TW201946301A - 晶體振子及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種晶體振子及其製造方法，具有新的結構，且可謀求晶體阻抗的改善。晶體振子包括AT切割晶體片。所述晶體片的平面形狀為長方形狀且一部分成為厚壁部。所述晶體片中，當觀察在晶體片的短邊的中央附近沿長邊方向切割的截面時，從一方的短邊側起，依次包括第一端部、凹部、厚壁部及第二端部。凹部是：從厚壁部朝向第一端部的一側而設置的凹部，凹部的表面以規定角度θa凹陷，然後凸出，而與第一端部連接。從厚壁部的第一端部的一側的上端至第一端部的前端為止的尺寸L，成為：L＝λ（n/4±0.25）。n為奇數，λ為在所述晶體振子的X軸方向上傳播的彎曲振動的波長。

Description

晶體振子及其製造方法

本發明是有關於一種使用AT切割晶體片的晶體振子及其製造方法。

隨著AT切割晶體振子的小型化發展，在利用機械式加工的製造方法中，晶體振子用的晶體片的製造變得困難。因此，已開發出利用光刻（photolithography）技術及濕式蝕刻（wet etching）技術來製造的AT切割晶體片。

例如，在專利文獻1中，公開了一種晶體振子，使用了通過所述技術而製造的AT切割晶體片。具體來說，在專利文獻1的段落0053及圖6中，公開了一種晶體振子，在與晶體的X軸交叉的側面（X面）中，+X側的側面由六個面構成，-X側的側面由兩個面構成，且使所述晶體振子的一部分為厚壁部（台面（mesa）狀）。根據所述晶體振子，可以實現晶體阻抗（crystal impedance，CI）值低，頻率溫度特性經改善的晶體振子（專利文獻1的段落0008）。

[現有技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2014-27505號公報

[發明所要解決的問題] 專利文獻1的晶體振子具有台面結構，包括：厚壁部、與所述厚壁部兩側連接的傾斜部、以及與這些傾斜部連接的薄壁部。傾斜部有+X側的傾斜部（專利文獻1的圖6（b）的結晶面133）及-X側的傾斜部（所述圖6（b）的傾斜面23）兩個。 而且，+X側的傾斜部的傾斜面與厚壁部的主面的法線所成的角度記載為約27°（專利文獻1的段落57第4行～第5行）。因此，+X側的傾斜部朝向薄壁部以約63°的角度傾斜。並且，-X側的傾斜部的結晶面與厚壁部的主面的法線所成的角度記載為約55°（專利文獻1的段落55第2行～第3行）。因此，-X側的傾斜部朝向薄壁部以約35°的角度傾斜。並且，在專利文獻1的情況下，如專利文獻1的圖8中所記載般，使用形成厚壁部的專用的耐蝕刻性罩幕。 針對所述現有技術，期望出現厚壁部與薄壁部的連接部分的其它優選結構。並且，期望出現能夠省略形成厚壁部的專用的耐蝕刻性罩幕的製作方法。 本申請是鑒於如上所述的方面而成，因此，本申請的目的在於提供一種晶體振子及適合於所述晶體振子的製造的方法，所述晶體振子具有新的台面結構，且可謀求晶體阻抗（CI）的改善。

[解決問題的技術手段] 為了謀求所述目的的達成，根據本申請的晶體振子的發明，是如下的晶體振子，包括：平面形狀為長方形狀且一部分成為厚壁部的AT切割晶體片，其中， 所述AT切割晶體片中，當觀察在所述AT切割晶體片的短邊的中央附近沿長邊方向切割的截面時，從一方的短邊側起，依次包括第一端部、凹部、厚壁部及第二端部， 所述凹部是：從所述厚壁部朝向第一端部的一側而設置的凹部，所述凹部的表面以規定角度θa凹陷，然後凸出，而與所述第一端部連接。

並且，根據本申請的晶體振子的製造方法的發明，其中，所述晶體振子包括：平面形狀為長方形狀且一部分成為厚壁部的AT切割晶體片，所述AT切割晶體片中，當觀察在所述AT切割晶體片的短邊的中央附近沿長邊方向切割的截面時，從一方的短邊側起，依次包括第一端部、凹部、厚壁部及第二端部，所述凹部是：從所述厚壁部朝向第一端部的一側而設置的凹部，所述凹部的表面以規定角度θa凹陷，然後凸出，而與所述第一端部連接，當製造所述晶體振子時，所述晶體振子的製造方法包括： 準備用於製造多個所述AT切割晶體片的晶體晶片的步驟； 在所述晶體晶片的表面與背面上形成耐濕式蝕刻性罩幕的步驟，所述耐濕式蝕刻性罩幕用於形成所述AT切割晶體片的外形，且在與所述凹部相對應的區域內的一部分上具有開口，所述開口不貫通所述晶體晶片，但是可以使濕式蝕刻液滲入至能夠對所述晶體晶片進行所需量蝕刻的程度；以及 將形成有所述耐濕式蝕刻性罩幕的晶體晶片浸漬於濕式蝕刻液中規定時間的步驟。 另外，本申請中所述的晶體振子也包括：一般的晶體振子、與振盪電路一同封裝在封裝體內而構成晶體振盪器的晶體振子、及帶有熱敏電阻（thermistor）或PN二極體等各種溫度傳感器的晶體振子等。 並且，本申請中所述的平面形狀為長方形狀也包括：長方形的角部變成R狀等，無損本發明的目的的範圍內的大致長方形狀。

[發明的效果] 根據本發明的晶體振子，可獲得在厚壁部與第一端部之間具有規定的凹部的晶體振子。由於是凹部，所以，可獲得晶體片的厚度從厚壁部朝第一端部一下變薄然後變厚的新的台面結構。可認為這種台面結構與單純的台面結構相比，可以更好地將振動封入至厚壁部。因此，可認為能夠謀求晶體振子的特性改善。 並且，根據本發明的晶體振子的製造方法，通過在晶體片的外形加工用的罩幕上設置規定的開口，可以在晶體片的外形加工時同時進行凹部的加工。因此，可以不使用厚壁部形成用的專用的罩幕，而形成具有所需要的厚壁部的晶體振子。

以下，參照附圖對本發明的晶體振子及晶體振子的製造方法的實施方式進行說明。另外，用於說明的各圖只是以能夠理解這些發明的程度而概略性地表示。並且，在用於說明的各圖中，對同樣的構成成分標注相同的編號來表示，也存在省略其說明的情況。並且，在以下的說明中所述的形狀、尺寸、材質等只是本發明的範圍內的適宜例。因此，本發明並不只限定於以下的實施方式。

[1.晶體振子的說明] [1-1.結構] 首先，參照圖1A至圖1C、圖2A及圖2B，對實施方式的晶體振子所具有的AT切割晶體片10進行說明。另外，圖1A是晶體片10的俯視圖，圖1B是沿圖1A中的IB-IB線的晶體片10的截面圖，圖1C是沿圖1A中的IC-IC線的晶體片10的截面圖。另外，在圖1B中，為了使作為本發明的特徵的第一端部10a、凹部10b及第二端部10d易於理解，將這些部分加以放大表示，並且由於圖紙的關係，對厚壁部10c省略沿晶體片10的長邊方向的區域的一部分來表示。並且，圖2A是圖1C的放大圖，圖2B是放大表示圖2A中的N部分的圖。

並且，圖1A中所示的坐標軸X、Y'、Z'分別表示AT切割晶體片10中的晶體的晶軸。另外，關於AT切割晶體片自身的詳細情況，例如已記載在文獻《晶體裝置的解說及應用》日本晶體裝置工業會2002年3月第4版第7頁等之中，所以此處省略其說明。

本實施方式的晶體片10是平面形狀為長方形狀，使一部分為厚壁部10c，由規定的方向角的晶體片形成；晶體片10是：其長邊與晶體的X軸平行，其短邊與晶體的Z'軸平行的AT切割的晶體片。 而且，所述晶體片10中，當觀察在晶體片10的短邊的中央附近沿長邊方向切割的截面（即沿IB-IB線切割的截面）時，從方的短邊側（在圖1A至圖1C的示例的情況下，從+X側短邊）起，依次包括第一端部10a、凹部10b、厚壁部10c及第二端部10d。 而且，特別是如圖1B所示，凹部10b是以下的凹部：從厚壁部10c朝向第一端部10a的一側而設置，所述凹部的表面以規定角度θa凹陷，然後凸出，而與第一端部10a連接。另外，凹部10b也可以在其區域內，存在些許的凸區域。 此處，角度θa是厚壁部10c的主面與凹部10b的厚壁部10c側的斜面所成的角度，具體來說是4°～8°，典型的是約6°。所述角度θa顯示出稍許偏差，根據本申請的發明人的迄今為止的實驗得知，如上所述，角度θa表示6°±2°。 並且，如圖1B所示，第一端部10a由四個面構成，形成為朝向+X方向具有凸狀的形狀的結構，並且，第二端部10d由四個面構成，形成為朝向-X方向具有凸狀的形狀的結構。另外，也可以存在第二端部10d由五個以上的面，例如五個面或六個面構成的情況。

並且，在所述晶體片10中，當將從厚壁部10c的第一端部10a的一側的上端至第一端部10a的前端為止的尺寸定義為L（參照圖1A、圖1B）時，L設為滿足下述式（1）的尺寸。 其中，在式（1）中，n為奇數，λ為沿所述晶體振子中的晶體的X軸傳播的彎曲振動即多餘振動的波長。並且，n理論上可採用如1、3般的小的值，但若考慮實際的晶體片的長邊尺寸，則n為比較大的整數，且為二位數以上的奇數，但並不限定於此。並且，彎曲振動的波長是對應於晶體片10的原本的振動頻率即厚度剪切振動（thickness shear vibration）的頻率而產生的固有的值，例如，當將厚度剪切振動的頻率定義為F0時，彎曲振動的波長是由例如下述的式（2）等所求出的值。並且，式（1）妥當的理由在其後的試製結果及模擬結果的說明欄中進行詳述。 L＝λ（n/4±0.25）・・・（1） λ＝1943/F0－12.8・・・（2） 通過具有凹部10b，且將所述尺寸L設為由式（1）所求出的尺寸，如後述般，可週期性地獲得晶體阻抗（CI）變小的範圍。而且，可抑制如後述般，例如，利用導電性黏接劑將晶體片10的第一端部10a固定在所述晶體振子用的容器上的前後的晶體阻抗（CI）的變動。

並且，在所述晶體片10的情況下，與晶體片10的Z'軸交叉的側面（Z'面）分別特別地如圖2B所示，設為：由第一面10f、第二面10g及第三面10h這三個面構成的側面。而且，第一面10f是與所述晶體片10的主面10i相交的面，而且，是相當於使主面10i以晶體的X軸為旋轉軸旋轉θ1而成的面的面。

進而，在所述晶體片10中，第一面10f、第二面10g及第三面10h依此順序相交。而且，第二面10g是相當於使主面10i以晶體的X軸為旋轉軸旋轉θ2而成的面的面，第三面10h是相當於使主面10i以晶體的X軸為旋轉軸旋轉θ3而成的面的面。從本申請人的實驗得知，這些角度θ1、角度θ2、角度θ3優選如下。θ1＝4°±3.5°，θ2＝-57°±5°，θ3＝-42°±5°，更優選的是θ1＝4°±3°，θ2＝-57°±3°，θ3＝-42°±3°。另外，關於θ1～θ3，已記載於本申請人的日本專利特開2016-197778號公報之中，所以此處省略其說明。 若如上所述由規定的三個面構成與Z'軸交叉的側面（Z'面），則可謀求抑制晶體片10的短邊方向上的多餘振動，從而優選。

並且，所述晶體片10在厚壁部10c的表面與背面上，或者在包含所述厚壁部10c的表面與背面的更寬的規定區域內，包括激勵用電極11，進而包括：從所述激勵用電極11引出至晶體片10的一個短邊側，具體而言為引出至第一端部10a側的引出電極13（參照圖1A～圖1C等）。激勵用電極11及引出電極13分別典型的是可包含鉻及金的層疊膜。 通過將如所述般形成的晶體片10，如圖3所示，例如在眾所周知的陶瓷封裝體15內，例如利用矽酮系的導電性黏接劑17而黏接固定在引出電極13的位置，進而，利用規定的蓋構件（未圖示）對所述陶瓷封裝體以真空密封或惰性氣體環境等的密封狀態進行密封，而可以構成實施方式的晶體振子。另外，若對晶體片10的固定位置進行詳述，則如圖3所示，晶體片10在其第一端部10a側的晶體片10的短邊的兩端附近，分別通過導電性黏接劑17而固定在陶瓷封裝體15的連接墊15a上。

[1-2.模擬結果及試製結果] 分別製作多個作為將振盪頻率設為規定的頻率的試製晶體片10的、將尺寸L變成各種尺寸的多種試製晶體片。而且，使用這些試製晶體片，製作由所述封裝結構及密封結構所構成的多種實施例的晶體振子。 並且，作為利用有限單元法（finite element method）的模擬模型，準備作為所述晶體片10的將尺寸L變成各種尺寸的模擬模型，並調查了尺寸L與第一端部10a中的位移量的關係。 並且，作為比較例的晶體片20，製作多個如圖4中以與圖1B同樣的截面圖所示，未設置實施例中所設置的凹部10b的結構的晶體片20。而且，使用這些晶體片20來製作由所述封裝結構及密封結構所構成的比較例的晶體振子。

以下對所述模擬結果及試製結果進行說明。 圖5是在橫軸上設為式（1）中的n/4，在左縱軸上設為第一端部10a的前端點處的位移量，在右縱軸上設為已試製的多種晶體振子各自的CI值的平均值，表示相對於n/4的位移量及CI值的關係的圖。因此，圖5是表示相對於由將波長λ作為規定值來考慮的式（1）所求出的尺寸L的位移量及CI值的關係的圖。 其中，所謂位移量，是指：晶體片10的第一端部10a的前端點處的位移量，且為以如下的定義所求出的位移量。即，所謂正的位移量，是指：第一端部10a的前端點已朝晶體片10的Y'軸的正側移位；所謂負的位移量，是指：第一端部10a的前端點已朝晶體片10的Y'軸的負側移位。因此，位移量的絕對值越小，越是優選的晶體片。 並且，右縱軸的CI值是利用對所述晶體振子所要求的規格值，來將各水準的晶體振子各自的CI值的平均值標準化所得的值。因此，經標準化的CI值越小於1，越是優選的晶體片。 另外，在圖5中表示n為9～19的範圍，因此L為2.25～4.75的範圍內的研究結果。但是，即便是n為圖5中所示的範圍外的情況，滿足所述式（1）的範圍也週期性地出現，可在各個區域中獲得本發明的效果。 另外，所述試製及模擬在將晶體片10的X方向的尺寸設為約740μm，將共振頻率設為40MHz的條件下進行。當然，這些尺寸或頻率為一例，本發明並不限定於這些尺寸或頻率。

根據圖5可知，在n/4約為2.85～3.5的範圍內，位移量以絕對值而言成為0.02以下的極小的範圍。並且，關於CI值，也可知在L約為2.85～3.5的範圍內，CI值為1以下的值，即滿足規格值。此處，當n為13時，n/4為3.25。因此，所謂n/4為2.85～3.5的範圍，在以n為13時的n/4＝3.25為基準來考慮的情況下，是指：負0.4～正0.25的範圍。可知若為所述範圍，則位移量及CI值均表示所期望的值。更優選的是n/4＝3.25±0.25的範圍，進而更優選的是使位移量及CI值均變小的n/4＝3.25±0.15的範圍，因此可知以n/4＝3.25±0.15的範圍為宜。並且，晶體片10的優選的實際的尺寸L如式（1）般，可通過使（n/4±0.25）乘以波長λ來算出。例如，若為所述例，則波長λ約為62μm，因此L的中心值由L＝3.25 × 62求出，約為200μm。另外，第一端部10a的沿晶體的X軸的尺寸並不限定於此，例如以設為50μm左右為宜。

並且，針對已試製的實施例及比較例的各晶體片，通過一對一來追蹤確認黏接在容器上之前的CI值與黏接在容器上之後的CI值，並調查了黏接前後的CI值的變化。圖6A、圖6B是表示其結果的圖，且為在橫軸上設為黏接前、黏接後，在縱軸上設為黏接前後的CI值的比來表示的圖。圖6A表示實施例的晶體片10中的結果，圖6B表示比較例的晶體片20中的結果。在任何情況下，樣品數均為七個。另外，所謂黏接前的晶體片的CI值，是指：後述的製作方法說明中所示的與晶片中的框架連結的狀態的晶體片中的測定值。 根據圖6A、圖6B，在實施例的晶體片中CI變動比最大也僅為1.5，相對於此，在比較例的晶體片中CI變動比最大超過2，而且，超過1.5的個數也有四個。因此，可知實施例的晶體片10的朝振動部中的能量封入優於比較例。

[2.製造方法的說明] 其次，參照圖7A～圖9C，對晶體振子的製造方法的實施方式進行說明。 實施方式的晶體片10可以利用光刻技術及濕式蝕刻技術，從晶體晶片（crystal wafer）中製造多個。因此，在以下的製作方法例的說明中所使用的圖的一部分圖中，表示了晶體晶片10w的俯視圖及將其一部分M加以放大的俯視圖。進而，在製作方法例的說明中所使用的圖的一部分圖中，也同時使用了晶體片10的截面圖。所有截面圖都表示了相對應的俯視圖中的沿VIIC-VIIC線、VIIIC-VIIIC線、IXC-IXC線、XIB-XIB線、或XIC-XIC線的截面。

首先，準備晶體晶片10w（圖7A）。AT切割晶體片10的振盪頻率為眾所周知，大致取決於晶體片10的主面（X-Z'面）部分的厚度，所準備的晶體晶片10w設為比最終的晶體片10的厚度還厚的晶片。

其次，在所述晶體晶片10w的表面與背面兩面上，利用眾所周知的成膜技術及光刻技術，形成用於形成晶體片的外形的耐濕式蝕刻性罩幕40。本實施方式的情況的耐濕式蝕刻性罩幕40是設為包括：與晶體片的外形相對應的部分、保持各晶體片的框架部分、及將晶體片與框架部分加以連結的連結部。但是，在本發明中，在與所述凹部10b（參照圖1）相對應的一部分區域內，形成了具有開口40a的耐濕式蝕刻性罩幕，所述開口40a不貫通晶體晶片10w，但是可以使濕式蝕刻液滲入至可對晶體晶片10w進行所需量蝕刻的程度。具體來說，例如形成了包含鉻膜與金膜的層疊膜的耐濕式蝕刻性罩幕40，即，形成對規定部分去除所述金屬膜而設為開口40a的耐濕式蝕刻性罩幕40。

所述開口40a的沿晶體片10的厚度方向的尺寸如上所述，是不貫通晶體晶片10w，但可使濕式蝕刻液滲入至可對晶體晶片10w進行所需量蝕刻的程度的尺寸，典型的是數μm，例如2μm。但是，所述值可以根據晶體晶片10w的厚度、或凹部10b的深度及寬度等而變更。並且，所述開口40a的沿晶體片10的短邊方向的尺寸以設為與晶體片的寬度尺寸相同程度的尺寸為宜。但是，所述尺寸也可以根據晶體晶片10w的厚度、或凹部10b的寬度而變寬或變窄。並且，在圖7A至圖7C的示例中，將開口40a的數量設為一個，但並不限定於此，也可以在與凹部10b對應的區域中使彼此接近等來設置多個。並且，在圖7A至圖7C的示例中，將開口40a的平面形狀設為極細長的長方形狀，但是也可以變更所述形狀。

其次，將形成有耐濕式蝕刻性罩幕40的晶體晶片10w，浸漬於濕式蝕刻液中規定時間。作為蝕刻液，使用氫氟酸系蝕刻劑（etchant）。所謂規定時間，是指：蝕刻液能夠貫通晶體晶片10w以獲得晶體片10的外形輪廓的時間＋α的時間。 在所述蝕刻中，在晶體晶片10w的晶體片10的形成預定區域的周圍的開口，蝕刻液良好地滲入擴散，因此蝕刻推進而充分貫通晶體晶片10w自身。另一方面，開口40a的部分的開口尺寸狹窄，所以濕式蝕刻液是一點點地滲入至開口40a下的晶體晶片10w部分，所以對開口40a的區域及其周圍的罩幕下的晶體晶片10w部分進行蝕刻，而不會到貫通晶體晶片10w的程度。 圖8A至圖8C是表示已結束所述外形蝕刻的試樣的樣子的圖，且為表示已去除耐濕式蝕刻性罩幕40之中的框架部分以外的部分的狀態的圖。獲得了具有第一端部10a、凹部10b、厚壁部10c、第二端部10d各自的完成前的中間體的狀態的晶體晶片10w。

其次，將所述中間體狀態的晶體晶片10w，再次浸漬於以氫氟酸為主的蝕刻液中規定的時間。此處，所謂規定的時間，是指晶體片10的厚壁部10c形成預定區域的厚度能夠滿足對所述晶體片10所要求的振盪頻率的規格，並且，可以在與晶體片10的Z'軸交叉的側面上形成第一面10f～第三面10h的時間。若所述蝕刻完成，則如圖9A至圖9C所示，完成包括第一端部10a、凹部10b、厚壁部10c及第二端部10d的晶體片10的主要部分。

其次，從所述蝕刻已結束的晶體晶片10w中，還去除耐濕式蝕刻性罩幕40的殘留部分，而露出整個晶體面（未圖示）。然後，在所述晶體晶片10w的整個面上，利用眾所周知的成膜方法，形成晶體振子的激勵用電極及引出電極形成用的金屬膜（未圖示）。其次，利用眾所周知的光刻技術及金屬蝕刻（metal etching）技術，對所述金屬膜進行加工，從而完成具有多個圖1A至圖1C中所示的晶體片10的晶體晶片10w。

其次，對晶體晶片10w的各晶體片10的連結部施加適當的外力，使晶體片10從晶體晶片10w分離，而單片化。通過將這樣形成的晶體片10如上所述封裝至容器中，並進行密封，可以獲得如圖3所示的實施方式的晶體振子。 在所述製造方法中，在耐濕式蝕刻性罩幕40上設置規定的開口40a而進行外形蝕刻，所以在外形蝕刻時也可以同時形成凹部10b的前驅體。因此，可簡易地進行凹部及厚壁部的形成。

[3.將支撐部設在晶體的晶軸的-X側的示例（變形例）] 在所述實施方式中，將支撐晶體片10的支撐部設在晶體的晶軸的+X側，但也可以在晶體的晶軸的-X軸側支撐晶體片。以下，對此變形例進行說明。 圖10是此變形例的說明圖，且為以與圖1B相同的截面圖表示的圖。此變形例的晶體片50的與圖1B的晶體片10的不同點是：從晶體的晶軸的-X側，定義第一端部10a、凹部10b、厚壁部10c、第二端部10d這一點。但是，由於晶體的晶軸的對於濕式蝕刻液的各向異性，因此，此變形例的晶體片50中的規定角度θa變成與圖1A至圖1C中所示的晶體片10的情況不同的值。具體而言，變形例的晶體片50中的規定角度θa為14°～18°，典型的是約16°。所述角度θa顯示出稍許偏差，根據本申請的發明人的迄今為止的實驗得知，如上所述，角度θa表示16°±2°。 即便在此變形例的情況下，在支撐部與厚壁部之間也具有凹部，而且將尺寸L設為由式（1）所求出的規定尺寸，因此可期待與圖1A至圖1C中所示的晶體片10相同的效果。

[4.與激勵用電極相關的實施方式] 在所述說明中未提及激勵用電極的位置。但是，根據本申請的發明人的研究，已判明若將在具有第一端部10a、凹部10b、厚壁部10c及第二端部10d的晶體片10上設置激勵用電極11的位置設為規定範圍，則晶體振子的特性優化。以下，參照圖11A～圖14對此點進行說明。

圖11A至圖11C是說明相對於晶體片10的激勵用電極的優選的配置位置的平面圖。所述晶體振子在晶體片10的表面與背面且厚壁部10c上，分別具有激勵用電極11。而且，當將沿晶體片10的長邊的方向，即沿晶體的X軸的方向的晶體片10的中心點表示成Cx，並且，將沿晶體的X軸的方向的激勵用電極11的中心點表示成Ce時，以如下方式將激勵用電極11設置在晶體片10上：激勵用電極的中心點Ce相對於晶體片的中心點Cx，以偏心量ΔX朝第二端部10d側，即晶體片10的與由導電性黏接劑固定之側相反側偏心。

其次，對偏心量ΔX的適當範圍與效果進行說明。首先，作為研究之一，發明人使用圖11A至圖11C中所示的具有第一端部10a、凹部10b、厚壁部10c及第二端部10d，長邊尺寸Lx為778μm，短邊尺寸Lz為570μm，第一端部10a的長度為71μm，第二端部10d的尺寸為60μm，圖11A至圖11C中由L所示的尺寸為滿足所述式（1）的尺寸，而且，從厚壁部10c的第一端部10a側的上端至凹部10b的最深的部位為止的尺寸為74μm的晶體片10的模型，並通過有限單元法來模擬將激勵用電極的偏心量ΔX變成各種偏心量時的晶體阻抗（CI）的變化情況。

圖12A、圖12B是表示其模擬結果的圖，且為在橫軸上設為偏心量ΔX，在縱軸上設為晶體阻抗（CI。相對值），表示偏心量ΔX與CI的關係的圖。圖12A是將偏心量ΔX設為大範圍的圖，圖12B是放大表示圖12A中的W部分的圖。另外，在圖12A、圖12B中，在圖表的上部也表示作為新的橫軸的後述的L1/t'、L2/t'。

根據圖12A及圖12B，可理解通過將偏心量ΔX設為規定範圍，CI值變小。而且，可理解CI值變小範圍週期性地出現。更詳細而言，可理解能夠滿足由所述晶體片所製造的晶體振子的規格（圖12A及圖12B中所示的虛線）的偏心量ΔX為52±4μm的範圍（尤其參照圖12B）。並且，將實際試製了晶體振子時的CI的實測值示於圖13中。根據圖13，也可以理解在偏心量ΔX為52μm附近，CI變成極小範圍，若偏心量ΔX超過56μm，則不再滿足CI的規格。根據此試製結果，也可以理解偏心量ΔX以52±4μm的範圍為宜。另外，在試製的情況下，偏心量ΔX比52μm小的水準因某種理由而未實施，但可推斷即便是偏心量ΔX比52μm小4μm左右的情況，CI也與模擬同樣地變小。

此處，在AT切割晶體振子的情況下，晶體振子的各種設計思想並不限定於單一的頻率的晶體片，例如可廣泛應用於利用晶體片的厚壁部的厚度ta來將晶體片的長邊尺寸Lx、短邊尺寸Lz標準化所得的值為相同的值的晶體片，因此可推斷能夠應用所述偏心量ΔX的晶體片並不限定於振盪頻率為37.4MHz的晶體片。

並且，若已決定晶體片的長邊尺寸Lx，則激勵用電極的偏心量也可以由電極的長邊方向的端部的位置表示。如在圖1A至圖1C、圖10中表示般，當將從激勵用電極的第一端部側的端部至晶體片第一端部的前端為止的距離設為L1，將激勵用電極的第二端部側的端部至晶體片第二端部的前端為止的距離設為L2時，若Lx為778μm，則L1＝221±4μm、L2＝116±4μm。若利用所述厚壁部的厚度與所述表面及背面的激勵用電極的有效的厚度的和t'=1670/F來將其標準化，則L1/t'＝4.949±0.090、L2/t'＝2.598±0.090。

並且，在圖12A及圖12B中，若在大範圍內觀察偏心量ΔX，則預測大概在λ/2的週期中CI變得良好。此時，若使用整數n1、整數n2，則可在L1/t'＝4.949±0.101＋0.745×n1、L2/t'＝2.598±0.101＋0.745×n2中表示電極端部的位置。 其中，n1及n2為整數，且為滿足n1≧-6、n2≧-3的值。當n1、n2不滿足所述條件時，激勵用電極朝晶體片的區域外擴展。即，激勵用電極變得比晶體片大。而且，n1與n2的關係是滿足n2－n1≦3的關係。設為此種關係的理由是為了滿足激勵用電極朝晶體片的第二端部側偏心這一本發明的必要條件，n1與n2必須滿足n2－n1≦3的關係。另外，優選的是n1＝n2＝0。

另一方面，在AT切割晶體振子的情況下，存在若晶體片的長邊尺寸及短邊尺寸為某一範圍，則例如CI值可滿足規格，但若超過所述範圍，則CI惡化的傾向。發明人利用有限單元法對此點進行了研究。圖14是表示其結果的圖。

圖14是表示將晶體片10的長邊尺寸Lx在765μm～785μm的範圍內設定多個水準，且將短邊尺寸Lz在560μm～600μm的範圍內設定多個水準的各種晶體片的CI的差異的圖。 若根據圖14對滿足CI的規格的Lx/ta、Lz/ta進行研究，則在頻率為37.4MHz的示例中，晶體片的厚壁部的厚度ta為39.748μm，而且，在圖14中被視為滿足CI的規格值的Lx為775μm～785μm，Lz為560μm～576μm，因此可理解若19.50≦Lx/ta≦19.75，且14.08≦Lz/ta≦14.49，則滿足CI規格。 並且，CI滿足規格且變成比規格小的值，因此根據圖14可知，由於Lx為780μm～785μm，Lz為568μm～576μm，因此以19.62≦Lx/ta≦19.75，且14.29≦Lz/ta≦14.49為宜。

因此，應用激勵用電極的偏心量ΔX而適宜的晶體片的長邊、短邊、厚度（包含激勵用電極的厚度）的關係以19.50≦Lx/ta≦19.75、且14.08≦Lz/ta≦14.49為宜，更優選的是以19.62≦Lx/ta≦19.75、且14.29≦Lz/ta≦14.49為宜。 另外，在所述說明中，以將激勵用電極設置在晶體片的厚壁部上的示例進行了說明，但即便在將激勵用電極設置在包含晶體片的厚壁部的比其大的範圍內的情況下，也可以應用激勵用電極的偏心量ΔX的思想。

10‧‧‧實施方式的晶體片

10a‧‧‧第一端部

10b‧‧‧凹部

10c‧‧‧厚壁部

10d‧‧‧第二端部

10f‧‧‧第一面

10g‧‧‧第二面

10h‧‧‧第三面

10i‧‧‧主面

10w‧‧‧晶體晶片

11‧‧‧激勵用電極

13‧‧‧引出電極

15‧‧‧陶瓷封裝體

15a‧‧‧連接墊

17‧‧‧導電性黏接劑

20‧‧‧比較例的晶體片

40‧‧‧耐濕式蝕刻性罩幕

40a‧‧‧開口

50‧‧‧變形例的晶體片

Cx‧‧‧晶體片的沿長邊方向的中心點

Ce‧‧‧激勵用電極的沿長邊方向的中心點

ΔX‧‧‧偏心量

Lx‧‧‧晶體片的長邊尺寸

Lz‧‧‧晶體片的短邊尺寸

ta‧‧‧晶體片的厚壁部的厚度

L‧‧‧尺寸

L1、L2‧‧‧距離

M‧‧‧晶體晶片的一部分

N‧‧‧部分

IB-IB、IC-IC、VIIC-VIIC、VIIIC-VIIIC、IXC-IXC、XIB-XIB‧‧‧線

X、Y'、Z'‧‧‧晶體的晶軸

θa‧‧‧規定角度

θ1、θ2、θ3‧‧‧角度

圖1A至圖1C是實施方式的晶體振子所具有的AT切割晶體片10的說明圖。 圖2A及圖2B是晶體片10的特別是與Z'軸交叉的側面的說明圖。 圖3是表示將晶體片10封裝在陶瓷封裝體內的狀態的俯視圖。 圖4是比較例的晶體片20的說明圖。 圖5是由式（1）中的n/4來表示本發明的尺寸L的優選的範圍的圖。 圖6A及圖6B是說明將實施例及比較例的各晶體片黏接在容器上的前後的CI變動的差異的圖。 圖7A至圖7C是晶體片10的製作方法例的說明圖。 圖8A至圖8C是接在晶體片10的製作方法例的圖7A至圖7C之後的說明圖。 圖9A至圖9C是接在晶體片10的製作方法例的圖8A至圖8C之後的說明圖。 圖10是另一實施方式的說明圖，且為在晶體晶軸的-X側保持晶體片時的說明圖。 圖11A至圖11C是說明激勵用電極的優選的配置位置的圖。 圖12A及圖12B是說明激勵用電極的優選的配置位置的模擬結果的圖。 圖13是說明改變了激勵電極的配置位置時的試製品的特性的圖。 圖14是說明可應用激勵電極的優選的配置的晶體片的大小的圖。

Claims (15)

1. 一種晶體振子，其特徵在於，包括： 平面形狀為長方形狀且一部分成為厚壁部的AT切割晶體片， 其中， 所述AT切割晶體片中，當觀察在所述AT切割晶體片的短邊的中央附近沿長邊的方向切割的截面時，從一方的短邊側起，依次包括第一端部、凹部、所述厚壁部及第二端部， 所述凹部是：從所述厚壁部朝向第一端部的一側而設置的凹部，所述凹部的表面以規定角度θa凹陷，然後凸出，而與所述第一端部連接。
2. 如申請專利範圍第1項所述的晶體振子，其中， 所述AT切割晶體片是長邊與所述晶體振子中的晶體的X軸平行，短邊與所述晶體的Z'軸平行， 所述第一端部位於+X側。
3. 如申請專利範圍第1項所述的晶體振子，其中， 所述AT切割晶體片是長邊與所述晶體振子中的晶體的X軸平行，短邊與所述晶體的Z'軸平行， 所述第一端部位於+X側， 所述規定角度θa為6°±2°。
4. 如申請專利範圍第1項所述的晶體振子，其中， 所述AT切割晶體片是長邊與所述晶體振子中的晶體的X軸平行，短邊與所述晶體的Z'軸平行， 所述第一端部位於-X側。
5. 如申請專利範圍第1項所述的晶體振子，其中， 所述AT切割晶體片是長邊與所述晶體振子中的晶體的X軸平行，短邊與所述晶體的Z'軸平行， 所述第一端部位於-X側， 所述規定角度θa為16°±2°。
6. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的晶體振子，其中， 當將從所述厚壁部的所述第一端部的一側的上端至所述第一端部的前端為止的尺寸定義為L時，L滿足下述式（1）， 其中，在式（1）中，n為奇數，λ為沿所述晶體振子中的晶體的X軸傳播的彎曲振動的波長， L＝λ（n/4±0.25）・・・（1）。
7. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的晶體振子，其中， 當將從所述厚壁部的所述第一端部的一側的上端至所述第一端部的前端為止的尺寸定義為L時，L滿足下述式（1）， 其中，在式（1）中，n為奇數，λ為沿所述晶體振子中的晶體的X軸傳播的彎曲振動的波長， L＝λ（n/4±0.15）・・・（1）。
8. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的晶體振子，其中， 所述AT切割晶體片在所述第一端部的一側，通過固定構件而固定在所述晶體振子的容器上。
9. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的晶體振子，其中， 在所述AT切割晶體片的表面與背面且所述厚壁部上、或者在包含所述厚壁部的更寬的區域上，分別具有激勵用電極， 當將所述AT切割晶體片的沿所述長邊的方向的中心點表示成Cx，將所述激勵用電極的沿所述長邊的方向的中心點表示成Ce時， 以所述中心點Ce相對於所述中心點Cx以偏心量ΔX朝所述第二端部的一側偏心的方式，將所述激勵用電極設置在所述AT切割晶體片上。
10. 如申請專利範圍第9項所述的晶體振子，其中， 所述偏心量ΔX為52±4μm。
11. 如申請專利範圍第9項所述的晶體振子，其中， 當將從所述激勵用電極的所述第一端部的一側的端部至所述第一端部的前端為止的距離表示成L1， 將從所述激勵用電極的所述第二端部的一側的端部至所述第二端部的前端為止的距離表示成L2， 將所述厚壁部的厚度與所述表面及所述背面的激勵用電極的厚度的有效的和表示成t'=1670/F時， L1/t'＝4.949±0.090＋0.745×n1， L2/t'＝2.598±0.090＋0.745×n2， 其中，n1及n2為整數，且為滿足n1≧-6、n2≧-3、n2－n1≦3的值，並且，F是所述晶體振子的振盪頻率。
12. 如申請專利範圍第9項所述的晶體振子，其中， 當將所述厚壁部的厚度表示成ta，將所述AT切割晶體片的長邊尺寸表示成Lx及將短邊尺寸表示成Lz時， 19.50≦Lx/ta≦19.75，且 14.08≦Lz/ta≦14.49。
13. 如申請專利範圍第9項所述的晶體振子，其中， 當將所述厚壁部的厚度表示成ta，將所述AT切割晶體片的長邊尺寸表示成Lx及將短邊尺寸表示成Lz時， 19.62≦Lx/ta≦19.75，且 14.29≦Lz/ta≦14.49。
14. 一種晶體振子的製造方法，其特徵在於， 所述晶體振子包括：平面形狀為長方形狀且一部分成為厚壁部的AT切割晶體片， 所述AT切割晶體片中，當觀察在所述AT切割晶體片的短邊的中央附近沿長邊方向切割的截面時，從一方的短邊側起，依次包括第一端部、凹部、厚壁部及第二端部，所述凹部是：從所述厚壁部朝向所述第一端部的一側而設置的凹部，所述凹部的表面以規定角度θa凹陷，然後凸出，而與所述第一端部連接， 當製造所述晶體振子時，所述晶體振子的製造方法包括： 準備用於製造多個所述AT切割晶體片的晶體晶片的步驟； 在所述晶體晶片的表面與背面上形成耐濕式蝕刻性罩幕的步驟，所述耐濕式蝕刻性罩幕用於形成所述AT切割晶體片的外形，並且在與所述凹部相對應的區域內的一部分上具有開口，所述開口不貫通所述晶體晶片，但能夠使濕式蝕刻液滲入至能夠對所述晶體晶片進行所需量蝕刻的程度；以及 將形成有所述耐濕式蝕刻性罩幕的晶體晶片，浸漬於濕式蝕刻液中規定時間的步驟。
15. 如申請專利範圍第14項所述的晶體振子的製造方法，更包括： 在浸漬於所述濕式蝕刻液中規定時間的步驟後，將所述耐濕式蝕刻性罩幕去除的步驟；以及 將去除了所述耐濕式蝕刻性罩幕後的晶體晶片，浸漬於濕式蝕刻液中規定時間的步驟。