JP2011223228A - Vibration chip, vibrator and oscillator - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vibration chip configured to avoid the short-cut between electrodes at the flank of a fork section without relying on a different shape part, a vibrator with the vibration chip and an oscillator with the vibration chip.SOLUTION: A crystal vibration chip 1 has a Z plate as a substrate, that is cut out of a crystal gemstone in specific angles to the X-axis, Y-axis and Z-axis, crossing one another as the crystallographic axis of a crystal, and the crystal vibration chip's external shape being formed using wet etching. It comprises a substrate 11, and a pair of vibration arms 12 and 13 extended along the Y-axis from the substrate 11. Excitation electrodes 20 and 21 are formed to the side surfaces 12a, 13a of the pair of vibration arms 12, 13, which sandwiches a fork section 19, connecting the root portion of the pair of vibration arms 12 and 13, and a protrusion 19b is formed on a side surface 19a which points to the plus side of the X-axis of the fork section 19. The protrusion 19b features an acute angle part 19c.

Description

本発明は、振動片、この振動片を備えた振動子及びこの振動片を備えた発振器に関する。   The present invention relates to a resonator element, a vibrator including the resonator element, and an oscillator including the resonator element.

特許文献1には、音叉型水晶振動子(以下、音叉型水晶振動片という)において、音叉の2個の腕部(以下、振動腕という)が幅Dの間隔を有し、音叉型水晶振動片の股部の表面(主面)の円弧の最下部と股部の頂点との間に間隔Hを有し、かつD/Hが6から14である音叉型水晶振動片が開示されている。   In Patent Document 1, in a tuning fork type crystal resonator (hereinafter referred to as a tuning fork type crystal vibrating piece), two arms of the tuning fork (hereinafter referred to as a vibrating arm) have an interval of a width D, and the tuning fork type crystal vibration is described. A tuning-fork type crystal vibrating piece having a distance H between the lowest part of the arc of the surface (main surface) of the crotch part and the apex of the crotch part and having a D / H of 6 to 14 is disclosed. .

特開平5−308238号公報(図1)Japanese Patent Laid-Open No. 5-308238 (FIG. 1)

特許文献1の音叉型水晶振動片のように、水晶をウエットエッチング(以下、単にエッチングともいう)して形成される振動片には、水晶の結晶軸に対する方向によってエッチング速度が異なるエッチング異方性により、複数の振動腕同士を繋ぐ股部の側面に、傾斜面を有するヒレ状の異形部(エッチング残り)が形成されることがある(特許文献1の図1参照)。
振動片は、この異形部によって、例えば、股部に応力集中が発生し、高ドライブ時(印加電力が大きい状態)に振動腕が破損することや、振動特性の劣化が生じることがある。
Etching anisotropy whose etching rate varies depending on the direction with respect to the crystal axis of the crystal, such as the tuning-fork type crystal vibrating piece of Patent Document 1, is formed in a vibrating piece formed by wet etching (hereinafter, also simply referred to as etching). Thus, a fin-like deformed portion (etching residue) having an inclined surface may be formed on the side surface of the crotch portion connecting the plurality of vibrating arms (see FIG. 1 of Patent Document 1).
Due to the deformed portion of the resonator element, for example, stress concentration occurs in the crotch portion, and the vibrating arm may be damaged or the vibration characteristics may be deteriorated during high driving (a state where applied power is large).

この異形部は、振動腕間の間隔を広げれば(股部を広げれば)、エッチングの進行度合いが変化することにより、発生し難くなることが分かっている。
しかしながら、振動片は、この異形部を電極形成の際に利用していることから、安易に振動腕間の間隔を広げられない状況にある。
具体的に述べれば、振動片は、この異形部の傾斜面に成膜された電極パターニング用のレジストが露光されることによって、股部の側面に成膜された不要な電極材料が除去されやすくなっている。これにより、振動片は、股部の側面における電極間の短絡が回避されている。
It has been found that if the gap between the vibrating arms is widened (if the crotch portion is widened), this deformed portion is less likely to occur due to a change in the progress of etching.
However, the resonator element is in a situation where the interval between the vibrating arms cannot be easily widened because the deformed portion is used when forming the electrode.
Specifically, in the resonator element, unnecessary electrode material formed on the side surface of the crotch portion is easily removed by exposing the electrode patterning resist formed on the inclined surface of the deformed portion. It has become. Thereby, the short circuit between the electrodes on the side surface of the crotch portion is avoided in the resonator element.

しがたって、振動片は、この異形部に依存することなく、股部の側面における電極間の短絡を回避できる構成の具現化が課題となっている。   Therefore, the resonator element has a problem of realizing a configuration that can avoid a short circuit between electrodes on the side surface of the crotch portion without depending on the deformed portion.

本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

[適用例1]本適用例にかかる振動片は、水晶の結晶軸としての互いに直交するX軸、Y軸、Z軸に対して所定の角度で切り出されたZ板を基材とし、外形形状がウエットエッチングによって形成された振動片であって、基部と、前記基部から、前記Y軸に沿って延びる複数の振動腕と、を備え、前記複数の振動腕の根元部同士を繋ぐ股部を挟んで前記複数の振動腕の側面に電極が形成され、前記股部には、前記X軸のプラス側を向いた側面に突起部が形成され、前記突起部は、鋭角部を有していることを特徴とする。   [Application Example 1] The resonator element according to this application example is based on a Z plate cut out at a predetermined angle with respect to the X axis, the Y axis, and the Z axis, which are orthogonal to each other, as crystal axes of quartz, and has an outer shape. Is a vibrating piece formed by wet etching, comprising a base portion and a plurality of vibrating arms extending from the base portion along the Y axis, and a crotch portion connecting the base portions of the plurality of vibrating arms. Electrodes are formed on the side surfaces of the plurality of vibrating arms, and a protrusion is formed on the side surface of the crotch portion facing the positive side of the X axis. The protrusion has an acute angle portion. It is characterized by that.

これによれば、振動片は、複数の振動腕の根元部同士を繋ぐ股部を挟んで複数の振動腕の側面に電極が形成され、股部の、X軸のプラス側を向いた側面に突起部が形成され、突起部が鋭角部を有している。
このことから、振動片は、振動腕の側面への電極形成の際に、突起部の鋭角部によって電極材料が付着し難くなることから、突起部への電極形成が阻害される。
この結果、振動片は、従来のような異形部に依存することなく、股部の側面における電極間の短絡を、突起部によって回避することができる。
According to this, the resonator element has electrodes formed on the side surfaces of the plurality of vibrating arms across the crotch portion that connects the root portions of the plurality of vibrating arms, and on the side surface of the crotch portion facing the positive side of the X axis. A protrusion is formed, and the protrusion has an acute angle portion.
For this reason, when the electrode is formed on the side surface of the vibrating arm, it is difficult for the vibrating piece to adhere to the electrode material due to the acute angle portion of the protruding portion.
As a result, the vibration piece can avoid the short circuit between the electrodes on the side surface of the crotch portion by the protrusion portion without depending on the deformed portion as in the related art.

[適用例2]上記適用例にかかる振動片において、前記鋭角部の稜線が前記股部の一方の主面側と他方の主面側とを繋ぐように延びていることが好ましい。   Application Example 2 In the resonator element according to the application example described above, it is preferable that the ridge line of the acute angle portion extends so as to connect one main surface side and the other main surface side of the crotch portion.

これによれば、振動片は、鋭角部の稜線が股部の一方の主面側と他方の主面側とを繋ぐように延びていることから、突起部への電極形成がより阻害され、股部の側面における電極間の短絡を、突起部によってより確実に回避することができる。   According to this, since the oscillating piece extends so that the ridge line of the acute angle portion connects one main surface side and the other main surface side of the crotch portion, electrode formation on the protrusion is further inhibited, A short circuit between the electrodes on the side surface of the crotch can be more reliably avoided by the protrusion.

[適用例3]上記適用例にかかる振動片において、前記振動腕の先端部に前記振動腕の腕部より幅が広い錘部が設けられていることが好ましい。   Application Example 3 In the resonator element according to the application example described above, it is preferable that a weight portion having a width wider than that of the arm portion of the vibrating arm is provided at a tip portion of the vibrating arm.

これによれば、振動片は、振動腕の先端部に振動腕の腕部(振動腕の本体部分)より幅が広い錘部が設けられていることから、錘部の慣性質量の増加によるQ値の向上効果により、Q値を維持しながら振動腕を短くすることができる。
この結果、振動片は、Q値を維持しながら小型化を図ることが可能となる。
According to this, since the vibrating piece is provided with a weight portion having a width wider than the arm portion of the vibrating arm (a main body portion of the vibrating arm) at the tip portion of the vibrating arm, the Q due to an increase in the inertial mass of the weight portion. Due to the effect of improving the value, the vibrating arm can be shortened while maintaining the Q value.
As a result, the resonator element can be reduced in size while maintaining the Q value.

[適用例4]上記適用例にかかる振動片において、前記複数の振動腕と、前記基部とを含んで音叉を構成することが好ましい。   Application Example 4 In the resonator element according to the application example described above, it is preferable that the tuning fork includes the plurality of vibrating arms and the base portion.

これによれば、振動片は、複数の振動腕と、基部とを含んで音叉を構成することから、股部の側面における電極間の短絡を突起部によって回避可能な音叉型圧電振動片を提供できる。   According to this, since the vibrating reed includes a plurality of vibrating arms and a base, and constitutes a tuning fork, a tuning fork-type piezoelectric vibrating reed that can avoid a short circuit between electrodes on the side surface of the crotch by a protrusion is provided. it can.

[適用例5]本適用例にかかる振動子は、上記適用例1ないし適用例4のいずれか一例に記載の振動片と、前記振動片を収容するパッケージと、を備えたことを特徴とする。   Application Example 5 A vibrator according to this application example includes the resonator element according to any one of Application Examples 1 to 4, and a package that accommodates the resonator element. .

これによれば、振動子は、上記適用例1ないし適用例4のいずれか一例に記載の振動片を備えていることから、上記適用例1ないし適用例4のいずれか一例に記載の効果を奏する振動子を提供できる。   According to this, since the vibrator includes the resonator element according to any one of the application examples 1 to 4, the effect described in any one of the application examples 1 to 4 can be obtained. It is possible to provide a vibrator that performs.

[適用例6]本適用例にかかる発振器は、上記適用例1ないし適用例4のいずれか一例に記載の振動片と、前記振動片を発振させる発振回路を有する回路素子と、前記振動片及び前記回路素子を収容するパッケージと、を備えたことを特徴とする。   Application Example 6 An oscillator according to this application example includes a resonator element according to any one of Application Examples 1 to 4, a circuit element including an oscillation circuit that oscillates the resonator element, the resonator element, And a package for housing the circuit element.

これによれば、発振器は、上記適用例1ないし適用例4のいずれか一例に記載の振動片を備えていることから、上記適用例1ないし適用例4のいずれか一例に記載の効果を奏する発振器を提供できる。   According to this, since the oscillator includes the resonator element according to any one of the application examples 1 to 4, the effect described in any one of the application examples 1 to 4 is achieved. An oscillator can be provided.

第1の実施形態の振動片の概略構成を示す模式図であり、(a)は平面図、(b)は(a)の断面図。2A and 2B are schematic diagrams illustrating a schematic configuration of a resonator element according to the first embodiment, in which FIG. 3A is a plan view and FIG. 図1(a)の要部拡大斜視図。The principal part expansion perspective view of Fig.1 (a). 第2の実施形態の振動子の概略構成を示す模式図であり、(a)は平面図、(b)は(a)の断面図。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the vibrator | oscillator of 2nd Embodiment, (a) is a top view, (b) is sectional drawing of (a). 第3の実施形態の発振器の概略構成を示す模式図であり、(a)は平面図、(b)は(a)の断面図。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the oscillator of 3rd Embodiment, (a) is a top view, (b) is sectional drawing of (a).

以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態の振動片の概略構成を示す模式図であり、図1(a)は平面図、図1(b)は、図1(a)のA−A線での断面図である。図2は、図1(a)のB部拡大斜視図である。なお、図1の平面図では、電極を簡略化及び一部省略して表している。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the resonator element according to the first embodiment. FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. It is sectional drawing. FIG. 2 is an enlarged perspective view of a portion B in FIG. In the plan view of FIG. 1, the electrodes are simplified and partially omitted.

図1に示すように、振動片としての水晶振動片1は、水晶の原石などから、水晶の結晶軸としての互いに直交するX軸、Y軸、Z軸に対して所定の角度で切り出されたZ板を基材とし、外形形状がフォトリソグラフィ技術を用いたウエットエッチングによって形成されている。   As shown in FIG. 1, a quartz crystal vibrating piece 1 as a vibrating piece was cut out from a rough crystal or the like at a predetermined angle with respect to the X axis, Y axis, and Z axis orthogonal to each other as crystal axes of the crystal. A Z plate is used as a base material, and the outer shape is formed by wet etching using a photolithography technique.

ここで、Z板とは、切り出し面(主面10)がZ軸に対して略直交したものをいい、このZ軸に直交した主面10が、X軸のプラス側から見てY軸からZ軸の方向へ反時計回りまたは時計回りに0度〜数度の範囲で回転した状態で切り出されたものも含まれる。
水晶振動片1は、X軸が電気軸、Y軸が機械軸、Z軸が光軸となるように、水晶の単結晶から切り出される。
なお、水晶振動片1は、水晶からの切り出し角度の誤差を、X軸、Y軸及びZ軸の各々につき多少の範囲(例えば、0度〜5度程度の範囲)で許容できる。
Here, the Z plate means that the cut surface (main surface 10) is substantially orthogonal to the Z axis, and the main surface 10 orthogonal to the Z axis is from the Y axis when viewed from the plus side of the X axis. Those cut out in a state of rotating in the range of 0 degrees to several degrees counterclockwise or clockwise in the Z-axis direction are also included.
The crystal resonator element 1 is cut out from a single crystal of crystal so that the X axis is an electric axis, the Y axis is a mechanical axis, and the Z axis is an optical axis.
Note that the quartz crystal resonator element 1 can tolerate an error in the cut-out angle from the quartz crystal in a certain range (for example, a range of about 0 degree to 5 degrees) for each of the X axis, the Y axis, and the Z axis.

水晶振動片1は、基部11と、基部11からY軸に沿って延びる互いに略平行な一対の振動腕12,13と、基部11をX軸方向に切り欠いた一対の切り欠き部14と、基部11からX軸方向に突出し、振動腕12,13側に略直角に折れ曲がり、振動腕12,13に沿ってY軸方向に延びる一対の支持部15とを備えている。   The quartz crystal resonator element 1 includes a base portion 11, a pair of substantially parallel vibrating arms 12 and 13 extending from the base portion 11 along the Y axis, a pair of cutout portions 14 obtained by cutting the base portion 11 in the X axis direction, A pair of support portions 15 projecting from the base portion 11 in the X-axis direction, bent substantially at right angles to the vibrating arms 12 and 13 side, and extending in the Y-axis direction along the vibrating arms 12 and 13 are provided.

一対の振動腕12,13は、基部11からY軸方向に延びる腕部16と、腕部16の先端部に形成され、腕部16より幅が広く、Y軸方向に延びる錘部17と、一対の振動腕12,13の延びる方向(Y軸方向)に沿って形成され、一対の振動腕12,13の並ぶ方向(X軸方向)に沿って切断した振動腕12,13の断面形状が、略H字状となる溝部18と、を有している。
なお、図1(b)に示すように、溝部18は、断面形状において、エッチング異方性により矩形形状になり難い。
The pair of vibrating arms 12 and 13 includes an arm portion 16 extending from the base portion 11 in the Y-axis direction, a tip portion of the arm portion 16, a weight portion 17 that is wider than the arm portion 16 and extends in the Y-axis direction, The cross-sectional shape of the vibrating arms 12 and 13 formed along the extending direction (Y-axis direction) of the pair of vibrating arms 12 and 13 and cut along the direction in which the pair of vibrating arms 12 and 13 are arranged (X-axis direction) is as follows. And a groove portion 18 having a substantially H shape.
In addition, as shown in FIG.1 (b), the groove part 18 does not become a rectangular shape by cross-sectional shape by etching anisotropy.

水晶振動片1は、一対の振動腕12,13の溝部18、一方の主面10a、他方の主面10b及び一対の振動腕12,13の根元部同士を繋ぐ股部19を挟んで一対の振動腕12,13の側面12a,13aなどに電極が形成されている。
水晶振動片1は、股部19のX軸のプラス側を向いた側面19aに突起部19bが形成されている。そして、突起部19bは、鋭角部19cを有している。
鋭角部19cの稜線は、股部19の一方の主面10a側と他方の主面10b側とを繋ぐように延びている。
なお、突起部19bの根元と側面19aとは、応力集中を緩和するために曲面で繋がれていることが好ましい。
The quartz crystal resonator element 1 includes a pair of vibrating arms 12 and 13, a pair of vibrating arms 12, a main surface 10 a, the other main surface 10 b, and a pair of crotch portions 19 that connect the root portions of the vibrating arms 12 and 13. Electrodes are formed on the side surfaces 12 a and 13 a of the vibrating arms 12 and 13.
In the quartz crystal resonator element 1, a projection 19 b is formed on a side surface 19 a of the crotch portion 19 facing the positive side of the X axis. And the projection part 19b has the acute angle part 19c.
The ridgeline of the acute angle portion 19c extends so as to connect the one main surface 10a side of the crotch portion 19 and the other main surface 10b side.
In addition, it is preferable that the base of the protrusion part 19b and the side surface 19a are connected with the curved surface in order to relieve stress concentration.

なお、水晶振動片1は、股部19の側面19aに対して反対側の側面(X軸のマイナス側を向いた側面)に突起部19bを設定した場合、水晶のエッチング異方性によって、所望の形状が安定的に形成されない虞がある。
これにより、水晶振動片1は、突起部19bが股部19のX軸のプラス側を向いた側面19aに形成されている。
Note that the quartz crystal resonator element 1 has a desired shape due to the etching anisotropy of the crystal when the projection 19b is set on the side surface opposite to the side surface 19a of the crotch portion 19 (the side surface facing the negative side of the X axis). There is a possibility that the shape of this is not formed stably.
Thereby, the crystal vibrating piece 1 is formed on the side surface 19a in which the protrusion 19b faces the plus side of the X-axis of the crotch portion 19.

図1に示すように、水晶振動片1は、基部11と、一対の振動腕12,13とを含んで音叉を構成することで、音叉型振動片としての音叉型水晶振動片となっており、支持部15の所定の位置でパッケージなどの外部部材に固定されるようになっている。
そして、水晶振動片1は、一対の振動腕12,13に形成された後述する電極としての励振電極20,21に、外部から駆動信号が印加されることにより、一対の振動腕12,13が、所定の周波数(例えば、32kHz)で矢印C方向及び矢印D方向に交互に屈曲振動(共振)する。
As shown in FIG. 1, the quartz crystal vibrating piece 1 is a tuning fork type quartz crystal vibrating piece as a tuning fork type vibrating piece by forming a tuning fork including a base 11 and a pair of vibrating arms 12 and 13. , And is fixed to an external member such as a package at a predetermined position of the support portion 15.
In the quartz crystal resonator element 1, the drive signal is applied from the outside to excitation electrodes 20 and 21 as electrodes to be described later formed on the pair of vibration arms 12 and 13, so that the pair of vibration arms 12 and 13 is formed. , Bending vibration (resonance) alternately in the direction of the arrow C and the direction of the arrow D at a predetermined frequency (for example, 32 kHz).

ここで、一対の振動腕12,13に形成されている励振電極20,21について詳述する。
図1(b)に示すように、一対の振動腕12,13には、外部から印加される駆動信号の印加電位の極性が異なる励振電極20と励振電極21とが形成されている。
このことから、励振電極20と励振電極21とは、短絡しないように互いに間隔を空けて形成される設定となっている。
振動腕12の溝部18には、励振電極20が形成され、振動腕12の両側面には励振電極21が形成されている。なお、振動腕12の両側面の励振電極21は、錘部17に形成された接続電極22を介して互いに接続されている。
Here, the excitation electrodes 20 and 21 formed on the pair of vibrating arms 12 and 13 will be described in detail.
As shown in FIG. 1B, excitation electrodes 20 and excitation electrodes 21 having different polarities of applied potentials of drive signals applied from the outside are formed on the pair of vibrating arms 12 and 13.
Therefore, the excitation electrode 20 and the excitation electrode 21 are set to be spaced from each other so as not to be short-circuited.
Excitation electrodes 20 are formed in the groove portion 18 of the vibrating arm 12, and excitation electrodes 21 are formed on both side surfaces of the vibrating arm 12. The excitation electrodes 21 on both side surfaces of the vibrating arm 12 are connected to each other via connection electrodes 22 formed on the weight portion 17.

一方、振動腕13の溝部18には、励振電極21が形成され、振動腕13の両側面には励振電極20が形成されている。
なお、振動腕13の両側面の励振電極20は、錘部17に形成された接続電極22を介して互いに接続されている。
励振電極20,21は、基部11を介して支持部15まで引き出され、引き出された部分が、パッケージなどの外部部材に固定される際に用いられるマウント電極20a,21aとなっている。なお、マウント電極20a,21aは、一方の主面10a及び他方の主面10bの両方に形成されている。
On the other hand, an excitation electrode 21 is formed in the groove portion 18 of the vibrating arm 13, and excitation electrodes 20 are formed on both side surfaces of the vibrating arm 13.
The excitation electrodes 20 on both side surfaces of the vibrating arm 13 are connected to each other via connection electrodes 22 formed on the weight portion 17.
The excitation electrodes 20 and 21 are drawn out to the support portion 15 via the base portion 11, and the drawn portions are mount electrodes 20a and 21a used when being fixed to an external member such as a package. The mount electrodes 20a and 21a are formed on both the one main surface 10a and the other main surface 10b.

図2に示すように、股部19を挟んで振動腕12の側面12aには、励振電極21が形成され、振動腕13の側面13aには、励振電極20が形成されている。
つまり、一対の振動腕12,13の、股部19で繋がっている側面12a,13aには、股部19を挟んで、印加電位の極性が異なる励振電極20と励振電極21とが形成されている。
水晶振動片1は、仮に振動腕12,13の側面12a,13aに形成される励振電極20と励振電極21とが、股部19で分断されない場合、励振電極20と励振電極21とが短絡することとなる。
As shown in FIG. 2, an excitation electrode 21 is formed on the side surface 12 a of the vibrating arm 12 across the crotch portion 19, and an excitation electrode 20 is formed on the side surface 13 a of the vibrating arm 13.
That is, excitation electrodes 20 and excitation electrodes 21 having different polarities of applied potentials are formed on the side surfaces 12a and 13a of the pair of vibrating arms 12 and 13 connected by the crotch portion 19 with the crotch portion 19 interposed therebetween. Yes.
In the crystal resonator element 1, if the excitation electrode 20 and the excitation electrode 21 formed on the side surfaces 12 a and 13 a of the vibrating arms 12 and 13 are not divided by the crotch portion 19, the excitation electrode 20 and the excitation electrode 21 are short-circuited. It will be.

ここで、励振電極20,21の形成方法の概略について説明する。
励振電極20,21は、Ni、Cr、Au、Ag、Al、Cuなどの電極材料が、蒸着、スパッタなどの方法で水晶振動片1の略全面に成膜され、成膜された電極材料を覆うようにレジストが塗布され、フォトリソグラフィ技術などを用いて所望の電極パターン形状に露光された後、電極材料の露出した不要部分がエッチングで除去されることにより、所望の電極パターン形状に形成される。
Here, an outline of a method for forming the excitation electrodes 20 and 21 will be described.
For the excitation electrodes 20 and 21, an electrode material such as Ni, Cr, Au, Ag, Al, or Cu is formed on substantially the entire surface of the quartz crystal vibrating piece 1 by a method such as vapor deposition or sputtering. A resist is applied to cover and exposed to a desired electrode pattern shape using a photolithographic technique or the like, and then an unnecessary portion of the electrode material exposed is removed by etching to form a desired electrode pattern shape. The

この際、一対の振動腕12,13の股部19の突起部19bは、鋭角部19cを有していることから、蒸着、スパッタなどによる電極材料の成膜の段階で、電極材料が付着し難い状態となっている。
これにより、水晶振動片1は、仮に股部19の側面19aにおけるレジストの露光が十分でない場合でも、突起部19bへの励振電極20,21の形成が阻害される。
加えて、水晶振動片1は、鋭角部19cの稜線19dが、股部19の一方の主面10a側と他方の主面10b側とを繋ぐように延びていることから、突起部19bへの励振電極20,21の形成が、突起部19bの側面19aの一方の主面10a側から他方の主面10b側に亘って阻害される。
At this time, since the projection 19b of the crotch portion 19 of the pair of vibrating arms 12 and 13 has an acute angle portion 19c, the electrode material adheres at the stage of deposition of the electrode material by vapor deposition or sputtering. It is difficult.
As a result, in the quartz crystal resonator element 1, even if the resist is not sufficiently exposed on the side surface 19 a of the crotch portion 19, the formation of the excitation electrodes 20 and 21 on the protrusion portion 19 b is inhibited.
In addition, the crystal vibrating reed 1 extends so that the ridge line 19d of the acute angle portion 19c connects the one main surface 10a side and the other main surface 10b side of the crotch portion 19 to the protrusion portion 19b. The formation of the excitation electrodes 20 and 21 is inhibited from the one main surface 10a side of the side surface 19a of the projection 19b to the other main surface 10b side.

上述したように、第1の実施形態の水晶振動片1は、股部19の、X軸のプラス側を向いた側面19aに突起部19bが形成され、突起部19bが鋭角部19cを有している。
これにより、水晶振動片1は、蒸着、スパッタなどを用いた電極材料の成膜の段階で、鋭角部19cによって、突起部19bに電極材料が付着し難い状態となっていることから、突起部19bへの励振電極20,21の形成が阻害される。
この結果、水晶振動片1は、従来のような異形部に依存することなく、股部19の側面19aにおける励振電極20,21間の短絡を、突起部19bによって回避することができる。
As described above, in the crystal vibrating piece 1 of the first embodiment, the protrusion 19b is formed on the side surface 19a of the crotch portion 19 facing the positive side of the X axis, and the protrusion 19b has the acute angle portion 19c. ing.
Thereby, the crystal vibrating piece 1 is in a state in which the electrode material is difficult to adhere to the protrusion 19b by the acute angle portion 19c at the stage of film formation of the electrode material using vapor deposition, sputtering or the like. Formation of the excitation electrodes 20 and 21 to 19b is inhibited.
As a result, the crystal vibrating reed 1 can avoid the short circuit between the excitation electrodes 20 and 21 on the side surface 19a of the crotch portion 19 by the projection portion 19b without depending on the conventional deformed portion.

加えて、水晶振動片1は、鋭角部19cの稜線19dが、股部19の一方の主面10a側と他方の主面10b側とを繋ぐように延びていることから、突起部19bへの励振電極20,21の形成が、突起部19bの側面19aの一方の主面10a側から他方の主面10b側に亘って阻害される。
この結果、水晶振動片1は、股部19の側面19aにおける励振電極20,21間の短絡を、突起部19bによってより確実に回避することができる。
In addition, the crystal vibrating reed 1 extends so that the ridge line 19d of the acute angle portion 19c connects the one main surface 10a side and the other main surface 10b side of the crotch portion 19 to the protrusion portion 19b. The formation of the excitation electrodes 20 and 21 is inhibited from the one main surface 10a side of the side surface 19a of the projection 19b to the other main surface 10b side.
As a result, the quartz crystal resonator element 1 can more reliably avoid the short circuit between the excitation electrodes 20 and 21 on the side surface 19a of the crotch portion 19 by the protruding portion 19b.

また、水晶振動片1は、振動腕12,13の先端部に腕部16より幅が広い錘部17が設けられていることから、錘部17の慣性質量の増加によるQ値の向上効果により、Q値を維持しながら振動腕12,13を短くすることができる。
この結果、水晶振動片1は、Q値を維持しながら小型化を図ることが可能となる。
Further, since the quartz crystal resonator element 1 is provided with the weight portion 17 wider than the arm portion 16 at the tip portions of the vibrating arms 12 and 13, it is possible to improve the Q value by increasing the inertial mass of the weight portion 17. The vibrating arms 12 and 13 can be shortened while maintaining the Q value.
As a result, the crystal resonator element 1 can be reduced in size while maintaining the Q value.

また、水晶振動片1は、一対の振動腕12,13と、基部11とを含んで音叉を構成することから、股部19の側面19aにおける励振電極20,21間の短絡を、突起部19bによって回避可能な音叉型水晶振動片を提供できる。   In addition, since the quartz crystal resonator element 1 includes a pair of vibrating arms 12 and 13 and a base portion 11 to form a tuning fork, a short circuit between the excitation electrodes 20 and 21 on the side surface 19a of the crotch portion 19 is prevented from occurring in the protruding portion 19b. Therefore, a tuning-fork type crystal vibrating piece that can be avoided can be provided.

なお、上記実施形態では、振動腕12,13の数を一対(2本)としたが、これに限定するものではなく、3本以上でもよい。
また、切り欠き部14、支持部15、錘部17、溝部18は、なくてもよい。
また、振動腕12,13の屈曲振動の方向は、振動腕12,13の厚み方向(Z軸方向)であってもよい。
In the above-described embodiment, the number of the vibrating arms 12 and 13 is a pair (two). However, the number is not limited to this and may be three or more.
Moreover, the notch part 14, the support part 15, the weight part 17, and the groove part 18 are not necessary.
The direction of the bending vibration of the vibrating arms 12 and 13 may be the thickness direction (Z-axis direction) of the vibrating arms 12 and 13.

(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態として、上記で説明した水晶振動片を備えた振動子について説明する。
図3は、第2の実施形態の振動子の概略構成を示す模式図であり、図3(a)は平面図、図3(b)は、図3(a)のE−E線での断面図である。なお、煩雑さを避けるために、水晶振動片の電極は省略してある。
(Second Embodiment)
Next, as a second embodiment, a vibrator provided with the crystal vibrating piece described above will be described.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the vibrator according to the second embodiment. FIG. 3A is a plan view, and FIG. 3B is a EE line in FIG. It is sectional drawing. In addition, in order to avoid complexity, the electrode of the crystal vibrating piece is omitted.

図3に示すように、振動子としての水晶振動子5は、第1の実施形態の水晶振動片1と、水晶振動片1を収容するパッケージ80と、を備えている。
パッケージ80は、パッケージベース81、シームリング82、蓋体85などから構成されている。
パッケージベース81は、水晶振動片1を収容できるように凹部が形成され、その凹部に水晶振動片1の図示しないマウント電極20a,21a(図1参照)と接続される接続パッド88が設けられている。
接続パッド88は、パッケージベース81内の配線に接続され、パッケージベース81の外周部に設けられた外部接続端子83と導通可能に構成されている。
As shown in FIG. 3, a crystal resonator 5 as a resonator includes the crystal resonator element 1 of the first embodiment and a package 80 that houses the crystal resonator element 1.
The package 80 includes a package base 81, a seam ring 82, a lid 85, and the like.
The package base 81 is formed with a recess so that the crystal resonator element 1 can be accommodated, and a connection pad 88 connected to mount electrodes 20a and 21a (not shown) of the crystal resonator element 1 is provided in the recess. Yes.
The connection pad 88 is connected to the wiring in the package base 81 and is configured to be electrically connected to the external connection terminal 83 provided on the outer periphery of the package base 81.

パッケージベース81の凹部の周囲には、シームリング82が設けられている。さらに、パッケージベース81の底部には、貫通穴86が設けられている。
水晶振動片1は、パッケージベース81の接続パッド88に導電性接着剤84を介して接着固定されている。そして、パッケージ80は、パッケージベース81の凹部を覆う蓋体85とシームリング82とがシーム溶接されている。
パッケージベース81の貫通穴86には、金属材料などからなる封止材87が充填されている。この封止材87は、減圧雰囲気内で溶融後固化され、パッケージベース81内が減圧状態を保持できるように、貫通穴86を気密に封止している。
水晶振動子5は、外部接続端子83を介した外部からの駆動信号により水晶振動片1が励振され、所定の周波数(例えば、32kHz)で発振(共振)する。
A seam ring 82 is provided around the recess of the package base 81. Further, a through hole 86 is provided at the bottom of the package base 81.
The quartz crystal resonator element 1 is bonded and fixed to the connection pad 88 of the package base 81 via a conductive adhesive 84. In the package 80, a lid body 85 and a seam ring 82 that cover the concave portion of the package base 81 are seam-welded.
A through hole 86 of the package base 81 is filled with a sealing material 87 made of a metal material or the like. The sealing material 87 is solidified after being melted in a reduced pressure atmosphere, and the through hole 86 is hermetically sealed so that the inside of the package base 81 can be kept in a reduced pressure state.
The crystal resonator 5 is oscillated (resonated) at a predetermined frequency (for example, 32 kHz) when the crystal resonator element 1 is excited by an external drive signal via the external connection terminal 83.

上述したように、水晶振動子5は、水晶振動片1を備えていることから、第1の実施形態と同様の効果を奏する水晶振動子を提供することができる。   As described above, since the crystal resonator 5 includes the crystal resonator element 1, it is possible to provide a crystal resonator that exhibits the same effect as that of the first embodiment.

(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態として、上記で説明した水晶振動片を備えた発振器について説明する。
図4は、第3の実施形態の発振器の概略構成を示す模式図であり、図4(a)は平面図、図4(b)は図4(a)のF−F線での断面図である。なお、煩雑さを避けるために、水晶振動片の電極類は省略してある。
(Third embodiment)
Next, as a third embodiment, an oscillator including the quartz crystal resonator element described above will be described.
4A and 4B are schematic views showing a schematic configuration of the oscillator according to the third embodiment. FIG. 4A is a plan view, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line FF in FIG. It is. In addition, in order to avoid complexity, the electrodes of the crystal vibrating piece are omitted.

発振器としての水晶発振器6は、上記水晶振動子5の構成に回路素子をさらに備えた構成となっている。なお、水晶振動子5との共通部分については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図4に示すように、水晶発振器6は、第1の実施形態の水晶振動片1と、水晶振動片1を発振させる発振回路を有する回路素子としてのICチップ91と、水晶振動片1及びICチップ91を収容するパッケージ80と、を備えている。
ICチップ91は、パッケージベース81の底部に固着され、Au、Alなどの金属ワイヤー92により他の配線と接続されている。
水晶発振器6は、ICチップ91の発振回路からの駆動信号により水晶振動片1が励振され、所定の周波数(例えば、32kHz)で発振(共振)する。
The crystal oscillator 6 as an oscillator has a configuration in which a circuit element is further provided in the configuration of the crystal resonator 5. In addition, about the common part with the crystal oscillator 5, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 4, the crystal oscillator 6 includes the crystal resonator element 1 according to the first embodiment, an IC chip 91 as a circuit element having an oscillation circuit that oscillates the crystal oscillator piece 1, the crystal oscillator piece 1, and the IC. And a package 80 for accommodating the chip 91.
The IC chip 91 is fixed to the bottom of the package base 81 and is connected to other wiring by a metal wire 92 such as Au or Al.
In the crystal oscillator 6, the crystal resonator element 1 is excited by a drive signal from the oscillation circuit of the IC chip 91, and oscillates (resonates) at a predetermined frequency (for example, 32 kHz).

上述したように、水晶発振器6は、水晶振動片1を備えていることから、第1の実施形態と同様の効果を奏する水晶発振器を提供することができる。   As described above, since the crystal oscillator 6 includes the crystal resonator element 1, it is possible to provide a crystal oscillator that exhibits the same effects as those of the first embodiment.

1…振動片としての水晶振動片、5…振動子としての水晶振動子、6…発振器としての水晶発振器、10…主面(切り出し面)、10a…一方の主面、10b…他方の主面、11…基部、12…振動腕、12a…側面、13…振動腕、13a…側面、14…切り欠き部、15…支持部、16…腕部、17…錘部、18…溝部、19…股部、19a…側面、19b…突起部、19c…鋭角部、19d…稜線、20,21…電極としての励振電極、20a,21a…マウント電極、22…接続電極、80…パッケージ、81…パッケージベース、82…シームリング、83…外部接続端子、84…導電性接着剤、85…蓋体、86…貫通穴、87…封止材、88…接続パッド、91…回路素子としてのICチップ、92…金属ワイヤー。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Crystal resonator element as a resonator element, 5 ... Crystal oscillator as a vibrator, 6 ... Crystal oscillator as an oscillator, 10 ... Main surface (cut-out surface), 10a ... One main surface, 10b ... Other main surface 11 ... Base, 12 ... Vibration arm, 12a ... Side, 13 ... Vibration arm, 13a ... Side, 14 ... Notch, 15 ... Support, 16 ... Arm, 17 ... Weight, 18 ... Groove, 19 ... Crotch part, 19a ... side face, 19b ... projection, 19c ... acute angle part, 19d ... ridgeline, 20, 21 ... excitation electrode as electrode, 20a, 21a ... mount electrode, 22 ... connection electrode, 80 ... package, 81 ... package Base, 82 ... Seam ring, 83 ... External connection terminal, 84 ... Conductive adhesive, 85 ... Cover, 86 ... Through hole, 87 ... Sealing material, 88 ... Connection pad, 91 ... IC chip as circuit element, 92 ... Metal wire.

Claims (6)

水晶の結晶軸としての互いに直交するX軸、Y軸、Z軸に対して所定の角度で切り出されたZ板を基材とし、外形形状がウエットエッチングによって形成された振動片であって、
基部と、
前記基部から、前記Y軸に沿って延びる複数の振動腕と、を備え、
前記複数の振動腕の根元部同士を繋ぐ股部を挟んで前記複数の振動腕の側面に電極が形成され、
前記股部には、前記X軸のプラス側を向いた側面に突起部が形成され、前記突起部は、鋭角部を有していることを特徴とする振動片。
A vibrating plate whose outer shape is formed by wet etching using a Z plate cut at a predetermined angle with respect to the X axis, the Y axis, and the Z axis as crystal axes of quartz,
The base,
A plurality of resonating arms extending along the Y axis from the base,
Electrodes are formed on the side surfaces of the plurality of vibrating arms across the crotch connecting the base portions of the plurality of vibrating arms,
The crotch portion has a protrusion formed on a side surface facing the plus side of the X-axis, and the protrusion has an acute angle portion.
請求項1に記載の振動片において、前記鋭角部の稜線が前記股部の一方の主面側と他方の主面側とを繋ぐように延びていることを特徴とする振動片。   2. The resonator element according to claim 1, wherein a ridge line of the acute angle portion extends so as to connect one main surface side and the other main surface side of the crotch portion. 請求項1または請求項2に記載の振動片において、前記振動腕の先端部に前記振動腕の腕部より幅が広い錘部が設けられていることを特徴とする振動片。   3. The resonator element according to claim 1, wherein a weight portion having a width wider than that of the arm portion of the vibrating arm is provided at a tip portion of the vibrating arm. 請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の振動片において、前記複数の振動腕と、前記基部とを含んで音叉を構成することを特徴とする振動片。   4. The vibrating piece according to claim 1, wherein the vibrating fork includes the plurality of vibrating arms and the base portion. 5. 請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の振動片と、
前記振動片を収容するパッケージと、を備えたことを特徴とする振動子。
A vibrating piece according to any one of claims 1 to 4,
And a package for housing the resonator element.
請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の振動片と、
前記振動片を発振させる発振回路を有する回路素子と、
前記振動片及び前記回路素子を収容するパッケージと、を備えたことを特徴とする発振器。
A vibrating piece according to any one of claims 1 to 4,
A circuit element having an oscillation circuit for oscillating the resonator element;
An oscillator comprising: the resonator element and a package that accommodates the circuit element.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016105556A (en) * 2014-12-01 2016-06-09 京セラクリスタルデバイス株式会社 Crystal vibration element and method of manufacturing the same, and intermediate product
KR20160076711A (en) 2014-12-23 2016-07-01 삼성전기주식회사 Tuning Fork Type Vibrator

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