JP5115598B2 - Atカット水晶振動片及び水晶デバイス - Google Patents
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特許文献1に開示されている逆メサ型の水晶振動片は、逆メサ型の水晶振動片を製造した後に、不要となる肉厚部の一部をダイシングするというものである。
また、水晶デバイスを製造する上での他の構成部材との間に生ずる問題としては、次のような事項を挙げることができる。例えば、パッケージや基板に水晶振動片を実装した際に生ずる応力と周波数特性に関する問題である。具体的には、パッケージや基板に導電性接着剤やバンプを介して水晶振動片を実装すると、パッケージや基板が受けた応力、あるいは水晶と基板やパッケージの線膨張率の違いによって生ずる応力が水晶振動片に作用する。こうした場合、水晶振動片は周波数特性にズレを生じさせてしまう。
第1の形態のATカット水晶振動片は、水晶の結晶X軸を中心として、結晶Z軸を+Z軸側から結晶Y軸の−Y軸側へ傾けた軸をZ′軸とし、前記Y軸を+Y軸側から前記Z軸の+Z軸側へ傾けた軸をY′軸としたATカット水晶の、前記Z′軸の+Z′軸側を前記Y′軸を中心として、前記X軸の+X軸側へ回転させる方向を正の回転方向として、前記Z′軸を前記Y′軸を中心として−120°以上−60°未満の範囲で回転させたZ″軸と、前記X軸を前記Y′軸を中心として−120°以上−60°未満の範囲で回転させて且つ前記Z″軸と直交させたX′軸と、に沿った主面を有している肉薄部と、前記肉薄部の少なくとも前記Z″軸の+Z″軸側の縁辺に沿って前記肉薄部に一体的に設けられ、前記肉薄部よりも厚みが厚く、且つ、前記肉薄部の前記主面を基準にして前記Y′軸の−Y′軸側から+Y′軸側に突出している肉厚部と、を含み、前記肉厚部を含む領域以外の前記肉薄部の縁辺は、肉厚部非形成領域であることを特徴とするATカット水晶振動片。
このようにして構成される水晶振動片によれば、量産性に優れ、水晶素板に対する振動部、すなわち肉薄部の占有割合を高めることができる。
第2の形態のATカット水晶振動片は、水晶の結晶X軸を中心として、結晶Z軸を+Z軸側から結晶Y軸の−Y軸側へ傾けた軸をZ′軸とし、前記Y軸を+Y軸側から前記Z軸の+Z軸側へ傾けた軸をY′軸としたATカット水晶の、前記Z′軸の+Z′軸側を前記Y′軸を中心として、前記X軸の+X軸側へ回転させる方向を正の回転方向として、前記Z′軸を前記Y′軸を中心として−120°以上−60°未満の範囲で回転させたZ″軸と、前記X軸を前記Y′軸を中心として−120°以上−60°未満の範囲で回転させて且つ前記Z″軸と直交させたX′軸と、に沿った主面を有している肉薄部と、前記肉薄部の少なくとも前記Z″軸の−Z″軸側の縁辺に沿って前記肉薄部に一体的に設けられ、前記肉薄部よりも厚みが厚く、且つ、前記肉薄部の前記主面を基準にして前記Y′軸の+Y′軸側から−Y′軸側に突出している肉厚部と、を含み、前記肉厚部を含む領域以外の前記肉薄部の縁辺は、肉厚部非形成領域であることを特徴とするATカット水晶振動片。
このようにして構成される水晶振動片によれば、量産性に優れ、水晶素板に対する振動部、すなわち肉薄部の占有割合を高めることができる。
第3の形態のATカット水晶振動片は、水晶の結晶X軸を中心として、結晶Z軸を+Z軸側から結晶Y軸の−Y軸側へ傾けた軸をZ′軸とし、前記Y軸を+Y軸側から前記Z軸の+Z軸側へ傾けた軸をY′軸としたATカット水晶の、前記Z′軸の+Z′軸側を前記Y′軸を中心として、前記X軸の+X軸側へ回転させる方向を正の回転方向として、前記Z′軸を前記Y′軸を中心として−35°以上−25°以下の範囲で回転させたZ″軸と、前記X軸を前記Y′軸を中心として−35°以上−25°以下の範囲で回転させて且つ前記Z″軸と直交させたX′軸と、に沿った主面を有している肉薄部と、前記肉薄部の少なくとも前記Z″軸の+Z″軸側の縁辺に沿って前記肉薄部に一体的に設けられ、前記肉薄部よりも厚みが厚く、且つ、前記肉薄部の前記主面を基準にして前記Y′軸の−Y′軸側から+Y′軸側に突出している肉厚部と、を含み、前記肉厚部を含む領域以外の前記肉薄部の縁辺は、肉厚部非形成領域であることを特徴とするATカット水晶振動片。
第4の形態のATカット水晶振動片は、水晶の結晶X軸を中心として、結晶Z軸を+Z軸側から結晶Y軸の−Y軸側へ傾けた軸をZ′軸とし、前記Y軸を+Y軸側から前記Z軸の+Z軸側へ傾けた軸をY′軸としたATカット水晶の、前記Z′軸の+Z′軸側を前記Y′軸を中心として、前記X軸の+X軸側へ回転させる方向を正の回転方向として、前記Z′軸を前記Y′軸を中心として−35°以上−25°以下の範囲で回転させたZ″軸と、前記X軸を前記Y′軸を中心として−35°以上−25°以下の範囲で回転させて且つ前記Z″軸と直交させたX′軸と、に沿った主面を有している肉薄部と、前記肉薄部の少なくとも前記Z″軸の−Z″軸側の縁辺に沿って前記肉薄部に一体的に設けられ、前記肉薄部よりも厚みが厚く、且つ、前記肉薄部の前記主面を基準にして前記Y′軸の+Y′軸側から−Y′軸側に突出している肉厚部と、を含み、前記肉厚部を含む領域以外の前記肉薄部の縁辺は、肉厚部非形成領域であることを特徴とするATカット水晶振動片。
第5の形態のATカット水晶振動片は、第1乃至第4の形態のうちいずれか一形態において、前記肉薄部の一方の主面に設けられ、前記Z″軸に沿って延在されている第1の励振電極と、前記肉薄部の他方の主面に設けられ、前記X′軸に沿って延在されている第2の励振電極と、を含み、前記第1の励振電極と第2の励振電極は、平面視で交差していることを特徴とするATカット水晶振動片。
このように、矩形の励振電極同士を振動部を介した表裏面で交差させるようにし、その一部が振動部の表と裏で重なるようにすることで、振動部の表裏に配設される励振電極にズレが生じた場合であっても、励振に寄与することとなる励振電極の重なり部分の面積は同じとなる。よって、量産される水晶振動片の発振特性の差異を小さくすることができる。
第6の形態の水晶デバイスは、第1乃至第5の形態のうちいずれか一形態に記載のATカット水晶振動片と、前記ATカット水晶振動片が搭載されているパッケージと、を備えていることを特徴とする水晶デバイス。
第7の形態の水晶デバイスは、第1乃至第5の形態のうちいずれか一形態に記載のATカット水晶振動片と、発振回路と、を備えていることを特徴とする水晶デバイス。
[適用例1]水晶素板に対し、振動部を構成する肉薄部と振動部に隣接した肉厚部とをウエットエッチングにより形成する水晶振動片であって、前記水晶素板はATカット水晶素板における+Z′軸をY′軸回りに+X軸方向へ回転させることを正の回転角として、Z′軸をY′軸回りに−120°から+60°の範囲で回転させて得られるZ″軸とこれに垂直に交わるX′軸とのそれぞれに平行な縁辺を有し、前記肉薄部の形成は+Y′軸側主面または−Y′軸側主面のいずれか一方から行い、+Y′軸側主面からエッチングを行った場合には少なくとも+Z″軸側端部に肉厚部を設け、−Y′軸側主面からエッチングを行った場合には少なくとも−Z″軸側端部に肉厚部を設けたことを特徴とする水晶振動片。
このようにして構成される水晶振動片によれば、量産性に優れ、水晶素板に対する振動部、すなわち肉薄部の占有割合を高めることができる。
肉厚部を設けた端部以外の端部に肉厚部を形成しないようにすることで、肉薄部の占有割合増加を確実なものとすることができる。また、適用例1に記載の水晶振動片と同様に、量産性にも優れることとなる。
このような特徴を有する水晶振動片によれば、量産性に優れ、水晶素板に対する振動部の占有割合を高め、かつ水晶振動片の機械的強度も確保することができる。
このような特徴を有する水晶振動片も、適用例3と同様に、量産性に優れ、水晶素板に対する振動部の占有割合を高め、かつ水晶振動片の機械的強度も確保することができる水晶振動片とすることができる。
このような特徴を有する水晶振動片も、上記適用例3、適用例4と同様に、量産性に優れ、水晶素板に対する振動部の占有割合を高め、かつ水晶振動片の機械的強度も確保することができる水晶振動片とすることができる。
このような特徴を有する水晶振動片も、上記適用例3〜適用例5と同様に、量産性に優れ、水晶素板に対する振動部の占有割合を高め、かつ水晶振動片の機械的強度も確保することができる水晶振動片とすることができる。
このような特徴を有する水晶振動片によれば、実装形態において外部応力の影響を受け難くなる。
このような特徴を有する水晶振動片は、デバイスとして使用した場合、二重モードフィルタを構成することができる。
このような構成とすることで、水晶振動子、または水晶フィルタを提供することができる。
このような構成とすることで、水晶発振器を提供することができる。
このような特徴を有する水晶振動片の製造方法によれば、2回のエッチング工程のみで上記いずれかの適用例に記載した水晶振動片の外形形状を形成することが可能となる。よって、ウエットエッチングでのバッチ処理による形状形成が可能なため、優れた量産性を誇ることができる。
このような特徴を有する水晶振動片の製造方法によっても、2回のエッチング工程のみで上記いずれかの適用例に記載した水晶振動片の外形形状を形成することが可能となる。よって、ウエットエッチングでのバッチ処理による形状形成が可能なため、優れた量産性を誇ることができる。また、貫通工程である第2のエッチング工程をウエハの両主面から行うことにより、水晶振動片の側面形状を整えることができる。
まず、図1〜図21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2において図2(A)は実施形態に係る水晶素板の平面構成を示す模式図であり、図2(B)は同水晶素板の断面構成を示す模式図である。
なお当然に、段差部を跨ぐ引出し電極の幅が狭い場合であっても、本実施形態の一部であることに変わりは無い。
まず、図16を参照して、水晶振動片の製造方法に係る第1の実施形態について説明する。本発明では、水晶振動片10はウエハ30から、バッチ処理により製造される。まず、ウエハ30の表面に対してマスク32を形成する。マスク32はレジスト等により構成すれば良く、本実施形態の場合、肉厚となる部分、すなわち振動部形成領域(肉薄部形成領域)34と、当該振動部形成領域34の−Z″軸側端部である肉厚部非形成領域の外周部を含む貫通溝形成領域38といった、個片形成領域36の外周部分以外の箇所を保護するマスク32を形成する。なお、本実施形態に係る水晶振動片の製造方法では、ウエハ30の状態で電極パターンの形成までを行うため、水晶振動片10をウエハ30に接続しておくための折り取り部40も、保護部分としてマスク32を形成する(図16(A)参照)。なお、エッチングの方法自体は特に限定するものではない。例えば、ウエハ30の表面を枠で囲い、当該枠内にエッチング液を流し込んで行うようにしても良いし、ウエハ30の裏面および側面をレジスト等により覆った場合には、エッチング液に浸漬しても良い。
水晶振動片10の機械的強度に余裕がある場合、このような構成の水晶振動片10であっても、本実施形態の一部とみなすことができる。
水晶振動片10aの機械的強度に余裕がある場合、このような構成の水晶振動片であっても良く、本実施形態の一部とみなすことができる。
水晶振動片10bの機械的強度に余裕がある場合、このような構成の水晶振動片であっても良く、本実施形態の一部とみなすことができる。
パッケージ52は、本実施形態の場合、ベース(底板)となる基板56と、当該基板56の上面に接合されて側壁を構成するシールリング55、および上部開口部を封止するリッド54とより成るものを採用する。
上記のような構成の水晶振動片10は、導電性接着剤66、あるいはバンプ等の導電性接合部材を介して、基板56に配設された内部実装端子58,60に実装される。
本実施形態に係る水晶発振器100aは、図36に示すように、1つのパッケージ106の中に、IC110と水晶振動片10を収容する形態を採るものである。図36に示す実施形態の場合、水晶発振器の小型化のために、水晶振動片10とIC110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104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IC110を搭載する。IC110を搭載した段の上の段に、IC110とパッケージベース104とを電気的に接続するための内部端子118を設け、IC110の能動面に設けられた端子116とパッケージベース104に設けた内部端子118とを金属ワイヤ114により接続する。そして、前記内部端子118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120を設け、導電性接着剤124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104の上部開口部をリッド102により封止する。
Claims (7)
- 水晶の結晶X軸を中心として、
結晶Z軸を+Z軸側から結晶Y軸の−Y軸側へ傾けた軸をZ′軸とし、
前記Y軸を+Y軸側から前記Z軸の+Z軸側へ傾けた軸をY′軸としたATカット水晶の、
前記Z′軸の+Z′軸側を前記Y′軸を中心として、前記X軸の+X軸側へ回転させる方向を正の回転方向として、
前記Z′軸を前記Y′軸を中心として−120°以上−60°未満の範囲で回転させたZ″軸と、前記X軸を前記Y′軸を中心として−120°以上−60°未満の範囲で回転させて且つ前記Z″軸と直交させたX′軸と、に沿った主面を有している肉薄部と、
前記肉薄部の少なくとも前記Z″軸の+Z″軸側の縁辺に沿って前記肉薄部に一体的に設けられ、前記肉薄部よりも厚みが厚く、且つ、前記肉薄部の前記主面を基準にして前記Y′軸の−Y′軸側から+Y′軸側に突出している肉厚部と、
を含み、
前記肉厚部を含む領域以外の前記肉薄部の縁辺は、肉厚部非形成領域であることを特徴とするATカット水晶振動片。 - 水晶の結晶X軸を中心として、
結晶Z軸を+Z軸側から結晶Y軸の−Y軸側へ傾けた軸をZ′軸とし、
前記Y軸を+Y軸側から前記Z軸の+Z軸側へ傾けた軸をY′軸としたATカット水晶の、
前記Z′軸の+Z′軸側を前記Y′軸を中心として、前記X軸の+X軸側へ回転させる方向を正の回転方向として、
前記Z′軸を前記Y′軸を中心として−120°以上−60°未満の範囲で回転させたZ″軸と、前記X軸を前記Y′軸を中心として−120°以上−60°未満の範囲で回転させて且つ前記Z″軸と直交させたX′軸と、に沿った主面を有している肉薄部と、
前記肉薄部の少なくとも前記Z″軸の−Z″軸側の縁辺に沿って前記肉薄部に一体的に設けられ、前記肉薄部よりも厚みが厚く、且つ、前記肉薄部の前記主面を基準にして前記Y′軸の+Y′軸側から−Y′軸側に突出している肉厚部と、
を含み、
前記肉厚部を含む領域以外の前記肉薄部の縁辺は、肉厚部非形成領域であることを特徴とするATカット水晶振動片。 - 水晶の結晶X軸を中心として、
結晶Z軸を+Z軸側から結晶Y軸の−Y軸側へ傾けた軸をZ′軸とし、
前記Y軸を+Y軸側から前記Z軸の+Z軸側へ傾けた軸をY′軸としたATカット水晶の、
前記Z′軸の+Z′軸側を前記Y′軸を中心として、前記X軸の+X軸側へ回転させる方向を正の回転方向として、
前記Z′軸を前記Y′軸を中心として−35°以上−25°以下の範囲で回転させたZ″軸と、前記X軸を前記Y′軸を中心として−35°以上−25°以下の範囲で回転させて且つ前記Z″軸と直交させたX′軸と、に沿った主面を有している肉薄部と、
前記肉薄部の少なくとも前記Z″軸の+Z″軸側の縁辺に沿って前記肉薄部に一体的に設けられ、前記肉薄部よりも厚みが厚く、且つ、前記肉薄部の前記主面を基準にして前記Y′軸の−Y′軸側から+Y′軸側に突出している肉厚部と、
を含み、
前記肉厚部を含む領域以外の前記肉薄部の縁辺は、肉厚部非形成領域であることを特徴とするATカット水晶振動片。 - 水晶の結晶X軸を中心として、
結晶Z軸を+Z軸側から結晶Y軸の−Y軸側へ傾けた軸をZ′軸とし、
前記Y軸を+Y軸側から前記Z軸の+Z軸側へ傾けた軸をY′軸としたATカット水晶の、
前記Z′軸の+Z′軸側を前記Y′軸を中心として、前記X軸の+X軸側へ回転させる方向を正の回転方向として、
前記Z′軸を前記Y′軸を中心として−35°以上−25°以下の範囲で回転させたZ″軸と、前記X軸を前記Y′軸を中心として−35°以上−25°以下の範囲で回転させて且つ前記Z″軸と直交させたX′軸と、に沿った主面を有している肉薄部と、
前記肉薄部の少なくとも前記Z″軸の−Z″軸側の縁辺に沿って前記肉薄部に一体的に設けられ、前記肉薄部よりも厚みが厚く、且つ、前記肉薄部の前記主面を基準にして前記Y′軸の+Y′軸側から−Y′軸側に突出している肉厚部と、
を含み、
前記肉厚部を含む領域以外の前記肉薄部の縁辺は、肉厚部非形成領域であることを特徴とするATカット水晶振動片。 - 請求項1乃至4のうちいずれか一項において、
前記肉薄部の一方の主面に設けられ、前記Z″軸に沿って延在されている第1の励振電極と、
前記肉薄部の他方の主面に設けられ、前記X′軸に沿って延在されている第2の励振電極と、
を含み、
前記第1の励振電極と第2の励振電極は、平面視で交差していることを特徴とするATカット水晶振動片。 - 請求項1乃至5のうちいずれか一項に記載のATカット水晶振動片と、
前記ATカット水晶振動片が搭載されているパッケージと、
を備えていることを特徴とする水晶デバイス。 - 請求項1乃至5のうちいずれか一項に記載のATカット水晶振動片と、
発振回路と、
を備えていることを特徴とする水晶デバイス。
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