JP2014011657A

JP2014011657A - 水晶振動素子

Info

Publication number: JP2014011657A
Application number: JP2012147350A
Authority: JP
Inventors: Koichi Iwata; 浩一岩田; Kohei Sasaoka; 康平笹岡; Hitoshi Shirasawa; 仁白澤; Kei Kasahara; 慧笠原
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2014-01-20

Abstract

【課題】低いＣＩ値を実現するために振動エネルギーの漏れを軽減する水晶振動素子を提供する。
【解決手段】平板状の水晶片１と、この水晶片の両主面に設けられる励振電極２と、この水晶片の一方の端部に設けられ、励振電極と接続する引き回しパターン３とを備え、引き回しパターンが水晶片の端部に設けられる接続パッド３ａと、励振電極と接続パッドとを繋ぐ引き回し配線３ｂとから構成され、接続パッドが、２つ一対で設けられ、この２つの接続パッドのうち、一方が他方より細く設けられ、接続パッドは、一方の主面に並んで設けられ、他方の主面に所定の一つの接続パッドのみ設けられつつ、他の接続パッドより細く設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、水晶デバイスに用いられる水晶振動素子に関する。

従来より、水晶デバイスには水晶片に金属膜を設けて構成された水晶振動素子が用いられている。
この水晶片は、例えば、ＡＴカットの水晶ウェハを従来周知のフォトリソグラフィ技術とエッチング技術を用いることで形成することができる。
このような水晶振動素子は、四角形に形成された水晶片と、この水晶片の両主面中央に設けられる四角形状の励振電極と、この励振電極と接続され水晶片の一方の端部に設けられる引き回しパターンとから構成されている。
ここで、励振電極に接続されている引き回しパターンは、水晶片の主面において、水晶片の短辺の中心と縁との間に設けられる（例えば、特許文献１参照）。
また、従来の引き回しパターンは、水晶片の両主面であって一方の端部に２つ一対で設けられる接続パッドと励振電極と接続パッドとをつなぐ引き回し配線とから構成される。このような従来の引き回しパターンは、水晶片の両主面に対向して設けられる搭載パッドの大きさが同じであった。

特開２０１２−１１９９１１号公報

水晶振動素子は、励振電極で振動エネルギーを最大にして、水晶片の縁付近で振動エネルギーを閉じ込めるのが理想状態となる。
しかしながら、従来の水晶振動素子は、接続パッドの存在により、水晶片の端部で厚みが増えたような状態となり、再び振動エネルギーが増大するものと考えられる。
また、従来の水晶振動素子は、引き回しパターンが水晶片の短辺の中心と縁との間に設けられているため、振動エネルギーが引き回しパターンを介して漏れる恐れがある。そのため、低いＣＩ値（クリスタル・インピーダンス値）の実現が困難であった。

そこで、本発明は、低いＣＩ値を実現するために振動エネルギーの漏れを軽減する水晶振動素子を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、水晶振動素子であって、平板状の水晶片と、この水晶片の両主面に設けられる励振電極と、この水晶片の一方の端部に設けられ、前記励振電極と接続する引き回しパターンとを備え、前記引き回しパターンが水晶片の端部に設けられる接続パッドと、前記励振電極と前記接続パッドとを繋ぐ引き回し配線とから構成され、前記接続パッドが、２つ一対で設けられ、この２つの接続パッドのうち、一方が他方より細く設けられていることを特徴とする。
なお、主面とは、水晶片に設けられる平面のうち、最も広い面とこの面と向かい合う面をいう。

また、本発明は、前記接続パッドは、一方の主面に並んで設けられ、他方の主面に所定の一つの接続パッドのみ設けられつつ、他の接続パッドより細く設けられていても良い。

このような水晶振動素子では、引き回しパターンが水晶片の端部に設けられる接続パッドと、励振電極と前記接続パッドとを繋ぐ引き回し配線とから構成され、接続パッドが、２つ一対で設けられ、この２つの接続パッドのうち、一方が他方より細く設けられているので、水晶片の主面の内側を引き回しパターンの接続パッドが拘束することがなくなり、振動エネルギーが漏れるのを軽減することができる。

（ａ）は本発明の実施形態に係る水晶振動素子の一方の主面側の状態の一例を示す模式図であり、（ｂ）は本発明の実施形態に係る水晶振動素子の他方の主面側の状態の一例を示す模式図である。

次に、本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」という。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各構成要素について、状態をわかりやすくするために、誇張して図示している。

図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本発明の実施形態に係る水晶振動素子１０は、四角形状の水晶片１とこの水晶片１の両主面に設けられる励振電極２と、この励振電極２と接続し水晶片１の一方の端部へ引き回されている引き回しパターン３とから構成されている。

水晶片１は、例えばＡＴカットの水晶ウェハから四角形状でかつ平板状に形成されており、長辺側の側面にｍ面１ｂが設けられている。
この水晶片１は、従来周知のフォトリソグラフィ技術とエッチング技術を用いて形成することができる。これにより設けられた水晶片１は、長辺側の側面にｍ面１ｂが形成された状態となる。つまり、ｍ面１ｂは、水晶をエッチングしたときに側面側に生じる結晶面である。
なお、水晶片１は、引き回しパターン３が設けられる端部をＸ軸の＋Ｘ方向とし、反対側の端部を−Ｘ方向としている。

励振電極２は、楕円形状となっており、楕円の一方の短径側の縁が水晶片１のｍ面１ｂにかからないように、平面中心を水晶片１の投影面の中心に合わせて設けられている。つまり、水晶片１を平面視で見たときの主面とｍ面１ｂとを含んだ平面の中心と励振電極２の平面中心とが一致した状態となっている。
また、励振電極２は、水晶片１の両主面に設けられ、それぞれ対向するように設けられている。

引き回しパターン３は、水晶片１の一方の端部に設けられ、励振電極２と接続している。この引き回しパターン３は、水晶片１の主面の縁に沿って設けられている。

例えば、引き回しパターン３は、２つ一対の接続パッド３ａと引き回し配線３ｂとから構成されている。接続パッド３ａは、水晶片１の一方の主面の角部に並んで設けられており、１つの接続パッド３ａが一方の主面に設けられた励振電極２と引き回し配線３ｂを介して接続し、他の接続パッド３ａが他方の主面に設けられた励振電極２と引き回し配線３ｂを介して接続している。
また、引き回し配線３ｂは、水晶片１の主面の縁に沿って直線で形成されており、励振電極２から接続パッド３ａまで設けられている。

これら接続パッド３ａは、一方の主面に並んで設けられ、他方の主面に所定の一つの接続パッドのみ設けられつつ、他の接続パッドより細く設けられて構成されている。
これら接続パッド３ａは、パッケージ（図示せず）と導電性接着剤（図示せず）で接合される側の水晶片１の主面側に２つ並んで同じ大きさで設けられている。また、水晶片１の他方の主面に設けられる接続パッド３ａは、接合に用いられる側の接続パッドよりも小さく構成され、水晶片１の他の主面に設けられている励振電極２と引き回し配線３ｂで接続されている。

水晶振動素子は、励振電極で振動エネルギーを最大にして、水晶片１の縁付近で振動エネルギーを閉じ込めるのが理想状態となる。
引き回しパターンにおいて、従来の引き回しパターンでは、水晶片の両主面に対向して設けられる同じ大きさの接続パッドの存在により、水晶片の端部で厚みが増えたような状態となり、再び振動エネルギーが増大するものと考えられ、励振電極２から引き回し配線を介して振動エネルギーが漏れると考察される。
しかし、本発明の水晶振動素子における引き回しパターン３によると、水晶片１の両主面に対向して設けられる搭載パッド３ａの大きさを、一方の主面側の接続パッドより他方の主面の接続パッドを小さくしたので、励振電極２から引き回し配線３ｂを介して漏れてきた振動エネルギーを小さくすることができると考えられる。
したがって、接続パッド３ａの面積が水晶片１の主面に占める割合を少なくすることで、振動エネルギーが漏れるのを軽減することができる。

このように本発明の実施形態に係る水晶振動素子１０を構成したので、水晶片１の中央側に引き回しパターン３が設けられなくなり、水晶片１の縁側に引き回しパターン３が設けられるので、水晶片の主面の内側を引き回しパターンが拘束することがなくなる。
また、このような水晶振動素子は厚みすべりモードの振動をするため、水晶片１の主面に設けられる引き回しパターン３の占める割合を従来より小さくすることができる。
これにより、振動エネルギーが引き回しパターン３を伝って漏れるのを軽減することができる。

このように本発明の実施形態に係る水晶振動素子を構成したので、水晶片の主面の内側を引き回しパターンの接続パッドが拘束することがなくなり、振動エネルギーが漏れるのを軽減することができる。
また、２つ一対の接続パッドが、一方が他方よりも細く形成されているので、水晶片１の主面を拘束する面積が小さくなり、振動エネルギーが漏れるのを軽減させることができる。
また、水晶片の一方の主面に設けられた接合に用いる接続パッド３ａを他方の主面に設けられた接続パッド３ａよりも大きく形成しているので、導電性接着剤（図示せず）を用いてパッケージ（図示せず）に搭載する場合に、接合強度を従来と同様に維持させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、水晶片にｍ面が設けられていれば、ＡＴカットに限定されず、種々のカットアングルの水晶片を用いることができる。
また、励振電極は、楕円形状に限定されず、円形状や四角形状となっていても良い。

１０水晶振動素子
１水晶片
１ｂｍ面
２励振電極
３引き回しパターン

Claims

平板状の水晶片と、
この水晶片の両主面に設けられる励振電極と、
この水晶片の一方の端部に設けられ、前記励振電極と接続する引き回しパターンとを備え、
前記引き回しパターンが水晶片の端部に設けられる接続パッドと、前記励振電極と前記接続パッドとを繋ぐ引き回し配線とから構成され、
前記接続パッドが、２つ一対で設けられ、この２つの接続パッドのうち、一方が他方より細く設けられていることを特徴とする水晶振動素子。
前記接続パッドは、一方の主面に並んで設けられ、他方の主面に所定の一つの接続パッドのみ設けられつつ、他の接続パッドより細く設けられていることを特徴とする請求項１に記載の水晶振動素子。