JP2007104042A - Crystal resonation element and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水晶振動子などの圧電デバイス内に搭載される水晶振動素子及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a crystal resonator element mounted in a piezoelectric device such as a crystal resonator and a manufacturing method thereof.
水晶振動子や水晶発振器などの圧電デバイス内に搭載される水晶振動素子には、通常円板形状や矩形状の水晶素板が使用されている。振動周波数が比較的低い(10MHz以下)水晶振動子や、高い周波数安定度を必要とする水晶振動子に使用される水晶素板は、エネルギー閉じ込め効果をより向上させ、且つ輪郭振動などの副振動による振動損失を少なくしことによりクリスタルインピーダンス(以下CIという)やQ値等の諸特性を良くするために、外形形状を図4のようなコンベックス形状にしている。尚、図4では外形形状が円形状の水晶素板41の表裏両主面に励振用電極42と引き出し電極43を形成したコンベックス形状の水晶振動素子40を開示したが、他に外形形状が矩形状で且つコンベックス加工を施した水晶板も一般に使用されている。
A quartz crystal element mounted in a piezoelectric device such as a crystal oscillator or a crystal oscillator usually uses a quartz or rectangular crystal element. Quartz crystals used in crystal resonators with a relatively low vibration frequency (10 MHz or less) and crystal resonators that require high frequency stability improve the energy confinement effect and provide secondary vibration such as contour vibration. In order to improve the characteristics such as crystal impedance (hereinafter referred to as CI) and Q value by reducing the vibration loss due to the above, the outer shape is a convex shape as shown in FIG. In FIG. 4, the convex
水晶素板の外形形状をコンベックス形状にするための加工方法としては、従来では研磨による加工方法がとられている。例えば、球面状の内壁をもつ半球状の研磨容器に、平円板状の水晶板主面をその内壁に押しつけて研磨容器又は水晶板を摺動させ、内壁の曲率を水晶板主面に写すように研磨することでコンベックス形状を得る加工方法が用いられている(例えば特許文献1参照。)。 As a processing method for making the outer shape of the quartz base plate into a convex shape, a processing method by polishing has been conventionally employed. For example, a flat disk-shaped quartz plate main surface is pressed against the inner wall of a hemispherical polishing vessel having a spherical inner wall, and the polishing vessel or the quartz plate is slid, and the curvature of the inner wall is copied to the quartz plate main surface. Thus, a processing method for obtaining a convex shape by polishing is used (see, for example, Patent Document 1).
また、内壁に複数の曲率をもつ円筒状の研磨容器に、複数の水晶板及び研磨材等を投入し、研磨容器本体を自公転させ、内壁の曲率を水晶板主面に写すように研磨することでコンベックス形状を得る加工方法も用いられている(例えば特許文献2参照。)。 In addition, a plurality of quartz plates and abrasives are put into a cylindrical polishing container having a plurality of curvatures on the inner wall, and the polishing container body is rotated and revolved so that the curvature of the inner wall is reflected on the main surface of the quartz plate. Thus, a processing method for obtaining a convex shape is also used (for example, see Patent Document 2).
尚、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を本件出願時までに発見するに至らなかった。 In addition, the applicant has not found any prior art documents related to the present invention by the time of filing of the present application other than the prior art documents specified by the prior art document information described above.
前記特許文献1に記載のような装置において、水晶素板をコンベックス形状に加工する場合では、一回の研磨で一枚から多くても十数枚の水晶素板のコンベックス加工しかできず、生産性が著しく低い。又、このような装置によるコンベックス加工では、加工する水晶板にある程度の大きさが必要となり、小型化が進んだ現在使用されているような水晶素板では、このような加工方法を用いることは非常に困難である。 In the apparatus as described in Patent Document 1, in the case of processing a quartz base plate into a convex shape, only one to at most ten quartz base plates can be processed by one polishing, and production is possible. The property is extremely low. In addition, the convex processing using such an apparatus requires a certain size for the crystal plate to be processed, and it is not possible to use such a processing method for a crystal base plate that is currently being used in a compact size. It is very difficult.
前記特許文献2に記載の装置において、水晶素板の表面をコンベックス形状に加工する加工能率は、一般的に加工点に加わる荷重に依存する。即ち、外形形状の小型化が更に進んだ水晶素板では、水晶素板の質量が大幅に減少してしまい、加工能率の著しい低下を引き起こす。 In the apparatus described in Patent Document 2, the processing efficiency for processing the surface of the quartz base plate into a convex shape generally depends on the load applied to the processing point. That is, in the crystal element plate whose outer shape is further reduced in size, the mass of the crystal element plate is greatly reduced, which causes a significant reduction in processing efficiency.
このような装置を構成する研磨容器として、一般的に直径が50〜200mm、長さが300〜600mm程度の内径寸法である金属製の研磨容器が用いられており、この研磨容器の強度を確保するために、研磨容器の壁面厚みを厚くすることで重量が重くなってしまう。そのため、この研磨容器を組み込んだ装置自体の強度も非常に高い必要があり、その重量は一般的には約1t以上になり且つ大型となるため、装置の設置スペースも広く且つ重量に耐えうる必要がある。 As a polishing container constituting such an apparatus, a metal polishing container having a diameter of about 50 to 200 mm and a length of about 300 to 600 mm is generally used, and the strength of the polishing container is ensured. Therefore, increasing the wall thickness of the polishing container increases the weight. Therefore, the strength of the apparatus itself incorporating this polishing container needs to be very high, and its weight is generally about 1 t or more and becomes large, so the installation space for the apparatus must be wide and able to withstand the weight. There is.
このように研磨容器の重量が重いため、大型のモータを使用しても研磨容器の公転速度は最速でも百数十rpm程度までしか得られないため、現状ではコンベックス形状に加工するために数十時間〜数百時間掛かっている。又、このような装置で水晶素板の表面をコンベックス形状に加工する場合は、容器内に数千枚単位で水晶素板を投入しなければならず、少量ロット時に対応が難しくなる。更に、研磨容器内での個々の水晶素板の表面研磨状態を制御管理することができないので、投入ロット内で表面形状にバラツキが生じる。又、研磨材の投入量や研磨加工中の温度湿度の管理も必要となる。 Because the weight of the polishing container is heavy, even if a large motor is used, the revolution speed of the polishing container can only be obtained up to about a few hundred tens of rpm. It takes hours to hundreds of hours. Further, when processing the surface of the quartz base plate into a convex shape with such an apparatus, it is necessary to put the quartz base plate into the container in units of thousands, which makes it difficult to cope with a small lot. Furthermore, since the surface polishing state of each quartz base plate in the polishing container cannot be controlled and managed, the surface shape varies within the input lot. In addition, it is necessary to control the amount of abrasives introduced and the temperature and humidity during polishing.
前記課題を解決するために本発明では、外形形状が平板の水晶素板に、この水晶素板の表裏主面上に表裏主面間で対向するように形成され励振用電極と、この励振用電極から水晶素板の外縁部へ延設した引き出し電極とが形成されてなる水晶振動素子において、前記励振用電極の中心を同心とする円又は円弧状の溝部が少なくとも1本以上該水晶素板の主面に形成されていることを特徴とする水晶振動素子である。 In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, an excitation electrode formed on the front and back main surfaces of the crystal base plate so as to face each other between the front and back main surfaces, and the excitation electrode, A quartz resonator element in which a lead electrode extending from an electrode to an outer edge portion of the quartz base plate is formed, and at least one circular or arc-shaped groove portion concentric with the center of the excitation electrode is provided. It is formed in the main surface of this crystal vibration element characterized by the above-mentioned.
又、外形形状が平板の水晶素板に、この水晶素板の表裏主面上に表裏主面間で対向するように形成した励振用電極と、この励振用電極から水晶素板の外縁部へ延設した引き出し電極とを形成する水晶振動素子の製造方法において、前記励振用電極の中心を同心とする円又は円弧状の溝部が、少なくとも1本以上該水晶素板の主面に、超音波スピンドル手段により形成することを特徴とする水晶振動素子の製造方法。 Also, an excitation electrode formed on a crystal element plate having a flat outer shape on the front and back main surfaces of the crystal element plate so as to face each other between the front and back main surfaces, and from the excitation electrode to the outer edge of the crystal element plate In the method for manufacturing a crystal resonator element that forms an extended lead electrode, at least one or more circular or arc-shaped groove portions concentric with the center of the excitation electrode are formed on the main surface of the crystal base plate. A method of manufacturing a quartz crystal vibrating element, characterized by being formed by a spindle means.
このような表面形状を有する水晶振動素子及びその製造方法により、従来のコンベックス加工を施した水晶振動素子と同等なエネルギー閉じ込め効果や、輪郭振動などの副振動による振動損失を少なくしことによりクリスタルインピーダンス(以下CIという)やQ値等の諸特性を良くすることができる。又、従来技術のような大規模設備の導入を回避でき、更に同一設備で、少量多品種から大量少品種までの水晶振動素子製造に対応できるので、水晶素板の製造コストを大幅に抑制することができる。 With such a crystal resonator element and its manufacturing method, the crystal impedance is reduced by reducing the energy loss due to sub-vibration such as contour vibration and the energy confinement effect equivalent to that of a conventional crystal oscillator with convex processing. Various characteristics such as (hereinafter referred to as CI) and Q value can be improved. In addition, the introduction of large-scale equipment as in the prior art can be avoided, and furthermore, the same equipment can be used to manufacture crystal resonator elements from small to many types to large and small types, greatly reducing the cost of manufacturing quartz base plates. be able to.
更に、本発明では溝部の形成に超音波スピンドル加工手段を用いているので、溝部の加工が数秒程度で行えるので、従来のコンベックス加工、ベベリング加工又はエッチング加工に比べ大幅な加工時間短縮が可能となる。又、励振用電極が形成される水晶素板表面のフラット部が超音波スピンドルのカップホイールの径で決定できるので、常に同じ表面形状の水晶素板を複数個形成できる。又、水晶素板表面にポリッシング加工を施したような(コンベックス加工ができない)水晶振動素子においても、表面に溝部を形成することによってコンベックス加工を施した水晶振動素子と同等の特性が得られる。 Furthermore, in the present invention, since the ultrasonic spindle processing means is used for forming the groove, the groove can be processed in about several seconds, so that the processing time can be greatly shortened compared to conventional convex processing, beveling processing or etching processing. Become. In addition, since the flat portion of the surface of the crystal base plate on which the excitation electrode is formed can be determined by the diameter of the cup wheel of the ultrasonic spindle, a plurality of crystal base plates having the same surface shape can always be formed. In addition, even in a crystal resonator element in which the surface of the quartz base plate is polished (cannot be converted), the same characteristics as the crystal resonator element subjected to the convex processing can be obtained by forming a groove on the surface.
以上のような作用により本発明の水晶振動素子及びその製造方法は、小型化が進んだ水晶素板を効率良く且つ少量多量の枚数を問わず同一工程で従来のコンベックス形状による特性向上と同等の特性向上することができ、因って水晶素板を使用する水晶振動素子を安価に生産性良く提供できる効果を成す。 Due to the above-described operation, the quartz resonator element and the manufacturing method thereof according to the present invention are efficient and the same as the improvement in characteristics by the conventional convex shape in the same process regardless of the number of small-sized and large numbers of quartz base plates. Thus, the characteristics can be improved, and therefore, an effect of providing a crystal resonator element using a quartz base plate at low cost with high productivity is achieved.
以下に各図面を参照しつつ本発明を説明する。
図1は本発明に係る水晶振動素子の一形態を示した外観図であり、(a)は水晶振動素子の主面上より図示した平面図、(b)は(a)に記載した仮想切断線A1−A2で切断した場合の断面図である。図2は、他の形態の溝部を形成した図1に記載の水晶振動素子と同外形形状の水晶振動素子の断面図である。図3は、本発明に係る水晶振動素子の他の形態を示した平面図である。尚、各図において、同一の符号は同じ対象を示すものとし、説明を明りょうにするため説明不要な構造体の一部を図示せず、また各構造物の寸法も一部誇張して図示しており、特に各構造物の厚み寸法は著しく誇張している。
The present invention will be described below with reference to the drawings.
1A and 1B are external views showing one embodiment of a crystal resonator element according to the present invention, wherein FIG. 1A is a plan view illustrating the main surface of the crystal resonator element, and FIG. 1B is a virtual cut described in FIG. It is sectional drawing at the time of cut | disconnecting by line A1-A2. FIG. 2 is a cross-sectional view of a crystal resonator element having the same outer shape as that of the crystal resonator element illustrated in FIG. 1 in which another form of groove is formed. FIG. 3 is a plan view showing another embodiment of the crystal resonator element according to the invention. In each drawing, the same reference numerals indicate the same object, and for the sake of clarity, a part of the structure that does not need to be described is not shown, and the dimensions of each structure are partially exaggerated. In particular, the thickness dimension of each structure is greatly exaggerated.
図1において、水晶振動素子10を構成する、人工水晶体より所望のカットアングルで切り出された後、外形を円形状に加工し、更に表裏両主面を厚み研磨した水晶素板11を示す。この水晶素板11には、後述する略円形状の励振用電極13の中心と同心の円形状に溝部12が複数本(図1では表裏合わせて4本)、励振用電極形成領域と水晶素板11の外縁部との間の水晶素板11の表裏主面に形成されている。励振用電極13の中心と同心となるように溝部12を形成することにより、励振用電極13部分に生じるエネルギー閉じ込め効果をより高めることかできる。
In FIG. 1, a
溝部11は、外形加工及び表面研磨加工が施された水晶素板11へ、超音波スピンドル加工手段により形成されている。即ち、スピンドル加工装置に具備された所望する溝12の径を有するカップホイールを超音波振動させ、そのカップホイールを水晶素板11主面の所定の位置に圧接させ、主面の水晶結晶を研削することにより溝部12は形成されている。複数本の溝部12を形成する場合には、それぞれの溝部12の所望する径に合った径を有するカップホイールを使用することによって溝部12を形成する。形成する溝12の本数は、水晶振動素板10の共振周波数値(厚みすべり振動モードでは水晶振動素板10の厚みに比例する。)、Q値及びCI値などの所望する振動特性によって増減させる。又、加工速度としては、深さ20μm〜30μm程度の溝部1本を形成するのに要する時間は約1秒である。更に加工面精度も1μm程度の加工が可能である。
The
所望する振動特性によっては、図2のように溝部12の溝断面形状を変えることによっても様々に対応可能である。溝部11断面形状は、カップホイールの先端砥石形状により可変させることができる。又、図1及び図2では、水晶素板11の表裏主面に溝部12を形成したものを開示したが、表裏どちらか一方の主面のみに溝部12を形成した場合でも本発明の作用効果を奏することが可能である。
Depending on the desired vibration characteristics, various changes can be made by changing the groove cross-sectional shape of the
この溝部12が形成された水晶素板11に、最内部の溝部内側の表裏両主面の励振用電極形成領域に励振用電極13が形成され、この励振用電極13から水晶素板11の外縁部に向かって表裏で180度異なる方向に、溝部12を横断して引き出し電極14が形成されることにより水晶振動素板10が形成される。
An
このような表面形状を有する水晶振動素子10により、従来のベベリング加工やコンベックス加工を施した水晶振動素子と同等なエネルギー閉じ込め効果や、輪郭振動などの副振動による振動損失を少なくしことによりCI値やQ値等の諸特性を良くすることができる。又、本発明では溝部12の形成に超音波スピンドル加工手段を用いているので、溝部12の加工が数秒程度で行えるので、従来のベベリング加工やコンベックス加工に比べ大幅な加工時間短縮が可能となる。更に、励振用電極13が形成される水晶素板10表面のフラット部が超音波スピンドルで使用する最小径のカップホイールにより一定形状に決定できるので、常に同じ表面形状の水晶素板11を複数個形成できる。又、水晶素板11表面にポリッシング加工を施したような(ベベリング加工やコンベックス加工ができない)水晶振動素子10においても、ポリッシュ加工後に表面に溝部12を形成することによって、ベベリング加工やコンベックス加工を施した水晶振動素子と同等の特性が得られる。
By using the
又、図3には、外形形状が矩形の水晶素板31により構成された水晶振動素子30に溝部32を形成した形態を示した。矩形状の水晶振動素子30の場合、励振用電極33も外形形状に相似して概略矩形で且つ水晶素板31の幅寸法と励振用電極33の幅寸法とにあまり差がないことから、溝部32の形態は、励振用電極33の中心と同心の円弧形状になる。
FIG. 3 shows a form in which the
尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。 In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various change, improvement, etc. are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.
10,30・・・水晶振動素子
11,31・・・水晶素板
12,32・・・溝部
13,33・・・励振用電極
14,34・・・引き出し電極
DESCRIPTION OF
Claims (2)
該励振用電極の中心を同心とする円又は円弧状の溝部が少なくとも1本以上該水晶素板の主面に形成されていることを特徴とする水晶振動素子。 Excitation electrode formed on the front and back main surfaces of the crystal base plate with a flat outer shape on the front and back main surfaces, and extending from the excitation electrode to the outer edge of the crystal base plate In the crystal resonator element formed with the extracted electrode,
A quartz crystal resonator element, wherein at least one circular or arc-shaped groove portion concentric with the center of the excitation electrode is formed on the main surface of the quartz base plate.
該励振用電極の中心を同心とする円又は円弧状の溝部が、少なくとも1本以上該水晶素板の主面に、超音波スピンドル手段により形成することを特徴とする水晶振動素子の製造方法。 An excitation electrode formed on a crystal base plate having a flat outer shape on the front and back main surfaces of the crystal base plate so as to face each other between the front and back main surfaces, and extending from the excitation electrode to the outer edge of the crystal base plate In the manufacturing method of the crystal resonator element for forming the extracted electrode,
A method of manufacturing a crystal resonator element, wherein at least one or more circular or arcuate grooves having concentric centers of the excitation electrodes are formed on the main surface of the crystal base plate by an ultrasonic spindle means.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104541148A (en) * | 2012-08-10 | 2015-04-22 | 富士通株式会社 | Qcm sensor and method for manufacturing same |
US9960751B2 (en) | 2015-10-20 | 2018-05-01 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric vibrator, electronic apparatus, and vehicle |
US9973168B2 (en) | 2014-12-04 | 2018-05-15 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Crystal vibrator package |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104541148A (en) * | 2012-08-10 | 2015-04-22 | 富士通株式会社 | Qcm sensor and method for manufacturing same |
US20150168351A1 (en) * | 2012-08-10 | 2015-06-18 | Fujitsu Limited | Qcm sensor and method of manufacturing the same |
US10006885B2 (en) * | 2012-08-10 | 2018-06-26 | Fujitsu Limited | QCM sensor and method of manufacturing the same |
US9973168B2 (en) | 2014-12-04 | 2018-05-15 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Crystal vibrator package |
US9960751B2 (en) | 2015-10-20 | 2018-05-01 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric vibrator, electronic apparatus, and vehicle |
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