TWI602395B - Tuning fork crystal vibrating piece, and crystal vibration device - Google Patents

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TWI602395B
TWI602395B TW103110477A TW103110477A TWI602395B TW I602395 B TWI602395 B TW I602395B TW 103110477 A TW103110477 A TW 103110477A TW 103110477 A TW103110477 A TW 103110477A TW I602395 B TWI602395 B TW I602395B
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Satoru Ishino
Yoshinobu Sakamoto
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Description

音叉型水晶振動片、及水晶振動裝置
本發明係關於音叉型水晶振動片、及水晶振動裝置。
作為音叉型水晶振動片之一，有由基部與從該基部突出之兩個腳部所成的音叉型水晶振動片(例如參照專利文獻1)。於此種音叉型水晶振動片，以異電位所構成之一對的激發電極形成於兩個腳部。藉由將該音叉型水晶振動片，氣密封止於由基底與蓋子所構成之本體框體的內部空間，構成音叉型水晶振動裝置(例如參照專利文獻1)。在該音叉型水晶振動片中，於腳部形成溝部，利用將溝部形成於腳部，堤邊部會成形於腳部。藉由該溝部的形成，可降低CI值。因為利用增加溝部的寬度來減少堤邊部的寬度，提升電解效率，可更減少CI值。但是，對於使腳部振動來說，需要必要最低限度之堤邊部的寬度，因應腳部的尺寸，溝寬、堤邊部的寬度也有其限度。亦即，增加溝部的寬度所致之CI值的降低也有限界。又，先前，因水晶的非等向性蝕刻，腳部的側面會產生前端突出 的突起，因該突起，在腳部的厚度方向中，溝的內面電極與腳部的側面電極之間的距離變化，而降低振動效率。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2012-217140號公報
然而，近來，音叉型水晶振動片的小型化有所進展，伴隨音叉型水晶振動片的小型化，逐漸變成難以對於形成溝部的腳部，形成激發電極。
又，先前，可充分確保堤邊部的寬度，可進行良好的振盪，但是，使音叉型水晶振動片小型化的話，堤邊部的寬度會變狹小。結果，一對的激發電極的間隔變極端狹小，因間隔變極端狹小，振盪變成不穩定，又，有因為剛性的降低，發生其他振盪模式之狀況。
因此，為了解決前述課題，本發明的目的係針對設置有形成溝部之腳部的音叉型水晶振動片，提供對於腳部的寬度，即使增大溝部的寬度，也可進行穩定之振盪的音叉型水晶振動片及水晶振動裝置。
為了達成前述目的，本發明相關之音叉型水 晶振動片係由具有結晶方位的水晶片所成，其特徵為：設置有基部，與從前述基部往一方向突出之一對的腳部；於前述各腳部的至少一主面，形成溝部與堤邊部；前述堤邊部，係藉由前述溝部而成形；前述堤邊部的寬度，係沿著(音叉型水晶振動片的)厚度方向而不同；前述堤邊部，係由寬度寬廣的厚邊部，與寬度狹小的薄邊部所構成。
依據本發明，關於設置有形成溝部之腳部的音叉型水晶振動片，即使對於腳部的寬度，增加溝部的寬度，也可進行穩定的振盪。具體來說，因為前述堤邊部由前述薄邊部與前述厚邊部所構成，可實質上加厚前述堤邊部的寬度，結果，可抑制其他振盪模式的發生(寄生(spurious)的發生)，進行穩定的振盪。又，依據先前的音叉型水晶振動片，利用擴大溝部的寬度，可謀求CI值的降低，另一方面，使腳部側面的形狀成為平坦的話，可使堤邊部的寬度整體變狹小，結果，導致剛性的降低。因此，在先前的音叉型水晶振動片，於擴大溝部的寬度來謀求CI值的降低之形態中，難以確保振動所需之堤邊部的寬度。然而，依據本發明，藉由前述構造，可擴大溝部的寬度來謀求CI值的降低，進而確保振動所需之堤邊部的寬度。
又，依據本發明，因為前述堤邊部由前述厚邊部與前述薄邊部所構成，也可藉由前述厚邊部，一邊謀求該音叉型水晶振動片的小型化，一邊謀求剛性強化，結果，可獲得穩定的振動，可抑制振盪頻率的增加。又，藉 由前述薄邊部，可一邊謀求該音叉型水晶振動片的小型化，一邊降低CI值。如此，利用前述堤邊部由前述厚邊部與前述薄邊部所構成，可藉由前述厚邊部，一邊維持剛性，一邊對於前述腳部的寬度，擴大前述溝部的寬度，可實現一邊抑制振盪頻率的增加，一邊降低CI值之小型的該音叉型水晶振動片。
於前述構造中，前述溝部，係相對於前述腳部之寬度方向的中心，不均衡地形成；在前述溝部，於前述寬度方向的剖面視形狀中，從前述溝部的最低點至前述腳部的兩側面為止的長度相同亦可。
此時，前述溝部即使對於前述腳部之寬度方向的中心，不均衡地形成，從前述溝部的最低點至前述腳部的兩側面為止的長度也相同，藉由前述厚邊部，於前述寬度方向的剖面視形狀中，取得前述溝部左右的良好重量均衡。結果，可謀求振動的穩定化。
再者，在此所謂「不均衡」係溝部相對於前述腳部之寬度方向的中心，不均衡地形成即可，從前述溝部(前述溝部的內面)至腳部的兩側面為止的距離(形成於腳部的主面之堤邊的尺寸)不為相同即可。
此時，該音叉型水晶振動片由水晶所成，在形成於前述腳部的兩主面之前述溝部的內面中，所有側面無法對於前述主面成為直角地形成。即使該構造，也可利用前述溝部相對於前述腳部之前述寬度方向的中心，不均衡地形成，作為對於保持各前述腳部的重量均衡有效的構 造。例如，依據構成前述溝部之複數面的大小不同的構造，前述最低點位於前述腳部的中心之狀況不多，於前述腳部中重量均衡差。因此，將前述溝部相對於前述腳部之寬度方向的中心，不均衡地形成，可改善重量均衡。亦即，在前述腳部，於前述寬度方向的剖面視形狀中，可縮小剖面視左右之剖面積的差異，利用縮小前述差異，可改善重量均衡。
然而，僅利用該溝部相對於前述腳部之前述寬度方向的中心，不均衡地形成，並不會成為保持各前述腳部的重量均衡的最佳手段。亦即，即使對於前述腳部之前述寬度方向的中心，最大限度不均衡地形成，到保持重量均衡為止，也無法使前述腳部的重量均一。此現象尤其關係該音叉型水晶振動片小型化之傾向，如從前，在較大尺寸的音叉型水晶振動片中，即使不考慮重量均衡，也可保持均衡，但是，在小型化的該音叉型水晶振動片中，前述腳部也被小型化及狹小化，於小型或狹小的前述腳部，形成溝部的話，重量的均衡會失衡。如此，先前的音叉型水晶振動片無法想像的課題因為小型化而產生。
相對於此，在本發明中，作為前述溝部相對於前述腳部之前述寬度方向的中心，不均衡地形成，與在前述溝部，於前述寬度方向的剖面視形狀中，從前述溝部的最低點至前述腳部的兩側面為止的長度相同的特徵構造。依據本構造，對於由前述水晶片所成，前述溝部相對於前述腳部之寬度方向的中心，不均衡地形成的構造，進 而，能以保持重量均衡之方式進行重量修正。此係關係該音叉型水晶振動片使用前述水晶片，由前述溝部的複數面所成之側面具有傾斜面，側面(複數面)的傾斜面的面積差不同。因此，因為形成前述溝部，前述腳部的重量均衡會失衡，但是，依據本發明，因為在前述溝部，於前述寬度方向的剖面視形狀中，從前述溝部的最低點至前述腳部的兩側面為止的長度相同，所以，可防止前述腳部的重量均衡失衡。
結果，可保持重量均衡，可抑制因為形成於前述腳部之溝部形狀，影響特性(CI值等)。
具體來說，依據本發明，因為由水晶片所成，於各前述腳部，前述溝部相對於前述腳部之寬度方向的中心，不均衡地形成，在前述溝部，於寬度方向的剖面視形狀中，從前述溝部的最低點至前述腳部的兩側面為止的長度相同，所以，對於各前述腳部，可抑制重量均衡失衡。
又，依據本構造，使前述溝部的位置相對於前述腳部之寬度方向的中心偏差，可取得前述腳部之前述寬度方向左右的重量均衡。進而，因為在前述溝部，於寬度方向的剖面視形狀中，從前述溝部的最低點至前述腳部的兩側面為止的長度相同，所以，可縮小側面(複數面)之斜面的面積差。結果，可使重量均衡成為良好。
再者，相對於此，在先前的音叉型水晶振動片中，因為腳部之左右斜面的面積差大幅不同，所以，挾 持溝部之腳部左右的厚度也不同。因此，在腳部的左右，導致不同之頻率的振動，結果，讓振動均衡失衡。
又，與本發明不同，於溝部存在底面之狀況中，最低點的位置並不明確，而讓重量均衡失衡，但是依據本發明，不會產生此種問題。再者，依據本發明，不存在底面，僅存在前樹最低點。
又，在先前之於各腳部形成溝部的音叉型水晶振動片中，不僅激發所需之主振動，也會產生其他振動模式(縱振動模式等)。此係在先前的構造中，關係溝部的最低點或底面相對於腳部之寬度方向的中心大幅偏離所形成，又，起因於溝部的內面(側面)成為相對於主面傾斜的傾斜面。
相對於此，依據本發明，於各前述腳部，前述溝部相對於前述寬度方向的中心，不均衡地形成，在前述溝部，於前述寬度方向的剖面視形狀中，從前述溝部的最低點至前述腳部的兩側面為止的長度相同，所以，前述寬度方向的剖面視形狀中，將前述溝部的內面中側面的形狀設為對稱，或接近對稱。又，相較於先前的音叉型水晶振動片，可將前述溝部的內面中減少一個以上的傾斜面。亦即，利用減少1個以上前述溝部的內面，使其他傾斜面的構成比率(面積)變化，且藉由減少之面，可使前述溝部的最低點位於前述腳部的中央。
結果，可抑制起因於減少之傾斜面的其他振動模式(縱振動模式等)的發生。抑制音叉型水晶振動片的 特性劣化，例如可降低CI值，抑制CI值的上升。
然而，現在，搭載音叉型水晶振動片的水晶振動子或振盪器等之水晶振動裝置的封裝尺寸有變小的傾向(例如，封裝尺寸：2.0mm×1.2mm以下，音叉型水晶振動片的全長(長邊方向之前述腳部的突出方向的尺寸)：1.5mm以下)，發明者確認到伴隨小型化，音叉型水晶振動片的振動容易發生寄生之狀況。另一方面，先前，在音叉型水晶振動片中幾乎沒有寄生的發生，不需要考慮寄生抑制，對於現在小型的音叉型水晶振動片，也需要檢討寄生抑制。關於該寄生的發生，依據本發明，可利用減少前述溝部之側面的傾斜面，減少傾斜面的緩急差，來進行寄生抑制，結果，可藉由寄生抑制，來降低CI值。本發明最適合於小型的音叉型水晶振動片。又，可防止因為寄生發生，振盪的頻率之值(主振動之值)改變。
於前述構造中，於前述寬度方向的剖面視形狀中，前述厚邊部的剖面視形狀為台形；於前述溝部的最低點之位置的寬度方向，有前述厚邊部。
此時，因為前述厚邊部的剖面視形狀為台形，有前述溝部的最低點之位置的寬度方向，有前述厚邊部，所以，可使形成於前述溝部之激發電極與配置於前述兩側面之激發電極，隔著前述堤邊部而對向，結果，可改善振動效率，降低CI值。
於前述構造中，前述厚邊部之台形的頂面，以與前述溝部的側面對向之方式配置亦可。
此時，因為前述厚邊部之台形的頂面以與前述溝部之面對向之方式配置，可形成平行電極，可獲得最理想的電荷效率。尤其，利用將前述厚邊部設為台形形狀，可將前述堤邊部的一部分區域設為相對於彎曲方向具有一定厚度，可抑制其他振動模式(縱振動模式等)的發生，可期待CI值的降低。
於前述構造中，於前述腳部的兩主面，分別形成一主面側的溝部與另一主面側的溝部；在一主面側的溝部與另一主面側的溝部，於突出方向的剖面視形狀中，前述最低點位於對向位置亦可。
此時，因為在前述一主面側的溝部與另一主面側的前述溝部，於突出方向的剖面視形狀中，前述最低點位於對向位置，所以，可對於各前述腳部的厚度方向，抑制重量均衡失衡。結果，可抑制重量均衡失衡所致之其他振動模式(縱振動模式等)的發生，可抑制該音叉型水晶振動片的特性劣化，例如可降低CI值，抑制CI值的上升。亦即，可實現較低之CI值。
為了達成前述的目的，關於本發明的水晶振動裝置，其特徵為具有關於本發明的音叉型水晶振動片。
依據本發明，因為具備關於本發明的音叉型水晶振動片，具有前述關於本發明的音叉型水晶振動片相同作用效果。
依據本發明，對於設置有形成溝部之腳部的音叉型水晶振動片，即使堤邊部的寬度變狹小，也可進行穩定的振盪。尤其，對於小型化時的音叉型水晶振動片有效。
1‧‧‧音叉型水晶振動子
11‧‧‧內部空間
2‧‧‧音叉型水晶振動片
3‧‧‧基座
31‧‧‧底部
32‧‧‧堤部
33‧‧‧段部
34‧‧‧金屬化層
35‧‧‧電極墊片
4‧‧‧基板
41，42‧‧‧兩主面(一主面41，另一主面42)
43‧‧‧側面
51，52‧‧‧腳部(第1腳部51，第2腳部52)
53‧‧‧溝部
531‧‧‧內面
532‧‧‧側面
533‧‧‧最低點
54‧‧‧第1面
541‧‧‧第1傾斜面
55‧‧‧第2面
551‧‧‧第2傾斜面
552‧‧‧第3傾斜面
56‧‧‧堤邊部
561‧‧‧第1堤邊部
562‧‧‧第2堤邊部
563‧‧‧厚邊部
564‧‧‧薄邊部
565‧‧‧前端部
566‧‧‧基端部
6‧‧‧基部
61‧‧‧導電性凸塊
62‧‧‧一端面
7‧‧‧間隙部
81‧‧‧第1激發電極
82‧‧‧第2激發電極
83，84‧‧‧萃取電極
9‧‧‧前端部
91‧‧‧前端面
92‧‧‧前端面的兩端部
93‧‧‧金屬膜
94‧‧‧周邊部
95‧‧‧凹部
96‧‧‧前端金屬膜
[圖1]圖1係公開關於本實施形態之水晶振動子的內部的圖，搭載水晶振動片之基座的概略俯視圖。又，在圖1中，揭示水晶振動片的概略俯視圖。
[圖2]圖2係圖1所示之水晶振動片的概略背面圖。
[圖3]圖3係圖2所示之水晶振動片的素板的A-A線剖面圖。
[圖4]圖4係放大圖2所示之水晶振動片的素板之一部分(腳部的基端側)的水晶振動片之素板的一部分放大概略俯視圖。
[圖5]圖5係對應圖4之先前的水晶振動片之素板的一部分放大概略俯視圖。
[圖6]圖6係對應圖3之關於本實施其他形態的水晶振動片之素板的剖面圖。
以下，針對本發明的實施形態，參照圖面來進行說明。再者，在以下所示實施形態中，揭示作為壓電 振動片的素板材料，使用水晶，進而作為水晶振動裝置，使用音叉型水晶振動子的形態。然而，此係適當的實施形態，本發明並不是限定於音叉型水晶振動子者，只要是設置音叉型水晶振動片的音叉型水晶振動裝置即可，例如作為水晶振盪器亦可。
關於本實施形態的音叉型水晶振動子1(以下，稱為水晶振動子)係如圖1、2所示，設置以光微影法所成形之音叉型水晶振動片2(以下，稱為水晶振動片)、搭載水晶振動片2的基座3、用以將搭載(保持)於基座3之水晶振動片2氣密封止於本體框體內的蓋子(省略圖示)所構成。
在該水晶振動子1中，接合基座3與蓋子，構成本體框體。具體來說，基座3與蓋子透過封止材(省略圖示)接合，藉由該接合，形成本體框體的內部空間11。然後，於該本體框體的內部空間11內的基座3上，透過導電性突塊61，保持接合水晶振動片2，並且氣密封止本體框體的內部空間11。此時，水晶振動片2的金屬膜93(參照後述)、前端金屬膜96(參照後述)及凹部95(參照後述)與基座3對面之狀態下，水晶振動片2配置於基座3，藉由使用由金屬材料(例如金)等所成之導電性凸塊61的FCB(Flip Chip Bonding)法，水晶振動片2被電性機械性地超音波接合於基座3。
接著，針對該水晶振動子1的各構造進行說明。
基座3係如圖1所示，形成為由底部31，與從該底部31往上方延伸的堤部32所構成之箱狀體。又，堤部32係層積兩層，於內部空間11設置段部33。該基座3係於由陶瓷材料所成之俯視矩形狀的一張板子上，層積陶瓷材料的直方體，一體燒成凹狀。又，堤部32係沿著圖1所示之底部31的俯視外周所成形。於該堤部32的上面，設置有用以與蓋子接合的金屬化層34(封止材的一部分)。再者，金屬化層34係例如於鎢層或鉬層上以鎳、金的順序來電鍍的構造所成。
又，在陶瓷材料層積而一體燒成為凹狀的基座3，於其內部空間11之長邊方向的一端部及沿著長邊方向之端部的一部分，形成段部33。於段部33中長邊方向的一端部，如圖1所示，形成一對的電極墊片35，於該等電極墊片35上，隔著形成於水晶振動片2之導電性凸塊61，搭載保持水晶振動片2。該等電極墊片35係透過各別對應的拉繞電極(省略圖示)，電性連接於形成於基座3的背面之端子電極(省略圖示)，端子電極連接於外部零件及外部機器的外部電極。再者，該等電極墊片35、拉繞電極及端子電極係在印刷鎢、鉬等的金屬化材料之後，與基座3一體燒成所形成。然後，關於該等電極墊片35、拉繞電極及端子電極中一部分，於金屬化層上部形成鎳電鍍層，於其上部形成金電鍍層。
蓋子係例如由金屬材料所成，成形為俯視矩形狀的一張板子。於該蓋子下面，形成封止材的一部分。 該蓋子係藉由流縫熔接及光束熔接、加熱熔融接合等手法，透過封止材而接合於基座3，藉此，構成蓋子與基座3所致之水晶振動子1的本體框體。
接著，針對配置於基座3與蓋子所致之水晶振動子1的本體框體的內部空間11之水晶振動子2進行說明。
水晶振動片2係從由具有結晶方位之非等向性材料的水晶Z板(素板)所成的水晶晶圓(省略圖示)所成形之水晶片。水晶振動片2的基板4外形係使用光微影技術(光蝕刻工法)，將光阻或金屬膜作為遮罩，藉由例如濕蝕刻總括(一體)成形。
該水晶振動片2的基板4(素板)係如圖1、2所示，具有包含振動部之兩個一對的腳部51、52(第1腳部51及第2腳部52)，與該等腳部51、52從一端面62突出而設置之基部6的外形。
基部6係如圖1所示，成為俯視左右對稱形狀，形成為寬度比第1腳部51及第2腳部52還寬。於基部6，如圖1、2所示，電鍍形成用以接合於基座3之電極墊片35的兩個導電性凸塊61(在本發明中稱為凸塊)。導電性凸塊61係分別設置於基部6之另一主面42的兩端附近。
一對的腳部51、52係如圖1、2所示，從基部6的一端面62突出，隔著間隙部7而並聯設置。再者，在此所稱間隙部7係設置於一端面62之寬度方向的 中央位置(中央區域)。
接著，針對兩個腳部51、52(第1腳部51及第2腳部52)，使用圖面(圖1、2)來詳細說明。
在兩個腳部51、52中，分別前端部9相較於其他部位，形成為寬度較寬，前端部9之前端面91的兩端部92成形為倒角(形成錐狀)。又，於兩主面41、42，形成往腳部51、52的突出方向(圖1所示Y軸方向)延伸的溝部53，進行因水晶振動片2的小型化而劣化的CI值的改善。關於在此所稱的溝部53，一主面41側的溝部53與另一主面42側的溝部53分別相對於腳步51、52之寬度方向的中心，不均衡地形成。
如圖1~3所示，形成於第1腳部51之一主面41側的溝部53及另一主面42側的溝部53，係藉由濕蝕刻而成形為凹狀，內面531如圖3所示，由複數面(側面532等)所構成。
又，在一主面41側的溝部53與另一主面42側的溝部53中，如圖3所示，最低點533位於對向位置，於圖1、2所示之第1腳部51的長邊方向(突出方向)的剖面視形狀(圖2所示之A-A剖面線形狀)中，成為線對稱的形狀。
又，如圖3所示，第1腳部51及第2腳部52的寬度方向(圖1、2所示X軸方向)的剖面視形狀成為該略H型形狀。在水晶振動片2中，如圖1、2所示，於俯視或仰視的兩主面41、42中，於第1腳部51及第2腳部 52，分別溝部53相對於第1腳部51及第2腳部52之寬度方向(X軸方向)的中心，不均衡地形成。再者，在此所謂「不均衡」係溝部53於兩主面41、42上，對於第1腳部51及第2腳部52之寬度方向(X軸方向)的中心，不均衡地形成即可。
又，溝部53係於圖3所示之第1腳部51及第2腳部52的寬度方向(X軸方向)中，挾持最低點533，由第1面54(側面532與第1傾斜面541)與第2面55(側面532與第2傾斜面551與第3傾斜面552)形成內面531。相對於第1面54之寬度方向的寬度尺寸，第2面55之寬度方向的寬度尺寸的比率R為1≦R≦1.3，第1面54之寬度方向的寬度尺寸與第2面55之寬度方向的寬度尺瞬相同(包含略相同)。再者，在此所謂R=1.3，係例如因為製造誤差等所產生之誤差尺寸的數值的上限，1.3<R(例如R=1.35、1.56、1.86、2.33等)時，無法解決本案課題。又，在本實施形態中，第1面54之寬度方向的寬度尺寸與第2面55之寬度方向的寬度尺寸，設為50：50~47：53之比，具體之第1面54與第2面55的寬度尺寸，係例如分別為19.7、22.3μm。如此，於關於本實施形態之第1腳部51及第2腳部52中，在溝部53，於圖3所示之X軸方向的剖面視形狀中，從溝部53的最低點533至兩側面為止之寬度方向的尺寸(W1、W2)之長度相同。
於兩個腳部51、52，分別形成以異電位構成 之第1激發電極81及第2激發電極82，與為了將該等第1激發電極81及第2激發電極82電性接合於基座3的電極墊片35而從第1激發電極81及第2激發電極82擷取之萃取電極83、84。萃取電極83、84係比基部6與第1激發電極81及第2激發電極82，更形成兩條腳部51、52之前端側的部位。
第1激發電極81係形成於第1腳部51的兩主面41、42，與第2腳部52兩方側面43(兩側面43)，藉由萃取電極83導通。同樣地，第2激發電極82係形成於第2腳部52的兩主面41、42，與第1腳部51兩方側面43(兩側面43)，藉由萃取電極84導通。
第1激發電極81及第2激發電極82的一部分，係形成於溝部53的內部(內面531)。因此，即使水晶振動片2小型化，也可抑制第1腳部51及第2腳部52的振動損失，可將CI值抑制成較低。
關於本實施形態的水晶振動片2係相對於先前的水晶振動片，於一主面41側的溝部53與另一主面42側的溝部53相對於腳部51、52之寬度方向的中心，分別不均衡地形成的形狀中，一主面41側之溝部53的最低點533位於腳部51、52之寬度方向的中央，另一主面42側之溝部53的最低點533位於腳部51、52之寬度方向的中央。依據關於本實施形態的水晶振動片2，相對於先前的水晶振動片，最低點533的長度變長，側面532的數量減少。
依據關於本實施形態的水晶振動片2，在由水晶片所成，形成於第1腳部51及第2腳部52的兩主面41、42之溝部53的內面531中，對於一主面41(或另一主面42)，無法直角形成全部側面532。即使是該構造，也可利用溝部53相對於第1腳部51及第2腳部52之寬度方向(X軸方向)的中心，不均衡地形成，作為對於保持各第1腳部51及第2腳部52的重量均衡來說有效的構造。
例如，依據構成溝部53之複數面的大小不同的構造，最低點533位於腳部51、52的中心之狀況不多，於腳部51、52中重量均衡差。因此，將溝部53相對於腳部51、52之寬度方向的中心，不均衡地形成，可改善重量均衡。亦即，在腳部51、52中，於寬度方向的剖面視形狀中，可縮小剖面視左右之剖面積的差異，利用縮小前述差異，可改善重量均衡(例如，參照日本專利第4001029號公報的圖9(B))。
然而，僅利用溝部53相對於第1腳部51及第2腳部52之寬度方向(X軸方向)的中心，不均衡地形成，並不是對於保持各第1腳部51及第2腳部52的重量均衡來說最適合的手段。亦即，即使相對於第1腳部51及第2腳部52之寬度方向(X軸方向)的中心，最大限度不均衡地形成，到保持重量均衡為止，也無法讓第1腳部51及第2腳部52的重量均一。該現象係尤其關係現在水晶振動片2小型化的傾向，如先前，在較大尺寸的音叉型 水晶振動片中，即使不考慮重量均衡，也可保持均衡，但是，在小型化之水晶振動片2中，第1腳部51及第2腳部52都小型化及狹小化，於小型及狹小的第1腳部51及第2腳部52，形成溝部53的話，重量的均衡會失衡。如此，先前的音叉型水晶振動片無法想像的課題因為小型化而產生。
相對於此，在本實施形態中，特徵為溝部53相對於第1腳部51及第2腳部52之寬度方向(X軸方向)的中心，不均衡地形成，與在溝部53，於寬度方向(X軸方向)的剖面視形狀中，從溝部53的最低點533至腳部的兩側面為止的長度是W1與W2相同。依據本實施形態，利用從溝部53的最低點533至腳部的兩側面為止的長度是W1與W2相同，對於由水晶片所成，溝部53相對於第1腳部51及第2腳部52之寬度方向(X軸方向)的中心，不均衡地形成的構造，進而，能以保持重量均衡之方式進行重量修正。此係關係水晶振動片2使用水晶片，由溝部53的複數面所成之側面532具有傾斜面，側面532(複數面)的傾斜面的角度(寬度尺寸)不同。因此，因形成溝部53而腳部(第1腳部51及第2腳部52)的重量均衡會失衡，但是，依據本實施形態，在溝部53，於第1腳部51及第2腳部52之寬度方向(X軸方向)的剖面視形狀中，從溝部53的最低點533到腳部之兩側面為止的長度是W1與W2相同，所以，可防止腳部(第1腳部51及第2腳部52)的重量均衡失衡。
具體來說，依據本實施形態，於第1腳部51及第2腳部52，分別溝部53相對於第1腳部51及第2腳部52之寬度方向(X軸方向)的中心，不均衡地形成，在溝部53，於突3所示之寬度方向(X軸方向)的剖面視形狀中，從溝部53的最低點533到腳部之兩側面為止的長度是W1與W2相同，所以，可對於各第1腳部51及第2腳部52，抑制重量均衡失衡。
使溝部53的位置相對於第1腳部51及第2腳部52之寬度方向(X軸方向)的中心偏離，可取得第1腳部51及第2腳部52之寬度方向(X軸方向)的左右的重量均衡。進而，在溝部53，於第1腳部51及第2腳部52之寬度方向(X軸方向)的剖面視形狀中，從溝部53的最低點533到腳部的兩側面為止的長度是W1與W2相同，所以，可縮小側面533(複數面)之斜面的面積差(X軸方向的寬度尺寸差)。
結果，可使重量均衡成為良好。再者，相對於此，在先前的音叉型水晶振動片中，因為腳部之左右斜面的面積差大幅不同，所以，挾持溝部之腳部左右的厚度也不同。因此，在腳部的左右，導致不同之頻率的振動，結果，讓振動均衡失衡。
又，與本實施形態不同，於溝部存在底面之狀況中，最低點的位置並不明確，而讓重量均衡失衡，但是依據本發明，不會產生此種問題。再者，依據本實施形態，不存在底面，僅存在最低點533。
又，在先前之於各腳部形成溝部的音叉型水晶振動片中，不僅激發所需之主振動，也會產生其他振動模式(縱振動模式等)。此係在先前的構造中，關係溝部的最低點或底面相對於腳部之寬度方向的中心大幅偏離所形成，又，起因於溝部的內面成為相對於主面傾斜的傾斜面。
相對於此，依據本實施形態，於第1腳部51及第2腳部52，分別溝部53相對於第1腳部51及第2腳部52之寬度方向(X軸方向)的中心，不均衡地形成，在溝部53，於第1腳部51及第2腳部52之寬度方向(X軸方向)的剖面視形狀中，從溝部53的最低點533到腳部的兩側面為止的長度是W1與W2相同，所以，於第1腳部51及第2腳部52之寬度方向(X軸方向)的剖面視形狀中，讓溝部53的內面531中側面532的形成幾乎對稱。又，相較於先前的音叉型水晶振動片，可將溝部53的內面中減少一個以上的傾斜面。亦即，利用減少1個以上溝部53的內面，使其他傾斜面的構成比率(面積)變化，且藉由減少之面，可使溝部53的最低點533位於腳部51、52的中央。
結果，可抑制起因於減少之傾斜面的其他振動模式(縱振動模式等)的發生。
然而，現在，搭載水晶振動片2的水晶振動子1或振盪器(省略圖示)之水晶振動裝置的封裝尺寸有變小的傾向(例如，封裝尺寸：2.0mm×1.2mm以下，水晶振 動片2的全長(長邊方向之第1腳部51及第2腳部52的突出方向的尺寸)：1.5mm以下)，發明者確認到伴隨小型化，水晶振動片2的振動容易發生寄生之狀況。另一方面，先前，在水晶振動片2中幾乎沒有寄生的發生，不需要考慮寄生抑制，對於現在小型的水晶振動片2，也需要檢討寄生抑制。關於該寄生的發生，依據本實施形態，可利用減少溝部53之側面532的傾斜面，減少傾斜面的緩急差，來進行寄生抑制，結果，可藉由寄生抑制，來降低CI值。本實施形態最適合小型的水晶振動片2。又，也可防止因為寄生發生，振盪的頻率之值(主振動之值)改變。
又，在一主面41側的溝部53與另一主面42側的溝部53，於突出方向的剖面視形狀中，最低點533位於對向位置，所以，可對於各第1腳部51及第2腳部52的厚度方向，抑制重量均衡失衡。結果，可抑制重量均衡失衡所致之其他振動模式(縱振動模式等)的發生，可抑制水晶振動片2的特性劣化，例如可降低CI值，抑制CI值的上升。
如前述般，利用將溝部53形成於腳部51、52，於腳部51、52，成形堤邊部56。亦即，於腳部51、52，同時形成溝部53與堤邊部56。
堤邊部56係由寬度方向在厚度方向不同的第1堤邊部561，與寬度方向在厚度方向大概不變的第2堤邊部562所構成。再者，第1堤邊部561與第2堤邊部562，都具有溝部53的側面532與腳部51、52。
於第1腳部51及第2腳部52的主面(一主面41，另一主面42)上，第1堤邊部561係相對於第2堤邊部562，從溝部53(溝部53的側面532)到腳部(第1腳部51及第2腳部52)的兩側面43為止的距離較短(寬度較窄)。
第1堤邊部561係由寬度寬廣的厚邊部563，與寬度狹小的薄邊部564所構成。在本實施形態，堤邊部56的寬度係沿著腳部51、52的厚度方向而不同，位於腳部51、52之主面41、42側的堤邊部56之前端部565側的寬度較窄，位於腳部51、52之厚度方向的中央的堤邊部56之基端部566側的寬度較寬，從薄邊部564涵蓋厚邊部563，寬度尺寸逐漸可變之方式，第1堤邊部561(具體來說，腳部51、52的側面43)成形為錐形。因此，在第1堤邊部561，使錐形狀的部位包含於厚邊部563的話，圖3所示之第1堤邊部561的厚邊部563的剖面視形狀成為台形，相當於台形的上面(頂面)之腳部51、52的側面43，與相當於下面之溝部53的側面532隔著第1堤邊部561對向。該錐形係成形於腳部51、52的各側面532。再者，在薄邊部564中，腳部51、52的側面43與溝部53的側面532隔著第1堤邊部561對向。
在第2堤邊部562中，腳部51、52的側面43未成形為略錐形，成形為平坦面。對應第2堤邊部562之腳部51、52的側面43，與第1堤邊部561之厚邊部563的台形的頂面為平行關係。
如上所述，於關於本實施形態之第1腳部51及第2腳部52中，在溝部53，於圖3所示之X軸方向的剖面視形狀中，從溝部53的最低點533至兩側面為止之寬度方向的尺寸(W1、W2)之長度相同，又，溝部53的最低點533位於腳部51、52的中央。此係溝部53相對於第1腳部51及第2腳部52之寬度方向(X軸方向)的中心，不均衡地形成，關係相對於第1堤邊部561，第2堤邊部562的寬度較寬(寬度尺寸較長)、第1堤邊部561由厚邊部563與薄邊部564所構成、及溝部53的最低點533之位置的寬度方向有厚邊部563，從溝部53的最低點533到兩側面為止的尺寸(W1，W2)的長度相同。
又，在本實施形態，僅於兩個腳部51、52的至少一主面(在本實施形態中，為另一主面42)中，於比形成萃取電極83、84的部位(激發相關部位)更前端側的前端部9，電鍍形成金屬膜93。金屬膜93係對於第1激發電極81、第2激發電極82及萃取電極83、84，為非導通狀態。又，於兩個腳部51、52的至少一主面(在本實施形態中，為另一主面42)中，金屬膜93周圍的基板4露出。
進而，於比前端部9的金屬膜93更前端側，電鍍形成振盪頻率之微調整用的前端金屬膜96。關於該前端金屬膜96，於倒角的部位(前端面91的兩端部92)及前端部的兩主面41、42，也形成前端金屬膜96。該前端金屬膜96係對於第1激發電極81、第2激發電極82及萃取電極83、84，為導通狀態，對於金屬膜93為非導通 狀態。
在由前述構造所成的水晶振動片2中，使用由具有結晶方位之非等向性材料的水晶Z板所成之水晶晶圓(省略圖示)，藉由光微影技術(光蝕刻工法)，將光阻作為遮罩，例如藉由濕蝕刻，成形水晶振動片2的基板4外形。
成形基板4的素板之後，藉由光蝕刻工法，將光阻作為遮罩，例如藉由濕蝕刻，電鍍形成第1激發電極81、第2激發電極82、萃取電極83、84、金屬膜93及前端金屬膜96(金屬膜形成工程)。
在金屬膜形成工程中，以對於第1激發電極81、第2激發電極82、萃取電極83、84及前端金屬膜96，金屬膜93成為非導通狀態之方式，於兩個腳部51、52的前端部9的至少一主面(另一主面42)中，且以周圍(周邊部94)成為基板4素板之方式形成島狀的金屬膜93。
於金屬膜形成工程之後，電鍍形成用以與外部電性連接的導電性凸塊61。
然後，因應必要，藉由離子部分去除前端金屬膜，進行振盪頻率的微調整，結束水晶振動片2的頻率調整。
藉由前述製造工程製造，具有前述構造之水晶振動片2的素板(基板4)係成形為圖3、4所示之形狀。在關於本實施形態的水晶振動片2中，由圖3、4可知， 水晶振動片2之腳部51、52的基部6側的素板形狀，成為左右對稱的均衡形狀。
依據關於本實施形態之水晶振動片2及水晶振動子1，設置形成溝部53之腳部51、52的水晶振動片2，即使相對於腳部51、52的寬度，增大溝部53的寬度，也可進行穩定的振盪。具體來說，因為第1堤邊部561由厚邊部563與薄邊部564所構成，可實質上加厚第1堤邊部561的寬度，結果，可抑制其他振動模式的發生(寄生的發生)，進行穩定的振盪。又，依據先前的音叉型水晶振動片，利用擴大溝部的寬度，可謀求CI值的降低，另一方面，使腳部側面的形狀成為平坦的話，可使堤邊部的寬度整體變狹小，結果，導致剛性的降低。因此，在先前的音叉型水晶振動片，於擴大溝部的寬度來謀求CI值的降低之形態中，難以確保振動所需之堤邊部的寬度。相對於此，依據關於本實施形態之水晶振動片2及水晶振動子1，可擴大溝部53的寬度，謀求CI值的降低，進而可確保振動所需之堤邊部56的寬度。
又，依據關於本實施形態之水晶振動片2及水晶振動子1，因為第1堤邊部561由厚邊部563與薄邊部564所構成，藉由厚邊部563，可一邊謀求水晶振動片2的小型化，一邊謀求剛性強化，結果，可獲得穩定的振動，可抑制振盪頻率的增加。又，藉由薄邊部564，可一邊謀求水晶振動片2的小型化，一邊降低CI值。如此，利用由厚邊部563與薄邊部564構成，可藉由厚邊部 563，一邊維持剛性，一邊對於腳部51、52的寬度，增大溝部53的寬度，可實現一邊抑制振盪頻率的增加，一邊降低CI值之小型的水晶振動片2。
又，即使溝部63相對於腳部51、52之寬度方向的中心，不均衡地形成，從溝部53的最低點533到腳部51、52的兩側面43為止的長度也相同，藉由厚邊部563，於寬度方向的剖面視形狀中，取得溝部53的左右的良好重量均衡。結果，可謀求振動的穩定化。
又，厚邊部563的剖面視形狀成為台形，溝部53的最低點533之位置的寬度方向，有厚邊部563，所以，可使形成於溝部53之激發電極82與配置於兩側面43之激發電極81，隔著第1堤邊部561而對向，結果，可提高振動效率，降低CI值。
又，厚邊部563的台形的頂面，以與溝部53之面對向之方式配置，所以，可藉由一對的第1激發電極81、第2激發電極82，形成平行電極，可獲得最理想的電荷效率。尤其，利用將厚邊部563設為台形形狀，可將第1堤邊部561的一部分區域設為相對於彎曲方向具有一定厚度，可抑制其他振動模式(縱振動模式等)的發生，可期待CI值的降低。
又，於比前端部9的金屬膜93更前端側，形成振盪頻率調整用的前端金屬膜96，前端金屬膜96與金屬膜93為非導通狀態，所以，凹部95形成所致之頻率調整後，可另外進行振盪頻率的微調整。又，因為於比前端 部9的金屬膜93更前端側，形成前端金屬膜96，可對於物理衝擊(例如，搭載水晶振動片2的基座3，接觸水晶振動片2等)發揮保護的功用。
再者，在本實施形態中，於各腳部51、52的兩主面41、42分別形成溝部53，但是並不限定於此，僅各腳部51、52的兩主面41、42中任一方主面，形成溝部53亦可。即使在此狀況中，也具有本實施形態相關的效果，但是於兩主面41、42形成溝部53為佳。
又，在本實施形態中，於兩個腳部51、52之前端部9的另一主面42形成金屬膜93，但是並不限定於此，於腳部51、52之前端部9的兩主面41、42形成金屬膜93亦可。
又，關於堤邊部56的寬度，並不限定於圖3所示之本實施形態，例如，如圖6所示，相較於圖3所示之形態，更縮小堤邊部56之前端部565的寬度亦可。再者，在圖6所示之堤邊部56中，第1堤邊部561及第2堤邊部562之前端部565的寬度較窄，但是並不限定於此，讓至少具有厚邊部563與薄邊部564的第1堤邊部561之前端部565的寬度較窄亦可。
又，在本實施形態中，如圖3所示，相當於第1堤邊部561的厚邊部563(除了錐形狀的部位之外)之側面43設為平坦面，但是，如圖6所示，於外方作為凸形狀亦可。
本發明係不脫離其精神或主要特徵，可利用 其他各種形態來實施。因此，上述之實施例在各種觀點上僅為例示，並不是限定的解釋。本發明的範圍係根據申請專利範圍所揭示者，不被說明書本文所限制。進而，屬於申請專利範圍的均等範圍之變形及變更全部都在本發明的範圍內。
又，此申請案係要求依據2013年4月11日在日本申請之日本特願2013-083066號的優先權。根據以上所述，其所有內容為組入於本申請案者。
[產業上之利用可能性]
本發明係對於設置有形成溝部之腳部的音叉型水晶振動片有效，尤其適合小型化時的音叉型水晶振動片。
41，42‧‧‧兩主面(一主面41，另一主面42)
43‧‧‧側面
51，52‧‧‧腳部(第1腳部51，第2腳部52)
53‧‧‧溝部
531‧‧‧內面
532‧‧‧側面
533‧‧‧最低點
54‧‧‧第1面
541‧‧‧第1傾斜面
55‧‧‧第2面
551‧‧‧第2傾斜面
552‧‧‧第3傾斜面
56‧‧‧堤邊部
561‧‧‧第1堤邊部
562‧‧‧第2堤邊部
563‧‧‧厚邊部
564‧‧‧薄邊部
565‧‧‧前端部
566‧‧‧基端部

Claims (10)

  1. 一種音叉型水晶振動片，其特徵為：設置有基部，與從前述基部往一方向突出之一對的腳部；於前述各腳部的至少一主面，形成溝部與堤邊部；前述堤邊部，係藉由前述溝部而成形；前述堤邊部的寬度，係沿著厚度方向而不同；前述堤邊部，係由寬度寬廣的厚邊部，與寬度狹小的薄邊部所構成；前述溝部，係相對於前述腳部之寬度方向的中心，不均衡地形成；在前述溝部，於前述寬度方向的剖面視形狀中，從前述溝部的最低點至前述腳部的兩側面為止的長度相同。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之音叉型水晶振動片，其中，於前述寬度方向的剖面視形狀中，前述厚邊部的剖面視形狀為台形；於前述溝部的最低點之位置的寬度方向，有前述厚邊部。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載之音叉型水晶振動片，其中，前述厚邊部之台形的頂面，以與前述溝部的側面對向之方式配置。
  4. 如申請專利範圍第2項所記載之音叉型水晶振動 片，其中，前述厚邊部之台形的頂面，以與前述溝部的側面對向之方式配置。
  5. 如申請專利範圍第1項所記載之音叉型水晶振動片，其中，於前述腳部的兩主面，分別形成一主面側的溝部與另一主面側的溝部；在一主面側的溝部與另一主面側的溝部，於突出方向的剖面視形狀中，前述最低點位於對向位置。
  6. 如申請專利範圍第2項所記載之音叉型水晶振動片，其中，於前述腳部的兩主面，分別形成一主面側的溝部與另一主面側的溝部；在一主面側的溝部與另一主面側的溝部，於突出方向的剖面視形狀中，前述最低點位於對向位置。
  7. 如申請專利範圍第3項所記載之音叉型水晶振動片，其中，於前述腳部的兩主面，分別形成一主面側的溝部與另一主面側的溝部；在一主面側的溝部與另一主面側的溝部，於突出方向的剖面視形狀中，前述最低點位於對向位置。
  8. 一種音叉型水晶振動片，其特徵為：設置有基部，與從前述基部往一方向突出之一對的腳部； 於前述各腳部的至少一主面，形成溝部與堤邊部；前述堤邊部，係藉由前述溝部而成形；前述堤邊部的寬度，係沿著厚度方向而不同；前述堤邊部，係由寬度寬廣的厚邊部，與寬度狹小的薄邊部所構成；於前述寬度方向的剖面視形狀中，前述厚邊部的剖面視形狀為台形；於前述溝部的最低點之位置的寬度方向，有前述厚邊部；前述厚邊部之台形的頂面，以與前述溝部的側面對向之方式配置。
  9. 如申請專利範圍第8項所記載之音叉型水晶振動片，其中，於前述腳部的兩主面，分別形成一主面側的溝部與另一主面側的溝部；在一主面側的溝部與另一主面側的溝部，於突出方向的剖面視形狀中，前述最低點位於對向位置。
  10. 一種水晶振動裝置，其特徵為具備申請專利範圍第1項至第9項中任一項所記載的音叉型水晶振動片。
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