JP5679418B2 - 音叉型屈曲水晶振動素子ウエハ - Google Patents
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Description
素子搭載部材は、基板部と枠部で構成されている。
この素子搭載部材は、基板部の一方の主面に枠部が設けられて凹部空間が形成される。
その凹部空間内に露出する基板部の一方の主面には、2個一対の圧電振動素子搭載パッドが設けられ、音叉型水晶振動素子が搭載される。
また、基板部は、積層構造となっており、基板部の内層には、配線パターン(図示せず)等が設けられている。この配線パターンにより圧電振動素子搭載パッドは、素子搭載部材の基板部の他方の主面に設けられている外部接続用電極端子と接続している。
この音叉型屈曲水晶振動素子を囲繞する素子搭載部材の枠部の頂面には蓋部材が被せられ、接合されている。これにより、凹部空間が気密封止されている。
図7に示すように、水晶片410は、基部411と、前記基部411の側面より同一の方向に延びる2本の四角柱状の振動腕部412と、前記基部411の側面よりL字状に延出されている2本の支持腕部413とによって構成されている。
これらの基部411、振動腕部412、支持腕部413の表面には、素子搭載部材の圧電振動素子搭載パッドと電気的に接続を取る外部接続用電極、励振用電極、周波数調整用金属膜が形成されている(例えば、特許文献1参照)。
前記水晶片410は、水晶ウエハをフォトリソグラフィー技術とエッチング技術により加工することで、同時に複数設けられている。
前記フレーム部420は、前記複数の水晶片410を囲むように設けられている。
前記連結部430は、前記水晶片410の基部411と前記フレーム部420が連結されるように設けられている(例えば、特許文献2参照)。
図1に示すように、水晶デバイス200は、その例として素子搭載部材210、音叉型屈曲水晶振動素子100、蓋部材230とから主に構成されている。
素子搭載部材210は、基板部と、枠部とで主に構成されている。
この素子搭載部材210は、基板部の一方の主面に枠部が設けられて、凹部空間K1が形成されている。
前記素子搭載部材210の凹部空間K1を囲繞する枠部の開口側頂面の全周には、環状の封止用導体パターン212が形成されている。
凹部空間K1内で露出した基板部の一方の主面には、2個一対の圧電振動素子搭載パッド211が設けられている。
素子搭載部材210の基板部の他方の主面の両端には、外部接続用電極端子Gが設けられている。
基板部の内層には、配線パターン(図示せず)等が設けられており、所定の圧電振動素子搭載パッド211と外部接続用電極端子Gを接続している。
図2に示すように、音叉型屈曲水晶振動素子100は、水晶片110aと、その水晶片110aの表面に設けられた励振用電極121a、121b、122a及び122bと、接続用電極123a及び123bと、周波数調整用金属膜124a及び124bと、導配線パターン125、126とにより概略構成される。
基部111は、図2に示す結晶の軸方向として電気軸がX軸、機械軸がY軸、及び光軸がZ軸となる直交座標系としたとき、X軸回りに−5°〜+5°の範囲内で回転させたZ′軸の方向が厚み方向となる平面視略四角形の平板である。
振動腕部112は、前記基部から同一方向に延設されている。第一の振動腕部112a及び第二の振動腕部112bは、基部111の一辺からY′軸の方向に平行に延設されている。
また、第一の支持腕部113aは、第一の振動腕部112aが設けられる側に寄って、前記基部111から前記振動腕部112と直交する方向に、基部111の一辺からX軸の方向に向かうように延設されている。
第二の支持腕部113bは、前記第一の支持腕部113aよりも第二の振動腕部112bから離れて設けられ、前記基部111から前記振動腕部112と直交する方向に、基部111の一辺からX軸の方向に向かうように延設されている。
つまり、第一の支持腕部113aと第二の支持腕部113bは、平面視して、互い違いになるように配置されている。
このような水晶片110aは、基部111と各振動腕部112と各支持腕部113が一体となって音叉形状を成しており、フォトリソグラフィー技術と化学エッチング技術により製造される。
なお、振動腕部112は、2本一対であることから、第一の振動腕部112a及び第二の振動腕部112bとして説明する。
また、支持腕部113は、2本一対であることから、第一の支持腕部113a及び第二の支持腕部113bとして説明する。
周波数調整用金属膜124aは、第一の振動腕部112aの表主面及び両側面の先端部に設けられている。
接続用電極123aは、基部111の第一の振動腕部112a側であって、基部111及び第一の支持腕部113aの表裏主面に設けられている。
周波数調整用金属膜124bは、第二の振動腕部112bの表主面及び側面の先端部に設けられている。
また、接続用電極123bは、基部111の第二の振動腕部112b側であって、基部111及び第二の支持腕部113bの表裏主面に設けられている。
接続用電極123aは、基部111に設けられている導配線パターン125により励振用電極121aと電気的に接続している。また、接続用電極123aは、励振用電極122bと電気的に接続している。
接続用電極123bは、励振用電極121b及び周波数調整用金属膜124bと電気的に接続している。また、基部111の表主面に設けられた導配線パターン126は、励振用電極122a及び励振用電極121bと電気的に接続している。
図3及び図4に示すように、音叉型屈曲水晶振動素子ウエハ10は、水晶片110aと、フレーム部20と、連結部30とによって構成されている。
図3及び図4に示すように、水晶片110aには、平板状となる基部111と、この基部111の一辺から同一方向に延出している2本一対の振動腕部112と、一方の振動腕部112が設けられる側に寄って、前記基部111より前記振動腕部112と直交する方向に延設した第一の支持腕部113aと、前記第一の支持腕部113aよりも振動腕部112から離れて設けられる第二の支持腕部113bと、によって構成されている。
また、第一の支持腕部113aは、第1の振動腕部112aが設けられる側に寄って、前記基部111から前記振動腕部112と直交する方向に、基部111の一辺からX軸の方向に向かうように延設されている。
第二の支持腕部113bは、前記第一の支持腕部113aよりも第二の振動腕部112bから離れて設けられ、前記基部111から前記振動腕部112と直交する方向に、基部111の一辺からX軸の方向に向かうように延設されている。
隣り合う音叉型屈曲水晶振動素子100aの前記第一の支持腕部113aと前記第二の支持腕部113bとが、前記振動腕部112の長さ方向に所定の間隔を空けてフレーム部20に備えられている。つまり、図4に示すように、水晶片110aの第一の支持腕部113aと隣接する水晶片110bの第二の支持腕部113bとが重ならない位置にくるように配置されることになる。
尚、この水晶片110aは、図2に示すように、各励振用電極121a、121b、122a及び122bと、接続用電極123a、123bと、周波数調整用金属膜124a、124bと、導配線パターン125、126が設けられている音叉型屈曲水晶振動素子100の状態であっても構わない。
(音叉型屈曲水晶振動素子ウエハ形成工程)
音叉型屈曲水晶振動素子ウエハ形成工程は、基部111と、前記基部111から同一方向に延設した2本の振動腕部112と、一方の振動腕部112が設けられる側に寄って、前記基部111より前記振動腕部112と直交する方向に延設した第一の支持腕部113aと、前記第一の支持腕部113aよりも振動腕部112から離れて設けられる第二の支持腕部113bと、を備えた水晶片110aと、水晶片110aを囲むようにして設けられているフレーム部20と、前記水晶片110aの基部111と前記フレーム部20が連結されている連結部30と、を備えるように水晶ウエハ(図示せず)を加工して音叉型屈曲水晶振動素子ウエハ10を形成する工程である。
(電極形成工程)
電極形成工程は、前記音叉型屈曲水晶振動素子ウエハ10の複数の水晶片110aの前記基部111に接続用電極123a、123bと前記振動腕部112に励振用電極121a、121b、122a及び122bとを形成する工程である。
また、この励振用電極121a、121b、122a及び122b及び接続用電極123a、123bは、フォトリソグラフィー技術、蒸着技術やスパッタリング技術によって、所定のパターン形状にパターン形成される。
音叉型屈曲水晶振動素子分離工程は、前記連結部30に沿って、水晶素板110aを連結部30から分離する工程である。
本発明の第二の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動子ウエハ10は、第一の実施形態に用いられる水晶片110bの振動腕部112である第一の振動腕部112a及び第二の振動腕部112bが凹部114を有して構成されている。
その一例として、図5に示す水晶片110bについて説明する。尚、軸方向は、図2と同様である。
水晶片110bは、基部111と、この基部111から延出する第一の振動腕部112aと第二の振動腕部112bと、一方の振動腕部112が設けられる側に寄って、前記基部111より前記振動腕部112と直交する方向に延設した第一の支持腕部113aと、前記第一の支持腕部113aよりも振動腕部112から離れて設けられる第二の支持腕部113bと、によって構成されている。
これら凹部114は、第一の振動腕部112aと第二の振動腕部112bとの基部から延出する延出方向と同一となっており、所定の深さで第一の振動腕部112aと第二の振動腕部112bとに形成されている。
また、凹部114は、第一の振動腕部112aと第二の振動腕部112bよりも長さが短くなるように第一の振動腕部112aと第二の振動腕部112bに設けられる。
このような凹部114は、振動の伝播を軽減させる役割はなく、第一の振動腕部112aと第二の振動腕部112bとの屈曲振動を安定させる役割を果たす。
このように、第二の実施形態を構成しても、振動腕部112から漏れる振動を減衰させることができる。
本発明の第三の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子ウエハ10は、第一の実施形態に用いられる水晶片110aの振動腕部112である第一の振動腕部112a及び第二の振動腕部112bがそれぞれ2本一対の凹部114を有して構成されている。
その一例として、図6に示す水晶片110cについて説明する。尚、軸方向は、図2と同様である。
水晶片110cは、基部111と、この基部111から延出する第一の振動腕部112aと第二の振動腕部112bと、一方の振動腕部112が設けられる側に寄って、前記基部111より前記振動腕部112と直交する方向に延設した第一の支持腕部113aと、前記第一の支持腕部113aよりも振動腕部112から離れて設けられる第二の支持腕部113bと、を備えている。
これら凹部114は、第一の振動腕部112aと第二の振動腕部112bとの基部から延出する延出方向と同一となっており、所定の深さで第一の振動腕部112aと第二の振動腕部112bとに形成されている。
また、凹部114は、第一の振動腕部112aと第二の振動腕部112bよりも長さが短くなるように第一の振動腕部112aと第二の振動腕部112bに幅方向に並べて設けられる。
このような凹部114は、伝播する振動を減衰させる役割はなく、第一の振動腕部112aと第二の振動腕部112bとの屈曲振動を安定させる役割を果たす。
このように、第三の実施形態を構成しても、振動腕部112から漏れる振動を減衰させることができる。
また、基部の形状は、前記実施形態に限定されず、適宜、変更が可能である。
また、基部の幅を2本の振動腕部の外側を向く辺に合わせて、振動腕部の外側の辺と基部の外側の辺とが、直線上に位置するように合わせた構造としても良い。
これらのように音叉型屈曲水晶振動素子を構成しても、振動腕部から漏れる振動を減衰させて、支持する部分への振動の伝播を軽減し、温度特性やCI値の悪化を軽減させることができる。
110a,110b,110c
・・・水晶片
111・・・基部
112a・・・第一の振動腕部
112b・・・第二の振動腕部
113a・・・第一の支持腕部
113b・・・第二の支持腕部
114・・・凹部
121a、121b、122a、122b・・・励振用電極
123a、123b・・・接続用電極
124a、124b・・・周波数調整用金属膜
125、126・・・導配線パターン
10・・・音叉型屈曲水晶振動素子ウエハ
20・・・枠部
30・・・連結部
Claims (1)
- 平板で平面視略四角形の基部と、前記基部の一辺から同一方向に延設した2本の振動腕部と、前記振動腕部が延設した一辺と連なる前記基部の2辺のうちの一方の辺から前記振動腕部と直交する方向に延設し、且つ一方の振動腕部が設けられる側に寄って設けられた第一の支持腕部と、前記振動腕部が延設した一辺と連なる前記基部の2辺のうちの他方の辺から前記振動腕部と直交する方向に延設し、且つ前記第一の支持腕部よりも振動腕部から離れて設けられる第二の支持腕部と、を備えた複数の音叉型屈曲水晶振動素子と、
複数の前記音叉型屈曲水晶振動素子を囲むようにして設けられているフレーム部と、
前記音叉型屈曲水晶振動素子の前記基部と前記フレーム部が連結されている連結部と、
で構成され、
複数の前記音叉型屈曲水晶振動素子は、前記振動腕部の長さ方向を同一方向に向けてマトリクス状に並べて配置されており、
隣り合う前記音叉型屈曲水晶振動素子の前記第一の支持腕部と前記第二の支持腕部とが、前記振動腕部の長さ方向に所定の間隔を空け、且つ前記振動腕部の長さ方向に直交する方向には重なるように前記フレーム部内に備えられている
ことを特徴とする音叉型屈曲水晶振動素子ウエハ。
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