TW201251157A - Piezoelectric vibration element, manufacturing method for piezoelectric vibration element, piezoelectric vibrator, electronic device, and electronic apparatus - Google Patents

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201251157 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種激勵厚度剪切振動模式之壓電振動 體，尤其關於一種具有所謂反轉台型構造之壓電振動元 件、壓電振動元件之製造方法、壓電振動體、電子裝置及 使用有本發明之壓電振動體之電子機器。 【先前技術】 AT切割晶體振動體係激勵之主振動之振動模式為厚度剪 切振動’適於小型化及高頻化，且呈現頻率溫度特性優異 之三次曲線，故用於壓電振盪器、電子機器等多個方面。 專利文獻1中揭示有於主面之一部分形成有凹陷部而實 現高頻化之所謂反轉台型構造之AT切割晶體振動體。使用 曰曰體基板之Z’轴方南之長度長於X轴方向之長度之所謂z， 長之基板0 專利文獻2中揭示有於矩形之薄壁之振動部之三邊分別 連設厚壁支持部（厚壁部），且將厚壁部設為口字狀之反轉 台型構造之AT切割晶體振動體。進而，晶體振動片係使 AT切割晶體基板之χ軸及z，軸分別以γ,轴為中心於_12〇。〜 +60°之範圍内旋轉而成之面内旋轉八了切割晶體基板，從而 確保振動區域，且量產性優異（取得多個）之構造。 專利文獻3、4中揭示有於矩形之薄壁之振動部之三邊分 別連設厚壁支持部，且將厚壁部設為〕字狀之反轉台型構 造之仍刀割晶體振動趙’且晶體振動片使用晶艘基板之χ 轴方向之長度長於Ζ.轴方向之長度之所謂χ長之基板。 163576.doc 201251157 專利文獻5中揭示有於矩形之薄壁之振動部之鄰接二邊 分別連設厚壁支持部，且將厚壁部設為：字狀之反轉台型 構造之AT切割晶體振動體。晶體基板中使用有z,長之基 板。 然而，於專利文獻5中，為獲得l字狀之厚壁部，而如專 利文獻5之圖1⑷、⑷所記載^線段α及線段_削厚 壁部，但1¾切削係以利用㈣等機械加I進行切削為前 提，故存在於切斷面受到碎屑或龜裂等損傷導致超薄部破 損之門遞又於振動區域產生作為亂> 真（SpUri〇us)原因之 多餘振動之產生或CI(Crystal Impedance，晶體阻抗）值增 加等問題。 專利文獻6中揭示有僅於薄壁之振動部之一邊連設厚壁 支持部之反轉台型構造之AT切割晶體振動體。 專利文獻7中揭示有藉由在晶體基板之兩主面即表背面 以對向之方式形成凹陷部而實現高頻化之反轉台型構造之 AT切割振動體。提出有晶體基板中使用χ長之基板，且於 確保形成於凹陷部之振動區域之平坦性之區域設置有激勵 電極之構造。 然而，已知有於AT切割晶體振動體之振動區域中受到激 勵之厚度剪切振動模式㈣性常數之各向異性而使振動位 移分佈成為於X軸方向上具有長徑之橢圓狀。專利文獻8中 揭不有激勵具有表背對稱地配置於壓電基板之表背兩面之 一對環狀電極之厚度剪切振動之壓電振動體。以環狀電極 僅激發對稱零階模式，而幾乎不激發除此以外之非調和高 163576.doc 201251157 階模式之方式，設定環狀電極之外周直徑與内周直徑之 差0 專利文獻9中揭示有將壓電基板及設置於壓電基板之表 背之激勵電極之形狀均設為橢圓形狀之壓電振動體。 專利文獻10中揭示有將晶體基板之長度方向（X軸方向） 之兩端部及電極之X軸方向之兩端部之形狀均設為半橢圓 狀，且將橢圓之長軸對短軸之比（長軸/短軸）設為大致126 之晶體振動體。 專利文獻11中揭示有於橢圓之晶體基板上形成有橢圓之 激勵電極之晶體振動體。長軸對短轴之比期望為丨26:1， 但若考慮到製造尺寸之不均一等，則i 14〜i 39:1之範圍 程度較為實用》 專利文獻12中揭示有為了進一步改善厚度剪切壓電振動 體之能量侷限效應，而於振動部與支持部之間設置有切口 或狹縫之構造之壓電振動體。 然而’於實現壓電振動體之小型化時，因接著劑引起之 殘留應力’而產生電氣特性之劣化或頻率老化㈣㈣叮 咖g)不良。專利文獻13中“有於㈣平板狀之at切割 晶體振動體之振動部與支持部之間設置有切口或狹縫之晶 體振動體。可藉由採用如此之構造，而抑制殘留應力向振 動區域擴散。 專利文獻14中揭示右真f # μ , < 殉不有為了改善（緩和）安裝應變（應力）， 而於反轉台型壓電振動體之振動部與支持部之間設置有切 口或狹縫之振動體。專利文獻15中揭示有藉由在反轉台型 163576.doc 201251157 壓電振動體之支持部設置狹縫（貫通孔），而確保表背面之 電極之導通之壓電振動體。 專利文獻16中揭示有藉由在厚度剪切振動模式之八丁切割 晶體振動體之支持部設置狹縫，而抑制高階輪廓系之多餘 之模式之晶體振動體。 又，專利文獻17中揭示有藉由在反轉台型AT切割晶體振 動體之薄壁之振動部與厚壁之保持部之連設部、即具有傾 斜面之殘餘部設置狹縫而抑制亂真之振動體。 [先前技術文獻] [專利文獻] 專利文獻1:曰本專利特開2004_165743號公報 專利文獻2 :曰本專利特開2009464824號公報 專利文獻3:日本專利特開2〇〇6_2〇37〇〇號公報 專利文獻4 :曰本專利特開2〇〇2·198772號公報 專利文獻5 :日本專利特開2〇〇2_〇3364〇號公報 專利文獻6:日本專利特開2〇〇1_144578號公報 專利文獻7:日本專利特開2〇〇3_264446號公報 專利文獻8:曰本專利特開平2_〇795〇8號公報 專利文獻9:曰本專利特開平9_2469〇3號公報 專利文獻10 :日本專利特開2〇〇7_158486號公報 專利文獻11 :日本專利特開2〇〇7_214941號公報 專利文獻12 :日本專利實開昭61 _ 187116號公報 專利文獻13 :曰本專利特開平9_326667號公報 專利文獻14 :日本專利特開2009-158999號公報 163576.doc 201251157 專利文獻l5 :日本專利特開2004-260695號公報 專利文獻16 :日本專利特開2009-1 88483號公報 專利文獻17 :日本專利特開2003-087087號公報 【發明内容】 [發明所欲解決之問題] 近年來’對於壓電器件之小型化、高頻化及高性能化之 要求較為強烈。然而’如上所述之構造之壓電振動體可明 確存在有主振動之CI值、近接之亂真CI值比（=cis/cim， 此處CIm為主振動之CI值，CIs為亂真之CI值，標準之1例 為1·8以上）等未能滿足要求之問題。 因此，本發明係為解決上述問題之至少一部分研製而成 者，故提供一種實現高頻化（100〜5〇〇 MHz頻帶）並且降低 主振動之CI值，滿足亂真CI值比等電性要求之壓電振動元 件、壓電振動元件之製造方法、壓電振動體、電子裝置及 使用有本發明之壓電振動體之電子機器。 [解決問題之技術手段] 本發明可以如下形態或應用例實現。 [應用例1]本發明之壓電振動元件之特徵在於包括：壓 電基板，其包含振動區域、及與上述振動區域一體化且厚 度厚於上述振動區域之厚壁部；激勵電極，其分別配置於 上述振動區域之表面及背面；及鉛電極， ’其自上述激勵電

163576.doc 201251157 第1厚壁部及第2厚壁部之基端部間；上述第2厚壁部係包 括傾斜部，其隨著自連設於上述振動區域之一端緣朝向另 一端緣分離，厚度增加；及厚壁本體，其連設於上述傾斜 部之上述另一端緣；且於上述第2厚壁部設置有狹縫。 由於可使高頻之基諧波壓電振動元件小型化，並且抑制 接著、固定引起之應力之擴散，故而具有獲得頻率溫度特 性、ci溫度特性及頻率老化特性優異，且主振動之ci值較 小、近接之亂真之CI值對於主振動之ci值之比即ci值比為 較大之壓電振動元件之效果。 [應用例2]又，如應用例i之壓電振動元件，其中上述振 動區域係為矩形，且使上述振動區域之々邊令之丨邊開放。 由於使振動區域之4邊中之1邊開放，故而未形成該方向 之厚壁部。因此，可使壓電振動元件小型化。 [應用例3]又，如應用例丨之壓電振動元件，其中上述狹 縫係沿著上述傾斜部與上述厚壁本體之交界部，配置於上 述厚壁本體。 由於可抑制將壓電振動元件接著、固定時產生之應力之 擴散’故而具有獲得頻率溫度特'ί生、CI溫度特性及頻率老 化特性優異之壓電振動元件之效果。 [應用例4]又，如應用例1之壓電振動元件，其令上述狹 縫係自上述振動區域之—邊分離地配置於上述傾斜部内。 由於容易形成狹縫，且可抑制將壓電振動元件接著、固 &時產生之應力之擴散’故而具有獲得頻率溫度特性及CI 溫度特性優異之壓電振動元件之效果。 163576.doc 201251157 [應用例5]又，如應用例1之壓電振動元件，其中上述狹 縫係包括第1狹縫，其配置於上述厚壁本體；及第2狹縫， 其自上述振動區域之一邊分離地配置於上述傾斜部内。 由於可更好地抑制將壓電振動元件接著、固定時產生之 應力之擴散，故而具有獲得頻率再現性、頻率溫度特性、 CI溫度特性及頻率老化特性優異之壓電振動元件之效果。 [應用例6]又，如應用例1至5中任一項之壓電振動元 件’其中壓電振動元件係上述振動區域之一主面與上述第 1、第2及第3厚壁部之各自之一面位於同一平面内。 於僅自一面對壓電基板進行蝕刻，形成振動區域之情形 時，具有獲得可形成保持著原先之基板之切斷角度之振動 區域且頻率溫度特性優異之高頻之基諧波壓電振動元件之 效果β [應用例7]又，如應用你丨1 $ &由仏—i.一 .

[應用例8 ]如應用例7之壓電振動 動元件之效果。 元件，其中上述晶體基 163576.doc 201251157 板係為AT切割晶體基板。 由於可藉由將晶體AT切割晶俨A 田认『_ J到日日體基板用於壓電基板，而 用對於光微影及蝕刻之長丰之眘絡 ^ ' 茛千之貫績、經驗，故而具有如 效果：不僅可實現壓電基板 奴您篁產而且可進行高精度之 蝕刻，大幅改善壓電振動元件之良率。 [應用例9] -種壓電振動元件之製造方法，其特徵在於包括如下步 驟：於壓電基板之表背面中之—面設置包含振動區域之凹 陷部；將包含上述凹陷部之__部分之上述壓電基板去除， 形成具有使上述凹陷部之一部分開放之厚壁部之振動區 域、及包含狹縫之外形形狀；以及於包含上述振動區域之 表背面之特定區域形成電極。 根據本應用例令記載之壓電振動元件之製造方法，具備 可容易地製造頻率溫度特性、CI溫度特性及頻率老化特性 優異，且主振動之CI值較小，近接之亂真之〔〗值相對主振 動之CI值之比即CI值比為較大之壓電振動元件之效果。 [應用例10]本發明之壓電振動體之特徵在於包括：如應 用例1至8中任一項之壓電振動元件；及封裝，其收容該壓 電振動元件。 由於可使高頻之基諧波壓電振動體小型化，並且抑制因 接著、固定引起之應力’故而具有獲得頻率再現性、頻率 溫度特性、CI溫度特性及頻率老化特性優異之壓電振動體 之效果。進而，具備獲得使主振動之CI值變小且近接之亂 真之CI值相對主振動之CI值之比即CI值比為較大之壓電振 163576.doc • 11 - 201251157 動體，且獲得電容比為較小之壓電振動體β [應用例11]本應用例中記載之電子裝置之特徵在於：於 封裝中包含如應用例1至8中任一項之壓電振動元件、及電 子零件設置。 由於以上述方式構成壓電器件（例如電壓控制型壓電振 盪器），而具備獲得頻率再現性、頻率溫度特性、老化特 性優異、小型且高頻（例如490 MHz頻帶）之電壓控制型壓 電振盪器之效果。又，壓電器件係使用基諧波之壓電振動 元件1，故而具備獲得電容比為較小、頻率可變寬度較 廣、S/N比良好之電壓控制型壓電振盪器之效果。 [應用例12]又，如應用例丨丨之電子裝置，其中上述電子 零件為可變電容元件、熱敏電阻、電感器、電容器中之任 一者。 由於以上述方式構成電子裝置，而具備獲得可構成壓電 振盪器、溫度補償型壓電振盪器及電壓控制型壓電振盪器 等電子裝置，且構成頻率再現性、老化特性優異之壓電振 盪器、頻率溫度特性優異之溫度補償壓電振盪器、頻率穩 疋可變範圍較廣且S/N比（信號雜訊比）良好之電壓控制型 壓電振盪器之效果。 [應用例13]本應用例中記載之電子裝置之特徵在於：於 封裝中包含如應用例1至8中任一項之壓電振動元件、及激 勵該壓電振動元件之振盪電路。 由於以上述方式構成壓電器件，而具備獲得構成頻率再 現性、老化特性優異之壓電振盪器等電子裝置之效果。 163576.doc -12· 201251157 [應用例12]本應用例中記載之電子機器之特徵在於包 括：應用例9中記載之壓電振動體。 由於將上述應用例中記載之壓電振動體用於電子機器， 而具備可構成包括高頻中頻率穩定度優異、S/N比良好之 基準頻率源之電子機器之效果。 【實施方式】 (第1實施形態） 以下，基於圖式對本發明之實施之形態詳細地進行說 明。圖1係表示本發明之第1實施形態之壓電振動元件之構 成之概略圖。圖1(a)係壓電振動元件1之平面圖，圖i(b)係 P-P剖面圖，圖1(c)係Q_Q剖面圖，圖1(d)、及⑺係表示 狹縫形狀之變形例之Q-Q剖面圖。 壓電振動元件1包括：壓電基板1〇，其包含薄壁之振動 區域12、及連設於振動區域12之厚壁之厚壁部丨々、16、 18 ;激勵電極25a、25b ’其等係於振動區域12之兩主面分 別以表背對向之方式形成；及鉛電極27&、27b，其等自激 勵電極25a、25b分別朝向設置於厚壁部之焊墊電極、 29b延伸而形成。 壓電基板10係包括呈大致四邊形即矩形且薄壁平板狀之 振動區域12、及沿著除振動區域12之一邊以外之三邊而一 體化之口字狀之厚壁部（厚壁之支持部）13 ^厚壁部13係包 含3字狀之構成，該：？字狀之構成包括夾隔著振動區域12 對向配置之第1厚壁部14及第2厚壁部16、以及連設第1厚 壁部14及第2厚壁部16之基端部間之第3厚壁部18。 163576.doc -13· 201251157 即，厚壁部13包括：第1厚壁部14及第2厚壁部i6，其等 以開放振動區域12之四邊中之一邊（振動區域12之一部分） 之方式，夾隔振動區域12對向配置；及第3厚壁部ΐ8 其 連設第i厚壁部丨4及第2厚壁部16之基端部間。此處所謂 「開放」#包含-邊露出之情形、及完全地露出而非_部 分露出之情形。 再者，於本說明書中，將凹陷部u侧設為表面將表面 之相反側之面即平面設為背面。 第！厚壁部14包括：第〗傾斜部14b，其連設於薄壁平板 狀之振動區域12之一邊12a，且隨著自連接於振動區域12 之一邊12a之一端緣朝向另一端緣離開，厚度遞增；及厚 壁四角柱狀之第1厚壁部本體14a，其連設於第i傾斜部14b 之上述另一端緣》同樣地，第2厚壁部16包括：傾斜部 16b，其連設於薄壁平板狀之振動區域12之一邊i2b，且隨 著自連接於振動區域12之一邊12b之一端緣朝向另一端緣 離開’厚度遞增；及厚壁四角柱狀之第2厚壁部本體16&， 其連設於傾斜部16b之上述另一端緣。 再者’所謂上述厚壁本體係指與上述γ，軸平行之厚度固 疋之區域。 第3厚壁部18包括：第3傾斜部18b，其連設於薄壁平板 狀之振動區域12之一邊12c，且隨著自連接於振動區域12 之一邊12c之一端緣朝向另一端緣離開，厚度遞增；及厚 壁四角柱狀之第3厚壁部本體18a ’其連設於第3傾斜部igb 之上述另一端緣β即，薄壁之振動區域12成為三邊由第 163576.doc • 14· 201251157 1、第2及第3厚壁部14、16、18包圍且另一邊開放之凹陷 部11。 再者，振動區域12之一主面與第1、第2及第3厚壁部 14、16、18之各自之一面係位於同一平面上、即圖1所示 之座標軸之X-Z1平面上，將該面（圖1(b)之下表面側）稱為 平坦面’將相反側之面（圖1 (b)之上表面側）稱為凹陷面。 進而，壓電基板10係於第2厚壁部16貫通形成有至少一 個應力緩和用之狹縫2 0。於圖1所示之實施形態中，狹縫 20係沿著傾斜部16b與第2厚壁部本體16a之連接部，形成 於第2厚壁部本體16a之面内。 再者，狹縫20並不限定於圖l(c)所示之貫通形成者，亦 可為具有底部之槽狀狹缝。對槽狀狹縫進行詳細敍述，例 如圖1(d)所示’亦可為包含自第2厚壁部16之表面側形成且 具有底部之第1狹縫20a、及自第2厚壁部16之背面側形成 且具有底部之第2狹縫20b的自表背兩面側設置之狹縫。 又’如圖1(e)所示，亦可為包含自第2厚壁部16之表面側形 成且具有底部之第3狹縫20c。又，如圖i(d)所示，亦可為 6又置有自第2厚壁部16之背面侧形成且具有底部之第4狹縫 2 0 d之構成。 此處所說明之狹縫20之形狀亦可應用於以下說明之其他 實施形態、變形例及應用例中。

晶體等壓電材料係屬於三方晶系，且如圖2所示具有相 互正交之晶軸X、Y、Z。X轴、γ轴、z軸分別稱為電軸、 機械軸、光學軸。而且，晶體基板係將沿著使χζ面圍繞X 163576.doc -15· 201251157 轴旋轉特疋角度0所得之平面自晶體切取之平板用作壓電 振動70件。例如，於AT切割晶體基板ιοί之情形時，θ為大 致35。15·。再者，使γ轴及2軸亦圍繞χ軸旋轉θ，分別設為 Υ’軸及乙’軸。因此，ΑΤ切割晶體基板1〇1具有正交之晶軸 X Y、z'。AT切割晶體基板1 ο 1係厚度方向為γ，軸與γ, 軸正交之XZ，面（包含X軸及Z，轴之面）為主面，且使厚度剪 切振動作為主振動而激勵。可將該AT切割晶體基板1〇1進 行加工’獲得壓電基板10。 即如圖2所示，壓電基板10係包含AT切割晶體基板， 該AT切割晶體基板係以包含X軸（電軸）、丫軸（機械轴）、z 軸（光學軸）之正交座標系之X轴為中心，將z軸向γ軸之_γ 方向傾斜之軸設為Ζ，軸，將γ軸向ζ軸之+2方向傾斜之轴設 為Υ轴’且包含與X軸及Ζ'轴平行之面，將與γ,轴平行之 方向作為厚度。 再者，本發明之壓電基板並非限定於上述角度θ為大致 35 1 5之AT切割，勿庸置疑亦可廣泛應用於激勵厚度剪切 振動之BT切割等之壓電基板。 如圖1(a)所示，壓電基板10係具有如下矩形形狀，該矩 形形狀係將與Y·轴平行之方向（以下，稱為Γγ,轴方向」） 設為厚度方向，將與X軸平行之方向（以下，稱為Γχ軸方 向」）設為長邊，將與Z，轴平行之方向（以下，稱為「z,軸 方向」）設為短邊。 驅動壓電基板ίο之激勵電極25a、25b係於圖示之實 施形態中為四邊形，且對向地形成於振動區域12之大致中 163576.doc -16 - 201251157 央部之表背兩面（表背之主面）。此時，平面側（以下，亦記 作「平坦面側」，即圖1(b)之背面侧）之激勵電極25b之大小 係設定為充分大於凹陷面側（圖1(b)之上表面侧）之激勵電 極25a之大小。其原因在於，無需使激勵電極之質量效應 下之能量侷限係數過大而超出需要。即，由於使平坦面側 之激勵電極25b充分變大’故電極下降量（piate back amount)A(=(fs—fe)/fs，此處fs為壓電基板之截止頻率，fe 為於屋電基板整面附著有激勵電極時之頻率）僅依存於凹 陷面侧之激勵電極25a之質量效應。 激勵電極25a、25b係使用蒸鍍裝置、或濺鍍裝置等，例 如於基底上使鎳（Ni)成膜，且於該鎳膜上使金（Au)疊合地 成膜。金（Au)之厚度較理想的是於歐姆損耗不變大之範圍 内，僅將主振動設為束制模式（s〇)，不將斜對稱非調和 (inharmonic)模式（AO、A1......)及對稱非調和模式（S1、 S3......)設為束制模式。然而，於例如490 MHz頻帶之壓電 振動元件中，若以避免電極膜厚之歐姆損耗之方式成膜， 則無法避免以某種程度束制低階之非調和模式。 形成於凹陷面側之激勵電極25a係藉由以自振動區域12 上經由第3傾斜部18b及第3厚壁部本體18a之方式自激勵電 極25a延伸地配置之鉛電極27a，而與形成於第之厚壁部本 體16a之上表面之焊墊電極29a導通連接。又，形成於平坦 面側之激勵電極25b係藉由經由壓電基板1〇之端緣部之鉛 電極27b，而與形成於第2厚壁部本體16a之背面（下表面）之 焊墊電極29b導通連接。 163576.doc 17 201251157 圖1(a)所示之實施形態係鉛電極27a、27b之拉出構造之 一例’且鉛電極27a亦可經由其他厚壁部。但較理想的是 鉛電極27a、27b之長度為最短，且較理想的是藉由設計為 避免鉛電極27a、27b彼此夾隔壓電基板1〇交又而抑制靜電 電容之增加。 又，圖1之實施形態係表示於壓電基板1〇之表背（上下） 面分別形成焊墊電極29a、29b之例，但亦可於將壓電振動 元件1收容於封裝時，將壓電振動元件丨翻轉，利用導電性 接著劑將焊墊電極29a與封裝之端子電極機械地固定及電 性連接，且利用接線將焊墊電極29b與封裝之端子電極電 性連接。如此般，若支持壓電振動元件丨之部位成為一 點’則可使導電性接著劑引起之應力變小。 進而，亦可藉由在上述封裝之内部裝载用以驅動壓電振 動元件1之振盪電路例如IC(integrated circuit，積體電路） 晶片，並將與該1C晶片電性連接之電極墊與上述端子電極 電性連接而構成壓電振盪器。亦可利用導電性接著劑進行 固定、連接，且利用接線將焊墊電極29b與裝載於封裝之 上述1C晶片之連接端子連接。如此般，若支持壓電振動元 件1之。ρ位成為一點，則可使因導電性接著劑引起之應力 變小。 又，亦可於壓電基板1 〇之背面側隔開間隔地分別並列設 置焊墊電極29a、29t^於利用導電性接著劑實現焊墊電極 a 29b與收谷壓電振動元件1之封裝之端子電極之導通 連接之情形時，較理想的是，焊墊電極29a、29b隔開間隔 163576.doc -18· 201251157 地並列設置於壓電基板之背面側之構成。 於振動區域12與作為壓電振動元件1之厚壁部的焊塾電 極29a、29b之間設置狹縫20之原因在於防止導電性接著劑 硬化時產生之應力之擴散。 即，於藉由導電性接著劑而在封裝上支持壓電振動元件 1之情形時’首先’對第2厚壁部本體16a之焊墊電極 29a(被支持部）塗佈導電性接著劑，並將其載置於封裝等之 端子電極上略加固定。為使導電性接著劑硬化而於高溫下 保持特定時間。由於在高溫狀態下第2厚壁部本體16a及封 裝均膨脹’接著劑亦暫時軟化，因此，於第2厚壁部本體 16a中未產生應力。若於導電性接著劑硬化後，第2厚壁部 本體16a及封裝冷卻’其溫度返回至常溫（25。〇），則因導電 性接著劑、封裝及第2厚壁部本體16a之各線性膨脹係數之 差而自硬化後之導電性接著劑產生之應力自第2厚壁部本 體16a朝向第1及第3厚壁部14、18及振動區域12擴散。為 防止該應力之擴散，而設置應力緩和用之狹縫20。 為求出壓電基板1〇中產生之應力應變）分佈，通常利 用有限元素法進行模擬。可獲得振動區域12中之應力越少 則頻率溫度特性、頻率再現性、頻率老化特性越優異之壓 電振動元件。 作為導電性接著劑，存在有矽酮系、環氧系、聚醯亞胺 系、雙馬來酿亞胺系等’但考慮到因壓電振動元件1之脫 氣造成之頻率經年變化’而使用聚醯亞胺系之導電性接著 劑。由於聚醯亞胺系之導電性接著劑較硬，故而，相較支 163576.doc 201251157 持分離之兩個部位，支持一個部位更能降低所產生之應力 之大小，因此，對於100〜500 MHz之高頻帶中之例如49〇 MHz頻帶之電壓控制型壓電振盪器（vcx〇，v〇itage

Controlled Crystal Oscillator)用之壓電振動元件！，利用一 個°卩位進行支持之構造。即，焊塾電極29b係利用導電性 接著，機械地固定並且亦電性連接於封裝之端子電極A， 另：fcf塾電極29a係利用接線而與封裝之端子電極b電性連 接。 又，圖1所示之壓電基板10係設為χ軸方向之長度長於z, 軸方向之長度即所謂X長。此係壓電基板1〇於由導電性接 著劑等進行固定 '連接時產生應力，但眾所周知，若將對 著AT切割晶體基板之χ軸方向之兩端施加力時之頻率變 化、與對沿著Z’軸方向之兩端施加相同之力時之頻率變化 進行比較，則對Z’軸方向之兩端施加力時之頻率變化較 小。即，支持點係沿z,軸方向設置者應力造成之頻率變化 變小，故而較佳。 (遷電振動元件之變形例） 圖3係圖1所示之實施形態之壓電振動元件i之變形例，

經倒角之構造之壓電基板10， W π 网月邯貫施倒角。如 所示，使振動區域12之角部 相對薄壁之振動區域12如文 163576.doc 201251157 字所述為四邊形之壓電基板10為包含於大致四邊形之概念 中者。 於圖1、圖3(a)之變形例中，作為激勵電極25a、25b之形 狀表示有四邊形即正方形或矩形（將X軸方向設為長邊）之 例’但無需限定於此。圖3(b)所示之變形例係凹陷面側（表 面側）之激勵電極2 5 a為圓形，平坦面側（背面侧）之激勵電 極25b為充分大於激勵電極25a之四邊形。再者，平坦面側 (背面侧）之激勵電極25b亦可為充分大之圓形。 圖3(c)所示之變形例係凹陷面側（表面側）之激勵電極25a 為橢圓形’平坦面側（背面側）之激勵電極25b為充分大於激 勵電極25a之四邊形❹X軸方向之位移分佈與z，軸方向之位 移量因彈性常數之各向異性而不同，且以與χζ，平面平行 之面切割位移分佈所得之切斷面為橢圓形。因此，使用橢 圓形狀之激勵電極25a之情形最為有效，且可驅動壓電振 動元件1。即，可使壓電振動元件1之電容比γ(= C0/C1， 此處’ C0為靜電電容’ Cl為串聯共振電容）達到最小。 又，激勵電極25a亦可為扁圓形。 (第2實施形態） 圖4係表示第2實施形態之壓電振動元件之構成之概略 圖。圖4(a)係壓電振動元件之平面圖，圖剖面 圖，圖4(c)係Q-Q剖面圖。 壓電振動元件2與圖1所示之壓電振動元件1不同之處係 設置應力緩和用之狹縫20之位置。於本例中，狹縫2〇係形 成於自薄壁之振動區域12之一邊12b之端緣隔離之傾斜部 163576.doc -21- 201251157 16b内。並非以沿著振動區域12之一邊12b，狹縫20之一端 緣與一邊12b相接之方式於傾斜部16b内形成狹縫20，而是 自傾斜部16b之兩端緣隔離地設置狹縫20。即，於傾斜部 16b中，殘留有與振動區域12之一邊12b之端緣連接之極細 之傾斜部16bb。換言之，於一邊12a與狹縫20之間形成有 極細之傾斜部16bb。 殘留有極細之傾斜部16bb之原因如下所述。即， 對配置於振動區域12之激勵電極25 a、25b施加高頻電壓而 激勵振動區域12 ’則不僅主振動（s〇)受到激勵，非調和指 式（AO、SI、Ai、S2.......)亦受到激勵。較理想的是，伤 將主振動（S0)模式設為束制模式，而將其他非調和模式韵 為傳播模式（非束制模式），但若振動區域12變薄且其基詔 波頻率達到數百MHz，則為避免電極膜之歐姆損耗，而必 需使激勵電極相特定厚度以上。因此，於使上述激勵旬 極之厚度達到上述特定厚度以±之情形時，與主振動近指 之低階之非調和模式受到激勵。本申請案發明者為抑制驾 低1¾之非調和模式之振幅之大小，而設想只要阻撓非調禾 模式之駐波成立之條件即可。即，®4之振龍域12之2 軸方向之兩端緣之形狀為非對稱又，X轴方向之兩端縐 ，形狀亦因殘留有窄片16bb而成為非對稱，從而實現抑帝 低階之非調㈣絲波之純。 (第3實施形態） 圖圖5:5”第3實施形態之壓電振動元件之構成之概% 圖圖物厂堅電振動元件之平面圖，轉）❹他 163576.doc •22· 201251157 圖，圖5(c)係Q-Q剖面圖，圖5(d)係平面圖。 壓電振動元件3與圖1所示之壓電振動元件1不同之處係 於第2厚壁部本體16a之面内設置第1狹縫20a，並且於傾斜 部16b之面内形成第2狹縫2〇b，從而設置2個應力緩和用之 狹縫。於第2厚壁部本體16a之面内及傾斜部16b之面内分 別形成單獨之狹縫（第i狹縫2〇a、第2狹縫2〇b)之目的如上 所述已進行了說明，故此處省略。 亦可將第1狹縫2〇a及第2狹縫20b如圖5(d)或圖5(e)所 不，以於Z’軸方向上彼此分離之方式配置成階差狀，而並 非如圖5(a)所示之平面圖般並列設置於X轴方向上。設置2 個狹缝20a、20b可避免因導電性接著劑而產生之應力擴散 至振動區域12。 圖6、圖7係對壓電基板1〇之凹陷部丨丨、外形及狹縫2〇之 形成相關之製造步驟進行說明之步驟流程之剖面圖。此 處作為壓電晶圓以石英晶圓為例進行說明。於步驟si 中，將兩面經拋光加工之特定厚度例如8〇 "爪之石英晶 圓10W充分地洗淨、乾燥後，使表背面上藉由濺鍍等而以 鉻（Cr)為基底且於其上積層有金（Au)之金屬膜（耐蝕膜）μ分 別成膜* 於步驟S2中，對表背之金屬膜Μ上分別整面地塗佈光阻 膜（以下，稱為「抗蝕膜」）R。於步驟83中，使用光罩圖 案及曝光裝置，將相當於凹陷部u之位置之抗蝕膜尺曝 光。若將經感光之抗蝕膜尺顯影並剝離經感光之抗蝕膜， 則相當於凹陷部i丨之位置之金屬膜M露出。若使用王水等 163576.doc -23- 201251157 溶液溶解去除自抗蝕膜厌露出之金屬膜Μ，則相當於凹陷 部11之位置之晶體面露出。 步驟S4係使用氫氟酸（氟酸）與氟化銨之混合液將露出之 晶體面姓刻至所期望之厚度。步驟S5係使用特定溶液剝離 抗钱膜R’進而使用王水等去除露出之金屬膜Μ。於該階 段中石英晶圓10W成為於一面上柵格狀規則地排列有凹陷 部11之狀態。再者’自上述步驟S1直至步驟85為止，相當 於設置包含振動區域12之凹陷部π之步驟。 步驟S6係於步驟S5中獲得之石英晶圓i〇w之兩面上，使 金屬膜（Cr+Au)M成膜《步驟S7係對步驟S6中形成之金屬 膜（Cr+ Au)M之兩面塗佈抗蝕膜r。 步驟S8係使用特定光罩圖案及曝光裝置，自兩面將相當 於壓電基板10之外形與狹縫20之位置之抗蝕膜r感光、顯 影後剝離。進而’利用王水等溶液將露出之金屬膜M溶解 去除。 步驟S9係使用氫氟酸（氟酸）與氟化録之混合液，對露出 之晶體面進行蝕刻’形成壓電基板10之外形及狹縫2〇。再 者’於自石英晶圓1 0W之表背兩面側，以分別具有底部之 形狀（參照圖1 (d))形成狹縫20之情形時，可藉由利用因減 少與狹縫20對應之位置之抗蝕膜r之膜寬而引起之蝕刻速 度之變化等而形成。步驟S10係將殘留之抗蝕膜r剥離，且 將露出之多餘之金屬膜Μ溶解去除。於該階段中，石英晶 圓10W成為壓電基板10由支持窄片連接且排列成柵格狀之 狀態。 163576.doc •24· 201251157 自上述步驟S6直至步驟S10為止相當於形成包含將凹陷 部11之一部分開放之厚壁部之振動區域12、及具有狹縫20 之外形形狀之步驟。 本實施形態之特徵在於：如步驟S8及步驟S9所示，藉由 餘刻而去除凹陷部11之振動區域12之一部分、及連設於振 動區域12之第4厚壁部19。藉此，實現壓電基板之小型 化。詳細之情況於下文進行敍述。 於步驟S10結束後，對柵格狀規則地排列於石英晶圓 10W上之各壓電基板1〇之振動區域12之厚度進行例如光學 計測。於計測之各振動區域12之厚度厚於特定厚度之情形 時’分別進行厚度之微調整，使之達到特定厚度之範圍。 將形成於石英晶圓10W之各壓電基板10之振動區域12之 厚度調整為特定厚度之範圍内後，使用圖7，說明在各壓 電基板10上形成激勵電極25a、25b及鉛電極27a、27b之順 序。 步驟S11係於石英晶圓10W之表背整面上，利用濺鍍等 使鎳（Ni)成膜’且於其上積層金（Au)，使金屬膜μ成膜。 其次，步驟S12係於金屬膜Μ上塗佈抗蝕劑，且使抗蝕膜r 成膜。 步驟S13係使用光罩圖案Mk ’將相當於激勵電極25a、 25b及紹電極27a、27b之位置之抗姓膜R曝光。步驟s 14係 將經感光之抗蝕膜R顯影’利用溶液剝離多餘之抗蝕膜 R。其次，利用王水等溶液’將抗蝕膜R剝離而露出之金 屬膜Μ溶解去除。 163576.doc -25· 201251157 步驟S15係將殘留於金屬膜Μ上之多餘之抗蝕膜R剝離 後，於各壓電基板10上形成激勵電極25a、25b及錯電極 27a、27b等。獲得藉由折斷連接於石英晶圓1〇w之經半触 刻之支持窄片而分割之壓電振動元件！。 上述自步驟S11直至步驟S15為止相當於在包含振動區域 12之表背面之特定區域形成電極之步驟。 然而，若對晶體進行濕式蝕刻，則沿著2軸，蝕刻不斷 進展，但具有姓刻之速度相應於各晶轴之方向不斷變化之 晶體特有之蝕刻各向異性。因此，因該蝕刻之各向異性而 呈現之蝕刻面相應於各晶轴之方向出現差異之情況至今仍 於以蝕刻各向異性為研究主題的大量學術論文或先前專利 文獻中論及。然而，儘管存在此種背景，但關於晶體之蝕 刻各向異性仍無明確建立系統之資料，且奈米加工技術方 面差異極為強烈，故而，現狀為因蝕刻之諸條件（蝕刻溶 液之種類、或蝕刻率、蝕刻溫度等）之差異造成者，或者 相應於不同文獻，亦較多地發現露出之結晶面上存在差異 者。 因此’本中請案發明者於利用光微影技術及濕式触刻技 術製造本發明之壓電振動元件時，反覆進行㈣模擬及產 前試驗及奈米位準之表面分析與觀察，從而明確本發明之 壓電振動體達到以下態樣，故以下料地進行說明。 圖8及圖9係對藉由钮刻而形成之AT切割石英晶圓卿上 之凹陷部11之剖面形狀進行說明之圖。 圖8(a)係圖6之步驟S5中之石英晶圓之平面圖。該階 163576.doc •26· 201251157 段係於石英晶圓10W之一面上柵格狀且規則地形成有凹陷 部11。圖8(b)係X軸方向之剖面圖，且凹陷部11之各壁面 呈傾斜面而並非垂直之壁面。即，_χ轴方向之壁面形成傾 斜面XI ’ +X軸方向之壁面形成傾斜面Χ2β若形成與又軸 正交之槽，則槽之剖面之壁面Χ3呈楔型。圖8(c)〜係凹 陷部11之壁面Xi、χ2及槽部之壁面χ3之放大圖。X轴方 向之壁面係如圖8(c)所示’以對於石英晶圓1〇w之平面約 62度之傾斜進行蝕刻β +χ軸方向之壁面係如圖8(d)所示， 以對於石英晶圓10W之平面正交（9〇度）地略微進行蝕刻， 但其後以平緩之傾斜進行姓刻。沿X軸方向之凹陷部1 1之 底面係與石英晶圓之原先之平面平行地進行蝕刻。即，振 動區域12成為表背面平行之平板狀。 圖8(e)係形成於石英晶圓丨〇w之折斷用之槽部之剖面 圖。與X軸正交地形成之槽部之剖面係呈楔型。此係因槽 部之壁面X3由-X軸方向之壁面χι、及+χ軸方向之壁面χ2 所形成而成為楔型。 於形成有凹陷部11之面上設置電極之情形時，必需注意 形成於+Χ軸方向之壁面Χ2之垂直之壁面。由於易於引起 電極膜之斷裂，故較理想的是避開該壁面。 圖9係說明形成於愿雷其把+ 電丞板ίο之凹陷部η之尤其ζ,軸方 向剖面之壁面之圖。圖)禆 _ 你石夬晶圓10W之平面圖。圖 9(b)係石英晶圓之古4 之乙釉方向之剖面圖，_Ζ·軸方向之壁 面形成傾斜面Ζ1，且+ζ丨站方6 +肚 乙釉方向之壁面形成傾斜面Z2。若 形成與Z·軸正交之槽部，槽部 首丨僧°丨之剖面之壁面Z3呈楔型。 163576.doc

S -27· 201251157 圖9(c)〜（e)係凹陷部11之壁面Z1、Z2及槽部之壁面以之 放大圖。-Z’轴方向之壁面係如圖9(c)所示，以對於石英晶 圓10W之平面相對平緩之傾斜進行蝕刻。+z，軸方向之壁面 Z2係如圖9(d)所示，以對於石英晶圓1〇w之平面陡峭之傾 斜面Z2a進行蝕刻，但其後以平緩之傾斜面Z2b進行蝕刻， 其後成為更加平緩之傾斜面Z2c。圖9(勾係與z，軸方向正交 地形成之槽部之剖面圖，且成為楔型剖面Z3。該槽部為石 英晶圓10W之折斷用之槽部。該槽部之壁面Z3係由_z，轴方 向之壁面Z1及+Z’軸方向之壁面22中之壁面Z2a及壁面Z2b 形成，故呈大致楔型之剖面。若於Χ轴方向、Z,軸方向上 形成折斷用槽部，則其刮面形狀成為楔型，且容易折斷。 本發明之特徵之一係如圖9(d)所示，藉由將振動區域12 中之由Zc表示之一點鏈線之圖中右側之與原先之平面不平 打之平緩之傾斜面Z2c連同第4厚壁部19 一併利用蝕刻去 除，而實現壓電基板之小型化。 進而，由於以將上述平緩之傾斜面Z2C連同上述第4厚壁 部19一併進行切削為前提而確立製造方法，故實現與作為 先前技術揭示之如先前之包含沿著χ軸存在於振動區域12 之兩端之厚壁部之構造相比，較大地確保了作為振動區域 12之平坦之超薄部之面積。因此，於振動區域I]中激勵之 厚度剪切振動模式中，可充分地考慮、設計因彈性常數之 各向異性而振動位移分佈成為於χ軸方向上具有長徑之橢 圓狀’故較理想的是使長軸對短軸之比為丨26 · 1，但考 慮到製造尺寸之不均一等，可以成為i 14〜丨39 : J之範圍 163576.doc -28 · 201251157 程度之方式進行充分設計。 進而’如圖15所示，於壓電振動元件丨之外形中，判明 亦於與X軸相交之端面中呈現有傾斜面，於X轴之㈠側之 端面中呈現有傾斜面（1 )，於（+)側之單面中呈現有傾斜面 (2)，故亦判明在與傾斜面（1)及傾斜面（2)之χγ,平面平行 之剖面中其形狀不同。再者，圖15係表示壓電振動元件之 變形例’（a)及（b)係立體圖，（c)係縱剖面圖。 又，傾斜面（1)、（2)均於與壓電基板1〇之主表面相交之 附近，未呈現如圖8(b)、（e)所示之形成於+χ軸方向之壁面 Χ2之垂直之壁面。其原因係與形成凹陷部丨丨所需之蝕刻時 間相比，傾斜面（1)及傾斜面（2)之形成時間為自表背對壓 電基板（晶體基板）10開始進行蝕刻，蝕刻至表背貫通為 止，故蝕刻時間足夠長，因此，因過蝕刻之作用而未呈現 垂直之壁面》 判明構成傾斜面（1)之傾斜面31、a2相對χ轴為大致對稱 關係。 判明構成傾斜面（2)之傾斜面bl、b2、b3、Μ中，bi與 b4、b2與b3相對X軸分別為大致對稱關係。 進而，已知傾斜面al、a2相對χ軸之傾斜角度〇1相比傾斜 面bl、a4相對X軸之傾斜角度ρ為β<α之關係。 (第4實施形態） 圖10係表不第4實施形態之壓電振動體之構成，（a)係剖 面圖，（b)係自（a)所示之p之方向觀察之平面圖。 壓電振動體5係包括例如上述壓電振動元件丨及收容壓電 163576.doc

S -29- 201251157 振動7C件1之封裝。封裝包含形成為矩形之箱狀之封裝本 體40及包含金屬、陶究、玻璃等之蓋構件49。 封裝本體40係如圖10所示，將第丨基板41、第2基板42及 第3基板43積層而形成’作為絕緣材料，使氧化鋁質之陶 瓷、生胚片材成形製成箱狀後，藉由燒結而形成。安裝端 子45係於第丨基板41之外部底面形成有複數個。第3基板u 係中央部經去除之環狀體，且於第3基板43之上部周緣， 形成有例如科伐等金屬密封環44。 藉由第3基板43及第2基板42而形成有收容壓電振動元件 1之凹部。於第2基板42之上表面之特定位置，設置有藉由 導體46而與安裝端子45電性導通之複數個元件裝載墊叼。 凡件裝載墊47之位置係以載置壓電振動元件1時與形成 於第2厚壁部本體16a之焊墊電極29a對應之方式配置。 堡電振動體5之構成係於封裝本體40之元件裝載墊47上 適量塗佈導電性接著劑3〇、例如脫氣較少之聚醯亞胺系接 著劑’且於其上以1點支持載置壓電振動元件1之焊墊電極 29a與封裝之端子電極（墊47)，並施加荷重進行機械性固定 並且進行電性連接。作為導電性接著劑30之特性，由導電 性接著劑3 0引起之應力（《應變）之大小係以矽酮系接著 劑、環氧系接著劑、聚醯亞胺系接著劑之順序變大。又， 脫氣係以聚醯亞胺系接著劑、環氧系接著劑、矽酮系接著 劑之順序變大。 而且，利用接線BW將焊墊電極29b與封裝之端子電極48 電性連接即可。如此般，若支持壓電振動元件丨之部位成 163576.doc -30- 201251157 為一點’則可使因導電性接著劑而產生之應力變小。 為使裝載於封裝本體40之壓電振動元件1之導電性接著 齊J 3 0硬化而必需在特定時間内置入特定溫度之高溫爐中。 於實施退火處理後，對激勵電極25a、25b附加質量、或減 少質量從，進行頻率調整。將蓋構件49縫焊接地密封於形 成在封裝本體40之上表面之密封環44上。或者，亦有於塗 佈於封裝本體40之上表面之低熔點玻璃上載置蓋構件49， 進行熔融密接之方法。使封裝之空腔内成為真空，或填充 氮氣A等惰性氣體，完成壓電振動體5。 以上壓電振動體5之實施形態係對封裝本體4〇中使用積 層板之例進行了說明，但亦可於封裝本體4〇中使用單層陶 究板’蓋體中使用經擠壓加工之蓋從而構成壓電振動體。 (第5實施形態） 其次，使用圖11 ’說明第5實施形態之壓電振動體。圖 11係表示壓電振動體之構成，圖l1(a)係剖面圖，圖n(b) 係自圖11(a)所示之P之方向觀察之平面圖。再者，廢電振 動體5a係使上述壓電振動體5之一部分變形所得之構成， 故而，對與壓電振動體5之不同之處進行說明，而對於與 壓電振動體5相同之r構成部位標註相同符號並省略說明。 用於壓電振動體5a之壓電振動元件！*，於其表背面形 成有激勵電極25a、25b。激勵電極25a、25b係對向地形成 於振動區域12之大致中央部之表背兩面。激勵電極25&係 藉由鉛電極27a而與形成於第2厚壁部本體16a之表面之焊 塾電極29a導通連接。又’激勵電極25b係藉由錯電極27b

I63576.doc -31 · S 201251157 而與形成於第2厚壁部本體16a之背面之焊墊電極29b導通 連接。再者，焊墊電極29a與焊墊電極291)係以於平面視圖 中隔離之方式配置（並列設置）。 又，焊墊電極29b雖未圖示，但其穿過第2厚壁部本體 16a之側面，延伸至第2厚壁部本體16a之表面為止。而 且，壓電振動元件1係藉由導電性接著劑3〇而將延伸至第2 厚壁部本體16a之表面為止之焊墊電極29b及焊墊電極29a 機械地固定並且電性連接於封裝本體4〇之元件裝載墊47。 於該構成中，因焊墊電極29a與焊墊電極29b於壓電振動 元件1之平面視圖中隔離且設置於同一面（背面），故可僅藉 由導電性接著劑30而進行壓電振動元件i對元件裝載墊47 之固定。 圖12(a)、圖12(b)係表示本發明之壓電振動體5 、5a之電 氣特性之一例之圖。共振頻率係於基諧波模式中將共振頻 率叹為123 MHz頻帶作為一例。該頻率帶係有目的地開發 電壓控制型壓電振盪器（VCXO，Voltage Controlled Crystal Oscillator)用之晶體振動體。圖12(a)係溫度範圍為_4〇t>c〜 85C中之壓電振動體5、5a之頻率溫度特性圖i2(b)係該 溫度範圍之壓電振動體5、兄之CI(Crystal Impedance)溫度 特性。圖12(a)之頻率溫度特性係呈平滑之三次曲線，且滿 足所要求之標準。又，圖12(b)之CI溫度特性亦遍及總溫度 範圍’無CI下降等，呈現良好之特性。 圖13(a)係表示本發明之壓電振動體5、5&之電容比γ之分 佈’且獲得Y之平均值為273,標準偏差σ為18之值。圖 163576.doc -32· 201251157 13(b)係表示先前之壓電振動體之電容比丫之分佈，且丫之平 均值為296 ’標準偏差σ為26之值。 圖13(c)係表示本發明之壓電振動體5、5a之靜電電容c〇 之分佈，且獲得C0之平均值為υοαρ)，標準偏差σ為〇.〇1 之值。圖13(d)係表示先前之壓電振動體之靜電電容〇〇之 分佈’且C0之平均值為1.88，標準偏差〇為〇.〇2之值。 圖14(a)係表示本發明之壓電振動體5、5a之亂真CI值比 (=CIs/CIm，CIm為主振動之CI值，CIs為與主振動近接之 最大之亂真之CI值）之分佈，圖14(b)係表示先前之壓電振 動體之亂真CI值比之分佈。 根據圖13及圖14可知，相較先前之壓電振動體，本發明 之塵電振動體5、5a之電容比γ、靜電電容c〇及亂真CI值比 均為優異。而且，本發明之壓電振動體5、5a亦實現小型 化。 如圖1所示’由於可使高頻之基諧波壓電振動元件小型 化並且抑制接著、固定造成之應力之擴散，故具有獲得頻 率再現性、頻率溫度特性、CI溫度特性及頻率老化特性優 異’且主振動之CI值較小、近接之亂真之CI值相對於主振 動之CI值之比即CI值比為較大之壓電振動元件之效果。 又’具有獲得可藉由僅自一面蚀刻壓電基板，形成振動 區域，而形成保持原先之基板之切斷角度之振動區域，且 頻率溫度特性優異之高頻之基諧波壓電振動元件之效果。 又，如圖4所示，若於傾斜部16b形成狹縫20，則亦具有狹 縫可容易地貫適之效果。 163576.doc •33· 201251157 由於可藉由將晶體AT切割晶體基板用於壓電基板，而活 用對於長年之光微影技術及银刻技術之實績、經驗，故而 具有如下效果：不僅可實現壓電基板之量產，而且可進行 高精度之姓刻’大幅改善壓電振動元件之良率。 如圖10及圖11所示，若構成壓電振動體，則可使高頻之 基詣波壓電振動體小型化並且抑制接著、固定造成之應 力，故具有獲得頻率再現性、頻率溫度特性、（^溫度特性 及頻率老化特性優異之壓電振動體之效果。進而，具有獲 得使主振動之CI值較小、近接之亂真之01值相對於主振動 之CI值之比即CI值比為較大之壓電振動元件’且獲得電容 比γ較小之壓電振動體之效果。 其次’對於共振頻率進一步嘗試高頻化，試製491(ΜΗζ) 頻帶之壓電振動體，並進行評價。 下表為製作3個491 (MHz)之壓電振動體之樣本’並對各 個樣本測定等效電路常數之值。確認電容比丫、靜電電容 C0等獲得充分良好之電氣特性。 [表1]

No Fs[MHz] R1[Q] Ll[mHl Cl[fF] C0[pF] Q r 1 491.010228 19.9 25.6 4.10 1.46 3,969 356 2 491.013806 18.4 24.4 4.30 1.47 4,095 342 3 491.005556 17.7 25.7 4.06 1.44 4,474 355 使用本發明之491(ΜΗζ)之壓電振動體製作VCXO。圖16 係該VCXO之頻率溫度特性之評價結果。呈現平滑之三次 曲線，滿足所要求之標準，且遍及總溫度範圍，亦無CIT 降等，獲得良好之特性》 163576.doc •34- 201251157 (第6實施形態） 圖17係表示作為第6實施形態之電子褒置之-種的壓電 振盪器之構成之剖面圖，（a)係正剖面圖，（b)係自（a)之p方 向觀察之平面圖。 壓電振盪器6包括：包含3層基材41、42、43之封裝本體 40及蓋構件49、麼電振動元件1、裝載有激勵壓電振動元 件1之振盪電路之1C零件51、以及電容因電壓而變化之可 變電容元件、電阻因溫度而變化之熱敏電阻、及電感器等 電子零件52。 對封裝本體40之元件裝載墊47塗佈導電性接著劑（聚醯 亞胺系）30，且於其上載置壓電振動元件丨，實現與焊墊電 極（未圖示）之導通。另一焊墊電極係藉由接線Bw*連接於 封裝本體40之另一端子墊，從而實現與1(：零件51之】個端 子之導通。將1C零件51及電子零件52固定並連接於封裝本 體40上之特定之位置。於封裝本體4〇之背面（安裝面），形 成有安裝端子45。安裝端子45係藉由設置於封裝本體4〇之 内部之各個端子及連接配線45而導通連接。 由真空或氮氣等惰性氣體充滿封裝本體40，並利用蓋構 件49密封封裝本體40，完成壓電振盪器6。 (第7實施形態） 使用圖18,對作為第7實施形態之電子裝置之一種的壓 電振盈器之構成進行說明。圖18係表示第7實施形態之壓 電器件之構成，（a)及（b)係壓電振盪器之縱剖面圖。 圖17所示之第6實施形態之壓電振盪器6係於同一壓電基 I63576.doc -35- 201251157 板上配置有壓電振動元件卜1(:零件51及電子零件，但圖 _)之第7實施形態之壓電振盤器7係使用h型之封裝本體 60,且將壓電振動元件丄收容於上部，由真空或氣氣乂氣 體充滿工腔内部，並利用蓋構件49進行密封。於圖18(a) 中’於下部之收納部中’使激勵壓電振動元件k振盪電 路、裝載有放大電路等之IC零件51、可變電容元件及視需 要將電感器、熱敏電阻、電容器等電子零件52經由金屬凸 塊（Au凸塊）68等連接機構而與封裝本體6〇之端子π導通、 連接。本發明之壓電振盪器7係使壓電振動元件i、ic零件 51及電子零件52分離，故壓電振盪器7之頻率老化方面優 異。 進而，如圖18(b)所示，亦可為於下部之收納部包括至 少一個以上電子零件Th之構造。例如，作為電子零件几， 可應用熱敏電阻、電容器、電抗元件等’且可構築將壓電 振動元件用作頻率振盪源之電子裝置。 如圖17、圖18(a)、圖18(b)所示，可藉由構成壓電器件 (例如電壓控制型壓電振盪器），而具有獲得頻率再現性、 頻率溫度特性、老化特性優異，小型且高頻（例如49〇 MHz 頻帶）之電壓控制型壓電振盪器之效果。又，壓電器件係 使用基諸波之壓電振動元件1 ’故具有獲得電容比為較 小、頻率可變寬度較廣、S/N比良好之電壓控制型壓電振 盪器之效果。 又，具有可構成壓電振盪器、溫度補償型壓電振盪器及 電壓控制型壓電振盪器等作為壓電器件，從而獲得構成頻 163576.doc •36- 201251157 率再現性、老化特性優異之星電振盈器，頻率溫度特性優 異之溫度補償壓電振盪器，頻率穩定且可變範圍較廣且 S/N比（信號雜訊比）良好之電壓控制型壓電振盈器之效 果。 圖19係表示壓電基板之變形例之縱剖面圖，且係於壓電 I板之厚壁部形成階部並且於厚壁部之外關面形成傾斜 面之構成例。 圖19所示之壓電基板1〇a係與上述實施形態中說明之構 成相同，δ又置有薄壁之振動區域12及連設於振動區域12之 厚壁之第1厚壁部本體14a、及第2厚壁部本體16”再者， 於本圖中，省略第3厚壁部本體。於振動區域12之兩主面 上，a又置有分別以表背對向之方式形成之激勵電極狂、 25b及自激勵電極25a、25b朝向分別設置於厚壁部、μ 之焊墊電極29a、29b延伸地形成之鉛電極（未圖示）。再 者，於第2厚壁部本體16a之圖示上表面側（設置有激勵電 極25b之側），形成有自一主面具有階差而形成之階部 16a，且將上述焊墊電極29b設置於階部丨6a，之表面。而 且知塾電極29b係藉由接線BW而與未圖示之封裝之端子 電極電性連接。又，於壓電基板1〇a之厚壁部16a之外周側 面，形成有傾斜面13b » 如本例所示’藉由設置階部16a，，而使連接接線b w之焊 墊電極29b之尚度變得低於一主面。壓電基板1〇a係將形成 有焊墊電極29a之面固定於未圖示之封裝之被固定面。因 此’可使自上述被固定面看到之接線BW之迴圈高度變 163576.doc •37- 201251157 低’從而具有使用本例之壓電基板1 〇a之壓電器件之低背 化之效果。 [壓電基板之應用例1] 圖20(a)之應用例中之壓電基板1〇包括：薄壁部（凹陷部 11)，其具有振動區域12;及厚壁部13，其包含設置於薄 壁部之周緣且厚於該薄壁部之第〗厚壁部本體14a、第2厚 壁部本體16a及第3厚壁部本體18a。於第2厚壁部本體i6a， 於緣邊之方向上經由緩衝部S而並列地設置有安裝部緩 衝部S係於安裝部Μ與第2厚壁部本體16a之間具有狹縫2〇， 安裝部Μ係於相對安裝部M、緩衝部s及第2厚壁部本體16& 之排列方向之正交方向之兩端部，具有倒角部21。 圖20(b)之壓電基板1〇包括：薄壁部（凹陷部丨丨），其具有 振動區域12;及厚壁部13,其包含設置於薄壁部之周緣且 厚於該薄壁部之第丨厚壁部本體14a、第2厚壁部本體“a及 第3厚壁部本體18a。 於第2厚壁部本體16a，、經由緩衝部5，並列地連接有安 裝部Μ。緩衝部S係於安裝部M與第2厚壁部本體16&之間具 有狹縫20,安裝部Μ係於相對安裂料、緩衝部s及第2厚 壁部本體16a之排列方向之正交方向之兩端部具有切口 咅P22 ° 狹縫之長度方向係與上述正交方向平行。又，狹縫2〇 之長度方向之寬度係寬於安裝部M之上述正交方向之寬 度’且狹縫20之長度方向之兩端部相較安裝部m之兩端 部’設置於緩衝部S之上述正交方向之外周附近。 163576.doc -38- 201251157 圖20⑷之屋電基板10包括··薄壁部(凹陷部u)，其具有 振動區域⑴及厚壁部13，其包含設置於薄壁部之周緣且 厚於該薄壁部之第1厚劈可太艘“ 咕 矛早望。卩本體14a、第2厚壁部本體16a及 第3厚壁部本體i8a。 於第2厚壁部本體16a，依序連結有緩衝部S及安裝部 M。緩衝部S係於安裝部M與第2厚壁部本體…之間具有狹 縫20。安裝部Μ之特徵在於：於相對安裝部M、緩衝部认 第2厚壁部本體16a之排列方向正交之方向之兩端部，具有 切口部22。 圖21之特徵在於相對於圖2〇之構造，採用2點支持之形 態。 再者，於圖20、圖21中，於厚壁部13之各厚壁部本體 14a、16a、18a之内壁未圖示傾斜部，又，於厚壁部13之 外側之側壁面未圖示圖19所示之傾斜面丨3b，但該等傾斜 部、傾斜面13b係形成於相應之部位。 再者，圖20、圖21中之各符號係與上述各實施形態之相 同之符號所表示之部位對應。 [壓電基板之應用例2] 進而，圖22(a)、圖22(b)之應用例係表示安裝部之構 成，圖22(a)係安裝部之平面圖，圖22(b)係A-A剖面圖。 如圖22所示，於該安裝部μ中，可藉由使為提昇接著強 度而以凹凸狀構成之如此之安裝部Μ成為凹凸狀而使安裝 部Μ之表面積增大，從而提昇安裝強度。 (電子機器） 163576.doc -39· 201251157 圖23係表示本發明之電子機器之構成之概略構成圖。電 子機器8包括上述壓電振動體5。作為使用有壓電振動體$ 之電子機器8’可列舉傳輸機器等。於該等電子機器8中壓 電振動體5係用作基準信號源、或電壓可變型壓電振盘器 (VCXO)等’且可提供小型、且特性良好之電子機器。如 上述般，本發明之壓電振動體較佳為用作高頻且頻率穩定 度優異、S/N比良好之基準頻率源。因此，藉由使用本發 明之壓電振動體，而具有可構成可用於例如通信基地局等 之期望高性能、高可靠性之電子機器之效果。 【圖式簡單說明】 圖1係表示第1實施形態之壓電振動元件之構造之概略 圖’（a)係平面圖，（b)係p_p剖面圖，（(〇係q_q剖面圖， (d) (e)及（0係表示狹縫形狀之變形例之Q_Q剖面圖。 圖2係說明AT切割晶體基板與晶軸之關係之圖。 圖3U)、（b)及（c)係表示壓電振動元件之變形例之構成之 平面圖。 圖4係表示第2實施形態之壓電振動元件之構造之概略 圖’ U)係平面圖’（b)係p_p剖面圖，（幻係q_q剖面圖。 圖5係表示第3實施形態之壓電振動元件之構造之概略 圖’ U)係平面圖，⑻係P_P剖面圖，⑷係Q_Q剖面圖，⑷ 及（e)係表示其他構成例之平面圖。 圓6係表示壓電基板之製作步驟之說明圖。 圖7係表示壓電振動元件之激勵電極及鉛電極之製作步 驟之說明圖。 163576.doc 201251157 圖8(a)係形成於壓電晶圓之凹陷部之平面圖，（b)〜k)係 凹陷部之X軸方向之剖面圖。 ' 圖9(a)係形成於壓電晶圓之凹陷部之平面圖，（b)〜（e)係 凹陷部之Z1軸方向之剖面圖。 圖係表示第4實施形態之壓電振動體之構成，（a)係縱 剖面圖，（b)係來自P方向之平面圖。 圖11係表示第5實施形態之壓電振動體之構成，（a)係縱 剖面圖’（b)係來自P方向之平面圖。 圖12係表示壓電振動體之特性’（a)係表示頻率溫度特性 之圖’（b)係表示CI溫度特性之圖。 圖13係表示壓電振動體之特性，（叻及化）係表示電容比 之分佈特性之圖’（c)及（d)係表示靜電電容之分佈特性之 圖。 圖14係表示壓電振動體之特性，（a)及（b)係表示ci值比 之分佈特性之圖。 圖15係表示壓電振動元件之變形例，（a)及（b)係立體 圖’（c)係縱剖面圖。 圖16係作為壓電器件之壓電振動體之特性說明圖。 圖17係表示第6實施形態之壓電器件之構成，（a)係縱剖 面圖，（b)係來自P方向之平面圖。 圖18係表示第7實施形態之壓電器件之構成，（a)及（b)係 縱剖面圖》. 圖19係表示壓電基板之變形例之縱剖面圖。 圖20係表示壓電基板之應用例，（a)〜（c)係壓電基板之

163576.doc -41· S 201251157 構成說明圖。 圖2 1係表示壓電基板之應用例，（a)〜（c)係壓電基板之 構成說明圖。 圖22(a)及（b)係表示安裝部之構成例之主要部分平面圖 及剖面圖。 圖23係電子機器之示意圖。 【主要元件符號說明】 1、2、3 壓電振動元件 5、5a 壓電振動體 6 > 7 壓電器件 8 電子機器 10 壓電基板 10W 石英晶圓 11 凹陷部 12 振動區域 12a 、 12b 、 12c振動區域之一邊 13 厚壁部 14 第1厚壁部 14a 第1厚壁部本體 14b 第1傾斜部 16 第2厚壁部 16a 第2厚壁部本體 16bb 窄片 16b 傾斜部 163576.doc -42- 201251157 18 第3厚壁部 18a 第3厚壁部本體 18b 第3傾斜部 19 第4厚壁部 20 狹縫 20a 第1狹縫 20b 第2狹縫 25a、 25b 激勵電極 27a、 27b 鉛電極 29a、 29b 焊墊電極 30 導電性接著劑 40 封裝本體 41 第1基板 42 第2基板 43 第3基板 44 密封環 45 安裝端子 46 導體 47 元件裝載墊 49 蓋構件 51 1C零件 52 電子零件 60 封裝本體 61 蓋構件 65 安裝端子 163576.doc -43 - 201251157 66 導體 67 零件端子 68 金屬凸塊（Au凸塊） 163576.doc -44-

Claims (1)

1. 201251157 七、申請專利範圍： 1. 一種壓電振動元件，其特徵在於包括： 壓電基板，其包含振動區域、及與上述振動區域一體 化且厚度厚於上述振動區域之厚壁部； 勵電極，其分別配置於上述振動區域之表面及背 面；及 釔電極，其自上述激勵電極延伸地設置於上述厚壁部 上； 上述厚壁部包括 立第1厚壁部及第2厚壁部，其等以開放上述振動區域之 一部分之方式，夾隔著上述振動區域配置；及 第3厚壁部，其連設該第〗厚壁部及第2厚壁部之基端 部間； 上述第2厚壁部包括 傾斜部’其隨著自連設於上述振動區域之一端緣朝向 另一端緣離開，厚度增加；及 厚壁本體，其連設於上述傾斜部之上述另一端緣； 於上述第2厚壁部設置有狹縫。 ' 2.如請求項1之麼電振動元件，其中上述振動區域係為矩 形，且 使上述振動區域之4邊中之1邊開放。 3.如請求項1之壓電振動元件，其中上述狹縫係沿著上述 傾斜部與上述厚壁本體之交界部，配置於上述厚壁本 體。 163576.doc S 201251157 4.如請求項1之壓電振動元件’其中上述狹縫係自上述振 動區域之一邊離開地配置於上述傾斜部内。 5_如請求項1之壓電振動元件’其中上述狹縫包括： 第1狭縫’其配置於上述厚壁本體；及 第2狹縫，其自上述振動區域之一邊離開地配置於上 述傾斜部内。 6_如請求項1之壓電振動元件，其中上述振動區域之一主 面與上述第1、第2及第3厚壁部之各自之一面係位於同 一平面内。 7. 如請求項1之壓電振動元件，其中上述壓電基板係如下 aa體基板.以包含作為晶體之晶軸即電轴之X軸、作為 機械轴之Y軸、及作為光學軸之2軸之正交座標系之上述 X軸為中心，將上述Z軸向上述γ軸之_γ方向傾斜特定角 度之軸設為Ζ’轴，將上述γ軸向上述ζ軸之+ζ方向傾斜上 述特定角度之軸設為Υ，軸，且包含與上述又軸及上述ζ,軸 平行之面，且將與上述γ，軸平行之方向作為厚度，且， 將與上述X軸平行之邊作為長邊，將與上述Ζ，軸平行之 邊作為短邊。 8. 如請求項7之壓電振動元件，其中上述晶體基板係為Ατ 切割晶體基板。 9· 一種壓電振動元件之製造方法，其特徵在於包括如下步 驟： 於壓電基板之表背面中之一面設置包含振動區域之凹 陷部； 163576.doc 201251157 ίο. 11.12. 13. 14. 將包含上述凹陷部之-部分之上述壓電基板去除，形 成具有使上述凹陷部之一部分開放之厚壁部之振動區 域、及包含狹縫之外形形狀；以及 於包含上述振動區域之表背面之特定區域形成電極。 一種壓電振動體，其特徵在於包括： 如請求項1之壓電振動元件；及 封裝’其收容該壓電振動元件。 一種電子裝置，其特徵在於：於封裝中包含 如請求項1之壓電振動元件、及 電子零件。 如請求項11之電子裝置’其中上述電子零件係為可變電 谷兀件、熱敏電阻、電感器、電容器中之任—者 一種電子裝置，其特徵在於：於封裝中包含 如請求項1之壓電振動元件；及 激勵該壓電振動元件之振盪電路。 一種電子機器，其特徵在於包括如 體。 。青求項9之壓電 振動 163576.doc S