JP2014027506A5

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Publication number: JP2014027506A5
Application number: JP2012166733A
Authority: JP
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2015-09-03
Anticipated expiration: 2032-07-27

Description

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。
［形態１］本形態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’軸方向を厚さとする回転Ｙカット水晶基板を準備する工程と、前記回転Ｙカット水晶基板の前記Ｚ’軸と交差する複数の側面のうち少なくとも一方の前記側面をエッチングした後に少なくとも４つの面が形成されるように、前記回転Ｙカット水晶基板をエッチングする工程と、を含むことを特徴とする。
本形態によれば、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。
［形態２］上記形態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’軸方向の厚さを１０％以上薄くする工程を含むことを特徴とする。
本形態によれば、振動片を小型化しても、Ｙ’軸方向の厚さを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。
［形態３］上記形態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’軸方向の厚さを１０％以上１５％未満の範囲で薄くする工程を含むことを特徴とする。
本形態によれば、振動片を小型化しても、Ｙ’軸方向の厚さを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。
［形態４］上記形態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、ウェットエッチングで行うことを特徴とする。
本形態によれば、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。
［形態５］上記形態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して、前記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、前記振動片をウェットエッチングして、少なくとも一方の前記側面に、前記少なくとも４つの面を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
本形態によれば、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。
［形態６］上記形態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さを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）は、０．７５×Ｔ×０．８≦Δｚ≦０．７５×Ｔ×１．２の関係を満足することを特徴とする。
本形態によれば、マスクのずらし量Δｚ（μｍ）が上記式の関係を満足することで、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。
［形態７］上記形態に記載の振動片の製造方法において、前記少なくとも４つの面は、前記Ｙ’軸方向に並んでいることを特徴とする
本形態によれば、少なくとも４つの面は、水晶の結晶異方性に伴って生じる結晶面を利用できるという効果がある。
［形態８］本形態に係る振動片は、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’軸方向を厚さとする回転Ｙカット水晶基板を有し、前記回転Ｙカット水晶基板の前記Ｚ’軸と交差する複数の側面のうち少なくとも一方の前記側面は、少なくとも４つの面を含むことを特徴とする。
本形態によれば、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。
［形態９］上記形態に記載の振動片において、少なくとも一方の前記側面は、５つの面を含むことを特徴とする。
本形態によれば、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。
［形態１０］上記形態に記載の振動片において、前記５つの面は、前記Ｙ’軸方向に並んでいることを特徴とする。
本形態によれば、５つの面は、水晶の結晶異方性に伴って生じる結晶面を利用できるという効果がある。
［形態１１］上記形態に記載の振動片において、前記少なくとも４つの面は、前記Ｙ’軸方向に並んでいることを特徴とする。
本形態によれば、少なくとも４つの面は、水晶の結晶異方性に伴って生じる結晶面を利用できるという効果がある。
［形態１２］上記形態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、及び前記少なくとも４つの面を有する前記側面において、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。
本形態によれば、Ｚ’軸側の少なくとも４つの面を有する側面において、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。
［形態１３］上記形態に記載の振動片において、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。
本形態によれば、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。
［形態１４］上記形態に記載の振動片において、前記突出部は、平面視で、前記少なくとも４つの面を有する前記側面よりも他方の前記側面に近い位置に配置していることを特徴とする。
本形態によれば、振動片を小型化しても、水晶基板の励振電極を形成する位置に厚肉中央部と薄肉周辺部とによるメサ形状を形成することで、主振動に重畳する厚み屈曲振動モード等の不要波を大幅に抑制でき、周波数温度特性が大幅に改善できるという効果がある。
［形態１５］本形態に係る振動素子は、上記形態に記載の振動片の前記主面に励振電極が配置していることを特徴とする。
本形態によれば、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。
［形態１６］上記形態に記載の振動素子において、前記励振電極は、平面視で、前記少なくとも４つの面を有する前記側面よりも他方の前記側面に近い位置に配置していることを特徴とする。
本形態によれば、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。
［形態１７］本形態に係る振動素子は、上記形態に記載の振動片の前記主面に、平面視で、前記突出部と重なる位置に励振電極が配置していることを特徴とする。
本形態によれば、振動片を小型化しても、水晶基板の厚肉中央部と薄肉周辺部とによるメサ形状における肉厚中央部と励振電極とが平面視で重なっているため、主振動に重畳する厚み屈曲振動モード等の不要波を大幅に抑制し、周波数温度特性が大幅に改善した振動素子が得られるという効果がある。
［形態１８］上記形態に記載の振動素子において、前記励振電極は、平面視で、前記少なくとも４つの面を有する前記側面よりも他方の前記側面に近い位置に配置していることを特徴とする振動素子。
本形態によれば、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。
［形態１９］上記形態に記載の振動素子において、前記励振電極と電気的に接続しているパッド電極を有し、前記パッド電極は、平面視で、前記少なくとも４つの面を有する前記側面と重なる位置に配置していることを特徴とする。
本形態によれば、少なくとも４つの面を有する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。
［形態２０］本形態に係る振動子は、上記形態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。
本形態によれば、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。
［形態２１］本形態に係る電子デバイスは、上記形態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。
本形態によれば、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。
［形態２２］本形態に係る電子機器は、上記形態に記載の振動素子を備えていることを特徴とする。
本形態によれば、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。
［形態２３］本形態に係る移動体は、上記形態に記載の振動素子を備えていることを特徴とする。
本形態によれば、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。

Claims

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’軸方向を厚さとする回転Ｙカット水晶基板を準備する工程と、
前記回転Ｙカット水晶基板の前記Ｚ’軸と交差する複数の側面のうち少なくとも一方の前記側面をエッチングした後に少なくとも４つの面が形成されるように、前記回転Ｙカット水晶基板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。
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’軸方向の厚さを１０％以上薄くする工程を含むことを特徴とする振動片の製造方法。
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’軸方向の厚さを１０％以上１５％未満の範囲で薄くする工程を含むことを特徴とする振動片の製造方法。
請求項１乃至請求項３の何れか一項において、
前記エッチングする工程は、ウェットエッチングで行うことを特徴とする振動片の製造方法。
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して、前記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、
前記振動片をウェットエッチングして、少なくとも一方の前記側面に、前記少なくとも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。
請求項５において、
前記回転Ｙカット水晶基板の厚さを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）は、
０．７５×Ｔ×０．８≦Δｚ≦０．７５×Ｔ×１．２
の関係を満足することを特徴とする振動片の製造方法。
請求項１乃至請求項６の何れか一項において、
前記少なくとも４つの面は、前記Ｙ’軸方向に並んでいることを特徴とする振動片の製造方法。
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’軸方向を厚さとする回転Ｙカット水晶基板を有し、
前記回転Ｙカット水晶基板の前記Ｚ’軸と交差する複数の側面のうち少なくとも一方の前記側面は、少なくとも４つの面を含むことを特徴とする振動片。
請求項８において、
少なくとも一方の前記側面は、５つの面を含むことを特徴とする振動片。
請求項９において、
前記５つの面は、前記Ｙ’軸方向に並んでいることを特徴とする振動片。
請求項８又は請求項９において、
前記少なくとも４つの面は、前記Ｙ’軸方向に並んでいることを特徴とする振動片。
請求項８乃至請求項１１の何れか一項において、
＋Ｙ’軸側の第１主面、−Ｙ’軸側の第２主面、及び前記少なくとも４つの面を有する前記側面において、
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。
請求項８乃至請求項１２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。
請求項１３において、
前記突出部は、平面視で、前記少なくとも４つの面を有する前記側面よりも他方の前記側面に近い位置に配置していることを特徴とする振動片。
請求項８乃至請求項１２の何れか一項に記載の振動片の前記主面に励振電極が配置していることを特徴とする振動素子。
請求項１５において、
前記励振電極は、平面視で、前記少なくとも４つの面を有する前記側面よりも他方の前記側面に近い位置に配置していることを特徴とする振動素子。
請求項１３又は請求項１４に記載の振動片の前記主面に、平面視で、前記突出部と重なる位置に励振電極が配置していることを特徴とする振動素子。
請求項１７において、
前記励振電極は、平面視で、前記少なくとも４つの面を有する前記側面よりも他方の前記側面に近い位置に配置していることを特徴とする振動素子。
請求項１５乃至請求項１８の何れか一項において、
前記励振電極と電気的に接続しているパッド電極を有し、
前記パッド電極は、平面視で、前記少なくとも４つの面を有する前記側面と重なる位置に配置していることを特徴とする振動素子。
請求項１５乃至請求項１９の何れか一項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。
請求項１５乃至請求項１９の何れか一項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。
請求項１５乃至請求項１９の何れか一項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。
請求項１５乃至請求項１９の何れか一項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。