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JP2010219992A - Vibrating reed and vibrator - Google Patents

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JP2010219992A
JP2010219992A JP2009065702A JP2009065702A JP2010219992A JP 2010219992 A JP2010219992 A JP 2010219992A JP 2009065702 A JP2009065702 A JP 2009065702A JP 2009065702 A JP2009065702 A JP 2009065702A JP 2010219992 A JP2010219992 A JP 2010219992A
Authority
JP
Japan
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temperature
metal layer
resonator element
temperature characteristic
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2009065702A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akinori Yamada
明法 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2009065702A priority Critical patent/JP2010219992A/en
Publication of JP2010219992A publication Critical patent/JP2010219992A/en
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  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

【課題】下地層の拡散を抑制して良好な周波数温度特性を安定して得ることのできる振動
片、および振動子を提供する。
【解決手段】周波数温度依存性を有する振動体11の表面に、ヤング率と熱膨張係数の少
なくとも一方の温度特性曲線上に変曲点と極値の少なくとも一方を有する温度特性補正部
28を設け、温度特性補正部28の振動体11とは反対側に、温度特性補正部28を構成
する下地層32が拡散する性質を持つ電極部24を積層させ、温度特性補正部28と電極
部24との間に下地層32の拡散を防止する拡散防止層26を設け、温度特性補正部28
におけるヤング率と熱膨張係数の少なくとも一方が変曲点となる温度と極値となる温度の
少なくとも一方が、前記振動体の動作温度範囲内としたことを特徴とする。
【選択図】図1
The present invention provides a resonator element and a vibrator capable of stably obtaining good frequency temperature characteristics by suppressing diffusion of an underlayer.
A temperature characteristic correction unit having at least one of an inflection point and an extreme value on a temperature characteristic curve of at least one of a Young's modulus and a thermal expansion coefficient is provided on the surface of a vibrating body having frequency temperature dependency. On the opposite side of the temperature characteristic correction unit 28 from the vibrating body 11, an electrode unit 24 having a property that the base layer 32 constituting the temperature characteristic correction unit 28 diffuses is laminated, and the temperature characteristic correction unit 28, the electrode unit 24, Is provided with a diffusion preventing layer 26 for preventing the diffusion of the underlayer 32, and a temperature characteristic correcting unit 28.
At least one of the temperature at which at least one of the Young's modulus and the coefficient of thermal expansion at the point of inflection becomes an inflection point and the temperature at which the extreme value occurs are within the operating temperature range of the vibrator.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は振動片、およびこれを実装した振動子に係り、特に周波数温度特性の良好な振
動片および振動子に関する。
The present invention relates to a resonator element and a vibrator on which the resonator element is mounted, and more particularly to a resonator element and a vibrator having good frequency temperature characteristics.

周波数温度依存性を有する振動体において、周波数温度特性を改善する事は長きに亙る
課題とされてきた。特に、周波数温度特性を示す曲線が2次関数的に変化することが知ら
れている水晶を用いた屈曲振動片では、その周波数温度特性を改善するための種々の技術
が開示されている。
In a vibrating body having frequency temperature dependency, it has long been a problem to improve frequency temperature characteristics. In particular, with respect to a bending vibration piece using a quartz crystal whose frequency temperature characteristic curve is known to change in a quadratic function, various techniques for improving the frequency temperature characteristic have been disclosed.

例えば特許文献1に開示されている技術は、音叉型振動片に関する技術であり、振動腕
の屈曲方向をXY′面、Y′Z′面の2方向とし、1つの屈曲振動片により2つの屈曲振
動を生じさせ、これらを結合させることでいずれか1方の振動の周波数温度特性を改善さ
せるというものである。
For example, the technique disclosed in Patent Document 1 is a technique related to a tuning fork-type vibrating piece. The bending direction of the vibrating arm is set to two directions of the XY ′ plane and the Y′Z ′ plane. By generating vibrations and combining them, the frequency temperature characteristics of either one of the vibrations are improved.

また、特許文献2に開示されている技術は、やはり音叉型振動片に関するものであり、
従来コンタクトメタルとしてAuやAgの下層に形成されていたCrの膜厚を所定の範囲
で厚くすることで、Cr形成部分に生ずる応力が振動特性に影響を与え、周波数温度特性
が改善されるというものである。
In addition, the technique disclosed in Patent Document 2 is also related to a tuning fork type resonator element,
By increasing the film thickness of Cr, which has been conventionally formed as a contact metal under the Au or Ag layer, within a predetermined range, the stress generated in the Cr forming part affects the vibration characteristics and the frequency temperature characteristics are improved. Is.

特開昭54−40589号公報JP 54-40589 A 特開2005−136499号公報JP 2005-136499 A

図3の引用元は以下の通り。
R.Street, ”Elasticity and Anelasticity of Chromium”, Physical Review Letters, Vol.10, No.6, pp.210-211, 1963. 図4の引用元は以下の通り。 D.F.McMorrow, J.Jensen, H.M.Ronnow, ”Magnetism in Metals”, Mat.Fys.Medd.Dan.Vid.Selsk.45(1997).
The citation source of FIG. 3 is as follows.
R. Street, “Elasticity and Anelasticity of Chromium”, Physical Review Letters, Vol. 10, No. 6, pp. 210-211, 1963. DFMcMorrow, J. Jensen, HMRonnow, “Magnetism in Metals”, Mat.Fys.Medd.Dan.Vid.Selsk.45 (1997).

上記技術によれば確かに、周波数温度特性の改善を見ることができる。しかし、特許文
献1に開示されている技術は2つの振動を結合するものであり、各振動の制御が困難であ
るという問題が生ずる。
According to the above technique, the improvement of the frequency temperature characteristic can certainly be seen. However, the technique disclosed in Patent Document 1 combines two vibrations, which causes a problem that it is difficult to control each vibration.

また、特許文献2に開示されている技術は、周波数温度特性が改善される原因が不明確
であると共に、電極層として形成されたAuやAgに対し、下層(下地層)に形成された
Crが拡散し、これにより金属膜の特性が変化し、周波数温度特性が経時的に変化したり
、不安定になったりするといった問題があった。
In addition, the technique disclosed in Patent Document 2 is unclear about the cause of improving the frequency temperature characteristics, and Cr formed in the lower layer (underlayer) with respect to Au or Ag formed as the electrode layer. This causes a problem that the characteristics of the metal film change and the frequency temperature characteristic changes over time or becomes unstable.

そこで本発明では、金属膜の膜厚の変化により周波数温度特性が改善される要因を究明
すると共に、下地層の拡散を抑制して良好な周波数温度特性を安定して得ることのできる
振動片、および振動子を提供することを目的とする。
Therefore, in the present invention, while investigating the factor that the frequency temperature characteristic is improved by the change in the thickness of the metal film, the resonator element that can stably obtain a favorable frequency temperature characteristic by suppressing the diffusion of the underlayer, An object is to provide a vibrator.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
形態又は適用例として実現することが可能である。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

[適用例1]周波数温度依存性を有する振動体の表面に、ヤング率と熱膨張係数の少な
くとも一方の温度特性曲線上に変曲点と極値の少なくとも一方を有する第1金属層を設け
、前記第1金属層の前記振動体側とは反対側に第2金属層を積層させ、前記第1金属層と
前記第2金属層との間に前記第1金属層の拡散を防止する拡散防止層を設け、前記第1金
属層におけるヤング率と熱膨張係数の少なくとも一方が、変曲点となる温度と極値となる
温度の少なくとも一方を、前記振動体の動作温度範囲内に有することを特徴とする振動片

このような特徴を有する振動片であれば、良好な周波数温度特性を安定して得ることが
可能となる。
Application Example 1 A first metal layer having at least one of an inflection point and an extreme value on a temperature characteristic curve of at least one of Young's modulus and thermal expansion coefficient is provided on the surface of a vibrating body having frequency temperature dependency. A diffusion preventing layer for laminating the first metal layer between the first metal layer and the second metal layer by laminating a second metal layer on the opposite side of the first metal layer to the vibrator side. And at least one of the Young's modulus and the thermal expansion coefficient of the first metal layer has at least one of an inflection point and an extreme temperature within the operating temperature range of the vibrator. A vibrating piece.
If the resonator element has such characteristics, it is possible to stably obtain good frequency temperature characteristics.

[適用例2]適用例1に記載の振動片であって、前記第1金属層は多元素から成る合金
層または、複数の単元素から成る金属膜間の拡散によって生ずる合金層であり、前記第2
金属層は単元素から成る金属層または多元素から成る合金層であることを特徴とする振動
片。
このような特徴を有する振動片によれば、ヤング率と熱膨張係数の少なくとも一方の変
曲点となる温度や極値となる温度に基づいて、振動片の動作温度範囲内の温度を考慮して
適宜選択することが可能となり、目的、使用環境に応じて良好な周波数温度特性を得るこ
とのできる振動片を製造することが可能となる。
[Application Example 2] The resonator element according to Application Example 1, wherein the first metal layer is an alloy layer made of multiple elements or an alloy layer generated by diffusion between metal films made of a plurality of single elements, Second
The resonator element, wherein the metal layer is a metal layer made of a single element or an alloy layer made of multiple elements.
According to the resonator element having such characteristics, the temperature within the operating temperature range of the resonator element is taken into consideration based on the temperature that becomes the inflection point or the extreme value of at least one of the Young's modulus and the thermal expansion coefficient. Therefore, it is possible to manufacture a resonator element that can obtain good frequency temperature characteristics according to the purpose and use environment.

[適用例3]適用例1または適用例2に記載の振動片であって、前記変曲点となる温度
または前記極値となる温度が、ネール温度であることを特徴とする振動片。
ネール温度は反強磁性体が常磁性状態へ転移する温度であるため、ヤング率の極値が現
れることとなり、周波数温度特性の改善を確実に成すことができる。
[Application Example 3] The vibration piece according to Application Example 1 or Application Example 2, wherein the temperature at the inflection point or the temperature at the extreme value is a Neel temperature.
Since the Neel temperature is a temperature at which the antiferromagnetic material transitions to the paramagnetic state, an extreme value of Young's modulus appears, and the frequency-temperature characteristics can be reliably improved.

[適用例4]適用例1乃至適用例3のいずれか1項に記載の振動片であって、前記第1
金属層がCrを下地層として上層をAuとした金属層またはCr−Au合金により構成さ
れる金属層から成り、前記第2金属層がAuから成ることを特徴とする振動片。
このような構成とした場合、製造段階において第1金属層を構成するCrとAu間にお
いて拡散が生じ、第1金属層に温度特性補正部としての合金が生成され、周波数温度特性
の良化が図られる。第1金属層と第2金属層との間には拡散防止層が設けられているため
、Crが第2金属層を構成するAuにまで拡散を生じさせる虞は無く、第1金属層におい
て合金が生成された後においては周波数温度特性が経時的に変化する虞が無い。
Application Example 4 The resonator element according to any one of Application Examples 1 to 3, wherein the first resonator element is the first resonator element.
The resonator element according to claim 1, wherein the metal layer is made of a metal layer composed of Cr as a base layer and an upper layer made of Au or a metal layer made of a Cr-Au alloy, and the second metal layer is made of Au.
In such a configuration, diffusion occurs between Cr and Au constituting the first metal layer in the manufacturing stage, and an alloy as a temperature characteristic correction unit is generated in the first metal layer, and the frequency temperature characteristic is improved. Figured. Since a diffusion preventing layer is provided between the first metal layer and the second metal layer, there is no possibility that Cr will cause diffusion to Au constituting the second metal layer, and an alloy is formed in the first metal layer. There is no possibility that the frequency-temperature characteristic will change with time after.

[適用例5]適用例4に記載の振動片であって、前記Cr−Au合金により構成される
金属層におけるAuのCrに対する含有量が原子百分率で0.5%atm以下であること
を特徴とする振動片。
このような割合でCr膜とAu膜を成膜すれば、製造段階においてCrはAuに拡散し
きることができる。これにより振動片形成後に熱等が加えられたとしても、Auに対する
Crの拡散の進行に伴う周波数温度特性の変動が生ずる虞が無い。
[Application Example 5] The resonator element according to Application Example 4, wherein the content of Au with respect to Cr in the metal layer formed of the Cr-Au alloy is 0.5% atm or less in atomic percentage. A vibrating piece.
If the Cr film and the Au film are formed at such a ratio, Cr can diffuse into Au in the manufacturing stage. As a result, even if heat or the like is applied after the resonator element is formed, there is no possibility of fluctuations in the frequency temperature characteristics accompanying the progress of Cr diffusion with respect to Au.

[適用例6]適用例1乃至適用例5のいずれか1項に記載の振動片であって、前記拡散
防止層がAgまたはNiのいずれか一方であることを特徴とする振動片。
AgやNiは、AuやCrに対する拡散も生じさせず、導電性も高いため、振動子とし
て見た場合の高いQ値を維持することができる。
[Application Example 6] The vibration piece according to any one of Application Examples 1 to 5, wherein the diffusion prevention layer is one of Ag and Ni.
Ag and Ni do not cause diffusion to Au or Cr and have high conductivity, so that a high Q value when viewed as a vibrator can be maintained.

[適用例7]適用例1乃至適用例6のいずれか一項に記載の振動片をパッケージ内部に
実装したことを特徴とする振動子。
このような特徴を有する振動子によれば、広い温度範囲において良好な周波数温度特性
を得ることができる信頼性の高い振動子とすることができる。
Application Example 7 A vibrator in which the resonator element according to any one of Application Examples 1 to 6 is mounted inside a package.
According to the vibrator having such a feature, it is possible to obtain a highly reliable vibrator capable of obtaining a favorable frequency temperature characteristic in a wide temperature range.

第1の実施形態に係る振動片の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the vibration piece which concerns on 1st Embodiment. 温度特性補正部としてのCrの膜厚変化に対する周波数温度特性の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the frequency temperature characteristic with respect to the film thickness change of Cr as a temperature characteristic correction | amendment part. Crのヤング率の変化と温度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the change of the Young's modulus of Cr, and temperature. Crのネール温度の変化と合金化における金属の含有率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the change of the Neel temperature of Cr, and the metal content rate in alloying. 第2の実施形態に係る振動片の特徴部分としての振動腕の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the vibration arm as a characteristic part of the vibration piece which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係る振動片の特徴部分としての振動腕の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the vibration arm as a characteristic part of the vibration piece which concerns on 3rd Embodiment. 第4の実施形態に係る振動片の特徴部分としての振動腕の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the vibration arm as a characteristic part of the vibration piece which concerns on 4th Embodiment. 厚み滑り振動を主振動とする振動片の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the vibration piece which makes thickness shear vibration the main vibration. 弾性表面波を主振動とする振動片の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the vibration piece which makes a surface acoustic wave the main vibration. 発明に係る振動子の断面構成を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional structure of the vibrator | oscillator which concerns on invention.

以下、本発明の振動片および振動子に係る実施の形態について、図面を参照しつつ詳細
に説明する。
まず、図1を参照して、本発明の振動片に係る第1の実施形態について説明する。なお
、図1において、図1(A)は振動片の平面図であり、図1(B)は同じ(A)における
A−A断面を示す図である。
Hereinafter, embodiments of the resonator element and the vibrator according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, a first embodiment according to the resonator element of the invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, FIG. 1A is a plan view of the resonator element, and FIG. 1B is a diagram illustrating a cross section taken along the line AA in FIG.

本実施形態に係る振動片10は、周波数温度依存性を有する振動体を構成する素子片の
材料として水晶を用いた場合を例に挙げて説明する。また、振動モードとしては、屈曲振
動を主振動とする音叉型の形態を例に挙げて説明することとする。
The resonator element 10 according to the present embodiment will be described by taking as an example a case where crystal is used as a material of an element element that constitutes a vibration body having frequency temperature dependency. Further, the vibration mode will be described by taking a tuning fork type configuration in which bending vibration is the main vibration as an example.

本実施形態に係る振動片10は、振動体11と、この振動体11に形成された金属膜1
6とより成る。振動体11は圧電効果を奏する水晶で構成され、基部12と、この基部1
2から延設された一対の振動腕14a,14bとを有する、いわゆる音叉型の体を成す。
金属膜16は、第1金属層となる温度特性補正部28と、第2金属層となる電極部24と
を有し、第1金属層と第2金属層との間には、拡散防止層26が設けられて成る。換言す
ると、温度特性補正部28は振動体11の表面に形成され、電極部24は温度特性補正部
28における振動体11とは反対側に設けられ、温度特性補正部28と電極部24との間
に拡散防止層26が形成されるということができる。なお電極部24は、振動を励起する
ための励振電極、18a,18b、駆動信号や検出信号を入出力するための入出力電極2
2a,22b、および励振電極18a,18bと入出力電極22a,22bとを接続する
引出し電極20a,20bとに区分される。
A resonator element 10 according to this embodiment includes a vibrating body 11 and a metal film 1 formed on the vibrating body 11.
6 and. The vibrating body 11 is made of a crystal having a piezoelectric effect, and includes a base portion 12 and the base portion 1.
2 forms a so-called tuning-fork type body having a pair of vibrating arms 14a, 14b extending from 2.
The metal film 16 includes a temperature characteristic correction unit 28 serving as a first metal layer and an electrode unit 24 serving as a second metal layer, and a diffusion prevention layer is provided between the first metal layer and the second metal layer. 26 is provided. In other words, the temperature characteristic correction unit 28 is formed on the surface of the vibration body 11, and the electrode unit 24 is provided on the opposite side of the temperature characteristic correction unit 28 from the vibration body 11. It can be said that the diffusion preventing layer 26 is formed therebetween. The electrode unit 24 is an excitation electrode for exciting vibration, 18a and 18b, and an input / output electrode 2 for inputting and outputting drive signals and detection signals.
2a, 22b, and extraction electrodes 20a, 20b connecting the excitation electrodes 18a, 18b and the input / output electrodes 22a, 22b.

本実施形態では、第1金属層としての温度特性補正部28を下地層32(例えばクロム
(Cr))と上層30(例えば金(Au))で構成し、電極部24はAuで構成し、拡散
防止層26は銀(Ag)またはニッケル(Ni)で構成している。温度特性補正部28を
構成する金属のうち、下地層32としてのCrは振動体11として採用する水晶に対する
密着性が良好で、コンタクトメタルとして優れており、上層30としてのAuは詳細を後
述する理由によりCrを意図的に拡散させることでネール温度やスピンフリップ温度等を
制御する。また、Auは電気抵抗が極めて低く、安定しており、酸化等の影響を受け難く
、経年劣化による性質変化が少ないために、電極部24の構成部材としても採用した。さ
らに、拡散防止層26としてAgやNiを採用したことは、高温が加えられた場合であっ
ても、AuへのCrの拡散(第1金属層から第2金属層への拡散)を防止することができ
、周波数温度特性の経時的変化を防止することができるからである。
In the present embodiment, the temperature characteristic correction unit 28 as the first metal layer is configured by the base layer 32 (for example, chromium (Cr)) and the upper layer 30 (for example, gold (Au)), the electrode unit 24 is configured by Au, The diffusion prevention layer 26 is made of silver (Ag) or nickel (Ni). Of the metals constituting the temperature characteristic correction unit 28, Cr as the base layer 32 has good adhesion to the quartz used as the vibrator 11 and is excellent as a contact metal, and Au as the upper layer 30 will be described in detail later. For some reason, the Neel temperature, the spin flip temperature, and the like are controlled by intentionally diffusing Cr. In addition, Au has a very low electric resistance, is stable, is not easily affected by oxidation, etc., and has little property change due to aging, so it has been adopted as a constituent member of the electrode portion 24. Further, the use of Ag or Ni as the diffusion preventing layer 26 prevents the diffusion of Cr into the Au (diffusion from the first metal layer to the second metal layer) even when a high temperature is applied. This is because it is possible to prevent the change of the frequency temperature characteristic with time.

ここで、温度特性補正部28を構成するCrとAuとの関係は、下地層32であるCr
を基準として上層30であるAuの割合を定めると良い。具体的には、原子百分率(原子
パーセント:%atm)で、AuはCrの0.5%atm以下の含有量とすると良い。こ
のような割合でCrとAuを成膜することで、製造段階においてAuに対してCrが拡散
しきることができ、金属膜16を形成した後に未拡散のAuの拡散が進行する虞を無くす
ことができるのである。
Here, the relationship between Cr and Au constituting the temperature characteristic correction unit 28 is as follows.
The ratio of Au as the upper layer 30 may be determined based on the above. Specifically, it is preferable that the content of Au is 0.5% atm or less of Cr in atomic percentage (atomic percent:% atm). By depositing Cr and Au at such a ratio, Cr can be completely diffused with respect to Au in the manufacturing stage, and there is no possibility of diffusion of undiffused Au after the metal film 16 is formed. Can do it.

Crが周波数温度特性に影響を与える事は、実験により得られた図2から読み取ること
ができる。実験は、振動体の表面にCr膜、Cr膜の上層にAu膜を形成して行ったもの
で、図2に示すように、Auの膜厚を一定(500Å)としてCrの膜厚を1500Å(
図2(A))、2000Å(図2(B))、2500Å(図2(C))と変化させること
により、振動子としての周波数温度特性がどのように変化するかを記録したものである。
周波数温度特性の変化の様子としては、Crの膜厚を厚くして行くことにより、頂点温度
(接線の傾きが0となる温度)の左側、すなわち頂点温度よりも低い温度側において、周
波数変動量が少なくなっていることが読み取れる。
It can be read from FIG. 2 obtained by experiment that Cr affects the frequency temperature characteristics. The experiment was performed by forming a Cr film on the surface of the vibrating body and an Au film on the upper layer of the Cr film. As shown in FIG. 2, the film thickness of Au was constant (500 mm) and the film thickness of Cr was 1500 mm. (
FIG. 2 (A)), 2000 mm (FIG. 2B), and 2500 mm (FIG. 2C) are recorded to show how the frequency temperature characteristics of the vibrator change. .
The frequency temperature characteristic is changed by increasing the Cr film thickness to the left of the apex temperature (the temperature at which the tangential slope becomes 0), that is, on the temperature side lower than the apex temperature. It can be seen that there is less.

ここで、振動子の共振周波数は、振動体11における振動部の長さ、幅、厚さ、振動体
11を構成する物質の密度、境界条件、および弾性定数等の要素から算出することができ
る。そして、振動部に形成した金属膜の膜厚や特性の変化に起因して変動する要素として
は、弾性定数を挙げることができる。弾性定数を構成する要素のうち、温度変化により変
動する要素としてヤング率や熱膨張係数が存在する。このため、振動子の共振周波数の温
度依存は、ヤング率や熱膨張係数の変化によっても、もたらされるものであることが考え
られる。
Here, the resonance frequency of the vibrator can be calculated from factors such as the length, width, and thickness of the vibrating portion of the vibrating body 11, the density of the substance constituting the vibrating body 11, boundary conditions, and an elastic constant. . An example of an element that varies due to a change in film thickness or characteristics of the metal film formed on the vibration part is an elastic constant. Among the elements constituting the elastic constant, Young's modulus and thermal expansion coefficient exist as elements that vary with temperature changes. For this reason, it is considered that the temperature dependence of the resonance frequency of the vibrator is also brought about by changes in Young's modulus and thermal expansion coefficient.

以下、Crの膜厚の変化に伴う低温側における周波数温度特性の改善に関して考察する

図3は、固体Crのヤング率の変化を示すグラフである。図3からも読み取れるように
、Crのヤング率は、120K(スピンフリップ温度:変曲点)と310K(ネール温度
:極値)において急激な変化を示すことが解る。
Hereinafter, the improvement of the frequency temperature characteristic on the low temperature side accompanying the change in the Cr film thickness will be considered.
FIG. 3 is a graph showing changes in Young's modulus of solid Cr. As can be seen from FIG. 3, it can be seen that the Young's modulus of Cr shows a rapid change at 120 K (spin flip temperature: inflection point) and 310 K (Neil temperature: extreme value).

振動子の動作温度範囲を−55℃〜+125℃、好適には−40℃〜+85℃とした場
合、120Kは−153℃であり、310Kは+37℃であるから、Crにおいてはネー
ル温度が振動子の動作温度範囲内に存在するといえる。ここでネール温度とは、反強磁性
体が常磁性体状態へ転移する温度をいう。なお、反強磁性とは、隣り合うスピンがそれぞ
れ反対方向を向いて整列し、全体として磁気モーメントを持たない物性の磁性である。ま
た、常磁性とは、外部磁場がないときには磁化を持たず、磁場を印加するとその方向に弱
く磁化する磁性である。つまり、ヤング率の急激な変化は、磁性体の状態転移に伴って生
ずるものであるといえる。
When the operating temperature range of the vibrator is −55 ° C. to + 125 ° C., preferably −40 ° C. to + 85 ° C., 120K is −153 ° C. and 310K is + 37 ° C. It can be said that it exists within the operating temperature range of the child. Here, the Neel temperature refers to the temperature at which the antiferromagnetic material transitions to the paramagnetic state. Note that antiferromagnetism is a property of magnetism in which adjacent spins are aligned in opposite directions and have no magnetic moment as a whole. Paramagnetism is magnetism that does not have magnetization when there is no external magnetic field and magnetizes weakly in that direction when a magnetic field is applied. That is, it can be said that the rapid change in Young's modulus occurs with the state transition of the magnetic material.

そして、反強磁性体は、ネール温度において常磁性体からの転移を受けることで磁気モ
ーメントが消失することにより、大きな体積変化を生じさせることが知られていることよ
り、反強磁性体におけるネール温度では、熱膨張係数にも変化がもたらされるということ
ができる。
Antiferromagnets are known to cause large volume changes due to the disappearance of magnetic moment by undergoing transition from paramagnetic material at the Neel temperature. With temperature, it can be said that the coefficient of thermal expansion also changes.

Crは、膜厚の相違による圧縮応力、および伸張応力の変化に伴い、ネール温度が変化
することが知られている。具体的には、固体Crに比して薄膜化されたCrのネール温度
は、振動体11の熱膨張係数やCrの膜厚にも依存して、低温側あるいは高温側へシフト
するのである。図2を参酌すると、図2(A)では周波数変動量の改善(周波数変動量の
低減)に寄与する変曲点は見ることができず、図2(B)、図2(C)ではその変曲点が
頂点温度よりも低温側で発生している。そして図2(B)、図2(C)と膜厚を厚くする
毎に変曲点が頂点温度へ近づき(高温側へシフトし)、周波数変動量の改善される温度範
囲(温度が低くなるほど接線の傾きが小さくなる温度領域)も頂点温度に近づく。これは
、薄膜化したCrの膜厚を厚くすることにより、ネール温度が高温側へシフトしたことに
よるものである。図2から、少なくともCr膜厚を2000Å以上2500Å以下にする
ことで周波数変動量が低減されることは明らかであるが、Cr膜厚を2500Å以上にし
た場合においても、Cr膜のネール温度が振動子の動作温度範囲内に存在していれば、周
波数変動量の低減は達成できる。
It is known that the Neel temperature changes with changes in compressive stress and extensional stress due to differences in film thickness. Specifically, the Neel temperature of Cr thinned compared with solid Cr shifts to the low temperature side or the high temperature side depending on the thermal expansion coefficient of the vibrating body 11 and the Cr film thickness. In consideration of FIG. 2, inflection points that contribute to the improvement of the frequency fluctuation amount (reduction of the frequency fluctuation amount) cannot be seen in FIG. 2A, and in FIG. 2B and FIG. An inflection point occurs on the lower temperature side than the vertex temperature. Each time the film thickness is increased as shown in FIGS. 2B and 2C, the inflection point approaches the apex temperature (shifts to the high temperature side), and the temperature range in which the amount of frequency fluctuation is improved (as the temperature decreases). The temperature range in which the slope of the tangential line becomes smaller also approaches the vertex temperature. This is because the Neel temperature is shifted to the high temperature side by increasing the film thickness of the thinned Cr. From FIG. 2, it is clear that the frequency fluctuation amount is reduced by setting the Cr film thickness to 2000 mm or more and 2500 mm or less, but even when the Cr film thickness is 2500 mm or more, the Neel temperature of the Cr film oscillates. If it is within the operating temperature range of the child, the frequency variation can be reduced.

そして、Crの薄膜化に伴うネール温度の低下には、以下のような現象も起因している
と考える。ここで、CrとAuの間には、AuがCr層に拡散した合金層が存在する。こ
こで図4に示すCrの合金化に伴うネール温度の変化を参酌すると、Auの含有率の増加
は、Crのネール温度の低下を招くことを読み取ることができる。
And, it is considered that the following phenomenon is also caused by the decrease in the Neel temperature accompanying the reduction in the thickness of Cr. Here, an alloy layer in which Au diffuses into the Cr layer exists between Cr and Au. Here, it can be read that an increase in the content of Au leads to a decrease in the Neel temperature of Cr when the change in the Neel temperature accompanying the alloying of Cr shown in FIG. 4 is taken into consideration.

つまり、Crの膜厚が薄い場合には、拡散するAuの割合、すなわち合金層におけるA
uの含有率が高くなるため、単純にCrを薄膜化した場合よりもネール温度が低下したと
考えられる。そして、Crの膜厚を厚くした場合には、Auの含有率は当然に下がり、合
金化されない層も生ずることとなるため、実効的なネール温度が上昇し、Crの膜厚を2
500Åとした場合には、ネール温度が0℃近傍に至ったものと考えられる。なお、上記
実験からは、Crの膜厚を2000Å以上とすることで、温度特性補正部としての効果、
すなわち周波数温度特性改善効果を奏するということが言える。
That is, when the film thickness of Cr is thin, the proportion of Au diffused, that is, A in the alloy layer
Since the content of u is increased, it is considered that the Neel temperature is lower than when Cr is simply thinned. When the Cr film thickness is increased, the Au content is naturally reduced and an unalloyed layer is also formed. Therefore, the effective Neel temperature is increased, and the Cr film thickness is increased to 2
When it is set to 500 Å, it is considered that the Neel temperature has reached around 0 ° C. In addition, from the said experiment, the effect as a temperature characteristic correction | amendment part by making the film thickness of Cr 2000 mm or more,
That is, it can be said that there is an effect of improving the frequency temperature characteristic.

このため、本実施形態においては、温度特性補正部28を構成するAuの膜厚は、Cr
を2000Åとした際に、原子百分率において0.5%atm以下の含有量となるように
定めれば良い。このような構成とすることにより、周波数温度特性の改善を図れると共に
、金属膜16を形成した後に未拡散のAuの拡散の進行が生じ得なくなり、経時的に周波
数温度特性が変化してしまう虞が無くなる。なお、第2金属層としてのAuと第1金属層
との間には拡散防止層26としてのAg膜が設けられているため、表面における第2金属
層にCrの拡散が広がる虞も無い。
Therefore, in the present embodiment, the film thickness of Au constituting the temperature characteristic correction unit 28 is Cr
What is necessary is just to determine so that it may become content of 0.5% atm or less in atomic percent, when it is 2000 tons. By adopting such a configuration, it is possible to improve the frequency temperature characteristics, and after the metal film 16 is formed, the diffusion of undiffused Au cannot occur and the frequency temperature characteristics may change over time. Disappears. In addition, since the Ag film as the diffusion preventing layer 26 is provided between Au as the second metal layer and the first metal layer, there is no possibility that the diffusion of Cr spreads on the second metal layer on the surface.

また、実施形態に係る振動片10によれば上記のように、周波数温度特性が改善される
原因が明確となったため、シミュレーションによる振動特性の解析が可能となり、開発コ
ストの削減を図ることが可能となる。
Further, according to the resonator element 10 according to the embodiment, as described above, the cause of the improvement of the frequency temperature characteristic has been clarified. Therefore, the vibration characteristic can be analyzed by simulation, and the development cost can be reduced. It becomes.

次に、本発明の振動片に係る第2の実施形態について、図5を参照して説明する。なお
、本実施形態に係る振動片の殆どの構成は、上述した第1の実施形態に係る振動片と同様
である。よって、その機能を同一とする箇所については図面に同一符号を付して詳細な説
明を省略すると共に、振動片の全体構造については、図1(A)に示した図を援用するこ
ととする。
Next, a second embodiment according to the resonator element of the invention will be described with reference to FIG. Note that most of the configuration of the resonator element according to the present embodiment is the same as that of the resonator element according to the first embodiment described above. Therefore, the portions having the same function are denoted by the same reference numerals in the drawings, and detailed description thereof is omitted. For the entire structure of the resonator element, the diagram shown in FIG. .

本実施形態に係る振動片は、温度特性補正部28を構成する金属膜を予め、Crを主体
とした合金、具体的にはCr−Au合金により構成したことを特徴としている。なおCr
に対するAuの含有率は、上記第1の実施形態と同様に、原子百分率で0.5%atm以
下とする。
The resonator element according to the present embodiment is characterized in that the metal film constituting the temperature characteristic correction unit 28 is previously made of an alloy mainly composed of Cr, specifically, a Cr—Au alloy. Cr
As in the first embodiment, the content ratio of Au is less than 0.5% atm in atomic percentage.

このような構成とすることによれば、CrとAuの膜厚比を定める必要が無くなり、か
つ製造工程においては、成膜工程を1つ減らすことが可能となり、生産性を向上させるこ
とができる。なお、周波数温度特性の改善効果を得るためには、本実施形態に係る温度特
性補正部28の膜厚を、上述した第1の実施形態に係る振動片10における温度特性補正
部28(下地層32(Cr膜)+上層30(Au膜))の厚みと同等とする必要がある。
According to such a configuration, it is not necessary to determine the film thickness ratio of Cr and Au, and in the manufacturing process, it is possible to reduce the film forming process by one and improve productivity. . In order to obtain the effect of improving the frequency temperature characteristic, the film thickness of the temperature characteristic correction unit 28 according to the present embodiment is set to the temperature characteristic correction unit 28 (underlayer) in the resonator element 10 according to the first embodiment described above. 32 (Cr film) + upper layer 30 (Au film)).

次に、本発明の振動片に係る第3の実施形態について、図6を参照して説明する。なお
、本実施形態に係る振動片も、その殆どの構成は上述した第1の実施形態に係る振動片と
同様である。よって、その機能を同一とする箇所については図面に同一符号を付して詳細
な説明を省略すると共に、振動片の全体構造については、図1(A)に示した図を援用す
ることとする。
Next, a third embodiment according to the resonator element of the invention will be described with reference to FIG. Note that most of the configuration of the resonator element according to the present embodiment is the same as that of the above-described resonator element according to the first embodiment. Therefore, the portions having the same function are denoted by the same reference numerals in the drawings, and detailed description thereof is omitted. For the entire structure of the resonator element, the diagram shown in FIG. .

上述したように、温度特性補正部による周波数温度特性の改善効果は、膜厚の違いや合
金化により変化することが解る。そこで本実施形態に係る振動片10では、振動腕14a
,14bの表裏面と側面、すなわち電圧を印加する際に電位が異なることとなる金属膜1
6において、温度特性補正部28a,28bの膜厚、すなわちCr(下地層32)の膜厚
とこれを拡散させるAu(上層30)の膜厚を異ならせるか、Cr−Au合金の膜厚また
はCr−Au合金におけるAuの含有量を異ならせる構成とした。
As described above, it can be understood that the improvement effect of the frequency temperature characteristic by the temperature characteristic correction unit changes due to the difference in film thickness or alloying. Therefore, in the resonator element 10 according to the present embodiment, the vibrating arm 14a.
, 14b, the metal film 1 having different potentials when applying a voltage.
6, the film thickness of the temperature characteristic correction units 28 a and 28 b, that is, the film thickness of Cr (underlayer 32) and the film thickness of Au (upper layer 30) for diffusing it, or the film thickness of Cr—Au alloy or The content of Au in the Cr—Au alloy was made different.

このような構成とすることにより、1つの振動体11に対してネール温度の異なる2つ
(2種類)の温度特性補正部28a,28bを備えることとなる。これにより、振動子の
周波数温度特性の改善は、それぞれの温度特性補正部28a,28bにおけるネール温度
にて成されることとなる。よって、動作温度範囲内における周波数変動量は、1種類の温
度特性補正部により補正される場合よりもさらに小さくなり、周波数温度特性を示す曲線
をよりフラットなものとすることができる。
With such a configuration, two (two types) temperature characteristic correction units 28a and 28b having different Neel temperatures are provided for one vibrating body 11. Thereby, the improvement of the frequency temperature characteristic of the vibrator is achieved by the Neel temperature in each temperature characteristic correction unit 28a, 28b. Therefore, the amount of frequency fluctuation within the operating temperature range is even smaller than when corrected by one type of temperature characteristic correction unit, and the curve indicating the frequency temperature characteristic can be made flatter.

次に、本発明の振動片に係る第4の実施形態について、図7を参照して説明する。なお
、本実施形態に係る振動片も、その殆どの構成は上述した第1の実施形態に係る振動片と
同様である。よって、その機能を同一とする箇所については図面に同一符号を付して詳細
な説明を省略すると共に、振動片の全体構造については、図1(A)に示した図を援用す
ることとする。
Next, a fourth embodiment according to the resonator element of the invention will be described with reference to FIG. Note that most of the configuration of the resonator element according to the present embodiment is the same as that of the above-described resonator element according to the first embodiment. Therefore, the portions having the same function are denoted by the same reference numerals in the drawings, and detailed description thereof is omitted. For the entire structure of the resonator element, the diagram shown in FIG. .

本実施形態に係る振動片10は、屈曲部において電位の異なる電極部の温度特性補正部
28a,28bを、種類の異なる金属を用いて構成したことを特徴としている。
The resonator element 10 according to the present embodiment is characterized in that the temperature characteristic correcting portions 28a and 28b of the electrode portions having different potentials in the bent portion are configured using different types of metals.

ここで、2種類の温度特性補正部28a,28bは、ヤング率の極値が振動子における
周波数温度特性の頂点温度よりも高温側に位置するものと、低温側に位置するものとする
ことが望ましい。第1の実施形態等で温度特性補正部として使用したCrは、ヤング率の
極値であるネール温度が周波数温度特性の頂点温度よりも低温側に位置していた。このた
め、周波数温度特性はもっぱら、頂点温度よりも低温側で改善されることとなっていた。
このため、ヤング率の極値が周波数温度特性の頂点温度よりも高温側に位置する部材を温
度特性補正部材の1つとして採用することによれば、周波数温度特性の頂点温度よりも高
温側においても、周波数温度特性の改善を図ることができると考えられるからである。
Here, the two types of temperature characteristic correction units 28a and 28b are assumed to have an extreme value of Young's modulus located on the higher temperature side than the apex temperature of the frequency temperature characteristic of the vibrator and located on the lower temperature side. desirable. In the Cr used as the temperature characteristic correction unit in the first embodiment or the like, the Neel temperature, which is an extreme value of Young's modulus, is located on the lower temperature side than the apex temperature of the frequency temperature characteristic. For this reason, the frequency-temperature characteristics are exclusively improved on the lower temperature side than the peak temperature.
For this reason, by adopting a member whose extreme value of Young's modulus is higher than the apex temperature of the frequency temperature characteristic as one of the temperature characteristic correction members, on the higher temperature side than the apex temperature of the frequency temperature characteristic This is because it is considered that the frequency temperature characteristics can be improved.

具体的には、振動腕14aの表裏面に形成される励振電極18aの温度特性補正部28
aをCr(下地層32a)とAu(上層30)により構成した場合、振動腕14aの側面
に形成される励振電極18bの温度特性補正部28bはCrO(二酸化クロム:下地層
32b)とAu(上層30)により構成するのである。
Specifically, the temperature characteristic correction unit 28 of the excitation electrode 18a formed on the front and back surfaces of the vibrating arm 14a.
When a is composed of Cr (underlayer 32a) and Au (upper layer 30), the temperature characteristic correction unit 28b of the excitation electrode 18b formed on the side surface of the vibrating arm 14a is CrO 2 (chromium dioxide: underlayer 32b) and Au. (Upper layer 30).

ここで、CrOは、強磁性体であるため、ヤング率が極値を示す温度はキュリー温度
と称される。なお、キュリー温度とは、強磁性体が常磁性体に変化する転移温度である。
CrOのキュリー温度は386K(113℃)であるため、図2に示した周波数温度特
性の頂点温度(約30℃)よりも高温側に位置し、かつ振動子の動作温度範囲を−55℃
〜+125℃としたならば、その範囲内に入る温度であり、Auとの合金化によれば低温
化され、−40℃〜+85℃の動作温度範囲内にも入るものと考えられる。よって、この
ような組み合わせで温度特性補正部28a,28bを構成した場合、周波数温度特性にお
ける頂点温度の高温側と低温側の双方で周波数変動量の減少を促すことができ、動作温度
範囲内の全範囲において周波数温度特性を改善することができる。
Here, since CrO 2 is a ferromagnetic material, the temperature at which the Young's modulus exhibits an extreme value is called the Curie temperature. The Curie temperature is a transition temperature at which a ferromagnetic material changes to a paramagnetic material.
Since the Curie temperature of CrO 2 is 386 K (113 ° C.), it is located on the higher temperature side than the apex temperature (about 30 ° C.) of the frequency temperature characteristic shown in FIG. 2, and the operating temperature range of the vibrator is −55 ° C.
If it is set to ˜ + 125 ° C., the temperature falls within the range, the temperature is lowered by alloying with Au, and it is considered that the temperature falls within the operating temperature range of −40 ° C. to + 85 ° C. Therefore, when the temperature characteristic correction units 28a and 28b are configured by such a combination, it is possible to promote a decrease in the amount of frequency fluctuation on both the high temperature side and the low temperature side of the peak temperature in the frequency temperature characteristic, and within the operating temperature range. The frequency temperature characteristics can be improved over the entire range.

また当然に、2つの温度特性補正部28a,28bをCr−Auの合金とCrO−A
uの合金で構成しても良い。
Of course, the two temperature characteristic correction portions 28a and 28b are made of an alloy of Cr—Au and CrO 2 —A.
You may comprise with the alloy of u.

また、上記実施形態ではいずれも、CrやCrOを主体としてAuへの拡散を前提に
温度特性補正部を構成する旨記載した。しかしながら、薄膜のネール温度やキュリー温度
が振動子の動作温度範囲内にある導電体であれば、温度特性補正部を単一の物質により構
成しても良い。このような場合であっても、第1金属層としての温度特性補正部と第2金
属層としての電極部との間には拡散防止層が配されるため、両者間での拡散に伴う周波数
温度特性の経時的変化を防止することができるため、本発明としての効果に変わりは無い
からである。
Further, in the above-described embodiments, it has been described that the temperature characteristic correcting unit is configured on the premise of diffusion into Au mainly composed of Cr or CrO 2 . However, the temperature characteristic correction unit may be made of a single substance as long as it is a conductor whose Neel temperature or Curie temperature of the thin film is within the operating temperature range of the vibrator. Even in such a case, since the diffusion prevention layer is arranged between the temperature characteristic correction unit as the first metal layer and the electrode unit as the second metal layer, the frequency associated with the diffusion between the two layers This is because changes in temperature characteristics over time can be prevented, and the effect of the present invention is not changed.

また、上記実施形態ではいずれも、主振動を屈曲振動とし、振動片の形態を音叉型とし
て説明した。しかしながら本発明に係る振動片の形態はこれに限られるものでは無い。
In the above embodiments, the main vibration has been described as bending vibration, and the form of the resonator element has been described as a tuning fork type. However, the form of the resonator element according to the invention is not limited to this.

例えば、主振動を厚み滑り振動とした場合には、図8に示すような振動片とすれば良い
。具体的には、ATカットと呼ばれるカット角で切り出された平板状の振動体41と、金
属膜42とから構成される。金属膜42は、振動体41の表面に形成された第1金属層で
ある温度特製補正部50と、温度特性補正部50の上層に設けられる第2金属層としての
電極部49、および電極部49と温度特性補正部50との間に配される拡散防止層56と
から成る。ここで温度特性補正部50は、振動体41の表面に下地層54としてのCr膜
、振動体11と反対側のCr膜の主面に上層52としてのAu膜を形成している。なお電
極部49は、励振電極44、入出力電極48、および引出し電極46とに分別することが
でき、励振電極44は振動体41の表裏における主面の対応する位置に形成される。また
、温度特性補正部50は、励振電極44を構成する電極部49の下層にのみ設ける構成と
しても良い。
For example, when the main vibration is a thickness shear vibration, a vibration piece as shown in FIG. 8 may be used. Specifically, it is composed of a flat plate-like vibrating body 41 cut out at a cut angle called AT cut, and a metal film 42. The metal film 42 includes a temperature-specific correction unit 50 that is a first metal layer formed on the surface of the vibrating body 41, an electrode unit 49 as a second metal layer that is provided above the temperature characteristic correction unit 50, and an electrode unit. 49 and a diffusion prevention layer 56 disposed between the temperature characteristic correcting unit 50 and the temperature characteristic correcting unit 50. Here, the temperature characteristic correction unit 50 forms a Cr film as the underlayer 54 on the surface of the vibrating body 41 and an Au film as the upper layer 52 on the main surface of the Cr film on the side opposite to the vibrating body 11. The electrode portion 49 can be divided into the excitation electrode 44, the input / output electrode 48, and the extraction electrode 46, and the excitation electrode 44 is formed at a corresponding position on the main surface on the front and back of the vibrating body 41. Further, the temperature characteristic correction unit 50 may be provided only in the lower layer of the electrode unit 49 that constitutes the excitation electrode 44.

このような構成の振動片40において温度特性補正部50を構成する部材としては、上
記種々の実施形態と同様に、Cr、あるいはCrを主体とした合金とすれば良い。また、
電極部49を構成する部材としては、Auとすれば良い。なおこのような構成の振動片4
0において、温度特性補正部50を構成する主体となる金属は、振動体41の表裏面にお
いて異なるネール温度、あるいはキュリー温度を示す材質としても良い。
In the vibrating piece 40 having such a configuration, the member constituting the temperature characteristic correction unit 50 may be Cr or an alloy mainly composed of Cr as in the above-described various embodiments. Also,
A member constituting the electrode portion 49 may be Au. In addition, the vibration piece 4 having such a configuration
In 0, the main metal constituting the temperature characteristic correction unit 50 may be a material exhibiting a different Neel temperature or Curie temperature on the front and back surfaces of the vibrating body 41.

また、主振動を弾性表面波とした場合には、図9に示すような振動片(弾性表面波素子
片)とすれば良い。なお、図9において、図9(A)は弾性表面波素子片を示す平面図で
あり、図9(B)は同図(A)におけるA−A断面を示す図である。
If the main vibration is a surface acoustic wave, a vibration piece (surface acoustic wave element piece) as shown in FIG. 9 may be used. In FIG. 9, FIG. 9A is a plan view showing the surface acoustic wave element piece, and FIG. 9B is a view showing a cross section AA in FIG. 9A.

弾性表面波素子片60は、例えばSTカットと呼ばれる素子片を振動体61とし、当該
振動体61の一方の主面に、励振電極としてのIDT64や入出力電極68、および反射
器66としての役割を担う金属膜62を構成する。金属膜は、第1金属層としての温度特
性補正部70を下地層74であるCrと上層72であるAu、あるいはCrを主体とした
Cr−Au合金により構成し、第2金属層としての電極部78をAlで構成し、第1金属
層と第2金属層との間にAgから成る拡散防止層76を形成すれば良い。
The surface acoustic wave element piece 60 has, for example, an element piece called ST cut as a vibrating body 61, and functions as an IDT 64 as an excitation electrode, an input / output electrode 68, and a reflector 66 on one main surface of the vibrating body 61. Is formed. The metal film is composed of the temperature characteristic correction unit 70 as the first metal layer made of Cr as the underlayer 74 and Au as the upper layer 72, or a Cr—Au alloy mainly composed of Cr, and an electrode as the second metal layer The portion 78 may be made of Al, and the diffusion prevention layer 76 made of Ag may be formed between the first metal layer and the second metal layer.

また、輪郭振動であるラーメモードを主振動とする振動片の構成については、振動体と
してLQ1TカットやLQ2Tカットと呼ばれるカット角で切り出された水晶片を用いれ
ば、金属膜の形成形態として厚み滑り振動を主振動とする振動片と同様な形態を採ること
で、本発明の振動片の一部とすることができる。
In addition, with respect to the configuration of the resonator element whose main vibration is the lame mode, which is the contour vibration, if a crystal fragment cut at a cut angle called LQ1T cut or LQ2T cut is used as the vibrator, the thickness slipping as a form of forming the metal film By adopting a form similar to that of the vibration piece whose main vibration is vibration, a part of the vibration piece of the present invention can be obtained.

なお、このような振動モードを主振動とする振動片の他にも、捻り振動や境界波(スト
ンリー波やメルフェル・ツルヌワ波)などを主振動とする振動片も、上記のようにして金
属膜を構成することで、本発明の一部とみなすことができる。
また、上記実施形態では振動体として水晶を用いたが、周波数温度特性の改善に関し、
上記実施形態と同様な効果を得ることができるものであれば、チタン酸ジルコン酸鉛(P
bZrTiO)やニオブ酸リチウム(LiNbO)、タンタル酸リチウム(LiTa
)、リチウムトリボレート(LiB)、硝酸カリウム(KNO)等の圧電体
や、半導体、すなわち圧電体以外の物質であっても良い。
In addition to the vibrating piece having such a vibration mode as a main vibration, a vibrating piece having a main vibration such as a torsional vibration or a boundary wave (Stonley wave or Merfell-Turnuwa wave) is also used as described above. Can be regarded as a part of the present invention.
Moreover, in the said embodiment, although the crystal was used as a vibrating body, regarding the improvement of a frequency temperature characteristic,
If the same effect as the above embodiment can be obtained, lead zirconate titanate (P
bZrTiO 3) or lithium niobate (LiNbO 3), lithium tantalate (LiTa
A piezoelectric body such as O 3 ), lithium triborate (LiB 3 O 5 ), and potassium nitrate (KNO 3 ), or a semiconductor, that is, a substance other than the piezoelectric body may be used.

次に、本発明に係る振動子について、図10を参照して説明する。
本実施形態に係る振動子100は、上述した振動片10(40,60)のいずれかと、
この振動片10を収容するパッケージ110、およびパッケージ110の開口部を封止す
るリッド120とを主な構成要素としている。
Next, a vibrator according to the present invention will be described with reference to FIG.
The vibrator 100 according to this embodiment includes any one of the above-described vibrating bars 10 (40, 60),
A package 110 that accommodates the resonator element 10 and a lid 120 that seals an opening of the package 110 are main components.

パッケージ110は、セラミックグリーンシート等を積層して焼成した箱体であり、凹
状に形成されたキャビティ内部には、振動片10を実装するための内部実装電極112が
形成されている。パッケージ110の外部には、底面に、外部実装端子114が形成され
ている。外部実装端子114は、図示しないスルーホール等を介して、内部実装電極11
2と電気的に接続されている。
The package 110 is a box body obtained by laminating and firing ceramic green sheets and the like, and an internal mounting electrode 112 for mounting the resonator element 10 is formed inside the cavity formed in a concave shape. External mounting terminals 114 are formed on the bottom surface outside the package 110. The external mounting terminal 114 is connected to the internal mounting electrode 11 through a through hole (not shown).
2 is electrically connected.

リッド120は、本実施形態の場合には平板状を成す。構成部材としては、金属または
ガラスが採用されることが多い。いずれの部材を採用する場合であっても、線膨張係数が
パッケージ110の構成部材と近似したものを採用することが望ましい。
In the present embodiment, the lid 120 has a flat plate shape. As the constituent member, a metal or glass is often employed. Whatever member is employed, it is desirable to employ a member whose linear expansion coefficient approximates that of the component of the package 110.

上記のような構成のパッケージ110に対し、振動片10を実装する。振動片10の実
装には、導電性接着剤116を用いる。導電性接着剤116を内部実装電極112に塗布
し、塗布した導電性接着剤116に対して振動片10の入出力電極を接合させるのである
The resonator element 10 is mounted on the package 110 configured as described above. A conductive adhesive 116 is used for mounting the resonator element 10. The conductive adhesive 116 is applied to the internal mounting electrode 112, and the input / output electrodes of the resonator element 10 are bonded to the applied conductive adhesive 116.

振動片10を実装したパッケージ110の開口部を封止する際、リッド120は接合部
材118を介して接合される。接合部材118は、リッド120を構成する部材により異
なる。例えばリッド120が金属であった場合、接合部材118には低融点金属で構成さ
れたシールリングを用いる。一方、リッドがガラスであった場合、接合部材118には低
融点ガラスを採用する。
When the opening of the package 110 on which the resonator element 10 is mounted is sealed, the lid 120 is bonded via the bonding member 118. The joining member 118 differs depending on the members constituting the lid 120. For example, when the lid 120 is a metal, a seal ring made of a low melting point metal is used for the joining member 118. On the other hand, when the lid is made of glass, low-melting glass is used for the bonding member 118.

このような構成の振動子は、周波数温度特性が改善され、広い温度範囲において高い信
頼性を持つ振動子とすることができる。
The vibrator having such a configuration has improved frequency temperature characteristics and can be a vibrator having high reliability in a wide temperature range.

10………振動片、11………振動体、12………基部、14a,14b………振動腕
、16………金属膜、18a,18b………励振電極、20a,20b………引き出し電
極、22a,22b………入出力電極、24………電極部、26………拡散防止層、28
………温度特性補正部、30………上層、32………下地層。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ......... Vibrating piece, 11 ......... Vibrating body, 12 ......... Base, 14a, 14b ......... Vibrating arm, 16 ......... Metal film, 18a, 18b ......... Excitation electrode, 20a, 20b ... ... Extraction electrodes, 22a, 22b ......... Input / output electrodes, 24 ......... Electrode portions, 26 ......... Diffusion prevention layer, 28
......... Temperature characteristics correction unit, 30 ......... Upper layer, 32 ...... Underlayer.

Claims (7)

周波数温度依存性を有する振動体の表面に、ヤング率と熱膨張係数の少なくとも一方の
温度特性曲線上に変曲点と極値の少なくとも一方を有する第1金属層を設け、
前記第1金属層の前記振動体側とは反対側に第2金属層を積層させ、
前記第1金属層と前記第2金属層との間に前記第1金属層の拡散を防止する拡散防止層
を設け、
前記第1金属層におけるヤング率と熱膨張係数の少なくとも一方が、変曲点となる温度
と極値となる温度の少なくとも一方を、前記振動体の動作温度範囲内に有することを特徴
とする振動片。
A first metal layer having at least one of an inflection point and an extreme value on a temperature characteristic curve of at least one of Young's modulus and thermal expansion coefficient is provided on the surface of the vibrator having frequency temperature dependency,
Laminating a second metal layer on the opposite side of the first metal layer to the vibrator side;
Providing a diffusion preventing layer for preventing diffusion of the first metal layer between the first metal layer and the second metal layer;
The vibration characterized in that at least one of the Young's modulus and the thermal expansion coefficient in the first metal layer has at least one of an inflection point and an extreme temperature within an operating temperature range of the vibrator. Fragment.
請求項1に記載の振動片であって、
前記第1金属層は多元素から成る合金層または、複数の単元素から成る金属膜間の拡散
によって生ずる合金層であり、前記第2金属層は単元素から成る金属層または多元素から
成る合金層であることを特徴とする振動片。
The resonator element according to claim 1,
The first metal layer is an alloy layer made of a multielement or an alloy layer generated by diffusion between metal films made of a plurality of single elements, and the second metal layer is a metal layer made of a single element or an alloy made of a multielement. A vibrating piece characterized by being a layer.
請求項1または請求項2に記載の振動片であって、
前記変曲点となる温度または前記極値となる温度が、ネール温度であることを特徴とす
る振動片。
The resonator element according to claim 1 or 2,
The resonator element according to claim 1, wherein the temperature at the inflection point or the temperature at the extreme value is a Neel temperature.
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の振動片であって、
前記第1金属層がCrを下地層として上層をAuとした金属層またはCr−Au合金に
より構成される金属層から成り、前記第2金属層がAuから成ることを特徴とする振動片
The vibration piece according to any one of claims 1 to 3,
The resonator element according to claim 1, wherein the first metal layer is made of a metal layer made of Cr or an upper layer made of Au or a metal layer made of a Cr—Au alloy, and the second metal layer is made of Au.
請求項4に記載の振動片であって、
前記Cr−Au合金により構成される金属層におけるAuのCrに対する含有量が原子
百分率で0.5%atm以下であることを特徴とする振動片。
The resonator element according to claim 4,
The resonator element according to claim 1, wherein the content of Au in the metal layer composed of the Cr—Au alloy with respect to Cr is 0.5% atm or less in atomic percentage.
請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の振動片であって、
前記拡散防止層がAgまたはNiのいずれか一方であることを特徴とする振動片。
The vibration piece according to any one of claims 1 to 5,
The resonator element, wherein the diffusion preventing layer is one of Ag and Ni.
請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の振動片をパッケージ内部に実装したこと
を特徴とする振動子。
A vibrator comprising the resonator element according to claim 1 mounted inside a package.
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