JP5024427B2

JP5024427B2 - 圧電デバイス

Info

Publication number: JP5024427B2
Application number: JP2010133725A
Authority: JP
Inventors: 浩一岩田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2010-06-11
Filing date: 2010-06-11
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2020-12-27
Also published as: JP2010268475A

Description

本発明は圧電デバイスに関し、特に小型化した高周波圧電振動子及び二重モード圧電フィルタに関する。

圧電振動子は小型であること、安定な周波数が容易に得られること等の理由から、通信
機器から電子機器まで広く用いられている。特に近年では、無線機器のキャリア周波数の
高周波化に伴い、圧電発振器に使用される圧電振動子のさらなる高周波化が強く要請され
ている。
図４（ａ）、（ｂ）はＡＴカット水晶基板を用いた従来の高周波圧電振動子の構成を示
す図であって、同図（ａ）は平面図、（ｂ）はＱ−Ｑにおける断面図である。水晶基板１
１の一方の主表面に凹陥１２を形成し、これと反対の平面側のほぼ中央に電極１３を配置
すると共に、該電極１３から水晶基板１１の端部に向けてリード電極１４を延在し、水晶
基板１１の環状囲繞部の厚肉部に設けたパッド電極１５と接続する。そして、水晶基板１
１の凹陥側には全面電極１６を付着して高周波圧電振動子を構成する。図４（ｂ）はＱ−
Ｑにおける断面図であり、凹陥側の一方の端部とパッケージ（図示しない）の底面とを導
電性接着剤１７を用いて、片持ち支持にて導通固定する。これは凹陥部１２の薄肉の振動
部に接着剤による歪みを与えないようにするためである。

図５（ａ）は、図４に示した高周波水晶基板１１を形成する過程を説明するための図で
あって、80μm程度の薄板に加工した大きなＡＴカット水晶基板（ウエハ）２１の全面に
金の薄膜を、蒸着装置あるいはスパッタ装置等を用いて付着すると共に、該薄膜の上にレ
ジスト膜を塗布し、該レジスト膜をマスクを介して露光する。剥離剤を用いて露光したレ
ジスト膜を剥離すると、露光した形状がマトリスク状に並んだ金の薄膜が露出する。該金
の薄膜を王水等で溶解して、水晶基板面を露出させた後、該露出面をフッ化アンモニウム
を主成分とするエッチング液に浸漬してエッチングした後、レジスト膜を剥離すると、図
５（ａ）に示すように凹陥部を有する個々の基板２２がマトリクス状の並んだウエハ２１
が得られる。この時に個々の基板２２に分割するための分割用のエッチング溝２３、２３
、２３・・も縦横に同時に形成する。

さらに、マトリクス状に並んだ個々の圧電基板２２の周波数を所望の周波数に調整する
ために、コンピュータ制御された装置を用いて個々の凹陥部にエッチング液を滴下し、エ
ッチング時間を制御することにより、個々の圧電基板２２の周波数を調整している。その
ため、振動部である薄肉部はその周囲を一段と高い壁面で囲まれている必要がある。
図５（ｂ）はエッチング溝２３に沿ってウエハ２１を個片に分割した圧電基板２２を拡
大した斜視図であって、振動部である薄肉部２４と該薄肉部２４を保持する環状囲繞部２
５とが一体的に形成される構造となっている。また、図５（ｃ）はＱ−Ｑにおける断面図
である。

しかしながら、上記したような従来の高周波圧電振動子においては、振動部である薄肉
部を振動や衝撃から保護するためと、振動部の周波数をエッチング液を用いて微細に調整
するために、薄肉部と一体的に形成された環状囲繞部が必要となる。そのために本来、振
動を維持するに必要とする圧電基板の大きさより、形状寸法が大きくなるという問題があ
った。さらに、高周波圧電振動子は図４（ｂ）に示すように、所謂片持ちで支持構造とす
るので、振動部に環状囲繞部の質量が曲げモーメントとして作用するために、高周波圧電
振動子の振動部が呈する温度特性が本来の切断角度が呈する三次曲線からずれるという問
題もあった。
本発明は上記問題を解決するためになされたものであって、小型化した高周波圧電振動
子を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係る高周波圧電デバイスの請求項１記載の発明は、厚肉部と、前記厚肉部よりも厚みが薄い振動部と、含み、前記厚肉部は、前記振動部の対峙している２つの外縁と、前記２つの外縁のそれぞれの一方の端部の間にある前記振動部の他の外縁と、に沿って配置され、前記２つの外縁のそれぞれの他方の端部間にある前記振動部の外縁には、前記厚肉部が配置されておらず、開放しており、前記振動部の裏面と、前記厚肉部の裏面とが、段差のない連続した面を形成していることを特徴とする圧電デバイスである。

（ａ）は本発明に係る小型高周波圧電振動子の構成を示す平面図、（ｂ）は断面図である。（ａ）は大きなＡＴカットウエハをエッチング加工して、個々の圧電基板がマトリクス状に配列した水晶基板、（ｂ）は拡大した断面の一部を示す図である。（ａ）は本発明の変形実施例でウエハの断面図を拡大した一部、（ｂ）は高周波圧電振動子の断面図である。（ａ）は従来の高周波圧電振動子の平面図、（ｂ）は伝メンズである。（ａ）はＡＴカット水晶ウエハをエッチングして得られた高周波水晶基板が、マトリクス状に並んだ様子を示す斜視図、（ｂ）は個片に分割された高周波圧電基板の斜視図、（ｃ）は断面図である。

以下本発明を図面に示した実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１（ａ）、（ｂ）は本発明に係る高周波振動子の構成を示す図であって、同図（ａ）
は平面図、（ｂ）はＱ−Ｑにおける断面図である。水晶基板１の一方の主表面に凹陥部２
を形成し、その反対の平面側のほぼ中央に電極３を配置すると共に、該電極３から水晶基
板１の端部に向けてリード電極４を延在し、水晶基板１の環状囲繞部の厚肉部に設けたパ
ッド電極５と接続する。そして、水晶基板１の凹陥側には全面電極６を付着して高周波の
圧電振動子を構成する。なお、図１の左隅には結晶の座標軸を示してある。

本発明の特徴は圧電基板１の構造にあり、図１（ｂ）に示すように厚肉の環状囲繞部の
うち、−Ｘ軸方向の環状囲繞部の厚肉部αを極めて小さくすることにより、小型化と周波
数温度特性の改善を図ったことにある。

図２（ａ）に示す斜視図は、図１に示した高周波水晶振動子の圧電基板１を形成する過
程を説明するための図であって、80μm程度の薄板に加工した大きなＡＴカット水晶基板
（ウエハ）１ａの全面に金の薄膜を、蒸着装置あるいはスパッタ装置等を用いて付着する
と共に、該薄膜の上にレジスト膜を塗布し、該レジスト膜をマスクを介して露光する。剥
離剤を用いて露光したレジスト膜を剥離すると、露光した形状がマトリスク状に並んだ金
の薄膜が露出する。該金の薄膜を王水等で溶解して、水晶基板面を露出させた後、基板１
ａをフッ化アンモニウムを主成分とするエッチング液に浸漬してエッチングした後、レジ
スト膜を剥離すると、図２（ａ）に示すように凹陥部を有する個々の圧電基板１ｂがマト
リクス状の並んだウエハ１ａが得られる。この時に個片に分割するための分割用のエッチ
ング溝７、７、７・・も同時に形成される。さらに、前述したように、マトリクス状に並
んだ個々の圧電基板１ｂの周波数を所定の周波数に調整するために、コンピュータ制御さ
れた装置を用いて個々の凹陥部にエッチング液を滴下し、エッチング時間を制御すること
により、個々の圧電基板１ｂの周波数を調整している。

図２（ｂ）は、図２（ａ）のＱ−Ｑにおける断面図を拡大したものの一部を示したもの
で、Ｘ軸方向の環状囲繞部の端に分割用のエッチング溝７を形成してある。そして、溝７
と逆の平面側から刃Ｃを当て、個々の圧電基板に分割したものが、図２（ｃ）の斜視図で
あり、（ｄ）に示す断面図である。図２（ｃ）、（ｄ）から分かるように、−Ｘ軸方向の
環状囲繞部の厚肉部は極めて細く形成するよにする。このように、高周波圧電基板を形成
することにより小型に適すると共に、環状囲繞部αの自重による歪みの影響は極めて小さ
くなる。

図３は本発明の変形例であって、Ｘ軸方向に直交して配列した分割用のエッチング溝７
を環状囲繞部の厚肉部と薄肉部との境界に設けたものである。溝７の深さは開口部の幅に
依存するので、開口部の幅を狭くすることにより溝７の深さを制御することができる。よ
って溝７を貫通することなく形成することができるので、個々の圧電基板１ｂを所定の周
波数に調整することが可能となる。

本発明を構成する高周波圧電基板を二重モード圧電フィルタにも適用することができる
。
以上ではＡＴカット水晶基板を用いて本発明を説明したが、本発明は水晶に限定する必
要はなく、エッチングが可能な圧電材料であれば適用可能である。

（発明の効果）
本発明は、以上説明したように構成したので、請求項１に記載の発明は小型な高周波圧
電圧電デバイスを構成できると共に、周波数温度特性がなめらかな３次曲線を呈するいう
優れた効果を表す。請求項２に記載の発明は請求項１のデバイスよりさらに小型な圧電デ
バイスを実現できると同時に、より優れた周波数温度特性を呈するという優れた効果を表
す。

１，１ｂ・・圧電基板、１ａ・・ウエハ、２，８・・凹陥部、３・・電極、４・・リー
ド電極、５・・パッド電極、６・・全面電極、７・・エッチング形成した溝、９，α・・
環状囲繞部。

Claims

厚肉部と、
前記厚肉部よりも厚みが薄い振動部と、
を含み、
前記厚肉部は、
前記振動部の対峙している２つの外縁と、
前記２つの外縁のそれぞれの一方の端部の間にある前記振動部の他の外縁と、
に沿って配置され、
前記２つの外縁のそれぞれの他方の端部間にある前記振動部の外縁には、前記厚肉部が配置されておらず、開放しており、
前記振動部の裏面と、前記厚肉部の裏面とが、段差のない連続した面を形成していることを特徴とする圧電デバイス。