JP2017017434A - 厚みすべり水晶素子 - Google Patents

Abstract

【課題】、平板部と平板部の下面に設けられている柱部とを備えている水晶片において、平板部のみの部分と平板部および柱部の部分との境界における屈曲振動の反射における影響を抑え、電気的特性が悪化することを低減させることができる厚みすべり水晶素子を提供する。【解決手段】略直方体形状の平板部１１１と、平板部１１１の下面の所定の一辺に沿って設けられている略直方体形状の第一柱部１１２ａと、からなる水晶片１１０と、平板部１１１の上下面に設けられている励振電極部１２１と、第一柱部１１２ａの下面に設けられている引出部１２２と、励振電極部１２１と引出部１２２とを電気的に接続している配線部１２３と、を備え、水晶片１１０の下面を平面視して、所定の一辺と対向する平板部１１１の所定の他の一辺と、所定の他の一辺を向く第一柱部１１２ａの辺と、の距離が、平板部１１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっていることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、移動通信機器等に用いられる水晶デバイスに実装されている水晶素子であって、特に、主振動が厚みすべり振動である水晶素子に関する。

高い周波数帯の水晶デバイスで用いられる厚みすべり水晶素子には、例えば、略直方体形状の平板部と、平板部の下面の所定の一辺の縁部に沿って設けられている柱部とからなり、この平板部と柱部とが一体となるように形成されている水晶片が用いられる。このような水晶片を用いた水晶素子では、一対の励振電極が、平板部の上面および平板部の下面に互いに対向するように設けられており、一対の引出部が、柱部の下面、具体的には、平板部に接する柱部の面と反対側を向く柱部の面に、二つ並んで設けられている。また、厚みすべり水晶素子には、一端が励振電極部に接続され、他端が引出部に接続されている配線部が設けられている。

このような厚みすべり水晶素子は、一対の励振電極部に電圧が印加されると、一対の励振電極部に挟まれている平板部の一部が、逆圧電効果および圧電効果により、所定の周波数で厚みすべり振動を開始する（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−１４４５７８号公報

従来の厚みすべり水晶素子では、励振電極部に電圧を印加されると、励振電極部に挟まれている平板部の一部が、主振動の厚みすべり振動だけでなく、副次的な振動である屈曲振動も同時に生じてしまう。従来の水晶素子では、平板部の下面に柱部を設けた水晶片を用いているので、平板部の所定の一辺に垂直な向きで水晶片を断面視したとき、柱部および平板部の部分では上下方向の厚みが厚くなっている。このため、従来の水晶素子では、平板部で生じた屈曲振動が、平板部のみの部分と平板部および柱部の部分との境界において、反射のされ方が不安定なため、結果、周波数安定度の悪化や等価直列抵抗値の増大といった電気的特性が悪化してしまう虞がある。

本発明では、平板部と平板部の下面に設けられている柱部とを備えている水晶片において平板部のみの部分と平板部および柱部の部分との境界における屈曲振動の反射における影響を抑え、電気的特性が悪化することを低減させることができる厚みすべり水晶素子を提供することを目的とする。

前述した課題を解決するために、本発明に係る厚みすべり水晶素子は、略直方体形状の平板部と、平板部の下面の所定の一辺に沿って設けられている略直方体形状の第一柱部と、からなる水晶片と、平板部の上下面に設けられている励振電極部と、第一柱部の下面に設けられている引出部と、励振電極部と引出部とを電気的に接続している配線部と、を備え、水晶片の下面を平面視して、所定の一辺と対向する平板部の所定の他の一辺と、所定の他の一辺を向く第一柱部の辺と、の距離が、平板部で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっていることを特徴とする。

本発明に係る厚みすべり水晶素子は、略直方体形状の平板部と、平板部の下面の所定の一辺に沿って設けられている略直方体形状の第一柱部と、からなる水晶片と、平板部の上下面に設けられている励振電極部と、第一柱部の下面に設けられている引出部と、励振電極部と引出部とを電気的に接続している配線部と、を備え、水晶片の下面を平面視して、所定の一辺と対向する平板部の所定の他の一辺と、所定の他の一辺を向く第一柱部の辺と、の距離が、平板部で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。従って、本発明に係る水晶素子は、水晶片を断面視したとき、平板部のみの部分と平板部および柱部の部分との境界部分に、屈曲振動の節となる部分が位置することとなる。このため、本発明に係る厚みすべり水晶素子は、平板部のみの部分と平板部および柱部の部分との境界部分において、常に一定な状態で反射させることが可能となり、結果、周波数安定度の悪化や等価直列抵抗値の増大といった電気的特性が悪化することを低減させることが可能となる。

第一実施形態に係る厚みすべり水晶素子の斜視図である。 （ａ）は、第一実施形態に係る厚みすべり水晶素子の上面を見た平面図であり、（ｂ）は、第一実施形態に係る厚みすべり水晶素子の下面を見た平面図である。 第一実施形態に係る厚みすべり水晶素子の水晶片の下面を見た平面図である。 第一実施形態の変形例に係る厚みすべり水晶素子の斜視図である。 （ａ）は、第一実施形態の変形例に係る厚みすべり水晶素子の上面を見た平面図であり、（ｂ）は、第一実施形態の変形例に係る厚みすべり水晶素子の下面を見た平面図である。 第一実施形態の変形例に係る厚みすべり水晶素子の水晶片の下面を見た平面図である。 第二実施形態に係る厚みすべり水晶素子の斜視図である。 （ａ）は、第二実施形態に係る厚みすべり水晶素子の上面を見た平面図であり、（ｂ）は、第二実施形態に係る厚みすべり水晶素子の下面を見た平面図である。 第二実施形態に係る厚みすべり水晶素子の水晶片の下面を見た平面図である。

（第一実施形態）
第一実施形態に係る厚みすべり水晶素子は、安定した機械振動を得ることができ、電子機器等の基準信号を発信するためのものである。第一実施形態に係る厚みすべり水晶素子１００（以下、「厚みすべり」を省略して「水晶素子１００」ということがある。）は、図１〜図３に示したように、平板部１１１および第一柱部１１２ａからなる水晶片１１０と、励振電極部１２１、引出部１２２および配線部１２３からなる金属パターン１２０と、から主に構成されている。

水晶片１１０は、図１〜図３に示したように、略直方体形状の平板部１１１と、平板部１１１の一方の主面の所定の一辺の縁部に沿って設けられている第一柱部１１２ａと、から構成されており、平板部１１１と第一柱部１１２ａとが一体的に形成されている。

ここで、図面に合わせて、平板部１１１の互いに対向している二面であって、面積の広い面を、平板部１１１の主面とし、平板部１１１の主面のうち第一柱部１１２ａが設けられている平板部１１１の一方の主面を、平板部１１１の下面とする。また、平板部１１１の下面と反対側を向く平板部１１１の面を、平板部１１１の上面とする。また、平板部１１１の上面を、水晶片１１０の上面とする。

平板部１１１は、安定した機械振動をする圧電材料が用いられ、例えば、互いに直交しているＸ軸とＹ軸とＺ軸とからなる結晶軸を有している水晶部材が用いられている。平板部１１１は、図１〜図３に示したように、略直方体形状となっている。このとき、平板部１１１の主面は、Ｘ軸とＺ軸とに平行となっている面を、Ｘ軸を中心に、Ｘ軸の負の方向を見て反時計回りに回転させた面と平行となっている。例えば、平板部１１１の主面は、Ｘ軸とＺ軸とに平行となっている面を、Ｘ軸を中心に、Ｘ軸の負の方向を見て反時計回りに約３７°回転させた面と平行となっている。また、平板部１１１の両主面には、図１および図２に示したように、一対の励振電極部１２１が設けられている。

第一柱部１１２ａは、図１〜図３に示したように、略直方体形状となっており、平板部１１１の下面の所定の一辺に沿って設けられている。また、第一柱部１１２ａは、平板部１１１と一体的に形成されている。また、第一柱部１１２ａの下面、具体的には、平板部１１１と接している第一柱部１１２ａの面と反対側を向く第一柱部１１２ａの面、に一対の引出部１２２が設けられており、第一実施形態に係る水晶素子１００を水晶デバイスとして用いる場合、導電性接着剤（図示せず）によって基板部（図示せず）上に第一実施形態に係る水晶素子１００を実装するために用いられる。

このように、水晶片１１０は、略直方体形状の平板部１１１の下面の所定の一辺に沿って、第一柱部１１２ａが設けられた構成となっている。従って、平板部１１１の所定の一辺に垂直な向きで水晶片１１０を断面視すると、平板部１１１と第一柱部１１２ａとが片持ち梁に似た構造となっているといえる。また、水晶片１１０は、平板部１１０の両主面に設けられている一対の励振電極部１２１に電圧が印加されると、一対の励振電極部１２１に挟まれている平板部１１１の一部が、逆圧電効果および圧電効果により振動を開始する構成となっている。このとき、平板部１１１は、厚みすべり振動を主振動として、その他に屈曲振動も同時に生じている状態となっている。

ここで、図３に示したように、水晶片１１０の下面を平面視したとき、第一柱部１１２ａが沿って設けられている平板部１１１の所定の一辺を第一の辺Ｈ１１とし、平板部１１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ１１）と対向する平板部１１１の所定の他の一辺を第二の辺Ｈ１２とする。また、平板部１１１の所定の他の一辺（第二の辺Ｈ１２）を向く第一柱部１１２ａの辺を第三の辺Ｈ１３とする。

水晶片１１０は、水晶片１１０（または、水晶素子１００）の下面を平面視して、第一柱部１１２ａが沿って設けられている平板部１１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ１１）と対向する平板部１１１の所定の他の一辺（第二の辺Ｈ１２）と、平板部１１１の所定の他の一辺を向く第一柱部１１２ａの辺（第三の辺Ｈ１３）との距離が、一対の励振電極部１２１に電圧を印加したときに平板部１１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。

このように、第二の辺Ｈ１２と第三の辺Ｈ１３との距離を、一対の励振電極部１２１に電圧を印加したときに、平板部１１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となるようにすることで、平板部１１１の所定の一辺に垂直な向き（Ｘ軸に平行な向き）で水晶片１１０を断面視したとき、第一柱部１１２ａが設けられていない平板部１１１の両端部に、屈曲振動の節が位置するようにすることができる。従って、第一柱部１１２ａが設けられていない平板部１１１の両端部では、屈曲振動による変位を低減させることが可能となる。この結果、第一柱部１１２ａにおける屈曲振動の反射によるへの影響を抑制する状態にすることができ、屈曲振動が主振動である厚みすべり振動へ与える影響も常に一定な状態にすることが可能となり、第一実施形態に係る水晶素子１００の周波数が不安定となる周波数安定度の悪化や、第一実施形態に係る水晶素子１００の等価直列抵抗値が大きくなるといった電気的特性の悪化を低減させることができる。

また、水晶片１１０は、第二の辺Ｈ１２と第三の辺Ｈ１３との距離を、一対の励振電極部１２１に電圧を印加したときに、平板部１１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となるようにすることで、平板部１１１の所定の一辺に垂直な向き（Ｘ軸に平行な向き）で水晶片１１０を断面視したとき、第一柱部１１２ａが設けられていない平板部１１１の両端部に、屈曲振動の節が位置するようにすることができる。従って、第一柱部１１２ａが設けられていない平板部１１１の両端部では、屈曲振動による変位を低減させることが可能となり、屈曲振動により変位することで生じる、平板部１１１と第一柱部１１２ａとの境界部分への応力を低減させることができる。このため、屈曲振動による変位が原因で生じる、水晶素子１００の破損を低減させることが可能となる。

また、水晶片１１０は、第一柱部１１２ａが沿って設けられている平板部１１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ１１）に平行な第一柱部１１２ａの二辺間の距離が、平板部１１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。従って、図３に示したように、第一実施形態に係る水晶素子１００の水晶片１１０の下面を平面視すると、第一柱部１１２ａが沿って設けられている平板部１１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ１１）と、平板部１１１の所定の一辺と対向する平板部１１１の所定の他の一辺（第二の辺Ｈ１２）を向く第一柱部１１２ａの辺との距離が、平板部１１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっているといえる。また、別の観点では、平板部１１１の所定の一辺に垂直な向き（Ｘ軸に平行な向き）での平板部１１１の両端部の距離が、平板部１１１で生じる屈曲振動の波か数の整数倍となっているといえる。

このようにすることで、一対の励振電極部１２１に電圧を印加したときに、平板部１１１の所定の一辺に垂直な向き（Ｘ軸に平行な向き）で水晶片１１０を断面視したとき、平板部１１１の両端部に平板部１１１で生じる屈曲振動の節が位置するようにすることができる。従って、第一柱部１１２ａが設けられている平板部１１１の所定の一辺側まで屈曲振動をしたとしても、平板部１１１の所定の一辺を含む平板部１１１の側面での屈曲振動の反射を抑制することが可能となる。この結果、第一柱部１１２ａにおける屈曲振動の反射による影響を抑制する状態にすることができ、屈曲振動が主振動である厚みすべり振動へ与える影響も常に一定な状態にすることが可能となり、第一実施形態に係る水晶素子１００の周波数が不安定となる周波数安定度の悪化や、第一実施形態に係る水晶素子１００の等価直列抵抗値が大きくなるといった電気的特性の悪化を、低減させることができる。

また、第一実施形態に係る水晶素子１００の水晶片１１０は、図２および図３に示したように、平板部１１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ１１）が、この第一の辺Ｈ１１と平行な第一柱部１１２ａの辺と同じ長さとなっている。このようにすることで、水晶片１１０（または水晶素子１００）が外部から平板部１１１の主面に対して垂直な向きで力が加わった場合に、平板部１１１の所定の一辺と平行な向きでの水晶片１１０を断面視して、平板部１１１が変位する量を、より低減させることができ、平板部１１１が変位することにより周波数安定度の悪化や、電気的特定の悪化をより低減させることが可能となる。

ここで、このような水晶片１１０を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて形成する形成方法について説明する。まず、両主面が平板部１１１の両主面と同じカットアングルとなっている水晶ウエハを用意する。次に、この水晶ウエハの両主面に、金属膜、具体的には、クロム層を下地と金層からなる金属膜を形成し、金属膜上に、感光性レジストを塗布し、所定のパターンに露光し、現像させる。このとき、水晶ウエハの上面を平面視すると、平板部１１１となる部分には感光性レジストが残留しており、水晶ウエハの下面を平面視すると、第一柱部１１２ａとなる部分には感光性レジストが残留している。その後、露出している金属膜を剥離させ、水晶ウエハの一部を露出した状態にさせ、所定のエッチング溶液に浸漬させ、水晶ウエハを所定のパターンでエッチングする。最後に、水晶ウエハの主面上に残留している、感光性レジストおよび金属膜を剥離させる。このようにして、水晶片１１０の一部が連結されている水晶ウエハを形成する。このような水晶ウエハは、そのまま水晶片１１０となる部分を個片化して用いてもよいし、励振電極部１２１、引出部１２２および配線部１２３からなる金属パターン１２０を水晶ウエハの状態で形成してもよい。

また、水晶片１１０には、図１および図２に示したように、励振電極部１２１、引出部１２２および配線部１２３からなる金属パターン１２０が形成されている。金属パターン１２０は、水晶片１１０に電圧を印加させ、平板部１１１の一部を振動させるためのものである。

励振電極部１２１は、一対となっており、平板部１１１の両主面に互いが対向するように設けられており、励振電極部１２１に挟まれている平板部１１１の一部を所定の周波数で振動させるためのものである。また、励振電極部１２１は、例えば、図１および図２に示したように、水晶素子１００を平面視して、円形形状または楕円形状となっている。

引出部１２２は、一対となっており、水晶片１１０の外部から励振電極部１２１へ電圧を印加するためのものであり、また、水晶素子１００を水晶デバイスとして用いる場合に、水晶素子１００を基板部（図示せず）の上面に実装するためのものである。また、引出部１２２は、例えば、第一柱部１１２ａの下面、具体的には、平板部１１１と第一柱部１１２ａとが接している面と反対側を向く第一柱部１１２ａの面に設けられている。このとき、図２に示したように、一対の引出部１２２は、平板部１１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ１１）に沿って二つ並んで設けられている。

配線部１２３は、励振電極部１２１と引出部１２２とを電気的に接続するためのものであり、水晶片１１０の表面に沿って設けられている。

ここで、第一実施形態に係る水晶素子１００の動作について説明する。水晶素子１００は、水晶片１１０の第一柱部１１２ａに設けられている一対の引出部１２２に電圧が印加されると、配線部１２３を介して、水晶片１１０の平板部１１１に設けられている一対の励振電極部１２１に電圧が印加される構成となっている。一対の励振電極部１２１に電圧が印加されると、一対の励振電極部１２１には、異なる電荷が蓄積され、逆圧電効果により、一対の励振電極部１２１に挟まれている平板部１１１の一部に歪みが生じ、変形する。その結果、平板部１１１は、元の姿に戻ろうとするため、圧電効果により一対の励振電極部１２１に最初に蓄積された電荷と反対の電荷が蓄積される。つまり、一対の励振電極部１２１に電圧が印加されると、圧電効果および逆圧電効果により、一対の励振電極部１２１に挟まれている平板部１１１の一部が振動することとなる。従って、一対の励振電極部１２１に交流電圧を印加すると、一対の励振電極部１２１に異なる電荷が交互に蓄積され交互に変形することとなり、一対の励振電極部１２１に挟まれている平板部１１１の一部を振動させることができる。このとき、一対の励振電極部１２１に挟まれている平板部１１１の一部は、厚みすべり振動を主振動として振動するが、同時に、屈曲振動も生じている。厚みすべり振動は、Ｘ軸に平行な向きのすべりが主力変位であるが、屈曲振動も振動変位がＸ軸に平行な向きとなっている。このため、屈曲振動と厚みすべり振動は、結合しやすく、厚みすべり振動と屈曲振動とが結合すると、水晶素子１００の周波数が変化する場合や等価直列抵抗値が変化する場合がある。

次に、第一実施形態に係る水晶素子１００の寸法について説明する。水晶素子１００は、平面視して、短辺（平板部１１１の下面の所定の一辺に平行な辺）の長さが、０．６〜２．８ｍｍとなっており、長辺（平板部１１１の下面の所定の一辺に垂直な辺）の長さが、０．８〜４．０となっている。従って、平板部１１１は、平面視して、短辺（平板部１１１の下面の所定の一辺に平行な辺）の長さが、０．６〜２．８ｍｍとなっており、長辺（平板部１１１の下面の所定の一辺に垂直な辺）の長さが、０．８〜４．０ｍｍとなっている。平板部１１１は、上下方向の厚みが、５〜と８３μｍなっている。また、第一柱部１１２ａは、水晶片１１０の下面を平面視して、平板部１１１の下面の所定の一辺に平行な辺の長さが、０．６〜２．８ｍｍとなっており、平板部１１１の下面の所定の一辺に垂直な辺の長さが、０．１３〜１．５となっている。第一柱部１１２ａは、上下方向の厚みが、３０〜１００μｍとなっている。

以上のように、第一実施形態に係る水晶素子１００は、略直方体形状の平板部１１１と、平板部１１１の下面の所定の一辺に沿って設けられている略直方体形状の第一柱部１１２ａと、からなる水晶片１１０と、平板部１１１の上下面に設けられている励振電極部１２１と、第一柱部１１２ａの下面に設けられている引出部１２２と、励振電極部１２１と引出部１２２とを電気的に接続している配線部１２３と、を備え、水晶片１１０の下面を平面視して、所定の一辺（第一の辺Ｈ１１）と対向する平板部１１１の所定の他の一辺（第二の辺Ｈ１２）と、所定の他の一辺（第二の辺Ｈ１２）を向く第一柱部１１２ａの辺（第三の辺Ｈ１３）との距離が、平板部１１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。このように、第一実施形態に係る水晶素子１００は、第二の辺Ｈ１２と第三の辺Ｈ１３との距離を、一対の励振電極部１２１に電圧を印加したときに、平板部１１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となるようにすることで、平板部１１１の所定の一辺に垂直な向き（Ｘ軸に平行な向き）で水晶片１１０を断面視したとき、第一柱部１１２ａが設けられていない平板部１１１の両端部に、屈曲振動の節が位置するようにすることができる。従って、第一実施形態に係る水晶素子１００は、第一柱部１１２ａが設けられていない平板部１１１の両端部では、屈曲振動による変位を低減させることが可能となる。この結果、第一実施形態に係る水晶素子１００は、第一柱部１１２ａにおける屈曲振動の反射による影響を抑制した状態にすることができ、主振動である厚みすべり振動へ屈曲振動が与える影響を抑えることが可能となり、第一実施形態に係る水晶素子１００の周波数が不安定となる周波数安定度の悪化や、第一実施形態に係る水晶素子１００の等価直列抵抗値が大きくなるといった電気的特性の悪化を、低減させることができる。

また、第一実施形態に係る水晶素子１００は、水晶片１１０の下面を平面視して、平板部１１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ１１）に平行な第一柱部１１２ａの二辺間の距離が、平板部１１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。このようにすることで、第一実施形態に係る水晶素子１００は、一対の励振電極部１２１に電圧を印加したときに、平板部１１１の所定の一辺に垂直な向き（Ｘ軸に平行な向き）で水晶片１１０を断面視したとき、平板部１１１の両端部に平板部１１１で生じる屈曲振動の節が位置するようにすることができる。従って、第一実施形態に係る水晶素子１００は、第一柱部１１２ａが設けられている平板部１１１の所定の一辺側まで屈曲振動をしたとしても、平板部１１１の所定の一辺を含む平板部１１１の側面での屈曲振動の反射を抑制することが可能となる。この結果、第一柱部１１２ａによる屈曲振動への影響を常に一定な状態にすることができ、屈曲振動が主振動である厚みすべり振動へ与える影響を抑制することが可能となり、第一実施形態に係る水晶素子１００の周波数が不安定となる周波数安定度の悪化や、第一実施形態に係る水晶素子１００の等価直列抵抗値が大きくなるといった電気的特性の悪化を、低減させることができる。

（変形例）
第一実施形態の変形例に係る厚みすべり水晶素子２００（以下、「厚みすべり」を省略して「水晶素子２００」ということがある。）は、図４〜図６に示したように、水晶片２１０の平板部２１１に貫通穴２１３が形成されている点で、第一実施形態と異なる。

第一実施形態の変形例に係る水晶素子２００は、図４および図５に示したように、平板部２１１および第一柱部２１２ａからなる水晶片２１０と、励振電極部２２１、引出部２２２および配線部２２３からなる金属パターン２２０と、から主に構成されている。

第一実施形態の変形例に係る水晶片２１０は、図４〜図６に示したように、略直方体形状の平板部２１１と、平板部２１１の一方の主面の所定の一辺の縁部に沿って設けられている第一柱部２１２ａと、から構成されており、平板部２１１と第一柱部２１２ａとが一体的に形成されている。

平板部２１１は、第一実施形態と同様となっており、安定した機械振動をする圧電材料が用いられ、例えば、互いに直交しているＸ軸とＹ軸とＺ軸とからなる結晶軸を有している水晶部材が用いられる。平板部２１１は、図４〜図６に示したように、略直方体形状となっている。平板部２１１の両主面は、例えば、Ｘ軸とＺ軸とに平行な面を、Ｘ軸を中心に、Ｘ軸の負の方向を見て反時計回りに約３７°回転させた面と平行となっている。また、平板部２１１の両主面には、図４および図５に示したように、両主面に一対の励振電極部２２１が設けられている。

第一柱部２１２ａは、図４〜図６に示したように、第一実施形態と同様に、略直方体形状となっており、平板部２１１の下面の所定の一辺（第一の辺Ｈ２１）に沿って設けられている。また、第一柱部２１２ａは、平板部２１１と一体的に形成されている。また、第一柱部２１２ａの下面、具体的には、平板部２１１と接している第一柱部２１２ａの面と反対側を向く第一柱部２１２ａの面に、一対の引出部２２２が設けられており、第一実施形態の変形例に係る水晶素子２００を水晶デバイスとして用いる場合、導電性接着剤（図示せず）によって基板部（図示せず）上に第一実施形態の変形例に係る水晶素子２００を実装するために用いられる。

貫通穴２１３は、水晶素子２００の下面を平面視して、第一柱部２１２ａと励振電極部２２１との間に形成されている。具体的には、貫通穴２１３は、図５および図６に示したように、水晶片２１０（または水晶素子２００）の下面を平面視して、第一柱部２１２ａに沿うように、平板部２１１に形成されている。このように、貫通穴２１３を、第一柱部２１２ａと励振電極部２２１との間に形成することで、一対の励振電極部２２１に電圧を印加したときに、振動変位の大きい平板部２１１の一部をより独立させた状態に近づけることができる。具体的には、振動変位の大きい平板部２１１の一部が、他と接している（連続している）部分をより少なくなるようにすることができる。この結果、第一柱部２１２ａによる振動阻害を低減させることができ、等価直列抵抗値が大きくなることを低減させることが可能となる。

ここで、振動変位の大きい平板部２１１の一部とは、一対の励振電極部２２１に挟まれている平板部２１１の一部、および、一対の励振電極部２２１に挟まれている平板部２１１の一部の周辺部を指しており、主振動である厚みすべり振動の振動変位の大きい部分のことを指している。

また、貫通穴２１３は、水晶片２１０の上面または下面を平面視して、その開口部が略矩形形状となっている。このとき、特に図面では図示しないが、貫通穴２１３の開口部の四隅は円弧形状となっている。このように、貫通穴２１３の開口部の四隅を円弧形状にし、貫通穴２１３の開口部に丸みをもたせることで、水晶素子２００の外部から応力が加わったとき、貫通穴２１３の開口部に向かう向きに加わる応力が、開口部の四隅に集中することを低減させることが可能となる。この結果、貫通穴２１３の開口部からクラック等の破損が生じることを低減させることができる。

ここで、図６に示したように、水晶片２１０の下面を平面視したとき、第一柱部２１２ａが沿って設けられている平板部２１１の所定の一辺を第一の辺Ｈ２１とし、平板部２１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ２１）と対向する平板部２１１の所定の他の一辺を第二の辺Ｈ２２とする。また、平板部２１１の所定の他の一辺（第二の辺Ｈ２２）を向く第一柱部２１２ａの辺を第三の辺Ｈ２３とする。また、貫通穴２１３の開口部の辺であって、平板部２１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ２１）に平行な辺のうち、第一柱部２１２ａ側を向く辺を第四の辺Ｈ２４ａとし、平板部２１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ２１）に平行な辺のうち、平板部２１１の所定の他の一辺（第二の辺Ｈ２２）側を向く辺を第五の辺Ｈ２４ｂとする。

また、振動変位の大きい平板部２１１の一部、具体的には、一対の励振電極部２２１に挟まれている平板部２１１の一部、および、一対の励振電極部２２１に挟まれている平板部２１１の一部の周辺部を、振動部（図示せず）とする。振動部は、図６では、第二の辺Ｈ２２と第五の辺Ｈ２５との間の平板部２１１の矩形形状の部分となる。

このように、水晶片２１０は、略直方体形状の平板部２１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ２１）に沿って、第一柱部２１２ａが設けられた構成となっている。従って、平板部２１１の所定の一辺に垂直な向きで水晶片２１０を断面視すると、平板部２１１と第一柱部２１２ａとが片持ち梁に似た構造となっているといえる。また、水晶片２１０は、平板部２１１の両主面に設けられている一対の励振電極部２２１に電圧が印加されると、一対の励振電極部２２１に挟まれている平板部２１１の一部が、逆圧電効果および圧電効果により振動を開始する構成となっている。このとき、平板部２１１は、厚みすべり振動を主振動として、その他に屈曲振動も同時に生じている状態となっている。

水晶片２１０は、水晶片２１０（または、水晶素子２００）の下面を平面視して、第一柱部２１２ａが沿って設けられている平板部２１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ２１）と対向する平板部２１１の所定の他の一辺（第二の辺Ｈ２２）と、平板部２１１の所定の他の一辺（第二の辺Ｈ２２）を向く第一柱部２１２ａの辺（第三の辺Ｈ２３）との距離が、一対の励振電極部２２１に電圧を印加したときに平板部２１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。

また、水晶片２１０は、水晶片２１０（または、水晶素子２００）の下面を平面視して、第一柱部２１２ａが沿って設けられている平板部２１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ２１）に平行な第一柱部２１２ａの二辺間の距離が、平板部２１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。従って、図６に示したように、第一実施形態の変形例に係る水晶素子２００の水晶片２１０の下面を平面視すると、第一柱部２１２ａが沿って設けられている平板部２１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ２１）と、平板部２１１の所定の一辺と対向する平板部２１１の所定の他の一辺（第二の辺Ｈ２２）を向く第一柱部２１２ａの辺（第三の辺Ｈ２３）の辺との距離が、平板部２１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっているといえる。また、別の観点では、平板部２１１の所定の一辺に垂直な向き（Ｘ軸に平行な向き）での平板部２１１の両端部の距離が、平板部２１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっているといえる。

このような構成は、第一実施形態に係る水晶素子１００の水晶片１１０と同様であるため、第一実施形態の変形例で係る水晶素子２００で用いる水晶片２１０は、第一実施形態に係る水晶素子１００と同様の効果を奏するといえる。

また、このような水晶片２１０は、水晶素子２００の下面を平面視して、第一柱部２１２ａと励振電極部２２１との間に、開口部が略矩形形状の貫通穴２１３が形成されている。従って、このような水晶片２１０を用いた水晶素子２００は、一対の励振電極部２２１に電圧が印加されたとき、振動変位の大きい平板部２１１の一部を、他と接している（連続している）部分をより少なくなるようにすることができ、第一柱部２１２ａによる主振動である厚みすべり振動へ影響を低減させることが可能となる。この結果、等価直列抵抗値が大きくなることを低減させることができる。

また、このような水晶片２１０は、図５および図６に示したように、水晶片２１０（または、水晶素子２００）の下面を平面視して、水晶片２１０に形成されている貫通穴２１３の開口部が略矩形形状となっており、第一柱部２１３ａが沿って設けられている平板部２１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ２１）と対向する平板部２１１の所定の他の一辺（第二の辺Ｈ２２）と、平板部２１１の所定の他の一辺（第二の辺Ｈ２２）側を向く貫通穴２１３の開口部の辺（第五の辺Ｈ２４ｂ）との距離が、平板部２１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。

このように第二の辺Ｈ２２と第五の辺Ｈ２４ｂとの距離を、平板部２１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍とすることで、所定の一辺に垂直な方向（Ｘ軸に平行な方向）で水晶片を断面視したとき、平板部２１１の所定の他の一辺（第二の辺Ｈ２２）と平板部２１１の所定の他の一辺（第二の辺Ｈ２２）側を向く貫通穴２１３の開口部の辺（第五の辺Ｈ２４ｂ）との間の平板部２１１の一部（振動部）の両端を、屈曲振動の節となる位置にすることができる。このため、振動部の両端部において、屈曲振動により変位する量を低減させることができ、第二の辺Ｈ２２を含む平板部２１１の側面での屈曲振動の反射を抑制しつつ、振動部に接している（連結している）部分による厚みすべり振動への影響を低減させることが可能となる。この結果、一対の励振電極部２２１に電圧を印加したとき、等価直列抵抗値が大きくなることを軽減しつつ、周波数を一定にすることが可能となる。

また、第一実施形態の変形例で用いる水晶片２１０は、水晶片２１０（または、水晶素子２００）の下面を平面視して、平板部２１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ２１）に平行な貫通穴２１３の二辺間の距離が、平板部２１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。言い換えると、水晶片２１０（または、水晶素子２００）の下面を平面視して、第一柱部２１２ａ側を向く貫通穴２１３の開口部の辺（第四の辺Ｈ２４ａ）と、平板部２１１の所定の他の一辺（第二の辺Ｈ２２）を向く貫通穴２１３の開口部の辺（第五の辺Ｈ２４ｂ）と距離が、平板部２１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。別の観点では、平板部２１１の所定の一辺に垂直な方向（Ｘ軸に平行な方向）の振動部の距離が、平板部２１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。

このように、水晶片２１０（または、水晶素子２００）の下面を平面視して、第二の辺Ｈ２２と第五の辺Ｈ２４ｂとの距離、つまり、Ｘ軸方向の振動部の距離を、平板部２１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍にすることで、平板部２１１の所定の一辺に垂直な向き（Ｘ軸に平行な向き）で水晶片２１０を断面視した場合、振動部の両端部を屈曲振動の節となる位置にすることができる。このため、振動部の両端部での屈曲振動による変位を低減させることが可能となり、振動部での厚みすべり振動への影響を低減させることができる。

このような水晶片２１０は、水晶片２１０（または水晶素子２１０）の下面を平面視して、第一の辺Ｈ２１と第二の辺Ｈ２２との距離、第二の辺Ｈ２２と第三の辺Ｈ２３との距離、第二の辺Ｈ２２と第五の辺Ｈ２４ｂとの距離、第四の辺Ｈ２４ａと第五の辺Ｈ２４ｂとの距離、および、第三の辺Ｈ２３と第四の辺Ｈ２４ａとの距離が、一対の励振電極部２２１に電圧を印加したとき、平板部２１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。従って、このような水晶片２１０は、上下方向の厚みが変わる場合、連続している部分等の振動の状態が変化する箇所において、平板部２１１で生じる屈曲振動の節となる部分が位置するようになっている。これにより、第一の辺Ｈ２１、第二の辺Ｈ２２、第三の辺Ｈ２３、第四の辺Ｈ２４ａおよび第五の辺Ｈ２４ｂのような振動の状態が変化する箇所において、屈曲振動の反射を抑制することができるため、厚みすべり振動と屈曲振動とが結合する状態を抑制することが可能となり、周波数が不安定となることを低減させることができる。

ここで、このような水晶片２１０を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて形成する方法について説明する。まず、両主面が平板部２１１の両主面と同じカットアングルとなっている水晶ウエハを用意する。次に、この水晶ウエハの両主面に、金属膜、具体的には、クロム層と金層との積層構造となっている金属膜を形成し、この金属膜上に感光性レジストを塗布し、所定のパターンに露光し、現像させる。このとき、水晶ウエハの上面を平面視すると、貫通穴２１３となる部分に金属膜が露出しつつ、平板部２１１となる部分に感光性レジストが残留した状態となっており、水晶ウエハの下面を平面視すると、貫通穴２１３となる部分に金属膜が露出しつつ、第一柱部２１２ａとなる部分に感光性レジストが残留した状態となっている。その後、露出している金属膜を剥離させ、水晶ウエハの一部を露出させ、所定のエッチング溶液に浸漬させ、水晶ウエハを所定のパターンでエッチングする。最後に、水晶ウエハの主面上に残留している感光性レジストおよび金属膜を剥離させる。このようにして、水晶片２１０の一部が連結されている水晶ウエハを形成する。このような水晶ウエハは、そのまま水晶片２１０となる部分を個片化しても用いてもよいし、励振電極部２２１、引出部２２２および配線部２２３からなる金属パターン２２０を水晶ウエハの状態で形成してもよい。

また、水晶片２１０には、図４および図５に示したように、励振電極部２２１、引出部２２２および配線部２２３からなる金属パターン２２０が形成されている。この金属パターン２２０は、配線部２２３の一部が、貫通穴２１３の内壁面に設けられている点で、第一実施形態の水晶素子２００と異なっている。

金属パターン２２０は、水晶片２２０に電圧を印加させ、平板部２１１の一部を振動させるためのものである。励振電極部２２１は、一対となっており、平板部２１１の両主面に互いが対向するように設けられている。引出部２２２は、一対となっており、水晶片２１０の外部から励振電極部２２１へ電圧を印加するためのものであり、また、水晶素子２００を水晶デバイスとして用いる場合に、水晶素子２００を基板部（図示せず）の上面に図示するためのものである。また、引出部２２２は、例えば、第一柱部２１２ａの下面、具体的には、平板部２１１と第一柱部２１２ａとが接している面と反対側を向く第一柱部２１２ａの面に設けられている。このとき、一対の引出部２２２は、水晶素子２００の下面を平面視すると、図５に示したように、平板部２１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ２１）に沿って二つ並んで設けられている。

配線部２２３は、励振電極部２２１と引出部２２２とを電気的に接続するためのものであり、一端が励振電極部２２１に接続されており、他端が引出部２２２に接続されている。また、配線部２２３は、その一部が、貫通穴２１３の内壁面に設けられている。このように配線部２２３の一部を貫通穴２１３の内壁面に設けることで、貫通穴２１３の内壁面に設けない場合と比較して配線部２２３の長さを短くすることができる。このため、配線部２２３自身が有する電気抵抗を低減させることができ、水晶素子２００の等価直列抵抗値をより小さくすることが可能となる。

次に、第一実施形態の変形例に係る水晶素子２００の寸法について説明する。水晶素子２００は、水晶素子２００の下面を平面視して、短辺（平板部２１１の下面の所定の一辺に平行な辺）の長さが、０．６〜２．８ｍｍとなっており、長辺（平板部２１１の下面の所定の一辺に垂直な辺）の長さが、０．８〜４．０ｍｍとなっている。従って、平板部２１１は、平面視して、短辺（平板部２１１の下面の所定の一辺に平行な辺）の長さが、０．６〜２．８ｍｍとなっており、長辺（平板部２１１の下面の所定の一辺に垂直な辺）の長さが、０．８〜４．０ｍｍとなっている。平板部２１１は、上下方向の厚みが、５〜８３μｍとなっている。また、第一柱部２１２ａは、水晶片２１０の下面を平面視して、平板部２１１の下面の所定の一辺に平行な辺の長さが、０．６〜２．８ｍｍとなっており、平板部２１１の下面の所定の一辺に垂直な辺の長さが、０．１３〜１．５ｍｍとなっている。第一柱部２１２ａは、上下方向の厚みが、３０〜１００μｍとなっている。また、貫通穴２１３の開口部は、水晶片２１０の下面を平面視して、略矩形形状となっており、平板部２１１の短辺の平行な辺が、０．３〜１．７８ｍｍとなっており、平板部２１１の長辺に平行な辺が、０．０１〜０．１２ｍｍとなっている。また、貫通穴２１３の四隅は、半径０．００５〜０．１２ｍｍのＲ面取りされた円弧形状となっている。

第一実施形態の変形例に係る水晶素子２００は、略直方体形状の平板部２１１と、平板部２１１の下面の所定の一辺（第一の辺Ｈ２１）に沿って設けられている略直方体形状の第一柱部２１２ａと、からなる水晶片２１０と、平板部２１１の上下面に設けられている励振電極部２２１と、第一柱部２１２ａの下面に設けられている引出部２２２と、励振電極部２２１と引出部２２２とを電気的に接続している配線部２２３と、を備え、水晶片２１０の下面を平面視して、所定の一辺（第一の辺Ｈ２１）と対向する平板部２１１の所定の他の一辺（第二の辺Ｈ２２）と、所定の他の一辺（第二の辺Ｈ２２）を向く第一柱部２１２ａの辺との距離が、平板部２１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。また、第一実施形態の変形例に係る水晶素子２００は、水晶片２１０の下面を平面視して、平板部２１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ２１）に平行な第一柱部２１２ａの二辺間の距離が、平板部２１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。従って、第一実施形態に係る水晶素子２００は、第一実施形態と同様の効果を奏する。

また、第一実施形態に係る水晶素子２００は、第一柱部２１２ａと励振電極部２２１との間に位置するように形成されており、開口部が略矩形形状となっている貫通穴２１３と、を備えており、所定の一辺（第一の辺Ｈ２１）と対向する平板部の所定の他の一辺（第二の辺Ｈ２２）と、所定の他の一辺（第二の辺Ｈ２２）を向く貫通穴２１３の開口部の辺（第五の辺Ｈ２４ｂ）との距離が、平板部２１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。従って、第一実施形態に係る水晶素子２００では、水晶片２１０の第二の辺Ｈ２２と第五の辺Ｈ２５ｂとの距離を、平板部２１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍にすることで、所定の一辺に垂直な方向（Ｘ軸に平行な方向）で水晶片２１０を断面視したとき、平板部２１１の所定の他の一辺（第二の辺Ｈ２２）とこの第二の辺Ｈ２２を向く貫通穴２１３の開口部の辺（第五の辺Ｈ２４ｂ）との間の平板部２１１の一部（振動部）の両端を、屈曲振動の節となる位置にすることができる。このため、振動部の両端部において、屈曲振動により変位する量を低減させることができ、第二の辺Ｈ２２を含む平板部２１１の側面での屈曲振動の反射を抑制にしつつ、振動部に接している（連結している）部分による厚みすべり振動への影響を低減させることが可能となる。この結果、第一実施形態の変形例に係る水晶素子２００では、一対の励振電極部２２１に電圧を印加したとき、等価直列抵抗値が大きくなることを軽減しつつ、周波数を一定にすることが可能となる。

また、第一実施形態の変形例に係る水晶素子２００では、水晶素子２００の下面を平面視して、平板部２１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ２１）に平行な貫通穴２１３の二辺間の距離が、平板部２１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。言い換えると、第一実施形態の変形例に係る水晶素子２００では、水晶片２１０（または、水晶素子２００）の下面を平面視して、第一柱部２１２ａ側を向く貫通穴２１３の開口部の辺（第四の辺Ｈ２４ａ）と、平板部２１１の所定の他の一辺（第二の辺Ｈ２２）を向く貫通穴２１３の開口部の辺（第五の辺Ｈ２４ｂ）と距離が、平板部２１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。別の観点では、第一実施形態の変形例に係る水晶素子２００では、平板部２１１の所定の一辺に垂直な方向（Ｘ軸に平行な方向）の振動部の距離が、平板部２１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。このように、第一実施形態の変形例に係る水晶素子２００では、水晶片２１０（または、水晶素子２００）の下面を平面視して、第二の辺Ｈ２２と第五の辺Ｈ２４ｂとの距離、つまり、Ｘ軸方向の振動部の距離を、平板部２１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍にすることで、平板部２１１の所定の一辺に垂直な向き（Ｘ軸に平行な向き）で水晶片２１０を断面視した場合、振動部の両端部を屈曲振動の節となる位置にすることができる。このため、第一実施形態の変形例に係る水晶素子２００では、振動部の両端部での屈曲振動による変動を低減させることが可能となり、振動部での厚みすべり振動への影響を低減させることができる。

（第二実施形態）
第二実施形態に係る厚みすべり水晶素子３００（以下、「厚みすべり」を省略して「水晶素子３００」ということがある。）は、図７〜図９に示したように、第二柱部３１２ｂが平板部３１１の上面に設けられているという点で、第一の実施形態の変形例に係る水晶素子２００と異なる。従って、第二実施形態に係る水晶素子３００は、第一実施形態の変形例に係る水晶素子２００と水晶片３１０が異なっている。

水晶片３１０は、図７〜図９に示したように、平板部３１１、第一柱部３１２ａおよび第二柱部３１２ｂからなり、平板部３１１、第一柱部３１２ａおよび第二柱部３１２ｂが一体的に形成されている。

平板部３１１は、第一実施形態の変形例と同様となっており、安定した機械振動をする圧電材料が用いられ、例えば、互いに直交しているＸ軸とＹ軸とＺ軸とかならなる結晶軸を有している水晶部材が用いられる。平板部３１１は、図７〜図９に示したように、略直方体形状となっている。平板部３１１の両主面は、例えば、Ｘ軸とＺ軸とに平行な面を、Ｘ軸を中心に、Ｘ軸の負の方向を見て反時計回りに約３７°回転させた面と平行となっている。また、平板部３１１の両主面には、図７および図８に示したように、一対の励振電極部３２１が設けられている。

第一柱部３１２ａは、図７〜図９に示したように、第一実施形態の変形例と同様に、略直方体形状となっており、平板部３１１の下面の所定の一辺（第一の辺Ｈ２１）に沿って設けられている。また、第一柱部３１２ａは、平板部３１１と一体的に形成されている。また、第一柱部３１２ａの下面、具体的には、平板部３１１と接している第一柱部３１２ａの面と反対側を向く第一柱部３１２ａの面に、一対の引出部３２２が設けられており、第二実施形態に係る水晶素子３００を水晶デバイスとして用いる場合、導電性接着剤（図示せず）によって基板部（図示せず）上に第二実施形態に係る水晶素子３００を実装するために用いられる。

第二柱部３１２ｂは、図７および図８に示したように、略直方体形状となっている。また、第二柱部３１２ｂは、平板部３１１の下面の所定の一辺（第一の辺Ｈ３１）と対向している平板部３１１の上面の辺に沿って、平板部３１１の上面に設けられている。従って、第二柱部３１２ｂは、第一柱部３１２ａとで平板部３１１を挟むように、平板部３１１の上面に設けられている。また、第二柱部３１２ｂは、平板部３１１および第一柱部３１２ａと一体的に形成されている。また、第二柱部３１２ｂは、水晶素子３００の上面を平面視したとき、図８に示したように、平板部３１１の下面の所定の一辺（第一の辺Ｈ３１）と対向する平板部３１１の上面の辺に平行な辺の長さが、平板部３１１の下面の所定の一辺（第一の辺Ｈ３１）と対向する平板部３１１の上面の辺と同じ、または、それ以上の長さとなっている。このような構成にすることで、一対の励振電極部３２１に電圧を印加し平板部３１１で屈曲振動が生じても、第一柱部３１２ａおよび第二柱部３１２ｂで平板部３１１を挟んだ状態にしているので、第一柱部３１２ａおよび第二柱部３１２ｂが設けられている平板部３１１の一部が屈曲振動しにくくするようにすることができる。この結果、第一柱部３１２ａおよび第二柱部３１２ｂが設けられていない平板部３１１の一部で生じる屈曲振動を減衰させることができ、屈曲振動による厚みすべり振動への影響を低減させることが可能となり、周波数が不安定となることを低減させることができる。

貫通穴３１３は、水晶素子３００の下面を平面視して、第一柱部３１２ａと励振電極部３２１との間に形成されている。具体的には、貫通穴３１３は、図８および図９に示したように、水晶片３１０（または水晶素子３００）の下面を平面視して、第一柱部３１２ａに沿うように、平板部３１１に形成されている。このように、貫通穴３１３を、第一柱部３１２ａと励振電極部３２１との間に形成することで、一対の励振電極部３２１に電圧を印加したときに、振動変位の大きい平板部３１１の一部をより独立させた状態に近づけることができる。具体的には、振動変位の大きい平板部３１１の一部が、他と接している部分（連続している部分）をより少なくなるようにすることができる。この結果、第一柱部３１２ａおよび第二柱部３１２ｂによる振動阻害を低減させることができ、等価直列抵抗値が大きくなることを低減させることが可能となる。

ここで、振動変位の大きい平板部３１１の一部とは、一対の励振電極部３２１に挟まれている平板部３１１の一部、および、一対の励振電極部３２１に挟まれている平板部３１１の一部の周辺部を指しており、主振動である厚みすべり振動の振動変位の大きい部分のことを指している。

また、貫通穴３１２は、水晶片３１０の上面または下面を平面視して、その開口部が略矩形形状となっている。このとき、特に図面では図示しないが、貫通穴３１３の開口部の四隅は円弧形状となっている。このように、貫通穴３１２の開口部に丸みをもたせることで、水晶素子３００の外部から応力が加わったとき、貫通穴３１３の開口部に向かう向きに加わる応力が開口部の四隅に集中することを低減させることが可能となる。この結果、貫通穴３１３の開口部からクラック等の破損が生じることを低減させることができる。

ここで、図９に示したように、水晶片３１０の下面を平面視したとき、第一柱部３１２ａが沿って設けられている平板部３１１の所定の一辺を第一の辺Ｈ３１とし、平板部３１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ３１）と対向する平板部３１１の所定の他の一辺を第二の辺Ｈ３２とする。平板部３１１の所定の他の一辺（第二の辺Ｈ３２）を向く第一柱部３１２ａの辺を第三の辺Ｈ３３とする。また、貫通穴３１３の開口部の辺であって、平板部３１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ３１）に平行な辺のうち、第一柱部３１２ａ側を向く辺を第四の辺Ｈ３４ａとし、平板部３１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ３１）に平行な辺のうち、平板部３１１の所定の他の一辺（第二の辺Ｈ２２）側を向く辺を第五の辺Ｈ３４ｂとする。

また、振動変位の大きい平板部３１１の一部、具体的には、一対の励振電極部３２１に挟まれている平板部３１１の一部、および、一対の励振電極部３２１に挟まれている平板部３１１の一部の周辺部を、振動部（図示せず）とする。振動部は、図９では、第二の辺Ｈ３２と第五の辺Ｈ３４ｂとの間の平板部３１１の矩形形状の部分となる。

このように、水晶片３１０は、略直方体形状の平板部３１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ３１）に沿って、第一柱部３１２ａが設けられた構成となっている。従って、平板部３１１の所定の一辺に垂直な向きで水晶片３１０を断面視すると、平板部３１１と第一柱部３１２ａとが片持ち梁に似た構造となっているといえる。また、水晶片３１０は、平板部３１１の両主面に設けられている一対の励振電極部３２１に電圧が印加されると、一対の励振電極部３２１に挟まれている平板部３１１の一部が、逆圧電効果および圧電効果により振動を開始する構成となっている。このとき、平板部３１１は、厚みすべり振動を主振動として、その他に屈曲振動も同時に生じている状態となっている。

水晶片３１０は、水晶片３１０（または、水晶素子３００）の下面を平面視して、第一柱部３１２ａが沿って設けられている平板部３１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ３１）と対向する平板部３１１の所定の他の一辺（第二の辺Ｈ３２）と、平板部３１１の所定の他の一辺（第二の辺Ｈ３２）を向く第一柱部３１２ａの辺（第三の辺Ｈ３３）との距離が、一対の励振電極部３２１に電圧を印加したときに平板部３１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。

また、水晶片３１０は、水晶片３１０（または、水晶素子３００）の下面を平面視して、第一柱部３１２ａが沿って設けられている平板部３１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ３１）に平行な第一柱部３１２ａの二辺間の距離が、平板部３１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。従って、図９に示したように、水晶片３１０の下面を平面視すると、第一柱部３１２ａが沿って設けられている平板部３１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ３１）と、平板部３１１の所定の一辺と対向する平板部３１１の所定の他の一辺（第二の辺Ｈ３２）を向く第一柱部３１２ａの辺（第三の辺Ｈ３３）の辺との距離が、平板部３１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっているといえる。また、別の観点では、平板部３１１の所定の一辺に垂直な向き（Ｘ軸に平行な向き）での平板部３１１の両端部の距離が、平板部３１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっているといえる。

また、水晶片３１０は、水晶素子３００の下面を平面視して、第一柱部３１２ａと励振電極部３２１との間に、開口部が略矩形形状の貫通穴３１３が形成されている。また、水晶片３１０は、図８および図９に示したように、水晶片３１０（または、水晶素子３００）の下面を平面視して、水晶片３１０に形成されている貫通穴３１３の開口部が略矩形形状となっており、第一柱部３１２ａが沿って設けられている平板部３１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ３１）と対向する平板部３１１の所定の他の一辺（第二の辺Ｈ３２）と、平板部３１１の所定の他の一辺（第二の辺Ｈ３２）側を向く貫通穴３１３の開口部の辺（第五の辺Ｈ３４ｂ）との距離が、平板部３１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。

また、水晶片３１０は、下面を平面視して、平板部３１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ３１）に平行な貫通穴３１３の二辺間の距離が、一対の励振電極部３２１に電圧を印加したときに、平板部３１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。別の観点では、水晶片３１０（または、水晶素子３００）の下面を平面視して、第一柱部３１２ａが沿って設けられている平板部３１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ３１）に平行な貫通穴３１３の開口部の辺であって、平板部３１１の所定の一辺（第一の辺Ｈ３１）側を向く辺（第四の辺Ｈ３４ａ）と、平板部３１１の所定の他の一辺（第二の辺Ｈ３２）側を向く辺（第五の辺Ｈ３４ｂ）との距離が、一対の励振電極部３２１に電圧を印加したときに、平板部３１１で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている。

このような構成は、第一実施形態の変形例に係る水晶素子２００の水晶片２１０と同様であるため、第二実施形態に係る水晶素子３００で用いる水晶片３１０は、第一実施形態の変形例に係る水晶素子２００と同様の効果を奏するといえる。

また、第二実施形態に係る水晶素子３００の水晶片３１０では、平板部３１１の下面の所定の一辺と対向している平板部３１１の上面の辺に沿って、平板部３１１の上面に第二柱部３１２ｂが設けられている。従って、第二実施形態に係る水晶素子３００の水晶片３１０では、第二柱部３１２ｂは、第一柱部３１２ａとで平板部３１１を挟むように、平板部３１１の上面に設けられている構成となっている。また、第二実施形態に係る水晶素子３００の水晶片３１０では、水晶素子３００の上面を平面視したとき、図８に示したように、平板部３１１の下面の所定の一辺（第一の辺Ｈ３１）と対向する平板部３１１の上面の辺に平行な第二柱部３１２ａの辺の長さが、平板部３１１の下面の所定の一辺（第一の辺Ｈ３１）と対向する平板部３１１の上面の辺と同じ、または、それ以上の長さとなっている。このような構成にすることで、第二実施形態に係る水晶素子３００の水晶片３１０では、一対の励振電極部３２１に電圧を印加し平板部３１１で屈曲振動が生じても、第一柱部３１２ａおよび第二柱部３１２ｂで平板部３１１を挟んだ状態にしているので、第一柱部３１２ａおよび第二柱部３１２ｂが設けられている平板部３１１の一部が屈曲振動しにくくするようにすることができる。この結果、第一柱部３１２ａおよび第二柱部３１２ｂが設けられていない平板部３１１の一部で生じる屈曲振動を減衰させることができ、屈曲振動による厚みすべり振動への影響を低減させることが可能となり、周波数が不安定となることを低減させることができる。

なお、本実施形態の図面では、平板部、第一柱部および第二柱部を直方体形状で示しているが、水晶片をフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて形成している場合には、結晶軸の軸方向によってエッチング速度が異なるため、エッチング残渣が生じ、完全な直方体形状とはならない。このようにエッチング残渣を踏まえ、略直方体形状としている。

１００，２００、３００・・・水晶素子
１１０，２１０，３１０・・・水晶片
１１１，２１１，３１１・・・平板部
１１２ａ、２１２ａ、３１２ａ・・・第一柱部
３１２ｂ・・・第二柱部
２１３．３１３・・・貫通穴
１２０，２２０，３２０・・・金属パターン
１２１，２２１，３２１・・・励振電極部
１２２，２２２，３２２・・・引出部
１２３、２２３、３２３・・・配線部

Claims (5)

1. 略直方体形状の平板部と、前記平板部の下面の所定の一辺に沿って設けられている略直方体形状の第一柱部と、からなる水晶片と、
   前記平板部の上下面に設けられている励振電極部と、
   前記第一柱部の下面に設けられている引出部と、
   前記励振電極部と前記引出部とを電気的に接続している配線部と、
   を備え、
   前記水晶片の下面を平面視して、
   前記所定の一辺と対向する前記平板部の所定の他の一辺と、前記所定の他の一辺を向く前記第一柱部の辺と、の距離が、前記平板部で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている
   ことを特徴とする厚みすべり水晶素子。
2. 請求項１に記載の厚みすべり水晶素子であって、
   前記水晶素子の下面を平面視して、
   前記第一柱部と前記励振電極部との間に位置するように形成されており、開口部が略矩形形状となっている貫通穴と、
   を備えており、
   前記所定の一辺と対向する前記平板部の所定の他の一辺と、前記所定の他の一辺を向く前記貫通穴の辺と、の距離が、前記平板部で生じる前記屈曲振動の波長の整数倍となっている
   ことを特徴とする厚みすべり水晶素子。
3. 請求項２に記載の厚みすべり水晶素子であって、
   前記水晶素子の下面を平面視して、
   前記平板部の前記所定の一辺に平行な前記貫通穴の二辺間の距離が、前記平板部で生じる前記屈曲振動の波長の整数倍となっている
   ことを特徴とする厚みすべり水晶素子。
4. 請求項１乃至請求項３に記載の厚みすべり水晶素子であって、
   前記平板部の下面の前記所定の一辺と対向している前記平板部の上面の辺に沿って、前記平板部の上面に設けられている第二柱部と、
   を備えていることを特徴とする厚みすべり水晶素子。
5. 請求項１乃至請求項４に記載の厚みすべり水晶素子であって、
   前記水晶片の下面を平面視して、
   前記平板部の前記所定の一辺に平行な前記第一柱部の二辺間の距離が、前記平板部で生じる屈曲振動の波長の整数倍となっている
   ことを特徴とする厚みすべり水晶素子。
   

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