JP7093316B2 - 水晶素子、水晶デバイス及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、水晶素子、水晶素子を備えた水晶デバイス、及び、水晶デバイスを備えた電子機器に関する。水晶デバイスとしては、例えば水晶振動子又は水晶発振器などが挙げられる。

厚みすべり振動モードの水晶素子は、ＡＴカットの水晶片上に金属膜パターンを形成したものである。この水晶片は、一枚のＡＴカットの水晶ウェハを、ウェットエッチングによって多数個に分割することにより得られる。水晶デバイスは、水晶素子の圧電効果及び逆圧電効果を利用して、特定の周波数を発生させる。一般的な水晶デバイスは、パッケージ内に水晶素子を収容し、これを蓋体によって気密封止した構造である（例えば特許文献１）。

特開２０１６－１３９９０１号公報

水晶片を製造する工程では、クロムなどの耐食膜パターンを水晶ウェハ上に形成し、その水晶ウェハをフッ酸系のエッチング液中に浸す。これにより、耐食膜に覆われていない部分の水晶が、貫通するまでエッチングされる（外形加工工程）。このとき、耐食膜の酸化などに起因して、水晶ウェハに対する耐食膜の密着力が不均一になることがある。その密着力が弱い箇所から先にエッチングが進むことにより、水晶片の外周にいわゆるギザギザ状の傷が形成される。その結果、量産時の水晶素子に実質的な外形寸法のバラツキが生じて、水晶素子の周波数特性にもバラツキを生じることになる。

そこで、本発明の目的は、実質的な外形寸法のバラツキを抑えることにより安定した周波数特性を確保し得る水晶素子等を提供することにある。

本発明に係る水晶素子は、平面視して長辺及び短辺を有する略矩形平板状の水晶片と、前記長辺と前記短辺とに囲まれた対向する二つの面を主面とし、残りの四つの面を側面としたとき、二つの前記主面に位置する励振電極と、前記主面において前記長辺及び前記短辺の少なくとも一方に沿って延びる溝部と、を備え、前記溝部は、前記主面において前記長辺に沿って延びる第一溝部を含み、前記長辺を含む二つの前記側面は、前記水晶片の厚み方向に斜めとなる斜面部と、前記水晶片の厚み方向に略平行となる側面部とからなり、前記第一溝部は、少なくとも一部が平面透視で前記斜面部と重なって位置しているものである。

本発明に係る水晶デバイスは本発明に係る水晶素子を備えたものであり、本発明に係る電子機器は本発明に係る水晶デバイスを備えたものである。

本発明に係る水晶素子によれば、水晶片の主面において長辺及び短辺の少なくとも一方に沿って延びる溝部を備えたことにより、水晶片の外周から内側へ生じる傷の影響が溝部で排除されるので、実質的な外形寸法のバラツキを抑えて安定した周波数特性を確保できる。

図１［Ａ］は実施形態１の水晶素子を示す斜視図であり、図１［Ｂ］は図１［Ａ］におけるＩｂ－Ｉｂ線拡大断面図である。 図２［Ａ］は実施形態２の水晶素子を示す斜視図であり、図２［Ｂ］は図２［Ａ］におけるIIｂ－IIｂ線拡大断面図であり、図２［Ｃ］は図２［Ａ］におけるIIｃ－IIｃ線拡大断面図である。 図３［Ａ］は実施形態３の水晶素子を示す斜視図であり、図３［Ｂ］は図３［Ａ］におけるIIIｂ－IIIｂ線拡大断面図である。 図４［Ａ］は実施形態４の水晶素子を示す斜視図であり、図４［Ｂ］は図４［Ａ］におけるIVｂ－IVｂ線拡大断面図である。 図５［Ａ］は実施形態５の水晶デバイスを示す斜視図であり、図５［Ｂ］は図５［Ａ］におけるＶｂ－Ｖｂ線断面図である。 図６［Ａ］は実施形態６の電子機器の第一例を示す正面図であり、図６［Ｂ］は実施形態６の電子機器の第二例を示す正面図である。 図７［Ａ］は実施形態１の水晶素子において第一溝部が無かった場合を示す部分平面図であり、図７［Ｂ］は実施形態１の水晶素子において第一溝部が有る場合を示す部分平面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という。）について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については同一の符号を用いることにより適宜説明を省略する。図面に描かれた形状は、当業者が理解しやすいように描かれているため、実際の寸法及び比率とは必ずしも一致していない。

＜実施形態１＞
図１［Ａ］及び図１［Ｂ］に示すように、本実施形態１の水晶素子１０は、平面視して長辺１１ａ，１１ｂ及び短辺１１ｃ，１１ｄを有する略矩形平板状の水晶片１２と、長辺１１ａ，１１ｂと短辺１１ｃ，１１ｄとに囲まれた対向する二つの面を主面１３ｅ，１３ｆとし、残りの四つの面を側面１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄとしたとき、二つの主面１３ｅ，１３ｆに位置する励振電極１４ｅ，１４ｆと、主面１３ｅ，１３ｆにおいて長辺１１ａ，１１ｂ及び短辺１１ｃ，１１ｄの少なくとも一方に沿って延びる溝部と、を備えている。本実施形態１における溝部は、主面１３ｅ，１３ｆにおいて長辺１１ａ，１１ｂに沿って延びる第一溝部１５ａｅ，１５ｂｅ，１５ａｆ，１５ｂｆを含む。

また、長辺１１ａ，１１ｂを含む二つの側面１３ａ，１３ｂは、水晶片１２の厚み方向（Ｙ’軸方向）に斜めとなる斜面部１６ａ，１６ｂと、水晶片１２の厚み方向に略平行となる側面部１７ａ，１７ｂとからなる。斜面部１６ａ，１６ｂが結晶面のｍ面であり、側面部１７ａ，１７ｂが結晶面のＲ面に直角な面を含む。

次に、水晶素子１０について更に詳しく説明する。

水晶片１２は、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）及びＺ軸（光軸）からなる直交座標系ＸＹＺを、Ｘ軸回りに３０°以上かつ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’平面に平行に切り出されたウェハが水晶片１２の原材料となる。そして、長辺１１ａ，１１ｂがＸ軸に平行、短辺１１ｃ，１１ｄがＺ’軸に平行、厚み方向がＹ’軸に平行である。水晶片１２の外形寸法を例示すれば、長辺１１ａ，１１ｂは６５０～９２０μｍ、短辺１１ｃ，１１ｄは５５０～６９０μｍ、厚みは５９～６２μｍである。

一対の励振電極１４ｅ，１４ｆは、金属等の導電性材料からなり、平面視して矩形状であり、両主面１３ｅ，１３ｆのそれぞれ略中央に設けられている。励振電極１４ｅ，１４ｆからは、励振に寄与しない接続用としての引き出し電極１４ａ，１４ｂが、長辺１１ａ，１１ｂに沿って短辺１１ｃまで延びている。つまり、引き出し電極１４ａは励振電極１４ｅに導通し、引き出し電極１４ｂは励振電極１４ｆに導通している。

第一溝部１５ａｅ，１５ｂｅ，１５ａｆ，１５ｂｆは、それぞれ長辺１１ａ，１１ｂに平行に短辺１１ｃから短辺１１ｄまで直線状に延びており、例えば幅１５ｗ及び深さ１５ｄともに１～１０μｍである。第一溝部１５ａｅは主面１３ｅの長辺１１ａの近傍に設けられ、第一溝部１５ｂｅは主面１３ｅの長辺１１ｂの近傍に設けられ、第一溝部１５ａｆは主面１３ｆの長辺１１ａの近傍に設けられ、第一溝部は１５ｂｆの主面１３ｆの長辺１１ｂの近傍に設けられている。ここで「近傍」とは、後述する作用及び効果を奏する位置という意味である。

第一溝部１５ａｅ，…の形成方法は、ウェットエッチング、ドライエッチング又はレーザ加工など、どのような方法でもよい。ウェットエッチングを用いた場合、水晶ウェハを貫通するエッチング（外形加工工程）に比べて極めて浅いエッチングになるので、耐食膜の密着力のバラツキによる影響は無視できる。第一溝部１５ａｅ，…を形成する時点は、外形加工工程の前でも後でも同時でもよい。外形加工工程と同時に形成する場合は、ウェットエッチングになるので、エッチングを抑制するパターンを使用する必要がある。

なお、第一溝部１５ａｅ，…は、必ずしも四本全部設ける必要はなく、直線状ではなく点線状、破線状又は曲線状でもよく、短辺１１ｃから短辺１１ｄまでの一部にのみ設けてもよく、長辺１１ａ，１１ｂに対して平行ではなく少し斜めになってもよい。

斜面部１６ａ，１６ｂ及び側面部１７ａ，１７ｂは、ウェットエッチング時（外形加工工程）に主面１３ｅのマスク（耐食膜）と主面１３ｆのマスク（耐食膜）とをＺ’軸方向に少しずらすことによって得られる。

水晶素子１０は、例えば、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いて製造することができる。ここでは、外形加工工程の前にウェットエッチングによって第一溝部１５ａｅ，…を形成する場合について説明する。

まず、ＡＴカットの水晶ウェハに耐食膜を設け、その上にフォトレジストを設ける。続いて、そのフォトレジストの上に第一溝部１５ａｅ，…のパターンが描かれたマスクを重ね、露光及び現像をすることにより耐食膜を露出させる。この状態で耐食膜に対するウェットエッチングをし、その後、水晶に対してウェットエッチングをすることにより第一溝部１５ａｅ，…を形成する。

続いて、残った耐食膜及びフォトレジストを除去した後、再び水晶ウェハに新たな耐食膜及びフォトレジストを設け、そのフォトレジストの上に水晶片１２のパターンが描かれたマスクを重ね、露光及び現像をすることにより耐食膜を露出させる。この状態で耐食膜に対するウェットエッチングをし、その後、水晶に対してウェットエッチングをすることにより水晶片１２の外形を形成する（外形加工工程）。

その後、フォトレジストを除去して再び新たなフォトレジストを設け、励振電極１４ｅ，１４ｆのパターンが描かれたマスクを重ねて露光及び現像をすることにより、耐食膜を露出させた後に、励振電極１４ｅ，１４ｆとなる金属膜を設ける。その後、不要な耐食膜及びフォトレジストを除去することにより、水晶ウェハに複数の水晶素子１０を形成する。最後に、この水晶ウェハから各水晶素子１０に個片化することで、単体の水晶素子１０が得られる。

水晶素子１０の動作は次のとおりである。励振電極１４ｅ，１４ｆを介して、水晶片１２に交番電圧を印加する。すると、水晶片１２は、両主面１３ｅ，１３ｆが互いにずれるように厚みすべり振動を起こし、特定の周波数を発生させる。このように、水晶素子１０は、水晶片１２の圧電効果及び逆圧電効果を利用して、一定周波数の信号を出力するように動作する。

次に、水晶素子１０の作用及び効果について説明する。

水晶片１２を製造する工程では、クロムなどの耐食膜パターンを水晶ウェハ上に形成し、その水晶ウェハをフッ酸系のエッチング液中に浸す。これにより、耐食膜に覆われていない部分の水晶が、貫通するまでエッチングされる。このとき、耐食膜の酸化などに起因して、水晶ウェハに対する耐食膜の密着力が不均一になることがあり、その密着力が弱い箇所から先にエッチングが進む。そのため、図７［Ａ］及び図７［Ｂ］に示すように、水晶片１２の外周にいわゆるギザギザ状の傷７０が形成される。

その結果、図７［Ａ］に示すように、第一溝部１５ａｅ，…が無い場合は、量産時の水晶素子に実質的な外形寸法のバラツキが生じて、水晶素子の周波数特性にもバラツキを生じることになる。

これに対し、水晶素子１０によれば、水晶片１２の主面１３ｅ，１３ｆにおいて長辺１１ａ，１１ｂに沿って延びる第一溝部１５ａｅ，１５ｂｅ，１５ａｆ，１５ｂｆを備えたことにより、図７［Ｂ］に示すように、水晶片１２の外周から内側へ生じる傷７０の影響が第一溝部１５ａｅ，１５ｂｅ，１５ａｆ，１５ｂで排除されるので、実質的な外形寸法のバラツキを抑えて安定した周波数特性を確保できる。

更に詳しく説明する。図７［Ａ］及び図７［Ｂ］では、主面１３ｅの一部を抜き出して示している。図７［Ａ］に示すように、第一溝部１５ｂｅが無い場合は、エッチングに伴うギザギザ状の傷７０が側面１３ｂ（側面部１７ｂ）から内側へ深く入り込む。一方、図７［Ｂ］に示すように、第一溝部１５ｂｅを形成することにより、周波数特性に大きく影響する面が、量産時にばらつくギザギザ面から、量産時にも一定の平坦面に代わる。

第一溝部１５ｂｅによる効果は、第一溝部１５ｂｅに傷７０の先端が接することを前提としたものではない。ただし、第一溝部１５ｂｅに傷７０の先端が接する場合は、次の二通りの作用となる。第一に、傷７０が発生する前又は発生と同時に、第一溝部１５ｂｅを形成すれば、傷７０の進行が第一溝部１５ｂｅによって止められる。第二に、傷７０が発生した後に、第一溝部１５ｂｅを形成すれば、傷７０の先端が第一溝部１５ｂｅによって除去される。

図１［Ｂ］で説明すると、短辺１１ｃ，１１ｄの寸法である幅Ｗはバラツキが生ずるものの、第一溝部１５ｂｅ，１５ａｅ間の寸法である幅Ｗｅ及び第一溝部１５ｂｆ，１５ａｆ間の寸法である幅Ｗｆはバラツキが抑えられる。そのため、水晶片１２の励振電極１４ｅ，１４ｆ間で発生する厚みすべり振動は第一溝部１５ａｅ，１５ｂｅ，１５ａｆ，１５ｂｆで反射することにより、幅Ｗよりも幅Ｗｅ及び幅Ｗｆの寸法が周波数特性に影響するので、安定した周波数特性を確保できる。例えば、スプリアス及び使用温度での周波数変動などを抑制できる。

また、振動が第一溝部１５ａｅ，１５ｂｅ，１５ａｆ，１５ｂｆで反射することにより、水晶片１２の両端部（両側面１３ａ，１３ｂ）での振動変位の減衰量が大きくなるので、水晶片１２の中央部で振動エネルギを閉じ込めやすくなり、ＣＩ（クリスタルインピーダンス）値を低減できる。この効果により、いわゆるコンベックス形状、ベベル形状又はメサ型などの構造を採らなくてもよくなるので、製造工程を簡素化できる。

また、結晶面のｍ面である斜面部１６ａ，１６ｂと、結晶面のＲ面に直角な面を含む側面部１７ａ，１７ｂと、を備えたことにより、両端部（両側面１３ａ，１３ｂ）が実質的に薄くなるので、両端部（両側面１３ａ，１３ｂ）での振動変位が大きく減衰する。よって、第一溝部１５ａｅ，…との相乗作用によって、振動エネルギ閉じ込め効果が更に向上するので、ＣＩ値を更に低減できる。この効果は、水晶片１２の厚み方向（Ｙ’軸方向）において斜面部１６ａ，１６ｂの厚みと側面部１７ａ，１７ｂの厚みとが等しくなる場合に、最も大きくなる。このとき、図１［Ｂ］に示すように、水晶片１２の重心に対して左右が点対称となることにより、水晶片１２の上半分と下半分とで振動の状態が同じになるので、振動バランスを向上できる。

＜実施形態２＞
図２［Ａ］、図２［Ｂ］及び図２［Ｃ］に示すように、本実施形態２の水晶素子２０は、主面１３ｅ，１３ｆにおいて長辺１１ａ，１１ｂに沿って延び、第一溝部１５ａｅ，１５ｂｅ，１５ａｆ，１５ｂｆよりも内側に位置する第二溝部２５ａｅ，２５ｂｅ，２５ａｆ，２５ｂｆを備えた点で、実施形態１と異なる。

更に、水晶素子２０は、主面１３ｅ，１３ｆにおいて短辺１１ｃ，１１ｄに沿って延び、第一溝部１５ａｅ，１５ｂｅ，１５ａｆ，１５ｂｆよりも内側に位置する第二溝部２５ｃｅ，２５ｄｅ，２５ｃｆ，２５ｄｆも備えている。第二溝部２５ｃｅの両端はそれぞれ第二溝部２５ａｅ，２５ｂｅに接し、第二溝部２５ｄｅの両端もそれぞれ第二溝部２５ａｅ，２５ｂｅに接し、全体として四角枠状に励振電極１４ｅを囲んでいる。同様に、第二溝部２５ｃｆの両端はそれぞれ第二溝部２５ａｆ，２５ｂｆに接し、第二溝部２５ｄｆの両端もそれぞれ第二溝部２５ａｆ，２５ｂｆに接し、全体として四角枠状に励振電極１４ｆを囲んでいる。引き出し電極１４ａ，１４ｂは、それぞれ第二溝部２５ｃｅ，２５ｃｆ内も通っている。

第二溝部２５ａｅ，２５ｂｅ，２５ａｆ，２５ｂｆは、それぞれ長辺１１ａ，１１ｂに平行に直線状に延びており、例えば幅及び深さともに第一溝部１５ａｅ，…と同様である。第二溝部２５ｃｅ，２５ｄｅ，２５ｃｆ，２５ｄｆは、それぞれ短辺１１ｃ，１１ｄに平行に直線状に延びており、例えば幅及び深さともに第一溝部１５ａｅ，…と同様である。第二溝部２５ａｅ，２５ｂｅはそれぞれ長辺１１ａ，１１ｂと励振電極１４ｅとの間に位置し、第二溝部２５ａｆ，２５ｂｆはそれぞれ長辺１１ａ，１１ｂと励振電極１４ｆとの間に位置する。第二溝部２５ｃｅ，２５ｄｅはそれぞれ短辺１１ｃ，１１ｄと励振電極１４ｅとの間に位置し、第二溝部２５ｃｆ，２５ｄｆはそれぞれ短辺１１ｃ，１１ｄと励振電極１４ｆとの間に位置する。

なお、第二溝部２５ａｅ，…は、必ずしも八本全部設ける必要はなく、直線状ではなく点線状、破線状又は曲線状でもよく、両端同士で接しなくてもよく、長辺１１ａ，１１ｂ又は短辺１１ｃ，１１ｄに対して平行ではなく少し斜めになってもよい。第一溝部１５ａｅ，…は必ずしも必要ではなく、第二溝部２５ａｅ，…のみとしてもよい。

水晶素子２０によれば、第二溝部２５ａｅ，…を備えたことにより、第一溝部１５ａｅ，…並びに斜面部１６ａ，１６ｂ及び側面部１７ａ，１７ｂとの相乗作用によって、振動エネルギ閉じ込め効果が更に向上するので、ＣＩ値を更に低減できる。本実施形態２のその他の構成、作用及び効果は、実施形態１のそれらと同様である。

＜実施形態３＞
図３［Ａ］及び図３［Ｂ］に示すように、本実施形態３の水晶素子３０は、主面１３ｅ，１３ｆにおいて短辺１１ｃ，１１ｄに沿って延びる第三溝部３５ｃｅ，３５ｄｅ，３５ｃｆ，３５ｄｆを備えている点で、実施形態１と異なる。そして、第三溝部３５ｃｅ，３５ｄｅ，３５ｃｆ，３５ｄｆは第一溝部１５ａｅ，１５ｂｅ，１５ａｆ，１５ｂｆと交差することなく接している。第三溝部３５ｃｅの両端はそれぞれ第一溝部１５ａｅ，１５ｂｅに接し、第三溝部３５ｄｅの両端もそれぞれ第一溝部１５ａｅ，１５ｂｅに接し、全体として四角枠状に励振電極１４ｅを囲んでいる。同様に、第三溝部３５ｃｆの両端はそれぞれ第一溝部１５ａｆ，１５ｂｆに接し、第三溝部３５ｄｆの両端もそれぞれ第一溝部１５ａｆ，１５ｂｆに接し、全体として四角枠状に励振電極１４ｆを囲んでいる。引き出し電極１４ａ，１４ｂは、それぞれ第三溝部３５ｃｅ，３５ｃｆ内も通っている。

第三溝部３５ｃｅ，３５ｄｅ，３５ｃｆ，３５ｄｆは、それぞれ短辺１１ｃ，１１ｄに平行に直線状に延びており、例えば幅及び深さともに第一溝部１５ａｅ，…と同様である。第三溝部３５ｃｅは主面１３ｅの短辺１１ｃの近傍に設けられ、第三溝部３５ｄｅは主面１３ｅの短辺１１ｄの近傍に設けられ、第三溝部３５ｃｆは主面１３ｆの短辺１１ｃの近傍に設けられ、第三溝部は３５ｄｆの主面１３ｆの短辺１１ｄの近傍に設けられている。ここで「近傍」とは、後述する作用及び効果を奏する位置という意味である。

なお、第三溝部３５ｃｅ，…は、必ずしも四本全部設ける必要はなく、直線状ではなく点線状、破線状又は曲線状でもよく、両端が第一溝部１５ａｅ，…に接しなくてもよく、短辺１１ｃ，１１ｄに対して平行ではなく少し斜めになってもよい。第一溝部１５ａｅ，…は必ずしも必要ではなく、第三溝部３５ａｅ，…のみとしてもよい。

水晶素子３０によれば、主面１３ｅ，１３ｆにおいて短辺１１ｃ，１１ｄに沿って延びる第三溝部３５ｃｅ，３５ｄｅ，３５ｃｆ，３５ｄｆを備えたことにより、エッチングに伴い短辺１１ｃ，１１ｄから内側へ生ずる傷の影響が第三溝部３５ｃｅ，３５ｄｅ，３５ｃｆ，３５ｄｆで排除されるので、長辺１１ａ，１１ｂの実質的な寸法のバラツキが抑えられる。

図３［Ｂ］で説明すると、長辺１１ａ，１１ｂの寸法である長さＬはバラツキが生ずるものの、第三溝部３５ｃｅ，３５ｄｅ間の寸法である長さＬｅ及び第三溝部３５ｃｆ，３５ｄｆ間の寸法である長さＬｆはバラツキが抑えられる。そのため、水晶片１２で発生する厚みすべり振動は第三溝部３５ｃｅ，３５ｄｅ，３５ｃｆ，３５ｄｆで反射されることにより、長さＬよりも長さＬｅ及び長さＬｆの寸法が周波数特性に影響するので、安定した周波数特性を確保できる。よって、第一溝部１５ａｅ，…との相乗作用によって、更に安定した周波数特性を確保できる。

また、水晶素子３０によれば、第三溝部３５ｃｅ，…を備えたことにより、振動が第三溝部３５ｃｅ，３５ｄｅ，３５ｃｆ，３５ｄｆで反射するので、水晶片１２の両端部（両側面１３ｃ，１３ｄ）での振動変位の減衰量が大きくなる。よって、第一溝部１５ａｅ，…並びに斜面部１６ａ，１６ｂ及び側面部１７ａ，１７ｂとの相乗作用によって、振動エネルギ閉じ込め効果が更に向上するので、ＣＩ値を更に低減できる。

また、第三溝部３５ｃｅ，…が第一溝部１５ａｅ，…と交差すると、水晶片１２の四隅において複雑かつ微細で脆い構造が形成されることにより、水晶片１２の欠けなどが生じやすくなる。本実施形態３では、第三溝部３５ｃｅ，…が第一溝部１５ａｅ，…と交差することなく接しているので、このような水晶片１２の欠けを防止できる。本実施形態３のその他の構成、作用及び効果は、実施形態１、２のそれらと同様である。

＜実施形態４＞
図４［Ａ］及び図４［Ｂ］に示すように、本実施形態４の水晶素子４０は、水晶片１２は主面１３ｅ，１３ｆの一部が水晶片１２の厚み方向（Ｙ’軸方向）に突き出た凸部４１ｅ，４１ｆを有し、凸部４１ｅ，４１ｆに励振電極１４ｅ，１４ｆが設けられている点で、実施形態１と異なる。このような構造は、凸部４１ｅ，４１ｆを形成するウェットエッチングと、水晶片１２の外形を形成するウェットエッチングとの、二回のエッチングによって得られる。

水晶素子４０によれば、凸部４１ｅ，４１ｆを設けたことにより、凸部４１ｅ，４１ｆ内に振動エネルギを閉じ込められるので、第一溝部１５ａｅ，…並びに斜面部１６ａ，１６ｂ及び側面部１７ａ，１７ｂとの相乗作用によって、振動エネルギ閉じ込め効果を更に向上でき、ＣＩ値を更に低減できる。本実施形態４のその他の構成、作用及び効果は、実施形態１～３のそれらと同様である。

＜実施形態５＞
図５［Ａ］及び図５［Ｂ］に示すように、本実施形態５の水晶デバイス５０は、実施形態１の水晶素子１０と、水晶素子１０が位置する基体５１と、基体５１とともに水晶素子１０を気密封止する蓋体５２と、を備えている。基体５１は、パッケージとも呼ばれ、基板５１ａと枠体５１ｂとからなる。基板５１ａの上面と枠体５１ｂの内側面と蓋体５２の下面とによって囲まれた空間が、水晶素子１０の収容部５３となる。水晶素子１０は、例えば、電子機器等で使用する基準信号を出力する。

換言すると、水晶デバイス５０は、上面に一対の電極パッド５１ｄ及び下面に四つの外部端子５１ｃを有する基板５１ａと、基板５１ａの上面の外周縁に沿って位置する枠体５１ｂと、一対の電極パッド５１ｄに導電性接着剤５１ｅを介して実装される水晶素子１０と、水晶素子１０を枠体５１ｂとともに気密封止する蓋体５２と、を備えている。

基板５１ａ及び枠体５１ｂは、例えばアルミナセラミックス又はガラスセラミックス等のセラミック材料からなり、一体的に形成されて基体５１となる。基体５１及び蓋体５２は、平面視して概ね矩形状である。外部端子５１ｃと電極パッド５１ｄ及び蓋体５２とは、基体５１の内部又は側面に形成された導体を介して電気的に接続される。詳しく言えば、基板５１ａの下面の四隅に外部端子５１ｃがそれぞれ位置する。それらのうちの二つの外部端子５１ｃが水晶素子１０に電気的に接続され、残りの二つの外部端子５１ｃが蓋体５２に電気的に接続される。外部端子５１ｃは、電子機器等のプリント配線板などに実装するために用いられる。

水晶素子１０は、前述したように、水晶片１２と、水晶片１２の上面に形成された励振電極１４ｅと、水晶片１２の下面に形成された励振電極１４ｆとを有する。そして、水晶素子１０は、導電性接着剤５１ｅを介して電極パッド５１ｄ上に接合され、安定した機械振動と圧電効果により、電子機器等の基準信号を発振する役割を果たす。

電極パッド５１ｄは、基体５１に水晶素子１０を実装するためのものであり、基板５１ａの一辺に沿うように隣接して一対が位置する。そして、一対の電極パッド５１ｄは、それぞれ引き出し電極１４ａ，１４ｂを接続して水晶素子１０の一端を固定端とし、水晶素子１０の他端を基板５１ａの上面から離間した自由端とすることにより、片持ち支持構造にて水晶素子１０を基板５１ａ上に固定する。

導電性接着剤５１ｅは、例えば、シリコーン樹脂等のバインダーの中に、導電フィラーとして導電性粉末が含有されたものである。蓋体５２は、例えば、鉄、ニッケル又はコバルトの少なくともいずれかを含む合金からなり、シーム溶接などによって枠体５１ｂと接合することにより、真空状態にある又は窒素ガスなどが充填された収容部５３を気密的に封止する。

水晶デバイス５０によれば、水晶素子１０を備えたことにより、安定した周波数特性を発揮できる。

＜実施形態６＞
図６［Ａ］及び図６［Ｂ］に示すように、本実施形態６の電子機器６１，６２はそれぞれ水晶デバイス５０を備えている。図６［Ａ］に例示した電子機器６１はスマートフォンであり、図６［Ｂ］に例示した電子機器６２はパーソナルコンピュータである。

図５に示すように構成された水晶デバイス５０は、はんだ付け、金（Ａｕ）バンプ又は導電性接着剤などによってプリント基板に外部端子５１ｃの底面が固定されることによって、電子機器６１，６２を構成するプリント基板の表面に実装される。そして、水晶デバイス５０は、例えば、スマートフォン、パーソナルコンピュータ、時計、ゲーム機、通信機、又はカーナビゲーションシステム等の車載機器などの種々の電子機器で発振源として用いられる。

電子機器６１，６２によれば、水晶デバイス５０を備えたことにより、安定した周波数特性に基づく高性能かつ高信頼性の動作を実現できる。

＜その他＞
以上、上記各実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明の構成や詳細については、当業者が理解し得るさまざまな変更を加えることができる。また、本発明には、上記各実施形態の構成の一部又は全部を相互に適宜組み合わせたものも含まれる。例えば、実施形態２と実施形態３を組み合わせて、第一乃至第三溝部を備えてもよいし、更に第二溝部と第三溝部又は第一溝部との間に新たに第四溝部を備えてもよい。

１０，２０，３０，４０ 水晶素子
１１ａ，１１ｂ 長辺
１１ｃ，１１ｄ 短辺
１２ 水晶片
１３ｅ，１３ｆ 主面
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ 側面
１４ａ，１４ｂ 引き出し電極
１４ｅ，１４ｆ 励振電極
１５ａｅ，１５ｂｅ，１５ａｆ，１５ｂｆ 第一溝部
２５ａｅ，２５ｂｅ，２５ｃｅ，２５ｄｅ，２５ａｆ，２５ｂｆ，２５ｃｆ，２５ｄｆ 第二溝部
３５ｃｅ，３５ｄｅ，３５ｃｆ，３５ｄｆ 第三溝部
１６ａ，１６ｂ 斜面部
１７ａ，１７ｂ 側面部
４１ｅ，４１ｆ 凸部
５０ 水晶デバイス
５１ 基体
５１ａ 基板
５１ｂ 枠体
５１ｃ 外部端子
５１ｄ 電極パッド
５１ｅ 導電性接着剤
５２ 蓋体
５３ 収容部
６１，６２電子機器
７０ 傷
Ｗ，Ｗｅ，Ｗｆ，１５ｗ 幅
Ｌ，Ｌｅ，Ｌｆ 長さ
１５ｄ 深さ

Claims (8)

1. 平面視して長辺及び短辺を有する略矩形平板状の水晶片と、
   前記長辺と前記短辺とに囲まれた対向する二つの面を主面とし、残りの四つの面を側面としたとき、二つの前記主面に位置する励振電極と、
   前記主面において前記長辺及び前記短辺の少なくとも一方に沿って延びる溝部と、
   を備え、
   前記溝部は、前記主面において前記長辺に沿って延びる第一溝部を含み、
   前記長辺を含む二つの前記側面は、前記水晶片の厚み方向に斜めとなる斜面部と、前記水晶片の厚み方向に略平行となる側面部とからなり、
   前記第一溝部は、少なくとも一部が平面透視で前記斜面部と重なって位置している
   水晶素子。
2. 前記溝部は、前記主面において前記長辺に沿って延び、前記第一溝部よりも内側に位置する第二溝部を更に含む、
   請求項１記載の水晶素子。
3. 前記溝部は、前記主面において前記短辺に沿って延びる第三溝部を更に含む、
   請求項２記載の水晶素子。
4. 前記第三溝部が前記第一溝部と交差することなく接している、
   請求項３記載の水晶素子。
5. 前記斜面部が結晶面のｍ面であり、前記側面部が結晶面のＲ面に直角な面を含む、
   請求項１乃至４のいずれか一つに記載の水晶素子。
6. 前記水晶片は前記主面の一部が前記水晶片の厚み方向に突き出た凸部を有し、
   前記凸部に前記励振電極が位置する、
   請求項１乃至５のいずれか一つに記載の水晶素子。
7. 請求項１乃至６のいずれか一つに記載の水晶素子と、
   前記水晶素子が位置する基体と、
   前記基体とともに前記水晶素子を気密封止する蓋体と、
   を備えた水晶デバイス。
8. 請求項７記載の水晶デバイスを備えた電子機器。

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