JP6182998B2 - 水晶振動片、振動子、電子デバイス、電子機器および移動体 - Google Patents
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Description
従来から、振動子や発振器として、パッケージに振動片を収容したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に開示された振動片は、振動片の全長を短くし小型化を図るために、基部と、基部から互いに平行となるように並んで延出する2つの振動腕と、基部から延出し、2つの振動腕の間に位置する支持腕とを有している。また、各振動腕には、外周を構成する4つの面のそれぞれに電極が配置されており、各電極は、支持腕の一方の主面に並んで設けられた互いに異極の2つの電極パッドのいずれか一方と、支持腕の側面に設けられている配線パターンを介して接続されている。このような振動片は、前記2つの電極パッドの部分にて、導電性接着剤を介してパッケージに固定され、且つパッケージ側の電極と電気的に接続されている。
前記各電極、前記配線パターン、及び前記2つの電極パッドは、フォトリソグラフィ技法とウェットエッチング技法とを用いて形成されている。
ところが、支持腕の側面に成膜した金属のうち不要な領域の金属をフォトリソグラフィ技法とウェットエッチング技法を使っても除去しきれない場合がある。特許文献1に開示された振動片においては、除去すべき金属、特に配線パターンのうち異極として分離すべき領域の金属が除去できない不具合が生じる。つまり、支持腕の側面がほぼ水晶の結晶Z軸に沿って、主面に対してほぼ垂直に形成されているため、当該側面のパターン形成において、成膜した金属の表面に設けたレジスト膜を露光工程で上手く感光することができず、除去すべき領域の金属を狙い通りに削除できないという不具合が生じ、結果的に前記支持腕の側面に除去すべき金属が除去できずに残ってしまうことにより、配線パターンを異極として電気的に分離できず、結果的に2つの電極パッド間が短絡してしまうという問題があった。
そこで、特許文献2においては、傾斜面を有する切り欠きを形成することによって、振動片の所定の側面に形成されている配線パターンのうち電気的に分離すべき領域の金属を除去する技術が記載されている。
特許文献2に記載されている技術思想を支持腕の側面に形成する配線パターンの電気的な分離に適用すると、図14に示すような形状が予測される。第2実施形態の支持腕23aは、支持腕23aの下面に設けられた第1、第2の電極パッド37,38間の上面に切込み部118aを有している。切込み部118aは、支持腕23aの+X軸方向の側面120aから−X軸方向に延在し、図14(b)に示すように、X軸と略直交する側面119cと、+X軸方向に延びる傾斜面119aを備えている。
本発明のある形態に係る水晶振動片は、基部と、前記基部から第1の方向に延出し、前記第1の方向に交差する第2の方向に離間して配置されている2つの振動腕と、前記基部から前記第1の方向に延出し、前記2つの振動腕の間に配置されている支持腕と、を含む水晶振動片であって、前記支持腕は、互いに異極の第1の電極パッド及び第2の電極パッドと、水晶の結晶X軸と交差する側面のうち+X軸側の側面に設けられ、前記第1の電極パッドと接続されている第1の引き出し電極及び前記第2の電極パッドと接続されている第2の引き出し電極と、前記+X軸側の側面から水晶の結晶Z軸方向における一方側に傾斜している第1の傾斜面、及び前記+X軸側の側面から前記結晶Z軸方向における他方側に傾斜している第2の傾斜面を含み、前記結晶X軸に沿った断面が−X軸側から前記+X軸側に向かって凸状である傾斜部を有している切込み部と、を含み、前記第1の引き出し電極と前記第2の引き出し電極は、前記切込み部で非導通であることを特徴とする。
本発明のある形態に係る水晶振動片は、上記水晶振動片において、前記第1の傾斜面と前記第2の傾斜面は、断続的に傾斜していることを特徴とする。
本発明のある形態に係る水晶振動片は、上記水晶振動片において、前記切込み部は、平面視で、前記第1の電極パッドと前記第2の電極パッドとの間、及び前記支持腕の先端と前記第1の電極パッドとの間の少なくとも何れかに配置されていることを特徴とする。
本発明のある形態に係る水晶振動片は、上記水晶振動片において、平面視で、前記第1の傾斜面と前記第2の傾斜面は重なっていることを特徴とする。
本発明のある形態に係る水晶振動片は、上記水晶振動片において、前記切込み部の結晶Y軸方向に沿った長さL1は、5μm以上500μm以下であることを特徴とする。
本発明のある形態に係る水晶振動片は、上記水晶振動片において、前記L1は、20μm以上100μm以下であることを特徴とする。
本発明のある形態に係る水晶振動片は、上記水晶振動片において、前記切込み部の前記結晶X軸方向に沿った長さW1は、5μm以上300μm以下であることを特徴とする。
本発明のある形態に係る水晶振動片は、上記水晶振動片において、前記W1は、10μm以上50μm以下であることを特徴とする。
本発明のある形態に係る水晶振動片は、上記水晶振動片において、前記切込み部は、前記支持腕に複数設けられていることを特徴とする。
本発明のある形態に係る振動子は、上記水晶振動片と、前記振動片が収納されている容器と、を備えていることを特徴とする。
本発明のある形態に係る電子デバイスは、上記水晶振動片と、回路と、を備えていることを特徴とする。
本発明のある形態に係る電子機器は、上記水晶振動片を備えていることを特徴とする。
本発明のある形態に係る移動体は、上記水晶振動片を備えていることを特徴とする。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る振動片の構造を示した概略図であり、図1(a)は平面図、図1(b)は図1(a)のA−A線断面図である。図2は、本発明の第1実施形態に係る振動片の平面図であり、図2(a)は上面図、図2(b)は下面図(透視図)である。図3は、図2(a)中のB−B線断面図である。図4は、図1に示す振動片の製造方法を説明するための断面図である。なお、各図では、説明の便宜上、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸及びZ軸を図示している。また、以下の説明では、説明の便宜上、Z軸方向から見たときの平面視を単に「平面視」とも言う。更に、説明の便宜上、Z軸方向から見たときの平面視において、−Z軸方向の面を上面、+Z軸方向の面を下面として説明する。
振動基板10は、基部12と、基部12から−Y軸方向へ突出し、且つX軸方向に並んで設けられた2つの振動腕21,22と、基部12から−Y軸方向へ突出するとともに、2つの振動腕21,22の間に位置する支持腕23と、を有している。
前記切込み部18aは、+X軸方向に向かうにしたがって、前記Z軸の−Z軸側から+Z軸側に傾斜している第1の傾斜面19aを有している。
前記切込み部18bは、+X軸方向に向かうにしたがって、+Z軸側から−Z軸側に傾斜している第2の傾斜面19bを有している。
また、切込みのX軸方向の奥行が浅ければ、支持腕23のX軸方向の両側のバランスを崩さないで済むので、振動腕21,22の屈曲振動が安定する。
図2は、本発明の第1実施形態に係る振動片の電極構成を示した平面図であり、図2(a)は上面図であり、図2(b)は図2(a)の下面図(透視図)である。また、図3は、図2(a)中のB−B線断面図である。
図2及び図3に示すように、電極30は、複数の第1の駆動用電極31と、第1の電極パッド37と、これら複数の第1の駆動用電極31と第1の電極パッド37とを接続する第1の引き出し電極である配線パターン35a,35b,35c,35d,35e,35fと、複数の第2の駆動用電極32と、第2の電極パッド38と、これら複数の第2の駆動用電極32と第2の電極パッド38とを接続する第2の引き出し電極である配線パターン36a,36b,36c,36d,36e,36fと、を有している。
図4は、本発明の第1実施形態に係る振動片1の製造方法を説明するための溝28a,28b,29a,29bが設けられた振動腕21,22と支持腕23の断面図である。
次に、図4(b)に示すように、例えば、蒸着やスパッタリング等によって、振動基板10の全面に電極膜30aを成膜する。
次に、レジストパターンから露出している部分の電極膜30aをウェットエッチングし除去した後、レジストパターンを除去することで、電極30が形成される。以上によって、図4(d)に示すように、電極30が形成された振動片1が得られる。
図5は、本発明の第1実施形態に係る振動片の支持腕の構造を示した概略図であり、図5(a)は平面図、図5(b)は図5(a)を+X軸方向から視た側面図、図5(c)は図5(a)のC−C線断面図である。
一般的に、水晶はエッチング異方性があるため、結晶軸の方向ごとにエッチングレートが異なる。そのため、Zカット水晶板を用いると、水晶の結晶X軸を図2のX軸、水晶の結晶Y軸を図2のY軸、水晶の結晶Z軸を図2のZ軸とすれば、図2に示す振動腕21,22のX軸方向に略直交する側面33a,33b,34a,34bの形状がそれぞれで異なる。つまり、+X軸方向の側面33a,34aと−X軸方向の側面33b,34bとでは、形状が異なり、−X軸方向の側面33b,34b形状が略フラット状であるのに対し、+X軸方向の側面33a,34a形状は板厚方向(Z軸方向)の中央部にウェットエッチング時間が長くなるにつれて小さくなる三角錐状の突起部のような凸状の傾斜部が形成される。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図6は、本発明の第3実施形態に係る振動片の支持腕の構造を示した概略図であり、図6(a)は平面図であり、図6(b)は図6(a)のE−E線断面図である。
以下、第3実施形態について、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第2実施形態は、支持腕23bの構成(形状)が異なる以外は、第1実施形態とほぼ同様である。なお、図6では、前述した第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
図7は、本発明の第3実施形態に係る振動片の支持腕の構造を示した概略図であり、図7(a)は平面図であり、図7(b)は図7(a)のF−F線断面図である。
以下、第3実施形態について、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第3実施形態は、支持腕23cの構成(形状)が異なる以外は、第1実施形態とほぼ同様である。なお、図7では、前述した第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
次に、本発明の振動片1を適用した振動子2について説明する。
図8は、本発明の振動子の構造を示した概略図であり、図8(a)は振動子の平面図、図8(b)は図8(a)のG−G断面図。なお、図8(a)において、振動子2の内部の構成を説明する便宜上、蓋部材56を取り外した状態を図示している。
次に、本発明の振動片1を適用した電子デバイス3について説明する。
図9は、本発明の電子デバイスの断面構造を示した概略図である。
電子デバイス3は、振動片1と、振動片1を収納するパッケージ本体60と、振動片1を駆動するための発振回路を有するICチップ(チップ部品)62と、ガラス、セラミック、金属等から成る蓋部材56と、で構成されている。なお、振動片1を収容するキャビティー70内はほぼ真空の減圧空間となっている。
次いで、本発明の振動片1を適用した電子機器について、図10〜図12に基づき、詳細に説明する。
図10は、本発明の振動片を備える電子機器としてのモバイル型(又はノート型)のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。この図において、パーソナルコンピューター1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示部100を備えた表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター1100には、振動片1が内蔵されている。
次に、本発明の振動片1を適用した移動体について説明する。
図13は、本発明の移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。自動車1500には、振動片1が搭載されている。振動片1は、キーレスエントリー、イモビライザー、ナビゲーションシステム、エアコン、アンチロックブレーキシステム(ABS:Antilock Brake System)、エアバック、タイヤプレッシャーモニタリングシステム(TPMS:Tire Pressure Monitoring System)、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム等の電子制御ユニット(ECU:electronic control unit)1510に広く適用できる。
Claims (13)
- 基部と、
前記基部から第1の方向に延出し、前記第1の方向に交差する第2の方向に離間して配置されている2つの振動腕と、
前記基部から前記第1の方向に延出し、前記2つの振動腕の間に配置されている支持腕と、
を含む水晶振動片であって、
前記支持腕は、
互いに異極の第1の電極パッド及び第2の電極パッドと、
水晶の結晶X軸と交差する側面のうち+X軸側の側面に設けられ、前記第1の電極パッドと接続されている第1の引き出し電極、及び前記第2の電極パッドと接続されている第2の引き出し電極と、
前記+X軸側の側面から水晶の結晶Z軸方向における一方側に傾斜している第1の傾斜面、及び前記+X軸側の側面から前記結晶Z軸方向における他方側に傾斜している第2の傾斜面を含み、前記結晶X軸に沿った断面が−X軸側から前記+X軸側に向かって凸状である傾斜部を有している切込み部と、
を含み、
前記第1の引き出し電極と前記第2の引き出し電極は、前記切込み部で非導通であることを特徴とする水晶振動片。 - 請求項1において、
前記第1の傾斜面と前記第2の傾斜面は、断続的に傾斜していることを特徴とする水晶振動片。 - 請求項1又は2において、
前記切込み部は、
平面視で、前記第1の電極パッドと前記第2の電極パッドとの間、及び前記支持腕の先端と前記第1の電極パッドとの間の少なくとも何れかに配置されていることを特徴とする水晶振動片。 - 請求項1乃至3のいずれか一項において、
平面視で、前記第1の傾斜面と前記第2の傾斜面は重なっていることを特徴とする水晶振動片。 - 請求項1乃至4のいずれか一項において、
前記切込み部の結晶Y軸方向に沿った長さL1は、5μm以上500μm以下であることを特徴とする水晶振動片。 - 請求項5において、
前記L1は、20μm以上100μm以下であることを特徴とする水晶振動片。 - 請求項1乃至6のいずれか一項において、
前記切込み部の前記結晶X軸方向に沿った長さW1は、5μm以上300μm以下であることを特徴とする水晶振動片。 - 請求項7において、
前記W1は、10μm以上50μm以下であることを特徴とする水晶振動片。 - 請求項1乃至8のいずれか一項において、
前記切込み部は、前記支持腕に複数設けられていることを特徴とする水晶振動片。 - 請求項1乃至9のいずれか一項に記載の水晶振動片と、
前記振動片が収納されている容器と、
を備えていることを特徴とする振動子。 - 請求項1乃至9のいずれか一項に記載の水晶振動片と、
回路と、
を備えていることを特徴とする電子デバイス。 - 請求項1乃至9のいずれか一項に記載の水晶振動片を備えていることを特徴とする電子機器。
- 請求項1乃至9のいずれか一項に記載の水晶振動片を備えていることを特徴とする移動体。
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