JP2017085345A

JP2017085345A - 音叉型水晶振動素子

Info

Publication number: JP2017085345A
Application number: JP2015211747A
Authority: JP
Inventors: 孝男楠木; Takao Kusuki
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2015-10-28
Filing date: 2015-10-28
Publication date: 2017-05-18

Abstract

【課題】本発明は、素子搭載部材に正常な姿勢で搭載することができ、耐衝撃性が高く異常発振が起こりにくい音叉型水晶振動素子を提供することを目的とする。【解決手段】音叉型水晶振動素子１００は、平面視略四角形状の平板の基部１１０と、第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０と、基部１１０から第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０の短手方向に延び、その先端から更に第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０の長手方向に延びた支持腕部１４０と、を備えた音叉型水晶振動素子であって、第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０の短手方向に平行な寸法を幅としたとき、支持腕部１４０は、その幅が第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０の幅よりも部分的に細い細幅部１４１を有し、細幅部１４１の厚みは、細幅部１４１以外の支持腕部１４０の厚みよりも厚くなっている。【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品である水晶振動子や水晶発振器等に使用される音叉型水晶振動素子に関する。

電子部品の一つである水晶振動子や水晶発振器の内部には、音叉型水晶振動素子が搭載されている。従来の音叉型水晶振動素子の一形態は、基部及び振動腕部からなる音叉型の水晶素子と、振動腕部には、溝部と、励振用電極と、周波数調整用電極と、接続用電極と、配線部とを備えている（例えば、特許文献１を参照。）。

また、従来の音叉型水晶振動素子の他の形態は、基部、振動腕部及び支持腕部からなる音叉型の水晶素子と、振動腕部に設けられている溝部と、励振用電極と、周波数調整用電極と、接続用電極と、配線部とを備えている。支持腕部は、基部から振動腕部の短手方向に延び、その先端から更に振動腕部の長手方向に延びた形状であり、この支持腕部の先端側を導電性接着剤によって素子搭載部材に固定することにより、音叉素子をほぼ両持ち梁状に固定できるので、支持腕部がない音叉型水晶振動素子に比べて耐衝撃性が向上する（例えば、特許文献２を参照。）。

特開２０１２−２４９２４６号公報特開２０１１−１９３３１５号公報

従来の支持腕部が設けられていない音叉型水晶振動素子は、基部の下面側が導電性接着剤によって素子搭載部材に固定される。つまり、支持腕部が設けられていない音叉型水晶振動素子は、片持ち梁状に素子搭載部材に固定されるため、音叉型水晶振動素子に衝撃が加わると、それぞれの振動腕部の先端が素子搭載部材又は蓋部に接触して音叉素子の動作不良を招くおそれがあった。

このような問題を解決するために、支持腕部を備えた音叉型水晶振動素子が考えられたが、基部及び振動腕部に加えて支持腕部を備えているため、音叉型水晶振動素子全体の質量が増加する。このような支持腕部を備えた音叉型水晶振動素子を素子搭載部材に導電性接着剤を用いて搭載した場合、音叉型水晶振動素子の質量が比較的重いため、固化前で軟性の導電性接着剤を押し潰してしまい、音叉型水晶振動子が素子搭載部材に接近或いは接触した状態で搭載されてしまう可能性がある。音叉型水晶振動素子が素子搭載部材に接触した場合、音叉型水晶振動素子の屈曲振動が素子搭載部材との接触により阻害されるため、所望する周波数の発振信号を安定して出力することができないおそれがあった。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、素子搭載部材に正常な姿勢で搭載することができ、耐衝撃性が高く異常発振が起こりにくい音叉型水晶振動素子を提供することを目的とする。

本発明の音叉型水晶振動素子は、対向する第一辺及び第二辺並びに対向する第三辺及び第四辺からなる平面視略四角形状の平板の基部と、この第一辺から同じ方向に延びた一対の振動腕部と、第三辺の第二辺側及び第四辺の第二辺側の少なくとも一方に設けられ、第二辺側から振動腕部の短手方向に延び、その先端から更に振動腕部の長手方向に延びた支持腕部と、を備えた音叉型水晶振動素子であって、振動腕部の短手方向に平行な寸法を幅としたとき、支持腕部は、その幅が振動腕部の幅よりも部分的に細い細幅部を有し、細幅部の厚みは、細幅部以外の支持腕部の厚みよりも厚くなっていることを特徴とする。

本発明の音叉型水晶振動素子は、対向する第一辺及び第二辺並びに対向する第三辺及び第四辺からなる平面視略四角形状の平板の基部と、この第一辺から同じ方向に延びた一対の振動腕部と、第三辺の第二辺側及び第四辺の第二辺側の少なくとも一方に設けられ、第二辺側から振動腕部の短手方向に延び、その先端から更に振動腕部の長手方向に延びた、基部及び振動腕部と同じ厚み又は厚みが厚い支持腕部と、を備えた音叉型水晶振動素子であって、振動腕部の短手方向に平行な寸法を幅としたとき、支持腕部は、その幅が振動腕部の幅よりも部分的に細い細幅部を有しており、この細幅部は、細幅部の厚みが前記細幅部以外の前記支持腕部の厚みよりも厚くなっており、細幅部の支持腕部の厚みよりも厚くなっている部分は、音叉型水晶振動素子を素子搭載部材に搭載した際に、素子搭載部材側を向く面から突出した形状となっている。

このような構成とすることで、質量が重くなる支持腕部を備えた音叉型水晶振動素子を素子搭載部材に導電性接着剤を用いて搭載した場合でも、細幅部の支持腕部の厚みよりも厚くなっている部分が素子搭載部材に接触することで音叉型水晶振動素子を素子搭載部材から一定の間隔を開けて支持する作用を奏する。これにより、固化前で軟性の導電性接着剤を押し潰すことを抑えて、音叉型水晶振動子が素子搭載部材に接近或いは接触状態で搭載されてしまうことを低減することができる。よって、音叉型水晶振動素子の屈曲振動が素子搭載部材との接触により阻害されることがないため、所望する周波数の発振信号を安定して出力することが可能となる。

本発明の第一実施形態に係る音叉型水晶振動素子を示した斜視図である。図１に示したＡ−Ａで切断したときの断面図である。本発明の第一実施形態に係る音叉型水晶振動素子を搭載した水晶振動子を図１に示したＡ−Ａと同じ位置で切断したときの断面図である。本発明の第二実施形態に係る音叉型水晶振動素子を示した斜視図である。図４に示したＢ−Ｂで切断したときの断面図である。本発明の第二実施形態に係る音叉型水晶振動素子を製造する際に形成する水晶ウエハの一部を示した部分平面図である。図６に示した円Ｃ部分を拡大して示した拡大平面図である。

以下に本発明の各実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第一実施形態に係る音叉型水晶振動素子を示した斜視図である。図２は、図１に示したＡ−Ａで切断したときの断面図である。図３は、本発明の第一実施形態に係る音叉型水晶振動素子を搭載した水晶振動子を図１に示したＡ−Ａと同じ位置で切断したときの断面図である。図４は、本発明の第二実施形態に係る音叉型水晶振動素子を示した斜視図である。図５は、図４に示したＢ−Ｂで切断したときの断面図である。図６、本発明の第二実施形態に係る音叉型水晶振動素子を製造する際に形成する水晶ウエハの一部を示した部分平面図である。図７は、図６に示した円Ｃ部分を拡大して示した拡大平面図である。尚、図１〜７の各図では、説明を明りょうとするため構成要素の一部を図示していない。また、各図における音叉型水晶振動素子の各寸法も一部誇張して図示しており、特に、音叉型水晶振動素子の厚み方向（Ｚ′軸方向）の寸法は著しく誇張して図示している。

（第一実施形態）
本発明の第一実施形態に係る音叉型水晶振動素子１００は、基部１１０と、第一振動腕部１２０と、第二振動腕部１３０と、支持腕部１４０と、第一電極１５０と、第二電極１６０と、第三電極１７０と、導配線１８０とを備えている。

基部１１０は、後述する第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０を保持するために用いられる。基部１１０は、結晶の軸方向として電気軸がＸ軸、機械軸がＹ′軸、及び光軸がＺ′軸となるＸＹ′Ｚ′直交座標系としたとき、Ｙ′軸に直角に交わりつつ対向する二辺を第一辺１１１及び第二辺１１２とし、Ｘ軸に直角に交わりつつ対抗する二辺を第三辺１１３及び第四辺１１４とし、Ｘ軸回りに−５°〜＋５°の範囲内で回転させたＺ′軸の方向が厚み方向となる平面視略四角形の平板である。基部１１０は、例えば、Ｙ′軸方向に向いた第三辺１１３及び第四辺１１４の長さが０．１〜０．６ｍｍであり、厚みは、０．１ｍｍとなっている。

第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０は、その表面に所望のパターンの第一電極１５０を形成し、その第一電極１５０に電位を印加することにより、所望の周波数の屈曲振動を励起するために用いるものである。第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０は、基部１１０の第一辺１１１からＹ′軸方向に向かって延設されており、第一振動腕部１２０を＋Ｘ軸方向側に配置し、第二振動腕部１３０を−Ｘ軸方向側に配置して、第一振動腕部１２０と第二振動腕部１３０とが平行となるように設けられている。第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０は、同じ外形形状となっており、例えば、Ｙ′軸方向となる長さは０．５５〜１ｍｍであり、Ｘ軸方向となる幅は約０．０２２〜０．０５０ｍｍであり、厚みは基部１１０と同じ約０．１ｍｍとなっている。尚、基部１１０と第一振動腕部１２０と第二振動腕部１３０とは一体で形成されている。

第一振動腕部１２０には第一溝部１２１が設けられており、第二振動腕部１３０には第二溝部１３１が設けられている。第一溝部１２１は、第一振動腕部１２０の表裏面に二本ずつ、基部１１０と第一振動腕部１２０の境界部分から第一振動腕部１２０の先端に向って、第一振動腕部１２０の長さ方向（Ｙ′軸方向）と平行に所定の長さで設けられる。第二溝部１３１は、第二振動腕部１３０の表裏主面に二本ずつ、基部１１０と第二振動腕部１３０の境界部分から第二振動腕部１３０の先端に向って、第二振動腕部１３０の長さ方向（Ｙ′軸方向）と平行に所定の長さで設けられる。尚、第一実施形態において、第一溝部１２１は第一振動腕部１２０の表裏面に二本ずつ、及び第二溝部１３１は第二振動腕部１３０の表裏面に二本ずつ設けられているが、それらの本数に制限はなく、例えば、溝部を第一振動腕部１２０の表裏面に一本ずつ、及び第二振動腕部１３０の表裏面に一本ずつ設けてもよく、また、表裏主面のどちらか片方の主面にのみ溝部を設けてもよい。更に、第一溝部１２１及び第二溝部１３１内には、ウェットエッチング時に基部１１０や第一振動腕部１２０や第二振動腕部１３０等の外形形成と同時に貫通しない第一溝部１２１及び第二溝部１３１を形成できるように、エッチング抑制パターンを設けてもよい。

支持腕部１４０は、基部１１０、第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０を保持すると共に、パッケージ等の素子搭載部材１９０に音叉型水晶振動素子１００を搭載したときに、音叉型水晶振動素子１００全体を支持するために用いられる。支持腕部１４０は、基部１１０の第三辺１１３の第二辺１１２側にオフセットした位置又は第四辺１１４の第二辺１１２側にオフセットした位置の少なくとも一方と接続しており、第二辺１１２側から第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０の短手方向となる＋Ｘ軸方向に延び、その先端から更に第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０の長手方向となるＹ′軸方向に延びている。尚、第一実施形態に係る音叉型水晶振動素子１００では、第三辺１１３の第二辺１１２側にオフセットした位置にのみ支持腕部１４０が接続されている。尚、後述する細幅部を除く支持腕部１４０の厚みは、基部１１０、第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０と同じ厚み、又は基部１１０、第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０の厚みよりも厚くなっている。また、支持腕部１４０は、基部１１０と第一振動腕部１２０と第二振動腕部１３０と一体で形成されている。

支持腕部１４０のＹ′軸方向の先端には細幅部１４１が設けられている。細幅部１４１は、第一振動腕部１２０，第二振動部１３０のＸ軸方向に平行な寸法を幅としたとき、細幅部１４１の幅Ｗ２が第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０の幅Ｗ１よりも細くなっている。すなわちＷ２＜Ｗ１が成り立つ。尚、第一実施形態において、細幅部１４１は、支持腕部１４０の＋Ｘ面側のみがウェットエッチングによって除去されることにより、支持腕部１４０の−Ｘ軸方向の側面と細幅部１４１の−Ｘ軸方向の側面とが一体の平面となる位置に設けられているが、例えば、支持腕部１４０の＋Ｘ軸方向の側面と細幅部１４１の＋Ｘ軸方向の側面とが一体の平面となる位置に設けられていてもよく、また、支持腕部１４０の＋Ｘ軸方向の側面と細幅部１４１の＋Ｘ軸方向の側面と支持腕部１４０の−Ｘ軸方向の側面と細幅部１４１の−Ｘ軸方向の側面とが一体の平面とならず、段差を有する位置に設けられていてもよい。尚、細幅部１４１のＹ′軸方向の長さは、後述する二つの第三電極１７０のうち、支持腕部１４０の先端側に設けられた方の第三電極１７０より支持腕部１４０の先端側である所定の長さであればよい。

また、細幅部１４１の厚みとなるＺ′軸方向の寸法は、細幅部１４１が設けられていない支持腕部１４０の厚みより厚くなっている。この細幅部１４１の支持腕部１４０の厚みよりも厚くなっている部分は、音叉型水晶振動素子１００を素子搭載部材１９０に設けられた凹部１９１内に搭載した際に、凹部１９１内の底面側を向く面から突出した形状となっている。尚、第一実施形態における細幅部１４１の厚みは、細幅部１４１全体で均一の厚みとなっているが、細幅部１４１の一部分の厚みのみが支持腕部１４０の厚みより厚くなっている形態でもよい。また、細幅部１４１の厚みと支持腕部１４０の厚みとの差は、図３に示すように、音叉型水晶振動素子１００を素子搭載部材１９０に導電性接着剤１９２を用いて搭載したとき、導電性接着剤１９２が良好な形態で接合できるように、２０μｍ以上５０μｍ以下であることが望ましい。

第一電極１５０は、交番電圧が印加されることにより、第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０を所望する周波数で屈曲振動を励振させるために用いられるものである。第一電極１５０は、第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０それぞれの表裏主面及び側面に対向するように設けられており、第一溝部１２１及び第二溝部１３１内の表面にも設けられている。このとき、第一電極１５０は、それぞれの振動腕部において、振動腕部を挟んで対向する平面同士が同極となるように設けられている。したがって、第一振動腕部１２０においては両側面に設けられた第一電極１５０と第一溝部１２１内に設けられた第一電極１５０とが異極となり、第二振動腕部１３０においては両側面に設けられた第一電極１５０と第二溝部１３１内に設けられた第一電極１５０とが異極となる。

尚、音叉型水晶振動素子１００を屈曲振動させる場合、第一電極１５０に交番電圧を印加する。印加後のある電気的状態を瞬間的に捉えると、第一振動腕部１２０の表裏の第一溝部１２１に設けられた第一電極１５０はプラス電位となり、第一振動腕部１２０の両側面に設けられた第一電極１５０はマイナス電位となり、プラスからマイナスに電界が生じる。このとき、第二振動腕部１３０の表裏の第二溝部１３１に設けられた第一電極１５０はマイナス電位となり、第二振動腕部１３０の両側面に設けられた第一電極１５０はプラス電位となり、第一振動腕部１２０に生じた極性とは反対の極性となり、プラスからマイナスに電界が生じる。この交番電圧で生じた電界によって、第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０に伸縮現象が生じ、所定の共振周波数の屈曲振動モードが得られる。

第二電極１６０は、音叉型水晶振動素子１００から得る信号の周波数値を、所望する周波数値に正確に合致させるため、音叉型水晶振動素子１００から得る信号の周波数値を微調整するために用いるものである。第二電極１６０は、第一振動腕部１２０の第一溝部１２１が設けられていない先端部分の表裏主面と、第二振動腕部１３０の第二溝部１３１が設けられていない先端部分の表裏主面とに設けられている。また、第一振動腕部１２０に設けられた第二電極１６０は、第一振動腕部１２０の両側面に設けられた第一電極１５０と電気的に接続しており、第二振動腕部１３０に設けられた第二電極１６０は、第二振動腕部１３０の両側面に設けられた第一電極１５０と電気的に接続している。音叉型水晶振動素子１００の周波数調整は、例えば、音叉型水晶振動素子１００を素子搭載部材１９０に搭載した後で、第二電極１６０にレーザ等を照射し、第二電極１６０の質量を減少させることにより行われる。

第三電極１７０は、素子搭載部材１９０に設けられた素子接続パッド１９３と導電性接着剤１９２を介して導通固着することにより、素子搭載部材１９０に設けられた素子接続パッド１９３と音叉型水晶振動素子１００の第一電極１５０との間の信号の入出力を行うためのものである。第三電極１７０は、支持腕部１４０に二つ設けられており、一方の第三電極１７０は、支持腕部１４０の基部１１０から＋Ｘ軸方向に延設した部分の先端に、支持腕部１４０の表面から側面を介し裏面にかけて設けられており、他方の第三電極１７０は、支持腕部１４０のＹ′軸方向に延びた先端部分の細幅部１４１との境界近傍に、支持腕部１４０の表裏側面を帯状に囲うように設けられている。

導配線１８０は、音叉型水晶振動素子１００の表面に設けられた所定の第一電極１５０と、第二電極１６０と、第三電極１７０とを電気的に接続するために用いられる。導配線１８０は、音叉型水晶振動素子１００の表面の所定の位置に設けられている。この導配線１８０一系統により、第一振動腕部１２０の第一溝部１２１内表面を含む表裏面に設けられた第一電極１５０と、第二振動腕部１３０の両側面に設けられた第一電極１５０と、第二振動腕部１３０に設けられた第二電極１６０と、支持腕部１４０の基部１１０から＋Ｘ軸方向に延設した部分の先端に設けられた第三電極１７０とが電気的に接続されている。また、導配線１８０の別の系統により、第二振動腕部１３０の第二溝部１３１内表面を含む表裏面に設けられた第一電極１５０と、第一振動腕部１２０の両側面に設けられた第一電極１５０と、第一振動腕部１２０に設けられた第二電極１６０と、支持腕部１４０のＹ′軸方向に延びた先端部分の細幅部１４１との境界近傍に設けられた他方の第三電極１７０とが電気的に接続されている。尚、第一電極１５０、第二電極１６０、第三電極１７０及び導配線１８０は、金（Ａｕ）等の導電率が比較的高い金属又は合金からなり、例えば、蒸着あるいはスパッタリング等により薄膜状に形成した上で、フォトリソグラフィ法等の製造方法により形成されている。

本発明の第一実施形態に係る音叉型水晶振動素子１００は、対向する第一辺１１１及び第二辺１１２並びに対向する第三辺１１３及び第四辺１１４からなる平面視略四角形状の平板の基部１１０と、第一辺１１１から同じ方向に延びた第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０と、第三辺１１３の第二辺１１２側及び第四辺１１４の第二辺１１２側の少なくとも一方に設けられ、第二辺１１２側から第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０の短手方向に延び、その先端から更に第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０の長手方向に延びた支持腕部１４０と、を備えた音叉型水晶振動素子であって、第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０の短手方向に平行な寸法を幅としたとき、支持腕部１４０は、その幅が第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０の幅よりも部分的に細い細幅部１４１を有し、細幅部１４１の厚みは、細幅部１４１以外の支持腕部１４０の厚みよりも厚くなっている。

このような構成とすることで、質量が重くなる支持腕部を備えた音叉型水晶振動素子１００を素子搭載部材１９０に導電性接着剤１９２を用いて搭載した場合でも、図３に示すように、細幅部１４１の支持腕部１４０の厚みよりも厚くなっている部分が素子搭載部材１９０に接触することで音叉型水晶振動素子１００を素子搭載部材１９０から一定の間隔を開けて支持する作用を奏する。これにより、固化前で軟性の導電性接着剤１９２を押し潰すことを抑えて、音叉型水晶振動素子１００が素子搭載部材１９０に接近或いは接触状態で搭載されてしまうことを抑えることができる。よって、音叉型水晶振動素子１００の屈曲振動が素子搭載部材１９０との接触により阻害されることがないため、所望する周波数の発振信号を安定して出力することが可能となる。また、このような構成の音叉型水晶振動素子１００に落下などにより外部から力が加わった場合でも、音叉型水晶振動素子１００の第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０が素子搭載部材１９０に衝突することを抑止し破損を低減することが可能となる。また、固化前で軟性の導電性接着剤１９２を押し潰すことを抑えられることから、導電性接着剤１９２が素子接続パッド１９３上より流出することを抑えられ、他の導配線や電極に接触し、ショートしてしまうことを低減することが可能となる。

また、支持腕部１４０の長手方向は結晶軸のＹ′軸方向であり、短手方向は結晶軸のＸ軸方向であり、細幅部１４１は、支持腕部１４０の＋Ｘ面側のみがウェットエッチングによって除去されたものとなっている。結晶方位によるエッチング異方性によって、−Ｘ面側に生じるエッチング残渣に比べ＋Ｘ面側に生じるエッチング残渣が小さいのでこのような構成を備えることにより、細幅部１４１と支持腕部１４０との段差に生じるエッチング残渣の量を最も小さくすることができる。

更に、細幅部１４１の厚みと支持腕部１４０の厚みとの差は、２０μｍ以上５０μｍ以下である。ここで、細幅部１４１の厚みと支持部１４０の厚みとの差が２０μｍ未満の場合は、音叉型水晶振動素子１００を素子搭載部材１９０に導電性接着剤１９２を用いて搭載したとき、細幅部１４１が凹部１９１内底面に接触しないため、音叉型水晶振動素子１００の質量が導電性接着剤１９２にかかり、固化前で軟性の導電性接着剤１９２を押し潰してしまい、音叉型水晶振動子１００が素子搭載部材１９０に接近或いは接触した状態で搭載されてしまう可能性がある。また、細幅部１４１の厚みと支持部１４０の厚みとの差が５０μｍよりも大きい場合は、細幅部１４１が凹部１９１内底面に接触したときに第三電極１７０と素子接続パッド１９３との間隔が広く空いてしまい、導電性接着剤１９２による導通固着が不完全になるおそれがある。よって、細幅部１４１の厚みと支持腕部１４０の厚みとの差は、２０μｍ以上５０μｍ以下とすることにより、導電性接着剤１９２による第三電極１７０と素子接続パッド１９３との間の導通固着を確実に確保しつつ、音叉型水晶振動素子１００を正しい姿勢で支持することができる。

（第二実施形態）
以下の第二実施形態についての説明では、第一実施形態の音叉型水晶振動素子１００と同じ構成要素の部分に、第一実施形態の音叉型水晶振動素子１００の各構成要素に付与した符号と同じ符号を付してその説明を省略する。本発明の第二実施形態に係る音叉型水晶振動素子２００は、基部１１０と、第一振動腕部１２０と、第二振動腕部１３０と、第一錘部２２２と、第二錘部２３２と、支持腕部２４０と、第一電極１５０と、第二電極２６０と、第三電極１７０と、導配線１８０とを備えている。本発明の第二実施形態に係る音叉型水晶振動素子２００は、第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０の先端に、それぞれ周波数調整用の第一錘部２２２及び第二錘部２３２が設けられていることで、第一実施形態と異なっている。

第一錘部２２２及び第二錘部２３２は、音叉型水晶振動素子２００全体の大きさを小型にするために用いられる。第一錘部２２２は、第一振動腕部１２０の先端部に、第一振動腕部１２０の幅よりも広い幅を有する平面視略矩形となるように設けられている。また第二錘部２３２は、第二振動腕部１３０の先端部に、第二振動腕部１３０の幅よりも広い幅を有する平面視略矩形となるように設けられている。この第一錘部２２２及び第二錘部２３２を備えることにより、各錘部の慣性質量の増加によってＱ値が向上し、Ｑ値を維持しながら第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０の長手方向の寸法を、錘部を備えていない、例えば本発明の第一実施形態に係る音叉型水晶振動素子１００の第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０に比べて短くすることができ、よって、音叉型水晶振動素子全体の大きさを小型にすることが可能となる。尚、第一錘部２２２及び第二錘部２３２は、その長手方向（Ｙ′軸方向）の寸法が１９５〜５８０μｍとなっており、幅（Ｘ軸方向）の寸法が２５〜８５μｍとなっており、それぞれが第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０と一体で形成されている。

支持腕部２４０のＹ′軸方向の先端には細幅部２４１が設けられている。細幅部２４１は、第一振動腕部１２０，第二振動部１３０のＸ軸方向に平行な寸法を幅としたとき、細幅部２４１の幅Ｗ２が第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０の幅Ｗ１よりも細くなっている。すなわちＷ２＜Ｗ１が成り立つ。また、第二実施形態に係る音叉型水晶振動素子２００における細幅部２４１は、第一錘部２２２に対向する位置に形成されている。

尚、本願発明の音叉型水晶振動素子は、一枚の水晶ウエハから同一形状の多数個が製造される。図６には、第二実施形態に係る音叉型水晶振動素子２００が多数個形成された水晶ウエハ３００を示す。図６に示すように、例えば、音叉型水晶振動素子２００の支持腕部２４０は、基部１１０の第三辺１１３の第二辺１１２側にのみ設けられ、かつ、隣り合う他の音叉型水晶振動素子２００の第二錘部２３２と対向するように水晶ウエハ３００に配置される。なお、支持腕部２４０は、基部１１０の第四辺１１４の第二辺１１２側にのみ設けても構わない。そして、図７に示すように、第二錘部２３２の−Ｘ軸方向側の凸部形状と、第二振動腕部１３０側で隣り合う他の音叉型水晶振動素子２００の細幅部２４１の＋Ｘ軸方向側の凹部形状とが、一定間隔ｄを介して一致する。このように音叉型水晶振動素子２００の第二錘部２３２の凸部形状に、第二振動腕部１３０側で隣り合う他の音叉型水晶振動素子２００の細幅部２４１の＋Ｘ軸方向側の凹部形状を合わせることにより、水晶ウエハ３００上において、隣接する音叉型水晶振動素子２００同士を接近させることができるので、水晶ウエハ３００一枚当たりに形成できる音叉型水晶振動素子２００の数を増やすことができる。

第二電極２６０は、音叉型水晶振動素子２００から得る信号の周波数値を、所望する周波数値に正確に合致させるため、音叉型水晶振動素子２００から得る信号の周波数値を微調整するために用いるものである。第二電極２６０は、第一振動腕部１２０の第一溝部１２１が設けられていない第一錘部２２２を含む先端部分の表裏主面と、第二振動腕部１３０の第二溝部１３１が設けられていない第二錘部２３２を含む先端部分の表裏主面とに設けられている。また、第一振動腕部１２０側に設けられた第二電極２６０は、第一振動腕部１２０の両側面に設けられた第一電極１５０と電気的に接続しており、第二振動腕部１３０に設けられた第二電極２６０は、第二振動腕部１３０の両側面に設けられた第一電極１５０と電気的に接続している。音叉型水晶振動素子２００の周波数調整は、例えば、音叉型水晶振動素子２００を素子搭載部材に搭載した後で、第二電極２６０にレーザ等を照射し、第二電極２６０の質量を減少させることにより行われる。

本発明の第二実施形態に係る音叉型水晶振動素子２００は、対向する第一辺１１１及び第二辺１１２並びに対向する第三辺１１３及び第四辺１１４からなる平面視略四角形状の平板の基部１１０と、第一辺１１１から同じ方向に延びた第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０と、第三辺１１３の第二辺１１２側及び第四辺１１４の第二辺１１２側の少なくとも一方に設けられ、第二辺１１２側から第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０の短手方向に延び、その先端から更に第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０の長手方向に延びた支持腕部２４０と、を備えた音叉型水晶振動素子であって、第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０の短手方向に平行な寸法を幅としたとき、支持腕部２４０は、その幅が第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０の幅よりも部分的に細い細幅部２４１を有し、細幅部２４１の厚みは、細幅部２４１以外の支持腕部２４０の厚みよりも厚くなっている。

このような構成とすることで、質量が重くなる支持腕部を備えた音叉型水晶振動素子２００を、第一実施形態の図３に示したものと同様な素子搭載部材１９０に導電性接着剤１９２を用いて搭載した場合でも、細幅部２４１の支持腕部２４０の厚みよりも厚くなっている部分が素子搭載部材１９０に接触することで音叉型水晶振動素子２００を素子搭載部材１９０から一定の間隔を開けて支持する作用を奏する。これにより、固化前で軟性の導電性接着剤１９２を押し潰すことを抑えて、音叉型水晶振動素子２００が素子搭載部材１９０に接近或いは接触状態で搭載されてしまうことを低減することができる。よって、音叉型水晶振動素子２００の屈曲振動が素子搭載部材１９０との接触により阻害されることがないため、所望する周波数の発振信号を安定して出力することが可能となる。また、このような構成の音叉型水晶振動素子２００に落下などにより外部から力が加わった場合でも、音叉型水晶振動素子２００の第一錘部２２２を備えた第一振動腕部１２０及び第二錘部２３２を備えた第二振動腕部１３０が素子搭載部材１９０に衝突することを抑止し破損を低減することが可能となる。また、固化前で軟性の導電性接着剤１９２を押し潰すことを抑えられることから、導電性接着剤１９２が素子接続パッド１９３上より流出することを抑えられ、他の導配線や電極に接触し、ショートしてしまうことを低減することが可能となる。

また、第一振動腕部１２０の先端には、第一振動腕部１２０の幅方向に突出した凸形状を備えた第一錘部２２２が設けられ、第二振動腕部１３０の先端には、第二振動腕部１３０の幅方向に突出した凸形状を備えた第二錘部２３２が設けられ、細幅部２４１は、支持腕部２４０先端の第一錘部２２２に対向する位置に形成されている。このような構成とすることにより、各錘部の慣性質量の増加によってＱ値が向上し、Ｑ値を維持しながら第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０の長手方向の寸法を、錘部を備えていない、例えば本発明の第一実施形態に係る音叉型水晶振動素子１００の第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０に比べて短くすることができ、よって、音叉型水晶振動素子全体の大きさを小型にすることが可能となる。また、支持腕部２４０先端の第一錘部２２２に対向する位置に細幅部２４１を設けているため、第一錘部２２２及び第二錘部２３２により重くなった第一振動腕部１２０及び第二振動腕部１３０のＹ′軸方向の先端側を、細幅部２４１を素子搭載部材の凹部内底面に接触させることで支えることができるので、音叉型水晶振動素子２００が素子搭載部材１９０に接触状態で搭載されてしまうことを低減することができる。よって、音叉型水晶振動素子２００の屈曲振動が素子搭載部材１９０との接触により阻害されることがないため、所望する周波数の発振信号を安定して出力することが可能となる。

また、一枚の水晶ウエハ３００から同一形状の多数個が製造される音叉型水晶振動素子２００であって、支持腕部２４０は、第三辺１１３の第二辺１１２側及び第四辺１１４の第二辺１１２側のどちらか一方に設けられ、かつ、隣接する他の音叉型水晶振動素子２００の第二錘部２３２と対向するように水晶ウエハ３００に配置され、第二錘部２３２の凸形状と細幅部２４１となる支持腕部２４０の凹形状とが一定間隔を介して一致する構成となっている。このような構成とすることにより、水晶ウエハ３００上において、隣接する音叉型水晶振動素子２００同士を接近させることができるので、水晶ウエハ３００一枚当たりに形成できる音叉型水晶振動素子２００の数を増やすことができる。

尚、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。

１００，２００・・・音叉型水晶振動素子
１１０・・・基部
１１１・・・第一辺
１１２・・・第二辺
１１３・・・第三辺
１１４・・・第四辺
１２０・・・第一振動腕部
１２１・・・第一溝部
１３０・・・第二振動腕部
１３１・・・第二溝部
１４０，２４０・・・支持腕部
１４１，２４１・・・細幅部
１５０・・・第一電極
１６０，２６０・・・第二電極
１７０・・・第三電極
１８０・・・導配線
２２２・・・第一錘部
２３２・・・第二錘部

Claims

対向する第一辺及び第二辺並びに対向する第三辺及び第四辺からなる平面視略四角形状の平板の基部と、
前記第一辺から同じ方向に延びた一対の振動腕部と、
前記第三辺の前記第二辺側及び前記第四辺の前記第二辺側の少なくとも一方に設けられ、前記第二辺側から前記振動腕部の短手方向に延び、その先端から更に前記振動腕部の長手方向に延びた支持腕部と、
を備えた音叉型水晶振動素子であって、
前記振動腕部の短手方向に平行な寸法を幅としたとき、
前記支持腕部は、その幅が前記振動腕部の幅よりも部分的に細い細幅部を有し、
前記細幅部の厚みは、前記細幅部以外の前記支持腕部の厚みよりも厚くなっていることを特徴とする音叉型水晶振動素子。
前記一対の振動腕部の先端には、それぞれ前記振動腕部の幅方向に突出した凸形状を備えた錘部が設けられ、前記細幅部は、前記支持腕部先端の前記錘部に対向する位置に形成された、請求項１記載の音叉型水晶振動素子。
前記長手方向は結晶軸のＹ′軸方向であり、前記短手方向は結晶軸のＸ軸方向であり、前記細幅部は、前記支持腕部の＋Ｘ面側のみがウェットエッチングによって除去された残りからなる、請求項１記載の音叉型水晶振動素子。
一枚の水晶ウエハから同一形状の多数個が製造される音叉型水晶振動素子であって、
前記支持腕部は、前記第三辺の前記第二辺側及び前記第四辺の前記第二辺側のどちらか一方に設けられ、かつ、隣接する他の音叉型水晶振動素子の前記錘部と対向するように前記水晶ウエハに配置され、
当該錘部の凸形状と前記細幅部となる前記支持腕部の凹形状とが一定間隔を介して一致する、請求項２記載の音叉型水晶振動素子。
前記細幅部の厚みと前記支持腕部の厚みとの差が２０μｍ以上５０μｍ以下である、請求項１乃至４のうちのいずれが一つに記載の音叉型水晶振動素子。