JP2004134852A - 圧電デバイスとその製造方法ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話装置および圧電デバイスを利用した電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】外部からの衝撃に強い構造の圧電デバイスとその製造方法、ならびに、外部からの衝撃に強い構造の圧電デバイスを利用した携帯電話と電子機器を提供すること。
【解決手段】上端と下端とが開放された枠体３６と、この枠体の内側に、前記枠体と一体に設けられるとともに、前記枠体の厚みよりも厚みが薄くなるように形成された圧電振動片３２と、前記圧電振動片に接続され、前記枠体の上端面及び下端面に引き回された電極とを有しており、前記枠体の前記上端面３６ｃと、前記下端面３６ｄとに前記電極に駆動電圧を印加するための上側電極板３７と下側電極板３８とをそれぞれ固定する。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電振動片を気密に収容した圧電デバイスとその製造方法、ならびに、圧電デバイスを利用した携帯電話と電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＨＤＤ（ハード・ディスク・ドライブ）、モバイルコンピュータ、あるいはＩＣカード等の小型の情報機器や、携帯電話、自動車電話、またはページングシステム等の移動体通信機器において、パッケージ内に圧電振動片を収容した圧電振動子や圧電発振器等の圧電デバイスが広く使用されている。
図１６は、このような圧電デバイスの構成例を示す概略断面図である。
図において、圧電デバイス１は、パッケージ２の内部に、圧電振動片３を収容している。この圧電振動片３は、例えば水晶基板を利用して形成されている。この圧電振動片３は、パッケージ２の内側底部に形成された電極部６に対して、導電性接着剤６ａを用いて、その基部３ａが接合されている。
【０００３】
パッケージ２は、セラミックグリーンシートを金型で枠状に抜き、内側に内部空間を形成するために複数枚積層した後、焼結して形成されている。パッケージ２の内部空間Ｓ１には、上述した圧電振動片３が収容され、収容後に、パッケージ２の開口部５は蓋体４により塞がれている。
この蓋体４は、具体的には、パッケージ２の開口部５に隣接したパッケージ２の上端に、ロウ材４ａを適用し、このロウ材４ａにより接合されている。
これにより、圧電振動片３を収容した内部空間Ｓ１は、蓋体４によって、気密に封止されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような構造の圧電デバイス１では、蓋体４がパッケージ２を構成する材料と線膨張係数の近いセラミックで形成されたり、蓋体４の封止後に、圧電振動片３にレーザ光を当てて、圧電振動片３の電極部を一部蒸散させることで行う周波数調整に対応できるように、レーザ光を透過するガラスで形成されることがある。
【０００５】
この場合、パッケージ２の上面にガラス製の蓋体４が露出することになるが、このような構造であると、外部から加えられる衝撃で、蓋体４が破損するおそれがある。そして、蓋体４が破損すると、製品の外観を損なうだけでなく、損傷が大きいと気密性が損なわれ、所定の振動性能を得られない場合がある。
【０００６】
そこで、図１７のような構成も考えられる。
図１７は、パッケージの形態を工夫することで、蓋体の損傷をできるだけ防止しようとする圧電デバイスの構造の一例であり、図１６と同一の符号を付した箇所は、図１６の圧電デバイス１と同じ構造である。
【０００７】
図１７において、圧電デバイス１０のパッケージ２は、枠部７を備えている。つまり、パッケージ２の開口部５の外側に上向き段部５ａを備え、その外側に低い壁状の内周を備える枠部７が形成されている。
この上向き段部５ａにロウ材４ａを適用して、蓋体４を接合する構造とされている。
したがって、圧電デバイス１０においては、蓋体４が、枠部７に囲まれることから、外部から衝撃を受けやすい蓋体４の側面が枠部７により保護されることになり、従来の圧電デバイス１よりも蓋体４が損傷しにくい。
【０００８】
しかしながら、広い面積を示す蓋体４の上面４ｂが外部に晒されたままであり、この部分に衝撃を受けると、依然として損傷しやすい。また、蓋体４の上面４ｂが損傷しやすいのに、パッケージ２が枠部７を備える分、サイズが大きくなり、圧電デバイスの小型化に不利であるという欠点が付加される。このため、パッケージの大型化を許容するにしても得られる利点が少ないという問題がある。
【０００９】
本発明は、外部からの衝撃に強い構造の圧電デバイスとその製造方法、ならびに、外部からの衝撃に強い構造の圧電デバイスを利用した携帯電話と電子機器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的は、本発明によれば、上端と下端とが開放された枠体と、この枠体の内側に、前記枠体と一体に設けられるとともに、前記枠体の厚みよりも厚みが薄くなるように形成された圧電振動片と、前記圧電振動片に接続され、前記枠体の上端面及び下端面に引き回された電極とを有しており、前記枠体の前記上端面と、前記下端面とに前記電極に駆動電圧を印加するための上側電極板と下側電極板とをそれぞれ電気的な導通を取り、固定することにより、前記枠体内の空間を封止する構造とした、圧電デバイスにより、達成される。
【００１１】
上述の構成によれば、枠体は、薄板状の内側の材料を除去した矩形の形態であり、枠体の内側には、枠体の厚みより薄い厚みを備える圧電振動片が一体に設けられて収容されるようになっている。これにより、枠体の内側で、枠体より薄い圧電振動片は支障なく振動することができる構成である。そして、圧電振動片には、これを励振するための電極が形成され、この圧電振動片の電極と接続された電極が、前記枠体の上端面及び下端面に引き回されている。前記枠体の上端面及び下端面の電極には、この枠体の上端面及び下端面に固定される上側電極板と下側電極板とが電気的に接続され、かつ気密に固定される。この上側電極板と下側電極板に外部から給電することで、圧電振動片が駆動される。このような構成であるため、従来の圧電振動片を収容するパッケージのように、ガラス製の蓋体を使用していないため、外部からの衝撃に極めて強い蓋を実現することができる。また、従来のパッケージのように、内部に圧電振動片を固定するための特別な構造を必要としないので、その分、薄型に形成することができる。
このため、本発明によれば、外部からの衝撃に強い構造の圧電デバイスを得ることができるという効果を発揮する。
尚、この発明で、「上側電極板」と表現した場合の「上側」は、圧電デバイスを実装基板等に実装した状態で基板側と反対の側を意味し、「下側電極板」と表現した場合の「下側」は、圧電デバイスを実装基板等に実装した状態の基板側を意味する。
【００１２】
この発明の他の構成は、前記下側電極板が、ほぼ水平に延長された延長部を備え、前記上側電極板は、下向きの曲折部と前記曲折部につながるほぼ水平に延長された延長部を備えることを特徴とする。
上述の構成によれば、前記下側電極板が、ほぼ水平に延長されて、実装基板側との実装電極を形成することができる。また、前記上側電極板は、下向きに曲折された延長部を備えることで、この延長部が前記実装基板に対する実装電極を形成することができる。
【００１３】
この発明の他の構成は、前記下側電極板が、前記枠体の前記下端面に固定される薄板部と、この薄板部より外側で、前記枠体の一方の側面に沿って設けられた厚板部とを備え、前記上側電極板が、前記枠体の前記上端面に固定される薄板部と、この薄板部より外側で、前記枠体の他方の側面に沿って設けられた厚板部とを備えることを特徴とする。
上述の構成によれば、前記下側電極板の薄板部と、前記上側電極板の薄板部との間に前記枠体を挟んで固定することにより、圧電デバイスを形成することができる。この場合、前記下側電極板の厚板部と前記上側電極板の厚板部の各下面を利用して、実装基板等への実装電極を形成することができるので、上側電極も下側電極も折り曲げ加工することなく、簡単に圧電デバイスを構成することができる。
【００１４】
この発明の他の構成は、前記枠体の前記上側電極板との固定箇所の近傍に、孔封止を行うための貫通孔を設けたことを特徴とする。
上述の構成によれば、枠体をエッチング加工する等の比較的簡単な工程により、孔封止用の貫通孔を設けることができる。このため、上側電極板と下側電極板を固定した後で、熱処理工程等の熱が加わる工程を経た場合においても、この孔封止用の貫通孔から、ガスを外部に排出した上で、この貫通孔を気密に封止することが可能となる。
【００１５】
この発明の他の構成は、前記上側電極板に、孔封止を行うための貫通孔を設けたことを特徴とする。
上述の構成によれば、上側電極板を形成する工程で予め孔封止用の貫通孔を設けることができる。このため、上側電極板と下側電極板を固定した後で、熱処理工程等の熱が加わる工程を経た場合においても、この上側電極板の孔封止用の貫通孔から、ガスを外部に排出した上で、この貫通孔を気密に封止することが可能となる。
【００１６】
この発明の他の構成は、前記貫通孔が前記枠体内に配置された圧電振動片の周波数調整用の金属被覆部に対応した位置に配置されていることを特徴とする。
上述の構成によれば、前記上側電極板の孔封止用の貫通孔を介して、例えばレーザ光を枠体内部に照射し、さらに、圧電振動片の周波数調整用の金属被覆部に照射することができる。これにより、前記金属被覆部の一部を蒸散させることで、質量を減らして、周波数調整を行うことで、圧電振動片の振動周波数を精密に調整することができる。尚、「周波数調整用の金属被覆部」とは、周波数調整のために設けられる金属被覆部であってもよいし、圧電振動片に設けた励振電極の一部を利用したものであってもよい。
【００１７】
この発明の他の構成は、前記圧電振動片が、前記枠体の内面に一体に形成される基部と、この基部から平行に延びる一対の振動腕とを備えた音叉型振動片であり、前記各振動腕には、長さ方向に延びる溝が形成されていることを特徴とする。
上述の構成によれば、圧電振動片を音叉型振動片として構成し、さらに、その各振動腕に長さ方向に延びる溝を形成することにより、電界効率を向上させることができる。
【００１８】
この発明の他の構成は、前記基部には、前記枠体の内面と一体に形成された領域と、前記振動腕との間に、切欠き部を備えることを特徴とする。
上述の構成によれば、圧電振動片を音叉型振動片とした場合に、その基部に前記切欠き部を形成することで、振動腕からの振動が基部に漏れ込むことを有効に防止でき、クリスタルインピーダンス値を抑制することができる。
【００１９】
また、上述の目的は、本発明によれば、上端と下端とが開放された枠体とこの枠体に対して、枠体の内側に一体に設けられるとともに、前記枠体の厚みよりも厚みが薄くなるように形成された圧電振動片を用意し、前記圧電振動片に接続されるとともに、前記枠体の上端面及び下端面に引き回された電極を形成し、前記圧電振動片の電極もしくはこの電極と別に設けた周波数調整用の金属被覆部の質量を削減することで、周波数調整を行い、前記枠体の前記上端面と、前記下端面とに前記電極に駆動電圧を印加するための上側電極板と下側電極板とをそれぞれ電気的な導通を取り、固定することで封止する、圧電デバイスの製造方法により、達成される。
【００２０】
上述の構成によれば、枠体の内側にこの枠体の厚みよりも厚みが薄くなるように形成された圧電振動片を形成したので、従来のように圧電振動片のパッケージへの接合工程を行う必要がなくなる。また、前記圧電振動片に接続されるとともに、前記枠体の上端面及び下端面に引き回された電極を形成して、前記枠体の前記上端面と、前記下端面とに前記電極に駆動電圧を印加するための上側電極板と下側電極板とをそれぞれ固定することで、ガラス製の蓋体を使用することなく、枠体を封止する構成を実現できる。このため金属製の丈夫な蓋体を用いることになり、外部からの衝撃に対して、従来より強い構造の圧電デバイスを容易に製造することができる。しかも、上側電極板と下側電極板とをそれぞれ固定する封止工程に先行して、前記圧電振動片の電極もしくはこの電極と別に設けた周波数調整用の金属被覆部の質量を削減することで、圧電振動片の振動周波数を調整することができる。
このため、本発明によれば、外部からの衝撃に強い構造の圧電デバイスの製造方法を提供することができるという効果を発揮する。
【００２１】
この発明の他の構成は、前記上側電極板と前記下側電極板とをそれぞれ、前記枠体に固定する封止工程の後で、前記圧電振動片の熱処理を行うことを特徴とする。
上述の構成によれば、上側電極板と下側電極板とをそれぞれ固定する封止工程の後で、圧電振動片の熱処理を行うと、枠体内部からのガスを前記枠体、前記上側電極板、前記下側電極板のいずれかに形成した封止用の貫通孔を介して外部に排出することができる。これにより、この貫通孔を塞いだ後は、枠体の内部でガスが発生して、圧電振動片に付着して、振動性能に悪影響を与えることを有効に防止することができる。
【００２２】
この発明の他の構成は、前記上側電極板と前記下側電極板とをそれぞれ前記枠体に固定する工程の後で、あるいは前記熱処理工程の後で、前記枠体、前記上側電極板、前記下側電極板のいずれかに形成した封止用の貫通孔を介して、前記圧電振動片の電極もしくはこの電極と別に設けた周波数調整用の金属被覆部の質量を削減して、さらに周波数調整を行い、前記周波数調整の後で、前記封止用の貫通孔を封止することを特徴とする。
【００２３】
上述の構成によれば、前記枠体、前記上側電極板、前記下側電極板のいずれかに形成した封止用の貫通孔を介して、例えばレーザ光を枠体内部に照射し、さらに、圧電振動片の周波数調整用の金属被覆部に照射することができる。これにより、前記金属被覆部の一部を蒸散させることで、質量を減らして、周波数調整を行うことで、圧電振動片の振動周波数を、さらに精密に調整することができる。しかも、前記貫通孔を介して、周波数調整をして、圧電振動片の周波数を精密に合わせた後で、この貫通孔を塞げば、枠体の内部でガスが発生して、ガス成分が精密に調整した圧電振動片に付着して、振動性能に悪影響を与えることを有効に防止することができる。
【００２４】
また、上述の目的は、本発明によれば、内部に圧電振動片を気密に収容する構成とした圧電デバイスを利用した携帯電話装置であって、上端と下端とが開放された枠体と、この枠体の内側に、前記枠体と一体に設けられるとともに、前記枠体の厚みよりも厚みが薄くなるように形成された圧電振動片と、前記圧電振動片に接続され、前記枠体の上端面及び下端面に引き回された電極とを有しており、前記枠体の前記上端面と、前記下端面とに前記電極に駆動電圧を印加するための上側電極板と下側電極板とをそれぞれ電気的に導通を取り、固定することで、前記枠体内の空間を封止する構造とした圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにした、携帯電話装置により、達成される。
このため、本発明によれば、外部からの衝撃に強い構造の圧電デバイスを利用した携帯電話装置を得ることができるという効果を発揮する。
【００２５】
また、上述の目的は、本発明によれば、内部に圧電振動片を気密に収容する構成とした圧電デバイスを利用した電子機器であって、上端と下端とが開放された枠体と、この枠体の内側に、前記枠体と一体に設けられるとともに、前記枠体の厚みよりも厚みが薄くなるように形成された圧電振動片と、前記圧電振動片に接続され、前記枠体の上端面及び下端面に引き回された電極とを有しており、前記枠体の前記上端面と、前記下端面とに前記電極に駆動電圧を印加するための上側電極板と下側電極板とをそれぞれ電気的に導通を取り、固定することで、前記枠体内の空間を封止する構造とした圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにした、電子機器により、達成される。
このため、本発明によれば、外部からの衝撃に強い構造の圧電デバイスを利用した電子機器を得ることができるという効果を発揮する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、本発明の圧電デバイスの第１の実施の形態を示しており、図１はその概略斜視図、図２は図１の手前側から見た概略正面図である。また、図３は、圧電デバイスの一部を構成する枠体の概略平面図、図４は図３のＡ−Ａ線概略断面図、図５は図１の概略底面図である。
図１おいて、圧電デバイス３０は、圧電振動子を構成した例を示している。この圧電デバイス３０は、枠体３６の上下の開口（後述）を、それぞれ上側電極板３７と下側電極板３８とで塞ぐように固定して形成されている。
【００２７】
上側電極板３７と下側電極板３８は、それぞれ同じ材質で形成されており、少なくとも電極として機能する程度に導通性に優れた丈夫な金属により形成されており、好ましくは、折り加工性や成形性に優れたものが好ましく、例えば、銅やアルミニウムの薄い板材で形成されている。
上側電極板３７は、少なくとも図４で示す枠体３６の上側開口３６ａを塞ぐ大きさの平面部分を備えており、この実施形態では、枠体３６が矩形であることから、上側電極板３７も矩形の形状とされている。下側電極板３８は、少なくとも図４で示す枠体３６の下側開口３６ｂを塞ぐ大きさの平面部分を備えており、この実施形態では、枠体３６が矩形であることから、下側電極板３８も矩形の形状とされている。
【００２８】
上側電極板３７は、図１及び図２に示されているように、枠体３６の上側開口３６ａ（図４参照）を塞ぐ平面部分３７ｃと、これと一体に延長され、下側へ曲折された第１の延長部分３７ａと、第１の延長部分３７ａから水平に延長された第２の延長部分３７ｂを有している。
下側電極板３８は、図１及び図２に示されているように、枠体３６の下側開口３６ｂ（図４参照）を塞ぐ平面部分３８ｃと、これと一体に水平に延長された延長部分３８ａを有している。
そして、上側電極板３７の第２の延長部分３７ｂと、下側電極板３８の延長部分３８ａの各裏面は、半田６３，６２が適用されることで、それぞれ、実装対象である実装基板６１等への電気的接続のための実装端子として機能するようになっている。
【００２９】
図３ないし図５に示されているように、枠体３６は、上端と下端とが開放され、内側に隙間ないし空間Ｓ２を有する矩形の枠である。枠体３６は、開放された上端と下端とに、図１及び図２に示されているように上側電極板３７と下側電極板３８とを固定されることで、この空間Ｓ２が密閉された空間となるようにされている。
枠体３６は、必ずしも図１のように、４角形である必要はなく、角の丸い楕円や長円形等でもよい。本実施形態の場合は、枠体３６は、図１に示されているように一方向に長い長方形で、厚みの薄い枠体として形成されている。
【００３０】
この枠体３６は、特に、内部に圧電振動片３２を形成するために、圧電材料が使用されている。使用される圧電材料としては、例えば、本実施形態のように水晶が適しており、水晶以外にもタンタル酸リチウム，ニオブ酸リチウム等の圧電材料を利用することができる。枠体３６は、本実施形態の場合、水晶の薄板をエッチングすることにより、内部空間Ｓ２と圧電振動片３２の外形を形成している。
【００３１】
圧電振動片３２は、枠体３６と同じ材料で一体に形成されており、本実施形態の場合、圧電振動片３２は、小型に形成して、必要な性能を得るために、特に図示する形状とされている。
すなわち、圧電振動片３２は、図３において、枠体３６の一端部の内側と一体とされている基部５１と、この基部５１を基端として、図において右方に向けて、二股に別れて平行に延びる一対の振動腕３４，３５を備えており、全体が音叉のような形状とされた、所謂、音叉型圧電振動片とされている。
この圧電振動片３２は、図４を参照して理解されるように、その厚みが、枠体３６の厚みよりも薄く形成されることで、枠体３６の上面と下面とから段差を生じて、上下に隙間が設けられるようになっている。これにより、上側電極板３７と下側電極板３８が固定された際に、圧電振動片３２と接触して、その振動を阻害しないようにされている。
【００３２】
図３に示されているように、枠体３６の上端面３６ｃには、第１の電極４１が形成されている。この第１の電極４１は図３に符号４１ａで示すように、枠体３６の上端面３６ｃに引き回された端面電極４１ａと、この端面電極４１ａから延長されて、圧電振動片３２の基部５１の表面を通り、振動腕３４の両側面及び振動腕３５の上面と下面とに引きまわされた第１の励振電極４１ｂとを有している。
また、図５に示されているように、枠体３６の下端面３６ｄには、第２の電極４２が形成されている。この第２の電極４２は図５に符号４２ａで示すように、枠体３６の下端面３６ｄに引き回された端面電極４２ａと、この端面電極４２ａから延長されて、圧電振動片３２の基部５１の裏面を通り、振動腕３５の両側面及び振動腕３４の上面と下面とに引きまわされた第２の励振電極４２ｂとを有している。
これらの電極は、圧電材料の表面に、例えば、タングステンメタライズ上にニッケル及び金を蒸着により成膜して形成されている。
【００３３】
そして、このような構成とした枠体３６の上端面３６ｃには、図１及び図２で説明した上側電極板３７の平面部３７ｃが固定されている。この場合、例えば、枠体３６の上端面３６ｃに、半田等のロウ材や導電性接着剤が適用されることにより上側電極板３７が電気的導通を取り、固定されている。
また、枠体３６の下端面３６ｄには、図１及び図２で説明した下側電極板３８の平面部３８ｃが固定されている。この場合、例えば、枠体３６の下端面３６ｄに、半田等のロウ材や導電性接着剤が適用されることにより下側電極板３８が電気的導通を取り、固定されている。
このようにして、枠体３６の内部空間Ｓ２は、上側電極板３７と下側電極板３８により気密状態で封止されている。
【００３４】
本実施形態の圧電デバイス３０は、以上のように構成されており、上述したように、圧電振動片３２には、これを励振するための励振電極４１ｂ，４２ｂが形成されており、励振電極４１ｂ，４２ｂと接続された第１の電極４１の端面電極４１ａと、第２の電極４２の端面電極４２ａとが、枠体３６の上端面３６ｃ及び下端面３６ｄに引き回されている。そして、枠体３６の端面電極４１ａと、４２ａには、上側電極板３７と下側電極板３８とが接続される。したがって、この上側電極板３７と下側電極板３８に、図２で説明したように、実装基板６１等から給電することで、圧電振動片３２が駆動される。このような構成であるため、従来の圧電振動片を収容するパッケージのように、ガラス製の蓋体を使用しないために、外部からの衝撃で損傷することがない。また、従来のパッケージのように、内部に圧電振動片を固定するための特別な構造を必要としないので、全体として薄型に形成することができ、低背化をはかることができる。
【００３５】
図６は、圧電振動片の変形例を備えた圧電デバイス３０の概略平面図、図７は図６のＢ−Ｂ線で切断した切断端面を示す端面図である。この変形例において、第１の実施形態と同一の符号を付した箇所は共通する構成であるから、重複する説明は省略し、相違する点を中心に説明する。
図６に示されているように、圧電振動片１３２の枠体３６の内面と一体に固定された領域である基部５１と一対の振動腕３４，３５との間には、基部５１の幅方向に縮幅して設けた切り欠き部もしくはくびれ部５２，５２を設けるようにしている。
【００３６】
これにより、基部５１側への圧電振動片１３２の振動の漏れを防止して、ＣＩ（クリスタルインピーダンス）値を低減することができる。
また、一対の振動腕３４，３５には、図７に示すように、それぞれ、長手方向に延びる長溝３４ａ，３５ａを形成してもよい。この場合、各長溝３４ａ，３５ａは、図７に示されているように、各振動腕３４，３５の上面と下面に同様の態様でそれぞれ形成される。
このように、一対の振動腕３４，３５に、それぞれ長手方向に延びる長溝３４ａ，３５ａを形成し、この長溝３４ａ，３５ａにそれぞれ電極膜４１ｂ、４２ｂを形成することによって、振動腕３４，３５における電界効率が向上する利点がある。
その他の作用効果は、図１ないし図５で説明した圧電デバイス３０と同じである。
【００３７】
図８及び図９は、圧電デバイスの第２の実施形態を示している。
第２の実施形態において、第１の実施形態と同じ符号を付した箇所は共通する構成であるから、重複する説明は省略し、相違点を中心に説明する。
第２の実施形態に係る圧電デバイス７０においては、第１の実施形態の圧電デバイス３０と比較すると、枠体３６と、圧電振動片３２もしくは１３２の構成は全く同一であり、上側電極板と下側電極板の構成のみが相違している。
【００３８】
図８は、第２の実施形態の圧電デバイス７０の概略斜視図、図９は図８のＣ−Ｃ線概略断面図である。
これらの図において、圧電デバイス７０では、下側電極板７８が、枠体３６の下端面に固定される薄板部７８ａと、この薄板部７８ａより外側で、枠体３６の一方の側面に沿って設けられた厚板部７８ｂとを備えている。
また、上側電極板７７が、枠体の上端面に固定される薄板部７７ａと、この薄板部７７ａより外側で、枠体３６の他方の側面に沿って設けられた厚板部７７ｂとを備えている。
【００３９】
本実施形態は以上のように構成されており、第１の実施形態と比較すると、下側電極板７８の薄板部７８ａと、上側電極板７７の薄板部７７ａとの間に枠体３６を挟んで固定するだけで、圧電デバイス７０を形成することができる。この場合、図９に示すように、下側電極板７８の厚板部７８ｂと上側電極板７７の厚板部７７ｂの各下面を利用して、実装基板６１に半田６２，６３をそれぞれ適用するだけで実装電極を形成することができる。このため、上側電極７７も下側電極７８も折り曲げ加工することなく、簡単に圧電デバイスを構成することができる。その他の作用効果は、第１の実施形態と同じである。
【００４０】
図１０及び図１１は、圧電デバイスの第２の実施形態の変形例１を示している。
この変形例１において、第１の実施形態及び第２の実施形態と同じ符号を付した箇所は共通する構成であるから、重複する説明は省略し、相違点を中心に説明する。
変形例１では、図８及び図９の圧電デバイス７０と比較すると、上側電極板７７に、孔封止用の貫通孔７１を形成した点のみ相違し、他の構成は全く同一である。
【００４１】
図１０は、圧電振動片７０の変形例１の概略斜視図、図１１は図１０のＤ−Ｄ線概略断面図である。
これらの図において、上側電極板７７には、後述する孔封止を行うための貫通孔７１が形成されている。このような貫通孔７１は、上側電極板７７を形成する工程で予め穿孔するだけの簡単な作業で設けることができる。このような貫通孔７１を形成すると、上側電極板７７と下側電極板７８を枠体３６に固定した後で、熱処理工程等の熱が加わる工程を経た場合においても、この上側電極板７７の孔封止用の貫通孔７１から、ガスを外部に排出した上で、この貫通孔７１を孔封止工程において気密に封止することが可能となる。この点については、後述する製造工程でさらに説明する。
【００４２】
ここで、図１１の場合には、上側電極板７７の孔封止用の貫通孔７１は単純なひとつの貫通孔として図示されているが、これに限らず、上向きの段部を備えるように、内径の異なる２つの貫通孔を連続した形態としてもよい。すなわち、外部に開口した上側の貫通孔の内径を大きくし、枠体３６の内部空間Ｓ２に開口する側の貫通孔の内径をより小さくした構成とすることもできる。
これにより、上側電極板７７の孔封止用の貫通孔７１の外部への開口周縁もしくは上向き段部の開口周縁に、金属ボール等の封止材を配置して、上方から、レーザ光や電子ビームをこの封止材に照射することで、封止材を溶融し、孔封止用の貫通孔７１を孔封止することができる。これにより、容易に孔封止工程を実行できる。
【００４３】
また、上側電極板７７の孔封止用の貫通孔７１を形成する位置は、枠体３６の内側の圧電振動片３２や１３２の先端付近の励振電極４１ｂ，４２ｂ（図３，図５等参照）の上に設けることが好ましい。これにより製造工程において、孔封止用の貫通孔７１を介して、周波数調整用のレーザ光を励振電極４１ｂ，４２ｂに照射することで、後述するように周波数調整を容易に行うことができる。また、圧電振動片３２や１３２においては、上記励振電極４１ｂ，４２ｂを周波数調整に使用する場合に限らず、励振電極とは別に、周波数調整用の金属被覆部を予め設けておいてもよい。
【００４４】
図１２及び図１３は、圧電デバイスの第２の実施形態の変形例２を示している。
この変形例２において、第１の実施形態及び第２の実施形態と同じ符号を付した箇所は共通する構成であるから、重複する説明は省略し、相違点を中心に説明する。
変形例２では、図１０及び図１１で説明した変形例１と比較すると孔封止用の貫通孔の構成のみが相違し、他の構成は全く同一である。
【００４５】
図１２は、圧電振動片７０の変形例２の概略斜視図、図１３は図１２のＥ−Ｅ線概略断面図である。
この変形例２では、孔封止用の貫通孔７２が、図示されているように枠体３６に形成されている。すなわち、枠体３６の圧電振動片１３２よりも図において上の位置に、側面から貫通する孔封止用の貫通孔７２が設けられている。
この場合、孔封止用の貫通孔７２は、枠体３６を形成する過程で、水晶材料をエッチングすることにより、簡単に形成することができる。
【００４６】
次に、本発明の各実施形態における圧電デバイスの製造方法について説明する。製造方法は圧電デバイスの各実施形態についてほぼ共通であるから、圧電デバイス３０を選んでその製造方法について説明する。
図１４は、圧電デバイスの製造方法の実施形態を示すフローチャートである。
図において、枠体の形成ＳＴ１０は、枠体３６の外形と圧電振動片３２の外形をエッチングにより形成する工程である。
【００４７】
すなわち、図３ないし図５で説明したように、内側に圧電振動片３２を一体に有する上側と下側とが開放された枠体３６に対して、枠体３６の内側に一体に設けられるとともに、枠体３６の厚みよりも厚みが薄くなるように形成された圧電振動片３２を形成する。この場合、枠体３６の周囲部分をマスクして、エッチングを行い、所定時間後に、圧電振動片３２の外形に沿ったマスクを追加して、さらにエッチングすることで、枠体３６の厚みよりも厚みが薄い圧電振動片３２と、その外形の外側に内部空間Ｓ２となる領域を形成することができる（ＳＴ１０）。
次いで、フォトリソグラフィーにより、図３ないし図５で説明した形態の電極構造を形成する（ＳＴ１１）。
【００４８】
続いて、第１の周波数調整を行う（ＳＴ１２）。第１の周波数調整は、ＳＴ１１で形成した圧電振動片３２の電極（励振電極４１ｂ，４２ｂ）もしくはこの電極と別に設けた周波数調整用の金属被覆部に対して、レーザ光や電子ビームを照射してトリミングすることにより、これらの金属の一部を蒸散させ、その質量を削減することで、周波数調整を行う。
【００４９】
次に、枠体３６の上端面３６ｃと、枠体３６の下端面３６ｄとに、それぞれ半田等のロウ材や導電性接着剤が適用し、枠体３６の上端面３６ｃに、図１及び図２で説明した上側電極板３７の平面部３７ｃを固定し、枠体３６の下端面３６ｄに図１及び図２で説明した下側電極板３８の平面部３８ｃを固定する。これにより、枠体３６の内部空間Ｓ２は、上側電極板３７と下側電極板３８により気密状態で封止される（ＳＴ１３）。
【００５０】
続いて、ＳＴ１３で封止した圧電デバイス３０を加熱炉等を利用して、加熱することにより、内部の圧電振動片３２を熱処理する。これにより、内部の揮発成分がガスとなって、封止用の貫通孔７１（図１０参照）、や貫通孔７２（図１２参照）から外部に排出される。このため、ガス成分が圧電振動片３２に付着して悪影響を与えることを防止することができる（ＳＴ１４）。
【００５１】
さらに、図１０の構成の封止用の貫通孔７１を備えている場合には、第２の周波数調整を行う（ＳＴ１５）。すなわち、孔封止用の貫通孔７１を介して、圧電振動片３２の電極（励振電極４１ｂ，４２ｂ）もしくはこの電極と別に設けた周波数調整用の金属被覆部に対して、レーザ光や電子ビームを照射してトリミングすることにより、これらの金属の一部を蒸散させ、その質量を削減することで、第１の周波数調整と同様に、さらに精密に周波数調整を行うことができる。これにより、上側電極板３７と下側電極板３８とを固定した封止後において、熱処理工程（ＳＴ１４）を経た後において、最終的な周波数の微調整をすることができる。
【００５２】
そして、上側電極板７７の孔封止用の貫通孔７１の外部への開口周縁に、金属ボール等の封止材を配置して、上方から、レーザ光や電子ビームをこの封止材に照射することで、封止材を溶融し、孔封止用の貫通孔７１を孔封止する（ＳＴ１６）。孔封止工程が終了したら、検査工程に送り、製品検査を経て、圧電デバイス３０が最終的に完成する（ＳＴ１７）。
【００５３】
このように、以上の製造方法によれば、枠体３６の内側にこの枠体３６の厚みよりも厚みが薄くなるように形成された圧電振動片３２を形成したので、従来のように圧電振動片のパッケージへの接合工程を行う必要がなくなる。また、圧電振動片３２に接続されるとともに、枠体３６の上端面３６ｃ及び下端面３６ｄに引き回された端面電極４１ａ，４２ａを形成して、枠体３６の上端面３６ｃ及び下端面３６ｄとに端面電極４１ａ，４２ａに駆動電圧を印加するための上側電極板３７と下側電極板３８とをそれぞれ固定することで（図３及び図５参照）、ガラス製の蓋体を使用することなく、枠体３６を封止するようにしたから、金属製の丈夫な蓋体を用いることになり、外部からの衝撃に対して従来よりも強い構造の圧電デバイス３０を容易に製造することができる。
【００５４】
図１５は、本発明の上述した実施形態に係る圧電デバイスを利用した電子機器の一例としてのデジタル式携帯電話装置の概略構成を示す図である。
図において、送信者の音声を受信するマイクロフォン３０８及び受信内容を音声出力とするためのスピーカ３０９を備えており、さらに、送受信信号の変調及び復調部に接続された制御部としての集積回路等でなるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ
Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）３０１を備えている。
ＣＰＵ３０１は、送受信信号の変調及び復調の他に画像表示部としてのＬＣＤや情報入力のための操作キー等でなる情報の入出力部３０２や、ＲＡＭ，ＲＯＭ等でなるメモリ３０３の制御を行うようになっている。このため、ＣＰＵ３０１には、圧電デバイス３０が取り付けられて、その出力周波数をＣＰＵ３０１に内蔵された所定の分周回路（図示せず）等により、制御内容に適合したクロック信号として利用するようにされている。このＣＰＵ３０１に取付けられる圧電デバイス３０は、圧電デバイス３０等単体でなくても、圧電デバイス３０等と、所定の分周回路等とを組み合わせた発振器であってもよい。
【００５５】
ＣＰＵ３０１は、さらに、温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ）３０５と接続され、温度補償水晶発振器３０５は、送信部３０７と受信部３０６に接続されている。これにより、ＣＰＵ３０１からの基本クロックの周波数が、環境温度の変化により変動しても、温度補償水晶発振器３０５により修正されて、送信部３０７及び受信部３０６に与えられるようになっている。
【００５６】
このように、制御部を備えたディジタル式携帯電話装置３００のような電子機器に、上述した実施形態に係る圧電デバイス３０を利用することにより、その蓋体が損傷することを有効に防止できるので、動作品質を損なうことなく、正確なクロック信号を生成することができる。
【００５７】
本発明は上述の実施形態に限定されない。各実施形態の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略し、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
また、この発明は、パッケージ内に圧電振動片を収容するものであれば、圧電振動子、圧電発振器等の名称にかかわらず、全ての圧電デバイスに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧電デバイスの第１の実施形態を示す概略斜視図。
【図２】図１の圧電デバイスの手前側から見た概略正面図。
【図３】図１の圧電デバイスの一部を構成する枠体の概略平面図。
【図４】図３のＡ−Ａ線概略断面図。
【図５】図１の圧電デバイスの概略底面図。
【図６】圧電デバイスの第１の実施形態に係る圧電振動片の変形例を備えた圧電デバイスの概略平面図。
【図７】図６のＢ−Ｂ線切断端面図。
【図８】本発明の第２の実施形態の圧電振動片の概略斜視図。
【図９】図８のＣ−Ｃ線概略断面図。
【図１０】本発明の第２の実施形態の変形例１に係る圧電振動片の概略斜視図。
【図１１】図１０のＤ−Ｄ線概略断面図。
【図１２】本発明の第２の実施形態の変形例２に係る圧電振動片の概略斜視図。
【図１３】図１２のＥ−Ｅ線概略断面図。
【図１４】本発明の圧電デバイスの製造方法の実施形態を示すフローチャート。
【図１５】本発明の実施形態に係る圧電デバイスを利用した電子機器の一例としてのデジタル式携帯電話装置の概略構成を示す図。
【図１６】従来の圧電デバイスの一例を示す概略断面図。
【図１７】蓋体を保護する構造を有する圧電デバイスの例を示す概略断面図。
【符号の説明】
３０，７０・・・圧電デバイス、３２，１３２・・・圧電振動片、３６・・・枠体、３７，７７・・・上側電極板、３８，７８・・・下側電極板、４１ａ，４２ａ・・・端面電極、４１ｂ・・・第１の励振電極、４２ｂ・・・第２の励振電極、５１・・・基部。

Claims (13)

1. 上端と下端とが開放された枠体と、
   この枠体の内側に、前記枠体と一体に設けられるとともに、前記枠体の厚みよりも厚みが薄くなるように形成された圧電振動片と、
   前記圧電振動片に接続され、前記枠体の上端面及び下端面に引き回された電極と
   を有しており、
   前記枠体の前記上端面と、前記下端面とに前記電極に駆動電圧を印加するための上側電極板と下側電極板とをそれぞれ電気的な導通を取り、固定することにより、前記枠体内の空間を封止する構造とした
   ことを特徴とする、圧電デバイス。
2. 前記下側電極板が、ほぼ水平に延長された延長部を備え、前記上側電極板は、下向きの曲折部と前記曲折部につながるほぼ水平に延長された延長部を備えることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
3. 前記下側電極板が、前記枠体の前記下端面に固定される薄板部と、この薄板部より外側で、前記枠体の一方の側面に沿って設けられた厚板部とを備え、前記上側電極板が、前記枠体の前記上端面に固定される薄板部と、この薄板部より外側で、前記枠体の他方の側面に沿って設けられた厚板部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
4. 前記枠体の前記上側電極板との固定箇所の近傍に、孔封止を行うための貫通孔を設けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の圧電デバイス。
5. 前記上側電極板に、孔封止を行うための貫通孔を設けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の圧電デバイス。
6. 前記貫通孔が前記枠体内に配置された圧電振動片の周波数調整用の金属被覆部に対応した位置に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の圧電デバイス。
7. 前記圧電振動片が、前記枠体の内面に一体に形成される基部と、この基部から平行に延びる一対の振動腕とを備えた音叉型振動片であり、前記各振動腕には、長さ方向に延びる溝が形成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の圧電デバイス。
8. 前記基部には、前記枠体の内面と一体に形成された領域と、前記振動腕との間に、切欠き部を備えることを特徴とする請求項７に記載の圧電デバイス。
9. 上端と下端とが開放された枠体と、この枠体に対して、枠体の内側に一体に設けられるとともに、前記枠体の厚みよりも厚みが薄くなるように形成された圧電振動片を用意し、
   前記圧電振動片に接続されるとともに、前記枠体の上端面及び下端面に引き回された電極を形成し、
   前記圧電振動片の電極もしくはこの電極と別に設けた周波数調整用の金属被覆部の質量を削減することで、周波数調整を行い、
   前記枠体の前記上端面と、前記下端面とに前記電極に駆動電圧を印加するための上側電極板と下側電極板とをそれぞれ電気的な導通を取り、固定することで封止する
   ことを特徴とする、圧電デバイスの製造方法。
10. 前記上側電極板と前記下側電極板とをそれぞれ、前記枠体に固定する封止工程の後で、前記圧電振動片の熱処理を行うことを特徴とする、請求項９に記載の圧電デバイスの製造方法。
11. 前記上側電極板と前記下側電極板とをそれぞれ前記枠体に固定する工程の後で、あるいは前記熱処理工程の後で、前記枠体、前記上側電極板、前記下側電極板のいずれかに形成した封止用の貫通孔を介して、前記圧電振動片の電極もしくはこの電極と別に設けた周波数調整用の金属被覆部の質量を削減して、さらに周波数調整を行い、周波数調整の後で、前記封止用の貫通孔を封止することを特徴とする請求項９または１０のいずれかに記載の圧電デバイスの製造方法。
12. 内部に圧電振動片を気密に収容する構成とした圧電デバイスを利用した携帯電話装置であって、
    上端と下端とが開放された枠体と、
    この枠体の内側に、前記枠体と一体に設けられるとともに、前記枠体の厚みよりも厚みが薄くなるように形成された圧電振動片と、
    前記圧電振動片に接続され、前記枠体の上端面及び下端面に引き回された電極と
    を有しており、
    前記枠体の前記上端面と、前記下端面とに前記電極に駆動電圧を印加するための上側電極板と下側電極板とをそれぞれ電気的に導通を取り、固定することで、前記枠体内の空間を封止する構造とした圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにした　ことを特徴とする、携帯電話装置。
13. 内部に圧電振動片を気密に収容する構成とした圧電デバイスを利用した電子機器であって、
    上端と下端とが開放された枠体と、
    この枠体の内側に、前記枠体と一体に設けられるとともに、前記枠体の厚みよりも厚みが薄くなるように形成された圧電振動片と、
    前記圧電振動片に接続され、前記枠体の上端面及び下端面に引き回された電極と
    を有しており、
    前記枠体の前記上端面と、前記下端面とに前記電極に駆動電圧を印加するための上側電極板と下側電極板とをそれぞれ電気的に導通を取り、固定することで、前記枠体内の空間を封止する構造とした圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにした　ことを特徴とする、電子機器。

Images