(57)【要約】      （修正有）【課題】ウエットエッチング技術により製造され独特の形状を持つ水晶片に好適な構造を有した水晶デバイスを提供する。【解決手段】水晶デバイス２０は、平面形状が四角形状で、その一辺１１ｘに平行な方向に沿う両端での水晶面の高さが互いに違っている水晶片１１を具える。この水晶片は、前記一辺の近傍でかつこの一辺の両端領域１１ｙで容器２１に固定してある。容器の水晶片を固定する第１固定部２１ａの高さｈ１と、第２固定部２１ｂの高さｈ２とが、前記水晶面の高さの違いを補正するために、ｈ１＜ｈ２となっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトリソグラフィ技術及びウエットエッチングによって製造され、平面形状が四角形状で、その一辺に平行な方向に沿う両端での水晶面の高さが互いに違っていて、該一辺の近傍でかつ該一辺の両端領域で容器に固定されるＡＴカットの水晶片と、当該容器と、を具える２点支持構造の水晶デバイスにおいて、
前記容器の前記水晶片が固定される第１固定部と第２固定部の高さを、前記水晶面の前記高さの違いを補正するよう互いに違えてあることを特徴とする水晶デバイス。
【請求項２】
前記水晶片の前記両端領域の一端領域は、前記水晶片の主面に連続する平坦面であり、
前記水晶片の前記両端領域の他端領域は、前記主面と接する部分から端に向かってθ１の角度を持って下る傾斜面であり、
前記第１固定部は前記一端領域と対向し、
前記第２固定部は前記多端領域と対向し、
前記第１固定部の高さｈ１と前記第２固定部の高さｈ２とが、ｈ１＜ｈ２であること
を特徴とする請求項１に記載の水晶デバイス。
【請求項３】
前記第２固定部は、前記第１固定部側での高さがｈ１で、第１固定部から遠ざかるにしたがい高くなり終端での高さがｈ２である傾斜面を持つことを特徴とする請求項２に記載の水晶デバイス。
【請求項４】
前記一辺が前記の水晶片の水晶のＺ′軸に平行な辺であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の水晶デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶片と容器との固定を考慮した耐衝撃性等に優れる水晶デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やパーソナルコンピュータ等の各種電子機器では、周波数の選択や制御等のために、水晶振動子や水晶発振器等の水晶デバイスが多用されている。
【０００３】
このような水晶デバイスの一種として、フォトリソグラフィ技術及びウエットエッチング技術により製造された水晶デバイスがある。例えばこの出願の出願人に係る特許文献１には、上記技術により製造されたＡＴカットの水晶デバイスが開示されている。この水晶デバイスの場合、特に、水晶片の外形形成のためのエッチング後にさらに水晶面を露出した状態で長時間のエッチングを行って、最終的な水晶片を形成する。そのため、水晶片は、水晶の結晶軸のエッチング異方性に起因する独特の形状を持つ。
【０００４】
図４はその説明図であり、この水晶片に着目した図である。特に図４（Ａ）は水晶片１１の平面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）中のＭ−Ｍ線に沿う断面図、図４（Ｃ）図は図４（Ｂ）中のＮ部分の拡大図である。なお、図４では、水晶の結晶軸も併せて示してある。ただし、水晶片に具わる励振電極等の図示は省略してある。
この水晶片１１は、平面形状が四角形状のものである。この水晶片１１は、水晶のＸ軸に交差する断面に特徴を持つ。すなわち、図４（Ｂ）に示したように、Ｚ′軸に沿う両端の部分各々が１１ａ、１１ｂ、１１ｃで示す３つ面で構成され、かつ、両端部分は水晶片１１の中心点Ｏに対し点対称である。しかも、これら両端部分において、水晶の＋Ｙ′側の面と、−Ｙ′側の面とが異なっている。具体的には、一方の面１１ａは、この水晶片１１の主面１１ｄ（ＡＴ面）に対しθ１の角度を持つ傾斜面となり、他方の面は主面１１ｄに連続する平坦面になっている。
【０００５】
この水晶片１１は、Ｚ′軸に平行な１つの辺１１ｘ（図１（Ａ）参照）近傍でかつこの辺１１ｘに沿った両端領域１１ｙ（図１（Ａ）参照）各々で、容器（図示せず）に、導電性接着剤（図示せず）により固定されている。
この水晶片１１を用いた水晶デバイスでは、水晶片１１の上記独特の嘴構造により、主振動のエネルギー閉じ込めが良好に行えるため、特性に優れる水晶デバイスを実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−１９７７７８号公報
【特許文献２】特開２００１−３３２９５１号公報
【特許文献３】特開２００９−１０５７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記した水晶片１１では、その容器に保持される両端領域１１ｙの一方は平坦面、他方は傾斜面となるため、両端領域１１ｙ各々を容器の接着面から見た場合、各面は高さが異なる面となり、かつ、形状が異なる面となる。従って、容器と水晶片とを導電性接着剤等で固定した場合の各接着領域間では、固定状態が異なることが生じる。例えば、水晶片がＺ′軸に対し傾いた状態となったり、導電性接着剤への水晶片の押し付け状態が２箇所の間で異なる等が生じる。そのため、例えば、水晶片の容器への固定強度の低下を招くおそれがあり、水晶デバイスの耐衝撃性を低下させる場合がある。また、水晶片が傾いた場合、例えば周波数調整時に水晶片の表面に照射するＡｒガスの不均一性を招く等、色々な不具合の原因になると懸念される。
【０００８】
このような課題に対する策として、例えば、特許文献２には、水晶片を固定するために容器に設けた２つの電極パッドの高さをみかけ上違えた構造が開示されている。しかし、実際は、高さが高い方の電極パッドは高さ方向の中間に横方向にスリットが設けてあり、このスリットに水晶片を挿入して水晶片を固定する構造である。すなわち、２つの電極パッドの水晶片を固定する高さは同じである。
また、例えば、特許文献３には、ベベル形状を有した水晶片をその長辺方向の両端でベベル形状に合うように保持するために、水晶片を受ける２つの電極パッド各々を同様な２段構造にした構造が開示されている。しかし、特許文献２の場合も２つの電極パッドは同様な構造である。
独特のウエットエッチングにより結晶軸の異方性が顕在化されて独特の形状となった水晶片に対する好ましい保持構造が望まれる。
【０００９】
この出願はこのような点に鑑みなされたものであり、従って、この出願の目的は、フォトリソグラフィ技術及びウエットエッチング技術により製造された独特の形状を持つ水晶片に好適な構造を有した水晶デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的の達成を図るため、この発明によれば、フォトリソグラフィ技術及びウエットエッチングによって製造され、平面形状が四角形状で、その一辺に平行な方向に沿う両端での水晶面の高さが互いに違っていて、該一辺の近傍でかつ該一辺の両端領域で容器に固定されるＡＴカットの水晶片と、当該容器と、を具える２点支持構造の水晶デバイスにおいて、
前記容器の前記水晶片が固定される部分の高さを、前記水晶面の前記高さの違いを補正するよう違えてあることを特徴とする。
この発明を実施するに当たり、前記容器の前記水晶片が固定される部分は、さらにその形状を前記水晶片の形状に合わせて違えておくのが良い。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の水晶デバイスによれば、水晶の結晶の異方性に起因した水晶片の独特の形状に対応するように、容器の水晶片が固定される部分の高さを補正してある。従って、そうしない場合に比べて、容器と水晶片とを固定している２箇所の固定状態を均等にできる。従って、水晶片を容器に平坦に、かつ、強固に固定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）は、実施形態の水晶デバイス２０の特に水晶片の固定部を説明するための図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、実施形態の水晶デバイス２０の全体を説明するための図である。
【図３】他の実施形態の水晶デバイス３０を説明するための図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、従来技術及び課題を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照してこの発明の実施形態について説明する。なお、説明に用いる各図はこれら発明を理解できる程度に概略的に示してあるにすぎない。また、説明に用いる各図において、従来の構造部分も含め同様な構成成分については同一の番号を付して示し、その説明を省略する場合もある。また、以下の実施形態中で述べる形状、寸法、材質等はこの発明の範囲内の好適例に過ぎない。従って、本発明は以下の実施形態のみに限定されるものではない。
【００１４】
図１（Ａ）、（Ｂ）は、実施形態の水晶デバイス２０に具わる、特に水晶片１１を固定する固定部２１ａ、２１ｂを説明するための図である。そして、図１（Ａ）は水晶デバイス２０の一部分を示した平面図、図１（Ｂ）図は図１（Ａ）図のＭ−Ｍ線に沿った断面図である。なお、これらの図では水晶片１１に具わる励振電極の図示は省略してある。
【００１５】
この水晶デバイス２０は、フォトリソグラフィ技術及びウエットエッチング技術により製造されたＡＴカットの水晶片１１と、この水晶片１１を収容する容器２１とを具える。しかも、この水晶片１１は、この出願の出願人に係る特許文献１に開示された方法で製造されているため、水晶の結晶軸ごとのウエットエッチング時のエッチング異方性が顕在化したことに起因した、独特の構造を持つ。すなわち、水晶のＺ′軸に沿う両端領域１１ｙそれぞれが１１ａ、１１ｂ、１１ｃで示す３つ面で構成された嘴形状になっている。しかも、両端の嘴形状は、水晶片１１の中心点Ｏに対し点対称である。しかも、これら両端領域において、水晶の＋Ｙ′側の面と、−Ｙ′側の面とが異なる状態になる。詳細には、一方の面１１ａは、この水晶片１１の主面１１ｄ（ＡＴ面）と接する部分から端に向かってθ１の角度を持って下っている傾斜面となり、他方の面は主面１１ｄに連続する平坦面になる。
【００１６】
また、この水晶片１１は、水晶振動子としての所望の特性を確保するために、Ｚ′軸に平行な辺のうちの１つの辺である第１辺１１ｘ（図１（Ａ）参照）の近傍でかつこの第１辺１１ｘに沿った両端領域１１ｙで、容器２１に、導電性接着剤２３により固定してある。すなわち、この水晶デバイス２０は、水晶片１１のＸ軸に沿った端部であって、Ｚ′軸に沿った互いは離れた両端領域１１ｙで水晶片１１が容器２１に固定された、いわゆる片持ち２点支持構造の水晶デバイスである。
【００１７】
また、この発明では、水晶片１１の上記の両端領域１１ｙが、一方は傾斜面、他方は平坦面であるために両端領域１１ｙ各々の容器２１の固定面からの高さが異なってしまっていることを補うため、以下のような工夫をしてある。
容器２１の水晶片１１を固定する２つの固定部である第１固定部２１ａと第２固定部２１ｂ各々の高さを、第１固定部分２１ａについては高さｈ１とし、第２固定部分２１ｂについては高さｈ１より高い高さｈ２を含む高さにしてある。具体的には、この実施形態の場合は、第１固定部２１ａはその天面がほぼ平坦で高さがｈ１のものとしてあり、第２固定部分２１ｂは、水晶のＺ′軸に沿う方向において、第１固定部２１ａ側の高さをｈ１とし、反対側に向かうに従い高さが高くなり終端で高さがｈ２となる傾斜面としてある。
この傾斜面の傾斜具合は、水晶片１１の第１の面１１ａの傾斜面の傾斜具合と同じ程度にするのが良い。すなわち、図４（Ｃ）に示したように角度θ１で傾斜する面とするのが良い。水晶片１１でのθ１は、典型的には４°±２°程度となるので、第２固定部２１ｂの天面の傾斜面の角度も、例えば４°±２°程度が良い。
【００１８】
このように第１固定部２１ａ、第２固定部２１ｂを構成すると、各固定部２１ａ、２１ｂと、水晶片１１の固定される面との整合性が良くなる。その結果、両者を導電性接着剤により固定する際の接着具合が良好になるから、ウエットエッチングにより製造され独特の形状を持つ水晶片に対して好適な保持構造を持つ、水晶デバイスを実現できる。
【００１９】
次に、水晶デバイス２０の全体の構造例について説明する。図２（Ａ）〜（Ｃ）は、そのための説明図である。特に図２（Ａ）は水晶デバイス２０の全体を示した平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＰ−Ｐ線に沿った断面図、図２Ｃ）は図２（Ａ）図のＱ−Ｑ線に沿った断面図である。なお、図２（Ａ）において、１１ｅは励振電極、１１ｆは引出電極である。
容器２１は、水晶片１１を収容する凹部２１ｃを有していて、この凹部２１ｃの底面の所定位置に上記の第１固定部２１ａ、２１ｂを設けてある。また、この容器２１の裏面に実装端子２１ｄを具える。第１固定部２１ａ及び第２固定部点２１ｂは、図示しないビア配線により実装端子２１ｄと接続されている。
【００２０】
この容器２１は、この場合、セラミックパッケージで構成してある。第１固定部２１ａ、第２固定部２１ｂは、例えば、金属膜で構成した電極パッド、または、絶縁体で構成した凸部とこの上に形成した電極パッドとの積層体で構成できる。このような第１固定部２１ａ、第２固定部２１ｂは、セラミックパッケージの製造途中において、アルミナペーストや金属ペーストをスクリーン印刷により印刷することで、かつ、両者の高さや形状が上述した所望の値、形状になるように、印刷条件を変更することで形成できる。又は、セラミックパッケージ用のグリーンシートを成形する際に、上記の高さの違いや傾斜面を持つ型を用いたプレス加工等により形成できる。
【００２１】
水晶片１１は、その引出電極１１ｆの末端部付近で、容器２１の第１固定部２１ａ、第２固定部２１ｂに、導電性接着剤２３によって固定されている。
水晶片１１を容器２１に固定した後、水晶片１１の周波数が調整され、次に、容器２１を蓋部材２５によって封止することで水晶デバイス２０を得ることができる。
【００２２】
なお、この発明は、例えば以下のような変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、第１固定部２１ａは、その高さがｈ１かつその天面が平坦面のものとし、また、第２固定部は、その高さが第１固定部２１ａ側でｈ１で第１固定部から遠くなるに従い高くなり最終的にｈ２になる傾斜面のものとした。しかし、これら固定部の高さや形状はこれに限られない。図３はその一例を説明する図であり、第２の実施形態の水晶デバイス３０を、図２（Ｃ）と同様な断面図で示したものである。この第２の実施形態の水晶デバイス３０の場合、第１固定部２１ａは上記の実施形態の水晶デバイス２０と同じで高さがｈ１かつ天面が平坦な面のものとしてある。一方、第２の固定部３１は、その天面が傾斜面でなく、その高さがｈ１よりも高いｈ２であり、かつ、天面が傾斜面でなく平坦な面のものとしてある。
また、上述した実施形態では、容器は水晶片を収容する凹部を有するものとし、蓋部材は平板状のものとした。しかし、容器として、平板状のもので、かつ、上記の第１固定部及び第２固定部を具えたものを用い、蓋部材として、水晶片を収容する凹部を有するキャップ状のものを用いる構成でも良い。また、上述の例では、水晶デバイスとして水晶振動子を例示したが、水晶片発振器にも本発明は適用できる。
【符号の説明】
【００２３】
１１：水晶片、                        １１ａ：第１の面、
１１ｂ：第２の面、                    １１ｃ：第３の面、
１１ｄ：主面、                        １１ｘ：第１辺、
１１ｙ：両端領域、                    ２０：実施形態の水晶デバイス、
２１：容器、                          ２１ａ：第１固定部
２１ｂ：第２固定部、                  ２３：導電性接着剤
２５：蓋部材、                        ３０：他の実施形態の水晶デバイス、
３１：他の実施形態の第２固定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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