JP2009164775A - Piezoelectric frame and piezoelectric device - Google Patents

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健史 齊藤
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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric frame (50) having a piezoelectric vibration reed in the shape of a tuning fork, which generates neither level difference nor a groove at a root (321) of a pair of vibration arms (31). <P>SOLUTION: The piezoelectric frame (50) is provided with: having at least a pair of vibration arms (31) extending in the first direction from a base part (39), and having a tunig fork piezoelectric vibration reeds (30) has a first excitation electrode (35) and a second excitation electrode (36) in the pair of vibration arms (31); a first support part (23) extending in the first direction from between the pair of vibration arms (31); an outer frame part (51) connected to the first support part to surround the tuning fork piezoelectric vibration reed; a first connection electrode (33) and a second connection electrode (34) conducted to the first excitation electrode (35) and the second excitation electrode (36), respectively, and formed in the outer frame part (51). <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、音叉型の圧電振動子などを備える圧電フレーム及び圧電デバイスに関するものである。   The present invention relates to a piezoelectric frame and a piezoelectric device including a tuning fork type piezoelectric vibrator and the like.

圧電体は、電圧を印可すると圧電効果により伸縮する性質を有しており、これを共振回路のフィードバック回路に組み込むと極めて正確で安定した発振を行う。この性質を利用して、圧電振動子は時計での時間計測、電子制御回路の基準信号の発生など、あらゆる電子製品で利用される。圧電振動子には、リード線が配設されたリードタイプのものや、チップコンデンサーのようにパッケージをプリント基板に実装する表面実装タイプのものなどがある。この表面実装型の圧電振動子はプリント基板への実装の容易さから広く使われており、時間計測などには音叉型の圧電振動子が多く用いられる。   The piezoelectric body has a property of expanding and contracting due to the piezoelectric effect when a voltage is applied, and when this is incorporated into a feedback circuit of a resonance circuit, extremely accurate and stable oscillation is performed. Using this property, the piezoelectric vibrator is used in all electronic products such as time measurement with a watch and generation of a reference signal for an electronic control circuit. Piezoelectric vibrators include a lead type in which lead wires are disposed, and a surface mount type in which a package is mounted on a printed circuit board like a chip capacitor. This surface mount type piezoelectric vibrator is widely used because of its ease of mounting on a printed circuit board, and a tuning fork type piezoelectric vibrator is often used for time measurement and the like.

特許文献1は、これら音叉型の圧電振動片に枠体を備えた圧電デバイスを開示している。そして、特許文献1の圧電デバイスは、ガラスでできたリッドやベースと枠体とを接合して圧電デバイスを製造している。音叉型の圧電振動片に枠体は、フォトレジストの塗布、フォトリソグラフィ(露光)技術及びウェットエッチングによって、一枚の圧電ウエハからの外形形状が製造される。その後、再びフォトレジストの塗布、フォトリソグラフィ(露光)技術及びウェットエッチングによって電極パターンが音叉型の圧電振動片に形成される。
特開2006−229446号公報
Patent Document 1 discloses a piezoelectric device including a frame body on these tuning-fork type piezoelectric vibrating reeds. And the piezoelectric device of patent document 1 manufactures the piezoelectric device by joining the lid and base which were made of glass, and the frame. The outer shape of the frame body of the tuning fork type piezoelectric vibrating piece is manufactured from one piezoelectric wafer by applying a photoresist, a photolithography (exposure) technique, and wet etching. Thereafter, an electrode pattern is formed on the tuning-fork type piezoelectric vibrating piece again by applying a photoresist, photolithography (exposure) technique, and wet etching.
JP 2006-229446 A

しかし、圧電ウエハは異方性を有しており、ウェットエッチングによりきれいに音叉型の圧電振動片の外形形状を形成することは困難であり、またきれいに外形形状が形成されていない圧電振動片に電極パターンを形成することは困難である。   However, the piezoelectric wafer has anisotropy, and it is difficult to form the outer shape of the tuning fork type piezoelectric vibrating piece neatly by wet etching. It is difficult to form a pattern.

たとえば、図9は、従来の音叉型の圧電振動片200の説明図である。図9(a)は、音叉型の圧電振動片200の全体構成を示した平面図であり、図9(b)は、一対の振動腕210と基部290とをXZ平面で見た基部290の拡大図であり、図9(c)は、一対の振動腕210と基部290とをXY平面で見た図である。近年の音叉型の圧電振動片200は、振動腕の幅が0.1mmないし0.2mm程度であり、一対の振動腕210の間隔も0.1mmないし0.2mm程度である。音叉型の圧電振動片200は、音叉型の圧電振動片200を枠体(不図示)に接続しておくため、接続部281で接続している。   For example, FIG. 9 is an explanatory diagram of a conventional tuning-fork type piezoelectric vibrating piece 200. 9A is a plan view showing the overall configuration of the tuning-fork type piezoelectric vibrating piece 200, and FIG. 9B is a plan view of the base 290 when the pair of vibrating arms 210 and the base 290 are viewed in the XZ plane. FIG. 9C is an enlarged view of the pair of vibrating arms 210 and the base portion 290 as seen on the XY plane. In the tuning fork type piezoelectric vibrating piece 200 in recent years, the width of the vibrating arm is about 0.1 mm to 0.2 mm, and the distance between the pair of vibrating arms 210 is also about 0.1 mm to 0.2 mm. The tuning fork type piezoelectric vibrating piece 200 is connected by a connecting portion 281 in order to connect the tuning fork type piezoelectric vibrating piece 200 to a frame (not shown).

例えば、水晶単結晶ウエハは、Y棒Z板人工水晶原石の結晶軸に対して所定の方向性をもって切り出されている。この方向性は、音叉型の圧電振動片200の外形を形成するウェットエッチングの際に、水晶単結晶ウエハがエッチングされやすい方向とエッチングされにくい方向とに影響を与える。このため、一対の振動腕210の根元261において、水晶単結晶ウエハの両面からウェットエッチングが進むと、図9(b)または(c)に示すような段差および小さな溝などが形成されてしまう。この状態で、音叉型の圧電振動片200の電極パターンを形成するために、フォトレジストの塗布を行うと、一対の振動腕21の根元261の溝においてフォトレジストがたまりやすい。また、電極パターンのフォトリソグラフィ(露光)を行う際には、段差の影響で露光が不十分な場合が生じやすい。したがって、音叉型の圧電振動片200に電極パターンを形成すると一対の振動腕210の根元261において電極パターンがショートしていることが多く発生していた。これでは、音叉型の圧電振動片200の生産性の向上および品質の向上を図ることができない。   For example, a quartz single crystal wafer is cut out with a predetermined orientation with respect to the crystal axis of a Y-bar Z-plate artificial quartz crystal. This directivity affects the direction in which the crystal single crystal wafer is easily etched and the direction in which it is difficult to etch during wet etching for forming the outer shape of the tuning-fork type piezoelectric vibrating piece 200. For this reason, when the wet etching proceeds from both surfaces of the crystal single crystal wafer at the roots 261 of the pair of vibrating arms 210, a step and a small groove as shown in FIG. 9B or 9C are formed. In this state, if a photoresist is applied to form the electrode pattern of the tuning fork type piezoelectric vibrating piece 200, the photoresist is likely to accumulate in the grooves of the roots 261 of the pair of vibrating arms 21. Moreover, when performing photolithography (exposure) of an electrode pattern, the case where exposure is inadequate easily arises by the influence of a level | step difference. Therefore, when an electrode pattern is formed on the tuning-fork type piezoelectric vibrating piece 200, the electrode pattern is often short-circuited at the roots 261 of the pair of vibrating arms 210. This makes it impossible to improve the productivity and quality of the tuning fork type piezoelectric vibrating piece 200.

そこで、本発明の目的は、一対の振動腕の根元に段差または溝を生じさせない音叉型の圧電振動片を有する圧電フレーム及び圧電デバイスを提供する。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a piezoelectric frame and a piezoelectric device having a tuning fork-type piezoelectric vibrating piece that does not cause a step or a groove at the base of a pair of vibrating arms.

第1の観点の圧電フレームは、基部から第1方向に延びる少なくとも一対の振動腕を有し、この一対の振動腕に第1励振電極及び第2励振電極を有する音叉型圧電振動片と、この一対の振動腕の間から第1方向に延びる第1支持部と、この第1支持部と接続し音叉型圧電振動片を囲む外枠部と、第1励振電極及び第2励振電極にそれぞれ導通し、外枠部に形成された第1接続電極及び第2接続電極と、を備える。
上記構成によれば、一対の振動腕の間から延びる第1支持部を有しているため、第1励振電極及び第2励振電極が互いにショートすることがない。また、第1支持部と接続し音叉型圧電振動片を囲む外枠部に第1接続電極及び第2接続電極が形成されているため、圧電デバイスを量産するのに適している。
A piezoelectric frame according to a first aspect has at least a pair of vibrating arms extending in a first direction from a base, and a tuning fork type piezoelectric vibrating piece having a first excitation electrode and a second excitation electrode on the pair of vibrating arms, A first support portion extending in the first direction from between the pair of vibrating arms, an outer frame portion connected to the first support portion and surrounding the tuning-fork type piezoelectric vibrating piece, and the first excitation electrode and the second excitation electrode, respectively. And a first connection electrode and a second connection electrode formed on the outer frame portion.
According to the above configuration, since the first support portion extending from between the pair of vibrating arms is provided, the first excitation electrode and the second excitation electrode do not short-circuit each other. Further, since the first connection electrode and the second connection electrode are formed on the outer frame portion that is connected to the first support portion and surrounds the tuning fork type piezoelectric vibrating piece, it is suitable for mass production of piezoelectric devices.

第2の観点の圧電フレームは、基部から第1方向とは逆の第2方向に延びる第2支持部を備え、この第2支持部は外枠部と接続する。
上記構成によれば、音叉型圧電振動片と外枠部とが第1支持部の他に第2支持部で支持されるため、音叉型圧電振動片を支える強度が強くなる。
The piezoelectric frame according to the second aspect includes a second support portion that extends from the base portion in a second direction opposite to the first direction, and the second support portion is connected to the outer frame portion.
According to the above configuration, since the tuning fork type piezoelectric vibrating piece and the outer frame portion are supported by the second support portion in addition to the first support portion, the strength for supporting the tuning fork type piezoelectric vibrating piece is increased.

第3の観点の圧電フレームは、第2の観点において第1励振電極は第1支持部を介して第1接続電極に導通し、第2励振電極は第2支持部を介して第2接続電極に導通する。
上記構成によれば、第1励振電極及び第2励振電極が、それぞれ第1支持部及び第2支持部を介して第1接続電極及び第2接続電極に導通するため、第1支持部及び第2支持部が細い幅であっても互いにショートするおそれが少ない。
According to a third aspect of the piezoelectric frame, in the second aspect, the first excitation electrode is electrically connected to the first connection electrode via the first support portion, and the second excitation electrode is connected to the second connection electrode via the second support portion. Conducted to.
According to the above configuration, the first excitation electrode and the second excitation electrode are electrically connected to the first connection electrode and the second connection electrode through the first support portion and the second support portion, respectively. 2 Even if the support portion has a narrow width, there is little possibility of short-circuiting each other.

第4の観点の圧電フレームは、外枠部から基部に向けて第1方向に延びる第1突起部と、基部から第1方向とは逆の第2方向に延びる第2突起部と、を備える。
上記構成によれば、音叉型圧電振動片又は外枠部の側面に形成される第1励振電極及び第2励振電極を第1突起部又は第2突起部で除去することができ、互いにショートするおそれを少なくすることができる。
A piezoelectric frame according to a fourth aspect includes a first protrusion extending in the first direction from the outer frame toward the base, and a second protrusion extending from the base in a second direction opposite to the first direction. .
According to the above configuration, the first excitation electrode and the second excitation electrode formed on the side surface of the tuning fork type piezoelectric vibrating piece or the outer frame portion can be removed by the first protrusion or the second protrusion, and short-circuit each other. The fear can be reduced.

第5の観点の圧電フレームは、第4の観点において、第1励振電極及び第2励振電極は第1支持部を介して第1接続電極及び第2接続電極に導通する。
上記構成によれば、一箇所の第1支持部で、音叉型圧電振動片を外枠部に支持することができ且つ導通を取ることができる。
In a fourth aspect of the piezoelectric frame of the fifth aspect, the first excitation electrode and the second excitation electrode are electrically connected to the first connection electrode and the second connection electrode through the first support portion.
According to the above configuration, the tuning fork-type piezoelectric vibrating piece can be supported on the outer frame portion with one first support portion and can be electrically connected.

第6の観点の圧電デバイスは、第1ないし第5のいずれかの観点の圧電フレームと、この圧電フレームを覆う蓋部と、圧電フレームを支えるとともに、第1接続電極と導通する第1接続端子及び第2接続電極に導通する第2接続端子を有するベースと、を備える。
上記構成によれば、一対の振動腕の間から延びる第1支持部を有する圧電フレームを使う圧電デバイスであるため、第1励振電極及び第2励振電極が互いにショートするおそれがない。
A piezoelectric device according to a sixth aspect includes a piezoelectric frame according to any one of the first to fifth aspects, a lid that covers the piezoelectric frame, a first connection terminal that supports the piezoelectric frame and is electrically connected to the first connection electrode. And a base having a second connection terminal conducting to the second connection electrode.
According to the above configuration, since the piezoelectric device uses the piezoelectric frame having the first support portion extending from between the pair of vibrating arms, there is no possibility that the first excitation electrode and the second excitation electrode are short-circuited.

第7の観点の圧電デバイスは、蓋部の材質及びベースの材質は金属イオンを含むガラスであり、圧電フレームの外枠部はその周囲に金属膜が形成されており、外枠部の金属膜と蓋部及びベースとは陽極接合される。
蓋部とベース部とがガラスで構成され且つ量産し易い圧電デバイスを提供できる。
In the piezoelectric device of the seventh aspect, the material of the lid part and the material of the base are glass containing metal ions, and the outer frame part of the piezoelectric frame has a metal film formed around it, and the metal film of the outer frame part The lid and the base are anodically bonded.
It is possible to provide a piezoelectric device in which the lid portion and the base portion are made of glass and are easily mass-produced.

第8の観点の圧電デバイスは、蓋部の材質及びベースの材質は圧電材料であり、圧電フレームと蓋部及びベースとはシロキサン結合される。
上記構成によれば、蓋部とベース部とが圧電材料で構成され且つ量産し易い圧電デバイスを提供できる。
In the piezoelectric device according to the eighth aspect, the material of the lid and the material of the base are piezoelectric materials, and the piezoelectric frame, the lid, and the base are siloxane-bonded.
According to the said structure, the cover part and a base part are comprised with a piezoelectric material, and can provide the piezoelectric device which is easy to mass-produce.

本発明によれば、第一振動腕と第二振動腕との根元で電極パターンがショートすることのない音叉型の圧電振動片を有する圧電フレームを形成できる。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
According to the present invention, it is possible to form a piezoelectric frame having a tuning-fork type piezoelectric vibrating piece in which the electrode pattern is not short-circuited at the base between the first vibrating arm and the second vibrating arm.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

<音叉型水晶振動片30の構成>
図1(a)は、第1実施形態の音叉型水晶振動片30を備えた水晶フレーム50の全体構成を示した平面図であり、(b)は、音叉型水晶振動片30の一本の振動腕31のB−B断面図である。
<Configuration of tuning fork type crystal vibrating piece 30>
FIG. 1A is a plan view showing an overall configuration of a crystal frame 50 including the tuning fork type crystal vibrating piece 30 of the first embodiment, and FIG. 1B is a plan view of one tuning fork type crystal vibrating piece 30. 4 is a cross-sectional view of the vibrating arm 31 taken along the line BB.

水晶フレーム50はその中央部にいわゆる音叉型水晶振動片30と外側に外枠部51とを有しており、音叉型水晶振動片30と外枠部51との間には空間部52が形成されている。水晶振動片30の外形を規定する空間部52は水晶エッチングにより形成されている。音叉型水晶振動片30は、基部39と基部39から伸びる一対の振動腕31とを有している。基部39と外枠部51とは一体に形成され、外枠51の第1主面に第1接続電極33と第2接続電極34とが形成されている。   The crystal frame 50 has a so-called tuning fork type crystal vibrating piece 30 at the center thereof and an outer frame portion 51 on the outside, and a space 52 is formed between the tuning fork type crystal vibrating piece 30 and the outer frame portion 51. Has been. The space portion 52 that defines the outer shape of the crystal vibrating piece 30 is formed by crystal etching. The tuning fork type crystal vibrating piece 30 includes a base portion 39 and a pair of vibrating arms 31 extending from the base portion 39. The base portion 39 and the outer frame portion 51 are integrally formed, and the first connection electrode 33 and the second connection electrode 34 are formed on the first main surface of the outer frame 51.

水晶振動片30は、第1主面及び第2主面に第1励振電極35及び第2励振電極36が形成されており、第1励振電極35は、外枠部51に形成された第1接続電極33につながっており、第2励振電極36は、外枠部51に形成された第2接続電極34につながっている。また、水晶振動片30の振動腕31の先端には、錘部37及び錘部38が形成されている。第1接続電極33及び第2接続電極34、第1励振電極35及び第2励振電極36並びに錘部37及び錘部38は、同時にフォトリソグラフィ工程で作成される。これらに電圧が加えられると水晶振動片30は所定の周波数で振動する。錘部37及び錘部38は水晶振動片30振動腕31が振動し易くなるため錘であり且つ周波数調整のために設けられる。   The quartz crystal vibrating piece 30 has a first excitation electrode 35 and a second excitation electrode 36 formed on a first main surface and a second main surface, and the first excitation electrode 35 is a first electrode formed on an outer frame portion 51. The second excitation electrode 36 is connected to the connection electrode 33, and the second excitation electrode 36 is connected to the second connection electrode 34 formed in the outer frame portion 51. Further, a weight portion 37 and a weight portion 38 are formed at the tip of the vibrating arm 31 of the crystal vibrating piece 30. The first connection electrode 33 and the second connection electrode 34, the first excitation electrode 35 and the second excitation electrode 36, the weight part 37 and the weight part 38 are simultaneously formed by a photolithography process. When a voltage is applied to these, the crystal vibrating piece 30 vibrates at a predetermined frequency. The weight part 37 and the weight part 38 are weights for the crystal vibrating piece 30 vibrating arm 31 to vibrate easily and are provided for frequency adjustment.

音叉型水晶振動片30を備えた水晶フレーム50の母材は、Z板に加工された水晶単結晶ウエハ10で形成されている。小型で必要な性能を得るために、図1(a)に示すように、音叉型水晶振動片30は、基部39から図1の上方に向けて伸びた第1支持部23と、この第1支持部23の一端部から上方に向けて二股に別れて平行に延びる一対の振動腕31とを備えている。第1支持部23は、一対の振動腕31の中央部から振動腕31と同方向に向かって伸び、基部39の対面側の外枠部51に繋がっている。一対の振動腕31の根元321は、テーパー部を設けることによって、周囲温度の変化に起因する共振周波数の変動やバラツキを抑えている。根元321のテーパー部の形状はU字形状でもよい。   The base material of the crystal frame 50 provided with the tuning fork type crystal vibrating piece 30 is formed of a crystal single crystal wafer 10 processed into a Z plate. In order to obtain the required performance in a small size, as shown in FIG. 1A, the tuning fork type crystal vibrating piece 30 includes a first support portion 23 extending from the base portion 39 toward the upper side of FIG. A pair of vibrating arms 31 extending in parallel from the one end portion of the support portion 23 is provided. The first support portion 23 extends in the same direction as the vibrating arm 31 from the center portion of the pair of vibrating arms 31 and is connected to the outer frame portion 51 on the facing side of the base portion 39. The roots 321 of the pair of vibrating arms 31 are provided with a tapered portion to suppress fluctuations and variations in the resonance frequency due to changes in the ambient temperature. The shape of the tapered portion of the root 321 may be U-shaped.

また、基部39から図1の下方に向けて伸びた第2支持部26が設けられている。第2支持部26は、第1支持部23とともに音叉型水晶振動片30を外枠部51から支持している。   Moreover, the 2nd support part 26 extended toward the downward direction of FIG. 1 from the base 39 is provided. The second support portion 26 supports the tuning fork type crystal vibrating piece 30 from the outer frame portion 51 together with the first support portion 23.

音叉型水晶振動片30は、たとえば32.768kHzで信号を発信する振動片で、極めて小型の振動片となっており、全体の長さが1.7mm程度、幅0.5mm程度である。音叉型水晶振動片30の振動腕31の表裏両面には、溝部31aが形成されている。一本の振動腕31の表面に2つの溝部31aが形成されており、振動腕31の裏面側にも同様に2つの溝部31aが形成されている。つまり、一対の振動腕31には4箇所の溝部31aが形成される。溝部31aの深さは、水晶単結晶ウエハ10の厚さの約35〜45%であり、表裏両面に溝部31aがあるため、図1(b)に示すように、溝部31aの断面は、略H型に形成されている。溝部31aは、CI値の上昇を抑えるために設けられている。   The tuning fork type crystal vibrating piece 30 is a vibrating piece that transmits a signal at, for example, 32.768 kHz, and is an extremely small vibrating piece. The entire length is about 1.7 mm and the width is about 0.5 mm. Grooves 31 a are formed on both front and back surfaces of the vibrating arm 31 of the tuning fork type crystal vibrating piece 30. Two groove portions 31 a are formed on the surface of one vibrating arm 31, and two groove portions 31 a are similarly formed on the back surface side of the vibrating arm 31. That is, four groove portions 31 a are formed in the pair of vibrating arms 31. The depth of the groove portion 31a is about 35 to 45% of the thickness of the crystal single crystal wafer 10, and the groove portions 31a are present on both the front and back surfaces. Therefore, as shown in FIG. It is formed in an H shape. The groove 31a is provided to suppress an increase in CI value.

音叉型水晶振動片30の振動腕31および外枠部51には、第1接続電極33及び第2接続電極34、第1励振電極35及び第2励振電極36並びに錘部37及び錘部38が形成されている。図1(b)に示すように、(a)の左側の腕部31の両側面には、第2励振電極36が形成されている。溝部31aには、第1励振電極35が形成されている。これら電極は、150オングストローム〜5000オングストロームのクロム(Cr)層の上に100オングストローム〜5000オングストロームの金(Au)層が形成された構成になっている。すなわち、第一層と第二層とを合わせると、250オングストローム〜10000オングストロームの電極パターンの厚さになる。また、クロム(Cr)層の代わりに、タングステン(W)層、ニッケル(Ni)層、ニッケルタングステン層またはチタン(Ti)層を使用してもよく、また金(Au)層の代わりに、銀(Ag)層を使用してもよい。また、一層からなる場合もあり、このときは、たとえばアルミ(Al)層、銅(Cu)層またはケイ素(Si)層が用いられる。   The vibrating arm 31 and the outer frame portion 51 of the tuning-fork type crystal vibrating piece 30 include a first connection electrode 33 and a second connection electrode 34, a first excitation electrode 35 and a second excitation electrode 36, a weight portion 37 and a weight portion 38. Is formed. As shown in FIG. 1B, second excitation electrodes 36 are formed on both side surfaces of the left arm portion 31 in FIG. A first excitation electrode 35 is formed in the groove 31a. These electrodes have a structure in which a gold (Au) layer of 100 angstroms to 5000 angstroms is formed on a chromium (Cr) layer of 150 angstroms to 5000 angstroms. That is, when the first layer and the second layer are combined, the thickness of the electrode pattern is 250 Å to 10000 Å. Further, a tungsten (W) layer, a nickel (Ni) layer, a nickel tungsten layer, or a titanium (Ti) layer may be used instead of the chromium (Cr) layer, and silver instead of the gold (Au) layer. An (Ag) layer may be used. In some cases, an aluminum (Al) layer, a copper (Cu) layer, or a silicon (Si) layer is used.

フォトレジストの塗布を行う際に振動腕31の根元321の溝においてフォトレジストが残り、また、電極パターンのフォトリソグラフィ(露光)を行う際に段差の影響で露光が不十分な場合が生じる可能性がある。このような場合に、一対の振動腕31の根元321から上方に向かって伸びた第1支持部23が存在することで、未感光のため残った金属膜が一対の振動腕31を連結することはない。したがって、音叉型水晶振動片30に電極パターンを形成しても、一対の振動腕31の根元321において電極パターンがショートすることはない。また、第2支持部26は、音叉型水晶振動片30の側面の第1励振電極35と第2励振電極36とがショートしないようにしている。   There is a possibility that the photoresist remains in the groove of the root 321 of the vibrating arm 31 when the photoresist is applied, and that the exposure may be insufficient due to the step difference when the photolithography (exposure) of the electrode pattern is performed. There is. In such a case, the presence of the first support portion 23 extending upward from the base 321 of the pair of vibrating arms 31 allows the remaining metal film to be connected to the pair of vibrating arms 31 due to non-photosensitivity. There is no. Therefore, even if an electrode pattern is formed on the tuning fork type crystal vibrating piece 30, the electrode pattern does not short-circuit at the roots 321 of the pair of vibrating arms 31. Further, the second support portion 26 prevents the first excitation electrode 35 and the second excitation electrode 36 on the side surface of the tuning fork type crystal vibrating piece 30 from short-circuiting.

第1励振電極35は第1支持部23を通って第1接続電極33に接続し、第2励振電極36は第2支持部26を通って第2接続電極34に接続する。第1支持部23及び第2支持部26が細くても、第1励振電極35と第2励振電極36とがそれぞれ別方向に伸びる第1支持部23と第2支持部26とに伸びるため、互いにショートするおそれがない。   The first excitation electrode 35 is connected to the first connection electrode 33 through the first support portion 23, and the second excitation electrode 36 is connected to the second connection electrode 34 through the second support portion 26. Even if the first support portion 23 and the second support portion 26 are thin, the first excitation electrode 35 and the second excitation electrode 36 extend to the first support portion 23 and the second support portion 26 that extend in different directions, respectively. There is no danger of short-circuiting each other.

図2は、第2実施形態の音叉型水晶振動片30’を備えた水晶フレーム50’の全体構成を示した平面図である。図1で説明した機能には同一記号を付し、重複する説明は省略する。水晶フレーム50’はその中央部にいわゆる音叉型の水晶振動片30’と外側に外枠部51とを有しており、基部39の両端から一対の振動腕31が図2の上方に向かって形成されている。基部39と外枠部51との間には空間部52が設けられている。また、音叉型の水晶振動片30’と外枠部51との間には空間部52が形成されている。水晶振動片30’の外形を規定する空間部52は水晶エッチングにより形成されている。音叉型水晶振動片30’は、基部39から外枠部51に向かって伸びる第1支持部23に支えられ、第1実施例の音叉型水晶振動片30’と異なり、第2支持部26を有していない。   FIG. 2 is a plan view showing the overall configuration of a crystal frame 50 ′ including a tuning fork type crystal vibrating piece 30 ′ according to the second embodiment. The functions described in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The crystal frame 50 ′ has a so-called tuning-fork type crystal vibrating piece 30 ′ at the center and an outer frame 51 on the outside, and a pair of vibrating arms 31 extends upward from FIG. 2 from both ends of the base 39. Is formed. A space 52 is provided between the base 39 and the outer frame 51. A space 52 is formed between the tuning-fork type crystal vibrating piece 30 ′ and the outer frame 51. The space 52 that defines the outer shape of the quartz crystal vibrating piece 30 ′ is formed by crystal etching. The tuning fork type crystal vibrating piece 30 ′ is supported by a first support portion 23 extending from the base portion 39 toward the outer frame portion 51, and unlike the tuning fork type crystal vibrating piece 30 ′ of the first embodiment, the second support portion 26 is provided. I don't have it.

第1実施形態で説明したとおり、第1支持部23が存在することで、未感光のため残った金属膜が一対の振動腕31を連結することはない。したがって、音叉型水晶振動片30に電極パターンを形成しても、一対の振動腕31の根元321において電極パターンがショートすることはない。また逆T基部39の側面301に、1又は複数個の突起部25が形成される。基部39側の外枠部51の側面511にも1又は複数個の突起部25が形成される。   As described in the first embodiment, the presence of the first support portion 23 prevents the metal film remaining due to non-photosensitivity from connecting the pair of vibrating arms 31. Therefore, even if an electrode pattern is formed on the tuning fork type crystal vibrating piece 30, the electrode pattern does not short-circuit at the roots 321 of the pair of vibrating arms 31. In addition, one or a plurality of protrusions 25 are formed on the side surface 301 of the inverted T base 39. One or a plurality of projections 25 are also formed on the side surface 511 of the outer frame portion 51 on the base 39 side.

音叉型水晶振動片30’の側面301及び外枠部51の側面511は、感光され難くフォトレジスト残渣が残り易い。このため、側面301又は側面511に金属膜が連続して残りショート不良となる。側面301及び側面511に突起部25を設けることで、突起箇所が感光され易くなりフォトレジストが感光し、感光フォトレジスト除去及び金属膜除去が行えるので、ショート不良が発生しない。   The side surface 301 of the tuning-fork type crystal vibrating piece 30 ′ and the side surface 511 of the outer frame portion 51 are not easily exposed to light and a photoresist residue is likely to remain. For this reason, the metal film continues on the side surface 301 or the side surface 511, resulting in a short circuit failure. Providing the protrusions 25 on the side surface 301 and the side surface 511 makes it easy to expose the protrusions, the photoresist is exposed, and the photoresist can be removed and the metal film can be removed.

第1励振電極35及び第2励振電極36は第1支持部23を通って第1接続電極33及び第2接続電極34に接続する。第1支持部23に第1励振電極35及び第2励振電極36が通るため、第2実施形態では第1支持部23の幅は第1実施形態と比べて幅広い方が好ましい。また、第1支持部23で音叉型水晶振動片30’の自重を支える観点からも第1支持部23は幅広の方が良い。   The first excitation electrode 35 and the second excitation electrode 36 are connected to the first connection electrode 33 and the second connection electrode 34 through the first support portion 23. Since the first excitation electrode 35 and the second excitation electrode 36 pass through the first support portion 23, the width of the first support portion 23 is preferably wider than that of the first embodiment in the second embodiment. From the viewpoint of supporting the weight of the tuning-fork type crystal vibrating piece 30 ′ with the first support portion 23, the first support portion 23 is preferably wider.

<第1水晶振動子100の構成>
以下、実施形態にかかる第1水晶振動子100について、図面を参照して説明する。図3Aは、第1水晶振動子100の概略図を示している。
図3A(a)は、第1水晶振動子100の構成を示す(c)のA−A全体断面図であり、(b)は、第1リッド20の内面図であり、(c)は、水晶フレーム50の上面図であり、(d)は、第1ベース40の上面図である。
<Configuration of First Crystal Resonator 100>
Hereinafter, the first crystal unit 100 according to the embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 3A shows a schematic diagram of the first crystal unit 100.
FIG. 3A (a) is an overall cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 3C showing the configuration of the first crystal unit 100, FIG. 3B is an inner surface view of the first lid 20, and FIG. FIG. 4 is a top view of the crystal frame 50, and (d) is a top view of the first base 40.

図3A(a)において、第1水晶振動子100は、音叉型水晶振動片30を備えた水晶フレーム50を中心として、その水晶フレーム50の下に第1ベース40が接合され、水晶フレーム50の上に第1リッド20が接合されている。第1リッド20および第1ベース40はガラスで形成され、第1リッド20は、リッド用凹部27を水晶フレーム50側の片面に有している。第1ベース40は、ベース用凹部47を水晶フレーム50側の片面に有している。水晶フレーム50は、水晶ウエハ10から形成されエッチングにより形成された音叉型水晶振動片30を有している。   In FIG. 3A (a), the first crystal resonator 100 is formed by bonding a first base 40 under the crystal frame 50 around the crystal frame 50 including the tuning fork type crystal vibrating piece 30. The first lid 20 is joined to the top. The first lid 20 and the first base 40 are made of glass, and the first lid 20 has a lid recess 27 on one surface on the crystal frame 50 side. The first base 40 has a base recess 47 on one side of the crystal frame 50 side. The crystal frame 50 has a tuning fork type crystal vibrating piece 30 formed from the crystal wafer 10 and formed by etching.

図3A(b)に示すように、第1リッド20は、エッチングにより形成されたリッド用凹部27を備えている。
図3A(c)に示すように、水晶フレーム50はその中央部にいわゆる音叉型水晶振動片30と外側に外枠部51とを有しており、音叉型水晶振動片30と外枠部51との間には空間部52が形成されている。音叉型水晶振動片30の外形を規定する空間部52は水晶エッチングにより形成されている。音叉型水晶振動片30は、第1実施形態で説明したとおりである。
As shown in FIG. 3A (b), the first lid 20 includes a lid recess 27 formed by etching.
As shown in FIG. 3A (c), the crystal frame 50 has a so-called tuning fork type crystal vibrating piece 30 at the center thereof and an outer frame portion 51 on the outside, and the tuning fork type crystal vibrating piece 30 and the outer frame portion 51 are provided. A space 52 is formed between the two. The space 52 that defines the outer shape of the tuning fork type crystal vibrating piece 30 is formed by crystal etching. The tuning fork type crystal vibrating piece 30 is as described in the first embodiment.

外枠部51の表面及び裏面に金属膜53を備える。金属膜53は、スパッタリング若しくは真空蒸着などの手法により形成する。金属膜53はアルミニュウム(Al)層から形成され、アルミニュウム層の厚みは1000Å〜1500Å程度とする。なお、金属膜53はアルミニュウム以外に、下地のクロム層に金層を重ねた金属膜であってもよい。   A metal film 53 is provided on the front and back surfaces of the outer frame portion 51. The metal film 53 is formed by a technique such as sputtering or vacuum deposition. The metal film 53 is formed of an aluminum (Al) layer, and the thickness of the aluminum layer is about 1000 to 1500 mm. The metal film 53 may be a metal film in which a gold layer is stacked on a base chromium layer, in addition to aluminum.

図3(d)に示す第1ベース40はガラスからなり、エッチングによりベース用凹部47を設ける際、同時に第1スルーホール41及び第2スルーホール43が形成され、また段差部49が形成される。第1ベース40の表面には、第1接続端子42並びに第2接続端子44を備えている。この第1接続端子42及び第2接続端子44は、段差部49に形成されている。   The first base 40 shown in FIG. 3D is made of glass. When the base recess 47 is provided by etching, the first through hole 41 and the second through hole 43 are simultaneously formed, and the stepped portion 49 is formed. . A first connection terminal 42 and a second connection terminal 44 are provided on the surface of the first base 40. The first connection terminal 42 and the second connection terminal 44 are formed in a stepped portion 49.

第1スルーホール41及び第2スルーホール43は、その内面に金属膜が形成され、その内面の金属膜は、第1接続端子42及び第2接続端子44と同時にフォトリソグラフィ工程で作成される。内面の金属膜は金(Au)層又は銀(Ag)層が形成される。第1ベース40は、底面にメタライジングされた第1外部電極45及び第2外部電極46を備える。第1接続端子42は、第1スルーホール41を通じて第1ベース40の底面に設けた第1外部電極45に接続する。第2接続端子44は、第2スルーホール43を通じて第1ベース40の底面に設けた第2外部電極46に接続する。
外枠部51の第2主面に形成された第1接続電極33と第2接続電極34とは、それぞれ第1ベース40の表面の第1接続端子42及び第2接続端子44に接続する。
The first through hole 41 and the second through hole 43 are formed with a metal film on the inner surface, and the metal film on the inner surface is formed at the same time as the first connection terminal 42 and the second connection terminal 44 by a photolithography process. A gold (Au) layer or a silver (Ag) layer is formed on the inner metal film. The first base 40 includes a first external electrode 45 and a second external electrode 46 that are metallized on the bottom surface. The first connection terminal 42 is connected to the first external electrode 45 provided on the bottom surface of the first base 40 through the first through hole 41. The second connection terminal 44 is connected to the second external electrode 46 provided on the bottom surface of the first base 40 through the second through hole 43.
The first connection electrode 33 and the second connection electrode 34 formed on the second main surface of the outer frame portion 51 are connected to the first connection terminal 42 and the second connection terminal 44 on the surface of the first base 40, respectively.

図3Bは、パッケージ接合に陽極接合を行う概略断面図を示す。第1リッド20及び第1ベース40は、パイレックス(登録商標)ガラス、ホウ珪酸ガラス及びソーダガラスなどを材料としており、これらはナトリウムイオンなどの金属イオンを含有するガラスである。音叉型水晶振動片30を備えた水晶フレーム50を中心として、リッド用凹部27を備えた第1リッド20及びベース用凹部47を備えた第1ベース40を重ねる。   FIG. 3B shows a schematic cross-sectional view of performing anodic bonding for package bonding. The first lid 20 and the first base 40 are made of Pyrex (registered trademark) glass, borosilicate glass, soda glass, or the like, and these are glasses containing metal ions such as sodium ions. The first lid 20 having the lid concave portion 27 and the first base 40 having the base concave portion 47 are overlapped with each other around the crystal frame 50 having the tuning fork type crystal vibrating piece 30.

そして、真空中あるいは不活性ガス中で、200°Cから400°Cに加熱しながら加圧し、第1リッド20の上面をマイナス電位に、外枠部51の表面及び裏面の金属膜53をプラス電位にして、直流電源90を用いて400Vの直流電圧を10分間印加して陽極接合技術により接合し、パッケージ80が形成される。   Then, pressurizing while heating from 200 ° C. to 400 ° C. in a vacuum or in an inert gas, the upper surface of the first lid 20 is set to a negative potential, and the metal films 53 on the front and back surfaces of the outer frame portion 51 are added. The package 80 is formed by applying a DC voltage of 400 V for 10 minutes using a DC power supply 90 and bonding them by an anodic bonding technique.

ところで、陽極接合は、接合界面にある金属が酸化されるという化学反応により成立する。例えば、水晶フレーム50と第1リッド20及び第1ベース40との陽極接合では、水晶フレーム50の接合面にアルミニュウムなどの金属膜53をスパッタなどにより形成し、形成した金属膜の表面にガラス部材の接合面を当接させ、陽極接合を行っている。   By the way, anodic bonding is established by a chemical reaction in which a metal at the bonding interface is oxidized. For example, in anodic bonding between the crystal frame 50 and the first lid 20 and the first base 40, a metal film 53 such as aluminum is formed on the bonding surface of the crystal frame 50 by sputtering or the like, and a glass member is formed on the surface of the formed metal film. Anodic bonding is performed by bringing the bonding surfaces into contact with each other.

陽極接合させるときには、金属膜を陽極としガラス部材の接合面に対向する面に陰極を配置し、これらの間に電界を印加する。このことにより、ガラスに含まれているナトリウムなどの金属イオンが陰極側に移動し、この結果接合界面においてガラス部材に接触している金属膜が酸化され、両者が接続した状態が得られる。なお、本実施形態では、アルミニュウムなどの所定の金属と所定の誘電体を接触させて加熱(200°C〜400°C程度)し、500V〜1kV程度の電圧を印加すると、金属とガラスが界面で化学結合する性質を利用した接合方法である。   When anodic bonding is performed, a metal film is used as an anode, a cathode is disposed on a surface facing the bonding surface of the glass member, and an electric field is applied therebetween. As a result, metal ions such as sodium contained in the glass move to the cathode side, and as a result, the metal film in contact with the glass member at the bonding interface is oxidized, and a state where both are connected is obtained. In this embodiment, when a predetermined metal such as aluminum and a predetermined dielectric are brought into contact with each other and heated (about 200 ° C. to 400 ° C.) and a voltage of about 500 V to 1 kV is applied, the metal and the glass are interfaced. This is a joining method using the property of chemically bonding.

<第2水晶振動子110の構成>
以下、第2水晶振動子110について、図面を参照して説明する。図4は、本発明の第2水晶振動子110の概略図を示している。
図4(a)は第2水晶振動子110の構成を示す(b)の“A−A”全体断面図であり、この全体断面図は、理解を助けるため接合を行う前の各部材の断面図を示している。図4(b)は水晶フレーム50の上面図であり、(c)は第2ベース40’の上面図である。
<Configuration of Second Crystal Resonator 110>
Hereinafter, the second crystal unit 110 will be described with reference to the drawings. FIG. 4 shows a schematic diagram of the second crystal unit 110 of the present invention.
FIG. 4A is an overall cross-sectional view of “A-A” in FIG. 4B showing the configuration of the second crystal unit 110, and this overall cross-sectional view is a cross-section of each member before joining to help understanding. The figure is shown. FIG. 4B is a top view of the crystal frame 50, and FIG. 4C is a top view of the second base 40 ′.

図4(a)において、第2水晶振動子110は、上部の第2リッド20’、下部の第2ベース40’及び中央の水晶フレーム50から構成される。水晶フレーム50は第1実施形態で説明したとおりである。第2リッド20’、第2ベース40’及びは水晶材料から形成される。第2リッド20’はエッチングにより形成されたリッド用凹部27’を水晶フレーム50側の片面に有している。第2ベース40’は、エッチングにより形成されたベース用凹部47’を水晶フレーム50側の片面に有している。   In FIG. 4A, the second crystal unit 110 includes an upper second lid 20 ′, a lower second base 40 ′, and a central crystal frame 50. The crystal frame 50 is as described in the first embodiment. The second lid 20 ', the second base 40' and the quartz material are formed. The second lid 20 'has a lid recess 27' formed by etching on one side of the crystal frame 50 side. The second base 40 ′ has a base recess 47 ′ formed by etching on one side of the crystal frame 50 side.

第2水晶振動子110は、音叉型水晶振動片30を備えた水晶フレーム50を中心として、その水晶フレーム50の下に第2ベース40’が接合され、水晶フレーム50の上に第2リッド20’が接合されている。つまり、第2リッド20’は水晶フレーム50に、第2ベース40’は水晶フレーム50にシロキサン接合(Si−O−Si)技術により接合した構成になっている。水晶フレーム50はシロキサン接合技術により接合するため、接合のための金属膜は不要である。   In the second crystal unit 110, a second base 40 ′ is joined below the crystal frame 50 around the crystal frame 50 including the tuning fork type crystal vibrating piece 30, and the second lid 20 is mounted on the crystal frame 50. 'Is joined. That is, the second lid 20 ′ is configured to be bonded to the crystal frame 50 and the second base 40 ′ is bonded to the crystal frame 50 by a siloxane bonding (Si—O—Si) technique. Since the crystal frame 50 is bonded by a siloxane bonding technique, a metal film for bonding is not necessary.

図4(b)に示すように、水晶フレーム50は、その中央部に音叉型水晶振動片30と外側に外枠部51とを有しており、音叉型水晶振動片30と外枠部51との間には空間部52が形成されている。水晶フレーム50は、第1実施形態と同一機能には同一符号を付し、同一符号に対する説明は省略する。   As shown in FIG. 4B, the crystal frame 50 has a tuning fork type crystal vibrating piece 30 at the center and an outer frame portion 51 on the outside, and the tuning fork type crystal vibrating piece 30 and the outer frame portion 51. A space 52 is formed between the two. In the crystal frame 50, the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図4(c)に示すように、第2ベース40’は、エッチングによりベース用凹部47’を設ける際、同時に第1スルーホール41’及び第2スルーホール43’が形成され、また段差部49’が形成される。第2ベース40’は、第1接続端子42’及び第2接続端子44’を備えている。この第1接続端子42’及び第2接続端子44’は、段差部49’に形成されている。   As shown in FIG. 4C, when the second base 40 ′ is provided with the base recess 47 ′ by etching, the first through hole 41 ′ and the second through hole 43 ′ are formed at the same time, and the step portion 49 is formed. 'Is formed. The second base 40 'includes a first connection terminal 42' and a second connection terminal 44 '. The first connection terminal 42 ′ and the second connection terminal 44 ′ are formed in the step portion 49 ′.

第1スルーホール41’及び第2スルーホール43’は、その内面に金属膜が形成され、その内面の金属膜は、第1接続端子42’及び第2接続端子44’と同時にフォトリソグラフィ工程で作成される。内面の金属膜は下地にニッケル又はクロム層が形成されその上に金(Au)層又は銀(Ag)層が形成されている。ベース40’は、底面にメタライジングされた第1外部電極45’及び第2外部電極46’を備える。第1接続端子42’は、第1スルーホール41’を通じてベース40’の底面に設けた第1外部電極45’に接続する。第2接続端子44’は、第2スルーホール43’を介してベース40’の底面に設けた第2外部電極46’に接続する。   The first through hole 41 ′ and the second through hole 43 ′ have a metal film formed on the inner surface thereof, and the metal film on the inner surface is formed by a photolithography process simultaneously with the first connection terminal 42 ′ and the second connection terminal 44 ′. Created. The metal film on the inner surface has a nickel or chromium layer formed on the base, and a gold (Au) layer or silver (Ag) layer formed thereon. The base 40 'includes a first external electrode 45' and a second external electrode 46 'that are metalized on the bottom surface. The first connection terminal 42 ′ is connected to the first external electrode 45 ′ provided on the bottom surface of the base 40 ′ through the first through hole 41 ′. The second connection terminal 44 ′ is connected to the second external electrode 46 ′ provided on the bottom surface of the base 40 ′ through the second through hole 43 ′.

上記のような第2リッド20’、第2ベース40’及び水晶フレーム50がシロキサン結合によって結合する。シロキサン結合は、水晶振動片30を備えた水晶フレーム50を中心として、ベース用凹部47’が設けられた第2ベース40’及びリッド用凹部27’を設けた第2リッド20’の接面を清浄な状態にして重ね合わせ、400°Cから450°Cに保持された高温槽で加圧しながら加熱されることによって結合が行われ圧電振動子パッケージングが終了する。   The second lid 20 ′, the second base 40 ′, and the crystal frame 50 as described above are bonded by a siloxane bond. The siloxane bond is centered on the crystal frame 50 including the crystal vibrating piece 30 and the contact surface of the second base 40 ′ provided with the base recess 47 ′ and the second lid 20 ′ provided with the lid recess 27 ′. In a clean state, they are superposed and heated by applying pressure in a high-temperature bath maintained at 400 ° C. to 450 ° C., thereby completing the coupling and piezo-electric vibrator packaging.

段差部49’を設けない状態で、水晶フレーム50の底面とベース40’の上面とを結合しようとすると、水晶フレーム50に形成された基部電極とベース40’に形成された接続電極との合計厚さが3000Åから4000Åもあり、水晶フレーム50の底面とベース40’の上面とが結合しないことが多い。その一方で、基部電極と接続電極との合計厚さ(3000Åから4000Å)と同等深さの段差部49’を設けると、水晶フレーム50と水晶ベース40’とはシロキサン結合することができるが、第1接続電極33及び第2接続電極34と第1接続端子42’及び第2接続端子44’とが結合せず、両者が導通していない場合があるので、ベース40’の上面に適切な段差部49’を設けている。   If the bottom surface of the crystal frame 50 and the top surface of the base 40 ′ are to be joined without the stepped portion 49 ′, the total of the base electrode formed on the crystal frame 50 and the connection electrode formed on the base 40 ′. The thickness is 3000 to 4000 mm, and the bottom surface of the crystal frame 50 and the top surface of the base 40 ′ are often not coupled. On the other hand, if the stepped portion 49 ′ having a depth equivalent to the total thickness (from 3000 mm to 4000 mm) of the base electrode and the connection electrode is provided, the crystal frame 50 and the crystal base 40 ′ can be siloxane-bonded. Since the first connection electrode 33 and the second connection electrode 34 may not be coupled to the first connection terminal 42 ′ and the second connection terminal 44 ′, both may not be conductive. A stepped portion 49 ′ is provided.

<封止工程>
図5(a)は、第1実施形態の第1水晶振動子100を上下逆にして設置した部分拡大断面図を示す。パッケージング終了後、第1ベース40の第1スルーホール41及び第2スルーホール43を封止する。
この封止材60として、共晶合金の金シリコン(Au3.15Si)合金、金ゲルマニューム(Au12Ge)合金、又は金スズ(Au20Sn)合金の1つを充填し、真空中若しくは不活性ガス中の高温槽に保持して封止する。金シリコン合金の融点が363°Cであり、金ゲルマニューム合金の融点が356°Cであり、金スズ(Au20Sn)合金の融点が280°Cである。
<Sealing process>
FIG. 5A shows a partially enlarged sectional view in which the first crystal unit 100 of the first embodiment is installed upside down. After the packaging is completed, the first through hole 41 and the second through hole 43 of the first base 40 are sealed.
The sealing material 60 is filled with one of a eutectic alloy such as a gold silicon (Au 3.15 Si) alloy, a gold germanium (Au 12 Ge) alloy, or a gold tin (Au 20 Sn) alloy, and is heated at a high temperature in a vacuum or in an inert gas. Hold in a bath and seal. The melting point of the gold silicon alloy is 363 ° C., the melting point of the gold germanium alloy is 356 ° C., and the melting point of the gold tin (Au20Sn) alloy is 280 ° C.

封止材60として金シリコン合金又は金ゲルマニューム合金を使用する場合には、高温槽の温度は約380〜420°Cとする。封止材60として金スズ合金を使用する場合には、高温槽の温度は約300〜320°Cとする。これにより、パッケージ80内が真空になった又は不活性ガスで満たされた水晶振動子100が完成する。また、第1スルーホール41及び第2スルーホール43に、銀ロウワイヤー又は金ロウワイヤーをバーナー等で熱して溶融滴下して封止材60としてもよい。銀ロウワイヤー又は金ロウワイヤーの溶融温度は約600°C以上又は800°C以上である。   When a gold silicon alloy or a gold germanium alloy is used as the sealing material 60, the temperature of the high-temperature tank is set to about 380 to 420 ° C. When using a gold-tin alloy as the sealing material 60, the temperature of the high-temperature tank is about 300 to 320 ° C. Thereby, the crystal unit 100 in which the inside of the package 80 is evacuated or filled with the inert gas is completed. Alternatively, the sealing material 60 may be obtained by heating and melting and dropping a silver solder wire or a gold solder wire into the first through hole 41 and the second through hole 43 with a burner or the like. The melting temperature of the silver solder wire or the gold solder wire is about 600 ° C. or higher or 800 ° C. or higher.

回路基板の実装工程において水晶デバイスその他の表面実装デバイスをハンダペーストでハンダ付けするリフロー炉内の温度が260°C以上になる場合があっても、封止材60が溶融し気密を損なうことは起こらない。   Even if the temperature in the reflow furnace for soldering crystal devices and other surface mount devices with solder paste in the circuit board mounting process may be 260 ° C or higher, the sealing material 60 may melt and impair airtightness. Does not happen.

図5(b)は、第2水晶振動子110を上下逆にして設置した部分拡大断面図を示す。第2リッド20’、水晶フレーム50及び最下部の第2ベース40’のシロキサン結合終了後、第2ベース40’の第1スルーホール41’及び第2スルーホール43’に封止材60として上述した金シリコン(Au3.15Si)合金、金ゲルマニューム(Au12Ge)合金、又は金スズ(Au20Sn)合金のいずれか1つを充填する。そして、400°C前後の温度の真空中若しくは不活性ガス中の高温槽にて封止する。これにより、パッケージ80内が真空になった又は不活性ガスで満たされた第2水晶振動子110が完成する。銀ロウワイヤー又は金ロウワイヤーをバーナー等で熱して溶融滴下して封止してもよい。   FIG. 5B shows a partially enlarged sectional view in which the second crystal unit 110 is installed upside down. After the siloxane bonding of the second lid 20 ′, the crystal frame 50, and the lowermost second base 40 ′, the first through hole 41 ′ and the second through hole 43 ′ of the second base 40 ′ are used as the sealing material 60. One of a gold silicon (Au 3.15Si) alloy, a gold germanium (Au12Ge) alloy, or a gold tin (Au20Sn) alloy is filled. And it seals in the high temperature tank in the vacuum of the temperature around 400 degreeC, or in inert gas. Thereby, the second crystal unit 110 in which the inside of the package 80 is evacuated or filled with the inert gas is completed. A silver solder wire or a gold solder wire may be heated and melted and dropped with a burner or the like to be sealed.

図5(b)に於いて、第2リッド20’、水晶フレーム50及び最下部の第2ベース40’のシロキサン結合終了後に封止工程を行う工程を説明したが、金シリコン(Au3.15Si)合金又は金ゲルマニューム(Au12Ge)合金を封止材60として使用するときは、シロキサン結合を行うときに接合と封止とを同時に行うことができる。   In FIG. 5B, the step of performing the sealing step after the siloxane bonding of the second lid 20 ′, the crystal frame 50, and the lowermost second base 40 ′ has been described, but gold silicon (Au 3.15 Si) is described. When an alloy or a gold germanium (Au12Ge) alloy is used as the sealing material 60, bonding and sealing can be performed simultaneously when siloxane bonding is performed.

<水晶フレーム50及び音叉型水晶振動片30の製造工程>
図6Aは、水晶フレーム50を形成した水晶ウエハ10を示した概略斜視図である。図6Aに示す状態は、円形の水晶ウエハ10から音叉型水晶振動片30を有する水晶フレーム50をエッチングで形成した状態を示した図である。円形の水晶ウエハ10から斜線部で示した開口領域12及び空間部52がエッチングされることにより音叉型水晶振動片30を有する水晶フレーム50が形成される。音叉型水晶振動片30を有する水晶フレーム50は、例えば3個1ブロックとして複数ブロック形成される。水晶ウエハ10の周辺部10eの一部には、水晶の結晶方向を特定するオリエンテーションフラットと10cが形成されている。なお、説明の都合上水晶ウエハ10には33個の音叉型水晶振動片30が描かれているが、実際には水晶ウエハ10に数百数千もの音叉型水晶振動片30が形成される。
<Manufacturing Process of Crystal Frame 50 and Tuning Fork Type Crystal Vibrating Piece 30>
FIG. 6A is a schematic perspective view showing the crystal wafer 10 on which the crystal frame 50 is formed. The state shown in FIG. 6A is a view showing a state in which a crystal frame 50 having a tuning fork type crystal vibrating piece 30 is formed by etching from a circular crystal wafer 10. The crystal region 50 having the tuning-fork type crystal vibrating piece 30 is formed by etching the opening region 12 and the space portion 52 indicated by hatching from the circular crystal wafer 10. A plurality of crystal frames 50 having the tuning fork type crystal vibrating piece 30 are formed, for example, as one block of three. An orientation flat 10c for specifying the crystal direction of the crystal is formed in a part of the peripheral portion 10e of the crystal wafer 10. For convenience of explanation, 33 tuning-fork type crystal vibrating pieces 30 are drawn on the quartz wafer 10, but in reality, hundreds or thousands of tuning-fork type crystal vibrating pieces 30 are formed on the quartz wafer 10.

図6Aにおいて、水晶フレーム50は水晶ウエハ10から切り離されず、水晶フレーム50の一部が連結部11により円形の水晶ウエハ10と接続されている。このため、一つ一つの水晶フレーム50を処理することなく、1枚の水晶ウエハ10単位で取り扱うことができる。   In FIG. 6A, the crystal frame 50 is not separated from the crystal wafer 10, and a part of the crystal frame 50 is connected to the circular crystal wafer 10 by the connecting portion 11. For this reason, it is possible to handle one crystal wafer 10 unit without processing each crystal frame 50.

図6Bは、音叉型水晶振動片30及び水晶フレーム50の1ブロックを拡大した平面図である。円形の水晶ウエハ10から斜線部の開口領域12がエッチングされることにより水晶フレーム50が所定の大きさに形成されている。水晶フレーム50の外周の一部分には連結部11が形成されている。連結部11は、円形の水晶ウエハ10と水晶フレーム50とを連結して、複数の水晶フレーム50を円形の水晶ウエハ10単位で同時に扱うことができるようにしている。水晶振動片30の外形を規定する空間部52(斜線部)は、開口領域12と同時にエッチングにより形成されている。
また、水晶ウエハ10単位で、水晶振動片30には第1接続電極33及び第2接続電極34、第1励振電極35及び第2励振電極36並びに錘部37及び錘部38が形成される。
FIG. 6B is an enlarged plan view of one block of the tuning fork type crystal vibrating piece 30 and the crystal frame 50. The crystal frame 50 is formed in a predetermined size by etching the hatched opening region 12 from the circular crystal wafer 10. A connecting portion 11 is formed on a part of the outer periphery of the crystal frame 50. The connecting portion 11 connects the circular crystal wafer 10 and the crystal frame 50 so that a plurality of crystal frames 50 can be simultaneously handled in units of the circular crystal wafer 10. A space portion 52 (shaded portion) that defines the outer shape of the crystal vibrating piece 30 is formed by etching simultaneously with the opening region 12.
Further, the first and second connection electrodes 33 and 34, the first excitation electrode 35 and the second excitation electrode 36, and the weight portion 37 and the weight portion 38 are formed on the crystal vibrating piece 30 in units of the quartz wafer 10.

<第2実施形態の水晶振動子110の製造工程>
図7は、第2リッド20’が形成された水晶ウエハ10と、音叉型水晶振動片30及び水晶フレーム50が形成された水晶ウエハ10と、第2ベース40’が形成された水晶ウエハ10とを重ね合わせる前の図である。第2リッド20’も第2ベース40’も連結部11で水晶ウエハ10に接続された状態である。
<Manufacturing Process of Crystal Resonator 110 of Second Embodiment>
FIG. 7 shows a crystal wafer 10 on which a second lid 20 ′ is formed, a crystal wafer 10 on which a tuning fork type crystal vibrating piece 30 and a crystal frame 50 are formed, and a crystal wafer 10 on which a second base 40 ′ is formed. FIG. The second lid 20 ′ and the second base 40 ′ are both connected to the crystal wafer 10 by the connecting portion 11.

重ね合わせる際には、すでに第2リッド20’のリッド用凹部27’は水晶エッチングで形成されている。また、第2ベース40’のリッド用凹部47’が水晶エッチングで形成されており、さらに第1接続端子42’及び第2接続端子44’も形成されている。また、図6A及び図6Bで説明したように、音叉型水晶振動片30には第1接続電極33及び第2接続電極34並びに第1励振電極35及び第2励振電極36が形成されている。   At the time of superposition, the lid recess 27 ′ of the second lid 20 ′ has already been formed by crystal etching. In addition, a lid recess 47 'of the second base 40' is formed by crystal etching, and further, a first connection terminal 42 'and a second connection terminal 44' are also formed. As described with reference to FIGS. 6A and 6B, the tuning fork type crystal vibrating piece 30 is formed with the first connection electrode 33, the second connection electrode 34, the first excitation electrode 35, and the second excitation electrode 36.

それぞれの水晶ウエハ10の直径は例えば4インチでありオリエンテーションフラット10cが形成されているため、3枚の水晶ウエハ10を正確に位置合わせして重ね合わせる。重ね合わされた3枚の水晶ウエハ10はシロキサン結合される。図4で説明したように、水晶ウエハ10同士のシロキサン結合の際に、第1接続電極33及び第2接続電極34と第1接続端子42’及び第2接続端子44’ともしっかりと結合する。   Since each quartz wafer 10 has a diameter of, for example, 4 inches and an orientation flat 10c is formed, the three quartz wafers 10 are accurately aligned and overlapped. The three quartz wafers 10 that are superposed are siloxane bonded. As described with reference to FIG. 4, when the quartz wafers 10 are bonded to each other by siloxane, the first connection electrode 33 and the second connection electrode 34 are also firmly bonded to the first connection terminal 42 ′ and the second connection terminal 44 ′.

3枚の水晶ウエハ10が重ね合わされた状態で、共通する連結部11を折ることで水晶振動子110が完成する。いわゆるパッケージングと電極の結合とが同時に行うことができ、また水晶ウエハ単位で製造できるため、生産性を向上させることができる。また、図5(b)で説明したように、第2ベース40’の第1スルーホール41’及び第2スルーホール43’に金シリコン合金、又は金ゲルマニューム合金を充填し、真空中若しくは不活性ガス中の高温槽に保持することにより、シロキサン結合によるパッケージの接合とパッケージの封止とを同時に行うことができる。これにより更に工数が少なくなりコストの削減が可能である。   In the state where the three quartz wafers 10 are superposed, the common coupling portion 11 is folded to complete the quartz crystal resonator 110. So-called packaging and electrode bonding can be performed at the same time, and since it can be manufactured in units of quartz wafers, productivity can be improved. Further, as described in FIG. 5B, the first through hole 41 ′ and the second through hole 43 ′ of the second base 40 ′ are filled with a gold silicon alloy or a gold germanium alloy, and are in a vacuum or inactive. By holding it in a high-temperature bath in gas, it is possible to simultaneously bond the package by siloxane bond and seal the package. This further reduces man-hours and can reduce costs.

水晶ウエハ単位で第2水晶振動子110ができあがったので、ダイシングにより1個1個を切り出すことで、第2水晶振動子110が製品として完成する。
なお、第1実施形態の第1水晶振動子100については詳述しないが、第1水晶振動子100も水晶ウエハ及びガラスウエハ単位で製造することができる。
Since the second crystal unit 110 is completed in units of crystal wafers, the second crystal unit 110 is completed as a product by cutting out one by one by dicing.
Although the first crystal unit 100 of the first embodiment is not described in detail, the first crystal unit 100 can also be manufactured in units of crystal wafers and glass wafers.

<第1水晶振動子100及び第2水晶振動子110製造方法を示すフローチャート>
図8Aないし図8Bは、本発明の第1水晶振動子100及び第2水晶振動子110にかかる製造方法を示すフローチャートである。なお、図8A及び図8Bで説明するフローチャートは、第1水晶振動子100の第1スルーホール41及び第2スルーホール43に対して金シリコン合金又は金ゲルマニューム合金で封止する場合と、第2水晶振動子110の第1スルーホール41’及び第2スルーホール43’に対して金シリコン合金又は金ゲルマニューム合金で封止する場合とについて説明している。
<Flowchart showing Manufacturing Method of First Crystal Resonator 100 and Second Crystal Resonator 110>
8A to 8B are flowcharts showing a manufacturing method according to the first crystal unit 100 and the second crystal unit 110 of the present invention. 8A and 8B, the first through hole 41 and the second through hole 43 of the first crystal unit 100 are sealed with a gold silicon alloy or a gold germanium alloy. The case where the first through hole 41 ′ and the second through hole 43 ′ of the crystal unit 110 are sealed with a gold silicon alloy or a gold germanium alloy is described.

図8Aは、各種材料から部品を作成するパターンを示すフローチャートである。
ステップP1では、本実施形態に使用する材料を示している。使用材料は水晶ウエハ及びガラスから成る。詳細説明はすでになされているので要点のみ説明する。
ステップP2では、材料から作成される部品名を示している。水晶ウエハからは、第2リッド20’、第2ベース40’及び水晶フレーム50が形成される。パイレックス(登録商標)ガラス、ホウ珪酸ガラス及びソーダガラスなどのガラス類からは、第1リッド20と第1ベース40が形成される。水晶フレーム50は、第1水晶振動子100及び第2水晶振動子110の両方に用いられる。なお第1水晶振動子100に用いる際には、ステップP4において水晶フレーム50の外枠部51に接合用の金属膜53を形成する。
FIG. 8A is a flowchart showing a pattern for creating a part from various materials.
Step P1 shows the material used in this embodiment. The material used consists of a quartz wafer and glass. Since the detailed explanation has already been made, only the main points will be explained.
Step P2 shows the name of a part created from the material. A second lid 20 ′, a second base 40 ′, and a crystal frame 50 are formed from the crystal wafer. The first lid 20 and the first base 40 are formed from glass such as Pyrex (registered trademark) glass, borosilicate glass, and soda glass. The crystal frame 50 is used for both the first crystal unit 100 and the second crystal unit 110. When used in the first crystal unit 100, a bonding metal film 53 is formed on the outer frame portion 51 of the crystal frame 50 in step P4.

ステップP3では、各部材を作成するエッチング工程で行う作業内容を示す。エッチングで第1リッド20に第1リッド用凹部27及び第2リッド20’に第2リッド用凹部27’を形成し、第1ベース40に第1ベース用凹部47及びスルーホール41,43並びに段差部49を形成する。第2ベース40’に第2ベース用凹部47’を形成し、第2ベース40’に第2ベース用凹部47’及びスルーホール41’,43’並びに段差部49’を形成する。   In step P3, the contents of work performed in the etching process for creating each member are shown. A first lid recess 27 is formed in the first lid 20 and a second lid recess 27 ′ is formed in the second lid 20 ′ by etching. The first base recess 47, the through holes 41 and 43, and the steps are formed in the first base 40. A portion 49 is formed. A second base recess 47 ′ is formed in the second base 40 ′, and a second base recess 47 ′, through holes 41 ′ and 43 ′, and a step portion 49 ′ are formed in the second base 40 ′.

ステップP4では、フォトリソグラフィ工程で、真空蒸着あるいはスパッタリングなどで各電極部を形成する作業内容を示す。フォトリソグラフィ工程により、第1ベース40のスルーホール41,43の内面に金属膜を形成する。第1ベース40の底面にメタライジングで外部電極45,46を形成する。フォトリソグラフィ工程により、第2ベース40’のスルーホール41’,43’の内面に金属膜を形成する。第2ベース40’の底面にメタライジングで外部電極45’,外部電極46’を形成する。   Step P4 shows the work contents for forming each electrode part by vacuum deposition or sputtering in the photolithography process. A metal film is formed on the inner surfaces of the through holes 41 and 43 of the first base 40 by a photolithography process. External electrodes 45 and 46 are formed on the bottom surface of the first base 40 by metalizing. A metal film is formed on the inner surfaces of the through holes 41 ′ and 43 ′ of the second base 40 ′ by a photolithography process. An external electrode 45 ′ and an external electrode 46 ′ are formed on the bottom surface of the second base 40 ′ by metalizing.

水晶振動片30には、第1接続電極33及び第2接続電極34、第1励振電極35及び第2励振電極36並びに錘部37及び錘部38が、同時にフォトリソグラフィ工程で作成される。第1実施形態に用いる水晶フレーム50は、外枠部51にスパッタリングで接合用の金属膜53が形成される。   In the crystal vibrating piece 30, the first connection electrode 33 and the second connection electrode 34, the first excitation electrode 35 and the second excitation electrode 36, the weight portion 37 and the weight portion 38 are simultaneously formed by a photolithography process. In the crystal frame 50 used in the first embodiment, a metal film 53 for bonding is formed on the outer frame portion 51 by sputtering.

ステップP5では、第2リッド20’及び第2ベース40’並びに水晶フレーム50の接合面の洗浄、浄化作業を示している。浄化作業が不十分の場合は、シロキサン結合温度が高くなり500°C以上を必要とする。通常のシロキサン結合温度は、350°Cから450°Cである。   In Step P5, cleaning and cleaning operations for the bonding surfaces of the second lid 20 ', the second base 40', and the crystal frame 50 are shown. When the purification work is insufficient, the siloxane bonding temperature becomes high and 500 ° C. or more is required. Typical siloxane bonding temperature is 350 ° C to 450 ° C.

図8Bは、パッケージングとスルーホールの封止パターンを示すフローチャートである。
ステップP6(a)では、パッケージングとスルーホールの封止をステップP7で同時に行うので該当する作業はない。(b)では、水晶フレーム50を中心として、第2ベース40’及び第2リッド20’を重ね400°Cから450°Cのチャンバー内で加熱しながら加圧しシロキサン結合を行うことでパッケージ80’が形成される。
FIG. 8B is a flowchart showing a packaging and through hole sealing pattern.
In step P6 (a), packaging and through-hole sealing are performed simultaneously in step P7, so there is no corresponding work. In (b), the second base 40 ′ and the second lid 20 ′ are stacked with the quartz frame 50 as the center, and pressure is applied while heating in a chamber of 400 ° C. to 450 ° C. to perform siloxane bonding, whereby the package 80 ′. Is formed.

ステップP6(c)では、Alの金属膜53を備えた水晶フレーム50を中心として、第1ベース40及び第1リッド20を重ね、250°Cから400°Cのチャンバー内で加熱しながら加圧し陽極接合を行うことで、パッケージ80が形成される。   In Step P6 (c), the first base 40 and the first lid 20 are overlapped around the quartz frame 50 provided with the Al metal film 53, and are pressurized while being heated in a chamber of 250 ° C to 400 ° C. By performing anodic bonding, the package 80 is formed.

ステップP7(a)は、パッケージ80’の接合と同時に、スルーホールの封止を行う工程を示す。真空中あるいは不活性ガス中の高温槽に、まず、水晶フレームを中心として、第2ベース40’及び第2リッド20’の接面を重ね合わせ、次に、上下逆にして、第2リッド20’を最下位になるように設置する。第2ベース40’のスルーホール41’,43’に封止材60を充填し、400°Cに加熱しながら加圧することによりシロキサン結合が行われ、接合と同時に封止材60が溶融し封止する。これによりステップP8でパッケージ80’内が真空になった又は不活性ガスで満たされた第2水晶振動子110が完成する。   Step P7 (a) shows a step of sealing the through hole simultaneously with the bonding of the package 80 '. First, the contact surfaces of the second base 40 ′ and the second lid 20 ′ are superposed on a quartz frame in the high temperature bath in vacuum or in an inert gas, and then the second lid 20 is turned upside down. Set 'to be at the bottom. By filling the through holes 41 ′ and 43 ′ of the second base 40 ′ with the sealing material 60 and applying pressure while heating to 400 ° C., siloxane bonding is performed, and the sealing material 60 is melted and sealed simultaneously with the joining. Stop. As a result, the second crystal unit 110 in which the inside of the package 80 'is evacuated or filled with the inert gas is completed in Step P8.

ステップP7(b)では、シロキサン結合で形成されたパッケージ80’を上下逆に設置して、第2ベース40’のスルーホール41’,43’に封止材60を充填し、400°Cに加熱しながら加圧することにより封止材60が溶融し封止する。これによりステップP8でパッケージ80’内が真空になった又は不活性ガスで満たされた第1水晶振動子110が完成する。   In Step P7 (b), the package 80 ′ formed of siloxane bonds is installed upside down, and the sealing material 60 is filled into the through holes 41 ′ and 43 ′ of the second base 40 ′, and the temperature is set to 400 ° C. By applying pressure while heating, the sealing material 60 is melted and sealed. Thereby, the first crystal unit 110 in which the inside of the package 80 ′ is evacuated or filled with the inert gas is completed in Step P <b> 8.

ステップP7(c)では、ステップP6(c)で陽極接合により形成したパッケージ80を、ステップP7(b)と同一工程で封止材60を溶融しパッケージ内が、真空になった又は不活性ガスで満たされた第1水晶振動子100を完成する。   In step P7 (c), the package 80 formed by anodic bonding in step P6 (c) is melted in the same process as in step P7 (b), and the inside of the package is evacuated or inert gas. The first crystal unit 100 filled with is completed.

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において上記各実施形態に様々な変更・変形を加えて実施することができる。例えば、本発明の水晶振動片10は、水晶以外にニオブ酸リチウム等の様々な圧電単結晶材料を用いることができる。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, as will be apparent to those skilled in the art, the present invention can be implemented with various modifications and variations within the technical scope thereof. it can. For example, the quartz crystal resonator element 10 of the present invention can use various piezoelectric single crystal materials such as lithium niobate in addition to quartz.

(a)は、第1実施形態の音叉型水晶振動片30を備えた水晶フレーム50の全体構成を示した平面図である。(b)は、音叉型水晶振動片30の振動腕31のB−B断面図である。(A) is the top view which showed the whole structure of the crystal frame 50 provided with the tuning fork type crystal vibrating piece 30 of 1st Embodiment. FIG. 4B is a cross-sectional view of the vibrating arm 31 of the tuning-fork type crystal vibrating piece 30 taken along the line BB. 第2実施形態の音叉型水晶振動片30’を備えた水晶フレーム50’の全体構成を示した平面図である。It is the top view which showed the whole structure of crystal frame 50 'provided with the tuning fork type crystal vibrating piece 30' of 2nd Embodiment. (a)は、第1水晶振動子100の構成を示す(c)のA−A全体断面図である。(b)は、第1リッド20の内面図である。(c)は、水晶フレーム50の上面図である。(d)は、第1ベース40の上面図である。FIG. 4A is an overall cross-sectional view taken along line AA of FIG. FIG. 6B is an inner surface view of the first lid 20. FIG. 3C is a top view of the crystal frame 50. FIG. FIG. 4D is a top view of the first base 40. パッケージ接合に陽極接合を行う概略断面図を示す。The schematic sectional drawing which performs anodic bonding for package bonding is shown. (a)は、第2水晶振動子110の概略断面図である。(b)は、水晶フレーム50の上面図である。(d)は、ベース40’の上面図である。(A) is a schematic sectional view of the second crystal unit 110. FIG. 4B is a top view of the crystal frame 50. FIG. (D) is a top view of the base 40 ′. (a)は、第1水晶振動子100のスルーホールを封止材で封止する部分拡大断面図である。 (b)は、第2水晶振動子110のスルーホールを封止材で封止する部分拡大断面図である。FIG. 4A is a partially enlarged cross-sectional view of sealing a through hole of the first crystal resonator 100 with a sealing material. FIG. 5B is a partially enlarged cross-sectional view of sealing the through hole of the second crystal resonator 110 with a sealing material. 音叉型水晶振動片30を備える水晶フレーム50を形成した水晶ウエハ10を示す概略斜視図である。1 is a schematic perspective view showing a quartz wafer 10 on which a quartz frame 50 including a tuning fork type quartz vibrating piece 30 is formed. 水晶ウエハ10における水晶フレーム50の一部を拡大した概略平面図である。2 is an enlarged schematic plan view of a part of a crystal frame 50 in the crystal wafer 10. FIG. 第2リッド20’の水晶ウエハ10と、音叉型水晶振動片30及び水晶フレーム50の水晶ウエハ10と、第2ベース40’の水晶ウエハ10とを重ね合わせる斜視図である。FIG. 6 is a perspective view in which the crystal wafer 10 of the second lid 20 ′, the crystal wafer 10 of the tuning fork type crystal vibrating piece 30 and the crystal frame 50, and the crystal wafer 10 of the second base 40 ′ are overlaid. 水晶振動子の部品を作成するパターンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the pattern which produces the components of a crystal oscillator. 水晶振動子のパッケージングと封止パターンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the packaging and sealing pattern of a crystal oscillator. (a)は、音叉型水晶振動片200の全体構成を示した平面図である。(b)は、一対の振動腕210と基部290とをXZ平面で見た基部290の拡大図である。(c)は、一対の振動腕210と基部290とをXY平面で見た図である。FIG. 2A is a plan view showing the overall configuration of a tuning fork type crystal vibrating piece 200. FIG. FIG. 5B is an enlarged view of the base 290 when the pair of vibrating arms 210 and the base 290 are viewed in the XZ plane. (C) is the figure which looked at a pair of vibrating arm 210 and the base 290 in XY plane.

符号の説明Explanation of symbols

10 …… 水晶ウエハ
11 …… 連結部
12 …… 開口部
20,20’ …… リッド(第1リッド、第2リッド)
23,26 …… 第1支持部,第2支持部
25 …… 突起部
27,27’ …… リッド凹部
30,200 …… 音叉型水晶振動片
31,210 …… 振動腕
31a …… 溝部
33,34 …… 第1基部電極,第2基部電極
35,36 …… 第1励振電極,第2励振電極
37,38 …… 錘部
39,290 …… 基部
40,40’ …… ベース(第1ベース、第2ベース)
41,43 …… スルーホール
42,42’,44、44’ …… 接続端子
45,45’、46、46’ …… 外部電極
47,47’ …… ベース用凹部
49,49’ …… 段差部
50 …… 水晶フレーム
51 …… 外枠部
52 …… 開口部
53 …… 金属膜
60 …… 封止材
80、80’ …… パッケージ
90 …… 直流電源
100,110 …… 第1水晶振動子,第2水晶振動子
301 …… 水晶振動片の側面
261 …… 振動腕210の根元
281 …… 接続部
321 …… 振動腕31の根元
511 …… 外枠部51の側面
10 ...... Quartz wafer 11 ...... Connecting portion 12 ...... Opening 20, 20 ′ …… Lid (first lid, second lid)
23, 26 ... 1st support part, 2nd support part 25 ... Projection part 27, 27 '... Lid recessed part 30, 200 ... Tuning fork type crystal vibrating piece 31, 210 ... Vibration arm 31a ... Groove part 33, 34 ... First base electrode, second base electrode 35, 36 ... First excitation electrode, second excitation electrode 37, 38 ... Weight part 39, 290 ... Base part 40, 40 '... Base (first base) , 2nd base)
41, 43 ... Through holes 42, 42 ', 44, 44' ... Connection terminals 45, 45 ', 46, 46' ... External electrodes 47, 47 '... Base recesses 49, 49' ... Steps 50 ...... Quartz frame 51 ...... Outer frame portion 52 ...... Opening 53 ...... Metal film 60 ...... Sealing material 80, 80 ′ ...... Package 90 …… DC power supply 100, 110 ...... First crystal resonator, Second crystal unit 301... Side surface 261 of crystal vibrating piece ...... Base 281 of vibration arm 210 ...... Connection portion 321 ...... Base 511 of vibration arm 31 ...... Side surface of outer frame portion 51

Claims (8)

基部から第1方向に延びる少なくとも一対の振動腕を有し、この一対の振動腕に第1励振電極及び第2励振電極を有する音叉型圧電振動片と、
この一対の振動腕の間から前記第1方向に延びる第1支持部と、
この第1支持部と接続し、前記音叉型圧電振動片を囲む外枠部と、
前記第1励振電極及び第2励振電極にそれぞれ導通し、前記外枠部に形成された第1接続電極及び第2接続電極と、
を備えることを特徴とする圧電フレーム。
A tuning fork-type piezoelectric vibrating piece having at least a pair of vibrating arms extending in the first direction from the base, and having a first excitation electrode and a second excitation electrode on the pair of vibrating arms;
A first support portion extending in a first direction from between the pair of vibrating arms;
An outer frame portion connected to the first support portion and surrounding the tuning-fork type piezoelectric vibrating piece;
A first connection electrode and a second connection electrode which are respectively connected to the first excitation electrode and the second excitation electrode and formed on the outer frame portion;
A piezoelectric frame comprising:
基部から第1方向とは逆の第2方向に延びる第2支持部を備え、
この第2支持部は前記外枠部と接続することを特徴とする請求項1に記載の圧電フレーム。
A second support portion extending from the base portion in a second direction opposite to the first direction;
The piezoelectric frame according to claim 1, wherein the second support portion is connected to the outer frame portion.
前記第1励振電極は前記第1支持部を介して前記第1接続電極に導通し、前記第2励振電極は前記第2支持部を介して前記第2接続電極に導通することを特徴とする請求項2に記載の圧電フレーム。   The first excitation electrode is electrically connected to the first connection electrode via the first support part, and the second excitation electrode is electrically connected to the second connection electrode via the second support part. The piezoelectric frame according to claim 2. 前記外枠部から前記基部に向けて前記第1方向に延びる第1突起部と、
前記基部から第1方向とは逆の第2方向に延びる第2突起部と
を備えることを特徴とする請求項1に記載の圧電フレーム。
A first protrusion extending in the first direction from the outer frame toward the base;
The piezoelectric frame according to claim 1, further comprising a second protrusion extending from the base in a second direction opposite to the first direction.
前記第1励振電極及び前記第2励振電極は前記第1支持部を介して前記第1接続電極及び前記第2接続電極に導通することを特徴とする請求項4に記載の圧電フレーム。   5. The piezoelectric frame according to claim 4, wherein the first excitation electrode and the second excitation electrode are electrically connected to the first connection electrode and the second connection electrode through the first support portion. 請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の圧電フレームと、
この圧電フレームを覆う蓋部と、
前記圧電フレームを支えるとともに、前記第1接続電極と導通する第1接続端子及び前記第2接続電極に導通する第2接続端子を有するベースと、
を備えることを特徴とする圧電デバイス。
The piezoelectric frame according to any one of claims 1 to 5,
A lid that covers this piezoelectric frame;
A base that supports the piezoelectric frame and has a first connection terminal that is electrically connected to the first connection electrode and a second connection terminal that is electrically connected to the second connection electrode;
A piezoelectric device comprising:
前記蓋部の材質及び前記ベースの材質は金属イオンを含むガラスであり、
前記圧電フレームの外枠部はその周囲に金属膜が形成されており、
前記外枠部の金属膜と前記蓋部及び前記ベースとは陽極接合されることを特徴とする請求項6に記載の圧電デバイス。
The material of the lid and the material of the base are glass containing metal ions,
A metal film is formed around the outer frame portion of the piezoelectric frame,
The piezoelectric device according to claim 6, wherein the metal film of the outer frame portion, the lid portion, and the base are anodically bonded.
前記蓋部の材質及び前記ベースの材質は圧電材料であり、
前記圧電フレームと前記蓋部及び前記ベースとはシロキサン結合されることを特徴とする請求項6に記載の圧電デバイス。

The material of the lid and the material of the base are piezoelectric materials,
The piezoelectric device according to claim 6, wherein the piezoelectric frame, the lid, and the base are siloxane-bonded.

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