JP2017069733A - Tuning-fork type crystal element and crystal device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、音叉型水晶素子、および、音叉型水晶素子が実装されている水晶デバイスに関する。 The present invention relates to a tuning fork crystal element and a crystal device on which the tuning fork crystal element is mounted.
音叉型水晶素子は、例えば、音叉型の水晶片と、水晶片の表面に形成されている金属パターンとから構成されている。水晶片は、水晶基部と、水晶基部の所定の一つの側面から延出している水晶振動部と、水晶基部の所定の一つの側面から水晶振動部と同一方向に延出している水晶支持部と、から構成されている。金属パターンは、水晶振動部に設けられている励振電極部と、水晶基部および水晶支持部に設けられている接続電極部と、励振電極部と接続電極部とを電気的に接続している配線部と、から構成されている（例えば、特許文献１参照）。 The tuning fork type crystal element is composed of, for example, a tuning fork type crystal piece and a metal pattern formed on the surface of the crystal piece. The crystal piece includes a crystal base, a crystal vibration part extending from a predetermined one side of the crystal base, and a crystal support part extending from the predetermined one side of the crystal base in the same direction as the crystal vibration part. , Is composed of. The metal pattern includes an excitation electrode portion provided in the crystal vibration portion, a connection electrode portion provided in the crystal base portion and the crystal support portion, and a wiring electrically connecting the excitation electrode portion and the connection electrode portion. (See, for example, Patent Document 1).
このような音叉型水晶素子を水晶デバイスとして用いる場合、音叉型水晶素子の接続電極部と基板部の上面に設けられている搭載パッドとが導電性接着材により電気的に接着され、基板部の上面に音叉型水晶素子が実装される。次に、この音叉型水晶素子が実装されている基板部の上面と蓋体とが接合されることで、音叉型水晶素子が気密封止される。 When such a tuning fork type crystal element is used as a crystal device, the connection electrode part of the tuning fork type crystal element and the mounting pad provided on the upper surface of the substrate part are electrically bonded by a conductive adhesive, A tuning fork crystal element is mounted on the upper surface. Next, the tuning fork crystal element is hermetically sealed by bonding the upper surface of the substrate portion on which the tuning fork crystal element is mounted and the lid.
このような水晶素子は、平面視して、水晶振動部と水晶支持部とが同一方向に延出しており、水晶振動部が略矩形形状となっているため、水晶振動部が逆圧電効果および圧電効果により屈曲振動したとき、水晶振動部の振動の影響を受け水晶支持部に屈曲振動が生じてしまい、周波数安定度の悪化や等価直列抵抗値の増大といった電気的特性が悪化する虞があった。 In such a crystal element, in plan view, the crystal vibrating part and the crystal support part extend in the same direction, and the crystal vibrating part has a substantially rectangular shape. When bending vibration is caused by the piezoelectric effect, bending vibration is generated in the crystal support part due to the influence of the vibration of the crystal vibration part, and there is a possibility that electrical characteristics such as deterioration of frequency stability and increase of equivalent series resistance value may be deteriorated. It was.
本発明は、水晶支持部が屈曲振動をすることによる電気的特性の悪化を低減することができる音叉型水晶素子を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a tuning fork type crystal element that can reduce deterioration of electrical characteristics caused by bending vibration of a crystal support portion.
本発明の一つの態様による音叉型水晶素子は、略直方体形状の水晶基部と、水晶基部の側面から延出するように設けられた水晶振動部と、水晶基部の側面と対向する位置にある側面から延出するように設けられた略矩形形状の水晶保持部と、水晶保持部の側面から水晶振動部と同一方向に延出するように設けられた水晶支持部と、水晶振動部が延出している方向に平行な水晶支持部の側面に設けられている一対の凸部と、凸部の側面に形成されている切欠き部と、からなる水晶片と、水晶振動部に設けられている一対の励振電極部と、水晶支持部および水晶保持部の下面に設けられている一対の接続電極部と、励振電極部と接続電極部とを電気的に配線している配線部と、からなる金属パターンと、から構成されていることを特徴とする A tuning fork type crystal element according to one aspect of the present invention includes a substantially rectangular parallelepiped crystal base, a crystal vibrating part provided so as to extend from a side surface of the crystal base, and a side surface facing the side surface of the crystal base. A substantially rectangular crystal holding part provided so as to extend from the crystal, a crystal support part provided so as to extend from the side surface of the crystal holding part in the same direction as the crystal vibrating part, and a crystal vibrating part extending A crystal piece comprising a pair of convex portions provided on the side surface of the crystal support portion parallel to the direction in which the crystal support portion is formed, and a notch portion formed on the side surface of the convex portion; A pair of excitation electrode portions, a pair of connection electrode portions provided on the lower surfaces of the crystal support portion and the crystal holding portion, and a wiring portion that electrically connects the excitation electrode portion and the connection electrode portion. And a metal pattern.
本発明の一つの態様による音叉型水晶素子は、略直方体形状の水晶基部と、水晶基部の側面から延出するように設けられた水晶振動部と、水晶基部の側面と対向する位置にある側面から延出するように設けられた略矩形形状の水晶保持部と、水晶保持部の側面から水晶振動部と同一方向に延出するように設けられた水晶支持部と、水晶振動部が延出している方向に平行な水晶支持部の側面に設けられている一対の凸部と、凸部の側面に形成されている切欠き部と、からなる水晶片と、水晶振動部に設けられている一対の励振電極部と、水晶支持部および水晶保持部の下面に設けられている一対の接続電極部と、励振電極部と接続電極部とを電気的に配線している配線部と、からなる金属パターンと、から構成されているので、水晶支持部で生じる屈曲振動による水晶振動部への影響を低減させることができ、水晶支持部が屈曲振動をすることによる電気的特性の悪化を低減することが可能となっている。
A tuning fork type crystal element according to one aspect of the present invention includes a substantially rectangular parallelepiped crystal base, a crystal vibrating part provided so as to extend from a side surface of the crystal base, and a side surface facing the side surface of the crystal base. A substantially rectangular crystal holding part provided so as to extend from the crystal, a crystal support part provided so as to extend from the side surface of the crystal holding part in the same direction as the crystal vibrating part, and a crystal vibrating part extending A crystal piece comprising a pair of convex portions provided on the side surface of the crystal support portion parallel to the direction in which the crystal support portion is formed, and a notch portion formed on the side surface of the convex portion; A pair of excitation electrode portions, a pair of connection electrode portions provided on the lower surfaces of the crystal support portion and the crystal holding portion, and a wiring portion that electrically connects the excitation electrode portion and the connection electrode portion. Because it is composed of a metal pattern, That flexural vibration due can reduce the influence of the vibrating portion, the quartz support portion is possible to reduce the deterioration of electrical characteristics due to the bending vibration.
（第一実施形態）
第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００は、安定した機械振動を得ることができ、電子機器等の基準信号を発信するためのものである。また、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００は、図１〜図３に示したように、水晶片１１０および金属パターン１２０から構成されている。
(First embodiment)
The tuning fork
水晶片１１０は、図１〜図３に示したように、水晶基部１１１と、水晶振動部１１２（１１２ａ、１１２ｂ）と、水晶保持部１１３と、水晶支持部１１４と、切欠き部１１６（１１６ａ、１１６ｂ）が形成されている凸部１１５（１１５ａ、１１５ｂ）とからなる。水晶片１１０は、例えば、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて、互いに直交しているＸ軸とＹ軸とＺ軸とからなる結晶軸を有している水晶ウエハから、水晶基部１１１、水晶振動部１１２、水晶保持部１１３、水晶支持部１１４および切欠き部１１６が形成されている凸部１１５が一体的に形成されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
水晶基部１１１は、図２および図３に示したように、略直方体形状となっている。また、水晶基部１１１の主面は、結晶軸であるＸ軸およびＹ軸に平行な面を、Ｘ軸を中心に−５°〜５°回転させた面と平行となっている。このとき、水晶片１１０を平面視して、水晶基部１１１の所定の一辺は、Ｘ軸に平行となっており、水晶基部１１１の所定の一辺に接続している辺は、Ｙ´軸に平行となっている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
ここで、第一実施形態に係る音叉型水晶素子を水晶デバイスとして用いた場合、基板部１３０ａ（図６および図７参照）を向く水晶基部１１１の面を水晶基部１１１の下面とし、水晶基部１１１の下面と反対側を向く水晶基部１１１の面を水晶基部１１１の上面とする。また、水晶基部１１１の下面および水晶基部１１１の上面を水晶基部１１１の主面とし、水晶基部１１１の下面および水晶基部１１１の上面に接している水晶基部１１１の面を水晶基部１１１の側面とする。
Here, when the tuning fork type crystal element according to the first embodiment is used as a crystal device, the surface of the
水晶振動部１１２（１１２ａ、１１２ｂ）は、図２および図３に示したように水晶基部１１１の側面から延出するように設けられている。このとき、水晶振動部１１２は、Ｘ軸およびＺ´軸に平行な水晶基部１１１の側面から、Ｙ´軸に平行な向きに延出している。水晶振動部１１２は、水晶片１１０を平面視して、略矩形形状となっている。また、水晶振動部１１２は、水晶片１１０を平面視して、Ｙ´軸に平行な水晶振動部１１２の辺の長さが、Ｘ軸に平行な水晶振動部１１２の辺の長さより長くなっている。
The crystal vibrating part 112 (112a, 112b) is provided so as to extend from the side surface of the
また、水晶振動部１１２は、その先端部、つまり、水晶基部１１１と反対側の水晶振動部１１２の端部に、ハンマーヘッド形状の錘部１１７が設けられている。錘部１１７（１１７ａ、１１７ｂ）は、水晶振動部１１２で生じる屈曲振動の周波数を調整するためのものである。具体的には、錘部１１７を設けることで、水晶振動部１１２の先端側へ錘を設けた状態に近づけることができるため、水晶振動部１１２で生じる屈曲振動の周波数を、錘部１１７がない場合と比較して低くなるようにすることができ、水晶振動部１１２で生じる屈曲振動の周波数を所望の周波数となるように調整している。また、錘部１１７は、第一水晶振動部１１２ａの先端部に設けられている第一錘部１１７ａと、第二水晶振動部１１２ｂの先端部に設けられている第二錘部１１７ｂと、から構成されている。
Further, the quartz
また、水晶振動部１１２は、水晶振動部１１２の主面に溝部１１８が形成されている。溝部１１８は、例えば、水晶振動部１１２の上面および水晶振動部１１２の下面に、それぞれ二つずつ形成されている。溝部１１８は、その開口部が、略矩形形状となっており、水晶振動部１１２が延出する方向（Ｙ´軸に平行な向き）の溝部１１８の辺が水晶振動部１１２の延出する方向に垂直な方向（Ｘ軸に平行な向き）の溝部１１８の辺と比較して長くなっている。また、溝部１１８は、水晶振動部１１２が延出する方向に垂直な方向（Ｘ軸に平行な向き）に二つ並んで位置している。また、溝部１１８は、第一水晶振動部１１２ａに形成されている第一溝部１１８ａと、第二水晶振動部１１２ｂに形成されている第二溝部１１８ｂとから構成されている。なお、本第一実施形態では、溝部１１８が水晶振動部１１２の両主面に二本ずつＸ軸に平行な向きで並んで形成されている場合について説明しているが、例えば、水晶振動部１１２の主面に一つずつ形成してもよいし、または、水晶振動部１１２の上面または水晶振動部１１２の下面のどちらか片面のみに形成してもよい。また、溝部１１８の開口部が略矩形形状となっている場合について図示しているが、例えば、Ｙ軸に平行な溝部１１８の辺にエッチング抑制用の凸部を形成してもよい。
Further, the
水晶振動部１１２は、図２および図３に示したように、第一水晶振動部１１２ａと第二水晶振動部１１２ｂとから構成されている。第一水晶振動部１１２ａおよび第二水晶振動部１１２ｂは、水晶片１１０の上面を平面視して、Ｘ軸に平行となるように水晶基部１１１の所定の一辺に沿って二つ並んで位置している。第一水晶振動部１１２ａおよび第二水晶振動部１１２ｂは、例えば、水晶片１１０を平面視して、第一水晶振動部１１２ａが水晶基部１１１の所定の一辺の＋Ｘ側に位置している端部から延出しており、第二水晶振動部１１２ｂが水晶基部１１１の所定の一辺の−Ｘ側に位置している端部から延出している。
As shown in FIGS. 2 and 3, the quartz
第一水晶振動部１１２ａは、Ｘ軸およびＺ´軸に平行な水晶基部１１１の側面であって、＋Ｘ側の端部付近から、Ｙ´軸と平行な向きに延出している。また、第一水晶振動部１１２ａは、先端部に第一錘部１１７ａが設けられており、第一錘部１１７ａによって、第一水晶振動部１１２ａで生じる屈曲振動の周波数が調整されている。また、第一水晶振動部１１２ａは、水晶基部１１１の根本から第一水晶振動部１１２ａの先端部にかけて第一溝部１１８ａが、Ｘ軸と平行となるように二つ並んで第一水晶振動部１１２ａの両主面に形成されている。
The first crystal vibrating portion 112a is a side surface of the
第二水晶振動部１１２ｂは、Ｘ軸およびＺ´軸に平行な水晶基部１１１の側面であって、−Ｘ側の端部付近から、Ｙ´軸と平行な向きに延出している。また、第二水晶振動部１１２ｂは、先端部に第二錘部１１７ｂが設けられており、第二錘部１１７ｂによって、第二水晶振動部１１２ｂで生じる屈曲振動の周波数が調整されている。また、第二水晶振動部１１２ｂは、水晶基部１１１の根本から第二水晶振動部１１２ｂの先端部にかけて第二溝部１１８ｂが、Ｘ軸と平行となるように二つ並んで第二水晶振動部１１２ｂの両主面に形成されている。
The second crystal vibrating portion 112b is a side surface of the
ここで、第一実施形態に係る音叉型水晶素子を水晶デバイスとして用いられた場合、基板部１３０ａの上面を向く水晶振動部１１２の面を水晶振動部１１２の下面とし、この水晶振動部１１２の下面と反対側を向く水晶振動部１１２の面を水晶振動部１１２の上面とする。また、水晶振動部１１２の上面および水晶振動部１１２の下面を、水晶振動部１１２の主面とし、水晶振動部１１２の上面および水晶振動部１１２の下面に接している水晶振動部１１２の面を水晶振動部１１２の側面とする。
Here, when the tuning fork type crystal element according to the first embodiment is used as a crystal device, the surface of the
水晶保持部１１３は、図６および図７に示しているように、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００を水晶デバイスとして用いる場合に、水晶支持部１１４と合わせて水晶振動部１１２および水晶基部１１１を保持するためのものであり、また、水晶基部１１１と水晶支持部１１４とを連結するためのものである。水晶保持部１１３は、図１〜図３に示したように、水晶振動部１１２が延出している水晶基部１１１の側面と対向する位置にある水晶基部１１１の側面から延出するように設けられている。従って、水晶保持部１１３は、Ｘ軸およびＺ´軸に平行な水晶基部１１１の二面のうち水晶振動部１１２が延出していない面から延出している。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
水晶保持部１１３は、水晶片１１０を平面視して、略矩形形状となっている。このとき、水晶保持部１１３は、Ｘ軸に平行な向きが長辺となっている。なお、本第一実施形態では、水晶保持部１１３が矩形形状の場合で説明しているが、水晶保持部１１３に切込み部、または、凹部を形成してもよい。このように、水晶保持部１１３に切込み部、または、凹部を形成することで、水晶支持部１１４の水晶振動部１１２への影響を低減させることが可能となっている。
The
前述したように、水晶保持部１１３は、水晶振動部１１２が延出している水晶基部１１１の側面と対向する位置にある水晶基部１１１の側面から延出するように設けられている。別の観点では、水晶基部１１１は、水晶保持部１１３の側面から延出しており、水晶片１１０を平面視したとき、水晶保持部１１３の一辺から延出しているともいえる。このとき、水晶基部１１１は、水晶片１１０を平面視すると、水晶保持部１１３の一辺の一方の端部、具体的には、水晶保持部１１３のＸ軸に平行な辺の−Ｘ側の端部側であって、端部より内側に位置している。従って、水晶片１１０を平面視して、水晶保持部１１３は、Ｙ´軸およびＺ´軸に平行な水晶保持部１１３の面であって−Ｘ側に位置している面が、Ｙ´軸およびＺ´軸に平行な水晶基部１１１の面であって−Ｘ側に位置している面と同一平面上に位置しておらず、水晶保持部１１３が水晶基部１１１より凸となった形状になっている。このようにすることで、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００を水晶デバイスとして用いる場合、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００を基板部１３０ａ（図６および図７参照）の上面に、水晶振動部１１２が基板部１３０ａ（図６および図７参照）と接触することを低減させることができる。
As described above, the
ここで、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００を水晶デバイスとして用いる場合、基板部１３０ａ（図６および図７参照）を向く水晶保持部１１３の面を水晶保持部１１３の下面とし、この水晶保持部１１３の下面と反対側を向く水晶保持部１１３の面を水晶保持部１１３の上面とする。また、水晶保持部１１３の上面および水晶保持部１１３の下面を水晶保持部１１３の主面とし、水晶保持部１１３の上面および水晶保持部１１３の下面に接している面を水晶保持部１１３の側面とする。
Here, when the tuning fork
水晶支持部１１４は、図６および図７に示したように、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００を水晶デバイスとして用いる場合に、水晶保持部１１３と合わせて水晶振動部１１２および水晶基部１１１を保持するためのものである。水晶支持部１１４は、図１〜図３および図５に示したように、水晶保持部１１３の側面から水晶振動部１１２と同一方向に延出するように設けられている。水晶支持部１１４は、例えば、Ｘ軸およびＺ´軸に平行な水晶保持部１１３の二面のうち、水晶基部１１１が延出されている面からＹ´軸に平行な向きに延出している。このとき、水晶支持部１１４は、水晶基部１１１より＋Ｘ側に位置している。別の観点では、水晶片１１０を平面視したとき、第一水晶振動部１１２ａ、第二水晶振動部１１２ｂおよび水晶支持部１１４は、３つともＹ´軸に平行となるように設けられており、＋Ｘ側から水晶支持部１１４、第一水晶振動部１１２ａ、第二水晶振動部１１２ｂの順で配置されている。このような水晶支持部１１４を設けることで、水晶支持部１１４の下面と水晶保持部１１３の下面に導電性接着剤１３４を設け音叉型水晶素子１００を水晶デバイスとして用いる場合、水晶保持部１１３から水晶支持部１１３と水晶基部１１１とが延出されており、さらに水晶基部１１１から水晶支持部１１４と同一方向に水晶振動部１１２が延出されているので、水晶振動部１１２が基板部１３０ａ（図６および図７参照）に接触することを低減させることができる。
As shown in FIGS. 6 and 7, when the tuning fork
凸部１１５（１１５ａ、１１５ｂ）は、水晶振動部１１２が延出している方向に平行な水晶支持部１１４の側面に設けられている。従って、凸部１１５は、Ｙ´軸およびＺ´軸に平行な水晶支持部１１４の側面から延出している。このようにすることで、水晶片１１０を平面視したとき、水晶支持部１１４が延出している方向に垂直な方向（Ｘ軸に平行な向き）の水晶支持部１１４の長さが、凸部１１５が設けられている部分だけ長くなっており、凸部１５における質量が大きくなる。従って、このようにＹ´軸およびＺ´軸に平行な水晶支持部１１４の側面に凸部１１５を設けることで、水晶支持部１１４に屈曲振動が生じた場合に凸部１１５が錘の機能を果たすこととなり、水晶支持部１１４での屈曲振動を低減させることが可能となる。このため、このようにすることで、水晶支持部１１４で生じる屈曲振動と水晶振動部１１２で生じる屈曲振動とが互いに影響し、具体的には、結合し、周波数安定度の悪化や等価直列抵抗値の増大といった電気的特性の悪化を低減させることができる。また、凸部１１５は、第一凸部１１５ａと第二凸部１１５ｂとから構成されている。
The convex portions 115 (115a and 115b) are provided on the side surface of the
また、凸部１１５には、切欠き部１１６（１１６ａ、１１６ｂ）が形成されている。屈曲振動の周波数は、Ｙ´軸に平行な長さおよびＸ軸に平行な長さに関係しているので、水晶支持部１１４に設けられている凸部１１５に切欠き部１１６を形成することにより、凸部１１５を水晶支持部１１４に設けたことによる生じるスプリアスとなる振動を低減させることができる。つまり、凸部１１５に切欠き部１１６を形成することで、水晶支持部１１４で生じる屈曲振動を低減させつつ、凸部１１５を設けたことによる生じるスプリアスとなる振動をも低減させ、電気的特性が悪化することを低減させることを可能としている。また、切欠き部１１６は、第一凸部１１５ａに形成されている第一切欠き部１１６ａと、第二凸部１１５ｂに形成されている第二切欠き部１１６ｂと、から構成されている。
Moreover, the notch part 116 (116a, 116b) is formed in the
第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００では、Ｙ´軸およびＺ´軸に平行な水晶支持部１１４の面に、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５を設けることで、水晶支持部１１４で生じる屈曲振動を低減させつつ、水晶支持部１１４で生じる屈曲振動の周波数が水晶振動部１１２で生じる屈曲振動より低くならないようにし、電気的特性が悪化することを低減させている。
In the tuning fork
また、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００では、水晶片１１０を平面視して、凸部１１５が略矩形形状となっており、切欠き部１１６が、水晶支持部１１４が延出されている水晶保持部１１３の側面に平行となっている凸部１１５の面に形成されている。つまり、水晶片１１０を平面視したとき、略直方体形状の凸部１１５がＹ´軸およびＺ´軸に平行な水晶支持部１１４の面からＸ軸に平行な向きに延出しており、この凸部１１５のＸ軸およびＺ´軸に平行な面に切欠き部１１６が形成されている。このようにすることで、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５のＹ´軸に平行な長さ、および、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５のＸ軸に平行な長さを容易に測定することができので、水晶支持部１１４で生じる屈曲振動の周波数を算出することが、略直方体形状となっていない凸部１１５が設けられた場合と比較して容易にすることができる。さらに、このように切欠き部１１６を矩形形状となっている凸部１１５のＺ´軸およびＸ軸に平行な面に形成することで、切欠き部１１６を凸部１１５のＹ´軸およびＺ´軸に平行となっている面に形成する場合と比較して、エッチング残渣が生じても、第一切欠き部１１６ａが形成されている第一凸部１１５ａと第二切欠き部１１６ｂが形成されている第二凸部１１５ｂとの形状をほぼ同じにすることができ、水晶支持部１１４で生じる屈曲振動の周波数の算出を容易にすることが可能となる。
Further, in the tuning fork
また、別の観点では、切欠き部１１６が形成された凸部１１５は、図５に示されているように、水晶片１１０を平面視したとき、水晶支持部１１４からＸ軸方向に延出し、さらに、その先端部からＹ´軸方向に直角に延出している曲尺形状の凸形状となっているといえる。このようにすることで、水晶支持部１１４の側面に金属パターン１２０をスパッタリング技術または蒸着技術を用いて設けた場合、Ｙ´軸方向に延出している部分が影となり、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５の水晶保持部１１３側と切欠き部１１６が形成されている凸部１１５の自由端側とで、金属パターン１２０が短絡しないようにすることが可能となる。また、このようにすることで、切欠き部１１６を凸部１１５のＹ´軸およびＺ´軸に平行となっている面に形成する場合と比較して、エッチング残渣が生じても、第一切欠き部１１６ａが形成されている第一凸部１１５ａと第二切欠き部１１６ｂが形成されている第二凸部１１５ｂとの形状をほぼ同じにすることができるので、金属パターン１２０の短絡をより確実に防ぐことが可能となる。
From another point of view, the
また、水晶片１１０を平面視したとき、水晶支持部１１４からＸ軸方向に延出し、さらに、その先端部からＹ´軸方向に直角に延出している曲尺形状の凸形状となっているので、Ｘ軸方向に生じる水晶支持部１１４の屈曲振動を、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５で効率よく減衰させることができ、水晶支持部１１４で生じる屈曲振動をより低減させることが可能となる。
Further, when the
このとき、切欠き部１１６は、水晶保持部１１３とは反対側を向く凸部１１５の面に形成されている。このようにすることで、水晶保持部１１３側を向く凸部１１５の面に切欠き部１１６を形成した場合と比較して、凸部１１３と水晶支持部１１４との間で生じるエッチング残渣の量を多くすることができる。従って、水晶保持部１１４で生じる屈曲振動をより低減させることが可能となる。
At this time, the notch portion 116 is formed on the surface of the
また、このようにすることで、水晶片１１０を平面視して、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５の水晶保持部１１３側の面にエッチング残渣を生じさせることができるので、水晶支持部１１４の水晶保持部１１３側に錘をつけた状態に近づけることができ、水晶支持部１１４で生じる屈曲振動の周波数が、水晶振動部１１２で生じる屈曲振動の周波数に対して低くなることを低減させることができる。これは、一般的に、音叉の場合、音叉腕の根本側に錘を付けた場合と音叉腕の自由端側に錘を付けた場合とで、音叉腕の周波数が音叉腕の自由端側に錘を付けた場合の方が高くなる現象と同じ現象である。
In addition, by doing so, an etching residue can be generated on the surface of the
また、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００を切欠き部１１６が形成されている凸部１１５より水晶支持部１１４の先端側で実装した場合に、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５の水晶保持部１１３側の面にエッチング残渣を生じさせることで、実装により加わる応力をエッチング残渣部で徐々に減衰させることができ、水晶振動部１１２への影響を低減させることが可能となる。
Further, when the tuning fork
また、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００は、水晶片１１０を平面視して、水晶支持部１１４が延出する方向に平行な凸部１１５の長さが、水晶支持部１１４が延出する方向に平行な水晶支持部１１４の長さの１０％以上かつ２５％以下となっている。水晶支持部１１４が延出する方向に平行な凸部１１５の長さが、水晶支持部１１４が延出する方向に平行な水晶支持部１１４の長さの１０％より小さい場合、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５が小さくなるため、水晶支持部１１４で生じる屈曲振動を低減させる効果が弱くなる。水晶支持部１１４が延出する方向に平行な凸部１１５の長さが、水晶支持部１１４が延出する方向に平行な水晶支持部１１４の長さの２５％より大きい場合、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５が大きくなり、水晶支持部１１４で生じる屈曲振動の周波数が、水晶振動部１１２で生じる屈曲振動の周波数より低くなってしまう虞がある。このため、水晶片１１０を平面視して、水晶支持部１１４が延出する方向に平行な凸部１１５の長さを、水晶支持部１１４が延出する方向に平行な水晶支持部１１４の長さの１０％以上かつ２５％以下とすることで、水晶支持部１１４で生じる屈曲振動の振動を低減させつつ、水晶支持部１１４で生じる屈曲振動の周波数が水晶振動部１１２で生じる屈曲振動の周波数より低くなることを低減させている。この結果、第一実施形態に係る音叉型水晶素子の電気的特性が悪化することをより低減させている。
Further, in the tuning fork
このとき、水晶片１１０を平面視して、水晶支持部１１４が延出する方向に平行な切欠き部１１６の長さが、水晶支持部１１４が延出する方向に平行な凸部１１５の長さの４０％以上かつ９０％以下となっている。水晶片１１０を平面視して、水晶支持部１１４が延出する方向に平行な切欠き部１１６の長さが、水晶支持部１１４が延出する方向に平行な凸部１１５の長さの４０％より小さい場合、切欠き部１１６内に生じたエッチング残渣により、水晶支持部１１４の側面に金属パターン１２０をスパッタリング技術または蒸着技術を用いて設けた場合、Ｙ´軸方向に延出している部分が影となり、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５の水晶保持部１１３側と切欠き部１１６が形成されている凸部１１５の自由端側とで、金属パターン１２０が短絡してしまう虞がある。水晶片１１０を平面視して、水晶支持部１１４が延出する方向に平行な切欠き部１１６の長さが、水晶支持部１１４が延出する方向に平行な凸部１１５の長さの９０％より大きい場合、水晶支持部１１４が屈曲振動した場合に、音叉型水晶素子１００が破損してしまう虞がある。このため、水晶片１１０を平面視して、水晶支持部１１４が延出する方向に平行な切欠き部１１６の長さを、水晶支持部１１４が延出する方向に平行な凸部１１５の長さの４０％以上かつ９０％以下とする。このようにすることで、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５の水晶保持部１１３側と切欠き部１１６が形成されている凸部１１５の自由端側とで、金属パターン１２０が短絡を低減させることができ、かつ、音叉型水晶素子１００が破損することを低減させることができる。
At this time, when the
また、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００は、水晶片１１０が水晶基部１１１とは反対側の水晶振動部１１２の端部に錘部１１７を備えており、水晶片１１０を平面視したとき、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５が、錘部１１７より水晶保持部１１３側に位置しつつ水晶基部１１１より錘部１１７側に位置している。このように、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５の位置を水晶基部１１１より錘部１１７側にすることで、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５から水晶振動部１１２へまでの距離をより長くすることができ、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５が水晶振動部１１２で生じる屈曲振動へ与える影響を低減さえることができる。また、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５の位置を、錘部１１７より水晶保持部１１３側にするようにすることで、水晶振動部１１２および水晶支持部１１４が屈曲振動している際に、錘部１１７と切欠き部１１６が形成されている凸部１１５とが接触することを低減させることができる。従って、水晶片１１０を平面視したとき、凸部１１５を、錘部１１７より水晶保持部１１３側に位置しつつ水晶基部１１１より錘部１１７側に位置するようにすることで、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００の電気的特性の悪化を低減させることが可能となる。
Further, in the tuning fork
第一切欠き部１１６ａが形成されている第一凸部１１５ａは、略直方体形状となっており、Ｙ´軸およびＺ´軸に平行な水晶支持部１１４の側面から＋Ｘ軸方向に向かって凸となっている。このとき、第一切欠き部１１６ａは、Ｘ軸およびＺ´軸に平行な第一凸部１１５の面であって、水晶保持部１１３と反対側を向く第一凸部１１５の面に形成されている。
The first convex portion 115a in which the first notch portion 116a is formed has a substantially rectangular parallelepiped shape, and is convex toward the + X axis direction from the side surface of the
第二切欠き部１１６ｂが形成されている第二凸部１１５ｂは、略直方体形状となっており、Ｙ´軸およびＺ´軸に平行な水晶支持部１１４の側面から−Ｘ軸方向に向かって凸となっている。また、第二切欠き部１１６ｂが形成されている第二凸部１１５ｂは、水晶片１１０を平面視して、水晶支持部１１４の延出する方向、Ｙ´軸に平行な方向に平行な水晶支持部１１４の中心を通過する中心線に対して、第一切欠き部１１６ａが形成されている第一凸部１１５ａと略線対称となるように配置されている。ここで、略線対称とは、エッチング残渣を含まないで考慮すると線対称となっている状態を示している。第二切欠き部１１６ｂは、Ｘ軸およびＺ´軸に平行な面であって水晶保持部１１３と反対側を向く面に形成されている。
The second
ここで、水晶片１１０を平面視したときの水晶片１１０大きさについて説明する。水晶基部１１１は、Ｘ軸に平行な向きの長さが、２５０〜３５０μｍとなっており、Ｙ´軸に平行な向きの長さが、８０〜１５０μｍとなっている。水晶振動部１１２は、Ｙ´軸に平行な向きの長さが、４３０〜５５０μｍとなっており、Ｘ軸に平行な向きの長さが、２０〜５５μｍとなっている。ここで、水晶振動部１１２のＹ´軸に平行な長さとは、錘部１１７を含まない長さのことである。水晶保持部１１３は、Ｘ軸に平行な向きの長さが、３８０〜６００μｍとなっており、Ｙ´軸に平行な向きの長さが、３５〜６０μｍとなっている。水晶支持部１１４は、Ｘ軸に平行な向きの長さが、５０〜１２０μｍとなっており、Ｙ´軸に平行な向きの長さが、７４５〜１０１０μｍとなっている。第一凸部１１５ａおよび第二凸部１１５ｂは、Ｘ軸に平行な向きの長さが、２０〜４０μｍとなっている。Ｙ´軸に平行な向きの長さが、７４．５〜２５２．５μｍとなっている。第一切欠き部１１６ａおよび第二切欠き部１１６ｂは、Ｘ軸に平行な向きの長さが、５〜２０μｍとなっており、Ｙ´軸に平行な向きの長さが、２２．３５〜２２７．２５μｍとなっている。なお、水晶片１１０のＺ´軸に平行な長さ、つまり、水晶片１１０の上下方向の厚みは、５０〜２００μｍとなっている。
Here, the size of the
金属パターン１２０は、水晶片１１０に電圧を印加するためのものであり、水晶片１１０に設けられている。金属パターン１２０は、図１〜図５に示したように、励振電極部１２１（１２１ａ、１２１ｂ）、接続電極部１２２（１２２ａ、１２２ｂ）、配線部１２３（１２３ａ、１２３ｂ）および周波数調整用電極部１２４からなる。
The
励振電極部１２１（１２１ａ、１２１ｂ）は、図１および図３に示したように、水晶振動部１１２（１１２ａ、１１２ｂ）の上面、下面および側面に設けられており、水晶振動部１１２を屈曲振動させるためのものである。励振電極部１２１は、例えば、クロム、チタン、ニクロム、ニッケルのいずれか一つから選択された金属層上に、金、銀、パラジウム、金を主成分とする金属、銀を主成分とする金属、パラジウムを主成分とする金属のいずれか一つから選択された金属層が積層された積層構造となっている。励振電極部１２１は、一対となっており、第一励振電極部１２１ａおよび第二励振電極部１２１ｂから構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the excitation electrode portion 121 (121a, 121b) is provided on the upper surface, the lower surface, and the side surface of the crystal vibrating portion 112 (112a, 112b). It is for making it happen. The
第一励振電極部１２１ａは、図３に示したように、第一水晶振動部１１２ａの両主面および第二水晶振動部１１２ｂのＹ´軸かつＺ´軸に平行な側面に設けられている。このとき、第一水晶振動部１１２ａの両主面に設けられている第一励振電極部１２１ａは、互いに対向する位置に設けられている。また、第二水晶振動部１１２ｂにおけるＹ´軸およびＺ´軸に平行な側面に設けられている第一励振電極部１２１ａは、互いに対向する位置に設けられている。 As shown in FIG. 3, the first excitation electrode portion 121a is provided on both main surfaces of the first quartz crystal vibrating portion 112a and side surfaces parallel to the Y ′ axis and the Z ′ axis of the second quartz crystal vibrating portion 112b. . At this time, the first excitation electrode parts 121a provided on both main surfaces of the first crystal vibrating part 112a are provided at positions facing each other. Further, the first excitation electrode portions 121a provided on the side surfaces parallel to the Y ′ axis and the Z ′ axis in the second quartz crystal vibrating portion 112b are provided at positions facing each other.
第二励振電極部１２１ｂは、図３に示したように、第二水晶振動部１１２ｂの両主面および第一水晶振動部１１２ｂのＹ´軸かつＺ´軸に平行な側面に設けられている。このとき、第一水晶振動部１１２ａのＹ´軸およびＺ´軸に平行な側面に設けられている第二励振電極部１２１ｂは、互いに対向する位置に設けられている。また、第二水晶振動部１１２ｂにおける両主面に設けられている第二励振電極部１２１ｂは、互いに対向する位置に設けられている。 As shown in FIG. 3, the second excitation electrode portion 121 b is provided on both main surfaces of the second crystal vibrating portion 112 b and side surfaces parallel to the Y ′ axis and the Z ′ axis of the first crystal vibrating portion 112 b. . At this time, the second excitation electrode portions 121b provided on the side surfaces parallel to the Y′-axis and the Z′-axis of the first crystal vibrating portion 112a are provided at positions facing each other. Moreover, the 2nd excitation electrode part 121b provided in both the main surfaces in the 2nd crystal vibration part 112b is provided in the position which mutually opposes.
接続電極部１２２（１２２ａ、１２２ｂ）は、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００の外部から励振電極部１２１に電圧を印加させるためのものである。従って、接続電極部１２２は、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００を水晶デバイスとして用いる場合、この接続電極部１２２が、基板部１３０ａ（図６および図７参照）の上面に設けられている接続パッド１３１（図６および図７参照）と導電性接着剤１３４（図６および図７参照）により電気的に接着される。接続電極部１２２は、例えば、クロム、チタン、ニクロム、ニッケルのいずれか一つから選択された金属層上に、金、銀、パラジウム、金を主成分とする金属、銀を主成分とする金属、パラジウムを主成分とする金属のいずれか一つから選択された金属層が積層された積層構造となっている。接続電極部１２２は、一対となっており、第一接続電極部１２２ａと第二接続電極部１２２ｂとから構成されている。
The connection electrode part 122 (122a, 122b) is for applying a voltage to the
第一接続電極部１２２ａは、図３に示したように、水晶支持部１１４の下面であって、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５より先端側に設けられている。このとき、第一接続電極部１２２ａは、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００の下面を平面視して、水晶保持部１１３側の錘部１１７の端部より、水晶保持部１１３側に位置している。第一接続電極部１２２ａは、第一配線部１２３ａを介して第一励振電極部１２１ａと電気的に接続されている。
As shown in FIG. 3, the first connection electrode portion 122 a is provided on the lower surface of the
第二接続電極部１２２ｂは、図３に示したように、水晶保持部１１３および水晶支持部１１４の下面であって、水晶支持部１１４が延出している側の端部に設けられている。従って、第二接続電極部１２２ｂは、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００の下面を平面視したとき、水晶保持部１１３の＋Ｘ側の端部から水晶支持部１１４の水晶保持部１１３側の端部にかけて位置している。第二接続電極部１２２ｂは、第二配線部１２３ｂを介して第二励振電極部１２１ｂと電気的に接続されている。
As shown in FIG. 3, the second connection electrode part 122 b is provided on the lower surface of the
別の観点では、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００の下面を平面視したとき、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５は、第一接続電極部１２２ａと第二接続電極部１２２ｂとの間の水晶支持部１１４の側面から延出されているといえる。このようにすることで、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００を水晶デバイスとして用いる場合、第一接続電極部１２２ａおよび第二接続電極部１２２ｂを導電性接着剤１３４（図６および図７参照）が収縮する際に生じる収縮応力が水晶支持部１１４に加わったとしても切欠き部１１６が形成されている凸部１１５が設けられている分だけ剛性が強くなり、収縮応力により水晶支持部１１４が破損することを低減させることができる。
From another viewpoint, when the lower surface of the tuning-fork
配線部１２３（１２３ａ、１２３ｂ）は、励振電極部１２１と接続電極部１２２との間、および、対向する励振電極部１２１間を電気的に接続させるためのものである。配線部１２３は、例えば、クロム、チタン、ニクロム、ニッケルのいずれか一つから選択された金属層上に、金、銀、パラジウム、金を主成分とする金属、銀を主成分とする金属、パラジウムを主成分とする金属のいずれか一つから選択された金属層が積層された積層構造となっている。配線部１２３は、第一配線部１２３ａおよび第二配線部１２３ｂから構成されている。
The wiring part 123 (123a, 123b) is for electrically connecting the
第一配線部１２３ａは、図１、図３および図４に示したように、第一励振電極部１２１ａと第一接続電極部１２２ａとの間、および、第一励振電極部１２１ａ間を電気的に接続されている。図３に示したように、水晶支持部１１４の側面を平面視したとき、第一配線部１２３ａの一部は、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５の自由端側の端部から第一接続電極部１２２ａにかけて水晶支持部１１４の側面に設けられている。従って、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５のＹ´軸およびＺ´軸に平行な面には、第一配線部１２３ａの一部は設けられていない。また、第一配線部１２３ａの一部は、第一実施形態に係る水晶素子１００の上面を平面視して、水晶支持部１１４の中央部に水晶支持部１１４が延出する方向と平行となるように設けられている。また、第一配線部１２３ａの一部は、第二水晶振動部１１２ｂのＹ´軸およびＺ´軸に平行な側面に設けられている第一励振電極部１２１ａ間を電気的に接続させるために、第二水晶振動部１１２ｂの下面の、第二励振電極部１２１ｂと錘部１１７との間に設けられている。また、第一配線部１２３ａの一部は、水晶基部１１１の両主面および水晶保持部１１３の両主面に設けられている。
As shown in FIGS. 1, 3, and 4, the first wiring portion 123a is electrically connected between the first excitation electrode portion 121a and the first connection electrode portion 122a and between the first excitation electrode portions 121a. It is connected to the. As shown in FIG. 3, when the side surface of the
第二配線部１２３ｂは、図１、図３および図４に示したように、第二励振電極部１２１ｂと第二接続電極部１２２ｂとの間、および、第二励振電極部１２１ｂ間を電気的に接続させている。第二配線部１２３ｂの一部は、図３に示したように、水晶支持部１１４の側面を平面視したとき、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５から水晶保持部１１３側の水晶支持部１１４の端部にかけて設けられている。従って、第二配線部１２３ｂの一部は、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５のＹ´軸およびＺ´軸に平行な面に設けられている。また、第二配線部１２３ｂの一部は、第一水晶振動部１１２ａのＹ´軸およびＺ´軸に平行な側面に設けられている第二励振電極部１２１ｂ間を電気的に接続させるために、第一水晶振動部１１２ａの下面の、第一励振電極部１２１ａと錘部１１７との間に設けられている。また、第二配線部１２３ｂの一部は、水晶基部１１１の両主面および水晶保持部１１３の両主面に設けられている。
As shown in FIGS. 1, 3, and 4, the second wiring portion 123b is electrically connected between the second excitation electrode portion 121b and the second connection electrode portion 122b and between the second excitation electrode portions 121b. Is connected. As shown in FIG. 3, a part of the second wiring portion 123b is a crystal on the
第一配線部１２３ａおよび第二配線部１２３ｂは、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５の切欠き部１１６によって、第一配線部１２３ａと第二配線部１２３ｂとに分かれており、切欠き部１１６の内壁面には、第一配線部１２３ａおよび第二配線部１２３ｂが形成されていない。このようにすることで、切欠き部１１６を設けたことにより、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５で電界が生じ逆圧電効果および圧電効果により、屈曲振動が生じることを低減させている。
The first wiring part 123a and the second wiring part 123b are divided into a first wiring part 123a and a second wiring part 123b by a notch part 116 of the
周波数調整用電極部１２４は、周波数調整用電極部１２４を構成する金属の量を増減させることで、水晶振動部１１２で生じる屈曲振動の周波数を微調整するためのものである。周波数調整用電極部１２４は、図１および図３に示したように、錘部１１７に設けられており、例えば、錘部１１７の上面であって、錘部１１７の先端側に設けられている。周波数調整用電極部１２４は、例えば、クロム、チタン、ニクロム、ニッケルのいずれか一つから選択された金属層上に、金、銀、パラジウム、金を主成分とする金属、銀を主成分とする金属、パラジウムを主成分とする金属のいずれか一つから選択された金属層が積層さえた積層構造となっている。なお、周波数調整用電極部１２４が積層構造になっている場合について説明しているが、単層構造となっていてもよく、例えば、クロム、チタン、アルミニウム、金、銀、金を主成分とする金属層、銀を主成分とする金属層のいずれか一つから選択された金属層であってもよい。
The frequency adjusting
また、周波数調整用電極部１２４は、水晶振動部１１２で生じる屈曲振動の周波数を微調整するためのものであり、水晶振動部１１２の先端部に設けられている錘部１１７の上面に設けられている。
The frequency adjusting
ここで、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００の動作原理について説明する。第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００の接続電極部１２２（１２２ａ、１２２ｂ）に電圧を印加すると、配線部１２３を介して、励振電極部１２１に電荷が蓄積される。このとき、第一励振電極部１２１ａと第二励振電極部１２１ｂとには、反対の極性の電荷が蓄積され、＋の電荷が蓄積されている励振電極部１２１側から−の電荷が蓄積されている励振電極部１２１側へ電界が生じ、逆圧電効果により、水晶振動部１１２に収縮（歪み）が生じ水晶振動部１１２が屈曲（変形）する。その結果、水晶振動部１１２は、元の状態に戻ろうとするため、圧電効果により最初に蓄積された電荷と反対の極性の電荷が励振電極部１２１に蓄積される。例えば、最初に、第一励振電極部１２１ａに＋の電荷が蓄積され、第二励振電極部１２１ｂに−の電荷が蓄積された場合、逆圧電効果および圧電効果により第一励振電極部１２１ａには−の電荷が蓄積され、第二励振電極部１２１ｂには＋の電荷が蓄積されることとなる。つまり、接続電極部１２２に交番電圧を印加することで、励振電極部１２１に交番電圧が印加されることとなり、逆圧電効果および圧電効果により、水晶振動部１１２が屈曲振動することとなる。従って、接続電極部１２２に交番電圧を印加すると、励振電極部１２１に異なる電荷が交互に蓄積されて水晶振動部１１２が交互に屈曲することとなり、水晶振動部１１２を屈曲振動させることができる。この水晶振動部１１２で生じる屈曲振動の周波数は、水晶振動部１１２の先端部に設けられている錘部１１７と錘部１１７に設けられている周波数調整用電極部１２４により調整することが可能となっている。
Here, an operation principle of the tuning fork
第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００は、略直方体形状の水晶基部１１１と、水晶基部１１１の側面から延出するように設けられた水晶振動部１１２と、水晶基部１１１の側面と対向する位置にある側面から延出するように設けられた略矩形形状の水晶保持部１１３と、水晶保持部１１３の側面から水晶振動部１１２と同一方向（Ｙ´軸に平行な向き）に延出するように設けられた水晶支持部１１４と、水晶振動部１１２が延出している方向に平行な水晶支持部１１４の側面（水晶支持部１１４のＹ´軸およびＺ´軸に平行な面）に設けられている一対の凸部１１５と、凸部１１５の側面に形成されている切欠き部１１６と、からなる水晶片１１０と、水晶振動部１１２に設けられている一対の励振電極部１２１と、水晶支持部１１４および水晶保持部１１３の下面に設けられている一対の接続電極部１２２と、励振電極部１２１と接続電極部１２２を電気的に接続している配線部１２３と、からなる金属パターン１２０と、から構成されている。
The tuning fork
このように、凸部１１５（１１５ａ、１１５ｂ）は、水晶振動部１１２が延出している方向に平行な水晶支持部１１４の側面に設けることで、水晶片１１０を平面視したとき、水晶支持部１１４が延出している方向に垂直な方向（Ｘ軸に平行な向き）の水晶支持部１１４の長さが、凸部１１５が設けられている部分だけ長くすることができ、凸部１１５における質量を大きくすることが可能となっている。従って、水晶支持部１１４に屈曲振動が生じた場合に凸部１１５が錘の機能を果たすこととなり、水晶支持部１１４での屈曲振動を低減させることが可能となる。このため、水晶支持部１１４で生じる屈曲振動と水晶振動部１１２で生じる屈曲振動とが互いに影響し、具体的には、結合し、周波数安定度の悪化や等価直列抵抗値の増大といった電気的特性の悪化を低減させることができる。
Thus, the convex portions 115 (115a and 115b) are provided on the side surfaces of the
また、凸部１１５に切欠き部１１６を形成することで、水晶支持部１１４で生じる屈曲振動の周波数が、凸部１１５を水晶支持部１１４に設けたことにより水晶振動部１１２で生じる屈曲振動の周波数より低くなることを低減させている。つまり、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００では、Ｙ´軸およびＺ´軸に平行な水晶支持部１１４の面に、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５を設けることで、水晶支持部１１４で生じる屈曲振動を低減させつつ、水晶支持部１１４で生じる屈曲振動の周波数が水晶振動部１１２で生じる屈曲振動より低くならないようにし、電気的特性が悪化することを低減させている。
In addition, by forming the notch 116 in the
また、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００は、水晶片１１０を平面視して、凸部１１５が略矩形形状となっており、切欠き部１１６が、水晶支持部１１４が延出している水晶保持部１１３の側面に平行となっている凸部１１５の面に形成されている。別の観点では、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００は、水晶片１１０を平面視したとき、略直方体形状の凸部１１５がＹ´軸およびＺ´軸に平行な水晶支持部１１４の面からＸ軸に平行な向きに延出しており、この凸部１１５のＸ軸およびＺ´軸に平行な面に切欠き１１６が形成されているといえる。このようにすることで、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５のＹ´軸に平行な長さ、および、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５のＸ軸に平行な長さを容易に測定することが可能となるので、水晶支持部１１４で生じる屈曲振動の周波数を算出することが、略直方体形状となっていない凸部１１５が設けられた場合と比較して容易にすることができる。さらに、このように切欠き部１１６を矩形形状となっている凸部１１５のＺ´軸およびＸ軸に平行な面に形成することで、切欠き部１１６を凸部１１５のＹ´軸およびＺ´軸に平行となっている面に形成する場合と比較して、エッチング残渣が生じても、第一切欠き部１１６ａが形成されている第一凸部１１５ａと第二切欠き部１１６ｂが形成されている第二凸部１１５ｂとの形状をほぼ同じにすることができ、水晶支持部１１４で生じる屈曲振動の周波数の算出を容易にすることが可能となる。
Further, in the tuning fork
また、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００は、切欠き部１１６が形成された凸部１１５を、水晶片１１０を平面視したとき、水晶支持部１１４からＸ軸方向に延出し、さらに、その先端部からＹ´軸方向に直角に延出している曲尺形状の凸形状となっているといえる。このようにすることで、水晶支持部１１４の側面に金属パターン１２０をスパッタリング技術または蒸着技術を用いて設けた場合、Ｙ´軸方向に延出している部分が影となり、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５の水晶保持部１１３側と切欠き部１１６が形成されている凸部１１５の自由端側とで、金属パターン１２０が短絡しないようにすることが可能となる。また、このようにすることで、切欠き部１１６を凸部１１５のＹ´軸およびＺ´軸に平行となっている面に形成する場合と比較して、エッチング残渣が生じても、第一切欠き部１１６ａが形成されている第一凸部１１５ａと第二切欠き部１１６ｂが形成されている第二凸部１１５ｂとの形状をほぼ同じにすることができるので、金属パターン１２０の短絡をより確実に防ぐことが可能となる。
Further, in the tuning fork
また、水晶片１１０を平面視したとき、水晶支持部１１４からＸ軸方向に延出し、さらに、その先端部からＹ´軸方向に直角に延出している曲尺形状の凸形状となっているので、Ｘ軸方向に生じる水晶支持部１１４の屈曲振動を、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５で効率よく減衰させることができ、水晶支持部１１４で生じる屈曲振動をより低減させることが可能となる。
Further, when the
また、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００は、切欠き部１１６が、水晶保持部１１３とは反対側を向く凸部１１５の面に形成されている。このようにすることで、水晶保持部１１３側を向く凸部１１５の面に切欠き部１１６を形成した場合と比較して、凸部１１５と水晶支持部１１４との間で生じるエッチング残渣の量を多くすることができる。従って、水晶保持部１１４で生じる屈曲振動をより低減させることが可能となる。
Further, in the tuning fork
また、このようにすることで、水晶片１１０を平面視して、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５の水晶保持部１１３側の面にエッチング残渣を生じさせることができるので、水晶支持部１１４の水晶保持部１１３側に錘をつけた状態に近づけることができ、水晶支持部１１４で生じる屈曲振動の周波数が、水晶振動部１１２で生じる屈曲振動の周波数に対して低くなることを低減させることができる。
In addition, by doing so, an etching residue can be generated on the surface of the
また、水晶片１１０を平面視して、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５の水晶保持部１１３側の面にエッチング残渣を生じさせることで、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００を切欠き部１１６が形成されている凸部１１５より水晶支持部１１４の先端側で実装した場合に、実装により加わる応力をエッチング残渣部で徐々に減衰させることができ、水晶振動部１１２への影響を低減させることが可能となる。
Further, when the
また、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００は、水晶片１１０を平面視して、水晶支持部１１４が延出する方向に平行な凸部１１５の長さ（凸部１１５のＹ´軸に平行な長さ）が、水晶支持部１１４の延出する方向に平行な水晶支持部１１４の長さ（水晶支持部１１４のＹ´軸に平行な長さ）の１０％以上かつ２５％以下となっている。水晶支持部１１４が延出する方向に平行な凸部１１５の長さが、水晶支持部１１４が延出する方向に平行な水晶支持部１１４の長さの１０％より小さい場合、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５が小さくなるため、水晶支持部１１４で生じる屈曲振動を低減させる効果が弱くなる。水晶支持部１１４が延出する方向に平行な凸部１１５の長さが、水晶支持部１１４が延出する方向に平行な水晶支持部１１４の長さの２５％より大きい場合、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５が大きくなり、水晶支持部１１４で生じる屈曲振動の周波数が、水晶振動部１１２で生じる屈曲振動の周波数より低くなってしまう虞がある。このため、水晶片１１０を平面視して、水晶支持部１１４が延出する方向に平行な凸部１１５の長さを、水晶支持部１１４が延出する方向に平行な水晶支持部１１４の長さの１０％以上かつ２５％以下とすることで、水晶支持部１１４で生じる屈曲振動の振動を低減させつつ、水晶支持部１１４で生じる屈曲振動の周波数が水晶振動部１１２で生じる屈曲振動の周波数より低くなることを低減させている。この結果、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００の電気的特性が悪化することをより低減させている。
In addition, the tuning fork type
また、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００は、水晶片１１０を平面視して、水晶支持部１１４が延出する方向に平行な切欠き部１１６の長さ（切欠き部１１６のＹ´軸に平行な長さ）が、水晶支持部１１４が延出する方向に平行な凸部１１５の長さ（凸部１１５のＹ´軸に平行な長さ）の４０％以上かつ９０％以下となっている。水晶片１１０を平面視して、水晶支持部１１４が延出する方向に平行な切欠き部１１６の長さが、水晶支持部１１４が延出する方向に平行な凸部１１５の長さの４０％より小さい場合、切欠き部１１６内に生じたエッチング残渣により、水晶支持部１１４の側面に金属パターン１２０をスパッタリング技術または蒸着技術を用いて設けた場合、Ｙ´軸方向に延出している部分が影となり、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５の水晶保持部１１３側と切欠き部１１６が形成されている凸部１１５の自由端側とで、金属パターン１２０が短絡してしまう虞がある。水晶片１１０を平面視して、水晶支持部１１４が延出する方向に平行な切欠き部１１６の長さが、水晶支持部１１４が延出する方向に平行な凸部１１５の長さの９０％より大きい場合、水晶支持部１１４が屈曲振動した場合に、音叉型水晶素子１００が破損してしまう虞がある。このため、水晶片１１０を平面視して、水晶支持部１１４が延出する方向に平行な切欠き部１１６の長さを、水晶支持部１１４が延出する方向に平行な凸部１１５の長さの４０％以上かつ９０％以下とする。このようにすることで、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５の水晶保持部１１３側と切欠き部１１６が形成されている凸部１１５の自由端側とで、金属パターン１２０が短絡を低減させることができ、かつ、音叉型水晶素子１００が破損することを低減させることができる。
Further, in the tuning fork
また、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００は、水晶片１１０が水晶基部１１１とは反対側の水晶振動部１１２の端部に錘部１１７を備えており、水晶片１１０を平面視したとき、凸部１１５が、錘部１１７より水晶保持部１１３側に位置しつつ水晶基部１１１より錘部１１７側に位置している。このように、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５の位置を水晶基部１１１より錘部１１７側にすることで、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５から水晶振動部１１２へまでの距離をより長くすることができ、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５が水晶振動部１１２で生じる屈曲振動へ与える影響を低減さえることができる。また、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５の位置を、錘部１１７より水晶保持部１１３側にするようにすることで、水晶振動部１１２および水晶支持部１１４が屈曲振動している際に、錘部１１７と切欠き部１１６が形成されている凸部１１５とが接触することを低減させることができる。従って、水晶片１１０を平面視したとき、凸部１１５を、錘部１１７より水晶保持部１１３側に位置しつつ水晶基部１１１より錘部１１７側に位置するようにすることで、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００の電気的特性の悪化を低減させることが可能となる。
Further, in the tuning fork
また、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００は、切欠き部１１６の内壁面では水晶が露出しており、切欠き部１１６の内壁面に金属パターン１２０が形成されていない。このようにすることで、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５の側面に形成されている金属パターン１２０により、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５で逆圧電効果および圧電効果により屈曲振動が生じることを低減させることが可能となる。従って、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５を設けることで生じる屈曲振動を低減させることが可能となり、水晶振動部１１２で生じる屈曲振動へ与える影響を低減させることができ、電気的特性が悪化することを低減させることが可能となる。
Further, in the tuning fork
また、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００は、凸部１１５が、一対の接続電極部１２２間に位置している。また、別の観点では、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００の下面を平面視したとき、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５は、第一接続電極部１２２ａと第二接続電極部１２２ｂとの間の水晶支持部１１４の側面から延出されているといえる。このようにすることで、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００を水晶デバイスとして用いる場合、第一接続電極部１２２ａおよび第二接続電極部１２２ｂを導電性接着剤１３４（図４および図５）が収縮する際に生じる収縮応力が水晶支持部１１４に加わったとしても切欠き部１１６が形成されている凸部１１５が設けられている分だけ剛性が強くなり、収縮応力により水晶支持部１１４が破損することを低減させることができる。
Further, in the tuning fork
（第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００の製造方法）
次に第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００の製造方法について説明する。第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００の製造方法は、水晶ウエハ形成工程、耐食膜形成工程、第一レジスト膜形成工程、第一露光現像工程、第一耐食膜エッチング工程、第二レジスト膜形成工程、第二露光現像工程、水晶エッチング工程、第二耐食膜エッチング工程、成膜工程、第二レジスト除去工程、耐食膜除去工程、周波数調整用電極部形成工程および周波数調整工程からなる。
(Manufacturing method of tuning-fork
Next, a method for manufacturing the tuning fork
水晶ウエハ形成工程は、互いに直交しているＸ軸とＹ軸とＺ軸とからなる結晶軸を有した水晶部材から水晶ウエハを形成する工程である。水晶ウエハ形成工程では、ランバード人工水晶が所定のカットアングルで切断された時、上下方向の厚みが所定の厚みとなるまで研磨される。水晶ウエハ形成工程後の水晶ウエハは、対向している二面が、Ｘ軸およびＹ軸に平行な面を、Ｘ軸を中心に−５°〜５°回転させた面と平行となっている。 The crystal wafer forming step is a step of forming a crystal wafer from a crystal member having crystal axes composed of an X axis, a Y axis, and a Z axis that are orthogonal to each other. In the quartz wafer forming step, when the lumbard artificial quartz is cut at a predetermined cut angle, it is polished until the thickness in the vertical direction becomes a predetermined thickness. In the quartz wafer after the quartz wafer forming step, two opposing faces are parallel to a plane obtained by rotating a plane parallel to the X axis and the Y axis by -5 ° to 5 ° around the X axis. .
耐食膜形成工程は、水晶ウエハの両主面に耐食膜を設ける工程である。ここで、水晶ウエハの主面とは、Ｘ軸およびＹ軸に平行な面を、Ｘ軸を中心に−５°〜５°回転させた面と平行な面とする。耐食膜形成工程では、水晶エッチング工程でエッチングされない材質からなる金属膜が、スパッタリング技術または蒸着技術により、水晶ウエハの両主面に被着される。耐食膜は、例えば、クロムが用いられる。なお、ここで、耐食膜の一例としてクロムを挙げているが、クロム、チタン、ニクロム、ニッケルのいずれか一つから選択された金属層上に、金、銀、パラジウム、金を主成分とする金属、銀を主成分とする金属、パラジウムを主成分とする金属のいずれか一つから選択された金属層が積層さえた積層構造にしてもよい。 The corrosion resistant film forming step is a step of providing a corrosion resistant film on both main surfaces of the quartz wafer. Here, the main surface of the quartz wafer is defined as a surface parallel to a surface parallel to the X axis and the Y axis and rotated from −5 ° to 5 ° about the X axis. In the corrosion resistant film forming process, a metal film made of a material that is not etched in the crystal etching process is applied to both main surfaces of the crystal wafer by a sputtering technique or a vapor deposition technique. For example, chromium is used for the corrosion resistant film. In addition, although chromium is mentioned here as an example of a corrosion-resistant film | membrane, it has gold, silver, palladium, and gold as a main component on the metal layer selected from chromium, titanium, nichrome, or nickel. A laminated structure in which a metal layer selected from any one of a metal, a metal containing silver as a main component, and a metal containing palladium as a main component may be provided.
第一レジスト膜形成工程は、耐食膜が形成された水晶ウエハに第一レジストを塗布する工程である。第一露光現像工程では、第一レジストが塗付された水晶ウエハを所定のパターンに露光、現像する工程である。第一露光現像工程後の水晶ウエハを平面視すると、溝部１１８となる部分および水晶片１１０の外周縁に沿って耐食膜が露出している状態となっている。第一耐食膜エッチング工程は、第一露光現像工程後の水晶ウエハであって、露出している耐食膜をエッチングする工程である。従って、第一耐食膜エッチング工程後の水晶ウエハを平面視すると、溝部１１８となる部分および水晶片１１０の外周縁に沿って水晶ウエハが露出している状態となっている。このとき、第一レジストも除去された状態となっている。
The first resist film forming step is a step of applying the first resist to the quartz wafer on which the corrosion resistant film is formed. The first exposure / development step is a step of exposing and developing the crystal wafer coated with the first resist in a predetermined pattern. When the crystal wafer after the first exposure / development process is viewed in plan, the corrosion-resistant film is exposed along the portion that becomes the groove 118 and the outer peripheral edge of the
第二レジスト膜形成工程は、第一耐食膜エッチング工程後の水晶ウエハに第二レジストを塗布する工程である。第二露光現像工程は、第二レジストが塗付された水晶ウエハを所定のパターンに露光、現像する工程である。第二露光現像工程後の水晶ウエハを平面視すると、励振電極部１２１、接続電極部１２２および配線部１２３となる部分は耐食膜が露出した状態となっている。
The second resist film forming step is a step of applying the second resist to the crystal wafer after the first corrosion-resistant film etching step. The second exposure and development step is a step of exposing and developing the quartz wafer coated with the second resist into a predetermined pattern. When the crystal wafer after the second exposure and development process is viewed in plan, the portions that become the
水晶エッチング工程は、第二露光現像工程後の水晶ウエハを所定のエッチング溶液に浸漬させて、露出している水晶ウエハをエッチングする工程である。第二耐食膜エッチング工程は、露出している耐食膜をエッチングし除去する工程である。第二露光現像工程の水晶ウエハを平面視すると励振電極部１２１、接続電極部１２２および配線部１２３となる部分の耐食膜が露出した状態となっているため、第二耐食膜エッチング工程後の水晶ウエハを平面視すると、励振電極部１２１、接続電極部１２２および配線部１２３となる部分の水晶が露出した状態となっている。また、水晶片１１０の側面となる部分が露出した状態となっている。
The crystal etching process is a process of immersing the crystal wafer after the second exposure development process in a predetermined etching solution to etch the exposed crystal wafer. The second corrosion resistant film etching step is a step of etching away the exposed corrosion resistant film. When the crystal wafer in the second exposure and development process is viewed in plan, the portions of the anticorrosion film that become the
成膜工程は、第二耐食膜エッチング工程後の水晶ウエハに、金属膜を成膜する工程である。成膜工程では、スパッタリング技術または蒸着技術が用いられ、クロム、チタン、ニクロム、ニッケルのいずれか一つから選択された金属層上に、金、銀、パラジウム、金を主成分とする金属、銀を主成分とする金属、パラジウムを主成分とする金属のいずれか一つから選択された金属層が積層された積層構造の金属膜が、水晶ウエハの露出している部分に被着される。第二レジスト除去工程は、水晶ウエハの第二レジストを除去する工程である。耐食膜除去工程は、耐食膜を除去する工程である。 The film forming step is a step of forming a metal film on the quartz wafer after the second corrosion-resistant film etching step. In the film forming process, a sputtering technique or a vapor deposition technique is used, and gold, silver, palladium, a metal containing gold as a main component, silver on a metal layer selected from any one of chromium, titanium, nichrome, and nickel. A metal film having a laminated structure in which a metal layer selected from any one of a metal having a main component of palladium and a metal having a main component of palladium is laminated is deposited on the exposed portion of the quartz wafer. The second resist removing step is a step of removing the second resist from the crystal wafer. The anti-corrosion film removing step is a step of removing the anti-corrosion film.
このようにすることで、水晶ウエハ内に、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００の一部が連結した状態で、製造している。このような製造方法を用いているため、水晶支持部１１４の側面から切欠き部１１６が形成されている凸部１１５を延出させることで、第一配線部１２３ａと第二配線部１２３ｂとの短絡を低減させることが可能となる。
By doing in this way, it manufactures in the state which a part of tuning fork
また、切欠き部１１６を、水晶支持部１１４が延出している水晶保持部１１３の側面に平行となっている凸部１１５の面に形成することで、第一配線部１２３ａと第二配線部１２３ｂとの短絡をより低減させることが可能となる。
Further, the first wiring part 123a and the second wiring part are formed by forming the notch part 116 on the surface of the
また、水晶片１１０を平面視して、水晶支持部１１４が延出する方向に平行な切欠き部１１６の長さを、水晶支持部１１４が延出する方向に平行な凸部１１５の長さの６０％以上かつ９０％以下とすることで、第一配線部１２３ａと第二配線部１２３ｂとの短絡をより低減させることが可能となる。
Further, when the
また、切欠き部１１６の内壁面の水晶を露出させることで、第一配線部１２３ａと第二配線部１２３ｂとの短絡を確実に防ぐことができる。 Further, by exposing the crystal on the inner wall surface of the notch 116, it is possible to reliably prevent a short circuit between the first wiring part 123a and the second wiring part 123b.
また、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５を、一対の接続電極部１２２間に位置させることで、水晶支持部１１４の側面の全面に金属膜を被着させても、接続電極部１２２間の短絡を低減させることが可能となる。
Further, even if a metal film is deposited on the entire side surface of the
周波数調整用電極部形成工程は、錘部１１７の上面に周波数調整用電極部１２４を形成する工程である。周波数調整用電極部形成工程では、例えば、スパッタリング技術または蒸着技術が用いられる。周波数調整工程は、周波数調整用電極部１２４の質量を増減させて、所望の周波数に微調整をする工程である。周波数調整工程では、例えば、レーザー等が用いられる。
The frequency adjusting electrode portion forming step is a step of forming the frequency adjusting
このように、周波数調整用電極部１２４を、励振電極部１２１、接続電極部１２２および配線部１２３と別の工程で形成することで、周波数調整用電極部１２４を形成する前に水晶振動部１１２で生じる屈曲振動の周波数を測定した後に、周波数調整用電極部１２４の上下方向の膜厚を決定することができる。従って、周波数調整用電極部形成工程により、所望の周波数に対して大雑把に周波数を調整することができ、周波数調整工程により、所望の周波数になるように微調整することができる。このため、二段階に分けて所望の周波数に対して調整することとなり、周波数調整工程でのみ調整した場合と比較して、調整にかかる時間を短縮することができ、生産性を向上させることが可能となる。
As described above, the frequency
（第二実施形態）
第二実施形態では、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００を用いた水晶デバイスについて図６および図７を用いて、説明する。第二実施形態に係る水晶デバイスでは、図４および図５に示したように、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１００と、この音叉型水晶素子１００を実装されている枠部１３０ｂと一体となっている基板部１３０ａと、枠部１３０ｂと接合され音叉型水晶素子１００を気密封止している蓋体１４０と、基板部１３０ａに音叉型水晶素子１００を実装するための導電性接着剤１３４と、枠部１３０ｂと蓋体１４０とを接合するための接合部材１４１と、から主に構成されている。
(Second embodiment)
In the second embodiment, a crystal device using the tuning fork
基板部１３０ａは、音叉型水晶素子１００を実装するためのものである。基板部１３０ａは、図４および図５に示したように、例えば、平板状の矩形形状に形成されており、一方の主面に、一対の接続パッド１３１および枕部１３３が設けられており、他方の主面に、複数の外部端子１３２が設けられている。また、基板部１３０ａには、一対の接続パッド１３１と外部端子１３２とを電気的に接続するための配線パターン（図示せず）が設けられている。基板部１３０ａは、例えば、アルミナセラミックス、または、ガラス―セラミックス等のセラミック材料である絶縁層からなっている。基板部１３０ａは、絶縁層を一層で用いたものであっても、絶縁層を複数積層させたものであってもよい。
The substrate portion 130a is for mounting the tuning fork
ここで、図面に合わせて、音叉型水晶素子１００を向く基板部１３０ａの面を、基板部１３０ａの上面とし、基板部１３０ａの上面と反対側を向く基板部１３０ａの面を基板部１３０ａの下面とする。また、基板部１３０ａの上面および基板部１３０ａの下面を、意版部１３０ｂの主面とする。
Here, according to the drawing, the surface of the substrate portion 130a facing the tuning
枠部１３０ｂは、基板部１３０ａの上面側に音叉型水晶素子１００を収容する空間を形成するためのものである。また、枠部１３０ｂは、基板部１３０ａの上面の縁部に沿って枠状に設けられており、基板部１３０ａと一体的に形成されている。枠部１３０ｂは、例えば、アルミナセラミックス、または、ガラス―セラミックス等のセラミック材料である絶縁層からなっている。基板部１３０ａは、絶縁層を一層で用いたものであっても、絶縁層を複数積層させたものであってもよい。
The frame portion 130b is for forming a space for accommodating the tuning fork
ここで、図面に合わせて、基板部１３０ａ側に接している枠部１３０ｂの面を枠部１３０ｂの下面とし、枠部１３０ｂの下面と反対側を向く枠部１３０ｂの面を枠部１３０ｂの上面とする。 Here, according to the drawing, the surface of the frame portion 130b that is in contact with the substrate portion 130a is defined as the lower surface of the frame portion 130b, and the surface of the frame portion 130b that faces away from the lower surface of the frame portion 130b is the upper surface of the frame portion 130b. And
接続パッド１３１は、音叉型水晶素子１００を基板部１３０ａに実装するためのものである。接続パッド１３１は、枠部１３０ｂ内の基板部１３０ａの上面に設けられており、例えば、基板部１３０ａの上面を平面視したとき、基板部１３０ａの長辺に沿って二つ並んで配置されている。
The connection pad 131 is for mounting the tuning fork
外部端子１３２は、電子機器等のマザーボード上に実装するためのものであり、電子機器等のマザーボードに実装する際、マザーボード上にある所定の実装パッド（図示せず）に半田等により、接続固着される。外部端子１３２は、例えば、四つ設けられており、基板部１３０ａの下面の四隅に一つずつ設けられている。所定の二つの外部端子１３２、基板部１３０ａの配線パターン（図示せず）によって接続パッド１３１と電気的に接続されている。基板部１３０ａの大きさは、例えば、基板部１３０ａの上面を平面視して、長辺の寸法が、０．６５〜５．０ｍｍとなっており、短辺の寸法が、０．４〜３．２ｍｍとなっている。 The external terminal 132 is for mounting on a mother board such as an electronic device. When the external terminal 132 is mounted on a mother board such as an electronic device, it is fixedly connected to a predetermined mounting pad (not shown) on the mother board by soldering or the like. Is done. For example, four external terminals 132 are provided, one at each of the four corners of the lower surface of the substrate portion 130a. The connection pads 131 are electrically connected by two predetermined external terminals 132 and a wiring pattern (not shown) of the board portion 130a. The size of the board part 130a is, for example, a plan view of the upper surface of the board part 130a, the long side dimension is 0.65 to 5.0 mm, and the short side dimension is 0.4 to 3 mm. .2mm.
枕部１３３は、枠部１３０ｂの枠内の基板部１３０ａの上面に設けられており、基板部１３０ａの上面を平面視して、一方の接続パッド１３１と基板部１３０ａの一方の短辺に沿って並んで配置されている。枕部１３３は、音叉型水晶素子１００を基板部１３０ａの上面に実装する際に、水晶保持部１１３の水晶基部１１１側の端部、つまり、水晶保持部１１３の−Ｘ側の端部が接触するように配置されている。このように枕部１３３を設けることで、水晶支持部１１４および水晶保持部１１３の下面に設けられている接続電極部１２２と接続パッド１３１を実装しても、音叉型水晶素子１００、具体的には、水晶振動部１１２が基板部１３０ａの上面と接触することを低減させることができる。
The pillow portion 133 is provided on the upper surface of the substrate portion 130a in the frame of the frame portion 130b, and along the short side of the one connection pad 131 and the substrate portion 130a when the upper surface of the substrate portion 130a is viewed in plan. Are arranged side by side. When mounting the tuning fork
ここで、基板部１３０ａおよび枠部１３０ｂを一体的に形成する方法について説明する。基板部１３０ａおよび枠部１３０ｂがアルミナセラミックスからなる場合、まず、所定のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加し混合して得た副数のセラミックグリーンシートを準備する。また、セラミックグリーンシートの表面、または、セラミックグリーンシートに打ち抜き設けていた貫通孔内に、従来周知のスクリーン印刷法を用いて導体パターンとなる位置に所定の導電ペーストを塗布する。基板部１３０ａとなるセラミックグリーンシートおよび枠部１３０ｂとなるセラミックグリーンシートを積層させ、プレス加工し、高温で焼成する。焼成後、導体パターンとなる所定の部位に、ニッケルメッキ、または、金メッキを施すことにより、基板部１３０ａおよび枠部１３０ｂが一体的に形成される。また、導電性ペーストには、例えば、タングステン、モリブデン、銅、銀またはパラジウム等の金属粉末の焼結体等から構成されている。 Here, a method of integrally forming the substrate portion 130a and the frame portion 130b will be described. When the substrate part 130a and the frame part 130b are made of alumina ceramics, first, a minor number of ceramic green sheets obtained by adding and mixing an appropriate organic solvent or the like to a predetermined ceramic material powder is prepared. In addition, a predetermined conductive paste is applied to the surface of the ceramic green sheet or a through hole formed in the ceramic green sheet by using a conventionally well-known screen printing method at a position to be a conductor pattern. The ceramic green sheet to be the substrate part 130a and the ceramic green sheet to be the frame part 130b are laminated, pressed, and fired at a high temperature. After firing, the substrate portion 130a and the frame portion 130b are integrally formed by applying nickel plating or gold plating to a predetermined portion to be a conductor pattern. The conductive paste is made of, for example, a sintered body of metal powder such as tungsten, molybdenum, copper, silver, or palladium.
導電性接着剤１３４は、音叉型水晶素子１００を基板部１３０ａの上面に実装するためのものである。導電性接着剤１３４は、シリコーン系の樹脂バインダーの中に導電フィラーとしての導電性粉末が含有されているものである。導電性粉末としては、アルミニウム、モリブデン、タングステン、白金、パラジウム、銀、チタン、ニッケルまたはニッケル鉄のいずれか、或いは、これらを組み合わせたものを含むものが用いられる。また、バインダーとしては、例えば、シリコーン系の樹脂、エポキシ系の樹脂、ポリイミド系の樹脂またはビスマレイミド系の樹脂が用いられる。
The conductive adhesive 134 is for mounting the tuning fork
導電性接着剤１３４は、接続パッド１３１上に塗布され、接続パッド１３１と音叉型水晶素子１００の接続電極部１２２とを電気的に接着させている。導電性接着剤１３４は、例えば、加熱硬化されたとき、樹脂バインダーが収縮し、導電フィラー同士がより近接する特性を有しているので、加熱硬化することで、接続パッド１３１と音叉型水晶素子１００の接続電極部１２２とを接着しつつ、電気的に接続させることができる。このため、導電性接着材１３４が加熱硬化するとき、導電性接着剤１３４が収縮する。従って、導電性接着剤１３４が加熱硬化するとき、導電性接着剤１３４が接着している接続電極部１２２には、それぞれから導電性接着剤１３４に向かう向きに応力が加わることとなる。
The conductive adhesive 134 is applied on the connection pad 131 to electrically bond the connection pad 131 and the connection electrode part 122 of the tuning fork
蓋体１４０は、枠部１３０ｂの上面と接合部材１４１により接合されて、基板部１３０ａの上面に実装されている音叉型水晶素子１００を気密封止するためのものである蓋体１４０は、例えば、鉄、ニッケルまたはコバルトの少なくともいずれかを含む合金からなる。このような蓋体１４０は、真空状態、または、窒素ガスなどが充満している所定の雰囲気中で、蓋体１４０および枠部１３０ｂの上面と蓋体１４０の下面との間に設けられている接合部材１４１に熱が加えられることで、接合部材１４１が溶融され、蓋体１４０の下面と枠部１３０ｂの上面とが溶融接合される。
The
接合部材１４１は、蓋体１４０の下面と枠部１３０ｂの上面との間に設けられており、蓋体１４０と枠部１３０ｂとを接合するためのものである。接合部材１４１は、枠部１３０ｂの上面に相対する蓋体１４０の下面に設けられている。このとき、枠部１３０ｂの上面には、特に図示しないが、封止用導体パターンが設けられており、接合部材１４１は、蓋体１４０の下面の外縁に沿って環状に設けられている。接合部材１４１は、例えば、金錫または銀ロウによって設けられている。金錫の場合には、その厚みは、１０〜４０μｍである。例えば、成分比率は、金が７８〜８２％、錫が１８〜２２％のものが使用されている。銀ロウの場合は、その厚みは、１０〜２０μｍである。例えば、成分比率は、銀が７２〜８５％、銅が１５〜２８％のものが使用されている。
The joining member 141 is provided between the lower surface of the
接合部材１４１は、例えば、ガラスの場合には、３００〜４００℃で溶融するガラスであり、例えば、バナジウムを含有した低融点ガラス、または、酸化鉛系ガラスから構成されている。酸化鉛系ガラスの組成は、酸化鉛、フッ化鉛、二酸化チタン、酸化ニオブ、酸化ホウ素、酸化亜鉛、酸化第二鉄、酸化銅および酸化カルシウムから構成されている。 In the case of glass, for example, the bonding member 141 is glass that melts at 300 to 400 ° C., and is made of, for example, low-melting glass containing vanadium or lead oxide glass. The composition of the lead oxide glass is composed of lead oxide, lead fluoride, titanium dioxide, niobium oxide, boron oxide, zinc oxide, ferric oxide, copper oxide and calcium oxide.
次に、接合部材１４１を用いて、蓋体１４０と枠部１３０ｂとを接合する方法について説明する。接合部材１４１の原料となるガラスは、バインダーと溶剤とが加えられたペースト状であり、溶融された後、固化されることで他の部材と接着する。接合部材１４１は、例えば、ガラスフリットペーストをスクリーン印刷法で枠部１３０ｂの上面、または、蓋体１４０の下面の外周縁に環状に塗布され乾燥されることで設けられている。
Next, a method for joining the
第二実施形態に係る水晶デバイスは、音叉型水晶素子１００と、一対の接続電極部１２２が電気的に接着される一対の搭載パッド１３１が設けられている基板部１３０ａと、基板部１３０ａの上面の縁部に沿って基板部１３０ａと一体的に設けられている枠部１３０ｂと、枠部１３０ｂの上面に接合される蓋体１４０と、を備えている。
The crystal device according to the second embodiment includes a tuning-fork
第二実施形態に係る水晶デバイスは、一対の接続電極部１２２によって水晶支持部１１４および水晶保持部１１３の下面に設けられている音叉型水晶素子１００が実装されているので、水晶保持部１１３の下面に接続電極部１２２が設けられている場合と比較して、導電性接着剤１３４で接着している箇所から水晶振動部１１２から遠ざけることができる。これにより、音叉型水晶素子１００を実装した際の、導電性接着剤１３４から受ける応力による水晶振動部１１２への影響を低減させることが可能なり、導電性接着剤１３４の接着による電気的特性の悪化を低減させることができる。
In the quartz crystal device according to the second embodiment, the tuning fork
また、第二実施形態に係る水晶デバイスは、切欠き部１１６が形成されている凸部１１５が、一対の接続電極部１２２間に位置している音叉型水晶素子１００を実装しているので、第一接続電極部１２２ａおよび第二接続電極部１２２ｂを導電性接着剤１３４が収縮する際に生じる収縮応力が水晶支持部１１４に加わったとしても切欠き部１１６が形成されている凸部１１５が設けられている分だけ剛性が強くなり、収縮応力により水晶支持部１１４が破損することを低減させることができる。
Further, in the crystal device according to the second embodiment, the
１００・・・音叉型水晶素子
１１０・・・水晶片
１１１・・・水晶基部
１１２・・・水晶振動部
１１３・・・水晶保持部
１１４・・・水晶支持部
１１５・・・凸部
１１６・・・切欠き部
１１７・・・錘部
１１８・・・溝部
１２０・・・金属パターン
１２１・・・励振電極部
１２２・・・接続電極部
１２３・・・配線部
１２４・・・周波数調整用電極部
１３０ａ・・・基板部
１３０ｂ・・・枠部
１３１・・・接続パッド
１３２・・・外部端子
１３３・・・枕部
１３４・・・導電性接着剤
１４０・・・蓋体
１４１・・・接合部材
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記水晶基部の側面から延出するように設けられた水晶振動部と、
前記水晶基部の側面と対向する位置にある側面から延出するように設けられた略矩形形状の水晶保持部と、
前記水晶保持部の側面から前記水晶振動部と同一方向に延出するように設けられた水晶支持部と、
前記水晶振動部が延出している方向に平行な前記水晶支持部の側面に設けられている一対の凸部と、
前記凸部の側面に形成されている切欠き部と、
からなる水晶片と、
前記水晶振動部に設けられている一対の励振電極部と、
前記水晶支持部および前記水晶保持部の下面に設けられている一対の接続電極部と、
前記励振電極部と前記接続電極部とを電気的に接続している配線部と、
からなる金属パターンと、
から構成されていることを特徴とする音叉型水晶素子。 A substantially rectangular parallelepiped crystal base;
A crystal vibrating part provided to extend from a side surface of the crystal base part,
A substantially rectangular shaped crystal holding part provided so as to extend from the side face at a position facing the side face of the crystal base part;
A crystal support provided to extend from the side surface of the crystal holding unit in the same direction as the crystal vibrating unit;
A pair of convex portions provided on the side surface of the crystal support portion parallel to the extending direction of the crystal vibration portion;
A notch formed on a side surface of the convex part;
A crystal piece consisting of
A pair of excitation electrode parts provided in the crystal vibrating part;
A pair of connection electrode portions provided on the lower surface of the crystal support portion and the crystal holding portion;
A wiring portion that electrically connects the excitation electrode portion and the connection electrode portion;
A metal pattern consisting of
A tuning fork type quartz crystal element characterized by comprising:
前記水晶片を平面視して、
前記凸部が略矩形形状となっており、
前記切欠き部が、前記水晶支持部が延出している前記水晶保持部の側面に平行となっている前記凸部の面に形成されている
ことを特徴とする音叉型水晶素子。 The tuning fork type quartz element according to claim 1,
In plan view of the crystal piece,
The convex portion has a substantially rectangular shape,
The tuning fork type crystal element, wherein the notch is formed on a surface of the convex portion that is parallel to a side surface of the crystal holding portion from which the crystal support portion extends.
前記切欠き部が、前記水晶保持部とは反対側を向く前記凸部の面に形成されている
ことを特徴とする音叉型水晶素子。 The tuning fork type quartz element according to claim 2,
The tuning fork type quartz crystal element, wherein the notch is formed on a surface of the convex part facing away from the quartz crystal holding part.
前記水晶片を平面視して、
前記水晶支持部が延出する方向に平行な前記凸部の長さが、前記水晶支持部が延出する方向に平行な前記水晶支持部の長さの１０％以上かつ２５％以下となっている
ことを特徴とする音叉型水晶素子。 The tuning fork type crystal element according to claim 3,
In plan view of the crystal piece,
The length of the convex part parallel to the direction in which the crystal support part extends is 10% or more and 25% or less of the length of the crystal support part in parallel to the direction in which the crystal support part extends. A tuning-fork type quartz crystal element characterized by comprising:
前記水晶片を平面視して、
前記水晶支持部が延出する方向に平行な前記切欠き部の長さが、前記水晶支持部が延出する方向に平行な前記凸部の長さの４０％以上かつ９０％以下となっている
ことを特徴とする音叉型水晶素子。 The tuning fork type quartz element according to claim 4,
In plan view of the crystal piece,
The length of the cutout portion parallel to the direction in which the crystal support portion extends is 40% or more and 90% or less of the length of the protrusion parallel to the direction in which the crystal support portion extends. A tuning-fork type quartz crystal element characterized by comprising:
前記水晶片が前記水晶基部とは反対側の前記水晶振動部の端部に錘部を備えており、
前記水晶片を平面視したとき、
前記凸部が、前記錘部より前記水晶保持部側に位置しつつ前記水晶基部より前記錘部側に位置している
ことを特徴とする音叉型水晶素子。 The tuning fork type crystal element according to any one of claims 1 to 5,
The crystal piece includes a weight portion at an end portion of the crystal vibration portion opposite to the crystal base portion,
When the crystal piece is viewed in plan view,
The tuning fork type quartz element, wherein the convex portion is located closer to the quartz crystal holding portion than the weight portion and is located closer to the weight portion than the quartz base portion.
前記切欠き部の内壁面では水晶が露出している
ことを特徴とする音叉型水晶素子。 A tuning-fork type crystal element according to claim 1,
A tuning fork type quartz crystal element, wherein quartz is exposed on the inner wall surface of the notch.
前記凸部が、前記一対の接続電極部間に位置している
ことを特徴とする音叉型水晶素子。 A tuning-fork type crystal element according to claim 1,
The tuning fork type crystal element, wherein the convex portion is located between the pair of connection electrode portions.
前記一対の接続電極部が電気的に接着される一対の搭載パッドが設けられている基板部と、
前記基板部の上面の縁部に沿って前記基板部と一体的に設けられている枠部と、
前記枠部の上面に接合される蓋体と、
を備えた水晶デバイス。
A tuning-fork type quartz element according to claim 1 to 8,
A substrate portion provided with a pair of mounting pads to which the pair of connection electrode portions are electrically bonded;
A frame provided integrally with the substrate along the edge of the upper surface of the substrate;
A lid joined to the upper surface of the frame portion;
Crystal device with
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