JP2014192832A - Piezoelectric device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧電デバイスに関する。 The present invention relates to a piezoelectric device.
携帯端末や携帯電話などの電子機器では、水晶振動子や水晶発振器などの圧電デバイスが搭載されている。このような圧電デバイスは、リッドやベースで構成されたパッケージ内のキャビティーに水晶振動片などの圧電振動片を搭載して作製されている。このような圧電デバイスは、電子機器の信頼性を向上させるためにも長期安定度に優れていることが求められている。圧電デバイスの長期安定度の向上を図るため、例えば特許文献1に記載されるように、圧電振動片の所定部分をZ(Z´)方向に挟むように一対の電極を配置し、この一対の電極の間にZ(Z´)方向の電界を印加することで、圧電振動片の所定部分を振動させる構成が知られている。この構成によれば、振動部分に電極が設けられないため、電極の経時変化等の影響を受けにくくなり、長期安定度を確保することができる。
Electronic devices such as mobile terminals and mobile phones are equipped with piezoelectric devices such as crystal resonators and crystal oscillators. Such a piezoelectric device is manufactured by mounting a piezoelectric vibrating piece such as a quartz vibrating piece in a cavity in a package constituted by a lid and a base. Such a piezoelectric device is required to have excellent long-term stability in order to improve the reliability of electronic equipment. In order to improve the long-term stability of the piezoelectric device, for example, as described in
ただし、上記特許文献1のような平行電界励振型の構成においては、振動部分のY(Y´)側表面に電極が設けられた構成(垂直電界励振型)に比べて電界効率が悪いため、CI値が高くなってしまうという問題がある。一方、圧電振動片は厚みすべり振動を利用しているため、振動部分を周辺部よりも厚肉としたメサを形成させ、このメサに振動エネルギーを閉じ込めることで、振動部分の電界効率を高める構成が考えられる。
However, in the configuration of the parallel electric field excitation type as described in
しかしながら、平行電界励振型の圧電振動片にメサを設ける構成については、従来、研究が十分にされておらず、CI値については明確な値が得られていなかった。従って、Z´軸及びX軸がそれぞれ平面方向でありかつY´軸が厚み方向である晶系32の回転Y板により作成された圧電振動片を用いて、その表面または裏面の少なくとも一方に、周辺部より厚肉のメサを備える場合、平行電界励振型の電極配置を採用した際に振動特性の良いメサの形状を見出すことが求められていた。 However, the structure in which a mesa is provided on a parallel electric field excitation type piezoelectric vibrating piece has not been sufficiently studied so far, and a clear value has not been obtained for the CI value. Therefore, using a piezoelectric vibrating piece made of a rotating Y plate of a crystal system 32 in which the Z ′ axis and the X axis are each in the plane direction and the Y ′ axis is in the thickness direction, When a thick mesa is provided from the periphery, it is required to find a mesa shape having good vibration characteristics when a parallel electric field excitation type electrode arrangement is adopted.
以上のような事情に鑑み、本発明は、メサの形状を特定することによりCI値を低減させた高品質の圧電デバイスを提供することを目的とする。 In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a high-quality piezoelectric device in which the CI value is reduced by specifying the shape of the mesa.
本発明では、Z´軸及びX軸がそれぞれ平面方向でありかつY´軸が厚み方向である晶系32の回転Y板により作成された圧電振動片を有し、圧電振動片の表面または裏面の少なくとも一方に、周辺部より厚肉のメサを備える圧電デバイスであって、メサをZ´方向に挟んだ一対の電極が形成され、メサのZ´方向の幅2aは、圧電振動片の振動の波長λに対して、1.62λ≦2a≦1.98λに設定される。
In the present invention, the piezoelectric vibrating piece is formed by a rotating Y plate of a crystal system 32 in which the Z′-axis and the X-axis are each a planar direction and the Y′-axis is a thickness direction. A piezoelectric device having a mesa thicker than the peripheral portion is formed on at least one of the electrodes, and a pair of electrodes sandwiching the mesa in the Z ′ direction is formed. The
また、メサの幅2aは、1.80λに設定されるものでもよい。また、メサが形成された部分における圧電振動片の厚さH´と、周辺部に対するメサの段差dとの比が、0.05≦d/H´≦0.15に設定されるものでもよい。また、晶系32の回転Y板として、ATカット板またはBTカット板が用いられるものでもよい。
The
本発明によれば、晶系32の回転Y板により作成された圧電振動片の表面または裏面の少なくとも一方にメサを備える構成において、電極によって挟まれたZ´方向のメサの幅2aを、振動の波長λに対して1.62λ≦2a≦1.98λに設定することにより、圧電振動片のCI値の低減等を実現することができ、高品質の圧電デバイスを提供することができる。
According to the present invention, in the configuration in which the mesa is provided on at least one of the front surface and the back surface of the piezoelectric vibrating piece formed by the rotating Y plate of the crystal system 32, the
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、以下の実施形態を説明するため、図面においては一部分を大きくまたは強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。また、図面においてハッチングした部分は金属膜を表している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to this. In order to describe the following embodiments, the drawings are expressed by appropriately changing the scale, for example, by partially enlarging or emphasizing them. The hatched portion in the drawing represents a metal film.
<圧電振動片>
図1は、圧電デバイスに用いられる圧電振動片100の実施形態を示している。この圧電振動片100は、晶系32に属する材料を用いて形成された回転Y板が用いられる。圧電振動片の中で晶系32に属する(点群32に属する)材料としては、水晶、GaPO4(リン酸ガリウム)、ランガサイト系(LGS、LGN、LGT)、水晶などが知られている。晶系32に属する材料を用いて形成された回転Y板は、厚みすべり振動及び輪郭すべり振動を共に生じる。
<Piezoelectric vibrating piece>
FIG. 1 shows an embodiment of a piezoelectric vibrating
厚みすべり振動を利用した圧電振動片としてはATカット、BTカットのものが、また輪郭すべり振動を利用した圧電振動片としてはCTカット、DTカットのものが実用化されており、いずれも温度特性が優れている。厚みすべり振動と輪郭すべり振動とはお互いに結合して温度特性などを乱すが、振動片の端面を所定の角度に傾斜させることにより両振動の結合をなくすことができる。 Piezoelectric vibrating pieces using thickness-shear vibration are AT-cut and BT-cutting, and piezoelectric vibrating pieces using contour-slip vibration are CT-cut and DT-cutting, and both have temperature characteristics. Is excellent. The thickness-shear vibration and the contour-slip vibration are coupled to each other to disturb the temperature characteristics and the like, but the coupling of both vibrations can be eliminated by inclining the end face of the vibration piece at a predetermined angle.
圧電振動片100としては、例えば、厚みすべり振動するATカットの水晶振動片が用いられている。ATカットは、水晶振動子等の圧電デバイスが常温付近で使用されるにあたって良好な周波数特性が得られる等の利点があり、人工水晶の3つの結晶軸である電気軸(X軸)、機械軸(Y軸)及び光学軸(Z軸)のうち、Z軸に対してX軸周りに35°15′だけ傾いた角度で切り出す加工手法である。ただし、ATカットに代えてBTカットの水晶板が用いられてもよい。なお、BTカットは、Z軸に対してX軸周りに−49°だけ傾いた角度で切り出す加工手法である。
As the
本実施形態では、以下の各図において、XY´Z´座標系を用いて図中の方向を説明する。このXY´Z´座標系において、X軸は水晶の結晶軸に一致し、Y´軸及びZ´軸は、圧電振動片100を切り出すときの切り出し方向に相当する。本実施形態では、圧電振動片100がATカットの水晶片であるため、Y´軸及びZ´軸は結晶軸の機械軸(Y軸)及び光学軸(Z軸)からそれぞれ35°15′傾いた軸に一致する。このXY´Z´座標系においては、圧電振動片の表面に平行な平面がXZ´平面である。このXZ´平面において圧電振動片の長手方向をX方向と表記し、X方向に直交する方向をZ´方向と表記する。XZ´平面に垂直な方向はY´方向と表記する。また、X方向、Y´方向及びZ´方向のそれぞれは、図中の矢印の方向が+方向であり、矢印の方向とは反対の方向が−方向であるものとして説明する。
In the present embodiment, directions in the drawings will be described using the XY′Z ′ coordinate system in the following drawings. In the XY′Z ′ coordinate system, the X axis coincides with the crystal axis of the crystal, and the Y ′ axis and the Z ′ axis correspond to the cutting direction when cutting the piezoelectric
圧電振動片100は、図1(a)及び(b)に示すように、矩形板状に形成されている。圧電振動片100は、X方向に長手となり、Z´方向に短手となるように形成されている。圧電振動片100は、Y´方向が厚み方向となっている。この圧電振動片100は、振動部10と、保持部20とを備えている。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the piezoelectric vibrating
振動部10は、所定の波長(λ)の振動を発生させる部分である。振動部10は、圧電振動片100のうち+X側に配置されている。振動部10は、圧電振動片100の表面100a側に突出するメサ11が形成されている。メサ11は、図1(b)に示すように、周辺部12のY´方向の厚さHに対して大きな、厚さH´に形成される。メサ11は、全体にわたって厚さが均一に形成されている。なお、メサ11は、圧電振動片100の表面100a側に形成されていることに限定されない。例えば、メサ11が圧電振動片100の裏面100bに形成されてもよく、表面100a及び裏面100bの双方に形成されてもよい。
The
また、メサ11の厚さH´と、周辺部12に対するメサ11の段差dとの比は、
d/H´≧0.05
となるように設定されている。
The ratio of the thickness H ′ of the
d / H ′ ≧ 0.05
It is set to become.
メサ11は、平面視(Y´方向から見たとき)において矩形状に形成されており、Z´方向の中央に配置されている。メサ11は、X方向に長手となり、Z´方向に短手となるように形成されている。メサ11のZ´方向の幅(2a)は、圧電振動片100の振動の波長λに対して、
1.62λ≦2a≦1.98λ
となるように設定されている。
The
1.62λ ≦ 2a ≦ 1.98λ
It is set to become.
振動部10のうちメサ11が形成された部分は、周辺部12よりも振動の波長が大きく(周波数が小さく)なる。この場合、メサ11で生じた振動のエネルギーは、当該メサ11に閉じ込められ、周辺部12に拡散しにくくなる。これにより、メサ11で発生した振動の減衰が抑制されるため、振動部10において効率的に振動を発生させることが可能となっている。
The portion of the vibrating
振動部10の表面(圧電振動片100の表面100a)であってメサ11の+Z´側には、励振電極13が配置されている。また、メサ11の−Z´側には、励振電極14が配置されている。励振電極13、14は、メサ11の長手方向(X方向)に沿って延びており、X方向についてメサ11の全体にわたって配置されている。このように、励振電極13、14は、Z´方向にメサ11を挟むように配置されている。
An
したがって、この圧電振動片100では、メサ11の表面(+Y´側の面)には、電極が配置されていない構成となっている。メサ11の表面に電極が配置される場合、電極が経時劣化等によって変化すると、メサ11で生じる振動の周波数などに影響が及ぶため、長期的に安定した振動が得にくくなる場合がある。これに対して、圧電振動片100では、メサ11の表面に電極が設けられないため、電極の経時劣化等の影響を受けにくくなり、長期安定度を確保することができる構成となっている。
Therefore, this piezoelectric vibrating
保持部20は、圧電振動片100の−X側部分に配置されている。保持部20の表面(+Y´側の面)には、引出電極15、16が形成されている。引出電極15は、励振電極13から−X方向に引き出されて、保持部20の−X側かつ−Z´側の角部まで引き出される。引出電極16は、励振電極14から−X方向に引き出されて、保持部20の−X側かつ+Z´側の角部まで引き出される。なお、引出電極15、16は、保持部20の側面や裏面にわたって引き出されてもよい。
The holding
励振電極13、14、及び引出電極15、16は、導電性の金属膜が用いられる。金属膜としては、例えば、水晶材に対する各電極の密着性を向上させる役割を有する下地層としてクロム(Cr)や、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、あるいはニッケルクロム(NiCr)や、ニッケルチタン(NiTi)、ニッケルタングステン(NiW)合金を成膜し、その上に金(Au)や銀(Ag)を成膜した2層または3層などの積層構造が採用される。
For the
図2は、上記のように構成された圧電振動片100の振動特性を示すグラフである。図2(a)はメサ11の幅2aを変化させたときのCI値を示すグラフである。図2(a)において、横軸はメサ11の幅2a(単位μm)であり、縦軸は圧電振動片100のCI値(単位Ω)である。また、図2(b)はメサ11の幅2aを変化させたときのQ値を示すグラフである。図2(b)において、横軸はメサ11の幅2a(単位μm)であり、縦軸は圧電振動片100のQ値である。なお、図2(a)及び(b)は、メサ11の厚さH´=83.5μm、振動の波長λ=167(μm)となる圧電振動片100が用いられている。
FIG. 2 is a graph showing the vibration characteristics of the piezoelectric vibrating
図2(a)に示すように、メサの幅2aが100μmのときには、CI値(R1の値)が260kΩ程度となっている。また、幅2aが100μmから大きくなるにつれてCI値が小さくなり、例えば2a=300(μm)のときにCI=22.8kΩと最も小さくなっている。また、幅2aが300μmから大きくなるにつれてCI値が大きくなっている。なお、図示しないが、等価直列容量C1値についても、幅2aが300μmのときに最大値を示すものとなる。
As shown in FIG. 2A, when the
また、図2(b)に示すように、幅2aが100μmのときには、Q値が3500〜4000程度となっている。また、幅2aが100μmから大きくなるにつれてQ値が大きくなり、例えば2a=300(μm)のときにQ=16500(大気中の値)と最大となっている。また、幅2aが300μmから大きくなるにつれてQ値が小さくなっている(又は変動している)。
As shown in FIG. 2B, when the
図2(a)のグラフにより、メサ11の幅2aとCI値(R1)との関係においては、幅2aの値を変化させることでCI値が変化し、所定の極値を有することが確認される。なお、本実施形態では、例えば2a=300においてCI値が極値(最小値)22.8kΩとなっている。また、図2(b)のグラフにより、メサ11の幅2aとQ値との関係においては、幅2aを変化させることでQ値が変化し、所定の極値を有することが確認される。なお、本実施形態では、例えば2a=300においてQ値が極値(最大値)16500となる。
From the graph of FIG. 2A, in the relationship between the
このように、幅2aが300μmを中心として270μm〜330μmの範囲で良好な振動特性を得られることが確認できた。300μmは波長(λ)167μmとの関係では1.80λとなる。また、270μmは同じく波長167μmとの関係では1.62λとなり、330μmは1.98λとなる。
Thus, it was confirmed that good vibration characteristics could be obtained when the
そこで、本実施形態では、メサ11のZ´方向の幅2aを、圧電振動片の振動の波長λに対して、
1.62λ≦2a≦1.98λ
となるように設定することにより、CI値が低い(又はQ値が高い)圧電振動片100を得ることができる。すなわち、メサ11の幅(2a)が1.62λより小さいとCI値が大きくなって振動特性が悪化し、また、幅(2a)が1.98λより大きいとCI値が大きくなって同じく振動特性が悪化することとなる。
Therefore, in the present embodiment, the
1.62λ ≦ 2a ≦ 1.98λ
Thus, the piezoelectric vibrating
なお、図2(a)及び(b)のグラフでは、振動の波長λが167μmの場合における結果であるが、波長が異なる場合であっても同様の結果が得られる。具体的には、幅2aが、波長λに所定の定数(例、1.62〜1.98)を乗じた値となる場合に、良好な振動特性が得られるものとなる。
2A and 2B show the results when the vibration wavelength λ is 167 μm, but similar results can be obtained even when the wavelengths are different. Specifically, good vibration characteristics can be obtained when the
図3(a)は、メサ11の段差dとメサ11の厚さH´との比であるd/H´を変化させたときの等価直列容量の値(C1)を示すグラフである。図3(a)において、横軸は上記d/Hの値(単位%)であり、縦軸は等価直列容量(単位はfF)である。また、図3(b)は、d/H´を変化させたときのQ値を示すグラフである。図3(b)において、横軸は上記d/H´の値(単位%)であり、縦軸は圧電振動片100のQ値である。なお、図3(a)及び図3(b)において、メサ11の幅2aを300μmとし、振動の波長λを167μmとしている。
FIG. 3A is a graph showing the equivalent series capacitance value (C1) when d / H ′, which is the ratio between the step d of the
図3(a)に示すように、d/H´が0の場合(メサ11が形成されない場合)には、C1値が0.021fF程度となっている。また、d/H´が0から大きくなるにつれてC1値が急激に大きくなり、d/H´が5%では0.034fFと最大値に近い値となり、その後、d/H´が7.5%で最大値となる0.035fFとなる。d/H´が7.5%から大きくなると、C1値は0.030〜0.035fFの間を緩やかに降下し、d/H´が20%では0.030fFまで降下する。なお、図示しないが、等価直列抵抗CI値についても、d/H´が5%〜15%の範囲において小さくなる。
As shown in FIG. 3A, when d / H ′ is 0 (when the
また、図3(b)に示すように、d/H´の値が0〜25%の場合に、Q値は98000〜100000の範囲を変動しており、このQ値が大きく変動することはない。ただし、d/H´が20%以上の場合は、Q値が9800に近い値となる。図3(a)及び(b)のグラフにより、d/H´を5%(0.05)から15%(0.15)の範囲とした場合に、C1値が高くなり、その際にQ値の悪化を招くことがない点が確認される。すなわち、d/H´が5%(0.05)より小さいと、等価直列容量C1が低下して振動特性が悪化することとなる。また、d/H´が15%(0.15)を超えると、メサ11での輪郭振動や屈曲振動などのスプリアスが増加する。
Further, as shown in FIG. 3B, when the value of d / H ′ is 0 to 25%, the Q value fluctuates in the range of 98000 to 100,000, and the Q value greatly fluctuates. Absent. However, when d / H ′ is 20% or more, the Q value is close to 9800. According to the graphs of FIGS. 3A and 3B, when d / H ′ is in the range of 5% (0.05) to 15% (0.15), the C1 value increases. It is confirmed that the value does not deteriorate. That is, if d / H ′ is smaller than 5% (0.05), the equivalent series capacitance C1 is lowered and the vibration characteristics are deteriorated. If d / H ′ exceeds 15% (0.15), spurious such as contour vibration and bending vibration in the
そこで、本実施形態では、メサ11の厚さH´と、周辺部12に対するメサの段差dとの比が、
0.05≦d/H´≦0.15
となるように設定することにより、C1値が高い(CI値が低い)、振動特性の優れた圧電振動片100とすることができる。この関係はdとH´との比で表され、振動の波長λによらない。図3(a)及び(b)のグラフでは、振動の波長λが167μmの場合における結果であるが、波長が異なる場合であっても同様の結果が得られる。
Therefore, in the present embodiment, the ratio between the thickness H ′ of the
0.05 ≦ d / H ′ ≦ 0.15
Thus, the piezoelectric vibrating
次に、圧電振動片100の製造方法について説明する。
先ず、圧電振動片100は、圧電ウェハから個々の圧電振動片100を取り出す多面取りが行われる。圧電ウェハは、水晶結晶体からATカットにより所定の厚さで切り出され、エッチングや研磨等により厚さが調整された後に表面が洗浄される。次に、フォトリソグラフィ技術や、エッチング、サンドブラスト等により圧電振動片100の表面100aの一部が除去されてメサ11が形成される。
Next, a method for manufacturing the piezoelectric vibrating
First, the piezoelectric vibrating
次に、圧電振動片100の表面100aにおいて、メサ11を挟むように、励振電極13、14が形成される。この励振電極13、14と同時に、引出電極21、22が形成される。これら励振電極13、14、及び引出電極15、16は、導電性の金属膜により形成される。この金属膜は、メタルマスクを用いたスパッタリングや真空蒸着等によりニッケルクロム等の下地層が成膜され、次いで金等の主電極層が成膜されて形成される。なお、メタルマスク等を用いることに代えて、フォトリソグラフィ法及びエッチング等によりパターニングされてもよい。この励振電極13、14等の形成後、圧電ウェハをスクライブラインに沿ってダイシングすることにより、個々の圧電振動片100が完成する。
Next,
このように、圧電振動片100によれば、メサ11を励振電極13、14で挟んで構成されるので、電極の経時変化等による振動特性の影響が小さいだけでなく、メサ11のZ´方向の幅2aを、圧電振動片100の振動の波長λに対して1.62λ≦2a≦1.98λとすることにより、効率よく平行電界励振を実現して、振動特性のよい圧電振動片100を提供できる。また、メサ11の高さH´と段差dとの比であるd/H´を5%(0.05)から15%(0.15)の範囲とすることにより、C1値を高くして振動特性を向上させることができる。
As described above, according to the piezoelectric vibrating
なお、圧電振動片100としては、図1に示すものに限定されない。例えば、振動部と、振動部を囲んだ枠部と、振動部と枠部とを連結するアンカー部とにより構成された圧電振動片が用いられてもよい。この場合、振動部にメサが形成され、このメサをZ´方向に挟むように一対の励振電極が形成される。振動部に形成されたメサの幅は、上記と同様に、圧電振動片の振動の波長λに対して1.62λ≦2a≦1.98λに設定される。また、上記と同様に、メサの段差とメサの厚さとの比は0.05以上に設定される。
The piezoelectric vibrating
<圧電デバイス>
次に、圧電デバイスの実施形態について説明する。図4に示すように、圧電デバイス200は、圧電振動片100と、この圧電振動片100が搭載されるベース110と、ベース110との間で圧電振動片100を封止するリッド120とを有している。圧電振動片100としては、図1に示す圧電振動片100が用いられている。ベース110及びリッド120は、例えばガラスやセラミックスなどの材料が用いられる。また、リッド120としては金属板が用いられてもよい。
<Piezoelectric device>
Next, an embodiment of a piezoelectric device will be described. As shown in FIG. 4, the
ベース110は、矩形の板状に形成されており、表面(+Y側の面)に形成された凹部111と、凹部111を囲む接合面112とを有している。接合面112は、リッド120と対向する。リッド120は、同じく矩形の板状に形成されており、裏面(−Y側の面)121の一部がベース110の接合面112と対向する。ベース110とリッド120とは、例えば接合材を介して接合されているが、接合材を用いずに直接接合させてもよい。ベース110とリッド120と接合させることにより、圧電振動片100を収容するためのキャビティー140が形成される。
The
ベース110の凹部111には、圧電振動片100の引出電極15、16に接続される接続電極114が形成されている。また、ベース部110をY´方向に貫通する貫通電極115が形成されている。ベース110の裏面(−Y´側の面)には、四隅のそれぞれに矩形状の外部電極116、及びダミー電極116aが形成されている。外部電極116は、基板に実装される際の一対の実装端子として用いられる。なお、ダミー電極116aは、他の電極と電気的な接続はない。接続電極114と外部電極116とは、貫通電極115によって電気的に接続される。
In the
接続電極114及び外部電極116、116aは、導電性の金属膜が用いられる。金属膜としては、例えば、下地層としてクロム(Cr)や、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、あるいはニッケルクロム(NiCr)や、ニッケルチタン(NiTi)、ニッケルタングステン(NiW)合金を成膜し、その上に金(Au)や銀(Ag)を成膜した積層構造が採用される。貫通電極115は、ベース110の貫通孔を銅メッキ等により充填して形成される。
The
圧電振動片100は、導電性接着剤130を介してベース110に搭載されている。導電性接着剤130を介して、ベース110の接続電極114と圧電振動片100の引出電極15、16とが電気的に接続される。さらに、圧電振動片100は、導電性接着剤130によって、ベース110に保持され、キャビティー140内に収容された状態となる。
The piezoelectric vibrating
次に、圧電デバイス200の製造方法について説明する。この圧電デバイス200は、いわゆるウェハレベルパッケージングの手法で製造される。圧電振動片100については先に説明した手法により作成される。ベース110及びリッド120は、圧電振動片100と同様に、リッドウェハ及びベースウェハから個々を切り出す多面取りが行われる。これらリッドウェハ及びベースウェハとしては、例えば、ホウケイ酸ガラスやセラミックスなどが用いられる。
Next, a method for manufacturing the
ベースウェハは、キャビティー140を形成するための凹部111が、サンドブラストまたはウェットエッチングによって形成される。また、ベースウェハには、貫通電極115を形成するための貫通孔がサンドブラストまたはウェットエッチングによって形成される。ベースウェハは、例えば銅めっき等により貫通孔を充填して貫通電極115が形成される。この貫通電極115と電気的に接続するように、凹部111に接続電極114が形成され、裏面に外部電極116が形成される。同時にダミー電極116aも形成される。接続電極114及び外部電極116は、例えばメタルマスク等を用いたスパッタリングや真空蒸着により、ニッケルタングステン等の下地層の上に金や銀が成膜されて形成される。
In the base wafer, the
次に、ベースウェハの凹部111には、チップマウンターなどにより個々の圧電振動片100が搬送されるとともに、導電性接着剤130により保持される。この導電性接着剤130によって、圧電振動片100の励振電極13、14と外部電極116とが電気的に接続される。次に、リッドウェハは、真空雰囲気下で接合材を介してベースウェハに接合される。なお、接合材を用いずに、例えば、プラズマ活性化接合法やイオンビーム活性化接合法などを用いて、直接接合されてもよい。その後、接合されたウェハをスクライブラインに沿ってダイシングすることにより、個々の圧電デバイス200が完成する。
Next, the individual
このように、本実施形態によれば、晶系32の回転Y板により作成された圧電振動片100に、周辺部12より厚肉のメサ11が形成され、かつ、メサ11をZ´方向に挟んだ一対の励振電極13、14が形成される構成において、メサのZ´方向の幅2aを振動の波長λに対して1.62λ≦2a≦1.98λに設定したので、CI値を低下させることができ、振動特性の良い高品質の圧電デバイス200が得られる。
As described above, according to the present embodiment, the
なお、圧電振動片として枠部を有するタイプを用いる場合の製造方法は、次のとおりである。上記した圧電デバイス200と同様に、ウェハレベルパッケージングの手法で製造される。先ず、リッド、ベース、及び圧電振動片は、それぞれのウェハにおいて形成される。次に、真空雰囲気下で圧電ウェハの表面にリッドウェハが接合され、圧電ウェハの裏面にベースウェハが接合される。接合されたウェハは、スクライブラインに沿ってダイシングされることにより、個々の圧電デバイスが完成する。
In addition, the manufacturing method in the case of using the type which has a frame part as a piezoelectric vibrating piece is as follows. Similar to the
以上、圧電デバイスの実施形態について説明したが、本発明は、上述した説明に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。上記した実施形態では、圧電デバイスとして水晶振動子(圧電振動子)を示しているが、発振器であってもよい。発振器の場合は、ベース110にIC等が搭載され、圧電振動片100の引出電極15、16や、ベース110の外部電極116、116aがそれぞれIC等に接続される。
While the embodiments of the piezoelectric device have been described above, the present invention is not limited to the above description, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. In the above-described embodiment, a crystal resonator (piezoelectric resonator) is shown as the piezoelectric device, but an oscillator may be used. In the case of the oscillator, an IC or the like is mounted on the
10…振動部
11…メサ
12…周辺部
13、14…励振電極(電極)
15、16…引出電極
20…保持部
100…圧電振動片
100a…表面
100b…裏面
110…ベース
120…リッド
200…圧電デバイス
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記メサを前記Z´方向に挟んだ一対の電極が形成され、
前記メサの前記Z´方向の幅2aは、前記圧電振動片の振動の波長λに対して、
1.62λ≦2a≦1.98λ
に設定される圧電デバイス。 It has a piezoelectric vibrating piece made of a rotating Y plate of a crystal system 32 in which each of the Z ′ axis and the X axis is a planar direction and the Y ′ axis is a thickness direction, and at least one of the front and back surfaces of the piezoelectric vibrating piece In addition, a piezoelectric device having a thicker mesa than the periphery,
A pair of electrodes sandwiching the mesa in the Z ′ direction is formed,
The width 2a in the Z ′ direction of the mesa is relative to the wavelength λ of the vibration of the piezoelectric vibrating piece.
1.62λ ≦ 2a ≦ 1.98λ
Piezoelectric device set to.
0.05≦d/H´≦0.15
に設定される請求項1または請求項2記載の圧電デバイス。 The ratio between the thickness H ′ of the piezoelectric vibrating piece in the portion where the mesa is formed and the step difference d of the mesa with respect to the peripheral portion is as follows:
0.05 ≦ d / H ′ ≦ 0.15
The piezoelectric device according to claim 1, wherein the piezoelectric device is set to
The piezoelectric device according to claim 1, wherein an AT cut plate or a BT cut plate is used as the rotating Y plate of the crystal system 32.
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JP2013068779A JP2014192832A (en) | 2013-03-28 | 2013-03-28 | Piezoelectric device |
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US10075171B2 (en) | 2015-03-27 | 2018-09-11 | Seiko Epson Corporation | Oscillator, electronic apparatus, and moving object |
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- 2013-03-28 JP JP2013068779A patent/JP2014192832A/en active Pending
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