JP2008092505A - 水晶片集合体、水晶振動片および水晶デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】水晶基板にエッチング加工が施され多数の水晶振動片が形成された水晶片集合体において、主面にエッチングの入り込みがなく水晶振動片の形状を維持することができる水晶片集合体を提供する。
【解決手段】水晶基板が水晶のＸ軸に対して平行でかつＺ軸に対して傾斜した主面を有し、水晶基板のＸ軸と直交する方向に延設された支持部１１と、支持部１１からＸ軸と平行な方向に延設された複数の連結部１２と、連結部１２の端部に連結しＸ軸と平行な方向に延設された矩形状の水晶片部１３と、を備え、２つの連結部１２に１つの水晶片部１３が連結され、連結部１２の外側面１４がそれぞれ水晶片部１３の側面１５に沿って連続して形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、水晶基板に多数の水晶片が形成された水晶片集合体と、その水晶振動片およびこれを用いた水晶デバイスに関する。

近年、電子機器の携帯性向上のために機器の小型化が要求されており、これらの機器に使用される水晶デバイスにも小型化の要求が高まっている。
水晶デバイスの小型化には、デバイスを構成する水晶振動片の小型化が必須である。この小型化された水晶振動片の製造では、従来と同様に水晶基板から機械加工によりその外形形状を得る方法がとられているが、手作業による水晶振動片の取り扱いが難しくなり、また紛失が多くなるなど、製造工程における課題が多い。
このような課題に対応して、フォトリソグラフィー技術を用いて、水晶基板にウェットエッチング加工を施すことにより水晶基板に多数の水晶片を形成する方法が知られている（特許文献１参照）。

この特許文献１における、水晶基板に水晶片を多数形成した水晶片集合体は、図６に示すような構成を有している。図６（ａ）は水晶基板に形成された１つの水晶片を拡大した概略平面図である。
水晶基板にはＡＴカット水晶基板が用いられ、水晶の結晶軸のＸ軸（電気軸）と直交する方向（Ｚ´方向）に支持部５１が形成され、支持部５１からＸ軸と平行な方向に連結部５２が形成されている。そして、連結部５２の端部にはＸ軸と平行な方向に延設された水晶片部５３が連結されている。また、連結部５２の端部付近には溝５４が設けられ、水晶片部５３が連結部５２から分離しやすいように構成されている。

特開２００６−１８６８４７号公報

しかしながら、このような構成の水晶片集合体において、水晶片部５３の形状を良好にするために、水晶基板のエッチングを長時間行っていくと、連結部５２近傍の水晶片部５３の角部からＸ軸方向に沿って側面５５がエッチングされる入り込みの現象がある。この現象は、溝部５４のうち、側面５５側の溝部が切っ掛けとなって発生する。図６（ｂ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ断線に沿う断面図であり、この図に示すように水晶片部５３の側面５５がエッチングされ、結晶軸に起因したエッチングの異方性により水晶片部５３の主面にまでエッチングが及ぶことになる。
このように、水晶片部５３の主面にエッチングの入り込みが生ずると、水晶片部５３を連結部５２から分離して水晶振動片とした時、水晶振動片の振動領域が充分確保できなくなるため、振動特性が劣化する問題がある。このことは、小型化された水晶振動子においては顕著に振動特性の劣化につながり、また、特性のバラツキを大きくする問題がある。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、水晶基板にエッチング加工が施され多数の水晶片が形成された水晶片集合体において、主面にエッチングの入り込みがなく水晶片の形状を維持することができる水晶片集合体を提供することにある。また、他の目的として上記水晶片集合体から得られる振動特性の良好な水晶振動片およびその水晶振動片を用いた水晶デバイスを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、水晶基板にエッチング加工が施され多数の水晶片が形成された水晶片集合体であって、前記水晶基板が水晶のＸ軸（電気軸）に対して平行でかつＺ軸（光軸）に対して傾斜した主面を有し、前記水晶基板のＸ軸と直交する方向に延設された支持部と、前記支持部からＸ軸と平行な方向に延設された複数の連結部と、前記連結部の端部に連結しＸ軸と平行な方向に延設された矩形状の水晶片部と、を備え、２つの前記連結部に１つの前記水晶片部が連結され、前記連結部の外側面がそれぞれ前記水晶片部の側面に沿って連続して形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、連結部の外側面がそれぞれ水晶片部の側面に沿って連続して形成されているので、エッチングによって水晶片部の主面に入り込みが生ずる切っ掛けがない。従って、水晶片部の主面にエッチングの入り込みが発生することなく、水晶片部の外形形状を所望の形状に形成する水晶片集合体を提供できる。さらに、このように水晶片部の主面にエッチングの入り込みが発生しないことから、連結部から水晶片部を分離すれば主面の振動領域を充分確保でき振動特性の良好な水晶振動片を得ることができる。

本発明の水晶片集合体は、前記水晶基板がＡＴカットの水晶基板であることが望ましい。

この構成によれば、所望形状のＡＴカットの水晶片集合体を得ることができる。

また、本発明の水晶振動片は、上記水晶片集合体における水晶片部に励振電極を設け、水晶片部を支持部から分離してなることを特徴とする。

この構成によれば、所望の形状に形成され振動領域が充分確保され、振動特性が良好な水晶振動片を提供することができる。

また本発明の水晶デバイスは、上記水晶振動片をパッケージに収容して封止したことを特徴とする。

この構成によれば、振動特性が良好な水晶振動片を搭載しており、振動特性等の諸特性の向上および安定化が図られた水晶デバイスを提供することができる。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。
（第１の実施形態）

図１は本実施形態における水晶片集合体の構成を示す概略平面図である。図２は本実施形態における水晶片集合体の一部分を拡大した平面図である。
図１に示すように水晶片集合体１は、ＡＴカットのカット面を主面とする水晶基板１０に支持部１１と、連結部１２と、水晶片部１３とを有して一体に形成されている。これらは、フォトリソグラフィー技術を用いて水晶基板１０をフッ化水素、フッ化アンモニウムなどのエッチング液でエッチングすることで形成されている。
支持部１１は水晶のＸ軸（電気軸）と直交する方向に延設され、この支持部１１からＸ軸と平行な方向に複数の連結部１２が形成されている。そして、連結部１２にＸ軸と平行な方向に延設された矩形状の水晶片部１３が連結されている。
図２に示すように、１つの水晶片について説明すると、２つの連結部１２に１つの水晶片部１３が連結され、連結部１２の外側面１４が水晶片部１３の側面１５に沿って連続して形成されている。

このように、上記のような構成の水晶片集合体１において、連結部１２の外側面１４がそれぞれ水晶片部１３の側面１５に沿って連続して形成されているので、長時間のエッチングにおいて水晶片部１３の主面にエッチングの入り込みが生ずる切っ掛けがない。従って、水晶片部１３の主面にエッチングの入り込みが発生することなく、水晶片部１３の外形形状を所望の形状に形成する水晶片集合体１を提供できる。
さらに、このように水晶片部１２の主面にエッチングの入り込みが発生しないことから、水晶片部１３を連結部１２から分離して水晶振動片とした時、主面の振動領域を充分確保でき振動特性の良好な水晶振動片を得ることができる。
（変形例）

次に、第１の実施形態における水晶片集合体の変形例について説明する。図３は第１の実施形態の変形例を示す部分平面図である。この変形例では、水晶片と支持部とを連結する連結部の形状が異なり、第１の実施形態と同様の構成については同符号を付し説明を簡易化する。
支持部１１は水晶のＸ軸（電気軸）と直交する方向に延設され、この支持部１１からＸ軸と平行な方向に複数の連結部１２が形成されている。そして、連結部１２にＸ軸と平行な方向に延設された矩形状の水晶片部１３が連結されている。
１つの水晶片について説明すると、２つの連結部１２に１つの水晶片部１３が連結され、連結部１２の外側面１４が水晶片部１３の側面１５に沿って連続して形成されている。そして、水晶片部１３に連結する側の連結部１２には溝部１８が形成されている。
このように、本変形例では水晶片部１３と支持部１１とをつなぐ連結部１２を、支持部１１側では広い断面積で連結し、水晶片部１３側では狭い断面積で連結しており、連結部１２の強度を保ちつつ、水晶片部１３の分離を容易にする構成となっている。

以上、本変形例においても連結部１２の外側面１４がそれぞれ水晶片部１３の側面１５に沿って連続して形成されているので、水晶片部１３の主面にエッチングの入り込みが発生することなく、水晶片部１３の外形形状を所望の形状に形成する水晶片集合体を提供できる。
（第２の実施形態）

次に、第２の実施形態として水晶振動片について説明する。図４は水晶片に励振電極を設けた水晶振動片の構成を示す平面図である。
第１の実施形態で説明した水晶片集合体においてフォトリソグラフィー技術を用いて、それぞれの水晶片部に励振電極が形成され、その後、水晶片部と連結部が分離されて図４に示す水晶振動片２が得られる。この分離の方法としては、折り取り、切断など様々な方法を採用できる。水晶振動片２には水晶片部１３の両主面にＮｉ／Ａｕ，Ｃｒ／Ａｕなどからなる水晶振動片２を励振させる励振電極２０が形成されている。

このように、水晶片集合体に形成された水晶片部は、水晶片部の主面にエッチングの入り込みが発生することない。このことから、水晶片部に励振電極２０を形成して、水晶片集合体から分離した水晶振動片を得れば、振動領域が充分確保され、振動特性が良好な水晶振動片２を提供することができる。
（第３の実施形態）

次に、第３の実施形態として水晶デバイスについて説明する。図５は水晶デバイスとしての水晶振動子の構成を示す構成図であり、図５（ａ）は概略平面図、図５（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断線に沿う概略断面図である。
水晶振動子３は、第２の実施形態で説明した水晶振動片２をセラミックパッケージ２１に収納した構成である。
セラミックパッケージ２１は、上側に開口した凹部を有し、この凹部に水晶振動片２が収納されている。凹部内には接続電極２３が形成され、この接続電極２３に水晶振動片２が導電性接着剤２５を介して接続固定されている。また、セラミックパッケージ２１の底部には外部接続電極２４が形成され、図示しないセラミックパッケージ２１内の配線により、外部接続電極２４と水晶振動片２の励振電極２０が導通するように構成されている。
セラミックパッケージ２１の開口した上面には、凹部を取り囲むようにコバールなどの金属からなるシームリング２２が固着され、その上から、金属の蓋体２６によりシーム溶接され、セラミックパッケージ２１の凹部内を気密に封止されている。

このような水晶振動子３では、エッチングによる入り込みの生じていない振動特性が良好な水晶振動片２を用いているので、振動特性等の諸特性の向上および安定化が図られた水晶振動子を提供することができる。

なお、上記実施形態において水晶デバイスとして水晶振動子を例示して説明したが、水晶振動片と発振回路、温度補償回路、ＰＬＬ回路などを搭載した発振器として構成しても良い。

また、本実施形態では水晶基板としてＡＴカット水晶基板を用いて説明したが、本発明はＡＴカットに限定するものではなくＢＴカット、ＣＴカット、ＤＴカット、ＳＣカット、ＧＴカットなどのカット面を有する水晶基板に適用することが可能である。

第１の実施形態における水晶片集合体の構成を示す概略平面図。 第１の実施形態における水晶片集合体の一部分を拡大した平面図。 第１の実施形態における連結部の形状を変えた変形例を示す平面図。 第２の実施形態における水晶振動片の構成を示す平面図。 第３の実施形態における水晶デバイスの構成を示す構成図であり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断線に沿う概略断面図。 従来の水晶片集合体を説明する説明図であり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ断線に沿う概略断面図。

符号の説明

１…水晶片集合体、２…水晶振動片、３…水晶振動子、１０…水晶基板、１１…支持部、１２…連結部、１３…水晶片部、１４…連結部の外側面、１５…水晶片部の側面、２０…励振電極、２１…セラミックパッケージ、２２…シームリング、２３…接続電極、２４…外部接続電極、２５…導電性接着剤、２６…蓋体。

Claims (4)

1. 水晶基板にエッチング加工が施され多数の水晶片が形成された水晶片集合体であって、
   前記水晶基板が水晶のＸ軸（電気軸）に対して平行でかつＺ軸（光軸）に対して傾斜した主面を有し、
   前記水晶基板のＸ軸と直交する方向に延設された支持部と、
   前記支持部からＸ軸と平行な方向に延設された複数の連結部と、
   前記連結部の端部に連結しＸ軸と平行な方向に延設された矩形状の水晶片部と、を備え、
   ２つの前記連結部に１つの前記水晶片部が連結され、前記連結部の外側面がそれぞれ前記水晶片部の側面に沿って連続して形成されていることを特徴とする水晶片集合体。
2. 請求項１に記載の水晶片集合体において、
   前記水晶基板がＡＴカットの水晶基板であることを特徴とする水晶片集合体。
3. 請求項１または２に記載の水晶片集合体における水晶片部に励振電極を設け、前記水晶片部を支持部から分離してなることを特徴とする水晶振動片。
4. 請求項３に記載の水晶振動片をパッケージに収容して封止したことを特徴とする水晶デバイス。

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