JP2007081697A - Piezoelectric oscillation device and method of manufacturing same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧電振動デバイス及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a piezoelectric vibration device and a manufacturing method thereof.
現在、圧電振動デバイスとして、例えば、音叉型水晶振動子(以下、水晶振動子という)などが挙げられる。この種の圧電振動デバイスでは、その筐体であるパッケージがベースとキャップとから構成され、筐体内部は気密封止されている。また、この筐体内部では、圧電振動片(水晶振動片)が、ベース上の電極パッドに導電性接着剤を介して接合されている。 Currently, examples of piezoelectric vibrating devices include tuning fork type crystal resonators (hereinafter referred to as crystal resonators). In this type of piezoelectric vibration device, a package which is a casing is composed of a base and a cap, and the inside of the casing is hermetically sealed. Further, inside the casing, a piezoelectric vibrating piece (quartz crystal vibrating piece) is bonded to an electrode pad on the base via a conductive adhesive.
この水晶振動片は、その基板が、基部と、この基部から突出した2本の脚部とから構成されてなり、異電位で構成された励振電極が脚部に形成されている。また、基板には、基部において励振電極を電極パッドと電気的に接続させるための引出電極が形成されている。この引出電極は、励振電極から引き出し形成されている(例えば、特許文献1参照)。 In this quartz crystal resonator element, the substrate is composed of a base portion and two leg portions protruding from the base portion, and excitation electrodes configured with different potentials are formed on the leg portions. In addition, an extraction electrode for electrically connecting the excitation electrode to the electrode pad is formed on the base. This extraction electrode is formed so as to be drawn from the excitation electrode (see, for example, Patent Document 1).
上記した特許文献1には、ベース上に水晶振動片を配した後に、ベースの開口部をキャップで加熱接合して内部空間を気密封止して製造する水晶振動子が開示されている。
この製造工程では、ベース上に水晶振動片を配した後に水晶振動片の最終発振周波数調整(以下、最終周波数調整とする)を行なっている。そして、水晶振動片の最終周波数調整を行なった後に、ベースの開口部をキャップで加熱接合して筐体であるパッケージを構成し、水晶振動片をパッケージの内部空間内に気密封止する。すなわち、水晶振動片の最終周波数調整は、ベースをキャップで接合して内部空間内に水晶振動片を気密封止する前に行なっている。
ところで、最終周波数調整を行なった水晶振動片の発振周波数(以下、周波数とする)と、ベースとキャップとによりパッケージの内部空間内に気密封止された水晶振動片の周波数とを測定すると、水晶振動片の周波数が変動している。具体的に、内部空間内に気密封止された水晶振動片の周波数調整のほうが、最終周波数調整で調整された水晶振動片の周波数よりも低い値もしくは高い値になる。この原因として、ベースとキャップとを接合する際にベースとキャップとを加熱接合しているために、最終周波数調整を行なった水晶振動片の周波数に対して、内部空間内の水晶振動片の周波数が変動することが挙げられる。 By the way, when measuring the oscillation frequency (hereinafter referred to as frequency) of the crystal resonator element that has been subjected to final frequency adjustment and the frequency of the crystal resonator element hermetically sealed in the internal space of the package by the base and the cap, The frequency of the resonator element is fluctuating. Specifically, the frequency adjustment of the quartz crystal vibrating piece hermetically sealed in the internal space has a lower or higher value than the frequency of the quartz crystal vibrating piece adjusted by the final frequency adjustment. This is because the base and the cap are heated and bonded when the base and the cap are bonded, so that the frequency of the crystal vibrating piece in the internal space with respect to the frequency of the crystal vibrating piece that has been subjected to the final frequency adjustment. Is fluctuating.
そこで、上記課題を解決するために、本発明は、ベースへのキャップの接合が原因となり圧電振動片の周波数が変動する場合であっても、圧電振動片の周波数を予め設定した周波数(上記した従来例では最終周波数調整時の周波数)にする圧電振動デバイス及びその製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, in order to solve the above-described problems, the present invention provides a preset frequency (described above) even when the frequency of the piezoelectric vibrating piece fluctuates due to the joining of the cap to the base. It is an object of the present invention to provide a piezoelectric vibration device having a frequency at the time of final frequency adjustment in the conventional example and a manufacturing method thereof.
上記の目的を達成するため、本発明にかかる圧電振動デバイスは、ベースにキャップが接合されてパッケージが構成されるとともに前記パッケージ内に内部空間が形成され、前記内部空間内の前記ベース上に圧電振動片が保持された圧電振動デバイスにおいて、前記内部空間内に、前記圧電振動片の周波数を可変させるための周波数可変部材が設けられ、前記周波数可変部材が電気的に加熱されて前記圧電振動片の周波数が可変されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a piezoelectric vibration device according to the present invention includes a cap joined to a base to form a package, an internal space is formed in the package, and a piezoelectric is formed on the base in the internal space. In the piezoelectric vibration device in which the vibration piece is held, a frequency variable member for changing the frequency of the piezoelectric vibration piece is provided in the internal space, and the frequency variable member is electrically heated so that the piezoelectric vibration piece is The frequency is variable.
本発明によれば、前記内部空間内に、前記圧電振動片の周波数を可変させるための周波数可変部材が設けられ、前記周波数可変部材が電気的に加熱されて前記圧電振動片の周波数が可変されるので、前記ベースへの前記キャップの接合が原因となり前記圧電振動片の周波数が変動する場合であっても、前記圧電振動片の周波数を予め設定した周波数にすることが可能となる。具体的に、前記ベースへの前記キャップの接合が原因となり前記圧電振動片の周波数が変動する場合であっても、変動した前記圧電振動片の周波数を最終周波数調整時の周波数に修正することが可能となる。すなわち、前記内部空間内において前記圧電振動片の周波数の微調整を行なって変動した周波数の修正を図ることが可能となる。そのため、前記ベースと前記キャップとから前記圧電振動片が気密封止された状態、すなわち前記内部空間を形成した後であっても前記内部空間内において前記圧電振動片の周波数の微調整を行なって周波数の修正を図ることが可能となる。特に、当該圧電振動デバイスを製造する際に、アニール工程や、封止工程、リフロー工程などの熱履歴を経ており、この熱履歴を経ることによりミーリング工程やパーシャル工程で調整した前記圧電振動片の周波数(発振周波数)が変動するが、本発明によれば、熱履歴を経た後に前記周波数可変部材により前記圧電振動片の周波数を可変させるので、上記した熱履歴を経て変動した前記圧電振動片の周波数を微調整して周波数偏差不良を抑制することが可能となる。 According to the present invention, a frequency variable member for varying the frequency of the piezoelectric vibrating piece is provided in the internal space, and the frequency variable member is electrically heated to vary the frequency of the piezoelectric vibrating piece. Therefore, even when the frequency of the piezoelectric vibrating piece varies due to the joining of the cap to the base, the frequency of the piezoelectric vibrating piece can be set to a preset frequency. Specifically, even when the frequency of the piezoelectric vibrating piece fluctuates due to the joining of the cap to the base, the fluctuating frequency of the piezoelectric vibrating piece can be corrected to the frequency at the time of final frequency adjustment. It becomes possible. That is, it is possible to correct the fluctuating frequency by finely adjusting the frequency of the piezoelectric vibrating piece in the internal space. Therefore, fine adjustment of the frequency of the piezoelectric vibrating piece is performed in the internal space even when the piezoelectric vibrating piece is hermetically sealed from the base and the cap, that is, after the internal space is formed. The frequency can be corrected. In particular, when manufacturing the piezoelectric vibration device, it has undergone a thermal history such as an annealing process, a sealing process, a reflow process, etc., and the piezoelectric vibration piece adjusted in a milling process or a partial process through this thermal history. Although the frequency (oscillation frequency) varies, according to the present invention, since the frequency of the piezoelectric vibrating piece is varied by the frequency variable member after passing through a thermal history, the piezoelectric vibrating piece that has fluctuated through the thermal history described above can be obtained. It is possible to finely adjust the frequency to suppress a frequency deviation defect.
前記構成において、前記パッケージは、非光透過部材からなってもよい。 The said structure WHEREIN: The said package may consist of a non-light transmissive member.
この場合、前記パッケージは、非光透過部材からなるので、前記パッケージ外部からレーザなどによって前記周波数可変部材を周波数調整することができない。しかしながら、本発明によれば、前記内部空間内において前記周波数可変部材が電気的に加熱されて前記圧電振動片の周波数が可変されるので、前記内部空間を形成した後であっても、前記内部空間内において前記圧電振動片の周波数の微調整を行なうことが可能となる。 In this case, since the package is made of a non-light transmissive member, the frequency of the frequency variable member cannot be adjusted by a laser or the like from the outside of the package. However, according to the present invention, since the frequency variable member is electrically heated in the internal space and the frequency of the piezoelectric vibrating piece is variable, the internal space is formed even after the internal space is formed. It is possible to finely adjust the frequency of the piezoelectric vibrating piece in the space.
前記構成において、前記圧電振動片に、電極が形成され、前記ベースに、当該ベースの前記内部空間に面する内面から当該ベースの外周面である外面に引き出された複数のベース電極が形成され、前記圧電振動片に形成された前記電極が、前記複数のベース電極の一部に接続されるとともに、前記周波数可変部材が、前記複数のベース電極の他部に接続されてもよい。 In the above-described configuration, an electrode is formed on the piezoelectric vibrating piece, and a plurality of base electrodes are formed on the base that are drawn from an inner surface facing the inner space of the base to an outer surface that is an outer peripheral surface of the base, The electrode formed on the piezoelectric vibrating piece may be connected to a part of the plurality of base electrodes, and the frequency variable member may be connected to the other part of the plurality of base electrodes.
この場合、前記圧電振動片に前記電極が形成され、前記ベースに前記複数のベース電極が形成され、前記圧電振動片に形成された前記電極が前記複数のベース電極の一部に接続されるとともに、前記周波数可変部材が前記複数のベース電極の他部に接続されるので、前記周波数可変部材を接続した前記ベース電極に外部電源を接続し、この外部電源から電圧供給されることにより、前記周波数可変部材が加熱され、この加熱により前記周波数可変部材が蒸発して、この蒸発した前記周波数可変部材が前記圧電振動片に付着して前記圧電振動片の周波数が低く可変される。また、前記周波数可変部材専用にベース電極を新たに設計することなく、既存のベース電極を用いることも可能であり、既存のベースを利用することも可能となる。また、前記ベースと前記キャップとから前記圧電振動片が気密封止された状態、すなわち前記内部空間を形成した後であっても前記内部空間内において前記圧電振動片の周波数の微調整を行なって周波数の修正を図るのに好ましい。なお、ここでいう前記複数のベース電極の他部とは、前記複数のベース電極の一部以外の残り全ての前記ベースということではなく、前記複数のベース電極の一部以外の残りの一部であってもよい。すなわち、前記複数のベース電極の他部を、前記周波数可変部材を電気的に加熱するための電極だけではなく、前記複数のベース電極をアース電極やダミー電極として用いてもよい。 In this case, the electrode is formed on the piezoelectric vibrating piece, the plurality of base electrodes are formed on the base, and the electrode formed on the piezoelectric vibrating piece is connected to a part of the plurality of base electrodes. Since the frequency variable member is connected to the other part of the plurality of base electrodes, an external power source is connected to the base electrode to which the frequency variable member is connected, and the voltage is supplied from the external power source, whereby the frequency The variable member is heated, the frequency variable member is evaporated by this heating, the evaporated frequency variable member adheres to the piezoelectric vibrating piece, and the frequency of the piezoelectric vibrating piece is lowered. Further, an existing base electrode can be used without newly designing a base electrode dedicated to the frequency variable member, and an existing base can be used. Further, the piezoelectric vibrating piece is hermetically sealed from the base and the cap, that is, even after the internal space is formed, the frequency of the piezoelectric vibrating piece is finely adjusted in the internal space. This is preferable for correcting the frequency. Here, the other part of the plurality of base electrodes does not mean all the remaining bases other than a part of the plurality of base electrodes, but a remaining part other than a part of the plurality of base electrodes. It may be. That is, the other portions of the plurality of base electrodes may be used not only as electrodes for electrically heating the frequency variable member, but also as the ground electrodes and dummy electrodes.
前記構成において、前記内部空間内に、前記周波数可変部材を電磁誘導加熱するための電磁誘導加熱部材が設けられてもよい。 In the above configuration, an electromagnetic induction heating member for electromagnetically heating the frequency variable member may be provided in the internal space.
この場合、前記内部空間内に、前記周波数可変部材を電磁誘導加熱するための前記電磁誘導加熱部材が設けられているので、前記周波数可変部材には電磁誘導により電流が発生してこの電流により前記周波数可変部材が加熱され、この加熱により前記周波数可変部材が蒸発して、この蒸発した前記周波数可変部材が前記圧電振動片に付着して前記圧電振動片の周波数が可変される。そのため、前記ベースと前記キャップとから前記圧電振動片が気密封止された状態、すなわち前記内部空間を形成した後であっても前記内部空間内において前記圧電振動片の周波数の微調整を行なって周波数の修正を図るのに好ましい。また、前記内部空間を形成した後に前記圧電振動片の周波数微調整を行なった後、前記圧電振動片が大気開放されるような周波数変動要素を無くすことが可能となる。 In this case, since the electromagnetic induction heating member for electromagnetically heating the frequency variable member is provided in the internal space, a current is generated in the frequency variable member by electromagnetic induction, and the current is generated by the current. The frequency variable member is heated, and the frequency variable member is evaporated by the heating, and the evaporated frequency variable member adheres to the piezoelectric vibrating piece to change the frequency of the piezoelectric vibrating piece. Therefore, fine adjustment of the frequency of the piezoelectric vibrating piece is performed in the internal space even when the piezoelectric vibrating piece is hermetically sealed from the base and the cap, that is, after the internal space is formed. This is preferable for correcting the frequency. In addition, after fine adjustment of the frequency of the piezoelectric vibrating piece is performed after the internal space is formed, it is possible to eliminate a frequency variation element that causes the piezoelectric vibrating piece to be opened to the atmosphere.
前記構成において、前記周波数可変部材は、低融点の材料であってもよい。 In the above configuration, the frequency variable member may be a low melting point material.
この場合、前記周波数可変部材は低融点の材料であるので、他の構成部材を発熱させずに前記周波数可変部材だけを発熱させるのに好ましい。 In this case, since the frequency variable member is made of a material having a low melting point, it is preferable to heat only the frequency variable member without generating heat to other constituent members.
前記構成において、前記内部空間内の圧力を下げるゲッタ材が前記内部空間内に設けられてもよい。 The said structure WHEREIN: The getter material which reduces the pressure in the said internal space may be provided in the said internal space.
この場合、前記内部空間内の圧力(以下、内圧とする)を下げる前記ゲッタ材が前記内部空間内に設けられるので、前記ゲッタ材により前記内部空間内において前記内圧を下げることが可能となる。そのため、当該圧電振動デバイスの直列共振抵抗値が上昇するのを防止することが可能となる。特に、前記ベースと前記キャップとから前記圧電振動片が気密封止された状態、すなわち前記内部空間を形成した後の前記内圧を下げるのに好ましい。 In this case, since the getter material for reducing the pressure in the internal space (hereinafter referred to as internal pressure) is provided in the internal space, the internal pressure can be reduced in the internal space by the getter material. Therefore, it becomes possible to prevent the series resonance resistance value of the piezoelectric vibration device from increasing. In particular, it is preferable for lowering the internal pressure after the piezoelectric vibrating piece is hermetically sealed from the base and the cap, that is, after forming the internal space.
前記構成において、前記ゲッタ材と前記圧電振動片との間に、前記ゲッタ材と前記圧電振動片とを遮蔽する遮蔽板が設けられてもよい。 The said structure WHEREIN: Between the said getter material and the said piezoelectric vibrating piece, the shielding board which shields the said getter material and the said piezoelectric vibrating piece may be provided.
この場合、前記ゲッタ材と前記圧電振動片との間に、前記ゲッタ材と前記圧電振動片とを遮蔽する遮蔽板が設けられるので、前記ゲッタ材を蒸発させた際に前記内部空間内の前記圧電振動片にガス分子を捕集した前記ゲッタ材が付着するのを防止することが可能となる。 In this case, since a shielding plate that shields the getter material and the piezoelectric vibrating piece is provided between the getter material and the piezoelectric vibrating piece, when the getter material is evaporated, It is possible to prevent the getter material collecting gas molecules from adhering to the piezoelectric vibrating piece.
前記構成において、前記ゲッタ材は、前記圧電振動片から隔離する位置に配されてもよい。 The said structure WHEREIN: The said getter material may be distribute | arranged to the position isolated from the said piezoelectric vibrating piece.
この場合、前記ゲッタ材は、前記圧電振動片から隔離する位置に配されるので、前記ゲッタ材を蒸発させた際に前記内部空間内の前記圧電振動片にガス分子を捕集した前記ゲッタ材が付着するのを防止することが可能となる。また、前記圧電振動片として音叉型圧電振動片を用いた場合、周波数変動がほとんどない状態で、直列共振抵抗値を改善させることが可能となる。 In this case, since the getter material is disposed at a position isolated from the piezoelectric vibrating piece, the getter material that collects gas molecules in the piezoelectric vibrating piece in the internal space when the getter material is evaporated. Can be prevented from adhering. Further, when a tuning fork type piezoelectric vibrating piece is used as the piezoelectric vibrating piece, it is possible to improve the series resonance resistance value with almost no frequency fluctuation.
上記の目的を達成するため、本発明にかかる圧電振動デバイスの製造方法は、上記した圧電振動デバイスの製造方法であって、前記ベースに前記キャップを接合して前記内部空間を形成した後に、前記周波数可変部材を電気的に加熱して前記内部空間内において前記圧電振動片の周波数の微調整を行なう周波数微調整工程と、前記ベースに前記キャップを接合して前記内部空間を形成した後に、前記ゲッタ材により前記内部空間内において前記内部空間の圧力を低下させる圧力低下工程と、を有し、前記周波数微調整工程と前記圧力低下工程とを交互に行なうことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a method of manufacturing a piezoelectric vibration device according to the present invention is the above-described method of manufacturing a piezoelectric vibration device, wherein the cap is joined to the base to form the internal space, After finely adjusting the frequency of the piezoelectric vibrating piece in the internal space by electrically heating the frequency variable member, and after forming the internal space by joining the cap to the base, A pressure reduction step of reducing the pressure of the internal space in the internal space by a getter material, wherein the frequency fine adjustment step and the pressure reduction step are alternately performed.
本発明によれば、前記周波数微調整工程を有しているので、前記ベースへの前記キャップの接合の際の接合によって周波数が変動する場合であっても、前記圧電振動片の周波数を予め設定した周波数にすることが可能となる。具体的に、前記ベースへの前記キャップの接合が原因となり前記圧電振動片の周波数が変動する場合であっても、前記内部空間内において前記圧電振動片の周波数の微調整を行なって変動した周波数の修正を図ることが可能となる。そのため、前記ベースと前記キャップとから前記圧電振動片が気密封止された状態、すなわち前記内部空間を形成した後であっても前記内部空間内において前記圧電振動片の周波数の微調整を行なって周波数の修正を図ることが可能となる。特に、当該圧電振動デバイスを製造する際に、アニール工程や、封止工程、リフロー工程などの熱履歴を経ており、この熱履歴を経ることによりミーリング工程やパーシャル工程で調整した前記圧電振動片の周波数(発振周波数)が変動するが、本発明によれば、熱履歴を経た後に前記周波数可変部材により前記圧電振動片の周波数を可変させるので、上記した熱履歴を経て変動した前記圧電振動片の周波数を微調整して周波数偏差不良を抑制することが可能となる。 According to the present invention, since the frequency fine adjustment step is included, the frequency of the piezoelectric vibrating piece is set in advance even when the frequency fluctuates due to the joining of the cap to the base. It becomes possible to make it the frequency which did. Specifically, even when the frequency of the piezoelectric vibrating piece fluctuates due to the joining of the cap to the base, the frequency fluctuated by finely adjusting the frequency of the piezoelectric vibrating piece in the internal space Can be corrected. Therefore, fine adjustment of the frequency of the piezoelectric vibrating piece is performed in the internal space even when the piezoelectric vibrating piece is hermetically sealed from the base and the cap, that is, after the internal space is formed. The frequency can be corrected. In particular, when manufacturing the piezoelectric vibration device, it has undergone a thermal history such as an annealing process, a sealing process, a reflow process, etc., and the piezoelectric vibration piece adjusted in a milling process or a partial process through this thermal history. Although the frequency (oscillation frequency) varies, according to the present invention, since the frequency of the piezoelectric vibrating piece is varied by the frequency variable member after passing through the thermal history, the piezoelectric vibrating piece that fluctuated through the thermal history described above can be obtained. It is possible to finely adjust the frequency to suppress a frequency deviation defect.
また、本発明によれば、前記圧力低下工程を有しているので、前記ゲッタ材により前記内部空間内において前記内圧を下げることが可能となる。そのため、当該圧電振動デバイスの直列共振抵抗値が上昇するのを防止することが可能となる。特に、当該圧電振動デバイスを製造する際に、アニール工程や、封止工程、リフロー工程などの熱履歴を経ており、この熱履歴を経ることにより前記圧電振動片の直列共振抵抗値が上昇するが、前記圧力低下工程により前記内圧を下げて、前記圧電振動片の直列共振抵抗値が上昇するのを防止することが可能となる。 In addition, according to the present invention, since the pressure reducing step is included, the internal pressure can be lowered in the internal space by the getter material. Therefore, it becomes possible to prevent the series resonance resistance value of the piezoelectric vibration device from increasing. In particular, when the piezoelectric vibration device is manufactured, it undergoes a thermal history such as an annealing process, a sealing process, and a reflow process, and the series resonance resistance value of the piezoelectric vibrating piece increases through this thermal history. It is possible to prevent the series resonance resistance value of the piezoelectric vibrating piece from increasing by lowering the internal pressure by the pressure lowering step.
さらに、本発明によれば、前記周波数微調整工程と前記圧力低下工程とを交互に行なうので、前記ベースと前記キャップとから前記圧電振動片が気密封止された状態、すなわち前記内部空間を形成した後に前記圧電振動片の周波数の調整を行なうとともに、前記内部空間内の圧力を低下させるのに好ましく、製造工程の効率をよくする。 Furthermore, according to the present invention, the frequency fine adjustment step and the pressure reduction step are alternately performed, so that the piezoelectric vibrating piece is hermetically sealed from the base and the cap, that is, the internal space is formed. After that, it is preferable to adjust the frequency of the piezoelectric vibrating piece and to reduce the pressure in the internal space, thereby improving the efficiency of the manufacturing process.
本発明にかかる圧電振動デバイス及びその製造方法によれば、ベースへのキャップの接合が原因となり圧電振動片の周波数が変動する場合であっても、圧電振動片の周波数を予め設定した周波数にすることできる。 According to the piezoelectric vibrating device and the manufacturing method thereof according to the present invention, even if the frequency of the piezoelectric vibrating piece varies due to the joining of the cap to the base, the frequency of the piezoelectric vibrating piece is set to a preset frequency. I can.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施例では、圧電振動デバイスとして水晶振動子に本発明を適用した場合を示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, a case where the present invention is applied to a crystal resonator as a piezoelectric vibration device is shown.
本実施例にかかる水晶振動子1は、図1に示すように、フォトリソ工法で成形された2つの水晶振動片2,3(本発明でいう圧電振動片)と、これら水晶振動片2,3を保持するベース11と、ベース11に保持した水晶振動片2,3を気密封止するためのキャップ12とからなる。
As shown in FIG. 1, the
この水晶振動子1では、図1に示すように、ベース11とキャップ12とが接合されて筐体であるパッケージ13が構成され、このパッケージ13内に気密封止された内部空間14が形成される。また、この内部空間14のベース11上には、2つの水晶振動片2,3が、図示しない導電性接合材(接着剤やバンプなど)を用いてベース11に接合保持されている。
In this
次に、この水晶振動子1の各構成について説明する。
Next, each configuration of the
ベース11は、図1に示すように、底部と、この底部から上方に延出した壁部とから構成される箱状体に形成されている。このベース11は、非光透過部材であるセラミック材料からなる平面視矩形状の一枚板上に、セラミック材料の直方体が積層して凹状に一体的に焼成されている。また、壁部は、底部の表面外周に沿って成形されている。この壁部の上面は、キャップ12との接合領域であり、この接合領域には、キャップ12と接合するためのメタライズ層(図示省略)が設けられている。
As shown in FIG. 1, the
さらに、セラミック材料が積層して凹状に一体的に焼成されたベース11の内部空間14における側壁には、図1に示すように、段部151〜153が形成される。段部151上には、下記する分離板4が設けられる。このとき、段部151に分離板4の一対向辺41が保持されている。また、段部152,153上には、2つの水晶振動片2,3の下記する励振電極22,23,32,33と電気的に接続する電極パッド51〜54が形成され、これら電極パッド51〜54上に2つの水晶振動片2,3が片保持して設けられる。
Further, as shown in FIG. 1,
また、内部空間14内のベース11の段部151〜153に形成された電極パッド51〜58は、それぞれに対応した接続電極61〜68を介して、ベース11の裏面16に形成される端子電極71〜78に電気的に接続され、これら端子電極71〜78が外部部品や外部機器の外部電極に接続される。また、電極パッド51〜58、接続電極61〜68、端子電極71〜78は、タングステン、モリブデン等のメタライズ材料を印刷した後にベース11と一体的に焼成して形成される。そして、電極パッド51〜58、接続電極61〜68、端子電極71〜78のうち一部のものについては、メタライズ上部にニッケルメッキが形成され、その上部に金メッキが形成されて構成される。
Moreover, the electrode pads 51-58 formed in the step parts 151-153 of the base 11 in the
キャップ12は、非光透過部材である金属材料からなり、図1に示すように、平面視矩形状の一枚板に成形されている。このキャップ12は、下面にろう材(図示省略)が形成されており、シーム溶接やビーム溶接等の手法によりベース11に接合されて、キャップ12とベース11とによる水晶振動子1のパッケージ13が構成される。なお、本実施例でいう内部空間14とは、キャップ12とベース11により気密封止された部分のことをいう。また、キャップをセラミック材料とし、ガラス材料を介して気密封止してもよい。
The
2つの水晶振動片2,3は、図1に示すように、ベース11上であって、内部空間14に積層状に配されている。このように、2つの水晶振動片2,3を積層状に配することで、パッケージ13の小型化を図ることができる。
As shown in FIG. 1, the two
内部空間14の上方に配された水晶振動片2(以下、上側水晶振動片という)は、図1に示すように、音叉型水晶振動片であり、異方性材料の水晶片である基板からエッチング形成される。基板は、基部21と2本の脚部22,23(第1脚部,第2脚部)とから構成されており、第1,2脚部22,23が基部21から延出されている。
As shown in FIG. 1, a quartz crystal vibrating piece 2 (hereinafter referred to as an upper crystal vibrating piece) disposed above the
この上側水晶振動片2には、異電位で構成された2つの励振電極24,25(第1励振電極,第2励振電極)と、これら第1,2励振電極24,25を電極パッド51,52に電気的に接続させるために第1,2励振電極24,25から引き出された引出電極26,27とが形成されている。そして、引出電極26,27と電極パッド51,52が導電性接合材(図示省略)を介して接合されて、これら引出電極26,27と電極パッド51,52とが電気的に接続される。
The upper quartz
第1励振電極24は、第1脚部22の両主面に形成された第1主面電極と、第2脚部23の両側面に形成された第2側面電極とが接続されて構成される。
The
同様に、第2励振電極25は、第2脚部23の両主面に形成された第2主面電極と、第1脚部24の両側面に形成された第1側面電極とが接続されて構成される。
Similarly, the
また、この上側水晶振動片2の第1,2脚部22,23の先端は、図1に示すように、周波数調整に係わる基板領域28として設定される。
Further, the tips of the first and
内部空間14の下方に配された水晶振動片3(以下、下側水晶振動片という)は、図1に示すように、音叉型水晶振動片であり、異方性材料の水晶片である基板からエッチング形成される。基板は、基部31と2本の脚部32,33(第3脚部,第4脚部)と、から構成されており、第3,4脚部32,33が基部31から延出されている。
As shown in FIG. 1, the quartz crystal vibrating piece 3 (hereinafter referred to as a lower quartz crystal vibrating piece) disposed below the
この下側水晶振動片3には、異電位で構成された2つの励振電極34,35(第3励振電極,第4励振電極)と、これら第3,4励振電極34,35を電極パッド53,54に電気的に接続させるために第3,4励振電極34,35から引き出された引出電極36,37とが形成されている。そして、引出電極36,37と電極パッド53,54が導電性接合材(図示省略)を介して接合されて、これら引出電極36,37と電極パッド53,54とが電気的に接続される。
The lower
第3励振電極34は、第3脚部32の両主面に形成された第3主面電極と、第4脚部33の両側面に形成された第4側面電極とが接続されて構成される。
The
同様に、第4励振電極35は、第4脚部33の両主面に形成された第4主面電極と、第3脚部32の両側面に形成された第3側面電極とが接続されて構成される。
Similarly, the
また、この下側水晶振動片3の第3,4脚部32,33の先端は、図1に示すように、周波数調整に係わる基板領域38として設定される。
Further, the tips of the third and
なお、上記した第1〜4励振電極22,23,32,33は、例えば、クロムの下地電極層と、金の上部電極層とから構成された積層薄膜である。この薄膜は、真空蒸着法等の手法により全面に形成された後、フォトリソグラフィー技術によりメタルエッチングして所望の形状に形成される。また、上記した引出電極26,27,36,37は、例えば、クロムの下地電極層と、金の中間電極層と、クロムの上部電極層と、から構成された積層薄膜である。この薄膜は、真空蒸着法等の手法により全面に形成された後、フォトリソグラフィー技術によりメタルエッチングして所望の形状に形成され、クロムの上部電極層のみが部分的にマスクして真空蒸着法等の手法により形成される。
The first to
そして、上記した上側水晶振動片2の引出電極26,27とベース11の電極パッド51,52とが、導電性接合材により接合され、図1に示すように、上側水晶振動片2は、基部21においてベース11に片保持されている。同様に、上記した下側水晶振動片3の引出電極36,37と、ベース11の電極パッド53,54とが、導電性接合材により接合され、図1に示すように、下側水晶振動片3は、基部31においてベース11に片保持されている。
Then, the
ところで、内部空間14内において積層状に配された上側水晶振動片2と下側水晶振動片3との間には、上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3それぞれの周波数調整に係わる基板領域28,38を少なくとも隔壁した絶縁性の分離板4が介在されている。この分離板4は、図1に示すように、内部空間14の側壁に形成された段部151に、その一部(分離板4の一対向辺41)が保持されるように設けられている。なお、本実施例では、分離板4の材料として水晶を用いている。この分離板4は、上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3と同様に、フォトリソ工法で成形されている。このように、本実施例では、分離板4に絶縁材料である水晶を用いているので、例えば、導電性材料である金属と比較して、例えば、フォトリソ工法などによるエッチング加工により分離板4を予め設定した形状に成形し易い。また、分離板4は、上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3と同様にフォトリソ工法で成形されているので、分離板4を製造する製造設備を、上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3を製造する製造設備との共用化を図ることができる。また、共用化の製造設備を用いることで、製造現場を同一場所とすることでき、品質管理や、信頼性の面で有効である。
By the way, between the upper
分離板4は、上記したように、上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3それぞれの周波数調整に係わる基板領域28,38を少なくとも隔壁する。具体的に、分離板4は、図1に示すように、上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3それぞれの第1〜4脚部22,23,32,33の長手方向にわたって上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3を隔壁している。なお、ここでいう周波数調整に係わる基板領域28,38とは、周波数調整を行う基板領域だけではなく、周波数調整に係わる部分の基板領域を含み、例えば、周波数調整を行う際、エッチング調整時にプラズマが回り込んで影響を受ける基板領域、基板の重み付け(蒸着調整)を行った時に蒸着物が回りこんで影響を受ける基板領域などを含む。
As described above, the
この分離板4の上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3に面した両主面(表裏側主面)に凹部42が形成され、凹部42の内底面43の上下方には、上側水晶振動片2の第1,2脚部22,23及び下側水晶振動片3の第3,4脚部32,33が配されている。すなわち、凹部42の内底面43は、上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の第1〜4脚部22,23,32,33の先端である自由端の近傍に配されている。このように、本実施例では、分離板4の両主面に凹部42が形成され、この凹部42の内底面43は、上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の第1〜4脚部22,23,32,33の先端である自由端の近傍に配されるので、水晶振動子1が機械的な衝撃を受けた際に自由端が変位した場合であっても、上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の分離板4への接触を回避することができる。例えば、自由端は、機械的な衝撃により上下方向に振れるが、自由端の直上下に凹部42を形成することで、凹部42の内底面43に自由端が触れるのを回避することができる。さらに、ベース11に上側水晶振動片2を配する際に、両主面の平坦部分、すなわち凹部42の天面が枕部として機能する。
また、内部空間内に配された分離板4の両主面には、上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の周波数を可変させるための周波数可変部81,82が、それぞれ上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の周波数調整に係わる基板領域28,38に対向して設けられている。なお、この周波数可変部81,82は、低融点の金属材料からなり、本実施例では、錫やインジウム等からなる。この周波数可変部81,82は、電気的に加熱させることで蒸発し、この蒸発した周波数可変部材81,82を上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3に蒸着させて、気密封止された内部空間14内において上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の周波数の微調整を行なうためのものである。
Further, on both main surfaces of the
そこで、この分離板4には、周波数可変部81,82を電気的に加熱するための加熱用電極83,84(本実施例では、モリブデンやチタンなどを用いている)が形成されている。また、これら加熱用電極83,84は、それぞれに対応し段部151に設けられた電極パッド55〜58及び接続電極65〜68を介して、ベース11の裏面16に形成される端子電極75〜78に電気的に接続され、端子電極75〜78が図示しない外部電源に接続される。なお、ここで用いる電極パッド55〜58と接続電極65〜68と端子電極75〜78とは既存の水晶振動子ではアース電極やダミー電極として用いられていた電極を利用してもよい。また、電極パッド55〜58、接続電極65〜68、端子電極75〜78は、タングステン、モリブデン等のメタライズ材料を印刷した後にベース11と一体的に焼成して形成される。そして、電極パッド55〜58、接続電極65〜68、端子電極75〜78のうち一部のものについては、メタライズ上部にニッケルメッキが形成され、その上部に金メッキが形成されて構成される。
Therefore,
なお、上記した同一名称からなる電極パッド51〜54、接続電極61〜64、端子電極71〜74も含めて、これら電極パッド51〜58、接続電極61〜68、端子電極71〜78により本発明でいうベース電極91〜98がそれぞれ構成される。すなわち、ベース11には、当該ベース11の内部空間14に面する内面17から当該ベース11の外周面である外面18に引き出された複数のベース電極91〜98が形成されている。なお、ベース電極91〜94が、本発明でいう複数のベース電極の一部に対応し、ベース電極95〜98が、本発明でいう複数のベース電極の他部に対応する。また、本発明でいう複数のベース電極の他部とは、複数のベース電極の一部以外の残り全てのベースということではなく、複数のベース電極の一部以外の残りの一部であってもよい。すなわち、複数のベース電極の他部を、周波数可変部81,82を電気的に加熱するための電極だけではなく、アース電極やダミー電極として用いてもよい。
The present invention includes the
上記した構成からなる水晶振動子1の最終周波数調整及び微調整は、次のようにして行われる。まず、下側水晶振動片3がベース11の段部153に片保持され、下側水晶振動片3の最終周波数調整が行われる。下側水晶振動片3の最終周波数調整を終えた後に、その上空に分離板4が段部151上に設けられる。そして、分離板4の上空に、上側水晶振動片2がベース11の段部152に片保持され、上側水晶振動片2の最終周波数調整が行われて、水晶振動子1の最終周波数調整が行われる。
Final frequency adjustment and fine adjustment of the
そして、ベース11に、シーム溶接やビーム溶接等の手法によりキャップ12が接合されて、キャップ12とベース11とによる水晶振動子1のパッケージ13が構成され(パッケージ13の内部空間14が形成され)、内部空間14に上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3が気密封止される。内部空間14内において上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3が気密封止された後に、分離板4の両主面に設けられた周波数可変部81,82にベース電極95〜98を介して同一外部電源から同一量の電圧供給を行なって電気的に加熱する。周波数可変部81,82は加熱することで蒸発し、蒸発した周波数可変部81,82が上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の周波数調整に係わる基板領域28,38に蒸着して、気密封止された内部空間14内において上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の周波数を低くするように微調整する(本発明でいう周波数微調整工程)。本実施例では、上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の周波数の値を下げる微調整を行ない、上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の周波数を上記した最終周波数調整時の周波数にあわせこむ(修正する)。
Then, the
上記したように、本実施例にかかる水晶振動子1によれば、内部空間14内に、上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の周波数を可変させるための周波数可変部81,82が設けられ、周波数可変部81,82が電気的に加熱されて上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の周波数が可変されるので、ベース11へのキャップ12の接合が原因となり上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の周波数が変動する場合であっても、上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の周波数を予め設定した周波数にすることができる。具体的に、ベース11へのキャップ12の接合が原因となり上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の周波数が変動する場合であっても、変動した上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の周波数を最終周波数調整時の周波数に修正することができる。すなわち、内部空間14内において上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の周波数の微調整を行なって変動した周波数の修正を図ることができる。そのため、ベース11とキャップ12とから上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3が気密封止された状態、すなわち内部空間14を形成した後であっても内部空間14内において上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の周波数の微調整を行なって周波数の修正を図ることができる。特に、当該水晶振動子1を製造する際に、アニール工程や、封止工程、リフロー工程などの熱履歴を経ており、この熱履歴を経ることによりミーリング工程やパーシャル工程で調整した上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の周波数(発振周波数)が変動するが、本実施例によれば、熱履歴を経た後に周波数可変部81,82により上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の周波数を可変させるので、上記した熱履歴を経て変動した上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の周波数を微調整して周波数偏差不良を抑制することができる。
As described above, according to the
さらに、上記したように、本実施例にかかる水晶振動子1によれば、内部空間14内における上側水晶振動片2と下側水晶振動片3との間に、上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3それぞれの周波数調整に係わる基板領域28,38を少なくとも隔壁した絶縁性の分離板4が介在させているので、上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3それぞれの周波数調整をそれぞれ独立して行うこともできる。その結果、上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の周波数調整時において、上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3それぞれの周波数を個別調整する際、周波数調整を行っていない他の水晶振動片(上側水晶振動片2の周波数調整を行うときの下側水晶振動片3)への周波数調整に関する干渉を防止することができる。具体的に、上側水晶振動片2の周波数調整の際に飛散する金属材料などが下側水晶振動片3に付着し、下側水晶振動片3の周波数が変動するのを抑制することができる。このように、本実施例にかかる水晶振動子1は、水晶振動片の周波数調整を行なうのに最適な形態である。
Furthermore, as described above, according to the
また、パッケージ13は、非光透過部材からなるので、パッケージ13外部からレーザなどによって周波数可変部81,82を周波数調整することができない。しかしながら、本実施例によれば、内部空間14内において周波数可変部81,82が電気的に加熱されて上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の周波数が可変されるので、内部空間14を形成した後であっても、内部空間14内において上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の周波数の微調整を行なうことができる。
Further, since the
また、上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の励振電極22,23,32,33がベース電極91〜94に接続されるとともに、周波数可変部81,82がベース電極95〜98に接続されるので、周波数可変部81,82を接続したベース電極95〜98に外部電源を接続し、この外部電源から電圧供給されることにより、周波数可変部81,82が加熱され、この加熱により周波数可変部81,82が蒸発して、この蒸発した周波数可変部81,82が上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3に付着して上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の周波数が可変される。また、上記したように、周波数可変部81,82専用にベース電極を新たに設計することなく、アース電極やダミー電極などの既存のベース電極を用いることも可能であり、既存のベースを利用することもできる。また、ベース11とキャップ12とから上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3が気密封止された状態、すなわち内部空間14を形成した後であっても内部空間14内において上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の周波数の微調整を行なって周波数の修正を図るのに好ましい。
Further, the
また、周波数可変部81,82は低融点の材料であるので、他の構成部材を発熱させずに周波数可変部81,82だけを発熱させるのに好ましい。
Further, since the frequency
また、上記したように、本実施例にかかる水晶振動子1の製造方法(周波数調整工程)によれば、周波数微調整工程を有しているので、ベース11へのキャップ12の接合の際の接合によって周波数が変動する場合であっても、上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の周波数を予め設定した周波数にすることができる。具体的に、ベース11へのキャップ12の接合が原因となり上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の周波数が変動する場合であっても、内部空間14内において上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の周波数の微調整を行なって変動した周波数の修正を図ることができる。そのため、ベース11とキャップ12とから上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3が気密封止された状態、すなわち内部空間14を形成した後であっても内部空間14内において上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の周波数の微調整を行なって周波数の修正を図ることができる。特に、当該水晶振動子1を製造する際に、アニール工程や、封止工程、リフロー工程などの熱履歴を経ており、この熱履歴を経ることによりミーリング工程やパーシャル工程で調整した上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の周波数が変動するが、本実施例によれば、熱履歴を経た後に周波数可変部81,82により上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の周波数を可変させるので、上記した熱履歴を経て変動した上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の周波数を微調整して周波数偏差不良を抑制することができる。
Further, as described above, according to the manufacturing method (frequency adjusting step) of the
なお、上記した本実施例では、周波数可変部81,82を接続したベース電極95〜98に外部電源を接続し、この外部電源から電圧供給されることにより周波数可変部81,82が加熱されているが、周波数可変部81,82を電気的に加熱する構成は、これに限定されるものではない。例えば、図2に示すように、内部空間14内に周波数可変部81,82を電磁誘導加熱するための電磁誘導加熱部材85,86(一般的に磁化するものであって、本実施例では、銅やSUSなどを用いている)が設けられた構成であってもよい。このように、内部空間14内に、周波数可変部81,82を電磁誘導加熱するための電磁誘導加熱部材85,86が設けられているので、周波数可変部81,82には電磁誘導により電流が発生してこの電流により周波数可変部81,82が加熱され、この加熱により周波数可変部81,82が蒸発して、この蒸発した周波数可変部81,82が上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3に付着して上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の周波数が可変される。そのため、ベース11とキャップ12とから上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3が気密封止された状態、すなわち内部空間14を形成した後であっても内部空間14内において上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の周波数の微調整を行なって周波数の修正を図るのに好ましい。また、内部空間14を形成した後に上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3の周波数微調整を行なった後、上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3が大気開放されるような周波数変動要素を無くすことができる。
In the above-described embodiment, an external power source is connected to the base electrodes 95 to 98 to which the frequency
また、上記した本実施例では、上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3それぞれに対して周波数可変部81,82を用いており、これら周波数可変部81,82には電圧を同一外部電源から供給しているが、これに限定されるものではなく、周波数可変部81,82それぞれが異なる外部電源にベース電極95〜98を介して接続され、周波数可変部81,82にそれぞれ異なる電圧が供給されてもよい。または、1つの外部電源から周波数可変部81,82それぞれに異なる電圧が供給されるように設計変更してもよい。
In the above-described embodiment, the frequency
また、上記した本実施例では、周波数可変部81,82を、加熱用電極83,84を介してベース電極95〜98に接続しているが、これに限定されるものではなく、図3に示すように、内部空間14のベース底面19において周波数可変部81,82をベース電極(例としてベース電極95,96)に直接接続してもよい。この場合、ベース電極の材料としてタングステンやモリブデンなどを用いることが好ましい。
In the above-described embodiment, the frequency
また、上記した本実施例では、水晶振動片の個数を2つとしているが、これに限定されるものではなく、用途にあわせて3つ以上の水晶振動片を用いることが可能である。この時、用いる水晶振動片の個数にあわせてパッケージの形状を変更し、3つ以上の水晶振動片の間それぞれに分離板4を介在させることで、上記した本実施例にかかる水晶振動子だけでなく、他の異なる機能を有する任意の圧電振動デバイスとして用いることができる。または、図3に示すように、水晶振動片の個数を1つとしてもよい。なお、この図3に示す水晶振動子1では、分離板4を用いずにベース11に直接周波数可変部81,82が設けられている。また、この水晶振動子1では、1つの水晶振動片(例として水晶振動片2)に対して2つの周波数可変部81,82を用いている。このように、周波数可変部81,82は、内部空間14内であれば任意の位置に設けられてもよく、周波数調整効率の高い場所に適宜配置することが好ましい。また、1つの水晶振動片2に対する周波数可変部材の数は限定されるものではない。
In the above-described embodiment, the number of crystal vibrating pieces is two. However, the present invention is not limited to this, and three or more crystal vibrating pieces can be used according to the application. At this time, the shape of the package is changed in accordance with the number of crystal vibrating pieces to be used, and the
また、上記した本実施例では、分離板4は、内部空間14の側壁に設けられているが、これに限定されるものではなく、例えば、図4に示すように、ベース11上に設けられてもよい。この図4に示す水晶振動子1では、分離板4が、内部空間14のベース底面19から突起して折曲され、折曲された分離板4の先端に周波数可変部材(例として周波数可変部材81)が設けられている。
In the above-described embodiment, the
また、上記した本実施例では、分離板4により、上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3それぞれの周波数調整に係わる基板領域28,38が少なくとも隔壁されているが、これに限定されるものではなく、例えば、分離板4により上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3を完全に隔壁してもよい。
In the above-described embodiment, at least the
また、上記した本実施例では、図1に示す上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3に音叉型水晶振動片を適用しているが、これに限定されるものではなく、例えば、音叉型水晶振動片とATカット水晶振動片とを用いてもよい。また、ATカット水晶振動片を2つ用いてもよい。すなわち、任意の圧電振動片が適用可能である。
Further, in the above-described embodiment, the tuning fork type crystal vibrating piece is applied to the upper side
また、上記した本実施例では、分離板4の材料として水晶を用いているが、これに限定されるものではなく、絶縁材料であれば、ガラスやセラミックなどであってもよい。なお、分離板4の材料にガラスを用いた場合、分離板4はエッチング加工により成形される。また、分離板4の材料にセラミックを用いた場合、分離板4はプレス加工により成形される。
Further, in the above-described embodiment, quartz is used as the material of the
また、上記した本実施例では、上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3が気密封止された後に周波数可変部材81,82により周波数の修正を図っているが、これは好適な例である。そのため、これに限定されることではなく、上側水晶振動片2及び下側水晶振動片3が気密封止される前に周波数可変部材81,82により周波数を予め変動させてもよい。
In the above-described embodiment, the frequency is adjusted by the frequency
また、上記した本実施例において、内部空間14内に、当該内部空間14内の圧力(以下、内圧とする)を下げるゲッタ材89を設けてもよい。なお、本実施例では、ゲッタ材にチタンを用いている。例えば、図5に示すように、水晶振動子1の内部空間14内に水晶振動片(例として水晶振動片2;以下同様)と、分離板4(本発明でいうゲッタ材と水晶振動片とを遮蔽する遮蔽板)が設けられ、分離板4の水晶振動片2に面する主面44に周波数可変部材(例として周波数可変部材81;以下同様)が設けられ、その他主面45にゲッタ材89が設けられてもよい。この図5に示す構成では、周波数可変部材81及びゲッタ材89は、それぞれ異なるベース電極95〜98に加熱用電極83,84を介して接続されている。さらに、ゲッタ材89は、図5に示すように水晶振動片2から隔離する位置に配されている。
In the above-described embodiment, a
この図5に示す水晶振動子1では、周波数可変部材81に外部電源から電極供給されることにより、ベース電極95,96及び加熱用電極83を介して周波数可変部材81が加熱され、この加熱により周波数可変部材81が蒸発して、この蒸発した周波数可変部材81が水晶振動片2に付着して水晶振動片2の周波数を可変させる(本発明でいう周波数微調整工程)。そして、ゲッタ材89に外部電源から電極供給されることにより、ベース電極97,98及び加熱用電極84を介してゲッタ材89が加熱され、この加熱によりゲッタ材89が蒸発し、この蒸発したゲッタ材がベース11へのキャップ12接合時に生じて内部空間14内に残留するガス分子を捕集して、内圧を下げる(本発明でいう圧力低下工程)。そして、上記した周波数微調整工程と圧力低下工程とを交互に行なって、水晶振動子1を製造する。
In the
上記した実施例にかかる水晶振動子1に示すように内圧を下げるゲッタ材89が内部空間14内に設けて、ゲッタ材89により内部空間14内において内圧を下げることができる。そのため、当該水晶振動子1の直列共振抵抗値が上昇するのを防止することができる。特に、ベース11とキャップ12とから水晶振動片2が気密封止された状態、すなわち内部空間14を形成した後の内圧を下げるのに好ましい。
As shown in the
また、ゲッタ材89と水晶振動片2との間に、ゲッタ材89と水晶振動片2とを遮蔽する分離板4が設けられるので、ゲッタ材89を蒸発させた際に内部空間14内の水晶振動片2にガス分子を捕集したゲッタ材89が付着するのを防止することができる。
In addition, since the separating
また、ゲッタ材89は、水晶振動片2から隔離する位置に配されるので、ゲッタ材89を蒸発させた際に内部空間14内の水晶振動片2にガス分子を捕集したゲッタ材89が付着するのを防止することができる。また、本実施例に示すように音叉型水晶振動片2を用いた場合、周波数変動がほとんどない状態で、直列共振抵抗値を改善させることができる。
Further, since the
さらに、上記した実施例にかかる水晶振動子1の製造方法によれば、圧力低下工程を有しているので、ゲッタ材89により内圧を下げることができる。そのため、当該水晶振動子1の直列共振抵抗値が上昇するのを防止することができる。特に、当該水晶振動子1を製造する際に、アニール工程や、封止工程、リフロー工程などの熱履歴を経ており、この熱履歴を経ることにより水晶振動片2の直列共振抵抗値が上昇するが、本実施例によれば、圧力低下工程により内圧を下げて、水晶振動片2の直列共振抵抗値が上昇するのを防止することができる。
Furthermore, according to the method for manufacturing the
また、周波数微調整工程と圧力低下工程とを交互に行なうので、ベース11とキャップ12とから水晶振動片2が気密封止された状態、すなわち内部空間14を形成した後に水晶振動片2の周波数の調整を行なうとともに、内力を低下させるのに好ましく、製造工程の効率をよくする。
In addition, since the frequency fine adjustment step and the pressure reduction step are alternately performed, the
次に、図5に示す水晶振動子1以外の他の実施例にかかるゲッタ材89を設けた水晶振動子を説明する。なお、以下に説明する水晶振動子では、図5に示す水晶振動子1の構成と異なる構成について説明し、図5に示す水晶振動子1と同一の作用効果についての説明を省略する。
Next, a crystal resonator provided with a
図6に示す水晶振動子1では、水晶振動子1の内部空間14内に水晶振動片2と、分離板4が設けられ、分離板4の水晶振動片2に面する主面44に周波数可変部材81が設けられている。また、内部空間14内のベース11上にゲッタ材89が設けられ、分離板4によりゲッタ材89と水晶振動片2とは直面せずに遮断されている。この図6に示す構成では、周波数可変部材81は加熱用電極83を介してベース電極95,96に接続されている。また、ゲッタ材89は、内部空間14のベース底面19において直接ベース電極97,98に接続されている。
In the
図7に示す水晶振動子1では、水晶振動子1の内部空間14内の段部152に水晶振動片2が片保持され、内部空間14内のベース底面19に周波数可変部材81とゲッタ材89が設けられている。周波数可変部材81は水晶振動片2の周波数調整に係わる基板領域28と対向している。また、ゲッタ材89は水晶振動片2から隔離する位置に配されている。
In the
図8に示す水晶振動子1では、水晶振動子1の内部空間14内に水晶振動片2と、分離板4が設けられている。分離板4は、内部空間14のベース底面19から突起して折曲され、折曲された分離板4の先端に周波数可変部材81及びゲッタ材89が設けられている。周波数可変部材81は、分離板4の水晶振動片2の周波数調整に係わる基板領域28に面して配されている(図8の符号44参照)。また、ゲッタ材は、水晶振動片2とは直面しない主面45に配され、水晶振動片2とは遮断されている。
In the
図9に示す水晶振動子1では、水晶振動子1の内部空間14内の段部152に水晶振動片2が片保持され、内部空間14内のキャップ12に周波数可変部材81とゲッタ材89が設けられている。周波数可変部材81は水晶振動片2の周波数調整に係わる基板領域28と対向している。また、ゲッタ材89は水晶振動片2から隔離する位置に配されている。さらに、キャップ12はセラミックからなり、周波数可変部材に接続されたベース電極95,96と、ゲッタ材89に接続されたベース電極97,98とが、貫通形成されている。
In the
また、図5〜9に示す周波数可変部材81とゲッタ材89とを設けた水晶振動子1の構成を、図2に示すように、加熱用電極83(もしくは83,84)の代わりに電磁誘導加熱部材85(もしくは85,86)を設けて電磁誘導加熱を行なった構成としてもよい。
Further, the structure of the
なお、本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。 The present invention can be implemented in various other forms without departing from the spirit or main features thereof. For this reason, the above-described embodiment is merely an example in all respects and should not be interpreted in a limited manner. The scope of the present invention is indicated by the claims, and is not restricted by the text of the specification. Further, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.
本発明は、水晶振動子などの圧電振動デバイス及びその製造方法に適用できる。 The present invention can be applied to a piezoelectric vibration device such as a crystal resonator and a manufacturing method thereof.
1 水晶振動子(圧電振動デバイス)
11 ベース
12 キャップ
13 パッケージ
14 内部空間
17 内部空間に面する内面
18 ベースの外面
2,3 水晶振動片(圧電振動片)
24,25,34,35 励振電極(圧電振動片に形成された電極)
4 分離板(遮蔽板)
81,82 周波数可変部材,
83,84 加熱用電極,
85,86 電磁誘導加熱部材,
89 ゲッタ材
91〜98 ベース電極
1 Crystal resonator (piezoelectric vibration device)
DESCRIPTION OF
24, 25, 34, 35 Excitation electrode (electrode formed on the piezoelectric vibrating piece)
4 Separation plate (shielding plate)
81, 82 frequency variable member,
83,84 heating electrode,
85, 86 Electromagnetic induction heating member,
89 Getter material 91-98 Base electrode
Claims (9)
前記内部空間内に、前記圧電振動片の周波数を可変させるための周波数可変部材が設けられ、
前記周波数可変部材が電気的に加熱されて前記圧電振動片の周波数が可変されることを特徴とする圧電振動デバイス。 A piezoelectric vibration device in which a cap is joined to a base to form a package, an internal space is formed in the package, and a piezoelectric vibration piece is held on the base in the internal space.
In the internal space, a frequency variable member for varying the frequency of the piezoelectric vibrating piece is provided,
The piezoelectric vibration device, wherein the frequency variable member is electrically heated to vary the frequency of the piezoelectric vibrating piece.
前記ベースに、当該ベースの前記内部空間に面する内面から当該ベースの外周面である外面に引き出された複数のベース電極が形成され、
前記圧電振動片に形成された前記電極が、前記複数のベース電極の一部に接続されるとともに、前記周波数可変部材が、前記複数のベース電極の他部に接続されたことを特徴とする請求項1または2に記載の圧電振動デバイス。 An electrode is formed on the piezoelectric vibrating piece,
The base is formed with a plurality of base electrodes drawn from an inner surface facing the internal space of the base to an outer surface which is an outer peripheral surface of the base,
The electrode formed on the piezoelectric vibrating piece is connected to a part of the plurality of base electrodes, and the frequency variable member is connected to the other part of the plurality of base electrodes. Item 3. The piezoelectric vibration device according to Item 1 or 2.
前記ベースに前記キャップを接合して前記内部空間を形成した後に、前記周波数可変部材を電気的に加熱して前記内部空間内において前記圧電振動片の周波数の微調整を行なう周波数微調整工程と、
前記ベースに前記キャップを接合して前記内部空間を形成した後に、前記ゲッタ材により前記内部空間内において前記内部空間の圧力を低下させる圧力低下工程と、を有し、
前記周波数微調整工程と前記圧力低下工程とを交互に行なうことを特徴とする圧電振動デバイスの製造方法。 A method for manufacturing a piezoelectric vibration device according to any one of claims 1 to 8,
After finely adjusting the frequency of the piezoelectric vibrating piece in the internal space by electrically heating the frequency variable member after joining the cap to the base and forming the internal space,
A pressure reduction step of reducing the pressure of the internal space in the internal space by the getter material after joining the cap to the base to form the internal space;
The method of manufacturing a piezoelectric vibration device, wherein the frequency fine adjustment step and the pressure reduction step are alternately performed.
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