JP7758549B2 - 水晶振動片、水晶振動子、センサ、発振器、及び水晶振動片の製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、励振電極、水晶振動片、水晶振動子、センサ、発振器、及び水晶振動片の製造方法に関する。

例えば、携帯電話や携帯情報端末機器等の電子機器には、時刻源や制御信号等のタイミング源、リファレンス信号源等に用いられるデバイスとして、従来から、水晶を利用した振動子が用いられている。この種の水晶振動子としては、例えば、キャビティが形成されたパッケージ内に水晶振動片を気密封止したものが知られている。

上記のような水晶振動片としては、例えば、基部および基部から互いに平行に延設された一対の振動腕部を有する水晶ブランクと、一対の振動腕部の表面に配置された励振電極とを備えた構成のものが挙げられる（例えば、特許文献１，２を参照）。水晶振動片は、励振電極に電圧が印加されることで、一対の振動腕部の各々が、基端部（基部との連結部分）を起点にして互いに接近・離間する方向で、所定の共振周波数で振動する。

従来、水晶振動片において水晶ブランクの表面に設けられる励振電極としては、特許文献１，２のように、水晶ブランクとの間に配置されるコンタクト層として、下地としての密着性に優れたクロム、ニッケル又はチタンの何れかを用い、その上のメイン層として、化学的に安定した金又は銀を用いたもの等が採用されている。

特開２０１８－１２９７２９号公報 特開２００３－０１７９７５号公報

一方、従来から励振電極のメイン層として用いられている金や銀は、非常に高価な金属材料であることから、水晶振動片や、これを用いた水晶振動子等の各種デバイスのコストに大きな影響を及ぼすという問題があった。

また、従来から励振電極のコンタクト層に用いられているクロム、ニッケル及びチタン等の金属は、使用環境下における熱の影響を受けてエージングが進んだ場合に、メイン層を構成する金や銀との間で合金化が進行し、振動子としての周波数変化を引き起こすという問題があった。このような熱の影響は、特に、水晶振動片が小型であるほど顕著となる傾向があることから、市場から求められている、水晶振動片や各種デバイスのさらなる小型化を図るにあたっての障害となっていた。

本開示は上記問題点に鑑みてなされたものであり、工程や使用環境下における熱影響を受けることなく、周波数変動が生じるのを確実に抑制でき、小型化を図ることが可能であるとともに、低コストで生産性に優れた励振電極、水晶振動片、水晶振動子、センサ、発振器、及び水晶振動片の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本開示の励振電極、水晶振動片、水晶振動子、センサ、発振器、及び水晶振動片の製造方法は、以下に示す構成を採用する。

［１］ 本開示の一態様に係る水晶振動片は、一対の振動腕部を有する水晶ブランクと、前記水晶ブランクの外表面に配置された電極膜と、を有する水晶振動片であって、前記電極膜は、前記一対の振動腕部の外表面に配置され、前記水晶ブランクに対して、該水晶ブランクを励振させるための電界を印加する一対の励振電極を有し、前記励振電極が、二次元層状物質からなる一層構造とされており、前記水晶ブランクを介して対向するように一対で配置されて用いられることを特徴とする水晶振動片である。

本態様によれば、熱的及び化学的に安定した二次元層状物質からなる一層構造の励振電極であることにより、例えば、高温リフロー等による製造時の熱影響や、使用環境下における熱影響を受けた場合であっても、金属拡散等による合金化が発生することが無い。従って、当該励振電極を用いた水晶振動片における周波数変動が生じるのを防止できる。また、励振電極に、熱的及び化学的に安定した二次元層状物質を用いることで、耐エージング性能の向上も見込まれる。
また、励振電極全体を、安価な二次元層状物質からなる一層構造に構成することで、優れた生産性が得られるとともに、低コスト化が可能になる。また、二次元層状物質からなる一層構造とすることで、厚み寸法を薄肉化することができるので、当該励振電極を用いた水晶振動片や、これを用いた水晶振動子等の小型化を図ることが可能になるとともに、耐衝撃性に優れたものとなる。さらに、一層構造の励振電極であることで、複層電極のような層間接着等を行う必要が無いため、有害なガス等が発生するのを防止できる。
また、水晶と二次元層状物質層とは結晶構造が近いため、励振電極の水晶ブランクに対する密着性が良好となり、電気的特性並びに機械的強度特性に優れたものとなる。
また、水晶振動片全体の小型化を図ることが可能であるとともに、これを用いた水晶振動子等の小型化を図ることも可能になる。

［２］ 上記［１］の態様の水晶振動片において、前記二次元層状物質が、炭素原子を主元素とするグラフェンの単層膜又は複層膜であることが好ましい。

本態様の水晶振動片によれば、二次元層状物質が、炭素原子と、その結合とからなる六角形格子構造を有したシート状物質であるグラフェンの単層膜又は複層膜から構成されることにより、上記のように、周波数変動が生じるのを確実に防止しながら、励振電極の水晶ブランクに対する密着性もさらに向上させることができるので、電気的特性並びに機械的強度特性により優れたものとなる。

［３］ 上記［１］の態様の水晶振動片において、前記二次元層状物質が、シリセン、ゲルマネン、スタネン及びプランベンのうちの何れかである構成であってもよい。

本態様の水晶振動片によれば、グラフェンにおける炭素原子を、シリコン、ゲルマニウム、スズ又は鉛の何れかの元素の置き換えた、シリセン、ゲルマネン、スタネン又はプランベンを二次元層状物質に用いることにより、グラフェンを用いた場合と同様、周波数変動が生じるのを確実に防止しながら、励振電極の水晶ブランクに対する密着性もさらに向上させることができるので、電気的特性並びに機械的強度特性に優れたものとなる。

［４］ 上記［１］～［３］の何れかの態様の水晶振動片において、前記二次元層状物質は、１３族元素又は１５族元素からなる不純物がドーピングされていることが好ましい。

本態様の水晶振動片によれば、励振電極を構成する二次元層状物質に、１３族元素又は１５族元素からなる不純物がドーピングされていることにより、電気伝導度がより向上した膜となる。従って、周波数変動が生じるのを確実に防止できるとともに、電気的特性に非常に優れたものとなる。

［５］ 上記［４］の態様の水晶振動片において、前記不純物がリン又は窒素であることがより好ましい。

本態様の水晶振動片によれば、励振電極を構成する二次元層状物質にリン又は窒素が不純物としてドーピングされていることにより、電気伝導度がさらに向上した膜となるので、周波数変動が生じるのを確実に防止できるとともに、非常に優れた電気的特性が得られる。

［６］ 上記［１］～［５］の何れかの態様の水晶振動片において、前記二次元層状物質が、導電性を有したハニカム構造を有する構成を採用できる。

本態様の水晶振動片によれば、二次元層状物質が、導電性を有したハニカム構造を有することにより、二次元層状物質の熱的特性、化学的特性並びに電気的特性がさらに安定するとともに、伸びや縮み等の機械的な特性も向上する。従って、周波数変動が生じるのを確実に防止しながら、励振電極の水晶ブランクに対する密着性もより一層向上させることができるので、電気的特性並びに機械的強度特性に非常に優れたものとなる。

［７］ 上記［１］～［５］の何れかの態様の水晶振動片において、前記二次元層状物質が、導電性を有したミルフィーユ構造を有する構成を採用できる。

本態様の水晶振動片によれば、二次元層状物質が、導電性を有したミルフィーユ構造を有することにより、上記同様、二次元層状物質の熱的特性、化学的特性並びに電気的特性がさらに安定する。従って、周波数変動が生じるのを確実に防止しながら、励振電極の水晶ブランクに対する密着性もより一層向上させることができるので、電気的特性並びに機械的強度特性に非常に優れたものとなる。

［８］ 上記［６］又は［７］の態様の水晶振動片において、前記二次元層状物質が、金属又は半金属のバンドギャップ構造を示す物質である構成を採用してもよい。

本態様の水晶振動片によれば、二次元層状物質が、金属又は半金属のバンドギャップ構造を示す物質からなることにより、二次元層状物質の電気伝導度が向上することで閾値電圧が低減される。これにより、周波数変動が生じるのを確実に防止できるとともに、非常に優れた電気的特性が得られる。

［１０］ 本開示の一態様に係る水晶振動子は、上記の［９］の態様の水晶振動片と、前記水晶振動片を気密封止するパッケージと、を備えることを特徴とする水晶振動子である。

本態様によれば、上記の本開示に係る励振電極を有する水晶振動片を備えた水晶振動子なので、上記同様、熱影響による励振電極の合金化が生じることがなく、周波数変動が生じるのを防止でき、電気的特性に優れるとともに、水晶振動子全体の小型化を図ることも可能になる。

［１１］ 本開示の一態様に係るセンサは、上記の［１０］の態様の水晶振動子を用いたことを特徴とするセンサである。

本態様によれば、上記の本開示に係る水晶振動子を備えたセンサなので、上記同様、水晶振動片における熱影響に起因した励振電極の合金化が生じることがなく、周波数変動が生じるのを防止でき、電気的特性に優れるとともに、センサ全体の小型化を図ることも可能になる。

［１２］ 本開示の一態様に係る発振器は、上記の［１０］の態様の水晶振動子を備え、前記水晶振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されてなることを特徴とする発振器である。

本態様によれば、上記の本開示に係る水晶振動子を備えた発振器なので、上記同様、水晶振動片における熱影響に起因した励振電極の合金化が生じることがなく、周波数変動が生じるのを防止でき、電気的特性に優れたものとなる。

［１３］ 本開示の一態様に係る水晶振動片の製造方法は、一対の振動腕部を有する水晶ブランクの外表面に、二次元層状物質からなる一層構造の電極膜を成膜する電極膜成膜工程と、前記電極膜をパターニングすることで、前記一対の振動腕部の各々の外表面に、前記水晶ブランクを介して対向するように一対で配置された励振電極を形成するパターニング工程と、を含む電極膜形成工程を備えることを特徴とする水晶振動片の製造方法である。

本態様によれば、電極膜成膜工程において、二次元層状物質からなる一層構造の電極膜を水晶ブランクの外表面に成膜した後、パターニング工程において電極膜をパターニングすることで、水晶ブランクを介して対向するように一対で配置された励振電極を形成する方法なので、電極膜成膜工程を簡略化できるとともに、工程時間も短縮できる。従って、上記のような、工程や使用環境下における熱影響を受けることなく、周波数変動が生じるのを確実に抑制でき、小型である水晶振動片を低コストで生産性よく製造することが可能になる。

［１４］ 上記［１３］の態様の水晶振動片の製造方法において、前記電極膜成膜工程は、化学気相成長方法（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、又は、原子層堆積法（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により、前記水晶ブランクの外表面に前記電極膜を成膜する方法を採用することが好ましい。

本態様の水晶振動片の製造方法によれば、電極膜成膜工程において、ＣＶＤ法又はＡＬＤ法によって、二次元層状物質からなる一層構造の電極膜を水晶ブランクの外表面に成膜することで、電気的特性、並びに、水晶ブランクに対する密着性や機械的強度特性に優れた電極膜を、低コストで生産性よく成膜することができる。

［１５］ 上記［１３］又は［１４］の態様の水晶振動片の製造方法において、前記電極膜成膜工程は、前記二次元層状物質として、炭素原子を主元素とするグラフェンを用いて前記電極膜を成膜し、前記パターニング工程は、フォトリソグラフィ法によって前記電極膜上にレジストを形成した後、プラズマアッシングによって前記電極膜の少なくとも一部を除去することで、前記電極膜をパターニングする方法を採用することが好ましい。

本態様の水晶振動片の製造方法によれば、電極膜成膜工程において、グラフェンを用いて電極膜を成膜したうえで、パターニング工程において、フォトリソグラフィ法でレジストを形成した後、プラズマアッシングで電極膜の一部を除去してパターニングする方法を採用することにより、アッシング時間等のアッシング条件を制御することで、レジストよりも薄い電極膜の一部を高精度で選択的に除去することが可能になる。これにより、高い寸法精度を有する励振電極を、低コストで生産性よく形成することができる。

本開示によれば、上記構成を備えることにより、工程や使用環境下における熱影響を受けることなく、周波数変動が生じるのを確実に抑制でき、小型化を図ることが可能であるとともに、低コストで生産性に優れた励振電極、水晶振動片、水晶振動子、センサ、発振器、及び水晶振動片の製造方法を提供することができる。

本開示の実施形態である励振電極を適用した水晶振動片を有する水晶振動子を備えてなる発振器を模式的に説明する平面図である。 本開示の実施形態である励振電極を適用した水晶振動片を備えた水晶振動子を模式的に説明する斜視図である。 本開示の実施形態である水晶振動子を模式的に説明する図であり、図２に示した水晶振動子の封口板を取り外した状態を示す平面図である。 本開示の実施形態である水晶振動子を模式的に説明する図であり、図３中に示したＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図である。 本開示の実施形態である水晶振動子を模式的に説明する図であり、図２に示した水晶振動子を分解して示す斜視図である。 本開示の実施形態である励振電極を適用した水晶振動片を模式的に説明する平面図である。 本開示の実施形態である励振電極を適用した水晶振動片を模式的に説明する図であり、図６中に示したＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿った断面図である。 本開示の実施形態である励振電極を適用した水晶振動片を模式的に説明する図であり、図６中に示したＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。 本開示の実施形態である水晶振動片の製造方法に備えられる各工程について説明するフローチャートである。

以下、本開示の励振電極、水晶振動片、水晶振動子、センサ、発振器、及び水晶振動片の製造方法の実施形態を挙げ、それら構成について図１～図９を適宜参照しながら説明する。なお、以下の説明で用いる各図面は、本開示の励振電極、水晶振動片、水晶振動子、センサ、及び発振器の特徴をわかりやすくするため、便宜上、特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等は実際とは異なる場合がある。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本開示はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

図１は、本実施形態の励振電極を適用した水晶振動片を有する水晶振動子を備えてなる発振器を模式的に説明する平面図である。図２は、本実施形態の励振電極を適用した水晶振動片を有する水晶振動子を示す斜視図であり、図３は、図２に示した水晶振動子の封口板を取り外した状態を示す平面図である。図４は、図３中に示した水晶振動子におけるＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図であり、図５は、図２に示した水晶振動子を分解して示す斜視図である。図６は、本実施形態の励振電極を適用した水晶振動片を示す平面図であり、図７は、図６中に示したＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿った断面図で、図８は、図６中に示したＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。また、図９は、本実施形態の水晶振動片の製造方法に備えられる各工程について説明するフローチャートである。

以下の説明では、本実施形態の励振電極、水晶振動片、水晶振動子、センサ、及び発振器において、同一又は類似した機能を有する構成には、同一の符号を付与するとともに、それらの各構成に共通した箇所の説明は省略する場合がある。

本実施形態の励振電極は、詳細ついては後述するが、図６等に示すように、水晶板３０の外表面に配置され、水晶板（水晶ブランク）３０に対して、この水晶板３０を励振させるための電界を印加する励振電極４１，４２である。そして、本実施形態の励振電極４１，４２は、二次元層状物質からなる一層構造とされており、水晶板３０を介して対向するように一対で配置されて用いられるものである。

＜発振器＞
図１に示すように、本実施形態の発振器１００は、本実施形態の励振電極４１，４２（図６等を参照）が適用された水晶振動片３を備えた、詳細を後述する水晶振動子１が、発振子として、集積回路１０３に電気的に接続され、概略構成されている。

具体的には、本実施形態の発振器１００は、基板１０１、電子部品１０２、集積回路１０３、及び水晶振動子１を備える。
電子部品１０２は、例えば、キャパシタ等であり、基板１０１に実装されている。
集積回路１０３は、例えば、発振器用の半導体回路であり、基板１０１に実装されている。集積回路１０３は、水晶振動子１と電子部品１０２の各々と、図示略の配線を介して電気的に接続されている。
水晶振動子１は、上述したように、本実施形態の励振電極４１，４２が適用された水晶振動片３を備え、例えば、基板１０１上における集積回路１０３の近傍に実装されるものであり、本実施形態の発振器１００における発振子として機能する。
本実施形態の励振電極４１，４２、水晶振動片３、並びに水晶振動子１の詳細については後述する。
なお、なお、本実施形態の発振器１００は、少なくとも一部は、適宜、図示略の樹脂によってモールドされていてもよい。

発振器１００は、水晶振動子１に電力が供給されると、水晶振動子１の水晶振動片３（図３，５を参照）が振動する。水晶振動片３の振動は、水晶振動片３が有する圧電特性によって電気信号に変換される。この電気信号は、水晶振動子１から集積回路１０３へ出力される。集積回路１０３は、水晶振動子１から出力された電気信号に各種処理を実行することで、周波数信号を生成する。

発振器１００は、例えば、時計用の単機能発振器、コンピューター等の各種装置の動作タイミングを制御するタイミング制御装置、時刻あるいはカレンダー等を提供する装置に適用できる。
なお、上記の集積回路１０３は、発振器１００に要求される機能に応じて構成され、いわゆるＲＴＣ（リアルタイムクロック）モジュールを含んでいてもよい。

本実施形態の発振器１００は、詳細を後述する、本実施形態の励振電極４１，４２を適用した水晶振動片３を含む水晶振動子１を備えたものなので、水晶振動片３における熱影響に起因した励振電極４１，４２（図６参照）の合金化が生じることがなく、周波数変動が生じるのを防止でき、電気的特性に優れたものとなる。

＜水晶振動子（励振電極を有する水晶振動片を含む）＞
図２～図５に示すように、本実施形態の水晶振動子１は、所謂セラミックパッケージタイプの表面実装型振動子である。水晶振動子１は、内部に気密封止されたキャビティＣを有するパッケージ２と、キャビティＣ内に収容された水晶振動片３とを備えて概略構成される。図示例の水晶振動子１は、概略で直方体状の外形状とされている。
なお、本実施形態においては、平面視において、水晶振動子１の長手方向を長手方向Ｌと称し、短手方向を幅方向Ｗと称し、これら長手方向Ｌ及び幅方向Ｗに対して直交する方向を厚さ方向Ｔと称する。

パッケージ２は、パッケージ本体５と、パッケージ本体５に接合されるとともに、パッケージ本体５との間にキャビティＣを形成する封口板６とを有する。
パッケージ本体５は、互いに重ね合わされた状態で接合された第１ベース基板１０及び第２ベース基板１１と、第２ベース基板１１上に接合されたシールリング１２とを有する。

第１ベース基板１０は、厚さ方向Ｔから見た平面視で長方形状を呈するセラミックス製の基板とされている。第１ベース基板１０の上面は、キャビティＣの底部を構成する。第１ベース基板１０の下面には、一対の外部電極２１Ａ，２１Ｂが長手方向Ｌに間隔をあけて形成されている。外部電極２１Ａ，２１Ｂは、例えば、蒸着やスパッタリング等で形成された単一金属による単層膜、又は、異なる金属が積層された積層膜から構成されている。

第２ベース基板１１は、平面視における外形が第１ベース基板１０と同形状とされたセラミックス製の基板であり、第１ベース基板１０上に重ねられた状態で焼結等の方法で一体に接合されている。
ここで、第１，２ベース基板１０，１１の各々に用いるセラミックス材料としては、例えば、アルミナ製のＨＴＣＣ（Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ－Ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ）や、ガラスセラミックス製のＬＴＣＣ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ－Ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ）等を採用することが可能である。

図３～図５に示すように、第２ベース基板１１には、第２ベース基板１１を厚さ方向Ｔに貫通する貫通部１１ａが形成されている。貫通部１１ａは、平面視で角丸長方形状を呈している。また、貫通部１１ａの内側面において、幅方向Ｗの両側に位置する部分には、幅方向Ｗの内側に向けて突出する実装部１４Ａ，１４Ｂが、それぞれ個別に形成されている。なお、実装部１４Ａ，１４Ｂは、第２ベース基板１１における長手方向Ｌの中央部分に位置している。

実装部１４Ａ，１４Ｂ上には、水晶振動片３との接続電極である一対の電極パッド２０Ａ，２０Ｂが形成されている。電極パッド２０Ａ，２０Ｂは、上述した外部電極２１Ａ，２１Ｂと同様に、例えば、蒸着やスパッタリング等で形成された単一金属による単層膜、又は、異なる金属が積層された積層膜から構成されている。電極パッド２０Ａ，２０Ｂ及び外部電極２１Ａ，２１Ｂは、第１ベース基板１０及び第２ベース基板１１の各々を厚さ方向Ｔで貫通する図示略の貫通配線を介して、それぞれ互いに導通している。

第１，２ベース基板１０，１１の各々の四隅には、平面視で１／４円弧状の切欠部１５が、第１，２ベース基板１０，１１の厚さ方向Ｔの全体に亘って形成されている。第１，２ベース基板１０，１１は、例えば、ウエハ状のセラミックス基板を２枚重ねて接合した後、両セラミックス基板を貫通する複数のスルーホールを行列状に形成し、各スルーホールを基準としながら両セラミックス基板を格子状に切断することで作製される。その際、スルーホールが４分割されることで、上述した切欠部１５が形成される。

シールリング１２は、第１，２ベース基板１０，１１の外形よりも一回り小さい導電性の枠状部材であり、第２ベース基板１１の上面に接合されている。具体的には、シールリング１２は、銀ロウ等のロウ材やはんだ材等による焼付けにより、第２ベース基板１１上に接合されるか、又は、第２ベース基板１１上に形成された金属接合層に対する溶着等によって接合されている。シールリング１２は、第２ベース基板１１（貫通部１１ａ）の内側面とともにキャビティＣの側壁を構成する。図示例においては、シールリング１２の内側面は、第２ベース基板１１の内側面と面一に配置されている。

シールリング１２の材料としては、例えば、ニッケル基合金等が挙げられ、より具体的には、コバール、エリンバー、インバー、及び４２－アロイ等からなる群から適宜選択すれば良い。特に、シールリング１２の材料としては、セラミックス製とされた第１，２ベース基板１０，１１に対して熱膨張係数が近いものを選択することが好ましい。例えば、第１，２ベース基板１０，１１として熱膨張係数６．８×１０^－６／℃のアルミナを用いる場合には、シールリング１２として熱膨張係数５．２×１０^－６／℃のコバールや、熱膨張係数４．５～６．５×１０^－６／℃の４２－アロイを用いることが好ましい。

封口板６は、導電性基板からなり、シールリング１２上に接合されてパッケージ本体５内を気密に封止している。そして、シールリング１２、封口板６、及び第１，２ベース基板１０，１１によって区画された空間は、気密封止されたキャビティＣとされる。

水晶振動片３は、気密封止されたパッケージ２のキャビティＣ内に収容されている。水晶振動片３は、水晶から形成された水晶板３０を備える。水晶板３０は、一対の振動腕部３１，３２及び一対の支持腕部３３，３４を有する。
水晶振動片３は、キャビティＣ内において、支持腕部３３，３４が、図示略の導電性接着剤によってパッケージ２の実装部１４Ａ，１４Ｂに支持されることで、パッケージ２に実装されている。これにより、水晶振動片３は、キャビティＣ内において、振動腕部３１，３２がベース基板１０，１１から浮いた状態で支持される。振動腕部３１，３２の外表面には、所定の電圧が印加されたときに一対の振動腕部３１，３２を振動させる２系統の励振電極４１，４２（図６参照）が配置されている。

水晶振動子１を作動させる場合には、まず、外部電極２１Ａ，２１Ｂ（図２参照）に所定の電圧を印加する。すると、励振電極４１，４２に電流が流れることで、励振電極４１，４２間に電界が発生する。一対の振動腕部３１，３２の各々は、励振電極４１，４２間に発生する電界によって生じる逆圧電効果により、例えば、互いに接近・離間する方向（幅方向Ｗ）に所定の共振周波数で振動する。そして、振動腕部３１，３２の各々の振動は、時刻源、制御信号のタイミング源やリファレンス信号源等に用いることができる。

本実施形態の水晶振動子１は、詳細を後述する、本実施形態の励振電極４１，４２を適用した水晶振動片３を備えたものなので、水晶振動片３における熱影響に起因した励振電極４１，４２（図６参照）の合金化が生じることがなく、周波数変動が生じるのを防止でき、電気的特性に優れるとともに、水晶振動子１全体の小型化を図ることも可能になる。

［水晶振動片（励振電極を含む）］
上述した本実施形態の水晶振動子１を構成する、本実施形態の励振電極４１，４２を備えた水晶振動片３について、以下に詳述する。
図６に示すように、本実施形態の水晶振動片３は、水晶板３０と、水晶板３０の表裏面を含む外表面に配置された電極膜４０とを備える。
なお、本実施形態の水晶振動片３の長手方向、幅方向及び厚さ方向は、上述した本実施形態の水晶振動子１の長手方向Ｌ、幅方向Ｗ及び厚さ方向Ｔと、それぞれ一致している。従って、以下の水晶振動片３に係る説明では、上記同様、水晶振動子１の長手方向Ｌ、幅方向Ｗ及び厚さ方向Ｔを用いながら詳述する。

（水晶板）
水晶板３０は、基部３５と、基部３５から長手方向Ｌに延びる一対の振動腕部３１，３２（第１振動腕部３１及び第２振動腕部３２）と、基部３５に対して幅方向Ｗの両側に位置する一対の支持腕部３３，３４（第１支持腕部３３及び第２支持腕部３４）とを備えている。水晶板３０は、長手方向Ｌに沿う中心軸Ｏに対して、厚さ方向Ｔから見た平面視形状が概略対称となるように形成されている。

第１振動腕部３１及び第２振動腕部３２は、幅方向Ｗに並んで平行に配置されている。第１，２振動腕部３１，３２は、それぞれ、基部３５側の基端を固定端とし、先端を自由端として互いに接近・離間する方向（幅方向Ｗ）に振動する。第１，２振動腕部３１，３２は、当該第１，２振動腕部３１，３２の各々の基端から先端に向けて延びる本体部３６と、第１，２振動腕部３１，３２の各々の先端に位置する錘部３８とを有している。

図６及び図７に示すように、本体部３６には、溝部３７が形成されている。溝部３７は、本体部３６の両主面上において、厚さ方向Ｔに凹むとともに、長手方向Ｌに沿って延在している。溝部３７は、第１，２振動腕部３１，３２の各々の基端近傍から、本体部３６の先端近傍にわたって形成されている。

図６に示すように、錘部３８は、それぞれ本体部３６の先端部から長手方向Ｌに延びている。錘部３８は、平面視矩形状であって、本体部３６よりも幅方向Ｗに幅広に形成されている。これにより、第１，２振動腕部３１，３２における各々の先端部の質量及び振動時の慣性モーメントを増大させることが可能となり、錘部３８を有しない水晶振動片と比較して第１，２振動腕部３１，３２の長さを短縮できる。

第１，２支持腕部３３，３４は、それぞれ平面視でＬ字状に構成されており、基部３５及び第１，２振動腕部３１，３２（本体部３６）を幅方向Ｗの外側から囲むように配置されている。具体的には、第１，２支持腕部３３，３４は、それぞれ、基部３５における幅方向Ｗの両端面から幅方向Ｗの外側に向けて突設された後、長手方向Ｌに沿って第１，２振動腕部３１，３２と平行に延在している。ここで、第１支持腕部３３は、中心軸Ｏに対して第１振動腕部３１と同じ側に配置されている。また、第２支持腕部３４は、中心軸Ｏに対して第２振動腕部３２と同じ側に配置されている。

（電極膜：励振電極を含む電極膜）
電極膜４０は、励振電極４１，４２と、マウント電極４３，４４と、接続配線４５とから構成される。

励振電極４１，４２は、振動腕部３１，３２の本体部３６の外表面上に２系統で設けられている。励振電極４１，４２の各々は、本体部３６の外表面上において、互いに電気的に絶縁されるようにパターニングされている。本実施形態の励振電極４１，４２は、第１励振電極４１及び第２励振電極４２から構成される。これらのうち、第１励振電極４１は、第１振動腕部３１の本体部３６における幅方向Ｗを向く両側面上と、第２振動腕部３２の溝部３７上とに形成されている。また、第２励振電極４２は、第１振動腕部３１の溝部３７上と、第２振動腕部３２の本体部３６の両側面上とに形成されている。
これら励振電極４１，４２は、励振電極４１，４２間に所定の駆動電圧が印加されたときに、第１，２振動腕部３１，３２の各々を幅方向Ｗに振動させる。
なお、本実施形態においては、第１励振電極４１及び第２励振電極４２について、説明の都合上、単に励振電極４１，４２と称する場合がある。

マウント電極４３，４４は、水晶振動片３をパッケージ２に実装する際のマウント部として設けられる。マウント電極４３，４４は、それぞれ、第１，２支持腕部３３，３４の先端部における主面（裏面）上に設けられている。具体的には、マウント電極４３，４４は、第１支持腕部３３に配置された第１マウント電極４３と、第２支持腕部３４に配置された第２マウント電極４４とから構成される。これらのうち、第１マウント電極４３は、第１励振電極４１に電気的に接続されている。また、第２マウント電極４４は、第２励振電極４２に電気的に接続されている。これらのマウント電極４３，４４は、導電性接着剤を介してパッケージ２の電極パッド２０Ａ，２０Ｂに電気的に接続されている。

接続配線４５Ａ，４５Ｂは、第１，２振動腕部３１，３２の各々における先端側で、励振電極４１，４２同士を接続している。接続配線４５は、第１励振電極４１に接続された第１接続配線４５Ａと、第２励振電極４２に接続された第２接続配線４５Ｂとから構成される。これらのうち、第１接続配線４５Ａは、第１振動腕部３１の両側面上の第１励振電極４１同士を電気的に接続している。また、第２接続配線４５Ｂは、第２振動腕部３２の両側面上の第２励振電極４２同士を電気的に接続している。
なお、第１接続配線４５Ａ及び第２接続配線４５Ｂは、互いに同様な形状、サイズで形成されているので、以下の説明においては、第１接続配線４５Ａ及び第２接続配線４５Ｂを区別しない場合は、単に接続配線４５と称する。

各々の接続配線４５は、側部４６と、表部４７と、裏部４８とを有する。側部４６は、第１，２振動腕部３１，３２における溝部３７よりも先端側で、第１，２振動腕部３１，３２の各々における端面全体に配置されている。なお、当該端面とは、主面同士を接続する面であって、長手方向Ｌを向く先端面、及び、幅方向Ｗを向く側面を含む。表部４７は、第１，２振動腕部３１，３２における溝部３７よりも先端側で、第１，２振動腕部３１，３２の各々における表面６４に配置されている。また、表部４７は、励振電極４１，４２に対して長手方向Ｌに間隔をあけるように配置されている。また、表部４７は、第１，２振動腕部３１，３２における本体部３６と錘部３８との境界を跨ぐように延設されている。さらに、表部４７の側縁は、側部４６に接続されている。裏部４８は、第１，２振動腕部３１，３２における溝部３７よりも先端側で、第１，２振動腕部３１，３２の各々における裏面６３に配置されている。裏部４８は、励振電極４１，４２に対して長手方向Ｌに間隔をあけるように配置されている。また、裏部４８は、第１，２振動腕部３１，３２における本体部３６と錘部３８との境界を跨ぐように延設されている。さらに、裏部４８の側縁は、側部４６に接続されている。

図６及び図８に示すように、各々の接続配線４５の裏部４８は、第１，２振動腕部３１，３２における裏面６３全体を覆うように配置されている。図示例では、裏部４８は、第１，２振動腕部３１，３２における裏面６３の先端縁６３ｔ、並びに、先端縁６３ｔから第１，２振動腕部３１，３２の基端側に延びる一対の側縁６３ｓも覆うように形成されている。

接続配線４５の表部４７は、第１，２振動腕部３１，３２における表面６４全体を覆うように配置されている。図示例では、表部４７は、第１，２振動腕部３１，３２における表面６４の先端縁６４ｔ、並びに、先端縁６４ｔから第１，２振動腕部３１，３２の基端側に延びる一対の側縁６４ｓも覆うように形成されている。

なお、図６及び図８においては詳細な図示を省略しているが、接続配線４５の裏部４８と表部４７とは、先端縁６３ｔ又は先端縁６４ｔの近傍の位置において若干の隙間を設けることにより、電気的に短絡しないように離間して形成されている。

次に、本実施形態の励振電極４１，４２は、上述したように、二次元層状物質からなる一層構造とされており、水晶板３０を介して対向するように一対で配置されて用いられるものである。即ち、本実施形態の励振電極４１，４２は、二次元層状物質から構成されるメイン層のみの構造とされたものである。また、本実施形態で説明する「二次元層状物質」とは、原子レベルでの二次元構造をとる物質のことをいう。

本実施形態の励振電極４１，４２は、上記のように、水晶板３０を一対の励振電極４１，４２で挟み込むように配置して用いられることにより、所謂ＡＴ振動子に用いられる水晶振動片を構成できるものである。

励振電極４１，４２は、上記のように、熱的及び化学的に安定した二次元層状物質からなる一層構造の励振電極であることにより、例えば、高温リフロー等による製造時の熱影響や、使用環境下（高温環境下における放置も含む）等における熱影響を受けた場合であっても、従来の複層構造の励振電極のような、金属拡散等による合金化が発生することが無い。これにより、この励振電極４１，４２を用いた水晶振動片に３おける周波数変動が生じるのを防止できる効果が得られる。また、励振電極４１，４２に、熱的及び化学的に安定した二次元層状物質を用いることで、耐エージング性能の向上も見込まれる。

また、励振電極４１，４２の全体を、高価な貴金属を用いることなく、安価な二次元層状物質からなる一層構造に構成することで、優れた生産性が得られるとともに、低コスト化が可能になる。また、励振電極４１，４２を二次元層状物質からなる一層構造とすることで、厚み寸法を薄肉化することができるので、励振電極４１，４２を用いた水晶振動片３や、この水晶振動片３を用いた水晶振動子１等の小型化を図ることが可能になるとともに、耐衝撃性に優れたものとなる。また、一層構造の励振電極４１，４２であることで、複層電極のような層間接着等を行う必要が無いことから、有害なガス等が発生するのを防止でき、安全な製造工程が実現できる。

さらに、水晶と二次元層状物質層とは結晶構造が近いことから、励振電極４１，４２の水晶板３０に対する密着性が良好となり、得られる水晶振動片３の電気的特性並びに機械的強度特性がより高められる。

本実施形態の励振電極４１，４２は、上記のような熱的及び化学的に安定した二次元層状物質として、例えば、炭素原子を主元素とするグラフェンの単層膜又は複層膜を用いたものを採用できる。グラフェンは、炭素原子と、その結合とからなる六角形格子構造を有したシート状物質である。
即ち、本実施形態の励振電極４１，４２は、コンタクト層等の金属膜を含まない、二次元層状物質からなる一層構造であるとともに、二次元層状物質自体には、上記のような、グラフェンの単層膜又は複層膜を用いることができる。

このように、励振電極４１，４２を構成する二次元層状物質がグラフェンの単層膜又は複層膜からなることにより、周波数変動が生じるのを確実に防止しながら、励振電極４１，４２の水晶板３０に対する密着性もさらに向上させられるので、電気的特性並びに機械的強度特性により優れたものとなる。

また、励振電極４１，４２を構成する二次元層状物質としては、上記のグラフェンには限定されず、例えば、シリセン、ゲルマネン、スタネン及びプランベンのうちの何れかを用いることも可能である。
これらのうち、シリセンは、上述したグラフェンの炭素原子をシリコン元素で置き換えた、格子状の結晶構造を有したグラフェン状物質である。
ゲルマネンは、上述したグラフェンの炭素原子をゲルマニウム元素で置き換えた、格子状の結晶構造を有したグラフェン状物質である。
スタネンは、上述したグラフェンの炭素原子をスズ元素で置き換えた、格子状の結晶構造を有したグラフェン状物質である。
また、プランベンは、上述したグラフェンの炭素原子を鉛元素で置き換えた、格子状の結晶構造を有したグラフェン状物質である。

本実施形態では、励振電極４１，４２を構成する二次元層状物質として、上記のような、グラフェン状物質であるシリセン、ゲルマネン、スタネン又はプランベンの何れかを用いることにより、グラフェンを用いた場合と同様、熱的及び化学的に安定したものとなるので、周波数変動が生じるのを確実に防止できる。また、二次元層状物質にグラフェンと用いた場合と同様、励振電極４１，４２の水晶板３０に対する密着性もさらに向上することから、電気的特性並びに機械的強度特性により優れたものとなる。

また、励振電極４１，４２を構成する二次元層状物質には、１４族元素と隣り合った１３族元素又は１５族元素からなる不純物がドーピングされていることが好ましい。励振電極４１，４２を構成する二次元層状物質に、上記の元素が不純物としてドーピングされていることにより、電気伝導度がより向上した膜となる。これにより、周波数変動が生じるのを確実に防止できるとともに、電気的特性がより高められる。
上記のような、励振電極４１，４２を構成する二次元層状物質にドーピングする１３族元素又は１５族元素としては、例えば、リン（Ｐ）又は窒素（Ｎ）等が挙げられる。特に、二次元層状物質にグラフェンを用いた場合には、周期表上において炭素（Ｃ）の隣に位置する窒素を二次元層状物質にドーピングすることで、炭素が窒素に容易に置き換わる点からより好ましい。

励振電極４１，４２を構成する二次元層状物質の構造としては、特に限定されないが、例えば、上記で例示したグラフェン等のような物質のように、導電性を有したハニカム構造を有するものを採用できる。本実施形態で説明するハニカム構造とは、例えば、正六角形や正六角柱等を隙間なく並べた構造のことをいい、強度を失うことなく、膜の形成に必要な材料を低減できる構造である。

このように、励振電極４１，４２を構成する二次元層状物質が、導電性を有したハニカム構造を有することにより、二次元層状物質の熱的特性、化学的特性並びに電気的特性がさらに安定するとともに、伸びや縮み等の機械的な特性も向上する。これにより、周波数変動が生じるのを確実に防止しながら、励振電極４１，４２の水晶板３０に対する密着性をより一層向上させることができるので、電気的特性並びに機械的強度特性をより高めることが可能になる。

また、励振電極４１，４２を構成する二次元層状物質の構造としては、上記のハニカム構造には限定されず、例えば、導電性を有したミルフィーユ構造を有するものであってもよい。本実施形態で説明するミルフィーユ構造とは、例えば、原子同士が強く結合した硬質の層と、原子同士が比較的弱く結合した軟質の層とによる積層構造のことをいう。

このように、励振電極４１，４２を構成する二次元層状物質に、導電性を有したミルフィーユ構造を有するものを用いた場合においても、上記のハニカム構造の場合と同様、二次元層状物質の熱的特性、化学的特性並びに電気的特性がさらに安定する効果が得られる。これにより、上記同様、周波数変動が生じるのを確実に防止しながら、励振電極４１，４２の水晶板３０に対する密着性をより一層向上させることができるので、電気的特性並びに機械的強度特性をより高めることが可能になる。

さらに、本実施形態の励振電極４１，４２は、上記のような導電性を有したハニカム構造又はミルフィーユ構造の二次元層状物質が、金属又は半金属のバンドギャップ構造を示す物質であってもよい。このように、励振電極４１，４２を構成する二次元層状物質が、金属又は半金属のバンドギャップ構造を示す物質であることより、二次元層状物質の電気伝導度が向上することで閾値電圧が低減される。従って、上記同様、周波数変動が生じるのを確実に防止できるとともに、非常に優れた電気的特性が得られる。

なお、本実施形態においては、励振電極４１，４２が、上記のような、二次元層状物質からなる一層構造のものであれば、電極膜４０を構成する他の電極、即ち、第１，２マウント電極４３，４４及び接続配線４５の構造や材質は限定されない。従って、これら第１，２マウント電極４３，４４及び接続配線４５には、例えば、従来公知である、クロム（Ｃｒ）を下地として金（Ａｕ）を積層した積層膜等を用いることができる。

一方、第１，２マウント電極４３，４４及び接続配線４５にも、励振電極４１，４２と同様、二次元層状物質からなる一層構造のものを用いることが、電極膜４０全体の電気的特性並びに機械的強度特性が向上することや、電極膜４０全体を同一の工程で成膜でき、生産性が向上するとともに生産コストも低減できる観点からより好ましい。

また、本実施形態の励振電極４１，４２は、例えば、圧電振動子等、真空パッケージの内部に配置して用いられる各種の振動子に採用することが可能である。

なお、本実施形態においては、図６等に示すような、音叉型（サイドアーム型）の水晶振動片３に、二次元層状物質からなる一層構造の励振電極４１，４２を適用した例を挙げて説明しているが、本実施形態の励振電極４１，４２が適用可能な水晶振動片は、このような例に限定されるものではない。本実施形態の励振電極４１，４２は、図示例以外の形状の水晶振動片に対しても適用可能なものである。

さらに、本実施形態の励振電極４１，４２を適用することが可能な振動子は、上記のような水晶を用いた水晶振動片３に限定されるものではなく、例えば、アルミナ（ＡｌＮ）やチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いた圧電振動片に適用することも可能である。

＜センサ＞
上述したような、本実施形態の励振電極４１，４２を適用した水晶振動片３を含む水晶振動子１を用いることにより、各種のセンサを構成することができる。
このような、水晶振動子１を用いて構成できるセンサとしては、図示を省略するが、例えば、圧力センサ、加速度センサ、傾きセンサ、ジャイロセンサ、温度センサ、バイオセンサ、質量センサ、及び歪みセンサ等が挙げられる。

上記のように、本実施形態の水晶振動子１を用いて各種のセンサを構成することにより、上記同様、水晶振動片３における熱影響に起因した励振電極４１，４２の合金化が生じることがなく、周波数変動が生じるのを防止できるので、優れた電気的特性が得られるとともに、センサ全体の小型化を図ることも可能になる。

＜水晶振動片の製造方法（励振電極の製造方法を含む）＞
本実施形態の励振電極４１，４２を有する水晶振動片３を製造する方法について、図９のフローチャートを適宜参照するとともに、各構成の詳細については、上記同様、図６～８を適宜参照しながら、以下に説明する。

本実施形態の励振電極４１，４２を有する水晶振動片３の製造方法は、図６中に示すような水晶振動片３を製造する方法であり、図９のフローチャートに示すように、少なくとも、以下の（１）、（２）に示す工程を含む電極膜形成工程（Ｓ２０）を備える方法である。
（１）一対の振動腕部３１，３２を有する水晶板３０の外表面に、二次元層状物質からなる一層構造の電極膜４０を成膜する電極膜成膜工程（Ｓ２１）。
（２）電極膜４０をパターニングすることで、一対の振動腕部３１，３２の各々の外表面に、水晶板３０を介して対向するように一対で配置された励振電極４１，４２を形成するパターニング工程（Ｓ２２）。

なお、本実施形態の製造方法においては、電極膜４０を構成する全ての電極、即ち、マウント電極４３，４４及び接続配線４５についても、励振電極４１，４２と同様、二次元層状物質からなる一層構造として形成し、電極膜成膜工程（Ｓ２１）において同時に成膜する方法を例に挙げて説明する。

本実施形態の製造方法においては、まず、外形形成工程（Ｓ１０）を行う。
外形形成工程（Ｓ１０）では、水晶ウエハを切り出すことにより、水晶ブランクである水晶板３０を形成する。
この際、まず、水晶ウエハの表面に、フォトリソグラフィ技術により、水晶板３０の平面視形状に対応する形状のマスクを形成する。
次いで、水晶ウエハをウェットエッチング下降することにより、水晶ウエハにおけるマスクされていない領域が選択的に除去され、水晶ウエハが、図６中に示したような第１，２振動腕部３１，３２等を有する水晶板３０の平面視形状に成形される。

次に、外形形成工程（Ｓ１０）では、さらに、第１，２振動腕部３１，３２の両主面（表裏面）に溝部３７を形成する。
具体的には、まず、フォトリソグラフィ技術により、水晶ウエハの両主面上に溝部３７の形状に対応する形状のマスクを形成する。
次いで、ウェットエッチング加工により、溝部３７がウエハを貫通しない程度に、水晶ウエハに対してハーフエッチングを行う。これにより、溝部３７を有する水晶板３０が形成される。

次に、電極膜形成工程（Ｓ２０）を行う。
電極膜形成工程（Ｓ２０）では、水晶板３０の表裏面に電極膜４０を配置する。本実施形態の製造方法で備えられる電極膜形成工程（Ｓ２０）は、上述したように、水晶板３０の外表面に、二次元層状物質からなる一層構造の電極膜４０を成膜する電極膜成膜工程（Ｓ２１）と、電極膜４０をパターニングすることで、一対の振動腕部３１，３２の各々の外表面に、水晶板３０を介して対向するように一対で配置された励振電極４１，４２を形成するパターニング工程（Ｓ２２）とを含む。

電極膜成膜工程（Ｓ２１）においては、水晶板３０の表裏面上及び端面上に、例えば、化学気相成長方法（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、又は、原子層堆積法（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により、二次元層状物質からなる一層構造の電極膜４０を成膜する。

次いで、パターニング工程（Ｓ２２）においては、電極膜４０をパターニングすることにより、水晶板３０の外表面に、２系統の励振電極４１，４２及び第１，２マウント電極４３，４４，並びに、第１，２接続配線４５Ａ，４５Ｂの外形状に対応する形状のレジスト材料からなるマスクを形成する。
次いで、電極膜４０をエッチング加工することにより、レジストによってマスクされていない領域の電極膜４０を選択的に除去する。これにより、水晶板３０の外表面に、励振電極４１，４２、第１，２マウント電極４３，４４及び第１，２接続配線４５Ａ，４５Ｂが形成される。

本実施形態の製造方法では、電極膜成膜工程（Ｓ２１）において、二次元層状物質として、炭素原子を主元素とするグラフェンを用いて電極膜４０を成膜したうえで、パターニング工程（Ｓ２２）において、プラズマアッシングによって電極膜４０の少なくとも一部を除去することで、電極膜４０をパターニングする方法を採用することがより好ましい。プラズマアッシングは、例えば、酸素ガスを可視光線等の非電離放射線でプラズマ化したガスと被除去物とを反応させ、被除去物を気化させて除去する方法である。
このように、プラズマアッシングによってグラフェンからなる電極膜４０の一部を除去してパターニングする方法を採用することにより、アッシング時間等のアッシング条件を制御することで、レジストよりも薄い電極膜の一部を高精度で選択的に除去することが可能になる。これにより、高い寸法精度を有する励振電極４１，４２を、低コストで生産性よく形成することが可能となる。

以上説明したような各工程により、図６中に示すような、励振電極４１，４２を備えた水晶振動片３を得ることができる。

本実施形態の励振電極４１，４２を備えた水晶振動子１の製造方法によれば、上記のように、電極膜成膜工程（Ｓ２１）において、二次元層状物質からなる一層構造の電極膜４０を水晶板３０の外表面に成膜した後、パターニング工程（Ｓ２２）において電極膜４０をパターニングすることで、水晶板３０を介して対向するように一対で配置された励振電極４１，４２を形成する方法なので、電極膜成膜工程（Ｓ２１）を簡略化できるとともに、工程時間も短縮できる。従って、上述したような、工程や使用環境下における熱影響を受けることなく、周波数変動が生じるのを確実に抑制でき、小型である水晶振動片３を低コストで生産性よく製造することが可能になる。

また、本実施形態の製造方法によれば、電極膜成膜工程（Ｓ２１）において、ＣＶＤ法又はＡＬＤ法によって、二次元層状物質からなる一層構造の電極膜４０を水晶板３０の外表面に成膜することで、電気的特性、並びに、水晶板３０に対する密着性や機械的強度特性に優れた電極膜４０を、低コストで生産性よく成膜することが可能となる。

さらに、本実施形態の製造方法によれば、電極膜成膜工程（Ｓ２１）において、グラフェンを用いて電極膜４０を成膜したうえで、パターニング工程（Ｓ２２）において、フォトリソグラフィ法でレジストを形成した後、プラズマアッシングでグラフェンからなる電極膜４０の一部を除去してパターニングする方法とすることで、高い寸法精度を有する励振電極４１，４２を、低コストで生産性よく形成することが可能となる。

＜本開示の他の形態＞
以上、本開示の好ましい実施の形態について詳述したが、本開示は上記のような特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形・置換・変更が可能である。

本開示の励振電極は、上述したように、工程や使用環境下における熱影響を受けることなく、周波数変動が生じるのを確実に抑制でき、小型化を図ることが可能であるとともに、低コストで生産性に優れたものである。従って、本開示の励振電極が適用された水晶振動片、この水晶振動片を備える水晶振動子、この水晶振動子を備えるセンサ及び発振器は、例えば、携帯電話や携帯情報端末機器等の電子機器における、時刻源や制御信号等のタイミング源、リファレンス信号源等に用いられるデバイスとして非常に好適である。

１…水晶振動子
２…パッケージ
５…パッケージ本体
１０…第１ベース基板
２１Ａ，２１Ｂ…外部電極（一対の外部電極）
１１…第２ベース基板
１２…シールリング
６…封口板
Ｃ…キャビティ
３…水晶振動片
３０…水晶板（水晶ブランク）
３１…第１振動腕部（振動腕部）
３２…第２振動腕部（振動腕部）
３３…第１支持腕部
３４…第２支持腕部
３５…基部
３６…本体部
３７…溝部
３８…錘部
４０…電極膜
４１…第１励振電極（励振電極）
４２…第２励振電極（励振電極）
４３…第１マウント電極（マウント電極）
４４…第２マウント電極（マウント電極）
４５…接続配線
４５Ａ…第１接続配線
４５Ｂ…第２接続配線
４６…側部
４７…表部
４８…裏部
６３…裏面
６３ｓ…側縁
６３ｔ…先端縁
６４…表面
６４ｔ…先端縁
１００…発振器
１０１…基板
１０２…電子部品
１０３…集積回路

Claims (14)

1. 一対の振動腕部を有する水晶ブランクと、
   前記水晶ブランクの外表面に配置された電極膜と、
   を有する水晶振動片であって、
   前記電極膜は、前記一対の振動腕部の外表面に配置され、前記水晶ブランクに対して、該水晶ブランクを励振させるための電界を印加する一対の励振電極を有し、
   前記励振電極は、二次元層状物質からなる一層構造とされており、前記水晶ブランクを介して対向するように一対で配置されて用いられることを特徴とする水晶振動片。
2. 前記二次元層状物質が、炭素原子を主元素とするグラフェンの単層膜又は複層膜であることを特徴とする請求項１に記載の水晶振動片。
3. 前記二次元層状物質が、シリセン、ゲルマネン、スタネン及びプランベンのうちの何れかであることを特徴とする請求項１に記載の水晶振動片。
4. 前記二次元層状物質は、１３族元素又は１５族元素からなる不純物がドーピングされていることを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載の水晶振動片。
5. 前記不純物がリン又は窒素であることを特徴とする請求項４に記載の水晶振動片。
6. 前記二次元層状物質が、導電性を有したハニカム構造を有することを特徴とする請求項１～請求項５の何れか一項に記載の水晶振動片。
7. 前記二次元層状物質が、導電性を有したミルフィーユ構造を有することを特徴とする請求項１～請求項５の何れか一項に記載の水晶振動片。
8. 前記二次元層状物質が、金属又は半金属のバンドギャップ構造を示す物質であることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の水晶振動片。
9. 請求項８に記載の水晶振動片と、
   前記水晶振動片を気密封止するパッケージと、
   を備えたことを特徴とする水晶振動子。
10. 請求項９に記載の水晶振動子を用いたことを特徴とするセンサ。
11. 請求項９に記載の水晶振動子を備え、
    前記水晶振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されてなることを特徴とする発振器。
12. 一対の振動腕部を有する水晶ブランクの外表面に、二次元層状物質からなる一層構造の電極膜を成膜する電極膜成膜工程と、
    前記電極膜をパターニングすることで、前記一対の振動腕部の各々の外表面に、前記水晶ブランクを介して対向するように一対で配置された励振電極を形成するパターニング工程と、
    を含む電極膜形成工程を備えることを特徴とする水晶振動片の製造方法。
13. 前記電極膜成膜工程は、化学気相成長方法（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、又は、原子層堆積法（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により、前記水晶ブランクの外表面に前記電極膜を成膜することを特徴とする請求項１２に記載の水晶振動片の製造方法。
14. 前記電極膜成膜工程は、前記二次元層状物質として、炭素原子を主元素とするグラフェンを用いて前記電極膜を成膜し、
    前記パターニング工程は、フォトリソグラフィ法によって前記電極膜上にレジストを形成した後、プラズマアッシングによって前記電極膜の少なくとも一部を除去することで、前記電極膜をパターニングすることを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の水晶振動片の製造方法。