JP5708079B2 - 水晶振動子 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器に用いられる厚みすべり振動を用いた水晶振動子に関するものである。

水晶振動子において不要モードの抑制は所望の特性を確保するために重要である。この不要モードは主振動以外の他の振動モードあるいは高調波振動モード等からなるが、このような不要モードの抑制を目途として、メサ型構成（厚肉部を有する構成）が開示されている。このような構成例を特開２００８−２６３３８７号に示す。本構成では、圧電振動板の板面の中央部分に周辺部よりも厚み寸法の大きい振動部を形成したメサ型の圧電振動板が開示され、当該圧電振動板はその一辺が保持された片保持構成が採用されている。

特開２００８−２６３３８７号公報

特許文献１においては、メサの堀込み量に関連する特定をすることにより、駆動時に生じることのある不要モードの抑制を行っているが、少なからず振動領域のメサ部分（厚肉部分）からの振動が薄肉部に伝搬することがあった。このような場合、水晶振動板（圧電振動板）をベース等に固定する保持を行った場合、保持部の影響が水晶振動板の特性に悪影響を与えることがあった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、超小型化した場合でも、不要モードの影響を極力排除した、良好な特性の水晶振動子を提供することを目的とする。

本発明による水晶振動子は、上記目的を達成するためになされたもので、厚肉部と、薄肉部と、外部と導電接合材により接続される接続電極を含む矩形の水晶振動板を有し、前記厚肉部には励振電極が形成され、当該励振電極は前記接続電極に接続されており、前記励振電極と接続電極は各々水晶振動板の対角方向に偏って離間配置されていることを特徴としている。

励振電極の形成された領域は、水晶振動子の駆動時においてその周囲に較べて強勢に振動しており、厚肉部の形成により振動エネルギの閉じ込めを行った場合でも、薄肉部に振動エネルギが伝搬することがある。このような励振電極の形成された領域と接続電極の形成された領域とを対角方向に離間させることによって振動エネルギが減衰し、接続電極の接合すなわち水晶振動板の保持（固着）の影響を極力抑制することができる。

また、本発明による水晶振動子は、上記目的を達成するためになされたもので、厚肉部と、薄肉部と、外部と導電接合材により接続される接続電極を有する水晶振動板を有し、前記厚肉部には励振電極が形成され、当該励振電極は前記接続電極に接続されており、前記厚肉部と接続電極は各々水晶振動板の対角方向に偏って離間配置されていることを特徴としている。

厚肉部の励振電極形成領域は、水晶振動子の駆動時においてその周囲に較べて強勢に振動しており、厚肉部の形成により振動エネルギの閉じ込めを行った場合でも、薄肉部に振動エネルギが伝搬することがある。このような励振電極の形成された厚肉部と接続電極の形成された領域とを対角方向に離間させることによって、振動エネルギが減衰し、接続電極の接合すなわち水晶振動板の保持（固着）の影響を極力抑制することができる。

また、上記各構成において、前記導電接合材は金属バンプからなり、前記接続電極は外部と前記金属バンプにより電気的機械的接続されている構成であってもよい。

前記金属バンプによる電気的機械的接続は、超音波を用いたＦＣ接合（フリップチップ接合）を用い、強固な接合を行うができ、このため金属バンプによる導電接合は安定するという利点を有している。しかしその反面強固な接合であるが故に、緩衝機能が小さく、例えば振動エネルギが伝搬した際、これを十分に吸収することができず、当該接合により水晶振動子の特性が大きく変動することがあった。本構成によれば駆動する励振電極形成領域と接続電極形成領域が対角方向に離間しているので、水晶振動子の特性劣化を抑制することができる。

また、上記各構成において、厚肉部と薄肉部の境界はテーパが形成されている構成であってもよい。

テーパは厚肉部から薄肉部に至る斜面を有する傾斜部であるが、このようなテーパ形成により、厚肉部の振動がスムーズに薄肉部に対して減衰して伝搬させることができ、駆動する励振電極形成領域と接続電極形成領域が対角方向に離間していることと相俟って、接続電極への振動エネルギの伝搬を抑制することができる。

さらに、上記各構成において、水晶振動板の１辺または相互に隣接する２辺に張り出し部が形成され、前記接続電極が当該張り出し部に形成されている構成であってもよい。

上記構成により、張り出し部が矩形の水晶振動板の外側に突出して形成されており、接続電極が当該張り出し部に形成されている構成である。このため前述の駆動する励振電極形成領域と接続電極形成領域が対角方向に離間していることと相俟って、厚肉部の振動が接続電極により伝搬しにくい構成となっている。

また上記各構成において、前記接続電極は一対からなる構成であり、また各接続電極は前記導電接合材により外部と接合され、かつ前記励振電極に近い導電接合材の外形サイズが前記励振電極に遠い導電接合材の外形サイズより小さい構成であってもよい。

前述のとおり、励振電極形成領域は水晶振動子の駆動時においてその周囲に較べて強勢に振動しており、厚肉部の形成により振動エネルギの閉じ込めを行った場合でも、薄肉部に振動エネルギが伝搬することがある。この振動エネルギは漸次減衰して伝搬するが、励振電極に近い導電接合材の外形サイズが励振電極に遠い導電接合材の外形サイズより小さい構成とすることにより、比較的減衰していない領域を小さいサイズの導電接合材で接合することにより、主振動を阻害することなく振動の減衰をスムーズに行わしめることができる。また励振電極に遠い導電接合材の外形サイズを大きくすることにより、接合強度を向上させることができる。

本発明によれば、超小型化した場合でも、不要モードの影響を極力排除した、良好な特性の水晶振動子を得ることができる。

本発明による第１の実施形態を示す水晶振動板の斜視図 図１の平面図 図２のＡ−Ａ断面図の水晶振動板をパッケージに気密収納した状態を示す図 本発明による第２の実施形態を示す水晶振動板の断面図 本発明による第３の実施形態を示す水晶振動板の平面図 本発明による第４の実施形態を示す水晶振動板の平面図 本発明による第５の実施形態を示す水晶振動板の平面図

以下、本発明による好ましい実施の形態について図面に基づいて説明する。
本発明による第１の実施の形態をＡＴカット水晶振動板を用いた水晶振動子を例にとり、図１乃至図３とともに説明する。

水晶振動子は図３に示すように、水晶振動板１がベース２に金属バンプ１３ｃにより電気的機械的接合され、リッド３により気密封止された構成である。

水晶振動板１はＡＴカット水晶振動板からなり、水晶の結晶軸Ｘ軸方向に長辺、Ｚ軸方向に短辺、Ｙ軸方向に厚さを有する構成で、全体として矩形の水晶振動板である。また水晶振動板は平面視矩形の薄肉部１０と、当該薄肉部１０より厚く平面視矩形の厚肉部１１を有し、本実施の形態では薄肉部１０の内側に厚肉部が形成された構成である。厚肉部は長辺と短辺を有し、水晶振動板１の一つの角部Ｃ２に偏って形成されている。具体的には厚肉部の１つの長辺１１ａは水晶振動板１の一つの長辺１ａと平行な状態で近接し、厚肉部の１つの短辺１１ｂは水晶振動板１の一つの短辺１ｂと平行な状態で近接した構成となっている。なお、前記長辺１ａと前記長辺１１ａ、前記短辺１ｂと前記短辺１１ｂとは各々平行に配置されていなくてもよい。このように平行配置しない場合、例えば輪郭系振動に関連する振動モードが抑制されることがある。

なお、本実施の形態において厚肉部１１は図３に示すように水晶振動板１の一主面のみ厚さが増加した厚肉構成（プラノメサ構成）である。この場合、厚肉部を一主面にだけ形成すればよいので、製造が容易であり、また製造誤差が少なくエネルギ閉じ込め領域の位置決めが容易となる利点を有している。

また両主面（表裏面）に厚さが増加した厚肉構成（バイメサ構成）であってもよい。この場合、振動エネルギの閉じ込め効率が向上し、特性の良好な水晶振動子を得ることができる。

厚肉部１１の両主面には励振電極１２，１３が対向して形成されている。これら励振電極１２，１３は平面視矩形形状であり、各々同形状、同サイズで厚肉部の表裏で正対向している。また各辺は平面視矩形の厚肉部１１の各辺に平行な配置となってる。なお、励振電極は表裏で形状を異ならせてもよい。例えば、平面で見て表面の電極長方形状とし、裏面の電極を菱形の構成であってもよい。この場合、不要モードの抑制に寄与することがある。

これら励振電極１２，１３は各々引出電極１２ａ，１３ａ（１３ａは図示せず）と接続されている。また引出電極１２ａ，１３ａは励振電極より細い幅を有しており、厚肉部１１から薄肉部１０に伸長し、各々接続電極１２ｂ、１３ｂに接続されている。

接続電極１２ｂ、１３ｂは引出電極より広い幅の領域を有しており、外部と接続される。図１および図２に示す接続電極１３ｂは裏面の接続電極から水晶振動板１の側面を介して表面に回り込んで形成されている。（図３参照）

また接続電極１２ｂ、１３ｂは水晶振動板１の１つの短辺１ｂとは異なる他の短辺の角部に偏在して形成され、かつ両接続電極１２ｂ、１３ｂは相互に近接して設けられている。

以上の構成により、接続電極１２ｂ、１３ｂは水晶振動板１の角部Ｃ１に偏在し、厚肉部１１および励振電極１２，１３は角部Ｃ２に偏在し、対角方向に離間した配置となっている。前述の励振電極、引出電極、接続電極は例えば各々複数の金属による同一の積層構成とされている。例えば励振電極、引出電極、接続電極を、各々水晶振動板１の表面にクロム（Ｃｒ）を膜状に形成したクロム層、その上面に金（Ａｕ）からなる金層または銀（Ａｇ）を膜状に形成した銀層を形成した積層構成からなる二層構成としてもよい。なお、これら電極膜の積層構成は上記例に限定されるものではなく、例えばクロム層またはチタン層、金層、銀層またはクロム層の三層構成であってもよい。

なお本実施の形態において接続電極１２ｂ、１３ｂは、導電接合材として金属バンプ１２ｃ、１３ｃ（１３ｃは図示せず）を形成し外部との接続を行っている。当該金属バンプ１２ｃ、１３ｃはメッキを用いて厚膜状に形成されており、その平面視形状は円形または多角形であり、接続電極１２ｂ、１３ｂの上面に形成されている。当該金属バンプ（導電接合材）は小さな金属バンプを接続電極上に複数設ける構成であってもよい。このように小さな金属バンプを複数設ける構成であれば、ＦＣ接合時の単位面積あたりの加圧力を小さくすることができ、また接合の信頼性も向上する。なお、金属バンプは金（Ａｕ）や金合金等が用いられる。

図３に示すように、水晶振動板１はパッケージに気密封入される。パッケージはベース２とリッド３とからなる。ベース２は断面で見て凹形の収納部２１と収納部の外側に周状に形成された堤部２２を有している。また収納部２１の底面には電極パッド２０が形成され、当該電極パッド２０がベース外側（裏面）において、図示しない外部接続端子とつながっている。なお、当該外部接続端子がプリント配線基板等の実装基板の搭載電極と導電接合される。

ベース２の電極パッド２０に水晶振動板１の金属バンプ１２ｃ、１３ｃをＦＣ接合し、真空雰囲気または不活性ガス雰囲気でリッド３とベース２の堤部の上面を接合部２１で気密的に接合して水晶振動子を得る。

次に水晶振動子の製造方法についてフォトリソグラフィ技術を用いた加工を例にとり、以下に説明する。水晶振動板はフォトリソグラフィ技術を用いることにより、形状加工および電極形成をすることができる。

水晶振動板を多数得ることのできる外形サイズのＡＴカット水晶ウェハを用意し、水晶ウェハの表面を精密に所定厚さまで研磨加工する。次にフォトリソグラフィ技術を用いて、各水晶振動板毎に厚肉部と薄肉部を形成するレジスト膜のパターニングを行う。その後形成されたレジスト膜を用いて、水晶ウェハをエッチングすることにより、厚肉部と薄肉部を有する多数個の矩形水晶振動板を得る。この時各水晶振動板は水晶ウェハに連結された状態となっている。

次に水晶ウェハに電極材料としてクロム膜、金膜の順で真空蒸着法またはスパッタリング法を用い、電極の積層膜を形成する。次にフォトリソグラフィ技術を用いて、電極形成用のレジスト膜のパターニングを行い、その後パターニングに従ってエッチングを行うことにより各水晶振動板毎に所定の電極パターンを形成することができる。

そして接続電極部分のみを開口したレジスト膜のマスキングをフォリリソグラフィ技術を用いて行い、当該開口に対して金膜をメッキ形成することにより金属バンプを形成する。なお、この金属バンプは接続電極と同等の大きさかあるいは接続電極より小さいサイズで形成される。また小さな金属バンプを接続電極上に複数形成し、多点金属バンプ構成としてもよい。

その後、水晶ウェハから各水晶振動板を切り離し、電極形成された矩形の水晶振動板を得る。なお、上記電極形成、金属バンプの形成手順は一例であり、例えば、まず金属バンプを形成し、その後多の電極パターンの形成を行ってもよい。

次にベース２を用意し、電極パッドに対して金属バンプが接合するよう水晶振動板を保持して、ＦＣ接合（フリップチップボンディング）を行う。その後リッドにてベースの堤部を接合し、気密封止を行う。なお、リッドとベースの気密接合は、シーム溶接を用いた接合や金属ろう材を用いた接合、あるいはガラスろう材を用いた接合を用いることができる。

本発明による第２の実施の形態を図４とともに説明する。

水晶振動子は図４に示すように、水晶振動板４がベース２に電気的機械的接合された構成である。基本構成は第１の実施形態と同じであるが、厚肉部４１が両主面に形成されている点、厚肉部４１と薄肉部４０の境界にテーパ４１ａが形成されている点、水晶振動板４とベース２との接合を導電性樹脂接合材Ｓを用いている点で相違している。

水晶振動板４はＡＴカット水晶振動板からなり、水晶の結晶軸Ｘ軸方向に長辺、Ｚ軸方向に短辺、Ｙ軸方向に厚さを有する構成で全体として矩形の水晶振動板である。また水晶振動板４は平面視矩形の薄肉部１０と、当該薄肉部１０より厚く平面視矩形の厚肉部１１を有し、本実施の形態では薄肉部４０の内側に厚肉部が形成された構成である。厚肉部は長辺と短辺を有し、水晶振動板４の一つの角部に偏って形成されている。

なお、本実施の形態において厚肉部４１は図４に示すように水晶振動板４の両主面（表裏面）に厚さが増加した厚肉構成（バイメサ構成）としている。この場合、振動エネルギの閉じ込め効率が向上し、特性の良好な水晶振動子を得ることができる。

また厚肉部４１と薄肉部４０との境界はテーパ４１ａが形成されている。当該テーパ４１ａは漸次厚さが変化する構成であり、前記境界の全周に亘って形成してもよいし、例えば対向する２辺のみに形成するように一部のみに形成してもよい。

厚肉部４１の両主面には励振電極４２，４３が対向して形成されている。これら励振電極４２，４３は平面視矩形形状であり、かつ各辺は平面視矩形の厚肉部４１の各辺に平行な配置となってる。なお、励振電極は表裏で形状を異ならせてもよい。例えば、平面で見て表面の電極を長方形とし、裏面の電極を菱形の構成であってもよい。この場合、不要モードの抑制に寄与することがある。

これら励振電極４２，４３は各々引出電極４２ａ，４３ａ（４３ａは図示せず）と接続されている。また引出電極４２ａ，４３ａは励振電極より細い幅を有しており、厚肉部４１から薄肉部４０に伸長し、各々接続電極４２ｂ、４３ｂ（４２ｂは図示せず）に接続されている。

接続電極４２ｂ、４３ｂは前記引出電極より広い幅の領域を有しており、外部と接続される。図１および図２に示す接続電極４３ｂは裏面の接続電極から水晶振動板４の側面を介して表面に回り込んで形成されている。（図３参照）

また接続電極４２ｂ、４３ｂは水晶振動板４の１つの短辺４ｂとは異なる他の短辺の角部に偏在して形成され、かつ両接続電極４２ｂ、４３ｂは相互に近接して設けられている。

以上の構成により、接続電極４２ｂ、４３ｂは水晶振動板４の角部に偏在し、厚肉部４１および励振電極４２，４３は角部に偏在し、対角方向に離間した配置となっている。前述の励振電極、引出電極、接続電極は例えば各々複数の金属による同一の積層構成とされている。例えば励振電極、引出電極、接続電極を、各々水晶振動板１の表面にクロム（Ｃｒ）を膜状に形成したクロム層、その上面に金（Ａｕ）からなる金層または銀（Ａｇ）を膜状に形成した銀層を形成した積層構成からなる二層構成としてもよい。なお、これら電極膜の積層構成は上記例に限定されるものではなく、例えばクロム層またはチタン層、金層、銀層またはクロム層の三層構成であってもよい。

なお本実施の形態においては導電接合材として導電性樹脂接合材Ｓ（導電フィラーを含有した樹脂接合材）を用いてベースの電極パッドを導電接合することにより外部との接合を行っている。導電性樹脂接合材の例として、シリコーン系樹脂やウレタン樹脂、エポキシ樹脂を用いた導電性樹脂接合材をあげることができる。

図４に示すように、水晶振動板４はパッケージに気密封入される。パッケージはベース２とリッド３とからなる。ベース２は断面で見て凹形の収納部２１と収納部の外側に周状に形成された堤部２２を有している。また収納部２１の底面には電極パッド２０が形成され、当該電極パッド２０がベース外側（裏面）において、図示しない外部接続端子とつながっている。

ベースの電極パッド２０に水晶振動板４を導電性樹脂接合材Ｓにて導電接合し、真空雰囲気または不活性ガス雰囲気でリッド３とベース２の堤部の上面を接合部２１で気密的に接合して水晶振動子を得る。

本発明による第３の実施の形態を図５とともに説明する。図５は水晶振動板の構成を示す平面図である。

水晶振動子は水晶振動板５がベースに金属バンプ５２ｃ、５３ｃにより電気的機械的接合された構成である。基本構成は第１の実施形態と同じであるが、水晶振動板５の構成、接続電極５２ｂ、５３ｂの配置と金属バンプの構成が異なっている。

水晶振動板５はＡＴカット水晶振動板からなり、水晶の結晶軸Ｘ軸方向に長辺、Ｚ軸方向に短辺、Ｙ軸方向に厚さを有する構成で全体として矩形の水晶振動板５である。また水晶振動板５は平面視矩形の薄肉部１０と、当該薄肉部１０より厚く平面視矩形の厚肉部１１を有し、本実施の形態では薄肉部５０の内側に厚肉部が形成された構成である。厚肉部５１は長辺と短辺を有し、水晶振動板５の一つの角部Ｃ２に偏って形成されている。具体的には厚肉部の１つの長辺５１ａは水晶振動板５の一つの長辺５ａと平行な状態で近接し、厚肉部５１の１つの短辺５１ｂは水晶振動板５の一つの短辺５ｂと平行な状態で近接した構成となっている。なお、この水晶振動板５０の四角には面取り５０１が形成されている。この面取り５０１により例えば輪郭系振動に関連する振動モードが抑制されることがある。

なお、本実施の形態において厚肉部５１は図３に示すように水晶振動板５の一主面のみ厚さが増加した厚肉構成（プラノメサ構成）であるが、この場合、厚肉部を一主面にだけ形成すればよいので、製造が容易であり、また製造誤差が少なくエネルギ閉じ込め領域の位置決めが容易となる利点を有している。

また両主面（表裏面）に厚さが増加した厚肉構成（バイメサ構成）であってもよい。この場合、振動エネルギの閉じ込め効率が向上し、特性の良好な水晶振動子を得ることができる。

厚肉部５１の両主面には励振電極５２，５３（５３は図示せず）が対向して形成されている。これら励振電極５２，５３は平面視矩形形状であり、かつ各辺は平面視矩形の厚肉部５１の各辺に平行な配置となっている。

これら励振電極５２，５３は各々引出電極５２ａ，５３ａ（５３ａは図示せず）と接続されている。また引出電極５２ａ，５３ａは励振電極より細い幅を有しており、厚肉部５１から薄肉部５０に伸長し、各々接続電極５２ｂ、５３ｂに接続されている。

接続電極５２ｂ、５３ｂは引出電極より広い幅の領域を有しており、外部と接続される。図１および図２に示す接続電極５３ｂは裏面の接続電極から水晶振動板５の側面を介して表面に回り込んで形成されている。（図３参照）

また接続電極５２ｂ、５３ｂは水晶振動板５の１つの短辺５ｂとは異なる他の短辺の角部に偏在して形成され、かつ両接続電極５２ｂ、５３ｂは相互に近接して設けられている。

以上の構成により、接続電極５２ｂ、５３ｂは水晶振動板１の角部Ｃ１に偏在し、厚肉部５１および励振電極５２，５３は角部Ｃ２に偏在し、対角方向に離間した配置となっている。前述の励振電極、引出電極、接続電極は例えば各々複数の金属による同一の積層構成とされている。例えば励振電極、引出電極、接続電極を、各々水晶振動板５の表面にクロム（Ｃｒ）を膜状に形成したクロム層、その上面に金（Ａｕ）からなる金層または銀（Ａｇ）を膜状に形成した銀層を形成した積層構成からなる二層構成としてもよい。なお、これら電極膜の積層構成は上記例に限定されるものではなく、例えばクロム層またはチタン層、金層、銀層またはクロム層の三層構成であってもよい。

なお本実施の形態においては接続電極５２ｂ、５３ｂに導電接合材として金属バンプ５２ｃ、５３ｃ（５３ｃは図示せず）を形成し外部との接続を行っている。当該金属バンプ５２ｃ、５３ｃはメッキを用いて厚膜状に形成されており、その平面視形状は円形または多角形であり、接続電極５２ｂ、５３ｂの上面に形成されている。

図５に示すように、接続電極５２ｂに形成された金属バンプ５２ｃは接続電極５３ｂに形成された金属バンプ５３ｃよりも小さく形成されている。励振電極形成領域は水晶振動子の駆動時においてその周囲に較べて強勢に振動しており、厚肉部の形成により振動エネルギの閉じ込めを行った場合でも、薄肉部に振動エネルギが伝搬することがある。この振動エネルギは漸次減衰して伝搬するが、励振電極に近い導電接合材の外形サイズが励振電極に遠い導電接合材の外形サイズより小さい構成とすることにより、比較的減衰していない領域を小さいサイズの導電接合材で接合することにより、主振動を阻害することなく振動の減衰をスムーズに行わしめることができる。また励振電極に遠い導電接合材の外形サイズを大きくすることにより、接合強度を向上させることができる。

なお、当該金属バンプは小さな金属バンプを接続電極上に複数設ける構成であってもよい。このように小さな金属バンプを複数設ける構成であれば、ＦＣ接合時の単位面積あたりの加圧力を小さくすることができ、また接合の信頼性も向上する。なお、金属バンプは金（Ａｕ）や金合金等が用いられる。

水晶振動板５は図３に示したようなパッケージに気密封入される。 ベースの電極パッドに水晶振動板をＦＣ接合し、真空雰囲気または不活性ガス雰囲気でリッドとベースの堤部の上面を接合部で気密的に接合して水晶振動子を得る。

なお、面取り５０１により水晶振動板をベースの収納部に収納する際、角部が収納部に接触することを抑制し、製造歩留まりを向上させることができる。

本発明による第４の実施の形態を図６とともに説明する。図６は水晶振動板の構成を示す平面図である。

水晶振動子は水晶振動板６がベースに金属バンプ６２ｃ、６３ｃにより電気的機械的接合された構成である。基本構成は第１の実施形態と同じであるが、水晶振動板の形状と引出電極の構成が異なっている。

水晶振動板６はＡＴカット水晶振動板からなり、水晶の結晶軸Ｘ軸方向に長辺、Ｚ軸方向に短辺、Ｙ軸方向に厚さを有する構成で全体として矩形の水晶振動板６である。また水晶振動板６は平面視矩形の薄肉部１０と、当該薄肉部１０より厚く平面視矩形の厚肉部１１を有し、本実施の形態では薄肉部６０の内側に厚肉部が形成された構成である。厚肉部６１は長辺と短辺を有し、水晶振動板６の一つの角部Ｃ２に偏って形成されている。具体的には厚肉部の１つの長辺６１ａは水晶振動板６の一つの長辺６ａと平行な状態で近接し、厚肉部の１つの短辺６１ｂは水晶振動板６の一つの短辺６ｂと平行な状態で近接した構成となっている。なお、前記長辺６ａと前記長辺６１ａ、前記短辺６ｂと前記短辺６１ｂとは各々平行に配置されていなくてもよい。このように平行は位置しない場合、例えば輪郭系振動に関連する振動モードが抑制されることがある。

なお、本実施の形態において厚肉部６１は図３に示すように水晶振動板６の一主面のみ厚さが増加した厚肉構成（プラノメサ構成）であるが、この場合、厚肉部を一主面にだけ形成すればよいので、製造が容易であり、また製造誤差が少なくエネルギ閉じ込め領域の位置決めが容易となる利点を有している。

また両主面（表裏面）に厚さが増加した厚肉構成（バイメサ構成）であってもよい。この場合、振動エネルギの閉じ込め効率が向上し、特性の良好な水晶振動子を得ることができる。

水晶振動板６の他方の角部Ｃ１には張り出し部６０ａが形成されている。当該張り出し部６０ａは短辺の一部が短辺方向に伸長した平面視矩形の構成である。なお、張り出し部は上記構成に限定されるものではなく、相互に隣接する二辺に張り出し部が形成された構成であってもよいし、その形状も平面視で見て多角形、円形であってもよい。

厚肉部６１の両主面には励振電極６２，６３（６３は図示せず）が対向して形成されている。これら励振電極６２，６３は平面視矩形形状であり、かつ各辺は平面視矩形の厚肉部６１の各辺に平行な配置となっている。

これら励振電極６２，６３は各々引出電極６２ａ，６３ａ（６３ａは図示せず）と接続されている。また引出電極６２ａ，６３ａは励振電極より細い幅を有しており、厚肉部６１から薄肉部６０に伸長し、各々接続電極６２ｂ、６３ｂに接続されている。図６においては引出電極は厚肉部の短辺から薄肉部に伸長するとともに、長辺の張り出し部に至る構成となっている。

接続電極６２ｂ、６３ｂは引出電極より広い幅の領域を有しており、外部と接続される。図１および図２に示す接続電極６３ｂは裏面の接続電極から水晶振動板６の側面を介して表面に回り込んで形成されている。（図３参照） また接続電極６２ｂ、６３ｂは前記張り出し部に並列して形成されている。

以上の構成により、全体として接続電極６２ｂ、６３ｂは水晶振動板６の角部Ｃ１に偏在し、厚肉部６１および励振電極６２，６３は角部Ｃ２に偏在し、対角方向に離間した配置となっている。前述の励振電極、引出電極、接続電極は例えば各々複数の金属による同一積層構成とされる。例えば水晶振動板の表面にクロム（Ｃｒ）を膜状に形成したクロム層、その上面に金（Ａｕ）を膜状に形成した金層または銀（Ａｇ）を膜状に形成した銀層を形成した積層構成をあげることができる。

なお本実施の形態においては接続電極６２ｂ、６３ｂに導電接合材として金属バンプ６２ｃ、６３ｃ（６３ｃは図示せず）を形成し外部との接続を行っている。当該金属バンプ６２ｃ、６３ｃはメッキを用いて厚膜上に形成されており、その平面視形状は円形または多角形であり、接続電極の上面に形成されている。

図６に示すように、接続電極６２ｂに形成された金属バンプ６２ｃは接続電極６３ｂに形成された金属バンプ６３ｃよりも小さく形成されている。励振電極形成領域は水晶振動子の駆動時においてその周囲に較べて強勢に振動しており、厚肉部の形成により振動エネルギの閉じ込めを行った場合でも、薄肉部に振動エネルギが伝搬することがある。この振動エネルギは漸次減衰して伝搬するが、励振電極に近い導電接合材の外形サイズが励振電極に遠い導電接合材の外形サイズより小さい構成とすることにより、比較的減衰していない領域を小さいサイズの導電接合材で接合することにより、振動の減衰をスムーズに行わしめることができる。また励振電極に遠い導電接合材の外形サイズを大きくすることにより、接合強度を向上させることができる。

なお、当該金属バンプは小さな金属バンプを接続電極上に複数設ける構成であってもよい。このように小さな金属バンプを複数設ける構成であれば、ＦＣ接合時の単位面積あたりの加圧力を小さくすることができ、また接合の信頼性も向上する。なお、金属バンプは金（Ａｕ）や金合金等が用いられる。

図３に示すように、水晶振動板６はパッケージに気密封入される。ベースの電極パッドに水晶振動板をＦＣ接合し、真空雰囲気または不活性ガス雰囲気でリッドとベースの堤部の上面を接合部で気密的に接合して水晶振動子を得る。本実施の形態によれば張り出し部６０ａにより、厚肉部からの振動が伝搬しにくい構成となっており、接続電極により水晶振動板の支持を行った場合でも特性を低下させることがなく、良好な特性の水晶振動子を得ることができる。

本発明による第５の実施の形態を図７とともに説明する。図７は水晶振動板の構成を示す平面図である。

水晶振動子は水晶振動板７がベースに金属バンプ７２ｃ、７３ｃにより電気的機械的接合された構成である。基本構成は第１の実施形態と同じであるが、厚肉部の７１の構成と励振電極の構成が異なっている。

水晶振動板７はＡＴカット水晶振動板からなり、水晶の結晶軸Ｘ軸方向に長辺、Ｚ軸方向に短辺、Ｙ軸方向に厚さを有する構成で全体として矩形の水晶振動板７である。また水晶振動板７は平面視矩形の薄肉部１０と、当該薄肉部１０より厚く平面視矩形の厚肉部１１を有し、本実施の形態では薄肉部７０の内側に厚肉部が形成された構成である。本実施の形態においては、厚肉部７１は長辺と短辺を有し、水晶振動板７の幅方向の中央部分に形成されている。

なお、本実施の形態において厚肉部７１は図３に示すように水晶振動板７の一主面のみ厚さが増加した厚肉構成（プラノメサ構成）であるが、この場合、厚肉部を一主面にだけ形成すればよいので、製造が容易であり、また製造誤差が少なくエネルギ閉じ込め領域の位置決めが容易となる利点を有している。

また両主面（表裏面）に厚さが増加した厚肉構成（バイメサ構成）であってもよい。この場合、振動エネルギの閉じ込め効率が向上し、特性の良好な水晶振動子を得ることができる。

厚肉部７１の両主面には励振電極７２，７３（７３は図示せず）が対向して形成されている。これら励振電極７２，７３は平面視矩形形状であり、かつ各辺は平面視矩形の厚肉部７１の各辺に平行な配置となっている。本実施の形態においては励振電極７２，７３は厚肉部７１の一方の角部Ｃ２１に偏って形成されている。この構成により励振電極７２，７３は水晶振動板の角部Ｃ２に偏って配置される。

これら励振電極７２，７３は各々引出電極７２ａ，７３ａ（７３ａは図示せず）と接続されている。また引出電極７２ａ，７３ａは励振電極より細い幅を有しており、厚肉部７１から薄肉部７０に伸長し、各々接続電極７２ｂ、７３ｂに接続されている。

接続電極７２ｂ、７３ｂは引出電極より広い幅の領域を有しており、外部と接続される。図１および図２に示す接続電極７３ｂは裏面の接続電極から水晶振動板７の側面を介して表面に回り込んで形成されている。（図３参照）

また接続電極７２ｂ、７３ｂは水晶振動板７の１つの短辺７ｂとは異なる他の短辺の角部に偏在して形成され、かつ両接続電極７２ｂ、７３ｂは相互に近接して設けられている。

以上の構成により、接続電極７２ｂ、７３ｂは水晶振動板７の角部Ｃ１に偏在し、厚肉部７１および励振電極７２，７３は角部Ｃ２に偏在し、対角方向に離間した配置となっている。前述の励振電極、引出電極、接続電極は例えば各々複数の金属による同一積層構成とされる。例えば水晶振動板の表面にクロム（Ｃｒ）を膜状に形成したクロム層、その上面に金（Ａｕ）を膜状に形成した金層または銀（Ａｇ）を膜状に形成した銀層を形成した積層構成をあげることができる。

なお本実施の形態においては接続電極７２ｂ、７３ｂに導電接合材として金属バンプ７２ｃ、７３ｃ（７３ｃは図示せず）を形成し外部との接続を行っている。当該金属バンプ７２ｃ、７３ｃはメッキを用いて厚膜上に形成されており、その平面視形状は円形または多角形であり、接続電極の上面に形成されている。

図３に示すように、水晶振動板７はパッケージに気密封入される。パッケージはベース２とリッド３とからなる。ベースは断面で見て凹形の収納部２１と収納部の外側に周状に形成された堤部２２を有している。収納部の底面には電極パッド２０が形成され、当該電極パッドがベース外側（裏面）で、図示しない外部接続端子とつながっている。

ベースの電極パッドに水晶振動板をＦＣ接合し、真空雰囲気または不活性ガス雰囲気でリッドとベースの堤部の上面を接合部で気密的に接合して水晶振動子を得る。

なお、本発明は、その精神や主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

水晶振動子の量産に適用できる。

１、４、５，６，７ 水晶振動板
１１，４１，５１，６１，７１ 厚肉部
１０，４０，５０，６０，７０ 薄肉部
１２，１３，４２，４３，５２，５３，６２，６３，７２，７３ 励振電極
１２ｂ、１３ｂ、４２ｂ、４３ｂ、５２ｂ、５３ｂ、６２ｂ、６３ｂ、７２ｂ、７３ｂ 接続電極

Claims (6)

1. 厚肉部と、薄肉部と、外部と導電接合材により接続される接続電極を含む矩形の水晶振動板を有し、
   前記厚肉部には励振電極が形成され、当該励振電極は前記接続電極に接続されており、
   前記励振電極と接続電極は各々水晶振動板の対角方向に偏って離間配置されていることを特徴とする水晶振動子。
2. 厚肉部と、薄肉部と、外部と導電接合材により接続される接続電極を有する水晶振動板を有し、
   前記厚肉部には励振電極が形成され、当該励振電極は前記接続電極に接続されており、
   前記厚肉部と接続電極は各々水晶振動板の対角方向に偏って離間配置されていることを特徴とする水晶振動子。
3. 前記導電接合材は金属バンプからなり、前記接続電極は外部と前記金属バンプにより電気的機械的接続されていることを特徴とする請求項１または２記載の水晶振動子。
4. 前記厚肉部と前記薄肉部の境界はテーパが形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の水晶振動子。
5. 水晶振動板の１辺または相互に隣接する２辺に張り出し部が形成され、前記接続電極が当該張り出し部に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の水晶振動子。
6. 前記接続電極は一対からなる構成であり、また各接続電極は前記導電接合材により外部と接合され、かつ前記励振電極に近い導電接合材の外形サイズが前記励振電極に遠い導電接合材の外形サイズより小さいことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の水晶振動子。

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