▶ チェンドゥ タイムメーカー クリスタル テクノロジー カンパニー リミテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-05-17
(45)【発行日】2022-05-25
(54)【発明の名称】縁に台状構造を有するポリッシュ水晶結晶周波数片
(51)【国際特許分類】
H03H 9/19 20060101AFI20220518BHJP
【ＦＩ】
H03H9/19 D
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2020544838
(86)(22)【出願日】2019-07-16
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-11-25
(86)【国際出願番号】 CN2019096069
(87)【国際公開番号】W WO2021003755
(87)【国際公開日】2021-01-14
【審査請求日】2020-08-20
(31)【優先権主張番号】201910614840.X
(32)【優先日】2019-07-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(31)【優先権主張番号】201910614820.2
(32)【優先日】2019-07-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(31)【優先権主張番号】201910615380.2
(32)【優先日】2019-07-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(31)【優先権主張番号】201910615410.X
(32)【優先日】2019-07-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(73)【特許権者】
【識別番号】520317192
【氏名又は名称】チェンドゥ タイムメーカー クリスタル テクノロジー カンパニー リミテッド
【氏名又は名称原語表記】ＣＨＥＮＧＤＵ ＴＩＭＥＭＡＫＥＲ ＣＲＹＳＴＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＣＯ．， ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１０３，Ｔｉａｎｙｉｎｇ Ｒｏａｄ， Ｈｉ－ｔｅｃｈ Ｚｏｎｅ （Ｗｅｓｔ Ｐａｒｋ） Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｃｉｔｙ， Ｓｉｃｈｕａｎ ６１１７３１ Ｃｈｉｎａ
(74)【代理人】
【識別番号】100104547
【弁理士】
【氏名又は名称】栗林 三男
(74)【代理人】
【識別番号】100206612
【弁理士】
【氏名又は名称】新田 修博
(74)【代理人】
【識別番号】100209749
【弁理士】
【氏名又は名称】栗林 和輝
(74)【代理人】
【識別番号】100217755
【弁理士】
【氏名又は名称】三浦 淳史
(72)【発明者】
【氏名】リ フイ
(72)【発明者】
【氏名】イェ ズチ
【審査官】石田 昌敏
(56)【参考文献】
【文献】特開２００９－０１０８６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１０５０７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－０８４０４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－３５０３７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－００７５３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－００６９０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００８／００７９３３４（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０３Ｈ ９／００－ ９／７４
Ｈ０３Ｈ ３／００７－３／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
突起構造が設置される、形状が矩形ブロックである原始水晶片を含み、前記突起構造として、以下の４つの構造のいずれか１つが用いられ、
構造１には、原始水晶片の４つの側面に互いに接続される突起が設置され、矩形水晶片（１）が構成され、
矩形水晶片（１）の長さ、幅、高さは、それぞれＸ２、Ｙ２、Ｚ２であり、前記矩形水晶片の上面と下面とには、矩形凹部（２）が設置され、
前記矩形凹部（２）の凹部底板は、原始水晶片であり、凹部底板の長さ、幅、高さは、それぞれＸ１、Ｙ１及びＺ１であり、
その中で、１．００７Ｘ１≦Ｘ２≦１．０５１Ｘ１であり、
１．００７Ｙ１≦Ｙ２≦１．０５１Ｙ１であり、
１．１８Ｚ１≦Ｚ２≦１．７６Ｚ１であり、
構造２には、原始水晶片の２つの短側面に突起が対称的に設置され、Ｈ形鋼形状の短Ｈ形水晶片が構成され、
短Ｈ形水晶片は、短ウェブ水晶片（３）と短フランジ板水晶片（４）とを含み、
前記短フランジ板水晶片（４）の数は、２であり、短ウェブ水晶片（３）の数は、１であり、短ウェブ水晶片（３）は、原始水晶片であり、
前記短ウェブ水晶片（３）の長さ、幅、高さは、それぞれＱ１、Ｗ１、Ｅ１であり、
短フランジ板水晶片（４）の長さ、幅、高さは、それぞれＱ２、Ｗ２、Ｅ２であり、
その中で、Ｑ
２＝Ｗ１であり、
０．１１１Ｑ１≦Ｗ２≦０．２０７Ｑ１であり、
１．３５Ｅ１≦Ｅ２≦１．７６Ｅ１であり、
構造３には、原始水晶片の２つの長側面に突起が対称的に設置され、Ｈ形鋼形状の長Ｈ形水晶片が構成され、
長Ｈ形水晶片は、長ウェブ水晶片（５）と長フランジ板水晶片（６）とを含み、
前記長フランジ板水晶片（６）の数は、２であり、長ウェブ水晶片（５）の数は、１であり、長ウェブ水晶片（５）は、原始水晶片であり、
前記長ウェブ水晶片（５）の長さ、幅、高さは、それぞれｑ１、ｗ１、ｅ１であり、
長フランジ板水晶片（６）の長さ、幅、高さは、それぞれｑ２、ｗ２、ｅ２であり、
その中で、ｑ２＝ｑ１であり、
０．０１６ｗ１≦ｗ２≦０．０３２ｗ２であり、
１．４１ｅ１≦ｅ２≦１．７６ｅ１であり、
構造４には、原始水晶片の上／下面に突起が鏡像的に設置され、角柱水晶片が構成され、
角柱水晶片は、長さ、幅、高さがＸ、Ｙ、Ｚである平板水晶片（７）を含み、前記平板水晶片（７）は、原始水晶片であり、前記平板水晶片（７）の上面と下面とには、角柱体形状の凸部（８）が鏡像的に設置され、前記凸部（８）は、前記平板水晶片（７）の上面と下面の四角に位置し、前記凸部（８）の底面と平行な辺の長さは、Ａであり、高さは、Ｂであり、
その中で、０．０６Ｚ≦Ｂ≦０．２４Ｚであり、
０．０３Ｙ≦Ａ≦０．０６Ｙである
ことを特徴とする、縁に台状構造を有するポリッシュ水晶結晶周波数片結晶周波数片。
【請求項2】
前記構造１には、前記矩形水晶片（１）がフォトリソグラフィエッチングにより上面と下面との矩形凹部（２）を加工されることを特徴とする請求項１に記載の縁に台状構造を有するポリッシュ水晶結晶周波数片。
【請求項3】
前記構造４には、平板水晶片（７）の上／下面において、互いの距離が短い２つの前記凸部（８）間にそれぞれ凸部（８）をＮつ含み、前記Ｎが１以上の自然数であることを特徴とする請求項１に記載の縁に台状構造を有するポリッシュ水晶結晶周波数片。
【請求項4】
前記Ｎは、１であり、前記凸部（８）は、正六角柱である
ことを特徴とする請求項３に記載の縁に台状構造を有するポリッシュ水晶結晶周波数片。
【請求項5】
前記原始水晶片の長さ、幅、高さは、それぞれ１．３５ｍｍ、０．９３ｍｍ、及び０．０１７ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の縁に台状構造を有するポリッシュ水晶結晶周波数片。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水晶片分野に属し、縁に台状構造を有するポリッシュ水晶結晶周波数片に関する。
【背景技術】
【0002】
５Ｇ通信の発展につれ、通信の波長が短いほど、その通信周波数が相応に高くなる。ＡＴカット水晶振動子又は発振器のコア部材は、圧電水晶結晶周波数片であり、その厚さ及び共振周波数は、ｔ＝１６６４／ｆ（その中で、ｔが水晶片の厚さを表し、ｆが水晶片の周波数を表す）を満たす。前記の式により、水晶片の共振周波数の増加につれ、水晶片の厚さは相応に薄くなることが明瞭に分かる。また、高周波の水晶片のインピーダンスを下げるため、水晶片の表面粗さを変えてその共振減衰を減らすことで実現することが多い。そのプロセス方法は、ポリッシュプロセスを用いて加工する。
【0003】
水晶片が薄くなるほど、その表面粗さが低くなるため、水晶片には洗浄中にオーバーラップ現象が生じる。２枚の水晶片が重ね合わされると、表面が非常に滑らかになり、真空領域が現れるため、オーバーラップ領域は洗浄し切れず、水晶振動子ＤＬＤ２（励起レベル依存性）のパラメータが過大になる。無理に分離させると、水晶片が破損する。このため、水晶片の外形（形状）を変えることにより、水晶片の振動のインピーダンスを満たすと共に、水晶片が洗浄中再接触後、一定の隙間を保って互いに粘着しないことを確保する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の目的は、縁に台状構造を有するポリッシュ水晶結晶周波数片を提供し、上述問題を解決した。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明が用いる技術態様は下記のようである。
突起構造が設置される、形状が矩形ブロックである原始水晶片を含み、
前記突起構造として、以下の４つの構造のいずれか１つが用いられ、
構造１には、原始水晶片の４つの側面に互いに接続される突起が設置され、矩形水晶片が構成され、
矩形水晶片の長さ、幅、高さは、それぞれＸ２、Ｙ２、Ｚ２であり、前記矩形水晶片の上面と下面とには、矩形凹部が設置され、
前記矩形凹部の凹部底板は、原始水晶片であり、凹部底板の長さ、幅、高さは、それぞれＸ１、Ｙ１及びＺ１であり、
その中で、１．００７Ｘ１≦Ｘ２≦１．０５１Ｘ１であり、
１．００７Ｙ１≦Ｙ２≦１．０５１Ｙ１であり、
１．１８Ｚ１≦Ｚ２≦１．７６Ｚ１であり、
構造２には、原始水晶片の２つの短側面に突起が対称的に設置され、Ｈ形鋼形状の短Ｈ形水晶片が構成され、
短Ｈ形水晶片は、短ウェブ水晶片と短フランジ板水晶片とを含み、
前記短フランジ板水晶片の数は、２であり、短ウェブ水晶片の数は、１であり、短ウェブ水晶片は、原始水晶片であり、
前記短ウェブ水晶片の長さ、幅、高さは、それぞれＱ１、Ｗ１、Ｅ１であり、
短フランジ板水晶片の長さ、幅、高さは、それぞれＱ２、Ｗ２、Ｅ２であり、
その中で、Ｑ２＝Ｗ１であり、
０．１１１Ｑ１≦Ｗ２≦０．２０７Ｑ１であり、
１．３５Ｅ１≦Ｅ２≦１．７６Ｅ１であり、
構造３には、原始水晶片の２つの長側面に突起が対称的に設置され、Ｈ形鋼形状の長Ｈ形水晶片が構成され、
短Ｈ形水晶片は、長ウェブ水晶片と長フランジ板水晶片とを含み、
前記長フランジ板水晶片の数は、２であり、長ウェブ水晶片の数は、１であり、長ウェブ水晶片は、原始水晶片であり、
前記長ウェブ水晶片の長さ、幅、高さは、それぞれｑ１、ｗ１、ｅ１であり、
長フランジ板水晶片の長さ、幅、高さは、それぞれｑ２、ｗ２、ｅ２であり、
その中で、ｑ２＝ｑ１であり、
０．０１６ｗ１≦ｗ２≦０．０３２ｗ２であり、
１．４１ｅ１≦ｅ２≦１．７６ｅ１であり、
構造４には、原始水晶片の上／下面に突起が鏡像的に設置され、角柱水晶片が構成され、
角柱水晶片は、長さ、幅、高さがＸ、Ｙ、Ｚである平板水晶片を含み、前記平板水晶片は、原始水晶片であり、前記平板水晶片の上面と下面とには、角柱体形状の凸部が鏡像的に設置され、前記凸部は、当該表面の対角に位置し、前記凸部の辺長は、Ａであり、高さは、Ｂであり、
その中で、０．０６Ｚ≦Ｂ≦０．２４Ｚであり、
０．０３Ｙ≦Ａ≦０．０６Ｙである
縁に台状構造を有するポリッシュ水晶結晶周波数片である。
突起構造が設置される、形状が矩形ブロックである原始水晶片を含み、
前記突起構造として、以下の４つの構造のいずれか１つが用いられ、
構造１には、原始水晶片の４つの側面に互いに接続される突起が設置され、矩形水晶片が構成され、
矩形水晶片の長さ、幅、高さは、それぞれＸ２、Ｙ２、Ｚ２であり、前記矩形水晶片の上面と下面とには、矩形凹部が設置され、
前記矩形凹部の凹部底板は、原始水晶片であり、凹部底板の長さ、幅、高さは、それぞれＸ１、Ｙ１及びＺ１であり、
その中で、１．００７Ｘ１≦Ｘ２≦１．０５１Ｘ１であり、
１．００７Ｙ１≦Ｙ２≦１．０５１Ｙ１であり、
１．１８Ｚ１≦Ｚ２≦１．７６Ｚ１であり、
構造２には、原始水晶片の２つの短側面に突起が対称的に設置され、Ｈ形鋼形状の短Ｈ形水晶片が構成され、
短Ｈ形水晶片は、短ウェブ水晶片と短フランジ板水晶片とを含み、
前記短フランジ板水晶片の数は、２であり、短ウェブ水晶片の数は、１であり、短ウェブ水晶片は、原始水晶片であり、
前記短ウェブ水晶片の長さ、幅、高さは、それぞれＱ１、Ｗ１、Ｅ１であり、
短フランジ板水晶片の長さ、幅、高さは、それぞれＱ２、Ｗ２、Ｅ２であり、
その中で、Ｑ２＝Ｗ１であり、
０．１１１Ｑ１≦Ｗ２≦０．２０７Ｑ１であり、
１．３５Ｅ１≦Ｅ２≦１．７６Ｅ１であり、
構造３には、原始水晶片の２つの長側面に突起が対称的に設置され、Ｈ形鋼形状の長Ｈ形水晶片が構成され、
短Ｈ形水晶片は、長ウェブ水晶片と長フランジ板水晶片とを含み、
前記長フランジ板水晶片の数は、２であり、長ウェブ水晶片の数は、１であり、長ウェブ水晶片は、原始水晶片であり、
前記長ウェブ水晶片の長さ、幅、高さは、それぞれｑ１、ｗ１、ｅ１であり、
長フランジ板水晶片の長さ、幅、高さは、それぞれｑ２、ｗ２、ｅ２であり、
その中で、ｑ２＝ｑ１であり、
０．０１６ｗ１≦ｗ２≦０．０３２ｗ２であり、
１．４１ｅ１≦ｅ２≦１．７６ｅ１であり、
構造４には、原始水晶片の上／下面に突起が鏡像的に設置され、角柱水晶片が構成され、
角柱水晶片は、長さ、幅、高さがＸ、Ｙ、Ｚである平板水晶片を含み、前記平板水晶片は、原始水晶片であり、前記平板水晶片の上面と下面とには、角柱体形状の凸部が鏡像的に設置され、前記凸部は、当該表面の対角に位置し、前記凸部の辺長は、Ａであり、高さは、Ｂであり、
その中で、０．０６Ｚ≦Ｂ≦０．２４Ｚであり、
０．０３Ｙ≦Ａ≦０．０６Ｙである
縁に台状構造を有するポリッシュ水晶結晶周波数片である。
【0006】
本発明は、水晶片が薄くなるほど、その表面粗さが低くなり、洗浄中に水晶片にオーバーラップ現象が生じることを解決するため、水晶片の非電極領域に突起を設置する構造を用いる。実験結果によれば、上述比率のサイズと形状とを満たすことのみで、電極領域を避けることができるため、水晶片自体の抵抗に影響を与えることがない。突起構造は、４つの場合を含み、原始水晶片のサイズは、一意ではなく、規格ＳＭＤ７０５０以下のサイズの水晶片に適用される。
【0007】
更に、好ましい態様としては、前記構造１において、前記矩形水晶片はフォトリソグラフィエッチングにより上面と下面との矩形凹部に加工される。フォトリソグラフィエッチングにより一体式矩形水晶片に加工され、縁には一定の質量が増加したが、上述構造とサイズとを用いることは、負荷が増加しすぎて結晶の振動インピーダンスに影響することは生じない。
【0008】
更に、好ましい態様としては、前記構造４においては、平板水晶片の上／下面において対角距離位置が短い任意の２つの凸部の間に全て凸部をＮつ含み、前記Ｎが１より大きい自然数である。凸部の数が２以上であることを強調するため、対角距離位置が短い任意の２つの凸部の間に新たな凸部が設置され、且つ全て平板水晶片の短辺上に設置される。２つの面は、短辺を４本含み、短辺ごとに設置される凸部の数と間隔距離とは同じである。これは、平板水晶片の縁に凸部の位置需要を設計するためである。水晶片のエネルギー閉じ込め効果は、主な振動が電極領域に集中し、非電極領域内にエネルギーが急速に減衰するため、縁振動が主振動領域へ反射することが抑制されてインピーダンスが過大になる。
【0009】
更に、好ましい態様としては、前記Ｎは、１であり、前記凸部は、正六角柱である。
【0010】
更に、好ましい態様としては、前記原始水晶片の長さ、幅、及び高さは、それぞれ１．３５ｍｍ、０．９３ｍｍ、及び０．０１７ｍｍであり、市販のよく見られる１つの規格である。
【発明の効果】
【0011】
上記をまとめると、本発明は、上述技術態様を用いたため、以下に述べる有益な効果を奏する。
１．本発明は、全体のフレーム負荷を付加することにより、前記方向の曲げ寄生振動と表面せん断寄生振動との干渉をより良く抑制することに役立つため、その共振の振幅が十分に大きく、インピーダンスの振幅値が減少することを確保する。
２．本発明では、水晶片の構造が変更されることにより、水晶片の主振動周波数が多少変わったが、水晶片が直接接触した後、一定の隙間が保たれることが実現され、オーバーラップのために水晶片を洗浄し切れない、或いは、洗浄後水晶片を分離できない等の現象が起きることを防止することができる。主振動周波数の大きさに対しては、後で中心部分の水晶片の厚さを調整することにより、水晶片の目標主周波数を実現することができる。
１．本発明は、全体のフレーム負荷を付加することにより、前記方向の曲げ寄生振動と表面せん断寄生振動との干渉をより良く抑制することに役立つため、その共振の振幅が十分に大きく、インピーダンスの振幅値が減少することを確保する。
２．本発明では、水晶片の構造が変更されることにより、水晶片の主振動周波数が多少変わったが、水晶片が直接接触した後、一定の隙間が保たれることが実現され、オーバーラップのために水晶片を洗浄し切れない、或いは、洗浄後水晶片を分離できない等の現象が起きることを防止することができる。主振動周波数の大きさに対しては、後で中心部分の水晶片の厚さを調整することにより、水晶片の目標主周波数を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
本発明の実施例の技術態様をより明瞭に説明するため、下記には、実施例において使用する必要がある図面について簡単に説明する。理解すべきことは、以下の図面は本発明のいくつかの実施例を示すのみであるため、範囲に対する制限と見なされるべきではない。当業者にとって、進歩性の労働をしない前提でもこれらの図面に基づき他の関連の図面を得ることができる。
【図1】本発明の矩形水晶片の構造を示す図である。
【図2】本発明の凹部底板を示す概略図である。
【図3】本発明の矩形水晶片を示す概略図である。
【図4】本発明の原始水晶片の長さ、幅、高さがそれぞれ１．３５ｍｍ、０．９３ｍｍ、及び０．０１７ｍｍである場合の原始水晶片のインピーダンス解析図である。
【図5】本発明の矩形水晶片がＸ２＝１．３６ｍｍ、Ｙ２＝０．９４ｍｍ、Ｚ２＝０．０２０ｍｍである場合の矩形水晶片のインピーダンス解析図である。
【図6】本発明の矩形水晶片がＸ２＝１．４２ｍｍ、Ｙ２＝０．９８ｍｍ、Ｚ２＝０．０２０ｍｍである場合の矩形水晶片のインピーダンス解析図である。
【図7】本発明の矩形水晶片がＸ２＝１．３６ｍｍ、Ｙ２＝０．９４ｍｍ、Ｚ２＝０．０２２ｍｍである場合の矩形水晶片のインピーダンス解析図である。
【図8】本発明の矩形水晶片がＸ２＝１．４２ｍｍ、Ｙ２＝０．９８ｍｍ、Ｚ２＝０．０２２ｍｍである場合の矩形水晶片のインピーダンス解析図である。
【図9】本発明の矩形水晶片がＸ２＝１．３６ｍｍ、Ｙ２＝０．９４ｍｍ、Ｚ２＝０．０３０ｍｍである場合の矩形水晶片のインピーダンス解析図である。
【図10】本発明の矩形水晶片がＸ２＝１．４２ｍｍ、Ｙ２＝０．９８ｍｍ、Ｚ２＝０．０３０ｍｍである場合の矩形水晶片のインピーダンス解析図である。
【図11】本発明の短Ｈ形水晶片の構造を示す図である。
【図12】本発明の短ウェブ水晶片を示す概略図である。
【図13】本発明の短フランジ板水晶片を示す概略図である。
【図14】本発明の短ウェブ水晶片がＱ１＝１．３５ｍｍ、Ｗ１＝０．９３ｍｍ、Ｅ１＝０．０１７ｍｍであり、短フランジ板水晶片がＱ２＝０．９３ｍｍ、Ｗ２＝０．０１５ｍｍ、Ｅ２＝０．０２３ｍｍである場合の短Ｈ形水晶片のインピーダンス解析図である。
【図15】本発明の短ウェブ水晶片がＱ１＝１．３５ｍｍ、Ｗ１＝０．９３ｍｍ、Ｅ１＝０．０１７ｍｍであり、短フランジ板水晶片がＱ２＝０．９３ｍｍ、Ｗ２＝０．０２８ｍｍ、Ｅ２＝０．０３０ｍｍである場合の短Ｈ形水晶片のインピーダンス解析図である。
【図16】本発明の長Ｈ形水晶片の構造を示す図である。
【図17】本発明の長ウェブ水晶片を示す概略図である。
【図18】本発明の長フランジ板水晶片を示す概略図である。
【図19】本発明の長ウェブ水晶片がｑ１＝１．３５ｍｍ、ｗ１＝０．９３ｍｍ、ｅ１＝０．０１７ｍｍであり、長フランジ板水晶片がｑ２＝１．３５ｍｍ、ｗ２＝０．０１５ｍｍ、ｅ２＝０．０２４ｍｍである場合の水晶片のインピーダンス解析図である。
【図20】本発明の長ウェブ水晶片がｑ１＝１．３５ｍｍ、ｗ１＝０．９３ｍｍ、ｅ１＝０．０１７ｍｍであり、長フランジ板水晶片がｑ２＝１．３５ｍｍ、ｗ２＝０．０３０ｍｍ、ｅ２＝０．０３０ｍｍである場合の水晶片のインピーダンス解析図である。
【図21】本発明の角柱水晶片の構造を示す図である。
【図22】本発明の角柱水晶片を示す概略図である。
【図23】本発明の水晶片がＸ＝１．３５ｍｍ、Ｙ＝０．９３ｍｍ、Ｚ＝０．０１７ｍｍ、Ａ＝０．０３、Ｂ＝０．０１、凸部の数＝８である場合の水晶片のインピーダンス解析図である。
【図24】本発明の水晶片がＸ＝１．３５ｍｍ、Ｙ＝０．９３ｍｍ、Ｚ＝０．０１７ｍｍ、Ａ＝０．０６、Ｂ＝０．０３、凸部の数＝８である場合の水晶片のインピーダンス解析図である。
【図25】本発明の水晶片がＸ＝１．３５ｍｍ、Ｙ＝０．９３ｍｍ、Ｚ＝０．０１７ｍｍ、Ａ＝０．０３、Ｂ＝０．０１、凸部の数＝１２である場合の水晶片のインピーダンス解析図である。
【図26】本発明の水晶片がＸ＝１．３５ｍｍ、Ｙ＝０．９３ｍｍ、Ｚ＝０．０１７ｍｍ、Ａ＝０．０６、Ｂ＝０．０１、凸部の数＝１２である場合の水晶片のインピーダンス解析図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明の目的、技術態様、及び利点をより明瞭にするため、以下、図面と実施例とを合わせ、更に、本発明について詳細に説明する。理解すべきことは、ここで述べられる具体的な実施例は、本発明を説明するためのみであり、本発明を限定するものではない。即ち、述べられる実施例は、本発明の一部の実施例のみであり、全ての実施例ではない。通常、ここで図面に示される本発明の実施例の構成要素は、様々な異なる構成で配置及び設計することができる。
【0014】
従って、以下、図面において提供される本発明の実施例についての詳細な説明は、本発明の保護を請求する範囲を限定するものではなく、本発明の選択された実施例を示すのみである。本発明の実施例に基づき、当業者が進歩性の労働をしない前提で得られる全ての他の実施例は、全て本発明の保護の範囲に属する。
【0015】
説明する必要があることは、「第１」及び「第２」等の関連用語は、１つのエンティティ又は操作を他のエンティティ又は操作と区別するためのみであり、これらのエンティティ又は操作の間に如何なるこの実際の関係又は順序が存在することを必ずしも要求又は示唆しない。そして、「含む」、「包含する」という用語又はその如何なる他の変形は、非排他的な包含を含むことを意味し、一連の要素を含む過程、方法、もの又は設備は、それらの要素を含むばかりでなく、明確に列挙していない他の要素も含み、或いは、この過程、方法、もの又は設備が固有である要素も含む。更なる制限がない場合、「…１つ含む」という語句により限定される要素は、前記要素を含む過程、方法、もの又は設備において別の同じ要素が更に存在することを除くものではない。
【0016】
突起構造が設置される、形状が矩形ブロックである原始水晶片を含み、
前記突起構造として、以下の４つの構造のいずれか１つが用いられ、
構造１には、原始水晶片の４つの側面に互いに接続される突起が設置され、矩形水晶片１が構成され、
矩形水晶片１の長さ、幅、高さは、それぞれＸ２、Ｙ２、Ｚ２であり、前記矩形水晶片の上面と下面とには、矩形凹部２が設置され、
前記矩形凹部２の凹部底板は、原始水晶片であり、凹部底板の長さ、幅、高さは、それぞれＸ１、Ｙ１及びＺ１であり、
その中で、１．００７Ｘ１≦Ｘ２≦１．０５１Ｘ１であり、
１．００７Ｙ１≦Ｙ２≦１．０５１Ｙ１であり、
１．１８Ｚ１≦Ｚ２≦１．７６Ｚ１であり、
構造２には、原始水晶片の２つの短側面に突起が対称的に設置され、Ｈ形鋼形状の短Ｈ形水晶片が構成され、
短Ｈ形水晶片は、短ウェブ水晶片３と短フランジ板水晶片４とを含み、
前記短フランジ板水晶片４の数は、２であり、短ウェブ水晶片３の数は、１であり、短ウェブ水晶片３は、原始水晶片であり、
前記短ウェブ水晶片３の長さ、幅、高さは、それぞれＱ１、Ｗ１、Ｅ１であり、
短フランジ板水晶片４の長さ、幅、高さは、それぞれＱ２、Ｗ２、Ｅ２であり、
その中で、Ｑ２＝Ｗ１であり、
０．１１１Ｑ１≦Ｗ２≦０．２０７Ｑ１であり、
１．３５Ｅ１≦Ｅ２≦１．７６Ｅ１であり、
構造３には、原始水晶片の２つの長側面に突起が対称的に設置され、Ｈ形鋼形状の長Ｈ形水晶片が構成され、
短Ｈ形水晶片は、長ウェブ水晶片５と長フランジ板水晶片６とを含み、
前記長フランジ板水晶片６の数は、２であり、長ウェブ水晶片５の数は、１であり、長ウェブ水晶片５は、原始水晶片であり、
前記長ウェブ水晶片５の長さ、幅、高さは、それぞれｑ１、ｗ１、ｅ１であり、
長フランジ板水晶片６の長さ、幅、高さは、それぞれｑ２、ｗ２、ｅ２であり、
その中で、ｑ２＝ｑ１であり、
０．０１６ｗ１≦ｗ２≦０．０３２ｗ２であり、
１．４１ｅ１≦ｅ２≦１．７６ｅ１であり、
構造４には、原始水晶片の上／下面に突起が鏡像的に設置され、角柱水晶片が構成され、
角柱水晶片は、長さ、幅、高さがＸ、Ｙ、Ｚである平板水晶片７を含み、前記平板水晶片７は、原始水晶片であり、前記平板水晶片７の上面と下面とには、角柱体形状の凸部８が鏡像的に設置され、前記凸部８は、当該表面の対角に位置し、前記凸部８の辺長は、Ａであり、高さは、Ｂであり、
その中で、０．０６Ｚ≦Ｂ≦０．２４Ｚであり、
０．０３Ｙ≦Ａ≦０．０６Ｙである
縁に台状構造を有するポリッシュ水晶結晶周波数片である。
前記突起構造として、以下の４つの構造のいずれか１つが用いられ、
構造１には、原始水晶片の４つの側面に互いに接続される突起が設置され、矩形水晶片１が構成され、
矩形水晶片１の長さ、幅、高さは、それぞれＸ２、Ｙ２、Ｚ２であり、前記矩形水晶片の上面と下面とには、矩形凹部２が設置され、
前記矩形凹部２の凹部底板は、原始水晶片であり、凹部底板の長さ、幅、高さは、それぞれＸ１、Ｙ１及びＺ１であり、
その中で、１．００７Ｘ１≦Ｘ２≦１．０５１Ｘ１であり、
１．００７Ｙ１≦Ｙ２≦１．０５１Ｙ１であり、
１．１８Ｚ１≦Ｚ２≦１．７６Ｚ１であり、
構造２には、原始水晶片の２つの短側面に突起が対称的に設置され、Ｈ形鋼形状の短Ｈ形水晶片が構成され、
短Ｈ形水晶片は、短ウェブ水晶片３と短フランジ板水晶片４とを含み、
前記短フランジ板水晶片４の数は、２であり、短ウェブ水晶片３の数は、１であり、短ウェブ水晶片３は、原始水晶片であり、
前記短ウェブ水晶片３の長さ、幅、高さは、それぞれＱ１、Ｗ１、Ｅ１であり、
短フランジ板水晶片４の長さ、幅、高さは、それぞれＱ２、Ｗ２、Ｅ２であり、
その中で、Ｑ２＝Ｗ１であり、
０．１１１Ｑ１≦Ｗ２≦０．２０７Ｑ１であり、
１．３５Ｅ１≦Ｅ２≦１．７６Ｅ１であり、
構造３には、原始水晶片の２つの長側面に突起が対称的に設置され、Ｈ形鋼形状の長Ｈ形水晶片が構成され、
短Ｈ形水晶片は、長ウェブ水晶片５と長フランジ板水晶片６とを含み、
前記長フランジ板水晶片６の数は、２であり、長ウェブ水晶片５の数は、１であり、長ウェブ水晶片５は、原始水晶片であり、
前記長ウェブ水晶片５の長さ、幅、高さは、それぞれｑ１、ｗ１、ｅ１であり、
長フランジ板水晶片６の長さ、幅、高さは、それぞれｑ２、ｗ２、ｅ２であり、
その中で、ｑ２＝ｑ１であり、
０．０１６ｗ１≦ｗ２≦０．０３２ｗ２であり、
１．４１ｅ１≦ｅ２≦１．７６ｅ１であり、
構造４には、原始水晶片の上／下面に突起が鏡像的に設置され、角柱水晶片が構成され、
角柱水晶片は、長さ、幅、高さがＸ、Ｙ、Ｚである平板水晶片７を含み、前記平板水晶片７は、原始水晶片であり、前記平板水晶片７の上面と下面とには、角柱体形状の凸部８が鏡像的に設置され、前記凸部８は、当該表面の対角に位置し、前記凸部８の辺長は、Ａであり、高さは、Ｂであり、
その中で、０．０６Ｚ≦Ｂ≦０．２４Ｚであり、
０．０３Ｙ≦Ａ≦０．０６Ｙである
縁に台状構造を有するポリッシュ水晶結晶周波数片である。
【0017】
動作時には、フォトリソグラフィエッチングにより上述構造の何れか１つが加工され、従来の平坦な水晶片に比べ、縁には一定の質量が増加するため、負荷が増加して結晶の振動インピーダンスの増加に影響することが生じ得る。このため、上述各構造の外形（形状）サイズを設計し、全体のフレーム負荷を付加することにより、前記方向の曲げ寄生振動と表面せん断寄生振動との干渉がより良く抑制されることに役立ち、その共振の振幅が十分に大きく、インピーダンスの振幅値が減少することを確保する。
【0018】
以下、実施例を合わせ、更に、本発明の特徴及び性能について詳細に説明する。
【0019】
実施例１
本発明では、原始水晶片の長さ、幅、高さを、それぞれ１．３５ｍｍ、０．９３ｍｍ、及び０．０１７ｍｍに設定し、ＡＮＳＹＳ有限要素ソフトウエアを用い、原始水晶片の交番電界の励起下での結晶振動の振幅周波数特性とインピーダンス特性とを高調波応答解析により計算し、４０Ωを得た。
本発明では、原始水晶片の長さ、幅、高さを、それぞれ１．３５ｍｍ、０．９３ｍｍ、及び０．０１７ｍｍに設定し、ＡＮＳＹＳ有限要素ソフトウエアを用い、原始水晶片の交番電界の励起下での結晶振動の振幅周波数特性とインピーダンス特性とを高調波応答解析により計算し、４０Ωを得た。
【0020】
実施例２
本実施例は、実施例１に基づき、前記矩形水晶片１の高さが０．０２０ｍｍである構造１を用いる。長さ、幅は、変数であり、単位が何れもｍｍである。ＡＮＳＹＳ有限要素ソフトウエアで、矩形水晶片１の交番電界の励起下での結晶振動の振幅周波数特性とインピーダンス特性とを高調波応答解析により計算し、表１を得た。
本実施例は、実施例１に基づき、前記矩形水晶片１の高さが０．０２０ｍｍである構造１を用いる。長さ、幅は、変数であり、単位が何れもｍｍである。ＡＮＳＹＳ有限要素ソフトウエアで、矩形水晶片１の交番電界の励起下での結晶振動の振幅周波数特性とインピーダンス特性とを高調波応答解析により計算し、表１を得た。
【0021】
【表1】
【0022】
表１からは、矩形水晶片１のサイズが上述のようであり、両面に矩形凹部２を有する場合、原始水晶片のインピーダンス値と比べ、構造のＹ２のサイズの増加につれ、矩形水晶片１の長さ／幅の比が減少し、結晶振動能力が低下するため、そのインピーダンスが増加することが分かる。逆に、構造のＸ２のサイズの増加につれ、矩形水晶片１の長さ／幅の比が増加し、結晶振動能力の向上に役立ち、対応するインピーダンス値が減少する。また、シミュレーション結果は、幅方向のフレーム負荷が付加されることにより、前記方向の曲げ振動と表面せん断振動とがより良く抑制されることに役立ち、その共振の振幅が十分に大きく、インピーダンスの振幅値が減少することを確保する。計算によれば、原始水晶片のインピーダンスは４０オームである。オーバーラップの問題を解決するため、突起構造を増やして原始水晶片の振動インピーダンスを変え、前記インピーダンスには固定要求値がなく、デバイス性能需要に応じ、通常に実行される既存のインピーダンス値を最大で５０％増やし、下限値は低いほど良い。
【0023】
実施例３
本実施例は、実施例１に基づき、前記矩形水晶片１の高さが０．０２２ｍｍである構造１を用いる。長さ、幅は、変数であり、単位が何れもｍｍである。ＡＮＳＹＳ有限要素ソフトウエアで、矩形水晶片１の交番電界の励起下での結晶振動の振幅周波数特性とインピーダンス特性とを高調波応答解析により計算し、表２を得た。
本実施例は、実施例１に基づき、前記矩形水晶片１の高さが０．０２２ｍｍである構造１を用いる。長さ、幅は、変数であり、単位が何れもｍｍである。ＡＮＳＹＳ有限要素ソフトウエアで、矩形水晶片１の交番電界の励起下での結晶振動の振幅周波数特性とインピーダンス特性とを高調波応答解析により計算し、表２を得た。
【0024】
【表2】
【0025】
表２からは、矩形水晶片１のサイズが上述のようであり、両面に矩形凹部２を有する場合、原始水晶片のインピーダンス値と比べ、構造のＹ２のサイズの増加につれ、矩形水晶片１の長さ／幅の比が減少し、結晶振動能力が低下するため、そのインピーダンスが増加することが分かる。逆に、構造のＸ２のサイズの増加につれ、矩形水晶片１の長さ／幅の比が増加し、結晶振動能力の向上に役立ち、対応するインピーダンス値が減少する。また、シミュレーション結果は、幅方向のフレーム負荷が付加されることにより、前記方向の曲げ寄生振動と表面せん断寄生振動との干渉がより良く抑制されることに役立ち、その共振の振幅が十分に大きく、インピーダンスの振幅値が減少することを確保する。計算によれば、原始水晶片のインピーダンスは４０オームである。オーバーラップの問題を解決するため、構造を変更して原始水晶片の振動インピーダンスを変え、前記インピーダンスには固定要求値がなく、デバイス性能需要に応じ、通常に実行される既存のインピーダンス値を最大で５０％増やし、下限値は低いほど良い。
【0026】
実施例４
本実施例は、実施例１に基づき、前記矩形水晶片１の高さが０．０３０ｍｍである構造１を用いる。長さ、幅は、変数であり、単位が何れもｍｍである。ＡＮＳＹＳ有限要素ソフトウエアで、矩形水晶片１の交番電界の励起下での結晶振動の振幅周波数特性とインピーダンス特性とを高調波応答解析により計算し、表３を得た。
本実施例は、実施例１に基づき、前記矩形水晶片１の高さが０．０３０ｍｍである構造１を用いる。長さ、幅は、変数であり、単位が何れもｍｍである。ＡＮＳＹＳ有限要素ソフトウエアで、矩形水晶片１の交番電界の励起下での結晶振動の振幅周波数特性とインピーダンス特性とを高調波応答解析により計算し、表３を得た。
【0027】
【表3】
【0028】
表３からは、矩形水晶片１のサイズが上述のようであり、両面に矩形凹部２を有する場合、原始水晶片のインピーダンス値と比べ、構造のＹ２のサイズの増加につれ、矩形水晶片１の長さ／幅の比が減少し、結晶振動能力が低下するため、そのインピーダンスが増加することが分かる。逆に、構造のＸ２のサイズの増加につれ、矩形水晶片１の長さ／幅の比が増加し、結晶振動能力の向上に役立ち、対応するインピーダンス値が減少する。また、シミュレーション結果は、幅方向のフレーム負荷が付加されることにより、前記方向の曲げ寄生振動と表面せん断寄生振動との干渉がより良く抑制されることに役立ち、その共振の振幅が十分に大きく、インピーダンスの振幅値が減少することを確保する。計算によれば、原始水晶片のインピーダンスは４０オームである。オーバーラップの問題を解決するため、構造を変更して原始水晶片の振動インピーダンスを変え、前記インピーダンスには固定要求値がなく、デバイス性能需要に応じ、通常に実行される既存のインピーダンス値を最大で５０％増やし、下限値は低いほど良い。
【0029】
実施例５
本実施例は、実施例１に基づき、短フランジ板水晶片４の長さが０．９３ｍｍであり、短ウェブ水晶片３の長さ、幅、高さがそれぞれ１．３５ｍｍ、０．９３ｍｍ及び０．０１７ｍｍである構造２を用いる。短Ｈ形水晶片の交番電界の励起下での結晶振動の振幅周波数特性とインピーダンス特性とを高調波応答解析により計算し、表４のように、インピーダンス値を得た。
本実施例は、実施例１に基づき、短フランジ板水晶片４の長さが０．９３ｍｍであり、短ウェブ水晶片３の長さ、幅、高さがそれぞれ１．３５ｍｍ、０．９３ｍｍ及び０．０１７ｍｍである構造２を用いる。短Ｈ形水晶片の交番電界の励起下での結晶振動の振幅周波数特性とインピーダンス特性とを高調波応答解析により計算し、表４のように、インピーダンス値を得た。
【0030】
【表4】
【0031】
表４からは、短Ｈ形水晶片のサイズが上述のようであり、原始水晶片のインピーダンス値と比べ、フランジ板のＷ２のサイズの増加、即ち、短Ｈ形水晶片全体構造のサイズの長さ／幅の比が増加することを意味することにつれ、水晶片の振動能力の向上に役立つため、そのインピーダンスが減少することが分かる。逆に、フランジ板のＥ２のサイズの増加につれ、短Ｈ形水晶片の先端の負荷が増加し、結晶振動能力が妨げられており、対応するインピーダンス値が増加する。計算によれば、原始水晶片のインピーダンスは４０オームである。オーバーラップの問題を解決するため、構造を変更して原始水晶片の振動インピーダンスを変え、前記インピーダンスには固定要求値がなく、デバイス性能需要に応じ、通常に実行される既存のインピーダンス値を最大で５０％増やし、下限値は低いほど良い。
【0032】
実施例６
本実施例は、実施例１に基づき、長フランジ板水晶片６の長さが１．３５ｍｍであり、幅及び高さが変数であり、長ウェブ水晶片５の長さ、幅、高さがそれぞれ１．３５ｍｍ、０．９３ｍｍ及び０．０１７ｍｍである構造３を用いる。長Ｈ形水晶片の交番電界の励起下での結晶振動の振幅周波数特性とインピーダンス特性とを高調波応答解析により計算し、表５のように、インピーダンス値を得た。
本実施例は、実施例１に基づき、長フランジ板水晶片６の長さが１．３５ｍｍであり、幅及び高さが変数であり、長ウェブ水晶片５の長さ、幅、高さがそれぞれ１．３５ｍｍ、０．９３ｍｍ及び０．０１７ｍｍである構造３を用いる。長Ｈ形水晶片の交番電界の励起下での結晶振動の振幅周波数特性とインピーダンス特性とを高調波応答解析により計算し、表５のように、インピーダンス値を得た。
【0033】
【表5】
【0034】
表５からは、長Ｈ形水晶片のサイズが上述のようであり、原始水晶片のインピーダンス値と比べ、フランジ板のｗ２のサイズの増加、即ち、長Ｈ形水晶片全体構造のサイズの長さ／幅の比が減少することを意味することにつれ、結晶振動が抑制されるため、そのインピーダンスが上昇することが分かる。逆に、フランジ板のｅ２のサイズの増加につれ、長Ｈ形水晶片の先端の負荷が増加し、短辺方向の寄生振動の干渉が抑制されており、結晶振動の能力が向上することに役立ち、対応するインピーダンス値が減少する。計算によれば、原始水晶片のインピーダンスは４０オームである。オーバーラップの問題を解決するため、構造を変更して原始水晶片の振動インピーダンスを変え、前記インピーダンスには固定要求値がなく、デバイス性能需要に応じ、通常に実行される既存のインピーダンス値を最大で５０％増やし、下限値は低いほど良い。
【0035】
実施例７
本実施例は、実施例１に基づき、凸部８の数が８である構造４を用いる。凸部の辺長Ａと高さＢとは、変数であり、単位が何れもｍｍである。ＡＮＳＹＳ有限要素ソフトウエアで、角柱水晶片の交番電界の励起下での結晶振動の振幅周波数特性とインピーダンス特性とを高調波応答解析により計算し、表６を得た。
本実施例は、実施例１に基づき、凸部８の数が８である構造４を用いる。凸部の辺長Ａと高さＢとは、変数であり、単位が何れもｍｍである。ＡＮＳＹＳ有限要素ソフトウエアで、角柱水晶片の交番電界の励起下での結晶振動の振幅周波数特性とインピーダンス特性とを高調波応答解析により計算し、表６を得た。
【0036】
【表6】
【0037】
表１からは、凸部８のサイズが上述のようであり、平板水晶片７上に凸部８が８つ設置される場合のインピーダンス値が上述のようであり、原始水晶片のインピーダンス値と比べ、凸部の高さＢのサイズの増加、即ち、角柱水晶片全体構造のサイズの長さ／幅の比が減少することを意味することにつれ、先端部の負荷が増加し、結晶振動が抑制されて妨げられているため、そのインピーダンスが上昇増加することが分かる。逆に、凸部の辺長Ａのサイズの増加につれ、角柱水晶片の先端の負荷が増加し、短辺方向の寄生振動の干渉が抑制されており、結晶振動の能力が向上することに役立ち、対応するインピーダンス値が減少する。計算によれば、原始水晶片のインピーダンスは４０オームである。オーバーラップの問題を解決するため、構造を変更して原始水晶片の振動インピーダンスを変え、前記インピーダンスには固定要求値がなく、デバイス性能需要に応じ、通常に実行される既存のインピーダンス値を最大で５０％増やし、下限値は低いほど良い。
【0038】
実施例８
本実施例は、実施例１に基づき、凸部８の数が１２である構造４を用いる。凸部の辺長Ａと高さＢとは、変数であり、単位が何れもｍｍである。ＡＮＳＹＳ有限要素ソフトウエアで、角柱水晶片の交番電界の励起下での結晶振動の振幅周波数特性とインピーダンス特性とを高調波応答解析により計算し、表７を得た。
本実施例は、実施例１に基づき、凸部８の数が１２である構造４を用いる。凸部の辺長Ａと高さＢとは、変数であり、単位が何れもｍｍである。ＡＮＳＹＳ有限要素ソフトウエアで、角柱水晶片の交番電界の励起下での結晶振動の振幅周波数特性とインピーダンス特性とを高調波応答解析により計算し、表７を得た。
【0039】
【表7】
【0040】
表２からは、凸部８のサイズが上述のようであり、平板水晶片７上に凸部８が１２つ設置される場合のインピーダンス値が上述のようであり、原始水晶片のインピーダンス値と比べ、凸部の高さＢのサイズの増加、即ち、角柱水晶片全体構造のサイズの長さ／幅の比が減少することを意味することにつれ、先端部の負荷が増加し、結晶振動が抑制されて妨げられているため、そのインピーダンスが上昇増加することが分かる。逆に、凸部の辺長Ａのサイズの増加につれ、角柱水晶片の先端の負荷が増加し、短辺方向の寄生振動の干渉が抑制されており、結晶振動の能力が向上することに役立ち、対応するインピーダンス値が減少する。計算によれば、原始水晶片のインピーダンスは４０オームである。オーバーラップの問題を解決するため、構造を変更して原始水晶片の振動インピーダンスを変え、前記インピーダンスには固定要求値がなく、デバイス性能需要に応じ、通常に実行される既存のインピーダンス値を最大で５０％増やし、下限値は低いほど良い。
【0041】
８つの実施例のシミュレーション結果をまとめると、フォトリソグラフィにより水晶片の表面において対応する構造を刻むことができ、本態様における構造及びそのサイズを満たすことのみで、インピーダンスが過大にならないことが分かる。
【0042】
上記は、本発明の好ましい実施例のみであり、本発明の保護の範囲を限定するものではない。本発明の精神及び原則内で当業者が行う如何なる修正、均等な置換及び改良等は、全て本発明の保護の範囲内に包含されるべきである。
【符号の説明】
【0043】
１ ：矩形水晶片
２ ：矩形凹部
３ ：短ウェブ水晶片
４ ：短フランジ板水晶片
５ ：長ウェブ水晶片
６ ：長フランジ板水晶片
７ ：平板水晶片
８ ：凸部
２ ：矩形凹部
３ ：短ウェブ水晶片
４ ：短フランジ板水晶片
５ ：長ウェブ水晶片
６ ：長フランジ板水晶片
７ ：平板水晶片
８ ：凸部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】