JP4294339B2 - 水晶振動子 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高周波用の水晶振動子を産業上の技術分野とし、特に歪みを抑制して振動特性を良好に維持した水晶振動子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（発明の背景）水晶振動子は周波数制御素子として知られ、周波数や時間の基準源として発振器等に広く用いられる。近年では、光通信システムの普及から例えば100ＭＨｚ以上とした高周波の水晶振動子が求められる。このようなものの一つに、例えば振動領域の厚みを外周部よりも小さくしたものがある。
【０００３】
（従来技術の一例）第２図は一従来例を説明する水晶振動子の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は底面図である。
水晶振動子は例えばＡＴカットとし、外周部１より厚みの小さい振動領域２を中央部に有する凹状とした水晶片３からなる。水晶片３は外形を矩形状として振動領域２は円状とする。例えば図示しない厚みの小さい水晶ウェハと複数の開口部を有する水晶ウェハとをシロキサン結合（Ｓi−Ｏ−Ｓi）によって所謂直接接合によって貼り合わせ、凹状とした複数の水晶片３に分割して形成される。
【０００４】
振動領域２の両主面には円状とした励振電極４（ａｂ）を有し、一端部両側の外周部１に引出電極５（ａｂ）を延出する。そして、引出電極５（ａｂ）の延出した一端部両側に例えばＡｕＳｎとした共晶合金６を設け、図示しない容器基板に熱圧着等によって固着する。
【０００５】
このようなものでは、中央部に設けた振動領域２のみの厚みを小さくして、厚みの大きい外周部１を保持するので高周化を容易にする。また、共晶合金６によって水晶片３を固着するので、導電性接着剤のように有機ガスの発生がなく経年変化特性を良好にする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
（従来技術の問題点）しかしながら、上記構成の水晶振動子では一端部両側を保持することによって、両端部を保持したときよりも振動領域２に発生する歪みを軽減するものの、十分には振動領域２の機械的変形を抑制できない（第３図）。
【０００７】
特に、共晶合金６による保持であるため、例えば容器基板と水晶片３との膨張係数差による歪みの吸収を困難とする。また、厚みの大きい外周部１での歪みが厚みの小さい振動領域２に伝播して歪み（機械的変形）を大きくする。これにより、振動特性を悪化させる問題があった。
【０００８】
（発明の目的）本発明は振動領域に生ずる歪みを抑制して振動特性を良好に維持した水晶振動子を提供することを目的とする。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭６１-３５１４号公報
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（着目点）本発明は特許文献１に示されるような振動領域と外周部との境界領域に貫通溝を設ける点に着目した。
【００１１】
（解決手段）本発明の請求項１は、外周部よりも厚みの小さい円状とした振動領域を有し、前記振動領域の両主面に設けた前記振動領域と同心円状の励振電極から前記外周部の一端部両側に引出電極を延出した平面視矩形状の水晶片を有する水晶振動子において、前記外周部と前記振動領域の境界領域に両端部の連結部を除いて前記外周部と前記振動領域とを分離する円弧状の貫通溝を設けるとともに、前記連結部は前記振動領域と前記外周部との間に段部を形成し、前記外周部の一端部両側に延出した引出電極は前記励振電極から前記連結部を経て前記両端部とは直交して形成され、前記引出電極の延出した一端部両側を共晶合金又は金バンプによって固着した構成とする。
【００１２】
これにより、貫通溝によって歪みを吸収できて振動領域の機械的変形を抑制する。また、振動領域と外周部との連結部が設けられた両端部とは直交する両端部のうち一方の一端部両側となる外周部に前記引出電極を延出して固着する。したがって、固着される水晶片の一端部両側間で発生する歪み方向に対して外周部と振動領域との連結部が直交方向なので、振動領域での歪み発生をさらに抑制する。
【００１３】
また、引出電極の延出した外周部の一端部両側は共晶合金又は金バンプによって固着される。したがって、有機ガスの放出がなく経年変化特性を良好にして、振動領域の歪み発生を抑制して振動特性を良好にする。
【００１４】
【実施例】
第１図は本発明の一実施例を説明する水晶振動子の図で、同図（ａ）は底面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図である。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。
【００１５】
水晶振動子は前述したように貼り合わせによって形成され、外周部１より厚みの小さい振動領域２を有する凹状の水晶片３からなる。そして、この実施例では外周部１と振動領域２の境界領域に貫通溝７を設ける。貫通溝７は外周部１と振動領域２とを連結する例えば一方の両端部（垂直方向の両端部）に設けた連結部８を残して円弧状とする。但し、連結部８は二段とする。
【００１６】
そして、振動領域２の両主面の励振電極４（ａｂ）から垂直方向の両端部に設けた連結部８を経て、垂直方向の両端部とは直交する他方の両端部（水平方向の両端部）のうちの一端部両側となる外周部１に引出電極５（ａｂ）を延出する。平坦面側の外周部１に延出した引出電極５（ａｂ）はスルーホール等による側面を経て凹面側の外周部１にさらに延出する。
【００１７】
凹面側の外周部１に引出電極５（ａｂ）の延出した一端部両側には、共晶合金６層例えば表面をＡｕＧｅとした電極ランドが設けられる。そして、図示しない容器基板のＡｕとした電極ランドと熱圧着等によって電気的・機械的に接続する。
【００１８】
このような構成であれば、外周部１と振動領域２との境界領域に設けた貫通溝７によって基本的に歪みを吸収できて振動領域２の機械的変形を抑制する。そして、振動領域２と外周部１との連結部８が設けられた垂直方向の両端部とは直交する水平方向の両端部のうち一方の一端部両側となる外周部１に引出電極５（ａｂ）を延出する。
【００１９】
したがって、水晶片３の一端部両側間で発生する歪み方向に対して外周部１と振動領域２との連結部８が直交方向なので、振動領域２での歪み発生をさらに抑制する。これらにより、経年変化特性を良好にする共晶合金６によって固着しても、振動領域２の歪み発生を抑制して振動特性を良好にする。
【００２０】
そして、ここでは外周部１と振動領域２とを結合する連結部８は二段とするので、外周部１と振動領域２との結合強度を高めて衝撃等に対する破損を防止する。
【００２１】
【他の事項】
上記実施例では共晶合金６はＡｕＧｅとしたが、例えばＡｕＳｎ等であってもよい。また、例えばＡｕバンプとして超音波熱圧着等によって接続してもよく、要は導電性接着剤のように有機ガスを放出しない接続であればよい。そして、経年変化特性の規格が緩い場合には導電性接着剤であってもよい。
【００２２】
また、水晶片３や励振電極４（ａｂ）の外形は円に限らず、任意の形状に選択できる。但し、振動領域２と励振電極４（ａｂ）とは同心円状とした場合が最も共振レベルが高い即ちクリスタルインピーダンス（ＣＩ）を小さくする。また、凹状とした水晶片３は二枚の水晶ウェハを接合して形成したが、一枚の水晶ウェ
ハをエッチングによって形成してもよい。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は、外周部よりも厚みの小さい円状とした振動領域を有し、前記振動領域の両主面に設けた前記振動領域と同心円状の励振電極から前記外周部の一端部両側に引出電極を延出した平面視矩形状の水晶片を有する水晶振動子において、前記外周部と前記振動領域の境界領域に両端部の連結部を除いて前記外周部と前記振動領域とを分離する円弧状の貫通溝を設けるとともに、前記連結部は前記振動領域と前記外周部との間に段部を形成し、前記外周部の一端部両側に延出した引出電極は前記励振電極から前記連結部を経て前記両端部とは直交して形成され、前記引出電極の延出した一端部両側を共晶合金又は金バンプによって固着した構成とするので、振動領域に生ずる歪みを抑制して振動特性を良好に維持した水晶振動子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例を説明する水晶振動子の図で、同図（ａ）は底面図、同図（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。
【図２】 従来例を説明する水晶振動子の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は底面図である。
【図３】 従来例の問題点を説明する水晶振動子（水晶片）の断面図である。
【符号の説明】
１ 外周部、２ 振動領域、３ 水晶片、４ 励振電極、５ 引出電極、６ 共晶合金、７ 貫通溝、８ 連結部．

Claims (1)

1. 外周部よりも厚みの小さい円状とした振動領域を有し、前記振動領域の両主面に設けた前記振動領域と同心円状の励振電極から前記外周部の一端部両側に引出電極を延出した平面視矩形状の水晶片を有する水晶振動子において、
   前記外周部と前記振動領域の境界領域に両端部の連結部を除いて前記外周部と前記振動領域とを分離する円弧状の貫通溝を設けるとともに、前記連結部は前記振動領域と前記外周部との間に段部を形成し、
   前記外周部の一端部両側に延出した引出電極は前記励振電極から前記連結部を経て前記両端部とは直交して形成され、前記引出電極の延出した一端部両側を共晶合金又は金バンプによって固着したことを特徴とする水晶振動子。

Images