JP6819945B2 - Tuning fork type crystal vibration element and its manufacturing method, and tuning fork type crystal oscillator - Google Patents
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Description
本発明は、水晶の圧電効果に基づき動作する音叉型水晶振動素子及びその製造方法、並びに音叉型水晶振動子に関する。 The present invention relates to a tuning fork type crystal vibrating element that operates based on the piezoelectric effect of quartz, a method for manufacturing the same, and a tuning fork type crystal oscillator.
音叉型水晶振動子は、基材の基部から一対の振動腕を並行に延出させた音叉型水晶振動素子が用いられる。このような水晶振動子は、モバイルコンピュータ、携帯ゲーム機、携帯電話、ICカード、通信基地局、等の電子機器に搭載されるタイミングデバイスや振動ジャイロセンサ等に利用される。電子機器の小型化や高性能化に伴い、音叉型水晶振動子及びそれに内蔵される音叉型水晶振動素子は、小型化及び信頼性の向上が求められている。 As the tuning fork type crystal oscillator, a tuning fork type crystal vibrating element in which a pair of vibrating arms are extended in parallel from the base of the base material is used. Such a crystal oscillator is used for a timing device, a vibration gyro sensor, or the like mounted on an electronic device such as a mobile computer, a portable game machine, a mobile phone, an IC card, or a communication base station. With the miniaturization and high performance of electronic devices, the tuning fork type crystal oscillator and the tuning fork type crystal vibrating element built therein are required to be miniaturized and improved in reliability.
例えば、特許文献1には、基部と、基部のから延出した一対の振動腕と、振動腕と並行するように伸びた支持腕と、を備えた振動片が開示されている。特許文献1に記載の振動片は、振動エネルギの損失を低減する目的で基部の両主面に括れを表すように切り込みを有している。また、振動腕が大きく変位するような衝撃が加わった際に基部の括れが破損することを防止する目的で、振動腕が通常の振幅範囲を超えて変位したときに振動腕に接触するように、支持腕の先端に受け部を有している。
For example,
しかしながら、特許文献1に記載の振動片では受け部を設けるためには、振動腕と並行するように支持腕を設けなければならず、小型化が妨げられる課題がある。
However, in the vibrating piece described in
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、耐衝撃性を向上しつつ小型化できる音叉型水晶振動素子及びその製造方法、並びに音叉型水晶振動子の提供である。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a tuning fork type crystal vibrating element which can be miniaturized while improving impact resistance, a method for manufacturing the same, and a tuning fork type crystal oscillator. Is.
本発明の一態様に係る音叉型水晶振動素子は、基部と、基部から第1方向に延出し第1方向と交差する第2方向に並ぶ複数の振動腕部と、少なくとも1つの受け部と、を備え、基部は、複数の振動腕部の付け根を共通して固定するように設けられている連結部と、第1方向において連結部から間隔を空けて設けられている支持部と、連結部と支持部との間において連結部と支持部とを繋ぐように設けられ、第2方向における幅が連結部及び支持部よりも小さい幅狭部と、を備え、受け部は、第1方向における連結部と支持部との間に設けられている。 The tuning fork type crystal vibrating element according to one aspect of the present invention includes a base portion, a plurality of vibrating arm portions extending in a first direction from the base portion and arranging in a second direction intersecting the first direction, and at least one receiving portion. The base includes a connecting portion provided so as to commonly fix the bases of a plurality of vibrating arms, a supporting portion provided at a distance from the connecting portion in the first direction, and a connecting portion. The connecting portion and the supporting portion are provided so as to connect the connecting portion and the supporting portion, and the width in the second direction is provided with the connecting portion and the narrow portion smaller than the supporting portion, and the receiving portion is provided in the first direction. It is provided between the connecting portion and the supporting portion.
本発明の他の一態様に係る音叉型水晶振動素子は、基部と、基部から第1方向に延出し第1方向と交差する第2方向に並ぶ複数の振動腕部と、少なくとも1つの受け部と、を備え、基部は、複数の振動腕部の付け根を共通して固定するように設けられている連結部と、第1方向において連結部から間隔を空けて設けられている支持部と、連結部と支持部との間において連結部と支持部とを繋ぐように設けられ、第2方向における幅が連結部及び支持部よりも小さい幅狭部と、を備え、受け部は、複数の振動腕部が所望の振幅範囲を超えた場合に、第1方向において連結部又は支持部と接触することによって振動腕部の変位を規制する。 The tuning fork type crystal vibrating element according to another aspect of the present invention includes a base, a plurality of vibrating arms extending from the base in the first direction and arranging in a second direction intersecting the first direction, and at least one receiving portion. The base is provided with a connecting portion provided so as to commonly fix the bases of a plurality of vibrating arms, and a supporting portion provided at a distance from the connecting portion in the first direction. A plurality of receiving portions are provided between the connecting portion and the supporting portion so as to connect the connecting portion and the supporting portion and include a narrow portion having a width smaller than that of the connecting portion and the supporting portion in the second direction. When the vibrating arm exceeds a desired amplitude range, the displacement of the vibrating arm is regulated by contacting the connecting portion or the supporting portion in the first direction.
本発明の他の一態様に係る音叉型水晶振動素子の製造方法は、水晶基板を準備する工程と、水晶基板の上にフォトレジスト層を設ける工程と、フォトレジスト層をパターニングする工程と、パターニングされたフォトレジスト層に基づいて水晶基板をウェットエッチングによってエッチング加工し水晶片を形成する工程と、を含み、水晶片は、基部と、基部から第1方向に延出し第1方向と交差する第2方向に並ぶ複数の振動腕部と、少なくとも1つの受け部と、を備え、基部は、複数の振動腕部の付け根を共通して固定するように設けられている連結部と、第1方向において連結部から間隔を空けて設けられている支持部と、連結部と支持部との間において連結部と支持部とを繋ぐように設けられ、第2方向における幅が連結部及び支持部よりも小さい幅狭部と、を備え、受け部は、第1方向における連結部と支持部との間に設けられる。 The method for manufacturing a sound-forked crystal vibrating element according to another aspect of the present invention includes a step of preparing a crystal substrate, a step of providing a photoresist layer on the crystal substrate, a step of patterning the photoresist layer, and patterning. A step of etching a crystal substrate by wet etching based on the photoresist layer to form a crystal piece, wherein the crystal piece extends from the base in the first direction and intersects the first direction. A plurality of vibrating arm portions arranged in two directions and at least one receiving portion are provided, and the base portion includes a connecting portion provided so as to commonly fix the bases of the plurality of vibrating arm portions, and a first direction. Is provided so as to connect the connecting portion and the supporting portion between the supporting portion provided at a distance from the connecting portion and the connecting portion and the supporting portion, and the width in the second direction is larger than that of the connecting portion and the supporting portion. The narrow portion is provided, and the receiving portion is provided between the connecting portion and the supporting portion in the first direction.
本発明の他の一態様に係る音叉型水晶振動子は、ベース部材と、ベース部材との間に内部空間を形成する蓋部材と、内部空間に収容される音叉型水晶振動素子と、音叉型水晶振動素子をベース部材に保持する保持部材とを備え、音叉型水晶振動素子は、基部と、基部から第1方向に延出し第1方向と交差する第2方向に並ぶ複数の振動腕部と、少なくとも1つの受け部と、を備え、基部は、複数の振動腕部の付け根を共通して固定するように設けられている連結部と、第1方向において連結部から間隔を空けて設けられている支持部と、連結部と支持部との間において連結部と支持部とを繋ぐように設けられ、第2方向における幅が連結部及び支持部よりも小さい幅狭部と、を備え、受け部は、第1方向における連結部と支持部との間に設けられており、保持部材は、支持部をベース部材に固定している。 The tuning fork type crystal oscillator according to another aspect of the present invention includes a base member, a lid member forming an internal space between the base members, a tuning fork type crystal vibrating element housed in the internal space, and a tuning fork type. The tuning fork type crystal vibrating element includes a holding member for holding the crystal vibrating element on the base member, and the tuning fork type crystal vibrating element includes a base and a plurality of vibrating arms arranged in a second direction extending from the base in the first direction and intersecting the first direction. The base is provided with at least one receiving portion, and the base is provided at a distance from the connecting portion in the first direction with a connecting portion provided so as to commonly fix the bases of the plurality of vibrating arm portions. A narrow portion that is provided so as to connect the connecting portion and the supporting portion between the connecting portion and the supporting portion and has a width smaller than that of the connecting portion and the supporting portion in the second direction. The receiving portion is provided between the connecting portion and the supporting portion in the first direction, and the holding member fixes the supporting portion to the base member.
本発明によれば、耐衝撃性を向上しつつ小型化できる音叉型水晶振動素子及びその製造方法、並びに音叉型水晶振動子の提供が可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a tuning fork type crystal vibrating element which can be miniaturized while improving impact resistance, a method for manufacturing the same, and a tuning fork type crystal oscillator.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。但し、第2実施形態以降において、第1実施形態と同一又は類似の構成要素は、第1実施形態と同一又は類似の符号で表し、詳細な説明を適宜省略する。また、第2実施形態以降の実施形態において得られる効果について、第1実施形態と同様のものについては説明を適宜省略する。各実施形態の図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本願発明の技術的範囲を当該実施形態に限定して解するべきではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, in the second and subsequent embodiments, the components that are the same as or similar to those of the first embodiment are represented by the same or similar reference numerals as those of the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. Further, regarding the effects obtained in the second and subsequent embodiments, the same as those in the first embodiment will be omitted as appropriate. The drawings of each embodiment are examples, and the dimensions and shapes of each part are schematic, and the technical scope of the present invention should not be limited to the embodiment.
<第1実施形態>
まず、図1〜図3を参照しつつ、本発明の第1実施形態に係る音叉型水晶振動素子10、及び音叉型水晶振動素子10を備えた音叉型水晶振動子1について説明する。図1は、音叉型水晶振動子の構成を概略的に示す分解斜視図である。図2は、図1に示した音叉型水晶振動子のII−II線に沿った断面の構成を概略的に示す断面図である。図3は、第1実施形態に係る音叉型水晶振動素子の構成を概略的に示す平面図である。<First Embodiment>
First, the tuning fork type
なお、図1〜図3において、音叉型水晶振動素子10に備えられる励振電極、接続電極、等の電極については図示を省略している。また、図中に示した第1方向D1、第2方向D2、及び第3方向D3は、例えばそれぞれ互いに直交する方向である。なお、第1方向D1、第2方向D2、及び第3方向D3は、互いに90°以外の角度で交差する方向であってもよい。また、第1方向D1、第2方向D2、及び第3方向D3は、図1に示す矢印の方向(正方向)に限定されず、矢印とは反対の方向(負方向)も含む。
In FIGS. 1 to 3, the excitation electrodes, connection electrodes, and other electrodes provided in the tuning fork type
音叉型水晶振動子1は、水晶振動子(Quartz Crystal Resonator Unit)の一種である。また、音叉型水晶振動素子10は、水晶振動素子(Quartz Crystal Resonator)の一種であり、印加電圧に応じて励振する励振部分が音叉形状における並行する腕部に相当する。水晶振動素子は、印加電圧に応じて振動する圧電体として水晶片(Quartz Crystal Element)を利用する圧電振動素子(Piezoelctric Resonator)である。
The tuning fork
図1に示すように、音叉型水晶振動子1は、音叉型水晶振動素子10と、蓋部材20と、ベース部材30と、接合部材40と、を備える。ベース部材30及び蓋部材20は、音叉型水晶振動素子10を収容するための保持器である。ここで図示した例では、蓋部材20は凹状、具体的には開口部を有する箱状、をなしており、ベース部材30は平板状をなしている。蓋部材20及びベース部材30の形状は、上記に限定されるものではなく、例えばベース部材が凹状をなしていてもよく、蓋部材及びベース部材の両方が互いに対向する側に開口部を有する凹状であってもよい。
As shown in FIG. 1, the tuning fork
音叉型水晶振動素子10は、水晶片11を有する。水晶片11は、Z板水晶片である。詳細には、X軸、Y軸、及びZ軸からなる直交座標系において、Z軸を中心に時計回りに0度〜5度の範囲で回転させて、X軸及びY軸によって特定される面と平行な面(以下、「XY面」と呼ぶ。他の軸又は他の方向によって特定される面についても同様である。)がZ板水晶片の主面であり、Z軸と平行な方向の長さがZ板水晶片の厚さである。Z板水晶片は、例えば、人工水晶(Synthetic Quartz Crystal)のインゴットを切断及び研磨加工して得られる水晶基板をエッチング加工することで形成される。X軸、Y軸、及びZ軸は、それぞれ水晶の結晶軸であり、X軸が電気軸、Y軸が機械軸、Z軸が光学軸に相当する。また、X軸は、正方向を持つ極性軸である。以下、+X軸と平行な方向を+X軸方向と呼ぶ。−X軸方向、Y軸方向、Z軸方向についても同様とする。なお、水晶片11は、Z板水晶片以外の異なるカットを適用してもよい。
The tuning fork type
音叉型水晶振動素子10は、Y軸が第1方向D1と平行であり、X軸が第2方向D2と平行であり、Z軸が第3方向D3と平行となるように定められている。極性軸であるX軸方向においては、+X軸方向を第2方向D2の正方向とし、−X軸方向を第2方向D2の負方向とする。但し、第1方向D1はY軸方向に沿っていればよく、例えばY軸方向から−5度〜+5度の範囲で傾いてもよい。同様に、第2方向D2もX軸方向から−5度〜+5度の範囲で傾いてもよく、第3方向D3もZ軸方向から−5度〜+5度の範囲で傾いてもよい。
The tuning fork
図1及び図3に示すように、Z板の水晶片11からなる音叉型水晶振動素子10は、基部50と、基部50から第2方向D2に延出した振動腕部60と、を有する。
As shown in FIGS. 1 and 3, the tuning fork type
基部50は、蓋部材20と対向する側に表面(第1主面)50aを有し、ベース部材30と対向する側に裏面(第2主面)50bを有する。基部50は、第1主面50aと平行な方向に並ぶ連結部51、支持部52、及び幅狭部53を有する。連結部51は、振動腕部60の付け根に設けられ、第2方向D2に並ぶ振動腕部60を共通して固定している。支持部52は、第1方向D1において連結部51から間隔を空けて設けられている。幅狭部53は、連結部51と支持部52との間において、連結部51と支持部52とを繋ぐように設けられている。連結部51は支持部52と対向する対向面51aを有し、支持部52は連結部51と対向する対向面51bを有する。幅狭部53は、連結部51の対向面51aの中央部に接続され、支持部52の対向面52aの中央部に接続されている。なお、幅狭部53は、第1主面50aを平面視したとき、第2方向D2における幅が最小となる括れ部53aを有している。括れ部53aは、幅狭部53の第1方向D1における中央部に位置している。
The
連結部51の第2方向D2における幅をW1、支持部52の第2方向D2における幅をW2、幅狭部53の第2方向D2における幅をW3とする。なお、幅W3は、幅狭部53の括れ部53aにおける幅である。幅W3は幅W1及び幅W2よりも小さい(W3<W1,W3<W2)。言い換えると、基部50の形状は、基部50の第1主面50aを平面視したとき、幅狭部53で第2方向D2に括れている。基部50が括れ形状となっていることにより、基部50における振動の伝播が抑制できる。したがって、一対の振動腕部60で励起された振動が基部50を通して外部に伝わる、いわゆる振動漏れが抑制できる。また、一例として、幅W2は幅W1よりも大きい(W1<W2)。但し、幅W1及び幅W2の大小関係はこれに限定されるものではなく、幅W1が幅W2と同等以上であってもよい。
The width of the connecting
振動腕部60も基部50と同様、蓋部材20と対向する側に表面(第1主面)60aを有し、ベース部材30と対向する側に裏面(第2主面)60bを有する。振動腕部60は、基部50の連結部51から第1方向D1に延出し、第2方向D2に並ぶ第1振動腕部61及び第2振動腕部62を総称するものである。第1振動腕部61は、第2振動腕部62の第2方向D2正方向側に位置している。第1振動腕部61及び第2振動腕部62は、それぞれ、第1主面60aに第1方向D1に沿った有底の第1溝63aが設けられ、第2主面60bに第1方向D1に沿った有底の第2溝63bが設けられている。第1溝63a及び第2溝63bは、第3方向D3において対向している。このように、第1溝63a及び第2溝63bを設けることで、第1振動腕部61及び第2振動腕部62の動きやすさが向上し、第1振動腕部61及び第2振動腕部62から基部50への振動漏れが抑制できる。
Like the
音叉型水晶振動素子10は、さらに、基部50の連結部51と支持部52との間に受け部70を有している。受け部70は、一対の振動腕部60が所望の振幅範囲を超えた場合に一対の振動腕部60の変位を規制する。例えば、受け部70は、支持部52の対向面52aから延出した第1受け部71及び第2受け部72を総称するものである。
The tuning fork type
第1受け部71及び第2受け部72は、幅狭部53を第2方向D2において挟むように設けられている。第1受け部71は、振動腕部60の振動を阻害しないために幅狭部53から離れていることが望ましく、例えば、支持部52の対向面52aの第2方向D2における正方向側の端部に接続され、連結部51の対向面51aの端部と対向している。第2受け部72も同様に幅狭部53から離れていることが望ましく、例えば、支持部52の対向面52aの第2方向D2における負方向側の端部に接続され、連結部51の対向面51aの端部と対向している。第1受け部71及び第2受け部72は、それぞれ、第1方向D1において第1振動腕部61及び第2振動腕部62と対向している。第1受け部71は、連結部51の対向面51aと対向する側に接触面71aを有する。また、第2受け部72は、連結部51の対向面51aと対向する側に接触面72aを有する。受け部71,72の接触面71a,72aと連結部51の対向面51aとの間の距離は、連結部51の対向面51aと支持部52の対向面52aとの間の距離よりも小さい。
The first receiving
音叉型水晶振動素子10において、図示を省略した励振電極によって第1振動腕部61及び第2振動腕部62のそれぞれに駆動電圧が印加されると、第1振動腕部61及び第2振動腕部62が、振動腕部60先端の図中矢印で示す方向で互いに接近又は離間するように振動する。言い換えると、振動腕部60は、連結部51を起点とした円弧方向に励振される。音叉型水晶振動素子10が静置された状態、又は第1振動腕部61及び第2振動腕部62が励振による振幅範囲で振動する状態のとき、連結部51の対向面51aと第1受け部71の接触面71aは離れており、連結部51の対向面51aと第2受け部72の接触面72aも離れている。
In the tuning fork type
第1振動腕部61及び第2振動腕部62が励振による振幅範囲を超えて大きく変位したときに、第1受け部71の接触面71a又は第2受け部72の接触面72aが連結部51の対向面51aと接触する。具体的には、第1振動腕部61が第2方向D2正方向側に大きく変位するような衝撃が音叉型水晶振動素子10に加わった場合に、連結部51の対向面51aと第1受け部71の接触面71aが接触し、第1受け部71が第1振動腕部61の変位を規制する。同様に、第2振動腕部62が第2方向D2負方向側に大きく変位するような衝撃が音叉型水晶振動素子10に加わった場合には、第2受け部72が第2振動腕部62の変位を規制する。
When the first vibrating
第1振動腕部61又は第2振動腕部62が第2方向D2に大きく変位する場合、変形応力は幅狭部53(特に括れ部53a)に集中する。第1受け部71及び第2受け部72は、第1振動腕部61及び第2振動腕部62の変位を規制することで、幅狭部53に加わる変形応力を低減し、幅狭部53の破損を抑制する。なお、第1振動腕部61又は第2振動腕部62が第2方向D2に大きく変位する場合とは、例えば搬送時の振動や落下等により水晶片11に衝撃が加わる場合等をいう。
When the first vibrating
蓋部材20の形状は、凹状をなしており、ベース部材30の第1主面32aに向かって開口した箱状である。蓋部材20は、ベース部材30に接合されて、蓋部材20及びベース部材30によって囲まれた内部空間26が設けられる。この内部空間26に音叉型水晶振動素子10が収容される。蓋部材20の形状は、音叉型水晶振動素子10を収容することができればその形状は特に限定されるものではなく、例えば、天面部21の主面を平面視したときに矩形状をなしている。蓋部材20の形状は、例えば、第1方向D1に平行な長辺と、第2方向D2に平行な短辺と、第3方向D3に平行な高さとで定義される。蓋部材20の材質は特に限定されるものではないが、例えば金属などの導電材料で構成される。導電材料を含むことで、蓋部材20を通して内部空間26へ出入りする電磁波の少なくとも一部を遮蔽できる電磁シールド機能が得られる。
The shape of the
図2に示すように、蓋部材20は、内面24及び外面25を有している。内面24は、内部空間26側の面であり、外面25は、内面24とは反対側の面である。蓋部材20は、ベース部材30の第1主面32aに対向する天面部21と、天面部21の外縁に接続されており且つ天面部21の主面に対して交差する方向に延在する側壁部22と、を有する。また、蓋部材20は、凹状の開口端部(側壁部22のベース部材30に近い側の端部)においてベース部材30の第1主面32aに対向する対向面23を有する。この対向面23は、音叉型水晶振動素子10の周囲を囲むように枠状に延在している。
As shown in FIG. 2, the
ベース部材30は、音叉型水晶振動素子10を励振可能に保持するものである。ベース部材30は平板状をなしている。ベース部材30は、第1方向D1方向に平行な長辺と、第2方向D2に平行な短辺と、第3方向D3に平行な厚さとを有する。ベース部材30は基体31を有する。基体31は、互いに対向する第1主面32a(表面)及び第2主面32b(裏面)を有する。基体31は、例えば絶縁性セラミック(アルミナ)などの焼結材である。基体31は耐熱性材料から構成されることが好ましい。
The
ベース部材30は、第1主面32aに設けられた電極パッド33a,33bと、第2主面32bに設けられた外部電極35a,35b,35c,35dと、を有する。電極パッド33a,33bは、ベース部材30と音叉型水晶振動素子10とを電気的に接続するための端子である。また、外部電極35a,35b,35c,35dは、図示しない回路基板と音叉型水晶振動子1とを電気的に接続するための端子である。電極パッド33aは、第3方向D3に延在するビア電極34aを介して外部電極35aに電気的に接続され、電極パッド33bは、第3方向D3に延在するビア電極34bを介して外部電極35bに電気的に接続される。ビア電極34a,34bは基体31を第3方向D3に貫通するビアホール内に形成される。外部電極35c,35dは、電気信号等が入出力されないダミー電極でもよく、蓋部材20に接地電位を供給して蓋部材20の電磁シールド機能を向上させる接地電極であってもよい。外部電極35c,35dは、省略されてもよい。
The
導電性保持部材36a,36bは、ベース部材30の第1主面32aと、音叉型水晶振動素子10の基部50の第2主面50bとの間に設けられている。具体的には、導電性保持部材36a,36bは、基部50の支持部52を、ベース部材30に固定している。導電性保持部材36a,36bは、ベース部材30の一対の電極パッド33a,33bに、音叉型水晶振動素子10を電気的に接続している。また、導電性保持部材36a,36bは、ベース部材30の第1主面32aに音叉型水晶振動素子10を励振可能に保持している。導電性保持部材36a,36bは、例えば、熱硬化樹脂や紫外線硬化樹脂等を含む樹脂材料と、ベース部材と水晶振動素子との間隔を保つため、あるいは強度をたかめるためのフィラー、保持部材に導電性を与えるための導電性粒子等とを含んでいる。なお、ベース部材に音叉型水晶振動素子を保持するための部材は、絶縁性であってもよい。このとき、音叉型水晶振動素子は、ワイヤーボンド等の導通手段によって電極パッドに電気的に接続されてもよい。
The
ベース部材30の第1主面32aには、封止部材37が設けられている。図1に示す例では、封止部材37の形状が、第1主面32aを平面視したときに矩形の枠状である。また、第1主面32aを平面視したときに、電極パッド33a,33bが封止部材37の内側に配置されており、封止部材37は音叉型水晶振動素子10を囲むように設けられている。封止部材37は、導電材料により構成されている。例えば、封止部材37を電極パッド33a,33bと同じ材料で構成することで、電極パッド33a,33bを設ける工程で同時に封止部材37を設けることができる。
A sealing
接合部材40は、蓋部材20及びベース部材30の各全周に亘って設けられている。具体的には、接合部材40は封止部材37上に設けられ、矩形の枠状に形成されている。封止部材37及び接合部材40は、蓋部材20の側壁部22の対向面23と、ベース部材30の第1主面32aと、の間に挟まれる。
The joining
蓋部材20及びベース部材30の両者が封止部材37及び接合部材40を挟んで接合されることによって、音叉型水晶振動素子10が、蓋部材20とベース部材30とによって囲まれた内部空間(キャビティ)26に封止される。内部空間26は、気圧が大気圧力よりも低圧であることが好ましく、真空状態であることが更に好ましい。これによれば、後述する第1励振電極81及び第2励振電極82の酸化による音叉型水晶振動子1の周波数特性の経時的な変動などが低減できる。なお、封止部材37は不連続な枠状に設けられていてもよく、接合部材40も不連続な枠状に設けられていてもよい。
By joining both the
次に、図4を参照しつつ、振動腕部60のより詳細な構成、及び音叉型水晶振動素子10の動作について説明する。図4は、図3に示した音叉型水晶振動素子のIV−IV線に沿った断面の構成を概略的に示す断面図である。
Next, with reference to FIG. 4, a more detailed configuration of the vibrating
第1振動腕部61及び第2振動腕部62の表面には、それぞれ、第1励振電極81及び第2励振電極82が設けられている。第1励振電極81は、第1振動腕部61及び第2振動腕部62の各両側面に設けられている。両側面とは、第1主面60aと第2主面60bとを繋ぐ一対の側面である。すなわち、第1励振電極81は、第1振動腕部61及び第2振動腕部62のそれぞれを第2方向D2において挟むように対向している。第2励振電極82は、第1主面60a及び第2主面60bにおいて、第1溝63a及び第2溝63bのそれぞれの内部に設けられている。また、第2励振電極82は、第1溝63a及び第2溝63bの外側にも設けられている。
A
第1励振電極81及び第2励振電極82は、例えば、ニッケル(Ni)やクロム(Cr)を下地層として、金(Au)を最表層とする多層構造の金属膜からなる電極である。クロムは水晶片との密着性が高いため、長期間の連続運転等による励振電極の剥離が抑制できる。金は化学的安定が高いため、励振電極の酸化による振動特性の変動が抑制できる。
The
第1励振電極81及び第2励振電極82は、それぞれ、導電性保持部材36a及び導電性保持部材36bを通して、外部電極35a及び外部電極35bに電気的に接続される。第1励振電極81及び第2励振電極82が第1振動腕部61及び第2振動腕部62の内部に電界を形成すると、第1振動腕部61及び第2振動腕部62の各両側面が電界の電圧の大きさに基づいて伸縮する。特定の周波数の交番電界を第1励振電極81及び第2励振電極82の間に印加することで、第1振動腕部61及び第2振動腕部62が、図3において一対の振動腕部60の先端に図示した矢印の方向で互いに接近及び離間するように共振周波数で振動する。
The
次に、図5を参照しつつ、基部50のより具体的な構成について説明する。図5は、音叉型水晶振動素子の基部の構造をより具体的に示した拡大平面図である。なお、基部50の連結部51、支持部52、及び幅狭部53は、後述するウェットエッチングによって水晶基板を切削して設けたものとする。また、実際には図5に示したように水晶片11の端面にエッチング残渣が形成されるが、他の図においては、説明を単純化するためエッチング残渣の図示を省略している。
Next, a more specific configuration of the base 50 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an enlarged plan view showing the structure of the base of the tuning fork type crystal oscillator more concretely. The connecting
水晶は、ウェットエッチング等の化学エッチングにおいて、結晶方位によってエッチングレートが異なるという特性を有する。このため、ウェットエッチングによって加工された水晶片11の端面には互いに異なる大きさのエッチング残渣が発生し得る。エッチング残渣は、基部50よりも厚みの薄いヒレ状の部分である。例えば、エッチング残渣L1は、基部50のY軸方向に延在する端面のうち+X軸方向側に形成される。したがって、エッチング残渣L1は、基部50の第1主面50aを平面視したときに連結部51及び支持部52から+X軸方向に沿って延出している。なお、エッチング残渣は、−X軸方向側においてY軸方向に延在する端面には略形成されない。
Quartz has a characteristic that the etching rate differs depending on the crystal orientation in chemical etching such as wet etching. Therefore, etching residues having different sizes may be generated on the end faces of the
例えば、エッチング残渣L21及びL22は、幅狭部53と第1受け部71との間に形成される。基部50の第1主面50aを平面視したとき、エッチング残渣L21は幅狭部53及び支持部52の端面から延出し、エッチング残渣L22は第1受け部71及び支持部52の端面から延出している。また、例えば、エッチング残渣L31及びL32は、幅狭部53と第2受け部72との間に形成される。基部50の第1主面50aを平面視したとき、エッチング残渣L31は幅狭部53及び支持部52の端面から延出し、エッチング残渣L32は第2受け部72及び支持部52の端面から延出している。
For example, the etching residues L21 and L22 are formed between the
基部50の第1主面50aを平面視したときのエッチング残渣の面積を比較した場合、一例として、エッチング残渣L21が連結部51近傍まで延在するため、エッチング残渣L21はエッチング残渣L31よりも大きい。従って、幅狭部53は、連結部51の−X軸方向に沿った変位に対する耐衝撃性よりも+X軸方向に沿った変位に対する耐衝撃性の方が高い。なお、反対に、幅狭部53は、連結部51の−X軸方向に沿った変位に対する耐衝撃性よりも+X軸方向に沿った変位に対する耐衝撃性の方が低い場合もある。すなわち、幅狭部53、第1受け部71、及び支持部52によって囲まれた略U字状(股状)の領域において、エッチング残渣L22はエッチング残渣L21よりも比較的大きく形成され得る。また、幅狭部53、第2受け部72、及び支持部52によって囲まれた股状の領域において、エッチング残渣L31はエッチング残渣L32よりも比較的大きく形成され得る。これらのことから、エッチング残渣L31がエッチング残渣L21よりも比較的大きく形成され得る場合がある。
When comparing the area of the etching residue when the first
エッチング残渣は、第1受け部71の接触面71a及び第2受け部72の接触面72aには略形成されない。エッチング残渣は、連結部51の対向面51aにも略形成されない。したがって、振動腕部60が通常の振幅範囲を超えるように大きく変位した場合、受け部70は、エッチング残渣の略無い接触面71a,72aによって、連結部51の端面の中でもエッチング残渣の略無い対向面51aを受け止める。
The etching residue is not substantially formed on the
<第2実施形態>
次に、図6を参照しつつ、第2実施形態に係る音叉型水晶振動素子110の構成について説明する。図6は、第2実施形態に係る音叉型水晶振動素子の構成を概略的に示す平面図である。第1実施形態に係る音叉型水晶振動素子10との相違点は、受け部170が1つの第1受け部171からなる点である。<Second Embodiment>
Next, the configuration of the tuning fork type
図6に示した例では、支持部152の対向面152aのうち、幅狭部153よりも第2方向D2正方向側の領域に第1受け部171が接続されている。第1受け部171は、連結部151に向かって第1方向D1に沿って延出している。連結部151の対向面151aを第1受け部171の接触面171aが受け止めることで、第1振動腕部161の通常の振幅範囲を超えた第2方向D2正方向側への大きな変位が規制できる。但し、受け部170の位置は上記に限定されるものではなく、支持部152の対向面152aのうち、幅狭部153よりも第2方向D2負方向側の領域に設けられてもよい。これによれば、第2振動腕部162の第2方向D2負方向側への大きな変位が規制できる。なお、前述の通り音叉型水晶振動素子の端面には水晶の結晶方位に基づいたエッチング異方性によって異方的なエッチング残渣が発生するため、第1振動腕部及び第2振動腕部の機械的強度バランスが崩れている。そのため、受け部を1つとする場合には、音叉型水晶振動素子の機械的強度のバランスを計算又は測定し、機械的強度の低い方向への変位を受け止められるように受け部を配置することが望ましい。
In the example shown in FIG. 6, the first receiving
<第3実施形態>
次に、図7を参照しつつ、第3実施形態に係る音叉型水晶振動素子210の構成について説明する。図7は、第3実施形態に係る音叉型水晶振動素子の構成を概略的に示す平面図である。第3実施形態に係る音叉型水晶振動素子210は、受け部270が連結部251の対向面251aに接続され、支持部252に向かって第1方向D1に沿って延出している。言い換えると、第1受け部271の接触面271a及び第2受け部272の接触面272aは、支持部252の対向面252aと第1方向D1で間隔を空けて対向している。支持部252の対向面252aのうち、第2方向D2正方向側の端部に第1受け部271が設けられ、第2方向D2負方向側の端部に第2受け部272が設けられている。第1受け部271は支持部252の対向面252aを接触面271aで受け止めることで第1振動腕部261の大きな変位を規制し、第2受け部272は支持部252の対向面252aを接触面272aで受け止めることで第2振動腕部262の大きな変位を規制する。このように、第3実施形態においても、第1実施形態と同様の効果が得られる。<Third Embodiment>
Next, the configuration of the tuning fork type
<第4実施形態>
次に、図8〜図9を参照しつつ、第4実施形態に係る音叉型水晶振動素子の製造方法について説明する。また、エッチング残渣L1を例に挙げ、エッチング残渣の発生メカニズムについて説明する。図8は、第4実施形態に係る音叉型水晶振動素子の製造工程を示すフローチャートである。図9は、図8に示した水晶基板を切削する工程における、水晶基板の電気軸に沿った断面を示す図である。第4実施形態は、上記の各実施形態に係る音叉型水晶振動素子に適用可能な水晶片911の製造工程に相当する。図8に示した工程の後、励振電極等の電極を設ける工程等を経て音叉型水晶振動素子が完成する。<Fourth Embodiment>
Next, a method for manufacturing the tuning fork type crystal vibration element according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 8 to 9. Further, the etching residue generation mechanism will be described by taking the etching residue L1 as an example. FIG. 8 is a flowchart showing a manufacturing process of the tuning fork type crystal vibrating element according to the fourth embodiment. FIG. 9 is a diagram showing a cross section of the crystal substrate along the electric axis in the step of cutting the crystal substrate shown in FIG. The fourth embodiment corresponds to the manufacturing process of the
まず、水晶基板を準備する(S11)。水晶基板910は、人工水晶の単結晶からXY面が第1主面910a及び第2主面910bとなるように切り出された板状の部材であり、例えば水晶ウエハである。なお、水晶基板910は、音叉型水晶振動素子の水晶片を形成可能な素子領域を複数有し、音叉型水晶振動素子の集合素子を形成することができれば、水晶ウエハに限定されるものではない。水晶基板910は、例えば、水晶ウエハから切り分けられた四角形状の板状部材であってもよい。水晶基板910は、平板状に切り出された後、例えば化学機械研磨等の研磨処理によって、表面を平坦化される。この研磨処理によって水晶基板910の厚みを調整することにより、音叉型水晶振動素子としての周波数特性が調整できる。
First, a crystal substrate is prepared (S11). The
次に、フォトレジスト層を設ける(S12)。工程S12では、まず、第1金属層912a及び第2金属層912bが水晶基板910を挟むように、水晶基板910の第1主面910aに第1金属層912aを設け、第2主面910bに第2金属層912bを設ける。第1金属層912a及び第2金属層912bは、水晶基板910をエッチングする際に用いられるエッチング液(例えば、フッ化アンモニウムあるいは緩衝フッ酸)に対する耐蝕膜に相当し、エッチングの加工精度を向上させる。第1金属層912a及び第2金属層912bは、例えば、クロム(Cr)層と金(Au)層とを有する多層膜が用いられる。Cr層は、下地層として、第1金属層912a及び第2金属層912bの水晶基板910に対する密着力を向上させる。また、Au層は、最表層として、第1金属層912a及び第2金属層912bの耐蝕性を向上させる。第1金属層912a及び第2金属層912bの成膜方法は特に限定されず、例えば、蒸着法やスパッタ法等の乾式めっき(ドライプロセス)、又は電解めっき等の湿式めっき(ウェットプロセス)によって設けられる。
Next, a photoresist layer is provided (S12). In step S12, first, the
工程S12では、次に、第1フォトレジスト層913a及び第2フォトレジスト層913bが水晶基板910を挟むように、第1金属層912aの上に第1フォトレジスト層913aを設け、第2金属層912bの上に第2フォトレジスト層913bを設ける。第1フォトレジスト層913a及び第2フォトレジスト層913bは、それぞれ、フォトレジスト材料を含むフォトレジスト溶液を第1金属層912a及び第2金属層912bの上に塗工し、加熱によって溶媒を揮発させることで成膜される。フォトレジスト溶液の塗工方法は、例えばスピンコート法である。フォトレジスト材料は、第1フォトレジスト層913a及び第2フォトレジスト層913bを現像して得られるパターンの加工精度を向上させる観点から、露光された部分の溶解性が高くなるポジ型の感光性樹脂が望ましい。なお、フォトレジスト溶液の塗工方法は特に限定されず、例えばスプレーコート法などであってもよい。
In step S12, next, the
次に、フォトレジスト層を露光する(S13)。工程S13では、複数の水晶片911の外形パターンが描画されたフォトマスクを通して、第1フォトレジスト層913a及び第2フォトレジスト層913bに紫外光等の光を照射する。露光に用いられる露光装置は、第1フォトレジスト層913a及び第2フォトレジスト層913bの一方だけを露光する片面露光装置である。なお、両方を同時に露光可能な両面露光装置であってもよい。
Next, the photoresist layer is exposed (S13). In step S13, the
次に、フォトレジスト層を現像する(S14)。第1フォトレジスト層913a及び第2フォトレジスト層913bがポジ型の感光性樹脂の場合、第1フォトレジスト層913a及び第2フォトレジスト層913bを現像液に浸すことによって、露光された部分が現像液に溶解し除去される。これによって、第1フォトレジスト層913a及び第2フォトレジスト層913bには、水晶片911の外形パターンがパターニングされる。言い換えると、第1金属層912a及び第2金属層912bの一部は、それぞれ、水晶片911の外形パターンに基づいて露出する。
Next, the photoresist layer is developed (S14). When the
次に、ウェットエッチングにより水晶基板を切削する(S15)。工程S15では、まず、水晶片911の外形パターンに基づいて露出した第1金属層912a及び第2金属層912bをエッチング加工する。これにより、水晶基板910の一部が、水晶片911の外形パターンに基づいて露出する。第1金属層912a及び第2金属層912bは、例えば、セリウム系のエッチング溶液を用いたCr層のウェットエッチング、及びヨウ素系のエッチング溶液を用いたAu層のウェットエッチングによってエッチング加工される。
Next, the crystal substrate is cut by wet etching (S15). In step S15, first, the exposed
工程S15では、次に、水晶基板910の露出した部分を貫通するように切削する。水晶基板910は、フッ酸系のエッチング溶液を用いたウェットエッチングによってエッチング加工され、音叉型水晶振動素子の水晶片911が形成される。これにより、水晶基板910は、複数の水晶片911を有する集合基板へと加工される。水晶基板910を第1主面910a及び第2主面910bの両側から同時にエッチング加工することで、一方側からエッチング加工する加工方法よりも加工速度及び加工精度が向上する。
In step S15, the
次に、フォトレジスト層を除去する(S16)。水晶基板910のエッチング加工が終了した段階では、水晶基板910の第1主面910aに第1金属層912a及び第1フォトレジスト層913aが残っており、第2主面910bに第2金属層912b及び第2フォトレジスト層913bが残っている。溶剤による洗浄によって、水晶基板910から第1フォトレジスト層913a及び第2フォトレジスト層913bの残渣を除去し、次いで第1金属層912a及び第2金属層912bの残渣を除去する。
Next, the photoresist layer is removed (S16). When the etching process of the
上記の工程S15において、人工水晶の単結晶は結晶方位によってエッチングされる速さ(エッチングレート)が異なるため、エッチングによって形成される水晶片911にはエッチング残渣L1が形成される。エッチング残渣L1は、水晶片911の第1主面911aを平面視したとき、結晶軸方向に応じて異なる大きさで第1主面911aから外側に延出する。
In the above step S15, since the etching rate (etching rate) of the artificial crystal single crystal differs depending on the crystal orientation, the etching residue L1 is formed on the
図9に示すように、水晶片911のXZ面に平行な断面は、第1主面911a、第2主面911b、エッチング残渣L1を有する。第1主面911a及び第2主面911bは、それぞれ、水晶基板910として第1金属層912a及び第2金属層912bに覆われていた部分に相当する。エッチング残渣L1は、第1主面911a及び第2主面911bの+X軸方向(電気軸正方向)における端部を繋ぐ端面に相当する。
As shown in FIG. 9, the cross section of the
エッチング残渣L1が形成される領域において、水晶基板910は、例えば、結晶面が形成される方向にエッチング加工が進行する。具体的には、水晶基板910は、第1主面910aから結晶面に近づくようにエッチング加工されることによって第1端面911cが形成され、第2主面910bから結晶面に近づくようにエッチング加工されることによって第2端面911dが形成される。水晶の+X軸方向に対する結晶面の傾きに倣って、第1端面911cは第1主面911aに対して傾き、第2端面911dは第2主面911bに対して傾く。この結果、エッチング残渣L1は、水晶片911側で鈍角を成すように第1主面911aに繋がる第1端面911cと、水晶片911側で鈍角を成すように第2主面911bに繋がる第2端面911dとで構成される。第1端面911c及び第2端面911dは、エッチング残渣L1の+X軸方向における先端で、水晶片911側において角度θ1を成すように繋がる。反対に、第1主面911a及び第2主面911bの−X軸方向における端部は、第1主面911a及び第2主面911bと略直交する第3端面911eによって繋がっている。
In the region where the etching residue L1 is formed, for example, the etching process of the
エッチング残渣L1が発生するため、第3端面911eのXZ面における長さは、第1端面911c及び第2端面911dのXZ面における長さの和よりも小さい。エッチング残渣L1の先端が成す角度がθ1となるため、エッチング残渣L1を有する端面は、他のエッチング残渣の略発生しない端面(例えば、連結部51の対向面51aや、受け部70の接触面71a,72a)に比べて、外部からの衝撃によって破損しやすい。
Since the etching residue L1 is generated, the length of the
以上のように、本発明の一態様によれば、基部50と、基部50から第1方向D1に延出し第1方向D1と交差する第2方向D2に並ぶ複数の振動腕部60と、少なくとも1つの受け部70と、を備え、基部50は、複数の振動腕部60の付け根を共通して固定するように設けられている連結部51と、第1方向D1において連結部51から間隔を空けて設けられている支持部52と、連結部51と支持部52との間において連結部51と支持部52とを繋ぐように設けられ、第2方向D2における幅が連結部51及び支持部52よりも小さい幅狭部53と、を備え、受け部70は、第1方向D1における連結部51と支持部52との間に設けられている音叉型水晶振動素子10、が提供される。
As described above, according to one aspect of the present invention, at least the base 50, the plurality of vibrating
上記態様によれば、受け部が支持部と連結部との間に設けられるため、第2方向において受け部と振動腕部を並べる構成よりも水晶振動素子が小型化できる。また、落下等による外部からの衝撃によって振動腕部に外力が加わった際に、基部と受け部が接触し、水晶振動素子としての通常の振幅範囲を超えた振動腕部の大きな変位が規制できる。これによって、水晶振動素子の耐衝撃性が向上し、振動腕部や基部の損傷が抑制できる。また、振動腕部は、振動の伝搬領域が小さい幅狭部を介して支持部に機械的に接続されている。そのため、連結部から支持部への振動漏れが低減され、振動腕部における振動エネルギの減衰が抑制できる。 According to the above aspect, since the receiving portion is provided between the supporting portion and the connecting portion, the crystal vibrating element can be miniaturized as compared with the configuration in which the receiving portion and the vibrating arm portion are arranged in the second direction. Further, when an external force is applied to the vibrating arm due to an external impact such as dropping, the base and the receiving portion come into contact with each other, and a large displacement of the vibrating arm beyond the normal amplitude range of the crystal vibrating element can be regulated. .. As a result, the impact resistance of the crystal vibrating element is improved, and damage to the vibrating arm and the base can be suppressed. Further, the vibrating arm portion is mechanically connected to the support portion via a narrow portion having a small vibration propagation region. Therefore, the vibration leakage from the connecting portion to the supporting portion is reduced, and the attenuation of the vibration energy in the vibrating arm portion can be suppressed.
受け部70は、連結部51及び支持部52のいずれか一方に接続され、他方に向かって延出していてもよい。これによれば、受け部を設けるための複雑な構造等が不要のため、音叉型水晶振動素子が小型化できる。
The receiving
受け部70は、支持部52に接続されていてもよい。これによれば、受け部を備えることによる音叉型水晶振動素子の振動特性への影響が抑制できる。
The receiving
支持部52は、音叉型水晶振動素子10が固定される固定部であってもよい。これによれば、固定部を通して音叉型水晶振動子のベース部材や蓋部材等といった保持器への振動腕部からの振動漏れが抑制できる。また、受け部が固定部に接続されることで、音叉型水晶振動素子の耐衝撃性が向上する。
The
連結部51及び支持部52は、第1方向D1において互いに対向する対向面51a,52aをそれぞれ有し、幅狭部53は、連結部51の対向面51aの第2方向D2における中央部に接続され、受け部70は、支持部52の対向面52aに接続され、連結部51の対向面51aの第2方向D2における端部と対向していてもよい。これによれば、受け部と幅狭部との干渉が抑制できる。
The connecting
連結部251及び支持部252は、第1方向D1において互いに対向する対向面251a,252aをそれぞれ有し、幅狭部253は、連結部251の対向面251aの第2方向D2における中央部に接続され、受け部270は、連結部251の対向面251aの第2方向D2における端部に接続され、支持部252の対向面252aと対向していてもよい。これによれば、受け部と幅狭部との干渉が抑制できる。
The connecting
受け部70は、第2方向D2において幅狭部53を挟むように少なくとも2箇所に設けられていてもよい。これによれば、振動腕部の大きな変位の方向が第2方向の正方向であっても負方向であっても、受け部によって規制できる。
The receiving
基部50、振動腕部60、及び受け部70が水晶によって設けられ、受け部70は、振動腕部60が所望の振幅範囲を超えた場合に、連結部51又は支持部52に接触する接触面71a,72aを有し、受け部70の接触面71a,72aは、水晶の電気軸に沿って延在していてもよい。これによれば、受け部の接触面に形成されるエッチング残渣が小さい。このため、受け部が基部と接触した際にエッチング残渣の損傷に起因して発生するパーティクルが抑制できる。
The
本発明の他の一態様によれば、基部50と、基部50から第1方向D1に延出し第1方向D1と交差する第2方向D2に並ぶ複数の振動腕部60と、少なくとも1つの受け部70と、を備え、基部50は、複数の振動腕部60の付け根を共通して固定するように設けられている連結部51と、第1方向D1において連結部51から間隔を空けて設けられている支持部52と、連結部51と支持部52との間において連結部51と支持部52とを繋ぐように設けられ、第2方向D2における幅が連結部51及び支持部52よりも小さい幅狭部53と、を備え、受け部70は、複数の振動腕部60が所望の振幅範囲を超えた場合に、第1方向D1において連結部51又は支持部52と接触することによって振動腕部60の変位を規制する音叉型水晶振動素子10、が提供される。このような態様においても、上記したのと同様の効果を得ることができる。
According to another aspect of the present invention, there is a base 50, a plurality of vibrating
本発明の他の一態様によれば、水晶基板910を準備する工程と、水晶基板910の上にフォトレジスト層913a,913bを設ける工程と、フォトレジスト層913a,913bをパターニングする工程と、パターニングされたフォトレジスト層913a,913bに基づいて水晶基板910をウェットエッチングによってエッチング加工し水晶片911を形成する工程と、を含み、水晶片911は、基部50と、基部50から第1方向D1に延出し第1方向D1と交差する第2方向D2に並ぶ複数の振動腕部60と、少なくとも1つの受け部70と、を備え、基部50は、複数の振動腕部60の付け根を共通して固定するように設けられている連結部51と、第1方向D1において連結部51から間隔を空けて設けられている支持部52と、連結部51と支持部52との間において連結部51と支持部52とを繋ぐように設けられ、第2方向D2における幅が連結部51及び支持部52よりも小さい幅狭部53と、を備え、受け部70は、第1方向D1における連結部51と支持部52との間に設けられる音叉型水晶振動素子の製造方法、が提供される。このような態様においても、上記したのと同様の効果を得ることができる。
According to another aspect of the present invention, a step of preparing the
このような態様において、第1方向D1は、水晶片911を構成する水晶の機械軸Yに沿って延在し、第2方向D2は、水晶の電気軸Xに沿って延在してもよい。これによれば、連結部と受け部の互いに対向する端面(連結部の対向面及び受け部の接触面)を、略エッチング残渣が発生しないように形成できる。
In such an embodiment, the first direction D1 may extend along the mechanical axis Y of the crystal constituting the
本発明の他の一態様によれば、ベース部材30と、ベース部材30との間に内部空間26を形成する蓋部材20と、内部空間26に収容される音叉型水晶振動素子10と、音叉型水晶振動素子10をベース部材30に保持する導電性保持部材36a,36bとを備え、音叉型水晶振動素子10は、基部50と、基部50から第1方向D1に延出し第1方向D1と交差する第2方向D2に並ぶ複数の振動腕部60と、少なくとも1つの受け部70と、を備え、基部50は、複数の振動腕部60の付け根を共通して固定するように設けられている連結部51と、第1方向D1において連結部51から間隔を空けて設けられている支持部52と、連結部51と支持部52との間において連結部51と支持部52とを繋ぐように設けられ、第2方向D2における幅が連結部51及び支持部52よりも小さい幅狭部53と、を備え、受け部70は、第1方向D1における連結部51と支持部52との間に設けられており、導電性保持部材36a,36bは、支持部52をベース部材30に固定している音叉型水晶振動子1、が提供される。このような態様においても、上記したのと同様の効果を得ることができる。
According to another aspect of the present invention, the
以上説明したように、本発明の一態様によれば、耐衝撃性を向上しつつ小型化できる音叉型水晶振動素子及びその製造方法、並びに音叉型水晶振動子の提供が可能となる。 As described above, according to one aspect of the present invention, it is possible to provide a tuning fork type crystal vibrating element which can be miniaturized while improving impact resistance, a method for manufacturing the same, and a tuning fork type crystal oscillator.
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更/改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。 It should be noted that the embodiments described above are for facilitating the understanding of the present invention, and are not for limiting and interpreting the present invention. The present invention can be modified / improved without departing from the spirit of the present invention, and the present invention also includes an equivalent thereof. That is, those skilled in the art with appropriate design changes to each embodiment are also included in the scope of the present invention as long as they have the features of the present invention. For example, each element included in each embodiment and its arrangement, material, condition, shape, size, and the like are not limited to those exemplified, and can be appropriately changed. In addition, the elements included in each embodiment can be combined as technically possible, and the combination thereof is also included in the scope of the present invention as long as the features of the present invention are included.
1…音叉型水晶振動子
10…音叉型水晶振動素子
11…水晶片
30…ベース部材
40…接合部材
50…基部
51…連結部
52…支持部
53…幅狭部
51a,52a…対向面
60…振動腕部
61…第1振動腕部
62…第2振動腕部
70…受け部
71…第1受け部
72…第2受け部
71a,72a…接触面
L1,L21,L22,L31,L32…エッチング残渣1 ... Tuning fork
Claims (11)
前記基部から第1方向に延出し前記第1方向と交差する第2方向に並ぶ複数の振動腕部と、
少なくとも1つの受け部と、
を備え、
前記基部は、
前記複数の振動腕部の付け根を共通して固定するように設けられている連結部と、
前記第1方向において前記連結部から間隔を空けて設けられている支持部と、
前記連結部と前記支持部との間において前記連結部と前記支持部とを繋ぐように設けられ、前記第2方向における幅が前記連結部及び前記支持部よりも小さい幅狭部と、
を備え、
前記受け部は、前記第1方向における前記連結部と前記支持部との間に設けられ、
前記基部、前記振動腕部、及び前記受け部が水晶によって設けられ、
前記受け部は、前記振動腕部が所望の振幅範囲を超えた場合に、前記連結部又は前記支持部に接触する接触面を有し、
前記受け部の前記接触面は、前記水晶の電気軸に沿って延在している、
音叉型水晶振動素子。 At the base,
A plurality of vibrating arms extending in the first direction from the base and lining up in the second direction intersecting the first direction.
With at least one receiving part
With
The base is
A connecting portion provided so as to commonly fix the bases of the plurality of vibrating arms, and a connecting portion.
A support portion provided at a distance from the connecting portion in the first direction, and a support portion.
A narrow portion that is provided between the connecting portion and the supporting portion so as to connect the connecting portion and the supporting portion and has a width smaller than that of the connecting portion and the supporting portion in the second direction.
With
The receiving portion is provided between the connecting portion and the supporting portion in the first direction .
The base portion, the vibrating arm portion, and the receiving portion are provided by quartz.
The receiving portion has a contact surface that comes into contact with the connecting portion or the supporting portion when the vibrating arm portion exceeds a desired amplitude range.
The contact surface of the receiving portion extends along the electrical axis of the crystal.
Tuning fork type crystal vibration element.
請求項1に記載の音叉型水晶振動素子。 The receiving portion is connected to one of the connecting portion and the supporting portion and extends toward the other.
The tuning fork type crystal vibrating element according to claim 1.
請求項2に記載の音叉型水晶振動素子。 The receiving portion is connected to the supporting portion,
The tuning fork type crystal vibration element according to claim 2.
請求項3に記載の音叉型水晶振動素子。 The support portion is a fixed portion to which the tuning fork type crystal vibrating element is fixed.
The tuning fork type crystal vibration element according to claim 3.
前記幅狭部は、前記連結部の前記対向面の前記第2方向における中央部に接続され、
前記受け部は、前記支持部の前記対向面に接続され、前記連結部の前記対向面の前記第2方向における端部と対向している、
請求項1又は2に記載の音叉型水晶振動素子。 The connecting portion and the supporting portion each have facing surfaces facing each other in the first direction.
The narrow portion is connected to the central portion of the facing surface of the connecting portion in the second direction.
The receiving portion is connected to the facing surface of the supporting portion and faces the end portion of the facing surface of the connecting portion in the second direction.
The tuning fork type crystal vibrating element according to claim 1 or 2.
前記幅狭部は、前記連結部の前記対向面の前記第2方向における中央部に接続され、
前記受け部は、前記連結部の前記対向面の前記第2方向における端部に接続され、前記支持部の対向面と対向している、
請求項1又は2に記載の音叉型水晶振動素子。 The connecting portion and the supporting portion each have facing surfaces facing each other in the first direction.
The narrow portion is connected to the central portion of the facing surface of the connecting portion in the second direction.
The receiving portion is connected to an end portion of the facing surface of the connecting portion in the second direction and faces the facing surface of the support portion.
The tuning fork type crystal vibrating element according to claim 1 or 2.
請求項1から6のいずれか1項に記載の音叉型水晶振動素子。 The receiving portions are provided at at least two locations so as to sandwich the narrow portion in the second direction.
The tuning fork type crystal vibrating element according to any one of claims 1 to 6.
前記基部から第1方向に延出し前記第1方向と交差する第2方向に並ぶ複数の振動腕部と、
少なくとも1つの受け部と、
を備え、
前記基部は、
前記複数の振動腕部の付け根を共通して固定するように設けられている連結部と、
前記第1方向において前記連結部から間隔を空けて設けられている支持部と、
前記連結部と前記支持部との間において前記連結部と前記支持部とを繋ぐように設けられ、前記第2方向における幅が前記連結部及び前記支持部よりも小さい幅狭部と、
を備え、
前記基部、前記振動腕部、及び前記受け部が水晶によって設けられ、
前記受け部の接触面は、前記水晶の電気軸に沿って延在し、
前記受け部は、前記複数の振動腕部が所望の振幅範囲を超えた場合に、前記接触面が前記第1方向において前記連結部又は前記支持部と接触することによって前記振動腕部の変位を規制する、
音叉型水晶振動素子。 At the base,
A plurality of vibrating arms extending in the first direction from the base and lining up in the second direction intersecting the first direction.
With at least one receiving part
With
The base is
A connecting portion provided so as to commonly fix the bases of the plurality of vibrating arms, and a connecting portion.
A support portion provided at a distance from the connecting portion in the first direction, and a support portion.
A narrow portion that is provided between the connecting portion and the supporting portion so as to connect the connecting portion and the supporting portion and has a width smaller than that of the connecting portion and the supporting portion in the second direction.
With
The base portion, the vibrating arm portion, and the receiving portion are provided by quartz.
The contact surface of the receiving portion extends along the electrical axis of the crystal and extends.
When the plurality of vibrating arm portions exceed a desired amplitude range, the receiving portion displaces the vibrating arm portion by contacting the contact surface with the connecting portion or the supporting portion in the first direction. regulate,
Tuning fork type crystal vibration element.
前記水晶基板の上にフォトレジスト層を設ける工程と、
前記フォトレジスト層をパターニングする工程と、
パターニングされた前記フォトレジスト層に基づいて前記水晶基板をウェットエッチングによってエッチング加工し水晶片を形成する工程と、
を含み、
前記水晶片は、基部と、前記基部から第1方向に延出し前記第1方向と交差する第2方向に並ぶ複数の振動腕部と、少なくとも1つの受け部と、を備え、
前記基部は、前記複数の振動腕部の付け根を共通して固定するように設けられている連結部と、前記第1方向において前記連結部から間隔を空けて設けられている支持部と、前記連結部と前記支持部との間において前記連結部と前記支持部とを繋ぐように設けられ、前記第2方向における幅が前記連結部及び前記支持部よりも小さい幅狭部と、を備え、
前記受け部は、前記第1方向における前記連結部と前記支持部との間に設けられ、
前記基部、前記振動腕部、及び前記受け部が水晶によって設けられ、
前記受け部は、前記振動腕部が所望の振幅範囲を超えた場合に、前記連結部又は前記支持部に接触する接触面を有し、
前記受け部の前記接触面は、前記水晶の電気軸に沿って延在している、
音叉型水晶振動素子の製造方法。 The process of preparing the crystal substrate and
A step of providing a photoresist layer on the crystal substrate and
The step of patterning the photoresist layer and
A step of forming a crystal piece by etching the crystal substrate based on the patterned photoresist layer by wet etching, and
Including
The crystal piece includes a base, a plurality of vibrating arms extending in a first direction from the base and lining up in a second direction intersecting the first direction, and at least one receiving portion.
The base includes a connecting portion provided so as to commonly fix the bases of the plurality of vibrating arms, a supporting portion provided at a distance from the connecting portion in the first direction, and the above. It is provided between the connecting portion and the supporting portion so as to connect the connecting portion and the supporting portion, and includes the connecting portion and a narrow portion having a width smaller than that of the supporting portion in the second direction.
The receiving portion is provided between the connecting portion and the supporting portion in the first direction .
The base portion, the vibrating arm portion, and the receiving portion are provided by quartz.
The receiving portion has a contact surface that comes into contact with the connecting portion or the supporting portion when the vibrating arm portion exceeds a desired amplitude range.
The contact surface of the receiving portion extends along the electrical axis of the crystal.
A method for manufacturing a tuning fork type crystal oscillator.
前記第2方向は、前記水晶の電気軸に沿って延在する、
請求項9に記載の音叉型水晶振動素子の製造方法。 The first direction extends along the mechanical axis of the crystal constituting the crystal piece.
The second direction extends along the electrical axis of the crystal.
The method for manufacturing a tuning fork type crystal vibrating element according to claim 9.
前記ベース部材との間に内部空間を形成する蓋部材と、
前記内部空間に収容される音叉型水晶振動素子と、
前記音叉型水晶振動素子を前記ベース部材に保持する保持部材と
を備え、
前記音叉型水晶振動素子は、
基部と、
前記基部から第1方向に延出し前記第1方向と交差する第2方向に並ぶ複数の振動腕部と、
少なくとも1つの受け部と、
を備え、
前記基部は、
前記複数の振動腕部の付け根を共通して固定するように設けられている連結部と、
前記第1方向において前記連結部から間隔を空けて設けられている支持部と、
前記連結部と前記支持部との間において前記連結部と前記支持部とを繋ぐように設けられ、前記第2方向における幅が前記連結部及び前記支持部よりも小さい幅狭部と、
を備え、
前記受け部は、前記第1方向における前記連結部と前記支持部との間に設けられており、
前記基部、前記振動腕部、及び前記受け部が水晶によって設けられ、
前記受け部は、前記振動腕部が所望の振幅範囲を超えた場合に、前記連結部又は前記支持部に接触する接触面を有し、
前記受け部の前記接触面は、前記水晶の電気軸に沿って延在し、
前記保持部材は、前記支持部を前記ベース部材に固定している、音叉型水晶振動子。 With the base member
A lid member that forms an internal space between the base member and
The tuning fork type crystal vibrating element housed in the internal space and
A holding member that holds the tuning fork type crystal vibrating element to the base member is provided.
The tuning fork type crystal vibrating element is
At the base,
A plurality of vibrating arms extending in the first direction from the base and lining up in the second direction intersecting the first direction.
With at least one receiving part
With
The base is
A connecting portion provided so as to commonly fix the bases of the plurality of vibrating arms, and a connecting portion.
A support portion provided at a distance from the connecting portion in the first direction, and a support portion.
A narrow portion that is provided between the connecting portion and the supporting portion so as to connect the connecting portion and the supporting portion and has a width smaller than that of the connecting portion and the supporting portion in the second direction.
With
The receiving portion is provided between the connecting portion and the supporting portion in the first direction.
The base portion, the vibrating arm portion, and the receiving portion are provided by quartz.
The receiving portion has a contact surface that comes into contact with the connecting portion or the supporting portion when the vibrating arm portion exceeds a desired amplitude range.
The contact surface of the receiving portion extends along the electrical axis of the crystal.
The holding member is a tuning fork type crystal oscillator in which the support portion is fixed to the base member.
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