JP6555500B2 - 圧電振動素子及び圧電振動子 - Google Patents

Description

本発明は、圧電振動素子及び圧電振動子に関する。

発振装置や帯域フィルタなどに用いられる基準信号の信号源として圧電振動子が広く用いられている。圧電振動子は、圧電振動素子と、圧電振動素子が導電性保持部材を介して励振可能に保持されたベース部材とを備える。圧電振動素子としては、例えば水晶からなる水晶振動素子を用いることができる。例えば、特許文献１には、基部及びその基部の一端部から延出する一対の振動腕を有する音叉型の水晶振動片や、ＡＴカットなどの所定のカット角で切り出された厚み滑り振動をする水晶振動片などが開示されている。

特開２００９−３０３０９７号公報

しかしながら、圧電振動子の小型化に伴い導電性保持部材が小さくなると、導電性保持部材の位置と圧電振動素子との位置が相対的にずれた場合に電極の導通不良が発生しやすくなり、電気的信頼性が悪化する可能性がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、電気的信頼性の向上を図ることができる圧電振動素子及び圧電振動子を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る圧電振動素子は、長辺及び短辺を有する互いに対向する第１主面及び第２主面と、第１主面及び第２主面の長辺を含み互いに対向する第１側面及び第２側面と、を含む圧電基板と、第１主面及び第２主面にそれぞれ設けられた励振電極と、第２主面における短辺に近接して設けられ、励振電極に電気的に接続された接続電極と、第１側面及び第２側面の少なくとも一方に設けられ、接続電極に電気的に接続された側面電極と、を備え、側面電極は、接続電極が設けられた短辺の側から長辺と平行な長辺方向に延在しており、側面電極における長辺方向の長さは、接続電極における長辺方向の長さより長い。

上記構成によれば、圧電振動素子とベース部材との接合において、ベース部材に対する圧電振動素子の載置位置が相対的にずれた場合においても、側面電極を介して圧電振動素子とベース部材との電気的導通を図ることができる。従って、圧電振動素子及び圧電振動子の電気的信頼性の向上を図ることができる。

本発明によれば、電気的信頼性の向上を図ることができる圧電振動素子及び圧電振動子を提供することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る圧電振動素子を備えた圧電振動子の分解斜視図である。 図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図３は、本発明の第１実施形態に係る圧電振動素子の部分拡大図である。 図４は、本発明の第１実施形態に係る圧電振動素子を備えた圧電振動子の平面図である。 図５は、本発明の第２実施形態に係る圧電振動素子の斜視図である。 図６は、本発明の第３実施形態に係る圧電振動素子の部分拡大図である。

以下に本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の構成要素は同一又は類似の符号で表している。図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本願発明の技術的範囲を当該実施形態に限定して解するべきではない。

図１〜図４を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る圧電振動素子及び圧電振動子について説明する。ここで、図１は、本発明の第１実施形態に係る圧電振動素子を備えた圧電振動子の分解斜視図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図３は、本発明の第１実施形態に係る圧電振動素子の部分拡大図である。図４は、本発明の第１実施形態に係る圧電振動素子を備えた圧電振動子の平面図である。なお、図４は、図１に示される圧電振動子１における蓋部材２０及び接合部材４０を省略した図である。

図１に示されるように、本実施形態に係る圧電振動子１は、圧電振動素子１０と、蓋部材２０と、ベース部材３０とを備える。蓋部材２０及びベース部材３０は、圧電振動素子１０を収容するための保持器（ケース又はパッケージ）の構成の一部である。図１に示される例では、蓋部材２０は窪みを有する形状をなしており、ベース部材３０は平板状をなしている。

圧電振動素子１０は、圧電基板１１と、圧電基板１１の主面にそれぞれ設けられた励振電極１４ａ，１４ｂ（以下では、「第１励振電極１４ａ」及び「第２励振電極１４ｂ」ともいう。）と、引出電極１５ａ，１５ｂと、接続電極１６ａ，１６ｂと、側面電極１７ａ，１７ｂとを含む。

圧電基板１１は所定の圧電材料から形成され、その材料は特に限定されるものではない。図１に示される例では、圧電基板１１は、所定の結晶方位を有する水晶材料から形成されている。圧電基板１１は、例えば、ＡＴカットされた水晶片（Ｑｕａｒｔｚ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｂｌａｎｋ）であり、圧電振動子１は水晶振動子（Ｑｕａｒｔｚ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ Ｕｎｉｔ）である。ＡＴカット型の水晶片は、人工水晶（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｑｕａｒｔｚ Ｃｒｙｓｔａｌ）の結晶軸（Ｃｒｙｓｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ａｘｅｓ）であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうち、Ｙ軸及びＺ軸をＸ軸の周りにＹ軸からＺ軸の方向に３５度１５分±１分３０秒回転させた軸をそれぞれＹ´軸及びＺ´軸とした場合、Ｘ軸及びＺ´軸によって特定される面と平行な面（以下、「ＸＺ´面」と呼ぶ。他の軸によって特定される面についても同様である。）を主面として切り出されたものである。圧電基板１１は、互いに対向するＸＺ´面である第１主面１２ａ及び第２主面１２ｂを有する。また、圧電基板１１は、互いに対向するＸＹ´面である第１側面１３ａ及び第２側面１３ｂを有する。第１側面１３ａ及び第２側面１３ｂは、第１主面１２ａ及び第２主面１２ｂが有する長辺を含む側面である。

圧電基板１１は、Ｘ軸に平行な長辺と、Ｚ´軸に平行な短辺と、Ｙ´軸に平行な厚さ方向の辺を有する。また、圧電基板１１は平板状をなしており、ＸＺ´面において矩形状をなしている。以下、圧電基板１１の長辺が延在する方向を単に「長辺方向」と呼び、短辺が延在する方向を単に「短辺方向」とも呼ぶ。

圧電基板１１がＡＴカットされた水晶片によって構成される場合、ＡＴカット水晶片を用いた水晶振動素子（Ｑｕａｒｔｚ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）は、広い温度範囲で高い周波数安定性を有し、また、経時変化特性にも優れている上、低コストで製造することが可能である。また、ＡＴカット水晶振動素子は、厚みすべり振動モード（Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ Ｓｈｅａｒ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅ）を主振動として用いられる。

圧電振動素子１０は、一対の電極を構成する第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂを有する。第１励振電極１４ａは第１主面１２ａに設けられている。また、第２励振電極１４ｂは第２主面１２ｂに設けられている。第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂは、各主面の中央を含む領域で圧電基板１１を挟んで互いに対向して設けられている。第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂは、ＸＺ´面において略全体が重なり合うように配置されている。

第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂは、それぞれ、Ｘ軸に平行な長辺と、Ｚ´軸に平行な短辺とを有している。図１に示される例では、ＸＺ´面において、第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂの長辺は、圧電基板１１の長辺と平行であり、第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂの短辺は、圧電基板１１の短辺と平行である。また、第１励振電極１４ａは、第１側面１３ａ及び第２側面１３ｂと第１主面１２ａとが接する第１主面１２ａのそれぞれの長辺から所定の間隔（図３に示される例においては、距離Ｗ１）をおいて離れた領域に設けられている。

圧電振動素子１０は、引出電極１５ａ，１５ｂと、接続電極１６ａ，１６ｂと、側面電極１７ａ，１７ｂとを有する。接続電極１６ａは、側面電極１７ａ及び引出電極１５ａを介して第１励振電極１４ａと電気的に接続されている。また、接続電極１６ｂは、引出電極１５ｂを介して第２励振電極１４ｂと電気的に接続されている。接続電極１６ａ及び接続電極１６ｂは、ベース部材３０と電気的導通を図るための端子である。接続電極１６ａ及び接続電極１６ｂは、圧電基板１１の第２主面１２ｂにおいて一方の短辺に近接して、それぞれ第２主面１２ｂにおける角付近に設けられている。

引出電極１５ａは、第１励振電極１４ａと側面電極１７ａとを電気的に接続している。他方、引出電極１５ｂは、第２励振電極１４ｂと接続電極１６ｂとを電気的に接続している。具体的には、引出電極１５ａは、第１主面１２ａ上において第１励振電極１４ａから圧電基板１１の一方の短辺に向かって延在し、さらに、第１主面１２ａから圧電基板１１の第１側面１３ａに至るように延在し、第１側面１３ａ上の側面電極１７ａと電気的に接続されている。他方、引出電極１５ｂは、第２主面１２ｂ上において、第２励振電極１４ｂから圧電基板１１の一方の短辺に向かって延在し、第２主面１２ｂ上の接続電極１６ｂと電気的に接続されている。このように引出電極１５ａ，１５ｂを延在させることによって、両主面に設けられた第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂと電気的に接続された接続電極１６ａ，１６ｂを、第２主面１２ｂ上に配置させることができる。

接続電極１６ａ，１６ｂは、圧電基板１１の一方の短辺に沿って配置され、導電性保持部材３６ａ，３６ｂを介してベース部材３０に形成された電極に電気的に接続される。導電性保持部材３６ａ，３６ｂは、導電性接着剤が熱硬化して形成されたものである。

側面電極１７ａ，１７ｂは、圧電基板１１の側面にそれぞれ配置され、導電性保持部材３６ａ，３６ｂとの接合を補強する。具体的には、側面電極１７ａ（第１側面電極）は、圧電基板１１の第１側面１３ａに形成され、第１主面１２ａに形成された引出電極１５ａ及び第２主面１２ｂに形成された接続電極１６ａに接続されている。他方、側面電極１７ｂ（第２側面電極）は、圧電基板１１の第２側面１３ｂに形成され、第２主面１２ｂに形成された接続電極１６ｂに接続されている。側面電極１７ａ，１７ｂの構成の詳細については後述する。

励振電極１４ａ，１４ｂ、引出電極１５ａ，１５ｂ、接続電極１６ａ，１６ｂ、並びに側面電極１７ａ，１７ｂの各電極の材料は特に限定されるものではないが、例えば、下地としてクロム（Ｃｒ）層を有し、クロム層の表面にさらに金（Ａｕ）層を有していてもよい。なお、側面電極１７ａ，１７ｂ、接続電極１６ａ，１６ｂ、及び引出電極１５ａ，１５ｂの配置やパターン形状は限定されるものではなく、他の部材との電気的接続を考慮して適宜変更されてもよい。

蓋部材２０は、ベース部材３０に接合され、これによって圧電振動素子１０が内部空間に収容される。蓋部材２０はベース部材３０の第１主面３２ａに向かって開口した窪みを有する形状をなしている。具体的には、蓋部材２０は、ベース部材３０の第１主面３２ａに対向する天面部２１と、開口の全周に亘って天面部２１の主面に対して法線方向に延在する側壁部２２とを有する。側壁部２２は、ベース部材３０の第１主面３２ａに対向する端面２３を有している。端面２３は、接合部材４０を介してベース部材３０の第１主面３２ａと接合される。蓋部材２０は、天面部２１の主面の法線方向から平面視したときに矩形状をなしている。蓋部材２０は、例えば、Ｘ軸に平行な長辺と、Ｚ´軸に平行な短辺と、Ｙ´軸に平行な高さとを有する。なお、蓋部材２０はベース部材３０に接合されたときに圧電振動素子１０を内部空間に収容することができる形状であればよく、その形状は特に限定されるものではない。

蓋部材２０の材質は特に限定されるものではないが、例えば金属などの導電材料で構成される。これによれば、蓋部材２０にシールド機能を付加することができる。この場合、蓋部材２０を接地電位に電気的に接続させることによりシールド機能の向上を図ることができる。例えば、蓋部材２０は、鉄（Ｆｅ）及びニッケル（Ｎｉ）を含む合金（例えば４２アロイ）からなる。また、蓋部材２０の最表面に酸化防止等を目的とした金（Ａｕ）層などが設けられてもよい。あるいは、蓋部材２０は、絶縁材料又は導電材料・絶縁材料の複合構造であってもよい。

ベース部材３０は圧電振動素子１０を励振可能に支持するものである。具体的には、圧電振動素子１０は導電性保持部材３６ａ，３６ｂを介してベース部材３０の第１主面３２ａに励振可能に保持されている。

ベース部材３０は平板状をなしている。ベース部材３０は、Ｘ軸に平行な長辺と、Ｚ´軸に平行な短辺と、Ｙ´軸に平行な厚さ方向の辺とを有する。

ベース部材３０は基体３１を有する。基体３１は、互いに対向するＸＺ´面である第１主面３２ａ及び第２主面３２ｂを有する。基体３１は、例えば絶縁性セラミック（アルミナ）などの焼結材である。この場合、複数の絶縁性セラミックシートを積層して焼結してもよい。あるいは、基体３１は、ガラス材料（例えばケイ酸塩ガラス、又はケイ酸塩以外を主成分とする材料であって、昇温によりガラス転移現象を有する材料）、水晶材料（例えばＡＴカット水晶）又はガラスエポキシ樹脂などで形成してもよい。基体３１は耐熱性材料から構成されることが好ましい。基体３１は、単層であっても複数層であってもよく、複数層である場合、第１主面３２ａの最表層に形成された絶縁層を含む。

ベース部材３０は、第１主面３２ａに設けられた電極パッド３３ａ，３３ｂと、第２主面に設けられた外部電極３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄとを有する。電極パッド３３ａ，３３ｂは、圧電振動素子１０と電気的導通を図るための端子である。また、外部電極３５ａ〜３５ｄは、図示しない実装基板と電気的導通を図るための端子である。電極パッド３３ａは、Ｙ´軸方向に延在するビア電極３４ａを介して外部電極３５ａに電気的に接続され、電極パッド３３ｂは、Ｙ´軸方向に延在するビア電極３４ｂを介して外部電極３５ｂに電気的に接続されている。ビア電極３４ａ，３４ｂは基体３１をＹ´軸方向に貫通するビアホール内に形成される。

電極パッド３３ａ，３３ｂは、ベース部材３０の第１主面３２ａ上においてベース部材３０の一方の短辺付近に設けられ、当該短辺から離れてかつ当該短辺方向に沿って配列されている。電極パッド３３ａは、導電性保持部材３６ａを介して圧電振動素子１０の接続電極１６ａが接続され、他方、電極パッド３３ｂは、導電性保持部材３６ｂを介して圧電振動素子１０の接続電極１６ｂが接続される。

複数の外部電極３５ａ〜３５ｄは、ベース部材３０の第２主面３２ｂのそれぞれの角付近に設けられている。図１に示される例では、外部電極３５ａ，３５ｂが、電極パッド３３ａ，３３ｂの直下に配置されている。これによってＹ´軸方向に延在するビア電極３４ａ，３４ｂを介して外部電極３５ａ，３５ｂを電極パッド３３ａ，３３ｂに電気的に接続することができる。図１に示される例では、４つの外部電極３５ａ〜３５ｄのうち、ベース部材３０の一方の短辺付近に配置された外部電極３５ａ，３５ｂは、圧電振動素子１０の入出力信号が供給される入出力電極である。また、ベース部材３０の他方の短辺付近に配置された外部電極３５ｃ，３５ｄは、圧電振動素子１０の入出力信号が供給されないダミー電極である。このようなダミー電極には、圧電振動子１が実装される図示しない実装基板上の他の電子素子の入出力信号も供給されない。あるいは、外部電極３５ｃ，３５ｄは、接地電位が供給される接地用電極であってもよい。蓋部材２０が導電材料からなる場合、蓋部材２０にシールド機能を付加することができる。さらに、蓋部材２０を接地用電極である外部電極３５ｃ，３５ｄに接続すれば、シールド機能の向上を図ることができる。

基体３１の第１主面３２ａには、封止枠３７が設けられている。封止枠３７は、第１主面３２ａの法線方向から平面視したときに矩形の枠状をなしている。電極パッド３３ａ，３３ｂは、封止枠３７の内側に配置されている。封止枠３７は、導電材料により構成されている。封止枠３７上には後述する接合部材４０が設けられ、これによって蓋部材２０が接合部材４０及び封止枠３７を介してベース部材３０に接合される。

ベース部材３０の電極パッド３３ａ，３３ｂ、外部電極３５ａ〜３５ｄ及び封止枠３７はいずれも金属膜から構成されている。例えば、電極パッド３３ａ，３３ｂ、外部電極３５ａ〜３５ｄ及び封止枠３７は、下層から上層にかけて、モリブデン（Ｍｏ）層、ニッケル（Ｎｉ）層及び金（Ａｕ）層が積層されて構成されている。また、ビア電極３４ａ，３４ｂは、基体３１のビアホールにモリブデンなどの金属材料を充填して形成することができる。

なお、電極パッド３３ａ，３３ｂや外部電極３５ａ〜３５ｄの配置関係は上記例に限定されるものではない。例えば、電極パッド３３ａがベース部材３０の一方の短辺付近に配置され、電極パッド３３ｂがベース部材３０の他方の短辺付近に配置されてもよい。このような構成においては、圧電振動素子１０が、圧電基板１１の長辺方向の両端部においてベース部材３０に保持されることになる。

また、外部電極の配置は上記例に限られるものではなく、例えば、入出力電極である２つが第２主面３２ｂの対角上に設けられていてもよい。あるいは、４つの外部電極は、第２主面３２ｂの角ではなく各辺の中央付近に配置されていてもよい。また、外部電極の個数は４つに限られるものではなく、例えば入出力電極である２つのみであってもよい。また、電極パッドと外部電極との電気的な接続の態様はビア電極によるものに限られず、第１主面３２ａ又は第２主面３２ｂ上に引出電極を引き出すことによって電極パッドと外部電極との電気的な導通を達成してもよい。あるいは、ベース部材３０の基体３１を複数層で形成し、ビア電極を中間層に至るまで延在させ、中間層において引出電極を引き出すことによって電極パッドと外部電極との電気的な接続を図ってもよい。

図２に示されるように、蓋部材２０及びベース部材３０の両者が封止枠３７及び接合部材４０を介して接合されることによって、圧電振動素子１０が、蓋部材２０とベース部材３０とによって囲まれた内部空間（キャビティ）に封止される。この場合、内部空間の圧力は大気圧力よりも低圧な真空状態であれば、第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂの酸化による経時変化などが低減できるため好ましい。

接合部材４０は、蓋部材２０及びベース部材３０の各全周に亘って設けられている。具体的には、接合部材４０は封止枠３７上に設けられている。封止枠３７及び接合部材４０が、蓋部材２０の側壁部２２の端面２３とベース部材３０の第１主面３２ａとの間に介在することによって、圧電振動素子１０が蓋部材２０及びベース部材３０によって封止される。

接合部材４０は、例えばろう部材である。具体的には、接合部材４０は、金（Ａｕ）‐錫（Ｓｎ）共晶合金からなる。こうして、蓋部材２０とベース部材３０とが金属接合される。金属接合によれば封止性を向上させることができる。なお、接合部材４０は、導電材料に限られず、例えば低融点ガラス（例えば鉛ホウ酸系や錫リン酸系等）などのガラス接着材料又は樹脂接着剤などの絶縁材料であってもよい。これによれば、金属接合に比べて低コストであり、また加熱温度を抑えることができ、製造プロセスの簡易化を図ることができる。

本実施形態に係る圧電振動素子１０は、圧電基板１１の長辺方向の一方端（導電性保持部材３６ａ，３６ｂが配置される側の端部）が固定端であり、その他方端が自由端となっている。また、圧電振動素子１０、蓋部材２０及びベース部材３０は、ＸＺ´面において、それぞれ矩形状をなしており、互いに長辺方向及び短辺方向が同一である。

本実施形態に係る圧電振動子１においては、ベース部材３０の外部電極３５ａ，３５ｂを介して、圧電振動素子１０における一対の第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂの間に交番電界が印加される。これにより、厚みすべり振動モードなどの所定の振動モードによって圧電基板１１の振動部が振動し、該振動に伴う共振特性が得られる。

次に、図３及び図４を参照しつつ、側面電極１７ａを例として、側面電極の構成の詳細について説明する。なお、側面電極１７ｂについては、側面電極１７ａと同様であるため詳細な説明は省略する。本実施形態においては、圧電基板１１の第１側面１３ａに矩形状の側面電極１７ａが形成されている。具体的には、側面電極１７ａは、接続電極１６ａが設けられた短辺から、引出電極１５ａから離れるように長辺方向に沿って延在して設けられている（図３参照）。また、側面電極１７ａは、長辺方向の長さＳ１が接続電極１６ａの長辺方向の長さＬ１より長く、かつ第１励振電極１４ａと引出電極１５ａとの接続部を超えない範囲で設けられている。すなわち、側面電極１７ａにおける長辺方向の長さＳ１は、圧電基板１１におけるＸ軸負方向側の短辺から、第１励振電極１４ａと引出電極１５ａとの接続部までの距離Ｌ２を超えない（Ｌ１＜Ｓ１≦Ｌ２）。また、側面電極１７ａのＹ´軸方向の長さは、圧電基板１１の厚さＴ（すなわち、第１側面１３ａの短辺方向の長さ）と等しい。さらに、引出電極１５ａは、短辺方向の寸法がＷ２である幅広部と、短辺方向の寸法がＷ２−Ｗ１である幅狭部とを有する。側面電極１７ａの長辺方向の長さＳ１は、引出電極１５ａの幅広部の長辺方向の長さＬ３より長い（Ｌ３＜Ｓ１）。

以下に、接続電極１６ａの長辺方向の長さＬ１と側面電極１７ａの長辺方向の長さＳ１との関係について、さらに詳しく述べる。圧電基板１１の端部からの接続電極１６ａの長辺方向の長さＬ１を長くすれば、ベース部材３０に対する圧電振動素子１０の載置位置の変動を導電性保持部材によって吸収することができる。しかし、接続電極１６ａが励振電極１４ｂに近づくため、接続電極１６ａが厚みすべり振動に与える振動抑制などの影響が大きくなる。その結果、厚みすべり振動の振動分布を崩す問題が発生し得る。一方で、圧電基板１１の端部からの接続電極１６ａの長辺方向の長さＬ１を短くすれば、接続電極１６ａと励振電極１４ｂとの距離が遠くなる。しかし、ベース部材３０に対する圧電振動素子１０の載置位置の変動を導電性保持部材によって吸収しづらくなるという課題がある。そこで、圧電基板１１の第２主面１２ｂに形成された接続電極１６ａの長辺方向の長さＬ１より、側面電極１７ａの長辺方向の長さＳ１を長くする。これにより、厚みすべり振動の主振動面である圧電基板１１の第２主面１２ｂにおける接続電極１６ａと励振電極１４ｂとの距離を遠く保ちつつ、かつ接続電極１６ａの長辺方向の長さＬ１よりも長い長さＳ１を有する側面電極１７ａを形成することができる。この構成によって、圧電振動素子１０の載置位置が変動しても、導電性保持部材の一部が側面電極１７ａに接合される。すなわち、圧電振動素子１０のベース部材３０に対する載置位置の変動を導電性保持部材によって吸収することができる。その結果、圧電振動素子１０の載置位置の変動による圧電振動素子１０とベース部材３０との接合強度の低下を抑制することができる。

上述の構成により、圧電振動子１は、図４に示されるように、圧電振動素子１０とベース部材３０との接合において、ベース部材３０に対する圧電振動素子１０の載置位置が相対的にずれた場合においても、側面電極１７ａ，１７ｂを介して圧電振動素子１０とベース部材３０との電気的導通を図ることができる。具体的には、例えば、ベース部材３０に形成された電極パッド３３ａ，３３ｂ及び導電性保持部材３６ａ，３６ｂの位置に対して、圧電振動素子１０の載置位置が長辺方向（図４に示される例においてはＸ軸負方向）にずれると、導電性保持部材３６ａ，３６ｂが接続電極１６ａ，１６ｂと接触しないか、又は接触する面積が縮小する場合がある。この点、本実施形態においては、側面電極１７ａ，１７ｂの長辺方向の長さＳ１が、接続電極１６ａ，１６ｂの長辺方向の長さＬ１より長いため、圧電基板１１の第１側面１３ａ及び第２側面１３ｂに付着する導電性保持部材３６ａ，３６ｂが、側面電極１７ａ，１７ｂと接合されることとなる。従って、側面電極１７ａ，１７ｂを介して、圧電振動素子１０に形成された励振電極１４ａ，１４ｂとベース部材３０に形成された電極パッド３３ａ，３３ｂとの電気的導通が確保される。従って、圧電振動子１の電気的信頼性の向上を図ることができる。

また、側面電極１７ａ，１７ｂは、それぞれ、第１励振電極１４ａと引出電極１５ａの接続部を超えない範囲で長辺方向に延在して設けられている。これにより、側面電極１７ａ，１７ｂと第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂとの間の距離が保たれる。従って、側面電極１７ａ，１７ｂと第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂとの間に発生し得る電界の励振モードへの影響を低減することができる。

また、第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂが圧電基板１１の長辺から距離Ｗ１をおいて離れて設けられることにより、側面電極１７ａ，１７ｂと第１主面１２ａ及び第２主面１２ｂに形成された電極とのショートの発生が抑制される。

なお、圧電振動素子１０の固定端の位置は特に限定されるものではなく、変形例として、圧電振動素子１０は、圧電基板１１の長辺方向の両端においてベース部材３０に固定されていてもよい。この場合、圧電振動素子１０を圧電基板１１の長辺方向の両端において固定する態様で、圧電振動素子１０及びベース部材３０の各電極を形成すればよい。

また、圧電基板１１に形成される各電極が第１主面１２ａ及び第２主面１２ｂのいずれの面においてもＸ軸を基準に線対称となるように、第１主面１２ａにおけるＸ軸負方向であってＺ´軸負方向側の角部に側面電極１７ｂと接続された電極（第２主面１２ｂにおける接続電極１６ａに相当）が形成されていてもよい。これにより、圧電振動素子１０の第１主面１２ａ及び第２主面１２ｂに形成される電極の配置の区別がなくなるため、圧電振動素子１０をベース部材３０に接合する際のＹ´軸方向の向きを考慮する必要がなくなり、製造工程が簡易化される。さらに、図３においては、接続電極１６ａにおける長辺方向の長さＬ１と、引出電極１５ａの幅広部における長辺方向の長さＬ３が略同一である例が示されているが、長さＬ１と長さＬ３は異なっていてもよい。この場合、例えば、接続電極１６ａの面積と引出電極１５ａの幅広部の面積は異なり得る。従って、圧電振動素子１０とベース部材３０との接合において、ベース部材３０に形成された電極パッド３３ａ，３３ｂ及び導電性保持部材３６ａ，３６ｂの形成位置や面積等に応じて、圧電振動素子１０の第１主面１２ａ及び第２主面１２ｂのいずれの面をベース部材３０に接合するかを選択することができる。

次に、図５を参照しつつ、本発明の第２実施形態に係る圧電振動素子について説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係る圧電振動素子の斜視図である。なお、第１実施形態と同一の構成について同一の符号を付している。以下、第１実施形態と異なる点について説明する。図５に示される圧電振動素子５０は、圧電振動素子１０と比べて、側面電極１７ａ，１７ｂの代わりに側面電極５７ａ，５７ｂを備える。

側面電極５７ａは、第１側面１３ａと第１主面１２ａとが接する長辺から所定の間隔（図５に示される例においては、距離Ｔ１）をおいて離れて設けられた、長辺方向に延在している領域を含む（図５参照）。当該延在している領域は、第１側面１３ａにおけるＹ´軸負方向側半分（すなわち、ベース部材３０側の半分）に設けられている。また、当該延在している領域における側面電極５７ａの長辺方向の長さＳ２は、接続電極１６ａの長辺方向の長さＬ１より長く、圧電基板１１のＸ軸負方向側短辺から第１励振電極１４ａと引出電極１５ａとの接続部までの距離Ｌ２より長い。本実施形態においては、側面電極５７ａの長辺方向の長さＳ２は、圧電基板１１の長辺の長さＬの大部分（例えば、長さＬの５０％以上）を占める（Ｌ１＜Ｌ２＜Ｓ２≦Ｌ）。なお、側面電極５７ｂについては、側面電極５７ａと同様であるため、詳細な説明は省略する。

本実施形態においても、圧電振動素子１０と同様に、側面電極５７ａ，５７ｂの長辺方向の長さＳ２が、接続電極１６ａ，１６ｂの長辺方向の長さＬ１より長い。これにより、ベース部材３０に対する圧電振動素子５０の載置位置がずれても、側面電極５７ａ，５７ｂを介して圧電振動素子５０とベース部材３０との電気的導通が確保される。従って、圧電振動子の電気的信頼性の向上を図ることができる。

また、圧電振動素子５０においては、側面電極５７ａ，５７ｂの長辺方向の長さＳ２が、圧電基板１１の長辺の長さＬの大部分を占める。これにより、圧電振動素子１０に比べて、ベース部材３０に対する圧電振動素子５０の載置位置のずれの許容範囲が広くなる。

また、励振電極１４ａ，１４ｂが圧電基板１１の長辺から距離Ｗ１をおいて離れて設けられることに加えて、側面電極５７ａ，５７ｂの延在している領域が長辺から長さＴ１をおいて離れて設けられる。これにより、側面電極５７ａ，５７ｂと第１主面１２ａに形成された電極とのショートの発生がさらに抑制される。本実施形態においては、側面電極５７ａ，５７ｂの長辺方向の長さＳ２が距離Ｌ２より長いが、側面電極５７ａ，５７ｂと励振電極１４ａ，１４ｂがいずれも長辺から離れて設けられることにより、側面電極５７ａ，５７ｂと励振電極１４ａ，１４ｂとの間に発生し得る電界の励振モードへの影響を低減することができる。

なお、側面電極５７ａ，５７ｂは、長辺方向の長さＳ２が圧電基板１１の長辺の長さＬと等しくなるように長辺方向に延在していてもよい。また、図１に示される圧電振動子１と同様に、圧電振動素子５０をベース部材３０に搭載し、蓋部材２０により当該圧電振動素子５０を収容することにより、圧電振動子を構成することができる。

次に、図６を参照しつつ、本発明の第３実施形態に係る圧電振動素子について説明する。図６は、本発明の第３実施形態に係る圧電振動素子の部分拡大図である。なお、第１実施形態と同一の構成について同一の符号を付している。以下、第１実施形態と異なる点について説明する。図６に示される圧電振動素子６０は、圧電振動素子１０と比べて、側面電極１７ａ，１７ｂの代わりに側面電極６７ａ，６７ｂを備える。

側面電極６７ａは、第１側面１３ａと第１主面１２ａとが接する長辺から所定の間隔（図６に示される例においては、距離Ｔ２）をおいて離れて設けられた、長辺方向に延在している領域を含む（図６参照）。当該延在している領域は、第１側面１３ａにおけるＹ´軸負方向側半分（すなわち、ベース部材３０側の半分）に設けられている。また、当該延在している領域における側面電極６７ａの長辺方向の長さＳ３は、接続電極１６ａの長辺方向の長さＬ１より長く、圧電基板１１のＸ軸負方向側短辺から第１励振電極１４ａと引出電極１５ａとの接続部までの距離Ｌ２を超えない（Ｌ１＜Ｓ３≦Ｌ２）。なお、側面電極６７ｂについては、側面電極６７ａと同様であるため、詳細な説明は省略する。

本実施形態においても、圧電振動素子１０と同様に、側面電極６７ａ，６７ｂのベース部材３０側の長辺方向の長さＳ３が、接続電極１６ａ，１６ｂの長辺方向の長さＬ１より長い。これにより、ベース部材３０に対する圧電振動素子６０の載置位置がずれても、側面電極６７ａ，６７ｂを介して圧電振動素子６０とベース部材３０との電気的導通が確保される。従って、圧電振動子の電気的信頼性の向上を図ることができる。

また、側面電極６７ａ，６７ｂの長辺方向の長さＳ３は、圧電基板１１のＸ軸負方向側短辺から第１励振電極１４ａと引出電極１５ａとの接続部までの距離Ｌ２を超えない。これにより、側面電極６７ａ，６７ｂと第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂとの間の距離が保たれる。従って、側面電極６７ａ，６７ｂと第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂとの間に発生し得る電界の励振モードへの影響を低減することができる。

また、励振電極１４ａ，１４ｂが圧電基板１１の長辺から距離Ｗ１をおいて離れて設けられることに加えて、側面電極６７ａ，６７ｂの延在している領域が長辺から長さＴ２をおいて離れて設けられる。これにより、側面電極６７ａ，６７ｂと第１主面１２ａに形成された電極とのショートの発生がさらに抑制される。

なお、図１に示される圧電振動子１と同様に、圧電振動素子６０をベース部材３０に搭載し、蓋部材２０により当該圧電振動素子６０を収容することにより、圧電振動子を構成することができる。

以上、本発明の例示的な実施形態について説明した。圧電振動素子１０，５０，６０は、圧電基板１１の長辺を含む第１側面１３ａ及び第２側面１３ｂの少なくとも一方に側面電極１７ａ，１７ｂ，５７ａ，５７ｂ，６７ａ，６７ｂを備え、当該側面電極は、長辺方向の長さが接続電極１６ａ，１６ｂの長辺方向の長さより長くなるように、接続電極１６ａ，１６ｂが設けられた短辺の側から長辺方向に延在している。これにより、ベース部材３０に対する圧電振動素子１０，５０，６０の載置位置がずれても、側面電極１７ａ，１７ｂ，５７ａ，５７ｂ，６７ａ，６７ｂを介して圧電振動素子とベース部材との電気的導通が確保される。従って、圧電振動子の電気的信頼性の向上を図ることができる。

また、圧電振動素子５０，６０において、側面電極５７ａ，６７ａにおける長辺方向に延在している領域は、第１側面１３ａと第１主面１２ａとが接する第１主面１２ａの長辺から離れており、側面電極５７ｂ，６７ｂにおける長辺方向に延在している領域は、第２側面１３ｂと第１主面１２ａとが接する第１主面１２ａの長辺から離れている。これにより、側面電極５７ａ，５７ｂ，６７ａ，６７ｂと第１主面１２ａに形成された電極とのショートの発生が抑制される。また、側面電極５７ａ，５７ｂ，６７ａ，６７ｂと励振電極１４ａ，１４ｂとの間に発生し得る電界の励振モードへの影響が低減される。

また、圧電振動素子１０，５０，６０において、励振電極１４ａ，１４ｂは、第１主面１２ａのうち第１側面１３ａ及び第２側面１３ｂのそれぞれの長辺から離れた領域に設けられている。これにより、側面電極１７ａ，１７ｂ，５７ａ，５７ｂ，６７ａ，６７ｂと第１主面１２ａ及び第２主面１２ｂに形成された電極とのショートの発生が抑制される。

また、圧電振動素子１０，６０において、側面電極１７ａ，６７ｂ及び側面電極１７ｂ，６７ｂの少なくとも一方は、引出電極１５ａ，１５ｂから離れて長辺方向に沿って延在し、かつ励振電極１４ａ，１４ｂと引出電極１５ａ，１５ｂとの接続部を超えない範囲に設けられている。これにより、側面電極１７ａ，１７ｂ，６７ａ，６７ｂと励振電極１４ａ，１４ｂとの間の距離が保たれる。従って、側面電極１７ａ，１７ｂ，６７ａ，６７ｂと励振電極１４ａ，１４ｂとの間に発生し得る電界の励振モードへの影響が低減される。

また、図１に示されるように、圧電振動素子１０，５０，６０が第１主面３２ａに搭載されたベース部材３０と、当該ベース部材とで形成される内部空間に当該圧電振動素子１０，５０，６０を収容する蓋部材２０により、圧電振動子を構成することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく種々に変形して適用することが可能である。例えば、本明細書では、第１側面１３ａ及び第２側面１３ｂの両側面において側面電極が形成される構成を説明したが、側面電極が形成される側面はいずれか一方であってもよい。また、第１側面１３ａ及び第２側面１３ｂに形成される側面電極は対称である必要はなく、それぞれ異なる形状であってもよい。

また、本明細書では、平板な水晶片を有する構成を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、主面の中央を含む振動部が周縁部よりも厚いメサ型構造を採用してもよいし、あるいは、振動部が周縁部よりも薄い逆メサ構造を採用してもよい。あるいは、振動部と周縁部の厚みの変化（段差）が連続的に変化するコンベックス形状又はべベル形状に本発明を適用してもよい。またさらに、水晶振動素子が、水晶の結晶軸として互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸に対して所定の角度で切り出された水晶板を基材として、基部と、基部から延びている少なくとも１本の振動腕とを有する水晶片と、屈曲振動を励振させるように振動腕に設けられた励振電極とを備える音叉型水晶振動素子であってもよい。

また、本明細書では、ベース部材が平板であり、蓋部材が窪みを有する形状であったが、本発明においては、ベース部材及び蓋部材の形状は圧電振動素子を内部空間に収容することができれば特に限定されるものではなく、例えば、ベース部材が窪みを有する形状であり、蓋部材が平板であってもよい。

また、水晶片のカット角度は、例えばＢＴカット等のＡＴカットと異なるカットを適用してもよい。

なお、以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１ 圧電振動子
１０，５０，６０ 圧電振動素子
１１ 圧電基板
１４ａ，１４ｂ 励振電極
１５ａ，１５ｂ 引出電極
１６ａ，１６ｂ 接続電極
１７ａ，１７ｂ，５７ａ，５７ｂ，６７ａ，６７ｂ 側面電極
２０ 蓋部材
３０ ベース部材
３１ 基体
３３ａ，３３ｂ 電極パッド
３４ａ，３４ｂ ビア電極
３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ 外部電極
３６ａ，３６ｂ 導電性保持部材
３７ 封止枠
４０ 接合部材

Claims (4)

1. 長辺及び短辺を有する互いに対向する第１主面及び第２主面と、前記第１主面及び第２主面の前記長辺を含み互いに対向する第１側面及び第２側面と、を含む圧電基板と、
   前記第１主面及び第２主面にそれぞれ設けられた励振電極と、
   前記第２主面における前記短辺に近接して設けられ、前記励振電極に電気的に接続された接続電極と、
   前記第１側面及び第２側面の少なくとも一方に設けられ、前記接続電極に電気的に接続された側面電極と、
   を備え、
   前記側面電極は、前記接続電極が設けられた前記短辺の側から前記長辺と平行な長辺方向に延在しており、
   前記側面電極における前記長辺方向の長さは、前記接続電極における前記長辺方向の長さより長く、
   前記側面電極は、前記第１側面に設けられた第１側面電極と、前記第２側面に設けられた第２側面電極と、を有し、
   前記第１側面電極における前記長辺方向に延在している領域は、前記第１側面と前記第１主面とが接する前記第１主面の前記長辺から離れており、
   前記第２側面電極における前記長辺方向に延在している領域は、前記第２側面と前記第１主面とが接する前記第１主面の前記長辺から離れている、圧電振動素子。
2. 前記励振電極は、前記第１主面のうち前記第１側面及び前記第２側面のそれぞれの前記長辺から離れた領域に設けられた、請求項１に記載の圧電振動素子。
3. 前記励振電極は、前記長辺方向に沿って延在する引出電極を挟んで前記接続電極に電気的に接続され、
   前記第１側面電極及び前記第２側面電極の少なくとも一方は、前記引出電極から離れて前記長辺方向に沿って延在し、かつ前記励振電極と前記引出電極との接続部を超えない範囲に設けられた、請求項１又は２に記載の圧電振動素子。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の圧電振動素子と、
   前記第２主面が対向する主面を有し、前記圧電振動素子が前記主面に搭載されたベース部材と、
   前記ベース部材に接合され、前記ベース部材とで形成される内部空間に前記圧電振動素子を収容する蓋部材と、
   を備える、圧電振動子。
   

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