CN107431474B - At切割晶体片以及晶体振子 - Google Patents

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Abstract

提供一种新颖的AT切割晶体片以及晶体振子,能够较以往抑制AT切割晶体振子原本的振动以外的无用振动,且能够较以往改善振子的阻抗。使与晶体的结晶轴的Z’轴交叉的2个侧面包含第1面、第2面及第3面这3个面,所述第1面是晶体结晶的m面,所述第2面是与所述第1面相交且m面以外的面,所述第3面是与所述第2面相交且m面以外的面。并且,第2面是与使所述AT切割晶体片的主面以晶体的X轴为旋转轴而旋转‑74±3°所得的面相当的面,第3面是与使主面以晶体的X轴为旋转轴而旋转‑56±3°所得的面相当的面。

Description

AT切割晶体片以及晶体振子
技术领域
本发明涉及一种AT切割晶体片以及使用所述AT切割晶体片的晶体振子。
背景技术
随着AT切割晶体振子的小型化的推进,在借助机械式加工的制造方法中,晶体振子用的晶体片的制造变得困难。因此,正在开发一种使用光刻(photolithography)技术及湿式蚀刻(wet etching)技术来制造的AT切割晶体片。
例如在专利文献1、2中,分别揭示了通过所述技术而制造的AT切割晶体片及晶体振子。具体而言,在专利文献1中揭示了一种AT切割晶体片以及使用所述AT切割晶体片的晶体振子,所述AT切割晶体片中,与晶体的Z’轴交叉的侧面(Z’面)包含晶体结晶的m面和m面以外的结晶面这两面。而且,在专利文献2中,揭示了一种AT切割晶体片以及使用所述AT切割晶体片的晶体振子,所述AT切割晶体片中,与晶体的Z’轴交叉的侧面(Z’面)至少包含4个面。
在专利文献1、2中的任一情况下,均在晶体基板上形成有外形形成用的耐蚀刻性掩模(mask),所述晶体基板的未被掩模覆盖的部分通过湿式蚀刻而溶解。具体而言,在专利文献1的情况下,对晶体基板进行湿式蚀刻,以在相应的侧面形成包含m面的2个面。在专利文献2的情况下,对于形成有耐蚀刻性掩模的晶体基板,先进行外形形成用的蚀刻。随后,去除耐蚀刻性掩模而使晶体基板露出后,对所述晶体基板进行湿式蚀刻,以在相应的侧面形成至少4个面。在专利文献1、2中的任一情况下,耐蚀刻性掩模均是在晶体基板的表背沿Z’方向错开规定量(掩模错位量Δz)地形成于晶体基板上而使用。对于掩模错位量Δz,在将AT切割晶体基板的厚度表示为T(μm)时,设为Δz=0.75×T±20%为佳。根据如此形成的各晶体片,可实现振动泄漏少、特性优异的AT切割晶体振子。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2008-67345号公报
专利文献2:日本专利特开2014-27506号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是,本申请的发明人进行了专心研究,结果发现,尚有谋求AT切割晶体振子的特性改善的余地。
本申请是有鉴于此点而完成,本申请的目的在于提供一种与以往相比可改善特性的新颖的AT切割晶体片以及晶体振子。
解决问题的技术手段
为了谋求达成所述目的,本发明的AT切割晶体片的特征在于,使与晶体的结晶轴的Z’轴交叉的侧面中的至少一者包含第1面、第2面及第3面这3个面,所述第1面是晶体结晶的m面,所述第2面是与所述第1面相交且所述m面以外的面,所述第3面是与所述第2面相交且所述m面以外的面。
在本发明的实施时,较佳的是,所述第2面是设为与使所述AT切割晶体片的、由晶体的结晶轴所表示的X-Z’面(本说明书中将所述面称作主面)以晶体的X轴为旋转轴而旋转-74±5°所得的面相当的面,所述第3面是设为与使所述主面以晶体的X轴为旋转轴而旋转-56±5°所得的面相当的面。更优选的是,所述第2面可设为与使所述主面以晶体的X轴为旋转轴而旋转-74±3°所得的面相当的面,所述第3面可设为与使所述主面以晶体的X轴为旋转轴而旋转-56±3°所得的面相当的面。此处,-74或-56的负号(minus),是指使前述主面以X轴为旋转轴而顺时针旋转(以下同样)。
进而,在本发明的实施时,较佳的是,使所述AT切割晶体片的、与晶体的结晶轴的Z’轴交叉的2个侧面这两者包含前述的第1至第3这3个面。更优选的是,理想的是,使这2个侧面以所述AT切割晶体片的中心点为中心而处于点对称的关系(图1B)。
而且,本发明的晶体振子的特征在于包括:所述本发明的AT切割晶体片;以及激振电极,用于使所述晶体片激振。更具体而言,晶体振子在所述晶体片表背的主面(所述X-Z’面)分别具备激振电极,且具备从所述激振电极引出的引出电极。当然,更包括对具备这些电极的晶体振子进行收纳的容器的形态的晶体振子,也包含在本发明中所说的晶体振子中。
另外,本发明中所说的AT切割晶体片也包含下述晶体片(以下也称作带框的晶体片),其具备:所述本发明的晶体片;框部,与所述晶体片一体地形成,且隔着贯穿部而全部或部分地包围所述晶体片;以及1或2个以上的连结部,同样一体地形成,将这些晶体片与框部予以连结(图11A与图11B)。而且,本发明中所说的晶体振子也包含:具备所述带框的晶体片、激振电极及引出电极的晶体振子;或者更具备收纳所述晶体振子的容器的晶体振子。
而且,在制造本发明的AT切割晶体片时,可利用包含以下(a)、(b)工序的制法来进行。
(a)在AT切割晶体晶片(wafer)表背的所述晶体片形成预定部分,形成耐蚀刻性掩模,利用氢氟酸系蚀刻剂(etchant)来对从所述掩模露出的部分进行蚀刻的工序。其中,表背的耐蚀刻性掩模彼此沿着晶体的Z’轴方向而错开Δz。在将晶体晶片的厚度设为T1时,掩模错位量Δz是设为从T1≤Δz≤1.5·T1的范围中选择的值。即,将掩模错位量Δz设为从T1~1.5·T1的范围中选择的值。而且,蚀刻时间是设为从能够自晶体晶片的单面对晶体晶片的厚度T1进行蚀刻的时间的70%~125%的范围中选择的时间。
(b)在所述(a)工序完成后,仅在晶体晶片的由耐蚀刻掩模所覆盖的部分的、成为所述晶体片的振动区域的第1区域,残留或者新形成第2耐蚀刻掩模,将从所述第2耐蚀刻掩模露出的部分蚀刻去规定厚度h,形成与第1区域连续且具备厚度比第1区域薄的第2厚度T2的第2区域。根据所述较佳的制法,能够容易地获得具备包含第1至第3这3个面的侧面的、本发明的AT切割晶体片。
发明的效果
根据本发明的AT切割晶体片,所述Z’侧面包含规定的3个面,因此能够实现在所述晶体片的Z’方向的端部具备剖视为独特的嘴状的结构部的晶体片。因此,能够利用所述独特的结构部来使AT切割原本的振动以外的无用振动衰减,因此能够使AT切割晶体振子原本的振动优先产生。因而,能够实现与以往相比改善了特性的AT切割晶体振子。
附图说明
图1A、图1B、图1C是实施方式的AT切割晶体片11的说明图。
图2A、图2B是对实施方式的晶体片11及使用所述晶体片11的晶体振子的一制法例进行说明的图。
图3A、图3B是紧接着图2A、图2B的制法例的说明图。
图4A、图4B是紧接着图3A、图3B的制法例的说明图。
图5A、图5B、图5C是紧接着图4A、图4B的制法例的说明图。
图6是紧接着图5A、图5B、图5C的制法例的说明图。
图7A、图7B、图7C、图7D、图7E是安装晶体片11而制造的晶体振子的一例的说明图。
图8A、图8B、图8C、图8D是本发明的实验结果的说明图。
图9A、图9B是本发明的实验结果的紧接着图8A、图8B、图8C、图8D的说明图。
图10A、图10B、图10C、图10D是本发明的实验结果的紧接着图9A、图9B的说明图。
图11A、图11B是本发明的晶体振子的另一实施方式的说明图。
[符号的说明]
11:实施方式的晶体片
11a:第1面(晶体结晶的m面)
11b:第2面
11c:第3面
11d:AT切割晶体片的主面(X-Z’面)
11w:晶体晶片
11x:连结部
11y:贯穿部
11z:框部
θ1~θ3:使AT切割的主面以晶体的X轴为旋转轴而旋转的角度
13:耐蚀刻性掩模
13x:第2耐蚀刻性掩模
15:电极
15a:激振电极
15b:引出电极
17:晶体振子
21:容器(例如陶瓷封装)
21a:凹部
21b:凸块
21c:安装端子
23:导电性粘合材
25:盖
31:突起
33:凸状的多面(4面以上的)结构
35:m面
O:AT切割晶体片的中心点
R1:第1区域
R2:第2区域
T1:第1厚度
T2:第2厚度
h:阶差
具体实施方式
以下,参照附图来说明本发明的AT切割晶体片以及使用所述AT切割晶体片的晶体振子的实施方式。另外,用于说明的各附图只不过以能够理解的程度概略性地示出了本发明。而且,在用于说明的各附图中,对于同样的结构成分,也有时标注相同的编号来表示,并省略其说明。而且,以下说明中所述的形状、尺寸、材质等不过是本发明范围内的较佳例。因而,本发明并不仅限定于以下的实施方式。
1.AT切割晶体片的结构
图1A~图1C是实施方式的AT切割晶体片11的说明图。尤其,图1A是晶体片11的平面图,图1B是沿着图1A中的M-M线的晶体片11的剖面图,图1C是将图1B中的N部分放大表示的剖面图。
此处,图1A、图1C中所示的坐标轴X、Y’、Z’分别表示AT切割晶体片中的晶体的结晶轴。另外,AT切割晶体片自身的详细内容,例如在文献:“晶体元件的解说与应用”、日本晶体元件工业会2002年3月第4版第7页等中有所记载,因此,此处省略其说明。
本发明的AT切割晶体片11的特征在于:与晶体的Z’轴交叉的侧面(Z’面)的形状。即,尤其如图1B及图1C所示,所述AT切割晶体片11中,与晶体的Z’轴交叉的2个侧面(Z’面)分别包含第1面11a、第2面11b及第3面11c这3个面。并且,第1面11a为晶体结晶的m面。第2面11b是与第1面11a相交且包含m面以外的面的面,具体而言,是与使所述晶体片11的主面11d以晶体的x轴为旋转轴而旋转θ2所得的面相当的面。第3面11c是与第2面11b相交且包含m面以外的面的面,具体而言,是与使所述晶体片11的主面11d以晶体的x轴为旋转轴而旋转θ3所得的面相当的面。另外,第1面11a与主面11d相交。而且,所述第1面11a为m面,因此相当于与主面11d具备θ1的关系的面。所述θ1是根据AT切割晶体片的设计而决定的角度,为36°左右(典型的是35°15’±1°左右)。
而且,所述角度θ2、θ3的详细将在后述的“3.实验结果的说明”一项中予以说明,但根据发明人的实验可知,优选为下述。θ2=-74°±5°、θ3=-56°±5°,更优选的是θ2=-74°±3°、θ3=-56°±3°。
而且,本实施方式的晶体片11中,与晶体的Z’轴交叉的2个侧面(Z’面)分别以晶体片11的中心点O(参照图1B)为中心,而处于点对称的关系。另外,此处所说的点对称,也包含尽管存在少许的形状差,但实质上可视为相同的点对称状态。
而且,本实施方式的晶体片11的平面形状是设为:将沿着晶体的X轴的方向设为长边,将沿着晶体的Z’轴的方向设为短边的矩形形状。
而且,本实施方式的晶体片11设为:具有第1区域R1与第2区域R2的结构。第1区域R1是构成晶体片11的振动区域的区域,是厚度具备T1的区域。第2区域R2是在第1区域R1的外侧与第1区域R1连续,且具备比第1区域R1的厚度薄的第2厚度T2的区域。第1区域R1与第2区域R2是以阶差h而连续。阶差h的尺寸是设为:可将振动能量有效地封入第1区域R1中的值。具体而言,阶差h是从相对于T1为3%~20%的范围内选择的值,典型的是数μm。
2.AT切割晶体片11的制法例
接下来,参照图2A~图7E来说明实施方式的AT切割晶体片11的制法例。所述晶体片11可通过光刻技术及湿式蚀刻技术,而由晶体晶片(quartz-crystal wafer)大量制造。因此,图2A~图7E中表示晶体晶片11w的平面图和将其一部分P放大的平面图。进而,在图2A~图7E中的一部分附图中,也并用晶体晶片11w的一部分P的沿着Q-Q线的剖面图、及R部分(参照图5B)的放大图。
所述制法例中,首先准备晶体晶片11w(图2A、图2B)。AT切割晶体片11的振荡频率如众所周知,是由晶体片11的主面(X-Z’面)的厚度大致决定。此时的晶体晶片11w是设为:具备作为第1厚度的厚度T1的晶片(图2B)。
接下来,在所述晶体晶片11w的表背两面,通过周知的光刻技术而形成用于形成晶体片的外形的耐蚀刻性掩模13。本实施方式的情况下的耐蚀刻性掩模13包含:与晶体片的外形对应的部分、保持各晶体片的框架部分、及连结晶体片与框架部分的连结部(图2A中以11x所示的部分)。并且,耐蚀刻性掩模13中的形成晶体片11的部分,是设为其表背的掩模彼此沿着Z’轴偏离规定尺寸Δz(参照图2B)的形状。具体而言,以使晶体片的+Y’面侧所设的耐蚀刻性掩模相对于-Y’面侧所设的耐蚀刻性掩模而朝+Z’方向偏离Δz的方式,而使表背的掩模相对地错开。所述掩模错位量Δz是设为:相对于晶体晶片11w的厚度T1,而以T1≤Δz≤1.5·T1给出的范围的、与所述晶体振子的特性相应的适当值。另外,对于所述外形形成时的蚀刻时间及掩模错位量Δz的详细内容,在后文的“3.实验结果的说明”一项中进行说明。
将耐蚀刻性掩模13的形成已完成的晶体晶片11w,于以氢氟酸为主的蚀刻液中浸渍规定时间。通过所述处理,晶体晶片11w的未被耐蚀刻性掩模13覆盖的部分被溶解,获得晶体片11的大致外形。在所述湿式蚀刻中,优先进行晶体结晶的Z轴方向的蚀刻,因此出现与晶体结晶的m面相当的第1面11a(图3B)
接下来,为了在晶体片11上形成第1区域与第2区域,在晶体晶片11w的晶体片11的部分的、形成第1区域的预定区域上,通过公知的光刻技术而形成第2耐蚀刻性掩模13x(图4A、图4B)。所述第2耐蚀刻性掩模13x例如可通过以下方法而获得,即:在形成耐蚀刻性掩模13时,使光致抗蚀剂残存在所述耐蚀刻性掩模13的第2耐蚀刻性掩模形成预定区域上(未图示),将所述光致抗蚀剂作为掩模来选择性地去除耐蚀刻性掩模13的方法;或者新形成第2耐蚀刻性掩模的方法。
接下来,将第2耐蚀刻性掩模13x的形成已完成的晶体晶片11w,在以氢氟酸为主的蚀刻液中,再次浸渍规定时间。此处,所谓规定时间,尤其是指:如图1B、图5C所示,对晶体晶片11w的从第2耐蚀刻性掩模13x露出的部分进行蚀刻,以在晶体片11上产生所述第1区域R1和以阶差h与所述第1区域R1连续的第2区域R2。
通过至此为止的处理,可获得具有多个本发明的AT切割晶体片11的晶体晶片,所述AT切割晶体片11中,晶体片11的Z’侧面包含规定的第1~第3面11a、11b、11c(图5A~图5C)。继而,从所述晶体晶片去除耐蚀刻性掩模13、13x,使晶体面露出(未图示)。随后,在所述晶体晶片的整个面上,通过周知的成膜方法,形成晶体振子的激振电极及引出电极形成用的金属膜(未图示)。接下来,通过周知的光刻技术及金属蚀刻(metal etching)技术,将所述金属膜图案化(patterning)为电极形状,以形成包含激振电极15a及引出电极15b的电极15。由此,可获得具备晶体片11、激振电极15a及引出电极15b的晶体振子17(图6)。另外,激振电极15a是根据设计,而设在晶体片11的第1区域R1的整个区域或者第1区域R1的一部分区域。
另外,一般而言,大多是将使晶体振子17安装于适当容器中的结构物称作晶体振子。使用图7A~图7E来说明所述典型的示例。另外,图7A~图7E是通过平面图及沿着其S-S线的剖面图来表示将晶体振子17安装于容器21中的流程。
在图6所示的状态下,晶体振子17是经由连结部11x而结合于晶体晶片11w的状态。因此,首先,对连结部11x施加适当的外力,使晶体振子17从晶体晶片11w分离而单片化(图7A)。另一方面,作为容器,例如准备周知的陶瓷封装21。此时的陶瓷封装21具备:凹部21a(图7B、图7C),收纳晶体振子17;晶体振子固定用凸块21b,设于所述凹部21a的底面;以及安装端子21c,设于封装21的背面。凸块21b与安装端子21c是通过通路(via)配线(未图示)而电连接。
在所述封装21的凹部21a内安装晶体振子17。详细而言,在凸块21b上涂布导电性粘合材23(图7E),通过所述粘合材23,在凸块21b上将晶体振子17固定于引出电极15b的部位。随后,对于晶体片11的振荡频率,通过周知的方法来调整为规定值,接下来,将封装21的凹部21a内设为适度的真空或者惰性气体环境等之后,利用盖25,通过周知的方法来密封凹部21a。如此,获得在封装21内收纳有晶体振子的结构的晶体振子。
3.实验结果的说明
接下来,参照图8A~图8D、图9A~图9B、图10A~图10D来说明实验结果。另外,此处,主要表示振荡频率为38.4MHz的晶体振子的实验结果。而且,在实验结果的一部分,也一并表示振荡频率为48MHz的晶体振子的实验结果。
3-1.掩模错位量Δz与晶体片的Z’面的形状
首先,对掩模错位量Δz如何影响晶体片11的Z’面形状进行说明。此处,表示振荡频率为38.4MHz的晶体振子的实验结果。因而,此时的第1区域R1的厚度T1为约40.4μm。
图8A~图8D是在使掩模错位量Δz不同的状态下,利用所述制法且在下述蚀刻条件下试制的各实验试料(晶体振子)的、与图1B所示的N部分相当的剖面图。具体而言,图8A所示的是在掩模错位量Δz=0的情况下所形成的试料的剖面图,图8B所示的是在掩模错位量Δz=27μm的情况下所形成的试料的剖面图,图8C所示的是在掩模错位量Δz=39μm的情况下所形成的试料的剖面图,图8D所示的是在掩模错位量Δz=51μm的情况下所形成的试料的剖面图。
将这些试料的掩模错位量Δz=27μm、39μm、51μm分别以晶体晶片的第1区域R1的厚度T1(本例中为40.4μm)而标准化所求出的比率为:
Figure GDA0001411631080000091
将如此设定好掩模错位量Δz的晶体晶片,在氢氟酸系的蚀刻剂中,浸渍可从晶体晶片的单面蚀刻晶体晶片的厚度T1量的时间。另外,此处,所述蚀刻是从晶体晶片的两面进行,因此蚀刻时间只要是在原理上能够从晶体晶片的单面蚀刻晶体晶片的厚度T1的一半的时间,便能够贯穿晶体晶片,但为了防止因侧面蚀刻(side etching)引起的蚀刻残渣等,此处设为其2倍,即,设为能够蚀刻板厚T1的时间。因此,在本说明书及图9A中,如下所述那样定义外形蚀刻量。即,如上所述,在能够从晶体晶片的单面蚀刻晶体晶片的厚度T1的、外形蚀刻量的情况下,表示为外形蚀刻量=T1/T1=100%。同样,例如,将能够从单面蚀刻厚度T1的晶体晶片的75%的外形蚀刻量表示为0.75T1/T1=75%,同样,将能够蚀刻125%的外形蚀刻量表示为1.25T1/T1=125%。并且,根据发明人的实验可知的是,基于防止蚀刻残渣等的观点,用于获得本发明的AT切割晶体片的外形蚀刻量设为从70%~125%的范围内选择的值为佳。接下来,利用所述制法来进行蚀刻,以获得第2区域R2。
若对如此经蚀刻的各试料的图8A~图8D所示的剖面图进行比较,则可知如下。
在掩模错位量Δz=0的情况下,如图8A所示,晶体片的Z’面成为在一部分残留显著的突起31的形状。而且,在掩模错位量Δz=27μm的情况下,如图8B所示,Z’面成为在Z’方向上具有凸状的多面(4面以上的)结构33的形状。而且,在掩模错位量Δz=39μm的情况下,如图8C所示,Z’面成为具有包括晶体结晶的m面35的4面结构的形状。而且,在掩模错位量Δz=51μm的情况下,如图8D所示,Z’面成为具有包含第1~第3面11a~11c的3个面的、本发明的形状。
图9A是对能够获得包含第1~第3这3个面的本发明的晶体片的掩模错位量Δz、与外形蚀刻量的关系进行说明的图。在所述图9A中,横轴为外形蚀刻量,纵轴为掩模错位量。另外,如上所述,纵轴的掩模错位量与横轴的外形蚀刻量均是以晶体片的第1区域的厚度T1(μm)之比来表示。而且,所述图9A中,表示振荡频率为38.4MHz和振荡频率为48MHz的2种晶体振子的实验结果。
位于所述图9A中的近似直线上的条件及其附近条件,是可获得Z’侧面包含第1~第3面的本发明的晶体片的条件。因而,根据所述图9A可知的是,将外形蚀刻量设为70%~125%的范围,且将掩模错位量设为100%~150%的范围(图9A中的V所示的四方的范围)为佳。
32.晶体片的Z’面的形状与晶体振子的特性
接下来,对于晶体片的Z’面具备使用图8A~图8D所说明的形状的各试料(晶体振子),与它们所呈现的特性,具体而言,与常温下的晶体阻抗(Crystal Impedance,CI)的关系,参照图9B及图10A~图10D来进行说明。
首先,图10A是掩模错位量=0的晶体振子的CI分布,图10B是掩模错位量=27μm的晶体振子的CI分布,图10C是掩模错位量=39μm的晶体振子的CI分布,图10D是掩模错位量=51μm的晶体振子的CI分布。所述实验结果是任一试料均是容器尺寸为1.6mm×1.2mm的晶体振子的实验结果。而且,图9B是对这4种晶体振子群的CI的平均值(Avg)、最大值(Max)、最小值(Min)进行总结的特性图。
由图9B及图10A~图10D可知的是,在使晶体片的Z’面包含m面和与此不同的2个结晶面这合计3个面的、本发明的晶体振子的情况下,与图8A、图8B的比较例相比,CI值能够改善一半左右。而且可知的是,虽然与图8C所示的比较例平均值等同,但CI值的平均值能够降低至15Ω附近,能够与所述比较例相比改善5Ω左右。
4.其他实施方式
在所述中,对本发明的AT切割晶体片以及使用所述AT切割晶体片的晶体振子的实施方式进行了说明,但本发明并不限于所述实施方式。例如,所述示例中,对Z’方向两端的侧面包含本发明的第1~第3面这3个面的示例进行了说明,但根据情况,有时也可仅单侧侧面包含第1~第3面这3个面。但是,两侧面包含第1~第3面这3个面的情况下,晶体振子的特性优异。而且,所述示例中,以38.4MHz、48MHz频率的晶体振子的示例进行了说明,但在其他频率的晶体振子中也能够适用本发明。
而且,本发明中所说的AT切割晶体片及晶体振子也可为图11A、图11B所示的结构。首先,如图11A所示,为具备如下者的晶体片及晶体振子,所述晶体片具备:本发明的晶体片11;框部11z,与所述晶体片一体地形成,且隔着贯穿部11y而全部包围所述晶体片11;以及1个连结部11x,同样地一体形成,且将这些晶体片与框部予以连结。而且,如图11B所示,为具备如下者的晶体片及晶体振子,所述晶体片具备:本发明的晶体片11;框部11z,与所述晶体片一体地形成,且隔着贯穿部11y而部分地包围所述晶体片11;以及1个连结部11x,同样一体地形成,且将这些晶体片与框部予以连结。另外,连结部也可为2个以上。但是,在连结部为1个的情况下,容易减轻从晶体片11向框部的振动泄漏、或从框部对晶体片的应力的影响。而且,设置连结部11x的位置并不限于图11A、图11B的示例,可根据设计来进行变更。
而且,所述示例中,表示了将晶体的沿着X轴的边设为长边,将沿着Z’的边设为短边的晶体片的示例,但在将晶体的沿着X轴的边设为短边,将沿着Z’的边设为长边的晶体片中也能够适用本发明。而且,所述示例中,对平面形状为矩形的晶体片的示例进行了说明,但对于角部经R加工或C加工的晶体片也能够适用本发明。而且,表示了仅沿晶体片11的Z’方向设有第2区域的示例,但有时也可还沿X方向设置。

Claims (8)

1.一种AT切割晶体片,其特征在于:
使与晶体的结晶轴的Z'轴交叉的侧面中的至少一个,包含:第1面、第2面及第3面这3个面,
其中,所述第1面是晶体结晶的m面,
所述第2面是与所述第1面相交且所述m面以外的面,
所述第3面是与所述第2面相交且所述m面以外的面;
其中,所述第2面是与使所述AT切割晶体片的、由晶体的结晶轴所表示的X-Z'面即主面,以晶体的X轴为旋转轴而旋转-74±5°所得的面相当的面,
所述第3面是与使所述主面以晶体的X轴为旋转轴而旋转-56±5°所得的面相当的面。
2.根据权利要求1所述的AT切割晶体片,其特征在于,
所述第2面是与使所述AT切割晶体片的、由晶体的结晶轴所表示的X-Z'面即主面,以晶体的X轴为旋转轴而旋转-74±3°所得的面相当的面,
所述第3面是与使所述主面以晶体的X轴为旋转轴而旋转-56±3°所得的面相当的面。
3.根据权利要求1或2所述的AT切割晶体片,其特征在于,
所述AT切割晶体片的平面形状为矩形状,且
所述AT切割晶体片的一边沿着所述Z'轴。
4.根据权利要求1或2所述的AT切割晶体片,其特征在于,
所述侧面的2个分别包含:所述第1面至所述第3面这3个面。
5.根据权利要求1或2所述的AT切割晶体片,其特征在于,
2个所述侧面是彼此以所述AT切割晶体片的中心点为中心,而处于点对称的关系。
6.根据权利要求1或2所述的AT切割晶体片,其特征在于,
所述AT切割晶体片是包含第1区域与第2区域的晶体片,
所述第1区域具备第1厚度,
所述第2区域具备比所述第1厚度薄的第2厚度、且在所述第1区域的外侧与所述第1区域连续。
7.一种晶体振子,其特征在于,包括:
权利要求1至6中任一项所述的晶体片;
激振电极,设于所述晶体片的表背;以及
引出电极,从所述激振电极引出。
8.一种晶体振子,其特征在于,包括:
权利要求7所述的晶体振子;以及
容器,收纳所述晶体振子。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110299896B (zh) * 2019-07-05 2023-06-02 台晶(重庆)电子有限公司 一种石英晶体振荡器切割方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011193292A (ja) * 2010-03-15 2011-09-29 Seiko Instruments Inc 水晶振動片
CN102386871A (zh) * 2010-09-02 2012-03-21 日本电波工业株式会社 台面型at切割水晶振动片及水晶装置
CN103490742A (zh) * 2012-06-12 2014-01-01 日本电波工业株式会社 压电振动片及压电装置
JP2014027506A (ja) * 2012-07-27 2014-02-06 Seiko Epson Corp 振動片、振動素子、振動子、電子デバイス、電子機器、移動体及び振動片の製造方法
JP2014230056A (ja) * 2013-05-22 2014-12-08 京セラクリスタルデバイス株式会社 水晶振動素子

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4305542B2 (ja) * 2006-08-09 2009-07-29 エプソントヨコム株式会社 Atカット水晶振動片及びその製造方法
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
JP6371733B2 (ja) * 2015-04-02 2018-08-08 日本電波工業株式会社 Atカット水晶片及び水晶振動子
JP6549452B2 (ja) * 2015-09-03 2019-07-24 日本電波工業株式会社 水晶振動子
JP6555779B2 (ja) * 2015-12-28 2019-08-07 日本電波工業株式会社 Atカット水晶片及び水晶振動子

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011193292A (ja) * 2010-03-15 2011-09-29 Seiko Instruments Inc 水晶振動片
CN102386871A (zh) * 2010-09-02 2012-03-21 日本电波工业株式会社 台面型at切割水晶振动片及水晶装置
CN103490742A (zh) * 2012-06-12 2014-01-01 日本电波工业株式会社 压电振动片及压电装置
JP2014027506A (ja) * 2012-07-27 2014-02-06 Seiko Epson Corp 振動片、振動素子、振動子、電子デバイス、電子機器、移動体及び振動片の製造方法
JP2014230056A (ja) * 2013-05-22 2014-12-08 京セラクリスタルデバイス株式会社 水晶振動素子

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