JP2008219827A - Piezoelectric vibration chip and piezoelectric device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧電振動片、およびこの圧電振動片を搭載した圧電デバイスに係り、特に、厚み滑り振動を励起する形態の圧電振動片、およびこれを搭載した圧電デバイスに関する。 The present invention relates to a piezoelectric vibrating piece and a piezoelectric device including the piezoelectric vibrating piece, and more particularly to a piezoelectric vibrating piece configured to excite thickness shear vibration and a piezoelectric device including the piezoelectric vibrating piece.
近年、圧電振動片に水晶素板を採用した圧電デバイスは、種々電子機器のクロック源などとして広く使用されている。これらの圧電デバイスでは、その素子片をパッケージや基板等に固定する必要が生ずるが、当該素子片の固定に関し、応力の与える影響が問題とされている。 In recent years, piezoelectric devices that employ a quartz base plate as a piezoelectric vibrating piece have been widely used as clock sources for various electronic devices. In these piezoelectric devices, the element piece needs to be fixed to a package, a substrate, or the like. However, the influence of stress on the fixing of the element piece is a problem.
例えば、ATカット水晶素板を用いた圧電振動片として一般的なものは、図10に示すように、圧電素板2を構成する縁辺に平行に、2つの支持電極3が配置され、この2点を基準として支持される構成が採られている。そして、圧電振動片1の固定状態を安定させるために、パッケージ等との接続部材として使用される導電性接着剤としては、エポキシ系やポリイミド系等の硬質なバインダを採用したものが使用されることが一般的である。
For example, as shown in FIG. 10, a general piezoelectric vibrating piece using an AT-cut crystal element plate has two
上記のような圧電振動片1を実装した圧電デバイスでは、そのパッケージに対して直接的に応力が加えられた場合はもちろん、リフロー時の熱膨張等においても素子片に対する応力の影響が生ずることとなる。例えば、パッケージに対して加えられた応力は、支持部材を介して素子片に伝達される。また、素子片内部の熱応力は、加熱時や冷却時に生ずる膨張や収縮が、線膨張率の異なる部材間を繋ぐ支持部材により阻害されることにより生ずるのである。
In the piezoelectric device mounted with the piezoelectric vibrating
このような素子片に付与される応力は、発振周波数に影響を与え、エージング特性や周波数温度特性等の諸特性に悪影響を与える。このため、発振周波数に影響を与える応力の伝達を解消することを目的とした手段が種々提案されてきている。それらの提案のなかの1つが、特許文献1や特許文献2に開示されている。特許文献1に開示されている圧電デバイスは、図11に示すような構成の圧電振動片を実装している。特許文献1に開示されている圧電デバイスにおける圧電振動片1aは、励振電極4aと圧電素板2aの一縁辺を結ぶ直線上に2つの支持電極3aを配置したことを特徴とするものである。特許文献1によれば、支持電極3aをこのような形態で配置することにより、応力発生方向、すなわち2つの支持電極3a間に励振電極4aが存在しなくなるため、励振電極4aに対する応力の伝達・発生を回避することができるという。
Such stress applied to the element piece affects the oscillation frequency and adversely affects various characteristics such as aging characteristics and frequency temperature characteristics. For this reason, various means aimed at eliminating the transmission of stress that affects the oscillation frequency have been proposed. One of those proposals is disclosed in
また、特許文献2に開示されている圧電デバイスに実装されている圧電振動片は、特定の結晶軸に対して所定の回転角を持った直線上に2つの支持電極を配置するということを特徴とするものである。具体的には、ATカット水晶素板の結晶軸であるX軸から、Y軸を基点として60°若しくは120°の回転角を持った直線上に2つの支持電極を配置するというものである。当該回転角を持った直線に沿って付加された応力は、その感度比率が極めて小さくなり、振動部に与える影響、すなわち発振周波数に与える影響を極めて小さくすることができるという。
上記のような構成の圧電振動片であれば、振動部に対する応力の影響を抑えることができ、エージング特性や周波数温度特性等、水晶振動片の諸特性を良好に保つことが可能となると考えられる。しかし、上記文献に提示されている圧電振動片はいずれも、1つの直線上に振動部と2つの支持電極が位置するように電極パターンの形成がなされている。このため、圧電素板の面積に対する振動部の占有面積が狭められてしまうという問題点があった。振動部の面積が縮小されると、エネルギー閉じ込めの効果が薄くなると共に、主振動である厚み滑り振動に対する副振動(高次輪郭振動等)の結合も生じ易くなるという問題がある。副振動の結合は、CIディップや周波数ジャンプとして現れるため、発振の安定性を妨げる原因となる。 If the piezoelectric vibrating piece has the above-described configuration, it is considered that the influence of stress on the vibrating portion can be suppressed, and various characteristics of the quartz vibrating piece such as aging characteristics and frequency temperature characteristics can be kept good. . However, in each of the piezoelectric vibrating reeds presented in the above document, an electrode pattern is formed so that the vibrating portion and the two supporting electrodes are positioned on one straight line. For this reason, there is a problem in that the area occupied by the vibration part with respect to the area of the piezoelectric element plate is reduced. When the area of the vibration part is reduced, there is a problem that the effect of energy confinement becomes thin and the coupling of the secondary vibration (high-order contour vibration or the like) to the thickness-shear vibration that is the main vibration is likely to occur. The coupling of the secondary vibration appears as a CI dip or a frequency jump, which causes the oscillation stability to be hindered.
そこで本発明では、応力による周波数特性の劣化を回避しつつ、圧電素板に対する振動部の占有面積を比較的広く採ることのできる圧電振動片の構造、およびこの圧電振動片を搭載した圧電デバイスを提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, a structure of a piezoelectric vibrating piece that can occupy a relatively large area occupied by the vibrating portion with respect to the piezoelectric element plate while avoiding deterioration of frequency characteristics due to stress, and a piezoelectric device equipped with this piezoelectric vibrating piece The purpose is to provide.
上記目的を達成するための本発明に係る圧電振動片は、ATカット水晶素板により形成され、素板両主面に対を成して配置される励振電極と、前記励振電極のそれぞれに対応する2つの支持電極、および前記励振電極と前記支持電極とを電気的に接続する導通電極を備える圧電振動片であって、前記ATカット水晶素板を構成する結晶軸Y’を基準として当該Y’軸周りに、結晶軸X、および結晶軸Z’を60°±10°または120°±10°回転させた結晶軸X’に平行な2つの直線と前記2つの直線に交差する線により圧電素板の縁辺を形成し、前記X’軸に平行な直線上であって前記励振電極が形成される振動部と前記X’軸に平行に形成された縁辺との間に、前記支持電極を設けたことを特徴とする。このような構成の圧電デバイスであれば、支持電極間に生ずる応力の影響による周波数特性の劣化を回避することができる。また、2つの支持電極が圧電素板の縁辺と平行に配置されることとなるため、圧電素板に対する振動部の占有面積を比較的広く採ることが可能となる。 In order to achieve the above object, a piezoelectric vibrating piece according to the present invention is formed of an AT-cut quartz base plate and corresponds to each of the excitation electrodes arranged in pairs on both main surfaces of the base plate and the excitation electrodes. And a conductive electrode for electrically connecting the excitation electrode and the support electrode, the Y axis with reference to a crystal axis Y ′ constituting the AT-cut quartz base plate. Piezoelectricity is generated by two straight lines parallel to the crystal axis X ′ obtained by rotating the crystal axis X and the crystal axis Z ′ around the axis by 60 ° ± 10 ° or 120 ° ± 10 ° and a line intersecting the two straight lines. An edge of the base plate is formed, and the support electrode is disposed between a vibrating part on the straight line parallel to the X′-axis and where the excitation electrode is formed, and an edge formed parallel to the X′-axis. It is provided. With the piezoelectric device having such a configuration, it is possible to avoid deterioration of frequency characteristics due to the influence of stress generated between the support electrodes. In addition, since the two support electrodes are arranged in parallel with the edge of the piezoelectric element plate, the area occupied by the vibration part with respect to the piezoelectric element plate can be made relatively large.
また、上記構成の圧電振動片において、前記圧電素板は、振動部を構成する薄肉部と、当該薄肉部を囲繞する厚肉部とより構成し、前記支持電極は前記厚肉部に設けるようにすると良い。振動部を薄肉部により構成することで、高周波帯域の振動を励起することが可能となる。また、薄肉部の周囲を厚肉部で囲繞することにより、圧電振動片の機械的強度を保つことができる。 In the piezoelectric vibrating piece having the above-described configuration, the piezoelectric element plate includes a thin portion that constitutes the vibrating portion and a thick portion that surrounds the thin portion, and the support electrode is provided on the thick portion. It is good to make it. By configuring the vibration part with a thin part, vibration in a high frequency band can be excited. Moreover, the mechanical strength of the piezoelectric vibrating piece can be maintained by surrounding the thin portion with the thick portion.
また、上記構成の圧電振動片では、前記2つの支持電極を近接配置することが望ましい。支持電極を近接配置することによれば必然的に、2つの支持電極間に生ずる応力が小さくなる。このため、振動部へ与える影響も小さくすることができる。 In the piezoelectric vibrating piece having the above-described configuration, it is desirable that the two support electrodes be arranged close to each other. By arranging the support electrodes close to each other, the stress generated between the two support electrodes is inevitably reduced. For this reason, the influence given to a vibration part can also be made small.
また、上記構成の圧電振動片では、前記支持電極を前記X’軸に平行に形成した縁辺に沿って配置すると良い。支持電極を縁辺上に配置することによれば、振動部の面積を最も広げることができる。また、X’軸に平行に形成された縁辺の断面形状を利用して実装を行うようにすれば、接続部材の断線等を防止することも可能となる。 In the piezoelectric vibrating piece having the above-described configuration, the support electrode may be disposed along an edge formed in parallel with the X ′ axis. By arranging the support electrode on the edge, the area of the vibration part can be expanded most. If mounting is performed using the cross-sectional shape of the edge formed parallel to the X ′ axis, it is possible to prevent disconnection of the connecting member.
さらに、上記のような構成の圧電振動片では、前記2つの支持電極のいずれか一方を圧電素板の角部に配置し、他方をこれに近接させるようにしても良い。このような構成とすることによれば、主振動である厚み滑り振動の発生領域から、支持電極までの距離を遠ざけることができる。よって支持電極間に生ずる応力が周波数特性に与える影響を抑制することが可能となる。 Furthermore, in the piezoelectric vibrating piece configured as described above, either one of the two support electrodes may be disposed at a corner of the piezoelectric element plate, and the other may be placed close to the corner. According to such a configuration, it is possible to increase the distance from the generation region of the thickness shear vibration, which is the main vibration, to the support electrode. Therefore, it is possible to suppress the influence of the stress generated between the support electrodes on the frequency characteristics.
また、本発明に係る圧電デバイスは、上記いずれかに記載の圧電振動片をパッケージ内に実装したことを特徴とするものである。上記のような特徴を有する圧電振動片を実装した圧電デバイスであれば、支持電極間に生ずる応力の影響により、周波数特性が劣化することを防止することができる。 In addition, a piezoelectric device according to the present invention is characterized in that any one of the piezoelectric vibrating reeds described above is mounted in a package. If the piezoelectric device is mounted with the piezoelectric vibrating piece having the above-described characteristics, it is possible to prevent the frequency characteristics from being deteriorated due to the influence of stress generated between the support electrodes.
さらに、上記特徴を有する圧電デバイスでは、前記圧電振動片を前記パッケージ内に実装する際に、バンプを用いるようにしても良い。圧電振動片の実装にバンプを用いるようにすれば、2つの支持電極間の距離をさらに近接させることが可能となる。 Furthermore, in the piezoelectric device having the above characteristics, bumps may be used when the piezoelectric vibrating piece is mounted in the package. If bumps are used for mounting the piezoelectric vibrating piece, the distance between the two support electrodes can be made closer.
以下、図面を参照しつつ本発明の圧電振動片、および圧電デバイスに係る実施の形態について説明する。図1は、第1の実施形態に係る圧電振動片の構成を示す図である。
本実施形態に係る圧電振動片10は、圧電素板16と、この圧電素板16に設けられる励振電極18(18a,18b)、支持電極22(22a,22b)、および導通電極20(20a,20b)とを基本として構成されるものである。本実施形態に用いられる圧電素板16は、一般的に知られているATカット水晶素板16aについて、いわゆる面内回転角θ1を持たせて圧電素板16の形成を行っている。
Hereinafter, embodiments of a piezoelectric vibrating piece and a piezoelectric device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a piezoelectric vibrating piece according to the first embodiment.
The piezoelectric
ここで、ATカット水晶素板16aとは、図2に示すように、水晶の結晶軸として示されるX軸(電気軸)、Y軸(機械軸)、およびZ軸(光軸)について、Y軸に垂直な平面を有する素板16bをX軸回りに約35°回転させた平面を有する素板のことである。ここで、素板の結晶軸を表すY軸、Z軸は、X軸回りに回転角を与えられているため、それぞれY’軸、Z’軸と示す。
Here, as shown in FIG. 2, the AT-cut
本実施形態の圧電素板16は、上述したY’軸回りに、X軸、Z’軸を60°±10°または120°±10°回転させて得られる軸をそれぞれX’軸、Z”軸とし、このX’軸、Z”軸に平行な直線に沿ってそれぞれ圧電素板16の縁辺を形成している。なお、以下に示す実施形態では、面内回転角を60°±10°とした場合の例を挙げて説明を進めることとする。
The
ここで、本実施形態に係る圧電素板16は、図3に示すように、厚さが薄くなっている部分(薄肉部)14と、この薄肉部14よりも厚さの厚い部分(厚肉部)12とを備えている。具体的には、圧電素板16の中央部付近における一方の主面(図3に示す場合では上側面)には、凹部14aが形成されており、この凹部14a形成部分が振動部を構成する薄肉部14となる。そして、この凹部14aの周囲を枠状に囲繞する部位が厚肉部12となる。なお、凹部14aの形成は、ウエットエッチングによれば良い。
Here, as shown in FIG. 3, the
前記励振電極18は、上記構成を有する圧電素板16における薄肉部14の両主面にそれぞれ形成される。薄肉部14を振動部とし、ここに励振電極18を形成することにより、高周波帯域の発振が可能となるからである。なお、励振電極18の形状としては、矩形や円形、あるいは楕円形とすることができる。ATカット圧電素板を用いた圧電振動片により励起される振動の主振動である厚み滑り振動は、振動領域内に楕円形に生ずるため、励振電極の形状を円形や楕円形とすることで、発振効率を高めることができるからである。
The excitation electrodes 18 are respectively formed on both main surfaces of the
前記支持電極22は、上記構成を有する圧電素板16において、X’軸に平行に形成された縁辺に沿って配置される。ここで、図4(A)に、一般的なATカット水晶素板(円形)におけるX軸を基準とした応力付加角度θと、応力感度比率Kとの関係を示す。なお、図4(B)は、円形に形成されたATカット水晶素板に対する応力付加の様子を示すブロック図である。図4(A)からは、応力付加角度θが60°または120°付近である時に、応力感度比率Kが0に近づくということを読み取ることができる。すなわち、応力付加角度が60°または120°の直線に沿った方向である時に付加される応力は、振動部に与える影響が少ないということが理解できる。本実施形態に係る圧電素板16の縁辺は、Y’軸を基点としてX軸を60°回転させた直線である。そして、応力感度比率Kの減少率は、応力付加角度によって定まることより、X’軸に平行な直線に沿って支持電極22を配置した場合であっても、応力感度比率Kの減少効果を得られるということができる。つまり、リフロー時の熱膨張や圧電振動片10を搭載したパッケージ等に加えられた衝撃等により生じた応力が、支持電極22a,22b間に伝達された場合であっても、その影響を最小限に抑えることができ、周波数変動を抑えることができるのである。
The support electrode 22 is disposed along an edge formed in parallel to the X ′ axis in the
また、X’軸に平行に形成された縁辺は、その断面形状が凸形状となる。また従来は、励振電極を配置する振動部と、縁辺とを結ぶ直線上に並べて配設していた2つの支持電極を、X’軸に平行に形成された縁辺に沿って配置したことにより、支持電極22を配置するために必要としていた厚肉部12の面積を狭めることができ、振動部の占有面積を広げることができる。これにより、エネルギー閉じ込めの効果を向上させることができると共に、主振動である厚み滑り振動に対する高次輪郭振動等の副振動の結合を抑制することができる。なお、支持電極22aと支持電極22bとの間に平面方向に生ずる応力を抑制するためには、2つの支持電極間22a,22bの距離を縮め、近接させて配置することが望ましい。具体的には、2つの支持電極間22a,22bの距離を、振動部とX’軸に平行に形成された縁辺との距離よりも短くすると良い。
Further, the edge formed parallel to the X ′ axis has a convex cross-sectional shape. Conventionally, by arranging the two support electrodes arranged side by side on a straight line connecting the vibration part where the excitation electrode is arranged and the edge, along the edge formed parallel to the X ′ axis, The area of the
前記導通電極20a,20bは、上述した励振電極18a,18bと支持電極22a,22bとをそれぞれ電気的に接続するために圧電素板16上に引き回される電極である。ここで、本実施形態に係る圧電素板16は、上記のような面内回転角θ1を有するため、ウエットエッチングにより圧電素板16の形成を行った場合には、X’軸方向のエッチング面に、その結晶方向に沿った傾斜面を有することとなる。ここで、面内回転角θを有さない従来の圧電振動片では、逆メサ構造を採用する場合、薄肉部と厚肉部との間の側壁が傾斜面となる部位はX軸に沿って形成される側壁であった。面内回転角を有さない圧電振動片では、Z’軸に沿った方向に支持電極が配置されていた。そして、励振電極と支持電極とを接続する導通電極は、配線パターンの断線を防ぐために、鋭角部を避けてパターン形成されるため、導通電極の引き回し距離を長くせざるを得なかった。これに対して本実施形態に係る圧電振動片10では、支持電極22a,22bを配置した縁辺に平行な凹部14aの側壁に傾斜面が形成されることとなるため、励振電極18aから支持電極22aまでの引き回し距離を最短とすることが可能となる。
The
次に、上記構成の圧電振動片10の製造方法について説明する。まず、圧電素板16は、ウエットエッチングにより外形形状を形成する。このとき、圧電素板16を形成している圧電性を有する結晶がエッチングレートの異方性を有していれば、圧電素板16の縁辺には、凸形状や傾斜面が形成されることとなる。
Next, a method for manufacturing the piezoelectric vibrating
すなわち、面内回転角θを有するATカット水晶素板である本実施形態に係る圧電素板16は、結晶方向の異方性に伴い、結晶軸毎にエッチングレートに差異が生ずる。具体的には、上述したようにX’軸に平行に形成される縁辺は、厚さ方向における中央部が、その両端部に比べて突出した形状、すなわち凸形状となる。また、Z”軸に平行に形成される縁辺は、略垂直、あるいはいずれか一方の主面との境界に鋭角を有する傾斜面を形成することとなる。
That is, the
なお、ウエットエッチングによる外形形成については、周知の技術を利用すれば良い。すなわち、圧電ウェハ(不図示)に対するレジスト膜の形成工程、マスクを用いた露光工程、現像液を用いた現像工程、エッチング液を用いたエッチング工程、およびレジスト膜の除去工程といった段階的な工程を経て形状形成を行うものである。 Note that a known technique may be used for the outer shape formation by wet etching. That is, stepwise processes such as a resist film forming process on a piezoelectric wafer (not shown), an exposure process using a mask, a developing process using a developer, an etching process using an etching liquid, and a resist film removing process. After that, shape formation is performed.
上記のようにして圧電素板16の外形形状を形成した後、振動部を担う凹部14aを形成し、逆メサ型にする。凹部14aの形成も、ウエットエッチングによれば良い。なお、図3に示す形態の凹部14aは、一方の主面からのみのエッチングとなるため、X’軸に平行に配される側壁には、厚肉部から薄肉部へ向かう結晶面に沿った傾斜面が形成されることとなる。
After the outer shape of the
上記のようにして逆メサ構造を有する圧電素板16を形成した後、励振電極18、支持電極22、および導通電極20等の電極パターンの形成を行う。電極パターンの形成方法としては、スパッタや蒸着により圧電素板16全体に電極パターン材料を成膜した後、レジスト、マスクを用いて不要部分をエッチングする方法や、予め圧電素板16表面にマスクを形成し、マスクの開口部から露出した部位に対してスパッタや蒸着により電極パターン材料を成膜する方法などを採ることができる。
After the
上記のような構成の圧電振動片10によれば、支持電極22a,22bを固定することに起因して発生する応力が振動部に歪みを与えることを抑制することができる。これにより、エージング特性や周波数温度特性等、種々の周波数特性が劣化することを防止できる。
According to the piezoelectric vibrating
また、2つの支持電極22a,22bの配置をX’軸に平行な縁辺としたことにより、圧電素板16中に占める振動部の割合を大きくすることができる。これにより、エネルギー閉じ込めの効果が向上すると共に、主振動に対する副振動の結合を抑制することができる。
In addition, by arranging the two
また、図3に示す圧電振動片10は、一方の主面側に配置した励振電極18aに接続された支持電極22aを一方の主面に配置し、他方の主面に配置した励振電極18bに接続された支持電極22bを他方の主面に配置する構成としていたが、図5に示すように、他方の主面に2つの支持電極22a,22bを配置するようにしても良い。この場合、X’軸に平行に形成された縁辺部を利用して導通電極20aを引き回すようにすれば良い。当該縁辺部は、凸形状によって構成されていることから、一方の主面から他方の主面へ向かう経路上に鋭角部が存在しない。このため、各面の遷移部分において電極パターンの厚みが極端に薄くなってしまうことを避けることができ、導通電極20aの断線を避けることができる。また、2つの支持電極22a,22bを他方の主面(実装面と対向する側の主面)に配置することにより、圧電振動片10をパッケージ等に実装する際に接続部材として使用する導電性接着剤の量を減らすことができる。また、接続部材としては、導電性接着剤に替えてバンプを用いることも可能となる。これにより、導電性接着剤の構成に起因する導通不良を解消することが可能となる。
Further, in the piezoelectric vibrating
また、振動部を薄肉とする逆メサ型としているため、発振周波数を向上させることができる。これにより従来SAW共振子が担っていた高周波帯の振動を励起することが可能となる。また、薄肉部14の周囲には枠状に厚肉部12を形成しているため、圧電振動片10としての機械的強度をも確保することができる。
In addition, the oscillation frequency can be improved due to the inverted mesa type in which the vibrating part is thin. As a result, it is possible to excite vibrations in the high frequency band that the SAW resonator has conventionally been responsible for. Further, since the
次に、上記のような構成の圧電振動子を搭載した圧電デバイスについて図6を参照して説明する。なお、図6(A)は、圧電デバイスの構成を示す正面断面図であり、図6(B)は、リッドを取り除いた状態における圧電デバイスの平面図である。 Next, a piezoelectric device equipped with the piezoelectric vibrator having the above-described configuration will be described with reference to FIG. 6A is a front cross-sectional view showing the configuration of the piezoelectric device, and FIG. 6B is a plan view of the piezoelectric device with the lid removed.
本実施形態に係る圧電デバイス50は、圧電振動片10と、この圧電振動片10を収容するパッケージ56とを基本として構成される。前記パッケージ56は、圧電振動片10を収容するキャビティ62を有するパッケージベース52と、パッケージベース52の開口部を封止するリッド54とより構成される。
The piezoelectric device 50 according to the present embodiment is basically configured of the piezoelectric vibrating
前記パッケージベース52は上述したように、圧電振動片10を収容するためのキャビティ62を有する箱体である。その構成材料は絶縁材料とすることが望ましく、製造方法としてはセラミックグリーンシート等の基板を積層し、これを焼結するという方法をとれば良い。
As described above, the
パッケージベース52におけるキャビティ62の内部には、圧電振動片10を実装するための内部実装端子58が備えられている。また、パッケージベース52の外部底面には、前記内部実装端子58と電気的に接続された外部実装端子60が備えられている。
Inside the
前記リッド54は、上述したパッケージベース52における上部開口部を封止する蓋体である。その構成材料は、パッケージベース52と先膨張係数が近似する部材が望ましい。例えば、上記のようにパッケージベース52をセラミックグリーンシートで構成した場合には、リッド54の構成材料としてコバールやソーダガラス等を選択することが一般的である。
The
上記のような構成のパッケージ56に対する圧電振動片10の実装は、導電性接着剤64を介して行われる。使用する導電性接着剤としては、バインダにエポキシ系やポリイミド系の硬質な樹脂を使用したものを選択することが望ましい。実装状態の安定化を図ることができるからである。
The piezoelectric vibrating
ここで、上記構成の圧電振動片10は、支持電極22aを配設した縁辺の形状を凸形状としていることより、導電性接着剤64の回り込み性が良く、断線を生じさせ難い。断面に鋭角部分が無いことにより、他方の面から一方の面へと回り込む導電性接着剤64の厚みが、極端に薄くなる場所が無くなるからである。
Here, the piezoelectric vibrating
また、上記のような構成の圧電振動片10を搭載した圧電デバイス50であれば、導電接着剤64を介して支持電極22a,22bへと伝播された応力、あるいは固定された支持電極22a,22bに起因して圧電振動片の内部に生じた熱応力が振動部に与える影響を抑制することができる。このため、エージング特性や周波数温度特性等の諸特性の劣化を防止することができる。
Further, in the case of the piezoelectric device 50 on which the piezoelectric vibrating
次に、本発明の圧電振動片に係る第2の実施形態について図7を参照して説明する。なお、図7には、本実施形態に係る圧電振動片の形態を簡略化して示すこととする。また、図7において、図7(A)は圧電振動片の平面構成を示す図であり、図7(B)は同図(A)におけるA−A断面を示す図であり、図7(C)は同図(A)におけるB−B断面を示す図である。また、本実施形態に係る圧電振動片の基本的構成は、上述した第1の実施形態に係る圧電振動片と同じである。したがって、その機能を同一とする箇所には図面に100を足した符号を付して詳細な説明は省略することとする。 Next, a second embodiment according to the piezoelectric vibrating piece of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows a simplified form of the piezoelectric vibrating piece according to the present embodiment. 7A is a diagram illustrating a planar configuration of the piezoelectric vibrating piece, and FIG. 7B is a diagram illustrating a cross section taken along the line AA in FIG. 7A. () Is a figure which shows the BB cross section in the same figure (A). The basic configuration of the piezoelectric vibrating piece according to the present embodiment is the same as that of the piezoelectric vibrating piece according to the first embodiment described above. Therefore, portions having the same function are denoted by reference numerals added with 100 in the drawings, and detailed description thereof is omitted.
本実施形態に係る圧電振動片110は、支持電極122(122a,122b)の配置を、X’軸に平行な縁辺上としていない点が、第1の実施形態に係る圧電振動片10と相違する。すなわち、本実施形態に係る圧電振動片110は、X’軸と平行な直線上であって、前記X’軸に平行に形成された縁辺と振動部を構成する凹部14aとの間に形成された厚肉部112に、2つの支持電極122a,122bを配置したのである。支持電極122a,122bの配置形態をX’軸と平行とすることにより、縁辺に配置しない場合であっても十分に振動部の占有面積を広げることができるからである。
The piezoelectric vibrating
本実施形態のように、圧電振動片110の内面に支持電極122を配置する場合、いずれか一方の面(図7に示す場合は一方の主面)に配置された励振電極118aに接続された支持電極122aの形成は、圧電素板にビアホール123を形成し、他方の面へ落とし込むようにして形成することが望ましい。このような構成とすれば、圧電振動片110をパッケージ等に実装する際に、導電性接着剤を上側の面に回り込ませる必要が無くなるからである。なお、ビアホール123を構成する貫通孔の形成は、サンドブラストや、ドライエッチング等の工法を用いることが望ましい。ウエットエッチングによっても貫通孔を形成することは可能であるが、結晶方向の関係によりエッチングレートに差が生じ、支持電極122a,122bの位置をX’軸に平行に配置することが困難となる可能性が生ずるためである。
When the support electrode 122 is disposed on the inner surface of the piezoelectric vibrating
次に、第2の実施形態に係る圧電振動片を搭載した圧電デバイスについて図8を参照して説明する。
本実施形態に係る圧電デバイス50aの基本的構成も、図6に示した圧電デバイス50と同様であり、実施形態に係る圧電振動片110と、当該圧電振動片110を収容するパッケージ56とから構成される。
Next, a piezoelectric device including the piezoelectric vibrating piece according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
The basic configuration of the piezoelectric device 50a according to the present embodiment is also the same as that of the piezoelectric device 50 shown in FIG. 6, and includes the piezoelectric vibrating
上記実施形態に係る圧電デバイス50と相違する点としては、圧電振動片110の実装形態を挙げることができる。本実施形態に係る圧電振動片110では、2つの支持電極122a,122bの双方を他方の主面に配置する形態を採っているため、接続部材として使用していた導電性接着剤を一方の主面に回り込ませる必要が無い。このため、接続部材として、導電性接着剤に替えてバンプ65を使用することが可能となる。
As a point different from the piezoelectric device 50 according to the above embodiment, a mounting form of the piezoelectric vibrating
バンプ65を用いた実装では、導電性接着剤を用いた場合と異なり、接続部材の流れ込みによる短絡が生ずる可能性が低い。このため、接続部材として導電性接着剤を使用する場合よりも、2つの支持電極122a,122b間の距離を縮めることが可能となる。
In the mounting using the
その他の構成、作用、効果については、上述した第1の実施形態に係る圧電振動片10を搭載した圧電デバイス50と同様である。
Other configurations, operations, and effects are the same as those of the piezoelectric device 50 including the piezoelectric vibrating
次に、本発明の圧電振動片に係る第3の実施形態について図9を参照して説明する。なお、本実施形態に係る圧電振動片の基本的構成は、上述した第1の実施形態に係る圧電振動片10と同様であるため、図9には圧電振動片の平面形態のみを示すこととする。また、第1の実施形態に係る圧電振動片10の構成とその機能を同様とする箇所には、図面に200を足した符号を付して詳細な説明を省略することとする。
Next, a third embodiment according to the piezoelectric vibrating piece of the present invention will be described with reference to FIG. Since the basic configuration of the piezoelectric vibrating piece according to the present embodiment is the same as that of the piezoelectric vibrating
本実施形態に係る圧電振動片210は、2つの支持電極222(222a,222b)のうちのいずれか一方(図9に示す例では支持電極222a)を、X’軸に平行に形成された縁辺とZ”軸に平行に形成された縁辺とが交差する角部へ配置し、他方の支持電極(図9に示す例では支持電極222b)をX’軸に平行に形成された縁辺であって、前記一方の支持電極(図9に示す例では支持電極222a)に近接する位置に配置したことを特徴とする。
In the piezoelectric vibrating
ATカット水晶素板を用いた圧電振動片の主振動である厚み滑り振動は、図9中に2点鎖線で示すように振動部中に楕円形に発生する。このため、矩形に形成された圧電素板216における角部は、厚み滑り振動の発生領域から最も遠い部位となる。よって、支持電極222a,222b間に生じた応力が、振動発生領域に与える影響を少なくすることが可能となる。
Thickness-slip vibration, which is the main vibration of a piezoelectric vibrating piece using an AT-cut quartz element plate, is generated in an elliptical shape in the vibrating portion as indicated by a two-dot chain line in FIG. For this reason, the corner | angular part in the
その他の構成、作用、効果については、第1の実施形態に係る圧電振動片10と同様である。また、本実施形態に係る圧電振動片210を搭載した圧電デバイスについては、第1の実施形態に係る圧電振動片10を搭載した圧電デバイス50と同様である。
Other configurations, operations, and effects are the same as those of the piezoelectric vibrating
上記実施形態に係る圧電振動片ではいずれも、圧電素板の形態として一方の主面に凹部を形成した逆メサ型のものを採用する旨記載した。しかしながら、本発明に係る圧電振動片は、両主面に凹部を形成して逆メサ型を形成するものであっても良い。また本発明に係る圧電振動片は、支持電極の配設形態を同様にすれば、圧電素板の形態としてフラット板、メサ型、ベベル型、プラノベベル型、コンベックス型、およびプラノコンベックス型等、種種の形態を採ることができる。さらに、上記実施形態では、圧電素板の平面形態は矩形であるように示したが、少なくともX’軸と平行な直線を有するものであれば、台形等としても良い。 It has been described that the piezoelectric resonator element according to the above embodiment adopts an inverted mesa type in which a concave portion is formed on one main surface as a form of the piezoelectric element plate. However, the piezoelectric vibrating piece according to the present invention may be formed by forming concave portions on both main surfaces to form an inverted mesa type. Further, the piezoelectric vibrating piece according to the present invention has various types such as a flat plate, a mesa type, a bevel type, a plano bevel type, a convex type, a plano convex type, etc. It can take the form. Further, in the above-described embodiment, the planar form of the piezoelectric element plate is shown to be rectangular, but it may be a trapezoid or the like as long as it has at least a straight line parallel to the X ′ axis.
10………圧電振動片、12………厚肉部、14………薄肉部、14a………凹部、16………圧電素板、18(18a,18b)………励振電極、20(20a,20b)………導通電極、22(22a,22b)………支持電極、50………圧電デバイス、52………パッケージベース、54………リッド、56………パッケージ、58………内部実装端子、60………外部実装端子、62………キャビティ、64………導電性接着剤、65………バンプ。 10 ......... Piezoelectric vibrating piece, 12 ......... Thick part, 14 ......... Thin part, 14a ......... Recess, 16 ......... Piezoelectric element plate, 18 (18a, 18b) ......... Excitation electrode, 20 (20a, 20b) ..... Conduction electrode, 22 (22a, 22b) ..... Support electrode, 50 ..... Piezoelectric device, 52 .... Package base, 54 ..... Lid, 56 ..... Package, 58 ..... Internal mounting terminal, 60 .... External mounting terminal, 62 .... Cavity, 64 ..... Conductive adhesive, 65 .... Bump.
Claims (7)
前記ATカット水晶素板を構成する結晶軸Y’を基準として当該Y’軸周りに、結晶軸X、および結晶軸Z’を60°±10°または120°±10°回転させた結晶軸X’および結晶軸Z”を設定し、
前記結晶軸X’に平行な2つの直線と前記2つの直線に交差する線により圧電素板の縁辺を形成し、
前記X’軸に平行な直線上であって前記励振電極が形成される振動部と前記X’軸に平行に形成された縁辺との間に、前記支持電極を設けたことを特徴とする圧電振動片。 An excitation electrode formed of an AT-cut quartz base plate and arranged in pairs on both main surfaces of the base plate, two support electrodes corresponding to each of the excitation electrodes, and the excitation electrode and the support electrode A piezoelectric vibrating piece provided with a conductive electrode for electrical connection,
The crystal axis X obtained by rotating the crystal axis X and the crystal axis Z ′ by 60 ° ± 10 ° or 120 ° ± 10 ° around the Y ′ axis with respect to the crystal axis Y ′ constituting the AT-cut quartz base plate 'And crystal axis Z "
An edge of the piezoelectric element plate is formed by two straight lines parallel to the crystal axis X ′ and a line intersecting the two straight lines,
A piezoelectric device characterized in that the support electrode is provided between a vibration part on a straight line parallel to the X ′ axis and where the excitation electrode is formed and an edge formed in parallel to the X ′ axis. Vibrating piece.
前記支持電極は前記厚肉部に設けたことを特徴とする請求項1に記載の圧電振動片。 The piezoelectric element plate comprises a thin part that constitutes the vibration part, and a thick part that surrounds the thin part,
The piezoelectric vibrating piece according to claim 1, wherein the support electrode is provided in the thick portion.
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