JP2018148440A - 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つつ、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】水晶素子１２０は、平面視して略矩形となっており、振動部１２１ａおよび周辺部１２１ｂを有している水晶片１２１と、励振電極部１２３および接続配線部１２４からなる金属パターン１２２と、を備えている水晶素子１２０であって、屈曲振動の節となる部分が、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの二辺上に位置しており、屈曲振動の波長をλｘとし、水晶片１２１の一方の短辺から水晶片１２１の一方の短辺に隣接している振動部１２１ａの辺までの距離をｄ１とし、水晶片１２１の他方の短辺から水晶片１２１の他方の短辺に隣接している振動部１２１ａの辺までの距離をｄ２としたとき、ｄ１＝２λｘ±０．１２５λｘおよびｄ２＝０．５λｘ±０．１２５λｘを満たしている。【選択図】図７

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。水晶片は、例えば、略直方体形状の振動部と振動部の外縁に沿って設けられている振動部より上下方向の厚みが薄い周辺部とを備えている。金属パターンは、振動部の両主面に設けられている励振電極部と、励振電極部から水晶片の端部まで延設されている接続配線部とからなる。このような水晶素子は、金属パターンに交番電圧を印加したとき、水晶片の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の節となる部分が、水晶片の短辺上に位置している（例えば、特許文献１参照）。

特願２０１５−１９２４０９

水晶素子の小型化、具体的には、水晶片の長辺の長さが９２０μｍ以下のような場合には、水晶片の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動および励振電極部に挟まれている部分から励振電極部に挟まれていない部分へ漏れ伝搬した振動が、主振動である厚みすべり振動に与える影響が大きくなり、電気的特性が低下する虞がある。

本発明では、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。

本発明における水晶素子は、平面視して略矩形となっており、略直方体の振動部、および、振動部の外縁に沿って設けられている振動部より上下方向の厚みが薄い周辺部を有している水晶片と、振動部の両主面に設けられている励振電極部、および、励振電極部から水晶片の一方の短辺側の縁部まで延設されている接続配線部からなる金属パターンと、を備えている水晶素子であって、
金属パターンに交番電圧を印加したときに、水晶片の長辺に平行な向き生じる屈曲振動の節となる部分が、水晶片の短辺、水晶片の短辺に平行な振動部の辺上に位置しており、水晶片の長辺に平行な向きに生じる屈曲振動の波長をλｘとし、水晶片の一方の短辺と水晶片の一方の短辺に隣接している水晶片の短辺に平行な振動部の辺との距離をｄ１とし、
水晶片の他方の短辺と水晶片の他方の短辺に隣接している水晶片の短辺に平行な振動部の辺との距離をｄ２とすると、ｄ１＝２λｘ±０．１２５λｘおよびｄ２＝０．５λｘ±０．１２５λｘを満たしていることを特徴とする。

本発明における水晶素子は、平面視して略矩形となっており、略直方体の振動部、および、振動部の外縁に沿って設けられている振動部より上下方向の厚みが薄い周辺部を有している水晶片と、振動部の両主面に設けられている励振電極部、および、励振電極部から水晶片の一方の短辺側の縁部まで延設されている接続配線部からなる金属パターンと、を備えている水晶素子であって、金属パターンに交番電圧を印加したときに、水晶片の長辺に平行な向き生じる屈曲振動の節となる部分が、水晶片の短辺、水晶片の短辺に平行な振動部の辺上に位置しており、水晶片の長辺に平行な向きに生じる屈曲振動の波長をλｘとし、水晶片の一方の短辺と水晶片の一方の短辺に隣接している水晶片の短辺に平行な振動部の辺との距離をｄ１とし、
水晶片の他方の短辺と水晶片の他方の短辺に隣接している水晶片の短辺に平行な振動部の辺との距離をｄ２とすると、ｄ１＝２λｘ±０．１２５λｘおよびｄ２＝０．５λｘ±０．１２５λｘを満たしている。このようにすることで、水晶片の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動および励振電極部に挟まれている部分から励振電極部に挟まれていない部分へ漏れ伝搬した振動が、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、等価直列抵抗値をより低減させつつ、電気的特性を向上させることが可能となる。

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。 本実施形態に係る水晶デバイスにおいて蓋体が設けられていない状態での平面図である。 図３のＢ部における部分拡大図である。 本実施形態に係る水晶素子の斜視図である。 本実施形態に係る水晶素子の上面の平面図である。 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。 周波数が２４ＭＨｚでの、ｄ１と等価直列抵抗値との関係を示したグラフである。 周波数が２７．１２ＭＨｚでの、ｄ１と等価直列抵抗値との関係を示したグラフである。 周波数が３７．４ＭＨｚでの、ｄ１と等価直列抵抗値との関係を示したグラフである。 周波数が２４ＭＨｚでの、ｄ２と等価直列抵抗値との関係を示したグラフである。 周波数が２７．１２ＭＨｚでの、ｄ２と等価直列抵抗値との関係を示したグラフである。 周波数が３７．４ＭＨｚでの、ｄ２と等価直列抵抗値との関係を示したグラフである。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で陥られる図面は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。便宜上、層状の部分の表面（すなわち断面でない面）にハッチングを付すことがある。

本開示の水晶デバイスおよび水晶素子は、いずれも上方または下方とされてよいものであるが、以下では、便宜上、図１および図２の紙面上方を上方とし、上面または下面等の用語を用いることがある。また、単に平面視または平面透視という場合において、特に断りがない限りは、上記のように便宜的に定義した上下方向においてみることとする。

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、本実施形態に係る水晶デバイスにおいて蓋体が設けられていない状態での平面図であり、図４は、図３のＢ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る。図６は、本実施形態に係る水晶素子の上面の平面図であり、図７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。図８〜図１０は、ｄ１と等価直列抵抗値との関係を示した関係図である。図１１〜図１３は、ｄ２と等価直列抵抗値との関係を示した関係図である。

（水晶デバイスの概略）
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バンプ（本実施形態では、導電性接着剤１４０）と、から構成されている。

水晶素子１２０は、発振信号に生成される振動を生じる部分である。基体１１０および蓋体１３０は、水晶素子１２０を収容する空間を形成している。基体１１０の凹部は、蓋体１３０により封止され、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、水晶素子１２０を実装するための一対の搭載パッド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複数の外部端子１１２と、を有している。

基体１１０は、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状の枠部１１０ｂと、から構成されており、凹部が形成されている。搭載パッド１１１は、金属等からなる導電層により構成されており、凹部の底面に位置している搭載パッド１１１と外部端子１１２は、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の上面にシーム溶接等により接合されている。

水晶素子１２０は、例えば、水晶片１２１と、水晶片１２１の交番電圧を印加するための金属パターン１２２と、を有している。金属パターン１２２は、水晶片１２１の両主面の中央付近に設けられている一対の励振電極部１２３、および、励振電極部１２３から水晶片１２１の縁部まで延設されている接続配線部１２４からなる。

水晶素子１２０は、概略板状であり、その主面が、基体１１０の凹部の底面、具体的には、基板部１１０ａの上面に対向するように、凹部内に収容される。そして、一対の接続配線部１２４の一部、具体的には、接続部１２４ａが、一対のバンプ（本実施形態では、導電性接着剤１４０）により、一対の搭載パッド１１１に接合（接着）される。これにより、水晶素子１２０は、基体１１０の基板部１１０ａに片持ち梁のように支持される。また、一対の励振電極部１２３は、一対の接続配線部１２４、バンプ（本実施形態では導電性接着剤１４０）を介して搭載パッド１１１と電気的に接続され、ひいては、複数の外部端子１１２のいずれか二つと電気的に接続される。
バンプは、例えば、導電性接着剤１４０である。導電性接着剤１４０は、例えば、導電性フィラーが熱硬化性樹脂に混ぜ込まれて構成されている。

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の下面を対向させて配置され、外部端子１１２が半田などにより回路基板のパッド（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および搭載パッド１１１を介して、一対の励振電極部１２３に交番電圧を印加し発振信号を生成する。この際、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。オーバートーン振動が利用されてもよい。

（水晶素子の概略構成）
図５は、本実施形態に係る水晶素子の斜視図である。また、図６は、本実施形態に係る水晶素子の上面の平面図であり、図７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から基板部１１０ａへ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使用する。

また、基板部１１０ａ側を向く面であって基板部１１０ａの上面と略平行となっている水晶素子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。また、基板部１１０ａの上面と略平行となっている振動部１２１ａの主面とし、基板部１１０ａ側を向く一方の振動部１２１ａの主面を振動部１２１ａの下面とし、振動部１２１ａの下面と反対側を向く他方の振動部１２１ａの主面を振動部１２１ａの上面とする。また、基板部１１０ａの上面と略平行となっている（周辺部１２１ｂの）平板部の面のうち、基板部１１０ａ側を向く（周辺部１２１ｂの）平板部の面を周辺部１２１ｂの下面とし、
周辺部１２１ｂの下面と反対側を向く（周辺部１２１ｂの）平板部の面を周辺部１２１ｂの上面とする。また、本実施形態においては、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おり、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、水晶において、Ｘ軸（電気軸）、Ｙ軸（機械軸）およびＺ軸（光軸）からなる直交座標系ＸＹＺ系を、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´系を定義したときに、水晶片１２１の主面は、ＸＺ´平面と平行となっている。

水晶片１２１は、略直方体形状の振動部１２１ａと、振動部１２１ａの外縁に沿って設けられ振動部１２１ａより上下方向の厚みが薄い周辺部１２１ｂと、から構成されている。周辺部１２１ｂは、図示しないが、平板部と中間部とからなる。平板部は、周辺部１２１ｂにおいて、振動部１２１ａの主面と略平行となっている面を有している部分である。そして、その平板部の上下方向の厚みは、振動部１２１ａの上下方向の厚みと比較して薄くなっている。中間部は、水晶片１２１を平面視したとき、振動部１２１ａと平板部との間に位置している。この中間部の上下方向の厚みは、振動部１２１ａから平板部にかけて徐々に薄くなっている。つまり、水晶片１２１は、メサ型の形状となっている。
このように水晶片１２１をメサ型の形状にすることで、平板状の水晶片を用いた場合と比較して、エネルギー閉じ込めを向上させることができ、ひいては、等価直列抵抗値を小さくすることができる。水晶片１２１の形状は、平面視して、略矩形形状となっており、その主面は、例えば、Ｘ軸に平行な長辺およびＺ´軸に平行な短辺を有する矩形である。このような水晶片１２１は、Ｘ軸方向を長手方向とし、Ｙ´軸方向を上下厚み方向とする。

振動部１２１ａは、例えば、ＸＺ´平面に平行な一対の主面を有する略薄型直方体であり、その主面は、Ｘ軸に平行な長辺およびＺ´軸に平行な短辺を有する矩形である。この振動部１２１ａの主面には、金属パターン１２２の一部、具体的には、励振電極部１２３が設けられている。金属パターン１２２に交番電圧を印加すると、励振電極部１２３に挟まれている振動部１２１ａの一部が、逆圧電効果および圧電効果により、振動する。このとき、水晶片１２１では、主振動である厚みすべり振動および副次的な振動である屈曲振動の少なくとも二種類の振動が生じている。主振動である厚みすべり振動は、励振電極部１２３に挟まれている部分において最も振動している振動しているが、
励振電極部１２３に挟まれている部分から励振電極部１２３に挟まれていない部分へも、主振動である厚みすべり振動が漏れ伝搬している状態となっている。副次的な振動である屈曲振動は、水晶片１２１の長辺方向および短辺方向に、それぞれ水晶片１２１の全体が厚み方向に屈曲するように振動している状態となっている。

周辺部１２１ｂは、振動部１２１ａの外縁に沿って設けられており、その上下方向の厚みが振動部１２１ａの上下方向の厚みより薄くなっている。また、周辺部１２１ｂは、特に図示していないが、平板部と中間部とから構成されている。

周辺部１２１ｂの平板部は、振動部１２１ａの外縁に沿って環状に設けられている。その周辺部１２１ｂの平板部の上下方向の厚みは、振動部１２１ａの上下方向の厚みより薄くなっている。平板部は、周辺部１２１ｂにおいて、振動部１２１ａの主面と平行な面を有している部分である。従って、周辺部１２１ｂの平板部は、水晶素子１２０を基体１１０に実装したとき、基板部１１０ａの上面と略平行となっている面を有していることとなる。前述したように、この周辺部１２１ｂの平板部の面であって、振動部１２１ａの主面と略平行となっている面を、周辺部１２１ｂの主面とし、周辺部１２１ｂの主面のうち基板部１１０ａの上面側を向く面を周辺部１２１ｂの下面とし、
周辺部１２１ｂの下面と反対側を向く周辺部１２１ｂの面を周辺部１２１ｂの上面とする。

周辺部１２１ｂの中間部は、振動部１２１ａと平板部との間に位置しており、振動部１２１ａおよび平板部と一体的に設けられている。周辺部１２１ｂの中間部の上下方向の厚みは、振動部１２１ａから平板部にかけて徐々に薄くなっている。従って、本実施形態では、特に図示しないが、水晶片１２１のＸ軸よびＹ´軸に平行な面で断面視したとき、振動部１２１ａと平板部との間に位置している斜面を含んでいる部分が、この周辺部１２１ｂの中間部に相当することとなる。

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、意図的に利用されていることもある。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、実際の水晶片１２１においては、側面が主面に直交せず傾斜していたり、側面が平面にならず外側に膨らむ形状と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係るか否かを判断する場合においても、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。周辺部１２１ｂにおける中間部および平板部を特に区別し図示していなのもこのためである。

図６および図７に示すように、水晶片１２１の平面視における形状は、矩形である。当該矩形は、長方形（本開示では正方形を含むものとする。正方形の場合には、所定の一辺を一方の長辺とし、所定の一辺に接続している所定の他の一辺を一方の短辺とする。励振電極部１２３においても同様）であり、一対の長辺と、一対の長辺の両端を結ぶ短辺とを有している。なお、本開示については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も同様）。水晶片１２１では、例えば、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´軸に平行な辺である。

水晶片１２１における振動部１２１ａの上下方向の厚みは、厚みすべり振動について所望の固有振動数（本実施形態では、振動周波数と説明する場合もある。）に基づいて設定される。例えば、厚みすべり振動の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に対応する振動部１２１ａの上下方向の厚み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における振動部１２１ａの上下方向の厚みは、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。

また、このような水晶片１２１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の所定の一辺を含む側面を平面視（側面視）したとき、水晶片１２１の所定の一辺を含む側面に、凹部１２５が形成されている。

水晶片１２１の所定の一辺を含む側面に形成されている凹部１２５は、例えば、第一凹部１２５ａ、第二凹部１２５ｂおよび第三凹部１２５ｃからなる。第一凹部１２５ａは、水晶片１２１の所定の一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。第二凹部１２５ｂは、水晶片１２１の所定の一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。第三凹部１２５ｃは、例えば、水晶片１２１の所定の一辺の中点を通過しつつ水晶片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。

このように、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の所定の一辺を含む側面に凹部１２５を形成することで、水晶素子１２０を水晶デバイスとして用いる場合、接続部１２４ａがバンプ（本実施形態では導電性接着剤１４０）により接合（接着）されることとなるので、第一凹部１２５ａおよび第二凹部１２５ｂが形成されている水晶片１２１の所定の一辺の両端部が接合（接着）されることとなる。別の観点では、凹部１２５が形成されている側面の両端部をバンプ（本実施形態では導電性接着剤１４０）により固定することができるといえる。このため、接続部１２４ａが設けられていない水晶片１２１の所定の他の一辺を含む側面に凹部を形成する場合と比較して、副次的な振動である屈曲振動の発生をより抑制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が、主振動である厚みすべり振動に与える影響を低減でき、電気的特性を向上させることができる。

水晶片１２１の各種寸法の一例は、例えば、長辺の長さが５５０μｍ〜１１００μｍ、短辺の長さが３５０μｍ〜７５０μｍ、上下方向の厚みが２０μｍ〜７０μｍ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、金を主成分とした合金、銀または銀を主成分とした合金のいずれか一つが用いられる。
電気抵抗率が低い金属を第二金属層に用いることで、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可能となる。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金属パターン１２２が反応し金属パターン１２２の重さが変化し水晶素子１２０の周波数が変化し電気的特性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および接続配線部１２４から構成されている。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の両主面の中央付近、具体的には、振動部１２１ａ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、振動部１２１ａの中心（具体的には、振動部１２１ａの対角線の交点）と一致している。このとき、励振電極部１２３の中心は、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、接続配線部１２４の接続部１２４ａが設けられている水晶片１２１の一方の短辺と対向する水晶片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、一対の接続配線部１２４の接続部１２４ａが並んで設けられている水晶片１２１の短辺（または、水晶片１２１の所定の一辺）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。このようにすることで、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（および水晶片１２１の一方の短辺から振動部１２１ａ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をバンプ（本実施形態では、導電性接着剤１４０）で電気的に接続させた場合、バンプにより励振電極部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とからなり、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とバンプ（本実施形態では導電性接着剤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とを電気的に接続するためのものであり、一端が励振電極部１２３に接続されており、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といえる。また、配線部１２４ｂは、例えば、水晶片１２１の長辺と平行になるように延設されている。このようにすることで、励振電極部１２３から接続部１２４ａまでの配線部１２４ｂの長さを短くすることができ、配線部１２４ｂ自身の抵抗を小さくすることが可能となる。ひいては、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。

このような水晶素子１２０は、前述したように、金属パターン１２２に交番電圧を印加すると、主振動である厚みすべり振動、および、副次的な振動である屈曲振動の少なくとも二種類の振動が生じる。主振動である厚みすべり振動は、励振電極部１２３に挟まれている部分において最も振動しているが、励振電極部１２３に挟まれている部分から励振電極部１２３に挟まれていない部分へ漏れ伝搬している状態となっている。副次的な振動である屈曲振動は、水晶片１２１の長辺方向に、水晶片１２１の全体が厚み方向に屈曲するように振動している状態となっている。

ここで、副次的な振動であって水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の波長をλｘとする。なお、このλｘについては、シミュレーションおよび実験によって算出している。

また、副次的な振動であって、水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の節となる部分は、節に対して±λｘ／８の範囲内となっている部分（−λｘ／８＜節となる部分＜＋λｘ／８）である。また、副次的な振動であって、水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の腹となる部分は腹に対して±λｘ／８の範囲内となっている部分（−λｘ／８＜腹となる部分＜＋λｘ／８）である。

水晶素子１２０は、金属パターン１２２に交番電圧を印加したとき、副次的な振動であって水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の節となる部分が、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺上に位置している。

また、このとき、接続部１２４ａが並んで設けられている水晶片１２１の一方の短辺上に副次的な振動であって水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の節となる部分が位置しており、水晶片１２１の他方の短辺上に副次的な振動であって水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の節となる部分が位置している。つまり、水晶片１２１の短辺上には、水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の節となる部分が位置している。

また、水晶素子１２０は、水晶片１２１の一方の短辺から、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺であって水晶片１２１の一方の短辺に隣接している振動部１２１ａの辺までの距離が、水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の波長の二倍の長さとなっている。従って、水晶片１２１の一方の短辺から、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺であって水晶片１２１の一方の短辺に隣接している振動部１２１ａの辺までの距離をｄ１とすると、次の関係式を満たしているといえる。
ｄ１＝２λｘ

別の観点では、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺であって接続部１２４ａに最も近い振動部１２１ａの辺と、接続部１２４ａが並んで設けられている水晶片１２１の一方の短辺との長さが、λｘの二倍の長さとなっているといえる。

ｄ１＜２λｘの場合には、接続部１２４ａと振動部１２１ａとの距離が近くなってしまうので、接続部１２４ａをバンプ（本実施形態では導電性接着剤１４０）によって電気的に接続させたときに、励振電極部１２３に挟まれている部分で生じている主振動である厚みすべり振動に与える影響が大きくなってしまい、等価直列抵抗値が大きくなってしまう。

ｄ１＞２λｘの場合には、水晶片１２１の長辺の長さを一定とすると、水晶片１２１の長辺に平行な振動部１２１ａの辺の長さが短くなってしまう。つまり、振動部１２１ａの大きさが小さくなる。そして、ひいては、振動部１２１ａの主面に設けられている励振電極部１２３の大きさも小さくなってしまう。この結果、主振動である厚みすべり振動が生じる部分の大きさが小さく振動しにくい状態となり、等価直列抵抗値が大きくなってしまう。

これらのことから、ｄ１＝２λｘであることが望ましい。

また、水晶素子１２０は、水晶片１２１の他方の短辺から、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺であって水晶片１２１の他方の短辺に隣接している振動部１２１ａの辺までの距離が、副次的な振動であって水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の波長の０．５倍の長さとなっている。従って、水晶片１２１の他方の短辺から、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺であって水晶片１２１の他方の短辺に隣接している振動部１２１ａの辺までの距離をｄ２とすると、ｄ２は、次の関係式を満たしている。
ｄ２＝０．５λｘ

別の観点では、水晶片１２１の長辺方向で（Ｘ軸およびＹ´軸に平行な平面で）断面視したとき、接続部１２４ａが設けられていない端部側において、水晶片１２１の端部から振動部１２１ａまでの長さが、０．５λｘとなっているといえる。

ｄ２＜０．５λｘの場合には、水晶片１２１の長辺方向に断面視したとき、水晶片１２１の端部と振動部１２１ａとの距離が短くなる。このため、励振電極部１２３に挟まれている部分から励振電極部１２３に挟まれていない部分に漏れ伝搬した厚みすべり振動が、水晶片１２１の他方の短辺を含む側面において反射したとき、この反射した振動が励振電極部１２３に挟まれている部分の振動に影響を与え、等価直列抵抗値が大きくなってしまう。

ｄ２＞０．５λｘの場合には、水晶片１２１の短辺の長さを一定とすると、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺の長さが短くなってしまう。つまり、振動部１２１ａの大きさが小さくなる。そして、ひいては、振動部１２１ａの主面に設けられている励振電極部１２３の大きさも小さくなってしまう。この結果、主振動である厚みすべり振動が生じる部分の大きさが小さく振動しにくい状態となり、等価直列抵抗値が大きくなってしまう。

これらのことから、ｄ２＝０．５λｘであることが望ましい。

特に、振動部１２１ａの上下方向の厚みが薄い程、励振電極部１２３に挟まれている部分から励振電極部１２３に挟まれていない部分へ漏れ伝搬する速さが早くなるため、固有振動数が高い周波数帯、例えば、２４ＭＨｚ以上において、等価直列抵抗値が大きくなることをより軽減させることができる。

また、水晶素子１２０は、下面を上面側から平面透視すると、接続配線部１２４の接続部１２４ａが略矩形となっている。このとき、水晶片１２１の短辺に平行な接続部１２４ａの二辺間の距離は、水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の波長の０．５倍、１倍または１．５倍のいずれかとなっている。従って、水晶片１２１の長辺に平行な接続部１２４ａの二辺間の距離をｄ３とすると、ｄ３は、次の関係式を満たしている。
ｄ３＝ｎ／２×λｘ（ｎ：自然数かつ３≧ｎ≧１）

ｄ３＜０．５λｘの場合、接続部１２４ａの大きさが小さくなり、バンプ（本実施形態では導電性接着剤１４０）での接着面積が小さくなってしまう。この結果、水晶デバイスが外部から応力を受けた場合、具体的には、落下した場合、水晶素子１２０と基板部１１０ａとの接着強度が弱くなり、水晶デバイスとして用いることができなくなる虞がある。また、接続部１２４ａが小さくなることで、接続部１２４ａの重さにより副次的な振動である屈曲振動を抑制しているが、抑制させる量が小さくなり、水晶素子１２０の等価直列抵抗値が大きくなってしまう虞がある。

ｄ３＞１．５λｘの場合、接続部１２４ａと振動部１２１ａとの距離が小さくなり、ひいては、接続部１２４ａと励振電極部１２３との距離が小さくなる。このため、接続部１２４ａをバンプ（本実施形態では導電性接着剤１４０）により接合（接着）したときに、このバンプが主振動である厚みすべり振動へ与える影響が大きくなってしまい、等価直列抵抗値が大きくなってしまう虞がある。

従って、０．５λｘ＜ｄ３＜１．５λｘであることが望ましい。

また、ｄ３＝ｎ／２（ｎ：自然数）にすることで、水晶片１２１の短辺に平行な接続部１２１ａの辺上に、水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の節となる部分が位置するようにすることが可能となる。従って、接続部１２４ａが設けられている部分と接続部１２４ａが設けられていない部分との境界部に、水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の節となる部分が位置している。このようにすることによって、接続部１２４ａが設けられている部分と接続部１２４ａが設けられていない部分との境界で主振動である厚みすべり振動の伝搬状態が変化したとしても、屈曲振動により水晶片１２１の上下方向の厚み方向に変化する量を低減させることができ、屈曲振動によ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る。

以上のことから、ｄ３＝０．５λｘ、ｄ３＝λｘまたはｄ３＝１．５λｘであることが望ましい。

（実施例１〜実施例３の概略説明）
水晶素子１２０の周波数が２４ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚおよび３７．１４ＭＨｚのとき、種々の寸法を作製し、その等価直列抵抗値を調べる実験を行った。本実施例では、周波数が２４ＭＨｚの場合を実施例１とし、周波数が２７．１２ＭＨｚの場合を実施例２とし、周波数が３７．１４ＭＨｚの場合を実施例３として説明する。実施例１〜実施例３の結果、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って水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の節となる部分が、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺上に位置しているとき、ｄ１＝２λｘ±０．１２５λｘを満たしていることが望ましいことが分かった。

本実施例として、第一サンプルを１０個作製した。また、比較例１〜４として、第二サンプル〜第五サンプルを各１０個ずつ作製した。

第一サンプルは、実施例の一つであり、水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の節となる部分が、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺上に位置しつつ、水晶片１２１の一方の短辺から、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺であって水晶片１２１の一方の短辺に隣接している振動部１２１ａの辺までの距離が、副次的な振動であって水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の波長の二倍となっている長さとなっている。

第二サンプルは、比較例１であり、水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の節となる部分が、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺上に位置しつつ、水晶片１２１の一方の短辺から、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺であって水晶片１２１の一方の短辺に隣接している振動部１２１ａの辺までの距離が、副次的な振動であって水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の波長と同じ長さとなっている。

第三サンプルは、比較例２であり、水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の節となる部分が、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺上に位置しつつ、水晶片１２１の一方の短辺から、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺であって水晶片１２１の一方の短辺に隣接している振動部１２１ａの辺までの距離が、副次的な振動であって水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の波長の１．５倍の長さとなっている。

第四サンプルは、比較例３であり、水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の節となる部分が、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺上に位置しつつ、水晶片１２１の一方の短辺から、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺であって水晶片１２１の一方の短辺に隣接している振動部１２１ａの辺までの距離が、副次的な振動であって水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の波長の２．５倍の長さとなっている。

第五サンプルは、比較例４であり、水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の節となる部分が、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺上に位置しつつ、水晶片１２１の一方の短辺から、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺であって水晶片１２１の一方の短辺に隣接している振動部１２１ａの辺までの距離が、副次的な振動であって水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の波長の３．０倍の長さとなっている。

従って、第一サンプル〜第五サンプルにおいては、水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の節となる部分が、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺上に位置しているという点で共通している。

第一サンプル〜第五サンプルにおいては、水晶片１２１の一方の短辺から、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺であって水晶片１２１の一方の短辺に隣接している振動部１２１ａの辺までの距離、つまり、ｄ１が異なっている。

それぞれのサンプルにおけるｄ１は、前述したように、次のようになっている。
第一サンプル：ｄ１＝２λｘ
第二サンプル：ｄ１＝λｘ
第三サンプル：ｄ１＝１．５λｘ
第四サンプル：ｄ１＝２．５λｘ
第五サンプル：ｄ１＝３λｘ

ここで、第一サンプル〜第五サンプルは、ｄ１および水晶片１２１の長辺に平行な振動部１２１ａの辺の長さのみ変え、水晶片１２１の短辺の長さ、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺の長さ、水晶片１２１の短辺に平行な励振電極部１２３の辺の長さ、水晶片１２１の長辺に平行な励振電極部１２３の辺の長さ、水晶片１２１の他方の短辺から水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺であって水晶片１２１の他方の短辺に隣接している振動部１２１ａの辺までの長さ、つまり、ｄ２、および、振動部１２１ａの上下方向の厚みを、同じ値としている。なお、一定としたこれらの値については、等価直列抵抗値を考慮した経験的に好適な値とした。

実施例１〜実施例３における第一サンプル〜第五サンプルのそれぞれの寸法は、以下の通りとなっている。

水晶片１２１の短辺の長さは、５５０μｍ〜６９０μｍの所定の値であり、水晶片１２１の長辺の長さは、６５０μｍ〜９２０μｍの所定の値である。また、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺の長さは、３５０μｍ〜５８０μｍの所定の値である。また、水晶片１２１の短辺に平行な励振電極部１２３の辺の長さは、２５０μｍ〜５５０μｍの所定の値であり、水晶片１２１の長辺に平行な励振電極部１２３の辺の長さは、４５０μｍ〜５７０μｍの所定の値である。また、ｄ２は、λｘ／２となっており、本実施例では、２５μｍとなっている。従って、第一サンプル〜第五サンプルにおいて、水晶片１２１の他方の短辺上には、水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の腹となる部分が位置している。
また、振動部１２１ａの上下方向の厚みは、実施例１においては６６μｍ〜７０μｍの所定の値、実施例２においては５９μｍ〜６２μｍの所定の値、実施例３においては４２μｍ〜４４μｍの所定の値となっている。なお、繰り返しとなるが、それぞれの所定の値については、等価直列抵抗値を考慮した経験的に好適な値となっている。

第一サンプル〜第五サンプルにおいては、前述したように、ｄ１、および、水晶片１２１の長辺に平行な振動部１２１ａの辺の長さが異なっている。水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の波長、つまり、λｘは、水晶片１２１の長辺の長さと大きく関係しているため、第一サンプル〜第五サンプルにおいては、水晶片１２１の長辺の長さが一定となるようにしているため、ｄ１の変化に伴い、水晶片１２１の長辺に平行な振動部１２１ａの辺の長さも変化している。

なお、本実施例において、各公差は、次のようになっている。水晶素子１２０の周波数の公差は、±０．５％となっている。また、水晶片１２１の短辺に平行な向きの長さ、具体的には、水晶片１２１の短辺の長さ、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺の長さ、および、水晶片１２１の短辺に平行な励振電極部１２３の辺の長さついては、±５μｍとなっている。また、水晶片１２１の長辺に平行な向きの長さ、具体的には、水晶片１２１の長辺の長さ、水晶片１２１の長辺に平行な振動部１２１ａの辺の長さ、水晶片１２１の長辺に平行な励振電極部１２３の辺の長さ、ｄ１およびｄ２については、±λｘ／８μｍとなっている。

（実施例１）
図８は、周波数が２４ＭＨｚにおけるｄ１と等価直列抵抗値との関係を示すグラフである。なお、図８では、第一サンプルを「○」、第二サンプルを「×」、第三サンプルを「△」、第四サンプルを「□」、第五サンプルを「◇」として、実際に測定したｄ１に対応した等価直列抵抗値の箇所をプロットしている。なお、図８において、ｄ１とλｘとの関係をわかりやすくするために、実際の長さの数値を横軸の目盛りにするのでなく、ｄ１をλｘで割った数値を横軸の目盛りとしている。

図８では、横軸の目盛りが「２．０」に近づくにつれて、等価直列抵抗値が小さくなっていることが分かる。つまり、ｄ１が２λｘ付近においては、等価直列抵抗値が小さくなっているといえる。

また、図８では、横軸の目盛りが「２．０」となっている付近においては、ｄ１が微小変化したときに等価直列抵抗値が大きく変化していないことが分かる。また、横軸の目盛りが「１．０」、「１．５」、「２．５」および「３．０」となっている付近においては、ｄ１が微小変化したときに等価直列抵抗値が、横軸の目盛りが「２．０」付近の場合と比較して、大きく変化していることが分かる。つまり、第一サンプルにおいては、ｄ１が微小変化した場合であっても等価直列抵抗値があまり変化しないが、第二サンプル〜第四サンプルにおいては、ｄ１が微小変化した場合に等価直列抵抗値が大きく変化しているといえる。このとき、第一サンプルにおいては、ｄ１が２λｘ±λｘ／８であれば、等価直列抵抗値が大きく変化していないことが分かる。

これらのことから、周波数が２４ＭＨｚの水晶素子１２０は、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って水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の節となる部分が、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺、および、水晶片１２１の短辺上に位置しているとき、ｄ１＝２λｘ±λｘ／８を満たしていることが望ましいといえる。具体的には、ｄ１は２００μｍ±１２．５μｍ（１８７．５μｍ〜２１２．５μｍ）となっていることが望ましい。

（実施例２）
図９は、周波数が２７．１２ＭＨｚにおけるｄ１と等価直列抵抗値との関係を示すグラフである。なお、図９では、第一サンプルを「○」、第二サンプルを「×」、第三サンプルを「△」、第四サンプルを「□」、第五サンプルを「◇」として、実際に測定したｄ１に対応した等価直列抵抗値の箇所をプロットしている。なお、図９において、ｄ１とλｘとの関係をわかりやすくするために、実際の長さの数値を横軸の目盛りにするのでなく、ｄ１をλｘで割った数値を横軸の目盛りとしている。

図９では、横軸の目盛りが「２．０」に近づくにつれて、等価直列抵抗値が小さくなっていることが分かる。つまり、ｄ１が２λｘ付近においては、等価直列抵抗値が小さくなっているといえる。

また、図９では、横軸の目盛りが「２．０」となっている付近においては、ｄ１が微小変化したときに等価直列抵抗値が大きく変化していないことが分かる。また、横軸の目盛りが「１．０」、「１．５」、「２．５」および「３．０」となっている付近においては、ｄ１が微小変化したときに等価直列抵抗値が、横軸の目盛りが「２．０」付近の場合と比較して、大きく変化していることが分かる。つまり、第一サンプルにおいては、ｄ１が微小変化した場合であっても等価直列抵抗値があまり変化しないが、第二サンプル〜第四サンプルにおいては、ｄ１が微小変化した場合に等価直列抵抗値が大きく変化しているといえる。このとき、第一サンプルにおいては、ｄ１が２λｘ±λｘ／８であれば、等価直列抵抗値が大きく変化していないことが分かる。

これらのことから、周波数が２７．１２ＭＨｚの水晶素子１２０は、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って水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の節となる部分が、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺、および、水晶片１２１の短辺上に位置しているとき、ｄ１＝２λｘ±λｘ／８を満たしていることが望ましいといえる。具体的には、ｄ１は１８５μｍ±１１．５６２５μｍ（１７３．４４μｍ〜１９６．５μｍ）となっていることが望ましい。

（実施例３）
図１０は、周波数が３７．４ＭＨｚにおけるｄ１と等価直列抵抗値との関係を示すグラフである。なお、図１０では、第一サンプルを「○」、第二サンプルを「×」、第三サンプルを「△」、第四サンプルを「□」、第五サンプルを「◇」として、実際に測定したｄ１に対応した等価直列抵抗値の箇所をプロットしている。なお、図１０において、ｄ１とλｘとの関係をわかりやすくするために、実際の長さの数値を横軸の目盛りにするのでなく、ｄ１をλｘで割った数値を横軸の目盛りとしている。

図１０では、横軸の目盛りが「２．０」に近づくにつれて、等価直列抵抗値が小さくなっていることが分かる。つまり、ｄ１が２λｘ付近においては、等価直列抵抗値が小さくなっているといえる。

また、図１０では、横軸の目盛りが「２．０」となっている付近においては、ｄ１が微小変化したときに等価直列抵抗値が大きく変化していないことが分かる。また、横軸の目盛りが「１．０」、「１．５」、「２．５」および「３．０」となっている付近においては、ｄ１が微小変化したときに等価直列抵抗値が、横軸の目盛りが「２．０」付近の場合と比較して、大きく変化していることが分かる。つまり、第一サンプルにおいては、ｄ１が微小変化した場合であっても等価直列抵抗値があまり変化しないが、第二サンプル〜第四サンプルにおいては、ｄ１が微小変化した場合に等価直列抵抗値が大きく変化しているといえる。このとき、第一サンプルにおいては、ｄ１が２λｘ±λｘ／８であれば、等価直列抵抗値が大きく変化していないことが分かる。

これらのことから、周波数が３７．４ＭＨｚの水晶素子１２０は、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って水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の節となる部分が、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺、および、水晶片１２１の短辺上に位置しているとき、ｄ１＝２λｘ±λｘ／８を満たしていることが望ましいといえる。具体的には、ｄ１は１４６μｍ±９．１２５μｍ（１３６．８７５μｍ〜１５５．１２５μｍ）となっていることが望ましい。

（実施例４〜実施例６の概略説明）
水晶素子１２０の周波数が２４ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚおよび３７．４ＭＨｚのとき、種々の寸法を作製し、その等価直列抵抗値を調べる実験を行った。実施例４〜実施例６の結果、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って水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の節となる部分が、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺および水晶片１２１の短辺上に位置しているとき、ｄ２＝０．５λｘとなっていることが望ましいことが分かった。

本実施例として、第六サンプルを１０個作製した。また、比較例５および比較例６として、第七サンプル〜第八サンプルを各１０個ずつ作製した。

第六サンプルは、実施例の一つであり、水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の節となる部分が、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺および水晶片１２１の短辺上に位置している。また、第六サンプルは、水晶片１２１の一方の短辺から、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺であって水晶片１２１の一方の短辺に隣接している振動部１２１ａの辺までの距離が、副次的な振動であって水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の波長の０．５倍の長さとなっている。

第七サンプルは、比較例５であり、水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の節となる部分が、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺および水晶片１２１の短辺上に位置している。また、第七サンプルは、水晶片１２１の一方の短辺から、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺であって水晶片１２１の一方の短辺に隣接している振動部１２１ａの辺までの距離が、副次的な振動であって水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の波長の１．００倍の長さ、つまり同じ長さとなっている。

第八サンプルは、比較例２であり、水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の節となる部分が、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺および水晶片１２１の短辺上に位置している。また、第八サンプルは、水晶片１２１の一方の短辺から、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺であって水晶片１２１の一方の短辺に隣接している振動部１２１ａの辺までの距離が、副次的な振動であって水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の波長の１．５０倍の長さとなっている。

従って、第六サンプル〜第八サンプルにおいては、水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の節となる部分が、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺、および、水晶片１２１の短辺上に位置しているという点で共通している。

第六サンプル〜第八サンプルにおいては、水晶片１２１の他方の短辺から、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺であって水晶片１２１の他方の短辺に隣接している振動部１２１ａの辺までの距離、つまり、ｄ２が異なっている。

それぞれのサンプルにおけるｄ２は、前述したように、次のようになっている。
第六サンプル：ｄ１＝０．５λｘ
第七サンプル：ｄ１＝λｘ
第八サンプル：ｄ１＝１．５λｘ

ここで、第六サンプル〜第八サンプルは、ｄ２および水晶片１２１の長辺に平行な振動部１２１ａの辺の長さのみ変え、水晶片１２１の短辺の長さ、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺の長さ、水晶片１２１の短辺に平行な励振電極部１２３の辺の長さ、水晶片１２１の長辺に平行な励振電極部１２３の辺の長さ、水晶片１２１の一方の短辺から水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺であって水晶片１２１の一方の短辺に隣接している振動部１２１ａの辺までの長さ、つまり、ｄ１、および、振動部１２１ａの上下方向の厚みを、同じ値としている。なお、一定としたこれらの値については、等価直列抵抗値を考慮した経験的に好適な値とした。

第六サンプル〜第八サンプルのそれぞれの寸法は、以下の通りとなっている。

水晶片１２１の短辺の長さは、５５０μｍ〜６９０μｍの所定の値であり、水晶片１２１の長辺の長さは、６５０μｍ〜９２０μｍの所定の値である。また、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺の長さは、３５０μｍ〜５８０μｍの所定の値である。また、水晶片１２１の短辺に平行な励振電極部１２３の辺の長さは、２５０μｍ〜５５０μｍの所定の値であり、水晶片１２１の長辺に平行な励振電極部１２３の辺の長さは、４５０μｍ〜５７０μｍの所定の値である。また、ｄ１は、２λｘとなっており、本実施例では、２００μｍとなっている。従って、第六サンプル〜第八サンプルにおいて、水晶片１２１の一方の短辺上には、水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の節となる部分が位置している。
また、振動部１２１ａの上下方向の厚みは、実施例１においては６６μｍ〜７０μｍの所定の値、実施例２においては５９μｍ〜６２μｍの所定の値、実施例３においては４２μｍ〜４４μｍの所定の値となっている。なお、繰り返しとなるが、それぞれの所定の値については、等価直列抵抗値を考慮した経験的に好適な値となっている。

第六サンプル〜第八サンプルにおいては、前述したように、ｄ２、および、水晶片１２１の長辺に平行な振動部１２１ａの辺の長さが異なっている。水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の波長、つまり、λｘは、水晶片１２１の長辺の長さと大きく関係しているため、第六サンプル〜第八サンプルにおいては、水晶片１２１の長辺の長さが一定となるようにしているため、ｄ２の変化に伴い、水晶片１２１の長辺に平行な振動部１２１ａの辺の長さも変化している。

なお、本実施例において、各公差は、次のようになっている。水晶素子１２０の周波数の公差は、±０．５％となっている。また、水晶片１２１の短辺に平行な向きの長さ、具体的には、水晶片１２１の短辺の長さ、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺の長さ、および、水晶片１２１の短辺に平行な励振電極部１２３の辺の長さついては、±５μｍとなっている。また、水晶片１２１の長辺に平行な向きの長さ、具体的には、水晶片１２１の長辺の長さ、水晶片１２１の長辺に平行な振動部１２１ａの辺の長さ、水晶片１２１の長辺に平行な励振電極部１２３の辺の長さ、ｄ１およびｄ２については、±λｘ／８μｍとなっている。

（実施例４）
図１１は、周波数が２４ＭＨｚにおけるｄ２と等価直列抵抗値との関係を示すグラフである。なお、図１１では、第一サンプルを「○」、第二サンプルを「×」、第三サンプルを「△」として、実際に測定したｄ２に対応した等価直列抵抗値の箇所をプロットしている。なお、図１１において、ｄ２とλｘとの関係をわかりやすくするために、実際の長さの数値を横軸の目盛りにするのでなく、ｄ２をλｘで割った数値を横軸の目盛りとしている。

図１１では、横軸の目盛りが「０．５０」では、等価直列抵抗値が小さくなっていることが分かる。つまり、ｄ２が０．５０λｘ付近においては、等価直列抵抗値が小さくなっているといえる。

また、図１１では、横軸の目盛りが「０．５０」、「１．００」および「１．５０」となっている付近においては、ｄ２が微小変化したときに等価直列抵抗値が大きく変化していないことが分かる。つまり、第六サンプル、第七サンプルおよび第八サンプルにおいては、ｄ２が０．１２５λｘの範囲内で微小変化した場合であっても等価直列抵抗値があまり変化していないといえる。別の観点では、第六サンプルの有効範囲は、０．５λｘ±０．１２５λｘといえる。

これらのことから、水晶素子１２０は、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って水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の節となる部分が、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺、および、水晶片１２１の短辺上に位置しているとき、ｄ２＝０．５０λｘ±λｘ／８を満たしていることが望ましい。具体的には、ｄ２は５０μｍ±１２．５μｍ（３７．５μｍ〜６２．５μｍ）となっていることが望ましい。

（実施例５）
図１２は、周波数が２７．１２ＭＨｚにおけるｄ２と等価直列抵抗値との関係を示すグラフである。なお、図１２では、第一サンプルを「○」、第二サンプルを「×」、第三サンプルを「△」として、実際に測定したｄ２に対応した等価直列抵抗値の箇所をプロットしている。なお、図１２において、ｄ２とλｘとの関係をわかりやすくするために、実際の長さの数値を横軸の目盛りにするのでなく、ｄ２をλｘで割った数値を横軸の目盛りとしている。

図１２では、横軸の目盛りが「０．５０」では、等価直列抵抗値が小さくなっていることが分かる。つまり、ｄ２が０．５０λｘ付近においては、等価直列抵抗値が小さくなっているといえる。

また、図１２では、横軸の目盛りが「０．５０」、「１．００」および「１．５０」となっている付近においては、ｄ２が微小変化したときに等価直列抵抗値が大きく変化していないことが分かる。つまり、第六サンプル、第七サンプルおよび第八サンプルにおいては、ｄ２が０．１２５λｘの範囲内で微小変化した場合であっても等価直列抵抗値があまり変化していないといえる。別の観点では、第六サンプルの有効範囲は、０．５λｘ±０．１２５λｘといえる。

これらのことから、水晶素子１２０は、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って水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の節となる部分が、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺、および、水晶片１２１の短辺上に位置しているとき、ｄ２＝０．５０λｘ±λｘ／８を満たしていることが望ましい。具体的には、ｄ２は４６．２５μｍ±１１．５６２５μｍ（３４．６９μｍ〜５７．８２μｍ）となっていることが望ましい。

（実施例６）
図１３は、周波数が３７．４ＭＨｚにおけるｄ２と等価直列抵抗値との関係を示すグラフである。なお、図１３では、第一サンプルを「○」、第二サンプルを「×」、第三サンプルを「△」として、実際に測定したｄ２に対応した等価直列抵抗値の箇所をプロットしている。なお、図１２において、ｄ２とλｘとの関係をわかりやすくするために、実際の長さの数値を横軸の目盛りにするのでなく、ｄ２をλｘで割った数値を横軸の目盛りとしている。

図１３では、横軸の目盛りが「０．５０」では、等価直列抵抗値が小さくなっていることが分かる。つまり、ｄ２が０．５０λｘ付近においては、等価直列抵抗値が小さくなっているといえる。

また、図１３では、横軸の目盛りが「０．５０」、「１．００」および「１．５０」となっている付近においては、ｄ２が微小変化したときに等価直列抵抗値が大きく変化していないことが分かる。つまり、第六サンプル、第七サンプルおよび第八サンプルにおいては、ｄ２が０．１２５λｘの範囲内で微小変化した場合であっても等価直列抵抗値があまり変化していないといえる。別の観点では、第六サンプルの有効範囲は、０．５λｘ±０．１２５λｘといえる。

これらのことから、水晶素子１２０は、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って水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の節となる部分が、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺、および、水晶片１２１の短辺上に位置しているとき、ｄ２＝０．５０λｘ±λｘ／８を満たしていることが望ましい。具体的には、ｄ２は３６．５μｍ±９．１２５μｍ（２７．３７５μｍ〜４５．６２５μｍ）となっていることが望ましい。

以上の通り、本実施形態に係る水晶素子１２０は、平面視して略矩形となっており、略直方体の振動部１２１ａ、および、振動部１２１ａの外縁に沿って設けられている振動部１２１ａより上下方向の厚みが薄い周辺部１２１ｂを有している水晶片１２１と、振動部１２１ａの両主面に設けられている励振電極部１２３、および、励振電極部１２３から水晶片１２１の一方の短辺側の縁部まで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、を備えている水晶素子１２０であって、金属パターン１２２に交番電圧を印加したとき、水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の節となる部分が、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの二辺上に位置しており、
水晶片１２１の長辺に平行な向きに生じる屈曲振動の波長をλｘとし、水晶片１２１の一方の短辺から水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺であって水晶片１２１の一方の短辺に隣接している振動部１２１ａの辺までの距離をｄ１とし、水晶片１２１の他方の短辺から水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺であって水晶片１２１の他方の短辺に隣接している振動部１２１ａの辺までの距離をｄ２としたとき、ｄ１＝２λｘ±０．１２５λｘおよびｄ２＝０．５λｘ±０．１２５λｘを満たしている。

別の観点では、本実施形態に係る水晶素子１２０は、金属パターン１２２に交番電圧を印加し水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の節となる部分が、水晶片１２１の短辺に平行な振動部１２１ａの辺、および水晶片１２１の短辺上に位置しているといえる。

このようにすることで、励振電極部１２３に挟まれている部分から漏れ伝搬した主振動である厚みすべり振動が、振動部１２１ａと周辺部１２１ｂとの境界部で反射したときの状態を一定にすることができ、振動部１２１ａと周辺部１２１ｂとの境界部における励振電極部１２３に挟まれている部分の主振動である厚みすべり振動へ与える影響を一定にすることができる。

また、ｄ１＝２λｘ±０．１２５λｘにすることで、水晶片１２１の一方短辺上に屈曲振動の節となる部分に位置させることが可能となり、励振電極部１２３に挟まれている部分から漏れ伝搬した振動が水晶片１２１の一方の短辺を含む側面で反射する状態を一定にしつつ、バンプ（本実施形態では導電性接着剤１４０）を用いて電気的に接続させたことによる励振電極部１２３に挟まれている部分の振動への影響を低減できる。

また、ｄ２＝０．５０λｘ±０．１２５λｘとすることで、水晶片１２１の他方の短辺を含む側面において、励振電極部１２３に挟まれている部分から漏れ伝搬した振動が反射を一定にすることができ、この反射された振動が励振電極部１２３に挟まれている部分の振動へ与える影響を一定にすることが可能となる。

この結果、本実施形態に係る水晶素子１２０は、水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動および励振電極部１２３に挟まれている部分から励振電極部１２３に挟まれていない部分へ漏れ伝搬した振動が、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、等価直列抵抗値をより低減させつつ、電気的特性を向上させることが可能となる。

さらに、本実施形態の水晶素子１２０をこのようにすることで、水晶片１２１の長辺の長さを一定にしたままで、水晶片１２１の長辺に平行な振動部１２１ａの辺の長さをより長くすることができる。それに伴い、振動部１２１ａの両主面に設けられる励振電極部１２３の辺であって、水晶片１２１の長辺に平行な振動部１２１ａの辺の長さも、より長くすることができる。この結果、主振動である厚みすべり振動が生じる部分をより大きくすることが可能となり、主振動である厚みすべり振動が生じやすくすることができるので、等価直列抵抗値が大きくなることを低減させることが可能となる。

また、本実施形態に係る水晶素子１２０は、接続配線部１２４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接続部１２４ａ、および、一端が接続部１２４ａに接続され他端が励振電極部１２３に接続されている配線部１２４ｂからなり、接続部１２４ａが、平面視して、略矩形形状となっており、水晶片１２１の短辺に平行となっている接続部１２４ａの二辺間の距離をｄ３とすると、ｄ３＝０．５λｘ、ｄ３＝λｘ、または、ｄ３＝１．５λｘとなっている。なお、このときの公差については、±０．１２５λｘとなっている。

このようにすることで、バンプ（本実施形態では導電性接着剤１４０）で電気的に接続する部分の接続面積を確保しつつ、振動部１２１ａと接続部１２４ａとの距離を確保することができる。また、λｘの０．５倍、１．０倍または１．５倍とすることで、接続部１２４ａが設けられている部分と接続部１２４ａが設けられていない部分との境界部に屈曲振動の節となる部分が位置するようにすることが可能となる。これらのことから、副次的な振動であり水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動が、励振電極部１２３に挟まれている部分で生じる主振動である厚みすべり振動へ与える影響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。

また、本実施形態に係る水晶素子１２０では、周波数が２４ＭＨｚの場合、水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の波長、λｘが１００（μｍ）となるように水晶片１２１の長辺を設定すると、ｄ１およびｄ２を下の値にすることにより、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。
ｄ１＝２λｘ＝２００（μｍ）
ｄ２＝λｘ／２＝５０（μｍ）

また、本実施形態に係る水晶素子１２０では、周波数が２７．１２ＭＨｚの場合、水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の波長、λｘが９２．５（μｍ）となるように水晶片１２１の長辺を設定すると、ｄ１およびｄ２を下の値にすることにより、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。
ｄ１＝２λｘ＝１８５（μｍ）
ｄ２＝λｘ／２＝４６．２５（μｍ）

また、本実施形態に係る水晶素子１２０では、周波数が３７．４ＭＨｚの場合、水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の波長、λｘが７３（μｍ）となるように水晶片１２１の長辺を設定すると、ｄ１およびｄ２を下の値にすることにより、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。
ｄ１＝１４６（μｍ）
ｄ２＝３６．５（μｍ）

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に電気的に接続される搭載パッド１１１が設けられている基板部１１０ａを有した基体１１０と、基体１１０に接合される蓋体１３０と、を備えている。

本実施形態に係る水晶素子１２０は等価直列抵抗値が大きくなることを低減させつつ電気的特性を向上させることができるので、このような水晶素子１２０を実装することで、本実施形態における水晶デバイスにおいても、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可能となる。

また、本実施形態に係る水晶デバイスでは、平面視して、接続部１２４ａと搭載パッド１１１とを導電性接着剤１４０により電気的に接続させているとき、導電性接着剤１４０と水晶片１２１とが接着している部分（図４における１３５°の斜線にてハッチングしている部分）に、金属パターン１２２に交番電圧を印加したときに水晶片１２１の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の節となる部分が位置している。

このようにすることで、金属パターン１２２に交番電圧を印加し副次的な振動である屈曲振動が報じた場合、導電性接着剤１４０と水晶片１２１との接着部分の歪の量を低減させることが可能となる。このため、導電性接着剤１４０で接着していることによるし振動である厚みすべり振動へ与える影響を低減させることができ、電気的特性が低下することを径下させることが可能となる。

本発明は、以下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信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型であってもよい。

水晶素子は、水晶片の所定の一辺を含む側面に、第一凹部、第二凹部および第三凹部からなる凹部が形成されている場合について説明しているが、いくつ凹部が形成されてもよい。また、水晶片の所定の一辺を含む側面に凹部が形成されていなくてもよい。

水晶素子の接続部と蓋体の搭載パッドが導電性接着剤によって電気的に接続され基板部上に水晶素子が実装されている場合について説明しているが、水晶素子を基板上に実装しつつ接続部と搭載パッドとを電気的に接続することができれば、例えば、金属バンプを用いてもよい。

接続配線部の配線部が水晶片の長辺と平行となるように励振電極部から延設されている場合について説明しているが、励振電極部と接続部とを電気的に接続することができれば、配線部の形状は問わない。

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. 平面視して略矩形となっており、略直方体の振動部、および、前記振動部の外縁に沿って設けられている前記振動部より上下方向の厚みが薄い周辺部を有している水晶片と、
   前記振動部の両主面に設けられている励振電極部、および、前記励振電極部から前記水晶片の一方の短辺側の縁部まで延設されている接続配線部からなる金属パターンと、
   を備えている水晶素子であって、
   前記金属パターンに交番電圧を印加したときに、前記水晶片の長辺に平行な向き生じる屈曲振動の節となる部分が、前記水晶片の短辺、前記水晶片の短辺に平行な前記振動部の辺上に位置しており、
   前記水晶片の長辺に平行な向きに生じる屈曲振動の波長をλｘとし、
   前記水晶片の一方の短辺と前記水晶片の一方の短辺に隣接している前記水晶片の短辺に平行な前記振動部の辺との距離をｄ１とし、
   前記水晶片の他方の短辺と前記水晶片の他方の短辺に隣接している前記水晶片の短辺に平行な前記振動部の辺との距離をｄ２とすると、
   ｄ１＝２λｘ±０．１２５λｘおよびｄ２＝０．５λｘ±０．１２５λｘ
   を満たしている
   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、
   前記接続配線部が、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接続部、および、一端が前記接続部に接続され他端が前記励振電極部に接続されている配線部からなり、
   前記接続部が、平面視して、略矩形形状となっており、
   前記水晶片の一方の短辺から、前記振動部に隣接し前記水晶片の短辺に平行な前記接続部の辺までの距離をｄ３とする、
   ｄ３＝ｎ／２×λｘ（ｎ：自然数かつ３≧ｎ≧１）
   を満たしている
   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、
   前記水晶素子の周波数が２４ＭＨｚのとき、
   ｄ１＝２００μｍかつｄ２＝５０μｍ
   を満たしている
   ことを特徴とする水晶素子。
4. 請求項１または請求項２に記載の水晶素子であって、
   前記水晶素子の周波数が２７．１２ＭＨのとき、
   ｄ１＝１８５μｍかつｄ２＝４６．２５μｍ
   を満たしている
   ことを特徴とする水晶素子。
5. 請求項１または請求項２に記載の水晶素子であって、
   前記水晶素子の周波数が３７．４ＭＨｚのとき、
   ｄ１＝１４６μｍかつｄ２＝３６．５μｍ
   を満たしている
   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、
   前記接続配線部に導電性接着剤で電気的に接着される搭載パッドが設けられている基板部を有した基体と、
   前記基体に接合される蓋体と、
   備えた水晶デバイス。
7. 請求項５に記載の水晶デバイスであって、
   平面視して、
   前記導電性接着剤と前記水晶片とが接着している部分に、前記金属パターンに交番電圧を印加したときに前記水晶片の長辺に平行な向きで生じる屈曲振動の節となる部分が位置している
   ことを特徴とする水晶デバイス。

Images