JP6603162B2 - A tuning fork crystal element and a crystal device on which the tuning fork crystal element is mounted. - Google Patents
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Description
本発明は、例えば電子機器等に用いられる音叉型水晶素子及びこの音叉型水晶素子が実装された水晶デバイスに関するものである。 The present invention relates to a tuning fork type crystal element used in, for example, electronic equipment and the like, and a crystal device on which the tuning fork type crystal element is mounted.
音叉型水晶素子は、水晶基部と、水晶基部の側面より同一の方向に延びる二本の平板形状の水晶振動部とによって構成されている。また、水晶デバイスは、音叉型水晶素子の圧電効果を利用して、屈曲振動を起こし、特定の周波数を発生させるものである。基板上に設けられた電極パッドに導電性接着剤を介して実装された音叉型水晶素子を備えた水晶デバイスが提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。
The tuning fork type crystal element is constituted by a crystal base and two flat plate-shaped crystal vibration parts extending in the same direction from the side surface of the crystal base. In addition, the quartz device uses a piezoelectric effect of a tuning fork type quartz element to cause bending vibration and generate a specific frequency. There has been proposed a crystal device including a tuning fork type crystal element mounted on an electrode pad provided on a substrate via a conductive adhesive (for example, see
上述した従来の音叉型水晶素子は、水晶デバイスの小型化に伴い、音叉型水晶素子も小型化が要求されている。このように小型化された音叉型水晶素子では、クリスタルインピーダンス値が大きくなってしまう虞があった。 With the above-described conventional tuning fork type quartz element, the tuning fork type quartz element is also required to be miniaturized as the quartz device becomes smaller. In the tuning fork type quartz element thus miniaturized, the crystal impedance value may be increased.
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、クリスタルインピーダンス値を低減することができる音叉型水晶素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a tuning fork type crystal element capable of reducing the crystal impedance value.
本発明の一つの態様による音叉型水晶素子は、略矩形状の水晶基部と、前記水晶基部の側面より延出するように設けられ、第一水晶振動部及び第二水晶振動部により構成された水晶振動部と、前記水晶基部の前記側面と対向する位置にある側面より延出するようにして設けられた略矩形形状の水晶延出部と、前記水晶延出部の側面より前記水晶振動部と同一方向に延出するように設けられた第一水晶支持部と、前記第一水晶支持部の側面から前記第一水晶支持部と同一方向に延出するように設けられ、平面視して前記第一水晶支持部より幅が広い第二水晶支持部と、前記水晶振動部の上面、下面及び側面に設けられた励振電極と、前記水晶振動部から前記水晶基部、前記第一水晶支持部及び前記第二水晶支持部にかけて設けられ、前記励振電極と電気的に接続された引き出し電極と、前記引き出し電極と電気的に接続され、前記第一水晶支持部及び前記第二水晶支持部に設けられた接続電極と、前記第一水晶振動部と前記第二水晶振動部との間に位置するように、前記水晶基部の側面より前記水晶振動部と同一方向に延出するように設けられた第一水晶突出部と、平面視した際に、前記第一水晶突出部と対向する位置で、前記水晶延出部の側面より前記水晶振動部と反対方向に延出して設けられた第二水晶突出部と、前記第二水晶突出部の両端に位置し、前記水晶振動部が形成された側面と対向する位置にある側面を構成する一辺から前記水晶基部に向かって延出させ、前記水晶延出部の上面と下面とを貫通させた一対の第一溝部と、を備え、前記水晶延出部を平面視した際に、一方の前記第一溝部における前記水晶振動部の延出方向の長さが他方の前記第一溝部における前記水晶振動部の延出方向の長さよりも短くなっている。 A tuning fork type crystal element according to an aspect of the present invention is provided with a substantially rectangular crystal base and a side surface of the crystal base, and includes a first crystal vibration unit and a second crystal vibration unit. A quartz crystal vibrating portion, a substantially rectangular shaped crystal extending portion provided so as to extend from a side surface facing the side surface of the quartz crystal base portion, and the quartz crystal vibrating portion from a side surface of the quartz crystal extending portion A first crystal support portion provided to extend in the same direction as the first crystal support portion, and provided to extend in the same direction as the first crystal support portion from a side surface of the first crystal support portion. A second crystal support portion having a width wider than that of the first crystal support portion; excitation electrodes provided on an upper surface, a lower surface and a side surface of the crystal vibration portion; and the crystal base portion to the crystal base portion, the first crystal support portion. And the second crystal support part, and the excitation power Wherein the electrically connected lead electrode, the extraction electrode and is electrically connected to a connection electrode provided on the first crystal supporting portion and the second quartz support portion, and the first vibrating portion The first crystal protrusion provided to extend in the same direction as the crystal vibration part from the side surface of the crystal base so as to be positioned between the second crystal vibration part, and when seen in plan view, A second crystal projection provided at a position facing the first crystal projection and extending in a direction opposite to the crystal oscillation unit from a side surface of the crystal extension; and located at both ends of the second crystal projection A pair of first electrodes extending from one side constituting the side surface at a position opposite to the side surface on which the crystal vibrating portion is formed toward the crystal base portion and penetrating the upper surface and the lower surface of the crystal extension portion. One groove portion, and when the crystal extending portion is viewed in plan, Extending direction of the length of the vibrating portion in the first groove portion is shorter than the extending direction of the length of the vibrating portion of the other of the first groove portion of the.
本発明の一つの態様による音叉型水晶素子は、略矩形状の水晶基部と、前記水晶基部の側面より延出するように設けられ、第一水晶振動部及び第二水晶振動部により構成された水晶振動部と、前記水晶基部の前記側面と対向する位置にある側面より延出するようにして設けられた略矩形形状の水晶延出部と、前記水晶延出部の側面より前記水晶振動部と同一方向に延出するように設けられた第一水晶支持部と、前記第一水晶支持部の側面から前記第一水晶支持部と同一方向に延出するように設けられ、平面視して前記第一水晶支持部より幅が広い第二水晶支持部と、前記水晶振動部の上面、下面及び側面に設けられた励振電極と、前記水晶振動部から前記水晶基部、前記第一水晶支持部及び前記第二水晶支持部にかけて設けられ、前記励振電極と電気的に接続された引き出し電極と、前記引き出し電極と電気的に接続され、前記第一水晶支持部及び前記第二水晶支持部に設けられた接続電極と、前記第一水晶振動部と前記第二水晶振動部との間に位置するように、前記水晶基部の側面より前記水晶振動部と同一方向に延出するように設けられた第一水晶突出部と、平面視した際に、前記第一水晶突出部と対向する位置で、前記水晶延出部の側面より前記水晶振動部と反対方向に延出して設けられた第二水晶突出部と、前記第二水晶突出部の両端に位置し、前記水晶振動部が形成された側面と対向する位置にある側面を構成する一辺から前記水晶基部に向かって延出させ、前記水晶延出部の上面と下面とを貫通させた一対の第一溝部と、を備え、前記水晶延出部を平面視した際に、一方の前記第一溝部における前記水晶振動部の延出方向の長さが他方の前記第一溝部における前記水晶振動部の延出方向の長さよりも短くなっている。このような音叉型水晶素子は、水晶延出部に接続電極が設けられていないため、導電性接着剤が水晶延出部または水晶基部に接触することを抑えることができ、クリスタルインピーダンス値を低減することが可能となる。 A tuning fork type crystal element according to an aspect of the present invention is provided with a substantially rectangular crystal base and a side surface of the crystal base, and includes a first crystal vibration unit and a second crystal vibration unit. A quartz crystal vibrating portion, a substantially rectangular shaped crystal extending portion provided so as to extend from a side surface facing the side surface of the quartz crystal base portion, and the quartz crystal vibrating portion from a side surface of the quartz crystal extending portion A first crystal support portion provided to extend in the same direction as the first crystal support portion, and provided to extend in the same direction as the first crystal support portion from a side surface of the first crystal support portion. A second crystal support portion having a width wider than that of the first crystal support portion; excitation electrodes provided on an upper surface, a lower surface and a side surface of the crystal vibration portion; and the crystal base portion to the crystal base portion, the first crystal support portion. And the second crystal support part, and the excitation power Wherein the electrically connected lead electrode, the extraction electrode and is electrically connected to a connection electrode provided on the first crystal supporting portion and the second quartz support portion, and the first vibrating portion The first crystal protrusion provided to extend in the same direction as the crystal vibration part from the side surface of the crystal base so as to be positioned between the second crystal vibration part, and when seen in plan view, A second crystal projection provided at a position facing the first crystal projection and extending in a direction opposite to the crystal oscillation unit from a side surface of the crystal extension; and located at both ends of the second crystal projection A pair of first electrodes extending from one side constituting the side surface at a position opposite to the side surface on which the crystal vibrating portion is formed toward the crystal base portion and penetrating the upper surface and the lower surface of the crystal extension portion. One groove portion, and when the crystal extending portion is viewed in plan, Extending direction of the length of the vibrating portion in the first groove portion is shorter than the extending direction of the length of the vibrating portion of the other of the first groove portion of the. Such a tuning fork type crystal element has no connection electrode at the crystal extension part, so that the conductive adhesive can be prevented from contacting the crystal extension part or the crystal base part, and the crystal impedance value is reduced. It becomes possible to do.
（第一実施形態）
第一実施形態における音叉型水晶素子１２０は、図１及び図２に示すように、水晶基部１２１、水晶延出部１２２、水晶振動部１２３、水晶支持部１２４、第一突出部Ｔ１及び第二突出部Ｔ２からなる。音叉型水晶素子１２０の表面には、励振電極１２５ａ、１２５ｂ、１２６ａ及び１２６ｂと、引き出し電極１２７ａ及び１２７ｂと、周波数調整用金属膜１２８ａ及び１２８ｂと、第一溝部Ｄ１ａ及びＤ１ｂとにより構成されている。このような音叉型水晶素子１２０は、水晶基部１２１、水晶延出部１２２、各水晶振動部１２３及水晶支持部１２４と一体となって音叉形状を成しており、フォトリソグラフィー技術と化学エッチング技術により製造される。
(First embodiment)
As shown in FIGS. 1 and 2, the tuning fork
水晶基部１２１は、後述する水晶延出部１２２、水晶振動部１２３及び水晶延出部１２２を支持するために用いられる。水晶基部１２１は、結晶の軸方向として電気軸がＸ軸、機械軸がＹ軸、及び光軸がＺ軸となる直交座標系としたとき、Ｘ軸回りに−５°〜＋５°の範囲内で回転させたＺ′軸の方向が厚み方向となる平面視略四角形の平板である。
The
水晶延出部１２２は、後述する水晶支持部１２４を水晶振動部１２３から距離を設けて接続するためのものである。水晶延出部１２２は、水晶基部１２１における水晶振動部１２３が形成されている側面と対向する面に設けられている。水晶延出部１２２は、平面視した際に、水晶基部１２１よりもＸ軸方向に幅が広くなるようにして設けられている。
The
水晶振動部１２３は、例えば、その表面に所望のパターンの励振電極１２５、１２６を形成し、その励振電極１２５、１２６に電位を印加することにより、所望の周波数の振動を励起するためのものある。水晶振動部１２３は、第一水晶振動部１２３ａ及び第二水晶振動部１２３ｂとから構成されている。第一水晶振動部１２３ａ及び第二水晶振動部１２３ｂは、水晶基部１２１の一辺からＹ′軸の方向に平行に延設されている。
The
また、水晶振動部１２３は、その先端部、つまり、水晶基部１２１と反対側の水晶振動部１２３の端部に、ハンマーヘッド形状の錘部Ｗが設けられている。錘部Ｗは、水晶振動部１２３で生じる屈曲振動の周波数を調整するためのものである。具体的には、錘部Ｗを設けることで、水晶振動部１２３の先端側へ錘を設けた状態に近づけることができるため、水晶振動部１２３で生じる屈曲振動の周波数を、錘部Ｗがない場合と比較して低くなるようにすることができ、水晶振動部１２３で生じる屈曲振動の周波数を所望の周波数となるように調整している。また、錘部Ｗは、第一水晶振動部１２３ａの先端部に設けられている第一錘部Ｗ１と、第二水晶振動部１２３ｂの先端部に設けられている第二錘部Ｗ２とで構成されている。
Further, the quartz
水晶支持部１２４は、音叉型水晶素子１２０をパッケージ１１０上に実装し、支持固定するためのものである。水晶支持部１２４は、第一水晶支持部１２４ａ、第二水晶支持部１２４ｂ及び第三水晶支持部１２４ｃによって構成されている。水晶支持部１２４は、水晶延出部１２２から延出するようにして設けられている。また、水晶支持部１２４は、水晶振動部１２３よりも外側に位置するように設けられている。
The
第一水晶支持部１２４ａは、水晶延出部１２２の水晶振動部１２３が形成されている面と同一方向の面より、水晶振動部１２３と同一方向に延出するように水晶延出部１２２の一端に設けられている。つまり、第一水晶支持部１２４ａは、水晶延出部１２２の一辺からＹ′軸の方向に平行に延設されている。また、第一水晶支持部１２４ａは、水晶延出部１２２に設けられているため、水晶延出部１２２と第一水晶支持部１２４ａとの境界に残渣が設けられ、外部からの衝撃に対して強度を向上させることが可能となる。
The first crystal support part 124 a extends from the surface of the
第二水晶支持部１２４ｂは、水晶振動部１２３と同一方向に延出するように第一水晶支持部１２４ａの一端に設けられている。つまり、第ニ水晶支持部１２４ｂは、第一水晶支持部１２４ａの一辺からＹ′軸の方向に平行に延設されている。また、第二水晶支持部１２４ｂは、平面視して第一水晶支持部１２４ａより幅が広くなるように設けられている。
The second
第三水晶支持部１２４ｃは、水晶振動部１２３と同一方向に延出するように第二水晶支持部１２４ｂの一端に設けられている。つまり、第三水晶支持部１２４ｃは、第二水晶支持部１２４ｂの一辺からＹ′軸の方向に平行に延設されている。また、第三水晶支持部１２４ｃは、平面視して第二水晶支持部１２４ｂより幅が狭くなるように設けられている。
The third crystal support part 124 c is provided at one end of the second
また、第三水晶支持部１２４ｃは、錘部Ｈと近接した位置に設けられていることで、レーザで削った際に発生する金属屑が付着し易くし、他の箇所に付着することを低減させるためのものである。また、仮に、金属屑が第三水晶支持部１２４ｃに付着したとしても、屈曲振動に影響がなく、音叉型水晶素子１２０に付加抵抗が発生することを低減することができる。第三水晶支持部１２４ｃは、錘部Ｈと短辺方向で向かい合うようにして設けられている。つまり、第三水晶支持部１２４ｃと錘部Ｈとが隣接すると共に、近傍に位置するようにして設けられている。このように接続電極１２９と周波数調整用金属膜１２８との距離を離すことで、錘部Ｈに形成された周波数調整用金属膜１２８をレーザで削った際に発生する金属屑が第二水晶支持部１２４ｂに形成された第一接続電極１２９ａに付着することを抑えることができるので、第一接続電極１２９ａと励振用電極１２６ｂとの短絡を低減することができる。
Further, the third crystal support part 124c is provided at a position close to the weight part H, so that metal scraps generated when scraped by a laser are easily attached and reduced from being attached to other parts. It is for making it happen. Further, even if metal scraps adhere to the third crystal support portion 124c, bending vibration is not affected, and generation of additional resistance in the tuning fork
また、水晶支持部１２４の長さは、平面視した際に、水晶振動部１２３の長さと同じ長さとなっている。このようにすることにより、水晶支持部１２４の屈曲振動による周波数が水晶振動部１２３の屈曲振動による周波数よりも低い帯域に設定することができるため、水晶支持部１２４の水晶振動部１２３への影響を緩和することが可能となる。
Further, the length of the
第一水晶突出部Ｔ１は、第一水晶振動部１２３ａと第二水晶振動部１２３ｂとの間に位置するように、水晶基部１２１の側面より水晶振動部１２３と同一方向に延出するように設けられている。このように、第一水晶振動部１２３ａ及び第二水晶振動部１２３ｂの側面に設けられた励振電極１２５と励振電極１２６とが第一水晶突起部Ｔ１によって遮られるので、励振電極１２５と励振電極１２６とが短絡することを抑えることができる。また、第一水晶突出部Ｔ１は、第一水晶振動部１２３ａ及び第二水晶振動部１２３ｂの位置を均衡にすることで、水晶振動部１２３が安定して屈曲振動をさせることができる。
The first crystal protrusion T1 is provided so as to extend from the side surface of the
また、第一水晶突出部Ｔ１には、スリット部Ｓが厚み方向に貫通して設けられている。スリット部Ｓは、水晶振動部１２３ａ，１２３ｂの側面に励振電極１２６ａ，１２６ｂをリフトオフ法にて形成する際に、第一水晶振動部１２３ａの側面の励振電極１２６ａと第二水晶振動部１２３ｂの側面の励振電極１２６ｂとを切り離すことができる。
In addition, a slit portion S is provided in the first crystal protrusion T1 so as to penetrate in the thickness direction. The slit portion S is formed when the
第二水晶突出部Ｔ２は、平面視して第一水晶突出部Ｔ１と対向する位置で、水晶延出部１２２の側面より水晶振動部１２３と反対方向に延出して設けられている。このような音叉型水晶素子１２０は、第二水晶突出部Ｔ２が設けられることにより、水晶振動部１２３が屈曲振動しても水晶基部１２１及び水晶延出部１２２の強度を高めることが可能となり、破損することを低減させることができる。また、第二水晶突出部Ｔ２は、平面視して第一水晶突出部Ｔ１と対向する位置に設けられていることにより、水晶基部１２１の強度を落とすことなく、第一水晶突出部Ｔ１に設けられたスリット部Ｓの長さを第二水晶突出部Ｔ２の長さ分だけ長くすることができるため、第一水晶振動部１２３ａと第二水晶振動部１２３ｂが分岐させることになり、励振電極１２５と励振電極１２６とが短絡することをさらに抑えることができる。
The second crystal protrusion T2 extends from the side surface of the
第一溝部Ｄ１は、第二水晶突出部Ｔ２の両端に位置し、水晶振動部１２３が形成された側面と対向する位置にある側面を構成する一辺から水晶基部１２１に向かって水晶延出部１２２の上面及び下面に設けられている。つまり、第一溝部Ｄ１は、水晶振動部１２３が形成された側面と対向する位置にある側面を構成する一辺から水晶基部１２１に向かって水晶延出部１２２の上面及び下面に設けられている。また、第一溝部Ｄ１は、一方の第一溝部Ｄ１ａ及び他方の第一溝部Ｄ１ｂによって構成されている。このように水晶延出部１２２に第一溝部Ｄ１を設けることで、水晶振動部１２３と水晶延出部１２２との間の振動の状態を急激に減衰させることができ、水晶振動部１２３から水晶延出部１２２への振動漏れを低減することができる。
The first groove part D1 is located at both ends of the second crystal protrusion part T2, and the
また、第一溝部Ｄ１をエッチングにより形成しているため、第一溝部Ｄ１内には、エッチング残渣部が生じている、このように第一溝部Ｄ１内にエッチング残渣部を生じさせることで、実装により加わる応力をエッチング残渣部で徐々に緩和させることができ、水晶振動部１２３への影響を低減させることが可能となる。
Further, since the first groove portion D1 is formed by etching, an etching residue portion is generated in the first groove portion D1. In this way, an etching residue portion is generated in the first groove portion D1, so that mounting is performed. Thus, it is possible to gradually relax the stress applied by the etching residue portion, and to reduce the influence on the
励振電極１２５ａは、図１及び図２に示すように、第一水晶振動部１２３ａの表裏主面に設けられている。また、励振電極１２６ｂは、第一水晶振動部１２３ａの対向する両側面に設けられている。周波数調整用金属膜１２８ａは、第一水晶振動部１２３ａの表主面及び側面の先端部に設けられている。また、一方の引き出し電極１２７ａは、励振電極１２５ａ、１２６ｂと電気的に接続されており、水晶基部１２１及び水晶延出部１２２から水晶支持部１２４に跨るようにして設けられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
また、励振電極１２５ｂは、図１及び図２に示すように、第二水晶振動部１２３ｂの表裏主面に設けられている。また、励振電極１２６ａは、第二水晶振動部１２３ｂの対向する両側面に設けられている。周波数調整用金属膜１２８ｂは、第二水晶振動部１２３ｂの表主面及び両側面の先端部に設けられている。他方の引き出し電極１２７ｂは、励振電極１２５ｂ、１２６ａと電気的に接続されており、水晶基部１２１及び水晶延出部１２２から水晶支持部１２４に跨るようにして設けられている。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the
接続電極１２９は、図５にて後述するパッケージ１１０の基板１１０ａ上に設けられた電極パッド１１１と電気的に接続するためのものである。接続電極１２９は、第一接続電極１２９ａ及び第二接続電極１２９ｂによって構成されている。第二接続電極１２９ｂは、第一水晶支持部１２４ａ及び第二水晶支持部１２４ｂに跨るようにして設けられている。第一接続電極１２９ａは、第二接続電極１２９ｂが形成されている位置から先端方向に間隔をあけて第二水晶支持部１２４ｂに設けられている。
The
また、第一接続電極１２９ａは、第一水晶支持部１２４ａ及び第二水晶支持部１２４ｂに跨るようにして設けられており、水晶延出部１２２には設けられていない。このような音叉型水晶素子１２０を基板１１０ａの電極パッド１１１上に導電性接着剤１４０を介して実装する際に、導電性接着剤１４０が接続電極１２９の表面を伝わって流れ出し、水晶延出部１２２及び水晶基部１２１に被着することを抑えることができ、水晶振動部１２３への振動阻害を低減することが可能となる。よって、このような音叉型水晶素子１２０は、電気的特性を向上させることができる共に、クリスタルインピーダンス値を低減することが可能となる。
The
また、接続電極１２９は、水晶延出部１２２を平面視した際に、第一溝部Ｄ１よりも外側に位置するように水晶支持部１２４に設けられている。つまり、音叉型水晶素子１２０を平面視した際に、接続電極１２９が設けられており、一方の第一溝部Ｄ１ａ及び他方の第一溝部Ｄ１ｂは、水晶延出部１２２の両端部よりも内側に位置するように設けられている。このような音叉型水晶素子１２０の接続電極１２９を固定箇所として実装する際に、水晶延出部１２２で設けられた第一溝部Ｄ１で水晶振動部１２３から伝わる振動が遮られるため、水晶振動部１２３と水晶延出部１２２との間の振動の状態を急激に減衰させることができ、水晶振動部１２３から水晶延出部１２２への振動漏れを低減するとともに、水晶延出部１２２が電極パッド１１１と接触している部分から水晶振動部１２３への振動阻害を低減することが可能となる。
In addition, the
また、水晶延出部１２２を平面視した際に、一方の第一溝部Ｄ１ａにおける水晶振動部１２３の延出方向の長さは、水晶延出部１２２を平面視した際に、他方の第一溝部Ｄ１ｂにおける水晶振動部１２３の延出方向の長さよりも短くなるように設けられている。一方の第一溝部Ｄ１ａのＹ′軸方向の長さは、１５〜３０μｍであり、Ｘ軸方向の長さは、２０〜４０μｍである。他方の第一溝部Ｄ１ｂのＹ′軸方向の長さは、３０〜５０μｍであり、Ｘ軸方向の長さは、２０〜４０μｍである。このように、他方の第一溝部Ｄ１ｂにおける水晶振動部１２３の延出方向の長さが、水晶延出部１２２を平面視した際に、一方の第一溝部Ｄ１ａにおける水晶振動部１２３の延出方向の長さよりも長くなるように設けられていることにより、一方の第一溝部Ｄ１ａ及び他方の第一溝部Ｄ１ｂに形成されたエッチング残渣部の面積を等しくすることにより、水晶振動部１２３への影響を緩和することができる。また、水晶支持部１２４が設けられていない水晶延出部１２２の端部が、電極パッド１１１に接触したとしても、水晶延出部１２２の接触した箇所からの振動を水晶振動部１２３に伝えることを低減することができる。
In addition, when the
凸部Ｂは、水晶振動部１２３が延出している方向に平行な水晶支持部１２４の側面に設けられている。従って、凸部Ｂは、Ｙ´軸およびＺ´軸に平行な水晶支持部１２４の側面から延出している。このようにすることで、音叉型水晶素子１２０を平面視したとき、水晶支持部１２４が延出している方向に垂直な方向（Ｘ軸に平行な向き）の水晶支持部１２４の長さが、凸部Ｂが設けられている部分だけ長くなっている。従って、このようにＹ´軸およびＺ´軸に平行な水晶支持部１２４の側面に凸部Ｂを設けることで、水晶支持部１２４に屈曲振動が生じた場合に凸部Ｂが錘の機能を果たすこととなり、水晶支持部１２４での屈曲振動を低減させることが可能となる。このため、このようにすることで、水晶支持部１２４で生じる屈曲振動と水晶振動部１２３で生じる屈曲振動とが互いに影響し、具体的には、結合し、周波数安定度の悪化や等価直列抵抗値の増大といった電気的特性の悪化を低減させることができる。
The convex part B is provided on the side surface of the
また、凸部Ｂには、切欠き部Ｃが形成されている。切欠き部Ｃは、水晶振動部１２３及び水晶支持部１２４で生じる屈曲振動の周波数は、Ｙ´軸に平行な長さおよびＸ軸に平行な長さに関係しており、この長さが短くなる程周波数が低くなる傾向があるため、凸部Ｂを水晶支持部１２４に設けた場合に、水晶支持部１２４で生じる屈曲振動の周波数が水晶振動部１２３で生じる屈曲振動の周波数より低い周波数とならないようにするためのものである。従って、凸部Ｂに切欠き部Ｃが形成されていない場合には、水晶支持部１２４で屈曲振動が生じた場合、水晶支持部１２４で生じた屈曲振動の周波数が水晶振動部１２３で生じた屈曲振動の周波数より低くなってしまい、所望の周波数特性を得ることができず、電気的特性が悪化する虞がある。このため、音叉型水晶素子１２０では、切欠き部Ｃが形成されている凸部Ｂを水晶支持部１２４に設けられている。
Further, a notch C is formed in the convex portion B. In the notch portion C, the frequency of the bending vibration generated in the
なお、音叉型水晶素子１２０は、周波数調整用金属膜１２８ａ及び１２８ｂを構成する金属の量を増減させることにより、その周波数値を所望する値に調整することができる。励振電極１２５ｂ及び１２６ｂと、周波数調整用金属膜１２８ａとは、図３に示すように、水晶支持部１２４又は水晶延出部１２２の表面に設けられた引き出し電極１２７ａにより電気的に接続している。また、励振電極１２５ａ及び１２６ａと、周波数調整用金属膜１２８ｂとは、水晶延出部１２２及び水晶支持部１２４表面に設けられた引き出し電極１２７ｂにより電気的に接続している。
The tuning fork
この音叉型水晶素子１２０を振動させる場合、接続電極１２９ａ及び１２９ｂに交番電圧を印加する。印加後のある電気的状態を瞬間的にとらえると、第二水晶振動部１２３ｂの励振電極１２６ｂは＋（プラス）電位となり、励振電極１２６ａは−（マイナス）電位となり、＋から−に電界が生じる。一方、このときの第一水晶振動部１２３ａの励振電極１２６は、第二水晶振動部１２３ｂの励振電極１２６に生じた極性とは反対の極性となる。これらの印加された電界により、第一水晶振動部１２３ａ及び第二水晶振動部１２３ｂに伸縮現象が生じ、各水晶振動部１２３に設定した共振周波数の屈曲振動を得る。
When the tuning
音叉型水晶素子１２０を平面視したときの長辺寸法が０．８〜１．２ｍｍであり、平面視したときの短辺寸法が０．２〜０．７ｍｍである場合を例にして、水晶基部１２１、水晶延出部１２２、水晶振動部１２３及び水晶支持部１２４を説明する。水晶基部１２１を平面視したときの長辺寸法が０．２〜０.４ｍｍであり、平面視したときの短辺寸法が０．１〜０．３ｍｍである。水晶延出部１２２を平面視したときの長辺寸法が０．２〜０．７ｍｍであり、平面視したときの短辺寸法が０．０３〜０.１２ｍｍである。水晶振動部１２３を平面視したときの長辺寸法が０．６〜０．９ｍｍであり、平面視したときの短辺寸法が０．０５〜０．２ｍｍである。水晶支持部１２４を平面視したときの長辺寸法が０．６〜０．９ｍｍであり、平面視したときの短辺寸法が０．０５〜０．２ｍｍである。
In the case where the tuning fork
ここで、音叉型水晶素子１２０の動作について説明する。音叉型水晶素子１２０は、外部からの交番電圧が接続電極１２９から引き出し電極１２７及び励振電極１２５、１２６を介して水晶振動部１２３に印加されると、水晶振動部１２３が所定の振動モード及び周波数で励振を起こすようになっている。
Here, the operation of the tuning fork
ここで、音叉型水晶素子１２０の作製方法について説明する。まず、音叉型水晶素子１２０が多数個取りされるウェハが水晶から切り出される。そのウェハの上下面に対して、レジストからなるエッチングマスクを介してエッチングを行うことによって、水晶基部１２１、水晶延出部１２２、水晶振動部１２３及び水晶支持部１２４を有する水晶片が形成される。また、水晶片に対してマスクを介して導電層を成膜することによって、励振電極１２５、１２６、引き出し電極１２７及び接続電極１２９が形成される。尚、導電層の成膜は、ウェハ状態でなされてもよいし、個片化の後であってもよい。
Here, a manufacturing method of the tuning fork
第一溝部Ｄ１は、例えば、水晶基部１２１、水晶延出部１２２、水晶振動部１２３及び水晶支持部１２４を形成するためのエッチングによって、又はこれとは別のエッチングによって形成される。ここで、第一溝部Ｄ１が、水晶基部１２１、水晶延出部１２２、水晶振動部１２３及び水晶支持部１２４を形成するエッチングと同時に行われても、一対の水晶振動部１２３間の隙間のように貫通孔とならずに、凹部となるのは、水晶がエッチングに対して結晶由来の異方性を示すこと、及びエッチングマスクの第一溝部Ｄ１を形成するための開口部の径が比較的小さいことからである。また、音叉型水晶素子１２０を水晶ウェハから折り取る際に、第一溝部Ｄ１が連結部の近傍に設けられているため、第一溝部Ｄ１の位置で連結部の幅方向に割れるので、バリが発生する可能性を低減することができる。
The first groove D1 is formed, for example, by etching for forming the
第一実施形態に係る音叉型水晶素子１２０は、略矩形状の水晶基部１２１と、水晶基部１２１の側面より延出するように設けられた一対の水晶振動部１２３と、水晶基部１２１の側面と直交する側面より延出するようにして設けられた水晶延出部１２２と、水晶延出部１２２の側面より水晶振動部１２３と同一方向に延出するように設けられた第一水晶支持部１２４ａと、第一水晶支持部１２４ａの側面から第一水晶支持部１２４ａと同一方向に延出するように設けられ、平面視して第一水晶支持部１２４ａより幅が広い第二水晶支持部１２４ｂと、水晶振動部１２３の上面、下面及び側面に設けられた励振電極１２５、１２６と、水晶振動部１２３から水晶基部１２１、第一水晶支持部１２４ａ及び第二水晶支持部１２４ｂにかけて設けられ、励振電極１２５、１２６と電気的に接続された引き出し電極１２７と、引き出し電極１２７と電気的に接続され、第一水晶支持部１２４ａ及び第二水晶支持部１２４ｂに設けられた接続電極１２９と、を備えている。このような音叉型水晶素子１２０は、従来の音叉型水晶素子のように、水晶基部に設けられた引き出し電極のみで電極パッドと接続されている場合と比較して、第一水晶支持部１２４ａ及び第二水晶支持部１２４ｂに接続電極１２９ａが設けられているため、導電性接着剤１４０が水晶延出部１２２または水晶基部１２１に接触することを抑えることができ、クリスタルインピーダンス値を低減することが可能となる。
The tuning fork
このような音叉型水晶素子１２０は、第一水晶振動部１２３ａ及び第二水晶振動部１２３ｂの側面に設けられた励振電極１２５と励振電極１２６とが第一水晶突起部Ｔ１によって遮られるので、励振電極１２５と励振電極１２６とが短絡することを抑えることができる。また、第一水晶突出部Ｔ１は、第一水晶振動部１２３ａ及び第二水晶振動部１２３ｂの位置を均衡にすることで、水晶振動部１２３が安定して屈曲振動をさせることができる。また、第二水晶突出部Ｔ２が設けられていることによって、水晶振動部１２３が屈曲振動しても水晶基部１２１及び水晶延出部１２２の強度を高めることが可能となり、破損することを低減させることができる。また、第二水晶突出部Ｔ２は、平面視して第一水晶突出部Ｔ１と対向する位置に設けられていることにより、第一水晶突出部Ｔ１に設けられたスリット部Ｓの長さを第二水晶突出部Ｔ２の長さ分だけ長くすることができ、水晶基部１２１の強度を落とすことがない。また、音叉型水晶素子１２０は、第一水晶突出部Ｔ１に設けられたスリット部Ｓの長さを第二水晶突出部Ｔ２の長さ分だけ長くすることができるため、第一水晶振動部１２３ａと第二水晶振動部１２３ｂが分岐させることになり、励振電極１２５と励振電極１２６とが短絡することをさらに抑えることができる。
In such a tuning fork
また、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１２０は、スリット部Ｓが第一水晶突出部Ｔ１に設けられている。このようにすることによって、第一水晶振動部１２３ａの側面の励振電極１２６ａと第二水晶振動部１２３ｂの側面の励振電極１２６ｂとを切り離すことができるため、励振電極１２５と励振電極１２６とが短絡すること抑えることができる。また、第二水晶突出部Ｔ２は、平面視して第一水晶突出部Ｔ１と対向する位置に設けられていることにより、水晶基部１２１の強度を落とすことなく、第一水晶突出部Ｔ１に設けられたスリット部Ｓの長さを第二水晶突出部Ｔ２の長さ分だけ長くすることができるため、励振電極１２５と励振電極１２６とが短絡することをさらに抑えることができる。
In the tuning fork
第一実施形態に係る音叉型水晶素子１２０は、平面視して、水晶延出部１２２に第一溝部Ｄ１が設けられていることで、第一溝部Ｄ１で振動が遮られるため、水晶振動部１２３と水晶延出部１２２との間の振動の状態を急激に減衰させることができ、水晶振動部１２３から水晶延出部１２２への振動漏れを低減するとともに、接触している部分から水晶振動部１２３への振動阻害を低減することが可能となる。よって、音叉型水晶素子１２０は、電気的特性を向上させることができる。
Since the tuning fork
また、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１２０は、水晶延出部１２２を平面視した際に、一方の第一溝部Ｄ１ａの長さが他方の第一溝部Ｄ１ｂの長さよりも短くなるように設けられている。このようにすることにより、一方の第一溝部Ｄ１ａ及び他方の第一溝部Ｄ１ｂに形成されたエッチング残渣部の面積を等しくなるように近づけることができ、水晶振動部１２３への影響を緩和することができる。また、水晶支持部１２４が設けられていない水晶延出部１２２の端部が、電極パッド１１１に接触したとしても、水晶延出部１２２の接触した箇所からの振動を水晶振動部１２３に伝えることを低減することができる。
Further, in the tuning fork
また、第一実施形態に係る音叉型水晶素子１２０は、水晶支持部１２４を平面視した際に、引き出し電極１２７が、第一溝部Ｄ１よりも外側に位置するように水晶延出部１２２の端部に設けられている。このような音叉型水晶素子１２０を実装する際に、水晶延出部１２２で設けられた第一溝部Ｄ１で水晶振動部１２３から伝わる振動が遮られるため、水晶振動部１２３と水晶延出部１２２との間の振動の状態を急激に減衰させることができ、水晶振動部１２３から水晶延出部１２２への振動漏れを低減するとともに、水晶延出部１２２が電極パッド１１１と接触している部分から水晶振動部１２３への振動阻害を低減することが可能となる。
In addition, the tuning fork
（第一変形例）
以下、第一実施形態の第一変形例における音叉型水晶素子１２０について説明する。なお、第一実施形態の第一変形例における音叉型水晶素子のうち、上述した音叉型水晶素子と同様な部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。第一実施形態の第一変形に係る音叉型水晶素子１２０は、図４に示すように、水晶振動部１２３に設けられた第二溝部Ｄ２を備え、第二溝部Ｄ２内に励振電極１２５が設けられており、第二溝部Ｄ２内に設けられた突起部Ｐと、を備えている点で異なっている。
(First modification)
Hereinafter, the tuning fork
第二溝部Ｄ２は、例えば、その第二溝部Ｄ２内の表面に所望のパターンの励振電極１２５を形成し、その電極に電位を印加することにより、第二溝部Ｄ２を設けていない場合に比べてより大きな電界強度を得るために用いるものである。第二溝部Ｄ２は、一方の第二溝部Ｄ２ａ及び他方の第二溝部Ｄ２ｂにより構成されている。一方の第二溝部Ｄ２ａは、第一水晶振動部１２３ａの表裏主面に各一本ずつ、第一水晶振動部１２３ａの長さ方向に平行して、第一水晶振動部１２３ａの表裏両主面で対向するように設けられている。一方の第二溝部Ｄ２ａの一方の端部は、第一水晶振動部１２３ａと基部１２１との境界部分に設けられており、一方の第二溝部Ｄ２ａの他方の端部は、第一水晶振動部１２３ａの先端側に位置するように設けられている。また、他方の第二溝部Ｄ２ｂは、第二水晶振動部１２３ｂの表裏主面に各一本ずつ、第二水晶振動部１２３ｂの長さ方向に平行して、第二水晶振動部１２３ｂの表裏両主面で対向するように設けられている。他方の第二溝部Ｄ２ｂの一方の端部は、第二水晶振動部１２３ｂと水晶基部１２１との境界部分に設けられており、他方の第二溝部Ｄ２ｂの他方の端部は、第二水晶振動部１２３ｂの先端側に位置するように設けられている。第二溝部Ｄ２の長さは、例えば、第一水晶振動部１２３ａ及び第二水晶振動部１２３ｂの長さの５０〜８０％となっている。
The second groove portion D2 is formed, for example, by forming the
突起部Ｐは、第二溝部Ｄ２をエッチングにより形成する際に、水晶の結晶方位に依存したエッチングレートの違いによって、音叉型水晶素子１２０の外形と第二溝部Ｄ２とを同時に形成するためのものである。突起部Ｐは、一方の第二溝部Ｄ２ａ内に設けられている複数の第一突起部Ｐ１と、他方の第二溝部Ｄ２ｂ内に設けられている複数の第二突起部Ｐ２とで構成されている。突起部Ｐは、第二溝部Ｄ２内の＋Ｘ軸側の長さ方向側面から−Ｘ軸側の長さ方向側面に向かって、Ｘ′軸方向に延びるように、等間隔で複数個設けられている。突起部Ｐの突出寸法は、第二溝部Ｄ２の幅寸法により変わるものであり、−Ｘ´方向の長さで見ると０．００５〜０．０１５ｍｍ程度となっている。
The projecting portion P is for forming the outer shape of the tuning fork
また、上記した各実施形態において、突起部Ｐは各第二溝部Ｄ２内に等間隔で設けられているが、音叉型水晶素子１２０の大きさによっては、それぞれの突起部Ｐ同士の間隔を異なるようにしている。このように突起部Ｐ同士の間隔を異ならせることで、水晶振動部１２３の表裏に形成された第二溝部Ｄ２内に設けられた突起部Ｐが、平面透視した際に、突起部Ｐが重ならない位置に配置することができる。よって、エッチングにより第二溝部Ｄ２を形成する際に、第二溝部Ｄ２が貫通してしまうことを低減することができる。
Further, in each of the above-described embodiments, the protrusions P are provided at equal intervals in each of the second groove portions D2. However, depending on the size of the tuning
また、突起部Ｐを設けることによって、第二溝部Ｄ２をエッチングにより形成する際に、水晶結晶のエッチング異方性よる結晶方位によるエッチングレートの違いによって、音叉型水晶素子１２０の外形と、第二溝部Ｄ２とを同時にエッチングにより形成することができる。よって、音叉型水晶素子１２０の生産性を向上させることができる。
Further, when the second groove D2 is formed by etching by providing the protrusion P, the outer shape of the tuning fork
（第二変形例）
以下、第一実施形態の第二変形例における音叉型水晶素子１２０について説明する。なお、第一実施形態の第二変形例における音叉型水晶素子のうち、上述した音叉型水晶素子と同様な部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。第一実施形態の第二変形例に係る音叉型水晶素子１２０は、図５に示すように、一つの水晶振動部１２３に対して、第二溝部Ｄ２の本数が二本になっている点で異なっている。
(Second modification)
Hereinafter, the tuning fork
また、第二溝部Ｄ２ａ、Ｄ２ｂ、Ｄ２ｃ及びＤ２ｄは、一つの水晶振動部１２３に対して二本ずつ、計四本により構成されている。第二溝部Ｄ２ａ及びＤ２ｂは、第一水晶振動部１２３ａの表裏主面に各一本ずつ、第一水晶振動部１２３ａの長さ方向に平行して、第一水晶振動部１２３ａの表裏両主面で対向するように設けられている。第二溝部Ｄ２ａ及びＤ２ｂの一方の端部は、第一水晶振動部１２３ａと基部１２１との境界部分に設けられており、第二溝部Ｄ２ａ及びＤ２ｂの他方の端部は、第一水晶振動部１２３ａの先端側に位置するように設けられている。また、第二溝部Ｄ２ｃ及びＤ２ｄは、第二水晶振動部１２３ｂの表裏主面に各一本ずつ、第二水晶振動部１２３ｂの長さ方向に平行して、第二水晶振動部１２３ｂの表裏両主面で対向するように設けられている。第二溝部Ｄ２ｃ及びＤ２ｄの一方の端部は、第二水晶振動部１２３ｂと基部１２１との境界部分に設けられており、第二溝部Ｄ２ｃ及びＤ２ｄの他方の端部は、第二水晶振動部１２３ｂの先端側に位置するように設けられている。また、第二溝部Ｄ２が複数設けられていることにより、第二溝部Ｄ２内に設けられた励振電極１２５、１２６に電位を印加することで、第二溝部Ｄ２が一つの場合に比べてより水晶振動部１２３の上面、下面及び側面に設けられた励振電極１２５、１２６の距離を短くすることができ、クリスタルインピーダンスを小さくすることができる。また、その際に、水晶振動部１２３を大きくエッチングすることで水晶振動部１２３の強度が小さくなり耐衝撃性が小さくなってしまうが、水晶延出部１２２及び水晶支持部１２４により保持する構成と相まって、その衝撃を吸収することができ、音叉型水晶素子１２０としての耐衝撃性を向上させることが可能となる。
Further, the second groove portions D2a, D2b, D2c, and D2d are configured with a total of four, two for each quartz
（第二実施形態）
第二実施形態の水晶デバイスは、図６〜図９に示されているように、パッケージ１１０と、パッケージ１１０の上面に実装された第一実施形態の音叉型水晶素子１２０とを含んでいる。パッケージ１１０は、基板１１０ａの上面と枠体１１０ｂの内側面によって囲まれた凹部Ｋが形成されている。このような水晶デバイスは、電子機器等で使用する基準信号を出力するのに用いられる。
(Second embodiment)
As shown in FIGS. 6 to 9, the crystal device of the second embodiment includes a
基板１１０ａは、矩形状であり、上面に音叉型水晶素子１２０を実装するための実装部材として機能するものである。基板１１０ａは、上面に、音叉型水晶素子１２０を実装するための電極パッド１１１が設けられている。また、基板１１０ａの長辺側の一辺に沿って、音叉型水晶素子１２０を接合するための第一電極パッド１１１ａ及び第二電極パッド１１１ｂが設けられている。
The
基板１１０ａは、例えばアルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料である絶縁層からなる。基板１１０ａは、絶縁層を一層用いたものであっても、絶縁層を複数層積層したものであってもよい。基板１１０ａの表面及び内部には、上面に設けられた電極パッド１１１と、基板１１０ａの下面に設けられた外部端子１１２とを電気的に接続するための配線パターン１１３及びビア導体１１４が設けられている。
The
枠体１１０ｂは、基板１１０ａの上面の外周縁に沿って配置され、基板１１０ａの上面に凹部Ｋを形成するためのものである。枠体１１０ｂは、例えばアルミナセラミックス又はガラス−セラミックス等のセラミック材料からなり、基板１１０ａと一体的に形成されている。凹部Ｋの開口部は、平面視した際に、矩形状となっている。
The
基板１１０ａの下面の四隅には、外部端子１１２が設けられている。また、四つの外部端子１１２の内の二つが、音叉型水晶素子１２０と電気的に接続されている。また、音叉型水晶素子１２０と電気的に接続されている第一外部端子１１２ａ及び第二外部端子１１２ｂは、基板１１０ａの下面の対角に位置するように設けられている。
電極パッド１１１は、音叉型水晶素子１２０を実装するためのものである。電極パッド１１１は、基板１１０ａの上面に一対で設けられており、基板１１０ａの一辺に沿うように隣接して設けられている。電極パッド１１１は、図８及び図９に示されているように基板１１０ａの上面に設けられた配線パターン１１３とビア導体１１４を介して、基板１１０ａの下面に設けられた外部端子１１２と電気的に接続されている。
The
電極パッド１１１は、図８に示すように、第一電極パッド１１１ａ及び第二電極パッド１１１ｂによって構成されている。また、外部端子１１２は、図９に示すように第一外部端子１１２ａ、第二外部端子１１２ｂ、第三外部端子１１２ｃ及び第四外部端子１１２ｄによって構成されている。ビア導体１１４は、図８及び図９に示すように、第一ビア導体１１４ａ、第二ビア導体１１４ｂ及び第三ビア導体１１４ｃによって構成されている。また、配線パターン１１３は、第一配線パターン１１３ａ及び第二配線パターン１１３ｂによって構成されている。第一電極パッド１１１ａは、基板１１０ａに設けられた第一配線パターン１１３ａの一端と電気的に接続されている。また、第一配線パターン１１３ａの他端は、第一ビア導体１１４ａを介して、第一外部端子１１２ａと電気的に接続されている。よって、第一電極パッド１１１ａは、第一外部端子１１２ａと電気的に接続されることになる。第二電極パッド１１１ｂは、基板１１０ａに設けられた第二配線パターン１１３ｂの一端と電気的に接続されている。また、第二配線パターン１１３ｂの他端は、第二ビア導体１１４ｂを介して、第二外部端子１１２ｂと電気的に接続されている。よって、第二電極パッド１１１ｂは、第二外部端子１１２ｂと電気的に接続されることになる。
As shown in FIG. 8, the
また、電極パッド１１１の算術平均表面粗さは、０．０２〜０．１０μｍであり、基板１１０ａ表面の算術平均表面粗さは、０．５〜１．５μｍである。よって、導電性接着剤１４０は、電極パッド１１１から基板１１０ａ上に向かって広がりにくくなる。
In addition, the arithmetic average surface roughness of the
外部端子１１２は、電子機器等の実装基板（図示せず）と電気的に接合するために用いられる。外部端子１１２は、基板１１０ａの下面の四隅に設けられている。外部端子１１２の内の二つの端子は、基板１１０ａの上面に設けられた一対の電極パッド１１１とそれぞれ電気的に接続されている。また、第三外部端子１１２ｃは、第三ビア導体１１４ｃを介して、封止用導体パターン１１７と電気的に接続されている。
The
また、第一配線パターン１１３ａは、第一電極パッド１１１ａ及び第一ビア導体１１４ａと電気的に接続されている。第一配線パターン１１３ａは、第一電極パッド１１１ａから引き出されており、基板１１０ａの上面に第一配線パターン１１３ａの一部が露出されている。第二配線パターン１１３ｂは、第二電極パッド１１１ｂ及び第二ビア導体１１４ｂと電気的に接続されている。第二配線パターン１１３ｂは、第二電極パッド１１１ｂから近接された枠体１１０ｂの短辺方向に向かって延出されており、第二配線パターン１１３ｂの一部が露出されている。
The first wiring pattern 113a is electrically connected to the first electrode pad 111a and the first via
ビア導体１１４は、基板１１０ａの内部に設けられ、その両端は、配線パターン１１３又は封止用導体パターン１１７と電気的に接続されている。ビア導体１１４は、基板１１０ａに設けられた貫通孔の内部に導体を充填することで設けられている。また、ビア導体１１４は、図８及び図９に示すように、第一ビア導体１１４ａ、第二ビア導体１１４ｂ及び第三ビア導体１１４ｃによって構成されている。
The via
ここでパッケージ１１０を平面視したときの一辺の寸法が、１．０〜３．０ｍｍであり、パッケージ１１０の上下方向の寸法が、０．２〜１．５ｍｍである場合を例にして、凹部Ｋ、電極パッド１１１及び凸部１１５の大きさを説明する。凹部Ｋの長辺の長さは、０．７〜２．０．ｍｍであり、短辺の長さは、０．５〜１．５ｍｍとなっている。また、凹部Ｋの上下方向の長さは、０．１〜０．５ｍｍとなっている。基板１１０ａの一辺と平行となる電極パッド１１１の辺の長さは、０．２５〜０．４０ｍｍとなる。また、基板１１０ａの一辺と交わる辺と平行となる電極パッド１１１の辺の長さは、０．２５〜０．４０ｍｍとなる。電極パッド１１１の上下方向の厚みの長さは、１０〜５０μｍとなる。
Here, when the
封止用導体パターン１１７は、蓋体１３０と接合部材１３１を介して接合する際に、接合部材１３１の濡れ性をよくする役割を果たしている。封止用導体パターン１１７は、枠体１１０ｂの上面を囲むようにして設けられている。封止用導体パターン１１７は、図２及び図４に示すように、第三ビア導体１１４ｃを介して、第三外部端子１１２ｃと電気的に接続されている。封止用導体パターン１１７は、例えばタングステン又はモリブデン等から成る導体パターンの表面にニッケルメッキ及び金メッキを順次、枠体１１０ｂの上面を環状に囲む形態で施すことによって、例えば１０〜２５μｍの厚みに形成されている。
The sealing
ここで、基板１１０ａの作製方法について説明する。基板１１０ａがアルミナセラミックスから成る場合、まず所定のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得た複数のセラミックグリーンシートを準備する。また、セラミックグリーンシートの表面或いはセラミックグリーンシートに打ち抜き等を施して予め穿設しておいた貫通孔内に、従来周知のスクリーン印刷等によって所定の導体ペーストを塗布する。さらに、これらのグリーンシートを積層してプレス成形したものを、高温で焼成する。最後に、導体パターンの所定部位、具体的には、電極パッド１１１、外部端子１１２、配線パターン１１３、ビア導体１１４、凸部１１５及び封止用導体パターン１１７となる部位にニッケルメッキ又、金メッキ、銀パラジウム等を施すことにより作製される。また、導体ペーストは、例えばタングステン、モリブデン、銅、銀又は銀パラジウム等の金属粉末の焼結体等から構成されている。
Here, a method for manufacturing the
音叉型水晶素子１２０の基板１１０ａへの接合方法について説明する。まず、導電性接着剤１４０は、例えばディスペンサによって、一対の電極パッド１１１の上面に塗布される。音叉型水晶素子１２０は、導電性接着剤１４０上に搬送され、導電性接着剤１４０上に載置される。そして音叉型水晶素子１２０は、導電性接着剤１４０を加熱硬化させることによって一対の電極パッド１１１に接合される。
A method of bonding the tuning fork
また、導電性接着剤１４０は、引き出し電極１２７ａ、１２７ｂと対向する電極パッド１１１上に設けられ、音叉型水晶素子１２０の一端を基板１１０ａの上面と固定するようにして設けられている。導電性接着剤１４０は、水晶デバイスに熱が印加された場合に膨張し、冷却された場合に収縮することになる。また、仮に導電性接着剤１４０が水晶基部１２１及び水晶延出部１２２に被着された場合に、この導電性接着剤１４０が、熱膨張及び収縮することによって、音叉型水晶素子１２０の水晶基部１２１及び水晶延出部１２２に応力がかかることになる。導電性接着剤１４０の収縮により発生する力は、等方性に同心円になるように分布する。また、仮に、導電性接着剤１４０の収縮により発生する力が伝播したとしても、水晶支持部１２４から水晶基部１２１の縁に沿って分布することになる。このようにすることで、導電性接着剤１４０の収縮により発生する力が励振電極１２５、１２６に伝播するまでの距離を長くすることができるので、導電性接着剤１４０の収縮により発生する力が励振電極１２５、１２６に伝播する前に十分に緩和することができる。よって、励振電極１２５、１２６への導電性接着剤１４０の応力の影響を低減することができる。
The
導電性接着剤１４０は、シリコーン樹脂等のバインダーの中に導電フィラーとして導電性粉末が含有されている。導電性粉末としては、アルミニウム、モリブデン、タングステン、白金、パラジウム、銀、チタン、ニッケル又はニッケル鉄のうちのいずれか、或いはこれらの組み合わせを含むものが用いられている。また、バインダーとしては、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂又はビスマレイミド樹脂が用いられる。
The
導電性接着剤１４０の粘度が、３５〜４５Ｐａ・ｓのものを使用することによって、塗布した際に、導電性接着剤１４０は、電極パッド１１１から基板１１０ａ上面に流れ出にくくなることで、電極パッド１１１上に留まり、上下方向の厚みが維持される。導電性接着剤１４０の上下方向の厚みの長さは、１０〜２５μｍである。このように導電性接着剤１４０の厚みを確保できることによって、落下等の試験により加わった衝撃が音叉型水晶素子１２０に対して導電性接着剤１４０を中心にして上下方向へ加わったとしても、その衝撃を導電性接着剤１４０で十分に吸収緩和することができる。
By using the
蓋体１３０は、例えば、鉄、ニッケル又はコバルトの少なくともいずれかを含む合金からなる。このような蓋体１３０は、真空状態にある凹部Ｋ、あるいは窒素ガスなどが充填された凹部Ｋを気密的に封止するためのものである。具体的には、蓋体１３０は、所定雰囲気で、パッケージ１１０の枠体１１０ｂ上に載置される。そして、枠体１１０ｂの封止用導体パターン１１７と蓋体１３０の接合部材１３１とが溶接されるように、蓋体１３０に所定電流を印加してシーム溶接を行うことにより、蓋体１３０を枠体１１０ｂに接合する。
The
接合部材１３１は、パッケージ１１０の枠体１１０ｂ上面に設けられた封止用導体パターン１１７に相対する蓋体１３０の箇所に設けられている。接合部材１３１は、例えば、金錫又は銀ロウによって設けられている。金錫の場合は、その厚みは、１０〜４０μｍである。例えば、成分比率が、金が７８〜８２％、錫が１８〜２２％のものが使用されている。銀ロウの場合は、その厚みは、１０〜２０μｍである。例えば、成分比率は、銀が７２〜８５％、銅が１５〜２８％のものが使用されている。
The joining member 131 is provided at a location of the
接合部材１３１は、例えば、ガラスの場合には、３５０℃〜４００℃で溶融する鉛フリーガラスである例えばバナジウムを含有した低融点ガラスから構成されている。鉛フリーガラスは、バインダーと溶剤とが加えられペースト状であり、溶融された後固化されることで他の部材と接着する。接合部材１３１は、例えば、ガラスフリットペーストがスクリーン印刷法で塗布され乾燥することで設けられる。 For example, in the case of glass, the bonding member 131 is made of low-melting glass containing, for example, vanadium, which is a lead-free glass that melts at 350 ° C. to 400 ° C. Lead-free glass is in the form of a paste with a binder and a solvent added, and after being melted and solidified, it adheres to other members. The joining member 131 is provided by, for example, applying glass frit paste by a screen printing method and drying.
第二実施形態の水晶デバイスは、第一実施形態の音叉型水晶素子１２０を用いることによって、従来の音叉型水晶素子のように、水晶基部に設けられた引き出し電極のみで電極パッドと接続されている場合と比較して、第一水晶支持部１２４ａ及び第二水晶支持部１２４ｂに接続電極１２９ａが設けられているため、導電性接着剤１４０が水晶延出部１２２または水晶基部１２１に接触することを抑えることができ、クリスタルインピーダンス値を低減することが可能となる。
By using the tuning fork
第二実施形態の水晶デバイスは、このような音叉型水晶素子を用いることによって、第一水晶支持部１２４ａ及び第二水晶支持部１２４ｂに接続電極１２９が設けられているため、導電性接着剤１４０が水晶延出部１２２または水晶基部１２１に接触することを抑えることができると共に、導電性接着剤１４０で固定する箇所である接続電極１２９ａ、１２９ｂが形成され、第一水晶支持部１２４ａ、第二水晶支持部１２４ｂ及び第三水晶支持部１２４ｃからなる水晶支持部１２４と、励振電極１２５、１２６が形成されている水晶振動部１２３との間に設けられた空間及び水晶基部１２１に設けられた水晶延出部１２２によって、導電性接着剤１４０により発生した励振電極１２５、１２６への応力の影響が遮られることになる。また、仮に、導電性接着剤１４０の収縮により発生する力が伝播したとしても、水晶支持部１２４及び水晶基部１２１沿って応力が分布することになる。このようにすることで、導電性接着剤１４０の収縮により発生する力が励振電極１２５、１２６に伝播するまでの距離を長くすることができるので、導電性接着剤１４０の収縮により発生する力が励振電極１２５、１２６に伝播する前に十分に緩和することができ、その結果、励振電極１２５、１２６にかかる応力を低く抑えることができる。よって、音叉型水晶素子１２０の屈曲振動が阻害されることを抑制しつつ、音叉型水晶素子１２０のクリスタルインピーダンス値を低減することができる。
Since the crystal device of the second embodiment uses such a tuning fork type crystal element, the
また、第二実施形態の水晶デバイスでは、配線パターン１１３が、電極パッド１１１と電気的に接続されており、平面視した際に、枠体１１０ｂと重なる位置に設けられている。このようにすることによって、水晶デバイスは、配線パターン１１３と音叉型水晶素子１２０との間で浮遊容量が発生することを抑えるので、音叉型水晶素子１２０にこの浮遊容量が付与されることがないため、発振周波数が変動してしまうことを抑えることができる。また、水晶デバイスに外力が加わり、枠体１１０ｂの長辺方向に曲げモーメントが発生しても、基板１１０ａに加えて枠体１１０ｂが設けられていることにより、枠体１１０ｂが設けられている箇所は、変形しにくくなる。よって、枠体１１０ｂと平面視して重なる位置に設けられた配線パターン１１３は、断線しにくくなり、発振周波数が出力されなくなることを抑制することができる。
In the crystal device according to the second embodiment, the
尚、本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。上記実施形態では、枠体１１０ｂが基板１１０ａと同様にセラミック材で一体的に形成した場合を説明したが、枠体１１０ｂが金属製であっても構わない。この場合、枠体は、銀−銅等のロウ材を介して基板の導体膜に接合されている。
In addition, it is not limited to this embodiment, A various change, improvement, etc. are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention. In the above embodiment, the case where the
第二実施形態では、基板１１０ａの下面に四つの外部端子１１２が設けられている場合を説明したが、基板の下面に二つの外部端子を設けるようにしても構わない。この場合には、封止用導体パターンは、外部端子とは、電気的に接続されていない。
In the second embodiment, the case where the four
１１０・・・パッケージ
１１０ａ・・・基板
１１０ｂ・・・枠体
１１１・・・電極パッド
１１２・・・外部端子
１１３・・・配線パターン
１１４・・・ビア導体
１１７・・・封止用導体パターン
１２０・・・音叉型水晶素子
１２１・・・水晶基部
１２２・・・水晶延出部
１２３・・・水晶振動部
１２４・・・水晶支持部
１２４ａ・・・第一水晶支持部
１２４ｂ・・・第二水晶支持部
１２４ｃ・・・第三水晶支持部
１２５、１２６・・・励振電極
１２７・・・引き出し電極
１２８・・・周波数調整用金属膜
１２９・・・接続電極
１３０・・・蓋体
１３１・・・接合部材
１４０・・・導電性接着剤
Ｂ・・・凸部
Ｃ・・・切欠き部
Ｄ１・・・第一溝部
Ｄ２・・・第二溝部
Ｈ・・・錘部
Ｋ・・・凹部
Ｐ・・・突起部
Ｔ１・・・第一水晶突出部
Ｔ２・・・第二水晶突出部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記水晶基部の側面より延出するように設けられ、第一水晶振動部及び第二水晶振動部により構成された水晶振動部と、
前記水晶基部の前記側面と対向する位置にある側面より延出するようにして設けられた略矩形形状の水晶延出部と、
前記水晶延出部の側面より前記水晶振動部と同一方向に延出するように設けられた第一水晶支持部と、
前記第一水晶支持部の側面から前記第一水晶支持部と同一方向に延出するように設けられ、平面視して前記第一水晶支持部より幅が広い第二水晶支持部と、
前記水晶振動部の上面、下面及び側面に設けられた励振電極と、
前記水晶振動部から前記水晶基部、前記第一水晶支持部及び前記第二水晶支持部にかけて設けられ、前記励振電極と電気的に接続された引き出し電極と、
前記引き出し電極と電気的に接続され、前記第一水晶支持部及び前記第二水晶支持部に設けられた接続電極と、
前記第一水晶振動部と前記第二水晶振動部との間に位置するように、前記水晶基部の側面より前記水晶振動部と同一方向に延出するように設けられた第一水晶突出部と、
平面視した際に、前記第一水晶突出部と対向する位置で、前記水晶延出部の側面より前記水晶振動部と反対方向に延出して設けられた第二水晶突出部と、
前記第二水晶突出部の両端に位置し、前記水晶振動部が形成された側面と対向する位置にある側面を構成する一辺から前記水晶基部に向かって延出させ、前記水晶延出部の上面と下面とを貫通させた一対の第一溝部と、を備え、
前記水晶延出部を平面視した際に、一方の前記第一溝部における前記水晶振動部の延出方向の長さが他方の前記第一溝部における前記水晶振動部の延出方向の長さよりも短くなっている音叉型水晶素子。 A substantially rectangular crystal base;
A quartz crystal vibrating portion provided to extend from the side surface of the quartz crystal base portion, and configured by a first quartz crystal vibrating portion and a second quartz crystal vibrating portion;
A substantially rectangular crystal extending portion provided so as to extend from a side surface at a position facing the side surface of the crystal base;
A first crystal support portion provided so as to extend from the side surface of the crystal extension portion in the same direction as the crystal vibration portion;
A second crystal support portion provided so as to extend from the side surface of the first crystal support portion in the same direction as the first crystal support portion, and wider than the first crystal support portion in plan view;
Excitation electrodes provided on an upper surface, a lower surface and a side surface of the crystal vibrating part;
A lead electrode provided from the crystal vibrating part to the crystal base, the first crystal support part and the second crystal support part, and electrically connected to the excitation electrode;
A connection electrode electrically connected to the lead electrode and provided in the first crystal support part and the second crystal support part;
A first crystal protrusion provided to extend from a side surface of the crystal base in the same direction as the crystal vibration part so as to be positioned between the first crystal vibration part and the second crystal vibration part; ,
When viewed in plan, at a position facing the first crystal protrusion, a second crystal protrusion provided to extend from the side surface of the crystal extension in the opposite direction to the crystal vibration part,
It is located at both ends of the second crystal protrusion, and extends from one side constituting the side surface at a position facing the side surface on which the crystal vibration unit is formed toward the crystal base, and the upper surface of the crystal extension unit And a pair of first groove portions penetrating the lower surface,
When the crystal extension part is viewed in plan, the length in the extension direction of the crystal vibration part in one of the first groove parts is longer than the length in the extension direction of the crystal vibration part in the other first groove part. Tuning fork type crystal element that is shortened .
前記水晶振動部に設けられた第二溝部を備え、A second groove provided in the quartz crystal vibrating portion;
前記第二溝部内に前記励振電極が設けられている音叉型水晶素子。A tuning fork type crystal element in which the excitation electrode is provided in the second groove.
前記第二溝部内に設けられた突起部を備えている音叉型水晶素子。A tuning-fork type quartz crystal element having a protrusion provided in the second groove.
基板と枠体とで構成され、前記基板上に設けられた電極パッドを有するパッケージと、A package comprising an electrode pad provided on the substrate, the substrate comprising a substrate and a frame;
前記音叉型水晶素子を気密封止するための蓋体と、を備えた水晶デバイス。A crystal device comprising: a lid for hermetically sealing the tuning fork crystal element.
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