JP2013046189A - Piezoelectric vibration element, piezoelectric vibrator, electronic device, and electronic device - Google Patents

Piezoelectric vibration element, piezoelectric vibrator, electronic device, and electronic device Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact high-frequency piezoelectric vibration element that has a small CI value and suppresses nearby spurious frequencies while using a fundamental wave.SOLUTION: A piezoelectric vibration element 1 includes: a piezoelectric substrate 10 that has a rectangular vibration region 12 and a support portion 13; excitation electrodes 25a and 25b; and lead electrodes 27a and 27b. The support portion 13 includes a first support portion 14, a second support portion 15, a third support portion 16, and a fourth support portion. The second support portion 15 has a second inclined portion 15b and a second support portion main body 15a. The second support portion 15 is provided with at least one slit 20.

Description

本発明は、厚みすべり振動モードを励振する圧電振動子に関し、特に所謂逆メサ型構造を有する圧電振動素子、圧電振動子、電子デバイス、及び圧電振動子を用いた電子機器に関する。   The present invention relates to a piezoelectric vibrator that excites a thickness shear vibration mode, and more particularly, to a piezoelectric vibration element, a piezoelectric vibrator, an electronic device, and an electronic device using the piezoelectric vibrator having a so-called inverted mesa structure.

ATカット水晶振動子は、励振する主振動の振動モードが厚みすべり振動であり、小型化、高周波数化に適し、且つ周波数温度特性が優れた三次曲線を呈するので、圧電発振器、電子機器等の多方面で使用されている。
特許文献1には、主面の一部に凹陥部を形成して高周波化を図った、所謂逆メサ構造のATカット水晶振動子が開示されている。水晶基板のZ’軸方向の長さが、X軸方向の長さより長い、所謂Z’ロング基板を用いている。
特許文献2には、矩形状の薄肉の振動部の三辺に各々厚肉の支持部が連設され、前記薄肉の振動部の一辺が露出した構造を有する逆メサ構造のATカット水晶振動子が開示されている。更に、水晶振動片は、ATカット水晶基板のX軸とZ’軸を、夫々Y’軸を中心に−120°〜+60°の範囲で回転させてなる面内回転ATカット水晶基板であり、振動領域を確保し、且つ量産性に優れた(多数個取り)構造であるという。
AT-cut quartz resonators have thickness shear vibration as the main vibration mode to be excited, and are suitable for miniaturization and higher frequency, and exhibit a cubic curve with excellent frequency temperature characteristics. Used in many ways.
Patent Document 1 discloses an AT-cut crystal resonator having a so-called inverted mesa structure in which a concave portion is formed on a part of a main surface to increase the frequency. A so-called Z ′ long substrate is used in which the length in the Z′-axis direction of the quartz substrate is longer than the length in the X-axis direction.
Patent Document 2 discloses an AT-cut quartz resonator having an inverted mesa structure in which a thick support portion is connected to three sides of a rectangular thin vibration portion, and one side of the thin vibration portion is exposed. Is disclosed. Further, the quartz crystal resonator piece is an in-plane rotated AT-cut quartz substrate formed by rotating the X-axis and the Z′-axis of the AT-cut quartz substrate in the range of −120 ° to + 60 ° around the Y′-axis, It is said to be a structure that secures a vibration region and is excellent in mass productivity (multiple picking).

特許文献3、4には、矩形状の薄肉の振動部の三辺に各々厚肉の支持部が連設され、前記薄肉の振動部の一辺が露出した構造を有する逆メサ構造のATカット水晶振動子が開示されており、水晶振動片は水晶基板のX軸方向の長さがZ’軸方向の長さより長い、所謂Xロング基板が用いられている。
特許文献5には、矩形状の薄肉の振動部の隣接する二辺に各々厚肉の支持部が連設され、平面視でL字状に厚肉部が設けられ、前記薄肉の振動部の二辺が露出した構造を有する逆メサ構造のATカット水晶振動子が開示されている。水晶基板にはZ’ロング基板が用いられている。
しかしながら、特許文献5においては、L字状の厚肉部を得るために、特許文献5の図1(c)、(d)に記載されているように線分αと、線分βに沿って厚肉部を削除しているが、当該削除はダイシング等の機械加工で削除することを前提としているため、切断面にチッピングやクラック等のダメージを負い、超薄部が破損してしまう問題がある。また、振動領域にスプリアスの原因となる不要振動の発生やCI値の増加等の問題が発生する。
特許文献6には、薄肉の振動部の一辺のみに厚肉の支持部が連設され前記薄肉の振動部の三辺が露出した構造を有する逆メサ構造のATカット水晶振動子が開示されている。
In Patent Documents 3 and 4, an AT-cut crystal having an inverted mesa structure in which a thick support portion is connected to three sides of a rectangular thin vibration portion, and one side of the thin vibration portion is exposed. A resonator is disclosed, and a so-called X long substrate in which the length in the X-axis direction of the quartz crystal substrate is longer than the length in the Z′-axis direction is used as the quartz crystal resonator element.
In Patent Document 5, a thick support portion is connected to two adjacent sides of a rectangular thin vibration portion, and a thick portion is provided in an L shape in plan view. An AT-cut crystal resonator having an inverted mesa structure having a structure in which two sides are exposed is disclosed. A Z ′ long substrate is used as the quartz substrate.
However, in Patent Document 5, in order to obtain an L-shaped thick portion, as described in FIGS. 1 (c) and 1 (d) of Patent Document 5, along the line segment α and the line segment β. The thick part is deleted, but the deletion is based on the premise that it will be deleted by machining such as dicing, so the chipping or cracking damage will occur on the cut surface, and the ultra thin part will be damaged. There is. In addition, problems such as generation of unnecessary vibration that causes spurious noise and an increase in CI value occur in the vibration region.
Patent Document 6 discloses an AT-cut crystal resonator having an inverted mesa structure having a structure in which a thick support portion is connected to only one side of a thin vibration portion and three sides of the thin vibration portion are exposed. Yes.

特許文献7には、水晶基板の両主面であって表裏面で対向するように凹陥部を形成することにより、高周波化を図った逆メサ構造のATカット振動子が開示されている。水晶基板にはXロング基板が用いられ、凹陥部に形成された振動領域の平坦性が確保された領域に励振電極が設けられ構造が提案されている。
ところで、ATカット水晶振動子の振動領域に励振される厚み滑り振動モードは、弾性定数の異方性により振動変位分布がX軸方向に長径を有する楕円状になることが知られている。特許文献8には、圧電基板の表裏両面に表裏対称に配置された一対のリング状電極を有する厚みすべり振動を励振する圧電振動子が開示されている。リング状電極が対称零次モードのみを励起し、それ以外の非調和高次モードをほとんど励起しないように、リング状電極の外周の径と内周の径との差を設定したものである。
Patent Document 7 discloses an AT-cut vibrator having an inverted mesa structure in which a concave portion is formed so as to be opposed to each other on both main surfaces and front and back surfaces of a quartz substrate. An X long substrate is used as the quartz substrate, and a structure is proposed in which excitation electrodes are provided in a region where the flatness of the vibration region formed in the recessed portion is ensured.
By the way, it is known that the thickness-shear vibration mode excited in the vibration region of the AT-cut crystal resonator has an elliptical shape in which the vibration displacement distribution has a major axis in the X-axis direction due to the anisotropy of the elastic constant. Patent Document 8 discloses a piezoelectric vibrator that excites thickness-shear vibration having a pair of ring-shaped electrodes arranged symmetrically on the front and back surfaces of a piezoelectric substrate. The difference between the outer peripheral diameter and the inner peripheral diameter of the ring electrode is set so that the ring electrode excites only the symmetrical zero-order mode and hardly excites the other nonharmonic higher-order modes.

特許文献9には、圧電基板、及び圧電基板の表裏に設ける励振電極の形状を、共に長円形状にした圧電振動子が開示されている。
特許文献10には、水晶基板の長手方向(X軸方向)の両端部、及び電極のX軸方向の両端部の形状を共に半楕円状とし、且つ楕円の長軸対短軸の比(長軸/短軸)を、ほぼ1.26とした水晶振動子が開示されている。
特許文献11には、楕円の水晶基板上に楕円の励振電極を形成した水晶振動子が開示されている。長軸対短軸の比は、1.26:1が望ましいが、製造寸法のバラツキ等を考慮すると、1.14〜1.39:1の範囲程度が実用的であるという。
Patent Document 9 discloses a piezoelectric vibrator in which the shape of a piezoelectric substrate and excitation electrodes provided on the front and back surfaces of the piezoelectric substrate are both elliptical.
Patent Document 10 discloses that both ends of the quartz substrate in the longitudinal direction (X-axis direction) and both ends of the electrode in the X-axis direction are semi-elliptical, and the ratio of the major axis to the minor axis of the ellipse (long) A crystal resonator having an axis / short axis) of approximately 1.26 is disclosed.
Patent Document 11 discloses a crystal resonator in which an elliptical excitation electrode is formed on an elliptical crystal substrate. The ratio of the major axis to the minor axis is preferably 1.26: 1, but considering the variation in manufacturing dimensions, the range of 1.14 to 1.39: 1 is practical.

特許文献12には、厚みすべり圧電振動子のエネルギー閉じ込め効果をより改善するために、振動部と支持部との間に切り欠きやスリットを設けた構造の圧電振動子が開示されている。
ところで、圧電振動子の小型化を図る際に、接着剤に起因する残留応力により、電気的特性の劣化や周波数エージング特性に不良が生じることがある。特許文献13には、矩形平板状のATカット水晶振動子の振動部と支持部との間に、切り欠きやスリットを設けた水晶振動子が開示されている。このような構造を用いることにより、残留応力が振動領域へ広がるのを抑制できるという。
特許文献14には、マウント歪(応力)を改善(緩和)するために、逆メサ型圧電振動子の振動部と支持部との間に切り欠きやスリットを設けた振動子が開示されている。特許文献15には、逆メサ型圧電振動子の支持部にスリット(貫通孔)を設けることにより、表裏面の電極の導通を確保した圧電振動子が開示されている。
Patent Document 12 discloses a piezoelectric vibrator having a structure in which a notch or a slit is provided between a vibrating part and a support part in order to further improve the energy confinement effect of the thickness-slip piezoelectric vibrator.
By the way, when the piezoelectric vibrator is miniaturized, there is a case where the electrical characteristics are deteriorated or the frequency aging characteristics are deteriorated due to the residual stress caused by the adhesive. Patent Literature 13 discloses a crystal resonator in which a notch or a slit is provided between a vibrating portion and a support portion of a rectangular flat plate AT-cut crystal resonator. By using such a structure, it is possible to suppress the residual stress from spreading to the vibration region.
Patent Document 14 discloses a vibrator in which a notch or a slit is provided between a vibrating portion and a support portion of an inverted mesa piezoelectric vibrator in order to improve (relax) mount strain (stress). . Patent Document 15 discloses a piezoelectric vibrator in which conduction between electrodes on the front and back surfaces is ensured by providing a slit (through hole) in a support portion of an inverted mesa piezoelectric vibrator.

特許文献16には、厚みすべり振動モードのATカット水晶振動子の支持部に、スリットを設けることにより、高次輪郭系の不要モードを抑圧した水晶振動子が開示されている。
また、特許文献17には、逆メサ型ATカット水晶振動子の薄肉の振動部と、厚肉の保持部との連設部、即ち傾斜面を有する残渣部に、スリットを設けることにより、スプリアスを抑圧する振動子が開示されている。
Patent Document 16 discloses a crystal resonator that suppresses an unnecessary mode of a higher-order contour system by providing a slit in a support portion of an AT-cut crystal resonator in a thickness shear vibration mode.
Further, in Patent Document 17, a spurious structure is provided by providing a slit in a connecting portion of a thin vibrating portion of an inverted mesa AT-cut crystal resonator and a thick holding portion, that is, a residue portion having an inclined surface. A vibrator that suppresses the above is disclosed.

特開2004−165743公報JP 2004-165743 A 特開2009−164824公報JP 2009-164824 A 特開2006−203700公報JP 2006-203700 A 特開2002−198772公報JP 2002-198772 A 特開2002−033640公報JP 2002-033640 A 特開2001−144578公報JP 2001-144578 A 特開2003−264446公報JP 2003-264446 A 特開平2−079508号公報JP-A-2-079508 特開平9−246903号公報JP 9-246903 A 特開2007−158486公報JP 2007-158486 A 特開2007−214941公報JP 2007-214941 A 実開昭61−187116号公報Japanese Utility Model Publication No. 61-187116 特開平9−326667号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-326667 特開2009−158999公報JP 2009-158999 A 特開2004−260695公報JP 2004-260695 A 特開2009−188483公報JP 2009-188483 A 特開2003−087087公報JP 2003-087087 A

近年、圧電デバイスの小型化、高周波化、並びに高性能化に対する要求は強い。しかしながら、前述のごとき構造の圧電振動子は、主振動のCI値、近接するスプリアスCI値比(=CIs/CIm、ここでCImは主振動のCI値、CIsはスプリアスのCI値で、規格の1例は1.8以上)等が要求を満たせないという問題があることが判明した。
そこで、本発明は上記問題を解決するためになされたもので、高周波化(100〜500MHz帯)を図ると共に、主振動のCI値を低減し、スプリアスCI値比等の電気的要求を満たした圧電振動素子、圧電振動子、電子デバイス、及び本発明の圧電振動子を用いた電子機器を提供することにある。
In recent years, there has been a strong demand for miniaturization, high frequency, and high performance of piezoelectric devices. However, the piezoelectric vibrator having the above-described structure has the CI value of the main vibration and the adjacent spurious CI value ratio (= CIs / CIm, where CIm is the CI value of the main vibration, and CIs is the CI value of the spurious. It has been found that there is a problem that one example cannot satisfy the requirement.
Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problem, and has achieved high frequency (100 to 500 MHz band), reduced the CI value of the main vibration, and satisfied electrical requirements such as a spurious CI value ratio. It is an object of the present invention to provide a piezoelectric vibration element, a piezoelectric vibrator, an electronic device, and an electronic apparatus using the piezoelectric vibrator of the present invention.

本発明は、上記の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、以下の形態又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]本発明に係る圧電振動素子は、振動領域を含む振動部と、当該振動部と一体化され、前記振動部の厚みよりも厚い支持部と、を有する圧電基板と、前記振動領域に表裏で対向するように配置された一対の励振電極と、を有する圧電振動素子であって、前記支持部は、前記振動部の主面の対向する2つの辺に沿って前記振動部を挟むように夫々設けられた第1の支持部と第2の支持部と、当該第1、第2の支持部の各々の一方の端部を連設する第3の支持部と、前記第1、第2の支持部の各々の他方の端部を連設する第4の支持部と、を備え、前記第1、第2の支持部の表裏の主面は前記振動部の表裏の主面よりも突設され、前記第3の支持部の一方の主面は前記振動部の一方の主面よりも突設され、前記第3の支持部の他方の主面と前記振動部の他方の主面とは同一面であり、前記第4の支持部の一方の主面は前記振動部の他方の主面よりも突設され、前記第4の支持部の他方の主面と前記振動部の一方の主面とは同一面であることを特徴とする圧電振動素子である。   Application Example 1 A piezoelectric vibration element according to the present invention includes a piezoelectric substrate having a vibration part including a vibration region, and a support part that is integrated with the vibration part and is thicker than the thickness of the vibration part. A piezoelectric vibration element having a pair of excitation electrodes disposed so as to face each other on the front and back sides, wherein the support portion is configured to move the vibration portion along two opposite sides of the main surface of the vibration portion. A first support portion and a second support portion, which are respectively provided so as to be sandwiched, a third support portion which continuously connects one end of each of the first and second support portions, and the first And a fourth support part that continuously connects the other end of each of the second support parts, and the front and back main surfaces of the first and second support parts are the front and back main surfaces of the vibration part And one main surface of the third support portion protrudes from one main surface of the vibration portion, and the other main surface of the third support portion. And the other main surface of the vibration part are the same surface, and one main surface of the fourth support part protrudes from the other main surface of the vibration part, and the other main surface of the fourth support part The piezoelectric vibration element is characterized in that the principal surface of the first vibration member and the one principal surface of the vibration part are the same surface.

この構成によれば、高周波で基本波の圧電振動素子が小型化されると共に、振動領域の支持が強固となり、振動、衝撃等に強い圧電振動素子が得られるという効果がある。更に、スリットを設けることにより、接着・固定に起因する応力の広がりを抑圧することができるので、周波数温度特性、CI温度特性、及び周波数エージング特性に優れ、且つ主振動のCI値が小さく、主振動のCI値に対する近接したスプリアスのCI値の比、即ちCI値比の大きな圧電振動素子が得られるという効果がある。   According to this configuration, there is an effect that the piezoelectric vibration element having a high frequency and a fundamental wave is miniaturized, and the support of the vibration region is strengthened, so that a piezoelectric vibration element resistant to vibration, impact, and the like can be obtained. Furthermore, by providing a slit, it is possible to suppress the spread of stress due to adhesion / fixing, so that the frequency temperature characteristic, the CI temperature characteristic, and the frequency aging characteristic are excellent, and the CI value of the main vibration is small. There is an effect that a piezoelectric vibration element having a large ratio of the CI value of adjacent spurious to the CI value of vibration, that is, a large CI value ratio can be obtained.

[適用例2]また圧電振動素子は、前記圧電基板が、水晶の結晶軸である電気軸としてのX軸と、機械軸としてのY軸と、光学軸としてのZ軸と、からなる直交座標系の前記X軸を中心として、前記Z軸を前記Y軸の−Y方向へ所定の角度だけ傾けた軸をZ’軸とし、前記Y軸を前記Z軸の+Z方向へ前記所定の角度だけ傾けた軸をY’軸とし、前記X軸と前記Z’軸に平行な面で構成され、前記Y’軸に平行な方向を厚みとする水晶基板であることを特徴とする適用例1に記載の圧電振動素子である。   Application Example 2 In the piezoelectric vibration element, the piezoelectric substrate includes orthogonal coordinates including an X axis as an electric axis that is a crystal axis of quartz, a Y axis as a mechanical axis, and a Z axis as an optical axis. Centering on the X axis of the system, the Z axis is inclined by a predetermined angle in the −Y direction of the Y axis as a Z ′ axis, and the Y axis is only in the + Z direction of the Z axis by the predetermined angle. An application example 1 is characterized in that the inclined substrate is a quartz substrate having a Y′-axis, a plane parallel to the X-axis and the Z′-axis, and having a thickness in a direction parallel to the Y′-axis. It is a piezoelectric vibration element of description.

この構成によれば、要求仕様をより適したカットアングル及び周波数で構成することが可能であり、且つ仕様にそった周波数温度特性を有する高周波基本波圧電振動素子が得られるという効果がある。   According to this configuration, there is an effect that it is possible to configure a required specification with a more suitable cut angle and frequency, and to obtain a high-frequency fundamental wave piezoelectric vibration element having a frequency temperature characteristic according to the specification.

[適用例3]また圧電振動素子は、前記第3の支持部の突設部が、前記Z’軸のプラス側にあり、前記第4の支持部の突設部が、前記Z’軸のマイナス側にあることを特徴とする適用例2に記載の圧電振動素子である。   Application Example 3 In the piezoelectric vibration element, the protruding portion of the third support portion is on the plus side of the Z ′ axis, and the protruding portion of the fourth support portion is on the Z ′ axis. The piezoelectric vibration element according to Application Example 2, which is on the minus side.

この構成によれば、上記突設部により圧電振動素子の耐衝撃性、耐振動性が強化されるという効果がある。   According to this configuration, there is an effect that the projecting portion enhances the impact resistance and vibration resistance of the piezoelectric vibration element.

[適用例4]また圧電振動素子は、前記第2の支持部が、前記振動部と連設した一方の端縁から他方の端縁に向かって離間するにつれて厚みが増加する第2の傾斜部と、当該第2の傾斜部の前記他方の端縁に連設する第2の支持部本体と、を有することを特徴とする適用例1乃至3のうち何れか一項に圧電振動素子である。   Application Example 4 In the piezoelectric vibration element, the second inclined portion whose thickness increases as the second support portion moves away from one end edge connected to the vibration portion toward the other end edge. And a second support portion main body provided continuously with the other edge of the second inclined portion, wherein the piezoelectric vibration element according to any one of application examples 1 to 3 is provided. .

この構成によれば、高周波で基本波の圧電振動素子が小型化されると共に、振動部の支持が強固であり、振動、衝撃等に強い圧電振動素子が得られるという効果がある。   According to this configuration, there is an effect that a piezoelectric vibration element having a high frequency and a fundamental wave is miniaturized, and the vibration part is firmly supported, and a piezoelectric vibration element that is strong against vibration, impact, and the like can be obtained.

[適用例5]また圧電振動素子は、前記第2の支持部には、少なくとも一つのスリットが設けられていることを特徴とする適用例4に記載の圧電振動素子である。   Application Example 5 In the piezoelectric vibration element according to Application Example 4, it is preferable that the second support portion is provided with at least one slit.

この構成によれば、圧電振動素子を接着・固定する際に生じる応力の広がりを抑圧することができるので、周波数温度特性、CI温度特性、及び周波数エージング特性の優れ圧電振動素子が得られるという効果がある。   According to this configuration, since it is possible to suppress the spread of stress that occurs when the piezoelectric vibration element is bonded and fixed, it is possible to obtain a piezoelectric vibration element having excellent frequency temperature characteristics, CI temperature characteristics, and frequency aging characteristics. There is.

[適用例6]また圧電振動素子は、前記スリットが、前記第2の傾斜部と前記第2の支持部本体との境界部に沿って前記第2の支持部本体に配置されていることを特徴とする適用例5に記載の圧電振動素子である。   Application Example 6 In the piezoelectric vibration element, the slit is disposed in the second support portion main body along a boundary portion between the second inclined portion and the second support portion main body. The piezoelectric vibration element according to Application Example 5 which is characterized.

この構成によれば、圧電振動素子を接着・固定する際に生じる応力の広がりを抑圧することができるので、周波数温度特性、CI温度特性、及び周波数エージング特性の優れ圧電振動素子が得られるという効果がある。   According to this configuration, since it is possible to suppress the spread of stress that occurs when the piezoelectric vibration element is bonded and fixed, it is possible to obtain a piezoelectric vibration element having excellent frequency temperature characteristics, CI temperature characteristics, and frequency aging characteristics. There is.

[適用例7]また圧電振動素子は、前記スリットが、前記第2の傾斜部内に前記振動領域の一辺から離間して配置されていることを特徴とする適用例5に記載の圧電振動素子である。   Application Example 7 In the piezoelectric vibration element according to Application Example 5, in which the slit is disposed in the second inclined portion so as to be separated from one side of the vibration region. is there.

この構成によれば、スリットの形成が容易になり、圧電振動素子を接着・固定する際に生じる応力の広がりを抑圧することができるので、周波数温度特性、及びCI温度特性の優れ圧電振動素子が得られるという効果がある。   According to this configuration, the slit can be easily formed and the spread of stress generated when the piezoelectric vibration element is bonded and fixed can be suppressed. Therefore, the piezoelectric vibration element having excellent frequency temperature characteristics and CI temperature characteristics can be obtained. There is an effect that it is obtained.

[適用例8]また圧電振動素子は、前記スリットが、前記第2の支持部本体に配置された第1のスリットと、前記第2の傾斜部内に前記振動領域の一辺から離間して配置された第2のスリットと、を備えていることを特徴とする適用例5に記載の圧電振動素子である。   Application Example 8 In the piezoelectric vibration element, the slit is disposed apart from one side of the vibration region in the second inclined portion and the first slit disposed in the second support body. In addition, the piezoelectric vibration element according to Application Example 5 is provided with a second slit.

この構成によれば、第2の支持部に2つのスリットを設けることにより、圧電振動素子を接着・固定する際に生じる応力の広がりを、よりよく抑圧することができるため、周波数再現性、周波数温度特性、CI温度特性、及び周波数エージング特性に優れ圧電振動素子が得られるという効果がある。   According to this configuration, by providing two slits in the second support portion, it is possible to better suppress the spread of stress that occurs when the piezoelectric vibration element is bonded and fixed. The piezoelectric vibration element is excellent in temperature characteristics, CI temperature characteristics, and frequency aging characteristics.

[適用例9]また圧電振動素子は、前記第1のスリットが、前記第2の傾斜部と前記第2の支持部本体との境界部に沿って前記第2の支持部本体に配置されていることを特徴とする適用例8に記載の圧電振動素子である。   Application Example 9 In the piezoelectric vibration element, the first slit is disposed in the second support portion body along a boundary portion between the second inclined portion and the second support portion body. It is a piezoelectric vibration element as described in the application example 8 characterized by the above-mentioned.

この構成によれば、第1のスリットが第2の傾斜部と第2の支持部本体との境界部に沿って設けられることにより、圧電振動素子を接着・固定する際に生じる応力の広がりを、さらに強く抑圧することができるため、周波数再現性、周波数温度特性、CI温度特性、及び周波数エージング特性に優れ圧電振動素子が得られるという効果がある。   According to this configuration, since the first slit is provided along the boundary portion between the second inclined portion and the second support portion main body, the spread of stress generated when the piezoelectric vibration element is bonded and fixed can be reduced. Further, since it can be further strongly suppressed, there is an effect that a piezoelectric vibration element can be obtained that is excellent in frequency reproducibility, frequency temperature characteristics, CI temperature characteristics, and frequency aging characteristics.

[適用例10]本発明に係る圧電振動子は、適用例1乃至9のうち何れか一項に記載の圧電振動素子と、該圧電振動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圧電振動子である。   Application Example 10 A piezoelectric vibrator according to the present invention includes the piezoelectric vibration element according to any one of application examples 1 to 9, and a package that accommodates the piezoelectric vibration element. This is a piezoelectric vibrator.

この構成によれば、高周波で基本波の圧電振動子が小型化されると共に、接着・固定に起因する応力の抑圧が可能であるため、周波数再現性、周波数温度特性、CI温度特性、及び周波数エージング特性に優れた圧電振動子が得られるという効果がる。更に、主振動のCI値を小さく、主振動のCI値に対する近接したスプリアスのCI値の比、即ちCI値比の大きな圧電振動素子が得られ、且つ容量比の小さな圧電振動子が得られるという効果がある。   According to this configuration, since the piezoelectric vibrator of the fundamental wave at high frequency can be miniaturized and stress caused by adhesion / fixation can be suppressed, frequency reproducibility, frequency temperature characteristics, CI temperature characteristics, and frequency There is an effect that a piezoelectric vibrator having excellent aging characteristics can be obtained. Furthermore, the CI value of the main vibration is reduced, and the ratio of the spurious CI value to the CI value of the main vibration, that is, a piezoelectric vibration element having a large CI value ratio, and a piezoelectric vibrator having a small capacitance ratio are obtained. effective.

[適用例11]本発明に係る電子デバイスは、適用例1乃至9のうち何れか一項に記載の圧電振動素子と、電子部品と、をパッケージに備えたことを特徴とする電子デバイスである。   Application Example 11 An electronic device according to the present invention is an electronic device characterized in that the package includes the piezoelectric vibration element according to any one of Application Examples 1 to 9 and an electronic component. .

この構成によれば、客先の要求に基づいて電子デバイスを選定することにより、本発明の圧電振動素子の特徴を生かせることができ、例えば周波数再現性、周波数温度特性、エージング特性が優れ、小型で且つ高周波(例えば490MHz帯)の電子デバイスが得られるという効果がある。   According to this configuration, by selecting an electronic device based on customer requirements, the characteristics of the piezoelectric vibration element of the present invention can be utilized. For example, frequency reproducibility, frequency temperature characteristics, aging characteristics are excellent, and small size In addition, an electronic device having a high frequency (for example, 490 MHz band) can be obtained.

[適用例12]また電子デバイスは、前記電子部品は、可変容量素子、サーミスタ、インダクタ、コンデンサーのうちの何れかであることを特徴とする適用例11に記載の電子デバイスである。   Application Example 12 In the electronic device according to Application Example 11, the electronic component is any one of a variable capacitance element, a thermistor, an inductor, and a capacitor.

以上のように、可変容量素子、サーミスタ、インダクタ、コンデンサーのうちの何れかを用いて電子デバイス(圧電デバイス)を構成すると、要求仕様により適した電子デバイスが、小型で且つ低コストで実現できるという効果がある。   As described above, when an electronic device (piezoelectric device) is configured using any one of a variable capacitance element, a thermistor, an inductor, and a capacitor, an electronic device suitable for the required specifications can be realized in a small size and at low cost. effective.

[適用例13]また電子デバイスは、前記圧電振動素子を励振する発振回路を前記パッケージに備えたことを特徴とする適用例11又は12に記載の電子デバイスである。   Application Example 13 In the electronic device according to Application Example 11 or 12, the electronic device includes an oscillation circuit that excites the piezoelectric vibration element in the package.

この構成によれば、圧電発振器、温度補償型圧電発振器、及び電圧制御型圧電発振器等の電子デバイスを、基本波で且つ高周波で構成することが可能となる。また、電圧制御型圧電発振器を構成すると、周波数再現性、エージング特性が優れ、基本波を用いるため周波数可変範囲も広く、且つS/N比(信号雑音比)の良好な電子デバイスが得られるという効果がある。   According to this configuration, electronic devices such as a piezoelectric oscillator, a temperature compensation type piezoelectric oscillator, and a voltage control type piezoelectric oscillator can be configured with a fundamental wave and a high frequency. In addition, when a voltage-controlled piezoelectric oscillator is configured, an electronic device having excellent frequency reproducibility and aging characteristics, a wide frequency variable range due to the use of a fundamental wave, and an excellent S / N ratio (signal-to-noise ratio) can be obtained. effective.

[適用例14]本発明に係る電子機器は、適用例10に記載の圧電振動子を備えたことを特徴とする電子機器である。   Application Example 14 An electronic apparatus according to the present invention is an electronic apparatus including the piezoelectric vibrator according to Application Example 10.

この構成によれば、本発明の圧電振動子を電子機器の用いることにより、高周波で周波数安定度に優れ、S/N比の良好な基準周波数源を備えた電子機器が構成できるという効果がある。   According to this configuration, by using the piezoelectric vibrator of the present invention for an electronic device, there is an effect that an electronic device including a reference frequency source having a high frequency and excellent frequency stability and a good S / N ratio can be configured. .

第1の実施形態例の圧電振動素子1の構造を示した概略図であり、(a)は平面図であり、(b)はP−P断面を+X軸方向からみた断面図であり、(c)はQ−Q断面を−Z’方向からみた断面図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the schematic which showed the structure of the piezoelectric vibration element 1 of the example of 1st Embodiment, (a) is a top view, (b) is sectional drawing which looked at the PP cross section from + X-axis direction, c) is a cross-sectional view of the QQ cross section viewed from the -Z 'direction. ATカット水晶基板と結晶軸との関係を説明する図。The figure explaining the relationship between an AT cut quartz substrate and a crystal axis. 圧電振動素子の変形例の構成を示す平面図。The top view which shows the structure of the modification of a piezoelectric vibration element. 圧電振動素子の他の変形例の構成を示す平面図。The top view which shows the structure of the other modification of a piezoelectric vibration element. 第2の実施形態例の圧電振動素子2の構造を示した概略図であり、(a)は平面図であり、(b)はP−P断面を+X軸方向からみた断面図であり、(c)はQ−Q断面を−Z’方向からみた断面図。It is the schematic which showed the structure of the piezoelectric vibration element 2 of 2nd Example, (a) is a top view, (b) is sectional drawing which looked at the PP cross section from + X-axis direction, c) is a cross-sectional view of the QQ cross section viewed from the -Z 'direction. 第3の実施形態例の圧電振動素子3の構造を示した概略図であり、(a)は平面図であり、(b)はP−P断面を+X軸方向からみた断面図であり、(c)はQ−Q断面を−Z’方向からみた断面図。It is the schematic which showed the structure of the piezoelectric vibration element 3 of the example of 3rd Embodiment, (a) is a top view, (b) is sectional drawing which looked at the PP cross section from + X-axis direction, c) is a cross-sectional view of the QQ cross section viewed from the -Z 'direction. (a)及び(b)は、第3の実施形態例の変形例の構成を示す平面図。(A) And (b) is a top view which shows the structure of the modification of the example of 3rd Embodiment. 本発明の圧電基板の製作工程を示す製作工程図。The manufacturing process figure which shows the manufacturing process of the piezoelectric substrate of this invention. 本発明の圧電振動素子の励振電極及びリード電極の製作工程図。The manufacturing process figure of the excitation electrode and lead electrode of the piezoelectric vibration element of this invention. (a)は圧電ウェハーに形成された凹陥部の平面図であり、(b)〜(e)は凹陥部及び溝部のX軸方向の一断面の切り口(切断面)を説明する図。(A) is a top view of the recessed part formed in the piezoelectric wafer, (b)-(e) is a figure explaining the cut surface (cut surface) of the cross section of the X-axis direction of a recessed part and a groove part. (a)は圧電ウェハーに形成された凹陥部の平面図であり、(b)〜(e)は凹陥部及び溝部のZ’軸方向の一断面の切り口を説明する断面図。(A) is a top view of the recessed part formed in the piezoelectric wafer, (b)-(e) is sectional drawing explaining the cut surface of one cross section of a Z 'axis direction of a recessed part and a groove part. (a)は第1の実施形態例の圧電振動素子1の構成を示す斜視図、(b)は図1のQ−Q断面の詳細切り口図。(A) is a perspective view which shows the structure of the piezoelectric vibration element 1 of the example of 1st Embodiment, (b) is a detailed cutaway figure of the QQ cross section of FIG. 第4の実施形態例の圧電振動素子のQ−Q断面の切断面を示す図。The figure which shows the cut surface of the QQ cross section of the piezoelectric vibration element of the example of 4th Embodiment. 本発明に係る圧電振動子5の構成を示す図であって、(a)は縦断面図であり、(b)は蓋部を除いた平面図。It is a figure which shows the structure of the piezoelectric vibrator 5 which concerns on this invention, Comprising: (a) is a longitudinal cross-sectional view, (b) is a top view except the cover part. 圧電振動子5の変形例の構成を示す図であって、(a)は縦断面図であり、(b)は蓋部を除いた平面図。It is a figure which shows the structure of the modification of the piezoelectric vibrator 5, Comprising: (a) is a longitudinal cross-sectional view, (b) is a top view except the cover part. 本発明に係る電子デバイス(圧電デバイス)6の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the electronic device (piezoelectric device) 6 which concerns on this invention. 本発明に係る電子デバイス(圧電デバイス)7の、(a)は縦断面図であり、(b)は平面図。(A) of the electronic device (piezoelectric device) 7 concerning this invention is a longitudinal cross-sectional view, (b) is a top view. 電子デバイス7の変形例の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the modification of the electronic device 7. FIG. 電子機器の模式図。FIG. (a)〜(c)は、本発明に係る圧電基板の変形例の斜視図。(A)-(c) is a perspective view of the modification of the piezoelectric substrate which concerns on this invention. (a)〜(c)は、本発明に係る圧電基板の変形例の斜視図。(A)-(c) is a perspective view of the modification of the piezoelectric substrate which concerns on this invention. 本発明に係る圧電振動素子1の変形例であり、(a)は平面図であり、(b)は要部の拡大図であり、(c)はその断面図。It is a modification of the piezoelectric vibration element 1 which concerns on this invention, (a) is a top view, (b) is an enlarged view of the principal part, (c) is the sectional drawing.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る圧電振動素子の構成を示す概略図である。同図(a)は平面図であり、(b)はP−P断面を+X軸方向からみた断面図であり、(c)はQ−Q断面を+Z’方向からみた断面図である。
圧電振動素子1は、薄肉の振動領域12、及び振動領域12に連設された厚肉支持部13を有する圧電基板10と、振動領域12の両主面に夫々対向して形成された励振電極25a、25bと、励振電極25a、25bから夫々厚肉部支持部13に延長形成されたリード電極27a、27bと、リード電極27a、27bの夫々の終端に接続されたパッド電極29a、29bと、を備えている。ここで、振動領域とは振動エネルギーが閉じ込められている領域、即ち振動エネルギーがほぼ零となる領域の内側を言い、X軸方向の振動領域の寸法と、Z’軸方向の振動領域の寸法との比は周知のように、1.26:1である。また、振動部とは振動領域とその周縁部とを含んだ圧電基板全体をいう。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of a piezoelectric vibration element according to an embodiment of the present invention. FIG. 4A is a plan view, FIG. 4B is a cross-sectional view of the PP cross section viewed from the + X-axis direction, and FIG. 4C is a cross-sectional view of the QQ cross section viewed from the + Z ′ direction.
The piezoelectric vibration element 1 includes a thin vibration region 12, a piezoelectric substrate 10 having a thick support portion 13 connected to the vibration region 12, and excitation electrodes formed to face both main surfaces of the vibration region 12. 25a, 25b, lead electrodes 27a, 27b formed to extend from the excitation electrodes 25a, 25b to the thick portion support portion 13, respectively, and pad electrodes 29a, 29b connected to the terminal ends of the lead electrodes 27a, 27b, It has. Here, the vibration region means a region where the vibration energy is confined, that is, the inside of the region where the vibration energy is almost zero, and the size of the vibration region in the X-axis direction and the size of the vibration region in the Z′-axis direction are As is well known, the ratio is 1.26: 1. Further, the vibration part refers to the entire piezoelectric substrate including the vibration area and its peripheral part.

圧電基板10は、矩形で且つ薄肉平板状の振動領域の振動部12と、振動部12周縁の四辺に沿って一体化された四角い環状の厚肉支持部13と、を備えている。
厚肉支持部13は、振動領域12の主面の対向する2つの辺12a、12bに沿って両主面側に夫々突設された第1の支持部14、及び第2の支持部15と、振動領域12の一方の主面側(表面側)において第1及び第2の支持部14、15の夫々の一端部間を連設し且つ該表面側のみに突設された第3の支持部16と、第3の支持部16と対向する振動領域12の他辺12dの他方の主面側(裏面側)に沿って突設された第4の支持部17と、を備えている。前記2つの辺12a、12bは前記振動領域12を挟んで平行に配置された辺を言う。
The piezoelectric substrate 10 includes a vibration part 12 in a rectangular and thin flat plate-like vibration region, and a square annular thick support part 13 integrated along the four sides of the periphery of the vibration part 12.
The thick support portion 13 includes a first support portion 14 and a second support portion 15 that protrude from the main surfaces of the vibration region 12 along two opposite sides 12a and 12b. The third support is formed by connecting one end portion of each of the first and second support portions 14 and 15 on one main surface side (surface side) of the vibration region 12 and projecting only on the surface side. And a fourth support portion 17 that protrudes along the other main surface side (back surface side) of the other side 12d of the vibration region 12 that faces the third support portion 16. The two sides 12a and 12b are sides arranged in parallel with the vibration region 12 in between.

第1の支持部14は、薄肉平板状の振動領域12の一辺12aに連設し、両主面側に夫々突設されている。また、振動領域12の一辺12aから離間するにつれて厚みが漸増する第1の傾斜部14bと、第1の傾斜部14bの他端縁に連設する厚肉四角柱状の第1の支持部本体14aと、を備えている。つまり、図1(c)に示すように、第1の支持部14は、振動領域12の両主面(表面、及び裏面)に突設して形成されている。
同様に、第2の支持部15は、薄肉平板状の振動領域12の一辺12bに連設し、両主面に夫々突設されている。振動領域12の一辺12bから外側へ離間するにつれて厚みが漸増する第2の傾斜部15bと、第2の傾斜部15bの他端縁に連設する厚肉四角柱状の第2の支持部本体15aと、を備えている。つまり、第2の支持部15は、図1(c)に示すように、振動領域12の主面の両面(表面、及び裏面)に突設して形成されている。尚、支持部本体(第1、及び第2の支持部本体14a、15a等)とは、Y’軸に平行な厚みが一定の領域をいう。
The first support portion 14 is connected to one side 12a of the thin flat plate-like vibration region 12 and protrudes from both main surfaces. In addition, the first inclined portion 14b whose thickness gradually increases as the distance from the one side 12a of the vibration region 12 increases, and the thick quadrangular columnar first support portion main body 14a that is connected to the other end edge of the first inclined portion 14b. And. That is, as shown in FIG. 1C, the first support portion 14 is formed to project from both main surfaces (front surface and back surface) of the vibration region 12.
Similarly, the second support portion 15 is connected to one side 12b of the thin flat plate-like vibration region 12 and protrudes from both main surfaces. A second inclined portion 15b having a thickness that gradually increases as it is separated from one side 12b of the vibration region 12, and a second support portion main body 15a having a thick quadrangular column shape that is connected to the other end edge of the second inclined portion 15b. And. In other words, as shown in FIG. 1C, the second support portion 15 is formed so as to project on both surfaces (front surface and back surface) of the main surface of the vibration region 12. The support body (first and second support bodies 14a, 15a, etc.) refers to a region having a constant thickness parallel to the Y ′ axis.

第3の支持部16は、薄肉平板状の振動領域12の表面側において、振動領域12の一辺12cに連設し、一辺12cから外側へ離間するにつれて厚みが漸増する第3の傾斜部16bと、第3の傾斜部16bの他端縁に連設する厚肉四角柱状の第3の支持部本体16aと、を備えている。つまり、第3の支持部16の一方の主面は、振動領域12の一方の主面(表面)よりも突設して形成されている。そして、前記第3の支持部16の他方の主面と前記振動部の他方の主面とは連続的に連接されており、同一面となるよう構成されている。なお、振動領域にメサ上の突出したエネルギー閉じ込め領域がある場合についても、振動領域の周縁部の主面が前記前記第3の支持部の他方の主面と連続的に連接されており、同一面となるように構成されていればよい。
第4の支持部17は、薄肉の振動領域12の裏面側において、第3の支持部16と対向するように振動領域12の一辺12dに連設し、振動領域12の一辺12dから離間するにつれて厚みが漸増する第4の傾斜部17bと、第4の傾斜部17bの他端縁に連設する厚肉四角柱状の第4の支持部本体17aと、を備えている。また、第4の支持部17は、振動領域の裏面側において第1の支持部14と第2の支持部15の他端部間を連接している。つまり、第4の支持部17の一方の主面は、振動領域12の他方の主面(裏面)よりも突設して形成されている。そして、前記第4の支持部17の他方の主面と前記振動部の一方の主面とは連続的に連接されており、同一面となるよう構成されている。なお、振動領域にメサ上の突出したエネルギー閉じ込め領域がある場合についても、振動領域の周縁部の主面が前記前記第4の支持部17の他方の主面と連続的に連接されており、同一面となるように構成されていればよい。
第3の支持部16と第4の支持部17とは、振動領域12の中点に対して点対称の関係にあり、第1、第2、第3及び第4の支持部は夫々の端部が連結されて、四角い環状を形成し、その中央部に振動領域12を保持している。
The third support portion 16 is connected to one side 12c of the vibration region 12 on the surface side of the thin flat plate-like vibration region 12, and has a third inclined portion 16b whose thickness gradually increases as the distance from the one side 12c increases to the outside. And a thick quadrangular columnar third support portion body 16a provided continuously with the other end edge of the third inclined portion 16b. That is, one main surface of the third support portion 16 is formed so as to protrude from one main surface (surface) of the vibration region 12. The other main surface of the third support portion 16 and the other main surface of the vibration portion are continuously connected to each other and are configured to be the same surface. Even in the case where there is a protruding energy confinement region on the mesa in the vibration region, the main surface of the peripheral portion of the vibration region is continuously connected to the other main surface of the third support portion, and the same What is necessary is just to be comprised so that it may become a surface.
The fourth support portion 17 is connected to the one side 12d of the vibration region 12 so as to face the third support portion 16 on the back surface side of the thin vibration region 12, and as the fourth support portion 17 is separated from the one side 12d of the vibration region 12. A fourth inclined portion 17b having a gradually increasing thickness, and a fourth support portion main body 17a having a thick quadrangular columnar shape provided continuously to the other end edge of the fourth inclined portion 17b are provided. Further, the fourth support portion 17 connects the other end portions of the first support portion 14 and the second support portion 15 on the back surface side of the vibration region. That is, one main surface of the fourth support portion 17 is formed so as to protrude from the other main surface (back surface) of the vibration region 12. The other main surface of the fourth support portion 17 and one main surface of the vibration portion are continuously connected to each other and are configured to be the same surface. Even when there is a protruding energy confinement region on the mesa in the vibration region, the peripheral surface of the vibration region is continuously connected to the other main surface of the fourth support portion 17, What is necessary is just to be comprised so that it may become the same surface.
The third support portion 16 and the fourth support portion 17 are in a point-symmetric relationship with respect to the midpoint of the vibration region 12, and the first, second, third, and fourth support portions are at their respective ends. The parts are connected to form a square ring, and the vibration region 12 is held at the center.

略四角形の振動領域12は、その周縁の四辺を第1、第2、第3、及び第4の支持部14、15、16、17に包囲されている。つまり、矩形平板状の圧電基板の両主面からエッチングを進め、両主面に対向する2つの凹陥部を形成し、小型化を図るため不要な部位をカットして、薄肉の振動領域12を形成している。
更に、圧電基板10は、第2の支持部15に少なくとも一つの応力緩和用のスリット20が貫通形成されている。図1に示した実施形態例では、スリット20は第2の傾斜部16bと第2の支持部本体16aとの境界部(連接部)に沿って第2の支持部本体16aの面内に形成されている。
このように、スリット20を第2の支持本体15aの前記境界部(連接部)へ寄せて配置したので、第2の支持部本体15aの被支持部(パッド電極)29aの面積を広く確保することができ、塗布する導電性接着剤の径を大きくすることができる。これに対して、スリット20が第2の支持本体15aの被支持部(パッド電極)29a寄りに配置されると、被支持部(パッド電極)29aの面積が狭くなり、導電性接着剤の径を小さくしなければならない。その結果、導電性接着剤内に含まれる導電フィラーの絶対量も減り、導電性が悪化し、圧電振動素子1の共振周波数が安定しなくなり周波数変動(通称、F飛び)が発生しやすくなる虞がある。
従って、スリット20は第2の支持本体15aの前記境界部(連接部)へ寄せて配置することが好ましい。
なお、第1、及び第2の支持本体14a、15a夫々の一方の面(表面)と、第3の支持本体16aの一方の面(表面)とは同一平面上にあり、第1、第2の支持本体14a、15a夫々の他方の面(裏面)と、第4の支持本体17aの面(裏面)とは同一平面上にある。
The substantially rectangular vibration region 12 is surrounded by first, second, third, and fourth support portions 14, 15, 16, and 17 on the four sides of the periphery. That is, etching is performed from both main surfaces of the rectangular flat plate-shaped piezoelectric substrate, two concave portions facing both the main surfaces are formed, unnecessary portions are cut to reduce the size, and the thin vibration region 12 is formed. Forming.
Further, in the piezoelectric substrate 10, at least one stress relaxation slit 20 is formed through the second support portion 15. In the embodiment shown in FIG. 1, the slit 20 is formed in the plane of the second support body 16a along the boundary (joint portion) between the second inclined portion 16b and the second support body 16a. Has been.
Thus, since the slit 20 is disposed close to the boundary portion (joining portion) of the second support body 15a, a large area of the supported portion (pad electrode) 29a of the second support portion body 15a is ensured. The diameter of the conductive adhesive to be applied can be increased. On the other hand, when the slit 20 is disposed closer to the supported portion (pad electrode) 29a of the second support body 15a, the area of the supported portion (pad electrode) 29a is reduced, and the diameter of the conductive adhesive is reduced. Must be reduced. As a result, the absolute amount of the conductive filler contained in the conductive adhesive is also reduced, the conductivity is deteriorated, the resonance frequency of the piezoelectric vibration element 1 is not stabilized, and the frequency fluctuation (commonly referred to as F jump) is likely to occur. There is.
Therefore, it is preferable that the slit 20 is arranged close to the boundary portion (joint portion) of the second support body 15a.
In addition, one surface (surface) of each of the first and second support bodies 14a and 15a and one surface (surface) of the third support body 16a are on the same plane, and the first and second surfaces are the same. The other surface (back surface) of each of the support bodies 14a and 15a and the surface (back surface) of the fourth support body 17a are on the same plane.

水晶等の圧電材料は三方晶系に属し、図2に示すように互いに直交する結晶軸X、Y、Zを有する。X軸、Y軸、Z軸は、夫々電気軸、機械軸、光学軸と呼称される。ATカット水晶基板10は、XZ面をX軸の回りに角度θだけ回転させた平面に沿って、水晶から切り出された平板である。ATカット水晶基板10の場合は、θは略35°15′である。なお、Y軸及びZ軸もX軸の周りにθ回転させて、夫々Y’軸、及びZ’軸とする。従って、ATカット水晶基板10は、直交する結晶軸X、Y’、Z’を有する。ATカット水晶基板10は、厚み方向がY’軸であって、Y’軸に直交するXZ’面(X軸及びZ’軸を含む面)が主面であり、厚みすべり振動が主振動として励振される。   A piezoelectric material such as quartz belongs to the trigonal system and has crystal axes X, Y, and Z orthogonal to each other as shown in FIG. The X axis, the Y axis, and the Z axis are referred to as an electric axis, a mechanical axis, and an optical axis, respectively. The AT-cut quartz crystal substrate 10 is a flat plate cut out from the quartz crystal along a plane obtained by rotating the XZ plane around the X axis by an angle θ. In the case of the AT-cut quartz substrate 10, θ is approximately 35 ° 15 ′. Note that the Y-axis and the Z-axis are also rotated by θ around the X-axis to be the Y′-axis and the Z′-axis, respectively. Accordingly, the AT cut quartz crystal substrate 10 has orthogonal crystal axes X, Y ′, and Z ′. The AT-cut quartz substrate 10 has a thickness direction of the Y ′ axis, an XZ ′ plane (a plane including the X axis and the Z ′ axis) orthogonal to the Y ′ axis is a main surface, and thickness shear vibration is the main vibration. Excited.

圧電基板10の一例は、図2に示すようにX軸(電気軸)、Y軸(機械軸)、Z軸(光学軸)からなる直交座標系のX軸を中心として、Z軸をY軸の−Y方向へ傾けた軸をZ’軸とし、Y軸をZ軸の+Z方向へ傾けた軸をY’軸とし、X軸とZ’軸に平行な面で構成され、Y’軸に平行な方向を厚みとするATカット水晶基板である。
尚、本発明に係る圧電基板は、前記角度θが略35°15′のATカットに限定されるものではなく、厚みすべり振動を励振するBTカット、等の圧電基板にも広く適用できるのは言うまでもない。
As shown in FIG. 2, an example of the piezoelectric substrate 10 includes an X-axis of an orthogonal coordinate system composed of an X-axis (electrical axis), a Y-axis (mechanical axis), and a Z-axis (optical axis). The axis tilted in the −Y direction is the Z ′ axis, the Y axis is the Y ′ axis is the axis tilted in the + Z direction of the Z axis, and is composed of surfaces parallel to the X and Z ′ axes. This is an AT-cut quartz substrate having a thickness in a parallel direction.
The piezoelectric substrate according to the present invention is not limited to the AT cut with the angle θ of approximately 35 ° 15 ′, but can be widely applied to a piezoelectric substrate such as a BT cut that excites thickness shear vibration. Needless to say.

圧電基板10は、図1(a)に示すように、Y’軸に平行な方向(以下、「Y’軸方向」という)を厚み方向として、X軸に平行な方向(以下、「X軸方向」という)を長辺とし、Z’軸に平行な方向(以下、「Z’軸方向」という)を短辺とする矩形の形状を有する。
圧電基板10を駆動する励振電極25a、25bは、図1に示す実施形態例では四角形状であり、振動領域12のほぼ中央部の表裏両面に対向して形成されている。図1(b)に示すように、裏面側の励振電極25bの面積は、表面側の励振電極25aの面積に対し、十分に大きく設定する。これは、励振電極の質量効果によるエネルギー閉じ込め係数を、必要以上に大きくしないためである。つまり、裏面側の励振電極25bの面積を十分に大きくすることにより、プレートバック量Δ(=(fs−fe)/fs、ここでfsは圧電基板のカットオフ周波数、feは圧電基板全面に励振電極を付着した場合の周波数)は、表面側の励振電極25aの質量効果のみに依存する。
As shown in FIG. 1A, the piezoelectric substrate 10 has a direction parallel to the X axis (hereinafter referred to as “X axis”) with a direction parallel to the Y ′ axis (hereinafter referred to as “Y ′ axis direction”) as a thickness direction. It has a rectangular shape having a long side as a “direction” and a short side as a direction parallel to the Z ′ axis (hereinafter referred to as “Z ′ direction”).
In the embodiment shown in FIG. 1, the excitation electrodes 25 a and 25 b that drive the piezoelectric substrate 10 have a quadrangular shape, and are formed so as to face both the front and back surfaces of the substantially central portion of the vibration region 12. As shown in FIG. 1B, the area of the excitation electrode 25b on the back surface side is set sufficiently larger than the area of the excitation electrode 25a on the front surface side. This is because the energy confinement coefficient due to the mass effect of the excitation electrode is not increased more than necessary. That is, by sufficiently increasing the area of the excitation electrode 25b on the back surface side, the plate back amount Δ (= (fs−fe) / fs, where fs is the cutoff frequency of the piezoelectric substrate, and fe is excited on the entire surface of the piezoelectric substrate. The frequency when the electrode is attached depends only on the mass effect of the excitation electrode 25a on the surface side.

励振電極25a、25bは、蒸着装置、あるいはスパッター装置等を用いて、下地にニッケル(Ni)を成膜し、その上に金(Au)を重ねて成膜する。金(Au)の厚さは、オーミックロスが大きくならない範囲で、主振動のみを閉じ込めモード(S0)とし、斜対称インハーモニックモード(A0、A1・・)及び対称インハーモニックモード(S1、S3・・)を、閉じ込めモードとしないことが望ましい。しかし、例えば490MHz帯の圧電振動素子では、電極膜厚のオーミックロスを避けるように成膜すると、低次のインハーモニックモードがある程度、閉じ込められることは避けられない。
表面側に形成した励振電極25aは、振動領域12上から第3の傾斜部16bと、第3の支持部本体16aとを経由するリード電極27aにより、第2の支持部本体15aの表面に形成されたパッド電極29aに導通接続されている。また、裏面側に形成された励振電極25bは、振動領域12上から第4の傾斜部17bと、第4の支持部本体17aとを経由するリード電極27bにより、第2の支持部本体15aの裏面に形成されたパッド電極29bに導通接続されている。
The excitation electrodes 25a and 25b are formed by depositing nickel (Ni) on a base and depositing gold (Au) thereon using a vapor deposition apparatus or a sputtering apparatus. The thickness of the gold (Au) is within a range in which the ohmic cross does not increase, and only the main vibration is set as the confinement mode (S0), and the oblique symmetric inharmonic mode (A0, A1,...) And the symmetric inharmonic mode (S1, S3,. •)) should not be in confinement mode. However, for example, in a piezoelectric vibration element of 490 MHz band, it is inevitable that a low-order inharmonic mode is confined to some extent when a film is formed so as to avoid ohmic crossing of the electrode film thickness.
The excitation electrode 25a formed on the surface side is formed on the surface of the second support portion main body 15a by the lead electrode 27a passing from the vibration region 12 through the third inclined portion 16b and the third support portion main body 16a. The pad electrode 29a is electrically connected. In addition, the excitation electrode 25b formed on the back surface side of the second support portion main body 15a is formed by the lead electrode 27b passing from the vibration region 12 through the fourth inclined portion 17b and the fourth support portion main body 17a. The pad electrode 29b formed on the back surface is conductively connected.

図1(a)に示した実施形態例は、リード電極27a、27bの引出し構造の一例であり、リード電極27aは他の支持部を経由してもよい。ただ、リード電極27a、27bの長さは最短であることが望ましく、リード電極27a、27b同志が交差しないように配慮することにより、静電容量の増加を抑えることが望ましい。静電容量の増加は圧電振動素子1の容量比γ(直列容量(モーショナルキャパシタンス)C1の対する並列容量(静電容量)C0の比)を悪化させる。
また、図1の実施形態例では、圧電基板10の表裏両面に近接して夫々パッド電極29a、29bを形成する例を示した。圧電振動素子1をパッケージに収容する際に、圧電振動素子1を裏返し、パッド電極29aを固定し、パッド電極29bと、パッケージの電極端子とをボンディングワイヤーで接続する。このように支持する部位が一点になると、導電性接着剤に起因して生じる応力を小さくすることが可能である。
また、圧電振動素子1のパッド電極29a、29bを、上記例よりも大きな間隔をあけて形成してもよい。
The embodiment shown in FIG. 1A is an example of a lead-out structure of the lead electrodes 27a and 27b, and the lead electrode 27a may pass through another support portion. However, it is desirable that the length of the lead electrodes 27a and 27b is the shortest, and it is desirable to suppress an increase in capacitance by considering that the lead electrodes 27a and 27b do not cross each other. The increase in capacitance deteriorates the capacitance ratio γ (ratio of parallel capacitance (capacitance) C0 to series capacitance (motional capacitance) C1) of the piezoelectric vibration element 1.
In the embodiment shown in FIG. 1, an example is shown in which the pad electrodes 29 a and 29 b are formed in proximity to both the front and back surfaces of the piezoelectric substrate 10. When the piezoelectric vibration element 1 is accommodated in the package, the piezoelectric vibration element 1 is turned over, the pad electrode 29a is fixed, and the pad electrode 29b and the electrode terminal of the package are connected by a bonding wire. Thus, when the site | part to support becomes one point, it is possible to make small the stress resulting from a conductive adhesive.
Further, the pad electrodes 29a and 29b of the piezoelectric vibration element 1 may be formed with a larger interval than the above example.

振動領域12と、圧電振動素子1の被支持部であるパッド電極29a、29bとの間にスリット20を設ける理由は、導電性接着剤の硬化時に発生する応力の広がりを防止することにある。
即ち、導電性接着剤を用いて圧電振動素子のパッド電極をパッケージに支持する場合には、まず第2の支持部本体15aの被支持部(パッド電極)29aに導電性接着剤を塗布し、これを反転してパッケージ等の素子搭載パッドに載置し、少し押さえる。導電性接着剤を硬化させるために高温の炉内に所定の時間保持する。高温状態では第2の支持部本体16a、及びパッケージも共に膨張し、接着剤も一時的に軟化するので、被支持部(パッド電極)29aには応力は生じない。導電性接着剤が硬化した後、第2の支持部本体16a、及びパッケージが冷却してその温度が常温(25℃)に戻ると、導電性接着剤、パッケージ、及び第2の支持部本体16aの各線膨張係数の差により、硬化した道電性接着剤から生じる応力が被支持部(パッド電極)29aに伝わり、更に第2の支持部本体16aから第1及び第3の支持部14、18、振動領域12へと広がる。この応力の広がりを防止するために応力緩和用のスリット20を設けている。
The reason why the slit 20 is provided between the vibration region 12 and the pad electrodes 29a and 29b that are supported portions of the piezoelectric vibration element 1 is to prevent the spread of stress generated when the conductive adhesive is cured.
That is, when the pad electrode of the piezoelectric vibration element is supported on the package using the conductive adhesive, first, the conductive adhesive is applied to the supported portion (pad electrode) 29a of the second support portion main body 15a, This is reversed and placed on an element mounting pad such as a package and pressed a little. In order to cure the conductive adhesive, it is kept in a high temperature furnace for a predetermined time. In the high temperature state, the second support portion main body 16a and the package are both expanded and the adhesive is temporarily softened, so that no stress is generated in the supported portion (pad electrode) 29a. After the conductive adhesive is cured, when the second support body 16a and the package are cooled and the temperature returns to room temperature (25 ° C.), the conductive adhesive, the package, and the second support body 16a. Due to the difference between the linear expansion coefficients, the stress generated from the cured electroconductive adhesive is transmitted to the supported portion (pad electrode) 29a, and further, the first and third support portions 14 and 18 from the second support portion main body 16a. , Spread to the vibration region 12. In order to prevent the spread of stress, a stress relaxation slit 20 is provided.

スリット20の形成部位と圧電基板10に生じる応力(∝歪)分布との関係は、有限要素法を用いたシミュレーションで解析するのが一般的である。振動領域12における応力が少ない程、周波数温度特性、周波数再現性、周波数エージング特性の優れた圧電振動素子が得られる。
導電性接着剤としては、シリコーン系、エポキシ系、ポリイミド系、ビスマレイミド系等があるが、圧電振動素子1の脱ガスによる周波数経年変化を考慮に入れて、ポリイミド系の導電性接着剤を用いる。ポリイミド系の導電性接着剤は硬いので、圧電振動素子1を離れた二カ所で支持するよりも一カ所で支持する方が、発生する応力の大きさを低減できる。目標とする490MHz帯の電圧制御型圧電発振器(Voltage Controlled Crystal Oscillator:VCXO)用の圧電振動素子1には、一カ所支持を用いた。
つまり、パッド電極29aに導電性接着を塗布し、反転して収容するパッケージの素子搭載パッドに載置し、乾燥して固定・接続し、他方のパッド電極29bにはボンディングワイヤーを用いて導通・接続することにした。図1(a)に示すように、パッド電極29aと、パッド電極29bとは、ほぼ対向して形成されているので、一カ所支持となる。
The relationship between the formation site of the slit 20 and the distribution of stress (strain) generated in the piezoelectric substrate 10 is generally analyzed by simulation using a finite element method. As the stress in the vibration region 12 is reduced, a piezoelectric vibration element having excellent frequency temperature characteristics, frequency reproducibility, and frequency aging characteristics can be obtained.
Examples of the conductive adhesive include silicone-based, epoxy-based, polyimide-based, and bismaleimide-based. A polyimide-based conductive adhesive is used in consideration of frequency aging due to degassing of the piezoelectric vibration element 1. . Since the polyimide-based conductive adhesive is hard, the magnitude of the generated stress can be reduced by supporting the piezoelectric vibration element 1 at one place rather than at two places away from each other. A single support was used for the target piezoelectric vibrating element 1 for a 490 MHz band voltage controlled crystal oscillator (VCXO).
That is, a conductive adhesive is applied to the pad electrode 29a, placed on the element mounting pad of the package to be stored in an inverted manner, dried and fixed and connected, and the other pad electrode 29b is connected and connected using a bonding wire. Decided to connect. As shown in FIG. 1 (a), the pad electrode 29a and the pad electrode 29b are formed so as to face each other, so that they are supported at one place.

図1に示した圧電基板10は、X軸方向の長さがZ’軸方向の長さより長い、所謂Xロングとした。これは周知のように、ATカット水晶基板のX軸方向の両端に力を加えたときの周波周変化と、Z’軸方向の両端に同じ力を加えたときの周波周変化と、を比べると、Z’軸方向の両端に力を加えたときの方が周波周変化が小さい。つまり、支持点はZ’軸方向に沿って設ける方が、応力による周波数変化は小さくなり、圧電振動素子としては好ましい。
また、図1に示した実施形態例では、薄肉の振動領域12は文字通り矩形をしているが、薄肉の振動領域12の第3の支持部16に連接する一辺12cの両端部に相当する両角隅部が面取りされていてもよい。
The piezoelectric substrate 10 shown in FIG. 1 is so-called X-long in which the length in the X-axis direction is longer than the length in the Z′-axis direction. As is well known, the frequency change when a force is applied to both ends in the X-axis direction of the AT-cut quartz substrate is compared with the frequency change when the same force is applied to both ends in the Z′-axis direction. When the force is applied to both ends in the Z′-axis direction, the frequency change is smaller. That is, it is preferable to provide the support point along the Z′-axis direction because the frequency change due to stress is reduced, and it is preferable as a piezoelectric vibration element.
In the embodiment shown in FIG. 1, the thin vibration region 12 is literally rectangular, but both corners corresponding to both ends of one side 12 c connected to the third support portion 16 of the thin vibration region 12. The corner may be chamfered.

図1の実施形態例では、励振電極25a、25bの形状として四角形、つまり正方形、または矩形(X軸方向を長辺とする)の例を示したが、本発明の圧電指導素子1に用いる励振電極は、これに限定する必要はない。図3に示す実施形態例は、図中表面側の励振電極25aが円形であり、図中裏面側の励振電極25bは、励振電極25aより十分に大きな四角形である。なお、裏面側の励振電極25bも十分に大きな円形であってもよい。
図4に示す実施形態例は、図中表面側の励振電極25aが楕円形であり、図中裏面側の励振電極25bは、励振電極25aより十分に面積が大きい四角形である。弾性定数の異方性によりX軸方向の変位分布と、Z’軸方向の変位分とが異なり、変位分布をX−Z’平面に平行な面で切った切断面は、楕円形になる。そのため、楕円形状の励振電極25aを用いた場合が最も効率よく、圧電振動素子1を駆動できる。即ち、圧電振動素子1の容量比γ(=C0/C1、ここで、C0は静電容量、C1は直列共振容量)を最小にできる。
また、励振電極25aは長円形であってもよい。
In the embodiment of FIG. 1, the excitation electrodes 25 a and 25 b have a quadrilateral shape, that is, a square shape or a rectangular shape (the long side is the X-axis direction). The electrode need not be limited to this. In the embodiment shown in FIG. 3, the excitation electrode 25a on the front side in the figure is circular, and the excitation electrode 25b on the back side in the figure is a quadrangle sufficiently larger than the excitation electrode 25a. Note that the excitation electrode 25b on the back side may also be a sufficiently large circle.
In the embodiment shown in FIG. 4, the excitation electrode 25a on the front surface side in the drawing is elliptical, and the excitation electrode 25b on the back surface side in the drawing is a quadrangle having a sufficiently larger area than the excitation electrode 25a. The displacement distribution in the X-axis direction differs from the displacement in the Z′-axis direction due to the anisotropy of the elastic constant, and the cut surface obtained by cutting the displacement distribution along a plane parallel to the XZ ′ plane is elliptical. Therefore, the piezoelectric vibration element 1 can be driven most efficiently when the elliptical excitation electrode 25a is used. That is, the capacitance ratio γ (= C0 / C1, where C0 is the capacitance and C1 is the series resonance capacitance) of the piezoelectric vibration element 1 can be minimized.
The excitation electrode 25a may be oval.

図5は、第2の実施形態に係る圧電振動素子2の構成を示す概略図である。図5(a)は圧電振動素子2の平面図であり、同図(b)はP−P断面を+X軸方向からみた断面図であり、同図(c)はQ−Q断面を−Z’軸方向からみた断面図である。
圧電振動素子2が図1に示す圧電振動素子1と異なる点は、応力緩和用のスリット20を設ける位置にある。本実施例では、スリット20が薄肉の振動領域12の一辺12bより離間した第2の傾斜部15b内に形成されている。振動領域12の一辺12bに沿って、スリット20の一方の端縁が、辺12bに接するように第2の傾斜部15b内にスリット20を形成するのではなく、第2の傾斜部15bの両端縁より離間してスリット20を設けている。つまり第2の傾斜部15bには、振動領域12の一辺12bの端縁と連接する極細の細片15b’が残されている。換言すれば、一辺12aとスリット20との間に極細の細片15b’が形成されている。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration of the piezoelectric vibration element 2 according to the second embodiment. 5A is a plan view of the piezoelectric vibration element 2, FIG. 5B is a cross-sectional view of the PP cross section viewed from the + X-axis direction, and FIG. 5C is a cross-sectional view of the QQ cross-section of −Z. 'It is a sectional view seen from the axial direction.
The piezoelectric vibration element 2 is different from the piezoelectric vibration element 1 shown in FIG. 1 in the position where the stress relaxation slit 20 is provided. In the present embodiment, the slit 20 is formed in the second inclined portion 15 b that is separated from the one side 12 b of the thin vibration region 12. Rather than forming the slit 20 in the second inclined portion 15b so that one edge of the slit 20 is in contact with the side 12b along one side 12b of the vibration region 12, both ends of the second inclined portion 15b are formed. A slit 20 is provided apart from the edge. That is, in the second inclined portion 15b, an extremely fine strip 15b ′ connected to the edge of the one side 12b of the vibration region 12 is left. In other words, an extremely fine strip 15 b ′ is formed between the side 12 a and the slit 20.

極細の傾斜部15b’を残した理由は次の通りである。即ち、振動領域12に励振電極25a、25bを形成して高周波電圧を印加し励振すると、主振動(S0)の他にインハーモニックモード(A0、S1、A1、S2・)が励振される。望ましいのは主振動(S0)モードのみを閉じ込めモードとし、他のインハーモニックモードは伝搬モード(非閉じ込めモード)とすることである。しかし、振動領域12が薄く成り、その基本波周波数が数百MHzとなると、電極膜のオーミックロスを避けるため、励振電極の膜厚を所定の厚さ以上にする必要がある。このため、プレートバック量が大きくなり、主振動に近接したインハーモニックモードがエネルギー閉じ込めモードになる。この低次のインハーモニックモードの振幅の大きさ(CI値に比例)を抑制するには、インハーモニックモードの定在波が成り立つ条件を妨げるようにすればよい。つまり、図5の振動領域12のZ’軸方向の両端縁の形状は点対称であり、またX軸方向の両端縁の形状も極細の細片15b’を残したことにより非対称となり、低次のインハーモニックモード定在波の振幅を抑えることができる。   The reason for leaving the ultra-thin inclined portion 15b 'is as follows. That is, when the excitation electrodes 25a and 25b are formed in the vibration region 12 and a high frequency voltage is applied for excitation, the inharmonic mode (A0, S1, A1, S2,...) Is excited in addition to the main vibration (S0). It is desirable that only the main vibration (S0) mode be a confinement mode, and other inharmonic modes be a propagation mode (unconfinement mode). However, when the vibration region 12 becomes thin and the fundamental frequency becomes several hundred MHz, it is necessary to make the thickness of the excitation electrode equal to or larger than a predetermined thickness in order to avoid ohmic cross of the electrode film. For this reason, the plate back amount becomes large, and the inharmonic mode close to the main vibration becomes the energy confinement mode. In order to suppress the magnitude of the amplitude of the low-order inharmonic mode (proportional to the CI value), it is only necessary to prevent the condition that the standing wave of the inharmonic mode is established. That is, the shape of both end edges in the Z′-axis direction of the vibration region 12 in FIG. 5 is point-symmetric, and the shape of both end edges in the X-axis direction becomes asymmetrical by leaving the ultrathin strip 15b ′. The amplitude of the in-harmonic mode standing wave can be suppressed.

図6は、第3の実施形態に係る圧電振動素子3の構成を示す概略図である。図6(a)は圧電振動素子3の平面図であり、同図(b)はP−P断面を+X軸方向からみた断面図であり、同図(c)はQ−Q断面を−Z’軸方向からみた断面図である。
圧電振動素子3が図1に示す圧電振動素子1と異なる点は、第2の支持部15に2個の応力緩和用のスリットが並行に設けられている点である。即ち、第2の支持部本体15aの面内に第1のスリット20aが設けられると共に、第2の傾斜部15bの面内に第2のスリット20bが形成されている。第2の支持部本体15aの面内、及び第2の傾斜部15bの面内に夫々個別のスリットを形成することは、既に説明したので、ここでは省略する。
図6(a)に示す平面図のように、第1のスリット20a、及び第2のスリット20bを単にX軸方向に並置するのではなく、図7(a)の平面図に示すように、Z’軸方向に互い違いになるようにずらして配置してもよい。2個のスリット20a、20bを設けた圧電振動素子3の方が、導電性接着剤に起因して生じる応力を、振動領域12まで広げないように抑圧する効果を高めることが可能である。また、図7(b)に示す変形例の構成は、図1、図6に夫々示すスリット20の効果を合わせ持つようにした圧電振動素子であり、スリット20は、第2の傾斜部15bと第2の支持本体15aとに跨って構成されている。
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration of the piezoelectric vibration element 3 according to the third embodiment. 6A is a plan view of the piezoelectric vibration element 3, FIG. 6B is a cross-sectional view of the PP cross section viewed from the + X axis direction, and FIG. 6C is a cross-sectional view of the QQ cross-section of −Z. 'It is a sectional view seen from the axial direction.
The piezoelectric vibrating element 3 is different from the piezoelectric vibrating element 1 shown in FIG. 1 in that two stress relaxation slits are provided in parallel in the second support portion 15. That is, the first slit 20a is provided in the surface of the second support portion main body 15a, and the second slit 20b is formed in the surface of the second inclined portion 15b. Since the formation of individual slits in the surface of the second support portion main body 15a and in the surface of the second inclined portion 15b has already been described, the description thereof is omitted here.
As shown in the plan view of FIG. 6A, the first slit 20a and the second slit 20b are not simply juxtaposed in the X-axis direction as shown in the plan view of FIG. They may be arranged so as to be staggered in the Z′-axis direction. The piezoelectric vibration element 3 provided with the two slits 20a and 20b can enhance the effect of suppressing the stress caused by the conductive adhesive so as not to extend to the vibration region 12. The configuration of the modification shown in FIG. 7B is a piezoelectric vibration element that has the effect of the slit 20 shown in FIG. 1 and FIG. 6, respectively. The slit 20 includes the second inclined portion 15b. The second support main body 15a is straddled.

図8は、圧電基板10の両面に凹陥部11、11’を形成すると共に、圧電基板10の外形及びスリット20の形成に係る製造工程フローチャートである。ここでは、圧電ウェハーとして水晶ウェハーを例にし、断面図は断面のみを示す。工程S1では、両面がポリッシュ加工された所定の厚さ、例えば80μmの水晶ウェハー10Wを、十分に洗浄し、乾燥した後、表裏面にスパッタリング等により、クロム(Cr)を下地にし、その上に金(Au)を積層した金属膜(耐蝕膜)Mを夫々成膜する。
工程S2では、表裏面の金属膜Mの上に夫々フォトレジスト膜(レジスト膜と称す)Rを両面に塗布する。工程S3では、露光装置とマスクパターンを用いて、表裏面の凹陥部に相当する部位のレジスト膜Rを露光する。感光したレジスト膜Rを現像して感光したレジスト膜を剥離すると、表裏面の凹陥部に相当する位置の金属膜Mが夫々露出する。夫々のレジスト膜Rから露出した各金層膜Mを王水等の溶液を用いて溶かして除去すると、表裏面の凹陥部に相当する位置の水晶面が露出する。
FIG. 8 is a manufacturing process flowchart relating to the formation of the recesses 11 and 11 ′ on both surfaces of the piezoelectric substrate 10 and the formation of the outer shape of the piezoelectric substrate 10 and the slit 20. Here, a quartz wafer is taken as an example of the piezoelectric wafer, and the cross-sectional view shows only the cross section. In step S1, a quartz wafer 10W having a predetermined thickness polished on both sides, for example, 80 μm, is sufficiently washed and dried, and then chromium (Cr) is ground on the front and back surfaces by sputtering or the like. A metal film (corrosion resistant film) M in which gold (Au) is laminated is formed.
In step S2, a photoresist film (referred to as a resist film) R is applied to both surfaces of the metal film M on the front and back surfaces. In step S3, the resist film R in a portion corresponding to the recessed portions on the front and back surfaces is exposed using an exposure apparatus and a mask pattern. When the exposed resist film R is developed and the exposed resist film is peeled off, the metal films M at positions corresponding to the recessed portions on the front and back surfaces are exposed. When the gold layer films M exposed from the respective resist films R are dissolved and removed using a solution such as aqua regia, the crystal planes at positions corresponding to the recessed portions on the front and back surfaces are exposed.

工程S4では、露出した水晶面をフッ化水素酸(フッ酸)とフッ化アンモニウムとの混合液を用いて、所望の厚さになるまで表裏面からエッチングする。工程S5では、所定の溶液を用いて両面のレジスト膜Rを剥離し、更に露出した両面の金属膜Mを王水等を用いて除去する。この段階で水晶ウェハー10Wは、両主面に夫々少しずれて凹陥部11、11’が形成され、夫々が格子状に規則的に並んだ状態となる。工程S6では、工程S5で得られた水晶ウェハー10Wの両面に金属膜M(Cr+Au)を成膜する。工程S7では、工程S6で形成された金属膜M(Cr+Au)の両面に夫々レジスト膜Rを塗布する。
工程S8では、露光装置と所定のマスクパターンを用いて、圧電基板10の外形とスリット(図示せず)とに相当する部位の各レジスト膜Rを表裏両面から感光し、現像して、各レジスト膜Rを剥離する。更に、露出した金属膜Mを王水等の溶液で溶かして除去する。
In step S4, the exposed quartz surface is etched from the front and back surfaces using a mixed liquid of hydrofluoric acid (hydrofluoric acid) and ammonium fluoride until a desired thickness is obtained. In step S5, the resist films R on both sides are peeled off using a predetermined solution, and the exposed metal films M on both sides are removed using aqua regia or the like. At this stage, the quartz wafer 10W is slightly shifted on both main surfaces to form the recessed portions 11 and 11 ′, and the quartz wafers 10W are regularly arranged in a lattice shape. In step S6, a metal film M (Cr + Au) is formed on both surfaces of the quartz wafer 10W obtained in step S5. In step S7, a resist film R is applied to both surfaces of the metal film M (Cr + Au) formed in step S6.
In step S8, each resist film R in a portion corresponding to the outer shape of the piezoelectric substrate 10 and a slit (not shown) is exposed from both the front and back surfaces using an exposure apparatus and a predetermined mask pattern, and developed to develop each resist. The film R is peeled off. Further, the exposed metal film M is removed by dissolving with a solution such as aqua regia.

工程S9では露出した水晶面をフッ化水素酸(フッ酸)とフッ化アンモニウムとの混合液を用いてエッチングし、圧電基板10の外形とスリット(図示せず)を形成する。工程S10では、残ったレジスト膜Rを剥離し、露出した余分の金属膜Mを溶かして除去する。この段階では水晶ウェハー10Wは、圧電基板10が支持細片で連接し、格子状に規則的に並んだ状態となる。本発明の特徴は、工程S10に示すように、圧電基板の両主面に夫々凹陥部11、11’が形成されて振動領域12となり、振動領域12に連設された第3及び第4の支持部16、17が、圧電基板10の中心に対して点対称に形成されていることである。
工程S10が終了した後、水晶ウェハー10Wに格子状に規則的に並んだ各圧電基板10の振動領域12の厚さを、例えば光学的手法を用いて計測する。計測した各振動領域12の厚さが所定の厚さより厚い場合には、夫々厚さの微調整を行って所定の厚さの範囲に入るようにする。
In step S9, the exposed quartz surface is etched using a mixed liquid of hydrofluoric acid (hydrofluoric acid) and ammonium fluoride to form the outer shape of the piezoelectric substrate 10 and a slit (not shown). In step S10, the remaining resist film R is peeled off, and the exposed excess metal film M is dissolved and removed. At this stage, the crystal wafer 10W is in a state where the piezoelectric substrates 10 are connected by supporting strips and are regularly arranged in a lattice shape. As shown in step S10, the present invention is characterized in that concave portions 11 and 11 ′ are formed on both principal surfaces of the piezoelectric substrate to form a vibration region 12, and third and fourth connected to the vibration region 12 are provided. The support parts 16 and 17 are formed point-symmetrically with respect to the center of the piezoelectric substrate 10.
After step S10 is completed, the thickness of the vibration region 12 of each piezoelectric substrate 10 regularly arranged in a lattice pattern on the quartz wafer 10W is measured using, for example, an optical technique. When the measured thickness of each vibration region 12 is thicker than a predetermined thickness, the thickness is finely adjusted so as to fall within the predetermined thickness range.

水晶ウェハー10Wに形成された各圧電基板10の振動領域12の厚さを、所定の厚さの範囲内に調整した後、各圧電基板10に励振電極25a、25b、及びリード電極27a、27bを形成する手順を図9に示す製造工程フローチャートを用いて説明する。工程S11では、水晶ウェハー10Wの表裏全面にスパッタリング等でニッケル(Ni)薄膜を成膜し、その上に金(Au)薄膜を積層して、金属膜Mを成膜する。次に工程S12では、金属膜Mの上に夫々レジストを塗布しレジスト膜Rを成膜する。工程S13では、マスクパターンMkを用いて励振電極25a、25b、及びリード電極27a、27bに相当する部位のレジスト膜Rを露光する。工程S14では、感光したレジスト膜Rを現像して不要のレジスト膜Rを溶液を用いて剥離する。次に、レジスト膜Rが剥離して露出した金属膜Mを王水等の溶液で溶かして除去する。工程S15では、金属膜M上に残った不要のレジスト膜Rを剥離すると、各圧電基板10上には励振電極25a、25b、及びリード電極27a、27b等が形成されている。水晶ウェハー10Wに連接するハーフエッチングされた支持細片を折り取りすることにより、分割された圧電振動素子1が得られる。   After adjusting the thickness of the vibration region 12 of each piezoelectric substrate 10 formed on the quartz wafer 10W within a predetermined thickness range, the excitation electrodes 25a and 25b and the lead electrodes 27a and 27b are provided on each piezoelectric substrate 10. The forming procedure will be described with reference to a manufacturing process flowchart shown in FIG. In step S11, a nickel (Ni) thin film is formed on the entire front and back surfaces of the quartz wafer 10W by sputtering or the like, and a gold (Au) thin film is stacked thereon to form a metal film M. Next, in step S12, a resist is applied on the metal film M to form a resist film R. In step S13, the resist film R in portions corresponding to the excitation electrodes 25a and 25b and the lead electrodes 27a and 27b is exposed using the mask pattern Mk. In step S14, the exposed resist film R is developed and the unnecessary resist film R is peeled off using a solution. Next, the metal film M exposed by peeling off the resist film R is dissolved and removed with a solution such as aqua regia. In step S15, when the unnecessary resist film R remaining on the metal film M is peeled off, excitation electrodes 25a and 25b, lead electrodes 27a and 27b, and the like are formed on each piezoelectric substrate 10. By dividing the half-etched support strip connected to the quartz wafer 10W, the divided piezoelectric vibration element 1 is obtained.

ところで、水晶をウェットエッチングすると、Z軸に沿ってエッチングが進行していくが、各結晶軸の方向に応じてエッチングの速度が変わるという水晶特有のエッチング異方性を有している。従って、このエッチングの異方性により現出するエッチング面は、各結晶軸の方向に応じて違いが現れることは、これまでエッチング異方性を研究テーマにした数多くの学術論文や先行特許文献において論じられてきた。このような背景があるにもかかわらず、水晶のエッチング異方性について明確に系統立てられた資料がない。小型圧電振動素子を製作するには、今後ますますナノ加工技術が必要とされる。しかしながら、エッチングの諸条件(エッチング溶液の種類や、エッチングレート、エッチング温度、等)の違いによるものなのか、文献によっては、現出する結晶面に相異があるものも多々見受けられるのが現状である。
そこで、本発明者は、本発明に係る圧電振動素子をフォトリソグラフィー技法と、ウェットエッチング技法とを用いて製造するに当たり、エッチングシミュレーションと、試作実験、並びにナノレベルでの表面分析と、観察とを繰り返し、本発明に係る圧電振動子は以下の態様となることが判明したので、以下詳細に説明をする。
By the way, when the crystal is wet-etched, the etching proceeds along the Z-axis, but has an etching anisotropy peculiar to the crystal in which the etching rate changes according to the direction of each crystal axis. Therefore, the etching surface that appears due to the anisotropy of this etching appears to vary depending on the direction of each crystal axis. In many academic papers and prior patent literatures that have studied etching anisotropy so far, Has been discussed. Despite this background, there is no clearly organized data on crystal etching anisotropy. Nanofabrication technology will be required more and more in the future in order to manufacture small piezoelectric vibration elements. However, depending on the literature, there are many differences in the crystal planes that appear due to differences in etching conditions (type of etching solution, etching rate, etching temperature, etc.). It is.
Therefore, the present inventor conducted etching simulation, prototype experiment, nano-level surface analysis, and observation in manufacturing the piezoelectric vibration element according to the present invention by using the photolithography technique and the wet etching technique. Repeatedly, it has been found that the piezoelectric vibrator according to the present invention has the following modes, and will be described in detail below.

図10、図11は、エッチングにより形成される、ATカット水晶ウェハー10Wの両面の凹陥部11、11’の断面形状を説明する図である。図10(a)は、図8の工程S5における水晶ウェハー10Wの平面図である。この段階では、水晶ウェハー10Wの上下両面に凹陥部11、11’が格子状で且つ規則的に形成されている。図10(b)は、X軸方向の切断面(切り口)であり、上側の凹陥部11、及び下側の凹陥部11’の各壁面は垂直の壁面ではなく傾斜壁面を呈している。つまり、上側の凹陥部11の−X軸方向の壁面は傾斜壁面X1を形成し、+X軸方向の壁面は傾斜壁面X2を形成している。また、下側の凹陥部11’の−X軸方向の壁面は傾斜壁面X2を形成し、+X軸方向の壁面は傾斜壁面X1を形成している。各傾斜壁面は振動領域12の中心に対し点対称にエッチングされる。このように、エッチングの進行は結晶軸方向に異方性を有するので、エッチング用開口部は上下面で少しずらして配置するのが一般的である。   FIGS. 10 and 11 are views for explaining the cross-sectional shapes of the recessed portions 11 and 11 ′ on both surfaces of the AT-cut quartz crystal wafer 10 </ b> W formed by etching. FIG. 10A is a plan view of the crystal wafer 10W in step S5 of FIG. At this stage, the recessed portions 11 and 11 ′ are regularly formed in a lattice shape on both the upper and lower surfaces of the crystal wafer 10 </ b> W. FIG. 10B is a cut surface (cut) in the X-axis direction, and each wall surface of the upper recess portion 11 and the lower recess portion 11 ′ is not a vertical wall surface but an inclined wall surface. That is, the wall surface in the −X axis direction of the upper recessed portion 11 forms the inclined wall surface X1, and the wall surface in the + X axis direction forms the inclined wall surface X2. Further, the wall surface in the −X axis direction of the lower recessed portion 11 ′ forms an inclined wall surface X <b> 2, and the wall surface in the + X axis direction forms an inclined wall surface X <b> 1. Each inclined wall surface is etched point-symmetrically with respect to the center of the vibration region 12. Thus, since the progress of etching has anisotropy in the crystal axis direction, the etching openings are generally arranged with a slight shift between the upper and lower surfaces.

図10(c)〜(e)は、凹陥部11、11’の壁面X1、X2、及び溝部の壁面X3の拡大図である。上側の凹陥部11の−X軸方向の傾斜壁面X1は、図10(c)に示すように、水晶ウェハー10Wの平面に対し略62度の傾斜でエッチングされる。また、+X軸方向の傾斜壁面X2は、水晶ウェハー10Wの平面に対し直交(90度)して少しエッチングが進むが、その後は緩やかな傾斜でエッチングが進行する。下側の凹陥部11’の−X軸方向の壁面は、傾斜壁面X2となり、−X軸方向の壁面は傾斜壁面X1となる。つまり、上側の凹陥部11の傾斜壁面と、下側の凹陥部11’の傾斜壁面とは、振動領域12の中心に対し点対称の関係にある。
上側の凹陥部11の底面と、下側の凹陥部11’との底面により形成される振動領域12の両面は、水晶ウェハーの元の平面と平行にエッチングされる。つまり、振動領域12は表裏面が平行な平板状となる。
FIGS. 10C to 10E are enlarged views of the wall surfaces X1 and X2 of the recessed portions 11 and 11 ′ and the wall surface X3 of the groove portion. The inclined wall surface X1 in the −X-axis direction of the upper recessed portion 11 is etched with an inclination of approximately 62 degrees with respect to the plane of the crystal wafer 10W, as shown in FIG. Further, the inclined wall surface X2 in the + X axis direction is perpendicular to the plane of the crystal wafer 10W (90 degrees), and the etching proceeds slightly, but thereafter, the etching proceeds with a gentle inclination. The wall surface in the −X-axis direction of the lower recessed portion 11 ′ becomes the inclined wall surface X2, and the wall surface in the −X-axis direction becomes the inclined wall surface X1. That is, the inclined wall surface of the upper recessed portion 11 and the inclined wall surface of the lower recessed portion 11 ′ are in point symmetry with respect to the center of the vibration region 12.
Both surfaces of the vibration region 12 formed by the bottom surface of the upper concave portion 11 and the bottom surface of the lower concave portion 11 ′ are etched in parallel with the original plane of the crystal wafer. That is, the vibration region 12 has a flat plate shape whose front and back surfaces are parallel.

図10(d)は、圧電基板10の外形、及びスリット20を示す断面図である。図8の工程S9のエッチング工程で外形、及びスリット20が形成され、−X軸方向(図中左方)の端部に、第1の支持部本体14a、及び第1の傾斜部14bからなる第1の支持部14が形成され、+X軸方向(図中左右方)の端部に、第2の支持部本体15a、及び第2の傾斜部15bからなる第2の支持部15が形成される。第2の支持部本体15aの面内にはスリット20が形成されている。
図10(e)は、水晶ウェハー10Wに形成した折り取り用の溝部の断面図で、図8の工程S9におけるエッチング工程で形成される。X軸に直交して形成された溝部の断面は楔型を呈している。これは基板10の上側の溝部の壁面X3が、−X軸方向の壁面X1と、+X軸方向の壁面X2とで形成されるために、楔型となるのである。基板10の下側の溝部は、ほぼ振動領域12の中心に関し、上側の溝と点対称に形成される。
凹陥部11、11’が形成された面に電極を設ける場合は、+X軸方向に形成される壁面X2の垂直の壁面に注意する必要がある。電極膜の断裂が起り易いので避ける方が望ましい。
FIG. 10D is a cross-sectional view showing the outer shape of the piezoelectric substrate 10 and the slit 20. The outer shape and the slit 20 are formed in the etching step of step S9 in FIG. 8, and the first support portion main body 14a and the first inclined portion 14b are formed at the end portion in the −X axis direction (left side in the drawing). A first support portion 14 is formed, and a second support portion 15 including a second support portion main body 15a and a second inclined portion 15b is formed at an end portion in the + X axis direction (left and right in the drawing). The A slit 20 is formed in the surface of the second support body 15a.
FIG. 10E is a cross-sectional view of the groove portion for breaking formed in the quartz wafer 10W, and is formed by the etching process in step S9 of FIG. The cross section of the groove formed perpendicular to the X axis has a wedge shape. This is because the wall surface X3 of the upper groove portion of the substrate 10 is formed of the wall surface X1 in the −X axis direction and the wall surface X2 in the + X axis direction, and thus has a wedge shape. The lower groove portion of the substrate 10 is formed point-symmetrically with the upper groove with respect to the center of the vibration region 12.
When an electrode is provided on the surface where the recessed portions 11 and 11 ′ are formed, it is necessary to pay attention to the vertical wall surface of the wall surface X2 formed in the + X axis direction. It is desirable to avoid the electrode film because it tends to tear.

図11は、圧電基板10に形成された表側、及び裏側凹陥部11、11’の、特にZ’軸方向の断面図の壁面を説明する図である。図11(a)は、図8の工程S5における水晶ウェハー10Wの平面図である。図11(b)は、水晶ウェハー10Wの上側凹陥部11、及び下側凹陥部11’のZ’軸方向に沿った切断面(切り口)である。上側凹陥部11の−Z’軸方向の壁面は傾斜壁面Z1が形成され、+Z’軸方向の壁面は傾斜壁面Z2が形成される。下側凹陥部11’はほぼ振動領域12の中心に関し、上側凹陥部11と点対称の関係に形成される。つまり、下側凹陥部11’ の−Z’軸方向の壁面は、傾斜壁面Z2が形成され、+Z’軸方向の壁面は傾斜壁面Z1が形成される。   FIG. 11 is a view for explaining the wall surfaces of the front side and back side recessed portions 11, 11 ′ formed on the piezoelectric substrate 10, particularly in the sectional view in the Z′-axis direction. FIG. 11A is a plan view of the crystal wafer 10W in step S5 of FIG. FIG. 11B is a cut surface (cut) along the Z′-axis direction of the upper concave portion 11 and the lower concave portion 11 ′ of the crystal wafer 10 </ b> W. The wall surface in the −Z′-axis direction of the upper concave portion 11 forms an inclined wall surface Z1, and the wall surface in the + Z′-axis direction forms an inclined wall surface Z2. The lower concave portion 11 ′ is formed in a point-symmetric relationship with the upper concave portion 11 with respect to the center of the vibration region 12. That is, the wall surface in the −Z′-axis direction of the lower recessed portion 11 ′ forms the inclined wall surface Z 2, and the wall surface in the + Z′-axis direction forms the inclined wall surface Z 1.

図11(c)〜(e)は上側、及び下側凹陥部11、11’の壁面Z1、Z2、及び溝部の壁面Z3の拡大図である。上側凹陥部11の−Z’軸方向の壁面は、図11(c)の図中左方に示すように、水晶ウェハー10Wの平面に対し比較的緩やかな傾斜でエッチングされ、傾斜壁面Z1となる。+Z’軸方向の壁面は、図11(c)の図中右方に示すように、傾斜壁面Z2を呈する。つまり、はじめ水晶ウェハー10Wの平面に対し急な傾斜壁面Z2aでエッチングされるが、その後は緩やかな傾斜壁面Z2bでエッチングが進行する。下側凹陥部11’のZ’軸方向に沿った壁面は、ほぼ振動領域12の中心に関し、上側凹陥部11と点対称な関係になる。
図11(d)は外形加工が施された後の圧電基板10の外形断面図であり、同図(c)の2つの破線Zc1、Zc2の所からエッチングにより外形加工されたものである。図8の工程S9のエッチング工程で外形が形成され、−Z’軸方向(図中左方)の端部に第3の支持部本体16a及び第3の傾斜部16bからなる第3の支持部16が形成され、+Z’軸方向(図中左右方)の端部に第4の支持部本体17a及び第4の傾斜部17bからなる第4の支持部17が形成される。第3の支持部16と第4の支持部17とは、振動領域12の中心に関しほぼ点対称に形成される。
FIGS. 11C to 11E are enlarged views of the wall surfaces Z1 and Z2 of the upper and lower recessed portions 11 and 11 ′ and the wall surface Z3 of the groove portion. The wall surface in the −Z′-axis direction of the upper recessed portion 11 is etched with a relatively gentle inclination with respect to the plane of the crystal wafer 10 </ b> W as shown in the left side of FIG. . The wall surface in the + Z′-axis direction exhibits an inclined wall surface Z2 as shown on the right side of FIG. 11C. That is, the etching is first performed with the steep inclined wall surface Z2a with respect to the plane of the quartz wafer 10W, but thereafter, the etching proceeds with the gentle inclined wall surface Z2b. The wall surface along the Z′-axis direction of the lower recessed portion 11 ′ has a point-symmetric relationship with the upper recessed portion 11 with respect to the center of the vibration region 12.
FIG. 11D is a cross-sectional view of the outer shape of the piezoelectric substrate 10 after the outer shape is processed. The outer shape is processed by etching from the two broken lines Zc1 and Zc2 in FIG. The outer shape is formed in the etching step of step S9 in FIG. 8, and the third support portion is formed of the third support portion main body 16a and the third inclined portion 16b at the end in the −Z ′ axis direction (left side in the drawing). 16 is formed, and a fourth support portion 17 including a fourth support portion main body 17a and a fourth inclined portion 17b is formed at an end portion in the + Z ′ axis direction (left and right in the drawing). The third support part 16 and the fourth support part 17 are formed substantially point-symmetrically with respect to the center of the vibration region 12.

図11(e)はZ’軸方向に直交して形成した上側、及び下側溝部の断面図で、共に楔型断面Z3を呈する。この上側、及び下側の溝部は、水晶ウェハー10Wに折り取り用の溝部である。上側溝部の壁面Z3は、上側凹陥部11の−Z’軸方向の壁面Z1と、+Z’軸方向の壁面Z2(壁面Z2aと壁面Z2b)とで形成されるために、ほぼ楔型の断面を呈する。下側溝部の壁面Z3は、上側溝部の壁面と中心に関してほぼ対称に形成される。
X軸方向、Z’軸方向に折り取り用溝部を形成すると、その断面形状は楔型となり、折り取りが容易である。
本発明の特徴は、圧電基板10の両主面よりエッチングを進め、両主面に夫々対向する凹陥部11、11’を形成して振動領域12とした点にあり、エッチングに要する加工時間を半減することが可能となった。また、図11(d)に示すように、Zc1、Zc2で示す2つの破線の図中外側を共にエッチングにより取り去ることにより、圧電基板の小型化が図れたことも特徴の一つである。圧電基板10の両主面よりエッチングを進めるので、圧電基板10の夫々の主面からエッチングにより掘られる深さを浅くすることができるので、製造時に、ウェハー内の各個片がレイアウトされている領域間で、或いはウェハー間において、薄肉となる振動部の厚みのバラツキを低減することができた。この理由として、圧電基板10をエッチング溶液の中に長時間、浸していると、エッチング溶液内での溶液の濃度に差が生じる虞があり、当該濃度差に起因して、圧電基板10に対するエッチングの均一性が保てなくなる虞があり、ウェハー内の各個片がレイアウトされている領域間で、或いはウェハー間で前記振動部の厚みのバラツキが発生してしまい、厚みの制御が困難となる問題があるからである。
FIG. 11E is a cross-sectional view of the upper and lower grooves formed orthogonal to the Z′-axis direction, and both present a wedge-shaped cross section Z3. The upper and lower grooves are grooves for folding the crystal wafer 10W. The wall surface Z3 of the upper groove portion is formed by the wall surface Z1 in the −Z′-axis direction of the upper recessed portion 11 and the wall surface Z2 (the wall surface Z2a and the wall surface Z2b) in the + Z′-axis direction. Presents. The wall surface Z3 of the lower groove portion is formed substantially symmetrically with respect to the wall surface and the center of the upper groove portion.
If the groove for folding is formed in the X-axis direction and the Z′-axis direction, the cross-sectional shape becomes a wedge shape, and the folding is easy.
A feature of the present invention is that etching is advanced from both main surfaces of the piezoelectric substrate 10 and concave portions 11 and 11 ′ that face both the main surfaces are formed to form a vibration region 12. The processing time required for etching is reduced. It became possible to halve. In addition, as shown in FIG. 11D, one of the features is that the piezoelectric substrate can be miniaturized by removing both the outer sides of the two broken lines indicated by Zc1 and Zc2 by etching. Since etching proceeds from both main surfaces of the piezoelectric substrate 10, the depth dug by etching from the respective main surfaces of the piezoelectric substrate 10 can be reduced, so that regions in which individual pieces in the wafer are laid out at the time of manufacture It was possible to reduce the variation in thickness of the vibrating portion that was thin between the wafers or between the wafers. The reason for this is that if the piezoelectric substrate 10 is immersed in the etching solution for a long time, the concentration of the solution in the etching solution may be different, and the etching of the piezoelectric substrate 10 is caused by the concentration difference. There is a possibility that the uniformity of the vibration may not be maintained, and the thickness of the vibrating part may vary between regions where the individual pieces in the wafer are laid out or between wafers, making it difficult to control the thickness. Because there is.

更に、図11(c)、(d)に示すように、振動領域として不要な図中両端部を削除することを前提として製造方法を確立した。先行技術として掲げた従来の厚肉部を備えた構造に比べて、振動領域となる平坦な超薄部の面積を確保しながらも、圧電振動素子1のサイズを小型化することを実現できた。
また、更に前述したように、ATカット水晶基板のX軸方向の両端に力を加えた(実装に起因した応力・歪みを前記力として説明している)ときの周波周変化と、Z’軸方向の両端に同じ力を加えたときの周波周変化と、を比べると、Z’軸方向の両端に力を加えたときの方の周波周変化量を小さくできるため、圧電基板10のX軸方向の長さをZ’軸方向の長さより長い、所謂Xロングとしたので、X軸方向に振動部の面積を広く確保することができた。
また、本発明に係る圧電振動素子1の振動部の全周に亘って、振動部の主面に対して表裏のうちの少なくともどちらか一方には厚肉の支持部を設けているので、振動部の端部が外部に露出することがないので、圧電振動素子1の製造時や、圧電振動素子1を容器に実装し、圧電振動子を製造する過程、等で圧電振動素子1を何かにぶつけてしまう等による圧電振動素子1の耐衝撃性等の信頼性の観点でも、強度を高く維持しているので、信頼性を高く維持することができている。
この結果、振動領域に励振される厚み滑り振動モードの変位分布が、弾性定数の異方性によりX軸方向に長径を有する楕円状となることを十分に考慮して設計することが可能となり、長軸対短軸の比を、1.26:1、製造寸法のバラツキ等を考慮して、1.14〜1.39:1の範囲程度となるように十分設計可能となった。
Further, as shown in FIGS. 11C and 11D, a manufacturing method was established on the premise that both end portions in the drawing which are unnecessary as a vibration region are deleted. Compared to the structure with the conventional thick portion described as the prior art, the size of the piezoelectric vibration element 1 can be reduced while ensuring the area of the flat ultrathin portion that becomes the vibration region. .
Further, as described above, the frequency change when the force is applied to both ends in the X-axis direction of the AT-cut quartz substrate (the stress / strain caused by the mounting is described as the force), and the Z′-axis By comparing the frequency change when the same force is applied to both ends in the direction, the amount of frequency change when the force is applied to both ends in the Z′-axis direction can be reduced. Since the length in the direction is so-called X-long, which is longer than the length in the Z′-axis direction, a large area of the vibration part can be secured in the X-axis direction.
Moreover, since the thick support part is provided in at least one of the front and back with respect to the main surface of a vibration part over the perimeter of the vibration part of the piezoelectric vibration element 1 which concerns on this invention, vibration Since the end of the portion is not exposed to the outside, something is necessary for the piezoelectric vibration element 1 during the manufacture of the piezoelectric vibration element 1 or the process of mounting the piezoelectric vibration element 1 on a container and manufacturing the piezoelectric vibrator Also, from the viewpoint of reliability such as impact resistance of the piezoelectric vibration element 1 due to being hit or the like, the strength is maintained high, so that the reliability can be maintained high.
As a result, the displacement distribution of the thickness-shear vibration mode excited in the vibration region can be designed taking into account that the elliptical shape has a major axis in the X-axis direction due to the anisotropy of the elastic constant, The long axis to short axis ratio is 1.26: 1, and the design can be sufficiently made to be in the range of about 1.14 to 1.39: 1 in consideration of variations in manufacturing dimensions.

図12は、図1に示した圧電振動素子1の詳細な図であり、同図(a)は斜視図であり、同図(b)は図1(a)におけるQ−Q断面の切り口である。図12(b)に示すように、圧電振動素子1の外形では、X軸に交わる端面に傾斜面が現出し、−X軸側の端面には傾斜面1が現出し、+X軸側の端面には傾斜面2が現出している。傾斜面1と傾斜面2のXY’平面に平行な断面形状が、異なっていることが判明した。
また、傾斜面1、2共に、圧電基板の主表面と交わる付近には、図10(b)、(e)に示すような+X軸方向に形成される壁面X2の垂直の壁面は現出していない。この理由は、凹陥部11を形成するのに要するエッチング時間に比べて、傾斜面1と傾斜面2の形成に要する時間は、圧電基板(水晶基板)を表裏からエッチングし、貫通するまでエッチングするので、エッチング時間が十分に長いため、オーバーエッチングの作用により垂直の壁面が現出しないのである。
傾斜面1を構成する傾斜面a1、a2は、X軸に対してほぼ対称関係にあり、傾斜面2を構成する傾斜面b1、b2、b3、b4では、b1とb4、b2とb3とが、各々X軸に対してほぼ対称関係にあることが判明した。更に、傾斜面a1、a2のX軸に対する傾斜角度αと、傾斜面b1、b4のX軸に対する傾斜角度βとは、β<αの関係にあることが分かった。
12 is a detailed view of the piezoelectric vibration element 1 shown in FIG. 1, FIG. 12 (a) is a perspective view, and FIG. 12 (b) is a cut surface of the QQ section in FIG. 1 (a). is there. As shown in FIG. 12B, in the outer shape of the piezoelectric vibration element 1, an inclined surface appears on the end surface intersecting the X axis, an inclined surface 1 appears on the end surface on the −X axis side, and an end surface on the + X axis side An inclined surface 2 appears. It was found that the cross-sectional shapes parallel to the XY ′ plane of the inclined surface 1 and the inclined surface 2 are different.
Further, in the vicinity where both the inclined surfaces 1 and 2 intersect with the main surface of the piezoelectric substrate, a vertical wall surface of the wall surface X2 formed in the + X-axis direction as shown in FIGS. 10B and 10E appears. Absent. The reason for this is that the time required for forming the inclined surface 1 and the inclined surface 2 is etched from the front and back surfaces of the piezoelectric substrate (quartz substrate) until it penetrates, compared to the etching time required to form the recess 11. Therefore, since the etching time is sufficiently long, the vertical wall surface does not appear due to the overetching action.
The inclined surfaces a1 and a2 constituting the inclined surface 1 are substantially symmetrical with respect to the X axis, and in the inclined surfaces b1, b2, b3 and b4 constituting the inclined surface 2, b1 and b4, b2 and b3 are , Each of which is found to be substantially symmetrical with respect to the X axis. Furthermore, it has been found that the inclination angle α of the inclined surfaces a1 and a2 with respect to the X axis and the inclination angle β of the inclined surfaces b1 and b4 with respect to the X axis have a relationship of β <α.

図13に示した実施形態例の圧電振動素子4は、図1に示した圧電振動素子1の変形例であり、第2の支持部本体15aの外端部寄りの一部15a’の厚みをエッチング等により薄くした構造をしている。この理由は第2の支持部本体15a’に形成したパッド電極29bと、外部の電極端子とをボンディングワイヤーBWで接続する際に、ボンディングワイヤーの頂点部分が、被せる蓋部材に接触しないようにするためである。   A piezoelectric vibration element 4 of the embodiment shown in FIG. 13 is a modification of the piezoelectric vibration element 1 shown in FIG. 1, and the thickness of a part 15a ′ near the outer end of the second support part body 15a is set. The structure is thinned by etching or the like. The reason for this is that when the pad electrode 29b formed on the second support body 15a ′ and the external electrode terminal are connected by the bonding wire BW, the apex portion of the bonding wire does not contact the cover member to be covered. Because.

図1、図5、図6、図7の実施形態例に示すように、高周波の圧電振動素子が小型化されると共に、振動領域の支持が強固であり、振動、衝撃等に強い圧電振動素子が得られるという効果がある。更に、スリットを設けることにより、接着・固定に起因する応力の広がりを抑圧することができるので、周波数温度特性、CI温度特性、及び周波数エージング特性に優れ、且つ主振動のCI値が小さく、主振動のCI値に対する近接したスプリアスのCI値の比、即ちCI値比の大きな圧電振動素子が得られるという効果がある。
また、圧電振動素子1を支持する部位が一点になると、導電性接着剤に起因して生じる応力を小さくすることが可能である。
図6の実施形態例に示すように、第2の支持部に2つのスリットを設けることにより、圧電振動素子を接着・固定する際に生じる応力の広がりを、よりよく抑圧することができるため、周波数再現性、周波数温度特性、CI温度特性、及び周波数エージング特性に優れ圧電振動素子が得られるという効果がある。
また、図1、図5、図6のように振動領域に接してその端部に突設部を設けることにより圧電振動素子の耐衝撃性、耐振動性が強化されるという効果がある。
As shown in the embodiment examples of FIGS. 1, 5, 6, and 7, the high-frequency piezoelectric vibration element is miniaturized and the vibration region is strongly supported, and the piezoelectric vibration element is strong against vibration, impact, and the like. Is effective. Furthermore, by providing a slit, it is possible to suppress the spread of stress due to adhesion / fixing, so that the frequency temperature characteristic, the CI temperature characteristic, and the frequency aging characteristic are excellent, and the CI value of the main vibration is small. There is an effect that a piezoelectric vibration element having a large ratio of the CI value of adjacent spurious to the CI value of vibration, that is, a large CI value ratio can be obtained.
Moreover, when the site | part which supports the piezoelectric vibration element 1 becomes one point, it is possible to make small the stress which originates in a conductive adhesive.
As shown in the embodiment example of FIG. 6, by providing two slits in the second support portion, it is possible to better suppress the spread of stress that occurs when the piezoelectric vibration element is bonded and fixed. There is an effect that a piezoelectric vibration element can be obtained which is excellent in frequency reproducibility, frequency temperature characteristics, CI temperature characteristics, and frequency aging characteristics.
Also, as shown in FIGS. 1, 5, and 6, by providing a protruding portion at the end in contact with the vibration region, there is an effect that the impact resistance and vibration resistance of the piezoelectric vibration element are enhanced.

X軸の周りに回転した圧電基板を形成することにより、要求仕様をより適したカットアングル及び周波数で構成することが可能であり、且つ仕様にそった周波数温度特性を有する高周波基本波圧電振動素子が得られるという効果がある。
また、圧電基板に水晶ATカット水晶基板を用いることにより、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技法に関する永年の実績・経験が活用できるので、圧電基板の量産が可能であるのみならず、高精度の圧電基板が得られ、圧電振動素子の歩留まりが大幅に改善されるという効果がある。
また、図1に示すように、第2の支持部15が、振動部と連設した一方の端縁から他方の端縁に向かって離間するにつれて厚みが増加する第2の傾斜部15bと、この第2の傾斜部15の他方の端縁に連設する第2の支持部本体15aと、を有するように構成すれば、高周波で基本波の圧電振動素子が小型化されると共に、振動部の支持が強固であり、振動、衝撃等に強い圧電振動素子が得られるという効果がある。
By forming a piezoelectric substrate rotated around the X axis, it is possible to configure the required specifications with a more suitable cut angle and frequency, and to have a frequency temperature characteristic according to the specifications, and a high-frequency fundamental piezoelectric vibration element Is effective.
In addition, by using a quartz AT-cut quartz substrate as a piezoelectric substrate, many years of experience and experience regarding photolithography technology and etching techniques can be utilized, so that not only mass production of piezoelectric substrates is possible, but also high-precision piezoelectric substrates As a result, the yield of the piezoelectric vibration element is greatly improved.
In addition, as shown in FIG. 1, the second support portion 15 has a second inclined portion 15b that increases in thickness as it moves away from one end edge connected to the vibration portion toward the other end edge, If the second support body 15a connected to the other edge of the second inclined portion 15 is provided, the piezoelectric vibration element having a high frequency and a fundamental wave can be downsized, and the vibration portion This is advantageous in that a piezoelectric vibration element that is strong in support of vibrations and shocks can be obtained.

図14は、本発明に係る実施形態の圧電振動子5の構成を示す図であり、同図(a)は縦断面図であり、同図(b)は蓋部材を除いた平面図である。圧電振動子5は、例えば上記の圧電振動素子1と、圧電振動素子1を収容するパッケージとを備えている。パッケージは、矩形の箱状に形成されているパッケージ本体40と、金属、セラミック、ガラス等から成る蓋部材49とから成る。
パッケージ本体40は、図14に示すように、第1の基板41と、第2の基板42と、第3の基板43とを積層して形成されており、絶縁材料として、酸化アルミニウム質のセラミック・グリーンシートを成形し、箱状とした後で、焼結して形成される。実装端子45は、第1の基板41の外部底面に複数形成されている。第3の基板43は中央部が除去された環状体であり、第3の基板43の上部周縁に例えばコバール等の金属シールリング44が形成されている。
FIGS. 14A and 14B are diagrams showing the configuration of the piezoelectric vibrator 5 according to the embodiment of the present invention. FIG. 14A is a longitudinal sectional view, and FIG. 14B is a plan view excluding a lid member. . The piezoelectric vibrator 5 includes, for example, the above-described piezoelectric vibration element 1 and a package that accommodates the piezoelectric vibration element 1. The package includes a package main body 40 formed in a rectangular box shape and a lid member 49 made of metal, ceramic, glass, or the like.
As shown in FIG. 14, the package body 40 is formed by laminating a first substrate 41, a second substrate 42, and a third substrate 43, and an aluminum oxide ceramic as an insulating material. -Green sheet is formed into a box shape and then sintered. A plurality of mounting terminals 45 are formed on the outer bottom surface of the first substrate 41. The third substrate 43 is an annular body from which the central portion is removed, and a metal seal ring 44 such as Kovar is formed on the upper peripheral edge of the third substrate 43.

第3の基板43と第2の基板42とにより、圧電振動素子1を収容する凹部(キャビティ)が形成される。第2の基板42の上面の所定の位置には、導体46により実装端子45と電気的に導通する複数の素子搭載パッド47が設けられている。素子搭載パッド47の位置は、圧電振動素子1を載置した際に第2の支持部本体14aに形成したパッド電極29aに対応するように配置されている。
圧電振動子5を固定する際にはまず、圧電振動素子1のパッド電極29aに導電性接着剤30を塗布し、これを反転してパッケージ本体40の素子搭載パッド47に載置して荷重をかける。導電性接着剤30の特性として、接着剤30に起因する応力(∝歪)の大きさは、シリコーン系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリイミド系接着剤の順で大きくなる。また、脱ガスは、ポリイミド系接着剤、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤の順で大きくなる。導電性接着剤30としては経年変化を考慮して脱ガスの少ないポリイミド系接着剤を用いることにした。
The third substrate 43 and the second substrate 42 form a recess (cavity) that accommodates the piezoelectric vibration element 1. A plurality of element mounting pads 47 that are electrically connected to the mounting terminals 45 by conductors 46 are provided at predetermined positions on the upper surface of the second substrate 42. The position of the element mounting pad 47 is arranged so as to correspond to the pad electrode 29a formed on the second support body 14a when the piezoelectric vibration element 1 is placed.
When fixing the piezoelectric vibrator 5, first, the conductive adhesive 30 is applied to the pad electrode 29 a of the piezoelectric vibration element 1, and this is reversed and placed on the element mounting pad 47 of the package body 40 to apply a load. Call. As a characteristic of the conductive adhesive 30, the magnitude of stress (strain) caused by the adhesive 30 increases in the order of a silicone-based adhesive, an epoxy-based adhesive, and a polyimide-based adhesive. Further, degassing increases in the order of polyimide adhesive, epoxy adhesive, and silicone adhesive. As the conductive adhesive 30, it was decided to use a polyimide adhesive with little degassing in consideration of the secular change.

パッケージ本体40に搭載された圧電振動子1の導電性接着剤30を硬化させるために、所定の温度の高温炉内に所定の時間入れる。導電性接着剤30を硬化させた後、表面側になったパッド電極29bと、パッケージ本体40の電極端子48とをボンディングワイヤーBWで導通接続する。図14(b)に示すように、圧電振動素子1をパッケージ本体40に支持・固定する部分は、一カ所であるため、支持固定により生じる応力の大きさは小さくすることが可能となる。
アニール処理を施した後、励振電極25a、25bに質量を付加するか、又は質量を減じて周波数調整を行う。パッケージ本体40の上面に形成したシールリング44上に、蓋部材49を載置し、真空中か窒素N2ガス中で蓋部材49をシーム溶接して密封する。または、パッケージ本体40の上面に塗布した低融点ガラスに蓋部材49を載置し、溶融して密着する方法もある。パッケージのキャビティ内は真空にするか、又は窒素N2ガス等の不活性ガスで充填して、圧電振動子5は完成される。
パッド電極29bとパッケージの電極端子48とをボンディングワイヤーを用いて電気的に接続している。このように圧電振動素子1を支持する部位が一点になると、導電性接着剤に起因して生じる応力を小さくすることが可能である。
In order to cure the conductive adhesive 30 of the piezoelectric vibrator 1 mounted on the package body 40, it is placed in a high temperature furnace at a predetermined temperature for a predetermined time. After the conductive adhesive 30 is cured, the pad electrode 29b on the surface side and the electrode terminal 48 of the package body 40 are electrically connected by the bonding wire BW. As shown in FIG. 14B, since the portion for supporting and fixing the piezoelectric vibration element 1 to the package body 40 is one place, the magnitude of the stress generated by the support and fixing can be reduced.
After the annealing treatment, the frequency is adjusted by adding mass to the excitation electrodes 25a and 25b or reducing the mass. A lid member 49 is placed on the seal ring 44 formed on the upper surface of the package body 40, and the lid member 49 is seam welded in a vacuum or nitrogen N2 gas to be sealed. Alternatively, there is also a method in which the lid member 49 is placed on the low melting point glass applied to the upper surface of the package body 40 and melted and adhered. The cavity of the package is evacuated or filled with an inert gas such as nitrogen N 2 gas to complete the piezoelectric vibrator 5.
The pad electrode 29b and the electrode terminal 48 of the package are electrically connected using a bonding wire. Thus, when the site | part which supports the piezoelectric vibration element 1 becomes one point, it is possible to make small the stress resulting from a conductive adhesive.

図1に示す圧電振動素子1は、圧電基板10の上下面に近接して夫々パッド電極29a、29bを形成している。圧電振動素子1をパッケージに収容する際に、圧電振動素子1を裏返し、パッド電極29aとパッケージの端子電極とを導電性接着剤で固定・接続する。表面側になったパッド電極29bと、パッケージの電極端子とをボンディングワイヤーBWで接続する。このように圧電振動素子1を支持する部位が一点になると、導電性接着剤に起因して生じる応力を小さくすることが可能である。また、パッケージに収容するに当たり、圧電振動素子1を裏返して、より大きな励振電極25bを上面にすると、圧電振動素子1の周波数微調が容易となる。   The piezoelectric vibration element 1 shown in FIG. 1 is formed with pad electrodes 29a and 29b adjacent to the upper and lower surfaces of the piezoelectric substrate 10, respectively. When the piezoelectric vibration element 1 is accommodated in the package, the piezoelectric vibration element 1 is turned over, and the pad electrode 29a and the terminal electrode of the package are fixed and connected with a conductive adhesive. The pad electrode 29b on the front surface side and the electrode terminal of the package are connected by a bonding wire BW. Thus, when the site | part which supports the piezoelectric vibration element 1 becomes one point, it is possible to make small the stress resulting from a conductive adhesive. Further, when the piezoelectric vibrating element 1 is turned upside down and accommodated in a package, and the larger excitation electrode 25b is placed on the upper surface, fine tuning of the frequency of the piezoelectric vibrating element 1 is facilitated.

図15は、他の実施形態の圧電振動子5の構成を示す図であり、同図(a)は縦断面図であり、同図(b)は蓋部材を除いた平面図である。図15(b)の平面図に示すように、パッド電極29a、29bの間隔を離して、同一面に配置する。図14に示した実施形態例と異なる点は、圧電振動子1の支持の方法である。図14の実施形態例では一カ所支持であるのに対し、図15の実施形態例では圧電振動素子1の一方の面の第2の支持部15の2カ所(2点)に導電性接着剤を塗布して、導通と支持・固定を図るようにした構造である。低背化に適した構造であるが、導電性接着剤に起因する応力が少し大きくなる虞がある。そこで、第3の実施形態である図6や図7に示すようなスリットを2つ設けた圧電振動素子を採用することで、前記応力の振動領域への影響を抑圧できることが期待できる。または、導電性接着剤の硬度が比較的硬い場合には、導電性接着剤を塗布する「2カ所(2点)」の中心間距離を狭めることにより、前記2点間で生じる実装に係る歪み(応力)を低減させる手法もある。また一方、導電性接着剤の硬度が比較的柔らかい、シリコーン系接着剤を用いることにより、導電性接着剤に緩衝性を持たせ、前記2点間で生じる実装に係る歪み(応力)を低減させる手法もある。
以上の圧電振動子5の実施の形態例では、パッケージ本体40に積層板を用いた例を説明したが、パッケージ本体40に単層セラミック板を用い、蓋体に絞り加工を施したキャップを用いて圧電振動子を構成してもよい。
FIGS. 15A and 15B are diagrams showing a configuration of a piezoelectric vibrator 5 according to another embodiment. FIG. 15A is a longitudinal sectional view, and FIG. 15B is a plan view excluding a lid member. As shown in the plan view of FIG. 15B, the pad electrodes 29a and 29b are spaced apart and arranged on the same plane. A difference from the embodiment shown in FIG. 14 is a method of supporting the piezoelectric vibrator 1. In the embodiment example of FIG. 14, support is provided at one place, whereas in the embodiment example of FIG. 15, the conductive adhesive is provided at two places (two points) of the second support portion 15 on one surface of the piezoelectric vibration element 1. It is the structure which applied, and intended to conduct, support and fix. Although the structure is suitable for reducing the height, the stress caused by the conductive adhesive may be slightly increased. Therefore, it can be expected that the influence of the stress on the vibration region can be suppressed by employing a piezoelectric vibration element provided with two slits as shown in FIGS. 6 and 7 as the third embodiment. Alternatively, when the hardness of the conductive adhesive is relatively hard, by reducing the distance between the centers of “two places (two points)” where the conductive adhesive is applied, the distortion caused by the mounting between the two points. There is also a technique for reducing (stress). On the other hand, by using a silicone-based adhesive whose conductive adhesive is relatively soft, the conductive adhesive is buffered and the distortion (stress) associated with the mounting between the two points is reduced. There is also a technique.
In the above-described embodiment of the piezoelectric vibrator 5, an example in which a laminated plate is used for the package body 40 has been described. However, a single-layer ceramic plate is used for the package body 40, and a cap that is drawn on the lid is used. A piezoelectric vibrator may be configured.

図14の実施形態例に示すように、高周波の圧電振動子1が小型化されると共に、圧電振動素子1を支持する部位が一点になると、導電性接着剤に起因して生じる応力を小さくすることができる。この結果、周波数再現性、周波数温度特性、CI温度特性、及び周波数エージング特性に優れた圧電振動子が得られるという効果がる。更に、主振動のCI値を小さく、主振動のCI値に対する近接したスプリアスのCI値の比、即ちCI値比の大きな圧電振動素子が得られ、且つ容量比γの小さな圧電振動子5が得られるという効果がある。
また、図15の実施形態例に示すように、二点支持の圧電振動子を構成することにより、低背化した圧電振動子5を得ることができるという効果がある。スリットを2つ設けることで二点支持に起因した支持応力の振動部への影響を抑圧できる。
As shown in the embodiment of FIG. 14, when the high-frequency piezoelectric vibrator 1 is downsized and the portion supporting the piezoelectric vibrating element 1 becomes a single point, the stress caused by the conductive adhesive is reduced. be able to. As a result, there is an effect that a piezoelectric vibrator excellent in frequency reproducibility, frequency temperature characteristics, CI temperature characteristics, and frequency aging characteristics can be obtained. Furthermore, the CI value of the main vibration is reduced, and the ratio of the spurious CI value to the CI value of the main vibration, that is, a piezoelectric vibration element having a large CI value ratio is obtained, and the piezoelectric vibrator 5 having a small capacitance ratio γ is obtained. There is an effect that it is.
Further, as shown in the embodiment of FIG. 15, by configuring the two-point supported piezoelectric vibrator, there is an effect that the piezoelectric vibrator 5 having a reduced height can be obtained. By providing two slits, it is possible to suppress the influence of the supporting stress caused by the two-point support on the vibration part.

図16は、本発明に係る圧電デバイス6の実施形態を示す縦断面図である。電子デバイス6は、本発明の圧電振動素子1(図16では圧電振動素子1の例を示したが、本発明の他の圧電振動素子であってもよい)と、電子部品の1つであり、温度センサーとしての感温素子であるサーミスタThと、圧電振動素子1及びサーミスタThを収容するパッケージと、を概略備えている。パッケージは、パッケージ本体40aと、蓋部材49とを備えている。パッケージ本体40aは、上面側に圧電振動素子1を収容するキャビティ31が形成され、外部裏面側にサーミスタThを収容する凹部32が形成されている。キャビティ31の内底面の端部に複数の素子搭載用パッド47が設けられ、各素子搭載用パッド47は内部導体46で複数の実装端子45と導通接続されている。圧電振動素子1のパッド電極29aに導電性接着剤30を塗布し、これを反転し、素子搭載用パッド47に載置する。パッケージ本体40aの上部には、コバール等からなるシールリングリング44が焼成されており、このシールリングリング44に蓋部材49を載置し、抵抗溶接機等を用いて溶接し、キャビティ31を気密封止する。キャビティ31内は真空にしてもよいし、不活性ガスを封入してもよい。   FIG. 16 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the piezoelectric device 6 according to the present invention. The electronic device 6 is one of the piezoelectric vibration element 1 of the present invention (an example of the piezoelectric vibration element 1 is shown in FIG. 16 but may be another piezoelectric vibration element of the present invention) and an electronic component. Thermistor Th, which is a temperature sensing element as a temperature sensor, and a package that accommodates the piezoelectric vibration element 1 and the thermistor Th are schematically provided. The package includes a package main body 40 a and a lid member 49. The package body 40a has a cavity 31 for accommodating the piezoelectric vibration element 1 on the upper surface side, and a recess 32 for accommodating the thermistor Th on the outer back surface side. A plurality of element mounting pads 47 are provided at the end of the inner bottom surface of the cavity 31, and each element mounting pad 47 is electrically connected to the plurality of mounting terminals 45 by an internal conductor 46. The conductive adhesive 30 is applied to the pad electrode 29 a of the piezoelectric vibration element 1, and this is reversed and placed on the element mounting pad 47. A seal ring ring 44 made of Kovar or the like is baked on the upper portion of the package body 40a. A lid member 49 is placed on the seal ring ring 44 and welded using a resistance welding machine or the like, and the cavity 31 is sealed. Seal tightly. The cavity 31 may be evacuated or filled with an inert gas.

以上の実施形態例では、パッケージ本体40aの外部下面側に凹部32を形成し、電子部品を搭載した例を説明したが、パッケージ本体40aの内部底面に凹部32を形成し、電子部品を搭載してもよい。
また、圧電振動素子1とサーミスタThとをパッケージ40aに収容した例を説明したが、パッケージ40aに収容する電子部品としては、サーミスタ、コンデンサー、リアクタンス素子、半導体素子のうち少なくとも一つを収容して電子デバイスを構成することが望ましい。
In the above embodiment example, the concave portion 32 is formed on the outer lower surface side of the package body 40a and the electronic component is mounted. However, the concave portion 32 is formed on the inner bottom surface of the package body 40a and the electronic component is mounted. May be.
Moreover, although the example which accommodated the piezoelectric vibration element 1 and the thermistor Th in the package 40a was demonstrated, as an electronic component accommodated in the package 40a, at least one of a thermistor, a capacitor | condenser, a reactance element, and a semiconductor element is accommodated. It is desirable to construct an electronic device.

図16に示す実施形態例は、圧電振動素子1とサーミスタThとをパッケージ40aに収容した例である。このように構成すると、感温素子のサーミスタThが圧電振動素子1の極めて近くに位置されているので、圧電振動素子1の温度変化を素早く感知することができるという効果がある。また、本発明の圧電振動素子と上記の電子部品とで電子デバイスを構成することにより、高周波、且つ小型の電子デバイスが構成できるので、多方面の用途に利用できるという効果がある。
また、電子部品に可変容量素子、サーミスタ、インダクタ、コンデンサーのうちの何れかを用いて電子デバイス(圧電デバイス)を構成すると、要求仕様により適した電子デバイスが、小型で且つ低コストで実現できるという効果がある。
The embodiment shown in FIG. 16 is an example in which the piezoelectric vibration element 1 and the thermistor Th are accommodated in a package 40a. With this configuration, since the thermistor Th of the temperature sensitive element is positioned very close to the piezoelectric vibration element 1, there is an effect that a temperature change of the piezoelectric vibration element 1 can be quickly detected. Moreover, since an electronic device is comprised with the piezoelectric vibration element of this invention and said electronic component, since a high frequency and a small electronic device can be comprised, there exists an effect that it can utilize for various uses.
In addition, when an electronic device (piezoelectric device) is configured using any one of a variable capacitance element, thermistor, inductor, and capacitor as an electronic component, an electronic device suitable for the required specifications can be realized in a small size and at low cost. effective.

図17は、本発明の実施形態例に係る電子デバイスの一種である圧電発振器7の構成を示す図であって、同図(a)は縦断面図であり、同図(b)は蓋部材を除いた平面図ある。圧電発振器7は、パッケージ本体40b、及び蓋部材49と、圧電振動素子1と、圧電振動素子1を励振する発振回路を搭載したIC部品51と、電圧により容量が変化する可変容量素子、温度により抵抗が変化するサーミスタ、インダクタ等の電子部品52の少なくとも1つと、を備えている。
圧電振動素子1のパッド電極29aに導電性接着剤(ポリイミド系)30を塗布し、これを反転してパッケージ本体40bの素子搭載パッド47に載置し、パッド電極29aと素子搭載パッド47との導通を図る。上面側になったパッド電極29bと、パッケージ本体40bの他の電極端子48とをボンディングワイヤーにて接続し、IC部品51の1つの電極端子55との導通を図る。IC部品51をパッケージ本体40bの所定の位置に固定し、IC部品51の端子と、パッケージ本体40bの電極端子55とをボンディングワイヤーBWにて接続する。また、電子部品52は、パッケージ本体40bの所定に位置に載置し、金属バンプ等を用いて接続する。パッケージ本体40bを真空、あるいは窒素等の不活性気体で満たし、パッケージ本体40bを蓋部材49で密封して圧電発振器7を完成する。
パッド電極29aとパッケージの電極端子とをボンディングワイヤーBWで接続する工法は、圧電振動素子1を支持する部位が一点になり、導電性接着剤に起因して生じる応力を小さくすることが可能である。また、パッケージに収容するに当たり、圧電振動素子1を裏返して、より大きな励振電極25bを上面にしたので、電子デバイス(圧電発振器)7の周波数微調が容易となる。
FIG. 17 is a view showing a configuration of a piezoelectric oscillator 7 which is a kind of electronic device according to an embodiment of the present invention, where FIG. 17 (a) is a longitudinal sectional view and FIG. 17 (b) is a lid member. FIG. The piezoelectric oscillator 7 includes a package main body 40b, a lid member 49, the piezoelectric vibration element 1, an IC component 51 on which an oscillation circuit for exciting the piezoelectric vibration element 1 is mounted, a variable capacitance element whose capacitance changes with voltage, and temperature. And at least one of electronic components 52 such as a thermistor and an inductor whose resistance changes.
A conductive adhesive (polyimide) 30 is applied to the pad electrode 29 a of the piezoelectric vibration element 1, and this is reversed and placed on the element mounting pad 47 of the package body 40 b, and the pad electrode 29 a and the element mounting pad 47 are connected. Ensuring continuity. The pad electrode 29b on the upper surface side and the other electrode terminal 48 of the package body 40b are connected by a bonding wire, and electrical connection with one electrode terminal 55 of the IC component 51 is achieved. The IC component 51 is fixed at a predetermined position on the package body 40b, and the terminal of the IC component 51 and the electrode terminal 55 of the package body 40b are connected by the bonding wire BW. In addition, the electronic component 52 is placed at a predetermined position on the package body 40b and connected using metal bumps or the like. The package body 40b is filled with an inert gas such as vacuum or nitrogen, and the package body 40b is sealed with a lid member 49 to complete the piezoelectric oscillator 7.
In the method of connecting the pad electrode 29a and the electrode terminal of the package with the bonding wire BW, the site supporting the piezoelectric vibration element 1 becomes one point, and the stress caused by the conductive adhesive can be reduced. . In addition, since the piezoelectric vibrating element 1 is turned upside down and the larger excitation electrode 25b is placed on the upper surface when housed in the package, fine tuning of the frequency of the electronic device (piezoelectric oscillator) 7 is facilitated.

図17の実施形態に示した圧電発振器7は、同一圧電基板上に圧電振動素子1、IC部品51及び電子部品を配置したが、図18に示した実施形態の圧電発振器7は、H型のパッケージ本体60を用い、上部に形成したキャビティ31に圧電振動素子1を収容し、キャビティ内部を真空、又は窒素N2ガスで満たし、蓋部材61で密封する。下部には圧電振動素子1を励振する発振回路、増幅回路等を搭載したIC部品51と、可変容量素子、及び必要に応じてインダクタ、サーミスタ、コンデンサー等の電子部品52と、を金属バンプ(Auバンプ)68を介して、パッケージ本体60の端子67に導通・接続する。
本発明の電子デバイス(圧電発振器)7は、圧電振動素子1と、IC部品51及び電子部品52とを分離し、圧電振動素子1を単独で気密封止しているために、圧電発振器7の周波数エージングに優れている。
In the piezoelectric oscillator 7 shown in the embodiment of FIG. 17, the piezoelectric vibration element 1, the IC component 51, and the electronic component are arranged on the same piezoelectric substrate. However, the piezoelectric oscillator 7 of the embodiment shown in FIG. Using the package main body 60, the piezoelectric vibration element 1 is accommodated in the cavity 31 formed in the upper part, the inside of the cavity is filled with vacuum or nitrogen N 2 gas, and sealed with the lid member 61. In the lower part, an IC component 51 on which an oscillation circuit, an amplification circuit, etc. for exciting the piezoelectric vibration element 1 are mounted, a variable capacitance element, and an electronic component 52 such as an inductor, thermistor, capacitor, etc., as needed, are provided with metal bumps (Au Conductive and connected to the terminal 67 of the package body 60 via the bumps 68.
The electronic device (piezoelectric oscillator) 7 according to the present invention separates the piezoelectric vibration element 1 from the IC component 51 and the electronic component 52 and hermetically seals the piezoelectric vibration element 1 alone. Excellent frequency aging.

図17、図18に示すように、圧電デバイス(例えば電圧制御型圧電発振器)を構成することにより、周波数再現性、周波数温度特性、エージング特性が優れ、小型で且つ高周波(例えば490MHz帯)の電圧制御型圧電発振器が得られるという効果がある。また、圧電デバイスは基本波の圧電振動素子1を用いているので、容量比が小さく、基本波圧電振動素子を用いているため周波数可変幅を広く、S/N比の良好な電圧制御型圧電発振器が得られるという効果がある。
また、圧電デバイスとして圧電発振器、温度補償型圧電発振器、及び電圧制御型圧電発振器等を構成することが可能であり、周波数再現性、エージング特性が優れた圧電発振器、周波数温度特性に優れた温度補償圧電発振器、周波数が安定で可変範囲の広く且つS/N比(信号雑音比)の良好な電圧制御型圧電発振器を構成することが得られるという効果がある。
As shown in FIGS. 17 and 18, by configuring a piezoelectric device (for example, a voltage-controlled piezoelectric oscillator), the frequency reproducibility, frequency temperature characteristics, and aging characteristics are excellent, and the voltage is small and has a high frequency (for example, 490 MHz band). There is an effect that a control type piezoelectric oscillator can be obtained. Further, since the piezoelectric device uses the fundamental wave piezoelectric vibration element 1, the capacitance ratio is small, and since the fundamental wave piezoelectric vibration element is used, the frequency variable width is wide and the voltage control type piezoelectric element has a good S / N ratio. There is an effect that an oscillator can be obtained.
In addition, piezoelectric devices such as piezoelectric oscillators, temperature compensated piezoelectric oscillators, and voltage controlled piezoelectric oscillators can be configured as piezoelectric devices. Piezoelectric oscillators with excellent frequency reproducibility and aging characteristics, temperature compensation with excellent frequency temperature characteristics The piezoelectric oscillator has an effect that it is possible to obtain a voltage-controlled piezoelectric oscillator having a stable frequency, a wide variable range, and a good S / N ratio (signal to noise ratio).

図19は本発明に係る電子機器の構成を示す概略構成図である。電子機器8は上記の圧電振動子5を備えている。圧電振動子5を用いた電子機器8としては、伝送機器等が挙げられる。これらの電子機器8において圧電振動子6は、基準信号源、あるいは電圧可変型圧電発振器(VCXO)等として用いられ、小型で、特性の良好な電子機器を提供できる。
図19の模式図に示すように、本発明の圧電振動子を電子機器の用いることにより、高周波で周波数安定度に優れ、S/N比の良好な基準周波数源を備えた電子機器が構成できるという効果がある。
FIG. 19 is a schematic configuration diagram showing a configuration of an electronic apparatus according to the present invention. The electronic device 8 includes the piezoelectric vibrator 5 described above. Examples of the electronic device 8 using the piezoelectric vibrator 5 include a transmission device. In these electronic devices 8, the piezoelectric vibrator 6 is used as a reference signal source, a voltage variable piezoelectric oscillator (VCXO), or the like, and can provide a small-sized electronic device having good characteristics.
As shown in the schematic diagram of FIG. 19, by using the piezoelectric vibrator of the present invention for an electronic device, an electronic device having a reference frequency source having a high frequency and excellent frequency stability and a good S / N ratio can be configured. There is an effect.

[変形実施形態]
圧電振動素子の実装に起因した応力を更に軽減、抑圧する手法として、以下に示すごとき構造を採用することができる。
図20(a)の実施形態における圧電基板10は、振動領域12を有する薄肉部と、前記薄肉部の周縁に設けられ、当該薄肉部よりも厚い厚肉部とを備えた圧電基板10であって、圧電基板においては、厚肉支持部13には、縁辺の方向に緩衝部Sを介してマウント部Fが横並びで接続され、緩衝部Sは、マウント部と厚肉支持部との間にスリット20を有し、マウント部Fは、マウント部Fと緩衝部Sと厚肉支持部13との並ぶ方向に対して直交方向の両端部に、面取り部21を有していることを特徴とする。
図20(b)の圧電基板10は、振動領域12を有する薄肉部と、薄肉部の周縁に設けられ、薄肉部よりも厚い厚肉支持部13とを備えた圧電基板10であって、厚肉支持部13には、緩衝部Sを介してマウント部Fが横並びで接続され、緩衝部Sは、マウント部Fと厚肉支持部13との間にスリット20を有し、マウント部は、マウント部Fと緩衝部Sと厚肉支持部13との並ぶ方向に対して直交方向の両端部に切欠き部22を有し、スリット20の長手方向は直交方向と平行であり、マウント部Fの直交方向の幅を、スリットの長手方向の幅より狭く、スリットの長手方向の両端部は、マウント部Fの両端部よりも緩衝部Sの直交方向の外周寄りにあることを特徴とする。
図20(c)の圧電基板10は、振動領域12を有する薄肉部と、薄肉部の周縁に設けられた厚肉支持部13とを備えた圧電基板10であって、厚肉支持部13には、緩衝部Sとマウント部Fが順に連結され、緩衝部Sは、マウント部Fと厚肉支持部13との間にスリット20を有し、マウント部Fは、マウント部Fと緩衝部Sと厚肉支持部13との並ぶ方向に対して直交方向の両端部に、切欠き部22を有していることを特徴とする。
[Modified Embodiment]
As a technique for further reducing and suppressing the stress caused by mounting the piezoelectric vibration element, the following structure can be adopted.
The piezoelectric substrate 10 in the embodiment of FIG. 20A is a piezoelectric substrate 10 provided with a thin part having a vibration region 12 and a thick part provided at the periphery of the thin part and thicker than the thin part. In the piezoelectric substrate, the mount portion F is connected to the thick support portion 13 side by side through the buffer portion S in the direction of the edge, and the buffer portion S is interposed between the mount portion and the thick support portion. It has a slit 20, and the mount part F has chamfered parts 21 at both ends in a direction orthogonal to the direction in which the mount part F, the buffer part S, and the thick support part 13 are arranged. To do.
The piezoelectric substrate 10 of FIG. 20B is a piezoelectric substrate 10 including a thin portion having a vibration region 12 and a thick support portion 13 provided at the periphery of the thin portion and thicker than the thin portion. Mount portions F are connected to the meat support portion 13 side by side through the buffer portion S, and the buffer portion S has a slit 20 between the mount portion F and the thick wall support portion 13. The mounting portion F, the buffer portion S, and the thick support portion 13 have notches 22 at both ends in the direction orthogonal to the direction in which the mounting portion F, the buffer portion S, and the thick support portion 13 are arranged. The width in the orthogonal direction is narrower than the width in the longitudinal direction of the slit, and both end portions in the longitudinal direction of the slit are closer to the outer periphery in the orthogonal direction of the buffer portion S than both end portions of the mount portion F.
The piezoelectric substrate 10 in FIG. 20C is a piezoelectric substrate 10 including a thin portion having a vibration region 12 and a thick support portion 13 provided on the periphery of the thin portion. The buffer portion S and the mount portion F are sequentially connected, and the buffer portion S has a slit 20 between the mount portion F and the thick wall support portion 13, and the mount portion F includes the mount portion F and the buffer portion S. And the thick-walled support portion 13 are characterized by having cutout portions 22 at both ends in a direction perpendicular to the direction in which the thick support portions 13 are arranged.

図21は、図20の構造に対し、2点支持、即ちマウント部F1、及びマウント部F2の形態をとることを特徴としている。
なお、図20、図21においては、厚肉支持部13の各支持部14、15、16の内壁に傾斜部が図示されている一方で、また厚肉支持部13の外側の側壁面には図12に示した如き傾斜面が図示されていないが、これらの傾斜部、傾斜面は図12に示しているように対応する部位に形成されることになる。
なお、図20、図21中の各符号は、上記各実施形態の同じ符号が示す部位と対応している。
FIG. 21 is characterized in that it takes the form of two-point support, that is, the mount portion F1 and the mount portion F2, with respect to the structure of FIG.
In FIGS. 20 and 21, inclined portions are illustrated on the inner walls of the support portions 14, 15, and 16 of the thick support portion 13, while the outer side wall surface of the thick support portion 13 is also illustrated on the inner wall surface of the thick support portion 13. Although the inclined surfaces as shown in FIG. 12 are not shown, these inclined portions and inclined surfaces are formed at corresponding portions as shown in FIG.
In addition, each code | symbol in FIG. 20, FIG. 21 respond | corresponds with the site | part which the same code | symbol of said each embodiment shows.

[変形実施例 その2]
更に、図22(a)は圧電振動素子1の平面図であり、同図(b)は圧電振動素子1のパッド電極29a(マウント部F)の実施形態例の拡大図平面図を示し、同図(c)はマウント部Fの断面図を示している。このマウント部Fにおいては、接着強度を向上させるために凹凸状とすることによって面積を稼いでいる。
[Modified Example 2]
22A is a plan view of the piezoelectric vibration element 1, and FIG. 22B is an enlarged plan view of the embodiment of the pad electrode 29a (mount portion F) of the piezoelectric vibration element 1, and FIG. FIG. 3C shows a cross-sectional view of the mount portion F. In this mount part F, the area is gained by making it uneven in order to improve the adhesive strength.

1、2、3、4…圧電振動素子、5、圧電振動子、6、7…圧電デバイス、8…電子機器、10…圧電基板、10W…水晶ウェハー、11、11’…凹陥部、12…振動領域、12a、12b、12c、12d…振動領域の一辺、13…支持部、14…第1の支持部、14a…第1の支持部本体、14b…第1の傾斜部、15…第2の支持部、15a…第2の支持部本体、15b…第2の傾斜部、15b’…極細片、16…第3の支持部、16a…第3の支持部本体、16b…第3の傾斜部、17…第4の支持部、17a…第4の支持部本体、17b…第4の傾斜部、20…スリット、20a…第1のスリット、20b…第2のスリット、21…面取り部、22…切欠き部、25a、25b…励振電極、27a、27b…リード電極、29a、29b…パッド電極、30…導電性接着剤、31…キャビティ、32…凹部、33…電子部品搭載用パッド、40、40a、40b…パッケージ本体、41…第1の基板、42…第2の基板、43…第3の基板、44…シールリング、45…実装端子、46…導体、47…素子搭載パッド、48…電極端子、49…蓋部材、51…IC部品、52電子部品、55…電極端子、60…パッケージ本体、61…蓋部材、65…実装端子、66…導体、67…部品端子、68…金属バンプ(Auバンプ)、Th…サーミスタ、F、F1、F2…マウント部、S…緩衝部 1, 2, 3, 4... Piezoelectric vibrating element 5, 5. Piezoelectric vibrator, 6, 7 ... Piezoelectric device, 8 ... Electronic equipment, 10 ... Piezoelectric substrate, 10W ... Quartz wafer, 11, 11 '... Recessed portion, 12 ... Vibration region, 12a, 12b, 12c, 12d ... one side of vibration region, 13 ... support portion, 14 ... first support portion, 14a ... first support portion main body, 14b ... first inclined portion, 15 ... second 15a ... second support part main body, 15b ... second inclined part, 15b '... extra fine piece, 16 ... third support part, 16a ... third support part main body, 16b ... third inclination 17, fourth support portion, 17 a, fourth support portion main body, 17 b, fourth inclined portion, 20, slit, 20 a, first slit, 20 b, second slit, 21, chamfered portion, 22 ... Notch, 25a, 25b ... Excitation electrode, 27a, 27b ... Lead electrode, 29a 29b ... Pad electrode, 30 ... Conductive adhesive, 31 ... Cavity, 32 ... Recess, 33 ... Electronic component mounting pad, 40, 40a, 40b ... Package body, 41 ... First substrate, 42 ... Second substrate , 43 ... Third substrate, 44 ... Seal ring, 45 ... Mounting terminal, 46 ... Conductor, 47 ... Element mounting pad, 48 ... Electrode terminal, 49 ... Lid member, 51 ... IC component, 52 Electronic component, 55 ... Electrode Terminal, 60 ... Package body, 61 ... Cover member, 65 ... Mounting terminal, 66 ... Conductor, 67 ... Part terminal, 68 ... Metal bump (Au bump), Th ... Thermistor, F, F1, F2 ... Mount, S ... Buffer part

Claims (14)

振動領域を含む振動部と、
当該振動部と一体化され、前記振動部の厚みよりも厚い支持部と、
を有する圧電基板と、
前記振動領域に表裏で対向するように配置された一対の励振電極と、
を有する圧電振動素子であって、
前記支持部は、
前記振動部の主面の対向する2つの辺に沿って前記振動部を挟むように夫々設けられた第1の支持部と第2の支持部と、
当該第1、第2の支持部の各々の一方の端部を連設する第3の支持部と、
前記第1、第2の支持部の各々の他方の端部を連設する第4の支持部と、
を備え、
前記第1、第2の支持部の表裏の主面は前記振動部の表裏の主面よりも突設され、
前記第3の支持部の一方の主面は前記振動部の一方の主面よりも突設され、
前記第3の支持部の他方の主面と前記振動部の他方の主面とは同一面であり、
前記第4の支持部の一方の主面は前記振動部の他方の主面よりも突設され、
前記第4の支持部の他方の主面と前記振動部の一方の主面とは同一面であることを特徴とする圧電振動素子。
A vibration part including a vibration region;
A support unit that is integrated with the vibration unit and is thicker than the thickness of the vibration unit;
A piezoelectric substrate having
A pair of excitation electrodes arranged to face the vibration region on the front and back sides;
A piezoelectric vibration element having
The support part is
A first support portion and a second support portion, which are respectively provided so as to sandwich the vibration portion along two opposing sides of the main surface of the vibration portion;
A third support part continuously connecting one end of each of the first and second support parts;
A fourth support part connecting the other end of each of the first and second support parts;
With
The main surfaces of the front and back surfaces of the first and second support portions are protruded from the main surfaces of the front and back surfaces of the vibration portion,
One main surface of the third support part protrudes from one main surface of the vibration part,
The other main surface of the third support portion and the other main surface of the vibration portion are the same surface,
One main surface of the fourth support part protrudes from the other main surface of the vibration part,
The piezoelectric vibration element, wherein the other main surface of the fourth support portion and the one main surface of the vibration portion are the same surface.
前記圧電基板は、
水晶の結晶軸である電気軸としてのX軸と、機械軸としてのY軸と、光学軸としてのZ軸と、からなる直交座標系の前記X軸を中心として、
前記Z軸を前記Y軸の−Y方向へ所定の角度だけ傾けた軸をZ’軸とし、
前記Y軸を前記Z軸の+Z方向へ前記所定の角度だけ傾けた軸をY’軸とし、
前記X軸と前記Z’軸に平行な面で構成され、
前記Y’軸に平行な方向を厚みとする水晶基板であることを特徴とする請求項1に記載の圧電振動素子。
The piezoelectric substrate is
Centering on the X axis of the orthogonal coordinate system consisting of the X axis as the electrical axis that is the crystal axis of the crystal, the Y axis as the mechanical axis, and the Z axis as the optical axis,
An axis obtained by inclining the Z axis by a predetermined angle in the −Y direction of the Y axis is a Z ′ axis,
An axis obtained by inclining the Y axis by the predetermined angle in the + Z direction of the Z axis is a Y ′ axis,
It is composed of a plane parallel to the X axis and the Z ′ axis,
The piezoelectric vibration element according to claim 1, wherein the piezoelectric vibration element is a quartz substrate having a thickness in a direction parallel to the Y ′ axis.
前記第3の支持部の突設部が、前記Z’軸のプラス側にあり、
前記第4の支持部の突設部が、前記Z’軸のマイナス側にあることを特徴とする請求項2に記載の圧電振動素子。
The projecting portion of the third support portion is on the plus side of the Z ′ axis;
The piezoelectric vibration element according to claim 2, wherein the projecting portion of the fourth support portion is on the negative side of the Z ′ axis.
前記第2の支持部は、
前記振動部と連設した一方の端縁から他方の端縁に向かって離間するにつれて厚みが増加する第2の傾斜部と、
当該第2の傾斜部の前記他方の端縁に連設する第2の支持部本体と、
を有することを特徴とする請求項1乃至3のうち何れか一項に圧電振動素子。
The second support part is
A second inclined portion whose thickness increases as the distance from the one edge connected to the vibrating portion increases toward the other edge;
A second support portion main body provided continuously with the other edge of the second inclined portion;
The piezoelectric vibration element according to claim 1, wherein the piezoelectric vibration element is provided.
前記第2の支持部には、
少なくとも一つのスリットが設けられていることを特徴とする請求項4に記載の圧電振動素子。
In the second support part,
The piezoelectric vibration element according to claim 4, wherein at least one slit is provided.
前記スリットは、
前記第2の傾斜部と前記第2の支持部本体との境界部に沿って前記第2の支持部本体に配置されていることを特徴とする請求項5に記載の圧電振動素子。
The slit is
The piezoelectric vibration element according to claim 5, wherein the piezoelectric vibration element is disposed in the second support portion main body along a boundary portion between the second inclined portion and the second support portion main body.
前記スリットは、
前記第2の傾斜部内に前記振動領域の一辺から離間して配置されていることを特徴とする請求項5に記載の圧電振動素子。
The slit is
The piezoelectric vibration element according to claim 5, wherein the piezoelectric vibration element is disposed in the second inclined portion so as to be separated from one side of the vibration region.
前記スリットは、
前記第2の支持部本体に配置された第1のスリットと、
前記第2の傾斜部内に前記振動領域の一辺から離間して配置された第2のスリットと、
を備えていることを特徴とする請求項5に記載の圧電振動素子。
The slit is
A first slit disposed in the second support body;
A second slit disposed in the second inclined portion and spaced from one side of the vibration region;
The piezoelectric vibration element according to claim 5, comprising:
前記第1のスリットは、
前記第2の傾斜部と前記第2の支持部本体との境界部に沿って前記第2の支持部本体に配置されていることを特徴とする請求項8に記載の圧電振動素子。
The first slit is
The piezoelectric vibration element according to claim 8, wherein the piezoelectric vibration element is disposed in the second support portion main body along a boundary portion between the second inclined portion and the second support portion main body.
請求項1乃至9のうち何れか一項に記載の圧電振動素子と、
該圧電振動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圧電振動子。
The piezoelectric vibration element according to any one of claims 1 to 9,
A package containing the piezoelectric vibration element;
A piezoelectric vibrator characterized by comprising:
請求項1乃至9のうち何れか一項に記載の圧電振動素子と、
電子部品と、
をパッケージに備えたことを特徴とする電子デバイス。
The piezoelectric vibration element according to any one of claims 1 to 9,
Electronic components,
An electronic device characterized by comprising a package.
前記電子部品は、
可変容量素子、サーミスタ、インダクタ、コンデンサーのうちの何れかであることを特徴とする請求項11に記載の電子デバイス。
The electronic component is
The electronic device according to claim 11, wherein the electronic device is any one of a variable capacitance element, a thermistor, an inductor, and a capacitor.
前記圧電振動素子を励振する発振回路を前記パッケージに備えたことを特徴とする請求項11又は12に記載の電子デバイス。   The electronic device according to claim 11, wherein an oscillation circuit for exciting the piezoelectric vibration element is provided in the package. 請求項10に記載の圧電振動子を備えたことを特徴とする電子機器。   An electronic apparatus comprising the piezoelectric vibrator according to claim 10.
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