JP2010010734A - Piezoelectric vibration chip and piezoelectric device - Google Patents

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Shingo Kawanishi
信吾 川西
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Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
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Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture a tuning fork type piezoelectric oscillator (20) for obtaining a scheduled number of oscillation frequencies. <P>SOLUTION: The tuning fork type piezoelectric vibration chip (20) has: a base part (29) having a front surface and a back surface; a pair of vibrating arms (21) extended in a prescribed direction from the base part; and exciting electrodes (23 and 25) on both sides and side surfaces formed to the pair of vibrating arms. At a position of a node of a standing wave of the vibrating arms, a first through-hole (40) going through both sides is formed. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、溝部に貫通孔を設ける音叉型の圧電振動片及び圧電デバイスの技術に関する。   The present invention relates to a tuning fork type piezoelectric vibrating piece having a through hole in a groove and a technology of a piezoelectric device.

従来、時計や家電製品、各種情報・通信機器やOA機器等の民生・産業用電子機器には、その電子回路のクロック源として水晶振動子、水晶振動片とICチップとを同一パッケージ内に封止した水晶発振子やリアルタイムクロックモジュール等の水晶デバイスが広く使用されている。   Conventionally, in consumer and industrial electronic devices such as watches, home appliances, various information / communication devices and OA devices, a crystal resonator, a crystal vibrating piece and an IC chip are sealed in the same package as the clock source of the electronic circuit. Quartz devices such as stopped crystal oscillators and real-time clock modules are widely used.

特に最近、これら水晶デバイスは、それを搭載する電子機器の小型化・薄型化に伴い、より一層の小型化・薄型化が要求されている。また、低いCI(クリスタルインピーダンス)値を確保して、高品質で安定性に優れた水晶デバイスが要求されている。CI値を低く保持するために、たとえば振動腕構造を有する音叉型水晶振動片が開発され、さらに振動腕に溝部を形成して振動効率を高めたものが用いられている。   In particular, these quartz devices have recently been required to be further reduced in size and thickness as electronic devices on which they are mounted are reduced in size and thickness. Further, there is a demand for a crystal device that secures a low CI (crystal impedance) value and has high quality and excellent stability. In order to keep the CI value low, for example, a tuning-fork type crystal vibrating piece having a vibrating arm structure has been developed, and a vibrating arm formed with a groove portion to improve vibration efficiency is used.

特許文献1によれば、図9(a)に示すようにこの音叉型水晶振動片は基部129に振動腕121が設けられ、各振動腕121には溝部127がそれぞれ設けられている。これらの溝部127は電界効率を大幅に向上させCI値を低く抑制する効果がある。また振動腕121と振動腕121との間の最下部は湾曲している。溝部127はこの振動腕121の最下部A−A線より基部129側に少し食い込んで形成されている。また湾曲部126とほぼ同じ位置に貫通孔140が溝部127の中に形成されている。この貫通孔は正方形状に形成されており、この大きさは溝部127の幅と同じでもよい。ただし、図9(a)は図を分かりやすくするため電極を表示していない。   According to Patent Document 1, as shown in FIG. 9A, this tuning fork type crystal vibrating piece is provided with a vibrating arm 121 at a base portion 129 and a groove portion 127 at each vibrating arm 121. These groove portions 127 have the effect of greatly improving the electric field efficiency and suppressing the CI value low. The lowermost portion between the vibrating arm 121 and the vibrating arm 121 is curved. The groove 127 is formed by slightly biting into the base 129 side from the lowermost AA line of the vibrating arm 121. In addition, a through hole 140 is formed in the groove 127 at substantially the same position as the curved portion 126. The through hole is formed in a square shape, and the size thereof may be the same as the width of the groove 127. However, in FIG. 9A, electrodes are not displayed for easy understanding of the drawing.

また、この図9(a)に示す音叉型水晶振動片の励振電極部分の拡大図は図9(b)に示す。励振電極は第1励振電極123と第2励振電極125とで構成され、溝部127と貫通孔140にも形成される。図9(b)のB−B断面で示す溝部127と貫通孔140との励振電極の断面図は図9(c)で示すようになる。   An enlarged view of the excitation electrode portion of the tuning-fork type quartz vibrating piece shown in FIG. 9A is shown in FIG. The excitation electrode includes a first excitation electrode 123 and a second excitation electrode 125, and is also formed in the groove 127 and the through hole 140. FIG. 9C shows a cross-sectional view of the excitation electrode of the groove 127 and the through hole 140 shown in the BB cross section of FIG. 9B.

このように貫通孔140を設け励振電極を形成することで図9(c)の矢印で表した電気力線の模式図に示すように電界強度が増すことで、振動効率が上がりさらにCI値が低く抑制する効果がある。   By forming the through-hole 140 in this way and forming the excitation electrode, the electric field strength increases as shown in the schematic diagram of the electric field lines indicated by the arrows in FIG. 9C, thereby increasing the vibration efficiency and further increasing the CI value. There is an effect to suppress low.

しかし、貫通孔140の大きさを大きくしすぎると、貫通孔140内の互いに対面する面同士の振動モードが大きくなり、予定する振動周波数たとえば32.768kHzを得ることができない。
特開2006−217603
However, if the size of the through-hole 140 is too large, the vibration mode between the surfaces facing each other in the through-hole 140 becomes large, and a planned vibration frequency, for example, 32.768 kHz cannot be obtained.
JP 2006-217603 A

上記のように溝部に貫通孔を空けることは位置と大きさにより不安定な音叉型水晶振動片を形成してしまう危険性がある。また、貫通孔の大きさをエッチングの製造工程で制御することはエッチングの特性において難しい作業となる。   Opening a through hole in the groove as described above has a risk of forming an unstable tuning-fork type crystal vibrating piece depending on the position and size. In addition, controlling the size of the through holes in the etching manufacturing process is a difficult task in terms of etching characteristics.

本発明の目的は、溝部を形成した音叉型水晶振動子において、貫通孔の位置を適切にすることで予定する振動周波数を得ることができる音叉型水晶振動子を製造することにある。また、本発明の音叉型水晶振動子は製造工程における貫通孔の大きさの違いによる振動周波数のズレを抑え、CI値の低い安定した音叉型水晶振動子を製造することにある。   An object of the present invention is to produce a tuning fork crystal resonator that can obtain a predetermined vibration frequency by appropriately positioning the through hole in a tuning fork crystal resonator having a groove. It is another object of the present invention to manufacture a tuning fork crystal resonator having a low CI value by suppressing a deviation in vibration frequency due to a difference in the size of a through hole in the manufacturing process.

上記目的を達成するために、第1の観点の圧電振動片は、表面と裏面とを有する基部と、この基部から所定方向に延びる一対の振動腕と、この一対の振動腕に形成された表裏面及び側面の励振電極とを有する音叉型圧電振動片である。そして、振動腕の定常波の節(node)の位置に、表裏面を貫通する第1貫通孔が形成されている。
この構成により、振動腕の節(node)に貫通孔40を空けることで節(node)を基準とした振動を得やすくなり、所定の定常波を安定して発振することができる。
In order to achieve the above object, a piezoelectric vibrating piece according to a first aspect includes a base having a front surface and a back surface, a pair of vibrating arms extending in a predetermined direction from the base, and a table formed on the pair of vibrating arms. A tuning fork-type piezoelectric vibrating piece having back and side excitation electrodes. And the 1st through-hole which penetrates front and back is formed in the position of the node (node) of the standing wave of a vibrating arm.
With this configuration, by making the through hole 40 in the node of the vibrating arm, vibration based on the node can be easily obtained, and a predetermined standing wave can be stably oscillated.

第2の観点の音叉型圧電振動片は、振動腕の表面と裏面とに所定方向に延びる溝部が形成され、この溝部に第1貫通孔が形成されている。
この構成により、振動腕の振動効率が増しCI値を低減させることができる。
In the tuning fork type piezoelectric vibrating piece according to the second aspect, a groove portion extending in a predetermined direction is formed on the front surface and the back surface of the vibrating arm, and a first through hole is formed in the groove portion.
With this configuration, the vibration efficiency of the vibrating arm can be increased and the CI value can be reduced.

第3の観点の音叉型圧電振動片は、第1貫通孔には励振電極が形成されており、この励振電極は表面の励振電極と裏面の励振電極とを導通させる。
この構成により、電界強度を増加させ効率よく振動することになる。
In the tuning fork type piezoelectric vibrating piece according to the third aspect, an excitation electrode is formed in the first through-hole, and this excitation electrode connects the excitation electrode on the front surface and the excitation electrode on the back surface.
With this configuration, the electric field strength is increased and vibration is efficiently performed.

第4の観点の音叉型圧電振動片は、第3の観点において一対の振動腕のうちの片方の表裏面の励振電極から他方の側面電極へと接続する接続電極が基部に形成されていない。
接続電極は0.01mm程度の線幅になるような箇所があったため断線などの問題が生じていたが、この接続電極が不要となることで不良率を下げることができる。
In the tuning fork type piezoelectric vibrating piece of the fourth aspect, in the third aspect, the base electrode is not formed with a connection electrode that connects the excitation electrode on the front and back surfaces of one of the pair of vibrating arms to the other side electrode.
Since the connection electrode had a part with a line width of about 0.01 mm, problems such as disconnection occurred. However, the defect rate can be reduced by eliminating this connection electrode.

第5の観点の音叉型圧電振動片は、第2の観点において溝部が一対の振動腕のぞれぞれの表裏面に2以上所定方向にずれて形成されている。
この構成により、溝部が2以上に分割されているため、CI値を低減するとともに振動腕の剛性を高めることができる。
In the second aspect, the tuning fork type piezoelectric vibrating piece according to the fifth aspect is formed such that two or more grooves are displaced in the predetermined direction on the front and back surfaces of each of the pair of vibrating arms.
With this configuration, since the groove is divided into two or more, the CI value can be reduced and the rigidity of the vibrating arm can be increased.

第6の観点の音叉型圧電振動片は、基部から振動腕が延びる根元近傍に、表面の励振電極と裏面の励振電極とを導通させる第2貫通孔を有する。
この構成により、電界を増強させ振動腕の基部付近の振動を補助する。
The tuning fork-type piezoelectric vibrating piece according to the sixth aspect has a second through hole that connects the excitation electrode on the front surface and the excitation electrode on the back surface in the vicinity of the root where the vibrating arm extends from the base.
With this configuration, the electric field is enhanced to assist vibration near the base of the vibrating arm.

第7の観点の圧電デバイスは、第1ないし第6の観点のいずれかの音叉型圧電振動片と、音叉型圧電振動片を収納するパッケージと、を備える。
上記のように所定の定常波を安定して発振することができる音叉型圧電デバイスを使うため、安定した圧電デバイスとなる。
A piezoelectric device according to a seventh aspect includes the tuning fork type piezoelectric vibrating piece according to any one of the first to sixth aspects, and a package that houses the tuning fork type piezoelectric vibrating piece.
Since the tuning fork type piezoelectric device capable of stably oscillating a predetermined standing wave as described above is used, a stable piezoelectric device is obtained.

本発明によれば、貫通孔を適切な位置で形成することで、高品質で安定性に優れた水晶デバイスを製造することが可能となる。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 manufacture a crystal device with high quality and excellent stability by forming the through holes at appropriate positions. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

<音叉型水晶振動片20の構成>
図1(a)は、2つの振動腕21をもち、振動腕21に4箇所の溝部27を持つ音叉型水晶振動片20の全体構成を示した平面図である。例えば貫通孔40は振動腕21aの中央付近の溝部27a内に位置する。図1(b)は、音叉型水晶振動片20の振動腕21aのB−B断面図である。貫通孔40は溝部27aを貫通し第1励振電極23dが表裏で繋がっている。また、反対側の振動腕21bは第2励振電極25dが表裏で繋がる。
<Configuration of tuning fork type crystal vibrating piece 20>
FIG. 1A is a plan view showing the overall configuration of a tuning-fork type crystal vibrating piece 20 having two vibrating arms 21 and having four groove portions 27 in the vibrating arms 21. For example, the through hole 40 is located in the groove 27a near the center of the vibrating arm 21a. FIG. 1B is a BB cross-sectional view of the vibrating arm 21 a of the tuning fork type crystal vibrating piece 20. The through hole 40 penetrates the groove 27a, and the first excitation electrode 23d is connected to the front and back. Further, the second vibrating electrode 25d is connected to the opposite side of the vibrating arm 21b on the front and back sides.

音叉型水晶振動片20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20は、基部29と、この基部29の一端部からY方向に向けて、二股に別れて平行に延びる一対の振動腕21を備えている。一対の振動腕21の根元26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26のテーパー部の形状はU字形状でもV字形状などでもよい。以下、本実施形態では一対の振動腕21を備えた音叉型水晶振動片20で説明するが、3本または4本の振動腕21を備えた音叉型水晶振動片20であってもよい。また振動腕21は製造工程での過振幅で互いに衝突しない間隔を持つ必要がある。   The base material of the tuning fork type crystal vibrating piece 20 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 20 is divided into two branches in parallel to the base 29 and from one end of the base 29 toward the Y direction. A pair of vibrating arms 21 extending in the direction is provided. The bases 26 of the pair of vibrating arms 21 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 base 26 may be U-shaped or V-shaped. Hereinafter, in the present embodiment, the tuning fork type crystal vibrating piece 20 including a pair of vibrating arms 21 will be described, but the tuning fork type crystal vibrating piece 20 including three or four vibrating arms 21 may be used. Further, the vibrating arms 21 need to have an interval that does not collide with each other due to an overamplitude in the manufacturing process.

音叉型水晶振動片20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20の振動腕21の表裏両面には、溝部27が形成されている。一本の振動腕21の表面には2箇所の溝部27が形成されており、振動腕21の裏面側にも同様に2箇所の溝部27が形成されている。つまり、一対の振動腕21には表裏で8箇所の溝部27が形成される。溝部27を複数に分割することで振動腕21の剛性(強度)を上げることができる。溝部27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27があるため、図1(b)に示すように、溝部27の断面は、略H型に形成されている。溝部27は、CI値の上昇を抑えるために設けられている。本実施形態では、たとえば水晶単結晶ウエハ10の厚さが120μmであり、溝部27の深さが表裏で100μm程度となる。   The tuning fork type crystal vibrating piece 20 is a vibrating piece that transmits a signal at, for example, 32.768 kHz, and is an extremely small vibrating piece. The overall length is about 1.7 mm and the width is about 0.5 mm. Grooves 27 are formed on both front and back surfaces of the vibrating arm 21 of the tuning fork type crystal vibrating piece 20. Two groove portions 27 are formed on the surface of one vibrating arm 21, and two groove portions 27 are similarly formed on the back surface side of the vibrating arm 21. That is, eight groove portions 27 are formed on the pair of vibrating arms 21 on the front and back sides. The rigidity (strength) of the vibrating arm 21 can be increased by dividing the groove 27 into a plurality. The depth of the groove portion 27 is about 35 to 45% of the thickness of the quartz single crystal wafer 10, and the groove portion 27 is present on both the front and back surfaces. Therefore, as shown in FIG. It is formed in an H shape. The groove part 27 is provided in order to suppress an increase in the CI value. In this embodiment, for example, the thickness of the crystal single crystal wafer 10 is 120 μm, and the depth of the groove 27 is about 100 μm on the front and back sides.

音叉型水晶振動片20の基部29は、その全体が略板状に形成されている。振動腕21に対する基部29の長さは、約36%となっている。音叉型水晶振動片20の基部29の一端で且つ一対の振動腕21の根元には、連結部28が2箇所設けられている。連結部28は、水晶単結晶ウエハ10から、図1に示す音叉形状をフォトリソグラフィ及びウェットエッチングで形成する際に、水晶単結晶ウエハ10と音叉型水晶振動片20とを連結する部分である。   The base 29 of the tuning fork type crystal vibrating piece 20 is formed in a substantially plate shape as a whole. The length of the base 29 with respect to the vibrating arm 21 is about 36%. Two connecting portions 28 are provided at one end of the base portion 29 of the tuning-fork type crystal vibrating piece 20 and at the base of the pair of vibrating arms 21. The connecting portion 28 is a portion for connecting the crystal single crystal wafer 10 and the tuning fork type crystal vibrating piece 20 when the tuning fork shape shown in FIG. 1 is formed from the crystal single crystal wafer 10 by photolithography and wet etching.

音叉型水晶振動片20の振動腕21及び基部29には、第1電極パターン23と第2電極パターン25とが形成されている。第1電極パターン23と第2電極パターン25とはともに、50オングストローム〜1000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〜1000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1層と第2層とを合わせると、150オングストローム〜20000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。   A first electrode pattern 23 and a second electrode pattern 25 are formed on the vibrating arm 21 and the base 29 of the tuning fork type crystal vibrating piece 20. Both the first electrode pattern 23 and the second electrode pattern 25 have a structure in which a gold (Au) layer of 100 angstroms to 1000 angstroms is formed on a chromium (Cr) layer of 50 angstroms to 1000 angstroms. That is, when the first layer and the second layer are combined, the thickness of the electrode pattern is 150 Å to 20000 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.

音叉型水晶振動片20の基部29には、図1(a)に示すように、第1基部電極23aと第2基部電極25aとが形成され、腕部21aの溝部27には、第1励振電極23d,腕部21bの溝部27には第2励振電極25dがそれぞれ形成される。また、図1(b)に示すように、腕部21aの両側面には、第2励振(側面)電極25cが形成されている。また、腕部21bの両側面には、第1励振(側面)電極23cが形成されている。   As shown in FIG. 1A, a first base electrode 23a and a second base electrode 25a are formed on the base 29 of the tuning-fork type crystal vibrating piece 20, and a first excitation is formed in the groove 27 of the arm 21a. The second excitation electrode 25d is formed in the groove portion 27 of the electrode 23d and the arm portion 21b. In addition, as shown in FIG. 1B, second excitation (side) electrodes 25c are formed on both side surfaces of the arm portion 21a. Further, first excitation (side) electrodes 23c are formed on both side surfaces of the arm portion 21b.

<単結晶水晶ウエハの構成>
図2は、音叉型水晶振動片の外形を形成した水晶単結晶ウエハを示す平面図である。
<Configuration of single crystal quartz wafer>
FIG. 2 is a plan view showing a crystal single crystal wafer on which an outer shape of a tuning fork type crystal vibrating piece is formed.

図2(a)は、円形の水晶単結晶ウエハ10である。この円形の水晶単結晶ウエハ10は、たとえば厚さ120μmの人工水晶からなり、円形の水晶単結晶ウエハ10の直径は3インチまたは4インチである。さらに、円形の水晶単結晶ウエハ10の軸方向が特定できるように、水晶単結晶ウエハ10の周縁部の一部には、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10cが形成されている。   FIG. 2A shows a circular quartz single crystal wafer 10. The circular quartz single crystal wafer 10 is made of, for example, an artificial quartz having a thickness of 120 μm, and the diameter of the circular quartz single crystal wafer 10 is 3 inches or 4 inches. Furthermore, an orientation flat 10c for specifying the crystal direction of the crystal is formed on a part of the peripheral portion of the crystal single crystal wafer 10 so that the axial direction of the circular crystal single crystal wafer 10 can be specified.

また、図2(b)は、矩形の水晶単結晶ウエハ15である。この矩形の水晶単結晶ウエハ15も、たとえば厚さ120μmの人工水晶からなり、その矩形の水晶単結晶ウエハ15の一辺は2インチである。そして、矩形の水晶単結晶ウエハ15の軸方向が特定できるように、矩形の水晶単結晶ウエハ15の周縁部の一部には、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15cが形成されている。   FIG. 2B shows a rectangular crystal single crystal wafer 15. The rectangular quartz single crystal wafer 15 is also made of, for example, an artificial quartz having a thickness of 120 μm, and one side of the rectangular quartz single crystal wafer 15 is 2 inches. An orientation flat 15c for specifying the crystal direction of the crystal is formed on a part of the peripheral portion of the rectangular crystal single crystal wafer 15 so that the axial direction of the rectangular crystal single crystal wafer 15 can be specified.

図2(a)の円形の水晶単結晶ウエハ10及び図2(b)の矩形の水晶単結晶ウエハ15は、工程管理及びウエハ強度との関係で、複数の窓部18が設けられ、その窓部に複数の音叉型水晶振動片20が形成されている。各窓部18において、水晶ウエハ10と音叉型水晶振動片20とを接続するため接続部28が形成されている。   The circular crystal single crystal wafer 10 in FIG. 2A and the rectangular crystal single crystal wafer 15 in FIG. 2B are provided with a plurality of window portions 18 in relation to process control and wafer strength. A plurality of tuning fork type crystal vibrating pieces 20 are formed in the part. In each window portion 18, a connection portion 28 is formed to connect the crystal wafer 10 and the tuning fork type crystal vibrating piece 20.

≪実施形態1≫
音叉型水晶振動片20はたとえば32.768kHzの定常波を発振する。定常波は、力または振動を与えることで図3(a)に示すような2倍振動の定常波を発振する。この定常波は節(node)という動かない点を持つ。この節(node)は2箇所あり、2倍振動をする限り位置が変わることがない。
Embodiment 1
The tuning fork type crystal vibrating piece 20 oscillates a standing wave of 32.768 kHz, for example. The standing wave oscillates as a double wave standing wave as shown in FIG. This standing wave has a stationary point called a node. There are two nodes, and the position does not change as long as the vibration is doubled.

図3(b)は概念上の音叉が定常波で振動する状態を示した図である。力または振動を与えることで音叉は2倍振動の定常波を発振する。金属製などの音叉も節(node)を持ち2倍振動では2箇所の節(node)を持つ。   FIG. 3B is a diagram illustrating a state in which the conceptual tuning fork vibrates with a standing wave. By applying force or vibration, the tuning fork oscillates a standing wave of double vibration. A tuning fork made of metal or the like also has a node and has two nodes in double vibration.

音叉型水晶振動片20も同様に振動腕21が基部29に固定されているが概念上の音叉と同様に励振電極からの電界を受けることで2倍振動の定常波を発振し、2箇所の節(node)を持つ。図3(c)はその節(node)の位置と2倍振動の様子を示す。但し、図3(b)に描かれた2箇所の節(node)よりも、図3(c)に描かれる音叉型水晶振動片20では基部29側に2箇所の節(node)が移動している。なぜなら、金属製などの音叉よりも振動腕21が基部29にしっかりと固定されているためである。   Similarly, the tuning fork type crystal vibrating piece 20 has the vibrating arm 21 fixed to the base 29, but in the same manner as the conceptual tuning fork, by receiving an electric field from the excitation electrode, it oscillates a double-wave standing wave and produces two nodes. (Node). FIG. 3C shows the position of the node and the state of double vibration. However, in the tuning-fork type crystal vibrating piece 20 illustrated in FIG. 3C, two nodes move toward the base 29 side from the two nodes illustrated in FIG. 3B. ing. This is because the vibrating arm 21 is more firmly fixed to the base 29 than a tuning fork made of metal or the like.

図3(d)は図1(a)のA−A断面を示している。図3(d)では節(node)の位置に貫通孔40を形成した場合の断面図である。図3(d)では基部29から1箇所目の溝部27である溝部27aと溝部27cとの間で貫通孔40を空けている。もちろん、音叉型水晶振動片20の節(node)の位置により貫通孔40の位置を変えることができる。また、この貫通孔40の位置は基部から2箇所目である溝部27bと溝部27dとの間に空けてもよい。   FIG.3 (d) has shown the AA cross section of Fig.1 (a). FIG. 3D is a cross-sectional view when the through hole 40 is formed at the position of the node. In FIG. 3D, a through hole 40 is opened between the groove 27a and the groove 27c, which are the first groove 27 from the base 29. Of course, the position of the through hole 40 can be changed depending on the position of the node of the tuning fork type crystal vibrating piece 20. Further, the position of the through hole 40 may be provided between the groove portion 27b and the groove portion 27d which are the second place from the base portion.

節(node)の位置はその振動数の定常波でその位置が異なる。例えば両端が自由(自由端)である基本振動は図4(a)に示すような1箇所の節(node)を持つ。また、2倍振動は図4(b)に示すような2箇所の節(node)を持つ。また、3倍振動は図4(c)に示すような3箇所の節(node)を持つ。また、4倍振動は図4(d)に示すような4箇所の節(node)を持つ。このように節(node)位置はその振動数により振動部材の長さを分割するように決まるため、それぞれ位置が異なる。   The position of the node is a standing wave of that frequency, and the position is different. For example, a basic vibration whose both ends are free (free end) has one node as shown in FIG. The double vibration has two nodes as shown in FIG. The triple vibration has three nodes as shown in FIG. The quadruple vibration has four nodes as shown in FIG. As described above, the node position is determined so as to divide the length of the vibration member according to the frequency thereof, and thus the position is different.

このため、音叉型水晶振動片20の節(node)に電界強度を増加させる貫通孔40を空けることは節(node)を基準とした振動を得やすくなり、2倍振動である32.768kHzの定常波を安定して発振することができ、また振動効率が増しCI値が低減する。そして他の3倍振動、4倍振動などが発生しにくくなる。なお貫通孔40の孔形状は四角形状でも丸形状でもよい。   For this reason, opening the through hole 40 that increases the electric field strength at the node of the tuning fork type crystal vibrating piece 20 makes it easier to obtain vibration based on the node, and the vibration of 32.768 kHz, which is double vibration. The standing wave can be oscillated stably, and the vibration efficiency is increased and the CI value is reduced. And other 3 times vibration, 4 times vibration, etc. become difficult to generate. The through hole 40 may have a square shape or a round shape.

以上のように、貫通孔40の位置は音叉型水晶振動片20の適切な位置に開けることで、より精度が良く安定した音叉型水晶振動片20を形成することができる。   As described above, the through-hole 40 can be formed at an appropriate position of the tuning fork type crystal vibrating piece 20, thereby forming the tuning fork type crystal vibrating piece 20 with higher accuracy and stability.

また、貫通孔40を空けることは励振電極の配線図を簡便にすることができ、製造工程での断線を防ぐ効果がある。   In addition, opening the through hole 40 can simplify the wiring diagram of the excitation electrode, and has an effect of preventing disconnection in the manufacturing process.

図1(b)で示したように音叉型水晶振動片20は貫通孔40内に励振電極を形成することで振動腕21aの溝部27bの第1励振電極23dが表裏でつながる。これにより図3(d)で示す溝部27aと溝部27bと溝部27cと溝部27dとが同電位になる。同様に振動腕21bの溝部27aと溝部27bとが溝部27cと溝部27dとが第2励振電極25dでつながり同電位になる。   As shown in FIG. 1B, the tuning-fork type crystal vibrating piece 20 is formed with an excitation electrode in the through hole 40 so that the first excitation electrode 23d of the groove 27b of the vibrating arm 21a is connected on the front and back. As a result, the groove 27a, the groove 27b, the groove 27c, and the groove 27d shown in FIG. Similarly, the groove 27a and the groove 27b of the vibrating arm 21b are connected to the groove 27c and the groove 27d by the second excitation electrode 25d so as to have the same potential.

このように溝部27の励振電極が表裏面で導通することは、図9(b)で示す表面の細い接続電極123aが不要になる。この接続電極123aは表面の第1励振電極23dと第1励振(側面)電極23cとを接続させる電極である。同様に裏面には第2励振電極25dと第2励振(側面)電極25cとを接続させる接続電極125a(不図示)が形成されており、この接続電極125aも不要となる。接続電極123a又は125aは0.01mm程度の線幅になるような箇所を形成しなければならないため断線などの問題が生じていたが、これらが不要となり断線の心配がなくなり、不良率が下がる。   The conduction of the excitation electrode of the groove 27 on the front and back surfaces in this way eliminates the need for the connection electrode 123a having a thin surface as shown in FIG. The connection electrode 123a is an electrode for connecting the first excitation electrode 23d on the surface and the first excitation (side) electrode 23c. Similarly, a connection electrode 125a (not shown) for connecting the second excitation electrode 25d and the second excitation (side surface) electrode 25c is formed on the back surface, and this connection electrode 125a is also unnecessary. Since the connection electrode 123a or 125a has to be formed with a portion having a line width of about 0.01 mm, a problem such as disconnection has occurred. However, these are unnecessary, and there is no concern about disconnection, and the defect rate is reduced.

つまり、図1(a)に示すような配線パターンに簡略化でき、同様に裏面も簡略化できる。また、本実施例の配線パターンは基部29を広く使うことができるため、基部の他の配線を太くし断線しにくくすることや、静電気の放電反応により損傷されることを回避するなどの対策を講じやすくする。ただし、励振電極123aは貫通孔40内の励振電極の断線時における代替回路として形成しても良い。   That is, the wiring pattern as shown in FIG. 1A can be simplified, and similarly the back surface can be simplified. In addition, since the wiring pattern of this embodiment can widely use the base 29, measures such as making the other wirings of the base thick and difficult to break, and avoiding damage caused by electrostatic discharge reaction are taken. Make it easier to take. However, the excitation electrode 123a may be formed as an alternative circuit when the excitation electrode in the through hole 40 is disconnected.

≪実施形態2≫
実施形態1では貫通部40を各振動腕21に1つ形成したが、一対の振動腕21の根元26付近に貫通孔を設け、音叉型水晶振動片20に4つの貫通孔を形成することで、より振動効率をあげCI値を低減することができる。
<< Embodiment 2 >>
In the first embodiment, one through portion 40 is formed in each vibrating arm 21, but a through hole is provided near the root 26 of the pair of vibrating arms 21, and four through holes are formed in the tuning fork type crystal vibrating piece 20. Thus, the vibration efficiency can be increased and the CI value can be reduced.

たとえば図3(b)の金属製の音叉ではUの字型に曲げた金属板とそれを支える棒との接合点41が点又は少ない面積で接合され、2倍振動を阻害しないような作りとなっている。しかし音叉型水晶振動片20の振動椀21は基部29の面から突き出た格好となるため、基部29が振動を抑制し、また振動を吸収することで振動効率を下げ、また振動の漏れの原因の一つになっていた。   For example, in the metal tuning fork shown in FIG. 3B, the joint 41 between the metal plate bent into a U-shape and the rod supporting it is joined at a point or a small area so as not to inhibit the double vibration. It has become. However, since the vibration rod 21 of the tuning fork type crystal vibrating piece 20 is projected from the surface of the base portion 29, the base portion 29 suppresses the vibration and absorbs the vibration, thereby reducing the vibration efficiency and causing the leakage of the vibration. It was one of the

このため実施形態2では図5(a)に示すように一対の振動腕21の根元26付近に励振電極を伴った貫通孔40bを2箇所設けることで、電界を増強させ基部付近の振動を補助する。これにより貫通孔40bは振動効率を上げることができる。   For this reason, in the second embodiment, as shown in FIG. 5A, two through holes 40b with excitation electrodes are provided near the roots 26 of the pair of vibrating arms 21, thereby enhancing the electric field and assisting vibration near the base. To do. Thereby, the through-hole 40b can raise vibration efficiency.

また、音叉型水晶振動片20は図5(b)に示すように根元26の最下部のライン26Lより溝部27を基部側にずらし、溝部27が基部29側に食い込む形に形成してもよい。また、この音叉型水晶振動片20の貫通孔40bは最下部ライン26Lより少し下に形成することで、上記と同様に振動効率を上げることができる。   Further, as shown in FIG. 5B, the tuning fork type crystal vibrating piece 20 may be formed in such a manner that the groove 27 is shifted to the base side from the lowermost line 26L of the root 26 and the groove 27 bites into the base 29 side. . Further, by forming the through hole 40b of the tuning fork type crystal vibrating piece 20 slightly below the lowermost line 26L, the vibration efficiency can be increased as described above.

しかし、貫通孔40bは振動の補助をすることが目的なため、貫通孔40bの大きさを大きくし過ぎると、電界強度が上がり過ぎて節(node)の役目をしてしまう。これにより貫通孔40bは、2倍振動を阻害することとなる。このように根元26付近の貫通孔40bは位置と大きさとが重要になるため、形成時に十分な注意が必要である。   However, since the purpose of the through hole 40b is to assist vibration, if the size of the through hole 40b is too large, the electric field strength will increase too much and serve as a node. Thereby, the through hole 40b inhibits the double vibration. Thus, since the position and size of the through hole 40b near the root 26 are important, sufficient care must be taken when forming the through hole 40b.

<音叉型水晶振動デバイスの製造工程>
図6は音叉型水晶振動片20の外形、溝部27及び貫通孔を形成するための製造工程のフローチャートである。なお、図6の右図は図1のC−C断面部分についての単結晶水晶ウエハ10の一部を示している。ただし、下記の製造工程は製造方法の一例を示したものであり、これに限るものでない。
<Manufacturing process of tuning-fork type crystal vibrating device>
FIG. 6 is a flowchart of the manufacturing process for forming the outer shape, the groove 27 and the through hole of the tuning fork type crystal vibrating piece 20. The right view of FIG. 6 shows a part of the single crystal quartz wafer 10 with respect to the CC cross section of FIG. However, the following manufacturing process shows an example of the manufacturing method, and is not limited to this.

図6のステップS111では、図6(a)で示すように研磨洗浄された単結晶水晶ウエハ10にスパッタ法で金属膜32を形成する。この金属膜32はたとえばクロム(Cr)の下地膜に金(Au)を積層したものが用いられる。ステップS112では、金属膜32の上にフォトレジストをたとえばスプレー法で全体を均一に塗布しレジスト膜36を形成する(図6(b))。   In step S111 of FIG. 6, a metal film 32 is formed by sputtering on the single crystal quartz wafer 10 that has been polished and cleaned as shown in FIG. 6A. The metal film 32 is, for example, a film in which gold (Au) is laminated on a chromium (Cr) base film. In step S112, a photoresist is applied uniformly on the metal film 32 by, for example, a spray method to form a resist film 36 (FIG. 6B).

ステップS113では、音叉型水晶振動片20の外形と貫通部40とを有するフォトマスクを用いて露光し、露光されたフォトレジスト42は、現像して除去する。(図6(c))。   In step S113, exposure is performed using a photomask having the outer shape of the tuning-fork type crystal vibrating piece 20 and the through portion 40, and the exposed photoresist 42 is developed and removed. (FIG. 6C).

ステップS114では、エッチングによりレジスト膜36で覆われていない金属膜32の部分を除去し、次に単結晶水晶ウエハ10に残るレジスト膜36をすべて除去する(図6(d))。 In step S114, the portion of the metal film 32 not covered with the resist film 36 is removed by etching, and then all the resist film 36 remaining on the single crystal quartz wafer 10 is removed (FIG. 6D).

ステップS115では、再び水晶ウエハ10及び金属膜32の上にフォトレジストをたとえばスプレー法で全体を均一に塗布しレジスト膜36を形成する(図6(e))。   In step S115, a photoresist is applied uniformly over the quartz wafer 10 and the metal film 32 again by, for example, a spray method to form a resist film 36 (FIG. 6E).

ステップS116では、溝部27を有するフォトマスクを用いて露光し、露光されたフォトレジスト42は、現像して除去する。(図6(f))。   In step S116, exposure is performed using a photomask having the groove 27, and the exposed photoresist 42 is developed and removed. (FIG. 6 (f)).

ステップS117では、金属膜32がエッチングされ単結晶水晶ウエハ10が現れている箇所を、水晶のエッチング液であるフッ酸を用いウェットエッチングすることで外形と貫通孔40とを貫通させる(図6(g)。
ステップS118では、レジスト膜36で覆われていない金属膜32の部分をエッチングにより除去する(図6(h))。
In step S117, a portion where the metal film 32 is etched and the single crystal quartz wafer 10 appears is wet-etched using hydrofluoric acid which is a quartz etching solution, thereby penetrating the outer shape and the through hole 40 (FIG. 6 ( g).
In step S118, the portion of the metal film 32 not covered with the resist film 36 is removed by etching (FIG. 6H).

ステップS119において現れた単結晶水晶ウエハ10に対してフッ酸を用いてウェットエッチングする。このウェットエッチングはいわゆるハーフエッチングという途中までエッチングする作業により溝部27を形成する(図6(i))。
ステップS120では、残ったレジスト膜36及び金属膜32を除去する。すると貫通部40を有する溝27が形成される(図6(j))。
The single crystal quartz wafer 10 that appears in step S119 is wet-etched using hydrofluoric acid. In this wet etching, the groove 27 is formed by a so-called half-etching operation (FIG. 6 (i)).
In step S120, the remaining resist film 36 and metal film 32 are removed. Then, the groove 27 having the through portion 40 is formed (FIG. 6 (j)).

<電極の形成及び周波数調整及びパッケージングの工程>
上記の製造工程で作成した音叉型水晶振動片20は次に電極を形成し、周波数調整を行いパッケージングする。図7はその工程のフローチャートを示す。
<Electrode formation and frequency adjustment and packaging process>
The tuning-fork type crystal vibrating piece 20 created in the above manufacturing process is then formed with electrodes, frequency-adjusted and packaged. FIG. 7 shows a flowchart of the process.

ステップS141では、音叉型水晶振動片20を純水で洗浄し、音叉型水晶振動片20の全面に駆動電極としての励振電極などを形成するための金属膜32を蒸着またはスパッタリング等の手法により形成する。   In step S141, the tuning fork crystal vibrating piece 20 is washed with pure water, and a metal film 32 for forming an excitation electrode as a drive electrode is formed on the entire surface of the tuning fork crystal vibrating piece 20 by a technique such as vapor deposition or sputtering. To do.

ステップS142では、スプレーを使って全面にフォトレジストを塗布する。音叉型水晶振動片20には溝部27などが形成されているため、溝部27にも均一にフォトレジストを塗布する。   In step S142, a photoresist is applied to the entire surface using a spray. Since the tuning fork type crystal vibrating piece 20 is formed with the groove 27 and the like, the photoresist is uniformly applied also to the groove 27.

ステップS143では、第1電極パターン23及び第2電極パターン25と対応したフォトマスクを用意して、電極パターンをフォトレジスト層が塗布された水晶単結晶ウエハ10に露光する。第1電極パターン23及び第2電極パターン25は音叉型水晶振動片20の両面に形成する必要があるため、音叉型水晶振動片20の両面を露光する。   In step S143, a photomask corresponding to the first electrode pattern 23 and the second electrode pattern 25 is prepared, and the electrode pattern is exposed to the quartz single crystal wafer 10 coated with the photoresist layer. Since the first electrode pattern 23 and the second electrode pattern 25 need to be formed on both surfaces of the tuning fork type crystal vibrating piece 20, both surfaces of the tuning fork type crystal vibrating piece 20 are exposed.

ステップS144では、フォトレジスト層を現像後、感光したフォトレジスト層を除去する。残るフォトレジストは第1電極パターン23及び第2電極パターン25と対応したフォトレジスト層になる。さらに電極となる金属膜32のエッチングを行う。すなわち、電極パターンと対応したフォトレジスト層から露出した金層をたとえば、ヨウ素とヨウ化カリウムの水溶液でエッチングし、次にクロム層をたとえば硝酸第2セリウムアンモニウムと酢酸との水溶液でエッチングする。
続いて、ステップS145で、残ったフォトレジストを除去する。これらの工程を経て、音叉型水晶振動片20には励振電極などが正確な位置及び電極幅で形成される。
In step S144, after the photoresist layer is developed, the exposed photoresist layer is removed. The remaining photoresist becomes a photoresist layer corresponding to the first electrode pattern 23 and the second electrode pattern 25. Further, the metal film 32 to be an electrode is etched. That is, the gold layer exposed from the photoresist layer corresponding to the electrode pattern is etched with, for example, an aqueous solution of iodine and potassium iodide, and then the chromium layer is etched with, for example, an aqueous solution of ceric ammonium nitrate and acetic acid.
Subsequently, in step S145, the remaining photoresist is removed. Through these steps, an excitation electrode and the like are formed on the tuning fork type crystal vibrating piece 20 with an accurate position and electrode width.

これまでの工程により、第1電極パターン23、第2電極パターン25及び溝部27及び貫通孔40が形成された音叉型水晶振動片20が得られた。
そこで、ステップS146では、図8(b)で示すセラミック製のパッケージ51に音叉型水晶振動片20を導電性接着剤31で接着する。具体的には、音叉型水晶振動片20の基部29を、配線層81に塗布した導電性接着剤31の上に載置して、導電性接着剤31を仮硬化させる。次に、硬化炉で導電性接着剤31を本硬化することにより音叉型水晶振動片20を端子電極82に対して接合する。
Through the steps so far, the tuning-fork type crystal vibrating piece 20 in which the first electrode pattern 23, the second electrode pattern 25, the groove 27, and the through hole 40 are formed is obtained.
Therefore, in step S146, the tuning fork type crystal vibrating piece 20 is bonded to the ceramic package 51 shown in FIG. Specifically, the base 29 of the tuning fork type crystal vibrating piece 20 is placed on the conductive adhesive 31 applied to the wiring layer 81, and the conductive adhesive 31 is temporarily cured. Next, the tuning fork type crystal vibrating piece 20 is bonded to the terminal electrode 82 by main curing the conductive adhesive 31 in a curing furnace.

ステップS147では、さらに、音叉型水晶振動片20の振動腕21の先端にレーザー光を照射して、振動腕21の錘金属層の一部を蒸散・昇華させ、質量削減方式による周波数調整を行う。
次に、ステップS148で、真空チャンバ内などに図8(b)で示す音叉型水晶振動片20を収容したパッケージ51を移し、蓋体71を封止材57により接合する。
続いてステップS149で、最後に水晶振動デバイス50の駆動特性などの検査を行い、水晶振動デバイス50を完成させる。
In step S147, the tip of the vibrating arm 21 of the tuning-fork type crystal vibrating piece 20 is further irradiated with laser light to evaporate and sublimate part of the weight metal layer of the vibrating arm 21, thereby performing frequency adjustment by a mass reduction method. .
Next, in step S148, the package 51 containing the tuning-fork type crystal vibrating piece 20 shown in FIG. 8B is transferred into a vacuum chamber or the like, and the lid 71 is joined by the sealing material 57.
Subsequently, in step S149, finally, the driving characteristics of the quartz crystal vibrating device 50 are inspected to complete the quartz crystal vibrating device 50.

<水晶振動デバイス50の構成>
上記の水晶振動デバイス50について、図面を参照して説明する。図8は、本発明の実施形態にかかる水晶振動デバイス50の概略図を示している。図8(a)は全体斜視図であり、図8(b)は断面図であり、図8(c)は金属蓋体71を取り外した上面図である。
<Configuration of crystal vibrating device 50>
The crystal vibrating device 50 will be described with reference to the drawings. FIG. 8 shows a schematic diagram of a crystal resonator device 50 according to an embodiment of the present invention. 8A is an overall perspective view, FIG. 8B is a cross-sectional view, and FIG. 8C is a top view with the metal lid 71 removed.

表面実装型の水晶振動デバイス50は、絶縁性のセラミックパッケージ51と水晶振動デバイス50のパッケージを覆う金属蓋体71とからなる。金属蓋体71は、コバール(鉄(Fe)/ニッケル(Ni)/コバルト(Co)合金)製である。セラミックパッケージ51は、アルミナを主原料とするセラミック粉末及びバインダ等を含むスラリーを用いたグリーンシートからプレス抜きされた底面用セラミック層51a、壁用セラミック層51b及び台座用底面用セラミック層51cからなる。パッケージを構成するセラミックパッケージ51の材料として、アルミナを主原料とするセラミック粉末の代わりにガラスセラミックを使用したり、無収縮ガラスセラミック基板を用いたりしてもよい。図8(b)から理解されるように、これら複数のセラミック層51a〜51cから構成されたパッケージは、キャビティ58を形成し、このキャビティ58内に、音叉型水晶振動片20を実装する。   The surface mount type crystal vibrating device 50 includes an insulating ceramic package 51 and a metal lid 71 that covers the package of the crystal vibrating device 50. The metal lid 71 is made of Kovar (iron (Fe) / nickel (Ni) / cobalt (Co) alloy). The ceramic package 51 includes a bottom ceramic layer 51a, a wall ceramic layer 51b, and a pedestal bottom ceramic layer 51c, which are pressed from a green sheet using a slurry containing ceramic powder mainly composed of alumina, a binder, and the like. . As a material of the ceramic package 51 constituting the package, glass ceramic may be used instead of ceramic powder mainly composed of alumina, or a non-shrinkable glass ceramic substrate may be used. As understood from FIG. 8B, the package constituted by the plurality of ceramic layers 51 a to 51 c forms a cavity 58, and the tuning fork type crystal vibrating piece 20 is mounted in the cavity 58.

基部29の配線パターンは、導電性接着剤31と導通接続する接着領域を有している。音叉型水晶振動片20は、底面用セラミック層51aと水平になるように導電性接着剤31で接着されて、所定の振動を発生する。台座用セラミック層51cの上面の一部には、音叉型水晶振動片20の接着領域と導通を取る配線層81が形成されている。セラミックパッケージ51の下面に形成された少なくとも2つの端子電極82は、不図示のプリント基板に表面実装された際の外部端子である。また、内部配線83は配線層81、端子電極82を接続する電気的導通部である。壁用セラミック層51bの上端にはメタライズ層があり、金属蓋体71の接合のために、メタライズ層上に形成された低温金属ろう材からなる封止材57が形成されている。壁用セラミック層51bと金属蓋体71は、封止材57を介して溶着されている。   The wiring pattern of the base portion 29 has an adhesive region that is electrically connected to the conductive adhesive 31. The tuning fork type crystal vibrating piece 20 is bonded with the conductive adhesive 31 so as to be horizontal with the bottom ceramic layer 51a, and generates a predetermined vibration. On a part of the upper surface of the pedestal ceramic layer 51c, a wiring layer 81 is formed which is electrically connected to the bonding region of the tuning-fork type crystal vibrating piece 20. At least two terminal electrodes 82 formed on the lower surface of the ceramic package 51 are external terminals when surface-mounted on a printed board (not shown). The internal wiring 83 is an electrical conduction portion that connects the wiring layer 81 and the terminal electrode 82. A metallized layer is provided at the upper end of the wall ceramic layer 51 b, and a sealing material 57 made of a low-temperature metal brazing material formed on the metallized layer is formed for joining the metal lid 71. The wall ceramic layer 51 b and the metal lid 71 are welded via a sealing material 57.

本実施形態では、一本の振動腕21の表面と裏面に2箇所の溝部27が形成されている場合で述べたが、一本の振動腕21の表面と裏面に1箇所または3箇所以上の溝部を持つ複雑な音叉型水晶振動片20でも同様な効果がある。   In the present embodiment, the case where two groove portions 27 are formed on the front and back surfaces of one vibrating arm 21 has been described. However, one or three or more portions are formed on the front and back surfaces of one vibrating arm 21. A similar tuning fork type crystal vibrating piece 20 having a groove has the same effect.

以上、本発明の好適実施例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例に様々な変更・変形を加えて実施することができる。たとえば、本発明の音叉型圧電振動片は、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 carried out with various modifications and changes made to the above embodiments within the technical scope thereof. . For example, in the tuning fork type piezoelectric vibrating piece of the present invention, various piezoelectric single crystal materials such as lithium niobate can be used in addition to quartz.

(a)は、音叉型水晶振動片の上面図である。 (b)は、(a)に描いた水晶振動子のB−B断面図である。(A) is a top view of a tuning fork type crystal vibrating piece. (B) is a BB cross-sectional view of the crystal resonator depicted in (a). (a)は、円形の水晶単結晶ウエハである。 (b)は、矩形の水晶単結晶ウエハである。(A) is a circular quartz single crystal wafer. (B) is a rectangular quartz single crystal wafer. (a)は、金属板の2倍振動を示す図である。 (b)は、金属製の音叉の2倍振動を示す図である。 (c)は、音叉型水晶振動片20の2倍振動を示す図である。 (d)は、図1(a)の音叉型水晶振動片20のA−A断面図である。(A) is a figure which shows the 2nd vibration of a metal plate. (B) is a figure which shows the 2nd vibration of a metal tuning fork. FIG. 6C is a diagram showing the double vibration of the tuning fork type crystal vibrating piece 20. (D) is AA sectional drawing of the tuning fork type crystal vibrating piece 20 of Fig.1 (a). (a)は、金属板の基本振動を示す図である。 (b)は、金属板の2倍振動を示す図である。 (c)は、金属板の3倍振動を示す図である。 (d)は、金属板の4倍振動を示す図である。(A) is a figure which shows the fundamental vibration of a metal plate. (B) is a figure which shows the 2 times vibration of a metal plate. (C) is a figure which shows the 3 times vibration of a metal plate. (D) is a figure which shows the 4 times vibration of a metal plate. 実施形態2の音叉型水晶振動片20で、振動腕21の根元付近に貫通孔を設けた図である。FIG. 6 is a view in which a through-hole is provided near the base of a vibrating arm 21 in the tuning-fork type crystal vibrating piece 20 of the second embodiment. 音叉型水晶振動片20の外形、溝部27及び貫通孔40を製造する工程のフローチャートである。5 is a flowchart of a process for manufacturing the outer shape of the tuning-fork type crystal vibrating piece 20, the groove 27, and the through hole 40. 電極の形成及び周波数調整及びパッケージングのフローチャートである。5 is a flowchart of electrode formation, frequency adjustment, and packaging. (a)は実施形態にかかる水晶振動子50の全体斜視図であり、(b)は断面図であり、(c)は金属蓋体71を取り外した上面図である。(A) is the whole perspective view of the crystal oscillator 50 concerning embodiment, (b) is sectional drawing, (c) is the top view which removed the metal cover body 71. FIG. (a)は、従来の音叉型水晶振動片である。 (b)は、励振電極部分の拡大図である。 (c)は、(a)に描いた水晶振動子のB−B断面図である。(A) is a conventional tuning-fork type crystal vibrating piece. (B) is an enlarged view of an excitation electrode portion. (C) is BB sectional drawing of the crystal oscillator drawn to (a).

符号の説明Explanation of symbols

10 … 円形の単結晶水晶ウエハ
15 … 矩形の水晶単結晶ウエハ
18 … 窓部
20 … 音叉型水晶振動片
21 … 振動腕
23 … 第1電極パターン
25 … 第2電極パターン
26 … 根元(テーパー部)
27 … 溝部
28 … 連結部
29 … 基部
31 … 導電性接着剤
32 … 金属膜
36 … フォトレジスト層
40、40b … 貫通孔
42 … 露光されたフォトレジスト
50 … 水晶振動デバイス
51 … セラミックパッケージ
57 … 封止材
58 … キャビティ
71 … 蓋体
81 … 配線層
82 … 端子電極
83 … 内部配線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Circular single crystal quartz wafer 15 ... Rectangular quartz single crystal wafer 18 ... Window part 20 ... Tuning fork type crystal vibrating piece 21 ... Vibration arm 23 ... First electrode pattern 25 ... Second electrode pattern 26 ... Root (taper part)
27 ... Groove 28 ... Connecting portion 29 ... Base 31 ... Conductive adhesive 32 ... Metal film 36 ... Photoresist layers 40, 40b ... Through hole 42 ... Exposed photoresist 50 ... Quartz vibrating device 51 ... Ceramic package 57 ... Sealing Stop material 58 ... Cavity 71 ... Cover 81 ... Wiring layer 82 ... Terminal electrode 83 ... Internal wiring

Claims (7)

表面と裏面とを有する基部と、この基部から所定方向に延びる一対の振動腕と、この一対の振動腕に形成された表裏面及び側面の励振電極とを有する音叉型圧電振動片であって、
前記振動腕の定常波の節(node)の位置に、表裏面を貫通する第1貫通孔が形成されていることを特徴とする音叉型圧電振動片。
A tuning fork-type piezoelectric vibrating piece having a base having a front surface and a back surface, a pair of vibrating arms extending in a predetermined direction from the base, and excitation electrodes on the front and back surfaces and side surfaces formed on the pair of vibrating arms,
A tuning-fork type piezoelectric vibrating piece, wherein a first through hole penetrating the front and back surfaces is formed at a position of a standing wave node of the vibrating arm.
前記振動腕の表面と裏面とに所定方向に延びる溝部が形成され、この溝部に前記第1貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の音叉型圧電振動片。   The tuning fork type piezoelectric vibrating piece according to claim 1, wherein a groove portion extending in a predetermined direction is formed on a front surface and a back surface of the vibrating arm, and the first through hole is formed in the groove portion. 前記第1貫通孔には励振電極が形成されており、この励振電極は表面の励振電極と裏面の励振電極とを導通させることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の音叉型圧電振動片。   3. The tuning fork type piezoelectric device according to claim 1, wherein an excitation electrode is formed in the first through-hole, and the excitation electrode connects the excitation electrode on the front surface and the excitation electrode on the back surface. 4. Vibrating piece. 前記一対の振動腕のうちの片方の表裏面の励振電極から他方の側面電極へと接続する接続電極が前記基部に形成されていないことを特徴とする請求項3に記載の水晶振動片。   4. The quartz crystal vibrating piece according to claim 3, wherein a connection electrode that connects the excitation electrode on one of the front and back surfaces of the pair of vibrating arms to the other side electrode is not formed on the base. 5. 前記溝部は一対の振動腕のぞれぞれの表裏面に2以上所定方向にずれて形成されていることを特徴とする請求項2に記載の音叉型圧電振動片。   3. The tuning fork type piezoelectric vibrating piece according to claim 2, wherein the groove portion is formed to be shifted in a predetermined direction by two or more on the front and back surfaces of each of the pair of vibrating arms. 前記基部から振動腕が延びる根元近傍に、前記表面の励振電極と裏面の励振電極とを導通させる第2貫通孔を有することを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の音叉型圧電振動片。   6. The second through hole for conducting electrical connection between the excitation electrode on the front surface and the excitation electrode on the back surface is provided in the vicinity of the root where the vibrating arm extends from the base portion. Tuning fork type piezoelectric vibrating piece. 請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の音叉型圧電振動片と、
前記音叉型圧電振動片を収納するパッケージと、
を備えることを特徴とする圧電デバイス。
The tuning fork type piezoelectric vibrating piece according to any one of claims 1 to 6,
A package for housing the tuning-fork type piezoelectric vibrating piece;
A piezoelectric device comprising:
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