KR101616632B1 - 수정 진동자와 이를 포함하는 패키지 - Google Patents

수정 진동자와 이를 포함하는 패키지 Download PDF

Info

Publication number
KR101616632B1
KR101616632B1 KR1020140126830A KR20140126830A KR101616632B1 KR 101616632 B1 KR101616632 B1 KR 101616632B1 KR 1020140126830 A KR1020140126830 A KR 1020140126830A KR 20140126830 A KR20140126830 A KR 20140126830A KR 101616632 B1 KR101616632 B1 KR 101616632B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bending vibration
quartz crystal
excitation electrode
quartz
bending
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
KR1020140126830A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160035352A (ko
Inventor
이승섭
이재상
Original Assignee
삼성전기주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR1020140126830A priority Critical patent/KR101616632B1/ko
Priority to CN201510166329.XA priority patent/CN106160692B/zh
Publication of KR20160035352A publication Critical patent/KR20160035352A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101616632B1 publication Critical patent/KR101616632B1/ko
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
    • H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H03H9/19—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator consisting of quartz
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
    • H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/853—Ceramic compositions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Abstract

본 발명은 굴곡 진동을 최소화하거나, 동작 주파수 범위로부터 굴곡진동 공진주파수를 동작주파수 범위 외로 이동시켜 진동 손실을 최소화할 수 있는 수정 진동자와 이를 구비한 패키지에 대한 것으로, 이를 위한 본 발명의 실시예에 따른 수정 진동자는, 수정편, 상기 수정편의 양면에 각각 형성되는 여진 전극, 및 상기 여진 전극 상에 형성되는 적어도 하나의 굴곡 진동 억제부를 포함할 수 있다. 여기서 굴곡 진동 억제부는, 패턴 형태나 단차 형태로 다수 개가 형성되되 상기 수정편에서 발생하는 굴곡 진동의 파장 간격 또는 비주기적으로 이격 배치될 수 있다.

Description

수정 진동자와 이를 포함하는 패키지{CRYSTAL OSCILLATOR AND PACKAGE HAVING THE SAME}
본 발명은 수정 진동자와 이를 포함하는 패키지에 관한 것이다.
일반적으로, 수정 진동자는 주파수 발진기, 주파수 조정기, 주파수 변환기 등다양한 용도로 사용된다. 수정 진동자는 압전소재로서 뛰어난 압전특성을 갖는 수정(crystal)을 사용하게 되는데, 이때 수정은 안정적인 기계적 진동 발생기의 역할을 하게 된다.
수정은 고압의 오토클레이브(autoclave)에서 인공적으로 성장시키고, 결정축을 중심으로 절단하여 원하는 특성을 갖도록 크기와 모양을 가공하여 웨이퍼(wafer) 형태로 제작하게 된다. 이때 수정은 낮은 위상 노이즈(phase noise)와 높은 Q값(Quality value), 그리고 시간과 환경변화에 대한 낮은 주파수 변화율을 갖도록 형성되어야 한다. 여기서, 상기 Q값은 공진기, 여파기, 발진기 등에서의 밴드 선택 특성을 나타내는 값으로, Q값이 클수록 주파수 선택 특성이 좋은 발진기로 동작한다.
한편, 수정 진동자는 불요 진동인 굴곡 진동(Flexural vibration) 등의 스퓨리어스(spurious)가 발생하는 문제가 있다. 이 경우 Q값이 낮아지고 CI(Crystal Impedance)이 증가하여 진동자로서의 특성이 열화된다는 문제가 있다.
일본공개특허공보 제2013-102472호
본 발명의 목적은 굴곡 진동을 최소화하거나 동작 주파수 범위로부터 굴곡진동 공진주파수를 동작주파수 범위 외로 이동시켜 진동 특성을 향상시킬 수 있는 수정 진동자와 이를 포함하는 패키지를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 수정 진동자는, 수정편, 상기 수정편의 양면에 각각 형성되는 전극 패드, 및 상기 전극 패드 상에 형성되는 적어도 하나의 굴곡 진동 억제부를 포함할 수 있다.
여기서 굴곡 진동 억제부는, 다수 개가 형성되되 상기 수정편에서 발생하는 굴곡 진동의 파장 간격으로 이격 배치될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 수정 진동자 패키지는, 베이스기판, 양면에 여진 전극이 형성되고, 일측이 상기 베이스 기판 상에 접합되며 수정편, 상기 여진 전극 상에 형성되는 적어도 하나의 굴곡 진동 억제부, 상기 베이스 기판의 주연을 따라 형성되는 지지부, 및 상기 지지부 상에 배치되어 상기 수정편이 수용된 공간을 밀봉하는 리드를 포함할 수 있다.
여기서 상기 굴곡 진동 억제부는 상기 수정편에서 발생하는 굴곡 진동의 파장 간격으로 이격 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 수정 진동자 및 이를 갖는 패키지는 굴곡 진동 억제부를 통해 두께 진동과 굴곡 진동의 결합을 억제할 수 있으므로, 진동 손실을 저감시킬 수 있다.
또한 진동 손실을 줄임에 따라, 높은 Q 값과 낮은 CI를 갖는 수정 진동자를 제공할 수 있다. 따라서 낮은 진동 손실 및 안정된 주파수 특성을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수정 진동자 패키지의 측단면도.
도 2는 도 1의 A-A′에 따른 평면도.
도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 수정 진동자의 굴곡 진동을 설명하기 위한 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수정진동자의 측단면도.
도 6은 도 5의 평면도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수정진동자의 측단면도.
도 8은 도 7의 평면도.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수정 진동자의 측단면도.
도 10은 도 9의 평면도.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수정 진동자의 측단면도.
도 12은 도 11의 평면도.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수정 진동자의 측단면도.
도 14는 도 13의 평면도.
도 15 내지 도 17은 각각 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수정 진동자의 평면도.
도 18는 종래의 수정 진동자를 개략적으로 도시한 측단면도.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 더하여 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수정 진동자 패키지의 측단면도로, 직사각형의 AT 커트 수정 기판을 이용한 메사형 수정 진동자를 길이방향으로 절단한 단면을 도시하고 있다. 또한 도 2는 도 1의 A-A′에 따른 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수정 진동자 패키지(100)는, 베이스 기판(26a)과, 베이스 기판(26a)의 상면에 형성된 제1 및 제2 전극패드(24a, 24b)와, 제1 및 제2 전극패드(24a, 24b) 상에 일측이 고정 설치되며, 제1 및 제2 전극패드(24a, 24b)과 전기적으로 연결되는 여진 전극(22a, 22b)이 상하 표면에 각각 형성되어 전기적 신호에 의해 진동하는 수정편(21)과, 베이스 기판(26a)의 주연을 따라 형성되며 수정편(21)을 수납하는 내부 공간을 형성하는 지지부(26b), 그리고 지지부(26b) 상에 배치되어 내부 공간을 밀봉하는 리드(27)을 포함하여 구성될 수 있다.
베이스 기판(26a)은 수정 진동자 패키지(100)의 바닥을 형성하며, 절연 세라믹 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어 베이스 기판(26a)은 세라믹 그린 시트를 성형해 적층해 소성한 산화 알루미늄 소결체 등이 이용될 수 있다.
베이스 기판(26a)의 상면 일측에는 제1 및 제2 전극패드(24a, 24b)가 형성될 수 있다. 또한, 베이스 기판(26a)의 가장자리를 따라 지지부(26b)가 형성될 수 있다.
베이스 기판(26a)의 하면에는 외부로부터 전기신호를 입력받기 위한 복수의 외부 전극패드(24c, 24d)가 구비될 수 있으며, 복수의 외부 전극패드(24c, 24d) 중 하나는 제1 전극패드(24a)와 전기적으로 연결될 수 있고, 복수의 외부전극패드(24c, 24d) 중 또 다른 하나는 제2 전극패드(24b)와 전기적으로 연결될 수 있다.
제1, 2 전극패드(24a, 24b)와 외부 전극패드(24c, 24d)의 전기적 연결은 베이스 기판(26a)에 형성된 도전성 비아(미도시) 등에 의해 이루어질 수 있다. 또한, 복수의 외부 전극패드(24c, 24d) 중 일부는 접지되는 접지전극으로 이용될 수 있다.
제1 및 제2 전극패드(24a, 24b)는 수정편(21)의 상하 표면에 형성된 여진 전극(22a, 22b)과 전기적으로 연결되어, 수정편(21)에 전기신호를 제공하는 경로로 이용된다. 상기한 전기 신호에 의해 수정편(21)에는 압전효과가 발생될 수 있다.
제1 및 제2 전극패드(24a, 24b)는 도전성 금속 물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 금(Au), 은(Ag), 텅스텐(W), 구리(Cu) 및 몰리브덴(Mo)으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 금속물질을 사용하여 형성될 수 있다.
지지부(26b)은 베이스 기판(26a)의 주연(周緣)을 따라 형성될 수 있으며, 베이스 기판(26a)과 함께 본 실시예에 따른 수정 진동자를 수납하기 위한 내부 공간을 형성할 수 있다.
지지부(26b)은 베이스 기판(26a)과 동일한 재질인 절연 세라믹 재질로 이루어지거나, 리드(27)와 동일한 재질인 도전성 금속합금 재질로 형성될 수 있다.
수정편(21)은 발진 주파수 등에 따라 소정의 두께에 연마된 압전 기판으로, 수정 웨이퍼를 포토리소그래피 기술 등을 이용하여 절단 가공하여 제조할 수 있다.
수정편(21)은 대략 직사각 형상으로 형성될 수 있으며, 중심에 배치되는 진동부(21a)와, 진동부(21a)의 가장자리 부분에 배치되어 진동부(21a)보다 얇은 두께로 형성되는 주변부(21b)를 포함하는 메사(mesa) 형으로 형성될 수 있다.
본 실시예에 따른 수정편(21)은 AT 컷으로 잘라져 두께 미끄럼 진동이 주 진동으로 여기되는 수정편(21)에 의해 구성될 수 있다.
두께 미끄럼 진동 모드를 주 진동으로 하는 수정 진동자로는 AT 컷 수정판이 상온 부근에서의 온도 변화에 대한 주파수 변화가 적기 때문에 가장 널리 사용되고 있다.
두께 전단 진동 모드의 수정편(또는 압전 진동편)은 그 두께를 중앙부에서 단부를 향해 서서히 얇게 형성하면, 단부에서의 진동 변위의 감쇠량이 커지므로, 진동편의 중앙부에 진동 에너지를 가두는 효과가 높아지고, CI값, Q값 등의 주파수 특성이 향상되는 것이 알려져 있다.
따라서 압전 진동편을 저주파화를 위해 두껍게 해도, 적은 에너지로 효율적으로 발진시킬 수 있고, 반대로 비교적 높은 주파수에서도 진동편 치수를 통상의 것보다 작게 하여 소형화할 수 있는 이점이 있다.
진동 에너지 가둠 효과를 발휘할 수 있는 압전 진동편의 형상으로서, 그 주면을 볼록형 곡면으로 한 콘벡스(convex) 형상, 평탄한 두꺼운 중앙부와 단부 가장자리의 사이를 사면(斜面)으로 한 베벨(bevel) 형상, 평탄한 두꺼운 중앙부의 주변 부분을 얇게 형성한 메사(mesa) 형상 등이 있으며, 이 중 본 실시예에 따른 수정편(21)은 메사형을 이용한다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다.
메사형 수정편(21)은 포토리소그래피 기술을 이용한 웨트 에칭에 의해 간단히 가공되고, 형상의 편차가 작으므로 양산에 적합하여, 콘벡스 형상이나 베벨 형상보다 유리하다는 이점이 있다. 그러나, 두꺼운 중앙부와 얇은 주변부(21b)의 단차가 존재하기 때문에, 두께 전단 모드의 주 진동에 중첩되는 굴곡 진동과 같은 불요 진동이 발생한다는 단점이 있다.
이를 위해 본 실시예에 따른 수정 진동자는 굴곡 진동 억제부(25)를 구비하며, 이에 대해서는 후술하기로 한다.
본 실시예에 따른 수정편(21)이 메사형으로 형성됨에 따라, 수정편(21)은 두꺼운 부분(21a, 진동부)와 주변부(21b), 및 여진 전극(22a, 22b)를 포함하여 구성될 수 있다.
진동부(21a)는 수정편(21)의 중앙에 배치되어 주변부(21b)보다 두껍게 형성된다. 이에 대응하여 주변부(21b)는 진동부(21a)의 주변에 형성되며 진동부(21a)보다 상대적으로 얇은 두께로 형성된다.
수정편(21)의 상하 표면에는 여진 전극(22a, 22b)이 형성될 수 있다. 또한 수정편의 일측에는 여진 전극(22a, 22b)과 연결되는 접속 전극(22c, 22d)이 형성될 수 있다.
여진 전극(22a, 22b)은 수정편(21)의 전기 신호를 가하여 수정편(21)을 진동시키며, 이를 위해 수정편(21)의 양면에 동일한 형상으로 형성될 수 있다.
본 실시예에서는 수정편(21)의 진동부(21a) 전체에 여진 전극(22a, 22b)이 형성된다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 진동부(21a)보다 작은 크기로 형성하는 등 다양한 변형이 가능하다.
접속 전극(22c, 22d은 일측이 여진 전극(22a, 22b)과 연결되고 타측이 도전성 접착제(23)를 매개로 제1, 제2 전극패드(24a, 24b)와 전기적으로 연결된다.
각각의 접속 전극(22c, 22d)은 수정편(21)의 일측 양면에 형성될 수 있다. 이 경우, 수정편(21)은 양면이 모두 동일한 형상으로 형성될 수 있으므로, 상하면의 구분 없이 베이스 기판(26a)에 접합될 수 있다.
이러한 여진 전극(22a, 22b)과 접속 전극(22c, 22d)은 크롬, 니켈, 금, 은 등의 재질을 스퍼터, 증착 등의 방법으로 형성한 금속 피막으로 이루어질 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 수정편(21)은 일측이 베이스 기판(26a)과 지지부(26b)가 형성하는 내부 공간 내에 고정될 수 있다. 구체적으로, 수정편(21)은 베이스 기판(26a)에 형성된 제1, 2 전극패드(24a, 24b)와 수정편(21)의 상하 표면에 형성된 여진 전극(22a, 22b)이 각각 전기적으로 연결될 수 있도록 도전성 접착제(23)에 의해 접합될 수 있다.
여기서 여진 전극(22a, 22b)은 전술한 접속 전극(22c, 22d)을 매개로 하여 제1, 2 전극패드(24a, 24b)에 전기적으로 연결될 수 있다.
리드(lid, 27)는 수정편(21)이 실장되는 내부 공간을 밀봉하기 위해 지지부(26b) 상단에 안착되어 내부 공간을 마감하는 형태로 배치될 수 있으며, 도전성 접착제(미도시) 등을 통해 지지부(26b)에 고정 접합될 수 있다.
수정 진동자는 외부의 환경적 변화와 오염 등에 의해 동작 효율과 품질에 큰 영향을 받게 되므로, 패키지(100) 외부의 환경과 오염물질로부터 수정편(21)을 보호하기 위하여 패키지(100) 누설률(leak rate)이 매우 낮게 되도록 밀봉되어야 한다.
이를 위해, 패키지(100) 내부는 리드(27)에 의해 기밀 밀봉 된다. 더하여 패키지(100)의 내부 공간은, 진공 상태 또는 질소, 헬륨, 아르곤 등의 불활성 가스가 봉입될 수 있다.
또한 본 실시예에 따른 수정 진동자는 적어도 하나의 굴곡 진동 억제부(25)를 갖는다.
도 18은 종래의 수정 진동자를 개략적으로 도시한 측단면도로, 이를 참조하면, 종래의 수정 진동자는 전술한 바와 같이, 불요 진동인 굴곡 진동(P) 등의 스퓨리어스(spurious)가 발생한다. 이 경우 에너지가 굴곡 진동을 통해 소진되므로, Q값이 낮아지고 CI(Crystal Impedance)가 증가하여 진동자로서의 특성이 열화된다.
따라서, 본 실시예에 따른 수정 진동자는 굴곡 진동 억제부(25)를 이용하여 수정 진동자에서 굴곡 진동(도 18의 P)이 발생하는 것을 억제하거나, 굴곡 진동 억제부가 동흡진기(dynamic absorber) 역할을 하여 굴곡진동 모우드의 공진주파수를 다른 주파수로 이동시킨다.
본 실시예에 따른 굴곡 진동 억제부(25)는 수정편(21)에 형성된 여진 전극(22a, 22b) 상에 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 굴곡 진동 억제부(25)는 여진 전극(22a, 22b)에서 외부로 돌출되거나 음각으로 형성되는 보강 패턴의 형태로 형성되며 전체적으로 격자 무늬 형태로 형성될 수 있다.
그러나 본 실시예에 따른 굴곡 진동 억제부(25)는 상기한 보강 패턴의 형태로 한정되지 않으며 다양한 변형이 가능하다.
예들 들어, 굴곡 진동 억제부(25)는 단차 형태로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 굴곡 진동 억제부(25)는 여진 전극(22a, 22b)의 두께가 두꺼워지거나 얇아지는 단차로 정의될 수 있다. 한편, 굴곡 진동 억제부(25)는 수정 진동자 자체의 두께의 단차 편차에 의한 강성이 급격히 변화하는 패턴 형성으로 정의될 수도 있다.
도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 수정 진동자의 굴곡 진동을 설명하기 위한 단면도로, 도 3은 도 2의 B-B′에 따른 단면을 도시하였으며, 도 4는 도 2의 C-C′에 따른 단면을 도시하였다.
본 실시예에 따른 굴곡 진동 억제부(25)는 수정 진동자의 스푸리어스(spurious) 굴곡 진동(Flexural vibration)의 최대 변위점에 패턴 형태로 설치되는데, 이때 굴곡 진동 억제부(25)의 패턴들 간의 간격 D는 다음의 관계를 갖는다.
(식 1)
D= λ × m (m=1,2,3,....n, 정수)
여기서, D는 하나의 여진 전극(22a, 22b) 상에 형성된 굴곡 진동 억제부(25) 사이의 간격을 의미하고, λ는 수정편(21)에 발생하는 불요 진동인 굴곡 진동(도 12의 P)의 파장을 의미한다.
이를 참조하면, 굴곡 진동 억제부 사이의 간격 D는 λ의 정수배로 설정될 수 있다. 예를 들어 D는 λ의 1배, 즉 λ와 동일한 거리로 설정될 수 있다.
한편, 수정 진동자의 비선형특성으로 인해, 굴곡 진동의 최대 변위점 위치가 정수 배로 배치되지 않을 경우, 상기한 간격 D는 일정하지 않은 실수로 규정될 수 있다. 또한 불요 굴곡 진동 모드가 하나 이상 존재할 경우, 굴곡 진동 억제부 패턴 간의 주기 λ는 한 개 이상이 존재할 수 있다.
또한 예를 들어 굴곡 진동 억제부(25)는 굴곡 진동(P) 파장(λ)의 최대 변위점을 따라 형성될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 수정 진동자는 스푸리어스(spurious) 굴곡 진동(Flexural vibration)의 최대 진폭의 최대 지점을 따라 여진 전극(22a, 22b) 상에 굴곡 진동 억제부(25)를 설계하고 제작할 수 있다.
이러한 굴곡 진동 억제부(25)는 굴곡 진동(도 18의 P)을 상쇄하는 질량체 또는 강성체의 역할을 수행한다. 따라서 수정편(21)에 굴곡 진동(P)이 발생하게 되면, 굴곡 진동(P)의 파장 간격으로 형성된 굴곡 진동 억제부(25)가 굴곡 진동(P)의 저항력으로 작용하게 된다.
따라서 굴곡 진동 억제부(25)에 의해 도 3에 도시된 바와 같이 굴곡 진동(P1)의 크기를 줄이거나 굴곡 진동의 주파수를 다른 주파수 영역으로 이동시켜 굴곡 진동의 발생을 억제할 수 있다.
이를 통해서 CI(Crystal Impedance)를 낮출 수 있다.
이처럼 본 실시예에 따른 수정 진동자는 작동 주파수 내에서 굴곡 진동이 발생함에 따라 에너지가 손실되는 것을 최소화하고, 원하는 진동 모드인 두께 미끄럼 진동 모드로만 에너지를 전달할 수 있으므로 전체적인 진동 효율을 높일 수 있다.
한편 굴곡 진동 억제부(25)는 수정편(21)에 여진 전극(22a, 22b)을 형성하는 과정에서 여진 전극(22a, 22b)을 부분적으로 두껍게 형성하여 구현할 수 있다. 예를 들어, 수정편(21) 상에 여진 전극(22a, 22b)을 형성한 후, 그 위에 굴곡 진동 억제부(25)에 대응하는 부분이 개방된 마스크(mask)를 배치하고, 여진 전극(22a, 22b)을 형성하는 공정을 더 진행함에 따라 형성될 수 있다.
이 경우, 굴곡 진동 억제부(25)은 여진 전극(22a, 22b)과 동일한 재질로 형성되므로, 여진 전극(22a, 22b)과 일체로 형성된다. 따라서 굴곡 진동 억제부(25)는 여진 전극(22a, 22b)이 부분적으로 돌출된 형태로 형성될 수 있다.
다른 경우, 굴곡 진동 억제부(25)는 여진 전극(22a, 22b)과 다른 재질로 형성될 수 있으며, 이 경우, 굴곡 진동 억제부(25)는 화학적 결합 또는 물리적 결합에 의해 여진 전극(22a, 22b)의 계면에 접합될 수 있다.
또한 굴곡 진동 억제부(25)의 높이(두께)와 길이는 굴곡 진동의 형태에 대응하여 다양한 형태로 설정될 수 있다.
이러한 굴곡 진동 억제부(25)는 미세 가공 기술을 사용하여, 수 um 단위까지 패턴 폭과 두께를 조절할 수 있다. 따라서 굴곡 진동(도 18의 P)의 최대 변위의 위치에 정확하게 굴곡 진동 억제부(25)를 배치할 수 있으므로, 매우 효과적으로 굴곡 진동을 억제할 수 있다.
한편, 본 발명의 구성은 전술한 실시예에 한정되지 않는다.
이하의 실시예에 따른 수정 진동자는 전술한 실시예의 수정 진동자와 유사하게 형성되며, 굴곡 진동 억제부(25)의 형상에 있어서만 차이를 갖는다. 따라서 전술한 실시예와 유사한 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략하며, 차이를 갖는 굴곡 진동 억제부(25)의 대해 중점적으로 설명한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수정 진동자의 측단면도이고, 도 6은 도 5의 평면도다. 여기서 도 5는 도 6의 B-B′에 따른 단면을 도시하였다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 수정 진동자는 굴곡 진동 억제부(25)가 격자형으로 돌출되지 않고 점 형태로 돌출되며, 점 형태의 굴곡 진동 억제부(25)가 전체적으로 격자 무늬를 형성한다. 이때, 격자 무늬의 내부 간격(D)은 전술한 실시예와 마찬가지로 굴곡 진동(도 18의 P)의 파장(λ)과 동일할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 수정 진동자는 수정편(21)의 여진 전극(22a)과 굴곡 진동 억제부(25)가 서로 다른 재질로 형성될 수 있다.
예를 들어, 여진 전극(22a)은 크롬, 니켈, 금, 은, 구리 등의 금속 피막으로 형성될 수 있으며, 굴곡 진동 억제부(25)는 여진 전극(22a)과 다른 재질의 금속으로 형성될 수 있다.
그러나 이에 한정되지 않으며, 솔더 레지스트(solder resist)나 에폭시(epoxy)와 같은 수지 재질이나, 세라믹 재질 등으로 굴곡 진동 억제부(25)를 형성하는 등 다양한 변형이 가능하다.
또한 이러한 구성은 전술한 실시예에도 용이하게 적용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수정 진동자의 측단면도이고, 도 8은 도 7의 평면도이다. 여기서 도 7은 도 8의 B-B′에 따른 단면을 도시하였다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 수정 진동자는 굴곡 진동 억제부(25)가 격자 형상으로 돌출되지 않고 선형으로 돌출된다. 이때, 굴곡 진동 억제부(25)의 패턴들은 줄무늬(stripe) 형태로 일정 간격(D) 이격되어 나란하게 배치되며, 각 굴곡 진동 억제부(25) 패턴 사이의 간격(D)은 전술한 실시예와 마찬가지로 굴곡 진동(도 18의 P)의 파장(λ)과 동일할 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수정 진동자의 측단면도이고, 도 10은 도 9의 평면도이다. 여기서 도 9는 도 10의 B-B′에 따른 단면을 도시하였다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 수정 진동자는 굴곡 진동 억제부(25)가 파선 형태로 격자 형상을 형성한다.
이때, 굴곡 진동 억제부(25)의 패턴들은 일정 간격(D) 이격되어 나란하게 배치되며, 각 굴곡 진동 억제부(25)의 패턴들의 사이의 간격(D)은 전술한 실시예와 마찬가지로 굴곡 진동(도 18의 P)의 파장(λ)과 동일할 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수정 진동자의 측단면도이고, 도 12는 도 11의 평면도이다. 여기서 도 11은 도 12의 B-B′에 따른 단면을 도시하였다.
또한 도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수정 진동자의 측단면도이고, 도 14는 도 13의 평면도이다. 여기서 도 13은 도 14의 B-B′에 따른 단면을 도시하였다.
도 11 내지 도 14를 참조하면, 수정 진동자는 굴곡 진동 억제부(25)가 파선 형태의 선형으로 형성된다. 도 11에 도시된 굴곡 진동 억제부와 도 13에 도시된 굴곡 진동 억제부는 선(패턴)의 방향에 있어서만 차이가 있다.
이러한 굴곡 진동 억제부(25)의 패턴들은 일정 간격(D) 이격되어 나란하게 배치되며, 각 굴곡 진동 억제부(25)의 패턴들의 사이의 간격(D)은 전술한 실시예와 마찬가지로 굴곡 진동(도 18의 P)의 파장(λ)과 동일할 수 있다.
도 15 내지 도 17은 각각 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수정 진동자의 평면도이다.
도 15 내지 도 17에 도시된 굴곡 진동 억제부(25)는 패턴이 수정편(21) 윤곽선에 대해 비스듬한 사선 형태로 형성되는 경우를 각각 도시하고 있다.
보다 구체적으로, 도 15는 도 2에 도시된 굴곡 진동 억제부(25)가 사선 형태로 배치되는 예를 도시하고 있으며, 도 16은 도 6에 도시된 굴곡 진동 억제부(25)가 사선 형태로 배치되는 예를 도시하고 있다. 또한 도 17은 도 12에 도시된 굴곡 진동 억제부(25)가 사선 형태로 배치되는 예를 도시하고 있다.
이상과 같이 구성되는 본 발명에 따른 수정 진동자 및 이를 갖는 패키지는 굴곡 진동 억제부를 통해 두께 미끄럼 진동과 굴곡 진동의 결합을 억제할 수 있으므로, 진동 손실을 저감시킬 수 있다.
또한 진동 손실을 줄임에 따라, 높은 Q 값과 낮은 CI를 갖는 수정 진동자를 제공할 수 있다. 따라서 안정된 주파수 특성을 얻을 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
예를 들어, 전술한 실시예에서는 압전 디바이스로서 수정편과 이를 갖는 패키지를 예로 들어 설명하였지만. 본 발명이 이에 한정되는 것이 아니며, 수정 진동자를 발진시키는 발진 회로 소자를 패키지 내부에 설치한 수정발진기 등에도 적용할 수 있다.
100: 패키지
21: 수정편
22a, 22b: 여진 전극
22c, 22d: 접속 전극
23: 도전성 접착제
24a, 24b: 제1, 2 전극패드
25: 굴곡 진동 억제부
26a: 베이스 기판
26b: 지지부
27: 리드

Claims (18)

  1. 수정편;
    상기 수정편의 양면에 각각 형성되는 여진 전극; 및
    상기 여진 전극 상에 형성되는 적어도 하나의 굴곡 진동 억제부;
    을 포함하며,
    상기 굴곡 진동 억제부는,
    패턴 형태 또는 단차 형태로 다수 개가 형성되되, 상기 수정편에서 발생하는 하나의 굴곡 진동의 파장 간격 또는 다수의 굴곡 진동의 서로 다른 복수의 파장 간격으로 이격 배치되는 수정 진동자.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 굴곡 진동 억제부는,
    격자 형태로 상기 여진 전극에서 돌출되거나 홈의 형태로 함몰되어 형성되는 수정 진동자.
  4. 제1항에 있어서, 상기 굴곡 진동 억제부는,
    다수개가 점 형태로 상기 여진 전극에서 주기적 또는 비주기적으로 돌출되어 형성되는 수정 진동자.
  5. 제4항에 있어서, 점 형태로 형성된 상기 굴곡 진동 억제부는,
    전체적으로 격자 무늬를 형성하도록 배치되는 수정 진동자.
  6. 제1항에 있어서, 상기 굴곡 진동 억제부는,
    줄무늬 형태의 패턴으로 형성되되 주기적 또는 비주기적으로 이격 배치되는 수정 진동자.
  7. 제1항에 있어서, 상기 굴곡 진동 억제부는,
    상기 여진 전극과 동일한 재질로 형성되는 수정 진동자.
  8. 제1항에 있어서, 상기 굴곡 진동 억제부는,
    상기 여진 전극과 다른 재질로 형성되는 수정 진동자.
  9. 제1항에 있어서, 상기 수정편은,
    두께 미끄럼 진동을 주진동으로 하고 주변보다 중심의 두께가 두껍게 형성되는 수정 진동자.
  10. 수정편;
    상기 수정편에 형성되는 여진 전극; 및
    상기 여진 전극 상에 일정 간격으로 이격 배치되는 굴곡 진동 억제부;
    을 포함하며,
    상기 굴곡 진동 억제부의 이격 거리는,
    상기 수정편에서 발생하는 굴곡 진동의 파장에 대응하는 거리인 수정 진동자.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서, 상기 굴곡 진동 억제부는,
    상기 수정편에서 발생하는 굴곡 진동 파장의 최대 변위점을 따라 배치되는 수정 진동자.
  13. 제10항에 있어서, 상기 굴곡 진동 억제부는,
    상기 여진 전극이 부분적으로 돌출되어 형성되는 수정 진동자.
  14. 삭제
  15. 베이스 기판;
    양면에 여진 전극이 형성되고, 일측이 상기 베이스 기판 상에 접합되며 수정편;
    상기 여진 전극 상에 형성되는 적어도 하나의 굴곡 진동 억제부;
    상기 베이스 기판의 주연을 따라 형성되는 지지부; 및
    상기 지지부 상에 배치되어 상기 수정편이 수용된 공간을 밀봉하는 리드;
    를 포함하며,
    상기 굴곡 진동 억제부는,
    다수 개가 형성되되, 상기 수정편에서 발생하는 굴곡 진동의 파장 간격으로 이격 배치되는 수정 진동자 패키지.
  16. 삭제
  17. 제15항에 있어서, 상기 굴곡 진동 억제부는,
    상기 수정편에서 발생하는 굴곡 진동 파장의 최대 변위점을 따라 배치되는 수정 진동자 패키지.
  18. 제15항에 있어서, 상기 굴곡 진동 억제부는,
    다수 개가 형성되되, 비주기적으로 이격 배치되는 수정 진동자 패키지.
KR1020140126830A 2014-09-23 2014-09-23 수정 진동자와 이를 포함하는 패키지 Expired - Fee Related KR101616632B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140126830A KR101616632B1 (ko) 2014-09-23 2014-09-23 수정 진동자와 이를 포함하는 패키지
CN201510166329.XA CN106160692B (zh) 2014-09-23 2015-04-09 晶体振荡器和包括该晶体振荡器的晶体振荡器封装件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140126830A KR101616632B1 (ko) 2014-09-23 2014-09-23 수정 진동자와 이를 포함하는 패키지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160035352A KR20160035352A (ko) 2016-03-31
KR101616632B1 true KR101616632B1 (ko) 2016-04-28

Family

ID=55652081

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140126830A Expired - Fee Related KR101616632B1 (ko) 2014-09-23 2014-09-23 수정 진동자와 이를 포함하는 패키지

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101616632B1 (ko)
CN (1) CN106160692B (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003174353A (ja) 2001-12-07 2003-06-20 Tokyo Denpa Co Ltd 水晶振動子
JP2005159717A (ja) 2003-11-26 2005-06-16 Toyo Commun Equip Co Ltd 圧電振動子とその製造方法
JP2009100467A (ja) 2007-09-25 2009-05-07 Panasonic Electric Works Co Ltd 共振装置
JP2013102472A (ja) 2012-12-25 2013-05-23 Seiko Epson Corp メサ型圧電振動片及び圧電デバイス

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0818882A3 (en) * 1996-07-10 1999-12-15 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Energy trapping piezoelectric device and producing method thereof
JP5168003B2 (ja) * 2008-07-23 2013-03-21 セイコーエプソン株式会社 圧電振動片及び圧電デバイス
JP5589167B2 (ja) * 2010-11-19 2014-09-17 セイコーエプソン株式会社 圧電振動片および圧電振動子
CN202535316U (zh) * 2011-03-09 2012-11-14 精工爱普生株式会社 振动元件、振子、振荡器以及电子设备
JP5708089B2 (ja) * 2011-03-18 2015-04-30 セイコーエプソン株式会社 圧電振動素子、圧電振動子、圧電発振器及び電子デバイス
JP5982898B2 (ja) * 2012-03-14 2016-08-31 セイコーエプソン株式会社 振動素子、振動子、電子デバイス、発振器、及び電子機器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003174353A (ja) 2001-12-07 2003-06-20 Tokyo Denpa Co Ltd 水晶振動子
JP2005159717A (ja) 2003-11-26 2005-06-16 Toyo Commun Equip Co Ltd 圧電振動子とその製造方法
JP2009100467A (ja) 2007-09-25 2009-05-07 Panasonic Electric Works Co Ltd 共振装置
JP2013102472A (ja) 2012-12-25 2013-05-23 Seiko Epson Corp メサ型圧電振動片及び圧電デバイス

Also Published As

Publication number Publication date
CN106160692B (zh) 2021-04-09
KR20160035352A (ko) 2016-03-31
CN106160692A (zh) 2016-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101973416B1 (ko) 음향 공진기 및 음향 공진기의 제조 방법
KR102642910B1 (ko) 음향 공진기 및 그 제조 방법
KR102703814B1 (ko) 음향 공진기 및 그 제조 방법
US11677378B2 (en) Elastic wave device
KR101901696B1 (ko) 체적 음향 공진기 및 이를 포함하는 필터
JP2006060385A (ja) 共振器及びそれを用いるフィルタ
KR101532115B1 (ko) 압전 진동자 및 그 제조 방법
CN112311353A (zh) 一种牢固安置型体声波谐振器及其制造方法
JP5504999B2 (ja) 振動片、振動子、発振器
JP2006050592A (ja) 圧電共振器及びその製造方法
KR101616632B1 (ko) 수정 진동자와 이를 포함하는 패키지
KR102117476B1 (ko) 수정 진동자 및 이를 포함하는 수정 진동자 패키지
TWI729260B (zh) 音叉型振動子
KR102029502B1 (ko) 수정 진동자 패키지
JP5811216B2 (ja) 振動片、振動子、発振器
KR20170004208A (ko) 수정 진동자
JP2009081670A (ja) 圧電振動デバイス、およびその製造方法
KR102057908B1 (ko) 수정 진동자 패키지
JP6678428B2 (ja) 圧電振動片の製造方法、圧電振動片及び圧電振動子
KR102117464B1 (ko) 체적 음향 공진기 및 이의 제조 방법
JP2009188600A (ja) 弾性表面波素子片、および弾性表面波デバイス
KR20230012149A (ko) 체적 음향 공진기 패키지
KR20230037857A (ko) 음향 공진기 패키지
KR20230079955A (ko) 체적 음향 공진기
JP2015027093A (ja) 振動片、振動子及び発振器

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109

PA0201 Request for examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201

D13-X000 Search requested

St.27 status event code: A-1-2-D10-D13-srh-X000

D14-X000 Search report completed

St.27 status event code: A-1-2-D10-D14-srh-X000

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

E13-X000 Pre-grant limitation requested

St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

St.27 status event code: A-1-2-D10-D22-exm-PE0701

PG1501 Laying open of application

St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701

PR1002 Payment of registration fee

St.27 status event code: A-2-2-U10-U11-oth-PR1002

Fee payment year number: 1

PG1601 Publication of registration

St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190401

Year of fee payment: 4

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 4

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 5

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 6

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 7

P22-X000 Classification modified

St.27 status event code: A-4-4-P10-P22-nap-X000

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 8

PC1903 Unpaid annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U13-oth-PC1903

Not in force date: 20240423

Payment event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE

PC1903 Unpaid annual fee

St.27 status event code: N-4-6-H10-H13-oth-PC1903

Ip right cessation event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE

Not in force date: 20240423