JP2022154545A - 圧電振動板および圧電振動デバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】高周波化に容易に対応可能な圧電振動板、およびそのような圧電振動板を備えた圧電振動デバイスを提供する。【解決手段】水晶振動板10において、振動部11と、当該振動部11の外周を取り囲む外枠部12と、振動部11と外枠部12とを連結する保持部13とを備え、当該水晶振動板10の厚み方向に貫通する貫通部10aが設けられた構成になっており、振動部11の外周部の連続する2辺または3辺には、当該振動部11の振動領域よりも厚肉に形成された厚肉部11aが設けられている。【選択図】図8
Description
本発明は、圧電振動板およびこれを備えた圧電振動デバイスに関する。
例えばATカット水晶振動板等の厚みすべり振動にて動作する圧電振動板を備えた圧電振動デバイス(例えば圧電振動子、圧電発振器等)では、圧電振動板の表裏面に一対の励振電極が対向して形成され、当該励振電極に交流電圧が印加される構成になっている(例えば、特許文献1参照)。
上述したような圧電振動デバイスでは、圧電振動板の振動部の厚みを薄くすることによって、高周波領域(例えば300MHz程度)の振動を発生させている。しかし、圧電振動板の振動部の厚みを薄くすると、振動部に割れや折れ等が発生することが懸念される。
本発明は上述したような実情を考慮してなされたもので、高周波化に容易に対応することが可能な圧電振動板、およびそのような圧電振動板を備えた圧電振動デバイスを提供することを目的とする。
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、振動部を有する圧電振動板であって、前記圧電振動板は、前記振動部と、当該振動部の外周を取り囲む外枠部と、前記振動部と前記外枠部とを連結する連結部とを備え、当該圧電振動板の厚み方向に貫通する貫通部が設けられた構成になっており、前記振動部の外周部の連続する2辺または3辺には、当該振動部の振動領域よりも厚肉に形成された厚肉部が設けられていることを特徴とする。
上記構成によれば、厚肉部によって振動部が補強されるので、振動部に割れや折れ等が発生することを防止できる。これにより、振動部の振動領域をできるだけ薄く形成することができ、高周波化に容易に対応することができる。また、振動部の外周部の4辺全てには厚肉部を形成しないので、振動部の平坦な振動領域をできるだけ広く確保することができる。
上記構成において、前記連結部は、2つ設けられていることが好ましい。この構成によれば、連結部が1つしか設けられていない場合に比べて、振動部に形成された第1、第2励振電極から外部へ引き回される配線の経路長を短くすることができ、配線の電気抵抗を低減することができる。
上記構成において、前記厚肉部の前記振動部の一方の主面側の部分が、前記振動領域に対して突出して形成されており、前記厚肉部の前記振動部の他方の主面側の部分が、前記振動領域と同一の平面に形成されていることが好ましい。この構成によれば、振動部の他方の主面を研磨等によって平坦に加工することができ、振動部の平坦な振動領域を容易に確保することができる。また、振動部の平坦な振動領域を確保しやすくなることによって、振動部に形成された第1、第2励振電極から外部へ引き回される配線の断線を防止することができる。
上記構成において、当該圧電振動板は、ATカット水晶板であって、前記振動部のATカットの-Z´方向側の端部には、前記厚肉部が設けられていないことが好ましい。この構成によれば、振動部の平坦な振動領域をでるだけ広く確保することができる。ここで、振動部のATカットの-Z´方向側の端部には、エッチングの結晶面が現れ、傾斜面が発生しやすい。そのような傾斜面によって、高周波領域において周波数の変動が発生しやすくなる。このため、そのような均一な厚みになりにくい振動部の+Z´方向側の端部に厚肉部を設けないことによって、エッチング異方性による傾斜面の発生を抑制、緩和することができ、高周波領域において周波数の安定化を図ることができる。
また、本発明は、上記いずれかの構成の圧電振動板を備えた圧電振動デバイスであってもよく、前記圧電振動板の前記振動部の一主面側を覆う第1封止部材と、前記圧電振動板の前記振動部の他主面側を覆う第2封止部材とが備えられ、前記第1封止部材と前記圧電振動板とが接合され、かつ前記第2封止部材と前記圧電振動板とが接合されることによって、前記圧電振動板の前記振動部が気密封止されることを特徴とする。上記構成の圧電振動板を備えた圧電振動デバイスによれば、上述した圧電振動板の作用効果と同様の作用効果が得られる。すなわち、振動部と外枠部とが連結部によって連結された枠体付きの圧電振動板を用いた場合、圧電振動デバイスの小型化および低背化を図ることが可能であるが、そのような小型化および薄型化を図った圧電振動デバイスにおいて、高周波化に容易に対応することができる。
本発明によれば、高周波化に容易に対応することが可能な圧電振動板、およびそのような圧電振動板を備えた圧電振動デバイスを提供することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、本発明を適用する圧電振動デバイスが水晶振動子である場合について説明する。
まず、本実施形態にかかる水晶振動子100の基本的な構造を説明する。水晶振動子100は、図1に示すように、水晶振動板(圧電振動板)10、第1封止部材20、および第2封止部材30を備えて構成されている。この水晶振動子100では、水晶振動板10と第1封止部材20とが接合され、水晶振動板10と第2封止部材30とが接合されることによって、略直方体のサンドイッチ構造のパッケージが構成される。すなわち、水晶振動子100においては、水晶振動板10の両主面のそれぞれに第1封止部材20および第2封止部材30が接合されることでパッケージの内部空間(キャビティ)が形成され、この内部空間に振動部11(図4、図5参照)が気密封止される。
本実施形態にかかる水晶振動子100は、例えば、1.0×0.8mmのパッケージサイズであり、小型化と低背化とを図ったものである。また、小型化に伴い、パッケージでは、キャスタレーションを形成せずに、後述するスルーホールを用いて電極の導通を図っている。また、水晶振動子100は、外部に設けられる外部回路基板(図示省略)に半田を介して電気的に接続されるようになっている。
次に、上記した水晶振動子100における水晶振動板10、第1封止部材20および第2封止部材30の各部材について、図1~図7を用いて説明する。なお、ここでは、接合されていないそれぞれ単体として構成されている各部材について説明を行う。図2~図7は、水晶振動板10、第1封止部材20および第2封止部材30のそれぞれの一構成例を示しているに過ぎず、これらは本発明を限定するものではない。
本実施形態にかかる水晶振動板10は、図4、図5に示すように、水晶からなる圧電基板であって、その両主面(第1主面101、第2主面102)が平坦平滑面(鏡面加工)として形成されている。本実施形態では、水晶振動板10として、厚みすべり振動を行うATカット水晶板が用いられている。図4、図5に示す水晶振動板10では、水晶振動板10の両主面101,102が、XZ´平面とされている。このXZ´平面において、水晶振動板10の短手方向(短辺方向)に平行な方向がX軸方向とされ、水晶振動板10の長手方向(長辺方向)に平行な方向がZ´軸方向とされている。なお、ATカットは、人工水晶の3つの結晶軸である電気軸(X軸)、機械軸(Y軸)、および光学軸(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。ATカット水晶板では、X軸は水晶の結晶軸に一致する。Y´軸およびZ´軸は、水晶の結晶軸のY軸およびZ軸からそれぞれ概ね35°15′傾いた(この切断角度はATカット水晶振動板の周波数温度特性を調整する範囲で多少変更してもよい)軸に一致する。Y´軸方向およびZ´軸方向は、ATカット水晶板を切り出すときの切り出し方向に相当する。
水晶振動板10の両主面101,102には、一対の励振電極(第1励振電極111、第2励振電極112)が形成されている。水晶振動板10は、略矩形に形成された振動部11と、この振動部11の外周を取り囲む外枠部12と、振動部11と外枠部12とを連結することで振動部11を保持する保持部(連結部)13とを有している。すなわち、水晶振動板10は、振動部11、外枠部12および保持部13が一体的に設けられた構成となっている。保持部13は、振動部11の+X方向かつ-Z´方向に位置する1つの角部のみから、-Z´方向に向けて外枠部12まで延びている(突出している)。そして、振動部11と外枠部12との間には、水晶振動板10の厚み方向に貫通する貫通部(スリット)10aが設けられている。本実施形態では、水晶振動板10には、振動部11と外枠部12とを連結する保持部13が1つのみ設けられており、貫通部10aが振動部11の外周囲を囲うように連続して形成されている。
第1励振電極111は振動部11の第1主面101側に設けられ、第2励振電極112は振動部11の第2主面102側に設けられている。第1励振電極111、第2励振電極112には、これらの励振電極を外部電極端子に接続するため入出力用の引出配線(第1引出配線113、第2引出配線114)が接続されている。入力側の第1引出配線113は、第1励振電極111から引き出され、保持部13を経由して、外枠部12に形成された接続用接合パターン14に繋がっている。出力側の第2引出配線114は、第2励振電極112から引き出され、保持部13を経由して、外枠部12に形成された接続用接合パターン15に繋がっている。
水晶振動板10の両主面(第1主面101、第2主面102)には、水晶振動板10を第1封止部材20および第2封止部材30に接合するための振動板側封止部がそれぞれ設けられている。第1主面101の振動板側封止部としては振動板側第1接合パターン121が形成されており、第2主面102の振動板側封止部としては振動板側第2接合パターン122が形成されている。振動板側第1接合パターン121および振動板側第2接合パターン122は、外枠部12に設けられており、平面視で環状に形成されている。
また、水晶振動板10には、図4、図5に示すように、第1主面101と第2主面102との間を貫通する5つのスルーホールが形成されている。具体的には、4つの第1スルーホール161は、外枠部12の4隅(角部)の領域にそれぞれ設けられている。第2スルーホール162は、外枠部12であって、振動部11のZ´軸方向の一方側(図4、図5では、-Z´方向側)に設けられている。第1スルーホール161の周囲には、それぞれ接続用接合パターン123が形成されている。また、第2スルーホール162の周囲には、第1主面101側では接続用接合パターン124が、第2主面102側では接続用接合パターン15が形成されている。
第1スルーホール161および第2スルーホール162には、第1主面101と第2主面102とに形成された電極の導通を図るための貫通電極が、スルーホールそれぞれの内壁面に沿って形成されている。また、第1スルーホール161および第2スルーホール162それぞれの中央部分は、第1主面101と第2主面102との間を貫通した中空状態の貫通部分となる。振動板側第1接合パターン121の外周縁は、水晶振動板10(外枠部12)の第1主面101の外周縁に近接して設けられている。振動板側第2接合パターン122の外周縁は、水晶振動板10(外枠部12)の第2主面102の外周縁に近接して設けられている。なお、本実施形態では、第1主面101と第2主面102との間を貫通する5つのスルーホールが形成されている例を挙げたが、スルーホールを形成せずに、第1封止部材20の側面の一部を切り欠き、当該切り欠かれた領域の内壁面に電極が被着したキャスタレーションを形成してもよい(第2封止部材30についても同様)。
第1封止部材20は、図2、図3に示すように、1枚のATカット水晶板から形成された直方体の基板であり、この第1封止部材20の第2主面202(水晶振動板10に接合する面)は平坦平滑面(鏡面加工)として形成されている。なお、第1封止部材20は振動部を有するものではないが、水晶振動板10と同様にATカット水晶板を用いることで、水晶振動板10と第1封止部材20の熱膨張率を同じにすることができ、水晶振動子100における熱変形を抑制することができる。また、第1封止部材20におけるX軸、Y軸およびZ´軸の向きも水晶振動板10と同じとされている。
第1封止部材20の第1主面201(水晶振動板10に面しない外方の主面)には、図2に示すように、配線用の第1、第2端子22,23と、シールド用(アース接続用)の金属膜28とが形成されている。配線用の第1、第2端子22,23は、水晶振動板10の第1、第2励振電極111,112と、第2封止部材30の外部電極端子32とを電気的に接続するための配線として設けられている。第1、第2端子22,23は、Z´軸方向の両端部に設けられており、第1端子22が、+Z´方向側に設けられ、第2端子23が、-Z´方向側に設けられている。第1、第2端子22,23は、X軸方向に延びるように形成されている。第1端子22および第2端子23は、略矩形状に形成されている。
金属膜28は、第1、第2端子22,23の間に設けられており、第1、第2端子22,23とは所定の間隔を隔てて配置されている。金属膜28は、第1封止部材20の第1主面201の第1、第2端子22,23が形成されていない領域のうち、ほとんど全ての領域に設けられている。金属膜28は、第1封止部材20の第1主面201の+X方向の端部から-X方向の端部にわたって設けられている。
第1封止部材20には、図2、図3に示すように、第1主面201と第2主面202との間を貫通する6つのスルーホールが形成されている。具体的には、4つの第3スルーホール211が、第1封止部材20の4隅(角部)の領域に設けられている。第4、第5スルーホール212,213は、図2、図3の+Z´方向および-Z´方向にそれぞれ設けられている。
第3スルーホール211および第4、第5スルーホール212,213には、第1主面201と第2主面202とに形成された電極の導通を図るための貫通電極が、スルーホールそれぞれの内壁面に沿って形成されている。また、第3スルーホール211および第4、第5スルーホール212,213それぞれの中央部分は、第1主面201と第2主面202との間を貫通した中空状態の貫通部分となる。そして、第1封止部材20の第1主面201の対角に位置する2つの第3スルーホール211,211(図2、図3の+X方向かつ+Z´方向の角部に位置する第3スルーホール211と、-X方向かつ-Z´方向の角部に位置する第3スルーホール211)の貫通電極同士が、金属膜28によって電気的に接続されている。また、-X方向かつ+Z´方向の角部に位置する第3スルーホール211の貫通電極と、第4スルーホール212の貫通電極とが、第1端子22によって電気的に接続されている。+X方向かつ-Z´方向の角部に位置する第3スルーホール211の貫通電極と、第5スルーホール213の貫通電極とが、第2端子23によって電気的に接続されている。
第1封止部材20の第2主面202には、水晶振動板10に接合するための封止部材側第1封止部としての封止部材側第1接合パターン24が形成されている。封止部材側第1接合パターン24は、平面視で環状に形成されている。また、第1封止部材20の第2主面202では、第3スルーホール211の周囲に接続用接合パターン25がそれぞれ形成されている。第4スルーホール212の周囲には接続用接合パターン261が、第5スルーホール213の周囲には接続用接合パターン262が形成されている。さらに、接続用接合パターン261に対して第1封止部材20の長軸方向の反対側(-Z´方向側)には接続用接合パターン263が形成されており、接続用接合パターン261と接続用接合パターン263とは配線パターン27によって接続されている。封止部材側第1接合パターン24の外周縁は、第1封止部材20の第2主面202の外周縁に近接して設けられている。
第2封止部材30は、図6、図7に示すように、1枚のATカット水晶板から形成された直方体の基板であり、この第2封止部材30の第1主面301(水晶振動板10に接合する面)は平坦平滑面(鏡面加工)として形成されている。なお、第2封止部材30においても、水晶振動板10と同様にATカット水晶板を用い、X軸、Y軸およびZ´軸の向きも水晶振動板10と同じとすることが望ましい。
この第2封止部材30の第1主面301には、水晶振動板10に接合するための封止部材側第2封止部としての封止部材側第2接合パターン31が形成されている。封止部材側第2接合パターン31は、平面視で環状に形成されている。封止部材側第2接合パターン31の外周縁は、第2封止部材30の第1主面301の外周縁に近接して設けられている。
第2封止部材30の第2主面302(水晶振動板10に面しない外方の主面)には、水晶振動子100の外部に設けられる外部回路基板に電気的に接続する4つの外部電極端子32が設けられている。外部電極端子32は、第2封止部材30の第2主面302の4隅(隅部)にそれぞれ位置する。
第2封止部材30には、図6、図7に示すように、第1主面301と第2主面302との間を貫通する4つのスルーホールが形成されている。具体的には、4つの第6スルーホール33は、第2封止部材30の4隅(角部)の領域に設けられている。第6スルーホール33には、第1主面301と第2主面302とに形成された電極の導通を図るための貫通電極が、第6スルーホール33それぞれの内壁面に沿って形成されている。このように第6スルーホール33の内壁面に形成された貫通電極によって、第1主面301に形成された電極と、第2主面302に形成された外部電極端子32とが導通されている。また、第6スルーホール33それぞれの中央部分は、第1主面301と第2主面302との間を貫通した中空状態の貫通部分となっている。また、第2封止部材30の第1主面301では、第6スルーホール33の周囲には、それぞれ接続用接合パターン34が形成されている。
上記構成の水晶振動板10、第1封止部材20、および第2封止部材30を含む水晶振動子100では、水晶振動板10と第1封止部材20とが振動板側第1接合パターン121および封止部材側第1接合パターン24を重ね合わせた状態で拡散接合され、水晶振動板10と第2封止部材30とが振動板側第2接合パターン122および封止部材側第2接合パターン31を重ね合わせた状態で拡散接合されて、図1に示すサンドイッチ構造のパッケージが製造される。これにより、パッケージの内部空間、つまり、振動部11の収容空間が気密封止される。
この際、上述した接続用接合パターン同士も重ね合わせられた状態で拡散接合される。そして、接続用接合パターン同士の接合により、水晶振動子100では、第1励振電極111、第2励振電極112、外部電極端子32の電気的導通が得られるようになっている。具体的には、第1励振電極111は、第1引出配線113、配線パターン27、第4スルーホール212、第1端子22、第3スルーホール211、第1スルーホール161、および第6スルーホール33を順に経由して、外部電極端子32に接続される。第2励振電極112は、第2引出配線114、第2スルーホール162、第5スルーホール213、第2端子23、第3スルーホール211、第1スルーホール161、および第6スルーホール33を順に経由して、外部電極端子32に接続される。また、金属膜28は、第3スルーホール211、第1スルーホール161、および第6スルーホール33を順に経由して、アース接続(グランド接続、外部電極端子32の一部を利用)されている。
水晶振動子100において、各種接合パターンは、複数の層が水晶板上に積層されてなり、その最下層側からTi(チタン)層とAu(金)層とが蒸着またはスパッタリングにより形成されているものとすることが好ましい。また、水晶振動子100に形成される他の配線や電極も、接合パターンと同一の構成とすれば、接合パターンや配線および電極を同時にパターニングでき、好ましい。
上述のように構成された水晶振動子100では、水晶振動板10の振動部11を気密封止する封止部(シールパス)115,116は、平面視で、環状に形成されている。シールパス115は、上述した振動板側第1接合パターン121および封止部材側第1接合パターン24の拡散接合(Au-Au接合)によって形成され、シールパス115の外縁形状および内縁形状が略八角形に形成されている。同様に、シールパス116は、上述した振動板側第2接合パターン122および封止部材側第2接合パターン31の拡散接合(Au-Au接合)によって形成され、シールパス116の外縁形状および内縁形状が略八角形に形成されている。
このように拡散接合によってシールパス115,116が形成された水晶振動子100において、第1封止部材20と水晶振動板10とは、1.00μm以下のギャップを有し、第2封止部材30と水晶振動板10とは、1.00μm以下のギャップを有する。つまり、第1封止部材20と水晶振動板10との間のシールパス115の厚みが、1.00μm以下であり、第2封止部材30と水晶振動板10との間のシールパス116の厚みが、1.00μm以下(具体的には、本実施形態のAu-Au接合では0.15μm~1.00μm)である。なお、比較例として、Snを用いた従来の金属ペースト封止材では、5μm~20μmとなる。
次に、本実施形態にかかる水晶振動板10について、図4、図5、図8を参照して説明する。
図4、図5、図8に示すように、水晶振動板10の振動部11の外周部の連続する3辺には、当該振動部11の振動領域よりも厚肉に形成された厚肉部11aが設けられている。振動部11の振動領域は、振動部11の平坦な領域であって、第1、第2励振電極111,112が設けられている領域である。本実施形態では、厚肉部11aは、水晶振動板10の振動部11の外周部の4辺のうち、+X方向側の辺、+Z´方向側の辺、および-X方向側の辺の3辺にわたって形成されているが、-Z´方向側の辺には形成されていない。
厚肉部11aは、水晶振動板10の振動部11の一主面側のみに形成されており、振動部11の他主面側には形成されていない。具体的には、厚肉部11aは、振動部11の一主面側の部分(+Y方向側の部分)が、振動領域に対して突出して形成されており、振動部11の他主面側の部分(-Y方向側の部分)が、振動領域と同一の平面に形成された構成になっている。つまり、水晶振動板10の振動部11の一主面側のみが外周部が振動領域に対して突出しており、振動部11の他主面側は平坦面に形成されている。
本実施形態によれば、厚肉部11aによって振動部11が補強されるので、エッチング時の揺動等によって振動部11に割れや折れ等が発生することを防止できる。これにより、振動部11の振動領域をできるだけ薄く形成することができ、高周波化に容易に対応することができる。また、振動部11の外周部の4辺全てには厚肉部11aを形成しないので、振動部11の平坦な振動領域をできるだけ広く確保することができる。つまり、振動部11の外周部の4辺全てに厚肉部11aを形成した逆メサ構造の場合、平坦な振動領域を確保するために、比較的大きなエリアが必要になるが、そのような逆メサ構造よりも小さなエリアで平坦な振動領域を確保できる。
また、厚肉部11aの振動部11の他主面側の部分(-Y方向側の部分)が、振動部11の振動領域と同一の平面に形成されているので、振動部11の他主面を研磨等によって平坦に加工することができ、振動部11の平坦な振動領域を容易に確保することができる。また、振動部11の平坦な振動領域を確保しやすくなることによって、振動部11に形成された第1、第2励振電極111,112から外部へ引き回される第1、第2引出配線113,114の断線を防止することができる。ここで、エッチングを行うと、水晶のエッチング異方性や、エッチング液流動の微差等によって振動部11の表面に微小な傾斜や、厚みムラが発生する可能性がある。しかし、本実施形態では、振動部11の一主面側の片面のみに対して、エッチングを行えばよくなり、特に厚みムラの影響が大きくなる高周波領域での周波数の変動を効果的に抑制して、高周波領域において周波数の安定化を図ることができる。
また、振動部11のATカットの-Z´方向側の端部には、厚肉部11aが設けられていないので、振動部11の平坦な振動領域をでるだけ広く確保することができる。ここで、振動部11のATカットの-Z´方向側の端部には、エッチングの結晶面が現れ、傾斜面が発生しやすい。そのような傾斜面によって、高周波領域において周波数の変動が発生しやすくなる。そこで、そのような均一な厚みになりにくい振動部11の-Z´方向側の端部に厚肉部11aを設けないことによって、エッチング異方性による傾斜面の発生を抑制、緩和することができ、高周波領域において周波数の安定化を図ることができる。
ここで、振動部11の振動領域の厚み(Y軸方向の厚み)は、例えば5μmであり、厚肉部11aの厚みは、例えば22.5μmであり、外枠部12の厚みは、例えば40μmであり、保持部13の厚みは、例えば22.5μmである。Y軸方向の厚みは、外枠部12>厚肉部11a(=保持部13)>振動部11の振動領域のような関係になっている。厚肉部11aの厚みと保持部13の厚みは同一になっている。また、外枠部12と厚肉部11aの厚み差(17.5μm)と、厚肉部11aと振動部11の振動領域の厚み差(17.5μm)とが同一になっている。このように、各厚み差を略同一にすることによって、各段差(外枠部12と厚肉部11aの段差、厚肉部11aと振動部11の段差)が均一化されるので、各段差での導通不良の発生を抑制することができる。なお、上述した各厚みは一例であって、水晶振動板10のサイズや、水晶振動子100のパッケージサイズ等に応じて適宜変更される。また、厚肉部11aの厚みと保持部13の厚みは異なっていてもよい。
本実施形態では、水晶振動板10は、振動部11と、当該振動部11の外周を取り囲む外枠部12と、振動部11と外枠部12とを連結する保持部(連結部)13とを備え、振動部11と外枠部12との間には、厚み方向に貫通する貫通部10aが設けられている構成になっている。このような振動部11と外枠部12とが保持部13によって連結された枠体付きの水晶振動板10を用いた場合、水晶振動子100の小型化および低背化を図ることが可能であるが、そのような小型化および薄型化を図った水晶振動子100において、高周波化に容易に対応することができる。
今回開示した実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
上記実施形態では、水晶振動板10の振動部11の外周部の連続する3辺に厚肉部11aを設けたが(図4、図5参照)、例えば図9に示すように、水晶振動板10の振動部11の外周部の連続する2辺に厚肉部11aを設ける構成としてもよい。図9に示す変形例では、厚肉部11aは、水晶振動板10の振動部11の外周部の4辺のうち、+X方向側の辺、+Z´方向側の辺の2辺にわたって形成されているが、-X方向側の辺および-Z´方向側の辺には形成されていない。
上記実施形態では、水晶振動板10に、振動部11と外枠部12とを連結する保持部(連結部)13が1つのみ設けられたが、保持部13が2つ以上設けられていてもよい。例えば、保持部13を2つ設けてもよく、この場合、保持部13が1つしか設けられていない構成に比べて、振動部11に形成された第1、第2励振電極111,112から外部へ引き回される第1、第2引出配線113,114の経路長を短くすることができ、第1、第2引出配線113,114の電気抵抗を低減することができる。
上記実施形態において、水晶振動板10の振動部11の第1、第2励振電極111,112をAl(アルミニウム)によって形成してもよい。この場合、水晶振動板10の振動部11に、Al(アルミニウム)層が蒸着またはスパッタリングにより形成された構成になっている。ここで、水晶振動板10の振動部11の第1、第2励振電極111,112の材料としては、周波数帯においてそれぞれ共振に適した電極荷重があり、例えばAu(金)、Ag(銀)、Al(アルミニウム)等が挙げられる。300MHz以下の周波数領域においては、例えばAu(金)等が適しており、300MHz以上500MHz以下の周波数領域においては、例えばAu(金)、Al(アルミニウム)等が適している。500MHz以上の周波数領域においては、例えばAl(アルミニウム)等が適している。つまり、Au(金)は、300MHz以下の周波数領域、および300MHz以上500MHz以下の周波数領域における共振に適した電極荷重を有しており、水晶振動板10の第1、第2励振電極111,112の材料として好適に用いることができる。また、Al(アルミニウム)は、300MHz以上500MHz以下の周波数領域、および500MHz以上の周波数領域における共振に適した電極荷重を有しており、水晶振動板10の第1、第2励振電極111,112の材料として好適に用いることができる。
上記実施形態では、水晶振動子100として、水晶振動板10が第1封止部材20および第2封止部材30の間に挟まれたサンドイッチ構造の水晶振動子を用いたが、これ以外の構造の水晶振動子100を用いてもよい。例えば、凹部を有する、セラミックやガラスや水晶などの絶縁材料から成るベースの内部に水晶振動板10を収容し、当該ベースに蓋を接合した構造の水晶振動子を用いてもよい。
上記実施形態では、本発明を水晶振動子100に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば水晶発振器等にも本発明を適用してもよい。
上記実施形態では、第1封止部材20および第2封止部材30を水晶板によって形成したが、これに限定されるものではなく、第1封止部材20および第2封止部材30を、例えば、ガラスによって形成してもよい。
10 水晶振動板(圧電振動板)
10a 貫通部
11 振動部
11a 厚肉部
12 外枠部
13 保持部(連結部)
100 水晶振動子(圧電振動デバイス)
10a 貫通部
11 振動部
11a 厚肉部
12 外枠部
13 保持部(連結部)
100 水晶振動子(圧電振動デバイス)
Claims (6)
- 振動部を有する圧電振動板であって、
前記圧電振動板は、前記振動部と、当該振動部の外周を取り囲む外枠部と、前記振動部と前記外枠部とを連結する連結部とを備え、当該圧電振動板の厚み方向に貫通する貫通部が設けられた構成になっており、
前記振動部の外周部の連続する2辺または3辺には、当該振動部の振動領域よりも厚肉に形成された厚肉部が設けられていることを特徴とする圧電振動板。 - 請求項1に記載の圧電振動板において、
前記連結部は、2つ設けられていることを特徴とする圧電振動板。 - 請求項1または2に記載の圧電振動板において、
前記厚肉部の前記振動部の一方の主面側の部分が、前記振動領域に対して突出して形成されており、前記厚肉部の前記振動部の他方の主面側の部分が、前記振動領域と同一の平面に形成されていることを特徴とする圧電振動板。 - 請求項1~3のいずれか1つに記載の圧電振動板において、
当該圧電振動板は、ATカット水晶板であって、
前記振動部のATカットの-Z´方向側の端部には、前記厚肉部が設けられていないことを特徴とする圧電振動板。 - 圧電振動デバイスであって、
請求項1~4のいずれか1つに記載の圧電振動板を備えたことを特徴とする圧電振動デバイス。 - 請求項5に記載の圧電振動デバイスにおいて、
前記圧電振動板の前記振動部の一主面側を覆う第1封止部材と、
前記圧電振動板の前記振動部の他主面側を覆う第2封止部材とが備えられ、
前記第1封止部材と前記圧電振動板とが接合され、かつ前記第2封止部材と前記圧電振動板とが接合されることによって、前記圧電振動板の前記振動部が気密封止されることを特徴とする圧電振動デバイス。
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JP2021057634A JP2022154545A (ja) | 2021-03-30 | 2021-03-30 | 圧電振動板および圧電振動デバイス |
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- 2021-03-30 JP JP2021057634A patent/JP2022154545A/ja active Pending
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