本發(fā)明涉及石英振子以及石英振動(dòng)器件。

背景技術(shù)：

at切割等的厚度切變的石英振子作為頻率控制元件為人所知，作為頻率以及時(shí)間的基準(zhǔn)源而用于各種電子設(shè)備的振蕩器。

例如，如日本特開(kāi)2008-109538號(hào)公報(bào)所示，這種石英振子在進(jìn)行了at切割的矩形的石英片的中央形成有在厚度方向上對(duì)置的一對(duì)激勵(lì)電極，并形成有從該一對(duì)激勵(lì)電極分別引出至石英片的端部的引出電極。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

用于解決課題的技術(shù)方案

本發(fā)明的一個(gè)方式涉及的石英振子具備：板狀的石英片，進(jìn)行厚度切變振動(dòng)；一對(duì)激勵(lì)電極，形成在所述石英片的兩面；以及一對(duì)引出電極，分別從所述激勵(lì)電極引出。而且，所述石英片具有第一區(qū)域，所述第一區(qū)域具備被所述激勵(lì)電極被覆的多個(gè)丘陵部。

本發(fā)明的一個(gè)方式涉及的石英振動(dòng)器件具備上述的石英振子和對(duì)所述石英振子進(jìn)行固定的封裝件。

發(fā)明效果

根據(jù)上述的石英振子以及石英振動(dòng)器件，具備高可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式涉及的石英振動(dòng)器件100的示意性剖視圖。

圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式涉及的石英振子10的示意性的頂視圖。

圖3是石英片的主要部分剖視圖。

圖4是示出石英片的變形例的主要部分剖視圖。

圖5是實(shí)施例涉及的石英片的afm觀察結(jié)果。

圖6是比較例涉及的石英片的afm觀察結(jié)果。

圖7是示出實(shí)施例涉及的石英片的丘陵部的高度分布的圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明涉及的石英振子以及石英振動(dòng)器件的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。另外，附圖是示意性地示出的，各圖中的各種構(gòu)造的尺寸以及位置關(guān)系等能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行變更。

《石英振動(dòng)器件》

在對(duì)石英振子10進(jìn)行說(shuō)明之前，參照?qǐng)D1對(duì)容納有石英振子10的石英振動(dòng)器件100的整體圖進(jìn)行說(shuō)明。圖1是石英振動(dòng)器件100的示意性的剖視圖。石英振動(dòng)器件100具備石英振子10和容納石英振子10的封裝件30。

封裝件30具備第一基板31、配置在第一基板31的上表面的框部32、和將框部32的開(kāi)口封閉的第二基板33。封裝件30對(duì)石英振子10進(jìn)行密封。第一基板31和框部32例如能夠通過(guò)將陶瓷、玻璃或有機(jī)材料等具有絕緣性的材料加工成所希望的形狀而得到。第一基板31和框部32可以使用獨(dú)立的構(gòu)件而將它們進(jìn)行接合來(lái)形成，也可以使用相同材料一體地形成。此外，也可以使用陶瓷多層基板做成為由框部32形成腔的陶瓷封裝件。

第二基板33可以使用與第一基板31同樣的材料，也可以作為蓋部而使用平板狀的金屬。在使用與第一基板31同樣的材料的情況下，即使在產(chǎn)生了熱歷史的情況下，也能夠抑制在封裝件30產(chǎn)生的應(yīng)力，因此能夠提供可靠性高的石英振動(dòng)器件100。

在使用金屬的情況下，能夠容易地進(jìn)行氣密密封，因此能夠提供生產(chǎn)性高且可靠性高的石英振動(dòng)器件100。作為這樣的金屬材料，能夠使用fe-ni合金、fe-ni-co合金等一般的蓋體(lid)材料，能夠經(jīng)由auge、ausn等一般的金屬接合劑與框部32接合。

在封裝件30的容納空間35(腔)內(nèi)具備配置在第一基板31上的臺(tái)座部36。臺(tái)座部36是為了從封裝件30的內(nèi)壁隔開(kāi)間隔來(lái)保持石英振子10而設(shè)置的。通過(guò)臺(tái)座部36能夠以可振動(dòng)的狀態(tài)來(lái)保持石英振子10。關(guān)于這樣的臺(tái)座部36，只要是具有絕緣性的材料就沒(méi)有特別限定，例如可以使用與第一基板31、框部32同樣的材料。

石英振子10經(jīng)由導(dǎo)電性的粘接劑37保持在這樣的臺(tái)座部36上。如圖2所示，石英振子10具備板狀的石英片11、形成在其兩個(gè)主面(11a、11b)的一對(duì)激勵(lì)電極12(12a、12b)、以及與激勵(lì)電極12電連接的一對(duì)引出電極13(13a、13b)。

另外，還能夠通過(guò)調(diào)整粘接劑37的量、潤(rùn)濕性，從而省去臺(tái)座部36。即，也可以在第一基板31上直接設(shè)置粘接劑37。

石英片11是以特定的切割角切出的。例如，可以使用以如下切斷角度進(jìn)行切割的at切割，即，yz面相對(duì)于石英的晶軸的y軸以x軸為中心從z軸向y軸方向傾斜了35度15分。激勵(lì)電極12a以石英片11的一個(gè)主面11a的中央附近為中心而形成。激勵(lì)電極12b以石英片11的另一個(gè)主面11b的中央附近為中心形成為與激勵(lì)電極12a對(duì)置配置。而且，引出電極13a為了將激勵(lì)電極12a與外部電路進(jìn)行連接而引出。具體地，引出電極13a與激勵(lì)電極12a電連接，并且引出至石英振子11的主面11a的端部，并經(jīng)由側(cè)面延伸至另一個(gè)主面11b。在此，決定延伸位置，使得不與激勵(lì)電極12b連接。同樣地，引出電極13b與激勵(lì)電極12b電連接，并且引出至石英振子11的主面11b的端部，并經(jīng)由側(cè)面延伸至主面11a。

在這樣的石英振子10中，通過(guò)石英片11的兩個(gè)主面11a、11b向相反方向運(yùn)動(dòng)的“厚度切變”來(lái)產(chǎn)生1mhz～幾百mhz的振動(dòng)。這樣的振動(dòng)的頻率能夠通過(guò)石英片11的平面形狀和厚度以及激勵(lì)電極12的平面形狀和厚度進(jìn)行控制。例如，關(guān)于石英片11，只要將平面形狀設(shè)為矩形，將短邊側(cè)設(shè)為0.1mm～2.0mm，將長(zhǎng)邊側(cè)設(shè)為0.3mm～3.0mm，將厚度設(shè)為1μm～70μm，將激勵(lì)電極12的厚度設(shè)為0.1μm～1μm即可。

在此，經(jīng)由粘接劑37將引出電極13a與外部電極38a連接。同樣地，引出電極13b經(jīng)由粘接劑37與外部電極38b連接。更具體地，粘接劑37對(duì)一個(gè)石英振子10設(shè)置有兩個(gè)，分別與引出到主面11b的引出電極13a和位于主面11b的引出電極13b連接。

外部電極38從臺(tái)座部36引出至容納空間35的外側(cè)，在該例子中，延伸至第一基板31的與連接框部32的一側(cè)相反側(cè)的面即下表面。由此，通過(guò)將石英振動(dòng)器件100在第一基板31的下表面安裝在未圖示的電路基板等，從而能夠與外部電路進(jìn)行連接。

例如，在用多層陶瓷封裝件來(lái)形成第一基板31、框部32、臺(tái)座部36或者用多層有機(jī)基板形成的情況下，這樣的外部電極38可以通過(guò)形成貫通各層的過(guò)孔并設(shè)置貫通導(dǎo)體來(lái)實(shí)現(xiàn)。

另外，在該例子中，在容納空間35內(nèi)未配置振蕩電路等的電子部件，但是也可以在容納空間35內(nèi)配置其它電子部件。

《石英振子10》

本實(shí)施方式的石英振子10使用圖2已經(jīng)進(jìn)行了說(shuō)明，對(duì)石英片11進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖3是圖2的a-a線處的主要部分剖視圖。在圖3中，省略了激勵(lì)電極12a、12b的顯示。

如圖3所示，在石英片11中的被激勵(lì)電極12覆蓋的區(qū)域具備多個(gè)丘陵部15。通過(guò)設(shè)置這樣的多個(gè)丘陵部15，從而與激勵(lì)電極12的接觸面積增加，并且會(huì)產(chǎn)生錨固效果，因此能夠提高激勵(lì)電極12與石英片11的接合強(qiáng)度。由此，能夠提供可靠性高的石英振子10。

關(guān)于這樣的丘陵部15，通過(guò)做成為小至難以對(duì)石英振子10的振動(dòng)頻率造成影響的程度，并配置許多丘陵部15，從而能夠在對(duì)振動(dòng)頻率影響少的狀態(tài)下提高與激勵(lì)電極12的密接性。具體地，丘陵部15的高度設(shè)為石英片11的厚度的0.1％以下即可。因?yàn)榍鹆瓴?5是散布的，所以在將丘陵部15設(shè)為這樣的大小的情況下，由丘陵部15造成的體積增加率會(huì)進(jìn)一步減小，實(shí)質(zhì)上難以對(duì)石英振子10的頻率造成影響。

另一方面，丘陵部15的高度與石英片11的厚度的偏差明顯不同，因此設(shè)為高于石英片11的平方平均值rq。例如，目前，已知通過(guò)石英片11的研磨加工、拋光加工、表面狀態(tài)的調(diào)整，能夠?qū)q改善至5nm程度(參照“鏡面加工技術(shù)的進(jìn)步”；小林昭氏監(jiān)修)。在這樣的表面狀態(tài)的情況下，只要設(shè)置具有大于5nm的高度的丘陵部15即可。

也可以使丘陵部15的高度高于石英片11的厚度的偏差σ。為了使石英振子10的振動(dòng)頻率為所希望的值，石英片11也優(yōu)選設(shè)為均勻的厚度。作為石英片10，在不僅追求表面粗糙度的均勻性還追求厚度的均勻性的情況下，利用以往的研磨、蝕刻等進(jìn)行處理時(shí)的厚度的偏差造成的起伏、凹凸變少。像這樣，石英片11的厚度越均勻、σ越小，當(dāng)設(shè)置丘陵部15時(shí)，越能夠提高可靠性。例如，在相對(duì)于石英片11的目標(biāo)厚度的振動(dòng)頻率實(shí)現(xiàn)頻率的偏差為±2500ppm的厚度的偏差時(shí)，可達(dá)到基于丘陵部15的可靠性提高的效果。

而且，丘陵部15的底面的直徑可以設(shè)得大于高度。通過(guò)將底面的直徑設(shè)得比高度的尺寸大，從而使丘陵部15的表面積增加，并且提高與激勵(lì)電極12的被覆性、密接性。此外，還能夠降低丘陵部15成為火花源的可能性。

具體地，可以將丘陵部15設(shè)為比半球狀更平緩，使得不會(huì)成為突起部。為此，可以將丘陵部15的高度相對(duì)于底面的尺寸比設(shè)為1/2以下。此外，為了顯現(xiàn)出丘陵部15的表面積增加的效果，將高度相對(duì)于底面的尺寸比設(shè)為1/20以上為佳。此外，丘陵部15的表面也可以設(shè)為曲面。進(jìn)而，在厚度方向上進(jìn)行剖面視時(shí)，可以將主面11a、11b中的除丘陵部15以外的面與丘陵部15所成的角度(接觸角)設(shè)為銳角。

石英片11存在多個(gè)這樣的丘陵部15，這些多個(gè)丘陵部15的間隔沒(méi)有特別限定，例如只要以100nm～200nm程度的間隔而設(shè)置即可。通過(guò)以這樣的間隔設(shè)置丘陵部15，從而能夠提高形成于石英片11的激勵(lì)電極12的密接性。即，在通過(guò)蒸鍍法、濺射法等薄膜形成技術(shù)對(duì)激勵(lì)電極12進(jìn)行成膜時(shí)，有助于成膜的金屬粒徑為50nm～100nm程度。將該每個(gè)金屬粒子捕獲(trap)在丘陵部15之間，能夠通過(guò)丘陵部15填補(bǔ)金屬粒子間的間隙。由此，能夠通過(guò)丘陵部15來(lái)提高激勵(lì)電極12的密接性。

作為這樣的丘陵部15的具體的例子，例如，在以5nm的精度對(duì)石英片11的厚度偏差σ進(jìn)行了加工時(shí)，只要高度為50nm以下、底面的直徑為100nm以下且以100個(gè)/μm²以下的密度形成即可。

丘陵部15只要在進(jìn)行加工以使石英片11的厚度恒定時(shí)同時(shí)形成即可。即，通過(guò)利用等離子體局部加工(pace(plasmaassistedchemicaletching)、等離子體噴射、等離子體cvm(chemicalvaporizationmachining，化學(xué)蒸發(fā)加工)方法、局部rie(reactiveionetching，反應(yīng)離子蝕刻)方法等，局部地使厚度變化，從而能夠得到所希望的形狀的丘陵部15。

另外，在圖3所示的例子中，僅在主面11a設(shè)置有丘陵部15。在此，主面11a是在將石英振子10容納于封裝件30時(shí)位于成為蓋部的第二基板33側(cè)的面。在制造石英振動(dòng)器件100時(shí)，有時(shí)在將石英振子10固定在臺(tái)座部36之后，在激勵(lì)電極12間施加電壓，并一邊監(jiān)視頻率特性一邊對(duì)露出的激勵(lì)電極12(在該例子中為激勵(lì)電極12a)進(jìn)行蝕刻，使其厚度、形狀改變，從而進(jìn)行頻率特性的調(diào)整。像本例子這樣，在石英振子10中的與直接固定于封裝件30的一側(cè)的面相反側(cè)的面(11a)具有丘陵部15的情況下，即使在由于激勵(lì)電極12a加工的處理而產(chǎn)生局部的應(yīng)力的情況下，也能夠確保激勵(lì)電極12a與石英片11的密接性。

《變形例》

如圖4所示，丘陵部15也可以形成在石英片11的兩個(gè)主面(11a、11b)。在該情況下，能夠在兩個(gè)主面(11a、11b)提高激勵(lì)電極12與石英片11的密接性，因此能夠提供可靠性更高的石英振子10。在圖4中，也省略了激勵(lì)電極12的圖示。

此外，圖3、圖4均只提及了石英片11中的被激勵(lì)電極12被覆的區(qū)域，但是也可以還配置在兩個(gè)主面(11a、11b)中的從激勵(lì)電極12露出的面。在該情況下，丘陵部15也是微小且散布的，因此對(duì)石英振子10的振動(dòng)頻率沒(méi)有影響。

另外，假設(shè)在為了禁閉振動(dòng)而在石英片11的側(cè)面設(shè)置傾斜面的情況下，為了更有效地實(shí)現(xiàn)向石英片11的中央部的振動(dòng)禁閉，也可以不在傾斜面設(shè)置丘陵部15。

此外，也可以設(shè)為，在平面透視時(shí)，丘陵部15在兩個(gè)主面(11a、11b)不重疊。

以上對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了例示，但是本發(fā)明不限定于上述的實(shí)施方式，顯然，只要不脫離發(fā)明的目的，能夠設(shè)為任意的實(shí)施方式。

實(shí)施例

形成了圖3所示的石英片11。具體地，對(duì)于at切割的石英，將目標(biāo)厚度設(shè)為30μm并使厚度均勻化，并且形成了丘陵部15。對(duì)于厚度的均勻化，使用等離子體cvm法，局部地生成等離子體，從而局部地進(jìn)行了蝕刻。在此，根據(jù)所希望的加工量而使等離子體滯留時(shí)間不同，從而在整個(gè)面內(nèi)加工成所希望的厚度。

加工前石英厚度：30μm～32μm

加工前石英厚度偏差：20nm～120nm

加工后石英片11厚度：30μm±0.01μm

加工后石英片11厚度偏差(σ)：5nm以下

通過(guò)原子力顯微鏡(afm)測(cè)定了像這樣加工的石英片11和通過(guò)通常的濕式蝕刻而加工的比較例的石英的表面狀態(tài)。將實(shí)施例的觀察結(jié)果示于圖5，將比較例的觀察結(jié)果示于圖6。根據(jù)該結(jié)果可知，確認(rèn)到在實(shí)施例的石英片11形成了高度為20nm以下、寬度(底面的直徑)為60nm以下的多個(gè)丘陵部15。在比較例的石英的表面未能確認(rèn)到這樣的丘陵部。

另外，在afm的測(cè)定結(jié)果中，平面方向上的量級(jí)(μm)與高度方向上的量級(jí)(nm)不同。因此，雖然看上去丘陵部15成為寬度窄的突起狀，但是實(shí)際上為寬度寬的丘陵形狀。另外，在圖7示出一個(gè)丘陵部15的高度分布。像這樣，能夠確認(rèn)從周?chē)黠@地伸出的狀態(tài)。

接著，基于afm像，計(jì)算了實(shí)施例以及比較例的平方平均值rq、中心線平均粗糙度ra、最大高度rmax，其結(jié)果如下。另外，對(duì)于實(shí)施例，還計(jì)算了除丘陵部15以外的部分的rq、ra、rmax。

實(shí)施例(整體)

rq：0.51nm

ra：0.22nm

rmax：11.3nm

實(shí)施例(丘陵部15以外)

rq：0.15nm

ra：0.12nm

rmax：1.15nm

比較例(整體)

rq：0.13nm

ra：0.10nm

rmax：1.17nm

如上所述，表示表面粗糙度的項(xiàng)目沒(méi)有特別變化，能夠確認(rèn)在均勻且平坦的面上有些地方形成有丘陵部15的結(jié)構(gòu)。另外，在實(shí)施例中，通過(guò)4視野對(duì)丘陵部15的個(gè)數(shù)密度進(jìn)行了測(cè)定，其結(jié)果是50～150個(gè)/μm²。

根據(jù)該結(jié)果，基于以下的過(guò)程來(lái)分析丘陵部15的影響。

平均丘陵部15形狀：高度10nm、底面直徑30nm

丘陵部15的密度：100個(gè)/μm²

丘陵部15間的間隔：平均150nm

根據(jù)上述的假定，將多個(gè)丘陵部15相加的體積為大約2.4×10⁵nm³。這與每1μm²增加大約0.24nm的厚度的情況是等效的。在此，當(dāng)以在52mhz進(jìn)行振動(dòng)的石英振子10為目標(biāo)時(shí)，在厚度相對(duì)于目標(biāo)厚度28.656μm增加了0.24nm時(shí)，由此造成的頻率變化為大約500hz。即，相對(duì)于目標(biāo)頻率變動(dòng)了0.001％，能夠忽略對(duì)石英振子10整體的影響。

而且，通過(guò)沒(méi)置這樣的丘陵部15，能夠?qū)⒈砻娣e提高至1.6倍程度。其結(jié)果是，通過(guò)使用實(shí)施例的石英片11，能夠提高與激勵(lì)電極12的密接強(qiáng)度。實(shí)際上，以相同條件在實(shí)施例以及比較例的石英片11形成激勵(lì)電極12并測(cè)定了密接強(qiáng)度，其結(jié)果是，在實(shí)施例的情況下示出更高的值。

根據(jù)以上，確認(rèn)了實(shí)施例的石英振子10的可靠性高。

另外，雖然在上述中以石英振子為例進(jìn)行了說(shuō)明，但是只要是伴隨著振動(dòng)的板狀的芯片和形成在該芯片上的層狀的結(jié)構(gòu)(激勵(lì)電極等)的組合，就不限定于該例子，能夠通過(guò)在芯片的主面設(shè)置上述的丘陵部，從而達(dá)到同樣的效果。例如，也可以代替石英基板，使用鉭酸鋰晶體(lt基板)、鈮酸鋰晶體(ln基板)的壓電基板。在該壓電基板的主面形成梳齒狀的激勵(lì)電極(idt電極)。idt電極只要使用al、al合金來(lái)形成即可。通過(guò)在壓電基板中的至少被idt電極覆蓋的部分形成丘陵部，從而能夠提高idt電極與壓電基板的密接性。

另外，與石英振子的情況同樣地，也可以在壓電基板的主面中的未被idt電極覆蓋的部分也設(shè)置丘陵部。這是因?yàn)?，在形成覆蓋idt電極和壓電基板的主面的保護(hù)層的情況下，能夠提高該保護(hù)層與壓電基板的密接性。作為保護(hù)層，只要用由氧化硅、氧化氮構(gòu)成的薄膜形成即可。另外，丘陵部的形狀與石英振子的情況是同樣的。

通過(guò)將這樣的壓電基板按包含至少一個(gè)idt電極的每個(gè)區(qū)域進(jìn)行單片化，從而能夠構(gòu)成芯片狀的彈性波元件。

根據(jù)以上，能夠根據(jù)本說(shuō)明書(shū)提取下述概念。

(概念1)

一種彈性波元件，具備：

壓電基板；以及

激勵(lì)電極，配置在所述壓電基板的主面，

所述壓電基板具備被所述激勵(lì)電極被覆的多個(gè)丘陵部。

(概念2)

一種彈性波元件，具備：

壓電基板；

激勵(lì)電極，配置在所述壓電基板的主面；以及

絕緣性的保護(hù)膜，覆蓋所述激勵(lì)電極和所述壓電基板的主面中的未被所述激勵(lì)電極覆蓋的第一區(qū)域，

所述壓電基板在所述第一區(qū)域具備多個(gè)丘陵部。

(概念3)

根據(jù)概念1、2所述的彈性波元件，其中，壓電基板由鉭酸鋰晶體構(gòu)成，激勵(lì)電極由一對(duì)梳齒狀電極構(gòu)成。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

10：石英振子，11：石英片，11a：主面，11b：主面，12a：激勵(lì)電極，12b：激勵(lì)電極，13a：引出電極，13b：引出電極，15：丘陵部，30：封裝件，31：第一基板，32：框部，33：第二基板，35：容納空間，36：臺(tái)座部，37：粘接劑，100：石英振動(dòng)器件。