WO2016121182A1 - 水晶振動板、及び水晶振動デバイス - Google Patents

水晶振動板、及び水晶振動デバイス Download PDF

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WO2016121182A1
WO2016121182A1 PCT/JP2015/080667 JP2015080667W WO2016121182A1 WO 2016121182 A1 WO2016121182 A1 WO 2016121182A1 JP 2015080667 W JP2015080667 W JP 2015080667W WO 2016121182 A1 WO2016121182 A1 WO 2016121182A1
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vibration
outer frame
holding
quartz
crystal
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PCT/JP2015/080667
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琢也 古城
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株式会社大真空
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    • H03H9/19—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator consisting of quartz

Definitions

  • the present invention relates to an AT-cut type crystal diaphragm including a first excitation electrode formed on one main surface and a second excitation electrode formed on another main surface, and a crystal including the crystal vibration plate.
  • the present invention relates to a vibration device.
  • Patent Document 1 discloses a piezoelectric vibrator including a piezoelectric vibrating piece provided with an excitation electrode, a support frame disposed around the piezoelectric vibrating piece, and a connecting portion that connects the support frame and the piezoelectric vibrating piece.
  • the connecting part is composed of a first connecting part and a second connecting part, which are connected to the corner of the vibrating part from two corners on the ⁇ X direction side of the support frame, respectively, and one end in the ⁇ X direction is cantilevered.
  • Patent Documents 2 and 3 are known as AT-cut type crystal resonators in which the vibration mode of the main vibration is thickness-shear vibration, suitable for miniaturization and higher frequency, and excellent in frequency temperature characteristics.
  • the AT-cut type crystal resonator is obtained by rotating the artificial quartz crystal by 35 ° 15 ′ around the X axis when the X axis, the Y axis, and the Z axis are used.
  • the axis rotated 35 ° 15 ′ from the Y axis is defined as the Y ′ axis
  • the axis rotated 35 ° 15 ′ from the Z axis is defined as the Z ′ axis.
  • Patent Document 2 discloses a crystal resonator including a vibration unit 300 provided with an excitation electrode 200, a frame unit 500 that surrounds the periphery of the vibration unit 300, and a connection unit 400 that connects the frame unit 500 and the vibration unit 300.
  • the connecting portion 400 is connected to the frame portion 500 at three corners and six central portions (6 on both sides) on one side of the vibrating portion 300 along the X-axis direction in the crystal axis of the crystal.
  • a quartz resonator 100 is disclosed (see FIG. 15).
  • a vibration part having an excitation electrode formed on the main surface, a frame part disposed on the outer peripheral side of the vibration part via a through groove, and the vibration part and the frame part are connected.
  • a piezoelectric vibrating piece having a supporting portion that is provided with sawtooth notches on the front and back surfaces along the width direction of the supporting portion.
  • JP 2011-91173 A Japanese Patent Publication No. 6-83011 JP 2007-214942 A
  • FIG. 15 is a plan view of a conventional quartz diaphragm
  • FIG. 16A is an explanatory diagram for explaining the vibration excursion of the quartz diaphragm
  • FIG. 15B shows a charge distribution in the X-axis direction of the quartz diaphragm
  • the graph (c) is a graph showing the charge distribution in the Z′-axis direction of the crystal diaphragm.
  • the horizontal axis indicates the position of the crystal diaphragm
  • the vertical axis indicates the amount of charge at the position.
  • the electric charge distribution in the X-axis direction of the crystal diaphragm is distributed in the center position of the crystal diaphragm.
  • FIG. 16C it can be seen that in the Z′-axis direction of the quartz diaphragm, the charge distribution tends to decrease slightly toward both ends of the quartz diaphragm, but is substantially constant. From this result, it can be seen that when a voltage is applied to the crystal diaphragm to cause piezoelectric vibration, the displacement of the piezoelectric vibration in the central portion where more charges are distributed is large in the X-axis direction. On the other hand, since the electric charge is distributed substantially in the Z′-axis direction, it can be seen that the displacement of the piezoelectric vibration is constant.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an AT-cut type crystal diaphragm having high piezoelectric vibration efficiency and capable of efficiently performing piezoelectric vibration, and the crystal diaphragm.
  • An object of the present invention is to provide a crystal vibration device having the above-described structure.
  • the present invention is configured as follows.
  • a quartz crystal plate according to the present invention is an AT-cut type crystal plate provided with a first excitation electrode formed on one main surface and a second excitation electrode formed on another main surface, A substantially rectangular vibration part provided with the first excitation electrode and the second excitation electrode, a holding part protruding from the corner part of the vibration part in the Z′-axis direction of the AT cut, and the vibration part And an outer frame portion that surrounds the outer periphery and holds the holding portion.
  • the quartz crystal diaphragm of this invention is the conventional quartz crystal diaphragm Unlike the above, the vibrating part is not held at the center position of the side along the X-axis direction. Therefore, when the quartz diaphragm is vibrated piezoelectrically, it can be vibrated efficiently.
  • the first excitation electrode and the second excitation electrode are formed at a position away from a region on an extension line extending the holding portion in the Z′-axis direction toward the center direction of the vibration portion.
  • the configuration is as follows.
  • the piezoelectric vibration of the quartz crystal plate is transmitted to the outer frame through the holding portion. It is possible to prevent leakage to the part and confine the piezoelectric vibration of the crystal diaphragm in the vibration part.
  • the above-described quartz diaphragm may be configured such that the holding portion protrudes from the two corners of the vibrating portion on the Z ′ axis toward the outer frame portion.
  • the vibration part of the crystal diaphragm is held by the outer frame part via the holding part from the two corners on the Z ′ axis, the vibration part can be reliably held. Furthermore, since the wiring patterns of the first excitation electrode and the second excitation electrode formed on each main surface of the crystal diaphragm can be independently arranged by the holding portions protruding from the two corners, Parasitic capacitance can be suppressed, and the frequency variable amount can be prevented from being reduced.
  • the holding portion may be configured to protrude from only one corner portion of the vibrating portion toward the outer frame portion.
  • the vibration part of the crystal diaphragm is held by the outer frame part via the holding part protruding toward the outer frame part from only one corner part, the number of holding parts can be reduced. Furthermore, vibration leakage to the outer frame portion can be prevented. In addition, since the degree of stress can be reduced as compared with the case where the number of the holding parts is two, the frequency shift due to the stress can be reduced, and the crystal diaphragm can be stably piezoelectrically vibrated.
  • the outer frame portion is thicker than the holding portion.
  • the natural frequency of the piezoelectric vibration of the outer frame part and the holding part differs depending on the thickness of the outer frame part and the thickness of the holding part.
  • the outer frame portion is less likely to resonate with vibration.
  • the thickness of the central region of the vibration part is made thicker than the surrounding area at the position where the first excitation electrode and the second excitation electrode are formed in the vibration part. It is good also as a structure in which the mesa structure is formed.
  • the mesa structure is formed at the position where the first excitation electrode and the second excitation electrode are formed in the vibration part, and the thickness of the portion to be subjected to piezoelectric vibration is different, so the frequency of piezoelectric vibration is different. Therefore, since boundaries having different frequencies can be formed, the effect of confining piezoelectric vibration is enhanced, and leakage of piezoelectric vibration can be prevented by confining piezoelectric vibration.
  • At least one of the vibrating part and the holding part is provided with a groove, and the groove is inclined toward the center part side of the vibrating part with respect to the X axis of the AT cut. It is good also as the structure currently made.
  • the piezoelectric vibration can be confined in the vibration part.
  • the groove includes one or a plurality of first grooves formed on one main surface side of the vibration unit, and one or a plurality of first grooves formed on the other main surface side of the vibration unit.
  • the first groove and the second groove may be alternately arranged from the vibration part side to the outer frame part of the vibration part.
  • the first groove and the second groove are alternately arranged from the vibrating portion side of the holding portion to the outer frame portion, the confinement effect of piezoelectric vibration can be improved.
  • a quartz crystal vibrating device includes the above quartz crystal plate, a first sealing member that covers the one main surface of the crystal plate, and a second sealing member that covers the other main surface of the crystal plate. And is provided.
  • the outer frame portion has a recess at a position connected to the holding portion on at least one of the one main surface side and the other main surface side, and the outer frame
  • the thickness of the portion, the thickness of the concave portion, and the thickness of the holding portion may satisfy the relationship of (thickness of the outer frame portion)> (thickness of the concave portion) ⁇ (thickness of the holding portion).
  • the quartz vibrating device when an impact or the like is applied to the quartz vibrating device, stress concentration at the connection portion between the outer frame portion and the holding portion can be avoided or alleviated by the recess, and the impact resistance of the quartz vibrating device is improved. be able to. Furthermore, vibration leakage from the vibrating portion to the outer frame portion can be suppressed by the concave portion.
  • the vibration leaking from the vibration part can be considered as a route that leaks to the outer frame part through the holding part, but if there is a concave part where it passes from the holding part to the outer frame part, it will not resonate with the outer frame part there. Can be adjusted to be difficult to be transmitted to the outer frame.
  • the recess may be formed on both the one main surface and the other main surface.
  • the impact resistance of the quartz crystal vibrating device can be further improved by forming the concave portions on both main surfaces.
  • the above-described quartz diaphragm may be configured such that the bottom surface of the recess is formed to be flush with the surface of the holding portion.
  • the above-described quartz diaphragm may be configured such that the bottom surface of the recess is formed with a step between the surface of the holding portion.
  • a step remains at the connection portion between the outer frame portion and the holding portion, but a step also occurs at the boundary between the recess forming region and the other region in the outer frame portion.
  • the width direction is a direction perpendicular to the protruding direction of the holding portion from the outer frame portion when viewed from the direction perpendicular to the main surface of the outer frame portion,
  • the width may be wider than the width of the holding portion.
  • the inner wall surface of the recess may have a shape having a curvature when viewed from a direction perpendicular to the main surface of the outer frame portion.
  • the inner wall surface of the recess can have a shape with no apex, and stress concentration at the apex can be avoided.
  • an AT-cut type crystal vibrating plate that has high piezoelectric vibration efficiency and can efficiently perform piezoelectric vibration, and a crystal vibrating device including the crystal vibrating plate.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing each configuration of an embodiment of a crystal resonator according to the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the first sealing member of the crystal resonator according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic bottom view of the first sealing member of the crystal resonator according to the present embodiment.
  • FIG. 4A is a schematic plan view of the first embodiment of the crystal diaphragm according to the present invention.
  • FIG. 4B is a schematic plan view of another example of the first embodiment of the crystal diaphragm according to the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic bottom view of the first embodiment of the crystal diaphragm according to the present invention.
  • 6A is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 4A.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line BB shown in FIG. 4B.
  • FIG. 6C is a cross-sectional view of another example of the quartz crystal diaphragm according to the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic plan view of the second sealing member of the crystal resonator according to the present embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic bottom view of the second sealing member of the crystal resonator according to the present embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic plan view of a first modification of the first embodiment of the crystal diaphragm according to the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic plan view of a second modification of the first embodiment of the crystal diaphragm according to the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic plan view of a third modification of the first embodiment of the crystal diaphragm according to the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic plan view of a fourth modification of the first embodiment of the crystal diaphragm according to the present invention.
  • 13 is a cross-sectional view taken along the line cc shown in FIG.
  • FIG. 14 is a schematic plan view of the second embodiment of the crystal diaphragm according to the present invention.
  • FIG. 15 is a plan view of a conventional quartz diaphragm.
  • FIG. 16A is an explanatory diagram for explaining the vibration displacement of the crystal diaphragm
  • FIG. 16B is a graph showing the charge distribution in the X-axis direction on the crystal axis of the crystal diaphragm
  • FIG. 16A is an explanatory diagram for explaining the vibration displacement of the crystal diaphragm
  • FIG. 16B is a graph showing the charge distribution in the X-axis direction on the crystal axis of the
  • FIG. 4 is a graph showing the charge distribution in the Z-axis direction on the crystal axis of the crystal diaphragm.
  • FIG. 17 is a schematic plan view of a crystal diaphragm according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 18A is a perspective view showing a connection structure between the holding part and the outer frame part when the outer frame part is not provided with a concave part, and
  • FIG. 18B shows the bottom surface of the concave part and the surface of the holding part.
  • FIG. 19A is a plan view showing a modification of the recess shape
  • FIG. 19B is a plan view showing another modification of the recess shape.
  • FIG. 20 is a plan view showing the quartz plate after the outer shape forming etching is performed on the upper portion of the drawing, and the AA sectional view of the lower portion thereof.
  • FIG. 21A is a plan view showing the quartz plate after the mesa formation etching is performed on the upper part of the drawing, and the lower part is a cross-sectional view taken along the line AA.
  • FIG. 21B is a plan view showing the quartz plate after the mesa formation etching is performed on the upper part thereof, and the lower part thereof is a cross-sectional view taken along the line AA.
  • FIG. 22A is a plan view showing the quartz plate after the frequency adjustment etching is performed in the upper part of the figure, and the lower part is a cross-sectional view taken along the line AA.
  • FIG. 22B is a plan view showing the quartz plate after the frequency adjustment etching is performed on the upper part of the figure, and the AA sectional view thereof is shown on the lower part.
  • FIG. 23 is a plan view showing the crystal plate after the frequency adjustment etching is performed on the upper part of the drawing, and the lower part is a cross-sectional view taken along the line AA.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating each configuration of an embodiment of a crystal resonator.
  • the portions corresponding to the electrodes are hatched. Further, in the cross-sectional views described later, from the viewpoint of easy viewing of the drawings, the portions corresponding to the electrodes are hatched and the other portions are not hatched.
  • the crystal resonator device 1 is, for example, a crystal resonator, and includes a crystal resonator plate 2, a first sealing member 3 that hermetically seals the main surface 2a of the crystal resonator plate 2, and a crystal And a second sealing member 4 that covers the other main surface 2b of the diaphragm 2 and hermetically seals.
  • the crystal vibrating plate 2 and the first sealing member 3 are joined, and the crystal vibrating plate 2 and the second sealing member 4 are joined.
  • the internal space 13 between the first sealing member 3 and the crystal vibrating plate 2 and the internal space 13 between the crystal vibrating plate 2 and the second sealing member 4 are hermetically sealed.
  • the sandwiched package 12 is formed (see FIG. 1).
  • the package size of the quartz crystal vibrating device 1 is 1.0 ⁇ 0.8 mm, which is intended to reduce size and height.
  • the package 12 does not form a castellation and uses the through-holes (first through-hole h1, second through-hole h2, and third through-hole h3) described later to conduct the electrodes. I am trying.
  • the internal space 13 is biased toward one end side (left side in plan view) of the package 12 in plan view.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the first sealing member
  • FIG. 3 is a schematic bottom view of the first sealing member.
  • the first sealing member 3 is made of a material having a bending rigidity (secondary moment of section ⁇ Young's modulus) of 1000 [N ⁇ mm 2 ] or less. Specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, the first sealing member 3 is a rectangular parallelepiped substrate formed from one glass wafer or quartz wafer, with one main surface 3 a side as the upper surface, and the other The main surface 3b (surface joined to the crystal diaphragm 2) is formed as a flat smooth surface (mirror finish).
  • the other main surface 3 b of the first sealing member 3 is provided with a sealing-side first bonding pattern 31 for bonding to the quartz crystal plate 2 so as to surround the internal space 13.
  • the sealing-side first bonding pattern 31 is biased to the left of the other main surface 3 b of the first sealing member 3 in plan view.
  • the line width of the sealing-side first bonding pattern 31 is the same at all positions.
  • the sealing-side first bonding pattern 31 was formed by stacking a base PVD film formed by physical vapor deposition on the first sealing member 3 and a physical vapor deposition on the base PVD film. It consists of an electrode PVD film. In this embodiment, Ti (or Cr) is used for the base PVD film, and Au is used for the electrode PVD film. Moreover, the sealing side 1st joining pattern 31 is a non-Sn pattern.
  • FIGS. 4A is a schematic plan view of the first embodiment of the crystal diaphragm
  • FIG. 4B is a schematic plan view of another example of the first embodiment of the crystal diaphragm
  • FIG. 5 is a first embodiment of the crystal diaphragm
  • 6A is a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG. 4A
  • FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line BB shown in FIG. 4B
  • FIG. 6C is another example of the crystal diaphragm.
  • the crystal diaphragm 2 is an AT-cut type crystal that is processed by rotating a rectangular crystal plate by 35 ° 15 ′ around the X axis that is the crystal axis of the crystal.
  • the holding part 22 and the outer frame part 23 are provided (see FIGS. 4A and 5).
  • the crystal axes of the artificial quartz are the X axis, the Y axis, and the Z axis, and the Y axis and the Z axis of the AT cut type crystal rotated by 35 ° 15 ′ around the X axis, The Y ′ axis and the Z ′ axis are assumed.
  • a cut-out portion formed by cutting out a rectangular crystal plate is provided, and the cut-out portion is constituted by a plan view reverse concave body k1 and a plan view rectangular body k2.
  • the quartz diaphragm 2 is made of quartz which is a piezoelectric material, and both principal surfaces (one principal surface 2a and the other principal surface 2b) are flat and smooth surfaces (mirror finish).
  • the vibrating unit 21 is a substantially rectangular shape that piezoelectrically vibrates when a voltage is applied.
  • the shape of the vibration part 21 may not be a right angle by chamfering a corner
  • a first excitation electrode 211 and a second excitation electrode 212 for applying a voltage to the vibration part 21 are formed on one main surface 2a and the other main surface 2b of the vibration part 21, respectively.
  • a mesa structure 213 is formed in which the thickness of the central area of the vibration part 21 is thicker than the surrounding area. (See FIG. 6A). In this case, in the mesa structure 213, since the thickness of the crystal diaphragm 2 at the center is thick, the confinement effect of piezoelectric vibration can be improved.
  • the first excitation electrode 211 and the second excitation electrode 212 are formed at positions away from the region on the extension line obtained by extending the holding portion 22 described later in the Z′-axis direction toward the center direction of the vibration portion 21. Thereby, since the first excitation electrode 211 and the second excitation electrode 212 are not formed on the line extending the holding portion 22 in the Z′-axis direction, the region where the crystal vibrating plate 2 vibrates piezoelectrically and the holding portion 22 The distance between them can be relatively long. Thereby, it is possible to prevent the piezoelectric vibration of the crystal vibrating plate 2 from leaking to the outer frame portion 23 through the holding portion 22, and to confine the piezoelectric vibration of the crystal vibrating plate 2 in the vibrating portion 21.
  • the first excitation electrode 211 and the second excitation electrode 212 are formed by physical vapor deposition on the underlying PVD film (Ti or Cr) formed by physical vapor deposition on the vibrating portion 21 and the underlying PVD film.
  • the electrode PVD film (Au) is formed by lamination.
  • the first excitation electrode 211 and the second excitation electrode 212 are drawn out of the vibrating portion 21 by the holding portions 22 and 22 in which the first extraction electrode 214 or the second extraction electrode 215 from which the electrodes are extracted are formed.
  • the first lead electrode 214 is drawn from the corner portion of the first excitation electrode 211 on the one main surface 2a side, and the first lead electrode on the one main surface 2a side is on the other main surface 2b side.
  • the second extraction electrode 215 is extracted from the corner portion of the second excitation electrode 212 so as to be opposite to the direction in which 214 is extracted (see FIG. 6A).
  • the holding portions 22 and 22 protrude from the corner portion of the rectangular vibration portion 21 in the Z′-axis direction of AT cut.
  • the holding portions 22 and 22 protrude from the two corner portions 21a on the Z ′ axis in the vibrating portion 21 toward the outer frame portion 23 (see FIGS. 4A and 5).
  • the first excitation electrode 211 is drawn out by the holding part 22 on the left side ( ⁇ Z ′ axis direction side) in plan view
  • the second excitation electrode 212 is drawn out by the holding part 22 on the right side (+ Z ′ axis direction side) in plan view. It is.
  • the outer frame portion 23 surrounds the outer periphery of the vibration portion 21 and holds the holding portion 22.
  • a vibration-side first bonding pattern 216 for bonding to the first sealing member 3 is formed on the one main surface 2a, and a vibration-side second bonding for bonding to the second sealing member 4 is bonded to the other main surface 2b.
  • a pattern 217 is formed. As shown in FIG. 1, the vibration-side first bonding pattern 216 and the vibration-side second bonding pattern 217 are arranged so as to be biased to the left in plan view of both the main surfaces 2a and 2b.
  • the vibration side first bonding pattern 216 and the vibration side second bonding pattern 217 are physically formed on the base PVD film (Ti or Cr) formed by physical vapor deposition on the outer frame portion 23 and on the base PVD film. It consists of an electrode PVD film (Au) formed by vapor deposition and has a non-Sn pattern. That is, the same material as the first excitation electrode 211 and the second excitation electrode 212 is used.
  • the vibration side first bonding pattern 216 and the vibration side second bonding pattern 217 may be made of an electrode material different from the first excitation electrode 211 and the second excitation electrode 212.
  • a first through hole h1 is formed for drawing out the vibration side first bonding pattern 216 connected to the first excitation electrode 211 to the other main surface 2b side.
  • the first through-hole h1 is disposed outside the internal space 13, and is located on the other end side in plan view (right side in plan view) of both the main surfaces 2a and 2b as shown in FIG. h ⁇ b> 1 is not formed inside the internal space 13.
  • the inside of the internal space 13 means strictly the inside of the inner peripheral surface of the bonding material 11 without including the bonding material 11 (vibration side first bonding pattern 216).
  • the thickness of the outer frame portion 23 is thicker than the thickness of the holding portion 22 (see FIG. 6A).
  • the natural frequency of the piezoelectric vibration of the outer frame portion 23 and the holding portion 22 differs depending on the thickness of the outer frame portion 23 and the thickness of the holding portion 22. Is less likely to resonate.
  • the space between the piezoelectric diaphragm 2 and the first sealing member 3 and the space between the piezoelectric diaphragm 2 and the second sealing member 4 can be widened, and the vibration portion 21 of the piezoelectric diaphragm 2 can be widened. And the contact between the first sealing member 3 and the second sealing member 4 can be prevented.
  • piezoelectric vibration hardly propagates from a thick part to a thin part, and has an effect of blocking the piezoelectric vibration.
  • the thickness of the holding portion 22 may be thicker than the thickness of the vibrating portion 21.
  • unnecessary vibration including the holding unit 22 may not be considered in the piezoelectric vibration of the vibrating unit 21.
  • the thickness of the holding portion 22 may be made thinner than the thickness of the mesa structure 213 of the vibrating portion 21.
  • the vibration of the holding portion 22 and the vibration of the vibrating portion 21 are difficult to resonate, and the vibration energy of the vibrating portion 21 is transmitted to the holding portion. Loss can be effectively prevented.
  • FIG. 7 is a schematic plan view of the second sealing member of the crystal resonator
  • FIG. 8 is a schematic bottom view of the second sealing member of the crystal resonator.
  • the second sealing member 4 a material having a bending rigidity (secondary moment of section ⁇ Young's modulus) of 1000 [N ⁇ mm 2 ] or less is used.
  • the second sealing member 4 is a rectangular parallelepiped substrate formed from one glass wafer or quartz wafer, and one main surface 4 a of the second sealing member 4. (Surface bonded to the quartz diaphragm 2) is formed as a flat smooth surface (mirror finish).
  • a sealing-side second bonding pattern 41 for bonding to the crystal diaphragm 2 is provided so as to surround the internal space 13. As shown in FIGS. 1 and 7, the sealing-side second bonding pattern 41 is located on the left side in plan view of the one main surface 4 a of the second sealing member 4. The line width of the sealing-side second bonding pattern 41 is the same at all positions.
  • the sealing-side second bonding pattern 41 includes a base PVD film formed by physical vapor deposition on the second sealing member 4 and an electrode formed by stacking by physical vapor deposition on the base PVD film. It consists of a PVD film.
  • the sealing-side second bonding pattern 41 is a non-Sn pattern.
  • the other main surface 4b of the second sealing member 4 is provided with a pair of external electrode terminals (one external electrode terminal 42a and another external electrode terminal 42b) that are electrically connected to the outside (see FIG. 8).
  • the number of external electrode terminals is not limited to two, and may be three or more.
  • One external electrode terminal 42 a is electrically connected directly to the first excitation electrode 211 via the vibration side first bonding pattern 216, and the other external electrode terminal 42 b is connected to the second excitation via the vibration side second bonding pattern 217. It is electrically connected directly to the electrode 222.
  • the one external electrode terminal 42a and the other external electrode terminal 42b are respectively positioned at both ends in the longitudinal direction of the second main surface 4b of the second sealing member 4 as shown in FIG.
  • the pair of external electrode terminals are a base PVD film formed by physical vapor deposition on the other main surface 4b and a physical gas on the base PVD film. It consists of an electrode PVD film formed by phase growth.
  • the thickness of the underlying PVD film of the external electrode terminals is the vibration side first bonding pattern 216, vibration side second bonding pattern 217, and sealing side first bonding. It is thick with respect to the thickness of each base PVD film of the pattern 31 and the sealing side second bonding pattern 41. Further, the one external electrode terminal 42 a and the other external electrode terminal 42 b occupy a region of 1/3 or more of the other main surface 4 b of the second sealing member 4.
  • the second sealing member 4 is formed with two through holes (second through hole h2 and third through hole h3) as shown in FIGS.
  • the second through hole h2 and the third through hole h3 are arranged outside the internal space 13, and as shown in FIG. 7, the second through hole h2 has both main surfaces (one main surface 4a and another main surface 4b).
  • the third through hole h3 is located on the upper left side in plan view. That is, the second through hole h ⁇ b> 2 and the third through hole h ⁇ b> 3 are not formed inside the internal space 13.
  • the inner side of the inner space 13 means strictly inside the inner peripheral surface of the bonding material 11 without including the bonding material 11 (sealing side second bonding pattern 41).
  • the first sealing member 3 and the crystal diaphragm 2 are joined in a state where the vibration-side first joint pattern 216 of the crystal diaphragm 2 and the seal-side first joint pattern 31 of the first sealing member 3 are overlapped. To do.
  • the bonding of the second sealing member 4 and the crystal diaphragm 2 is performed by overlapping the vibration-side second bonding pattern 217 of the crystal diaphragm 2 and the sealing-side second bonding pattern 41 of the second sealing member 4. In the state.
  • the bonding between the first sealing member 3 and the crystal diaphragm 2 and the bonding between the first sealing member 3 and the crystal diaphragm 2 are performed by diffusion bonding by overlapping each bonding pattern.
  • diffusion bonding as a bonding method, generation of gas generated when bonding using an adhesive or the like can be prevented, but a known bonding-only material such as an adhesive may be used.
  • the first sealing member 3 and the crystal diaphragm 2 have a gap of 1.00 ⁇ m or less
  • the second sealing member 4 and the crystal diaphragm 2 Has a gap of 1.00 ⁇ m or less. That is, the thickness of the bonding material 11 between the first sealing member 3 and the crystal vibrating plate 2 is 1.00 ⁇ m or less, and the bonding material 11 between the second sealing member 4 and the crystal vibrating plate 2 The thickness is 1.00 ⁇ m or less (specifically, 0.15 ⁇ m to 1.00 ⁇ m in the Au—Au bonding of this embodiment).
  • a conventional metal paste sealing material using Sn has a thickness of 5 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the quartz diaphragm 2 has the holding portion 22 protruding from the corner portion 21a of the vibrating portion 21 in the Z-axis direction of the AT cut and is held by the outer frame portion 23.
  • the vibration part 21 is not held at the center position of the vibration part 21 along the X-axis direction where the displacement of the piezoelectric vibration is large. Therefore, when the crystal diaphragm 2 is vibrated piezoelectrically, the vibration efficiency is high and the piezoelectric vibration can be efficiently performed.
  • the vibration part 21 of the crystal diaphragm 2 is held by the outer frame part 23 via the holding part 22 from the two corners 21a on the Z ′ axis, the vibration part 21 is securely held. be able to. Furthermore, the wiring patterns of the first excitation electrode 211 and the second excitation electrode 212 formed on each main surface of the crystal diaphragm 2 can be independently arranged by the holding portions 22 protruding from the two corner portions 21a. Therefore, the parasitic capacitance between the wiring patterns can be suppressed, and the frequency variable amount can be prevented from being reduced.
  • Quartz diaphragm 2 is provided with a groove m in at least one of the vibrating section 21 and the holding section 22, and the groove m is a vibrating section with respect to the X axis of the AT cut. 21 (see the center C side in plan view of the first excitation electrode 211 and the second excitation electrode 212) (see FIGS. 9 to 13).
  • a groove m is formed from the bottom corner of the mesa structure 213 toward the holding portion 22.
  • the groove m since the groove m is provided so as to contact the corner portion 21a, leakage of piezoelectric vibration can be effectively suppressed, but the groove m may not be in contact with the corner portion 21a. Good.
  • the groove m may be formed from the vibrating part 21 to the holding part 22.
  • the groove m is formed from the side along the Z ′ axis in the mesa structure 213 toward the outer peripheral end of the vibration part 21.
  • the groove m is formed from the side along the X axis in the mesa structure 213 toward the outer peripheral end of the vibration part 21.
  • the groove m has one or a plurality of first grooves m1 formed on one main surface side of the vibration part 21 and one or a plurality of first grooves m1 formed on the other main surface side of the vibration part 21.
  • the first groove m1 and the second groove m2 are alternately arranged from the vibrating part 21 side of the holding part 22 to the outer frame part 23.
  • two first grooves m ⁇ b> 1 are formed, one on the vibrating portion 21 and the other on the holding portion 22.
  • two second grooves m ⁇ b> 2 are formed, one of which is formed on the vibrating portion 21 and the other is formed on the holding portion 22.
  • the first groove m1 and the second groove m2 are alternately arranged from the vibration part 21 side of the holding part 22 to the outer frame part 23 (see FIG. 13).
  • the confinement effect can be improved.
  • the first groove m1 is provided so as to be in contact with the corner portion 21a, so that leakage of piezoelectric vibration can be effectively suppressed.
  • the first groove m1 is connected to the corner portion 21a. It may not be in contact.
  • the holding part 22 of the quartz diaphragm 2 of this embodiment protrudes toward the outer frame part 23 only from one corner
  • the vibration part 21 of the crystal diaphragm is held by the outer frame part 23 via the holding part 22 protruding toward the outer frame part 23 from only one corner 21a.
  • the vibration part 21 can be efficiently held by reducing the number.
  • the crystal oscillating device has a recess 23 a having a reduced thickness around the boundary with the holding portion 22 in the outer frame portion 23 of the crystal oscillating plate 2.
  • FIG. 18A is a perspective view showing a connection structure between the holding portion 22 and the outer frame portion 23 when the outer frame portion 23 is not provided with the concave portion 23a.
  • FIGS. 18B and 18C are perspective views illustrating a connection structure between the holding portion 22 and the outer frame portion 23 when the outer frame portion 23 is provided with a recess 23a.
  • the bottom surface of the recess 23a is formed to be flush with the surface of the holding portion 22 (that is, no step is formed between the recess 23a and the holding portion 22). May be.
  • a step may be formed between the bottom surface of the recess 23 a and the surface of the holding unit 22.
  • the bottom surface of the recess 23a and the surface of the holding portion 22 are surfaces parallel to the one main surface 2a and the other main surface 2b of the quartz crystal diaphragm 2.
  • the recesses 23a are provided on both main surfaces of the crystal diaphragm 2, the recesses 23a are formed on at least one main surface of the crystal diaphragm 2. It only has to be provided. Thereby, the thickness of the outer frame part 23, the recessed part 23a, and the holding
  • maintenance part 22 becomes the relationship of (thickness of the outer frame part 23)> (thickness of the recessed part 23a)> (thickness of the holding part 22).
  • the shape of the recess 23a in plan view is a fan shape, and the boundary line between the region other than the recess 23a and the region of the recess 23a in the outer frame portion 23 has a curvature.
  • the shape of the recess 23a in plan view is not particularly limited, and the shape of the recess 23a may be a rectangular shape as shown in FIG. 19A or a trapezoid as shown in FIG. It may be a shape or the like.
  • the etching process is the same as that of the first embodiment except for the etching process for forming the vibrating part 21, the holding part 22 and the outer frame part 23 on the crystal plate. Will be explained. In the following description, it is assumed that the mesa structure 213 is formed in the center of the vibration part 21 (see FIG. 6A).
  • the crystal diaphragm 2 is subjected to three etching steps of outer shape formation etching, mesa formation etching, and frequency adjustment etching with respect to a rectangular crystal plate, and the vibration portion 21, the holding portion 22, and the outer frame portion 23 is formed.
  • FIG. 20 is a plan view showing the quartz plate after the outer shape forming etching is performed on the upper part of the drawing, and the AA sectional view thereof is shown on the lower part.
  • a cutout portion k3 is formed in a rectangular crystal plate, and outer shapes of the vibrating portion 21, the holding portion 22, and the outer frame portion 23 are formed.
  • 21A and 21B are plan views showing the crystal plate after the mesa formation etching is performed on the crystal plate shown in FIG. 20 in the upper part of the drawing, and the AA sectional view of the lower part. 21A and 21B, the masks used for etching are different, that is, there are differences in the etching regions.
  • the mesa formation etching is an etching process for forming the outer shape of the mesa structure 213 at the center of the vibration part 21.
  • the mesa formation etching at least a region other than the mesa structure 213 in the vibration unit 21 and a region of the holding unit 22 are etched.
  • the quartz plate shown in FIG. 21A only the region of the vibrating portion 21 (other than the mesa structure 213) and the holding portion 22 are etched, whereas in the quartz plate shown in FIG. 21B, the region of the recess 23a is added to this. Etching.
  • FIG. 23 are plan views showing the quartz plate after the frequency adjustment etching is performed on the upper part of the figure, and the AA sectional view of the lower part thereof. 22A to 22C, the state of the crystal plate before the frequency adjustment etching or the mask used for the etching is different.
  • the frequency adjustment etching is an etching process for adjusting the thicknesses of the vibrating part 21 and the holding part 22 in order to set the oscillation frequency of the crystal vibrating device to a predetermined value.
  • the frequency adjustment etching at least the region of the vibrating portion 21 (the entire region including the mesa structure 213) and the region of the holding portion 22 are etched.
  • the crystal plate shown in FIG. 22A is obtained by etching the region of the vibration unit 21, the holding unit 22 and the recess 23a with respect to the crystal plate shown in FIG. 21A, or the vibration unit 21 and the holding unit 22 with respect to the crystal plate shown in FIG. This region is formed by etching. That is, in the quartz plate shown in FIG. 22A, the holding portion 22 is subjected to two etchings of mesa formation etching and frequency adjustment etching, but the recess 23a is subjected to either mesa formation etching or frequency adjustment etching. Etching is performed once. Thereby, as shown in FIG. 18C, the crystal diaphragm 2 in which a step is formed between the bottom surface of the recess 23 a and the surface of the holding portion 22 is formed.
  • the etching depth by the mesa formation etching and the etching depth by the frequency adjustment etching are described to approximately the same level. However, when the etching depths in these etchings are different, the depth of the recesses 23a can be adjusted by selecting an etching step for forming the recesses 23a.
  • the crystal plate shown in FIG. 22B is formed by etching the region of the vibrating portion 21, the holding portion 22, and the recess 23a with respect to the crystal plate shown in FIG. 21B. That is, the crystal plate shown in FIG. 22B is subjected to two etchings of mesa formation etching and frequency adjustment etching on both the holding part 22 and the concave part 23a. Thereby, as shown in FIG. 18B, the crystal diaphragm 2 is formed in which the bottom surface of the recess 23a and the surface of the holding portion 22 are in the same plane.
  • the quartz plate shown in FIG. 23 is formed by etching the region of the vibrating portion 21 and the holding portion 22 with respect to the quartz plate shown in FIG. 21A, and the quartz plate does not have a recess 23a. That is, when the recess 23a is formed and when the recess 23a is not formed, only the mask used for etching is changed, and there is no difference in the number of etchings. Therefore, in the quartz crystal vibrating device according to the present embodiment, it is possible to produce the quartz crystal plate 2 in which the recess 23a is formed without adding a manufacturing process.
  • the recess 23a is provided in the outer frame portion 23 to eliminate a step at the connection portion between the outer frame portion 23 and the holding portion 22, and the stress concentration at the connection portion.
  • the impact resistance of the quartz crystal vibration device can be improved.
  • a step remains at the connection portion between the outer frame portion 23 and the holding portion 22, but the concave portion in the outer frame portion 23 is provided by providing the outer frame portion 23 with the concave portion 23 a.
  • a step also occurs at the boundary between the 23a formation region and the other region (hereinafter referred to as a recess edge).
  • the structure in which the concave portion 23a is provided in the outer frame portion 23 can be expected not only to improve the impact resistance in the crystal vibrating device but also to suppress the vibration leakage from the vibrating portion 21 to the outer frame portion 23.
  • the piezoelectric vibration is confined in the vibration part 21, but complete confinement of vibration is difficult, and actually some leakage to the outer frame part 23 occurs.
  • the vibration part 21, the holding part 22, and the outer frame part 23 are integrally formed of a quartz plate, so that the influence of vibration leakage is noticeable.
  • the vibration leaking from the vibration part 21 can be considered as a path that leaks to the outer frame part 23 through the holding part 22, but when there is a concave part 23a where it is transmitted from the holding part 22 to the outer frame part 23, Therefore, it can be adjusted so as not to resonate with the frame body, and is difficult to be transmitted to the outer frame portion 23.
  • the protruding direction of the holding portion 22 from the vibrating portion 21 is the Z′-axis direction.
  • This is a configuration for preventing vibration leakage by projecting the holding portion 22 in a direction orthogonal to the displacement direction of AT vibration.
  • the AT vibration is confined in the vibration part 21, but in reality, some vibration leaks as a secondary vibration which is another vibration mode.
  • the holding portion 22 protruding in the Z′-axis direction easily transmits this vibration leak to the outer frame portion 23, and causes CI fluctuations and frequency fluctuations. Therefore, by providing the recess 23a, vibration leakage to the outer frame portion 23 can be suppressed, and more stable characteristics can be obtained.
  • the width D1 of the recess 23a is preferably wider than the width D2 of the holding portion 22 (see FIG. 17).
  • the width direction here refers to the direction orthogonal to the protrusion direction of the holding
  • the concave part edge becomes a stress concentration part. If the recess edge is farther than the vibration part 21, it is considered that the piezoelectric vibration is less likely to be affected, and the longer the recess edge, the higher the stress dispersion effect. That is, the configuration in which the width D1 of the concave portion 23a is wider than the width D2 of the holding portion 22 leads to a longer concave portion edge, and improves the stress dispersion effect by the concave portion 23a.
  • the larger the recess 23a the higher the vibration damping effect, so that the vibration leakage to the outer frame portion 23 can be further suppressed, and the effect of reducing CI and suppressing fluctuation can be expected.
  • the shape of the concave edge of the concave portion 23a is preferably an arc shape as shown in FIG. 17 as compared with the rectangle or trapezoidal shape shown in FIGS. 19 (a) and 19 (b).
  • the shape of the recess edge is preferably a shape having a curvature.
  • the vibration part 21 of the crystal diaphragm is held by one holding part 22, that is, the case where the recess 23a is provided in the structure of the second embodiment is illustrated.
  • the present invention is not limited to this, and the concave portion 23a may be provided in the configuration in which the vibrating portion 21 of the crystal diaphragm is held by the two holding portions 22, that is, the configuration of the first embodiment.
  • the configuration of the second embodiment has a lower impact resistance because the number of holding portions 22 is smaller than that of the configuration of the first embodiment. For this reason, it is preferable to apply the configuration of the third embodiment in which the recess 23a is provided to improve the impact resistance.
  • the crystal resonator device is a crystal resonator, but the present invention can also be applied to a crystal resonator device (for example, a crystal oscillator) other than the crystal resonator.
  • a crystal resonator device for example, a crystal oscillator

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Abstract

　一主面(2a)に形成された第１励振電極(211)と、他主面(2b)に形成された第２励振電極(212)とが備えられたＡＴカット型の水晶振動板(2)であって、第１励振電極(211)及び第２励振電極(212)に電圧を印加することによって圧電振動させる略矩形状の振動部(21)と、振動部(21)の角部(21a)から、ＡＴカットのＺ´軸方向に突出された保持部(22)と、振動部(21)の外周を取り囲むとともに、保持部(22)を保持する外枠部(23)と、を有する。

Description

水晶振動板、及び水晶振動デバイス
　本発明は、一主面に形成された第１励振電極と、他主面に形成された第２励振電極とが備えられたＡＴカット型の水晶振動板及びこの水晶振動板が備えられた水晶振動デバイスに関する。
　特許文献１には、励振電極を設けた圧電振動片と、圧電振動片の周囲に配置された支持枠と、支持枠と圧電振動片とを連結する連結部と、からなる圧電振動子において、連結部が、支持枠の－Ｘ方向側の２つのコーナーからそれぞれ振動部のコーナーに接続する第１連結部、及び第２連結部から構成されており、－Ｘ方向の一端を片持ち支持状態で支持枠に支持された圧電振動子が開示されている。
　ところで、主振動の振動モードが厚み滑り振動であり、小型化、高周波数化に適し、且つ周波数温度特性が優れたＡＴカット型の水晶振動子として特許文献２及び３が知られている。
　なお、ＡＴカット型の水晶振動子とは、人工水晶の結晶軸を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸としたときに、Ｘ軸の周りに３５°１５´回転させたものである。なお、本明細書では、Ｙ軸から３５°１５´回転させた軸をＹ´軸、Ｚ軸から３５°１５´回転させた軸をＺ´軸とする。
　特許文献２には、励振電極２００を設けた振動部３００と、振動部３００の周辺を囲う枠部５００と、枠部５００と振動部３００とを接続する接続部４００と、からなる水晶振動子１００において、接続部４００は、水晶の結晶軸におけるＸ軸方向に沿って、振動部３００の片側につき、各角部及び中央部の３個所（両側では６か所）で枠部５００と接続された水晶振動子１００が開示されている（図１５参照）。
　また、特許文献３には、主面に励振電極を形成した振動部と、当該振動部の外周側に、貫通溝を介して配置される枠部と、前記振動部と前記枠部とを接続する支持部とを有する圧電振動片であって、前記支持部の幅方向に沿って表裏面に、鋸歯状の切欠きを設けた圧電振動片が開示されている。
特開２０１１－９１１７３号公報 特公平６－８３０１１号公報 特開２００７－２１４９４２号公報
　特許文献１～３に係る発明の課題を、図１５及び図１６を参照しながら説明する。図１５は、従来の水晶振動板の平面図、図１６（ａ）は、水晶振動板の振動偏位を説明する説明図、（ｂ）は、水晶振動板のＸ軸方向の電荷分布を表すグラフ、（ｃ）は、水晶振動板のＺ´軸方向の電荷分布を表すグラフである。なお、図１６（ｂ）及び（ｃ）のグラフにおいて、横軸は、水晶振動板の位置を示しており、縦軸は、当該位置における電荷量を示している。
　図１６（ａ）の水晶振動板の振動偏位を説明する説明図によれば、水晶振動板に電圧を印加すると、厚みすべり振動が生じ、その水晶振動板の振動方向は、Ｘ軸方向が支配的であり、その圧電振動の変位がＺ´軸に比較して大きいことが一般的に知られている。
　これにより、特許文献１のとおり、圧電振動片を圧電振動の変位の大きなＸ軸方向で保持（すなわち－Ｘ方向の一端を片持ち支持状態で保持）すると、第１連結部及び第２連結部によって圧電振動片における振動漏れが生じやすくなり、圧電振動効率が悪くなる。すなわち、圧電振動が支配的であるＸ軸方向に沿って連結部を設け、当該連結部によって圧電振動片を保持することは好ましくない。
　また、図１６（ｂ）のグラフによれば、水晶振動板のＸ軸方向の電荷分布は、水晶振動板の中央位置に多く分布していることがわかる。一方、図１６（ｃ）によれば、水晶振動板のＺ´軸方向については、水晶振動板の両端に向かって電荷分布が若干少なくなる傾向にあるが略一定であることがわかる。この結果から、上記水晶振動板に電圧を印加して圧電振動させると、Ｘ軸方向については、電荷がより多く分布している中央部の圧電振動の変位が大きいことがわかる。一方で、Ｚ´軸方向については電荷が略一定に分布しているので、圧電振動の変位は一定であることがわかる。
　これにより、図１６（ｂ）及び（ｃ）のグラフから、圧電振動している水晶振動板において、圧電振動の変位が大きいＸ軸方向の中央部で水晶振動板を保持すると、圧電振動の妨げとなるため、圧電振動効率が悪くなることがわかる。
　上記説明より、例えば、特許文献２のようなＡＴカット型の水晶振動子において、Ｘ軸方向に沿った振動部３００の中央位置で枠部５００と接続すると、当該位置は圧電振動の変位が大きい位置であるため角部と比較して振動漏れが生じやすく、振動部３００の圧電振動の妨げとなり、圧電振動効率が悪いものであった。
　本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、圧電振動効率が高くて効率的に圧電振動させることができるＡＴカット型の水晶振動板及びこの水晶振動板を備えた水晶振動デバイスを提供することにある。
　上記目的を達するために、本発明は次のとおりの構成としている。
　本発明に係る水晶振動板は、一主面に形成された第１励振電極と、他主面に形成された第２励振電極とが備えられたＡＴカット型の水晶振動板であって、前記第１励振電極と前記第２励振電極とが備えられた略矩形状の振動部と、前記振動部の角部から、ＡＴカットのＺ´軸方向に突出された保持部と、前記振動部の外周を取り囲むとともに、前記保持部を保持する外枠部と、を有することを特徴とする。
　このような構成であるから、本発明の水晶振動板は、保持部が振動部の角部からＡＴカットのＺ´軸方向に突出し、外枠部で保持されているので、従来の水晶振動板と異なり、振動部がＸ軸方向に沿う辺の中央位置で保持されていない。従って、水晶振動板を圧電振動させた場合、効率的に圧電振動させることができる。
　上記の水晶振動板であって、前記保持部をＺ´軸方向に延長した延長線上の領域から前記振動部の中心方向側に離れた位置に、前記第１励振電極及び第２励振電極が形成されている構成とする。
　このような構成によると、保持部をＺ´軸方向に延長した線上に、第１励振電極及び第２励振電極が形成されていないので、水晶振動板の圧電振動が保持部を伝って外枠部に漏れることを防ぎ、水晶振動板の圧電振動を振動部に閉じ込めることができる。
　上記の水晶振動板であって、前記保持部は、前記振動部において前記Ｚ´軸上に有する２つの角部からそれぞれ前記外枠部に向けて突出されている構成としてもよい。
　この場合、水晶振動板の振動部が、Ｚ´軸上に有する２つの角部からそれぞれ保持部を介して外枠部に保持されているので、振動部を確実に保持することができる。さらに、水晶振動板の各主面に形成された第１励振電極と、第２励振電極の配線パターンを、２つの角部から突出された保持部によってそれぞれ独立して配置できるため、配線パターン間の寄生容量を抑えることができ、周波数可変量低減を防ぐことができる。
　上記の水晶振動板であって、前記保持部は、前記振動部における１つの角部のみから前記外枠部に向けて突出されている構成としてもよい。
　この場合、水晶振動板の振動部が、１つの角部のみから外枠部に向けて突出された保持部を介して外枠部に保持されているので、保持部の数を少なくしてより一層、外枠部への振動漏れを防ぐことができる。また、保持部を２つとした場合と比較して、応力のかかり具合を低減できるので、応力による周波数シフトを低減して安定して水晶振動板を圧電振動させることができる。
　上記の水晶振動板であって、前記外枠部の厚みは、前記保持部の厚みよりも厚い構成とする。
　このような構成によると、外枠部の厚みと保持部の厚みの違いにより、外枠部と保持部の圧電振動の固有振動数が異なるため、振動部を圧電振動させても保持部の圧電振動に外枠部が共鳴しにくくなる。
　上記の水晶振動板であって、前記振動部における第１励振電極及び第２励振電極が形成された位置には、前記振動部の中央の領域の厚みがその周囲の領域に比べて厚くされたメサ構造が形成されている構成としてもよい。
　この場合、振動部における第１励振電極及び第２励振電極が形成された位置には、メサ構造が形成されており、圧電振動させる部分の厚みが異なるので、圧電振動させる振動数が異なる。したがって、振動数が異なる境界を形成できるので、圧電振動の閉じ込めの効果が高まり、圧電振動を閉じ込めることで圧電振動の漏れを防ぐことができる。
　上記の水晶振動板であって、前記振動部及び前記保持部の少なくとも一方には、溝が設けられており、前記溝は、ＡＴカットのＸ軸に対して前記振動部の中心部側に傾斜されている構成としてもよい。
　この場合、水晶振動板を圧電振動させても、振動部に形成された溝によって、圧電振動が振動部の外方に漏れることを防止することができる。すなわち、圧電振動を振動部に閉じ込めることができる。
　上記の水晶振動板であって、前記溝は、前記振動部の一主面側に形成された一又は複数の第１溝と、前記振動部の他主面側に形成された一又は複数の第２溝とから構成されており、前記第１溝と前記第２溝は、前記振動部の前記振動部側から前記外枠部にかけて交互に配置されている構成であってもよい。
　この場合、第１溝と第２溝が、保持部の振動部側から外枠部にかけて交互に配置されているため、圧電振動の閉じ込め効果を向上させることができる。
　本発明に係る水晶振動デバイスは、上記の水晶振動板と、前記水晶振動板の前記一主面を覆う第１封止部材と、前記水晶振動板の前記他主面を覆う第２封止部材と、が備えられたことを特徴とする。
　このような構成によると、水晶振動板を第１封止部材と第２封止部材とで挟まれた構造であるので、比較的に小型の水晶振動デバイスとすることができるとともに、上述した水晶振動板が備えられているので、振動漏れを防止するとともに、圧電振動効率が高くて効率的に圧電振動させることができる水晶振動デバイスとすることができる。
　上記の水晶振動板であって、前記外枠部は、前記一主面側および前記他主面側の少なくとも一方で、前記保持部と連結される箇所に凹部を有しており、前記外枠部の厚み、前記凹部の厚み、および前記保持部の厚みは、（外枠部の厚み）＞（凹部の厚み）≧（保持部の厚み）の関係を満たす構成であってもよい。
　この場合、水晶振動デバイスに衝撃等が作用した時に、外枠部と保持部との接続箇所への応力集中を、凹部によって回避もしくは緩和することができ、水晶振動デバイスにおける耐衝撃性を向上させることができる。さらに、凹部によって振動部から外枠部の振動漏れを抑制することもできる。振動部から漏れてきた振動は、保持部を伝って外枠部へと漏れる経路が考えられるが、保持部から外枠部へと伝わるところで凹部部があると、そこで外枠部と共鳴しないように調整することができ、外枠部に伝わりにくくなる。
　上記の水晶振動板であって、前記凹部は、前記一主面および前記他主面の両方に形成されている構成であってもよい。
　この場合、両主面に凹部を形成することで水晶振動デバイスにおける耐衝撃性をより向上させることができる。
　上記の水晶振動板であって、前記凹部の底面は、前記保持部の表面と同一平面となるように形成されている構成であってもよい。
　この場合、凹部の底面と保持部の表面との段差を無くすことで、枠部と保持部との接続箇所への応力集中を回避し、水晶振動デバイスにおける耐衝撃性を向上させることができる。
　上記の水晶振動板であって、前記凹部の底面は、前記保持部の表面との間に段差が生じるように形成されている構成であってもよい。
　この場合、外枠部と保持部との接続箇所に段差は残るが、外枠部における凹部形成領域とそれ以外との領域の境界にも段差が生じる。その結果、水晶振動デバイスに衝撃等が作用した場合の応力は、上記２箇所の段差部分に分散され、外枠部と保持部との接続箇所における応力集中を緩和して、水晶振動デバイスにおける耐衝撃性を向上させることができる。
　上記の水晶振動板であって、前記外枠部の主面に垂直な方向から見て、前記外枠部からの前記保持部の突出方向と直交する方向を幅方向とするとき、前記凹部の幅は前記保持部の幅よりも広くされている構成であってもよい。
　この場合、凹部の幅を保持部の幅よりも広くすることで、凹部による応力分散効果を向上させたり、振動減衰の効果を向上させたりすることができる。
　上記の水晶振動板であって、前記凹部の内壁面は、前記外枠部の主面に垂直な方向から見て曲率を有する形状となっている構成であってもよい。
　この場合、凹部の内壁面において頂点の無い形状とすることができ、頂点での応力集中を回避することができる。
　本発明によれば、圧電振動効率が高くて効率的に圧電振動させることができるＡＴカット型の水晶振動板及びこの水晶振動板を備えた水晶振動デバイスを提供できる。
図１は、本発明に係る水晶振動子の一実施形態の各構成を示した概略構成図である。 図２は、本実施形態に係る水晶振動子の第１封止部材の概略平面図である。 図３は、本実施形態に係る水晶振動子の第１封止部材の概略底面図である。 図４Ａは、本発明に係る水晶振動板の第１実施形態の概略平面図である。 図４Ｂは、本発明に係る水晶振動板の第１実施形態の他の例の概略平面図である。 図５は、本発明に係る水晶振動板の第１実施形態の概略底面図である。 図６Ａは、図４Ａに示すＡ－Ａ線に沿う断面図である。 図６Ｂは、図４Ｂに示すＢ－Ｂ線に沿う断面図である。 図６Ｃは、本発明に係る水晶振動板の別の例の断面図である。 図７は、本実施形態に係る水晶振動子の第２封止部材の概略平面図である。 図８は、本実施形態に係る水晶振動子の第２封止部材の概略底面図である。 図９は、本発明に係る水晶振動板の第１実施形態の第１変形例の概略平面図である。 図１０は、本発明に係る水晶振動板の第１実施形態の第２変形例の概略平面図である。 図１１は、本発明に係る水晶振動板の第１実施形態の第３変形例の概略平面図である。 図１２は、本発明に係る水晶振動板の第１実施形態の第４変形例の概略平面図である。 図１３は、図１２に示すｃ－ｃ線に沿う断面図である。 図１４は、本発明に係る水晶振動板の第２実施形態の概略平面図である。 図１５は、従来の水晶振動板の平面図である。 図１６（ａ）は、水晶振動板の振動偏位を説明する説明図、同図（ｂ）は、水晶振動板の結晶軸におけるＸ軸方向の電荷分布を示すグラフ、同図（ｃ）は、水晶振動板の結晶軸におけるＺ軸方向の電荷分布を示すグラフである。 図１７は、本発明の第３実施形態に係る水晶振動板の概略平面図である。 図１８（ａ）は、外枠部に凹部を設けていない場合の保持部と外枠部との接続構造を示す斜視図、同図（ｂ）は、凹部の底面と保持部の表面とが同一平面となるように形成されている場合の保持部と外枠部との接続構造を示す斜視図、同図（ｃ）は、凹部の底面と保持部の表面との間に段差が生じるように形成されている場合の保持部と外枠部との接続構造を示す斜視図である。 図１９（ａ）は、凹部形状の一変形例を示す平面図、同図（ｂ）は、凹部形状の他の変形例を示す平面図である。 図２０は、図の上部が外形形成エッチングを施した後の水晶板を示す平面図、下部がそのＡ－Ａ断面図である。 図２１Ａは、図の上部がメサ形成エッチングを施した後の水晶板を示す平面図、下部がそのＡ－Ａ断面図である。 図２１Ｂは、図の上部がメサ形成エッチングを施した後の水晶板を示す平面図、下部がそのＡ－Ａ断面図である。 図２２Ａは、図の上部が周波数調整エッチングを施した後の水晶板を示す平面図、下部がそのＡ－Ａ断面図である。 図２２Ｂは、図の上部が周波数調整エッチングを施した後の水晶板を示す平面図、下部がそのＡ－Ａ断面図である。 図２３は、図の上部が周波数調整エッチングを施した後の水晶板を示す平面図、下部がそのＡ－Ａ断面図である。
　以下、本発明に係る水晶振動デバイスについて、３つの実施形態について説明し、各実施形態の説明は、水晶振動デバイスの構成、水晶振動デバイスの製造方法、水晶振動デバイスの作用効果の順に説明する。
　－第１実施形態の水晶振動デバイスの構成－
　本発明に係る水晶振動デバイス１の構成を、図１を参照しながら説明する。図１は、水晶振動子の一実施形態の各構成を示した概略構成図である。
　なお、図面においては、電極に相当する部分にハッチングを施している。また、後述する断面図においては、図面の見易さの観点から、電極に相当する部分にハッチングを施し、その他の部分のハッチングを省略している。
　本発明に係る水晶振動デバイス１は、例えば、水晶振動子であって、水晶振動板２と、水晶振動板２の一主面２ａを覆って気密封止する第１封止部材３と、水晶振動板２の他主面２ｂを覆って気密封止する第２封止部材４と、を備えている。水晶振動デバイス１において、水晶振動板２と第１封止部材３とが接合されており、水晶振動板２と第２封止部材４とが接合されている。
　すなわち、水晶振動デバイス１は、第１封止部材３と水晶振動板２との間の内部空間１３、及び水晶振動板２と第２封止部材４との間の内部空間１３が気密封止されたサンドイッチ構造のパッケージ１２とされている（図１参照）。
　水晶振動デバイス１のパッケージサイズは、１．０×０．８ｍｍであり、小型化と低背化とを図ったものである。また、小型化に伴い、本パッケージ１２では、キャスタレーションを形成せずに、後述する貫通孔（第１貫通孔ｈ１、第２貫通孔ｈ２、第３貫通孔ｈ３）を用いて電極の導通を図っている。
　なお、内部空間１３は、図１に示すようにパッケージ１２の平面視一端側（平面視左側）に偏って位置する。
　以下、各構成について詳述する。
　・第１封止部材
　本発明に係る水晶振動デバイス１の第１封止部材３について図２及び３を参照しながら説明する。図２は、第１封止部材の概略平面図、図３は、第１封止部材の概略底面図である。
　第１封止部材３には、曲げ剛性（断面二次モーメント×ヤング率）が１０００［Ｎ・ｍｍ2］以下の材料が用いられている。具体的には、第１封止部材３は、図２、３に示すように、１枚のガラスウエハ又は水晶ウエハから形成された直方体の基板であり、一主面３ａ側を上面とし、他主面３ｂ（水晶振動板２に接合する面）は平坦平滑面（鏡面加工）として成形されている。
　この第１封止部材３の他主面３ｂには、水晶振動板２に接合するための封止側第１接合パターン３１が内部空間１３を囲うように設けられている。封止側第１接合パターン３１は、図３に示すように第１封止部材３の他主面３ｂの平面視左側に偏って位置する。封止側第１接合パターン３１の線幅は、全ての位置において同一幅とされる。
　この封止側第１接合パターン３１は、第１封止部材３上に物理的気相成長させて形成された下地ＰＶＤ膜と、下地ＰＶＤ膜上に物理的気相成長させて積層形成された電極ＰＶＤ膜とからなる。なお、本実施形態では、下地ＰＶＤ膜には、Ｔｉ（若しくはＣｒ）が用いられ、電極ＰＶＤ膜にはＡｕが用いられている。また、封止側第１接合パターン３１は、非Ｓｎパターンである。
　・水晶振動板
　本発明に係る水晶振動板２の実施形態について図４～６を参照しながら説明する。　図４Ａは、水晶振動板の第１実施形態の概略平面図、図４Ｂは、水晶振動板の第１実施形態の他の例の概略平面図、図５は、水晶振動板の第１実施形態の概略底面図、図６Ａは、図４Ａに示すＡ－Ａ線に沿う断面図、図６Ｂは、図４Ｂに示すＢ－Ｂ線に沿う断面図、図６Ｃは、水晶振動板の別の例の断面図である。
　本実施形態に係る水晶振動板２は、矩形状の水晶板を水晶の結晶軸であるＸ軸の周りに３５°１５´回転させて加工したＡＴカット型の水晶であって、振動部２１と、保持部２２と、外枠部２３と、を備えている（図４Ａ及び５参照）。なお、本明細書において、人工水晶の結晶軸を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸とし、Ｘ軸の周りに３５°１５´回転させたＡＴカット型の水晶のＹ軸及びＺ軸をそれぞれ、Ｙ´軸、Ｚ´軸とする。
　図示例では、矩形状の水晶板を切り抜いて形成した切り抜き部を有しており、当該切り抜き部は、平面視逆凹形状体ｋ１と、平面視長方形状体ｋ２とから構成されている。水晶振動板２は、圧電材料である水晶からなり、その両主面（一主面２ａ、他主面２ｂ）が平坦平滑面（鏡面加工）とされている。
　振動部２１は、電圧の印加により圧電振動する略矩形状のものである。なお、振動部２１の形状は、ウェットエッチングによって形成された場合は、角部が面取りされて、直角でなくてもよい。振動部２１の一主面２ａ及び他主面２ｂに、それぞれ振動部２１に電圧を印加するための第１励振電極２１１及び第２励振電極２１２が形成されている。振動部２１における第１励振電極２１１及び第２励振電極２１２が形成された位置には、振動部２１の中央の領域の厚みがその周囲の領域に比べて厚くされたメサ構造２１３が形成されていてもよい（図６Ａ参照）。この場合、メサ構造２１３において中央部の水晶振動板２の厚みが厚いため、圧電振動の閉じ込め効果を向上させることができる。
　第１励振電極２１１及び第２励振電極２１２は、後述する保持部２２をＺ´軸方向に延長した延長線上の領域から、振動部２１の中心方向側に離れた位置に形成されている。これにより、保持部２２をＺ´軸方向に延長した線上に、第１励振電極２１１及び第２励振電極２１２が形成されていないので、水晶振動板２が圧電振動する領域と保持部２２との間の距離を比較的長くとることができる。これにより、水晶振動板２の圧電振動が保持部２２を伝って外枠部２３に漏れることを防止し、水晶振動板２の圧電振動を振動部２１に閉じ込めることができる。
　第１励振電極２１１及び第２励振電極２１２は、振動部２１上に物理的気相成長させて形成された下地ＰＶＤ膜（Ｔｉ若しくはＣｒ）と、下地ＰＶＤ膜上に物理的気相成長させて積層形成された電極ＰＶＤ膜（Ａｕ）とからなる。
　第１励振電極２１１及び第２励振電極２１２は、当該各電極を引き出す第１引出電極２１４又は第２引出電極２１５が形成された各保持部２２、２２によって振動部２１の外に引き出されている。図示例では、一主面２ａ側は、第１励振電極２１１の角部から第１引出電極２１４が引き出されており、他主面２ｂ側は、上述した一主面２ａ側において第１引出電極２１４が引き出された方向と逆側となるように、第２励振電極２１２の角部から第２引出電極２１５が引き出されている（図６Ａ参照）。
　保持部２２、２２は、矩形状の振動部２１の角部から、ＡＴカットのＺ´軸方向に突出されている。本実施形態では、保持部２２、２２は、振動部２１においてＺ´軸上に有する２つの角部２１ａからそれぞれ外枠部２３に向けて突出されており（図４Ａ及び５参照）、図示例では、平面視左側（－Ｚ´軸方向側）の保持部２２によって、第１励振電極２１１が引き出され、底面視右側（＋Ｚ´軸方向側）の保持部２２によって第２励振電極２１２が引き出されている。
　外枠部２３は、振動部２１の外周を取り囲むとともに保持部２２を保持するものである。一主面２ａには、第１封止部材３と接合するための振動側第１接合パターン２１６が、他主面２ｂには、第２封止部材４と接合するための振動側第２接合パターン２１７が形成されている。振動側第１接合パターン２１６及び振動側第２接合パターン２１７は、図１に示すように、両主面２ａ、２ｂの平面視左側に偏って配置されている。
　振動側第１接合パターン２１６及び振動側第２接合パターン２１７は、外枠部２３上に物理的気相成長させて形成された下地ＰＶＤ膜（Ｔｉ若しくはＣｒ）と、下地ＰＶＤ膜上に物理的気相成長させて積層形成された電極ＰＶＤ膜（Ａｕ）とからなり、非Ｓｎパターンである。つまり、第１励振電極２１１及び第２励振電極２１２と同一の材料を用いている。なお、振動側第１接合パターン２１６及び振動側第２接合パターン２１７は、第１励振電極２１１及び第２励振電極２１２と異なる電極材料であっても良い。
　外枠部２３には、第１励振電極２１１に繋がった振動側第１接合パターン２１６を他主面２ｂ側に引き出すための第１貫通孔ｈ１が形成されている。第１貫通孔ｈ１は、内部空間１３の外方に配され、図１に示すように両主面２ａ、２ｂの平面視他端側（平面視右側）に偏って位置し、第１貫通孔ｈ１は内部空間１３の内方に形成されていない。ここでいう内部空間１３の内方とは、接合材１１（振動側第１接合パターン２１６）上を含まずに厳密に接合材１１の内周面の内側のことをいう。
　なお、外枠部２３の厚みは、保持部２２の厚みよりも厚いことが好ましい（図６Ａ参照）。この場合は、外枠部２３の厚みと保持部２２の厚みの違いにより、外枠部２３と保持部２２の圧電振動の固有振動数が異なるため、保持部２２の圧電振動に外枠部２３が共鳴しにくくなる。また、圧電振動板２と第１封止部材３との間の空間及び圧電振動板２と第２封止部材４との間の空間を広くすることができ、圧電振動板２の振動部２１と第１封止部材３及び第２封止部材４との接触を防ぐことができる。
　なお、一般的に、圧電振動は、厚みが厚い部分から厚みが薄い部分へは伝搬しにくく、圧電振動を遮断する効果を奏する。
　そこで、本実施形態の水晶振動板２の他の例として、図４Ｂ及び図６Ｂに示すとおり、保持部２２の厚みを振動部２１の厚みより厚くしてもよい。この場合、保持部２２と振動部２１の厚みが異なる位置に境界が形成されるため、振動部２１の圧電振動において、保持部２２を含んだ不要な振動を考慮しなくてもよい。
　また、本実施形態の水晶振動板２の別の例として、図６Ｃに示すとおり、保持部２２の厚みを振動部２１のメサ構造２１３の厚みより薄くしてもよい。この場合は、保持部２２の厚みがメサ構造２１３の厚みよりも薄いので、保持部２２の振動と振動部２１との振動とが共鳴し難く、振動部２１の振動エネルギーが保持部へ伝達して損失することを効率的に防ぐことができる。
　・第２封止部材
　本発明に係る水晶振動デバイスの第２封止部材について図７及び８を参照しながら説明する。図７は、水晶振動子の第２封止部材の概略平面図、図８は、水晶振動子の第２封止部材の概略底面図である。
　第２封止部材４には、曲げ剛性（断面二次モーメント×ヤング率）が１０００［Ｎ・ｍｍ2］以下の材料が用いられている。具体的には、第２封止部材４は、図７に示すように、１枚のガラスウエハ又は水晶ウエハから形成された直方体の基板であり、この第２封止部材４の一主面４ａ（水晶振動板２に接合する面）は平坦平滑面（鏡面加工）として成形されている。
　第２封止部材４の一主面４ａには、水晶振動板２に接合するための封止側第２接合パターン４１が内部空間１３を囲うように設けられている。封止側第２接合パターン４１は、図１、図７に示すように第２封止部材４の一主面４ａの平面視左側に偏って位置する。封止側第２接合パターン４１の線幅は、全ての位置において同一幅とされる。
　封止側第２接合パターン４１は、第２封止部材４上に物理的気相成長させて形成された下地ＰＶＤ膜と、下地ＰＶＤ膜上に物理的気相成長させて積層形成された電極ＰＶＤ膜とからなる。
　なお、本実施形態では、下地ＰＶＤ膜には、Ｔｉ（若しくはＣｒ）が用いられ、電極ＰＶＤ膜にはＡｕが用いられている。また、封止側第２接合パターン４１は、非Ｓｎパターンである。
　第２封止部材４の他主面４ｂには、外部に電気的に接続する一対の外部電極端子（一外部電極端子４２ａ、他外部電極端子４２ｂ）が設けられている（図８参照）。なお、外部電極端子は２つに限定されるものではなく、３つ以上であっても良い。
　一外部電極端子４２ａは、振動側第１接合パターン２１６を介して第１励振電極２１１に電気的に直接接続され、他外部電極端子４２ｂは、振動側第２接合パターン２１７を介して第２励振電極２２２に電気的に直接接続される。
　一外部電極端子４２ａ、他外部電極端子４２ｂは、図８に示すように第２封止部材４の他主面４ｂの平面視長手方向両端にそれぞれ位置する。これら一対の外部電極端子（一外部電極端子４２ａ、他外部電極端子４２ｂ）は、他主面４ｂ上に物理的気相成長させて形成された下地ＰＶＤ膜と、下地ＰＶＤ膜上に物理的気相成長させて積層形成された電極ＰＶＤ膜とからなる。
　なお、外部電極端子（一外部電極端子４２ａ、他外部電極端子４２ｂ）の下地ＰＶＤ膜の厚みは、上記の振動側第１接合パターン２１６、振動側第２接合パターン２１７、封止側第１接合パターン３１、封止側第２接合パターン４１、の各下地ＰＶＤ膜の厚みに対して厚い。また、一外部電極端子４２ａ及び他外部電極端子４２ｂは、第２封止部材４の他主面４ｂのうち１／３以上の領域をそれぞれ占めている。
　また、第２封止部材４には、図１，７，８に示すように、２つの貫通孔（第２貫通孔ｈ２と第３貫通孔ｈ３）が形成されている。第２貫通孔ｈ２及び第３貫通孔ｈ３は、内部空間１３の外方に配され、図７に示すように、第２貫通孔ｈ２は、両主面（一主面４ａ，他主面４ｂ）の平面視右側に位置し、第３貫通孔ｈ３は、平面視左上側に位置する。すなわち、第２貫通孔ｈ２及び第３貫通孔ｈ３は、内部空間１３の内方に形成されていない。
　ここでいう内部空間１３の内方とは、接合材１１（封止側第２接合パターン４１）上を含まずに厳密に接合材１１の内周面の内側のことをいう。
　－第１実施形態の水晶振動デバイスの製造方法－
　次に、上述した水晶振動板２、第１封止部材３、第２封止部材４を用いて水晶振動デバイス１を製造する方法について説明する。
　第１封止部材３と水晶振動板２との接合は、水晶振動板２の振動側第１接合パターン２１６と第１封止部材３の封止側第１接合パターン３１とを重ね合わせた状態で行う。
　第２封止部材４と水晶振動板２との接合も同様に、水晶振動板２の振動側第２接合パターン２１７と第２封止部材４の封止側第２接合パターン４１とを重ね合わせた状態で行う。
　第１封止部材３と水晶振動板２との接合及び第１封止部材３と水晶振動板２との接合は、各接合パターンを重ね合わせることにより拡散接合されて接合される。接合方法に拡散接合を用いることによって、接着剤等を用いて接合する際に生じるガスの発生等を防止することができるが、接着剤などの公知の接合専用材を用いてもよい。
　このようにして製造された製造されたパッケージ１２では、第１封止部材３と水晶振動板２とは、１．００μｍ以下のギャップを有し、第２封止部材４と水晶振動板２とは、１．００μｍ以下のギャップを有する。つまり、第１封止部材３と水晶振動板２との間の接合材１１の厚みが、１．００μｍ以下であり、第２封止部材４と水晶振動板２との間の接合材１１の厚みが、１．００μｍ以下（具体的には、本実施形態のＡｕ－Ａｕ接合では０．１５μｍ～１．００μｍ）である。なお、比較として、Ｓｎを用いた従来の金属ペースト封止材では、５μｍ～２０μｍとなる。
　－第１実施形態の水晶振動デバイスの作用効果－
　以上、説明したとおり、本実施形態に係る水晶振動板２は、保持部２２が振動部２１の角部２１ａからＡＴカットのＺ´軸方向に突出し、外枠部２３で保持されているので、従来の水晶振動板と異なり、圧電振動の変位が大きいＸ軸方向に沿った振動部２１の中央位置で振動部２１が保持されていない。従って、水晶振動板２を圧電振動させた場合、振動効率が高くて効率的に圧電振動させることができる。
　また、水晶振動板２の振動部２１が、Ｚ´軸上に有する２つの角部２１ａからそれぞれ保持部２２を介して外枠部２３に保持されているので、振動部２１を確実に保持することができる。さらに、水晶振動板２の各主面に形成された第１励振電極２１１と、第２励振電極２１２の配線パターンを、２つの角部２１ａから突出された保持部２２によってそれぞれ独立して配置できるため、配線パターン間の寄生容量を抑えることができ、周波数可変量低減を防ぐことができる。
　－第１実施形態の水晶振動デバイスの変形例の構成－
　次に、第１実施形態の水晶振動デバイスの４つの変形例の構成について、図９～図１３を参照しながら説明する。なお、本変形例は、上述した水晶振動板２に溝ｍが形成されている点が上記実施形態とは異なるだけであるので、以下、その相違点についてのみ説明し、同一の構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。
　なお、変形例１から変形例４の構成を組み合わせた構造としてもよいものとする。
　・水晶振動板
　本変形例に係る水晶振動板２は、振動部２１及び保持部２２の少なくとも一方には、溝ｍが設けられており、溝ｍは、ＡＴカットのＸ軸に対して振動部２１の中心部側（第１励振電極２１１及び第２励振電極２１２の平面視での中心Ｃ側）に傾斜されている（図９～図１３参照）。
　＜第１変形例＞
　図９における変形例では、メサ構造２１３における底の角部から、保持部２２に向けて溝ｍが形成されている。本変形例では、溝ｍは角部２１ａと接触するように設けられているので、圧電振動の漏れを効果的に抑制することができるが、溝ｍは角部２１ａと接触していなくてもよい。なお、溝ｍは、振動部２１から保持部２２に亘って形成されていてもよい。
　＜第２変形例＞
　図１０における変形例では、メサ構造２１３におけるＺ´軸に沿う辺から振動部２１の外周端に向けて溝ｍが形成されている。
　これら図９及び図１０の変形例の場合は、Ｚ´軸方向に伝搬する圧電振動の漏れを効果的に抑制することができる。
　＜第３変形例＞
　図１１における変形例では、メサ構造２１３におけるＸ軸に沿う辺から振動部２１の外周端に向けて溝ｍが形成されている。
　図１１の変形例の場合は、Ｘ軸方向に伝搬する圧電振動の漏れを効果的に抑制することができる。
　＜第４変形例＞
　図１２及び１３における変形例では、溝ｍは、振動部２１の一主面側に形成された一又は複数の第１溝ｍ１と、振動部２１の他主面側に形成された一又は複数の第２溝ｍ２とから構成されており、第１溝ｍ１と第２溝ｍ２は、保持部２２の振動部２１側から外枠部２３にかけて交互に配置されている。
　図示例では、第１溝ｍ１は２つ形成されており、一方は振動部２１に、他方は保持部２２に形成されている。同様に第２溝ｍ２（図１３参照）は２つ形成されており、一方は振動部２１に、他方は保持部２２に形成されている。
　図１２の変形例の場合は、第１溝ｍ１と第２溝ｍ２が、保持部２２の振動部２１側から外枠部２３にかけて交互に配置されているため（図１３参照）、圧電振動の閉じ込め効果を向上させることができる。
　なお、本変形例では、第１溝ｍ１は角部２１ａと接触するように設けられているので、圧電振動の漏れを効果的に抑制することができるが、第１溝ｍ１は角部２１ａと接触していなくてもよい。
　－第２実施形態の水晶振動デバイスの構成－
　次に、第２実施形態の水晶振動デバイスの構成について、図１４を参照しながら説明する。なお、本実施形態は、水晶振動板２における保持部２２の位置及び数が異なるだけであるので、以下、その相違点についてのみ説明し、同一の構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。
　・水晶振動板
　本実施形態の水晶振動板２の保持部２２は、振動部２１における１つの角部２１ａのみから外枠部２３に向けて突出されている。
　この場合、水晶振動板の振動部２１が、１つの角部２１ａのみから外枠部２３に向けて突出された保持部２２を介して外枠部２３に保持されているので、保持部２２の数を少なくして効率的に振動部２１を保持することができる。
　－第３実施形態の水晶振動デバイスの構成－
　次に、第３実施形態の水晶振動デバイスの構成について、図１７および図１８を参照しながら説明する。なお、本実施形態は、水晶振動板２における保持部２２と外枠部２３との接続構造が異なるだけであるので、以下、その相違点についてのみ説明し、同一の構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。
　本実施形態に係る水晶振動デバイスは、図１７に示すように、水晶振動板２の外枠部２３において、保持部２２との境界の周囲に厚みを小さくした凹部２３ａを有している。図１８（ａ）は、外枠部２３に凹部２３ａを設けていない場合の保持部２２と外枠部２３との接続構造を示す斜視図である。図１８（ｂ）および（ｃ）は、外枠部２３に凹部２３ａを設けている場合の保持部２２と外枠部２３との接続構造を示す斜視図である。
　図１８（ｂ）に示すように、凹部２３ａの底面は保持部２２の表面と同一平面となるように（すなわち、凹部２３ａと保持部２２との間に段差が生じないように）形成されていてもよい。あるいは、図１８（ｃ）に示すように、凹部２３ａの底面と保持部２２の表面との間に段差が生じるように形成されていてもよい。尚、凹部２３ａの底面および保持部２２の表面とは、水晶振動板２の一主面２ａおよび他主面２ｂと平行な面である。また、図１８（ｂ）および（ｃ）では、凹部２３ａが水晶振動板２の両主面に設けられた構成を例示しているが、凹部２３ａは水晶振動板２の少なくとも一方の主面に設けられていれば良い。これにより、外枠部２３、凹部２３ａ、および保持部２２の厚みは、（外枠部２３の厚み）＞（凹部２３ａの厚み）≧（保持部２２の厚み）の関係となる。
　また、図１７および図１８では、凹部２３ａの平面視形状は扇形状となっており、外枠部２３における凹部２３ａ以外の領域と凹部２３ａの領域との境界線は曲率を有している。しかしながら、本発明において、凹部２３ａの平面視形状は特に限定されるものではなく、凹部２３ａの形状は、図１９（ａ）に示すような矩形形状や、図１９（ｂ）に示すような台形形状などであってもよい。
　－第３実施形態の水晶振動デバイスの製造方法－
　次に、本実施形態に係る水晶振動デバイスにおいて、水晶振動板２の製造方法について説明する。尚、水晶振動デバイスの製造方法において、水晶板に振動部２１、保持部２２および外枠部２３を形成するためのエッチング工程以外は第１実施形態と同じであるため、ここでは上記エッチング工程のみを説明する。また、以下の説明では、振動部２１の中央にメサ構造２１３が形成されている構造（図６Ａ参照）を前提としている。
　本実施形態における水晶振動板２は、矩形状の水晶板に対し、外形形成エッチング、メサ形成エッチング、および周波数調整エッチングの３回のエッチング工程を経て、振動部２１、保持部２２および外枠部２３が形成される。
　図２０は、図の上部が外形形成エッチングを施した後の水晶板を示す平面図であり、下部がそのＡ－Ａ断面図である。外形形成エッチングでは、矩形状の水晶板に切り抜き部ｋ３を形成し、振動部２１、保持部２２および外枠部２３の外形形状を形成する。
　図２１Ａおよび図２１Ｂは、図の上部が図２０に示す水晶板に対してメサ形成エッチングを施した後の水晶板を示す平面図であり、下部がそのＡ－Ａ断面図である。図２１Ａおよび図２１Ｂでは、エッチングに用いるマスクが異なっており、すなわち、エッチング領域に相違がある。
　メサ形成エッチングは、振動部２１の中央にメサ構造２１３の外形形状を形成するためのエッチング工程である。メサ形成エッチングでは、少なくとも、振動部２１におけるメサ構造２１３以外の領域と保持部２２の領域とをエッチングする。図２１Ａに示す水晶板では、振動部２１（メサ構造２１３以外）および保持部２２の領域のみをエッチングしているのに対し、図２１Ｂに示す水晶板では、これに加えて凹部２３ａの領域をエッチングしている。
　図２２Ａ～図２２Ｃおよび図２３は、図の上部が周波数調整エッチングを施した後の水晶板を示す平面図であり、下部がそのＡ－Ａ断面図である。図２２Ａ～図２２Ｃでは、周波数調整エッチングを施す前の水晶板の状態、もしくは、エッチングに用いるマスクが異なっている。
　周波数調整エッチングは、水晶振動デバイスの発振振動数を所定の値とするために、振動部２１および保持部２２の厚みを調整するエッチング工程である。周波数調整エッチングでは、少なくとも、振動部２１の領域（メサ構造２１３含む全領域）と保持部２２の領域とをエッチングする。
　図２２Ａに示す水晶板は、図２１Ａに示す水晶板に対し振動部２１、保持部２２および凹部２３ａの領域をエッチングするか、あるいは、図２１Ｂに示す水晶板に対し振動部２１および保持部２２の領域をエッチングすることで形成される。すなわち、図２２Ａに示す水晶板は、保持部２２に対してはメサ形成エッチングおよび周波数調整エッチングの２回のエッチングが施されるが、凹部２３ａに対してはメサ形成エッチングおよび周波数調整エッチングの何れか１回のエッチングが施される。これにより、図１８（ｃ）に示すような、凹部２３ａの底面と保持部２２の表面との間に段差が生じる水晶振動板２が形成される。
　尚、図２１Ａ、図２１Ｂ、図２２Ａ～図２２Ｃでは、メサ形成エッチングによるエッチング深さと周波数調整エッチングによるエッチング深さとをほぼ同程度に記載している。しかしながら、これらのエッチングにおけるエッチング深さが異なる場合には、凹部２３ａを形成するエッチング工程を選択することで凹部２３ａの深さを調整可能である。
　図２２Ｂに示す水晶板は、図２１Ｂに示す水晶板に対し振動部２１、保持部２２および凹部２３ａの領域をエッチングすることで形成される。すなわち、図２２Ｂに示す水晶板は、保持部２２および凹部２３ａの両方に対し、メサ形成エッチングおよび周波数調整エッチングの２回のエッチングが施される。これにより、図１８（ｂ）に示すような、凹部２３ａの底面と保持部２２の表面とが同一平面となる水晶振動板２が形成される。
　尚、図２３に示す水晶板は、図２１Ａに示す水晶板に対し振動部２１および保持部２２の領域をエッチングすることで形成されるものであり、この水晶板には凹部２３ａは存在しない。すなわち、凹部２３ａを形成する場合と、凹部２３ａを形成しない場合とは、エッチングに用いるマスクを変えるだけであって、エッチング回数に違いは無い。したがって、本実施形態に係る水晶振動デバイスにおいて、凹部２３ａが形成された水晶振動板２を製造工程の追加なく作製することが可能である。
　－第３実施形態の水晶振動デバイスの作用効果－
　本発明が適用される水晶振動デバイスにおいて、図１８（ａ）に示すように、外枠部２３に凹部２３ａを設けていない構造では、水晶振動デバイスに衝撃等が作用した場合に、外枠部２３と保持部２２との接続箇所の段差エッジに応力が集中し、折れが生じてしまう虞がある。
　これに対し、図１８（ｂ）に示す構造では、外枠部２３に凹部２３ａを設けることで外枠部２３と保持部２２との接続箇所に段差を無くしており、該接続箇所における応力集中を回避して、水晶振動デバイスにおける耐衝撃性を向上させることができる。
　また、図１８（ｃ）に示す構造では、外枠部２３と保持部２２との接続箇所に段差は残っているが、外枠部２３に凹部２３ａを設けることで、外枠部２３における凹部２３ａ形成領域とそれ以外との領域の境界（以下、凹部エッジ）にも段差が生じる。これにより、水晶振動デバイスに衝撃等が作用した場合の応力は、上記２箇所の段差部分に分散され、その結果、外枠部２３と保持部２２との接続箇所における応力集中を緩和して、水晶振動デバイスにおける耐衝撃性を向上させることができる。
　また、外枠部２３に凹部２３ａを設ける構造は、水晶振動デバイスにおける耐衝撃性を向上させるだけでなく、振動部２１から外枠部２３への振動漏れを抑制する効果も期待できる。圧電振動は振動部２１に閉じ込められている状態が理想であるが、振動の完全な閉じ込めは困難であり、実際は外枠部２３へのいくらかの漏れが生じる。特に、本実施形態で説明した構成では、振動部２１、保持部２２および外枠部２３を水晶板で一体形成しているため、振動漏れの影響は顕著に表れる。すなわち、振動部２１から漏れてきた振動は、保持部２２を伝って外枠部２３へと漏れる経路が考えられるが、保持部２２から外枠部２３へと伝わるところで凹部部２３ａがあると、そこで枠体と共鳴しないように調整することができ、外枠部２３に伝わりにくくなる。
　特に、本発明の構成では、第１実施形態に述べているように、振動部２１からの保持部２２の突出方向をＺ´軸方向としている。これは、ＡＴ振動の変位方向と直交する方向に保持部２２を突出させることで振動もれを防ごうとする構成である。理想的にはＡＴ振動は振動部２１に閉じ込められるが、実際は別の振動モードである副振動となっていくらかの振動が漏れる。Ｚ´軸方向に突出した保持部２２は、この振動もれを外枠部２３へ伝えやすく、ＣＩ変動や周波数変動の原因となる。そこで、凹部２３ａを設けることで外枠部２３への振動漏れを抑え、より安定した特性を得ることができる。
　その他、本実施形態に係る水晶振動デバイスの好適例を説明する。例えば、凹部２３ａの幅Ｄ１は、保持部２２の幅Ｄ２よりも広くされていることが好ましい（図１７参照）。尚、ここでの幅方向とは、平面視において、外枠部２３からの保持部２２の突出方向と直交する方向を指す。該構成が好適な理由は以下の通りである。
　まず、応力緩和の観点からは、水晶振動デバイスへの衝撃などで振動部２１が振られて保持部２２が屈曲する場合、凹部２３ａがあるとその凹部エッジが応力集中箇所となる。この凹部エッジが振動部２１よりも遠いと圧電振動に影響しにくくなると考えられ、また凹部エッジが長くなるほど応力分散効果は高くなる。すなわち、凹部２３ａの幅Ｄ１を、保持部２２の幅Ｄ２よりも広くする構成は、凹部エッジを長くなることにつながり、凹部２３ａによる応力分散効果を向上させる。また、振動漏れ抑制の観点からは、凹部２３ａが大きい方が振動減衰の効果が高くなり、より外枠部２３への振動漏れを抑え、ＣＩ低減の効果や変動を抑制する効果が期待できる。
　また、凹部２３ａの凹部エッジの形状は、図１９（ａ），（ｂ）に示す矩形や台形形状に比べ、図１７に示すような円弧形状の方が好ましい。言い換えれば、凹部エッジの形状は、曲率を有する形状であることが好ましい。凹部エッジの形状を曲率を有する形状とすることで、凹部エッジの平面視形状において頂点の無い形状とすることができ、頂点での応力集中を回避することができる。
　また、上記説明では、水晶振動板の振動部２１が１つの保持部２２によって保持されている構成、すなわち第２実施形態の構成において凹部２３ａを設けた場合を例示している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、水晶振動板の振動部２１が２つの保持部２２によって保持されている構成、すなわち第１実施形態の構成において凹部２３ａを設けてもよい。但し、第２実施形態の構成は、第１実施形態の構成に比べて保持部２２の数が少ない分、耐衝撃性が低くなる。このため、凹部２３ａを設けて耐衝撃性を向上させる第３実施形態の構成の適用が好適となる。
　なお、上記に示した本発明の実施形態及び実施例はいずれも本発明を具体化した例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
　上記各実施形態では、水晶振動デバイスを水晶振動子としたが、水晶振動子以外の水晶振動デバイス（例えば、水晶発振器）にも本発明を適用することが可能である。
１      水晶振動デバイス
１１    接合材
１２    パッケージ
１３    内部空間
２      水晶振動板
２ａ    一主面
２ｂ    他主面
２１    振動部
２１ａ　角部
２２    保持部
２３    外枠部
２３ａ　凹部
２１１  第１励振電極
２１２  第２励振電極
２１３  メサ構造
２１４  第１引出電極
２１５  第２引出電極
２１６  振動側第１接合パターン
２１７  振動側第２接合パターン
ｋ１    平面視逆凹形状体
ｋ２    平面視長方形状体
３      第１封止部材
３ａ　　第１封止部材の一主面
３ｂ    第１封止部材の他主面
３１    封止側第１接合パターン
４      第２封止部材
４１    封止側第２接合パターン
４２ａ  一外部電極端子
４２ｂ  他外部電極端子
ｈ１    第１貫通孔
ｈ２    第２貫通孔
ｈ３    第３貫通孔
Ｃ　　　中心部
ｍ      溝
ｍ１    第１溝
ｍ２    第２溝

Claims (15)

  1. 　一主面に形成された第１励振電極と、他主面に形成された第２励振電極とが備えられたＡＴカット型の水晶振動板であって、
    　前記第１励振電極と前記第２励振電極とが備えられた略矩形状の振動部と、
    　前記振動部の角部から、ＡＴカットのＺ´軸方向に突出され、当該振動部を保持する保持部と、
    　前記振動部の外周を取り囲むとともに、前記保持部を保持する外枠部と、
    　を有することを特徴とする水晶振動板。
  2. 　請求項１に記載された水晶振動板であって、
    　前記保持部をＺ´軸方向に延長した延長線上の領域から前記振動部の中心方向側に離れた位置に、前記第１励振電極及び第２励振電極が形成されていること
    　を特徴とする水晶振動板。
  3. 　請求項１又は２に記載された水晶振動板であって、
    　前記保持部は、前記振動部において前記Ｚ´軸上に有する２つの角部からそれぞれ前記外枠部に向けて突出されていること
    　を特徴とする水晶振動板。
  4. 　請求項１又は２に記載された水晶振動板であって、
    　前記保持部は、前記振動部における１つの角部のみから前記外枠部に向けて突出されていること
    　を特徴とする水晶振動板。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載された水晶振動板であって、
    　前記外枠部の厚みは、前記保持部の厚みよりも厚いこと
    　を特徴とする水晶振動板。
  6. 　請求項１～４のいずれか１項に記載された水晶振動板であって、
    　前記振動部における第１励振電極及び第２励振電極が形成された位置には、前記振動部の中央の領域の厚みがその周囲の領域に比べて厚くされたメサ構造が形成されていること
    　を特徴とする水晶振動板。
  7. 　請求項１～７のいずれか１項に記載された水晶振動板であって、
    　前記振動部及び前記保持部の少なくとも一方には、溝が設けられており、
    　前記溝は、ＡＴカットのＸ軸に対して前記振動部の中心部側に傾斜されていること
    　を特徴とする水晶振動板。
  8. 　請求項７に記載された水晶振動板であって、
    　前記溝は、
    　前記振動部の一主面側に形成された一又は複数の第１溝と、
    　前記振動部の他主面側に形成された一又は複数の第２溝とから構成されており、
    　前記第１溝と前記第２溝は、前記振動部の前記振動部側から前記外枠部にかけて交互に配置されていること
    　を特徴とする水晶振動板。
  9. 　請求項１から８のいずれかに１項に記載された水晶振動板であって、
    　前記外枠部は、前記一主面側および前記他主面側の少なくとも一方で、前記保持部と連結される箇所に凹部を有しており、
    　前記外枠部の厚み、前記凹部の厚み、および前記保持部の厚みは、
    　（外枠部の厚み）＞（凹部の厚み）≧（保持部の厚み）
    の関係を満たすこと
    　を特徴とする水晶振動板。
  10. 　請求項９に記載された水晶振動板であって、
    　前記凹部は、前記一主面および前記他主面の両方に形成されていること
    　を特徴とする水晶振動板。
  11. 　請求項９または１０に記載された水晶振動板であって、
    　前記凹部の底面は、前記保持部の表面と同一平面となるように形成されていること
    　を特徴とする水晶振動板。
  12. 　請求項９または１０に記載された水晶振動板であって、
    　前記凹部の底面は、前記保持部の表面との間に段差が生じるように形成されていること
    　を特徴とする水晶振動板。
  13. 　請求項９～１２の何れか１項に記載された水晶振動板であって、
    　前記外枠部の主面に垂直な方向から見て、前記外枠部からの前記保持部の突出方向と直交する方向を幅方向とするとき、前記凹部の幅は前記保持部の幅よりも広くされていること
    　を特徴とする水晶振動板。
  14. 　請求項９～１３の何れか１項に記載された水晶振動板であって、
    　前記凹部の内壁面は、前記外枠部の主面に垂直な方向から見て曲率を有する形状となっていること
    　を特徴とする水晶振動板。
  15. 　請求項１から１４のいずれか１項に記載された水晶振動板と、
    　前記水晶振動板の前記一主面を覆う第１封止部材と、
    　前記水晶振動板の前記他主面を覆う第２封止部材と、
    　が備えられた水晶振動デバイス。
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