JP2024051471A - 振動素子 - Google Patents

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Abstract

Figure 2024051471000001
【課題】衝撃等による破損を抑制することのできる振動素子を提供すること。
【解決手段】振動素子は、表裏関係にある第１面および第２面を備える板状をなし、振動部と、支持部と、振動部と支持部とを連結し支持部よりも厚さが小さい部分を有する連結部と、を有する振動基板と、振動部の第１面に配置されている第１励振電極と、振動部の第２面に配置されている第２励振電極と、支持部に配置されている第１パッド電極と、支持部に配置されている第２パッド電極と、連結部に配置され、第１励振電極と第１パッド電極とを接続している第１接続電極と、連結部に配置され、第２励振電極と第２パッド電極とを接続している第２接続電極と、を有する電極層と、連結部に位置する第１接続電極の上層に配置され、電極層よりも厚さが大きい第１金属膜と、連結部に位置する第２接続電極の上層に配置され、電極層よりも厚さが大きい第２金属膜と、を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、振動素子に関する。
特許文献１に記載された振動素子は、振動基板と、振動基板に配置された電極と、を有する。また、振動基板は、振動部と、振動部を支持する支持部と、振動部と支持部とを連結する連結部と、を有し、連結部が支持部および振動部よりも薄くなっている。このような振動素子は、支持部においてパッケージ等の固定対象物に固定される。
特開２０２０－１４１３１７号公報
しかしながら、特許文献１の振動素子では、連結部が支持部および振動部よりも薄いため、外部からの衝撃などによって連結部が破損し易いという問題がある。
本発明の振動素子は、表裏関係にある第１面および第２面を備える板状をなし、振動部と、支持部と、前記振動部と前記支持部とを連結し前記支持部よりも厚さが小さい部分を有する連結部と、を有する振動基板と、
前記振動部の前記第１面に配置されている第１励振電極と、前記振動部の前記第２面に配置されている第２励振電極と、前記支持部に配置されている第１パッド電極と、前記支持部に配置されている第２パッド電極と、前記連結部に配置され、前記第１励振電極と前記第１パッド電極とを接続している第１接続電極と、前記連結部に配置され、前記第２励振電極と前記第２パッド電極とを接続している第２接続電極と、を有する電極層と、
前記連結部に位置する前記第１接続電極の上層に配置され、前記電極層よりも厚さが大きい第１金属膜と、
前記連結部に位置する前記第２接続電極の上層に配置され、前記電極層よりも厚さが大きい第２金属膜と、を有する。
本発明の第１実施形態に係る振動子を示す断面図である。 図１の振動子が有する振動素子を示す上面図である。 振動素子の斜視図である。 図２中のＡ－Ａ線断面図である。 図２中のＢ－Ｂ線断面図である。 金属膜の図示を省略した振動素子の上面図である。 振動素子の変形例を示す上面図である。 振動素子の変形例を示す上面図である。 振動素子の変形例を示す上面図である。 振動素子の変形例を示す上面図である。 振動素子の製造方法を説明するための断面図である。 振動素子の製造方法を説明するための断面図である。 振動素子の製造方法を説明するための断面図である。 振動素子の製造方法を説明するための断面図である。 振動素子の製造方法を説明するための断面図である。 振動素子の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第２実施形態に係る振動素子を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る振動素子を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る振動素子を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る振動素子を示す断面図である。 本発明の第４実施形態に係る振動素子を示す平面図である。
以下、本発明の振動素子を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る振動子を示す断面図である。図２は、図１の振動子が有する振動素子を示す上面図である。図３は、振動素子の斜視図である。図４は、図２中のＡ－Ａ線断面図である。図５は、図２中のＢ－Ｂ線断面図である。図６は、金属膜の図示を省略した振動素子の上面図である。図７ないし図１０は、それぞれ、振動素子の変形例を示す上面図である。図１１ないし図１６は、それぞれ、振動素子の製造方法を説明するための断面図である。
図１に示す振動子１は、パッケージ２と、パッケージ２に収容された振動素子３と、を有する。
また、パッケージ２は、ベース２１と、リッド２２と、を有する。ベース２１は、箱状をなし、その上面に開口する凹部２１１を有する。そして、凹部２１１の底面に振動素子３が接合部材Ｂ１、Ｂ２により実装されている。一方、リッド２２は、板状をなし、凹部２１１の開口を塞ぐようにして、シールリング、低融点ガラス等の封止部材２３を介してベース２１の上面に接合されている。これにより、凹部２１１が気密封止され、パッケージ２内に収容空間Ｓが形成される。収容空間Ｓは、気密であり、減圧状態、好ましくは真空またはそれに近い状態となっている。これにより、粘性抵抗が減り、振動素子３の発振特性が高まる。
ベース２１およびリッド２２の構成材料としては、それぞれ、特に限定されない。例えば、ベース２１をアルミナ、チタニア等の各種セラミック材料で構成し、リッド２２をコバール等の各種金属材料で構成することができる。これにより、ベース２１とリッド２２との線膨張係数差が小さくなり、熱応力が生じ難いパッケージ２となる。
また、凹部２１１の底面には一対の内部端子２４１、２４２が配置され、ベース２１の下面には一対の外部端子２５１、２５２が配置されている。内部端子２４１は、ベース２１内に形成された図示しない内部配線を介して外部端子２５１と電気的に接続されている。同様に、内部端子２４２は、前記内部配線を介して外部端子２５２と電気的に接続されている。また、内部端子２４１は、導電性の接合部材Ｂ１を介して振動素子３と電気的に接続され、内部端子２４２は、導電性の接合部材Ｂ２を介して振動素子３と電気的に接続されている。
接合部材Ｂ１、Ｂ２としては、導電性と接合性とを兼ね備えていれば、特に限定されず、例えば、金バンプ、銀バンプ、銅バンプ、はんだバンプ等の各種金属バンプ、銀ペースト、銅ペースト等の各種導電性ペースト、ポリイミド系、エポキシ系、シリコーン系、アクリル系の各種接着剤に銀フィラー等の導電性フィラーを分散させた導電性接着剤等を用いることができる。接合部材Ｂ１、Ｂ２として前者の金属バンプを用いると、接合部材Ｂ１、Ｂ２からのガスの発生を抑制でき、収容空間Ｓの環境変化、特に圧力の上昇を効果的に抑制することができる。また、接合部材Ｂ１、Ｂ２が濡れ広がらないため、接合部材Ｂ１、Ｂ２を狭ピッチで配置することができ、振動子１の小型化を図ることができる。一方、接合部材Ｂ１、Ｂ２として後者の導電性接着剤を用いると、接合部材Ｂ１、Ｂ２が金属パンプに比べて柔らかくなり、振動素子３に応力が伝わり難くなる。
図２および図３に示すように、振動素子３は、ＡＴカットの水晶基板である振動基板４と、振動基板４に配置された電極層５および金属膜６と、を有する。ＡＴカットの水晶基板は、厚みすべり振動モードを有し、三次の周波数温度特性を有している。そのため、優れた温度特性を有する振動素子３となる。ただし、振動基板４のカット角は、特に限定されない。
ＡＴカットの水晶基板について簡単に説明すると、水晶基板は、互いに直交する結晶軸Ｘ、Ｙ、Ｚを有している。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、それぞれ、電気軸、機械軸、光学軸と呼ばれる。ＡＴカットの水晶基板は、Ｘ－Ｚ面をＸ軸回りに所定の角度θ回転させた平面に沿って切り出された「回転Ｙカット水晶基板」であり、θ＝３５°１５’回転させた平面に沿って切り出した基板を「ＡＴカット水晶基板」という。なお、以下では、角度θに対応してＸ軸まわりに回転したＹ軸およびＺ軸をＹ’軸およびＺ’軸とする。すなわち、水晶基板は、Ｙ’軸方向に厚みを有し、Ｘ－Ｚ’面方向に広がりを有する。また、以下では、各軸の矢印先端側を「プラス側」とも言い、その反対側を「マイナス側」とも言う。
振動基板４は、板状であり、表裏関係にある第１面としての上面４ａと第２面としての下面４ｂと、を有する。また、振動基板４は、平面視で、矩形、特にＸ軸方向を長手とする長方形である。ただし、振動基板４の平面視形状は、特に限定されず、例えば、正方形であってもよいし、円形、楕円形など矩形以外の形状であってもよい。また、振動基板４は、振動部４１と、振動部４１を支持する支持部４２と、振動部４１と支持部４２との間に位置し、これらを連結する連結部４３と、を有する。また、支持部４２は、振動部４１のＸ軸方向マイナス側に位置している。このような振動素子３は、図２に示すように、支持部４２において接合部材Ｂ１、Ｂ２を介してベース２１に固定されている。
なお、本実施形態では、振動部４１は、全体が均一な厚みを有する構成となっているが、これに限定されず、所謂「メサ型」、「逆メサ型」であってもよい。
また、支持部４２および振動部４１は、互いに同じ厚さである。これに対して、連結部４３は、支持部４２よりも厚さが小さい。つまり、図４および図５に示すように、振動部４１の厚さをｔ１とし、支持部４２の厚さをｔ２と、連結部４３の厚さをｔ３としたとき、ｔ３＜ｔ１、ｔ３＜ｔ２である。これにより、連結部４３が振動基板４内で最も薄い部分となる。そのため、連結部４３が変形し易くなり、ベース２１から加わる応力、特にベース２１と振動基板４との線膨張係数差に起因した熱応力を効果的に吸収、緩和することができる。そのため、振動部４１に応力が伝わり難くなり、振動特性の変動を効果的に抑制することができる。したがって、優れた振動特性を有する振動素子３となる。
ｔ１、ｔ２としては、特に限定されず、振動素子３の周波数によっても異なるが、例えば、３０μｍ以上１００μｍ以下程度とすることができる。また、ｔ３としては、特に限定されず、振動部４１の寸法などによっても異なるが、例えば、５μｍ以上１５μｍ以下程度とすることが好ましく、１０μｍ程度とすることがより好ましい。これにより、連結部４３が十分に柔らかくなり、ベース２１からの応力をより効果的に吸収、緩和することができる。また、本実施形態では、連結部４３の全体が支持部４２および振動部４１よりも薄くなっているが、これに限定されず、連結部４３の少なくとも一部が支持部４２および振動部４１よりも薄くなっていればよい。
また、連結部４３は、上下両側に凹んで形成されている。つまり、連結部４３の上面４ａは、支持部４２の上面４ａよりも下側に位置し、連結部４３の下面４ｂは、支持部４２の下面４ｂよりも上側に位置している。そして、連結部４３の厚さ中心と支持部４２および振動部４１の厚さ中心とが同じＸ－Ｚ’平面上に位置している。したがって、振動基板４は、上下対称の形状となる。これにより、振動素子３をベース２１に対して上下どちらの向きでも実装することができるため、振動子１の製造が容易となる。
また、図６に示すように、支持部４２は、２つに分割されており、Ｚ’軸方向に並んで互いに離間して配置された第１支持部４２１および第２支持部４２２を有する。第１、第２支持部４２１、４２２は、振動部４１の中心を通りＸ軸方向に延びる中心線に対して対称的に配置されている。そして、第１支持部４２１が接合部材Ｂ１と接合され、第２支持部４２２が接合部材Ｂ２と接合されている。このような構成によれば、主に連結部４３が変形して第１、第２支持部４２１、４２２が離間または接近することで、ベース２１から加わる応力をより効果的に吸収、緩和することができる。そのため、ベース２１からの応力が振動部４１により伝わり難くなり、振動特性の変動を効果的に抑制することができる。したがって、優れた振動特性を有する振動素子３となる。
同様に、連結部４３は、２つに分割されており、Ｚ’軸方向に並んで互いに離間して配置された第１連結部４３１および第２連結部４３２を有する。第１連結部４３１は、第１支持部４２１と振動部４１とを連結し、第２連結部４３２は、第２支持部４２２と振動部４１とを連結している。また、第１、第２連結部４３１、４３２は、振動部４１の中心を通りＸ軸方向に延びる中心線に対して対称的に配置されている。このような構成によれば、連結部４３がより変形し易くなり、第１、第２支持部４２１、４２２が離間または接近し易くなる。したがって、ベース２１から加わる応力をより効果的に吸収、緩和することができる。そのため、ベース２１からの応力が振動部４１により伝わり難くなり、振動特性の変動を効果的に抑制することができる。したがって、優れた振動特性を有する振動素子３となる。
特に、第１連結部４３１の幅Ｗ３１は、第１支持部４２１の幅Ｗ２１よりも小さい。つまり、Ｗ３１＜Ｗ２１である。同様に、第２連結部４３２の幅Ｗ３２は、第２支持部４２２の幅Ｗ２２よりも小さい。つまり、Ｗ３２＜Ｗ２２である。これにより、第１、第２支持部４２１、４２２の根元部分に当たる第１、第２連結部４３１、４３２がそれぞれ柔らかくなり、第１支持部４２１および第２支持部４２２が離間または接近し易くなる。したがって、ベース２１から加わる応力をより効果的に吸収、緩和することができる。そのため、ベース２１からの応力が振動部４１により伝わり難くなり、振動特性の変動を効果的に抑制することができる。したがって、優れた振動特性を有する振動素子３となる。
図３、図４および図５に示すように、電極層５は、振動部４１の上面４ａに配置された第１励振電極５１１と、振動部４１の下面４ｂに第１励振電極５１１と対向して配置された第２励振電極５２１と、第１支持部４２１に配置された第１パッド電極５１２と、第２支持部４２２に配置された第２パッド電極５２２と、第１励振電極５１１と第１パッド電極５１２とを電気的に接続する第１接続電極５１３と、第２励振電極５２１と第２パッド電極５２２とを電気的に接続する第２接続電極５２３と、を有する。そして、第１パッド電極５１２が接合部材Ｂ１を介して内部端子２４１と電気的に接続され、第２パッド電極５２２が接合部材Ｂ２を介して内部端子２４２と電気的に接続されている。これにより、パッケージ２と振動素子３とが電気的に接続される。
また、第１パッド電極５１２は、第１支持部４２１の表面全体に形成され、第１接続電極５１３は、第１連結部４３１の表面全体に形成されている。同様に、第２パッド電極５２２は、第２支持部４２２の表面全体に形成され、第２接続電極５２３は、第２連結部４３２の表面全体に形成されている。ただし、第１、第２パッド電極５１２、５２２および第１、第２接続電極５１３、５２３の配置は、特に限定されない。
このような電極層５は、振動基板４の表面に成膜した金属膜をフォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いてパターニングすることで形成されている。なお、電極層５の構成としては、導電性を有していれば、特に限定されないが、例えば、Ｃｒ（クロム）の下地層とＡｕ（金）の表層との積層体で構成することができる。また、電極層５の厚さは、特に限定されないが、３０００Å程度である。
前述したように、振動素子３では、連結部４３を支持部４２および振動部４１よりも薄くすることによりベース２１から加わる応力を吸収、緩和しているが、その分、機械的強度が低下し、衝撃によって破損するおそれがある。そこで、振動素子３は、連結部４３を補強するための金属膜６をさらに有する。
図２ないし図５に示すように、金属膜６は、第１連結部４３１に位置する第１接続電極５１３上に配置され、第１連結部４３１を補強する第１金属膜６１と、第２連結部４３２に位置する第２接続電極５２３上に配置され、第２連結部４３２を補強する第２金属膜６２と、を有する。これにより、連結部４３の強度が高められ、振動素子３の耐衝撃性を高めることができる。なお、連結部４３を薄くし、足りない分の強度を第１、第２金属膜６１、６２で補う構成とすることで、連結部４３の粘り強さが増し、応力の吸収、緩和と機械的強度の確保とをバランスよく両立することができる。
なお、本実施形態では、金属膜６は、第１、第２連結部４３１、４３２に位置する第１、第２接続電極５１３、５１４上に直接配置されているが、これに限定されない。つまり、金属膜６は、第１、第２接続電極５１３、５１４との間に他の金属層を介して配置されていてもよい。言い換えると、金属膜６は、第１、第２連結部４３１、４３２に位置する第１、第２接続電極５１３、５１４の上層に配置されていればよい。
また、第１金属膜６１は、第１連結部４３１の表面全体を覆っている。これにより、第１連結部４３１を効果的に補強することができる。また、第１金属膜６１は、第１連結部４３１と第１支持部４２１とに跨って形成されている。また、第１金属膜６１は、第１連結部４３１と振動部４１とに跨って形成されている。これにより、応力が集中し易い箇所である第１連結部４３１と第１支持部４２１との境界部や第１連結部４３１と振動部４１との境界部が第１金属膜６１で覆われ、当該部分の機械的強度が向上する。
また、第２金属膜６２は、第２連結部４３２の表面全体を覆っている。これにより、第２連結部４３２を効果的に補強することができる。また、第２金属膜６２は、第２連結部４３２と第２支持部４２２とに跨って形成されている。また、第２金属膜６２は、第２連結部４３２と振動部４１とに跨って形成されている。これにより、応力が集中し易い箇所である第２連結部４３２と第２支持部４２２との境界部や第２連結部４３２と振動部４１との境界部が第２金属膜６２で覆われ、当該部分の機械的強度が向上する。
第１、第２金属膜６１、６２の厚さｔ６は、電極層５の厚さｔ５よりも大きい。つまり、ｔ６＞ｔ５である。なお、厚さｔ６、ｔ５は、平均厚さを意味する。これにより、第１、第２金属膜６１、６２により連結部４３を効果的に補強することができる。厚さｔ６としては、特に限定されず、振動基板４の寸法等によっても異なるが、例えば、５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。これにより、第１、第２金属膜６１、６２が十分に厚くなり、振動基板４の補強効果がより顕著となる。
なお、第１、第２金属膜６１、６２の構成材料としては、特に限定されないが、本実施形態では、ニッケル（Ｎｉ）で構成されている。これにより、高い強度の第１、第２金属膜６１、６２が得られる。また、めっき法を用いることで第１、第２金属膜６１、６２を容易に厚く形成することができる。
以上、振動素子３の構成について説明した。ただし、振動素子３の構成は、特に限定されず、例えば、図７ないし図１０のような構成であってもよい。なお、図７ないし図１０では、説明の便宜上、電極層５および金属膜６の図示を省略している。
例えば、本実施形態では、第１連結部４３１が第１支持部４２１に対して振動基板４の外縁側に偏って配置され、第２連結部４３２が第２支持部４２２に対して振動基板４の外縁側に偏って配置されているが、これに限定されず、図７に示すように、第１連結部４３１が第１支持部４２１に対して振動基板４の内側に偏って配置され、第２連結部４３２が第２支持部４２２に対して振動基板４の内側に偏って配置されていてもよい。
また、図８に示すように、第１連結部４３１の幅が第１支持部４２１の幅と等しく、第２連結部４３２の幅が第２支持部４２２の幅と等しくてもよい。また、図９に示すように、第１、第２連結部４３１、４３２がそれぞれＺ’軸方向に並んで複数形成されていてもよい。また、図１０に示すように、第１、第２連結部４３１、４３２が途中で１回以上屈曲または湾曲した形状であってもよい。
次に、振動素子３の製造方法について説明する。まず、図１１に示すように、振動基板４の母材であるＡＴカットの水晶基板４００を準備する。水晶基板４００は、振動基板４よりも大きく、水晶基板４００から複数の振動基板４を形成することができる。次に、図１２に示すように、水晶基板４００をフォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いてパターニングし、振動基板４を形成する。次に、図１３に示すように、振動基板４に電極層５を形成する。電極層５は、振動基板４の表面に金属膜を成膜し、製膜した金属膜をフォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いてパターニングすることで形成することができる。次に、図１４に示すように、振動基板４上に、第１、第２金属膜６１、６２を成膜する領域が開口するマスクＭを形成する。次に、図１５に示すように、無電解めっき法により、振動基板４の表面に金属膜６を成膜する。最後に、図１６に示すように、マスクＭを除去する。これにより、振動素子３が得られる。このような製造方法によれば、簡単に振動素子３を製造することができる。
以上、振動子１について説明した。このような振動子１が有する振動素子３は、前述したように、表裏関係にある第１面である上面４ａおよび第２面である下面４ｂを備える板状をなし、振動部４１と、支持部４２と、振動部４１と支持部４２とを連結し支持部４２よりも厚さが小さい部分を有する連結部４３と、を有する振動基板４と、振動部４１の上面４ａに配置されている第１励振電極５１１と、振動部４１の下面４ｂに配置されている第２励振電極５２１と、支持部４２に配置されている第１パッド電極５１２と、支持部４２に配置されている第２パッド電極５２２と、連結部４３に配置され、第１励振電極５１１と第１パッド電極５１２とを接続している第１接続電極５１３と、連結部４３に配置され、第２励振電極５２１と第２パッド電極５２２とを接続している第２接続電極５２３と、を有する電極層５と、連結部４３に位置する第１接続電極５１３の上層に配置され、電極層５よりも厚さが大きい第１金属膜６１と、連結部４３に位置する第２接続電極５２３の上層に配置され、電極層５よりも厚さが大きい第２金属膜６２と、を有する。このような構成によれば、連結部４３が変形し易くなり、ベース２１から加わる応力を効果的に吸収、緩和することができる。そのため、振動部４１に応力が伝わり難くなり、応力に起因する振動特性の変動を効果的に抑制することができる。したがって、優れた振動特性を有する振動素子３となる。さらに、連結部４３に第１、第２金属膜６１、６２を配置することで、連結部４３が補強され、耐衝撃性に優れた振動素子３となる。
また、前述したように、第１金属膜６１および第２金属膜６２は、それぞれ、連結部４３および支持部４２に跨って配置されている。このような構成とすることにより、応力が集中し易い箇所である連結部４３と支持部４２との境界部が第１、第２金属膜６１、６２で覆われ、当該部分の機械的強度が向上する。
また、前述したように、第１金属膜６１および第２金属膜６２は、それぞれ、連結部４３および振動部４１に跨って配置されている。このような構成とすることにより、応力が集中し易い箇所である連結部４３と振動部４１との境界部が第１、第２金属膜６１、６２で覆われ、当該部分の機械的強度が向上する。
また、前述したように、連結部４３は、振動部４１よりも厚さが小さい部分を有する。このような構成によれば、連結部４３が変形し易くなり、ベース２１から加わる応力を効果的に吸収、緩和することができる。そのため、振動部４１に応力が伝わり難くなり、応力に起因する振動特性の変動を効果的に抑制することができる。
また、前述したように、支持部４２は、互いに離間して配置されている第１支持部４２１および第２支持部４２２を有し、第１支持部４２１に第１パッド電極５１２が配置され、第２支持部４２２に第２パッド電極５２２が配置されている。これにより、第１、第２支持部４２１、４２２が離間または接近することで、ベース２１から加わる応力をより効果的に吸収、緩和することができる。そのため、ベース２１からの応力が振動部４１により伝わり難くなり、振動特性の変動を効果的に抑制することができる。
また、前述したように、連結部４３は、第１支持部４２１と振動部４１とを連結する第１連結部４３１と、第２支持部４２２と振動部４１とを連結する第２連結部４３２と、を有する。これにより、連結部４３がより変形し易くなり、第１、第２支持部４２１、４２２が離間または接近し易くなる。したがって、ベース２１から加わる応力をより効果的に吸収、緩和することができる。
また、前述したように、第１連結部４３１は、第１支持部４２１よりも幅が狭く、第２連結部４３２は、第２支持部４２２よりも幅が狭い。これにより、第１、第２連結部４３１、４３２がそれぞれより柔らかくなり、第１支持部４２１および第２支持部４２２がより離間または接近し易くなる。したがって、ベース２１から加わる応力をより効果的に吸収、緩和することができる。
＜第２実施形態＞
図１７および図１８は、それぞれ、本発明の第２実施形態に係る振動素子を示す断面図である。なお、図１７は、図２中のＡ－Ａ線断面図に相当する図であり、図１８は、図２中のＢ－Ｂ線断面図に相当する図である。
本実施形態に係る振動素子３は、さらに、第１金属膜６１および第２金属膜６２が第１、第２支持部４２１、４２２の側面および上下面の全体に形成されていることと、第３金属膜６３および第４金属膜６４を有すること以外は、前述した第１実施形態の振動素子３と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態の振動素子３に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、本実施形態の各図では、前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
図１７および図１８に示す振動素子３は、さらに、第１金属膜６１が第１支持部４２１の側面および上下面の全体に形成されている。具体的には、第１金属膜６１は、第１支持部４２１のＸ軸方向のマイナス側に位置する側面と、第１支持部４２１の上面４ａと、第１支持部４２１の下面４ｂとに、第１パッド電極５１２を介して形成されている。
また、図１７および図１８に示す振動素子３は、第２金属膜６２が第２支持部４２２の側面および上下面の全体に形成されている。具体的には、第２金属膜６２は、第２支持部４２２のＸ軸方向のマイナス側に位置する側面と、第１支持部４２２の上面４ａと、第２支持部４２２の下面４ｂとに、第２パッド電極５２２を介して形成されている。
また、図１７および図１８に示す振動素子３は、第１金属膜６１上に配置された第３金属膜６３と、第２金属膜６２上に配置された第４金属膜６４と、を有する。これらの構成により、支持部４２をより効果的に補強することができる。第３金属膜６３および第４金属膜６４としては、特に限定されないが、本実施形態では、Ａｕ（金）で構成されている。これにより、第１、第２金属膜６１、６２の腐食、酸化を抑制することができる。また、接合部材Ｂ１、Ｂ２として利用される金バンプとの相性が良く、振動素子３をベース２１により強固に接合することができる。
なお、本実施形態では、第３金属膜６３は、第１金属膜６１上に直接配置され、第４金属膜６４は、第２金属膜６２上に直接配置されているが、これに限定されない。つまり、第３金属膜６３は、第１金属膜６１上に他の金属層を介して配置されていてもよく、第４金属膜６４は、第２金属膜６２上に他の金属層を介して配置されていてもよい。言い換えると、第３金属膜６３は、第１金属膜６１の上層に配置されていればよく、第４金属膜６４は、第２金属膜６２の上層に配置されていればよい。
以上のように、本実施形態の振動素子３は、第１金属膜６１の上層に配置されている第３金属膜６３と、第２金属膜６２の上層に配置されている第４金属膜６４と、を有する。これにより、支持部４２をより効果的に補強することができる。特に、第３金属膜６３および第４金属膜６４をＡｕ（金）で構成することにより、第１、第２金属膜６１、６２の腐食、酸化を抑制することができる。また、接合部材Ｂ１、Ｂ２として利用される金バンプとの相性が良く、振動素子３をベース２１により強固に接合することができる。
このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
＜第３実施形態＞
図１９および図２０は、それぞれ、本発明の第３実施形態に係る振動素子を示す断面図である。なお、図１９は、図２中のＡ－Ａ線断面図に相当する図であり、図２０は、図２中のＢ－Ｂ線断面図に相当する図である。
本実施形態に係る振動素子３は、振動基板４の形状が異なること以外は、前述した第１実施形態の振動素子３と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態の振動素子３に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、本実施形態の各図では、前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
図１９および図２０に示す振動素子３は、連結部４３の下面４ｂと、支持部４２の下面４ｂと、振動部４１の下面４ｂと、が連続した平坦面で構成されている。そして、第１金属膜６１は、第２連結部４３１の下面４ｂに配置され、第２金属膜６２は、第２連結部４３２の下面４ｂに配置されている。つまり、連結部４３の上面４ａや側面には、第１、第２金属膜６１、６２が配置されていない。このような構成とすることにより、振動基板４の外形形状を形成する前に第１、第２金属膜６１、６２を形成することができる。そのため、第１、第２金属膜６１、６２の形成精度が高まる。
また、本実施形態では、第１金属膜６１および第２金属膜６２は、第１、第２支持部４２１、４２２の下面４ｂの一部に配置されているが、これに限定されない。つまり、第１金属膜６１および第２金属膜６２は、第１、第２支持部４２１、４２２の下面４ｂの全体に配置されていてもよい。これにより、応力が集中し易い箇所である第１、第２連結部４３１、４３２と第１、第２支持部４２１、４２２との境界部の機械的強度を向上できる。
また、本実施形態では、第１金属膜６１および第２金属膜６２は、第１、第２連結部４３１、４３２の上面４ａおよび下面４ａの両方の面に配置されているが、これに限定されない。つまり、第１金属膜６１および第２金属膜６２は、第１、第２連結部４３１、４３２の上面４ａおよび下面４ａの一方の面のみに配置されていてもよい。この場合、さらに第１金属膜６１および第２金属膜６２を、第１、第２支持部４２１、４２２の上面４ａおよび下面４ｂの一方の面の全体に配置してもよい。
以上のように、本実施形態の振動素子３では、連結部４３の下面４ｂ、支持部４２の下面４ｂおよび振動部４１の下面４ｂは、連続する平坦面であり、下面４ｂ側に第１金属膜６１および第２金属膜６２が配置されている。これにより、振動基板４の外形形状を形成する前に第１、第２金属膜６１、６２を形成することができる。そのため、第１、第２金属膜６１、６２の形成精度が高まる。
このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
＜第４実施形態＞
図２１は、本発明の第４実施形態に係る振動素子を示す平面図である。なお、図２１では、説明の便宜上、金属膜６の図示を省略している。
本実施形態に係る振動素子３は、振動基板４の形状、特に連結部４３の形状が異なること以外は、前述した第１実施形態の振動素子３と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態の振動素子３に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、本実施形態の各図では、前述した実施形態と同様の構成について、同一符号を付している。
図２１に示す振動素子３では、連結部４３が、支持部４２と振動部４１との間に位置し、これらを仕切る第１仕切り部４３ａと、第１支持部４２１と第２支持部４２２との間に位置し、これらを仕切る第２仕切り部４３ｂと、を有する。また、第１仕切り部４３ａは、Ｚ’軸方向に延在し、第２仕切り部４３ｂは、Ｘ軸方向に延在して一端が第１仕切り部４３ａに接続されている。そのため、連結部４３は、Ｔ字状となっている。このような構成によれば、前述した第１実施形態の構成と比べて、第１、第２支持部４２１、４２２が接近または離間し難くなるものの、振動基板４の機械的強度を高めることができる。
以上のように、本実施形態の振動素子３では、支持部４２は、第１パッド電極５１２が配置されている第１支持部４２１および第２パッド電極５２２が配置されている第２支持部４２２を有し、連結部４３は、支持部４２と振動部４１との間に位置し、支持部４２と振動部４１とを仕切る第１仕切り部４３ａと、第１支持部４２１と第２支持部４２２との間に位置し、第１支持部４２１と第２支持部４２２とを仕切る第２仕切り部４３ｂと、を有する。このような構成によれば、前述した第１実施形態の構成と比べて、第１、第２支持部４２１、４２２が接近または離間し難くなるものの、振動基板４の機械的強度を高めることができる。
このような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
以上、本発明の振動素子を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成を組み合わせたものであってもよい。
また、前述した実施形態では、支持部４２が第１、第２支持部４２１、４２２に分割されているが、これに限定されない。つまり、１つの支持部４２上に第１、第２パッド電極５１２、５２２が共に配置されていてもよい。
また、前述した実施形態では、振動素子３が振動子１に適用されているが、これに限定されず、さらに、パッケージ２内に振動素子３を発振する発振回路が実装された発振器に適用することもできる。
１…振動子、２…パッケージ、２１…ベース、２１１…凹部、２２…リッド、２３…封止部材、２４１…内部端子、２４２…内部端子、２５１…外部端子、２５２…外部端子、３…振動素子、４…振動基板、４ａ…上面、４ｂ…下面、４００…水晶基板、４１…振動部、４２…支持部、４２１…第１支持部、４２２…第２支持部、４３…連結部、４３ａ…第１仕切り部、４３ｂ…第２仕切り部、４３１…第１連結部、４３２…第２連結部、５…電極層、５１１…第１励振電極、５１２…第１パッド電極、５１３…第１接続電極、５２１…第２励振電極、５２２…第２パッド電極、５２３…第２接続電極、６…金属膜、６１…第１金属膜、６２…第２金属膜、６３…第３金属膜、６４…第４金属膜、Ｂ１…接合部材、Ｂ２…接合部材、Ｍ…マスク、Ｓ…収容空間、ｔ１…厚さ、ｔ２…厚さ、ｔ３…厚さ、ｔ５…厚さ、ｔ６…厚さ、Ｗ２１…幅、Ｗ２２…幅、Ｗ３１…幅、Ｗ３２…幅

Claims (10)

  1. 表裏関係にある第１面および第２面を備える板状をなし、振動部と、支持部と、前記振動部と前記支持部とを連結し前記支持部よりも厚さが小さい部分を有する連結部と、を有する振動基板と、
    前記振動部の前記第１面に配置されている第１励振電極と、前記振動部の前記第２面に配置されている第２励振電極と、前記支持部に配置されている第１パッド電極と、前記支持部に配置されている第２パッド電極と、前記連結部に配置され、前記第１励振電極と前記第１パッド電極とを接続している第１接続電極と、前記連結部に配置され、前記第２励振電極と前記第２パッド電極とを接続している第２接続電極と、を有する電極層と、
    前記連結部に位置する前記第１接続電極の上層に配置され、前記電極層よりも厚さが大きい第１金属膜と、
    前記連結部に位置する前記第２接続電極の上層に配置され、前記電極層よりも厚さが大きい第２金属膜と、を有することを特徴とする振動素子。
  2. 前記第１金属膜および前記第２金属膜は、それぞれ、前記連結部および前記支持部に跨って配置されている請求項１に記載の振動素子。
  3. 前記第１金属膜および前記第２金属膜は、それぞれ、前記連結部および前記振動部に跨って配置されている請求項２に記載の振動素子。
  4. 前記連結部は、前記振動部よりも厚さが小さい部分を有する請求項１に記載の振動素子。
  5. 前記支持部は、前記第１パッド電極が配置されている第１支持部および前記第２パッド電極が配置されている第２支持部を有し、
    前記連結部は、前記支持部と前記振動部との間に位置し、前記支持部と前記振動部とを仕切る第１仕切り部と、前記第１支持部と前記第２支持部との間に位置し、前記第１支持部と前記第２支持部とを仕切る第２仕切り部と、を有する請求項１に記載の振動素子。
  6. 前記支持部は、互いに離間して配置されている第１支持部および第２支持部を有し、
    前記第１支持部に前記第１パッド電極が配置され、
    前記第２支持部に前記第２パッド電極が配置されている請求項１に記載の振動素子。
  7. 前記連結部は、前記第１支持部と前記振動部とを連結する第１連結部と、前記第２支持部と前記振動部とを連結する第２連結部と、を有する請求項６に記載の振動素子。
  8. 前記第１連結部は、前記第１支持部よりも幅が狭く、
    前記第２連結部は、前記第２支持部よりも幅が狭い請求項７に記載の振動素子。
  9. 前記連結部の前記第２面、前記支持部の前記第２面および前記振動部の前記第２面は、連続する平坦面であり、
    前記第２面側に前記第１金属膜および前記第２金属膜が配置されている請求項１に記載の振動素子。
  10. 前記第１金属膜の上層に配置されている第３金属膜と、
    前記第２金属膜の上層に配置されている第４金属膜と、を有する請求項１に記載の振動素子。
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