JP7448901B2 - piezoelectric device - Google Patents

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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Description

本発明は、厚みすべり振動で振動する圧電振動子に関する。 The present invention relates to a piezoelectric vibrator that vibrates by thickness shear vibration.

圧電デバイスに対する特性改善の要求は益々高まっている。例えば、高精度の温度補償型水晶発振器(TCXO)では、水晶振動子自体の周波数温度特性を測定してこの温度特性を高次の関数、例えば4次から7次等の関数で近似し、この近似式にしたがい周波数を補償して、TCXOからの出力の温度特性を限りなく平坦にしたいという要求がある。このような要求を満たすためには、水晶振動子自体の周波数温度特性に関する近似曲線は相関係数が1となるものが理想である。しかし、実際には、種々の温度で実際の周波数が近似曲線から外れる現象、いわゆる周波数ディップが生じる。 There is an increasing demand for improved characteristics of piezoelectric devices. For example, in a high-precision temperature-compensated crystal oscillator (TCXO), the frequency-temperature characteristics of the crystal oscillator itself are measured, and this temperature characteristic is approximated by a high-order function, such as a 4th to 7th order function. There is a demand for making the temperature characteristics of the output from the TCXO as flat as possible by compensating the frequency according to an approximate formula. In order to satisfy such requirements, it is ideal that the approximation curve regarding the frequency-temperature characteristics of the crystal resonator itself has a correlation coefficient of 1. However, in reality, a so-called frequency dip occurs where the actual frequency deviates from the approximate curve at various temperatures.

周波数ディップを抑制するための技術として、例えば、この出願の出願人に係る特許文献1に開示された技術がある。具体的には、圧電片の第1主面に設けた第1引出電極及び第2主面に設けた第2引出電極各々に対し、この圧電片を挟んだ反対領域に、不要振動抑制電極を設けた技術である。
この技術によれば、この構造を用いない場合に比べ、周波数ディップの絶対値を抑制できる。
As a technique for suppressing frequency dips, for example, there is a technique disclosed in Patent Document 1 filed by the applicant of this application. Specifically, for each of the first extraction electrode provided on the first main surface of the piezoelectric piece and the second extraction electrode provided on the second main surface, an unnecessary vibration suppression electrode is provided in an opposite region across the piezoelectric piece. This is a technology that has been developed.
According to this technique, the absolute value of the frequency dip can be suppressed compared to the case where this structure is not used.

特開2018-137715号公報Japanese Patent Application Publication No. 2018-137715

特許文献1に開示された技術によれば、周波数ディップの絶対値の抑制はできる。しかし、周波数ディップが仕様を超えて問題となる大きさになる温度(以下、周波数ディップ発生温度と略称することもある)を変えることは、出来なかった。周波数ディップ発生温度を変えられる技術があれば、圧電デバイスの設計手法として有用である。
この出願はこのような点に鑑みなされたものであり、従って、この出願の目的は、周波数ディップ発生温度を制御できる新規な構造を有した圧電デバイスを提供することにある。
According to the technique disclosed in Patent Document 1, the absolute value of the frequency dip can be suppressed. However, it has not been possible to change the temperature at which the frequency dip exceeds the specifications and becomes a problem (hereinafter sometimes referred to as frequency dip occurrence temperature). If there were a technology that could change the temperature at which the frequency dip occurs, it would be useful as a design method for piezoelectric devices.
This application was filed in view of these points, and therefore, the purpose of this application is to provide a piezoelectric device having a novel structure that can control the temperature at which a frequency dip occurs.

この目的の達成を図るため、この出願の圧電デバイスによれば、圧電片と、この圧電片の表裏に設けた励振用電極と、を備える圧電デバイスにおいて、
前記圧電片の表裏の領域であって、前記表裏の励振用電極の縁から距離Gだけ離れた少なくとも一部領域上に、表裏で電気的に接続されている、導電性膜を具え、
前記距離Gは、周波数ディップが仕様を超えて問題となる大きさになる温度を調整する距離としてあることを特徴とする。
なお、導電性膜を圧電片の複数個所に設ける場合、ここで言う距離Gとは、各々の導電性膜ごとに同じ場合も、異なる場合もある。すなわち、周波数ディップ発生温度をどの辺りの温度に調整したいかに応じて、同じ距離になる場合もあれば、異なる距離になる場合もある。
In order to achieve this objective, according to the piezoelectric device of this application, the piezoelectric device includes a piezoelectric piece and excitation electrodes provided on the front and back sides of the piezoelectric piece.
A conductive film is provided on at least a partial region of the front and back sides of the piezoelectric piece, which is separated by a distance G from the edge of the excitation electrode on the front and back sides, the conductive film being electrically connected on the front and back sides,
The distance G is characterized in that it is a distance that adjusts the temperature at which the frequency dip exceeds the specification and becomes a problem.
Note that when conductive films are provided at multiple locations on the piezoelectric piece, the distance G referred to here may be the same or different for each conductive film. That is, depending on the temperature at which the frequency dip occurs, the distance may be the same or the distance may be different.

この出願の圧電デバイスによれば、周波数ディップ発生温度を制御できる。 According to the piezoelectric device of this application, the frequency dip generation temperature can be controlled.

(A)、(B)は、第1の実施形態の圧電デバイス10の説明図である。(A) and (B) are explanatory diagrams of the piezoelectric device 10 of the first embodiment. (A)、(B)、(C)は、第1の実施形態の圧電デバイス10の試作結果の説明図である。(A), (B), and (C) are explanatory diagrams of the results of trial production of the piezoelectric device 10 of the first embodiment. 第1の実施形態の圧電デバイス10の試作結果の図2に続く説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram following FIG. 2 of the trial production results of the piezoelectric device 10 of the first embodiment. 他の実施形態の圧電デバイス50の説明図である。It is an explanatory view of piezoelectric device 50 of other embodiments. (A)はさらに他の実施形態の圧電デバイス60の説明図、(B)はさらに他の実施形態の圧電デバイス70の説明図である(A) is an explanatory diagram of a piezoelectric device 60 of still another embodiment, and (B) is an explanatory diagram of a piezoelectric device 70 of still another embodiment. さらに他の実施形態の圧電デバイス80の説明図である。It is an explanatory view of piezoelectric device 80 of still other embodiment.

以下、図面を参照してこの出願の各発明の実施形態について説明する。なお、説明に用いる各図はこれら発明を理解できる程度に概略的に示してあるにすぎない。また、説明に用いる各図において、同様な構成成分については同一の番号を付して示し、その説明を省略する場合もある。また、以下の実施形態中で述べる形状、寸法、材質等はこの発明の範囲内の好適例に過ぎない。従って、本発明は以下の実施形態のみに限定されるものではない。 Embodiments of each invention of this application will be described below with reference to the drawings. Note that the drawings used in the explanation are merely shown schematically to the extent that these inventions can be understood. Moreover, in each figure used for explanation, the same number is attached|subjected and shown about the same component, and the explanation may be abbreviate|omitted. Furthermore, the shapes, dimensions, materials, etc. described in the following embodiments are merely preferred examples within the scope of the present invention. Therefore, the present invention is not limited only to the following embodiments.

1. 第1の実施形態の圧電デバイス
1-1.圧電デバイスの構造
図1は、第1の実施形態の圧電デバイス10の構造を説明する図である。特に図1(A)は圧電デバイス10の平面図、図1(B)は図1(A)のP-P線に沿った断面図である。なお、図1(A)では、図1(B))に示した蓋部材21の図示を省略してある。
1. Piezoelectric device of first embodiment 1-1. Structure of Piezoelectric Device FIG. 1 is a diagram illustrating the structure of a piezoelectric device 10 of the first embodiment. In particular, FIG. 1(A) is a plan view of the piezoelectric device 10, and FIG. 1(B) is a cross-sectional view taken along line PP in FIG. 1(A). Note that in FIG. 1(A), illustration of the lid member 21 shown in FIG. 1(B)) is omitted.

この圧電デバイス10は、圧電片11と、第1励振用電極13aと、第1引出電極13bと、第2励振用電極13cと、第2引出電極13dと、導電性膜15と、容器17と、導電性接着剤19と、蓋部材21と、を具える。以下、これらの構成成分について詳述する。 This piezoelectric device 10 includes a piezoelectric piece 11, a first excitation electrode 13a, a first extraction electrode 13b, a second excitation electrode 13c, a second extraction electrode 13d, a conductive film 15, and a container 17. , a conductive adhesive 19, and a lid member 21. These constituent components will be explained in detail below.

圧電片11は、厚みすべり振動が可能なもので、水晶片をはじめとする種々の圧電片である。典型的には、ATカット水晶片、又は、SCカットに代表される2回回転カットの水晶片である。この実施形態の場合、圧電片11は、平面形状が四角形状、具体的には長方形状のATカット水晶片としてある。より具体的には、圧電片11は、水晶のX軸方向に沿う辺を長辺、水晶のZ′軸に沿う辺を短辺とする、いわゆるXロングの水晶片としてある。ただし、いわゆるZ′ロングの水晶片を用いても良い。また、平面視で四角形状でない水晶片、例えば楕円形状とか円形状のものを用いても良いが、四角形状のものが好ましい。 The piezoelectric piece 11 is capable of thickness-shear vibration, and is a variety of piezoelectric pieces including a crystal piece. Typically, it is an AT-cut crystal piece or a twice-rotation-cut crystal piece, such as an SC cut. In the case of this embodiment, the piezoelectric piece 11 is an AT-cut crystal piece having a square planar shape, specifically a rectangular shape. More specifically, the piezoelectric piece 11 is a so-called X-long crystal piece, in which the long side is the side along the X-axis direction of the crystal, and the short side is the side along the Z' axis of the crystal. However, a so-called Z' long crystal piece may also be used. Furthermore, a crystal piece that is not square in plan view, such as an elliptical or circular crystal piece, may be used, but a square piece is preferable.

また、第1励振用電極13aを、圧電片11の一方の主面に設けてあり、第2励振用電極13cを、圧電片11の他方の主面に設けてある。第1励振用電極13aと、第2励振用電極13cとは、圧電片11を挟んで対向するよう設けてある。また、第1引出電極13bを、第1励振用電極13aの一部分から圧電片11の一方の短辺の側に、引き出してある。また、第2引出電極13dを、第2励振用電極13cの一部分から圧電片11の前記一方の短辺の側に、引き出してある。これら励振用電極及び引出電極は、任意好適な金属膜で構成できる。 Further, a first excitation electrode 13a is provided on one main surface of the piezoelectric piece 11, and a second excitation electrode 13c is provided on the other main surface of the piezoelectric piece 11. The first excitation electrode 13a and the second excitation electrode 13c are provided to face each other with the piezoelectric piece 11 in between. Further, the first extraction electrode 13b is extended from a part of the first excitation electrode 13a to one short side of the piezoelectric piece 11. Further, the second extraction electrode 13d is extended from a part of the second excitation electrode 13c to the one short side of the piezoelectric piece 11. These excitation electrodes and extraction electrodes can be made of any suitable metal film.

また、導電性膜15を、圧電片11の表裏の領域であって、第1励振用電極13a及び第2励振用電極13c各々の縁から距離Gだけ離れた少なくとも一部領域上に設けてある。この実施形態の場合は、圧電片11の短辺に沿った方向で、励振用電極13a,13c各々の両側の縁から距離G離れた位置に、導電性膜15を設けてある。
表裏に設けた導電性膜15は、圧電片11の側面を経て互いに電気的に接続してある。導電性膜15は典型的には金属膜であり、より典型的には、第1、第2励振用電極13a、13cと同じ材料の金属膜である。
Further, the conductive film 15 is provided on at least a part of the front and back areas of the piezoelectric piece 11, which is separated by a distance G from the edge of each of the first excitation electrode 13a and the second excitation electrode 13c. . In this embodiment, the conductive film 15 is provided at a distance G away from both edges of each of the excitation electrodes 13a and 13c in the direction along the short side of the piezoelectric piece 11.
The conductive films 15 provided on the front and back sides are electrically connected to each other via the side surfaces of the piezoelectric piece 11. The conductive film 15 is typically a metal film, more typically a metal film made of the same material as the first and second excitation electrodes 13a and 13c.

第1励振用電極13a、第2励振用電極13c及び導電性膜15は、同時に形成するのが良い。具体的には、第1励振用電極13a、第2励振用電極13c及び導電性膜15に対応する箇所が開口部とされたメッキ枠を用いて、スパッタ装置又は蒸着装置等の任意好適な成膜装置によって電極形成用の金属膜を圧電片11に付着させて、第1励振用電極13a、第2励振用電極13c及び導電性膜15を圧電片11上に同時に形成するのが良い。又は、圧電ウエハに対し、第1励振用電極13a、第2励振用電極13c及び導電性膜15を形成するための金属膜を付着させ、この金属膜を公知の成膜技術及びフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングして、第1励振用電極13a、第2励振用電極13c及び導電性膜15を同時に形成し、その後、圧電ウエハから各圧電片を個片化しても良い。 The first excitation electrode 13a, the second excitation electrode 13c, and the conductive film 15 are preferably formed at the same time. Specifically, a plating frame having openings corresponding to the first excitation electrode 13a, the second excitation electrode 13c, and the conductive film 15 is used, and any suitable device such as a sputtering device or a vapor deposition device is used. It is preferable to attach a metal film for electrode formation to the piezoelectric piece 11 using a membrane device, and form the first excitation electrode 13a, the second excitation electrode 13c, and the conductive film 15 on the piezoelectric piece 11 at the same time. Alternatively, a metal film for forming the first excitation electrode 13a, the second excitation electrode 13c, and the conductive film 15 is attached to the piezoelectric wafer, and this metal film is formed using known film formation techniques and photolithography techniques. The first excitation electrode 13a, the second excitation electrode 13c, and the conductive film 15 may be simultaneously formed by patterning using the piezoelectric wafer, and then each piezoelectric piece may be separated from the piezoelectric wafer.

第1励振用電極13a、第2励振用電極13c及び導電性膜15を同時に形成すると、そうしない場合に比べて、距離Gを安定に形成できるからである。すなわち、詳細は後述するが、周波数ディップ発生温度の調整に寄与する距離Gを、精度良く制御できるので、結果的に、周波数ディップ発生温度の調整を制御良く行うことができるからである。 This is because when the first excitation electrode 13a, the second excitation electrode 13c, and the conductive film 15 are formed at the same time, the distance G can be formed more stably than when they are not formed. That is, although the details will be described later, the distance G that contributes to the adjustment of the temperature at which the frequency dip occurs can be controlled with high accuracy, and as a result, the adjustment of the temperature at which the frequency dip occurs can be performed with good control.

また、容器17は、この場合、凹部17aと、接続パッド17bと、外部端子17cとを具えるものである。例えば公知のセラミックパッケージである。
凹部17aは、圧電片11を収納する形状及び大きさとなっている。接続パッド17bは、圧電片11の1つの辺の両端付近で圧電片11を保持できるように、容器11の凹部11aの所定位置に設けてある。外部端子17cは、容器17の外側底面に設けてある。接続パッド17bと外部端子17cとは、容器17に設けた図示しないビア配線により電気的に接続してある。
圧電片11は、その1つの辺の両端付近でかつ第1、第2引出電極13b、13dの端部の位置で、導電性接着剤19によって、容器17の接続パッド17bに電気的・機械的に接続固定してある。すなわち、圧電片11は、片持ち支持構造で容器17に固定してある。そして、この容器17を蓋部材21によって封止してある。
In this case, the container 17 includes a recess 17a, a connection pad 17b, and an external terminal 17c. For example, it is a known ceramic package.
The recess 17a has a shape and size that accommodates the piezoelectric piece 11. The connection pads 17b are provided at predetermined positions in the recess 11a of the container 11 so that the piezoelectric piece 11 can be held near both ends of one side of the piezoelectric piece 11. The external terminal 17c is provided on the outer bottom surface of the container 17. The connection pad 17b and the external terminal 17c are electrically connected by via wiring (not shown) provided in the container 17.
The piezoelectric piece 11 is electrically and mechanically connected to the connection pad 17b of the container 17 by the conductive adhesive 19 near both ends of one side thereof and at the positions of the ends of the first and second extraction electrodes 13b and 13d. The connection is fixed. That is, the piezoelectric piece 11 is fixed to the container 17 with a cantilever support structure. This container 17 is then sealed with a lid member 21.

1-2.導電性膜15の効果
次に、導電性膜15の効果について、実験結果を参照しながら説明する。
圧電デバイス10では、図示しない発振回路及び第1及び第2励振用電極13a、13cによって、厚みすべり振動が励起される。この振動は、原理的には、圧電片11の励振用電極の領域内に閉じ込められて持続する。しかし、振動の一部が圧電片11の縁まで及ぶことが多く、このような場合に、励振用電極の縁から圧電片11の縁までの距離如何によっては、振動の不要な反射が生じて主振動の弊害になる不要振動が生じる。例えば、圧電片11の表裏に設けた励振用電極の位置が所定位置からずれて、励振用電極の縁から圧電片の縁までの距離が所定距離から変動する等が起きた場合に、不要振動が生じる。具体例としては、励振用電極形成時のメッキ枠の圧電片に対する位置ズレ、又は、圧電片自体の加工バラツキによる外形寸法や形状のバラツキ等によって、励振用電極の縁から圧電片の縁までの距離が所定距離から変動する等が起きて、不要振動は生じる。
1-2. Effects of the conductive film 15 Next, the effects of the conductive film 15 will be described with reference to experimental results.
In the piezoelectric device 10, thickness shear vibration is excited by an oscillation circuit (not shown) and first and second excitation electrodes 13a, 13c. In principle, this vibration is confined within the region of the excitation electrode of the piezoelectric piece 11 and continues. However, a portion of the vibration often reaches the edge of the piezoelectric piece 11, and in such cases, depending on the distance from the edge of the excitation electrode to the edge of the piezoelectric piece 11, unnecessary reflection of the vibration may occur. Unnecessary vibrations occur that are harmful to the main vibrations. For example, if the position of the excitation electrodes provided on the front and back sides of the piezoelectric piece 11 deviates from a predetermined position, and the distance from the edge of the excitation electrode to the edge of the piezoelectric piece changes from the predetermined distance, unnecessary vibrations may occur. occurs. For example, the distance from the edge of the excitation electrode to the edge of the piezoelectric piece may be caused by misalignment of the plating frame with respect to the piezoelectric piece during the formation of the excitation electrode, or by variations in external dimensions and shape due to variations in the processing of the piezoelectric piece itself. The distance may vary from a predetermined distance, and unnecessary vibrations occur.

このような時、本発明では、第1及び第2励振用電極13a、13cの縁から距離Gだけ離して導電性膜15を設けてあるので、この導電性膜15が、不要振動の抑圧効果を示す。すなわち、励振用電極13a、13cと導電性膜15との間の距離Gを変えることによって、周波数ディップの発生温度を調整できる。 In such a case, in the present invention, since the conductive film 15 is provided at a distance G from the edges of the first and second excitation electrodes 13a and 13c, this conductive film 15 has the effect of suppressing unnecessary vibrations. shows. That is, by changing the distance G between the excitation electrodes 13a, 13c and the conductive film 15, the temperature at which the frequency dip occurs can be adjusted.

上記した導電性膜15の効果の理解を深めるために、圧電デバイス10の試作結果によって、上記効果をさらに説明する。
図1を用いて説明した圧電デバイス10であって、各部の寸法を以下に説明する寸法とした試作をした。
図1(A)に示したように、圧電片11のX寸法Xs=4mm、圧電片11のZ′寸法Zs=1.85mm、第1及び第2励振用電極13a,13cのX寸法Xe=1.4mm、第1及び第2励振用電極13a,13cのZ′寸法Ze=0.96mm、発振周波数=38.88MHzの圧電デバイスを試作した。なお、励振用電極13a、13cは、圧電片11に対し、圧電片11の先端側に、aだけ具体的には、0.35mmだけ偏芯させた。なお、励振用電極13a、13cと導電性膜15との距離Gについては、G=0.13mm、G=0.21mm、及び、G=0.26mmの3水準とした。なお、3水準の圧電デバイスのサンプル数は、各々10個とした。
In order to deepen the understanding of the effect of the conductive film 15 described above, the above effect will be further explained using the results of a trial production of the piezoelectric device 10.
The piezoelectric device 10 described using FIG. 1 was prototyped with the dimensions of each part as described below.
As shown in FIG. 1(A), the X dimension of the piezoelectric piece 11, Xs=4 mm, the Z' dimension of the piezoelectric piece 11, Zs=1.85 mm, and the X dimension of the first and second excitation electrodes 13a, 13c, Xe= A piezoelectric device having a diameter of 1.4 mm, a Z' dimension Ze of the first and second excitation electrodes 13a and 13c of 0.96 mm, and an oscillation frequency of 38.88 MHz was fabricated. The excitation electrodes 13a and 13c were eccentrically centered by a distance a, specifically, 0.35 mm, toward the tip end of the piezoelectric piece 11 with respect to the piezoelectric piece 11. Note that the distance G between the excitation electrodes 13a, 13c and the conductive film 15 was set to three levels: G=0.13 mm, G=0.21 mm, and G=0.26 mm. Note that the number of samples of piezoelectric devices of three levels was 10 each.

次に、上記の3種類の圧電デバイス全部について、-40℃から105℃の範囲で、1℃ステップで周波数温度特性を各々測定した。さらに、それぞれの圧電デバイスの上記測定した温度特性について、最少二乗法により4次関数による近似式を求めた。さらに、それぞれの圧電デバイスについて、各測定温度毎の上記近似式上の周波数と実際の測定周波数との差Δfを求め、このΔfを発振周波数Fで除した数値Δf/F(以下、これを周波数ディップ(周波数Dip)という。単位:ppm)を求めた。
図2(A)、(B)、(C)は、横軸に温度をとり、縦軸に周波数ディップをとり、上記の3水準の試作品の周波数ディップをプロットした図である。ただし、図が煩雑になるのを防ぐために、図では、全ての試作品のプロット図は示しておらず、各水準ごとに、数個の試作品の周波数ディップをプロットしてある。
Next, the frequency-temperature characteristics of all three types of piezoelectric devices described above were measured in the range of -40°C to 105°C in steps of 1°C. Furthermore, for the measured temperature characteristics of each piezoelectric device, an approximate expression using a quartic function was determined by the least squares method. Furthermore, for each piezoelectric device, find the difference Δf between the frequency in the above approximate formula and the actual measurement frequency for each measurement temperature, and divide this Δf by the oscillation frequency F, the value Δf/F (hereinafter, this is the frequency Dip (frequency Dip, unit: ppm) was determined.
FIGS. 2A, 2B, and 2C are diagrams in which the horizontal axis represents temperature, the vertical axis represents frequency dip, and the frequency dips of the three prototypes described above are plotted. However, in order to prevent the diagram from becoming complicated, the diagram does not show the plots of all prototypes, but plots the frequency dips of several prototypes for each level.

また、周波数ディップが絶対値で0.4ppmを越えた最初の温度を、周波数ディップ発生温度と定義して、測定した30個の試作品の周波数ディップデータから、各試作品の周波数ディップ発生温度を抽出した。この抽出結果を下記の表1に示した。なお、判断基準値を0.4ppmとしたのは、あくまで一例である。

Figure 0007448901000001
In addition, the first temperature at which the frequency dip exceeds 0.4 ppm in absolute value is defined as the frequency dip occurrence temperature, and the frequency dip occurrence temperature of each prototype is calculated from the frequency dip data of the 30 prototypes measured. Extracted. The extraction results are shown in Table 1 below. Note that the criterion value of 0.4 ppm is just an example.
Figure 0007448901000001

また、図3に、横軸に距離Gをとり、縦軸に温度をとって、30個の試作品の周波数ディップ発生温度と距離Gとの関係を示した。
図2、図3、表1から、距離Gと周波数ディップ発生温度との間には、相関があることが分かる。具体的には、距離G=0.13mmの試作品10個の周波数ディップ発生温度の平均値は82.6℃、距離G=0.21mmの試作品10個の周波数ディップ発生温度の平均値は49.2℃、距離G=0.26mmの試作品10個の周波数ディップ発生温度の平均値は30.3℃である。距離Gが小さくなるに従い、周波数ディップ発生温度は高温側に変化することが分かる。このことから、励振用電極13a、13cと導電性膜15との距離Gを変えることによって、周波数ディップ発生温度を調整できることが分かる。
Further, FIG. 3 shows the relationship between the frequency dip occurrence temperature and the distance G for the 30 prototypes, with the horizontal axis representing the distance G and the vertical axis representing the temperature.
From FIG. 2, FIG. 3, and Table 1, it can be seen that there is a correlation between the distance G and the temperature at which the frequency dip occurs. Specifically, the average value of the frequency dip occurrence temperature of 10 prototypes with distance G = 0.13 mm is 82.6 ° C, and the average value of the frequency dip occurrence temperature of 10 prototypes with distance G = 0.21 mm is The average frequency dip generation temperature of 10 prototypes at 49.2°C and distance G = 0.26mm is 30.3°C. It can be seen that as the distance G becomes smaller, the temperature at which the frequency dip occurs changes to the higher temperature side. This shows that the temperature at which the frequency dip occurs can be adjusted by changing the distance G between the excitation electrodes 13a, 13c and the conductive film 15.

2. 他の実施形態
第1の実施形態では、導電性膜15は、励振用電極13a、13cに対し、水晶のZ′軸方向に沿う側に設けていた。従って、上記の場合は、水晶のZ′軸方向を伝搬した波の反射に起因する不要モードの抑制に特に有効である。しかし、圧電デバイスでは、水晶のX軸方向に沿って伝搬する波に起因する不要モードも生じる。従って、導電性膜15を設ける領域は、不要モードに応じて種々に変更できる。以下、いくつかの実施形態を示す。
2. Other Embodiments In the first embodiment, the conductive film 15 was provided on the side along the Z'-axis direction of the crystal with respect to the excitation electrodes 13a and 13c. Therefore, the above case is particularly effective in suppressing unnecessary modes caused by reflection of waves propagated in the Z'-axis direction of the crystal. However, in piezoelectric devices, unnecessary modes also occur due to waves propagating along the X-axis direction of the crystal. Therefore, the area where the conductive film 15 is provided can be changed in various ways depending on the unnecessary mode. Some embodiments will be shown below.

図4は、他の実地形態の圧電デバイス50を示した平面図である。この実施形態の圧電デバイス50の場合、周波数ディップ発生温度調整のための導電性膜15aを、圧電片11の先端側であって、励振用電極13a、13cから距離Gだけ離れた領域に設けてある。ただし、既に述べたことであるが、距離Gは、周波数ディップ発生温度をどの辺りに調整するかで設定される値であり、上記の第1の実施形態での値とは限らない(以下の他の実施形態の圧電デバイスにおいて同じ)。 FIG. 4 is a plan view showing another embodiment of the piezoelectric device 50. In the case of the piezoelectric device 50 of this embodiment, the conductive film 15a for frequency dip generation temperature adjustment is provided in a region on the tip side of the piezoelectric piece 11 and a distance G away from the excitation electrodes 13a and 13c. be. However, as already mentioned, the distance G is a value that is set depending on where the frequency dip generation temperature is adjusted, and is not necessarily the value in the first embodiment (as described below). (same in piezoelectric devices of other embodiments).

図5(A)は、さらに他の実地形態の圧電デバイス60を示した平面図である。この実施形態の圧電デバイス60の場合、周波数ディップ発生温度調整のための導電性膜15aを、圧電片11の先端側であって、励振用電極13a、13cから距離Gだけ離れた領域に、図4同様に設けてあると共に、周波数ディップ発生温度調整のための導電性膜15bを、圧電片11の導電性接着剤による支持側であって、励振用電極13a、13cから距離Gだけ離れた領域に設けてある。 FIG. 5(A) is a plan view showing a piezoelectric device 60 in yet another practical form. In the case of the piezoelectric device 60 of this embodiment, the conductive film 15a for frequency dip generation temperature adjustment is placed on the tip side of the piezoelectric piece 11 in a region separated by a distance G from the excitation electrodes 13a and 13c. 4. Similarly, a conductive film 15b for frequency dip generation temperature adjustment is provided in a region on the side of the piezoelectric piece 11 supported by the conductive adhesive and separated by a distance G from the excitation electrodes 13a and 13c. It is provided in

図5(B)は、さらに他の実地形態の圧電デバイス70を示した平面図である。この実施形態の圧電デバイス70の場合、図1に示した構造と、図5(A)に示した構造とを合わせた構造により、導電性膜15,15a、15bを設けた例である。圧電片のZ′方向及びX方向それぞれの不要モード抑制に有効である。なお、既に述べたことであるが、導電性膜15,15a、15b間において、距離Gは同じ場合も、異なる場合もある。また、例えば、左右の導電性膜15間において、距離Gが異なる場合もあり得る(第1の実施形態においても同じ)。 FIG. 5(B) is a plan view showing a piezoelectric device 70 in yet another practical form. In the case of the piezoelectric device 70 of this embodiment, the conductive films 15, 15a, and 15b are provided with a structure that is a combination of the structure shown in FIG. 1 and the structure shown in FIG. 5(A). This is effective in suppressing unnecessary modes in the Z' direction and the X direction of the piezoelectric piece. As already mentioned, the distance G between the conductive films 15, 15a, and 15b may be the same or different. Further, for example, the distance G may be different between the left and right conductive films 15 (the same applies in the first embodiment).

上述した各実施形態は、片持ち構造の圧電デバイスに本発明を適用した例であった。しかし、本発明は、図6に示したように、圧電片を対向する2つの端で保持するいわゆる両持ち構造の圧電デバイスに対しても適用できる。その場合は、圧電片11の導電性接着剤19で支持していない2つの辺側に、励振用電極13a(13c)から距離G離れた領域に導電性膜15cを各々設ける。 Each of the embodiments described above is an example in which the present invention is applied to a piezoelectric device having a cantilevered structure. However, as shown in FIG. 6, the present invention can also be applied to a piezoelectric device having a so-called double-sided structure in which a piezoelectric piece is held at two opposing ends. In that case, a conductive film 15c is provided on each of the two sides of the piezoelectric piece 11 that are not supported by the conductive adhesive 19 at a distance G from the excitation electrode 13a (13c).

また、上述した各実施形態の説明に用いた各図では、導電性膜15の長さは、励振用電極の長さと同じとしていたが、設計に応じて、導電性膜15の長さは励振用電極の長さより短い場合(図4の導電性膜15bの類)があっても良く、又、長い場合があっても良い。ただし、目的からして、導電性膜15の長さは、励振用電極の長さと同じか少し短い程度とするのが良い。また、導電性膜15は少なくとも励振用電極の辺の中央部分と対向するような配置が良い。励振用電極の中央付近が振動強度は一番強いから、振動の漏れも励振用電極の辺の中央付近が他の領域より強いと考えることができ、従って、この領域に導電性膜15を対向させるのが良いと考えられるからである。 Furthermore, in each of the figures used to explain each embodiment described above, the length of the conductive film 15 is the same as the length of the excitation electrode, but the length of the conductive film 15 may vary depending on the design. It may be shorter than the length of the electrode (such as the conductive film 15b in FIG. 4), or it may be longer. However, considering the purpose, the length of the conductive film 15 is preferably the same as or slightly shorter than the length of the excitation electrode. Further, the conductive film 15 is preferably arranged so as to face at least the central part of the side of the excitation electrode. Since the vibration intensity is strongest near the center of the excitation electrode, it can be considered that vibration leakage is stronger near the center of the side of the excitation electrode than in other areas.Therefore, the conductive film 15 is placed opposite this area. This is because it is considered a good idea to do so.

また、上述した各実施形態では、容器17は圧電片11を収容する凹部17aを持つ容器としていたが、圧電版11を載置する平板のベースと、圧電片11を包含する凹部を有したキャップ状の蓋部材とで容器を構成した圧電デバイスに対しても本発明は勿論適用できる。 Further, in each of the above-described embodiments, the container 17 has a recess 17a that accommodates the piezoelectric plate 11, but the cap has a flat base on which the piezoelectric plate 11 is placed, and a recess that contains the piezoelectric plate 11. Of course, the present invention can also be applied to a piezoelectric device in which a container is configured with a lid member having a shape.

10:第1の実施形態の圧電デバイス、
13a:第1励振用電極、 13b:第1引出電極、
13c:第2励振用電極、 13d:第2引出電極、
15,15a、15b、15c:導電性膜(周波数ディップ発生温度調整用の膜)
17:容器、 17a凹部、
17b:接続パッド、 17c:外部端子、
19:導電性接着剤、 21:蓋部材、
50,60,70,80:他の実施形態の圧電デバイス
10: piezoelectric device of the first embodiment,
13a: first excitation electrode, 13b: first extraction electrode,
13c: second excitation electrode, 13d: second extraction electrode,
15, 15a, 15b, 15c: Conductive film (film for frequency dip generation temperature adjustment)
17: Container, 17a recess,
17b: Connection pad, 17c: External terminal,
19: Conductive adhesive, 21: Lid member,
50, 60, 70, 80: Piezoelectric devices of other embodiments

Claims (3)

水晶のX軸に沿う辺を長辺、水晶のZ′軸に沿う辺を短辺とする平面視長方形状のATカットの水晶片と、前記水晶片の表裏に設けられ平面視四角形状の励振用電極と、を備える圧電デバイスにおいて、
前記ATカットの水晶片は、前記長辺が4mm、前記短辺が1.85mm、前記励振用電極の前記長辺に沿う寸法が1.4mm、前記励振用電極の前記短辺に沿う寸法が0.96mm、発振周波数が38.88MHzのものであり、
前記水晶片の表裏の領域であって、対向する1対の前記長辺に沿っていてかつ前記表裏の励振用電極の縁から0.13~0.21mmの間隔Gをもって離れた領域に配置された導電性膜を備えることを特徴とする圧電デバイス。
An AT-cut crystal piece with a rectangular shape in plan view, with the long side along the X axis of the crystal and the short side along the Z' axis of the crystal, and an excitation device with a rectangular shape in plan view provided on the front and back of the crystal piece. A piezoelectric device comprising an electrode for
The AT-cut crystal piece has a long side of 4 mm, a short side of 1.85 mm, a dimension along the long side of the excitation electrode of 1.4 mm, and a dimension of the excitation electrode along the short side. 0.96mm, oscillation frequency is 38.88MHz,
Disposed in the front and back regions of the crystal piece , along the pair of opposing long sides and spaced apart from the edges of the front and back excitation electrodes by a distance G of 0.13 to 0.21 mm. A piezoelectric device comprising a conductive film .
前記表裏に設けられた導電性膜は、前記水晶片の側面を介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の圧電デバイス。 2. The piezoelectric device according to claim 1, wherein the conductive films provided on the front and back sides are electrically connected via side surfaces of the crystal piece. 前記導電性膜は、前記励振用電極と同じ材料から成る金属膜であることを特徴とする請求項1又は2に記載の圧電デバイス。 3. The piezoelectric device according to claim 1 , wherein the conductive film is a metal film made of the same material as the excitation electrode.
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