压电振动元件及其制造方法、压电振子、电子装置及电子设备的制作方法

压电振动元件及其制造方法、压电振子、电子装置及电子设备的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种振动元件及其制造方法、振子、电子装置及电子设备，所述振动元件为基波且高频、小型，主振动的CI值较小，从而寄生响应的CI值比较大。压电振动元件(1)具备：压电基板(10)，其具有薄壁的振动区域(12)、及沿着振动区域(12)的除一条边之外的三条边而被一体化的厚壁部；激励电极(25a、25b)，其分别被配置在振动区域(12)的表面及背面；引线电极(27a、27b)。厚壁部具备：隔着振动区域(12)而对置配置的第一厚壁部(14)和第二厚壁部(16)、以及连接设置在第一厚壁部和第二厚壁部的基端部之间的第三厚壁部(18)。第二厚壁部(16)具备：与振动区域(12)的一条边连接设置的倾斜部(16b)、与倾斜部(16b)的另一条边连接设置的厚壁的第二厚壁部主体(16a)、和至少一个应力缓和用的狭缝(20)。
【专利说明】压电振动元件及其制造方法、压电振子、电子装置及电子设 备
[0001] 本申请为，中国国家申请号为201210180347.X、申请日为2012年6月1日、发明名 称为振动元件及其制造方法、振子、电子装置及电子设备的发明专利申请的分案申请。

【技术领域】
[0002] 本发明涉及一种激励厚度切变振动模式的压电振子，尤其涉及一种具有所谓的倒 台面型结构的压电振动元件、压电振动元件的制造方法、压电振子、电子装置以及使用了本 发明所涉及的压电振子的电子设备。

【背景技术】
[0003] 由于AT切割水晶振子激励的主振动的振动模式为厚度切变振动，而适用于小型 化、高频化，且频率温度特性呈优异的三次曲线，因此在压电振荡器、电子设备等多方面被 使用。
[0004] 专利文献1中公开了一种在主面的一部分上形成凹陷部而实现了高频化的、所谓 的倒台面型结构的AT切割水晶振子。使用水晶基板的Z'轴方向上的长度长于X轴方向上 的长度的、所谓的Z'长基板。
[0005] 专利文献2中公开了一种在矩形的薄壁振动部的三条边上分别连接设置有厚壁 支承部（厚壁部），从而以=字状设置有厚壁部的倒台面型结构的AT切割水晶振子。此外， 水晶振动片为，使AT切割水晶基板的X轴和Z'轴分别以Y'轴为中心而在一 120°?+60° 的范围内旋转而成的面内旋转AT切割水晶基板，并且水晶振动片为确保了振动区域，且批 量生产性优异（获得多个）的结构。
[0006] 专利文献3和4中公开了一种在矩形的薄壁振动部的三条边上分别连接设置有厚 壁支承部，从而以=字状设置有厚壁部的倒台面型结构的AT切割水晶振子，水晶振动片使 用水晶基板的X轴方向上的长度长于Z'轴方向上的长度的、所谓的X长基板。
[0007] 专利文献5中公开了一种在矩形的薄壁振动部的邻接的两条边上分别连接设置 有厚壁支承部，从而以L字状设置有厚壁部的倒台面型结构的AT切割水晶振子。水晶基板 使用Z '长基板。
[0008] 然而,在专利文献5中，为了获得L字状的厚壁部，而像专利文献5的图1(c)、图 1(d)所记载的那样沿着线段α、和线段β来削除厚壁部，但由于该削除以通过切割等机械 加工来实施削除为前提，因此存在在切削面上产生碎屑或裂缝等的损坏，而导致超薄部发 生损坏的问题。此外，还存在在振动区域上成为寄生响应的原因的无用振动的产生、CI值 的增加等问题。
[0009] 专利文献6中公开了一种仅薄壁振动部的一条边上连接设置有厚壁支承部的倒 台面型结构的AT切割水晶振子。
[0010] 专利文献7中公开了一种倒台面型结构的AT切割水晶振子，其通过在水晶基板的 两个主面上即表背面上对置地形成凹陷部，从而实现了高频化。并提出了下述结构，即，水 晶基板使用X长基板，并在被形成在凹陷部中的振动区域的平坦性被确保的区域内，设置 有激励电极。
[0011] 可是，已知在AT切割水晶振子的振动区域内被激励的厚度切变振动模式中，由于 弹性常数的各向异性，从而振动位移分布成为在X轴方向上具有长径的椭圆状。专利文献8 中公开了一种激励厚度切变振动的压电振子，其具有在压电基板的表背两个面内上表背对 称地配置有一对环状电极。以环状电极仅激励对称零阶模式，而基本上不激励除此之外的 非谐高阶模式的方式，来设定环状电极的外周直径与内周直径之差。
[0012] 专利文献9中公开了一种将压电基板和设置在压电基板的表背面上的激励电极 的形状均设定为长圆形状的压电振子。
[0013] 专利文献10中公开了一种将水晶基板的长度方向（X轴方向）上的两端部、及电 极的X轴方向上的两端部的形状均设定为半椭圆状，且将椭圆的长轴与短轴的比（长轴/ 短轴）设定为大致1. 26的水晶振子。
[0014] 专利文献11中公开了一种在椭圆的水晶基板上形成有椭圆的激励电极的水晶振 子。虽然长轴和短轴的比优选为1.26:1，但在考虑到制造尺寸的偏差等时，1. 14?1.39:1 的范围程度较为实用。
[0015] 专利文献12中公开了一种下述结构的压电振子，S卩，为了进一步改善厚度切变压 电振子的能量封闭效果，而在振动部和支承部之间设置有切口或狭缝。
[0016] 可是，在实现压电振子的小型化时，由于因粘合剂而导致的残留应力，将产生电特 性的恶化和频率老化不良。专利文献13中公开了一种在矩形平板状的AT切割水晶振子的 振动部和支承部之间，设置有切口或狭缝的水晶振子。通过使用这种结构，从而能够抑制残 留应力向振动区域扩散的情况。
[0017] 专利文献14中公开了一种为了改善（缓和）安装变形（应力），而在倒台面型压 电振子的振动部和支承部之间设置有切口或狭缝的振子。专利文献15中公开了一种通过 在倒台面型压电振子的支承部设置狭缝（贯穿孔），从而确保表背面的电极的导通的压电 振子。
[0018] 专利文献16中公开了一种通过在厚度切变振动模式的AT切割水晶振子的支承部 设置狭缝，从而抑制高阶轮廓系统的无用模式的水晶振子。
[0019] 此外，专利文献17中公开了一种振子，其通过在倒台面型AT切割水晶振子的薄壁 的振动部与厚壁的保持部的连接设置部、即具有倾斜面的残渣部设置有狭缝，从而抑制寄 生响应。
[0020] 近些年来，对压电装置的小型化、高频化和高性能化的要求增强。然而，明确了如 上文所述的结构的压电振子存在下述问题，即，主振动的CI值、接近的寄生响应CI值比 (=CIs/CIm，在此，CIm为主振动的CI值，CIs为寄生响应的CI值，标准的1例为1. 8以 上）等不满足要求。
[0021] 专利文献1:日本特开2004-165743号公报
[0022] 专利文献2:日本特开2009-164824号公报
[0023] 专利文献3:日本特开2006-203700号公报
[0024] 专利文献4:日本特开2002-198772号公报
[0025] 专利文献5:日本特开2002-033640号公报
[0026] 专利文献6:日本特开2001-144578号公报
[0027] 专利文献7:日本特开2003 - 264446号公报
[0028] 专利文献8:日本特开平2-079508号公报
[0029] 专利文献9:日本特开平9-246903号公报
[0030] 专利文献10:日本特开2007-158486号公报
[0031] 专利文献11:日本特开2007-214941号公报
[0032] 专利文献12:日本实开昭61-187116号公报
[0033] 专利文献13:日本特开平9-326667号公报
[0034] 专利文献14:日本特开2009-158999号公报
[0035] 专利文献15:日本特开2004-260695号公报
[0036] 专利文献16:日本特开2009-188483号公报
[0037] 专利文献17:日本特开2003-087087号公报


【发明内容】

[0038] 因此，本发明是为了解决上述问题的至少一部分而实施的，其目的在于，提供一种 能够实现高频化（100?500MHz频带），且减少主振动的CI值、从而满足寄生响应CI值比 等的电气性的要求的压电振动元件、压电振动元件的制造方法、压电振子、电子装置以及使 用本发明的压电振子的电子设备。
[0039] 本发明能够作为以下的方式或应用例而实现。
[0040] 应用例1
[0041] 本发明所涉及的压电振动元件的特征在于，具备：压电基板，其包括振动区域、及 与所述振动区域一体化且比所述振动区域的厚度厚的厚壁部；激励电极，其分别被配置在 所述振动区域的表面和背面；引线电极，其以从所述激励电极延伸至所述厚壁部上的方式 而设置，所述厚壁部以将所述振动区域的一部分开放的方式而具备：第一厚壁部和第二厚 壁部，其隔着所述振动区域而配置；第三厚壁部，其连接设置在该第一厚壁部和该第二厚壁 部的基端部之间，所述第二厚壁部具备：倾斜部，其厚度随着从与所述振动区域连接设置的 一侧端缘朝向另一侧端缘离开而增加；厚壁主体，其与所述倾斜部的所述另一侧端缘连接 设置，在所述第二厚壁部上设置有狭缝。
[0042] 由于高频的基波压电振动元件被小型化，且能够抑制因粘合及固定而产生的应力 的扩散，因此具有下述效果，即，可获得具有优异的频率温度特性、CI温度特性以及频率老 化特性，且主振动的CI值较小，从而接近的寄生响应的CI值相对于主振动的CI值之比、即 CI值比较大的压电振动元件。
[0043] 应用例2
[0044] 此外，在应用例1中所述的压电振动元件的特征在于，所述振动区域为矩形，所述 振动区域的四条边中的一条边被开放。
[0045] 由于振动区域的四条边中的一条边被开放，因而未形成该方向上的厚壁部。因此 能够将压电振动元件小型化。
[0046] 应用例3
[0047] 此外，在应用例1中所述的压电振动元件的特征在于，所述狭缝沿着所述倾斜部 与所述厚壁主体的边界部，而被配置在所述厚壁主体上。
[0048] 由于能够抑制在粘合并固定压电振动元件时所产生的应力的扩散，因此具有下述 效果，即，可获得具有优异的频率温度特性、CI温度特性以及频率老化特性的压电振动元 件。
[0049] 应用例4
[0050] 此外，在应用例1中所述的压电振动元件的特征在于，所述狭缝从所述振动区域 的一条边离开而被配置在所述倾斜部内。
[0051] 由于狭缝的形成较为容易，并能够抑制在粘合并固定压电振动元件时所产生的应 力的扩散，因此具有下述效果，即，可获得具有优异的频率温度特性和CI温度特性的压电 振动元件。
[0052] 应用例5
[0053] 此外，在应用例1中所述的压电振动元件的特征在于，所述狭缝具备：第一狭缝， 其被配置在所述厚壁主体上；第二狭缝，其从所述振动区域的一条边离开而被配置在所述 倾斜部内。
[0054] 由于能够进一步良好地抑制在粘合并固定压电振动元件时所产生的应力的扩散， 因此具有下述效果，即，可获得具有优异的频率再现性、频率温度特性、CI温度特性以及频 率老化特性的压电振动元件。
[0055] 应用例6
[0056] 此外，应用例1至5中任一例所述的压电振动元件的特征在于，压电振动元件中， 所述振动区域的一个主面与所述第一厚壁部、所述第二厚壁部和所述第三厚壁部各自的一 个面位于同一平面内。
[0057] 在仅从一个面对压电基板进行蚀刻而形成振动区域的情况下，能够形成保持了原 始的基板的切割角度的振动区域，从而具有下述效果，即，可获得频率温度特性优异的高频 的基波压电振动元件。
[0058] 应用例7
[0059] 此外，应用例1至6中任一例所述的压电振动元件的特征在于，压电振动元件中， 所述压电基板为如下的水晶基板，即，将由构成水晶的结晶轴的、作为电轴的X轴、作为机 械轴的Y轴、和作为光学轴的Z轴形成的直角坐标系中的所述X轴作为中心，而将使所述Z 轴向所述Y轴的一 Y方向倾斜预定的角度而成的轴设定为Z'轴，并将使所述Y轴向所述Z 轴的+Z方向倾斜所述预定的角度而成的轴设定为Y'轴，所述水晶基板由与所述X轴和所 述Z'轴平行的面构成，且以与所述Y'轴平行的方向为厚度方向，并且以与所述X轴平行的 边为长边，以与所述Z'轴平行的边为短边。
[0060] 具有可获得温度特性良好的压电振动元件的效果。
[0061] 应用例8
[0062] 在应用例7中所述的压电振动元件的特征在于，所述水晶基板为AT切割水晶基 板。
[0063] 由于压电基板使用AT切割水晶基板，从而能够活用与光刻法和蚀刻有关的长期 的实际成果和经验，因此具有下述效果，即，不仅能够大批量生产压电基板，还能够实施高 精度的蚀刻，从而大幅度地改善了压电振动元件的成品率。
[0064] 应用例9
[0065] -种压电振动兀件的制造方法，其特征在于，包括：在压电基板的表背面中的一个 面上设置包含振动区域的凹陷部的工序；将包含所述凹陷部的一部分的所述压电基板去 除，而形成包含振动区域及狭缝的外形形状的工序，所述振动区域具有所述凹陷部的一部 分被开放的厚壁部；在包含所述振动区域的表背面的预定的区域内形成电极的工序。
[0066] 根据本应用例所述的压电振动元件的制造方法，具有下述效果，即，能够容易地制 造具有优异的频率温度特性、CI温度特性以及频率老化特性，且主振动的CI值小，从而接 近的寄生响应的CI值相对于主振动的CI值之比、即CI值比较大的压电振动元件。
[0067] 应用例10
[0068] 本发明的压电振子的特征在于，具备应用例1至8中任一例所述的压电振动元件、 和对该压电振动元件进行收纳的封装件。
[0069] 由于高频的基波压电振子被小型化，且能够抑制因粘合及固定而产生的应力的扩 散，因此具有下述效果，即，可获得具有优异的频率再现性、频率温度特性、CI温度特性以及 频率老化特性的压电振子。而且，还具有下述效果，即，可获得减少了主振动的CI值，从而 接近的寄生响应的CI值相对于主振动的CI值之比、即CI值比较大的压电振子，并且可获 得容量比较小的压电振子。
[0070] 应用例11
[0071] 本应用例所记载的电子装置的特征在于，在封装件内具备应用例1至8中任一例 所述的压电振动元件、及电子部件。
[0072] 通过如上文所述这样构成压电装置（例如电压控制型压电振荡器），从而具有下 述效果，即，可获得具有优异的频率再现性、频率温度特性、频率老化特性，小型且高频（例 如490MHz频带）的电压控制型压电振荡器。此外，具有下述效果，S卩，由于压电装置使用基 波的压电振动元件1，因此可获得容量比较小、频率可变幅度较广、S/N比良好的电压控制 型压电振荡器。
[0073] 应用例12
[0074] 此外，在应用例11中所述的电子装置的特征在于，所述电子部件为可变容量元 件、热敏电阻、电感器、电容器中的任一种。
[0075] 通过如上文所述这样构成电子装置，从而能够构成压电振荡器、温度补偿型压电 振荡器以及电压控制型压电振荡器等的电子装置，由此具有下述效果，即，可构成频率再现 性、老化特性优异的压电振荡器，频率温度特性优异的温度补偿型压电振荡器，频率稳定、 可变范围较广且S/N比（信噪比）良好的电压控制型压电振荡器。
[0076] 应用例13
[0077] 本应用例记载的电子装置的特征在于，在封装件内具备应用例1至8中任一例所 述的压电振动元件、及对该压电振动元件进行激励的振荡电路。
[0078] 通过如上文所述这样构成压电装置，从而具有可构成频率再现性和老化特性优异 的压电振荡器等的电子装置的效果。
[0079] 应用例14
[0080] 本应用例所述的电子设备的特征在于，具备应用例10所述的压电振子。
[0081] 通过将上述应用例所述的压电振动器应用在电子设备中，从而具有能够构成具备 高频且频率稳定度优异、S/N比良好的基准频率源的电子设备的效果。

【专利附图】

【附图说明】
[0082] 图I (a)?图I (f)为表示第一实施方式所涉及的压电振动元件的结构的示意图， 图1(a)为俯视图，图1(b)为P-P剖视图，图1(c)为Q-Q剖视图，图1(d)、图1(e)和图1(f) 为表示狭缝形状的改变例的Q-Q剖视图。
[0083] 图2为对AT切割水晶基板和结晶轴的关系进行说明的图。
[0084] 图3 (a)、图3 (b)和图3 (c)为表示压电振动元件的改变例的结构的俯视图。
[0085] 图4(a)?图4(c)为表示第二实施方式所涉及的压电振动元件的结构的示意图， 图4 (a)为俯视图，图4(b)为P-P剖视图，图4 (c)为Q-Q剖视图。
[0086] 图5(a)?图5(e)为表示第三实施方式所涉及的压电振动元件的结构的示意图， 图5 (a)为俯视图，图5(b)为P-P剖视图，图5(c)为Q-Q剖视图，图5(d)和图5(e)为表示 其他结构例的俯视图。
[0087] 图6为表示压电基板的制造工序的说明图。
[0088] 图7为表示压电振动元件的励振电极和引线电极的制作工序的说明图。
[0089] 图8(a)为被形成在压电晶片上的凹陷部的俯视图，图8(b)?图8(e)为凹陷部的 X轴方向上的剖视图。
[0090] 图9(a)为被形成在压电晶片上的凹陷部的俯视图，图9(b)?图9(e)为凹陷部的 Z'轴方向上的剖视图。
[0091] 图10(a)和图10(b)图示了第四实施方式所涉及的压电振子的结构，图10(a)为 纵剖视图，图10(b)为从P方向观察时的俯视图。
[0092] 图11(a)和图11(b)图示了第五实施方式所涉及的压电振子的结构，图11(a)为 纵剖视图，图11(b)为从P方向观察时的俯视图。
[0093] 图12(a)和图12(b)图示了压电振子的特性，图12(a)为表示频率温度特性的图， 图12(b)为表示CI温度特性的图。
[0094] 图13 (a)?图13 (d)图不了压电振子的特性，图13 (a)和图13 (b)为表不容量比 的分布特性的图，图13(c)和图13(d)为表示静电容量的分布特性的图。
[0095] 图14(a)和图14(b)图示了压电振子的特性，图14(a)和图14(b)为表示CI值比 的分布特性的图。
[0096] 图15(a)?图15(c)图示了压电振动元件的改变例，图15(a)和图15(b)为立体 图，图15(c)为纵剖视图。
[0097] 图16为作为压电装置的压电振子的特性说明图。
[0098] 图17(a)和图17(b)图示了第六实施方式所涉及的压电装置的结构，图17(a)为 纵剖视图，图17(b)为从P方向观察时的俯视图。
[0099] 图18(a)和图18(b)图示了第七实施方式所涉及的压电装置的结构，图18(a)和 图18(b)为纵剖视图。
[0100] 图19为表示压电基板的改变例的纵剖视图。
[0101] 图20(a)?图20(c)表示压电基板的应用例，图20(a)?图20(c)为压电基板的 结构说明图。
[0102] 图21(a)?图21(c)表示压电基板的应用例，图21(a)?图21(c)为压电基板的 结构说明图。
[0103] 图22(a)和图22(b)为表示安装部的结构例的主要部分的俯视图和剖视图。
[0104] 图23为电子设备的模式图。

【具体实施方式】
[0105] 第一实施方式
[0106] 以下，根据附图，对本发明的实施方式进行详细说明。图1(a)?图1(f)为表示本 发明第一实施方式所涉及的压电振动元件的结构的示意图。图1(a)为压电振动元件1的 俯视图，图I (b)为P-P剖视图，图I (c)为Q-Q剖视图，图I⑷、图I (e)和图I (f)为表示狭 缝形状的改变例的Q-Q剖视图。
[0107] 压电振动元件1具备：压电基板10,其具有薄壁的振动区域12、及与振动区域12 连接设置的厚壁的厚壁部14、16、18 ;激励电极25a、25b，其以正反对置的方式而分别被形 成在振动区域12的两个主面上；引线电极27a、27b，其从激励电极25a、25b朝向分别被设 置在厚壁部上的衬垫电极29a、29b而延伸形成。
[0108] 压电基板10具备：振动区域12,其以大致四方形构成矩形，薄壁且为平板状；厚壁 部（厚壁的支承部）13,其为=字状，并沿着振动区域12的除一条边之外的三条边而被一体 化。厚壁部13具有=字状的结构，该=字状的结构具备隔着振动区域12而对置配置的第 一厚壁部14和第二厚壁部16、以及连接设置在第一厚壁部14和第二厚壁部16的基端部之 间的第三厚壁部18。
[0109] 也就是说，厚壁部13以将振动区域12的四条边中的一条边（振动区域12的一部 分）开放的方式，而具备隔着振动区域12对置配置的第一厚壁部14和第二厚壁部16、以及 连接设置在第一厚壁部14和第二厚壁部16的基端部之间的第三厚壁部18。在此，"开放" 包括一条边露出的情况、及不是局部露出而是完全露出的情况。
[0110] 并且，在本说明书中，以凹陷部11侧为表面，以表面相反侧的面即平面为背面。
[0111] 第一厚壁部14具备：第一倾斜部14b，其连接设置在薄壁平板状的振动区域12的 一条边12a上，且厚度随着从与振动区域12的一条边12a连接的一侧端缘朝向另一侧端缘 离开而逐渐增加；第一厚壁部主体14a，其为厚壁四方柱状，且连接设置在第一倾斜部14b 的上述另一侧端缘。同样地，第二厚壁部16具备：倾斜部16b，其连接设置在薄壁平板状的 振动区域12的一条边12b上，且厚度随着从与振动区域12的一条边12b连接的一侧端缘 朝向另一侧端缘离开而逐渐增加；第二厚壁部主体16a，其为厚壁四方柱状，且连接设置在 倾斜部16b的上述另一侧端缘。
[0112] 此外，上述厚壁部主体是指，与上述Y'轴平行的厚度为固定的区域。
[0113] 第三厚壁部18具备：第三倾斜部18b，其连接设置在薄壁平板状的振动区域12的 一条边12c上，且厚度随着从与振动区域12的一条边12c连接的一侧端缘朝向另一侧端缘 离开而逐渐增加；第三厚壁部主体18a，其为厚壁四方柱状，且连接设置在第三倾斜部18b 的上述另一侧端缘。也就是说，薄壁的振动区域12成为三条边被第一厚壁部14、第二厚壁 部16和第三厚壁部18包围，且另一条边被开放的凹陷部11。
[0114] 并且，振动区域12的一个主面与第一厚壁部14、第二厚壁部16和第三厚壁部18 各自的一个面处于同一平面上，即图1(a)?图1(f)所示的坐标轴的X-Z'平面上，将该面 (图1(b)的下表面侧）称作平坦面，而将相反侧的面（图1(b)的上表面侧）称作凹陷面。
[0115] 而且，压电基板10在第二厚壁部16上贯穿形成有至少一个应力缓和用的狭缝20。 在图I (a)?图I (f)所示实施方式中，狭缝20沿着倾斜部16b和第二厚壁部主体16a的连 接部而被形成在第二厚壁部主体16a的面内。
[0116] 并且，狭缝20并不局限于如图1(c)所示的被贯穿形成的狭缝，也可以为具有底部 的槽状狭缝。对槽状的狭缝进行详细叙述，例如，如图1(d)所示，也可以由从第二厚壁部16 的表面侧被形成且具有底部的第一狭缝20a、和从第二厚壁部16的背面侧被形成且具有底 部的第二狭缝20b这种从表背两面侧设置的狭缝构成。此外，如图1(e)所示，也可以由从 第二厚壁部16的表面侧被形成且具有底部的第三狭缝20c构成。另外，如图I (f)所示，也 可以由从第二厚壁部16的背面侧被形成且具有底部的第四狭缝20d构成。
[0117] 在此说明的狭缝20的形状也可以应用于以下说明的其他实施方式、改变例和应 用例中。
[0118] 水晶等的压电材料属于二方晶系，从而如图2所不，具有相互正受的结晶轴X、Y、 Z。X轴、Y轴、Z轴分别被称作电轴、机械轴、光学轴。而且水晶基板将沿着使XZ面绕X轴 旋转预定的角度Θ而成的平面，从水晶中切出的平板用作压电振动元件。例如，在AT切割 水晶基板101的情况下，Θ为大致35° 15'。并且，Y轴和Z轴也绕X轴旋转Θ，而分别 形成为Y'轴和Z'轴。因此，AT切割水晶基板101具有正交的结晶轴X、Y'、Z'。AT切割水 晶基板101中，厚度方向为Y'轴，与Y'轴正交的XZ'面（包含X轴和Z'轴的面）为主面， 厚度切变振动作为主振动而被激励。对该AT切割水晶基板101进行加工，从而能够获得压 电基板10。
[0119] S卩，压电基板10由如下的AT切割水晶基板构成，S卩，如图2所示，将由X轴（电 轴）、Y轴（机械轴）、Z轴（光学轴）构成的直角坐标系中的X轴作为中心，而将使Z轴向 Y轴的一 Y方向倾斜而成的轴设定为Z'轴，并将使Y轴向Z轴的+Z方向倾斜而成的轴设定 为Y'轴，所述AT切割水晶基板由与X轴和Z'轴平行的面构成，且以与Y'轴平行的方向为 厚度方向。
[0120] 并且，本发明所涉及的压电基板并不局限于上述角度Θ为大致35° 15'的AT切 害!]，当然也可以广泛应用于激励厚度切变振动的BT切割等的压电基板。
[0121] 如图1(a)所示，压电基板10以与Y'轴平行的方向（以下，称作"Y'轴方向"）为 厚度方向，并具有矩形形状，该矩形以与X轴平行的方向（以下，称作"X轴方向"）为长边， 并以与Z'轴平行的方向（以下，称作"Z'轴方向"）为短边。
[0122] 对压电基板10进行驱动的激励电极25a、25b在图I (a)?图I (f)所示的实施方 式中为四方形形状，并在振动区域12的大致中央部的表背两面（表背主面）上对置形成。 此时，平面侧（以下，也称作"平坦面侧"，为图1(b)的背面侧）的激励电极25b的大小，相 对于凹陷面侧（图1(b)的上表面侧）的激励电极25a的大小，被设定得足够大。其原因在 于，为了不使因激励电极的质量效应导致的能量封闭系数大到所需值以上。也就是说，通 过充分增大平坦面侧的激励电极25b，从而板后退（plate back)量Δ (= (fs - fe)/fs， 在此，fs为压电基板的截止频率，fe为将激励电极附着在压电基板整个面上的情况下的频 率）仅依赖于凹陷面侧的激励电极25a的质量效应。
[0123] 激励电极25a、25b使用蒸镀装置或阴极真空喷镀装置等，例如将镍（Ni)成膜为基 底，再在其上重叠金（Au)并进行成膜。金（Au)的厚度优选在欧姆损耗不会变大的范围内， 且仅将主振动作为封闭模式（SO)，而不将斜对称非谐模式（A0、A1···)和对称非谐模式（S1、 S3…）作为封闭模式。然而，例如，在490MHz频带的压电振动元件中，当以避免电极膜厚的 欧姆损耗的方式成膜时，低阶的非谐模式在某种程度上被封闭将是不可避免的。
[0124] 形成在凹陷面侧的激励电极25a通过引线电极27a而与被形成在第二厚壁部主体 16a的上表面上的衬垫电极29a导通连接，所述引线电极27a以从振动区域12上起经由第 三倾斜部18b和第三厚壁部主体18a的方式，而从激励电极25a延伸配置。此外，形成在平 坦面侧的激励电极25b通过经由压电基板10的端缘部的引线电极27b，而与被形成在第二 厚壁部主体16a的背面（下表面）上的衬垫电极29b导通连接。
[0125] 图1(a)所示实施方式为引线电极27a、27b的引出结构的一个示例，引线电极27a 也可以经由其他厚壁部。但是，引线电极27a、27b的长度优选为最短，且优选通过考虑到引 线电极27a、27b彼此不隔着压电基板10而交叉，从而抑制静电容量的增加。
[0126] 此外，在图1(a)?图1(f)的实施方式中，虽然例示了在压电基板10的表背（上 下）面上分别形成衬垫电极29a、29b的示例，但在将压电振动元件1收纳在封装件内时，可 以将压电振动元件1翻过来，用导电性粘合剂对衬垫电极29a和封装件的端子电极进行机 械固定及电连接，并使用接合线而对衬垫电极29b和封装件的端子电极进行电连接。当像 这样支承压力振动元件1的部位为一点时，则能够减小因导电性粘合剂而产生的应力。
[0127] 而且，也可以通过在上述封装件的内部搭载用于驱动压电振动元件1的振荡电 路，例如IC芯片，并将和该IC芯片电连接的电极衬垫与上述端子电极电连接，从而构成压 电振荡器。可以用导电性粘合剂对衬垫电极29a和封装件的端子电极进行固定并连接，并 用接合线对衬垫电极29b和搭载在封装件内的上述IC芯片的连接端子进行连接。当像这 样支承压力振动元件1的部位为一点时，则能够减小因导电性粘合剂而产生的应力。
[0128] 此外，也可以隔开间距，而将衬垫电极29a、29b并排设置在压电基板10的背面侧。 当使用导电性粘合剂而实现衬垫电极29a、29b与收纳压电振动元件1的封装件的端子电极 之间的导通连接时，优选将衬垫电极29a、29b以隔开间距的方式并排设置在压电基板的背 面侧。
[0129] 在振动区域12、和压电振动元件1的厚壁部即衬垫电极29a、29b之间设置狭缝20 的理由为，防止在导电性粘合剂固化时产生的应力的扩散。
[0130] 即，在利用导电性粘合剂而将压电振动元件1支承在封装件内的情况下，首先，将 导电性粘合剂涂布在第二厚壁部主体16a的衬垫电极29a (被支承部）上，然后将其载置在 封装件等的端子电极上，并稍微进行按压。为了使导电性粘合剂固化，而在高温下保持预定 的时间。由于在高温状态下，第二厚壁部主体16a和封装件一起膨胀，粘合剂也暂时软化， 因此在第二厚壁部主体16a中不会产生应力。在导电性粘合剂固化后，第二厚壁部主体16a 和封装件冷却，并且其温度返回至常温（25°C)时，由于导电性粘合剂、封装件和第二厚壁 部主体16a的各自线膨胀系数的差异，由固化后的导电性粘合剂产生的应力从第二厚壁部 主体16a向第一厚壁部14和第三厚壁部18、振动区域12扩散。为了防止该应力的扩散，而 设置应力缓和用的狭缝20。
[0131] 为了求出在压电基板10上产生的应力变形）分布，一般使用有限元法进行模 拟。振动区域12中的应力越小，越可获得频率温度特性、频率再现性、频率老化特性优异的 压电振动元件。
[0132] 虽然作为导电性粘合剂，存在硅酮类、环氧类、聚酰亚胺类、双马来酰亚胺类等，但 考虑到由压电振动元件1的脱气导致的频率随时间变化，而使用聚酰亚胺类的导电性粘合 齐U。由于聚酰亚胺类的导电性粘合剂较硬，与对分开的两个部位进行支承相比，支承一个部 位能够降低产生的应力的大小，因此在100?500MHz的高频带中的例如490MHz频带的电 压控制型压电振荡器（VCXO)用的压电振动元件1上，使用了支承一个部位的结构。也就是 说，衬垫电极29b使用导电性粘合剂而与封装件的端子电极A机械固定并电连接，另一个衬 垫电极29a使用接合线而与封装件的端子电极B电连接。
[0133] 此外，图1(a)?图1(f)所示的压电基板10中，X轴方向上的长度长于Z'轴方向 上的长度，即形成所谓的X长。这是因为，虽然压电基板10在用导电性粘合剂等被固定并 连接时产生应力，但众所周知，当对将力施加在AT切割水晶基板的沿着X轴方向的两端上 时的频率变化、和将相同的力施加在沿着Z'轴方向的两端上时的频率变化进行比较时，将 力施加在Z'轴方向上的两端上时，频率变化更小。也就是说，支承点沿着Z'轴方向设置时 由应力导致的频率变化更小，因此，优选如此设置。
[0134] 压电振动元件的改变例
[0135] 图3(a)?图3(c)为图1(a)?图1(f)所示的实施方式所涉及的压电振动元件1 的改变例，在此仅图示俯视图。在图I (a)?图I (f)所示的实施方式中，薄壁的振动区域12 如字面所述呈四方形（矩形形状）。但在图3(a)所示的改变例中，在如下方面有所不同， 艮P，相当于薄壁的振动区域12中的与第三厚壁部18对应的、一条边12c的两端部的两个角 部被倒角。如此，相对于薄壁的振动区域12如字面所述为四方形的压电基板10,如图3(a) 所记载的改变例那样，振动区域12的角部被倒角的结构的压电基板10包含在大致四方形 的概念中。
[0136] 在图1(a)?图1(f)的实施方式、图3 (a)的改变例中，虽然作为激励电极25a、25b 的形状，例示了四方形、即正方形或矩形（以X轴方向为长边）的示例，但并不需要局限于 此。图3(b)所示的改变例中，凹陷面侧（表面侧）的激励电极25a为圆形，平坦面侧（背 面侧）的激励电极25b为充分大于激励电极25a的四方形。并且，平坦面侧（背面侧）的 激励电极25b也可以为足够大的圆形。
[0137] 图3(c)所示的改变例中，凹陷面侧（表面侧）的激励电极25a为椭圆形，平坦面侧 (背面侧）的激励电极25b为充分大于激励电极25a的四方形。因弹性常数的各向异性，X 轴方向上的位移分布和Z'轴方向上的位移量不同，用与X-Z'平面平行的面剖切位移分布 后的剖面为椭圆形。因此，在使用椭圆形形状的激励电极25a的情况下，能够最高效地驱动 压电振动元件1。S卩，能够使压电振动元件1的容量比Y ( = C0/C1,在此,CO为静电容量， Cl为串联共振容量）最小。此外，激励电极25a也可以为长圆形。
[0138] 第二实施方式
[0139] 图4(a)?图4(c)为表示第二实施方式所涉及的压电振动元件的结构的示意图， 图4(a)为压电振动元件的俯视图，图4(b)为P-P剖视图，图4(c)为Q-Q剖视图。
[0140] 压电振动元件2与图1(a)?图1(f)所示压电振动元件1的不同之处在于，设置 应力缓和用的狭缝20的位置。在本示例中，狭缝20被形成在从薄壁的振动区域12的一条 边12b的端缘离开的倾斜部16b内。并不是沿着振动区域12的一条边12b，以狭缝20的一 侧端缘与一条边12b相接的方式将狭缝20形成在倾斜部16b内，而是以从倾斜部16b的两 个端缘离开的方式来设置狭缝20。也就是说，在倾斜部16b内，残留有与振动区域12的一 条边12b的端缘连接的极细的倾斜部16bb。换言之，在一条边12b和狭缝20之间形成有极 细的倾斜部16bb。
[0141] 残留极细的倾斜部16bb的理由如下。即，当通过将高频电压施加于被配置在振动 区域12内的激励电极25a、25b，来激励振动区域12时，除主振动（SO)之外，非谐模式（A0、 S1、A1、S2、…）也被激励。虽然，优选为，仅将主振动设为封闭模式（S0)，而其他非谐模 式成为传播模式（非封闭模式），但在振动区域12较薄，从而其基本频率为几百MHz时，为 了避免电极膜的欧姆损耗，激励电极需要形成为预定的厚度以上。因此，在将上述激励电 极的厚度设定为上述预定的厚度以上的情况下，接近主振动的低阶非谐模式被激励。本发 明人为了抑制该低阶非谐模式的振幅的大小，想到只需破坏非谐模式的驻波成立的条件即 可。也就是说，图4(a)?图4(c)的振动区域12的Z'轴方向上的两端缘的形状为非对称， 而且X轴方向上的两端缘的形状也由于残留了细片16bb而非对称，从而实现了对低阶的非 谐模式驻波的振幅的抑制。
[0142] 第三实施方式
[0143] 图5(a)?图5(e)为表示第三实施方式所涉及的压电振动元件的结构的示意图， 图5 (a)为压电振动元件的俯视图，图5 (b)为P-P剖视图，图5 (c)为Q-Q剖视图。图5 (d) 为俯视图
[0144] 压电振动元件3与图1(a)?图1(f)所示的压电振动元件1的不同之处在于，在 第二厚壁部主体16a的面内设置第一狭缝20a，且在倾斜部16b的面内形成第二狭缝20b， 从而设置有两个应力缓和用的狭缝。在第二厚壁部主体16a的面内、和倾斜部16b的面内 分别形成单独的狭缝（第一狭缝20a、第二狭缝20b)的目的如前所述，已经作了说明，因此 在此省略。
[0145] 也可以不像图5(a)所示俯视图那样在X轴方向上并排设置第一狭缝20a及第二 狭缝20b，而是如图5(d)或5(e)所示那样，以在Z'轴方向上相互离开的方式配置成台阶 状。设置两个狭缝20a、20b时，更能够使因导电性粘合剂而产生的应力不扩散到振动区域 12〇
[0146] 图6、图7为对与压电基板10的凹陷部11、外形和狭缝20的形成有关的制造工序 进行说明的工序流程的剖视图。在此，作为压电晶片，以水晶晶片为例进行说明。在工序Sl 中，对两个面被抛光加工到预定的厚度、例如80 μ m的水晶晶片IOW进行充分清洗、干燥后， 在表背面上通过阴极真空喷镀而分别对金属膜（耐蚀膜）M进行膜，所述金属膜M通过将铬 (Cr)形成为基底，并在其上层叠金（Au)而形成。
[0147] 在工序S2中，将光刻胶膜（以下，称作"抗蚀剂膜")R全面涂布在表背面的金属膜 M上。在工序S3中，使用掩模图案和曝光装置，而对相当于凹陷部11的位置处的抗蚀剂膜 R进行曝光。当对感光后的抗蚀剂膜R进行显影并剥离感光了的抗蚀剂膜时，相当于凹陷部 11的位置处的金属膜M露出。当使用王水等的溶液将从抗蚀剂膜R中露出的金属膜M溶解 并去除时，将露出相当于凹陷部11的位置处的水晶面。
[0148] 在工序S4中，使用氢氟酸（氟酸）和氟化铵的混合液，将露出的水晶面蚀刻至所 需的厚度。在工序S5,使用预定的溶液而剥离抗蚀剂膜R，并使用王水等将进一步露出的金 属膜M去除。在该阶段，水晶晶片IOW处于凹陷部11以网格状规律地排列在一个面上的状 态。并且，从上述工序Sl至S5相当于设置包含振动区域12在内的凹陷部11的工序。
[0149] 在工序S6中，在工序S5获得的水晶晶片IOW的两个面上对金属膜（Cr+Au)M进行 成膜。在工序S7中，在工序S6所形成的金属膜（Cr+Au)M的两个面上涂布抗蚀剂膜R。
[0150] 在工序S8中，使用预定的掩模图案和曝光装置，而从两面对相当于压电基板10的 外形和狭缝20的位置处的抗蚀剂膜R进行感光，并显影且剥离。而且，使用王水等溶液来 溶解并去除所露出的金属膜M。
[0151] 在工序S9中，使用氢氟酸（氟酸）和氟化铵的混合液，对露出的水晶面进行蚀刻， 从而形成压电基板10的外形和狭缝20。并且，在从水晶晶片IOW的表背两面侧，以分别具 有底部的形状（参照图1(d))来形成狭缝20的情况下，能够通过利用由于使与狭缝20相 对应的位置处的抗蚀剂膜R的宽度减少而引起的蚀刻速度的变化等，来形成狭缝20。在工 序SlO中，剥离残留的抗蚀剂膜R，溶解并除去所露出的多余的金属膜M。在该阶段，水晶晶 片IOW处于压电基板10由支承细片连接并排列成网格状的状态。
[0152] 从上述工序S6至工序SlO相当于形成包含振动区域12和狭缝20的外形形状的 工序，所述振动区域12具有凹陷部11的一部分被开放的厚壁部。
[0153] 如工序S8和工序S9所示，本实施方式的特征为，通过蚀刻来除去凹陷部11的振 动区域12的一部分、和与振动区域12连接设置的第四厚壁部19。由此，实现了压电基板的 小型化。后文将进行详细叙述。
[0154] 在工序SlO结束后，对在水晶晶片IOW上以网格状规律地排列的各个压电基板10 的振动区域12的厚度进行例如光学测量。在所测量的各个振动区域12的厚度厚于预定的 厚度的情况下，分别进行对厚度的微调，以使其进入预定的厚度的范围。
[0155] 使用图7对将被形成在水晶晶片IOW上的各个压电基板10的振动区域12的厚度 调节到预定的厚度的范围内后，在各个压电基板10上形成激励电极25a、25b和引线电极 27a、27b的顺序进行说明。
[0156] 在工序Sll中，通过阴极真空喷镀等，而在水晶晶片IOW的表面和背面整个面上对 镍（Ni)进行成膜，并在其上层叠金（Au)以对金属膜M进行成膜。然后在工序S12中，在金 属膜M上涂布抗蚀剂以对抗蚀剂膜R进行成膜。
[0157] 在工序S13,使用掩模图案Mk，而对相当于激励电极25a、25b和引线电极27a、27b 的位置处的抗蚀剂膜R进行曝光。在工序S14中，对感光后的抗蚀剂膜R进行显影，并使用 溶液将不需要的抗蚀剂膜R剥离。然后，使用王水等的溶液将剥离抗蚀剂膜R而露出的金 属膜M溶解并去除。
[0158] 在工序S15中，将残留在金属膜M上的不需要的抗蚀剂膜R剥离，从而在各个压电 基板10上形成激励电极25a、25b和引线电极27a、27b。通过将连接在水晶晶片IOW上的被 实施了半蚀刻的支承细片折断，从而获得被分割了的压电振动元件1。
[0159] 上述工序Sll至工序S15相当于在包含振动区域12的表背面在内的预定的区域 上形成电极的工序。
[0160] 可是，虽然当对水晶进行湿蚀刻时，沿着Z轴而进行蚀刻，但具有蚀刻的速度对应 于各个结晶轴的方向而发生变化的这种水晶特有的蚀刻各向异性。因而，通过该蚀刻的各 向异性而呈现出的蚀刻面根据各个结晶轴的方向而显现出差异的现象，已在迄今为止以蚀 刻各向异性为研究课题的大量的学术论文和现有专利文献中进行了论述。然而，尽管已具 有这种背景，但针对水晶的蚀刻各向异性，现状为，尚无明确制订系统的资料，由于纳米加 工技术方面非常发达因此由于蚀刻的各种条件（蚀刻溶液的种类、蚀刻速率、蚀刻温度等） 的不同而导致的蚀刻各向异性，或者根据文献，也经常发现在呈现出的结晶面中存在差异 的情况。
[0161] 因此，本申请发明人在使用光刻法和湿蚀刻法来制造本发明所涉及的压电振动元 件时，反复进行蚀刻模拟和试制实验，以及纳米级的表面分析和观察，由于明确了本发明所 涉及的压电振子成为以下形态，因而以下进行详细说明。
[0162] 图8 (a)?图8 (e)和图9 (a)?图9 (e)为对利用蚀刻而被形成的、AT切割水晶晶 片IOW上的凹陷部11的截面形状进行说明的图。
[0163] 图8 (a)为图6的工序S5中的水晶晶片IOW的俯视图。在该阶段，凹陷部11以网 格状且规律地被形成在水晶晶片IOW的一个面上。图8(b)为X轴方向上的剖视图，凹陷部 11的各个壁面不是垂直的壁面，而是呈倾斜面。也就是说，一 X轴方向上的壁面形成倾斜 面XI，+X轴方向上的壁面形成倾斜面X2。当形成与X轴正交的槽时，槽的截面的壁面X3呈 楔型。图8 (c)?8(e)为凹陷部11的壁面XI、X2及槽部的壁面X3的放大图。如图8 (c) 所示，一 X轴方向的壁面以相对于水晶晶片IOW的平面倾斜大致62°的方式被蚀刻。如图 8 (d)所示，虽然+X轴方向上的壁面以与水晶晶片IOW的平面正交（90度）的方式进行少量 蚀刻，但之后以缓和的倾斜进行蚀刻。沿着X轴方向的凹陷部11的底面以与水晶晶片的原 始的平面平行的方式被蚀刻。也就是说，振动区域12成为表背面平行的板状。
[0164] 图8(e)为形成在水晶晶片IOW上的折断用的槽部的剖视图。与X轴正交形成的 槽部的截面呈楔型。由于槽部的壁面X3由一 X轴方向上的壁面Xl和+X轴方向上的壁面 X2形成，因而形成为楔型。
[0165] 在将电极设置在形成有凹陷部11的面上的情况下，需要注意被形成+X轴方向上 的壁面X2的垂直的壁面。由于容易引起电极膜的断裂，因而优选避开。
[0166] 图9(a)?图9(e)为对被形成在压电基板10上的凹陷部11的、特别是Z'轴方向 截面的壁面进行说明的图。图9 (a)为水晶晶片IOW的俯视图，图9 (b)为水晶晶片IOW的 Z'轴方向上的剖视图，一 Z'轴方向上的壁面形成倾斜面Zl，+Z'轴方向上的壁面形成倾斜 面Z2。当形成与Z'轴正交的槽部时，槽部的截面的壁面Z3呈楔型。
[0167] 图9(c)?图9(e)为凹陷部11的壁面Zl、Z2及槽部的壁面Z3的放大图。如图 9(c)所示，一 Z'轴方向上的壁面相对于水晶晶片IOW的平面，而以比较缓和的倾斜被蚀刻。 如图9(d)所示，虽然+Z'轴方向上的壁面Z2相对于水晶晶片IOW的平面，而陡峭的倾斜 面Z2a被蚀刻，但之后以缓和的倾斜面Z2b进行蚀刻，然后成为更加缓和的倾斜面Z2c。图 9(e)为与Z'轴方向正交而形成的槽部的剖视图，成为楔型截面Z3。该槽部为水晶晶片IOW 的折断用的槽部。由于该槽部的壁面Z3由一 Z'轴方向上的壁面Zl、+Z'轴方向上的壁面 Z2中的壁面Z2a和Z2b形成，因而呈大致楔型的截面。当在X轴方向、Z'轴方向上形成折 断用槽部时，其截面形状将成为楔型，从而容易折断。
[0168] 本发明的一个特征为，如图9(d)所示，通过利用蚀刻而将位于振动区域12中由Zc 表示的单点划线的图中右侧的、和原始的平面不平行的缓和的倾斜面Z2c与第四厚壁部19 一起去除，从而实现了压电基板的小型化。
[0169] 而且，由于以将上述缓和的倾斜面Z2c和上述第四厚壁部19 一起削除为前提，而 确定制造方法，因此实现了如下情况，即，与作为现有技术而披露的、一直以来具备沿着X 轴而位于振动区域12的两端的厚壁部的结构相比，确保成为振动区域12的平坦的超薄部 的面积较大。因此，由于能够在充分考虑到在振动区域12被激励的厚度切变振动模式中， 因弹性常数的各向异性，从而振动位移分布成为在X轴方向上具有长径的椭圆形状的情况 的条件下，而进行设计，因此虽然长轴与短轴之比优选为1.26:1，但考虑到制造尺寸的偏差 等，能够充分设计为在1. 14?1.39:1的范围程度内。
[0170] 此外，如图15(a)?图15(c)所示，明确在压电振动元件1的外形中，在与X轴相 交的端面也显现出倾斜面，在X轴的（一）侧的端面显现出倾斜面（1)，在（+)侧的端面呈 现出倾斜面（2)，并且也明确了在倾斜面（1)和倾斜面（2)的与XY'平面平行的截面中，其 形状有所不同。并且，图15(a)?图15(c)图示了压电振动元件的改变例，图15(a)和图 15(b)为立体图，图15(c)为纵剖视图。
[0171] 在倾斜面（1)和倾斜面（2)上，于与压电基板10的主表面相交的附近，均未显现 出如图8(b)、8(e)所示的、被形成在+X轴方向上的壁面X2的垂直的壁面。其理由如下，即， 与用于形成凹陷部11所需要的蚀刻时间相比，倾斜面（1)和倾斜面（2)的形成时间为，从 表面和背面开始对压电基板（水晶基板）10进行蚀刻，直至贯穿表面和背面为止的时间，由 于蚀刻时间足够长，因此通过过度蚀刻的作用，从而不会呈现出垂直的壁面。
[0172] 明确了构成倾斜面（1)的倾斜面al、a2具有相对于X轴大致对称的关系。
[0173] 明确了在构成倾斜面⑵的倾斜面bl、b2、b3、b4中，bl和b4、b2和b3分别具有 相对于X轴大致对称的关系。
[0174] 而且，可知倾斜面al、a2相对于X轴的倾斜角度α与倾斜面bl、b4相对于X轴的 倾斜角度β相比，满足β < α的关系。
[0175] 第四实施方式
[0176] 图10(a)和图10(b)表示第四实施方式所涉及的压电振子的结构，图10(a)为剖 视图，图10(b)为从图10(a)所示的P方向观察时的俯视图。
[0177] 压电振子5例如具备上述的压电振动元件1、和收纳该压电振动元件1的封装件， 封装件通过被形成为矩形箱状的封装件主体40、盖部件49而构成，所述盖部件49由金属、 陶瓷、玻璃等构成。
[0178] 如图10(a)和图10(b)所示，封装件主体40通过对第一基板41、第二基板42、第 三基板43进行层叠而形成，且通过对作为绝缘材料的氧化铝质的陶瓷生片进行成形而制 成箱状之后，进行烧结而形成。安装端子45在第一基板41的外部底面上形成有多个。第 三基板43为中央部被去除了的环状体，在第三基板43的上部边缘上，形成有例如科瓦铁镍 钴合金等的金属密封环44。
[0179] 利用第三基板43和第二基板42,而形成收纳压电振动元件1的凹部。在第二基板 42的上表面的预定的位置处，设置有通过导体46而与安装端子45电导通的多个元件搭载 衬垫47。
[0180] 元件搭载衬垫47的位置被配置为，在载置了压电振动元件1时与第二厚壁部主体 16a上所形成的衬垫电极29a对应。
[0181] 压电振子5的结构为，将导电性粘合剂30、例如脱气较少的聚酰亚胺类粘合剂适 量涂布在封装件主体40的元件搭载衬垫47上，并以单点支承的方式将压电振动元件1的 衬垫电极29a载置在其上，施加载荷从而对压电振动兀件1的衬垫电极29a和封装件的端 子电极（衬垫47)进行机械固定并电连接。作为导电性粘合剂30的特性，因导电性粘合剂 30而产生的应力（?变形）的大小按照硅酮类粘合剂、环氧类粘合剂、聚酰亚胺类粘合剂的 顺序而增大。此外，脱气按照聚酰亚胺类粘合剂、环氧类粘合剂、硅酮类粘合剂的顺序而增 大。
[0182] 而且，也可以使用接合线BW对衬垫电极29b和封装件的端子电极48进行电连接。 当以此种方式，支承压电振动元件1的部位成为一点时，将能够减小因导电性粘合剂而产 生的应力。
[0183] 为了使被搭载在封装件主体40上的压电振动元件1的导电性粘合剂30固化，需 要将其放置在预定温度的高温炉内预定时间。实施了退火处理后，通过向激励电极25a、25b 附加重量，或者减轻重量，从而实施频率调节。将盖部件49缝焊在被形成于封装件主体40 的上表面上的密封环44上而实施密封。或者，还存在如下方法，S卩，将盖部件49载置于被 涂布在封装件主体40的上表面上的低熔点玻璃上，并进行熔融而紧贴的方法。将封装件的 腔内抽真空，或填充氮气N 2等的惰性气体，从而制成压电振子5。
[0184] 虽然在上述的压电振子5的实施方式中，对封装件主体40使用了层叠板的示例进 行了说明，但封装件主体40也可以使用单层陶瓷板，而盖体使用实施了拉深加工的罩，从 而构成压电振子。
[0185] 第五实施方式
[0186] 以下，使用图11(a)和图11(b)对第五实施方式所涉及的压电振子进行说明。图 11(a)和图11(b)表不压电振子的结构，图11(a)为剖视图，图11(b)为从图11(a)所不的 P方向观察时的俯视图。并且，由于压电振子5a为使上述压电振子5的局部变形后的结构， 因此对与压电振子5的不同之处进行说明，而对与压电振子5相同的结构部位标注相同的 符号，并省略其说明。
[0187] 在压电振子5a中所使用的压电振动元件1上，于其表背面上形成有激励电极25a、 25b。激励电极25a、25b对置地形成在振动区域12的大致中央部的表背两面上。激励电极 25a通过引线电极27a而与被形成在第二厚壁部主体16a的表面上的衬垫电极29a导通连 接。此外，激励电极25b通过引线电极27b而与被形成在第二厚壁部主体16a的背面上的 衬垫电极29b导通连接。并且，衬垫电极29a和衬垫电极29b以在俯视观察时分离的方式 而配置（并排设置）。
[0188] 此外，虽然未图示，但衬垫电极29b从第二厚壁部主体16a的侧面通过，而延伸至 第二厚壁部主体16a的表面。而且，压电振动兀件1中，延伸至第二厚壁部主体16a的表面 的衬垫电极29b、和衬垫电极29a利用导电性粘合剂30,而被机械地固定在封装件主体40 的元件搭载衬垫47上，且与元件搭载衬垫47电连接。
[0189] 在该结构中，由于衬垫电极29a和衬垫电极29b在俯视观察压电振动元件1时分 离，且被设置在同一面（背面）上，因此能够仅利用导电性粘合剂30来实施向压电振动元 件1的元件搭载衬垫47的固定。
[0190] 图12(a)、图12(b)为表示本发明所涉及的压电振子5、5a的电特性的一个示例的 图。对于共振频率，作为一个示例，在基波模式中将共振频率设定为123MHz频带。该频带 为实现电压控制型压电振荡器（Voltage Controlled Crystal Oscillator:VCXO)用的水 晶振子而被开发的频带。图12(a)为温度范围在一 40°C?85°C内的压电振子5、5a的频率 温度特性，图12(b)为相同温度范围内的压电振子5、5a的Cl (crystal impedance :晶体阻 抗）温度特性。图12(a)的频率温度特性呈平滑的三次曲线，从而满足所要求的标准。此 夕卜，图12 (b)的CI温度特性也在整个温度范围内，没有CI倾角等，而呈现良好的特性。
[0191] 图13(a)表示本发明的压电振子5、5a的容量比Y的分布，可得到Y的平均值为 273,标准偏差σ为18这一值。图13(b)表示现有的压电振子的容量比Y的分布，Y的 平均值为296,标准偏差σ为26这一值。
[0192] 图13(c)表示本发明的压电振子5、5a的静电容量CO的分布，可得到CO的平均值 为1. 80 (pF)，标准偏差〇为〇. 01这一值。图13(d)表示现有的压电振子的静电容量CO的 分布，CO的平均值为1. 88,标准偏差σ为〇. 02这一值。
[0193] 图14(a)表示本发明的压电振子5、5a的寄生响应（spurious)CI值比（=CIs/ CIm，CIm为主振动的CI值，CIs为接近主振动的最大的寄生响应的CI值）的分布，图14 (b) 表示现有的压电振子的寄生响应CI值比的分布。
[0194] 从图13 (a)?图13 (d)和图14 (a)、图14 (b)可明确，与现有的压电振子相比，本 发明所涉及的压电振子5、5a的容量比γ、静电容量CO以及寄生响应CI值比均更为优异。 而且，本发明所涉及的压电振子5、5a也实现了小型化。
[0195] 如图1(a)?图1(f)所示，由于高频的基波压电振动元件被小型化，且能够抑制因 粘合及固定而导致的应力的扩散，因此具有下述效果，即，可获得具有优异的频率再现性、 频率温度特性、CI温度特性以及频率老化特性，且主振动的CI值较小，从而接近的寄生响 应的CI值相对于主振动的CI值之比、即CI值比较大的压电振动元件。
[0196] 此外，还具有下述效果，即通过仅从一个面对压电基板进行蚀刻而形成振动区域， 从而能够形成保持了原始的基板的切割角度的振动区域，由此可获得频率温度特性优异的 高频的基波压电振动元件。此外，如图4(a)?图4(c)所示，当在倾斜部16b上形成狭缝20 时，也具有狭缝能够轻易地贯穿的效果。
[0197] 通过在压电基板中使用AT切割水晶基板，从而能够活用与光刻法技术和蚀刻技 术有关的长期的实际成果和经验，因此具有下述效果，即，不仅能够大批量生产压电基板， 还能够实施高精度的蚀刻，从而大幅度地改善了压电振动元件的成品率。
[0198] 当如图10(a)和图10(b)以及图11(a)和图11(b)所示这样构成压电振子时，高 频的基波压电振子被小型化，且能够抑制因粘合及固定而导致的应力，因此具有下述效果， 艮P，可获得具有优异的频率再现性、频率温度特性、CI温度特性以及频率老化特性的压电振 子。而且，还具有下述效果，即，可获得减小了主振动的CI值，从而接近的寄生响应的CI值 相对于主振动的CI值之比、即CI值比较大的压电振动元件，且可获得容量比Y较小的压 电振子。
[0199] 接下来，对共振频率尝试更高频率，而试制491 (MHz)频带的压电振子，并进行评 价。
[0200] 下表为，制造三个491 (MHz)的压电振子的样品，并对各个样品测定了等效电路常 数的值。确认了，可获得容量比Y、静电容量CO等十分良好的电特性。
[0201]表 I

【权利要求】
1. 一种压电振动元件，其特征在于，具备：压电基板，其包括振动区域、及与所述振动区域一体化且与所述振动区域相比厚度较 厚的厚壁部；激励电极，其分别被配置在所述振动区域的表面和背面；引线电极，其以从所述激励电极延伸至所述厚壁部上的方式而设置，所述厚壁部具备：第一厚壁部和第二厚壁部，其隔着所述振动区域而配置；第三厚壁部，其连接设置在所述第一厚壁部的一个基端部和所述第二厚壁部的一个基 端部之间，所述第一厚壁部的另一个基端部和所述第二厚壁部的另一个基端部之间的、所述振动 区域的外边缘露出，所述第二厚壁部具备：厚壁主体；倾斜部，其厚度随着在所述厚壁主体与所述振动区域之间远离所述振动区域而增加， 在所述第二厚壁部上设置有狭缝。
2. 如权利要求1所述的压电振动元件，其特征在于， 所述振动区域为矩形。
3. 如权利要求1所述的压电振动元件，其特征在于， 所述狭缝沿着所述倾斜部与所述厚壁主体的边界，而被配置在所述厚壁主体上。
4. 如权利要求1所述的压电振动元件，其特征在于， 所述狭缝从所述振动区域离开而被配置在所述倾斜部内。
5. 如权利要求1所述的压电振动元件，其特征在于， 所述狭缝具备：第一狭缝，其被配置在所述厚壁主体上；第二狭缝，其从所述振动区域离开而被配置在所述倾斜部内。
6. 如权利要求1所述的压电振动元件，其特征在于， 所述振动区域的所述表面和所述背面中的一个面与所述第一厚壁部、所述第二厚壁部 和所述第三厚壁部各自的一个主面位于同一平面内。
7. 如权利要求1所述的压电振动元件，其特征在于， 所述压电基板为水晶基板，将由构成水晶的结晶轴的、作为电轴的X轴、作为机械轴的Y轴、和作为光学轴的Z轴 形成的直角坐标系中的所述X轴作为中心，而将使所述Z轴的+侧向所述一 Y轴侧旋转的轴设定为Z'轴，并将使所述Y轴的+侧向所述+Z轴侧旋转的轴设定为Y'轴，所述振动区域的主面包括所述X轴和所述Z'轴，所述振动区域的厚度的方向为沿着所述Y'轴的方向。
8. 如权利要求7所述的压电振动元件，其特征在于， 所述水晶基板为AT切割水晶基板。
9. 一种压电振动元件的制造方法，其特征在于，包括： 对压电基板的表面和背面中的一个面进行蚀刻，从而形成凹陷部的工序，所述凹陷部 包括：振动区域、第一厚壁部和第二厚壁部、第三厚壁部、以及第四厚壁部，其中，所述第一 厚壁部和第二厚壁部隔着所述振动区域而配置，所述第三厚壁部连接设置在所述第一厚壁 部的一个基端部和所述第二厚壁部的一个基端部之间，所述第四厚壁部连接设置在所述第 一厚壁部的另一个基端部和所述第二厚壁部的另一个基端部之间；去除所述第四厚壁部的工序；在所述第二厚壁部上形成狭缝的工序；在所述振动区域的表面和背面上形成电极的工序。
10. -种压电振子，其特征在于，具备： 权利要求1至8中的任一项所述的压电振动元件；封装件，其对所述压电振动元件进行收纳。
11. 一种电子装置，其特征在于， 在封装件内具备权利要求1至8中的任一项所述的压电振动元件、及电子部件。
12. 如权利要求11所述的电子装置，其特征在于， 所述电子部件为可变容量元件、热敏电阻、电感器、以及电容器中的任一种。
13. -种电子装置，其特征在于， 在封装件内具备权利要求1至8中的任一项所述的压电振动元件、及对所述压电振动 元件进行激励的振荡电路。
14. 一种电子设备，其特征在于， 具备权利要求1至8中的任一项所述的压电振动元件。
【文档编号】H03H9/19GK104333343SQ201410690768
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2012年6月1日 优先权日:2011年6月3日
【发明者】石井修 申请人:精工爱普生株式会社