JP6549452B2 - 水晶振動子 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1の例えば図10、図11に開示されているように、水晶片の端部に水晶片の厚みが薄くなるような傾斜部を設け、この傾斜部にて導電性接着剤により、水晶片を容器に固定する構造がある。この構造では、水晶片の励振部での振動エネルギーを励振部と傾斜部との間で縁切りできるので、振動子の特性低下の抑制が期待できる。
この出願はこのような点に鑑みなされたものであり、この出願の目的は、ATカット水晶振動子においてCIを従来に比べ改善できる構造を提供することにある。
なお、この好適例において、典型的には、第1〜第3の面はこの順で交わっており、前述の第2の面は、前述の主面を水晶のX軸を回転軸として−57±5°回転させた面に相当する面であり、前述の第3の面は、前述の主面を水晶のX軸を回転軸として−42±5°回転させた面に相当する面であるのが良い。
先ず、図1、図2を主に参照して、この発明の水晶振動子に具わるATカット水晶片10について説明する。図1(A)〜(E)は、この水晶片10の説明図で、特に、図1(A)は水晶片10の平面図、図1(B)〜(E)は、各々図1(A)中のP−P線、Q−Q線、R−R線、S−S線に沿った水晶片10の断面図である。また、図2(A)、(B)は図1(D)に示した部分をより詳細に示した図である。特に、図2(B)は図2(A)中のN部分(すなわち第3傾斜部)を拡大して示した図である。
従って、この実施形態の第1及び第2被固定部22a、22b各々は、水晶のX軸に平行な方向に張り出している。然も、この実施形態の第1及び第2被固定部22a、22b各々は、水晶のX軸に平行な方向に凸状に張り出した突部22xを2つ有した凸状形状となっている。また、第1傾斜部12に比べ第2傾斜部14は傾斜が緩いので、第2傾斜部14の水晶のY′軸方向に平行な方向の厚みt2(図1(C))は、第1傾斜部の同厚みt1(図1(B))より厚くなっている。この第2傾斜部14は、第1及び第2被固定部22a、22bに連なる部分なので、第2傾斜部14の厚みが厚いことは、水晶片10を容器に固定した後の、水晶振動子の耐衝撃性の向上に寄与する。
これら第3傾斜部16及び第4傾斜部18各々は、この実施形態の場合、第1〜第3の3つの面24a、24b、24cを有したものとなっている(図1(D))。そして、第1の面24aは、この水晶片10の主面11dと交わっている面であり、然も、主面10dを水晶のX軸を回転軸としてθ1(図2(B)参照)回転させた面に相当する面である。さらにこの実施形態の場合、第1の面24a、第2の面24bおよび第3の面24cがこの順で交わっている。しかも、第2の面24bは、主面10dを水晶のX軸を回転軸としてθ2(図2(B)参照)回転させた面に相当する面であり、第3の面24cは、主面10dを水晶のX軸を回転軸としてθ3(図2(B)参照)回転させた面に相当する面である。これらの角度θ1、θ2、θ3は、詳細は後述の「4.実験結果の説明」の項で説明するが、下記が好ましいことが分かっている。θ1=4°±3.5°、θ2=−57°±5°、θ3=−42°±5°、より好ましくは、θ1=4°±3°、θ2=−57°±3°、θ3=−42°±3°である。
また、この実施の形態の水晶片10は、第1の辺と対向する辺の側に第5傾斜部20を有している。この第5傾斜部20は、当該辺に向かうに従い水晶片の厚みが薄くなる傾斜部となっている(図1(B),(C)参照)。
次に、主に、図3、図4を参照して、励振電極26及び引出電極28の構成と、水晶振動子の全体構成について説明する。ここで、図3(A)〜(E)は、図1に示した水晶片10に励振電極26、引出電極28を設けた状態を示した図である。特に、図3(A)は、これら電極を設けた水晶片10の平面図、図3(B)〜(E)は、各々図3(A)中P−P線、Q−Q線、R−R線、S−S線に沿った水晶片10の断面図である。また、図4(A)〜(C)は、電極26,28を設けた水晶片10を容器30に実装した状態を示した図である。特に、図4(A)は、その平面図、図4(B)、(C)は、各々図4(A)中のP−P線、Q−Q線に沿った断面図である。
次に、図5〜図11を参照して、実施形態の水晶振動子に具わるATカット水晶片10の製法例について説明する。この水晶片10は、フォトリソグラフィ技術およびウエットエッチング技術により水晶ウエハから多数製造できる。そのため、製法例の説明で用いる図の一部の図では、水晶ウエハ10wの平面図と、その一部分Mを拡大した平面図を示してある。さらに、製法例の説明で用いる図の一部の図では断面図も併用している。図5〜図11において断面図を用いたいずれの図も、(A)図中のP−P線の断面図を(B)図に示し、(A)図中のQ−Q線の断面図を(C)図に示してある。
次に、水晶ウエハ10wから耐エッチングマスク40を除去する。この際、この製法例では、耐エッチング性マスク40の水晶片10に相当する部分及び連結部10xのみを除去し、フレーム部に相当する部分は残している(図6)。
このように形成した水晶片を図4に示したように容器30に実装することで、実施形態の水晶振動子を得ることができる。
4−1.第1〜第3の面について
図11(A)、(B)を参照して第1〜第3の面24a、24b、24cについて説明する。
図11(A)は、水晶片のZ′面の形状の違い、すなわち第3傾斜部、第4傾斜部の形状の違いにより、その水晶片を用いて構成した水晶振動子のCI(クリスタルインピダンス)がどう相違するかを説明する図である。横軸に実験に用いた水晶片の試料番号と、各試料のZ′面の形状の特徴(図10(A)〜(C)に対応する特徴)を示し、縦軸にCI(相対値)をとって示してある。なお、実験試料の発振周波数は38MHz付近である。
次に、引出電極の引出方法に関する実験結果について説明する。ここでは、図3に示した励振電極26の水晶軸のX方向に沿う寸法と、引出電極28の長さに着目し、水準A:励振電極26のX寸法が長く、かつ、引出配線28の長さが短い水準、水準B:水準Aに対し、励振電極26のX寸法が短く、かつ、引出配線28の長さが長い水準、という2つの水準の試料群を用い、引出電極の引出角度θを変化させたときのCI(クリスタルインピダンス)の違いを調べた。
水準A、水準Bいずれの場合も、引出角度θを0度、45度、65度、90度とした4条件の試料でCIを調べた。そして、水準A、水準Bいずれの場合も、引出角度0度の場合、すなわち、引出配線が第3傾斜部、第4傾斜部を経由しない場合に比べ、引出角度θを45〜90度の範囲の所定の値で第3傾斜部、第4傾斜部を経由した方が、CIが小さくなることが分かった。具体的には、水準Aの場合は、引出角度θが69度において他の角度に比べCIがより小さくなり(図12(A))、水準Bの場合は、引出角度θが74度において他の角度に比べCIがより小さくなることが分かった(図12(B))。
5. 他の実施形態
上述の例では、図3に示したように、引出電極28は、励振電極26から引出角度θをもって第3傾斜部16のみ又は第4傾斜部18のみを経由した後に第2傾斜部14や第1傾斜部12に至る構造を説明した。しかし、引出配線28は第3傾斜部18を経由するその一部分が第1傾斜部12上にも形成された状態で引き回された状態となる場合があっても良い。この一部分とは、例えば。励振電極26のZ′方向の幅の10%以下程度である。この程度までなら、引出配線28が第1傾斜部12側にはみ出して第3傾斜部16を経由したとしても、励振電極26側の振動エネルギーが第1傾斜部12を経由して被固定部22a側に漏れる影響は少なく、CIの悪化は実質的に無い。
10a:第1の辺
10b:第2の辺
10c:第3の辺
10d:主面
12:第1傾斜部
14:第2傾斜部
16:第3傾斜部
18:第4傾斜部
20:第5傾斜部
22a:第1被固定部
22b:第2被固定部
22x:凸部
24a:第1の面
24b:第2の面
24c:第3の面
26:励振電極
28:引出電極
30:容器(セラミックパッケージ)
30a:凹部
30b:接続パッド
30c:実装端子
32:固定部材(導電性接着剤)
10w:水晶ウエハ
10x:連結部
θ1〜θ3:第1〜第3の面のAT主面に対する角度
40:耐エッチング性マスク
Claims (3)
- 平面形状が略矩形のATカット水晶片と、該水晶片の主面の表裏に設けた励振電極と、該励振電極から前記水晶片の側面を経由して該水晶片の1つの辺側に引き回した引出電極と、を具えた水晶振動子において、
前記側面は、水晶の結晶軸のZ′軸に沿って前記水晶片の端に向かって水晶片の厚みが薄くなるよう傾斜していて、第1〜第3の3つの面を有し、前記第1の面、前記第2の面および前記第3の面はこの順で交わっており、かつ、
前記第1の面が、前記水晶片の、水晶の結晶軸で表わされるX−Z′面(主面)を、水晶のX軸を回転軸として4±3.5°回転させた面に相当する面であり、
前記第2の面は、前記主面を水晶のX軸を回転軸として−57±5°回転させた面に相当する面であり、
前記第3の面は、前記主面を水晶のX軸を回転軸として−42±5°回転させた面に相当する面であり、
前記引出電極の、前記主面から前記側面への引出角度を、水晶の結晶軸のX軸に平行な線分であって前記1つの辺側に向かう線分に対する角度θと定義したとき、該θが59度≦θ≦87度であること
を特徴とする水晶振動子。 - 前記θが62度≦θ≦75度であることを特徴とする請求項1に記載の水晶振動子。
- 前記θが64度≦θ≦74度であることを特徴とする請求項1に記載の水晶振動子。
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