(57)【要約】【課題】小型化及び高周波化に対応し、且つ、熱応力による周波数特性の劣化がない水晶振動素子を提供する。【解決手段】ＡＴカット水晶基板の一方の主面に凹陥部を形成し該凹陥部の底面の周囲を支持する環状囲繞部を一体的に形成し、該環状囲繞部の外周に枠状囲繞部を載置し、該枠状囲繞部と前記環状囲繞部とを機械的に接続すると共に前記水晶基板における結晶のＸＺ′面上でＺ′軸からの回転角度が＋３０度をなす第１の直線または−３０度をなす第２の直線の少なくとも一方の直線上に連結部を架設し、前記凹陥部の底面を挟んで対向配置した励振電極のそれぞれから前記連結部の表面を経由し前記枠状囲繞部１ｃまで延出すると共に互いに相反する方向に延出するリード電極を配設したことを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＴカット水晶基板の一方の主面に凹陥部を形成し該凹陥部の底面の周囲を支持する環状囲繞部を一体的に形成し、該環状囲繞部の外周に枠状囲繞部を載置し、該枠状囲繞部と前記環状囲繞部とを機械的に接続すると共に前記水晶基板における結晶のＸＺ′面上でＺ′軸からの回転角度が＋３０度をなす第１の直線または−３０度をなす第２の直線の少なくとも一方の直線上に連結部を架設し、前記凹陥部の底面を挟んで対向配置した励振電極のそれぞれから前記連結部の表面を経由し前記枠状囲繞部１ｃまで延出すると共に互いに相反する方向に延出するリード電極を配設したことを特徴とする水晶振動素子。
【請求項２】
前記連結部の平面形状が鉤型状であることを特徴とする請求項１に記載の水晶振動素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型化及び高周波化に対応し、且つ、熱応力による周波数特性の劣化がない水晶振動素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から水晶振動子、特にＡＴカット水晶振動素子は小型、高精度の周波数、高安定性等の優れた特性を有することから、通信機器から民生機器まで多岐に渡って用いられている。近年、各種電子機器や伝送通信機器における情報量の増大と処理速度の高速化及び小型化に伴って、それらの機器に用いる基準周波数信号源として機能する水晶振動子に対して、高周波化及び小型化の要望がますます高まっている。
【０００３】
以下、従来の圧電デバイスについて水晶振動子を例にして説明する。
従来の水晶振動子に用いられる水晶振動素子には、例えば特開平１１−３５５０８８号公報で開示されたようなものがあり、図５は従来の水晶振動素子の平面図である。同図から明らかなように従来の水晶振動素子１０１は、一方主面（手前）に凹陥部１０１ａを有する水晶振動素子本体（ＡＴカット水晶基板）と、凹陥部１０１ａの底面を挟んで両主面に配設する励振電極１０２と、該励振電極１０２夫々から互いに相反する方向に延出する引き出し電極１０３と、凹陥部１０１ａの底面に備える励振電極１０２及び引き出し電極１０３の非形成部位、即ち水晶面が露出する部位で且つ励振電極１０２近傍（振動領域）を囲繞するように穿設する貫通孔１０４と、を備えたものである。水晶振動素子１０１の一般的なパッケージ方法、即ち水晶振動子の構造は、前記引き出し電極１０３と対応する接続電極を備えるセラミックパッケージに搭載し、該引き出し電極１０３と該接続電極とを導電性接着剤を介して機械的及び電気的に接続した上で水晶振動素子１０１を金属製の蓋部材によって気密封止する。前記貫通孔１０４の作用効果は、前記導電性接着剤の弾性力で緩衝されなかった温度変化に起因する水晶振動素子１０１の膨張、収縮（熱応力）の一部が前記振動領域に伝達しようとしても該貫通孔１０４が熱応力の伝達経路を遮断し伝達する熱応力を緩和させ、周波数特性の劣化を抑止するものである。
【０００４】
その他の熱応力を緩和する手段としては、例えば特開平１１−８８１０４号公報で開示されたようなものがあり、図６に示すように、平板状のＡＴカット水晶振動素子１１１におけるＸＺ′面（同図中示す矢印による）上でＸ軸からの回転角度が＋６０度をなす第１の直線又は−６０度をなす第２の直線のいずれかの直線上（第１の直線図示）に前記引き出し電極１１３を配設することで熱応力の緩和、即ち周波数特性の劣化を抑止している。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３５５０８８号公報。
【特許文献２】特開平１１−８８１０４号公報。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年の水晶振動子の小型化、即ち前記水晶振動素子１０１の小型化に伴い、前記凹陥部１０１ａの底面の大きさと前記振動領域の大きさとが略一致し前記貫通孔１０４を形成することができない。
また、近年の水晶振動子の高周波化、即ち前記凹陥部１０１ａの底面の更なる薄肉化に伴い、僅かな前記熱応力でも反応してしまい、換言すれば熱応力に対する感度が鋭敏になり前述するその他の手段では熱応力の緩和、即ち周波数特性の劣化を抑止することができない。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、小型化及び高周波化に対応し、且つ、熱応力による周波数特性の劣化がない水晶振動素子を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係わる請求項１記載の発明は、ＡＴカット水晶基板の一方の主面に凹陥部を形成し該凹陥部の底面の周囲を支持する環状囲繞部を一体的に形成し、該環状囲繞部の外周に枠状囲繞部を載置し、該枠状囲繞部と前記環状囲繞部とを機械的に接続すると共に前記水晶基板における結晶のＸＺ′面上でＺ′軸からの回転角度が＋３０度をなす第１の直線または−３０度をなす第２の直線の少なくとも一方の直線上に連結部を架設し、前記凹陥部の底面を挟んで対向配置した励振電極のそれぞれから前記連結部の表面を経由し前記枠状囲繞部１ｃまで延出すると共に互いに相反する方向に延出するリード電極を配設したことを特徴とする。
【０００９】
また請求項２記載の発明は、請求項１において、前記連結部の平面形状が鉤型状であることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図示した本発明の実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明の第１の実施形態の水晶振動素子の平面図である。同図中に図示する矢印は水晶の結晶軸を示すものである。
同図に示すように、水晶振動素子１はＡＴカット水晶基板の基本波厚みすべり振動波を利用した振動子であってその共振周波数が板厚と反比例することから機械的強度を保ちつつ高周波化を図る為に、該水晶振動素子１を構成するＡＴカット水晶基板の一方の主面をエッチングによって凹陥せしめて該凹陥部の底面を超薄肉の振動部１ａとすると共に該振動部１ａの周囲を支持する厚肉の環状囲繞部１ｂを一体的に形成し、該環状囲繞部１ｂに一定間隔の間隙２を隔てて環状囲繞部１ｂと同じ厚みを有する枠状囲繞部１ｃを載置し、該間隙２に枠状囲繞部１ｃと環状囲繞部１ｂとを機械的に接続すると共に水晶振動素子１におけるＸＺ′面上でＺ′軸からの回転角度が＋３０度をなす第１の直線または−３０度をなす第２の直線の少なくとも一方の直線上、例えば第１の直線上に位置する連結部１ｄを架設する。更に、マスクを用いて金を蒸着するか又はフォトリソグラフィにより、前記振動部１ａを挟んで対向する位置に励振電極３を配設し、該励振電極３のそれぞれから前記第１の直線上に備える前記連結部１ｄの表面を経由し前記枠状囲繞部１ｃまで延出すると共に互いに相反する方向に延出するリード電極４を配設し、該リード電極４のそれぞれと電気的導通すると共に前記枠状囲繞部１ｃ上の前記Ｚ軸で線対称となる位置、例えば対向する一方の外端辺部の略中央にパッド電極５を配設する。
【００１２】
図２は本発明の第２の実施形態の水晶振動素子の平面図である。
第２の実施形態の水晶振動素子が第１の実施形態と異なる点は、前記連結部の平面形状を鉤型状に形成した点にある。図２に示すように、連結部２１ｄを鉤型状に形成することで前記枠状囲繞部と前記環状囲繞部との機械的な接続強度、即ち連結部２１ｄの機械的強度を向上させている。
【００１３】
なお、第１及び第２の実施形態での前記連結部は前記第１の直線上のみに配置しているが、前記枠状囲繞部と前記環状囲繞部との機械的な接続強度を向上させるために第２の直線上にも連結部を配置するのが望ましい。その際、前記リード電極のそれぞれの延出（引き出し）方向は互いに相対する方向である必要は無い。
【００１４】
図３（ａ）〜（ｃ）及び図４（ａ）〜（ｂ）は本発明のその他の実施形態の水晶振動素子の平面図であって、以下に説明する実施形態は前述する熱応力の伝達経路の遮断に主眼を置いたものである。
図３（ａ）〜（ｃ）に示す実施形態は連結部を前記枠状囲繞部の外角部と該外角部に対応する前記環状囲繞部の内角部と結ぶ直線上に有する間隙に配設したものである。図３（ａ）に示すように、四隅に連結部３１を配設し対角に位置する一方の連結部３１に前記リード電極４を配設する。また図３（ｂ）に示すように、連結部３２を対角に位置する一方の隅部に配設し該連結部３２にリード電極４を配設する。また図３（ｃ）に示すように、連結部３３を対角に位置しない、即ち任意の一辺部の両隅に配設し該連結部３３にリード電極４を配設する。
図４（ａ）〜（ｂ）に示す実施形態は連結部を前記枠状囲繞部の辺部の略中央と該辺部に対応する前記環状囲繞部の内辺部の略中央と結ぶ直線上に有する間隙に配設したものである。図４（ａ）に示すように、四辺部のそれぞれに連結部４１を配設し対向する一方の辺部に備える連結部４１に前記リード電極４を配設する。また図４（ｂ）に示すように、対向する一方の辺部に連結部４２を配設し該連結部４２にリード電極４を配設する。
【００１５】
なお、本発明の水晶振動素子のパッケージ方法（水晶振動子の構造）は前述した従来と同様である。
【００１６】
前記励振電極が部分電極を配設する多重モード水晶フィルタや弾性表面波フィルタにも本発明を適用することも可能である。
【００１７】
ＡＴカットの水晶振動素子を用いて本発明を説明したが、本発明はＡＴカットに限定するものではなくＢＴカット、ＣＴカット、ＤＴカット、ＳＣカット、ＧＴカット等のカットアングルの水晶基板に適用できることは云うまでもない。
【００１８】
また本発明は、水晶振動素子のみに限定するものではなくランガサイト、四方酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電振動素子に適用できることは云うまでもない。
なお、前記連結部の引き出し方向は、水晶基板のカットアングルや材料に応じて、応力感度の低い方向を適宜選択すればよい。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、小型化及び高周波化に対応し、且つ、熱応力による周波数特性の劣化がない水晶振動素子が得られるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態としての水晶振動素子の平面図。
【図２】本発明の第２の実施形態としての水晶振動素子の平面図。
【図３】本発明のその他の実施形態としての水晶振動素子の平面図。
【図４】本発明のその他の実施形態としての水晶振動素子の平面図。
【図５】従来の水晶振動素子の平面図。
【図６】従来の水晶振動素子の平面図。
【符号の説明】
１…水晶振動素子    １ａ…振動部    １ｂ…環状囲繞部    １ｃ…枠状囲繞部
１ｄ…連結部    ２…間隙    ３…励振電極    ４…リード電極
５…パッド電極    ２１ｄ…連結部    ３１、３２、３３、４１、４２…連結部
１０１、１１１…水晶振動素子    １０２…励振電極
１０３、１１３…引き出し電極    １０４…貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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