專利名稱：振動(dòng)元件及其制造方法、振子、電子裝置及電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激勵(lì)厚度切變振動(dòng)模式的壓電振子，尤其涉及一種具有所謂的倒臺(tái)面型結(jié)構(gòu)的壓電振動(dòng)元件、壓電振動(dòng)元件的制造方法、壓電振子、電子裝置以及使用了本發(fā)明所涉及的壓電振子的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
由于AT切割水晶振子激勵(lì)的主振動(dòng)的振動(dòng)模式為厚度切變振動(dòng)，而適用于小型化、高頻化，且頻率溫度特性呈優(yōu)異的三次曲線，因此在壓電振蕩器、電子設(shè)備等多方面被使用。專利文獻(xiàn)I中公開(kāi)了一種在主面的一部分上形成凹陷部而實(shí)現(xiàn)了高頻化的、所謂 的倒臺(tái)面型結(jié)構(gòu)的AT切割水晶振子。使用水晶基板的Z’軸方向上的長(zhǎng)度長(zhǎng)于X軸方向上的長(zhǎng)度的、所謂的Z’長(zhǎng)基板。專利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了一種在矩形的薄壁振動(dòng)部的三條邊上分別連接設(shè)置有厚壁支承部(厚壁部)，從而以=I字狀設(shè)置有厚壁部的倒臺(tái)面型結(jié)構(gòu)的AT切割水晶振子。此外，水晶振動(dòng)片為，使AT切割水晶基板的X軸和V軸分別以Y’軸為中心而在一 120° + 60°的范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)而成的面內(nèi)旋轉(zhuǎn)AT切割水晶基板，并且水晶振動(dòng)片為確保了振動(dòng)區(qū)域，且批量生產(chǎn)性優(yōu)異(獲得多個(gè))的結(jié)構(gòu)。專利文獻(xiàn)3和4中公開(kāi)了一種在矩形的薄壁振動(dòng)部的三條邊上分別連接設(shè)置有厚壁支承部，從而以3字狀設(shè)置有厚壁部的倒臺(tái)面型結(jié)構(gòu)的AT切割水晶振子，水晶振動(dòng)片使用水晶基板的X軸方向上的長(zhǎng)度長(zhǎng)于V軸方向上的長(zhǎng)度的、所謂的X長(zhǎng)基板。專利文獻(xiàn)5中公開(kāi)了一種在矩形的薄壁振動(dòng)部的鄰接的兩條邊上分別連接設(shè)置有厚壁支承部，從而以L字狀設(shè)置有厚壁部的倒臺(tái)面型結(jié)構(gòu)的AT切割水晶振子。水晶基板使用V長(zhǎng)基板。然而,在專利文獻(xiàn)5中，為了獲得L字狀的厚壁部，而像專利文獻(xiàn)5的圖I (C)、圖
I(d)所記載的那樣沿著線段a、和線段P來(lái)削除厚壁部，但由于該削除以通過(guò)切割等機(jī)械加工來(lái)實(shí)施削除為前提，因此存在在切削面上產(chǎn)生碎屑或裂縫等的損壞，而導(dǎo)致超薄部發(fā)生損壞的問(wèn)題。此外，還存在在振動(dòng)區(qū)域上成為寄生響應(yīng)的原因的無(wú)用振動(dòng)的產(chǎn)生、Cl值的增加等問(wèn)題。專利文獻(xiàn)6中公開(kāi)了一種僅薄壁振動(dòng)部的一條邊上連接設(shè)置有厚壁支承部的倒臺(tái)面型結(jié)構(gòu)的AT切割水晶振子。專利文獻(xiàn)7中公開(kāi)了一種倒臺(tái)面型結(jié)構(gòu)的AT切割水晶振子，其通過(guò)在水晶基板的兩個(gè)主面上即表背面上對(duì)置地形成凹陷部，從而實(shí)現(xiàn)了高頻化。并提出了下述結(jié)構(gòu)，即，水晶基板使用X長(zhǎng)基板，并在被形成在凹陷部中的振動(dòng)區(qū)域的平坦性被確保的區(qū)域內(nèi)，設(shè)置有激勵(lì)電極?？墒牵阎贏T切割水晶振子的振動(dòng)區(qū)域內(nèi)被激勵(lì)的厚度切變振動(dòng)模式中，由于彈性常數(shù)的各向異性，從而振動(dòng)位移分布成為在X軸方向上具有長(zhǎng)徑的橢圓狀。專利文獻(xiàn)8中公開(kāi)了一種激勵(lì)厚度切變振動(dòng)的壓電振子，其具有在壓電基板的表背兩個(gè)面內(nèi)上表背對(duì)稱地配置有一對(duì)環(huán)狀電極。以環(huán)狀電極僅激勵(lì)對(duì)稱零階模式，而基本上不激勵(lì)除此之外的非諧高階模式的方式，來(lái)設(shè)定環(huán)狀電極的外周直徑與內(nèi)周直徑之差。專利文獻(xiàn)9中公開(kāi)了一種將壓電基板和設(shè)置在壓電基板的表背面上的激勵(lì)電極的形狀均設(shè)定為長(zhǎng)圓形狀的壓電振子。專利文獻(xiàn)10中公開(kāi)了一種將水晶基板的長(zhǎng)度方向(X軸方向)上的兩端部、及電極的X軸方向上的兩端部的形狀均設(shè)定為半橢圓狀，且將橢圓的長(zhǎng)軸與短軸的比(長(zhǎng)軸/短軸)設(shè)定為大致I. 26的水晶振子。專利文獻(xiàn)11中公開(kāi)了一種在橢圓的水晶基板上形成有橢圓的激勵(lì)電極的水晶振子。雖然長(zhǎng)軸和短軸的比優(yōu)選為I. 26:1，但在考慮到制造尺寸的偏差等時(shí)，I. 14 1.39:1的范圍程度較為實(shí)用。專利文獻(xiàn)12中公開(kāi)了一種下述結(jié)構(gòu)的壓電振子，即，為了進(jìn)一步改善厚度切變壓 電振子的能量封閉效果，而在振動(dòng)部和支承部之間設(shè)置有切口或狹縫。可是，在實(shí)現(xiàn)壓電振子的小型化時(shí)，由于因粘合劑而導(dǎo)致的殘留應(yīng)力，將產(chǎn)生電特性的惡化和頻率老化不良。專利文獻(xiàn)13中公開(kāi)了一種在矩形平板狀的AT切割水晶振子的振動(dòng)部和支承部之間，設(shè)置有切口或狹縫的水晶振子。通過(guò)使用這種結(jié)構(gòu)，從而能夠抑制殘留應(yīng)力向振動(dòng)區(qū)域擴(kuò)散的情況。專利文獻(xiàn)14中公開(kāi)了一種為了改善(緩和)安裝變形(應(yīng)力)，而在倒臺(tái)面型壓電振子的振動(dòng)部和支承部之間設(shè)置有切口或狹縫的振子。專利文獻(xiàn)15中公開(kāi)了一種通過(guò)在倒臺(tái)面型壓電振子的支承部設(shè)置狹縫(貫穿孔)，從而確保表背面的電極的導(dǎo)通的壓電振子。專利文獻(xiàn)16中公開(kāi)了一種通過(guò)在厚度切變振動(dòng)模式的AT切割水晶振子的支承部設(shè)置狹縫，從而抑制高階輪廓系統(tǒng)的無(wú)用模式的水晶振子。此外，專利文獻(xiàn)17中公開(kāi)了一種振子，其通過(guò)在倒臺(tái)面型AT切割水晶振子的薄壁的振動(dòng)部與厚壁的保持部的連接設(shè)置部、即具有傾斜面的殘?jiān)吭O(shè)置有狹縫，從而抑制寄生響應(yīng)。近些年來(lái)，對(duì)壓電裝置的小型化、高頻化和高性能化的要求增強(qiáng)。然而，明確了如上文所述的結(jié)構(gòu)的壓電振子存在下述問(wèn)題，即，主振動(dòng)的Cl值、接近的寄生響應(yīng)Cl值比(=CIs/CIm,在此，CIm為主振動(dòng)的Cl值，CIs為寄生響應(yīng)的Cl值，標(biāo)準(zhǔn)的I例為I. 8以上)等不滿足要求。專利文獻(xiàn)I:日本特開(kāi)2004-165743號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2009-164824號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2006-203700號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4:日本特開(kāi)2002-198772號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5:日本特開(kāi)2002-033640號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)6:日本特開(kāi)2001-144578號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)7:日本特開(kāi)2003 — 264446號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)8:日本特開(kāi)平2-079508號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)9:日本特開(kāi)平9-246903號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)10:日本特開(kāi)2007-158486號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)11:日本特開(kāi)2007-214941號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)12:日本實(shí)開(kāi)昭61-187116號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)13:日本特開(kāi)平9-326667號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)14:日本特開(kāi)2009-158999號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)15:日本特開(kāi)2004-260695號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)16:日本特開(kāi)2009-188483號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)17:日本特開(kāi)2003-087087號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題的至少一部分而實(shí)施的，其目的在于，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)高頻化(100 500MHz頻帶)，且減少主振動(dòng)的Cl值、從而滿足寄生響應(yīng)Cl值比等的電氣性的要求的壓電振動(dòng)元件、壓電振動(dòng)元件的制造方法、壓電振子、電子裝置以及使用本發(fā)明的壓電振子的電子設(shè)備。本發(fā)明能夠作為以下的方式或應(yīng)用例而實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用例I本發(fā)明所涉及的壓電振動(dòng)元件的特征在于，具備壓電基板，其包括振動(dòng)區(qū)域、及與所述振動(dòng)區(qū)域一體化且比所述振動(dòng)區(qū)域的厚度厚的厚壁部；激勵(lì)電極，其分別被配置在所述振動(dòng)區(qū)域的表面和背面；引線電極，其以從所述激勵(lì)電極延伸至所述厚壁部上的方式而設(shè)置，所述厚壁部以將所述振動(dòng)區(qū)域的一部分開(kāi)放的方式而具備第一厚壁部和第二厚壁部，其隔著所述振動(dòng)區(qū)域而配置；第三厚壁部，其連接設(shè)置在該第一厚壁部和該第二厚壁部的基端部之間，所述第二厚壁部具備傾斜部，其厚度隨著從與所述振動(dòng)區(qū)域連接設(shè)置的一側(cè)端緣朝向另一側(cè)端緣離開(kāi)而增加；厚壁主體，其與所述傾斜部的所述另一側(cè)端緣連接設(shè)置，在所述第二厚壁部上設(shè)置有狹縫。由于高頻的基波壓電振動(dòng)元件被小型化，且能夠抑制因粘合及固定而產(chǎn)生的應(yīng)力的擴(kuò)散，因此具有下述效果，即，可獲得具有優(yōu)異的頻率溫度特性、Cl溫度特性以及頻率老化特性，且主振動(dòng)的Cl值較小，從而接近的寄生響應(yīng)的Cl值相對(duì)于主振動(dòng)的Cl值之比、gpCl值比較大的壓電振動(dòng)元件。應(yīng)用例2此外，在應(yīng)用例I中所述的壓電振動(dòng)元件的特征在于，所述振動(dòng)區(qū)域?yàn)榫匦危稣駝?dòng)區(qū)域的四條邊中的一條邊被開(kāi)放。由于振動(dòng)區(qū)域的四條邊中的一條邊被開(kāi)放，因而未形成該方向上的厚壁部。因此能夠?qū)弘娬駝?dòng)元件小型化。應(yīng)用例3此外，在應(yīng)用例I中所述的壓電振動(dòng)元件的特征在于，所述狹縫沿著所述傾斜部與所述厚壁主體的邊界部，而被配置在所述厚壁主體上。由于能夠抑制在粘合并固定壓電振動(dòng)元件時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力的擴(kuò)散，因此具有下述效果，即，可獲得具有優(yōu)異的頻率溫度特性、Cl溫度特性以及頻率老化特性的壓電振動(dòng)元件。應(yīng)用例4
此外，在應(yīng)用例I中所述的壓電振動(dòng)元件的特征在于，所述狹縫從所述振動(dòng)區(qū)域的一條邊離開(kāi)而被配置在所述傾斜部?jī)?nèi)。由于狹縫的形成較為容易，并能夠抑制在粘合并固定壓電振動(dòng)元件時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力的擴(kuò)散，因此具有下述效果，即，可獲得具有優(yōu)異的頻率溫度特性和Cl溫度特性的壓電振動(dòng)元件。應(yīng)用例5此外，在應(yīng)用例I中所述的壓電振動(dòng)元件的特征在于，所述狹縫具備第一狹縫，其被配置在所述厚壁主體上；第二狹縫，其從所述振動(dòng)區(qū)域的一條邊離開(kāi)而被配置在所述傾斜部?jī)?nèi)。由于能夠進(jìn)一步良好地抑制在粘合并固定壓電振動(dòng)元件時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力的擴(kuò)散，因此具有下述效果，即，可獲得具有優(yōu)異的頻率再現(xiàn)性、頻率溫度特性、Cl溫度特性以及頻 率老化特性的壓電振動(dòng)元件。應(yīng)用例6此外，應(yīng)用例I至5中任一例所述的壓電振動(dòng)元件的特征在于，壓電振動(dòng)元件中，所述振動(dòng)區(qū)域的一個(gè)主面與所述第一厚壁部、所述第二厚壁部和所述第三厚壁部各自的一個(gè)面位于同一平面內(nèi)。在僅從一個(gè)面對(duì)壓電基板進(jìn)行蝕刻而形成振動(dòng)區(qū)域的情況下，能夠形成保持了原始的基板的切割角度的振動(dòng)區(qū)域，從而具有下述效果，即，可獲得頻率溫度特性優(yōu)異的高頻的基波壓電振動(dòng)元件。應(yīng)用例7此外，應(yīng)用例I至6中任一例所述的壓電振動(dòng)元件的特征在于，壓電振動(dòng)元件中，所述壓電基板為如下的水晶基板，即，將由構(gòu)成水晶的結(jié)晶軸的、作為電軸的X軸、作為機(jī)械軸的Y軸、和作為光學(xué)軸的Z軸形成的直角坐標(biāo)系中的所述X軸作為中心，而將使所述Z軸向所述Y軸的一 Y方向傾斜預(yù)定的角度而成的軸設(shè)定為V軸,并將使所述Y軸向所述Z軸的+ Z方向傾斜所述預(yù)定的角度而成的軸設(shè)定為Y’軸，所述水晶基板由與所述X軸和所述V軸平行的面構(gòu)成，且以與所述V軸平行的方向?yàn)楹穸确较?，并且以與所述X軸平行的邊為長(zhǎng)邊，以與所述V軸平行的邊為短邊。具有可獲得溫度特性良好的壓電振動(dòng)元件的效果。應(yīng)用例8在應(yīng)用例7中所述的壓電振動(dòng)元件的特征在于，所述水晶基板為AT切割水晶基板。由于壓電基板使用AT切割水晶基板，從而能夠活用與光刻法和蝕刻有關(guān)的長(zhǎng)期的實(shí)際成果和經(jīng)驗(yàn)，因此具有下述效果，即，不僅能夠大批量生產(chǎn)壓電基板，還能夠?qū)嵤└呔鹊奈g刻，從而大幅度地改善了壓電振動(dòng)元件的成品率。應(yīng)用例9—種壓電振動(dòng)兀件的制造方法,其特征在于,包括在壓電基板的表背面中的一個(gè)面上設(shè)置包含振動(dòng)區(qū)域的凹陷部的工序；將包含所述凹陷部的一部分的所述壓電基板去除，而形成包含振動(dòng)區(qū)域及狹縫的外形形狀的工序，所述振動(dòng)區(qū)域具有所述凹陷部的一部分被開(kāi)放的厚壁部；在包含所述振動(dòng)區(qū)域的表背面的預(yù)定的區(qū)域內(nèi)形成電極的工序。
根據(jù)本應(yīng)用例所述的壓電振動(dòng)元件的制造方法，具有下述效果，即，能夠容易地制造具有優(yōu)異的頻率溫度特性、Cl溫度特性以及頻率老化特性，且主振動(dòng)的Cl值小，從而接近的寄生響應(yīng)的Cl值相對(duì)于主振動(dòng)的Cl值之比、即Cl值比較大的壓電振動(dòng)元件。應(yīng)用例10本發(fā)明的壓電振子的特征在于，具備應(yīng)用例I至8中任一例所述的壓電振動(dòng)元件、和對(duì)該壓電振動(dòng)元件進(jìn)行收納的封裝件。由于高頻的基波壓電振子被小型化，且能夠抑制因粘合及固定而產(chǎn)生的應(yīng)力的擴(kuò)散，因此具有下述效果，即，可獲得具有優(yōu)異的頻率再現(xiàn)性、頻率溫度特性、Cl溫度特性以及頻率老化特性的壓電振子。而且，還具有下述效果，即，可獲得減少了主振動(dòng)的Cl值，從而接近的寄生響應(yīng)的Cl值相對(duì)于主振動(dòng)的Cl值之比、即Cl值比較大的壓電振子，并且可獲得容量比較小的壓電振子。應(yīng)用例11 本應(yīng)用例所記載的電子裝置的特征在于，在封裝件內(nèi)具備應(yīng)用例I至8中任一例所述的壓電振動(dòng)元件、及電子部件。 通過(guò)如上文所述這樣構(gòu)成壓電裝置(例如電壓控制型壓電振蕩器)，從而具有下述效果，即，可獲得具有優(yōu)異的頻率再現(xiàn)性、頻率溫度特性、頻率老化特性，小型且高頻(例如490MHz頻帶)的電壓控制型壓電振蕩器。此外，具有下述效果，即，由于壓電裝置使用基波的壓電振動(dòng)元件1，因此可獲得容量比較小、頻率可變幅度較廣、S/N比良好的電壓控制型壓電振蕩器。應(yīng)用例12此外，在應(yīng)用例11中所述的電子裝置的特征在于，所述電子部件為可變?nèi)萘吭崦綦娮?、電感器、電容器中的任一種。通過(guò)如上文所述這樣構(gòu)成電子裝置，從而能夠構(gòu)成壓電振蕩器、溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器以及電壓控制型壓電振蕩器等的電子裝置，由此具有下述效果，即，可構(gòu)成頻率再現(xiàn)性、老化特性優(yōu)異的壓電振蕩器，頻率溫度特性優(yōu)異的溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器，頻率穩(wěn)定、可變范圍較廣且S/N比(信噪比)良好的電壓控制型壓電振蕩器。應(yīng)用例13本應(yīng)用例記載的電子裝置的特征在于，在封裝件內(nèi)具備應(yīng)用例I至8中任一例所述的壓電振動(dòng)元件、及對(duì)該壓電振動(dòng)元件進(jìn)行激勵(lì)的振蕩電路。通過(guò)如上文所述這樣構(gòu)成壓電裝置，從而具有可構(gòu)成頻率再現(xiàn)性和老化特性優(yōu)異的壓電振蕩器等的電子裝置的效果。應(yīng)用例14本應(yīng)用例所述的電子設(shè)備的特征在于，具備應(yīng)用例10所述的壓電振子。通過(guò)將上述應(yīng)用例所述的壓電振動(dòng)器應(yīng)用在電子設(shè)備中，從而具有能夠構(gòu)成具備高頻且頻率穩(wěn)定度優(yōu)異、S/N比良好的基準(zhǔn)頻率源的電子設(shè)備的效果。


圖I (a) 圖I (f)為表示第一實(shí)施方式所涉及的壓電振動(dòng)元件的結(jié)構(gòu)的示意圖，圖I (a)為俯視圖，圖I (b)為P-P剖視圖，圖I (c)為Q-Q剖視圖，圖I (d)、圖I (e)和圖I (f)為表示狹縫形狀的改變例的Q-Q剖視圖。圖2為對(duì)AT切割水晶基板和結(jié)晶軸的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明的圖。圖3 (a)、圖3 (b)和圖3 (C)為表示壓電振動(dòng)元件的改變例的結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖4 (a) 圖4 (C)為表示第二實(shí)施方式所涉及的壓電振動(dòng)元件的結(jié)構(gòu)的示意圖，圖4 (a)為俯視圖，圖4 (b)為P-P剖視圖，圖4 (c)為Q-Q剖視圖。圖5 (a) 圖5 (e)為表示第三實(shí)施方式所涉及的壓電振動(dòng)元件的結(jié)構(gòu)的示意圖，圖5 (a)為俯視圖，圖5 (b)為P-P剖視圖，圖5 (c)為Q-Q剖視圖，圖5 (d)和圖5 Ce)為表示其他結(jié)構(gòu)例的俯視圖。圖6為表示壓電基板的制造工序的說(shuō)明圖。圖7為表示壓電振動(dòng)元件的勵(lì)振電極和引線電極的制作工序的說(shuō)明圖。 圖8 Ca)為被形成在壓電晶片上的凹陷部的俯視圖，圖8 (b) 圖8 Ce)為凹陷部的X軸方向上的剖視圖。圖9 Ca)為被形成在壓電晶片上的凹陷部的俯視圖，圖9 (b) 圖9 Ce)為凹陷部的V軸方向上的剖視圖。圖10 (a)和圖10 (b)圖示了第四實(shí)施方式所涉及的壓電振子的結(jié)構(gòu)，圖10 (a)為縱剖視圖，圖10 (b)為從P方向觀察時(shí)的俯視圖。圖11 (a)和圖11 (b)圖示了第五實(shí)施方式所涉及的壓電振子的結(jié)構(gòu)，圖11 (a)為縱剖視圖，圖11 (b)為從P方向觀察時(shí)的俯視圖。圖12 (a)和圖12 (b)圖示了壓電振子的特性，圖12 (a)為表示頻率溫度特性的圖，圖12 (b)為表示Cl溫度特性的圖。圖13 Ca) 圖13 Cd)圖示了壓電振子的特性，圖13 Ca)和圖13 (b)為表示容量比的分布特性的圖，圖13 (C)和圖13 (d)為表不靜電容量的分布特性的圖。圖14 Ca)和圖14 (b)圖不了壓電振子的特性，圖14 Ca)和圖14 (b)為表不Cl值比的分布特性的圖。圖15 Ca) 圖15 (C)圖示了壓電振動(dòng)元件的改變例，圖15 Ca)和圖15 (b)為立體圖，圖15 (c)為縱剖視圖。圖16為作為壓電裝置的壓電振子的特性說(shuō)明圖。圖17 (a)和圖17 (b)圖示了第六實(shí)施方式所涉及的壓電裝置的結(jié)構(gòu)，圖17 (a)為縱剖視圖，圖17 (b)為從P方向觀察時(shí)的俯視圖。圖18 (a)和圖18 (b)圖示了第七實(shí)施方式所涉及的壓電裝置的結(jié)構(gòu)，圖18 (a)和圖18 (b)為縱剖視圖。圖19為表示壓電基板的改變例的縱剖視圖。圖20 Ca) 圖20 (C)表示壓電基板的應(yīng)用例，圖20 Ca) 圖20 (C)為壓電基板的結(jié)構(gòu)說(shuō)明圖。圖21 (a) 圖21 (C)表示壓電基板的應(yīng)用例，圖21 (a) 圖21 (C)為壓電基板的結(jié)構(gòu)說(shuō)明圖。圖22 Ca)和圖22 (b)為表示安裝部的結(jié)構(gòu)例的主要部分的俯視圖和剖視圖。圖23為電子設(shè)備的模式圖。
具體實(shí)施例方式第一實(shí)施方式以下，根據(jù)附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖I (a) 圖I (f)為表示本發(fā)明第一實(shí)施方式所涉及的壓電振動(dòng)元件的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖I (a)為壓電振動(dòng)元件I的俯視圖，圖I (b)為P-P剖視圖，圖I (C)為Q-Q剖視圖，圖I (d)、圖I (e)和圖I (f)為表示狹縫形狀的改變例的Q-Q剖視圖。壓電振動(dòng)元件I具備壓電基板10，其具有薄壁的振動(dòng)區(qū)域12、及與振動(dòng)區(qū)域12連接設(shè)置的厚壁的厚壁部14、16、18 ;激勵(lì)電極25a、25b，其以正反對(duì)置的方式而分別被形成在振動(dòng)區(qū)域12的兩個(gè)主面上；引線電極27a、27b，其從激勵(lì)電極25a、25b朝向分別被設(shè)置在厚壁部上的襯墊電極29a、29b而延伸形成。壓電基板10具備振動(dòng)區(qū)域12，其以大致四方形構(gòu)成矩形，薄壁且為平板狀；厚壁部(厚壁的支承部)13，其為=I字狀，并沿著振動(dòng)區(qū)域12的除一條邊之外的三條邊而被一體 化。厚壁部13具有□字狀的結(jié)構(gòu)，該□字狀的結(jié)構(gòu)具備隔著振動(dòng)區(qū)域12而對(duì)置配置的第一厚壁部14和第二厚壁部16、以及連接設(shè)置在第一厚壁部14和第二厚壁部16的基端部之間的第三厚壁部18。也就是說(shuō)，厚壁部13以將振動(dòng)區(qū)域12的四條邊中的一條邊(振動(dòng)區(qū)域12的一部分)開(kāi)放的方式，而具備隔著振動(dòng)區(qū)域12對(duì)置配置的第一厚壁部14和第二厚壁部16、以及連接設(shè)置在第一厚壁部14和第二厚壁部16的基端部之間的第三厚壁部18。在此，“開(kāi)放”包括一條邊露出的情況、及不是局部露出而是完全露出的情況。并且，在本說(shuō)明書中，以凹陷部11側(cè)為表面，以表面相反側(cè)的面即平面為背面。第一厚壁部14具備第一傾斜部14b，其連接設(shè)置在薄壁平板狀的振動(dòng)區(qū)域12的一條邊12a上，且厚度隨著從與振動(dòng)區(qū)域12的一條邊12a連接的一側(cè)端緣朝向另一側(cè)端緣離開(kāi)而逐漸增加；第一厚壁部主體14a，其為厚壁四方柱狀，且連接設(shè)置在第一傾斜部14b的上述另一側(cè)端緣。同樣地，第二厚壁部16具備傾斜部16b，其連接設(shè)置在薄壁平板狀的振動(dòng)區(qū)域12的一條邊12b上，且厚度隨著從與振動(dòng)區(qū)域12的一條邊12b連接的一側(cè)端緣朝向另一側(cè)端緣離開(kāi)而逐漸增加；第二厚壁部主體16a，其為厚壁四方柱狀，且連接設(shè)置在傾斜部16b的上述另一側(cè)端緣。此外，上述厚壁部主體是指，與上述Y’軸平行的厚度為固定的區(qū)域。第三厚壁部18具備第三傾斜部18b，其連接設(shè)置在薄壁平板狀的振動(dòng)區(qū)域12的一條邊12c上，且厚度隨著從與振動(dòng)區(qū)域12的一條邊12c連接的一側(cè)端緣朝向另一側(cè)端緣離開(kāi)而逐漸增加；第三厚壁部主體18a，其為厚壁四方柱狀，且連接設(shè)置在第三傾斜部18b的上述另一側(cè)端緣。也就是說(shuō)，薄壁的振動(dòng)區(qū)域12成為三條邊被第一厚壁部14、第二厚壁部16和第三厚壁部18包圍，且另一條邊被開(kāi)放的凹陷部11。并且，振動(dòng)區(qū)域12的一個(gè)主面與第一厚壁部14、第二厚壁部16和第三厚壁部18各自的一個(gè)面處于同一平面上，即圖I (a) 圖I (f)所示的坐標(biāo)軸的X-Z’平面上，將該面(圖I (b)的下表面?zhèn)?稱作平坦面，而將相反側(cè)的面(圖I (b)的上表面?zhèn)?稱作凹陷面。而且，壓電基板10在第二厚壁部16上貫穿形成有至少一個(gè)應(yīng)力緩和用的狹縫20。在圖I (a) 圖I (f)所示實(shí)施方式中，狹縫20沿著傾斜部16b和第二厚壁部主體16a的連接部而被形成在第二厚壁部主體16a的面內(nèi)。
并且，狹縫20并不局限于如圖I (C)所示的被貫穿形成的狹縫，也可以為具有底部的槽狀狹縫。對(duì)槽狀的狹縫進(jìn)行詳細(xì)敘述，例如，如圖I (d)所示，也可以由從第二厚壁部16的表面?zhèn)缺恍纬汕揖哂械撞康牡谝华M縫20a、和從第二厚壁部16的背面?zhèn)缺恍纬汕揖哂械撞康牡诙M縫20b這種從表背兩面?zhèn)仍O(shè)置的狹縫構(gòu)成。此外，如圖I (e)所示，也可以由從第二厚壁部16的表面?zhèn)缺恍纬汕揖哂械撞康牡谌M縫20c構(gòu)成。另外，如圖I (f)所示，也可以由從第二厚壁部16的背面?zhèn)缺恍纬汕揖哂械撞康牡谒莫M縫20d構(gòu)成。在此說(shuō)明的狹縫20的形狀也可以應(yīng)用于以下說(shuō)明的其他實(shí)施方式、改變例和應(yīng)用例中。水晶等的壓電材料屬于二方晶系，從而如圖2所不，具有相互正交的結(jié)晶軸X、Y、Z。X軸、Y軸、Z軸分別被稱作電軸、機(jī)械軸、光學(xué)軸。而且水晶基板將沿著使XZ面繞X軸旋轉(zhuǎn)預(yù)定的角度9而成的平面，從水晶中切出的平板用作壓電振動(dòng)元件。例如，在AT切割水晶基板101的情況下，0為大致35° 15'。并且，Y軸和Z軸也繞X軸旋轉(zhuǎn)9，而分別形成為Y’軸和Z’軸。因此，AT切割水晶基板101具有正交的結(jié)晶軸X、Y’、Z’。AT切割水晶基板101中，厚度方向?yàn)閅’軸，與Y’軸正交的XZ’面(包含X軸和Z’軸的面)為主面，厚 度切變振動(dòng)作為主振動(dòng)而被激勵(lì)。對(duì)該AT切割水晶基板101進(jìn)行加工，從而能夠獲得壓電基板10。g卩，壓電基板10由如下的AT切割水晶基板構(gòu)成，即，如圖2所示，將由X軸(電軸)、Y軸(機(jī)械軸)、Z軸(光學(xué)軸)構(gòu)成的直角坐標(biāo)系中的X軸作為中心，而將使Z軸向Y軸的一Y方向傾斜而成的軸設(shè)定為V軸，并將使Y軸向Z軸的十Z方向傾斜而成的軸設(shè)定為V軸，所述AT切割水晶基板由與X軸和Z’軸平行的面構(gòu)成，且以與Y’軸平行的方向?yàn)楹穸确较?。并且，本發(fā)明所涉及的壓電基板并不局限于上述角度0為大致35° 15'的AT切害I]，當(dāng)然也可以廣泛應(yīng)用于激勵(lì)厚度切變振動(dòng)的BT切割等的壓電基板。如圖I (a)所示，壓電基板10以與Y’軸平行的方向(以下，稱作“Y’軸方向”)為厚度方向，并具有矩形形狀，該矩形以與X軸平行的方向(以下，稱作“X軸方向”)為長(zhǎng)邊，并以與Z’軸平行的方向(以下，稱作“Z’軸方向”)為短邊。對(duì)壓電基板10進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的激勵(lì)電極25a、25b在圖I (a) 圖I (f)所示的實(shí)施方式中為四方形形狀，并在振動(dòng)區(qū)域12的大致中央部的表背兩面(表背主面)上對(duì)置形成。此時(shí)，平面?zhèn)?以下，也稱作“平坦面?zhèn)取保瑸閳DI (b)的背面?zhèn)?的激勵(lì)電極25b的大小，相對(duì)于凹陷面?zhèn)?圖I (b)的上表面?zhèn)?的激勵(lì)電極25a的大小，被設(shè)定得足夠大。其原因在于，為了不使因激勵(lì)電極的質(zhì)量效應(yīng)導(dǎo)致的能量封閉系數(shù)大到所需值以上。也就是說(shuō)，通過(guò)充分增大平坦面?zhèn)鹊募?lì)電極25b,從而板后退(plate back)量A (= (fs — fe)/fs,在此，fs為壓電基板的截止頻率，fe為將激勵(lì)電極附著在壓電基板整個(gè)面上的情況下的頻率)僅依賴于凹陷面?zhèn)鹊募?lì)電極25a的質(zhì)量效應(yīng)。激勵(lì)電極25a、25b使用蒸鍍裝置或陰極真空噴鍍裝置等，例如將鎳(Ni)成膜為基底，再在其上重疊金(Au)并進(jìn)行成膜。金(Au)的厚度優(yōu)選在歐姆損耗不會(huì)變大的范圍內(nèi)，且僅將主振動(dòng)作為封閉模式(S0),而不將斜對(duì)稱非諧模式(AO、Al…)和對(duì)稱非諧模式(SI、S3"0作為封閉模式。然而，例如，在490MHz頻帶的壓電振動(dòng)元件中，當(dāng)以避免電極膜厚的歐姆損耗的方式成膜時(shí)，低階的非諧模式在某種程度上被封閉將是不可避免的。
形成在凹陷面?zhèn)鹊募?lì)電極25a通過(guò)引線電極27a而與被形成在第二厚壁部主體16a的上表面上的襯墊電極29a導(dǎo)通連接，所述引線電極27a以從振動(dòng)區(qū)域12上起經(jīng)由第三傾斜部18b和第三厚壁部主體18a的方式，而從激勵(lì)電極25a延伸配置。此外，形成在平坦面?zhèn)鹊募?lì)電極25b通過(guò)經(jīng)由壓電基板10的端緣部的引線電極27b，而與被形成在第二厚壁部主體16a的背面(下表面)上的襯墊電極29b導(dǎo)通連接。圖I (a)所示實(shí)施方式為引線電極27a、27b的引出結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例，引線電極27a也可以經(jīng)由其他厚壁部。但是，引線電極27a、27b的長(zhǎng)度優(yōu)選為最短，且優(yōu)選通過(guò)考慮到引線電極27a、27b彼此不隔著壓電基板10而交叉，從而抑制靜電容量的增加。此外，在圖I (a) 圖I (f)的實(shí)施方式中，雖然例示了在壓電基板10的表背(上下)面上分別形成襯墊電極29a、29b的示例，但在將壓電振動(dòng)元件I收納在封裝件內(nèi)時(shí)，可以將壓電振動(dòng)元件I翻過(guò)來(lái)，用導(dǎo)電性粘合劑對(duì)襯墊電極29a和封裝件的端子電極進(jìn)行機(jī)械固定及電連接，并使用接合線而對(duì)襯墊電極29b和封裝件的端子電極進(jìn)行電連接。當(dāng)像 這樣支承壓力振動(dòng)元件I的部位為一點(diǎn)時(shí)，則能夠減小因?qū)щ娦哉澈蟿┒a(chǎn)生的應(yīng)力。而且，也可以通過(guò)在上述封裝件的內(nèi)部搭載用于驅(qū)動(dòng)壓電振動(dòng)元件I的振蕩電路，例如IC芯片，并將和該IC芯片電連接的電極襯墊與上述端子電極電連接，從而構(gòu)成壓電振蕩器?？梢杂脤?dǎo)電性粘合劑對(duì)襯墊電極29a和封裝件的端子電極進(jìn)行固定并連接，并用接合線對(duì)襯墊電極29b和搭載在封裝件內(nèi)的上述IC芯片的連接端子進(jìn)行連接。當(dāng)像這樣支承壓力振動(dòng)元件I的部位為一點(diǎn)時(shí)，則能夠減小因?qū)щ娦哉澈蟿┒a(chǎn)生的應(yīng)力。此外，也可以隔開(kāi)間距，而將襯墊電極29a、29b并排設(shè)置在壓電基板10的背面?zhèn)?。?dāng)使用導(dǎo)電性粘合劑而實(shí)現(xiàn)襯墊電極29a、29b與收納壓電振動(dòng)元件I的封裝件的端子電極之間的導(dǎo)通連接時(shí)，優(yōu)選將襯墊電極29a、29b以隔開(kāi)間距的方式并排設(shè)置在壓電基板的背面?zhèn)取Ｔ谡駝?dòng)區(qū)域12、和壓電振動(dòng)元件I的厚壁部即襯墊電極29a、29b之間設(shè)置狹縫20的理由為，防止在導(dǎo)電性粘合劑固化時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力的擴(kuò)散。即，在利用導(dǎo)電性粘合劑而將壓電振動(dòng)元件I支承在封裝件內(nèi)的情況下，首先，將導(dǎo)電性粘合劑涂布在第二厚壁部主體16a的襯墊電極29a (被支承部)上，然后將其載置在封裝件等的端子電極上，并稍微進(jìn)行按壓。為了使導(dǎo)電性粘合劑固化，而在高溫下保持預(yù)定的時(shí)間。由于在高溫狀態(tài)下，第二厚壁部主體16a和封裝件一起膨脹，粘合劑也暫時(shí)軟化，因此在第二厚壁部主體16a中不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力。在導(dǎo)電性粘合劑固化后，第二厚壁部主體16a和封裝件冷卻，并且其溫度返回至常溫(25°C)時(shí)，由于導(dǎo)電性粘合劑、封裝件和第二厚壁部主體16a的各自線膨脹系數(shù)的差異，由固化后的導(dǎo)電性粘合劑產(chǎn)生的應(yīng)力從第二厚壁部主體16a向第一厚壁部14和第三厚壁部18、振動(dòng)區(qū)域12擴(kuò)散。為了防止該應(yīng)力的擴(kuò)散，而設(shè)置應(yīng)力緩和用的狹縫20。為了求出在壓電基板10上產(chǎn)生的應(yīng)力(oc變形)分布，一般使用有限元法進(jìn)行模擬。振動(dòng)區(qū)域12中的應(yīng)力越小，越可獲得頻率溫度特性、頻率再現(xiàn)性、頻率老化特性優(yōu)異的壓電振動(dòng)元件。雖然作為導(dǎo)電性粘合劑，存在硅酮類、環(huán)氧類、聚酰亞胺類、雙馬來(lái)酰亞胺類等，但考慮到由壓電振動(dòng)元件I的脫氣導(dǎo)致的頻率隨時(shí)間變化，而使用聚酰亞胺類的導(dǎo)電性粘合齊U。由于聚酰亞胺類的導(dǎo)電性粘合劑較硬，與對(duì)分開(kāi)的兩個(gè)部位進(jìn)行支承相比，支承一個(gè)部位能夠降低產(chǎn)生的應(yīng)力的大小，因此在100 500MHz的高頻帶中的例如490MHz頻帶的電壓控制型壓電振蕩器(VCXO)用的壓電振動(dòng)元件I上，使用了支承一個(gè)部位的結(jié)構(gòu)。也就是說(shuō)，襯墊電極29b使用導(dǎo)電性粘合劑而與封裝件的端子電極A機(jī)械固定并電連接，另一個(gè)襯墊電極29a使用接合線而與封裝件的端子電極B電連接。此外，圖I (a) 圖I (f)所示的壓電基板10中，X軸方向上的長(zhǎng)度長(zhǎng)于Z’軸方向上的長(zhǎng)度，即形成所謂的X長(zhǎng)。這是因?yàn)?，雖然壓電基板10在用導(dǎo)電性粘合劑等被固定并連接時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力，但眾所周知，當(dāng)對(duì)將力施加在AT切割水晶基板的沿著X軸方向的兩端上時(shí)的頻率變化、和將相同的力施加在沿著V軸方向的兩端上時(shí)的頻率變化進(jìn)行比較時(shí)，將力施加在V軸方向上的兩端上時(shí)，頻率變化更小。也就是說(shuō)，支承點(diǎn)沿著V軸方向設(shè)置時(shí)由應(yīng)力導(dǎo)致的頻率變化更小，因此，優(yōu)選如此設(shè)置。壓電振動(dòng)元件的改變例圖3 (a) 圖3 (C)為圖I (a) 圖I (f)所示的實(shí)施方式所涉及的壓電振動(dòng)元件I的改變例，在此僅圖示俯視圖。在圖I (a) 圖I (f)所示的實(shí)施方式中，薄壁的振動(dòng) 區(qū)域12如字面所述呈四方形(矩形形狀)。但在圖3 (a)所示的改變例中，在如下方面有所不同，即，相當(dāng)于薄壁的振動(dòng)區(qū)域12中的與第三厚壁部18對(duì)應(yīng)的、一條邊12c的兩端部的兩個(gè)角部被倒角。如此，相對(duì)于薄壁的振動(dòng)區(qū)域12如字面所述為四方形的壓電基板10，如圖3 Ca)所記載的改變例那樣，振動(dòng)區(qū)域12的角部被倒角的結(jié)構(gòu)的壓電基板10包含在大致四方形的概念中。在圖I (a) 圖I (f)的實(shí)施方式、圖3 (a)的改變例中，雖然作為激勵(lì)電極25a、25b的形狀，例示了四方形、即正方形或矩形(以X軸方向?yàn)殚L(zhǎng)邊)的示例，但并不需要局限于此。圖3 (b)所示的改變例中，凹陷面?zhèn)?表面?zhèn)?的激勵(lì)電極25a為圓形，平坦面?zhèn)?背面?zhèn)?的激勵(lì)電極25b為充分大于激勵(lì)電極25a的四方形。并且，平坦面?zhèn)?背面?zhèn)?的激勵(lì)電極25b也可以為足夠大的圓形。圖3 (C)所示的改變例中，凹陷面?zhèn)?表面?zhèn)?的激勵(lì)電極25a為橢圓形，平坦面?zhèn)蓛x背面?zhèn)?的激勵(lì)電極25b為充分大于激勵(lì)電極25a的四方形。因彈性常數(shù)的各向異性，X軸方向上的位移分布和Z’軸方向上的位移量不同，用與X-Z’平面平行的面剖切位移分布后的剖面為橢圓形。因此，在使用橢圓形形狀的激勵(lì)電極25a的情況下，能夠最高效地驅(qū)動(dòng)壓電振動(dòng)元件I。S卩，能夠使壓電振動(dòng)元件I的容量比Y (= C0/C1,在此,CO為靜電容量，Cl為串聯(lián)共振容量)最小。此外，激勵(lì)電極25a也可以為長(zhǎng)圓形。第二實(shí)施方式圖4 (a) 圖4 (C)為表示第二實(shí)施方式所涉及的壓電振動(dòng)元件的結(jié)構(gòu)的示意圖，圖4 (a)為壓電振動(dòng)元件的俯視圖，圖4 (b)為P-P剖視圖，圖4 (c)為Q-Q剖視圖。壓電振動(dòng)元件2與圖I (a) 圖I (f)所示壓電振動(dòng)元件I的不同之處在于，設(shè)置應(yīng)力緩和用的狹縫20的位置。在本示例中，狹縫20被形成在從薄壁的振動(dòng)區(qū)域12的一條邊12b的端緣離開(kāi)的傾斜部16b內(nèi)。并不是沿著振動(dòng)區(qū)域12的一條邊12b，以狹縫20的一側(cè)端緣與一條邊12b相接的方式將狹縫20形成在傾斜部16b內(nèi)，而是以從傾斜部16b的兩個(gè)端緣離開(kāi)的方式來(lái)設(shè)置狹縫20。也就是說(shuō)，在傾斜部16b內(nèi)，殘留有與振動(dòng)區(qū)域12的一條邊12b的端緣連接的極細(xì)的傾斜部16bb。換言之，在一條邊12b和狹縫20之間形成有極細(xì)的傾斜部16bb。
殘留極細(xì)的傾斜部16bb的理由如下。即，當(dāng)通過(guò)將高頻電壓施加于被配置在振動(dòng)區(qū)域12內(nèi)的激勵(lì)電極25a、25b，來(lái)激勵(lì)振動(dòng)區(qū)域12時(shí)，除主振動(dòng)(SO)之外，非諧模式(A0、
S1、A1、S2、…)也被激勵(lì)。雖然，優(yōu)選為，僅將主振動(dòng)設(shè)為封閉模式(S0)，而其他非諧模式成為傳播模式(非封閉模式)，但在振動(dòng)區(qū)域12較薄，從而其基本頻率為幾百M(fèi)Hz時(shí)，為了避免電極膜的歐姆損耗，激勵(lì)電極需要形成為預(yù)定的厚度以上。因此，在將上述激勵(lì)電極的厚度設(shè)定為上述預(yù)定的厚度以上的情況下，接近主振動(dòng)的低階非諧模式被激勵(lì)。本發(fā)明人為了抑制該低階非諧模式的振幅的大小，想到只需破壞非諧模式的駐波成立的條件即可。也就是說(shuō)，圖4 (a) 圖4 (c)的振動(dòng)區(qū)域12的Z’軸方向上的兩端緣的形狀為非對(duì)稱，而且X軸方向上的兩端緣的形狀也由于殘留了細(xì)片16bb而非對(duì)稱，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)低階的非諧模式駐波的振幅的抑制。 第三實(shí)施方式圖5 (a) 圖5 (e)為表示第三實(shí)施方式所涉及的壓電振動(dòng)元件的結(jié)構(gòu)的示意圖，圖5 Ca)為壓電振動(dòng)元件的俯視圖，圖5 (b)為P-P剖視圖，圖5 (c)為Q-Q剖視圖。圖5Cd)為俯視圖壓電振動(dòng)元件3與圖I (a) 圖I (f)所示的壓電振動(dòng)元件I的不同之處在于，在第二厚壁部主體16a的面內(nèi)設(shè)置第一狹縫20a，且在傾斜部16b的面內(nèi)形成第二狹縫20b，從而設(shè)置有兩個(gè)應(yīng)力緩和用的狹縫。在第二厚壁部主體16a的面內(nèi)、和傾斜部16b的面內(nèi)分別形成單獨(dú)的狹縫(第一狹縫20a、第二狹縫20b)的目的如前所述，已經(jīng)作了說(shuō)明，因此在此省略。也可以不像圖5 (a)所示俯視圖那樣在X軸方向上并排設(shè)置第一狹縫20a及第二狹縫20b，而是如圖5 (d)或5 (e)所示那樣，以在Z’軸方向上相互離開(kāi)的方式配置成臺(tái)階狀。設(shè)置兩個(gè)狹縫20a、20b時(shí)，更能夠使因?qū)щ娦哉澈蟿┒a(chǎn)生的應(yīng)力不擴(kuò)散到振動(dòng)區(qū)域12。圖6、圖7為對(duì)與壓電基板10的凹陷部11、外形和狹縫20的形成有關(guān)的制造工序進(jìn)行說(shuō)明的工序流程的剖視圖。在此，作為壓電晶片，以水晶晶片為例進(jìn)行說(shuō)明。在工序SI中，對(duì)兩個(gè)面被拋光加工到預(yù)定的厚度、例如80 ii m的水晶晶片IOW進(jìn)行充分清洗、干燥后，在表背面上通過(guò)陰極真空噴鍍而分別對(duì)金屬膜(耐蝕膜)M進(jìn)行膜，所述金屬膜M通過(guò)將鉻(Cr)形成為基底，并在其上層疊金(Au)而形成。在工序S2中，將光刻膠膜(以下，稱作“抗蝕劑膜”)R全面涂布在表背面的金屬膜M上。在工序S3中，使用掩模圖案和曝光裝置，而對(duì)相當(dāng)于凹陷部11的位置處的抗蝕劑膜R進(jìn)行曝光。當(dāng)對(duì)感光后的抗蝕劑膜R進(jìn)行顯影并剝離感光了的抗蝕劑膜時(shí)，相當(dāng)于凹陷部11的位置處的金屬膜M露出。當(dāng)使用王水等的溶液將從抗蝕劑膜R中露出的金屬膜M溶解并去除時(shí)，將露出相當(dāng)于凹陷部11的位置處的水晶面。在工序S4中，使用氫氟酸(氟酸)和氟化銨的混合液，將露出的水晶面蝕刻至所需的厚度。在工序S5，使用預(yù)定的溶液而剝離抗蝕劑膜R，并使用王水等將進(jìn)一步露出的金屬膜M去除。在該階段，水晶晶片IOW處于凹陷部11以網(wǎng)格狀規(guī)律地排列在一個(gè)面上的狀態(tài)。并且，從上述工序SI至S5相當(dāng)于設(shè)置包含振動(dòng)區(qū)域12在內(nèi)的凹陷部11的工序。在工序S6中，在工序S5獲得的水晶晶片IOW的兩個(gè)面上對(duì)金屬膜(Cr + Au)M進(jìn)行成膜。在工序S7中，在工序S6所形成的金屬膜(Cr + Au)M的兩個(gè)面上涂布抗蝕劑膜R。
在工序S8中，使用預(yù)定的掩模圖案和曝光裝置，而從兩面對(duì)相當(dāng)于壓電基板10的外形和狹縫20的位置處的抗蝕劑膜R進(jìn)行感光，并顯影且剝離。而且，使用王水等溶液來(lái)溶解并去除所露出的金屬膜M。在工序S9中，使用氫氟酸(氟酸)和氟化銨的混合液，對(duì)露出的水晶面進(jìn)行蝕刻，從而形成壓電基板10的外形和狹縫20。并且，在從水晶晶片IOW的表背兩面?zhèn)龋苑謩e具有底部的形狀(參照?qǐng)DI (d))來(lái)形成狹縫20的情況下，能夠通過(guò)利用由于使與狹縫20相對(duì)應(yīng)的位置處的抗蝕劑膜R的寬度減少而引起的蝕刻速度的變化等，來(lái)形成狹縫20。在工序SlO中，剝離殘留的抗蝕劑膜R，溶解并除去所露出的多余的金屬膜M。在該階段，水晶晶片IOW處于壓電基板10由支承細(xì)片連接并排列成網(wǎng)格狀的狀態(tài)。從上述工序S6至工序SlO相當(dāng)于形成包含振動(dòng)區(qū)域12和狹縫20的外形形狀的工序，所述振動(dòng)區(qū)域12具有凹陷部11的一部分被開(kāi)放的厚壁部。如工序S8和工序S9所示，本實(shí)施方式的特征為，通過(guò)蝕刻來(lái)除去凹陷部11的振 動(dòng)區(qū)域12的一部分、和與振動(dòng)區(qū)域12連接設(shè)置的第四厚壁部19。由此，實(shí)現(xiàn)了壓電基板的小型化。后文將進(jìn)行詳細(xì)敘述。在工序SlO結(jié)束后，對(duì)在水晶晶片IOW上以網(wǎng)格狀規(guī)律地排列的各個(gè)壓電基板10的振動(dòng)區(qū)域12的厚度進(jìn)行例如光學(xué)測(cè)量。在所測(cè)量的各個(gè)振動(dòng)區(qū)域12的厚度厚于預(yù)定的厚度的情況下，分別進(jìn)行對(duì)厚度的微調(diào)，以使其進(jìn)入預(yù)定的厚度的范圍。使用圖7對(duì)將被形成在水晶晶片IOW上的各個(gè)壓電基板10的振動(dòng)區(qū)域12的厚度調(diào)節(jié)到預(yù)定的厚度的范圍內(nèi)后，在各個(gè)壓電基板10上形成激勵(lì)電極25a、25b和引線電極27a、27b的順序進(jìn)行說(shuō)明。在工序Sll中，通過(guò)陰極真空噴鍍等，而在水晶晶片IOW的表面和背面整個(gè)面上對(duì)鎳(Ni)進(jìn)行成膜，并在其上層疊金(Au)以對(duì)金屬膜M進(jìn)行成膜。然后在工序S12中，在金屬膜M上涂布抗蝕劑以對(duì)抗蝕劑膜R進(jìn)行成膜。在工序S13，使用掩模圖案Mk，而對(duì)相當(dāng)于激勵(lì)電極25a、25b和引線電極27a、27b的位置處的抗蝕劑膜R進(jìn)行曝光。在工序S14中，對(duì)感光后的抗蝕劑膜R進(jìn)行顯影，并使用溶液將不需要的抗蝕劑膜R剝離。然后，使用王水等的溶液將剝離抗蝕劑膜R而露出的金屬膜M溶解并去除。在工序S15中，將殘留在金屬膜M上的不需要的抗蝕劑膜R剝離，從而在各個(gè)壓電基板10上形成激勵(lì)電極25a、25b和引線電極27a、27b。通過(guò)將連接在水晶晶片IOW上的被實(shí)施了半蝕刻的支承細(xì)片折斷，從而獲得被分割了的壓電振動(dòng)元件I。上述工序Sll至工序S15相當(dāng)于在包含振動(dòng)區(qū)域12的表背面在內(nèi)的預(yù)定的區(qū)域上形成電極的工序。可是，雖然當(dāng)對(duì)水晶進(jìn)行濕蝕刻時(shí)，沿著Z軸而進(jìn)行蝕刻，但具有蝕刻的速度對(duì)應(yīng)于各個(gè)結(jié)晶軸的方向而發(fā)生變化的這種水晶特有的蝕刻各向異性。因而，通過(guò)該蝕刻的各向異性而呈現(xiàn)出的蝕刻面根據(jù)各個(gè)結(jié)晶軸的方向而顯現(xiàn)出差異的現(xiàn)象，已在迄今為止以蝕刻各向異性為研究課題的大量的學(xué)術(shù)論文和現(xiàn)有專利文獻(xiàn)中進(jìn)行了論述。然而，盡管已具有這種背景，但針對(duì)水晶的蝕刻各向異性，現(xiàn)狀為，尚無(wú)明確制訂系統(tǒng)的資料，由于納米加工技術(shù)方面非常發(fā)達(dá)因此由于蝕刻的各種條件(蝕刻溶液的種類、蝕刻速率、蝕刻溫度等)的不同而導(dǎo)致的蝕刻各向異性，或者根據(jù)文獻(xiàn)，也經(jīng)常發(fā)現(xiàn)在呈現(xiàn)出的結(jié)晶面中存在差異的情況。因此，本申請(qǐng)發(fā)明人在使用光刻法和濕蝕刻法來(lái)制造本發(fā)明所涉及的壓電振動(dòng)元件時(shí)，反復(fù)進(jìn)行蝕刻模擬和試制實(shí)驗(yàn)，以及納米級(jí)的表面分析和觀察，由于明確了本發(fā)明所涉及的壓電振子成為以下形態(tài)，因而以下進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖8 Ca) 圖8 Ce)和圖9 Ca) 圖9 Ce)為對(duì)利用蝕刻而被形成的、AT切割水晶晶片IOW上的凹陷部11的截面形狀進(jìn)行說(shuō)明的圖。圖8(a)為圖6的工序S5中的水晶晶片IOW的俯視圖。在該階段，凹陷部11以網(wǎng)格狀且規(guī)律地被形成在水晶晶片IOW的一個(gè)面上。圖8 (b)為X軸方向上的剖視圖，凹陷部11的各個(gè)壁面不是垂直的壁面，而是呈傾斜面。也就是說(shuō)，一 X軸方向上的壁面形成傾斜面XI，+ X軸方向上的壁面形成傾斜面X2。當(dāng)形成與X軸正交的槽時(shí)，槽的截面的壁面X3呈楔型。圖8 (c) 8 (e)為凹陷部11的壁面XI、X2及槽部的壁面X3的放大圖。如圖8 (c)所示，-X軸方向的壁面以相對(duì)于水晶晶片IOW的平面傾斜大致62°的方式被蝕 亥IJ。如圖8 (d)所示，雖然+ X軸方向上的壁面以與水晶晶片IOW的平面正交(90度)的方式進(jìn)行少量蝕刻，但之后以緩和的傾斜進(jìn)行蝕刻。沿著X軸方向的凹陷部11的底面以與水晶晶片的原始的平面平行的方式被蝕刻。也就是說(shuō)，振動(dòng)區(qū)域12成為表背面平行的板狀。圖8 (e)為形成在水晶晶片IOW上的折斷用的槽部的剖視圖。與X軸正交形成的槽部的截面呈楔型。由于槽部的壁面X3由一 X軸方向上的壁面Xl和+X軸方向上的壁面X2形成，因而形成為楔型。在將電極設(shè)置在形成有凹陷部11的面上的情況下，需要注意被形成+X軸方向上的壁面X2的垂直的壁面。由于容易引起電極膜的斷裂，因而優(yōu)選避開(kāi)。圖9 (a) 圖9 (e)為對(duì)被形成在壓電基板10上的凹陷部11的、特別是Z’軸方向截面的壁面進(jìn)行說(shuō)明的圖。圖9 (a)為水晶晶片IOW的俯視圖，圖9 (b)為水晶晶片IOW的V軸方向上的剖視圖，-V軸方向上的壁面形成傾斜面Zl，+ Z’軸方向上的壁面形成傾斜面Z2。當(dāng)形成與Z’軸正交的槽部時(shí)，槽部的截面的壁面Z3呈楔型。圖9 (C) 圖9 (e)為凹陷部11的壁面Z1、Z2及槽部的壁面Z3的放大圖。如圖
9(C)所示，一 Z’軸方向上的壁面相對(duì)于水晶晶片IOW的平面，而以比較緩和的傾斜被蝕亥IJ。如圖9 (d)所示，雖然+ V軸方向上的壁面Z2相對(duì)于水晶晶片IOW的平面，而陡峭的傾斜面Z2a被蝕刻，但之后以緩和的傾斜面Z2b進(jìn)行蝕刻，然后成為更加緩和的傾斜面Z2c。圖9 (e)為與Z’軸方向正交而形成的槽部的剖視圖，成為楔型截面Z3。該槽部為水晶晶片IOW的折斷用的槽部。由于該槽部的壁面Z3由一 Z’軸方向上的壁面Zl、+ Z’軸方向上的壁面Z2中的壁面Z2a和Z2b形成，因而呈大致楔型的截面。當(dāng)在X軸方向、Z’軸方向上形成折斷用槽部時(shí)，其截面形狀將成為楔型，從而容易折斷。本發(fā)明的一個(gè)特征為，如圖9 Cd)所示，通過(guò)利用蝕刻而將位于振動(dòng)區(qū)域12中由Zc表示的單點(diǎn)劃線的圖中右側(cè)的、和原始的平面不平行的緩和的傾斜面Z2c與第四厚壁部
19一起去除，從而實(shí)現(xiàn)了壓電基板的小型化。而且，由于以將上述緩和的傾斜面Z2c和上述第四厚壁部19 一起削除為前提，而確定制造方法，因此實(shí)現(xiàn)了如下情況，即，與作為現(xiàn)有技術(shù)而披露的、一直以來(lái)具備沿著X軸而位于振動(dòng)區(qū)域12的兩端的厚壁部的結(jié)構(gòu)相比，確保成為振動(dòng)區(qū)域12的平坦的超薄部的面積較大。因此，由于能夠在充分考慮到在振動(dòng)區(qū)域12被激勵(lì)的厚度切變振動(dòng)模式中，因彈性常數(shù)的各向異性，從而振動(dòng)位移分布成為在X軸方向上具有長(zhǎng)徑的橢圓形狀的情況的條件下，而進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此雖然長(zhǎng)軸與短軸之比優(yōu)選為I. 26:1，但考慮到制造尺寸的偏差等，能夠充分設(shè)計(jì)為在I. 14 1.39:1的范圍程度內(nèi)。此外，如圖15 (a) 圖15 (c)所示，明確在壓電振動(dòng)元件I的外形中，在與X軸相交的端面也顯現(xiàn)出傾斜面，在X軸的(一)側(cè)的端面顯現(xiàn)出傾斜面(I )，在(+)側(cè)的端面呈現(xiàn)出傾斜面(2)，并且也明確了在傾斜面(I)和傾斜面(2)的與XY’平面平行的截面中，其形狀有所不同。并且，圖15 (a) 圖15 (C)圖示了壓電振動(dòng)元件的改變例，圖15 (a)和圖15 (b)為立體圖，圖15 (c)為縱剖視圖。在傾斜面(I)和傾斜面(2)上，于與壓電基板10的主表面相交的附近，均未顯現(xiàn)出如圖8 (b)、8 (e)所示的、被形成在+X軸方向上的壁面X2的垂直的壁面。其理由如下，即，與用于形成凹陷部11所需要的蝕刻時(shí)間相比，傾斜面(I)和傾斜面(2)的形成時(shí)間為，從表面和背面開(kāi)始對(duì)壓電基板(水晶基板)10進(jìn)行蝕刻，直至貫穿表面和背面為止的時(shí)間，由于蝕刻時(shí)間足夠長(zhǎng)，因此通過(guò)過(guò)度蝕刻的作用，從而不會(huì)呈現(xiàn)出垂直的壁面。
明確了構(gòu)成傾斜面(I)的傾斜面al、a2具有相對(duì)于X軸大致對(duì)稱的關(guān)系。明確了在構(gòu)成傾斜面(2)的傾斜面bl、b2、b3、b4中，bl和b4、b2和b3分別具有相對(duì)于X軸大致對(duì)稱的關(guān)系。而且，可知傾斜面al、a2相對(duì)于X軸的傾斜角度a與傾斜面bl、b4相對(duì)于X軸的傾斜角度P相比，滿足P < a的關(guān)系。第四實(shí)施方式圖10 (a)和圖10 (b)表示第四實(shí)施方式所涉及的壓電振子的結(jié)構(gòu)，圖10 (a)為剖視圖，圖10 (b)為從圖10 (a)所示的P方向觀察時(shí)的俯視圖。壓電振子5例如具備上述的壓電振動(dòng)元件I、和收納該壓電振動(dòng)元件I的封裝件，封裝件通過(guò)被形成為矩形箱狀的封裝件主體40、蓋部件49而構(gòu)成，所述蓋部件49由金屬、陶瓷、玻璃等構(gòu)成。如圖10 (a)和圖10 (b)所示，封裝件主體40通過(guò)對(duì)第一基板41、第二基板42、第三基板43進(jìn)行層疊而形成，且通過(guò)對(duì)作為絕緣材料的氧化鋁質(zhì)的陶瓷生片進(jìn)行成形而制成箱狀之后，進(jìn)行燒結(jié)而形成。安裝端子45在第一基板41的外部底面上形成有多個(gè)。第三基板43為中央部被去除了的環(huán)狀體，在第三基板43的上部邊緣上，形成有例如科瓦鐵鎳鈷合金等的金屬密封環(huán)44。利用第三基板43和第二基板42，而形成收納壓電振動(dòng)元件I的凹部。在第二基板42的上表面的預(yù)定的位置處，設(shè)置有通過(guò)導(dǎo)體46而與安裝端子45電導(dǎo)通的多個(gè)元件搭載襯墊47。元件搭載襯墊47的位置被配置為，在載置了壓電振動(dòng)元件I時(shí)與第二厚壁部主體16a上所形成的襯墊電極29a對(duì)應(yīng)。壓電振子5的結(jié)構(gòu)為，將導(dǎo)電性粘合劑30、例如脫氣較少的聚酰亞胺類粘合劑適量涂布在封裝件主體40的元件搭載襯墊47上，并以單點(diǎn)支承的方式將壓電振動(dòng)元件I的襯墊電極29a載置在其上,施加載荷從而對(duì)壓電振動(dòng)兀件I的襯墊電極29a和封裝件的端子電極(襯墊47)進(jìn)行機(jī)械固定并電連接。作為導(dǎo)電性粘合劑30的特性，因?qū)щ娦哉澈蟿?0而產(chǎn)生的應(yīng)力(o^變形)的大小按照硅酮類粘合劑、環(huán)氧類粘合劑、聚酰亞胺類粘合劑的順序而增大。此外，脫氣按照聚酰亞胺類粘合劑、環(huán)氧類粘合劑、硅酮類粘合劑的順序而增大。而且，也可以使用接合線BW對(duì)襯墊電極29b和封裝件的端子電極48進(jìn)行電連接。當(dāng)以此種方式，支承壓電振動(dòng)元件I的部位成為一點(diǎn)時(shí)，將能夠減小因?qū)щ娦哉澈蟿┒a(chǎn)生的應(yīng)力。為了使被搭載在封裝件主體40上的壓電振動(dòng)元件I的導(dǎo)電性粘合劑30固化，需要將其放置在預(yù)定溫度的高溫爐內(nèi)預(yù)定時(shí)間。實(shí)施了退火處理后，通過(guò)向激勵(lì)電極25a、25b附加重量，或者減輕重量，從而實(shí)施頻率調(diào)節(jié)。將蓋部件49縫焊在被形成于封裝件主體40的上表面上的密封環(huán)44上而實(shí)施密封?；蛘?，還存在如下方法，即，將蓋部件49載置于被涂布在封裝件主體40的上表面上的低熔點(diǎn)玻璃上，并進(jìn)行熔融而緊貼的方法。將封裝件的腔內(nèi)抽真空，或填充氮?dú)釴2等的惰性氣體，從而制成壓電振子5。雖然在上述的壓電振子5的實(shí)施方式中，對(duì)封裝件主體40使用了層疊板的示例進(jìn) 行了說(shuō)明，但封裝件主體40也可以使用單層陶瓷板，而蓋體使用實(shí)施了拉深加工的罩，從而構(gòu)成壓電振子。第五實(shí)施方式以下，使用圖11 (a)和圖11 (b)對(duì)第五實(shí)施方式所涉及的壓電振子進(jìn)行說(shuō)明。圖
11(a)和圖11 (b)表不壓電振子的結(jié)構(gòu)，圖11 (a)為首I]視圖，圖11 (b)為從圖11 (a)所示的P方向觀察時(shí)的俯視圖。并且，由于壓電振子5a為使上述壓電振子5的局部變形后的結(jié)構(gòu)，因此對(duì)與壓電振子5的不同之處進(jìn)行說(shuō)明，而對(duì)與壓電振子5相同的結(jié)構(gòu)部位標(biāo)注相同的符號(hào)，并省略其說(shuō)明。在壓電振子5a中所使用的壓電振動(dòng)元件I上，于其表背面上形成有激勵(lì)電極25a、25b。激勵(lì)電極25a、25b對(duì)置地形成在振動(dòng)區(qū)域12的大致中央部的表背兩面上。激勵(lì)電極25a通過(guò)引線電極27a而與被形成在第二厚壁部主體16a的表面上的襯墊電極29a導(dǎo)通連接。此外，激勵(lì)電極25b通過(guò)引線電極27b而與被形成在第二厚壁部主體16a的背面上的襯墊電極29b導(dǎo)通連接。并且，襯墊電極29a和襯墊電極29b以在俯視觀察時(shí)分離的方式而配置(并排設(shè)置)。此外，雖然未圖示，但襯墊電極29b從第二厚壁部主體16a的側(cè)面通過(guò)，而延伸至第二厚壁部主體16a的表面。而且,壓電振動(dòng)兀件I中，延伸至第二厚壁部主體16a的表面的襯墊電極29b、和襯墊電極29a利用導(dǎo)電性粘合劑30，而被機(jī)械地固定在封裝件主體40的元件搭載襯墊47上，且與元件搭載襯墊47電連接。在該結(jié)構(gòu)中，由于襯墊電極29a和襯墊電極29b在俯視觀察壓電振動(dòng)元件I時(shí)分離，且被設(shè)置在同一面(背面)上，因此能夠僅利用導(dǎo)電性粘合劑30來(lái)實(shí)施向壓電振動(dòng)元件I的元件搭載襯墊47的固定。圖12 (a)、圖12 (b)為表示本發(fā)明所涉及的壓電振子5、5a的電特性的一個(gè)示例的圖。對(duì)于共振頻率，作為一個(gè)示例，在基波模式中將共振頻率設(shè)定為123MHz頻帶。該頻帶為實(shí)現(xiàn)電壓控制型壓電振蕩器(Voltage Controlled Crystal Oscillator:VCX0)用的水晶振子而被開(kāi)發(fā)的頻帶。圖12 (a)為溫度范圍在一 40°C 85°C內(nèi)的壓電振子5、5a的頻率溫度特性，圖12 (b)為相同溫度范圍內(nèi)的壓電振子5、5a的Cl (crystal impedance 晶體阻抗)溫度特性。圖12 (a)的頻率溫度特性呈平滑的三次曲線，從而滿足所要求的標(biāo)準(zhǔn)。此外，圖12 (b)的Cl溫度特性也在整個(gè)溫度范圍內(nèi)，沒(méi)有Cl傾角等，而呈現(xiàn)良好的特性。圖13 (a)表示本發(fā)明的壓電振子5、5a的容量比、的分布，可得到Y(jié)的平均值為273，標(biāo)準(zhǔn)偏差O為18這一值。圖13 (b)表示現(xiàn)有的壓電振子的容量比Y的分布，Y的平均值為296，標(biāo)準(zhǔn)偏差O為26這一值。圖13 (c)表示本發(fā)明的壓電振子5、5a的靜電容量CO的分布，可得到CO的平均值為I.80 (pF)，標(biāo)準(zhǔn)偏差O為0.01這一值。圖13 (d)表示現(xiàn)有的壓電振子的靜電容量CO的分布，CO的平均值為I. 88，標(biāo)準(zhǔn)偏差O為0. 02這一值。圖14 (a)表示本發(fā)明的壓電振子5、5a的寄生響應(yīng)(spurious) Cl值比(=CIs/CIm, CIm為主振動(dòng)的Cl值，CIs為接近主振動(dòng)的最大的寄生響應(yīng)的Cl值)的分布，圖14(b)表示現(xiàn)有的壓電振子的寄生響應(yīng)Cl值比的分布。
從圖13 (a) 圖13 (d)和圖14 (a)、圖14 (b)可明確，與現(xiàn)有的壓電振子相比，本發(fā)明所涉及的壓電振子5、5a的容量比Y、靜電容量CO以及寄生響應(yīng)Cl值比均更為優(yōu)異。而且，本發(fā)明所涉及的壓電振子5、5a也實(shí)現(xiàn)了小型化。如圖I (a) 圖I (f)所示，由于高頻的基波壓電振動(dòng)元件被小型化，且能夠抑制因粘合及固定而導(dǎo)致的應(yīng)力的擴(kuò)散，因此具有下述效果，即，可獲得具有優(yōu)異的頻率再現(xiàn)性、頻率溫度特性、Cl溫度特性以及頻率老化特性，且主振動(dòng)的Cl值較小，從而接近的寄生響應(yīng)的Cl值相對(duì)于主振動(dòng)的Cl值之比、即Cl值比較大的壓電振動(dòng)元件。此外，還具有下述效果，即通過(guò)僅從一個(gè)面對(duì)壓電基板進(jìn)行蝕刻而形成振動(dòng)區(qū)域，從而能夠形成保持了原始的基板的切割角度的振動(dòng)區(qū)域，由此可獲得頻率溫度特性優(yōu)異的高頻的基波壓電振動(dòng)元件。此外，如圖4 (a) 圖4 (C)所示，當(dāng)在傾斜部16b上形成狹縫20時(shí)，也具有狹縫能夠輕易地貫穿的效果。通過(guò)在壓電基板中使用AT切割水晶基板，從而能夠活用與光刻法技術(shù)和蝕刻技術(shù)有關(guān)的長(zhǎng)期的實(shí)際成果和經(jīng)驗(yàn)，因此具有下述效果，即，不僅能夠大批量生產(chǎn)壓電基板，還能夠?qū)嵤└呔鹊奈g刻，從而大幅度地改善了壓電振動(dòng)元件的成品率。當(dāng)如圖10 Ca)和圖10 (b)以及圖11 Ca)和圖11 (b)所示這樣構(gòu)成壓電振子時(shí)，高頻的基波壓電振子被小型化，且能夠抑制因粘合及固定而導(dǎo)致的應(yīng)力，因此具有下述效果，即，可獲得具有優(yōu)異的頻率再現(xiàn)性、頻率溫度特性、Cl溫度特性以及頻率老化特性的壓電振子。而且，還具有下述效果，即，可獲得減小了主振動(dòng)的Cl值，從而接近的寄生響應(yīng)的Cl值相對(duì)于主振動(dòng)的Cl值之比、即Cl值比較大的壓電振動(dòng)元件，且可獲得容量比Y較小的壓電振子。接下來(lái)，對(duì)共振頻率嘗試更高頻率，而試制491 (MHz)頻帶的壓電振子，并進(jìn)行評(píng)價(jià)。下表為，制造三個(gè)491 (MHz)的壓電振子的樣品，并對(duì)各個(gè)樣品測(cè)定了等效電路常數(shù)的值。確認(rèn)了，可獲得容量比Y、靜電容量CO等十分良好的電特性。表I
序號(hào) Fs「MHzl R1 [Q1 LI [mHl Cl ffFl CObFl I Qr _
「0 0111491.010228； 19.91 25.61 4.101 1.461 3,9691 356
L 」2 ~ 491.013806, 18.41 24.4 4.301 (Al 4.095+ 342
3491.0055561 17.71 25.71 4.061 t.44l 4:4741 355
使用本發(fā)明所涉及的491 (MHz)的壓電振子來(lái)制造VCX0。圖16為該VCXO的頻率溫度特性的評(píng)價(jià)結(jié)果。呈平滑的三次曲線，從而滿足所要求的標(biāo)準(zhǔn)，在整個(gè)溫度范圍內(nèi)，沒(méi)有傾角等，從而可獲得良好的特性。第六實(shí)施方式圖17 (a)和圖17 (b)為表示第六實(shí)施方式所涉及的電子裝置的一種即壓電振蕩器的結(jié)構(gòu)的剖視圖，圖17 Ca)為主剖視圖，圖17 (b)為從圖17 Ca)的P方向觀察時(shí)的俯視圖。壓電振蕩器6具備通過(guò)3層基材41、42、43而構(gòu)成的封裝件主體40及蓋部件49 ；壓電振動(dòng)元件I ;搭載了對(duì)壓電振動(dòng)元件I進(jìn)行激勵(lì)的振蕩電路的IC部件51 ;容量根據(jù)電壓而發(fā)生變化的可變?nèi)萘吭?、電阻根?jù)溫度而發(fā)生變化的熱敏電阻、電感器等電子部件
52。 將導(dǎo)電性粘合劑(聚酰亞胺類)30涂布在封裝件主體40的元件搭載襯墊47上，并將壓電振動(dòng)元件I載置在其上而實(shí)現(xiàn)與襯墊電極(未圖示)的導(dǎo)通。另一個(gè)襯墊電極通過(guò)接合線BW而與封裝件主體40的其他端子襯墊連接，從而實(shí)現(xiàn)與IC部件51的一個(gè)端子的導(dǎo)通。將IC部件51和電子部件52固定并連接在封裝件主體40上的預(yù)定的位置處。在封裝件主體40的背面(封裝面)上形成有安裝端子45。安裝端子45通過(guò)連接配線46而與被設(shè)置在封裝件主體40的內(nèi)部的各個(gè)端子導(dǎo)通連接。將封裝件主體40抽真空，或向封裝件主體40內(nèi)填充氮?dú)獾鹊亩栊詺怏w，并用蓋部件49來(lái)密封封裝件主體40，從而制成壓電振蕩器6。第七實(shí)施方式使用圖18 (a)和圖18 (b)對(duì)第七實(shí)施方式所涉及的電子裝置的一種即壓電振蕩器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖18 (a)和圖18 (b)表示第七實(shí)施方式所涉及的壓電裝置的結(jié)構(gòu)，圖18 Ca)和圖18 (b)為壓電振蕩器的縱剖視圖。雖然圖17 (a)和圖17 (b)所示的第六實(shí)施方式所涉及的壓電振蕩器6將壓電振動(dòng)元件1、IC部件51和電子部件配置在同一壓電基板上，但圖18 (a)的第七實(shí)施方式所涉及的壓電振蕩器7使用H型的封裝件主體60，在上部收納壓電振動(dòng)元件1，并將腔內(nèi)部抽真空，或向腔內(nèi)填充氮?dú)釴2，再用蓋部件61來(lái)密封。在圖18 (a)中，在下部收納部?jī)?nèi)，經(jīng)由金屬凸點(diǎn)(Au凸點(diǎn))68等的連接單元，而將IC部件51和電子部件52與封裝件主體60的端子67導(dǎo)通并連接，其中，所述IC部件51搭載有對(duì)壓電振動(dòng)元件I進(jìn)行激勵(lì)的振蕩電路、放大電路等，電子部件52包括可變?nèi)萘吭鶕?jù)需要，還包括電感器、熱敏電阻、電容器等。由于本發(fā)明涉及的壓電振蕩器7將壓電振動(dòng)元件1、IC部件51和電子部件52分開(kāi)，因此壓電振蕩器7的頻率老化較為優(yōu)異。而且，如圖18 (b)所示，也可以采用在下部收納部?jī)?nèi)配備至少一個(gè)以上的電子部件Th的結(jié)構(gòu)。例如，作為電子部件Th，可以采用熱敏電阻、電容器、電抗元件等，從而能夠制造使用壓電振動(dòng)元件以作為頻率振蕩源的電子裝置。通過(guò)如圖17 (a)和圖17 (b)、圖18 (a)和圖18 (b)所示這樣構(gòu)成壓電裝置(例如電壓控制型壓電振蕩器)，從而具有下述效果，即可獲得具有優(yōu)異的頻率再現(xiàn)性、頻率溫度特性、老化特性，小型且高頻(例如490MHz頻帶)的電壓控制型壓電振蕩器。此外，由于壓電裝置使用基波的壓電振動(dòng)元件1，因此具有下述效果，即，可獲得容量比較小，頻率可變幅度較大，且S/N比良好的電壓控制型壓電振蕩器。此外，作為壓電裝置，可以構(gòu)成壓電振蕩器、溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器以及電壓控制型壓電振蕩器等，從而具有下述效果，即，可構(gòu)成頻率再現(xiàn)性、老化特性優(yōu)異的壓電振蕩器，頻率溫度特性優(yōu)異的溫度補(bǔ)償型壓電振蕩器，頻率穩(wěn)定、可變范圍較廣且S/N比(信噪比)良好的電壓控制型壓電振蕩器。圖19為表示壓電基板的改變例的縱剖視圖，且為在壓電基板的厚壁部上形成臺(tái)階部并在厚壁部的外周側(cè)面上形成了傾斜面的結(jié)構(gòu)例。圖19所示的壓電基板IOa與上述實(shí)施方式中說(shuō)明的結(jié)構(gòu)相同，設(shè)置有薄壁的振動(dòng)區(qū)域12、與振動(dòng)區(qū)域12連接設(shè)置的厚壁的第一厚壁部主體14a和第二厚壁部主體16a。并且在本圖中，省略了第三厚壁部主體。在振動(dòng)區(qū)域12的兩個(gè)主面上設(shè)置有分別以在表背側(cè)對(duì)置的方式而被形成的激勵(lì)電極25a、25b ;從激勵(lì)電極25a、25b分別朝向被設(shè)置在厚壁部16上的襯墊電極29a、29b延伸而形成的引線電極(未圖示)。并且，在第二厚壁部主體16a 的圖示的上表面?zhèn)?設(shè)置有激勵(lì)電極25b的一側(cè))，形成有以距一個(gè)主面具有高度差的方式而形成的臺(tái)階部16a’。上述襯墊電極29b設(shè)置在臺(tái)階部16a’的表面上。而且，襯墊電極29b利用接合線BW而與未圖示的封裝件的端子電極電連接。此外，在壓電基板IOa的厚壁部16a的外周側(cè)面上，形成有傾斜面13b。通過(guò)像本示例那樣設(shè)置臺(tái)階部16a’，從而與接合線BW相連的襯墊電極29b的高度低于一個(gè)主面。壓電基板IOa的形成有襯墊電極29a的面被固定在未圖不的封裝件的被固定面上。因此，能夠降低從上述被固定面觀察時(shí)的接合線BW的線圈(loop)高度，從而具有使用了本示例的壓電基板IOa的壓電裝置的扁平化的效果。壓電基板的應(yīng)用例I圖20 (a)的應(yīng)用例中的壓電基板10具備薄壁部(凹陷部11)及厚壁部13，所述薄壁部(凹陷部11)具有振動(dòng)區(qū)域12，所述厚壁部13通過(guò)被設(shè)置在薄壁部的邊緣，且比該薄壁部厚的第一厚壁部主體14a、第二厚壁部主體16a和第三厚壁部主體18a而構(gòu)成。在第二厚壁部主體16a上，安裝部M經(jīng)由緩沖部S而以橫向并排的方式被設(shè)置在邊緣的方向上。緩沖部S在安裝部M和第二厚壁部主體16a之間具有狹縫20，安裝部M在與安裝部M、緩沖部S及第二厚壁部主體16a的并排方向正交的方向上的兩端部，具有倒角部21。圖20 (b)的壓電基板10具備薄壁部(凹陷部11)及厚壁部13，所述薄壁部(凹陷部11)具有振動(dòng)區(qū)域12，所述厚壁部13通過(guò)被設(shè)置在薄壁部的邊緣，且比該薄壁部厚的第一厚壁部主體14a、第二厚壁部主體16a和第三厚壁部主體18a而構(gòu)成。安裝部M經(jīng)由緩沖部S而以橫向并排的方式連接在第二厚壁部主體16a上。緩沖部S在安裝部M和第二厚壁部主體16a之間具有狹縫20，安裝部M在與安裝部M、緩沖部S及第二厚壁部主體16a的并排方向正交的方向上的兩端部，具有切口部22。狹縫20的長(zhǎng)度方向與上述正交方向平行。此外，狹縫20的長(zhǎng)度方向上的寬度大于上述安裝部M在上述正交方向上的寬度。與安裝部M的兩端部相比，狹縫20的長(zhǎng)度方向上的兩端部被設(shè)置在靠緩沖部S的上述正交方向上的外周處。圖20 (C)的壓電基板10具備薄壁部(凹陷部11)及厚壁部13，所述薄壁部(凹陷部11)具有振動(dòng)區(qū)域12，所述厚壁部13通過(guò)被設(shè)置在薄壁部的邊緣，且比該薄壁部厚的第一厚壁部主體14a、第二厚壁部主體16a和第三厚壁部主體18a而構(gòu)成。
在第二厚壁部主體16a上順次連接有緩沖部S和安裝部M。緩沖部S在安裝部M和第二厚壁部主體16a之間具有狹縫20。安裝部M的特征在于，在與安裝部M、緩沖部S及第二厚壁部主體16a的并排方向正交的方向上的兩端部，具有切口部22。圖21 (a) 圖21 (C)的特征在于，相對(duì)于圖20 (a) 圖20 (C)的結(jié)構(gòu)，構(gòu)成兩點(diǎn)支承的形態(tài)。并且，雖然在圖20 Ca) 圖20 (C)、圖21 Ca) 圖21 (C)中，在厚壁部13的各個(gè)厚壁部主體14a、16a、18a的內(nèi)壁上未圖示傾斜部，而且，在厚壁部13的外側(cè)的側(cè)壁面上未圖示如圖19所示的傾斜面13b，但這些傾斜部、傾斜面13b被形成在對(duì)應(yīng)的部位上。并且，圖20 (a) 圖20 (C)、圖21 (a) 圖21 (C)中的各個(gè)符號(hào)中，與上述各個(gè)實(shí)施方式的相同符號(hào)所不的部位對(duì)應(yīng)。壓電基板的應(yīng)用例2
而且，圖22 (a)、圖22 (b)的應(yīng)用例圖示了安裝部的結(jié)構(gòu)，圖22 (a)為安裝部的俯視圖，圖22 (b)為A-A剖視圖。如圖22 (a)和圖22 (b)所示，為了提高粘合強(qiáng)度，該安裝部M被構(gòu)成為凹凸?fàn)?，通過(guò)像這樣將安裝部M設(shè)定為凹凸?fàn)?，從而安裝部M的表面積增大，由此能夠使安裝強(qiáng)度提聞。電子設(shè)備圖23為表示本發(fā)明所涉及的電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)的示意結(jié)構(gòu)圖。電子設(shè)備8具備上述的壓電振子5。作為使用了壓電振子5的電子設(shè)備8，可列舉傳輸設(shè)備等。在這些電子設(shè)備8中，壓電振子5被用作基準(zhǔn)信號(hào)源、或電壓控制型壓電振蕩器(VCXO)等，從而能夠提供小型且特性良好的電子設(shè)備。如上文所述，本發(fā)明所涉及的壓電振動(dòng)器被用作高頻且頻率穩(wěn)定度優(yōu)異、S/N比良好的基準(zhǔn)頻率源較為理想。因此，通過(guò)使用本發(fā)明涉及的壓電振子，具有下述效果，即，能夠構(gòu)成可用于例如通信基站等中的、期待高性能且高可靠性的電子設(shè)備。符號(hào)說(shuō)明I、2、3壓電振動(dòng)元件5、5a壓電振子6、7壓電裝置8電子設(shè)備10壓電基板IOW水晶晶片11凹陷部12振動(dòng)區(qū)域12a、12b、12c振動(dòng)區(qū)域的一條邊13厚壁部14第一厚壁部14a第一厚壁部主體14b第一傾斜部16第二厚壁部
16a第二厚壁部主體16bb 細(xì)片16b傾斜部18第三厚壁部18a第三厚壁部主體18b第三傾斜部19第四厚壁部20 狹縫 20a 第一狹縫20b 第二狹縫25a、25b 激勵(lì)電極27a、27b 引線電極29a、29b 襯墊電極30導(dǎo)電性粘合劑40封裝件主體41第一基板42第二基板43第三基板44密封環(huán)45安裝端子46 導(dǎo)體47元件搭載襯墊49蓋部件51 IC 部件52電子部件60封裝件主體61蓋部件65安裝端子66 導(dǎo)體67部件端子68金屬凸點(diǎn)(Au凸點(diǎn))
權(quán)利要求
1.一種壓電振動(dòng)元件，其特征在于，具備 壓電基板，其包括振動(dòng)區(qū)域、及與所述振動(dòng)區(qū)域一體化且比所述振動(dòng)區(qū)域的厚度厚的厚壁部； 激勵(lì)電極，其分別被配置在所述振動(dòng)區(qū)域的表面和背面； 引線電極，其以從所述激勵(lì)電極延伸至所述厚壁部上的方式而設(shè)置， 所述厚壁部以將所述振動(dòng)區(qū)域的一部分開(kāi)放的方式而具備 第一厚壁部和第二厚壁部，其隔著所述振動(dòng)區(qū)域而配置； 第三厚壁部，其連接設(shè)置在該第一厚壁部和該第二厚壁部的基端部之間， 所述第二厚壁部具備 傾斜部，其厚度隨著從與所述振動(dòng)區(qū)域連接設(shè)置的一側(cè)端緣朝向另一側(cè)端緣離開(kāi)而增加； 厚壁主體，其與所述傾斜部的所述另一側(cè)端緣連接設(shè)置， 在所述第二厚壁部上設(shè)置有狹縫。
2.如權(quán)利要求I所述的壓電振動(dòng)元件，其特征在于， 所述振動(dòng)區(qū)域?yàn)榫匦危? 所述振動(dòng)區(qū)域的四條邊中的一條邊被開(kāi)放。
3.如權(quán)利要求I所述的壓電振動(dòng)元件，其特征在于， 所述狹縫沿著所述傾斜部與所述厚壁主體的邊界部，而被配置在所述厚壁主體上。
4.如權(quán)利要求I所述的壓電振動(dòng)元件，其特征在于， 所述狹縫從所述振動(dòng)區(qū)域的一條邊離開(kāi)而被配置在所述傾斜部?jī)?nèi)。
5.如權(quán)利要求I所述的壓電振動(dòng)元件，其特征在于， 所述狹縫具備 第一狹縫，其被配置在所述厚壁主體上； 第二狹縫，其從所述振動(dòng)區(qū)域的一條邊離開(kāi)而被配置在所述傾斜部?jī)?nèi)。
6.如權(quán)利要求I所述的壓電振動(dòng)元件，其特征在于， 所述振動(dòng)區(qū)域的一個(gè)主面與所述第一厚壁部、所述第二厚壁部和所述第三厚壁部各自的一個(gè)面位于同一平面內(nèi)。
7.如權(quán)利要求I所述的壓電振動(dòng)元件，其特征在于， 所述壓電基板為如下的水晶基板，即， 將由構(gòu)成水晶的結(jié)晶軸的、作為電軸的X軸、作為機(jī)械軸的Y軸、和作為光學(xué)軸的Z軸形成的直角坐標(biāo)系中的所述X軸作為中心， 而將使所述Z軸向所述Y軸的一 Y方向傾斜預(yù)定的角度而成的軸設(shè)定為V軸， 并將使所述Y軸向所述Z軸的+ Z方向傾斜所述預(yù)定的角度而成的軸設(shè)定為V軸， 所述水晶基板由與所述X軸和所述V軸平行的面構(gòu)成， 且以與所述Y’軸平行的方向?yàn)楹穸确较颍? 并且以與所述X軸平行的邊為長(zhǎng)邊， 以與所述Z’軸平行的邊為短邊。
8.如權(quán)利要求7所述的壓電振動(dòng)元件，其特征在于， 所述水晶基板為AT切割水晶基板。
9.一種壓電振動(dòng)元件的制造方法，其特征在于，包括 在壓電基板的表背面中的一個(gè)面上設(shè)置包含振動(dòng)區(qū)域的凹陷部的工序； 將包含所述凹陷部的一部分的所述壓電基板去除，而形成包含振動(dòng)區(qū)域及狹縫的外形形狀的工序，所述振動(dòng)區(qū)域具有所述凹陷部的一部分被開(kāi)放的厚壁部； 在包含所述振動(dòng)區(qū)域的表背面的預(yù)定的區(qū)域內(nèi)形成電極的工序。
10.一種壓電振子，其特征在于，具備 權(quán)利要求I所述的壓電振動(dòng)元件； 封裝件，其對(duì)該壓電振動(dòng)元件進(jìn)行收納。
11.一種電子裝置，其特征在于， 在封裝件內(nèi)具備權(quán)利要求I所述的壓電振動(dòng)元件、及電子部件。
12.如權(quán)利要求11所述的電子裝置，其特征在于， 所述電子部件為可變?nèi)萘吭崦綦娮?、電感器、電容器中的任一種。
13.一種電子裝置，其特征在于， 在封裝件內(nèi)具備權(quán)利要求I所述的壓電振動(dòng)元件、及對(duì)該壓電振動(dòng)元件進(jìn)行激勵(lì)的振蕩電路。
14.一種電子設(shè)備,其特征在于， 具備權(quán)利要求10所述的壓電振子。
全文摘要
本發(fā)明提供一種振動(dòng)元件及其制造方法、振子、電子裝置及電子設(shè)備，所述振動(dòng)元件為基波且高頻、小型，主振動(dòng)的CI值較小，從而寄生響應(yīng)的CI值比較大。壓電振動(dòng)元件(1)具備壓電基板(10)，其具有薄壁的振動(dòng)區(qū)域(12)、及沿著振動(dòng)區(qū)域(12)的除一條邊之外的三條邊而被一體化的厚壁部；激勵(lì)電極(25a、25b)，其分別被配置在振動(dòng)區(qū)域(12)的表面及背面；引線電極(27a、27b)。厚壁部具備隔著振動(dòng)區(qū)域(12)而對(duì)置配置的第一厚壁部(14)和第二厚壁部(16)、以及連接設(shè)置在第一厚壁部和第二厚壁部的基端部之間的第三厚壁部(18)。第二厚壁部(16)具備與振動(dòng)區(qū)域(12)的一條邊連接設(shè)置的傾斜部(16b)、與傾斜部(16b)的另一條邊連接設(shè)置的厚壁的第二厚壁部主體(16a)、和至少一個(gè)應(yīng)力緩和用的狹縫(20)。
文檔編號(hào)H03H9/19GK102811030SQ20121018034
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月3日
發(fā)明者石井修 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社