JP5035750B2 - Crystal resonator element, crystal resonator, and crystal oscillator - Google Patents
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Description
本発明は、水晶振動片、水晶振動子、及び水晶発振器に係り、特に基板の主面に凸の肉厚部を有するメサ型の水晶振動片、これを用いた水晶振動子、並びに水晶発振器に関する。 The present invention relates to a crystal resonator element, a crystal resonator, and a crystal oscillator, and more particularly to a mesa-type crystal resonator element having a convex thick portion on a main surface of a substrate, a crystal resonator using the same, and a crystal oscillator. .
圧電素子として水晶を用いた振動子や発信器等の圧電デバイスは、周波数温度特性が優れていることより、種々の電子機器の基準周波数源や発信源などとして広く用いられている。特に、ATカットと呼ばれるカット角で切り出された水晶基板を用いた圧電振動子(水晶振動子)は、周波数温度特性が3次曲線を呈するため、携帯電話等の移動体通信機器などにも広く利用されている。 Piezoelectric devices such as vibrators and transmitters using quartz as a piezoelectric element are widely used as reference frequency sources and transmission sources for various electronic devices because of their excellent frequency-temperature characteristics. In particular, a piezoelectric vibrator (quartz crystal vibrator) using a quartz substrate cut at a cut angle called AT cut exhibits a cubic curve with a frequency-temperature characteristic, so that it is widely used for mobile communication devices such as mobile phones. It's being used.
近年では、小型化、低コスト化が要求される水晶振動片では、振動エネルギーの閉じ込め効率が高く、製造が容易なメサ型の水晶振動片が普及している(例えば特許文献1参照)。メサ型の水晶振動片の構成を具体的に示すと、図11のようになる。このような構成の水晶振動片1では、凸状に形成された厚肉部である振動部2に励振電極4を、その周囲に形成された薄肉部である周縁部3に接続電極6をそれぞれ形成しているため、両者を接続する引出し電極5は、段差部を跨ぐこととなる。ここで、ウエットエッチングにより水晶基板の形状形成を行うと、振動部2と周縁部3との間の段差部では、水晶の結晶構造の異方性から、図11(B)、(C)に示すような状態となる。なお、図11(B)は、水晶振動片の平面形状を示す図11(A)におけるA−A断面を示す図であり、図11(C)は、同図(A)におけるB−B断面を示す図である。
In recent years, mesa-type quartz resonator blanks that have a high vibration energy confinement efficiency and are easy to manufacture have become widespread among quartz resonator blanks that are required to be small and low in cost (see, for example, Patent Document 1). A specific configuration of the mesa-type crystal vibrating piece is as shown in FIG. In the quartz
図11(C)から見て取れるように、引出し電極5が配設されている段差部、すなわち+X軸側の段差部には、逆テーパ面を含むテーパ面が形成されることとなる。このような逆テーパ面では、スパッタや蒸着による電極膜の形成が困難となる。このため、逆テーパ面を跨ぐ引出し電極5は、電極の膜厚が極端に薄くなる部分が生じ、当該部分が断線するといった虞が生ずる。
As can be seen from FIG. 11C, a tapered surface including a reverse tapered surface is formed in the stepped portion where the
このような問題点を解消するための技術については、例えば特許文献2に開示されている技術を挙げることができる。特許文献2に開示されている技術は、水晶素板のうち、振動部の他、接続電極形成部及び引出し電極形成部を肉厚、すなわち振動部と同じ厚みに形成するというものである。このような構成とすることで、引出し電極が段差部を跨ぐことが無くなり、断線を生じさせる虞が無くなる。
しかし、上記特許文献2に開示されているような技術では、肉厚とした引出し電極形成部が、振動エネルギー漏れの要因となってしまう虞がある。
そこで、本願発明では、上記課題を解決し、振動部に対する振動エネルギーの閉じ込め効果を維持しつつ、引出し電極の断線も防ぐことのできる水晶振動片、および当該水晶振動片を搭載した水晶振動子、並びに水晶発振器を提供することを目的とする。
However, in the technique disclosed in the above-mentioned
Therefore, the present invention solves the above-mentioned problem, maintains a vibration energy confinement effect on the vibration part, and can also prevent disconnection of the extraction electrode, and a crystal resonator on which the crystal vibration piece is mounted, An object of the present invention is to provide a crystal oscillator.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
第1の形態の水晶振動片は、肉厚の振動部と前記振動部の周囲に配された肉薄の周縁部とを有したATカット水晶素板と、当該水晶素板の表裏面に配設された電極とより構成される水晶振動片であって、前記水晶素板は、前記振動部が+Y´軸側、−Y´軸側のいずれか一方または双方に凸設され、前記振動部が+Y´軸側に凸設された場合には、前記振動部の平面視形状において、前記振動部の中心を基準にして+X軸側かつ−Z´軸側に位置する隅部に、+X軸と−Z´軸とに交わる線分を接線とする曲線部、または+X軸と−Z´軸とに交わる線分である直線部を設け、前記振動部が−Y´軸側に凸設された場合には、前記振動部の平面視形状において、前記振動部の中心を基準にして+X軸側かつ+Z´軸側に位置する隅部に、+X軸と+Z´軸とに交わる線分を接線とする曲線部、または+X軸と+Z´軸とに交わる線分である直線部を設け、前記振動部の平面視形状はそれぞれ、前記隅部を除く外縁に直線状の縁辺を備え、前記電極は、前記振動部に配される励振電極と、前記周縁部に配される接続電極、及び前記励振電極と前記接続電極とを電気的に接続する引出し電極とから成り、前記引出し電極は前記隅部に設けた前記曲線部または前記直線部を通るように配設したことを特徴とする水晶振動片。
上記のような特徴を有する水晶振動片であれば振動部に対する振動エネルギーの閉じ込め効果を維持しつつ、引出し電極の断線も防ぐことができる。よって、電気的特性の悪化を防止すると共に、歩留りの向上を図ることができる。
第2の形態の水晶振動片は、第1の形態に記載の水晶振動片であって、前記振動部の中心を基準にして、前記振動部における−X軸側と+X軸側のそれぞれの端部に位置する前記縁辺は、当該振動部に生ずる屈曲振動の腹の位置に一致させて設けたことを特徴とする水晶振動片。
上記のような特徴を有する水晶振動片であれば、主振動である厚み滑り振動に重畳する屈曲振動を抑圧することができる。
第3の形態の水晶振動片は、第1または第2の形態に記載の水晶振動片であって、前記直線部は、Z´軸に平行な直線を基準として反時計回りに25°≦θ<90°の範囲内の方向に一致させて形成したことを特徴とする水晶振動片。
上記のような特徴を有する水晶振動片であれば、引出し電極を配設する直線部を順テーパ面のみで構成することができる。このため、引出し電極の膜厚が極端に薄くなる箇所が存在せず、断線の危険性が低減される。
第4の形態の水晶振動片は、第1乃至第3の形態のいずれかに記載の水晶振動片であって、前記引出し電極を前記振動部における直線状の縁辺の延長線よりも内側に配設した事を特徴とする水晶振動片。
上記のような特徴を有する水晶振動片であれば、水晶素板の幅方向の寸法の拡大を抑制することができる。よって、水晶振動片を小型化することができる。
第5の形態の水晶振動片は、第1乃至第4の形態のいずれかに記載の水晶振動片であって、前記引出し電極の幅を前記直線部または前記曲線部の幅と一致させたことを特徴とする水晶振動片。
上記のような特徴を有する水晶振動片であれば、断線の危険性を低減できると共に、引出し電極の抵抗値を下げることができる。
また、第1の形態に係る水晶振動子は、水晶素板における−X軸側を自由端、+X軸側を固定端として定め、第1乃至第5の形態のいずれかに記載の水晶振動片をパッケージに収容したことを特徴とする水晶振動子。
上記のような特徴を有する水晶振動子は、断線の発生を抑える事ができるため、信頼性が高く、歩留りの良いものとすることができる。また、水晶振動片をウエットエッチングにより構成する場合には、自由端側のエッチング喰われを抑制することができる。
また、第1の形態に係る水晶発振器は、第1の形態として記載した水晶振動子に対して発振回路を搭載したことを特徴とする水晶発振器。
上記のような特徴を有する水晶発振器は、上記水晶振動子と同様に、信頼性が高く、歩留りの良いものとすることができる。
また、第2の形態に係る水晶発振器は、第1乃至第5の形態として記載した水晶振動片と、発振回路とを単一のパッケージに搭載したことを特徴とする水晶発振器。
このような特徴を有する水晶発振器であっても、信頼性が高く、歩留りの良いものとすることができる。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
A crystal resonator element according to a first embodiment is provided with an AT-cut crystal element plate having a thick vibration part and a thin peripheral part arranged around the vibration part, and on the front and back surfaces of the crystal element plate. A quartz crystal resonator element, wherein the vibrating plate has a vibrating portion protruding on one or both of the + Y′-axis side and the −Y′-axis side, and the vibrating portion is When projecting on the + Y′-axis side, in the plan view shape of the vibration part, the + X-axis and the corner located on the + X-axis side and the −Z′-axis side with respect to the center of the vibration part A curved line having a line segment intersecting with the −Z ′ axis as a tangent line, or a straight line segment intersecting with the + X axis and the −Z ′ axis is provided, and the vibration part is projected on the −Y ′ axis side. In this case, in the plan view shape of the vibration part, the + X axis and the + X are arranged at corners located on the + X axis side and the + Z ′ axis side with respect to the center of the vibration part. A curved line with a line segment intersecting with the Z′-axis as a tangent line or a straight line segment intersecting with the + X-axis and the + Z′-axis is provided, and the planar view shape of the vibration part is an outer edge excluding the corner part. And the electrode includes an excitation electrode disposed in the vibration portion, a connection electrode disposed in the peripheral portion, and an extraction electrode that electrically connects the excitation electrode and the connection electrode. The crystal vibrating piece is characterized in that the extraction electrode is disposed so as to pass through the curved portion or the straight portion provided at the corner.
The quartz crystal resonator element having the above-described characteristics can prevent disconnection of the extraction electrode while maintaining the confinement effect of the vibration energy with respect to the vibration part. Therefore, it is possible to prevent deterioration of electrical characteristics and improve yield.
A crystal resonator element according to a second embodiment is the crystal resonator element according to the first embodiment, wherein each end on the −X axis side and the + X axis side of the resonator section is based on the center of the resonator section. The quartz crystal resonator element according to
With the quartz crystal resonator element having the above-described characteristics, it is possible to suppress the bending vibration superimposed on the thickness-shear vibration that is the main vibration.
A quartz crystal resonator element according to a third aspect is the crystal resonator element according to the first or second aspect, wherein the linear portion is counterclockwise 25 ° ≦ θ with respect to a straight line parallel to the Z ′ axis. A quartz crystal resonator element formed so as to coincide with a direction within a range of <90 °.
In the case of the quartz crystal vibrating piece having the above-described characteristics, the straight line portion on which the extraction electrode is disposed can be configured with only a forward tapered surface. For this reason, there is no portion where the thickness of the extraction electrode becomes extremely thin, and the risk of disconnection is reduced.
A quartz crystal resonator element according to a fourth aspect is the crystal resonator element according to any one of the first to third aspects, wherein the extraction electrode is arranged on an inner side of an extension line of a linear edge in the vibration part. A quartz crystal vibrating piece characterized by the installation.
If the quartz crystal resonator element has the above-described characteristics, it is possible to suppress an increase in the dimension in the width direction of the quartz base plate. Therefore, the quartz crystal resonator element can be reduced in size.
A crystal resonator element according to a fifth aspect is the crystal resonator element according to any one of the first to fourth aspects, wherein a width of the extraction electrode is made to coincide with a width of the linear portion or the curved portion. A quartz crystal vibrating piece.
The quartz crystal resonator element having the above-described characteristics can reduce the risk of disconnection and reduce the resistance value of the extraction electrode.
In addition, the crystal resonator according to the first embodiment defines a crystal vibration according to any one of the first to fifth embodiments by defining the −X axis side of the crystal base plate as a free end and the + X axis side as a fixed end. A crystal resonator characterized in that a piece is housed in a package.
Since the crystal resonator having the above-described characteristics can suppress the occurrence of disconnection, it can have high reliability and high yield. Further, when the quartz crystal vibrating piece is formed by wet etching, it is possible to suppress etching biting on the free end side.
The crystal oscillator according to the first embodiment is characterized in that an oscillation circuit is mounted on the crystal resonator described as the first embodiment.
The crystal oscillator having the above-described features can be highly reliable and have a high yield, like the crystal resonator.
The crystal oscillator according to the second embodiment is characterized in that the crystal resonator element described in the first to fifth embodiments and an oscillation circuit are mounted in a single package.
Even a crystal oscillator having such characteristics can have high reliability and good yield.
[適用例1]肉厚の振動部と前記振動部の周囲に配された肉薄の周縁部とを有したATカット水晶素板と、当該水晶素板の表裏面に配設された電極とより構成される水晶振動片であって、前記水晶素板は、前記振動部が+Y´軸側、−Y´軸側のいずれか一方または双方に凸設され、前記振動部が+Y´軸側に凸設された場合には、前記振動部の平面視形状において+X軸側かつ−Z´軸側の隅部に、接線方向が+X軸方向と−Z´軸方向の間の方向に一致する曲線部、または+X軸方向と−Z´軸方向の間の方向に一致する直線部を設け、前記振動部が−Y´軸側に凸設された場合には、前記振動部の平面視形状において+X軸側かつ+Z´軸側の隅部に、接線方向が+X軸方向と+Z´軸方向の間の方向に一致する曲線部、または+X軸方向と+Z´軸方向の間の方向に一致する直線部を設け、前記振動部の平面視形状はそれぞれ、隅部を除く外縁に直線状の縁辺を備え、前記電極は、前記振動部に配される励振電極と、前記周縁部に配される接続電極、及び前記励振電極と前記接続電極とを電気的に接続する引出し電極とから成り、前記引出し電極は前記曲線部または前記直線部を通るように配設したことを特徴とする水晶振動片。 [Application Example 1] An AT-cut quartz base plate having a thick vibrating portion and a thin peripheral portion arranged around the vibrating portion, and electrodes disposed on the front and back surfaces of the quartz base plate In the quartz crystal resonator plate, the quartz base plate has the vibrating portion protruding on one or both of the + Y′-axis side and the −Y′-axis side, and the vibrating portion on the + Y′-axis side. When projecting, a curve in which the tangent direction coincides with the direction between the + X axis direction and the −Z ′ axis direction at the corner on the + X axis side and the −Z ′ axis side in the planar view shape of the vibration part. Or a straight line portion that coincides with the direction between the + X-axis direction and the −Z′-axis direction, and the vibrating portion is projected on the −Y′-axis side, the planar shape of the vibrating portion is At the corner on the + X-axis side and the + Z′-axis side, a curved line whose tangential direction coincides with the direction between the + X-axis direction and the + Z′-axis direction, or the + X-axis direction A linear portion that coincides with the direction between the Z′-axis directions is provided, and each of the planar shapes of the vibrating portions includes a linear edge on an outer edge excluding a corner portion, and the electrode is disposed on the vibrating portion It comprises an excitation electrode, a connection electrode disposed on the peripheral edge, and an extraction electrode that electrically connects the excitation electrode and the connection electrode, and the extraction electrode passes through the curved portion or the straight portion. A quartz crystal vibrating piece characterized by being arranged.
上記のような特徴を有する水晶振動片であれば振動部に対する振動エネルギーの閉じ込め効果を維持しつつ、引出し電極の断線も防ぐことができる。よって、電気的特性の悪化を防止すると共に、歩留りの向上を図ることができる。 The quartz crystal resonator element having the above-described characteristics can prevent disconnection of the extraction electrode while maintaining the confinement effect of the vibration energy with respect to the vibration part. Therefore, it is possible to prevent deterioration of electrical characteristics and improve yield.
[適用例2]適用例1に記載の水晶振動片であって、前記振動部における−X軸側と+X軸側のそれぞれの端部に位置する前記縁辺は、当該振動部に生ずる屈曲振動の腹の位置に一致させて設けたことを特徴とする水晶振動片。
上記のような特徴を有する水晶振動片であれば、主振動である厚み滑り振動に重畳する屈曲振動を抑圧することができる。
Application Example 2 In the quartz crystal resonator element according to Application Example 1, the edges located at the ends of the vibration part at the −X-axis side and the + X-axis side are caused by bending vibration generated in the vibration part. A quartz crystal vibrating piece characterized by being provided in accordance with the position of the belly.
With the quartz crystal resonator element having the above-described characteristics, it is possible to suppress the bending vibration superimposed on the thickness-shear vibration that is the main vibration.
[適用例3]適用例1または適用例2に記載の水晶振動片であって、前記直線部は、Z´軸に平行な直線を基準として反時計回りに25°≦θ<90°の範囲内の方向に一致させて形成したことを特徴とする水晶振動片。 Application Example 3 In the quartz crystal resonator element according to Application Example 1 or Application Example 2, the linear portion has a range of 25 ° ≦ θ <90 ° counterclockwise with respect to a straight line parallel to the Z ′ axis. A quartz crystal vibrating piece characterized by being formed so as to coincide with the inner direction.
上記のような特徴を有する水晶振動片であれば、引出し電極を配設する直線部を順テーパ面のみで構成することができる。このため、引出し電極の膜厚が極端に薄くなる箇所が存在せず、断線の危険性が低減される。 In the case of the quartz crystal vibrating piece having the above-described characteristics, the straight line portion on which the extraction electrode is disposed can be configured with only a forward tapered surface. For this reason, there is no portion where the thickness of the extraction electrode becomes extremely thin, and the risk of disconnection is reduced.
[適用例4]適用例1乃至適用例3のいずれかに記載の水晶振動片であって、前記引出し電極を前記振動部における直線状の縁辺の延長線よりも内側に配設した事を特徴とする水晶振動片。
上記のような特徴を有する水晶振動片であれば、水晶素板の幅方向の寸法の拡大を抑制することができる。よって、水晶振動片を小型化することができる。
[Application Example 4] The quartz crystal resonator element according to any one of Application Examples 1 to 3, wherein the extraction electrode is disposed inside an extension line of a linear edge in the vibration part. A crystal vibrating piece.
If the quartz crystal resonator element has the above-described characteristics, it is possible to suppress an increase in the dimension in the width direction of the quartz base plate. Therefore, the quartz crystal resonator element can be reduced in size.
[適用例5]適用例1乃至適用例4のいずれかに記載の水晶振動片であって、前記引出し電極の幅を前記直線部または前記曲線部の幅と一致させたことを特徴とする水晶振動片。
上記のような特徴を有する水晶振動片であれば、断線の危険性を低減できると共に、引出し電極の抵抗値を下げることができる。
[Application Example 5] The quartz crystal resonator element according to any one of Application Examples 1 to 4, wherein a width of the extraction electrode is made to coincide with a width of the linear portion or the curved portion. Vibrating piece.
The quartz crystal resonator element having the above-described characteristics can reduce the risk of disconnection and reduce the resistance value of the extraction electrode.
[適用例6]水晶素板における−X軸側を自由端、+X軸側を固定端として定め、適用例1乃至適用例5のいずれかに記載の水晶振動片をパッケージに収容したことを特徴とする水晶振動子。
上記のような特徴を有する水晶振動子は、断線の発生を抑える事ができるため、信頼性が高く、歩留りの良いものとすることができる。また、水晶振動片をウエットエッチングにより構成する場合には、自由端側のエッチング喰われを抑制することができる。
[Application Example 6] The crystal element plate according to any one of Application Examples 1 to 5 is accommodated in a package, with the -X axis side of the quartz base plate defined as a free end and the + X axis side defined as a fixed end. A featured crystal unit.
Since the crystal resonator having the above-described characteristics can suppress the occurrence of disconnection, it can have high reliability and high yield. Further, when the quartz crystal vibrating piece is formed by wet etching, it is possible to suppress etching biting on the free end side.
[適用例7]適用例6に記載の水晶振動子に対して発振回路を搭載したことを特徴とする水晶発振器。
上記のような特徴を有する水晶発振器は、上記水晶振動子と同様に、信頼性が高く、歩留りの良いものとすることができる。
Application Example 7 A crystal oscillator comprising an oscillation circuit mounted on the crystal resonator according to Application Example 6.
The crystal oscillator having the above-described features can be highly reliable and have a high yield, like the crystal resonator.
[適用例8]適用例1乃至適用例5のいずれかに記載の水晶振動片と、発振回路とを単一のパッケージに搭載したことを特徴とする水晶発振器。
このような特徴を有する水晶発振器であっても、信頼性が高く、歩留りの良いものとすることができる。
Application Example 8 A crystal oscillator comprising the crystal resonator element according to any one of Application Examples 1 to 5 and an oscillation circuit mounted in a single package.
Even a crystal oscillator having such characteristics can have high reliability and good yield.
以下、本発明の水晶振動片、水晶振動子、及び水晶発振器に係る実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
まず、図1を参照して、本発明の水晶振動片に係る第1の実施形態について説明する。なお、図1において、図1(A)は水晶振動片の平面図を示し、図1(B)は同図(A)におけるA−A断面を示す図である。
Hereinafter, embodiments of the crystal resonator element, the crystal resonator, and the crystal oscillator of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, with reference to FIG. 1, 1st Embodiment which concerns on the quartz crystal vibrating piece of this invention is described. In FIG. 1, FIG. 1A shows a plan view of a quartz crystal vibrating piece, and FIG. 1B shows a cross section taken along the line AA in FIG.
水晶振動片10は、水晶素板12と、当該水晶素板12の表面に形成された電極(20,22,24)により構成される。実施形態に係る水晶振動片10では、水晶素板12として、ATカットと呼ばれるカット角で切り出された水晶素板を用いている。ATカットとは、水晶の結晶軸であるX軸とZ軸とを含む平面(Y面)をX軸回りにZ軸から反時計方向(−Y軸方向)に約35度15分回転させて得られる主面(X軸とZ´軸とを含む主面)を有するように切り出された水晶素板である。このような構成の水晶素板12では、水晶素板12の長手方向をX軸、短手方向をZ´軸、さらに厚さ方向をY´軸と定めることができる。また、実施形態に係る水晶素板は、肉厚の振動部14と、その周囲に配設された肉薄の周縁部16とを有する。
The
ここで、水晶素板12の形状形成をウエットエッチングにより行うと、背景技術の項でも述べたように、+X軸側を向く段差面(A−Aで示す断面)に、逆テーパを含むテーパ面が形成される。本実施形態に係る水晶振動片10では、+Y´軸側主面では、振動部14における+X軸側に位置する角部を、+X軸側の端部から−Z´軸側の端部へ向けて直線状にカットしてC面取り部18を形成している。一方で、−Y´軸側の主面では、振動部14における+X軸側に位置する角部を、+X軸側の端部から+Z´軸側の端部へ向けて直線状にカットしてC面取り部18を形成している。このため、C面取り部18を構成する直線は、+Y´軸側主面では+X軸方向と−Y´軸方向の間の方向に倣い、−Y´軸側主面では+X軸方向と+Y´軸方向の間の方向に倣うように方向付けされることとなる。
なお、C面取り部18のカット角度(直線の方向)としては、図1中のθが25度以上90度未満とすることが望ましい。
Here, when the shape of the
In addition, as a cut angle (direction of a straight line) of the C chamfered
上記のような角度範囲で形成されたC面取り部18では、水晶素板12の結晶方位の関係により、ウエットエッチングを行った際の段差部に逆テーパ面が現れない。すなわち、振動部14と周縁部16との間の段差部は、順テーパ面となる。このため、詳細を後述するようにして段差部を跨いで配設される引出し電極22の膜厚が極端に薄くなるという事が無く、断線の虞も無くなる。
In the C chamfered
前記水晶素板12の表面に形成された電極は、励振電極20と接続電極24、及び引出し電極22とより成る。前記励振電極20は、前記振動部14の表面に設けられる電極であり、当該電極への電圧の印加により、励振作用が生ずることとなる。本実施形態に係る励振電極20は、矩形状に形成され、+Y´軸側主面では、+X軸側で−Z´軸側に位置する角部またはその近傍に位置する部位に、−Y´軸側主面では、+X軸側で+Z´軸側に位置する角部またはその近傍に位置する部位に、詳細を後述する引出し電極22を接続している。
The electrodes formed on the surface of the
前記接続電極24は、水晶振動片10を基板等(例えば詳細を後述するパッケージベース)へ実装する際の接合部となる電極であり、接続電極24を介して前記励振電極20への電圧、および前記励振電極20により励起された信号の授受が行われる。本実施形態の場合、+X軸側に位置する周縁部16の端部(縁辺)に沿って配設される。
The
前記引出し電極22は、励振電極20と接続電極24とを電気的に接続するための電極であり、上述したように、振動部14と周縁部16との間の段差部を跨いで配設される。また、本実施形態では、引出し電極22はC面取り部18を通って引き回すことより、引き回し経路に逆テーパとなる部位が無く、引出し電極22の厚みが極端に薄くなる箇所が無い。また、引出し電極22は、C面取り部18を通って引き回されるため、振動部14の外縁を構成する直線状の縁辺の延長線の内側(振動部14の短手方向の幅の中)に収まるように配設することができる。このような構成とすることにより、引出し電極22を単純に、振動部14の−Z´軸側端部または+Z´軸側端部から周縁部16へ引き回す場合に比べ、水晶振動片10の幅寸法(図1におけるZ´軸方向の寸法)を小さく抑えることができる。よって、水晶振動片10の小型化に適することとなる。
The
また、実施形態に係る水晶振動片10は、形状形成を行う際、X軸方向における振動部14と励振電極20との長さ(寸法)をそれぞれ次のように定めている。すなわち、振動部14の長手方向(X軸方向)端部がそれぞれ不要振動(例えば屈曲振動)の腹の部分に位置するように寸法を定めると共に、励振電極20のX軸方向端部も、前記不要振動の腹の部分に位置するように寸法を定めるというものである。
Further, when the quartz
具体的には、図2に示すように、振動部14の一方の端部から他方の端部までの寸法をL1とし、励振電極20の一方の端部から他方の端部までの寸法をL2とした場合に、
そして、振動部14の端部も、励振電極20の端部も、屈曲振動の腹の部分に位置する構成とするため、L1とL2の関係は、
上記のような関係を満たす場合、L1、L2、L4、L5はそれぞれ、不要振動である屈曲振動の半波長を奇数倍した寸法を有することとなる。
このような寸法関係を満たすことにより、屈曲振動を抑圧することができる。よって、本実施形態のように、C面取り部18を形成した水晶振動片10であっても、振動部14の端部に、上記寸法関係を満たす直線状の縁辺の割合を多く残すことで、屈曲振動を効果的に抑圧することができる。
When satisfying the above relationship, each of L1, L2, L4, and L5 has a dimension that is an odd multiple of a half wavelength of bending vibration that is unnecessary vibration.
By satisfying such a dimensional relationship, bending vibration can be suppressed. Therefore, as in the present embodiment, even in the quartz
上記のように、形状形成を行う際に屈曲振動を抑圧する寸法関係を満たすと共に、C面取り部18を形成したことにより、高品質で信頼性が高く、歩留りの高い水晶振動片10を得ることができる。
As described above, a
次に、本発明の水晶振動片に係る第2の実施形態について図3を参照して説明する。
本実施形態に係る水晶振動片110の殆どの構成は、上述した第1の実施形態に係る水晶振動片10と同様である。したがって、その構成、機能を同一とする箇所には、図1に付した符号に100を足した符号を図面に付して、その詳細な説明は省略することとする。
Next, a second embodiment according to the quartz crystal resonator element of the invention will be described with reference to FIG.
Most of the configuration of the quartz
本実施形態に係る水晶振動片110は、+Y´軸側主面においては振動部114における+X軸側端部(縁辺)と−Z´軸側端部(縁辺)との間に曲線部119を設けた事を、−Y´軸側主面においては振動部114における+X軸側端部(縁辺)と+Z´軸側端部(縁辺)との間に曲線部119を設けたことを特徴とする。このような特徴を有する水晶振動片110を平面視した場合、+Y´軸側主面では、前記曲線部119に接する図示しない接線が、+X軸方向と−Z´軸方向の間の方向に倣い、−Y´軸側主面では、前記曲線部119に接する図示しない接線が、+X軸方向と+Z´軸方向の間に倣うこととなる。
The quartz
平面視を凸型曲線とする曲線部119は、平面視を直線とするカット部であるC面取り部18と異なり、円周上におけるある一点に接する接線と、Z´軸に平行な直線とにより成す角θ1が、円周上の点の位置を変える事により順次変化していく。このため、+Y´軸側主面における振動部114と周縁部116との間の段差は、+X軸側から−Z´軸側にかけて(−Y´軸側主面においては+X軸側から+Z´軸側にかけて)、逆テーパを含むテーパ面から、順テーパのみのテーパ面へと遷移してゆくこととなる。
The
したがって、段差部に配置される引出し電極122の幅を所定の幅以上、例えば曲線部119の円周長さの1/3程度以上とした場合には、順テーパのみの部分を含むこととなり、段差部にて断線が生じるといった事態を避けることができる。
その他の構成、作用、効果については、上述した第1の実施形態に係る水晶振動片10と同様である。
Therefore, when the width of the
About another structure, an effect | action, and an effect, it is the same as that of the quartz
次に、本発明の水晶振動片に係る第3の実施形態について図4、図5を参照して説明する。
本実施形態に係る水晶振動片も、その殆どの構成を上述した第1、第2の実施形態と同様にしている。したがって、その構成、機能を同一とする箇所には、図1に付した符号に、それぞれ200,300を足した符号を付して、その詳細な説明は省略することとする。
Next, a third embodiment according to the quartz crystal resonator element of the present invention will be described with reference to FIGS.
The quartz crystal resonator element according to the present embodiment has almost the same configuration as that of the first and second embodiments described above. Therefore, parts having the same configuration and function are denoted by reference numerals obtained by adding 200 and 300 to the reference numerals in FIG. 1, and detailed description thereof will be omitted.
本実施形態に係る水晶振動片210,310は、上述した第1、第2の実施形態に係る水晶振動片10,110がそれぞれ振動部14,114の片側(+Y´軸側主面においては+X軸側端部と−Z´軸側端部の交点、−Y´軸側主面においては+X軸側端部と+Z´軸側端部の交点)にC面取り部18や曲線部119を有するものとしていたのに対し、図4、図5にそれぞれ示すように、C面取り部218、曲線部319を、長手方向中心線(X軸沿った中心線)を基準として線対称に設けるようにした点を特徴とする。
In the quartz
このような構成とすることにより、振動部214,314において電荷の相殺が生ずることとなるため不要振動(例えば主振動を1次モードとする場合の、2次モード等、偶数の高次モードの振動)を消すことができる。
その他の構成、作用、効果については、上述した第1、第2の実施形態に係る水晶振動片10,110と同様である。
By adopting such a configuration, charge cancellation occurs in the
About another structure, an effect | action, and an effect, it is the same as that of the quartz
また、上記第1から第4の実施形態に係る水晶振動片の変形例について、第1の実施形態に係る水晶振動片を例に挙げ、図6を参照して説明する。
本変形例に係る水晶振動片10は、図6に示すように、段差部に配置された引出し電極22の幅をC面取り部18の幅と同じにした点を特徴とする。
A modification of the quartz crystal resonator element according to the first to fourth embodiments will be described with reference to FIG. 6 taking the quartz oscillator piece according to the first embodiment as an example.
As shown in FIG. 6, the quartz
このような構成によれば、上記それぞれの実施形態の効果に加え、断線の危険性を低減できると共に、C面取り部18の幅を従来の引出し電極の幅よりも大きくすれば、引出し電極22の抵抗値を減らすことができる。
According to such a configuration, in addition to the effects of the above embodiments, the risk of disconnection can be reduced, and if the width of the C chamfered
次に、本発明の水晶振動子に係る実施の形態について、図7を参照して説明する。
本実施形態に係る水晶振動子30は、水晶振動片10と、パッケージ32とから構成されている。前記水晶振動片10は、上述した各実施形態に係る水晶振動片(例えば水晶振動片10)であれば良い。また、パッケージ32の構成は、特に限定されるものでは無いが、例えば次のような構成のものであれば良い。すなわち、前記パッケージ32は、パッケージベース36とリッド34とより構成されるものであれば良い。ここで、パッケージベース36は、水晶振動片10を収容するためのキャビティを有する箱体であり、セラミックス等の絶縁材料により構成されると良い。パッケージベース36の内部底面には、上記水晶振動片10における接続電極24を実装するための内部実装端子38が形成されている。また、パッケージベース36の外部底面には、外部実装端子40が設けられ、内部実装端子38と電気的に接続されている。
Next, an embodiment according to the crystal resonator of the present invention will be described with reference to FIG.
A
前記リッド34は、パッケージベース36における上部開口部を封止するための蓋体である。リッド34としては、コバールなどの合金により構成される金属リッドの他、ソーダガラスなどの絶縁材料により構成されるガラスリッドなどを挙げることができる。
The lid 34 is a lid for sealing the upper opening of the
このような構成の水晶振動子30では、パッケージベース36に対して水晶振動片10を実装する際、導電性接着剤42を用いる。なお、導電性接着剤42とは、硬化型の樹脂バインダーに銀などの導電性を有する金属フィラーを混入したものである。
In the
そして、水晶振動片10は、パッケージベース36に実装される際、+X軸側が固定端となり、−X軸側が自由端となるように片持ち支持されることとなる。水晶振動片10を製造する際、水晶素板12の外形形成をウエットエッチングで行うとした場合、自由端側に生ずるエッチング喰われを抑制することができる。水晶振動片10の実装は、パッケージベース36における内部実装端子38に対して導電性接着剤42を塗布し、当該導電性接着剤42を介して水晶振動片10を搭載することにより成される。
When the
パッケージベース36に対して水晶振動片10が実装された後、パッケージベース36の上部開口部にリッド34を接合し、パッケージ32を封止する。パッケージ32の封止は、真空雰囲気中、あるいは不活性ガス雰囲気中において行うことが望ましい。
このような構成の水晶振動子30であれば、信頼性が高く高品質なものとすることができる。
After the
With the
次に、本発明の水晶発振器に係る実施の形態について図面を参照して説明する。まず、図8を参照して、第1の実施形態に係る水晶発振器について説明する。
本実施形態に係る水晶発振器50は、図7に示した水晶振動子30をそのまま利用するもので、水晶振動子30の他、リードフレーム56と発振回路を備えたIC52を有する。
Next, an embodiment according to the crystal oscillator of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the crystal oscillator according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
The
具体的には、リードフレーム56の上面にIC52を、リードフレーム56の下面に反転させた水晶振動子30をそれぞれ搭載し、リードフレーム56とIC52、IC52と水晶振動子30をそれぞれ金属ワイヤ64で接続するというものである。
Specifically, the
また、上記のような構成の水晶発振器50は、IC52の能動面や金属ワイヤ64、および接続部の保護のため、外部実装端子を担うリードフレーム56の先端を除く全体を樹脂58によりモールドすることで構成される。
Further, in the
このような構成の水晶発振器50によれば、水晶振動片10の信頼性、歩留りが高いことより、信頼性が高く、歩留りの良い水晶発振器とすることができる。
According to the
次に、図9を参照して第2の実施形態に係る水晶発振器について説明する。
本実施形態に係る水晶発振器50aは、図9に示すように、1つのパッケージ32aの中に、IC52と水晶振動片10を収容する形態を採るものである。図9に示す実施形態の場合、水晶発振器50aの小型化のために、IC52と水晶振動片10を縦方向に重ねるように配設することとしている。具体的には、パッケージベース36aのキャビティを階段状に形成し、最も下の段に位置する底板部にIC52を搭載する。IC52を搭載した段の上の段に、IC52とパッケージベース36aとを電気的に接続するための内部端子60を設け、IC52の能動面に設けられた端子54とパッケージベース36aに設けた内部端子60とを金属ワイヤ64により接続する。そして、前記内部端子60を設けた段の上の段に、水晶振動片10を実装するための内部実装端子38を設け、導電性接着剤42を介して水晶振動片10を実装する。水晶振動片10を実装した後、パッケージベース36aの上部開口部をリッド34aにより封止する。このような構成の水晶発振器50aであっても、上記第1の実施形態に係る水晶発振器と同様な効果を得ることができる。
Next, a crystal oscillator according to a second embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 9, the
水晶発振器について、その他の実施形態として、図10に示すようなものを挙げることもできる。図10に示す実施形態は、パッケージベース36bとして、いわゆるH型断面を有するものを採用したものであり、上下に設けられたキャビティの一方に水晶振動片10を搭載してリッド34bにより封止すると共に、他方にIC52を搭載するという構成を採る。このような構成の水晶発振器であっても、上記第1、第2の実施形態に係る水晶発振器と同様な効果を得ることができるため、本発明の一部ということができる。
As another embodiment of the crystal oscillator, the one shown in FIG. 10 can be cited. The embodiment shown in FIG. 10 employs a so-called H-shaped cross section as the
なお、上記実施形態ではいずれも、水晶振動片はバイメサ(振動部が+Y´軸側、−Y´軸側の双方に凸設)型として例示したが、本発明の水晶振動片は、プラノメサ型のものであっても良い。水晶振動片をプラノメサ型とする場合には、振動部を凸設した主面(+Y´軸側主面または−Y´軸側主面)にのみカット部を形成すれば良い。また、実施形態に示した水晶振動片はいずれも、長手方向をX軸、短手方向をZ´軸とし、厚み方向をY´軸としている。しかしながら、本発明に係る水晶振動片は、長手方向をZ´軸、短手方向をX軸、厚み方向Y´軸としたものも含む。また当然に、平面視形状を正方形とした水晶素板を用いた水晶振動片であっても、本発明を適用することができる。 In each of the above-described embodiments, the quartz crystal resonator element is exemplified as a bimesa (vibration portion is protruded on both the + Y′-axis side and the −Y′-axis side), but the crystal oscillator piece of the present invention is a planomesa type. May be. When the crystal vibrating piece is of the planomesa type, the cut portion may be formed only on the main surface (+ Y′-axis-side main surface or −Y′-axis-side main surface) on which the vibration portion is projected. Further, in all of the quartz crystal vibrating pieces shown in the embodiment, the longitudinal direction is the X axis, the short direction is the Z ′ axis, and the thickness direction is the Y ′ axis. However, the quartz crystal resonator element according to the present invention includes one in which the longitudinal direction is the Z′-axis, the lateral direction is the X-axis, and the thickness direction is the Y′-axis. Naturally, the present invention can also be applied to a quartz crystal vibrating piece using a quartz base plate having a square shape in plan view.
10………水晶振動片、12………水晶素板、14………振動部、16………周縁部、18………C面取り部、20………励振電極、22………引出し電極、24………接続電極、30………水晶振動子、32………パッケージ、34………リッド、36………パッケージベース、38………内部実装端子、40………外部実装端子、42………導電性接着剤、50………水晶発振器、52………IC、54………端子、56………リードフレーム、58………樹脂。
10 ......... Crystal vibrating piece, 12 ......... Crystal base plate, 14 ......... Vibrating part, 16 .... Peripheral part, 18 ......... C beveled part, 20 ...... Excitation electrode, 22 ...... Drawer Electrode, 24... Connection electrode, 30... Quartz crystal, 32... Package, 34... Lid, 36 ... Package base, 38 Internal terminal, 40
Claims (8)
前記水晶素板は、前記振動部が+Y´軸側、−Y´軸側のいずれか一方または双方に凸設され、
前記振動部が+Y´軸側に凸設された場合には、前記振動部の平面視形状において、前記振動部の中心を基準にして+X軸側かつ−Z´軸側に位置する隅部に、+X軸と−Z´軸とに交わる線分を接線とする曲線部、または+X軸と−Z´軸とに交わる線分である直線部を設け、
前記振動部が−Y´軸側に凸設された場合には、前記振動部の平面視形状において、前記振動部の中心を基準にして+X軸側かつ+Z´軸側に位置する隅部に、+X軸と+Z´軸とに交わる線分を接線とする曲線部、または+X軸と+Z´軸とに交わる線分である直線部を設け、
前記振動部の平面視形状はそれぞれ、前記隅部を除く外縁に直線状の縁辺を備え、
前記電極は、前記振動部に配される励振電極と、前記周縁部に配される接続電極、及び前記励振電極と前記接続電極とを電気的に接続する引出し電極とから成り、前記引出し電極は前記隅部に設けた前記曲線部または前記直線部を通るように配設したことを特徴とする水晶振動片。 Quartz vibration composed of an AT-cut quartz base plate having a thick vibration portion and a thin peripheral portion disposed around the vibration portion, and electrodes disposed on the front and back surfaces of the quartz base plate A piece,
In the quartz base plate, the vibrating portion is protruded on either or both of the + Y′-axis side and the −Y′-axis side,
When the vibration part is protruded on the + Y′-axis side, in the plan view shape of the vibration part, on the corner located on the + X-axis side and the −Z′-axis side with respect to the center of the vibration part. , A curved line portion tangent to a line segment intersecting the + X axis and the −Z ′ axis, or a straight line section that is a line segment intersecting the + X axis and the −Z ′ axis,
When the vibration part is protruded on the −Y′-axis side, in the plan view shape of the vibration part, on the corner located on the + X-axis side and the + Z′-axis side with respect to the center of the vibration part. , A curved line with a tangent line that intersects the + X axis and + Z ′ axis, or a straight line that is a line segment that intersects the + X axis and the + Z ′ axis,
Each planar shape of the vibrating section includes a edge straight on the outer edge, except for the corner portion,
The electrode includes an excitation electrode disposed in the vibrating portion, a connection electrode disposed in the peripheral portion, and an extraction electrode that electrically connects the excitation electrode and the connection electrode. A quartz crystal resonator element, which is disposed so as to pass through the curved portion or the straight portion provided at the corner portion .
前記振動部の中心を基準にして、前記振動部における−X軸側と+X軸側のそれぞれの端部に位置する前記縁辺は、当該振動部に生ずる屈曲振動の腹の位置に一致させて設けたことを特徴とする水晶振動片。 The quartz crystal resonator element according to claim 1,
With respect to the center of the vibration part, the edge located at each end of the vibration part on the −X axis side and the + X axis side is provided so as to coincide with the position of the antinode of the bending vibration generated in the vibration part. A crystal vibrating piece characterized by that.
前記直線部は、Z´軸に平行な直線を基準として反時計回りに25°≦θ<90°の範囲内の方向に一致させて形成したことを特徴とする水晶振動片。 The quartz crystal resonator element according to claim 1 or 2,
The quartz crystal resonator element according to claim 1, wherein the linear portion is formed so as to coincide with a direction in a range of 25 ° ≦ θ <90 ° counterclockwise with respect to a straight line parallel to the Z ′ axis.
前記引出し電極を前記振動部における直線状の縁辺の延長線よりも内側に配設した事を特徴とする水晶振動片。 The quartz crystal resonator element according to any one of claims 1 to 3,
A quartz crystal vibrating piece, wherein the extraction electrode is arranged on an inner side of an extension line of a linear edge in the vibrating portion.
前記引出し電極の幅を前記直線部または前記曲線部の幅と一致させたことを特徴とする水晶振動片。 The quartz crystal resonator element according to any one of claims 1 to 4,
A quartz crystal vibrating piece characterized in that a width of the extraction electrode is made to coincide with a width of the linear portion or the curved portion.
請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の水晶振動片をパッケージに収容したことを特徴とする水晶振動子。 In the crystal base plate, -X axis side is defined as a free end, + X axis side is defined as a fixed end,
A crystal resonator comprising the crystal resonator element according to claim 1 housed in a package.
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