JP2007096785A

JP2007096785A - 圧電振動素子

Info

Publication number: JP2007096785A
Application number: JP2005283892A
Authority: JP
Inventors: Etsuo Shono; 悦雄正野; Manabu Ishikawa; 学石川
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2005-09-29
Filing date: 2005-09-29
Publication date: 2007-04-12

Abstract

【課題】落下による破損やマイクロクラックの発生が軽減される圧電振動素子を提供する。
【解決手段】圧電振動素子１０は、板状体１１からなり、その主面側に、底面部１２Ａが振動部の役割を果たす凹部１２が形成され、凹部１２の平面視における輪郭形状は、幅方向の辺１２Ｂと長さ方向の辺１２Ｃとに挟まれた隅部Ｓが当該凹部の内側に張り出る円弧形状１２Ｄとなっており、この円弧形状１２Ｄが四隅に形成されて平面視略十字形状となる凹部１２となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、逆メサ構造の圧電振動素子に関する。

従来、圧電振動素子の基本周波数での高周波数化を図るために、板状の圧電材料を研磨加工で薄くされた素板（板状体）を用いて対応している。この板状体の機械的強度の点から考えられる厚さの限度は、２０μｍ（周波数で７０ＭＨｚ帯）と言われている。
そのため、１００ＭＨｚ以上の基本波モードで用いられる圧電振動素子に関しては、圧電材料からなる平面視矩形形状の板状体の主面側に平面視矩形形状の凹部を有し、この凹部の底面を振動部とする逆メサ構造、言い換えれば、振動部となる平面視矩形形状の薄板部の周囲をそれよりも厚い枠部で囲んだ逆メサ構造が採用されている（例えば、特許文献１参照）。
これら圧電振動素子は、耐落下衝撃性が要求されており、落下しても破損しない圧電振動素子が求められている。特に、移動体製品においては、高い耐落下衝撃性が要求されている。

特開２００３−１１０３８８号公報（段落０００２〜０００５、図１）

しかしながら、従来のような平面視矩形形状の凹部を有し、その凹部の底面を振動部とする逆メサ構造の圧電振動素子は、落下による衝撃で、平面視矩形形状の凹部の隅部にマイクロクラックが生じたり、そのマイクロクラックが発生した部分から破損する恐れがあった。これは、落下による衝撃で生じる応力が凹部の隅部に集中するためと考えられる。

そこで、本発明は、前記した問題を解決し、落下による破損やマイクロクラックの発生が軽減される圧電振動素子を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、圧電材料からなる板状体の主面側に凹部を有し、当該凹部の底面部を振動部とする逆メサ構造の圧電振動素子であって、当該凹部の二辺に挟まれる各隅部が、当該凹部の内側に張り出る円弧形状に形成されていることを特徴とする。

このような圧電振動素子によれば、落下による破損やマイクロクラックの発生が軽減させることができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」という。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、圧電振動素子を、いわゆるＡＴカット水晶振動素子として説明する。

図１は、本発明に係る圧電振動素子の一例を示す斜視図であり、図２は、本発明に係る圧電振動素子の一例を示す平面図である。

図１に示すように、本発明に係る本発明の圧電振動素子１０は、板状体１１からなり、その主面側に、底面部１２Ａが振動部の役割を果たす凹部１２が形成されている。
つまり、凹部１２の底面部１２Ａは、板状体１１の枠部１１Ａに囲まれた状態となっている。

また、図２に示すように、凹部１２の平面視における輪郭形状は、幅方向の辺１２Ｂと長さ方向の辺１２Ｃとに挟まれた隅部Ｓが当該凹部の内側に張り出る円弧形状１２Ｄとなっており、この円弧形状１２Ｄが四隅に形成されて平面視略十字形状となる凹部１２となる。
なお、このような凹部１２は、エッチングによって形成することができる。

このように、幅方向の辺１２Ｂと長さ方向の辺１２Ｃとに挟まれた隅部Ｓが当該凹部１２の内側に張り出る円弧形状１２Ｄとなることにより、落下による破損を軽減し、また、マイクロクラックの発生を軽減させることができる。

これは、従来は凹部の直角となる隅部に応力が集中していた場合又は、圧電振動素子が水晶からなる場合に結晶の方向性による影響を受けた場合と推測されるところ、本実施形態における凹部１１は、その隅部Ｓの形状が当該凹部１２の内側に張り出る円弧形状１２Ｄとなっているため、応力はその円弧形状１２Ｄで分散され、幅方向の辺１２Ｂと円弧形状１２Ｄとの交差部分及び長さ方向の辺１２Ｃと円弧形状１２Ｄとの交差部分にかかる応力が減少したものと考えられる。

ここで、図２に示すように、幅方向の辺１２Ｂと長さ方向の辺１２Ｃとに挟まれた隅部Ｓの円弧形状１２Ｄの半径Ｒと凹部１２の幅Ｗ２との関係について説明する。なお、板状体１１の幅Ｗ１と凹部１２の幅Ｗ２との関係は、Ｗ１＞Ｗ２となっている。

幅方向の辺１２Ｂと長さ方向の辺１２Ｃとに挟まれた隅部Ｓの円弧形状１２Ｄの半径Ｒの中心点は、幅方向の辺１２Ｂと長さ方向の辺１２Ｃとを延長したときに交差する点上に位置している。
また、凹部の幅は、板状体１１の幅方向における２つの隅部Ｓの円弧形状１２Ｄの半径Ｒと、これらに挟まれる板状体１１の幅方向と平行となる辺（幅方向の辺１１Ｂ）とを加えた長さをいう。

特に、円弧形状１１Ｄの半径Ｒと凹部１１の幅Ｗ２との比の値Ｗ２／Ｒを「６」とすると、より落下による破損やマイクロクラックの発生を軽減させることができる。
この場合、円弧形状１１Ｄの半径Ｒと凹部１１の幅Ｗ２との比の値Ｗ２／Ｒが「６」よりも小さくなる（円弧形状１１Ｄの半径Ｒの値が凹部１１の幅Ｗ２の値に近くなる）と、他のＷ２／Ｒの比率に比べて、凹部１２の底面部１２Ａが振動部としての役割に障害が生じやすくなり、円弧形状１１Ｄの半径Ｒと凹部１１の幅Ｗ２との比の値Ｗ２／Ｒが６よりも大きくなる（円弧形状１１Ｄの半径Ｒの値が凹部１１の幅Ｗ２の値から離れる）と、他のＷ２／Ｒの比率に比べて、落下による衝撃で、破損やマイクロクラックの発生が生じやすくなる。

円弧形状１１Ｄの半径Ｒと凹部１１の幅Ｗ２との比の値Ｗ２／Ｒが「６」となる一例として、円弧形状１１Ｄの半径Ｒが０．２ｍｍ、凹部１１の幅Ｗ２が１．２ｍｍとなる場合が挙げられる。

また、図１及び図２に示すように、この凹部１２の底面部１２Ａには、電極Ｄが形成されている。この電極Ｄは、凹部１２と隣接する板状体１１の枠部１１Ａを介して、パッケージ（図示せず）へ実装するための２つ一対となる実装パターン（図示せず）の一方に電気的に接続されている。
また、底面部１２Ａの裏側にも電極（図示せず）が設けられ、実装パターン（図示せず）の他方に電気的に接続されている。これら電極Ｄに電圧を印加することで高周波数化された基本周波数を得ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、圧電ウェハを水晶として説明したが、これに限定されず、適宜、圧電性の材料を用いることができる。

また、円弧形状１２Ｄの半径Ｒの中心点の位置を、幅方向の辺１２Ｂと長さ方向の辺１２Ｃとを延長したときに交差する点上としたがこれに限定されず、幅方向の辺１２Ｂと長さ方向の辺１２Ｃとによる角度を２等分して得られる角度の傾きで、幅方向の辺１２Ｂと長さ方向の辺１２Ｃとを延長したときに交差する点を通過する直線上であって、凹部の外側となるように設けても良い。

本発明に係る圧電振動素子の一例を示す斜視図である。本発明に係る圧電振動素子の一例を示す平面図である。

符号の説明

１０圧電振動素子
１１板状体
１１Ａ枠部
１２凹部
１２Ａ底面部
１２Ｂ幅方向の辺
１２Ｃ長さ方向の辺
１２Ｄ円弧形状
Ｄ電極
Ｓ隅部

Claims

圧電材料からなる板状体の主面側に凹部を有し、当該凹部の底面部を振動部とする逆メサ構造の圧電振動素子であって、
当該凹部の二辺に挟まれる各隅部が、当該凹部の内側に張り出る円弧形状に形成されていることを特徴とする圧電振動素子。