CN102195602A - 振动片基板及音叉型振动片 - Google Patents
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Abstract
振动片基板及音叉型振动片，提供以下的振动片基板、音叉型振动片及封装：在将用于测定形成在振动片基板上的多个音叉型振动片各自的特性的测定盘设置在该振动片基板内时，将测定盘配置为使得每一个振动片基板(1)的生产个数增加。支撑臂部(17a、17b)向与振动臂部(16a、16b)相同的方向延伸，支撑臂部(17a、17b)的长度比振动臂部(16a、16b)短，音叉型振动片(12)配置成相邻的音叉型振动片(12)具有的振动臂部(16a、16b)彼此夹着框部(13)的一部分区域，在夹在振动臂部(16a、16b)之间的框部(13)的区域中形成有测定盘(40a、40b)，在连接部(14a、14b)上形成有将音叉型振动片(12)与测定盘(40a、40b)电导通的配线(34a、34b)。
Description
技术领域
本发明涉及振动片基板及音叉型振动片，特别涉及设置有特性测定用的测定盘(测定PAD)的振动片基板及音叉型振动片。
背景技术
以往，在电子设备中采用了各种振动片作为时钟信号源。在振动片之中，大多采用容易制造且频率-温度特性良好的音叉型振动片。作为音叉型振动片的制造方法，将由石英等压电材料形成的基板(晶片)蚀刻成多个音叉型振动片的基部与框连接在一起的形状，之后，将各音叉型振动片的基部从框上折断(例如，参照专利文献1)。
但是，在折断音叉型振动片后的部位上时常会产生切断痕。在将这种产生了切断痕的状态的音叉型振动片收纳到封装中的情况下，因折断的部位与封装相接触、或者因从外部施加了很强的振动或冲击，从而有可能从切断痕发展为石英断裂而导致支撑臂等发生损伤。为了解决这样的问题，采用了如下方式：不在基部而是在支撑臂上设置折断部(例如，参照专利文献2、3)。
并且，以往在折断各音叉型振动片之前，先测定频率、CI(Crystal Impedance)值等的特性。如果基部的面积比较大，则可将用于接触测定用探针的测定盘配置在基部(例如，参照专利文献4)，但是，随着近年来音叉型振动片的小型化，基部的面积也在不断变小，无法将测定盘配置在基部。虽然在测定音叉型振动片的特性时，是使测定用探头直接触碰测定盘，但是为了保持此时测定盘的强度，要求测定盘的面积为0.02～0.04mm2左右，不能比此更小。因此，近年来，是将测定盘设置在基部附近的框部上(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2008-178021号公报
专利文献2：日本特开2008-177723号公报
专利文献3：日本特开昭60-070811号公报
专利文献4：日本特开2009-150678号公报
但是，在将测定盘设置在基部附近的框部上时，由于测定盘占用空间，因此，存在每一个振动片基板的音叉型振动片的生产个数减少的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述以往的问题而完成的，其目的在于，提供如下的振动片基板及音叉型振动片：在将用于测定形成在振动片基板上的多个音叉型振动片各自的特性的测定盘设置在该振动片基板上时，将测定盘配置为使得每一个振动片基板的生产个数增大。
本发明是为了解决上述课题而完成的，可作为以下应用例来实现。
[应用例1]一种振动片基板，该振动片基板具有：多个音叉型振动片，其具有基部和从该基部延伸出的振动臂部及支撑臂部；框部；以及多个连接部，该多个连接部分别将该框部与所述多个音叉型振动片中的每一个连接，该振动片基板的特征在于，所述支撑臂部朝向与所述振动臂部延伸的方向相同的方向延伸，且所述支撑臂部的长度比所述振动臂部短，所述音叉型振动片配置成，相邻的所述音叉型振动片所具有的所述振动臂部彼此夹着所述框部的一部分区域，在夹在所述振动臂部彼此之间的所述框部的区域中形成有测定盘，在所述连接部上形成有将所述音叉型振动片与所述测定盘电导通的配线。
根据上述结构，能够利用夹在上述振动臂部之间的上述框部的未使用区域来形成测定盘，因此，能够增加每一个振动片基板的生产个数。
[应用例2]在应用例1所述的振动片基板中，其特征在于，在夹在所述振动臂部彼此之间的所述框部的区域中，在所述振动臂部延伸的方向上排列配置有两个测定盘。
根据上述结构，与在与上述振动臂部延伸的方向垂直的方向排列配置两个测定盘的情况相比，不会在与上述振动臂部延伸的方向垂直的方向上增加宽度，因此，能够增加每一个振动片基板的生产个数。
[应用例3]在应用例1或2所述的振动片基板中，其特征在于，所述音叉型振动片、所述框部及所述连接部是通过对彼此朝向相反方向的两个表面进行加工而形成的，形成作为施重部的薄膜的表面与形成所述测定盘及所述配线的表面不同。
根据上述结构，在形成作为施重部的薄膜的情况下，当向振动臂部照射放射线时，探针不会受到放射线的影响，能够准确地进行测定，能够制造出质量稳定的音叉型振动片。
[应用例4]一种音叉型振动片，其中，该音叉型振动片是从应用例1至3中任一项所述的振动片基板上在所述连接部处进行折断而得到的。
根据上述结构，即使将用于进行特性检查的测定盘设置在振动片基板上的情况下，也能够增加单个振动片基板上的音叉型振动片的生产个数，能够抑制单个音叉型振动片的制造成本。
[应用例5]一种音叉型振动片，其特征在于，该音叉型振动片具有：基部；从该基部延伸出的振动臂部及支撑臂部，所述支撑臂部具有折断痕，该折断痕是通过折断与振动片基板的框部连接的部分而形成的痕迹，在所述支撑臂部中的到达所述折断痕的部位上，形成有在折断前进行的特性测定用的配线。
根据上述结构，能够在折断而取下音叉型振动片之前，使得音叉型振动片经由连接部与框部电导通，因此，能够在测定音叉型振动片的特性之后，折断音叉型振动片。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式的振动片基板的正面的一部分的图。
图2是示意性地示出在该实施方式的音叉型振动片的正面形成的电极图案的图。
图3是示意性地示出在该实施方式的音叉型振动片的背面形成的电极图案的图。
图4是示出用探针触及该实施方式的测定盘来测定音叉型振动片的特性的状态的图。
图5是示出制造用于收纳该实施方式的音叉型振动片的封装的工序的流程图。
图6是按照音叉型振动片的尺寸及按照测定盘的配置位置进行分类的音叉型振动片的生产个数的比较表。
图7是示出该实施方式的音叉型振动片的尺寸为A、测定盘的配置位置为图案2时的振动片基板的背面的一部分的图。
图8是示出该实施方式的音叉型振动片的尺寸为A、测定盘的配置位置为图案3时的振动片基板的正面的一部分的图。
图9是示出该实施方式的音叉型振动片的尺寸为A、测定盘的配置位置为图案4时的振动片基板的正面的一部分的图。
图10是示出该实施方式的音叉型振动片的尺寸为B、测定盘的配置位置为图案1时的振动片基板的正面的一部分的图。
图11是示出该实施方式的音叉型振动片的尺寸为B、测定盘的配置位置为图案2时的振动片基板的背面的一部分的图。
图12是示出该实施方式的音叉型振动片的尺寸为B、测定盘的配置位置为图案3时的振动片基板的正面的一部分的图。
图13是示出该实施方式的音叉型振动片的尺寸为B、测定盘的配置位置为图案4时的振动片基板的正面的一部分的图。
图14是示出该实施方式的音叉型振动片的尺寸为C、测定盘的配置位置为图案1时的振动片基板的正面的一部分的图。
图15是示出该实施方式的音叉型振动片的尺寸为C、测定盘的配置位置为图案2时的振动片基板的背面的一部分的图。
图16是示出该实施方式的音叉型振动片的尺寸为C、测定盘的配置位置为图案3时的振动片基板的正面的一部分的图。
图17是示出该实施方式的音叉型振动片的尺寸为C、测定盘的配置位置为图案4时的振动片基板的正面的一部分的图。
附图标记
11：振动片基板 12：音叉型振动片
13：框部 14a、14b：连接部
15：基部 16a、16b：振动臂
17a、17b：支撑臂 20：电极图案
22：第1电极 24：第2电极
26a、26b：第1激励电极 28a、28b：第2激励电极
30a、30b：连接电极 32a、32b：引出电极
34a、34b：配线 35a、35b：作为施重部的薄膜
40a、40b：测定盘 50：探针卡(probe card)
51：探针 52：可变频率振荡器
53：调制信号振荡器
具体实施方式
下面，参照附图来详细说明本发明的实施方式。
图1是示出本发明的实施方式的振动片基板11的一方的表面(以下称为“正面”)的一部分的图。振动片基板11是具有彼此朝向相反方向的两个面的板状基板，由石英等压电材料构成。以规定的形状图案对振动片基板11的两个表面进行加工，由此，在该振动片基板11上形成多个音叉型振动片12。如该图所示，该振动片基板11具有框部13和多个音叉型振动片12，并且还具有多个连接部14a、14b，它们分别将框部13与多个音叉型振动片12中的每一个连接。
音叉型振动片12具有基部15、以及从该基部15延伸出的振动臂部16a、16b及支撑臂部17a、17b。振动臂部16a、16b从基部15起以规定的间隔大致平行地延伸。支撑臂部17a、17b从基部15起向左右方向突出而弯曲成“L”字状，并且在弯曲的部位处进行折返而沿着振动臂部16a、16b的外侧大致平行地延伸。支撑臂部17a、17b的长度比振动臂部16a、16b短。支撑臂部17a、17b固定在未图示的封装等上，对基部15及振动臂部16a、16b进行支撑。
音叉型振动片12被配置为：相邻的音叉型振动片12各自具有的振动臂部16a、16b彼此夹着框部13的一部分区域。在夹在音叉型振动片12的振动臂部16a与和该音叉型振动片12相邻的音叉型振动片12的振动臂部16b之间的框部13的区域中，形成有用于测定音叉型振动片12的特性的测定盘40a、40b。
两个测定盘40a、40b被配置成沿着振动臂部16a、16b延伸的纵向排列。通过以这种方式纵向地排列配置测定盘40a、40b，由此，能够直接利用振动片基板11的框部13上的未使用区域来配置测定盘40a、40b，并且，与横向(与振动臂部16a、16b延伸的纵向垂直的方向)地排列配置的情况相比，不会加大宽度，因此能够增加每一个振动片基板11的生产个数。
在音叉型振动片12的两个表面上形成有规定形状的电极图案。图2是示意性地示出形成在音叉型振动片12的正面的电极图案20的图，图3是示意性地示出形成在音叉型振动片12的背面的电极图案20的图。电极图案20包含第1电极22和第2电极24。第1电极22和第2电极24在电气上是分离的，以便连接不同的电位。电极图案20例如由与石英之间的密合性高的Cr(铬)层及其上层的电阻低且不容易氧化的Au(金)层形成。
在振动臂部16b的正面及背面上，背对背地形成有作为驱动用电极的第1激励电极26a。这一对第1激励电极26a是电连接的。并且，在振动臂部16a的两侧面上形成有第2激励电极28a。这一对第2激励电极28a通过形成在振动臂部16a的末端部上的连接电极30a而电连接。形成在振动臂部16b上的第1激励电极26a与形成在振动臂部16a上的第2激励电极28a通过基部15上的引出电极32a而电连接。引出电极32a一直形成至支撑臂部17a的末端。在连接部14a上形成有配线34a，引出电极32a与测定盘40a在电气上是导通的。并且，在连接部14a与测定盘40a相邻配置的情况下，它们之间的配线长度可以很短，因此是优选的。
由电连接的第1激励电极26a、第2激励电极28a、连接电极30a、引出电极32a及配线34a构成第1电极22。
同样，在音叉型振动片12上，按照沿着音叉型振动片12的中心轴翻折的方式，以与第1激励电极26a、第2激励电极28a、连接电极30a、引出电极32a及配线34a大致相同的位置关系，设置有第1激励电极26b、第2激励电极28b、连接电极30b、引出电极32b及配线34b，由它们构成第2电极24。
通过使探针接触测定盘40a、40b，由此在第1激励电极26a及第2激励电极28a之间施加电压，使振动臂部16a、16b的侧面进行伸缩，从而使振动臂部16a、16b振动。图4是示意性地示出将探针卡50的探针51接触测定盘40a、40b的状态的图，其中，探针卡50与施加激励电压的可变频率振荡器52及供给频率调制用的信号的调制信号振荡器53连接。与探针卡50连接的未图示的控制部检测振动臂部16a、16b的振动作为电信号，计算频率等的特性值。
在音叉型振动片12的背面，如图3所示，在支撑臂部17a、17b及连接部14a、14b上没有形成电极图案。并且，在需要根据音叉型振动片12的特性测定结果来调整频率时，在振动臂部16a、16b上形成有作为施重部的薄膜35a、35b。并且，没有设置测定盘40a、40b。除此以外，背面的电极图案与正面相同。如上所述，通过在正面形成配线34a、34b及测定盘40a、40b、在背面形成作为施重部的薄膜35a、35b，由此，即使为了形成薄膜35a、35b而对振动臂部16a、16b进行放射线照射，也不会对探针51带来放射线的影响，因此，不再存在导致探针51发生损坏等的问题，能够准确地进行测定，能够制造出质量稳定的音叉型振动片12。
接着，参照图5所示的流程图，说明收纳音叉型振动片12的封装的制造方法。
首先，将石英等压电体材料加工成板状，形成一个基板(步骤S1)。接着，进行外形蚀刻，即：形成音叉型振动片12、结合部14a、14b、框部13等的外形(步骤S2)。具体地讲，在形成有电极图案的基板上形成光致抗蚀剂膜，在该光致抗蚀剂膜上，进行音叉型振动片12等的外形图案的曝光、显影，由此，在基板上留下成为音叉型振动片12的外形的光致抗蚀剂膜。然后，将留下的光致抗蚀剂膜作为掩膜进行外形蚀刻。在进行外形蚀刻之后，剥离光致抗蚀剂层。
接着，在该基板的正面及背面，通过蒸镀或溅射形成下层为Cr、上层为Au的电极膜(步骤S3)。接着，在电极膜上，以纵横等间隔的方式，排列地形成多个音叉型振动片12上的第1激励电极26a、26b、第2激励电极28a、28b、引出电极32a、32b、连接电极30a、30b、测定盘40a、40b、配线34a、34b等的电极图案(步骤S4)。具体地讲，首先在电极膜上形成光致抗蚀剂膜，在该光致抗蚀剂膜上进行电极图案的曝光、显影，由此，在要作为电极图案而留下的电极膜上保留光致抗蚀剂膜。然后，将留下的光致抗蚀剂膜作为掩膜对电极膜进行蚀刻，之后剥离光致抗蚀剂膜。
接着，使探针51接触与各音叉型振动片12的支撑臂部17a导通的测定盘40a、以及与支撑臂部17b导通的测定盘40b，测定各音叉型振动片12的特性(步骤S5)。可以根据测定值并根据需要，在振动臂部16a、16b上形成作为施重部的薄膜35a、35b。或者，也可以通过逆溅射去除形成在振动臂部16a、16b上的薄膜。由此，能够调整振动频率。在必要的情况下，之后再次测定特性并重复相同的工序。
在结束了测定或特性的调整之后，从框部13上在连接部14a、14b处，将各个音叉型振动片12切断而取下(步骤S6)。例如，保持着框部13，用吸附器吸附各音叉型振动片12，同时进行按压，从框部13上将各音叉型振动片12折断而取下。或者，也可以使用激光等将连接部14a、14b切断。由此，在支撑臂部17a、17b上形成有作为折断的痕迹的折断痕。
然后，将折断并取下的各个音叉型振动片12收纳在陶瓷等未图示的封装内，用盖体进行密封(步骤S7)。在封装内形成有一对安装电极，将音叉型振动片12载置在该安装电极上，通过导电性粘结剂进行导通连接。
图6是示出按照音叉型振动片12的尺寸以及按照测定盘40a、40b的配置位置进行分类的、单个振动片基板11上的音叉型振动片12的生产个数的比较例的表。
图6(a)是音叉型振动片12的面积为1.56mm2左右时(以下称为“尺寸A”)、按照测定盘40a、40b的配置位置进行分类的比较例。图6(b)是音叉型振动片12的宽度为尺寸A的0.78倍而比尺寸A小时(以下称为“尺寸B”)、按照测定盘40a、40b的配置位置进行分类的比较例。图6(c)是音叉型振动片12的宽度为尺寸B的0.75倍而比尺寸B小时(以下称为“尺寸C”)、按照测定盘40a、40b的配置位置进行分类的比较例。
并且，尺寸A、B、C各自的图案1是测定盘40a、40b配置在位于支撑臂部17a、17b的末端附近的框部13上且处于振动片基板11的正面的情况。图案2是测定盘40a、40b配置在位于支撑臂部17a、17b的末端附近的框部13上且处于振动片基板11的背面的情况。图案3是测定盘40a配置在基部15附近的框部13上、测定盘40b配置在位于支撑臂部17a、17b的末端附近的框部13上的情况。图案4是测定盘40a、40b配置在位于基部15附近的框部13上的情况。
图1相当于尺寸A及图案1，图7相当于尺寸A及图案2，图8相当于尺寸A及图案3，图9相当于尺寸A及图案4，图10相当于尺寸B及图案1，图11相当于尺寸B及图案2，图12相当于尺寸B及图案3，图13相当于尺寸B及图案4，图14相当于尺寸C及图案1，图15相当于尺寸C及图案2，图16相当于尺寸C及图案3，图17相当于尺寸C及图案4。另外，图8、图13、图16表示振动片基板11的背面，除此之外的图均表示振动片基板11的正面，并且这些图的缩尺是相同的。
如图6(a)、(b)、(c)所示，在音叉型振动片12的任何尺寸下，对于测定盘40a、40b被设置在位于支撑臂部17a、17b的末端附近的框部13上的图案(图案1及图案2)而言，音叉型振动片12的生产个数均是最大的。
并且，在图案2中，设置作为施重部的薄膜35a、35b的表面与设置测定盘40b的表面是相同的，而在图案1中，设置作为施重部的薄膜35a、35b的表面与设置测定盘40b的表面是不同的，因此，如上述实施方式所说明，图案1具有这样的优点：在形成薄膜35a、35b时，探针51不会受到放射线的影响。
如以上说明，用连接部14a、14b连接框部13与音叉型振动片14，不是像以往那样在基部15附近的框部13上形成测定盘40a、40b，而是利用夹在振动臂部16a、16b之间的框部13的未使用区域来形成测定盘40a、40b，由此，能够增加每一个振动片基板11的生产个数，能够抑制每一个音叉型振动片12的制造成本。
并且，由于是在夹在振动臂部16a、16b之间的框部13的区域中，沿着振动臂部16a、16b延伸的纵向上，排列地配置两个测定盘40a、40b，因此，不会在与振动臂部16a、16b延伸的纵向垂直的横向上增加宽度，因而能够增加单个振动片基板11的生产个数。
并且，在振动片基板11上，形成作为施重部的薄膜35a、35b的表面与形成测定盘40a、40b及配线34a、34b的表面是不同的，因此，在振动臂部16a、16b上形成作为施重部的薄膜35a、35b的情况下，当照射放射线时，探针51不会受到放射线的影响，因此，不会对探针51造成损伤，能够准确地进行测定，能够制造出质量稳定的音叉型振动片12。
另外，本发明不限于上述实施方式，可以在权利要求书所示的技术思想的范围内进行各种变形。
Claims (5)
1.一种振动片基板，该振动片基板具有：多个音叉型振动片，其具有基部和从该基部延伸出的振动臂部及支撑臂部；框部；以及多个连接部，该多个连接部分别将该框部与所述多个音叉型振动片中的每一个连接，该振动片基板的特征在于，
所述支撑臂部朝向与所述振动臂部延伸的方向相同的方向延伸，且所述支撑臂部的长度比所述振动臂部短，
所述音叉型振动片配置成，相邻的所述音叉型振动片所具有的所述振动臂部彼此夹着所述框部的一部分区域，
在夹在所述振动臂部彼此之间的所述框部的区域中形成有测定盘，
在所述连接部上形成有将所述音叉型振动片与所述测定盘电导通的配线。
2.根据权利要求1所述的振动片基板，其特征在于，
在夹在所述振动臂部彼此之间的所述框部的区域中，在所述振动臂部延伸的方向上排列配置有两个测定盘。
3.根据权利要求1或2所述的振动片基板，其特征在于，
所述音叉型振动片、所述框部及所述连接部是通过对彼此朝向相反方向的两个表面进行加工而形成的，
形成作为施重部的薄膜的表面与形成所述测定盘及所述配线的表面不同。
4.一种音叉型振动片，其中，
该音叉型振动片是从权利要求1至3中任一项所述的振动片基板上在所述连接部处进行折断而得到的。
5.一种音叉型振动片，其特征在于，
该音叉型振动片具有：基部；从该基部延伸出的振动臂部及支撑臂部，
所述支撑臂部具有折断痕，该折断痕是通过折断与振动片基板的框部连接的部分而形成的痕迹，
在所述支撑臂部中的到达所述折断痕的部位上，形成有在折断之前进行的特性测定用的配线。
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