JP2012195652A - Piezoelectric vibrating piece, piezoelectric vibrator, and electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧電振動片、およびこれを用いた圧電振動子、電子デバイスに関し、特に実装後にマウント位置で発生する応力の振動部への影響を緩和させる技術に関する。 The present invention relates to a piezoelectric vibrating piece, a piezoelectric vibrator using the same, and an electronic device, and more particularly to a technique for reducing the influence of a stress generated at a mounting position after mounting on a vibrating part.
従来より、圧電基板の一方の主面に凹陥部を設けることにより、前記凹陥部の底面に超薄肉の振動部と、前記振動部の周縁を支持する厚肉の環状囲繞部の端縁に延在された引出電極と、を設けた超薄肉圧電振動子、所謂、逆メサ型圧電振動素子が知られている(特許文献1乃至3)。
Conventionally, by providing a concave portion on one main surface of the piezoelectric substrate, an ultra-thin vibrating portion is provided on the bottom surface of the concave portion, and an edge of a thick annular surrounding portion that supports the periphery of the vibrating portion. An ultra-thin piezoelectric vibrator provided with an extended extraction electrode, a so-called reverse mesa type piezoelectric vibration element is known (
特許文献4、5には、前記圧電基板の環状囲繞部のパッケージの内底面に対向する側の主面に設けられた一方の電極パッドと前記パッケージの内部に配置された一方の接続電極とを導電性接着剤、等の固定部材により接続・固定することにより、前記逆メサ型圧電振動素子を一点支持により固定し、前記環状囲繞部の他方の主面に設けられた他方の電極パッドと前記パッケージの内部に配置された他方の接続電極とをボンディング・ワイヤーを用いて電気的に接続してなる圧電振動子が記載されている。 In Patent Documents 4 and 5, one electrode pad provided on the main surface of the annular surrounding portion of the piezoelectric substrate facing the inner bottom surface of the package and one connection electrode disposed inside the package are provided. By connecting and fixing with a fixing member such as a conductive adhesive, the inverted mesa type piezoelectric vibration element is fixed by one-point support, and the other electrode pad provided on the other main surface of the annular surrounding portion and the above A piezoelectric vibrator is described in which the other connection electrode arranged inside the package is electrically connected using a bonding wire.
ところで、圧電振動素子の実装形態には、前述のように、導電性接着剤を塗布してパッケージに固着する形態がある。このように、導電性接着剤を硬化させるための乾燥等の熱処理工程では、圧電振動素子、パッケージ、導電性接着剤のそれぞれの線膨張係数の違いによる歪みが、冷却したのちの導電性接着剤の固着部分に残ってしまい、固着部分からの振動部への応力、すなわちマウント歪みが振動に悪影響を与えてしまうという問題があった。 Incidentally, as described above, there is a form in which the piezoelectric vibration element is mounted and fixed to the package by applying a conductive adhesive. As described above, in the heat treatment process such as drying for curing the conductive adhesive, the distortion due to the difference in the linear expansion coefficient among the piezoelectric vibration element, the package, and the conductive adhesive is reduced. There is a problem that the stress from the fixed part to the vibration part, that is, the mount distortion adversely affects the vibration.
以下に、マウント歪みを解消するための手法が、特許文献6や7で検討されているが、共振周波数の高周波化を目的とした前述の逆メサ型圧電振動素子の場合、前記振動部が超薄肉のためマウント歪みの影響がフラット形状の圧電振動素子に比べて、非常に敏感に反応するため、特許文献6や7で提案されている構造を逆メサ型圧電振動素子に適用してもマウント歪みの振動部への影響を防止することができないという問題があった。 In the following, methods for eliminating the mount distortion have been studied in Patent Documents 6 and 7, but in the case of the above-described inverted mesa type piezoelectric vibration element for the purpose of increasing the resonance frequency, the vibration part is excessive. Because of the thin wall, the effect of mount distortion reacts very sensitively compared to a flat-shaped piezoelectric vibration element, so even if the structure proposed in Patent Documents 6 and 7 is applied to an inverted mesa piezoelectric vibration element There was a problem that the influence of the mounting distortion on the vibration part could not be prevented.
即ち、特許文献6においては、矩形のフラットな形状をしたATカット水晶基板等の厚みすべり圧電振動素子の長手方向の両端となる一対の端部のうち、一方の端部を自由端とし、他方の端部をパッケージの内底面に二点支持にて前記圧電振動素子を実装してなる圧電振動子に関し、前記圧電振動素子の支持部と振動部との間に切欠きやスリットを設けた構造について開示されている。 That is, in Patent Document 6, one end portion is a free end among a pair of end portions serving as both ends in the longitudinal direction of a thickness-slip piezoelectric vibration element such as an AT-cut quartz crystal substrate having a rectangular flat shape, and the other A piezoelectric vibrator in which the piezoelectric vibration element is mounted with two ends supported on the inner bottom surface of the package, and a notch or a slit is provided between the support section and the vibration section of the piezoelectric vibration element Is disclosed.
図12に、特許文献6に係る圧電振動子の模式図を示す。図12(a)は圧電振動子を構成する圧電振動素子の上面図、図12(b)は圧電振動子を構成する圧電振動素子の下面図、図12(c)は圧電振動素子を容器の内部に搭載した圧電振動子を構成する上面図、図12(d)は図12(c)のA−A′線断面図である。 FIG. 12 is a schematic diagram of a piezoelectric vibrator according to Patent Document 6. 12A is a top view of the piezoelectric vibration element constituting the piezoelectric vibrator, FIG. 12B is a bottom view of the piezoelectric vibration element constituting the piezoelectric vibrator, and FIG. FIG. 12D is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 12C, and shows a top view of the piezoelectric vibrator mounted inside.
図12においては、支持部602と振動部604とを有する矩形状の圧電振動素子600が示されている。前記圧電振動素子600の振動部604の上面と下面にそれぞれ形成した励振電極606A、606Bと、前記励振電極606A、606Bから前記(圧電振動子600の)支持部602の縁に引き出された入出力端子部608A、608Bとの間の圧電振動素子600の主面上にスリット610が配置形成されている。これにより、前記励振電極606A、606Bと前記入出力端子部608A、608Bとを物理的に隔離する構造としている。
In FIG. 12, a rectangular
ところで、圧電振動素子(圧電振動片)の小型化を図ろうとすると、圧電振動素子の支持部に塗布された接着剤の硬化により生じた残留応力によって圧電振動素子の共振周波数に経年変化が生じたり、あるいは励振電極の面積を小さくしなければならず、それによって圧電振動素子としての電気的特性が劣化する問題が顕著に表れるという問題がある。例えばインピーダンスが大きくなり、良好な特性を得られなくなるという問題が顕著に表れてくる。 By the way, when trying to reduce the size of the piezoelectric vibrating element (piezoelectric vibrating piece), the resonance frequency of the piezoelectric vibrating element may change over time due to the residual stress generated by the curing of the adhesive applied to the support portion of the piezoelectric vibrating element. Alternatively, there is a problem that the area of the excitation electrode has to be reduced, thereby causing a problem that the electrical characteristics as the piezoelectric vibration element deteriorate. For example, the problem that impedance becomes large and good characteristics cannot be obtained appears remarkably.
上記構成においては、圧電振動素子600の支持部602と、圧電振動素子600を収容する容器612内の底部の電極端子(不図示)とを固着並びに電気的に接続するための接着剤616が硬化すると、図12(c)の二点鎖線で示す方向、範囲にわたって、圧電振動素子600に対する残留応力が発生することになる。
In the above configuration, the
しかし、上記構成においては、スリット610によってこの残留応力が振動部604に伝播しないように構成しており、スリット610の長手方向長を最適な長さに設定することによって、残留応力の伝搬方向を上述の二点鎖線で示した領域の外側に制限することができる。これにより、圧電振動素子600の電気的な特性を損なうことなく、かつ圧電振動子600の共振周波数の経年変化が小さい小型の圧電振動素子600を製造することができるとされている。
However, in the above configuration, the residual stress is not propagated to the vibrating
しかし、特許文献1の圧電振動素子600は、互い異なる位置に配置された2つの接着剤616により基板に支持される。よって、圧電振動素子600、接着剤616、基板との間の熱膨張係数の違いにより圧電振動素子600に対して応力が印加される。この場合の応力は、2つの接着剤616の接着位置を基点として、2つの接着剤616の接着位置を結ぶ線上に印加されるが、特許文献1の構成の場合、この応力そのものの発生を回避することは困難である。特に圧電振動子を小型化する場合には、この応力の振動部604(励振電極606A、606B)への伝播を回避することは困難となる。
However, the
図13に特許文献7に係る圧電振動子を示す。図13(a)は断面模式図、図13(b)は上面図である。上記問題を解決するため、特許文献2の圧電振動子700においては、励振電極704に電気的に接続される引出電極708が圧電振動素子702(圧電振動片)の基板716に対向する実装面に形成され、励振電極706に電気的に接続される引出電極710が実装面の反対面に配置されている。そして実装面側に形成された引出電極708は基板716側の電極と導電性接着剤712を介して電気的に接続され、その反対面に形成された引出電極710は、ワイヤー714を介して基板716側の他の電極と電気的に接続される。すなわち、圧電振動素子702は、導電性接着剤712により一点支持された状態となっている。このような支持方法を特許文献4、5に開示されているような逆メサ型圧電振動素子を一点支持にてパッケージへ実装する構造を適用すれば、上述の応力の発生を回避することができると期待された。
FIG. 13 shows a piezoelectric vibrator according to Patent Document 7. FIG. 13A is a schematic cross-sectional view, and FIG. 13B is a top view. In order to solve the above problem, in the
しかしながら、特許文献7の構成(即ち、特許文献4、5に開示された如き逆メサ型圧電振動素子をパッケージに実装した構造)においても、圧電振動素子702と導電性接着剤712との熱膨張係数は互いに異なるため、圧電振動素子702と導電性接着剤712の接続位置を中心として圧電振動素子702に対して同心状に膨張・収縮させる応力が発生する。そして、圧電振動素子702を小型化させた場合には、前記接続位置と振動部(励振電極704、706)との距離が短くなるため、この応力の振動部への伝播を回避することが困難となる。
そこで本発明は上記問題点に着目し、逆メサ型圧電振動素子(圧電振動片)において、マウント部から振動部への応力の伝播を十分に緩和することを可能とした圧電振動片、圧電振動子、電子デバイスを提供することを目的とする。
However, even in the configuration of Patent Document 7 (that is, a structure in which an inverted mesa piezoelectric vibration element as disclosed in Patent Documents 4 and 5 is mounted on a package), thermal expansion between the
Accordingly, the present invention pays attention to the above problems, and in the inverted mesa type piezoelectric vibration element (piezoelectric vibration piece), the piezoelectric vibration piece and the piezoelectric vibration that can sufficiently relax the propagation of stress from the mount portion to the vibration portion. The object is to provide a child and an electronic device.
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、以下の適用例として実現することが可能である。
[適用例1]圧電基板の一方の主面から、前記主面とは反対側の他方の主面に向けて凹陥した第1の凹陥部と、前記第1の凹陥部の底部に配置された振動部と、前記振動部の外周縁と一体的に接続され前記振動部の厚みより厚い厚肉部と、を備える圧電振動片であって、前記厚肉部に接続され、基板上で一点支持されるマウント部を有し、前記圧電基板の他方の主面から、前記第1の凹陥部の底部に向けて凹陥した第2の凹陥部を設け、前記振動部は、前記第1、第2の凹陥部の底部により構成され、前記振動部と前記厚肉部との境界には、前記圧電基板の両主面共に、前記厚肉部の厚み方向に段差を有していることを特徴とする圧電振動片。
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 application examples.
Application Example 1 Disposed from one main surface of the piezoelectric substrate toward the other main surface opposite to the main surface, the first concave portion and the bottom of the first concave portion A piezoelectric vibrating piece including a vibrating part and a thick part integrally connected to an outer peripheral edge of the vibrating part and thicker than the thickness of the vibrating part, and connected to the thick part and supported at a single point on a substrate A second recessed portion recessed from the other main surface of the piezoelectric substrate toward the bottom of the first recessed portion, and the vibrating portion includes the first and second vibrating portions. Characterized in that both main surfaces of the piezoelectric substrate have a step in the thickness direction of the thick part at the boundary between the vibrating part and the thick part. Piezoelectric vibrating piece.
圧電振動片を導電性接着剤で一点支持した場合、マウント部で発生した応力は、圧電振動片の表面を伝播する成分が支配的となる。しかし、上記構成により、マウント部から圧電振動片の表面を伝播して振動部の両面へ伝達する経路の長さが上述の段差の分だけ長くなるので、振動部に到達する応力を緩和させることができる。また段差により応力の経路が2回折り曲げられるので、この折り曲がる位置において応力を効果的に緩和させ、振動部に到達する応力を緩和させることできる。したがって、上記構成によりマウント部で発生した応力の振動部への影響を緩和させ、周波数特性等が良好な圧電振動片となる。 When the piezoelectric vibrating piece is supported at one point by the conductive adhesive, the component generated on the surface of the piezoelectric vibrating piece is dominant in the stress generated in the mount portion. However, with the above configuration, the length of the path that propagates from the mount portion to the surface of the piezoelectric vibrating piece and is transmitted to both surfaces of the vibrating portion is increased by the above-described step, so that the stress that reaches the vibrating portion can be relieved. Can do. Further, since the stress path is bent twice by the step, the stress can be effectively relieved at the bending position, and the stress reaching the vibration part can be relieved. Therefore, with the above configuration, the influence of the stress generated in the mount portion on the vibration portion is mitigated, and the piezoelectric vibration piece having good frequency characteristics and the like is obtained.
[適用例2]前記厚肉部と前記マウント部の間には緩衝部が配置され、前記緩衝部は、前記マウント部、前記緩衝部、前記厚肉部の配列方向の直交方向を長手方向とし、前記厚肉部の厚み方向に貫通するスリット、または、前記直交方向を長手方向とし、前記圧電基板の前記基板に対向する主面側に掘り込まれた溝を有することを特徴とする適用例1に記載の圧電振動片。 Application Example 2 A buffer portion is disposed between the thick portion and the mount portion, and the buffer portion has a longitudinal direction that is orthogonal to the arrangement direction of the mount portion, the buffer portion, and the thick portion. And a slit penetrating in the thickness direction of the thick-walled portion, or a groove dug in the main surface of the piezoelectric substrate facing the substrate, the longitudinal direction being the orthogonal direction. The piezoelectric vibrating piece according to 1.
上記構成において、緩衝部にスリットを設けた場合は、圧電振動片の表面を伝播する応力の振動部側に至る経路の大部分を遮断することができる。また緩衝部に溝を形成した場合は、実装面側の振動部に伝播する応力は、溝の側面、底面、溝の側面の順に通過する経路となるので、その分経路が長くなるとともに、溝により経路が4回折り曲げられるので振動部に伝達する応力を緩和させることができる。 In the above configuration, when the slit is provided in the buffer portion, most of the path to the vibration portion side of the stress propagating through the surface of the piezoelectric vibrating piece can be blocked. In addition, when a groove is formed in the buffer portion, the stress that propagates to the vibration portion on the mounting surface side becomes a path that passes in the order of the side surface of the groove, the bottom surface, and the side surface of the groove. Thus, the path is bent four times, so that the stress transmitted to the vibrating part can be relaxed.
[適用例3]前記薄肉部は、前記厚肉部の厚み方向で、前記圧電基板の両主面のうちいずれか一方の主面に偏在して配置されたことを特徴とする適用例1または2に記載の圧電振動片。
上記構成により、圧電振動片のマウント部に導電性接着剤を塗布した場合、導電性接着剤の接続位置から圧電振動片の実装面側の振動部までの距離が長くなるので前記接続位置で発生し振動部へ伝達する応力を緩和させることができる。
Application Example 3 The application example 1 is characterized in that the thin-walled portion is arranged to be unevenly distributed on one of the main surfaces of the piezoelectric substrate in the thickness direction of the thick-walled portion. 2. The piezoelectric vibrating piece according to 2.
Due to the above configuration, when conductive adhesive is applied to the mounting part of the piezoelectric vibrating piece, the distance from the conductive adhesive connection position to the vibrating part on the mounting surface side of the piezoelectric vibrating piece becomes longer, so it occurs at the connection position. The stress transmitted to the vibrating portion can be relaxed.
[適用例4]前記圧電振動片は、水晶の結晶軸である、電気軸としてのX軸と、機械軸としてのY軸と、光学軸としてのZ軸と、からなる直交座標系の前記X軸を回転軸として、前記Z軸を前記Y軸の−Y方向へ回転させた軸をZ′軸とし、前記Y軸を前記Z軸の+Z方向へ回転させた軸をY′軸とし、前記X軸と前記Z′軸に平行な面で構成され、前記Y′軸に平行な方向を厚みとするATカット水晶により形成され、前記+Z′軸をY′軸回りに+X軸方向へ回転させることを正の回転角として、前記Z′軸を前記Y′軸回りに−120°から+60°の範囲で回転させて得られるZ′′軸と、前記X軸を前記Y′軸回りに前記Z′軸とともに回転させて得られるX′軸と、にそれぞれ平行な縁辺を有し、前記マウント部の幅方向は、前記X′軸に平行な縁辺の方向であり、前記厚肉部、前記マウント部の並ぶ方向は、前記Z′′軸に平行な縁辺の方向であることを特徴とする適用例1乃至3のいずれか1項に記載の圧電振動片。
上記構成により、マウント部で発生した応力のうち振動部側に伝播する成分を低減することができる。したがって、振動部への応力の影響が低減された圧電振動片となる。
Application Example 4 The piezoelectric vibrating piece is an X-axis of an orthogonal coordinate system including a crystal axis of quartz, an X axis as an electric axis, a Y axis as a mechanical axis, and a Z axis as an optical axis. An axis obtained by rotating the Z axis in the −Y direction of the Y axis as a Z ′ axis, an axis obtained by rotating the Y axis in the + Z direction of the Z axis as a Y ′ axis, It is formed of an AT-cut quartz crystal having a plane parallel to the X-axis and the Z′-axis and having a thickness in the direction parallel to the Y′-axis. The + Z′-axis is rotated around the Y′-axis in the + X-axis direction. And the Z ′ axis obtained by rotating the Z ′ axis around the Y ′ axis in the range of −120 ° to + 60 °, and the X axis around the Y ′ axis. The X ′ axis obtained by rotating together with the Z ′ axis has edges parallel to each other, and the width direction of the mount part is Any one of the application examples 1 to 3, characterized in that the direction of the edge is parallel to the X ′ axis, and the direction in which the thick portion and the mount are aligned is the direction of the edge parallel to the Z ″ axis. 2. The piezoelectric vibrating piece according to
With the above-described configuration, it is possible to reduce a component that propagates to the vibration part among the stress generated in the mount part. Therefore, the piezoelectric vibrating piece is reduced in the influence of stress on the vibrating portion.
[適用例5]前記厚肉部の前記マウント部とともに前記振動部を挟み込む側は切り欠かれ、前記薄肉部の端部が露出していることを特徴とする適用例1乃至4のいずれか1例に記載の圧電振動片。
上記構成により、ウエハーから圧電振動片を複数切り出す場合に、圧電振動片一個あたりのウエハーの占有面積を小さくすることができる。よってウエハーから切り出せる圧電振動片の個数を増やして、圧電振動片のコストを抑制することができる。
[Application Example 5] Any one of Application Examples 1 to 4, wherein a side of the thick-walled portion that sandwiches the vibration portion together with the mount portion is cut out, and an end portion of the thin-walled portion is exposed. The piezoelectric vibrating piece described in the example.
With the above configuration, when a plurality of piezoelectric vibrating pieces are cut out from the wafer, the area occupied by the wafer per piezoelectric vibrating piece can be reduced. Therefore, the number of piezoelectric vibrating pieces that can be cut out from the wafer can be increased, and the cost of the piezoelectric vibrating pieces can be suppressed.
[適用例6]前記マウント部の前記反対面側は、前記マウント部の厚み方向に切り欠かれて段差部が形成されたことを特徴とする適用例1乃至5のいずれか1例に記載の圧電振動片。
上述のマウント部の圧電振動子の実装面には導電性接着剤が塗布される。この導電性接着剤に起因する応力が、圧電振動片の端面を経由し、マウント部の他方の主面を伝播し、圧電振動片の実装面の反対面に配置された振動部側に伝播する。よって、上記構成において、段差部により、上述の振動部に伝播する応力の経路を折り曲げることができるので、この折り曲げる位置において応力を効果的に緩和させることができる。
[Application Example 6] In any one of Application Examples 1 to 5, the opposite surface side of the mount portion is notched in the thickness direction of the mount portion to form a stepped portion. Piezoelectric vibrating piece.
A conductive adhesive is applied to the mounting surface of the piezoelectric vibrator of the mount portion described above. The stress caused by the conductive adhesive propagates through the end face of the piezoelectric vibrating piece to the other main surface of the mount part and to the vibrating part side disposed on the opposite surface of the mounting surface of the piezoelectric vibrating piece. . Therefore, in the above configuration, the path of the stress propagating to the above-described vibration part can be bent by the stepped part, so that the stress can be effectively relieved at the bending position.
[適用例7]前記薄肉部の両面に配置され、前記振動部を形成する励振電極と、前記励振電極から引き出され前記マウント部の前記実装面側と前記反対面側に配置された引出電極と、を備え、前記マウント部の前記反対面側に配置された引出電極は、前記段差部に配置されたことを特徴とする適用例6に記載の圧電振動片。 Application Example 7 Excitation electrodes arranged on both surfaces of the thin portion and forming the vibration portion, and extraction electrodes drawn from the excitation electrode and arranged on the mounting surface side and the opposite surface side of the mount portion, The piezoelectric vibrating piece according to Application Example 6, wherein an extraction electrode disposed on the opposite surface side of the mount portion is disposed on the stepped portion.
上記構成において、圧電振動片の実装面の反対面に配置された引出電極は、ワイヤーを介して基板と電気的に接続する。よって上記構成において、引出電極は段差部に形成されるため、引出電極とワイヤーとの接続位置の基板を基準とした高さを低くすることができるので、この圧電振動片を用いた圧電振動子の低背化を図ることができる。 In the above configuration, the extraction electrode disposed on the surface opposite to the mounting surface of the piezoelectric vibrating piece is electrically connected to the substrate via a wire. Therefore, in the above configuration, since the extraction electrode is formed at the stepped portion, the height with respect to the substrate at the connection position between the extraction electrode and the wire can be reduced, so that the piezoelectric vibrator using this piezoelectric vibrating piece Can be reduced in height.
[適用例8]前記マウント部の前記実装面側の前記引出電極を形成する位置には、1または複数の凹部が形成されたことを特徴とする適用例1乃至7のいずれか1例に記載の圧電振動片。
上記構成により、導電性接着剤による接着時において、導電性接着剤のマウント部での拡がりを抑制して、圧電振動子に印加される応力を抑制することができる。
Application Example 8 According to any one of Application Examples 1 to 7, wherein one or a plurality of concave portions are formed at a position where the extraction electrode on the mounting surface side of the mount portion is formed. Piezoelectric vibrating piece.
With the above-described configuration, it is possible to suppress the stress applied to the piezoelectric vibrator by suppressing the spreading of the conductive adhesive at the mount portion during bonding with the conductive adhesive.
[適用例9]適用例1乃至8のいずれか1例に記載の圧電振動片のマウント部の前記実装面側の引出電極と前記基板とを導電性接着剤により接続し、前記マウント部の前記反対面側の引出電極と前記基板とをワイヤーを介して接続したことを特徴とする圧電振動子。
上記構成により、マウント部で発生した応力の振動部への影響を緩和させ、周波数特性等が良好な圧電振動子となる。特に適用例7を併用することにより、低背化された圧電振動子を構築できる。
Application Example 9 The lead electrode on the mounting surface side of the mount part of the piezoelectric vibrating piece according to any one of Application Examples 1 to 8 and the substrate are connected by a conductive adhesive, and the mount part A piezoelectric vibrator comprising an extraction electrode on the opposite surface and the substrate connected via a wire.
With the above configuration, the influence of the stress generated in the mount portion on the vibration portion is mitigated, and the piezoelectric vibrator having good frequency characteristics and the like is obtained. In particular, by using Application Example 7 together, a piezoelectric vibrator with a reduced height can be constructed.
[適用例10]適用例1乃至8のいずれか1例に記載の圧電振動片のマウント部の前記実装面側の引出電極と前記基板とを導電性接着剤により接続し、前記マウント部の前記反対面側の引出電極と前記基板とをワイヤーを介して接続し、少なくとも一以上の電子部品を備えてなることを特徴とする電子デバイス。
上記構成により、マウント部で発生した応力の振動部への影響を緩和させ、周波数特性等が良好な電子デバイスとなる。特に適用例7を用いることにより、低背化された電子デバイスを構築できる。
Application Example 10 The lead electrode on the mounting surface side of the mount part of the piezoelectric vibrating piece according to any one of Application Examples 1 to 8 and the substrate are connected by a conductive adhesive, and the mount part An electronic device comprising: an extraction electrode on the opposite surface side and the substrate connected via a wire, and comprising at least one electronic component.
With the above configuration, the influence of the stress generated in the mount portion on the vibration portion is alleviated, and the electronic device has good frequency characteristics and the like. In particular, by using Application Example 7, an electronic device with a reduced height can be constructed.
[適用例11]適用例10に記載の電子デバイスにおいて、前記電子部品が、サーミスタ、コンデンサ、リアクタンス素子、半導体素子のうちのいずれかであることを特徴とする電子デバイス。
上記構成により、圧電振動片を発振源として用いた電子デバイスを構築することができる。
Application Example 11 In the electronic device according to Application Example 10, the electronic component is any one of a thermistor, a capacitor, a reactance element, and a semiconductor element.
With the above configuration, an electronic device using the piezoelectric vibrating piece as an oscillation source can be constructed.
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the components, types, combinations, shapes, relative arrangements, and the like described in this embodiment are merely illustrative examples and not intended to limit the scope of the present invention only unless otherwise specified. .
図1に、第1実施形態に係る圧電振動子の模式図を示し、図1(a)は断面模式図、図1(b)は上面図、図1(c)は圧電振動子を構成する圧電振動片の下面図を示す。また図2に、第1実施形態に係る圧電振動子の変形例の模式図を示し、図2(a)は断面模式図、図2(b)は上面図、図2(c)は圧電振動子を構成する圧電振動片の変形例の下面図を示す。なお以下の説明及び図面において、X′軸、Y′軸、Z′′軸は互いに直交するものとする。 FIG. 1 is a schematic diagram of a piezoelectric vibrator according to the first embodiment, FIG. 1A is a schematic sectional view, FIG. 1B is a top view, and FIG. 1C is a piezoelectric vibrator. The bottom view of a piezoelectric vibrating piece is shown. FIG. 2 is a schematic diagram of a modification of the piezoelectric vibrator according to the first embodiment. FIG. 2 (a) is a schematic cross-sectional view, FIG. 2 (b) is a top view, and FIG. 2 (c) is a piezoelectric vibration. The bottom view of the modification of the piezoelectric vibrating piece which comprises a child is shown. In the following description and drawings, the X ′ axis, the Y ′ axis, and the Z ″ axis are orthogonal to each other.
第1実施形態の圧電振動子100は、ベース基板48、リング部58、リッド60、圧電振動片10から形成されている。ベース基板48及びリング部58は絶縁体で形成されている。ベース基板48は、例えば平面視で矩形の形状を有している。同様にリング部58も平面視で矩形の形状を有するとともにその内壁が形成する空間において圧電振動片10を収容可能としている。そしてベース基板48の周縁にリング部が接続している。これによりベース基板48とリング部58により圧電振動片10を収容する凹部が形成される。そして、凹部が形成する内部空間62を真空とし内部に圧電振動片10を配置した状態で、凹部の開口部は金属等により形成されたリッド60により封止される。
The
ベース基板48上には圧電振動片10と電気的に接続する接続電極50、52が配置されている。さらに、ベース基板48の底面には外部電極54、56が配置され、外部電極54は、貫通電極64を介して接続電極50と電気的に接続され、外部電極56は貫通電極66を介して接続電極52と電気的に接続される。
圧電振動片10は、内部空間62に収容されている。そして、圧電振動片10の、後述のマウント部20のベース基板48側(後述の実装面12側)に配置された引出電極34は導電性接着剤38を介して接続電極50に接続され、マウント部20のリッド60側(後述の反対面14側)に配置された引出電極36はAu等のワイヤー40を介して接続電極52に接続される。したがって、圧電振動片10はマウント部20において導電性接着剤38により一点支持され、マウント部20を固定端として片持ち支持状態でベース基板48上に固定される。また引出電極34は励振電極30に接続され、引出電極36は励振電極32に接続される。よって励振電極30は引出電極34、導電性接着剤38、接続電極50、貫通電極64を介して外部電極54に接続され、励振電極32は、引出電極36、ワイヤー40、接続電極52、貫通電極66を介して外部電極56に接続される。したがって、外部電極54、56に交流電圧を印加することにより、圧電振動片10は所定の共振周波数で厚みすべり振動を発振する。
The piezoelectric vibrating
図3に、圧電振動片10のオイラー角(結晶方位)を示す。本実施形態に係る圧電振動片10は、図3に示すように、圧電基板11として、水晶の結晶軸である、電気軸としてのX軸と、機械軸としてのY軸と、光学軸としてのZ軸と、からなる直交座標系の前記X軸を中心として、前記Z軸を前記Y軸の−Y方向へ(約35°15′)傾けた軸をZ′軸とし、前記Y軸を前記Z軸の+Z方向へ傾けた軸をY′軸とし、前記X軸と前記Z′軸に平行な面で構成され、前記Y′軸に平行な方向を厚みとするATカット水晶基板11aを採用している。
FIG. 3 shows the Euler angle (crystal orientation) of the piezoelectric vibrating
ここで、非特許文献1には、ATカット水晶素板に関する応力感度についての説明があり、ATカット水晶基板11aでは、X軸をY′軸周りに−X軸から−Z′軸へ向かう方向へ60°または120°回転させることにより、Z′軸を回転して得られるZ′′軸方向が最も応力感度が鈍くなることが記載されている。
Here,
そこで、本実施形態の圧電振動片10は、このATカット水晶基板11aにおいて、+Z′軸をY′軸回りに+X軸方向へ回転させることを正の回転角として、Z′軸をY′軸回りに角度ψ(−120°から+60°)の範囲で回転させて得られるZ′′軸に平行な方向を長辺(縁辺)とし、X軸をY′軸回りにZ′軸とともに回転させて得られるX′軸に平行な方向を短辺(縁辺)とする矩形形状の外形の圧電基板11を用いている。即ちATカット水晶基板11aの面内方位を角度ψだけ回転させたものが圧電振動片10の外形を形成する圧電基板11となっている。
Therefore, in the piezoelectric vibrating
そして上述の圧電基板11を用い、短辺方向を前記X′軸方向、長辺方向を前記Z′′軸方向とする矩形形状の外形を有する圧電振動片10を形成し、−Y′軸側の面がベース基板48に対向する実装面12となり、+Y′軸側の面が実装面12の反対面14となる。そして、本実施形態の圧電振動片10には、マウント部20、緩衝部22、厚肉部16の順で+Z′′軸方向に並んで配置される。
Then, using the
厚肉部16は、圧電振動片10の+Z′′軸側に配置されている。そして厚肉部16の−Y′軸側の主面の中央部には、−Y′軸側の主面を+Y′軸方向に凹陥する第1の凹陥部17Aが配置されている。また、厚肉部16の+Y′軸側の主面の第1の凹陥部17Aに対向する位置には+Y′軸側の主面を−Y′軸方向に凹陥する第2の凹陥部17Bが配置されている。よって、厚肉部16の中央部には、第1の凹陥部17Aの底部17Aaと第2の凹陥部17Bの底部17Baと、をそれぞれ主面とし、厚肉部16の厚みより薄く形成された薄肉部18が配置される。
The
薄肉部18は、第1の凹陥部17A及び第2の凹陥部17Bにより形成されるため、その両面で厚肉部16の厚み方向で厚肉部16と段差を有することになる。また第1の凹陥部17Aは、第2の凹陥部17Bよりもより深く凹陥している。これにより、薄肉部18は、厚肉部16の厚み方向(Y′軸方向)で厚肉部16の反対面14側の面(+Y′軸側の面)に偏在して配置されることになる。この薄肉部18は、薄肉部18の表面の粗さを小さくするため、エッチングにより形成することが好適である。エッチングにより形成する場合は、水晶の異方性により、薄肉部18の周縁には薄肉部18の表面に対して傾斜した傾斜面18aが形成される。
Since the
また薄肉部18の実装面側には励振電極30が配置され、反対面14側には励振電極32が配置される。この励振電極30、励振電極32により、薄肉部18において厚みすべり振動の発生領域となる振動部が形成される。
An
マウント部20は、圧電振動片10の−Z′′軸側に配置され、マウント部20の実装面12側には励振電極30と引出電極34を介して電気的に接続するパッド電極34aが配置され、マウント部20の反対面14側には励振電極32と引出電極36を介して電気的に接続するパッド電極36aが配置される。パッド電極34aは導電性接着剤38を介してベース基板48の接続電極50に接続され、パッド電極36aはAu等のワイヤー40を介してベース基板48の接続電極52に接続される。
The
緩衝部22は、マウント部20と厚肉部16との間に配置されている。そして緩衝部22にはX′軸方向を長手方向とするスリット24が配置されている。スリット24は、X′軸方向を長手方向とし圧電振動片10をY′軸方向から貫通する貫通孔として形成される。これにより緩衝部22のX′軸方向の両端にはマウント部20と厚肉部16とを連結する連結部28が形成される。この連結部28には前述の引出電極34、引出電極36が配置される。
The
上述のように、圧電振動片10は導電性接着剤38で一点支持されている。この場合、圧電振動片10においては、導電性接着剤38と圧電振動片10との熱膨張係数の違いにより、圧電振動片10と導電性接着剤38の接続位置を中心として圧電振動片10に対して同心状に膨張・収縮させる応力が発生する。この応力は、圧電振動片10の表面を伝播する成分が支配的となる。
As described above, the piezoelectric vibrating
しかし、上記構成により、マウント部20から圧電振動片10の表面を伝播して振動部(励振電極30、励振電極32)の両面へ伝達する経路の長さが上述の薄肉部18が形成する段差の分だけ長くなるので、振動部に到達する応力を緩和させることができる。また段差により応力の経路が2回折り曲げられるので、この折れ曲がる位置において応力が平板表面を伝播しながら緩和される場合よりも効果的に緩和されるため、結果的に振動部に到達する応力を緩和させることできる。さらに緩衝部22にスリット24が設けられているため、圧電振動片10の表面を伝播する応力の振動部側に至る経路の大部分を遮断することができる。したがって、上記構成によりマウント部20で発生した応力の振動部への影響を緩和させ、周波数特性等が良好な圧電振動片10となる。
However, with the above-described configuration, the length of the path that propagates from the
また上述のように、薄肉部18は、厚肉部16の厚み方向(Y′軸方向)で厚肉部16の反対面14側に偏在して配置されている。これにより、圧電振動片10のマウント部20の実装面12側に導電性接着剤38を塗布しても、導電性接着剤38の接続位置から実装面12側の振動部(励振電極30)までの距離が長くなるので、前記接続位置で発生し振動部(励振電極30)へ伝達する応力を緩和させることができる。
Further, as described above, the
さらに、本実施形態においては、非特許文献1に示す研究成果により、圧電振動片10のZ′′軸方向に伝播する応力に対する応力感度は低減されることになる。したがって、上述のように圧電振動片10の長辺をZ′′軸方向とし、短辺をX′軸方向とすることで、マウント部20で発生した応力のうち振動部側に伝播する成分を低減することができる。したがって、振動部への応力の影響が低減された圧電振動片10(圧電振動子100)となる。
Further, in the present embodiment, due to the research result shown in
また本実施形態においては、図2に示すようにスリット24の代わりにX′軸方向に長手方向を有する溝26を形成してもよい。このように緩衝部22に溝26を形成した場合、実装面12側の振動部(励振電極30)に伝播する応力は、溝26の−X軸側の側面26a、底面26b、溝26の+X軸側の側面26cの順に通過する経路となるので、その分経路が長くなるとともに、溝26により経路が4回折り曲げられるので振動部(励振電極30)に伝達する応力を緩和させることができる。
In the present embodiment, a
図4に、図1(c)の一点鎖線で囲まれた部分の詳細図(その1)を示し、図4(a)は下面図、図4(b)は図4(a)のA−A′線断面図を示す。また図5に、図1(c)の一点鎖線で囲まれた部分の詳細図(その2)を示し、図5(a)は下面図、図5(b)は図5(a)のA−A′線断面図を示す。さらに、図6に、図1(c)の一点鎖線で囲まれた部分の詳細図(その3)を示し、図6(a)は下面図、図6(b)は図6(a)のA−A′線断面図を示す。 4A and 4B are detailed views (No. 1) of a portion surrounded by an alternate long and short dash line in FIG. 1C, FIG. 4A is a bottom view, and FIG. 4B is an A- in FIG. A 'line sectional drawing is shown. FIG. 5 is a detailed view (No. 2) of the portion surrounded by the one-dot chain line in FIG. 1 (c), FIG. 5 (a) is a bottom view, and FIG. 5 (b) is A in FIG. 5 (a). -A 'sectional view taken on the line is shown. Further, FIG. 6 shows a detailed view (No. 3) of the portion surrounded by the one-dot chain line in FIG. 1 (c), FIG. 6 (a) is a bottom view, and FIG. 6 (b) is a view in FIG. 6 (a). AA 'line sectional drawing is shown.
図4、図5、図6はマウント部20の実装面側であって、マウント部20の実装面12側に形成された引出電極34の導電性接着剤38との接続部分の詳細図となっている。図4では、マウント部20の実装面12側に小さな複数の円形の凹部42を形成し、マウント部20の実装面12側及び凹部42の側面、底面を覆うように引出電極34が形成されている。図5では、マウント部20の実装面12側に1つの大きな円形の凹部44を形成し、マウント部20の実装面12側及び凹部44の側面、底面を覆うように引出電極34が形成されている。図6では、マウント部20の実装面12側に一つの大きなリング状の凹部46を形成し、マウント部20の実装面12側及び凹部46の側面、底面を覆うように引出電極34が形成されている。
4, 5, and 6 are detailed views of the connecting portion of the
このようにマウント部20の実装面12側に凹部42、凹部44、凹部46を形成することにより、この凹部42、44、46が導電性接着剤38の接着剤溜りとなり、導電性接着剤38がマウント部20全体に拡がらないようにすることができる。これにより導電性接着剤38が圧電振動片10に与える応力を小さくすることができる。
Thus, by forming the
本実施形態の圧電振動片10は、その外形をフォトリソ・エッチング加工により形成することができる。この場合、圧電振動片10は、圧電振動片10の外形を形成する工程、スリット24を形成する工程、薄肉部18の実装面12側を掘り込む工程、薄肉部18の反対面14側を形成する工程が別々に必要となる。そしてその後励振電極30、32、引出電極34、36、パッド電極34a、36aを形成する工程を経ることにより圧電振動片10が形成される。またスリット24、溝26、凹部42、44、46はサンドブラストにより形成することができる。スリット24もフォトリソ・エッチング加工により形成することが可能である。この場合は上述の工程に加えてスリット24を形成する工程が必要となる。また溝26もフォトリソ・エッチング加工により形成することが可能である。この場合、溝26の深さが薄肉部18の実装面12側を掘り込む深さと同じであれば、溝26を薄肉部18の実装面12側を掘り込む工程と同時に形成することができる。
The outer shape of the piezoelectric vibrating
図7に、第2実施形態に係る圧電振動子を示し、図7(a)は断面模式図を示し、図7(b)は上面図、図7(c)は圧電振動子を構成する圧電振動片の下面図を示す。第2実施形態の圧電振動子120は、基本的には第1実施形態と共通するが、圧電振動子120を構成する圧電振動片70のマウント部72の反対面14側は、マウント部72の厚み方向に切り欠かれて段差部74が形成された点で相違する。そして、マウント部72の反対面14側に配置された引出電極36は、段差部74に配置された点で相違する。
FIG. 7 shows a piezoelectric vibrator according to the second embodiment, FIG. 7A shows a schematic cross-sectional view, FIG. 7B shows a top view, and FIG. 7C shows a piezoelectric element constituting the piezoelectric vibrator. The bottom view of a vibration piece is shown. The
上述のように、マウント部72の圧電振動片70の実装面12には導電性接着剤38が塗布される。この導電性接着剤38に起因する応力が、圧電振動片70の端面を経由し、マウント部72の反対面14側を伝播し、圧電振動片70の反対面14側に配置された振動部(励振電極32)側に伝播する。よって、上記構成において、段差部74により、上述の振動部に伝播する応力の経路を折り曲げることができるので、この折り曲げる位置において応力を効果的に緩和させることができる。
As described above, the
また、圧電振動片70の反対面14に配置された引出電極36は、ワイヤー40を介してベース基板48側と電気的に接続する。よって上記構成において、引出電極36は段差部74に形成されるため、引出電極36とワイヤー40との接続位置のベース基板48を基準とした高さを低くすることができるので、この圧電振動片70を用いた圧電振動子120の低背化を図ることができる。なお、段差部74はサンドブラストにより形成することが可能である。また段差部74の掘り込む深さが薄肉部18の反対面14側の掘り込む深さと同じであれば、段差部74はフォトリソ・エッチング加工において、薄肉部18の反対面14側の形成工程と同時に形成することができる。
Further, the
図8に、第3実施形態に係る圧電振動子を示し、図8(a)は断面模式図、図8(b)は上面図、図8(c)は圧電振動子を構成する圧電振動片80の下面図を示す。第3実施形態に係る圧電振動子140は、基本的には第1実施形態、第2実施形態と類似するが、圧電振動子140を構成する圧電振動片80において、厚肉部82のマウント部72とともに振動部(薄肉部84)を挟み込む側、すなわち厚肉部82の薄肉部84より+Z′′軸側の部分は切り欠かれ、薄肉部84の+Z′′軸側の端部が露出している点で相違する。このような構成により振動部そのものを犠牲にすることなく、圧電振動片80のZ′′軸方向の長さを短くすることができる。なお図8において破線で示す部分は第1実施形態の圧電振動片10、第2実施形態の圧電振動片70の+Z′′軸側の端部を示す。
FIG. 8 shows a piezoelectric vibrator according to the third embodiment, FIG. 8A is a schematic sectional view, FIG. 8B is a top view, and FIG. 8C is a piezoelectric vibrating piece constituting the piezoelectric vibrator. A bottom view of 80 is shown. The
これにより、ウエハーから圧電振動片80を複数切り出す場合に、ウエハーに対する圧電振動片80一個あたりのウエハーの占有面積を小さくすることができる。よってウエハーから切り出せる圧電振動片80の個数を増やして、圧電振動片80のコストを抑制することができる。
As a result, when a plurality of piezoelectric vibrating
図9に、本実施形態の圧電振動片を用いた電子デバイス(その1)を示し、図9(a)は断面模式図、図9(b)は上面図を示す。本実施形態の電子デバイス300は、パッケージ302(基板)、圧電振動片70(圧電振動片10、80でも良い)を駆動させる集積回路(IC310)、リッド312により構成されている。
FIG. 9 shows an electronic device (part 1) using the piezoelectric vibrating piece of the present embodiment, FIG. 9A is a schematic cross-sectional view, and FIG. 9B is a top view. The
パッケージ302は、図9の破線で示すように3層構造で形成されている。パッケージ302の下面には外部電極314が形成されている。またパッケージ302の凹部304の下段部306には複数の接続電極316が配置されている。接続電極316は、IC310に形成された複数のパッド電極320に対向する配置で複数形成され、各接続電極316は対応するパッド電極320に接続する。またパッケージ302の凹部304の上段部308には、圧電振動片70のパッド電極34a、36aと導電性接着剤38を介して接続する接続電極318が形成されている。
The
上述のように、パッケージ302の凹部304の下段部306に形成された接続電極316は、パッド電極320と接続するものであるが、接続電極318と電気的に接続するものと、外部電極314に接続するものがある。よってIC310は接続電極316及び外部電極314を介して外部と電気的に接続され、圧電振動片70のパッド電極34a、36aは接続電極318及び接続電極316を介してIC310と電気的に接続される。したがってIC310は、外部電極314を介して電力が供給されると、圧電振動片70を駆動させることができる。本実施形態の電子デバイス300においては、圧電振動片70とIC310とが共に凹部304においてリッド312によりシングルシールにて封止された構造を有している。上記構成により、圧電振動片70の振動部への応力を緩和させた電子デバイス300となる。
As described above, the
図10に、本実施形態の圧電振動片を用いた電子デバイス(その2)を示しし、図10(a)は断面模式図、図10(b)は上面図を示す。図10においては、パッケージ402(基板)の両面に凹部404、406を形成し、一方の凹部404に圧電振動片70(圧電振動片10、80でも良い)を搭載するとともにリッド408で封止し、他方の凹部406には集積回路(IC416)を取り付けた構成を有した電子デバイス400となっている。そしてパッケージ402の下端には外部電極410が形成され、また凹部406には外部電極410または凹部404に配置された接続電極420、421と電気的に接続するとともに、ワイヤー414を介してIC416のパッド電極418と電気的に接続する接続電極412が配置されている。
FIG. 10 shows an electronic device (part 2) using the piezoelectric vibrating piece of the present embodiment, FIG. 10 (a) is a schematic sectional view, and FIG. 10 (b) is a top view. In FIG. 10,
一方、凹部404に配置された接続電極420は、圧電振動片70の引出電極34と導電性接着剤38を介して接続され、同様に凹部404に配置された接続電極421は引出電極36とワイヤー40を介して接続される。よって圧電振動片70はマウント部72を固定端として片持ち支持状態でパッケージ402に接続される。このように圧電振動片70とIC416とを隔離することによって、圧電振動片70のIC416からの熱の影響を低減することができる。
On the other hand, the
図11に、本実施形態の圧電振動片を用いた電子デバイス(その3)を示し、図11(a)5断面模式図、図11(b)は上面図を示す。図11においては、図7に示す圧電振動子120(圧電振動子100、140でも良い)を用いて電子デバイス500を形成している。すなわち、圧電振動子120を駆動する集積回路(IC504)を搭載した基板502上にIC504(パッド電極506)と電気的に接続する電極球512を配置し、この電極球512により圧電振動子120を支持している。そして、電極球512と圧電振動子120の外部電極54、56、57とを電気的に接続し、基板502、IC504、電極球512、圧電振動子120を樹脂等のモールド剤516により一体形成している。ここで、基板502の下面には外部電極510が形成され、基板502の上面には、その一部が外部電極510と貫通電極518を介して電気的に接続される複数の接続電極508が形成されている。そしてIC504に形成されたパッド電極506のうち、一部は電極球512にワイヤー514を介して接続され、残りは接続電極508にワイヤー514を介して接続されている。
FIG. 11 shows an electronic device (part 3) using the piezoelectric vibrating piece of the present embodiment, FIG. 11 (a) is a schematic cross-sectional view of FIG. 5, and FIG. 11 (b) is a top view. In FIG. 11, the
上記構成とすることにより、既存の圧電振動子120の規格に対応して基板502、IC504、電極球512等の配置をして電子デバイス500を形成することができるのでコストを抑制することができる。なお、いずれの実施形態においてもICと各電極との接続はフェイスダウンボンディング方式を用いてもよい。またいずれの圧電振動子、電子デバイスの実施形態においても、上述のいずれの実施形態の圧電振動片も適用できる。
With the above-described configuration, the
なお、上述の電子デバイスにおいては、圧電振動子に半導体素子(IC)に代表される電子部品を備えた構成として説明したが、少なくとも一以上の電子部品を備えることが好適である。そして前記電子部品としては、サーミスタ、コンデンサ、リアクタンス素子等を適用することができ、圧電振動片を発振源として用いた電子デバイスを構築することができる。 In the above-described electronic device, the piezoelectric vibrator is described as having a configuration including an electronic component typified by a semiconductor element (IC). However, it is preferable to include at least one electronic component. As the electronic component, a thermistor, a capacitor, a reactance element or the like can be applied, and an electronic device using a piezoelectric vibrating piece as an oscillation source can be constructed.
10………圧電振動片、11………圧電基板、11a………ATカット水晶基板、12………実装面、14………反対面、16………厚肉部、17A………第1の凹陥部、17Aa………底部、17B………第2の凹陥部、17Ba………底部、18………薄肉部、18a………傾斜面、20………マウント部、22………緩衝部、24………スリット、26………溝、26a………側面、26b………底面、26c………側面、28………連結部、30………励振電極、32………励振電極、34………引出電極、34a………パッド電極、36………引出電極、36a………パッド電極、38………導電性接着剤、40………ワイヤー、42………凹部、44………凹部、46………凹部、48………ベース基板、50………接続電極、52………接続電極、54………外部電極、56………外部電極、58………リング部、60………リッド、62………内部空間、64………貫通電極、66………貫通電極、70………圧電振動片、72………マウント部、74………段差部、80………圧電振動片、82………厚肉部、84………薄肉部、100………圧電振動子、120………圧電振動子、140………圧電振動子、300………電子デバイス、302………パッケージ、304………凹部、306………下段部、308………上段部、310………IC、312………リッド、314………外部電極、316………接続電極、318………接続電極、319………接続電極、320………パッド電極、322………接着剤、400………電子デバイス、402………パッケージ、404………凹部、406………凹部、408………リッド、410………外部電極、412………接続電極、414………ワイヤー、416………IC、418………パッド電極、420………接続電極、421………接続電極、500………電子デバイス、502………基板、504………IC、506………パッド電極、508………接続電極、510………外部電極、512………電極球、514………ワイヤー、516………モールド剤、518………貫通電極、600………圧電振動素子、602………支持部、604………振動部、606A………励振電極、606B………励振電極、608A………入出力端子部、608B………入出力端子部、610………スリット、612………容器、614………底部、616………接着剤、700………圧電振動子、702………圧電振動素子、704………励振電極、706………励振電極、708………引出電極、710………引出電極、712………導電性接着剤、714………ワイヤー、716………基板。
10 ......... Piezoelectric vibrator, 11 ......... Piezoelectric substrate, 11a ......... AT-cut quartz substrate, 12 ......... Mounting surface, 14 ...... Opposite surface, 16 ......... Thick part, 17A ......... First concave portion, 17Aa ......... Bottom portion, 17B ......... Second concave portion, 17Ba ......... Bottom portion, 18 ......... Thin portion, 18a ......... Inclined surface, 20 ......... Mount portion, 22 ......... Buffering part, 24 ......... Slit, 26 ......... Groove, 26a ......... Side, 26b ......... Bottom, 26c ......... Side, 28 ......... Connecting part, 30 ......... Excitation electrode, 32 ......... Excitation electrode, 34 ......... Extraction electrode, 34a ......... Pad electrode, 36 ......... Extraction electrode, 36a ......... Pad electrode, 38 ......... Conductive adhesive, 40 ......... Wire, 42 ......... concave, 44 ......... concave, 46 ......... concave, 48 ......... base substrate, 50 ......... connection electrode, 2 ... Connection electrode, 54 ... External electrode, 56 ... External electrode, 58 ... Ring portion, 60 ... Lid, 62 ... Internal space, 64 ... Penetration electrode, 66 ... ... Penetration electrode, 70 ......... Piezoelectric vibrating piece, 72 ......... Mounting part, 74 ......... Step part, 80 ......... Piezoelectric vibrating piece, 82 ......... Thick part, 84 ......... Thin part, 100 ......... Piezoelectric vibrator, 120 ......... Piezoelectric vibrator, 140 ......... Piezoelectric vibrator, 300 ......... Electronic device, 302 ...... Package, 304 ......... Recess, 306 ......... Lower stage, 308 ......... Upper part, 310 ......... IC, 312 ......... Lid, 314 ......... External electrode, 316 ...... Connection electrode, 318 ......... Connection electrode, 319 ...... Connection electrode, 320 ... ... Pad electrode, 322 ......... Adhesive, 400 ...... Electronic device, 402 ...... Package 404 ......... Recess, 406 ......... Recess, 408 ......... Lid, 410 ......... External electrode, 412 ......... Connection electrode, 414 ......... Wire, 416 ...... IC, 418 .........
Claims (11)
前記第1の凹陥部の底部に配置された振動部と、
前記振動部の外周縁と一体的に接続され前記振動部の厚みより厚い厚肉部と、を備える圧電振動片であって、
前記厚肉部に接続され、基板上で一点支持されるマウント部を有し、
前記圧電基板の他方の主面から、前記第1の凹陥部の底部に向けて凹陥した第2の凹陥部を設け、
前記振動部は、前記第1、第2の凹陥部の底部により構成され、
前記振動部と前記厚肉部との境界には、
前記圧電基板の両主面共に、前記厚肉部の厚み方向に段差を有していることを特徴とする圧電振動片。 A first recessed portion recessed from one principal surface of the piezoelectric substrate toward the other principal surface opposite to the principal surface;
A vibrating portion disposed at the bottom of the first recessed portion;
A piezoelectric vibrating piece provided with a thick portion that is integrally connected to the outer peripheral edge of the vibrating portion and is thicker than the thickness of the vibrating portion,
The mount is connected to the thick part and supported at one point on the substrate,
Providing a second recessed portion recessed from the other main surface of the piezoelectric substrate toward the bottom of the first recessed portion;
The vibrating portion is configured by a bottom portion of the first and second recessed portions,
At the boundary between the vibrating part and the thick part,
Both piezoelectric surfaces of the piezoelectric substrate have a step in the thickness direction of the thick portion.
前記緩衝部は、
前記マウント部、前記緩衝部、前記厚肉部の配列方向の直交方向を長手方向とし、前記厚肉部の厚み方向に貫通するスリット、
または、前記直交方向を長手方向とし、前記圧電基板の前記基板に対向する主面側に掘り込まれた溝を有することを特徴とする請求項1に記載の圧電振動片。 A buffer part is disposed between the thick part and the mount part,
The buffer portion is
A slit that penetrates in the thickness direction of the thick part, with the mount part, the buffer part, and the direction perpendicular to the arrangement direction of the thick part as the longitudinal direction,
The piezoelectric vibrating piece according to claim 1, further comprising a groove dug in a main surface of the piezoelectric substrate facing the substrate, the longitudinal direction being the orthogonal direction.
水晶の結晶軸である、電気軸としてのX軸と、機械軸としてのY軸と、光学軸としてのZ軸と、からなる直交座標系の前記X軸を回転軸として、前記Z軸を前記Y軸の−Y方向へ回転させた軸をZ′軸とし、前記Y軸を前記Z軸の+Z方向へ回転させた軸をY′軸とし、前記X軸と前記Z′軸に平行な面で構成され、前記Y′軸に平行な方向を厚みとするATカット水晶により形成され、
前記+Z′軸をY′軸回りに+X軸方向へ回転させることを正の回転角として、前記Z′軸を前記Y′軸回りに−120°から+60°の範囲で回転させて得られるZ′′軸と、前記X軸を前記Y′軸回りに前記Z′軸とともに回転させて得られるX′軸と、にそれぞれ平行な縁辺を有し、
前記マウント部の幅方向は、前記X′軸に平行な縁辺の方向であり、
前記厚肉部、前記マウント部の並ぶ方向は、前記Z′′軸に平行な縁辺の方向であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の圧電振動片。 The piezoelectric vibrating piece is
A crystal axis of quartz, an X-axis as an electric axis, a Y-axis as a mechanical axis, and a Z-axis as an optical axis, the X-axis of a Cartesian coordinate system as a rotation axis, and the Z-axis as the rotation axis An axis rotated in the −Y direction of the Y axis is a Z ′ axis, an axis rotated in the + Z direction of the Z axis is a Y ′ axis, and a plane parallel to the X axis and the Z ′ axis Formed by an AT-cut quartz having a thickness parallel to the Y ′ axis,
Z obtained by rotating the + Z ′ axis around the Y ′ axis in the + X axis direction as a positive rotation angle and rotating the Z ′ axis around the Y ′ axis in a range of −120 ° to + 60 °. Each having an edge parallel to the ″ axis and the X ′ axis obtained by rotating the X axis around the Y ′ axis together with the Z ′ axis,
The width direction of the mount portion is a direction of an edge parallel to the X ′ axis,
4. The piezoelectric vibrating piece according to claim 1, wherein a direction in which the thick portion and the mount portion are arranged is a direction of an edge parallel to the Z ″ axis.
前記励振電極から引き出され前記マウント部の前記実装面側と前記反対面側に配置された引出電極と、を備え、
前記マウント部の前記反対面側に配置された引出電極は、前記段差部に配置されたことを特徴とする請求項6に記載の圧電振動片。 An excitation electrode disposed on both surfaces of the thin portion and forming the vibrating portion;
An extraction electrode extracted from the excitation electrode and disposed on the mounting surface side and the opposite surface side of the mount part, and
The piezoelectric vibrating piece according to claim 6, wherein the extraction electrode disposed on the opposite surface side of the mount portion is disposed in the stepped portion.
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