JP6901383B2

JP6901383B2 - Tuning fork type crystal element and crystal device using the tuning fork type crystal element

Info

Publication number: JP6901383B2
Application number: JP2017229765A
Authority: JP
Inventors: 孝男楠木
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2021-07-14
Anticipated expiration: 2037-11-30
Also published as: JP2019102901A

Description

本発明は、電子機器等に用いられる音叉型水晶素子及びその音叉型水晶素子を用いた水晶デバイスに関するものである。 The present invention relates to a tuning fork type crystal element used in an electronic device or the like and a crystal device using the tuning fork type crystal element.

水晶デバイスは、音叉型水晶素子の圧電効果を利用して、特定の周波数を発生させるものである。例えば、基板と、凹部を設けるために基板の上面に枠体とを有しているパッケージと、基板の上面に設けられた電極パッドに実装された音叉型水晶素子と、を備えた水晶デバイスが知られている（例えば、下記特許文献１参照） The crystal device uses the piezoelectric effect of the tuning fork type crystal element to generate a specific frequency. For example, a crystal device including a substrate, a package having a frame on the upper surface of the substrate for providing a recess, and a tuning fork type crystal element mounted on an electrode pad provided on the upper surface of the substrate. Known (see, for example, Patent Document 1 below)

特開２０１２−１１９９２０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-119920

上述した音叉型水晶素子は、小型化が顕著であるため、水晶振動部と、水晶基部に設けられた引き出し電極との距離も短くなるため、振動漏れが発生し、等価直列抵抗が悪化してしまう虞があった。 Since the tuning fork type crystal element described above is remarkably miniaturized, the distance between the crystal vibrating part and the extraction electrode provided at the crystal base is also shortened, so that vibration leakage occurs and the equivalent series resistance deteriorates. There was a risk that it would end up.

本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、音叉型水晶素子の振動漏れを抑制し、等価直列抵抗の悪化を低減することが可能な音叉型水晶素子を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a tuning fork type crystal element capable of suppressing vibration leakage of the tuning fork type crystal element and reducing deterioration of equivalent series resistance.

本発明の一つの態様による音叉型水晶素子は、結晶軸におけるＸＹ′Ｚ′直交座標系を有し、Ｚ′軸に沿った方向に厚みを有する矩形状の水晶基部と、水晶基部の側面よりＹ′軸に沿って延出した一対の水晶振動部と、一対の水晶振動部の主面及び側面に設けられた励振電極と、一対の水晶振動部から水晶基部にかけて設けられ励振電極と電気的に接続された引き出し電極と、引き出し電極と電気的に接続され、水晶基部の中心付近にＹ軸方向に並ぶようにして設けられた接続電極と、平面視した際に、接続電極を挟むようにして水晶基部の外周縁からＹ′軸に沿って設けられた切欠き部と、を備えている。 The sound-forked crystal element according to one aspect of the present invention has a rectangular crystal base having an XY'Z' Cartesian coordinate system on the crystal axis and having a thickness in the direction along the Z'axis, and from the side surface of the crystal base. A pair of crystal vibrating parts extending along the Y'axis, an excitation electrode provided on the main surface and side surfaces of the pair of crystal vibrating parts, and an exciting electrode provided from the pair of crystal vibrating parts to the crystal base, and electrically. The lead-out electrode connected to the lead electrode and the connection electrode electrically connected to the lead-out electrode and provided so as to line up in the Y-axis direction near the center of the crystal base, and the crystal so as to sandwich the connection electrode when viewed in a plan view. It is provided with a notch provided along the Y'axis from the outer peripheral edge of the base.

本発明の一つの態様による音叉型水晶素子は、結晶軸におけるＸＹ′Ｚ′直交座標系を有し、Ｚ′軸に沿った方向に厚みを有する矩形状の水晶基部と、水晶基部の側面よりＹ′軸に沿って延出した一対の水晶振動部と、一対の水晶振動部の主面及び側面に設けられた励振電極と、一対の水晶振動部から水晶基部にかけて設けられ励振電極と電気的に接続された引き出し電極と、引き出し電極と電気的に接続され、水晶基部の中心付近にＹ軸方向に並ぶようにして設けられた接続電極と、平面視した際に、接続電極を挟むようにして水晶基部の外周縁からＹ′軸に沿って設けられた切欠き部と、を備えている。このような音叉型水晶素子は、接続電極と水晶振動部との間に切欠き部が設けられていることで、音叉型水晶素子の水晶振動部と導電性接着剤で保持されている箇所との間の切欠き部で、水晶振動部と接続電極との間の振動の状態を減衰させることができ、水晶振動部から接続電極への振動漏れを低減するとともに、導電性接着剤が接触している部分である接続電極から水晶振動部への振動阻害を低減することが可能となる。 The sound-forked crystal element according to one aspect of the present invention has a rectangular crystal base having an XY'Z' Cartesian coordinate system on the crystal axis and having a thickness in the direction along the Z'axis, and from the side surface of the crystal base. A pair of crystal vibrating parts extending along the Y'axis, an excitation electrode provided on the main surface and side surfaces of the pair of crystal vibrating parts, and an exciting electrode provided from the pair of crystal vibrating parts to the crystal base, and electrically. The lead-out electrode connected to the lead electrode and the connection electrode electrically connected to the lead-out electrode and provided so as to line up in the Y-axis direction near the center of the crystal base, and the crystal so as to sandwich the connection electrode when viewed in a plan view. It is provided with a notch provided along the Y'axis from the outer peripheral edge of the base. In such a tuning fork type crystal element, a notch is provided between the connection electrode and the crystal vibrating portion, so that the tuning fork type crystal element is held by the crystal vibrating portion and the conductive adhesive. The notch between the tuning forks can dampen the state of vibration between the crystal oscillator and the connecting electrode, reducing vibration leakage from the crystal oscillator to the connecting electrode and bringing the conductive adhesive into contact. It is possible to reduce the vibration inhibition from the connection electrode, which is the part of the tuning fork, to the crystal oscillator.

第一実施形態に係る音叉型水晶素子を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the tuning fork type crystal element which concerns on 1st Embodiment. （ａ）第一実施形態に係る音叉型水晶素子を示す上面から見た平面図であり、（ｂ）第一実施形態に係る音叉型水晶素子を示す下面から見た平面図である。(A) is a plan view seen from the upper surface showing the tuning fork type crystal element according to the first embodiment, and (b) is a plan view seen from the lower surface showing the tuning fork type crystal element according to the first embodiment. 図２（ａ）のＡ部分拡大図である。It is the A partial enlarged view of FIG. 2 (a). （ａ）第一実施形態に係る音叉型水晶素子の水晶片を示す平面図であり、（ｂ）図４（ａ）のＸ部分拡大図である。(A) is a plan view showing a crystal piece of the tuning fork type crystal element according to the first embodiment, and (b) is an enlarged view of an X portion of FIG. 4 (a). 第二実施形態に係る水晶デバイスの分解斜視図である。It is an exploded perspective view of the crystal device which concerns on 2nd Embodiment. 図５のＢ−Ｂ断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.

（第一実施形態）第一実施形態における音叉型水晶素子１２０は、図１に示すように、水晶基部１２１、平衡部１２２及び水晶振動部１２３からなる水晶片により構成されている。音叉型水晶素子１２０の表面には、図２に示すように、励振電極１２５ａ、１２５ｂ、１２６ａ及び１２６ｂと、引き出し電極１２７ａ及び１２７ｂと、接続電極１２８ａ及び１２８ｂと、錘部１２９及び周波数調整電極Ｅとにより構成されている。 (First Embodiment) As shown in FIG. 1, the tuning fork type crystal element 120 in the first embodiment is composed of a crystal piece including a crystal base portion 121, a balance portion 122, and a crystal vibration portion 123. On the surface of the tuning fork type crystal element 120, as shown in FIG. 2, the excitation electrodes 125a, 125b, 126a and 126b, the extraction electrodes 127a and 127b, the connection electrodes 128a and 128b, the weight portion 129 and the frequency adjustment electrode E It is composed of and.

水晶基部１２１は、後述する水晶振動部１２３及び平衡部１２２を支持し、音叉型水晶素子１２０をパッケージ１１０上に保持固定するためのものである。水晶基部１２１は、結晶の軸方向として電気軸がＸ軸、機械軸がＹ軸、及び光軸がＺ軸となる直交座標系としたとき、Ｘ軸回りに−５°〜＋５°の範囲内で回転させたＺ′軸の方向が厚み方向となる平面視略四角形の平板である。 The crystal base 121 supports the crystal vibrating portion 123 and the equilibrium portion 122, which will be described later, and holds and fixes the tuning fork type crystal element 120 on the package 110. The crystal base 121 is within a range of −5 ° to + 5 ° around the X axis in a Cartesian coordinate system in which the electric axis is the X axis, the mechanical axis is the Y axis, and the optical axis is the Z axis as the axial direction of the crystal. It is a flat plate having a substantially square shape in a plan view in which the direction of the Z'axis rotated by is the thickness direction.

平衡部１２２は、音叉型水晶素子１２０を形成させる際に発生した水晶振動部１２３の左右の重さのアンバランスを平衡部１２２の形成位置によって調整するためのものである。また、平衡部１２２は、水晶振動部１２３の間の形成位置によって、水晶振動部１２３の左右の重さのバランスをさらに調整することができるようになるため、振動漏れをさらに抑えることができる。 The equilibrium unit 122 is for adjusting the imbalance of the left and right weights of the crystal vibrating unit 123 generated when the tuning fork type crystal element 120 is formed according to the formation position of the equilibrium unit 122. Further, since the equilibrium portion 122 can further adjust the balance of the left and right weights of the crystal vibrating portion 123 depending on the formation position between the crystal vibrating portions 123, vibration leakage can be further suppressed.

また、平衡部１２２は、図３に示すように、水晶基部１２１の形成面ＳＰからＹ′軸方向に延出するようにして設けられている。平衡部１２２のＸ軸方向の長さの中心点Ｐ２は、一対の水晶振動部１２３の間のＸ軸方向の長さの中心点Ｐ１を通り、Ｙ′軸方向に平行な基準直線Ｌ１に対して、＋Ｘ軸方向に位置している。このように平衡部１２２を基準直線Ｌ１に対して＋Ｘ軸方向に離れるようにして配置されることで、水晶振動部１２３の左右の重さのアンバランスを調整することができるので、音叉型水晶素子１２０の等価直列抵抗値を下げることが可能となる。 Further, as shown in FIG. 3, the equilibrium portion 122 is provided so as to extend in the Y'axis direction from the forming surface SP of the crystal base portion 121. The center point P2 of the length of the equilibrium portion 122 in the X-axis direction passes through the center point P1 of the length of the equilibrium portion 122 in the X-axis direction between the pair of crystal vibrating portions 123 with respect to the reference straight line L1 parallel to the Y'axis direction. It is located in the + X axis direction. By arranging the equilibrium portion 122 so as to be separated from the reference straight line L1 in the + X-axis direction in this way, the imbalance of the left and right weights of the crystal vibrating portion 123 can be adjusted, so that the tuning fork type crystal can be adjusted. It is possible to reduce the equivalent series resistance value of the element 120.

また、後述する第一突出部Ｅ１と第二突出部Ｅ２の間の中心点Ｐ２を通り、Ｙ′軸方向に平行な基準直線Ｌ２は、基準直線Ｌ１に対して、＋Ｘ軸方向に０．５〜１．５μｍの離れた位置に設けられている。このようにすることにより、第一突出部Ｅ１と第二突出部Ｅ２の間の中心点Ｐ２を通り、Ｙ′軸方向に平行な基準直線Ｌ２が、基準直線Ｌ１に対して＋Ｘ軸方向に０．５〜１．５μｍ離れるようにして配置されることで、水晶振動部１２３の左右の重さのアンバランスをさらに調整することができるので、音叉型水晶素子１２０の等価直列抵抗値を下げることが可能となる。 Further, the reference straight line L2 passing through the center point P2 between the first protruding portion E1 and the second protruding portion E2, which will be described later, and parallel to the Y'axis direction is 0.5 in the + X axis direction with respect to the reference straight line L1. It is provided at a distance of ~ 1.5 μm. By doing so, the reference straight line L2 passing through the center point P2 between the first protruding portion E1 and the second protruding portion E2 and parallel to the Y'axis direction becomes 0 in the + X axis direction with respect to the reference straight line L1. By arranging them so as to be separated by 5 to 1.5 μm, the imbalance between the left and right weights of the crystal vibrating unit 123 can be further adjusted, so that the equivalent series resistance value of the tuning fork type crystal element 120 can be lowered. Is possible.

平衡部１２２は、少なくとも二つ以上の突出部Ｅによって構成されている。平衡部１２２には、図３に示すように、第一突出部Ｅ１、第二突出部Ｅ２及び第三突出部Ｅ３の突出部Ｅが設けられている。第一突出部Ｅ１は、第一水晶振動部１２３ａに隣り合うようにして設けられ、水晶振動部１２３と同一方向に延出するようにして設けられている。また、第一水晶振動部１２３ａの根本から第一突出部Ｅ１にかけて傾斜面が形成されている。第二突出部Ｅ２は、第一突出部Ｅ１に隣り合うようにして設けられ、水晶振動部１２３と同一方向に延出するようにして設けられている。第三突出部Ｅ３は、第二突出部Ｅ２と第二水晶振動部１２３ｂに間に位置するようにして設けられ、水晶振動部１２３と同一方向に延出するようにして設けられている。このように、平衡部１２２が、少なくとも二つ以上の突出部Ｅによって構成されていることによって、後述する第一切込み部Ｍ１又は第二切込み部Ｍ２を確実に形成することができるため、第一水晶振動部１２３ａの側面の励振用電極１２６ｂと第二水晶振動部１２３ｂの側面に設けられた励振用電極１２６ａとの短絡を低減することが可能となる。 The equilibrium portion 122 is composed of at least two or more protrusions E. As shown in FIG. 3, the equilibrium portion 122 is provided with a protruding portion E of a first protruding portion E1, a second protruding portion E2, and a third protruding portion E3. The first protruding portion E1 is provided so as to be adjacent to the first crystal vibrating portion 123a, and is provided so as to extend in the same direction as the crystal vibrating portion 123. Further, an inclined surface is formed from the root of the first crystal vibrating portion 123a to the first protruding portion E1. The second protruding portion E2 is provided so as to be adjacent to the first protruding portion E1 and extends in the same direction as the crystal vibrating portion 123. The third protruding portion E3 is provided so as to be located between the second protruding portion E2 and the second crystal vibrating portion 123b, and is provided so as to extend in the same direction as the crystal vibrating portion 123. As described above, since the equilibrium portion 122 is composed of at least two or more protruding portions E, the first completely recessed portion M1 or the second notched portion M2, which will be described later, can be reliably formed. It is possible to reduce a short circuit between the excitation electrode 126b on the side surface of the crystal vibrating portion 123a and the excitation electrode 126a provided on the side surface of the second crystal vibrating portion 123b.

第一切込み部Ｍ１は、第一水晶振動部１２３ａと第二水晶振動部１２３ｂとからなる水晶振動部１２３の側面に励振用電極１２６をスパッタ技術及びフォトリソグラフィー技術にて形成する際に、第一水晶振動部１２３ａの側面の励振用電極１２６ｂと第二水晶振動部１２３ｂの側面に設けられた励振用電極１２６ａとの短絡を低減するためのものである。第一切込み部Ｍ１は、第一突出部Ｅ１と第二突出部Ｅ２との間に設けられており、この第一切込み部Ｍ１は、平衡部１２２の厚み方向に貫通している。また、第一切込み部Ｍ１のＹ軸方向の長さは、先端側から水晶基部１２１の境目までの間で形成されれば、どの長さでも良い。 The first all-inclusive portion M1 is used when the excitation electrode 126 is formed on the side surface of the crystal vibrating portion 123 including the first crystal vibrating portion 123a and the second crystal vibrating portion 123b by a sputtering technique and a photolithography technique. This is for reducing a short circuit between the excitation electrode 126b on the side surface of the crystal vibrating portion 123a and the excitation electrode 126a provided on the side surface of the second crystal vibrating portion 123b. The first completely embedded portion M1 is provided between the first protruding portion E1 and the second protruding portion E2, and the first completely included portion M1 penetrates in the thickness direction of the equilibrium portion 122. Further, the length of the first all-inclusive portion M1 in the Y-axis direction may be any length as long as it is formed between the tip end side and the boundary of the crystal base portion 121.

第二切込み部Ｍ２は、第二突出部Ｅ２と第三突出部Ｅ３との間に設けられており、この第二切込み部Ｍ２は、平衡部１２２の厚み方向であるＺ´軸方向に貫通している。また、第二切込み部Ｍ２のＹ軸方向の長さは、第一切込み部Ｍ１のＹ軸方向の長さよりも短くなるように設けられている。また、第二切込み部Ｍ２のＹ軸方向の長さは、第三突出部Ｅ３の先端側から水晶基部１２１の境目までの間で形成されれば、どの長さでも良い。 The second cut portion M2 is provided between the second protruding portion E2 and the third protruding portion E3, and the second cut portion M2 penetrates in the Z'axis direction, which is the thickness direction of the equilibrium portion 122. ing. Further, the length of the second cut portion M2 in the Y-axis direction is provided so as to be shorter than the length of the first cut portion M1 in the Y-axis direction. The length of the second notch M2 in the Y-axis direction may be any length as long as it is formed between the tip end side of the third protrusion E3 and the boundary of the crystal base 121.

第一残渣部Ｒ１は、突出部Ｅの近傍に設けられており、第一水晶振動部１２３ａと第一突出部Ｅ１との間及び第二水晶振動部１２３ｂと第三突出部Ｅ３との間に設けられている。第一残渣部Ｒ１が形成されることで、第一水晶振動部１２３ａと第二水晶振動部１２３ｂの左右の重さのアンバランスを調整することができるので、音叉型水晶素子１２０の等価直列抵抗値を下げることが可能となる。 The first residue portion R1 is provided in the vicinity of the protruding portion E, and is provided between the first crystal vibrating portion 123a and the first protruding portion E1 and between the second crystal vibrating portion 123b and the third protruding portion E3. It is provided. By forming the first residue portion R1, the imbalance between the left and right weights of the first crystal vibrating portion 123a and the second crystal vibrating portion 123b can be adjusted, so that the equivalent series resistance of the tuning fork type crystal element 120 can be adjusted. It is possible to lower the value.

水晶基部１２１の水晶振動部１２３が延出されている形成面に対して、水晶振動部１２３と同一方向に延出するようにして設けられた凸部Ｔを備えている。このように音叉型水晶素子１２０を励振させる際に発生した水晶振動部１２３の左右の重さのアンバランスを凸部Ｔによって調整することで、振動漏れを抑えることができ、等価直列抵抗の悪化を低減することが可能となる。 A convex portion T is provided so as to extend in the same direction as the crystal vibrating portion 123 with respect to the forming surface on which the crystal vibrating portion 123 of the crystal base portion 121 extends. By adjusting the imbalance of the left and right weights of the crystal vibrating portion 123 generated when the tuning fork type crystal element 120 is excited by the convex portion T in this way, vibration leakage can be suppressed and the equivalent series resistance deteriorates. Can be reduced.

凸部Ｔは、図４に示すように、水晶基部１２１の外側側面とつながる平面Ｓ１と、その平面Ｓ１と接続され形成面ＳＰに向かって形成された傾斜面Ｓ２と、を備えている。傾斜面Ｓ２は、水晶基部１２１の外側側面から延出するようにして設けられた平面Ｓ１から形成面ＳＰに向かって傾斜を持つようにして設けられている。このような傾斜面Ｓ２を凸部Ｔに設けることによって、凸部Ｔによる左右の重さのバランスをさらに調整することができるようになるため、振動漏れをさらに抑えることができる。 As shown in FIG. 4, the convex portion T includes a flat surface S1 connected to the outer side surface of the crystal base portion 121, and an inclined surface S2 connected to the flat surface S1 and formed toward the forming surface SP. The inclined surface S2 is provided so as to have an inclination toward the forming surface SP from the plane S1 provided so as to extend from the outer side surface of the crystal base portion 121. By providing such an inclined surface S2 on the convex portion T, the balance of the left and right weights of the convex portion T can be further adjusted, so that vibration leakage can be further suppressed.

また、凸部Ｔには、図４に示すように、傾斜面Ｓ２と、水晶振動部１２３の外側側面との間に設けられた第二残渣部Ｒ２とを備えている。このように傾斜面Ｓ２から水晶振動部１２３の外側側面に向かって厚みが徐々に薄くなるように第二残渣部Ｒ２が設けられていることで、水晶振動部１２３からの振動漏れが、第二残渣部Ｒ２で徐々に妨げられることになる。よって、水晶振動部１２３から水晶基部１２１への振動漏れが伝わることを抑えることができる。 Further, as shown in FIG. 4, the convex portion T includes a second residue portion R2 provided between the inclined surface S2 and the outer side surface of the crystal vibrating portion 123. As described above, the second residue portion R2 is provided so that the thickness gradually decreases from the inclined surface S2 toward the outer side surface of the crystal vibrating portion 123, so that vibration leakage from the crystal vibrating portion 123 is second. It will be gradually hindered by the residue portion R2. Therefore, it is possible to suppress the transmission of vibration leakage from the crystal vibrating portion 123 to the crystal base portion 121.

また、図４（ｂ）に示すように、平面視した際に、傾斜面Ｓ２と形成面ＳＰの平面とでなす角度αが、５０〜７０度である。傾斜面Ｓ２の角度αが５０度〜７０度の範囲内で良好にエッチングされており、特に５５度〜６５度の範囲内で特に良好である。これに対して、傾斜面Ｓの角度αが５０度未満の場合には、第二残渣部Ｒ２の厚みが薄くなりすぎるため、第二残渣部Ｒ２に欠けが生じてしまい水晶振動部１２３の左右の重量バランスを崩してしまうことで、振動漏れが発生してしまうことがあった。また、これに対して、傾斜面Ｓ２の角度αが７０度よりも大きいの場合には、第二残渣部Ｒ２の厚みが厚くなりすぎるため、水晶振動部１２３の左右の重量バランスを崩してしまうことで、振動漏れが発生してしまうことがあった。このように傾斜面Ｓ２の角度αが５０度〜７０度の範囲内にすることで、第二残渣部Ｒ２の結晶軸であるＺ軸方向の厚みを薄くすることでできるため、振動漏れによる特性への影響を非常に安定させることができる。 Further, as shown in FIG. 4B, the angle α formed by the plane of the inclined surface S2 and the plane of the forming surface SP is 50 to 70 degrees when viewed in a plan view. The angle α of the inclined surface S2 is well etched in the range of 50 degrees to 70 degrees, and particularly good in the range of 55 degrees to 65 degrees. On the other hand, when the angle α of the inclined surface S is less than 50 degrees, the thickness of the second residue portion R2 becomes too thin, so that the second residue portion R2 is chipped and the left and right sides of the crystal vibrating portion 123 are left and right. Vibration leakage may occur due to the imbalance of the weight of the. On the other hand, when the angle α of the inclined surface S2 is larger than 70 degrees, the thickness of the second residue portion R2 becomes too thick, and the left and right weight balance of the crystal vibrating portion 123 is lost. As a result, vibration leakage may occur. By setting the angle α of the inclined surface S2 within the range of 50 degrees to 70 degrees in this way, the thickness of the second residue portion R2 in the Z-axis direction, which is the crystal axis, can be reduced. The effect on can be very stable.

水晶振動部１２３は、例えば、その表面に所望のパターンの励振電極１２５、１２６を形成し、その励振電極１２５、１２６に電位を印加することにより、所望の周波数の振動を励起するためのものである。水晶振動部１２３は、振動腕部１２４と錘部１２９によって構成されている。振動腕部１２４の先端部、つまり、水晶基部１２１と反対側の振動腕部１２４の端部に、ハンマーヘッド形状の錘部１２９が設けられている。また、水晶振動部１２３は、第一水晶振動部１２３ａ及び第二水晶振動部１２３ｂとからなる。第一水晶振動部１２３ａ及び第二水晶振動部１２３ｂは、水晶基部１２１の一辺からＹ′軸の方向に平行に延設されている。また、振動腕部１２４は、第一振動腕部１２４ａ及び第二振動腕部１２４ｂによって構成されている。このような音叉型水晶素子１２０を構成する水晶片は、水晶基部１２１、平衡部１２２及び水晶振動部１２３と一体となって音叉形状を成しており、フォトリソグラフィー技術と化学エッチング技術により製造される。 The crystal vibration unit 123 is for exciting vibration of a desired frequency by forming excitation electrodes 125 and 126 having a desired pattern on the surface thereof and applying an electric potential to the excitation electrodes 125 and 126. is there. The crystal vibrating portion 123 is composed of a vibrating arm portion 124 and a weight portion 129. A hammer head-shaped weight portion 129 is provided at the tip of the vibrating arm portion 124, that is, at the end portion of the vibrating arm portion 124 on the side opposite to the crystal base portion 121. Further, the crystal vibrating unit 123 includes a first crystal vibrating unit 123a and a second crystal vibrating unit 123b. The first crystal vibrating unit 123a and the second crystal vibrating unit 123b extend parallel to the Y'axis direction from one side of the crystal base portion 121. Further, the vibrating arm portion 124 is composed of a first vibrating arm portion 124a and a second vibrating arm portion 124b. The crystal piece constituting such a tuning fork type crystal element 120 has a tuning fork shape integrally with the crystal base 121, the equilibrium portion 122, and the crystal vibrating portion 123, and is manufactured by photolithography technology and chemical etching technology. To.

励振電極１２５ａは、図２に示すように、第一水晶振動部１２３ａの第一振動腕部１２４ａの表裏主面に設けられている。また、励振電極１２６ｂは、第一水晶振動部１２３ａの第一振動腕部１２４ａの対向する両側面に設けられている。一方の引き出し電極１２７ａは、励振電極１２５ａ、１２６ａと電気的に接続されており、水晶基部１２１の表裏主面に設けられている。 As shown in FIG. 2, the excitation electrode 125a is provided on the front and back main surfaces of the first vibrating arm portion 124a of the first crystal vibrating portion 123a. Further, the excitation electrodes 126b are provided on both side surfaces of the first crystal vibrating portion 123a facing the first vibrating arm portion 124a. One of the extraction electrodes 127a is electrically connected to the excitation electrodes 125a and 126a, and is provided on the front and back main surfaces of the crystal base portion 121.

また、励振電極１２５ｂは、図１及び図２に示すように、第二水晶振動部１２３ｂの第二振動腕部１２４ｂの表裏主面に設けられている。また、励振電極１２６ａは、第二水晶振動部１２３ｂの第二振動腕部１２４ｂの対向する両側面に設けられている。他方の引き出し電極１２７ｂは、励振電極１２５ｂ、１２６ｂ及び接続電極１２８と電気的に接続されており、水晶基部１２１の表裏主面に設けられている。 Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the excitation electrode 125b is provided on the front and back main surfaces of the second vibrating arm portion 124b of the second crystal vibrating portion 123b. Further, the excitation electrodes 126a are provided on both side surfaces of the second crystal vibrating portion 123b facing the second vibrating arm portion 124b. The other extraction electrode 127b is electrically connected to the excitation electrodes 125b and 126b and the connection electrode 128, and is provided on the front and back main surfaces of the crystal base 121.

引き出し電極１２７は、励振電極１２５、１２６と後述する接続電極１２８とを電気的に接続するためのものである。引き出し電極１２７は、第一引き出し電極１２７ａ及び第二引き出し電極１２７ｂによって構成されている。 The extraction electrode 127 is for electrically connecting the excitation electrodes 125 and 126 and the connection electrode 128 described later. The extraction electrode 127 is composed of a first extraction electrode 127a and a second extraction electrode 127b.

接続電極１２８は、励振電極１２５、１２６と引き出し電極１２７を介して電気的に接続されており、音叉型水晶素子１２０をパッケージ１１０に実装する際に用いるものである。接続電極１２８は、第一接続電極１２８ａ及び第二接続電極１２８ｂによって構成されている。接続電極１２８は、水晶基部１２１の中心付近にＹ′軸方向に並ぶようにして設けられている。 The connection electrode 128 is electrically connected to the excitation electrodes 125 and 126 via the extraction electrode 127, and is used when the tuning fork type crystal element 120 is mounted on the package 110. The connection electrode 128 is composed of a first connection electrode 128a and a second connection electrode 128b. The connection electrodes 128 are provided near the center of the crystal base 121 so as to be aligned in the Y'axis direction.

切欠き部Ｃは、水晶振動部１２３から接続電極１２８への振動漏れを低減するとともに、導電性接着剤１４０が接触している部分である接続電極１２８から水晶振動部１２３への振動阻害を低減するためのものである。切欠き部Ｃは、平面視した際に、一対の接続電極１２８を挟むようにして水晶基部１２１の外周縁からＹ′軸に沿って設けられている。この切欠き部Ｃが設けられていることによって、水晶振動部１２３からの振動漏れが切欠き部Ｃで遮られることで、接続電極１２８への振動漏れを低減することができる。また、導電性接着剤１４０が接触している部分である接続電極１２８が、切欠き部Ｃで水晶基部１２１より分断されることで、水晶振動部１２３への振動阻害を低減することができる。 The notch portion C reduces vibration leakage from the crystal vibrating portion 123 to the connecting electrode 128, and also reduces vibration inhibition from the connecting electrode 128 to the crystal vibrating portion 123, which is a portion in contact with the conductive adhesive 140. It is for doing. The notch portion C is provided along the Y'axis from the outer peripheral edge of the crystal base portion 121 so as to sandwich the pair of connection electrodes 128 when viewed in a plan view. By providing the notch portion C, the vibration leakage from the crystal vibrating portion 123 is blocked by the notch portion C, so that the vibration leakage to the connection electrode 128 can be reduced. Further, the connection electrode 128, which is a portion in contact with the conductive adhesive 140, is separated from the crystal base portion 121 by the notch portion C, so that vibration inhibition to the crystal vibrating portion 123 can be reduced.

また、切欠き部Ｃは、第一切欠き部Ｃ１及び第二切欠き部Ｃ２によって構成されている。第一切欠き部Ｃ１及び第二切欠き部Ｃ２は、接続電極１２８の両端側の近傍で、水晶基部１２１の外周縁からＹ′軸方向に向かって設けられている。このような音叉型水晶素子は、接続電極１２８と水晶振動部１２３との間に切欠き部Ｃが設けられていることで、音叉型水晶素子の水晶振動部１２３と導電性接着剤１４０で保持されている接続電極１２８との間の切欠き部Ｃで、水晶振動部１２３と接続電極１２８との間の振動の状態を減衰させることができ、水晶振動部１２３から接続電極１２８への振動漏れを低減するとともに、導電性接着剤１４０が接触している部分である接続電極１２８から水晶振動部１２３への振動阻害を低減することが可能となる。 Further, the notch portion C is composed of a first notch portion C1 and a second notch portion C2. The first notch portion C1 and the second notch portion C2 are provided in the vicinity of both ends of the connection electrode 128 from the outer peripheral edge of the crystal base portion 121 toward the Y'axis direction. Such a sound fork type crystal element is held by the crystal vibration part 123 of the sound fork type crystal element and the conductive adhesive 140 by providing a notch portion C between the connection electrode 128 and the crystal vibrating portion 123. The notch C between the connecting electrode 128 and the connecting electrode 128 can attenuate the state of vibration between the crystal vibrating unit 123 and the connecting electrode 128, and the vibration leaks from the crystal vibrating unit 123 to the connecting electrode 128. It is possible to reduce the vibration inhibition from the connection electrode 128, which is the portion in contact with the conductive adhesive 140, to the crystal vibrating portion 123.

また、接続電極１２８が一対で水晶基部１２１にＹ′軸方向に並ぶようにして設けられており、一対の接続電極１２８が共に、平面視した際に切欠き部Ｃで挟まれるようして設けられている。このような音叉型水晶素子１２０は、水晶振動部１２３と接続電極１２８との間に切欠き部Ｃが設けられていることで、水晶振動部１２３と接続電極１２８との間の振動の状態をさらに減衰させることができ、水晶振動部１２３から接続電極１２８への振動漏れをさらに低減するとともに、導電性接着剤１４０が接触している部分である接続電極１２８から水晶振動部１２３への振動阻害をさらに低減することが可能となる。 Further, a pair of connection electrodes 128 are provided on the crystal base 121 so as to be arranged in the Y'axis direction, and both of the pair of connection electrodes 128 are provided so as to be sandwiched by the notch C when viewed in a plan view. Has been done. In such a tuning fork type crystal element 120, a notch portion C is provided between the crystal vibrating portion 123 and the connecting electrode 128, so that the state of vibration between the crystal vibrating portion 123 and the connecting electrode 128 can be determined. It can be further dampened, further reducing the vibration leakage from the crystal vibrating portion 123 to the connecting electrode 128, and inhibiting the vibration from the connecting electrode 128, which is the portion in contact with the conductive adhesive 140, to the crystal vibrating portion 123. Can be further reduced.

錘部１２９は、水晶基部１２１と反対側の水晶振動部１２３の端部に、ハンマーヘッド形状で設けられている。錘部１２９は、水晶振動部１２３で生じる屈曲振動の周波数を調整するためのものである。具体的には、錘部１２９を設けることで、水晶振動部１２３の先端側へ錘を設けた状態に近づけることができるため、水晶振動部１２３で生じる屈曲振動の周波数を、錘部１２９がない場合と比較して低くなるようにすることができ、水晶振動部１２３で生じる屈曲振動の周波数を所望の周波数となるように調整している。また、錘部１２９は、第一水晶振動部１２３ａの先端部に設けられている第一錘部１２９ａと、第二水晶振動部１２３ｂの先端部に設けられている第二錘部１２９ｂとで構成されている。 The weight portion 129 is provided in the shape of a hammer head at the end of the crystal vibrating portion 123 on the opposite side of the crystal base portion 121. The weight portion 129 is for adjusting the frequency of the bending vibration generated in the crystal vibrating portion 123. Specifically, by providing the weight portion 129, it is possible to approach the state in which the weight is provided on the tip side of the crystal vibrating portion 123, so that the frequency of the bending vibration generated in the crystal vibrating portion 123 is not set by the weight portion 129. It can be made lower than in the case, and the frequency of the bending vibration generated in the crystal vibrating unit 123 is adjusted to be a desired frequency. Further, the weight portion 129 is composed of a first weight portion 129a provided at the tip of the first crystal vibrating portion 123a and a second weight portion 129b provided at the tip of the second crystal vibrating portion 123b. Has been done.

第三切込み部Ｍ３は、図２に示すように、錘部１２９に設けられ、錘部１２９の表面積を大きくし、錘部１２９に形成された後述する周波数調整電極Ｅの表面積を大きくするためのものである。また、第三切込み部Ｍ３は、平面視した際に、錘部１２９の水晶基部１２１側に位置する辺から水晶振動部１２３の延出方向に沿って設けられている。このようにすることにより、振動腕部１２４と錘部１２９との境界付近に形成される残渣が、第三切込み部Ｍ３によって形成されにくくなるため、音叉型水晶素子１２０の形状を維持することができる。また、このように錘部１２９の水晶基部１２１側に第三切込み部Ｍ３を形成することにより、周波数調整電極Ｅをレーザにより除去する際に、第三切込み部Ｍ３がレーザにより削り取られることなく、錘部１２９の重さをさらに微調整することができる。 As shown in FIG. 2, the third notch portion M3 is provided in the weight portion 129 to increase the surface area of the weight portion 129 and to increase the surface area of the frequency adjusting electrode E to be described later formed in the weight portion 129. It is a thing. Further, the third cut portion M3 is provided along the extending direction of the crystal vibrating portion 123 from the side of the weight portion 129 located on the crystal base 121 side when viewed in a plan view. By doing so, the residue formed near the boundary between the vibrating arm portion 124 and the weight portion 129 is less likely to be formed by the third notch portion M3, so that the shape of the tuning fork type crystal element 120 can be maintained. it can. Further, by forming the third cut portion M3 on the crystal base 121 side of the weight portion 129 in this way, when the frequency adjusting electrode E is removed by the laser, the third cut portion M3 is not scraped off by the laser. The weight of the weight portion 129 can be further finely adjusted.

周波数調整電極Ｅは、レーザ等により削ることにより、水晶振動部１２３で生じる屈曲振動の周波数を所望の周波数となるように調整するためのものである。周波数調整電極Ｅは、第一周波数調整電極Ｅ１及び第二周波数調整電極Ｅ２によって構成されている。第一周波数調整電極Ｅ１は、第一錘部１２９ａの表主面及び側面の先端部に設けられ、第二周波数調整電極Ｅ２は、第二錘部１２９ｂの表主面及び両側面の先端部に設けられている。 The frequency adjusting electrode E is for adjusting the frequency of bending vibration generated in the crystal vibrating unit 123 to a desired frequency by scraping with a laser or the like. The frequency adjustment electrode E is composed of a first frequency adjustment electrode E1 and a second frequency adjustment electrode E2. The first frequency adjusting electrode E1 is provided at the tip of the front main surface and the side surface of the first weight portion 129a, and the second frequency adjusting electrode E2 is provided at the tip of the front main surface and both side surfaces of the second weight portion 129b. It is provided.

なお、音叉型水晶素子１２０は、周波数調整電極Ｅを構成する金属の量を増減させることにより、その周波数値を所望する値に調整することができる。励振電極１２５ｂ及び１２６ｂと、第一周波数調整電極Ｅ１とは、図２に示すように、水晶片表面に設けられた引き出し電極１２７ｂにより電気的に接続している。また、励振電極１２５ａ及び１２６ａと、第二周波数調整電極Ｅ２とは、水晶基部１２１表面に設けられた接続電極１２８ａにより電気的に接続している。 The tuning fork type crystal element 120 can adjust the frequency value to a desired value by increasing or decreasing the amount of the metal constituting the frequency adjusting electrode E. As shown in FIG. 2, the excitation electrodes 125b and 126b and the first frequency adjustment electrode E1 are electrically connected by a lead-out electrode 127b provided on the surface of the crystal piece. Further, the excitation electrodes 125a and 126a and the second frequency adjustment electrode E2 are electrically connected by a connection electrode 128a provided on the surface of the crystal base 121.

この音叉型水晶素子１２０を振動させる場合、接続電極１２８ａ及び１２８ｂに交番電圧を印加する。印加後のある電気的状態を瞬間的にとらえると、第二水晶振動部１２３ｂの励振電極１２６ｂは＋（プラス）電位となり、励振電極１２６ａは−（マイナス）電位となり、＋から−に電界が生じる。一方、このときの第一水晶振動部１２３ａの励振電極１２６は、第二水晶振動部１２３ｂの励振電極１２６に生じた極性とは反対の極性となる。これらの印加された電界により、第一水晶振動部１２３ａ及び第二水晶振動部１２３ｂに伸縮現象が生じ、各水晶振動部１２３に設定した共振周波数の屈曲振動を得る。 When the tuning fork type crystal element 120 is vibrated, an alternating voltage is applied to the connection electrodes 128a and 128b. When a certain electrical state after application is momentarily captured, the excitation electrode 126b of the second crystal vibrating unit 123b has a + (plus) potential, the excitation electrode 126a has a- (minus) potential, and an electric field is generated from + to-. .. On the other hand, the excitation electrode 126 of the first crystal vibrating portion 123a at this time has a polarity opposite to the polarity generated in the excitation electrode 126 of the second crystal vibrating portion 123b. Due to these applied electric fields, a stretching phenomenon occurs in the first crystal vibrating section 123a and the second crystal vibrating section 123b, and bending vibration having a resonance frequency set in each crystal vibrating section 123 is obtained.

水晶片を平面視したときの長辺寸法が０．８〜１．２ｍｍであり、平面視したときの短辺寸法が０．２〜０．７ｍｍである場合を例にして、水晶基部１２１、水晶振動部１２３を説明する。水晶基部１２１を平面視したときの長辺寸法が０．２〜０.４ｍｍであり、平面視したときの短辺寸法が０．２〜０．４ｍｍである。水晶振動部１２３を平面視したときの長辺寸法が０．６〜０．９ｍｍであり、平面視したときの短辺寸法が０．０３〜０．２ｍｍである。 Taking the case where the long side dimension when the crystal piece is viewed in a plan view is 0.8 to 1.2 mm and the short side dimension when the crystal piece is viewed in a plan view is 0.2 to 0.7 mm as an example, the crystal base 121, The crystal vibrating unit 123 will be described. The long side dimension when the crystal base 121 is viewed in a plan view is 0.2 to 0.4 mm, and the short side dimension when the crystal base portion 121 is viewed in a plan view is 0.2 to 0.4 mm. The long side dimension of the crystal vibrating unit 123 when viewed in a plan view is 0.6 to 0.9 mm, and the short side dimension when viewed in a plan view is 0.03 to 0.2 mm.

ここで、音叉型水晶素子１２０の動作について説明する。音叉型水晶素子１２０は、外部からの交番電圧が接続電極１２８から引き出し電極１２７及び励振電極１２５、１２６を介して水晶振動部１２３に印加されると、水晶振動部１２３が所定の振動モード及び周波数で励振を起こすようになっている。 Here, the operation of the tuning fork type crystal element 120 will be described. In the tuning fork type crystal element 120, when an external alternating voltage is applied from the connection electrode 128 to the crystal vibration unit 123 via the extraction electrode 127 and the excitation electrodes 125 and 126, the crystal vibration unit 123 has a predetermined vibration mode and frequency. It is designed to cause vibration.

ここで、音叉型水晶素子１２０の作製方法について説明する。まず、音叉型水晶素子１２０は、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し、水晶片の両主面にフォトリソグラフィー技術によって、水晶基部１２１、水晶振動部１２３及び振動腕部１２４を形成する。その後、フォトリソグラフィー技術、蒸着技術又はスパッタリング技術によって、金属膜を被着させることにより、励振電極１２５、１２６、引き出し電極１２７及び接続電極１２８を形成することにより作製される。 Here, a method of manufacturing the tuning fork type crystal element 120 will be described. First, the tuning fork type crystal element 120 is cut from an artificial quartz body at a predetermined cut angle, and a crystal base portion 121, a crystal vibrating portion 123, and a vibrating arm portion 124 are formed on both main surfaces of the crystal piece by photolithography technology. After that, it is produced by forming the excitation electrodes 125 and 126, the extraction electrode 127 and the connection electrode 128 by adhering a metal film by a photolithography technique, a vapor deposition technique or a sputtering technique.

本実施形態に係る音叉型水晶素子１２０は、結晶軸におけるＸＹ′Ｚ′直交座標系を有し、Ｚ′軸に沿った方向に厚みを有する矩形状の水晶基部１２１と、水晶基部１２１の側面よりＹ′軸に沿って延出した一対の水晶振動部１２３と、一対の水晶振動部１２３の主面及び側面に設けられた励振電極１２５、１２６と、一対の水晶振動部１２３から水晶基部１２１にかけて設けられ励振電極１２５、１２６と電気的に接続された引き出し電極１２７と、引き出し電極１２７と電気的に接続され、水晶基部１２１の中心付近にＹ軸方向に並ぶようにして設けられた接続電極１２８と、平面視した際に、接続電極１２８を挟むようにして水晶基部１２１の外周縁からＹ′軸に沿って設けられた切欠き部Ｃと、を備えている。このような音叉型水晶素子１２０は、接続電極１２８が切欠き部Ｃで間隔が開けられた水晶基部１２１の下側両端に設けられていることで、音叉型水晶素子１２０の水晶振動部１２３と接続電極１２８との距離が長くなり、水晶振動部１２３と接続電極１２８との間の振動の状態を減衰させることができ、水晶振動部１２３から接続電極１２８への振動漏れを低減するとともに、導電性接着剤１４０が接触している部分である接続電極１２８から水晶振動部１２３への振動阻害を低減することが可能となる。 The sound fork type crystal element 120 according to the present embodiment has a rectangular crystal base 121 having an XY'Z'cartesian coordinate system on the crystal axis and a thickness in the direction along the Z'axis, and a side surface of the crystal base 121. A pair of crystal vibrating portions 123 extending along the Y'axis, excitation electrodes 125 and 126 provided on the main surfaces and side surfaces of the pair of crystal vibrating portions 123, and a pair of crystal vibrating portions 123 to a crystal base 121. The extraction electrode 127, which is electrically connected to the excitation electrodes 125 and 126, and the connection electrode, which is electrically connected to the extraction electrode 127 and is provided so as to be aligned in the Y-axis direction near the center of the crystal base 121. It includes 128 and a notch C provided along the Y'axis from the outer peripheral edge of the crystal base 121 so as to sandwich the connection electrode 128 when viewed in a plan view. Such a tuning fork type crystal element 120 is provided with the connection electrodes 128 at both lower ends of the crystal base portion 121 spaced apart by the notch portion C, so that the tuning fork type crystal element 120 and the crystal vibration portion 123 of the tuning fork type crystal element 120 are provided. The distance from the connecting electrode 128 becomes longer, and the state of vibration between the crystal vibrating unit 123 and the connecting electrode 128 can be attenuated, the vibration leakage from the crystal vibrating unit 123 to the connecting electrode 128 is reduced, and the conductivity is increased. It is possible to reduce the vibration inhibition from the connection electrode 128, which is the portion in contact with the sex adhesive 140, to the crystal vibrating portion 123.

また、本実施形態に係る音叉型水晶素子１２０は、接続電極１２８が一対で水晶基部１２１に設けられており、一対の接続電極１２８が共に、平面視した際に切欠き部Ｃで挟まれるようして設けられている。このような音叉型水晶素子１２０は、水晶振動部１２３と接続電極１２８との間に切欠き部Ｃが設けられていることで、水晶振動部１２３と接続電極１２８との間の振動の状態をさらに減衰させることができ、水晶振動部１２３から接続電極１２８への振動漏れをさらに低減するとともに、導電性接着剤１４０が接触している部分である接続電極１２８から水晶振動部１２３への振動阻害をさらに低減することが可能となる。 Further, in the tuning fork type crystal element 120 according to the present embodiment, a pair of connection electrodes 128 are provided on the crystal base portion 121 so that both of the pair of connection electrodes 128 are sandwiched by the notch portion C when viewed in a plan view. It is provided. In such a tuning fork type crystal element 120, a notch portion C is provided between the crystal vibrating portion 123 and the connecting electrode 128, so that the state of vibration between the crystal vibrating portion 123 and the connecting electrode 128 can be determined. It can be further dampened, further reducing the vibration leakage from the crystal vibrating portion 123 to the connecting electrode 128, and inhibiting the vibration from the connecting electrode 128, which is the portion in contact with the conductive adhesive 140, to the crystal vibrating portion 123. Can be further reduced.

また、本実施形態に係る音叉型水晶素子１２０は、一対の水晶振動部１２３の間に、水晶基部１２１の側面よりＹ′軸に沿って延出した平衡部１２２と、を備え、平衡部１２２のＸ軸方向の長さの中心点Ｐ２は、一対の水晶振動部１２３の間のＸ軸方向の長さの中心点Ｐ１を通り、Ｙ′軸方向に平行な基準直線Ｌ１に対して、平衡部１２２のＸ軸方向の長さの中心点Ｐ２が＋Ｘ軸方向に位置している。このように音叉型水晶素子１２０を励振させる際に発生した水晶振動部１２３の左右の重さのアンバランスを平衡部１２２の形成位置によって調整することで、振動漏れを抑えることができ、等価直列抵抗の悪化を低減することが可能となる。 Further, the sound fork type crystal element 120 according to the present embodiment includes a balance portion 122 extending along the Y'axis from the side surface of the crystal base portion 121 between the pair of crystal vibrating portions 123, and the balance portion 122. The center point P2 of the length in the X-axis direction passes through the center point P1 of the length in the X-axis direction between the pair of crystal vibrating portions 123, and is balanced with respect to the reference straight line L1 parallel to the Y'axis direction. The center point P2 of the length of the portion 122 in the X-axis direction is located in the + X-axis direction. By adjusting the imbalance of the left and right weights of the crystal vibrating unit 123 generated when the tuning fork type crystal element 120 is excited by the formation position of the equilibrium unit 122, vibration leakage can be suppressed and equivalent series. It is possible to reduce the deterioration of resistance.

また、本実施形態に係る音叉型水晶素子１２０は、突出部Ｅの近傍に第一残渣部Ｒ１が設けられている。第一残渣部Ｒ１が形成されることで、第一水晶振動部１２３ａと第二水晶振動部１２３ｂの左右の重さのアンバランスを調整することができるので、音叉型水晶素子１２０の等価直列抵抗値を下げることが可能となる。 Further, in the tuning fork type crystal element 120 according to the present embodiment, the first residue portion R1 is provided in the vicinity of the protruding portion E. By forming the first residue portion R1, the imbalance between the left and right weights of the first crystal vibrating portion 123a and the second crystal vibrating portion 123b can be adjusted, so that the equivalent series resistance of the tuning fork type crystal element 120 can be adjusted. It is possible to lower the value.

本実施形態に係る音叉型水晶素子１２０は、
水晶基部１２１の水晶振動部１２３が延出されている形成面に対して、水晶振動部１２３と同一方向に延出するようにして設けられた凸部Ｔを備えている。このように
音叉型水晶素子１２０を励振させる際に発生した水晶振動部１２３の左右の重さのアンバランスを凸部Ｔによって調整することで、振動漏れを抑えることができ、等価直列抵抗の悪化を低減することが可能となる。 The tuning fork type crystal element 120 according to the present embodiment is
A convex portion T is provided so as to extend in the same direction as the crystal vibrating portion 123 with respect to the forming surface on which the crystal vibrating portion 123 of the crystal base portion 121 extends. By adjusting the imbalance of the left and right weights of the crystal vibrating portion 123 generated when the tuning fork type crystal element 120 is excited by the convex portion T in this way, vibration leakage can be suppressed and the equivalent series resistance deteriorates. Can be reduced.

本実施形態に係る音叉型水晶素子１２０は、凸部Ｔが、水晶基部１２１の外側側面とつながる平面Ｓ１と、平面と接続され形成面ＳＰに向かって形成された傾斜面Ｓ２と、を備えている。凸部Ｔに、このような傾斜面Ｓ２を設けることによって、凸部Ｔによる水晶振動部１２３の左右の重さのバランスをさらに調整することができるようになるため、振動漏れをさらに抑えることができる。 The tuning fork type crystal element 120 according to the present embodiment includes a flat surface S1 in which the convex portion T is connected to the outer side surface of the crystal base portion 121, and an inclined surface S2 connected to the flat surface and formed toward the forming surface SP. There is. By providing such an inclined surface S2 on the convex portion T, the balance of the left and right weights of the crystal vibrating portion 123 by the convex portion T can be further adjusted, so that vibration leakage can be further suppressed. it can.

本実施形態に係る音叉型水晶素子１２０は、
傾斜面Ｓ２と、水晶振動部１２３の外側側面との間に設けられた第二残渣部Ｒ２とを備えている。
このように傾斜面Ｓ２から水晶振動部１２３の外側側面に向かって厚みが徐々に薄くなるように第二残渣部Ｒ２が設けられていることで、水晶振動部１２３からの振動漏れが、第二残渣部Ｒ２で徐々に妨げられることになる。よって、水晶振動部１２３から水晶基部１２１への振動漏れが伝わることを抑えることができる。 The tuning fork type crystal element 120 according to the present embodiment is
A second residue portion R2 provided between the inclined surface S2 and the outer side surface of the crystal vibrating portion 123 is provided.
As described above, the second residue portion R2 is provided so that the thickness gradually decreases from the inclined surface S2 toward the outer side surface of the crystal vibrating portion 123, so that vibration leakage from the crystal vibrating portion 123 is second. It will be gradually hindered by the residue portion R2. Therefore, it is possible to suppress the transmission of vibration leakage from the crystal vibrating unit 123 to the crystal base 121.

（第二実施形態）第二実施形態に係る水晶デバイスは、図５及び図６に示されているように、パッケージ１１０と、パッケージ１１０の上面に実装された音叉型水晶素子１２０とを含んでいる。パッケージ１１０は、基板１１０ａ及び枠体１１０ｂによって構成されている。基板１１０ａと枠体１１０ｂとで凹部Ｋ１が形成されている。また、音叉型水晶素子１２０には、水晶基部１２１及び水晶振動部１２３が設けられている。このような水晶デバイスは、電子機器等で使用する基準信号を出力するのに用いられる。 (Second Embodiment) As shown in FIGS. 5 and 6, the crystal device according to the second embodiment includes a package 110 and a tuning fork type crystal element 120 mounted on the upper surface of the package 110. There is. The package 110 is composed of a substrate 110a and a frame body 110b. A recess K1 is formed by the substrate 110a and the frame 110b. Further, the tuning fork type crystal element 120 is provided with a crystal base 121 and a crystal vibration unit 123. Such a crystal device is used to output a reference signal used in an electronic device or the like.

基板１１０ａは、矩形状であり、上面に音叉型水晶素子１２０を実装するための実装部材として機能するものである。基板１１０ａは、上面に、音叉型水晶素子１２０を実装するための電極パッド１１１が設けられている。また、基板１１０ａの長辺側の一辺に沿って、音叉型水晶素子１２０を接合するための第一電極パッド１１１ａ及び第二電極パッド１１１ｂが設けられている。 The substrate 110a has a rectangular shape and functions as a mounting member for mounting the tuning fork type crystal element 120 on the upper surface. The substrate 110a is provided with an electrode pad 111 for mounting the tuning fork type crystal element 120 on the upper surface. Further, along one side of the long side of the substrate 110a, a first electrode pad 111a and a second electrode pad 111b for joining the tuning fork type crystal element 120 are provided.

基板１１０ａは、例えばアルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料である絶縁層からなる。基板１１０ａは、絶縁層を一層用いたものであっても、絶縁層を複数層積層したものであってもよい。基板１１０ａの表面及び内部には、上面に設けられた電極パッド１１１と、基板１１０ａの下面に設けられた外部端子１１２とを電気的に接続するための配線パターン及びビア導体が設けられている。 The substrate 110a is made of an insulating layer which is a ceramic material such as alumina ceramics or glass-ceramics. The substrate 110a may be one in which one layer of insulating layers is used, or one in which a plurality of layers of insulating layers are laminated. Wiring patterns and via conductors for electrically connecting the electrode pads 111 provided on the upper surface and the external terminals 112 provided on the lower surface of the substrate 110a are provided on the surface and inside of the substrate 110a.

枠体１１０ｂは、基板１１０ａの上面の外周縁に沿って配置され、基板１１０ａの上面に凹部Ｋ１を形成するためのものである。凹部Ｋ１の開口部は、平面視した際に、矩形状となっている。枠体１１０ｂは、例えばアルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料からなり、基板１１０ａと一体的に形成されている。凹部Ｋ１は、後述する音叉型水晶素子１２０を実装するためのものである。 The frame body 110b is arranged along the outer peripheral edge of the upper surface of the substrate 110a, and is for forming a recess K1 on the upper surface of the substrate 110a. The opening of the recess K1 has a rectangular shape when viewed in a plan view. The frame body 110b is made of a ceramic material such as alumina ceramics or glass-ceramics, and is integrally formed with the substrate 110a. The recess K1 is for mounting the tuning fork type crystal element 120, which will be described later.

基板１１０ａの下面の四隅には、外部端子１１２が設けられている。また、四つの外部端子１１２の内の二つが、音叉型水晶素子１２０と電気的に接続されている。また、音叉型水晶素子１２０と電気的に接続されている第一外部端子１１２ａ及び第二外部端子１１２ｂは、基板１１０ａの下面の対角に位置するように設けられている。 External terminals 112 are provided at the four corners of the lower surface of the substrate 110a. Further, two of the four external terminals 112 are electrically connected to the tuning fork type crystal element 120. Further, the first external terminal 112a and the second external terminal 112b that are electrically connected to the tuning fork type crystal element 120 are provided so as to be located diagonally on the lower surface of the substrate 110a.

電極パッド１１１は、音叉型水晶素子１２０を実装するためのものである。電極パッド１１１は、基板１１０ａの上面に一対で設けられており、基板１１０ａの一辺に沿うように隣接して設けられている。電極パッド１１１は、基板１１０ａに設けられた配線パターンとビア導体を介して、基板１１０ａの下面に設けられた外部端子１１２と電気的に接続されている。 The electrode pad 111 is for mounting the tuning fork type crystal element 120. A pair of electrode pads 111 are provided on the upper surface of the substrate 110a, and are provided adjacent to each other along one side of the substrate 110a. The electrode pad 111 is electrically connected to an external terminal 112 provided on the lower surface of the substrate 110a via a wiring pattern provided on the substrate 110a and a via conductor.

電極パッド１１１は、図５に示すように、第一電極パッド１１１ａ及び第二電極パッド１１１ｂによって構成されている。また、電極パッド１１１の算術平均表面粗さは、０．０２〜０．１０μｍであり、基板１１０ａ表面の算術平均表面粗さは、０．５〜１．５μｍである。 As shown in FIG. 5, the electrode pad 111 is composed of a first electrode pad 111a and a second electrode pad 111b. The arithmetic average surface roughness of the electrode pad 111 is 0.02 to 0.10 μm, and the arithmetic average surface roughness of the surface of the substrate 110a is 0.5 to 1.5 μm.

外部端子１１２は、電子機器等の実装基板（図示せず）と電気的に接合するために用いられる。外部端子１１２は、基板１１０ａの下面の四隅に設けられている。外部端子１１２の内の二つの端子は、基板１１０ａの上面に設けられた一対の電極パッド１１１とそれぞれ電気的に接続されている。また、残りの外部端子の１１２の内の少なくとも一つは、封止用導体パターン１１７と電気的に接続されている。 The external terminal 112 is used for electrically joining to a mounting board (not shown) of an electronic device or the like. The external terminals 112 are provided at the four corners of the lower surface of the substrate 110a. Two of the external terminals 112 are electrically connected to a pair of electrode pads 111 provided on the upper surface of the substrate 110a. Further, at least one of the remaining 112 external terminals is electrically connected to the sealing conductor pattern 117.

ここでパッケージ１１０を平面視したときの一辺の寸法が、０．８〜３．２ｍｍであり、パッケージ１１０の上下方向の寸法が、０．２〜１．５ｍｍである場合を例にして、電極パッド１１１の大きさを説明する。基板１１０ａの一辺と平行となる電極パッド１１１の辺の長さは、０．１５〜０．４０ｍｍとなる。また、基板１１０ａの一辺と交わる辺と平行となる電極パッド１１１の辺の長さは、０．１５〜０．４０ｍｍとなる。電極パッド１１１の上下方向の厚みの長さは、１０〜５０μｍとなる。 Here, taking the case where the dimension of one side when the package 110 is viewed in a plan view is 0.8 to 3.2 mm and the dimension of the package 110 in the vertical direction is 0.2 to 1.5 mm as an example, the electrodes The size of the pad 111 will be described. The length of the side of the electrode pad 111 parallel to one side of the substrate 110a is 0.15 to 0.40 mm. Further, the length of the side of the electrode pad 111 parallel to the side intersecting one side of the substrate 110a is 0.15 to 0.40 mm. The length of the vertical thickness of the electrode pad 111 is 10 to 50 μm.

封止用導体パターン１１７は、蓋体１３０と接合部材１３１を介して接合する際に、接合部材１３１の濡れ性をよくする役割を果たしている。封止用導体パターン１１７は、枠体１１０ｂの上面を囲むようにして設けられている。封止用導体パターン１１７は、例えばタングステン又はモリブデン等から成る導体パターンの表面にニッケルメッキ及び金メッキを順次、枠体１１０ｂの上面を環状に囲む形態で施すことによって、例えば１０〜２５μｍの厚みに形成されている。 The sealing conductor pattern 117 plays a role of improving the wettability of the joining member 131 when joining the lid body 130 via the joining member 131. The sealing conductor pattern 117 is provided so as to surround the upper surface of the frame body 110b. The sealing conductor pattern 117 is formed to have a thickness of, for example, 10 to 25 μm by sequentially applying nickel plating and gold plating to the surface of a conductor pattern made of, for example, tungsten or molybdenum, in a form that surrounds the upper surface of the frame 110b in an annular shape. Has been done.

蓋体１３０は、例えば、鉄、ニッケル又はコバルトの少なくともいずれかを含む合金からなる。このような蓋体１３０は、真空状態にある凹部Ｋ１又は窒素ガスなどが充填された凹部Ｋ１を気密的に封止するためのものである。具体的には、蓋体１３０は、所定雰囲気で、パッケージ１１０の枠体１１０ｂ上に載置され、枠体１１０ｂの封止用導体パターン１１７と蓋体１３０の接合部材１３１とが接合されるように熱を印加させることで接合部材１３１を溶融し、枠体１１０ｂに接合される。また、蓋体１３０は、封止用導体パターン１１７を介して基板１１０ａの下面の少なくとも一つの外部端子１１２に電気的に接続されている。よって、蓋体１３０は、少なくとも一つの外部端子１１２と電気的に接続されている。 The lid 130 is made of, for example, an alloy containing at least one of iron, nickel or cobalt. Such a lid 130 is for airtightly sealing the recess K1 in a vacuum state or the recess K1 filled with nitrogen gas or the like. Specifically, the lid body 130 is placed on the frame body 110b of the package 110 in a predetermined atmosphere so that the sealing conductor pattern 117 of the frame body 110b and the joining member 131 of the lid body 130 are joined. The joining member 131 is melted by applying heat to the frame body 110b and joined to the frame body 110b. Further, the lid body 130 is electrically connected to at least one external terminal 112 on the lower surface of the substrate 110a via a sealing conductor pattern 117. Therefore, the lid body 130 is electrically connected to at least one external terminal 112.

接合部材１３１は、パッケージ１１０の枠体１１０ｂ上面に設けられた封止用導体パターン１１７に相対する蓋体１３０の箇所に設けられている。接合部材１３１は、例えば、銀ロウ又は金錫によって設けられている。銀ロウの場合は、その厚みは、１０〜２０μｍである。例えば、成分比率は、銀が７２〜８５％、銅が１５〜２８％のものが使用されている。金錫の場合は、その厚みは、１０〜４０μｍである。例えば、成分比率が、金が７８〜８２％、錫が１８〜２２％のものが使用されている。 The joining member 131 is provided at a position of the lid 130 facing the sealing conductor pattern 117 provided on the upper surface of the frame 110b of the package 110. The joining member 131 is provided with, for example, silver brazing or gold tin. In the case of silver wax, its thickness is 10 to 20 μm. For example, the component ratio is 72 to 85% for silver and 15 to 28% for copper. In the case of gold tin, its thickness is 10 to 40 μm. For example, those having a component ratio of 78 to 82% for gold and 18 to 22% for tin are used.

ここで、基板１１０ａの作製方法について説明する。基板１１０ａがアルミナセラミックスから成る場合、まず所定のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得た複数のセラミックグリーンシートを準備する。また、セラミックグリーンシートの表面或いはセラミックグリーンシートに打ち抜き等を施して予め穿設しておいた貫通孔内に、従来周知のスクリーン印刷等によって所定の導体ペーストを塗布する。さらに、これらのグリーンシートを積層してプレス成形したものを、高温で焼成する。最後に、導体パターンの所定部位、具体的には、電極パッド１１１、外部端子１１２及び封止用導体パターン１１７となる部位にニッケルメッキ又、金メッキ、銀パラジウム等を施すことにより作製される。また、導体ペーストは、例えばタングステン、モリブデン、銅、銀又は銀パラジウム等の金属粉末の焼結体等から構成されている。 Here, a method of manufacturing the substrate 110a will be described. When the substrate 110a is made of alumina ceramics, first, a plurality of ceramic green sheets obtained by adding and mixing an appropriate organic solvent or the like to a predetermined ceramic material powder are prepared. Further, a predetermined conductor paste is applied to the surface of the ceramic green sheet or the through hole which has been punched or the like in advance by punching or the like to the ceramic green sheet by a conventionally known screen printing or the like. Further, these green sheets are laminated and press-molded, and then fired at a high temperature. Finally, it is produced by subjecting a predetermined portion of the conductor pattern, specifically, the electrode pad 111, the external terminal 112, and the portion to be the sealing conductor pattern 117 with nickel plating, gold plating, silver palladium, or the like. Further, the conductor paste is composed of, for example, a sintered body of a metal powder such as tungsten, molybdenum, copper, silver or silver-palladium.

第二実施形態に係る水晶デバイスは、第一実施形態に記載の音叉型水晶素子１２０と、音叉型水晶素子１２０を実装するための電極パッド１１１を有する基板１１０ａと、基板１１０ａの上面の外周縁に沿って設けられた枠体１１０ｂと、枠体１１０ｂの上面に接合された蓋体１３０と、を備えている。このような水晶デバイスは、音叉型水晶素子１２０を励振させる際に発生した水晶振動部１２３の左右の重さのアンバランスを平衡部１２２の形成位置によって調整することで、振動漏れを抑えることができ、等価直列抵抗の悪化を低減することが可能となる。 The crystal device according to the second embodiment includes the tuning fork type crystal element 120 according to the first embodiment, the substrate 110a having the electrode pad 111 for mounting the tuning fork type crystal element 120, and the outer peripheral edge of the upper surface of the substrate 110a. A frame body 110b provided along the frame 110b and a lid body 130 joined to the upper surface of the frame body 110b are provided. In such a crystal device, vibration leakage can be suppressed by adjusting the imbalance of the left and right weights of the crystal vibrating unit 123 generated when the tuning fork type crystal element 120 is excited by the forming position of the equilibrium unit 122. It is possible to reduce the deterioration of the equivalent series resistance.

尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、前記した本実施形態では、圧電振動素子を構成する圧電素材として水晶を用いた場合を説明したが、他の圧電素材として、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムまたは、圧電セラミックスを圧電素材として用いた圧電振動素子でも構わない。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and improvements can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the case where quartz is used as the piezoelectric material constituting the piezoelectric vibrating element has been described, but as other piezoelectric materials, lithium niobate, lithium tantalate, or piezoelectric ceramics is used as the piezoelectric material. The piezoelectric vibrating element that has been used may be used.

１１０・・・パッケージ
１１０ａ・・・基板
１１０ｂ・・・枠体
１１１・・・電極パッド
１１２・・・外部端子
１１７・・・封止用導体パターン
１２０・・・音叉型水晶素子
１２１・・・水晶基部
１２２・・・平衡部
１２３・・・水晶振動部
１２４・・・振動腕部
１２５、１２６・・・励振電極
１２７・・・引き出し電極
１２８・・・接続電極
１２９・・・錘部
１３０・・・蓋体
１３１・・・接合部材
１４０・・・導電性接着剤
Ｋ１・・・第一凹部
Ｍ１・・・第一切込み部
Ｍ２・・・第二切込み部
Ｍ３・・・第三切込み部
Ｃ・・・切欠き部
Ｒ１・・・第一残渣部
Ｒ２・・・第二残渣部
Ｓ１・・・水晶基部の外側側面とつながる平面
Ｓ２・・・傾斜面
ＳＰ・・・形成面
α・・・傾斜面の角度
Ｅ・・・周波数調整電極
Ｔ・・・凸部 110 ・・・ Package 110a ・・・ Substrate 110b ・・・ Frame body 111 ・・・ Electrode pad 112 ・・・ External terminal 117 ・・・ Conductor pattern for sealing 120 ・・・ Sound fork type crystal element 121 ・・・ Crystal Base 122 ・・・ Equilibrium part 123 ・・・ Crystal vibration part 124 ・・・ Vibration arm part 125, 126 ・・・ Excitation electrode 127 ・・・ Pull-out electrode 128 ・・・ Connection electrode 129 ・・・ Weight part 130 ・・・ Lid body 131 ・・・ Joint member 140 ・・・ Conductive adhesive K1 ・・・ First recess M1 ・・・ First all-in-one part M2 ・・・ Second notch M3 ・・・ Third notch C・・・ Notch part R1 ・・・ First residue part R2 ・・・ Second residue part S1 ・・・ Plane connected to the outer side surface of the crystal base S2 ・・・ Inclined surface SP ・・・ Forming surface α ・・・Inclined surface angle E ・・・ Frequency adjustment electrode T ・・・ Convex part

Claims

A rectangular quartz base having an XY'Z'Cartesian coordinate system on the crystal axis and a thickness in the direction along the Z'axis.
A pair of crystal vibrating parts extending along the Y'axis from the side surface of the crystal base, and
Excitation electrodes provided on the main surface and side surfaces of the pair of crystal vibrating parts,
A drawing electrode provided from the pair of crystal vibrating portions to the crystal base and electrically connected to the exciting electrode,
A connection electrode electrically connected to the lead-out electrode and provided near the center of the crystal base so as to be aligned in the Y'axis direction.
A convex portion provided so as to extend in the same direction as the crystal vibrating portion is provided with respect to the forming surface of the crystal base on which the crystal vibrating portion extends.
The convex portion is composed of a flat surface that is continuous with the outer side surface of the crystal base portion and an inclined surface that is connected to the flat surface and formed toward the forming surface.
A tuning fork-type crystal element including a notch portion provided along the Y'axis from the outer peripheral edge of the crystal base portion so as to sandwich the connection electrode when viewed in a plan view.

The tuning fork type crystal element according to claim 1.
A pair of the connection electrodes are provided on the crystal base.
A tuning fork-type quartz element, wherein both of the pair of connecting electrodes are provided so as to be sandwiched between the notches when viewed in a plan view.

The tuning fork type crystal element according to claim 1.
An equilibrium portion extending along the Y'axis from the side surface of the crystal base is provided between the pair of crystal vibrating portions.
The center point of the length of the equilibrium portion in the X-axis direction passes through the center point of the length of the equilibrium portion in the X-axis direction between the pair of crystal vibrating portions, and with respect to the reference straight line L1 parallel to the Y'axis direction. A sound fork type crystal element characterized in that the center of the length of the equilibrium portion in the X-axis direction is located in the + X-axis direction.

The tuning fork type crystal element according to claim 3.
The tuning fork type crystal element, wherein the equilibrium portion is composed of at least two or more protruding portions.

The tuning fork type crystal element according to claim 4.
A tuning fork type quartz element characterized in that a first residue portion is provided in the vicinity of the protruding portion.

The tuning fork type crystal element according to claim 1.
A tuning fork type crystal element including a second residue portion provided between the inclined surface and the outer side surface of the crystal vibrating portion.

The tuning fork type crystal element according to claim 1 and
A substrate having an electrode pad for mounting the tuning fork type crystal element, and
A frame provided along the outer peripheral edge of the upper surface of the substrate and
A crystal device including a lid body joined to the upper surface of the frame body.