TW201906316A - 晶體振動片及晶體振動元件 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及晶體振動片及晶體振動元件。晶體振動片中,保持部只從位於振動部的+X方向及-Z´方向的一個角部朝著-Z´方向延伸到外框部。另外,振動部和保持部的至少一部分為比外框部厚度薄的蝕刻區域,在蝕刻區域的邊界上形成有臺階,第一引出佈線被構成為,與該臺階重疊地從保持部延伸到外框部。臺階的與第一引出佈線重疊的部分中的至少一部分被形成為俯視時不與X軸平行。

Description

晶體振動片及晶體振動元件
本發明涉及晶體振動片及晶體振動元件,特別是,用AT切型石英晶體片一體地構成形成有激勵電極的振動部、配置在振動部周圍的外框部、及將振動部與外框部連接並保持的保持部的晶體振動片及具備該晶體振動片的晶體振動元件。
近年,各種電子設備朝著工作頻率高頻化、封裝體小型化(特別是低矮化)方向發展。因此,隨著高頻化、封裝體小型化,要求晶體振動元件(例如晶體諧振器、晶體振盪器等)也能應對高頻化及封裝體小型化。
作為適合於小型化及低矮化的晶體振動元件,已知有被稱為三明治結構的晶體振動元件。三明治結構的晶體振動元件的殼體由近似長方體的封裝體構成。該封裝體包括例如由玻璃或石英晶體構成的第一密封構件及第二密封構件、和在兩個主面上形成有激勵電極的晶體振動片,第一密封構件與第二密封構件隔著晶體振動片層疊接合。並且,配置在封裝體內部(內部空間)的晶體振動片的振動部被第一密封構件和第二密封構件氣密密封。
三明治結構的晶體振動元件中使用的晶體振動片是在石英晶體片中一體地構成形成有激勵電極的振動部、配置在振動部周圍的外框部、及將振動部與外框部連接並保持的保持部的晶體振動片。該晶體振動片中,使用最為廣泛的是加工容易且頻率溫度特性優異的AT切型石英晶體片。
振動部、外框部及保持部形成為一體的晶體振動片中,會出現振動部產生的壓電振動容易經由保持部而洩漏到外框部這樣的振動洩漏問題。對此,專利文獻1(國際公開第2016/121182號公報)中公開了抑制這樣的振動洩漏的晶體振動片。
具體而言,專利文獻1中公開了將保持部形成為從振動部向AT切的Z´軸方向突出的結構。在此,將人工石英晶體的晶軸作為X軸、Y軸、Z軸,將繞X軸旋轉35度15分後的AT切型石英晶體的Y軸及Z軸分別作為Y´軸及Z´軸。
AT切型晶體振動片中,已知在振動部中,沿著X軸方向的壓電振動的位移大於沿著Z´軸方向的壓電振動的位移。專利文獻1的結構中,保持部沿著壓電振動的位移較小的Z´軸方向保持振動部。因此,使晶體振動片進行壓電振動的情況下,該壓電振動不容易經由保持部而洩漏,從而能使振動部高效地進行壓電振動。
然而,上述專利文獻1中公開的晶體振動片雖然具有適於抑制振動部的振動洩漏的結構,但存在激勵電極的引出電極中容易發生斷線等故障的問題。以下,對該問題進行說明。
上述晶體振動片是通過用蝕刻工序形成石英晶體片的外形輪廓之後,在石英晶體片的兩個主面上形成電極及佈線而製成的。上述蝕刻工序中,對矩形的石英晶體片至少進行外形形成蝕刻及頻率調整蝕刻這兩次蝕刻處理。另外,在振動部的中間形成檯面結構的情況下,還可增加檯面形成蝕刻。
外形形成蝕刻中,在矩形的石英晶體片上形成切取部,從而形成振動部、保持部及外框部的外形輪廓。頻率調整蝕刻中,為了使晶體振動元件的振盪頻率成為規定值,需要調整振動部及保持部的厚度。頻率調整蝕刻中,基本上是振動部及保持部的區域被蝕刻。
對振動部及保持部的區域實施頻率調整蝕刻的情況下,保持部與外框部間的邊界上形成有因石英晶體片的厚度差而造成的臺階。若形成從振動部向AT切的Z´軸方向突出的保持部,則保持部與外框部間的邊界成為與X軸平行的邊界。因而,上述臺階也會是沿著與X軸平行的線形成的。
上述臺階的截面形狀受石英晶體片的結晶各向異性影響,若是與X軸平行的邊界,則至少在一個主面上會成為具有與主面垂直的側面的臺階。另外,若上述臺階被形成為偏向保持部側,則臺階的一部分可能變成內曲形狀。此處,內曲形狀是指,臺階的側面相對於主面(保持部的主面或外框部的主面)非垂直而是傾斜,即,臺階的側面與主面間的夾角為銳角的形狀。
晶體振動片中,由於與形成在振動部的激勵電極連接的引出佈線被形成為經由保持部而延伸到外框部,所以該引出佈線需要越過保持部與外框部間的邊界上的臺階部分。另外,引出佈線是通過濺鍍而進行金屬膜的成膜之後,對該金屬膜進行圖案化而形成的。
在保持部與外框部間的邊界上形成有垂直臺階的情況下,如上所述那樣形成的引出佈線難以確保濺鍍而得的金屬膜厚,存在引出佈線中容易發生斷線這樣的問題。或者,就算沒有到斷線的地步,也有可能因佈線的薄膜化而造成引出佈線的高電阻化。激勵電極中的引出佈線的高電阻化會給晶體振動元件的振動特性帶來不良影響。而且,在上述臺階為內曲形狀的情況下,上述問題尤為顯著。
鑒於上述問題,本發明的目的在於,提供一種既能減少振動部的振動洩漏,又能防止引出佈線發生斷線等的晶體振動片及晶體振動元件。
為了解決上述技術問題,作為本發明的第一種形態的晶體振動片是AT切型晶體振動片,其包括:具備在一個主面上形成的第一激勵電極和在另一個主面上形成的第二激勵電極的近似矩形的振動部;從所述振動部的角部向AT切的Z´軸方向突出並保持著該振動部的保持部;及包圍著所述振動部的外周的同時保持著所述保持部的外框部,該晶體振動片的特徵在於:所述保持部與所述外框部間的邊界位於所述外框部的內周邊中與X軸平行的邊上的情況下,所述振動部和所述保持部的至少一部分被形成為比所述外框部厚度薄的蝕刻區域,由於該蝕刻區域,所述保持部與所述外框部間的邊界附近形成臺階,所述第一激勵電極及所述第二激勵電極的引出佈線被形成為,與所述臺階重疊地從所述保持部延伸到所述外框部,所述一個主面和所述另一個主面的至少一個當中,所述臺階的與所述引出佈線重疊的部分中的至少一部分被形成為俯視時不與X軸平行。
用於使保持部的厚度比外框部薄的蝕刻區域中,在該蝕刻區域的邊界上形成有因石英晶體片的厚度差而造成的臺階。該臺階中,蝕刻區域的邊界與X軸平行的部分會在一個主面和另一個主面的至少一個當中成為有垂直側面(因情況而異可能為內曲形狀)的臺階。對此,基於上述結構,臺階的與引出佈線重疊的部分中的至少一部分被形成為俯視時不與X軸平行的部分,該部分成為平緩的臺階,從而能防止臺階上的引出佈線發生斷線等。
另外,上述晶體振動片中,較佳為,所述臺階的與所述引出佈線重疊的部分中的至少一部分被形成為俯視時不與X軸平行的直線部分。
基於上述結構,通過使臺階的與引出佈線重疊的部分的至少一部分成為直線部分,能將平緩的臺階部分形成得較長,從而能更有效地防止臺階上的引出佈線發生斷線等。
另外,上述晶體振動片中,較佳為,所述直線部分俯視時與X軸垂直。
基於上述結構,由於臺階俯視時越接近與X軸垂直的角度越平緩,臺階在俯視時與X軸垂直的部位最平緩,因而能更有效地防止臺階上的引出佈線發生斷線等。
另外,上述晶體振動片中,較佳為,所述直線部分的長度大於等於所述引出佈線的線寬度的一半。或者,上述晶體振動片中,較佳為,所述直線部分的長度大於等於所述引出佈線的線寬度。
基於上述結構,相對於引出佈線的線寬度,直線部分較長,因而能更有效地防止引出佈線的斷線等。
另外,上述晶體振動片中,較佳為,所述臺階形成在比所述保持部與所述外框部間的邊界更位於外框部側之處。
基於上述結構,既能使保持部的強度提高,又能防止臺階中出現內曲形狀。
另外,上述晶體振動片中,較佳為,所述一個主面及所述另一個主面的至少一個當中,所述蝕刻區域具有從所述保持部進入到所述外框部的一部分內的進入部,該進入部的所述蝕刻區域的邊界線成為所述臺階,所述臺階的-X側的起點形成在所述保持部與所述外框部間的連接區域的內側。
基於上述結構,能減小進入部的面積,因而能確保外框部與密封構件間的接合面積。由此,能防止晶體振動元件中的接合強度及密封性能降低。
另外,作為本發明的第二種形態的晶體振動片是AT切型晶體振動片,其包括:具備在一個主面上形成的第一激勵電極和在另一個主面上形成的第二激勵電極的近似矩形的振動部;從所述振動部的角部向AT切的Z´軸方向突出並保持著該振動部的保持部;及包圍著所述振動部的外周的同時保持著所述保持部的外框部,該晶體振動片的特徵在於:所述振動部及所述保持部為比所述外框部厚度薄的蝕刻區域,並且,所述一個主面及所述另一個主面的至少一個當中,所述蝕刻區域具有從所述保持部進入到所述外框部的一部分內的進入部,所述進入部的所述蝕刻區域的邊界線的起點形成在,偏離所述保持部的-X側的邊的延長線的位置。
若進入部的蝕刻區域的邊界線的起點形成在保持部的-X側的邊的延長線上,則蝕刻時保持部與外框部間的連接部的角落上會出現凹陷,該凹陷會成為應力集中點而使耐衝擊性降低。基於上述結構,通過將進入部的蝕刻區域的邊界線的起點形成在偏離保持部的-X側的邊的延長線的位置,能避免產生凹陷,從而能防止耐衝擊性降低。另外,通過在蝕刻區域形成進入部而形成蝕刻臺階的平緩部位,並使佈線(激勵電極的引出佈線)從該臺階的平緩部位通過,便能防止斷線等故障發生。
另外,上述晶體振動片中,較佳為,所述進入部的所述蝕刻區域的邊界線的-X側的起點形成在,所述保持部與所述外框部間的連接區域的內側。
基於上述結構,能減小進入部的面積,從而能在使用該晶體振動片的晶體振動元件中確保外框部與密封構件間的接合面積。由此,能防止接合強度及密封性能降低。另外,通過使作為薄壁部區域的進入部較小,能使外框部與保持部間的連接部分的剛性提高。
另外,上述晶體振動片中,較佳為,所述一個主面和所述另一個主面中只有一方形成有所述進入部。
基於上述結構,能避免因形成進入部而不必要地使板厚減小,從而能防止晶體振動片的剛性降低。
另外,為了解決上述技術問題,本發明的晶體振動元件的特徵在於:包括如上所述的晶體振動片、將所述晶體振動片的所述一個主面覆蓋的第一密封構件、及將所述晶體振動片的所述另一個主面覆蓋的第二密封構件。
發明效果:
本發明的晶體振動片及晶體振動元件中,在外框部與保持部間的連接部附近的蝕刻區域的邊界上形成有平緩的臺階部分,通過將激勵電極的引出佈線形成為越過該平緩的臺階部分,能獲得防止蝕刻區域的邊界上出現的臺階上的佈線發生斷線或高電阻化這樣的效果。
另外,本發明的晶體振動片及晶體振動元件中,由於將進入部的蝕刻區域的邊界線的起點形成在偏離保持部的-X側的邊的延長線的位置,所以能避免保持部與外框部間的連接部中發生凹陷,從而能獲得防止該凹陷引起耐衝擊性降低這樣的效果。
<實施方式一>
以下,參照附圖,對本發明的實施方式進行詳細說明。另外,在以下的實施方式中,對應用了本發明的晶體振動元件是晶體振盪器的情況進行說明。但是,適用本發明的晶體振動元件不局限於晶體振盪器,也可以將本發明應用於晶體諧振器。
-晶體振盪器-
本實施方式所涉及的晶體振盪器101如圖1所示,具備晶體振動片2、第一密封構件3、第二密封構件4、及IC晶片5。該晶體振盪器101中,晶體振動片2與第一密封構件3接合,晶體振動片2與第二密封構件4接合,從而構成近似長方體的三明治結構的封裝體12。另外,在第一密封構件3的與晶體振動片2接合的接合面的相反側的主面上安裝有IC晶片5。作為電子部件元件的IC晶片5是與晶體振動片2一起構成振盪電路的單晶片積體電路元件。
晶體振動片2中,作為一方的主面的第一主面211上形成有第一激勵電極221,作為另一方的主面的第二主面212上形成有第二激勵電極222。並且,在晶體振盪器101中,晶體振動片2的兩個主面(第一主面211、第二主面212)分別與第一密封構件3及第二密封構件4接合,從而形成封裝體12的內部空間,在該內部空間中,包含第一激勵電極221及第二激勵電極222的振動部22(參照圖4、圖5)被氣密密封。
本實施方式所涉及的晶體振盪器101例如採用1.0×0.8mm的封裝體尺寸,從而實現了小型化和低矮化。另外,為了小型化,封裝體12中未形成雉堞牆,而是採用後述的通孔來實現電極的導通。
下面,參照圖1~圖7,對上述晶體振盪器101中的晶體振動片2、第一密封構件3及第二密封構件4的各構成部分進行說明。在此,是對尚未接合的各個單體構件的結構進行說明。
如圖4、圖5所示,晶體振動片2是由石英晶體構成的壓電基板,其兩個主面(第一主面211、第二主面212)被加工(鏡面加工)成平坦平滑面。本實施方式中,作為晶體振動片2,採用進行厚度剪切振動的AT切石英晶體片。圖4、圖5所示的晶體振動片2中,晶體振動片2的兩個主面(211、212)在XZ´平面上。該XZ´平面中,與晶體振動片2的短邊方向平行的方向為X軸方向;與晶體振動片2的長邊方向平行的方向為Z´軸方向。另外,AT切是指,人工石英晶體的三個晶軸,即電軸(X軸)、機械軸(Y軸)、及光軸(Z軸)中,以相對Z軸繞X軸轉動35度15分的傾斜角度進行切割的加工手法。AT切石英晶體片中,X軸與石英晶體的晶軸一致;Y´軸及Z´軸與相對石英晶體的晶軸的Y軸及Z軸分別傾斜了35度15分的軸一致。Y´軸方向及Z´軸方向相當於將AT切石英晶體片切割時的切割方向。
晶體振動片2的兩個主面(211、212)上形成有一對激勵電極(第一激勵電極221、第二激勵電極222)。晶體振動片2具有被形成為近似矩形的振動部22、包圍著該振動部22的外周的外框部23、及通過將振動部22與外框部23連接而保持振動部22的保持部24。即,晶體振動片2被構成為,振動部22、外框部23、及保持部24形成為一體的結構。
本實施方式中,保持部24只設置在振動部22與外框部23之間的一個部位。另外,如後述中詳細說明那樣,振動部22及保持部24被構成為基本上比外框部23薄。這樣的外框部23與保持部24間的厚度差異能使外框部23的固有頻率與保持部24的壓電振動頻率不同,從而能使外框部23不容易與保持部24的壓電振動發生共振。但形成保持部24的部位不局限於一個部位,也可以將保持部24設置在振動部22與外框部23之間的兩個部位(例如,-Z´軸方向的兩側)。
保持部24只從位於振動部22的+X方向及-Z´方向的一個角部朝著-Z´方向延伸(突出)到外框部23。如此,保持部24被設置在振動部22的外周端部中壓電振動的位移較小的角部,因而,與將保持部24設置在角部以外的部分(邊的中間部位)的情況相比,能防止壓電振動經由保持部24而洩露到外框部23,從而能使振動部22更高效地進行壓電振動。另外,與設置兩個以上的保持部24的情況相比,能降低作用於振動部22的應力,從而能降低由這樣的應力引起的壓電振動的頻移,使壓電振動的穩定性提高。
第一激勵電極221設置在振動部22的第一主面211側,第二激勵電極222設置在振動部22的第二主面212側。在第一激勵電極221、第二激勵電極222上連接有用於將這些激勵電極連接至外部電極端子的引出佈線(第一引出佈線223、第二引出佈線224)。第一引出佈線223從第一激勵電極221延伸出,並經由保持部24而與外框部23上形成的連接用接合圖案27相連。第二引出佈線224從第二激勵電極222延伸出,並經由保持部24而與外框部23上形成的連接用接合圖案28相連。如此,在保持部24的第一主面211側形成有第一引出佈線223,在保持部24的第二主面212側形成有第二引出佈線224。
在晶體振動片2的兩個主面(第一主面211、第二主面212)上,分別設置有用於將晶體振動片2與第一密封構件3及第二密封構件4接合的振動側密封部。作為第一主面211的振動側密封部,形成有用於與第一密封構件3接合的振動側第一接合圖案251。另外,作為第二主面212的振動側密封部,形成有用於與第二密封構件4接合的振動側第二接合圖案252。振動側第一接合圖案251及振動側第二接合圖案252被設置在外框部23上,並被形成為俯視呈環形。第一激勵電極221、第二激勵電極222不與振動側第一接合圖案251及振動側第二接合圖案252電連接。
另外,如圖4、圖5所示,在晶體振動片2上形成有將第一主面211與第二主面212之間貫通的五個通孔。具體而言,四個第一通孔261分別被形成在外框部23的四個角落(角部)的區域中。第二通孔262被形成在外框部23上的、振動部22的Z´軸方向的一側(圖4、圖5中的―Z´方向側)。在各第一通孔261的周圍分別形成有連接用接合圖案253。另外,在第二通孔262的周圍,第一主面211側形成有連接用接合圖案254,第二主面212側形成有連接用接合圖案28。
第一通孔261及第二通孔262中,沿著各通孔的內壁面形成有,用於將第一主面211上形成的電極與第二主面212上形成的電極導通的貫通電極。另外,第一通孔261及第二通孔262各自的中間部分成為將第一主面211與第二主面212之間貫通的中空狀態的貫通部分。
在晶體振動片2中,可以通過同一工序來形成第一激勵電極221、第二激勵電極222、第一引出佈線223、第二引出佈線224、振動側第一接合圖案251、振動側第二接合圖案252、及連接用接合圖案(253、254、27、28)。具體而言,這些構件可通過在晶體振動片2的兩個主面(211、212)上進行物理氣相沉積而形成的基膜、及在該基膜上進行物理氣相沉積而疊層形成的接合膜構成。另外,本實施方式中,對基膜使用鈦(Ti)或鉻(Cr),對接合膜使用金(Au)。
如圖2、圖3所示,第一密封構件3是由一枚玻璃晶片構成的長方體基板,該第一密封構件3的第二主面312(與晶體振動片2接合的面)被加工(鏡面加工)成平坦平滑面。
如圖2所示,在第一密封構件3的第一主面311(安裝IC晶片5的面)上形成有六個電極圖案37,該六個電極圖案37包含用於安裝作為振盪電路元件的IC晶片5的安裝墊。可通過FCB(Flip Chip Bonding)法,用金屬凸點(例如Au凸點等)38(參照圖1)將IC晶片5接合在電極圖案37上。
如圖2、圖3所示,在第一密封構件3上形成有分別與六個電極圖案37連接、並將第一主面311與第二主面312之間貫通的六個通孔。具體而言,四個第三通孔322形成在第一密封構件3的四個角落(角部)的區域中。第四通孔323、第五通孔324分別形成在圖2、圖3的A2方向、A1方向上。另外,圖2、圖3、圖6、圖7中的A1、A2方向分別與圖4、圖5的-Z´、+Z´方向一致;圖2、圖3、圖6、圖7中的B1、B2方向分別與圖4、圖5的-X、+X方向一致。
第三通孔322、第四通孔323、及第五通孔324中,沿著各通孔的內壁面分別形成有用於將第一主面311上形成的電極與第二主面312上的形成的電極導通的貫通電極。另外,第三通孔322、第四通孔323、及第五通孔324各自的中間部分成為將第一主面311與第二主面312之間貫通的中空狀態的貫通部分。
在第一密封構件3的第二主面312上,形成有用於與晶體振動片2接合的密封側第一密封部,即,密封側第一接合圖案321。密封側第一接合圖案321被形成為俯視呈環形。
另外,第一密封構件3的第二主面312中,在各第三通孔322的周圍分別形成有連接用接合圖案34;在第四通孔323的周圍形成有連接用接合圖案351;在第五通孔324的周圍形成有連接用接合圖案352。並且,在相對於連接用接合圖案351為第一密封構件3的長軸方向的相反側(A1方向側),形成有連接用接合圖案353,連接用接合圖案351與連接用接合圖案353間通過佈線圖案33連接。另外,連接用接合圖案353未與連接用接合圖案352連接。
第一密封構件3中,可以通過同一工序來形成密封側第一接合圖案321、連接用接合圖案(34、351~353)、及佈線圖案33。具體而言,這些圖案可由在第一密封構件3的第二主面312上進行物理氣相沉積而形成的基膜、和在該基膜上進行物理氣相沉積而疊層形成的接合膜構成。另外,本實施方式中,對基膜使用Ti或Cr,對接合膜使用Au。
如圖6、圖7所示,第二密封構件4是由一枚玻璃晶片構成的長方體基板,該第二密封構件4的第一主面411(與晶體振動片2接合的面)被加工(鏡面加工)成平坦平滑面。
在該第二密封構件4的第一主面411上,形成有用於與晶體振動片2接合的密封側第二密封部,即,密封側第二接合圖案421。密封側第二接合圖案421被形成為俯視呈環形。
在第二密封構件4的第二主面412(不面向晶體振動片2的、外側的主面)上,設置有與外部電連接的四個外部電極端子43。外部電極端子43分別位於第二密封構件4的四個角落(角部)上。
如圖6、圖7所示,在第二密封構件4上形成有將第一主面411與第二主面412之間貫通的四個通孔。具體而言,四個第六通孔44被形成在第二密封構件4的四個角落(角部)的區域中。第六通孔44中,沿著各通孔的內壁面形成有,用於將第一主面411上形成的電極與第二主面412上形成的電極導通的貫通電極。另外,第六通孔44各自的中間部分成為將第一主面411與第二主面412之間貫通的中空狀態的貫通部分。另外,第二密封構件4的第一主面411中,在各第六通孔44的周圍分別形成有連接用接合圖案45。
第二密封構件4中,同樣可用同一工序來形成密封側第二接合圖案421及連接用接合圖案45。具體而言,這些接合圖案可由在第二密封構件4的第一主面411上進行物理氣相沉積而形成的基膜、和在該基膜上進行物理氣相沉積而疊層形成的接合膜構成。另外,本實施方式中,對基膜使用Ti或Cr,對接合膜使用Au。
包括上述晶體振動片2、第一密封構件3、及第二密封構件4的晶體振盪器101中,晶體振動片2與第一密封構件3在振動側第一接合圖案251與密封側第一接合圖案321相疊合的狀態下擴散接合,晶體振動片2與第二密封構件4在振動側第二接合圖案252與密封側第二接合圖案421相疊合的狀態下擴散接合,從而製成圖1所示的三明治結構的封裝體12。由此,封裝體12的內部空間,即,振動部22的容置空間被氣密密封。
此時,上述連接用接合圖案彼此也在相疊合的狀態下擴散接合。並且,晶體振盪器101中,通過連接用接合圖案彼此的接合,能實現第一激勵電極221、第二激勵電極222、IC晶片5、及外部電極端子43的電導通。
具體而言,第一激勵電極221依次經由第一引出佈線223、連接用接合圖案27與連接用接合圖案353間的接合部、佈線圖案33、連接用接合圖案351、第四通孔323內的貫通電極、及電極圖案37而與IC晶片5連接。第二激勵電極222依次經由第二引出佈線224、連接用接合圖案28、第二通孔262內的貫通電極、連接用接合圖案254與連接用接合圖案352間的接合部、第五通孔324內的貫通電極、及電極圖案37而與IC晶片5連接。另外,IC晶片5依次經由電極圖案37、第三通孔322內的貫通電極、連接用接合圖案34與連接用接合圖案253間的接合部、第一通孔261內的貫通電極、連接用接合圖案253與連接用接合圖案45間的接合部、及第六通孔44內的貫通電極而與外部電極端子43連接。
以上,對本實施方式所涉及的晶體振盪器101的基本結構進行了說明,而本發明的特徵在於,在晶體振動片2中因外框部23與保持部24間的厚度差而產生的臺階部的形狀、以及在該臺階部上形成的引出佈線的位置關係。下面,對該特徵部分進行詳細說明。
圖8(a)是表示剛對石英晶體片實施了蝕刻工序後(形成電極、佈線之前)晶體振動片2的狀態的第一主面211側的俯視圖。圖8(b)是表示剛對石英晶體片實施了蝕刻工序後(形成電極、佈線之前)晶體振動片2的狀態的第二主面212側的俯視圖。另外,圖8(a)及圖8(b)所示的例中,示出了在振動部的中間未形成檯面結構,對矩形的石英晶體片進行了外形形成蝕刻及頻率調整蝕刻這兩次蝕刻處理。
外形形成蝕刻中,在矩形的石英晶體片上形成切取部,從而形成振動部22、外框部23、及保持部24的外形輪廓。另外,晶體振動片2上的通孔也是在外形形成蝕刻中形成的。
頻率調整蝕刻是為了使晶體振動元件的振盪頻率成為規定值,而對振動部22及保持部24的厚度進行調整的蝕刻工序。圖8(a)及圖8(b)中用斜線陰影示出了進行頻率調整蝕刻的蝕刻區域Eg。蝕刻區域Eg包含振動部22、及保持部24的至少一部分,厚度比外框部23的厚度薄。
蝕刻區域Eg的邊界上形成有因石英晶體片的厚度差而造成的臺階。此時,若該臺階的邊界線與X軸平行,則該臺階會成為具有與石英晶體片的主面垂直的側面的臺階,或因情況而異,該臺階會如上所述那樣成為側面與主面(保持部的主面或外框部的主面)非垂直而是夾角為銳角的內曲形狀。另外,若將從激勵電極引出的引出佈線形成為越過有上述垂直側面的臺階或有上述內曲形狀的臺階,則如上所述那樣,該引出佈線中容易發生斷線。
並且,本實施方式中,保持部24只從位於振動部22的+X方向及-Z´方向的一個角部朝著-Z´方向延伸(突出)到外框部23。在此情況下,保持部24與外框部23間的邊界存在於外框部的內周邊中與X軸平行的邊上。因而,若使蝕刻區域Eg的邊界與保持部24和外框部23間的邊界一致(參照圖9(a)),則如上所述那樣,蝕刻區域Eg的邊界上會出現有垂直側面的臺階(參照圖9(b))、或有內曲形狀的臺階(參照圖9(c))。但是,因石英晶體片的結晶各向異性,這樣的有垂直側面的臺階不會出現在兩個主面上,基本上只會出現在一個主面上。即,若第一主面211側的蝕刻區域Eg的邊界成為有垂直側面的臺階,則第二主面212側的蝕刻區域Eg的邊界會成為平緩的臺階(參照圖9(d))。另外,在此,平緩的臺階是指,臺階的側面傾斜於主面(保持部的主面或外框部的主面),即,臺階的側面與主面的夾角為鈍角的臺階。
本實施方式所涉及的晶體振動片2的特徵在於,為防止從激勵電極引出的引出佈線發生斷線等而對蝕刻區域Eg的邊界形狀進行了改進。但需要改進的只是石英晶體片的一個主面(在此是第一主面211),另一個主面(在此是第二主面212)可同以往一樣採用蝕刻區域Eg的邊界與保持部24和外框部23間的邊界一致的結構(參照圖8(b))。
實施了作為本發明的特徵的斷線防止對策的晶體振動片2的第一主面211中,如圖10所示那樣,蝕刻區域Eg的邊界不與保持部24和外框部23間的邊界一致,蝕刻區域Eg的邊界中至少一部分為不與X軸平行的邊界線L1。在此情況下,邊界線L1中出現的臺階不會成為有垂直側面或內曲形狀的臺階,而會成為平緩的臺階。並且,第一主面211上形成的第一引出佈線223被形成為越過邊界線L1的至少一部分。
由此,臺階的與第一引出佈線223重疊的部分中的至少一部分被形成為俯視時不與X軸平行。由於臺階中與第一引出佈線223重疊的部分不與X軸平行,因而第一引出佈線223被形成在平緩的臺階之上,能充分確保該部分的佈線膜厚,從而能防止第一引出佈線223的斷線或高電阻化。
另外,蝕刻區域Eg的邊界形狀不局限於圖10所示的例子,也可以是其它各種各樣的形狀。圖11(a)、圖11(b)、圖12(a)、圖12(b)、及圖13中示出蝕刻區域Eg的邊界形狀的幾個變形例。
圖10所示的例中,蝕刻區域Eg的邊界並非全都是不與X軸平行的邊界線L1,還有一部分是與X軸平行的邊界線L2。然而,也可以如圖11(a)、圖11(b)、及圖13所示那樣,採用蝕刻區域Eg的邊界全部是不與X軸平行的邊界線L1的結構。
另外,不與X軸平行的邊界線L1可如圖11(a)所示那樣俯視為曲線(例如圓弧),也可以如圖11(b)、圖12(a)、圖12(b)、及圖13所示那樣俯視為直線。但是,邊界線L1為直線的情況下,能將平緩的臺階部分形成得更長,因而,為了更有效地防止第一引出佈線223在臺階上發生斷線等,較佳為,將與第一引出佈線223重疊的臺階的至少一部分形成為直線部分。
另外,較佳為,被形成為直線的邊界線L1如圖12(a)、圖12(b)所示那樣,俯視時與X軸垂直。這是因為,上述臺階為,俯視時越接近與X軸垂直的角度臺階越平緩,與X軸垂直的部位最為平緩。即,通過使臺階的與第一引出佈線223重疊的部分的至少一部分成為與X軸垂直的直線形狀,能更有效地防止第一引出佈線223的斷線等。
另外,在與第一引出佈線223重疊的臺階中形成有直線部分的情況下,較佳為,該直線部分的長度W1大於等於第一引出佈線223的線寬度W2的一半(參照圖12(b))。進一步,在與第一引出佈線223重疊的臺階中形成有直線部分的情況下,較佳為,該直線部分的長度大於等於第一引出佈線223的線寬度(參照圖11(b)、圖12(a))。即,與第一引出佈線223的線寬度相比,上述直線部分的長度越長,防止第一引出佈線223發生斷線等的效果越好。
另外,在圖10、圖11(a)、圖11(b)、圖12(a)、及圖12(b)的例中,蝕刻區域Eg的邊界(即臺階)被形成在比保持部24與外框部23間的邊界更位於外框部23側之處。但本發明不局限於此,也可以如圖13所示那樣,將蝕刻區域Eg的邊界形成在比保持部24與外框部23間的邊界更位於保持部24側之處。但是,將臺階形成在保持部24側的情況下,由於該臺階中的+X側的邊界容易有上述內曲形狀的側面,所以為了防止這種情況,較佳為,將蝕刻區域Eg的邊界形成在外框部23側。
另外,將蝕刻區域Eg的邊界(即臺階)形成在保持部24與外框部23間的邊界的靠外框部23側的情況下,蝕刻區域Eg具有進入到外框部23的一部分內的進入部。並且,該進入部的-X側的起點P如圖10所示那樣形成在保持部24與外框部23間的連接區域R的內側。這樣的結構中,由於進入部的面積減小,所以能確保外框部23中的密封構件(第一密封構件3、第二密封構件4)間的接合面積。由此,能防止晶體振動元件(例如,晶體振盪器101)中的接合強度及密封性能降低。
另外,本申請的發明人發現,在外框部23中形成有上述進入部的情況下,若將起點P形成在保持部24的-X側的邊的延長線上,則進行頻率調整蝕刻時在保持部24與外框部23間的連接部會產生凹陷。若產生這樣的凹陷,則在保持部24與外框部23間的連接部中該凹陷會成為應力集中點,從而會使晶體振動元件的耐衝擊性降低。對此,如圖10所示那樣,採用將起點P形成在保持部24與外框部23間的連接區域R的內側的結構,便能避免上述凹陷產生,其結果,能防止晶體振動元件中的耐衝擊性降低。
<實施方式二>
實施方式一中示出的晶體振動片2的例中大多是,為了防止第一引出佈線223發生斷線,而在頻率調整蝕刻中將從保持部24進入到外框部23的進入部形成在蝕刻區域中。另一方面,本申請的發明人發現,將進入部形成在蝕刻區域中的情況下,因該進入部的形狀而異,有可能因頻率調整蝕刻而在保持部24與外框部23間的連接部的角落上產生凹陷,由此,會出現對抗落下等衝擊的耐衝擊性降低的問題。
本實施方式二中,對既能減少振動部24的振動洩漏,又能防止在外框部23與保持部24間的連接部中產生凹陷,從而能防止該凹陷引起耐衝擊性降低的結構例進行說明。
本實施方式二所涉及的晶體振盪器101的基本結構與在實施方式一中參照圖1~圖7說明過的結構相同,因而在此省略對晶體振盪器101的基本結構的說明。本實施方式二的特徵在於,晶體振動片2中,進行頻率調整蝕刻時在外框部23上形成的進入部的形狀。因而,對該特徵部分進行詳細說明。
本實施方式二所涉及的晶體振動片2的特徵在於,為了防止從激勵電極引出的引出佈線發生斷線等並防止外框部23與保持部24間的連接部的耐衝擊性降低,而對蝕刻區域Eg的邊界形狀進行了改進。本實施方式二中,實施了斷線防止對策的晶體振動片2的第一主面211中,如圖14所示那樣,未使蝕刻區域Eg的邊界與保持部24和外框部23間的邊界一致,而在蝕刻區域Eg形成了進入到外框部23內的進入部Eg1。由此,進入部Eg1的蝕刻區域Eg的邊界至少一部分成為不與X軸平行的邊界線L1。邊界線L1中出現的臺階未成為有垂直側面或內曲形狀的臺階,而成為平緩的臺階。並且,通過將第一主面211上形成的第一引出佈線223構成為至少越過邊界線L1的一部分,能防止第一引出佈線223發生斷線等。
但是,本申請的發明人發現,如圖15(a)、圖15(b)、及圖15(c)所示,若進入部Eg1的蝕刻區域的邊界線的一方的起點(具體而言是-X側的起點)P1形成在保持部24的-X側的邊的延長線L3上,則進行頻率調整蝕刻時,保持部24與外框部23間的連接部中會產生凹陷。具體而言,在對保持部24而言為-X側及-Z´側的角落上會產生上述凹陷。若產生這樣的凹陷,則在保持部24與外框部23間的連接部中,該凹陷成為應力集中點,從而會使晶體振動元件的耐衝擊性降低。
為了避免這樣的凹陷的形成,圖14所示的晶體振動片2中,將進入部Eg1的蝕刻區域的邊界線的起點P1形成在偏離保持部24的-X側的邊的延長線L3的位置。更具體而言,使起點P1相對於延長線L3向+X側偏離,將起點P1形成在保持部24與外框部23間的連接區域R的內側。
如此,將進入部Eg1的蝕刻區域的邊界線的起點P1形成在偏離保持部24的-X側的邊的延長線L3的位置,便能避免保持部24與外框部23間的連接部中產生凹陷。其結果,能防止晶體振動元件的耐衝擊性降低。
另外,在圖14所示的例中,起點P1相對於延長線L3向+X側偏離,但本發明不局限於此。即,也可以如圖16所示那樣,採用起點P1相對於延長線L3向-X側偏離的結構。如此,即便是採用起點P1相對於延長線L3向-X側偏離的結構,也能避免產生上述凹陷,防止晶體振動元件的耐衝擊性降低。
但是,如圖14所示那樣採用起點P1相對於延長線L3向+X側偏離的結構的情況下,能減小外框部23內的進入部Eg1的面積,從而能確保外框部23中與密封構件(第一密封構件3、第二密封構件4)間的接合面積。由此,能防止晶體振動元件(例如,晶體振盪器101)中的接合強度及密封性能降低。另外,通過使為薄壁部區域的進入部Eg1較小,能使外框部23與保持部24間的連接部分的剛性提高。
另外,因石英晶體片的結晶各向異性,本發明中所要防止的上述凹陷只會產生在對保持部24而言為-X側及-Z´側的角落部分。因此,可如圖17(a)、圖17(b)所示那樣,將進入部Eg1的邊界線的另一方的起點(具體而言是+X側的起點)P2形成在保持部24的+X側的邊的延長線L4上。
另外,較佳為,採用將蝕刻區域Eg的進入部Eg1只形成在石英晶體片的一個主面(在此是第一主面211)上的結構。在此情況下,能避免因進入部Eg1的形成而不必要地使板厚減小,從而能防止晶體振動片2的剛性降低。
本次公開的實施方式只不過是對各方面的示例,不能將其作為進行限定性解釋的根據。即,本發明的技術範圍由申請專利範圍的記載來界定而非僅通過上述實施方式來解釋。另外,與申請專利範圍同等範圍的變形或變更均包括在本發明的範圍之內。
2‧‧‧晶體振動片
3‧‧‧第一密封構件
4‧‧‧第二密封構件
5‧‧‧IC晶片
12‧‧‧封裝體
22‧‧‧振動部
23‧‧‧外框部
24‧‧‧保持部
27、28、34、45、253、254、351~353‧‧‧連接用接合圖案
33‧‧‧佈線圖案
37‧‧‧電極圖案
38‧‧‧金屬凸點
43‧‧‧外部電極端子
44‧‧‧第六通孔
101‧‧‧晶體振盪器(晶體振動器件)
211‧‧‧第一主面
212‧‧‧第二主面
221‧‧‧第一激勵電極
222‧‧‧第二激勵電極
223‧‧‧第一引出佈線
224‧‧‧第二引出佈線
251‧‧‧振動側第一接合圖案
252‧‧‧振動側第二接合圖案
261‧‧‧第一通孔
262‧‧‧第二通孔
311‧‧‧第一主面
312‧‧‧第二主面
321‧‧‧密封側第一接合圖案
322‧‧‧第三通孔
323‧‧‧第四通孔
324‧‧‧第五通孔
411‧‧‧第一主面
412‧‧‧第二主面
421‧‧‧密封側第二接合圖案
Eg‧‧‧蝕刻區域
Eg1‧‧‧進入部
P1‧‧‧進入部的邊界線的-X側的起點
P2‧‧‧進入部的邊界線的+X側的起點
L1‧‧‧不與X軸平行的邊界線
L2‧‧‧与X轴平行的边界线
L3‧‧‧保持部的-X側的邊的延長線
L4‧‧‧保持部的+X側的邊的延長線
P‧‧‧進入部的-X側的起點
R‧‧‧保持部與外框部間的連接區域
圖1是示意性地表示本發明的實施方式所涉及的晶體振盪器的各構成部分的概要結構圖。
圖2是晶體振盪器的第一密封構件的第一主面側的概要俯視圖。
圖3是晶體振盪器的第一密封構件的第二主面側的概要俯視圖。
圖4是晶體振盪器的晶體振動片的第一主面側的概要俯視圖。
圖5是晶體振盪器的晶體振動片的第二主面側的概要俯視圖。
圖6是晶體振盪器的第二密封構件的第一主面側的概要俯視圖。
圖7是晶體振盪器的第二密封構件的第二主面側的概要俯視圖。
圖8(a)是表示剛對石英晶體片實施了蝕刻工序後的晶體振動片的狀態的第一主面側的概要俯視圖。
圖8(b)是表示剛對石英晶體片實施了蝕刻工序後的晶體振動片的狀態的第二主面側的概要俯視圖。
圖9(a)是將晶體振動片中的保持部與外框部間的連接部位附近放大表示的第一主面側的概要俯視圖。
圖9(b)是將晶體振動片中的保持部與外框部間的連接部位附近放大表示的第一主面側的概要截面圖。
圖9(c)是將晶體振動片中的保持部與外框部間的連接部位附近放大表示的第一主面側的概要截面圖。
圖9(d)是將晶體振動片中的保持部與外框部間的連接部位附近放大表示的第二主面側的概要截面圖。
圖10是將晶體振動片中的保持部與外框部間的連接部位附近放大表示的圖,也是表示蝕刻區域及引出佈線的形狀的概要俯視圖。
圖11(a)是將晶體振動片中的保持部與外框部間的連接部位附近放大表示的圖,也是表示蝕刻區域及引出佈線的形狀的變形例的概要俯視圖。
圖11(b)是將晶體振動片中的保持部與外框部間的連接部位附近放大表示的圖,也是表示蝕刻區域及引出佈線的形狀的變形例的概要俯視圖。
圖12(a)是將晶體振動片中的保持部與外框部間的連接部位附近放大表示的圖,也是表示蝕刻區域及引出佈線的形狀的變形例的概要俯視圖。
圖12(b)是將晶體振動片中的保持部與外框部間的連接部位附近放大表示的圖,也是表示蝕刻區域及引出佈線的形狀的變形例的概要俯視圖。
圖13是將晶體振動片中的保持部與外框部間的連接部位附近放大表示的圖,也是表示蝕刻區域及引出佈線的形狀的變形例的概要俯視圖。
圖14是將晶體振動片中的保持部與外框部間的連接部位附近放大表示的圖,也是表示蝕刻區域的進入部的形狀的概要俯視圖。
圖15(a)是將晶體振動片中的保持部與外框部間的連接部位附近放大表示的圖,也是表示在蝕刻區域形成有進入部的晶體振動片中保持部與外框部間的連接部的角落上發生凹陷的例子的圖。
圖15(b)是將晶體振動片中的保持部與外框部間的連接部位附近放大表示的圖,也是表示在蝕刻區域形成有進入部的晶體振動片中保持部與外框部間的連接部的角落上發生凹陷的例子的圖。
圖15(c)是將晶體振動片中的保持部與外框部間的連接部位附近放大表示的圖,也是表示在蝕刻區域形成有進入部的晶體振動片中保持部與外框部間的連接部的角落上發生凹陷的例子的圖。
圖16是將晶體振動片中的保持部與外框部間的連接部位附近放大表示的圖,也是表示進入部的形狀的變形例的圖。
圖17(a)是將晶體振動片中的保持部與外框部間的連接部位附近放大表示的圖,也是表示進入部的形狀的變形例的圖。
圖17(b)是將晶體振動片中的保持部與外框部間的連接部位附近放大表示的圖,也是表示進入部的形狀的變形例的圖。

Claims (12)

  1. 一種晶體振動片,是一AT切型晶體振動片,其包括:具備在一個主面上形成的一第一激勵電極和在一另一個主面上形成的一第二激勵電極的近似一矩形的一振動部;從該振動部的一角部向AT切的一Z´軸方向突出並保持著該振動部的一保持部;及包圍著該振動部的一外周的同時保持著該保持部的一外框部,該晶體振動片的特徵在於: 該保持部與該外框部間的一邊界位於該外框部的一內周邊中與一X軸平行的邊上的情況下, 該振動部和該保持部的至少一部分被形成為比該外框部之一厚度薄的一蝕刻區域,由於該蝕刻區域,該保持部與該外框部間的該邊界附近形成一臺階, 該第一激勵電極及該第二激勵電極的一引出佈線被形成為,與該臺階重疊地從該保持部延伸到該外框部, 該主面和該另一個主面的至少一個當中,該臺階的與該引出佈線重疊的部分中的至少一部分被形成為俯視時不與該X軸平行。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的晶體振動片,其特徵在於: 該臺階的與該引出佈線重疊的部分中的至少一部分被形成為俯視時不與該X軸平行的一直線部分。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的晶體振動片,其特徵在於: 該直線部分俯視時與該X軸垂直。
  4. 如申請專利範圍第2或3項所述的晶體振動片,其特徵在於: 該直線部分的一長度大於等於該引出佈線的一線寬度的一半。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的晶體振動片,其特徵在於: 該直線部分的該長度大於等於該引出佈線的該線寬度。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述的晶體振動片,其特徵在於: 該臺階形成在比該保持部與該外框部間的該邊界更位於該外框部側之處。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述的晶體振動片,其特徵在於: 該主面及該另一個主面的至少一個當中,該蝕刻區域具有從該保持部進入到該外框部的一部分內的一進入部,該進入部的該蝕刻區域的一邊界線成為該臺階, 該臺階的一-X側的一起點形成在該保持部與該外框部間的一連接區域的一內側。
  8. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述的晶體振動片,其特徵在於: 該振動部及該保持部為比該外框部之該厚度薄的該蝕刻區域,並且,該主面及該另一個主面的至少一個當中,該蝕刻區域具有從該保持部進入到該外框部的一部分內的一進入部, 該進入部的該蝕刻區域的該邊界線的一起點形成在,偏離該保持部的一-X側的邊的一延長線的一位置。
  9. 一種晶體振動片,是一AT切型晶體振動片,其包括:具備在一個主面上形成的一第一激勵電極和在一另一個主面上形成的一第二激勵電極的近似一矩形的一振動部;從該振動部的一角部向AT切的一Z´軸方向突出並保持著該振動部的一保持部;及包圍著該振動部的一外周的同時保持著該保持部的一外框部,該晶體振動片的特徵在於: 該振動部及該保持部為比該外框部之一厚度薄的一蝕刻區域,並且,該主面及該另一個主面的至少一個當中,該蝕刻區域具有從該保持部進入到該外框部的一部分內的一進入部, 該進入部的該蝕刻區域的一邊界線的一起點形成在,偏離該保持部的一-X側的邊的一延長線的一位置。
  10. 如申請專利範圍第8或9項所述的晶體振動片,其特徵在於: 該進入部的該蝕刻區域的該邊界線的該-X側的一起點形成在,該保持部與該外框部間的一連接區域的一內側。
  11. 如申請專利範圍第8或9項所述的晶體振動片,其特徵在於: 該主面和該另一個主面中只有一方形成有該進入部。
  12. 一種晶體振動元件,其特徵在於:具備 如申請專利範圍第1至11項中任一項所述的晶體振動片; 將該晶體振動片的該主面覆蓋的一第一密封構件;及 將該晶體振動片的該另一個主面覆蓋的一第二密封構件。
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