JP6035808B2 - Vibration element, vibrator, electronic device, and electronic apparatus - Google Patents

Vibration element, vibrator, electronic device, and electronic apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP6035808B2
JP6035808B2 JP2012070897A JP2012070897A JP6035808B2 JP 6035808 B2 JP6035808 B2 JP 6035808B2 JP 2012070897 A JP2012070897 A JP 2012070897A JP 2012070897 A JP2012070897 A JP 2012070897A JP 6035808 B2 JP6035808 B2 JP 6035808B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
excitation electrode
vibration
electrode
frequency
vibration element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012070897A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013207338A (en
Inventor
石井 修
修 石井
孝夫 森田
孝夫 森田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2012070897A priority Critical patent/JP6035808B2/en
Priority to TW102109355A priority patent/TWI578585B/en
Priority to US13/849,896 priority patent/US9013243B2/en
Priority to CN2013201404412U priority patent/CN203233372U/en
Priority to CN201310098772.9A priority patent/CN103368518B/en
Publication of JP2013207338A publication Critical patent/JP2013207338A/en
Priority to US14/663,888 priority patent/US20150194946A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6035808B2 publication Critical patent/JP6035808B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Description

本発明は、厚み滑り振動を励振する振動素子、振動子、電子デバイス、及び電子機器に関する。   The present invention relates to a vibration element, a vibrator, an electronic device, and an electronic apparatus that excite thickness shear vibration.

主振動である厚み滑り振動を励振するATカット水晶振動子は、小型化、高周波数化に適し、且つ周波数温度特性が優れた三次曲線を呈するので、発振器、電子機器等の多方面で使用されている。特に、近年では伝送通信機器やOA機器の処理速度の高速化、或いは通信データや処理量の大容量化が進むのに伴い、それに用いられる基準周波数信号源としてのATカット水晶振動子に対し高周波化の要求が強まっている。厚み滑り振動で励振するATカット水晶振動子の高周波化には、振動部分の厚みを薄くすることにより高周波化を図るのが一般的である。   The AT-cut quartz resonator that excites the thickness-shear vibration, which is the main vibration, has a cubic curve that is suitable for miniaturization and higher frequency, and has excellent frequency temperature characteristics, so it is used in various fields such as oscillators and electronic devices. ing. In particular, in recent years, as the processing speed of transmission communication equipment and OA equipment has increased, or the capacity of communication data and processing volume has increased, the AT-cut crystal resonator used as the reference frequency signal source has a higher frequency. There is an increasing demand for conversion. In order to increase the frequency of an AT-cut crystal resonator excited by thickness shear vibration, it is common to increase the frequency by reducing the thickness of the vibrating portion.

しかし、高周波化に伴い、振動部分の厚みが薄くなると、周波数の調整感度が高まるため周波数追い込み精度が悪くなり、振動子の製造歩留りが低下するという問題があった。これに対し、特許文献1には、温度補償型発振器の振動素子において、長方形状の励振電極の四隅を略均等に切り欠き、その面積を切り欠く前との面積比で95%〜98%とし、振動子の容量比γを小さくすることで、周波数可変感度を大きくし、発振周波数の合わせ込みの余裕度を大きくできることが開示されている。
また、特許文献1の段落[0024]においては、「面積比が95%未満であると、実際に振動に寄与している振動部分の励振電極部を欠くことになり、等価直列容量C1が小さくなり、容量比γを小さくする効果が得られなくなる。」と記載されている。
However, when the thickness of the vibration portion is reduced as the frequency is increased, the frequency adjustment sensitivity is increased, so that the frequency tracking accuracy is deteriorated and the manufacturing yield of the vibrator is lowered. On the other hand, in Patent Document 1, in the vibration element of the temperature compensated oscillator, the four corners of the rectangular excitation electrode are cut out substantially evenly, and the area ratio is 95% to 98% before cutting out. It is disclosed that the frequency variable sensitivity can be increased and the margin for adjusting the oscillation frequency can be increased by reducing the capacitance ratio γ of the vibrator.
In paragraph [0024] of Patent Document 1, “if the area ratio is less than 95%, the excitation electrode part of the vibration part that actually contributes to vibration is missing, and the equivalent series capacitance C1 is small. Thus, the effect of reducing the capacity ratio γ cannot be obtained. ”

特開2002−111435号公報JP 2002-111435 A

しかしながら、上述の特許文献1に開示されているように、励振電極の四隅を切り欠き面積比で95%〜98%とし、容量比γを小さくできたとしても、温度補償型発振器では電気的特性上十分ではあるが、電圧制御型発振器に用いられる振動子においては、劣化した周波数調整精度を補う程の周波数可変感度が得られないという課題があった。
そこで、高周波(200MHz以上)において、電圧制御型発振器の周波数可変範囲を大きくして、振動子の製造歩留りの向上を図るために、容量比γの小さな振動素子を提供する。
However, as disclosed in Patent Document 1 described above, even if the four corners of the excitation electrode are cut out and the area ratio is 95% to 98% and the capacitance ratio γ can be reduced, the temperature compensated oscillator has the electrical characteristics. Although sufficient, the vibrator used in the voltage controlled oscillator has a problem that the frequency variable sensitivity that can compensate for the deteriorated frequency adjustment accuracy cannot be obtained.
Therefore, in order to increase the frequency variable range of the voltage controlled oscillator at a high frequency (200 MHz or more) and improve the manufacturing yield of the vibrator, a vibration element having a small capacitance ratio γ is provided.

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。   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.

[適用例1]本適用例に係る振動素子は、厚み滑り振動で振動する基板と、前記基板の一方の主面に設けられ、矩形の四隅を切り欠いた形状の第1の励振電極と、前記基板の他方の主面に設けられている第2の励振電極と、を含み、前記矩形の面積S1と前記第1の励振電極の面積S2との比(S2/S1)が87.7%≦(S2/S1)<95.0%であることを特徴とする。   Application Example 1 A vibration element according to this application example includes a substrate that vibrates due to thickness shear vibration, a first excitation electrode that is provided on one main surface of the substrate and has a shape in which four corners of a rectangle are cut out, A second excitation electrode provided on the other main surface of the substrate, and a ratio (S2 / S1) of the rectangular area S1 to the area S2 of the first excitation electrode is 87.7%. ≦ (S2 / S1) <95.0%.

本適用例によれば、基本波の厚み滑り振動で励振する高周波の振動素子において、実際に振動に寄与しない励振電極の四隅を取り除くので、等価直列容量C1はほとんど影響がなく変化しないが、等価並列容量C0は小さくなった面積に比例して小さくなるため、振動素子の容量比(γ=C0/C1)が小さくなり、大きな周波数可変感度を有する電圧制御型発振器が得られるという効果がある。   According to this application example, in the high-frequency vibration element excited by the thickness shear vibration of the fundamental wave, the four corners of the excitation electrode that do not actually contribute to the vibration are removed, so that the equivalent series capacitance C1 has almost no effect and does not change. Since the parallel capacitance C0 is reduced in proportion to the reduced area, the capacitance ratio (γ = C0 / C1) of the vibration element is reduced, and a voltage-controlled oscillator having a large frequency variable sensitivity can be obtained.

[適用例2]上記適用例に記載の振動素子において、前記第1の励振電極と前記第2の励振電極は、前記主面と直交する方向から投影して視た場合に、前記第2の励振電極の外縁内に、前記第1の励振電極が収まるように互いに異なる形状であることを特徴とする。   Application Example 2 In the resonator element according to the application example described above, when the first excitation electrode and the second excitation electrode are projected from a direction orthogonal to the main surface, the second excitation electrode The first and second excitation electrodes have different shapes so as to fit within the outer edge of the excitation electrode.

本適用例によれば、基本波の厚み滑り振動で励振する高周波の振動素子において、第1の励振電極と第2の励振電極との面積が同一の場合に比べ、電極膜厚を厚くできるので、電極膜のオーミックロスを回避し、主振動のCI値の劣化を防止できるという効果がある。
また、第1の励振電極と第2の励振電極とを金属マスク法で形成する場合、多少の位置ずれがあった場合でも、第1の励振電極と第2の励振電極との対向面積が変化し難いため、等価直列容量C1と等価並列容量C0のばらつきが生じないので、容量比γのばらつきが小さい振動素子が得られるという効果がある。
According to this application example, in the high-frequency vibration element excited by the thickness shear vibration of the fundamental wave, the electrode film thickness can be increased compared to the case where the areas of the first excitation electrode and the second excitation electrode are the same. There is an effect that the ohmic cross of the electrode film can be avoided and the deterioration of the CI value of the main vibration can be prevented.
Further, when the first excitation electrode and the second excitation electrode are formed by the metal mask method, the facing area between the first excitation electrode and the second excitation electrode is changed even if there is a slight misalignment. Therefore, since there is no variation between the equivalent series capacitance C1 and the equivalent parallel capacitance C0, there is an effect that a vibration element with a small variation in the capacitance ratio γ can be obtained.

[適用例3]上記適用例に記載の振動素子において、前記第1の励振電極と前記第2の励振電極から夫々前記基板の端部に向って延在して設けられているリード電極を含み、前記切り欠いた形状を有する前記励振電極から延在して設けられている前記リード電極は、前記切り欠いた領域を除く前記励振電極の端部から延在されていることを特徴とする。   Application Example 3 The vibration element according to the application example described above includes a lead electrode that extends from the first excitation electrode and the second excitation electrode toward an end portion of the substrate. The lead electrode extending from the excitation electrode having the notched shape extends from an end of the excitation electrode except for the notched region.

本適用例によれば、リード電極を切り欠いた領域を除く前記励振電極の端部から延在することにより、容量比γの低減に効果のある四隅部分を避けることができるので、容量比γのより小さな振動素子が得られるという効果がある。   According to this application example, by extending from the end of the excitation electrode excluding the region where the lead electrode is notched, it is possible to avoid the four corner portions that are effective in reducing the capacitance ratio γ. The smaller vibration element can be obtained.

[適用例4]上記適用例に記載の振動素子において、エネルギー閉じ込め係数Mが17.1≦M≦35.7であることを特徴とする。   Application Example 4 In the resonator element described in the application example, the energy confinement coefficient M is 17.1 ≦ M ≦ 35.7.

本適用例によれば、基本波の厚み滑り振動で励振する高周波の振動素子において、振動エネルギーの閉じ込め係数Mを17.1以上とすることで、CI値を20Ω以下とすることができるので発振が容易になるという効果がある。また、エネルギー閉じ込め係数Mを35.7以下とすることで、主振動の発振を阻害するインハーモニックモードのスプリアスの影響を抑制できるという効果がある。   According to this application example, in the high-frequency vibration element excited by the thickness shear vibration of the fundamental wave, the CI value can be reduced to 20Ω or less by setting the vibration energy confinement coefficient M to 17.1 or more. Has the effect of facilitating. In addition, by setting the energy confinement coefficient M to 35.7 or less, there is an effect that the influence of spurious in the inharmonic mode that inhibits the oscillation of the main vibration can be suppressed.

[適用例5]上記適用例に記載の振動素子において、前記厚み滑り振動の共振周波数が200MHz以上であることを特徴とする。   Application Example 5 In the resonator element according to the application example, the resonance frequency of the thickness shear vibration is 200 MHz or more.

本適用例によれば、厚み滑り振動で励振する振動素子は、振動部の厚みを薄くすることで高周波化が図れるが、共振周波数が200MHz以上の高周波になると板厚が8.4μm以下と非常に薄くなるため、励振電極の膜を剥離し周波数調整を行う工程での周波数制御が非常に難しくなり、周波数偏差が非常に大きくなる。そのため、共振周波数が200MHz以上で容量比γを小さくすることは周波数調整精度の緩和が図れ、振動子の製造歩留りが向上できるという効果がある。   According to this application example, the vibration element excited by the thickness-shear vibration can be increased in frequency by reducing the thickness of the vibration part. However, when the resonance frequency becomes a high frequency of 200 MHz or more, the plate thickness is 8.4 μm or less. Therefore, the frequency control in the process of adjusting the frequency by peeling off the film of the excitation electrode becomes very difficult, and the frequency deviation becomes very large. For this reason, reducing the capacitance ratio γ when the resonance frequency is 200 MHz or more can relax the frequency adjustment accuracy and improve the manufacturing yield of the vibrator.

[適用例6]上記適用例に記載の振動素子において、前記基板が水晶基板であることを特徴とする。   Application Example 6 In the resonator element according to the application example, the substrate is a quartz substrate.

本適用例によれば、水晶基板はQ値が高く、温度特性の優れた切断角度を有しているので、CI値が小さく、温度特性の優れた振動素子が得られるという効果がある。   According to this application example, since the quartz substrate has a high Q value and a cutting angle with excellent temperature characteristics, there is an effect that a vibration element with small CI value and excellent temperature characteristics can be obtained.

[適用例7]本適用例に係る振動子は、上記適用例に記載の振動素子と、前記振動素子を収容するパッケージと、を備えていることを特徴とする。   Application Example 7 A vibrator according to this application example includes the vibration element according to the application example described above and a package that houses the vibration element.

本適用例によれば、振動素子をパッケージに収容することで、温度変化や湿度変化等の外乱の影響や汚染による影響を防ぐことができるため、周波数再現性、周波数温度特性、CI温度特性、及び周波数エージング特性に優れた振動子が得られるという効果がある。   According to this application example, since the vibration element is accommodated in the package, it is possible to prevent the influence of disturbance such as temperature change and humidity change and the influence of contamination. Therefore, frequency reproducibility, frequency temperature characteristic, CI temperature characteristic, In addition, there is an effect that a vibrator having excellent frequency aging characteristics can be obtained.

[適用例8]本適用例に係る電子デバイスは、上記適用例に記載の振動素子と、前記振動素子を励振する発振回路と、を備えていることを特徴とする。   Application Example 8 An electronic device according to this application example includes the vibration element according to the application example described above and an oscillation circuit that excites the vibration element.

本適用例によれば、基本波で励振する高周波の振動素子を用いて電子デバイスを構成すると、振動素子の容量比γが小さいので、周波数可変幅が広く、更に、基本波で励振するので、S/N比の良好な高周波の電圧制御型発振器が得られるという効果がある。   According to this application example, when an electronic device is configured using a high-frequency vibration element excited by a fundamental wave, the capacitance ratio γ of the vibration element is small, so the frequency variable width is wide, and further, excitation is performed by the fundamental wave. There is an effect that a high-frequency voltage-controlled oscillator having a good S / N ratio can be obtained.

[適用例9]本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載の振動素子を備えていることを特徴とする。   Application Example 9 An electronic apparatus according to this application example includes the vibration element described in the application example.

本適用例によれば、基本波で励振する高周波の振動素子を電子機器に用いることにより、高周波で周波数安定度に優れ、S/N比の良好な基準周波数源を備えた電子機器が構成できるという効果がある。   According to this application example, an electronic device including a reference frequency source having a high frequency and excellent frequency stability and a good S / N ratio can be configured by using a high-frequency vibration element excited by a fundamental wave in an electronic device. There is an effect.

本発明の一実施形態に係る振動素子の構造を示した概略図であり、(a)は平面図、(b)はP−P断面図、(c)はQ−Q断面図。It is the schematic which showed the structure of the vibration element which concerns on one Embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is PP sectional drawing, (c) is QQ sectional drawing. ATカット水晶基板と結晶軸との関係を説明する図。The figure explaining the relationship between an AT cut quartz substrate and a crystal axis. 矩形状励振電極における振動変位分布を示す説明図であり、(a)は平面図、(b)は縦断面図。It is explanatory drawing which shows the vibration displacement distribution in a rectangular-shaped excitation electrode, (a) is a top view, (b) is a longitudinal cross-sectional view. 電極面積比に対する振動素子のC1値及びC0値を示す図。The figure which shows C1 value and C0 value of a vibration element with respect to electrode area ratio. 電極面積比に対する振動素子の容量比γを示す図。The figure which shows capacitance ratio (gamma) of the vibration element with respect to electrode area ratio. ATカット水晶振動素子の試作条件と測定結果を示す図。The figure which shows the trial production conditions and measurement result of an AT cut crystal resonator element. エネルギー閉じ込め係数Mに対する振動子のCI値を示す図。The figure which shows CI value of the vibrator | oscillator with respect to the energy confinement factor M. エネルギー閉じ込め係数Mに対する振動子の主振動CI値とスプリアスCI値とのCI値比を示す図。The figure which shows CI value ratio of the main vibration CI value of a vibrator | oscillator with respect to the energy confinement factor M, and a spurious CI value. 本発明の一実施形態に係る振動子の構造を示した概略図であり、(a)は平面図、(b)は縦断面図。It is the schematic which showed the structure of the vibrator | oscillator which concerns on one Embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is a longitudinal cross-sectional view. 本発明の一実施形態に係る電子デバイスの構造を示した概略図であり、(a)は平面図、(b)は縦断面図。It is the schematic which showed the structure of the electronic device which concerns on one Embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is a longitudinal cross-sectional view. 本発明の一実施形態に係る振動素子を備える電子機器を適用したモバイル型(又はノート型)のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the mobile type (or notebook type) personal computer to which the electronic device provided with the vibration element which concerns on one Embodiment of this invention is applied. 本発明の一実施形態に係る振動素子を備える電子機器を適用した携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the mobile telephone (PHS is also included) to which the electronic device provided with the vibration element which concerns on one Embodiment of this invention is applied. 本発明の一実施形態に係る振動素子を備える電子機器を適用したディジタルスチールカメラの構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the digital still camera to which the electronic device provided with the vibration element which concerns on one Embodiment of this invention is applied.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る振動素子の構成を示す概略図であり、図1(a)は振動素子の平面図、図1(b)は図1(a)のP−P断面図、図1(c)は図1(a)のQ−Q断面図である。
振動素子1は、振動部12及び振動部12に連設され、振動部12の厚みよりも厚い厚肉部13を有する基板10と、振動部12の両主面(±Y’方向の表裏面)に夫々対向するようにして形成された第1の励振電極25a、第2の励振電極25bと、第1の励振電極25a、第2の励振電極25bから厚肉部に設けられたパッド電極29a、29bに向けて、夫々延出されて形成されたリード電極27a、27bと、を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a vibration element according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) is a plan view of the vibration element, and FIG. 1 (b) is a PP line of FIG. 1 (a). Sectional drawing and FIG.1 (c) are QQ sectional drawings of Fig.1 (a).
The vibration element 1 is connected to the vibration part 12 and the vibration part 12, and includes a substrate 10 having a thick part 13 thicker than the vibration part 12 and both main surfaces of the vibration part 12 (front and back surfaces in the ± Y ′ direction). ), The first excitation electrode 25a and the second excitation electrode 25b formed so as to face each other, and the pad electrode 29a provided in the thick portion from the first excitation electrode 25a and the second excitation electrode 25b. , 29b, lead electrodes 27a, 27b formed to extend.

基板10は、矩形状をなし、且つ肉薄でY’軸に直交し厚みが一定である平板状の振動部12と、振動部12の一辺を除いた三辺に沿って一体化された第1の厚肉部14、第2の厚肉部15、及び第3の厚肉部16(第1、第2及び第3の厚肉部14、15、16とも称する)からなる厚肉部13と、支持固定した際に生じるマウント応力を振動部12に伝わるのを防止するためのスリット17と、を備えている。
なお、第1の厚肉本体14a、第2の厚肉本体15a、及び第3の厚肉本体16a(第1、第2及び第3の厚肉本体14a、15a、16aとも称する)とは、Y’軸に平行な厚みが一定である領域をいう。
また、第1の傾斜部14b、第2の傾斜部15b、及び第3の傾斜部16b(第1、第2及び第3の傾斜部14b、15b、16bとも称する)とは、第1、第2及び第3の厚肉本体14a、15a、16aと、振動部12と、の間に生じる傾斜面をいう。
振動部12の一方の主面と、第1、第2及び第3の厚肉部14、15、16の夫々の一方の面とは、同一平面上、即ち図1に示す座標軸のX−Z’平面上にあり、この面(図1(b)の−Y’方向にある下面側)をフラット面(平坦面)といい、凹陥部11を有する反対側の面(図1(b)の+Y’方向にある上面側)を凹陥面という。
The substrate 10 has a rectangular shape, a thin plate-shaped vibrating portion 12 that is thin, perpendicular to the Y ′ axis, and has a constant thickness, and a first integrated along three sides excluding one side of the vibrating portion 12. A thick portion 13 comprising a thick portion 14, a second thick portion 15, and a third thick portion 16 (also referred to as first, second and third thick portions 14, 15, 16), , And a slit 17 for preventing transmission of mount stress generated when the support is fixed to the vibration part 12.
The first thick body 14a, the second thick body 15a, and the third thick body 16a (also referred to as first, second, and third thick bodies 14a, 15a, 16a) are: A region where the thickness parallel to the Y ′ axis is constant.
The first inclined portion 14b, the second inclined portion 15b, and the third inclined portion 16b (also referred to as first, second, and third inclined portions 14b, 15b, and 16b) are the first and first An inclined surface generated between the second and third thick-walled main bodies 14a, 15a, and 16a and the vibrating portion 12.
One principal surface of the vibration part 12 and one surface of each of the first, second and third thick parts 14, 15, 16 are on the same plane, that is, XZ of the coordinate axes shown in FIG. This surface (on the plane, the lower surface side in the −Y direction of FIG. 1B) is referred to as a flat surface (flat surface), and the opposite surface having the recess 11 (of FIG. 1B). The upper surface side in the + Y ′ direction is called a concave surface.

第1の励振電極25a、第2の励振電極25bは、図1に示す実施形態例において、第1の励振電極25aは矩形の四隅を切り欠いた形状に形成されている。第2の励振電極25bは矩形状であり、振動部12の主面のほぼ中央部(上面及び下面両面)に対峙して形成されている。なお、第1の励振電極25aは切り欠いた四隅の面積が均一(略均等)であるのが望ましいが、製造ばらつきを考慮すると約10%の差が生じたとしても、実際の振動に影響を及ぼさないことが確認されており、本実施形態例により得られる効果に影響を与えるような問題はない。
また、第1の励振電極25a、第2の励振電極25bは、リード電極27a、27bと接続している部分について、励振電極形状の外縁(外辺)に沿った延長線(仮想線)を境界として形状や面積として説明する。
リード電極27aは、凹陥面に形成した励振電極25aから延出し、振動部12上から第3の傾斜部16bと、第3の厚肉本体16aとを経由して、第2の厚肉本体15aの凹陥面に形成されたパッド電極29aに導通接続されている。また、リード電極27bは、フラット面に形成された励振電極25bから延出し、基板10のフラット面の端縁部を経由して、第2の厚肉本体15aのフラット面に形成されたパッド電極29bと導通接続されている。
In the embodiment shown in FIG. 1, the first excitation electrode 25a and the second excitation electrode 25b are formed in a shape in which the four corners of the rectangle are cut out. The second excitation electrode 25b has a rectangular shape, and is formed so as to face the substantially central portion (both the upper surface and the lower surface) of the main surface of the vibration unit 12. The first excitation electrode 25a preferably has a uniform (substantially equal) area at the four corners that are notched. However, even if a difference of about 10% occurs in consideration of manufacturing variations, it affects the actual vibration. It has been confirmed that there is no problem that affects the effect obtained by this embodiment.
In addition, the first excitation electrode 25a and the second excitation electrode 25b are bounded by an extension line (virtual line) along the outer edge (outer side) of the excitation electrode shape at a portion connected to the lead electrodes 27a and 27b. It explains as a shape and an area.
The lead electrode 27a extends from the excitation electrode 25a formed on the concave surface, and passes through the third inclined portion 16b and the third thick main body 16a from above the vibration portion 12, and the second thick main body 15a. Is electrically connected to the pad electrode 29a formed on the concave surface of the. The lead electrode 27b extends from the excitation electrode 25b formed on the flat surface, and passes through the edge of the flat surface of the substrate 10 to be a pad electrode formed on the flat surface of the second thick body 15a. 29b is electrically connected.

図1(a)に示した実施形態例は、リード電極27a、27bの引出し構造の一例であり、リード電極27aは他の厚肉部を経由してもよい。ただ、リード電極27a、27bの長さは最短であることが望ましく、リード電極27a、27b同士が基板10を挟んで交差しないように配慮することにより静電容量の増加を抑えることが望ましい。
また、第1の励振電極25a、第2の励振電極25b、リード電極27a、27b、パッド電極29a、29bは、蒸着装置、あるいはスパッタ装置等を用いて、例えば、下地にニッケル(Ni)を成膜し、その上に金(Au)を重ねて成膜してある。なお、電極材料として、下地のニッケル(Ni)の代わりにクロム(Cr)、また、金(Au)の代わりに銀(Ag)、白金(Pt)を用いても構わない。
The embodiment shown in FIG. 1A is an example of a lead-out structure of the lead electrodes 27a and 27b, and the lead electrode 27a may pass through another thick part. However, it is desirable that the lengths of the lead electrodes 27a and 27b are the shortest, and it is desirable to suppress an increase in capacitance by considering that the lead electrodes 27a and 27b do not intersect each other with the substrate 10 interposed therebetween.
Further, the first excitation electrode 25a, the second excitation electrode 25b, the lead electrodes 27a and 27b, and the pad electrodes 29a and 29b are made of, for example, nickel (Ni) as a base using a vapor deposition apparatus or a sputtering apparatus. A film is formed and gold (Au) is stacked thereon. As the electrode material, chromium (Cr) may be used instead of the underlying nickel (Ni), and silver (Ag) or platinum (Pt) may be used instead of gold (Au).

水晶等の圧電材料は三方晶系に属し、図2に示すように互いに直交する結晶軸X、Y、Zを有する。X軸、Y軸、Z軸は、夫々電気軸、機械軸、光学軸と呼称される。そして水晶基板は、XZ面をX軸の回りに所定の角度θだけ回転させた平面に沿って、水晶から切り出された平板が基板10として用いられる。例えば、ATカット水晶基板の場合は、角度θは略35°15’である。なお、Y軸及びZ軸もX軸の周りにθ回転させて、夫々Y’軸及びZ’軸とする。従って、ATカット水晶基板は、直交する結晶軸X、Y’、Z’を有する。ATカット水晶基板は、厚み方向がY’軸に平行であり、Y’軸に直交するXZ’面(X軸及びZ’軸を含む面)が主面であり、厚み滑り振動が主振動として励振される。   A piezoelectric material such as quartz belongs to the trigonal system and has crystal axes X, Y, and Z orthogonal to each other as shown in FIG. The X axis, the Y axis, and the Z axis are referred to as an electric axis, a mechanical axis, and an optical axis, respectively. The quartz substrate used as the substrate 10 is a flat plate cut out from the quartz along a plane obtained by rotating the XZ plane around the X axis by a predetermined angle θ. For example, in the case of an AT-cut quartz substrate, the angle θ is approximately 35 ° 15 ′. Note that the Y-axis and the Z-axis are also rotated by θ around the X-axis to become the Y′-axis and the Z′-axis, respectively. Accordingly, the AT-cut quartz substrate has crystal axes X, Y ′, and Z ′ that are orthogonal to each other. The AT-cut quartz substrate has a thickness direction parallel to the Y ′ axis, an XZ ′ plane orthogonal to the Y ′ axis (a plane including the X axis and the Z ′ axis), and thickness shear vibration as the main vibration. Excited.

即ち、基板10は、図2に示すようにX軸(電気軸)、Y軸(機械軸)、Z軸(光学軸)からなる直交座標系のX軸を中心として、Z軸をY軸の−Y方向へ傾けた軸をZ’軸とし、Y軸をZ軸の+Z方向へ傾けた軸をY’軸とし、X軸とZ’軸に平行な面で構成され、Y’軸に平行な方向を厚みとするATカット水晶基板である。
なお、本実施形態例に係る基板10は、図2に示す角度θが略35°15’のATカットに限定されるものではなく、厚み滑り振動を励振するBTカット等の基板にも広く適用できる。
更に、振動部12の外縁に沿って厚肉部を設けた例を用いて説明したが、これに限らず、振動部12の外縁全周に沿って厚肉部を設けた基板や厚肉部が設けられていない平板状の基板にも広く適用できる。
That is, as shown in FIG. 2, the substrate 10 is centered on the X axis of an orthogonal coordinate system composed of an X axis (electrical axis), a Y axis (mechanical axis), and a Z axis (optical axis). The axis tilted in the -Y direction is the Z 'axis, the Y axis is the axis tilted in the + Z direction of the Z axis, the Y' axis, and is composed of surfaces parallel to the X and Z 'axes, and is parallel to the Y' axis This is an AT-cut quartz substrate having a thickness in any direction.
The substrate 10 according to the present embodiment is not limited to the AT cut having an angle θ of about 35 ° 15 ′ shown in FIG. 2, and is widely applied to a substrate such as a BT cut that excites thickness shear vibration. it can.
Furthermore, although it demonstrated using the example which provided the thick part along the outer edge of the vibration part 12, it is not restricted to this, The board | substrate and thick part which provided the thick part along the outer edge perimeter of the vibration part 12 The present invention can be widely applied to a plate-like substrate in which no is provided.

電圧制御型発振器は振動子、発振回路部、可変容量ダイオードを含む制御電圧端子により構成され、重要な仕様として制御電圧により振動子の発振周波数を可変する周波数可変範囲がある。この周波数可変範囲は伝送通信機器等で必要なAPR(絶対周波数可変範囲)と周波数許容偏差(周波数常温偏差、周波数温度特性、電源電圧による周波数変動、負荷による周波数変動、リフローによる周波数変動、経時変化による周波数変動)との和であるため、電圧制御型発振器は発振器の外部環境や発振回路条件の変化による周波数変化量を発振器自身が補っている。そのため、周波数可変範囲を広く取れることは製造や設計に起因する周波数許容偏差を緩和できるため、振動子の製造歩留りを向上する上で非常に重要である。   A voltage-controlled oscillator is composed of a control voltage terminal including a vibrator, an oscillation circuit unit, and a variable capacitance diode. As an important specification, there is a frequency variable range in which the oscillation frequency of the vibrator can be varied by a control voltage. This frequency variable range is the APR (absolute frequency variable range) and frequency tolerance (frequency room temperature deviation, frequency temperature characteristics, frequency fluctuation due to power supply voltage, frequency fluctuation due to load, frequency fluctuation due to reflow, frequency fluctuation due to reflow, etc. Therefore, in the voltage controlled oscillator, the oscillator itself compensates for the amount of frequency change caused by changes in the external environment of the oscillator and oscillation circuit conditions. For this reason, widening the frequency variable range is very important in improving the manufacturing yield of the vibrator because the allowable frequency deviation due to manufacturing and design can be relaxed.

ここで、電圧制御型発振器の周波数可変感度Sは、下記式(1)で表される。
S=−△CL/2・γ・C0・(1+CL/C0)2・・・(1)
ここで、△CLは負荷容量変化、γは容量比(C0/C1)、C0は等価並列容量、CLは負荷容量である。
式(1)より、周波数可変感度Sは発振回路で構成される負荷容量CLが一定であれば、振動素子の等価並列容量C0と容量比γにより決定され、特に、容量比γによる影響が大きい。従って、容量比γが小さければ、電圧制御型発振器の周波数可変感度Sを大きくすることができ、振動子の製造歩留りを向上することができる。
Here, the frequency variable sensitivity S of the voltage controlled oscillator is expressed by the following formula (1).
S = −ΔCL / 2 · γ · C0 · (1 + CL / C0) 2 (1)
Here, ΔCL is a change in load capacity, γ is a capacity ratio (C0 / C1), C0 is an equivalent parallel capacity, and CL is a load capacity.
From the equation (1), the frequency variable sensitivity S is determined by the equivalent parallel capacitance C0 of the vibration element and the capacitance ratio γ if the load capacitance CL constituted by the oscillation circuit is constant, and is particularly affected by the capacitance ratio γ. . Therefore, if the capacity ratio γ is small, the frequency variable sensitivity S of the voltage controlled oscillator can be increased, and the manufacturing yield of the vibrator can be improved.

矩形状の励振電極23を有する振動素子の基本波の厚み滑り振動モードの振動変位分布を有限要素法で計算した結果を図3に示す。この図より、振動変位は励振電極23の四隅部で非常に小さく、この部分が実際の振動に寄与していないことが解る。ここで、振動素子の等価並列容量C0は表裏励振電極間の静電容量であるので対向面積に依存するが、等価直列容量C1は実際の振動部における容量成分であるため励振電極23の面積が十分大きければ依存しない。そのため、実際の振動に寄与しない励振電極23の一部を除去することは、等価直列容量C1に影響を及ぼさずに、等価並列容量C0のみを小さくできるので、容量比γが小さい振動素子が得られる。   FIG. 3 shows the result of calculating the vibration displacement distribution in the thickness-shear vibration mode of the fundamental wave of the vibration element having the rectangular excitation electrode 23 by the finite element method. From this figure, it is understood that the vibration displacement is very small at the four corners of the excitation electrode 23, and this portion does not contribute to the actual vibration. Here, the equivalent parallel capacitance C0 of the vibration element is a capacitance between the front and back excitation electrodes and depends on the facing area. However, since the equivalent series capacitance C1 is a capacitance component in the actual vibration part, the area of the excitation electrode 23 is It doesn't depend if it's big enough. Therefore, removing a part of the excitation electrode 23 that does not contribute to actual vibration can reduce only the equivalent parallel capacitance C0 without affecting the equivalent series capacitance C1, so that a vibration element with a small capacitance ratio γ is obtained. It is done.

図4は図1の実施形態例で試作した491MHz帯の共振周波数を有するATカット水晶振動素子の電極面積比(S2/S1)に対するC1値及びC0値を示している。
矩形状励振電極の面積(0.30mm×0.24mm)を基準面積S1として、矩形の四隅の電極部を徐々に除去した電極の面積S2とした場合の電極面積比(S2/S1)に対する主振動の等価直列容量C1値と等価並列容量C0値を示したものである。
図4より、等価直列容量C1は電極面積比(S2/S1)の減少に伴い、約90%までは振動に寄与していない部分を除去しているため影響が小さくほぼ一定値を示しているが、約90%を超えると振動に影響を及ぼし始め、小さくなる傾向を示していることが判明した。また、等価並列容量C0については電極面積比(S2/S1)の減少に比例し、小さくなる傾向を示していることも確認された。
そこで、本願発明者らは、電極面積比(S2/S1)が約90%を超えてもATカット水晶振動素子の主振動の特性に実質上悪影響を生じさせず、容量比γを小さくし、従来技術よりも更に周波数可変感度を良好にする領域について実験とシミュレーションを積み重ね、分析を行った。
FIG. 4 shows the C1 value and the C0 value with respect to the electrode area ratio (S2 / S1) of the AT-cut quartz crystal resonator element having a resonance frequency in the 491 MHz band that was prototyped in the embodiment of FIG.
The main area with respect to the electrode area ratio (S2 / S1) when the area of the rectangular excitation electrode (0.30 mm × 0.24 mm) is defined as the reference area S1 and the area S2 of the electrode obtained by gradually removing the electrode portions at the four corners of the rectangle. It shows an equivalent series capacitance C1 value and an equivalent parallel capacitance C0 value of vibration.
As shown in FIG. 4, the equivalent series capacitance C1 shows a substantially constant value because the portion not contributing to vibration is removed up to about 90% as the electrode area ratio (S2 / S1) decreases. However, when it exceeded about 90%, it became clear that it began to influence a vibration and showed the tendency to become small. It was also confirmed that the equivalent parallel capacitance C0 is in proportion to the decrease in the electrode area ratio (S2 / S1) and tends to decrease.
Therefore, the inventors of the present application do not substantially adversely affect the main vibration characteristics of the AT-cut crystal resonator even when the electrode area ratio (S2 / S1) exceeds about 90%, and reduces the capacitance ratio γ. Experiments and simulations were repeated and analyzed in a region where the frequency variable sensitivity was further improved compared to the prior art.

図5は電極面積比(S2/S1)に対するATカット水晶振動素子の容量比γを示したものであり、電極面積比(S2/S1)の減少に伴い、容量比γは小さくなるが90%を超えると徐々に大きくなり、86%以上では初期の容量比γよりも大きくなる傾向を示した。この結果より、矩形の四隅を切り欠いた形状の面積S2が基準とした矩形状励振電極の面積S1との電極面積比(S2/S1)を87.7%≦(S2/S1)<95%とすることで、先行技術よりも更に、容量比γの小さい振動素子を得ることができることが確認された。
従来技術である特許文献1では「面積比が95%未満であると、実際に振動に寄与している振動部分の励振電極部を欠くことになり、等価直列容量C1が小さくなり、容量比γを小さくする効果が得られなくなる。」と記載されており、容量比γを更に小さくすることは不可能であるとされていたが、本願発明者らは電極面積比(S2/S1)が87.7%≦(S2/S1)<95%の領域に、即ち、特許文献1では不可能とされた領域に容量比γを更に小さくすることができる領域があることを導き出すことができた。
FIG. 5 shows the capacitance ratio γ of the AT-cut quartz-crystal vibrating element with respect to the electrode area ratio (S2 / S1). As the electrode area ratio (S2 / S1) decreases, the capacitance ratio γ decreases, but 90%. It gradually increased when the ratio exceeded, and at 86% or more, it showed a tendency to become larger than the initial capacity ratio γ. From this result, the electrode area ratio (S2 / S1) to the area S1 of the rectangular excitation electrode based on the area S2 of the rectangular shape with the four corners cut out is 87.7% ≦ (S2 / S1) <95%. Thus, it was confirmed that a vibration element having a smaller capacity ratio γ can be obtained than in the prior art.
In Patent Document 1, which is a conventional technique, “If the area ratio is less than 95%, the excitation electrode part of the vibration part that actually contributes to vibration is missing, and the equivalent series capacitance C1 becomes small, and the capacitance ratio γ However, the inventors have stated that it is impossible to further reduce the capacitance ratio γ, but the inventors of the present application have an electrode area ratio (S2 / S1) of 87. It was possible to derive that there is a region where the capacity ratio γ can be further reduced in the region of 0.7% ≦ (S2 / S1) <95%, that is, in the region impossible in Patent Document 1.

一般的に厚み滑り振動モードは基板上に部分電極を形成するか、板厚差を設けると、その部分近傍に振動エネルギーを閉じ込めることができ、安定した共振周波数を得ることができる。この場合の閉じ込めモードの共振周波数は、基板の板厚tsや励振電極の膜厚teと寸法hxにより求まるエネルギー閉じ込め係数Mの関数として表される。
エネルギー閉じ込め係数Mは、下記式(2)で表される。
M=K・(hx/2・ts)・√△・・・(2)
ここで、Kは基板の異方性係数、hxは振動モードの変位方向の励振電極寸法、tsは基板の板厚、△はプレートバック量である。
また、プレートバック量△は下記式(3)で表される。
△=(fs−fe)/fs・・・(3)
ここで、fsは基板のカットオフ周波数、feは基板全面に励振電極を成膜した場合の周波数である。
Generally, in the thickness-shear vibration mode, when a partial electrode is formed on a substrate or a plate thickness difference is provided, vibration energy can be confined in the vicinity of the portion, and a stable resonance frequency can be obtained. The resonance frequency of the confinement mode in this case is expressed as a function of the energy confinement coefficient M determined by the thickness ts of the substrate, the film thickness te of the excitation electrode, and the dimension hx.
The energy confinement factor M is expressed by the following formula (2).
M = K · (hx / 2 · ts) · √Δ (2)
Here, K is the anisotropy coefficient of the substrate, hx is the size of the excitation electrode in the displacement direction of the vibration mode, ts is the thickness of the substrate, and Δ is the plate back amount.
The plate back amount Δ is expressed by the following formula (3).
Δ = (fs−fe) / fs (3)
Here, fs is a cutoff frequency of the substrate, and fe is a frequency when the excitation electrode is formed on the entire surface of the substrate.

なお、表裏の励振電極の形状と面積が同一の場合、基板のカットオフ周波数fsは下記式(4)で、基板全面に励振電極を成膜した場合の周波数feは下記式(5)で表される。
fs=R/ts・・・(4)
fe=R/[ts+te・(ρe/ρx)]・・・(5)
ここで、Rは基板の周波数定数、tsは基板の板厚、teは表裏の励振電極の膜厚の和、ρeは励振電極の密度、ρxは基板の密度である。
When the shapes and areas of the front and back excitation electrodes are the same, the cut-off frequency fs of the substrate is expressed by the following formula (4), and the frequency fe when the excitation electrode is formed on the entire surface of the substrate is expressed by the following formula (5). Is done.
fs = R / ts (4)
fe = R / [ts + te · (ρe / ρx)] (5)
Here, R is the frequency constant of the substrate, ts is the thickness of the substrate, te is the sum of the film thicknesses of the front and back excitation electrodes, ρe is the density of the excitation electrodes, and ρx is the density of the substrate.

また、表裏の励振電極の形状と面積が異なる場合、基板のカットオフ周波数fsは下記式(6)で、基板全面に励振電極を成膜した場合の周波数feは下記式(7)で表される。
fs=R/[ts+te2・(ρe/ρx)]・・・(6)
fe=R/[ts+te・(ρe/ρx)]・・・(7)
ここで、Rは基板の周波数定数、tsは基板の板厚、te2は面積の大きい励振電極の膜厚、teは表裏の励振電極の膜厚の和、ρeは励振電極の密度、ρxは基板の密度である。
When the shape and area of the front and back excitation electrodes are different, the cut-off frequency fs of the substrate is expressed by the following formula (6), and the frequency fe when the excitation electrode is formed on the entire surface of the substrate is expressed by the following formula (7). The
fs = R / [ts + te2 · (ρe / ρx)] (6)
fe = R / [ts + te · (ρe / ρx)] (7)
Where R is the frequency constant of the substrate, ts is the thickness of the substrate, te2 is the thickness of the excitation electrode having a large area, te is the sum of the thicknesses of the excitation electrodes on the front and back sides, ρe is the density of the excitation electrode, and ρx is the substrate Density.

式(2)乃至式(7)より、表裏の励振電極の形状と面積が異なる場合は、基板の板厚tsや励振電極の膜厚teと寸法hx等が同一条件である場合、表裏の励振電極の形状と面積が同一の場合に比べ、面積の大きい励振電極の膜厚が基板の板厚に加わり基板が厚くなることで基板のカットオフ周波数fsが低下する。そのため、プレートバック量△が小さくなるので、エネルギー閉じ込め係数Mは小さくなり、インハーモニックモードのスプリアスを回避し易くなる。
また、エネルギー閉じ込め係数Mを同一とした場合には、表裏の励振電極の形状と面積が同一の場合に比べ、励振電極の膜厚teを厚くすることができるので、CI値の劣化を抑えることができる。
From the formulas (2) to (7), when the shape and area of the front and back excitation electrodes are different, the substrate thickness ts, the thickness te of the excitation electrode and the dimension hx are the same, and the front and back excitation Compared to the case where the shape and area of the electrode are the same, the thickness of the excitation electrode having a large area is added to the thickness of the substrate to increase the thickness of the substrate, thereby lowering the cutoff frequency fs of the substrate. Therefore, since the plate back amount Δ is small, the energy confinement coefficient M is small, and it is easy to avoid spurious in the inharmonic mode.
In addition, when the energy confinement factor M is the same, the thickness te of the excitation electrode can be increased as compared with the case where the shape and area of the excitation electrode on the front and back sides are the same, thereby suppressing the deterioration of the CI value. Can do.

一般的にATカット水晶基板の厚み滑り振動モードにおいて、基本波の単一モードを閉じ込める条件はエネルギー閉じ込め係数M=2.8以下と言われている。
例えば、491MHz帯の共振周波数で振動するATカット水晶振動素子は、励振電極寸法hx=0.30mmとした場合、エネルギー閉じ込め係数M=2.8となる励振電極の膜厚が約1nmと非常に薄く、製造上実現不可能な膜厚となり、例え実現できたとしても電極薄膜化によるオーミックロスの影響によりCI値が非常に大きくなり発振回路で発振することはできない。
そのため、高周波の振動素子は電極膜厚のオーミックロスを避けるために膜厚を厚くする必要があるので、エネルギー閉じ込め係数Mが大きくなり、主振動のみを閉じ込めることはできず、インハーモニックモードのスプリアスも閉じ込めてしまう。しかし、スプリアスのCI値が主振動のCI値より1.8倍以上大きければ、理論上発振回路では主振動のみが発振するので、問題とはならない。
Generally, in the thickness-shear vibration mode of an AT-cut quartz substrate, the condition for confining a single fundamental wave mode is said to be an energy confinement factor M = 2.8 or less.
For example, an AT-cut quartz crystal vibrating element that vibrates at a resonance frequency of 491 MHz band has a very large excitation electrode film thickness of about 1 nm with an energy confinement factor M = 2.8 when the excitation electrode dimension hx = 0.30 mm. Even if it is realized, the CI value becomes very large due to the effect of ohmic cross due to the electrode thinning, and the oscillation circuit cannot oscillate.
For this reason, the high-frequency vibration element needs to be thickened to avoid ohmic crossing of the electrode film thickness, so that the energy confinement factor M increases, and only the main vibration cannot be confined. Even trapped. However, if the CI value of the spurious is 1.8 times or more larger than the CI value of the main vibration, only the main vibration oscillates theoretically in the oscillation circuit, which is not a problem.

図6は図1の実施形態例で試作した246MHz〜491MHz帯の共振周波数で振動するATカット水晶振動素子の試作条件と測定結果を示したものである。
但し、第1の励振電極25aは矩形で、四隅を切り欠きしていない。
第1の励振電極25a、第2の励振電極25bは下地のニッケル(Ni)膜厚を7nmで一定とし、金(Au)の膜厚を45nm〜120nmとしている。第1の励振電極25aはhx/hzを約1.28で一定とし、hxを0.14mm〜0.70mmとしている。
また、表裏のリード電極27a、27bとパッド電極29a、29bはオーミックロスの影響を回避するために励振電極と同等の膜厚を形成した上層部に、ニッケル(Ni)膜厚を7nm積層し、その上に金(Au)を膜厚200nm積層している。
FIG. 6 shows prototype conditions and measurement results for an AT-cut quartz crystal resonator that vibrates at a resonance frequency in the 246 MHz to 491 MHz band, which was prototyped in the embodiment of FIG.
However, the first excitation electrode 25a has a rectangular shape and is not cut off at the four corners.
In the first excitation electrode 25a and the second excitation electrode 25b, the thickness of the underlying nickel (Ni) film is constant at 7 nm, and the film thickness of gold (Au) is 45 nm to 120 nm. In the first excitation electrode 25a, hx / hz is constant at about 1.28, and hx is 0.14 mm to 0.70 mm.
In addition, the lead electrodes 27a and 27b on the front and back sides and the pad electrodes 29a and 29b have a nickel (Ni) film thickness of 7 nm laminated on the upper layer portion formed with a film thickness equivalent to that of the excitation electrode in order to avoid the influence of ohmic cross. On top of that, gold (Au) is laminated to a thickness of 200 nm.

図7は図6に示したATカット水晶振動素子のエネルギー閉じ込め係数Mに対するCI値を示したものである。エネルギー閉じ込め係数Mが大きくなるとCI値は小さくなる傾向を示し、電極膜厚が大きくなることでオーミックロスの影響が小さくなることと、電極面積が大きくなることで励振電荷が多くなり抵抗が小さくなるためと考えられる。よって、図7より、発振回路が必要とするCI値規格(CI≦20Ω)を満足するには、エネルギー閉じ込め係数Mを17.1以上とする必要がある。   FIG. 7 shows the CI value with respect to the energy confinement factor M of the AT-cut quartz resonator shown in FIG. The CI value tends to decrease as the energy confinement factor M increases, and the influence of ohmic cross decreases as the electrode film thickness increases, and the excitation charge increases and the resistance decreases as the electrode area increases. This is probably because of this. Therefore, as shown in FIG. 7, in order to satisfy the CI value standard (CI ≦ 20Ω) required by the oscillation circuit, the energy confinement factor M needs to be 17.1 or more.

図8は図6に示したATカット水晶振動素子のエネルギー閉じ込め係数Mに対する主振動のCI値(CIm)とスプリアスのCI値(CIs)とのCI値比(CIs/CIm)を示したものである。エネルギー閉じ込め係数Mが大きくなるとCI値比(CIs/CIm)は小さくなる傾向を示し、励振電極の膜厚や面積が大きくなることでインハーモニックモードのスプリアスを強く閉じ込めてしまうためであると考えられる。図8より、発振回路が必要とするスプリアス規格(CIs/CIm≧2.0)を満足するには、エネルギー閉じ込め係数Mを35.7以下とする必要がある。   FIG. 8 shows a CI value ratio (CIs / CIm) between the CI value (CIm) of the main vibration and the CI value (CIs) of the spurious relative to the energy confinement factor M of the AT-cut quartz crystal resonator element shown in FIG. is there. This is because the CI value ratio (CIs / CIm) tends to decrease as the energy confinement factor M increases, and the in-harmonic mode spurious is confined strongly by increasing the film thickness and area of the excitation electrode. . From FIG. 8, it is necessary to set the energy confinement factor M to 35.7 or less in order to satisfy the spurious standard (CIs / CIm ≧ 2.0) required by the oscillation circuit.

従って、エネルギー閉じ込め係数Mを17.1以上とすれば、オーミックロスの影響が小さい電極膜厚である50nm以上を確保できるので、発振回路で容易に発振できるCI値で、且つ、スプリアスの影響を受けない振動素子を得ることができる。また、共振周波数が200MHz以上の振動素子におけるエネルギー閉じ込め係数Mが20MHzや30MHz帯の設計値としてのエネルギー閉じ込め係数Mに比べ、大きくすることは、振動エネルギーが励振電極中央部へより集中することを可能とする。よって、励振電極の四隅を切り欠く量を大きくすることができるので、等価並列容量C0をより小さくすることを可能とし、容量比γをより低減することができる。そのため、エネルギー閉じ込め係数Mを大きくしつつ励振電極の四隅を切り欠くことは、高周波において非常に有効であることに、本願発明者は、シミュレーションと実験とを繰り返すことによって想到した。
しかし、エネルギー閉じ込め係数Mが35.7を超えると主振動よりもCI値の小さなスプリアスが多発するので、エネルギー閉じ込め係数Mは35.7以下とする必要があることが解った。
Therefore, if the energy confinement coefficient M is set to 17.1 or more, an electrode film thickness of 50 nm or more, which is less affected by ohmic cross, can be secured. The vibration element which does not receive can be obtained. In addition, when the energy confinement coefficient M in the vibration element having a resonance frequency of 200 MHz or higher is larger than the energy confinement coefficient M as a design value in the 20 MHz or 30 MHz band, the vibration energy is more concentrated in the central portion of the excitation electrode. Make it possible. Therefore, since the amount of notching the four corners of the excitation electrode can be increased, the equivalent parallel capacitance C0 can be further reduced, and the capacitance ratio γ can be further reduced. For this reason, the inventors of the present application have conceived that notching the four corners of the excitation electrode while increasing the energy confinement factor M is very effective at high frequencies by repeating simulation and experiment.
However, when the energy confinement factor M exceeds 35.7, spurious having a smaller CI value than that of the main vibration frequently occurs. Therefore, it was found that the energy confinement factor M needs to be 35.7 or less.

図1(a)に示した実施形態例では、凹陥面側(図1(b)の表面側)の第1の励振電極25aの面積の大きさは、フラット面側(図1(b)の裏面側)の励振電極25bの外形形状の外縁内に収まる大きさに設定してある。つまり、第1の励振電極25aは第2の励振電極25bより小さな形状に形成されている。従って、第1の励振電極25aと第2の励振電極25bとを金属マスク法で形成する場合、電極形成時に多少の位置ずれがあったとしても、第1の励振電極と第2の励振電極との対向面積が変化し難いため、等価直列容量C1と等価並列容量C0のばらつきが生じず、容量比γのばらつきが小さい振動素子が得られる。
なお、実施形態例では第2の励振電極25bとして矩形の例を示したが、これに限定する必要はなく、円形や楕円形であってもよい。
In the embodiment shown in FIG. 1A, the size of the area of the first excitation electrode 25a on the concave surface side (surface side of FIG. 1B) is the flat surface side (FIG. 1B). The size is set to be within the outer edge of the outer shape of the excitation electrode 25b on the back surface side. That is, the first excitation electrode 25a is formed in a smaller shape than the second excitation electrode 25b. Therefore, when the first excitation electrode 25a and the second excitation electrode 25b are formed by the metal mask method, the first excitation electrode, the second excitation electrode, Therefore, the variation in the equivalent series capacitance C1 and the equivalent parallel capacitance C0 does not occur, and a vibration element with a small variation in the capacitance ratio γ can be obtained.
In the embodiment, a rectangular example is shown as the second excitation electrode 25b. However, the second excitation electrode 25b is not limited to this, and may be circular or elliptical.

振動子の周波数調整精度は、共振周波数が200MHz未満の周波数帯では約20ppm以内に調整可能であり、歩留りの点では問題が無かった。しかし、高周波化に伴う振動部分の薄板化により、共振周波数が200MHz以上の周波数帯では約30ppm〜40ppmと200MHz未満の周波数帯に比べ約1.5倍〜2倍劣化した。対策として調整時間を遅くし、粗調整と本調整の2回に分けて行っているが、大幅な改善を得ることができていなかった。そのため、製造プロセスを変更することなく、励振電極形状を変更することで容量比γを小さくし発振器の周波数可変範囲を広げられることは200MHz以上の振動子の周波数調整精度歩留りを向上する上で非常に有効である。
なお、現状の設備で製造可能な周波数の上限は800MHz程度と予想される。
The frequency adjustment accuracy of the vibrator can be adjusted within about 20 ppm in the frequency band where the resonance frequency is less than 200 MHz, and there was no problem in terms of yield. However, due to the reduction in the thickness of the vibration part due to the increase in frequency, the resonance frequency is about 30 ppm to 40 ppm in the frequency band of 200 MHz or more, which is about 1.5 to 2 times as degraded as the frequency band of less than 200 MHz. As a countermeasure, the adjustment time was slowed down and the rough adjustment and the main adjustment were divided into two times, but no significant improvement could be obtained. For this reason, changing the shape of the excitation electrode without changing the manufacturing process can reduce the capacitance ratio γ and expand the frequency variable range of the oscillator, which is very important in improving the frequency adjustment yield of the vibrator of 200 MHz or higher. It is effective for.
In addition, the upper limit of the frequency which can be manufactured with the current equipment is expected to be about 800 MHz.

図9は、本発明の一実施形態に係る振動子の構成を示す図であり、図9(a)は蓋部材を省略した平面図であり、図9(b)は縦断面図である。振動子2は、振動素子1と、振動素子1を収容するために矩形の箱状に形成されているパッケージ本体40と、金属、セラミック、ガラス等から成る蓋部材49と、で構成されている。
パッケージ本体40は、図9に示すように、第1の基板41と、第2の基板42と、第3の基板43と、シールリング44と、実装端子45と、を積層して形成されている。実装端子45は、第1の基板41の外部底面に複数形成されている。第3の基板43は中央部が除去された環状体であり、第3の基板43の上部周縁に例えばコバール等のシールリング44が形成されている。
第3の基板43と第2の基板42とにより、振動素子1を収容する凹部(キャビティ)が形成される。第2の基板42の上面の所定の位置には、導体46により実装端子45と電気的に導通する複数の素子搭載パッド47が設けられている。素子搭載パッド47は、振動素子1を載置した際に第2の厚肉本体15aに形成したパッド電極29aに対応するように配置されている。
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a vibrator according to an embodiment of the present invention. FIG. 9A is a plan view in which a lid member is omitted, and FIG. 9B is a longitudinal sectional view. The vibrator 2 includes a vibration element 1, a package body 40 formed in a rectangular box shape for housing the vibration element 1, and a lid member 49 made of metal, ceramic, glass, or the like. .
As shown in FIG. 9, the package body 40 is formed by laminating a first substrate 41, a second substrate 42, a third substrate 43, a seal ring 44, and mounting terminals 45. Yes. A plurality of mounting terminals 45 are formed on the outer bottom surface of the first substrate 41. The third substrate 43 is an annular body from which the central portion is removed, and a seal ring 44 such as Kovar is formed on the upper peripheral edge of the third substrate 43.
The third substrate 43 and the second substrate 42 form a recess (cavity) that houses the vibration element 1. A plurality of element mounting pads 47 that are electrically connected to the mounting terminals 45 by conductors 46 are provided at predetermined positions on the upper surface of the second substrate 42. The element mounting pad 47 is disposed so as to correspond to the pad electrode 29a formed on the second thick body 15a when the vibration element 1 is mounted.

振動素子1を固定する際には、先ず、振動素子1を反転(裏返し)してパッド電極29aを導電性接着剤30が塗布された素子搭載パッド47に載置して荷重をかける。導電性接着剤30は経年変化を考慮して脱ガスの少ないポリイミド系接着剤を用いている。   When fixing the vibration element 1, first, the vibration element 1 is inverted (turned over) and the pad electrode 29 a is placed on the element mounting pad 47 coated with the conductive adhesive 30 and a load is applied. The conductive adhesive 30 uses a polyimide adhesive with little degassing in consideration of aging.

次に、パッケージ本体40に搭載された振動素子1の導電性接着剤30を硬化させるために、所定の温度の高温炉に所定の時間入れる。導電性接着剤30を硬化させた後、反転して上面側になったパッド電極29bと、パッケージ本体40の電極端子48とをボンディングワイヤーBWで導通接続する。図9(b)に示すように、振動素子1をパッケージ本体40に支持・固定する部分は、一カ所(一点)であるため、支持固定により生じる応力の大きさを小さくすることが可能となる。
アニール処理を施した後、第2の励振電極25bに質量を付加するか、又は質量を減じて周波数調整を行う。その後、パッケージ本体40の上面に形成したシールリング44上に、蓋部材49を載置し、真空中、又は窒素ガスの雰囲気中で蓋部材49をシーム溶接して密封し、振動子2が完成する。又は、パッケージ本体40の第3の基板43の上面に塗布した低融点ガラスに蓋部材49を載置し、溶融して密着する方法もある。この場合もパッケージのキャビティ内は真空にするか、又は窒素ガス等の不活性ガスで充填して、振動子2が完成する。
Next, in order to cure the conductive adhesive 30 of the vibration element 1 mounted on the package body 40, it is placed in a high temperature furnace at a predetermined temperature for a predetermined time. After the conductive adhesive 30 is cured, the pad electrode 29b that is inverted and turned to the upper surface side and the electrode terminal 48 of the package body 40 are electrically connected by the bonding wire BW. As shown in FIG. 9B, since the vibration element 1 is supported / fixed to the package body 40 at one place (one point), it is possible to reduce the magnitude of the stress generated by the support fixation. .
After the annealing treatment, the frequency is adjusted by adding mass to the second excitation electrode 25b or reducing the mass. Thereafter, the lid member 49 is placed on the seal ring 44 formed on the upper surface of the package body 40, and the lid member 49 is sealed by seam welding in a vacuum or in an atmosphere of nitrogen gas, whereby the vibrator 2 is completed. To do. Alternatively, there is a method in which the lid member 49 is placed on the low-melting glass applied on the upper surface of the third substrate 43 of the package body 40 and melted and adhered. Also in this case, the cavity of the package is evacuated or filled with an inert gas such as nitrogen gas, and the vibrator 2 is completed.

パッド電極29a、29bの間隔をZ’軸方向に離して形成した振動素子1を構成してもよい。この場合も図9で説明した振動子2と同様に振動子を構成することができる。また、パッド電極29a、29bを同一面上に間隔を離して形成した振動素子1を構成してもよい。この場合、振動素子1は、二カ所(二点)に導電性接着剤30を塗布して、導通と支持・固定を図るようにした構造である。低背化に適した構造であるが、導電性接着剤30に起因するマウント応力が少し大きくなる虞がある。
以上の振動子2の実施形態例では、パッケージ本体40に積層板を用いた例を説明したが、パッケージ本体40に単層セラミック板を用い、蓋体に絞り加工を施したキャップを用いて振動子を構成してもよい。
The vibration element 1 formed by separating the pad electrodes 29a and 29b from each other in the Z′-axis direction may be configured. In this case as well, the vibrator can be configured similarly to the vibrator 2 described with reference to FIG. Moreover, you may comprise the vibration element 1 which formed the pad electrodes 29a and 29b on the same surface at intervals. In this case, the vibration element 1 has a structure in which the conductive adhesive 30 is applied at two locations (two points) so as to be conductive, supported, and fixed. Although the structure is suitable for reducing the height, the mounting stress due to the conductive adhesive 30 may be slightly increased.
In the above-described embodiment of the vibrator 2, an example in which a laminated plate is used for the package body 40 has been described. However, vibration is performed using a cap that uses a single-layer ceramic plate for the package body 40 and has a drawing process for the lid. You may comprise a child.

図9に示すように、振動素子1を支持する部位が一点であり、且つ厚肉部13と振動部12の間にスリット17を設けることにより、導電性接着剤30に起因して生じる応力を小さくすることができるため、周波数再現性、周波数温度特性、CI温度特性、及び周波数エージング特性に優れた振動子2が得られるという効果がある。   As shown in FIG. 9, the portion that supports the vibration element 1 is a single point, and by providing the slit 17 between the thick portion 13 and the vibration portion 12, the stress caused by the conductive adhesive 30 is reduced. Since it can be made small, there is an effect that the vibrator 2 excellent in frequency reproducibility, frequency temperature characteristics, CI temperature characteristics, and frequency aging characteristics can be obtained.

図10は、本発明の一実施形態に係る電子デバイスの構成を示す図であって、図10(a)は蓋部材を省略した平面図であり、図10(b)は縦断面図である。電子デバイス3は、パッケージ本体50と、蓋部材49と、振動素子1と、振動素子1を励振する発振回路を搭載したIC部品51と、電圧により容量が変化する可変容量素子、温度より抵抗が変化するサーミスター、インダクター等の電子部品52の少なくとも1つと、を備えている。   FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of an electronic device according to an embodiment of the present invention. FIG. 10A is a plan view in which a lid member is omitted, and FIG. 10B is a longitudinal sectional view. . The electronic device 3 includes a package body 50, a lid member 49, the vibration element 1, an IC component 51 on which an oscillation circuit for exciting the vibration element 1 is mounted, a variable capacitance element whose capacitance varies with voltage, and a resistance higher than temperature. And at least one electronic component 52 such as a changing thermistor or inductor.

パッケージ本体50は、図10に示すように、第1の基板61と、第2の基板62と、第3の基板63と、を積層して形成されている。実装端子45は、第1の基板61の外部底面に複数形成されている。第2の基板62と第3の基板63とは中央部が除去された環状体で形成されている。
第1の基板61と、第2の基板62と、第3の基板63と、により、振動素子1、IC部品51、および電子部品52などを収容する凹部(キャビティ)が形成される。第2の基板62の上面の所定の位置には、導体46により実装端子45と電気的に導通する複数の素子搭載パッド47が設けられている。素子搭載パッド47は、振動素子1を載置した際に第2の厚肉本体15aに形成したパッド電極29aに対応するように配置されている。
As shown in FIG. 10, the package body 50 is formed by stacking a first substrate 61, a second substrate 62, and a third substrate 63. A plurality of mounting terminals 45 are formed on the outer bottom surface of the first substrate 61. The 2nd board | substrate 62 and the 3rd board | substrate 63 are formed with the annular body from which the center part was removed.
The first substrate 61, the second substrate 62, and the third substrate 63 form a recess (cavity) that accommodates the vibration element 1, the IC component 51, the electronic component 52, and the like. A plurality of element mounting pads 47 that are electrically connected to the mounting terminals 45 by conductors 46 are provided at predetermined positions on the upper surface of the second substrate 62. The element mounting pad 47 is disposed so as to correspond to the pad electrode 29a formed on the second thick body 15a when the vibration element 1 is mounted.

反転した振動素子1のパッド電極29aを、導電性接着剤(ポリイミド系)30を塗布したパッケージ本体50の素子搭載パッド47に載置し、パッド電極29aと素子搭載パッド47との導通を図る。反転して上面側になったパッド電極29bと、パッケージ本体50の電極端子48とをボンディングワイヤーBWにて接続し、パッケージ本体50の基板間に形成された導体を通じて、IC部品51の1つの電極端子55との導通を図る。IC部品51をパッケージ本体50の所定の位置に固定し、IC部品51の端子と、パッケージ本体50の電極端子55とをボンディングワイヤーBWにて接続する。また、電子部品52は、パッケージ本体50の所定の位置に載置し、金属バンプ等を用いて導体46に接続する。パッケージ本体50を真空、あるいは窒素等の不活性気体で満たし、パッケージ本体50を蓋部材49で密封して電子デバイス3を完成する。
パッド電極29bとパッケージ本体50の電極端子48とをボンディングワイヤーBWで接続する工法は、振動素子1を支持する部位が一カ所(一点)になり、導電性接着剤30に起因して生じるマウント応力を小さくする。また、パッケージ本体50に収容するに当たり、振動素子1を反転して、より大きな励振電極25bを上面にしたので、電子デバイス3の周波数調整が容易となる。
The pad electrode 29a of the inverted vibration element 1 is placed on the element mounting pad 47 of the package body 50 to which the conductive adhesive (polyimide) 30 is applied, and conduction between the pad electrode 29a and the element mounting pad 47 is achieved. One electrode of the IC component 51 is connected through a conductor formed between the substrates of the package body 50 by connecting the pad electrode 29b which is inverted to the upper surface side and the electrode terminal 48 of the package body 50 by a bonding wire BW. Conduction with the terminal 55 is intended. The IC component 51 is fixed at a predetermined position of the package body 50, and the terminal of the IC component 51 and the electrode terminal 55 of the package body 50 are connected by the bonding wire BW. Further, the electronic component 52 is placed at a predetermined position of the package body 50 and connected to the conductor 46 using a metal bump or the like. The package body 50 is filled with an inert gas such as vacuum or nitrogen, and the package body 50 is sealed with a lid member 49 to complete the electronic device 3.
In the method of connecting the pad electrode 29b and the electrode terminal 48 of the package body 50 with the bonding wire BW, the portion supporting the vibration element 1 is one place (one point), and the mount stress caused by the conductive adhesive 30 Make it smaller. Further, since the vibrating element 1 is inverted and the larger excitation electrode 25b is placed on the upper surface when housed in the package body 50, the frequency adjustment of the electronic device 3 is facilitated.

図10に示すように、電子デバイス3を構成することにより、基本波で励振する高周波の振動素子1を用いているので、容量比が小さく、周波数可変幅が広がる。更に、S/N比の良好な電圧制御型発振器が得られるという効果がある。
また、電子デバイス3として発振器、温度補償型発振器等を構成することが可能であり、周波数再現性、エージング特性、周波数温度特性に優れた発振器を構成できるという効果がある。
As shown in FIG. 10, by configuring the electronic device 3, the high-frequency vibrating element 1 excited by the fundamental wave is used, so that the capacitance ratio is small and the frequency variable width is widened. Furthermore, there is an effect that a voltage controlled oscillator having a good S / N ratio can be obtained.
In addition, an oscillator, a temperature compensated oscillator, and the like can be configured as the electronic device 3, and an oscillator excellent in frequency reproducibility, aging characteristics, and frequency temperature characteristics can be configured.

次いで、本発明の一実施形態に係る振動素子を適用した電子機器(本発明の電子機器)について、図11〜図13に基づき、詳細に説明する。
図11は、本発明の一実施形態に係る振動素子を備える電子機器としてのモバイル型(又はノート型)のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。この図において、パーソナルコンピューター1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示部100を備えた表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター1100には、フィルター、共振器、基準クロック等として機能する振動素子1が内蔵されている。
Next, an electronic device (electronic device of the present invention) to which the vibration element according to an embodiment of the present invention is applied will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 11 is a perspective view illustrating a configuration of a mobile (or notebook) personal computer as an electronic apparatus including the resonator element according to the embodiment of the invention. In this figure, a personal computer 1100 includes a main body portion 1104 provided with a keyboard 1102 and a display unit 1106 provided with a display portion 100. The display unit 1106 is rotated with respect to the main body portion 1104 via a hinge structure portion. It is supported movably. Such a personal computer 1100 incorporates a vibration element 1 that functions as a filter, a resonator, a reference clock, and the like.

図12は、本発明の一実施形態に係る振動素子を備える電子機器としての携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。この図において、携帯電話機1200は、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206を備え、操作ボタン1202と受話口1204との間には、表示部100が配置されている。このような携帯電話機1200には、フィルター、共振器等として機能する振動素子1が内蔵されている。   FIG. 12 is a perspective view illustrating a configuration of a mobile phone (including PHS) as an electronic apparatus including the resonator element according to the embodiment of the invention. In this figure, a cellular phone 1200 includes a plurality of operation buttons 1202, an earpiece 1204, and a mouthpiece 1206, and the display unit 100 is disposed between the operation buttons 1202 and the earpiece 1204. Such a cellular phone 1200 incorporates the vibration element 1 that functions as a filter, a resonator, or the like.

図13は、本発明の一実施形態に係る振動素子を備える電子機器としてのディジタルスチールカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチールカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)等の撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。
ディジタルスチールカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面には、表示部100が設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部100は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース1302の正面側(図中裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCD等を含む受光ユニット1304が設けられている。
撮影者が表示部100に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、メモリー1308に転送・格納される。また、このディジタルスチールカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子1312にはテレビモニター1430が、データ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピューター1440が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー1308に格納された撮像信号が、テレビモニター1430や、パーソナルコンピューター1440に出力される構成になっている。このようなディジタルスチールカメラ1300には、フィルター、共振器等として機能する振動素子1が内蔵されている。
FIG. 13 is a perspective view showing a configuration of a digital still camera as an electronic apparatus including the resonator element according to the embodiment of the invention. In this figure, connection with an external device is also simply shown. Here, an ordinary camera sensitizes a silver halide photographic film with a light image of a subject, whereas a digital still camera 1300 photoelectrically converts a light image of a subject with an image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device). An imaging signal (image signal) is generated.
A display unit 100 is provided on the back of a case (body) 1302 in the digital still camera 1300, and is configured to perform display based on an imaging signal from the CCD. The display unit 100 displays a subject as an electronic image. Functions as a viewfinder. A light receiving unit 1304 including an optical lens (imaging optical system), a CCD, and the like is provided on the front side (the back side in the drawing) of the case 1302.
When the photographer confirms the subject image displayed on the display unit 100 and presses the shutter button 1306, the CCD image pickup signal at that time is transferred and stored in the memory 1308. In the digital still camera 1300, a video signal output terminal 1312 and an input / output terminal 1314 for data communication are provided on the side surface of the case 1302. As shown in the figure, a television monitor 1430 is connected to the video signal output terminal 1312 and a personal computer 1440 is connected to the input / output terminal 1314 for data communication as necessary. Further, the imaging signal stored in the memory 1308 is output to the television monitor 1430 or the personal computer 1440 by a predetermined operation. Such a digital still camera 1300 incorporates a vibration element 1 that functions as a filter, a resonator, or the like.

なお、本発明の一実施形態に係る振動素子を備える電子機器は、図11のパーソナルコンピューター(モバイル型パーソナルコンピューター)、図12の携帯電話機、図13のディジタルスチールカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置(例えばインクジェットプリンター)、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、POS端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシュミレーター等に適用することができる。   The electronic device including the vibration element according to the embodiment of the present invention includes, for example, an ink jet in addition to the personal computer (mobile personal computer) in FIG. 11, the mobile phone in FIG. 12, and the digital still camera in FIG. Dispenser (for example, ink jet printer), laptop personal computer, TV, video camera, video tape recorder, car navigation device, pager, electronic organizer (including communication function), electronic dictionary, calculator, electronic game machine, word processor , Workstations, videophones, crime prevention TV monitors, electronic binoculars, POS terminals, medical equipment (eg, electronic thermometers, blood pressure monitors, blood glucose meters, electrocardiogram measuring devices, ultrasonic diagnostic devices, electronic endoscopes), fish detectors, Various measuring instruments and instruments (example If, gages for vehicles, aircraft, and ships), can be applied to a flight simulator or the like.

1…振動素子、2…振動子、3…電子デバイス、10…基板、11…凹陥部、12…振動部、13…厚肉部、14…第1の厚肉部、14a…第1の厚肉本体、14b…第1の傾斜部、15…第2の厚肉部、15a…第2の厚肉本体、15b…第2の傾斜部、16…第3の厚肉部、16a…第3の厚肉本体、16b…第3の傾斜部、17…スリット、23…励振電極、25a…第1の励振電極、25b…第2の励振電極、27a,27b…リード電極、29a,29b…パッド電極、30…導電性接着剤、40…パッケージ本体、41…第1の基板、42…第2の基板、43…第3の基板、44…シールリング、45…実装端子、46…導体、47…素子搭載パッド、48…電極端子、49…蓋部材、50…パッケージ本体、51…IC部品、52…電子部品、55…電極端子、61…第1の基板、62…第2の基板、63…第3の基板、100…表示部、1100…パーソナルコンピューター、1102…キーボード、1104…本体部、1106…表示ユニット、1200…携帯電話機、1202…操作ボタン、1204…受話口、1206…送話口、1300…ディジタルスチールカメラ、1302…ケース、1304…受光ユニット、1306…シャッターボタン、1308…メモリー、1312…ビデオ信号出力端子、1314…入出力端子、1430…テレビモニター、1440…パーソナルコンピューター。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vibration element, 2 ... Vibrator, 3 ... Electronic device, 10 ... Board | substrate, 11 ... Recessed part, 12 ... Vibrating part, 13 ... Thick part, 14 ... 1st thick part, 14a ... 1st thickness Meat body, 14b ... 1st inclined part, 15 ... 2nd thick part, 15a ... 2nd thick body, 15b ... 2nd inclined part, 16 ... 3rd thick part, 16a ... 3rd Thick body, 16b ... third inclined portion, 17 ... slit, 23 ... excitation electrode, 25a ... first excitation electrode, 25b ... second excitation electrode, 27a, 27b ... lead electrode, 29a, 29b ... pad Electrode 30 ... conductive adhesive 40 ... package body 41 ... first substrate 42 ... second substrate 43 ... third substrate 44 ... seal ring 45 ... mounting terminal 46 ... conductor 47 ... element mounting pad, 48 ... electrode terminal, 49 ... lid member, 50 ... package body, 51 ... IC component, DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Electronic component, 55 ... Electrode terminal, 61 ... 1st board | substrate, 62 ... 2nd board | substrate, 63 ... 3rd board | substrate, 100 ... Display part, 1100 ... Personal computer, 1102 ... Keyboard, 1104 ... Main-body part, DESCRIPTION OF SYMBOLS 1106 ... Display unit, 1200 ... Mobile phone, 1202 ... Operation button, 1204 ... Earpiece, 1206 ... Mouthpiece, 1300 ... Digital still camera, 1302 ... Case, 1304 ... Light receiving unit, 1306 ... Shutter button, 1308 ... Memory, 1312: Video signal output terminal, 1314 ... Input / output terminal, 1430 ... TV monitor, 1440 ... Personal computer.

Claims (7)

厚み滑り振動するATカット水晶基板と、
前記ATカット水晶基板の一方の主面に設けられ、矩形の四隅を切り欠いた形状の第1の励振電極と、
前記ATカット水晶基板の他方の主面に設けられ、前記第1の励振電極とは形状の異なる第2の励振電極と、
を含み、
平面視において、前記第1の励振電極は、前記第2の励振電極の外縁内に収まっており、
前記矩形の面積S1と前記第1の励振電極の面積S2との比(S2/S1)が87.7%≦(S2/S1)<95.0%であることを特徴とする振動素子。
And the AT-cut quartz substrate to a thickness smooth riffs dynamic,
A first excitation electrode provided on one main surface of the AT-cut quartz substrate and having a rectangular corner cut out;
A second excitation electrode provided on the other main surface of the AT-cut quartz substrate and having a different shape from the first excitation electrode;
Including
In plan view, the first excitation electrode is within the outer edge of the second excitation electrode;
The vibration element, wherein a ratio (S2 / S1) of the rectangular area S1 to the area S2 of the first excitation electrode is 87.7% ≦ (S2 / S1) <95.0%.
請求項において、
前記第1の励振電極から前記ATカット水晶基板の端部に向って延在しているリード電極を含み
記リード電極は、前記切り欠いた領域を除く前記第1の励振電極の端部から延在されていることを特徴とする振動素子。
In claim 1 ,
Includes a lead electrode that extends towards the end of the first excitation electrodes or al the AT-cut quartz substrate,
Before SL lead electrodes, the vibrating element, characterized in that is extended from an end portion of the first excitation electrode except the cutaway region.
請求項1または2において、
エネルギー閉じ込め係数Mが
M=K・(hx/2・ts)・(△) 1/2
17.1≦M≦35.7
(Kは前記ATカット水晶基板の異方性係数、hxは前記厚み滑り振動の変位方向に沿った前記第1の励振電極寸法、tsは前記ATカット水晶基板の板厚、△は前記第1の励振電極および前記第2の励振電極のプレートバック量)
を満たすことを特徴とする振動素子。
In claim 1 or 2 ,
Energy confinement factor M is,
M = K · (hx / 2 · ts) · (Δ) 1/2
17.1 ≦ M ≦ 35.7
(K is the anisotropy coefficient of the AT-cut quartz substrate, hx is the first excitation electrode dimension along the displacement direction of the thickness-shear vibration, ts is the plate thickness of the AT-cut quartz substrate, and Δ is the first thickness) Plate back amount of the second excitation electrode and the second excitation electrode)
A vibrating element characterized by satisfying
請求項1乃至のいずれか一項において、
前記厚み滑り振動の共振周波数が200MHz以上であることを特徴とする振動素子。
In any one of Claims 1 thru | or 3 ,
A resonance element having a resonance frequency of the thickness shear vibration of 200 MHz or more.
請求項1乃至のいずれか一項に記載の振動素子と、
前記振動素子を収容するパッケージと、
を備えていることを特徴とする振動子。
The vibration element according to any one of claims 1 to 4 ,
A package containing the vibration element;
A vibrator characterized by comprising:
請求項1乃至のいずれか一項に記載の振動素子と、
前記振動素子を励振する発振回路と、
を備えていることを特徴とする電子デバイス。
The vibration element according to any one of claims 1 to 4 ,
An oscillation circuit for exciting the vibration element;
An electronic device comprising:
請求項1乃至のいずれか一項に記載の振動素子を備えていることを特徴とする電子機器。 An electronic apparatus characterized by comprising a vibration device according to any one of claims 1 to 4.
JP2012070897A 2012-03-27 2012-03-27 Vibration element, vibrator, electronic device, and electronic apparatus Active JP6035808B2 (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012070897A JP6035808B2 (en) 2012-03-27 2012-03-27 Vibration element, vibrator, electronic device, and electronic apparatus
TW102109355A TWI578585B (en) 2012-03-27 2013-03-15 Vibrator element, vibrator, electronic device, electronic apparatus, and mobile object
US13/849,896 US9013243B2 (en) 2012-03-27 2013-03-25 Resonator element, resonator, electronic device, electronic apparatus, and mobile object
CN2013201404412U CN203233372U (en) 2012-03-27 2013-03-26 Oscillating element, oscillator, electronic device, electronic apparatus and mobile object
CN201310098772.9A CN103368518B (en) 2012-03-27 2013-03-26 Vibrating elements, oscillator, electronic device, electronic equipment and moving body
US14/663,888 US20150194946A1 (en) 2012-03-27 2015-03-20 Resonator element, resonator, electronic device, electronic apparatus, and mobile object

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012070897A JP6035808B2 (en) 2012-03-27 2012-03-27 Vibration element, vibrator, electronic device, and electronic apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013207338A JP2013207338A (en) 2013-10-07
JP6035808B2 true JP6035808B2 (en) 2016-11-30

Family

ID=49526067

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012070897A Active JP6035808B2 (en) 2012-03-27 2012-03-27 Vibration element, vibrator, electronic device, and electronic apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6035808B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6303372B2 (en) 2013-10-01 2018-04-04 セイコーエプソン株式会社 Vibration element, vibrator, electronic device, electronic device, and moving object
JP2015088876A (en) * 2013-10-30 2015-05-07 セイコーエプソン株式会社 Vibration element, vibrator, electronic device, electronic apparatus and movable body
JP6855227B2 (en) * 2016-12-12 2021-04-07 日本電波工業株式会社 Piezoelectric vibrating pieces and piezoelectric devices

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06252691A (en) * 1993-02-27 1994-09-09 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd Crystal vibrator
JP3881503B2 (en) * 2000-09-29 2007-02-14 京セラ株式会社 Piezoelectric vibrator and piezoelectric device equipped with the same
JP2002190717A (en) * 2000-12-21 2002-07-05 Toyo Commun Equip Co Ltd High frequency piezoelectric device
JP4857491B2 (en) * 2001-06-29 2012-01-18 セイコーエプソン株式会社 Manufacturing method of surface mount type piezoelectric vibrator
US20040036383A1 (en) * 2002-08-23 2004-02-26 Rubach Robert Walter Elliptical electrode for crystals
JP4506135B2 (en) * 2003-09-18 2010-07-21 エプソントヨコム株式会社 Piezoelectric vibrator
JP2007208771A (en) * 2006-02-03 2007-08-16 Epson Toyocom Corp Piezoelectric vibration element, piezoelectric vibrator, and piezoelectric oscillator
JP5150177B2 (en) * 2006-10-05 2013-02-20 日本電波工業株式会社 Crystal oscillator

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013207338A (en) 2013-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI578585B (en) Vibrator element, vibrator, electronic device, electronic apparatus, and mobile object
US8791766B2 (en) Resonating element, resonator, electronic device, electronic apparatus, moving vehicle, and method of manufacturing resonating element
US9013242B2 (en) Resonator element, resonator, electronic device, electronic apparatus, and mobile object
JP5982898B2 (en) Vibration element, vibrator, electronic device, oscillator, and electronic device
JP6191152B2 (en) Vibration element, vibrator, electronic device, electronic device, and moving object
JP6083144B2 (en) Vibrating piece, vibrating element, vibrator, electronic device, electronic apparatus, moving body, and method of manufacturing vibrating piece
US9136793B2 (en) Resonator element, resonator, electronic device, electronic apparatus, and method of manufacturing resonator element
JP6079280B2 (en) Vibration element, vibrator, electronic device, electronic device, and moving object
US20160028369A1 (en) Resonator element, resonator, oscillator, electronic apparatus, and mobile object
JP2013197916A (en) Vibration element, oscillator, electronic device and electronic apparatus
JP2013255052A (en) Vibration element, vibrator, electronic device, electronic apparatus, mobile body, and manufacturing method of vibration element
JP6064350B2 (en) Vibration element, vibrator, electronic device, and electronic apparatus
JP2014027506A (en) Vibration piece, vibration element, vibrator, electronic device, electronic apparatus, movable body and manufacturing method for vibration piece
JP2015088876A (en) Vibration element, vibrator, electronic device, electronic apparatus and movable body
JP2014007693A (en) Vibration element, vibrator, electronic device, electronic apparatus, and mobile body
JP6074903B2 (en) Vibration element, vibrator, electronic device, and electronic apparatus
JP6035808B2 (en) Vibration element, vibrator, electronic device, and electronic apparatus
US10153749B2 (en) Resonator element, resonator, and electronic device
JP2020025344A (en) Vibration element, vibrator, electronic device, electronic apparatus, mobile body, and manufacturing method of vibration element
JP6562101B2 (en) Vibration element, vibrator, electronic device, electronic device, and moving object
JP2013258452A (en) Vibration element, vibrator, electronic device, electronic apparatus, mobile body, and manufacturing method of vibration element
JP2017099025A (en) Vibration piece, vibration element, vibrator, electronic device, electronic apparatus, movable body and manufacturing method for vibration piece
JP2013207336A (en) Vibration element, vibrator, electronic device, and electronic apparatus
JP6627902B2 (en) Vibrating element, vibrator, electronic device, electronic apparatus, moving body, and method of manufacturing vibrating element
JP2017220945A (en) Vibration element, vibrator, electronic device, electronic apparatus, and method of manufacturing vibration element

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20150107

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150223

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160215

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160301

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160426

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20160609

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20160617

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20161004

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161017

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6035808

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150