WO2017221887A1 - 水晶振動素子、水晶振動子、及び水晶片の製造方法 - Google Patents

水晶振動素子、水晶振動子、及び水晶片の製造方法 Download PDF

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徹 木津
弘毅 崔
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株式会社村田製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a crystal resonator element, a crystal resonator, and a method for manufacturing a crystal piece, and more particularly to a crystal resonator element including an AT-cut crystal piece.
  • Quartz vibrators are widely used as signal sources for reference signals used in oscillators and bandpass filters.
  • a crystal resonator a crystal resonator element is accommodated in a holder composed of a base member and a lid member.
  • the crystal resonator element as described in Patent Documents 1 and 2, there is an AT-cut type crystal resonator element whose thickness vibration is a main vibration.
  • the crystal resonator element described in Patent Document 1 includes a crystal element piece made of an AT-cut crystal plate and an excitation electrode, and both side surfaces in the long side direction of the excitation portion of the crystal element piece are crystal The crystal is formed of two surfaces, an m-plane and a non-m-plane.
  • the non-m plane on the side surface of the crystal element piece is in contact with the long side of the main surface at an angle slightly larger than the vertical, so that sputtering or vapor deposition is performed from the main surface of the crystal element piece.
  • the electrode material may not be provided on the non-m surface. Therefore, there is a possibility that the extraction electrode that is drawn out to the main surface of the front and back through the side surface of the crystal element piece is disconnected on the non-m surface.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a crystal resonator element, a crystal resonator, and a method for manufacturing a crystal piece that can suppress the occurrence of electrical connection failure. To do.
  • a quartz crystal resonator element includes a first main surface and a second main surface facing each other with a long side in the X-axis direction and a short side in the Z′-axis direction, a first main surface, An AT-cut crystal piece including a first side surface and a second side surface located on the long side of the second main surface; a first excitation electrode provided on the first main surface of the crystal piece; A second excitation electrode provided on the second main surface; an extraction electrode electrically connected to the first excitation electrode drawn from the first main surface through the first side surface to the second main surface; A first connection electrode provided on the second main surface and electrically connected to the first excitation electrode via the extraction electrode; and provided on the second main surface and electrically connected to the second excitation electrode.
  • a first non-m surface of the crystal, and the second side surface has a second non-m surface of the crystal crystal that is in contact with the long side of the first main surface at an angle ⁇ 2 and the long side of the second main surface at an angle ⁇ 1.
  • a second m-plane of a quartz crystal in contact with each other, the angles ⁇ 1 and ⁇ 2 are obtuse angles, the angle ⁇ 1 is an obtuse angle larger than the angle ⁇ 2, and the width of the first side surface is perpendicular to the long side in the X-axis direction.
  • the width of the first m surface is larger than the width of the second m surface of the second side surface.
  • the width of the m-plane is larger on the first side surface through which the extraction electrode drawn around the front and back main surfaces of the crystal piece passes than on the second side surface. Since the m-plane has a gentler inclination angle from the main surface than the non-m-plane, it is easy to form an extraction electrode that is routed over the front and back main surfaces of the crystal piece, and it is possible to prevent disconnection of the extraction electrode. it can. Therefore, occurrence of electrical connection failure can be suppressed.
  • a crystal resonator element includes a first main surface and a second main surface that face each other with a long side in the X-axis direction and a short side in the Z′-axis direction, and a first main surface of the crystal crystal.
  • An AT-cut crystal piece including a first side surface and a second side surface located on the long side of the surface and the second main surface; a first excitation electrode provided on the first main surface of the crystal piece; The second excitation electrode provided on the second main surface of the crystal piece and the first excitation electrode drawn from the first main surface through the second side surface to the second main surface are electrically connected.
  • a first connection electrode provided on the second main surface and electrically connected to the first excitation electrode via the extraction electrode; and provided on the second main surface and electrically connected to the second excitation electrode.
  • a first side surface having an angle with a first non-m surface of the quartz crystal that is in contact with the long side of the second main surface at an angle ⁇ 2 and the long side of the first main surface.
  • the first side of the quartz crystal that touches at ⁇ 1, and the second side face has the second side of the quartz crystal that touches the long side of the second main surface at an angle ⁇ 1 and the long side of the first main surface at an angle ⁇ 2.
  • the width of the second m surface on the side surface is larger than the width of the first m surface on the first side surface.
  • the width of the m-plane is greater on the second side surface through which the extraction electrode routed across the front and back main surfaces of the crystal piece passes than on the first side surface. Since the m-plane has a gentler inclination angle from the main surface than the non-m-plane, it is easy to form an extraction electrode that is routed over the front and back main surfaces of the crystal piece, and it is possible to prevent disconnection of the extraction electrode. it can. Therefore, occurrence of electrical connection failure can be suppressed.
  • the method for manufacturing a crystal piece according to one aspect of the present invention includes a first main surface and a second main surface that face each other, and each of the first main surfaces extends in the X-axis direction and the Z′-axis direction of the crystal crystal.
  • a step of providing on the second main surface of the quartz substrate so as to overlap a part of the quartz substrate, and wet-etching the quartz substrate so that the first principal surface and the second principal surface have long sides in the X-axis direction and Z Forming a crystal piece including a first side surface and a second side surface which are formed in a rectangular shape having a short side in the axial direction and are located on the long side of the first main surface and the second main surface.
  • the first side surface is the first m-plane of the crystal that contacts the long side of the first main surface at an angle ⁇ 1 and the water that contacts the long side of the second main surface at an angle ⁇ 2.
  • a first non-m surface of the crystal, and the second side surface has a second non-m surface of the crystal crystal that is in contact with the long side of the first main surface at an angle ⁇ 2 and the long side of the second main surface at an angle ⁇ 1.
  • the angle m1 is an obtuse angle larger than the angle ⁇ 2
  • the width of the first m surface of the first side surface is the second angle in the width direction orthogonal to the long side in the X-axis direction. It is larger than the width of the second m-plane on the side surface.
  • the occurrence of electrical connection failure can be suppressed.
  • FIG. 1 is a perspective view of a crystal resonator element viewed from one main surface side of a flat plate-shaped crystal piece according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of the crystal resonator element viewed from the other main surface side of the flat plate-shaped crystal piece according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the crystal resonator according to the first embodiment of the invention.
  • FIG. 4 is a perspective view of the crystal resonator (the lid member is omitted) according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing a method for manufacturing a crystal piece according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of a crystal resonator element viewed from one main surface side of a flat plate-shaped crystal piece according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of the crystal resonator element viewed from the other main surface side
  • FIG. 6 is a diagram showing a method for manufacturing a crystal piece according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view of a crystal resonator element viewed from one main surface side of a plate-shaped crystal piece according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view of the crystal resonator element viewed from the other main surface side of the plate-shaped crystal piece according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view of a crystal resonator (a lid member is omitted) according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view of a crystal resonator element viewed from one main surface side of a crystal piece having a mesa shape according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a perspective view of a crystal resonator element viewed from the other main surface side of a crystal piece having a mesa shape according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of the crystal resonator element viewed from the first main surface side of the crystal piece
  • FIG. 2 is a crystal view from the second main surface side of the crystal piece opposite to FIG. It is a perspective view of a vibration element.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the crystal resonator.
  • FIG. 4 is a perspective view of the crystal resonator, and the lid member is omitted.
  • the crystal resonator (Quartz Crystal Resonator Unit) 1 includes a crystal resonator element (Quartz Crystal Resonator) 10, a lid member 20, and a base member 30.
  • the lid member 20 and the base member 30 are holders for housing the crystal resonator element 10.
  • the lid member 20 has a cap shape and the base member 30 has a flat plate shape, but the shapes of the lid member 20 and the base member 30 are limited to these. is not.
  • the crystal resonator element 10 includes an AT-cut crystal piece (Quartz Crystal Blank) 11.
  • the AT-cut crystal piece 11 has an X-axis, a Y-axis, and a Z-axis which are crystal axes of artificial quartz, and the Y-axis and the Z-axis are 35 degrees 15 minutes around the X-axis from the Y-axis to the Z-axis.
  • axes rotated by ⁇ 1 minute 30 seconds are defined as the Y ′ axis and the Z ′ axis, respectively, they are planes parallel to the plane specified by the X axis and the Z ′ axis (hereinafter referred to as “XZ ′ plane”).
  • the crystal piece 11 that is an AT-cut crystal piece has a long side parallel to the X-axis direction, a short side parallel to the Z ′ direction, and a side in the thickness direction parallel to the Y′-axis direction. Further, the crystal piece 11 is formed in a rectangular shape on the XZ ′ plane.
  • a quartz resonator element using an AT-cut quartz piece has extremely high frequency stability over a wide temperature range, is excellent in aging characteristics, and can be manufactured at low cost. Further, the AT-cut quartz crystal resonator element uses a thickness shear vibration mode as a main vibration.
  • each configuration of the crystal unit 1 will be described with reference to the AT-cut axial direction of the crystal.
  • the crystal piece 11 includes a first main surface 12a and a second main surface 12b, and a first side surface 13 and a second side surface 14.
  • the first main surface 12a and the second main surface 12b face each other. Further, the first main surface 12a and the second main surface 12b have the X-axis direction as a long side and the Z′-axis direction as a short side, respectively.
  • the first side surface 13 and the second side surface 14 are side surfaces located on the long sides of the first main surface 12a and the second main surface 12b.
  • the first main surface 12a and the second main surface 12b are flat surfaces, and a flat crystal piece in which the thickness of the crystal piece 11 in the Y′-axis direction is uniformly the same is shown.
  • the present invention is not limited to this, and as will be described later, a mesa crystal piece having a different thickness in the Y′-axis direction of the crystal piece can be applied. Details of the shape of the crystal piece 11 will be described later.
  • the crystal resonator element 10 includes a first excitation electrode 15a and a second excitation electrode 15b.
  • the first excitation electrode 15 a is formed on the first main surface 12 a of the crystal piece 11, and the second excitation electrode 15 b is formed on the second main surface 12 b of the crystal piece 11.
  • Each of the first excitation electrode 15a and the second excitation electrode 15b is provided in a region including the center of the corresponding main surface, and is disposed as a pair of electrodes so that substantially the whole overlaps on the XZ ′ plane.
  • the first excitation electrode 15a and the second excitation electrode 15b are formed in a rectangular shape having a long side and a short side on the XZ ′ plane. In the example shown in FIGS.
  • the long sides of the first excitation electrode 15a and the second excitation electrode 15b are aligned with the long side of the crystal piece 11 (that is, the X-axis direction), and the first excitation electrode 15a and The direction of the short side of the second excitation electrode 15b coincides with the short side of the crystal piece 11 (that is, the Z′-axis direction).
  • the crystal resonator element 10 includes an extraction electrode 16 electrically connected to the first excitation electrode 15a, a first connection electrode 17a electrically connected to the first excitation electrode 15a via the extraction electrode 16, and a second And a second connection electrode 17b electrically connected to the excitation electrode 15b.
  • the first connection electrode 17a and the second connection electrode 17b are formed on the second main surface 12b of the crystal piece 11, and more specifically, one short side (X-axis positive direction side) of the second main surface 12b. It is provided in the vicinity and is arranged along the short side direction of the second main surface 12b.
  • the extraction electrode 16 is electrically connected to the first excitation electrode 15a on the first main surface 12a, and is extracted from the first main surface 12a through the first side surface 13 to the second main surface 12b. It is. By drawing the extraction electrode 16 over the front and back main surfaces of the crystal piece 11 in this way, the first excitation electrode 15a formed on the first main surface 12a and the first connection electrode 17a formed on the second main surface 12b, Can be electrically connected.
  • the first connection electrode 17a and the second connection electrode 17b are electrically connected to the electrode of the base member 30 via the conductive holding members 36a and 36b.
  • the conductive holding members 36a and 36b may be formed by thermally curing a conductive adhesive.
  • the electrode materials of the first excitation electrode 15a and the second excitation electrode 15b, the extraction electrode 16, and the connection electrodes 17a and 17b are not particularly limited.
  • the first excitation electrode 15a and the second excitation electrode 15b have a chromium (Cr) layer as a base.
  • a gold (Au) layer may be further provided on the surface of the layer.
  • the lid member 20 has a recess 24 that opens to face the first main surface 32 a of the base member 30.
  • the recess 24 is provided with a side wall 22 formed so as to rise from the bottom surface of the recess 24 over the entire circumference of the opening.
  • the lid member 20 has a facing surface 26 that faces the first main surface 32 a of the base member 30 at the opening edge of the recess 24.
  • the lid member 20 may have a flange portion 28 that protrudes further outward from the side wall portion 22. In this case, the flange portion 28 has a facing surface 26. According to this, since the joint area of both can be enlarged by joining the flange part 28 and the base member 30, the joint strength of both can be improved.
  • the shape of the lid member 20 is not particularly limited.
  • the flat surface of the base member 30 is used. It may be substantially the same as the shape.
  • the lid member 20 has a flange portion.
  • the present invention is not limited to this, and the side wall portion is formed so as to rise substantially vertically from the bottom surface of the recess 24 without having the flange portion 28.
  • the tip of 22 may be joined to the base member 30.
  • the material of the lid member 20 is not particularly limited, but may be made of a conductive material such as metal. According to this, a shield function can be added by electrically connecting the lid member 20 to the ground potential.
  • the lid member 20 may be an insulating material or a composite structure of a conductive material and an insulating material.
  • the base member 30 supports the crystal resonator element 10 so that it can be excited. Specifically, the crystal resonator element 10 is supported on the first main surface 32a of the base member 30 through the conductive holding members 36a and 36b so as to be able to be excited.
  • the base member 30 has a longitudinal direction parallel to the Z′-axis direction, a lateral direction parallel to the X-axis direction, and a thickness direction parallel to the Y′-axis direction.
  • the base member 30 has a rectangular shape on the XZ ′ plane. That is, the first main surface 32a and the second main surface 32b of the base member 30 have the long side in the X-axis direction and the short side in the Z′-axis direction, respectively.
  • the base member 30 may be formed of, for example, an insulating ceramic, and may be formed by, for example, laminating and baking a plurality of insulating ceramic sheets.
  • the base member 30 is made of a glass material (for example, silicate glass or a material mainly composed of materials other than silicate and having a glass transition phenomenon due to a temperature rise), a crystal material (for example, an AT-cut crystal). Or you may form with a glass epoxy resin.
  • the base member 30 is preferably made of a heat resistant material.
  • the base member 30 may be a single layer or a plurality of layers. In the case of a plurality of layers, the base member 30 may include an insulating layer formed on the outermost layer of the first main surface 32a.
  • the base member 30 has a flat plate shape.
  • both the lid member 20 and the base member 30 are bonded via the bonding material 70, so that the crystal resonator element 10 is surrounded by the concave portion 24 of the lid member 20 and the base member 30.
  • the inner space (cavity) 23 is hermetically sealed.
  • the pressure in the internal space is preferably in a vacuum state lower than the atmospheric pressure, and this is preferable because changes over time due to oxidation of the excitation electrodes 15a and 15b can be reduced.
  • the bonding material 70 is provided over the entire circumference of the lid member 20 and the base member 30, and between the facing surface 26 of the side wall portion 22 of the lid member 20 and the first main surface 32 a of the base member 30. Intervene.
  • the bonding material 70 has an insulating material.
  • the insulating material may be a glass adhesive material such as a low-melting glass (for example, lead borate or tin phosphate), or a resin adhesive. According to these insulating materials, the cost is lower than that of metal bonding, the heating temperature can be suppressed, and the manufacturing process can be simplified.
  • one end in the longitudinal direction (the end on the side where the conductive holding members 36a and 36b are disposed) is a fixed end, and the other end is a free end.
  • the crystal resonator element 10, the lid member 20, and the base member 30 have a rectangular shape on the XZ ′ plane, and are arranged in the directions in which the longitudinal direction and the short direction coincide with each other.
  • the position of the fixed end of the crystal resonator element 10 is not particularly limited, and as a modification, the crystal resonator element 10 may be fixed to the base member 30 at both ends in the longitudinal direction.
  • the crystal resonator element 10 and the base member 30 may be formed in such a manner that the crystal resonator element 10 is fixed at both ends in the longitudinal direction.
  • the base member 30 is formed on the first main surface 32a and the connection electrodes 33a and 33b formed on the first main surface 32a, and is electrically connected to the connection electrodes 33a and 33b.
  • connection electrodes 33a and 33b of the base member 30 are provided near one short side (X-axis positive direction side) of the first main surface 32a and are arranged along the short side direction of the first main surface 32a. .
  • the connection electrode 33a is connected to the first connection electrode 17a of the crystal resonator element 10 through the conductive holding member 36a, while the connection electrode 33b is connected to the crystal resonator element 10 through the conductive holding member 36b.
  • the second connection electrode 17b is connected.
  • the plurality of external electrodes 35 a, 35 b, 35 c, and 35 d are formed at the corners of the base member 30.
  • the external electrode 35a is formed at the corner portion on the X-axis positive direction and the Z′-axis negative direction side
  • the external electrode 35b is formed at the corner portion on the X-axis negative direction and the Z′-axis positive direction side
  • the electrode 35c is formed at a corner portion on the X-axis negative direction side and the Z′-axis negative direction side
  • the external electrode 35d is formed at a corner portion on the X-axis positive direction and the Z′-axis positive direction side.
  • the external electrode 35a is electrically connected to the connection electrode 33a via the extraction electrode 34a
  • the external electrode 35b is electrically connected to the connection electrode 33b via the extraction electrode 34b.
  • the external electrodes 35a and 35b are input / output terminals that are electrically connected to the first excitation electrode 15a and the second excitation electrode 15b.
  • these external electrodes 35 a and 35 b are arranged at corner portions of the first main surface 32 a of the base member 30 that face each other.
  • the remaining external electrodes 35c and 35d are arranged at corner portions of the first main surface 32a of the base member 30 that face each other. Note that these external electrodes are dummy electrodes that are not electrically connected to the first excitation electrode 15 a and the second excitation electrode 15 b of the crystal resonator element 10. As described above, since the external electrodes are provided at all corner portions of the base member 30 so that the external electrodes exist in any direction in the plan view of the base member 30, application of a conductive material for forming the external electrodes is provided. In addition, the crystal resonator 1 can be easily mounted on the mounting substrate.
  • the dummy electrode is a terminal provided on a mounting board (not shown) on which the crystal unit 1 is mounted, and is electrically connected to a terminal that is not connected to any other electronic element mounted on the mounting board. Also good.
  • the lid member 20 is made of a conductive material, a shielding function can be added to the lid member 20.
  • the external electrodes 35c and 35d as dummy electrodes may be ground electrodes to which a ground potential is supplied.
  • the shield function can be improved by electrically connecting the lid member 20 that is a conductive material to the external electrodes 35c and 35d that are grounding electrodes.
  • the corner portion of the base member 30 has a cut-out side surface formed by cutting a part of the corner portion into a cylindrical curved surface shape (also referred to as a castellation shape). 35d is continuously formed over such a cut-out side surface and the second main surface 32b.
  • the shape of the corner portion of the base member 30 is not limited to this, and the shape of the cutout may be a flat shape, or a rectangular shape having no cutout and having four corners at right angles in plan view. It may be.
  • connection electrodes 33a and 33b, the extraction electrodes 34a and 34b, and the external electrodes 35a to 35d of the base member 30 are not limited to the above example, and can be applied with various modifications.
  • the connection electrodes 33 a and 33 b may be disposed at different ends on the first main surface 32 a of the base member 30 such as formed at both ends in the long side direction.
  • the crystal resonator element 10 is supported by the base member 30 at both one end and the other end in the longitudinal direction.
  • the number of external electrodes is not limited to four, and may be only two as input / output terminals arranged diagonally, for example.
  • the external electrode is not limited to the one disposed at the corner portion, and may be formed on any side surface of the base member 30 excluding the corner portion.
  • a cut-out side surface obtained by cutting a part of the side surface into a cylindrical curved surface may be formed, and the external electrode may be formed on the side surface excluding the corner portion.
  • the other external electrodes 35c and 35d which are dummy electrodes, may not be formed.
  • a through hole penetrating from the first main surface 32a to the second main surface 32b is formed in the base member 30, and electrical conduction is established from the connection electrode formed on the first main surface 32a to the second main surface 32b by the through hole. You may plan.
  • an alternating electric field is applied between the pair of first excitation electrode 15a and second excitation electrode 15b in the crystal resonator element 10 via the external electrodes 35a and 35b of the base member 30. To do. Thereby, the quartz piece 11 vibrates in the thickness-shear vibration mode, and resonance characteristics associated with the vibration are obtained.
  • the first side surface 13 on the long side of the crystal piece 11 has an m surface 13a that contacts the long side of the first main surface 12a at an angle ⁇ 1, and a non-m surface 13b that contacts the long side of the second main surface 12b at an angle ⁇ 2. Consists of. That is, the m-plane 13a and the non-m-plane 13b are two consecutive planes with different inclination angles.
  • the m-plane is one of the natural surfaces of the crystal crystal, and the non-m-plane refers to a crystal crystal surface other than the m-plane.
  • the m surface 13a is the first m surface
  • the non-m surface 13b is the first non-m surface.
  • the second side surface 14, which is the side surface on the long side of the crystal piece 11, is a non-m surface 14 b that is in contact with the long side of the first main surface 12 a at an angle ⁇ 2 and m that is in contact with the long side of the second main surface 12 b at an angle ⁇ 1. It consists of surface 14a. That is, the m-plane 14a and the non-m-plane 14b are two consecutive planes with different inclination angles.
  • the m surface 14a is the second m surface
  • the non-m surface 14b is the second non-m surface.
  • the angle ⁇ 2 at which the non-m-planes 13b and 14b are in contact with the corresponding main surfaces is about 93 degrees (that is, about 3 degrees from the normal direction of the main surface). 93 degrees ⁇ 2 degrees (that is, about 3 degrees ⁇ 2 degrees from the normal direction of the main surface).
  • the non-m surfaces 13b and 14b are side surfaces that are in contact with the corresponding main surfaces substantially perpendicularly.
  • the angle ⁇ 1 at which the m-planes 13a and 14a are in contact with the corresponding main surfaces is an obtuse angle larger than 90 degrees, specifically 144 degrees ⁇ 2 degrees in consideration of processing accuracy and the like. That is, the angles ⁇ 1 and ⁇ 2 have a relationship of ⁇ 1> ⁇ 2.
  • the m surfaces 13a and 14a are side surfaces having a gentler inclination angle from the main surface than the non-m surfaces 13b and 14b, respectively.
  • the arrangement of the m-plane 13 a and the non-m-plane 13 b of the first side surface 13 is the side surface in the Y′Z ′ plane of the crystal piece 11 (that is, the side surface on the short side of the crystal piece 11).
  • the size of the m-plane 14b is different.
  • the width Wa1 of the m surface 13a of the first side surface 13 and the m surface 14a of the second side surface 14 has a relationship of Wa1> Wa2.
  • the width Wb1 of the non-m-plane 13b of the first side surface 13 and the width Wb2 of the non-m-plane 14b of the second side surface 14 satisfy the relationship of Wb1 ⁇ Wb2.
  • the first side surface 13 through which the extraction electrode 16 routed over the front and back main surfaces of the crystal piece 11 passes has a gentler inclination angle from the main surface than the second side surface 14.
  • the width ratio (area ratio) of large parts is increased. That is, there is a relationship of Wa1 / Wb1> Wa2 / Wb2. Therefore, in the first side surface 13 on which the extraction electrode 16 is formed, the width Wa1 of the m-surface 13a where the electrode formation is easy is increased, and the width Wb1 of the non-m-surface 13b where the electrode formation is difficult is decreased. can do. Therefore, it is easy to form the extraction electrode 16 that is routed over the front and back main surfaces of the crystal piece 11, and it is possible to prevent disconnection of the extraction electrode 16.
  • the length L1 of the short side of the first main surface 12a and the length L2 of the short side of the second main surface 12b have a relationship of L1 ⁇ L2. Therefore, when the crystal piece 11 is viewed in the XZ ′ plane, the front and back of the crystal piece 11 can be easily determined. Therefore, the assembly workability and handling of the crystal unit 1 can be improved.
  • the 2nd main surface 12b in which the 1st connection electrode 17a and the 2nd connection electrode 17b were provided is large, the 2nd main surface 12b is maintained, maintaining miniaturization of the crystal piece 11. It is possible to ensure a large distance between the first connection electrode 17a and the second connection electrode 17b arranged along the short side. Therefore, a short circuit between the first connection electrode 17a and the second connection electrode 17b can be easily prevented.
  • the conductive holding members 36 a and 36 b provided between the crystal resonator element 10 and the base member 30 are easily wetted with the electrode material formed on the crystal piece 11, the crystal piece passes through the extraction electrode 16. 11 may spread on the side surface.
  • the surface in contact with the long side of the second main surface 12b is the non-m surface 13b that is substantially vertical. It is possible to reduce the amount of the conductive adhesive for forming the members 36 a and 36 b spreading through the extraction electrode 16. Therefore, the vibration inhibition of the crystal resonator element 10 due to the wet spread of the conductive adhesive can be reduced.
  • the side surface 13 and the second side surface 14 of the crystal piece 11 have a non-m surface that contacts the main surface at an angle ⁇ 2 (about 93 degrees ⁇ 2 degrees), the side surface has an inclination angle of 90 degrees.
  • the coupling between the width-shear vibration mode and the thickness-shear vibration mode can be reduced. Therefore, in addition to the energy confinement effect, the frequency temperature characteristics can be improved.
  • the shape of the crystal piece according to the present embodiment can be created, for example, by wet etching.
  • a quartz substrate 41 having a first main surface 42a and a second main surface 42b facing each other is prepared.
  • the first main surface 42a and the second main surface 42b are surfaces extending in the X-axis direction and the Z′-axis direction of the quartz crystal, respectively.
  • a first mask 43a and a second mask 43b are provided on the first main surface 42a and the second main surface 42b on the front and back sides of the crystal substrate 41, respectively.
  • the first mask 43a and the second mask 43b are metal masks made of, for example, a metal material.
  • the opening of the first mask 43a is removed by etching to obtain a predetermined shape.
  • a second mask 43b is provided on the second main surface 42b of the quartz substrate 41 by a similar method.
  • the first main surface 42a and the second main surface 42b of the quartz substrate 41 correspond to the first main surface 12a and the second main surface 12b of the crystal piece 11 shown in FIG. 1, respectively.
  • the first mask 43a and the second mask 43b are formed so as to overlap substantially when the XZ ′ plane is viewed in plan view, but m surfaces 13a and 14a and non-m surfaces 13b and 14b having different widths are formed. In order to form them, they are shifted from each other in the Z′-axis direction. In other words, the masks 43a and 43b are provided so that a part of the mask 43a on the first main surface 42a overlaps a part of the mask 43b on the second main surface 42b.
  • the first mask 43a and the second mask 43b are provided so as to overlap each other by the first distance X1 in the Z′-axis direction, and the first mask 43a is in the Z′-axis positive direction with respect to the second mask 43b.
  • the first mask 43b is provided by being shifted from the second mask 43a by the third distance X3 in the negative Z′-axis direction side.
  • the lengths of the first distance X1, the second distance X2, and the third distance X3 depend on the processing time and processing mode of wet etching.
  • the thickness dimension of the vibrating portion of the crystal piece 11 sandwiched between the first excitation electrode 15a and the second excitation electrode 15b is T
  • X2 ⁇ X3, 0.4T ⁇ X2 ⁇ 0.75T, and 0.75T It is preferable to have a relationship of ⁇ X3 ⁇ 2T.
  • the quartz crystal substrate 41 on which the first mask 43a and the second mask 43b are thus formed is wet-etched.
  • the quartz substrate 41 is wet-etched from both sides simultaneously using an ammonium fluoride solution.
  • the crystal piece 11 which has the 1st side surface 13 and the 2nd side surface 14 can be created.
  • the m-plane 13a having a width larger than the m-plane 14a can be formed corresponding to the lengths of X2 and X3. Further, the first main surface 12a is formed corresponding to the length of X1 + X2, and the second main surface 12b having a shorter side length than the first main surface 12a is formed corresponding to the length of X1 + X3. be able to.
  • the processing mode in which the masks 43a and 43b are simultaneously formed on both surfaces of the quartz substrate 41 and wet etching is simultaneously performed from both surfaces has been described.
  • the present invention is not limited to this.
  • the mask 43a may be formed and wet etched, and then the mask 43b may be formed on the other side of the quartz substrate 41 and wet etched. According to this, since the processing time of the wet etching of the first main surface 42a and the second main surface 42b of the crystal substrate can be made different, the crystal piece 11 according to the present embodiment can be formed more easily. .
  • FIG. 7 is a perspective view as seen from the first main surface side of the crystal piece
  • FIG. 8 is a perspective view of the crystal resonator element as seen from the second main surface side of the crystal piece opposite to FIG.
  • FIG. 9 is a perspective view of the crystal resonator, and the lid member is omitted.
  • symbol is attached
  • the shape of the crystal piece 111 and the configuration of the base member 30 are the same as those of the first embodiment, and the configuration of the connection electrode and the extraction electrode formed on the crystal piece 111 is the first. It is different from the embodiment. That is, in this embodiment, the three-dimensional shape of the crystal piece itself is the same as that of the first embodiment, but the side surface around which the extraction electrode is routed is different from the side surface of the first embodiment, and accordingly, a connection electrode is provided.
  • the main surface is a surface opposite to the main surface of the first embodiment.
  • the main surface on which the connection electrode is not provided is referred to as the first main surface
  • the main surface on which the connection electrode is provided is the first main surface. It will be referred to as 2 main surfaces.
  • the first excitation electrode 115 a is formed on the first main surface 112 a of the crystal piece 111
  • the second excitation electrode 115 b is formed on the second main surface 112 b of the crystal piece 111.
  • the first connection electrode 117 a and the second connection electrode 117 b are formed on the second main surface 112 b of the crystal piece 111. More specifically, the first connection electrode 117a and the second connection electrode 117b are provided near one short side (X-axis positive direction side) of the second main surface 112b, and the short side of the second main surface 112b. Arranged along the direction.
  • the extraction electrode 116 is electrically connected to the first excitation electrode 115a on the first main surface 112a, and is extracted from the first main surface 112a to the second main surface 112b through the second side surface 114. It is. By drawing the extraction electrode 116 over the front and back main surfaces of the crystal piece 111 in this way, the first excitation electrode 115a formed on the first main surface 112a and the first connection electrode 117a formed on the second main surface 112b, Can be electrically connected.
  • the second connection electrode 117b is electrically connected to the second excitation electrode 115b formed on the second main surface 112b.
  • the first connection electrode 117a and the second connection electrode 117b are electrically connected to the connection electrodes 33a and 33b of the base member 30 through the conductive holding members 36a and 36b.
  • the second side surface 114 through which the extraction electrode 116 routed over the front and back main surfaces of the crystal piece 111 passes from the main surface rather than the first side surface 113.
  • the ratio of the width (area ratio) of the portion where the inclination angle is gentle is large. That is, there is a relationship of Wa1 / Wb2> Wa2 / Wb2. Therefore, in the second side surface 114 on which the extraction electrode 116 is formed, the width Wa1 of the m-plane 114a where the electrode formation is easy is increased, and the width Wb1 of the non-m-plane 114b where the electrode formation is difficult is reduced. can do. Therefore, it is easy to form the extraction electrode 116 that is routed over the front and back main surfaces of the crystal piece 111, and it is possible to prevent disconnection of the extraction electrode 116.
  • the surface in contact with the long side of the second main surface 112b is an m surface 114a that is a gently inclined surface, and the m surface Since the width of 114 a is large, the amount of the conductive adhesive constituting the conductive holding members 36 a and 36 b spreading through the extraction electrode 116 can be increased. Therefore, since the bonding area by the conductive adhesive can be increased, the holding strength by the conductive holding members 36a and 36b can be improved.
  • the contents described in the first embodiment can be applied to other configurations and operational effects of the crystal resonator and the crystal resonator element.
  • the method for manufacturing the crystal piece 111 is also as described above.
  • FIG. 10 is a perspective view seen from the first main surface side of the crystal piece
  • FIG. 11 is a perspective view of the crystal resonator element seen from the second main surface side of the crystal piece opposite to FIG. FIG.
  • the shape of the crystal piece 211 is different from those of the first and second embodiments. That is, in this embodiment, the crystal piece 211 has a mesa shape.
  • the AT-cut crystal piece 211 includes a first portion 218 including the centers of the first main surface 212a and the second main surface 212b, and a second portion adjacent to both ends of the first portion 218 in the X-axis direction.
  • the thickness of the second portion 219 in the Y′-axis direction is thinner than the thickness of the first portion 218 in the Y′-axis direction.
  • the first portion 218 can be called a thick central portion
  • the second portion 219 can be called a thin peripheral portion.
  • the first main surface 212a is composed of the first main surface 212a1 of the first portion 218 and the first main surface 212a2 of the second portion 219
  • the second main surface 212b is the first portion.
  • the second main surface 212b1 of 218 and the second main surface 212b of the second portion 219 are included.
  • the contents of the m-plane and non-m-plane of the crystal crystal already described can be applied to the long side surfaces of the first main surface 212a and the second main surface 212b.
  • the first side surface 213 on the long side of the crystal piece 211 is an m-plane 213a that contacts the long side of the first main surface 212a2 at an angle ⁇ 1, and a non-m surface that contacts the long side of the second main surface 212b2 at an angle ⁇ 2. 213b.
  • the second side 214 on the long side of the crystal piece 211 includes a non-m surface 214b that contacts the long side of the first main surface 212a2 at an angle ⁇ 2, and an m surface that contacts the long side of the second main surface 212b at an angle ⁇ 1. 214a.
  • a structure in which the dimension of the step in the normal direction between the main surface of the thick central portion and the thin peripheral portion is 10% or more of the thickness of the crystal piece is additionally processed to the crystal piece disclosed in the first or second embodiment.
  • a resist film is provided on the surface of the thick central portion and the step between the thick central portion and the thin peripheral portion is processed by wet etching, the first main surface and the second main surface of the m-plane and non-m-plane The vicinity of the surface is etched together with the thin peripheral portion.
  • first crystal plane having an angle with respect to the main surface different from that of the m surface in the vicinity of the first main surface and the second main surface of the m-plane is generated, and In the vicinity, another second crystal plane having an angle with respect to the main surface different from that of the non-m plane is generated.
  • the other first crystal plane and the other second crystal plane are both included in the side surfaces.
  • the first excitation electrode 215a is formed on the first main surface 212a1 of the crystal piece 211
  • the second excitation electrode 215b is formed on the second main surface 212b1 of the crystal piece 211
  • the first connection electrode 217a and the second connection electrode 217b are formed on the second main surface 212b2 of the crystal piece 211. More specifically, the first connection electrode 217a and the second connection electrode 217b are provided near one short side (X-axis positive direction side) of the second main surface 212b2, and the short side of the second main surface 212b2 Arranged along the direction.
  • the extraction electrode 216 is electrically connected to the first excitation electrode 215a on the first main surface 212a, and passes through the first main surface 212a1 through the first main surface 212a2 and the second side surface 214 to form the second main surface. It has been drawn up to 212b2. By drawing the extraction electrode 216 over the front and back main surfaces of the crystal piece 211 in this way, the first excitation electrode 215a formed on the first main surface 212a1 and the first connection electrode 217a formed on the second main surface 112b2 Can be electrically connected.
  • the second connection electrode 217b is electrically connected to the second excitation electrode 215b formed on the second main surface 212b1.
  • the mesa-shaped first portion 218 may be formed by dry etching or wet etching, for example.
  • dry etching or the like for example, the side surface of the first portion 218 can be formed to extend along the Y′-axis direction.
  • wet etching the side surface of the first portion 218 may be formed to be inclined at a predetermined angle from the Y′-axis direction.
  • a vibration energy confinement effect due to the mesa shape can also be achieved.
  • the aspect composed of two continuous side surfaces has been described.
  • the present invention is not limited to this, and may be an aspect composed of three or more side surfaces. That is, the side surface includes an m-plane and a non-m-plane, and may further have one or a plurality of planes between the m-plane and the non-m-plane.
  • each embodiment described above is for facilitating understanding of the present invention, and is not intended to limit the present invention.
  • the present invention can be changed / improved without departing from the spirit thereof, and the present invention includes equivalents thereof.
  • those obtained by appropriately modifying the design of each embodiment by those skilled in the art are also included in the scope of the present invention as long as they include the features of the present invention.
  • each element included in each embodiment and its arrangement, material, condition, shape, size, and the like are not limited to those illustrated, and can be changed as appropriate.
  • each element included in each embodiment can be combined as much as technically possible, and combinations thereof are included in the scope of the present invention as long as they include the features of the present invention.
  • Crystal oscillator 10 Crystal oscillator 11 Crystal piece 12a 1st main surface 12b 2nd main surface 13 1st side surface 14 2nd side surface 13a, 14a m surface 13b, 14b Non m surface 15a 1st excitation electrode 15b 2nd excitation electrode 16 Lead electrode 17a First connection electrode 17b Second connection electrode 20 Lid member 30 Base member 36a, 36b Conductive holding member

Landscapes

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Abstract

水晶結晶のＸ軸方向を長辺及びＺ´軸方向を短辺とする互いに対向する第１主面（１２ａ）及び第２主面（１２ｂ）と、第１主面（１２ａ）及び第２主面（１２ｂ）の長辺側に位置する第１側面（１３）及び第２側面（１４）とを含む、ＡＴカット型の水晶片と、第１励振電極（１５ａ）及び第２励振電極（１５ｂ）と、第１主面（１２ａ）から第１側面（１３）を通って第２主面（１２ｂ）に至るまで引き出された、第１励振電極（１５ａ）に電気的に接続された引出電極（１６）とを備え、Ｘ軸方向の長辺と直交する幅方向において、第１側面（１３）の第１ｍ面（１３ａ）の幅Ｗａ１は、第２側面（１４）の第２ｍ面（１４ａ）の幅Ｗａ２よりも大きい。

Description

水晶振動素子、水晶振動子、及び水晶片の製造方法
　本発明は、水晶振動素子、水晶振動子、及び水晶片の製造方法に関し、特に、ＡＴカット型の水晶片を含む水晶振動素子に関する。
　発振装置や帯域フィルタなどに用いられる基準信号の信号源に水晶振動子が広く用いられている。水晶振動子においては、ベース部材及び蓋部材からなる保持器内に水晶振動素子が収容されている。水晶振動素子の例としては、特許文献１及び２に記載されているように、厚みすべり振動を主振動とするＡＴカット型の水晶振動素子がある。例えば、特許文献１に記載された水晶振動素子においては、ＡＴカット水晶板からなる水晶素子片と、励振電極とを備え、水晶素子片の励振部の長辺方向の両側面が、それぞれ、水晶結晶のｍ面と非ｍ面との２面で形成されている。
特開２００８－６７３４５号公報 特開２０１１－１９３２９２号公報
　しかしながら、このような従来の構成においては、水晶素子片の側面における非ｍ面が垂直よりも僅かに大きい角度をもって主面の長辺に接しているため、水晶素子片の主面からスパッタ又は蒸着などで励振電極とともに必要な電極を形成する場合、非ｍ面に電極材料が設けられ難い場合があった。そのため、水晶素子片の側面を通って表裏の主面に引き出される引出電極が、非ｍ面において断線する可能性があった。
　本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、電気的な接続不良の発生を抑制することができる水晶振動素子、水晶振動子、及び水晶片の製造方法を提供することを目的とする。
　本発明の一側面に係る水晶振動素子は、水晶結晶のＸ軸方向を長辺及びＺ´軸方向を短辺とする互いに対向する第１主面及び第２主面と、第１主面及び第２主面の長辺側に位置する第１側面及び第２側面とを含む、ＡＴカット型の水晶片と、水晶片の第１主面に設けられた第１励振電極と、水晶片の第２主面に設けられた第２励振電極と、第１主面から第１側面を通って第２主面に至るまで引き出された、第１励振電極に電気的に接続された引出電極と、第２主面に設けられ、引出電極を介して第１励振電極に電気的に接続された第１接続電極と、第２主面に設けられ、第２励振電極に電気的に接続された第２接続電極とを備え、第１側面は、第１主面の長辺に角度θ１で接する水晶結晶の第１ｍ面と、第２主面の長辺に角度θ２で接する水晶結晶の第１非ｍ面とを有し、第２側面は、第１主面の長辺に角度θ２で接する水晶結晶の第２非ｍ面と、第２主面の長辺に角度θ１で接する水晶結晶の第２ｍ面とを有し、角度θ１及びθ２は鈍角であって角度θ１は角度θ２よりも大きい鈍角であり、Ｘ軸方向の長辺と直交する幅方向において、第１側面の第１ｍ面の幅は、第２側面の第２ｍ面の幅よりも大きい。
　上記構成によれば、水晶片の表裏主面にわたって引き回される引出電極が通る第１側面の方が第２側面よりもｍ面の幅が大きい。ｍ面は非ｍ面よりも主面からの傾斜角度が緩やかであるため、水晶片の表裏主面にわたって引き回される引出電極の形成が容易となり、また、引出電極の断線防止を図ることができる。よって、電気的な接続不良の発生を抑制することができる。
　本発明の他の一側面に係る水晶振動素子は、水晶結晶のＸ軸方向を長辺及びＺ´軸方向を短辺とする互いに対向する第１主面及び第２主面と、第１主面及び第２主面の長辺側に位置する第１側面及び第２側面とを含む、ＡＴカット型の水晶片と、水晶片の前記第１主面に設けられた第１励振電極と、水晶片の前記第２主面に設けられた第２励振電極と、第１主面から第２側面を通って第２主面に至るまで引き出された、第１励振電極に電気的に接続された引出電極と、第２主面に設けられ、引出電極を介して第１励振電極に電気的に接続された第１接続電極と、第２主面に設けられ、第２励振電極に電気的に接続された第２接続電極とを備え、第１側面は、第２主面の長辺に角度θ２で接する水晶結晶の第１非ｍ面と、第１主面の長辺に角度θ１で接する水晶結晶の第１ｍ面とを有し、第２側面は、第２主面の長辺に角度θ１で接する水晶結晶の第２ｍ面と、第１主面の長辺に角度θ２で接する水晶結晶の第２非ｍ面とを有し、角度θ１及びθ２は鈍角であって角度θ１は角度θ２よりも大きい鈍角であり、Ｘ軸方向の長辺と直交する幅方向において、第２側面の第２ｍ面の幅は、第１側面の第１ｍ面の幅よりも大きい。
　上記構成によれば、水晶片の表裏主面にわたって引き回される引出電極が通る第２側面の方が第１側面よりもｍ面の幅が大きい。ｍ面は非ｍ面よりも主面からの傾斜角度が緩やかであるため、水晶片の表裏主面にわたって引き回される引出電極の形成が容易となり、また、引出電極の断線防止を図ることができる。よって、電気的な接続不良の発生を抑制することができる。
　本発明の一側面に係る水晶片の製造方法は、互いに対向する第１主面及び第２主面であって、それぞれ、水晶結晶のＸ軸方向及びＺ´軸方向に延在する第１主面及び第２主面を有する、ＡＴカット型の水晶基板を用意する工程と、第１マスクを水晶基板の第１主面に設け、第２マスクを、第２マスクの一部が第１マスクの一部と重なるように、水晶基板の第２主面に設ける工程と、水晶基板をウェットエッチングして、第１主面及び第２主面を、それぞれ、Ｘ軸方向を長辺とし、Ｚ´軸方向を短辺とする矩形状に形成し、第１主面及び第２主面の長辺側に位置する第１側面及び第２側面とを含む水晶片を形成する工程と、を含み、第１側面は、第１主面の長辺に角度θ１で接する水晶結晶の第１ｍ面と、第２主面の長辺に角度θ２で接する水晶結晶の第１非ｍ面とを有し、第２側面は、第１主面の長辺に角度θ２で接する水晶結晶の第２非ｍ面と、第２主面の長辺に角度θ１で接する水晶結晶の第２ｍ面とを有し、角度θ１は角度θ２よりも大きい鈍角であり、Ｘ軸方向の長辺と直交する幅方向において、第１側面の第１ｍ面の幅は、第２側面の第２ｍ面の幅よりも大きい。
　上記構成によれば、例えば電気的な接続不良の発生を抑制することができる水晶片を製造することができる。
　本発明によれば、電気的な接続不良の発生を抑制することができる。
図１は、本発明の第１実施形態に係る平板型形状の水晶片の一方の主面側から見た水晶振動素子の斜視図である。 図２は、本発明の第１実施形態に係る平板型形状の水晶片の他方の主面側から見た水晶振動素子の斜視図である。 図３は、本発明の第１実施形態に係る水晶振動子の断面図である。 図４は、本発明の第１実施形態に係る水晶振動子（蓋部材は省略してある。）の斜視図である。 図５は、本発明の第１実施形態に係る水晶片の製造方法を示す図である。 図６は、本発明の第１実施形態に係る水晶片の製造方法を示す図である。 図７は、本発明の第２実施形態に係る平板型形状の水晶片の一方の主面側から見た水晶振動素子の斜視図である。 図８は、本発明の第２実施形態に係る平板型形状の水晶片の他方の主面側から見た水晶振動素子の斜視図である。 図９は、本発明の第２実施形態に係る水晶振動子（蓋部材は省略してある。）の斜視図である。 図１０は、本発明の第３実施形態であるメサ型形状に係る水晶片の一方の主面側から見た水晶振動素子の斜視図である。 図１１は、本発明の第３実施形態であるメサ型形状に係る水晶片の他方の主面側から見た水晶振動素子の斜視図である。
　以下に本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の構成要素は同一又は類似の符号で表している。図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本願発明の技術的範囲を当該実施形態に限定して解するべきではない。
　＜第１実施形態＞
　図１～図４を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る水晶振動素子及び当該水晶振動素子を備える水晶振動子を説明する。ここで、図１は、水晶片の第１主面側から見た水晶振動素子の斜視図であり、図２は、図１とは表裏反対の水晶片の第２主面側から見た水晶振動素子の斜視図である。図３は、水晶振動子の断面図である。図４は、水晶振動子の斜視図であり、蓋部材は省略している。
　図３に示すように、本実施形態に係る水晶振動子（Ｑｕａｒｔｚ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ　Ｕｎｉｔ）１は、水晶振動素子（Ｑｕａｒｔｚ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）１０と、蓋部材２０と、ベース部材３０とを備える。蓋部材２０及びベース部材３０は、水晶振動素子１０を収容するための保持器である。本実施形態においては、一例として、蓋部材２０はキャップ状をなしており、ベース部材３０は平板な板状をなしているが、蓋部材２０及びベース部材３０の形状はこれらに限定されるものではない。
　図１及び図２に示すように、水晶振動素子１０は、ＡＴカット型の水晶片（Ｑｕａｒｔｚ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｂｌａｎｋ）１１を有する。ＡＴカット型の水晶片１１は、人工水晶の結晶軸であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうち、Ｙ軸及びＺ軸をＸ軸の周りにＹ軸からＺ軸の方向に３５度１５分±１分３０秒回転させた軸をそれぞれＹ´軸及びＺ´軸とした場合、Ｘ軸及びＺ´軸によって特定される面と平行な面（以下、「ＸＺ´面」と呼ぶ。他の軸によって特定される面についても同様である。）を主面として切り出されたものである。本実施形態では、ＡＴカット水晶片である水晶片１１は、Ｘ軸方向に平行な長辺と、Ｚ´方向に平行な短辺と、Ｙ´軸方向に平行な厚み方向の辺を有する。また、水晶片１１は、ＸＺ´面において矩形状に形成されている。
　ＡＴカット水晶片を用いた水晶振動素子は、広い温度範囲で極めて高い周波数安定性を有し、また、経時変化特性にも優れている上、低コストで製造することが可能である。また、ＡＴカット水晶振動素子は、厚みすべり振動モード（Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　Ｓｈｅａｒ　Ｍｏｄｅ）を主振動として用いられる。以下、水晶結晶のＡＴカットの軸方向を基準として水晶振動子１の各構成を説明する。
　水晶片１１は、第１主面１２ａ及び第２主面１２ｂと、第１側面１３及び第２側面１４とを含む。第１主面１２ａ及び第２主面１２ｂは互いに対向している。また、第１主面１２ａ及び第２主面１２ｂは、それぞれ、Ｘ軸方向を長辺及びＺ´軸方向を短辺とする。第１側面１３及び第２側面１４は、第１主面１２ａ及び第２主面１２ｂの長辺側に位置する側面である。本実施形態では、第１主面１２ａ及び第２主面１２ｂはそれぞれ平面であり、水晶片１１のＹ´軸方向の厚みが一様に同じである平板型の水晶片を示すが、本発明はこれに限るものではなく、後述するように水晶片のＹ´軸方向の厚みが異なるメサ型の水晶片を適用することができる。なお、水晶片１１の形状の詳細は後述する。
　水晶振動素子１０は、第１励振電極１５ａ及び第２励振電極１５ｂを含む。第１励振電極１５ａは、水晶片１１の第１主面１２ａに形成され、また、第２励振電極１５ｂは、水晶片１１の第２主面１２ｂに形成されている。第１励振電極１５ａ及び第２励振電極１５ｂは、それぞれ、対応する主面の中央を含む領域に設けられ、一対の電極としてＸＺ´面において略全体が重なり合うように配置されている。また、第１励振電極１５ａ及び第２励振電極１５ｂはＸＺ´面において長辺及び短辺を有する矩形状に形成されている。図１及び図２に示す例では、第１励振電極１５ａ及び第２励振電極１５ｂの長辺が水晶片１１の長辺（すなわちＸ軸方向）と向きが一致するとともに、第１励振電極１５ａ及び第２励振電極１５ｂの短辺が水晶片１１の短辺（すなわちＺ´軸方向）と向きが一致する。
　水晶振動素子１０は、第１励振電極１５ａに電気的に接続された引出電極１６と、第１励振電極１５ａに引出電極１６を介して電気的に接続された第１接続電極１７ａと、第２励振電極１５ｂに電気的に接続された第２接続電極１７ｂとを有する。第１接続電極１７ａ及び第２接続電極１７ｂは、水晶片１１の第２主面１２ｂに形成され、より具体的には、第２主面１２ｂの一方の短辺側（Ｘ軸正方向側）付近に設けられ、第２主面１２ｂの短辺方向に沿って配列されている。また、引出電極１６は、第１主面１２ａにおいて第１励振電極１５ａと電気的に接続されており、第１主面１２ａから第１側面１３を通って第２主面１２ｂに至るまでに引き出されている。引出電極１６をこのように水晶片１１の表裏主面にわたって引き回すことによって、第１主面１２ａに形成された第１励振電極１５ａと、第２主面１２ｂに形成された第１接続電極１７ａとを電気的に接続することができる。第１接続電極１７ａ及び第２接続電極１７ｂは、導電性保持部材３６ａ，３６ｂを介してベース部材３０の電極に電気的に接続される。導電性保持部材３６ａ，３６ｂは、導電性接着剤が熱硬化して形成されたものであってもよい。
　第１励振電極１５ａ及び第２励振電極１５ｂ、引出電極１６、並びに、接続電極１７ａ，１７ｂの電極材料は特に限定されるものではないが、例えば、下地としてクロム（Ｃｒ）層を有し、クロム層の表面にさらに金（Ａｕ）層を有していてもよい。
　図３に示すように、蓋部材２０は、ベース部材３０の第１主面３２ａに対向して開口した凹部２４を有する。凹部２４には、開口の全周に亘って、凹部２４の底面から立ち上がるように形成された側壁部２２が設けられている。また、蓋部材２０は、凹部２４の開口縁においてベース部材３０の第１主面３２ａに対向する対向面２６を有している。蓋部材２０は、側壁部２２からさらに開口外方向へ突出するフランジ部２８を有していてもよく、この場合、フランジ部２８が対向面２６を有している。これによれば、フランジ部２８とベース部材３０を接合することによって、両者の接合面積を大きくできるため、両者の接合強度の向上を図ることができる。
　なお、本実施形態において蓋部材２０の形状は特に限定されるものではないが、例えば、ベース部材３０と保持器を構成して水晶振動素子１０を内部に収容するために、ベース部材３０の平面形状と略同一であってもよい。また、図２に示す例では蓋部材２０はフランジ部を有するが、これに限定されるものではなく、フランジ部２８を有することなく、凹部２４の底面から略垂直に立ち上げ形成された側壁部２２の先端がベース部材３０と接合されてもよい。
　蓋部材２０の材質は特に限定されるものではないが、例えば金属などの導電材料で構成されていてもよい。これによれば、蓋部材２０を接地電位に電気的に接続させることによりシールド機能を付加することができる。あるいは、蓋部材２０は、絶縁材料又は導電材料・絶縁材料の複合構造であってもよい。
　ベース部材３０は水晶振動素子１０を励振可能に支持するものである。具体的には、水晶振動素子１０は導電性保持部材３６ａ，３６ｂを介してベース部材３０の第１主面３２ａに励振可能に支持されている。
　図４に示すように、ベース部材３０は、Ｚ´軸方向に平行な長手方向と、Ｘ軸方向に平行な短手方向と、Ｙ´軸方向に平行な厚さ方向を有している。ベース部材３０は、ＸＺ´面において矩形状をなしている。すなわち、ベース部材３０の第１主面３２ａ及び第２主面３２ｂは、それぞれ、Ｘ軸方向を長辺及びＺ´軸方向を短辺とする。
　ベース部材３０は、例えば絶縁性セラミックで形成されてもよく、例えば複数の絶縁性セラミックシートを積層して焼成することによって形成されてもよい。あるいは、ベース部材３０は、ガラス材料（例えばケイ酸塩ガラス、又はケイ酸塩以外を主成分とする材料であって、昇温によりガラス転移現象を有する材料）、水晶材料（例えばＡＴカット水晶）又はガラスエポキシ樹脂などで形成してもよい。ベース部材３０は耐熱性材料から構成されることが好ましい。ベース部材３０は、単層であっても複数層であってもよく、複数層である場合、第１主面３２ａの最表層に形成された絶縁層を含んでもよい。また、ベース部材３０は、平板な板状をなしている。
　図３に示すように、蓋部材２０及びベース部材３０の両者が接合材７０を介して接合されることによって、水晶振動素子１０が、蓋部材２０の凹部２４とベース部材３０とによって囲まれた内部空間（キャビティ）２３に密封封止される。この場合、内部空間の圧力は大気圧力よりも低圧な真空状態であることが好ましく、これにより励振電極１５ａ，１５ｂの酸化による経時変化などが低減できるため好ましい。
　接合材７０は、蓋部材２０及びベース部材３０の各全周に亘って設けられており、蓋部材２０の側壁部２２の対向面２６と、ベース部材３０の第１主面３２ａとの間に介在している。接合材７０は絶縁性材料を有する。絶縁性材料としては、低融点ガラス（例えば鉛ホウ酸系や錫リン酸系等）などのガラス接着材料であってもよいし、あるいは、樹脂接着剤を用いてもよい。これらの絶縁性材料によれば、金属接合に比べて低コストであり、また加熱温度を抑えることができ、製造プロセスの簡易化を図ることができる。
　本実施形態に係る水晶振動素子１０は、長手方向の一方端（導電性保持部材３６ａ，３６ｂが配置される側の端部）が固定端であり、その他方端が自由端となっている。また、水晶振動素子１０、蓋部材２０及びベース部材３０は、ＸＺ´面において、それぞれ矩形状をなしており、互いに長手方向及び短手方向が一致する向きに配置されている。
　なお、水晶振動素子１０の固定端の位置は特に限定されるものではなく、変形例として、水晶振動素子１０は、長手方向の両端においてベース部材３０に固定されていてもよい。この場合、水晶振動素子１０を長手方向の両端において固定する態様で、水晶振動素子１０及びベース部材３０の各電極を形成すればよい。
　図４に示すように、ベース部材３０は、第１主面３２ａに形成された接続電極３３ａ，３３ｂと、第１主面３２ａ上に形成され、かつ、接続電極３３ａ，３３ｂと電気的に接続された引出電極３４ａ，３４ｂと、第２主面３２ｂにおいて実装基板（図示しない）と電気的に接続するための外部電極３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄとを含む。
　ベース部材３０の接続電極３３ａ，３３ｂは、第１主面３２ａの一方の短辺側（Ｘ軸正方向側）付近に設けられ、第１主面３２ａの短辺方向に沿って配列されている。接続電極３３ａには、導電性保持部材３６ａを介して、水晶振動素子１０の第１接続電極１７ａが接続され、他方、接続電極３３ｂには、導電性保持部材３６ｂを介して、水晶振動素子１０の第２接続電極１７ｂが接続される。
　複数の外部電極３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄはそれぞれベース部材３０のコーナー部に形成されている。具体的には、外部電極３５ａはＸ軸正方向かつＺ´軸負方向側のコーナー部に形成され、外部電極３５ｂはＸ軸負方向かつＺ´軸正方向側のコーナー部に形成され、外部電極３５ｃはＸ軸負方向側及びＺ´軸負方向側のコーナー部に形成され、外部電極３５ｄはＸ軸正方向かつＺ´軸正方向側のコーナー部に形成されている。
　複数の外部電極３５ａ～ｄのうち、外部電極３５ａは、引出電極３４ａを介して接続電極３３ａに電気的に接続され、外部電極３５ｂは、引出電極３４ｂを介して接続電極３３ｂに電気的に接続されている。すなわち、外部電極３５ａ，３５ｂは第１励振電極１５ａ及び第２励振電極１５ｂと電気的に接続された入出力端子である。図４に示すように、これらの外部電極３５ａ，３５ｂは、ベース部材３０の第１主面３２ａにおける互いに対向するコーナー部に配置されている。
　また、残りの外部電極３５ｃ，３５ｄは、ベース部材３０の第１主面３２ａにおける互いに対向するコーナー部に配置されている。なお、これらの外部電極は水晶振動素子１０の第１励振電極１５ａ及び第２励振電極１５ｂとは電気的に接続されないダミー電極である。このように、ベース部材３０の平面視のいずれの向きにおいても外部電極が存在するように、ベース部材３０の全てのコーナー部に外部電極を設けるので、外部電極を形成するための導電材料の付与、及び、水晶振動子１の実装基板への実装を容易に行うことができる。
　ダミー電極は、水晶振動子１が実装される実装基板（図示しない）に設けられた端子であって、実装基板に実装された他のいずれの電子素子とも接続されない端子に電気的に接続されてもよい。また、蓋部材２０が導電性材料からなる場合、蓋部材２０にシールド機能を付加することができる。ここで、ダミー電極としての外部電極３５ｃ，３５ｄは、接地電位が供給される接地用電極であってもよい。この場合、導電性材料である蓋部材２０に接地用電極である外部電極３５ｃ，３５ｄに電気的に接続することによってシールド機能の向上を図ることができる。
　図４に示す例では、ベース部材３０のコーナー部は、その一部が円筒曲面状（キャスタレーション形状とも呼ばれる。）に切断して形成された切り欠き側面を有しており、外部電極３５ａ～３５ｄは、このような切り欠き側面及び第２主面３２ｂにかけて連続的に形成されている。なお、ベース部材３０のコーナー部の形状はこれに限定されるものではなく、切り欠きの形状は平面状であってもよいし、切り欠きがなく、平面視して、四隅が直角な矩形形状であってもよい。
　なお、ベース部材３０の接続電極３３ａ，３３ｂ、引出電極３４ａ，３４ｂ及び外部電極３５ａ～３５ｄの各構成は上記の例に限定されるものではなく、様々に変形して適用することができる。例えば、接続電極３３ａ，３３ｂは、長辺方向の両端に形成されるなど、ベース部材３０の第１主面３２ａ上において互いに異なる端部に配置されてもよい。このような構成においては、水晶振動素子１０が、長手方向の一方端及び他方端の両方においてベース部材３０に支持されることになる。また、外部電極の個数は４つに限るものではなく、例えば対角上に配置された入出力端子としての２つのみであってもよい。また、外部電極はコーナー部に配置されたものに限らず、コーナー部を除くベース部材３０のいずれかの側面に形成されてもよい。この場合、既に説明したとおり、側面の一部を円筒曲面状に切断した切り欠き側面を形成し、コーナー部を除く当該側面に外部電極を形成してもよい。さらに、ダミー電極である他の外部電極３５ｃ，３５ｄは形成しなくてもよい。また、ベース部材３０に第１主面３２ａから第２主面３２ｂへ貫通するスルーホールを形成し、このスルーホールによって第１主面３２ａに形成した接続電極から第２主面３２ｂへ電気的導通を図ってもよい。
　本実施形態に係る水晶振動子１においては、ベース部材３０の外部電極３５ａ，３５ｂを介して、水晶振動素子１０における一対の第１励振電極１５ａ及び第２励振電極１５ｂの間に交番電界を印加する。これにより、厚みすべり振動モードによって水晶片１１が振動し、該振動に伴う共振特性が得られる。
　次に、図１及び図２に戻り、本実施形態に係る水晶片１１の形状について詳述する。
　水晶片１１の長辺側の第１側面１３は、第１主面１２ａの長辺に角度θ１で接するｍ面１３ａと、第２主面１２ｂの長辺に角度θ２で接する非ｍ面１３ｂとからなる。すなわち、ｍ面１３ａ及び非ｍ面１３ｂは傾斜角度が異なる連続する２面である。なお、ｍ面とは水晶結晶が有する自然面の１つであり、非ｍ面とはｍ面以外の水晶結晶の面を指す。ｍ面１３ａが第１ｍ面であり、非ｍ面１３ｂが第１非ｍ面である。
　水晶片１１の長辺側の側面である第２側面１４は、第１主面１２ａの長辺に角度θ２で接する非ｍ面１４ｂと、第２主面１２ｂの長辺に角度θ１で接するｍ面１４ａとからなる。すなわち、ｍ面１４ａ及び非ｍ面１４ｂは傾斜角度が異なる連続する２面である。ｍ面１４ａが第２ｍ面であり、非ｍ面１４ｂが第２非ｍ面である。
　非ｍ面１３ｂ，１４ｂがそれぞれ対応する主面と接する角度θ２は、約９３度（すなわち主面の法線方向から約３度）であり、より具体的には加工精度等を考慮して約９３度±２度（すなわち主面の法線方向から約３度±２度）である。このように、非ｍ面１３ｂ，１４ｂは、それぞれ対応する主面と略垂直に接する側面となっている。
　また、ｍ面１３ａ，１４ａがそれぞれ対応する主面と接する角度θ１は、９０度よりも大きい鈍角であり、具体的には、加工精度等を考慮して１４４度±２度である。すなわち、角度θ１及びθ２は、θ１＞θ２の関係を有している。このように、ｍ面１３ａ，１４ａは、それぞれ対応する主面とは、非ｍ面１３ｂ，１４ｂよりも主面からの傾斜角度が緩やかな側面となっている。
　図１及び図２に示すように、第１側面１３のｍ面１３ａ及び非ｍ面１３ｂの配置は、水晶片１１のＹ´Ｚ´面における側面（すなわち、水晶片１１の短辺側の側面）の中心点を基準として、第２側面１４のｍ面１４ａ及び非ｍ面１４ｂの配置とは点対称となっているが、ｍ面１３ａとｍ面１４ａのサイズ（又は非ｍ面１３ｂと非ｍ面１４ｂのサイズ）は異なっている。具体的には、第１側面１３及び第２側面１４におけるＸ軸方向の長辺と直交する幅方向において、第１側面１３のｍ面１３ａの幅Ｗａ１と、第２側面１４のｍ面１４ａの幅Ｗａ２は、Ｗａ１＞Ｗａ２の関係を有している。そして、このようなｍ面のサイズ関係に従って、第１側面１３の非ｍ面１３ｂの幅Ｗｂ１と、第２側面１４の非ｍ面１４ｂの幅Ｗｂ２は、Ｗｂ１＜Ｗｂ２の関係を満たしている。
　このように、本実施形態においては、水晶片１１の表裏主面にわたって引き回される引出電極１６が通る第１側面１３の方が、第２側面１４よりも、主面からの傾斜角度が緩やかな部分の幅の比率（面積の比率）が大きくなっている。すなわち、Ｗａ１／Ｗｂ１＞Ｗａ２／Ｗｂ２の関係を有している。このため、引出電極１６が形成される第１側面１３のうち、電極形成が容易であるｍ面１３ａの幅Ｗａ１を大きくし、かつ、電極形成が困難である非ｍ面１３ｂの幅Ｗｂ１を小さくすることができる。したがって、水晶片１１の表裏主面にわたって引き回される引出電極１６の形成が容易となり、また、引出電極１６の断線防止を図ることができる。
　また、本実施形態においては、第１主面１２ａの短辺の長さＬ１と、第２主面１２ｂの短辺の長さＬ２は、Ｌ１＜Ｌ２の関係を有している。したがって、水晶片１１をＸＺ´面で見たときに、水晶片１１の表裏を容易に判定することができる。よって、水晶振動子１の組み立て作業性及び取扱いの向上を図ることができる。
　また、第１接続電極１７ａ及び第２接続電極１７ｂが設けられた第２主面１２ｂの短辺の長さＬ２が大きいため、水晶片１１の小型化を維持しつつも、第２主面１２ｂの短辺に沿って配置した第１接続電極１７ａと第２接続電極１７ｂの間の距離を大きく確保することができる。したがって、第１接続電極１７ａと第２接続電極１７ｂとの間の短絡を容易に防止することができる。
　また、水晶振動素子１０とベース部材３０との間に設けられた導電性保持部材３６ａ，３６ｂは、水晶片１１に形成された電極材料に対して濡れ易いため、引出電極１６を通って水晶片１１の側面に濡れ広がる場合がある。この点、本実施形態においては、引出電極１６が形成された第１側面１３において、第２主面１２ｂの長辺に接する面は、略垂直である非ｍ面１３ｂであるため、導電性保持部材３６ａ，３６ｂを形成するための導電性接着剤が、引出電極１６を伝って濡れ広がる量を少なくすることができる。したがって、導電性接着剤の濡れ広がりに起因する水晶振動素子１０の振動阻害を低減させることができる。
　また、水晶片１１の第１側面１３及び第２側面１４が、角度θ２（約９３度±２度）をもって主面と接する非ｍ面を有するので、側面の傾斜角度が９０度である場合と比べて、幅すべり振動モードと厚みすべり振動モードとの結合を小さくすることができる。したがって、エネルギー閉じ込め効果に加えて、周波数温度特性の改善を併せて奏することができる。
　図５及び図６は本実施形態に係る水晶片の製造方法を示したものである。本実施形態に係る水晶片の形状は、例えばウェットエッチングによって作成することができる。
　まず、図５に示すように、互いに対向する第１主面４２ａ及び第２主面４２ｂを有する水晶基板４１を用意する。ここで、第１主面４２ａ及び第２主面４２ｂは、それぞれ、水晶結晶のＸ軸方向及びＺ´軸方向に延在する面である。次に、このような水晶基板４１の表裏の第１主面４２ａ及び第２主面４２ｂ上に、それぞれ第１マスク４３ａ及び第２マスク４３ｂを設ける。第１マスク４３ａおよび第２マスク４３ｂは例えば金属材料からなるメタルマスクである。
　マスク４３ａ，４３ｂを設ける工程では、例えば、水晶基板４１の第１主面４２ａ全面に金属膜をスパッタ工法で形成したのち、第１マスク４３ａの開口部をエッチングによって除去して所定の形状を得る。同様の手法により、水晶基板４１の第２主面４２ｂ上に第２マスク４３ｂを設ける。なお、水晶基板４１の第１主面４２ａ及び第２主面４２ｂは、図１に示す水晶片１１の第１主面１２ａ及び第２主面１２ｂにそれぞれ対応している。
　第１マスク４３ａ及び第２マスク４３ｂは、ＸＺ´面を平面視して略全体が重なり合うように形成されるが、互いに異なる幅を有するｍ面１３ａ，１４ａ、及び、非ｍ面１３ｂ，１４ｂをそれぞれ形成するために、Ｚ´軸方向に互いにずらして配置される。言い換えれば、第１主面４２ａ上のマスク４３ａの一部が、第２主面４２ｂ上のマスク４３ｂの一部と重なるように、マスク４３ａ，４３ｂを設ける。より具体的には、例えば、第１マスク４３ａ及び第２マスク４３ｂはＺ´軸方向において第１距離Ｘ１だけ重なり合って設けられ、第１マスク４３ａは第２マスク４３ｂに対してＺ´軸正方向側に第２距離Ｘ２だけずらして設けられ、第１マスク４３ｂは第２マスク４３ａに対してＺ´軸負方向側に第３距離Ｘ３だけずらして設けられる。ここで、第１距離Ｘ１、第２距離Ｘ２及び第３距離Ｘ３の長さは、ウェットエッチングの処理時間や処理態様などに依存する。例えば第１励振電極１５ａと第２励振電極１５ｂとで挟まれた水晶片１１の振動部の厚み寸法をＴとした場合、Ｘ２＜Ｘ３、０．４Ｔ＜Ｘ２≦０．７５Ｔ、かつ０．７５Ｔ＜Ｘ３≦２Ｔの関係を有することが好ましい。
　次に、このように第１マスク４３ａ及び第２マスク４３ｂを形成した水晶基板４１をウェットエッチングする。例えば水晶基板４１を両面から同時にフッ化アンモニウム溶液などを用いてウェットエッチングする。これにより、図６に示すように、第１側面１３及び第２側面１４を有する水晶片１１を作成することができる。
　こうして、Ｘ２及びＸ３の長さに対応して、ｍ面１４ａよりも幅が大きいｍ面１３ａを形成することができる。また、Ｘ１＋Ｘ２の長さに対応して第１主面１２ａを形成し、Ｘ１＋Ｘ３の長さに対応して、第１主面１２ａよりも短辺の長さが大きい第２主面１２ｂを形成することができる。
　なお、上記では、水晶基板４１の両面にマスク４３ａ，４３ｂを同時に形成し、両面から同時にウェットエッチングする処理態様を説明したが、これに限定されるものではなく、水晶基板４１の一方の片面にマスク４３ａを形成してウェットエッチングし、次に、水晶基板４１の他方の片面にマスク４３ｂを形成してウェットエッチングしてもよい。これによれば、水晶基板の第１主面４２ａと第２主面４２ｂのウェットエッチングの処理時間を異ならせることができるので、本実施形態に係る水晶片１１をより容易に形成することができる。
　＜第２実施形態＞
　次に、図７～図９を参照しつつ、本発明の第２実施形態に係る水晶振動素子及び当該水晶振動素子を備える水晶振動子を説明する。ここで、図７は、水晶片の第１主面側から見た斜視図であり、図８は、図７とは表裏反対の水晶片の第２主面側から見た水晶振動素子の斜視図である。また、図９は、水晶振動子の斜視図であり、蓋部材は省略している。なお、第１実施形態と同一の構成について同一の符号を付している。
　本実施形態に係る水晶振動素子１１０においては、水晶片１１１の形状及びベース部材３０の構成は第１実施形態と同一であり、水晶片１１１に形成される接続電極及び引出電極の構成が第１実施形態と異なっている。すなわち、本実施形態では、水晶片の立体形状自体は第１実施形態と同一であるが、引出電極を引き回す側面が第１実施形態の側面とは異なっており、これに伴い、接続電極を設ける主面が第１実施形態の主面とは反対の面となっている。以下、第１実施形態と異なる点について説明する。なお、本実施形態では、説明の便宜上、第１実施形態と同様に、接続電極が設けられていない側の主面を第１主面と呼び、接続電極が設けられた側の主面を第２主面と呼ぶこととする。
　図７及び図８に示すように、本実施形態においては、水晶片１１１の第１主面１１２ａに第１励振電極１１５ａが形成され、水晶片１１１の第２主面１１２ｂに第２励振電極１１５ｂが形成され、第１接続電極１１７ａ及び第２接続電極１１７ｂは、水晶片１１１の第２主面１１２ｂに形成されている。より具体的には、第１接続電極１１７ａ及び第２接続電極１１７ｂは、第２主面１１２ｂの一方の短辺側（Ｘ軸正方向側）付近に設けられ、第２主面１１２ｂの短辺方向に沿って配列されている。また、引出電極１１６は、第１主面１１２ａにおいて第１励振電極１１５ａと電気的に接続されており、第１主面１１２ａから第２側面１１４を通って第２主面１１２ｂに至るまでに引き出されている。引出電極１１６をこのように水晶片１１１の表裏主面にわたって引き回すことによって、第１主面１１２ａに形成された第１励振電極１１５ａと、第２主面１１２ｂに形成された第１接続電極１１７ａとを電気的に接続することができる。また、第２接続電極１１７ｂは、第２主面１１２ｂに形成された第２励振電極１１５ｂに電気的に接続されている。第１接続電極１１７ａ及び第２接続電極１１７ｂは、導電性保持部材３６ａ，３６ｂを介してベース部材３０の接続電極３３ａ，３３ｂに電気的に接続される。
　本実施形態においても、第１実施形態と同様に、水晶片１１１の表裏主面にわたって引き回される引出電極１１６が通る第２側面１１４の方が、第１側面１１３よりも、主面からの傾斜角度が緩やかな部分の幅の比率（面積の比率）が大きくなっている。すなわち、Ｗａ１／Ｗｂ２＞Ｗａ２／Ｗｂ２の関係を有している。このため、引出電極１１６が形成される第２側面１１４のうち、電極形成が容易であるｍ面１１４ａの幅Ｗａ１を大きくし、かつ、電極形成が困難である非ｍ面１１４ｂの幅Ｗｂ１を小さくすることができる。したがって、水晶片１１１の表裏主面にわたって引き回される引出電極１１６の形成が容易となり、また、引出電極１１６の断線防止を図ることができる。
　また、本実施形態においては、引出電極１１６が形成された第２側面１１４において、第２主面１１２ｂの長辺に接する面は、緩やかな傾斜面であるｍ面１１４ａであり、また、ｍ面１１４ａの幅の大きいため、導電性保持部材３６ａ，３６ｂを構成する導電性接着剤が、引出電極１１６を伝って濡れ広がる量を多くすることができる。したがって、導電性接着剤による接着面積を大きくすることができるため、導電性保持部材３６ａ，３６ｂによる保持強度を向上させることができる。
　なお、水晶振動子及び水晶振動素子のその他の構成及び作用効果については、第１実施形態で説明した内容を適用することができる。また、水晶片１１１の製造方法についても既に説明したとおりである。
　＜第３実施形態＞
　次に、図１０及び図１１を参照しつつ、本発明の第３実施形態に係る水晶振動素子を説明する。ここで、図１０は、水晶片の第１主面側から見た斜視図であり、図１１は、図１０とは表裏反対の水晶片の第２主面側から見た水晶振動素子の斜視図である。
　本実施形態に係る水晶振動素子２１０においては、水晶片２１１の形状が第１実施形態及び第２実施形態と異なっている。すなわち、本実施形態では、水晶片２１１はメサ型形状を有している。具体的には、ＡＴカット型の水晶片２１１が、第１主面２１２ａ及び第２主面２１２ｂの中央を含む第１部分２１８と、第１部分２１８のＸ軸方向の両端に隣接する第２部分２１９とを含み、第２部分２１９におけるＹ´軸方向の厚さが第１部分２１８におけるＹ´軸方向の厚さよりも薄くなっている。この場合、第１部分２１８を厚肉中央部、第２部分２１９を薄肉周辺部と呼ぶことができる。また、本実施形態では、第１主面２１２ａは、第１部分２１８の第１主面２１２ａ１と、第２部分２１９の第１主面２１２ａ２とからなり、第２主面２１２ｂは、第１部分２１８の第２主面２１２ｂ１と、第２部分２１９の第２主面２１２ｂとからなる。そして、第１主面２１２ａ及び第２主面２１２ｂの長辺側の各側面に、既に説明した水晶結晶のｍ面及び非ｍ面の内容を適用することができる。すなわち、水晶片２１１の長辺側の第１側面２１３は、第１主面２１２ａ２の長辺に角度θ１で接するｍ面２１３ａと、第２主面２１２ｂ２の長辺に角度θ２で接する非ｍ面２１３ｂとからなる。また、水晶片２１１の長辺側の第２側面２１４は、第１主面２１２ａ２の長辺に角度θ２で接する非ｍ面２１４ｂと、第２主面２１２ｂの長辺に角度θ１で接するｍ面２１４ａとからなる。なお、厚肉中央部と薄肉周辺部の主面の法線方向の段差の寸法が水晶片の厚さの１０％以上となる構造を、実施形態１または２で開示した水晶片に追加工して、厚肉中央部の表面にレジスト膜を設けて、ウェットエッチングによって厚肉中央部と薄肉周辺部の間の段差を加工する場合、ｍ面及び非ｍ面の第１主面及び第２主面の近傍が、薄肉周辺部とともにエッチング加工される。これにより、ｍ面の第１主面及び第２主面の近傍において主面に対する角度がｍ面と異なる別の第１結晶面が生じ、非ｍ面の第１主面及び第２主面の近傍において主面に対する角度が非ｍ面と異なる別の第２結晶面が生じる。本発明において、別の第１結晶面及び別の第２結晶面はともに側面に含まれるものとする。
　また、本実施形態においては、水晶片２１１の第１主面２１２ａ１に第１励振電極２１５ａが形成され、水晶片２１１の第２主面２１２ｂ１に第２励振電極２１５ｂが形成され、第１接続電極２１７ａ及び第２接続電極２１７ｂは、水晶片２１１の第２主面２１２ｂ２に形成されている。より具体的には、第１接続電極２１７ａ及び第２接続電極２１７ｂは、第２主面２１２ｂ２の一方の短辺側（Ｘ軸正方向側）付近に設けられ、第２主面２１２ｂ２の短辺方向に沿って配列されている。また、引出電極２１６は、第１主面２１２ａにおいて第１励振電極２１５ａと電気的に接続されており、第１主面２１２ａ１から第１主面２１２ａ２及び第２側面２１４を通って第２主面２１２ｂ２に至るまでに引き出されている。引出電極２１６をこのように水晶片２１１の表裏主面にわたって引き回すことによって、第１主面２１２ａ１に形成された第１励振電極２１５ａと、第２主面１１２ｂ２に形成された第１接続電極２１７ａとを電気的に接続することができる。また、第２接続電極２１７ｂは、第２主面２１２ｂ１に形成された第２励振電極２１５ｂに電気的に接続されている。
　なお、メサ型形状の第１部分２１８は、例えばドライエッチングで形成してもよいし、あるいはウェットエッチングで形成してもよい。ドライエッチング等で形成することによって例えば第１部分２１８の側面をＹ´軸方向に沿って延在するように形成することができる。あるいは、ウェットエッチングの場合、第１部分２１８の側面はＹ´軸方向から所定の角度をもって傾斜して形成されていてもよい。
　本実施形態によれば、既に説明した作用効果に加え、メサ形状による振動エネルギー閉じ込め効果も奏することができる。
　なお、以上の各実施形態においては、側面が連続する２面からなる態様を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、側面が３面以上からなる態様であってもよい。すなわち、側面がｍ面及び非ｍ面を含み、さらに、ｍ面と非ｍ面との間に１つ又は複数の面を有していてもよい。
　なお、以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
　１　　　水晶振動子
　１０　　水晶振動素子
　１１　　水晶片
　１２ａ　第１主面
　１２ｂ　第２主面
　１３　　第１側面
　１４　　第２側面
　１３ａ，１４ａ　ｍ面
　１３ｂ，１４ｂ　非ｍ面
　１５ａ　第１励振電極
　１５ｂ　第２励振電極
　１６　　引出電極
　１７ａ　第１接続電極
　１７ｂ　第２接続電極
　２０　　蓋部材
　３０　　ベース部材
　３６ａ，３６ｂ　導電性保持部材

Claims (10)

  1. 　水晶結晶のＸ軸方向を長辺及びＺ´軸方向を短辺とする互いに対向する第１主面及び第２主面と、前記第１主面及び第２主面の長辺側に位置する第１側面及び第２側面とを含む、ＡＴカット型の水晶片と、
    　前記水晶片の前記第１主面に設けられた第１励振電極と、
    　前記水晶片の前記第２主面に設けられた第２励振電極と、
    　前記第１主面から前記第１側面を通って前記第２主面に至るまで引き出された、前記第１励振電極に電気的に接続された引出電極と、
    　前記第２主面に設けられ、前記引出電極を介して前記第１励振電極に電気的に接続された第１接続電極と、
    　前記第２主面に設けられ、前記第２励振電極に電気的に接続された第２接続電極と
    を備え、
    　前記第１側面は、前記第１主面の長辺に角度θ１で接する水晶結晶の第１ｍ面と、前記第２主面の長辺に角度θ２で接する水晶結晶の第１非ｍ面とを有し、
    　前記第２側面は、前記第１主面の長辺に角度θ２で接する水晶結晶の第２非ｍ面と、前記第２主面の長辺に角度θ１で接する水晶結晶の第２ｍ面とを有し、
    　前記角度θ１及びθ２は鈍角であって前記角度θ１は前記角度θ２よりも大きい鈍角であり、
    　前記Ｘ軸方向の長辺と直交する幅方向において、前記第１側面の前記第１ｍ面の幅は、前記第２側面の前記第２ｍ面の幅よりも大きい、水晶振動素子。
  2. 　前記第２主面の短辺は前記第１主面の短辺よりも長い、請求項１に記載の水晶振動素子。
  3. 　水晶結晶のＸ軸方向を長辺及びＺ´軸方向を短辺とする互いに対向する第１主面及び第２主面と、前記第１主面及び第２主面の長辺側に位置する第１側面及び第２側面とを含む、ＡＴカット型の水晶片と、
    　前記水晶片の前記第１主面に設けられた第１励振電極と、
    　前記水晶片の前記第２主面に設けられた第２励振電極と、
    　前記第１主面から前記第２側面を通って前記第２主面に至るまで引き出された、前記第１励振電極に電気的に接続された引出電極と、
    　前記第２主面に設けられ、前記引出電極を介して前記第１励振電極に電気的に接続された第１接続電極と、
    　前記第２主面に設けられ、前記第２励振電極に電気的に接続された第２接続電極と
    を備え、
    　前記第１側面は、前記第２主面の長辺に角度θ２で接する水晶結晶の第１非ｍ面と、前記第１主面の長辺に角度θ１で接する水晶結晶の第１ｍ面とを有し、
    　前記第２側面は、前記第２主面の長辺に角度θ１で接する水晶結晶の第２ｍ面と、前記第１主面の長辺に角度θ２で接する水晶結晶の第２非ｍ面とを有し、
    　前記角度θ１及びθ２は鈍角であって前記角度θ１は前記角度θ２よりも大きい鈍角であり、
    　前記Ｘ軸方向の長辺と直交する幅方向において、前記第２側面の前記第２ｍ面の幅は、前記第１側面の前記第１ｍ面の幅よりも大きい、水晶振動素子。
  4. 　前記第１主面の短辺は前記第２主面の短辺よりも長い、請求項２に記載の水晶振動素子。
  5. 　前記第１主面及び前記第２主面はそれぞれ平面である、請求項１から３のいずれか一項に記載の水晶振動素子。
  6. 　前記水晶片は、前記第１主面及び前記第２主面の中央を含む第１部分と、前記Ｘ軸方向における前記第１部分の両端に隣接する第２部分とを含み、前記第２部分の厚さは、前記第１部分の厚さよりも薄い、請求項１から３のいずれか一項に記載の水晶振動素子。
  7. 　請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の水晶振動素子と、
    　導電性保持部材を介して前記水晶振動素子が励振可能に保持するベース部材と、
    　前記ベース部材に接合材を介して接合され、前記水晶振動子を前記ベース部材上で内部空間に収容する蓋部材と
    を備え、
    　前記導電性保持部材は、前記水晶振動素子における前記第１接続電極及び第２接続電極が設けられた主面と前記ベース部材との間に設けられた、水晶振動子。
  8. 　互いに対向する第１主面及び第２主面を有する、ＡＴカット型の水晶基板を用意する工程と、
    　第１マスクを前記水晶基板の前記第１主面に設け、第２マスクを、前記第１主面を平面視して当該第２マスクの一部が前記第１マスクの一部と重なるように、前記水晶基板の前記第２主面に設ける工程と、
    　前記水晶基板をウェットエッチングして、前記第１主面及び前記第２主面を、それぞれ、Ｘ軸方向を長辺とし、Ｚ´軸方向を短辺とする矩形状に形成し、前記第１主面及び第２主面の長辺側に位置する第１側面及び第２側面とを含む水晶片を形成する工程と、
    を含み、
    　前記第１側面は、前記第１主面の長辺に角度θ１で接する水晶結晶の第１ｍ面と、前記第２主面の長辺に角度θ２で接する水晶結晶の第１非ｍ面とを有し、
    　前記第２側面は、前記第１主面の長辺に角度θ２で接する水晶結晶の第２非ｍ面と、前記第２主面の長辺に角度θ１で接する水晶結晶の第２ｍ面とを有し、
    　前記角度θ１は前記角度θ２よりも大きい鈍角であり、
    　前記Ｘ軸方向の長辺と直交する幅方向において、前記第１側面の前記第１ｍ面の幅は、前記第２側面の前記第２ｍ面の幅よりも大きい、水晶片の製造方法。
  9. 　前記第１マスク及び前記第２マスクを設ける工程において、前記第１主面を平面視して、前記第１マスク及び前記第２マスクがＺ´軸方向において第１距離にて重なるとともに、前記第１マスクが前記第２マスクからＺ´軸正方向に第２距離にて延在しかつ前記第２マスクが前記第１マスクからＺ´軸負方向に第３距離にて延在するように、前記第１マスク及び前記第２マスクを配置する、請求項８に記載の水晶片の製造方法。
  10. 　前記第３距離は前記第２距離よりも大きい、請求項９記載の水晶片の製造方法。
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ENP Entry into the national phase

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121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

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NENP Non-entry into the national phase

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