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CN119404433A - 晶体振动片及晶体振动器件 - Google Patents

晶体振动片及晶体振动器件 Download PDF

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CN119404433A
CN119404433A CN202380049079.4A CN202380049079A CN119404433A CN 119404433 A CN119404433 A CN 119404433A CN 202380049079 A CN202380049079 A CN 202380049079A CN 119404433 A CN119404433 A CN 119404433A
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CN
China
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outer frame
crystal resonator
holding portion
region
main surface
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Pending
Application number
CN202380049079.4A
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English (en)
Inventor
藤原宏树
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Large Vacuum Of Co
Original Assignee
Large Vacuum Of Co
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
    • H03H9/15Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H03H9/19Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator consisting of quartz

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

晶体振动片(2)具备外框部(23)、及壁厚比外框部(23)薄的振动部(22),在外框部(23)与振动部(22)之间形成有贯穿部(2a),由壁厚比外框部(23)薄的保持部(24)将外框部(23)与振动部(22)连结,在外框部(23)的一方的主面上的与保持部(24)连接的连接部分(25),设置有与保持部(24)形成在同一平面的平坦区域(25b)、及相对平坦区域(25b)倾斜的倾斜区域(25a),保持部(24)的连接部分(25)侧的端部(24a)中,至少贯穿部(2a)侧的区域(24b、24c)与平坦区域(25b)相连。

Description

晶体振动片及晶体振动器件
技术领域
本发明涉及一种晶体振动片及晶体振动器件。
背景技术
近年,各种电子设备的工作频率的高频化、封装体的小型化(尤其是低矮化)在不断发展。因此,随着高频化、封装体的小型化,要求晶体振动器件(例如晶体谐振器、晶体振荡器等)也要与高频化、封装体的小型化相对应。
作为适合小型化及低矮化的晶体振动器件,已知有被称为三明治结构的晶体振动器件。三明治结构的晶体振动器件的壳体由近似长方体的封装体构成。该封装体包括例如由玻璃或水晶构成的第一密封构件和第二密封构件、以及两个主面上形成有激励电极的晶体振动片,第一密封构件与第二密封构件隔着晶体振动片层叠并接合。并且,配置于封装体内部(内部空间)的晶体振动片的振动部由第一密封构件和第二密封构件气密密封(例如,参照专利文献1)。
如上所述的三明治结构的晶体振动器件中使用的晶体振动片是将形成有激励电极的振动部、配置在振动部周围的外框部、及将振动部连结并保持在外框部上的保持部一体地形成在晶体片上。作为这样的晶体振动片,加工容易且频率温度特性优异的AT切割型的晶体片得到广泛使用。
这样的晶体振动片中,振动部及保持部被构成为壁厚小于外框部,在厚壁的外框部与薄壁的振动部之间形成有贯穿部。但是,若通过蚀刻来加工这样的晶体振动片的外形形状,则因水晶(晶体)的各向异性,会形成外框部的一部分从厚壁的外框部直至薄壁的保持部为止壁厚逐渐变薄的倾斜区域。这样的倾斜区域也形成于外框部与保持部相连接的部分。因此,存在倾斜区域与保持部的侧面(与贯穿部相接的面)相交叉,从而导致蚀刻时在保持部的外框部侧的根部区域形成向保持部内部凹陷的沟槽这样的问题。如果形成了这样的沟槽,则有可能因保持部发生折断、引出布线断线或引出布线变细引起电阻增大而导致振动部的振动特性变差。
【专利文献1】:日本特开第2010-252051号公报
发明内容
鉴于上述情况,本发明的目的在于,提供一种能够防止在保持部的外框部侧的根部区域形成沟槽的晶体振动片及晶体振动器件。
作为解决上述技术问题的技术方案,本发明采用以下结构。即,本发明是一种晶体振动片,具备外框部、和壁厚比所述外框部薄的振动部,在所述外框部与所述振动部之间形成有贯穿部,由壁厚比所述外框部薄的保持部将所述外框部与所述振动部连结,其特征在于:在所述外框部的一方的主面上的与所述保持部连接的连接部分,设置有与所述保持部形成在同一平面的平坦区域、和相对所述平坦区域倾斜的倾斜区域,在所述保持部的所述连接部分侧的端部中,至少所述贯穿部侧的区域被设置为与所述平坦区域相连。
基于上述结构,外框部与保持部的连接部分设有平坦区域,且倾斜区域与保持部的侧面不直接交叉,因而能够防止蚀刻时在保持部的外框部侧的根部区域形成沟槽。由此,能够防止因保持部折断、引出布线断线或高电阻而导致振动部的振动特性变差的情况发生。另外,在外框部与保持部之间存在台阶等厚度差的情况下,力(应力或冲击力)会集中于厚度薄的部位,但设在外框部与保持部的连接部分的倾斜区域能够使该力逐渐减弱。由此,通过设置倾斜区域,能够缓和从外框部向振动部作用的外部应力,使保持部的防折断等抗冲击性能得到提高。
上述结构中,较佳为,在所述保持部延伸的方向上的长度为,所述平坦区域大于所述倾斜区域。由此,能够有效地抑制来自外框部的外部应力(例如焊接安装时的应力),并能防止振荡频率的位移及CI(Crystal Impedance)值变差。
上述结构中,较佳为,在所述保持部延伸的方向上的长度为,所述平坦区域小于所述倾斜区域。由此,能够确保振动部的振动区域,使抗冲击性能提高。
上述结构中,较佳为,在所述外框部的另一方的主面上的与所述保持部连接的连接部分,设置有与所述保持部形成在同一平面的平坦区域、和所述外框部的端部区域,所述保持部的所述连接部分侧的端部与所述平坦区域连结。在此情况下,通过将所述外框部的所述另一方的主面上的所述端部区域的至少一部分设置在俯视时与所述外框部的所述一方的主面上的所述倾斜区域重叠的位置,能够减轻来自外框部的外部应力(例如焊接安装时的应力)的影响,并能提高抗冲击性能。另外,通过将所述外框部的所述另一方的主面上的所述平坦区域的至少一部分设置在俯视时与所述外框部的所述一方的主面上的所述平坦区域重叠的位置,能够减轻来自外框部的外部应力的影响,并能改善外框部上的应力平衡。
另外,本发明是一种晶体振动器件,具备具有上述任一种结构的晶体振动片,其特征在于:包括将所述晶体振动片的所述振动部的一个主面侧覆盖的第一密封构件、及将所述晶体振动片的所述振动部的另一个主面侧覆盖的第二密封构件,所述第一密封构件与所述晶体振动片相接合、且所述第二密封构件与所述晶体振动片相接合,从而所述晶体振动片的所述振动部被密封。基于具备具有上述结构的晶体振动片的晶体振动器件,能够获得与上述晶体振动片的功效相同的功效。即,采用由保持部将振动部与外框部连结的带框体的晶体振动片的情况下,能够实现晶体振动器件的小型化及低矮化,而且在实现了这样的小型化及薄型化的晶体振动器件中,能够防止在保持部的外框部侧的根部区域形成沟槽。
发明效果:
基于本发明的晶体振动片及晶体振动器件,由于在外框部与保持部连接的连接部分设有平坦区域,且倾斜区域与保持部的侧面不直接交叉,所以能够防止蚀刻时在保持部的外框部侧的根部区域形成沟槽。由此,能够防止因保持部折断、引出布线断线或高电阻而导致振动部的振动特性变差的情况发生。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的实施方式所涉及的晶体振荡器的各构成部分的概要结构图。
图2是晶体振荡器的第一密封构件的第一主面侧的概要俯视图。
图3是晶体振荡器的第一密封构件的第二主面侧的概要俯视图。
图4是晶体振荡器的晶体振动片的第一主面侧的概要俯视图。
图5是晶体振荡器的晶体振动片的第二主面侧的概要俯视图。
图6是晶体振荡器的第二密封构件的第一主面侧的概要俯视图。
图7是晶体振荡器的第二密封构件的第二主面侧的概要俯视图。
图8是示意性地表示晶体振动片的第二主面侧的结构的概要俯视图。
图9是图8的D1-D1线截面图。
图10是表示晶体振动片的保持部与外框部的连接部分的第二主面侧的结构的立体图。
图11是示意性地表示变形例一所涉及的晶体振动片的第二主面侧的结构的概要俯视图。
图12是示意性地表示变形例二所涉及的晶体振动片的第一主面侧的结构的概要俯视图。
图13是图12的D2-D2线截面图。
图14是其它实施方式所涉及的晶体振荡器的音叉型晶体振动片的第二主面侧的概要俯视图。
图15是示意性地表示变形例三所涉及的晶体振动片的第一主面侧的结构的概要俯视图。
<附图标记说明>
101 晶体振荡器(晶体振动器件)
2 晶体振动片
2a 贯穿部
22 振动部
23 外框部
24 保持部
24a 连接部分侧的端部
24b、24c 贯穿部侧的区域
25 连接部分
25a 倾斜区域
25b 平坦区域
212 第二主面
具体实施方式
以下,参照附图,对本发明的实施方式进行详细说明。以下的实施方式中,对应用本发明的晶体振动器件是晶体振荡器的情形进行说明。但是,适用本发明的晶体振动器件不局限于晶体振荡器,本发明也可应用于晶体谐振器。
本实施方式所涉及的晶体振荡器101如图1所示那样,具备晶体振动片2、第一密封构件3、第二密封构件4、及IC芯片5。该晶体振荡器101中,晶体振动片2与第一密封构件3接合、晶体振动片2与第二密封构件4接合,从而构成近似长方体的三明治结构的封装体12。另外,在第一密封构件3的与晶体振动片2接合的接合面的相反侧的主面上,安装有IC芯片5。作为电子部件元件的IC芯片5是与晶体振动片2一起构成振荡电路的单芯片集成电路元件。
晶体振动片2中,在作为一方的主面的第一主面211上形成有第一激励电极221,在作为另一方的主面的第二主面212上形成有第二激励电极222。并且,晶体振荡器101中,晶体振动片2的两个主面(第一主面211、第二主面212)分别与第一密封构件3、第二密封构件4接合,从而形成封装体12的内部空间,包含第一激励电极221及第二激励电极222的振动部22(参照图4、图5)被气密密封在该内部空间中。
本实施方式所涉及的晶体振荡器101采用例如1.0×0.8mm的封装体尺寸,实现了小型化和低矮化。另外,伴随小型化,封装体12中未形成雉堞墙,采用后述的贯穿孔来实现电极的导通。
下面,参照图1~图7,对晶体振荡器101中的晶体振动片2、第一密封构件3、及第二密封构件4的各构件进行说明。另外,在此,对尚未接合的分别为单体结构的各构件进行说明。
如图4、图5所示,晶体振动片2是由水晶构成的压电基板,其两个主面(第一主面211、第二主面212)被加工(镜面加工)成平坦平滑面。本实施方式中,采用进行厚度剪切振动的AT切割晶体片作为晶体振动片2。图4、图5所示的晶体振动片2中,晶体振动片2的两个主面(211、212)位于XZ′平面。该XZ′平面中,与晶体振动片2的短边方向平行的方向为X轴方向,与晶体振动片2的长边方向平行的方向为Z′轴方向。另外,AT切割是指对人工水晶的三个晶轴,即,电气轴(X轴)、机械轴(Y轴)及光学轴(Z轴)中,在X轴的周向以相对Z轴倾斜35°15′的角度进行切割的加工手法。AT切割晶体片中,X轴与水晶的晶轴一致。Y′轴及Z′轴与相对水晶的晶轴的Y轴及Z轴分别倾斜35°15′的轴一致。Y′轴方向及Z′轴方向相当于对AT切割晶体片进行切割时的切割方向。
在晶体振动片2的两个主面(211、212)上,形成有一对激励电极(第一激励电极221、第二激励电极222)。晶体振动片2具有被构成为近似矩形的振动部22、包围着该振动部22的外周的外框部23、通过将振动部22与外框部23连结而保持着振动部22的保持部24。即,晶体振动片2采用将振动部22、外框部23及保持部24设为一体的结构,外框部23与振动部22之间形成有贯穿部2a(参照图8)。
本实施方式中,保持部24仅设置在振动部22与外框部23之间的一个部位。另外,振动部22及保持部24被构成为壁厚比外框部23薄。通过这样的外框部23与保持部24之间的厚度差异,能够使外框部23与保持部24的压电振动的固有频率不同,从而外框部23不容易与保持部24的压电振动产生共振。但是,保持部24的形成部位不局限于一个部位,保持部24也可被设置在振动部22与外框部23之间的两个部位(例如,一Z′轴方向的两侧)。
保持部24仅从位于振动部22的+X方向及-Z′方向的一个角部朝着-Z′方向延伸(突出)到外框部23。如此,振动部22的外周端部中,由于在压电振动的移位较小的角部设置了保持部24,所以与在角部以外的部分(边的中间部位)设置保持部24的情形相比,能够利用保持部24防止压电振动泄漏到外框部23,使振动部22更高效地进行压电振动。另外,与设置两个以上的保持部24的情形相比,能够减小作用于振动部22的应力,降低因这样的应力引起的压电振动的频率位移,从而提高压电振动的稳定性。
第一激励电极221设置在振动部22的第一主面211侧,第二激励电极222设置在振动部22的第二主面212侧。在第一激励电极221、第二激励电极222上,连接有用于将这些激励电极与外部电极端子连接的引出布线(第一引出布线223、第二引出布线224)。第一引出布线223从第一激励电极221引出,并经由保持部24与形成在外框部23的连接用接合图案27相连。第二引出布线224从第二激励电极222引出,并经由保持部24与形成在外框部23的连接用接合图案28相连。如此,在保持部24的第一主面211侧形成了第一引出布线223,在保持部24的第二主面212侧形成了第二引出布线224。
在晶体振动片2的两个主面(第一主面211、第二主面212)上,分别设置有用于使晶体振动片2与第一密封构件3及第二密封构件4接合的振动侧密封部。作为第一主面211的振动侧密封部,形成有用于与第一密封构件3接合的振动侧第一接合图案251。另外,作为第二主面212的振动侧密封部,形成有用于与第二密封构件4接合的振动侧第二接合图案252。振动侧第一接合图案251及振动侧第二接合图案252设置在外框部23,并被构成为俯视为环状。第一激励电极221、第二激励电极222未与振动侧第一接合图案251及振动侧第二接合图案252电连接。
另外,如图4、图5所示,在晶体振动片2上形成有将第一主面211与第二主面212之间穿透的五个贯穿孔。具体而言,四个第一贯穿孔261分别设置在外框部23的四个角落(角部)的区域。第二贯穿孔262设置在外框部23上的振动部22的Z′轴方向的一侧(图4、图5中是+Z′方向侧)。在第一贯穿孔261的周围,分别形成有连接用接合图案253。另外,在第二贯穿孔262的周围,第一主面211侧形成有连接用接合图案254,第二主面212侧形成有连接用接合图案28。
在第一贯穿孔261及第二贯穿孔262中,沿着各贯穿孔的内壁面形成有用于将第一主面211和第二主面212上形成的电极导通的贯穿电极。另外,第一贯穿孔261及第二贯穿孔262各自的中间部分成为将第一主面211与第二主面212之间穿透的中空状态的贯穿部分。
晶体振动片2中,可通过相同的工序形成第一激励电极221、第二激励电极222、第一引出布线223、第二引出布线224、第一接合图案251、振动侧第二接合图案252、及连接用接合图案(253、254、27、28)。具体而言,它们可由在晶体振动片2的两个主面(211、212)上进行物理气相沉积而形成的基底膜、及在该基底膜上进行物理气相沉积而层叠形成的接合膜构成。另外,本实施方式中,对基底膜可使用Ti(或Cr),对接合膜可使用Au。
如图2、图3所示,第一密封构件3是由一枚水晶晶片构成的长方体基板,该第一密封构件3的第二主面312(与晶体振动片2接合的面)被加工(镜面加工)成平坦平滑面。在该第一密封构件3的第一主面311(安装IC芯片5的面)上,如图2所示那样,形成有包含安装作为振荡电路元件的IC芯片5的安装垫的六个电极图案37。IC芯片5采用金属凸点(例如Au凸点等)38(参照图1),通过FCB(Flip Chip Bonding,倒装芯片键合)法与电极图案37接合。
如图2、图3所示,在第一密封构件3上形成有分别与六个电极图案37连接、将第一主面311与第二主面312之间穿透的六个贯穿孔。具体而言,四个第三贯穿孔322设置在第一密封构件3的四个角落(角部)的区域。第四贯穿孔323、第五贯穿孔324分别设置在图2及图3的A2方向、A1方向。在此,图2、图3、图6、图7的A1及A2方向分别与图4、图5的-Z′方向及+Z′方向一致,图2、图3、图6、图7的B1及B2方向分别与图4、图5的-X方向及+X方向一致。
在第三贯穿孔322及第四贯穿孔323、第五贯穿孔324中,沿着各贯穿孔的内壁面形成有用于将形成在第一主面311和第二主面312上的电极导通的贯穿电极。另外,第三贯穿孔322及第四贯穿孔323、第五贯穿孔324各自的中间部分成为将第一主面311与第二主面312之间穿透的中空状态的贯穿部分。
在第一密封构件3的第二主面312上,形成有用于与晶体振动片2接合的作为密封侧第一密封部的密封侧第一接合图案321。密封侧第一接合图案321被构成为俯视为环状。
另外,第一密封构件3的第二主面312中,在第三贯穿孔322的周围分别形成有连接用接合图案34。在第四贯穿孔323的周围形成有连接用接合图案351,在第五贯穿孔324的周围形成有连接用接合图案352。进一步,在相对于连接用接合图案351为第一密封构件3的长轴方向的相反侧(A1方向侧),形成有连接用接合图案353,连接用接合图案351与连接用接合图案353通过布线图案33相连接。另外,连接用接合图案353未与连接用接合图案352连接。
第一密封构件3中,密封侧第一接合图案321、连接用接合图案(34、351~353)、及布线图案33可通过相同的工序形成。具体而言,它们可由在第一密封构件3的第二主面312上进行物理气相沉积而形成的基底膜、及在该基底膜上进行物理气相沉积而层叠形成的接合膜构成。另外,本实施方式中,对基底膜可使用Ti(或Cr),对接合膜可使用Au。
如图6、图7所示,第二密封构件4是由一枚水晶晶片构成的长方体基板,该第二密封构件4的第一主面411(与晶体振动片2接合的面)被加工(镜面加工)成平坦平滑面。在该第二密封构件4的第一主面411上,形成有用于与晶体振动片2接合的作为密封侧第二密封部的密封侧第二接合图案421。密封侧第二接合图案421被构成为俯视为环状。
在第二密封构件4的第二主面412(不与晶体振动片2相向的外侧的主面)上,设置有与外部电连接的四个外部电极端子43。外部电极端子43分别位于第二密封构件4的四个角落(角部)。
如图6、图7所示,在第二密封构件4上形成有将第一主面411与第二主面412之间穿透的四个贯穿孔。具体而言,四个第六贯穿孔44设置在第二密封构件4的四个角落(角部)的区域。第六贯穿孔44中,沿着各贯穿孔的内壁面形成有用于将第一主面411和第二主面412上形成的电极导通的贯穿电极。另外,第六贯穿孔44各自的中间部分成为将第一主面411与第二主面412之间穿透的中空状态的贯穿部分。另外,第二密封构件4的第一主面411中,在第六贯穿孔44的周围分别形成有连接用接合图案45。
第二密封构件4中,密封侧第二接合图案421及连接用接合图案45可由相同的工序形成。具体而言,它们可由在第二密封构件4的第一主面411上进行物理气相沉积而形成的基底膜、及在该基底膜上进行物理气相沉积而层叠形成的接合膜构成。另外,本实施方式中,对基底膜可使用Ti(或Cr),对接合膜可使用Au。
包含具有上述结构的晶体振动片2、第一密封构件3、及第二密封构件4的晶体振荡器101中,晶体振动片2与第一密封构件3在振动侧第一接合图案251和密封侧第一接合图案321相叠合的状态下扩散接合,晶体振动片2与第二密封构件4在振动侧第二接合图案252和密封侧第二接合图案421相叠合的状态下扩散接合,从而制成图1所示的三明治结构的封装体12。由此,封装体12的内部空间,即,振动部22的收纳空间被气密密封。
此时,上述连接用接合图案彼此也以相叠合的状态扩散接合。这样,通过连接用接合图案彼此的接合,晶体振荡器101中,第一激励电极221、第二激励电极222、IC芯片5及外部电极端子43能够实现电导通。
具体而言,第一激励电极221依次经由第一引出布线223、连接用接合图案27与连接用接合图案353的接合部、布线图案33、连接用接合图案351、第四贯穿孔323内的贯穿电极、及电极图案37,与IC芯片5连接。第二激励电极222依次经由第二引出布线224、连接用接合图案28、第二贯穿孔262内的贯穿电极、连接用接合图案254与连接用接合图案352的接合部、第五贯穿孔324内的贯穿电极、及电极图案37,与IC芯片5连接。另外,IC芯片5依次经由电极图案37、第三贯穿孔322内的贯穿电极、连接用接合图案34与连接用接合图案253的接合部、第一贯穿孔261内的贯穿电极、连接用接合图案253与连接用接合图案45的接合部、及第六贯穿孔44内的贯穿电极,与外部电极端子43连接。
这样,如上所述那样制造的三明治结构的封装体12中,第一密封构件3与晶体振动片2之间有1.00μm以下的间隙,第二密封构件4与晶体振动片2之间有1.00μm以下的间隙。即,第一密封构件3与晶体振动片2之间的接合构件的厚度在1.00μm以下,第二密封构件4与晶体振动片2之间的接合构件的厚度在1.00μm以下(具体而言,本实施方式的Au-Au接合为0.15μm~1.00μm)。另外,作为比较,采用了Sn的以往的金属膏密封构件为5μm~20μm。
本实施方式中,上述结构的晶体振动片2中,振动部22及保持部24被构成为壁厚比外框部23薄,保持部24在Z′轴方向上延伸。在外框部23的一方的主面(在此是第二主面212)的与保持部24连接的连接部分25,设置有与保持部24形成在同一平面的平坦区域25b、和相对平坦区域25b倾斜的倾斜区域25a,保持部24的连接部分25侧的端部24a中,至少贯穿部2a侧的区域(24b、24c)被设置为与平坦区域25b相连。以下,参照图4、图5、图8~图10,对该点进行说明。另外,图8~图10中,省略了形成于晶体振动片2的电极和贯穿孔等的图示。
在此,通过对矩形的晶体片实施频率调整蚀刻和外形形成蚀刻这两种蚀刻工程,晶体振动片2被构成为图4、图5、图8所示那样的外形形状。频率调整蚀刻中,为了使晶体振荡器101的振荡频率成为规定值,而对振动部22及保持部24的厚度进行调整。外形形成蚀刻中,在矩形的晶体片上形成贯穿部2a(参照图8),并形成振动部22、外框部23及保持部24的外形形状。另外,晶体振动片2上的贯穿孔也是在外形形成蚀刻中形成的。
通过蚀刻而形成如上所述的晶体振动片2的外形形状后,因水晶的各向异性,会形成从厚壁的外框部23至薄壁的保持部24为止外框部23的一部分逐渐壁厚变薄(壁薄)的倾斜区域。这样的倾斜区域中,由于无法使保护涂层笔直、或因与平坦区域相比涂敷量容易参差不齐,所以无法正确地形成图案,蚀刻后会产生松动的部分。因此,存在由于倾斜区域与保持部24的侧面(与贯穿部2a相接的面)相交叉,从而在外形形成蚀刻时保持部24的外框部23侧的根部区域中会形成向保持部24内部凹陷的沟槽这样的问题。
对此,本实施方式中,如图8~图10所示那样,在外框部23与保持部24的连接部分25形成了平坦区域25b,该平坦区域25b被形成在与保持部24的第二主面212相同的平面。在频率调整蚀刻时,平坦区域25b被形成在与保持部24的第二主面212相同的平面。通过设置这样的平坦区域25b,在外形形成蚀刻时,可与贯穿部2a一起在外框部23与保持部24的连接部分25形成倾斜区域25a,而倾斜区域25a与保持部24的侧面(±X方向侧的侧面)不直接交叉。
更具体而言,如图8所示那样,保持部24的-Z′方向侧的端部24a与俯视为近似矩形的平坦区域25b连接,平坦区域25b与倾斜区域25a连接。保持部24与倾斜区域25a之间存在平坦区域25b。保持部24的连接部分25侧的端部(-Z′方向侧的端部)24a中,从-X方向侧的区域24b至+X方向侧的区域24c为止的整个区域与平坦区域25b连接。与保持部24的连接部分25侧的端部24a在X轴方向上的宽度相比,平坦区域25b在X轴方向上的宽度更大。平坦区域25b形成在与贯穿部2a相接的一侧的外框部23的内侧端部的一部分,且在外框部23设置有与平坦区域25b及倾斜区域25a形状对应的凹部。平坦区域25b的±X方向侧的端部与倾斜区域(26a、26b)连接。
平坦区域25b是通过使在频率调整蚀刻时形成的矩形开口部仅向外框部23侧后退相当于平坦区域25b的区域而形成的。此时,向外框部23侧后退的后退量较佳为20μm以上。然后,通过外形形成蚀刻,能够与贯穿部2a一起在外框部23的贯穿部2a侧的区域(+Z′方向侧的区域)形成倾斜区域(25a、26a、26b),但形成有保持部24的区域中,保持部24不直接与倾斜区域25a连接,而是经由平坦区域25b连接。另外,保持部24在-Z′方向被连接的本实施方式的结构中,倾斜区域(25a、26a、26b)形成在晶体振动片2的第二主面212侧,但未形成在晶体振动片2的第一主面211侧。
基于本实施方式,在外框部23与保持部24的连接部分25设置有平坦区域25b,倾斜区域25a与保持部24的侧面(±X方向侧的侧面)不直接交叉,因而能够防止蚀刻时在保持部24的外框部23侧的根部区域形成沟槽。由此,能够防止因保持部24折断、第二引出布线224(参照图5)断线或高电阻而导致振动部22的振动特性变差的情况发生。另外,在外框部23与保持部24之间存在台阶等厚度差的情况下,力(应力或冲击)会集中在厚度薄的部位,但通过在外框部23与保持部24的连接部分25设置的倾斜区域25a,能够使该力逐渐减弱。由此,通过设置倾斜区域25a,能够缓和从外框部23向振动部22作用的外部应力,使保持部24的防折断等抗冲击性能得到提高。
在此,平坦区域25b在保持部24的延伸方向(Z′轴方向)上的长度Lb至少有1μm即可,但为了在实现晶体振动片2的小型化的同时确保振动部22的面积,较佳为1μm~30μm。在此情况下,通过使平坦区域25b的Z′轴方向上的长度Lb大于倾斜区域25a的Z′轴方向上的长度La,能够有效地抑制来自外框部23的外部应力(例如焊接安装时的应力),防止振荡频率的位移和CI值变差。这样的尺寸关系(Lb>La)对于例如振荡频率为48MHz等较为低频的晶体振荡器101有效。
相反,通过使平坦区域25b的Z′轴方向上的长度Lb小于倾斜区域25a的Z′轴方向上的长度La,能够确保振动部22的振动区域、使抗冲击性能提高。这样的尺寸关系(Lb<La)对于例如振荡频率为60MHz以上的较为高频的晶体振荡器101有效。
倾斜区域25a相对平坦区域25b的倾斜角度α1例如可为28°,但在AT切割晶体振动片的情况下,较佳为25°~35°。
本实施方式中,晶体振动片2具备振动部22、包围着该振动部22的外周的外框部23、及将振动部22与外框部23连结的保持部24,在振动部22与外框部23之间,设置有在厚度方向上贯穿的贯穿部2a。采用这样的振动部22与外框部23由保持部24连结的带框体的晶体振动片2的情况下,能够实现晶体振荡器101的小型化及低矮化,实现了这样的小型化及薄型化的晶体振荡器101也能获得与上述晶体振动片2相同的功效。
本发明可不超出其构思、主旨或主要特征地以其它各种方式实施。因此,上述实施方式仅是对各方面的示例而已,不可进行限定性的解释。本发明的范围是权利要求书所示的范围,不受说明书本文的任何限定。而且,属于与权利要求等同的范围的变形和变更全部在本发明的范围内。
上述实施方式中,作为晶体振动片,采用了进行厚度剪切振动的AT切割晶体振动片,但也可以采用除此以外的晶体振动片(例如SC切割晶体振动片、Z切割晶体振动片(水晶Z板)等)。例如,本发明也适用于如图14所示那样的采用了Z切割晶体振动片的音叉型晶体振动片。
图14所示的音叉型晶体振动片6采用具备形成为音叉形状的振动部62、包围着该振动部62的外周的外框部63、及通过将振动部62与外框部63连结而保持着振动部62的保持部64的结构。音叉型晶体振动片6采用振动部62、外框部63及保持部64设置为一体的结构,在外框部63与振动部62之间形成有贯穿部6a。另外,图14中示出了音叉型晶体振动片6的第二主面612侧。并且,省略了形成在振动部62的第一激励电极、第二激励电极及与第一激励电极、第二激励电极连接的引出布线的图示。
振动部62采用具备沿Y′轴方向延伸的两根脚部(62a、62b)、及与脚部(62a、62b)的端部连接的基部62c的结构。脚部(62a、62b)从基部62c的-Y′方向侧的端部朝着-Y′方向延伸。在脚部(62a、62b)的第一主面及第二主面612上,分别形成有凹部(62d、62e),脚部(62a、62b)的截面形状为近似H字形。保持部64仅设置在振动部62与外框部63之间的一个部位。在振动部62的基部62c的+Y′方向侧的端部,保持部64从基部62c的X轴方向的中间部分朝着+Y′方向一直延伸到外框部63。
并且,振动部62及保持部64被构成为壁厚比外框部63薄,保持部64沿Y′轴方向延伸。在外框部63的一方的主面(在此是第二主面612)的与保持部64连接的连接部分65,设置有与保持部64形成在同一平面的平坦区域65b、及相对平坦区域65b倾斜的倾斜区域65a。保持部64的连接部分65侧的端部64a中,至少贯穿部6a侧的区域(64b、64c)被设置为与平坦区域65b相连。具体而言,如图14所示那样,保持部64的-Y′方向侧的端部64a与俯视为近似矩形的平坦区域65b连接,平坦区域65b与倾斜区域65a连接。保持部64与倾斜区域65a之间存在平坦区域65b。另外,也可以在外框部63的另一方的主面(第一主面)侧的与保持部64连接的连接部分65设置平坦区域及倾斜区域。
上述实施方式中,仅在与贯穿部2a相接的一侧的外框部23的内侧端部的一部分形成了平坦区域25b,但例如也可以如图11的变形例一所示那样,在与贯穿部2a相接的一侧的外框部23的整个内侧端部形成平坦区域25b。
上述实施方式中,例如也可以如图12、图13的变形例二所示那样,在外框部23的另一方的主面(在此是第一主面211)的与保持部24连接的连接部分25设置与保持部24形成在同一平面的平坦区域25c、及外框部23的端部区域23a,且保持部24的连接部分25侧的端部24a与平坦区域25c连接。
图12、图13所示的变形例二中,在外框部23与保持部24连接的连接部分25,形成有平坦区域25c,该平坦区域25c被形成在与保持部24的第一主面211相同的平面。在频率调整蚀刻中,平坦区域25c被形成在与保持部24的第一主面211相同的平面。保持部24的-Z′方向侧的端部24a与俯视为近似三角形的平坦区域25c连接。保持部24的连接部分25侧的端部(一Z′方向侧的端部)24a的一部分区域与平坦区域25c连接。与保持部24的连接部分25侧的端部24a在X轴方向上的宽度相比,平坦区域25c在X轴方向上的宽度更小。
在与贯穿部2a相接的一侧的外框部23的内侧端部的一部分形成了平坦区域25c,在外框部23上形成有对应于平坦区域25c的近似三角形状的凹部。另外,保持部24在一Z′方向被连接的该结构中,与图8的例不同,在外框部23的第一主面211侧未设置与平坦区域25c相连的倾斜区域,平坦区域25c与在垂直方向上延伸的壁面(台阶面)连接。平坦区域25c经由该壁面与外框部23的端部区域23a连接。
在此,也可以如图13所示那样构成为,外框部23的端部区域23a的至少一部分被设置在俯视时与外框部23的第二主面212的倾斜区域25a重叠的位置。基于该结构,能够减轻来自外框部23的外部应力(例如焊接安装时的应力)的影响,使抗冲击性能提高。
另外,也可以构成为,平坦区域25c的至少一部分被形成在俯视时与平坦区域25b重叠的位置。基于这样的结构,能够减轻来自外框部23的外部应力的影响,使外框部23的应力平衡得到改善。
另外,图12、图13所示的变形例二中,仅在与贯穿部2a相接的一侧的外框部23的内侧端部的一部分设置了形成在与保持部24的第一主面211相同的平面上的平坦区域25c,但也可以如图15所示的变形例三那样,在与贯穿部2a相接的一侧的外框部23的内侧端部的一半以上的部分形成平坦区域25d。该变形例三中,在外框部23上形成有对应于平坦区域25d的近似梯形的凹部,平坦区域25d大于图12、图13中的平坦区域25c。由此,保持部24的第一主面211与外框部23的交点部分25e包含在平坦区域25d内,因而在该交点部分25e不容易形成复杂的结晶面,能够防止保持部24开裂等。
上述实施方式中,在晶体振动片2上仅设置了一个将振动部22与外框部23连结的保持部24,但也可以设置两个以上的保持部24,在此情况下,各个保持部24与外框部23连接的连接部分25采用上述实施方式的结构即可。
另外,上述实施方式中,保持部24被设置在振动部22的角部。详细而言,保持部24从振动部22的+X方向侧及一Z′方向侧的角部朝着一Z′方向侧延伸。但是,不局限于此,保持部24也可以从振动部22的+X方向侧及+Z′方向侧的角部朝着+Z′方向侧延伸。另外,保持部24也可以不设置在振动部22的角部,而设置在振动部22的X轴方向或Z′轴方向的中间位置。
上述实施方式中,保持部24的连接部分25侧的端部(一Z′方向侧的端部)24a中,从一X方向侧的区域24b至+X方向侧的区域24c为止的整个区域与平坦区域25b连接。但是,不局限于此,保持部24的连接部分25侧的端部24a的至少根部区域(24b、24c)与平坦区域25b连接即可,也可以不是从-X方向侧的区域24b至+X方向侧的区域24c为止的整个区域与平坦区域25b连接。
上述实施方式中,由晶体片构成了第一密封构件3及第二密封构件4,但不局限于此,例如也可以由玻璃构成第一密封构件3及第二密封构件4。另外,上述实施方式中,通过Au-Au接合实现了第一密封构件3与晶体振动片2的接合、及第二密封构件4与晶体振动片2的接合,但也可以用钎焊材料来实现第一密封构件3与晶体振动片2的接合、及第二密封构件4与晶体振动片2的接合。另外,上述实施方式中,本发明被应用于由第一密封构件3和第二密封构件4夹持着晶体振动片2的三明治结构的晶体谐振器,但不局限于此,本发明例如也可以应用于采用在由陶瓷等绝缘材料构成的凹状的基底基板上搭载晶体振动片、并用盖构件进行气密密封的结构的晶体谐振器。
本申请基于2022年7月28日在日本申请的特愿2022-120859号要求优先权。不言而喻,其所有内容被导入于本申请。

Claims (7)

1.一种晶体振动片,具备外框部、及壁厚比所述外框部薄的振动部,在所述外框部与所述振动部之间形成有贯穿部,由壁厚比所述外框部薄的保持部将所述外框部与所述振动部连结,其特征在于:
在所述外框部的一方的主面上的与所述保持部连接的连接部分,设置有与所述保持部形成在同一平面的平坦区域、和相对所述平坦区域倾斜的倾斜区域,
在所述保持部的所述连接部分侧的端部中,至少所述贯穿部侧的区域被设置为与所述平坦区域相连。
2.如权利要求1所述的晶体振动片,其特征在于:
在所述保持部延伸的方向上的长度为,所述平坦区域大于所述倾斜区域。
3.如权利要求1所述的晶体振动片,其特征在于:
在所述保持部延伸的方向上的长度为,所述平坦区域小于所述倾斜区域。
4.如权利要求1所述的晶体振动片,其特征在于:
在所述外框部的另一方的主面上的与所述保持部连接的连接部分,设置有与所述保持部形成在同一平面的平坦区域、和所述外框部的端部区域,
所述保持部的所述连接部分侧的端部与所述平坦区域连接。
5.如权利要求4所述的晶体振动片,其特征在于:
所述外框部的所述另一方的主面上的所述端部区域的至少一部分被设置在俯视时与所述外框部的所述一方的主面上的所述倾斜区域重叠的位置。
6.如权利要求4所述的晶体振动片,其特征在于:
所述外框部的所述另一方的主面上的所述平坦区域的至少一部分被设置在俯视时与所述外框部的所述一方的主面上的所述平坦区域重叠的位置。
7.一种晶体振动器件,具备权利要求1至6中任一项所述的晶体振动片,其特征在于:包括
将所述晶体振动片的所述振动部的一个主面侧覆盖的第一密封构件、及将所述晶体振动片的所述振动部的另一个主面侧覆盖的第二密封构件,
所述第一密封构件与所述晶体振动片相接合、且所述第二密封构件与所述晶体振动片相接合,从而所述晶体振动片的所述振动部被密封。
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