特許 7597779 共振器

(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】2024-12-02

(45)【発行日】2024-12-10

(54)【発明の名称】共振器

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/19 20060101AFI20241203BHJP

【ＦＩ】

H03H9/19 E

【請求項の数】 13

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022212867

(22)【出願日】2022-12-30

(65)【公開番号】P2024022436

(43)【公開日】2024-02-16

【審査請求日】2022-12-30

(31)【優先権主張番号】111129294

(32)【優先日】2022-08-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(73)【特許権者】

【識別番号】506413591

【氏名又は名称】台灣晶技股▲ふん▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100204490

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 葉子

(72)【発明者】

【氏名】彭 子修

(72)【発明者】

【氏名】羅 韋晨

(72)【発明者】

【氏名】林 宗徳

【審査官】竹内 亨

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－０６５０００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１８６６３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３２５２５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１１０３８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１３０６７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０３Ｈ ９／００－９／７６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の表面と、前記第１の表面と対向する第２の表面とを含む、振動領域と、
前記振動領域を囲む突出部と、
前記振動領域の一方側で且つ前記振動領域と前記突出部との間に設けられた開口と、
前記突出部の周辺を囲み、レーザ切断のために用いられる枠部と、
を含み、
前記開口が、前記振動領域に隣接した第１の辺と、振動部から遠い第２の辺とを有し、前記第２の辺が前記第１の辺と対向しており、前記第１の辺の長さが前記第２の辺の長さよりも長い、
振動構造と、
前記第１の表面上に設けられた第１の電極と、
前記第２の表面上に設けられた第２の電極と
を含み、
前記枠部の厚さが前記突出部の厚さ未満であり、前記振動領域の厚さが前記突出部の厚さ未満であり、
前記枠部の厚さは前記振動領域の厚さと等しく、
前記振動領域の厚さに対する前記枠部の幅の比率が０．１より大きく１０未満である、共振器。

【請求項2】

前記開口が、前記第１の辺と前記第２の辺に接続する２つの対向する段差状短辺を更に含む、請求項１に記載の共振器。

【請求項3】

各前記段差状短辺は、複数の副辺を含み、複数の前記副辺は屈曲形状において前記第１の辺と前記第２の辺との間に順に接続され、段差状の閉じた領域を形成する、請求項２に記載の共振器。

【請求項4】

前記開口が、前記第１の辺と前記第２の辺に接続する２つの対向する傾斜短辺を更に含む、請求項１に記載の共振器。

【請求項5】

前記開口が、前記第１の辺と前記第２の辺に接続する２つの対向する弧状短辺を更に含む、請求項１に記載の共振器。

【請求項6】

その上に前記振動構造が設けられる台座と、
前記突出部と前記台座とを接着し、前記開口の近傍に設けられた少なくとも１つの接着材と、を更に含む、請求項１に記載の共振器。

【請求項7】

前記少なくとも１つの接着材が、それぞれ前記開口の２つの端部の近傍に設けられた２つの接着材を含む、請求項６に記載の共振器。

【請求項8】

前記台座が凹部を有し、前記振動構造が前記凹部に設けられた、請求項６に記載の共振器。

【請求項9】

前記台座上に設けられ、前記振動構造を覆う上部カバーを更に含む、請求項８に記載の共振器。

【請求項10】

前記振動構造の材料が圧電材料である、請求項１に記載の共振器。

【請求項11】

前記振動構造が、
前記枠部を囲むもう１つの突出部と、
前記もう１つの突出部を囲むもう１つの枠部と
を更に含む、請求項１に記載の共振器。

【請求項12】

前記突出部が、前記振動領域に隣接した内斜面と、前記振動領域から遠い外斜面と、前記内斜面と前記外斜面とに接続する頂面とを有する、請求項１に記載の共振器。

【請求項13】

台座と、
上部カバーと、
環状接合層と
もう１つの環状接合層と
を更に含み、
前記振動構造の前記枠部が前記上部カバーの縁部と前記台座の縁部とに挟まれ、
前記環状接合層が前記台座の前記縁部と前記枠部とを接合し、
前記もう１つの環状接合層が前記上部カバーの前記縁部と前記枠部とを接合する、請求項１に記載の共振器。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

本発明は電子部品に関するものであり、特に共振器に関するものである。

【0002】

共振器は、材料の圧電特性及び材料の自然共振周波数を利用する電子部品である。共振器に使用される一般的な材料は水晶である。スペクトル共振器が製造されるとき、水晶ウェハは通常、複数の水晶片に切断される。例えば、切断にはレーザが用いられる。

【0003】

しかし、レーザが水晶ウェハを熱して切断するとき、単結晶の水晶材料を容易に双結晶又は多結晶の水晶材料に変えてしまい、これにより水晶振動子の自然共振周波数に影響を与えてしまう。

【0004】

また、水晶チップの振動構造が台座に接着固定されるとき、接着剤塗布位置から振動領域に伝わる応力もチップの振動特性に影響を与える。

【0005】

このため、ウェハのレーザ切断により引き起こされる双結晶又は多結晶現象、及び、接着剤塗布位置から振動領域に伝わる応力がチップの振動特性に与える影響をどう低減させるかが、本分野における重要な研究開発の課題の１つである。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、良好な振動特性を有する共振器を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の１つの実施形態は、振動構造と、第１の電極と、第２の電極とを含む共振器を提供する。振動構造は、振動領域と、突出部と、開口と、枠部とを含む。振動領域は、第１の表面と、第１の表面と対向する第２の表面とを含む。突出部は振動領域を囲む。開口は、振動領域の一方側で且つ振動領域と突出部との間に設けられる。開口は、振動領域に隣接した第１の辺と、振動部から遠い第２の辺とを有する。第２の辺は第１の辺と対向する。第１の辺の長さは第２の辺の長さよりも長い。枠部は突出部を囲む。第１の電極は第１の表面上に設けられ、第２の電極は第２の表面上に設けられる。

【発明の効果】

【0008】

本発明の実施形態による共振器において、開口は振動構造の振動領域と突出部との間にあり、振動領域に隣接した開口の第１の辺の長さが、振動領域から遠い第２の辺の長さよりも長い。このため、突出部が台座上に接着固定されたとき、開口が接着固定位置から振動領域へ伝わる応力を遮断することができ、振動領域の振動特性を最適化する。加えて、本発明の実施形態による共振器において、振動構造の突出部の周辺は枠部を有し、枠部はレーザ切断のために用いられることができ、振動領域に影響を与えることなく枠部に双結晶又は多結晶現象を留める。このため、本発明の実施形態の共振器は良好な振動特性を有する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1A】本発明の１つの実施形態による共振器の概略分解図である。

【図1B】図１Ａにおける共振器の概略断面図である。

【図2A】図１Ａにおける振動構造の概略上面図である。

【図2B】図２Ａにおける振動構造の概略斜視図である。

【図2C】図２Ｂにおける振動構造の線Ｉ－Ｉに沿った概略断面図である。

【図3A】は、本発明の別の２つの実施形態による共振器の振動構造の概略上面図である。

【図3B】は、本発明の別の２つの実施形態による共振器の振動構造の概略上面図である。

【図4】は、本発明の更にもう１つの実施形態による共振器の振動構造の概略断面図である。

【図5】は、本発明の更にもう１つの実施形態による共振器の概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１Ａは、本発明の１つの実施形態による共振器の概略分解図である。図１Ｂは、図１Ａにおける共振器の概略断面図である。図２Ａは、図１Ａにおける振動構造の概略上面図である。図２Ｂは、図２Ａにおける振動構造の概略斜視図である。図２Ｃは、図２Ｂにおける振動構造の線Ｉ－Ｉに沿った概略断面図であり、図１Ｂにおける振動構造の概略断面図は、図２Ｂにおける線ＩＩ－ＩＩに沿った概略断面図である。図１Ａ、１Ｂ、２Ａ～２Ｃを参照し、本実施形態における共振器１００は、振動構造２００と、第１の電極１１０と、第２の電極１２０とを含む。本実施形態において、振動構造２００の材料は、水晶又は他の圧電材料といった、圧電材料である。

【0011】

振動構造２００は、振動領域２１０と、突出部２２０と、開口２３０と、枠部２４０とを含む。振動領域２１０は、第１の表面２１２と、第１の表面２１２と対向する第２の表面２１４とを含む。第１の電極１１０が第１の表面２１２上に設けられ、第２の電極１２０が第２の表面２１４上に設けられる。第１の電極１１０と第２の電極１２０との間の領域が、振動領域２１０である。第１の電極１１０と第２の電極１２０との間に電圧差が印加されると、逆圧電効果のため振動領域２１０が変形する。次いで、電圧差が除かれると、振動領域２１０は振動し、圧電効果のため、振動に伴って第１の電極１１０と第２の電極１２０との間に電圧変化が発生し、第１の電極１１０と第２の電極１２０は電圧信号を出力する。振動領域２１０は、例えば平板状であり、第１の電極１１０と第２の電極１２０は平坦な振動領域２１０の２つの対向する面上に設けられた電極層であってよい。

【0012】

加えて、突出部２２０は振動領域２１０を囲み、開口２３０が振動領域の一方側で且つ振動領域２１０と突出部２２０との間に設けられる。開口２３０は、振動領域２１０に隣接した第１の辺２３２と、振動領域２１０から遠い第２の辺２３４とを有する。第２の辺２３４は第１の辺２３２に対向しており、第１の辺２３２の長さＬ１は第２の辺２３４の長さＬ２よりも長い。加えて、枠部２４０が突出部２２０を囲む。本実施形態において、枠部２４０の厚さＴ３は突出部２２０の厚さＴ２未満であり、振動領域２１０の厚さＴ１が突出部２２０の厚さＴ２未満である。振動構造２００が製造されるとき、アレイに配置された振動構造２００がウェハ（例えば水晶ウェハ）上に形成されてよい。各振動構造２００は、振動領域２１０と、突出部２２０と、枠部２４０とを含み、隣接する振動構造２００の枠部２４０は互いに接続される。次に、元々接続されている振動構造２００を分離した個別の振動構造２００に切断するため、枠部２４０がレーザで切断される。

【0013】

本実施形態において、共振器１００は、台座１３０と、少なくとも１つの接着材１４０（図１Ａでは例として２つの接着材を示す）とを更に含む。振動構造２００は台座１３０上に設けられる。本実施形態において、台座１３０は凹部１３２を有し、振動構造２００は凹部１３２内に設けられる。加えて、本実施形態において、共振器１００は、台座１３０上に設けられて振動構造２００を覆う上部カバー１５０を更に含む。本実施形態において、上部カバー１５０は、封止リング１６０を介して台座１３０上に設けられてよい。

【0014】

接着材１４０は、凸部２２０と台座１３０とを接着し、開口２３０の近傍に設けられ、振動構造２００を台座１３０上に固定する。本実施形態において、２つの接着材１４０はそれぞれ開口２３０の２つの端部の近傍に設けられ、例えば図２Ａにおける領域Ｒ１の裏側に設けられる。

【0015】

本実施形態の共振器１００において、開口２３０は振動構造２００の振動領域２１０と突出部２２０との間にあり、振動領域２１０に隣接した開口２３０の第１の辺２３２の長さＬ１は、振動領域２１０から遠い第２の辺２３４の長さＬ２よりも長い。このため、突出部２２０が接着材１４０を介して台座１３０に固定されたとき、開口２３０は固定位置（即ち領域Ｒ１）から振動領域２１０に伝わる応力を遮断することができ、振動領域２１０の振動特性を最適化する。本実施形態において、開口２３０は、第１の辺２３２及び第２の辺２３４に接続された２つの対向する段差状短辺２３６を更に含む。各段差状短辺２３６は、副辺２３６ａ、２３６ｂ、２３６ｃを含み、副辺２３６ａ、２３６ｂ、２３６ｃは屈曲形状において第１の辺２３２と第２の辺２３４との間に順に接続され、段差状を形成する。

【0016】

加えて、本実施形態の共振器１００において、振動構造２００の突出部２２０の周辺は枠部２４０を有する。枠部２４０はレーザ切断のために用いられ、振動領域２１０に影響を与えることなく枠部２４０にレーザ切断により引き起こされる双結晶又は多結晶現象を留める。即ち、振動領域２１０はその自然共振周波数に影響を与えることなく単結晶状態に維持される。このため、本実施形態の共振器１００は良好な振動特性を有する。加えて、枠部２４０の厚さＴ３が突出部２２０の厚さＴ２未満である設計において、低いレーザ出力で枠部２４０を切断することができることが予期され、レーザ切断により引き起こされる双結晶範囲及び振動領域２１０における影響を低減させる。加えて、突出部２２０の厚さＴ２が枠部２４０の厚さＴ３未満である設計は、レーザ切断により発生する熱を突出部２２０の周辺で遮断するのを助け、振動領域２１０を双結晶又は多結晶現象から保護する。１つの実施形態において、枠部２４０の厚さＴ３は振動領域２１０の厚さＴ１と等しくてよい。この実施形態において、振動領域２１０の厚さＴ１に対する枠部２４０の幅Ｗ１の比率は０．１より大きく１０未満である。そのような設計は、枠部２４０のレーザ切断により引き起こされる双結晶又は多結晶現象を、振動領域２１０に影響を与えることなく枠部２４０に留めることを可能とすることができる。

【0017】

本実施形態において、突出部２２０は、振動領域２１０に隣接した内斜面２２２と、振動領域２１０から遠い外斜面２２４と、内斜面２２２と外斜面２２４に接続された頂面２２６とを有する。本実施形態において、内斜面２２２と外斜面２２４の両方が振動領域２１０の延伸方向に対し傾斜しており、頂面２２６は振動領域２１０の延伸方向と平行であってよい。本実施形態において、突出部２２０は振動領域２１０に対し上方及び下方へ突出してよい。このため、突出部２２０の上側と下側の両方が内斜面２２２と外斜面２２４と頂面２２６とを有してよい。

【0018】

本実施形態において、共振器１００は台座１３０の下方に設けられた複数のパッド１７０を更に含む。パッド１７０は、導電性トレース１８０を介して第１の電極１１０と第２の電極１２０にそれぞれ電気接続されてよい。このようにして、外部電圧はパッド１７０に印加されることができ、パッドの出力電圧変化が感知されることができる。

【0019】

図３Ａと図３Ｂは、本発明の別の２つの実施形態による共振器の振動構造の概略上面図である。図３Ａと図３Ｂを参照し、図３Ａの実施形態における振動構造２００ｄと図３Ｂの実施形態における振動構造２００ｅは、図２Ｃにおける振動構造２００に類似しており、差異は次のとおりである。図３Ａの実施形態において、開口２３０ｄは第１の辺２３２と第２の辺２３４に接続する２つの対向する傾斜短辺２３６ｄを含む。本実施形態において、傾斜短辺２３６ｄは第１の辺２３２と第２の辺２３４に対して傾斜している。図３Ｂの実施形態において、開口２３０ｅは第１の辺２３２と第２の辺２３４に接続する２つの対向する弧状短辺２３６ｅを含む。

【0020】

図４は、本発明の更にもう１つの実施形態による共振器の振動構造の概略断面図である。図４を参照し、本実施形態の振動構造２００ｆは図２Ｃにおける振動構造２００に類似しており、差異は次のとおりである。図２Ｃにおける振動構造２００と比較し、本実施形態における振動構造２００ｆは、もう１つの突出部２５０と、もう１つの枠部２６０とを更に含む。突出部２５０は枠部２４０を囲み、枠部２６０は突出部２５０を囲む。もう１つの突出部２５０ともう１つの枠部２６０の設計は、レーザの切断位置が枠部２６０に当たることを可能とする。このようにして、レーザにより切断された枠部２６０は振動領域２１０から更に離れ、更にレーザ切断により引き起こされる双結晶又は多結晶現象を、振動領域２１０に影響を与えることなく枠部２６０に留めることができる。他の実施形態において、もう１つの突出部２５０及びもう１つの枠部２６０の数は１つ以上であってよい。例えば、もう１つの突出部２５０の数は２つ以上であってよく、もう１つの枠部２６０の数は２つ以上であってよい。つまり、２対以上の突出部２５０と枠部２６０が存在してよい。最も内側の突出部２５０は枠部２４０を囲み、後ろの枠部２６０と他の突出部２５０が最も内側の突出部２５０を交互に囲む。このようにして、レーザの切断位置が最も外側の枠部２６０に当たり、レーザにより切断された枠部２６０は振動領域２１０から更に離れ、更にレーザ切断により引き起こされる双結晶又は多結晶現象を、振動領域２１０に影響を与えることなく枠部２６０に留めることができる。本実施形態において、突出部２５０の厚さＴ４は枠部２４０の厚さＴ５よりも厚く、これはレーザ切断により発生する熱を突出部２５０の周辺で遮断することを助け、振動領域２１０を双結晶又は多結晶現象から保護する。

【0021】

言及すべき点として、厚さＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５は、振動領域２１０に直交する方向における厚さである。幅Ｗ１は、振動領域２１０に平行な方向における幅であり、長さＬ１とＬ２は振動領域２１０に平行な方向における長さである。

【0022】

図５は、本発明の更にもう１つの実施形態による共振器の概略断面図である。図５を参照し、本実施形態における共振器１００ｇは図１Ｂの共振器１００に類似しており、これら２つの間の差異は、図１Ｂにおける共振器１００の振動構造２００は接着材１４０を通じて突出部２２０と台座１３０とを接着することにより台座に固定されており、本実施形態における共振器１００ｇにおいて、振動構造２００の枠部２４０は上部カバー１５０の縁部と台座１３０の縁部とにより挟まれている。加えて、共振器１００ｇは、台座１３０の縁部と枠部２４０とを接合するため、環状接合層１９０を更に含む。加えて、共振器１００ｇは、上部カバー１５０の縁部と枠部２４０とを接合するため、もう１つの環状接合層１９０を更に含む。このようにして、振動構造２００はやはり台座１３０上に固定されることができ、振動領域２１０は振動することができる。

【0023】

上記に基づき、本発明の実施形態による共振器において、開口は振動構造の振動領域と突出部との間にあり、振動領域に隣接した開口の第１の辺の長さが、振動領域から遠い第２の辺の長さよりも長い。このため、突出部が台座上に接着固定されたとき、開口が接着固定位置から振動領域へ伝わる応力を遮断することができ、振動領域の振動特性を最適化する。加えて、本発明の実施形態による共振器において、振動構造の突出部の周辺は枠部を有し、枠部はレーザ切断のために用いられることができ、振動領域に影響を与えることなく枠部に双結晶又は多結晶現象を留める。このため、本発明の実施形態の共振器は良好な振動特性を有する。

【産業上の利用可能性】

【0024】

本発明における共振器は、レーザ切断に適用することができる。

【符号の説明】

【0025】

１００、１００ｇ：共振器
１１０：第１の電極
１２０：第２の電極
１３０：台座
１３２：凹部
１４０：接着材
１５０：上部カバー
１６０：封止リング
１７０：パッド
１８０：導電性トレース
１９０：環状接合層
２００、２００ｄ、２００ｅ、２００ｆ：振動構造
２１０：振動領域
２１２：第１の表面
２１４：第２の表面
２２０、２５０：突出部
２２２：内斜面
２２４：外斜面
２２６：頂面
１３０、２３０ｄ、２３０ｅ：開口
２３２：第１の辺
２３４：第２の辺
２３６：段差状短辺
２３６ａ、２３６ｂ、２３６ｃ：副辺
２３６ｄ：傾斜短辺
２４０、２６０：枠部
Ｌ１、Ｌ２：長さ
Ｒ１：領域
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５：厚さ
Ｗ１：幅

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】