JP2011199608A - Piezoelectric vibrator, electronic component and oscillator - Google Patents

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三十四 梅木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric vibrator in which the vibration property is excellent, an electronic component and an oscillator.SOLUTION: In a mesa-shaped or inverse-mesa-shaped crystal piece 2 in which heights of a principal surface 21 and of an edge 22 are different, a first exciting electrode and a second exciting electrode are respectively formed on both sides of the principal surface 21, a plurality of first and second lead-out electrodes are provided to radially extend from the first and second exciting electrodes, and first and second arcuate electrodes are formed to respectively connect the first and second lead-out electrodes with each other. The second lead-out electrode is then disposed at a position that is not overlapped with a projection area of the first lead-out electrode, and the second arcuate electrode is formed at a position that is not overlapped with a projection area of the first arcuate electrode.

Description

本発明は、振動特性が良好な圧電振動子、この圧電振動子を備えた電子部品及び発振器の技術に関する。   The present invention relates to a piezoelectric vibrator having good vibration characteristics, an electronic component including the piezoelectric vibrator, and an oscillator technology.

水晶片を、主面部とこの主面部を囲む周縁部との高さが異なるメサ型又は逆メサ型の構造とすることにより、励振エネルギーが主面部に閉じ込められるため、この励振エネルギーを減衰させることなく引き出せば、水晶片の厚さが均一な構造に比べてクリスタルインピーダンス(CI)値が低下することが知られている。   By making the crystal piece a mesa type or inverted mesa type structure in which the main surface part and the peripheral part surrounding the main surface part have different heights, the excitation energy is confined in the main surface part, so this excitation energy is attenuated. It is known that the crystal impedance (CI) value decreases if the crystal piece is pulled out as compared with a structure having a uniform crystal piece thickness.

しかしながら、メサ型又は逆メサ型の水晶片では、引き出し電極が形成される領域と励振電極が設けられる領域との厚さが異なるので、水晶片の一面側の引き出し電極と他面側の引き出し電極とが重なると、図7に示すように、メサ型では、励振電極の主振動f0の励振周波数よりも高い周波数でスプリアス振動f1が発生し、逆メサ型では、前記主振動f0の励振周波数より低い周波数でスプリアス振動f2が発生してしまう。   However, in a mesa-type or inverted mesa-type crystal piece, the thickness of the region where the extraction electrode is formed and the region where the excitation electrode is provided are different, so the extraction electrode on one side of the crystal piece and the extraction electrode on the other side As shown in FIG. 7, in the mesa type, spurious vibration f1 is generated at a frequency higher than the excitation frequency of the main vibration f0 of the excitation electrode, and in the reverse mesa type, the excitation frequency of the main vibration f0 is exceeded. The spurious vibration f2 is generated at a low frequency.

ところで、中央部の厚さが小さい逆メサ型の水晶振動片を備えた水晶振動子については、特許文献1に記載されている。当該特許文献1の図2は、従来の水晶振動子の構成を示している。この例では水晶片の両面に励振電極が形成され、表面側の引き出し電極と、裏面側の引き出し電極とが、水晶片の長さ方向において互いに対向するように引き出されて設けられている。従って引き出し電極の重なりがないため、スプリアス振動の発生を抑えることができるが、励振電極の一部に引き出し電極が接続され、励振エネルギーが局所的に引き出されるため、電荷分布が偏ってしまい、前記励振エネルギーが引き出し電極の抵抗により減衰し、結果としてCI値が高くなってしまう。また水晶片の長さ方向の一端側と他端側との両方が固定されるため、振動が起こりにくく、振動特性が悪化してしまう。 また、特許文献1の図1の構成では、水晶振動子の一端側を固定し、他端側を自由端とすることにより、振動特性を良好に維持している。しかしながら、この構成においても、引き出し電極に僅かな重なり部分が発生するため、さらに引き出し電極の重なりを低減する構成を検討している。   Incidentally, a crystal resonator including an inverted mesa type crystal vibrating piece having a small thickness at the center is described in Patent Document 1. FIG. 2 of the patent document 1 shows a configuration of a conventional crystal resonator. In this example, excitation electrodes are formed on both surfaces of a crystal piece, and a front-side extraction electrode and a back-side extraction electrode are provided so as to be opposed to each other in the length direction of the crystal piece. Accordingly, since there is no overlap of the extraction electrodes, it is possible to suppress the occurrence of spurious vibrations, but the extraction electrode is connected to a part of the excitation electrode, and the excitation energy is locally extracted. The excitation energy is attenuated by the resistance of the extraction electrode, resulting in a high CI value. Moreover, since both the one end side and the other end side of the crystal piece in the length direction are fixed, vibration hardly occurs and vibration characteristics are deteriorated. Further, in the configuration of FIG. 1 of Patent Document 1, one end side of the crystal resonator is fixed, and the other end side is a free end, so that the vibration characteristics are favorably maintained. However, even in this configuration, a slight overlapping portion is generated in the extraction electrode, and therefore a configuration for further reducing the overlap of the extraction electrode is being studied.

特開2006−33165号公報(図1)JP 2006-33165 A (FIG. 1)

本発明は、このような事情の下になされたものであり、その目的は、メサ型又は逆メサ型の圧電振動子において、CI値が低く、スプリアス振動を低減できる圧電振動子、この圧電振動子を用いた電子部品及び発振器を提供することにある。   The present invention has been made under such circumstances, and an object of the present invention is a mesa-type or inverted-mesa-type piezoelectric vibrator having a low CI value and capable of reducing spurious vibration, and the piezoelectric vibration. An object is to provide an electronic component and an oscillator using a child.

本発明の圧電振動子は、主面部とこの主面部を囲む周縁部との高さが異なるメサ型又は逆メサ型の圧電片と、
前記圧電片の一面側における主面部及び当該圧電片の他面側における主面部に夫々形成された第1の励振電極及び第2の励振電極と、
前記圧電片の一面側における周縁部に形成され、前記第1の励振電極から放射状に伸び出し、圧電片の周方向に形成された複数の第1の引き出し電極と、
これら第1の引き出し電極同士を接続し、圧電片の中心部を中心とする円に沿って形成された第1の円弧状電極と、
前記圧電片の他面側における周縁部に形成され、前記第2の励振電極から放射状に伸び出し、圧電片の周方向に形成された複数の第2の引き出し電極と、
これら第2の引き出し電極同士を接続し、圧電片の中心部を中心としかつ前記円の直径とは異なる直径の円に沿って形成された第2の円弧状電極と、
前記第1の円弧状電極及び第2の円弧状電極に夫々電気的に接続され、外部の導電路と接続するための第1の接続用電極及び第2の接続用電極と、を備え、
前記第2の引き出し電極は、第1の引き出し電極の投影領域と重ならない位置に、前記励振電極の周方向に沿って前記第1の引き出し電極の投影領域と交互に並ぶように配置され、
前記第2の円弧状電極は、第1の円弧状電極の投影領域と重ならない位置に形成されたことを特徴とする。
The piezoelectric vibrator of the present invention is a mesa-type or reverse mesa-type piezoelectric piece having a different height between a main surface portion and a peripheral portion surrounding the main surface portion;
A first excitation electrode and a second excitation electrode respectively formed on a main surface portion on one surface side of the piezoelectric piece and a main surface portion on the other surface side of the piezoelectric piece;
A plurality of first extraction electrodes formed on a peripheral portion on one surface side of the piezoelectric piece, extending radially from the first excitation electrode, and formed in a circumferential direction of the piezoelectric piece;
A first arc-shaped electrode formed by connecting the first lead electrodes to each other along a circle centered on the central portion of the piezoelectric piece;
A plurality of second extraction electrodes formed on a peripheral portion on the other surface side of the piezoelectric piece, extending radially from the second excitation electrode, and formed in a circumferential direction of the piezoelectric piece;
These second lead electrodes are connected to each other, a second arc-shaped electrode formed along a circle having a diameter different from the diameter of the circle centered on the central portion of the piezoelectric piece;
A first connection electrode and a second connection electrode electrically connected to the first arc-shaped electrode and the second arc-shaped electrode, respectively, for connecting to an external conductive path;
The second extraction electrode is arranged at a position not overlapping the projection area of the first extraction electrode so as to be alternately arranged with the projection area of the first extraction electrode along the circumferential direction of the excitation electrode,
The second arcuate electrode is formed at a position that does not overlap the projection area of the first arcuate electrode.

前記圧電振動子は、前記第1の引き出し電極及び第2の引き出し電極が、圧電片の周方向に沿って夫々等間隔に形成されることが好ましい。また前記第1の引き出し電極及び第2の引き出し電極における圧電片との接触部位の長さの和は、夫々圧電片の周方向の長さの1/2以下であることが好ましい。   In the piezoelectric vibrator, it is preferable that the first extraction electrode and the second extraction electrode are formed at equal intervals along the circumferential direction of the piezoelectric piece. Moreover, it is preferable that the sum of the lengths of the contact portions of the first lead electrode and the second lead electrode with the piezoelectric piece is ½ or less of the circumferential length of the piezoelectric piece.

また、本発明の電子部品は、パッケージと、
このパッケージ内に設けられた前記圧電振動子と、
前記パッケージの外面に形成され、前記圧電振動子の第1の接続用電極及び第2の接続用電極に夫々電気的に接続された外部電極と、を備えたことを特徴とする。
The electronic component of the present invention includes a package,
The piezoelectric vibrator provided in the package;
An external electrode formed on the outer surface of the package and electrically connected to the first connection electrode and the second connection electrode of the piezoelectric vibrator, respectively.

さらに、本発明の発振器は、前記電子部品と、発振回路と、を備えたことを特徴とする。   Furthermore, an oscillator according to the present invention includes the electronic component and an oscillation circuit.

本発明においては、メサ型又は逆メサ型の圧電片を用い、主面部の両面に夫々設けられた第1及び第2の励振電極から、複数の第1及び第2の引き出し電極を放射状に伸び出すように等間隔で形成し、第1の円弧状電極により第1の引き出し電極同士を電気的に接続し、第2の円弧状電極により第2の引き出し電極同士を電気的に接続している。このため主面部における周方向の電界分布(電気エネルギー分布)の均一性が高く、結果としてCI値を低減することができる。   In the present invention, mesa-type or inverted-mesa-type piezoelectric pieces are used, and a plurality of first and second extraction electrodes are radially extended from first and second excitation electrodes provided on both surfaces of the main surface portion, respectively. The first lead electrodes are electrically connected by a first arc-shaped electrode, and the second lead electrodes are electrically connected by a second arc-shaped electrode. . For this reason, the uniformity of the electric field distribution (electric energy distribution) of the circumferential direction in a main surface part is high, and CI value can be reduced as a result.

また、メサ型又は逆メサ型の圧電振動子において、第1及び第2の引き出し電極を互いの投影領域が重ならない位置に配置し、第1及び第2の円弧状電極を互いの投影領域が重ならない位置に形成することにより、スプリアス振動を低減することができる。このように、CI値及びスプリアス振動が低減できるので、振動特性が良好となる。   In the mesa-type or inverted-mesa-type piezoelectric vibrator, the first and second extraction electrodes are arranged at positions where the projection areas do not overlap with each other, and the first and second arc-shaped electrodes are arranged in the projection areas. By forming at a position where they do not overlap, spurious vibration can be reduced. Thus, since the CI value and spurious vibration can be reduced, the vibration characteristics are good.

本発明の実施の形態に係る水晶振動子を示す平面図及び断面図並びに底面図である。1 is a plan view, a cross-sectional view, and a bottom view showing a crystal resonator according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る水晶振動子を示す平面図である。1 is a plan view showing a crystal resonator according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る水晶振動子の製造方法を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the manufacturing method of the crystal oscillator based on embodiment of this invention. 本発明の他の例に係る水晶振動子を示す平面図及び断面図並びに底面図である。FIG. 6 is a plan view, a cross-sectional view, and a bottom view showing a crystal resonator according to another example of the present invention. 本発明の実施の形態に係る電子部品を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the electronic component which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る発振器の概略を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline of the oscillator which concerns on embodiment of this invention. メサ型及び逆メサ型の水晶片のスプリアス振動を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the spurious vibration of a mesa type | mold and a reverse mesa type crystal piece.

本発明の実施の形態に係る圧電振動子である水晶振動子の構造について図面を参照しながら説明する。図1(a)は、前記水晶振動子の平面図、図1(b)は図1のA−A断面図、図1(c)は、前記水晶振動子の底面図である。この水晶振動子は、主面部21と、この主面部21を囲む周縁部22との高さが異なる圧電片である水晶片2を備えている。この例では主面部21は円形に構成され、周縁部22は矩形状に構成されている。この例の水晶片2はメサ型であり、主面部21の方が周縁部22のよりも高くなっている。例えば主面部21の直径L1は例えば0.5mmφ程度、主面部21の厚さL2は例えば50μm程度、周縁部22の厚さL3は例えば40μm程度に夫々設定されている。なお図1中20は主面部21の輪郭を示す線である。   A structure of a crystal resonator that is a piezoelectric resonator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1A is a plan view of the crystal resonator, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1, and FIG. 1C is a bottom view of the crystal resonator. This crystal resonator includes a crystal piece 2 which is a piezoelectric piece having different heights between a main surface portion 21 and a peripheral edge portion 22 surrounding the main surface portion 21. In this example, the main surface portion 21 is formed in a circular shape, and the peripheral edge portion 22 is formed in a rectangular shape. The crystal piece 2 in this example is a mesa type, and the main surface portion 21 is higher than the peripheral edge portion 22. For example, the diameter L1 of the main surface portion 21 is set to about 0.5 mmφ, the thickness L2 of the main surface portion 21 is set to about 50 μm, and the thickness L3 of the peripheral portion 22 is set to about 40 μm, for example. In FIG. 1, reference numeral 20 denotes a line indicating the outline of the main surface portion 21.

前記水晶片2の一面側(表面側)における主面部21には、第1の励振電極31が形成され、当該水晶片2の他面側(裏面側)における主面部21には第2の励振電極32が形成されている。これら第1及び第2の励振電極31,32は、互いに同じ形状に構成され、互いに主面部21を介して対向するように設けられている。この例では第1及び第2の励振電極31,32は、例えば主面部21とほぼ同じ大きさか僅かに小さい、主面部21の中心部を中心とする円形状に形成されている。   A first excitation electrode 31 is formed on the main surface portion 21 on one surface side (front surface side) of the crystal piece 2, and a second excitation is formed on the main surface portion 21 on the other surface side (back surface side) of the crystal piece 2. An electrode 32 is formed. The first and second excitation electrodes 31 and 32 are formed in the same shape as each other, and are provided so as to face each other with the main surface portion 21 therebetween. In this example, the first and second excitation electrodes 31 and 32 are formed in a circular shape centered on the central portion of the main surface portion 21, for example, approximately the same size as or slightly smaller than the main surface portion 21.

また、水晶片2の一面側における周縁部22には、前記第1の励振電極31から放射状に伸び出すように、水晶片2の周方向に等間隔に複数例えば8個の同じ形状の第1の引き出し電極41が形成されている。これら引き出し電極41は励振電極31に接続される辺43aよりも外縁44の方が大きい扇形状に形成され、複数の引き出し電極41における励振電極31に接続される辺43aの長さの合計は、励振電極31の円周の長さの1/2の長さ以下になるように設定されている。   In addition, a plurality of, for example, eight first shapes having the same shape are formed at equal intervals in the circumferential direction of the crystal piece 2 so as to radially extend from the first excitation electrode 31 to the peripheral edge portion 22 on one surface side of the crystal piece 2. The lead electrode 41 is formed. These extraction electrodes 41 are formed in a fan shape having a larger outer edge 44 than the side 43a connected to the excitation electrode 31, and the total length of the sides 43a connected to the excitation electrode 31 in the plurality of extraction electrodes 41 is: It is set to be equal to or less than ½ of the circumference of the excitation electrode 31.

さらに、水晶片2の一面側は、これら第1の引き出し電極41同士を接続するように、水晶片2の中心部を中心とする円に沿って形成された第1の円弧状電極51を備えている。この例では8個の第1の引き出し電極41が8個の第1の円弧状電極51により接続されていることになる。   Furthermore, the one surface side of the crystal piece 2 includes a first arc-shaped electrode 51 formed along a circle centered on the center of the crystal piece 2 so as to connect the first lead electrodes 41 to each other. ing. In this example, eight first extraction electrodes 41 are connected by eight first arc-shaped electrodes 51.

一方、水晶片2の他面側における周縁部22においても、前記第2の励振電極32から放射状に伸び出すように、水晶片2の周方向に等間隔に複数例えば8個の同じ形状の第2の引き出し電極42が形成されている。複数の引き出し電極42における励振電極32に接続される辺43bの長さの合計は、励振電極32の円周の長さの1/2の長さ以下になるように設定されている。   On the other hand, the peripheral portion 22 on the other surface side of the crystal piece 2 also has a plurality of, for example, eight pieces of the same shape at equal intervals in the circumferential direction of the crystal piece 2 so as to extend radially from the second excitation electrode 32. Two extraction electrodes 42 are formed. The total length of the sides 43b connected to the excitation electrode 32 in the plurality of extraction electrodes 42 is set to be equal to or less than ½ of the circumferential length of the excitation electrode 32.

また、水晶片2の他面側にも、第2の引き出し電極42同士を接続するように、水晶片2の中心部を中心としかつ前記円の直径とは異なる直径の円に沿って第2の円弧状電極52が形成されており、この例においても8個の第2の引き出し電極42が8個の第2の円弧状電極52により接続されることになる。   In addition, the second lead electrode 42 is also connected to the other surface side of the crystal piece 2 along a circle having a diameter different from the diameter of the circle, with the center of the crystal piece 2 being the center. In this example, eight second extraction electrodes 42 are connected by eight second arc-shaped electrodes 52.

図2に、第1及び第2の引き出し電極41,42、第1及び第2の円弧状電極51,52の配置例について示す。この図は水晶片2の一面側から見た平面図であり、第2の引き出し電極42及び第2の円弧状電極52の投影領域については点線で示している。このように、前記第1の引き出し電極41は、第2の引き出し電極42の投影領域とは互いに重ならない位置に配置され、前記第1の円弧状電極51は第2の円弧状電極52の投影領域とは重ならない位置に形成されている。   FIG. 2 shows an arrangement example of the first and second extraction electrodes 41 and 42 and the first and second arc-shaped electrodes 51 and 52. This figure is a plan view seen from one surface side of the crystal piece 2, and the projection areas of the second extraction electrode 42 and the second arc-shaped electrode 52 are indicated by dotted lines. Thus, the first extraction electrode 41 is disposed at a position that does not overlap the projection area of the second extraction electrode 42, and the first arc-shaped electrode 51 is projected from the second arc-shaped electrode 52. It is formed at a position that does not overlap with the region.

このため、この例では、第2の引き出し電極42は、第1の引き出し電極41よりも径方向の長さが大きくなるように形成され、第1の円弧状電極51の外側に第2の円弧状電極52が形成されている。つまり、第1の円弧状電極51は、水晶片2の中心部Oを中心とする半径R1の円に沿って形成され、第2の円弧状電極52は、前記中心部Oを中心とする半径R1よりも大きい半径R2の円に沿って形成されている。   Therefore, in this example, the second extraction electrode 42 is formed so as to have a length in the radial direction larger than that of the first extraction electrode 41, and the second circle is formed outside the first arc-shaped electrode 51. An arcuate electrode 52 is formed. That is, the first arc-shaped electrode 51 is formed along a circle having a radius R1 centered on the center portion O of the crystal piece 2, and the second arc-shaped electrode 52 has a radius centered on the center portion O. It is formed along a circle having a radius R2 larger than R1.

また、これら第1の引き出し電極41と第2の引き出し電極42とは、位相を合わせたときに、周方向の寸法が重なる形状に構成されている。つまり第2の引き出し電極42を回転させたとすれば、8個の第1の引き出し電極41と8個の第2の引き出し電極42とが、周方向において互いに重なるように、周方向の形状が同じになるように形成されている。   Further, the first extraction electrode 41 and the second extraction electrode 42 are configured in a shape in which the dimensions in the circumferential direction overlap when the phases are matched. That is, if the second extraction electrode 42 is rotated, the shape in the circumferential direction is the same so that the eight first extraction electrodes 41 and the eight second extraction electrodes 42 overlap each other in the circumferential direction. It is formed to become.

この例では、第1の引き出し電極41と第2の引き出し電極42とを夫々径方向の長さが互いに異なるように形成したが、前記第1の引き出し電極41を、第2の引き出し電極42の投影領域とは互いに重ならない位置に配置し、前記第1の円弧状電極51を第2の円弧状電極52の投影領域とは重ならない位置に形成できれば、第1の引き出し電極41と、第2の引き出し電極42とは、周方向及び径方向の形状が同じになるように構成してもよい。   In this example, the first extraction electrode 41 and the second extraction electrode 42 are formed so that the lengths in the radial direction are different from each other. However, the first extraction electrode 41 is formed of the second extraction electrode 42. If the first arc-shaped electrode 51 can be formed at a position that does not overlap with the projection area, and the first arc-shaped electrode 51 can be formed at a position that does not overlap with the projection area of the second arc-shaped electrode 52, the first extraction electrode 41 and the second The lead electrode 42 may be configured to have the same shape in the circumferential direction and the radial direction.

前記第1及び第2の励振電極31,32、第1の引き出し電極41及び第2の引き出し電極42、第1の円弧状電極51及び第2の円弧状電極52は例えばクロム(Cr)の上に金(Au)を積層した金属膜により形成されている。なお図1においては、説明の便宜上、これら励振電極31、引き出し電極41、円弧状電極51同士の間、及び励振電極32、引き出し電極42、円弧状電極52同士の間は実線を引き、互いを区別しているが、実際には一体に形成されている。   The first and second excitation electrodes 31 and 32, the first extraction electrode 41 and the second extraction electrode 42, the first arc-shaped electrode 51 and the second arc-shaped electrode 52 are formed on, for example, chromium (Cr). And a metal film in which gold (Au) is laminated. In FIG. 1, for convenience of explanation, a solid line is drawn between the excitation electrode 31, the extraction electrode 41, and the arc-shaped electrode 51, and between the excitation electrode 32, the extraction electrode 42, and the arc-shaped electrode 52. Although they are distinguished, they are actually formed integrally.

前記第1の円弧状電極51には外部の導電路と接続するために第1の接続用電極61が電気的に接続され、第2の円弧状電極52には外部の導電路と接続するために第2の接続用電極62が電気的に接続されている。これら、第1及び第2の円弧状電極51,52も例えばCrの上にAuを積層した金属膜により形成されている。   A first connecting electrode 61 is electrically connected to the first arc-shaped electrode 51 to connect to an external conductive path, and a second arc-shaped electrode 52 is connected to an external conductive path. In addition, the second connection electrode 62 is electrically connected. The first and second arc-shaped electrodes 51 and 52 are also formed of a metal film in which, for example, Au is laminated on Cr.

このような水晶振動子の発振動作は、外部の導電路、第1及び第2の接続用電極61,62、第1及び第2の円弧状電極51,52、第1及び第2の引き出し電極41,42を介して第1及び第2の励振電極31,32に電圧が印加されることで起こる。   Such a crystal oscillator oscillates in the following manner: an external conductive path, first and second connection electrodes 61 and 62, first and second arc-shaped electrodes 51 and 52, and first and second lead electrodes. This occurs when a voltage is applied to the first and second excitation electrodes 31 and 32 via 41 and 42.

次に、図1に示す水晶振動子の製造方法について図3を参照しながら間単に説明する。なお、図3は一枚の水晶基板のある一部分に作成される一個の水晶振動子について説明したものである。先ず、切り出された一枚の水晶基板7例えば水晶ウエハを研磨加工して洗浄した後に(図3(a))、図3(b)に示すように、主面部21以外の領域をエッチングにより掘り下げ、メサ構造を形成する。このエッチングは、ウェットエッチング又はドライエッチングにより形成される。ウェットエッチングにより形成する場合には、次のようにして行われる。例えば水晶基板7の両面に金属膜を形成し、この金属膜上にポジレジスト膜を形成する。次いでこのポジレジスト膜に所定のパターンを露光し、現像して、KI(ヨウ化カリウム)溶液に浸漬、メタルエッチングすることにより、金属膜とレジスト膜とが積層されたマスクパターンを形成する。次いで表面にマスクパターンが形成された水晶基板7をフッ酸溶液に浸漬することによりエッチングして、水晶基板7にメサ構造を形成する。   Next, a method of manufacturing the crystal unit shown in FIG. 1 will be briefly described with reference to FIG. Note that FIG. 3 illustrates one crystal resonator formed on a part of one crystal substrate. First, after cutting and cleaning a cut crystal substrate 7 such as a crystal wafer (FIG. 3 (a)), as shown in FIG. 3 (b), a region other than the main surface portion 21 is dug down by etching. , Forming a mesa structure. This etching is formed by wet etching or dry etching. When forming by wet etching, it is performed as follows. For example, a metal film is formed on both surfaces of the quartz substrate 7, and a positive resist film is formed on the metal film. Next, a predetermined pattern is exposed on the positive resist film, developed, immersed in a KI (potassium iodide) solution, and metal etched to form a mask pattern in which the metal film and the resist film are laminated. Next, the quartz substrate 7 having a mask pattern formed on the surface is etched by immersing it in a hydrofluoric acid solution to form a mesa structure on the quartz substrate 7.

また、ドライエッチングにより形成する場合には、例えば水晶基板7の表面に上述のウェットエッチングと同様の手法にてマスクパターンを形成する。次いで表面にマスクパターンが形成された水晶基板7を例えばCHFガス等のエッチングガスを用いてエッチングして、水晶基板7にメサ構造を形成する。 In the case of forming by dry etching, for example, a mask pattern is formed on the surface of the quartz substrate 7 by the same method as the above-described wet etching. Next, the quartz substrate 7 having a mask pattern formed on the surface is etched using an etching gas such as CHF 3 gas to form a mesa structure on the quartz substrate 7.

次いで、図3(c)に示すように、水晶基板7の全面にCrの上にAuを積層した金属膜71を、例えばスパッタリングや真空蒸着法により成膜する。次いで、この金属膜71の上にレジストパターンを形成した後、KI溶液に浸漬して、図1(a),(c)に示すような、電極パターンを形成する(図3(d))。これにより、水晶基板7の一面側には、第1の励振電極31、第1の引き出し電極41及び第1の円弧状電極51、第1の接続用電極61が一体として形成され、水晶基板7の他面側には、第2の励振電極32、第2の引き出し電極42及び第2の円弧状電極52、第2の接続用電極62が一体として形成される。この後、ダイシングソーを用いてダイシングラインに沿って切ることで、水晶基板7から水晶振動子が1個ずつ切り分けられていくことにより、図1に示す水晶振動子が完成する(図3(e))。   Next, as shown in FIG. 3C, a metal film 71 in which Au is laminated on Cr is formed on the entire surface of the quartz substrate 7 by, for example, sputtering or vacuum evaporation. Next, after forming a resist pattern on the metal film 71, it is immersed in a KI solution to form an electrode pattern as shown in FIGS. 1A and 1C (FIG. 3D). As a result, the first excitation electrode 31, the first extraction electrode 41, the first arc-shaped electrode 51, and the first connection electrode 61 are integrally formed on one surface side of the crystal substrate 7. On the other surface side, the second excitation electrode 32, the second extraction electrode 42, the second arc-shaped electrode 52, and the second connection electrode 62 are integrally formed. Thereafter, by cutting along a dicing line using a dicing saw, the crystal resonators are separated from the crystal substrate 7 one by one, thereby completing the crystal resonator shown in FIG. )).

上述の水晶片2は、図4に示すように、逆メサ型であってもよく、この逆メサ型の水晶片2を用いた水晶振動子では、主面部21の高さが周縁部22よりも低いこと以外は、上述のメサ型の水晶片2を用いた水晶振動子と同様である。なお図4(a)は水晶振動子の平面図、図4(b)はB−B断面図、図4(c)は底面図を夫々示している。   As shown in FIG. 4, the above-described crystal piece 2 may be an inverted mesa type. In the crystal resonator using the inverted mesa type crystal piece 2, the height of the main surface portion 21 is higher than that of the peripheral portion 22. Is the same as that of the quartz crystal resonator using the mesa-type quartz piece 2 except that it is low. 4A is a plan view of the crystal resonator, FIG. 4B is a cross-sectional view along BB, and FIG. 4C is a bottom view.

続いて、上述の水晶振動子を組み込んだ電子部品について、図5を参照して説明する。図5中8は前記水晶振動子が収納されるパッケージであり、このパッケージ8は、セラミックス例えばガラス又は水晶により構成されたベース体81と、金属製の蓋体82とから構成されている。これらベース体81と蓋体82とは、例えば溶接材からなるシール材によりシーム溶接され、その内部が真空状態となっている。   Next, an electronic component incorporating the above-described crystal resonator will be described with reference to FIG. In FIG. 5, reference numeral 8 denotes a package in which the crystal resonator is housed. The package 8 includes a base body 81 made of ceramics such as glass or crystal, and a metal lid body 82. The base body 81 and the lid body 82 are seam welded by a seal material made of, for example, a welding material, and the inside thereof is in a vacuum state.

前記ベース体81は底部81Aと側壁部81Bとの積層体からなり、底部81Aの表面には金属膜よりなる内部端子83A,83Bが夫々形成されている。なおこれら内部端子83A,83Bは、図5中Y方向に並んで配列されており、図5では内部端子83Aは、内部端子83Bの奥側に設けられている。内部端子83Aは第1の接続用電極61、内部端子83Bは前記第2の接続用電極62に夫々対応するものである。さらにベース体81の外面には側部から底部に亘って、金属膜よりなる外部端子84A,84Bが夫々形成されている。これら外部端子84A、84Bは、前記パッケージ8の外面に形成され、前記第1の接続用電極61及び第2の接続用電極62に夫々電気的に接続された外部電極に相当する。この例では、内部端子83Bと外部端子84Bとが電気的に接続されると共に、底部81Aの表面に設けられた図示しない導電路を介して内部端子83Aと外部端子84Aとが電気的に接続されている。   The base body 81 is formed of a laminate of a bottom portion 81A and a side wall portion 81B, and internal terminals 83A and 83B made of a metal film are formed on the surface of the bottom portion 81A. These internal terminals 83A and 83B are arranged side by side in the Y direction in FIG. 5. In FIG. 5, the internal terminal 83A is provided on the inner side of the internal terminal 83B. The internal terminal 83A corresponds to the first connection electrode 61, and the internal terminal 83B corresponds to the second connection electrode 62, respectively. Furthermore, external terminals 84A and 84B made of a metal film are formed on the outer surface of the base body 81 from the side to the bottom. These external terminals 84A and 84B correspond to external electrodes formed on the outer surface of the package 8 and electrically connected to the first connection electrode 61 and the second connection electrode 62, respectively. In this example, the internal terminal 83B and the external terminal 84B are electrically connected, and the internal terminal 83A and the external terminal 84A are electrically connected through a conductive path (not shown) provided on the surface of the bottom 81A. ing.

前記水晶振動子は、ベース体81内に第1の接続用電極61が内部端子83A、第2の接続用電極62が内部端子83Bに夫々接続された状態で、水平に収納される。この例では、第1の接続用電極61はワイヤーボンディング85により内部端子83Aに電気的に接続され、前記第2の接続用電極62は導電性接着剤86により内部端子83Bに接続されている。こうして水晶振動子の第1の接続用電極61は、内部端子83Aを介して外部端子84Aに電気的に接続され、第2の接続用電極62は、内部端子83Bを介して外部端子84Bに電気的に接続される。   The crystal resonator is stored horizontally in the base body 81 with the first connection electrode 61 connected to the internal terminal 83A and the second connection electrode 62 connected to the internal terminal 83B. In this example, the first connection electrode 61 is electrically connected to the internal terminal 83A by wire bonding 85, and the second connection electrode 62 is connected to the internal terminal 83B by a conductive adhesive 86. Thus, the first connection electrode 61 of the crystal resonator is electrically connected to the external terminal 84A via the internal terminal 83A, and the second connection electrode 62 is electrically connected to the external terminal 84B via the internal terminal 83B. Connected.

このような電子部品は、例えば水晶振動子をベース体81に搭載して、接着した後、電子ビーム等で励振電極31,32を削って一定の周波数に制御し、次いで蓋体82をベース体81に真空シーム封止することにより製造される。   In such an electronic component, for example, after a crystal resonator is mounted on the base body 81 and bonded, the excitation electrodes 31 and 32 are shaved with an electron beam or the like and controlled to a constant frequency, and then the lid 82 is fixed to the base body. It is manufactured by vacuum seam sealing to 81.

上述の実施の形態では、メサ型又は逆メサ型の水晶片2を用い、主面部21の両面に夫々設けられた第1及び第2の励振電極31,32から、複数の第1及び第2の引き出し電極41,42を放射状に伸び出すように形成し、第1の円弧状電極51により第1の引き出し電極41同士を電気的に接続し、第2の円弧状電極52により第2の引き出し電極42同士を電気的に接続している。   In the above-described embodiment, a mesa-type or inverted-mesa-type crystal piece 2 is used, and a plurality of first and second excitation electrodes 31 and 32 provided on both surfaces of the main surface portion 21 are used. The first extraction electrodes 41 and 42 are formed so as to extend radially, the first extraction electrodes 41 are electrically connected to each other by the first arc-shaped electrode 51, and the second extraction electrode 41 is electrically connected to each other. The electrodes 42 are electrically connected.

このため主面部21,22における周方向の電界分布(電界エネルギー分布)の均一性が高く、この電界をそのまま引き出し電極41,42、円弧状電極51,52を介して放射状に引き出すことができて、CI値を低減することができる。この際、第1及び第2の引き出し電極41,42の形状を、位相を合わせたときに周方向の寸法が互いに重なるように、同じ電極パターンで形成していることから、主面部21,22の表裏において、電界エネルギー分布が揃えられ、電界分布(電界エネルギー分布)の周方向の均一性が高くなる。   For this reason, the electric field distribution (electric field energy distribution) in the circumferential direction in the main surface portions 21 and 22 is highly uniform, and this electric field can be drawn out as it is through the extraction electrodes 41 and 42 and the arc-shaped electrodes 51 and 52 as they are. , CI value can be reduced. At this time, since the first and second lead electrodes 41 and 42 are formed with the same electrode pattern so that the dimensions in the circumferential direction overlap each other when the phases are matched, the main surface portions 21 and 22 are formed. On both sides, the electric field energy distribution is aligned, and the uniformity of the electric field distribution (electric field energy distribution) in the circumferential direction is increased.

なお、第1及び第2の円弧状電極51,52により第1及び第2の引き出し電極41,42同士を電気的に接続すれば、第1の接続用電極61及び第2の接続用電極62の形状に関わらず、放射状に均一な励振エネルギーを引き出すことができる。   If the first and second lead electrodes 41, 42 are electrically connected by the first and second arc-shaped electrodes 51, 52, the first connection electrode 61 and the second connection electrode 62 are provided. Irrespective of the shape, a uniform excitation energy can be extracted radially.

さらに、第2の引き出し電極42を第1の引き出し電極41の投影領域と重ならない位置に配置すると共に、前記第2の円弧状電極52は、第1の円弧状電極51の投影領域と重ならない位置に形成しているので、水晶片2の一面側の電極パターンと他面側の電極パターンとの重なりが抑えられ、主振動以外のスプリアス振動を低減することができ、この結果CI値を低減することができる。   Further, the second extraction electrode 42 is disposed at a position not overlapping the projection area of the first extraction electrode 41, and the second arc-shaped electrode 52 does not overlap the projection area of the first arc-shaped electrode 51. Since it is formed at the position, the overlap between the electrode pattern on the one surface side of the crystal piece 2 and the electrode pattern on the other surface side can be suppressed, and spurious vibrations other than the main vibration can be reduced. As a result, the CI value is reduced. can do.

本発明では、図1又は図4に示す水晶振動子を、図6に示すように発振回路90の回路部品が搭載されている配線基板91に搭載することにより、水晶発振器9を構成するようにしてもよい。   In the present invention, the crystal oscillator 9 is configured by mounting the crystal resonator shown in FIG. 1 or FIG. 4 on the wiring substrate 91 on which the circuit components of the oscillation circuit 90 are mounted as shown in FIG. May be.

また、上述の水晶片2は、主面部21の形状は円形であることが好ましいが、周縁部22の水晶片は、円形、だ円形、矩形のいずれでもよく、引き出し電極の個数は適宜選択可能である。さらに、円弧状電極は引き出し電極の径方向の外縁部同士を接続する構成に限らず、引き出し電極の外縁部よりも中心側同士を接続するようにしてもよい。また本発明の電子部品においては、パッケージ構造は図の例に限らず、第1の接続用電極61を水晶片2の裏面側まで回り込ませ、当該裏面側の接続用電極61を内部端子63Aに導電性接着剤により接続する構造でもよいし、スルーホールを用いて水晶振動子に電力供給するタイプの構造であってもよい。   In the crystal piece 2 described above, the shape of the main surface portion 21 is preferably circular, but the crystal piece of the peripheral portion 22 may be circular, elliptical, or rectangular, and the number of extraction electrodes can be selected as appropriate. It is. Furthermore, the arc-shaped electrode is not limited to the configuration in which the outer peripheral portions of the extraction electrode in the radial direction are connected to each other, and the center side may be connected to the outer peripheral portion of the extraction electrode. Further, in the electronic component of the present invention, the package structure is not limited to the example shown in the figure, and the first connection electrode 61 is made to wrap around to the back surface side of the crystal piece 2 and the back surface connection electrode 61 is connected to the internal terminal 63A. A structure in which a conductive adhesive is used for connection may be used, or a structure in which power is supplied to the crystal resonator using a through hole may be used.

2 水晶片
21 主面部
22 周縁部
31 第1の励振電極
32 第2の励振電極
41 第1の引き出し電極
42 第2の引き出し電極
51 第1の円弧状電極
52 第2の円弧状電極
61 第1の接続用電極
62 第2の接続用電極
2 crystal piece 21 main surface portion 22 peripheral portion 31 first excitation electrode 32 second excitation electrode 41 first extraction electrode 42 second extraction electrode 51 first arc-shaped electrode 52 second arc-shaped electrode 61 first Connection electrode 62 Second connection electrode

Claims (5)

主面部とこの主面部を囲む周縁部との高さが異なるメサ型又は逆メサ型の圧電片と、
前記圧電片の一面側における主面部及び当該圧電片の他面側における主面部に夫々形成された第1の励振電極及び第2の励振電極と、
前記圧電片の一面側における周縁部に形成され、前記第1の励振電極から放射状に伸び出し、圧電片の周方向に形成された複数の第1の引き出し電極と、
これら第1の引き出し電極同士を接続し、圧電片の中心部を中心とする円に沿って形成された第1の円弧状電極と、
前記圧電片の他面側における周縁部に形成され、前記第2の励振電極から放射状に伸び出し、圧電片の周方向に形成された複数の第2の引き出し電極と、
これら第2の引き出し電極同士を接続し、圧電片の中心部を中心としかつ前記円の直径とは異なる直径の円に沿って形成された第2の円弧状電極と、
前記第1の円弧状電極及び第2の円弧状電極に夫々電気的に接続され、外部の導電路と接続するための第1の接続用電極及び第2の接続用電極と、を備え、
前記第2の引き出し電極は、第1の引き出し電極の投影領域と重ならない位置に、前記励振電極の周方向に沿って前記第1の引き出し電極の投影領域と交互に並ぶように配置され、
前記第2の円弧状電極は、第1の円弧状電極の投影領域と重ならない位置に形成されたことを特徴とする圧電振動子。
A mesa-type or reverse mesa-type piezoelectric piece having a different height between the main surface portion and the peripheral edge surrounding the main surface portion;
A first excitation electrode and a second excitation electrode respectively formed on a main surface portion on one surface side of the piezoelectric piece and a main surface portion on the other surface side of the piezoelectric piece;
A plurality of first extraction electrodes formed on a peripheral portion on one surface side of the piezoelectric piece, extending radially from the first excitation electrode, and formed in a circumferential direction of the piezoelectric piece;
A first arc-shaped electrode formed by connecting the first lead electrodes to each other along a circle centered on the central portion of the piezoelectric piece;
A plurality of second extraction electrodes formed on a peripheral portion on the other surface side of the piezoelectric piece, extending radially from the second excitation electrode, and formed in a circumferential direction of the piezoelectric piece;
These second lead electrodes are connected to each other, a second arc-shaped electrode formed along a circle having a diameter different from the diameter of the circle centered on the central portion of the piezoelectric piece;
A first connection electrode and a second connection electrode electrically connected to the first arc-shaped electrode and the second arc-shaped electrode, respectively, for connecting to an external conductive path;
The second extraction electrode is arranged at a position not overlapping the projection area of the first extraction electrode so as to be alternately arranged with the projection area of the first extraction electrode along the circumferential direction of the excitation electrode,
The piezoelectric vibrator, wherein the second arcuate electrode is formed at a position that does not overlap with a projection area of the first arcuate electrode.
前記第1の引き出し電極及び第2の引き出し電極は、圧電片の周方向に沿って夫々等間隔に形成されていることを特徴とする請求項1記載の圧電振動子。   2. The piezoelectric vibrator according to claim 1, wherein the first lead electrode and the second lead electrode are formed at equal intervals along the circumferential direction of the piezoelectric piece. 前記第1の引き出し電極及び第2の引き出し電極における圧電片との接触部位の長さの和は、夫々圧電片の周方向の長さの1/2以下であることを特徴とする請求項1又は2記載の圧電振動子。   2. The sum of the lengths of contact portions of the first lead electrode and the second lead electrode with the piezoelectric piece is ½ or less of the circumferential length of the piezoelectric piece, respectively. Or the piezoelectric vibrator of 2. パッケージと、
このパッケージ内に設けられた請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載された圧電振動子と、
前記パッケージの外面に形成され、前記圧電振動子の第1の接続用電極及び第2の接続用電極に夫々電気的に接続された外部電極と、を備えたことを特徴とする電子部品。
Package and
The piezoelectric vibrator according to any one of claims 1 to 3 provided in the package,
An electronic component comprising: an external electrode formed on an outer surface of the package and electrically connected to the first connection electrode and the second connection electrode of the piezoelectric vibrator, respectively.
請求項4に記載の電子部品と、発振回路と、を備えたことを特徴とする発振器。   An oscillator comprising the electronic component according to claim 4 and an oscillation circuit.
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Cited By (2)

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JP2015186089A (en) * 2014-03-25 2015-10-22 エスアイアイ・クリスタルテクノロジー株式会社 Method of manufacturing piezoelectric vibration piece, piezoelectric vibration piece, and piezoelectric vibrator

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