(57)【要約】【課題】  水晶片の４定数のバラツキを抑えると共に、生産性を向上させた水晶振動板を提供することにある。【解決手段】  所望する周波数を励振する矩形状の水晶片と、該水晶片の表裏主面上に励振用電極と、該励振用電極から引き出した引出電極とを具備する水晶振動板において、該水晶振動板の端面をエッチングにより、テーパが設けられることを特徴とするものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望する周波数を励振する水晶片と、該水晶片の表裏主面上に励振電極と、該励振電極から引き出した引出電極とを具備する水晶振動板において、該水晶振動板の端面をエッチングにより、テーパが設けられたことを特徴とする水晶振動板。
【請求項２】
Ｚ’軸方向に形成されているテーパが、Ｘ軸方向に形成されているテーパよりも角度が大きいことを特徴とする請求項１記載の水晶振動板。
【請求項３】
前記水晶振動板がＡＴカットであり、Ｚ’軸方向のテーパの角度が２５°〜６０°であることを特徴とする請求項１乃至請求項２記載の水晶振動板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶振動子に使用される基本波厚みすべり振動する水晶振動板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、携帯用通信機器等の電子機器には基準信号発生源等として水晶振動子が用いられており、その水晶振動子の容器体の中には水晶素板の主面上に各種電極を形成した水晶振動板が収容されている。
【０００３】
圧電振動板、例えばＡＴカット水晶振動板は小型であること、高精度、高安定な周波数が容易に得られるため、通信機から電子機器まで広く使用されている。短冊状に切り出されたＡＴカット水晶振動板は長手方向をＸ軸に、幅方向をＺ’軸に、厚さ方向をＹ’軸に設定し相対軸表現するのが一般的である。水晶振動板の各部の寸法が適切でないと、Ｚ’−Ｙ’面に生ずる屈曲振動等が厚み滑り振動と結合して、周波数及びクリスタルインピーダンス（ＣＩ）に変動を生じることになる。
【０００４】
水晶振動板を容器体に収容し、水晶振動板の励振電極を容器体内部に設けた搭載電極に、導電性接着剤を用いて導通固定する。さらに、真空装置に入れて、蒸着等の手段を用いて所望の周波数に微調整した後、蓋体を抵抗溶接して水晶振動子を構成する。このように、従来のＡＴカット水晶振動子にあっては、水晶振動板の外縁部を中央部より薄くする形状とすることで、厚み滑り振動の振動エネルギーを基板中央部に集中させると共に、輪郭系振動との結合を弱めるように構成したものが多く用いられていた。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４―４０６９３号公報
【特許文献２】特開２００１−２５７５６０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】
しかしながら従来の水晶振動板によれば、水晶片を超小型するに従いベベル加工を行うと、水晶片自身の自重が軽い為、なかなか削れないので、時間がかかるという欠点があった。
【０００８】
また、ベベル加工する際に使用するパイプ状の治具の半径Ｒを小さくする必要があるので、加工量が少なくなる為、水晶片にバラツキが大きくなり、生産性が低下してしまうという欠点があった。
【０００９】
また従来の水晶振動板では、小型である為、水晶板表面に形成する電極寸法が小さくなるため、クリスタルインピーダンス（ＣＩ）値が高くなってしまうという欠点があった。
更にベベル加工がかかっている水晶板が平行状態で無い部分にも電極がかかってしまう為、４定数（ＣＩ（クリスタルインピーダンス）、Ｃ１（直列容量）、Ｃ０（並列容量）、Ｌ（誘導値））がばらついてしまうという欠点があった。
更にＺ’方向のスプリアスは、メイン振動とスプリアスの移動スピードが異なる為、Ｚ’方向寸法を正確に設計しておかないと、メイン振動を阻害してしまうという欠点があった。
【００１０】
そこで本発明は、このような決点を鑑み案出されたもので、その目的は、水晶振動板の４定数のバラツキを抑えると共に、生産性を向上させた水晶振動板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の水晶振動板は、所望する周波数を励振する矩形状の水晶片と、該水晶片の表裏主面上に励振電極と、該励振電極から引き出した引出電極とを具備する水晶振動板において、該水晶振動板の端面をエッチングにより、テーパが設けられたことを特徴とするものである。
【００１２】
また本発明の水晶振動板は、Ｚ’軸方向に形成されているテーパが、Ｘ軸方向に形成されているテーパよりも角度が大きいことを特徴とするものである。
【００１３】
更に本発明の水晶振動板は、前記水晶振動板がＡＴカットであり、Ｚ’軸方向のテーパの角度が２５°〜６０°であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の水晶振動板によれば、所望する周波数を励振する矩形状の水晶振動領域部と、該水晶振動領域部の表裏主面上に励振電極と、該励振電極から引き出した引出電極とを具備する水晶振動板において、該水晶振動板の端面をエッチングによりテーパが設けられることによって、ベベル加工水晶に比べて、電極が平行面に形成することができるので、水晶振動板の特性である４定数を安定させることが可能となる。また、水晶振動板の振動電極の閉じ込め精度の効果を向上することができると共に、不要振動を抑制することが可能となる。
【００１５】
また、本発明の水晶振動板によれば、Ｚ’軸方向に形成されているテーパが、Ｘ軸方向に形成されているテーパよりも角度が大きいことによって、水晶振動板表面に形成する励振電極の電極寸法を大きくすることができるので、クリスタルインピーダンス（ＣＩ）値を低く抑えることが可能となる。
【００１６】
また、メイン振動とスプリアスの移動スピードが異なり、温度特性においてメイン振動を阻害するＺ’軸寸法設計が、テーパが設けられる事によって、スプリアス振動（高次の輪郭系の振動）を抑制する効果があるため、容易に行う事が出来る。
【００１７】
更に本発明の水晶振動板によれば、テーパの角度が２５°以下であると、スプリアス振動（高次の輪郭系振動）を抑制しなくて、クリスタルインピーダンス（ＣＩ）値が大きくなってしまう。また、テーパの角度が６０°以上であると、温度特性が３次ではなくなり、機械電気特性が得られなく共振特性が弱くなるなど、不具合が発生してしまう
更に水晶振動板の特性である４定数の変動が大きくなってしまうので、Ｚ’軸方向のテーパの角度が２５°〜６０°であることによって、閉じ込め効果を維持することが可能となる。
【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。
図１は、本発明の水晶振動板５を用いた水晶振動子の分解斜視図である。図２は、図１描画の水晶振動子の断面図である。図３は、本発明における水晶振動板５の外観斜視図である。図４は、本発明における水晶振動板５をＸＹ’方向並びにＹ’Ｚ’方向からみた断面図である。ここで、＋Ｘ軸は紙面の表から裏方向に向かった方向に向いたものである。なお、各図において、本説明に必ずしも必要としない部品又は構造体は図示していない。又、各図を明確にするために一部部品又は構造体を誇張して図示しており、部品及び構造体の厚み寸法については特に誇張してある。
【００１９】
図１及び図２に示す水晶振動板５は大略的に言って、所望の周波数で励振する矩形状の圧電振動領域部が形成されている。前記水晶振動板５は水晶結晶体より所謂ＡＴカットで切り出され平板加工されたものであり、圧電振動領域部の振動モードは厚みすべり振動である。その周波数は圧電振動領域部の厚みに反比例する。
【００２０】
このような形状に加工した水晶片に、圧電振動領域部の表裏主面上に円形状の励振電極６と、この励振電極６から引き出した引出電極と電気的に接続した接続電極７とを形成することで水晶振動板５を形成している。 
【００２１】
また、前記水晶片の両主面に保護膜によりマスクパターンを形成する。このマスクパターン形成においては、切り出そうとする水晶片が矩形であり、その長手方向をＸ軸に、短手方向をＺ’軸に合わせている。
【００２２】
マスクパターン形成する方法は、水晶片にレジスト（感光性樹脂）を塗布し、前記レジストに光（紫外線）を照射して所定パターンを露光転写し、これを現像し、洗浄することでマスクパターンを形成する。
【００２３】
次に、エッチング方法は、例えば、フッ酸や硫酸等から形成されているエッチング溶液を入れたエッチング槽に、前記水晶片を支持部材により支持して浸し、露出している水晶部分を融解することで水晶振動板５を形成する。この場合、一般的にエッチング溶液における濃度と温度、そしてエッチング溶液に漬ける時間の兼ね合いを考慮して制御がなされることになる。
このようにして、エッチングにて水晶振動板５の端面にテーパを設けることができる。
また、小型品にベベリング加工を実施する場合、使用するパイプ状の治具の半径Ｒを小さくする必要があるので、加工量が少なくなる為、水晶片にバラツキが大きくなり、生産性が低下させていたが、エッチングによりテーパを設けることは、時間的にも削減でき、生産性を向上させることが可能となる。
【００２４】
このようにして図３及び図４に示すように、水晶振動板５の端面をエッチングによりテーパが設けられている。また、テーパを設けることにより、励振電極６が平行面に形成することができるので、水晶振動板５の４定数であるＣＩ（クリスタルインピーダンス）、Ｃ１（直列容量）、Ｃ０（並列容量）、Ｌ（誘導値）を安定させることが可能となる。また、水晶振動板５の振動電極の閉じ込め精度の効果を向上することができると共に、不要振動を抑制することが可能となる。
【００２５】
図４に示すように、Ｚ’軸方向のテーパがＸ軸方向のテーパよりも大きく形成されていることによって、水晶振動板５表面に形成する励振電極６の電極寸法を大きくすることができるので、クリスタルインピーダンス（ＣＩ）値を低く抑えることが可能となる。またテーパが水晶振動板５のＸ軸方向には微少のテーパが形成されるだけなので、Ｘ軸方向寸法を正確に設計することができるので、メイン振動が常に安定して発振させることが可能となる。
【００２６】
テーパの角度が２５°以下であると、クリスタルインピーダンス（ＣＩ）値が大きくなってしまい、テーパの角度が６０°以上であると、水晶振動板５の特性である４定数の変動が大きくなってしまうので、前記水晶振動板５がＡＴカットであり、Ｚ’軸方向のテーパの角度が２５°〜６０°であることによって、閉じ込め効果を維持することが可能となる。
【００２７】
このような形状の水晶振動板５は、図１乃至図２のように水晶振動子を構成する容器体１の内部に搭載される。即ち、水晶振動板５は、容器体１の内部底面に向けた形態で、容器体１の内部底面上に水晶振動板５に形成した接続電極７に対応した位置に形成した搭載パッド８に、導電性接着剤９を介して固着導通している。この際に導電性接着剤９は、水晶振動板５の容器側主面に形成した接続電極７と搭載パッド８との間を固着導通できる量のみ塗布されている。
【００２８】
なお、前記容器体１は、その内部、具体的には、基板の上面と側壁の内面とで囲まれる凹部に水晶振動板５を収容して気密封止するためのものであり、前記容器体１の上面には水晶振動板５の容器側主面に形成した接続電極７と接続される一対の搭載パッド８が、容器体１の下面には、入力端子及び出力端子、グランド端子等の外部端子１０が形成されている。これらの端子等は基板表面の配線導体や基板内部に埋設されているビアホール導体等を介して、対応するもの同士、相互に電気的に接続されている。
【００２９】
なお、前記容器体１は、ガラス−セラミック等のセラミック材料から成る場合、例えば、セラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得たセラミックグリーンシートの表面等に配線導体となる導体ペーストを従来周知のスクリーン印刷等によって塗布するとともに、これを複数枚積層してプレス成形した後、高温で焼成することによって製作される。
【００３０】
前記容器体１の開口面には、導体層３が形成されており、その構成は、タングステン（Ｗ）または、モリブデン（Ｍｏ）等から成るメタライズ層を形成し、その厚みは、１０μｍ〜２０μｍであり、前記メタライズ層の上面にニッケル（Ｎｉ）層を形成し、その厚みは、８μｍ〜２０μｍである。また、前記ニッケル（Ｎｉ）層の上面には、金（Ａｕ）層が形成されており、その厚みは、０．３μｍ〜１．０μｍである。
【００３１】
また蓋体２は従来周知の金属加工法を採用し、４２アロイ等の金属を所定形状に成形することによって製作され、前記蓋体２の上面には、ニッケル（Ｎｉ）層が形成され、更にニッケル（Ｎｉ）層の上面の導体層３に対応する箇所に封止材４である金錫（Ａｕ−Ｓｎ）層が形成される。金錫（Ａｕ−Ｓｎ）層の厚みは、１０μｍ〜４０μｍである。例えば、成分比率が、金が８０％、錫が２０％のものが使用されている。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係る水晶振動板を用いた水晶振動子の分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る水晶振動板を用いた水晶振動子の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る水晶振動板の外観斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態におけるＸＹ’方向及びＹ’Ｚ’方向より見た水晶振動板の断面図である
【符号の説明】
【００３３】
１・・・容器体
２・・・蓋体
３・・・導体層
４・・・封止材
５・・・水晶振動板
６・・・励振電極
７・・・接続電極
８・・・搭載パッド
９・・・導電性接着剤
１０・・・外部端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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