JP2015173366A - Piezoelectric vibrating piece and piezoelectric device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、クリスタルインピーダンス(CI)値の上昇が抑えられた圧電振動片及び該圧電振動片を含む圧電デバイスに関する。 The present invention relates to a piezoelectric vibrating piece in which an increase in crystal impedance (CI) value is suppressed and a piezoelectric device including the piezoelectric vibrating piece.
圧電デバイスは、電子機器などの様々な分野で使用されており、時計やコンピュータ等の小型化に伴ってその小型化が要求されている。また、圧電デバイスには、製造工程の効率化のために、ウエハに複数の圧電デバイスを形成することで一度に大量の圧電デバイスが製造される場合がある。このような圧電デバイスは、圧電振動片と、圧電振動片を挟むベース板及びリッド板と、により形成される。 Piezoelectric devices are used in various fields such as electronic equipment, and the downsizing is required with the downsizing of watches and computers. In addition, a large number of piezoelectric devices may be manufactured at once by forming a plurality of piezoelectric devices on a wafer in order to improve the manufacturing process efficiency. Such a piezoelectric device is formed by a piezoelectric vibrating piece and a base plate and a lid plate that sandwich the piezoelectric vibrating piece.
例えば特許文献1では、所定の周波数で振動する振動部と、振動部を囲みベース板及びリッド板に支えられる枠部と、を含む圧電振動片が示されている。振動部と枠部との間には圧電振動片を貫通する貫通孔が設けられており、振動部で発生する振動エネルギーが枠部に逃げることが防がれている。そのため、圧電振動片は優れた振動特性を有する。 For example, Patent Document 1 discloses a piezoelectric vibrating piece including a vibrating portion that vibrates at a predetermined frequency and a frame portion that surrounds the vibrating portion and is supported by a base plate and a lid plate. A through-hole penetrating the piezoelectric vibrating piece is provided between the vibration part and the frame part, and vibration energy generated in the vibration part is prevented from escaping to the frame part. Therefore, the piezoelectric vibrating piece has excellent vibration characteristics.
しかし、特許文献1では、いわゆるウェットエッチングで貫通部を形成するためには、エッチングするための貫通部の幅を広く取る必要がある。このため、所定の大きさから振動部を形成しようとするとその面積が狭くなり、小さい振動部の面積によってクリスタルインピーダンス(CI)値が高くなるという問題があった。 However, in patent document 1, in order to form a penetration part by what is called wet etching, it is necessary to take the width | variety of the penetration part for etching widely. For this reason, when the vibration part is formed from a predetermined size, the area is narrowed, and the crystal impedance (CI) value is increased due to the area of the small vibration part.
本発明は、クリスタルインピーダンス(CI)値の上昇が抑えられた圧電振動片及び該圧電振動片を含む圧電デバイスを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a piezoelectric vibrating piece in which an increase in crystal impedance (CI) value is suppressed and a piezoelectric device including the piezoelectric vibrating piece.
第1観点の圧電振動片は、所定の周波数で振動し、第1主面及び第1主面とは反対側の第2主面にそれぞれ励振電極が形成される振動部と、振動部に接して振動部の周りを囲み、振動部の厚さよりも薄く形成され、第1主面側及び第2主面側でそれぞれ振動部の表面から凹んで形成される周辺部と、周辺部に接して周辺部の周りを囲み、周辺部の厚さよりも薄く形成され、第1主面側及び第2主面側でそれぞれ周辺部の表面から凹んで形成される凹部と、凹部に接して凹部の周りを囲み、振動部の厚さと同じ又はより厚く形成される枠部と、周辺部及び凹部の一部に形成され、振動部から枠部まで伸びて振動部と枠部とを連結し、振動部の厚さと同じ厚さで形成され、第1主面側及び第2主面側で振動部の表面と段差のない連結部と、を有する。また、圧電振動片では、各励振電極から連結部を介してそれぞれ枠部に引出電極が引き出されている。 The piezoelectric vibrating piece according to the first aspect vibrates at a predetermined frequency, and is in contact with the vibrating unit, the vibrating unit having excitation electrodes formed on the first main surface and the second main surface opposite to the first main surface, respectively. And surrounding the vibration part, formed thinner than the thickness of the vibration part, and formed in contact with the peripheral part, the first main surface side and the second main surface side being recessed from the surface of the vibration part, respectively. A recess that surrounds the periphery and is formed thinner than the periphery and is recessed from the surface of the periphery on the first main surface side and the second main surface side, and around the recess in contact with the recess And is formed in a part of the peripheral part and the concave part, extending from the vibration part to the frame part, and connecting the vibration part and the frame part to form the vibration part. The first main surface side and the second main surface side are formed with the same thickness as the thickness of the vibration portion and have a connection portion having no step and a step portion. . Further, in the piezoelectric vibrating piece, the extraction electrode is drawn from each excitation electrode to the frame portion via the connecting portion.
第2観点の圧電振動片は、第1観点において、枠部の外側側面の一部には枠部の内側に凹むキャスタレーションが形成され、第1主面に形成される励振電極から引き出される引出電極がキャスタレーションを介して枠部の第1主面から枠部の第2主面に引き出される。 The piezoelectric vibrating piece according to the second aspect is the lead extracted from the excitation electrode formed on the first main surface, in the first aspect, a castellation that is recessed inside the frame is formed on a part of the outer side surface of the frame. The electrode is drawn from the first main surface of the frame portion to the second main surface of the frame portion through castellation.
第3観点の圧電振動片は、所定の周波数で振動し、第1主面及び第1主面とは反対側の第2主面にそれぞれ励振電極が形成される振動部と、振動部に接して振動部の周りを囲み、振動部の厚さよりも薄く形成され、第1主面側及び第2主面側でそれぞれ振動部の表面から凹んで形成される周辺部と、周辺部に接して周辺部の周りを囲み、周辺部の厚さよりも薄く形成され、外周が長辺及び短辺を有する矩形形状に形成され、第1主面側及び第2主面側でそれぞれ周辺部の表面から凹んで形成される凹部と、凹部に接して凹部の周りを囲み、振動部の厚さと同じ又はより厚く形成される枠部と、を有する。ここで、凹部には、一方の短辺に接して短辺に沿って伸びる領域のみを貫通する第1貫通孔が形成され、第1主面に形成される励振電極から引き出される引出電極が第1貫通孔を介して枠部の第1主面から枠部の第2主面に引き出される。 The piezoelectric vibrating piece according to the third aspect vibrates at a predetermined frequency and is in contact with the vibrating portion, the vibrating portion having the first principal surface and the second principal surface opposite to the first principal surface, each having an excitation electrode. And surrounding the vibration part, formed thinner than the thickness of the vibration part, and formed in contact with the peripheral part, the first main surface side and the second main surface side being recessed from the surface of the vibration part, respectively. Surrounding the periphery, formed thinner than the thickness of the periphery, the outer periphery is formed in a rectangular shape having a long side and a short side, from the surface of the periphery on the first main surface side and the second main surface side, respectively A concave portion formed by being recessed, and a frame portion that is in contact with the concave portion and surrounds the periphery of the concave portion, and is formed to be equal to or thicker than the thickness of the vibrating portion. Here, the concave portion is formed with a first through hole that penetrates only a region that is in contact with one short side and extends along the short side, and the extraction electrode drawn from the excitation electrode formed on the first main surface is the first through hole. It is drawn out from the first main surface of the frame portion to the second main surface of the frame portion through the 1 through hole.
第4観点の圧電振動片は、所定の周波数で振動し、第1主面及び第1主面とは反対側の第2主面にそれぞれ励振電極が形成される振動部と、振動部に接して振動部の周りを囲み、振動部の厚さよりも薄く形成され、第1主面側及び第2主面側でそれぞれ振動部の表面から凹んで形成される周辺部と、周辺部に接して周辺部の周りを囲み、周辺部の厚さよりも薄く形成され、外周が長辺及び短辺を有する矩形形状に形成され、第1主面側及び第2主面側でそれぞれ周辺部の表面から凹んで形成される凹部と、凹部に接して凹部の周りを囲み、振動部の厚さと同じ又はより厚く形成される枠部と、を有する。ここで、凹部には一方の長辺に接して長辺に沿って伸びる領域のみを貫通する第2貫通孔が形成され、第1主面に形成される励振電極から引き出される引出電極が第2貫通孔を介して枠部の第1主面から枠部の第2主面に引き出される。 The piezoelectric vibrating piece according to the fourth aspect vibrates at a predetermined frequency, and is in contact with the vibrating unit, the vibrating unit having excitation electrodes formed on the first main surface and the second main surface opposite to the first main surface, respectively. And surrounding the vibration part, formed thinner than the thickness of the vibration part, and formed in contact with the peripheral part, the first main surface side and the second main surface side being recessed from the surface of the vibration part, respectively. Surrounding the periphery, formed thinner than the thickness of the periphery, the outer periphery is formed in a rectangular shape having a long side and a short side, from the surface of the periphery on the first main surface side and the second main surface side, respectively A concave portion formed by being recessed, and a frame portion that is in contact with the concave portion and surrounds the periphery of the concave portion, and is formed to be equal to or thicker than the thickness of the vibrating portion. Here, a second through hole is formed in the recess so as to penetrate only a region that is in contact with one long side and extends along the long side, and the extraction electrode drawn from the excitation electrode formed on the first main surface is the second. It is drawn out from the first main surface of the frame portion to the second main surface of the frame portion through the through hole.
第5観点の圧電デバイスは、第1観点から第4観点の圧電振動片と、枠部の第1主面に接合されるリッド板と、枠部の第2主面に接合されるベース板と、を有する。振動部は、枠部、ベース板、及びリッド板により囲まれるキャビティに密封される。 A piezoelectric device according to a fifth aspect includes a piezoelectric vibrating piece according to the first to fourth aspects, a lid plate bonded to the first main surface of the frame portion, and a base plate bonded to the second main surface of the frame portion. Have. The vibrating portion is sealed in a cavity surrounded by the frame portion, the base plate, and the lid plate.
本発明の圧電振動片及び圧電デバイスによれば、所定の周波数で振動する振動部の面積を大きく形成することで、クリスタルインピーダンス(CI)値が高くなることを防ぐことができる。 According to the piezoelectric vibrating piece and the piezoelectric device of the present invention, it is possible to prevent the crystal impedance (CI) value from being increased by forming a large area of the vibrating portion that vibrates at a predetermined frequency.
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明の範囲は以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the scope of the present invention is not limited to these forms unless otherwise specified in the following description.
(第1実施形態)
<圧電デバイス100の構成>
図1は、圧電デバイス100の分解斜視図である。圧電デバイス100は、リッド板110と、ベース板120と、圧電振動片130と、により構成されている。圧電振動片130には例えばATカットの水晶振動片が用いられる。ATカットの水晶振動片は、主面(YZ面)が結晶軸(XYZ)のY軸に対して、X軸を中心としてZ軸からY軸方向に35度15分傾斜されている。以下の説明では、ATカットの水晶振動片の軸方向を基準とし、傾斜された新たな軸をY’軸及びZ’軸として用いる。すなわち、圧電デバイス100においては圧電デバイス100の長辺方向をX軸方向、圧電デバイス100の高さ方向をY’軸方向、X及びY’軸方向に垂直な方向をZ’軸方向として説明する。
(First embodiment)
<Configuration of
FIG. 1 is an exploded perspective view of the
圧電振動片130は、所定の周波数で振動し矩形形状に形成された振動部131と、振動部131を囲む周辺部132と、周辺部132を囲む凹部133と、凹部133を囲む枠部134と、振動部131と同じ厚さに形成され振動部131と枠部134とを連結する連結部135と、を有する。以下の説明では、圧電振動片の+Y’軸側の主面を第1主面139a、−Y’軸側の主面を第2主面139bとする。振動部131の第1主面139a及び第2主面139bにはそれぞれ励振電極136が形成される。また、各励振電極136からは連結部135を介して枠部134に引出電極137が引き出される。
The piezoelectric
ベース板120は、+Y’軸側の面に、−Y’軸側に凹んだ凹部121と、凹部121を囲む接合面122と、接合面122の+X軸側の−Z’軸側及び−X軸側の+Z’軸側の角に配置される接続電極123と、が形成されている。接合面122は、圧電振動片130の枠部132の第2主面139bに接合材140(図2参照)を介して接合される。また、ベース板120の−Y’軸側の面には一対の実装端子124が形成されている。さらに、ベース板120の四隅の側面にはベース板120の内側に凹むベースキャスタレーション126が形成されている。+X軸側の−Z’軸側及び−X軸側の+Z’軸側のベースキャスタレーション126の側面にはキャスタレーション電極125が形成されている。キャスタレーション電極125は、接続電極123と実装端子124とを電気的に接続している。
The
リッド板110は、−Y’軸側の面に、+Y’軸方向に凹む凹部111と、凹部111を囲む接合面112とが形成されている。接合面112は、圧電振動片130の枠部132の第1主面139aに接合材140(図2参照)を介して接合される。
The
図2は、図1のA−A断面図である。圧電デバイス100は、圧電振動片130の枠部134の第1主面139aにリッド板110の接合面112が接合材140を介して接合され、圧電振動片130の枠部134の第2主面139bにベース板120の接合面122が接合材140を介して接合される。これにより、圧電デバイス100には、リッド部110の凹部111とベース部120の凹部121とで圧電デバイス100の内部にキャビティ101が形成される。キャビティ101は密封された空間であり、振動部131がこのキャビティ101に配置される。
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. In the
圧電振動片130の振動部131の第1主面139aに形成される励振電極136から引き出される引出電極137は、連結部135及び枠部キャスタレーション138を介して枠部134の第2主面139bに引き出されている。また、振動部131の第2主面139bに形成される励振電極136から引き出される引出電極137は、枠部134の第2主面139bに引き出されている。このように枠部134の第2主面139bに形成されている各引出電極137は、ベース板120に形成される接続電極123に電気的に接続される。これにより、励振電極136が実装端子124に電気的に接続される。
An
図3(a)は、圧電振動片130の上面図である。振動部131の平面形状は、X軸方向に長辺が伸び、Z’軸方向に短辺が伸びる矩形形状に形成されている。周辺部132は振動部131に接し、振動部131を囲むように形成されている。また、凹部133が周辺部132に接し周辺部132を囲むように形成され、枠部134が凹部133に接し凹部133を囲むように形成されている。周辺部132及び凹部133の外形は、X軸方向に長辺が伸び、Z’軸方向に短辺が伸びるように形成されている。また、振動部131と枠部134とを連結するように連結部135が形成されている。連結部135は振動部131の−X軸側の辺の中央に連結され、−X軸方向に伸びて枠部134に連結されている。
FIG. 3A is a top view of the piezoelectric vibrating
第1主面139aに形成される励振電極136から引き出される引出電極137は、連結部135の第1主面139aを介して枠部134の第1主面139aに引き出され、さらに−X軸側の+Z’軸側の枠部キャスタレーション138の側面を介して枠部134の第2主面139bに引き出されている。
The
凹部133は、X軸方向に伸びる領域とZ’軸方向に伸びる領域とにより周辺部132を囲んでいる。凹部133のX軸方向に伸びる領域の幅をL1、凹部133のZ’軸方向に伸びる領域の幅をL2とすると、圧電振動片130では、L1とL2とが等しい大きさに形成される。
The
図3(b)は、圧電振動片130の下面図である。振動部131の第2主面139bに形成される励振電極136から引き出される引出電極137は、励振電極136から連結部135を介して枠部134に引き出され、さらに枠部134の第2主面139bの−Z’軸側を回って枠部134の+X軸側の−Z’軸側の角にまで形成されている。また、枠部キャスタレーション138を介して枠部134の第2主面139bに引き出された引出電極137は、枠部134の第2主面139bの−X軸側の+Z’軸側の角にまで形成されている。
FIG. 3B is a bottom view of the piezoelectric vibrating
図4(a)は、図3(a)及び図3(b)のB−B断面図である。図4(a)では、振動部131のY’軸方向の厚さをH1、周辺部132のY’軸方向の厚さをH2、凹部133のY’軸方向の厚さをH3、及び枠部134のY’軸方向の厚さをH4として示している。周辺部132は振動部131の第1主面139a及び第2主面139bからそれぞれ凹んで形成されるため、H2はH1よりも小さい。凹部133は周辺部132の第1主面139a及び第2主面139bからそれぞれ凹んで形成されるため、H3はH2よりも小さい。枠部134は凹部133の第1主面139a及び第2主面139bからそれぞれ突き出て形成されるためH4はH3よりも大きい。圧電振動片130では、枠部134が振動部131と同じ厚さに形成されており、H1とH4とが等しくなるように形成されている。圧電振動片130の短辺方向の断面では、図4(a)に示されるように、振動部131が周辺部132及び凹部133の二段の段差により挟まれている。これにより、圧電振動片130ではZ’軸方向に振動変位が漏れることが抑えられており、Z’軸方向への振動エネルギーの漏れが抑えられている。
FIG. 4A is a cross-sectional view taken along the line BB in FIGS. 3A and 3B. In FIG. 4A, the thickness of the vibrating
図4(b)は、図3(a)及び図3(b)のC−C断面図である。圧電振動片130の長辺方向の断面では、図4(b)に示されるように、振動部131が周辺部132及び凹部133の二段の段差により挟まれている。これにより、圧電振動片130ではX軸方向に振動変位が漏れることが抑えられており、X軸方向への振動エネルギーの漏れが抑えられている。
FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line CC in FIGS. 3A and 3B. In the cross section in the long side direction of the piezoelectric vibrating
図4(c)は、図3(a)及び図3(b)のD−D断面図である。図4(c)では、D−D断面に存在しない第2主面139bに形成される引出電極137が説明のために点線で囲まれて示されている。圧電振動片130では、連結部135が振動部131と同じ厚さH1に形成されている。また、振動部131、連結部135、及び枠部134の各第1主面139aは、同一平面上に形成されており、互いに段差が無いように形成されている。振動部131、連結部135、及び枠部134の各第2主面139bについても同様に段差が無く同一平面上に形成されている。そのため、励振電極136から連結部135を介して枠部134に伸びる引出電極137は、段差のない平面上に形成されることになる。
FIG.4 (c) is DD sectional drawing of Fig.3 (a) and FIG.3 (b). In FIG. 4C, the
圧電振動片130では、図3(a)、図3(b)、図4(a)、及び図4(b)に示されるように、振動部131が連結部135以外の部分で周辺部132及び凹部133の二段の段差により囲まれている。これにより、振動部131で発生する振動エネルギーの振動部131からの漏れが防がれるため、圧電振動片130は安定した振動特性を得ることができる。また、電極が段差に形成される場合には段差の角の部分等で電極の厚さが薄くなって断線するおそれが懸念されるが、圧電振動片130では図4(c)に示されるように、引出電極137が連結部135を通って振動部131から枠部134に引き出されることで、引出電極137がなるべく段差に形成されないようにされている。これにより、引出電極137の断線が防がれている。
In the piezoelectric vibrating
また、従来の圧電振動片では、連結部135以外の凹部133をY’軸方向に貫通させるために長い時間のエッチングを行っていた。エッチングの時間が長くなる分、凹部133のL1及びL2に相当する幅(図3(a)参照)も広がる。圧電振動片の外形の寸法を大きくすることはできないため、L1及びL2が広がることにより、相対的に振動部131の面積が狭くなる。振動部131の面積が狭くなることにより、クリスタルインピーダンス(CI)値が高くなり、圧電振動片130の振動特性が悪くなる場合があった。
Further, in the conventional piezoelectric vibrating piece, etching was performed for a long time in order to penetrate the
圧電振動片130では、凹部133を貫通させずに形成するためエッチングの時間を短くすることができ、凹部133を貫通する場合に比べてL1及びL2の幅を狭く形成することができる。これにより、振動部131の面積を広くすることができ、クリスタルインピーダンス(CI)値を低くし、圧電振動片130の振動特性の悪化を防ぐことができる。
Since the piezoelectric vibrating
(第2実施形態)
圧電振動片では、凹部の一部に圧電振動片を貫通する貫通孔が形成されてもよい。以下に凹部の一部に貫通孔が形成された圧電振動片について説明する。以下の説明では、第1実施形態と同じ部分に関しては第1実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
(Second Embodiment)
In the piezoelectric vibrating piece, a through hole penetrating the piezoelectric vibrating piece may be formed in a part of the recess. A piezoelectric vibrating piece in which a through hole is formed in a part of the recess will be described below. In the following description, the same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and the description thereof is omitted.
<圧電振動片230の構成>
図5(a)は、圧電振動片230の上面図である。圧電振動片230は、振動部131、周辺部132、凹部133、及び枠部234を含んでいる。枠部234にはキャスタレーション138(図3(a)参照)が形成されていないが、その他の構成は枠部134と同様である。また、圧電振動片230では連結部135(図3(a)参照)が形成されていない。
<Configuration of
FIG. 5A is a top view of the piezoelectric vibrating
圧電振動片230の凹部133の一部には、凹部133をY’軸方向に貫通する貫通孔233が形成されている。貫通孔233は、凹部133の−X軸側の+Z’軸側の角から凹部133の−X軸側の辺に接して−Z’軸方向に伸びている。振動部131の第1主面139aに形成される励振電極136からは、−X軸方向に引出電極237が引き出されている。引出電極237は枠部234の第1主面139aまで引き出され、更に貫通孔233を介して枠部234の第2主面139bに引き出されている。また、凹部133の全体のZ’軸方向の幅をL4とするとき、貫通孔233のZ’軸方向の幅L3はL4よりも短く形成される。
A through
図5(b)は、圧電振動片230の下面図である。圧電振動片230の第1主面139aから貫通孔233を介して枠部234の第2主面139bに引き出された引出電極237は、枠部234の第2主面139bの+Z’軸側の−X軸側の角にまで引き出される。また、振動部131の第2主面139bに形成されている励振電極136からは、引出電極237が+X軸方向に枠部234まで伸び、さらに−Z’軸方向に伸びて枠部234の第2主面139bの+X軸側の−Z’軸側の角にまで引き出されている。
FIG. 5B is a bottom view of the piezoelectric vibrating
圧電振動片230では、図5(a)及び図5(b)に示されるように、振動部131の周囲が周辺部132及び凹部133で囲まれている。そのため、振動部131の振動エネルギーが振動部131の外の漏れにくく、クリスタルインピーダンス(CI)値の上昇を抑えることができる。
In the piezoelectric vibrating
また、圧電振動片230では、周辺部132を囲むように凹部133が形成されることにより、振動部131から枠部234に引出電極237を引き出す場合に、引き出す位置の限定が少なくなるため好ましい。例えば、圧電振動片230では、図5(b)に示されるように、振動部131の−Y’軸側の面に形成されている励振電極136からは、−X軸方向ではなく、+X軸方向に引出電極237が引き出されている。これにより、圧電振動片230では引出電極237の全体の長さを短くすることができ、引出電極237の全体の電気抵抗を低く抑えることができる。
In addition, the piezoelectric vibrating
さらに、ATカットの水晶振動片ではX軸方向に厚みすべり振動をするが、振動部131のX軸方向の長さが短い場合にはX軸方向の厚みすべり振動の近傍にX軸方向に励振する厚みねじれ振動と思われるスプリアス振動が生じ、少ない温度変化で周波数のジャンプなど周波数温度特性に悪影響を及ぼす。このスプリアス振動の影響は、振動部131のX軸方向の長さが長くされた場合には小さく抑えることができる。圧電振動片230では、振動部131の+X軸側及び−X軸側に凹部132が形成されることにより、振動部131の+X軸側及び−X軸側の全体に貫通孔が形成される場合に比べて振動部131のX軸方向の長さを長くできる。これにより、スプリアス振動の影響を抑えることができる。また、貫通孔233の長さL3は、貫通孔233の−Z’軸側の端が励振電極136とX軸方向に重ならない長さとされることが望ましい。貫通孔233は凹部133に比べて幅が大きくなるため、貫通孔233が振動部131の振動を生じさせる励振電極136に影響を及ぼすことを防ぐためである。
Furthermore, the AT-cut quartz crystal vibrating piece performs thickness shear vibration in the X-axis direction. However, when the length of the
<圧電振動症330の構成>
図6(a)は、圧電振動片330の上面図である。圧電振動片330は、振動部131、周辺部132、凹部133、及び枠部234を含んでいる。圧電振動片330では連結部135(図3(a)参照)が形成されていない。また、圧電振動片330の凹部133の一部には、凹部133をY’軸方向に貫通する貫通孔333が形成されている。貫通孔333は、凹部133の−X軸側の+Z’軸側の端から凹部133の+Z’軸側の辺に接して+X軸方向に伸びるように形成されている。貫通孔333のX軸方向の長さL5は、凹部133の全体のX軸方向の長さL6以下であり、少なくとも引出電極337を第1主面139aから第2主面139bに引き出すことができる大きさに形成される。
<Configuration of
FIG. 6A is a top view of the piezoelectric vibrating
振動部131の+Y’軸側の面に形成されている励振電極136からは、−X軸側の+Z’軸側の角に向かって引出電極337が引き出されている。さらに引出電極337は、貫通孔333を介して枠部234の第2主面139bに引き出されている。
From the
図6(b)は、圧電振動片330の下面図である。圧電振動片330の第1主面139aから貫通孔333を介して枠部234の第2主面139bに引き出された引出電極337は、枠部234の第2主面139bの+Z’軸側の−X軸側の角にまで引き出される。また、振動部131の第2主面139bに形成されている励振電極136からは、引出電極337が枠部234の第2主面139bの+X軸側の−Z’軸側の角にまで直線状に引き出されている。
FIG. 6B is a bottom view of the piezoelectric vibrating
図6(a)及び図6(b)に示されるように、凹部133が形成されることにより引出電極337が振動部131から枠部234まで最短距離で引き出されることができる。また、引出電極337の幅も調整することが可能である。そのため、引出電極337はその電気抵抗を最小に抑えられるように適宜調整して形成することができる。
As shown in FIGS. 6A and 6B, the
図6(c)は、図6(a)及び図6(b)のE−E断面図である。図6(c)では、振動部131の+Y’軸側の面に形成されている励振電極136から引き出される引出電極337が、枠部234の内周側の側面を介して第1主面139aから第2主面139bに引き出されている状態が示されている。また、第2主面139bに形成されている励振電極136から引き出される引出電極337が周辺部132及び凹部133を介して枠部234に引き出される状態が示されている。
FIG.6 (c) is EE sectional drawing of Fig.6 (a) and FIG.6 (b). In FIG. 6C, the
振動部131は、振動部131の表面から凹んだ周辺部132で囲まれ、さらに周辺部132は周辺部132の表面から凹んだ凹部133又は貫通孔333により囲まれる。このように、圧電振動片330では二段の段差を振動部131の周りに形成することにより、周辺部234の周囲を取り囲むように貫通孔を形成しなくても振動部131からの振動エネルギーの漏れを抑えることができる。
The vibrating
圧電振動片330では、圧電振動片230と同様に、振動部131の周囲が完全に周辺部132で囲まれることによりクリスタルインピーダンス(CI)値の上昇が抑えられ、振動部131の+X軸側及び−X軸側の全体に貫通孔が形成されないことによりスプリアス振動の影響が抑えられて少ない温度変化での周波数のジャンプ等が防がれている。また、圧電振動片330では振動部131が主にX軸方向に振動するため、振動部131のZ’軸方向の幅に対する影響が小さい。そのため、振動部131の+Z’軸側に貫通孔333が形成されることにより振動部131の大きさが+Z’軸方向に小さくなったとしても少ない温度変化での周波数のジャンプ等が起こりにくい。
In the piezoelectric vibrating
以上、本発明の最適な実施形態について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において実施形態に様々な変更・変形を加えて実施することができ、また、各実施形態の特徴を様々に組み合わせて実施することができる。 As described above, the optimal embodiment of the present invention has been described in detail. However, as will be apparent to those skilled in the art, the present invention can be implemented with various modifications and variations within the technical scope thereof, Moreover, the features of each embodiment can be implemented in various combinations.
例えば、枠部134の厚さH4は振動部131の厚さH1よりも厚くなるように、図4(c)において枠部134が連結部137の第1主面139a及び第2主面139bから突き出るように形成されてもよい。このとき、リッド板110の凹部111及びベース板120の凹部121が形成されなくても圧電デバイス内にキャビティを形成することができるため、リッド板及びベース板にキャビティを形成する必要がなくなる。このとき、リッド板及びベース板の製造工程を簡略化することができる。
For example, in FIG. 4C, the
また、上記実施形態では、圧電振動素子がATカットの水晶振動素子である場合を示したが、同じように厚みすべりモードで振動するBTカットなどであっても同様に適用できる。また、音叉型水晶振動素子についても適用できる。さらに圧電振動素子は水晶材料のみならず、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウムあるいは圧電セラミックを含む圧電材料に基本的に適用できる。 In the above embodiment, the piezoelectric vibration element is an AT-cut crystal vibration element. However, the present invention can be applied to a BT cut that vibrates in the thickness-slip mode. The present invention can also be applied to a tuning fork type crystal vibrating element. Furthermore, the piezoelectric vibration element can be basically applied not only to a crystal material but also to a piezoelectric material including lithium tantalate, lithium niobate, or piezoelectric ceramic.
100 … 圧電デバイス
101 … キャビティ
110 … リッド板
111 … 凹部
112 … 接合面
120 … ベース板
121 … 凹部
122 … 接合面
123 … 接続電極
124 … 実装端子
125 … キャスタレーション電極
126 … ベースキャスタレーション
130、230、330 … 圧電振動片
131 … 振動部
132 … 周辺部
133 … 凹部
134、234 … 枠部
135 … 連結部
136 … 励振電極
137、237、337 … 引出電極
138 … 枠部キャスタレーション
139a … 第1主面
139b … 第2主面
140 … 接合材
233、333 … 貫通孔
H1 … 振動部131のY’軸方向の厚さ
H2 … 周辺部132のY’軸方向の厚さ
H3 … 凹部133のY’軸方向の厚さ
H4 … 枠部134のY’軸方向の厚さ
L1 … 凹部133のX軸方向に伸びる領域の幅
L2 … 凹部133のZ’軸方向に伸びる領域の幅
L3 … 貫通孔233のZ’軸方向の幅
L4 … 凹部133の全体のZ’軸方向の幅
L5 … 貫通孔333のX軸方向の長さ
L6 … 凹部133の全体のX軸方向の長さ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記振動部に接して前記振動部の周りを囲み、前記振動部の厚さよりも薄く形成され、前記第1主面側及び前記第2主面側でそれぞれ前記振動部の表面から凹んで形成される周辺部と、
前記周辺部に接して前記周辺部の周りを囲み、前記周辺部の厚さよりも薄く形成され、前記第1主面側及び前記第2主面側でそれぞれ前記周辺部の表面から凹んで形成される凹部と、
前記凹部に接して前記凹部の周りを囲み、前記振動部の厚さと同じ又はより厚く形成される枠部と、
前記周辺部及び前記凹部の一部に形成され、前記振動部から前記枠部まで伸びて前記振動部と前記枠部とを連結し、前記振動部の厚さと同じ厚さで形成され、前記第1主面側及び前記第2主面側で前記振動部の表面と段差のない連結部と、を有し、
前記各励振電極からは前記連結部を介してそれぞれ前記枠部に引出電極が引き出されている圧電振動片。 A vibrating portion that vibrates at a predetermined frequency and in which excitation electrodes are respectively formed on the first main surface and the second main surface opposite to the first main surface;
Surrounding the vibration part in contact with the vibration part, formed thinner than the thickness of the vibration part, and recessed from the surface of the vibration part on the first main surface side and the second main surface side, respectively. The surrounding area,
The peripheral portion is in contact with and surrounds the peripheral portion, and is formed thinner than the peripheral portion. The first main surface side and the second main surface side are respectively recessed from the surface of the peripheral portion. A recess,
A frame portion that is in contact with the concave portion and surrounds the concave portion, and is formed to be equal to or thicker than the thickness of the vibrating portion;
Formed in a part of the peripheral portion and the concave portion, extending from the vibrating portion to the frame portion, connecting the vibrating portion and the frame portion, and formed with the same thickness as the thickness of the vibrating portion, A first main surface side and a second main surface side, the surface of the vibration portion and a connecting portion having no step,
A piezoelectric vibrating piece in which an extraction electrode is drawn out from each excitation electrode to the frame portion via the connecting portion.
前記第1主面に形成される前記励振電極から引き出される前記引出電極は、前記キャスタレーションを介して前記枠部の第1主面から前記枠部の第2主面に引き出される請求項1に記載の圧電振動片。 A castellation that is recessed inside the frame portion is formed on a part of the outer side surface of the frame portion,
The extraction electrode drawn from the excitation electrode formed on the first main surface is drawn from the first main surface of the frame portion to the second main surface of the frame portion via the castellation. The piezoelectric vibrating piece according to the description.
前記振動部に接して前記振動部の周りを囲み、前記振動部の厚さよりも薄く形成され、前記第1主面側及び前記第2主面側でそれぞれ前記振動部の表面から凹んで形成される周辺部と、
前記周辺部に接して前記周辺部の周りを囲み、前記周辺部の厚さよりも薄く形成され、外周が長辺及び短辺を有する矩形形状に形成され、前記第1主面側及び前記第2主面側でそれぞれ前記周辺部の表面から凹んで形成される凹部と、
前記凹部に接して前記凹部の周りを囲み、前記振動部の厚さと同じ又はより厚く形成される枠部と、を有し、
前記凹部には、一方の前記短辺に接して前記短辺に沿って伸びる領域のみを貫通する第1貫通孔が形成され、
前記第1主面に形成される前記励振電極から引き出される前記引出電極は、前記第1貫通孔を介して前記枠部の第1主面から前記枠部の第2主面に引き出される圧電振動片。 A vibrating portion that vibrates at a predetermined frequency and in which excitation electrodes are respectively formed on the first main surface and the second main surface opposite to the first main surface;
Surrounding the vibration part in contact with the vibration part, formed thinner than the thickness of the vibration part, and recessed from the surface of the vibration part on the first main surface side and the second main surface side, respectively. The surrounding area,
The peripheral portion is in contact with and surrounds the peripheral portion, is formed thinner than the peripheral portion, has an outer periphery formed in a rectangular shape having a long side and a short side, and the first main surface side and the second side A recess formed by recessing from the surface of the peripheral portion on the main surface side,
A frame part that is in contact with the concave part and surrounds the concave part, and is formed to be the same as or thicker than the thickness of the vibrating part,
The concave portion is formed with a first through-hole penetrating only a region in contact with one of the short sides and extending along the short side,
The extraction electrode extracted from the excitation electrode formed on the first main surface is piezoelectric vibration extracted from the first main surface of the frame portion to the second main surface of the frame portion through the first through hole. Piece.
前記振動部に接して前記振動部の周りを囲み、前記振動部の厚さよりも薄く形成され、前記第1主面側及び前記第2主面側でそれぞれ前記振動部の表面から凹んで形成される周辺部と、
前記周辺部に接して前記周辺部の周りを囲み、前記周辺部の厚さよりも薄く形成され、外周が長辺及び短辺を有する矩形形状に形成され、前記第1主面側及び前記第2主面側でそれぞれ前記周辺部の表面から凹んで形成される凹部と、
前記凹部に接して前記凹部の周りを囲み、前記振動部の厚さと同じ又はより厚く形成される枠部と、を有し、
前記凹部には、一方の前記長辺に接して前記長辺に沿って伸びる領域のみを貫通する第2貫通孔が形成され、
前記第1主面に形成される前記励振電極から引き出される前記引出電極は、前記第2貫通孔を介して前記枠部の第1主面から前記枠部の第2主面に引き出される圧電振動片。 A vibrating portion that vibrates at a predetermined frequency and in which excitation electrodes are respectively formed on the first main surface and the second main surface opposite to the first main surface;
Surrounding the vibration part in contact with the vibration part, formed thinner than the thickness of the vibration part, and recessed from the surface of the vibration part on the first main surface side and the second main surface side, respectively. The surrounding area,
The peripheral portion is in contact with and surrounds the peripheral portion, is formed thinner than the peripheral portion, has an outer periphery formed in a rectangular shape having a long side and a short side, and the first main surface side and the second side A recess formed by recessing from the surface of the peripheral portion on the main surface side,
A frame part that is in contact with the concave part and surrounds the concave part, and is formed to be the same as or thicker than the thickness of the vibrating part,
A second through-hole penetrating only a region extending along the long side in contact with one of the long sides is formed in the recess,
The extraction electrode extracted from the excitation electrode formed on the first main surface is piezoelectric vibration extracted from the first main surface of the frame portion to the second main surface of the frame portion through the second through hole. Piece.
前記枠部の前記第1主面に接合されるリッド板と、
前記枠部の前記第2主面に接合されるベース板と、を有し、
前記振動部は、前記枠部、前記ベース板、及び前記リッド板により囲まれるキャビティに密封される圧電デバイス。
The piezoelectric vibrating piece according to any one of claims 1 to 4,
A lid plate joined to the first main surface of the frame portion;
A base plate joined to the second main surface of the frame portion,
The vibration unit is a piezoelectric device sealed in a cavity surrounded by the frame unit, the base plate, and the lid plate.
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- 2014-03-12 JP JP2014048366A patent/JP2015173366A/en active Pending
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