(57)【要約】  【課題】耐衝撃性に優れ、かつ、１枚のウエハからの取れ数を多くできる構造を持つＧＴカット水晶振動子を提供する。  【解決手段】ＧＴカット水晶振動子１０は、振動部１１と支持部１３とを具える。振動部１１は、第１〜第３の振動領域１１ａ、１１ｂ、１１ｃが直線状に配置された構造である。支持部１３は第１の支持部１３ａと第２の支持部１３ｂとを具える。第１の支持部は、３つの振動領域の中央である第２の振動領域１１ｂの前記直線方向と交差する方向に沿う両端から、屈曲部の無い状態でせり出している。第２の支持部は、第１の支持部に接続部材１５で接続されていて、金属材料から成る．【選択図】図１
2019016977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１〜第３の振動領域が直線状に配置された振動部と、これら３つの振動領域の中央である第２の振動領域の前記直線方向と交差する方向に沿う両端に接続している支持部と、を具えるＧＴカット水晶振動子において、
前記支持部は、前記振動部と一体形成されていて屈曲部がない状態でせり出している第１の支持部と、
前記第１の支持部に接続部材で接続されていて、金属材料から成る第２の支持部と、で構成してあることを特徴とするＧＴカット水晶振動子。
【請求項２】
前記第１の支持部は、前記振動領域から所定幅ａ、所定長さｂをもってせり出していることを特徴とする請求項１に記載のＧＴカット水晶振動子。
【請求項３】
前記所定幅ａ、所定長さｂは、当該振動子の厚さをｔとし、第２の振動領域の前記直線方向の長さをＡとしたとき、１．５ｔ≦ａ≦０．３３Ａから選ばれた値、及び、２ｔ≦ｂ≦０．５Ａから選ばれた値であることを特徴とする請求項１に記載のＧＴカット水晶振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持構造に特徴を有するＧＴカットの水晶振動子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＴカット水晶振動子は、ＡＴカット水晶振動子と同等以上の周波数温度特性を示す可能性があるため、注目されている。その一例が、例えば、特許文献１に開示されている。このＧＴカット水晶振動子は、振動部と支持部とを具えている。この振動部は、３つの振動領域を直線状に具えている。一方、支持部は、３つの振動領域のうちの中央の振動領域の、前記直線方向と直交する方向の両端部分から、張り出した構造となっている。然も、この支持部は、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って振動部と一体に形成されていて、かつ、複数の屈曲部を持った独特の構造となっている（例えば、特許文献１の図１５等）。そのため、このＧＴカット水晶振動子によれば、支持部によって、振動部から外部への振動漏れを軽減でき、及び、外部の衝撃が振動部へ伝わることを軽減できるので、特性の良い振動子が得られるという。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５７７９３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記の従来のＧＴカット水晶振動子の場合、振動漏れや外部からの衝撃をより軽減するためには、支持部は細い程、また、長い程、好ましい。支持部が細い程、長い程、振動部と外部との縁切り効果が高くなるからである。
しかしながら、水晶は硬く強固であるが、脆いという物性を持つ。また、結晶由来のエッチング異方性のため、支持部の特に屈曲部において、エッチング残渣等が残り易いという物性を持つ。そのため、振動部と一体形成された支持部を用いたＧＴカット水晶振動子の場合、それを落下させた場合に、支持部の特に屈曲部で破損し易いと考えられる。
【０００５】
また、フォトリソグラフィ技術により製造されるＧＴカット水晶振動子の場合、１枚のウエハに配置できる振動子の数は、１個のＧＴカット水晶振動子の平面積に依存する。従って、振動部及び支持部を一体形成する場合は、支持部の平面積が広くなればなる程、１個のＧＴカット振動子の平面積が広くなり、その結果、１枚のウエハに配置できる振動子の数が少なくなる。１枚のウエハに配置できる振動子の数が少なくなればなる程、ＧＴカット水晶振動子の製造単価は高くなる。
【０００６】
このように、振動部と支持部とを一体形成した構造のＧＴカット水晶振動子の場合、耐落下性やコストに関して懸念事項がある。
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、上記の課題を軽減できる支持構造を有したＧＴカット水晶振動子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的の達成を図るため、この発明のＧＴカット水晶振動子によれば、第１〜第３の振動領域が直線状に配置された振動部と、これら３つの振動領域の中央である第２の振動領域の前記直線方向と交差する方向に沿う両端に接続している支持部と、を具えるＧＴカット水晶振動子において、
前記支持部は、前記振動部と一体形成されていて屈曲部がない状態でせり出している第１の支持部と、
前記第１の支持部に接続部材で接続されていて、金属材料から成る第２の支持部と、で構成してあることを特徴とする。なお、屈曲部が無い状態とは、典型的には、四角形状に張り出している状態であるが、張り出し部の始点又は途中の部分に屈曲部とはならないクビレ部が在る状態も含むものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明のＧＴカット水晶振動子によれば、支持部を第１の支持部と第２の支持部とで構成している。第１の支持部は、強度に問題なく第２の支持部を接続するに必要な最小限の大きさとできる。従って、１個のＧＴカット振動子の平面積を必要最小限にできるから、１枚のウエハに配置できる振動子の数を、従来に比べ多くできる。一方、第２の支持部は金属材料から成るため、振動部からの振動漏れ低減、及び、外部から振動部への影響低減に好ましく、かつ、耐落下性向上に好ましい任意の形状と出来る。これらのことから、耐落下性とコストの双方を満たせる振動子の提供が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）は、実施形態のＧＴカット水晶振動子の説明図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、実施形態のＧＴカット水晶振動子の各部の説明図である。
【図３】（Ａ），（Ｂ）は、他の実施形態のＧＴカット水晶振動子の説明図である。
【図４】さらに他の実施形態のＧＴカット水晶振動子の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照してこの発明のＧＴカット水晶振動子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の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、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、以下の説明中で述べる形状、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。
【００１１】
１． 実施形態の振動子の構造
図１（Ａ）、（Ｂ）は、実施形態のＧＴカット水晶振動子１０の説明図である。特に、図１（Ａ）はＧＴカット水晶振動子１０の平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）中のＰ−Ｐ線に沿った振動子１０の断面図である。なお、図１（Ａ）では、図１（Ｂ）に示した蓋部材１９の図示を省略してある。
【００１２】
この実施形態のＧＴカット水晶振動子１０（以下、振動子１０ともいう。）は、振動部１１と、支持部１３とを具えている。
振動部１１は、３つの振動領域１１ａ，１１ｂ、１１ｃを直線状に配置した構造となっている。具体的には、１つの水晶片を３つの振動領域１１ａ、１１ｂ、１１ｃに区分けするため、１つの水晶片の表裏に複数の励振電極対を所定の配置で設けることで、第１〜第３の振動領域１１ａ，１１ｂ、１１ｃを構成してある（詳細は図２を用いて後述する）。
第１〜第３の振動領域を配置している１つの水晶片は、この例の場合、平面形状が長方形状の水晶片としてある。
水晶片としては、水晶のいわゆるＹ板を水晶のＸ軸を回転中心として＋４０〜５５度の範囲で回転させ、さらにこの板を４０〜５０度の範囲で面内回転させたものを用いることができる。上記角度をいくつにするかは、目的とする温度特性等を考慮して決めることができる。
【００１３】
また、支持部１３は、第１の支持部１３ａと、第２の支持部１３ｂとを具える構造となっている。
この第１の支持部１３ａは、振動部１１の３つの振動領域の中央にある第２の振動領域１１ｂの、前記直線方向すなわち第１〜第３の振動領域の配置方向と交差する方向の両端部分から、屈曲部なしで張り出しているもので、かつ、振動部１１と一体に形成されたものである。一体に形成されとは、水晶ウエハから、振動部１１と第１の支持部１３ａとを、公知のフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術によって一体に形成している意味である。また、屈曲部なしで張り出しているとは、典型的には、所定幅ａ（図２（Ａ）参照）、所定長さｂ（図２（Ａ）参照）をもって張り出していて平面形状が四角形状のもので、かつ、振動部１１と一体に形成されたものである。なお、第１の支持部１３ａの平面形状は四角形状に限られず先端に曲率を持つものとか、一部に曲率を持つものとか、後に説明するようなクビレ部を持つ形状でも良い。
【００１４】
ここで、第１の支持部１３ａの所定幅ａ、所定長さｂは、耐衝撃性を確保できること、第１の支持部１３ａに第２の支持部１３ｂを接続できること及び振動子１０にて所定の特性が得られることを前提に、なるべく小さい寸法に選ぶのが良い。そうした方が、１枚のウエハに配置できる振動子の数を増やせるからである。例えば、所定幅ａは、この出願の発明者の検討結果によれば、振動子１０の厚さをｔとし、第２の振動領域の前記直線方向の長さをＡ(図２（Ａ）参照)としたとき、１．５ｔ≦ａ≦０．３３Ａ、より好ましくはｔ≦ａ≦０．２５Ａ、さらに好ましくｔ≦ａ≦０．２Ａから選ばれた値とするのが良い。また、所定幅ｂは、この出願の発明者の検討結果によれば、２ｔ≦ｂ≦０．５Ａ、より好ましくは２ｔ≦ｂ≦０．４Ａ、さらに好ましくは２ｔ≦ｂ≦０．３Ａから選ばれた値とするのが良い。
なお、２つの第１の支持部１３ａ各々の表裏には、対応する励振用電極１１ｄ又は１１ｅの引出部を引き出してある。
【００１５】
また、第２の支持部１３ｂは、第１の支持部１３ａに接続部材１５で接続されていて、金属材料から成るものである。この第２の支持部１３ｂは、支持部としての機能と電気的配線部としての機能を有する。この第２の支持部１３ｂは、例えば、ステンレス板やコバール板等の任意好適な金属板を、フォトリソグラフィ技術及びウエットエッチング技術又はプレスによる打ち抜き技術等によって任意の形状に加工したもので構成できる。
図１（Ｂ）に示した第２の支持部１３ｂは、平面的に見て、漢字の「山」の字状になったもので、かつ、その中央の細板状部分が他の部分よりも上方に曲げられて突き出た構造となっている。この突き出た部分の先端部分を、第１の支持部１３ａの上述した励振電極１１ｄ又は１１ｅの引出部に、接続部材１５によって固定してある。なお、接続部材１５としては、例えば導電性接着剤、または、銀ロー等の金属接続材、若しくはバンプを用いた金属接合等の任意のものとできる。
【００１６】
これら振動部１１及び支持部１３は、容器１７に収納してあり、その容器１７は、蓋部材１９によって封止してある。容器１７内は真空状態にしてある。
容器１７としては、典型的には、セラミック製容器を用いることができる。具体的には、振動部１１及び支持部１３を収容する凹部１７ａを有し、平面形状が長方形状の容器である。この容器１７の凹部１７ａの底面には、第２の支持部１３ｂを容器１７に接続固定するための接続パッド１７ｂを設けてある。また、容器１７の外側底面に、当該振動子１０を電子基板等に接続するための外部接続端子１７ｃを具える。接続パッド１７ｂと外部実装端子１７ｃとは、容器１７に設けたビア配線１７ｄによって接続してある。
【００１７】
次に、図２（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、振動部１１、支持部１３についてさらに詳細に説明する。なお、図２（Ａ）は、振動部１１、励振用電極１１ｄ，１１ｅ及び第１の支持部１３ａに着目した平面図、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＱ−Ｑ線に沿った断面図、図２（Ｃ）は、第２の支持部１３ｂ及び容器１７に着目した平面図である。
振動部１１は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示したように、平面形状が長方形状の１つの水晶片を、その長手方向でほぼ三等分した３つの領域に分け、各々の領域の表裏に励振用電極１１ｄ又は１１ｅを設けた構造となっている。なお、第１の振動領域１１ａと第３の振動領域１１ｃに設ける励振用電極は、これら振動領域で印加電圧の極性が同じになるように励振用電極１１ｅを配置してある。また、第２の振動領域１１ｂに設ける励振用電極１１ｄは、第１の振動領域１１ａ及び第３の振動領域１１ｃに設けた励振用電極１１ｅに対し印加電圧の極性が逆極性となるものである。また、第２の振動領域１１ｂから張り出している２つの第１の支持部１３ａ各々の表裏には、対応する励振用電極１１ｄ又は１１ｅの引出部を引き出してある。
【００１８】
また、第２の支持部１３ｂは、この例の場合、図２（Ｃ）に示したように、平面形状が漢字の「山」の字状のものとしてある。そして、この第２の支持部１３ｂの、山の字の中央の細板状部分１３ｂａ以外の部分は、容器１７の接続パッド１７ｂと接続固定してある。また、図１（Ｂ）に示したように、この山の字の中央の細板状部分１３ｂａは、他の部分に比べ、上方に折り曲げられていて、然も、先端がこの板状部分１３ｂａの他の部分より広くなっている。そして、この広くなった部分が第１の支持部１３ａとの接続に使用される構造としてある。従って、第２の支持部１３ｂの細板状部分１３ｂａは、振動部１１と容器１７の凹部１７ａの底面との間で、ちょうどバネ材のような役割で存在することになる。そのため、この第２の部材１３ｂは、振動部１１の振動が外部へ漏れることを抑制でき、また、外部の衝撃が振動部１１へ伝搬するのを抑制できる。そのため、振動子１０の耐衝撃性の向上と、振動特性の向上とを図れると期待できる。
【００１９】
２． 変形例
上述においては、この発明のＧＴカット水晶振動子の形態について説明したが、この発明は上述の実施形態に限られない。例えば、上述の例では、第１の支持部１３ａは、平面形状が四角形状のものとしたが、第１の支持部１３ａの形状はこれに限られず、例えば図３（Ａ）に示したように、第２の振動領域１１ｂとの接続部付近にクビレ部１３ａｘを有した構造でも良い。
また、第２の支持部１３ｂの形状も上記の「山」の字状のものに限られず、任意の形状とできる。例えば、図３（Ｂ）に示したように、第２の支持部１３ｂの棒状部分１３ｂａが、一部に屈曲部を有する構造でも良い。
【００２０】
また、上述の実施形態では１つの振動片は平面形状が長方形のものとしたが、振動部１１の形状はこれに限られない。振動部１１は、第１〜第３の振動領域１１ａ〜１１ｃが連なっていれば良く、例えば、図４に示したように、第１〜第３の振動領域が連なる方向に沿う輪郭が、曲率を持つような形状であっても良い。
【符号の説明】
【００２１】
１０:実施形態のＧＴカット水晶振動子
１１：振動部、                              １１ａ：第１の振動領域、
１１ｂ：第２の振動領域、                    １１ｃ：第３の振動領域、
１１ｄ，１１ｅ：励振用電極、                １３：支持部、
１３ａ：第１の支持部、                      １３ａｘ：くびれ部、
１３ｂ：第２の支持部、                      １３ｂａ：細板状部分、
１５：接続部材、                            １７：容器、
１７ａ：凹部、                              １７ｂ：接続パッド、
１７ｃ：外部接続端子、                      １７ｄ：ビア配線、
１９：蓋部材
【図１】
2019016977.tif 000003
【図２】
2019016977.tif 000004
【図３】
2019016977.tif 000005
【図４】
2019016977.tif 000006