水晶振動片及び水晶デバイス
【課題】本発明は、基本波以外の周波数の発生が抑えられた水晶振動片及び水晶デバイスを提供する。
【解決手段】メサ型の水晶振動片（１３０）が、薄い厚さの周辺部（１３４ａ）と、周辺部より中央側で、一主面に周辺部よりも第１高さ（ＨＲ１）だけ高く形成され第１平面形状を有する平面上の第１凸部（１３４ｂ）と、周辺部より中央側で、一主面に対向する他主面に周辺部よりも第２高さ（ＨＲ２）だけ高く形成され第２平面形状を有する平面上の第２凸部（１３４ｃ）と、を備え、第1凸部の第１平面形状が第２凸部の第２平面形状と面積又は平面形状の少なくとも一方が異なる、もしくは第1凸部の第１高さが第２凸部の第２高さと異なる。
【解決手段】メサ型の水晶振動片（１３０）が、薄い厚さの周辺部（１３４ａ）と、周辺部より中央側で、一主面に周辺部よりも第１高さ（ＨＲ１）だけ高く形成され第１平面形状を有する平面上の第１凸部（１３４ｂ）と、周辺部より中央側で、一主面に対向する他主面に周辺部よりも第２高さ（ＨＲ２）だけ高く形成され第２平面形状を有する平面上の第２凸部（１３４ｃ）と、を備え、第1凸部の第１平面形状が第２凸部の第２平面形状と面積又は平面形状の少なくとも一方が異なる、もしくは第1凸部の第１高さが第２凸部の第２高さと異なる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基本波以外の周波数の発生が抑えられた水晶振動片及び水晶デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
電圧をかけることにより所定の周波数で振動する水晶振動片が知られている。水晶振動片は、パッケージ等に封入されて水晶デバイスとして用いられる。このような水晶振動片は、例えば基本波で発振させられて用いられるが、このような基本波を用いる場合であっても３倍波等の基本波以外の周波数が発生する場合がある。このような基本波以外の周波数は、水晶デバイスを回路に実装した後に回路に干渉することによって回路に誤作動を起こさせるおそれがある。
【０００３】
このような誤作動を防ぐために、例えば特許文献１では、水晶振動片に表面波フィルタを形成することにより所定の周波数のみを検出する旨の開示がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−００６１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、近年の水晶振動片は小型化されていること、及びクリスタルインピーダンス（ＣＩ）値低減のために水晶振動片の両主面に凸部が形成されること等のために、特許文献１のように表面波フィルタを形成するスペースを水晶振動片に確保することが困難である。
【０００６】
本発明は、基本波を発振する水晶振動片の両主面に形成される凸部の平面形状、面積、又は高さの少なくとも１つが異なることにより、基本波以外の周波数の発生が抑えられた水晶振動片及び水晶デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１観点のメサ型の水晶振動片は、薄い厚さの周辺部と、周辺部より中央側で、一主面に周辺部よりも第１高さだけ高く形成され第１平面形状を有する平面上の第１凸部と、周辺部より中央側で、一主面に対向する他主面に周辺部よりも第２高さだけ高く形成され第２平面形状を有する平面上の第２凸部と、を備え、第1凸部の第１平面形状が第２凸部の第２平面形状と面積又は平面形状の少なくとも一方が異なる、もしくは第1凸部の第１高さが第２凸部の第２高さと異なる。
【０００８】
第２観点の水晶振動片は、第１観点において、一主面の法線方向から見た際に第１凸部は円形又は楕円であり、一主面の法線方向から見た際に第２凸部は円形又は楕円であり、第１凸部の円形の半径又は楕円の長径もしくは短径と、第２凸部の円形の半径又は楕円の長径もしくは短径とが異なる。
【０００９】
第３観点の水晶振動片は、第１観点において、一主面の法線方向から見た際に第１凸部が円形又は楕円形であり、一主面の法線方向から見た際に第２凸部が長方形である。
【００１０】
第４観点の水晶振動片は、第１観点において、一主面の法線方向から見た際に第１凸部が長方形であり、一主面の法線方向から見た際に第２凸部が長方形であり、第１凸部の長方形の長辺方向と第２凸部の長方形の長辺方向の長さとが異なる又は、第１凸部の長方形の短辺方向と第２凸部の長方形の短辺方向の長さとが異なる。
【００１１】
第５観点のメサ型の水晶振動片は、第１観点から第４観点において、周辺部の外周で空間を隔てて周辺部、第１凸部及び第２凸部を囲む枠部と、周辺部と枠部とを連結する連結部と、を備える。
【００１２】
第６観点のメサ型の水晶振動片は、一主面の法線方向から見た際に周辺部が長方形であり、連結部が周辺部の長方形の第１短辺に形成され、第１短辺に対向する第２短辺と２つの長辺とがなす角部が面取りされている。
【００１３】
第７観点の水晶デバイスは、第１観点から第４観点の水晶振動片であって、第１凸部及び第２凸部に形成された励振電極と、励振電極から周辺部に引き出された引出電極とを有する水晶振動片と、引出電極と接続する接続電極を有し、水晶振動片を載置するベース板と、ベース板と接合し、水晶振動片を封止するリッド板と、を備える。
【００１４】
第８観点の水晶デバイスは、第５観点及び第６観点の水晶振動片であって、第１凸部及び第２凸部に形成された励振電極と、励振電極から連結部を介して枠部に引き出された引出電極とを有する水晶振動片と、引出電極と接続する接続電極を有し枠部と接合するベース板と、枠部と接合し、水晶振動片を封止するリッド板と、を備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の水晶振動片及び水晶デバイスによれば、基本波以外の周波数の発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】水晶デバイス１００の分解斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】（ａ）は、水晶振動片１３０の＋Ｙ’軸側の面の平面図である。 （ｂ）は、＋Ｙ’軸側から−Ｙ’軸側の面を見た水晶振動片１３０の平面図である。 （ｃ）は、水晶振動片１３０の断面図である。
【図４】（ａ）は、水晶振動片２３０の−Ｙ’軸側の面の平面図である。 （ｂ）は、水晶振動片３３０の＋Ｙ’軸側の面の平面図である。
【図５】水晶デバイス２００の分解斜視図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ断面図である。
【図７】（ａ）は、水晶振動片４３０の＋Ｙ’軸側の平面図である。 （ｂ）は、＋Ｙ’軸側から−Ｙ’軸側の面を見た水晶振動片４３０の平面図である。
【図８】（ａ）は、水晶振動片５３０の平面図である。 （ｂ）は、図８（ａ）の点線５３８の拡大斜視図である。 （ｃ）は、図８（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明の範囲は以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００１８】
（第１実施形態）
＜水晶デバイス１００の構成＞
図１は、水晶デバイス１００の分解斜視図である。水晶デバイス１００は、水晶振動片１３０と、リッド板１１０と、パッケージ１２０とにより形成されている。水晶振動片１３０には例えばＡＴカットの水晶振動片が用いられる。ＡＴカットの水晶振動片は、主面（ＹＺ面）が結晶軸（ＸＹＺ）のＹ軸に対して、Ｘ軸を中心としてＺ軸からＹ軸方向に３５度１５分傾斜されている。以下の説明では、ＡＴカットの水晶振動片の軸方向を基準とし、傾斜された新たな軸をＹ’軸及びＺ’軸として用いる。すなわち、水晶デバイス１００においては水晶デバイス１００の長辺方向をＸ軸方向、水晶デバイス１００の高さ方向をＹ’軸方向、Ｘ及びＹ’軸方向に垂直な方向をＺ’軸方向として説明する。
【００１９】
水晶デバイス１００は、パッケージ１２０の＋Ｙ’軸側に形成された凹部１２１に水晶振動片１３０が載置される。さらに水晶振動片１３０が載置された凹部１２１を密封するようにリッド板１１０がパッケージ１２０の＋Ｙ’軸側の面に接合されて水晶デバイス１００が形成される。
【００２０】
水晶振動片１３０は、水晶振動片１３０の周囲に形成される周辺部１３４ａと、水晶振動片１３０の＋Ｙ’軸側の面の周辺部１３４ａよりも中央側に形成される第１凸部１３４ｂと、水晶振動片１３０の−Ｙ’軸側の面の周辺部１３４ａよりも中央側に形成される第２凸部１３４ｃと、を有しているメサ型の水晶振動片である。第１凸部１３４ｂ及び第２凸部１３４ｃの表面にはそれぞれ励振電極１３１が形成されており、各励振電極１３１からは引出電極１３２が−Ｘ軸側の周辺部１３４ａに引き出されている。水晶振動片１３０に形成される励振電極１３１及び引出電極１３２等の電極は、例えば水晶振動片１３０にクロム（Ｃｒ）層が形成され、クロム層の上に金（Ａｕ）層が形成されることにより形成される。
【００２１】
水晶デバイス１００は表面実装型の水晶デバイスであり、実装端子１２５とプリント基板等とがハンダを介して固定され、電気的に接続されることにより実装される。パッケージ１２０の−Ｙ’軸側の面は水晶デバイス１００が実装される実装面であり、実装面には一対の実装端子１２５（図２参照）が形成される。また、パッケージ１２０は矩形形状に形成されており、パッケージ１２０の外壁の四隅にはキャスタレーション１２７ａが形成され、短辺側の中央にはキャスタレーション１２７ｂが形成されている。キャスタレーション１２７ｂには、実装端子１２５の一部が形成されている。パッケージ１２０の＋Ｙ’軸側の面には凹部１２１が形成されている。凹部１２１に形成され、実装面の反対側の面である底面には、水晶振動片１３０が載置される載置部１２３が形成されており、載置部１２３の＋Ｙ’軸側の面には接続端子１２４が形成されている。接続端子１２４と実装端子１２５とは互いに電気的に接続されている。また、パッケージ１２０の凹部１２１の周囲にはリッド板１１０と接合される接合面１２２が形成されている。パッケージ１２０は、例えばセラミックスにより形成されており、パッケージ１２０は３つの層により形成されている。第１層１２０ａは平面状に形成されパッケージ１２０の−Ｙ’軸側に配置されている。また、第１層１２０ａの−Ｙ’軸側の面は実装面であり、実装端子１２５が形成されている。第１層１２０ａの＋Ｙ’軸側には第２層１２０ｂが配置される。第２層１２０ｂの中央には、凹部１２１の一部を形成する貫通孔が形成されている。また第２層１２０ｂは凹部１２１に載置部１２３を形成し、載置部１２３の＋Ｙ’軸側の面には接続端子１２４が形成される。第２層１２０ｂの＋Ｙ’軸側の面には第３層１２０ｃが配置される。第３層１２０ｃの中央には凹部１２１の一部を形成する貫通孔が形成されている。また、第３層１２０ｃの＋Ｙ’軸側の面には接合面１２２が形成されている。パッケージ１２０に形成される接続端子１２４及び実装端子１２５等の電極は、例えばセラミックス上にタングステンの層が形成され、その上に下地めっきとしてニッケル層が形成され、さらにその上に仕上げメッキとして金層が形成されることにより形成される。
【００２２】
リッド板１１０は、平面状の板として形成されている。リッド板１１０はパッケージ１２０の＋Ｙ’軸側の面に形成されている接合面１２２に封止材１４２（図１（ｂ）参照）を介して接合されることによりパッケージ１２０の凹部１２１を密封する。
【００２３】
図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。パッケージ１２０の凹部１２１の−Ｘ軸側の＋Ｚ’軸側及び−Ｚ’軸側にはそれぞれ載置部１２３が形成されており、各載置部１２３の＋Ｙ’軸側の面には接続端子１２４が形成されている。水晶振動片１３０は載置部１２３に載置され、引出電極１３２と接続端子１２４とが導電性接着剤１４１を介して電気的に接続されている。パッケージ１２０の＋Ｙ’軸側に接合されるリッド板１１０は、パッケージ１２０の接合面１２２に封止材１４２を介して接合されることによりパッケージ１２０の凹部１２１を密封している。また、パッケージ１２０の−Ｙ’軸側の面及びキャスタレーション１２７ｂの一部には、一対の実装端子１２５が形成されている。接続端子１２４は、パッケージ１２０の底面に形成される接続電極１２４ａを介してキャスタレーション１２７ｂに形成されている実装端子１２５に電気的に接続されている。
【００２４】
図３（ａ）は、水晶振動片１３０の＋Ｙ’軸側の面の平面図である。水晶振動片１３０の＋Ｙ’軸側の面には第１凸部１３４ｂが形成され、また、第１凸部１３４ｂの周りには周辺部１３４ａが形成されている。第１凸部１３４ｂの＋Ｙ’軸側の面には励振電極１３１が形成されており、励振電極１３１からは周辺部１３４ａの−Ｘ軸側の−Ｚ’軸側に引出電極１３２が引き出されている。この引出電極１３２は周辺部１３４ａの−Ｚ’軸側の側面を介して−Ｙ’軸側の面にまで引き出されている（図３（ｂ）参照）。一方、周辺部１３４ａの−Ｘ軸側の＋Ｚ’軸側には水晶振動片１３０の−Ｙ’軸側の面から引き出された引出電極１３２が形成されている。また、第１凸部１３４ｂのＸ軸方向の長さは長さＬＲ１に形成され、Ｚ’軸方向の長さは長さＷＲ１に形成されている。
【００２５】
図３（ｂ）は、＋Ｙ’軸側から−Ｙ’軸側の面を見た水晶振動片１３０の平面図である。図３（ｂ）には、水晶振動片１３０の＋Ｙ’軸側から水晶振動片ｌ３０を透過して水晶振動片１３０の−Ｙ’軸側の面を見たときの平面図が示されている。水晶振動片１３０の−Ｙ’軸側の面には第２凸部１３４ｃが形成されており、第２凸部１３４ｃの周りは周辺部１３４ａが形成されている。第２凸部１３４ｃの−Ｙ’軸側の面には励振電極１３１が形成されており、励振電極１３１からは周辺部１３４ａの−Ｘ軸側の＋Ｚ’軸側に引出電極１３２が引き出されている。この引出電極１３２は、さらに周辺部１３４ａの＋Ｚ’軸側の側面を介して周辺部１３４ａの＋Ｙ’軸側の面に引き出されている（図３（ａ）参照）。一方、周辺部１３４ａの−Ｘ軸側の−Ｚ’軸側には水晶振動片１３０の＋Ｙ’軸側の面から引き出された引出電極１３２が形成されている。また、第２凸部１３４ｃの＋Ｘ軸方向の長さは長さＬＲ２に形成され、＋Ｚ’軸方向の長さは長さＷＲ２に形成されている。
【００２６】
図３（ｃ）は、水晶振動片１３０の断面図である。図３（ｃ）は、図３（ａ）及び図３（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。水晶振動片１３０では、第１凸部１３４ｂが周辺部１３４ａからの高さが第１高さＨＲ１に形成され、第２凸部１３４ｃが周辺部１３４ａからの高さが第２高さＨＲ２に形成されている。
【００２７】
基本波が用いられる水晶振動片では、基本波の３倍の周波数と３倍波との周波数の差が大きくなるように設計されることが望ましい。基本波の３倍の周波数と３倍波との周波数の差が大きくなるとき、３倍波は水晶振動片で発生しにくくなる。水晶振動片の基本波は励振電極が形成されている第１凸部及び第２凸部において形成される。すなわち、第１凸部及び第２凸部の形状等が変わるとき水晶振動片の振動変位分布が変わり、基本波の３倍の周波数と３倍波との周波数の差も変化する。
【００２８】
水晶振動片１３０では、第１凸部１３４ｂと第２凸部１３４ｃとのＸ軸方向の長さ、Ｚ’軸方向の長さ、及びＹ’軸方向の高さが調整され、水晶振動片１３０では基本波の３倍の周波数と３倍波との周波数の差が大きくなるように形成されている。このとき水晶振動片１３０では、第１凸部１３４ｂと第２凸部１３４ｃとのＸ軸方向の長さ、Ｚ’軸方向の長さ、又はＹ’軸方向の高さの少なくとも１つが互いに異なっている。すなわち、第１凸部１３４ｂのＸ−Ｚ’平面の形状を第１平面形状、第２凸部１３４ｃのＸ−Ｚ’平面の形状を第２平面形状とすると、水晶振動片１３０では、第１平面形状が第２平面形状と面積又は平面形状の少なくとも一方が異なる、もしくは第1凸部１３４ｂの第１高さＨＲ１が第２凸部１３４ｃの第２高さＨＲ２と異なっている。
【００２９】
また水晶振動片１３０では、水晶振動片１３０がパッケージ１２０の凹部１２１に載置された後に水晶振動片１３０の＋Ｙ’軸側の面の励振電極１３１の厚さを薄くするなどして周波数が調整される。そのため水晶振動片１３０では、＋Ｙ’軸側の励振電極１３１の面積が大きくなるように形成されると周波数の調整が行いやすいため好ましい。
【００３０】
（第２実施形態）
水晶振動片は、第１実施形態において示されたように、第１凸部の第１平面形状と第２凸部の第２平面形状とがＹ’軸方向に互いに一致して重なりあわないことにより周波数の３倍波の発生が抑えられる。そのため、第１凸部の第１平面形状及び第２凸部の第２平面形状が互いに異なる様々な組み合わせが考えられる。以下に、水晶振動片の変形例を説明する。また、以下の説明において、水晶振動片１３０と同様の部分に関しては、水晶振動片１３０と同様の記号を付してその説明を省略する。
【００３１】
＜水晶振動片２３０の構成＞
水晶振動片２３０は、＋Ｙ’軸側の面に第１凸部１３４ｂ（図４（ａ）参照）が形成され、−Ｙ’軸側の面に第２凸部２３４ｃが形成されている。水晶振動片２３０は、第２凸部２３４ｃ及び第２凸部２３４ｃに形成される励振電極２３１以外の構成は、水晶振動片１３０と同様である。
【００３２】
図４（ａ）は、水晶振動片２３０の−Ｙ’軸側の面の平面図である。図４（ａ）では、水晶振動片２３０を＋Ｙ’軸側から見て、水晶振動片２３０を透過した水晶振動片２３０の−Ｙ’軸側の面の平面図が示されている。水晶振動片２３０の−Ｙ’軸側に形成されている第２凸部２３４ｃは、楕円の平面を有している。第２凸部２３４ｃの−Ｙ’軸側の面には励振電極２３１が形成されており、励振電極２３１からは引出電極１３２が引き出されている。第２凸部２３４ｃのＸ軸方向の長さは長径ＬＲ３であり、Ｚ’軸方向の長さは短径ＷＲ３である。第２凸部２３４ｃの平面形状は楕円であり、長方形の形状に形成されている第１凸部１３４ｂとは異なった形状に形成されている。
【００３３】
＜水晶振動片３３０の構成＞
水晶振動片３３０は、＋Ｙ’軸側の面に第１凸部３３４ｂが形成され、−Ｙ’軸側の面に第２凸部２３４ｃ（図４（ａ）参照）が形成されている。
【００３４】
図４（ｂ）は、水晶振動片３３０の＋Ｙ’軸側の面の平面図である。水晶振動片３３０の＋Ｙ’軸側に形成されている第１凸部３３４ｂは、楕円の平面形状を有している。第１凸部３３４ｂの＋Ｙ’軸側の面には励振電極３３１が形成されており、励振電極３３１からは引出電極１３２が引き出されている。第１凸部３３４ｂのＸ軸方向の長さは長径ＬＲ４であり、Ｚ’軸方向の長さは短径ＷＲ４である。水晶振動片３３０では、短径ＷＲ３及び短径ＷＲ４と、長径ＬＲ３及び長径ＬＲ４と、第１凸部３３４ｂの第１高さ及び第２凸部２３４ｃの第２高さと、の少なくとも１つが互いに異なっている。
【００３５】
水晶振動片２３０及び水晶振動片３３０では、第１凸部と第２凸部との平面形状が異なることにより、水晶振動片に生じる３倍波の発生が防がれている。また、第１凸部３３４ｂ及び第２凸部２３４ｃの平面形状は円形でもよい。
【００３６】
（第３実施形態）
水晶振動片は、周辺部の周りに枠部が形成され、周辺部と枠部とが連結部により連結されていてもよい。以下に、枠部が形成されている水晶振動片が用いられた水晶デバイス２００について説明する。
【００３７】
＜水晶デバイス２００の構成＞
図５は、水晶デバイス２００の分解斜視図である。水晶デバイス２００は、リッド板１１０と、ベース板２２０と、水晶振動片４３０と、により構成されている。水晶振動片４３０には例えばＡＴカットの水晶振動片が用いられ、ベース板２２０には例えばガラス及び水晶等が基材として用いられる。
【００３８】
水晶振動片４３０は、所定の周波数で振動する励振部４３１と、励振部４３１を囲む枠部４３２と、励振部４３１と枠部４３２とを連結する連結部４３３と、により構成されている。連結部４３３は励振部４３１の−Ｘ軸側の辺の＋Ｚ’軸側及び−Ｚ’軸側の端にそれぞれ連結されており、励振部４３１と枠部４３２との間の連結部４３３以外の領域は、水晶振動片４３０をＹ’軸方向に貫通する貫通溝４３６となっている。励振部４３１の＋Ｙ’軸側の面と−Ｙ’軸側の面とには励振電極４３４が形成されており、各励振電極４３４からは連結部４３３を通り枠部４３２にまで引出電極４３５が引き出されている。
【００３９】
ベース板２２０は、水晶振動片４３０の−Ｙ’軸側に配置される。ベース板２２０はＸ軸方向に長辺、Ｚ’軸方向に短辺を有する矩形形状に形成されている。ベース板２２０の−Ｙ’軸側の面には一対の実装端子２２３が形成されている。この実装端子２２３がハンダを介してプリント基板等に固定され電気的に接続されることにより、水晶デバイス２００がプリント基板等に実装される。また、ベース板２２０の四隅の側面にはキャスタレーション２２４が形成されており、キャスタレーション２２４には側面電極２２６が形成されている。ベース板２２０の＋Ｙ’軸側の面には凹部２２１が形成されており、凹部２２１の周りには接合面２２２が形成されている。また、接合面２２２の四隅でありキャスタレーション２２４の周りには接続端子２２５が形成されている。この接続端子２２５は、キャスタレーション２２４に形成される側面電極２２６を介して実装端子２２３に電気的に接続されている。ベース板２２０は、接合面２２２において封止材１４２（図６参照）を介して水晶振動片４３０の枠部４３２の−Ｙ’軸側の面に接合される。また、接続端子２２５と水晶振動片４３０の引出電極４３５とが電気的に接続される。
【００４０】
図６は、図５のＣ−Ｃ断面図である。水晶デバイス２００は、水晶振動片４３０の枠部４３２の＋Ｙ’軸側の面にリッド板１１０が封止材１４２を介して接合され、枠部４３２の−Ｙ’軸側の面にベース板２２０の接合面２２２が封止材１４２を介して接合されている。水晶振動片４３０の枠部４３２とベース板２２０の接合面２２２とが接合される際には、枠部４３２の−Ｙ’軸側の面に形成されている引出電極４３５とベース板２２０の接合面２２２に形成されている接続端子２２５とが電気的に接続される。これにより、励振電極４３４は、引出電極４３５、接続端子２２５、及び側面電極２２６を介して実装端子２２３に電気的に接続される。また水晶振動片４３０は、励振部４３１の周囲に形成される周辺部４３１ａと、励振部４３１の＋Ｙ’軸側の面の周辺部４３１ａよりも中央側に形成される第１凸部４３１ｂと、励振部４３１の−Ｙ’軸側の面の周辺部４３１ａよりも中央側に形成される第２凸部４３１ｃと、を有しているメサ型の水晶振動片である。
【００４１】
図７（ａ）は、水晶振動片４３０の＋Ｙ’軸側の平面図である。水晶振動片４３０の＋Ｙ’軸側の面には第１凸部４３１ｂ及び第１凸部４３１ｂの周りに形成されている周辺部４３１ａが形成されている。第１凸部４３１ｂには励振電極４３４が形成されており、励振電極４３４からは、−Ｚ’軸側の連結部４３３の＋Ｙ’軸側の面及び−Ｚ’軸側の連結部４３３の−Ｚ’軸側の側面４３３ａを介して連結部４３３の−Ｙ’軸側の面に引出電極４３５が引き出されている。また、第１凸部４３１ｂのＸ軸方向の長さは長さＬＲ５に形成され、Ｚ’軸方向の長さは長さＷＲ５に形成されている。
【００４２】
図７（ｂ）は、＋Ｙ’軸側から−Ｙ’軸側の面を見た水晶振動片４３０の平面図である。図７（ｂ）では、水晶振動片４３０の＋Ｙ’軸側から水晶振動片４３０を透過して水晶振動片４３０の−Ｙ’軸側の面を見た場合の平面図である。水晶振動片４３０の−Ｙ’軸側の面には第２凸部４３１ｃが形成されており、第２凸部４３１ｃの周りは周辺部４３１ａが配置されている。第２凸部４３１ｃの−Ｙ’軸側の面には励振電極４３４が形成されており、この励振電極４３４からは、＋Ｚ’軸側の連結部４３３を通り、枠部４３２の＋Ｘ軸側の＋Ｚ’軸側の角部にまで引出電極４３５が引き出されている。また、−Ｚ’軸側の連結部４３３では＋Ｙ’軸側に形成される励振電極４３４から引き出されている引出電極４３５が連結部４３３の側面４３３ａを介して連結部４３３の−Ｙ’軸側の面に引き出されており、引出電極４３５はさらに−Ｘ軸側の−Ｚ’軸側の角部にまで形成されている。また、第２凸部４３４ｃのＸ軸方向の長さは長さＬＲ６に形成され、Ｚ’軸方向の長さは長さＷＲ６に形成されている。
【００４３】
水晶振動片４３０では、長さＬＲ５及び長さＬＲ６と、長さＷＲ５及び長さＷＲ６と、第１凸部４３１ｂの周辺部４３１ａからの高さである第１高さ及び第２凸部４３１ｃの周辺部４３１ａからの高さである第２高さと、の中の少なくとも１つの組み合わせで寸法が異なっている。すなわち、第１凸部４３１ｂのＸ−Ｚ’平面の形状を第１平面形状、第２凸部４３１ｃのＸ−Ｚ’平面の形状を第２平面形状とすると、水晶振動片４３０では、第１平面形状が第２平面形状と面積又は平面形状の少なくとも一方が異なる、もしくは第1凸部４３１ｂの第１高さが第２凸部４３１ｃの第２高さと異なっている。
【００４４】
＜水晶振動片５３０の構成＞
水晶振動片では、周辺部の角部が面取りされていてもよい。以下に、周辺部の角部が面取りされている水晶振動片５３０について説明する。
【００４５】
図８（ａ）は、水晶振動片５３０の平面図である。水晶振動片５３０は、励振部５３１と、枠部５３２と、連結部５３３と、により構成されている。連結部５３３は、励振部５３１の＋Ｘ軸側の辺の両端にそれぞれ連結されている。励振部５３１と枠部５３２との間の連結部５３３以外の領域には水晶振動片５３０をＹ’軸方向に貫通する貫通溝５３６が形成されている。励振部５３１の周りには周辺部５３１ａが形成され、水晶振動片５３０の＋Ｙ’軸側の面の周辺部５３１ａの中央側には第１凸部５３１ｂが形成され、水晶振動片５３０の−Ｙ’軸側の面の周辺部５３１ａの中央側には第２凸部５３１ｃ（図８（ｄ）参照）が形成されている。すなわち、励振部５３１は、周辺部５３１ａ、第１凸部５３１ｂ、及び第２凸部５３１ｃを含んで構成される。第１凸部５３１ａ及び第２凸部５３１ｃの表面には励振電極５３４がそれぞれ形成されている。各励振電極５３４からはそれぞれ引出電極５３５が引き出されており、引出電極５３５は枠部５３２の−Ｙ’軸側の面の＋Ｘ軸側の＋Ｚ’軸側、及び−Ｘ軸側の−Ｚ’軸側の角部にまで形成されている。また、水晶振動片５３０は、周辺部５３１ａの−Ｘ軸側の角部が面取りされている。
【００４６】
図８（ｂ）は、図８（ａ）の点線５３８の拡大斜視図である。水晶振動片５３０では、周辺部５３１ａの−Ｘ軸側の−Ｚ’軸側及び−Ｘ軸側の＋Ｚ’軸側の角部が面取りされている。−Ｚ’軸側の角部では、−Ｙ’軸側の面に接する角部が面取りされ、＋Ｚ’軸側の角部では、＋Ｙ’軸側の面に接する角部が面取りされている。図８（ｂ）では、面取りされている面を面５３７として示している。
【００４７】
図８（ｃ）は、図８（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。水晶振動片５３０では、周辺部５３１ａの＋Ｚ’軸側及び−Ｚ’軸側の側面も＋Ｙ’軸方向から−Ｚ’軸方向に傾いて形成されている。このような側面の傾きは、水晶振動片の各軸方向に対するエッチング速度の違いに起因して形成される。ＡＴカットの水晶は、＋Ｙ’軸方向と−Ｚ’軸方向との間、及び−Ｙ’軸方向と＋Ｚ’軸方向との間にエッチング速度が速いためこのような側面が形成される。また、面取りされた面５３７も、このような各軸方向のエッチング速度の違いを利用して形成される。
【００４８】
図８（ｄ）は、図８（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。励振部５３１には、＋Ｙ’軸側の面に第１凸部５３１ｂが形成され、−Ｙ’軸側の面に第２凸部５３１ｃが形成されている。水晶振動片５３０では、第１凸部５３１ｂのＸ−Ｚ’平面の形状を第１平面形状、第２凸部５３１ｃのＸ−Ｚ’平面の形状を第２平面形状とすると、第１平面形状が第２平面形状と面積又は平面形状の少なくとも一方が異なる、もしくは第1凸部５３１ｂの高さが第２凸部５３１ｃの高さと異なっている。
【００４９】
水晶振動片では、従来、ベベル加工という励振部を円弧状に研磨する加工が行われてきた。この加工により、水晶振動片の不要振動の発生が抑えられ、クリスタルインピーダンス（ＣＩ）値を低下させることができる。水晶振動片５３０では、周辺部５３１ａの角部が面取りされることにより、水晶振動片５３０がベベル加工された形状に近い形状にすることができ、水晶振動片のＣＩ値を低減させることができる。またＡＴカット水晶振動片は主振動が厚さ方向（Ｙ’軸方向）に発生するため、Ｚ’軸方向に発生する振動は不要振動になる。そのため、面取りされる部分が曲面状に形成されるとＺ’軸方向の振動の境界条件が形成されなくなり、Ｚ’軸方向の振動の発生を抑えやすくなるため好ましい。
【００５０】
さらに、水晶振動片５３０では、励振部５３１の−Ｘ軸側の角部が面取りされている。水晶では＋Ｘ軸方向のエッチング速度が速く、＋Ｘ軸側の角部を面取りする場合には、励振部５３１がエッチングされすぎて励振部５３１の面積が狭くなってしまう場合がある。水晶振動片５３０では、励振部５３１の＋Ｘ軸側に連結部５３３を形成し、−Ｘ軸側の辺の角部をエッチングすることにより、エッチングの速度を抑え、励振部５３１の面積が狭くなりすぎることが抑えられている。
【００５１】
以上、本発明の最適な実施例について詳細に説明したが、これらの実施形態は互いに組み合わせて用いられることができる。また、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において実施例に様々な変更・変形を加えて実施することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１００、２００ … 水晶デバイス
１１０ … リッド板
１２０ … パッケージ
１２０ａ … 第１層
１２０ｂ … 第２層
１２０ｃ … 第３層
１２１、２２１ … 凹部
１２２、２２２ … 接合面
１２３ … 載置部
１２４、２２５ … 接続端子
１２４ａ … 接続電極
１２５、２２３ … 実装端子
１２７ａ、１２７ｂ、２２４ … キャスタレーション
１３０、２３０、３３０、４３０、５３０ … 水晶振動片
１３１、２３１、３３１、４３４、５３４ … 励振電極
１３２、４３５、５３５ … 引出電極
１３４ａ、５３１ａ … 周辺部
１３４ｂ、３３４ｂ、４３１ｂ、５３１ｂ … 第１凸部
１３４ｃ、２３４ｃ、４３１ｃ、５３１ｃ … 第２凸部
１４１ … 導電性接着剤
１４２ … 封止材
２２０ … ベース板
２２６ … 側面電極
４３１、５３１ … 励振部
４３２、５３２ … 枠部
４３３、５３３ … 連結部
４３６、５３６ … 貫通溝
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基本波以外の周波数の発生が抑えられた水晶振動片及び水晶デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
電圧をかけることにより所定の周波数で振動する水晶振動片が知られている。水晶振動片は、パッケージ等に封入されて水晶デバイスとして用いられる。このような水晶振動片は、例えば基本波で発振させられて用いられるが、このような基本波を用いる場合であっても３倍波等の基本波以外の周波数が発生する場合がある。このような基本波以外の周波数は、水晶デバイスを回路に実装した後に回路に干渉することによって回路に誤作動を起こさせるおそれがある。
【０００３】
このような誤作動を防ぐために、例えば特許文献１では、水晶振動片に表面波フィルタを形成することにより所定の周波数のみを検出する旨の開示がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−００６１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、近年の水晶振動片は小型化されていること、及びクリスタルインピーダンス（ＣＩ）値低減のために水晶振動片の両主面に凸部が形成されること等のために、特許文献１のように表面波フィルタを形成するスペースを水晶振動片に確保することが困難である。
【０００６】
本発明は、基本波を発振する水晶振動片の両主面に形成される凸部の平面形状、面積、又は高さの少なくとも１つが異なることにより、基本波以外の周波数の発生が抑えられた水晶振動片及び水晶デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１観点のメサ型の水晶振動片は、薄い厚さの周辺部と、周辺部より中央側で、一主面に周辺部よりも第１高さだけ高く形成され第１平面形状を有する平面上の第１凸部と、周辺部より中央側で、一主面に対向する他主面に周辺部よりも第２高さだけ高く形成され第２平面形状を有する平面上の第２凸部と、を備え、第1凸部の第１平面形状が第２凸部の第２平面形状と面積又は平面形状の少なくとも一方が異なる、もしくは第1凸部の第１高さが第２凸部の第２高さと異なる。
【０００８】
第２観点の水晶振動片は、第１観点において、一主面の法線方向から見た際に第１凸部は円形又は楕円であり、一主面の法線方向から見た際に第２凸部は円形又は楕円であり、第１凸部の円形の半径又は楕円の長径もしくは短径と、第２凸部の円形の半径又は楕円の長径もしくは短径とが異なる。
【０００９】
第３観点の水晶振動片は、第１観点において、一主面の法線方向から見た際に第１凸部が円形又は楕円形であり、一主面の法線方向から見た際に第２凸部が長方形である。
【００１０】
第４観点の水晶振動片は、第１観点において、一主面の法線方向から見た際に第１凸部が長方形であり、一主面の法線方向から見た際に第２凸部が長方形であり、第１凸部の長方形の長辺方向と第２凸部の長方形の長辺方向の長さとが異なる又は、第１凸部の長方形の短辺方向と第２凸部の長方形の短辺方向の長さとが異なる。
【００１１】
第５観点のメサ型の水晶振動片は、第１観点から第４観点において、周辺部の外周で空間を隔てて周辺部、第１凸部及び第２凸部を囲む枠部と、周辺部と枠部とを連結する連結部と、を備える。
【００１２】
第６観点のメサ型の水晶振動片は、一主面の法線方向から見た際に周辺部が長方形であり、連結部が周辺部の長方形の第１短辺に形成され、第１短辺に対向する第２短辺と２つの長辺とがなす角部が面取りされている。
【００１３】
第７観点の水晶デバイスは、第１観点から第４観点の水晶振動片であって、第１凸部及び第２凸部に形成された励振電極と、励振電極から周辺部に引き出された引出電極とを有する水晶振動片と、引出電極と接続する接続電極を有し、水晶振動片を載置するベース板と、ベース板と接合し、水晶振動片を封止するリッド板と、を備える。
【００１４】
第８観点の水晶デバイスは、第５観点及び第６観点の水晶振動片であって、第１凸部及び第２凸部に形成された励振電極と、励振電極から連結部を介して枠部に引き出された引出電極とを有する水晶振動片と、引出電極と接続する接続電極を有し枠部と接合するベース板と、枠部と接合し、水晶振動片を封止するリッド板と、を備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の水晶振動片及び水晶デバイスによれば、基本波以外の周波数の発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】水晶デバイス１００の分解斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】（ａ）は、水晶振動片１３０の＋Ｙ’軸側の面の平面図である。 （ｂ）は、＋Ｙ’軸側から−Ｙ’軸側の面を見た水晶振動片１３０の平面図である。 （ｃ）は、水晶振動片１３０の断面図である。
【図４】（ａ）は、水晶振動片２３０の−Ｙ’軸側の面の平面図である。 （ｂ）は、水晶振動片３３０の＋Ｙ’軸側の面の平面図である。
【図５】水晶デバイス２００の分解斜視図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ断面図である。
【図７】（ａ）は、水晶振動片４３０の＋Ｙ’軸側の平面図である。 （ｂ）は、＋Ｙ’軸側から−Ｙ’軸側の面を見た水晶振動片４３０の平面図である。
【図８】（ａ）は、水晶振動片５３０の平面図である。 （ｂ）は、図８（ａ）の点線５３８の拡大斜視図である。 （ｃ）は、図８（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明の範囲は以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００１８】
（第１実施形態）
＜水晶デバイス１００の構成＞
図１は、水晶デバイス１００の分解斜視図である。水晶デバイス１００は、水晶振動片１３０と、リッド板１１０と、パッケージ１２０とにより形成されている。水晶振動片１３０には例えばＡＴカットの水晶振動片が用いられる。ＡＴカットの水晶振動片は、主面（ＹＺ面）が結晶軸（ＸＹＺ）のＹ軸に対して、Ｘ軸を中心としてＺ軸からＹ軸方向に３５度１５分傾斜されている。以下の説明では、ＡＴカットの水晶振動片の軸方向を基準とし、傾斜された新たな軸をＹ’軸及びＺ’軸として用いる。すなわち、水晶デバイス１００においては水晶デバイス１００の長辺方向をＸ軸方向、水晶デバイス１００の高さ方向をＹ’軸方向、Ｘ及びＹ’軸方向に垂直な方向をＺ’軸方向として説明する。
【００１９】
水晶デバイス１００は、パッケージ１２０の＋Ｙ’軸側に形成された凹部１２１に水晶振動片１３０が載置される。さらに水晶振動片１３０が載置された凹部１２１を密封するようにリッド板１１０がパッケージ１２０の＋Ｙ’軸側の面に接合されて水晶デバイス１００が形成される。
【００２０】
水晶振動片１３０は、水晶振動片１３０の周囲に形成される周辺部１３４ａと、水晶振動片１３０の＋Ｙ’軸側の面の周辺部１３４ａよりも中央側に形成される第１凸部１３４ｂと、水晶振動片１３０の−Ｙ’軸側の面の周辺部１３４ａよりも中央側に形成される第２凸部１３４ｃと、を有しているメサ型の水晶振動片である。第１凸部１３４ｂ及び第２凸部１３４ｃの表面にはそれぞれ励振電極１３１が形成されており、各励振電極１３１からは引出電極１３２が−Ｘ軸側の周辺部１３４ａに引き出されている。水晶振動片１３０に形成される励振電極１３１及び引出電極１３２等の電極は、例えば水晶振動片１３０にクロム（Ｃｒ）層が形成され、クロム層の上に金（Ａｕ）層が形成されることにより形成される。
【００２１】
水晶デバイス１００は表面実装型の水晶デバイスであり、実装端子１２５とプリント基板等とがハンダを介して固定され、電気的に接続されることにより実装される。パッケージ１２０の−Ｙ’軸側の面は水晶デバイス１００が実装される実装面であり、実装面には一対の実装端子１２５（図２参照）が形成される。また、パッケージ１２０は矩形形状に形成されており、パッケージ１２０の外壁の四隅にはキャスタレーション１２７ａが形成され、短辺側の中央にはキャスタレーション１２７ｂが形成されている。キャスタレーション１２７ｂには、実装端子１２５の一部が形成されている。パッケージ１２０の＋Ｙ’軸側の面には凹部１２１が形成されている。凹部１２１に形成され、実装面の反対側の面である底面には、水晶振動片１３０が載置される載置部１２３が形成されており、載置部１２３の＋Ｙ’軸側の面には接続端子１２４が形成されている。接続端子１２４と実装端子１２５とは互いに電気的に接続されている。また、パッケージ１２０の凹部１２１の周囲にはリッド板１１０と接合される接合面１２２が形成されている。パッケージ１２０は、例えばセラミックスにより形成されており、パッケージ１２０は３つの層により形成されている。第１層１２０ａは平面状に形成されパッケージ１２０の−Ｙ’軸側に配置されている。また、第１層１２０ａの−Ｙ’軸側の面は実装面であり、実装端子１２５が形成されている。第１層１２０ａの＋Ｙ’軸側には第２層１２０ｂが配置される。第２層１２０ｂの中央には、凹部１２１の一部を形成する貫通孔が形成されている。また第２層１２０ｂは凹部１２１に載置部１２３を形成し、載置部１２３の＋Ｙ’軸側の面には接続端子１２４が形成される。第２層１２０ｂの＋Ｙ’軸側の面には第３層１２０ｃが配置される。第３層１２０ｃの中央には凹部１２１の一部を形成する貫通孔が形成されている。また、第３層１２０ｃの＋Ｙ’軸側の面には接合面１２２が形成されている。パッケージ１２０に形成される接続端子１２４及び実装端子１２５等の電極は、例えばセラミックス上にタングステンの層が形成され、その上に下地めっきとしてニッケル層が形成され、さらにその上に仕上げメッキとして金層が形成されることにより形成される。
【００２２】
リッド板１１０は、平面状の板として形成されている。リッド板１１０はパッケージ１２０の＋Ｙ’軸側の面に形成されている接合面１２２に封止材１４２（図１（ｂ）参照）を介して接合されることによりパッケージ１２０の凹部１２１を密封する。
【００２３】
図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。パッケージ１２０の凹部１２１の−Ｘ軸側の＋Ｚ’軸側及び−Ｚ’軸側にはそれぞれ載置部１２３が形成されており、各載置部１２３の＋Ｙ’軸側の面には接続端子１２４が形成されている。水晶振動片１３０は載置部１２３に載置され、引出電極１３２と接続端子１２４とが導電性接着剤１４１を介して電気的に接続されている。パッケージ１２０の＋Ｙ’軸側に接合されるリッド板１１０は、パッケージ１２０の接合面１２２に封止材１４２を介して接合されることによりパッケージ１２０の凹部１２１を密封している。また、パッケージ１２０の−Ｙ’軸側の面及びキャスタレーション１２７ｂの一部には、一対の実装端子１２５が形成されている。接続端子１２４は、パッケージ１２０の底面に形成される接続電極１２４ａを介してキャスタレーション１２７ｂに形成されている実装端子１２５に電気的に接続されている。
【００２４】
図３（ａ）は、水晶振動片１３０の＋Ｙ’軸側の面の平面図である。水晶振動片１３０の＋Ｙ’軸側の面には第１凸部１３４ｂが形成され、また、第１凸部１３４ｂの周りには周辺部１３４ａが形成されている。第１凸部１３４ｂの＋Ｙ’軸側の面には励振電極１３１が形成されており、励振電極１３１からは周辺部１３４ａの−Ｘ軸側の−Ｚ’軸側に引出電極１３２が引き出されている。この引出電極１３２は周辺部１３４ａの−Ｚ’軸側の側面を介して−Ｙ’軸側の面にまで引き出されている（図３（ｂ）参照）。一方、周辺部１３４ａの−Ｘ軸側の＋Ｚ’軸側には水晶振動片１３０の−Ｙ’軸側の面から引き出された引出電極１３２が形成されている。また、第１凸部１３４ｂのＸ軸方向の長さは長さＬＲ１に形成され、Ｚ’軸方向の長さは長さＷＲ１に形成されている。
【００２５】
図３（ｂ）は、＋Ｙ’軸側から−Ｙ’軸側の面を見た水晶振動片１３０の平面図である。図３（ｂ）には、水晶振動片１３０の＋Ｙ’軸側から水晶振動片ｌ３０を透過して水晶振動片１３０の−Ｙ’軸側の面を見たときの平面図が示されている。水晶振動片１３０の−Ｙ’軸側の面には第２凸部１３４ｃが形成されており、第２凸部１３４ｃの周りは周辺部１３４ａが形成されている。第２凸部１３４ｃの−Ｙ’軸側の面には励振電極１３１が形成されており、励振電極１３１からは周辺部１３４ａの−Ｘ軸側の＋Ｚ’軸側に引出電極１３２が引き出されている。この引出電極１３２は、さらに周辺部１３４ａの＋Ｚ’軸側の側面を介して周辺部１３４ａの＋Ｙ’軸側の面に引き出されている（図３（ａ）参照）。一方、周辺部１３４ａの−Ｘ軸側の−Ｚ’軸側には水晶振動片１３０の＋Ｙ’軸側の面から引き出された引出電極１３２が形成されている。また、第２凸部１３４ｃの＋Ｘ軸方向の長さは長さＬＲ２に形成され、＋Ｚ’軸方向の長さは長さＷＲ２に形成されている。
【００２６】
図３（ｃ）は、水晶振動片１３０の断面図である。図３（ｃ）は、図３（ａ）及び図３（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。水晶振動片１３０では、第１凸部１３４ｂが周辺部１３４ａからの高さが第１高さＨＲ１に形成され、第２凸部１３４ｃが周辺部１３４ａからの高さが第２高さＨＲ２に形成されている。
【００２７】
基本波が用いられる水晶振動片では、基本波の３倍の周波数と３倍波との周波数の差が大きくなるように設計されることが望ましい。基本波の３倍の周波数と３倍波との周波数の差が大きくなるとき、３倍波は水晶振動片で発生しにくくなる。水晶振動片の基本波は励振電極が形成されている第１凸部及び第２凸部において形成される。すなわち、第１凸部及び第２凸部の形状等が変わるとき水晶振動片の振動変位分布が変わり、基本波の３倍の周波数と３倍波との周波数の差も変化する。
【００２８】
水晶振動片１３０では、第１凸部１３４ｂと第２凸部１３４ｃとのＸ軸方向の長さ、Ｚ’軸方向の長さ、及びＹ’軸方向の高さが調整され、水晶振動片１３０では基本波の３倍の周波数と３倍波との周波数の差が大きくなるように形成されている。このとき水晶振動片１３０では、第１凸部１３４ｂと第２凸部１３４ｃとのＸ軸方向の長さ、Ｚ’軸方向の長さ、又はＹ’軸方向の高さの少なくとも１つが互いに異なっている。すなわち、第１凸部１３４ｂのＸ−Ｚ’平面の形状を第１平面形状、第２凸部１３４ｃのＸ−Ｚ’平面の形状を第２平面形状とすると、水晶振動片１３０では、第１平面形状が第２平面形状と面積又は平面形状の少なくとも一方が異なる、もしくは第1凸部１３４ｂの第１高さＨＲ１が第２凸部１３４ｃの第２高さＨＲ２と異なっている。
【００２９】
また水晶振動片１３０では、水晶振動片１３０がパッケージ１２０の凹部１２１に載置された後に水晶振動片１３０の＋Ｙ’軸側の面の励振電極１３１の厚さを薄くするなどして周波数が調整される。そのため水晶振動片１３０では、＋Ｙ’軸側の励振電極１３１の面積が大きくなるように形成されると周波数の調整が行いやすいため好ましい。
【００３０】
（第２実施形態）
水晶振動片は、第１実施形態において示されたように、第１凸部の第１平面形状と第２凸部の第２平面形状とがＹ’軸方向に互いに一致して重なりあわないことにより周波数の３倍波の発生が抑えられる。そのため、第１凸部の第１平面形状及び第２凸部の第２平面形状が互いに異なる様々な組み合わせが考えられる。以下に、水晶振動片の変形例を説明する。また、以下の説明において、水晶振動片１３０と同様の部分に関しては、水晶振動片１３０と同様の記号を付してその説明を省略する。
【００３１】
＜水晶振動片２３０の構成＞
水晶振動片２３０は、＋Ｙ’軸側の面に第１凸部１３４ｂ（図４（ａ）参照）が形成され、−Ｙ’軸側の面に第２凸部２３４ｃが形成されている。水晶振動片２３０は、第２凸部２３４ｃ及び第２凸部２３４ｃに形成される励振電極２３１以外の構成は、水晶振動片１３０と同様である。
【００３２】
図４（ａ）は、水晶振動片２３０の−Ｙ’軸側の面の平面図である。図４（ａ）では、水晶振動片２３０を＋Ｙ’軸側から見て、水晶振動片２３０を透過した水晶振動片２３０の−Ｙ’軸側の面の平面図が示されている。水晶振動片２３０の−Ｙ’軸側に形成されている第２凸部２３４ｃは、楕円の平面を有している。第２凸部２３４ｃの−Ｙ’軸側の面には励振電極２３１が形成されており、励振電極２３１からは引出電極１３２が引き出されている。第２凸部２３４ｃのＸ軸方向の長さは長径ＬＲ３であり、Ｚ’軸方向の長さは短径ＷＲ３である。第２凸部２３４ｃの平面形状は楕円であり、長方形の形状に形成されている第１凸部１３４ｂとは異なった形状に形成されている。
【００３３】
＜水晶振動片３３０の構成＞
水晶振動片３３０は、＋Ｙ’軸側の面に第１凸部３３４ｂが形成され、−Ｙ’軸側の面に第２凸部２３４ｃ（図４（ａ）参照）が形成されている。
【００３４】
図４（ｂ）は、水晶振動片３３０の＋Ｙ’軸側の面の平面図である。水晶振動片３３０の＋Ｙ’軸側に形成されている第１凸部３３４ｂは、楕円の平面形状を有している。第１凸部３３４ｂの＋Ｙ’軸側の面には励振電極３３１が形成されており、励振電極３３１からは引出電極１３２が引き出されている。第１凸部３３４ｂのＸ軸方向の長さは長径ＬＲ４であり、Ｚ’軸方向の長さは短径ＷＲ４である。水晶振動片３３０では、短径ＷＲ３及び短径ＷＲ４と、長径ＬＲ３及び長径ＬＲ４と、第１凸部３３４ｂの第１高さ及び第２凸部２３４ｃの第２高さと、の少なくとも１つが互いに異なっている。
【００３５】
水晶振動片２３０及び水晶振動片３３０では、第１凸部と第２凸部との平面形状が異なることにより、水晶振動片に生じる３倍波の発生が防がれている。また、第１凸部３３４ｂ及び第２凸部２３４ｃの平面形状は円形でもよい。
【００３６】
（第３実施形態）
水晶振動片は、周辺部の周りに枠部が形成され、周辺部と枠部とが連結部により連結されていてもよい。以下に、枠部が形成されている水晶振動片が用いられた水晶デバイス２００について説明する。
【００３７】
＜水晶デバイス２００の構成＞
図５は、水晶デバイス２００の分解斜視図である。水晶デバイス２００は、リッド板１１０と、ベース板２２０と、水晶振動片４３０と、により構成されている。水晶振動片４３０には例えばＡＴカットの水晶振動片が用いられ、ベース板２２０には例えばガラス及び水晶等が基材として用いられる。
【００３８】
水晶振動片４３０は、所定の周波数で振動する励振部４３１と、励振部４３１を囲む枠部４３２と、励振部４３１と枠部４３２とを連結する連結部４３３と、により構成されている。連結部４３３は励振部４３１の−Ｘ軸側の辺の＋Ｚ’軸側及び−Ｚ’軸側の端にそれぞれ連結されており、励振部４３１と枠部４３２との間の連結部４３３以外の領域は、水晶振動片４３０をＹ’軸方向に貫通する貫通溝４３６となっている。励振部４３１の＋Ｙ’軸側の面と−Ｙ’軸側の面とには励振電極４３４が形成されており、各励振電極４３４からは連結部４３３を通り枠部４３２にまで引出電極４３５が引き出されている。
【００３９】
ベース板２２０は、水晶振動片４３０の−Ｙ’軸側に配置される。ベース板２２０はＸ軸方向に長辺、Ｚ’軸方向に短辺を有する矩形形状に形成されている。ベース板２２０の−Ｙ’軸側の面には一対の実装端子２２３が形成されている。この実装端子２２３がハンダを介してプリント基板等に固定され電気的に接続されることにより、水晶デバイス２００がプリント基板等に実装される。また、ベース板２２０の四隅の側面にはキャスタレーション２２４が形成されており、キャスタレーション２２４には側面電極２２６が形成されている。ベース板２２０の＋Ｙ’軸側の面には凹部２２１が形成されており、凹部２２１の周りには接合面２２２が形成されている。また、接合面２２２の四隅でありキャスタレーション２２４の周りには接続端子２２５が形成されている。この接続端子２２５は、キャスタレーション２２４に形成される側面電極２２６を介して実装端子２２３に電気的に接続されている。ベース板２２０は、接合面２２２において封止材１４２（図６参照）を介して水晶振動片４３０の枠部４３２の−Ｙ’軸側の面に接合される。また、接続端子２２５と水晶振動片４３０の引出電極４３５とが電気的に接続される。
【００４０】
図６は、図５のＣ−Ｃ断面図である。水晶デバイス２００は、水晶振動片４３０の枠部４３２の＋Ｙ’軸側の面にリッド板１１０が封止材１４２を介して接合され、枠部４３２の−Ｙ’軸側の面にベース板２２０の接合面２２２が封止材１４２を介して接合されている。水晶振動片４３０の枠部４３２とベース板２２０の接合面２２２とが接合される際には、枠部４３２の−Ｙ’軸側の面に形成されている引出電極４３５とベース板２２０の接合面２２２に形成されている接続端子２２５とが電気的に接続される。これにより、励振電極４３４は、引出電極４３５、接続端子２２５、及び側面電極２２６を介して実装端子２２３に電気的に接続される。また水晶振動片４３０は、励振部４３１の周囲に形成される周辺部４３１ａと、励振部４３１の＋Ｙ’軸側の面の周辺部４３１ａよりも中央側に形成される第１凸部４３１ｂと、励振部４３１の−Ｙ’軸側の面の周辺部４３１ａよりも中央側に形成される第２凸部４３１ｃと、を有しているメサ型の水晶振動片である。
【００４１】
図７（ａ）は、水晶振動片４３０の＋Ｙ’軸側の平面図である。水晶振動片４３０の＋Ｙ’軸側の面には第１凸部４３１ｂ及び第１凸部４３１ｂの周りに形成されている周辺部４３１ａが形成されている。第１凸部４３１ｂには励振電極４３４が形成されており、励振電極４３４からは、−Ｚ’軸側の連結部４３３の＋Ｙ’軸側の面及び−Ｚ’軸側の連結部４３３の−Ｚ’軸側の側面４３３ａを介して連結部４３３の−Ｙ’軸側の面に引出電極４３５が引き出されている。また、第１凸部４３１ｂのＸ軸方向の長さは長さＬＲ５に形成され、Ｚ’軸方向の長さは長さＷＲ５に形成されている。
【００４２】
図７（ｂ）は、＋Ｙ’軸側から−Ｙ’軸側の面を見た水晶振動片４３０の平面図である。図７（ｂ）では、水晶振動片４３０の＋Ｙ’軸側から水晶振動片４３０を透過して水晶振動片４３０の−Ｙ’軸側の面を見た場合の平面図である。水晶振動片４３０の−Ｙ’軸側の面には第２凸部４３１ｃが形成されており、第２凸部４３１ｃの周りは周辺部４３１ａが配置されている。第２凸部４３１ｃの−Ｙ’軸側の面には励振電極４３４が形成されており、この励振電極４３４からは、＋Ｚ’軸側の連結部４３３を通り、枠部４３２の＋Ｘ軸側の＋Ｚ’軸側の角部にまで引出電極４３５が引き出されている。また、−Ｚ’軸側の連結部４３３では＋Ｙ’軸側に形成される励振電極４３４から引き出されている引出電極４３５が連結部４３３の側面４３３ａを介して連結部４３３の−Ｙ’軸側の面に引き出されており、引出電極４３５はさらに−Ｘ軸側の−Ｚ’軸側の角部にまで形成されている。また、第２凸部４３４ｃのＸ軸方向の長さは長さＬＲ６に形成され、Ｚ’軸方向の長さは長さＷＲ６に形成されている。
【００４３】
水晶振動片４３０では、長さＬＲ５及び長さＬＲ６と、長さＷＲ５及び長さＷＲ６と、第１凸部４３１ｂの周辺部４３１ａからの高さである第１高さ及び第２凸部４３１ｃの周辺部４３１ａからの高さである第２高さと、の中の少なくとも１つの組み合わせで寸法が異なっている。すなわち、第１凸部４３１ｂのＸ−Ｚ’平面の形状を第１平面形状、第２凸部４３１ｃのＸ−Ｚ’平面の形状を第２平面形状とすると、水晶振動片４３０では、第１平面形状が第２平面形状と面積又は平面形状の少なくとも一方が異なる、もしくは第1凸部４３１ｂの第１高さが第２凸部４３１ｃの第２高さと異なっている。
【００４４】
＜水晶振動片５３０の構成＞
水晶振動片では、周辺部の角部が面取りされていてもよい。以下に、周辺部の角部が面取りされている水晶振動片５３０について説明する。
【００４５】
図８（ａ）は、水晶振動片５３０の平面図である。水晶振動片５３０は、励振部５３１と、枠部５３２と、連結部５３３と、により構成されている。連結部５３３は、励振部５３１の＋Ｘ軸側の辺の両端にそれぞれ連結されている。励振部５３１と枠部５３２との間の連結部５３３以外の領域には水晶振動片５３０をＹ’軸方向に貫通する貫通溝５３６が形成されている。励振部５３１の周りには周辺部５３１ａが形成され、水晶振動片５３０の＋Ｙ’軸側の面の周辺部５３１ａの中央側には第１凸部５３１ｂが形成され、水晶振動片５３０の−Ｙ’軸側の面の周辺部５３１ａの中央側には第２凸部５３１ｃ（図８（ｄ）参照）が形成されている。すなわち、励振部５３１は、周辺部５３１ａ、第１凸部５３１ｂ、及び第２凸部５３１ｃを含んで構成される。第１凸部５３１ａ及び第２凸部５３１ｃの表面には励振電極５３４がそれぞれ形成されている。各励振電極５３４からはそれぞれ引出電極５３５が引き出されており、引出電極５３５は枠部５３２の−Ｙ’軸側の面の＋Ｘ軸側の＋Ｚ’軸側、及び−Ｘ軸側の−Ｚ’軸側の角部にまで形成されている。また、水晶振動片５３０は、周辺部５３１ａの−Ｘ軸側の角部が面取りされている。
【００４６】
図８（ｂ）は、図８（ａ）の点線５３８の拡大斜視図である。水晶振動片５３０では、周辺部５３１ａの−Ｘ軸側の−Ｚ’軸側及び−Ｘ軸側の＋Ｚ’軸側の角部が面取りされている。−Ｚ’軸側の角部では、−Ｙ’軸側の面に接する角部が面取りされ、＋Ｚ’軸側の角部では、＋Ｙ’軸側の面に接する角部が面取りされている。図８（ｂ）では、面取りされている面を面５３７として示している。
【００４７】
図８（ｃ）は、図８（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。水晶振動片５３０では、周辺部５３１ａの＋Ｚ’軸側及び−Ｚ’軸側の側面も＋Ｙ’軸方向から−Ｚ’軸方向に傾いて形成されている。このような側面の傾きは、水晶振動片の各軸方向に対するエッチング速度の違いに起因して形成される。ＡＴカットの水晶は、＋Ｙ’軸方向と−Ｚ’軸方向との間、及び−Ｙ’軸方向と＋Ｚ’軸方向との間にエッチング速度が速いためこのような側面が形成される。また、面取りされた面５３７も、このような各軸方向のエッチング速度の違いを利用して形成される。
【００４８】
図８（ｄ）は、図８（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。励振部５３１には、＋Ｙ’軸側の面に第１凸部５３１ｂが形成され、−Ｙ’軸側の面に第２凸部５３１ｃが形成されている。水晶振動片５３０では、第１凸部５３１ｂのＸ−Ｚ’平面の形状を第１平面形状、第２凸部５３１ｃのＸ−Ｚ’平面の形状を第２平面形状とすると、第１平面形状が第２平面形状と面積又は平面形状の少なくとも一方が異なる、もしくは第1凸部５３１ｂの高さが第２凸部５３１ｃの高さと異なっている。
【００４９】
水晶振動片では、従来、ベベル加工という励振部を円弧状に研磨する加工が行われてきた。この加工により、水晶振動片の不要振動の発生が抑えられ、クリスタルインピーダンス（ＣＩ）値を低下させることができる。水晶振動片５３０では、周辺部５３１ａの角部が面取りされることにより、水晶振動片５３０がベベル加工された形状に近い形状にすることができ、水晶振動片のＣＩ値を低減させることができる。またＡＴカット水晶振動片は主振動が厚さ方向（Ｙ’軸方向）に発生するため、Ｚ’軸方向に発生する振動は不要振動になる。そのため、面取りされる部分が曲面状に形成されるとＺ’軸方向の振動の境界条件が形成されなくなり、Ｚ’軸方向の振動の発生を抑えやすくなるため好ましい。
【００５０】
さらに、水晶振動片５３０では、励振部５３１の−Ｘ軸側の角部が面取りされている。水晶では＋Ｘ軸方向のエッチング速度が速く、＋Ｘ軸側の角部を面取りする場合には、励振部５３１がエッチングされすぎて励振部５３１の面積が狭くなってしまう場合がある。水晶振動片５３０では、励振部５３１の＋Ｘ軸側に連結部５３３を形成し、−Ｘ軸側の辺の角部をエッチングすることにより、エッチングの速度を抑え、励振部５３１の面積が狭くなりすぎることが抑えられている。
【００５１】
以上、本発明の最適な実施例について詳細に説明したが、これらの実施形態は互いに組み合わせて用いられることができる。また、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において実施例に様々な変更・変形を加えて実施することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１００、２００ … 水晶デバイス
１１０ … リッド板
１２０ … パッケージ
１２０ａ … 第１層
１２０ｂ … 第２層
１２０ｃ … 第３層
１２１、２２１ … 凹部
１２２、２２２ … 接合面
１２３ … 載置部
１２４、２２５ … 接続端子
１２４ａ … 接続電極
１２５、２２３ … 実装端子
１２７ａ、１２７ｂ、２２４ … キャスタレーション
１３０、２３０、３３０、４３０、５３０ … 水晶振動片
１３１、２３１、３３１、４３４、５３４ … 励振電極
１３２、４３５、５３５ … 引出電極
１３４ａ、５３１ａ … 周辺部
１３４ｂ、３３４ｂ、４３１ｂ、５３１ｂ … 第１凸部
１３４ｃ、２３４ｃ、４３１ｃ、５３１ｃ … 第２凸部
１４１ … 導電性接着剤
１４２ … 封止材
２２０ … ベース板
２２６ … 側面電極
４３１、５３１ … 励振部
４３２、５３２ … 枠部
４３３、５３３ … 連結部
４３６、５３６ … 貫通溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄い厚さの周辺部と、
前記周辺部より中央側で、一主面に前記周辺部よりも第１高さだけ高く形成され第１平面形状を有する平面上の第１凸部と、
前記周辺部より中央側で、前記一主面に対向する他主面に前記周辺部よりも第２高さだけ高く形成され第２平面形状を有する平面上の第２凸部と、を備え、
前記第1凸部の前記第１平面形状が前記第２凸部の前記第２平面形状と面積又は平面形状の少なくとも一方が異なる、もしくは前記第1凸部の前記第１高さが前記第２凸部の前記第２高さと異なるメサ型の水晶振動片。
【請求項２】
前記一主面の法線方向から見た際に前記第１凸部は円形又は楕円であり、
前記一主面の法線方向から見た際に前記第２凸部は円形又は楕円であり、
前記第１凸部の円形の半径又は楕円の長径もしくは短径と、前記第２凸部の円形の半径又は楕円の長径もしくは短径とが異なる請求項１に記載のメサ型の水晶振動片。
【請求項３】
前記一主面の法線方向から見た際に前記第１凸部は円形又は楕円形であり、
前記一主面の法線方向から見た際に前記第２凸部は長方形である請求項１に記載のメサ型の水晶振動片。
【請求項４】
前記一主面の法線方向から見た際に前記第１凸部は長方形であり、
前記一主面の法線方向から見た際に前記第２凸部は長方形であり、
前記第１凸部の長方形の長辺方向と前記第２凸部の長方形の長辺方向の長さとが異なる又は、前記第１凸部の長方形の短辺方向と前記第２凸部の長方形の短辺方向の長さとが異なる請求項１に記載のメサ型の水晶振動片。
【請求項５】
前記周辺部の外周で空間を隔てて前記周辺部、前記第１凸部及び前記第２凸部を囲む枠部と、
前記周辺部と前記枠部とを連結する連結部と、
を備える請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のメサ型の水晶振動片。
【請求項６】
前記一主面の法線方向から見た際に前記周辺部は長方形であり、前記連結部は前記周辺部の長方形の第１短辺に形成され、前記第１短辺に対向する第２短辺と２つの長辺とがなす角部が面取りされている請求項５に記載のメサ型の水晶振動片。
【請求項７】
請求項１から請求項４のいずれかの水晶振動片であって、前記第１凸部及び前記第２凸部に形成された励振電極と、前記励振電極から前記周辺部に引き出された引出電極とを有する水晶振動片と、
前記引出電極と接続する接続端子を有し、前記水晶振動片を載置するベース板と、
前記ベース板と接合し、前記水晶振動片を封止するリッド板と、
を備える水晶デバイス。
【請求項８】
請求項５又は請求項６の水晶振動片であって、前記第１凸部及び前記第２凸部に形成された励振電極と、前記励振電極から前記連結部を介して前記枠部に引き出された引出電極とを有する水晶振動片と、
前記引出電極と接続する接続端子を有し、前記枠部と接合するベース板と、
前記枠部と接合し、前記水晶振動片を封止するリッド板と、
を備える水晶デバイス。
【請求項１】
薄い厚さの周辺部と、
前記周辺部より中央側で、一主面に前記周辺部よりも第１高さだけ高く形成され第１平面形状を有する平面上の第１凸部と、
前記周辺部より中央側で、前記一主面に対向する他主面に前記周辺部よりも第２高さだけ高く形成され第２平面形状を有する平面上の第２凸部と、を備え、
前記第1凸部の前記第１平面形状が前記第２凸部の前記第２平面形状と面積又は平面形状の少なくとも一方が異なる、もしくは前記第1凸部の前記第１高さが前記第２凸部の前記第２高さと異なるメサ型の水晶振動片。
【請求項２】
前記一主面の法線方向から見た際に前記第１凸部は円形又は楕円であり、
前記一主面の法線方向から見た際に前記第２凸部は円形又は楕円であり、
前記第１凸部の円形の半径又は楕円の長径もしくは短径と、前記第２凸部の円形の半径又は楕円の長径もしくは短径とが異なる請求項１に記載のメサ型の水晶振動片。
【請求項３】
前記一主面の法線方向から見た際に前記第１凸部は円形又は楕円形であり、
前記一主面の法線方向から見た際に前記第２凸部は長方形である請求項１に記載のメサ型の水晶振動片。
【請求項４】
前記一主面の法線方向から見た際に前記第１凸部は長方形であり、
前記一主面の法線方向から見た際に前記第２凸部は長方形であり、
前記第１凸部の長方形の長辺方向と前記第２凸部の長方形の長辺方向の長さとが異なる又は、前記第１凸部の長方形の短辺方向と前記第２凸部の長方形の短辺方向の長さとが異なる請求項１に記載のメサ型の水晶振動片。
【請求項５】
前記周辺部の外周で空間を隔てて前記周辺部、前記第１凸部及び前記第２凸部を囲む枠部と、
前記周辺部と前記枠部とを連結する連結部と、
を備える請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のメサ型の水晶振動片。
【請求項６】
前記一主面の法線方向から見た際に前記周辺部は長方形であり、前記連結部は前記周辺部の長方形の第１短辺に形成され、前記第１短辺に対向する第２短辺と２つの長辺とがなす角部が面取りされている請求項５に記載のメサ型の水晶振動片。
【請求項７】
請求項１から請求項４のいずれかの水晶振動片であって、前記第１凸部及び前記第２凸部に形成された励振電極と、前記励振電極から前記周辺部に引き出された引出電極とを有する水晶振動片と、
前記引出電極と接続する接続端子を有し、前記水晶振動片を載置するベース板と、
前記ベース板と接合し、前記水晶振動片を封止するリッド板と、
を備える水晶デバイス。
【請求項８】
請求項５又は請求項６の水晶振動片であって、前記第１凸部及び前記第２凸部に形成された励振電極と、前記励振電極から前記連結部を介して前記枠部に引き出された引出電極とを有する水晶振動片と、
前記引出電極と接続する接続端子を有し、前記枠部と接合するベース板と、
前記枠部と接合し、前記水晶振動片を封止するリッド板と、
を備える水晶デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−６２５７８（Ｐ２０１３−６２５７８Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９８０９４（Ｐ２０１１−１９８０９４）
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【出願人】（０００２３２４８３）日本電波工業株式会社 (1,148)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【出願人】（０００２３２４８３）日本電波工業株式会社 (1,148)
【Ｆターム（参考）】
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