JP6587389B2 - Piezoelectric vibrating piece and piezoelectric vibrator - Google Patents
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Description
本発明は、圧電振動片および圧電振動片に関するものである。 The present invention relates to a piezoelectric vibrating piece and a piezoelectric vibrating piece.
例えば、携帯電話や携帯情報端末機器には、時刻源や制御信号等のタイミング源、リファレンス信号源等に用いられるデバイスとして、水晶等を利用した圧電振動子が用いられる。この種の圧電振動子として、キャビティが形成されたパッケージ内に圧電振動片を気密封止したものが知られている。 For example, in a mobile phone or a portable information terminal device, a piezoelectric vibrator using a crystal or the like is used as a device used for a time source, a timing source such as a control signal, a reference signal source, or the like. As this type of piezoelectric vibrator, a piezoelectric vibrator in which a piezoelectric vibrating piece is hermetically sealed in a package in which a cavity is formed is known.
圧電振動片としては、クリスタルインピーダンス(以下、「CI値」という。)を低減させるために、並んで配置された一対の振動腕部に、溝部が形成されたものが知られている。例えば、特許文献1に記載の圧電振動片は、基部と、基部から延びる少なくとも1本の腕部と腕部の先端に形成され腕部より幅が広い錘部とを有する振動腕(請求項における「振動腕部」に相当。)と、を備え、振動腕は、振動腕の延びる方向に沿って形成され、一対の振動腕の並ぶ方向に切断した振動腕の断面形状が、H字状となる溝部を有している。 As a piezoelectric vibrating piece, in order to reduce crystal impedance (hereinafter referred to as “CI value”), a pair of vibrating arms arranged side by side is known to have a groove. For example, a piezoelectric vibrating piece described in Patent Document 1 includes a vibrating arm having a base, at least one arm extending from the base, and a weight formed at the tip of the arm and wider than the arm (see Claims). The vibrating arm is formed along the direction in which the vibrating arm extends, and the cross-sectional shape of the vibrating arm cut in the direction in which the pair of vibrating arms is arranged is an H-shape. It has the groove part which becomes.
しかしながら、特許文献1に記載の圧電振動片にあっては、溝部を設けることにより振動腕部の断面積が減少するため、振動腕部の強度が低下する。したがって、従来の圧電振動片にあっては、溝部を設けることでCI値を低減させつつ、振動腕部の強度を向上させるという点で改善の余地がある。 However, in the piezoelectric vibrating piece described in Patent Document 1, the groove arm portion reduces the cross-sectional area of the vibrating arm portion, so that the strength of the vibrating arm portion decreases. Therefore, the conventional piezoelectric vibrating piece has room for improvement in terms of improving the strength of the vibrating arm portion while reducing the CI value by providing the groove portion.
そこで本発明は、CI値を低減させつつ、振動腕部の強度を向上することができる圧電振動片および圧電振動子を提供するものである。 Accordingly, the present invention provides a piezoelectric vibrating piece and a piezoelectric vibrator capable of improving the strength of a vibrating arm portion while reducing the CI value.
本発明の圧電振動片は、並んで配置されて延在する一対の振動腕部と、前記一対の振動腕部の基端同士を接続する基部と、前記一対の振動腕部に形成され、前記振動腕部の厚み方向に凹むとともに、前記振動腕部の長手方向に沿って延在する溝部と、前記溝部の底部に形成され、前記振動腕部の厚み方向に突出する複数の突起部と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、溝部に突起部を設けることで、溝部形成時のエッチングマスクの開口面積が減少するため、溝部形成時において突起部周辺のエッチングレートが低下し、突起部周辺における溝部の深さを浅くすることができる。このため、突起部を形成した位置において振動腕部の断面積を増加させることができる。したがって、溝部を設けることでCI値を低減させつつ、振動腕部の強度を向上させることができる。
The piezoelectric vibrating piece of the present invention is formed on a pair of vibrating arm portions arranged and extending side by side, a base portion connecting base ends of the pair of vibrating arm portions, and the pair of vibrating arm portions, A groove portion that is recessed in the thickness direction of the vibrating arm portion, extends along the longitudinal direction of the vibrating arm portion, and a plurality of protrusion portions that are formed in the bottom portion of the groove portion and project in the thickness direction of the vibrating arm portion; It is characterized by providing.
According to the present invention, by providing the protrusion in the groove, the opening area of the etching mask at the time of forming the groove is reduced. Therefore, the etching rate around the protrusion is reduced at the time of forming the groove, and the depth of the groove around the protrusion is reduced. The depth can be reduced. For this reason, the cross-sectional area of the vibrating arm portion can be increased at the position where the protrusion is formed. Therefore, the strength of the vibrating arm can be improved while reducing the CI value by providing the groove.
上記の圧電振動片において、前記複数の突起部は、前記振動腕部の長手方向に沿って並んで配置されている、ことが望ましい。
本発明によれば、複数の突起部を振動腕部の長手方向に沿って並んで配置することで、複数の突起部の配置方向と溝部の長手方向とが一致するため、振動腕部のうち溝部が形成された部分の強度を一様に向上させることができる。
In the above-described piezoelectric vibrating piece, it is preferable that the plurality of projecting portions are arranged side by side along the longitudinal direction of the vibrating arm portion.
According to the present invention, by arranging the plurality of protrusions side by side along the longitudinal direction of the vibrating arm portion, the arrangement direction of the plurality of protrusion portions and the longitudinal direction of the groove portion coincide with each other. The strength of the portion where the groove is formed can be improved uniformly.
上記の圧電振動片において、前記複数の突起部は、前記溝部の先端から基端に向かうにしたがい、隣り合う前記突起部同士の間隔が狭まるように配置されている、ことが望ましい。
屈曲する振動腕部に作用する応力は、先端から基端に向かうにしたがい大きくなる。本発明によれば、複数の突起部が、溝部の先端から基端に向かうにしたがい密になるように配置されているため、振動腕部の強度を先端から基端に向かうにしたがい高めることができる。したがって、振動腕部の強度をより向上させることができる。
In the above-described piezoelectric vibrating piece, it is preferable that the plurality of projecting portions are arranged so that an interval between the adjacent projecting portions is narrowed from a tip end to a base end of the groove portion.
The stress acting on the bending vibration arm portion increases as it goes from the distal end to the proximal end. According to the present invention, since the plurality of protrusions are arranged so as to become denser from the tip of the groove portion toward the base end, the strength of the vibrating arm portion can be increased as it goes from the tip to the base end. it can. Therefore, the strength of the vibrating arm can be further improved.
上記の圧電振動片において、前記溝部は、前記振動腕部の幅方向両側に形成された一対の側壁面を備え、前記一対の側壁面のうち、一方の前記側壁面は、他方の前記側壁面よりも、前記振動腕部の厚み方向に対して大きく傾斜し、前記複数の突起部は、前記振動腕部の幅方向における前記溝部の中央部よりも前記他方の側壁面側に形成されている、ことが望ましい。
一方の側壁面は、他方の側壁面よりも振動腕部の厚み方向に対する傾斜角が大きいため、振動腕部の幅方向の両側に位置する側壁の厚さは、一方の側壁面を有する側壁よりも、他方の側壁面を有する側壁のほうが薄くなる。このため、振動腕部の断面積は、幅方向中央部を挟んで両側で差異が生じ、振動腕部の強度も幅方向中央部を挟んで両側で差異が生じる。本発明によれば、突起部を溝部の中央部よりも他方の側壁面側に形成しているため、振動腕部の断面積を、幅方向中央部を挟んで両側で同等とすることができる。したがって、振動腕部の強度を、幅方向中央部を挟んで両側で同等とすることができ、振動腕部の強度をより向上させることができる。
In the piezoelectric vibrating piece, the groove includes a pair of side wall surfaces formed on both sides in the width direction of the vibrating arm unit, and one of the pair of side wall surfaces is the other side wall surface. Than the central part of the groove part in the width direction of the vibrating arm part, and the plurality of protrusions are formed on the other side wall surface side. Is desirable.
Since one side wall surface has a larger inclination angle with respect to the thickness direction of the vibrating arm portion than the other side wall surface, the thickness of the side wall located on both sides in the width direction of the vibrating arm portion is larger than that of the side wall having one side wall surface. However, the side wall having the other side wall surface is thinner. For this reason, the cross-sectional area of the vibrating arm portion differs on both sides across the widthwise central portion, and the strength of the vibrating arm portion also differs on both sides across the widthwise central portion. According to the present invention, since the protruding portion is formed on the other side wall surface side than the central portion of the groove portion, the cross-sectional area of the vibrating arm portion can be made equal on both sides across the central portion in the width direction. . Therefore, the strength of the vibrating arm portion can be made equal on both sides of the central portion in the width direction, and the strength of the vibrating arm portion can be further improved.
上記の圧電振動片において、前記複数の突起部は、前記振動腕部の主面よりも低く形成されている、ことが望ましい。
本発明によれば、突起部が振動腕部の主面よりも低く形成されているため、溝部内での凹凸が小さくなる。これにより、振動腕部の表面に設けられる電極膜をパターニングする際に、フォトレジストが溝部の底部に入り込みやすくなる。したがって、圧電振動片の製造効率を向上させることができる。
In the above-described piezoelectric vibrating piece, it is preferable that the plurality of projecting portions are formed lower than a main surface of the vibrating arm portion.
According to the present invention, since the protruding portion is formed lower than the main surface of the vibrating arm portion, unevenness in the groove portion is reduced. This makes it easier for the photoresist to enter the bottom of the groove when patterning the electrode film provided on the surface of the vibrating arm. Therefore, the manufacturing efficiency of the piezoelectric vibrating piece can be improved.
本発明の圧電振動子は、上記の圧電振動片を備えることを特徴とする。
本発明によれば、上述の圧電振動片を備えているため、CI値を低減させつつ、振動腕部の強度を向上させた圧電振動子が得られる。
A piezoelectric vibrator according to the present invention includes the above-described piezoelectric vibrating piece.
According to the present invention, since the above-described piezoelectric vibrating piece is provided, a piezoelectric vibrator in which the strength of the vibrating arm portion is improved while the CI value is reduced can be obtained.
本発明によれば、溝部に突起部を設けることで、溝部形成時のエッチングマスクの開口面積が減少するため、溝部形成時において突起部周辺のエッチングレートが低下し、突起部周辺における溝部の深さを浅くすることができる。このため、突起部を形成した位置において振動腕部の断面積を増加させることができる。したがって、溝部を設けることでCI値を低減させつつ、振動腕部の強度を向上させることができる。 According to the present invention, by providing the protrusion in the groove, the opening area of the etching mask at the time of forming the groove is reduced. Therefore, the etching rate around the protrusion is reduced at the time of forming the groove, and the depth of the groove around the protrusion is reduced. The depth can be reduced. For this reason, the cross-sectional area of the vibrating arm portion can be increased at the position where the protrusion is formed. Therefore, the strength of the vibrating arm can be improved while reducing the CI value by providing the groove.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(圧電振動子)
図1は、圧電振動子の外観斜視図である。図2は、圧電振動子の内部構成図である。図3は、図2のIII−III線における断面図である。図4は、圧電振動子の分解斜視図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Piezoelectric vibrator)
FIG. 1 is an external perspective view of a piezoelectric vibrator. FIG. 2 is an internal configuration diagram of the piezoelectric vibrator. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. FIG. 4 is an exploded perspective view of the piezoelectric vibrator.
図1〜4に示すように、本実施形態の圧電振動子1は、内部に気密封止されたキャビティCを有するパッケージ2と、キャビティC内に収容された圧電振動片3と、を備えたセラミックパッケージタイプの表面実装型振動子とされている。
なお、圧電振動子1は、概略直方体状に形成されており、本実施形態では平面視において圧電振動子1の長手方向を長手方向Lといい、短手方向を幅方向Wといい、これら長手方向Lおよび幅方向Wに対して直交する方向を厚み方向Tという。
As shown in FIGS. 1 to 4, the piezoelectric vibrator 1 according to the present embodiment includes a
The piezoelectric vibrator 1 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape. In the present embodiment, the longitudinal direction of the piezoelectric vibrator 1 is referred to as a longitudinal direction L and the short side direction is referred to as a width direction W in plan view. A direction orthogonal to the direction L and the width direction W is referred to as a thickness direction T.
パッケージ2は、パッケージ本体5と、パッケージ本体5に対して接合されるとともに、パッケージ本体5との間にキャビティCを形成する封口板6と、を備えている。
パッケージ本体5は、互いに重ね合わされた状態で接合された第1ベース基板10および第2ベース基板11と、第2ベース基板11上に接合されたシールリング12と、を備えている。
The
The package
第1ベース基板10および第2ベース基板11の四隅には、平面視1/4円弧状の切欠部15が、両ベース基板10,11の厚み方向の全体に亘って形成されている。これら第1ベース基板10および第2ベース基板11は、例えばウエハ状のセラミック基板を2枚重ねて接合した後、両セラミック基板を貫通する複数のスルーホールを行列状に形成し、その後、各スルーホールを基準としながら両セラミック基板を格子状に切断することで作製される。その際、スルーホールが4分割されることで、切欠部15となる。
At the four corners of the
なお、第1ベース基板10および第2ベース基板11はセラミックス製としたが、その具体的なセラミックス材料としては、例えばアルミナ製のHTCC(High Temperature Co−Fired Ceramic)や、ガラスセラミックス製のLTCC(Low Temperature Co−Fired Ceramic)等が挙げられる。
Although the
第1ベース基板10の上面は、キャビティCの底面に相当する。
第2ベース基板11は、第1ベース基板10に重ねられており、第1ベース基板10に対して焼結などにより結合されている。すなわち、第2ベース基板11は、第1ベース基板10と一体化されている。
The upper surface of the
The
第2ベース基板11には、貫通部11aが形成されている。貫通部11aは、四隅が丸みを帯びた平面視長方形状に形成されている。貫通部11aの内側面は、キャビティCの側壁の一部を構成している。貫通部11aの幅方向W両側の内側面には、内方に突出する実装部14A,14Bが設けられている。実装部14A,14Bは、貫通部11aの長手方向Lの略中央に形成されている。
The
シールリング12は、第1ベース基板10および第2ベース基板11の外形よりも一回り小さい導電性の枠状部材であり、第2ベース基板11の上面に接合されている。具体的には、シールリング12は、銀ロウ等のロウ材や半田材等による焼付けによって第2ベース基板11上に接合、あるいは、第2ベース基板11上に形成(例えば、電解メッキや無電解メッキの他、蒸着やスパッタリング等により)された金属接合層に対する溶着等によって接合されている。
The
シールリング12の材料としては、例えばニッケル基合金等が挙げられ、具体的にはコバール、エリンバー、インバー、42−アロイ等から選択すれば良い。特に、シールリング12の材料としては、セラミックス製とされている第1ベース基板10および第2ベース基板11に対して熱膨張係数が近いものを選択することが好ましい。例えば、第1ベース基板10および第2ベース基板11として、熱膨張係数6.8×10-6/℃のアルミナを用いる場合には、シールリング12としては、熱膨張係数5.2×10-6/℃のコバールや、熱膨張係数4.5〜6.5×10-6/℃の42−アロイを用いることが好ましい。
Examples of the material of the
封口板6は、シールリング12上に重ねられた導電性基板であり、シールリング12に対する接合によってパッケージ本体5に対して気密に接合されている。封口板6、シールリング12、第2ベース基板11の貫通部11a、および第1ベース基板10の上面により画成された空間は、気密に封止されたキャビティCとして機能する。
The sealing
封口板6の溶接方法としては、例えばローラ電極を接触させることによるシーム溶接や、レーザ溶接、超音波溶接等が挙げられる。また、封口板6とシールリング12との溶接をより確実なものとするため、互いになじみの良いニッケルや金等の接合層を、少なくとも封口板6の下面と、シールリング12の上面とにそれぞれ形成することが好ましい。
Examples of the welding method of the sealing
第2ベース基板11の実装部14A,14Bの上面には、圧電振動片3との接続電極である一対の電極パッド20A,20Bが形成されている。また、第1ベース基板10の下面には、一対の外部電極21A,21Bが長手方向Lに間隔をあけて形成されている。電極パッド20A,20Bおよび外部電極21A,21Bは、例えば蒸着やスパッタリング等で形成された単一金属による単層膜、または異なる金属が積層された積層膜であり、不図示の配線を介して互いにそれぞれ導通している。
A pair of electrode pads 20 </ b> A and 20 </ b> B, which are connection electrodes to the piezoelectric vibrating
(圧電振動片)
図5は、圧電振動片の平面図である。
図5に示すように、圧電振動片3は、水晶やタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料から形成された振動片であり、所定の電圧が印加されたときに振動するものである。なお、以下の説明では、圧電材料として水晶を例に挙げて説明する。また、圧電振動子1の長手方向L、幅方向Wおよび厚み方向Tは、圧電振動片3の長手方向、幅方向および厚み方向と一致している。したがって、以下の説明では、圧電振動片3の長手方向、幅方向および厚み方向の各方向について、圧電振動子1の長手方向L、幅方向Wおよび厚み方向Tの各方向と同一の符号を付して説明する。
(Piezoelectric vibrating piece)
FIG. 5 is a plan view of the piezoelectric vibrating piece.
As shown in FIG. 5, the piezoelectric vibrating
圧電振動片3は、一対の振動腕部(第1振動腕部31および第2振動腕部32)と、基部35と、一対の支持腕部(第1支持腕部33および第2支持腕部34)と、を備えている。
各振動腕部31,32は、長手方向Lに延在するとともに幅方向Wに並んで配置されている。各振動腕部31,32は、基端31b,32bを固定端として、先端31a,32aを自由端として振動する。各振動腕部31,32は、例えば、先端31a,32aの幅寸法が基端31b,32bに比べて拡大された、いわゆるハンマーヘッドタイプであって、各振動腕部31,32の先端31a,32aの重量および振動時の慣性モーメントが増大させられている。これによって、各振動腕部31,32は振動し易くなり、各振動腕部31,32の長さを短くすることができ、小型化が図られている。なお、本実施形態ではハンマーヘッドタイプの各振動腕部31,32を例に説明するが、各振動腕部31,32は、ハンマーヘッドタイプに限定されるものではない。
The piezoelectric vibrating
The vibrating
図6は、図5のVI−VI線における断面図である。
図6に示すように、各振動腕部31,32には、溝部37が形成されている。溝部37は、各振動腕部31,32の両主面31c,32c上において、厚み方向Tに凹むとともに、長手方向Lに沿って延在している(図5参照)。なお、各振動腕部31,32の両主面31c,32c上に形成された4個の溝部37は、それぞれ同様に形成されているため、以下の説明では、第1振動腕部31の一方主面31c上に形成された溝部37について説明する。
6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG.
As shown in FIG. 6,
溝部37は、長手方向Lから見て、幅方向W両側に位置する一対の側壁面38と、底部39と、により規定されている。一対の側壁面38は、幅方向Wの一方側に位置し、水晶結晶の結晶面により厚み方向Tに対して傾斜した第1側壁面38aと、幅方向Wの他方側に位置し、厚み方向Tに沿うように形成された第2側壁面38bと、を有する。底部39は、第1側壁面38aに接続する第1底面39aと、第2側壁面38bに接続する第2底面39bと、により長手方向Lから見てV字状とされている。第1底面39aおよび第2底面39bは、それぞれ水晶結晶の結晶面となっている。
The
図5に示すように、溝部37には、複数の突起部40が形成されている。複数の突起部40は、溝部37の先端から基端に亘って配置されている。複数の突起部40は、溝部37の側壁面38(図6参照)から離間した状態で、長手方向Lに沿って略等間隔に一列に並んで配置されている。突起部40の頂部41は、平面視円形状に形成され、溝部37の幅方向W中央部に位置するように配置されている。なお、突起部40の頂部41の平面視形状は円形状に限定されず、例えば矩形状であってもよい。
As shown in FIG. 5, a plurality of
図7は、図5のVII−VII線における断面図である。
図7に示すように、突起部40は、溝部37の底部39に形成され、厚み方向Tに突出している。突起部40の頂部41は、第1振動腕部31の一方主面31cと同一平面上に位置している。長手方向Lから見て、突起部40の幅方向Wにおける一方側の側面は、第1底面39aに接続する下半部が第2底面39bと略平行に形成されるとともに、頂部41に接続する上半部が第2側壁面38bと略平行に形成されている。また、長手方向Lから見て、突起部40の幅方向Wにおける他方側の側面は、第2底面39bに接続する下半部が第1底面39aと略平行に形成されるとともに、頂部41に接続する上半部が第1側壁面38aと略平行に形成されている。
7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG.
As shown in FIG. 7, the
図5に示すように、突起部40の周辺では、他の領域と比較して、溝部37の開口面積が減少する。このため、溝部37を形成する際に、例えばウェットエッチングにより溝部37を形成すると、突起部40が形成される領域の周辺においてエッチングマスクの開口面積が局所的に狭くなり、エッチングレートが低下する傾向にある。これにより、図7に示す突起部40周辺における溝部37の底部39は、図6に示す隣り合う突起部40同士の中間部における溝部37の底部39よりも浅くなっている。
As shown in FIG. 5, the opening area of the
図6および図7に示すように、各振動腕部31,32の表面上には、各振動腕部31,32を幅方向Wに振動させる2系統の第1励振電極51および第2励振電極52が設けられている。具体的に、第1励振電極51は、第1振動腕部31の溝部37上および突起部40上と、第2振動腕部32の両側面上と、に設けられている。第2励振電極52は、第1振動腕部31の両側面上と、第2振動腕部32の溝部37上および突起部40上と、に設けられている。各励振電極51,52は、互いに電気的に絶縁された状態でパターニングされ、各振動腕部31,32を所定の周波数で振動させることができるように配設されている。
As shown in FIGS. 6 and 7, two systems of
図5に示すように、基部35は、各振動腕部31,32の基端31b,32b同士を一体に接続している。基部35は、各振動腕部31,32よりも外側まで幅方向Wに延在している。
各支持腕部33,34は、基部35の幅方向W両端部にそれぞれ一体に接続されている。各支持腕部33,34は、長手方向Lに沿って互いに平行に延在している。
As shown in FIG. 5, the
The
各支持腕部33,34の表面には、圧電振動片3をパッケージ2に実装する際のマウント部として、不図示のマウント電極がそれぞれ設けられている。各マウント電極は、各支持腕部33,34の先端付近に配置されている。
2系統のマウント電極と、各励振電極51,52(図6参照)とは、不図示の引き回し電極によりそれぞれ導通されている。引き回し電極は、各支持腕部33,34のそれぞれから、基部35を経由して各振動腕部31,32に至る経路に形成されている。
Mounted electrodes (not shown) are provided on the surfaces of the
The two types of mount electrodes and the
図2〜4に示すように、上記のように構成された圧電振動片3は、気密封止されたパッケージ2のキャビティC内に収容されている。圧電振動片3の各マウント電極(不図示)は、パッケージ2の実装部14A,14Bに設けられた2つの電極パッド20A,20Bに、それぞれ導電性接着剤を介して電気的および機械的に接合されている。これにより、圧電振動片3は、基部35を介して、各振動腕部31,32の基端31b,32bが片持ち支持される。
As shown in FIGS. 2 to 4, the piezoelectric vibrating
なお、各マウント電極を電極パッド20A,20Bに接合する導電性接合材として、導電性接着剤の代わりに金属バンプを使用することも可能である。導電性接着剤と金属バンプの共通点は、接合初期の段階において流動性を持ち、接合後期の段階において固化して接合強度を発現する性質の導電性接合材であるということである。
In addition, it is also possible to use a metal bump instead of a conductive adhesive as a conductive bonding material for bonding each mount electrode to the
外部電極21A,21B(図3参照)に所定の電圧が印加されると、各励振電極51,52に電流が流れ、各励振電極51,52間に電界が発生する。各振動腕部31,32は、各励振電極51,52間に発生する電界による逆圧電効果によって例えば互いに接近、離間する方向(幅方向W)に所定の共振周波数で振動する。各振動腕部31,32の振動は、時刻源、制御信号のタイミング源やリファレンス信号源などとして用いられる。
When a predetermined voltage is applied to the
このように、本実施形態の圧電振動片3は、各振動腕部31,32に形成され、厚み方向Tに凹むとともに、長手方向Lに沿って延在する溝部37と、溝部37の底部39に形成され、厚み方向Tに突出する複数の突起部40と、を備えている。
この構成によれば、溝部37に突起部40を設けることで、溝部37を形成する際のエッチングマスクの開口面積が減少するため、溝部37の形成時において突起部40周辺のエッチングレートが低下し、突起部40周辺における溝部37の深さを浅くすることができる。このため、突起部40を形成した位置において各振動腕部31,32の断面積を増加させることができる。したがって、溝部37を設けることでCI値を低減させつつ、各振動腕部31,32の強度を向上させることができる。
As described above, the piezoelectric vibrating
According to this configuration, by providing the
しかも、突起部40を溝部37の側壁面38から離間した状態で配置しているため、振動腕部の強度を高めるために、溝部内を幅方向に横断するように突起部を形成する構成と比較して、側壁面38の面積の減少を抑制できる。これにより、溝部37の側壁面38上における各励振電極51,52の面積を大きく確保でき、各振動腕部31,32の側面上に設けられた各励振電極51,52との間に生じる電界を大きくすることができるので、CI値が上昇することを抑制できる。
In addition, since the
さらに、突起部40が複数個に分かれて溝部37に形成されているため、例えば突起部が溝部の長手方向に沿って延在する構成と比較して、溝部37の開口面積が増加する。このため、各励振電極51,52をパターニングする際に塗布するフォトレジストが、溝部37内に入り込みやすくなる。したがって、圧電振動片3の製造効率を向上させることができる。
Furthermore, since the
また、複数の突起部40は、長手方向Lに沿って並んで配置されている。これにより、複数の突起部40の配置方向と、溝部37の長手方向と、が一致するため、溝部37が形成された部分の強度を一様に向上させることができる。
The plurality of
本実施形態の圧電振動子1は、圧電振動片3を備えているため、CI値を低減させつつ、各振動腕部31,32の強度を向上させることができる。
Since the piezoelectric vibrator 1 of the present embodiment includes the piezoelectric vibrating
[第1変形例]
(圧電振動片)
次に、本実施形態の第1変形例について説明する。
図8は、第1変形例の圧電振動片の説明図であり、図5のVII−VII線に相当する部分における断面図である。
図7に示す実施形態では、突起部40は、その頂部41が溝部37の幅方向W中央部に位置するように配置されていた。これに対して、図8に示す第1変形例では、突起部40は、その頂部41が溝部37の幅方向W中央部よりも第2側壁面38b側に位置するように配置されている点で、図7に示す実施形態と異なっている。なお、図7に示す実施形態と同様の構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
[First Modification]
(Piezoelectric vibrating piece)
Next, a first modification of the present embodiment will be described.
FIG. 8 is an explanatory diagram of the piezoelectric vibrating piece according to the first modification, and is a cross-sectional view of a portion corresponding to the line VII-VII in FIG. 5.
In the embodiment shown in FIG. 7, the
図8に示すように、複数の突起部40は、幅方向Wにおける溝部37の中央部よりも第2側壁面38b側に形成されている。
ここで、第1側壁面38aは、第2側壁面38bよりも厚み方向Tに対する傾斜角が大きいため、幅方向Wの両側に位置する側壁の厚さは、第1側壁面38aを有する側壁よりも、第2側壁面38bを有する側壁のほうが薄くなる。このため、各振動腕部31,32の断面積は、幅方向Wの中央部を挟んで両側で差異が生じ、各振動腕部31,32の強度も幅方向Wの中央部を挟んで両側で差異が生じる。
上記構成によれば、突起部40を溝部37の中央部よりも第2側壁面38b側に形成しているため、各振動腕部31,32の断面積を幅方向Wの中央部を挟んで両側で同等とすることができる。したがって、各振動腕部31,32の強度を幅方向Wの中央部を挟んで両側で同等とすることができ、各振動腕部31,32の強度をより向上させることができる。
As shown in FIG. 8, the plurality of
Here, since the first
According to the above configuration, since the
さらに、各振動腕部31,32の断面積が幅方向Wの中央部を挟んで両側で同等となることで、各振動腕部31,32は幅方向Wに対称に振動するようになる。これにより、各振動腕部31,32の振動のブレが抑制され、振動を安定させることができる。したがって、圧電振動片の振動特性を向上させることができる。
Further, since the cross-sectional areas of the vibrating
[第2変形例]
(圧電振動片)
次に、本実施形態の第2変形例について説明する。
図9は、第2変形例の圧電振動片の説明図であり、図5のVII−VII線に相当する部分における断面図である。
図7に示す実施形態では、突起部40の頂部41が、各振動腕部31,32の主面31c,32cと同一平面上に位置していた。これに対して、図9に示す第2変形例では、突起部140の頂部141が、各振動腕部31,32の主面31c,32cよりも低く形成されている点で、図7に示す実施形態と異なっている。なお、図7に示す実施形態と同様の構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
[Second Modification]
(Piezoelectric vibrating piece)
Next, a second modification of the present embodiment will be described.
FIG. 9 is an explanatory diagram of the piezoelectric vibrating piece according to the second modified example, and is a cross-sectional view taken along a line VII-VII in FIG.
In the embodiment shown in FIG. 7, the top 41 of the
図9に示すように、溝部37の底部39には、突起部140が形成されている。突起部140の頂部141は、各振動腕部31,32の主面31c,32cよりも底部39側に位置している。
上記構成によれば、突起部140が各振動腕部31,32の主面31c,32cよりも低く形成されているため、溝部37内での凹凸が小さくなる。これにより、各励振電極51,52をパターニングする際に、フォトレジストが溝部37の底部39に入り込みやすくなる。したがって、圧電振動片の製造効率を向上させることができる。
As shown in FIG. 9, a
According to the above configuration, since the
[第3変形例]
(圧電振動片)
次に、本実施形態の第3変形例について説明する。
図10は、第3変形例の圧電振動片の平面図である。
図5に示す実施形態では、複数の突起部40は、溝部37の先端から基端に亘って、長手方向Lに沿って略等間隔に配置されていた。これに対して、図10に示す第3変形例では、複数の突起部40は、溝部37の先端から基端に向かうにしたがって、隣り合う突起部40同士の間隔が狭まるように配置されている点で、図5に示す実施形態と異なっている。なお、図5に示す実施形態と同様の構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
[Third Modification]
(Piezoelectric vibrating piece)
Next, a third modification of the present embodiment will be described.
FIG. 10 is a plan view of a piezoelectric vibrating piece according to a third modification.
In the embodiment shown in FIG. 5, the plurality of
図10に示すように、圧電振動片103では、複数の突起部40が、溝部37の先端から基端に向かうにしたがい、隣り合う突起部40同士の間隔が狭まるように配置されている。
ここで一般に、屈曲する振動腕部31,32に作用する応力は、先端31a,32aから基端31b,32bに向かうにしたがい大きくなる。上記構成によれば、複数の突起部40が、溝部37の先端から基端に向かうにしたがい密になるように配置されているため、各振動腕部31,32の強度を、先端31a,32aから基端31b,32bに向かうにしたがい高めることができる。したがって、各振動腕部31,32の強度をより向上させることができる。
As shown in FIG. 10, in the piezoelectric vibrating
In general, the stress acting on the bending vibrating
なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、圧電振動片3の形状は上記形状に限定されるものではなく、各振動腕部31,32が長手方向Lに対して最大で5度程度傾斜して延びているような形状であってもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment described with reference to the drawings, and various modifications can be considered within the technical scope thereof.
For example, the shape of the piezoelectric vibrating
また、上記実施形態において、圧電振動片3,103は、各支持腕部33,34が各振動腕部31,32の外側に配置された、いわゆるサイドアーム型の振動片であった。しかしながらこれに限定されず、圧電振動片は、例えば1つの支持腕部が一対の振動腕部の間に配置された、いわゆるセンターアーム型の振動片や、支持腕部を備えていない、いわゆる音叉型の振動片であってもよい。
In the above embodiment, the piezoelectric vibrating
また、上記実施形態においては、圧電振動片3を用いた圧電振動子1として、セラミックパッケージタイプの表面実装型振動子について説明したが、圧電振動片3を、ガラス材によって形成されるベース基板およびリッド基板が陽極接合によって接合されるガラスパッケージタイプの圧電振動子に適用することも可能である。
In the above-described embodiment, the ceramic package type surface-mount type vibrator has been described as the piezoelectric vibrator 1 using the piezoelectric vibrating
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。 In addition, it is possible to appropriately replace the components in the above-described embodiments with known components without departing from the spirit of the present invention.
1…圧電振動子 3,103…圧電振動片 31…第1振動腕部(振動腕部) 31b,32b…振動腕部の基端 31c,32c…振動腕部の主面 32…第2振動腕部(振動腕部) 35…基部 37…溝部 38…側壁面 38a…第1側壁面(一方の側壁面) 38b…第2側壁面(他方の側壁面) 39…底部 40,140…突起部 L…長手方向 T…厚み方向 W…幅方向
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Piezoelectric vibrator 3,103 ...
Claims (4)
前記一対の振動腕部の基端同士を接続する基部と、
前記一対の振動腕部に形成され、前記振動腕部の厚み方向に凹むとともに、前記振動腕部の長手方向に沿って延在する溝部と、
前記溝部の底部に形成され、前記振動腕部の厚み方向に突出する複数の突起部と、
を備え、
前記突起部の周辺における前記溝部の底部は、隣り合う前記突起部同士の中間部における溝部の底部よりも浅く、
前記複数の突起部は、前記溝部の先端から基端に向かうにしたがい、隣り合う前記突起部同士の間隔が狭まるように配置されていることを特徴とする圧電振動片。 A pair of vibrating arms arranged side by side and extending;
A base for connecting the base ends of the pair of vibrating arms; and
A groove formed on the pair of vibrating arms, recessed in the thickness direction of the vibrating arms and extending along the longitudinal direction of the vibrating arms;
A plurality of protrusions formed at the bottom of the groove and protruding in the thickness direction of the vibrating arm;
With
The bottom part of the groove part around the protrusion part is shallower than the bottom part of the groove part in the intermediate part between the adjacent protrusion parts,
The plurality of protrusions are arranged so that the interval between the adjacent protrusions is narrowed from the front end to the base end of the groove .
前記一対の振動腕部の基端同士を接続する基部と、
前記一対の振動腕部に形成され、前記振動腕部の厚み方向に凹むとともに、前記振動腕部の長手方向に沿って延在する溝部と、
前記溝部の底部に形成され、前記振動腕部の厚み方向に突出する複数の突起部と、を備え、
さらに、前記溝部は、前記振動腕部の幅方向両側に形成された一対の側壁面を備え、
前記一対の側壁面のうち、一方の前記側壁面は、他方の前記側壁面よりも、前記振動腕部の厚み方向に対して大きく傾斜し、
前記複数の突起部は、前記振動腕部の幅方向における前記溝部の中央部よりも前記他方の側壁面側に形成されている、
ことを特徴とする圧電振動片。 A pair of vibrating arms arranged side by side and extending;
A base for connecting the base ends of the pair of vibrating arms; and
A groove formed on the pair of vibrating arms, recessed in the thickness direction of the vibrating arms and extending along the longitudinal direction of the vibrating arms;
A plurality of protrusions formed at the bottom of the groove and projecting in the thickness direction of the vibrating arm,
Further, the groove portion includes a pair of side wall surfaces formed on both sides in the width direction of the vibrating arm portion,
Of the pair of side wall surfaces, one of the side wall surfaces is largely inclined with respect to the thickness direction of the vibrating arm portion than the other side wall surface,
The plurality of protrusions are formed on the other side wall surface side than the central part of the groove part in the width direction of the vibrating arm part.
A piezoelectric vibrating piece characterized by that.
前記一対の振動腕部の基端同士を接続する基部と、
前記一対の振動腕部に形成され、前記振動腕部の厚み方向に凹むとともに、前記振動腕部の長手方向に沿って延在する溝部と、
前記溝部の底部に形成され、前記振動腕部の厚み方向に突出する複数の突起部と、を備え、
前記複数の突起部は、前記振動腕部の主面よりも低く形成されている、
ことを特徴とする圧電振動片。 A pair of vibrating arms arranged side by side and extending;
A base for connecting the base ends of the pair of vibrating arms; and
A groove formed on the pair of vibrating arms, recessed in the thickness direction of the vibrating arms and extending along the longitudinal direction of the vibrating arms;
A plurality of protrusions formed at the bottom of the groove and projecting in the thickness direction of the vibrating arm,
The plurality of protrusions are formed lower than the main surface of the vibrating arm portion.
A piezoelectric vibrating piece characterized by that.
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