CN1612472A - 压电振动片、压电器件及制造方法、便携电话、电子设备 - Google Patents

压电振动片、压电器件及制造方法、便携电话、电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种频率偏差相对温度变化的变化小、温度特性优越的压电振动片、压电器件及其制造方法、便携电话、电子设备。具有基部(51)和从基部(51)平行延伸的多个振动臂(34、35)，在基部(51)上设置有切口部(100)，在振动臂(34、35)的表面部和内面部上形成有槽部(56、57)，在振动臂(34、35)的至少槽部(56、57)中设置有驱动用电极，驱动用电极具有底层(75A)和在底层(75A)上形成的电极层(75B)，底层(75A)的厚度t为0.07μm＜t＜0.3μm的范围。

Description

压电振动片、压电器件及制造方法、便携电话、电子设备
技术领域
本发明涉及压电振动片、压电器件及其制造方法以及利用压电器件的便携电话和电子设备。
背景技术
【专利文献1】特开2002-261575号公报(参考第5页到第7页，图1)
HDD(硬盘驱动器)、移动计算机或IC(集成电路)卡等小型信息设备、便携电话、汽车电话或寻呼系统等的移动通信设备中，广泛使用了将压电振动片容纳在管壳内的石英振子、石英振荡器等压电器件。
原来的容纳在压电器件中的压电振动片采用具有基部和从该基部突出形成的一对振动臂部的结构(参考专利文献1)。
在该原来的压电振动片的振动臂部的表面部和内面部上形成有槽部的同时，在基部上形成有切口部。
发明内容
原来的压电振动片的结构是所谓的带槽的音叉型振动片，作为频率偏差相对温度的变化而变化的关系的温度特性(频率)表现为2次函数曲线。因此，存在由于温度变化导致频率偏差的变化增大的问题。
本发明是为了解决以上问题而提出的，其目的是提供一种频率偏差相对温度变化的变化小、温度特性优越的压电振动片、压电器件及其制造方法以及利用压电器件的便携电话装置和利用压电器件的电子设备。
根据第一发明，上述目的由如下的压电振动片实现，该压电振动片的特征在于：具有基部和从上述基部平行延伸的多个振动臂，上述基部上设置切口部，在上述振动臂的表面部和内面部上形成有槽部，在上述振动臂的至少上述槽部中设有驱动用电极，上述驱动用电极具有底层和在上述底层上形成的电极层，上述底层的厚度t为0.07μm＜t＜0.3μm的范围。
根据第一发明的结构，在基部上设有切口部。振动臂的表面部和内面部上形成有槽部。
驱动用电极的底层厚度t为0.07μm＜t＜0.3μm的范围。
底层厚度t小于等于0.07μm时，在实用中的使用温度范围内，频率偏差相对温度变化的变化增大。此外，底层厚度t大于等于0.3μm时，在通过蚀刻形成电极图案时，蚀刻液对底层产生剧烈的侧蚀刻，不能进行高精度的电极图案形成。
由此，通过使底层厚度t在上述范围，可将温度特性曲线的2次系数抑制到非常小而在温度特性中得到平坦部分，可减小频率偏差相对温度变化的变化。由于如上所述底层厚度t大，因此，通过形成驱动用电极，在其形成部分产生应力，该应力影响振动特性，改善温度特性。
第二发明的特征在于，在第一发明的结构中，上述底层是Cr，上述电极层是Au。
根据第二发明的结构，底层是Cr，电极层是Au。
由此，底层使用Cr，因此Cr是适合用作压电振动片的底层的膜，利用Cr膜的成膜产生的应力影响改善温度特性。
第三发明的特征在于，在第一发明或第二发明的结构中，上述底层的厚度t为0.07μm＜t＜0.15μm的范围。
根据第三发明的结构，底层的厚度t最好为0.07μm＜t＜0.15μm的范围。底层厚度t小于等于0.07μm时，在实用中的使用温度范围内，频率偏差相对温度变化的变化增大。此外，底层厚度t大于等于0.15μm时，通过蚀刻形成电极图案时，蚀刻液容易对底层产生侧蚀刻，可能会超出蚀刻时形成底层的图案要清晰的实用水平。
第四发明的特征在于，在第一发明或第二发明的结构中，最好上述底层的厚度t为0.09μm＜t＜0.11μm的范围。
根据第四发明的结构，底层的厚度t最好为0.09μm＜t＜0.11μm的范围。底层厚度t小于等于0.09μm时，在实用中的使用温度范围内，频率可能会稍有变动。此外，底层厚度t大于等于0.11μm时，通过蚀刻形成电极图案时，蚀刻液稍容易对底层产生侧蚀刻，可能在蚀刻时底层的图案形成难以变得清晰。
根据第五发明，上述目的由如下的压电器件实现，该压电器件是将压电振动片容纳在管壳内的压电器件，其特征在于：上述压电振动片具有基部和从上述基部平行延伸的多个振动臂，上述基部上设有切口部，在上述振动臂的表面部和内面部上形成有槽部，在上述振动臂的至少上述槽部中设有驱动用电极，上述驱动用电极具有底层和在上述底层上形成的电极层，上述底层的厚度t为0.07μm＜t＜0.3μm的范围。
根据第五发明的结构，在基部上设有切口部。在振动臂的表面部和内面部上形成有槽部。
驱动用电极的底层厚度t为0.07μm＜t＜0.3μm的范围。
底层厚度t小于等于0.07μm时，在实用中的使用温度范围内，频率偏差相对温度变化的变化增大。此外，底层厚度t大于等于0.3μm时，通过蚀刻形成电极图案时，蚀刻液对底层产生剧烈的侧蚀刻，不能进行高精度的电极图案形成。
由此，通过使底层厚度t在上述范围内，可将温度特性曲线的2次系数抑制到非常小而在温度特性中得到平坦部分，可减小频率偏差相对温度变化的变化。由于如上所述底层厚度t大，因此，通过形成驱动用电极，在其形成部分产生应力，该应力影响振动特性，改善温度特性。
根据第六发明，上述目的由如下的压电振动片的制造方法实现，该压电振动片具有基部和从上述基部平行延伸的多个振动臂，上述基部上具有切口部，在上述振动臂的表面部和内面部上具有槽部，至少上述槽部中具有驱动用电极，该压电振动片的制造方法的特征在于，具有：通过蚀刻由压电材料构成的基板来形成外形的外形蚀刻工序；形成上述外形后，在上述振动臂的至少上述槽部中形成具有底层和电极层的上述驱动用电极的电极形成工序，上述电极形成工序中形成上述底层，使得上述底层的厚度t为0.07μm＜t＜0.3μm的范围。
根据第六发明的结构，在外形蚀刻工序中，通过蚀刻由压电材料构成的基板来形成外形。
在电极形成工序中，在形成了外形后，在振动臂的至少槽部中形成具有底层和电极层的驱动用电极。
在该电极形成工序中，底层的厚度t为0.07μm＜t＜0.3μm的范围。
底层厚度t小于等于0.07μm时，在实用中的使用温度范围内，频率偏差相对温度变化的变化增大。此外，底层厚度t大于等于0.3μm时，通过蚀刻形成电极图案时，蚀刻液对底层产生剧烈的侧蚀刻，不能进行高精度的电极图案形成。
由此，通过使底层厚度t在上述范围内，可将温度特性曲线的2次系数抑制到非常小，可在温度特性中得到平坦部分，可减小频率偏差相对温度变化的变化。由于如上所述底层厚度t大，因此，通过形成驱动用电极，在其形成部分产生应力，该应力影响振动特性，改善温度特性。
根据第七发明，上述目的由如下的压电器件的制造方法实现，该压电器件是将压电振动片容纳在管壳内的压电器件，该压电振动片具有基部和从上述基部平行延伸的多个振动臂，上述基部上具有切口部，在上述振动臂的表面部和内面部上具有槽部，至少在上述槽部中具有驱动用电极，该压电器件的制造方法的特征在于，具有：通过蚀刻由压电材料构成的基板来形成外形的外形蚀刻工序；形成上述外形后，在上述振动臂的至少上述槽部中，形成具有底层和电极层的上述驱动用电极的电极形成工序，上述电极形成工序中形成上述底层，使得上述底层的厚度t为0.07μm＜t＜0.3μm的范围。
根据第七发明的结构，在外形蚀刻工序中，通过蚀刻由压电材料构成的基板来形成外形。
在电极形成工序中，在形成了外形后，在振动臂的至少槽部中形成具有底层和电极层的驱动用电极。
在该电极形成工序中，底层的厚度t为0.07μm＜t＜0.3μm的范围。
底层厚度t小于等于0.07μm时，在实用中的使用温度范围内，频率偏差相对温度变化的变化增大。此外，底层厚度t大于等于0.3μm时，通过蚀刻形成电极图案时，蚀刻液对底层产生剧烈的侧蚀刻，不能进行高精度的电极图案形成。
由此，通过使底层厚度t在上述范围内，可将温度特性曲线的2次系数抑制到非常小，可在温度特性中得到平坦部分，可减小频率偏差相对温度变化的变化。由于如上所述底层厚度t大，因此，通过形成驱动用电极，在其形成部分产生应力，该应力影响振动特性，改善温度特性。
根据第八发明，上述目的由如下的便携电话装置实现，该便携电话装置是一种通过将压电振动片容纳在管壳内的压电器件来得到控制用时钟信号的便携电话装置，其特征在于：上述压电振动片具有基部和从上述基部平行延伸的多个振动臂，上述基部上设有切口部，在上述振动臂的表面部和内面部上形成有槽部，在上述振动臂的至少上述槽部中设有驱动用电极，上述驱动用电极具有底层和在上述底层上形成的电极膜，上述底层的厚度t为0.07μm＜t＜0.3μm的范围。
根据第八发明的结构，在基部上设有切口部。在振动臂的表面部和内面部上形成有槽部。
驱动用电极的底层厚度t为0.07μm＜t＜0.3μm的范围。
底层厚度t小于等于0.07μm时，在实用中的使用温度范围内，频率偏差相对温度变化的变化增大。此外，底层厚度t大于等于0.3μm时，通过蚀刻形成电极图案时，蚀刻液对底层产生剧烈的侧蚀刻，不能进行高精度的电极图案形成。
由此，通过使底层厚度t在上述范围内，可将温度特性曲线的2次系数抑制到非常小，可在温度特性中得到平坦部分，可减小频率偏差相对温度变化的变化。由于如上所述底层厚度t大，因此，通过形成驱动用电极，在该形成部分产生应力，该应力影响振动特性而改善温度特性。
根据第九发明，上述目的由如下的电子设备实现，该电子设备是一种通过将压电振动片容纳在管壳内的压电器件来得到控制用时钟信号的电子设备，其特征在于：上述压电振动片具有基部和从上述基部平行延伸的多个振动臂，上述基部上设有切口部，在上述振动臂的表面部和内面部上形成有槽部，在上述振动臂的至少上述槽部中设有驱动用电极，上述驱动用电极具有底层和在上述底层上形成的电极膜，上述底层的厚度t为0.07μm＜t＜0.3μm的范围。
根据第九发明的结构，在基部上设有切口部。在振动臂的表面部和内面部上形成有槽部。
驱动用电极的底层厚度t为0.07μm＜t＜0.3μm的范围。
底层厚度t小于等于0.07μm时，在实用中的使用温度范围内，频率偏差相对温度变化的变化增大。此外，底层厚度t大于等于0.3μm时，通过蚀刻形成电极图案时，蚀刻液对底层产生剧烈的侧蚀刻，不能进行高精度的电极图案形成。
由此，通过使底层厚度t在上述范围内，可将温度特性曲线的2次系数抑制到非常小，可在温度特性中得到平坦部分，可减小频率偏差相对温度变化的变化。由于如上所述底层厚度t大，因此，通过形成驱动用电极，在该形成部分产生应力，该应力影响振动特性，改善温度特性。
附图说明
图1是表示本发明的压电器件的实施方式的示意平面图；
图2是图1的B-B线示意截面图；
图3是在图1的压电器件的管壳中容纳的压电振动片的示意立体图；
图4是图3的C-C线截断端面图；
图5是表示电极厚度和温度特性的2次系数的关系的图；
图6是表示本发明的实施方式和已有例子的温度特性曲线的图；
图7是顺序表示图1的压电器件中容纳的压电振动片的制造工序的示意工序图；
图8是顺序表示图1的压电器件中容纳的压电振动片的制造工序的示意工序图；
图9是顺序表示图1的压电器件中容纳的压电振动片的制造工序的示意工序图；
图10是顺序表示图1的压电器件中容纳的压电振动片的制造工序的示意工序图；
图11是表示压电器件的制造方法的例子的图；
图12是表示数字式便携电话装置的例子的图；
图13是表示振动臂的另一截面形状例子的图。
符号说明：
30：压电器件；32：压电振动片；34，35：振动臂；51：基部；54，55：激励电极；56，57：槽(槽部的一例)；75A：底层；75B：电极层；100：切口部；400：原来的温度特性曲线；500：本发明实施状态中的温度特性曲线；550：温度特性曲线的平坦部分。
具体实施方式
下面根据附图说明本发明的最佳实施方式。
图1和图2表示本发明的压电器件的实施方式，图1是其示意平面图，图2是图1的B-B线示意截面图。
图1和图2中，示出压电器件30构成石英振子的例子，该压电器件30在管壳36内容纳着压电振动片32。管壳36例如是通过将作为绝缘材料的将氧化铝陶瓷生片成形而形成的多个基板层叠后进行烧结形成的。多个基板在其内侧形成规定的孔，由此在层叠的情况下在内侧形成规定的内部空间S2。
该内部空间S2是用于容纳压电振动片的容纳空间。
即，如图2所示，该实施方式中，管壳36例如是从下面开始重叠第一层叠基板61、第二层叠基板64、第三层叠基板68来形成的。
在管壳36的内部空间S2内的图中左端部附近，在内部空间S2中露出并构成内侧底部的第二层叠基板64上设置有例如在进行钨金属化后还通过镀镍和镀金形成的电极部31、31。
该电极部31、31与外部连接，供给驱动电压。该各电极部31、31上涂敷有导电性粘接剂43、43，在该导电性粘接剂43、43上载置着压电振动片32的基部51，使导电性粘接剂43、43被硬化。另外，作为导电性粘接剂43、43，可以使用在作为发挥粘合力作用的粘接剂成分的合成树脂剂中包含银制微粒等导电性粒子的粘接剂，可利用硅类、环氧树脂类或聚酰亚胺类导电性粘接剂等。
图1和图2所示的压电振动片32是通过后述的制造工序，蚀刻作为压电材料的例如石英来形成的，本实施方式的情况下，压电振动片32形成为小型的压电振动片，为了得到必要的性能，特别地形成图3的示意截面图所示的形状。
图3的压电振动片32包括基部51和一对振动臂34、35，该基部51固定于图1和图2所示的管壳36侧的基部51；该一对振动臂34、35以该基部51为基端在图中朝向左方分为两股，并沿着Y方向平行延伸。作为该压电振动片32，利用整体为音叉形状的所谓音叉型压电振动片。该一对振动臂34、35是多个振动臂的一个例子。
图3所示的压电振动片32的各振动臂34、35上形成分别在纵向(Y方向)延伸的长的有底的槽56、57。该各槽56、57如作为图3的C-C线截断端面图的图4所示，分别形成在各振动臂34、35的表面和内面两面上。振动臂34、35具有大致H形的截面。
图3中，在压电振动片32的基部51的端部(图3的右端部)的宽度方向两端附近形成有引出电极52、53。各引出电极52、53同样也形成在压电振动片32的基部51的未示出的内面上。
如上所述，这些各引出电极52、53是通过导电性粘接剂43、43与图1所示的管壳侧的电极部31、31连接的部分。并且，如图所示，各引出电极52、53与各振动臂34、35的槽56、57内设置的激励电极(驱动用电极)54、55电连接。
并且，如图4所示，各激励电极54、55也形成在各振动臂34、35的两侧面上，例如，关于振动臂34，槽57内的激励电极54和其侧面部的激励电极55彼此极性不同。关于振动臂35，槽56内的激励电极55和其侧面部的激励电极54彼此极性不同。
如参考图3和图4可以理解的那样，在振动臂34和35的彼此相对的内侧侧面上形成的侧面电极部54a和55a彼此极性不同。
图3所示的压电振动片32由以例如大约30KHz到大约40KHz振荡的石英形成。
这里，说明图3所示的小型化了的压电振动片32的形状的尺寸例子。
图3所示的一对振动臂34、35的长度方向的长度L1例如为1.644mm。基部51的Y方向的长度L2为0.56mm。
基部51在其两侧分别具有切口部100、100。从该切口部100到基部51的另一个端部附近的长度L3例如为0.113mm。
图3所示的振动臂34、35的宽度W优选为50μm到150μm。振动臂34、35的宽度W为例如0.1mm。振动臂34、35的厚度D例如为0.1mm。
图3中的槽56、57的槽宽E与振动臂34、35的宽度W相比，具有大于等于40％的宽度。槽56、57的槽深度G相对于振动臂34、35的厚度D优选为大于等于30％小于50％。优选使槽宽E是振动臂的宽度W的大于等于40％是用于减小振动臂34、35的刚性的条件。
优选使槽深度G是振动臂34、35的厚度D的大于等于30％小于50％是用于减小振动臂34、35的刚性的条件。槽深度G大于等于50％时，表面侧的槽会与内面侧的槽相连。
图3中的槽56、57分别设置在振动臂35、34上，是用于减小振动臂35、34的刚性的条件。
如上所述，图3所示的切口部100、100设置在基部51的一个端部和另一个端部。如果在基部51上不设置该切口部100、100，则温度特性曲线可能不是2次曲线而成为直线，已经知道，由于该切口部100的存在，可抑制温度特性曲线成为直线。
作为其理由，可以认为：在没有切口部100的情况下，如图2所示，在用导电性粘接剂43将基部51安装在电极部31上的部分中，应力影响振动臂35、34，对振动模式(振动特性)产生影响。
如图2所示，在管壳36的底面大致中央附近，通过在构成管壳36的2块层叠基板上形成连续的通孔37a、37b，设置了向外部开口的通孔37。相对于构成该通孔37的2个通孔中、在管壳内部开口的第一孔37b，作为第二孔的外侧的通孔37a具有更大的内径。由此，通孔37在图2中为具有向下的台阶部62的分段开口。该台阶部62的表面上最好设置有金属覆盖部。
这里，作为通孔37内填充的金属密封材料38，最好选择例如不含铅的密封材料，例如可从银焊剂、Au/Sn合金、Au/Ge合金等中选择。与此相应，台阶部62的表面的金属覆盖部最好在钨金属化后还形成镍镀层和金镀层。
在管壳36的敞开的上端，通过用密封材料33接合盖体39来进行密封。如图2所示，为了在将盖体39密封固定于管壳36后，将激光L2从外部照射到压电振动片32的后述的金属覆盖部上，用减小质量的方式进行频率调整，盖体39最好是由透光材料，特别是薄板玻璃形成。
作为适用于盖体39的玻璃材料，例如可使用由下拉法制造的薄板玻璃，例如硼硅酸玻璃。
另外，图2中，通过去除第二基板64的内侧的一部分设置了凹部42。由此，从外部向压电器件30施加了冲击时，即便压电振动片32的末端沿着箭头D1方向移位，也可有效地防止该压电振动片32的末端与管壳36的内侧底部碰撞而产生破损。
接着参考图3和图4说明激励电极54、55的结构例子。
图4是表示图3所示的压电振动片32的C-C线的端面结构例。即，图4所示的振动臂34、35的端面位于由图3的X方向和Z方向形成的平面内。
如图3所示，激励电极54、55是驱动用电极，激励电极54、55至少设置在槽(槽部的一个例子)56、57中。
如上所述，图3和图4所示的激励电极54、55的电极性不同。激励电极54、55分别是底层75A和电极层75B的层叠结构体。底层75A例如是Cr层。电极层75B是Au层。底层75A可由Ni层或Ti膜来替代Cr层。电极层75B不限于Au层，也可以是Ag层。
图4所示的激励电极54、55的底层75A直接形成在振动臂35、34的表面上。电极层75B是层叠在底层75A上而形成的。图4所示的振动臂34的激励电极54和另一激励电极55之间形成有防短路用的间隔180。同样，振动臂35的激励电极55和另一激励电极54之间也形成有防短路用的间隔180。
通过在该防短路用的间隔180附近优选设置SiO2之类的氧化膜，可以可靠地防止激励电极54、55的短路。在一个振动臂34中，激励电极54形成在槽57侧，激励电极55作为侧面部侧的电极而形成。同样。在另一振动臂35中，激励电极55形成在槽56侧，激励电极54作为侧面部侧的电极而形成。
图4所示的一对振动臂34、35中使用箭头表示电场。通过对激励电极54、55施加驱动电压，在振动臂34、35中产生箭头所例示的电场。
本发明人发现以下现象：当图4所示的激励电极54、55的层结构内的底层75A的厚度慢慢加厚时，温度特性的2次系数减小。
图5表示电极层的厚度和底层的厚度以及温度特性的2次系数的关系例子。
参考图5，示出以下状态：随着作为底层的Cr厚度的加厚，不管电极层(Au层)的厚度如何，温度2次系数的值都减小。即，通过本发明的研究发现，图5中，随着向T方向的移动，即，随着底层的铬厚度的加厚，温度特性的2次系数减小。
图6表示温度特性(频率)的例子。
图6中，示出本发明的实施方式和原来的通常的音叉型压电振动片的例子。通常的音叉型压电振动片表现出不仅具有顶点温度而且还凸起的2次函数的温度特性曲线400。作为原来的通常的音叉型压电振动片的底层的铬的厚度t1是300埃≤t1≤700埃。在图6所示的温度特性曲线400的情况下，铬的厚度t1为700埃。
图6所示的本发明的实施方式的压电振动片的温度特性曲线500不是左右对称型的2次函数的温度特性曲线，可得到大致平坦的部分550，本发明的实施方式的温度特性曲线500不是2次函数曲线，而是3次函数曲线。温度特性曲线500是在铬的厚度t为900埃时得到的。本发明的实施方式的温度特性曲线500的平坦部分550例如是摄氏零下20度到摄氏50度的范围。
通过得到具有这样的平坦部分550的本发明的实施方式的温度特性曲线500，可得到频率偏差相对温度变化而变化小的高精度的温度特性曲线。
如图5所示，例如作为底层的铬的膜厚为例如900埃(0.09μm)时的温度2次系数的值如图5所示，与铬厚度为300埃时相比，为接近一半的值。
本发明中，图4所示的激励电极54、55的底层厚度t为0.07μm＜t＜0.3μm(700埃＜t＜3000埃)的范围。即，驱动用电极的底层厚度t为0.07μm＜t＜0.3μm的范围。
底层厚度t小于等于0.07μm时，在实用中的使用温度范围内，频率偏差相对温度变化的变化增大。此外，底层厚度t大于等于0.3μm时，通过蚀刻形成电极图案时，蚀刻液对底层产生剧烈的侧蚀刻，不能进行高精度的电极图案形成。
由此，通过使底层厚度t在上述范围，可将温度特性曲线的2次系数抑制到非常小，在温度特性中得到平坦部分，可减小频率偏差相对温度变化的变化。由于如上所述底层厚度t大，因此，通过形成驱动用电极，在其形成部分产生应力，该应力影响振动特性，改善温度特性。
此外，本发明中，激励电极54、55的底层厚度t优选在0.07μm＜t＜0.15μm(700埃＜t＜1500埃)的范围内。
底层厚度t小于等于0.07μm时，在实用中的使用温度范围内，频率偏差相对温度变化的变化增大。此外，底层厚度t大于等于0.15μm时，通过蚀刻形成电极图案时，蚀刻液容易对底层产生侧蚀刻，可能会超出蚀刻时可使底层的图案形成清晰的实用水平。
本发明中，优选的是，激励电极54、55的底层的厚度t为0.09μm＜t＜0.11μm(900埃＜t＜1100埃)的范围。
底层厚度t小于等于0.09μm时，在实用中的使用温度范围内，频率可能会稍有变动。此外，底层厚度t大于等于0.11μm时，通过蚀刻形成电极图案时，蚀刻液稍容易对底层产生侧蚀刻，可能在蚀刻时使底层的图案形成难以变得清晰。
图6所示的本发明的实施方式的温度特性曲线500中，平坦部分550为温度特性中的顶点温度附近相当平坦的形状。
为了得到该平坦形状，希望将激励电极的金属薄膜的厚度、特别是底层的铬的厚度限定在上述范围中。
在AT形的压电振动片中，在激励电极的结构中，特别是底层厚度等的影响大，但在本发明的音叉型压电振动片的情况下，极端地说，激励电极可以没有，此前没有考虑过激励电极的底层厚度会影响压电振动片的温度特性曲线。
如图2所示，压电振动片的基部51是用例如Si的Ag膏之类的导电性粘接剂43安装的，可以认为由该安装产生的应力也影响压电振动片的振动模式，对温度特性产生影响。可以认为：温度从高温侧向低温侧移动时，导电性粘接剂的应力影响变大，这种情况影响低温侧的温度特性曲线。即便是相同的Si类的导电性粘接剂，温度特性曲线的2次系数也有差别。
如图3所示，基部51上设置有切口部100、100，因此CI(晶体阻抗)值改变。已经知道：由于切口部100设置在基部51上，通过该切口部的存在，可使温度特性曲线不是直线而是2次曲线，抑制温度特性曲线成为直线。可以认为其理由是：在没有切口部时，安装部的应力影响振动臂，对振动模式产生影响。
由于各振动臂34、35上形成有槽56、57，因此可减小振动臂34、35的刚性，得到图6所示的温度特性曲线500。图3所示的槽深度G形成相对于振动臂厚度为大于等于30％小于50％，从而可减小振动臂的刚性，得到图6所示的温度特性曲线500。通过将图3所示的槽宽E设为大于等于振动臂的宽度W的40％，通过减小刚性，可得到图6所示的温度特性曲线500。
图3所示的压电振动片32振荡的频率大致为30KHz到40KHz。由此，得到图6所示的温度特性曲线500。
本发明的实施方式的所谓带槽的压电振动片32中，通过控制电极的膜厚中的尤其是底层的厚度，可在图6所示的温度特性曲线500中相当程度地减小2次系数，得到平坦部分550。由此，可减小频率偏差相对温度变化的变化，得到高精度的压电振动片和压电器件。
另外，在作为激励电极的电极层的Au层中，虽然没有表现出图5所示的作为底层的铬层那样的效果，但表现出Au膜越薄温度特性曲线的2次系数越小的倾向。
此外，本发明的压电振动片中，实际上，将槽的形成部分(决定振动模式和特性的重要部分)的Au膜剥离，涂敷有SiO2涂层(防止电极间短路用的绝缘物)。
接着，图7到图10是用于说明本实施方式的压电振动片32的制造方法的一个例子的工序图，图7到图10的各工序按照工序顺序，示出与用与图4对应的部分的截断端面图所示的振动臂34、35的截断面对应的区域。
图7～图9(k)表示外形蚀刻工序，图9(1)～图10(p)表示电极形成工序。
顺序参考图7(a)～图7(f)，说明压电振动片32的制造方法的一个例子，接着根据图11说明压电器件30的制造方法的一个例子。
图7(a)中，准备由可分离成多个或大量的压电振动片32的大小的压电材料构成的基板71。此时，基板71通过工序的进行形成为音叉型的压电振动片32时，以使图3所示的X轴为电学轴、Y轴为机械轴、Z轴为光轴的状态，从压电材料例如石英的单晶体中切出。并且，从石英的单晶体切出时，在由上述X轴、Y轴和Z轴构成的正交坐标系中，绕着X轴，将由X轴和Y轴构成的XY平面按时针方向倾斜约负5度到正5度来形成。
(耐蚀膜形成工序)
如图7(a)所示，在基板71的表面(表面内面)上，通过溅射或蒸镀等方法形成耐蚀膜72。如图所示，由石英构成的基板71的表面内面两面上形成有耐蚀膜72，耐蚀膜72例如由作为底层的铬层和其上覆盖的金的覆盖层构成。
另外，在下面的工序中，由于对基板71的上下两面进行相同的加工，因此为避免麻烦，仅对上面进行说明。
(外形的图案形成工序)
接着，如图7(b)所示，在基板71的表面内面的耐蚀膜72的整个面上涂敷抗蚀剂73(抗蚀剂的涂敷工序)。然后，为了进行外形图案形成，涂敷抗蚀剂73。作为抗蚀剂73，可以适当地使用例如ECA类、PGMEA类的正型抗蚀剂。
(蚀刻工序)
然后，如图7(c)所示，为了进行外形图案形成，配置规定的图案宽度的掩膜(未示出)，进行曝光后，去除感光后的抗蚀剂73，与去除了的抗蚀剂部分相对应，按Au、Cr的顺序也去除耐蚀膜72。
接着，如图7(d)所示，从压电振动片32的外形露出外侧的部分，接着如图7(e)所示，在整个面上涂敷抗蚀剂74。
接着，如图7(f)所示，从压电振动片32的外形去除外侧部分和各振动臂的槽部分的抗蚀剂74。
然后，如图8(g)所示，对从压电振动片32的外形露出的作为外侧部分的基板71，例如将氟酸溶液作为蚀刻液，进行压电振动片的外形的蚀刻(蚀刻工序)。该蚀刻工序为2小时到3小时，根据氟酸溶液的浓度和种类、温度等而变化。该实施方式中，作为蚀刻液，使用氟酸、氟化铵，通过其浓度为容量比1∶1、温度为65度±1度(摄氏)的条件，在2个半小时左右完成蚀刻工序。
(半蚀刻工序)
接着，如图8(h)所示，去除振动臂的槽部的耐蚀膜72。
对去除了耐蚀膜72而露出的基板71，进而，如图8(i)所示，使用氟酸溶液等进行振动臂的槽部的半蚀刻。
该实施方式中，作为蚀刻液，使用氟酸、氟化铵，通过其浓度为容量比1∶1、温度为65度±1度(摄氏)的条件，在30分钟到60分钟左右完成蚀刻工序。
由此，形成振动臂34、35的槽56、57。
接着，如图8(j)所示，从耐蚀膜72去除抗蚀剂74，也去除耐蚀膜72，成为图9(k)的状态。该状态是未形成图3的压电振动片32的电极的状态。
接着，如图9(1)所示，在整个面上通过蒸镀或溅射等方法形成用于形成电极的金属膜75。该金属膜75与耐蚀膜同样，由作为底层75A的铬层和其上覆盖的电极层(金覆盖层)75B构成。
(电极膜的形成工序)
(电极形成中抗蚀剂的涂敷工序)
接着，如图9(m)所示，以与基板71的表面和内面交叉的角度，如箭头T所示喷射涂敷抗蚀剂76。该实施方式中，抗蚀剂76是所谓的喷溅抗蚀剂，其喷射角度为相对基板71的表面和内面为90度左右。
这里，抗蚀剂76被用高挥发性的溶剂进行稀释，以适合本实施方式的制造工序，适合采用具有抗蚀剂76按半干燥状态附着在基板71上的性质的抗蚀剂，具体说，作为具有5cp到40cp左右的粘性的抗蚀剂溶液，使用例如ECA类、PGMEA类的正型抗蚀剂，作为喷射次数，喷射2到4次左右，使其为1μm到3μm的抗蚀剂厚度。
这样，在如图9(m)所示的涂敷了抗蚀剂76的状态下，如图10(n)所示，进行划分为应形成电极的区域(参考图3)和不形成电极的区域的掩盖(未示出)，进行曝光，去除不要的抗蚀剂76，露出应去除的金属膜75。
接着，如图10(o)所示，使用例如碘化钾等蚀刻液通过湿蚀刻，将露出的金属膜去除。从而，通过蚀刻将应去除的金属膜75完全去除。
最后，如图10(p)所示，将不要的抗蚀剂76全部剥离。
通过以上工序，完成了图3和图4说明的结构的压电振动片32。
因此，如图3所示完成的压电振动片32，如图1和图2所示，被利用导电性粘接剂43接合在管壳36的内部。之后，使用焊剂材料(例如低熔点玻璃)将盖体39接合在该管壳36上。进而，通过在真空中对管壳36进行加热并通过通孔37对管壳36内进行脱气，并用密封材料38真空密封该通孔37，可以完成压电器件30。
本实施方式的压电器件30是图1和图2所示的结构，主要参考图11，对该压电器件30的制造方法的一个例子进行说明。
图11是表示压电器件30的制造方法的一个例子的流程图。
(形成工序)
首先，形成并准备图1和图2的管壳36(步骤ST11)，与此分开，形成盖体39(步骤ST211)。
接着，在作为形成压电振动片的形成工序的第一阶段的步骤ST111中，例如通过穿设通孔或通过蚀刻在石英晶片上形成压电振动片的外形。然后，根据规定的方位将该石英晶片切为矩形，得到图1所示的压电振动片32。该压电振动片32是通过图7、图8和图9(k)所示的制造工序来蚀刻外形所形成的。
接着，在作为形成工序的第二阶段的步骤ST112中，在图3所示的压电振动片32上形成上述的激励电极54、55和引出电极52、53。激励电极54、55和引出电极52、53是将例如铬等构成的底层(底金属层)和银(Ag)或金(Au)层的电极层层叠而成的，是顺序通过溅射进行成膜，通过使用掩膜的光处理来形成的。例如，激励电极54、55是通过图9(1)、图9(m)和图10所示的制造工序形成的。
接着，在图11的步骤ST113中，在压电振动片32上施加驱动电压来测定频率，或附加电极膜或用激光等修整其一部分来进行频率的粗调整。
接着，在图11的步骤ST12中，将压电振动片32安装在准备的管壳36内。
(密封工序)
接着，在作为密封工序的图11的步骤ST13中，在真空中或氮等惰性气体气氛下，使用密封材料33将盖体39密封在图2的管壳36上，从而气密地密封管壳36。
接着，在图11的步骤ST14中，如图2说明的那样，进行频率调整，完成作为压电振子的压电器件30(步骤ST15)。
图12是表示作为利用本发明的上述的实施方式的压电器件的电子设备的一个例子的数字式便携电话装置的示意结构的图。
图中，具有接收发送者的声音的麦克风308和将接收内容进行声音输出的扬声器309，此外，具有由作为与发送接收信号的调制和解调部连接的控制部的集成电路等构成的控制器(CPU)301。
控制器301除进行发送接收信号的调制和解调外，还进行由作为图像显示部的LCD和用于信息输入的操作键等构成的信息输入输出部302、由RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)等构成的信息存储部件(存储器)303的控制。因此，控制器301上安装有压电器件30，通过控制器301中内置的规定的分频电路(未示出)等，利用其输出频率，作为适合于控制内容的时钟信号。该控制器301上安装的压电器件30可以是压电器件30单体，也可以是将压电器件30和规定的分频电路等组合而成的振荡器。
这样，可以在具有控制部的数字式便携电话装置300之类的电子设备中，利用如上所述的本发明的实施方式的压电器件30或其它变形例的压电器件。在这种情况下，温度特性曲线有平坦部分，因此频率偏差相对温度变化的变化减小，电子设备的动作精度提高。
图13表示图3的压电振动片的振动臂的C-C线的另一截面结构例子。图13的振动臂34、35的截面结构例子中，振动臂34、35大致具有H形状。一个振动臂34的表面侧和内面侧上分别形成有槽757。另一个振动臂35的表面侧和内面侧上分别形成有槽756。
振动臂34的槽757的中心线CL1和表面侧的槽757的中心线CL2位于彼此错开的方向上。即，槽757、757彼此在X方向(水平方向)上错开。由此，振动臂34的表面侧的宽度W3大于宽度W1。在内面侧上宽度W2大于宽度W4。
同样，振动臂35的表面侧的槽756的中心线CL3和内面侧的槽756的中心线CL4彼此在作为X方向即水平方向上错开。
该中心线CL1到CL4是平行于Z方向的方向。
与此不同，原来使用的压电振动片中，表面侧的槽和内面侧的中心线一致。
振动臂34、35分别具有激励电极54、55。激励电极54、55与图4的实施方式同样具有底层75A和电极层75B。
通过配置图13所示的振动臂34、35的槽，振动臂34、35在X方向即水平方向上振动时，除了该水平方向的振动外，还有Z方向的垂直方向的成分的振动，结果，产生了在作为斜向的M方向的振动。这是由于关于作为水平方向的X方向，在表面侧和内面侧的电场大小不同而造成的。为了进行水平方向的弯曲振动，必须在表面侧和内面侧取得由该电场产生的音叉臂部的伸缩的力学平衡，但如图13所示，如果表面侧和内面侧的电场大小不同，则音叉臂部的伸缩的力学平衡失衡，对X方向的弯曲振动施加Z方向的振动成分，会产生M方向的振动。
这样，通过使振动臂的表面侧的槽和内面侧的槽彼此错开，并使表面侧的槽和内面侧的槽的位置为非对称，可得到2次温度系数小的图6所示的具有平坦部分的温度特性曲线，温度特性良好。
当然可以将图13所示的实施方式和图4所示实施方式组合起来。
可以将各实施方式的各结构适当组合，或省略一部分，也可以与其他未示出的结构相组合。
此外，只要是将压电振动片容纳在管壳或箱状盖体内的物品，与石英振子、石英振荡器、陀螺仪、角度传感器等名称无关，本发明适用于全部的压电振动片和使用该压电振动片的压电器件。
此外，上述实施方式中，利用了使用陶瓷的箱状的管壳，但不限于该形式，只要是同样可以在金属制造的柱状外壳等管壳中容纳压电振动片的管壳，任何管壳、外壳都可应用本发明。
本发明不限于上述实施方式，在不背离权利要求的范围的范围内可进行种种变更。

Claims (9)

1.一种压电振动片，其特征在于：
具有基部和从上述基部平行延伸的多个振动臂，
上述基部上设有切口部，在上述振动臂的表面部和内面部上形成有槽部，
在上述振动臂的至少上述槽部中设有驱动用电极，
上述驱动用电极具有底层和在上述底层上形成的电极层，上述底层的厚度t为0.07μm＜t＜0.3μm的范围。
2.根据权利要求1所述的压电振动片，其特征在于：
上述底层是Cr，上述电极层是Au。
3.根据权利要求1或2所述的压电振动片，其特征在于：
上述底层的厚度t为0.07μm＜t＜0.15μm的范围。
4.根据权利要求1或2所述的压电振动片，其特征在于：
上述底层的厚度t为0.09μm＜t＜0.11μm的范围。
5.一种将压电振动片容纳在管壳内的压电器件，其特征在于：
上述压电振动片具有基部和从上述基部平行延伸的多个振动臂，
上述基部上设有切口部，在上述振动臂的表面部和内面部上形成有槽部，
在上述振动臂的至少上述槽部中设有驱动用电极，
上述驱动用电极具有底层和在上述底层上形成的电极层，上述底层的厚度t为0.07μm＜t＜0.3μm的范围。
6.一种形成压电振动片的压电振动片制造方法，该压电振动片具有基部和从上述基部平行延伸的多个振动臂，上述基部上具有切口部，在上述振动臂的表面部和内面部上具有槽部，至少在上述槽部中具有驱动用电极，该压电振动片制造方法的特征在于：
具有：
通过蚀刻由压电材料构成的基板来形成外形的外形蚀刻工序；
在形成上述外形后，在上述振动臂的至少上述槽部中，形成具有底层和电极层的上述驱动用电极的电极形成工序，
上述电极形成工序中形成上述底层，使得上述底层的厚度t为0.07μm＜t＜0.3μm的范围。
7.一种将压电振动片容纳在管壳内的压电器件的制造方法，该压电振动片具有基部和从上述基部平行延伸的多个振动臂，上述基部上具有切口部，在上述振动臂的表面部和内面部上具有槽部，至少在上述槽部中具有驱动用电极，其特征在于：
具有：
通过蚀刻由压电材料构成的基板来形成外形的外形蚀刻工序；
在形成上述外形后，在上述振动臂的至少上述槽部中，形成具有底层和电极层的上述驱动用电极的电极形成工序，
上述电极形成工序中形成上述底层，使得上述底层的厚度t为0.07μm＜t＜0.3μm的范围。
8.一种通过将压电振动片容纳在管壳内的压电器件来得到控制用时钟信号的便携电话装置，其特征在于：
上述压电振动片具有基部和从上述基部平行延伸的多个振动臂，
上述基部上设有切口部，在上述振动臂的表面部和内面部上形成有槽部，
在上述振动臂的至少上述槽部中设有驱动用电极，
上述驱动用电极具有底层和在上述底层上形成的电极膜，上述底层的厚度t为0.07μm＜t＜0.3μm的范围。
9.一种通过将压电振动片容纳在管壳内的压电器件来得到控制用时钟信号的电子设备，其特征在于：
上述压电振动片具有基部和从上述基部平行延伸的多个振动臂，
上述基部上设有切口部，在上述振动臂的表面部和内面部上形成有槽部，
在上述振动臂的至少上述槽部中设有驱动用电极，
上述驱动用电极具有底层和在上述底层上形成的电极膜，上述底层的厚度t为0.07μm＜t＜0.3μm的范围。
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