JP2016096583A

JP2016096583A - Sc cut quartz substrate, vibration element, electronic device, oscillator and electronic apparatus

Info

Publication number: JP2016096583A
Application number: JP2016021518A
Authority: JP
Inventors: 啓史中川; Hiroshi Nakagawa; 杉本　裕介; Yusuke Sugimoto; 裕介杉本
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2016-02-08
Filing date: 2016-02-08
Publication date: 2016-05-26
Anticipated expiration: 2032-02-03
Also published as: JP5943160B2

Abstract

【課題】ＳＣカット水晶振動子に励振されるＣモード、及びＢモードの変位を、矩形状基板の各辺と直交させる手段を得る。【解決手段】水晶の結晶軸であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）をＸ軸の回りに所定角度回転し、該回転により得られた直交座標系（Ｘ，Ｙ’，Ｚ’）のＺ’軸の回りに所定角度回転し、該回転により得られた直交座標系（Ｘ’，Ｙ’’，Ｚ’）のＹ’’軸の回りに−５°から−１５°の範囲内で回転した構成を有することを特徴とする水晶基板。【選択図】図１The present invention provides means for making C-mode and B-mode displacements excited by an SC cut crystal resonator orthogonal to each side of a rectangular substrate. An orthogonal coordinate system obtained by rotating a rectangular coordinate system (X, Y, Z) consisting of an X axis, a Y axis, and a Z axis, which are crystal axes of quartz crystal, by a predetermined angle around the X axis. Rotate a predetermined angle around the Z ′ axis of (X, Y ′, Z ′) and around the Y ″ axis of the orthogonal coordinate system (X ′, Y ″, Z ′) obtained by the rotation − A quartz substrate having a configuration rotated within a range of 5 ° to −15 °. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、ダブルローテーションの水晶基板に関し、特にＳＣカット基板と、これを用いた振動素子、振動子、電子デバイス、発振器、及び電子機器に関する。 The present invention relates to a double-rotation quartz crystal substrate, and more particularly to an SC cut substrate and a vibration element, vibrator, electronic device, oscillator, and electronic apparatus using the same.

高安定水晶発振器用の水晶振動子には、プラノコンベックス状のＡＴカット水晶振動子が長らく使用されてきたが、ＳＣカット水晶振動子の発明により、これを用いた高安定水晶発振器が広く普及している。ただ、ＡＴカットが１回回転の水晶振動子であるのに対し、ＳＣカットは２回回転の水晶振動子であるので、基板の歩留まりが多少悪いという点がある。ＳＣカット水晶振動子には、主振動の厚みすべり振動（Ｃモード）の他に、Ｃモードに近接して厚み捻れ振動（Ｂモード）、及び厚み縦振動（Ａモードが）が存在する。Ａモードは主振動から離れている上にそのＣＩも大きいので、主振動のＣモードの発振周波数に影響を及ぼさない。しかし、Ｂモードは周波数が近接（Ｃモードの約９％高域側）していると共に、ＣＩも同等である。このため、高安定水晶発振器用の周波数がＢモードへジャンプするという異常発振が生ずる虞があった。 Plano-convex AT-cut crystal resonators have long been used as crystal resonators for high-stability crystal oscillators, but the invention of SC-cut crystal resonators has led to widespread use of high-stability crystal oscillators. ing. However, since the AT-cut is a one-time rotation crystal resonator, the SC-cut is a two-time rotation crystal resonator, so the substrate yield is somewhat poor. In addition to the thickness shear vibration (C mode) of the main vibration, the SC cut crystal resonator has a thickness torsional vibration (B mode) and a thickness longitudinal vibration (A mode) close to the C mode. Since the A mode is far from the main vibration and its CI is large, it does not affect the oscillation frequency of the C mode of the main vibration. However, the frequency of the B mode is close (about 9% higher than the C mode), and the CI is also equivalent. For this reason, there is a possibility that an abnormal oscillation occurs in which the frequency for the high stability crystal oscillator jumps to the B mode.

特許文献１には、短冊状のＳＣカット水晶基板に励振されるＢモードを抑圧した水晶振動子が開示されている。大きさ１．６ｍｍ×５．８ｍｍのＳＣカット水晶基板の長手方向をＸ’軸とし、Ｘ’軸からＸ’Ｚ’面内を回転させた水晶基板を製作し、そのときのＣモード、Ｂモードの夫々のＣＩを測定した。短冊状のＳＣカット水晶基板の長辺がＸ’軸方向に一致するときを回転角０度とした。水晶基板のＸ’Ｚ’面内の回転方向に応じてＣモード、Ｂモードの共振波形の大きさは変化し、Ｃモードに対してＢモードのレベルの最も大きい値は、回転角６０゜のときで＋１６ｄＢ、最も小さい値は回転角９０°のときで−１３ｄＢであった。つまり、Ｃモードに対してＢモードの共振波形の大きさが最も小さくなるのは、短冊型水晶基板の長辺がＸ’軸から９０°回転した基板であり、これは基板の長辺をＺ’軸方向に一致させた場合であると開示されている。 Patent Document 1 discloses a crystal resonator that suppresses the B mode excited by a strip-shaped SC cut crystal substrate. A 1.6 mm × 5.8 mm SC cut quartz substrate with the longitudinal direction as the X ′ axis and a quartz substrate rotated in the X′Z ′ plane from the X ′ axis is manufactured. The CI of each mode was measured. A rotation angle of 0 degree was defined when the long side of the strip-shaped SC-cut quartz substrate coincided with the X′-axis direction. The magnitude of the resonance waveform of the C mode and the B mode changes according to the rotation direction in the X′Z ′ plane of the quartz substrate, and the largest value of the B mode level with respect to the C mode is a rotation angle of 60 °. Sometimes it was +16 dB, and the smallest value was -13 dB when the rotation angle was 90 °. In other words, the resonance waveform of the B mode is the smallest relative to the C mode when the long side of the rectangular quartz substrate is rotated by 90 ° from the X ′ axis. 'It is disclosed that it is a case where they are matched in the axial direction.

特許文献２には、短冊状のＳＣカット水晶基板に励振されるＣモードのＣＩに対し、ＢモードのＣＩを増大させたＳＣカット水晶振動子が開示されている。Ｘ’軸を規準とし、ＳＣカット基板をＸ’Ｚ’面内の面内回転でＸ’軸からα度回転したとき、回転角αが±９０°の範囲内では、ＣモードでのＣＩはほぼ一定である。つまり、Ｃモードは面内回転によって、ＳＣカット基板のＸ’軸の長さが変化してもＣＩは変動しない。これに対し、ＢモードのＣＩは、Ｘ’軸からの面内回転角αが８°、及びこれに±９０°加えた９８°、−８２°で、最小値となり、Ｃモードと同等となる。そして、８°に対して±４５°となる５３°及び−３７°でＣＩが最大値（ＣモードのＣＩの概ね２０倍）となり、ＢモードのＣＩは、面内回転により正弦波状に変化すると開示されている。 Patent Document 2 discloses an SC cut crystal resonator in which the B mode CI is increased with respect to the C mode CI excited on the strip-shaped SC cut crystal substrate. When the SC cut substrate is rotated α degrees from the X ′ axis by in-plane rotation in the X′Z ′ plane with the X ′ axis as a reference, the CI in the C mode is within a range of ± 90 °. It is almost constant. That is, in the C mode, CI does not change even if the length of the X ′ axis of the SC cut substrate changes due to in-plane rotation. On the other hand, the CI of the B mode has a minimum value when the in-plane rotation angle α from the X ′ axis is 8 °, and 98 ° and −82 ° obtained by adding ± 90 ° thereto, and is equivalent to the C mode. . Then, the CI becomes the maximum value (approximately 20 times the CI of the C mode) at 53 ° and −37 °, which is ± 45 ° with respect to 8 °, and the CI of the B mode changes in a sine wave shape by in-plane rotation. It is disclosed.

特開２０００−４０９３７公報JP 2000-40937 A 特開２０１０−２５１９５９公報JP 2010-251959 A

しかしながら、上記各特許文献に開示された手段を用いてＳＣカット水晶振動子を構成しても、要求される仕様、つまりＣモードのＣＩに対するＢモードのＣＩ比が客先の要求規格を満たせない虞があるという問題があった。また、ＳＣカット水晶基板のＸ’軸からＹ’’軸を中心として５３°又は−３７°回転する必要があり、基板の収率に問題があった。
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、Ｃモードの変位とＢモードの変位とを分離し、基板の形状によりＢモードのレベルを抑圧したＳＣカット水晶基板を提供することにある。 However, even if the SC-cut quartz crystal unit is configured using the means disclosed in each of the above patent documents, the required specification, that is, the CI ratio of the B mode to the CI of the C mode cannot satisfy the customer's required standard. There was a problem of fear. Further, it is necessary to rotate the SC cut quartz substrate from the X ′ axis to the Y ″ axis by 53 ° or −37 °, and there is a problem in the yield of the substrate.
The present invention has been made to solve the above problems, and provides an SC-cut quartz substrate in which C-mode displacement and B-mode displacement are separated and the B-mode level is suppressed by the shape of the substrate. .

本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

［適用例１］本発明に係る水晶基板は、水晶の結晶軸であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）をＸ軸の回りに所定の角度で回転し、該回転により得られた直交座標系（Ｘ，Ｙ’，Ｚ’）のＺ’軸の回りに所定の角度で回転し、該回転により得られた直交座標系（Ｘ’，Ｙ’’，Ｚ’）のＹ’’軸の回りに角度ηで回転して得られたＸ’’Ｚ’’面からなる主面を含み、前記角度ηが、−５°≦η≦１５°を満たしていることを特徴とする水晶基板である。 [Application Example 1] The quartz substrate according to the present invention rotates an orthogonal coordinate system (X, Y, Z) composed of the X axis, the Y axis, and the Z axis, which are crystal axes of quartz, at a predetermined angle around the X axis. Then, the Cartesian coordinate system (X ′, Y ″) rotated by a predetermined angle around the Z ′ axis of the Cartesian coordinate system (X, Y ′, Z ′) obtained by the rotation. , Z ′) including a principal surface composed of an X ″ Z ″ plane obtained by rotating at an angle η around the Y ″ axis, and the angle η satisfies −5 ° ≦ η ≦ 15 ° It is the quartz substrate characterized by the above-mentioned.

この構成によれば、矩形状のＳＣカット基板１に生じるＣモードのＺ’’軸方向の振動変位Ｚ’’、及びＢモードのＸ’’軸方向の振動変位Ｘ’’を夫々大幅に低減させることが可能になる。また、Ｃモードの振動変位Ｘ’’は、基板のＸ’’軸方向に直交する辺に直交し、Ｂモードの振動変位Ｚ’’は、基板のＺ’’軸方向に直交する辺に直交するので、ＣモードはＸ’’軸方向の寸法、ＢモードはＺ’’軸方向の寸法で制御することができるという効果がある。 According to this configuration, the C-mode Z ″ axial vibration displacement Z ″ and the B-mode X ″ axial vibration displacement X ″ generated in the rectangular SC cut substrate 1 are significantly reduced. It becomes possible to make it. The C-mode vibration displacement X ″ is orthogonal to the side perpendicular to the X ″ axis direction of the substrate, and the B-mode vibration displacement Z ″ is orthogonal to the side orthogonal to the Z ″ axis direction of the substrate. Therefore, the C mode can be controlled by the dimension in the X ″ axis direction, and the B mode can be controlled by the dimension in the Z ″ axis direction.

［適用例２］また水晶基板は、適用例１において、振動部と、該振動部の厚みよりも薄い薄肉部と、を含むことを特徴とする水晶基板である。 Application Example 2 The quartz crystal substrate according to Application Example 1 includes a vibrating portion and a thin portion thinner than the thickness of the vibrating portion.

振動部をこれに連接する周辺部より厚くすることにより、振動エネルギーを振動部に集中させることができ、Ｑ値の大きい（ＣＩ値の小さい）振動素子が得られるという効果がある。 By making the vibration part thicker than the peripheral part connected to the vibration part, vibration energy can be concentrated on the vibration part, and there is an effect that a vibration element having a large Q value (small CI value) can be obtained.

［適用例３］本発明に係る振動素子は、適用例１又は２に記載の水晶基板と、前記該水晶基板の両主面に夫々配置されている各励振電極と、前記各励振電極から夫々前記振動基板の一方の端部に向かって延出している引出電極と、前記各引出電極と電気的に接続され前記振動基板の前記一方の端部側の隅部に夫々配置されている電極パッドと、を備えていることを特徴する振動素子である。 Application Example 3 A vibration element according to the present invention includes the quartz substrate according to Application Example 1 or 2, the excitation electrodes respectively disposed on both main surfaces of the quartz substrate, and the excitation electrodes. An extraction electrode extending toward one end of the vibration substrate, and an electrode pad electrically connected to each extraction electrode and disposed at a corner on the one end side of the vibration substrate And a vibration element.

この構成によれば、振動基板にＳＣカット水晶基板を用いた振動素子は、振動基板にかかる熱変化のストレスに対し周波数変動が小さく、Ｑが高く、容量比が大きい振動素子が得られるという効果がある。 According to this configuration, the vibration element using the SC cut quartz substrate as the vibration substrate has an effect that a vibration element having a small frequency variation, a high Q, and a large capacitance ratio can be obtained with respect to a stress of thermal change applied to the vibration substrate. There is.

［適用例４］本発明に係る振動子は、適用例３に記載の振動素子と、前記振動素子を収容する容器と、を備えていることを特徴とする振動子である。 Application Example 4 A vibrator according to the present invention includes the vibration element according to Application Example 3 and a container that houses the vibration element.

この構成によれば、ＳＣカット基板を用いた振動素子を容器内に気密封止したので、熱変化のストレスに対し周波数変化が小さく、Ｑが高く、容量比が大きい振動子が得られるという効果がある。 According to this configuration, since the vibration element using the SC cut substrate is hermetically sealed in the container, an effect is obtained in which a vibrator having a small frequency change, a high Q, and a large capacitance ratio can be obtained with respect to the stress of the heat change. There is.

［適用例５］本発明に係る電子デバイスは、適用例３に記載の振動素子と、電子素子と、前記振動素子及び電子素子を収容する容器と、を備えていることを特徴とする電子デバイスである。 Application Example 5 An electronic device according to the present invention includes the vibration element according to Application Example 3, the electronic element, and a container that accommodates the vibration element and the electronic element. It is.

この構成によれば、本発明に係るＳＣカット振動素子を備えており、容器に収容した電子素子と組み合わせることで、客先の仕様に合わせて種々の電子デバイスを構成することができるという効果がある。 According to this configuration, the SC cut vibration element according to the present invention is provided, and by combining with the electronic element accommodated in the container, there is an effect that various electronic devices can be configured according to the customer's specifications. is there.

［適用例６］また電子デバイスは、適用例５において、前記電子素子が、サーミスタ、コンデンサー、リアクタンス素子、電子素子ヒーター、及び半導体素子のいずれかであることを特徴とする電子デバイスである。 Application Example 6 In the application example 5, the electronic device is an electronic device characterized in that the electronic element is any one of a thermistor, a capacitor, a reactance element, an electronic element heater, and a semiconductor element.

この構成によれば、本発明に係るＳＣカット振動素子と上記電子素子とを組み合わせることで、温度補償された振動子、安定度の高い発振器等を構成することができるという効果がある。 According to this configuration, there is an effect that a temperature-compensated vibrator, a highly stable oscillator, and the like can be configured by combining the SC cut vibration element according to the present invention and the electronic element.

［適用例７］本発明に係る発振器は、適用例４に記載の振動子と、該振動子を駆動する発振回路と、ヒーター素子と、を備えていることを特徴とする発振器である。 Application Example 7 An oscillator according to the present invention includes the vibrator according to Application Example 4, an oscillation circuit that drives the vibrator, and a heater element.

この構成によれば、本発明に係るＳＣカット振動子と、発振回路と、電子素子ヒーターとを備えているので、周波数安定度の極めて高い、且つ熱ストレスに対し周波数変動の少ない高安定発振器を構成することができるという効果がある。 According to this configuration, since the SC cut vibrator according to the present invention, the oscillation circuit, and the electronic element heater are provided, a highly stable oscillator with extremely high frequency stability and low frequency fluctuation against thermal stress. There is an effect that it can be configured.

［適用例８］本発明の電子機器は、適用例３に記載の振動素子、又は適用例４に記載の振動子を備えていることを特徴とする電子機器である。 Application Example 8 An electronic apparatus according to the present invention is an electronic apparatus including the vibration element described in Application Example 3 or the vibrator described in Application Example 4.

本発明に係る振動素子、又は振動子を電子機器に用いることにより、周波数安定度の優れた周波数源が得られ、電極機器の精度を向上させるという効果がある。 By using the vibration element or vibrator according to the present invention for an electronic device, a frequency source with excellent frequency stability can be obtained, and the accuracy of the electrode device can be improved.

（ａ）、（ｂ）は本発明に係るＳＣカット水晶基板の切り出し方法を示す図。(A), (b) is a figure which shows the cutting method of the SC cut quartz substrate based on this invention. Ｙ’’軸回りの回転角ηが０°の場合の、（ａ）はＣモードの変位分を、（ｂ）はＢモードの変位分布を示す図。When the rotation angle η around the Y ″ axis is 0 °, (a) shows the displacement amount in the C mode, and (b) shows the displacement distribution in the B mode. Ｙ’’軸回りの回転角ηが−５°の場合の、（ａ）はＣモードの変位分を、（ｂ）はＢモードの変位分布を示す図。When the rotation angle η about the Y ″ axis is −5 °, (a) shows the C-mode displacement, and (b) shows the B-mode displacement distribution. Ｙ’’軸回りの回転角ηが−９°の場合の、（ａ）はＣモードの変位分を、（ｂ）はＢモードの変位分布を示す図。When the rotation angle η about the Y ″ axis is −9 °, (a) shows a C-mode displacement, and (b) shows a B-mode displacement distribution. Ｙ’’軸回りの回転角ηが−１０°の場合の、（ａ）はＣモードの変位分を、（ｂ）はＢモードの変位分布を示す図。When the rotation angle η about the Y ″ axis is −10 °, (a) shows the C-mode displacement, and (b) shows the B-mode displacement distribution. Ｙ’’軸回りの回転角ηが−１１°の場合の、（ａ）はＣモードの変位分を、（ｂ）はＢモードの変位分布を示す図。When the rotation angle η about the Y ″ axis is −11 °, (a) shows the C-mode displacement, and (b) shows the B-mode displacement distribution. Ｙ’’軸回りの回転角ηが−１３°の場合の、（ａ）はＣモードの変位分を、（ｂ）はＢモードの変位分布を示す図。When the rotation angle η about the Y ″ axis is −13 °, (a) shows the displacement amount in the C mode, and (b) shows the displacement distribution in the B mode. Ｙ’’軸回りの回転角ηが−１５°の場合の、（ａ）はＣモードの変位分を、（ｂ）はＢモードの変位分布を示す図。When the rotation angle η around the Y ″ axis is −15 °, (a) shows the C-mode displacement, and (b) shows the B-mode displacement distribution. ＳＣカット水晶基板を用いたメサ型振動素子の、（ａ）は平面図であり、（ｂ）はＱ−Ｑ断面図であり、（ｃ）はＰ−Ｐ断面図。(A) is a top view of a mesa type vibration element using SC cut quartz substrate, (b) is QQ sectional drawing, (c) is PP sectional drawing. 振動子の構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of a vibrator | oscillator. （ａ）、（ｂ）は夫々電子デバイスの構造を示す断面図。(A), (b) is sectional drawing which shows the structure of an electronic device, respectively. 発振器の構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of an oscillator.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るＳＣカット水晶基板１の構成を示す概略図である。図が複雑になるため、図１（ａ）と、同図（ｂ）とに分けて図示しているが、本発明のＳＣカット水晶基板１は、図１（ａ）に示すように、直交座標系（ＸＹＺ）の２回回転に続き、図１（ｂ）に示すように、直交座標系（Ｘ’，Ｙ’’，Ｚ’）の１回の回転を経て得られる水晶基板である。
水晶結晶は三方晶系に属し、互いに直交する結晶軸Ｘ，Ｙ，Ｚを有する。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、夫々電気軸、機械軸、光学軸と呼称される。Ｚ軸は、Ｚ軸の回りに１２０°毎にＸ軸、Ｙ軸の組がある３回対称軸であり、Ｘ軸は２回対称軸である。
図１（ａ）に示すように、水晶結晶の構成は、電気軸としてのＸ軸、機械軸としてのＹ軸、光学軸としてのＺ軸からなる直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を用いて記述される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of an SC cut quartz crystal substrate 1 according to an embodiment of the present invention. Since the figure is complicated, it is shown separately in FIG. 1A and FIG. 1B, but the SC-cut quartz substrate 1 of the present invention is orthogonal as shown in FIG. This is a quartz substrate obtained through two rotations of the coordinate system (XYZ) followed by one rotation of the orthogonal coordinate system (X ′, Y ″, Z ′) as shown in FIG.
The quartz crystal belongs to the trigonal system and has crystal axes X, Y, and Z orthogonal to each other. The X axis, the Y axis, and the Z axis are referred to as an electric axis, a mechanical axis, and an optical axis, respectively. The Z axis is a three-fold symmetry axis with a set of an X axis and a Y axis every 120 ° around the Z axis, and the X axis is a two-fold symmetry axis.
As shown in FIG. 1A, the configuration of the quartz crystal uses an orthogonal coordinate system (X, Y, Z) including an X axis as an electric axis, a Y axis as a mechanical axis, and a Z axis as an optical axis. Is described.

ＳＣカット水晶基板１は、まず直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のＸ軸の回りに所定角度（例えば３４°）回転し、この回転により得られた新たな直交座標系（Ｘ，Ｙ’，Ｚ’）のＺ’軸の回りに所定角度（例えば２２°）回転し、この回転により得られた直交座標系を（Ｘ’，Ｙ’’，Ｚ’）とする。厚み方向がＹ’’軸方向と平行であり、両主面がＸ’Ｚ’面（Ｘ’軸とＺ’軸とで構成する平面）と平行である矩形状の基板を切り出すと、通常のＳＣカット水晶基板が得られる。上記の２回の回転に加え、直交座標系（Ｘ’，Ｙ’’，Ｚ’）のＹ’’軸の回りにη度回転させると新たな直交座標系（Ｘ’’，Ｙ’’，Ｚ’’）が得られる。この新たな直交座標系（Ｘ’’，Ｙ’’，Ｚ’’）において、厚み方向がＹ’’軸方向と平行であり、両主面がＸ’’Ｚ’’面（Ｘ’’軸とＺ’’軸とで構成する平面）と平行である矩形状の基板を切り出すと、本発明のＳＣカット水晶基板１が得られる。つまり、本発明のＳＣカット水晶基板１は、矩形状のＳＣカット水晶基板１の一方の対向する二辺は、Ｘ’’軸と平行であり、他方の対向する二辺は、Ｚ’’軸と平行であり、Ｙ’’軸方向が厚さ方向となる水晶基板である。 The SC cut quartz substrate 1 is first rotated by a predetermined angle (for example, 34 °) around the X axis of the orthogonal coordinate system (X, Y, Z), and a new orthogonal coordinate system (X, Y ′) obtained by this rotation is obtained. , Z ′) is rotated by a predetermined angle (for example, 22 °) around the Z ′ axis, and the orthogonal coordinate system obtained by this rotation is defined as (X ′, Y ″, Z ′). When a rectangular substrate in which the thickness direction is parallel to the Y ″ axis direction and both main surfaces are parallel to the X′Z ′ plane (a plane constituted by the X ′ axis and the Z ′ axis) is cut out, An SC cut quartz substrate is obtained. In addition to the two rotations described above, a new orthogonal coordinate system (X ″, Y ″, X ′, Y ′, Z ′) is rotated by η degrees around the Y ″ axis of the orthogonal coordinate system (X ′, Y ″, Z ′). Z ″) is obtained. In this new Cartesian coordinate system (X ″, Y ″, Z ″), the thickness direction is parallel to the Y ″ axis direction, and both principal surfaces are X ″ Z ″ planes (X ″ axis). When the rectangular substrate parallel to the plane formed by the Z ″ axis is cut out, the SC-cut quartz substrate 1 of the present invention is obtained. That is, in the SC cut quartz substrate 1 of the present invention, one opposite two sides of the rectangular SC cut quartz substrate 1 are parallel to the X ″ axis, and the other two opposite sides are the Z ″ axis. And the Y ″ axis direction is the thickness direction.

通常のＳＣカット水晶振動子には、Ｃモードと称される主振動の厚みすべり振動（Thickness−shear Mode、ＴＳ）と、Ｃモードより高周波側のＢモードと称される副振動の厚み捻れ振動（Thickness−twist Mode、ＴＴ）と、が存在する。厚みすべり振動（ＴＳ）は、振動変位が直交座標系（Ｘ’，Ｙ’’，Ｚ’）のＸ’軸方向に沿って変位し、厚み捻れ振動（ＴＴ）の振動変位はＺ’軸方向に沿って変位する。即ち、ＴＳモードの変位方向とＴＴモードの変位方向とは、互いに直交している。
ＡＴカット水晶振動子では、厚みすべり振動（ＴＳ）と、厚み捻れ振動（ＴＴ）との識別は難しいが、ＭＣＦ（Monolithic Crystal Filter）では、その違いが明確になる。つまり、ＡＴカット水晶基板上に２対の励振電極を近接してＸ軸方向に沿って配置して構成したＭＣＦ１と、２対の励振電極を近接してＺ’軸方向に沿って配置して構成したＭＣＦ２と、では夫々励振される２つの共振周波数の間隔ΔＦ１と、ΔＦ２とが異なるので、ＴＳモードとＴＴモードとの違いを認識できる。 In an ordinary SC-cut crystal resonator, a thickness-shear mode (TS) of a main vibration called C mode and a thickness torsional vibration of a sub-vibration called B mode on the higher frequency side than the C mode are included. (Thickness-twist Mode, TT) exists. In the thickness shear vibration (TS), the vibration displacement is displaced along the X′-axis direction of the orthogonal coordinate system (X ′, Y ″, Z ′), and the vibration displacement of the thickness torsional vibration (TT) is in the Z′-axis direction. Displacement along That is, the displacement direction of the TS mode and the displacement direction of the TT mode are orthogonal to each other.
In the AT cut crystal resonator, it is difficult to distinguish between the thickness shear vibration (TS) and the thickness torsional vibration (TT), but in the MCF (Monolithic Crystal Filter), the difference becomes clear. That is, the MCF1 configured by arranging two pairs of excitation electrodes close to each other along the X-axis direction on the AT-cut quartz substrate and two pairs of excitation electrodes arranged close to each other along the Z′-axis direction. In the configured MCF2, the difference ΔF1 between the two resonance frequencies excited and ΔF2 are different, so that the difference between the TS mode and the TT mode can be recognized.

直交座標系（Ｘ’，Ｙ’’，Ｚ’）のＹ’’軸の回りにη度回転させた直交座標系（Ｘ’’，Ｙ’’，Ｚ’’）から切り出された本発明に係るＳＣカット水晶振動子１において、励起されるＣモード（ＴＳ）とＢモード（ＴＴ）とを互いに分離して制御できれば、Ｃモード（ＴＳ）に対し、Ｂモード（ＴＴ）を抑圧することが可能となる。そこで、構造解析に一般的に使用されている有限要素法を用いて、Ｙ’’軸の回りの回転角ηを変化させたＳＣカット水晶基板１の振動変位の解析を試みた。つまり、直交座標系（Ｘ’’，Ｙ’’，Ｚ’’）のＹ’’軸方向に厚み方向を有し、Ｘ’’Ｚ’’面に平行な面を両主面すると共に、Ｘ’’軸及びＺ’’軸に夫々平行な辺を有するＳＣカット基板１についてシミュレーションを行った。ＳＣカット基板１の厚さをｔに対するＸ’’軸方向、Ｚ’’軸方向の夫々の長さＸ、Ｚの比、即ちＸ／ｔ、Ｚ／ｔを夫々１４．０１、１４．８４とした。回転角ηについては広範囲に変化させたが、以下の説明では、Ｃモード（ＴＳ）と、Ｂモード（ＴＴ）との分離に有効であると思われる回転角ηが−５°から−１５°までの、Ｃモード（ＴＳ）、及びＢモード（ＴＴ）の変位分布を図で示す。 In the present invention cut out from the orthogonal coordinate system (X ″, Y ″, Z ″) rotated by η degrees around the Y ″ axis of the orthogonal coordinate system (X ′, Y ″, Z ′). In the SC cut crystal resonator 1, if the excited C mode (TS) and B mode (TT) can be controlled separately from each other, the B mode (TT) can be suppressed with respect to the C mode (TS). It becomes possible. Therefore, an attempt was made to analyze the vibration displacement of the SC-cut quartz substrate 1 in which the rotation angle η around the Y ″ axis was changed using a finite element method generally used for structural analysis. In other words, both principal surfaces have a thickness direction in the Y ″ axis direction of the orthogonal coordinate system (X ″, Y ″, Z ″) and are parallel to the X ″ Z ″ plane. A simulation was performed on the SC cut substrate 1 having sides parallel to the “axis” and the “Z” axis, respectively. The ratio of the lengths X and Z in the X ″ axis direction and the Z ″ axis direction with respect to the thickness of the SC cut substrate 1 with respect to t, that is, X / t and Z / t are 14.01 and 14.84, respectively. did. Although the rotation angle η has been changed in a wide range, in the following description, the rotation angle η considered to be effective for separating the C mode (TS) and the B mode (TT) is -5 ° to -15 °. The displacement distribution of C mode (TS) and B mode (TT) up to is shown in the figure.

図２（ａ）、（ｂ）は、回転角ηが０°の場合の、Ｃモード（ＴＳ）、及びＢモード（ＴＴ）の振動変位成分の分布（以下、変位分布と称す）である。図２（ａ）の実線Ｘ’は、Ｘ’軸方向の振動変位分布であり、太い実線Ｚ’はＺ’軸方向の振動変位分布であり、一点鎖線Ｙ’’はＹ’’軸方向の振動変位分布である。図２（ａ）の振動変位分布から、Ｃモード（ＴＳ）はＸ’軸方向の変位成分Ｘ’が当然のことながら一番大きいが、Ｚ’軸方向の変位成分Ｚ’も含んでいることが分かる。ＳＣカット水晶振動素子１は、厚み振動系のモードであるのでＹ’’軸方向の変位成分Ｙ’’は当然存在する。なお、回転角ηが０°であるため、変位分布にＸ’、Ｚ’を付したのは、直交座標系（Ｘ’，Ｙ’’，Ｚ’）による。
図２（ｂ）はＢモード（ＴＴ）の振動変位分布である。実線Ｚ’はＺ’軸方向の振動変位分布であり、太い実線Ｘ’はＸ’軸方向の振動変位分布であり、一点鎖線Ｙ’’はＹ’’軸方向の振動変位分布である。図２（ｂ）の振動変位分布から、Ｂモード（ＴＴ）はＺ’軸方向の変位成分Ｚ’が一番大きいが、Ｘ’軸方向の変位成分Ｘ’も含んでいることが分かる。
そこで、Ｃモード（ＴＳ）の振動変位分布からＺ’軸方向の変位成分Ｚ’を低減し、Ｂモード（ＴＴ）の振動変位分布からＸ’軸方向の変位成分Ｘ’を低減し、且つ基板の夫々の辺（変位成分Ｚ’の場合はＺ’軸に直交する辺、変位成分Ｘ’の場合はＸ’軸に直交する辺）に対し直交できるか、シミュレーションを用いて検証した。 FIGS. 2A and 2B are distributions of vibration displacement components in C mode (TS) and B mode (TT) when the rotation angle η is 0 ° (hereinafter referred to as displacement distribution). The solid line X ′ in FIG. 2A is the vibration displacement distribution in the X ′ axis direction, the thick solid line Z ′ is the vibration displacement distribution in the Z ′ axis direction, and the alternate long and short dash line Y ″ is in the Y ″ axis direction. It is a vibration displacement distribution. From the vibration displacement distribution of FIG. 2A, the C-mode (TS) naturally has the largest displacement component X ′ in the X′-axis direction, but also includes the displacement component Z ′ in the Z′-axis direction. I understand. Since the SC cut crystal resonator element 1 is a thickness vibration system mode, a displacement component Y ″ in the Y ″ axis direction naturally exists. Since the rotation angle η is 0 °, the displacement distribution is given X ′ and Z ′ by the orthogonal coordinate system (X ′, Y ″, Z ′).
FIG. 2B shows the vibration displacement distribution in the B mode (TT). The solid line Z ′ is the vibration displacement distribution in the Z′-axis direction, the thick solid line X ′ is the vibration displacement distribution in the X′-axis direction, and the alternate long and short dash line Y ″ is the vibration displacement distribution in the Y ″ -axis direction. From the vibration displacement distribution of FIG. 2B, it can be seen that the B mode (TT) has the largest displacement component Z ′ in the Z′-axis direction, but also includes the displacement component X ′ in the X′-axis direction.
Therefore, the displacement component Z ′ in the Z′-axis direction is reduced from the vibration displacement distribution in the C mode (TS), the displacement component X ′ in the X′-axis direction is reduced from the vibration displacement distribution in the B mode (TT), and the substrate It was verified by using simulation whether each of the two sides (a side perpendicular to the Z ′ axis in the case of the displacement component Z ′ and a side perpendicular to the X ′ axis in the case of the displacement component X ′) can be made.

直交座標系（Ｘ’’，Ｙ’’，Ｚ’’）で回転角ηが０°である場合のＳＣカット水晶基板１を基準基板ＳＣ₀とし、回転角ηの場合のＳＣカット水晶基板１をＳＣ_ηとした。ＳＣカット水晶基板ＳＣ_ηについて、Ｃモード（ＴＳ）の変位成分Ｚ’’、Ｂモード（ＴＴ）の変位成分Ｘ’’が、基準基板ＳＣ₀の変位成分に対し、夫々低減できるかシミュレーションを行った。一般的に回転方向の符号は、反時計回りを「＋」、時計回りを「−」とされている。
図３（ａ）、（ｂ）は、夫々回転角ηが時計回りに５°、つまり−５°回転した直交座標系（Ｘ’’，Ｙ’’，Ｚ’’）から切り出された矩形状ＳＣカット水晶基板ＳＣ_-5について、シミュレーションにより求めたＣモード（ＴＳ）、及びＢモード（ＴＴ）の変位分布である。図３（ａ）に示すように、Ｚ’’方向の変位成分Ｚ’’は、ＳＣ₀の変位分布Ｚ’に比べて幾分低減されているが未だ低減の程度が不十分である。また、図３（ｂ）は、Ｂモード（ＴＴ）の変位分布であるが、Ｘ’’方向の変位成分Ｘ’’は、ＳＣ₀の変位成分Ｘ’に比べて低減されていない。 The SC cut crystal substrate 1 when the rotation angle η is 0 ° in the orthogonal coordinate system (X ″, Y ″, Z ″) is defined as the reference substrate SC _0, and the SC cut crystal substrate 1 when the rotation angle η is set. _Was SC _η . For the SC-cut quartz substrate SC _η , simulation is performed to determine whether the displacement component Z ″ of the C mode (TS) and the displacement component X ″ of the B mode (TT) can be reduced with respect to the displacement component of the reference substrate SC _0. It was. In general, the sign of the rotation direction is "+" for counterclockwise and "-" for clockwise.
3A and 3B are rectangular shapes cut out from an orthogonal coordinate system (X ″, Y ″, Z ″) in which the rotation angle η is rotated clockwise by 5 °, that is, −5 °. It is the displacement distribution of C mode (TS) and B mode (TT) calculated | required by simulation about SC cut quartz substrate SC- ₅ . As shown in FIG. 3A, the displacement component Z ″ in the Z ″ direction is somewhat reduced as compared to the displacement distribution Z ′ of SC ₀ , but the degree of reduction is still insufficient. FIG. 3B shows the displacement distribution in the B mode (TT), but the displacement component X ″ in the X ″ direction is not reduced compared to the displacement component X ′ in SC ₀ .

図４（ａ）、（ｂ）は、夫々回転角ηが−９°の場合のＳＣカット水晶基板ＳＣ_-9に生じるＣモード（ＴＳ）、及びＢモード（ＴＴ）の振動変位分布を、シミュレーションにより求めた図である。図４（ａ）に示すＺ’’軸方向の変位分布Ｚ’’は、基準基板ＳＣ₀の変位分布Ｚ’に比べて大幅に低減されていることが分かる。また、図４（ｂ）に示すＢモード（ＴＴ）の振動変位分布の中、Ｘ’’軸方向の変位分布Ｘ’’は、基準基板ＳＣ₀の変位分布Ｘ’に比べて大分低減されていることが分かる。
図５（ａ）、（ｂ）は、夫々回転角ηが−１０°である場合のＳＣカット水晶基板ＳＣ_-10に生じるＣモード（ＴＳ）、及びＢモード（ＴＴ）の振動変位分布を、シミュレーションにより求めた図である。図５（ａ）に示すＺ’’軸方向の変位分布Ｚ’’は、基準基板ＳＣ₀の変位分布Ｚ’に比べて大幅に低減されていることが分かる。また、図５（ｂ）に示すＢモード（ＴＴ）の振動変位分布の中、Ｘ’’軸方向の変位成分Ｘ’’は、基準基板ＳＣ₀の変位分布Ｘ’に比べて大幅に低減されていることが分かる。 4A and 4B show simulations of vibration displacement distributions in the C mode (TS) and B mode (TT) generated in the SC cut quartz substrate SC- ₉ when the rotation angle η is −9 °, respectively. It is the figure calculated | required by. It can be seen that the displacement distribution Z ″ in the Z ″ axis direction shown in FIG. 4A is significantly reduced compared to the displacement distribution Z ′ of the reference substrate SC ₀ . In addition, among the vibration displacement distributions in the B mode (TT) shown in FIG. 4B, the displacement distribution X ″ in the X ″ axis direction is significantly reduced compared to the displacement distribution X ′ of the reference substrate SC _0. I understand that.
5A and 5B show vibration displacement distributions in the C mode (TS) and B mode (TT) generated in the SC cut quartz substrate SC- ₁₀ when the rotation angle η is −10 °, respectively. It is the figure calculated | required by simulation. It can be seen that the displacement distribution Z ″ in the Z ″ axis direction shown in FIG. 5A is significantly reduced compared to the displacement distribution Z ′ of the reference substrate SC ₀ . Further, in the B-mode (TT) vibration displacement distribution shown in FIG. 5B, the displacement component X ″ in the X ″ axis direction is significantly reduced compared to the displacement distribution X ′ of the reference substrate SC _0. I understand that

図６（ａ）、（ｂ）は、夫々回転角ηが−１１°である場合のＳＣカット水晶基板ＳＣ_-11に生じるＣモード（ＴＳ）、及びＢモード（ＴＴ）の振動変位分布をシミュレーションにより求めた図である。図６（ａ）に示すＺ’’軸方向の変位分布Ｚ’’は、基準基板ＳＣ₀の変位分布Ｚ’に比べて大幅に低減されていることが分かる。また、図６（ｂ）に示すＢモード（ＴＴ）の振動変位分布の中、Ｘ’’軸方向の変位分布Ｘ’’は、基準基板ＳＣ₀の変位分布Ｘ’に比べて大幅に低減されていることが分かる。
図７（ａ）、（ｂ）は、夫々回転角ηが−１３°である場合のＳＣカット水晶基板ＳＣ_-13に生じるＣモード（ＴＳ）、及びＢモード（ＴＴ）の振動変位分布をシミュレーションにより求めた図である。図７（ａ）に示すＺ’’軸方向の変位分布Ｚ’’は、基準基板ＳＣ₀の変位分布Ｚ’に比べて大幅に低減されていることが分かる。また、図７（ｂ）に示すＢモード（ＴＴ）の振動変位分布の中、Ｘ’’軸方向の変位成分Ｘ’’は、基準基板ＳＣ₀の変位分布Ｘ’に比べて十分に低減されていることが分かる。 FIGS. 6A and 6B respectively simulate the vibration displacement distributions in the C mode (TS) and B mode (TT) generated in the SC cut quartz substrate SC- ₁₁ when the rotation angle η is −11 °. It is the figure calculated | required by. It can be seen that the displacement distribution Z ″ in the Z ″ axis direction shown in FIG. 6A is significantly reduced compared to the displacement distribution Z ′ of the reference substrate SC ₀ . In addition, in the vibration displacement distribution of the B mode (TT) shown in FIG. 6B, the displacement distribution X ″ in the X ″ axis direction is significantly reduced compared to the displacement distribution X ′ of the reference substrate SC _0. I understand that
FIGS. 7A and 7B show simulations of vibration displacement distributions in the C mode (TS) and B mode (TT) generated in the SC cut crystal substrate SC- ₁₃ when the rotation angle η is −13 °, respectively. It is the figure calculated | required by. It can be seen that the displacement distribution Z ″ in the Z ″ axial direction shown in FIG. 7A is significantly reduced compared to the displacement distribution Z ′ of the reference substrate SC ₀ . In addition, in the B-mode (TT) vibration displacement distribution shown in FIG. 7B, the displacement component X ″ in the X ″ axis direction is sufficiently reduced compared to the displacement distribution X ′ of the reference substrate SC _0. I understand that

図８（ａ）、（ｂ）は、夫々回転角ηが−１５°である場合のＳＣカット水晶基板ＳＣ_-15に生じるＣモード（ＴＳ）、及びＢモード（ＴＴ）の振動変位分布を、シミュレーションにより求めた図である。図８（ａ）に示すＺ’’軸方向の変位分布Ｚ’’は、基準基板ＳＣ₀の変位分布Ｚ’に比べれば小さいが、ＳＣ_-10に比べると大きくなってきていることが分かる。また、図８（ｂ）に示すＢモード（ＴＴ）の振動変位分布の中、Ｘ’’軸方向の変位分布Ｘ’’は、ＳＣ₀の変位分布Ｘ’に比べると幾分小さいが、ＳＣ_-10に比べると大きくなってきていることが分かる。 FIGS. 8A and 8B show vibration displacement distributions in the C mode (TS) and B mode (TT) generated in the SC cut quartz substrate SC- ₁₅ when the rotation angle η is −15 °, respectively. It is the figure calculated | required by simulation. It can be seen that the displacement distribution Z ″ in the Z ″ axial direction shown in FIG. 8A is smaller than the displacement distribution Z ′ of the reference substrate SC ₀ , but is larger than that of SC− ₁₀ . In addition, in the vibration displacement distribution of the B mode (TT) shown in FIG. 8B, the displacement distribution X ″ in the X ″ axis direction is somewhat smaller than the displacement distribution X ′ of SC ₀ , but the SC It can be seen that it is larger than _-10 .

以上は、直交座標系（Ｘ’，Ｙ’’，Ｚ’）を、Ｙ’’軸の回りの回転角ηとして、−５°から−１５°まで回転した直交座標系（Ｘ’’，Ｙ’’，Ｚ’’）から切り出されたＳＣカット水晶基板ＳＣ_ηに励起されるＣモード（ＴＳ）、及びＢモード（ＴＴ）の振動変位分布を図示したものである。これらの振動変位分布図から、Ｙ’’軸の回りの回転角ηが、−１０°のときに、Ｃモード（ＴＳ）のＺ’’軸方向の変位分布Ｚ’’はほぼ零に近く、またＢモード（ＴＴ）のＸ’’軸方向の変位分布Ｘ’’は極めて小さくなることが、シミュレーションの結果判明した。つまり、Ｃモード（ＴＳ）は厚み方向の変位分布を除いて、Ｘ’’軸方向の変位分布Ｘ’’のみにとなり、Ｃモード（ＴＳ）はＸ’’軸方向の寸法だけで制御することが可能となる。またＢモード（ＴＴ）も厚み方向の変位分布を除いて、Ｚ’’軸方向の変位分布Ｚ’’のみとなり、Ｂモード（ＴＴ）はＺ’’軸方向の寸法だけで制御することが可能となる。即ち、ＳＣカット水晶基板ＳＣ_-10に生じるＣモード（ＴＳ）と、Ｂモード（ＴＴ）とは、互いに直交し、且つ互いが分離することが可能となった。回転角ηが−１０°であることが最適であるが、回転角ηが−５°≦η≦１５°の範囲内ならば実用に供すことができる。 As described above, the orthogonal coordinate system (X ″, Y ″, Z ′) is rotated from −5 ° to −15 ° as the rotation angle η around the Y ″ axis (X ″, Y ″). The vibration displacement distributions of C mode (TS) and B mode (TT) excited by SC cut quartz substrate SC _η cut out from '', Z '') are illustrated. From these vibration displacement distribution diagrams, when the rotation angle η around the Y ″ axis is −10 °, the displacement distribution Z ″ in the Z ″ axis direction of the C mode (TS) is almost zero, Further, the simulation results revealed that the displacement distribution X ″ in the X ″ axis direction of the B mode (TT) is extremely small. That is, the C mode (TS) is only the displacement distribution X ″ in the X ″ axis direction except for the displacement distribution in the thickness direction, and the C mode (TS) is controlled only by the dimension in the X ″ axis direction. Is possible. Also, the B mode (TT) is only the displacement distribution Z ″ in the Z ″ axis direction except for the displacement distribution in the thickness direction, and the B mode (TT) can be controlled only by the dimension in the Z ″ axis direction. It becomes. That is, the C mode (TS) and the B mode (TT) generated in the SC cut quartz substrate SC- ₁₀ are orthogonal to each other and can be separated from each other. It is optimal that the rotation angle η is −10 °. However, if the rotation angle η is within the range of −5 ° ≦ η ≦ 15 °, it can be put to practical use.

以上のようにＳＣカット基板１を構成すると、矩形状のＳＣカット基板１に生じるＣモードのＺ’’軸方向の振動変位Ｚ’’、及びＢモードのＸ’’軸方向の振動変位Ｘ’’を夫々大幅に低減させることが可能になる。また、Ｃモードの振動変位Ｘ’’は、基板のＸ’’軸方向に直交する辺に直交し、Ｂモードの振動変位Ｚ’’は、基板のＺ’’軸方向に直交する辺に直交するので、ＣモードはＸ’’軸方向の寸法、ＢモードはＺ’’軸方向の寸法で制御することができるという効果がある。 When the SC cut substrate 1 is configured as described above, the vibration displacement Z ′ in the Z ″ axial direction of the C mode and the vibration displacement X ′ in the X ″ axial direction of the B mode generated in the rectangular SC cut substrate 1. 'Can be significantly reduced. The C-mode vibration displacement X ″ is orthogonal to the side perpendicular to the X ″ axis direction of the substrate, and the B-mode vibration displacement Z ″ is orthogonal to the side orthogonal to the Z ″ axis direction of the substrate. Therefore, the C mode can be controlled by the dimension in the X ″ axis direction, and the B mode can be controlled by the dimension in the Z ″ axis direction.

図９は本発明のＳＣカット水晶基板１（以下、振動基板１０と称す）を用いて構成した振動素子２の概略図であり、同図（ａ）は、振動素子２の平面図であり、同図（ｂ）は、（ａ）のＰ−Ｐ断面図あり、同図９（ｃ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図である。
本発明の振動素子２は、振動基板（ＳＣカット水晶基板１）１０と、振動基板１０の両主面に夫々対向配置された各励振電極２０と、各励振電極２０から振動基板１０の一方の端部に向かって延びる引出電極２２と、各引出電極２２と電気的に接続され振動基板１０の２つの角隅部に夫々形成された電極パッド２４と、を備えた水晶振動素子である。
振動基板１０は、最大の厚さを有した振動部１４と、振動部１４よりも薄肉であって振動部１４の全周側面の厚さ方向中間部から鍔状に突設された薄肉周縁部１２と、を有している。振動基板１０は、振動バランスの点から厚さ方向の中心線に対して対称に形成されている。換言すれば、厚さ方向の中心を通り、主面に平行な面に対して対称に形成されている。 FIG. 9 is a schematic view of a vibration element 2 configured using the SC-cut quartz crystal substrate 1 (hereinafter referred to as a vibration substrate 10) of the present invention, and FIG. 9A is a plan view of the vibration element 2. FIG. 9B is a cross-sectional view taken along the line PP of FIG. 9A, and FIG. 9C is a cross-sectional view taken along the line Q-Q of FIG.
The vibration element 2 of the present invention includes a vibration substrate (SC cut crystal substrate 1) 10, excitation electrodes 20 disposed opposite to both main surfaces of the vibration substrate 10, and each excitation electrode 20 to one of the vibration substrates 10. The quartz resonator element includes an extraction electrode 22 extending toward an end, and electrode pads 24 that are electrically connected to each extraction electrode 22 and formed at two corners of the vibration substrate 10, respectively.
The vibration substrate 10 has a vibration part 14 having the maximum thickness, and a thin peripheral part that is thinner than the vibration part 14 and protrudes in a bowl shape from the middle part in the thickness direction of the entire circumferential side surface of the vibration part 14. 12. The vibration substrate 10 is formed symmetrically with respect to the center line in the thickness direction from the point of vibration balance. In other words, it is formed symmetrically with respect to a plane passing through the center in the thickness direction and parallel to the main surface.

振動部１４は、その全外周縁に薄肉周縁部１２に向かって振動部１４の厚さが階段状に漸減するように段差縁部を備えている。図９の実施形態例の振動素子１は、振動部１４の外周縁の表裏面に夫々１段の段差から成る段差縁部を有する。段差縁部は、Ｚ’’軸方向に平行に延びる段差縁部１４ａ、１４ｂと、Ｘ’’軸方向に平行に延びる段差縁部１４ｃ、１４ｄと、を備えている。つまり、振動基板１０は、基板の中央部を両主面と直交する方向へ夫々突出させた厚肉部（段差縁部を含む）である振動部１４と、振動部１４の全周側面の厚さ方向中間部から主面方向へ突出する薄肉周縁部１２と、を有した所謂メサ構造をしている。
振動部１４は、振動基板１０の中央に位置した主たる振動領域であり、振動部１４より薄肉で振動部１４の全周側面に形成された薄肉周縁部１２は、従たる振動領域である。つまり、振動領域は、振動部１４と、薄肉周縁部１２の一部に跨っている。 The vibration part 14 is provided with a step edge so that the thickness of the vibration part 14 gradually decreases in a staircase pattern toward the thin peripheral edge 12 at the entire outer periphery. The vibration element 1 according to the embodiment shown in FIG. 9 has step edges each formed of one step on the front and back surfaces of the outer peripheral edge of the vibration portion 14. The step edge portion includes step edge portions 14a and 14b extending in parallel with the Z ″ axis direction and step edge portions 14c and 14d extending in parallel with the X ″ axis direction. That is, the vibration substrate 10 includes a vibration portion 14 that is a thick portion (including a step edge portion) in which the center portion of the substrate protrudes in a direction orthogonal to both main surfaces, and the thickness of the entire peripheral side surface of the vibration portion 14. It has a so-called mesa structure having a thin peripheral edge portion 12 protruding in the main surface direction from the middle portion in the vertical direction.
The vibration part 14 is a main vibration area located at the center of the vibration substrate 10, and the thin peripheral edge part 12 which is thinner than the vibration part 14 and formed on the entire circumferential side surface of the vibration part 14 is a sub vibration area. That is, the vibration region extends over the vibration portion 14 and a part of the thin peripheral edge portion 12.

励振電極２０は、図９に示す実施形態例では振動部１４の全領域と薄肉周縁部１２の一部に形成されている。励振電極２０、引出電極２２、及び電極パッド２４は、振動基板１０の両面にスパッタ法、又は真空蒸着法を用いてクロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）等の金属膜をこの順に成膜する。成膜した金属薄膜にフォトリソグラフィ技法により、所定の形状の励振電極２０、引出電極２２、及び電極パッド２４を形成して振動素子２を構成する。各励振電極２０に交番電圧を印加すると、振動素子２は固有（主振動は厚みすべり）の振動周波数で励振される。 In the embodiment shown in FIG. 9, the excitation electrode 20 is formed in the entire region of the vibration portion 14 and a part of the thin peripheral edge portion 12. For the excitation electrode 20, the extraction electrode 22, and the electrode pad 24, a metal film such as chromium (Cr) or gold (Au) is formed in this order on both surfaces of the vibration substrate 10 by using a sputtering method or a vacuum evaporation method. The vibrating element 2 is configured by forming a predetermined shape of the excitation electrode 20, the extraction electrode 22, and the electrode pad 24 on the formed metal thin film by photolithography. When an alternating voltage is applied to each excitation electrode 20, the vibration element 2 is excited at a natural vibration frequency (the main vibration is a thickness slip).

図９に示す実施形態例では、振動基板１０はＹ’’軸方向を厚み方向として、Ｚ’’軸方向を長辺とし、Ｘ’’軸方向を短辺とする矩形の形状を有する。ここで、長辺、短辺の夫々の長さをＺ、Ｘとする。振動基板１０は、略中央部に位置する厚肉の振動部１４と、振動部１４の全周側面の中央部から鍔状に突設された薄肉周縁部１２と、を有している。 In the embodiment shown in FIG. 9, the vibration substrate 10 has a rectangular shape in which the Y ″ axis direction is the thickness direction, the Z ″ axis direction is the long side, and the X ″ axis direction is the short side. Here, the lengths of the long side and the short side are Z and X, respectively. The vibration substrate 10 includes a thick vibration portion 14 positioned substantially at the center, and a thin peripheral portion 12 protruding in a bowl shape from the center of the entire circumferential side surface of the vibration portion 14.

図９の実施形態に示すように振動部１４は、その全周側面の中央部を薄肉周縁部１２に囲まれており、薄肉周縁部１２のＹ’’軸方向の厚さｔ’よりも厚い厚さｔを有する。即ち、振動部１４は、図９（ｂ）、（ｃ）に示すように、薄肉周縁部１２に対してＹ’’軸方向に突出している。図９の例では、振動部１４は薄肉周縁部１２に対して、＋Ｙ’’軸側と、−Ｙ’’軸側とに突出している。振動部１４は、例えば対称の中心となる点（図示せず）を有し、この中心点に関して点対称となる形状を有することができる。
振動部１４は、図９に示すように、振動部１４は、Ｚ’’軸に平行な長さＭｚを長辺、Ｘ’’軸に平行な長さＭｘを短辺とする矩形の形状を有する。図９の振動基板１０は、１段のメサ型基板の例である。
このように構成したため、振動部１４は、Ｚ’’軸方向に延びる段差縁部１４ａ、１４ｂと、Ｘ’’軸方向に延びる段差縁部１４ｃ、１４ｄと、を有した構造となっている。図９の実施形態例では、段差縁部１４ａ、１４ｂのうち、段差縁部１４ａが＋Ｘ’’軸側の段差縁部であり、段差縁部１４ｂが−Ｘ’’軸側の段差縁部である。また、段差縁部１４ｃ、１４ｄのうち、段差縁部１４ｃが−Ｚ’’軸側の段差縁部であり、段差縁部１４ｄが＋Ｚ’’軸側の段差縁部である。 As shown in the embodiment of FIG. 9, the vibrating portion 14 is surrounded by the thin peripheral edge 12 at the center of the entire peripheral side surface, and is thicker than the thickness t ′ of the thin peripheral edge 12 in the Y ″ axis direction. Has a thickness t. That is, as shown in FIGS. 9B and 9C, the vibrating portion 14 protrudes in the Y ″ axis direction with respect to the thin peripheral edge portion 12. In the example of FIG. 9, the vibrating portion 14 protrudes toward the + Y ″ axis side and the −Y ″ axis side with respect to the thin peripheral edge portion 12. For example, the vibrating portion 14 has a point (not shown) that is a center of symmetry, and can have a shape that is point-symmetric with respect to the center point.
As shown in FIG. 9, the vibration unit 14 has a rectangular shape having a length Mz parallel to the Z ″ axis as a long side and a length Mx parallel to the X ″ axis as a short side. Have. The vibration substrate 10 of FIG. 9 is an example of a one-stage mesa substrate.
Due to such a configuration, the vibrating portion 14 has a structure having step edge portions 14a and 14b extending in the Z ″ axis direction and step edge portions 14c and 14d extending in the X ″ axis direction. In the embodiment shown in FIG. 9, of the step edges 14a and 14b, the step edge 14a is the step edge on the + X ″ axis side, and the step edge 14b is the step edge on the −X ″ axis side. is there. Of the step edges 14c and 14d, the step edge 14c is a step edge on the −Z ″ axis side, and the step edge 14d is a step edge on the + Z ″ axis side.

Ｘ’’軸方向に延びる段差縁部１４ｄは、図９（ｂ）に示すように、薄肉周縁部１２に対して、＋Ｙ’’軸側と−Ｙ’’軸側とに夫々突出して形成されている。このことは段差縁部１４ａ、１４ｂ、１４ｃについても同様である。
振動部１４の段差縁部１４ｃ、１４ｄの段差は、振動部１４、及び薄肉周縁部１２の各厚みの差によって形成され、振動部１４のＸ’’Ｚ’’平面に平行な面と、振動部１４のＸ’’Ｙ’’面に平行な面と、薄肉周縁部１２のＸ’’Ｚ’’平面に平行な面と、によって構成される。同様に、段差縁部１４ａ、１４ｂの段差は、振動部１４のＸ’’Ｚ’’平面に平行な面と、振動部１４のＹ’’Ｚ’’面に平行な面と、薄肉周縁部１２のＸ’’Ｚ’’平面に平行な面と、によって構成される。
このように図９の振動素子２は、１段型のメサ構造を有していると言える。振動部１４は、厚みすべり振動を主振動として振動することができる。このように、振動部１４が、１段型メサ構造を有していることにより、厚みすべり振動が励振されると、振動エネルギーが振動部１４に閉じ込められて、所謂閉じ込め効果を有することができる。 As shown in FIG. 9B, the step edge 14d extending in the X ″ axis direction is formed so as to protrude from the thin peripheral edge 12 to the + Y ″ axis side and the −Y ″ axis side, respectively. ing. The same applies to the step edge portions 14a, 14b, and 14c.
The steps of the step edge portions 14c and 14d of the vibration portion 14 are formed by differences in thickness between the vibration portion 14 and the thin peripheral edge portion 12, and the surface parallel to the X "Z" plane of the vibration portion 14 and vibration It is constituted by a plane parallel to the X ″ Y ″ plane of the portion 14 and a plane parallel to the X ″ Z ″ plane of the thin peripheral edge portion 12. Similarly, the steps of the step edge portions 14a and 14b are divided into a plane parallel to the X''Z '' plane of the vibrating section 14, a plane parallel to the Y''Z '' plane of the vibrating section 14, and a thin peripheral edge section. 12 planes parallel to the X ″ Z ″ plane.
Thus, it can be said that the vibration element 2 of FIG. 9 has a one-stage mesa structure. The vibration unit 14 can vibrate with thickness shear vibration as the main vibration. Thus, since the vibration part 14 has a one-stage mesa structure, when thickness shear vibration is excited, vibration energy is confined in the vibration part 14, and a so-called confinement effect can be obtained. .

以上では、Ｚ’’軸方向を長辺、Ｘ’’軸方向を短辺とした平面形状が矩形状の振動基板（ＳＣカット水晶基板１）１０について説明したが、Ｘ’’軸方向を長辺、Ｚ’’軸方向を短辺とした矩形状の振動基板１０を用いてもよい。また、図９ではＸ’’軸方向に１段、Ｚ’’軸方向に１段のメサ型振動基板１０について説明したが、ｉ、ｊを正の整数として、Ｘ’’軸方向にｉ段、Ｚ’’軸方向にｊ段のメサ型振動基板１０を用いてもよい。また、励振電極２０の大きさ（形状寸法）は、振動部１４にのみ限定してもよいし、薄肉周縁部１２に跨ってもよい。 In the above description, the vibration substrate (SC-cut quartz crystal substrate 1) 10 having a rectangular planar shape with the Z ″ axis direction as the long side and the X ″ axis direction as the short side has been described. A rectangular vibration substrate 10 having a short side in the Z ″ axis direction may be used. In FIG. 9, the mesa type vibration substrate 10 having one stage in the X ″ axis direction and one stage in the Z ″ axis direction has been described. However, i and j are positive integers and i stages in the X ″ axis direction. The j-stage mesa-type vibrating substrate 10 may be used in the Z ″ axis direction. Further, the size (shape dimension) of the excitation electrode 20 may be limited only to the vibrating portion 14 or may extend over the thin peripheral edge portion 12.

以上のように、振動基板１０にＳＣカット水晶基板１を用いて構成した振動素子２は、振動基板１０にかかる熱変化のストレスに対し周波数変動が小さく、Ｑが高く、容量比が大きい振動素子が得られるという効果がある。
なお、図９に示す実施形態例の振動素子２では、片側２点支持の例を示したが、本発明はこれのみに限定するものではなく、対角２点、又は３点支持、４点支持であってもよい。また一方の電極パッドを１点支持し、他方の電極パッドはボンディングワイヤーを用いて電気的に接続するようにしてもよい。 As described above, the vibration element 2 configured using the SC-cut quartz substrate 1 for the vibration substrate 10 has a small frequency variation, a high Q, and a large capacitance ratio with respect to the stress of thermal change applied to the vibration substrate 10. Is effective.
In the vibration element 2 of the embodiment shown in FIG. 9, an example of one-sided two-point support has been shown, but the present invention is not limited to this, and two-point diagonal or three-point support, four-point support Support may be sufficient. One electrode pad may be supported at one point, and the other electrode pad may be electrically connected using a bonding wire.

次に、本実施形態に係る水晶振動子について、図面を参照しながら説明する。図１０は、本実施形態に係る振動子３を模式的に示す断面図である。振動子３は、本発明に係る振動素子２と、容器５０と、備えている。容器５０は、キャビティー５２内に振動素子２を収容することができる。容器５０の材質としては、例えば、セラミック、ガラス等が挙げられる。キャビティー５２は、振動素子２が動作するための空間となる。キャビティー５２は密閉され、減圧空間や不活性ガス雰囲気とされる。 Next, the crystal resonator according to this embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing the vibrator 3 according to this embodiment. The vibrator 3 includes the vibration element 2 according to the present invention and a container 50. The container 50 can accommodate the vibration element 2 in the cavity 52. Examples of the material of the container 50 include ceramic and glass. The cavity 52 is a space for the vibration element 2 to operate. The cavity 52 is hermetically sealed and has a reduced pressure space or an inert gas atmosphere.

振動素子２は、容器５０のキャビティー５２内に収容されている。キャビティー５２の内底面の端部に複数の素子搭載用パッド５５ａが設けられ、各素子搭載用パッド５５ａは内部導体５７により複数の実装端子５３と導通接続されている。素子搭載用パッド５５ａに振動素子２を載置し、各電極パッド２４と各素子搭載用パッド５５ａとを導電性接着剤６０を介して電気的に接続し、固定する。図示の例では、振動素子２は、振動基板１０の端部に形成された電極パッド２４の２点に塗布した導電性接着剤６０により、片持ち梁状にキャビティー５２内に固定されている。導電性接着剤６０としては、例えば、半田、銀ペースト等を用いることができる。容器本体５０ａの上部には、シールリング５０ｂが焼成されており、このシールリング５０ｂに蓋部材５０ｃを載置し、抵抗溶接機を用いて溶接し、キャビティー５２を気密封止する。キャビティー５２内は真空にしてもよいし、不活性ガスを封入してもよい。 The vibration element 2 is accommodated in the cavity 52 of the container 50. A plurality of element mounting pads 55 a are provided at the end of the inner bottom surface of the cavity 52, and each element mounting pad 55 a is electrically connected to the plurality of mounting terminals 53 by an internal conductor 57. The vibration element 2 is placed on the element mounting pad 55a, and each electrode pad 24 and each element mounting pad 55a are electrically connected via the conductive adhesive 60 and fixed. In the illustrated example, the vibration element 2 is fixed in the cavity 52 in a cantilever manner by a conductive adhesive 60 applied to two points of the electrode pad 24 formed on the end of the vibration substrate 10. . As the conductive adhesive 60, for example, solder, silver paste, or the like can be used. A seal ring 50b is fired on the upper portion of the container body 50a. A lid member 50c is placed on the seal ring 50b and welded using a resistance welder to hermetically seal the cavity 52. The cavity 52 may be evacuated or filled with an inert gas.

以上のように、ＳＣカット基板を用いた振動素子２を容器内に気密封止したので、熱変化のストレスに対し周波数変化が小さく、Ｑが高く、容量比が大きい振動子が得られるという効果がある。 As described above, since the vibration element 2 using the SC cut substrate is hermetically sealed in the container, an effect is obtained in which a vibrator having a small frequency change, a high Q, and a large capacity ratio can be obtained with respect to the stress of the heat change. There is.

次に、本実施形態に係る電子デバイスについて、図面を参照しながら説明する。
図１１（ａ）は、本発明の電子デバイス４に係る実施形態の一例の断面図である。電子デバイス４は、本発明の振動素子２と、感温素子であるサーミスタ５８と、振動素子２、及びサーミスタ５８を収容する容器５０と、を概略備えている。容器５０は、容器本体５０ａと、蓋部材５０ｃとを備えている。容器本体５０ａは、内部に振動素子２を収容するキャビティー５２が形成され、下面側にサーミスタ５８を収容する凹部５４ａが形成されている。キャビティー５２の内底面の端部に複数の素子搭載用パッド５５ａが設けられ、各素子搭載用パッド５５ａは内部導体５７で複数の実装端子５３と導通接続されている。素子搭載用パッド５５ａに振動素子２を載置し、各電極パッド２４と各素子搭載用パッド５５ａとを、導電性接着剤６０を介して電気的に接続し、固定する。容器本体５０ａの上部には、シールリング５０ｂが焼成されており、このシールリング５０ｂに蓋部材５０ｃを載置し、抵抗溶接機を用いて溶接し、キャビティー５２を気密封止する。キャビティー５２内は真空にしてもよいし、不活性ガスを封入してもよい。
一方、容器本体５０ａの下面側略中央には凹部５４ａが形成され、凹部５４ａの上面には電子部品搭載用パッド５５ｂが焼成されている。サーミスタ５８は、電子部品搭載用パッド５５ｂに半田等を用いて搭載される。電子部品搭載用パッド５５ｂは、内部導体５７で複数の実装端子５３と導通接続されている。 Next, the electronic device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 11A is a cross-sectional view of an example of an embodiment according to the electronic device 4 of the present invention. The electronic device 4 roughly includes the vibration element 2 of the present invention, a thermistor 58 that is a temperature-sensitive element, and a container 50 that houses the vibration element 2 and the thermistor 58. The container 50 includes a container body 50a and a lid member 50c. The container main body 50a has a cavity 52 for accommodating the vibration element 2 therein and a recess 54a for accommodating the thermistor 58 on the lower surface side. A plurality of element mounting pads 55 a are provided at the end of the inner bottom surface of the cavity 52, and each element mounting pad 55 a is electrically connected to the plurality of mounting terminals 53 by an internal conductor 57. The vibration element 2 is placed on the element mounting pad 55a, and each electrode pad 24 and each element mounting pad 55a are electrically connected via a conductive adhesive 60 and fixed. A seal ring 50b is fired on the upper portion of the container body 50a. A lid member 50c is placed on the seal ring 50b and welded using a resistance welder to hermetically seal the cavity 52. The cavity 52 may be evacuated or filled with an inert gas.
On the other hand, a recess 54a is formed in the approximate center of the lower surface side of the container body 50a, and an electronic component mounting pad 55b is baked on the upper surface of the recess 54a. The thermistor 58 is mounted on the electronic component mounting pad 55b using solder or the like. The electronic component mounting pad 55 b is electrically connected to the plurality of mounting terminals 53 by the internal conductor 57.

図１１（ｂ）は、同図（ａ）の変形例の電子デバイス５であって、電子デバイス４と異なる点は、容器本体５０ａのキャビティー５２底面に凹部５４ｂが形成され、この凹部５４ｂの底面に焼成された電子部品搭載パッド５５ｂに、金属バンプ等を介してサーミスタ５８が接続されている所である。電子部品搭載パッド５５ｂは実装端子５３と導通されている。つまり、振動素子２と、感温素子のサーミスタ５８とが、キャビティー５２内に収容され、気密封止されている。
以上では、振動素子１と、サーミスタ５８とを容器５０に収容した例を説明したが、容器５０に収容する電子部品としては、サーミスタ、コンデンサー、リアクタンス素子、電子素子ヒーター、半導体素子のうち少なくとも一つを収容した電子デバイスを構成することが望ましい。 FIG. 11B shows an electronic device 5 according to a modification of FIG. 11A, which is different from the electronic device 4 in that a recess 54b is formed on the bottom surface of the cavity 52 of the container body 50a. The thermistor 58 is connected to the electronic component mounting pad 55b fired on the bottom surface through a metal bump or the like. The electronic component mounting pad 55 b is electrically connected to the mounting terminal 53. That is, the vibration element 2 and the thermistor 58 of the temperature sensitive element are accommodated in the cavity 52 and hermetically sealed.
In the above, the example in which the vibration element 1 and the thermistor 58 are accommodated in the container 50 has been described. It is desirable to construct an electronic device that contains one.

以上のように、この構成によれば、本発明に係るＳＣカット振動素子を備えており、容器に収容した電子素子と組み合わせることで、客先の仕様に合わせて種々の電子デバイスを構成することができるという効果がある。また、ＳＣカット振動素子と、上記電子素子組み合わせることで、温度補償された振動子、安定度の高い発振器等を構成することができるという効果がある。 As described above, according to this configuration, the SC cut vibration element according to the present invention is provided, and various electronic devices can be configured in accordance with customer specifications by combining with the electronic element accommodated in the container. There is an effect that can be. Further, the combination of the SC-cut vibration element and the electronic element has an effect that a temperature-compensated vibrator, a highly stable oscillator, and the like can be configured.

図１２は、本発明の発振器６に係る実施形態の一例の断面図である。発振器６は、本発明の振動素子２と、単層の絶縁基板７０と、振動素子２を駆動するＩＣ（半導体素子）８８と、振動素子１及びＩＣ８８を含む絶縁基板７０の表面空間を気密封止する凸状の蓋部材８０と、を概略備えている。絶縁基板７０は、表面に振動素子１及びＩＣ８８を搭載するための複数の素子搭載パッド７４ａ、電子部品搭載パッド７４ｂを有すると共に、裏面に外部回路との接続用の実装端子７６を備えている。素子搭載パッド７４ａ及び電子部品搭載パッド７４ｂと実装端子７６とは、絶縁基板７０を貫通する導体７８により導通されている。更に、絶縁基板７０表面に形成された導体配線（図示せず）により、素子搭載パッド７４ａと電子部品搭載パッド７４ｂとは導通が図られている。金属バンプ等を用いてＩＣ８８を電子部品搭載パッド７４ｂに搭載した後、素子搭載パッド７４ａに導電性接着剤６０を塗布し、その上に水晶振動素子２の電極パッド２４を載置し、恒温槽内で硬化させて導通・固定を図る。凸状の蓋部材８０は絶縁基板の周縁部に形成したメタライズ８５を溶融させることにより気密封止される。このとき、封止工程を真空中で行うことにより内部を真空にすることができる。また、封止の手段としては蓋部材８０を、レーザー光等を用いて溶融して溶着する手段ももちいられている。蓋部材８０で封止された内部空間は真空であってもよいし、不活性ガスを満たしてもよい。
上記の説明では、振動素子２を用いて水晶発振器を構成した実施形態例を説明したが、図１０に示す振動子３と半導体素子（ＩＣ）８８と、電子素子ヒーターと、を用いて発振器を構成してもよい。
以上のように、本発明に係るＳＣカット振動子と、発振回路と、電子素子ヒーターとを備えているので、周波数安定度の極めて高い、且つ熱ストレスに対し周波数変動の少ない高安定発振器を構成することができるという効果がある。 FIG. 12 is a cross-sectional view of an example of an embodiment according to the oscillator 6 of the present invention. The oscillator 6 hermetically seals the surface space of the vibration element 2 of the present invention, a single-layer insulating substrate 70, an IC (semiconductor element) 88 that drives the vibration element 2, and the insulating substrate 70 including the vibration element 1 and the IC 88. And a convex lid member 80 to be stopped. The insulating substrate 70 has a plurality of element mounting pads 74a and electronic component mounting pads 74b for mounting the vibration element 1 and the IC 88 on the front surface, and a mounting terminal 76 for connection to an external circuit on the back surface. The element mounting pad 74 a and the electronic component mounting pad 74 b and the mounting terminal 76 are electrically connected by a conductor 78 that penetrates the insulating substrate 70. Furthermore, the element mounting pad 74a and the electronic component mounting pad 74b are electrically connected by a conductor wiring (not shown) formed on the surface of the insulating substrate 70. After the IC 88 is mounted on the electronic component mounting pad 74b using a metal bump or the like, the conductive adhesive 60 is applied to the element mounting pad 74a, and the electrode pad 24 of the crystal resonator element 2 is mounted thereon, and the thermostatic chamber. It is hardened in the inside to conduct and fix. The convex lid member 80 is hermetically sealed by melting the metallized 85 formed on the peripheral edge of the insulating substrate. At this time, the inside can be evacuated by performing the sealing step in a vacuum. As a sealing means, a means for melting and welding the lid member 80 using a laser beam or the like is also used. The internal space sealed with the lid member 80 may be a vacuum or may be filled with an inert gas.
In the above description, the embodiment in which the crystal oscillator is configured using the vibration element 2 has been described. However, the oscillator is configured using the vibrator 3, the semiconductor element (IC) 88, and the electronic element heater illustrated in FIG. It may be configured.
As described above, since the SC cut vibrator, the oscillation circuit, and the electronic element heater according to the present invention are provided, a highly stable oscillator with extremely high frequency stability and low frequency fluctuation against thermal stress is configured. There is an effect that can be done.

１…ＳＣカット水晶基板、２…振動素子、３…振動子、４，５…電子デバイス、６…発振器、１０…振動基板（ＳＣカット水晶基板）、１２…薄肉周縁部、１４…振動部、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ…段差縁部、２０…励振電極、２２…引出電極、２４…電極パッド、２６…支持領域、５０…容器、５０ａ…容器本体、５０ｂ…シールリング、５０ｃ…蓋部材、５２…キャビティー、５３…実装端子、５４ａ…凹部、５５ａ…素子搭載用パッド、５５ｂ…電子部品搭載用パッド、５７…内部導体、５８…サーミスタ、６０…電性接着剤、７０…絶縁基板、７４ａ…素子搭載パッド、７４ｂ…電子部品搭載パッド、７６…実装端子、７８…導体、８０…蓋部材、８５…メタライズ、８８…ＩＣ、Ｚ…振動基板のＺ’’軸方向の長さ、Ｍｚ…振動部のＸ軸方向の長さ、Ｍｚ…振動部のＺ’’軸方向の長さ、Ｅｚ…励振電極のＺ’’軸方向の長さ、ｔ…振動部の厚さ、ｔ’ … 薄肉周縁部の厚さ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... SC cut quartz substrate, 2 ... Vibrating element, 3 ... Vibrator, 4, 5 ... Electronic device, 6 ... Oscillator, 10 ... Vibrating substrate (SC cut quartz substrate), 12 ... Thin peripheral part, 14 ... Vibrating part, 14a, 14b, 14c, 14d ... step edge, 20 ... excitation electrode, 22 ... extraction electrode, 24 ... electrode pad, 26 ... support region, 50 ... container, 50a ... container body, 50b ... sealing ring, 50c ... lid member 52 ... cavity, 53 ... mounting terminal, 54a ... recess, 55a ... element mounting pad, 55b ... electronic component mounting pad, 57 ... internal conductor, 58 ... thermistor, 60 ... electric adhesive, 70 ... insulating substrate 74a ... element mounting pads, 74b ... electronic component mounting pads, 76 ... mounting terminals, 78 ... conductors, 80 ... lid members, 85 ... metallization, 88 ... IC, Z ... the length of the vibrating substrate in the Z '' axis direction, Mz The length of the vibrating part in the X-axis direction, Mz ... the length of the vibrating part in the Z ''-axis direction, Ez ... the length of the excitation electrode in the Z ''-axis direction, t ... the thickness of the vibrating part, t '... thin Perimeter thickness

Claims

An orthogonal coordinate system (X, Y, Z) composed of the crystal axes of quartz, the X axis, the Y axis, and the Z axis, is rotated at a predetermined angle around the X axis, and the orthogonal coordinate system (X , Y ′, Z ′) rotate around the Z ′ axis by a predetermined angle, and the angle around the Y ″ axis of the orthogonal coordinate system (X ′, Y ″, Z ′) obtained by the rotation. including a principal plane consisting of X''Z '' planes obtained by rotation at η,
The crystal substrate according to claim 1, wherein the angle η satisfies −5 ° ≦ η ≦ 15 °.

In claim 1,
A quartz substrate comprising a vibrating part and a thin part thinner than the thickness of the vibrating part.

A quartz substrate according to claim 1 or 2,
Excitation electrodes respectively disposed on both main surfaces of the SC cut quartz substrate;
An extraction electrode extending from each excitation electrode toward one end of the vibration substrate,
A vibrating element comprising: an electrode pad electrically connected to each of the lead electrodes and disposed at a corner portion on the one end side of the vibrating substrate.

A vibration element according to claim 3;
And a container for housing the vibration element.

A vibration element according to claim 3;
An electronic element;
An electronic device comprising: a container for housing the vibration element and the electronic element.

In claim 5,
The electronic device is any one of a thermistor, a capacitor, a reactance element, an electronic element heater, and a semiconductor element.

A vibrator according to claim 4;
An oscillation circuit for driving the vibrator;
An oscillator comprising: a heater element.

An electronic device comprising the vibration element according to claim 3 or the vibrator according to claim 4.