CN1573288A - 压电器件及其制造方法以及装配有压电器件的电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种压电器件及其制造方法以及装配有压电器件的电子设备。可以解决以往在压电器件中，在将保持压电振动片的振动片线与管壳接合时，必须对振动片线进行成形的问题。本发明的压电器件由以下部分构成：压电振动片；振动片线，其用于保持上述压电振动片，一端与上述压电振动片连接；以及支撑基板，其用于支撑上述振动片线，在与朝向上述振动片的面为正反关系的面上，固定着上述振动片线的另一端附近。

Description

压电器件及其制造方法以及装配有压电器件的电子设备

技术领域

本发明涉及使用石英等的振动片的压电器件、压电器件的制造方法以及装配有压电器件的电子设备。

背景技术

图11中示出现有的压电器件的结构，对其进行说明。

现有的压电器件的结构为：把固定在支撑基板113上的振动片线(reed wire)112A、112B连接到作为基材的管壳114上，在上述振动片线112A、112B的一端连接并保持着压电振动片110。

另外，上述支撑基板113的结构为：把上述振动片线112A、112B固定在与朝向上述管壳114的面为正反关系的面上。

然而，根据上述结构，为了在与管壳接合的接合部处确保与管壳的密合，振动片线必须具有与上述振动片线和上述管壳之间的支撑基板的厚度相应的折弯形状(以下称为振动片成形(reed forming))。

并且，由于是在上面露出振动片线的结构，因而，还存在以下问题：例如，由于在对振动片的振动频率进行调谐时，产生熔敷金粒的飞散(以下称为Au飞溅物)等，而产生振动片线与振动片线短路的不利情况。

发明内容

本发明是鉴于这种问题而提出的，其主要目在于，通过把振动片线固定在支撑基板的下面上，即与管壳相对的面上，不必进行振动片成形，就可使振动片线与底部基板密合，不需要进行振动片成形加工。

并且，通过用位于振动片线上面的支撑基板接收Au飞溅物，既可以防止Au飞溅物附着在振动片线上，还可以防止振动片线和振动片线发生短路。

为了解决该问题，本发明的压电器件的特征在于，具有：压电振动片；振动片线，其保持上述压电振动片，一端与上述压电振动片连接；以及支撑基板，其支撑上述振动片线，在与朝向上述振动片的面为正反关系的面上，固定着上述振动片线的另一端附近。

根据本发明的压电振动片，由于把振动片线固定在支撑基板的下面上，即与管壳相对的面上，因而不必进行振动片成形，就可使振动片线与底部基板密合，不需要进行振动片成形加工。即，可提高加工容易度，可提供廉价的压电器件。

并且，可以用位于振动片线上面的支撑基板接收Au飞溅物，既可以防止Au飞溅物附着在振动片线上，还可以防止振动片线和振动片线发生短路。

并且，上述振动片线可以在从上述支撑基板的周缘部朝向中央上方的上升部上连接上述压电振动片。

这样，可以在有限的空间中调整振动片线的刚性，可以防止压电振动片的破损等缺陷。

并且，可以把上述支撑基板和上述压电振动片配置成在它们之间留有空隙的状态。

这样，可以中空地保持压电振动片，使其不与其他结构部件接触，可以持续进行稳定的振动而不阻碍压电振动片的振动。

并且，本发明的压电器件的特征在于，具有：压电振动片；振动片线，其保持上述压电振动片，一端与上述压电振动片连接；以及支撑基板，其支撑上述振动片线，在与上述振动片相对的面上固定着上述振动片线的另一端附近，上述振动片线在从上述支撑基板的周缘部朝向中央下方的下降部上连接上述压电振动片。

根据本发明的压电振动片，由于把振动片线固定在支撑基板的下面，即与管壳相对的面上，因而，可以不必进行振动片成形就可使振动片线与底部基板相密合，不需要进行振动片成形加工。

并且，上述支撑基板可以具有与所固定的上述振动片线相对的开窗部(窓開け部)。

这样，在把振动片线与基材接合时，可使接合工具不通过支撑基板而与振动片线直接接触，可以减少接合缺陷。

并且，上述支撑基板可以具有从上述支撑基板的中央朝向周缘部的开口部，可以在与上述开口部对应的上述支撑基板的厚度方向的区域中，设置上述振动片线的上升部或下降部。

这样，可以在支撑基板的开口部中插入用于使振动片线的上升部或下降部成形的工具，例如成形模具等，对振动片线的上升部或下降部进行成形，可以简便地进行振动片线的加工。

并且，上述支撑基板可以由导电性薄板和绝缘层形成，上述振动片线可以由上述绝缘层的表面支撑。

这样，由于导电性薄板的屏蔽效果，可获得更稳定的振动信号。

并且，本发明还能提供一种压电器件，其特征在于，上述振动片是用于检测旋转角速度的陀螺传感器用的振动片。

并且，本发明还能提供一种压电器件，其特征在于，还设置有至少具有使上述振动片振荡的功能的电路元件。

并且，本发明的压电器件的制造方法的特征在于，具有：第一步骤：使上述振动片与振动片线的一端连接；以及第二步骤，通过支撑上述振动片线的支撑基板的开窗部，使上述振动片线的另一端与基材相接合。

这样，在把振动片线与基材接合时，由于可把接合部件直接提供给振动片线，因而可提高接合的稳定性，即，可减少接合缺陷。

并且，本发明的电子设备的特征在于，装配有本发明涉及的压电器件。

根据本发明，可提供廉价的、能防止产生缺陷的电子设备。

附图说明

图1是示出作为压电器件的一例的陀螺传感器的结构的说明图，图1(A)是平面图，图1(B)是表示a-a’截面的正面图。

图2是示出驱动臂的动作的图。

图3是示出驱动臂的动作和科里奥利力的关系的图。

图4是示出检测臂的动作的图。

图5是示出支撑基板22的结构的截面图。

图6是示出作为压电器件的一例的陀螺传感器的结构的说明图，图6(A)是平面图，图6(B)是表示a-a’截面的正面图。

图7是示出振动片线的两端的连接方法的图。

图8是示出支撑基板的开窗部的应用例的图。

图9是示出本发明的应用例的正面截面图。

图10是示出本发明的压电振荡器的结构的正面截面图。

图11是示出现有的压电器件的结构的图。

符号说明

10：作为压电振动片的陀螺振动片；11A、11B：作为第一驱动臂部的第一驱动臂；12：作为检测部的检测臂；13：作为臂支撑部分的臂支撑部；14：作为支撑部的支撑板；15A、15B：在X方向延伸的振动片线；16A、16B：在Y方向延伸的振动片线；18：支撑基板的开口部；19：盖体；20：管壳21：管壳的底面；22：支撑基板；23、24、25、26：支撑基板的开窗部；27：陀螺振动片的支撑电极；29：加热工具；32：Au凸起；33：导电性接合剂57：电路元件100：陀螺传感器。

具体实施方式

以下，使用附图，对本发明涉及的实施方式进行说明。

在本实施方式中，以使用石英振动片的陀螺传感器为例进行说明。

＝＝＝陀螺传感器的结构＝＝＝

图1是表示作为压电器件的一个例子的陀螺传感器的结构的说明图，图1(A)是平面图，图1(B)是表示a-a’截面的正面图。

根据图1，陀螺传感器100是为了检测电子设备和交通工具之类的物体的状态和位置而被装配在上述物体上进行使用的。陀螺传感器100由以下部分构成：作为压电振动片的陀螺振动片10；作为用于保持陀螺振动片10的支撑机构的振动片线15A、15B、16A和16B；用于隔着上述振动片线15A等放置上述陀螺振动片10的、例如陶瓷制的管壳20；用于支撑上述振动片线的支撑基板22；以及用于收纳上述陀螺振动片10等部件的盖体19。

<第一实施方式>

以下，参照图1(A)和图1(B)，使用图2、图3和图4，对第一实施方式进行说明。图2示出驱动臂的动作。图3示出驱动臂的动作和科里奥利力的关系。图4示出检测臂的动作。

＝＝＝振动片的结构＝＝＝

为了使陀螺传感器100中所用的陀螺振动片10以公知的驱动模式、检测模式以及寄生(spurious)模式这3种模式进行动作，该陀螺振动片10具有以下部件：作为构成驱动部的第一驱动臂部和第二驱动臂部的第一驱动臂11A和第二驱动臂11B；作为检测部的检测臂12；作为臂支撑部分的臂支撑部13；以及作为支撑部的支撑板14。

如图1(A)所示，第1驱动臂11A和第2驱动臂11B，分别是在图示的Y方向延伸的、即相互平行的具有规定长度的板状部件。第1驱动臂11A和第2驱动臂11B在沿着图示的X方向的振动中，响应上述物体的状态的变动之一的、以图示的Z方向为旋转轴的旋转，产生与该旋转角速度的大小对应的科里奥利力。

如图2(A)～(C)所示，驱动臂11A通过以其中心为轴的弯曲动作进行振动，更详细地说，通过越接近端部的部位沿X方向的位移越大的这种凹凸型变形来进行振动。驱动臂11B通过弯曲动作进行振动，其弯曲动作的形状与驱动臂11A发生变形的凹凸形状成线对称关系。

如图3所示，在第1驱动臂11A从虚线所示的形状变化成实线所示的形状，第2驱动臂11B也从虚线所示的形状变化成实线所示的形状时，一旦施加在纸面内沿顺时针方向的旋转，就在图3的箭头19A、19B所示的方向上产生科里奥利力。另一方面，当第1驱动臂11A从实线所示的形状变化成虚线所示的形状，第2驱动臂11B也从实线所示的形状变化成虚线所示的形状时，一旦施加在纸面内沿顺时针方向的旋转，就在与图3的箭头19A、19B相反的方向上产生科里奥利力。

与第1驱动臂11A和第2驱动臂11B相同，检测臂12是沿着图示的Y方向延伸的具有规定长度的板部件。即，第1驱动臂11A、第2驱动臂11B以及检测臂12相互平行。检测臂12用于对作用于第1驱动臂11A和第2驱动臂11B的上述科里奥利力进行检测，响应从第1驱动臂11A和第2驱动臂11B经由臂支撑部13传播的上述科里奥利力，进行与该科里奥利力的大小对应的振动。

如图4(A)～(C)所示，检测臂12进行呈大致S字形和反S字形变形的弯曲动作。通过对检测臂12的上述弯曲动作旋转而产生的电气信号进行检测，得知上述科里奥利力的大小，从而识别施加给上述物品的旋转角速度的大小。

回到图1(A)，臂支撑部13的一端与第1驱动臂11A的中心连接，另一端与第2驱动臂11B的中心连接，检测臂12以其中心与臂支撑部13的中心相一致的状态被连接。支撑板14是包含臂支撑部13和检测臂12的连接点的具有规定面积的板状部件。

＝＝＝振动片的保持结构＝＝＝

在X方向延伸的振动片线15A和15B以及在Y方向延伸的16A和16B是具有相互相同或不同形状的带状部件。并且，如图1(B)所示，振动片线15A、15B、16A和16B的一端与支撑板14的对应的边的附近连接，另一端与管壳20连接。

振动片线15A、15B、16A和16B由支撑基板22固定，该支撑基板22以夹着该振动片线15A等的位置关系设置在管壳20上。

此处，对振动片线15A等的形状进行详细说明。对振动片线15A、15B、16A和16B进行成型，使陀螺振动片10不与支撑基板22和管壳20接触。详细地说，当一端与管壳20连接的振动片线15A等在支撑基板22的开口部18的位置，在从支撑基板22的周缘部朝向中央上方的方向折弯一次之后，再使包含另一端的部位折弯成与管壳20的底面21大致平行的状态，把陀螺振动片10与另一端连接。

支撑基板22，例如，如图5的支撑基板22的截面图所示，是在不锈钢板30上设置了聚酰亚胺树脂等的绝缘层31的基板，振动片线15A、15B、16A和16B固定在绝缘层31上，在支撑基板22的中央设置有该振动片线15A等的成型用的开口部18。而且，在支撑基板22上，在各振动片线15A等的一端附近分别设置有开窗部23、24、25和26。

并且，使用图8，对开窗部23、24、25和26的形状进行说明。图8是示出支撑基板的开窗部的应用例的图。如图8所示，开窗部23、24、25和26的形状可以是半圆形状、角部为圆弧状的形状等不会阻碍振动片线的一端与管壳20的连接的形状。

如上所述，根据第一实施方式的压电器件，由于把振动片线15A等固定在支撑基板22的下面、即与管壳20相对的面上，因而，不必进行振动片线15A等的振动片成形，就可使振动片线15A等与管壳20密合。

并且，通过用位于振动片线上面的支撑基板接收Au飞溅物，既可以防止Au飞溅物附着在振动片线上，还可以防止振动片线和振动片线发生短路。

＝＝＝压电振动器件的制造方法＝＝＝

使用图7，对本发明的陀螺传感器的制造方法的一个例子进行说明。图7是示出振动片线的两端的连接方法的图。

首先，虽然在图7中未作图示，但固定在支撑基板22上的振动片线15A等已在支撑基板22的开窗部中成型为规定的形状。

然后，如图7(A)所示，把振动片线15A等(存在多根振动片线，在上述第一实施方式中，对15A、15B、16A和16B作了图示说明，而在以下的本制造方法的说明中，以15A为代表例，称为15A等进行说明)与陀螺振动片10连接。一端粘固(固着する)在管壳20上的振动片线15A等在另一端上放置陀螺振动片10并涂敷了导电性接合剂33之后，进行干燥，与陀螺振动片10的支撑电极27连接。

然后，如图7(B)所示，把所成型的振动片线15A等粘固在管壳20上。详细地说，例如在管壳20上放置Au凸起32，然后在Au凸起32上放置振动片线15A等。此处，在上述粘固部分的支撑基板22上设有开窗部23，通过在该开窗部23内插入加热工具29等，在对振动片线15A、Au凸起32和管壳进行加热的同时进行加压，来进行粘固。

另外，在上述压电振动器件的制造方法中，对先把陀螺振动片与振动片线连接，然后把上述振动片线粘固在管壳上的情况作了说明，然而也可以使工序顺序相反，可以先把振动片线粘固于管壳上，然后，把陀螺振动片粘固在振动片线上。

根据本方法，由于可使加热工具与振动片线15A等直接接触，因而可提高加热效率，同时可进行稳定的粘固。

<第二实施方式>

使用图6(A)和图6(B)，对第二实施方式进行说明。图6是示出作为压电器件的一个例子的陀螺传感器的结构的说明图，图6(A)是平面图，图6(B)是表示a-a’截面的正面图。

由于本实施方式涉及的陀螺传感器100的结构与上述的“陀螺传感器的结构”相同，因而此处不进行详细说明。并且，由于振动片的结构与在上述第一实施方式中说明的“振动片的结构”相同，因而省略详细说明。

＝＝＝振动片的保持结构＝＝＝

在X方向延伸的振动片线40A和40B以及在Y方向延伸的41A和41B是形状相互相同或不同的带状部件。并且，如图6(B)所示，振动片线40A、40B、41A和41B的一端与支撑板14的对应的边的附近连接，另一端与管壳46连接。

振动片线40A、40B、41A和41B由支撑基板42固定，该支撑基板42以夹着该振动片线40A等的位置关系设置在管壳46上。

此处，对振动片线40A等的形状进行详细说明。对振动片线40A、40B、41A和41B进行成型，使陀螺振动片10不与管壳46接触而位于设置在管壳46的底面48的凹部45内。详细地说，当一端与管壳46连接的振动片线40A等在支撑基板42的开口部43的位置，从支撑基板42的周缘部朝向中央下方的方向折弯一次之后，再使包含另一端的部位折弯成与管壳凹部45的底面47大致平行的状态，使陀螺振动片10与另一端连接。

支撑基板42例如是在不锈钢板上设置了聚酰亚胺树脂等的绝缘层的基板，在绝缘层上固定着振动片线40A、40B、41A和41B，在支撑基板42的中央设置有该振动片线40A等的成型用的开口部43。而且，在支撑基板42上，在各振动片线40A等的一端附近分别设置有开窗部23、24、25和26。

如上所述，根据第二实施方式的压电器件，由于把振动片线40A等固定在支撑基板42的下面，即与管壳46相对的面上，因而，不必进行振动片线40A等的振动片成形，就可使振动片线40A等与管壳46密合。

并且，如图9的正面截面图所示，也可以采用不使振动片线35折弯的形状的结构，即，采用以下结构：把在支撑基板36的与管壳相对的面上固定的振动片线35的一端粘固在管壳37上，把陀螺振动片10与平坦延伸的另一端连接。

根据这种结构，不必对振动片线35与管壳连接的连接部进行振动片成形，就可使振动片线35等与管壳37相密合。

并且，即使在与振动片的连接部，也不需要进行振动片线35等的振动片成形，可以提高振动片线加工的容易性。

<其他实施方式>

此处，对本发明的压电振荡器的结构进行说明。图10是示出本发明的压电振荡器的结构的正面截面图。

根据图10，压电振荡器50由以下部分构成：压电振动片60；作为用于保持压电振动片60的支撑机构的多个振动片线55A和55B(在本例中，用55A和55B两根线进行说明)；用于隔着上述振动片线55A和55B放置上述压电振动片60的、例如陶瓷制的管壳58；用于支撑上述振动片线55A和55B的支撑基板56；至少具有用于使压电振动片60振荡的功能的电路元件57；以及用于把压电振动片60等部件收纳在管壳58中的盖体59。

另外，振动片线55A和55B由支撑基板56固定，该支撑基板56以夹着振动片线55A和55B的位置关系设置在管壳58上。

此处，对振动片线55A和55B的形状进行说明。对振动片线55A和55B进行成型，使压电振动片60不与管壳58或者电路元件57等接触而位于管壳58内。详细地说，把一端与管壳58连接的振动片线55A和55B，在支撑基板56的开窗部(未作图示)的位置，从支撑基板56的周缘部朝向中央上方的方向折弯一次之后，在把包含另一端的部位折弯成与管壳58的底面大致平行，把压电振动片60与另一端连接。

根据上述结构的压电振荡器，由于把振动片线55A等固定在支撑基板56的下面，即与管壳58相对的面上，因而，不必进行振动片线55A等的振动片成形，就可使振动片线55A等与管壳58密合。

此外，对使用本发明的压电振动片或者压电振荡器的电子设备进行说明。

本发明的压电器件或者压电振荡器例如在携带电话机、摄像机、数字照相机和个人计算机等电子设备中，用于获得控制基准信号、计时功能的基准信号，或者在传感器等中使用。

根据本发明，通过使用容易加工的廉价的压电器件和压电振荡器，可提供廉价的电子设备。

如以上说明的那样，根据本发明的压电器件、压电器件的制造方法以及装配有压电器件的电子设备，由于把振动片线粘固在支撑基板的下面，即与管壳相对的面上，因而，不必进行振动片成形，就可使振动片线与底部基板密合，不需要进行振动片成形加工。即，可提高加工的容易度，提供廉价的压电器件。

并且，可用位于振动片线上面的支撑基板接收Au飞溅物，可防止Au飞溅物附着在振动片线上，防止振动片线和振动片线发生短路。

Claims (11)

1.一种压电器件，其特征在于，具有：

压电振动片；

振动片线，其保持上述压电振动片，一端与上述压电振动片连接；

以及

支撑基板，其支撑上述振动片线，在与朝向上述振动片的面为正反关系的面上，固定着上述振动片线的另一端附近。

2.权利要求1所述的压电器件，其特征在于，

上述振动片线在从上述支撑基板的周缘部朝向中央上方的上升部上连接着上述压电振动片。

3.权利要求1或2所述的压电器件，其特征在于，

上述支撑基板和上述压电振动片被配置成在它们之间留有空隙的状态。

4.一种压电器件，其特征在于，具有：

压电振动片；

振动片线，其保持上述压电振动片，一端与上述压电振动片连接；

以及

支撑基板，其支撑上述振动片线，在与上述振动片相对的面上固定着上述振动片线的另一端附近，

上述振动片线在从上述支撑基板的周缘部朝向中央下方的下降部上连接着上述压电振动片。

5.权利要求1至4中任何一项所述的压电器件，其特征在于，

上述支撑基板具有与固定在上述支撑基板上的上述振动片线相对的开窗部。

6.权利要求1至5中任何一项所述的压电器件，其特征在于，

上述支撑基板具有从上述支撑基板的中央朝向周缘部的开口部，在与上述开口部对应的上述支撑基板的厚度方向的区域中，设置有上述振动片线的上升部或下降部。

7.权利要求1至6中任何一项所述的压电器件，其特征在于，

上述支撑基板由导电性薄板和绝缘层构成，上述振动片线被上述绝缘层的表面支撑。

8.权利要求1至7中任何一项所述的压电器件，其特征在于，

上述振动片是用于检测旋转角速度的陀螺传感器用的振动片。

9.权利要求1至8中任何一项所述的压电器件，其特征在于，

还设置有至少具有使上述振动片振荡的功能的电路元件。

10.一种压电器件的制造方法，其特征在于，具有以下步骤：

第一步骤：使上述振动片与振动片线的一端连接；和

第二步骤：通过支撑上述振动片线的支撑基板的开窗部分，使上述振动片线的另一端与基材接合。

11.一种电子设备，其特征在于，

装配有权利要求1至9中任何一项所述的压电器件。

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