JP2017108320A - Piezoelectric vibration device - Google Patents
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Abstract
【課題】 圧電振動板への応力の影響を軽減し、周波数シフトを抑制する圧電振動デバイスを提供する。
【解決手段】 平面視矩形で板状の圧電振動板２、上記圧電振動板を保持する基板３、上記基板に保持された上記前記圧電振動板を覆う蓋体を備えている。圧電振動板は薄肉の振動部とその周囲に厚肉の外枠部が形成される。振動部の両主面に形成された第１励振電極と第２励振電極、上記第１励振電極と第２励振電極とを圧電振動板の一端部にある第１辺側のみに延出する第１引出電極と第２引出電極を有する。圧電振動板の他端部側の振動部の端部にのみ貫通部を有している。圧電振動板は第１引出電極および第２引出電極と基板とが接合部材により電気的機械的に接合され、片保持されてなる。
【選択図】 図１PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric vibrating device that reduces the influence of stress on a piezoelectric diaphragm and suppresses a frequency shift.
A plate-like piezoelectric diaphragm 2 having a rectangular shape in plan view, a substrate 3 holding the piezoelectric diaphragm, and a lid covering the piezoelectric diaphragm held on the substrate are provided. The piezoelectric diaphragm is formed with a thin vibrating portion and a thick outer frame portion around it. A first excitation electrode and a second excitation electrode formed on both main surfaces of the vibration part, and the first excitation electrode and the second excitation electrode extend only to the first side at one end of the piezoelectric diaphragm. It has 1 extraction electrode and 2nd extraction electrode. A penetration part is provided only at the end of the vibration part on the other end side of the piezoelectric diaphragm. The piezoelectric diaphragm is formed by holding the first extraction electrode and the second extraction electrode and the substrate electrically and mechanically by a bonding member.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、圧電振動子などの圧電振動デバイスに関する。 The present invention relates to a piezoelectric vibration device such as a piezoelectric vibrator.
現在、ＡＴカット水晶振動板などの厚み振動系の圧電振動板を用いた圧電振動子では、発振周波数の高周波化が進められている。この圧電振動子に用いる圧電振動板は、発振周波数の高周波化に対応させるために、その振動部が薄肉成形された逆メサ構造となり、薄肉成形された振動部の両主面に薄膜の一対の励振電極が形成されている（例えば、特許文献１参照）。 At present, in a piezoelectric vibrator using a thickness vibration type piezoelectric diaphragm such as an AT-cut quartz diaphragm, the oscillation frequency is being increased. The piezoelectric diaphragm used in this piezoelectric vibrator has a reverse mesa structure in which the vibration part is thinly molded in order to cope with the increase in the oscillation frequency, and a pair of thin films is formed on both main surfaces of the thin-walled vibration part. Excitation electrodes are formed (see, for example, Patent Document 1).
特許文献１に記載された圧電振動板では、矩形の圧電振動板の両主面に振動部の励振を行う一対の励振電極と、これら励振電極を圧電振動板の一端部にまで延出する一対の引出電極とが形成されており、圧電振動板の一端部において、基板に片持ち保持されている。 In the piezoelectric diaphragm described in Patent Document 1, a pair of excitation electrodes that excite the vibration part on both main surfaces of a rectangular piezoelectric diaphragm, and a pair that extends these excitation electrodes to one end of the piezoelectric diaphragm. The lead electrode is formed and is cantilevered by the substrate at one end of the piezoelectric diaphragm.
上記の特許文献１に示すような圧電振動板は、逆メサ構造となっているため、振動部の厚みが薄く形成されている。そのため、接合された基板の反りなどに伴う応力や、接合部材の応力が圧電振動板に伝わることでその応力が薄肉の振動部に伝わることがあった。この際、圧電振動板の振動部が反るように応力が伝わると、厚み振動系の圧電振動子であれば周波数が高い方にずれ、圧電振動板の振動部が引き伸ばされるように応力が伝わると、厚み振動系の圧電振動子であれば周波数が低い方にずれるといったような周波数シフトの問題が生じている。特に、このような周波数シフトの問題は、逆メサ構造の圧電振動板で、高周波化に伴い振動部が薄型化される構造ではより顕著な悪影響を受けやすくなっている。 Since the piezoelectric diaphragm as shown in Patent Document 1 has an inverted mesa structure, the thickness of the vibrating portion is thin. For this reason, the stress accompanying the warp of the bonded substrate or the stress of the bonding member is transmitted to the piezoelectric vibration plate, so that the stress is transmitted to the thin vibrating portion. At this time, if the stress is transmitted so that the vibrating portion of the piezoelectric diaphragm is warped, the frequency is shifted to a higher frequency in the case of a thickness vibration type piezoelectric vibrator, and the stress is transmitted so that the vibrating portion of the piezoelectric diaphragm is stretched. In the case of a thickness vibration type piezoelectric vibrator, there is a problem of frequency shift such that the frequency shifts to a lower side. In particular, such a problem of frequency shift is more easily affected by a piezoelectric diaphragm having an inverted mesa structure in which the vibration part is made thinner as the frequency increases.
そこで、上記課題を解決するために、本発明は、圧電振動板への応力の影響を軽減し、周波数シフトを抑制する圧電振動デバイスを提供することを目的とする。 Accordingly, in order to solve the above-described problems, an object of the present invention is to provide a piezoelectric vibration device that reduces the influence of stress on the piezoelectric diaphragm and suppresses frequency shift.
上記の目的を達成するため、平面視矩形で板状の圧電振動板と、上記圧電振動板を保持する基板と、上記基板に保持された上記前記圧電振動板を覆う蓋体とを備えており、上記圧電振動板は、上記圧電振動板の中央に形成された薄肉の振動部と、上記圧電振動板の外周に形成されるとともに上記振動部の周囲とつながった厚肉の外枠部と、上記圧電振動板の一主面で上記振動部に形成された第１励振電極と、上記圧電振動板の他主面で上記振動部に形成され上記第１励振電極と対になる第２励振電極と、上記第１励振電極を上記圧電振動板の外枠部の第１辺側のみに延出する第１引出電極と、上記第２励振電極を上記圧電振動板の外枠部の第１辺側のみに延出する第２引出電極と、上記振動部の端部のうち上記外枠部の第１辺と対向する位置の第２辺に近接する部分にのみ沿って形成された貫通部とを有しており、上記圧電振動板の第１辺に形成された第１引出電極および第２引出電極と、上記基板とが接合部材により電気的機械的に接合され、上記圧電振動板の第１辺側のみが片保持されてなる。 In order to achieve the above object, a plate-like piezoelectric diaphragm having a rectangular shape in plan view, a substrate that holds the piezoelectric diaphragm, and a lid that covers the piezoelectric diaphragm held by the substrate are provided. The piezoelectric diaphragm includes a thin vibrating portion formed at the center of the piezoelectric vibrating plate, a thick outer frame portion formed on the outer periphery of the piezoelectric vibrating plate and connected to the periphery of the vibrating portion, A first excitation electrode formed on the vibration part on one main surface of the piezoelectric diaphragm, and a second excitation electrode formed on the vibration part on the other main surface of the piezoelectric diaphragm and paired with the first excitation electrode A first extraction electrode that extends the first excitation electrode only to the first side of the outer frame portion of the piezoelectric diaphragm; and a second side of the second excitation electrode that is the first frame of the outer frame portion of the piezoelectric diaphragm. The second extraction electrode extending only to the side, and the position facing the first side of the outer frame portion of the end portion of the vibrating portion A through portion formed only along a portion adjacent to the second side, and a first extraction electrode and a second extraction electrode formed on the first side of the piezoelectric diaphragm, and the substrate. It is electrically and mechanically joined by the joining member, and only the first side of the piezoelectric diaphragm is held in one piece.
本発明の構成によれば、圧電振動板の第１辺側のみに形成された第１引出電極および第２引出電極と基板とが接合部材により電気的機械的に接合されて、圧電振動板の第１辺側のみが片保持されるとともに、圧電振動板の第１辺と対向する第２辺に近接する振動部の端部のうち上記外枠部の第１辺と対向する位置の第２辺に近接する部分にのみ沿って形成された貫通部を有しているため、圧電振動板の自由端である第２辺側に大きな応力を逃すだけでなく、同じ自由端の第２辺側であり厚肉の外枠部と薄肉の振動部の境界部分に形成された貫通部でさらに細かな応力を段階的に緩和することができる。加えて、基板と圧電振動板との固定端である第１辺側には貫通部を形成していないので、圧電振動板の固定端に近い位置に貫通部を形成することによる圧電振動板の機械的な強度を弱めることもない。結果として、接合された基板の反りなどに伴う応力や接合部材の応力などが圧電振動板に伝わったとしても、薄肉の振動部におけるこれらの応力の悪影響を軽減することができるため、周波数変動を伴う問題も抑制できる。圧電振動デバイスとしての耐衝撃性能を劣化させることもない。 According to the configuration of the present invention, the first extraction electrode and the second extraction electrode formed only on the first side of the piezoelectric diaphragm and the substrate are electrically and mechanically joined to each other by the joining member. Only the first side is held in one piece, and the second of the end portions of the vibrating portion adjacent to the second side facing the first side of the piezoelectric diaphragm is positioned opposite to the first side of the outer frame portion. Since it has a penetrating part formed only along the part close to the side, not only does the large stress escape to the second side, which is the free end of the piezoelectric diaphragm, but also the second side of the same free end Further, a finer stress can be relieved in a stepwise manner at the penetration portion formed at the boundary portion between the thick outer frame portion and the thin vibration portion. In addition, since the through portion is not formed on the first side which is the fixed end of the substrate and the piezoelectric diaphragm, the piezoelectric diaphragm is formed by forming the through portion at a position close to the fixed end of the piezoelectric diaphragm. It does not weaken the mechanical strength. As a result, even if stress due to warpage of the bonded substrate, stress of the bonding member, etc. is transmitted to the piezoelectric diaphragm, the adverse effects of these stresses in the thin vibration part can be reduced, so frequency fluctuations can be reduced. The accompanying problems can also be suppressed. The impact resistance performance as a piezoelectric vibration device is not deteriorated.
また、上述の構成に加えて、上記圧電振動板は、ＡＴカット水晶振動板からなり、平面視長辺が結晶軸におけるＸ軸と平行であり、平面視短辺となる上記第1辺と上記第２辺とが結晶軸におけるＺ′軸と平行であってもよい。 Further, in addition to the above-described configuration, the piezoelectric diaphragm is made of an AT-cut quartz diaphragm, the long side in plan view is parallel to the X axis in the crystal axis, and the first side and the short side in plan view The second side may be parallel to the Z ′ axis in the crystal axis.
本発明の構成によれば、上述の作用効果に加えて、ＡＴカット水晶振動子の振動変位の大きなＸ軸方向に対して、圧電振動板の第１辺側と第２辺側とを隔離することで、振動部の面積を縮小させることなく応力抑制のための貫通部を構成することができる。 According to the configuration of the present invention, in addition to the above-described effects, the first side and the second side of the piezoelectric diaphragm are isolated from the X-axis direction in which the vibration displacement of the AT-cut crystal unit is large. Thereby, the penetration part for stress control can be constituted, without reducing the area of a vibration part.
また、上述の構成に加えて、上記振動部は、平面視矩形であり、上記圧電振動板の第１辺と近接した平行な一方の辺、および上記圧電振動板の第２辺と近接した平行な他方の辺を有する、上記貫通部は、上記振動部の他方の辺の両端部にある２つの角部に形成されており、上記第１引出電極と上記第２引出電極とは、上記圧電振動板の第１辺の両端部にある２つの角部に形成されていてもよい。 Further, in addition to the above-described configuration, the vibrating section is rectangular in plan view, and one parallel side close to the first side of the piezoelectric diaphragm and a parallel side close to the second side of the piezoelectric diaphragm. The penetrating part having the other side is formed at two corners at both ends of the other side of the vibrating part, and the first extraction electrode and the second extraction electrode are formed by the piezoelectric element. You may form in the two corner | angular parts in the both ends of the 1st edge | side of a diaphragm.
本発明の構成によれば、上述の作用効果に加えて、圧電振動板の外枠部が各辺方向で交わり、応力の集中点となる振動部の他方の辺の両端部にある２つの角部に貫通部を形成することで、振動部の面積を縮小させることなく応力抑制効果を高めることができる。しかも、応力が伝わる起点となる第１引出電極と上記第２引出電極とを圧電振動板の第１辺の両端部にある２つの角部に形成しているので、圧電振動板へ伝わる応力も圧電振動板の短辺と長辺に均等に分散させることができる。つまり、振動部へ伝わる外部からの応力も和らげられ、貫通部と組み合わせることで、より効果的に応力による悪影響を抑制することができる。 According to the configuration of the present invention, in addition to the above-described effects, the outer frame portion of the piezoelectric diaphragm intersects in each side direction, and the two corners at both ends of the other side of the vibration portion serving as a stress concentration point By forming the penetrating part in the part, the stress suppressing effect can be enhanced without reducing the area of the vibrating part. In addition, since the first extraction electrode and the second extraction electrode, which are the starting points from which stress is transmitted, are formed at two corners at both ends of the first side of the piezoelectric diaphragm, the stress transmitted to the piezoelectric diaphragm is also reduced. The piezoelectric diaphragm can be evenly distributed on the short side and the long side. That is, the external stress transmitted to the vibration part is also relieved, and the adverse effect due to the stress can be more effectively suppressed by combining with the penetration part.
本発明によれば、圧電振動板への応力の影響を軽減し、周波数シフトを抑制する圧電振動デバイスを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the influence of the stress to a piezoelectric diaphragm can be reduced, and the piezoelectric vibrating device which suppresses a frequency shift can be provided.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施例では、圧電振動デバイスとして水晶振動子に本発明を適用した場合を示す。図１は本発明の実施形態にかかる水晶振動子の概略構成を示した平面図であり、図２はＸ―Ｘ線に沿った断面図、図３は本発明の他の実施形態にかかる水晶振動子の概略構成を示した平面図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiments, a case where the present invention is applied to a crystal resonator as a piezoelectric vibration device is shown. FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a crystal resonator according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line XX, and FIG. 3 is a crystal according to another embodiment of the present invention. 3 is a plan view showing a schematic configuration of a vibrator. FIG.
本実施例にかかる水晶振動子１では、図１に示すように、水晶振動板２（本発明でいう圧電振動板）と、この水晶振動板２を片保持するベース基板３と、ベース基板３に保持した水晶振動板２を気密封止するための図示しない蓋体とが設けられている。 In the crystal resonator 1 according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, a crystal diaphragm 2 (piezoelectric diaphragm in the present invention), a base substrate 3 that holds the crystal diaphragm 2 in one piece, and a base substrate 3 And a lid (not shown) for hermetically sealing the quartz crystal plate 2 held in the chamber.
ベース基板３は、図１に示すように、底部３１と、この底部３１から上方に延出した壁部３２とから構成される箱状体に形成されている。このベース基板３は、セラミック材料からなる平面視矩形状の一枚板上に、セラミック材料の直方体が積層して凹状に一体的に焼成されている。
As shown in FIG. 1, the base substrate 3 is formed in a box-like body including a
また、壁部３２は、底部３１の表面外周に沿って成形されている。壁部３２の上面は、蓋体との接合領域（封止部３２１）であり、この接合領域には、蓋体と接合するための図示しない封止部材（例えば、メタライズ層や金属リング材等）が設けられている。
The
また、このベース基板３の底部３１には、水晶振動板２の励振電極２０１，２０２それぞれと電気機械的に接合するための複数の電極パッド３３，３４が形成されている。これら電極パッドは、ベース基板３の外周裏面に形成される端子電極（図示省略）にそれぞれ電気的に接続されている。これら端子電極から外部部品や外部機器と接続される。これらの端子電極および電極パッドは、タングステン、モリブデンなどのメタライズ材料を印刷した後にベース基板３と一体的に焼成して形成される。そして、これらの端子電極および電極パッドのうち一部のものについては、メタライズ上部にニッケルメッキが形成され、その上部に金メッキが形成されて構成される。
A plurality of
蓋体は、例えば金属材料やセラミック材料などからなり一枚板に成形されている。この蓋体は、下面に封止材（ろう材、メッキ材、ガラス材等）が形成されており、シームやビームなどの溶接手法、ガラス封止材や金属ろう材などによる雰囲気加熱手法によりベース基板３に接合されて気密封止され、蓋体とベース基板３とによる水晶振動子１のパッケージが構成される。 The lid is made of, for example, a metal material or a ceramic material, and is formed into a single plate. This lid has a sealing material (brazing material, plating material, glass material, etc.) formed on the lower surface, and is based on an atmosphere heating method such as a seam or beam welding method or a glass sealing material or metal brazing material. Bonded to the substrate 3 and hermetically sealed, a package of the crystal unit 1 is configured by the lid and the base substrate 3.
水晶振動板２は、図１に示すように、ＡＴカット水晶基板からなり、平面視矩形で板状の直方体形状からなり、平面視長辺が結晶軸におけるＸ軸と平行であり、平面視短辺が結晶軸におけるＺから所定角度傾いたＺ′軸と平行なるように構成されている。この水晶振動板２の基板の両主面には、水晶振動板２の高周波化に対応するため板面の中央に平面視矩形の凹部２１，２２が形成されており、水晶振動板２の板面中央には薄肉の振動部２３を有し、水晶振動板２の板面外周囲には振動部２３の周囲とつながった厚肉の外枠部２４とを有している。また、平面視矩形の凹部２１，２２については、例えば水晶振動板２の各辺と平行になるように、各辺が結晶軸におけるＸ軸とＺ′軸と平行なるように構成されている。
As shown in FIG. 1, the crystal diaphragm 2 is made of an AT-cut quartz substrate, has a rectangular shape in plan view, and has a plate-like rectangular parallelepiped shape. The long side in plan view is parallel to the X axis in the crystal axis, and the plan view is short. The side is configured to be parallel to the Z ′ axis inclined at a predetermined angle from Z in the crystal axis. On both main surfaces of the substrate of the crystal diaphragm 2,
水晶振動板２（外枠部２４）には、対向する２辺である第１辺２４１（本発明の圧電振動板の第１辺）と、これに対向する位置には第２辺２４２（本発明の圧電振動板の第２辺）とを有しており、水晶振動板２（外枠部２４）の４隅には、角部２４１１，２４１２，２４２１，２４２２を有している。また、水晶振動板２（外枠部２４）の第１辺２４１の一端部分が角部２４１１となり、第１辺２４１の他端部分が角部２４１２となるとともに、水晶振動板２（外枠部２４）の第２辺２４２の一端部分が角部２４２１となり、第２辺２４２の他端部分が角部２４２２となるようにそれぞれ配置構成されている。なお、第１辺２４１（本発明の圧電振動板の第１辺）と第２辺２４２（本発明の圧電振動板の第２辺）とは、Ｚ′軸と平行なるように構成されており、水晶振動板２のＸ軸方向の一端部と他端部で対向している。
The crystal diaphragm 2 (outer frame portion 24) has a first side 241 (first side of the piezoelectric diaphragm of the present invention) which is two opposite sides, and a second side 242 (one side) at a position facing this. The second side of the piezoelectric diaphragm of the invention), and
水晶振動板２の一主面の凹部２１には、水晶振動板２の第１辺２４１に近接する平行な第３辺２１１（本発明の一方の辺）と、これに対向するとともに水晶振動板２の第２辺２４２に近接する平行な第４辺２１２（本発明の他方の辺）とを有しており、水晶振動板２の凹部２１の４隅には、角部２１１１，２１１２，２１２１，２１２２を有している。また、凹部２１の第３辺２１１の一端部分が角部２１１１となり、第３辺２１１の他端部分が角部２１１２となるとともに、凹部２１の第４辺２１２の一端部分が角部２１２１となり、第４辺２１２の他端部分が角部２１２２となるようにそれぞれ配置構成されている。なお、第３辺２１１と第４辺２１２とは、Ｚ′軸と平行なるように構成されている。
In the
水晶振動板２の他主面の凹部２２には、水晶振動板２の第１辺２４１に近接する平行な第５辺２２１（本発明の一方の辺）と、これに対向するとともに水晶振動板２の第２辺２４２に近接する平行な第６辺２２２（本発明の他方の辺）とを有しており、水晶振動板２の凹部２２の４隅には、角部２２１１，２２１２，２２２１，２２２２を有している。また、凹部２２の第５辺２２１の一端部分が角部２２１１となり、第５辺２２１の他端部分が角部２２１２となるとともに、凹部２２の第６辺２２２の一端部分が角部２２２１となり、第６辺２２２の他端部分が角部２２２２となるようにそれぞれ配置構成されている。なお、第５辺２２１と第６辺２２２とは、Ｚ′軸と平行なるように構成されている。
In the concave portion 22 of the other main surface of the crystal diaphragm 2, a parallel fifth side 221 (one side of the present invention) close to the first side 241 of the crystal diaphragm 2 is opposed to the quartz diaphragm 2 And the sixth side 222 parallel to the second side 242 of the second side (the other side of the present invention). The
水晶振動板２の一主面で凹部２１の内部中央付近（振動部２３）には第１励振電極２０１が形成され、水晶振動板２の他主面で凹部２２の内部中央付近（振動部２３）には第２励振電極２０２が形成される。第１励振電極２０１と第２励振電極２０２とは、外部電極（本実施例では、ベース基板３の電極パッド３３，３４）と電気機械的に接合するために、第１引出電極２０３と第２引出電極２０４とにより延出されている。第１引出電極２０３は、第１励振電極２０１を水晶振動板２（外枠部２４）の第１辺２４１の一端部である角部２４１１付近のみに延出している（第１辺側のみに延出するとともに第１辺の両端部にある２つの角部の１つに形成している）。第２引出電極２０４は、第２励振電極２０２を水晶振動板２（外枠部２４）の第１辺２４１の他端部である角部２４１２付近のみに延出している（第１辺側のみに延出するとともに第１辺の両端部にある２つの角部の１つに形成している）。
A
なお、これらの第１励振電極２０１と第２励振電極２０２と第１引出電極２０３と第２引出電極２０４とは、フォトリソグラフィ法により形成され、例えば、基板側からクロム、金（Ｃｒ−Ａｕ）の順に、あるいはニッケル、金（Ｎｉ−Ａｕ）の順に積層して形成されている。
The
また、水晶振動板２の振動部２３の端部のうち第２辺２４２に近接する部分にのみ沿って形成された貫通部２５を有している。本形態では、図１に示すように、水晶振動板２の振動部２３の端部となる凹部２１の端部と凹部２２の端部のうち、水晶振動板２の第２辺２４２に近接する凹部２１の角部２１２１，２１２２と凹部２２の角部２２２１，２２２２にのみ形成された貫通部２５１，２５２を有している。貫通部２５１は、凹部２１の角部２１２１から凹部２２の角部２２２１にかけて貫通するように構成されており、貫通部２５２は、凹部２１の角部２１２２から凹部２２の角部２２２２２にかけて貫通するように構成されている。なお、図１では貫通部の外周端部の形状を応力の集中点をなくすことができるうえでより望ましい弧状の貫通孔として形成しており、但し、貫通部の形状としては、弧状のものに限らず、振動部２３の構造に合わせて多角形状のものも含めて他の形状で形成してもよい。円弧・楕円形状などが好ましい。また、貫通部２５１と貫通部２５２とは、水晶振動板２の短辺方向に線対称に配置している。
Moreover, it has the penetration part 25 formed along only the part close | similar to the 2nd edge | side 242 among the edge parts of the
なお、貫通部２５については、図１の形態に限らず、図３に示すように、水晶振動板２の振動部２３の端部となる凹部２１の端部と凹部２２の端部のうち、水晶振動板２の第２辺２４２に近接する凹部２１の第４辺２１２（本発明の他方の辺）と、凹部２２の第６辺２２２（本発明の他方の辺）にのみ沿って形成された略矩形状の一条の貫通部２５３を構成してもよい。貫通部２５３は、凹部２１の第４辺２１２（本発明の他方の辺）から凹部２２の第６辺２２２（本発明の他方の辺）にかけて貫通するように構成されている。
In addition, about the penetration part 25, as shown in FIG. 3 not only in the form of FIG. 1, among the edge part of the recessed
水晶振動板２の第１辺２４１の一端部２４１１（角部２４１１）に形成された第１引出電極とベース基板３の電極パッド３３、および水晶振動板２の第１辺２４１の他端部２４１２（角部２４１２）に形成された第２引出電極とベース基板３の電極パッド３４とが接合部材Ｂにより電気的機械的に接合され、水晶振動板２の第１辺２４１のみがベース基板３に片保持されている。
The first lead electrode formed on one end 2411 (corner portion 2411) of the first side 241 of the crystal diaphragm 2, the
この水晶振動子１では、ベース基板３（本発明でいう基板）と蓋体とが接合されてパッケージが構成され、ベース基板３と蓋体とが接合されてパッケージの内部空間が形成される。この際、図１に示すように、ベース基板３と水晶振動板２とは、接合部材Ｂにより電気的機械的に接合される。本形態では接合部材Ｂとして金メッキバンプを用いた例を説明している。なお、この接合部材Ｂとしては、金メッキバンプに限らず、他の金属材料からなる導電性バンプを用いてもよく、シリコーン樹脂などからなる導電性樹脂接合剤やろう材を用いてもよい。その後、ベース基板３の上に水晶振動板２が片保持される搭載された状態で、ベース基板３（本発明でいう基板）と図示しない蓋体とが接合されてパッケージの内部空間内に水晶振動板２が気密封止され、水晶振動子（圧電振動デバイス）の完成となる。 In the crystal unit 1, a base substrate 3 (substrate in the present invention) and a lid are joined to form a package, and the base substrate 3 and the lid are joined to form an internal space of the package. At this time, as shown in FIG. 1, the base substrate 3 and the crystal diaphragm 2 are electrically and mechanically joined by the joining member B. In this embodiment, an example in which a gold plating bump is used as the bonding member B is described. In addition, as this joining member B, not only a gold plating bump but the conductive bump which consists of other metal materials may be used, and the conductive resin bonding agent and brazing material which consist of silicone resins etc. may be used. After that, in a state where the quartz diaphragm 2 is mounted on the base substrate 3 so as to be held in one piece, the base substrate 3 (substrate in the present invention) and a lid (not shown) are bonded to each other in the internal space of the package. The diaphragm 2 is hermetically sealed, and a crystal resonator (piezoelectric vibration device) is completed.
以上、説明したとおり、本実施形態に係る水晶振動子では、第１引出電極２０３は第１励振電極２０１を水晶振動板２（外枠部２４）の第１辺２４１の一端部２４１１である角部２１１１付近のみに延出し、第２引出電極２０４は、第２励振電極２０２を水晶振動板２（外枠部２４）の第１辺２４１の他端部２４１２である角部２１１２付近のみに延出するとともに、ベース基板３と水晶振動板２とは、水晶振動板の第１辺２４１の両端部のみで接合部材Ｂにより電気的機械的に接合され片保持されている。加えて、水晶振動板２の振動部２３の端部のうち第２辺２４２に近接する部分にのみ沿って形成された貫通部２５１，２５２、あるいは一条の貫通部２５３を有している。
このため、水晶振動板２の自由端である第２辺２４２側に大きな応力を逃すだけでなく、同じ自由端の第２辺２４２側であり厚肉の外枠部２４と薄肉の振動部２３の境界部分に形成された貫通部２５１，２５２、あるいは一条の貫通部２５３でさらに細かな応力を段階的に緩和することができる。加えて、ベース基板３と水晶振動板２との固定端である第１辺２４１には貫通部２５１，２５２、あるいは一条の貫通部２５３を形成していないので、水晶振動板２の固定端に近い位置に貫通部を形成することによる水晶振動板２の機械的な強度を弱めることもない。
As described above, in the crystal resonator according to the present embodiment, the
For this reason, not only a large stress is released to the second side 242 side which is the free end of the crystal diaphragm 2, but also the second side 242 side of the same free end and the thick
特に、図１に示す形態では、水晶振動板２の外枠部２４が各辺方向（Ｘ軸とＺ′軸）で交わり、応力の集中点となる凹部２１（振動部２３）の端部の第４辺２１２と凹部２２（振動部２３）の第６辺２２２の両端部にある２つの角部に貫通部２５１，２５２を形成することで、振動部２３の面積を縮小させることなく応力抑制効果を高めることができる。
しかも、応力が伝わる起点となる第１引出電極２０３と第２引出電極２０４とを水晶振動板２の第１辺２４１の両端部にある２つの角部２１１１と角部２１１２の近辺に形成しているので、水晶振動板２へ伝わる応力も水晶振動板２の短辺と長辺に均等に分散させることができる。つまり、振動部２３へ伝わる外部からの応力も和らげられ、貫通部２５１，２５２と組み合わせることで、より効果的に応力による悪影響を抑制することができる。
In particular, in the embodiment shown in FIG. 1, the
In addition, the
結果として、接合部材Ｂにより接合されたベース基板３の反りなどに伴う応力や接合部材Ｂとの結合応力などが水晶振動板２に伝わったとしても、薄肉の振動部２３におけるこれらの応力の悪影響を軽減することができるため、周波数変動を伴う問題も抑制できる。水晶振動子としての耐衝撃性能を劣化させることもない。
As a result, even if the stress accompanying the warp of the base substrate 3 bonded by the bonding member B, the bonding stress with the bonding member B, etc. are transmitted to the crystal diaphragm 2, the adverse effects of these stresses on the
また、ＡＴカット水晶振動板２の振動変位の大きなＸ軸方向に対して、水晶振動板の第１辺２４１側と第２辺２４２側とを隔離することで、振動２３部の面積を縮小させることなく応力抑制のための貫通部２５１，２５２、あるいは一条の貫通部２５３を構成することができる。
Further, by isolating the first side 241 side and the second side 242 side of the crystal diaphragm with respect to the X-axis direction where the vibration displacement of the AT cut crystal diaphragm 2 is large, the area of the
なお、上記に示した本発明の実施形態及び実施例はいずれも本発明を具体化した例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。上記各実施形態では、圧電振動デバイスを水晶振動子としたが、水晶振動子以外の圧電振動デバイス（例えば、水晶発振器など）にも本発明を適用することが可能である。 The above-described embodiments and examples of the present invention are all examples of the present invention, and are not of a nature that limits the technical scope of the present invention. In each of the above embodiments, the piezoelectric vibration device is a crystal resonator, but the present invention can also be applied to piezoelectric vibration devices other than the crystal resonator (for example, a crystal oscillator).
本発明は、水晶振動子などの圧電振動デバイスに適用できる。 The present invention can be applied to a piezoelectric vibration device such as a crystal resonator.
１ 水晶振動子
２ 水晶振動板
３ ベース基板
Ｂ 導電性バンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crystal resonator 2 Crystal diaphragm 3 Base substrate B Conductive bump
Claims (3)
を備えており、
上記圧電振動板は、上記圧電振動板の中央に形成された薄肉の振動部と、上記圧電振動板の外周に形成されるとともに上記振動部の周囲とつながった厚肉の外枠部と、上記圧電振動板の一主面で上記振動部に形成された第１励振電極と、上記圧電振動板の他主面で上記振動部に形成され上記第１励振電極と対になる第２励振電極と、上記第１励振電極を上記圧電振動板の外枠部の第１辺側のみに延出する第１引出電極と、上記第２励振電極を上記圧電振動板の外枠部の第１辺側のみに延出する第２引出電極と、上記振動部の端部のうち上記外枠部の第１辺と対向する位置の第２辺に近接する部分にのみ沿って形成された貫通部と、
を有しており、
上記圧電振動板の第１辺に形成された第１引出電極および第２引出電極と、上記基板とが接合部材により電気的機械的に接合され、上記圧電振動板の第１辺側のみが片保持されてなる
ことを特徴とする圧電振動デバイス。 A rectangular plate-like piezoelectric diaphragm, a substrate that holds the piezoelectric diaphragm, and a lid that covers the piezoelectric diaphragm held by the substrate;
The piezoelectric diaphragm includes a thin vibrating part formed at the center of the piezoelectric diaphragm, a thick outer frame part formed on the outer periphery of the piezoelectric diaphragm and connected to the periphery of the vibrating part, A first excitation electrode formed on the vibrating portion on one principal surface of the piezoelectric diaphragm; a second excitation electrode formed on the vibrating portion on the other principal surface of the piezoelectric diaphragm and paired with the first excitation electrode; A first extraction electrode that extends the first excitation electrode only to the first side of the outer frame portion of the piezoelectric diaphragm; and a second side of the outer electrode of the piezoelectric diaphragm that extends the second excitation electrode. A second extraction electrode extending only to the first electrode, and a penetrating portion formed only along a portion of the end portion of the vibrating portion that is close to the second side of the position facing the first side of the outer frame portion,
Have
A first extraction electrode and a second extraction electrode formed on the first side of the piezoelectric diaphragm and the substrate are electrically and mechanically joined by a joining member, and only the first side of the piezoelectric diaphragm is a piece. A piezoelectric vibration device characterized by being held.
ことを特徴とする特許請求項１記載の圧電振動デバイス。 The piezoelectric diaphragm is made of an AT-cut quartz diaphragm, the long side in plan view is parallel to the X axis in the crystal axis, and the first side and the second side that are short sides in plan view are Z in the crystal axis. The piezoelectric vibration device according to claim 1, wherein the piezoelectric vibration device is parallel to the axis.
上記貫通部は、上記振動部の他方の辺の両端部にある２つの角部に形成されており、
上記第１引出電極と上記第２引出電極とは、上記圧電振動板の第１辺の両端部にある２つの角部に形成されている
ことを特徴とする特許請求項１、または特許請求項２記載の圧電振動デバイス。 The vibration part is rectangular in plan view, and has one side parallel to the first side of the piezoelectric diaphragm and the other side parallel to the second side of the piezoelectric diaphragm.
The penetrating part is formed at two corners at both ends of the other side of the vibrating part,
The said 1st extraction electrode and the said 2nd extraction electrode are formed in the two corner | angular parts in the both ends of the 1st edge | side of the said piezoelectric diaphragm, The claim 1 characterized by the above-mentioned. 3. The piezoelectric vibration device according to 2.
Priority Applications (1)
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| JP2015241508A JP2017108320A (en) | 2015-12-10 | 2015-12-10 | Piezoelectric vibration device |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113243081A (en) * | 2019-03-27 | 2021-08-10 | 株式会社大真空 | Crystal vibration device |
-
2015
- 2015-12-10 JP JP2015241508A patent/JP2017108320A/en active Pending
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| CN113243081A (en) * | 2019-03-27 | 2021-08-10 | 株式会社大真空 | Crystal vibration device |
| CN113243081B (en) * | 2019-03-27 | 2024-05-10 | 株式会社大真空 | Crystal Oscillator Devices |
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