JP2018121265A - 水晶素子および水晶デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】水晶素子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つつ、電気的特性を向上させることができる水晶素子を提供する
【解決手段】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に設けられ、励振電極部１２３および励振電極部１２３から水晶片１２１の外縁に向かって延設されている接続配線部１２４からなる金属パターン１２２と、から構成されている水晶素子１２０であって、水晶片１２１の一方の短辺を含む側面を平面視して、水晶片１２１の一方の短辺を含む側面に三つの凹部１２５（１２５ａ，１２５ｂ，１２５ｃ）が形成されていることを特徴とする。
【選択図】図５

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、一対の励振電極部および一対の接続配線部からなる。一対の励振電極部は、水晶片の両主面に設けられている。

このような水晶素子は、複数の水晶片を水晶ウエハに連結した状態で形成しているため、個片化された水晶片の一方の短辺、具体的には、水晶ウエハに連結されている辺を含む側面を平面視したとき、水晶片の上面と水晶片の下面とに連なる一つの凹部が形成されている。

この一つだけ形成される凹部は、例えば、水晶片の一方の短辺を含む側面を平面視して、水晶片の上面の一方の短辺の全面に連なり、かつ、水晶片の下面の一方の短辺の中央部に連なった、いわゆるＴ字側の形状となっている（例えば、特許文献１参照）。

また、一つだけ形成される凹部の別の一例として、水晶片の一方の短辺を含む側面を平面して、水晶片の一方の短辺の中心を通過する形状となっている（例えば、特許文献２参照）。

特許第５２５１０８２号公報 特許第４８３００６９号公報

従来の水晶素子では、凹部が一つだけ形成されているため、金属パターンに交番電圧を印加したとき、主振動である厚みすべり振動でない副次的な振動である屈曲振動が水晶片の短辺に平行な向きで生じたときに、主振動である厚みすべり振動と副次的な振動である屈曲振動とが結合し、等価直列抵抗値が大きくなってしまう虞がある。特に、水晶素子が小型化、例えば、水晶片の長辺が９２０μｍ以下のような場合においては、副次的な振動である屈曲振動の次数が低くなるため、主振動である厚みすべり振動へ与える影響が大きくなり、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った。

本発明では、水晶素子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つつ、電気的特性を向上させることができる水晶素子を提供することを目的とする。

本発明における水晶素子は、平面視して略矩形形状となっている水晶片と、水晶片に設けられ、励振電極部および励振電極部から水晶片の外縁に向かって延設されている接続配線部からなる金属パターンと、から構成されている水晶素子であって、水晶片の一方の短辺を含む側面を平面視して、水晶片の一方の短辺を含む側面に三つの凹部が形成されていることを特徴とする。

本発明に係る水晶素子は、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、水晶片に設けられ、励振電極部および励振電極部から水晶片の外縁に向かって延設されている接続配線部からなる金属パターンと、から構成されている水晶素子であって、水晶片の一方の短辺を含む側面を平面視して、水晶片の一方の短辺を含む側面に三つの凹部が形成されている。このようにすることで、水晶片の短辺方向で生じる副次的な屈曲振動を抑制することができ、等価直列抵抗値が大きくなることを低減させ、電気的特性を向上させることが可能となる。

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。 図２のＣ部の部分拡大図である。 図１のＢ−Ｂ断面における断面図である。 本実施形態に係る水晶素子の斜視図である。 （ａ）は、本実施形態に係る水晶素子の上面の平面図であり、（ｂ）は、本実施形態に係る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。 本実施形態に係る水晶素子の一方の短辺を含む側面を平面視したときの平面図である。

図１〜図４は、本実施形態に係る水晶デバイスに関する図である。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および図４は、本実施形態に係る水晶デバイスの断面図である。また、図３は、図２のＣ部の部分拡大図である。図５〜図７は、本実施形態に係る水晶素子に関する図である。図５は、本実施形態に係る水晶素子の斜視図であり、図６は、水晶素子の上面および下面の平面図である。また、図７は、本実施形態に係る水晶素子の一方の短辺を含む側面の平面図である。

（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〜２．０ｍｍであり、上下方向の厚さが、０．２ｍｍ〜１．５ｍｍ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によって封止され、その内部は、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、から構成されている。基体１１０は、基板部１１０ａの上面の縁部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に実装するための一対の接続配線部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´平面に平行となっている板状である。

金属パターン１２２は、金属からなる導電性材料が用いられ、励振電極部１２３と接続配線部１２４とから構成されている。励振電極部１２３は、例えば、水晶片１２１の中央部に設けられている。一対の接続配線部１２４は、励振電極部１２３から水晶片１２１の端部へ延設されており、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の一方の短辺の縁部に沿って二つ並んで設けられている。配線部１２４ｂは、例えば、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まで延設されている。

水晶素子１２０は、水晶片１２１の主面を基体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。水晶素子１２０の接続配線部１２４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によって接着される。これにより、水晶素子１２０の金属パターン１２２は、基体１１０の基板部１１０ａの搭載パッド１１１と電気的に接続され、ひいては、基板部１１０ａ内に配置された導体（図示せず）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。

（水晶素子の形状）
図５は、本実施形態に係る水晶素子の斜視図である。図６の（ａ）は、本実施形態に係る水晶素子の上面を平面視した平面図であり、図６（ｂ）は、本実施形態に係る水晶素子の下面を上面から平面透視した平面図である。また、図７は、本実施形態に係る水晶素子であって、水晶片の一方の短辺を含む側面を平面視した平面図である。

本実施形態では、水晶素子１２０を基体１１０に実装した場合、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から基体１１０の基板部１１０ａに向かう向きを下方向、基体１１０の基板部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の上面とする。また、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、基板部１１０ａ側を向く水晶片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の上面とする。また、水晶片１２１の下面および水晶片１２１の上面を水晶片１２１の主面とする。なお、本実施形態では、水晶素子１２０の上面と水晶片１２１の上面とを同一の意味で用いており、同様に、水晶素子１２０の下面と水晶片１２１の下面とを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、例えば、いわゆるＡＴカット板である。すなわち、図６に示すように、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軸の周りに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´系を定義したとき、水晶片１２１は、ＸＺ´平面に平行となっている形状である。

なお、水晶片１２１の外形がエッチングによって形成される場合、エッチングに対する水晶の異方性等によって比較的大きな誤差（系統誤差のようなもの）が生じる。当該誤差は、意図的に利用されることもある。本開示の説明においては、このような誤差の存在は無視するものとする。例えば、実際に、水晶片１２１においては、側面が主面に直交せずに傾斜していたり、側面が平面にならず外側に膨らむ形状になっていたりすることがあるが、そのような傾斜および／または膨らみの図示および説明は省略する。第三者の製品が本開示の技術に関するか否か判断される場合においてもそのような誤差は無視されてよい。なお、偶然誤差のようなものが無視されてよいことはもちろんである。

図６に示すように、水晶片１２１の平面における形状は矩形である。当該矩形は、例えば、長方形（本開示では正方形を含くむものとする。このとき、所定の一つの辺が一方の長辺に該当し、所定の一つの辺に接続している辺を一方の短辺に該当する。励振電極部１２３についても同様。）なお、本開示について、矩形または長方形は、角部が面取りされた形状を含むものとする。（励振電極部１２３についても同様。）ＡＴ板カット板では、主面はＸＺ´平面に略平行な面であり、長辺はＸ軸に略平行な辺であり、短辺はＺ´軸に略平行な辺である。

水晶片１２１の厚みは、厚みすべり振動について所望の固有周波数に基づいて設定される。例えば、基本波振動を用いる場合において、固有振動数をＦ（ＭＨｚ）とすると、この固有振動数Ｆに対応する水晶片１２１の厚みｔ（μｍ）を求める基本式は、ｔ＝１６７０／Ｆである。なお、実際には、水晶片１２１の厚みは、励振電極部１２３の重さ等も考慮して、基本式の値から微調整された値となる。

水晶片１２１の各種寸法は、等価直列抵抗値の低減等の種々の観点から、シミュレーション計算および実験等に基づいて適宜設定されてよい。一例をあげると、例えば、長辺の長さは５５０μｍ〜１．１ｍｍ以下、短辺の長さは３５０μｍ〜７５０μｍ以下（ただし、長辺の長さ以下）、厚さは２０μｍ〜７０μｍ以下である。

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ている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一つが用いられる。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、金を主成分とする合金、銀または銀を主成分とする合金のいずれか一つが用いられる。電気抵抗率が低い材料を用いることで、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、安定した金属材料を用いることで、水晶素子１２０の存在する周囲の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できる。

金属パターン１２２は、励振電極部１２３と接続配線部１２４とから構成されている。この接続配線部１２４は、接続部１２４ａと配線部１２４ｂとからなる。

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る。励振電極部１２３は、一対となっており、水晶片１２１の両主面の中央部に互いが対向するように設けられている。励振電極部１２３は、平面視して、略矩形となっており、励振電極部１２３の中心（具体的には、励振電極部１２３の対角線の交点）が、水晶片１２１の中心（具体的には、水晶片１２１の対角線の交点）と比較すると、水晶片１２１の他方の短辺側に位置している。ここで、水晶片１２１の一方の短辺とは、接続配線部１２４の接続部１２４ａが並んで設けられている水晶片１２１の短辺であり、水晶片１２１の他方の短辺とは、接続部１２４ａが設けられていない水晶片１２１の短辺である。このように、
励振電極部１２３の中心を水晶片１２１の中心よりも水晶片１２１の他方の短辺側に設けることで、水晶片１２１の一方の短辺から励振電極部１２３の中心までの距離を、水晶片１２１の一方の短辺から水晶片１２１の中心までの距離と比較して長くすることができる。この結果、接続配線部１２４の接続部１２４ａを導電性接着剤１４０で接着したときに、導電性接着剤１４０により励振電極部１２３に挟まれている部分の振動が阻害されることを低減させることが可能となり、水晶デバイス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。

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、基板部１１０ａの搭載パッド１１１と対向する位置であって、水晶片１２１の一方の短辺の縁部に沿って二つ並んで設けられている。

配線部１２４ｂは、接続部１２４ａと励振電極部１２３とを電気的に接続させるためのものであり、一端が励振電極部１２３に接続され、他端が接続部１２４ａに接続されている。また、配線部１２４ｂは、別の観点では、励振電極部１２３から接続部１２４ａまで延設されている。また、配線部１２４ｂは、例えば、水晶素子１２０を平面視したとき、水晶片１２１の長辺と平行となるように設けられている。

（水晶素子の詳細な説明）
このような水晶素子１２０は、図５および図７に示したように、接続部１２４ａが並んで設けられている水晶片１２１の一方の短辺を含む側面を平面視したとき、その側面に第一凹部１２５ａ、第二凹部１２５ｂ、および第三凹部１２５ｃからなる、３つの凹部１２５が形成されている。

第一凹部１２５ａは、水晶片１２１の一方の短辺を含む側面の水晶片１２１の一方の短辺の一端側であって、水晶片１２１の下面に連なるように形成されている。また、第一凹部１２５ａを向く面（第一凹部１２５ａの底面）には、金属パターン１２２（接続配線部１２４の一部）が設けられている。また、水晶素子１２０を水晶デバイスとして用いる場合、第一凹部１２５ａ内には、導電性接着剤１４０が充填されている。

第二凹部１２５ｂは、水晶片１２１の一方の短辺を含む側面の水晶片１２１の一方の短辺の他端側であって、水晶片１２１の下面に連なるように形成されている。また、第二凹部１２５ａを向く面（第二凹部１２５ａの底面）には、金属パターン１２２（接続配線部１２４の一部）が設けられている。また、水晶素子１２０を水晶デバイスとして用いる場合、第二凹部１２５ｂ内には、導電性接着剤１４０が充填されている。

第三凹部１２５ｃは、水晶片１２１の一方の短辺を含む側面の水晶片１２１の一方の短辺の中心を含みつつ、水晶片１２１の上面および水晶片１２１の下面に連なるように形成されている。第三凹部１２５ｃの底面には、金属パターン１２２（接続配線部１２４）の一部が設けられている部分と金属パターン１２２（接続配線部１２４）の一部が設けられていない部分がある。図５および図７に示したように、第三凹部１２５ｃの底面であって、水晶片１２１の一方の短辺の中点を通過する部分には、金属パターン１２２の一部は設けられておらず、その他の部分には、水晶片１２１の上面から水晶片１２１の下面にまでつながるように金属パターン１２２の一部が設けられている。

また、第三凹部１２５ｃは、水晶片１２１の上面に連なっている部分の（第三凹部１２５ｃの）長さが、水晶片１２１の下面に連なっている部分の（第三凹部１２５ｃの）長さと異なっており、水晶片１２１の上面に連なっている部分の長さの方が長くなっている。

ここで、第一凹部１２５ａの底面、第二凹部１２５ｂの底面、および、第三凹部１２５ｃの底面とは、水晶片１２１の一方の短辺を含む側面に平行なそれぞれの凹部１２４の面とする。

水晶素子１２０は、一般的に、金属パターン１２２に交番電圧を印加したとき、励振電極部１２３に挟まれている部分が厚みすべり振動を主振動として振動すると同時に、副次的な振動として屈曲振動が生じる。本実施形態では、このような構成にすることで、副次的な屈曲振動が主振動である厚みすべり振動に与える影響を低減させることが可能となる。この結果、水晶素子１２０および水晶デバイスの等価直列抵抗値が大きくなることを低減させ、電気的特性を向上させることができる。

以上のとおり、本実施形態に係る水晶素子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に設けられ、励振電極部１２３および励振電極部１２３から水晶片１２１の外縁に向かって延設されている接続配線部１２４からなる金属パターン１２２と、から構成されている水晶素子１２０であって、水晶片１２１の一方の短辺を含む側面を平面視して、水晶片１２１の一方の短辺を含む側面に三つの凹部１２５（１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ）が形成されている。

金属パターン１２２に交番電圧を印加したときに生じる副次的な振動である屈曲振動は、水晶片１２１の長辺および短辺に平行な向きで水晶片１２１の全体が屈曲するように振動する状態となっている。このように、水晶片１２１の一方の短辺を含む側面に、第一凹部１２５ａ、第二凹部１２５ｂおよび第三凹部１２５ｃからなる凹部１２５を形成することで、副次的な振動である屈曲振動の周波数等の振動状態を大きく変化させることが可能となる。このため、主振動である厚みすべり振動と副次的な振動である屈曲振動とが結合する量を、凹部１２５を形成していない場合と比較して、抑制することが可能となる。
この結果、主振動である厚みすべり振動と副次的な振動である屈曲振動とが結合し等価直列抵抗値が大きくなることを低減させつつ、電気的特性を向上させることができる。

また、このような第一凹部１２５ａ、第二凹部１２５ｂおよび第三凹部１２５ｃからなる凹部１２５を水晶片１２１の側面に形成することにより、水晶片１２１の側面に一つまたは二つの凹部を形成しただけの場合、または、凹部を形成していない場合と比較して、副次的な振動である屈曲振動が生じることをより低減させることが可能となる。また、水晶片１２１の側面に四つ以上の凹部を形成した場合には、副次的な振動である屈曲振動をより低減させることが可能となるが、しかしながら、四つの凹部を形成した場合と比較して、機械的強度の観点から水晶素子１２０を平面視して凹部が形成されている側面に平行な向きで生じる応力に対しての歪の量が大きくなってしまう虞がある。
従って、水晶片１２１の側面に第一凹部１２５ａ、第二凹部１２５ｂおよび第三凹部１２５ｃからなる三つの凹部１２５を形成することで、副次的な振動である屈曲振動が主振動である厚みすべり振動に与える影響を低減させつつ、外部から受ける応力に対しての水晶片１２１が歪み量を抑えることが可能となる。この結果、このようにすることで、副次的な振動である屈曲振動および水晶片１２１が歪むことによる等価直列抵抗値が大きくなることを低減させ、電気的特性が悪化することを抑えることができる。

特に、水晶片１２１の長辺の長さが９２０μｍ以下のような場合には、副次的な振動である屈曲振動の次数が低くなるため、副次的な振動である屈曲振動と主振動である厚みすべり振動とが結合しやすくなる傾向がある。このため、このように水晶片１２１の一方の短辺を含む側面に凹部１２５を形成することで、副次的な振動である厚みすべり振動が主振動である厚みすべり振動に与える影響を低減させることが可能となる。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、電気的特性を向上させることができる。

また、水晶素子１２０は、水晶片１２１の一方の短辺を含む側面の水晶片１２１の一方の短辺の一端側であって、水晶片１２１の下面に連なるように形成されている第一凹部１２５ａと、水晶片１２１の一方の短辺を含む側面の水晶片１２１の一方の短辺の他端側であって、水晶片１２１の下面に連なるように形成されている第二凹部１２５ｂと、水晶片１２１の一方の短辺を含む側面の水晶片１２１の一方の短辺の中点を含みつつ水晶片１２１の上面および水晶片１２１の下面に連なるように形成されている第三凹部１２５ｃとからなる凹部１２５が形成されている。このとき、水晶片１２１の一方の短辺を含む側面を平面視したとき、第一凹部１２５ａは、水晶片１２１の下面と連なっているが、水晶片１２１の上面と連なっていない。
また、第二凹部１２５ｂは、水晶片１２１の下面と連なっているが、水晶片１２１の上面と連なっていない。

このような構成にすることで、水晶素子１２０を平面視して、水晶片１２１の短辺の両端部において力が加わったときに、水晶片１２１の中心付近における水晶片１２１が歪む量を低減させることができる。具体的には、水晶素子１２０を水晶デバイスとして用いる場合、水晶片１２１の一方の短辺または他方の短辺の両端部を導電性接着剤１４０で電気的に接着することとなるが、この導電性接着剤１４０が硬化するときに生じる収縮応力により水晶片１２１の中心付近における水晶片１２１の歪む量を低減させることが可能となる。この結果、水晶片１２１の中心付近において水晶片１２１が歪むことが原因で生じる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、水晶素子１２０および水晶デバイスの電気的特性を向上させることが可能となる。

また、本実施形態に係る水晶素子１２０は、水晶片１２１の一方の短辺を含む側面を平面視して、水晶片１２１の上面側の第三凹部１２５ｃの長さが、水晶片１２１の下面側の第三凹部１２５ｃの長さより長くなっている。別の観点では、第三凹部１２５ｃは、水晶片１２１の一方の短辺を含む側面を平面視して、水晶片１２１の上面に連なっている第三凹部１２５ｃの長さと、水晶片１２１の下面に連なっている第三凹部１２５ｃの長さとが異なる長さとなっているといえる。

このように長さを異なるようにすることで、副次的な振動である屈曲振動の振動状態は水晶片１２１の長辺または短辺に平行な水晶片１２１の長さに依存していることから、金属パターン１２２に交番電圧を印加したときに生じる副次的な振動である屈曲振動を分散させることが可能となる。この結果、副次的な振動である屈曲振動を分散させることできるので、副次的な振動である屈曲振動が主振動である厚みすべり振動と結合することを低減させることができ、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電気的特性が悪化することを抑制させることが可能となる。

また、このようにすることで、水晶片１２１に金属パターン１２２を設ける場合に、水晶片１２１の側面に確実に金属パターン１２２を設けることが可能となる。従って、水晶片１２１の上面側に設けられる接続配線部１２４と水晶片１２１の下面側に設けられる接続配線部１２４とをより確実に電気的に接続させることができ、接続配線部１２４が部分的に細くなることによる等価直列抵抗値が大きくなることを低減させ、電気的特性を向上させることが可能となる。

また、本実施形態に係る水晶素子１２０は、水晶素子１２０を平面視して、金属パターン１２２の励振電極部１２３が水晶片１２１の中央付近に設けられており、金属パターン１２２の接続配線部１２４の一部が水晶片１２１の一方の短辺の縁部に沿って設けられている。従って、第一凹部１２５ａ、第二凹部１２５ｂおよび第三凹部１２５ｃが形成されている水晶片１２１の一方の短辺の縁部に、金属パターン１２２の一部（接続部１２４ａの一部）が設けられる。

接続配線部１２４の一部、具体的には、接続部１２４ａは、前述したように、水晶素子１２０を水晶デバイスとして用いる場合、基体１１０の搭載パッド１１１と対向する位置に設けられ、導電性接着剤１４０で搭載パッド１１１と電気的に接続されつつ接着される。別の観点では、接続配線部１２４ａの一部、具体的には、接続部１２４ａが設けられている部分が、導電性接着剤１４０によって固定されているといえる。従って、接続配線部１２４の一部、接続部１２４ａを、凹部１２５が形成されている水晶片１２１の一方の短辺側に設けることにより、凹部１２５が形成されている水晶片１２１の一方の短辺を含む側面の両端部を導電性接着剤１４０によって固定されている状態にすることができる。
このため、凹部１２５が形成されていない水晶片１２１の他方の短辺側に接続部１２４ａを設ける場合と比較して、副次的な振動である屈曲振動の発生を抑制することが可能となる。この結果、副次的な振動である屈曲振動が主振動である厚みすべり振動に与える影響を低減させることができ、電気的特性を向上させることが可能となる。

また、本実施形態に係る水晶素子１２０は、水晶片１２１の一方の短辺を含む側面を平面視して、金属パターン１２２の一部が、凹部１２５の底面に設けられている。具体的には、第一凹部１２５ａは、第一凹部１２５ａの底面を含む第一凹部１２５ａを向く３面に金属パターン１２２の一部（接続配線部１２４の一部）が設けられている。また、第二凹部１２５ｂは、第二凹部１２５ｂの底面を含む第二凹部１２５ｂを向く３面に金属パターン１２２の一部（接続配線部１２４の一部）が設けられている。第三凹部１２５ｃは、第三凹部１２５ｃを向く３面のうち、第三凹部１２５ｃの底面を除く２面と第三凹部１２５ｃの底面の一部に金属パターン１２２の一部（接続配線部１２４の一部）が設けられている。

このようにすることで、金属パターン１２２の一部が錘の役割を果たすこととなり、金属パターン１２２に交番電圧を印加したときに生じる副次的な振動である屈曲振動が生じることを抑制させることができる。この結果、副次的な振動である屈曲振動が主振動である厚みすべり振動と結合する量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、電気的特性を向上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、本実施形態に係る水晶素子１２０と、接続配線部１２４の一部と対向する位置に搭載パッド１１１が設けられている基板部１１０ａを有した基体１１０と、接続配線部１２４の一部と搭載パッド１１１との間に設けられている導電性接着剤１４０と、基体１１０と接合している蓋体１３０とを備えている。従って、本実施形態に係る水晶デバイスは、このように等価直列抵抗値が大きくなることを低減させつつ電気的特性を向上させた水晶素子１２０を用いているので、水晶デバイスの等価直列抵抗値が大きくなることを低減させつつ電気的特性を向上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、前述したような第一凹部１２５ａ、第二凹部１２５ｂおよび第三凹部１２５ｃからなる凹部１２５が形成されている水晶素子１２０を用いている。このような水晶素子１２０を用いることで、水晶片１２１の一方の短辺の両端部に力が加わった際に、水晶片１２１の中央部付近における水晶片１２１の短辺に平行な向きで生じる歪みを低減させることが可能となる。つまり、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を用いることで、導電性接着剤１４０が収縮する際に生じる収縮応が原因となっている水晶片１２１の中央付近における水晶片１２１の短辺に平行な向きで生じる歪みによる等価直列抵抗値が大きくなることを低減させ、電気的特性を向上させることができる。

また、本実施形態に係る水晶デバイスは、前述したように、水晶片１２１の短辺の中央を通過し水晶片１２１の上面および水晶片１２１の下面に連なっている第三凹部１２５ｃが形成されている水晶素子１２０を用いている。このため、搭載パッド１１１上に塗布された導電性接着剤１４０を搭載パッド１１１と水晶素子１２０の接続部１２４ａとで挟むように載置した際に、潰された導電性接着剤１４０が押し拡がったとしても、二カ所に塗布された導電性接着剤１４０が接触し、電気的に短絡し、水晶素子１２０が振動しなくとなることを低減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、導電性接着剤１４０が第一凹部１２５ａ内および第二凹部１２５ｂ内に充填されている。

このようにすることで、導電性接着剤１４０と水晶片１２１との接着面積を、水晶片１２１の第一凹部１２５ａおよび第二凹部１２５ｂが形成されていない場合と比較して、広げることができ、接着力を高めることができる。このため、水晶デバイスが落下したような場合、水晶素子１２０が基体１１０の搭載パッド１１１とから剥離し、水晶デバイスとして使用することができなくなることを低減させ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、種々の態様で実施されてよい。

水晶素子を有するデバイスは、水晶振動子に限定されない。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（ＩＣ）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、水晶素子の他に、サーミスタ等の電子素子を有するものであってもよい。また、例えば、水晶デバイスは、恒温槽付きのものであってもよい。水晶デバイスにおいて、水晶素子を実装する基体の構造は、適宜構成されてもよい。例えば、基体は、上面および下面に凹部を有する断面Ｈ型のものであってもよい。

水晶片は、平板状のものおよびメサ型のものに限定されない。

１１０・・基体
１１０ａ・・・基板部
１１０ｂ・・・枠部
１１１・・・搭載パッド
１１２・・・外部端子
１２０・・・水晶素子
１２１・・・水晶片
１２２・・・金属パターン
１２３・・・励振電極部
１２４・・・接続配線部
１２４ａ・・・接続部
１２４ｂ・・・配線部
１２５・・・凹部
１２５ａ・・・第一凹部
１２５ｂ・・・第二凹部
１２５ｃ・・・第三凹部
１３０・・・蓋体
１４０・・・導電性接着剤

Claims (7)

1. 平面視して略矩形形状となっている水晶片と、
   前記水晶片に設けられ、励振電極部および前記励振電極部から前記水晶片の外縁に向かって延設されている接続配線部からなる金属パターンと、
   から構成されている水晶素子であって、
   前記水晶片の一方の短辺を含む側面を平面視して、
   前記水晶片の一方の短辺を含む側面に三つの凹部が形成されている
   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、
   前記水晶片の一方の短辺を含む側面の前記水晶片の一方の短辺の一端側であって、前記水晶片の下面に連なるように形成されている第一凹部と、
   前記水晶片の一方の短辺を含む側面の前記水晶片の一方の短辺の他端側であって、前記水晶片の下面に連なるように形成されている第二凹部と、
   前記水晶片の一方の短辺を含む側面の前記水晶片の一方の短辺の中点を含みつつ、前記水晶片の上面および前記水晶片の下面に連なるように形成されている第三凹部と、
   から前記凹部が形成されている
   ことを特徴とする水晶素子。
3. 請求項２に記載の水晶素子であって、
   前記水晶片の一方の短辺を含む側面を平面視して、
   前記水晶片の上面側の前記第三凹部の長さが、前記水晶片の下面側の前記第三凹部の長さよりも長くなっている
   ことを特徴とする水晶素子。
4. 請求項２および請求項３に記載の水晶素子であって、
   前記水晶素子を平面視して、
   前記金属パターンの前記励振電極部が前記水晶片の中央付近に設けられており、
   前記金属パターンの前記接続配線部の一部が前記水晶片の一方の短辺の縁部に沿って設けられている
   ことを特徴とする水晶素子。
5. 請求項４に記載の水晶素子であって、
   前記水晶片の一方の短辺を含む側面を平面視して、
   前記金属パターンが、前記凹部の底面に設けられている
   ことを特徴とする水晶素子。
6. 請求項１乃至請求項５に記載の水晶素子と、
   前記接続配線部の一部と対向する位置に搭載パッドが設けられている基板部を有した基体と、
   前記接続配線部の一部と前記搭載パッドとの間に設けられている導電性接着剤と、
   前記基体と接合している蓋体と、
   を備えていることを特徴とする水晶デバイス。
7. 請求項６に記載の水晶デバイスであって、
   前記導電性接着剤が、前記第一凹部および前記第二凹部内に充填されている
   ことを特徴とする水晶デバイス。

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