JP7496908B2 - 水晶振動素子及び水晶デバイス - Google Patents
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Description
図1は、実施形態に係る水晶デバイス100の斜視図である。図2は、II-II線における断面図である。なお、水晶デバイス100は、いずれの方向が上下方向又は水平方向とされてもよいが、以下の説明では、便宜上、図1及び図2の紙面上方を上方として、上面等の用語を用いることがある。
図3は、水晶素子120の斜視図である。なお、図中の+Y´方向は、図2の紙面上方に対応しており、+X方向は、図2の紙面右方に対応している。ただし、図示の例の水晶素子120は、概略、X軸に平行な中心線に関して180°回転対称の構成であり、+Y´方向が図2の紙面下方(基板部110a側)に対応していてもよい。また、X軸の正負と、水晶素子120の形状との対応関係は、図示の対応関係と逆であっても構わない。
図4は、水晶片121の一部を拡大して示す側面図である。なお、図4は、後述する第1凹部128A及び第2凹部128B等が設けられていない部分の断面図と捉えられても構わない。
薄部121aは、平面視において、少なくとも水晶片121の内側の領域を含んでいる。ここでいう内側の領域は、水晶片121の外縁から離れている領域である。より詳細には、例えば、薄部121aは、水晶片121の平面視における図心(中心)を含む領域を含んでいてよい。確認的に記載すると、図心は、その点を通る任意の軸に対する断面一次モーメントが0になる点である。
厚部121cは、平面視において水晶片121の外周側の領域の少なくとも一部を含んでいる。別の観点では、厚部121cは、中間部121bを挟んで薄部121aの外縁の少なくとも一部と隣り合っている。厚部121cと薄部121aの外縁とが隣り合う長さ(薄部121aの外縁に沿う方向の長さ)は、後述の変形例(図9(a)~図9(c))からも理解されるように適宜に設定されてよい。図示の例では、厚部121cは、矩形状の薄部121aの1辺に亘って薄部121aと隣り合っている。
2/3×H2≦H1≦3/2×H2
4/5×H2≦H1≦6/5×H2
9/10×H2≦H1≦11/10×H2
中間部121bは、平面視において薄部121aから厚部121cまでの領域を含んでいる。別の観点では、中間部121bは、薄部121aに一体的につながっているとともに、厚部121cに一体的につながっており、これにより、薄部121aと厚部121cとをつないでいる。
第1平面124Aと第1中間面125Aとは互いに交差している。別の観点では、図4に示すような側面視若しくは断面視において、第1平面124A及び第1中間面125Aは角部を構成している。なお、角部は、極めて微視的に見た場合に、曲線を有していたり、段差を有していたりしてもよい。この場合の曲線の長さ又は段差の高さは、例えば、0.1μm未満である。また、第1平面124Aと第1中間面125Aとは、微視的に見なくても、両者の間に曲線が介在していたり、両者の間に段差が存在したりしてもよい。第1平面124Aと第1中間面125Aとの境界について説明したが、上記の説明は、第2平面124Bと第2中間面125Bとの境界に援用されてよい。
水晶片121の各種の寸法は適宜に設定されてよい。以下に、一例を示す。水晶片121のX軸方向における長さは、500μm以上1500μm以下である。水晶片121(薄部121a)のZ′軸方向における長さは400μm以上700μm以下である。薄部121aのX軸方向における長さは、250μm以上1000μm以下(ただし、水晶片121のX軸方向における長さよりも短い)である。薄部121aの厚さt1は、16μm以下である。これは、ATカット板において厚み滑り振動の基本波振動を利用する場合、概ね100MHz以上の周波数に相当する。厚部121cの厚さt3は、50μm以下である。
図3に示すように、水晶片121は、薄部121aと厚部121cとの間に(少なくとも一部が)位置する第1貫通孔122を有している。第1貫通孔122は、水晶片121の一方の主面側から他方の主面側へ貫通している。この第1貫通孔122は、例えば、水晶素子120の表裏の導通に寄与する。
図5は、水晶片121の平面図である。図6は、図5の領域VIを拡大して示す斜視図である。図7は、図5のVII-VII線における断面図である。図5では、薄部121a(及び/又は第1平面124A)の中心CP(図心)を通り、薄部121aの1辺(水晶片121の長辺)に平行な中心線CLも示している。
平面視において、第1凹部128Aの薄部121a側の端部は、例えば、第1平面124Aに到達していてもよいし(図示の例)、到達していなくてもよい。図示の例では、より詳細には、第1凹部128Aの薄部121a側の端部は、第1中間面125Aと第1平面124Aとの縁部に位置していると捉えられてよい。
第1貫通孔122とつなっている第1凹部128Aは、上記の第1貫通孔122から離れている第1凹部128Aから第1貫通孔122との重なり分を除去した形状及び寸法を有している。従って、上記の第1貫通孔122から離れている第1凹部128Aの形状及び寸法についての説明は、適宜に第1貫通孔122とつながっている第1凹部128Aの形状及び寸法に適用されてよい。
図3及び図5に示すように、水晶片121は、厚部121cに位置する第2貫通孔129を有している。第2貫通孔129は、水晶片121の一方の主面側から他方の主面側へ貫通している。この第2貫通孔129は、例えば、水晶素子120の表裏の導通に寄与する。
図2及び図3に示す金属パターン123は、単一の材料からなる1層の金属層によって構成されていてもよいし、互いに異なる材料からなる複数の金属層が積層されて構成されていてもよい。金属層の材料としては、例えば、ニッケル、クロム、ニクロム、チタン、金若しくは銀又はこれらを含む合金を挙げることができる。
水晶素子120は、公知の種々の製造方法を応用して作製されてよい。以下では、その一例について説明する。
以下、図9(a)~図11(b)を参照して、いくつかの変形例について説明する。なお、以下の説明では、基本的に、実施形態との相違点についてのみ述べる。特に言及がない事項については、実施形態と同様とされたり、実施形態から類推されたりしてよい。また、実施形態の構成と対応する構成については、実施形態と相違点があっても、便宜上、同一の符号を付すことがある。
(概念1)
板形状を有している圧電片であって、
平面視において前記板形状の一部の領域を含んでいる薄部と、
平面視において前記板形状の他の一部の領域を含んでいる、前記薄部よりも厚い厚部と、
を有しており、
前記薄部は、
前記板形状の厚み方向の一方側に面している第1平面と、
前記厚み方向の他方側に面している第2平面と、を有しており、
前記厚部は、
前記厚み方向の前記一方側に面しており、前記第1平面よりも前記一方側に位置している第3平面と、
前記厚み方向の前記他方側に面している第4平面と、を有しており、
前記第3平面の前記薄部側の第1縁部に、前記第3平面に対して前記厚み方向の前記他方側へ窪んでいるとともに、平面視で前記第1縁部において前記薄部側から前記厚部側へ窪んでいる第1凹部が位置している
振動素子用圧電片。
(概念2)
平面視において前記板形状のうちの前記薄部から前記厚部までの領域を含んでいる、前記厚部側ほど厚くなっている中間部を更に有しており、
前記中間部は、
前記厚み方向の前記一方側に面しており、前記薄部側に対して前記厚部側が前記一方側に位置する向きで前記第1平面に対して傾斜している第1中間面と、
前記厚み方向の前記他方側に面している第2中間面と、を有しており、
前記第1凹部は、前記第1中間面に対しても前記厚み方向の前記他方側へ窪んでいる
概念1に記載の振動素子用圧電片。
(概念3)
平面視において複数の前記第1凹部が前記第1縁部に沿って並んでいる
概念1又は2に記載の振動素子用圧電片。
(概念4)
平面視において前記第1凹部の前記厚部側の端部が丸みを帯びている
概念1~3のいずれか1つに記載の振動素子用圧電片。
(概念5)
平面視において、
前記薄部は矩形状であり、
前記第1縁部は、前記薄部の4辺のうちいずれか1辺に沿う縁部であり、
前記薄部の中心を通り、前記1辺に直交する仮想線を仮定したときに、前記第1縁部に位置している全ての前記第1凹部の位置関係が前記仮想線に対して線対称である
概念3に記載の振動素子用圧電片。
(概念6)
前記薄部は、平面視において前記板形状の内側の領域を含んでおり、
前記厚部は、平面視において前記板形状の外周側の少なくとも一部の領域を含んでいる
概念1~5のいずれか1つに記載に振動素子用圧電片。
(概念7)
平面視における前記薄部と前記厚部との間の位置にて、第1貫通孔が前記板形状を前記厚み方向に貫通しており、
少なくとも2つの前記第1凹部の前記薄部側の端部が前記第1貫通孔につながっている
概念3に記載の振動素子用圧電片。
(概念8)
前記第4平面は、前記第2平面よりも前記厚み方向の前記他方側に位置しており、
前記第2中間面は、前記薄部側に対して前記厚部側が前記他方側に位置する向きで前記第2平面に対して傾斜しており、
前記第4平面の前記薄部側の第2縁部に、前記第4平面及び前記第2中間面に対して前記厚み方向の前記一方側へ窪んでいるとともに、平面視で前記第2縁部において前記薄部側から前記厚部側へ窪んでいる第2凹部が位置している
概念2に記載の振動素子用圧電片。
(概念9)
平面視において前記第1凹部から離れた位置にて、第2貫通孔が前記厚部を前記厚み方向に貫通している
概念1~8のいずれか1つに記載の振動素子用圧電片。
(概念10)
概念1~8のいずれか1つに記載の振動素子用圧電片と、
前記板形状の前記厚み方向の前記一方側に面している第1面に少なくとも位置している第1金属パターンと、
前記板形状の前記厚み方向の前記他方側に面している第2面に少なくとも位置している第2金属パターンと、
を有しており、
前記第1金属パターンは、前記第1凹部の内面を経由して前記第1平面から前記第3平面に跨っている部分を有している
圧電振動素子。
(概念11)
概念10に記載の圧電振動素子と、
前記第1面又は前記第2面である第1対向面と対向している第2対向面を有している基体と、
前記第1対向面と前記第2対向面との間に介在して両者を接合している接合材と、
前記基体に接合されて前記圧電振動素子を密閉している蓋体と、
を有している圧電デバイス。
Claims (9)
- 板形状を有している、ATカットの水晶片と、
前記水晶片に重なっている第1金属パターンと、
を有しており、
前記水晶片は、
平面視において前記板形状の一部の領域を含んでいる薄部と、
平面視において前記板形状の他の一部の領域を含んでいる、前記薄部よりも厚い厚部と、を有しており、
前記薄部は、
前記板形状の厚み方向の一方側に面している第1平面と、
前記厚み方向の他方側に面している第2平面と、を有しており、
前記厚部は、
前記厚み方向の前記一方側に面しており、前記第1平面よりも前記一方側に位置している第3平面と、
前記厚み方向の前記他方側に面している第4平面と、を有しており、
前記第3平面は、前記薄部側の縁部として、前記水晶片の、X軸に平行な中心線に交差する、第1のX軸側縁部を有しており、
前記水晶片は、前記第1のX軸側縁部に、前記第3平面に対して前記厚み方向の前記他方側へ窪んでいるとともに、平面視で前記第1のX軸側縁部において前記薄部側から前記厚部側へ窪んでいる複数の第1凹部を有しており、
前記第1金属パターンは、
前記第1平面に位置している励振電極と、
前記第3平面に位置している引出部と、
前記励振電極から、前記第1のX軸側縁部に向かって延びて、前記引出部に接続されている配線と、を有しており、
前記複数の第1凹部は、前記第1のX軸側縁部に沿って、前記配線の幅に対応する長さの第1範囲よりも長い範囲に亘って並んでいる2以上の第1凹部を含み、当該2以上の第1凹部は、前記第1範囲よりも外側に全体が位置する第1凹部を含んでおり、
前記第1のX軸側縁部において、
前記中心線を挟んで隣り合う2つの前記第1凹部の間隔は、前記中心線の両側それぞれにおいて隣り合う2つの前記第1凹部の間隔よりも広い
水晶振動素子。 - 前記複数の第1凹部は、前記第1金属パターンを含むいずれの金属パターンも重なっていない第1凹部を含んでいる
請求項1に記載の水晶振動素子。 - 前記第1のX軸側縁部に位置している全ての前記第1凹部の位置関係が前記中心線に対して線対称である
請求項1に記載の水晶振動素子。 - 前記引出部は、前記厚部から、前記2以上の第1凹部を経由して、前記薄部に至っており、かつ前記第1のX軸側縁部に沿う方向の幅が、前記配線の幅よりも大きい
請求項1~3のいずれか1項に記載の水晶振動素子。 - 平面視において
前記薄部は、矩形状であり、
前記第3平面は、前記薄部側の縁部として、X軸に交差する2つの部分縁部及びZ’軸に交差する2つの部分縁部の4つの部分縁部から選択される2以上の部分縁部を有しており、当該2以上の部分縁部の1つは前記第1のX軸側縁部であり、
前記水晶片は、少なくとも2つの前記部分縁部それぞれに沿って、前記複数の第1凹部を有している
請求項1~4のいずれか1項に記載の水晶振動素子。 - 前記2以上の部分縁部は、前記第1のX軸側縁部と対向する第2のX軸側縁部を含み、
前記水晶片は、少なくとも、前記第1のX軸側縁部及び前記第2のX軸側縁部それぞれに沿って、前記複数の第1凹部を有している
請求項5に記載の水晶振動素子。 - 平面視において前記板形状のうちの前記薄部から前記厚部までの領域を含んでいる、前記厚部側ほど厚くなっている中間部を更に有しており、
前記中間部は、
前記厚み方向の前記一方側に面しており、前記薄部側に対して前記厚部側が前記一方側に位置する向きで前記第1平面に対して傾斜している第1中間面と、
前記厚み方向の前記他方側に面している第2中間面と、を有しており、
前記第1凹部は、前記第1中間面に対しても前記厚み方向の前記他方側へ窪んでいる
請求項1~6のいずれか1項に記載の水晶振動素子。 - 前記第4平面は、前記第2平面よりも前記厚み方向の前記他方側に位置しており、
前記第2中間面は、前記薄部側に対して前記厚部側が前記他方側に位置する向きで前記第2平面に対して傾斜しており、
前記第4平面の前記薄部側の第2縁部に、前記第4平面及び前記第2中間面に対して前記厚み方向の前記一方側へ窪んでいるとともに、平面視で前記第2縁部において前記薄部側から前記厚部側へ窪んでいる第2凹部が位置している
請求項7に記載の水晶振動素子。 - 請求項1~8のいずれか1項に記載の水晶振動素子と、
前記水晶振動素子と対向している対向面を有している基体と、
前記水晶振動素子と前記対向面との間に介在して両者を接合している接合材と、
前記基体に接合されて前記水晶振動素子を密閉している蓋体と、
を有している水晶デバイス。
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