CN113812088A - 压电振动板及压电振动器件 - Google Patents
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Abstract
晶体振动片(10)具备振动部(11)、包围着该振动部(11)的外周的外框部(12)、将振动部(11)与外框部(12)连结的保持部(13),在振动部(11)的一个主面上形成有第一激励电极(111),在振动部(11)的另一个主面上形成有第二激励电极(112),第二激励电极(112)具有相互平行的平行边(112e、112g),在第一激励电极(111)上设有俯视时相对第二激励电极(112)比平行边(112e、112g)之间的部分更向外侧突出的突出部(111c、111d),突出部(111c、111d)具有俯视时不平行于平行边(112e、112g)的外缘形状。基于该结构,在由保持部将振动部与外框部连结的带框体的压电振动板、及具备这样的压电振动板的压电振动器件中,能够减少乱真而提高电气特性。
Description
技术领域
本发明涉及压电振动板及压电振动器件。
背景技术
例如,具备AT切割晶体振动片等通过厚度剪切振动而动作的压电振动板的压电振动器件(例如压电振子、压电振荡器等)中,在压电振动板的正面和反面相向地形成有一对激励电极,该激励电极上施加有交流电压。近年来,随着这样的压电振动器件的高频化(例如150MHz左右的频率)的进展,在压电振动器件的主振动近傍有可能发生乱真,从而有可能给压电振动器件的特性带来不良影响。现有技术中,已知可通过将压电振动板的一对激励电极错位配置来减少乱真(例如,参照专利文献1)。
另外,现有技术中,已知有具备振动部、包围着该振动部的外周的外框部、及将振动部与外框部连结的保持部的压电振动板(例如,参照专利文献1)。这样的由保持部将振动部与外框部连结的所谓带框体的压电振动板中,一对激励电极被构成为彼此大致相同的形状(主要为矩形),并被配置在俯视时基本一致的位置上,因而,减少乱真的对策仍然不够充分。
【专利文献1】:日本专利第5104867号公报
【专利文献2】:日本特开2010-252051号公报
发明内容
鉴于上述情况,本发明的目的在于,在由保持部将振动部与外框部连结的带框体的压电振动板、以及具备这样的压电振动板的压电振动器件中,减少乱真而提高电气特性。
作为解决上述技术问题的技术方案,本发明采用以下结构。即,本发明是通过厚度剪切振动而动作的压电振动板,其特征在于:具备振动部、包围着该振动部的外周的外框部、及将所述振动部与所述外框部连结的保持部,在所述振动部与所述外框部之间,设置有通过对该压电振动板进行切取而形成的切取部,在所述振动部的一个主面上形成有第一激励电极,在所述振动部的另一个主面上形成有与所述第一激励电极成对的第二激励电极,在所述第一激励电极和所述第二激励电极中的一方的激励电极上,形成有至少一个俯视时突出于另一方的激励电极的突出部,所述另一方的激励电极具有至少一对相互平行的平行边,所述突出部被构成为俯视时比所述平行边之间的部分更向外侧突出,并具有俯视时不平行于所述平行边的外缘形状。
基于上述结构,由于一方的激励电极的突出部具有俯视时不平行于另一方的激励电极的平行边的外缘形状,所以能够减少起因于一方的激励电极的外缘形状的乱真。因此,能够在由保持部将振动部与外框部连结的带框体的压电振动板中,减少乱真而提高电气特性。特别是,由保持部将振动部与外框部连结的带框体的压电振动板中,由于在振动部形成后的工序中不在振动部上形成直接机电连接的连接点,所以不会发生因形成该连接点而引起的乱真。换言之,既能减少上述激励电极引起的乱真,又能抑制由振动部形成后的工序引发的进一步的乱真。另外,在这样的带有框体的压电振动板的振动部,能够不考虑上述连接点地形成激励电极,因而,激励电极的设计自由度提高,电极的大小和位置容易调整。特别是,通过将激励电极形成得较大,能够提高电气特性;通过将振动部的中心配置为俯视时与激励电极的中心基本一致,能够抑制成为乱真的非对称振动模的发生。
另外,本发明是通过厚度剪切振动而动作的压电振动板,其特征在于:具备振动部、包围着该振动部的外周的外框部、及将所述振动部与所述外框部连结的保持部,在所述振动部与所述外框部之间,设置有通过对该压电振动板进行切取而形成的切取部,在所述振动部的一个主面上形成有第一激励电极,在所述振动部的另一个主面上形成有与所述第一激励电极成对的第二激励电极,所述第一激励电极和所述第二激励电极均被构成为相对于与该压电振动板的X轴平行的直线线对称的形状,在所述第一激励电极和所述第二激励电极中的一方的激励电极上,设置有至少一个俯视时不与另一方的激励电极重叠地向外侧突出的突出部,所述突出部具有俯视时不平行于X轴的外缘形状。
基于上述结构,由于一方的激励电极的突出部具有俯视时不平行于X轴的外缘形状,所以能够减少起因于一方的激励电极的外缘形状的乱真。因此,在由保持部将振动部与外框部连结的带框体的压电振动板中,能够减少乱真而提高电气特性。特别是,由保持部将振动部与外框部连结的带框体的压电振动板中,由于在振动部形成后的工序中不在振动部上形成直接机电连接的连接点,所以不会发生因形成该连接点而引起的乱真。换言之,既能减少由上述激励电极引起的乱真,又能抑制由振动部形成后的工序引发的进一步的乱真。另外,在这样的带有框体的压电振动板中的振动部,能够不考虑上述连接点地形成激励电极,因而,激励电极的设计自由度提高,电极的大小和位置容易调整。特别是,通过将激励电极形成得较大,能够提高电气特性;通过将振动部的中心配置为俯视时与激励电极的中心基本一致,能够抑制成为乱真的非对称振动模的发生。
上述结构中,较佳为,所述一方的激励电极的重心被设在俯视时与所述另一方的激励电极的重心基本一致的位置。基于该结构,能够将一方的激励电极的突出部构成为,相对于从该一方的激励电极的重心通过并平行于X轴的直线线对称的形状。由此,能够减少因一方的激励电极的突出部为非对称而引发的乱真。
另外,本发明是通过厚度剪切振动而动作的压电振动板,其特征在于:具备振动部、包围着该振动部的外周的外框部、及将所述振动部与所述外框部连结的保持部,在所述振动部与所述外框部之间,设置有通过对该压电振动板进行切取而形成的切取部,在所述振动部的一个主面上形成有第一激励电极,在所述振动部的另一个主面上形成有与所述第一激励电极成对的第二激励电极,所述第一激励电极的重心被设在俯视时与所述第二激励电极的重心基本一致的位置,俯视时所述第一激励电极和所述第二激励电极中的一方的激励电极相对于另一方的激励电极倾斜地配置。
基于上述结构,由于俯视时一方的激励电极相对于另一方的激励电极倾斜地配置,所以能够减少起因于一方的激励电极的外缘形状的乱真。由此,在由保持部将振动部与外框部连结的带框体的压电振动板中,能够减少乱真而提高电气特性。特别是,由保持部将振动部与外框部连结的带框体的压电振动板中,由于在振动部形成后的工序中不在振动部上形成直接机电连接的连接点,所以不会发生因形成该连接点而引起的乱真。换言之,既能减少由上述激励电极引起的乱真,又能抑制由振动部形成后的工序引发的进一步的乱真。另外,这样的带有框体的压电振动板的振动部中,能够不考虑上述连接点地形成激励电极,因而,激励电极的设计自由度提高,电极的大小和位置容易调整。特别是,通过将激励电极形成得较大,能够提高电气特性;通过将振动部的中心配置为俯视时与激励电极的中心基本一致,能够抑制成为乱真的非对称振动模的发生。另外,“倾斜地配置”包括一方的激励电极相对于另一方的激励电极旋转、错位(滑动)、有突出部、或有伸缩的含义。
上述结构中,较佳为,所述一方的激励电极中,在夹着所述第一激励电极的重心的两侧的位置分别设置有俯视时不与所述另一方的激励电极重叠地向外侧突出的突出部,各个突出部具有俯视时不平行于所述另一方的激励电极的外缘的外缘形状。基于该结构,在夹着第一激励电极的重心的两侧的位置分别设置的突出部具有俯视时不平行于另一方的激励电极的外缘的外缘形状,因而,能够减少起因于一方的激励电极的外缘形状的乱真。另外,所述一方的激励电极的重心被设在俯视时与所述另一方的激励电极的重心基本一致的位置,因而,能够将一方的激励电极的突出部构成为,相对于从该一方的激励电极的重心通过并与另一方的激励电极的外缘平行的直线线对称的形状。由此,能够减少因一方的激励电极的突出部为非对称而引发的乱真。
上述结构中,较佳为,所述另一方的激励电极的面积大于所述一方的激励电极的面积。基于该结构,对于面积更大的另一方的激励电极,例如通过进行离子束蚀刻等能够容易地进行压电振动板的频率调整。另外,在由保持部将振动部与外框部连结的带框体的压电振动板中,以往是如上所述那样,第一激励电极、第二激励电极被构成为大致相同的形状(主要是矩形),并被配置在俯视时基本一致的位置。然而,通过使第一激励电极、第二激励电极的面积不同,能够在面积更大的另一方的激励电极确保频率调整用的区域,从而有利于压电振动板的频率调整。另外,在另一方的激励电极的面积小于一方的激励电极的面积的情况下,存在压电振动板的常温CI值变高、CI值的温度变化不稳定的可能性。但是,通过使另一方的激励电极的面积大于一方的激励电极的面积,能够良好地维持压电振动板的特性(常温CI值、CI值的温度特性)。
上述结构中,较佳为,在所述保持部的一个主面上形成有与所述第一激励电极连接的第一引出布线,在所述保持部的另一个主面上形成有与所述第二激励电极连接的第二引出布线,所述第一引出布线和所述第二引出布线向相同方向延伸。基于该结构,由于第一引出布线、第二引出布线向相同方向延伸,所以与第一引出布线、第二引出布线向不同方向延伸的情况相比,能够简化第一引出布线、第二引出布线、以及与第一引出布线、第二引出布线连接的布线,省去复杂的布线有利于实现压电振动板的小型化。
上述结构中,较佳为,所述第一引出布线和所述第二引出布线中的一方的引出布线被配置为,俯视时错开另一方的引出布线。在此,存在第一引出布线与第二引出布线的重叠部分发生振动、且振动向外框部泄漏的可能性。因此,通过尽量减小第一引出布线与第二引出布线的重叠部分,能够抑制在第一引出布线、第二引出布线发生的振动,并能抑制振动向外框部泄漏。
上述结构中,较佳为,所述一方的激励电极被构成为菱形,所述另一方的激励电极被构成为矩形。基于该结构,俯视时一方的激励电极的外缘的所有部分不平行于X轴。因此,能够有效地减少起因于一方的激励电极的外缘形状的乱真。在此,由保持部将振动部与外框部连结的带框体的压电振动板中,以往是第一激励电极、第二激励电极被构成为相同的形状(主要是矩形),并被配置在俯视时基本一致的位置。这样,通过将另一方的激励电极构成为矩形,能够使用与以往相同的矩形电极用的掩膜和夹具来进行压电振动板的频率调整,从而有利于频率调整。
上述结构中,较佳为,只设置有一个所述保持部。基于该结构,能够尽可能地防止振动经由保持部从振动部向外框部泄漏,并能使振动部更高效地进行压电振动,从而能够提高电气特性。
另外,本发明是具备具有上述任一种结构的压电振动板的压电振动器件,其特征在于:包括将所述压电振动板的所述第一激励电极覆盖的第一密封构件、和将所述压电振动板的所述第二激励电极覆盖的第二密封构件,所述第一密封构件与所述压电振动板相接合、且所述第二密封构件与所述压电振动板相接合,从而所述压电振动板的所述振动部被气密密封。基于具备具有上述结构的压电振动板的压电振动器件,能够获得与上述压电振动板的作用和效果相同的作用和效果。
发明效果:
基于本发明,一方的激励电极的突出部具有俯视时不平行于另一方的激励电极的平行边的外缘形状,因而能够减少起因于一方的激励电极的外缘形状的乱真。因此,在由保持部将振动部与外框部连结的带框体的压电振动板中,能够减少乱真而提高电气特性。
附图说明
图1是示意性地表示本实施方式所涉及的晶体谐振器的各构成部分的概要构成图。
图2是晶体谐振器的第一密封构件的第一主面侧的概要俯视图。
图3是晶体谐振器的第一密封构件的第二主面侧的概要俯视图。
图4是本实施方式所涉及的晶体振动片的第一主面侧的概要俯视图。
图5是本实施方式所涉及的晶体振动片的第二主面侧的概要俯视图。
图6是晶体谐振器的第二密封构件的第一主面侧的概要俯视图。
图7是晶体谐振器的第二密封构件的第二主面侧的概要俯视图。
图8是表示晶体振动片的第一激励电极、第二激励电极、第一引出布线、第二引出布线等的位置关系的概要俯视图。
具体实施方式
以下,参照附图,对本发明的实施方式进行详细说明。另外,在下述实施方式中,对于采用了本发明的压电振动器件是晶体谐振器的情况进行说明。
首先,对本实施方式所涉及的晶体振荡器100的基本结构进行说明。如图1所示,晶体谐振器100被构成为,具备晶体振动片(压电振动板)10、第一密封构件20、及第二密封构件30。该晶体谐振器100中,晶体振动片10与第一密封构件20相接合;晶体振动片10与第二密封构件30相接合,从而构成近似长方体的三明治结构的封装体。即,晶体谐振器100中,通过在晶体振动片10的两个主面分别接合第一密封构件20、第二密封构件30而形成封装体的内部空间(空室),振动部11(参照图4、图5)被气密密封在该内部空间中。
本实施方式所涉及的晶体谐振器100例如具有1.0×0.8mm的封装体尺寸,实现了小型化和低矮化。另外,伴随小型化,在封装体上未形成雉堞墙,使用后述的贯穿孔来实现电极的导通。另外,晶体谐振器100通过焊料与设置在外部的外部电路基板(省略图示)电连接。
下面,参照图1~图7,对上述晶体谐振器100中的晶体振动片10、第一密封构件20、及第二密封构件30的各构件进行说明。另外,在此是对尚未接合的、分别为单体结构的各构件进行说明。图2~图7仅示出晶体振动片10、第一密封构件20、及第二密封构件30各自的一个结构例而已,它们并非用于对本发明进行限定。
如图4、图5所示,本实施方式所涉及的晶体振动片10是由水晶构成的压电基板,其两个主面(第一主面101、第二主面102)被加工(镜面加工)成平坦平滑面。本实施方式中,作为晶体振动片10,采用进行厚度剪切振动的AT切水晶片。图4、图5所示的晶体振动片10中,晶体振动片10的两个主面(101、102)在XZ′平面上。该XZ′平面中,与晶体振动片10的短边方向平行的方向为X轴方向,与晶体振动片10的长边方向平行的方向为Z′轴方向。另外,AT切是指,作为人工水晶的三个晶轴的电轴(X轴)、机械轴(Y轴)、及光学轴(Z轴)中,在相对Z轴绕X轴旋转35°15′后的角度进行切割的加工手法。AT切水晶片中,X轴与水晶的晶轴一致。Y′轴及Z′轴为相对水晶的晶轴的Y轴及Z轴分别倾斜了大致35°15′(该切割角度可在调节AT切割晶体振动片的频率温度特性的范围内少量变更)的轴一致。Y′轴方向及Z′轴方向与将AT切水晶片切割出时的切割方向相当。
在晶体振动片10的两个主面(101、102)上,形成有一对激励电极(第一激励电极111、第二激励电极112)。晶体振动片10具有被构成为大致矩形的振动部11、将该振动部11的外周包围的外框部12、及通过将振动部11与外框部12连结而保持着振动部11的保持部13。即,晶体振动片10采用将振动部11、外框部12、及保持部13设置为一体的结构。保持部13只从位于振动部11的+X方向及-Z′方向的一个角部朝着-Z′方向延伸(突出)到外框部12。并且,在振动部11与外框部12之间,设置有对晶体振动片10进行切取而形成的切取部10a。本实施方式中,在晶体振动片10上只设置有一个将振动部11与外框部12连结的保持部13,切取部10a被连续地形成为将振动部11的外周包围。
第一激励电极111设置在振动部11的第一主面101侧,第二激励电极112设置在振动部11的第二主面102侧。本实施方式中,第一激励电极(一方的激励电极)111被构成为菱形,第二激励电极(另一方的激励电极)112被构成为正方形。在第一激励电极111、第二激励电极112上连接着用于将这些激励电极连接到外部电极端子上的引出布线(第一引出布线113、第二引出布线114)。第一引出布线113从第一激励电极111被引出,并经由保持部13而与形成在外框部12上的连接用接合图案14相连。第二引出布线114从第二激励电极112被引出,并经由保持部13而与外框部12上形成的连接用接合图案15相连。有关第一激励电极111、第二激励电极112,将于后述中详细说明。
在晶体振动片10的两个主面(第一主面101、第二主面102)上,分别设置有用于使晶体振动片10与第一密封构件20和第二密封构件30接合的振动侧密封部。作为第一主面101的振动侧密封部,形成有振动侧第一接合图案121;作为第二主面102的振动侧密封部,形成有振动侧第二接合图案122。振动侧第一接合图案121及振动侧第二接合图案122被设置在外框部12上,并被构成为俯视为环形。
另外,如图4、图5所示,在晶体振动片10上形成有将第一主面101与第二主面102之间穿透的五个贯穿孔。具体而言,四个第一贯穿孔161分别设置在外框部12的四个角落(拐角部)的区域中。第二贯穿孔162设置在外框部12上的振动部11的Z′轴方向的一侧(图4、图5中是-Z′方向侧)。在第一贯穿孔161的周围,分别形成有连接用接合图案123。另外,在第二贯穿孔162的周围,在第一主面101侧形成有连接用接合图案124,在第二主面102侧形成有连接用接合图案15。
第一贯穿孔161及第二贯穿孔162中,沿着贯穿孔各自的内壁面形成有用于将第一主面101上形成的电极与第二主面102上形成的电极导通的贯穿电极。另外,第一贯穿孔161及第二贯穿孔162各自的中间部分成为将第一主面101与第二主面102之间穿透的中空状态的贯穿部分。
如图2、图3所示,第一密封构件20是由一枚AT切水晶片构成的长方体基板,该第一密封构件20的第二主面202(与晶体振动片10接合的面)被构成(镜面加工)为平坦平滑面。另外,第一密封构件20不具有振动部,但通过与晶体振动片10一样使用AT切水晶片,而使晶体振动片10的热膨胀率与第一密封构件20的热膨胀率相同,能够抑制晶体谐振器100的热变形。另外,第一密封构件20的X轴、Y轴、及Z′轴的朝向也与晶体振动片10的相同。
如图2所示,在第一密封构件20的第一主面201(不与晶体振动片10相向的外侧的主面)上,形成有布线用的第一金属膜22、第二金属膜23、及屏蔽用的第三金属膜28。布线用的第一金属膜22、第二金属膜23被设置为用于使晶体振动片10的第一激励电极111、第二激励电极112与第二密封构件30的外部电极端子32电连接的布线。第一金属膜22、第二金属膜23被设置在Z′轴方向的两个端部,第一金属膜22被设置在+Z′方向侧,第二金属膜23被设置在-Z′方向侧。第一金属膜22、第二金属膜23被构成为在X轴方向上延伸。第一金属膜22被构成为近似矩形,但在第一金属膜22的+X方向侧的部分设置有向-Z′方向侧突出的突出部22a。第二金属膜23被构成为近似矩形,但在第二金属膜23的-X方向侧的部分设置有向+Z′方向侧突出的突出部23a。
第三金属膜28设置在第一金属膜22与第二金属膜23之间,并被配置为与第一金属膜22、第二金属膜23隔开规定的间隔。在第一密封构件20的第一主面201上的未形成有第一金属膜22和第二金属膜23的区域中,几乎均设置有第三金属膜28。
如图2、图3所示,在第一密封构件20上形成有将第一主面201与第二主面202之间穿透的六个贯穿孔。具体而言,四个第三贯穿孔211被设置在第一密封构件20的四个角落(拐角部)的区域中。第四贯穿孔212、第五贯穿孔213分别被设置在图2、图3的+Z′方向及Z′方向。
在第三贯穿孔211、第四贯穿孔212、及第五贯穿孔213上,沿着各贯穿孔的内壁面形成有用于将第一主面201上形成的电极与第二主面202上形成的电极导通的贯穿电极。另外,第三贯穿孔211、第四贯穿孔212、及第五贯穿孔213各自的中间部分成为将第一主面201与第二主面202之间贯穿的中空状态的贯穿部分。并且,位于第一密封构件20的第一主面201的对角上的两个第三贯穿孔(位于图2、图3的+X方向及+Z′方向的角部的第三贯穿孔211、及位于-X方向及-Z′方向的角部的第三贯穿孔211)的贯穿电极彼此通过第三金属膜28而电连接。另外,位于-X方向及+Z′方向的角部的第三贯穿孔211的贯穿电极与第四贯穿孔212的贯穿电极通过第一金属膜22而电连接。位于+X方向及-Z′方向的角部的第三贯穿孔211的贯穿电极与第五贯穿孔213的贯穿电极通过第二金属膜23而电连接。
在第一密封构件20的第二主面202上,形成有用于与晶体振动片10接合的作为密封侧第一密封部的密封侧第一接合图案24。密封侧第一接合图案24被构成为俯视为环形。另外,第一密封构件20的第二主面202中,在第三贯穿孔211的周围分别形成有连接用接合图案25。在第四贯穿孔212的周围形成有连接用接合图案261,在第五贯穿孔213的周围形成有连接用接合图案262。进一步,在相对于连接用接合图案261为第一密封构件20的长轴方向的相反侧(-Z′方向侧),形成有连接用接合图案263,连接用接合图案261与连接用接合图案263通过布线图案27相连接。
如图6、图7所示,第二密封构件30是由一枚AT切水晶片构成的长方体基板,该第二密封构件30的第一主面301(与晶体振动片10接合的面)被构成(镜面加工)为平坦平滑面。另外,第二密封构件30也与晶体振动片10一样使用AT切水晶片,较佳为,X轴、Y轴、及Z′轴的朝向与晶体振动片10的相同。
在该第二密封构件30的第一主面301上,形成有作为与晶体振动片10接合用的密封侧第二密封部的密封侧第二接合图案31。密封侧第二接合图案31被构成为俯视为环形。
在第二密封构件30的第二主面302(不与晶体振动片10相向的外侧的主面)上,设置有用于与在晶体谐振器100的外部设置的外部电路基板电连接的四个外部电极端子32。外部电极端子32分别位于第二密封构件30的第二主面302的四个角落(拐角部)上。
如图6、图7所示,在第二密封构件30上形成有将第一主面301与第二主面302之间贯穿的四个贯穿孔。具体而言,四个第六贯穿孔33被设置在第二密封构件30的四个角落(拐角部)的区域。在第六贯穿孔33中,沿着第六贯穿孔33各自的内壁面形成有用于将第一主面301上形成的电极与第二主面302上形成的电极导通的贯穿电极。如此,通过在第六贯穿孔33的内壁面上形成的贯穿电极,在第一主面301上形成的电极与在第二主面302上形成的外部电极端子32相导通。另外,第六贯穿孔33各自的中间部分成为将第一主面301与第二主面302之间贯穿的中空状态的贯穿部分。另外,第二密封构件30的第一主面301中,在第六贯穿孔33的周围分别形成有连接用接合图案34。
包含上述晶体振动片10、第一密封构件20、及第二密封构件30的晶体谐振器100中,晶体振动片10与第一密封构件20在振动侧第一接合图案121和密封侧第一接合图案24相重叠的状态下扩散接合;晶体振动片10与第二密封构件30在振动侧第二接合图案122和密封侧第二接合图案31相重叠的状态下扩散接合,从而制成图1所示的三明治结构的封装体。由此,封装体的内部空间,即,振动部11的容纳空间被气密密封。
此时,上述连接用接合图案彼此也在相重叠的状态下扩散接合。这样,通过连接用接合图案彼此的接合,晶体谐振器100中,第一激励电极111、第二激励电极112、外部电极端子32能实现电导通。具体而言,第一激励电极111依次经由第一引出布线113、布线图案27、第四贯穿孔212、第一金属膜22、第三贯穿孔211、第一贯穿孔161、及第六贯穿孔33与外部电极端子32连接。第二激励电极112依次经由第二引出布线114、第二贯穿孔162、第五贯穿孔213、第二金属膜23、第三贯穿孔211、第一贯穿孔161、及第六贯穿孔33与外部电极端子32连接。另外,第三金属膜28依次经由第三贯穿孔211、第一贯穿孔161、及第六贯穿孔33而接地(利用外部电极端子32的一部分接地)。
晶体谐振器100中,较佳为,各种接合图案是由多个层在水晶片上层叠而构成的,从其最下层侧起蒸着形成有Ti(钛)层和Au(金)层。另外,较佳为,在晶体谐振器100上形成的其它布线、电极也具有与接合图案相同的结构,这样便能同时对接合图案、布线、及电极进行图案形成。
具有上述结构的晶体谐振器100中,将晶体振动片10的振动部11气密密封的密封部(密封路径)115和116被构成为俯视为环形。密封路径115是通过上述振动侧第一接合图案121和密封侧第一接合图案24的扩散接合而形成的,密封路径115的外缘形状和内缘形状被构成为近似八角形。同样,密封路径116是通过上述振动侧第二接合图案122和密封侧第二接合图案31的扩散接合而形成的,密封路径116的外缘形状和内缘形状被构成为近似八角形。
如此,通过扩散接合而形成了密封路径115和密封路径116的晶体谐振器100中,第一密封构件20与晶体振动片10之间有1.00μm以下的间隙,第二密封构件30与晶体振动片10之间有1.00μm以下的间隙。换言之,第一密封构件20与晶体振动片10之间的密封路径115的厚度在1.00μm以下,第二密封构件30与晶体振动片10之间的密封路径116的厚度在1.00μm以下(具体而言,本实施方式的Au-Au接合的情况下为0.15μm~1.00μm)。另外,作为比较例,使用Sn(锡)的现有技术的金属膏密封材料的情况下为5μm~20μm。
下面,参照图4、图5、图8,对本实施方式所涉及的晶体振动片10的第一激励电极111、第二激励电极112进行说明。
本实施方式中,如上所述那样,第一激励电极(一方的激励电极)111被构成为菱形,第二激励电极(另一方的激励电极)112被构成为正方形。第一激励电极111被构成为,相对于从第一激励电极111的重心(中心)111a通过并与X轴平行的直线L1线对称的形状。第二激励电极112被构成为,相对于从第二激励电极112的重心(中心)112a通过并与X轴平行的直线L2线对称的形状。第一激励电极111的重心111a被设置在俯视时与第二激励电极112的重心112a基本一致的位置。
另外,形成为正方形的第二激励电极112的面积大于形成为菱形的第一激励电极111的面积。第二激励电极112的四个边(112e、112f、112g、112h)中,至少有一对相互平行的平行边(112e、112g),平行边112e和平行边112g平行于X轴地延伸。在第一激励电极111上,形成有至少一个俯视时与第二激励电极112不完全重叠地比平行边112e与平行边112g之间的部分(被平行边112e和平行边112g夹着的部分)更向外侧突出的突出部。本实施方式中,设有比第二激励电极112的平行边112e和平行边112g中的+Z′方向侧的一边112e更向外侧(+Z′方向侧)突出的突出部111c、及比第二激励电极112的平行边112e和平行边112g中的Z′方向侧的一边112g更向外侧(-Z′方向侧)突出的突出部111d。即,在第一激励电极111的Z′轴方向的两个端部设有突出部111c、突出部111d。突出部111c和突出部111d设在夹着第一激励电极111的重心111a的两侧,在此情况下,它们被设置在第一激励电极111的Z′轴方向的两个端部。并且,突出部111c、突出部111d具有俯视时不沿顺(不平行于)平行边112e、平行边112g的外缘形状。如此,突出部111c、突出部111d俯视时比平行边112e、平行边112g之间的部分更向外侧突出,并具有俯视时不沿顺平行边112e、平行边112g的外缘形状。换言之,突出部111c、突出部111d具有俯视时不平行于X轴的外缘形状。
此外,从另一个观点看,本实施方式中,第一激励电极111的重心(中心)111a被设置在俯视时与第二激励电极112的重心(中心)112a基本一致的位置,俯视时第一激励电极111相对于第二激励电极112倾斜地配置。在此,“倾斜地配置”是指,第一激励电极111及第二激励电极112中,一方的激励电极的外缘相对于另一方的激励电极的外缘倾斜地配置,包括一方的激励电极相对于另一方的激励电极转动或错位(滑动)、或具有突出部、或有伸缩的含义。以下,对此进行具体说明。
如上所述,第一激励电极(一方的激励电极)111被构成为菱形,第二激励电极(另一方的激励电极)112被构成为正方形。第一激励电极111被构成为,相对于从第一激励电极111的重心111a通过并与X轴平行的直线L1线对称的形状。第二激励电极112被构成为,相对于从第二激励电极112的重心112a通过并与X轴平行的直线L2线对称的形状。
并且,作为第一激励电极111的外缘的四边(111e、111f、111g、111h)相对于作为第二激励电极112的外缘的四边(112e、112f、112g、112h)倾斜地配置。第二激励电极112的四边(112e、112f、112g、112h)均沿平行于X轴或Z′轴的方向延伸,而第一激励电极111的四边(111e、111f、111g、111h)均不沿平行于X轴或Z′轴的方向延伸。即,第一激励电极111的四边(111e、111f、111g、111h)均沿倾斜于X轴及Z′轴的方向延伸。
第一激励电极111的一边111e相对于第二激励电极112的一边112e(或一边112f)倾斜大约45°,并沿倾斜于X轴和Z′轴的方向延伸。第一激励电极111的一边111f相对于第二激励电极112的一边112f(或一边112g)倾斜大约45°,并沿倾斜于X轴和Z′轴的方向延伸。第一激励电极111的一边111g相对于第二激励电极112的一边112g(或一边112h)倾斜大约45°,并沿倾斜于X轴和Z′轴的方向延伸。第一激励电极111的一边111h相对于第二激励电极112的一边112h(或一边112e)倾斜大约45°,并沿倾斜于X轴和Z′轴的方向延伸。
本实施方式中,在保持部13的第一主面上形成有与第一激励电极111连接的第一引出布线113,在保持部13的第二主面上形成有与第二激励电极112连接的第二引出布线114。第一引出布线113从第一激励电极111的角部(顶部)朝着-Z′方向延伸。第二引出布线114从第二激励电极112的角部(顶部)朝着-Z′方向延伸。第一引出布线113及第二引出布线114被构成为具有大致相同的宽度。第一引出布线113和第二引出布线114中的一方被配置为俯视时错开另一方。本实施方式中,第一引出布线113、第二引出布线114各自的一部分彼此重叠,因而,第一引出布线113、第二引出布线114各自的大部分彼此不重叠。另外,第一激励电极111与第一引出布线113之间的分界线111b(图4)、及第二激励电极112与第二引出布线114之间的分界线112b(图5)由点划线示出。
突出部111c、突出部111d为近似三角形,具有俯视时不平行于平行边112e、平行边112g的外缘形状。详细而言,俯视时突出部111c的突出端(+Z′方向侧的端部)不沿顺平行边112e,为有角的形状。换言之,俯视时突出部111c的突出端不平行于X轴,为有角的形状。本实施方式中,突出部111c为近似三角形,俯视时突出部111c的外缘的所有部分不平行于平行边112e、不平行于X轴。
另外,俯视时突出部111d的突出端(-Z′方向侧的端部)不沿顺平行边112g,为有角的形状。换言之,俯视时突出部111d的突出端不平行于X轴,为有角的形状。本实施方式中,突出部111d被构成为近似三角形,俯视时突出部111d的外缘的所有部分不平行于平行边112g、不平行于X轴。
基于本实施方式,俯视时第一激励电极111的突出部111c、突出部111d具有不平行于平行边112e、平行边112g、不平行于X轴的外缘形状,因而,能够减少起因于第一激励电极111的外缘形状的乱真。换言之,可认为第一激励电极111的外缘形状中,由平行于X轴的部分引起的乱真较大,因而,本实施方式中,通过使第一激励电极111的突出部111c、突出部111d为不平行于X轴的外缘形状,能够减少起因于第一激励电极111的外缘形状的乱真。因此,由保持部13将振动部11与外框部12连结的带有框体的晶体振动片10中,能够减少乱真而提高电气特性。
特别是,由保持部13将振动部11与外框部12连结的带有框体的晶体振动片10中,在振动部11形成后的工序中不在振动部11上形成直接机电连接的连接点,因而,不会发生因形成该连接点而引起的乱真。换言之,既能减少由上述激励电极111、激励电极112引起的乱真,又能抑制由振动部11形成后的工序引发的进一步的乱真。另外,在这样的带有框体的晶体振动片10的振动部11中,由于能够不考虑上述连接点地构成激励电极111、激励电极112,所以激励电极111、激励电极112的设计自由度提高,电极的大小和位置容易调整。特别是,通过将激励电极111、激励电极112形成得较大,能够提高电气特性;通过将振动部11的中心配置为俯视时与激励电极111、激励电极112的中心基本一致,能够抑制成为乱真的非对称振动模的发生。
由保持部13将振动部11与外框部12连结的带有框体的晶体振动片10中,与现有技术不同,不需要保持晶体振动片10用的保持电极。因此,能够省去保持电极的设置空间,使第一激励电极111的重心(中心)111a、第二激励电极112的重心(中心)112a接近振动部11的中心。另外,在此情况下,在晶体振动片10上只设置一个保持部13,因而,能够尽可能地抑制振动经由保持部13从振动部11向外框部12泄漏。详细而言,振动部11的外周端部中,保持部13被设置在压电振动的位移较小的角部,因而,与将保持部13设置在角部以外的部分(边的中央部)的情况相比,能够抑制压电振动经由保持部13向外框部12泄漏,由于能够使振动部11更有效地进行压电振动,所以能够提高电气特性。另外,与设置两个以上的保持部13的情况相比,能够减小作用于振动部11的应力,从而能够减少起因于这种应力的压电振动的频率移动,使压电振动的稳定性提高。
另外,基于本实施方式,俯视时第一激励电极111相对于第二激励电极112倾斜地配置,因而,能够减少起因于第一激励电极111的外缘形状的乱真。换言之,可以认为第一激励电极111的外缘形状中,由沿顺第二激励电极112的外缘形状的部分引起的乱真较大,本实施方式中,第一激励电极111的四边(111e、111f、111g、111h)相对于第二激励电极112的四边(112e、112f、112g、112h)倾斜地配置,因而能减少起因于第一激励电极111的外缘形状的乱真。因此,在由保持部13将振动部11与外框部12连结的所谓带有框体的晶体振动片10中,能够减少乱真而提高电气特性。
特别是,由保持部13将振动部11与外框部12连结的带有框体的晶体振动片10中,在振动部11的形成后的工序中不在振动部11形成直接机电连接的连接点,因而,不会发生因形成该连接点而引起的乱真。换言之,既能减少由上述激励电极111、激励电极112引起的乱真,又能抑制由振动部11形成后的工序引发的进一步的乱真。另外,在这样的带有框体的晶体振动片10中的振动部11中,能够不考虑上述连接点地形成激励电极111、激励电极112,因而,激励电极111、激励电极112的设计自由度提高,电极的大小和位置容易调整。特别是,通过将激励电极111、激励电极112构成得较大,能够提高电气特性;通过将振动部11的中心配置为俯视时与激励电极111、激励电极112的中心基本一致,能够抑制成为乱真的非对称振动模的发生。
另外,本实施方式中,突出部111c、突出部111d被设置在夹着第一激励电极111的重心111a的两侧的位置上,突出部111c、突出部111d均具有俯视时不平行于第二激励电极112的外缘、不平行于X轴的外缘形状,因而,能够减少起因于第一激励电极111的外缘形状的乱真。换言之,可认为第一激励电极111的外缘形状中,由平行于X轴的部分引起的乱真较大,因而,本实施方式中,通过将第一激励电极111的突出部111c、突出部111d的外缘形状构成为不平行于X轴的形状,能够减少起因于第一激励电极111的外缘形状的乱真。
在此,第二激励电极112被构成为矩形,第一激励电极111被构成为菱形,因而,俯视时第一激励电极111的外缘(四边(111e、111f、111g、111h))的所有部分不平行于第二激励电极112的四边(112e、112f、112g、112h)、不平行于X轴。因此,能够更有效地减少起因于第一激励电极111的外缘形状的乱真。另外,由保持部13将振动部11与外框部12连结的带有框体的晶体振动片10中,以往是第一激励电极和第二激励电极被构成为相同的形状(主要是矩形),并被配置在俯视时基本一致的位置。然而,通过将第二激励电极112构成为矩形,能够使用与现有技术相同的矩形电极用的掩膜、夹具来进行晶体振动片10的频率调整,从而有利于频率调整。
另外,第一激励电极111的重心111a被设在俯视时与第二激励电极112的重心112a基本一致的位置,因而,位于第一激励电极111的Z′轴方向的两个端部的突出部111c和突出部111d能被构成为相对于从第一激励电极111的重心111a通过并与X轴(平行边112e、平行边112g)平行的直线L1线对称的形状。由此,能够减少因第一激励电极111的突出部111c与突出部111d非对称而引发的乱真。
另外,由于第二激励电极112的面积大于第一激励电极111的面积,所以,通过对面积更大的第二激励电极112例如进行离子束蚀刻等,能够容易地进行晶体振动片10的频率调整。换言之,能够将面积更大的第二激励电极112用作频率调整用的电极。另外,由保持部13将振动部11与外框部12连结的带有框体的晶体振动片10中,以往是如上所述那样第一激励电极和第二激励电极被构成为相同的形状(主要是矩形),并被配置在俯视时基本一致的位置。然而,通过使第一激励电极111和第二激励电极112面积不同,能够在面积更大的第二激励电极112上确保频率调整用的区域,从而有利于晶体振动片10的频率调整。另外,在第二激励电极112的面积小于第一激励电极111的面积的情况下,存在晶体振动片10的常温CI值变高、CI值的温度变化不稳定的可能性。然而,通过使第二激励电极112的面积大于第一激励电极111的面积,能够良好地维持晶体振动片10的特性(常温CI值、CI值的温度特性)。
另外,第一引出布线113、第二引出布线114向相同方向延伸,一方的引出布线被配置为俯视时错开另一方的引出布线。在此,存在第一引出布线113与第二引出布线114重叠的部分发生振动、且振动向外框部泄漏12的可能性。因此,通过尽量减小第一引出布线113与第二引出布线114的重叠部分,能够抑制在第一引出布线113、第二引出布线114发生的振动,从而能够防止振动向外框部泄漏12。本实施方式中,由于第一引出布线113、第二引出布线114分别从第一激励电极111的角部(顶部)、第二激励电极112的角部(顶部)朝着-Z′方向延伸,所以能够容易地将第一引出布线113与第二引出布线114错开配置。另外,由于第一引出布线113、第二引出布线114向相同方向延伸,所以,与第一引出布线113、第二引出布线114向不同方向延伸的情况相比,能够简化第一引出布线113和第二引出布线114、及与第一引出布线113、第二引出布线114连接的布线,省去复杂的布线有利于晶体振动片10的小型化。
另外,在具备上述晶体振动片10的晶体谐振器100中,也能获得与上述晶体振动片10的作用和效果相同的作用和效果。
本次公开的实施方式是对各方面的示例,不成为限定性解释的依据。因而,本发明的技术范围不是只根据上述实施方式来解释,而是要基于权利要求书的记载来界定。并且,包括与权利要求书均等含义及范围内的所有变更。
上述实施方式中,在晶体振动片10的第一主面101上设置有形成为菱形的第一激励电极111,在晶体振动片10的第二主面102上设置有形成为矩形的第二激励电极112;但也可以为,在晶体振动片10的第一主面101上设置有形成为矩形的第一激励电极111,在晶体振动片10的第二主面102上设置有形成为菱形的第二激励电极112。在此情况下,设在第二激励电极112的Z′轴方向的两个端部的突出部只要具有俯视时不平行于第一激励电极111的平行边的外缘形状即可。
上述第一激励电极111和第二激励电极112的形状、配置位置等;第一激励电极111的突出部111c和突出部111d的形状、配置位置等;第一引出布线113及第二引出布线114的配置位置等仅为一例,可进行各种各样的变更。第一激励电极111的形状也可以是菱形以外的形状,例如矩形、平行四边形、椭圆形、长圆形、六角形、八角形等。第二激励电极112的形状也可以是矩形以外的形状,例如平行四边形、椭圆形、长圆形、六角形、八角形等。第一激励电极111的突出部111c和突出部111d的形状也可以是三角形以外的形状,例如半圆形等。
另外,也可以为,俯视时第一激励电极111的重心111a与第二激励电极112的重心112a不是基本一致。也可以为,第一激励电极111不是相对于从第一激励电极111的重心111a通过并与X轴平行的直线L1线对称的形状。也可以为,第二激励电极112不是相对于从第二激励电极112的重心112a通过并与X轴平行的直线L2线对称的形状。
另外,只要第一激励电极111的突出部111c的突出端俯视时不平行于平行边112e、不平行于X轴即可,可以不是突出部111c的外缘的所有部分俯视时均不平行于平行边112e。只要第一激励电极111的突出部111d的突出端俯视时不平行于平行边112g、不平行于X轴即可,可以不是突出部111d的外缘的所有部分俯视时均不平行于平行边112g。第一激励电极111的突出部111c和突出部111d的突出端也可以为圆弧形状。
另外,也可以为,第二激励电极112的平行边112e、平行边112g不平行于X轴。只要在第一激励电极111的Z′轴方向的两个端部中的一方设有突出部即可。也可以设置三个以上的第一激励电极111的突出部。在这些情况下,只要第一激励电极111的突出部的突出端具有俯视时不平行于第二激励电极112的平行边、不平行于X轴的外缘形状即可。
上述实施方式中,第一激励电极111的四边(111e、111f、111g、111h)相对于第二激励电极112的四边(112e、112f、112g、112h)倾斜地配置,并被构成为具有突出部111c、突出部111d的形状,但也可以将第一激励电极111和第二激励电极112构成为相同的形状(例如正方形、菱形、椭圆形等),并使第一激励电极111和第二激励电极112中的一方的激励电极成为相对于另一方的激励电极绕第一激励电极111的重心111a转动后的形状。例如,将第一激励电极111、第二激励电极112构成为正方形,使第一激励电极111成为相对于第二激励电极112绕第一激励电极111的重心111a转动后的形状。在此情况下,也可以为,第一激励电极111和第二激励电极112具有相互相似的形状。
另外,也可以将第一激励电极111和第二激励电极112构成为相同的形状(例如正方形、菱形、椭圆形等),并使第一激励电极111和第二激励电极112中的一方的激励电极成为相对于另一方的激励电极在X轴方向或Z′轴方向上伸缩(扩大或缩小)后的形状。
另外,也可以为,俯视时第一引出布线113与第二引出布线114的所有部分彼此不完全重叠。第一引出布线113和第二引出布线114可以向互不相同的方向延伸。另外,上述实施方式中,第一引出布线113、第二引出布线114分别从第一激励电极111的角部(顶部)、第二激励电极112的角部(顶部)延伸出,但不局限于此,也可以为,第一引出布线113、第二引出布线114分别从第一激励电极111、第二激励电极112各自的四边中的任意一边的中间部分延伸出。
另外,也可以在晶体振动片10上设置两个以上的、将振动部11与外框部12连结的保持部13。
上述实施方式中,对于将本发明用于晶体谐振器100的情况进行了说明,但不局限于此,例如也可以将本发明应用于晶体振荡器等。
上述实施方式中,第一密封构件20和第二密封构件30由水晶片构成,但不局限于此,第一密封构件20和第二密封构件30例如也可以由玻璃构成。
本申请基于2019年5月31日在日本申请的特愿2019-102950号、2019年5月31日在日本申请的特愿2019-102951号、及2019年6月21日在日本申请的特愿2019-115542号要求优先权。不言而喻,其所有内容被导入于本申请。
<附图标记说明>
10 晶体振动片(压电振动板)
11 振动部
12 外框部
13 保持部
20 第一密封构件
30 第二密封构件
100 晶体谐振器(压电振动器件)
111 第一激励电极(一方的激励电极)
111a 重心
111c、111d 突出部
112 第二激励电极(另一方的激励电极)
112a 重心
112e、112g 平行边
L1、L2 直线。
Claims (11)
1.一种压电振动板,通过厚度剪切振动而动作,其特征在于:
具备振动部、包围着该振动部的外周的外框部、及将所述振动部与所述外框部连结的保持部,在所述振动部与所述外框部之间设置有通过对该压电振动板进行切取而形成的切取部,
在所述振动部的一个主面上形成有第一激励电极,在所述振动部的另一个主面上形成有与所述第一激励电极成对的第二激励电极,
在所述第一激励电极和所述第二激励电极中的一方的激励电极上,形成有俯视时突出于另一方的激励电极的至少一个突出部,
所述另一方的激励电极具有至少一对相互平行的平行边,
所述突出部被构成为,俯视时比所述平行边之间的部分更向外侧突出,并具有俯视时不平行于所述平行边的外缘形状。
2.一种压电振动板,通过厚度剪切振动而动作,其特征在于:
具备振动部、包围着该振动部的外周的外框部、及将所述振动部与所述外框部连结的保持部,在所述振动部与所述外框部之间设置有通过对该压电振动板进行切取而形成的切取部,
在所述振动部的一个主面上形成有第一激励电极,在所述振动部的另一个主面上形成有与所述第一激励电极成对的第二激励电极,
所述第一激励电极和所述第二激励电极均被构成为,相对于与该压电振动板的X轴平行的直线线对称的形状,
在所述第一激励电极和所述第二激励电极中的一方的激励电极上,设置有至少一个俯视时不与另一方的激励电极重叠地向外侧突出的突出部,所述突出部具有俯视时不平行于X轴的外缘形状。
3.如权利要求1或2所述的压电振动板,其特征在于:
所述一方的激励电极的重心被设在俯视时与所述另一方的激励电极的重心基本一致的位置。
4.一种压电振动板,通过厚度剪切振动而动作,其特征在于:
具备振动部、包围着该振动部的外周的外框部、及将所述振动部与所述外框部连结的保持部,在所述振动部与所述外框部之间,设置有通过对该压电振动板进行切取而形成的切取部,
在所述振动部的一个主面上形成有第一激励电极,在所述振动部的另一个主面上形成有与所述第一激励电极成对的第二激励电极,
所述第一激励电极的重心被设在俯视时与所述第二激励电极的重心基本一致的位置,
俯视时所述第一激励电极和所述第二激励电极中的一方的激励电极相对于另一方的激励电极倾斜地配置。
5.如权利要求4所述的压电振动板,其特征在于:
所述一方的激励电极中,在夹着所述第一激励电极的重心的两侧的位置分别设置有俯视时不与所述另一方的激励电极相重叠地向外侧突出的突出部,各个突出部具有俯视时不平行于所述另一方的激励电极的外缘的外缘形状。
6.如权利要求1至5中任一项所述的压电振动板,其特征在于:
所述另一方的激励电极的面积大于所述一方的激励电极的面积。
7.如权利要求1至6中任一项所述的压电振动板,其特征在于:
在所述保持部的一个主面上形成有与所述第一激励电极连接的第一引出布线,
在所述保持部的另一个主面上形成有与所述第二激励电极连接的第二引出布线,
所述第一引出布线和所述第二引出布线向相同方向延伸。
8.如权利要求7所述的压电振动板,其特征在于:
所述第一引出布线和所述第二引出布线中的一方的引出布线被配置为,俯视时错开另一方的引出布线。
9.如权利要求1至8中任一项所述的压电振动板,其特征在于:
所述一方的激励电极被构成为菱形,
所述另一方的激励电极被构成为矩形。
10.如权利要求1至9中任一项所述的压电振动板,其特征在于:
只设置有一个所述保持部。
11.一种压电振动器件,具备权利要求1至10中任一项所述的压电振动板,其特征在于:
具备将所述压电振动板的所述第一激励电极覆盖的第一密封构件、及将所述压电振动板的所述第二激励电极覆盖的第二密封构件,
所述第一密封构件与所述压电振动板相接合、且所述第二密封构件与所述压电振动板相接合,从而所述压电振动板的所述振动部被气密密封。
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