JP2014030114A - Crystal vibration element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水晶デバイスに用いられる水晶振動素子に関する。 The present invention relates to a crystal resonator element used in a crystal device.
従来より、水晶デバイスには水晶片に金属膜からなる励振電極を設けて構成された水晶振動素子が用いられている。
この水晶片は、例えば、ATカットの水晶ウェハを従来周知のフォトリソグラフィ技術とエッチング技術を用いることで形成することができる。
このような水晶振動素子は、四角形に形成され主面に凸部が形成された水晶片と、この水晶片の両主面中央に設けられる四角形状の励振電極と、この励振電極と接続され水晶片の一方の端部に設けられる引き回しパターンとから構成されている。
ここで、水晶片の主面には四角形状の凸部が設けられており、この凸部の平面中心が水晶片の平面中心より水晶片の端部側に寄せて設けられていた。
また、励振電極は、水晶片に設けられた凸部を覆うように設けられており、平面中心を凸部の平面中心と一致させた位置に設けられていた。
この励振電極は、凸部からはみ出る部分の大きさが、長辺方向及び短辺方向で同じ大きさになっていた(例えば、特許文献1参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, a quartz crystal element in which an excitation electrode made of a metal film is provided on a quartz piece has been used in a quartz device.
This crystal piece can be formed, for example, by using an AT-cut crystal wafer by using a conventionally known photolithography technique and etching technique.
Such a crystal resonator element includes a crystal piece formed in a quadrangle and having a convex portion formed on a main surface thereof, a square excitation electrode provided at the center of both main surfaces of the crystal piece, and a crystal piece connected to the excitation electrode. It is comprised from the routing pattern provided in one edge part of a piece.
Here, a quadrangular convex portion is provided on the main surface of the crystal piece, and the plane center of the convex portion is provided closer to the end portion side of the crystal piece than the plane center of the crystal piece.
Moreover, the excitation electrode was provided so that the convex part provided in the crystal piece might be covered, and it was provided in the position which made the plane center correspond with the plane center of a convex part.
In this excitation electrode, the size of the portion protruding from the convex portion was the same in the long side direction and the short side direction (see, for example, Patent Document 1).
水晶振動素子は、励振電極で振動エネルギーを最大にして、水晶片の縁付近で振動エネルギーを閉じ込めるのが理想状態となる。
しかしながら、従来の水晶振動素子は、四角形状に形成される凸部の角部分と、四角形状に形成される励振電極の角部分が尖っているため、水晶片の内面側から外周側まで環状に伝わる振動変位分布が歪んでしまい、CI値(クリスタルインピーダンス値)が高くなるという現象を起こしていた。
The ideal state of the crystal resonator element is to maximize the vibration energy by the excitation electrode and confine the vibration energy near the edge of the crystal piece.
However, in the conventional quartz resonator element, the corners of the convex portions formed in a quadrangular shape and the corners of the excitation electrodes formed in a quadrangular shape are pointed, so that the ring shape is circular from the inner surface side to the outer peripheral side of the crystal piece. The transmitted vibration displacement distribution is distorted and the CI value (crystal impedance value) increases.
そこで、本発明は、低いCI値を実現するために振動変位分布の歪みを軽減する水晶振動素子を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a crystal resonator element that reduces distortion of a vibration displacement distribution in order to realize a low CI value.
前記課題を解決するため、本発明は、水晶振動素子であって、平板状の水晶片と、この水晶片の両主面に設けられる励振電極と、この水晶片の一方の端部に設けられ、前記励振電極と接続する引き回しパターンとを備え、前記水晶片の主面において四角形の四隅を所定の半径R1で丸めつつ長辺と短辺とを有する形状の凸部が設けられ、前記励振電極が前記凸部全体を覆いつつ、四角形の四隅を所定の半径R2で丸めつつ長辺と短辺とを有する形状に形成され、前記凸部に形成される前記半径R1と前記励振電極に形成される前記半径R2とが同じ大きさの半径で形成されることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a crystal resonator element, which is provided on a flat plate-shaped crystal piece, excitation electrodes provided on both main surfaces of the crystal piece, and one end of the crystal piece. And a lead pattern connected to the excitation electrode, and a convex portion having a long side and a short side while rounding four corners of the quadrangle with a predetermined radius R1 on the main surface of the crystal piece, and the excitation electrode. Is formed in a shape having a long side and a short side while rounding the four corners of the quadrangle with a predetermined radius R2 while covering the entire convex part, and is formed on the radius R1 formed on the convex part and the excitation electrode. The radius R2 is formed with the same radius.
このような水晶振動素子では、水晶はX軸方向が最も振動が伝わりやすくZ´軸方向の振動がX軸より伝わりにくいという性質があり、四角形の四隅を所定の半径R1で丸めた形状に形成される凸部と四角形の四隅を所定の半径R2で丸めた形状に形成される励振電極とが、それぞれ、四角形の四隅を丸めた半径が同じ大きさになっているので、凸部側の半径R1と励振電極側の半径R2とで同じような振動の伝わり方となり、振動変位分布のズレを軽減して歪みの発生を軽減させることができる。 In such a crystal resonator element, the crystal has the property that vibration is most easily transmitted in the X-axis direction and vibration in the Z′-axis direction is less easily transmitted than the X-axis. And the excitation electrode formed in a shape in which the four corners of the quadrangle are rounded with a predetermined radius R2, the radius of rounding the four corners of the quadrangle is the same size. R1 and the radius R2 on the side of the excitation electrode have the same way of vibration transmission, which can reduce the deviation of the vibration displacement distribution and reduce the occurrence of distortion.
次に、本発明を実施するための最良の形態(以下、「実施形態」という。)について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各構成要素について、状態をわかりやすくするために、誇張して図示している。また、水晶片の主面という場合、水晶片に現れる平面のうち最も広い面とこの広い面と並行する面を主面とする。 Next, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiment”) will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. Note that each component is exaggerated for easy understanding of the state. Further, when referring to the main surface of the crystal piece, the main surface is defined as the widest surface of the planes appearing on the crystal piece and a surface parallel to the wide surface.
(第一の実施形態)
図1(a)及び(b)に示すように、本発明の第一の実施形態に係る水晶振動素子10は、四角形状の水晶片1とこの水晶片1の両主面に設けられる励振電極2と、この励振電極2と接続し水晶片1の一方の端部へ引き回されている引き回しパターン3とから構成されている。
(First embodiment)
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), a
水晶片1は、例えばATカットの水晶ウェハ(図示せず)から四角形状でかつ平板状に形成されており、長辺側の側面にm面1bが設けられている。
なお、この水晶片1は、長辺がX軸と平行であり、短辺がZ´軸と平行であり、厚みがY´軸方向と平行に形成されている。
また、この水晶片1の主面には、凸部1aが設けられている。この凸部1aの平面中心C2は、平面視における水晶片1の投影面の中心C1と一致させた状態で位置させている。なお、この凸部1aは、後述する励振電極2に覆われた状態となる。
The
The
Further, a convex portion 1 a is provided on the main surface of the
また、凸部1aは、四角形の四隅を所定の半径R1で丸めた形状に形成されており、凸部1aの長辺を水晶片10の長辺と平行となり、短辺を水晶片10の短辺と平行となるように設けられる。
この水晶片1は、従来周知のフォトリソグラフィ技術とエッチング技術を用いて形成することができる。これにより設けられた水晶片1は、長辺側の側面にm面1bが形成された状態となる。つまり、m面1bは、水晶をエッチングしたときに側面側に生じる結晶面である。
なお、水晶片1は、引き回しパターン3が設けられる端部をX軸の+X方向とし、反対側の端部を−X方向としている。
The convex portion 1 a is formed in a shape in which four corners of a quadrangle are rounded with a
This
The
図1(a)に示すように、励振電極2は、四角形の四隅を所定の半径R2で丸めた形状となっており、直線となる辺が水晶片1のm面1bにかからないように、平面中心C3を平面視における水晶片1の投影面の中心C1に合わせて設けられている。つまり、水晶片1を平面視で見たときの主面とm面1bとを含んだ平面の中心C1と励振電極2の平面中心C3とが一致した状態となっている。
なお、励振電極2は、長辺を凸部1aの長辺と平行となり、短辺を凸部1aの短辺と平行となるように設けられる。
As shown in FIG. 1A, the
The
水晶片1を平面視で見たときの主面とm面1bとを含んだ平面の中心とは、図1に示すように、水晶片1の長辺の中心を通る中心線CL1と、水晶片1の平面視における短辺の中心を通る中心線CL2とが交差する点でもある。
As shown in FIG. 1, the center of the plane including the main surface and the m-plane 1b when the
また、励振電極2は、水晶片1の両主面に設けられ、それぞれ対向するように設けられている。
ここで、凸部1aに形成される半径R1は、励振電極2に形成される半径R2と同じ大きさの半径で形成される。
Further, the
Here, the radius R1 formed on the convex portion 1a is formed with the same radius as the radius R2 formed on the
引き回しパターン3は、水晶片1の一方の端部に設けられ、励振電極2と接続している。この引き回しパターン3は、水晶片1の主面の縁に沿って設けられている。
The
例えば、引き回しパターン3は、2つ一対の接続パッド3aと引き回し配線3bとから構成されている。接続パッド3aは、水晶片1の両主面の角部に並んで設けられており、1つの接続パッド3aが一方の主面に設けられた励振電極2と引き回し配線3bを介して接続し、他の接続パッド3aが他方の主面に設けられた励振電極2と引き回し配線3bを介して接続している。
また、引き回し配線3bは、水晶片1の主面の縁に沿って直線で形成されており、励振電極2から接続パッド3aまで設けられている。
For example, the
Further, the routing wiring 3b is formed in a straight line along the edge of the main surface of the
水晶振動素子は、励振電極で振動エネルギーを最大にして、水晶片1の縁付近で振動エネルギーを閉じ込めるのが理想状態となる。
このように、本発明の実施形態に係る水晶振動素子10によると、水晶はX軸方向が最も振動が伝わりやすくZ´軸方向が振動がX軸より伝わりにくいという性質があり、励振電極2に形成される半径R2が凸部1aに形成される半径R1と同じ大きさで形成されているので、凸部側の半径R1と励振電極側の半径R2とで同じような振動の伝わり方となり、振動変位分布のズレを軽減して歪みの発生を軽減させることができる。したがって、振動エネルギーが水晶片1の端部側で閉じ込められやすくなり低いCI値となる水晶振動素子を実現することができる。
The ideal state of the crystal resonator element is to confine the vibration energy near the edge of the
As described above, according to the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、水晶片にm面が設けられていれば、ATカットに限定されず、種々のカットアングルの水晶片を用いることができる。
また、励振電極は、水晶片に形成されるm面にかかるように設けても良い。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment. For example, if the crystal piece is provided with an m-plane, it is not limited to the AT cut, and crystal pieces having various cut angles can be used.
The excitation electrode may be provided so as to cover the m-plane formed on the crystal piece.
10 水晶振動素子
1 水晶片
1a 凸部
1b m面
2 励振電極
3 引き回しパターン
C1,C2,C3 中心
DESCRIPTION OF
Claims (1)
この水晶片の両主面に設けられる励振電極と、
この水晶片の一方の端部に設けられ、前記励振電極と接続する引き回しパターンとを備え、
前記水晶片の主面において四角形の四隅を所定の半径R1で丸めつつ長辺と短辺とを有する形状の凸部が設けられ、
前記励振電極が前記凸部全体を覆いつつ、四角形の四隅を所定の半径R2で丸めつつ長辺と短辺とを有する形状に形成され、
前記凸部に形成される前記半径R1と前記励振電極に形成される前記半径R2とが同じ大きさの半径で形成されることを特徴とする水晶振動素子。 A flat crystal piece,
Excitation electrodes provided on both main surfaces of the crystal piece;
Provided at one end of this crystal piece, with a routing pattern connected to the excitation electrode,
Protrusions having a long side and a short side while rounding the four corners of the quadrangle on the main surface of the crystal piece with a predetermined radius R1, are provided.
The excitation electrode is formed in a shape having a long side and a short side while covering the entire convex portion and rounding the four corners of the quadrangle with a predetermined radius R2.
The quartz crystal resonator element, wherein the radius R1 formed on the convex portion and the radius R2 formed on the excitation electrode are formed with the same radius.
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