JP2018074344A - 水晶素子および水晶デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】等価直列抵抗値が大きくなることを低減させ水晶素子の電気的特性を向上させることができる水晶素子および水晶デバイスを提供する。【解決手段】本発明に係る水晶素子１２０は、平面視して略矩形形状となっている水晶片１２１と、水晶片１２１の主面に設けられている励振電極部１２３と、平面視して矩形となっている励振電極部１２３の角部に形成されている切欠部１２５と、切欠部１２５に跨りつつ励振電極部１２３から水晶片１２１の長辺と平行となるように延設されている配線部１２４ｂと、配線部１２４ｂに接続され、水晶片１２１の短辺の縁部に沿って設けられている接続部１２４ａと、から構成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、水晶素子、および、この水晶素子を有する水晶デバイスに関する。水晶デバイスは、例えば、水晶振動子または水晶発振器である。

水晶素子は、例えば、平面視して、略矩形形状の水晶片と、水晶片に設けられている金属パターンと、から構成されている。金属パターンは、一対の励振電極部、水晶片の短辺に沿って設けられている一対の接続部、および、励振電極部と接続部とを電気的に接続している配線部からなる。一対の励振電極部は、水晶素子を平面視して、水晶片の長辺に平行な二辺と水晶片の短辺に平行な二辺からなる矩形形状となっている。配線部は、励振電極部の水晶片の短辺に平行な辺から、水晶片の長辺に平行となるように接続部まで延設されている。接続部は、水晶片の短辺の縁部であって、水晶素子が実装される基体の搭載パッドに対向する位置に配置されている。このような水晶素子は、接続部が基体の搭載パッドと導電性接着剤によって電気的に接着されることにより基体に実装される（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５−７０４４９号公報

従来の水晶素子は、平面視したとき、励振電極部が水晶片の長辺に平行な二辺と水晶片の短辺に平行な二辺からなる矩形形状となっており、配線部が励振電極部の水晶片の短辺に平行な辺から接続部まで水晶片の長辺に平行となるように延設されている。このため、水晶素子の小型化、例えば、水晶片の長辺が１．６ｍｍ以下のような場合においては、金属パターン、具体的には、励振電極部に交番電圧を印加し励振電極部に挟まれている水晶片の一部を振動させたとき、この振動が配線部を伝って伝搬し、振動漏れが生じ、等価直列抵抗値が大きくなり電気的特性が悪化する虞がある。

本発明では、水晶片が小型化された場合においても、等価直列抵抗値が大きくなることを低減させ水晶素子の電気的特性を向上させることができる水晶素子および水晶デバイスを提供することを目的とする。

本発明に係る水晶素子は、平面視して略矩形形状となっている水晶片と、水晶片の主面に設けられている励振電極部と、平面視して矩形となっている励振電極部の角部に形成されている切欠部と、切欠部に跨りつつ励振電極部から水晶片の長辺と平行となるように延設されている配線部と、配線部に接続され、水晶片の短辺の縁部に沿って設けられている接続部と、からなることを特徴とする。

本発明に係る水晶素子は、平面視して略矩形形状となっている水晶片と、水晶片の主面に設けられている励振電極部と、平面視して矩形となっている励振電極部の角部に形成されている切欠部と、切欠部に跨りつつ励振電極部から水晶片の長辺と平行となるように延設されている配線部と、配線部に接続され、水晶片の短辺の縁部に沿って設けられている接続部と、からなる。このため、金属パターン、具体的には、励振電極部に交番電圧を印加し励振電極部に挟まれている水晶片の一部を振動させたとき、振動が配線部を伝って伝搬する量を従来と比較して低減させ振動漏れを抑制することが可能となる。この結果、振動漏れによる等価直列抵抗値が大きくなり電気的特性が悪化することを低減させることができる。

本実施形態に係る水晶デバイスの斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面における断面図である。 （ａ）は、実施例１の水晶素子の上面の平面図であり、（ｂ）は、実施例１の水晶素子の下面を上面側から平面透視した平面図である。 図３のＢ部の部分拡大図である。 （ａ）は、実施例２の水晶素子の上面の平面図であり、（ｂ）は、実施例２の水晶素子の下面を上面側から平面透視した平面図である。 図５のＣ部の部分拡大図である。

図１は、本実施形態に係る水晶デバイスの斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面における断面図である。図３は、本実施形態に係る実施例１の水晶素子の平面図であり、図４は、図３のＢ部の部分拡大図である。また、図５は、本実施形態に係る実施例２の水晶素子の平面図であり、図６は、Ｃ部の部分拡大図である。

（水晶デバイスの概略構成）
水晶デバイスは、例えば、全体として略直方体形状となっている電子部品である。水晶デバイスは、例えば、長辺または短辺の長さが、０．６ｍｍ〜３．２ｍｍであり、上下方向の厚さが、０．２ｍｍ〜２．０ｍｍとなっている。

水晶デバイスは、例えば、凹部が形成されている基体１１０と、凹部に収容された水晶素子１２０と、凹部を塞ぐ蓋体１３０と、基体１１０に水晶素子１２０を接着実装するための導電性接着剤１４０と、から構成されている。

基体１１０の凹部は、蓋体１３０によって封入され、その内部は、例えば、真空とされ、または、適当なガス（例えば、窒素）が封入されている。

基体１１０は、例えば、基体１１０の主体となる基板部１１０ａと、基板部１１０ａの上面の縁部に沿って設けられている枠部１１０ｂと、水晶素子１２０を実装するための搭載パッド１１１と、水晶デバイスを不図示の回路基板等に実装するための外部端子１１２と、からなる。基体１１０は、基板部１１０ａの上面に沿って枠状の枠部１１０ｂが設けられ、凹部が形成されている。

基板部１１０ａおよび枠部１１０ｂは、セラミック材料等の絶縁材料からなる。搭載パッド１１１および外部端子１１２は、例えば、金属等からなる導電層により構成されており、基板部１１０ａ内に配置された導体（図示せず）によって互いに電気的に接続されている。蓋体１３０は、例えば、金属から構成され、基体１１０、具体的には、枠部１１０ｂの上面にシーム溶接等により接合される。

水晶素子１２０は、水晶片１２１と金属パターン１２２とから構成されている。金属パターン１２２は、例えば、水晶片１２１に電圧を印加するための、一対の励振電極部１２３と、水晶素子１２０を搭載パッド１１１に実装するための接続配線部１２４とからなる。

水晶片１２１は、いわゆるＡＴカット水晶片である。すなわち、水晶において、Ｘ軸（電気軸）、Ｙ軸（機械軸）、Ｚ軸（光軸）からなる直交座標系ＸＹＺを、Ｘ軸回りに３０°以上５０°以下（一例として、３５°１５′）回転させて直交座標系ＸＹ´Ｚ´を定義したとき、ＸＺ´平面に平行に切り出された板状である。水晶片１２１は、例えば、長辺または短辺の長さが０．５ｍｍ〜１．６ｍｍとなっている。

金属パターン１２２は、金属等からなる導電性材料により構成されている。一対の励振電極部１２３は、例えば、水晶片１２１の両主面の中央部に設けられている。一対の接続配線部１２４は、接続部１２４ａと配線部１２４ｂとからなる。接続部１２４ａは、例えば、水晶片１２１の短辺に沿って設けられている。例えば、一方の接続部１２４ａは、一方の短辺の縁部に設けられており、他方の接続部１２４ａは、他方の短辺の縁部に設けられている。配線部１２４ｂは、水晶片１２１の長辺に平行となるように励振電極部１２３から接続部１２４ａまで延設されている。

水晶素子１２０は、主面を基体１１０の基板部１１０ａの上面に対向させて、基体１１０の凹部内に収容される。接続配線部１２４の配線部１２４ａは、基体１１０の基板部１１０ａに設けられている搭載パッド１１１に導電性接着剤１４０により接着される。これにより、水晶素子１２０は、基体１１０の基板部１１０ａに実装される。このとき、励振電極部１２３は、接続配線部１２４および導電性接着剤１４０によって、基板部１１０ａの搭載パッド１１１に電気的に接続され、ひいては、基板部１１０ａ内に配置された導体（不図示）によって基体１１０に設けられている外部端子１１２と電気的に接続されている。

このようにして構成された水晶デバイスは、例えば、不図示の回路基板の実装面に基体１１０の（基板部１１０ａの）下面を対向させて、外部端子１１２が半田などにより回路基板の実装パッド（図示せず）に接合されることによって、回路基板に実装される。回路基板には、例えば、発振回路が構成されている。発振回路は、外部端子１１２、基板部１１０ａ内に配置された導体（図示せず）、搭載パッド１１１、導電性接着剤１４０および接続配線部１２４を介して励振電極部１２３に交番電圧を印加して、発振信号を生成する。このとき、発振回路は、例えば、水晶片１２１の厚みすべり振動のうち基本波振動を利用する。

（実施例１ 水晶素子の形状）
図３は、実施例１の水晶素子１２０の平面図であり、図４は、図３のＢ部の部分拡大図である。

本実施形態では、水晶素子１２０の基体１１０に実装した場合に、基体１１０の基板部１１０ａの上面と略平行となっている面を主面とし、水晶素子１２０から基板部１１０ａに向かう向きを下方向、基板部１１０ａから水晶素子１２０へ向かう向きを上方向として説明する。

基体１１０の基板部１１０ａを向く水晶素子１２０の面を水晶素子１２０の下面とし、水晶素子１２０の下面と反対側を向く水晶素子１２０の面を水晶素子１２０の上面とし、水晶素子１２０の上面および水晶素子１２０の下面を水晶素子１２０の主面とする。同様に、基体１１０の基板部１１０ａを向く水晶片１２１の面を水晶片１２１の下面とし、水晶片１２１の下面と反対側を向く水晶片１２１の面を水晶片１２１の上面とし、水晶片１２１の上面および水晶片１２１の下面を水晶片１２１の主面とする。なお、水晶素子１２０の上面と水晶片１２１の上面とは同一の意味で用いており、水晶素子１２０の下面と水晶片１２１の下面とは同一の意味で用いている。

水晶素子１２０は、水晶片１２１と金属パターン１２２とから構成されている。

水晶片１２１は、安定した機械振動をする圧電材料が用いられ、例えば、水晶部材が用いられる。水晶片１２１は、例えば、人工水晶体から所定のカットアングルとなるように切断された水晶ウエハを用いて、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される。なお、ここでは、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水晶片１２１を形成している場合について説明しているが、例えば、水晶ウエハを所定の大きさおるように切断し形成してもよいし、切断後に水晶片の主面が曲面状となるようにべベル加工やコンベックス加工を行い形成してもよい。また、水晶片１２１の主面は、例えば、ＸＺ´平面に平行となっており、Ｘ軸に平行な長辺およびＺ´軸に平行な短辺を有する略矩形となっている。また、水晶片１２１の上下方向の厚みは、Ｙ´軸と平行となっている。

このような水晶片１２１に設けられている金属パターン１２２は、水晶素子１２０の外部から交番電圧を印加するためのものである。金属パターン１２２は、一層となっていてもよいし、複数の金属層が積層されていてもよい。金属パターン１２２は、特に図示しないが、例えば、第一金属層と、第一金属層上に積層された第二金属層とからなる。第一金属層は、水晶と密着性のよい金属が用いられ、例えば、ニッケル、クロム、ニクロムまたはチタンのいずれかが用いられる。第一金属層に水晶と密着性のよい金属を用いることで、水晶と密着しにくい金属を第二金属層に用いることができる。第二金属層は、金属材料の中で電気抵抗率が低く、安定した材料が用いられ、例えば、金、金を含む合金、銀または銀を含む合金のいずれかが用いられる。電気抵抗率が比較的低い金属を用いることで、
金属パターン１２２自身の抵抗率を小さくすることができ、この結果、水晶素子１２０の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、安定した金属を用いることで、水晶素子１２０が存在している雰囲気中、例えば、空気と反応し、金属パターン１２２の重さが変化し水晶素子１２０の周波数が変化することを低減させることが可能となる。

金属パターン１２２は、励振電極部１２３と、接続部１２４ａおよび配線部１２４ｂから構成されている接続配線部１２４と、から構成されている。

励振電極部１２３は、水晶片１２１に交番電圧を印加するためのものであり、水晶片１２１の上面と水晶片１２１の下面とに互いが対向するように一対で設けられている。励振電極部１２３に交番電圧を印加すると、励振電極部１２３に挟まれている水晶片１２１の一部が逆圧電効果および圧電効果により厚みすべり振動を基本振動とした振動を開始する。

一対の励振電極部１２３は、水晶素子１２０を平面視したとき、水晶片１２１の長辺に平行な二辺と水晶片１２１の短辺に平行な二辺とからなる略矩形形状となっている。一対の励振電極部１２３のうち少なくとも一方の励振電極部１２３、具体的には、水晶片１２１の下面側に設けられている励振電極部１２３は、矩形形状の角部に切欠部１２５が形成されている。

切欠部１２５は、水晶素子１２０を平面視して、例えば、矩形形状となっている。このとき、水晶片１２１の長辺に平行な切欠部１２５の長さは、水晶片１２１の長辺に平行な励振電極部１２３の辺の長さの０．１５倍以上かつ０．２倍以下となっている。また、水晶片１２１の短辺に平行な切欠部１２５の長さは、水晶片１２１の短辺に平行な接続配線部１２４の配線部１２４ｂの長さより長く、かつ、水晶片１２１の短辺に平行な励振電極部１２３の辺の長さの０．２倍以下となっている。

別の観点では、励振電極部１２３は、水晶素子１２０を平面視したとき、水晶片１２１の長辺に平行な３辺と、水晶片１２１の短辺に平行な３辺と、から構成されているといえる。水晶片１２１の長辺に平行な辺のうち、所定の一辺の長さは、所定の他の二辺の長さを合わせた長さと同じとなっている。水晶片１２１の短辺に平行な辺のうち、所定の一辺の長さは、所定の他の二辺の長さを合わせた長さと同じとなっている。水晶片１２１の長辺に平行な所定の一辺の一端には、水晶片１２１の短辺に平行な所定の一辺の端部が位置しており、水晶片１２１の長辺に平行な所定の一辺の他端には、水晶片１２１の短辺に平行な所定の他の二辺のうち一方の辺の端部が位置している。水晶片１２１の短辺に平行な所定の一辺の端部には、水晶片１２１の長辺に平行な所定の一辺の一端が位置しており、
水晶片１２１の短辺に平行な所定の一辺の他端には、水晶片１２１の短辺に平行な所定の他の二辺のうち一辺の端部が位置している。

接続配線部１２４は、接続部１２４ａと配線部１２４ｂとから構成されており、水晶素子１２０の外部から励振電極部１２３に交番電圧を印加するためのものである。

接続部１２４ａは、水晶素子１２０を水晶デバイスとして用いる場合、基体１１０に実装するためのものであり、基体１１０の基板部１１０ａの上面に設けられている搭載パッド１１１と導電性接着剤１４０によって電気的に接着される。接続部１２４ａは、一対となっており、基体１１０の基板部１１０ａに設けられている搭載パッド１１１と対向する位置であって、水晶片１２１の短辺の縁部に沿って設けられている。例えば、一方の接続部１２４ａは、水晶片１２１の一方の短辺の端部に設けられており、他方の接続部１２４ａは、水晶片１２１の他方の短辺の端部に設けられており、互いに対向する角部にそれぞれの接続部１２４ａが設けられている。なお、一方の接続部１２４ａが一方の短辺の縁部に設けられ他方の接続部１２４ａが
他方の短辺の縁部に設けられている場合について説明しているが、例えば、一方の接続部１２４ａが一方の短辺の一端に設けられ他方の接続部１２４ａが一方の短辺の他端に設けた状態、つまり、一対の接続部１２４ａが一方の短辺の縁部に沿って二つ並んで設けてもよい。

配線部１２４ｂは、接続部１２４ａと励振電極部１２３とを電気的に接続するためのものであり、一端が接続部１２４ａに接続され、他端が励振電極部１２３に接続されている。また、配線部１２４ｂは、水晶片１２１の長辺と平行となるように励振電極部１２３から接続部１２４ａに延設されている。

また、切欠部１２５が形成されている励振電極部１２３に接続されている配線部１２４ｂは、励振電極部１２３に形成されている切欠部１２５を跨るように、水晶片１２１の長辺と平行となるように、励振電極部１２３から接続部１２４ａへ延設されている。

また、切欠部１２５が形成されている励振電極部１２３に接続されている配線部１２４ｂは、水晶素子１２０を平面視して、水晶片１２１の長辺に平行な二辺のうち一辺が、切欠部１２５が形成されている水晶片１２１の長辺に平行な励振電極部１２３の辺と接続している。

また、切欠部１２５が形成されている励振電極部１２３に接続されている配線部１２４ｂは、例えば、水晶素子１２０を平面視して、水晶片１２１の長辺に平行な二辺および水晶片１２１の短辺に平行な二辺とからなる矩形形状となっている。このとき、水晶片１２１の長辺に平行な二辺間の距離は、水晶片１２１の短辺に平行な切欠部１２５の長さよりも短くなっている。

このような水晶素子１２０は、平面視して略矩形形状となっている水晶片と、水晶片１２１の主面に設けられている励振電極部１２３と、平面視して矩形となっている励振電極部１２３の角部に形成されている切欠部１２５と、切欠部１２５に跨りつつ励振電極部１２３から水晶片１２１の長辺と平行となるように延設されている配線部１２４ｂと、配線部１２４ｂに接続され、水晶片１２１の短辺の縁部に沿って設けられている接続部１２４ａと、からなる。

このようにすることで、金属パターン１２２、具体的には、励振電極部１２３に交番電圧を印加し励振電極部１２３に挟まれている水晶片１２１の一部を振動させたとき、配線部１２４ｂにも電荷が存在しているため、励振電極部１２３に挟まれている水晶片１２１の一部の振動が、配線部１２４ｂに沿って漏れ伝搬する量を従来と比較して低減させることが可能となる。励振電極部１２３に交番電圧を印加した際に、
平面視して励振電極部１２３の面中心（矩形形状の対角線の交点）に最も電荷が蓄積され最も振動し、励振電極部１２３の面中心から楕円状に振動が減衰した状態となっているため、切欠部１２５を励振電極部１２３の角部に形成することで、励振電極部１２３の角部において振動を不連続な状態とすることができる。
この不連続な位置から配線部１２４ｂを延設させることにより、励振電極部１２３から配線部１２４ｂへ伝搬する量を従来と比較して抑制させることを可能としている。この結果、振動漏れによる等価直列抵抗値が大きくなり電気的特性が悪化することを低減させることができる。

水晶素子１２０が小型化、具体的には、水晶片１２１の長辺の長さが１．６ｍｍ以下においては、水晶片１２１の長辺に対して励振電極部１２３及び接続配線部１２４の長さの割合が大きくなる。このため、励振電極部１２３に交番電圧を印加し励振電極部１２３に挟まれている水晶片１２１の一部を振動させた場合に、副次的な振動である輪郭振動および屈曲振動の影響が顕著となるので、本構成がより有効となる。つまり、水晶片１２１が小型化、具体的には、水晶片１２１の長辺の長さが１．６ｍｍ以下の場合には、このような構成は、上述した効果がより顕著となる。

また、このような水晶素子１２０は、平面視して、水晶片１２１の長辺に平行な切欠部１２５の長さは、励振電極部１２３の水晶片１２１の長辺に平行な長さの０．１５倍以上かつ０．２倍以下となっており、切欠部１２５の水晶片１２１の短辺に平行な長さは、配線部１２４ｂの水晶片１２１の短辺に平行な長さよりも長く、かつ、励振電極部１２３の水晶片１２１の短辺に平行な長さの０．２倍以下となっている。

水晶素子１２０を平面視して、切欠部１２５の水晶片１２１の長辺に平行な長さが、０．１５倍未満の場合には、励振電極部１２３の角部に切欠部１２５を形成しても、切欠部１２５が形成されている励振電極部１２３の角部において振動を不連続にすることができず、励振電極部１２３から配線部１２４ｂに伝って振動が漏れ伝搬してしまい、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ない。また、切欠部１２５の水晶片１２１の長辺に平行な長さが０．２倍より大きい場合には、振動が励振電極部１２３の面中心から楕円状に減衰していることから、
励振電極部１２３の振動の減衰量が小さい箇所から配線部１２４ｂを延設させることとなってしまうため、励振電極部１２３に挟まれている水晶片１２１の一部の振動を阻害してしまい、等価直列抵抗値が大きくなってしまう。

また、水晶素子１２０を平面視して、また、切欠部１２５の水晶片１２１の短辺に平行な長さが、配線部１２４ｂの水晶片１２１の短辺に平行な長さ以下の場合には、励振電極部１２３の角部に切欠部１２５を形成しても、切欠部１２５が形成されている励振電極部１２３の角部において振動を不連続にすることができず、励振電極部１２３から配線部１２４ｂに伝って振動が漏れ伝搬してしまい、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ない。切欠部１２５の水晶片１２１の短辺に平行な長さが、また、切欠部１２５の水晶片１２１の短辺に
平行な長さが０．２倍より大きい場合には、振動が励振電極部１２３の面中心から楕円状に減衰していることから、励振電極部１２３の振動の減衰量が小さい箇所から配線部１２４ｂを延設させることとなってしまうため、励振電極部１２３に挟まれている水晶片１２１の一部の振動を阻害してしまい、等価直列抵抗値が大きくなってしまう。

従って、平面視して、水晶片１２１の長辺に平行な切欠部１２５の長さは、励振電極部１２３の水晶片１２１の長辺に平行な長さの０．１５倍以上かつ０．２倍以下となっており、切欠部１２５の水晶片１２１の短辺に平行な長さは、配線部１２４ｂの水晶片１２１の短辺に平行な長さよりも長く、かつ、励振電極部１２３の水晶片１２１の短辺に平行な長さの０．２倍以下にすることで、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。

本実施形態に係る水晶デバイスは、このような水晶素子１２０と、水晶素子１２０が実装される基体１１０と、基体１１０と接合される水晶素子１２０を気密封止する蓋体１３０と、
を含んでいる。前述したように水晶素子１２０は、等価直列抵抗値が大きくなることを低減さ電気的特性が低下することを抑制しているので、このような水晶素子１２０を実装した水晶デバイスにおいても、同様に、等価直列抵抗値が大きくなることを低減させ、電気的特性が低下することを抑制させることが可能となる。

また、本実施形態に係る水晶デバイスは、切欠部１２５は、水晶素子１２０が実装されている基体１１０の面を向いている水晶片１２１の主面に設けられている励振電極部１２３に形成されている。

このようにすることで、水晶素子１２０の接続配線部１２４の接続部１２４ａと、基体１１０の基板部１１０ａの搭載パッド１１１とを導電性接着剤１４０にて電気的に接着した際に、電荷が蓄積される配線部１２４ｂ上は振動が伝搬しやすいので、導電性接着剤１４０により接着した影響が励振電極部１２３に挟まれている部分の振動へ与える影響を低減させることができる。この結果、等価直列抵抗値が大きくなることを低減させ、電気的特性が低下することを抑制することが可能となる。

（実施例２ 水晶素子の形状）
図５は、実施例２の水晶素子２２０の平面図であり、図６は、図５のＣ部の部分拡大図である。

実施例２の水晶素子２２０は、金属パターン２２２、具体的には、切欠部２２５の形状が実施例１の水晶素子１２０と異なる。なお、実施例２の水晶素子２２０のうち上述した実施例１の水晶素子１２０と同様の部分については、同一の符合を付して適宜説明する。

実施例２に係る水晶２２０は、水晶片１２１と、水晶片１２１に設けられている金属パターン２２０とから構成されている。

金属パターン２２２は、水晶素子２２０の外部から交番電圧を印加するためのものである。金属パターン２２２は、一層となっていてもよいし、複数の金属層が積層されていてもよい。例えば、金属パターン２２２は、特に図示しないが、第一金属層と、第一金属層上に積層された第二金属層とから構成されている。第一金属層は、水晶と密着性のよい金属が用いられ、例えば、ニッケル、クロム、ニクロムまたはチタンのいずれかが用いられる。第二金属層は、金属材料の中で比較的電気抵抗率が低く、安定した材料が用いられ、例えば、金、金を含む合金、銀または銀を含む合金のいずれかが用いられる。

金属パターン２２２は、励振電極部２２３と、接続部２２４ａおよび配線部２２４ｂから構成されている接続配線部２２４と、から構成されている。

励振電極部２２３は、水晶片１２１に交番電圧を印加するためのものであり、水晶片１２１の上面および水晶片１２１の下面に互いが対向するように一対で設けられている。励振電極部２２３に交番電圧を印加すると、励振電極部２２３に挟まれている水晶片１２１の一部が逆圧電効果および圧電効果により厚みすべり振動を基本振動した振動を開始する。

励振電極部２２３は、水晶素子２２０を平面視したとき、水晶片１２１の長辺に平行な二辺と水晶片１２１の短辺に平行な二辺とからなる略矩形形状となっている。一対の励振電極部２２３のうち少なくとも一方の励振電極部２２３は、矩形形状の角部に切欠部２２５が形成されている。

切欠部２２５は、平面視して、略直角三角形となっており、切欠部２２５の斜辺となる部分が直角部分側に凸となるように円弧形状となっている。このとき、切欠部２２５の直角となる部分は、切欠部２２５が形成される励振電極部２２３の角部に相当する。

別の観点では、水晶素子２２０を平面視したとき、励振電極部２２３の外縁は、水晶片１２１の長辺に平行な互いに長さが異なる二辺と水晶片１２１の短辺に平行な互いに長さが異なる二辺と円弧形状となっている線とからなっている。水晶片１２１の長辺に平行な辺のうち長い方の一辺の一端は、水晶片１２１の短辺に平行な辺のうち長い方の一方の一端に接続しており、水晶片１２１の長辺に平行な辺のうち長い方の一方の他端は、水晶片１２１の短辺に平行な辺のうち短い方の一端に接続している。水晶片１２１の短辺に平行な辺のうち長い方の一辺の一端は、水晶片１２１の長辺に平行な辺のうち長い方の一方の一端に接続しており、
水晶片１２１の短辺に平行な辺のうち長い方の一辺の他端は、水晶片１２１の長辺に平行な辺のうち短い方の一端に接続している。水晶片１２１の長辺に平行な辺のうち短い方の辺の他端は、円弧形状となっている線の一端に接続しており、水晶片１２１の短辺に平行な辺のうち短い方の辺の他端とは、円弧形状となっている線の他端に接続している。このとき、円弧の円の中心は、切欠部２２５が形成されている励振電極部２２３の角部よりも励振電極部２２３の面中心（励振電極部２２３の対角線の交点）側に位置している。

水晶素子２２０を平面視して、水晶片１２１の長辺に平行な二辺の差は、水晶片１２１の長辺に平行な励振電極部１２３の辺の長さの０．１５倍以上かつ０．２倍以下となっている。また、水晶片１２１の短辺に平行な二辺の差は、水晶片１２１の短辺に平行な接続配線部２２４の配線部２２４ｂの長さより長く、かつ、水晶片１２１の短辺に平行な励振電極部２２３の辺の長さの０．２倍以下となっている。

接続配線部２２４は、接続部２２４ａと配線部２２４ｂとから構成されており、水晶素子２２０の外部から励振電極部２２３に交番電圧を印加するためのものである。

接続部２２４ａは、水晶素子２２０を水晶デバイスとして用いる場合、基体１１０に実装するためのものであり、基体１１０の基板部１１０ａの上面に設けられている搭載パッド１１１と導電性接着剤１４０によって電気的に接着される。接続部２２４ａは、一対となっており、基体１１０の基板部１１０ａに設けられている搭載パッド１１１と対向する位置であって、水晶片１２１の短辺の縁部に沿って設けられている。例えば、一方の接続部２２４ａは、水晶片１２１の一方の短辺の端部に設けられており、他方の接続部２２４ａは、水晶片１２１の他方の短辺の端部に設けられており、
互いに対向する角部にそれぞれの接続部２２４ａが設けられている。なお、一方の接続部２２４ａが一方の短辺の縁部に設けられ、他方の接続部２２４ａが他方の短辺の縁部に設けられている場合について説明しているが、例えば、一方の接続部が一方の短辺の一端に設けられ、他方の接続部が一方の短辺の他端に設けられた状態、つまり、水晶片１２１の一方の短辺の縁部に沿って二つ並んで設けてもよい。

配線部２２４ｂは、接続部２２４ａと励振電極部２２３とを電気的に接続するためのものであり、一端が接続部２２４ａに接続され、他端が励振電極部２２３に接続されている。また、配線部２２４ｂは、水晶片２２１の長辺と平行となるように励振電極部２２３から接続部２２４ａに延設されている。

また、切欠部２２５が形成されている励振電極部２２３に接続されている配線部２２４ｂは、励振電極部２２３に形成されている切欠部２２５を跨るように、水晶片１２１の長辺と平行となるように、励振電極部２２３から接続部２２４ａへ延設されている。

また、切欠部２２５が形成されている励振電極部２２３に接続されている配線部２２４ｂは、水晶素子２２０を平面視して、水晶片１２１の長辺に平行な二辺のうち一辺が、切欠部２２５が形成されている水晶片１２１の長辺に平行な励振電極部２２３の辺と接続している。

また、切欠部２２５が形成されている励振電極部２２３に接続されている配線部２２４ｂは、例えば、水晶素子２２０を平面視して、水晶片１２１の長辺に平行な二辺および水晶片１２１の短辺に平行な二辺とからなる矩形形状となっている。このとき、水晶片１２１の長辺に平行な二辺間の距離は、励振電極部２２３の水晶片１２１の短辺に平行な二辺の差の長さよりも短くなっている。

このような水晶素子２２０は、平面視して、切欠部２２５が略直角三角形となっており、切欠部２２５の斜辺となる部分が直角部分側に凸となるように円弧形状となっている。

別の観点では、水晶素子２２０を平面視したとき、励振電極部２２３の外縁は、水晶片１２１の長辺に平行な互いに長さが異なる二辺と水晶片１２１の短辺に平行な互いに長さが異なる二辺と円弧形状となっている線とからなっている。水晶片１２１の長辺に平行な辺のうち長い方の一辺の一端は、水晶片１２１の短辺に平行な辺のうち長い方の一方の一端に接続しており、水晶片１２１の長辺に平行な辺のうち長い方の一方の他端は、水晶片１２１の短辺に平行な辺のうち短い方の一端に接続している。水晶片１２１の短辺に平行な辺のうち長い方の一辺の一端は、
水晶片１２１の長辺に平行な辺のうち長い方の一方の一端に接続しており、水晶片１２１の短辺に平行な辺のうち長い方の一辺の他端は、水晶片１２１の長辺に平行な辺のうち短い方の一端に接続している。水晶片１２１の長辺に平行な辺のうち短い方の辺の他端は、円弧形状となっている線の一端に接続しており、水晶片１２１の短辺に平行な辺のうち短い方の辺の他端とは、円弧形状となっている線の他端に接続している。このとき、円弧の円の中心は、切欠部２２５が形成されている励振電極部２２３の角部よりも励振電極部２２３の面中心（励振電極部２２３の対角線の交点）側に位置している。

このようにすることで、励振電極部２２３に交番電圧を印加したときに励振電極部２２３に挟まれている水晶片１２１の一部の振動が励振電極部２２３の面中心から楕円状に振動が伝搬しているので、励振電極部２２３が設けられている部分と励振電極部２２３が設けられていない部分との境界において、振動の状態が変化し励振電極部２２３に挟まれている部分の振動に与える影響を低減させることができる。この結果、励振電極部２２３に挟まれている部分の振動が阻害され等価直列抵抗値が大きくなることを低減させ、電気的特性が低下することを抑制することが可能となる。

本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の形態で実施されてよい。

水晶素子を有するデバイスは、水晶素子に限定されない。例えば、水晶素子に加えて水晶素子に電圧を印加して発振信号を生成する集積回路素子を有する発振器であってもよい。また、例えば、水晶デバイスは、恒温槽付きであってもよい。例えば、基体は、上面および下面に凹部を有する断面Ｈ型形状であってもよいし、平板状であってもよい。

水晶素子の形状および寸法は、実施形態において例示したものに限定されず、適宜設定されてもよい。

１１０・・・基体
１１０ａ・・・基板部
１１０ｂ・・・枠部
１１１・・・搭載パッド
１１２・・・外部端子
１２０、２２０・・・水晶素子
１２１・・・水晶片
１２２、２２２・・・金属パターン
１２３、２２３・・・励振電極部
１２４、２２４・・・接続配線部
１２４ａ、２２４ａ・・・接続部
１２４ｂ、２２４ｂ・・・配線部
１２５、２２５・・・切欠部
１３０・・・蓋体
１４０・・・導電性接着剤

Claims (5)

1. 平面視して略矩形形状となっている水晶片と、
   前記水晶片の主面に設けられている励振電極部と、
   平面視して矩形となっている前記励振電極部の角部に形成されている切欠部と、
   前記切欠部に跨りつつ前記励振電極部から前記水晶片の長辺と平行となるように延設されている配線部と、
   前記配線部に接続され、前記水晶片の短辺の縁部に沿って設けられている接続部と、
   からなることを特徴とする水晶素子。
2. 請求項１に記載の水晶素子であって、
   平面視して、
   前記励振電極部に形成された切欠部の前記水晶片の長辺に平行な長さは、前記水晶片の長辺に平行な前記励振電極部の長さの０．１５倍以上かつ０．２倍以下となっており、
   前記励振電極部に形成された切欠部の前記水晶片の短辺に平行な長さは、前記水晶片の短辺に平行な前記配線部の長さよりも長く、かつ、前記励振電極部の前記水晶片の短辺に平行な長さの０．２倍以下となっている
   ことを特徴とする水晶素子。
3. 請求項１または請求項２に記載の水晶素子であって、
   平面視して、
   前記切欠部が略直角三角形となっており、
   前記切欠部の斜辺となる部分が直角部分側に凸となるような円弧形状となっている
   ことを特徴とする水晶素子。
4. 請求項１乃至請求項３に記載の水晶素子と、
   前記水晶素子が実装される基体と、
   前記基体と接合される前記水晶素子を気密封止する蓋体と、
   を含んでいることを特徴とする水晶デバイス。
5. 請求項４に記載の水晶デバイスであって、
   前記切欠部は、前記水晶素子が実装されている前記基体の面を向いている前記水晶片の主面に設けられている前記励振電極部に形成されている
   ことを特徴とする水晶素子。

Images