JP6281597B2 - 振動片、振動子、発振器および電子機器 - Google Patents
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Description
したがって、従来の振動片では、優れた温度特性を得ることができないという問題がある。
[適用例1]
本発明の振動片は、ATカット水晶素板で構成され、第1主面、および前記第1主面の裏側に第2主面を備えている基板と、
前記第1主面に配置されている第1励振電極、および、前記第2主面に配置されている第2励振電極と、
前記基板に配置されている、第1マウント部および第2マウント部と、
前記基板に配置されており、前記第1励振電極と前記第1マウント部とを電気的に接続している第1接続配線、および、前記第2励振電極と前記第2マウント部とを電気的に接続している第2接続配線と、
を有している振動片であって、
前記第1接続配線の抵抗値をR1とし、前記第2接続配線の抵抗値をR2とし、前記振動片のCI値をR3としたとき、
前記振動片の発振周波数が15MHz以上、25MHz未満のとき、
0.1≦R1/R3
0.1≦R2/R3
5.0≦R1≦10.0Ω
5.0≦R2≦10.0Ω
を満たしていることを特徴とする。
本発明の振動片は、ATカット水晶素板で構成され、第1主面、および前記第1主面の裏側に第2主面を備えている基板と、
前記第1主面に配置されている第1励振電極、および、前記第2主面に配置されている第2励振電極と、
前記基板に配置されている、第1マウント部および第2マウント部と、
前記基板に配置されており、前記第1励振電極と前記第1マウント部とを電気的に接続している第1接続配線、および、前記第2励振電極と前記第2マウント部とを電気的に接続している第2接続配線と、
を有している振動片であって、
前記第1接続配線の抵抗値をR1とし、前記第2接続配線の抵抗値をR2とし、前記振動片のCI値をR3としたとき、
前記振動片の発振周波数が25MHz以上、35MHz未満のとき、
0.1≦R1/R3
0.1≦R2/R3
10.0≦R1≦15.0Ω
10.0≦R2≦15.0Ω
を満たしていることを特徴とする。
本発明の振動片は、ATカット水晶素板で構成され、第1主面、および前記第1主面の裏側に第2主面を備えている基板と、
前記第1主面に配置されている第1励振電極、および、前記第2主面に配置されている第2励振電極と、
前記基板に配置されている、第1マウント部および第2マウント部と、
前記基板に配置されており、前記第1励振電極と前記第1マウント部とを電気的に接続している第1接続配線、および、前記第2励振電極と前記第2マウント部とを電気的に接続している第2接続配線と、
を有している振動片であって、
前記第1接続配線の抵抗値をR1とし、前記第2接続配線の抵抗値をR2とし、前記振動片のCI値をR3としたとき、
前記振動片の発振周波数が35MHz以上、45MHz未満のとき、
0.1≦R1/R3
0.1≦R2/R3
15.0≦R1≦25.0Ω
15.0≦R2≦25.0Ω
を満たしていることを特徴とする。
本発明の振動子は、本発明の振動片と、
前記振動片を収納したパッケージと、を備えたことを特徴とする。
これにより、信頼性の高い振動子が得られる。
[適用例5]
本発明の発振器は、本発明の振動片と、
前記振動片に接続された発振回路と、を備えたことを特徴とする。
これにより、信頼性の高い発振器が得られる。
[適用例6]
本発明の電子機器は、本発明の振動片を備えたことを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
まず、本発明の振動片を適用した振動子(本発明の振動子)について説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態にかかる振動子の平面図、図2は、図1中のA−A線断面図、図3は、図1中のB−B線断面図、図4は、図1に示す振動子が有する振動片の平面図であり、(a)が上面図、(b)が下面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図2および図3中の上側を「上」と言い、下側を「下」と言う。
図1ないし図3に示す振動子1は、振動片2(本発明の振動片)と、振動片2を収納するパッケージ9とを有している。以下、振動片2およびパッケージ9について、順次詳細に説明する。
パッケージ9は、上面に開放する凹部911を有する箱状のベース91と、凹部911の開口を塞ぐようにベース91に接合されている板状のリッド92とを有している。このようなパッケージ9は、凹部911がリッド92にて塞がれることにより形成された収納空間Sを有しており、この収納空間Sに、振動片2が気密的に収納、設置されている。なお、収納空間S内は、例えば、減圧(好ましくは真空)状態となっていてもよいし、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されていてもよい。これにより、振動片2の振動特性が向上する。
導電性固定部材71、72としては、特に限定されないが、例えば、半田、銀ペースト、導電性接着剤(樹脂材料中に金属粒子などの導電性フィラーを分散させた接着剤)などを用いることができる。
第1、第2接続端子95、96および外部端子94の構成としては、それぞれ、導電性を有していれば、特に限定されないが、例えば、Cr(クロム)、W(タングステン)などのメタライズ層(下地層)に、Ni(ニッケル)、Au(金)、Ag(銀)、Cu(銅)などの各被膜を積層した金属被膜で構成することができる。
図4に示すように、本実施形態の振動片2は、基板(圧電基板)3と、基板3上に形成された導体パターン4とで構成されている。
基板3は、全体的にほぼ均一な厚さを有する板状をなしている。基板3の厚みは、特に限定されず、例えば、1μm以上、100μm以下とすることができる。
振動部31の上面(第1主面)31aには、第1励振電極411が形成されており、下面(第1面と表裏関係にある第2主面)31bには、第2励振電極412が形成されている。第1励振電極411と第2励振電極412とは、振動片2の平面視にて、互いの輪郭が重なるように形成されている。また、X軸方向における第1、第2励振電極411、412の中心は、X軸方向における基板3の中心より基部32に対して離れている。
これら第1励振電極411、第2励振電極412、第1接続電極421、第2接続電極422、第1接続配線431および第2接続配線432により導体パターン4が構成されている。
振動片2において、第1接続配線431の抵抗値(電気抵抗)をR1とし、第2接続配線432の抵抗値(電気抵抗)をR2とし、第1マウント部M1と第2マウント部M2との間の抵抗値(すなわち、振動片2のCI(クリスタルインピーダンス)値)をR3とする。R1は、第1マウント部M1と第1励振電極411の所定位置(例えば中心)の間の抵抗値を言い、R2は、第2マウント部M2と第2励振電極412の所定位置(例えば中心)の間の抵抗値を言う。また、R1、R2、R3は、それぞれ、常温における値である。
そこで、本発明では、振動片2のCI値を従来と比較して高く設定し、振動片のCI値に対するCI値の変化量(ΔCI値)の割合(CI値/ΔCI値)を小さくし、発振周波数の変化が温度特性に与える影響を小さくしている。そのため、本発明の振動片は、従来の振動片に対して優れた温度特性を発揮することができる。
R1、R2を高くする方法としては、特に限定されないが、例えば、第1接続配線431および第2接続配線432の横断面積を小さくすることが特に有効である。これにより、簡単にR1、R2を高くすることができる。第1、第2接続配線431、432の横断面積を小さくするには、幅Wを小さくするか、厚さ(膜厚)を薄くするか、のいずれか一方または両方を行うのが有効である。
なお、例えば、第1、第2接続配線431、432が、前述したように、Cr(クロム)などのメタライズ層(下地層)に、Au(金)などの電極層を積層した金属被膜で構成されている場合には、前記金属層の膜厚を調整することにより、第1、第2接続配線431、432の膜厚を所望の値とするのが好ましい。
次に、本発明の振動子の第2実施形態について説明する。
図5は、本発明の第2実施形態にかかる振動子の平面図、図6は、図5中のC−C線断面図である。
以下、第2実施形態の振動子について、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第2実施形態にかかる振動子は、振動片の構成が異なる以外は、前述した第1実施形態と同様である。なお、前述した第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
以上のような振動片2Aは、第2接続電極422が導電性固定部材72を介して第2接続端子96に固定されている。また、第1接続電極421がワイヤー(ボンディングワイヤー)を介して第1接続端子95に電気的に接続されている。
このような第2実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
次に、本発明の振動子の第3実施形態について説明する。
図7は、本発明の第3実施形態にかかる振動子が有する振動片の側面図である。
以下、第3実施形態の振動子について、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第3実施形態にかかる振動子は、振動片の構成が異なる以外は、前述した第1実施形態と同様である。なお、前述した第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
このような第3実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
次に、本発明の振動子の第4実施形態について説明する。
図8は、本発明の第4実施形態にかかる振動子の断面図である。
以下、第4実施形態の振動子について、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第4実施形態にかかる振動子は、パッケージの構成が異なる以外は、前述した第1実施形態と同様である。なお、前述した第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
このような第4実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。
次いで、本発明の振動片を適用した発振器(本発明の発振器)について説明する。
図9に示す発振器10は、振動子1と、振動片2を駆動するためのICチップ(チップ部品)8とを有している。以下、発振器10について、前述した振動子との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
ベース91の凹部911は、ベース91の上面に開放する第1凹部911aと、第1凹部911aの底面の中央部に開放する第2凹部911bと、第2凹部911bの底面の中央部に開放する第3凹部911cとを有している。
また、第2凹部911bの底面には、ワイヤーを介してICチップ8と電気的に接続された複数の内部端子93が形成されている。これら複数の内部端子93には、ベース91に形成された図示しないビアを介してパッケージ9の底面に形成された外部端子(実装端子)94に電気的に接続された端子と、図示しないビアやワイヤーを介して第1接続端子95に電気的に接続された端子と、図示しないビアやワイヤーを介して第2接続端子96に電気的に接続された端子とが含まれている。
なお、図9の構成では、ICチップ8が収納空間S内に配置されている構成について説明したが、ICチップ8の配置は、特に限定されず、例えば、パッケージ9の外側(ベースの底面)に配置されていてもよい。
次いで、本発明の振動片を適用した電子機器(本発明の電子機器)について、図10〜図12に基づき、詳細に説明する。
図10は、本発明の振動片を備える電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)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子1が内蔵されている。
また、上記の実施形態では、振動片としてフラット型、メサ型を例示したが、これに限定するものではなく、ベベル型、逆メサ型などでもよい。また、振動片の材質(基板の構成材料)としては、水晶に限定されず、例えば、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどを用いてもよい。
1.振動片の製造
(実施例1)
まず、ATカットの水晶素板を切り出して、基板を得た。基板のサイズは、縦(X軸)×横(Z軸)×厚さ(Y軸)が1.8mm×1.3mm×0.04mmであった。次に、基板の表面に、第1、第2励振電極、第1、第2接続電極および第1、第2接続配線をそれぞれ形成した。なお、第1、第2励振電極、第1、第2接続電極および第1、第2接続配線は、Crで構成された下地層にAuで構成された電極層を積層した金属被膜で一体的に構成した。第1、第2励振電極、第1、第2接続電極および第1、第2接続配線の下地層の厚さは、それぞれ0.005μmであり、金属層の厚さは、それぞれ0.2μmであった。これにより、実施例1の振動片を得た。
第1配線電極の抵抗値R1および第2配線電極の抵抗値R2は、それぞれ5.0Ωであり、振動片の抵抗値R3(CI値)は、50Ωであった。
第1、第2接続配線の金属膜の厚さをそれぞれ0.07μmとした以外は、前述した実施例1と同様にして比較例1の振動片を得た。
第1配線電極の抵抗値R1および第2配線電極の抵抗値R2は、それぞれ4.0Ωであり、振動片の抵抗値R3(CI値)は、45Ωであった。
実施例1の振動片および比較例1の振動片をそれぞれ5つ用意し、これら振動片について環境温度−30℃〜95℃における周波数変化を測定した。その結果を図13に示す。なお、図13(a)が実施例1の振動片の結果であり、図13(b)が比較例1の振動片の結果である。
図13に示すように、実施例1の振動片は、比較例1の振動片に対して周波数変化が小さい。したがって、実施例1の振動片は、比較例1の振動片に対して優れた温度特性を有している。
Claims (6)
- ATカット水晶素板で構成され、第1主面、および前記第1主面の裏側に第2主面を備えている基板と、
前記第1主面に配置されている第1励振電極、および、前記第2主面に配置されている第2励振電極と、
前記基板に配置されている、第1マウント部および第2マウント部と、
前記基板に配置されており、前記第1励振電極と前記第1マウント部とを電気的に接続している第1接続配線、および、前記第2励振電極と前記第2マウント部とを電気的に接続している第2接続配線と、
を有している振動片であって、
前記第1接続配線の抵抗値をR1とし、前記第2接続配線の抵抗値をR2とし、前記振動片のCI値をR3としたとき、
前記振動片の発振周波数が15MHz以上、25MHz未満のとき、
0.1≦R1/R3
0.1≦R2/R3
5.0≦R1≦10.0Ω
5.0≦R2≦10.0Ω
を満たしていることを特徴とする振動片。 - ATカット水晶素板で構成され、第1主面、および前記第1主面の裏側に第2主面を備えている基板と、
前記第1主面に配置されている第1励振電極、および、前記第2主面に配置されている第2励振電極と、
前記基板に配置されている、第1マウント部および第2マウント部と、
前記基板に配置されており、前記第1励振電極と前記第1マウント部とを電気的に接続している第1接続配線、および、前記第2励振電極と前記第2マウント部とを電気的に接続している第2接続配線と、
を有している振動片であって、
前記第1接続配線の抵抗値をR1とし、前記第2接続配線の抵抗値をR2とし、前記振動片のCI値をR3としたとき、
前記振動片の発振周波数が25MHz以上、35MHz未満のとき、
0.1≦R1/R3
0.1≦R2/R3
10.0≦R1≦15.0Ω
10.0≦R2≦15.0Ω
を満たしていることを特徴とする振動片。 - ATカット水晶素板で構成され、第1主面、および前記第1主面の裏側に第2主面を備えている基板と、
前記第1主面に配置されている第1励振電極、および、前記第2主面に配置されている第2励振電極と、
前記基板に配置されている、第1マウント部および第2マウント部と、
前記基板に配置されており、前記第1励振電極と前記第1マウント部とを電気的に接続している第1接続配線、および、前記第2励振電極と前記第2マウント部とを電気的に接続している第2接続配線と、
を有している振動片であって、
前記第1接続配線の抵抗値をR1とし、前記第2接続配線の抵抗値をR2とし、前記振動片のCI値をR3としたとき、
前記振動片の発振周波数が35MHz以上、45MHz未満のとき、
0.1≦R1/R3
0.1≦R2/R3
15.0≦R1≦25.0Ω
15.0≦R2≦25.0Ω
を満たしていることを特徴とする振動片。 - 請求項1ないし3のいずれか一項に記載の振動片と、
前記振動片を収納したパッケージと、を備えたことを特徴とする振動子。 - 請求項1ないし3のいずれか一項に記載の振動片と、
前記振動片に接続された発振回路と、を備えたことを特徴とする発振器。 - 請求項1ないし3のいずれか一項に記載の振動片を備えたことを特徴とする電子機器。
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