JP5465041B2 - 音叉型屈曲水晶振動素子 - Google Patents
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Description
以下、圧電材料に水晶を用いた圧電振動素子について説明する。
図3に示すように、圧電振動素子の一つである音叉型屈曲水晶振動素子400は、水晶振動片410と、その水晶振動片410の表面に設けられた励振用電極と接続用電極と周波数調整用金属膜と導配線パターンとにより概略構成される。
また、基部411は、平面視略四角形の平板となっている。振動腕部412は、第一の振動腕部412a及び第二の振動腕部412bとから成る。第一の振動腕部412a及び第二の振動腕部412bは、基部411の一辺から同一方向に延設されており、第一の振動腕部412a及び第二の振動腕部412bの長さ方向にはそれぞれ溝部GLが設けられている。溝部GLは、第一の振動腕部412a及び第二の振動腕部412bの両主面に、基部411との境界部分から振動腕部412の先端に向って、振動腕部412の長さ方向と平行に所定の長さで2本設けられている。このような水晶振動片410は、基部411と振動腕部412とが一体となって音叉形状を成しており、フォトリソグラフィ技術と化学エッチング技術、成膜技術により製造される。
また、基部411及び振動腕部412には、所定の電極間を電気的に接続させるための導配線パターン424が設けられている。
例えば、水晶ウェハ(図示せず)の表裏に例えば、Cr、Cr+Auなどの耐食膜(図示せず)をスパッタリングにて成膜する。
次に表裏に形成した感光性レジストとその上に形成された電極膜を剥離する。これは感光性レジストを溶解する液に浸すことで容易に除去できる。しかし、その下部に有する耐食膜は残る。次に前記の残りである耐食膜をエッチングする。
このようにして、水晶振動片410に電極が形成される(例えば、特許文献1参照)。
このような音叉型屈曲振動素子の場合、支持腕部に2つ一対の接続用電極が設けられる。これにより、支持腕部には、
2つ一対の接続用電極と励振用電極とを接続するために、引回しのための導配線パターンが設けられる。
これを解決するために、蒸着技術に代えてスパッタ技術を用いて電極を形成する場合、振動腕部412と基部411との接続部分を覆う感光性レジストがマスクの役割を果たすことができず、振動腕部412の側面と基部411の側面とに電極膜が形成されてしまい、励振用電極421が振動腕部412aと振動腕部412bとが向かい合う側面部の電極間においてショートした状態で形成されてしまうことがあった。
また、振動腕部の間に支持腕部が設けられた構造の音叉型屈曲振動素子では、支持腕部に2つ一対の接続用電極が設けられるため、導電性接着剤や金属バンプ等の接合材で音叉型屈曲振動素子の気密封止に用いるパッケージへの搭載が、2つ一対の接続用電極のみとなる。
したがって、支持腕部に設けられる2つ一対の接続用電極の表面積が、基部に設けた場合の表面積と比較して小さくなり、搭載に用いる導電性接着剤や金属バンプ等の接合材の量が少なくなる。これにより、一対の接続用電極が設けられた支持腕部を有する音叉型屈曲振動素子は、パッケージと蓋とで気密封止された後において落下衝撃に耐えられず、接合材がパッケージから剥離するという恐れがあった。
また、基部111は、平面視略四角形の平板となっている。振動腕部112は、第一の振動腕部112a及び第二の振動腕部112bとから成る。第一の振動腕部112a及び第二の振動腕部112bは、基部111の一辺から同一方向に延設されており、第一の振動腕部112a及び第二の振動腕部112bの長さ方向にそれぞれ溝部GLが設けられている。溝部GLは、第一の振動腕部112a及び第二の振動腕部112bの両主面に、基部111との境界部分から振動腕部112の先端に向って、振動腕部112の長さ方向と平行に所定の長さで例えば2本設けられている。このような水晶振動片110は、基部111と振動腕部112と内側腕部113とが一体となって音叉形状を成しており、フォトリソグラフィ技術と化学エッチング技術、成膜技術により製造される。
また、基部111及び振動腕部112には、所定の電極間を電気的に接続させるための導配線パターン124が設けられている。
また、内側腕部113は、振動腕部112よりも短く設けられており、自由端側の幅を振動腕部112よりも大きく設けられる。
内側腕部113の基部111側の両側面のそれぞれに、電極膜切断用腕部113a,113bが設けられており、振動腕部112と向かい合うそれぞれの内側腕部113の側面に内側腕部113から所定の間隔をあけて設けられる。
言い換えれば、電極膜切断用腕部113a,113bの自由端部は、内側腕部113と平行となっており、電極膜切断用腕部113a,113bの固定端部が直角に曲がって内側腕部113と繋がっている。
これら電極膜切断用腕部113a,113bの側面に設けられた電極膜と、内側腕部の側面に設けられた電極膜とは切断されており、第一の振動腕部112aの側面の励振用電極121と第二の振動腕部112bの側面の励振用電極121とがショートしていない状態となっている。
例えば、水晶ウェハ(図示せず)の表裏に例えば、Cr、Cr+Auなどの耐食膜(図示せず)をスパッタリングにて成膜する。
次に表裏に形成した感光性レジストとその上に形成された電極膜を剥離する。これは感光性レジストを溶解する液に浸すことで容易に除去できる。しかし、その下部に有する耐食膜は残る。電極膜切断用腕部113a,113bと内側腕部113と振動腕部112と基部111とを覆う感光性レジストも除去されるため、第一の振動腕部112aの側面の電極と第二の振動腕部112bの側面の電極とが切断した状態となる。次に前記の残りである耐食膜をエッチングする。
このようにして、水晶振動片110に電極が形成されるので、スパッタ技術を用いても、第一の振動腕部112aの側面の電極と第二の振動腕部112bの側面の電極とがショートした状態から切断した状態にすることができる。
例えば、周波数調整用金属膜には、別途、Ag(銀)、Au(金)等の金属材料を用いて、厚みを厚くしても良い。
また、本発明の音叉型屈曲水晶振動素子は、所定のパッケージに封入して圧電振動子に用いることができ、また、この状態で発振回路を備えた集積回路素子と接続する構成にして圧電発振器に用いても良い。
110a 水晶振動片
111 基部
112 振動腕部
112a 第一の振動腕部
112b 第二の振動腕部
121 励振用電極
122a,122b 接続用電極
123 周波数調整用金属膜
124 導配線パターン
113 内側腕部
113a、113b 電極膜切断用腕部
GL 溝部
Claims (2)
- 基部と、
基部から延設する2つ一対の振動腕部と、
前記振動腕部の間であって前記基部から延設する内側腕部と、
前記振動腕部と向かい合うそれぞれの前記内側腕部の側面に前記内側腕部から所定の間隔をあけて設けられる電極膜切断用腕部と、を備えており、
前記電極膜切断用腕部の自由端部は、前記内側腕部と平行となっており、
前記電極膜切断用腕部の固定端部は、直角に曲がって前記内側腕部と繋がっている
ことを特徴とする音叉型屈曲水晶振動素子。 - 前記一対の振動腕部のそれぞれに、延設方向に沿って溝部が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の音叉型屈曲水晶振動素子。
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