JP2019165348A - Turning fork-type crystal vibrator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電極間ショートが生じ難い3本腕構造の音叉型水晶振動子に関する。さらに、電極間ショートが生じ難くかつ静電耐圧特性に優れた3本腕構造の音叉型水晶振動子に関する。 The present invention relates to a tuning-fork type crystal resonator having a three-arm structure in which short-circuiting between electrodes hardly occurs. Further, the present invention relates to a tuning-fork type crystal resonator having a three-arm structure that is unlikely to cause a short-circuit between electrodes and has excellent electrostatic withstand voltage characteristics.
電子機器の小型化に伴い、音叉型水晶振動子に対する小型化の要求が益々高まっている。音叉型水晶振動子の小型化に有利な構造の一つとして、いわゆる3本腕構造の音叉型水晶振動子がある。これは、基部と、この基部から互いに平行に延びている2本の振動腕と、これら振動腕の間に前記基部から延びている支持腕と、を具えた音叉型水晶片を、容器に実装し封止したものである。 With the downsizing of electronic equipment, there is an increasing demand for downsizing of tuning fork crystal units. One of the structures advantageous for downsizing of a tuning fork type crystal resonator is a so-called three-arm structure tuning fork type crystal resonator. A tuning fork crystal piece having a base, two vibrating arms extending in parallel from the base, and a supporting arm extending from the base between the vibrating arms is mounted on a container. And sealed.
3本腕構造の音叉型水晶振動子では、音叉型水晶片は、支持腕の2箇所の位置で、導電性接着剤によって、容器に固定されている。
また、音叉型水晶振動子の場合、所定の動作を実現するために、第1の励振用電極と第2の励振用電極とを、各振動腕の主面及び側面からなる合計8つの面に所定通りに引き回してある。この点は、3本腕構造の場合も同様である。ただし、3本脚構造の場合は、励振用電極から引出電極が支持腕まで引き回してある。
In the tuning-fork type crystal resonator having a three-arm structure, the tuning-fork type crystal piece is fixed to the container with a conductive adhesive at two positions on the support arm.
In the case of a tuning fork type crystal resonator, in order to realize a predetermined operation, the first excitation electrode and the second excitation electrode are arranged on a total of eight surfaces including the main surface and the side surface of each vibration arm. It has been routed as prescribed. This also applies to the three-arm structure. However, in the case of the three-leg structure, the extraction electrode is routed from the excitation electrode to the support arm.
このような3本腕構造の音叉型水晶振動子では、上記の通り、支持腕の2箇所の位置で音叉型振動片を容器に導電性接着剤で固定するため、第1及び第2の励振用電極から2本の引出電極が支持腕に引き回され、それぞれの一部が容器と音叉型水晶振動片とを接続固定する第1及び第2の接続パッドとなっている。この場合、支持腕には極性が異なる引出配線を互いがショートすることなく引き回す必要がある。しかし、それは困難が伴う。その対策のため、例えば特許文献1では、支持腕の長手方向の中間に支持腕の幅方向に凹んだ凹部を設けて凹部に傾斜面を生じさせ、この傾斜面に露光光が照射され易いことを利用して、引出配線のパターニングを確実に行い、引出配線間のショートを軽減することが開示されている。 In the tuning fork type quartz resonator having such a three-arm structure, as described above, the tuning fork type vibrating piece is fixed to the container with the conductive adhesive at the two positions of the support arm, so that the first and second excitations are provided. Two extraction electrodes are routed from the working electrode to the support arm, and a part of each is a first and second connection pad for connecting and fixing the container and the tuning-fork type crystal vibrating piece. In this case, it is necessary to route the lead wires having different polarities to the support arm without short-circuiting each other. But it comes with difficulties. As a countermeasure, for example, in Patent Document 1, a concave portion recessed in the width direction of the support arm is provided in the middle of the longitudinal direction of the support arm to form an inclined surface in the concave portion, and exposure light is easily irradiated to the inclined surface. It is disclosed that patterning of the lead-out wiring is reliably performed by using the above, and a short circuit between the lead-out wirings is reduced.
また、通常の音叉型振動子同様、3本腕構造の音叉型水晶振動子に対しても、良好な静電耐圧特性が望まれる。静電耐圧特特性は、励振用電極や引出電極の引回し具合によっても変わる。3本腕構造の音叉型水晶振動子の励振電極や引出電極の配置例は、例えば特許文献2の図5、特許文献3の図1等に記載されている。
In addition, a good electrostatic withstand voltage characteristic is desired for a tuning fork type crystal resonator having a three-arm structure as well as a normal tuning fork type resonator. The electrostatic withstand voltage characteristic varies depending on how the excitation electrode and the extraction electrode are routed. Examples of arrangement of the excitation electrode and the extraction electrode of the tuning-fork type crystal resonator having a three-arm structure are described in FIG. 5 of
この出願に係る発明者も、3本腕構造の音叉型水晶振動子において、特に支持腕での電極間ショートの対策の検討を進めてきた。また、静電耐圧特性を向上させるための検討を進めてきた。その結果、好ましい構造を見出した。
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、3本腕構造の音叉型水晶振動子であって、支持腕での電極間ショートが生じにくい構造を提供することにある。さらに、3本腕構造の音叉型水晶振動子であって、支持腕での電極間ショートが生じにくくかつ静電耐圧特性双方の向上に好ましい構造を提供することにある。
The inventor according to this application has also studied a countermeasure for a short circuit between electrodes in a support arm, particularly in a tuning-fork type crystal resonator having a three-arm structure. In addition, studies have been conducted to improve electrostatic withstand voltage characteristics. As a result, a preferable structure was found.
The present application has been made in view of the above points. Therefore, the object of this application is a tuning-fork type crystal resonator having a three-arm structure, and a structure in which a short-circuit between electrodes at a support arm is unlikely to occur. There is to do. It is another object of the present invention to provide a tuning-fork type crystal resonator having a three-arm structure, which is less likely to cause short-circuit between electrodes on a support arm and is preferable for improving both electrostatic withstand voltage characteristics.
この目的の達成を図るため、この発明によれば、基部と、この基部から互いに平行に延びている第1及び第2の振動腕と、これら振動腕の間に前述の基部から延びている支持腕と、前記第1及び第2の振動腕に設けられた第1の励振用電極及び第2の励振用電極と、前記支持腕の長手方向において互いに離間した位置にそれぞれ設けられ前記第1の励振用電極及び第2の励振用電極から引き出されていて当該音叉型水晶片を容器に電気的及び機械的に接続固定する固定点である第1の接続パッド及び第2の接続パッドと、を具える音叉型水晶片を、容器に実装した音叉型水晶振動子において、
前記支持腕の途中に前記支持腕の幅方向の外側に突き出た突出部であって支持腕の厚み方向に傾斜している側面を有した突出部を少なくとも1つ具えることを特徴とする。
In order to achieve this object, according to the present invention, a base, first and second vibrating arms extending parallel to each other from the base, and a support extending from the aforementioned base between the vibrating arms are provided. An arm, a first excitation electrode and a second excitation electrode provided on the first and second vibrating arms, and the first excitation electrode and the second excitation electrode provided at positions spaced apart from each other in the longitudinal direction of the support arm. A first connection pad and a second connection pad which are drawn out from the excitation electrode and the second excitation electrode and are fixing points for electrically and mechanically connecting and fixing the tuning-fork crystal piece to the container; In the tuning fork type crystal resonator in which the tuning fork type crystal piece is mounted on the container,
In the middle of the support arm, there is provided at least one protrusion that protrudes outward in the width direction of the support arm and has a side surface that is inclined in the thickness direction of the support arm.
また、この発明を実施するに当たり、前記第1の励振用電極は、第1の接続パッドから、支持腕の主面の一部及び第1の振動腕側の側面の一部と、前記支持腕及び前記第1の振動腕の間に在る第1の股部の内底面と、前記基部の前記第1の股部の周囲の部分と、から成る領域を経由して、前記第1の振動腕の前記支持部側の側面に至るよう引き回してあるのが良く、かつ、
第2の励振用電極は、第2の接続パッドから、支持腕の主面の一部及び第2の振動腕側の側面の一部と、前記支持腕及び前記第2の振動腕の間に在る第2の股部の内底面と、前記基部の前記第2の股部の周囲の部分と、から成る領域を経由して、前記第2の振動腕の前記支持部側の側面に至るよう引き回してあるのが良い。
In carrying out the present invention, the first excitation electrode includes, from the first connection pad, a part of the main surface of the support arm and a part of the side surface on the first vibrating arm side, and the support arm. And the first vibration through an area formed by an inner bottom surface of the first crotch portion between the first vibrating arms and a portion around the first crotch portion of the base portion. It should be routed to reach the side of the arm on the side of the support, and
The second excitation electrode extends from the second connection pad between a part of the main surface of the support arm and a part of the side surface on the second vibrating arm side, and the support arm and the second vibrating arm. It reaches the side surface of the second vibrating arm on the side of the support portion via a region formed by an inner bottom surface of the second crotch portion and a portion of the base portion around the second crotch portion. It is good to be drawn around.
3本腕構造の音叉型水晶振動子では、支持腕に引出配線を引き回す場合、支持腕の主面及び側面を利用して当該引き回しを行う。そして、引出電極を形成するために、支持腕の主面及び側面に電極形成用金属膜を先ず設け、次にこの金属膜上にフォトレジストを塗布し、次にフォトリソグラフィ技術によってフォトレジストをパターニングし、さらに金属膜をパターニングすることが行われる。このように、側面に設ける金属膜もパターニングする必要があり、そのため側面に設けるフォトレジストも所望の選択的露光がされる必要がある。このようなとき、本願のように支持腕の途中に傾斜面を持つ所定の突出部を持つ構成であれば、この突出部の傾斜している側面を利用してフォトレジストを露光できるので、フォトレジストに対する選択的な露光が行え、その結果、支持腕側面の金属膜を所望の通りにパターニングでき、よって、電極間ショートを発生させることなく、引出電極のパターニングを行える。
また、この発明の好適例の場合、固定点から励振用電極側を見た際に、励振用電極および引出電極における静電気により破壊されやすい領域(弱点領域)に、励振用電極幅を広く引き回した構造が得られる。従って、電極間ショートが生じにくくかつ静電耐圧特性に優れる音叉型水晶振動子が得られる。
In a tuning-fork type crystal resonator having a three-arm structure, when a lead wiring is routed to a support arm, the lead is performed using the main surface and side surfaces of the support arm. In order to form an extraction electrode, a metal film for electrode formation is first provided on the main surface and side surfaces of the support arm, and then a photoresist is applied on the metal film, and then the photoresist is patterned by a photolithography technique. Further, the metal film is patterned. Thus, it is necessary to pattern the metal film provided on the side surface, and therefore, the photoresist provided on the side surface needs to be subjected to desired selective exposure. In such a case, the photoresist can be exposed using the inclined side surface of the protruding portion as long as it has a predetermined protruding portion having an inclined surface in the middle of the support arm as in the present application. The resist can be selectively exposed, and as a result, the metal film on the side surface of the support arm can be patterned as desired, so that the extraction electrode can be patterned without causing a short-circuit between the electrodes.
In the case of the preferred embodiment of the present invention, when the excitation electrode side is viewed from the fixed point, the excitation electrode width is widely routed to a region (weak point region) that is easily destroyed by static electricity in the excitation electrode and the extraction electrode. A structure is obtained. Therefore, it is possible to obtain a tuning fork type crystal resonator that is less likely to cause a short-circuit between electrodes and is excellent in electrostatic withstand voltage characteristics.
以下、図面を参照してこの発明の音叉型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。 Embodiments of a tuning fork type crystal resonator according to the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the drawings used for the description are merely schematically shown to the extent that the present invention can be understood. Moreover, in each figure used for description, about the same component, it attaches | subjects and shows the same number, The description may be abbreviate | omitted. The shapes, dimensions, materials, etc. described in the following description are merely preferred examples within the scope of the present invention. Therefore, the present invention is not limited only to the following embodiments.
1.3本腕構造の音叉型水晶振動子の構造
先ず、実施形態の3本腕構造の音叉型水晶振動子の構造について説明する。図1(A)は実施形態の音叉型水晶振動子に具わる音叉型水晶片10の平面図、図1(B)は図1(A)中のP−P線に沿った断面を音叉型水晶片10の頭部側から見た図である。
1.3 Structure of Tuning Fork Crystal Resonator with Three-arm Structure First, the structure of a tuning-fork crystal resonator with a three-arm structure according to the embodiment will be described. FIG. 1A is a plan view of a tuning fork
この音叉型水晶振動片10は、基部11と、第1の振動腕13a及び第2の振動腕13bと、支持腕15と、溝13cと、励振用電極(図2参照)と、を具えている。
第1の振動腕13a及び第2の振動腕13bは、基部11から互いに平行に延びている。また、この場合の第1の振動腕13a及び第2の振動腕13b各々は、その先端部の幅が他の部分より広くなっている。また、溝13cは、第1の振動腕13a、第2の振動腕13b各々の表裏両面に所定の深さで設けてある。なお、溝13cは音叉型水晶振動子に駆動信号の電界を効率的に印加するためのものである。以下の図2、図3では溝の図示を省略する。
This tuning fork type
The first vibrating
また、支持腕15は、第1の振動腕13aと、第2の振動腕13bとの間に、基部11から、これら振動腕13a,13bに平行な状態で延びている。従って、支持部15と第1の振動腕13aとの間に第1の股部17aが形成され、支持部11と第2の振動腕13bとの間に第2の股部17bが形成される。
また、支持腕15の基部11側での幅は、支持腕の他の部分の幅より細くしてある。すなわち、支持腕15の根元にクビレ部を設けた構造にしてある。こうしておくと、振動腕の振動が支持腕側に漏れること、および、容器(図3で21で示すもの)側からの衝撃等が振動腕に及ぶことを、それぞれ軽減できるので、好ましい。
The
Further, the width of the
さらに、支持腕15は、その長手方向の途中に支持腕の幅方向に突出している突出部15xを具える。図1の例の場合は、支持腕15のクビレ部より上側部分において、その長手方向の中央付近に当たる部分に、支持腕の幅方向両側に突き出た2個の突出部15xを具える。より詳細には、図2に示したように、支持腕15の、2つの接続パッド19ax、19bxの間の領域に、突出部15xを具える。この場合の突出部15xは、平面形状が三角形状のもので、三角形の底辺が支持腕側になっているものである。しかも、突出部15xの側面の少なくとも一方は、突出部の表面から支持腕15の厚み方向に向かって傾斜した側面15xaとなっている。
Furthermore, the
なお、この傾斜面の向きは、典型的には、図1(B)に矢印を付した方向に傾斜している面である。この突出部15xの傾斜面は、3本腕の音叉型水晶片の外形及び突出部をフォトリソグラフィ技術およびウエットエッチング技術により形成する際に水晶の結晶軸に起因するウエットエッチングに対する異方性により形成することができる。この傾斜面の傾斜方向や傾斜具合は、用いるウエットエッチング液の組成やエッチング温度条件等によりいくらかは変化するが、いずれにしろ所望の傾斜面を持つ突出部15xを得ることができる。この突出部15xの根元の幅寸法や突出部の出具合は、振動腕13a、13bの振動に支障がない範囲等を考慮して決める。
このような突出部15xを持つことから、発明の効果の欄で説明したように、支持腕15の側面を露光できるので、電極のパターニングを所望の通り行うことができる。
The direction of the inclined surface is typically a surface that is inclined in a direction indicated by an arrow in FIG. The inclined surface of the projecting
Since it has such a
なお、特許文献1(特開2014−200043号公報)では、支持腕に支持腕の内側方向に凹状となったクビレ部を設けることで、配線のショートを軽減させていた。特許文献1の場合は、クビレ部を設けるため、支持腕の強度低下のおそれがあり、耐衝撃性低下のおそれがある。これに対し、本願では支持腕に支持腕から外に出た突出部を設けるので、支持腕の強度低下は生じにくい。 In Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-200043), a short circuit of the wiring is reduced by providing the support arm with a concavity that is concave in the inner direction of the support arm. In the case of Patent Document 1, since the constricted portion is provided, the strength of the support arm may be reduced, and the impact resistance may be reduced. On the other hand, in the present application, the support arm is provided with the protruding portion that protrudes from the support arm, so that the strength of the support arm is hardly reduced.
また、この場合の音叉型水晶片10は、その重心Gが支持腕15内に位置するよう、より好ましくは、重心Gが支持腕の長手方向の中央を含む領域に位置するように、設計してある。ここで、支持腕15の長手方向の中央を含む領域とは、例えば、支持腕15の、基部11との接続位置から支持腕15の先端までの中心点を含む領域であり、例えば重心Gが上記中心点に対し支持腕15の長さの±15%の範囲の領域、より好ましくは±10%の範囲の領域である。もちろん、重心Gが支持腕15の長手方向の中心点に一致しても良い。
Further, the tuning-fork
また、この音叉型水晶振動片10では、図1(B)に示すように、第1の振動腕13a及び第2の振動腕13b各々の主面及び側面の合計8面に対し、所定の交番電界を印加することにより屈曲振動が起こる。すなわち、ある時刻において、図1(B)の例のように+、−で示した極性で電界を振動腕に加え、次の時刻に図1(B)の場合とは反対極性で電界を振動腕に加えることで、屈曲振動が起こる。
Further, in this tuning fork type
このような屈曲振動を生じさせるため、第1の振動腕13a及び第2の振動腕13bに対して、励振用電極を配置している。これについて、図2を参照して説明する。図2は、音叉型水晶振動片10を展開した図に当たる。すなわち、図2の展開図を紙面の横方向に折りたたみ、Qと示した2箇所をつなぎ合わせると、音叉の形になる趣旨の展開図である。この図2において、19aを付した実線は第1の励振用電極であり、19bを付した破線は第2の励振用電極である。これら励振用電極19a、19b各々は、実際は、所定の幅を持っているが、図2では実践や破線で示してある。また、これら励振用電極は、振動腕13a、13bの側面にも配置されるが、振動腕の側面に設ける部分については、図示の都合上、振動腕13a、13bの脇に実線や破線を沿わせた体裁で示してある。
In order to generate such bending vibration, excitation electrodes are arranged for the first vibrating
また、支持腕15は、第1の接続パッド19ax及び第2の接続パッド19bxを具えている。具体的には、支持腕15には、第1の励振用電極19a及び第2の励振用電極19bから引き出されていて当該音叉型水晶片10を容器に電気的及び機械的に接続固定する固定点である第1の接続パッド19ax及び第2の接続パッド19bxを設けてある。然も、第2の接続パッド19bxは、音叉型水晶片の重心Gに対し、支持腕15の先端側の領域になるように、また、第2の接続パッド19bxは、音叉型水晶片の重心Gに対し、基部11側になるように、支持腕15に設けてある。
The
然も、図2に示したように、第1の励振用電極19aは、支持腕11の第1の主面15a上の第1の接続パッド19axから、第1の振動腕13aの第1の側面及びこれと対向する第2の側面、並びに、第2の振動腕13bの第1の主面及びこれと対向する第2の主面に引き回してある。また、第2の励振用電極19bは、支持腕11の第1の主面15aから、支持腕15の側面を経由して支持腕15の第2の主面15bに至った後、第2の振動腕13bの第1の側面及びこれと対向する第2の側面、並びに、第1の振動腕13aの第1の主面及びこれと対向する第2の主面に引き回してある。
However, as illustrated in FIG. 2, the
上述した音叉型水晶片10を容器21に実装することで、実施形態の音叉型水晶振動子100を構成できる。図3は、その説明図である。特に、図3(A)は音叉型水晶振動子100の平面図、図3(B)は、(A)図のP−P線に沿った断面図、(C)図は底面図である。
By mounting the tuning fork
先ず、容器21は、凹部21aと、接続パッド21bと、外部接続端子21cとを具える。この容器21は、典型的には、セラミックパッケージで構成できる。以下、容器21の各部について説明する。
凹部21aは、音叉型水晶片10を収容できる深さ及び平面形状を持っている。接続パッド21bは、凹部21aの底面上であって、上記した励振用電極側の接続パッド19ax、19bxに対応する位置に設けてある。また、外部接続端子21cは、容器21の外側の底面に設けてある。これら接続パッド21bと外部接続端子21cとは、図示しないビア配線によって電気的に接続してある。
First, the
The
このような容器21に、音叉型水晶片10は、第1の接続パッド19ax、第2の接続パッド19bx及び容器側の接続パッド21bの位置で、導電性接着剤23によって、接続固定してある。
そして、パッケージ21の凹部21aの周囲の土手部の天面に、蓋部材25を接合して、音叉型水晶片10はパッケージ21に封止される。封止方法は音叉型水晶振動子の設計に応じた任意の方法を用いることができる。例えばシーム溶接かつ真空封止方法や、金錫溶接かつ真空封止法を用いることができる。
The tuning
Then, the
このような3本腕構造の音叉型水晶振動子の構造は、水晶振動子のパッケージサイズで言って、例えば1.6mm×1.0mmのサイズ以下のもの、いわゆる1610サイズ以下の音叉型水晶振動子に適用して好適である。以下の実施例や比較例の試料も1610サイズで検討している。もちろん、このサイズは一例である。
この実施形態の音叉型水晶振動子100の場合、支持腕15の途中に突出部15xを具えるため、音叉型水晶片製造時の電極パターニング時において支持腕側面に露光装置の露光が照射され易くなる。そのため、電極パターニングを容易に行える。そのため、支持腕における電極間ショートは生じ難くできる。
また、第1の接続パッド19ax及び第1の接続パッド19bxを、音叉型水晶片10の重心Gを挟んで支持腕15の上下領域に設けてあるので、音叉型水晶振動片10の容器21に対する座りが良好になるから、外部からの衝撃等に対する耐性に優れると期待できる。
また、静電耐性が向上する。この点については、以下に詳述する。
Such a three-armed tuning fork type crystal resonator has a crystal resonator package size of 1.6 mm × 1.0 mm or less, for example, a so-called 1610 size tuning fork type crystal vibration. It is suitable for application to children. Samples of the following examples and comparative examples are also considered in 1610 size. Of course, this size is an example.
In the case of the tuning fork
Further, since the first connection pad 19ax and the first connection pad 19bx are provided in the upper and lower regions of the
Moreover, electrostatic resistance improves. This point will be described in detail below.
2.励振用電極の引回し構造と静電耐圧特性について
次に、励振用電極の引回し構造が音叉型水晶振動子の静電耐圧特性に影響することについて、図4〜図6を参照して説明する。
2−1.実施例及び比較例の電極引き回し構造
図4(A)は実施例の音叉型水晶振動片10を説明する平面図、図4(B)は比較例の音叉型水晶振動片30を説明する平面図である。いずれの図も、励振用電極の特徴部分に着目した図であって、図2中のRを付した部分に相当する部分を示した平面図である。
2. Excitation electrode routing structure and electrostatic withstand voltage characteristics Next, the influence of the excitation electrode routing structure on the electrostatic withstand voltage characteristics of the tuning-fork crystal resonator will be described with reference to FIGS. To do.
2-1. FIG. 4A is a plan view for explaining the tuning fork type
図4(A)に示したように、実施例の音叉型水晶振動片10では、第1の励振用電極19aは、第1の接続パッド19axから、支持腕15の主面の一部及び第1の振動腕側の側面の一部と、支持腕15及び第1の振動腕13aの間に在る第1の股部17aの内底面と、基部11の第1の股部17aの周囲の部分と、から成る領域を経由して、第1の振動腕13aの支持腕15側の側面に至るよう引き回してある。すなわち、実例例の場合では、第1の股部17aの輪郭線M(図中に破線で示す)を越えて、支持腕15の側面の一部と第1の股部17aの内底面に及んで、第1の励振用電極19aを設けてある。
As shown in FIG. 4A, in the tuning-fork type
なお、実施例の音叉型水晶振動片10では、第1の励振用電極19aの、支持腕15の主面上に設けた部分の幅W1は、30μmとした。また、第1の励振用電極19aの、基部11の第1の股部17aの周囲の部分の幅W2は、50μmとした。また、第1の励振用電極19aの、支持腕15の側面や第1の股部17aの内底面に設ける部分は、この音叉型水晶振動子の厚さ方向(図4(A)の紙面に垂直な方向)においてほぼ全部が励振用電極となるようにした。
In the tuning-fork type
なお、上記の電極幅等であるが、実験では上記の値としたが、発明者の検討によれば、幅W1については、少なくとも30μmが良い。また、幅W2であるが、支持腕の側面や股部の内底面にも電極を設ける本発明の効果を考慮すれば、50μmもいらず、製造上の都合を考慮して20μm以上あれば良い。また、第1の励振用電極19aの、支持腕の側面や第1の股部17aの底面に設ける部分は、この音叉型水晶振動子の厚さ方向(図4(A)の紙面に垂直な方向)においてほぼ全部でなくとも、厚さ方向の少なくとも半分であれば良い。また、支持腕15の側面に励振用電極を引き回す際に、支持腕の側面のどこまでの部分を利用するかは、第1の股部の内底面に設ける励振用電極との接続が確実に行えるような寸法とすれば良い。これに限られないが股部の底からの距離L1(図4(A)参照)を少なくとも50μm、好ましくは少なくとも100μm程度とするのが良い。
In addition, although it is said electrode width etc., although it was set as said value in experiment, according to inventors' examination, about 30 micrometers is good about width W1. In addition, the width W2 is 50 μm in view of the effect of the present invention in which electrodes are provided also on the side surfaces of the support arms and the inner bottom surface of the crotch portion, and may be 20 μm or more in consideration of manufacturing convenience. . Further, the portion of the
また、第2の励振用電極19bについても、音叉の反対側の面において、第2の股部17aの輪郭線を越えて、支持腕15の側面の一部と第2の股部17bの内底面に及んで、設けてある。電極幅、支持腕側面や第2の股部17bの内底面の電極の形成領域の詳細は第1の励振用電極と同様にするのが良い。
Further, the
一方、比較例の音叉型水晶振動片30では、図4(B)に示したように、第1の励振用電極19aは、第1の接続パッド19axから、支持腕15の主面の一部と、基部11の一部とを経由して、第1の振動腕13aの支持腕15側の側面に至るよう引き回してある。すなわち、比較例の場合では、第1の励振用電極19aは、支持腕15の主面の一部と、基部11の主面であって第1の股部17aから距離Sだけ離れた領域と、第1の股部17aの第1の振動腕13a側の隅部(図中W3で示した部分)とを経由して、第1の振動腕13aの支持腕15側の側面に至るよう引き回してある。従って、比較例の音叉型水晶振動片30では、第1及び第2の励振用電極19a、19bを、支持腕15の側面や第1及び第2の股部17a、17bの内底面を利用することなく引き回した構造となっている。
なお、比較例の音叉型水晶振動辺30では、第1の励振用電極19aの、支持腕15の主面上に設けた部分の幅W1は、30μmとした。また、第1の励振用電極19aの、基部11の第1の股部17aの周囲の部分の幅W4は、20μmとした。また、上述した幅W3は20μmとした。
On the other hand, in the tuning fork type
In the tuning fork type
また、第2の励振用電極19bについても、音叉の反対側の面において、支持腕15の主面の一部と、基部11の主面であって第2の股部17bから距離Sだけ離れた領域と、第2の股部17bの第2の振動腕13b側の隅部とを経由して、第2の振動腕13bの支持腕15側の側面に至るよう引き回してある。
In addition, the
2−2.静電耐圧試験結果
実施例及び比較例の音叉型水晶振動片を容器21としてのセラミックパッケージにそれぞれ実装し、さらに真空封止して実施例及び比較例の音叉型水晶振動子を試作し、それぞれに対し、静電耐圧試験(ESD試験)を実施して、本発明の効果を確認した。なお、実施例、比較例いずれも試験に用いたサンプル数は10個である。
静電耐圧試験として、JEDECにより規格化されているJESD22−A114のHBM(人体モデル)試験を実施した。この試験は、上記真空封止した音叉型水晶振動子の外部端子に規格化された条件で電圧を印加し、かつ、印加電圧を順次に上げ、その際の試料での周波数変化量(Δf/f)とクリスタルインピダンス(CI)変化量(ΔCI)とにより、耐圧評価するものである。印加電圧は100V、200V、300V、400V、500Vの5条件とした。各電圧毎で電圧を5回印加した、その都度、周波数変化、CI変化を測定し、規格を割ったものを不良とした。印加電圧の上限を500Vとした理由は、要求仕様の関係からである。
2-2. Results of electrostatic withstand voltage test The tuning fork type crystal resonator element of the example and the comparative example are mounted on the ceramic package as the
As an electrostatic withstand voltage test, an HBM (human body model) test of JESD22-A114 standardized by JEDEC was performed. In this test, a voltage is applied to the external terminal of the vacuum-sealed tuning fork type crystal resonator under standardized conditions, and the applied voltage is sequentially increased, and the frequency change amount (Δf / The withstand voltage is evaluated by f) and the crystal impedance (CI) change amount (ΔCI). The applied voltage was 5 conditions of 100V, 200V, 300V, 400V, and 500V. Each time a voltage was applied 5 times for each voltage, the frequency change and the CI change were measured, and the one divided by the standard was regarded as defective. The reason why the upper limit of the applied voltage is set to 500 V is because of the requirement specifications.
図5(A)は、実施例の音叉型水晶振動子の静電耐圧試験結果を示した図であり、図5(B)は、比較例の音叉型水晶振動子の静電耐圧試験結果を示した図である。両図を比較して明らかなように、実施例では不良発生はゼロであるのに対し、比較例では印加電圧が200Vの水準から不良が発生しており、実施例は比較例より各段に優れることが理解できる。
また、図6は、比較例の試料であって静電耐圧試験で不良となった試料を開封し、不良原因をSEM(走査型電子顕微鏡)により特定した写真である。なお、試料(実製品)は水晶の結晶軸のエッチング異方性から、股部の形状は略V字かつ複雑な形状になる。図1等では股部は簡略した形状で示しているが、SEMで観察される実製品の形状は、図1等で示した形状と異なる点を付記する。
FIG. 5A is a diagram showing the electrostatic withstand voltage test result of the tuning fork type crystal resonator of the example, and FIG. 5B is the electrostatic withstand voltage test result of the tuning fork type crystal resonator of the comparative example. FIG. As apparent from the comparison between the two figures, the occurrence of defects is zero in the example, whereas in the comparative example, the defect occurs from the level of the applied voltage of 200V. I can understand that it is excellent.
FIG. 6 is a photograph of the sample of the comparative example, which was unsatisfactory in the electrostatic withstand voltage test, and the cause of the failure was identified by SEM (scanning electron microscope). The sample (actual product) has an approximately V-shaped and complicated shape due to the etching anisotropy of the crystal axis of the crystal. In FIG. 1 and the like, the crotch portion is shown in a simple shape, but the shape of the actual product observed with the SEM is different from the shape shown in FIG.
図6中の破線円で囲んだ部分31が、励振用電極19aの、静電気により破壊された部分である。この場合の励振用電極は、クロムと金の2層の薄膜で構成しているが、これら金属が静電気によって溶融飛散していることが分かる。不良となったいずれの試料でも、破壊箇所は図6の箇所と同じであることから、接着パッドから励振用電極19a側を見た際に、励振用電極が振動子主面から股部17a内に引き回される領域が、静電耐圧の弱点領域になることが理解できる。実施例の結果から、本発明の励振用電極の引回し構造によれば、この弱点領域を補うことができることが理解できる。
上述においては、図1に示したように、支持腕15の途中の両側に突出部15xを設けていたが、図7(A)に示したように突出部15xは、支持腕15の両側の異なる位置に設けても良い。また、引出電極の引出方次第では、図7(B)に示したように、突出部15xは、支持腕15の片側にのみ設けても良い。また、上述においては、突出部15xは平面視で三角形状としているが、この形状は設計に応じて変更できる。半円形状とか四角形状等であっても良い。
A
In the above description, as shown in FIG. 1, the
10:実施形態の音叉型水晶振動片、 11:基部、
13a:第1の振動腕、 13b:第2の振動腕、
15:支持腕、 15x:突出部、
15xa:傾斜面(傾斜している側面)
17a:第1の股部、 17b:第2の股部、
19a:第1の励振用電極、 19b:第2の励振用電極、
19ax:第1の接続パッド(固定部)、 19bx:第2の接続パッド(固定部)、
21:容器、 21a:凹部、
21b:接続パッド、 21c:外部接続端子、
23:導電性接着剤、 25:蓋部材、
30:比較例の音叉型水晶片、 G:音叉型水晶片の重心、
M:本発明の特徴部分
W1〜W4:励振用電極の各部の幅
S:励振用電極の縁と第1の股部との離間距離
31:励振用電極の静電気により破壊された箇所
100:実施形態の音叉型水晶振動子
10: Tuning fork type crystal vibrating piece of the embodiment, 11: base,
13a: first vibrating arm, 13b: second vibrating arm,
15: support arm, 15x: protrusion,
15xa: inclined surface (inclined side surface)
17a: first crotch portion, 17b: second crotch portion,
19a: first excitation electrode, 19b: second excitation electrode,
19ax: first connection pad (fixed portion), 19bx: second connection pad (fixed portion),
21: Container, 21a: Recess,
21b: connection pad, 21c: external connection terminal,
23: conductive adhesive, 25: lid member,
30: tuning fork type crystal piece of comparative example, G: center of gravity of tuning fork type crystal piece,
M: Characteristic part of the present invention W1 to W4: Width of each part of the excitation electrode S: Distance between the edge of the excitation electrode and the first crotch part 31: Location where the excitation electrode is destroyed by static electricity 100: Implementation Tuning fork type crystal resonator
Claims (6)
前記支持腕の途中に前記支持腕の幅方向の外側に突き出た突出部であって支持腕の厚み方向に傾斜している側面を有した突出部を少なくとも1つ具えることを特徴とする音叉型水晶振動子。 A base, first and second vibrating arms extending in parallel from the base, a support arm extending from the base between the vibrating arms, and the first and second vibrating arms; The first excitation electrode and the second excitation electrode, and the first excitation electrode and the second excitation electrode, which are provided at positions spaced apart from each other in the longitudinal direction of the support arm, respectively. A tuning fork type crystal piece having a tuning fork type crystal piece, which is a fixing point for electrically and mechanically connecting and fixing the tuning fork type crystal piece to the container, mounted on the container. In the crystal unit,
A tuning fork comprising at least one protrusion that protrudes outward in the width direction of the support arm and has a side surface that is inclined in the thickness direction of the support arm in the middle of the support arm. Crystal oscillator.
第2の励振用電極は、第2の接続パッドから、支持腕の主面の一部及び第2の振動腕側の側面の一部と、前記支持腕及び前記第2の振動腕の間に在る第2の股部の内底面と、前記基部の前記第2の股部の周囲の部分と、から成る領域を経由して、前記第2の振動腕の前記支持部側の側面に至るよう引き回してあることを特徴とする請求項1に記載の音叉型水晶振動子。 The first excitation electrode extends from the first connection pad between a part of the main surface of the support arm and a part of the side surface on the first vibrating arm side, and the support arm and the first vibrating arm. On the side surface of the first vibrating arm on the side of the support portion via a region formed by an inner bottom surface of the first crotch portion and a portion of the base portion around the first crotch portion. Has been routed around, and
The second excitation electrode extends from the second connection pad between a part of the main surface of the support arm and a part of the side surface on the second vibrating arm side, and the support arm and the second vibrating arm. It reaches the side surface of the second vibrating arm on the side of the support portion via a region formed by an inner bottom surface of the second crotch portion and a portion of the base portion around the second crotch portion. The tuning fork type crystal resonator according to claim 1, wherein the tuning fork type crystal resonator is arranged as described above.
前記第2の励振用電極は、前記引回し後、前記第2の振動腕の第1の側面及びこれと対向する第2の側面と、前記第1の振動腕の第1の主面及びこれと対向する第2の主面に引き回してあることを特徴とする請求項2に記載の音叉型水晶振動子。 The first excitation electrode includes, after the routing, the first side surface of the first vibrating arm, the second side surface facing the first side surface, the first main surface of the second vibrating arm, and the first side surface. Is routed to the second main surface opposite to
The second excitation electrode includes, after the routing, the first side surface of the second vibrating arm, the second side surface facing the first side surface, the first main surface of the first vibrating arm, and the first side surface. The tuning fork crystal unit according to claim 2, wherein the tuning fork crystal unit is routed to a second main surface opposite to the first main surface.
音叉型水晶片を容器に固定する固定点を支持腕内に2箇所有し、
前記2箇所の固定点の一方は、前記支持腕の前記重心より先端側の領域に在り、他方は前記重心より前記基部側に在ることを特徴とする請求項1又は2に記載の音叉型水晶振動子。
The center of gravity of the tuning fork crystal piece is in the support arm,
There are two fixing points in the support arm for fixing the tuning fork crystal piece to the container,
3. The tuning fork type according to claim 1, wherein one of the two fixed points is located in a region closer to a tip side than the center of gravity of the support arm, and the other is located closer to the base than the center of gravity. Crystal oscillator.
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