JP2014027506A - Vibration piece, vibration element, vibrator, electronic device, electronic apparatus, movable body and manufacturing method for vibration piece - Google Patents

Vibration piece, vibration element, vibrator, electronic device, electronic apparatus, movable body and manufacturing method for vibration piece Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small-sized vibration piece that allows an energy confinement effect in a Z'-axis direction of a mode of thickness shear vibration that is main vibration in an AT-cut crystal vibration piece with an X-axis direction of a quartz crystal as long sides to be improved, and further to provide a manufacturing method therefor.SOLUTION: A manufacturing method for a vibration piece includes the steps of: preparing a rotated Y-cut crystal substrate constituted of a crystal flat plate having a surface including an X-axis serving as a crystal axis of a crystal and a Z'-axis obtained by rotating a Z-axis serving as a crystal axis toward a -Y-axis side of a Y-axis serving as a crystal axis with the X-axis as a rotational axis as a main surface and a Y'-axis direction as a thickness obtained by rotating the Y-axis serving as the crystal axis toward a -Z-axis side of the Z-axis serving as the crystal axis with the X-axis as the rotational axis; and performing etching on at least one of lateral surfaces intersecting with the Z'-axis so as to form at least four faces on the at least one of lateral surfaces.

Description

本発明は、振動片、振動素子、振動子、電子デバイス、電子機器、移動体及び振動片の製造方法に関する。   The present invention relates to a vibrating piece, a vibrating element, a vibrator, an electronic device, an electronic device, a moving body, and a method for manufacturing the vibrating piece.

主振動が厚み滑り振動で励振する水晶振動片が用いられている水晶振動子は、小型化、高周波数化に適し、且つ、周波数温度特性が優れているので、発振器、電子機器等の多方面で使用されている。特に、近年では携帯電話やコンピューター等の様々な電子機器の小型化、薄型化に伴い、それに用いられる水晶振動子に対してもより一層の小型化、薄型化の要求が強まっている。   Quartz resonators that use quartz resonators that are excited by thickness shear vibration are suitable for miniaturization and higher frequency, and have excellent frequency-temperature characteristics. Used in. In particular, in recent years, with the reduction in size and thickness of various electronic devices such as mobile phones and computers, there has been an increasing demand for further downsizing and thickness reduction of crystal units used therefor.

しかし、水晶振動子の小型化を図ろうとすると、振動領域と保持部との間隔が近くなるため振動エネルギーが漏洩しCI(クリスタル・インピーダンス=水晶振動子の等価抵抗)が低減することや主振動である厚み滑り振動の共振周波数近傍に、水晶振動片の輪郭寸法に依存した幅滑り振動等の不要なスプリアスが発生し、主振動と結合することで温度変化に対する周波数及びCIの非連続的な変動、所謂、特異現象(Anomalous Activity Dip)等が生じるという問題があった。これに対し、特許文献1には、CI値の低減やスプリアスとの結合を回避するために、水晶結晶のX軸(電気軸)方向を長辺とする矩形のATカット水晶基板に励振部を有する水晶振動片と、前記励振部の表裏主面に設けられた励振電極とを備え、前記励振部の長辺方向の両側面(Z’軸側の両側面)がそれぞれ水晶結晶のm面とm面以外の結晶面との2面で形成され、前記m面以外の結晶面が前記励振部の主面の法線方向に対して3°±30’の角度をもって傾斜していることを特徴とするATカット水晶振動片が開示されている。   However, when trying to reduce the size of the crystal unit, the distance between the vibration region and the holding part becomes close, so that the vibration energy leaks and the CI (crystal impedance = equivalent resistance of the crystal unit) is reduced or the main vibration is reduced. In the vicinity of the resonance frequency of the thickness-shear vibration, unnecessary spurious such as a width-slip vibration depending on the contour size of the crystal vibrating piece is generated and coupled to the main vibration, the frequency and the CI are not continuous with respect to the temperature change. There was a problem that fluctuations, so-called anomalous activity dips, etc. occurred. On the other hand, in Patent Document 1, in order to avoid CI value reduction and spurious coupling, an excitation unit is provided on a rectangular AT-cut quartz substrate having a long side in the X-axis (electric axis) direction of the quartz crystal. A quartz crystal resonator element and excitation electrodes provided on the front and back main surfaces of the excitation unit, and both side surfaces (both side surfaces on the Z′-axis side) in the long side direction of the excitation unit are m-planes of crystal crystals, respectively. The crystal plane other than the m plane is formed by two planes, and the crystal plane other than the m plane is inclined at an angle of 3 ° ± 30 ′ with respect to the normal direction of the main surface of the excitation unit. An AT-cut quartz crystal resonator element is disclosed.

特開2008−67345号公報JP 2008-67345 A

上述の特許文献1に開示されている水晶振動片では、更なる小型化を図る場合、前記励振部のZ’軸方向即ち振動片の幅方向に十分なエネルギー閉じ込め効果が得られないという課題があることが分かった。
そこで、水晶結晶のX軸方向を長辺とするATカット水晶振動片において、主振動である厚み滑り振動モードのZ’軸方向におけるエネルギー閉じ込め効果を向上させることを可能とする小型の振動片及びその製造方法を提供する。
In the quartz crystal resonator element disclosed in Patent Document 1 described above, when further miniaturization is attempted, there is a problem that a sufficient energy confinement effect cannot be obtained in the Z′-axis direction of the excitation unit, that is, the width direction of the resonator element. I found out.
Therefore, in an AT-cut quartz crystal resonator element having a long side in the X-axis direction of the crystal crystal, a small-sized resonator element that can improve the energy confinement effect in the Z′-axis direction of the thickness-shear vibration mode that is the main vibration, and A manufacturing method thereof is provided.

本発明は、上述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]本適用例に係る振動片の製造方法は、水晶の結晶軸であるX軸と、前記X軸を回転軸として結晶軸であるZ軸を結晶軸であるY軸の−Y軸側へ回転して得られるZ’軸とを含む面を主面とし、前記X軸を回転軸として結晶軸であるY軸を結晶軸である前記Z軸の−Z軸側へ回転して得られるY’軸方向を厚みとする水晶平板で構成されている回転Yカット水晶基板を準備する工程と、前記Z’軸と交差する少なくとも一方の側面に少なくとも4つの面が形成されるように前記側面をエッチングする工程と、を含むことを特徴とする。   [Application Example 1] A method of manufacturing a resonator element according to this application example includes an X-axis that is a crystal axis of crystal, and a Y-axis that is a Y-axis that is a crystal axis with the X-axis being a rotation axis and the Z-axis being a crystal axis A surface including the Z ′ axis obtained by rotating toward the axis side is a principal surface, and the Y axis that is the crystal axis is rotated toward the −Z axis side of the Z axis that is the crystal axis with the X axis as the rotation axis. A step of preparing a rotating Y-cut quartz substrate composed of a quartz plate having a thickness in the Y′-axis direction, and at least four surfaces formed on at least one side surface intersecting with the Z′-axis. And etching the side surface.

本適用例によれば、回転Yカット水晶基板の振動片を小型化しても、Z’軸側の側面に少なくとも4つの結晶面が形成されるエッチングを施すことで、主振動である厚み滑り振動モードのZ’軸方向におけるエネルギー閉じ込め効果を向上した振動片を製造できるという効果がある。   According to this application example, even if the vibrating piece of the rotating Y-cut quartz substrate is reduced in size, the thickness shear vibration that is the main vibration is obtained by performing etching that forms at least four crystal planes on the side surface on the Z′-axis side. There is an effect that it is possible to manufacture a resonator element having an improved energy confinement effect in the Z′-axis direction of the mode.

[適用例2]上記適用例に記載の振動片の製造方法において、前記エッチングする工程は、前記回転Yカット水晶基板の前記Y’軸方向の厚みに対して、前記Y’軸方向の厚みを10%以上薄くすることを特徴とする。   Application Example 2 In the method for manufacturing a resonator element according to the application example described above, the etching step is performed by setting the thickness in the Y′-axis direction to the thickness in the Y′-axis direction of the rotating Y-cut quartz substrate. It is characterized by being made 10% or thinner.

本適用例によれば、振動片を小型化しても、Y’軸方向の厚みを10%以上薄くなるようにエッチングすることにより、Z’軸側の両側面にそれぞれ4つ以上の結晶面が形成されるので、主振動である厚み滑り振動モードのZ’軸方向におけるエネルギー閉じ込め効果を向上し、CI値の小さい振動片を製造することができるという効果がある。   According to this application example, even if the resonator element is reduced in size, four or more crystal planes are formed on both side surfaces on the Z′-axis side by etching so that the thickness in the Y′-axis direction is reduced by 10% or more. As a result, it is possible to improve the energy confinement effect in the Z′-axis direction of the thickness-shear vibration mode, which is the main vibration, and to produce a resonator element having a small CI value.

[適用例3]上記適用例に記載の振動片の製造方法において、前記エッチングする工程は、前記回転Yカット水晶基板の前記Y’軸方向の厚みに対して、前記Y’軸方向の厚みを10%以上15%未満の範囲で薄くすることを特徴とする。   Application Example 3 In the method for manufacturing a resonator element according to the application example described above, the etching step is performed by setting the thickness in the Y′-axis direction to the thickness in the Y′-axis direction of the rotating Y-cut quartz substrate. It is characterized by thinning in the range of 10% or more and less than 15%.

本適用例によれば、振動片を小型化しても、Y’軸方向の厚みを10%以上15%未満の範囲で薄くなるようにエッチングすることで、Z’軸側の両側面にそれぞれ4つの結晶面が形成され、主振動である厚み滑り振動モードのZ’軸方向におけるエネルギー閉じ込め効果を向上し、CI値の小さい振動片を製造することができるという効果がある。   According to this application example, even if the resonator element is reduced in size, etching is performed so that the thickness in the Y′-axis direction is reduced within a range of 10% or more and less than 15%. One crystal plane is formed, and the energy confinement effect in the Z′-axis direction of the thickness-shear vibration mode, which is the main vibration, is improved, and a vibration piece having a small CI value can be manufactured.

[適用例4]上記適用例に記載の振動片の製造方法において、前記エッチングは、ウェットエッチングであることを特徴とする。   Application Example 4 In the method for manufacturing a resonator element according to the application example, the etching is wet etching.

本適用例によれば、エッチングをウェットエッチングで行うことで、水晶の結晶異方性に伴い、ウェットエッチングによって生じる新たな結晶面を利用できるという効果がある。   According to this application example, by performing the etching by wet etching, there is an effect that a new crystal plane generated by the wet etching can be used with the crystal anisotropy of the crystal.

[適用例5]上記適用例に記載の振動片の製造方法において、前記エッチングする工程は、前記回転Yカット水晶基板の+Y’軸側の主面に第1マスクを配置し、−Y’軸側の主面に前記第1マスクに対して−Z’軸側にずれた位置となるように第2マスクを配置し、前記第1マスク及び前記第2マスクを介して前記回転Yカット水晶基板をウェットエッチングすることによって、振動片の外形を形成する工程と、前記第1マスク及び前記第2マスクを除去する工程と、前記マスクを除去された振動片をウェットエッチングすることによって、前記側面に少なくとも4つの面を形成する工程と、を含むことを特徴とする。   Application Example 5 In the method for manufacturing a resonator element according to the application example described above, in the etching step, a first mask is disposed on a main surface on the + Y′-axis side of the rotated Y-cut quartz substrate, and a −Y′-axis is formed. A second mask is arranged on the main surface on the side so as to be shifted to the −Z′-axis side with respect to the first mask, and the rotated Y-cut quartz crystal substrate through the first mask and the second mask Forming the outer shape of the vibrating piece by wet etching, removing the first mask and the second mask, and wet etching the vibrating piece from which the mask has been removed, Forming at least four surfaces.

本適用例によれば、振動片の外形貫通エッチング用のマスクをZ’軸方向にずらすことで、Z’軸側の側面にそれぞれ2つの結晶面を含む振動片を形成でき、その後の厚み調整エッチングにおいて、Z’軸側の両側面に4つの結晶面を形成できるので、主振動である厚み滑り振動モードのZ’軸方向におけるエネルギー閉じ込め効果を向上した振動片を製造することができるという効果がある。   According to this application example, the resonator element including two crystal planes can be formed on the side surface on the Z′-axis side by shifting the mask for external penetration etching of the resonator element in the Z′-axis direction, and the thickness adjustment thereafter. In etching, since four crystal planes can be formed on both side surfaces on the Z′-axis side, it is possible to manufacture a resonator element that improves the energy confinement effect in the Z′-axis direction of the thickness-shear vibration mode that is the main vibration. There is.

[適用例6]上記適用例に記載の振動片の製造方法において、前記回転Yカット水晶基板の厚みをT(μm)としたとき、前記第2マスクの前記第1マスクに対するずらし量Δz(μm)を0.75×T×0.8≦Δz≦0.75×T×1.2の範囲内で設定することを特徴とする。   Application Example 6 In the method for manufacturing a resonator element according to the application example described above, when the thickness of the rotated Y-cut quartz substrate is T (μm), a shift amount Δz (μm) of the second mask with respect to the first mask. ) Is set within a range of 0.75 × T × 0.8 ≦ Δz ≦ 0.75 × T × 1.2.

本適用例によれば、マスクのずらし量Δz(μm)を上記範囲に設定することで、振動片の外形貫通エッチング後に、確実にZ’軸側の側面にそれぞれ2つの結晶面を含む振動片を形成できるので、その後の厚み調整エッチングにおいて、確実にZ’軸側の両側面に4つ以上の結晶面を形成した振動片を製造することができるという効果がある。   According to this application example, by setting the mask shift amount Δz (μm) within the above range, the resonator element reliably includes two crystal planes on the side surface on the Z′-axis side after the outer shape through etching of the resonator element. Therefore, in the subsequent thickness adjustment etching, there is an effect that a resonator element in which four or more crystal planes are reliably formed on both side surfaces on the Z′-axis side can be manufactured.

[適用例7]本適用例に係る振動片は、水晶の結晶軸であるX軸と、前記X軸を回転軸として結晶軸であるZ軸を結晶軸であるY軸の−Y軸側へ回転して得られるZ’軸とを含む面を主面とし、前記X軸を回転軸として結晶軸であるY軸を結晶軸である前記Z軸の−Z軸側へ回転して得られるY’軸方向を厚みとする水晶平板で構成されている回転Yカット水晶基板の前記Z’軸と交差する少なくとも一方の側面が、少なくとも4つの面を含むことを特徴とする。   Application Example 7 In the resonator element according to this application example, the X axis that is the crystal axis of the crystal and the Z axis that is the crystal axis with the X axis as the rotation axis are moved to the −Y axis side of the Y axis that is the crystal axis. Y obtained by rotating the Y axis, which is the crystal axis, to the −Z axis side of the Z axis, which is the crystal axis, with the plane including the Z ′ axis obtained by rotation as the principal plane and the X axis as the rotation axis 'At least one side surface intersecting with the Z' axis of the rotating Y-cut quartz crystal substrate composed of a quartz plate having a thickness in the axial direction includes at least four surfaces.

本適用例によれば、振動片を小型化しても、Z’軸側の側面に4つの結晶面があることで、主振動である厚み滑り振動モードのZ’軸方向におけるエネルギー閉じ込め効果を向上し、且つ幅滑り振動モードの影響を抑制して周波数温度特性を改善することができるという効果がある。   According to this application example, the energy confinement effect in the Z′-axis direction of the thickness-shear vibration mode, which is the main vibration, is improved by having four crystal planes on the side surface on the Z′-axis side even if the vibration piece is downsized. In addition, the frequency temperature characteristic can be improved by suppressing the influence of the width-slip vibration mode.

[適用例8]上記適用例に記載の振動片において、前記一方の側面が5つの面を含むことを特徴とする。   Application Example 8 In the resonator element according to the application example described above, the one side surface includes five surfaces.

本適用例によれば、振動片を小型化しても、Z’軸側の側面に5つの結晶面があることで、主振動である厚み滑り振動モードのZ’軸方向におけるエネルギー閉じ込め効果をより一層向上し、且つ幅滑り振動モードの影響をより一層抑制して周波数温度特性を改善することができるという効果がある。   According to this application example, the energy confinement effect in the Z′-axis direction of the thickness-shear vibration mode, which is the main vibration, is further improved by having five crystal planes on the side surface on the Z′-axis side even if the resonator element is downsized. There is an effect that the frequency temperature characteristic can be further improved by further suppressing the influence of the width-slip vibration mode.

[適用例9]上記適用例に記載の振動片において、+Y’軸側の第1主面、−Y’軸側の第2主面、及び前記4つの面或いは前記5つの面において、端部が互いに接続されている2つの面がなす角度が鈍角であることを特徴とする。   Application Example 9 In the resonator element according to the application example described above, in the first main surface on the + Y′-axis side, the second main surface on the −Y′-axis side, and the four surfaces or the five surfaces, end portions The angle between two surfaces connected to each other is an obtuse angle.

本適用例によれば、Z’軸側の側面に4つ或いは5つの結晶面において、2つの面がなす角度が全て鈍角であることで、Z’軸側の側面を利用して、励振電極とパッド電極とをリード電極で接続する場合に、リード電極の断線を防止できるという効果がある。   According to this application example, in the four or five crystal planes on the side surface on the Z′-axis side, the angles formed by the two surfaces are all obtuse angles, so that the excitation electrode can be used using the side surface on the Z′-axis side. When the lead electrode is connected to the pad electrode, the lead electrode can be prevented from being disconnected.

[適用例10]上記適用例に係る振動片において、前記回転Yカット水晶基板の少なくとも一方の主面に突出部が設けられていることを特徴とする。   Application Example 10 In the resonator element according to the application example described above, a protrusion is provided on at least one main surface of the rotated Y-cut quartz crystal substrate.

本適用例によれば、振動片を小型化しても、励振電極を形成する位置に厚肉中央部と薄肉周辺部とからなるメサ形状を有することで、主振動に重畳する幅滑り振動モード等の不要波を抑制でき、周波数温度特性を改善できるという効果がある。   According to this application example, even if the resonator element is downsized, a width-shear vibration mode or the like that is superimposed on the main vibration is obtained by having a mesa shape including a thick central portion and a thin peripheral portion at a position where the excitation electrode is formed. This is effective in suppressing unnecessary waves and improving the frequency temperature characteristics.

[適用例11]本適用例に係る振動素子は、上記適用例に記載の振動片の表裏の主面に励振電極を含むことを特徴とする。   Application Example 11 The vibration element according to this application example includes excitation electrodes on the main surfaces of the front and back surfaces of the resonator element described in the application example.

本適用例によれば、振動片を小型化しても、励振電極を形成することで、主振動である厚み滑り振動モードを安定して励振することができるという効果がある。   According to this application example, even if the vibration piece is reduced in size, by forming the excitation electrode, it is possible to stably excite the thickness-shear vibration mode that is the main vibration.

[適用例12]本適用例に係る振動子は、上記適用例に記載の振動素子と、前記振動素子を収容するパッケージと、を備えていることを特徴とする。   Application Example 12 A vibrator according to this application example includes the vibration element according to the application example described above and a package that houses the vibration element.

本適用例によれば、小型の振動素子をパッケージに収容することで、温度変化や湿度変化等の外乱の影響や汚染による影響を防ぐことができるため、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た、小型の振動子が得られるという効果がある。   According to this application example, since the small vibration element is accommodated in the package, it is possible to prevent the influence of disturbance such as temperature change and humidity change and the influence of contamination, so that frequency reproducibility, frequency temperature characteristics, CI temperature There is an effect that a small vibrator having excellent characteristics and frequency aging characteristics can be obtained.

[適用例13]本適用例に係る電子デバイスは、上記適用例に記載の振動素子と、電子部品と、前記振動素子及び前記電子部品を搭載する容器と、を備えていることを特徴とする。   Application Example 13 An electronic device according to this application example includes the vibration element according to the application example, an electronic component, and a container on which the vibration element and the electronic component are mounted. .

本適用例によれば、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小型の振動子を用い、発振回路を構成することで、小型で安定した発振特性を有する発振器等の電子デバイスの小型化が図れるという効果がある。   According to this application example, a small oscillator having excellent frequency reproducibility, frequency temperature characteristics, CI temperature characteristics, and frequency aging characteristics is used, and an oscillator having a small and stable oscillation characteristic is configured by configuring an oscillation circuit. The electronic device can be downsized.

[適用例14]本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載の振動素子を備えていることを特徴とする。   Application Example 14 An electronic apparatus according to this application example includes the vibration element described in the application example.

本適用例によれば、CI値が小さく、周波数温度特性の良好な小型の振動素子を用いることで、良好な基準周波数源を備えた小型の電子機器が構成できるという効果がある。   According to this application example, by using a small vibration element having a small CI value and good frequency temperature characteristics, there is an effect that a small electronic device including a good reference frequency source can be configured.

[適用例15]本適用例に係る移動体は、上記適用例に記載の振動素子を備えていることを特徴とする。   Application Example 15 A moving body according to this application example includes the vibration element described in the application example.

本適用例によれば、CI値が小さく、周波数温度特性の良好な小型の振動素子を用いることにより、安定な基準周波数源を備えた小型の電子デバイスが構成できるので、移動体を正確に制御することができるという効果がある。   According to this application example, a small electronic device having a stable reference frequency source can be configured by using a small vibration element having a small CI value and good frequency temperature characteristics. There is an effect that can be done.

本発明の一実施形態に係る振動片の構造を示した概略図であり、(a)は平面図、(b)はP−P断面図。It is the schematic which showed the structure of the vibration piece which concerns on one Embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is PP sectional drawing. ATカット水晶基板と結晶軸との関係を説明するための図。The figure for demonstrating the relationship between an AT cut quartz substrate and a crystal axis. 本発明の一実施形態に係る振動片の製造方法の一例を示す工程の水晶基板と振動片の概略断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the crystal substrate and the resonator element in a process illustrating an example of a method for manufacturing the resonator element according to the embodiment of the invention. 本発明の一実施形態に係る振動素子のZ’軸端部断面形状に対する振動変位を説明する図であり、(a)はエッチング量10%未満のZ’軸端部断面形状、(b)はエッチング量10%以上15%未満のZ’軸端部断面形状、(c)はエッチング量15%以上のZ’軸端部断面形状、(d)は各エッチング量に対する振動変位図。It is a figure explaining the vibration displacement with respect to Z'-axis edge part cross-sectional shape of the vibration element which concerns on one Embodiment of this invention, (a) is Z'-axis edge part cross-sectional shape with less than 10% of etching amounts, (b) is The cross-sectional shape of the Z′-axis end portion with an etching amount of 10% or more and less than 15%, (c) is the cross-sectional shape of the Z′-axis end portion with an etching amount of 15% or more, and FIG. 振動片のX軸方向の寸法1.390(mm)、Z’軸方向の寸法0.970(mm)である振動素子のCI値の温度特性を示すグラフであり、それぞれ(a)が従来の如き振動片を有する振動素子の特性、(b)は本発明に係る振動片を有する振動素子の特性。It is a graph which shows the temperature characteristic of the CI value of the vibration element which is 1.390 (mm) in the X-axis direction and 0.970 (mm) in the Z′-axis direction of the resonator element. (B) shows the characteristics of the resonator element having the resonator element according to the invention. 振動片のX軸方向の寸法1.390(mm)、Z’軸方向の寸法0.975(mm)である振動素子のCI値の温度特性を示すグラフであり、それぞれ(a)が従来の如き振動片を有する振動素子の特性、(b)は本発明に係る振動片を有する振動素子の特性。It is a graph which shows the temperature characteristic of CI value of a vibration element whose dimension of the X-axis direction of a vibration piece is 1.390 (mm), and is 0.975 (mm) of the Z'-axis direction. (B) shows the characteristics of the resonator element having the resonator element according to the invention. 本発明の一実施形態に係る振動素子のX軸端部断面形状に対する振動変位を説明する図であり、(a)はエッチング量10%未満のX軸端部断面形状、(b)はエッチング量10%以上15%未満のX軸端部断面形状、(c)はエッチング量15%以上のX軸端部断面形状、(d)は各エッチング量に対する厚み屈曲振動エネルギー分布図。It is a figure explaining the vibration displacement with respect to the X-axis end part cross-sectional shape of the vibration element which concerns on one Embodiment of this invention, (a) is X-axis end part cross-sectional shape of less than 10% of etching amounts, (b) is the etching amount. The X-axis end cross-sectional shape of 10% or more and less than 15%, (c) is the X-axis end cross-sectional shape of the etching amount of 15% or more, and (d) is the thickness bending vibration energy distribution diagram for each etching amount. 本発明の一実施形態に係る振動片の別の構造を示した概略図であり、(a)は平面図、(b)はP−P断面図。4A and 4B are schematic views showing another structure of the resonator element according to the embodiment of the invention, in which FIG. 4A is a plan view, and FIG. 本発明の一実施形態に係る振動片の別の製造方法の一例を示す工程(外形加工工程)の水晶基板と振動片の概略断面図。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a quartz substrate and a vibrating piece in a step (outer shape processing step) showing an example of another method for manufacturing the vibrating piece according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る振動片の別の製造方法の一例を示す工程(メサ加工工程)の水晶基板と振動片の概略断面図。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a quartz crystal substrate and a vibrating piece in a step (mesa processing step) showing an example of another method for manufacturing the vibrating piece according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る振動素子の構造を示した概略図であり、(a)は平面図、(b)はP−P断面図。It is the schematic which showed the structure of the vibration element which concerns on one Embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is PP sectional drawing. 本発明の一実施形態に係る振動子の構造を示した概略図であり、(a)は平面図、(b)は縦断面図。It is the schematic which showed the structure of the vibrator | oscillator which concerns on one Embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is a longitudinal cross-sectional view. 本発明の一実施形態に係る振動子の変形例を示した縦断面図であり、(a)は変形例1の縦断面図、(b)は変形例2の縦断面図。FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a modification of the vibrator according to the embodiment of the present invention, where (a) is a longitudinal sectional view of Modification 1 and (b) is a longitudinal sectional view of Modification 2. 本発明の一実施形態に係る電子デバイスの構造を示した概略図であり、(a)は平面図、(b)は縦断面図。It is the schematic which showed the structure of the electronic device which concerns on one Embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is a longitudinal cross-sectional view. 本発明の一実施形態に係る振動素子を備える電子機器を適用したモバイル型(又はノート型)のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the mobile type (or notebook type) personal computer to which the electronic device provided with the vibration element which concerns on one Embodiment of this invention is applied. 本発明の一実施形態に係る振動素子を備える電子機器を適用した携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the mobile telephone (PHS is also included) to which the electronic device provided with the vibration element which concerns on one Embodiment of this invention is applied. 本発明の一実施形態に係る振動素子を備える電子機器を適用したデジタルスチールカメラの構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the digital still camera to which the electronic device provided with the vibration element which concerns on one Embodiment of this invention is applied. 本発明の一実施形態に係る振動素子を備える振動子や電子デバイスを適用した自動車の構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the motor vehicle which applied the vibrator and electronic device provided with the vibration element which concerns on one Embodiment of this invention.

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振動片の構造を示す概略図であり、図1(a)は振動片の平面図、図1(b)は図1(a)のP−P断面図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1A and 1B are schematic views showing the structure of a resonator element according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a plan view of the resonator element, and FIG. 1B is a PP of FIG. 1A. It is sectional drawing.

(振動片の構造)
振動片1は、水晶基板10の中央部に振動部12を有しており、水晶基板10の結晶軸であるX軸(電気軸)方向を長辺とし、X軸を回転軸として結晶軸であるZ軸(光学軸)を結晶軸であるY軸(機械軸)の−Y軸方向へ回転して得られるZ’軸方向を短辺とする矩形である。また、振動片1のZ’軸に交差しX軸に沿った方向の両側面22は第1の結晶面24、第2の結晶面25、第4の結晶面27、第5の結晶面28の4面で構成されている。
(Structure of vibrating piece)
The resonator element 1 has a vibrating portion 12 at the center of the quartz substrate 10, and the crystal axis of the quartz substrate 10 is a crystal axis with the X axis (electrical axis) direction as a long side and the X axis as a rotation axis. It is a rectangle whose short side is the Z′-axis direction obtained by rotating a certain Z-axis (optical axis) in the −Y-axis direction of the Y-axis (mechanical axis) that is the crystal axis. Further, both side surfaces 22 in the direction along the X axis intersecting the Z ′ axis of the resonator element 1 are the first crystal surface 24, the second crystal surface 25, the fourth crystal surface 27, and the fifth crystal surface 28. It consists of four sides.

水晶基板10は、図2に示すように、互いに直交する結晶軸X、Y、Zを有し、X軸は電気軸、Y軸は機械軸、Z軸は光学軸と、それぞれ呼称され、XZ面をX軸の回りに所定の角度θだけ回転させて得られる平面に沿って、切り出された平板であって、所謂、回転Yカット水晶基板である。   As shown in FIG. 2, the quartz substrate 10 has crystal axes X, Y, and Z orthogonal to each other. The X axis is called an electric axis, the Y axis is a mechanical axis, and the Z axis is called an optical axis. A flat plate cut out along a plane obtained by rotating the surface about the X axis by a predetermined angle θ, which is a so-called rotated Y-cut quartz substrate.

回転Yカット水晶基板の角度θが35.25°(35°15′)の場合、ATカット水晶基板と呼称され、優れた温度特性を有する。ここで、ATカット水晶基板は、直交する結晶軸X,Y’,Z’を有し、厚み方向がY’軸であり、Y’軸に直交するX軸とZ’軸を含む面が主面であり、主面に厚み滑り振動が主振動として励振される。   When the angle θ of the rotated Y-cut quartz substrate is 35.25 ° (35 ° 15 ′), it is called an AT-cut quartz substrate and has excellent temperature characteristics. Here, the AT-cut quartz substrate has crystal axes X, Y ′, and Z ′ that are orthogonal to each other, the thickness direction is the Y ′ axis, and the surface that includes the X and Z ′ axes orthogonal to the Y ′ axis is the main surface. A thickness-shear vibration is excited as a main vibration on the main surface.

(振動片の製造方法)
次に、本発明の一実施形態に係る振動片の製造方法について、図3の製造工程の水晶基板と振動片の概略断面図を参照しながら説明する。振動片1は量産性や製造コストを考慮し、大型基板から複数個の振動片1をバッチ処理方式で製造されるのが一般的である。ここでは、一個の振動片1の概略断面図で説明する。また、水晶基板10はATカット水晶基板を用いた例で説明する。
X軸方向を長辺、Z’軸方向を短辺、Y’軸方向を厚さとするように、振動片1を外形加工する。先ず、水晶基板10をラッピングやポリッシュ加工等を施し、所望の平面及び厚さを有する水晶基板10を準備する。水晶基板10の表裏両主面に、例えば所定膜厚の下地層となるクロム(Cr)31及び耐食層となる金(Au)32をスパッタまたは蒸着し、レジスト33を塗布後、フォトリソグラフィ技法とウェットエッチング技法とを利用して、マスク30a、30bを形成する(図3(a))。このとき、Z’軸方向の両側面20が2面の結晶面で構成された側面形状となるように、水晶基板10のY’軸方向の+側のマスク30aをY’軸方向の−側のマスク30bに対して、水晶結晶のZ´軸方向に或る量Δz(μm)だけずらして形成する。
(Manufacturing method of vibrating piece)
Next, a method for manufacturing a resonator element according to an embodiment of the present invention will be described with reference to schematic cross-sectional views of the quartz substrate and the resonator element in the manufacturing process of FIG. In consideration of mass productivity and manufacturing cost, the resonator element 1 is generally manufactured from a large substrate by a batch processing method. Here, a schematic cross-sectional view of one vibrating piece 1 will be described. The quartz substrate 10 will be described with an example using an AT cut quartz substrate.
The resonator element 1 is trimmed so that the X-axis direction is the long side, the Z′-axis direction is the short side, and the Y′-axis direction is the thickness. First, the quartz substrate 10 is lapped or polished to prepare the quartz substrate 10 having a desired plane and thickness. For example, chromium (Cr) 31 serving as an underlayer having a predetermined thickness and gold (Au) 32 serving as a corrosion-resistant layer are sputtered or deposited on both the front and back main surfaces of the quartz substrate 10 and a resist 33 is applied. Masks 30a and 30b are formed using a wet etching technique (FIG. 3A). At this time, the mask 30a on the + side in the Y′-axis direction of the quartz substrate 10 is placed on the − side in the Y′-axis direction so that both side surfaces 20 in the Z′-axis direction have a side surface shape constituted by two crystal faces. The mask 30b is shifted by a certain amount Δz (μm) in the Z′-axis direction of the quartz crystal.

マスクのずらし量Δz(μm)は、水晶基板10の厚さをT(μm)としたとき、Δz=0.75×T±20%、即ち、0.75×T×0.8≦Δz≦0.75×T×1.2の範囲内で設定すればよい。側面20を構成する第1の結晶面24と第2の結晶面25との割合は、マスクのずらし量Δzに或る程度の幅があるので、その値を0.75×T×0.8≦Δz≦0.75×T×1.2の範囲内で選択することによって変えることができる。
この場合、マスクのずらし量Δz(μm)は、ATカット水晶板の厚さをT(μm)として、0.75×T×0.8≦Δz≦0.75×T×1.2の範囲内で設定すると、マスクをずらし過ぎたり、或いはマスクのずらし量が足りなくなる虞が無く、X軸方向に沿った側面20をより短いエッチング時間で効率良くかつ確実に加工することができる。
ここで、マスクをZ’軸方向にずらして配置するとは、水晶基板10の両主面にそれぞれマスクを、そのウェットエッチングによりm面が現れる側の端部において他方のマスクと重なるが、m面以外の結晶面が現れる側の端部において他方のマスクと重ならないように、ずらして配置することをいうものとする。
The mask displacement amount Δz (μm) is Δz = 0.75 × T ± 20%, that is, 0.75 × T × 0.8 ≦ Δz ≦ when the thickness of the quartz substrate 10 is T (μm). What is necessary is just to set in the range of 0.75xTx1.2. The ratio between the first crystal face 24 and the second crystal face 25 constituting the side surface 20 has a certain width in the mask shift amount Δz, so that the value is 0.75 × T × 0.8. It can be changed by selecting within the range of ≦ Δz ≦ 0.75 × T × 1.2.
In this case, the mask shift amount Δz (μm) is in the range of 0.75 × T × 0.8 ≦ Δz ≦ 0.75 × T × 1.2, where the thickness of the AT-cut quartz plate is T (μm). If the value is set within the range, there is no possibility of shifting the mask excessively or the amount of shifting of the mask becomes insufficient, and the side surface 20 along the X-axis direction can be processed efficiently and reliably in a shorter etching time.
Here, shifting the mask in the Z′-axis direction means that the mask is overlapped on both principal surfaces of the quartz substrate 10 and overlaps the other mask at the end on the side where the m-plane appears by wet etching. In other words, it is arranged so as not to overlap the other mask at the end on the side where the crystal plane appears.

次に、マスク開口から露出した水晶基板10をフッ化アンモニウム溶液等を用いてウェットエッチングする。水晶のエッチング異方性によって、水晶基板10の露出面には、水晶基板10の主面からそれぞれ異なる角度で傾斜した水晶の第1〜第3の結晶面24〜26が現れる(図3(b))。図3(b)において、水晶基板10のY’軸方向の+側には、Z’軸方向の−側に水晶特有の自然面のm面である第2の結晶面25とr面である第3の結晶面26とが互いに境界を接するように形成され、Z’軸方向の+側にm面以外の水晶の自然面である第1の結晶面24が形成される。水晶基板10のY’軸方向の−側には、これとは点対称に、Z’軸方向の+側に水晶結晶のm面である第2の結晶面25とr面である第3の結晶面26とが互いに境界を接するように形成され、Z’軸方向の−側にそれら以外の水晶の自然面である第1の結晶面24が形成される。その後、水晶基板10の露出面のエッチングを更に進めると、マスクされていない水晶部分が完全に貫通し、Z’軸方向の両側面20は、第1の結晶面24と第2の結晶面25とからなる2面の結晶面で構成された側面形状となる(図3(c))。   Next, the quartz substrate 10 exposed from the mask opening is wet etched using an ammonium fluoride solution or the like. Due to the etching anisotropy of quartz, first to third crystal planes 24 to 26 of quartz inclined at different angles from the main surface of the quartz substrate 10 appear on the exposed surface of the quartz substrate 10 (FIG. 3B). )). In FIG. 3B, on the + side in the Y′-axis direction of the quartz substrate 10 are the second crystal plane 25 and the r-plane which are m-planes of natural surfaces peculiar to quartz on the − side in the Z′-axis direction. The third crystal plane 26 is formed so as to be in contact with each other, and a first crystal plane 24 that is a natural plane of quartz other than the m plane is formed on the + side in the Z′-axis direction. On the negative side in the Y′-axis direction of the quartz substrate 10, the second crystal plane 25 that is the m-plane of the quartz crystal and the third plane that is the r-plane are on the positive side in the Z′-axis direction. The crystal plane 26 is formed so as to be in contact with each other, and the first crystal plane 24 which is a natural plane of the other crystal is formed on the − side in the Z′-axis direction. Thereafter, when the etching of the exposed surface of the quartz substrate 10 is further advanced, the unmasked quartz portion completely penetrates, and both side faces 20 in the Z′-axis direction are formed by the first crystal face 24 and the second crystal face 25. The side surface shape is composed of two crystal planes consisting of (FIG. 3C).

続いて、レジスト33を剥離し、クロム(Cr)31及び金(Au)32を全て除去する(図3(d))。その後、Z’軸方向の両側面20に2面の結晶面を有する振動片101の全周部をフッ化アンモニウム溶液等を用いてエッチングし、所望の周波数となるように振動部12の厚みを調整する。
エッチング量Mdは水晶基板10の振動部12の厚みを基準とし、下記式(1)で表すこととする。
Md=(T0−Tx)/T0 (%)・・・(1)
ここで、T0は厚み調整エッチング前の水晶基板10の振動部12の厚み、Tx(ここでxは1〜3である)は厚み調整エッチング後の水晶基板10の振動部12の厚みである。
つまり、Mdとは、厚み調整エッチング前の水晶基板10の振動部12の厚みと厚み調整エッチング後の水晶基板10の振動部12の厚みとの差である除去する厚みの量を厚み調整エッチング前の水晶基板10の振動部12の厚みに対する割合(%)で表したものである。
ウェットエッチングにより除去する厚みの量Md(以後、エッチング量Mdと称す)が10%未満の場合、振動片102のZ’軸方向の両側面21は、厚み調整エッチング前の形状である2面の結晶面で構成されているが、第1の結晶面24の領域は大きくなり、第2の結晶面25の領域は小さくなる傾向となっている(図3(e))。
次に、エッチング量Mdを10%以上15%未満とした場合、実験と解析の結果、振動片103のZ’軸方向の両側面22は、第1の結晶面24及び第2の結晶面25と、新たに生じた第4の結晶面27と、第5の結晶面28と、を含む4面の結晶面で構成された側面形状となることが分かった(図3(f))。
Subsequently, the resist 33 is peeled off, and all of chromium (Cr) 31 and gold (Au) 32 are removed (FIG. 3D). Thereafter, the entire periphery of the vibrating piece 101 having two crystal faces on both side surfaces 20 in the Z′-axis direction is etched using an ammonium fluoride solution or the like, and the thickness of the vibrating portion 12 is adjusted so as to obtain a desired frequency. adjust.
The etching amount Md is represented by the following formula (1) based on the thickness of the vibration part 12 of the quartz substrate 10.
Md = (T0−Tx) / T0 (%) (1)
Here, T0 is the thickness of the vibrating portion 12 of the quartz substrate 10 before thickness adjustment etching, and Tx (where x is 1 to 3) is the thickness of the vibrating portion 12 of the quartz substrate 10 after thickness adjustment etching.
That is, Md is the difference between the thickness of the vibrating portion 12 of the quartz substrate 10 before thickness adjustment etching and the thickness of the vibrating portion 12 of the quartz substrate 10 after thickness adjustment etching. It represents with the ratio (%) with respect to the thickness of the vibration part 12 of the quartz substrate 10.
When the amount of thickness Md to be removed by wet etching (hereinafter referred to as the etching amount Md) is less than 10%, both side surfaces 21 in the Z′-axis direction of the resonator element 102 are two surfaces having a shape before thickness adjustment etching. Although composed of crystal planes, the region of the first crystal plane 24 tends to be large and the region of the second crystal plane 25 tends to be small (FIG. 3 (e)).
Next, when the etching amount Md is 10% or more and less than 15%, as a result of experiment and analysis, both side surfaces 22 in the Z′-axis direction of the resonator element 103 are the first crystal plane 24 and the second crystal plane 25. Then, it was found that the side surface shape was composed of four crystal planes including the newly generated fourth crystal plane 27 and the fifth crystal plane 28 (FIG. 3 (f)).

先ず、−Z’側の側面においては、水晶基板10の−Y’側主面と第1の結晶面24との間に生じた新たな第4の結晶面27と第5の結晶面28を含む4面の結晶面で構成された側面形状となる。
水晶基板10の−Y’側主面と第4の結晶面27とのなす角度、第4の結晶面27と第5の結晶面28とのなす角度、第5の結晶面28と第1の結晶面24とのなす角度、第1の結晶面24と第2の結晶面25とのなす角度、第2の結晶面25と+Y’側主面とのなす角度は、全て鈍角になっている。
そして、+Z’側の側面においては、水晶基板10の+Y’側主面と第1の結晶面24との間に生じた新たな第4の結晶面27と第5の結晶面28を含む4面の結晶面で構成された側面形状となる。
水晶基板10の+Y’側主面と第4の結晶面27とのなす角度、第4の結晶面27と第5の結晶面28とのなす角度、第5の結晶面28と第1の結晶面24とのなす角度、第1の結晶面24と第2の結晶面25とのなす角度、第2の結晶面25と−Y’側主面とのなす角度は、全て鈍角になっている。
更にエッチングを施し、エッチング量Mdを15%以上とした場合、振動片104のZ’軸方向の両側面23は、第1の結晶面24と第5の結晶面28との間に新たな第6の結晶面29が生じ、5面の結晶面で構成された側面形状となることが分かった(図3(g))。
Z’軸方向の両側面23において、水晶基板10の主面と第4の結晶面27とのなす角度、第4の結晶面27と第5の結晶面28とのなす角度、第5の結晶面28と第6の結晶面29とのなす角度、第6の結晶面29と第1の結晶面24とのなす角度、第1の結晶面24と第2の結晶面25とのなす角度、第2の結晶面25と水晶基板10の主面とのなす角度は、全て鈍角になっている。
First, on the side surface on the −Z ′ side, new fourth crystal surface 27 and fifth crystal surface 28 formed between the −Y ′ side main surface of the quartz substrate 10 and the first crystal surface 24 are formed. The side surface shape is composed of four crystal planes.
The angle formed between the −Y′-side main surface of the quartz substrate 10 and the fourth crystal surface 27, the angle formed between the fourth crystal surface 27 and the fifth crystal surface 28, and the fifth crystal surface 28 and the first crystal surface 27. The angle formed by the crystal plane 24, the angle formed by the first crystal plane 24 and the second crystal plane 25, and the angle formed by the second crystal plane 25 and the + Y ′ side main surface are all obtuse angles. .
Then, the side surface on the + Z ′ side includes the new fourth crystal surface 27 and the fifth crystal surface 28 formed between the + Y ′ side main surface of the quartz substrate 10 and the first crystal surface 24 4. It becomes a side surface shape constituted by the crystal plane of the surface.
The angle formed between the + Y′-side main surface of the quartz substrate 10 and the fourth crystal surface 27, the angle formed between the fourth crystal surface 27 and the fifth crystal surface 28, the fifth crystal surface 28 and the first crystal The angle formed by the surface 24, the angle formed by the first crystal surface 24 and the second crystal surface 25, and the angle formed by the second crystal surface 25 and the −Y ′ side main surface are all obtuse angles. .
When the etching is further performed and the etching amount Md is set to 15% or more, the both side surfaces 23 in the Z′-axis direction of the resonator element 104 are newly formed between the first crystal surface 24 and the fifth crystal surface 28. It was found that 6 crystal planes 29 were formed and the side surface shape was composed of 5 crystal planes (FIG. 3G).
On both side surfaces 23 in the Z′-axis direction, an angle formed between the main surface of the quartz substrate 10 and the fourth crystal surface 27, an angle formed between the fourth crystal surface 27 and the fifth crystal surface 28, and a fifth crystal An angle formed by the plane 28 and the sixth crystal plane 29, an angle formed by the sixth crystal plane 29 and the first crystal plane 24, an angle formed by the first crystal plane 24 and the second crystal plane 25, The angles formed by the second crystal plane 25 and the main surface of the quartz crystal substrate 10 are all obtuse angles.

従って、振動片の外形を形成した後に、厚み調整等の更なるウェットエッチングを施すことで、Z’軸方向の側面に新たな結晶面が生じることが判明したことにより、エッチング量Mdを10%以上とすると、4面から5面の結晶面で構成されたZ’軸方向の側面を有する振動片を製造することが可能となった。
なお、各結晶面の水晶基板10の主面の法線方向に対する傾斜角度は、第1の結晶面24は約3°(3°±2°、つまり1°〜3°の範囲)、第2の結晶面25は約54°(54°±2°、つまり52°〜56°の範囲)、第3の結晶面26は約68°(68°±2°、つまり66°〜70°の範囲)、第4の結晶面27は約37°(37°±2°、つまり35°〜39°の範囲)、第5の結晶面28は約18°(18°±2°、つまり16°〜20°の範囲)、第6の結晶面29は約10°(10°±2°、つまり8°〜12°の範囲)である。
それぞれの結晶面の傾斜角度が上記の傾斜角度の範囲から外れた場合は、主振動である厚み滑り振動モードのエネルギー閉じ込め効果を向上させる効果は得られないことが本願発明者らのシミュレーションと実験による検証から確認されている。また更に、それぞれの結晶面の傾斜角度を上記の傾斜角度の範囲にすることにより不要モードの影響をより一層抑制することができCI値の温度特性を改善することができる効果も奏することが判明した。
Therefore, after forming the outer shape of the resonator element, it has been found that a new crystal plane is formed on the side surface in the Z′-axis direction by performing further wet etching such as thickness adjustment, so that the etching amount Md is 10%. With the above configuration, it is possible to manufacture a resonator element having side surfaces in the Z′-axis direction that are configured by four to five crystal planes.
The tilt angle of each crystal plane with respect to the normal direction of the main surface of the quartz substrate 10 is about 3 ° (3 ° ± 2 °, that is, in the range of 1 ° to 3 °) for the first crystal plane 24, and the second angle. The crystal plane 25 is about 54 ° (54 ° ± 2 °, ie, in the range of 52 ° to 56 °), and the third crystal plane 26 is about 68 ° (68 ° ± 2 °, ie, in the range of 66 ° to 70 °). ), The fourth crystal plane 27 is about 37 ° (37 ° ± 2 °, ie, in the range of 35 ° -39 °), and the fifth crystal plane 28 is about 18 ° (18 ° ± 2 °, ie, 16 ° ˜ The range of 20 °), the sixth crystal plane 29 is about 10 ° (10 ° ± 2 °, ie in the range of 8 ° to 12 °).
The simulation and experiment of the present inventors that the effect of improving the energy confinement effect of the thickness-shear vibration mode, which is the main vibration, cannot be obtained when the inclination angle of each crystal plane is out of the above-mentioned inclination angle range. It is confirmed from the verification by. Furthermore, it has been found that by setting the tilt angle of each crystal plane within the above tilt angle range, the influence of the unnecessary mode can be further suppressed and the temperature characteristic of the CI value can be improved. did.

図4(a)、(b)、(c)は、エッチング量Mdに対する振動片102、103、104のZ’軸端部断面形状を示したものであり、図4(d)は、励振電極15を形成した振動片102、103、104のZ’軸方向における振動変位を示している。図4(d)に示すように、振動片のZ’軸方向の両側面においてエッチング量Mdが大きくなるに伴い、Z’軸方向の端部における主振動の振動変位が減衰する傾向を示している。つまり、振動片のZ’軸方向の両側面が複数の結晶面で構成された側面形状となることによって、Z’軸方向の端部の主振動の振動変位がより一層減衰したものと考えられる。本願発明者らは、エッチング量Mdを大きくすることによって、Z’軸方向の側面を多くの結晶面で構成することにより、エネルギー閉じ込め効果をより一層向上させることに成功した。更に、不要モードも抑制されることができ、CI値低減に有効であることも見出した。   4A, 4B, and 4C show the cross-sectional shapes of the Z′-axis end portions of the vibrating pieces 102, 103, and 104 with respect to the etching amount Md, and FIG. 4D shows the excitation electrode. 15 shows the vibration displacement in the Z′-axis direction of the resonator elements 102, 103, 104 having the shape 15. As shown in FIG. 4D, the vibration displacement of the main vibration at the end in the Z′-axis direction tends to attenuate as the etching amount Md increases on both side surfaces in the Z′-axis direction of the resonator element. Yes. That is, it is considered that the vibration displacement of the main vibration at the end portion in the Z′-axis direction is further attenuated by forming the side surface shape in which both side surfaces in the Z′-axis direction of the vibrating piece are constituted by a plurality of crystal planes. . The inventors of the present application succeeded in further improving the energy confinement effect by increasing the etching amount Md and configuring the side surface in the Z′-axis direction with many crystal planes. Furthermore, it has also been found that the unnecessary mode can be suppressed and is effective in reducing the CI value.

図5、図6は、CI値の温度特性を示すグラフであり、図5(a)と図6(a)が従来の如き振動片のZ’軸方向の側面が2つの結晶面から構成されている場合のCI値の温度特性を示し、図5(b)と図6(b)が本発明に係る振動片のZ’軸方向の側面が4つの結晶面から構成されている場合のCI値の温度特性を示すグラフである。
振動片の共振周波数が27MHzのとき、水晶片のX軸方向の寸法を1.390(mm)と一定とし、水晶片のZ’軸方向の寸法を0.970(mm)としたときのCI値の温度特性を示すグラフが図5であり、Z’軸方向の水晶片の寸法を0.975(mm)としたときのCI値の温度特性を示すグラフが図6である。本発明に係る振動片の方が従来構造に比べて、CI値を低減できていることが観察できる。更に、本発明は、水晶片のZ’軸方向の寸法によらずCI値を低減できていることも確認できた。
なお、エッチング量Mdを30%以上施すことでZ’軸方向の側面に更なる新たな結晶面を形成し、Z’軸方向におけるエネルギー閉じ込め効果を高めることも可能と思われるが、振動片主面の表面にエッチピット(エッチチャンネルとも言う)等に起因した凹凸が生じることによるCI値劣化が予想されるので、エッチング量Mdの上限は30%程度と考えられる。
FIGS. 5 and 6 are graphs showing the temperature characteristics of the CI value. FIGS. 5A and 6A show that the side surface in the Z′-axis direction of the resonator element as in the prior art is composed of two crystal planes. FIG. 5B and FIG. 6B show the CI characteristics when the side surface in the Z′-axis direction of the resonator element according to the present invention is composed of four crystal planes. It is a graph which shows the temperature characteristic of a value.
When the resonance frequency of the vibrating piece is 27 MHz, the CI when the size of the crystal piece in the X-axis direction is constant at 1.390 (mm) and the size of the crystal piece in the Z′-axis direction is 0.970 (mm). 5 is a graph showing the temperature characteristics of the values, and FIG. 6 is a graph showing the temperature characteristics of the CI values when the dimension of the crystal piece in the Z′-axis direction is 0.975 (mm). It can be observed that the resonator element according to the present invention can reduce the CI value as compared with the conventional structure. Furthermore, it has also been confirmed that the present invention can reduce the CI value regardless of the dimension of the crystal piece in the Z′-axis direction.
In addition, it seems that it is possible to increase the energy confinement effect in the Z′-axis direction by forming a new crystal plane on the side surface in the Z′-axis direction by applying an etching amount Md of 30% or more. Since CI value deterioration due to unevenness caused by etch pits (also called etch channels) is expected on the surface of the surface, the upper limit of the etching amount Md is considered to be about 30%.

ところで、振動片をウェットエッチングにより厚みを調整する際、X軸に交差する側面においても以下のような現象が生じることとなる。
図7(a)、(b)、(c)は、エッチング量Mdに対する振動片102、103、104のX軸方向の断面形状を示したものであり、図7(d)は、励振電極15を形成した振動片102、103、104のX軸方向における厚み屈曲振動の振幅エネルギーを示している。
エッチング量Mdを10%以上とした場合、振動片103、104のX軸方向の+側の側面131b、131cには、水晶基板10の主面の法線方向に対して新たな傾斜角度を有する結晶面が生じ、4面以上の結晶面で構成された側面形状となり、エッチング量Mdが大きくなるのに比例し、X軸方向の+側の側面を構成する結晶面の数が多くなることが明らかとなった。
つまり、エッチング量Mdが10%以上15%未満の場合には、振動片103のX軸方向の−側の側面121bは、傾斜角度約25°(25°±2°、つまり23°〜27°の範囲)の結晶面125、126の2面の結晶面で構成された側面形状であり、エッチング量Mdが10%未満の場合と同等の形状である。しかし、X軸方向の+側の側面131bは、傾斜角度約27°(27°±2°、つまり25°〜29°の範囲)の結晶面133、134と、新たに水晶基板10の+Y’側主面と結晶面133との間に生じた傾斜角度約58°(58°±2°、つまり56°〜60°の範囲)の結晶面135と、水晶基板10の−Y’側主面と結晶面134との間に生じた傾斜角度約58°(58°±2°、つま56°〜60°の範囲)の結晶面136と、を含む4面の結晶面で構成された側面形状となる(図7(b))。
By the way, when adjusting the thickness of the resonator element by wet etching, the following phenomenon also occurs on the side surface intersecting the X axis.
FIGS. 7A, 7B, and 7C show cross-sectional shapes in the X-axis direction of the resonator elements 102, 103, and 104 with respect to the etching amount Md. FIG. The amplitude energy of the thickness bending vibration in the X-axis direction of the resonator elements 102, 103, and 104 having the shape shown in FIG.
When the etching amount Md is 10% or more, the + side surfaces 131b and 131c in the X-axis direction of the resonator elements 103 and 104 have a new inclination angle with respect to the normal direction of the main surface of the quartz substrate 10. A crystal plane is formed, and a side surface shape composed of four or more crystal planes is formed. In proportion to the increase in the etching amount Md, the number of crystal planes constituting the + side surface in the X-axis direction increases. It became clear.
That is, when the etching amount Md is 10% or more and less than 15%, the − side surface 121b in the X-axis direction of the resonator element 103 has an inclination angle of about 25 ° (25 ° ± 2 °, that is, 23 ° to 27 °). Of the crystal planes 125 and 126 in the range of (2)), and the same shape as when the etching amount Md is less than 10%. However, the side surface 131b on the + side in the X-axis direction includes crystal surfaces 133 and 134 having an inclination angle of about 27 ° (27 ° ± 2 °, that is, a range of 25 ° to 29 °), and a new + Y ′ of the quartz substrate 10. The crystal surface 135 having an inclination angle of about 58 ° (58 ° ± 2 °, that is, a range of 56 ° to 60 °) generated between the side main surface and the crystal surface 133, and the −Y ′ side main surface of the crystal substrate 10. And a crystal plane 136 having a tilt angle of about 58 ° (58 ° ± 2 °, in other words, a range of 56 ° to 60 °) generated between the crystal plane 134 and the crystal plane 134. (FIG. 7B).

更にエッチングを施し、エッチング量Mdを15%以上とした場合には、振動片104のX軸方向の−側の側面121cは、傾斜角度約25°(25°±2°、つまり23°〜27°の範囲)の結晶面125、126の2面の結晶面で構成された側面形状であり、エッチング量Mdが15%未満の場合と同等の形状である。しかし、X軸方向の+側の側面131cは、傾斜角度約27°の結晶面133、134と傾斜角度約58°(32°±2°、つまり30°〜34°の範囲)の結晶面135、136との4面の結晶面と、新たに水晶基板10の+Y’側主面と結晶面135との間に生じた傾斜角度約86°(86°±2°、つまり84°〜88°の範囲)の結晶面137と、水晶基板10の−Y’側主面と結晶面136との間に生じた傾斜角度約86°(86°±2°、つまり84°〜88°の範囲)の結晶面138と、を含む6面の結晶面で構成された側面形状となる(図7(c))。
このようにX軸端面にも複数の面を形成することにより、図7(d)に示すように厚み屈曲振動の振幅エネルギーを抑制することができ、CI値を改善することができる。
つまり、振動片は、前記振動片のZ’に沿った端部が図7(d)のX1、X2、X3のような屈曲振動のエネルギーが減衰している位置となる、即ち、屈曲振動の腹となる位置となるように振動片のX軸方向の寸法を決定しているが、厳密には、屈曲振動のエネルギーはゼロではないため、本発明を適用することにより、減衰領域のエネルギーを更に減衰させることができるので、屈曲振動をより効果的に抑圧することができ、更に、振動片のX軸方向の寸法に多少のバラツキが生じたとしても屈曲振動を十分抑圧することができるという優れた効果を奏する。
When the etching is further performed and the etching amount Md is set to 15% or more, the − side surface 121c in the X-axis direction of the vibrating piece 104 has an inclination angle of about 25 ° (25 ° ± 2 °, that is, 23 ° to 27 °). The side surface shape is composed of two crystal planes of the crystal planes 125 and 126 in the range (°), and is the same shape as when the etching amount Md is less than 15%. However, the side surface 131c on the + side in the X-axis direction has crystal planes 133 and 134 with an inclination angle of about 27 ° and a crystal plane 135 with an inclination angle of about 58 ° (32 ° ± 2 °, that is, a range of 30 ° to 34 °). , And an inclination angle of about 86 ° (86 ° ± 2 °, that is, 84 ° to 88 °) newly generated between the + Y ′ side main surface of the quartz crystal substrate 10 and the crystal surface 135. ) Of the crystal plane 137 and the tilt angle generated between the −Y ′ side main surface of the quartz crystal substrate 10 and the crystal plane 136 is about 86 ° (86 ° ± 2 °, that is, a range of 84 ° to 88 °). And the crystal plane 138, and a side surface shape composed of six crystal planes (FIG. 7C).
By forming a plurality of surfaces on the X-axis end surface as described above, the amplitude energy of the thickness bending vibration can be suppressed as shown in FIG. 7D, and the CI value can be improved.
In other words, the vibration piece is located at the end along the Z ′ of the vibration piece at a position where the energy of bending vibration is attenuated such as X1, X2, and X3 in FIG. Although the size of the vibrating piece in the X-axis direction is determined so that the position becomes the antinode, strictly speaking, the energy of the bending vibration is not zero. Since it can be further damped, bending vibration can be more effectively suppressed, and even if some variation occurs in the size of the vibrating piece in the X-axis direction, bending vibration can be sufficiently suppressed. Excellent effect.

図8は、本発明の一実施形態に係る振動片の別の構造を示す概略図であり、図8(a)は振動片の平面図、図8(b)は図8(a)のP−P断面図である。
(振動片の構造)
振動片2は、回転Yカット水晶基板のX軸方向を長辺とし、Z’軸方向を短辺とする矩形である。振動片2のZ’軸方向の両側面122は第1の結晶面24、第2の結晶面25、第4の結晶面27、第5の結晶面28の4面で構成されている。また、振動片2は、厚肉中央部13を振動部12とし、厚肉中央部13の外縁に沿ってその周囲に薄肉周辺部14とを含むメサ型の構造を有している。
なお、厚肉中央部13である振動片2のY’軸方向の+側に形成されている突出部であるメサ部の側面は、Z’軸方向の−側が第2の結晶面25と第3の結晶面26とが互いに境界を空間的に接するように2面で構成され、Z’軸方向の+側が第1の結晶面24で構成されている。振動片2のY’軸方向の−側に形成されたメサの側面は、これとは点対称に、Z’軸方向の+側が第2の結晶面25と第3の結晶面26とが互いに境界を空間的に接するように2面で構成され、Z’軸方向の−側が第1の結晶面24で構成されている。
このメサ形状により、更に主振動である厚み滑り振動モードのエネルギー閉じ込め効果を向上させ、不要モードの影響をより一層抑制して周波数特性を改善することができる。
8A and 8B are schematic views showing another structure of the resonator element according to the embodiment of the invention, in which FIG. 8A is a plan view of the resonator element, and FIG. 8B is P in FIG. 8A. It is -P sectional drawing.
(Structure of vibrating piece)
The resonator element 2 is a rectangle having the long side in the X-axis direction and the short side in the Z′-axis direction of the rotated Y-cut quartz crystal substrate. Both side surfaces 122 in the Z′-axis direction of the resonator element 2 are composed of four surfaces: a first crystal surface 24, a second crystal surface 25, a fourth crystal surface 27, and a fifth crystal surface 28. In addition, the resonator element 2 has a mesa structure including the thick central portion 13 as the vibrating portion 12 and a thin peripheral portion 14 around the outer periphery of the thick central portion 13.
Note that the side surface of the mesa portion that is the protruding portion formed on the + side in the Y′-axis direction of the resonator element 2 that is the thick central portion 13 is the second crystal plane 25 and the − side in the Z′-axis direction. The third crystal plane 26 is composed of two planes so that the boundary is spatially in contact with each other, and the + side in the Z′-axis direction is composed of the first crystal plane 24. The side surface of the mesa formed on the negative side in the Y′-axis direction of the resonator element 2 is point-symmetric with respect to this, and the positive side in the Z′-axis direction is such that the second crystal plane 25 and the third crystal plane 26 are mutually connected. The boundary is spatially in contact with two faces, and the negative side in the Z′-axis direction is the first crystal face 24.
This mesa shape can further improve the energy confinement effect of the thickness-shear vibration mode, which is the main vibration, and can further suppress the influence of the unnecessary mode and improve the frequency characteristics.

(振動片の製造方法)
次に、本発明の一実施形態に係る振動片の別の製造方法について、一個の振動片2の概略断面図で説明する。また、水晶基板10はATカット水晶基板を用いた例で説明する。
図9は振動片の外形加工の製造工程における水晶基板と振動片の概略断面図であり、図10は振動片の外形加工後に施すメサ加工の製造工程における振動片の概略断面図である。
水晶基板10の露出面のエッチングを行い、マスクされていない水晶部分が完全に貫通し、Z’軸方向の側面120に第1の結晶面24と第2の結晶面25とからなる2面の結晶面で構成された側面が形成されるまでは、図3に示す製造方法と同等である(図9(d))。
その後、2面の結晶面で構成された側面が形成された振動片201の表裏両主面に、メサ形状パターンのマスク30c、30dを形成する(図10(e))。続いて、フッ化アンモニウム溶液等を用いてエッチングを行い、メサ形状を形成するが、このメサの段差を調整するエッチングは図3の製造工程における厚み調整エッチングと同等である。そのため、エッチング後のZ’軸方向の両側面の形状は図3の製造方法で形成された側面形状と同一となる。
即ち、エッチング量Mdが10%未満の場合、振動片202のZ’軸方向の両側面121はメサ形成エッチング前の形状である2面の結晶面で構成されているが、図3(e)と同様に、第1の結晶面24の領域は大きくなり、第2の結晶面25の領域は小さくなる傾向となっている(図10(f))。
(Manufacturing method of vibrating piece)
Next, another method for manufacturing the resonator element according to the embodiment of the invention will be described with reference to a schematic cross-sectional view of one resonator element 2. The quartz substrate 10 will be described with an example using an AT cut quartz substrate.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the quartz substrate and the vibration piece in the manufacturing process of the outer shape processing of the vibration piece, and FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the vibration piece in the manufacturing process of the mesa processing performed after the outer shape processing of the vibration piece.
Etching is performed on the exposed surface of the quartz substrate 10 so that the unmasked quartz portion completely penetrates, and the two surfaces of the first crystal face 24 and the second crystal face 25 are formed on the side face 120 in the Z′-axis direction. Until the side surface composed of crystal faces is formed, the manufacturing method is the same as that shown in FIG. 3 (FIG. 9D).
Thereafter, mesa-shaped pattern masks 30c and 30d are formed on both the front and back main surfaces of the resonator element 201 on which the side surfaces constituted by two crystal planes are formed (FIG. 10E). Subsequently, etching is performed using an ammonium fluoride solution or the like to form a mesa shape. Etching for adjusting the step of the mesa is equivalent to thickness adjusting etching in the manufacturing process of FIG. Therefore, the shape of both side surfaces in the Z′-axis direction after etching is the same as the side surface shape formed by the manufacturing method of FIG.
That is, when the etching amount Md is less than 10%, both side surfaces 121 in the Z′-axis direction of the resonator element 202 are constituted by two crystal planes that are shapes before the mesa formation etching. Similarly, the region of the first crystal plane 24 tends to increase and the region of the second crystal plane 25 tends to decrease (FIG. 10 (f)).

次に、エッチング量Mdを10%以上15%未満とした場合、振動片203のZ’軸方向の両側面122は、エッチングが施され厚みT2に相当する主面と第1の結晶面24との間に生じた新たな第4の結晶面27と第5の結晶面28を含む4面の結晶面で構成された側面形状となる(図10(g))。
更にエッチングを施し、エッチング量Mdを15%以上とした場合、振動片204のZ’軸方向の両側面123は、第1の結晶面24と第5の結晶面28との間に新たな第6の結晶面29が生じ、5面の結晶面で構成された側面形状となる(図10(h))。
よって、メサ形状を有する振動片202、203、204であっても、Z’軸方向の両側面は、エッチング量Mdに関連し、2面から5面の結晶面で構成することが可能である。
Next, when the etching amount Md is 10% or more and less than 15%, both side surfaces 122 in the Z′-axis direction of the resonator element 203 are etched, and the main surface corresponding to the thickness T2 and the first crystal surface 24 The side surface shape is composed of four crystal planes including the new fourth crystal plane 27 and the fifth crystal plane 28 generated during the period (FIG. 10G).
When the etching is further performed and the etching amount Md is set to 15% or more, both side surfaces 123 of the vibrating piece 204 in the Z′-axis direction are newly formed between the first crystal plane 24 and the fifth crystal plane 28. As a result, six crystal planes 29 are formed, and the side surface is formed of five crystal planes (FIG. 10H).
Therefore, even in the resonator elements 202, 203, and 204 having a mesa shape, both side surfaces in the Z′-axis direction can be configured with two to five crystal planes in relation to the etching amount Md. .

従って、エッチング量Mdを大きくすることで、Z’軸方向の両側面に多くの結晶面を構成することができるためエネルギー閉じ込め効果が発揮され、CI値低減に有効であり、また、メサ形状を形成することで、更に主振動である厚み滑り振動モードのエネルギー閉じ込め効果を向上させ、不要モードの影響をより一層抑制して周波数特性を改善することができる振動片を製造することができる。
なお、エッチング量Mdを30%以上施すことでX軸方向の側面に更なる新たな結晶面を形成し、X軸方向におけるエネルギー閉じ込め効果を高めることも可能と思われるが、メサの段差が非常に大きくなることでメサの段差に係わる厚み滑り振動モードのエネルギー閉じ込め効果が減衰することが予想されるので、エッチング量Mdの上限は30%程度と考えられる。
ここで、本発明の一実施形態においては、エッチング量Mdを、厚み調整エッチング前の水晶基板10の振動部12の厚みと厚み調整エッチング後の水晶基板10の振動部12の厚みとの差である除去する厚みの量を厚み調整エッチング前の水晶基板10の振動部12の厚みに対する割合(%)で表したものと説明した。しかし、メサ型の振動片である場合、エッチング量Mdは、厚肉中央部13と薄肉周辺部14との段差の大きさであると共に、厚み調整エッチング前の水晶基板10の厚みと薄肉周辺部14との厚みの差である薄肉周辺部14領域の除去する厚みの量を厚み調整エッチング前の水晶基板10の厚みに対する割合(%)で表したものである。
Therefore, by increasing the etching amount Md, many crystal planes can be formed on both side surfaces in the Z′-axis direction, so that an energy confinement effect is exhibited, which is effective in reducing the CI value, and the mesa shape is also increased. By forming the resonator element, it is possible to further improve the energy confinement effect of the thickness-shear vibration mode, which is the main vibration, and to further suppress the influence of the unnecessary mode, and to manufacture a resonator element that can improve the frequency characteristics.
In addition, it seems that it is possible to increase the energy confinement effect in the X-axis direction by forming a new crystal plane on the side surface in the X-axis direction by applying an etching amount Md of 30% or more. Since the energy confinement effect of the thickness-shear vibration mode related to the mesa step is expected to be attenuated by increasing the thickness, the upper limit of the etching amount Md is considered to be about 30%.
Here, in one embodiment of the present invention, the etching amount Md is determined by the difference between the thickness of the vibrating portion 12 of the quartz substrate 10 before thickness adjustment etching and the thickness of the vibrating portion 12 of the quartz substrate 10 after thickness adjustment etching. It was explained that the amount of thickness to be removed was expressed as a ratio (%) to the thickness of the vibrating portion 12 of the quartz substrate 10 before thickness adjustment etching. However, in the case of the mesa type resonator element, the etching amount Md is the size of the step between the thick central portion 13 and the thin peripheral portion 14 and the thickness of the quartz substrate 10 before the thickness adjustment etching and the thin peripheral portion. The amount of thickness to be removed in the thin peripheral portion 14 region, which is a difference in thickness from the thickness 14, is expressed as a percentage (%) with respect to the thickness of the quartz substrate 10 before thickness adjustment etching.

図8、図10に示した実施形態では、振動片の表裏両主面に段差が1段のメサ形状の例を示したが、これに限定する必要はなく、振動片の表裏両主面に多段のメサ形状や振動片の表または裏の主面のどちらか一方に1段から多段のメサ形状を有していてもよい。また、メサ形状が矩形の例を示したが、これに限定する必要はなく、形状も円形や楕円形であってもよい。   In the embodiment shown in FIG. 8 and FIG. 10, an example of a mesa shape with one step on the front and back main surfaces of the resonator element is shown. The multi-stage mesa shape or the main surface of the front or back of the resonator element may have one to multi-stage mesa shape. In addition, although an example in which the mesa shape is a rectangle is shown, the shape is not limited to this, and the shape may be a circle or an ellipse.

図11は、本発明の一実施形態に係る振動素子の構成を示す概略図であり、図11(a)は振動素子の平面図、図11(b)は図11(a)のP−P断面図である。
振動素子3は、振動部12を有する水晶基板10と、水晶基板10の両主面(±Y’方向の表裏面)に夫々対向するように形成された励振電極15と、リード電極16と、パッド電極17と、接続電極18と、を備えている。
リード電極16は、励振電極15から延出されて水晶基板10の端部に形成されたパッド電極17に電気的に接続されている。
パッド電極17は、水晶基板10の両主面の端部に夫々対向して形成され、水晶基板10の側面22に形成された接続電極18により夫々電気的に接続されている。
11A and 11B are schematic views illustrating the configuration of a vibration element according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 11A is a plan view of the vibration element, and FIG. 11B is a PP of FIG. 11A. It is sectional drawing.
The vibration element 3 includes a quartz substrate 10 having a vibrating portion 12, an excitation electrode 15 formed to face both main surfaces (front and back surfaces in the ± Y ′ direction) of the quartz substrate 10, a lead electrode 16, A pad electrode 17 and a connection electrode 18 are provided.
The lead electrode 16 extends from the excitation electrode 15 and is electrically connected to a pad electrode 17 formed at the end of the quartz substrate 10.
The pad electrodes 17 are formed so as to face the ends of both main surfaces of the quartz substrate 10, and are electrically connected to each other by connection electrodes 18 formed on the side surfaces 22 of the quartz substrate 10.

図11(a)に示した実施形態では、振動部12のほぼ中央部の主面に夫々対向して形成された励振電極15の形状が矩形の例を示したが、これに限定する必要はなく、形状も円形や楕円形であってもよい。
また、図8、図10に示したメサ型の振動片の場合、振動部12となる厚肉中央部13の主面に励振電極15を設け、薄肉周辺部14に設けられているパッド電極17と励振電極15とを電気的に接続しているリード電極16とが設けられている。
In the embodiment shown in FIG. 11A, an example in which the shape of the excitation electrode 15 formed so as to face the main surface of the substantially central portion of the vibrating portion 12 is rectangular is shown, but it is necessary to limit to this. Alternatively, the shape may be circular or elliptical.
In the case of the mesa type resonator element shown in FIGS. 8 and 10, the excitation electrode 15 is provided on the main surface of the thick central portion 13 to be the vibrating portion 12, and the pad electrode 17 provided on the thin peripheral portion 14. And a lead electrode 16 that electrically connects the excitation electrode 15 to each other.

図12は本発明の一実施形態に係る振動子の構成を示す概略図であり、図12(a)は蓋部材を省略した平面図であり、図12(b)は縦断面図である。振動子5は、振動素子3と、振動素子3を収容するために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、等で構成されている。
パッケージ本体40は、図12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、シールリング44と、実装端子45と、を積層して形成されている。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シールリング44が形成されている。
第3の基板43と第2の基板42とにより、振動素子3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は、振動素子3を載置した際に水晶基板10の端部に形成したパッド電極17に対応するように配置されている。
12A and 12B are schematic views showing the configuration of the vibrator according to the embodiment of the present invention. FIG. 12A is a plan view in which the lid member is omitted, and FIG. 12B is a longitudinal sectional view. The vibrator 5 includes a vibration element 3, a package body 40 formed in a rectangular box shape for housing the vibration element 3, a lid member 49 made of metal, ceramic, glass, or the like. Yes.
As shown in FIG. 12, the package body 40 is formed by laminating a first substrate 41, a second substrate 42, a third substrate 43, a seal ring 44, and a mounting terminal 45. Yes. 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 seal ring 44 such as Kovar is formed on the upper peripheral edge of the third substrate 43.
The third substrate 43 and the second substrate 42 form a recess (cavity) that houses the vibration element 3. 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 element mounting pad 47 is disposed so as to correspond to the pad electrode 17 formed at the end of the crystal substrate 10 when the vibration element 3 is mounted.

振動素子3を支持固定する際には、先ず、振動素子3のパッド電極17を導電性接着剤38が塗布された素子搭載パッド47に載置して荷重をかける。
次に、導電性接着剤38を硬化させるために、所定の温度の高温炉に所定の時間入れる。導電性接着剤38を硬化させた後、アニール処理を施し、励振電極15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。その後、パッケージ本体40の第3の基板43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、又は窒素ガスの雰囲気中で蓋部材49をシーム溶接して密封し、振動子5が完成する。
又は、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。この場合もパッケージのキャビティ内は真空にするか、又は窒素ガス等の不活性ガスで充填して、振動子5が完成する。
When the vibration element 3 is supported and fixed, first, the pad electrode 17 of the vibration element 3 is placed on the element mounting pad 47 coated with the conductive adhesive 38 and a load is applied.
Next, in order to cure the conductive adhesive 38, it is placed in a high temperature furnace at a predetermined temperature for a predetermined time. After the conductive adhesive 38 is cured, an annealing process is performed, and the frequency is adjusted by adding mass to the excitation electrode 15 or reducing the mass. Thereafter, the lid member 49 is placed on the seal ring 44 formed on the upper surface of the third substrate 43 of the package body 40, and the lid member 49 is seam welded and sealed in a vacuum or in an atmosphere of nitrogen gas. The vibrator 5 is completed.
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. Also in this case, the cavity of the package is evacuated or filled with an inert gas such as nitrogen gas, and the vibrator 5 is completed.

以上の振動子5の実施形態では、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振動子5を構成してもよい。   In the above-described embodiment of the vibrator 5, an example in which a laminated plate is used for the package body 40 has been described. However, a vibrator using a single-layer ceramic plate for the package body 40 and a cap that has been drawn on the lid body. 5 may be configured.

図13は本発明の一実施形態に係る振動子の変形例を示した縦断面図であり、図13(a)は変形例1の縦断面図、図13(b)は変形例2の縦断面図である。
図13に示すように、振動子5a、5bは、振動素子3と、温度センサー(感温素子)として機能するサーミスター70と、振動素子3及びサーミスター70が搭載(収納)された容器としてのパッケージ40a、40bと、を備えている。
図13(a)は、第3の基板43と第2の基板42aとにより、形成された凹部(キャビティ)に振動素子3とサーミスター70が搭載(収納)された構造である。
また、図13(b)は、第3の基板43と第2の基板42bとにより、形成された凹部(キャビティ)に振動素子3が搭載(収納)され、第1の基板41bと第2の基板42bとにより、形成された凹部(キャビティ)にサーミスター70が搭載された構造である。
FIG. 13 is a longitudinal sectional view showing a modification of the vibrator according to the embodiment of the present invention. FIG. 13 (a) is a longitudinal sectional view of Modification 1, and FIG. 13 (b) is a longitudinal section of Modification 2. FIG.
As shown in FIG. 13, the vibrators 5a and 5b are vibration elements 3, a thermistor 70 that functions as a temperature sensor (temperature sensing element), and a container in which the vibration element 3 and the thermistor 70 are mounted (contained). Package 40a, 40b.
FIG. 13A shows a structure in which the vibration element 3 and the thermistor 70 are mounted (accommodated) in a recess (cavity) formed by the third substrate 43 and the second substrate 42a.
Further, in FIG. 13B, the vibration element 3 is mounted (stored) in the recessed portion (cavity) formed by the third substrate 43 and the second substrate 42b, and the first substrate 41b and the second substrate 42b. The thermistor 70 is mounted in a recess (cavity) formed by the substrate 42b.

サーミスター70は、例えば、チップ型(直方体形状)の感温素子(感温抵抗素子)であって、温度変化に対して電気抵抗の変化の大きい抵抗体である。
サーミスター70には、例えば、温度の上昇に対して抵抗が減少するNTC(Negative Temperature Coefficient)サーミスターと呼ばれるサーミスターが用いられている。NTCサーミスターは、温度の変化に対する抵抗値の変化が比例関係にあるため、温度センサーとして多用されている。
サーミスター70は、パッケージ40a、40bに収納(搭載)され、振動素子3近傍の温度を検出し、図示しない温度補償回路に出力することにより、温度センサーとして振動素子3の温度変化に伴う周波数変動の補正に資する機能を果たしている。
The thermistor 70 is, for example, a chip-type (cuboid-shaped) temperature sensing element (temperature sensing resistance element), and is a resistor whose electrical resistance changes greatly with respect to temperature changes.
As the thermistor 70, for example, a thermistor called an NTC (Negative Temperature Coefficient) thermistor whose resistance decreases with increasing temperature is used. NTC thermistors are frequently used as temperature sensors because the change in resistance value with respect to the change in temperature is proportional.
The thermistor 70 is housed (mounted) in the packages 40a and 40b, detects the temperature in the vicinity of the vibration element 3, and outputs it to a temperature compensation circuit (not shown). It plays a function that contributes to the correction.

図14は本発明の一実施形態に係る電子デバイスの構成を示す概略図であって、図14(a)は蓋部材を省略した平面図であり、図14(b)は縦断面図である。
電子デバイス7は、パッケージ本体50と、蓋部材49と、振動素子3と、振動素子3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ー、インダクター等の電子部品52の少なくとも1つと、を備えている。
14A and 14B are schematic views showing the configuration of an electronic device according to an embodiment of the present invention. FIG. 14A is a plan view in which a lid member is omitted, and FIG. 14B is a longitudinal sectional view. .
The electronic device 7 includes a package body 50, a lid member 49, the vibration element 3, an IC component 51 on which an oscillation circuit for exciting the vibration element 3 is mounted, a variable capacitance element whose capacitance changes according to voltage, and a resistance which depends on temperature. And at least one electronic component 52 such as a changing thermistor or inductor.

パッケージ本体50は、図14に示すように、第1の基板61と、第2の基板62と、第3の基板63と、を積層して形成されている。実装端子45は、第1の基板61の外部底面に複数形成されている。第2の基板62と第3の基板63とは中央部が除去された環状体で形成されている。
第1の基板61と、第2の基板62と、第3の基板63と、により、振動素子3、IC部品51、及び電子部品52等を収容する凹部(キャビティ)が形成される。第2の基板62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、振動素子3を載置した際に水晶基板10の端部に形成したパッド電極17に対応するように配置されている。
As shown in FIG. 14, the package body 50 is formed by stacking a first substrate 61, a second substrate 62, and a third substrate 63. A plurality of mounting terminals 45 are formed on the outer bottom surface of the first substrate 61. The 2nd board | substrate 62 and the 3rd board | substrate 63 are formed with the annular body from which the center part was removed.
The first substrate 61, the second substrate 62, and the third substrate 63 form a recess (cavity) that accommodates the vibration element 3, the IC component 51, the electronic component 52, and the like. 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 62. The position of the element mounting pad 47 is arranged so as to correspond to the pad electrode 17 formed at the end of the crystal substrate 10 when the vibration element 3 is mounted.

振動素子3のパッド電極17を、導電性接着剤38を塗布したパッケージ本体50の素子搭載パッド47に載置し、所定の温度で導電性接着剤38を硬化させることで、パッド電極17と素子搭載パッド47との導通を図る。IC部品51をパッケージ本体50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50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50の所定の位置に載置し、金属バンプ等を用いて導体46に接続する。パッケージ本体50を真空、或いは窒素等の不活性気体で満たし、パッケージ本体50を蓋部材49で密封して電子デバイス7を完成する。   The pad electrode 17 of the vibration element 3 is placed on the element mounting pad 47 of the package body 50 to which the conductive adhesive 38 is applied, and the conductive adhesive 38 is cured at a predetermined temperature. Conduction with the mounting pad 47 is intended. The IC component 51 is fixed at a predetermined position of the package body 50, and the terminal of the IC component 51 and the electrode terminal 55 of the package body 50 are connected by the bonding wire BW. Further, the electronic component 52 is placed at a predetermined position of the package body 50 and connected to the conductor 46 using a metal bump or the like. The package body 50 is filled with an inert gas such as vacuum or nitrogen, and the package body 50 is sealed with a lid member 49 to complete the electronic device 7.

また、電圧により容量が変化する可変容量素子や温度により抵抗が変化するサーミスターやインダクター等の電子部品52を用い、温度補償回路や電圧制御回路を含む発振回路を構成することで、安定した発振特性を有する温度補償型発振器や電圧制御型発振器等の電子デバイス7を構成することできる。   Also, stable oscillation can be achieved by configuring an oscillation circuit including a temperature compensation circuit and a voltage control circuit using a variable capacitance element whose capacitance changes with voltage and an electronic component 52 such as a thermistor or inductor whose resistance changes with temperature. An electronic device 7 such as a temperature-compensated oscillator or a voltage-controlled oscillator having characteristics can be configured.

次いで、本発明の一実施形態に係る振動素子を適用した電子機器(本発明の電子機器)について、図15〜図17に基づき、詳細に説明する。
図15は、本発明の一実施形態に係る振動素子を備える電子機器としてのモバイル型(又はノート型)のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。この図において、パーソナルコンピューター1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示部100を備えた表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター1100には、フィルター、共振器、基準クロック等として機能する振動素子3が内蔵されている。
Next, an electronic device (an electronic device of the present invention) to which the vibration element according to an embodiment of the present invention is applied will be described in detail based on FIGS. 15 to 17.
FIG. 15 is a perspective view illustrating a configuration of a mobile (or notebook) personal computer as an electronic apparatus including the resonator element according to the embodiment of the invention. In this figure, a personal computer 1100 includes a main body portion 1104 provided with a keyboard 1102 and a display unit 1106 provided with a display portion 100. The display unit 1106 is rotated with respect to the main body portion 1104 via a hinge structure portion. It is supported movably. Such a personal computer 1100 incorporates a vibration element 3 that functions as a filter, a resonator, a reference clock, and the like.

図16は、本発明の一実施形態に係る振動素子を備える電子機器としての携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。この図において、携帯電話機1200は、複数の操作ボタン1202、受話口1204及び送話口1206を備え、操作ボタン1202と受話口1204との間には、表示部100が配置されている。このような携帯電話機1200には、フィルター、共振器等として機能する振動素子3が内蔵されている。   FIG. 16 is a perspective view illustrating a configuration of a mobile phone (including PHS) as an electronic apparatus including the resonator element according to the embodiment of the invention. In this figure, a cellular phone 1200 includes a plurality of operation buttons 1202, an earpiece 1204, and a mouthpiece 1206, and the display unit 100 is disposed between the operation buttons 1202 and the earpiece 1204. Such a cellular phone 1200 incorporates a vibration element 3 that functions as a filter, a resonator, or the like.

図17は、本発明の一実施形態に係る振動素子を備える電子機器としてのデジタルスチールカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、デジタルスチールカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)等の撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。
デジタルスチールカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面には、表示部100が設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部100は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース1302の正面側(図中裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCD等を含む受光ユニット1304が設けられている。
撮影者が表示部100に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、メモリー1308に転送・格納される。また、このデジタルスチールカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子1312にはテレビモニター1430が、データ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピューター1440が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー1308に格納された撮像信号が、テレビモニター1430や、パーソナルコンピューター1440に出力される構成になっている。このようなデジタルスチールカメラ1300には、フィルター、共振器等として機能する振動素子3が内蔵されている。
FIG. 17 is a perspective view illustrating a configuration of a digital still camera as an electronic apparatus including the vibration element according to the embodiment of the invention. In this figure, connection with an external device is also simply shown. Here, an ordinary camera sensitizes a silver halide photographic film with a light image of a subject, whereas a digital still camera 1300 photoelectrically converts a light image of a subject with an image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device). An imaging signal (image signal) is generated.
A display unit 100 is provided on the back of a case (body) 1302 in the digital still camera 1300, and is configured to display based on an imaging signal from the CCD. The display unit 100 displays an object as an electronic image. Functions as a viewfinder. A light receiving unit 1304 including an optical lens (imaging optical system), a CCD, and the like is provided on the front side (the back side in the drawing) of the case 1302.
When the photographer confirms the subject image displayed on the display unit 100 and presses the shutter button 1306, the CCD image pickup signal at that time is transferred and stored in the memory 1308. In the digital still camera 1300, a video signal output terminal 1312 and an input / output terminal 1314 for data communication are provided on the side surface of the case 1302. As shown in the figure, a television monitor 1430 is connected to the video signal output terminal 1312 and a personal computer 1440 is connected to the input / output terminal 1314 for data communication as necessary. Further, the imaging signal stored in the memory 1308 is output to the television monitor 1430 or the personal computer 1440 by a predetermined operation. Such a digital still camera 1300 includes a vibration element 3 that functions as a filter, a resonator, or the like.

なお、本発明の一実施形態に係る振動素子を備える電子機器は、図15のパーソナルコンピューター(モバイル型パーソナルコンピューター)、図16の携帯電話機、図17のデジタルスチールカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置(例えばインクジェットプリンター)、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、POS端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシミュレーター等に適用することができる。   Note that the electronic device including the vibration element according to the embodiment of the present invention includes, for example, an inkjet in addition to the personal computer (mobile personal computer) in FIG. 15, the mobile phone in FIG. 16, and the digital still camera in FIG. 17. Dispenser (for example, inkjet printer), laptop personal computer, TV, video camera, video tape recorder, car navigation device, pager, electronic notebook (including communication function), electronic dictionary, calculator, electronic game machine, word processor , Workstations, videophones, crime prevention TV monitors, electronic binoculars, POS terminals, medical equipment (eg, electronic thermometers, blood pressure monitors, blood glucose meters, electrocardiogram measuring devices, ultrasonic diagnostic devices, electronic endoscopes), fish detectors, Various measuring instruments and instruments (example If, gages for vehicles, aircraft, and ships), can be applied to a flight simulator or the like.

図18は本発明の一実施形態に係る振動素子を備える移動体の一具体例としての自動車2106を概略的に示す斜視図である。この図において、タイヤ2109を制御する電子制御ユニット2108に振動素子3が内蔵され、車体2107に搭載されている。
自動車2106には本発明に係る振動素子を有する振動子や電子デバイスが搭載されており、例えば、キーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム(ABS:Antilock Brake System)、エアバック、タイヤプレッシャーモニタリングシステム(TPMS:Tire Pressure Monitoring System)、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム、等の電子制御ユニット(ECU:electronic control unit)2108に広く適用できる。
FIG. 18 is a perspective view schematically showing an automobile 2106 as a specific example of a moving object including the vibration element according to the embodiment of the invention. In this figure, the vibration element 3 is built in an electronic control unit 2108 for controlling a tire 2109 and mounted on a vehicle body 2107.
The automobile 2106 is equipped with a vibrator or electronic device having the vibration element according to the present invention. For example, a keyless entry, an immobilizer, a car navigation system, a car air conditioner, an antilock brake system (ABS), an air The present invention can be widely applied to electronic control units (ECUs) 2108 such as backs, tire pressure monitoring systems (TPMS), engine controls, battery monitors for hybrid vehicles and electric vehicles, and vehicle body attitude control systems.

1,2,101,102,103,104,201,202,203,204…振動片、3…振動素子、5…振動子、7…電子デバイス、10…水晶基板、12…振動部、13…厚肉中央部、14…薄肉周辺部、15…励振電極、16…リード電極、17…パッド電極、18…接続電極、20,21,22,23,120,121,122,123…側面、24…第1の結晶面、25…第2の結晶面、26…第3の結晶面、27…第4の結晶面、28…第5の結晶面、29…第6の結晶面、30a,30b,30c,30d…マスク、31…クロム(Cr)、32…金(Au)、33…レジスト、38…導電性接着剤、40…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、49…蓋部材、50…パッケージ本体、51…IC部品、52…電子部品、55…電極端子、61…第1の基板、62…第2の基板、63…第3の基板、70…サーミスター、100…表示部、1100…パーソナルコンピューター、1102…キーボード、1104…本体部、1106…表示ユニット、1200…携帯電話機、1202…操作ボタン、1204…受話口、1206…送話口、1300…デジタルスチールカメラ、1302…ケース、1304…受光ユニット、1306…シャッターボタン、1308…メモリー、1312…ビデオ信号出力端子、1314…入出力端子、1430…テレビモニター、1440…パーソナルコンピューター、2106…自動車、2107…車体、2108…電子制御ユニット、2109…タイヤ。   1, 2, 101, 102, 103, 104, 201, 202, 203, 204 ... vibrating piece, 3 ... vibrating element, 5 ... vibrator, 7 ... electronic device, 10 ... quartz substrate, 12 ... vibrating part, 13 ... Thick central part, 14 ... Thin peripheral part, 15 ... Excitation electrode, 16 ... Lead electrode, 17 ... Pad electrode, 18 ... Connection electrode, 20, 21, 22, 23, 120, 121, 122, 123 ... Side, 24 ... 1st crystal face, 25 ... 2nd crystal face, 26 ... 3rd crystal face, 27 ... 4th crystal face, 28 ... 5th crystal face, 29 ... 6th crystal face, 30a, 30b , 30c, 30d ... mask, 31 ... chrome (Cr), 32 ... gold (Au), 33 ... resist, 38 ... conductive adhesive, 40 ... package body, 41 ... first substrate, 42 ... second substrate 43 ... Third substrate 44 ... Seal ring 45 ... Mounting terminal 46 ... conductor, 47 ... element mounting pad, 49 ... lid member, 50 ... package body, 51 ... IC component, 52 ... electronic component, 55 ... electrode terminal, 61 ... first substrate, 62 ... second substrate, 63 3rd board 70 70 Thermistor 100 Display unit 1100 Personal computer 1102 Keyboard 1104 Main unit 1106 Display unit 1200 Mobile phone 1202 Operation buttons 1204 Earpiece 1206 ... Mouthpiece 1300 ... Digital still camera 1302 ... Case 1304 ... Light receiving unit 1306 ... Shutter button 1308 ... Memory 1312 ... Video signal output terminal 1314 ... Input / output terminal 1430 ... TV monitor 1440 ... Personal computer, 2106 ... automobile, 2107 ... car body, 21 8 ... electronic control unit, 2109 ... tire.

Claims (15)

水晶の結晶軸であるX軸と、前記X軸を回転軸として結晶軸であるZ軸を結晶軸であるY軸の−Y軸側へ回転して得られるZ’軸とを含む面を主面とし、前記X軸を回転軸として結晶軸であるY軸を結晶軸である前記Z軸の−Z軸側へ回転して得られるY’軸方向を厚みとする水晶平板で構成されている回転Yカット水晶基板を準備する工程と、
前記Z’軸と交差する少なくとも一方の側面に少なくとも4つの面が形成されるように前記側面をエッチングする工程と、
を含むことを特徴とする振動片の製造方法。
Mainly includes a plane including an X-axis that is a crystal axis of quartz and a Z′-axis that is obtained by rotating the Z-axis that is the crystal axis toward the −Y-axis side of the Y-axis that is the crystal axis with the X-axis as a rotation axis A crystal plate having a thickness in the Y′-axis direction obtained by rotating the Y-axis, which is the crystal axis, toward the −Z-axis side of the Z-axis, which is the crystal axis, with the X-axis as the rotation axis Preparing a rotating Y-cut quartz substrate;
Etching the side surfaces so that at least four surfaces are formed on at least one side surface intersecting the Z ′ axis;
A method of manufacturing a resonator element comprising:
請求項1において、
前記エッチングする工程は、
前記回転Yカット水晶基板の前記Y’軸方向の厚みに対して、前記Y’軸方向の厚みを10%以上薄くすることを特徴とする振動片の製造方法。
In claim 1,
The etching step includes
A method for manufacturing a resonator element, comprising reducing the thickness in the Y′-axis direction by 10% or more with respect to the thickness in the Y′-axis direction of the rotated Y-cut quartz crystal substrate.
請求項1又は2において、
前記エッチングする工程は、
前記回転Yカット水晶基板の前記Y’軸方向の厚みに対して、前記Y’軸方向の厚みを10%以上15%未満の範囲で薄くすることを特徴とする振動片の製造方法。
In claim 1 or 2,
The etching step includes
A method for manufacturing a resonator element, comprising reducing the thickness in the Y′-axis direction within a range of 10% or more and less than 15% with respect to the thickness in the Y′-axis direction of the rotated Y-cut quartz crystal substrate.
請求項1乃至3の何れか一項において、
前記エッチングは、ウェットエッチングであることを特徴とする振動片の製造方法。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
The method for manufacturing a resonator element, wherein the etching is wet etching.
請求項4において、
前記エッチングする工程は、
前記回転Yカット水晶基板の+Y’軸側の主面に第1マスクを配置し、−Y’軸側の主面に前記第1マスクに対して−Z’軸側にずれた位置となるように第2マスクを配置し、前記第1マスク及び前記第2マスクを介して前記回転Yカット水晶基板をウェットエッチングすることによって、振動片の外形を形成する工程と、
前記第1マスク及び前記第2マスクを除去する工程と、
前記マスクを除去された振動片をウェットエッチングすることによって、前記側面に少なくとも4つの面を形成する工程と、
を含むことを特徴とする振動片の製造方法。
In claim 4,
The etching step includes
A first mask is disposed on the main surface on the + Y′-axis side of the rotated Y-cut quartz substrate, and the main surface on the −Y′-axis side is shifted to the −Z′-axis side with respect to the first mask. Forming a contour of the resonator element by wet etching the rotating Y-cut quartz crystal substrate through the first mask and the second mask,
Removing the first mask and the second mask;
Forming at least four surfaces on the side surface by wet-etching the resonator element from which the mask has been removed;
A method of manufacturing a resonator element comprising:
請求項5において、
前記回転Yカット水晶基板の厚みをT(μm)としたとき、前記第2マスクの前記第1マスクに対するずらし量Δz(μm)を
0.75×T×0.8≦Δz≦0.75×T×1.2
の範囲内で設定することを特徴とする振動片の製造方法。
In claim 5,
When the thickness of the rotated Y-cut quartz substrate is T (μm), the shift amount Δz (μm) of the second mask with respect to the first mask is 0.75 × T × 0.8 ≦ Δz ≦ 0.75 × T x 1.2
A method of manufacturing a resonator element, characterized in that the method is set within a range.
水晶の結晶軸であるX軸と、前記X軸を回転軸として結晶軸であるZ軸を結晶軸であるY軸の−Y軸側へ回転して得られるZ’軸とを含む面を主面とし、前記X軸を回転軸として結晶軸であるY軸を結晶軸である前記Z軸の−Z軸側へ回転して得られるY’軸方向を厚みとする水晶平板で構成されている回転Yカット水晶基板の前記Z’軸と交差する少なくとも一方の側面が、少なくとも4つの面を含むことを特徴とする振動片。   Mainly includes a plane including an X-axis that is a crystal axis of quartz and a Z′-axis that is obtained by rotating the Z-axis that is the crystal axis toward the −Y-axis side of the Y-axis that is the crystal axis with the X-axis as a rotation axis. A crystal plate having a thickness in the Y′-axis direction obtained by rotating the Y-axis, which is the crystal axis, toward the −Z-axis side of the Z-axis, which is the crystal axis, with the X-axis as the rotation axis The resonator element, wherein at least one side surface intersecting with the Z ′ axis of the rotating Y-cut quartz crystal substrate includes at least four surfaces. 請求項7において、
前記一方の側面が5つの面を含むことを特徴とする振動片。
In claim 7,
The resonator element according to claim 1, wherein the one side surface includes five surfaces.
請求項7又は8において、
+Y’軸側の第1主面、−Y’軸側の第2主面、及び前記4つの面或いは前記5つの面において、
端部が互いに接続されている2つの面がなす角度が鈍角であることを特徴とする振動片。
In claim 7 or 8,
In the first main surface on the + Y′-axis side, the second main surface on the −Y′-axis side, and the four surfaces or the five surfaces,
An oscillating piece characterized in that an angle formed by two surfaces whose ends are connected to each other is an obtuse angle.
請求項7乃至9の何れか一項において、
前記回転Yカット水晶基板の少なくとも一方の前記主面に突出部が設けられていることを特徴とする振動片。
In any one of Claims 7 thru | or 9,
A vibrating piece, wherein a protrusion is provided on at least one main surface of the rotated Y-cut quartz substrate.
請求項7乃至10の何れか一項に記載の振動片の表裏の主面に励振電極を含むことを特徴とする振動素子。   11. A resonator element comprising excitation electrodes on the main surfaces of the front and back surfaces of the resonator element according to claim 7. 請求項11に記載の振動素子と、
前記振動素子を収容しているパッケージと、
を備えていることを特徴とする振動子。
A vibration element according to claim 11,
A package containing the vibration element;
A vibrator characterized by comprising:
請求項11に記載の振動素子と、
電子部品と、
前記振動素子及び前記電子部品が搭載されている容器と、
を備えていることを特徴とする電子デバイス。
A vibration element according to claim 11,
Electronic components,
A container in which the vibration element and the electronic component are mounted;
An electronic device comprising:
請求項11に記載の振動素子を備えていることを特徴とする電子機器。   An electronic device comprising the vibration element according to claim 11. 請求項11に記載の振動素子を備えていることを特徴とする移動体。   A moving body comprising the vibration element according to claim 11.
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