JP7389410B2 - 圧電振動子及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、圧電振動子及びその製造方法に関する。

振動子は、移動通信端末、通信基地局、家電などの各種電子機器において、タイミングデバイス、センサ、発振器などの用途に用いられている。電子機器の高機能化に伴い、小型且つ薄型な圧電振動素子が求められている。

特許文献１には、アルミナ製の基体と、基体に接着固定された圧電振動素子と、圧電振動素子を覆う金属製の蓋部材と、基体と蓋部材とを接着固定する接合部材とを備え、蓋部材は、その開口部の外周にフランジ部が形成されるように薄肉金属板を絞り成形した後、フランジ部を蓋部材の外側面の近傍位置でかつ外側面と平行にカットしたものであり、開口部は基体に対してほぼ線接触状態で接着封止される、圧電振動子が開示されている。

特許文献２には、ベース部材と、ベース部材の上に搭載された圧電振動素子と、ベース部材に接合され、圧電振動素子を収容する内部空間をベース部材と共に形成する蓋部材と、を備え、蓋部材は、圧電振動素子を挟んでベース部材３０と対向する天壁部と、天壁部の主面と交差する方向に延在する側壁部と、を有し、天壁部の厚みが、側壁部の厚みよりも大きい、圧電振動子が開示されている。蓋部材は、平板状の金属部材をプレス工法によって変形させて形成している。

特開平８－１１１６２７号公報 特開２０１８－９８５９９号公報

特許文献１や特許文献２に記載されているようにプレス工法によって製造された蓋部材は、側壁部の厚みが天壁部の厚みよりも小さくなることがある。このような蓋部材を用いた圧電振動子は蓋部材の側壁部が変形し易い場合がある。蓋部材の変形は、蓋部材と圧電振動素子との接触による動作不良や、ベース部材の損傷による気密破壊による周波数特性の変動などの不具合を引き起こす場合があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、信頼性が高い圧電振動子及びその製造方法の提供である。

本発明の一態様に係る圧電振動子は、ベース部材と、ベース部材の搭載面に搭載された圧電振動素子と、圧電振動素子の側に開口する凹部を有する蓋部材と、ベース部材と蓋部材とを接合する接合部材とを備え、蓋部材は、ベース部材の搭載面に沿って延在する天壁部と、天壁部の外縁に接続されベース部材の搭載面と交差する高さ方向に沿って延在する側壁部と、側壁部からベース部材の搭載面に沿って外側に延在するフランジ部とを含み、高さ方向に沿ったフランジ部の厚みをＴ３、高さ方向に沿った蓋部材の凹部の高さをＨ９としたとき、Ｔ３≧Ｈ９を満たす。

本発明の他の一態様に係る圧電振動子の製造方法は、蓋部材を形成する工程と、ベース部材に圧電振動素子を搭載する工程と、ベース部材に蓋部材を接合する工程とを備え、蓋部材を形成する工程は、一対の主面を有する板状部材を準備する工程と、プレス工法によって一対の主面と交差する方向に沿って板状部材を変形させる工程とを有し、一対の主面と交差する方向において、板状部材の厚みをＴ３、プレス工法による変形の深さをＨ９としたとき、Ｔ３≧Ｈ９を満たす。

本発明によれば、信頼性が高い圧電振動子及びその製造方法が提供できる。

第１実施形態に係る水晶振動子の構成を概略的に示す分解斜視図である。 第１実施形態に係る水晶振動子の構成を概略的に示す断面図である。 第１実施形態に係る蓋部材の端部の構成を概略的に示す断面図である。 第１実施形態に係る水晶振動子の製造方法を概略的に示すフローチャートである。 金属板の端部を保持する工程を概略的に示す断面図である。 金属板の中央部をプレスする工程を概略的に示す断面図である。 自然落下試験条件を示す表である。 自然落下試験の試験結果を示す表である。 第２実施形態に係る水晶振動子の構成を概略的に示す断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。各実施形態の図面は例示であり、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。

＜第１実施形態＞
図１～図３を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る水晶振動子１の構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る水晶振動子の構成を概略的に示す分解斜視図である。図２は、第１実施形態に係る水晶振動子の構成を概略的に示す断面図である。図３は、第１実施形態に係る蓋部材の端部の構成を概略的に示す断面図である。なお、図２は、図１に示した水晶振動子１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。

各々の図面には、各々の図面相互の関係を明確にし、各部材の位置関係を理解する助けとするために、便宜的にＸ軸、Ｙ´軸及びＺ´軸からなる直交座標系を付すことがある。Ｘ軸、Ｙ´軸及びＺ´軸は各図面において互いに対応している。Ｘ軸、Ｙ´軸及びＺ´軸は、それぞれ、後述の水晶片１１の結晶軸（Ｃｒｙｓｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ａｘｅｓ）に対応している。Ｘ軸が水晶の電気軸（極性軸）、Ｙ軸が水晶の機械軸、Ｚ軸が水晶の光学軸に相当する。Ｙ´軸及びＺ´軸は、それぞれ、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秒回転させた軸である。

以下の説明において、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ´軸に平行な方向を「Ｙ´軸方向」、Ｚ´軸に平行な方向を「Ｚ´軸方向」という。また、Ｘ軸、Ｙ´軸及びＺ´軸の矢印の先端方向を「＋（プラス）」、矢印とは反対の方向を「－（マイナス）」という。なお、便宜的に、＋Ｙ´軸方向を上方向、－Ｙ´軸方向を下方向として説明するが、水晶振動子１の上下の向きは限定されるものではない。例えば、以下の説明において、水晶振動素子１０における＋Ｙ´軸方向の側を上面１１Ａとし、－Ｙ´軸方向の側を下面１１Ｂとするが、水晶片１１は、上面１１Ａが下面１１Ｂの鉛直下側に位置するように配置されてもよい。

水晶振動子１は、水晶振動素子１０と、ベース部材３０と、蓋部材４０と、接合部材５０とを備えている。水晶振動素子１０は、ベース部材３０と蓋部材４０との間に設けられている。ベース部材３０及び蓋部材４０は、水晶振動素子１０を収容するための保持器を構成しており、Ｙ´軸方向に沿って重なっている。図１及び図２に示した例では、ベース部材３０は平板状をなしており、蓋部材４０はベース部材３０側に水晶振動素子１０を収容する有底の開口部を有する。水晶振動素子１０は、ベース部材３０に搭載されている。なお、水晶振動素子１０のうち少なくとも励振される部分が保持器に収容されれば、ベース部材３０の形状は上記に限定されるものではない。例えば、ベース部材３０が蓋部材４０側に水晶振動素子１０の一部を収容する有底の開口部を有してもよい。また、水晶振動素子１０の保持方法も上記に限定されるものではない。例えば、ベース部材３０及び蓋部材４０が、水晶振動素子１０のうち励振される部分の周辺部を挟持してもよい。なお、以下の説明において、ベース部材３０と蓋部材４０とが重なる方向であるＹ´軸方向を、「高さ方向」とする。

まず、水晶振動素子１０について説明する。
水晶振動素子１０は、圧電効果により水晶を振動させ、電気エネルギーと機械エネルギーとを変換する素子である。水晶振動素子１０は、薄片状の水晶片１１と、一対の励振電極を構成する第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂと、一対の引出電極を構成する第１引出電極１５ａ及び第２引出電極１５ｂと、一対の接続電極を構成する第１接続電極１６ａ及び第２接続電極１６ｂとを備えている。

水晶片１１は、互いに対向する上面１１Ａ及び下面１１Ｂを有している。上面１１Ａは、ベース部材３０に対向する側とは反対側、すなわち後述する蓋部材４０の天壁部４１に対向する側に位置している。下面１１Ｂは、ベース部材３０に対向する側に位置している。

水晶片１１は、例えば、ＡＴカット型の水晶片である。ＡＴカット型の水晶片１１は、互いに交差するＸ軸、Ｙ´軸、及びＺ´軸からなる直交座標系において、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。）が主面となり、Ｙ´軸と平行な方向が厚さとなるように形成される。例えば、ＡＴカット型の水晶片１１は、人工水晶（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｑｕａｒｔｚ Ｃｒｙｓｔａｌ）の結晶体を切断及び研磨加工して得られる水晶基板（例えば、水晶ウェハ）をエッチング加工することで形成される。

ＡＴカット型の水晶片１１を用いた水晶振動素子１０は、広い温度範囲で高い周波数安定性を有する。ＡＴカット型の水晶振動素子１０では、厚みすべり振動モード（Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ Ｓｈｅａｒ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅ）が主要振動として用いられる。なお、ＡＴカット型の水晶片１１におけるＹ´軸及びＺ´軸の回転角度は、３５度１５分から－５度以上１５度以下の範囲で傾いてもよい。水晶片１１のカット角度は、ＡＴカット以外の異なるカットを適用してもよい。例えばＢＴカット、ＧＴカット、ＳＣカットなどを適用してよい。また、水晶振動素子は、Ｚ板と呼ばれるカット角の水晶片を用いた音叉型水晶振動素子であってもよい。

ＡＴカット型の水晶片１１は、Ｘ軸方向に平行な長辺が延在する長辺方向と、Ｚ´軸方向に平行な短辺が延在する短辺方向と、Ｙ´軸方向に平行な厚さが延在する厚さ方向を有する板状である。水晶片１１の上面１１Ａを平面視したとき、水晶片１１の平面形状は矩形状をなしており、水晶片１１は、中央に位置し励振に寄与する励振部１７と、励振部１７に隣接する周辺部１８，１９とを有している。励振部１７及び周辺部１８，１９は、それぞれ、水晶片１１のＺ´軸方向に沿った全幅に亘って帯状に形成されている。周辺部１８は励振部１７の－Ｘ軸方向側に位置し、周辺部１９は励振部１７の＋Ｘ軸方向側に位置している。

なお、上面１１Ａを平面視したときの水晶片１１の平面形状は矩形状に限定されるものではない。水晶片１１の平面形状は、多角形状、円形状、楕円形状又はこれらの組合せであってもよい。水晶片１１の平面形状は音叉形状であってもよい。言い換えると、水晶片１１が、基部と、基部から並行に延出する振動腕部とを有してもよい。水晶片１１には、振動漏れや応力伝搬を抑制する目的でスリットが形成されてもよい。水晶片１１の励振部１７及び周辺部１８，１９の形状も全幅に亘る帯状に限定されるものではない。例えば、励振部の平面形状は、Ｚ´軸方向においても周辺部と隣接する島状であってもよく、周辺部の平面形状は、励振部を囲む枠状に形成されてもよい。

水晶片１１は、励振部１７の厚さが周辺部１８，１９の厚さよりも大きい、いわゆるメサ型構造である。メサ型構造の水晶片１１によれば、励振部１７からの振動漏れが抑制できる。水晶片１１は両面メサ型構造であり、上面１１Ａ及び下面１１Ｂの両側において、励振部１７が周辺部１８，１９から突出している。励振部１７と周辺部１８との境界、及び、励振部１７と周辺部１９との境界は、厚みが連続的に変化するテーパ形状をなすが、厚みの変化が不連続な階段形状をなしてもよい。当該境界は、厚みの変化量が連続的に変化するコンベックス形状、又は厚みの変化量が不連続に変化するベベル形状であってもよい。なお、水晶片１１は、上面１１Ａ又は下面１１Ｂの片側において励振部１７が周辺部１８，１９から突出する片面メサ型構造であってもよい。また、水晶片１１は、励振部１７の厚さが周辺部１８，１９の厚さよりも小さい、いわゆる逆メサ型構造であってもよい。

第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂは、励振部１７に設けられている。第１励振電極１４ａは水晶片１１の上面１１Ａ側に設けられ、第２励振電極１４ｂは水晶片１１の下面１１Ｂ側に設けられている。言い換えると、第１励振電極１４ａは水晶片１１の蓋部材４０側の主面に設けられ、第２励振電極１４ｂは水晶片１１のベース部材３０側の主面に設けられている。第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂは、水晶片１１を挟んで互いに対向している。水晶片１１の上面１１Ａを平面視したとき、第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂは、それぞれ矩形状をなしており、互いの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、水晶片１１のＺ´軸方向に沿った全幅に亘って帯状に形成されている。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のそれぞれは、水晶片１１を挟んで互いに対向する各電極に相当する。

なお、水晶片１１の上面１１Ａを平面視したときの第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂの平面形状は矩形状に限定されるものではない。第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂの平面形状は、多角形状、円形状、楕円形状又はこれらの組合せであってもよい。

第１引出電極１５ａ及び第２引出電極１５ｂは、周辺部１８に設けられている。第１引出電極１５ａは水晶片１１の上面１１Ａ側に設けられ、第２引出電極１５ｂは水晶片１１の下面１１Ｂ側に設けられている。第１引出電極１５ａは、第１励振電極１４ａと第１接続電極１６ａとを電気的に接続している。第２引出電極１５ｂは、第２励振電極１４ｂと第２接続電極１６ｂとを電気的に接続している。例えば、図１に示すように、第１引出電極１５ａの一端が励振部１７において第１励振電極１４ａに接続され、第１引出電極１５ａの他端が周辺部１８において第１接続電極１６ａに接続されている。また、第２引出電極１５ｂの一端が励振部１７において第２励振電極１４ｂに接続され、第２引出電極１５ｂの他端が周辺部１８において第２接続電極１６ｂに接続されている。浮遊容量の低減を目的として、第１引出電極１５ａ及び第２引出電極１５ｂは、水晶片１１の上面１１Ａを平面視したときに互いに離れていることが望ましい。例えば、第１引出電極１５ａは、第２引出電極１５ｂから視て＋Ｚ´軸方向に設けられている。

第１接続電極１６ａ及び第２接続電極１６ｂは、それぞれ、第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂをベース部材３０に電気的に接続するための電極であり、周辺部１８において水晶片１１の下面１１Ｂ側に設けられている。第１接続電極１６ａは、水晶片１１の－Ｘ軸方向側の端部と＋Ｚ´軸方向側の端部とによって形成される角部に設けられ、第２接続電極１６ｂは、水晶片１１の－Ｘ軸方向側の端部と－Ｚ´軸方向側の端部とによって形成される角部に設けられている。

第１励振電極１４ａ、第１引出電極１５ａ及び第１接続電極１６ａからなる一方の電極群は、互いに連続的に形成されており、例えば互いに一体的に形成されている。第２励振電極１４ｂ、第２引出電極１５ｂ及び第２接続電極１６ｂからなる他方の電極群も同様に、互いに連続的に形成されており、例えば互いに一体的に形成されている。このように、水晶振動素子１０には一対の電極群が設けられている。水晶振動素子１０の一対の電極群は、例えば多層構造であり、下地層と最表層とをこの順に積層して設けられている。下地層は、水晶片１１に接触する層であり、水晶片１１との密着性が良好な材料で設けられる。最表層は、一対の電極群の最表面に位置する層であり、化学的安定性が良好な材料で設けられる。これによれば、一対の電極群の剥離や酸化が抑制でき、信頼性の高い水晶振動素子１０が提供できる。下地層は例えばクロム（Ｃｒ）を含有し、最表層は例えば金（Ａｕ）を含有する。

水晶振動素子１０の一対の電極群を構成する材料はＣｒ及びＡｕに限定されるものではなく、例えばチタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、インジウム（Ｉｎ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）などの金属材料を含有してもよい。一対の電極群は、導電性セラミック、導電性樹脂、半導体などを含有してもよい。

次に、ベース部材３０について説明する。
ベース部材３０は、水晶振動素子１０を励振可能に保持するものである。ベース部材３０は、互いに対向する上面３１Ａ及び下面３１Ｂを有する基体３１を備えている。上面３１Ａ及び下面３１Ｂは、基体３１の一対の主面に相当する。上面３１Ａは、水晶振動素子１０及び蓋部材４０に対向する側に位置し、水晶振動素子１０が搭載される搭載面に相当する。下面３１Ｂは、例えば、水晶振動子１を外部の回路基板に実装する際に、当該回路基板に対向する側に位置し、当該回路基板が接続される実装面に相当する。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。熱応力の発生を抑制する観点から、基体３１は耐熱性材料から構成されることが好ましい。熱履歴によって水晶振動素子１０にかかる応力を抑制する観点から、基体３１は、水晶片１１に近い熱膨張率を有する材料によって設けられてもよく、例えば水晶によって設けられてもよい。また、熱応力による基体３１の損傷を抑制する観点から、基体３１は、蓋部材４０に近い熱膨張率を有する材料によって設けられてもよい。

ベース部材３０は、一対の電極パッドを構成する第１電極パッド３３ａ及び第２電極パッド３３ｂを備えている。第１電極パッド３３ａ及び第２電極パッド３３ｂは、基体３１の上面３１Ａに設けられている。第１電極パッド３３ａ及び第２電極パッド３３ｂは、ベース部材３０に水晶振動素子１０を電気的に接続するための端子である。酸化による信頼性の低下を抑制する観点から、第１電極パッド３３ａ及び第２電極パッド３３ｂのそれぞれの最表面は金を含有するのが望ましく、ほぼ金のみからなるのがさらに望ましい。例えば、第１電極パッド３３ａ及び第２電極パッド３３ｂは、基体３１との密着性を向上させる下地層と、金を含み酸化を抑制する最表面とを有する積層構造であってもよい。

ベース部材３０は、第１外部電極３５ａ、第２外部電極３５ｂ、第３外部電極３５ｃ及び第４外部電極３５ｄを備えている。第１外部電極３５ａ～第４外部電極３５ｄは、基体３１の下面３１Ｂに設けられている。第１外部電極３５ａ及び第２外部電極３５ｂは、図示しない外部の回路基板と水晶振動子１とを電気的に接続するための端子である。第３外部電極３５ｃ及び第４外部電極３５ｄは、例えば電気信号等が入出力されないダミー電極であるが、蓋部材４０を接地させて蓋部材２０の電磁シールド機能を向上させる接地電極であってもよい。なお、第３外部電極３５ｃ及び第４外部電極３５ｄは、省略されてもよい。

第１電極パッド３３ａ及び第２電極パッド３３ｂは、ベース部材３０の－Ｘ軸方向の側の端部において、Ｚ´軸方向に沿って並んでいる。第１外部電極３５ａ及び第２外部電極３５ｂは、ベース部材３０の－Ｘ軸方向の側の端部において、Ｚ´軸方向に沿って並んでいる。第３外部電極３５ｃ及び第４外部電極３５ｄは、ベース部材３０の＋Ｘ軸方向の側の端部において、Ｚ´軸方向に沿って並んでいる。第１電極パッド３３ａは、基体３１をＹ´軸方向に沿って貫通する第１貫通電極３４ａを介して、第１外部電極３５ａに電気的に接続されている。第２電極パッド３３ｂは、基体３１をＹ´軸方向に沿って貫通する第２貫通電極３４ｂを介して、第２外部電極３５ｂに電気的に接続されている。

第１電極パッド３３ａ及び第２電極パッド３３ｂは、それぞれ、基体３１の上面３１Ａと下面３１Ｂとを繋ぐ側面に設けられた側面電極を介して、第１外部電極３５ａ及び第２外部電極３５ｂに電気的に接続されてもよい。第１外部電極３５ａ～第４外部電極３５ｄは、基体３１の側面に凹状に設けられたキャスタレーション電極でもよい。

ベース部材３０は、一対の導電性保持部材を構成する第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂを備えている。第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂは、励振部１７が励振可能となるように、ベース部材３０及び蓋部材４０から間隔を空けて水晶振動素子１０を保持している。励振部１７がベース部材３０及び蓋部材４０に接触しないように、水晶振動素子１０を保持している。第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂは、水晶振動素子１０とベース部材３０とを電気的に接続する。具体的には、第１導電性保持部材３６ａが第１電極パッド３３ａと第１接続電極１６ａとを電気的に接続し、第２導電性保持部材３６ｂが第２電極パッド３３ｂと第２接続電極１６ｂとを電気的に接続している。

第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂは、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂等を含む導電性接着剤の硬化物であり、第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂの主成分は、例えばシリコーン樹脂である。第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂは導電性粒子を含んでおり、当該導電性粒子としては例えば銀（Ａｇ）を含む金属粒子が用いられる。第１導電性保持部材３６ａは第１電極パッド３３ａと第１接続電極１６ａとを接着し、第２導電性保持部材３６ｂは第２電極パッド３３ｂと第２接続電極１６ｂとを接着している。

第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂの主成分は、硬化性樹脂であればシリコーン樹脂に限定されるものではなく、例えばエポキシ樹脂やアクリル樹脂などであってもよい。また、第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂへの導電性の付与は、銀粒子によるものに限定されるものではなく、その他の金属、導電性セラミック、導電性有機材料などによるものでもよい。第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂの主成分が導電性高分子であってもよい。

第１導電性保持部材３６ａ及び第２導電性保持部材３６ｂの樹脂組成物には、任意の添加剤を含有してもよい。添加剤は、例えば、導電性接着剤の作業性や保存性の向上などを目的とする粘着付与剤、充填剤、増粘剤、増感剤、老化防止剤、消泡剤などである。また、硬化物の強度を増加させる目的、あるいはベース部材３０と水晶振動素子１０との間隔を保つ目的のフィラーが添加されてもよい。

次に、蓋部材４０について説明する。
蓋部材４０は、ベース部材３０に接合されている。蓋部材４０は、ベース部材３０との間に水晶振動素子１０を収容する内部空間を形成する。蓋部材４０はベース部材３０の側に開口する凹部４９を有しており、本実施形態における内部空間は、凹部４９の内側の空間に相当する。凹部４９は、例えば真空状態で封止されているが、窒素や希ガスなどの不活性ガスが充填された状態で封止されてもよい。蓋部材４０の材質は、望ましくは導電材料であり、さらに望ましくは気密性の高い金属材料である。蓋部材４０が導電材料で構成されることによって、内部空間への電磁波の出入りを低減する電磁シールド機能が蓋部材４０に付与される。熱応力の発生を抑制する観点から、蓋部材４０の材質は、基体３１に近い熱膨張率を有する材料であることが望ましく、例えば常温付近での熱膨張率がガラスやセラミックと広い温度範囲で一致するＦｅ－Ｎｉ－Ｃｏ系合金である。なお、蓋部材４０の材質は、基体３１の材質と同じであってもよく、セラミック、水晶、樹脂などを含んでもよい。但し、蓋部材４０の弾性率は、望ましくは基体３１の弾性率よりも小さい。これによれば、外部からの衝撃を蓋部材４０が吸収する。具体的には、蓋部材４０へ小さな外部応力が作用したときは蓋部材４０が弾性変形し、蓋部材４０へ比較的大きな外部応力が作用したときは、蓋部材４０が塑性変形する。このように蓋部材４０が変形することによって、外部応力に起因したベース部材３０の損傷が抑制される。

蓋部材４０は、平板状の天壁部４１と、天壁部４１の外縁に接続されており且つ高さ方向に沿って延在する側壁部４２とを有している。蓋部材４０の凹部４９は、天壁部４１と側壁部４２とによって形成されている。具体的には、天壁部４１は、基体３１の上面３１Ａに沿って延在し、高さ方向において水晶振動素子１０を挟んでベース部材３０と対向している。また、側壁部４２は、天壁部４１からベース部材３０に向かって延在しており、基体３１の上面３１Ａと平行な方向において水晶振動素子１０を囲んでいる。蓋部材４０はさらに、側壁部４２のベース部材３０側の先端部に接続されており且つ基体３１の上面３１Ａに沿って外側に延在するフランジ部４３を有している。言い換えると、側壁部４２の上端部に接続された天壁部４１と、側壁部４２の下端部に接続されたフランジ部４３とが、互いに反対方向へ延在している。基体３１の上面３１Ａを平面視したとき、フランジ部４３は、水晶振動素子１０を囲むように枠状に延在している。

図３に示すように、天壁部４１は、ベース部材３０の側に位置する天壁下面４１Ｂと、天壁下面４１Ｂとは反対側に位置する天壁上面４１Ａとを有している。フランジ部４３は、ベース部材３０の側に位置するフランジ下面４３Ｂと、フランジ下面４３Ｂとは反対側に位置するフランジ上面４３Ａとを有している。側壁部４２は、凹部４９の側において天壁下面４１Ｂとフランジ下面４３Ｂとをつなぐ側壁内面４２Ｂと、側壁内面４２Ｂとは反対側において天壁上面４１Ａとフランジ上面４３Ａとをつなぐ側壁外面４２Ａとを有している。蓋部材４０の接合部材５０に接触する接触面は、フランジ部４３のフランジ下面４３Ｂと、側壁部４２のベース部材３０に対向する対向面とによって構成されている。このため、フランジ部４３を備えていない構成に比べて接触面が拡大し、ベース部材３０と蓋部材４０との接合強度が向上している。なお、フランジ部４３のフランジ下面４３Ｂと側壁部４２の対向面とは、連続している。

天壁下面４１Ｂと側壁内面４２Ｂとを繋ぐ角部は、Ｒ形状となっている。同様に、側壁内面４２Ｂとフランジ下面４３Ｂとを繋ぐ角部、天壁上面４１Ａと側壁外面４２Ａとを繋ぐ角部、及び、側壁外面４２Ａとフランジ上面４３Ａとを繋ぐ角部も、Ｒ形状となっている。例えば、天壁下面４１Ｂと側壁内面４２Ｂとを繋ぐ角部の曲率は、天壁上面４１Ａと側壁外面４２Ａとを繋ぐ角部の曲率よりも大きい。また、側壁内面４２Ｂとフランジ下面４３Ｂとを繋ぐ角部の曲率は、側壁外面４２Ａとフランジ上面４３Ａとを繋ぐ角部の曲率よりも大きい。

天壁部４１は、高さ方向に沿った厚みＴ１（以下、「天壁厚Ｔ１」とする。）を有している。天壁厚Ｔ１は、天壁下面４１Ｂから天壁上面４１Ａまでの最短距離に相当する。側壁部４２は、基体３１の上面３１Ａに沿った厚みＴ２（以下、「側壁厚Ｔ２」とする。）を有している。側壁厚Ｔ２は、高さ方向と直交する方向に沿った厚みであり、側壁内面４２Ｂから延長された仮想内側面から、側壁外面４２Ａまでの最短距離に相当する。フランジ部４３は、高さ方向に沿った厚みＴ３（以下、「フランジ厚Ｔ３」とする。）を有している。フランジ厚Ｔ３は、フランジ下面４３Ｂからフランジ上面４３Ａまでの最短距離に相当する。例えば、天壁厚Ｔ１とフランジ厚Ｔ３とはほぼ同じ大きさであり、側壁厚Ｔ２は天壁厚Ｔ１又はフランジ厚Ｔ３よりも小さい（Ｔ２＜Ｔ１＝Ｔ３）。

なお、天壁厚Ｔ１、側壁厚Ｔ２及びフランジ厚Ｔ３の大小関係は上記に限定されるものではない。天壁厚Ｔ１は、フランジ厚Ｔ３よりも大きくてもよく（Ｔ３＜Ｔ１）、フランジ厚Ｔ３よりも小さくてもよい（Ｔ１＜Ｔ３）。側壁厚Ｔ２は、天壁厚Ｔ１及びフランジ厚Ｔ３の少なくとも一方とほぼ同じ大きさであってもよく（Ｔ１＝Ｔ２及び／又はＴ３＝Ｔ２）、天壁厚Ｔ１又はフランジ厚Ｔ３の少なくとも一方よりも大きくてもよい（Ｔ１≦Ｔ２及び／又はＴ３≦Ｔ２）。また、天壁部４１が平板状でない、すなわち天壁厚Ｔ１が位置によって異なり一定の値とはならない場合、天壁厚Ｔ１の最小値が側壁厚Ｔ２及びフランジ厚Ｔ３の少なくとも一方よりも小さくてもよく（Ｔ１ｍｉｎ＜Ｔ２及び／又はＴ１ｍｉｎ＜Ｔ３）、天壁厚Ｔ１の最大値が側壁厚Ｔ２及びフランジ厚Ｔ３の少なくとも一方よりも大きくてもよい（Ｔ２＜Ｔ１ｍａｘ及び／又はＴ３＜Ｔ１ｍａｘ）。同様に、側壁厚Ｔ２が位置によって異なり一定の値とはならない場合、側壁厚Ｔ２の最小値が天壁厚Ｔ１及びフランジ厚Ｔ３の少なくとも一方よりも小さくてもよく（Ｔ２ｍｉｎ＜Ｔ１及び／又はＴ２ｍｉｎ＜Ｔ３）、側壁厚Ｔ２の最大値が天壁厚Ｔ１及びフランジ厚Ｔ３の少なくとも一方よりも大きくてもよい（Ｔ１＜Ｔ２ｍａｘ及び／又はＴ３＜Ｔ２ｍａｘ）。同様に、フランジ厚Ｔ３が位置によって異なり一定の値とはならない場合、フランジ厚Ｔ３の最小値が天壁厚Ｔ１及び側壁厚Ｔ２の少なくとも一方よりも小さくてもよく（Ｔ３ｍｉｎ＜Ｔ１及び／又はＴ３ｍｉｎ＜Ｔ２）、フランジ厚Ｔ３の最大値が天壁厚Ｔ１及び側壁厚Ｔ２の少なくとも一方よりも大きくてもよい（Ｔ１＜Ｔ３ｍａｘ及び／又はＴ２＜Ｔ３ｍａｘ）。

凹部４９は、高さ方向に沿った高さＨ９（以下、「内寸高Ｈ９」とする。）を有している。内寸高Ｈ９は、フランジ下面４３Ｂから延長された仮想底面から、天壁下面４１Ｂまでの最短距離に相当する。蓋部材４０は、高さ方向に沿った高さＨ１（以下、「全高Ｈ１」とする。）を有している。全高Ｈ１は、フランジ下面４３Ｂから延長された仮想底面から、天壁上面４１Ａまでの最短距離に相当する。フランジ部４３は、基体３１の上面３１Ａに沿った幅Ｗ３（以下、「フランジ幅Ｗ３」とする。）を有している。フランジ幅Ｗ３は、側壁外面４２Ａから延長された仮想外側面から、フランジ部４３の先端までの最短距離に相当する。したがって、蓋部材４０の接合部材５０と接触する接合面の幅は、側壁厚Ｔ２とフランジ幅Ｗ３との和となる。

フランジ厚Ｔ３は、全高Ｈ１よりも小さい（Ｔ３＜Ｈ１）。また、フランジ厚Ｔ３は、内寸高Ｈ９と同等以上の大きさであり（Ｈ９≦Ｔ３）、望ましくは内寸高Ｈ９よりも大きい（Ｈ９＜Ｔ３）。言い換えると、フランジ上面４３Ａが天壁下面４１Ｂと同一平面上に位置するか、若しくはフランジ上面４３Ａから延長した仮想延長面が天壁上面４１Ａと天壁下面４１Ｂとの間に位置する。これによれば、外部からの衝撃に対する蓋部材４０の機械的強度をフランジ部４３が担保するため、蓋部材４０の変形が抑制できる。全高Ｈ１は、内寸高Ｈ９と天壁厚Ｔ１との和である（Ｈ１＝Ｈ９＋Ｔ１）。蓋部材４０の機械的強度を向上させる観点から、全高Ｈ１は、天壁厚Ｔ１とフランジ厚Ｔ３との和と同等以下の大きさであり（Ｈ１≦Ｔ１＋Ｔ３）、望ましくは天壁厚Ｔ１とフランジ厚Ｔ３との和よりも小さい（Ｈ１＜Ｔ１＋Ｔ３）。

天壁部４１及びフランジ部４３が平板状でない場合、言い換えると天壁厚Ｔ１、フランジ厚Ｔ３、内寸高Ｈ９及び全高Ｈ１のそれぞれが位置によって異なり一定の値とはならない場合、天壁厚Ｔ１、フランジ厚Ｔ３、内寸高Ｈ９及び全高Ｈ１の大小関係は上記に限定されるものではない。フランジ厚Ｔ３の最大値をＴ３ｍａｘ、最小値をＴ３ｍｉｎ、内寸高Ｈ９の最大値をＨ９ｍａｘ、最小値をＨ９ｍｉｎとしたとき、Ｈ９ｍｉｎ≦Ｔ３ｍａｘであればＨ９≦Ｔ３を満たしているといえる。したがって、Ｈ９≦Ｔ３を満たすとき、Ｔ３ｍｉｎ＜Ｈ９ｍｉｎであってもよいが、望ましくはＨ９ｍｉｎ≦Ｔ３ｍｉｎであり、さらに望ましくはＨ９ｍｉｎ＜Ｔ３ｍｉｎである。また、Ｈ９≦Ｔ３を満たすとき、望ましくはＨ９ｍａｘ≦Ｔ３ｍａｘであり、さらに望ましくはＨ９ｍａｘ＜Ｔ３ｍａｘである。同様に、Ｈ９≦Ｔ３を満たすとき、望ましくはＨ９ｍａｘ≦Ｔ３ｍｉｎであり、さらに望ましくはＨ９ｍａｘ＜Ｔ３ｍｉｎである。

フランジ部４３が横方向からの衝撃に対する機械的強度を充分に担保するためには、フランジ幅Ｗ３と側壁厚Ｔ２との和が例えば内寸高Ｈ９と同等以上の大きさであり（Ｈ９≦Ｗ３＋Ｔ２）、望ましくはフランジ幅Ｗ３と側壁厚Ｔ２との和が内寸高Ｈ９よりも大きい（Ｈ９＜Ｗ３＋Ｔ２）。また、さらに望ましくはフランジ幅Ｗ３と側壁厚Ｔ２との和がフランジ厚Ｔ３と同等以上の大きさであり（Ｔ３≦Ｗ３＋Ｔ２）、さらに望ましくはフランジ幅Ｗ３と側壁厚Ｔ２との和がフランジ厚Ｔ３よりも大きい（Ｔ３＜Ｗ３＋Ｔ２）。また、さらに望ましくはフランジ幅Ｗ３と側壁厚Ｔ２との和が全高Ｈ１と同等以上の大きさであり（Ｈ１≦Ｗ３＋Ｔ２）、さらに望ましくはフランジ幅Ｗ３と側壁厚Ｔ２との和が全高Ｈ１よりも大きい（Ｈ１＜Ｗ３＋Ｔ２）。同様に機械的強度を充分に担保するためには、望ましくはフランジ幅Ｗ３が側壁厚Ｔ２と同等以上の大きさであり（Ｔ２≦Ｗ３）、さらに望ましくはフランジ幅Ｗ３が内寸高Ｈ９と同等以上の大きさであり（Ｈ９≦Ｗ３）、さらに望ましくはフランジ幅Ｗ３がフランジ厚Ｔ３と同等以上の大きさである（Ｔ３≦Ｗ３）。

側壁厚Ｔ２、フランジ幅Ｗ３、内寸高Ｈ９及び全高Ｈ１のそれぞれが位置によって異なり一定の値とはならない場合、側壁厚Ｔ２、フランジ幅Ｗ３、内寸高Ｈ９及び全高Ｈ１の大小関係は上記に限定されるものではない。内寸高Ｈ９の最大値をＨ９ｍａｘ、側壁厚Ｔ２とフランジ幅Ｗ３との和の最大値を（Ｗ３＋Ｔ２）ｍａｘ、最小値を（Ｗ３＋Ｔ２）ｍｉｎとしたとき、Ｈ９ｍａｘ≦（Ｗ３＋Ｔ２）ｍａｘであればＨ９≦Ｗ３＋Ｔ２を満たしているといえる。したがって、Ｈ９≦Ｗ３＋Ｔ２のとき、（Ｗ３＋Ｔ２）ｍｉｎ＜Ｈ９ｍａｘであってもよいが、望ましくはＨ９ｍａｘ≦（Ｗ３＋Ｔ２）ｍｉｎである。同様に、Ｈ９＜（Ｗ３＋Ｔ２）を満たすとき、Ｈ９ｍａｘ＜（Ｗ３＋Ｔ２）ｍａｘであればよく、望ましくはＨ９ｍａｘ＜（Ｗ３＋Ｔ２）ｍｉｎである。また、フランジ厚Ｔ３の最大値をＴ３ｍａｘ、最小値をＴ３ｍｉｎとしたとき、Ｔ３ｍａｘ≦（Ｗ３＋Ｔ２）ｍａｘであればＴ３≦Ｗ３＋Ｔ２を満たしているといえる。したがって、Ｔ３≦Ｗ３＋Ｔ２のとき、（Ｗ３＋Ｔ２）ｍｉｎ＜Ｔ３ｍａｘであってもよいが、望ましくはＴ３ｍａｘ≦（Ｗ３＋Ｔ２）ｍｉｎである。同様に、Ｔ３＜Ｗ３＋Ｔ２を満たすとき、Ｔ３ｍａｘ＜（Ｗ３＋Ｔ２）ｍａｘであればよく、望ましくはＴ３ｍａｘ＜（Ｗ３＋Ｔ２）ｍｉｎである。また、全高Ｈ１の最大値をＨ１ｍａｘ、最小値をＨ１ｍｉｎとしたとき、Ｈ１ｍａｘ≦（Ｗ３＋Ｔ２）ｍａｘであればＨ１≦Ｗ３＋Ｔ２を満たしているといえる。したがって、Ｈ１≦Ｗ３＋Ｔ２のとき、（Ｗ３＋Ｔ２）ｍｉｎ＜Ｈ１ｍａｘであってもよいが、望ましくはＨ１ｍａｘ≦（Ｗ３＋Ｔ２）ｍｉｎである。

同様に、フランジ幅Ｗ３及び側壁厚Ｔ２の大小関係も上記に限定されるものではない。フランジ幅Ｗ３の最大値をＷ３ｍａｘ、最小値をＷ３ｍｉｎ、側壁厚Ｔ２の最大値をＴ２ｍａｘ、最小値をＴ２ｍｉｎとしたとき、Ｔ２ｍｉｎ≦Ｗ３ｍａｘであればＴ２≦Ｗ３を満たしているといえる。したがって、Ｔ２≦Ｗ３のとき、Ｗ３ｍｉｎ＜Ｔ２ｍｉｎであってもよいが、望ましくはＴ２ｍｉｎ≦Ｗ３ｍｉｎである。Ｔ２≦Ｗ３のとき、望ましくはＴ２ｍａｘ≦Ｗ３ｍａｘであり、Ｗ３ｍｉｎ＜Ｔ２ｍａｘであってもよいが、さらに望ましくはＴ２ｍａｘ≦Ｗ３ｍｉｎである。

同様に、フランジ幅Ｗ３及び内寸高Ｈ９の大小関係も上記に限定されるものではない。フランジ幅Ｗ３の最大値をＷ３ｍａｘ、最小値をＷ３ｍｉｎ、内寸高Ｈ９の最大値をＨ９ｍａｘ、最小値をＨ９ｍｉｎとしたとき、Ｈ９ｍｉｎ≦Ｗ３ｍａｘであればＨ９≦Ｗ３を満たしているといえる。したがって、Ｈ９≦Ｗ３のとき、Ｗ３ｍｉｎ＜Ｈ９ｍｉｎであってもよいが、望ましくはＨ９ｍｉｎ＜Ｗ３ｍｉｎである。Ｈ９≦Ｗ３のとき、望ましくはＨ９ｍａｘ≦Ｗ３ｍａｘであり、Ｗ３ｍｉｎ＜Ｈ９ｍａｘであってもよいが、さらに望ましくはＨ９ｍａｘ≦Ｗ３ｍｉｎである。

同様に、フランジ幅Ｗ３及びフランジ厚Ｔ３の大小関係も上記に限定されるものではない。フランジ幅Ｗ３の最大値をＷ３ｍａｘ、最小値をＷ３ｍｉｎ、フランジ厚Ｔ３の最大値をＴ３ｍａｘ、最小値をＴ３ｍｉｎとしたとき、Ｔ３ｍｉｎ≦Ｗ３ｍａｘであればＴ３≦Ｗ３を満たしているといえる。したがって、Ｔ３≦Ｗ３のとき、Ｗ３ｍｉｎ＜Ｔ３ｍｉｎであってもよいが、望ましくはＴ３ｍｉｎ＜Ｗ３ｍｉｎである。Ｔ３≦Ｗ３のとき、望ましくはＴ３ｍａｘ≦Ｗ３ｍａｘであり、Ｗ３ｍｉｎ＜Ｔ３ｍａｘであってもよいが、さらに望ましくはＴ３ｍａｘ≦Ｗ３ｍｉｎである。

主面の法線方向から平面視したときの蓋部材４０の平面形状は、例えば矩形状である。蓋部材４０の平面形状は上記に限定されるものではなく、多角形状、円形状、楕円形状及びこれらの組合せでもよい。

次に、接合部材５０について説明する。
接合部材５０は、ベース部材３０及び蓋部材４０の各全周に亘って設けられ、矩形の枠状をなしている。ベース部材３０の上面３１Ａを平面視したとき、第１電極パッド３３ａ及び第２電極パッド３３ｂは、接合部材５０の内側に配置されており、接合部材５０は水晶振動素子１０を囲むように設けられている。接合部材５０は、ベース部材３０と蓋部材４０とを接合し、内部空間に相当する凹部４９を封止している。具体的には、接合部材５０は、基体３１とフランジ部４３とを接合している。水晶振動素子１０の周波数特性の変動を抑制する観点から、接合部材５０の材質は、透湿性が低いことが望ましく、ガス透過性が低いことがさらに望ましい。また、接合部材５０を介して蓋部材４０を接地電位に電気的に接続するためには、接合部材５０が導電性を有することが望ましい。これらの観点から、接合部材５０の材質は金属が望ましい。一例として、接合部材５０は、基体３１の上面３１Ａに設けられたモリブデン（Ｍｏ）からなるメタライズ層と、メタライズ層とフランジ部４３との間に設けられた金錫（Ａｕ－Ｓｎ）系の共晶合金からなる金属半田層とによって設けられている。

なお、接合部材５０は、水ガラスなどを含むケイ素系接着剤や、セメントなどを含むカルシウム系接着剤などの無機系接着剤によって設けられてもよい。接合部材５０の材質は、エポキシ系、ビニル系、アクリル系、ウレタン系又はシリコーン系の有機系接着剤によって設けられてもよい。接合部材５０が無機系又は有機系接着剤によって設けられる場合、ガス透過性を下げるために、接合部材５０の外側に当該接着剤よりもガス透過性が低いコーティングが設けられてもよい。ベース部材３０と蓋部材４０とは、シーム溶接によって接合されてもよい。

次に、図４～図６を参照しつつ、水晶振動子１の製造方法について説明する。図４は、第１実施形態に係る水晶振動子の製造方法を概略的に示すフローチャートである。図５は、金属板の端部を保持する工程を概略的に示す断面図である。図６は、金属板の中央部をプレスする工程を概略的に示す断面図である。

まず、金属板を準備する（Ｓ１０）。
準備する金属板１４０は、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃｏ系合金からなる。金属板１４０は、互いに対向する第１主面１４０Ａ及び第２主面１４０Ｂからなる一対の主面を有する板状部材である。金属板１４０は、厚み（第１主面１４０Ａと第２主面１４０Ｂとの間の最短距離）が一様な平板であり、金属板１４０の厚みはＴ３である。

次に、金属板を絞り加工する（Ｓ２０）。
金属板１４０をプレス工法によって変形させ、天壁部４１、側壁部４２及びフランジ部４３を形成する。

まずは、図５に示すように、ダイＡＰ１とホルダＡＰ２とで金属板１４０を挟持する。ダイＡＰ１は、金属板１４０を第１主面１４０Ａ側から支持する。ホルダＡＰ２は、金属板１４０を第１主面１４０Ａ側からダイＡＰ１に押さえ付ける。ホルダＡＰ２は、金属板１４０の加工位置の変動を抑制するとともに、プレス加工による変形時に金属板１４０のシワの発生を抑制する。パンチＡＰ３は、金属板１４０の第２主面１４０Ｂ側にセットされる。金属板１４０の第２主面１４０Ｂを平面視したときのダイＡＰ１とパンチＡＰ３との間のクリアランスをＴ２に設定する。

次に、図６に示すように、パンチＡＰ３を金属板１４０に押し込んで、金属板１４０を変形させる。金属板１４０の第２主面１４０Ｂ側は凹状に変形し、第１主面１４０Ａ側は凸状に変形する。パンチＡＰ３が押し込まれて形成された金属板１４０に囲まれる空間が、凹部４９となる。このとき、パンチＡＰ３が金属板１４０の一対の主面（第１主面１４０Ａ及び第２主面１４０Ｂ）と交差する方向に金属板１４０を押し込む深さをＨ９とする。深さＨ９は、金属板１４０の第２主面１４０Ｂ側に形成される凹部の第２主面１４０Ｂを基準としたときの深さ、及び、金属板１４０の第１主面１４０Ａ側に形成される凸部の第１主面１４０Ａを基準としたときの高さに相当する。深さＨ９は厚みＴ３以下の大きさに設定する（Ｔ３≧Ｈ９）。つまり、金属板１４０は、プレス工法によって、その厚みと同等以下の深さでの絞り加工が施される。これによって、金属板１４０のうち、パンチＡＰ３の先端が対向する部分が天壁部４１となり、ダイＡＰ１とパンチＡＰ３との間のクリアランスに位置する部分が側壁部４２となり、ダイＡＰ１とホルダＡＰ２とに挟まれた部分がフランジ部４３となる。

次に、ベース部材を準備する（Ｓ３０）。
基体３１は、アルミナのグリーンシートを焼結させて形成される。焼結前のグリーンシートには金属膜が設けられ、グリーンシートとともに焼結された金属膜は、接合部材５０のメタライズ層、電極パッド３３ａ，３３ｂ及び外部電極３５ａ～３５ｄを形成する。金属膜は、例えば、各種の印刷法（スクリーン印刷、インクジェット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷など）、各種の塗布法（キャスト、ディスペンスなど）、及び各種の湿式メッキ法（無電解メッキ、溶融メッキ、電気メッキなど）などのウェットプロセスによって形成される。

基体３１は、インゴットから切り出したウェハによって形成されてもよい。金属膜は、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｏｎ）などの各種の気相成長法を一例とするドライプロセスによって形成されてもよい。接合部材５０のメタライズ層、電極パッド３３ａ，３３ｂ及び外部電極３５ａ～３５ｄのそれぞれの少なくとも一部は、グリーンシートの焼結後に形成されてもよい。

次に、水晶振動素子を準備する（Ｓ４０）。
まず、水晶の結晶体をスライスして水晶ウェハを形成する。水晶ウェハには、化学機械研磨などの平坦化処理や、リンス液による洗浄処理など、適宜必要な処理が実施されてもよい。
次に、水晶ウェハの一部を除去加工し、互いに連結した複数の水晶片の輪郭を形成する。次に、複数の水晶片のそれぞれの一部を除去加工し、複数の水晶片のそれぞれをメサ型構造に加工する。除去加工は、例えばフォトリソグラフィを利用したエッチングによって行われるが、プラズマＣＶＭ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒｉｚａｔｉｏｎ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）などの他の処理方法によって実施されてもよい。
次に、複数の水晶片のそれぞれの表面に金属膜を設け、フォトリソグラフィを利用したエッチングによって金属膜の一部を除去加工し、金属膜から電極を形成する。なお、電極の形成方法はエッチングに限定されるものではなく、電極はリフトオフによって形成されてもよい。
最後に、水晶振動素子を個片化する。複数の水晶片を連結する部分には、周囲よりも厚みの薄い薄肉部分が形成されており、曲げ応力を加えることで薄肉部分が亀裂の起点となり、複数の水晶片を連結する部分が割断される。薄肉部分は、例えば、複数の水晶片の輪郭を形成する工程や、複数の水晶片のそれぞれをメサ型構造に加工する工程におけるエッチングを利用して形成される。薄肉部分は、スクライブツールによって形成されてもよい。なお、水晶振動素子は、レーザーカッターやダイシングソーなどによる切断によって個片化されてもよい。

次に、水晶振動素子を搭載する（Ｓ５０）。
ます、熱硬化性樹脂の組成物を含む導電性接着剤ペーストを準備する。次に、昇温していないホットプレートの上にベース部材３０を載置する。次に、ベース部材３０の第１電極パッド３３ａ及び第２電極パッド３３ｂのそれぞれの上に導電性接着剤ペーストを塗布する。次に、水晶振動素子１０の先端がベース部材３０に接触しないように、導電性接着剤ペーストの上に水晶振動素子１０を載置する。次に、ホットプレートで導電性接着剤ペーストを加熱して硬化させ、ベース部材３０の第１電極パッド３３ａ及び第２電極パッド３３ｂのそれぞれと、水晶振動素子１０の第１接続電極１６ａ及び第２接続電極１６ｂのそれぞれとを接合する。

なお、導電性接着剤ペーストの上に水晶振動素子１０を載置する前に、導電性接着剤ペーストの粘度を調整するための予備加熱を行ってもよい。また、導電性接着剤ペーストの樹脂組成物は、熱硬化性樹脂の組成物に限定されず、光（ＵＶ）硬化性樹脂の組成物を含んでもよい。この場合、本工程Ｓ４０では、導電性接着剤ペーストに光（ＵＶ）を照射する工程を含んでもよい。

次に、ベース部材と蓋部材とを接合する（Ｓ６０）。
まず、蓋部材４０を収納トレイに入れる。収納トレイには、蓋部材４０がほぼ隙間なく収納可能な有底の開口部が設けられている。天壁部４１の天壁上面４１Ａを開口部の底に向けて、蓋部材を開口部に収納する。
次に、フランジ部４３のフランジ下面４３Ｂの上に、金属半田を設ける。金属半田は、金錫（Ａｕ－Ｓｎ）系の共晶合金である。なお、金属半田は、ベース部材３０に設けられたメタライズ層の上に設けられていてもよい。
次に、ベース部材を収納トレイに入れる。水晶振動素子１０を蓋部材４０側に向けて、水晶振動素子１０が搭載されたベース部材３０を開口部に収納する。このとき、蓋部材４０の金属半田に、ベース部材３０のメタライズ層が重なる。
次に、金属半田を加熱して軟化させ、軟化した金属半田を冷却して固化させる。固化した金属半田はベース部材３０のメタライズ層とともに接合部材５０を形成し、ベース部材３０と蓋部材４０とを接合して内部空間に相当する凹部４９を封止する。
最後に、水晶振動子１を収納トレイから取り出す。

なお、金属板１４０から蓋部材４０を形成する工程Ｓ１０及びＳ２０と、ベース部材３０を準備する工程Ｓ３０と、水晶振動素子１０を準備する工程Ｓ４０との順番は、上記に限定されるものではない。金属板１４０から蓋部材４０を形成する工程Ｓ１０及びＳ２０は、ベース部材３０を準備する工程Ｓ３０の後に実施されてもよく、水晶振動素子１０を準備する工程Ｓ４０の後に実施されてもよい。ベース部材３０を準備する工程Ｓ３０は、水晶振動素子１０を準備する工程Ｓ４０の後に実施されてもよい。

（耐久性評価）
次に、図７及び図８を参照しつつ、耐久性に関する評価試験の結果について説明する。図７は、自然落下試験条件を示す表である。図８は、自然落下試験の試験結果を示す表である。

第１実施例の構成は、図１～図３に示した水晶振動子１に準ずるものとし、既に説明した部分以外の構成について以下に説明する。なお、外形寸法は「Ｘ軸に沿った長さ×Ｚ´軸に沿った長さ×Ｙ´軸に沿った長さ」と表現する。
水晶振動素子の周波数は３７．４Ｈｚ、ＥＳＲは３０Ωである。
ベース部材の基体はアルミナからなり、外形寸法は１．０ｍｍ×０．８ｍｍ×０．１２ｍｍである。
接合部材は、厚み１５μｍ且つ幅６０μｍの金錫合金を備えている。
蓋部材はＦｅ－Ｎｉ－Ｃｏ系合金からなり、外形寸法は１．０ｍｍ×０．８ｍｍ×０．１６ｍｍである。天壁厚Ｔ１は０．０６ｍｍ、側壁厚Ｔ２は５５μｍ、フランジ厚Ｔ３は０．１ｍｍ、フランジ幅Ｗ３は８５μｍ、内寸高Ｈ９は０．１ｍｍ、全高Ｈ１は外形寸法のＹ´軸方向に沿った長さに相当する０．１６ｍｍである。すなわち、第１実施例において、フランジ厚Ｔ３は、内寸高Ｈ９と同等の大きさである（Ｔ３＝Ｈ９）。

第２実施例の構成は、フランジ厚Ｔ３が０．１６ｍｍである以外は第１実施例の構成と同様である。すなわち、第２実施例において、フランジ厚Ｔ３は、内寸高Ｈ９よりも大きい（Ｔ３＞Ｈ９）。

比較例の構成は、フランジ厚Ｔ３が０．０６ｍｍである以外は第１実施例の構成と同様である。すなわち、比較例において、フランジ厚Ｔ３は内寸高Ｈ９よりも小さい（Ｔ３＜Ｈ９）。

蓋部材の変形に起因した不良の発生を評価すべく、図７に示すようにＪＩＳ Ｃ ６００６８－２－３１（２０１３）に準拠した自然落下試験を行い、周波数又はＥＳＲの変動を測定した。具体的には、比較例、第１実施例及び第２実施例に係る水晶振動子を、運搬中の正常な姿勢で、平坦な床面に向けて自然落下させる。床材はコンクリートとし、試験１では床面から７５０ｍｍの高さから２回自然落下させ、試験前後での周波数の変動が試験前の周波数に対して±１０ｐｐｍ以上、又は試験前後でのＥＳＲの変動が試験前のＥＳＲに対して±１０オーム以上であった場合を不良と判定した。同様に、試験２では床面から１０００ｍｍの高さから２回自然落下させて不良を判定し、試験３では床面から１５００ｍｍの高さから２回自然落下させて不良を判定した。試験１～３のそれぞれにおいて、２２個のサンプルで評価を行った。

図８に示すように、比較例では試験１における不良の発生数は０だが、試験２においては２個の不良が発生し、試験３では７個の不良が発生した。対して、第１実施例及び第２実施例では、試験１～３のいずれにおいても不良の発生数は０であった。実施例と比較例との相違はフランジ厚Ｔ３の大小のみであるにも関わらず、比較例では発生した不良が実施例では発生しなかった。比較例と実施例との相違は、より具体的には、フランジ部の構成によって決定される、蓋部材の機械的強度である。したがって、本評価試験における不良の発生は、蓋部材の変形によって引き起こされたと考えられる。例えば、蓋部材が塑性変形した場合、蓋部材と水晶振動素子との接触によって振動が阻害されることがある。また、蓋部材の変形が塑性変形及び弾性変形のいずれであろうと、蓋部材の変形によって接合部材やベース部材には歪が生じるため、基体の損傷や接合部材の界面剥離によって内部空間の気密が破壊されることがある。フランジ厚Ｔ３が内寸高Ｈ９よりも小さい比較例においては、落下によって、振動の阻害や気密の破壊が生じていた。しかし、フランジ厚Ｔ３が内寸高Ｈ９と同等の大きさである第１実施例や、フランジ厚Ｔ３が内寸高Ｈ９よりも大きい第２実施例では、落下によって、振動の阻害や気密の破壊が生じなかった。ここから、フランジ厚Ｔ３が内寸高Ｈ９と同等以上の大きさであれば、蓋部材の機械的強度に起因した水晶振動子の不良が発生しないことがわかる。

以上のように、第１実施形態では、蓋部材４０の全高Ｈ１、内寸高Ｈ９及びフランジ厚Ｔ３が、Ｈ１＞Ｔ３≧Ｈ９を満たす。また、蓋部材４０の全高Ｈ１、天壁厚Ｔ１及びフランジ厚Ｔ３が、Ｈ１≦Ｔ１＋Ｔ３を満たす。
これによれば、蓋部材４０の機械的強度が向上し、水晶振動子１の物理的な耐久性が向上する。具体的には、落下等の衝撃による蓋部材４０の変形が抑制できる。したがって、蓋部材４０の変形に起因した水晶振動素子１０と蓋部材４０との接触による振動特性の変動が抑制できる。また、蓋部材４０の変形に起因した基体３１や接合部材５０の損傷による気密の破壊が抑制でき、水晶振動素子１０の電極の酸化による振動特性の変動が抑制できる。以上のことから、信頼性が高い水晶振動子１が提供できる。

蓋部材４０の側壁厚Ｔ２、フランジ厚Ｔ３及びフランジ幅Ｗ３が、Ｔ３＜Ｗ３＋Ｔ２を満たす。
これによれば、フランジ部４３が蓋部材４０の機械的強度を充分に向上させることができる。

ベース部材３０は、蓋部材４０及び水晶振動素子１０が接合された基体３１を有する。また、蓋部材４０の弾性率は、基体３１の弾性率よりも小さい。
このように蓋部材４０が変形しやすく基体３１に応力が集中しやすい構成であっても、本実施形態によれば水晶振動子１の信頼性が向上する。

蓋部材４０の材質は、金属である。
これによれば、延展性を有する材料からなる蓋部材４０であれは、プレス工法による絞り加工等によって容易に、本実施形態に係る形状の蓋部材４０を形成できる。

基体３１の材質はセラミックである。
これによれば、亀裂等の損傷が生じ易い脆性材料であるセラミックによって基体３１を設けたとしても、本実施形態によれば水晶振動子１の信頼性が改善できる。

基体３１は平板状である。
これによれば、例えば凹部が形成された基体を備える水晶振動子に比べて、製造工程が簡略化でき、製造コストを低減できる。

第１実施形態では、蓋部材４０を形成する工程は、プレス工法によって金属板１４０を変形させる工程を有し、金属板１４０の厚みをＴ３、プレス工法による変形の深さをＨ９としたとき、Ｔ３≧Ｈ９を満たす。
これによれば、信頼性が高い水晶振動子１を低コストで製造できる。

以下に、本発明の他の実施形態に係る水晶振動子１の構成について説明する。なお、下記の実施形態では、上記の第１実施形態と共通の事柄については記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については逐次言及しない。

＜第２実施形態＞
次に、図９を参照しつつ、第２実施形態に係る水晶振動子２の外縁部及びその近傍の構成について説明する。図９は、第２実施形態に係る水晶振動子の構成を概略的に示す断面図である。

基体３１には、上面３１Ａ側に開口する有底の凹部３９が形成されている。基体３１を水晶振動素子１０の側から平面視したとき、凹部３９は、少なくとも励振部１７と重なっている。言い換えると、凹部３９は、少なくとも第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂに重なっている。また、凹部３９は、望ましくは周辺部１８及び周辺部１９のそれぞれの少なくとも一部と重なっており、さらに望ましくは周辺部１９の全部と重なっている。水晶振動素子１０は、その先端（周辺部１９）が根本（周辺部１８）に比べてベース部材３０に近づくように傾いてもよい。

これによれば、水晶振動素子１０が収容される内部空間が、凹部４９と凹部３９とによって形成される。このため、水晶振動子１を小型化したとしても、水晶振動素子１０が振動するための空間を充分に確保でき、水晶振動素子１０の振幅が制限されない。言い換えると、水晶振動子１が小型化できる。また、水晶振動素子１０をベース部材３０に搭載するとき、水晶振動素子１０が自重によって傾いた場合であっても、水晶振動素子１０の先端とベース部材３０との接触が抑制できる。

以下に、本発明の実施形態の一部又は全部を付記し、その効果について説明する。なお、本発明は以下の付記に限定されるものではない。

本発明の一態様によれば、ベース部材と、ベース部材の搭載面に搭載された水晶振動素子と、水晶振動素子の側に開口する凹部を有する蓋部材と、ベース部材と蓋部材とを接合する接合部材とを備え、蓋部材は、ベース部材の搭載面に沿って延在する天壁部と、天壁部の外縁に接続されベース部材の搭載面と交差する高さ方向に沿って延在する側壁部と、側壁部からベース部材の搭載面に沿って外側に延在するフランジ部とを含み、高さ方向に沿ったフランジ部の厚みをＴ３、高さ方向に沿った蓋部材の凹部の高さをＨ９としたとき、Ｔ３≧Ｈ９を満たす水晶振動子が提供される。
これによれば、蓋部材の機械的強度が向上し、水晶振動子の物理的な耐久性が向上する。具体的には、落下等の衝撃による蓋部材の変形が抑制できる。したがって、蓋部材の変形に起因した水晶振動素子と蓋部材との接触による振動特性の変動が抑制できる。また、蓋部材の変形に起因した基体や接合部材の損傷による気密の破壊が抑制でき、水晶振動素子の電極の酸化による振動特性の変動が抑制できる。以上のことから、信頼性が高い水晶振動子が提供できる。

一態様として、ベース部材の搭載面に沿った側壁部の厚さをＴ２、ベース部材の搭載面に沿ったフランジ部の幅をＷ３としたとき、Ｔ３＜Ｗ３＋Ｔ２を満たす。
これによれば、フランジ部が蓋部材の機械的強度を充分に向上させることができる。

一態様として、ベース部材は、蓋部材が接合された基体と、基体の蓋部材に対向する側に設けられ水晶振動素子が電気的に接続される電極パッドとを有する。

一態様として、蓋部材の弾性率は、基体の弾性率よりも小さい。
このように蓋部材が変形しやすく基体に応力が集中しやすい構成であっても、本実施形態によれば水晶振動子の信頼性が向上する。

一態様として、蓋部材の材質は、金属である。
これによれば、延展性を有する材料からなる蓋部材であれは、プレス工法による絞り加工等によって容易に、本実施形態に係る形状の蓋部材を形成できる。

一態様として、基体の材質は、セラミックである。
これによれば、亀裂等の損傷が生じ易い脆性材料であるセラミックによって基体を設けたとしても、本実施形態によれば水晶振動子の信頼性が改善できる。

一態様として、基体は平板状である。
これによれば、例えば凹部が形成された基体を備える水晶振動子に比べて、製造工程が簡略化でき、製造コストを低減できる。

一態様として、基体の水晶振動素子に対向する側には凹部が形成されており、基体を水晶振動素子の側から平面視したとき、凹部は、少なくとも水晶振動素子の励振電極と重なる。
これによれば、水晶振動素子を収容する内部空間が、ベース部材側の凹部と蓋部材側の凹部とによって形成される。このため、水晶振動子を小型化したとしても、水晶振動素子の振動空間を充分に確保でき、水晶振動素子の振幅が制限されない。言い換えると、水晶振動子が小型化できる。また、水晶振動素子をベース部材に搭載するとき、水晶振動素子が自重によって傾いた場合であっても、水晶振動素子の先端とベース部材との接触が抑制できる。

本発明の他の一態様によれば、蓋部材を形成する工程と、ベース部材に水晶振動素子を搭載する工程と、ベース部材に蓋部材を接合する工程とを備え、蓋部材を形成する工程は、一対の主面を有する板状部材を準備する工程と、プレス工法によって一対の主面と交差する方向に沿って板状部材を変形させる工程とを有し、一対の主面と交差する方向において、板状部材の厚みをＴ３、プレス工法による変形の深さをＨ９としたとき、Ｔ３≧Ｈ９を満たす。
これによれば、信頼性が高い水晶振動子を低コストで製造できる。

本発明に係る実施形態は、水晶振動子に限定されるものではなく、圧電振動子にも適用可能である。圧電振動子（Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ Ｕｎｉｔ）の一例が、水晶振動素子（Ｑｕａｒｔｚ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）を備えた水晶振動子（Ｑｕａｒｔｚ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ Ｕｎｉｔ）である。水晶振動素子は、圧電効果によって励振される圧電片として、水晶片（Ｑｕａｒｔｚ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ）を利用するが、圧電片は、圧電単結晶、圧電セラミック、圧電薄膜、又は、圧電高分子膜などの任意の圧電材料によって形成されてもよい。一例として、圧電単結晶は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）を挙げることができる。同様に、圧電セラミックは、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ_３）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ_ｘＴｉ_１－ｘ）Ｏ３；ＰＺＴ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）、メタニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ_２Ｏ_６）、チタン酸ビスマス（Ｂｉ_４Ｔｉ_３Ｏ_１２）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ_２Ｂ_４Ｏ_７）、ランガサイト（Ｌａ_３Ｇａ_５ＳｉＯ_１４）、又は、五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）などを挙げることができる。圧電薄膜は、石英、又は、サファイアなどの基板上に上記の圧電セラミックをスパッタリング工法などによって成膜したものを挙げることができる。圧電高分子膜は、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、又は、フッ化ビニリデン／三フッ化エチレン（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）共重合体などを挙げることができる。上記の各種圧電材料は、互いに積層して用いられてもよく、他の部材に積層されてもよい。

本発明に係る実施形態は、タイミングデバイス、発音器、発振器、荷重センサなど、圧電効果により電気機械エネルギー変換を行うデバイスであれば、特に限定されることなく適宜適用可能である。

以上説明したように、本発明の一態様によれば、信頼性が高い圧電振動子及びその製造方法が提供できる。

なお、以上説明した実施形態は、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。例えば、本発明の振動素子および振動子は、タイミングデバイスまたは荷重センサに用いることができる。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…水晶振動子、
１０…水晶振動素子、
１１…水晶片、
３０…ベース部材、
３１…基体、
４０…蓋部材、
４１…天壁部、
４２…側壁部、
４３…フランジ部、
５０…接合部材、
Ｔ１…天壁厚、
Ｔ２…側壁厚、
Ｔ３…フランジ厚、
Ｗ３…フランジ幅、
Ｈ１…全高、
Ｈ９…内寸高

Claims (9)

1. ベース部材と、
   前記ベース部材の搭載面に搭載された圧電振動素子と、
   前記圧電振動素子の側に開口する有底の凹部を有する蓋部材と、
   前記ベース部材と前記蓋部材とを接合する接合部材と
   を備え、
   前記蓋部材は、
   前記ベース部材の前記搭載面に沿って延在する天壁部と、
   前記天壁部の外縁に接続され前記ベース部材の前記搭載面と交差する高さ方向に沿って延在する側壁部と、
   前記側壁部から前記ベース部材の前記搭載面に沿って外側に延在するフランジ部と
   を含み、
   前記高さ方向に沿った前記フランジ部の厚みをＴ３、前記高さ方向に沿った前記蓋部材の前記凹部の高さの最大値をＨ９ｍａｘとしたとき、
   Ｔ３≧Ｈ９ｍａｘ
   を満たす、圧電振動子。
2. 前記ベース部材の前記搭載面に沿った前記側壁部の厚さをＴ２、前記ベース部材の前記搭載面に沿った前記フランジ部の幅をＷ３としたとき、
   Ｔ３＜Ｗ３＋Ｔ２
   を満たす、
   請求項１に記載の圧電振動子。
3. 前記ベース部材は、
   前記蓋部材が接合される基体と、
   前記基体の前記蓋部材に対向する側に設けられ前記圧電振動素子が電気的に接続される電極パッドと
   を有する、
   請求項１又は２に記載の圧電振動子。
4. 前記蓋部材の弾性率は、前記基体の弾性率よりも小さい、
   請求項３に記載の圧電振動子。
5. 前記蓋部材の材質は、金属である、
   請求項３又は４に記載の圧電振動子。
6. 前記基体の材質は、セラミックである、
   請求項３から５のいずれか１項に記載の圧電振動子。
7. 前記基体は平板状である、
   請求項３から６のいずれか１項に記載の圧電振動子。
8. 前記基体の前記圧電振動素子に対向する側には凹部が形成されており、
   前記基体を前記圧電振動素子の側から平面視したとき、前記凹部は、少なくとも前記圧電振動素子の励振電極と重なる、
   請求項３から６のいずれか１項に記載の圧電振動子。
9. 有底の凹部を有する蓋部材を形成する工程と、
   ベース部材に圧電振動素子を搭載する工程と、
   前記ベース部材に前記蓋部材を接合する工程と
   を備え、
   前記蓋部材を形成する工程は、
   一対の主面を有する板状部材を準備する工程と、
   プレス工法によって前記一対の主面と交差する方向に沿って前記板状部材を変形させる工程と
   を有し、
   前記一対の主面と交差する方向において、前記板状部材の厚みをＴ３、前記プレス工法による変形の深さの最大値をＨ９ｍａｘとしたとき、
   Ｔ３≧Ｈ９ｍａｘ
   を満たす、圧電振動子の製造方法。

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