JP2021150761A - 水晶振動子の電極構造、水晶振動子、水晶発振器 - Google Patents

Abstract

【課題】精密な水晶片の加工を要することなくＣＩ値の低減が可能である。【解決手段】本発明にかかる水晶振動子（１）の電極構造は、水晶片（１０）の主面（１１，１２）上の少なくとも中央に配置される励振電極（２１，２２）、を有してなる。励振電極（２１，２２）は、水晶片（１０）の厚み滑り振動の振動エネルギーを水晶片（１０）の中央領域に集中させる構造を有するであることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、水晶振動子の電極構造と、水晶振動子と、水晶発振器と、に関する。

近年、水晶振動子を搭載する各種デバイスの小型化・軽量化・多機能化が進み、同デバイスに用いられる水晶振動子には、小型かつ高性能な水晶振動子が求められている。水晶振動子が小型化されると、水晶振動子に用いられる水晶片（ブランク）と、水晶片に配置される励振電極の面積も小さくなる。その結果、水晶振動子（水晶片）の等価直列抵抗（ＣＩ：Crystal Impedance）値は、大きくなる。また、主振動がインハーモニックなどの副振動の影響を受け易くなる。そのため、水晶片を筐体に搭載する場合、副振動の影響を抑制するような接着剤の条件（例えば、接着剤の塗布位置や塗布量）は厳しくなり、量産時の歩留の低下などの問題が生じ易くなる。

これまでにも、水晶片の側面の形状を精密に加工することで、小型化かつ高性能な水晶振動子を製造する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示の技術は、水晶片の各軸方向を調整し、ウェットエッチングにおいて、水晶片の−Ｘ軸方向の側面に２つの結晶面を形成し、水晶片の＋Ｘ軸方向の側面に６つ（または４つ）の結晶面を形成する。その結果、副振動が抑制され、振動片のＣＩ値が低減される。しかしながら、同技術は、所望の結晶面を形成するために、フォトリソ工程におけるマスクパターン形成や水晶片の厚みのエッチング量に数μｍオーダーの精密な制御を必要とすると共に、多くの工程を必要とする。そのため、同技術において、各工程間の歩留を低下させることなく、高い生産性を維持することは、極めて困難である。

特開２０１４−０２７５０５号公報

本発明は、精密な水晶片の加工を要することなくＣＩ値を低減可能な水晶振動子の電極構造と、水晶振動子と、水晶発振器と、を提供することを目的とする。

本発明にかかる水晶振動子の電極構造と、水晶振動子と、水晶発振器とは、水晶片の主面上の少なくとも中央に配置される励振電極、を有してなり、励振電極は、水晶片の厚み滑り振動の振動エネルギーを水晶片の中央領域に集中させる構造を有することを特徴とする。

本発明によれば、精密な水晶片の加工を要することなくＣＩ値を低減できる。

（ａ）は、本発明にかかる水晶振動子の実施の形態を示す模式平面図である。（ｂ）は、（ａ）の水晶振動子のＡＡ線における模式断面図である。 図１の水晶振動子が備える電極の面積比とＣＩ値との関係の一例を示すグラフである。 （ａ）は、図１の水晶振動子が備える水晶片において、励振電極が１層構造である場合のアドミッタンス円線図のシミュレート結果を示すグラフである。（ｂ）は、同水晶片において、励振電極が２層構造である場合のアドミッタンス円線図のシミュレート結果を示すグラフである。 図１の水晶振動子が備える水晶片に印加される電圧を一定にしたときの、水晶片の長手方向における水晶片の変位の大きさを示すグラフである。 本発明にかかる水晶発振器の実施の形態を示す模式断面図である。 本発明にかかる水晶振動子の別の実施の形態を示す模式断面図であり、（ａ）は平板型の水晶片、（ｂ）はベベル型の水晶片、（ｃ）は逆メサ型の水晶片、をそれぞれ示す。 本発明にかかる水晶振動子のさらに別の実施の形態を示す模式断面図であり、（ａ）は電極外縁部と電極中央部それぞれの厚みが同じ構成、（ｂ）は電極中央部において質量の大きい金属膜が質量の小さい金属膜に覆われている構成、（ｃ）は電極外縁部の厚みが電極中央部の厚みよりも薄い構成、をそれぞれ示す。

以下、図面を参照しながら、本発明にかかる水晶振動子の電極構造（以下「本構造」という。）と、水晶振動子と、水晶発振器と、の実施の形態について説明する。各図において、同一の部材については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

●水晶振動子●
先ず、本発明にかかる水晶振動子と本構造の実施の形態について説明する。

図１（ａ）は本発明にかかる水晶振動子の実施の形態を示す模式平面図であり、（ｂ）は（ａ）の水晶振動子のＡＡ線における模式断面図である。同図は、説明の便宜上、後述するキャップ５０を破線で示す。

水晶振動子１は、所定の発振回路に実装されることにより、印加された電圧（以下「印加電圧」という。）に基づいて、所定の周波数を生成する。水晶振動子１は、例えば、表面実装型（ＳＭＤ型）の水晶振動子である。水晶振動子１は、水晶片１０と、電極２０と、導電性接着剤３０と、筐体４０と、キャップ５０と、を有してなる。

水晶片１０は、印加電圧に基づいて、所定の周波数で励振する。水晶片１０は、例えば、ＡＴカットされた水晶片である。ＡＴカットは周知技術であるため、その説明は省略する。水晶片１０は、平面視において矩形状で、側方視において板状である。水晶片１０は、第１主面１１（図１の紙面上側の面）と、第２主面１２（図１の紙面下側の面）と、を備える。本実施の形態において、水晶片１０の長手方向は水晶のＸ軸方向に沿い、水晶片１０の短手方向は水晶のＺ′軸（水晶のＺ軸から３５．１５°傾いた軸）方向に沿う。水晶片１０の両主面１１，１２に垂直な方向は、水晶のＹ′軸（水晶のＹ軸から３５．１５°傾いた軸）方向に沿う。

第１主面１１は、外縁部１１１と、平面視において外縁部１１１よりも内側の領域である中央部１１２と、を備える。中央部１１２は、外縁部１１１よりも上方に矩形状に突出する。第２主面１２は、外縁部１２１と、平面視において外縁部１２１よりも内側の領域である中央部１２２と、を備える。中央部１２２は、外縁部１２１よりも上方に矩形状に突出する。すなわち、水晶片１０は、両主面１１，１２の中央部１１２，１２２が外縁部１１１，１２１よりも厚いメサ型の構造を有する。

電極２０は、水晶片１０に所定の電圧を印加する。電極２０の構造（すなわち、本構造）については、後述する。

導電性接着剤３０は、後述する一対の接続電極２１２ａ，２２２ａそれぞれを、後述する筐体４０の電極パッド４１２に電気的に接続する。その結果、水晶片１０は、筐体４０の内部に機械的に固定される。

筐体４０は、後述する本構造を有する水晶片１０を収容する。筐体４０は、アルミナなどのセラミックスが積層された焼結体である。筐体４０は、公知の水晶振動子の筐体（パッケージ）である。筐体４０は、平面視において矩形状であり、上方に開口する箱状である。筐体４０は、電極４１と段部４２とを備える。

電極４１は、筐体４０の底部の下面に配置される外部電極４１１と、筐体４０の底部（段部４２）の上面に配置される一対の電極パッド４１２と、を含む。段部４２は、筐体４０の一方の短辺側の底部の上面に配置される。

キャップ５０は、筐体４０の上部の開口を気密に封止する。キャップ５０は、例えば、金属製である。
●水晶振動子の電極構造●

次いで、本構造について説明する。

電極２０は、第１主面１１に配置される第１主面電極２１と、第２主面１２に配置される第２主面電極２２と、を備える。

第１主面電極２１は、第１励振電極２１１と第１引出電極２１２とを備える。第１励振電極２１１は、印加電圧を水晶片１０に印加する。第１励振電極２１１は、第１電極部２１１ａと第２電極部２１１ｂとを含む。

第１電極部２１１ａは、第１主面１１の中央部１１２上に配置される。平面視において、第１電極部２１１ａは、中央部１１２の面積よりも小さい面積を有し、中央部１１２の内側に配置される。第２電極部２１１ｂは、第１電極部２１１ａ上に積層して配置される。平面視において、第２電極部２１１ｂは、第１電極部２１１ａの面積よりも小さい面積を有し、第１電極部２１１ａの内側に配置される。すなわち、第１励振電極２１１は、面積が順次小さくなるように積層される２つの電極部２１１ａ，２１１ｂにより構成される２層構造を有する。

第１電極部２１１ａの端面（側面）と、第１主面１１の中央部１１２と、の間の角度は、例えば、３０°−９０°である。第２電極部２１１ｂの端面（側面）と、第１電極部２１１ａと、の間の角度は、例えば、３０°−９０°である。ここで、第１電極部２１１ａは、第１主面１１の中央部１１２と略平行である。換言すれば、複数の電極部２１１ａ，２１１ｂそれぞれの端面と、第１主面１１に平行な仮想平面と、の間の角度は、３０°−９０°である。ここで、端面の角度は、例えば、プローブにより物理的に、あるいは、透過光を用いて光学的に、計測される。

ここで、第１励振電極２１１の外縁部（第１電極部２１１ａのうち、第２電極部２１１ｂが積層されていない領域）は、本発明における電極外縁部を構成する。一方、平面視において電極外縁部よりも内側の領域（第１電極部２１１ａと第２電極部２１１ｂとが積層されている領域）は、本発明における電極中央部を構成する。電極外縁部は第１電極部２１１ａで構成され、電極中央部は第１電極部２１１ａと第２電極部２１１ｂとで構成される。すなわち、電極中央部は、電極外縁部よりも厚い。

第１引出電極２１２は、第１励振電極２１１に印加電圧を伝送する。第１引出電極２１２は、第１励振電極２１１に接続されて、中央部１１２から水晶片１０の一方の短辺側の外縁部１１１に引き出されるように、第１主面１１上に配置される。外縁部１１１に引き出される（配置される）第１引出電極２１２の一部は、導電性接着剤３０に接続される接続電極２１２ａを構成する。第１引出電極２１２は、第１電極部２１１ａと一体に形成される。

第２主面電極２２は、第２励振電極２２１と第２引出電極２２２とを備える。第２励振電極２２１は、印加電圧を水晶片１０に印加する。第２励振電極２２１は、第１電極部２２１ａと第２電極部２２１ｂとを含む。

第１引出電極２１２と第１電極部２１１ａとは、第１主面１１上に配置される下地金属膜と、下地金属膜上に配置される金属膜と、を含む。第２電極部２１１ｂは、第１電極部２１１ａ上に配置される下地金属膜と、下地金属膜上に配置される金属膜と、を含む。本実施の形態において、下地金属膜はＣｒ膜であり、金属膜はＡｕ膜である。

第１電極部２２１ａは、第２主面１２の中央部１２２上に配置される。平面視において、第１電極部２２１ａは、中央部１２２の面積よりも小さい面積を有し、中央部１２２の内側に配置される。第２電極部２２１ｂは、第１電極部２２１ａ上に積層して配置される。平面視において、第２電極部２２１ｂは、第１電極部２２１ａの面積よりも小さい面積を有し、第１電極部２２１ａの内側に配置される。すなわち、第２励振電極２２１は、面積が順次小さくなるように積層される２つの電極部２２１ａ，２２１ｂにより構成される２層構造を有する。本実施の形態において、第２励振電極２２１は、水晶片１０を挟んで、第１励振電極２１１と対称な構造を有する。

第１電極部２２１ａの端面（側面）と、第２主面１２の中央部１２２と、の間の角度は、例えば、３０°−９０°である。第２電極部２２１ｂの端面（側面）と、第１電極部２２１ａと、の間の角度は、例えば、３０°−９０°である。ここで、第１電極部２２１ａは、第２主面１２の中央部１２２と略平行である。換言すれば、複数の電極部２２１ａ，２２１ｂそれぞれの端面と、第２主面１２に平行な仮想平面と、の間の角度は、３０°−９０°である。

ここで、第２励振電極２２１の外縁部（第１電極部２２１ａのうち、第２電極部２２１ｂが積層されていない領域）は、本発明における電極外縁部を構成する。一方、平面視において電極外縁部よりも内側の領域（第１電極部２２１ａと第２電極部２２１ｂとが積層されている領域）は、本発明における電極中央部を構成する。電極外縁部は第１電極部２２１ａで構成され、電極中央部は第１電極部２２１ａと第２電極部２２１ｂとで構成される。すなわち、電極中央部は、電極外縁部よりも厚い。

第２引出電極２２２は、第２励振電極２２１に印加電圧を伝送する。第２引出電極２２２は、第２励振電極２２１に接続されて、中央部１２２から水晶片１０の一方の短辺側の外縁部１２１に引き出されるように、第２主面１２上に配置される。外縁部１２１に引き出される（配置される）第２引出電極２２２の一部は、導電性接着剤３０に接続される接続電極２２２ａを構成する。第２引出電極２２２は、第１電極部２２１ａと一体に形成される。

第２引出電極２２２と第１電極部２２１ａとは、第２主面１２上に配置される下地金属膜と、下地金属膜上に配置される金属膜と、を含む。第２電極部２２１ｂは、第１電極部２２１ａ上に配置される下地金属膜と、下地金属膜上に配置される金属膜と、を含む。本実施の形態において、下地金属膜はＣｒ膜であり、金属膜はＡｕ膜である。

第１主面電極２１と第２主面電極２２それぞれは、例えば、フォトリソ工程により形成される。すなわち、例えば、蒸着などにより水晶片１０に下地金属膜と金属膜とが２層形成された後に、レジストにより第２電極部２１１ｂ，２２１ｂがマスクされた状態で、上層側の金属膜と下地金属膜とがエッチングにより除去される。次いで、第１電極部２１１ａ，２２１ａと第１引出電極２１２と第２引出電極２２２とがマスクされた状態で、下層側の金属膜と下地金属膜とがエッチングにより除去される。

なお、第１電極部と第１引出電極と第２引出電極とが形成された後に、レジストにより第２電極部以外がマスクされた状態で、上層側の下地金属膜と金属膜とが蒸着されてもよい。この場合、第２電極部以外の下地金属膜と金属膜とは、レジスト共に除去される。

また、第１電極部と第１引出電極と第２引出電極とが形成された後に、金属マスクなどにより第２電極部以外がマスクされた状態で、上層側の下地金属膜と金属膜とが蒸着されてもよい。

図２は、第１電極部２１１ａの面積を固定して、第２電極部２１１ｂの面積を変化させたときの電極面積比とＣＩ値との関係の一例を示すグラフである。

同図の横軸は、第１電極部２１１ａの面積に対する第２電極部２１１ｂの面積比（第２電極部２１１ｂの面積／第１電極部２１１ａの面積）を示す。同図の縦軸は、ＣＩ値を示す。図３に示されるとおり、ＣＩ値は、面積比が約８３％−９５％の間で低下し、特に、面積比が約８３％−９０％の間で大きく低下する。

図３（ａ）は、本実施の形態の水晶片１０と同等の水晶片において、励振電極が１層構造である場合のアドミッタンス円線図のシミュレート結果を示すグラフであり、（ｂ）は、本実施の形態（励振電極が２層構造）におけるアドミッタンス円線図のシミュレート結果を示すグラフである。

図３に示されるとおり、励振電極が２層構造である場合のＣＩ値（約１０Ω）は、励振電極が１層構造である場合のＣＩ値（約７０Ω）よりも、大幅に低減されている。

図４は、水晶片１０に印加される電圧を一定にしたときの、水晶片１０の長手方向における水晶片１０の変位の大きさを示すグラフである。

同図の横軸は、水晶片１０の長手方向（水晶の軸方向におけるＸ軸方向）における位置を示す。同図の縦軸は、Ｘ軸方向における変位の大きさを示す。同図の「Ｌ１」は励振電極が１層構造である場合の変位を示し、同図の「Ｌ２」は励振電極が２層構造である場合の変位を示す。ここで、同図の縦軸の変位の大きさは、アドミッタンスＹとして示すことができる。アドミッタンスＹとインピーダンスＺとの間には、「Ｙ＝１／Ｚ」の関係が成り立つ。すなわち、変位Ｘが大きくなると、インピーダンスＺ（すなわち、ＣＩ値）が小さくなる。

図４に示されるとおり、励振電極が２層構造である場合の変位は、同１層構造である場合の変位の約２−３倍大きい。特に、両構造における変位の差異は、Ｘ軸方向における端部から中央部に向かうに連れて大きくなる。これは、主振動の振動エネルギーが水晶片１０の中央領域（両主面１１，１２の中央部１１２，１２２の間の領域）に集中し、同エネルギーが中央領域に閉じ込められていることを示す。

このように、第１励振電極２１１と第２励振電極２２１それぞれが、上層になるに連れて面積が小さくなる２層構造を有することで、主振動の振動エネルギーが水晶片１０の中央領域に集中し、同振動エネルギーが中央領域に閉じ込められる。その結果、水晶片１０の等価直列抵抗（ＣＩ：Crystal Impedance）値は、低減される。

●水晶発振器●
次いで、本発明にかかる水晶発振器の実施の形態について説明する。以下に説明する実施の形態において、先に説明した実施の形態と共通する部材の説明は、省略する。

図５は、本発明にかかる水晶発振器の実施の形態を示す模式断面図である。

水晶発振器１００は、例えば、温度補償型の水晶発振器（ＴＣＸＯ）である。水晶発振器１００は、例えば、ＳＭＤ型の水晶発振器である。水晶発振器１００は、前述した水晶片１０と電極２０と導電性接着剤３０とキャップ５０と、筐体４０Ａと、回路６０Ａと、を有してなる。

筐体４０Ａは、水晶片１０と回路６０Ａとを収容する。筐体４０Ａは、アルミナなどのセラミックスが積層された焼結体である。筐体４０Ａは、公知の水晶発振器の筐体（パッケージ）である。筐体４０Ａは、平面視において矩形状であり、上方に開口する箱状である。筐体４０Ａは、電極（不図示）と段部４２と回路収容部４３Ａとを備える。

回路収容部４３Ａは、回路６０Ａを収容する。回路収容部４３Ａは、筐体４０Ａの底部の中央部に配置される。

回路６０Ａは、水晶片１０（水晶振動子１）の振動周波数を制御する。回路６０Ａは、例えば、公知の温度補償回路である。

●まとめ
以上説明した各実施の形態によれば、本構造は、第１励振電極２１１と第２励振電極２２１それぞれが、上層になるに連れて面積が小さくなる２層構造を有する。そのため、本構造は、主振動の振動エネルギーを水晶片１０の中央領域に集中させて、同振動エネルギーを中央領域に閉じ込める。その結果、水晶片１０のＣＩ値は、低減される。このように、本構造と、本構造を有する水晶振動子１と水晶発振器１００とは、精密な水晶片１０の加工を要することなくＣＩ値を低減できる。

また、ＣＩ値が低減されることで、ＣＩ値のばらつきの絶対値は小さくなる。すなわち、例えば、１００Ωの平均ＣＩ値に対して５０％増加した平均ＣＩ値は１５０Ωであるが、１０Ωの平均ＣＩ値に対して５０％増加した平均ＣＩ値は１５オームである。また、例えば、１００ΩのＣＩ値に対して５０Ω増加したＣＩ値は１５０Ωであるが、１０ΩのＣＩ値に対して５０Ω増加したＣＩ値は６０Ωである。このように、ＣＩ値がばらついたとしても、ＣＩ値は、規格内に収まり易くなる。その結果、本構造を有する水晶振動子１と水晶発振器１００それぞれの生産性（歩留）は、向上する。また、この場合、本発明によるＣＩ値の低減により、水晶片１０の外縁部１１１，１２１のエッチング量は、低減される。その結果、水晶片１０の生産性（歩留）は、向上する。

さらに、以上説明した実施の形態によれば、水晶片１０の中央領域に主振動の振動エネルギーが閉じ込められることにより、水晶片１０の端部、すなわち、接続電極２１２ａ，２２２ａが配置される水晶片１０の外縁部１１１への結合振動の影響は、抑制される。そのため、主振動に対する導電性接着剤３０の影響は、抑制される。その結果、本構造を有する水晶振動子１と水晶発振器１００それぞれの生産性（歩留）は、向上する。

さらにまた、以上説明した実施の形態によれば、本構造を有する水晶振動子１を用いた水晶発振器１００は、発振回路に組み込まれたとき、低励振動作を可能とし、発振の安定化に寄与する。

●その他
なお、本発明における水晶片は主振動として厚み滑り振動で励振すればよく、本発明における水晶片のカットは、ＡＴカットに限定されない。すなわち、例えば、本発明における水晶片のカットは、ＢＴカット、ＳＣカット、ＩＴカットでもよい。

また、本発明における水晶片は、メサ型に限定されない。すなわち、例えば、本発明における水晶片は、平板型、ベベル型、逆メサ型、コンベックス型またはプラノコンベックス型のうち、いずれかの構造を有してもよい。この場合、本発明によるＣＩ値の低減により、ベベル型においては、ベベル量が低減され、逆メサ型においては、水晶片の中央部凹部のエッチング量が低減される。その結果、水晶片の生産性（歩留）は、向上する。

図６（ａ）−（ｃ）は、本発明にかかる水晶振動子の別の実施の形態を示す模式断面図である。同図は、説明の便宜上、水晶片と電極それぞれの断面のみを示す。同図（ａ）は平板型の水晶片を示し、同図（ｂ）はベベル型の水晶片を示し、同図（ｃ）は逆メサ型の水晶片を示す。

さらに、本発明における各水晶片の長辺（Ｘ軸方向に沿う辺）の長さは、２ｍｍ以下が望ましい。この構成によれば、本構造は、他の構造（例えば、水晶片の形状、電極の厚み・位置など）よりもＣＩ値を低減させる。すなわち、本構造は、水晶片が小さいほど、他の構造よりもＣＩ値を低減させ得る。

さらにまた、本発明における水晶片は、フォトリソ工程により一括に形成されてもよく、あるいは、研磨・切断・表面エッチングなどの手法により個別に形成されもよい。

さらにまた、本発明における水晶片は、基本波モードの振動モードで励振してもよく、あるいは、高次（３次、５次）オーバトーンモードの振動モードで励振してもよい。

さらに、本発明における第１励振電極と第２励振電極それぞれは、両主面上に配置され、面積が順次小さくなるように積層される複数の電極部により構成されればよく、２層構造に限定されない。すなわち、例えば、本発明における第１励振電極と第２励振電極それぞれは、第２電極部上に積層して配置され、第２電極部の面積よりも小さい面積を有する第３電極部を備えてもよい。また、例えば、第１励振電極の積層数は、第２励振電極の積層数と異なってもよい。

さらにまた、本発明における第２励振電極は、水晶片を挟んで、第１励振電極と非対称な構造を有してもよい。すなわち、例えば、本発明における第２励振電極は、平面視において、第１励振電極に対してＸ軸方向および／またはＺ′軸方向にずれて配置されてもよい。

さらにまた、本発明における第１電極部と第２電極部とは、一体に構成されてもよい。すなわち、例えば、本発明における第１電極部と第２電極部とは１層の下地金属膜と金属膜とで構成されてもよい。この場合、電極外縁部は、例えば、１層の金属膜の外縁部が除去されることで形成されてもよい。

さらにまた、本発明における第１電極部の厚みと第２電極部の厚みとは、同じでもよく、あるいは、異なってもよい。ここで、各電極部の厚みは、例えば、蒸着前後の水晶片の周波数に基づいて算出される。また、各電極部の厚みは、例えば、プローブにより物理的に計測されてもよく、あるいは、透過光を用いて光学的に計測されてもよい。

さらにまた、本発明における下地金属膜は、水晶片と金属膜それぞれに親和性を有する金属製の膜であればよく、Ｃｒ膜に限定されない。すなわち、例えば、本発明における下地金属膜は、Ｃｒ，ＮｉまたはＷのうち、少なくとも１種の金属を含んでもよい。

さらにまた、本発明における金属膜は、水晶が励振可能な印加電圧を供給可能な金属製の膜であればよく、Ａｕ膜に限定されない。すなわち、例えば、本発明における金属膜は、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ａｌ，Ｗ，Ｎｉ，またはＭｇのうち、少なくとも１種の金属を含んでもよい。

さらにまた、本発明における第１励振電極と第２励振電極それぞれは、電極外縁部と、平面視において電極外縁部よりも内側の領域であって、電極外縁部を構成する金属よりも大きい質量を有する金属を含む電極中央部と、により構成されてもよい。すなわち、例えば、電極外縁部はＡｇやＡｌ膜により構成され、電極中央部はＡｕ膜により構成されてもよい。この構成において、１軸方向（例えば、Ｘ軸方向）における電極中央部の質量は、電極外縁部の質量よりも大きければよい。そのため、電極中央部の厚みは、電極外縁部の厚みと同じでもよく、あるいは、電極外縁部の厚みよりも薄くてもよい。また、例えば、電極中央部において、質量の大きい金属膜（例えば、Ａｕ膜）が、質量の小さい金属膜（例えば、Ａｌ膜）に覆われてもよい。これらの構成は、電極中央部の質量効果により、先に説明をした２層構造と同様に、主振動の振動エネルギーを水晶片１０の中央領域に集中させて、同振動エネルギーを中央領域に閉じ込める。

図７（ａ）−（ｃ）は、本発明にかかる水晶振動子のさらに別の実施の形態を示す模式断面図である。同図は、説明の便宜上、水晶片と電極それぞれの断面のみを示す。同図の黒塗りの電極は、白抜きの電極よりも質量が大きい金属で構成される。同図（ａ）は電極外縁部と電極中央部それぞれの厚みが同じ構成を示し、同図（ｂ）は電極中央部において質量の大きい金属膜が質量の小さい金属膜に覆われている構成を示し、同図（ｃ）は電極外縁部の厚みが電極中央部の厚みよりも薄い構成を示す。

さらにまた、本発明における各電極部の端面は、曲面でもよい。

さらにまた、平面視において、本発明における第２電極の４つの辺のうち、１つの辺は、第１電極の４つの辺のうち、１つの辺と重複してもよい。

さらにまた、本発明にかかる水晶発振器は、温度補償型の水晶発振器に限定されない。すなわち、例えば、本発明にかかる水晶発振器は、電圧制御型の水晶発振器（ＶＣＸＯ）、恒温槽付の水晶発振器（ＯＣＸＯ）またはパッケージ型水晶発振器（ＳＰＸＯ）でもよい。

１ 水晶振動子
１０ 水晶片
１１ 第１主面
１２ 第２主面
２１ 第１主面電極
２１１ 第１励振電極
２１１ａ 第１電極部
２１１ｂ 第２電極部
２２ 第２主面電極
２２１ 第２励振電極
２２１ａ 第１電極部
２２１ｂ 第２電極部
１００ 水晶発振器

Claims (17)

1. 水晶片の主面上の少なくとも中央に配置される励振電極、
   を有してなり、
   前記励振電極は、前記水晶片の厚み滑り振動の振動エネルギーを前記水晶片の中央領域に集中させる構造を有する、
   ことを特徴とする水晶振動子の電極構造。
2. 前記励振電極は、
   電極外縁部と、
   平面視において前記電極外縁部よりも内側の領域である電極中央部と、
   を含み、
   前記電極中央部は、前記電極外縁部よりも厚い、
   請求項１記載の水晶振動子の電極構造。
3. 前記励振電極は、
   前記主面上に配置され、面積が順次小さくなるように積層される複数の電極部により構成される、
   請求項２記載の水晶振動子の電極構造。
4. 複数の前記電極部は、
   前記主面上に配置され、前記主面の面積よりも小さい面積を有する第１電極部と、
   前記第１電極部上に積層して配置され、前記第１電極部よりも小さい面積を有する第２電極部と、
   を含み、
   前記電極外縁部は、前記第１電極部で構成され、
   前記電極中央部は、前記第１電極部と前記第２電極部とで構成される、
   請求項３記載の水晶振動子の電極構造。
5. 複数の前記電極部それぞれの端面と、前記主面に平行な仮想平面と、の間の角度は、３０°−９０°である、
   請求項３または４記載の水晶振動子の電極構造。
6. 前記第１電極部と前記第２電極部それぞれは、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ａｌ，Ｗ，Ｎｉ，またはＭｇのうち、少なくとも１種の金属を含む金属膜により構成される、
   請求項４記載の水晶振動子の電極構造。
7. 前記第２電極部を構成する前記金属膜は、前記第１電極部を構成する前記金属膜と同じである、
   請求項６記載の水晶振動子の電極構造。
8. 前記第１電極部は、
   前記水晶片と前記金属膜との間に配置され、Ｃｒ，ＮｉまたはＷのうち、少なくとも１種の金属を含む下地金属膜、
   を含む、
   請求項６記載の水晶振動子の電極構造。
9. 前記電極中央部は、前記電極外縁部を構成する金属よりも大きい質量を有する金属を含む、
   請求項２記載の水晶振動子の電極構造。
10. 水晶片と、
    前記水晶片の主面上の少なくとも中央に配置される励振電極と、
    を有してなり、
    前記励振電極は、請求項１乃至９のいずれかに記載の電極構造を備える、
    ことを特徴とする水晶振動子。
11. 前記水晶片は、厚み滑り振動を主振動として励振する、
    請求項１０記載の水晶振動子。
12. 前記水晶片は、
    第１主面と、
    前記第１主面と反対側の面である第２主面と、
    を備え、
    前記励振電極は、
    前記第１主面上に配置される第１励振電極と、
    前記第２主面上に配置される第２励振電極と、
    を含み、
    前記第１励振電極は、前記水晶片を挟んで、前記第２励振電極と対称な構造を有する、
    請求項１０記載の水晶振動子。
13. 前記水晶片は、
    第１主面と、
    前記第１主面と反対側の面である第２主面と、
    を備え、
    前記励振電極は、
    前記第１主面上に配置される第１励振電極と、
    前記第２主面上に配置される第２励振電極と、
    を含み、
    前記第１励振電極は、前記水晶片を挟んで、前記第２励振電極と非対称な構造を有する、
    請求項１０記載の水晶振動子。
14. 前記水晶片は、平面視において、長辺が２ｍｍ以下の略矩形状である、
    請求項１０記載の水晶振動子。
15. 前記水晶片は、基本波モード、３次オーバトーンモード、または５次オーバトーンモード、のいずれかの振動モードで励振する、
    請求項１１記載の水晶振動子。
16. 前記水晶片は、平板型、ベベル型、メサ型、逆メサ型、コンベックス型またはプラノコンベックス型のうち、いずれかの構造を有する、
    請求項１１記載の水晶振動子。
17. 水晶振動子と、
    前記水晶振動子の振動周波数を制御する回路と、
    を有してなり、
    前記水晶振動子は、請求項１０記載の水晶振動子である、
    ことを特徴とする水晶発振器。

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