CN112187207A - 压电振动片、压电振动器、以及它们的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明抑制由振动(振幅)的追随性引起的振动变得不稳定的情形。压电振动片不是将在振动臂部(7)的前端部设置的配重膜(75)的既定区域整体(总厚度量)熔融除去，而是通过非热加工来除去。在通过非热加工除去配重膜(75)的情况下，以沿着长度方向逐渐变薄的方式形成，从而形成倾斜部(B)。倾斜部(B)的与第一厚度部分(C)相反侧的端部与通过非热加工被除去为比第一厚度部分(C)更薄的第二厚度部分(A)连续。配重膜(75)不是熔融除去，而是通过对配重膜(75)直接照射非热加工激光(Lf)，从而通过非热加工来除去的。在此，非热加工激光(Lf)使用能够进行配重膜(75)的非热加工的脉冲宽度，即脉冲宽度为皮秒(2位以下)至飞秒的激光，例如飞秒激光。

Description

压电振动片、压电振动器、以及它们的制造方法
技术领域
本发明涉及压电振动片、压电振动器、压电振动片的制造方法、以及压电振动器的制造方法，详细地，关系到使用音叉型石英的技术。
背景技术
例如，在便携电话、便携信息终端设备等电子设备中，作为在时间源、控制信号等的定时源、参考信号源等中使用的器件，使用利用了形成为音叉型的压电振动片的压电振动器。
在这样的音叉型压电振动片中，在振动臂部的前端部分形成金属的配重膜，通过修整该膜来进行频率调整(例如，专利文献1)。即，使装配于封装的压电振动片振荡，测定频率，同时照射脉冲宽度为纳秒左右的激光而熔融除去配重膜，由此进行修整以便减少其质量，从而进行频率调整(专利文献1)。
在利用该激光进行修整的情况下，使熔融的配重膜的面朝下，利用在封装底面设置的凹陷部分来接受通过从压电振动片的上表面侧(与配重膜相反的一侧)照射激光而熔融除去的配重膜。
图8是表示现有的利用激光将配重膜熔融除去之后的振动臂部前端的状态的图。
如图8所示，在以往的修整中，由于将照射了激光的区域的配重膜整体除去，因而在未被除去而保留的配重膜部分与除去部分之间产生陡峭的阶梯差，因而存在振动(振幅)的追随差、振动变得不稳定的问题。
另外，在以往的基于激光的频率调整中，由于照射了激光Ln的区域的配重膜750整体被熔融除去，因而不能够进一步使频率调整精度提高。
特别是在3mm×2mm以下的小型压电振动片的情况下，由于成为修整对象的配重膜的面积变小，因而更精细且精度更高的修整对频率调整是必需的。
另外，在以往的频率调整中，如图8所示，由于利用激光Ln使配重膜750被熔融除去，因而在熔融除去后保留的配重膜750的周围，在主面、侧面产生碎屑751、752。
如果例如激光Ln的光点直径为20μm，则该碎屑的产生宽度w1为大致相同程度的偏差幅度w1＝20μm而较大，因而成为相对于长度方向的中心线P的左右平衡被破坏的原因。在图8(b)所示的例子中，相对于长度方向的中心线P，在左侧产生的碎屑量比右侧更多。
碎屑751、752不仅在振动臂部的中心线P的左右，而且在两个振动臂部处的产生量也不同，从而存在如下问题：振动臂部的平衡被破坏，带来振动泄漏引起的不良影响。
进而，由于配重膜750在朝下的状态下熔融，因而如图8(a)所示，形成于主面的碎屑751成为卷起的状态，存在因振动而剥落的可能性。如果碎屑因振动而掉落，那么有可能振动臂部的左右的平衡被破坏，并且因重量的变化而影响到频率。
通常，压电振动片越小型化，为了确保重量，就越需要加厚配重膜750，因而在用激光Ln熔融除去配重膜750时，碎屑751容易产生。因此，越是小型的压电振动片，由碎屑引起的左右平衡的破坏或振动泄漏的问题也越大。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-133879号公报。
发明内容
发明要解决的问题
本发明目的在于，在音叉型压电振动片中，抑制由振动(振幅)的追随性引起的振动变得不稳定的情形。
用于解决问题的方案
(1)在技术方案1所记载的发明中，提供一种安装于在内侧具备安装部的封装内的、由石英形成为音叉型的压电振动片，其特征在于，具备：基部；从前述基部并列地延伸设置的一对振动臂部；在前述一对振动臂部形成的两个系统的电极；以及频率调整用的配重膜，其具有在前述振动臂部的前端部由金属形成的第一厚度部分、和倾斜部，该倾斜部具备与前述第一厚度部分连续地在前述基部侧和前端侧中的至少一侧形成的、厚度与前述第一厚度部分相比而逐渐变薄的倾斜面。
(2)在技术方案2所记载的发明中，提供一种根据技术方案1所述的压电振动片，其特征在于，前述倾斜部由朝向前述振动臂部的长度方向的倾斜面、以及朝向相对于前述长度方向倾斜的方向的倾斜面中的至少一个倾斜面构成。
(3)在技术方案3所记载的发明中，提供一种根据技术方案1或技术方案2所述的压电振动片，其特征在于，前述配重膜具有比前述第一厚度部分更薄地形成的第二厚度部分，前述倾斜部的一侧与前述第一厚度部分连续，另一侧与前述第二厚度部分连续。
(4)在技术方案4所记载的发明中，提供一种根据技术方案1或技术方案2所述的压电振动片，其特征在于，前述配重膜的倾斜部中，前述振动臂部的长度方向上的一侧与前述第一厚度部分连续，另一侧与前述振动臂部的主面抵接。
(5)在技术方案5所记载的发明中，提供一种根据技术方案1至技术方案4中的任一技术方案所述的压电振动片，其特征在于，前述倾斜部在前述长度方向上的从前述一侧到前述另一侧之间，具备一个以上的倾斜的阶梯部。
(6)在技术方案6所记载的发明中，提供一种根据技术方案1至技术方案4中的任一技术方案所述的压电振动片，其特征在于，前述倾斜面方向上的前述倾斜部的长度为形成前述倾斜部的激光的光点直径的一半以上。
(7)在技术方案7所记载的发明中，提供一种根据技术方案1至技术方案6中的任一技术方案所述的压电振动片，其特征在于，前述配重膜形成在前述振动臂部中的前端部的至少一个主面。
(8)在技术方案8所记载的发明中，提供一种根据技术方案1至技术方案7中的任一技术方案所述的压电振动片，其特征在于，前述配重膜的倾斜部形成在前述前端侧。
(9)在技术方案9所记载的发明中，提供一种根据技术方案1至技术方案8中的任一技术方案所述的压电振动片，其特征在于，是利用从前述基部向前述振动臂部的外侧延伸而形成的支撑臂部安装于前述安装部的侧臂型、利用从前述基部延伸到前述振动臂部之间而形成的支撑单臂部安装于前述安装部的中心臂型、或者前述基部安装于前述安装部的悬臂型。
(10)在技术方案10所记载的发明中，提供一种压电振动器，其特征在于，具有：在内侧具备安装部的封装；安装于前述安装部的、技术方案1至技术方案9中的任一技术方案所述的压电振动片；以及从前述安装部直到前述封装的外部而形成的外部电极部。
(11)在技术方案11所记载的发明中，提供一种压电振动片的制造方法，其特征在于，具备：外形形成工序，形成音叉型压电振动片的外形，该音叉型压电振动片至少具有基部和从前述基部并列地延伸设置的一对振动臂部；电极形成工序，在前述振动臂部形成两个系统的电极；配重膜形成工序，在前述振动臂部的前端侧的主面形成频率调整用的配重膜；以及频率调整工序，通过除去前述配重膜，在至少一部分形成具备厚度逐渐变薄的倾斜面的倾斜部，从而调整频率。
(12)在技术方案12所记载的发明中，提供一种根据技术方案11所述的压电振动片的制造方法，其特征在于，前述频率调整工序通过非热加工除去前述配重膜的一部分。
(13)在技术方案13所记载的发明中，提供一种根据技术方案12所述的压电振动片的制造方法，其特征在于，前述频率调整工序直接照射使前述配重膜的除去为非热加工的脉冲宽度的非热加工激光。
(14)在技术方案14所记载的发明中，提供一种根据技术方案13所述的压电振动片的制造方法，其特征在于，前述非热加工激光是脉冲宽度为2位以下的皮秒激光或飞秒激光。
(15)在技术方案15所记载的发明中，提供一种根据技术方案11至技术方案14中的任一技术方案所述的压电振动片的制造方法，其特征在于，在前述频率调整工序中，对前述振动臂部的前端侧的第一区域进行粗调整，然后在比前述第一区域更靠前述基部侧的第二区域中进行微调整。
(16)在技术方案16所记载的发明中，提供一种压电振动器的制造方法，其特征在于，具有：通过技术方案11至技术方案15中的任一技术方案的各工序来制造压电振动片的工序；安装工序，将前述压电振动片安装于在封装内形成的安装部；以及密封工序，密封前述封装。
(17)在技术方案17所记载的发明中，提供一种根据技术方案16所述的压电振动器的制造方法，其特征在于，具有最终频率调整工序，其在前述安装工序与前述密封工序之间，对前述安装的压电振动片的前述配重膜进行离子修边(ion rimming)。
发明效果
根据本发明，在形成于振动臂部中的前端部的配重膜，与第一厚度部分连续地在基部侧、前端侧中的至少一侧形成倾斜部，从而减少陡峭的阶梯差的存在，因而能够使振动更加稳定化。
附图说明
图1是表示在压电振动片中的振动臂部前端形成的配重膜的形状的说明图。
图2是关于基于非热加工激光Lf的配重膜的削除方法的说明图。
图3是表示利用非热加工激光Lf除去了配重膜一部分的状态的说明图。
图4是表示在振动臂部前端形成的配重膜的形状的变形例的说明图。
图5是表示第二实施方式中的配重膜的形状的说明图。
图6是收纳有压电振动片的压电振动器的分解立体图。
图7是关于压电振动片的其他形状的说明图。
图8是表示现有的利用激光将配重膜熔融除去之后的振动臂部前端的状态的说明图。
具体实施方式
以下，参照图1至图7详细地说明本发明的优选实施方式。
(1)实施方式的概要
本实施方式的压电振动片不是熔融除去在振动臂部7(7a、7b)的前端部设置的配重膜75的既定区域整体(总厚度量)，而是通过非热加工来除去。
在通过非热加工除去配重膜75的情况下，以除去的端部(振动臂部7的长度方向的端部)沿着长度方向逐渐变薄的方式形成。即，形成与原来的厚度部分(第一厚度部分C)连续且厚度逐渐变薄的倾斜部B。
倾斜部B的与第一厚度部分C相反侧的端部为与振动臂部7抵接的状态，或者与通过非热加工被除去为比第一厚度部分C更薄的第二厚度部分A连续。
由此，配重膜75形成有根据区域而不同的厚度和倾斜面，形成为具有倾斜的阶梯差的形状。
配重膜75不是通过熔融除去，而是通过对配重膜75直接照射非热加工激光Lf，从而利用非热加工来除去。在此，非热加工激光Lf使用能够进行配重膜75的非热加工的脉冲宽度，即脉冲宽度为皮秒(2位以下，例如15皮秒)至飞秒的激光，例如飞秒激光。
利用该非热加工激光Lf，相对于配重膜75的加工前的厚度N μm，保留厚度n μm(n＜N)的量而除去上表面侧，从而形成第二厚度部分A，并且在作为未加工部分的第一厚度部分C(厚度N μm)与第二厚度部分A之间，形成厚度逐渐变薄的倾斜部B。
在第二厚度部分A中，通过用非热加工激光Lf扫描该区域的次数和/或脉冲宽度来调整除去的厚度。
另一方面，在倾斜部B中，从第二厚度部分A侧越往第一厚度部分C侧，就越是减少扫描次数，或者减小脉冲宽度，或者减小输出能量，从而形成。
这样，通过利用了非热加工激光Lf的非热加工，在频率调整用的配重膜75，形成与第一厚度部分C连续的倾斜部B，从而减少陡峭的阶梯差的存在。即，通过使配重膜75的截面形状为具有倾斜的阶梯差的形状，从而能够使振动更加稳定化。
另外，通过形成有第二厚度部分A，从而高精度的频率调整变为可能，能够提高压电振动片6的频率精度。
另外，由于利用非热加工激光Lf进行非热加工，因而能够消除由熔融除去引起的碎屑的产生。由此，能够进行不仅取得针对各振动臂部7的平衡、还取得两个振动臂部7a、7b之间的平衡的频率调整，能够抑制振动泄漏。
另外，由于在频率调整后的配重膜75上不存在碎屑，因而能够防止由于振动而碎屑脱落，频率变化。
(2)第一实施方式的细节
第一实施方式是使用石英的音叉型压电振动片6，其细节在图6中后面描述，从基部8延伸设置有一对振动臂部7(7a、7b)，并且形成有用于在封装2内支撑压电振动片6的支撑臂部9(9a、9b)。
在一对振动臂部7的长度方向上，在其主面(后表面)形成有一定宽度的槽部72。在振动臂部7的构成外周面的侧面和主面、槽部72内，形成有作为第一激励电极、第二激励电极起作用的、不同的两个系统的激励电极91、92。
另外，包括后述的各变形例在内，也可以不在振动臂部7形成槽部72，但是不形成的情况下的第一、第二激励电极形成于主面。
而且，在振动臂部7的长度方向的前端部(比槽部72更靠前端侧)，形成有频率调整用的配重膜75。
图1是表示本实施方式的压电振动片中的振动臂部7的前端形状的图。另外，在图1至5中，表示一对振动臂部7中的一者的前端部。另外，在各图中，填涂的部分在图5以外表示配重膜75，在图5中表示配重膜75的截面。
如图1所示，在振动臂部7的前端部，频率调整用的配重膜75形成于主面整体。该配重膜75使用Au、Ag等金属材料，通过真空蒸镀等各种方法形成为既定的厚度N μm。在本实施方式中，将配重膜75形成为既定的厚度N μm＝3 μm，但是厚度N μm可根据制造的压电振动片的尺寸、后述的中心臂型等各种形式、振动臂部7的前端是否在横向上扩宽(配重膜75的形成区域的大小)等各种条件来适当选择。
另外，虽然在本实施方式中，仅在一个主面形成有配重膜75，但是由于对配重膜75直接照射非热加工激光Lf，因而也能够形成于两面、侧面。
本实施方式的振动臂部7的前端的配重膜75如图1(a)、(b)所示，从长度方向的前端侧朝向基部8侧(图片左侧、图6)形成有第二厚度部分A、倾斜部B、第一厚度部分C这各部分。
如图1(b)所示，第一厚度部分C是未进行基于非热加工激光Lf的加工、膜厚仍为最初的N μm的区域。
另一方面，倾斜部B和第二厚度部分A是通过非热加工激光Lf的加工将配重膜75的一部分除去的部分。通过使用非热加工激光Lf，能够在配重膜75的厚度方向上削除全部厚度量，或者仅削除一部分厚度量，在本实施方式中仅除去一部分。
第二厚度部分A是与振动臂部7的主面平行地除去且仅保留厚度n μm(n＜N)的部分。该第二厚度部分A是位于振动臂部7的前端侧的部分，因而如后所述，是在频率调整时将配重膜75的一部分除去的部分。
倾斜部B的基部8侧与第一厚度部分C连续，前端侧与第二厚度部分A连续，从而形成厚度从基部8侧朝向前端侧逐渐变薄的倾斜面。
该倾斜部B是用于通过配重膜75的一部分除去而进行频率调整，并且消除在第一厚度部分C与第二厚度部分A之间产生的陡峭的阶梯差，从而使振动臂部7的振动稳定化的部分。
如图1(c)所示，倾斜部B的倾斜角度θ为大于0度且小于90度(0°＜θ＜90°)的范围。
该倾斜角度θ由从第一厚度部分C的厚度N减去第二厚度部分A的厚度n的值(N-n)、和倾斜部B的长度方向上的长度决定。实际上，由于形成倾斜部B的时刻的厚度(N-n)为既定值，因而倾斜角度θ由长度决定。
倾斜部B的长度方向的长度可以比非热加工激光Lf的激光的光点直径p1的1/2更窄，但优选为p/2以上，更优选为光点直径p1的1倍至2倍的范围。该倾斜部B的长度优选为选择一定幅度且不根据频率的调整量而变化的既定值(即，削除重量也为既定重量)。
另一方面，关于第二厚度部分A和第一厚度部分C的长度方向的长度，分别根据频率调整幅度而变化。即，第二厚度部分A的长度是由从根据频率调整量决定的配重膜75的削除重量减去此后在倾斜部B中削除的规定重量后的重量决定的。第一厚度部分C的长度为削除了第二厚度部分A和倾斜部B之后的长度。
压电振动器形成为各种尺寸，但是特别地，容纳压电振动片的压电振动器越是2.0×1.2mm、1.6mm ×1.0mm、1.2mm×1.00mm的小型压电振动器，越能得到本实施方式的效果。
而且，虽然压电振动片根据压电振动器的尺寸形成，但是在例如1.6mm×1.0mm尺寸的压电振动器的情况下，压电振动片形成为大致长度1mm × 宽度0.5mm、厚度0.1m。
另一方面，在振动臂部7的前端部，在基于非热加工激光Lf的频率调整前的状态下，配重膜75形成为第一厚度部分C的厚度N＝3μm，根据针对各区域的必需的频率调整量，决定削去的配重膜75的面积和厚度。
音叉型压电振动片的频率灵敏度随着从振动臂部7的根部侧朝向前端侧而变大。
因此，在频率调整中，有效的是将配重膜75的前端侧的区域作为对象进行粗调整，将基部8侧的区域作为对象进行微调整。
在本实施方式中，如图1(b)所示，是通过第二厚度部分A和倾斜部B的削除而完成了频率调整的状态。
但是，在基于第二厚度部分A和倾斜部B的削除的频率调整之后进一步进行频率的微调整的情况下，通过削除第一厚度部分C的基部8侧来进行。在该情况下，也可以在基部8侧仅形成倾斜部(与倾斜部B相反的倾斜)，或者形成厚度n2 μm(n2＜N)的第三厚度部分和倾斜部。
另外，也可以通过将配重膜75的前端部进一步削除直到振动臂部7的主面露出，来进行频率的粗调整，在第二厚度部分A和倾斜部B微调整其近前侧。在该情况下，也能够在第二厚度部分A的前端侧与振动臂部7的主面之间形成倾斜部，由此能够进一步减小陡峭的阶梯差。
后面描述针对图1所示的实施方式的各种变形的详细情况。
接着，对本实施方式的在振动臂部7的前端形成的配重膜75的加工方法进行说明。
图2是关于基于非热加工激光Lf的配重膜75的削除方法的说明图，图2(a)是俯视图，(b)至(d)是长度方向的截面图。
如图2(a)所示，在振动臂部7的前端部形成有既定厚度N(＝3 μm)的配重膜75。此外，虽然图2所示的本实施方式的配重膜75形成于振动臂部7的一个主面，但是形成于两面的情况、形成于包括侧面的整个周围也是可以的。
使该配重膜75朝向上侧，如图2(b)所示，对配重膜75直接(不透过振动臂部7)照射非热加工激光Lf，从而通过非热加工削去规定厚度(N-n) μm量的配重膜75。
本实施方式中使用的非热加工激光Lf是例如波长515nm、光点直径p1＝10μm、脉冲宽度100fs的飞秒激光。通过以移动间距p2(例如p2＝p1/2＝5μm)在宽度方向、往复方向和长度方向上扫描该非热加工激光Lf，从而除去既定面积的配重膜75。在图2(a)中，在配重膜75的前端表示的圆表示非热加工激光Lf的光点直径p1，表示以p1的光点的一部分重叠的方式以移动间距p2在宽度方向上移动的状态。然后，以移动间距p2在宽度方向上移动，同时在长度方向上移动，从而除去既定区域的配重膜75。
在该修整加工中，在形成有第二厚度部分A的区域A中进行非热加工激光Lf的扫描，相对于配重膜75的厚度N μm，削去厚度(N-n) μm，从而进行频率调整。此时，通过重复基于频率测定的与目标频率的偏差量的测定、以及与偏差量对应的区域(重量)的削除，从而逐渐接近成为目标的频率。此外，在本实施方式中，在区域A中削除将在第二厚度部分A的形成后形成的倾斜部B的重量考虑在内的重量。
另外，在与期望频率(目标频率)的偏移量大的情况下，通过扩大第二厚度部分A的区域A并且使厚度更薄来应对。在偏移量更大的情况下，将频率调整的效果更好的最前端部的配重膜75全部削除直到振动臂部7的主面，将全部削除的部分的近前侧部分地削除而形成第二厚度部分A和倾斜部B，从而进行更精细的调整。在需要进一步微调整的情况下，通过配重膜75的基部8侧的削除来进行频率的微调整。
在第二厚度部分A的削除结束之后，如图2(c)所示，在第二厚度部分A与第一厚度部分C之间形成具有倾斜面的倾斜部B。
图2(d)是将形成倾斜部B的状态放大表示的图。
如图2(d)所示，实际的倾斜部B不是平坦的平面状态，而是由小阶梯差(至少在第一厚度部分C和第二厚度部分A之间有2个以上的阶梯)和斜面所引起的阶梯形成。
该倾斜部B中的连续的小阶梯是通过利用基于非热加工激光Lf的上侧加工侧面和变更扫描次数而形成的。
在图2(d)中，在非热加工激光Lf之后，用括号示出的数字例示了扫描1行的往复次数，例如，Lf(3)表示3次往复扫描该行。
如该图2(d)所示，例如通过对各行各往复3次扫描非热加工激光Lf(3)，从而形成第二厚度部分A。然后，在移动了既定的移动间距p3的行中，利用非热加工激光Lf(2)进行2次往复扫描，进而在移动了移动间距p3的行上，1次往复扫描非热加工激光Lf(1)。
由此，在基于3次往复扫描的第二厚度部分A与未加工的第一厚度部分C之间，形成基于2次往复扫描和1次往复扫描的小阶梯差，抑制了急剧的厚度变化。
进而，在各阶梯差的上侧和下侧这两部分，通过稍微弯曲的倾斜面，进一步抑制由小阶梯差引起的急剧的厚度变化。
例如，在基于非热加工激光Lf的加工中，如图2(d)的截面所示，加工端相对于加工面(照射侧的面)不是直角，而是由于能量分布稍微形成倾斜面(弯曲面)。该倾斜面在加工端的上侧成为凸形状的弯曲，在下侧(振动臂部7侧)成为凹形状的弯曲。利用该上侧和下侧的弯曲面，形成倾斜部B的一部分。
但是，在图2(d)中为了概念性地说明光点直径外侧的倾斜面，夸张地表示。
另外，虽然在图2(d)所示的例子中，将非热加工激光Lf(2)、非热加工激光Lf(1)的长度方向的移动次数(基于移动间距p3的移动次数)各设为1次，但是通过增加该移动次数，从而能够以图1(c)所示的倾斜角度θ变小的方式进行调整。另外，通过使基于非热加工激光Lf的移动间距p3变窄，或者省略非热加工激光Lf(2)和非热加工激光Lf(1)中的任一者，从而能够以倾斜角度θ变大的方式进行调整。
图3是关于利用非热加工激光Lf除去了配重膜75的一部分的状态，(a)是表示侧截面的图，(b)是表示上表面的图。
在以往的纳秒至皮秒(3位)的脉冲宽度的激光Ln中，利用热将照射区域的配重膜整体熔融除去，因而如图8所示，在照射区域的边界面产生碎屑，更小型化的压电振动片的频率调整是困难的，并且由于碎屑的原因，存在振动臂部间的平衡被破坏、振动泄漏的可能性。
与此相对，本实施方式的非热加工激光Lf对配重膜75表面照射飞秒单位的脉冲激光，从而固体构成物质成为原子、分子、等离子体状态而爆发性地放出(烧蚀)，通过非热加工来除去。
由此，如图3(a)所示，能够在非热加工激光Lf的照射区域中除去配重膜75的厚度方向的一部分，形成第二厚度部分A、倾斜部B。其结果是，对于更小型化的压电振动片，也能够进行高精度的频率调整。
另外，如图3(b)所示，在非热加工激光Lf的照射区域的边界中没有碎屑的产生，因而第二厚度部分A与倾斜部B的边界部、倾斜部B与第一厚度部分C的边界部中的宽度方向的边界面的粗糙度(相对于与中心线P正交的宽度方向的假想直线的、由非热加工激光Lf的照射引起的加工端的偏差幅度)被抑制为大致非热加工激光Lf的光点直径的1/2左右。
在本实施方式中，由于如上所述地使用光点直径为10μm的非热加工激光Lf，因而实际的偏差幅度被抑制为w2＝5μm左右，与图8所示的以往的宽度w1＝20μm相比，被大大地抑制。
这样，根据本实施方式，能够消除碎屑的产生，并且取得相对于振动臂部7的中心线P的左右平衡、两振动臂部7的平衡。
通过使用该压电振动片，能够形成振动泄漏更小的压电振动器。
另外，边界面的偏差幅度取决于非热加工激光Lf的光点直径、移动间距p2，但是从提高振动臂部7的平衡精度、抑制振动泄漏的观点出发，偏差幅度w2为10μm以下，优选为5μm以下。
接着，对本实施方式的配重膜75的变形例进行说明。
在图1中说明的实施方式中，对于在振动臂部7的前端部的主面形成的既定厚度N的配重膜75的形成面，从正交的方向(上方)照射非热加工激光Lf，从而形成了第二厚度部分A、倾斜部B、第一厚度部分C。
与此相对，能够进行以下变形(1)至(5)和基于它们的组合的各种变形。
变形(1)：倾斜部B的倾斜面不是朝向前端侧，而是朝向基部8(参照图6)侧。
变形(2)：以倾斜部B的下侧的端部与石英抵接的方式形成。即，将比倾斜部B的下侧端部更靠前端侧/基部8侧的配重膜75全部削除，直到振动臂部7的主面。
变形(3)：形成多个倾斜部B。
变形(4)：配重膜75中的除倾斜部B以外的部分的厚度形成为3种以上。在这种情况下，必然形成有多个倾斜部B。
变形(5)：配重膜75形成于两面，在其中至少一者形成倾斜部B。
图4是表示基于采用上述变形(1)至变形(5)中的任一个以上的变形例的、配重膜75的形状的图。
图4(a)是在采用上述变形(2)的情况下，通过在图1所示的配重膜75中不保留形成于前端侧的第二厚度部分A而是全部除去来形成的。例如，在图2(d)中说明的前端侧的扫描中，使飞秒激光Lf的往复次数为3次至4次以上(在图2(d)的情况下为4次)，从而将区域A的配重膜75的全部除去。
图4(b)是采用上述变形(1)的情况。
在该图4(b)的例子中，从配重膜75的基部8侧朝向前端侧移动扫描，同时在基部8侧形成第二厚度部分A，然后形成朝向基部8侧的倾斜部B。
另外，包括图2中说明的实施方式、全部变形例在内，对在先将厚度更薄的部分(例如第二厚度部分A)卡止之后，朝向更厚的部分(例如第一厚度部分C)形成倾斜部B的情况进行说明，但是也能够与之相反。即，在图2(d)的例子中，也可以从更厚部分的第一厚度部分C侧，按照非热加工激光Lf(1)、非热加工激光Lf(2)的顺序从上侧朝向下侧形成倾斜部B，然后形成第二厚度部分A。
图4(c)是采用上述变形(3)和变形(1)的情况。
在该图4(c)的例子中，在前端侧和基部8侧这两侧的两处形成有第二厚度部分A，并且从两个第二厚度部分A朝向中央的第一厚度部分C形成有彼此朝向相反方向的倾斜部B1和倾斜部B2。
在图4(c)的例子中，通过使非热加工激光Lf从前端侧向基部8侧移动，从而跳过前端侧的第二厚度部分A、倾斜部B1、第一厚度部分C而形成倾斜部B2、第二厚度部分A。另外，也可以在按照前端侧的第二厚度部分A、倾斜部B1的顺序形成之后，将非热加工激光Lf变更位置和移动方向，形成基部8侧的第二厚度部分A、倾斜部B2。
另外，在图4(c)所表示的变形例中，也可以适用变形(2)，从而将前端侧的第二厚度部分A和基部8侧的第二厚度部分A中的至少一部分全部削除。
图4(d)是采用上述变形(3)和变形(1)的情况。
图4(d)与(c)的变形例相反，在中央的一处形成第二厚度部分A，在其两侧以相向的方式形成反向的倾斜部B1和倾斜部B2，在更外侧(前端侧和基部8侧)的两处形成第一厚度部分C。
图4(e)是采用上述变形(3)、变形(1)、变形(4)的情况。
图4(e)与(c)的变形例同样，在形成于中央的第一厚度部分C的前端侧和基部8侧形成倾斜部B1和倾斜部B2，但是作为与(c)不同的点，在基部8侧形成第二厚度部分A2，并且在端侧形成厚度比第二厚度部分A2更厚的第二厚度部分A1(第三厚度部分)。此外，也可以在基部8侧形成第二厚度部分A1，在前端侧形成第二厚度部分A1。
图4(f)是采用上述变形(1)、变形(3)、变形(4)的情况。
图4(f)从前端侧朝向基部8依次地形成有第一厚度部分C、倾斜部B1、第二厚度部分A1、倾斜部B2、第二厚度部分A2。如图所示，在该变形例中，两处的倾斜部B1和倾斜部B2形成在同一方向(基部8方向)上。
另外，也可以使图4(f)所示的第一厚度部分C至第二厚度部分A2的形成顺序相反，从前端侧朝向基部8依次地形成第二厚度部分A2、倾斜部B2、第二厚度部分A1、倾斜部B1、第一厚度部分C。
图4(g)是采用上述变形(1)和变形(5)的情况。
图4(g)的变形例从振动臂部7的前端侧朝向基部8侧，在一侧的主面形成第一厚度部分C1、倾斜部B1、第二厚度部分A1，在另一侧的主面形成有第一厚度部分C2、倾斜部B2、第二厚度部分A2。
此外，虽然一侧的第二厚度部分A1和另一侧的第二厚度部分A2的厚度是相同的，但也可以将一侧的厚度形成得比另一侧更厚。
另外，也可以使第二厚度部分A、倾斜部B、第一厚度部分C的形成顺序相反，在基部8侧形成第一厚度部分C。
接着，对配重膜75的形状的第二实施方式进行说明。
在第一实施方式中，对倾斜部B的倾斜面朝向振动臂部7的长度方向的情况(参照图2)进行了说明。
与此相对，在第二实施方式中，倾斜部B的倾斜面由振动臂部7的长度方向的倾斜面和相对于长度方向倾斜的方向的倾斜面形成。
图5是表示第二实施方式中的配重膜75的形状的说明图。图5(a)表示形成有配重膜75的振动臂部7的前端的平面，(b)表示沿着长度方向的P1-P1阶梯面，(c)表示沿着长度方向的P2-P2阶梯面，(d)表示沿着宽度方向的P3-P3阶梯面。另外，在(b)至(d)的截面中，将配重膜75的截面部分填涂而表示。
如图5所示，在进行频率的粗调整的前端侧中，通过非热加工激光Lf的照射，将配重膜75遍布宽度方向的整体而削除，直到振动臂部7的主面A0露出，在进行从中途起的微调整的中间区域中，保留宽度方向的两端侧而削除中央部分。
在进行该微调整的中间区域中，如图5(a)所示，随着非热加工激光Lf的扫描位置向基部8侧移动，使扫描的宽度逐渐变窄，从而倾斜部B的一部分形成为V字形状的凹部。
如图5所示，V字形状的凹部在振动臂部7的宽度方向的左右对称地形成，从而改变振动的平衡的情形被抑制。
如图5(a)、(b)所示，第二实施方式的倾斜部B在长度方向的前端侧中的左右(宽度方向)两侧、以及长度方向的基部8侧中的中央部分，形成有朝向长度方向的倾斜面B1。
另一方面，在V字形状的凹部中，如表示长度方向和宽度方向的截面的图5(c)、(d)所示，倾斜部B形成有朝向相对于长度方向倾斜的方向的倾斜面B2、倾斜面B3。
而且，朝向相对于长度方向倾斜的方向的倾斜面B2、B3的倾斜角度与朝向长度方向的倾斜面B1相比，变得更平缓。
因此，根据本实施方式，与第一实施方式相比，能够以更平缓的倾斜面形成第一厚度部分C与主面A0(或者，后述的第二厚度部分A)之间的阶梯差，从而能够使振动臂部7的振动更加稳定化。
另外，在所说明的第二实施方式中，对由朝向长度方向的倾斜面B1和朝向相对于长度方向倾斜的方向的倾斜面B2、B3形成倾斜部B的情况进行了说明。与此相对，也可以仅在相对于长度方向倾斜的方向上形成倾斜面B的倾斜面。该情况下的倾斜面也可以形成为朝向两振动臂部7a、7b(参照图6)的中央侧，形成为朝向外侧，或者形成为朝向任一方的外侧(相同方向)。
另外，倾斜部B的倾斜面虽然形成为在俯视时呈V字形状、即振动臂部7的宽度方向的中心凹陷的形状，但是也可以与之相反地形成为凸形状(倒V形状)。
另外，对第二实施方式的倾斜部B中，与第一厚度部分C侧相反侧的端部和振动臂部7的主面A0抵接的情况进行了说明。即，不保留配重膜75的厚度的一部分而形成第二厚度部分A，而是通过削除厚度方向的全部而使主面A0露出。与此相对，也可以在粗调整的前端区域和微调整的中间区域形成第二厚度部分A。在该情况下，通过俯视时形成为V字形状，相对于长度方向倾斜的方向的倾斜面(B2、B3部分)形成在第一厚度部分C与第二厚度部分A之间。
进而，如图4中说明的那样，关于第一实施方式中的上述(1)至(5)、以及基于它们的组合的各种变形，对于第二实施方式和第二实施方式的变形例也是能够适用的。
以上，对第一、第二实施方式、变形例中的在压电振动片的前端形成的配重膜75的形状及其形成进行了说明。
接着，对这样形成的压电振动片、以及收纳有压电振动片的压电振动器进行说明。
图6是收纳有压电振动片的压电振动器的分解立体图。
如图6所示，本实施方式的压电振动器1为陶瓷封装类型的表面安装型振动器，具备在内部具有气密密封的腔C的封装2、以及容纳于腔C的压电振动片6。
此外，本实施方式的压电振动器1为左右对称的结构，因而如振动臂部7a和振动臂部7b那样，用相同的数字表示对称配置的两部分，并且为了区别两部分，对一方标注区别符号a、A，对另一方标注区别符号b、B来说明。可是，虽然适当省略区别符号而说明，但在该情况下意指各个部分。
压电振动片6是由石英、钽酸锂、铌酸锂等压电材料形成的所谓音叉型的振动片，在被施加既定的电压时振动。在本实施方式中，以使用石英作为压电材料而形成的压电振动片中的、所谓侧臂型的压电振动片6为例进行说明。
压电振动片6具备从基部8平行地延伸的振动臂部7a、7b和在该振动臂部7a、7b的外侧沿相同方向从基部8延伸的支撑臂部9a、9b，通过该支撑臂部9a、9b被保持在腔C内。
一对振动臂部7a、7b以彼此平行的方式配置，将基部8侧的端部作为固定端、前端作为自由端而振动。
在一对振动臂部7a、7b的前端侧具备扩宽部71a、71b，其形成为与全长的大致中央部分相比向两侧扩大。在该振动臂部7a、7b形成的扩宽部71a、71b具有增大振动臂部7a、7b的重量、以及振动时的惯性矩的功能。由此，振动臂部7a、7b容易振动，能够缩短振动臂部7a、7b的长度，谋求小型化。
而且，在该扩宽部71a、71b的主面，形成有图1中说明的厚度不同的配重膜75。
此外，虽然本实施方式的压电振动片6在振动臂部7a、7b形成扩宽部71a、71b，在该扩宽部71a、71b形成有具有倾斜的阶梯差的配重膜75，但是也可以使用将振动臂部7的前端部的宽度形成为与大致中央部分相同宽度的、没有扩宽部71a、71b的压电振动片。
在振动臂部7a、7b的两个主面形成有从基部8侧伸展到扩宽部71a、71b近前的槽部72a、72b。其结果是，振动臂部7a、7b的截面形状成为H型。
在一对振动臂部7a、7b的外表面上(外周面)，形成有一对(两个系统的)激励电极(未图示)，其由在振动臂部7a的外侧的两侧面和振动臂部7b的槽部72b形成的第一系统、以及在振动臂部7b的外侧的两侧面和振动臂部7a的槽部72a形成的第二系统构成。
另外，虽然未图示，但是与第一系统的激励电极连接的第一装配电极从基部8直到支撑臂部9a的外表面上(外周面)而形成，与第二系统的激励电极连接的第二装配电极从基部8直到支撑臂部9b的外表面上(外周面)而形成。
另外，激励电极和装配电极是由第一层的铬(Cr)层和第二层的金(Au)层构成的层叠膜，通过电极溅射等形成。
封装2形成为大致长方体状，具备封装主体3、和相对于封装主体3接合并且在与封装主体3之间形成腔C的封口板4。
封装主体3具备以彼此重合的状态接合的第一底部基板10及第二底部基板11、以及接合在第二底部基板11上的密封环12。
第一底部基板10的上表面相当于腔C的底面。
第二底部基板11与第一底部基板10重叠，相对于第一底部基板10通过烧结等结合。即，第二底部基板11与第一底部基板10一体化。
另外，在第一底部基板10与第二底部基板11之间，以被两个底部基板10、11夹持的状态形成有连接电极(未图示)。
在第二底部基板11，形成有构成腔C的侧壁的一部分的贯通部11a。
在贯通部11a的短边方向上相向的两侧的内侧面，设有向内侧突出的安装部14A、14B。
在该安装部14A、14B的上表面，形成有作为与压电振动片6连接的连接电极的一对电极焊盘(电极部)20A、20B。另外，在第一底部基板10的下表面，一对外部电极21A、21B在封装2的长度方向上隔开间隔而形成。电极焊盘20A、20B以及外部电极21A、21B是例如通过蒸镀、溅射等形成的基于单一金属的单层膜、或者层叠了不同金属的层叠膜。
电极焊盘20A、20B和外部电极21A、21B分别经由在第二底部基板11的安装部14A、14B形成的第二贯通电极(未图示)、在第一底部基板10与第二底部基板11之间形成的连接电极(未图示)、以及在第一底部基板10形成的第一贯通电极(未图示)而彼此导通。
另一方面，在电极焊盘20A、20B上涂布有导电性粘接剂51，与支撑臂部9a、9b的装配电极接合。
密封环12是比第一底部基板10和第二底部基板11的外形小一圈的导电性框状部件，接合在第二底部基板11的上表面。具体地，密封环12通过对金属接合层的熔敷等而接合，该金属接合层通过基于银焊料等焊料、焊锡料等的烧焊而接合在第二底部基板11上，或者(例如，除电解镀、非电解镀之外，通过蒸镀、溅射等)形成在第二底部基板11上。
封口板4是重叠在密封环12上的导电性基板，通过针对密封环12的接合而相对于封装主体3气密地接合。而且，由封口板4、密封环12、第二底部基板11的贯穿部11a、以及第一底部基板10的上表面限定的空间作为被气密地密封的腔C起作用。
图6所示的压电振动器1通过以下的各工序形成。
(1)压电振动片的制造
(a)在外形形成工序中，使用石英形成具有振动臂部的音叉型压电振动片的外形。
(b)在电极形成工序中，形成两个系统的激励电极和装配电极。
(c)在配重膜形成工序中，在振动臂部7的前端侧的主面形成厚度N μm的配重膜75。该配重膜形成工序可以在电极形成工序的前后任一者，也可以同时地进行。
(d)在频率调整工序中，对配重膜75直接照射非热加工激光Lf，除去与频率的调整幅度对应的区域和厚度量，从而形成第二厚度部分A和倾斜部B。在频率调整工序中，进行除去前端侧的粗调整和除去基部8侧的微调整。
(2)压电振动器1的制造
(e)在压电振动片制造工序中，通过(1)的各工序制造压电振动片6。
(f)在安装工序中，用导电性粘接剂51将支撑臂部9粘接在形成于封装主体3的安装部14的电极焊盘20，从而安装所制造的压电振动片6。
(g)在密封工序中，利用封口板4密封安装有压电振动片6的封装主体3。
另外，在制造压电振动器1的情况下，也可以在安装工序与密封工序之间进行最终频率调整工序。
(f-2)在最终频率调整中，对安装的压电振动片6的配重膜75进行离子修边。
即，测量安装后的压电振动片6的频率，以成为期望频率的方式，对配重膜75(第一厚度部分C、倾斜部B、第二厚度部分A)整体的表面进行离子修边，从而进行频率的最终调整。
此外，在离子修边中，掩蔽配重膜75以外的部分，照射加速至几千V的未会聚的氩离子，利用溅射现象研磨(削薄)配重膜75的表面。
在本实施方式中，不是将形成于主面的配重膜75的厚度方向整体熔融除去，而是照射非热加工激光Lf来将厚度方向的一部分削薄，从而形成第二厚度部分A和倾斜部B。即，在(c)配重膜形成工序中形成于主面的配重膜75的厚度虽然根据其区域而厚度变薄，但主面上的面积是相同的。
因此，由于利用离子修边研磨的对象面积大(保持最初的形成面积)，因而通过短时间的离子修边，能够削除既定重量的量的配重膜75。
以上，对侧臂型的压电振动片6和使用该压电振动片6的压电振动器1的结构进行了说明，但只要是音叉型，那么也能够在其他形式的压电振动片上形成具有倾斜的阶梯差的配重膜75。
图7关于其他类型的压电振动片，(a)是表示悬臂型的压电振动片61的说明图，(b)是表示中心臂型的压电振动片62的说明图。
图7(a)所示的压电振动片61形成有从基部8沿长度方向平行地延伸的振动臂部7a、7b，不存在支撑臂部。另一方面，图7(b)所示的压电振动片62在从基部8沿长度方向平行地延伸的振动臂部7a、7b之间形成有支撑单臂部9c。
在两个压电振动片61、62中的一对振动臂部7a、7b的两个主面，与图6中说明的压电振动片6同样地形成有槽部72a、72b。
另外，形成有在振动臂部7a的外侧的两侧面和振动臂部7b的槽部72b形成的第一系统的激励电极92、以及在振动臂部7b的外侧的两侧面和振动臂部7a的槽部72a形成的第二系统的激励电极91。
而且，悬臂型的压电振动片61如图7(a)所示，在基部8形成有与第一系统的激励电极92连接的第一装配电极92m和与第二系统的激励电极91连接的第二装配电极91m。
另一方面，中心臂型的压电振动片62如图7(b)所示，与第一系统的激励电极92连接的第一装配电极92m从基部8直到支撑单臂部9c的前端部而形成，与第二系统的激励电极91连接的第二装配电极91m从基部8直到支撑单臂部9c的中央部而形成。
压电振动片61、62都与图6中说明的压电振动片6同样地被收纳在封装2内，从而构成压电振动器。
此外，在该情况下的封装2中，在压电振动片61的情况下基部8的位置，在压电振动片62的情况下支撑单臂部9c的位置，形成有与图6中说明的安装部14A、14B对应的安装部，利用导电性粘接剂被粘接并固定在形成于该安装部的两个系统的电极焊盘。
而且，在图7(a)的悬臂型的压电振动片61中，在振动臂部7的前端不存在扩宽部71，(b)的中心臂型的压电振动片62在振动臂部7的前端形成有扩宽部71。在任一种压电振动片61、62中，在振动臂部7的前端部都形成有配重膜75，沿着其长度方向的截面如图1中说明的那样，通过非热加工激光Lf的照射来进行频率调整。由此，配重膜75形成有根据区域不同的厚度和倾斜面，形成为具有倾斜的阶梯差的形状。
符号说明
1 压电振动器
2 封装
3 封装主体
4 封口板
6 压电振动片
7、7a、7b 振动臂部
8 基部
9、9a、9b 支撑臂部
9c 支撑单臂部
10 第一底部基板
11 第二底部基板
14、14A、14B 安装部
20、20A、20A 电极焊盘
21、21A、21B 外部电极
51 导电性粘接剂
61、62 压电振动片
72 槽部
75 配重膜
91、92 激励电极
91m、92m 装配电极
C 腔。

Claims (17)

1.一种安装于在内侧具备安装部的封装内的、由石英形成为音叉型的压电振动片，其特征在于，具备：
基部；
从所述基部并列地延伸设置的一对振动臂部；
在所述一对振动臂部形成的两个系统的电极；以及
频率调整用的配重膜，其具有在所述振动臂部中的前端部由金属形成的第一厚度部分、和倾斜部，所述倾斜部具备与所述第一厚度部分连续地在所述基部侧和前端侧中的至少一侧形成的、厚度与所述第一厚度部分相比而逐渐变薄的倾斜面。
2.根据权利要求1所述的压电振动片，其特征在于，所述倾斜部由朝向所述振动臂部的长度方向的倾斜面、以及朝向相对于所述长度方向倾斜的方向的倾斜面中的至少一个倾斜面构成。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的压电振动片，其特征在于，所述配重膜具备比所述第一厚度部分更薄地形成的第二厚度部分，所述倾斜部的一侧与所述第一厚度部分连续，另一侧与所述第二厚度部分连续。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的压电振动片，其特征在于，所述配重膜的倾斜部中，所述振动臂部的长度方向上的一侧与所述第一厚度部分连续，另一侧与所述振动臂部的主面抵接。
5.根据权利要求1至权利要求4中的任一项权利要求所述的压电振动片，其特征在于，所述倾斜部在所述长度方向上的从所述一侧到所述另一侧之间，具备一个以上的倾斜的阶梯部。
6.根据权利要求1至权利要求4中的任一项权利要求所述的压电振动片，其特征在于，所述倾斜面方向上的所述倾斜部的长度为形成所述倾斜部的激光的光点直径的一半以上。
7.根据权利要求1至权利要求6中的任一项权利要求所述的压电振动片，其特征在于，所述配重膜形成在所述振动臂部中的前端部的至少一个主面。
8.根据权利要求1至权利要求7中的任一项权利要求所述的压电振动片，其特征在于，所述配重膜的倾斜部形成在所述前端侧。
9.根据权利要求1至权利要求8中的任一项权利要求所述的压电振动片，其特征在于，是利用从所述基部向所述振动臂部的外侧延伸而形成的支撑臂部安装于所述安装部的侧臂型、利用从所述基部延伸到所述振动臂部之间而形成的支撑单臂部安装于所述安装部的中心臂型、或者所述基部安装于所述安装部的悬臂型。
10.一种压电振动器，其特征在于，具有：
在内侧具备安装部的封装；
安装于所述安装部的、根据权利要求1至权利要求9中的任一项权利要求所述的压电振动片；以及
从所述安装部直到所述封装的外部而形成的外部电极部。
11.一种压电振动片的制造方法，其特征在于，具备：
外形形成工序，形成音叉型压电振动片的外形，所述音叉型压电振动片至少具有基部和从所述基部并列地延伸设置的一对振动臂部；
电极形成工序，在所述振动臂部形成两个系统的电极；
配重膜形成工序，在所述振动臂部的前端侧的主面形成频率调整用的配重膜；以及
频率调整工序，通过除去所述配重膜，在至少一部分形成具备厚度逐渐变薄的倾斜面的倾斜部，从而调整频率。
12.根据权利要求11所述的压电振动片的制造方法，其特征在于，所述频率调整工序通过非热加工而除去所述配重膜的一部分。
13.根据权利要求12所述的压电振动片的制造方法，其特征在于，所述频率调整工序直接照射使所述配重膜的除去为非热加工的脉冲宽度的非热加工激光。
14.根据权利要求13所述的压电振动片的制造方法，其特征在于，所述非热加工激光是脉冲宽度为2位以下的皮秒激光或飞秒激光。
15.根据权利要求11至权利要求14中的任一项权利要求所述的压电振动片的制造方法，其特征在于，所述频率调整工序对所述振动臂部的前端侧的第一区域进行粗调整，然后在比所述第一区域更靠所述基部侧的第二区域中进行微调整。
16.一种压电振动器的制造方法，其特征在于，具有：
通过权利要求11至权利要求15中的任一项权利要求的各工序来制造压电振动片的工序；
安装工序，将所述压电振动片安装于在封装内形成的安装部；以及
密封工序，密封所述封装。
17.根据权利要求16所述的压电振动器的制造方法，其特征在于，具有最终频率调整工序，其在所述安装工序与所述密封工序之间，对所述安装的压电振动片的所述配重膜进行离子修边。
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