly, it is possible to prevent deterioration of the electrical characteristics of the vibration element. As the protrusion 610, for example, a metal film obtained by laminating a film of nickel, gold, or the like on a metallized layer such as tungsten by a method such as plating can be used.

ここで、振動素子100は、第2凸部16が設けられている第2主面13bをパッケージベース40の第1面40aに向けて載置されることが望ましい。例えば、第1凸部14が設けられている第1主面13a側を、パッケージベース40の第1面40aに向けて振動素子100を載置すると、第2凸部16と比べて、第1凸部14は厚みが大きい(段差が多い)ため、第1励振電極20がパッケージベース40の第1面40aに接触するおそれがある。   Here, it is desirable that the vibration element 100 be placed with the second main surface 13 b provided with the second convex portion 16 facing the first surface 40 a of the package base 40. For example, when the vibration element 100 is placed with the first main surface 13 a side where the first convex portion 14 is provided facing the first surface 40 a of the package base 40, the first convex portion 14 is compared with the second convex portion 16. Since the protrusion 14 has a large thickness (many steps), the first excitation electrode 20 may come into contact with the first surface 40 a of the package base 40.

振動子600によれば、屈曲振動を抑圧しつつ、製造工程を簡略化することができる振動素子100(振動片10)を有することができる。   According to the vibrator 600, it is possible to have the vibration element 100 (vibration piece 10) that can simplify the manufacturing process while suppressing bending vibration.

5. 振動子の変形例
次に、本実施形態の変形例に係る振動子について、図面を参照しながら説明する。図24は、本実施形態の変形例に係る振動子700を模式的に示す断面図である。以下、振動子700において、振動子600の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
5. Next, a vibrator according to a modification of the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 24 is a cross-sectional view schematically showing a vibrator 700 according to a modification of the present embodiment. Hereinafter, in the vibrator 700, members having the same functions as those of the constituent members of the vibrator 600 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

振動子700では、図23に示すように、パッケージベース40に凹部48が設けられていた。これに対し、振動子700では、図24に示すように、パッケージベース40には、凹部48が設けられておらず、パッケージベース40は、平板状の形状を有している。   In the vibrator 700, as shown in FIG. 23, the recess 48 is provided in the package base 40. On the other hand, in the vibrator 700, as shown in FIG. 24, the package base 40 is not provided with the recess 48, and the package base 40 has a flat plate shape.

振動子700では、リッド50は、全周につば部52が設けられたキャップ状(容器状)の形状を有しており、その内側の空間54に、振動素子100を収容することができる。つば部52は、接合部材60を介して、パッケージベース40に接合されている。リッド50としては、例えば、コバール、42アロイ、ステンレス鋼などの金属を用いる。   In the vibrator 700, the lid 50 has a cap shape (container shape) in which a flange portion 52 is provided on the entire circumference, and the vibration element 100 can be accommodated in a space 54 inside the lid 50. The collar portion 52 is joined to the package base 40 via the joining member 60. As the lid 50, for example, a metal such as Kovar, 42 alloy, or stainless steel is used.

振動子700によれば、振動子600に比べて、パッケージベース40に凹部48を設けなくてよいため、その分パッケージベース40の製造が容易となり、製造コストを削減することができる。   According to the vibrator 700, it is not necessary to provide the recess 48 in the package base 40 as compared with the vibrator 600, so that the manufacture of the package base 40 is facilitated and the manufacturing cost can be reduced.

6. 電子デバイス
次に、本実施形態に係る電子デバイスについて、図面を参照しながら説明する。図25は、本実施形態に係る電子デバイス800を模式的に示す断面図である。
6). Next, an electronic device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 25 is a cross-sectional view schematically showing the electronic device 800 according to this embodiment.

電子デバイス800は、図25に示すように、本発明に係る振動片と、電子素子70と、を含む。より具体的には、電子デバイス800は、本発明に係る振動子を含む。以下では、本発明に係る振動子として、振動片10を備えた振動子600を用いた例について説明する。   As shown in FIG. 25, the electronic device 800 includes the resonator element according to the invention and the electronic element 70. More specifically, the electronic device 800 includes a vibrator according to the present invention. Hereinafter, an example in which the vibrator 600 including the resonator element 10 is used as the vibrator according to the invention will be described.

電子素子70は、パッケージ55に収容されている。より具体的には、電子素子70は、パッケージベース40に設けられた凹部48内に配置されている。電子素子70としては、例えば、振動片10を駆動する発振回路を備えたICチップを用いる。さらに、ICチップは、振動片10の温度変化に伴う周波数変動を補正する温度補償回路を備えていてもよい。電子素子70として発振回路を備えたICチップを用いる場合、電子デバイス800は、発振器として機能することができる。なお、電子素子70は、上記のようなICチップに限定されず、例えば、サーミスター、コンデンサー、リアクタンス素子であってもよい。   The electronic element 70 is accommodated in the package 55. More specifically, the electronic element 70 is disposed in a recess 48 provided in the package base 40. As the electronic element 70, for example, an IC chip including an oscillation circuit that drives the resonator element 10 is used. Further, the IC chip may include a temperature compensation circuit that corrects a frequency variation accompanying a temperature change of the resonator element 10. In the case where an IC chip including an oscillation circuit is used as the electronic element 70, the electronic device 800 can function as an oscillator. The electronic element 70 is not limited to the IC chip as described above, and may be, for example, a thermistor, a capacitor, or a reactance element.

電子素子70は、バンプ72を介して、パッケージベース40の第1面40aに設けられた第3端子46と電気的に接続されている。第3端子46は、例えば、図示しない配線によって、第1端子42と接続されている。これにより、電子素子70と励振電極20とを電気的に接続することができる。   The electronic element 70 is electrically connected to the third terminal 46 provided on the first surface 40 a of the package base 40 via the bump 72. The third terminal 46 is connected to the first terminal 42 by, for example, a wiring (not shown). Thereby, the electronic element 70 and the excitation electrode 20 can be electrically connected.

バンプ72としては、例えば、金、ニッケルなど金属バンプを用いる。第3端子46としては、例えば、タングステンなどのメタライス層に、ニッケル、金などの皮膜をめっきなどの方法により積層した金属膜を用いる。   As the bump 72, for example, metal bumps such as gold and nickel are used. As the third terminal 46, for example, a metal film obtained by laminating a film of nickel, gold or the like on a metallized layer of tungsten or the like by a method such as plating is used.

なお、図示はしないが、電子素子70は、バンプ72の変わりに、ワイヤーによって、第3端子46と電気的に接続されていてもよい。   Although not shown, the electronic element 70 may be electrically connected to the third terminal 46 by a wire instead of the bump 72.

電子デバイス800によれば、屈曲振動を抑圧しつつ、製造工程を簡略化することができる振動素子100(振動片10)を有することができる。   According to the electronic device 800, it is possible to have the vibration element 100 (the vibration piece 10) that can simplify the manufacturing process while suppressing the bending vibration.

7. 電子デバイスの変形例
次に、本実施形態の変形例に係る電子デバイスについて、図面を参照しながら説明する。図26は、本実施形態の変形例に係る電子デバイス900を模式的に示す断面図である。以下、電子デバイス900において、電子デバイス800の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
7). Next, an electronic device according to a modification of the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 26 is a cross-sectional view schematically showing an electronic device 900 according to a modification of the present embodiment. Hereinafter, in the electronic device 900, members having the same functions as those of the components of the electronic device 800 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

電子デバイス800では、図25に示すように、電子素子70は、パッケージベース40の第1面40a側に設けられ、パッケージベース40に設けられた凹部48内に配置されていた。これに対し、電子デバイス900では、図26に示すように、パッケージベース40の第2面40bが底面となる凹部49内に設けられている。電子デバイス900では、パッケージベース40は、略H型の形状を有することができる。   In the electronic device 800, as shown in FIG. 25, the electronic element 70 is provided on the first surface 40 a side of the package base 40 and is disposed in the recess 48 provided in the package base 40. On the other hand, in the electronic device 900, as shown in FIG. 26, the second surface 40b of the package base 40 is provided in the recess 49 serving as a bottom surface. In the electronic device 900, the package base 40 may have a substantially H shape.

電子素子70は、接着剤(図示せず)によって、第2面40bに接合されていてもよい。電子素子70は、ワイヤー74を介して、第2面40bに設けられた第3端子46と電気的に接続されている。ワイヤー74の材質は、例えば、金である。   The electronic element 70 may be bonded to the second surface 40b with an adhesive (not shown). The electronic element 70 is electrically connected to the third terminal 46 provided on the second surface 40 b via the wire 74. The material of the wire 74 is, for example, gold.

なお、図示はしないが、電子素子70は、ワイヤー74の変わりに、バンプによって、第3端子46と電気的に接続されていてもよい。   Although not shown, the electronic element 70 may be electrically connected to the third terminal 46 by a bump instead of the wire 74.

電子デバイス900によれば、振動素子100と電子素子70とを分離し、振動素子100を単独で気密封止しているために、良好な周波数エージング特性を有することができる。   According to the electronic device 900, since the vibration element 100 and the electronic element 70 are separated and the vibration element 100 is hermetically sealed alone, it is possible to have good frequency aging characteristics.

8. 電子機器
次に、本実施形態に係る電子機器について、図面を参照しながら説明する。図27は、本実施形態に係る電子機器として、形態電話(スマートフォン)を模式的に示す平面図である。
8). Next, an electronic device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 27 is a plan view schematically showing a form phone (smart phone) as an electronic apparatus according to the present embodiment.

スマートフォン1000は、本発明に係る振動片を含む。より具体的には、スマートフォン1000は、本発明に係る電子デバイスを含む。以下では、図27に示すように、本発明に係る電子デバイスとして、振動片10を備えた電子デバイス800を用いた例について説明する。なお、便宜上、図27では、電子デバイス800を簡略化して図示している。   Smartphone 1000 includes the resonator element according to the invention. More specifically, the smartphone 1000 includes the electronic device according to the present invention. Hereinafter, as shown in FIG. 27, an example in which an electronic device 800 including the resonator element 10 is used as an electronic device according to the present invention will be described. For convenience, FIG. 27 illustrates the electronic device 800 in a simplified manner.

スマートフォン1000は、電子デバイス800を、例えば、基準クロック発振源などのタイミングデバイスとして用いる。スマートフォン1000は、さらに、表示部(液晶ディスプレイや有機ELディスプレイ等)1001、操作部1002、および音出力部1003(マイクロフォン等)を有することができる。スマートフォン1000は、表示部1001に対する接触検出機構を設けることで表示部1001を操作部として兼用してもよい。   The smartphone 1000 uses the electronic device 800 as a timing device such as a reference clock oscillation source, for example. The smartphone 1000 can further include a display unit (such as a liquid crystal display or an organic EL display) 1001, an operation unit 1002, and a sound output unit 1003 (such as a microphone). The smartphone 1000 may also use the display unit 1001 as an operation unit by providing a contact detection mechanism for the display unit 1001.

スマートフォン1000によれば、屈曲振動を抑圧しつつ、製造工程を簡略化することができる振動素子100(振動片10)を有することができる。   According to the smartphone 1000, it is possible to have the vibration element 100 (the vibration piece 10) that can simplify the manufacturing process while suppressing bending vibration.

なお、スマートフォン(形態電話)1000に代表される電子機器は、上述したように、振動片10を駆動する発振回路と、振動片10の温度変化に伴う周波数変動を補正する温度補償回路と、を備えていることが好ましい。   Note that, as described above, an electronic device typified by the smartphone (morphological phone) 1000 includes an oscillation circuit that drives the vibration piece 10 and a temperature compensation circuit that corrects a frequency variation caused by a temperature change of the vibration piece 10. It is preferable to provide.

これによれば、スマートフォン1000に代表される電子機器は、振動片10を駆動する発振回路と共に、振動片10の温度変化に伴う周波数変動を補正する温度補償回路を備えていることから、発振回路が発振する共振周波数を温度補償することができ、温度特性に優れた電子機器を提供することができる。   According to this, since the electronic device represented by the smartphone 1000 includes the oscillation circuit that drives the resonator element 10 and the temperature compensation circuit that corrects the frequency variation accompanying the temperature change of the resonator element 10, the oscillation circuit Therefore, it is possible to provide temperature compensation for the resonance frequency at which oscillation occurs and to provide an electronic device having excellent temperature characteristics.

本発明に係る振動片を備えた電子機器は、上記スマートフォンに限らず、電子ブック、パーソナルコンピューター、テレビ、デジタルスチールカメラ、ビデオカメラ、ビデオレコーダー、ナビゲーション装置、ベージャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器などのタイミングデバイスとして好適にも用いることができる。   The electronic device provided with the resonator element according to the invention is not limited to the above smartphone, but an electronic book, a personal computer, a television, a digital still camera, a video camera, a video recorder, a navigation device, a pager, an electronic notebook, a calculator, a word processor, a work It can be suitably used as a timing device such as a station, a videophone, a POS terminal, or a device equipped with a touch panel.

上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。   The above-described embodiments and modifications are merely examples, and the present invention is not limited to these. For example, it is possible to appropriately combine each embodiment and each modification.

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。   The present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same objects and effects). In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. Further, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.

1…ATカット水晶基板、2…基板、4…耐蝕膜、6…レジスト膜、10…振動片、12…基板、12a…振動部、12b…外縁部、13a…第1主面、13b…第2主面、14…第1凸部、14a…第1部分、14b…第2部分、16…第2凸部、16a…第3部分、20…第1励振電極、22…第2励振電極、24…接続電極、26…マウント電極、30…接着剤、40…パッケージベース、40a…第1面、40b…第2面、42…第1端子、44…第2端子、46…第3端子、48…凹部、49…凹部、50…リッド、52…つば部、54…空間、55…パッケージ、60…接合部材、70…電子素子、72…バンプ、74…ワイヤー、100…振動素子、101,102,103…振動片、200,300,400,500…振動素子、600,700…振動子、610…突起部、800,900…電子デバイス、1000…スマートフォン、1001…表示部、1002…操作部、1003…音出力部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... AT cut quartz substrate, 2 ... Substrate, 4 ... Corrosion-resistant film, 6 ... Resist film, 10 ... Vibrating piece, 12 ... Substrate, 12a ... Vibrating part, 12b ... Outer edge part, 13a ... 1st main surface, 13b ... 1st 2 principal surface, 14 ... 1st convex part, 14a ... 1st part, 14b ... 2nd part, 16 ... 2nd convex part, 16a ... 3rd part, 20 ... 1st excitation electrode, 22 ... 2nd excitation electrode, 24 ... Connection electrode, 26 ... Mount electrode, 30 ... Adhesive, 40 ... Package base, 40a ... First surface, 40b ... Second surface, 42 ... First terminal, 44 ... Second terminal, 46 ... Third terminal, 48 ... concave portion, 49 ... concave portion, 50 ... lid, 52 ... brim portion, 54 ... space, 55 ... package, 60 ... joining member, 70 ... electronic element, 72 ... bump, 74 ... wire, 100 ... vibration element, 101, 102,103 ... vibrating piece, 200,300,400,500 ... vibration Child, 600, 700 ... transducer, 610 ... protrusions, 800, 900 ... electronic device, 1000 ... smartphone, 1001 ... display unit, 1002 ... operation unit, 1003 ... sound output unit

Claims (10)

厚みすべり振動が励振する振動部、および前記振動部の外縁に沿って配置されている外縁部を有している基板を含み、
前記振動部は、
前記外縁部の一方の主面よりも突出している第1凸部と、
前記外縁部の一方の主面に対して裏面側の他方の主面よりも突出している第2凸部と、
を有し、
前記第1凸部は、n+1段(nは1以上の整数)の段差を含み、
前記第2凸部は、n段の段差を含む、振動片。
Including a vibration part that excites thickness shear vibration, and a substrate having an outer edge part disposed along an outer edge of the vibration part,
The vibrating part is
A first protrusion protruding from one main surface of the outer edge;
A second convex portion protruding from the other main surface on the back side with respect to one main surface of the outer edge portion;
Have
The first protrusion includes n + 1 steps (n is an integer of 1 or more),
The second convex part is a resonator element including n steps.
請求項1において、
前記第1凸部のn段目の前記厚みすべり振動の振動する方向に沿った幅、および前記第1凸部のn+1段目の前記厚みすべり振動の振動する方向に沿った幅は、前記第2凸部のn段目の前記厚みすべり振動の振動する方向に沿った幅よりも大きい、振動片。
In claim 1,
The width along the vibration direction of the thickness shear vibration of the nth stage of the first convex part and the width along the direction of vibration of the thickness shear vibration of the n + 1 stage of the first convex part are A resonator element that is larger than a width along a direction in which the thickness shear vibration of the nth stage of the two convex portions vibrates.
請求項2において、
前記第1凸部のn段目の幅M1、前記第1凸部のn+1段目の幅M2、前記第2凸部のn段目の幅M3は、
M1−M2=M2−M3=mλ×k
(mは1以上の整数、λは屈曲振動の波長、0.8<k<1.2)
の関係を満たす、振動片。
In claim 2,
The nth width M1 of the first protrusion, the (n + 1) th width M2 of the first protrusion, and the nth width M3 of the second protrusion are:
M1-M2 = M2-M3 = mλ × k
(M is an integer of 1 or more, λ is the wavelength of bending vibration, 0.8 <k <1.2)
Vibrating piece that satisfies the relationship.
請求項2または3において、
前記振動部の形状は、平面視において、矩形である、振動片。
In claim 2 or 3,
The shape of the vibrating part is a vibrating piece that is rectangular in plan view.
厚みすべりで振動する基板を用意する工程と、
前記基板の一方の主面に第1マスクを配置し、
前記基板の一方の主面に対して裏面側の他方の主面に第2マスクを配置し、
前記基板の前記第1マスクから露出しているところをエッチングして、前記一方の主面に凸部を含む第1メサ基板を形成する工程と、
前記第1メサ基板を形成する工程の後、前記凸部の主面にマスクを配置し、
前記他方の主面に、前記凸部の主面に配置したマスクの面積よりも小さく、該マスクと、平面視において、重なるように他のマスクを配置し、
前記第1メサ基板の前記マスクおよび前記他のマスクから露出しているところをエッチングして、
振動部、および前記振動部の外縁に沿って配置されている外縁部を有している基板を含み、前記振動部が、前記外縁部の一方の主面よりも突出している第1凸部と、前記外縁部の一方の主面に対して裏面側の他方の主面よりも突出している第2凸部と、を有し、前記第1凸部は、n+1段(nは1以上の整数)の段差を含み、前記第2凸部は、n段の段差を含むメサ型基板を形成する工程と、
を含む振動片の製造方法。
Preparing a substrate that vibrates due to a thickness slip;
A first mask is disposed on one main surface of the substrate;
A second mask is disposed on the other main surface on the back surface side with respect to one main surface of the substrate;
Etching a portion of the substrate exposed from the first mask to form a first mesa substrate including a convex portion on the one main surface;
After the step of forming the first mesa substrate, a mask is disposed on the main surface of the convex portion,
The other main surface is smaller than the area of the mask disposed on the main surface of the convex portion, and another mask is disposed so as to overlap with the mask in plan view,
Etching the first mesa substrate exposed from the mask and the other mask,
A first convex portion including a vibrating portion and a substrate having an outer edge portion disposed along an outer edge of the vibrating portion, wherein the vibrating portion protrudes from one main surface of the outer edge portion; , And a second convex portion protruding from the other main surface on the back surface side with respect to one main surface of the outer edge portion, and the first convex portion has n + 1 steps (n is an integer of 1 or more) And a step of forming a mesa substrate including the n-th level difference,
A method of manufacturing a resonator element including:
請求項5において、
前記メサ型基板を形成する工程を複数回行う、振動片の製造方法。
In claim 5,
A method for manufacturing a resonator element, wherein the step of forming the mesa substrate is performed a plurality of times.
請求項1ないし4のいずれか1項に記載の振動片と、
前記第1凸部の表面と前記一方の主面の前記外縁部の一部の表面とを覆う第1励振電極と、
前記第2凸部の表面と前記他方の主面の前記外縁部の一部の表面とを覆う第2励振電極と、
を含む、振動素子。
A vibrating piece according to any one of claims 1 to 4,
A first excitation electrode that covers a surface of the first convex portion and a surface of a portion of the outer edge portion of the one main surface;
A second excitation electrode covering a surface of the second convex portion and a part of the outer edge portion of the other main surface;
Including a vibrating element.
請求項1ないし4いずれか1項に記載の振動片と、
前記振動片を収容するパッケージと、
を含む、振動子。
The resonator element according to any one of claims 1 to 4,
A package for housing the resonator element;
Including a vibrator.
請求項1ないし4いずれか1項に記載の振動片と、
電子素子と、
を含む、電子デバイス。
The resonator element according to any one of claims 1 to 4,
An electronic element;
Including electronic devices.
請求項1ないし4いずれか1項に記載の振動片を含む、電子機器。   An electronic device comprising the resonator element according to claim 1.
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