(57)【要約】【課題】          本発明の目的は、主として通信分野の伝送系装置に使用される厚み滑り振動をする水晶振動子の構造を提供すること。【解決手段】          上記目的を達成する為に本発明は、水晶薄片素板の振動部と振動部周囲を囲う補強部が一体と成った厚み滑り振動をする水晶振動子で、電極が形成され振動部となる部分を中央に有す略矩形薄片水晶振動素子と、この電極より大きい窪みを中央に有し、水晶振動素子より厚みのある同形状の台板が、電極と窪み周囲の上縁部で水晶振動素子と接合され、台板が凹状の開口部を有す容器内部底部基板上に、容器内壁と離して配置され、電極と凹状の開口部を有す容器の底面に設けられた電極パッドが電気的に導通され、容器の凹状開口部に蓋が載置され気密封止されることを特徴とし、また、電極より大きい貫通孔を中央に有す台板が用いられることを特徴とし課題を解決する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶薄片素板の振動部と該振動部の周囲を囲う補強部が一体と成った厚み滑り振動をする水晶振動子において、
電極が形成され振動部となる部分を中央に有する略矩形をした薄片の水晶振動素子と、
該電極よりも大きい窪みを中央に有し、該水晶振動素子よりも厚みのある同形状の台板が、該電極と該窪みの周囲の上縁部で該水晶振動素子と接合されており、
該台板が凹状の開口部を有する容器内部の底部基板上に、該容器の内壁と離して配置され、
該電極と該凹状の開口部を有する容器の底面に設けられた電極パッドが電気的に導通されており、
該容器の該凹状の開口部に蓋が載置され気密封止されることを特徴とする厚み滑り振動をする水晶振動子。
【請求項２】
該電極よりも大きい貫通孔を中央に有する台板が用いられる請求項１に記載の厚み滑り振動をする水晶振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水晶デバイスに属し、主として通信分野の伝送系装置や情報通信機器に使用される厚み滑り振動をする水晶振動子の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今の移動体や情報通信機器などに用いられる水晶振動子やフィルタなどの圧電デバイスは搭載される機器の小型化、及びデジタル化への展開と相まって、超高周波化・高帯域化といったように求められる基本仕様が高機能化する傾向にある。また先述の移動体や情報通信機器などの昨今の著しい小型化に伴い、これらの機器に用いられる水晶発振器などに搭載される水晶振動子といった電子部品についても更なる小型化が急速に求められているのが現状である。
【０００３】
高周波を発振させる為の、従来の技術の一例としては、図５に示されるように、水晶振動子容器のなかに搭載される水晶素板の主面の一部に、フォトリソグラフィとエッチングにより矩形状をした凹状の窪みが形成され、この凹状部分の厚みは所望される周波数の振動が得られる厚さとなるまで薄くにエッチングされて、厚み滑り振動モードの振動領域部とされる。この振動領域部の周囲には、この振動領域部を支持し補強する、より厚みのある補強部が先述の凹状部分と一体となって形成されている。
【０００４】
ＡＴカット水晶振動子の振動モードは厚み滑り振動であり、その周波数は先述の振動領域部の厚みに反比例するために、水晶振動子高周波化を図るためにはこの振動領域部の厚さを薄くする必要がある。この振動領域部厚みよりも厚い先述の補強部が一体で形成された図５に示されるような水晶振動子の場合は凹状部分の圧電振動領域部の厚みは数μｍ程度のもので（例えば約２μｍ）、そのときの基本波の厚み滑り振動周波数が約８００ＭＨｚの水晶振動子が作成されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−０３１７６９号公報
【特許文献２】特開２００１−１６８６７４号公報
【特許文献３】特開２００４−０４０１９８号公報
【特許文献４】特開２００３−３０９４４５号公報
【０００６】
なお、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を、本件出願時までに発見するに至らなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、先述の水晶振動子の振動部の厚みは、補強部の厚みの１／１０以下といった非常に薄いものであり、その為に水晶振動子の振動部と一体と成っている周囲の部分の僅かな機械的な歪みの影響も受けやすい構造と成っており、仮に僅かな機械的な歪みがある場合、この機械的な歪みは振動部の薄板の厚みを変化させ、その結果、主振動以外の多数の不要なスプリアス振動の発生を招くおそれがあった。
【０００８】
以上を鑑みて、この様な一体形状をした水晶振動子の振動部は厚い補強部の厚みから始めて、所望の周波数が得られる薄い振動部の厚みとなるまでエッチング加工により形成され、上述したように水晶素板薄板の振動部とその周囲を囲う水晶素板厚板の補強部とから成る形状をした水晶振動子が、一枚のウェハー上に多数個パターンニングされているのが一般的であるが、ここでも水晶振動子の振動周波数が高周波化することにより、振動部の厚みが数百ｎｍから数μｍと薄片化し、振動部の周辺の僅かなベンディングなどによる機械的な歪みの影響を受けやすくなるおそれがあった。
【０００９】
しかしながら、振動部の厚みが数μｍ以下になるとエッチングむらにより凹状の振動部内での厚みのばらつきが発生し、周波数の振動部内での分布が悪くなり安定した周波数を得ることが出来ないおそれが生じるといった問題があった。
【００１０】
また、一枚のウェハー上に多数個の水晶振動子が形成される場合、先述の凹状の振動部内での厚みのばらつきの発生のために、各々の水晶振動子の振動特性にばらつきが生じ、個々の水晶振動子において安定した品質が得られず、その結果として、水晶振動子の生産歩留まりが悪化するおそれがあるといった問題があった。
【００１１】
また、貫通穴が施されたガラス補強板を用いた構造の水晶振動子と比較した場合、水晶薄片素板とガラス補強板を原子間接合する際に生じるおそれがある接合歪みを抑制するのには十分なだけガラス補強板の板厚を厚くする必要があるが、これは表面実装型水晶振動子の低背化を実現する上で問題があった。
【００１２】
本発明は、以上のような技術的背景のもとでなされたものであり、従がってその目的は、主として通信分野の伝送系装置に使用される厚み滑り振動をする水晶振動子の構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明の水晶振動子は、水晶薄片素板の振動部と振動部の周囲を囲う補強部が一体と成った厚み滑り振動をする水晶振動子において、電極が形成され振動部となる部分を中央に有する略矩形をした薄片の水晶振動素子と、この電極よりも大きい窪みを中央に有し、水晶振動素子よりも厚みのある同形状の台板が、電極と先の窪みの周囲の上縁部で水晶振動素子と接合されており、台板が凹状の開口部を有する容器内部の底部基板上に、容器の内壁と離して配置され、電極と先の凹状の開口部を有する容器の底面に設けられた電極パッドが電気的に導通されており、容器の凹状の開口部に蓋が載置され気密封止されることを特徴とする。
【００１４】
また、電極よりも大きい貫通孔を中央に有する台板が用いられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の水晶振動子の構造によれば、良好な振動特性を有し、かつ安定した品質の水晶振動子を得ることが出来る。
【００１６】
また、水晶振動子の振動面の形成がエッチングによるものでは無いために、主振動以外の多数の不要なスプリアス振動の発生が無く生産歩留まりを著しく高めることが出来る。
【００１７】
また、窪みを中央に有した台板を水晶振動素子と接合することで十分な強度が得られ、また、この台板が凹状の開口部を有する容器内部の底部基板上に容器の内壁と離して配置されることで、ベンディングなどの外部応力による機械的な歪みの影響を受けるおそれを無くし、また表面実装型の水晶振動子の低背化を実現することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に図面を参照しながら本発明の実施の一形態について説明する。なお、各図においての同一の符号は同じ対象を示すものとする。
【実施例１】
【００１９】
図１は本発明の水晶振動子４を側面方向からみた概略の側面模式図である。即ち、水晶薄片素板１の振動部２と振動部２の周囲を囲う補強部３が一体と成った厚み滑り振動をする水晶振動子４に属するもので、本発明の水晶振動子４は、電極５が形成されて振動部２となる部分を中央に有する略矩形をした薄片の水晶振動素子６と、この電極５よりも大きい窪み７を中央に有し、水晶振動素子６よりも厚みのある同形状の台板８が、電極５と先の窪み７の周囲の上縁部９で水晶振動素子６と接合されており、台板８が凹状の開口部を有する容器１０内部の底部基板１１上に、容器の内壁１２と離して配置されている。電極５と先の凹状の開口部を有する容器１０の底面１３に設けられた電極パッド１４は、図中に黒い線で模式的に示されるように電気的に導通されており、容器１０の凹状の開口部には上部から蓋１５が載置されて気密封止される。ここで、窪み７をもった台板８に代えて、電極５よりも大きい貫通孔１６を中央に有する台板８を用いても全く構わず、この場合においても本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでもない。窪み７を中央に有した台板８を水晶振動素子６と接合することで十分な強度が得られ、本発明の水晶振動子４の構造によれば、台板８が凹状の開口部を有する容器１０内部の底部基板１１上に容器の内壁１２と離して配置されることで、ベンディングなどの外部応力による機械的な歪みの影響を受けるおそれを無くし、また表面実装型の水晶振動子４の低背化を実現することが出来る。なお、水晶振動素子６と台板８の接合箇所は、本実施例のように台板８の窪み７の周囲の四辺の上縁部全てでの接合に限るものでは無く、電極５から引き出された配線が通る二辺だけで接合されていても構わず、この場合、水晶振動素子６と接合される台板８の形状が、水晶振動素子６と接合する部分で、対向する二辺で窪み７のある面よりも高い段差を有する形状をしていても構わず、この場合においても本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでも無い。また、接合の手段は、陽極接合や直接接合、若しくは接着剤を用いた接合など、特定された接合方法に限られるものでは無い。なお、本発明に用いる水晶素板は、気相成長によって得られた水晶素板であっても構わず、この場合も本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでも無い。
【００２０】
図２は本発明の水晶振動子４を水晶振動素子６上面の方向からみた概略の上面模式図である。本発明の水晶振動子４で示される構造によれば、良好な振動特性を有し、かつ安定した品質の水晶振動子４を得ることが出来、また、水晶振動子４の振動面の形成がエッチングによるものでは無いために、主振動以外の多数の不要なスプリアス振動の発生が無く生産歩留まりを従来に比べて著しく高めることが出来る。
【００２１】
図３は本発明の水晶振動子４を斜め上面方向からみた概略の上面斜視図である。なお、水晶薄片素板１は従来の研削加工によって形成されたものや、ＣＶＤなどの成膜方法によって形成されたものを使用することが出来る。また、薄板の水晶振動素子６の補強部３を形成する凹形状をした台板８はガラス、若しくは水晶から出来ているが、それ以外の材質であっても、水晶振動素子６の補強の効果を成し、かつ水晶振動子４の振動特性を抑制する材質のものでなければ構わない。また、水晶振動素子６上の電極５の形成に関しては、その形成方法は蒸着法、スパッタリングに限らず、ＥＢ（電子ビーム）、ＣＶＤといった方法でも構わず、これらの形成方法によった電極５が用いられる場合においても本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでもない。
【００２２】
図４は本発明の水晶振動子４に搭載される薄板状の水晶振動素子６の部分をその斜め上方向からみた概略の上面斜視図である。本発明の水晶振動子４に用いられる水晶振動素子６の振動面の形成は、エッチングによるものでは無いために、主振動以外の多数の不要なスプリアス振動の発生が無い。
【００２３】
図５は従来の水晶薄片素板１の振動部２とこの振動部２の周囲を囲う補強部３が一体と成った厚み滑り振動をする水晶振動子４をその斜め上面からみた概略の上面斜視図である。従来の水晶振動子４では、非常に薄い振動部の厚みを得るためにエッチングを用いる為、振動部２の厚みが数μｍ以下になるとエッチングむらにより凹状の振動部２内での厚みのばらつきが発生し、周波数の振動部２内分布が悪くなり、その結果、安定した周波数を得ることが出来ないおそれがあるといった問題があった。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の水晶振動子を側面方向からみた概略の側面模式図である。
【図２】本発明の水晶振動子を水晶振動素子上面の方向からみた概略の上面模式図である。
【図３】本発明の水晶振動子を斜め上方向からみた概略の上面斜視図である。
【図４】本発明の水晶振動子に搭載される板状の水晶振動素子の部分をその斜め上方向からみた概略の上面斜視図である。
【図５】従来の一体成形された水晶振動子をその斜め上方向からみた概略の上面斜視図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  水晶薄片素板
２  振動部
３  補強部
４  水晶振動子
５  電極
６  水晶振動素子
７  窪み
８  台板
９  上縁部
１０  凹状の開口部を有する容器
１１  底部基板
１２  容器の内壁
１３  容器の底面
１４  電極パッド
１５  蓋
１６  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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