WO2025088962A1 - 圧電振動板および圧電振動デバイス - Google Patents

Abstract

水晶振動板（１０）において、外枠部（１２）の内壁面（１２ｇ）は、平面視で矩形かつ環状に形成され、内壁面（１２ｇ）の角部（１２ｈ）に、外枠部（１２）側に入り込んだ切り欠き部（１８）が形成され、切り欠き部（１８）に、基板の一主面の電極を他主面側に延出する内部配線（１９）が形成され、切り欠き部（１８）は、内壁面（１２ｇ）の一部の辺に連続して略直線的に形成された第１内壁部（１８ａ）と、内壁面（１２ｇ）の一部の辺に連続して略直線的に形成されず、かつ内部配線（１９）が形成された第２内壁部（１８ｂ）とを有し、第２内壁部（１８ｂ）に、基板の一主面または他主面とのなす角度（θ１）を鈍角にする傾斜面（１８ｃ）が形成されている。

Description

圧電振動板および圧電振動デバイス

　本発明は、圧電振動板およびこれを備えた圧電振動デバイスに関する。

　近年、各種電子機器の動作周波数の高周波化や、パッケージの小型化（特に低背化）が進んでいる。そのため、高周波化やパッケージの小型化にともなって、水晶振動デバイス（例えば水晶振動子、水晶発振器等）も高周波化やパッケージの小型化への対応が求められている。

　小型化および低背化に適した水晶振動デバイスとして、いわゆるサンドイッチ構造の水晶振動デバイスが知られている。サンドイッチ構造の水晶振動デバイスは、その筐体が略直方体のパッケージで構成されている。このパッケージは、例えばガラスや水晶からなる第１封止部材および第２封止部材と、両主面に励振電極が形成された水晶振動板とから構成され、第１封止部材と第２封止部材とが水晶振動板を介して積層して接合される。そして、パッケージの内部（内部空間）に配された水晶振動板の振動部が第１封止部材および第２封止部材によって気密封止されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０－２５２０５１号公報

　上述したような圧電振動板では、外枠部に例えばスルーホール等を設けて、一主面に形成された電極を他主面に形成された電極に接続する場合、スルーホール等を設けるスペースが必要になり、小型化に対応することが困難となっていた。一方、小型化に伴って、振動部と外枠部との距離が小さくなると、振動部が外枠部に形成された配線に接触する可能性があり、断線等が発生する可能性がある。また、水晶振動板等の圧電振動板をウエットエッチングにより加工すると、水晶の異方性によるエッチングレート差による傾斜面が形成され、稜部が切り立つような形状が現れるため、そのような部分を避けて配線を行う必要があった。

　本発明は上述したような実情を考慮してなされたもので、小型化かつ電気的特性の安定した圧電振動板およびこれを備えた圧電振動デバイスを提供することを目的とする。

　本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、基板の一主面および他主面に電極が形成された圧電振動板であって、振動部と、前記振動部の外周を取り囲む外枠部と、前記振動部の一部と前記外枠部の一部とを連結する保持部とを備え、前記振動部と前記外枠部との間には、前記基板を切り抜いて形成された切り抜き部が設けられた構成になっており、前記外枠部の内壁面は、平面視で矩形かつ環状に形成され、前記内壁面の平面視の角部には、当該外枠部側に入り込んだ切り欠き部が形成され、前記切り欠き部には、前記一主面に形成された前記電極を前記他主面側に延出する内部配線が形成され、前記切り欠き部は、前記内壁面の一部の辺に連続して略直線的に形成された第１内壁部と、前記内壁面の一部の辺に連続して略直線的に形成されず、かつ前記内部配線が形成された第２内壁部とを有しており、前記第２内壁部には、前記基板の一主面または他主面とのなす角度を鈍角にする傾斜面が形成されていることを特徴とする。ここで、基板の一主面、他主面に形成された電極としては、圧電振動板の振動部に形成された第１、第２励振電極から引き出された引出電極、圧電振動板の振動部を気密封止する環状の封止部（シールパス）の電極、アースに接続される配線電極、圧電発振器に備えられたＩＣに接続される配線電極等がある。

　上記構成の圧電振動板によれば、外枠部の内壁面に設けた切り欠き部の第２内壁部の傾斜面を経由する内部配線を形成することで、稜部が緩やかな鈍角の内壁面となる部分において内部配線を引き出すことができ、内部配線が断線しにくい構造とすることができる。また、切り欠き部の第１内壁部を、外枠部の内壁面の一部の辺に連続して略直線的に形成することで、切り欠き部の第１内壁部および外枠部の内壁面のお互いの境界部分には角部や段差が形成されないので、結晶方位差によるウエットエッチングによるえぐれの影響を受けにくい安定した切り欠き部を形成できる。また、切り欠き部は、外枠部のうち幅が最も広い平面視角部に形成され、かつ外枠部に入り込むように形成されているので、振動部の有効面積を確保でき、小型化かつ電気的特性の安定した圧電振動板が実現できるようになる。また、圧電振動板が用いられた圧電振動デバイスのパッケージの外部表面（外側面や稜）に内部配線が露出していないため、組み立てや、搬送の際の接触等によって、内部配線が断線したり、削れたりすることがなくなる。

　上記構成の圧電振動板において、当該圧電振動板は、ＡＴカット水晶板であって、前記第１内壁部は、前記外枠部の内壁面のＺ´端面に沿って形成されていることが好ましい。これにより、外枠部の内壁面にＺ´方向側（＋Ｙ方向側の主面の場合、＋Ｚ´方向であり、－Ｙ方向側の主面の場合、－Ｚ´方向側）および＋Ｘ方向側に突出する角部が存在しない構造となり、この角部に起因するエッチングによるえぐれが形成されなくなり、断線が生じにくい鈍角の傾斜面を容易に形成することができる。

　上記構成の圧電振動板において、前記保持部は、１つのみ設けられており、前記第１内壁部が形成された前記内壁面と対向する内壁面側に偏った位置に形成されていることが好ましい。これにより、保持部の外枠部との接続部分の接合強度を低下させることがなく、保持部の折れ等がなくなる。また、第１内壁部が形成された内壁面と直交する方向の内壁面に沿って電極の延出のための配線を安定かつできるだけ短く形成できる。また、保持部が１つのみ設けられているため、振動漏れの影響を抑制することができる。

　上記構成の圧電振動板において、前記外枠部は、平面視で長辺および短辺を有する形状であって、短辺が長辺に比べて幅広であり、幅広の短辺に沿う領域に前記切り欠き部が形成されていることが好ましい。これにより、幅広の短辺に沿う領域に切り欠き部を設けることによって、振動部の有効面積を確保でき、小型化かつ電気的特性の安定した圧電振動板が実現できるようになる。

　また、本発明は、上記構成の記載の圧電振動板を備えた圧電振動デバイスであって、前記圧電振動板の一主面側を覆う第１封止部材と、前記圧電振動板の他主面側を覆う第２封止部材と、が設けられ、前記第１封止部材と前記圧電振動板とが接合され、かつ前記第２封止部材と前記圧電振動板とが接合されることによって、前記圧電振動板の前記振動部が気密封止されていることを特徴とする。

　上記構成の圧電振動デバイスによれば、上述した圧電振動板の場合と同様の効果が得られる。また、圧電振動デバイスのパッケージの外部表面に内部配線が露出していないため、組み立てや、搬送の際の接触等によって、内部配線が断線したり、削れたりすることがなくなる。したがって、小型化に対応した圧電振動デバイスに望ましい構成が得られる。

　上記構成の圧電振動デバイスにおいて、前記切り欠き部の一部が、前記第１封止部材に形成された配線パターンと平面視で重畳していることが好ましい。これにより、第１封止部材の配線パターンと、圧電振動板の配線パターンとの接合位置がわずかにずれたとしても、内部配線による配線を安定して行うことができる。

　上記構成の圧電振動デバイスにおいて、前記第２封止部材には、外部端子が形成され、前記外部端子とその反対側の主面に形成された電極とを接続するスルーホールが形成されており、前記スルーホールは、前記切り欠き部および前記保持部とは平面視で重畳しない位置に設けられていることが好ましい。これにより、外枠部の幅が狭まることがなくなり、振動部を封止するための封止パターンの面積を狭めることなく安定して形成することができるので、圧電振動デバイスにおいて、振動部の気密封止の安定化を図ることができる。

　本発明の圧電振動板および圧電振動デバイスによれば、小型化に対応することができ、電気的特性の安定を維持することができる。

図１は、本実施形態にかかる水晶振動子を模式的に示した概略構成図である。 図２は、水晶振動子の第１封止部材の第１主面側の概略平面図である。 図３は、水晶振動子の第１封止部材の第２主面側の概略平面図である。 図４は、本実施形態にかかる水晶振動板の第１主面側の概略平面図である。 図５は、本実施形態にかかる水晶振動板の第２主面側の概略平面図である。 図６は、水晶振動子の第２封止部材の第１主面側の概略平面図である。 図７は、水晶振動子の第２封止部材の第２主面側の概略平面図である。 図８は、図４のＸ１－Ｘ１線断面図である。 図９は、変形例にかかる水晶振動板の図４相当図である。 図１０は、変形例にかかる水晶振動板の図５相当図である。

　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、本発明を適用する圧電振動デバイスが水晶振動子である場合について説明する。

　まず、本実施形態にかかる水晶振動子１００の基本的な構造を説明する。水晶振動子１００は、図１に示すように、水晶振動板（圧電振動板）１０、第１封止部材２０、および第２封止部材３０を備えて構成されている。この水晶振動子１００では、水晶振動板１０と第１封止部材２０とが接合され、水晶振動板１０と第２封止部材３０とが接合されることによって、略直方体のサンドイッチ構造のパッケージが構成される。すなわち、水晶振動子１００においては、水晶振動板１０の両主面のそれぞれに第１封止部材２０および第２封止部材３０が接合されることでパッケージの内部空間（キャビティ）が形成され、この内部空間に振動部１１（図４、図５参照）が気密封止される。

　本実施形態にかかる水晶振動子１００は、例えば、１．０×０．８ｍｍのパッケージサイズであり、小型化と低背化とを図ったものである。また、水晶振動子１００は、外部に設けられる外部回路基板（図示省略）に半田を介して電気的に接続されるようになっている。

　次に、上記した水晶振動子１００における水晶振動板１０、第１封止部材２０および第２封止部材３０の各部材について、図１～図７を用いて説明する。なお、ここでは、接合されていないそれぞれ単体として構成されている各部材について説明を行う。図２～図７は、水晶振動板１０、第１封止部材２０および第２封止部材３０のそれぞれの一構成例を示しているに過ぎず、これらは本発明を限定するものではない。

　水晶振動板１０は、図４、図５に示すように、水晶からなる圧電基板であって、その両主面（第１主面１０１，第２主面１０２）が平坦平滑面（鏡面加工）として形成されている。本実施形態では、水晶振動板１０として、厚みすべり振動を行うＡＴカット水晶板が用いられている。図４、図５に示す水晶振動板１０では、水晶振動板１０の両主面１０１，１０２が、ＸＺ´平面とされている。このＸＺ´平面において、水晶振動板１０の短手方向（短辺方向）に平行な方向がＸ軸方向とされ、水晶振動板１０の長手方向（長辺方向）に平行な方向がＺ´軸方向とされている。なお、ＡＴカットは、人工水晶の３つの結晶軸である電気軸（Ｘ軸）、機械軸（Ｙ軸）、および光学軸（Ｚ軸）のうち、Ｚ軸に対してＸ軸周りに３５°１５′だけ傾いた角度で切り出す加工手法である。ＡＴカット水晶板では、Ｘ軸は水晶の結晶軸に一致する。Ｙ´軸およびＺ´軸は、水晶の結晶軸のＹ軸およびＺ軸からそれぞれ概ね３５°１５′傾いた（この切断角度はＡＴカット水晶振動板の周波数温度特性を調整する範囲で多少変更してもよい）軸に一致する。Ｙ´軸方向およびＺ´軸方向は、ＡＴカット水晶板を切り出すときの切り出し方向に相当する。

　水晶振動板１０の両主面１０１，１０２には、一対の励振電極（第１励振電極１１１，第２励振電極１１２）が形成されている。水晶振動板１０は、略矩形に形成された振動部１１と、この振動部１１の外周を取り囲む外枠部１２と、振動部１１と外枠部１２とを連結することで振動部１１を保持する保持部１３とを有している。すなわち、水晶振動板１０は、振動部１１、外枠部１２および保持部１３が一体的に設けられた構成となっている。保持部１３は、振動部１１の＋Ｘ方向かつ－Ｚ´方向に位置する１つの角部のみから、－Ｚ´方向に向けて外枠部１２まで延びている（突出している）。そして、振動部１１と外枠部１２との間には、水晶振動板１０を切り抜いて形成された切り抜き部１０ａが設けられている。本実施形態では、水晶振動板１０には、振動部１１と外枠部１２とを連結する保持部１３が１つのみ設けられており、切り抜き部１０ａが振動部１１の外周囲を囲うように連続して形成されている。本実施形態では、水晶振動板１０の外枠部１２にスルーホールおよびキャスタレーションが設けられていない構成になっている。

　第１励振電極１１１は振動部１１の第１主面１０１側に設けられ、第２励振電極１１２は振動部１１の第２主面１０２側に設けられている。第１励振電極１１１，第２励振電極１１２には、これらの励振電極を外部電極端子に接続するための引出配線（引出電極）が接続されている。第１引出配線１１３は、第１励振電極１１１から引き出され、保持部１３を経由して、外枠部１２の第１主面１０１側に形成された接続用接合パターン１２ａに繋がっており、さらに、接続用接合パターン１２ａは、外枠部１２の内壁面１２ｇに形成された切り欠き部１８に設けられた内部配線１９を経由して、外枠部１２の第２主面１０２側に形成された接続用接合パターン１２ｅに繋がっている。また、第２引出配線１１４は、第２励振電極１１２から引き出され、保持部１３を経由して、外枠部１２の第２主面１０２側に形成された接続用接合パターン１２ｄに繋がっている。このように、切り欠き部１８の内部配線１９は、第１励振電極１１１の引き回し配線として利用されている。

　水晶振動板１０の両主面（第１主面１０１，第２主面１０２）には、水晶振動板１０を第１封止部材２０および第２封止部材３０に接合するための振動板側封止部がそれぞれ設けられている。第１主面１０１の振動板側封止部としては振動板側第１接合パターン１２１が形成されており、第２主面１０２の振動板側封止部としては振動板側第２接合パターン１２２が形成されている。振動板側第１接合パターン１２１および振動板側第２接合パターン１２２は、外枠部１２に設けられており、平面視で環状に形成されている。振動板側第１接合パターン１２１の外周縁は、水晶振動板１０（外枠部１２）の第１主面１０１の外周縁に近接して設けられている。振動板側第２接合パターン１２２の外周縁は、水晶振動板１０（外枠部１２）の第２主面１０２の外周縁に近接して設けられている。本実施形態では、振動板側第１接合パターン１２１および振動板側第２接合パターン１２２は、外枠部１２の内壁面に形成された内部配線１７を介して接続されている。内部配線１７は、外枠部１２の内壁面のうち、Ｚ´軸方向に沿った内壁面であって、－Ｘ方向側の内壁面に設けられており、上述した内部配線１９が設けられた内壁面と直交する内壁面に設けられている。なお、外枠部１２の第１主面１０１側には、接続用接合パターン１２ｂ，１２ｃが形成され、外枠部１２の第２主面１０２側には、接続用接合パターン１２ｆが形成されている。このように、内部配線１７は、第１、第２励振電極１１１，１１２の引き回し配線以外に利用されており、本実施形態では、アース接続の引き回し配線として利用されている。

　第１封止部材２０は、図２、図３に示すように、１枚のＡＴカット水晶板から形成された直方体の基板であり、この第１封止部材２０の第２主面２０２（水晶振動板１０に接合する面）は平坦平滑面（鏡面加工）として形成されている。なお、第１封止部材２０は振動部を有するものではないが、水晶振動板１０と同様にＡＴカット水晶板を用いることで、水晶振動板１０と第１封止部材２０の熱膨張率を同じにすることができ、水晶振動子１００における熱変形を抑制することができる。また、第１封止部材２０におけるＸ軸、Ｙ軸およびＺ´軸の向きも水晶振動板１０と同じとされている。本実施形態では、第１封止部材２０はスルーホールやキャスタレーションが設けられていない構成になっているので、第１封止部材２０の作製工程を大幅に短縮することができる。また、第１封止部材２０において、パッケージの内部空間への水分の浸入経路をなくしたことによって、腐食耐性を向上させることができる。

　第１封止部材２０の第２主面２０２には、水晶振動板１０に接合するための封止部材側第１封止部としての封止部材側第１接合パターン２４が形成されている。封止部材側第１接合パターン２４は、平面視で環状に形成されている。封止部材側第１接合パターン２４の外周縁は、第１封止部材２０の第２主面２０２の外周縁に近接して設けられている。また、第１封止部材２０の第２主面２０２には、水晶振動板１０の外枠部１２の第１主面１０１に形成された接続用接合パターン１２ａ，１２ｂ，１２ｃと接合するための、接続用接合パターン２２ａ，２２ｂ，２２ｃが形成されている。

　第２封止部材３０は、図６、図７に示すように、１枚のＡＴカット水晶板から形成された直方体の基板であり、この第２封止部材３０の第１主面３０１（水晶振動板１０に接合する面）は平坦平滑面（鏡面加工）として形成されている。なお、第２封止部材３０においても、水晶振動板１０と同様にＡＴカット水晶板を用い、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ´軸の向きも水晶振動板１０と同じとすることが望ましい。

　第２封止部材３０の第１主面３０１には、水晶振動板１０に接合するための封止部材側第２封止部としての封止部材側第２接合パターン３１が形成されている。封止部材側第２接合パターン３１は、平面視で環状に形成されている。封止部材側第２接合パターン３１の外周縁は、第２封止部材３０の第１主面３０１の外周縁に近接して設けられている。また、第２封止部材３０の第１主面３０１には、水晶振動板１０の外枠部１２の第２主面１０２に形成された接続用接合パターン１２ｄ，１２ｅ，１２ｆと接合するための、接続用接合パターン３４ａ，３４ｂ，３４ｃが形成されている。接続用接合パターン３４ａ，３４ｃは、Ｚ´軸方向に延びる配線パターン３５によって接続されている。

　第２封止部材３０の第２主面３０２（水晶振動板１０に面しない外方の主面）には、水晶振動子１００の外部に設けられる外部回路基板に電気的に接続する４つの外部電極端子３２が設けられている。外部電極端子３２は、略矩形に形成されており、第２封止部材３０の第２主面３０２の４隅（隅部）にそれぞれ位置する。外部電極端子３２は、平面視で、上述した水晶振動板１０の外枠部１２と重複する位置に設けられている。

　第２封止部材３０には、図６、図７に示すように、第１主面３０１と第２主面３０２との間を貫通する３つのスルーホール３３ａ，３３ｂ，３３ｃが形成されている。スルーホール３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、第２封止部材３０の４隅（角部）の領域に設けられている。スルーホール３３ａ，３３ｂ，３３ｃには、第１主面３０１と第２主面３０２とに形成された電極の導通を図るための貫通電極が、スルーホール３３ａ，３３ｂ，３３ｃそれぞれの内壁面に沿って形成されている。スルーホール３３ａ，３３ｂ，３３ｃの内壁面に形成された貫通電極によって、第１主面３０１に形成された電極（接続用接合パターン）と、第２主面３０２に形成された外部電極端子３２とが導通されている。また、スルーホール３３ａ，３３ｂ，３３ｃそれぞれの中央部分は、第１主面３０１と第２主面３０２との間を貫通した中空状態の貫通部分となっている。

　上記構成の水晶振動板１０、第１封止部材２０、および第２封止部材３０を含む水晶振動子１００では、水晶振動板１０と第１封止部材２０とが振動板側第１接合パターン１２１および封止部材側第１接合パターン２４を重ね合わせた状態で拡散接合され、水晶振動板１０と第２封止部材３０とが振動板側第２接合パターン１２２および封止部材側第２接合パターン３１を重ね合わせた状態で拡散接合されて、図１に示すサンドイッチ構造のパッケージが製造される。これにより、パッケージの内部空間、つまり、振動部１１の収容空間が気密封止される。

　この際、上述した接続用接合パターン同士も重ね合わせられた状態で拡散接合される。そして、接続用接合パターン同士の接合により、水晶振動子１００では、第１励振電極１１１、第２励振電極１１２と、外部電極端子３２，３２との間の電気的導通が得られるようになっている。具体的には、第１励振電極１１１は、第１引出配線１１３、内部配線１９、およびスルーホール３３ａの貫通電極を順に経由して、外部電極端子３２に接続される。第２励振電極１１２は、第２引出配線１１４、配線パターン３５、およびスルーホール３３ｂの貫通電極を順に経由して、外部電極端子３２に接続される。

　水晶振動子１００において、各種接合パターンは、複数の層が水晶板上に積層されてなり、その最下層側からＴｉ（チタン）層とＡｕ（金）層とが蒸着またはスパッタリングにより形成されているものとすることが好ましい。また、水晶振動子１００に形成される他の配線や電極も、接合パターンと同一の構成とすれば、接合パターンや配線および電極を同時にパターニングでき、好ましい。

　上述のように構成された水晶振動子１００では、水晶振動板１０の振動部１１を気密封止する封止部（シールパス）１５，１６は、平面視で、環状に形成されている。シールパス１５は、上述した振動板側第１接合パターン１２１および封止部材側第１接合パターン２４の拡散接合（Ａｕ－Ａｕ接合）によって形成される。シールパス１５の外縁形状は略矩形に形成され、シールパス１５の外周縁がパッケージの外周縁に近接して配置される。同様に、シールパス１６は、上述した振動板側第２接合パターン１２２および封止部材側第２接合パターン３１の拡散接合（Ａｕ－Ａｕ接合）によって形成される。シールパス１６の外縁形状は略矩形に形成され、シールパス１６の外周縁がパッケージの外周縁に近接して配置される。シールパス１５，１６は、第１、第２励振電極１１１，１１２と外部電極端子３２，３２との間の電気的な導通経路には、電気的に接続されないようになっている。具体的には、シールパス１５は、内部配線１７を介して、シールパス１６に接続されており、さらに、シールパス１６は、スルーホール３３ｃの貫通電極を経由して、アース接続（グランド接続、外部電極端子３２の一部を利用）されている。

　このように拡散接合によってシールパス１５，１６が形成された水晶振動子１００において、第１封止部材２０と水晶振動板１０とは、１．００μｍ以下のギャップを有し、第２封止部材３０と水晶振動板１０とは、１．００μｍ以下のギャップを有する。つまり、第１封止部材２０と水晶振動板１０との間のシールパス１５の厚みが、１．００μｍ以下であり、第２封止部材３０と水晶振動板１０との間のシールパス１６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、比較例として、Ｓｎを用いた従来の金属ペースト封止材では、５μｍ～２０μｍとなる。

　本実施形態では、上記構成の水晶振動板１０において、外枠部１２の内壁面１２ｇが、平面視で矩形かつ環状に形成され、内壁面１２ｇの角部１２ｈには、外枠部１２側に入り込んだ切り欠き部１８が形成され、切り欠き部１８には、基板の一主面の電極を他主面側に延出する内部配線１９が形成されている。切り欠き部１８は、内壁面１２ｇの一部の辺に連続して略直線的に形成され、かつ内部配線のない第１内壁部１８ａと、内壁面１２ｇの一部の辺に連続して略直線的に形成されず、かつ内部配線１９が形成された第２内壁部１８ｂとを有し、第２内壁部１８ｂには、基板の一主面または他主面とのなす角度θ１を鈍角にする傾斜面１８ｃが形成されている。この点について、図４、図５、図８を参照して説明する。

　図４、図５に示すように、水晶振動板１０の外枠部１２の内壁面１２ｇは、平面視で矩形かつ環状に形成されており、内壁面１２ｇの平面視の角部１２ｈには、当該外枠部１２側に入り込んだ切り欠き部１８が形成されている。切り欠き部１８は、平面視で略矩形状に形成されており、外枠部１２の内壁面１２ｇのうち、Ｘ軸方向に沿った内壁面であって、－Ｚ´方向側の内壁面に設けられている。切り欠き部１８は、外枠部１２側に入り込むように形成されており、言い換えれば、切り欠き部１８の空間が、外枠部１２側に向けて外方に突出するように形成されている。

　切り欠き部１８は、上述した水晶振動板１０の切り抜き部１０ａに連続して設けられている。上述した角部１２ｈは、切り欠き部１８が設けられていない場合に、外枠部１２の内壁面１２ｇの－Ｘ方向側かつ－Ｚ´方向側に位置する角部となっている。切り欠き部１８を設けることによって、この角部１２ｈの位置で、外枠部１２の内壁面１２ｇ（－Ｘ方向側の内壁面）と、切り欠き部１８の第１内壁部１８ａ（－Ｘ方向側の壁部）とが略直線的に形成されている。第１内壁部１８ａは、外枠部１２の内壁面１２ｇのＺ´端面（Ｚ´軸方向に平行な端面）に沿って形成されている。この第１内壁部１８ａには、内部配線１９は形成されていない。

　一方、切り欠き部１８の第２内壁部１８ｂ（－Ｚ´方向側の壁部および＋Ｘ方向側の壁部）は、外枠部１２の内壁面１２ｇ（－Ｚ´方向側の内壁面）とは直線的に形成されていない。第２内壁部１８ｂは、外枠部１２の内壁面１２ｇのＸ端面（Ｘ軸方向に平行な端面）に沿って形成されていない。この第２内壁部１８ｂには、外枠部１２の第１主面１０１側に形成された接続用接合パターン１２ａを、第２主面１０２側に延出する内部配線１９が形成されている。内部配線１９によって、外枠部１２の第１主面１０１側に形成された接続用接合パターン１２ａと、外枠部１２の第２主面１０２側に形成された接続用接合パターン１２ｅとが接続されている。

　また、図８に示すように、第２内壁部１８ｂには、外枠部１２の第１主面１０１とのなす角度θ１を鈍角にする傾斜面１８ｃが形成されており、この傾斜面１８ｃに内部配線１９が形成されている。図８では、第２内壁部１８ｂの＋Ｘ方向側の壁部に形成された傾斜面１８ｃを示しているが、第２内壁部１８ｂの－Ｚ´方向側の壁部にも、同様の傾斜面が形成されている。本実施形態では、角度θ１は、約１２０°となっているが、１０５°～１５０°であることが好ましい。傾斜面１８ｃは、切り欠き部１８の深さ方向の中間位置まで形成されており、例えば、切り欠き部１８の深さ方向の中央付近まで形成されている。切り欠き部１８の第２内壁部１８ｂの上側半分の部分が傾斜面１８ｃになっており、第２内壁部１８ｂの下側半分の部分も傾斜面１８ｄになっている。内部配線１９は、第２内壁部１８ｂの傾斜面１８ｃ，１８ｄに連続して形成されている。なお、切り欠き部１８および傾斜面１８ｃ，１８ｄは、水晶振動板１０の切り抜き部１０ａを形成するためのウエットエッチングの工程で形成される。また、外枠部１２の第２主面１０２と傾斜面１８ｄのなす角度も約１２０°となっている。

　本実施形態によれば、小型化かつ電気的特性の安定した水晶振動板１０を実現することができる。詳細には、外枠部１２の内壁面１２ｇに設けた切り欠き部１８の第２内壁部１８ｂの傾斜面１８ｃを経由する内部配線１９を形成することで、稜部が緩やかな鈍角の内壁面となる部分において内部配線１９を引き出すことができ、内部配線１９が断線しにくい構造とすることができる。また、切り欠き部１８の第１内壁部１８ａを、外枠部１２の内壁面１２ｇの一部の辺（Ｚ´軸方向に平行な辺）に連続して略直線的に形成することで、第１内壁部１８ａおよび内壁面１２ｇのお互いの境界部分には角部や段差が形成されないので、結晶方位差によるウエットエッチングによるえぐれの影響を受けにくい安定した切り欠き部１８を形成できる。また、切り欠き部１８は、外枠部１２のうち幅が最も広い平面視角部１２ｈに形成され、かつ外枠部１２に入り込ように形成されているので、振動部１１の有効面積を確保でき、小型化かつ電気的特性の安定した水晶振動板１０が実現できるようになる。また、水晶振動板１０が用いられた水晶振動子１００のパッケージの外部表面（外側面や稜）に内部配線１９が露出していないため、組み立てや、搬送の際の接触等によって、内部配線１９が断線したり、削れたりすることがなくなる。

　本実施形態では、第１内壁部１８ａは、外枠部１２の内壁面１２ｇのＺ´端面（Ｚ´軸方向に平行な端面）に沿って形成されている。これにより、外枠部１２の内壁面１２ｇの第１主面１０１側（＋Ｙ´方向の面側）において、＋Ｚ´方向側および＋Ｘ方向側に突出する角部が存在しない構造となり、この角部に起因するエッチングによるえぐれが形成されなくなり、断線が生じにくい鈍角の傾斜面を容易に形成することができる。

　本実施形態では、保持部１３が１つのみ設けられており、保持部１３が、平面視でＸ軸方向において、切り欠き部１８の第１内壁部１８ａが形成された内壁面１２ｇと対向する内壁面１２ｇ側に偏った位置に形成されている。これにより、保持部１３の外枠部１２との接続部分の接合強度を低下させることがなく、保持部１３の折れ等がなくなる。また、切り欠き部１８の第１内壁部１８ａが形成された内壁面１２ｇと直交する方向の内壁面１２ｇに沿って、電極の延出のための配線を安定かつできるだけ短く形成できる。また、保持部１３が１つのみ設けられているため、振動漏れの影響を抑制することができる。

　また、外枠部１２は、平面視で一対の長辺および一対の短辺を有する形状であって、各短辺が各長辺に比べて幅広であり、幅広の短辺に沿う領域に切り欠き部１８が形成されている。外枠部１２の一対の短辺は、Ｘ軸方向に沿って設けられており、外枠部１２の一対の長辺は、Ｚ´軸に沿って設けられている。各短辺のＺ´軸方向の幅は、各長辺のＸ軸方向の幅よりも幅広に形成されている。これにより、幅広の短辺に沿う領域に切り欠き部１８を設けることによって、振動部１１の有効面積を確保でき、小型化かつ電気的特性の安定した水晶振動板１０が実現できるようになる。

　以上のような水晶振動板１０を備えた水晶振動子１００においても、上述した水晶振動板１０の作用効果と同様の作用効果が得られる。また、水晶振動子１００のパッケージの外部表面に内部配線１９が露出していないため、組み立てや、搬送の際の接触等によって、内部配線１９が断線したり、削れたりすることがなくなる。したがって、小型化に対応した水晶振動子１００に望ましい構成が得られる。

　本実施形態では、切り欠き部１８の一部が、第１封止部材２０の第２主面２０２に形成された配線パターン（この場合、接続用接合パターン２２ａ）と平面視で重畳している。これにより、第１封止部材２０の第２主面２０２の接続用接合パターン２２ａと、水晶振動板１０の第１主面１０１の接続用接合パターン１２ａとの接合位置がわずかにずれたとしても、内部配線１９による配線を安定して行うことができる。

　本実施形態では、第２封止部材３０の第２主面３０２には、外部電極端子３２が形成され、外部電極端子３２とその反対側の主面に形成された電極（この場合、接続用接合パターン３４ａ，３４ｂ，３４ｃ）とを接続するスルーホール３３ａ，３３ｂ，３３ｃが形成されており、スルーホール３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、切り欠き部１８および保持部１３とは平面視で重畳しない位置に設けられている。これにより、外枠部１２の幅が狭まることがなくなり、外枠部１２に形成される封止パターンの面積を狭めることなく安定して形成することができるので 、水晶振動子１００において、振動部１１の気密封止の安定化を図ることができる。

　今回開示した実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

　上記実施形態では、切り欠き部１８を平面視で略矩形状としたが、これに限らず、切り欠き部１８の形状をＶ字形状や、台形状、円弧状、楕円弧状等としてもよい。

　また、上記実施形態では、切り欠き部１８および内部配線１９を１つだけ設けたが、これに限らず、複数の切り欠き部１８および内部配線１９を設ける構成としてもよい。なお、上記実施形態では、保持部１３が－Ｚ´方向に向けて外枠部１２まで延びており、外枠部１２の内壁面１２ｇのうち、－Ｚ´方向側の端面に切り欠き部１８および内部配線１９が設けられており、保持部１３を経由して振動部１１から延びる電極をできるだけ短く形成できる点で好ましい。
上記実施形態では、切り欠き部１８の第１内壁部１８ａに内部配線を形成せず、第２内壁部１８ｂにのみ内部配線１９を形成したが、第１内壁部１８ａにも内部配線を形成してもよい。なお、上記実施形態のように、切り欠き部１８の第１内壁部１８ａに内部配線を形成しないことによって、振動板側第１接合パターン１２１や、振動板側第２接合パターン１２２との短絡を防止することができ、また、配線の安定形成を実現することができる。

　上述したアース接続用の内部配線１７を、水晶振動板１０の外枠部１２の短辺に沿う領域に設けることも可能である。この場合、外枠部１２の短辺に沿う領域に上記実施形態と同様の切り欠き部および傾斜面を形成し、この傾斜面にアース接続用の内部配線１７を設けることが好ましい。例えば、図９、図１０に示す変形例のように、外枠部１２の内壁面１２ｇのＺ´端面（Ｚ´軸方向に平行な端面）の－Ｚ´方向側の端部に上記実施形態と同様の切り欠き部１８が設けられ、内部配線１９が形成されている。これに加えて、外枠部１２の内壁面１２ｇのＺ´端面の＋Ｚ´方向側の端部に切り欠き部１７ａが形成され、アース接続用の内部配線１７が形成されている。

　切り欠き部１７ａは、上述した切り欠き部１８と略同様の構成であって、平面視で略矩形状に形成されており、外枠部１２の内壁面１２ｇのうち、Ｘ軸方向に沿った内壁面であって、＋Ｚ´方向側の内壁面に設けられている。切り欠き部１７ａは、外枠部１２側に入り込むように形成されており、水晶振動板１０の切り抜き部１０ａに連続して設けられている。切り欠き部１７ａを設けることによって、外枠部１２の内壁面１２ｇ（－Ｘ方向側の内壁面）と、切り欠き部１７ａの第１内壁部１７ｂ（－Ｘ方向側の壁部）とが略直線的に形成されている。

　一方、切り欠き部１７ａの第２内壁部１７ｃ（＋Ｚ´方向側の壁部および＋Ｘ方向側の壁部）は、外枠部１２の内壁面１２ｇ（＋Ｚ´方向側の内壁面）とは直線的に形成されていない。第２内壁部１７ｃは、外枠部１２の内壁面１２ｇのＸ端面（Ｘ軸方向に平行な端面）に沿って形成されていない。これにより、外枠部１２の内壁面１２ｇの第２主面１０２側（－Ｙ´方向の面側）において、－Ｚ´方向側および＋Ｘ方向側に突出する角部が存在しない構造となり、この角部に起因するエッチングによるえぐれが形成されなくなる。

　第２内壁部１７ｃには、外枠部１２の第１主面１０１側に形成された振動板側第１接合パターン１２１を、第２主面１０２側に延出する内部配線１７が形成されている。内部配線１７によって、外枠部１２の第１主面１０１側に形成された振動板側第１接合パターン１２１と、外枠部１２の第２主面１０２側に形成された振動板側第２接合パターン１２２とが接続されている。また、図示しないが、第２内壁部１７ｃには、上記実施形態と同様、外枠部１２の第２主面１０２とのなす角度を鈍角にする傾斜面が形成されており（図８参照）、この傾斜面に内部配線１７が形成されている。

　上述した切り欠き部１８および内部配線１９に加えて、水晶振動板１０の外枠部１２にスルーホールを形成し、このスルーホールに第１主面１０１と第２主面１０２とに形成された電極の導通を図るための貫通電極を形成することも可能である。この場合、外枠部１２の中央付近にスルーホールを形成し、保持部１３および切り欠き部１８とは離れた位置、例えば、外枠部１２の＋Ｚ´方向側の短辺の中央付近にスルーホールを設けることが好ましい。

　上記実施形態では、水晶振動板１０が、振動部１１と外枠部１２とを連結する保持部１３が１つのみ設けられ、切り抜き部１０ａが振動部１１の外周囲を囲うように連続して形成された構成であったが、振動部１１と外枠部１２との間に切り抜き部１０ａが設けられた構成であればよく、水晶振動板１０の構成はさまざまに変更することが可能である。例えば、水晶振動板１０を、振動部１１と外枠部１２とを連結する保持部１３が２つ以上設けられた構成としてもよい。また、保持部１３は、振動部１１の角部以外から外枠部１２に向けて延出される構成であってもよい。

　上記実施形態では、水晶振動板１０として、ＡＴカット水晶振動板を用いたが、それ以外の水晶振動板（例えばＳＣカット水晶振動板、水晶Ｚ板等）を用いてもよい。また、上記実施形態では、水晶振動板１０として、略矩形状の水晶振動板を用いたが、これに限らず、例えば音叉型の水晶振動板等を用いてもよい。また、上記実施形態では、スルーホールを用いて外部電極端子３２への電気的な導通を行ったが、これに限らず、キャスタレーション（切り欠き）等を用いて外部電極端子３２への電気的な導通を行ってもよい。

　上記実施形態では、第２封止部材３０の第２主面３０２の外部電極端子３２の数を４つとしたが、これに限定されるものではなく、外部電極端子３２の数を、例えば、２つ、６つ、あるいは８つ等としてもよい。また、本発明を水晶振動子１００に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば水晶発振器等の圧電発振器にも本発明を適用してもよい。水晶発振器の場合、水晶振動子に搭載されたＩＣに接続される配線電極に、内部配線１９を接続する構成とすることが可能である。

　上記実施形態では、第１封止部材２０および第２封止部材３０を水晶板によって形成したが、これに限定されるものではなく、第１封止部材２０および第２封止部材３０を、例えば、ガラスまたは樹脂によって形成してもよい。

　また、上記実施形態では、水晶振動板を第１封止部材および第２封止部材によって挟んだ三層構造の圧電振動デバイスに本発明を適用した例を説明したが、これに限らず、水晶振動板をセラミック製等のベースの内部に搭載した構造の圧電振動デバイスに本発明を適用してもよい。また、三層構造の圧電振動デバイスをセラミック製等のパッケージの内部に格納した２重封止構成のものにも本発明を適用してもよい。

　この出願は、２０２３年１０月２５日に日本で出願された特願２０２３－１８３３９０に基づく優先権を請求する。これに言及することにより、その全ての内容は本出願に組み込まれるものである。

　１０　　水晶振動板
　１０ａ　　切り抜き部
　１１　　振動部
　１２　　外枠部
　１２ｇ　　内壁面
　１２ｈ　　角部
　１３　　保持部
　１８　　切り欠き部
　１８ａ　　第１内壁部
　１８ｂ　　第２内壁部
　１８ｃ　　傾斜面
　１９　　内部配線
　１００　　水晶振動子
　１１１　　第１励振電極
　１１２　　第２励振電極

Claims (7)

1. 　基板の一主面および他主面に電極が形成された圧電振動板であって、
   　振動部と、前記振動部の外周を取り囲む外枠部と、前記振動部の一部と前記外枠部の一部とを連結する保持部とを備え、前記振動部と前記外枠部との間には、前記基板を切り抜いて形成された切り抜き部が設けられた構成になっており、
   　前記外枠部の内壁面は、平面視で矩形かつ環状に形成され、前記内壁面の平面視の角部には、当該外枠部側に入り込んだ切り欠き部が形成され、
   　前記切り欠き部には、前記一主面に形成された前記電極を前記他主面側に延出する内部配線が形成され、
   　前記切り欠き部は、前記内壁面の一部の辺に連続して略直線的に形成された第１内壁部と、前記内壁面の一部の辺に連続して略直線的に形成されず、かつ前記内部配線が形成された第２内壁部とを有しており、前記第２内壁部には、前記基板の一主面または他主面とのなす角度を鈍角にする傾斜面が形成されていることを特徴とする圧電振動板。
2. 　請求項１に記載の圧電振動板において、
   　当該圧電振動板は、ＡＴカット水晶板であって、前記第１内壁部は、前記外枠部の内壁面のＺ´端面に沿って形成されていることを特徴とする圧電振動板。
3. 　請求項１に記載の圧電振動板において、
   　前記保持部は、１つのみ設けられており、前記第１内壁部が形成された前記内壁面と対向する内壁面側に偏った位置に形成されていることを特徴とする圧電振動板。
4. 　請求項１に記載の圧電振動板であって、
   　前記外枠部は、平面視で長辺および短辺を有する形状であって、短辺が長辺に比べて幅広であり、幅広の短辺に沿う領域に前記切り欠き部が形成されていることを特徴とする圧電振動板。
5. 　請求項１～４のいずれか１つに記載の圧電振動板を備えた圧電振動デバイスであって、
   　前記圧電振動板の一主面側を覆う第１封止部材と、前記圧電振動板の他主面側を覆う第２封止部材と、が設けられ、前記第１封止部材と前記圧電振動板とが接合され、かつ前記第２封止部材と前記圧電振動板とが接合されることによって、前記圧電振動板の前記振動部が気密封止されていることを特徴とする圧電振動デバイス。
6. 　請求項５に記載の圧電振動デバイスであって、
   　前記切り欠き部の一部が、前記第１封止部材に形成された配線パターンと平面視で重畳していることを特徴とする圧電振動デバイス。
7. 　請求項５に記載の圧電振動デバイスであって、
   　前記第２封止部材には、外部端子が形成され、前記外部端子とその反対側の主面に形成された電極とを接続するスルーホールが形成されており、前記スルーホールは、前記切り欠き部および前記保持部とは平面視で重畳しない位置に設けられていることを特徴とする圧電振動デバイス。

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