JP2009206759A - Piezoelectric vibration chip, piezoelectric vibrator, oscillator, electronic apparatus, radio wave clock, and method of manufacturing piezoelectric vibration chip - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水晶やタンタル酸リチウム等の圧電材料からなる圧電振動片、該圧電振動片を有する圧電振動子、該圧電振動子を有する発振器、電子機器及び電波時計並びに圧電振動片の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a piezoelectric vibrating piece made of a piezoelectric material such as quartz or lithium tantalate, a piezoelectric vibrator having the piezoelectric vibrating piece, an oscillator having the piezoelectric vibrator, an electronic device, a radio timepiece, and a method of manufacturing the piezoelectric vibrating piece. Is.
近年、携帯電話や携帯情報端末機器には、時刻源や制御信号のタイミング源、リファレンス信号源等として水晶等を利用した圧電振動子が用いられている。この種の圧電振動子は、様々なものが提供されているが、その1つとして、圧電振動片が円筒状のケース内に封止されたシリンダパッケージタイプの圧電振動子が知られている。 In recent years, a piezoelectric vibrator using a crystal or the like is used as a time source, a timing source of a control signal, a reference signal source or the like in a mobile phone or a portable information terminal device. Various types of piezoelectric vibrators of this type are provided. As one of them, a cylinder package type piezoelectric vibrator in which a piezoelectric vibrating piece is sealed in a cylindrical case is known.
この圧電振動子200は、図30に示すように、音叉型の圧電振動片201と、該圧電振動片201を内部に収納する有底円筒状のケース202と、圧電振動片201をケース202内に密閉させる気密端子203とを備えている。
圧電振動片201は、各種の圧電材料から形成された音叉型の振動片であり、平行に配置された一対の振動腕部210と、該一対の振動腕部210の基端側に一体的に固定された基部211とで構成される圧電板212と、該圧電板212の外表面上に形成された図示しない電極と、を有している。
なお、電極は、一対の振動腕部210の外表面上に形成され、これら振動腕部210を振動させる励振電極と、基部211の外表面上に形成され、引き出し電極を介して励振電極に電気的に接続されたマウント電極と、で構成されている。
As shown in FIG. 30, the
The piezoelectric vibrating
The electrodes are formed on the outer surfaces of the pair of vibrating
気密端子203は、金属材料で形成された環状のステム215と、該ステム215を貫くように配された2本のリード端子216と、該リード端子216とステム215とを絶縁状態で一体的に固定すると共にケース202内を密封させる充填材217とで構成されている。
2本のリード端子216は、ケース202内に突出して圧電板212を支持すると共にマウント電極に接続される部分がインナーリード216aとなり、ケース202外に突出している部分がアウターリード216bとなっている。そして、このアウターリード216bが、外部接続端子として機能するようになっている。
また、ケース202は、ステム215の外周に対して圧入されて嵌合固定されている。このケース202の圧入は、真空雰囲気下で行われているため、ケース202内の圧電振動片201を囲む空間は、真空に保たれた状態で密閉されている。
The
The two
The
このように構成された圧電振動子200は、2本のリード端子216のアウターリード216bにそれぞれ駆動電圧を印加すると、電流がインナーリード216aからマウント電極を介して圧電振動片201に流れる。これにより、圧電振動片201が所定の周波数で発振するようになっている。
In the
ところで、近年、携帯電話機等に代表されるように、圧電振動子を内蔵する各種の電子機器の小型化が進んでいる。
特に、圧電振動片をベース基板とリッド基板との間に収納したパッケージタイプ(ガラスパッケージやセラミックパッケージ等)の表面実装型圧電振動子や、このタイプの圧電振動子よりも実装面積が大きいとされるモールドタイプの表面実装型圧電振動子(上述したシリンダパッケージタイプの圧電振動子を樹脂でモールドしたもの)においては、小型化を達成するために全長を短くすることが有効とされている。これは、全長を短くすることで、実装面積を小さくすることができ、比較的容易に小型化に繋げることができるからである。
そこで、音叉型の圧電振動片に関しても、全長を短くすることで小型化を実現しようとする要求がある。
By the way, in recent years, as typified by mobile phones and the like, various electronic devices incorporating a piezoelectric vibrator have been miniaturized.
In particular, the package type (glass package, ceramic package, etc.) surface-mount type piezoelectric vibrator in which the piezoelectric vibrating piece is housed between the base substrate and the lid substrate, and the mounting area is larger than this type of piezoelectric vibrator. In a mold-type surface-mount piezoelectric vibrator (a cylinder package-type piezoelectric vibrator described above molded with a resin), it is effective to shorten the overall length in order to achieve miniaturization. This is because by shortening the overall length, the mounting area can be reduced, and it can be relatively easily reduced in size.
Therefore, there is also a demand for tuning fork-type piezoelectric vibrating reeds to be miniaturized by shortening the overall length.
ところで、音叉型の圧電振動片の全長を短くするには、振動腕部の長さ或いは基部の長さを短くすることが有効である。ところが、音叉型の圧電振動片の周波数Fは、振動腕部の長さをL、振動腕部の幅をWとすると、W/L2に比例してしまう。そのため、振動腕部の長さを短くした場合には、同じ周波数Fを保つために、振動腕部の長さ以上に振動腕部の幅も小さくする必要がある。
ところが、振動腕部の幅を小さくすると、CI値(Crystal Impedance)が増加してしまう問題があった。そのため、CI値を低く保ちながら振動腕部の長さを短くすることは難しいものであった。
By the way, in order to shorten the overall length of the tuning fork type piezoelectric vibrating piece, it is effective to shorten the length of the vibrating arm portion or the length of the base portion. However, the frequency F of the tuning-fork type piezoelectric vibrating piece is proportional to W / L 2 where L is the length of the vibrating arm and W is the width of the vibrating arm. Therefore, when the length of the vibrating arm portion is shortened, in order to maintain the same frequency F, it is necessary to make the width of the vibrating arm portion smaller than the length of the vibrating arm portion.
However, when the width of the vibrating arm portion is reduced, there is a problem that the CI value (Crystal Impedance) increases. Therefore, it has been difficult to shorten the length of the vibrating arm portion while keeping the CI value low.
一方、基部の長さを短くすることで音叉型の圧電振動片の全長を短くした場合には、振動腕部の振動が不安定になり易く、基部を通じて振動漏れ(振動エネルギーの漏洩)が発生してしまい、やはりCI値が上昇してしまう恐れがあった。特に、振動漏れの影響があるので、基部の長さを短くすることは現実的に有効的な方法とは考えられていないものであった。 On the other hand, if the overall length of the tuning-fork type piezoelectric vibrating piece is shortened by shortening the base, the vibration of the vibrating arm tends to become unstable and vibration leakage (vibration energy leakage) occurs through the base. As a result, the CI value may increase. In particular, due to the influence of vibration leakage, shortening the base length has not been considered a practically effective method.
従って、圧電振動片の全長を短くして小型化を図るためには、基部側ではなく、振動腕部側の構成を工夫する必要がある。その1つとして、捩れ振動モードで振動する水晶振動子において、振動腕部が途中で折れ曲がり、見かけ上の長さを変えずに、実質的な長さを長くしたものが知られている(特許文献1参照)。この技術を応用することで、圧電振動片の小型化に繋げることが可能である。
確かに、振動腕部を途中で折り曲げることで、実質的な振動腕部の長さを長くしつつ、振動腕部の重量を増加させて周波数を低下させることができるので、従来と同一の振動腕部の幅でCI値を同じ値に保ちながら圧電振動片の小型化を達成することは可能である。しかしながら、CI値をさらに低減させて、今後のさらなる高品質化のニーズに対応することは難しいものであった。つまり、単に全長を短くするだけでなく、CI値を十分に低くしながら全長を短くして小型化を図ることは、難しいものであった。 Certainly, by bending the vibrating arm partway through, it is possible to increase the weight of the vibrating arm part and lower the frequency while increasing the length of the substantial vibrating arm part. It is possible to reduce the size of the piezoelectric vibrating piece while keeping the CI value the same with the width of the arm portion. However, it has been difficult to further reduce the CI value to meet future needs for higher quality. That is, it is difficult not only to shorten the overall length, but also to reduce the size by shortening the overall length while sufficiently reducing the CI value.
また、振動腕部を折り曲げた場合には、剛性が他の部分よりも高まってしまう。そのため、振動腕部を屈曲振動モードで振動させようとした場合には、折り曲げ箇所が振動の節となってしまい易かった。つまり、振動腕部は、基部に固定されている基端側と、折れ曲がり箇所(折曲部)との2点であたかも支持された状態となってしまい、一次振動ではなく、二次振動等の高次振動モードで振動する恐れがあった。そのため、所望する波形で振動せず、信頼性の低下を招く恐れがあった。 In addition, when the vibrating arm portion is bent, the rigidity is increased as compared with other portions. For this reason, when it is attempted to vibrate the vibrating arm portion in the bending vibration mode, the bent portion tends to become a vibration node. That is, the vibrating arm portion is in a state of being supported at two points, that is, the base end side fixed to the base portion and the bent portion (folded portion), and is not a primary vibration but a secondary vibration or the like. There was a risk of vibration in higher vibration modes. For this reason, there is a possibility that the vibration does not vibrate with a desired waveform and the reliability is lowered.
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、CI値を十分に低くしたうえで全長を短くして小型化を図ることができると共に、一次振動で確実に振動させることができる信頼性の高い音叉型の圧電振動片、該圧電振動片を製造する圧電振動片の製造方法を提供することである。
更に上記圧電振動片を有する圧電振動子、該圧電振動子を有する発振器、電子機器及び電波時計を提供することである。
The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to reduce the overall length by reducing the CI value sufficiently and to reduce the size, and to reliably vibrate with the primary vibration. A highly reliable tuning-fork type piezoelectric vibrating piece that can be produced, and a method of manufacturing the piezoelectric vibrating piece for manufacturing the piezoelectric vibrating piece.
Furthermore, it is to provide a piezoelectric vibrator having the piezoelectric vibrating piece, an oscillator having the piezoelectric vibrator, an electronic device, and a radio timepiece.
本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明に係る圧電振動片は、基端から先端に向かう途中で平行に並ぶように少なくとも1回折り曲げられた一対の振動腕部と、一対の振動腕部の基端側を一体的に固定する基部と、を有する圧電板と、前記一対の振動腕部の基端側における両面に、長さ方向に沿ってそれぞれ形成された溝部と、前記一対の振動腕部の外表面上にそれぞれ形成され、駆動電圧が印加されたときに一対の振動腕部を振動させる励振電極と、前記基部の外表面上に形成され、前記一対の励振電極に対して電気的にそれぞれ接続された一対のマウント電極と、を備えていることを特徴とする。
The present invention provides the following means in order to solve the above problems.
The piezoelectric vibrating piece according to the present invention integrally fixes a pair of vibrating arm portions bent at least once so as to be arranged in parallel on the way from the proximal end to the distal end, and a proximal end side of the pair of vibrating arm portions. A piezoelectric plate having a base portion, grooves formed along the length direction on both surfaces of the pair of vibrating arm portions on the proximal end side, and formed on the outer surfaces of the pair of vibrating arm portions, respectively. An excitation electrode that vibrates a pair of vibrating arms when a drive voltage is applied, and a pair of mount electrodes formed on the outer surface of the base and electrically connected to the pair of excitation electrodes, respectively And.
また、本発明に係る圧電振動片の製造方法は、圧電材料からなるウエハを利用して、圧電振動片を一度に複数製造する方法であって、前記ウエハをフォトリソ技術によってエッチングして、該ウエハに、基端から先端に向かう途中で平行に並ぶように少なくとも1回折り曲げられた一対の振動腕部と、一対の振動腕部の基端側を一体的に固定する基部と、を有する圧電板の外形形状を複数形成する外形形成工程と、前記一対の振動腕部の基端側における両面に、長さ方向に沿ってそれぞれ溝部を形成する溝部形成工程と、複数の前記圧電板の外表面上に電極膜をパターニングして、駆動電圧が印加されたときに前記一対の振動腕部を振動させる励振電極を一対の振動腕部の外表面上に形成すると共に、一対の励振電極に対して電気的にそれぞれ接続された一対のマウント電極を前記基部の外表面上に形成する電極形成工程と、複数の前記圧電板を前記ウエハから切り離して小片化する切断工程と、を備えていることを特徴とする。 The method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece according to the present invention is a method for manufacturing a plurality of piezoelectric vibrating pieces at a time using a wafer made of a piezoelectric material, wherein the wafer is etched by a photolithography technique, and the wafer is etched. A pair of vibrating arms bent at least once so as to be arranged in parallel on the way from the proximal end to the distal end, and a base that integrally fixes the proximal ends of the pair of vibrating arms. An outer shape forming step of forming a plurality of outer shapes, a groove portion forming step of forming groove portions along the length direction on both surfaces of the base end side of the pair of vibrating arm portions, and outer surfaces of the plurality of piezoelectric plates An electrode film is patterned on the surface, and an excitation electrode that vibrates the pair of vibrating arm portions when a driving voltage is applied is formed on the outer surface of the pair of vibrating arm portions. Electrically Characterized in that it comprises an electrode forming step of forming a connected pair of mount electrodes on an outer surface of said base, a cutting step of small pieces separately a plurality of the piezoelectric plate from the wafer, the.
この発明に係る圧電振動片及び圧電振動片の製造方法においては、まず、水晶等の圧電材料からなるウエハをフォトリソ技術によってエッチングして、ウエハに複数の圧電板の外形形状を形成する外形形成工程を行う。この際、基端から先端に向かう途中で平行に並ぶように少なくとも1回折り曲げられた一対の振動腕部と、一対の振動腕部の基端側を一体的に固定する基部と、で圧電板が構成されるように外形形状を形成する。
次いで、一対の振動腕部の基端側における両面に、長さ方向に沿ってそれぞれ溝部を形成する溝部形成工程を行う。これにより、基端側が断面H型となった振動腕部を得ることができる。
In the piezoelectric vibrating piece and the method of manufacturing the piezoelectric vibrating piece according to the present invention, first, an outer shape forming step of forming an outer shape of a plurality of piezoelectric plates on the wafer by etching a wafer made of a piezoelectric material such as quartz by a photolithographic technique. I do. At this time, the piezoelectric plate includes a pair of vibrating arm portions bent at least once so as to be arranged in parallel on the way from the proximal end to the distal end, and a base portion integrally fixing the proximal end sides of the pair of vibrating arm portions. The outer shape is formed so as to be configured.
Next, a groove forming process is performed in which grooves are respectively formed along the length direction on both surfaces of the pair of vibrating arms on the base end side. Thereby, it is possible to obtain a vibrating arm portion whose base end side has an H-shaped cross section.
次いで、複数の圧電板の外表面上に電極膜をパターニングして、一対の励振電極及び一対のマウント電極を形成する電極形成工程を行う。この際、一対の振動腕部の外表面上に一対の励振電極が形成され、基部の外表面上に一対のマウント電極が形成されるようにパターニングを行う。
そして、複数の圧電板をウエハから切り離して小片化する切断工程を行う。これにより、1枚のウエハから、音叉型の圧電振動片を一度に複数製造することができる。
Next, an electrode forming process is performed in which an electrode film is patterned on the outer surfaces of the plurality of piezoelectric plates to form a pair of excitation electrodes and a pair of mount electrodes. At this time, patterning is performed so that a pair of excitation electrodes are formed on the outer surfaces of the pair of vibrating arms, and a pair of mount electrodes are formed on the outer surface of the base.
Then, a cutting process is performed in which the plurality of piezoelectric plates are separated from the wafer into small pieces. Thereby, a plurality of tuning fork type piezoelectric vibrating reeds can be manufactured at one time from one wafer.
特に、基端側が基部に固定されている一対の振動腕部は、先端に向かう途中で少なくとも1回折り曲げられているので、基端から折曲部までの見かけ上の長さを短くしたとしても、実質的な長さを長くすることができる。従って、周波数を保ったまま、圧電振動片の全長を短くすることができ、さらなる小型化を図ることができる。また、振動腕部の折り曲げ回数を多くすることで、周波数をさらに低減させることも可能である。しかも、基部の長さを短くする必要がないので、振動漏れを十分に低減した状態を維持することができる。
更に、一対の振動腕部の基端側には溝部が形成されているので、駆動電圧を印加したときに、一対の励振電極間の電界効率を上げることができる。よって、振動損失を抑えることができ、振動特性を向上することができる。従って、振動腕部の幅を保ったまま、CI値を十分に低減させることができる。このように、CI値を十分に低くしたうえで全長を短くして小型化を図ることができる。しかも、振動漏れを十分に低減できるだけの基部の長さも確保することができる。
In particular, the pair of vibrating arms whose base end sides are fixed to the base are bent at least once along the way to the tip, so even if the apparent length from the base end to the bent portion is shortened , The substantial length can be lengthened. Accordingly, the entire length of the piezoelectric vibrating piece can be shortened while maintaining the frequency, and further miniaturization can be achieved. Further, the frequency can be further reduced by increasing the number of times the vibrating arm portion is bent. In addition, since it is not necessary to shorten the length of the base, it is possible to maintain a state in which vibration leakage is sufficiently reduced.
Furthermore, since the groove is formed on the base end side of the pair of vibrating arms, the electric field efficiency between the pair of excitation electrodes can be increased when a driving voltage is applied. Therefore, vibration loss can be suppressed and vibration characteristics can be improved. Accordingly, the CI value can be sufficiently reduced while maintaining the width of the vibrating arm portion. In this way, the CI value can be made sufficiently low and the overall length can be shortened to reduce the size. In addition, the length of the base that can sufficiently reduce vibration leakage can be secured.
また、本発明に係る圧電振動片は、上記本発明の圧電振動片において、前記溝部が、折り曲げられた側の前記振動腕部のうち折曲部側における両面に、さらに形成されていることを特徴とする。 In the piezoelectric vibrating piece according to the present invention, in the piezoelectric vibrating piece of the present invention, the groove portion is further formed on both surfaces of the bent vibrating arm portion on the bent portion side. Features.
また、本発明に係る圧電振動片の製造方法は、上記本発明の圧電振動片の製造方法において、前記溝部形成工程の際、折り曲げられた側の前記振動腕部のうち折曲部側における両面に、前記溝部をさらに形成することを特徴とする。 The method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece according to the present invention is the method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece according to the present invention, wherein both sides of the vibrating arm portion on the bent side in the groove portion forming step are on the bent portion side. Further, the groove is further formed.
この発明に係る圧電振動片及び圧電振動片の製造方法においては、振動腕部の基端側に加え、折り曲げられた側の振動腕部の折曲部側にも溝部が形成されている。そのため、折曲部側において一対の励振電極間の電界効率を上げることができる。よって、折曲部が振動時の節となり難い。その結果、一対の振動腕部は、見かけ上2点で支持された状態になってしまうことがないので、二次振動等の高次振動モードではなく、一次振動する。よって、振動腕部が途中で折り曲げられていたとしても、理想的な屈曲振動モードで振動させることができ、信頼性を向上することができる。 In the piezoelectric vibrating piece and the method of manufacturing the piezoelectric vibrating piece according to the present invention, a groove is formed on the bent side of the bent vibrating arm in addition to the base end side of the vibrating arm. Therefore, the electric field efficiency between the pair of excitation electrodes can be increased on the bent portion side. Therefore, it is difficult for the bent portion to become a node during vibration. As a result, the pair of vibrating arms does not appear to be supported at two points in appearance, so that the pair of vibrating arms does not enter a high-order vibration mode such as a secondary vibration but performs a primary vibration. Therefore, even if the vibrating arm portion is bent halfway, it can be vibrated in an ideal bending vibration mode, and the reliability can be improved.
また、本発明に係る圧電振動子は、上記本発明の圧電振動片を有することを特徴とする。 The piezoelectric vibrator according to the present invention includes the above-described piezoelectric vibrating piece according to the present invention.
この発明に係る圧電振動子においては、上述した圧電振動片を備えているので、従来よりも全長を短くして小型化を図ることができ、小型化のニーズに対応することができる。また、CI値が十分に低いうえ、振動漏れが十分に低減している圧電振動片でもあるので、信頼性の向上した高品質な圧電振動子とすることができる。 Since the piezoelectric vibrator according to the present invention includes the above-described piezoelectric vibrating piece, the overall length can be shortened compared to the conventional size, and the size can be reduced, and the need for downsizing can be met. Further, since the piezoelectric resonator element has a sufficiently low CI value and sufficiently reduced vibration leakage, a high-quality piezoelectric vibrator with improved reliability can be obtained.
また、本発明に係る圧電振動子は、上記本発明の圧電振動子において、前記圧電振動片を上面にマウントするベース基板と、マウントされた前記圧電振動片をキャビティ内に収容した状態で前記ベース基板に接合されたリッド基板と、前記ベース基板の下面に形成され、マウントされた前記圧電振動片の一対のマウント電極に対してそれぞれ電気的に接続された一対の外部電極と、を備えていることを特徴とする。 Further, the piezoelectric vibrator according to the present invention is the above-described piezoelectric vibrator according to the present invention, wherein the base substrate with the piezoelectric vibrating piece mounted on the upper surface and the mounted piezoelectric vibrating piece accommodated in the cavity is provided. A lid substrate bonded to the substrate, and a pair of external electrodes formed on the lower surface of the base substrate and electrically connected to the pair of mount electrodes of the mounted piezoelectric vibrating piece. It is characterized by that.
この発明に係る圧電振動子においては、互いに接合されたベース基板とリッド基板との間に形成されたキャビティ内に圧電振動片が収容されている。この際、圧電振動片は、一対の外部電極に電気的に接続された状態で、ベース基板の上面にマウントされている。これにより、一対の外部電極に駆動電圧を印加することで、一対のマウント電極に電圧を印加できるので、一対の振動腕部を振動させることができる。
特に、圧電振動片をキャビティ内に密閉した表面実装型のパッケージタイプの圧電振動子とすることができるので、塵埃等の影響を受けることなく圧電振動片を振動させることができ、圧電振動片をさらに高精度に振動させることができる。加えて、表面実装型であるので、実装を容易に行うことができると共に、実装後の安定性に優れている。
In the piezoelectric vibrator according to the present invention, the piezoelectric vibrating piece is accommodated in a cavity formed between the base substrate and the lid substrate joined to each other. At this time, the piezoelectric vibrating piece is mounted on the upper surface of the base substrate while being electrically connected to the pair of external electrodes. Thereby, since a voltage can be applied to a pair of mount electrodes by applying a drive voltage to a pair of external electrodes, a pair of vibration arm parts can be vibrated.
In particular, since the piezoelectric resonator element can be a surface-mount package type piezoelectric vibrator in which the piezoelectric resonator element is sealed in a cavity, the piezoelectric resonator element can be vibrated without being affected by dust and the like. Further, it can be vibrated with high accuracy. In addition, since it is a surface mount type, it can be mounted easily and has excellent stability after mounting.
また、本発明に係る圧電振動子は、上記本発明の圧電振動子において、前記圧電振動片を内部に収納するケースと、環状に形成されて前記ケース内に圧入固定されるステムと、該ステムを貫通した状態で配置され、ステムを間に挟んで一端側が前記一対のマウント電極にそれぞれ電気的に接続されるインナーリードとされ、他端側が外部にそれぞれ電気的に接続されるアウターリードとされた2本のリード端子と、該リード端子と前記ステムとを固定させる充填材とを有し、前記ケース内を密閉させる気密端子と、を備えていることを特徴とする。 The piezoelectric vibrator according to the present invention is the above-described piezoelectric vibrator according to the present invention, a case that houses the piezoelectric vibrating piece, a stem that is formed in an annular shape and press-fitted into the case, and the stem With one end side being electrically connected to the pair of mount electrodes, and the other end side being outer leads electrically connected to the outside. And two lead terminals, a filler for fixing the lead terminals and the stem, and an airtight terminal for sealing the inside of the case.
この発明に係る圧電振動子においては、気密端子によって密閉されたケース内に圧電振動片が収納されている。この際、圧電振動片は、一対のマウント電極が2本のリード端子のインナーリードにそれぞれ電気的に接続された状態で、該リード端子によってマウントされている。これにより、2本のリード端子のアウターリードに駆動電圧を印加することで、一定のマウント電極に電圧を印加できるので、一対の振動腕部を振動させることができる。
特に、圧電振動片をケース内に密閉したシリンダパッケージタイプの圧電振動子とすることができるので、塵埃等の影響を受けることなく圧電振動片を振動させることができ、圧電振動片をさらに高精度に振動させることができる。
In the piezoelectric vibrator according to the present invention, the piezoelectric vibrating piece is housed in the case sealed by the airtight terminal. At this time, the piezoelectric vibrating piece is mounted by the lead terminals in a state where the pair of mount electrodes are electrically connected to the inner leads of the two lead terminals, respectively. Thus, by applying a driving voltage to the outer leads of the two lead terminals, a voltage can be applied to the fixed mount electrode, and thus the pair of vibrating arms can be vibrated.
In particular, since the piezoelectric resonator element can be a cylinder package type piezoelectric vibrator in which the piezoelectric resonator element is sealed in a case, the piezoelectric resonator element can be vibrated without being affected by dust, etc. Can be vibrated.
また、本発明に係る発振器は、上記本発明の圧電振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されていることを特徴とする。
また、本発明に係る電子機器は、上記本発明の圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とする。
また、本発明に係る電波時計は、上記本発明の圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されていることを特徴とする。
The oscillator according to the present invention is characterized in that the piezoelectric vibrator according to the present invention is electrically connected to an integrated circuit as an oscillator.
In addition, an electronic device according to the present invention is characterized in that the piezoelectric vibrator of the present invention is electrically connected to a timer unit.
The radio timepiece according to the present invention is characterized in that the piezoelectric vibrator of the present invention is electrically connected to a filter portion.
この発明に係る発振器、電子機器及び電波時計においては、上述した圧電振動子を備えているので、同様に小型化を図ることができると共に、信頼性の向上化及び高品質化を図ることができる。 Since the oscillator, electronic device, and radio timepiece according to the present invention include the piezoelectric vibrator described above, it is possible to reduce the size in the same manner, and to improve the reliability and improve the quality. .
本発明に係る圧電振動片及び圧電振動片の製造方法によれば、CI値を十分に低くしたうえで全長を短くして小型化を図ることができると共に、一次振動で確実に振動させることができる圧電振動片を得ることができる。
また、本発明に係る圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計によれば、上述した圧電振動片を備えているので、同様に小型化を図ることができると共に、信頼性の向上化及び高品質化を図ることができる。
According to the piezoelectric vibrating piece and the method of manufacturing the piezoelectric vibrating piece according to the present invention, the CI value can be sufficiently lowered, the entire length can be shortened and the size can be reduced, and the primary vibration can be reliably vibrated. A piezoelectric vibrating piece that can be obtained can be obtained.
In addition, according to the piezoelectric vibrator, oscillator, electronic device, and radio timepiece according to the present invention, since the above-described piezoelectric vibrating piece is provided, the size can be reduced in the same manner, and the reliability can be improved and increased. Quality can be improved.
以下、本発明に係る一実施形態を、図1から図18を参照して説明する。
なお、本実施形態では、表面実装型のガラスパッケージタイプの圧電振動子を例に挙げて説明する。
本実施形態の圧電振動子1は、図1から図4に示すように、ベース基板3とリッド基板4とで2層に積層された箱状に形成されており、内部のキャビティC内に圧電振動片2が収納された圧電振動子である。
なお、図4では、図面を見易くするために後述する励振電極20、21、引き出し電極25、26、マウント電極22、23の図示を省略している。
Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
In the present embodiment, a surface mount type glass package type piezoelectric vibrator will be described as an example.
As shown in FIGS. 1 to 4, the
In FIG. 4, illustrations of
圧電振動片2は、図5から図7に示すように、水晶、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等の圧電材料から形成された音叉型の圧電板10を備えている。
この圧電板10は、基端から先端に向かう途中で平行に並ぶように1回折り曲げられた一対の振動腕部11、12と、一対の振動腕部11、12の基端側を一体的に固定する基部13と、を備えている。
As shown in FIGS. 5 to 7, the piezoelectric vibrating
The
一対の振動腕部11、12は、共に基端から先端に向かって均等の厚み及び幅で形成されており、先端に向かう途中で内側から外側に向かって折り曲げられた状態で形成されている。この際、U字状となるように略180度折り曲げられている。これにより、一対の振動腕部11、12は、折り曲げられた前後の部分が、平行に並んだ状態となっている。なお、折り曲げられた部分を、以下、折曲部11a、12aと称する。
また、本実施形態の一対の振動腕部11、12の基端側の両面には、長さ方向に沿ってそれぞれ溝部14が形成されている。一対の振動腕部11、12は、この溝部14によって、図7に示すように断面H型となっている。
The pair of vibrating
Moreover, the
このように形成された圧電板10の外表面上には、図5から図7に示すように、電極膜のパターニングによって一対の励振電極20、21及び一対のマウント電極22、23が形成されている。
一対の励振電極20、21は、駆動電圧が印加されたときに、一対の振動腕部11、12を振動させる電極であって、一対の振動腕部11、12の外表面上にそれぞれ電気的に切り離された状態で形成されている。具体的には、一方の励振電極20が、一方の振動腕部11の溝部14上と、他方の振動腕部12の両側面上とに主に形成され、他方の励振電極21が、一方の振動腕部11の両側面上と、他方の振動腕部12の溝部14上とに主に形成されている。
A pair of
The pair of
一対のマウント電極22、23は、基部13の外表面上に形成されており、引き出し電極25、26を介して一対の励振電極20、21にそれぞれ電気的に接続されている。そして、一対の励振電極20、21は、このマウント電極22、23を介して駆動電圧が印加されるようになっている。
なお、上述した励振電極20、21、引き出し電極25、26及びマウント電極22、23は、例えば、クロム(Cr)と金(Au)との積層膜であり、水晶と密着性の良いクロム膜を下地として成膜した後に、表面に金の薄膜を施したものである。但し、この場合に限られず、例えば、クロムとニクロム(NiCr)の積層膜の表面にさらに金の薄膜を積層しても構わないし、クロム、ニッケル、アルミニウム(Al)やチタン(Ti)等の単層膜でも構わない。
The pair of
The
なお、折り曲げられた振動腕部11、12の先端には、自身の振動状態を所定の周波数の範囲内で振動するように調整(周波数調整)を行うための重り金属膜(粗調膜27a及び微調膜27bからなる)27が形成されている。この重り金属膜27を利用して周波数調整を行うことで、一対の振動腕部11、12の周波数をデバイスの公称周波数の範囲内に収めることができるようになっている。
A weight metal film (
このように構成された圧電振動片2は、図2から図4に示すように、金等のバンプBを利用して、ベース基板3の上面にバンプ接合によってマウントされている。より具体的には、ベース基板3の上面にパターニングされた後述する引き回し電極36、37上に形成された2つのバンプB上に、一対のマウント電極22、23がそれぞれ接触した状態でバンプ接合されている。これにより、圧電振動片2は、ベース基板3の上面から浮いた状態で支持されると共に、マウント電極22、23と引き回し電極36、37とがそれぞれ電気的に接続された状態となっている。
The piezoelectric vibrating
上記リッド基板4は、ガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる透明の絶縁基板であり、図1、図3及び図4に示すように、板状に形成されている。そして、ベース基板3が接合される接合面側には、圧電振動片2が収まる矩形状の凹部4aが形成されている。この凹部4aは、両基板3、4が重ね合わされたときに、圧電振動片2を収容するキャビティCとなるキャビティ用の凹部である。そして、リッド基板4は、この凹部4aをベース基板3側に対向させた状態で該ベース基板3に対して陽極接合されている。
The
上記ベース基板3は、リッド基板4と同様にガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる透明な絶縁基板であり、図1から図4に示すように、リッド基板4に対して重ね合わせ可能な大きさで板状に形成されている。
このベース基板3には、該ベース基板3を貫通する一対のスルーホール30、31が形成されている。この際、一対のスルーホール30、31は、キャビティC内に収まるように形成されている。より詳しく説明すると、マウントされた圧電振動片2の基部13側に一方のスルーホール30が位置し、振動腕部11、12の先端側に他方のスルーホール31が位置するように形成されている。
また、本実施形態では、ベース基板3を真っ直ぐに貫通したスルーホール30、31を例に挙げて説明するが、この場合に限られず、例えばベース基板3の下面に向かって漸次径が縮径するテーパー状に形成しても構わない。いずれにしても、ベース基板3を貫通していれば良い。
The
The
In the present embodiment, the through
そして、これら一対のスルーホール30、31には、該スルーホール30、31を埋めるように形成された一対の貫通電極32、33が形成されている。この貫通電極32、33は、スルーホール30、31を完全に塞いでキャビティC内の気密を維持していると共に、後述する外部電極38、39と引き回し電極36、37とを導通させる役割を担っている。
ベース基板3の上面側(リッド基板4が接合される接合面側)には、導電性材料(例えば、アルミニウム)により、陽極接合用の接合膜35と、一対の引き回し電極36、37とがパターニングされている。このうち接合膜35は、リッド基板4に形成された凹部4aの周囲を囲むようにベース基板3の周縁に沿って形成されている。
In the pair of through
On the upper surface side of the base substrate 3 (the bonding surface side to which the
また、一対の引き回し電極36、37は、一対の貫通電極32、33のうち、一方の貫通電極32と圧電振動片2の一方のマウント電極22とを電気的に接続すると共に、他方の貫通電極33と圧電振動片2の他方のマウント電極23とを電気的に接続するようにパターニングされている。
より詳しく説明すると、図2から図4に示すように、一方の引き回し電極36は、圧電振動片2の基部13の真下に位置するように一方の貫通電極32の真上に形成されている。また、他方の引き回し電極37は、一方の引き回し電極36に隣接した位置から、振動腕部11、12に沿って該振動腕部11、12の先端側に引き回しされた後、他方の貫通電極33の真上に位置するように形成されている。
そして、これら一対の引き回し電極36、37上にバンプBが形成されており、該バンプBを利用して圧電振動片2がマウントされている。これにより、圧電振動片2の一方のマウント電極22が、一方の引き回し電極36を介して一方の貫通電極32に導通し、他方のマウント電極23が、他方の引き回し電極37を介して他方の貫通電極33に導通するようになっている。
The pair of lead-out
More specifically, as shown in FIGS. 2 to 4, the one lead-
A bump B is formed on the pair of
また、ベース基板3の下面には、図1、図3及び図4に示すように、一対の貫通電極32、33に対してそれぞれ電気的に接続される外部電極38、39が形成されている。つまり、一方の外部電極38は、一方の貫通電極32及び一方の引き回し電極36を介して圧電振動片2の一方のマウント電極22に電気的に接続されている。また、他方の外部電極39は、他方の貫通電極33及び他方の引き回し電極37を介して、圧電振動片2の他方のマウント電極23に電気的に接続されている。
Further, as shown in FIGS. 1, 3, and 4,
次に、上述した圧電振動片2並びに圧電振動子1の製造方法について、図8及び図9に示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。
始めに、圧電材料からなるウエハSを利用して、図5から図7に示す圧電振動片2を一度に複数製造する圧電振動片製造工程(S10)を行う。
この工程を行うにあたって、まずポリッシングが終了し、所定の厚みに高精度に仕上げられたウエハSを準備する(S11)。次いで、ウエハSをフォトリソ技術によってエッチングして、該ウエハSに複数の圧電板10の外形形状を形成する外形形成工程を行う(S12)。この工程について、具体的に説明する。
Next, a method for manufacturing the above-described
First, using the wafer S made of a piezoelectric material, a piezoelectric vibrating piece manufacturing step (S10) for manufacturing a plurality of piezoelectric vibrating
In performing this process, first, polishing is completed, and a wafer S finished to a predetermined thickness with high accuracy is prepared (S11). Next, the wafer S is etched by a photolithographic technique, and an outer shape forming step for forming the outer shapes of the plurality of
まず、図10に示すように、ウエハSの両面にエッチング保護膜40をそれぞれ成膜する(S12a)。このエッチング保護膜40としては、例えば、クロム(Cr)を数μm成膜する。次いで、エッチング保護膜40上に図示しないフォトレジスト膜を、フォトリソグラフィ技術によってパターニングする。この際、途中で1回折れ曲がった一対の振動腕部11、12と、基部13とで構成される圧電板10の周囲を囲むようにパターニングする。そして、このフォトレジスト膜をマスクとしてエッチング加工を行い、マスクされていないエッチング保護膜40を選択的に除去する。そして、エッチング加工後にフォトレジスト膜を除去する。
これにより、図11及び図12に示すように、エッチング保護膜40を圧電板10の外形形状、即ち、一対の振動腕部11、12及び基部13の外形形状に沿ってパターニングすることができる(S12b)。この際、複数の圧電板10の数だけパターニングを行う。なお、図12から図15は、図11に示す切断線C−C線に沿った断面を示す図である。
First, as shown in FIG. 10, an
11 and 12, the
次いで、パターニングされたエッチング保護膜40をマスクとして、ウエハSの両面をそれぞれエッチング加工する(S12c)。これにより、図13に示すように、エッチング保護膜40でマスクされていない領域を選択的に除去して、圧電板10の外形形状を形作ることができる。この時点で、外形形成工程が終了する。
Next, both surfaces of the wafer S are etched using the patterned etching
続いて、一対の振動腕部11、12に溝部14を形成する溝部形成工程を行う(S13)。具体的には、上述した外形形成時と同様に、エッチング保護膜40上に図示しないフォトレジスト膜を成膜する。そして、フォトリソグラフィ技術によって、溝部14の領域を空けるようにフォトレジスト膜をパターニングする。そして、パターニングされたフォトレジスト膜をマスクとしてエッチング加工を行い、エッチング保護膜40を選択的に除去する。その後、フォトレジスト膜を除去することで、図14に示すように、既にパターニングされたエッチング保護膜40を、溝部14の領域を空けた状態でさらにパターニングすることができる。
Then, the groove part formation process which forms the
次いで、この再度パターニングされたエッチング保護膜40をマスクとして、ウエハSをエッチング加工した後、マスクとしていたエッチング保護膜40を除去する。これにより、図15に示すように、一対の振動腕部11、12の基端側の両面に溝部14をそれぞれ形成することができる。
なお、複数の圧電板10は、後に行う切断工程を行うまで、図示しない連結部を介してウエハSに連結された状態となっている。
Next, the wafer S is etched using the re-patterned etching
The plurality of
次いで、複数の圧電板10の外表面上に電極膜を成膜すると共にパターニングを行って、励振電極20、21、引き出し電極25、26、マウント電極22、23をそれぞれ形成する電極形成工程を行う(S14)。また、これと同時に、同様の方法により、重り金属膜27を形成する(S15)。
Next, an electrode film is formed on the outer surfaces of the plurality of
次いで、共振周波数の粗調を行う(S16)。これは、重り金属膜27の粗調膜27aにレーザ光を照射して一部を蒸発させ、重量を変化させることで行う。なお、共振周波数をより高精度に調整する微調に関しては後に行う。これについては、後に説明する。
そして、最後にウエハSと圧電板10とを連結していた連結部を切断して、複数の圧電板10をウエハSから切り離して小片化する切断工程を行う(S17)。これにより、1枚のウエハSから、音叉型の圧電振動片2を一度に複数製造することができる。この時点で、圧電振動片2の製造工程が終了する。
Next, the resonance frequency is coarsely adjusted (S16). This is done by irradiating the
Finally, a connecting step that connects the wafer S and the
次に、後にリッド基板4となるリッド基板用ウエハ45を、陽極接合を行う直前の状態まで作製する第1のウエハ作製工程を行う(S20)。
まず、ソーダ石灰ガラスを所定の厚さまで研磨加工して洗浄した後に、図16に示すように、エッチング等により最表面の加工変質層を除去した円板状のリッド基板用ウエハ45を形成する(S21)。次いで、リッド基板用ウエハ45の接合面に、エッチング等により行列方向にキャビティC用の凹部4aを複数形成する凹部形成工程を行う(S22)。この時点で、第1のウエハ作製工程が終了する。
Next, a first wafer manufacturing process is performed in which a
First, after polishing and cleaning soda-lime glass to a predetermined thickness, as shown in FIG. 16, a disk-shaped
次に、上記工程と同時或いは前後のタイミングで、後にベース基板3となるベース基板用ウエハ46を、陽極接合を行う直前の状態まで作製する第2のウエハ作製工程を行う(S30)。
まず、ソーダ石灰ガラスを所定の厚さまで研磨加工して洗浄した後に、エッチング等により最表面の加工変質層を除去した円板状のベース基板用ウエハ46を形成する(S31)。次いで、図17に示すように、ベース基板用ウエハ46を貫通する一対のスルーホール30、31を複数形成する貫通孔形成工程(S32)を行う。なお、図17に示す点線Mは、後に行う切断工程で切断する切断線を図示している。
この際、後に両ウエハ45、46を重ね合わせたときに、リッド基板用ウエハ45に形成した凹部4a内に収まるように一対のスルーホール30、31を複数形成する。しかも、一方のスルーホール30が後にマウントする圧電振動片2の基部13側に位置し、他方のスルーホール31が振動腕部11、12の先端側に位置するように形成する。
Next, at the same time as the above process or at the timing before and after, a second wafer manufacturing process is performed in which the
First, after polishing and washing soda-lime glass to a predetermined thickness, a disk-shaped
At this time, when the
続いて、複数の一対のスルーホール30、31を図示しない導電体で埋めて、一対の貫通電極32、33を形成する貫通電極形成工程を行う(S33)。
続いて、ベース基板用ウエハ46の上面に導電性材料をパターニングして、図18に示すように、接合膜35を形成する接合膜形成工程(S34)を行うと共に、一対の貫通電極32、33にそれぞれ電気的に接続された引き回し電極36、37を複数形成する引き回し電極形成工程を行う(S35)。なお、図18に示す点線Mは、後に行う切断工程で切断する切断線を図示している。
この工程を行うことにより、一方の貫通電極32と一方の引き回し電極36とが導通すると共に、他方の貫通電極33と他方の引き回し電極37とが導通した状態となる。この時点で第2のウエハ作製工程が終了する。
Subsequently, a through electrode forming step for filling the plurality of pairs of through
Subsequently, a conductive material is patterned on the upper surface of the
By performing this step, one through
ところで、図9では、接合膜形成工程(S34)の後に、引き回し電極形成工程(S35)を行う工程順序としているが、これとは逆に、引き回し電極形成工程(S35)の後に、接合膜形成工程(S34)を行っても構わないし、両工程を同時に行っても構わない。いずれの工程順序であっても、同一の作用効果を奏することができる。よって、必要に応じて適宜、工程順序を変更して構わない。 By the way, in FIG. 9, the order of steps for performing the routing electrode formation step (S35) is performed after the bonding film formation step (S34). On the contrary, the bonding film formation is performed after the routing electrode formation step (S35). Step (S34) may be performed, or both steps may be performed simultaneously. Regardless of the order of steps, the same effects can be obtained. Therefore, the process order may be changed as necessary.
次に、作製した複数の圧電振動片24を、それぞれ引き回し電極36、37を介してベース基板用ウエハ46の上面にバンプ接合するマウント工程を行う(S40)。まず、一対の引き回し電極36、37上にそれぞれ金等のバンプBを形成する。そして、圧電振動片2の基部13をバンプB上に載置した後、バンプBを所定温度に加熱しながら圧電振動片2をバンプBに押し付ける。これにより、圧電振動片2は、バンプBに機械的に支持されると共に、マウント電極22、23と引き回し電極36、37とが電気的に接続された状態となる。よって、この時点で圧電振動片2の一対の励振電極20、21は、一対の貫通電極32、33に対してそれぞれ導通した状態となる。特に、圧電振動片2は、バンプ接合されるので、ベース基板用ウエハ46の上面から浮いた状態で支持される。
Next, a mounting step is performed in which the produced plurality of piezoelectric vibrating reeds 24 are bump-bonded to the upper surface of the
圧電振動片2のマウントが終了した後、ベース基板用ウエハ46に対してリッド基板用ウエハ45を重ね合わせる重ね合わせ工程を行う(S50)。具体的には、図示しない基準マーク等を指標としながら、両ウエハ45、46を正しい位置にアライメントする。これにより、マウントされた圧電振動片2が、リッド基板用ウエハ45に形成された凹部4aと両ウエハ45、46とで囲まれるキャビティC内に収容された状態となる。
After the mounting of the piezoelectric vibrating
重ね合わせ工程後、重ね合わせた2枚のウエハ45、46を図示しない陽極接合装置に入れ、所定の温度雰囲気で所定の電圧を印加して陽極接合する接合工程を行う(S60)。具体的には、接合膜35とリッド基板用ウエハ45との間に所定の電圧を印加する。すると、接合膜35とリッド基板用ウエハ45との界面に電気化学的な反応が生じ、両者がそれぞれ強固に密着して陽極接合される。これにより、圧電振動片2をキャビティC内に封止することができ、ベース基板用ウエハ46とリッド基板用ウエハ45とが接合したウエハ体を得ることができる。
After the superposition process, the superposed two
そして、上述した陽極接合が終了した後、ベース基板用ウエハ46の下面に導電性材料をパターニングして、一対の貫通電極32、33にそれぞれ電気的に接続された一対の外部電極38、39を複数形成する外部電極形成工程を行う(S70)。この工程により、外部電極38、39を利用してキャビティC内に封止された圧電振動片2を作動させることができる。
After the anodic bonding described above is completed, a conductive material is patterned on the lower surface of the
次に、ウエハ体の状態で、キャビティC内に封止された個々の圧電振動子1の周波数を微調整して所定の範囲内に収める微調工程を行う(S80)。具体的に説明すると、外部電極38、39に電圧を印加して圧電振動片2を振動させる。そして、周波数を計測しながらリッド基板用ウエハ45を通して外部からレーザ光を照射し、重り金属膜27の微調膜27bを蒸発させる。これにより、一対の振動腕部10、11の先端側の重量が変化するので、圧電振動片2の周波数を、公称周波数の所定範囲内に収まるように微調整することができる。
Next, a fine adjustment step is performed in which the frequency of each
周波数の微調が終了した後、接合されたウエハ体を図18に示す切断線Mに沿って切断して小片化する切断工程を行う(S90)。その結果、互いに陽極接合されたベース基板3とリッド基板4との間に形成されたキャビティC内に圧電振動片2が封止された、図1に示す表面実装型の圧電振動子1を一度に複数製造することができる。
なお、切断工程(S90)を行って個々の圧電振動子1に小片化した後に、微調工程(S80)を行う工程順序でも構わない。但し、上述したように、微調工程(S80)を先に行うことで、ウエハ体の状態で微調を行うことができるので、複数の圧電振動子1をより効率よく微調することができる。よって、スループットの向上化を図ることができるので、より好ましい。
After the fine adjustment of the frequency is completed, a cutting process is performed in which the bonded wafer body is cut along the cutting line M shown in FIG. As a result, the surface mount type
In addition, after performing the cutting process (S90) and dividing into individual
その後、内部の電気特性検査を行う(S100)。即ち、圧電振動片2の共振周波数、共振抵抗値、ドライブレベル特性(共振周波数及び共振抵抗値の励振電力依存性)等を測定してチェックする。また、絶縁抵抗特性等を併せてチェックする。そして、最後に圧電振動子1の外観検査を行って、寸法や品質等を最終的にチェックする。これをもって圧電振動子1の製造が終了する。
Thereafter, an internal electrical characteristic inspection is performed (S100). That is, the resonance frequency, resonance resistance value, drive level characteristic (excitation power dependence of resonance frequency and resonance resistance value), etc. of the piezoelectric vibrating
このように構成された圧電振動子1を作動させる場合には、一対の外部電極38、39間に、所定の駆動電圧を印加する。これにより、マウント電極22、23及び引き出し電極25、26を介して、励振電極20、21に電流を流すことができ、一対の振動腕部11、12を所定の周波数で振動させることができる。そして、これら一対の振動腕部11、12の振動を利用して、時刻源、制御信号のタイミング源やリファレンス信号源等として利用することができる。
When the
特に、本実施形態の圧電振動片2は、一対の振動腕部11、12が先端に向かう途中で1回折り曲げられているので、基端から折曲部11a、12aまでの見かけ上の長さを短くしたとしても、実質的な長さを長くすることができる。従って、周波数を保ったまま、圧電振動片2の全長を短くすることができ、さらなる小型化を図ることができる。しかも、基部13の長さを短くする必要がないので、振動漏れを十分に低減した状態を維持することができる。加えて、マウントに十分な面積を確保することができるので、圧電振動片2のマウント性にも影響を与えることがない。
In particular, the piezoelectric vibrating
更に、一対の振動腕部11、12の基端側には溝部14が形成されているので、一対の励振電極20、21が圧電振動片2を挟んで一部対向した位置関係となっている。そのため、一対の励振電極20、21間における電界効率を上げることができる。よって、振動損失を抑えることができ、振動特性を向上することができる。従って、振動腕部11、12の幅を保ったまま、CI値を十分に低減させることができる。
Further, since the
このように、本実施形態の圧電振動片2によれば、CI値を十分に低くしたうえで全長を短くして小型化を図ることができる。しかも、振動漏れを十分に低減できるだけの基部13の長さも確保することができる。
また、本実施形態の圧電振動子1によれば、上述した圧電振動片2を備えているので、従来よりも全長を短くして小型化を図ることができ、小型化のニーズに対応することができる。また、CI値が十分に低いうえ、振動漏れが十分に低減している圧電振動片2でもあるので、信頼性が向上した高品質な圧電振動子1とすることができる。
更に、この圧電振動子1は、圧電振動片2をキャビティC内に密閉した表面実装型のガラスパッケージタイプであるので、塵埃等の影響を受けることなく圧電振動片2を振動させることができ、高品質化を図ることができる。加えて、表面実装型であるので、実装を容易に行うことができると共に、実装後の安定性に優れている。
As described above, according to the piezoelectric vibrating
Further, according to the
Furthermore, since this
また、上記実施形態では、圧電振動子の一例として、表面実施型のガラスパッケージタイプの圧電振動子を例に挙げて説明したが、このタイプの圧電振動子に限定されるものではない。例えば、セラミック等の絶縁基板上にマウント電極を形成し、該マウント電極に圧電振動片のマウント電極を接続させ、その後、ガラスや金属等のリッドで気密した所謂セラミックパッケージタイプの圧電振動子でも構わない。
更には、表面実装型ではなく、例えば、図19に示すようにシリンダパッケージタイプの圧電振動子でも構わない。次に、このシリンダパッケージタイプの圧電振動子について、簡単に説明する。
In the above-described embodiment, the surface-implemented glass package type piezoelectric vibrator is described as an example of the piezoelectric vibrator, but is not limited to this type of piezoelectric vibrator. For example, a so-called ceramic package type piezoelectric vibrator in which a mount electrode is formed on an insulating substrate such as ceramic, a mount electrode of a piezoelectric vibrating piece is connected to the mount electrode, and then hermetically sealed with a lid such as glass or metal may be used. Absent.
Further, instead of the surface mount type, for example, a cylinder package type piezoelectric vibrator as shown in FIG. 19 may be used. Next, the cylinder package type piezoelectric vibrator will be briefly described.
この圧電振動子50は、図19及び図20に示すように、圧電振動片2と、該圧電振動片2を内部に収納するケース51と、圧電振動片2をケース51内に密閉させる気密端子52と、を備えている。
19 and 20, the
圧電振動片2は、ケース51内に収納された状態で気密端子52を構成するリード端子61のインナーリード61aにマウントされている。
ケース51は、有底円筒状に形成されており、気密端子52の後述するステム60の外周に対して圧入されて、嵌合固定されている。なお、このケース51の圧入は、真空中で行われており、ケース51内の圧電振動片2を囲む空間が真空に保たれた状態となっている。
The piezoelectric vibrating
The
気密端子52は、ケース51内を密閉するものであって、ケース51内に圧入固定されるステム60と、該ステム60を貫通した状態で配置され、ステム60を間に挟んで一端側が圧電振動片2の一対のマウント電極22、23に電気的に接続されるインナーリード61aとされ、他端側が外部に電気的に接続されるアウターリード61bとされた2本のリード端子61と、該リード端子61とステム60とを固定させる充填材62とを有している。
The airtight terminal 52 seals the inside of the
ステム60は、金属材料(例えば、低炭素鋼(Fe)、鉄ニッケル合金(Fe−Ni)、鉄ニッケルコバルト合金(Fe−Ni−Co))によって環状に形成されたものである。また、充填材62の材料としては、例えば、ホウ珪酸ガラスである。なお、このステム60の外周には、リード端子61と同じ材料のメッキ(金属膜)が被膜されている。
The
リード端子61は、例えば、ステム60と同じ材料である導電性材料から形成されたものであって、ケース51内に突出している部分がインナーリード61aとなり、ケース51外に突出している部分がアウターリード61bとなっている。そして、圧電振動片2は、インナーリード61aの先端に載置された状態で、金等の導電性のバンプBによって機械的にマウントされている。即ち、バンプBを介してインナーリード61aとマウント電極22、23と、が機械的に接合されていると同時に、電気的に接続されている。その結果、圧電振動片2は、2本のリード端子61にマウントされた状態となっている。
The
なお、本実施形態の圧電振動子50を構成するステム60及びリード端子61のメッキの材質としては、耐熱ハンダメッキや、錫銅合金や金錫合金等が用いられる。また、ステム60の外周のメッキを介在させて、ケース51を真空中で冷間圧接させることにより、ケース51の内部を真空状態で気密封止できるようになっている。
As a material for plating the
次に、シリンダパッケージタイプの圧電振動子50の製造方法について、図21に示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。
始めに、圧電振動片製造工程(S10)を行って圧電振動片2を作製する。なお、この工程は、既に詳細に説明したのでここでは説明を省略する。
Next, a method for manufacturing the cylinder package type
First, the piezoelectric vibrating
次に、気密端子52を作製する気密端子作製工程を行う(S110)。具体的には、まず、ステム作製工程によりステム60を作製する(S111)。即ち、鉄ニッケルコバルト合金や鉄ニッケル合金等の導電性を有する板部材をランス加工した後、複数回の深絞り加工を行って有底の筒部材を形成する。そして、筒部材の底面に開口を形成すると共に、外形抜きを行って筒部材を板部材から切り離すことで、ステム60を作製する。
次いで、ステム60内に、リード端子61及び充填材62をそれぞれセットするセット工程を行う(S112)。まず、作製したステム60を、図示しない専用の治具にセットした後、予めリング状に焼結された充填材62をステム60の内部にセットすると共に、充填材62を貫通するようにリード端子61をセットする。
Next, an airtight terminal production process for producing the
Next, a setting process for setting the
上記セット工程により、ステム60とリード端子61と充填材62とを組み合わせた後、治具を加熱炉内に入れて1000℃前後の温度雰囲気で充填材62の焼成を行う(S113)。これにより、充填材62とリード端子61との間、充填材62とステム60との間が完全に封着されて、気密に耐えられる構造となる。そして、治具から取り出すことで、気密端子52を得ることができる。この時点で、気密端子作製工程が終了する。
After the
次に、リード端子61の外表面及びステム60の外周に同一材料の金属膜を湿式メッキ法で被膜させるメッキ工程を行う(S120)。そのための前処理として、リード端子61の外表面及びステム60の外周を洗浄すると共に、アルカリ溶液で脱脂した後、塩酸及び硫酸の溶液にて酸洗浄を行う。この前処理が終了した後、リード端子61の外表面及びステム60の外周面に下地金属膜を形成する。例えば、Cuメッキ或いはNiメッキを略2μm〜5μmの膜厚で被膜させる。続いて、下地金属膜上に仕上金属膜を形成する。例えば錫や銀等の単一材料の他、耐熱メッキや、錫銅合金、錫ビス膜合金、錫アンチモン合金等を、略8μm〜15μmの膜厚で被膜させる。
このように、下地金属膜及び仕上金属膜からなる金属膜を被膜させることで、インナーリード61aと圧電振動片2との接続を可能にすることができる。また、圧電振動片2の接続だけでなく、ステム60の外周に被膜された金属膜が柔らかく弾性変形する特性を有しているので、ステム60とケース51との冷間圧接を可能にすることができ、気密接合を行うことができる。
Next, a plating process is performed in which a metal film of the same material is coated on the outer surface of the
In this way, the
続いて、金属膜の安定化を図るため、真空雰囲気の炉中でアニーリングを行う(S130)。例えば、170℃の温度で1時間の加熱を行う。これにより、下地金属膜の材料と仕上金属膜の材料との界面に形成される金属間化合物の組成を調整して、ウイスカの発生を抑制することができる。このアニーリングが終了した時点で、圧電振動片2をマウントするマウント工程を行うことができる。なお、金属膜を被膜する際に、湿式メッキ法で行った場合を例にしたが、この場合に限られず、例えば、蒸着法や化学気相法等で行っても構わない。
Subsequently, in order to stabilize the metal film, annealing is performed in a vacuum atmosphere furnace (S130). For example, heating is performed at a temperature of 170 ° C. for 1 hour. Thus, whisker generation can be suppressed by adjusting the composition of the intermetallic compound formed at the interface between the material of the base metal film and the material of the finished metal film. When this annealing is completed, a mounting process for mounting the piezoelectric vibrating
なお、本実施形態では、アニーリングが終了した後、次に行うマウント工程のためにインナーリード61aの先端に、金等の導電性のバンプBを形成する(S140)。そして、バンプBが形成された部分に、基部13の外表面上に形成されたマウント電極22、23を重ね合わせる。そして、バンプBを加熱しながら、該バンプBを介してインナーリード61aと圧電振動片2とを所定の圧力で重ね合わせる。これにより、圧電振動片2をインナーリード61aにマウントすることができる(S150)。即ち、一対のマウント電極22、23とインナーリード61aとが電気的に接続された状態で、圧電振動片2がリード端子61に機械的に支持される。
なお、バンプB接続する際に、加熱・加圧を行ってマウントしたが、超音波を利用してバンプB接続を行っても構わない。
In the present embodiment, after the annealing is completed, a conductive bump B such as gold is formed on the tip of the
In addition, although it mounted by performing heating and pressurization at the time of bump B connection, bump B connection may be performed using an ultrasonic wave.
次いで、マウントによる歪みをなくすために、所定の温度でベーキングを行う(S160)。続いて、ケース51を固定する前に、圧電振動片2の周波数調整(微調)を行う(S170)。この周波数調整について、具体的に説明すると、全体を真空チャンバーに入れた状態で、アウターリード71b間に電圧を印加して圧電振動片2を振動させる。そして、周波数を計測しながら、レーザにより重り金属膜の微調膜を蒸発させることで、周波数の調整を行う。この周波数調整を行うことで、予め決められた周波数の範囲内に圧電振動片2の周波数を調整することができる。
Next, baking is performed at a predetermined temperature in order to eliminate distortion due to the mount (S160). Subsequently, before fixing the
なお、上記微調及び先に行った粗調の際に、レーザの照射により重り金属膜を蒸発させることで、周波数調整を行ったが、レーザではなくアルゴンイオンを利用しても構わない。この場合には、アルゴンイオンの照射によりスパッタリングを行い、重り金属膜を除去することで周波数調整を行う。 Note that the frequency adjustment was performed by evaporating the weight metal film by laser irradiation during the fine adjustment and the coarse adjustment performed previously, but argon ions may be used instead of the laser. In this case, sputtering is performed by irradiation with argon ions, and the frequency is adjusted by removing the weight metal film.
次に、マウントされた圧電振動片2を内部に収納するようにケース51をステム60に圧入し、圧電振動片2を気密封止する封止工程を行う(S180)。具体的に説明すると、真空中で所定の荷重を加えながらケース51を気密端子52のステム60の外周に圧入する。すると、ステム60の外周に形成された金属膜が弾性変形するので、冷間圧接により気密封止することができる。これにより、ケース51内に圧電振動片2を密閉して真空封止することができる。
なお、この工程を行う前に、圧電振動片2、ケース51及び気密端子52を十分に加熱して、表面吸着水分等を脱離させておくことが好ましい。
Next, a sealing step is performed in which the
Before performing this step, it is preferable to sufficiently heat the piezoelectric vibrating
そして、ケース51の固定が終了した後、スクリーニングを行う(S190)。このスクリーニングは、周波数や共振抵抗値の安定化を図ると共に、ケース51を圧入した嵌合部に圧縮応力に起因する金属ウイスカが発生してしまうことを抑制するために行うものである。スクリーニング終了後、内部の電気特性検査を行う(S200)。即ち、圧電振動片2の共振周波数、共振抵抗値、ドライブレベル特性(共振周波数及び共振抵抗値の励振電力依存性)等を測定してチェックする。また、絶縁抵抗特性等を併せてチェックする。そして、最後に圧電振動子50の外観検査を行って、寸法や品質等を最終的にチェックする。この結果、図19及び図20に示す圧電振動子50を一度に複数製造することができる。
Then, after the
このように構成された圧電振動子50であっても、振動漏れが十分に低減した状態で全長が短く小型化された圧電振動片2を備えているので、同様に全長を短くして小型化を図ることができる。また、この圧電振動子50は、圧電振動片2をケース51内に密閉したシリンダパッケージタイプであるので、塵埃等の影響を受けることなく圧電振動片2を振動させることができ、高品質化を図ることができる。
Even the
また、シリンダパッケージタイプの圧電振動子50を、さらにモールド樹脂部71で固めて表面実装型振動子70としても構わない。
この表面実装型振動子70は、図22及び図23に示すように、圧電振動子50と、該圧電振動子50を所定の形状で固定するモールド樹脂部71と、一端側がアウターリード61bに電気的に接続されると共に、他端側がモールド樹脂部71の底面に露出して外部に電気的に接続される外部接続端子72と、を備えている。
この外部接続端子72は、銅等の金属材料で断面コ形に形成されている。このように圧電振動子50をモールド樹脂部71で固めることで、回路基板等に安定して取り付けることができるので、より使用し易く、使い易さが向上する。特に、圧電振動子50は全長が短く小型化されているので、表面実装型振動子70自体に関しても小型化を図ることができる。
In addition, the cylinder package type
As shown in FIGS. 22 and 23, the surface
The
次に、本発明に係る発振器の一実施形態について、図24を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器100は、図24に示すように、圧電振動子1を、集積回路101に電気的に接続された発振子として構成したものである。この発振器100は、コンデンサ等の電子部品102が実装された基板103を備えている。基板103には、発振器用の上記集積回路101が実装されており、この集積回路101の近傍に、圧電振動子1の圧電振動片2が実装されている。これら電子部品102、集積回路101及び圧電振動子1は、図示しない配線パターンによってそれぞれ電気的に接続されている。なお、各構成部品は、図示しない樹脂によりモールドされている。
Next, an embodiment of an oscillator according to the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 24, the
このように構成された発振器100において、圧電振動子1に電圧を印加すると、該圧電振動子1内の圧電振動片2が振動する。この振動は、圧電振動片2が有する圧電特性により電気信号に変換されて、集積回路101に電気信号として入力される。入力された電気信号は、集積回路101によって各種処理がなされ、周波数信号として出力される。これにより、圧電振動子1が発振子として機能する。
また、集積回路101の構成を、例えば、RTC(リアルタイムクロック)モジュール等を要求に応じて選択的に設定することで、時計用単機能発振器等の他、当該機器や外部機器の動作日や時刻を制御したり、時刻やカレンダー等を提供したりする機能を付加することができる。
In the
Further, by selectively setting the configuration of the
本実施形態の発振器100によれば、上述した圧電振動子1を備えているので、発振器100自体の小型化を図ることができると共に、製品の信頼性を向上することができる。また、これに加え、長期にわたって安定した高精度な周波数信号を得ることができる。
According to the
次に、本発明に係る電子機器の一実施形態について、図25を参照して説明する。なお電子機器として、上述した圧電振動子1を有する携帯情報機器110を例にして説明する。始めに本実施形態の携帯情報機器110は、例えば、携帯電話に代表されるものであり、従来技術における腕時計を発展、改良したものである。外観は腕時計に類似し、文字盤に相当する部分に液晶ディスプレイを配し、この画面上に現在の時刻等を表示させることができるものである。また、通信機として利用する場合には、手首から外し、バンドの内側部分に内蔵されたスピーカ及びマイクロフォンによって、従来技術の携帯電話と同様の通信を行うことが可能である。しかしながら、従来の携帯電話と比較して、格段に小型化及び軽量化されている。
Next, an embodiment of an electronic apparatus according to the invention will be described with reference to FIG. Note that the
次に、本実施形態の携帯情報機器110の構成について説明する。
この携帯情報機器110は、図25に示すように、圧電振動子1と、電力を供給するための電源部111とを備えている。電源部111は、例えば、リチウム二次電池からなっている。この電源部111には、各種制御を行う制御部112と、時刻等のカウントを行う計時部113と、外部との通信を行う通信部114と、各種情報を表示する表示部115と、それぞれの機能部の電圧を検出する電圧検出部116とが並列に接続されている。そして、電源部111によって、各機能部に電力が供給されるようになっている。
Next, the configuration of the
As shown in FIG. 25, the
制御部112は、各機能部を制御して音声データの送信及び受信、現在時刻の計測や表示等、システム全体の動作制御を行う。また、制御部112は、予めプログラムが書き込まれたROMと、該ROMに書き込まれたプログラムを読み出して実行するCPUと、該CPUのワークエリアとして使用されるRAM等とを備えている。
The
計時部113は、発振回路、レジスタ回路、カウンタ回路及びインターフェース回路等を内蔵する集積回路と、圧電振動子1とを備えている。圧電振動子1に電圧を印加すると圧電振動片2が振動し、該振動が水晶の有する圧電特性により電気信号に変換されて、発振回路に電気信号として入力される。発振回路の出力は二値化され、レジスタ回路とカウンタ回路とにより計数される。そして、インターフェース回路を介して、制御部112と信号の送受信が行われ、表示部115に、現在時刻や現在日付或いはカレンダー情報等が表示される。
The
通信部114は、従来の携帯電話と同様の機能を有し、無線部117、音声処理部118、切替部119、増幅部120、音声入出力部121、電話番号入力部122、着信音発生部123及び呼制御メモリ部124を備えている。
無線部117は、音声データ等の各種データを、アンテナ125を介して基地局と送受信のやりとりを行う。音声処理部118は、無線部117又は増幅部120から入力された音声信号を符号化及び複号化する。増幅部120は、音声処理部118又は音声入出力部121から入力された信号を、所定のレベルまで増幅する。音声入出力部121は、スピーカやマイクロフォン等からなり、着信音や受話音声を拡声したり、音声を集音したりする。
The
The
また、着信音発生部123は、基地局からの呼び出しに応じて着信音を生成する。切替部119は、着信時に限って、音声処理部118に接続されている増幅部120を着信音発生部123に切り替えることによって、着信音発生部123において生成された着信音が増幅部120を介して音声入出力部121に出力される。
なお、呼制御メモリ部124は、通信の発着呼制御に係るプログラムを格納する。また、電話番号入力部122は、例えば、0から9の番号キー及びその他のキーを備えており、これら番号キー等を押下することにより、通話先の電話番号等が入力される。
In addition, the
The call
電圧検出部116は、電源部111によって制御部112等の各機能部に対して加えられている電圧が、所定の値を下回った場合に、その電圧降下を検出して制御部112に通知する。このときの所定の電圧値は、通信部114を安定して動作させるために必要な最低限の電圧として予め設定されている値であり、例えば、3V程度となる。電圧検出部116から電圧降下の通知を受けた制御部112は、無線部117、音声処理部118、切替部119及び着信音発生部123の動作を禁止する。特に、消費電力の大きな無線部117の動作停止は、必須となる。更に、表示部115に、通信部114が電池残量の不足により使用不能になった旨が表示される。
When the voltage applied to each functional unit such as the
即ち、電圧検出部116と制御部112とによって、通信部114の動作を禁止し、その旨を表示部115に表示することができる。この表示は、文字メッセージであっても良いが、より直感的な表示として、表示部115の表示面の上部に表示された電話アイコンに、×(バツ)印を付けるようにしても良い。
なお、通信部114の機能に係る部分の電源を、選択的に遮断することができる電源遮断部126を備えることで、通信部114の機能をより確実に停止することができる。
That is, the operation of the
In addition, the function of the
本実施形態の携帯情報機器110によれば、上述した圧電振動子1を備えているので、携帯情報機器110自体も同様に小型化を図ることができ、製品の信頼性を向上することができる。また、これに加え、長期にわたって安定した高精度な時計情報を表示することができる。
According to the
次に、本発明に係る電波時計130の一実施形態について、図26を参照して説明する。本実施形態の電波時計130は、図26に示すように、フィルタ部131に電気的に接続された圧電振動子1を備えたものであり、時計情報を含む標準の電波を受信して、正確な時刻に自動修正して表示する機能を備えた時計である。
日本国内には、福島県(40kHz)と佐賀県(60kHz)とに、標準の電波を送信する送信所(送信局)があり、それぞれ標準電波を送信している。40kHz若しくは60kHzのような長波は、地表を伝播する性質と、電離層と地表とを反射しながら伝播する性質とを併せもつため、伝播範囲が広く、上述した2つの送信所で日本国内を全て網羅している。
Next, an embodiment of a
In Japan, there are transmitting stations (transmitting stations) that transmit standard radio waves in Fukushima Prefecture (40 kHz) and Saga Prefecture (60 kHz), each transmitting standard radio waves. Long waves such as 40 kHz or 60 kHz have the property of propagating the surface of the earth and the property of propagating while reflecting the ionosphere and the surface of the earth, so the propagation range is wide, and the above two transmitting stations cover all of Japan. is doing.
以下、電波時計130の機能的構成について詳細に説明する。
アンテナ132は、40kHz若しくは60kHzの長波の標準電波を受信する。長波の標準電波は、タイムコードと呼ばれる時刻情報を、40kHz若しくは60kHzの搬送波にAM変調をかけたものである。受信された長波の標準電波は、アンプ133によって増幅され、複数の圧電振動子1を有するフィルタ部131によって濾波、同調される。
本実施形態における圧電振動子1は、上記搬送周波数と同一の40kHz及び60kHzの共振周波数を有する水晶振動子部138、139をそれぞれ備えている。
Hereinafter, the functional configuration of the
The
The
更に、濾波された所定周波数の信号は、検波、整流回路134により検波復調される。続いて、波形整形回路135を介してタイムコードが取り出され、CPU136でカウントされる。CPU136では、現在の年、積算日、曜日、時刻等の情報を読み取る。読み取られた情報は、RTC137に反映され、正確な時刻情報が表示される。
搬送波は、40kHz若しくは60kHzであるから、水晶振動子部138、139は、上述した音叉型の構造を持つ振動子が好適である。
Further, the filtered signal having a predetermined frequency is detected and demodulated by the detection and
Since the carrier wave is 40 kHz or 60 kHz, the
なお、上述の説明は、日本国内の例で示したが、長波の標準電波の周波数は、海外では異なっている。例えば、ドイツでは77.5KHzの標準電波が用いられている。従って、海外でも対応可能な電波時計130を携帯機器に組み込む場合には、さらに日本の場合とは異なる周波数の圧電振動子1を必要とする。
In addition, although the above-mentioned description was shown in the example in Japan, the frequency of the long standard wave is different overseas. For example, in Germany, a standard radio wave of 77.5 KHz is used. Accordingly, when the
本実施形態の電波時計130によれば、上述した圧電振動子1を備えているので、電波時計130自体も同様に小型化を図ることができ、製品の信頼性を向上することができる。またこれに加え、長期にわたって安定して高精度に時刻をカウントすることができる。
According to the
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上記実施形態では、一対の振動腕部11、12を先端に向かう途中で1回折り曲げた場合を例に挙げて説明したが、折り曲げ回数は2回以上でも構わない。特に、折り曲げ回数を多くするほど、振動腕部11、12の実質的な長さを長くすることができるので、周波数をさらに低減させることが可能である。
For example, in the above-described embodiment, the case where the pair of vibrating
また、上記実施形態では、一対の振動腕部11、12を内側から外側に向けて折り曲げた場合を例に挙げたが、図27に示すように、外側から内側に向けて略180度折り曲げても構わない。この場合であっても、同様の作用効果を奏することができる。なお、図27では、励振電極20、21、引き出し電極25、26、マウント電極22、23の図示を省略している。
Moreover, in the said embodiment, although the case where the pair of vibrating
また、上記実施形態では、一対の振動腕部11、12の基端側にのみ溝部14を形成したが、図28に示すように、折り曲げられた側の振動腕部11、12のうち折曲部11a、12a側における両面に溝部14をさらに形成しても構わない。この場合には、溝部形成工程の際、基端側と折り曲げた側の折曲部11a、12a側とに溝部14を同時に形成するようにエッチングを行えば良い。
Moreover, in the said embodiment, although the
このように、折曲部11a、12a側にも溝部14を形成することで、折曲部11a、12a側において一対の励振電極20、21が一部対向した位置関係となるので、電界効率を上げることができる。そのため、折曲部11a、12aが振動時の節となり難い。その結果、一対の振動腕部11、12は、見かけ上2点で支持された状態となってしまうことがないので、二次振動等の高次振動モードではなく、一次振動する。よって、振動腕部11、12が途中で折り曲げられていたとしても、理想的な屈曲振動モードで振動させることができ、信頼性を向上することができる。
Thus, by forming the
なお、折曲部11a、12a側に溝部14を形成する際、図29に示すように、振動腕部11、12を外側から内側に向かって折り曲げるようにしても、同様の作用効果を奏することができる。また、振動腕部11、12を2回以上折り曲げる場合には、折り曲げた側に、その都度、溝部14を形成すれば良い。
In addition, when forming the
C…キャビティ
S…ウエハ
1、50…圧電振動子
2…圧電振動片
3…ベース基板
4…リッド基板
10…圧電板
11、12…振動腕部
13…基部
14…溝部
20、21…励振電極
22、23…マウント電極
38、39…外部電極
51…ケース
52…気密端子
60…ステム
61…リード端子
61a…インナーリード
61b…アウターリード
62…充填材
100…発振器
101…発振器の集積回路
110…携帯情報機器(電子機器)
113…携帯情報機器の計時部
130…電波時計
131…電波時計のフィルタ部
C: Cavity S:
113: Timekeeping unit of
Claims (10)
前記一対の振動腕部の基端側における両面に、長さ方向に沿ってそれぞれ形成された溝部と、
前記一対の振動腕部の外表面上にそれぞれ形成され、駆動電圧が印加されたときに一対の振動腕部を振動させる励振電極と、
前記基部の外表面上に形成され、前記一対の励振電極に対して電気的にそれぞれ接続された一対のマウント電極と、を備えていることを特徴とする圧電振動片。 A piezoelectric plate having a pair of vibrating arm portions bent at least once so as to be arranged in parallel on the way from the proximal end to the distal end, and a base portion integrally fixing the proximal end sides of the pair of vibrating arm portions;
Groove portions respectively formed along the length direction on both surfaces on the base end side of the pair of vibrating arm portions;
Excitation electrodes formed on the outer surfaces of the pair of vibrating arms, respectively, for vibrating the pair of vibrating arms when a driving voltage is applied;
A piezoelectric vibrating piece, comprising: a pair of mount electrodes formed on an outer surface of the base and electrically connected to the pair of excitation electrodes.
前記溝部は、折り曲げられた側の前記振動腕部のうち折曲部側における両面に、さらに形成されていることを特徴とする圧電振動片。 The piezoelectric vibrating piece according to claim 1,
2. The piezoelectric vibrating piece according to claim 1, wherein the groove is further formed on both sides of the bent arm side on the bent side.
前記ウエハをフォトリソ技術によってエッチングして、該ウエハに、基端から先端に向かう途中で平行に並ぶように少なくとも1回折り曲げられた一対の振動腕部と、一対の振動腕部の基端側を一体的に固定する基部と、を有する圧電板の外形形状を複数形成する外形形成工程と、
前記一対の振動腕部の基端側における両面に、長さ方向に沿ってそれぞれ溝部を形成する溝部形成工程と、
複数の前記圧電板の外表面上に電極膜をパターニングして、駆動電圧が印加されたときに前記一対の振動腕部を振動させる励振電極を一対の振動腕部の外表面上に形成すると共に、一対の励振電極に対して電気的にそれぞれ接続された一対のマウント電極を前記基部の外表面上に形成する電極形成工程と、
複数の前記圧電板を前記ウエハから切り離して小片化する切断工程と、を備えていることを特徴とする圧電振動片の製造方法。 A method of manufacturing a plurality of piezoelectric vibrating pieces at a time using a wafer made of a piezoelectric material,
The wafer is etched by photolithography, and a pair of vibrating arm portions bent at least once so as to be arranged in parallel on the wafer from the proximal end to the distal end, and the proximal end sides of the pair of vibrating arm portions An outer shape forming step of forming a plurality of outer shapes of the piezoelectric plate having a base portion fixed integrally;
A groove portion forming step for forming groove portions along the length direction on both surfaces of the pair of vibrating arm portions on the base end side; and
An electrode film is patterned on the outer surfaces of the plurality of piezoelectric plates to form excitation electrodes on the outer surfaces of the pair of vibrating arms when a driving voltage is applied to vibrate the pair of vibrating arms. Forming a pair of mount electrodes electrically connected to the pair of excitation electrodes on the outer surface of the base, and
And a cutting step of separating the plurality of piezoelectric plates from the wafer into small pieces.
前記溝部形成工程の際、折り曲げられた側の前記振動腕部のうち折曲部側における両面に、前記溝部をさらに形成することを特徴とする圧電振動片の製造方法。 In the manufacturing method of the piezoelectric vibrating piece according to claim 3,
In the groove forming step, the groove is further formed on both sides of the bent arm portion on the bent portion side.
前記圧電振動片を上面にマウントするベース基板と、
マウントされた前記圧電振動片をキャビティ内に収容した状態で前記ベース基板に接合されたリッド基板と、
前記ベース基板の下面に形成され、マウントされた前記圧電振動片の一対のマウント電極に対してそれぞれ電気的に接続された一対の外部電極と、を備えていることを特徴とする圧電振動子。 The piezoelectric vibrator according to claim 5, wherein
A base substrate for mounting the piezoelectric vibrating piece on the upper surface;
A lid substrate bonded to the base substrate in a state where the mounted piezoelectric vibrating piece is accommodated in a cavity;
A piezoelectric vibrator comprising: a pair of external electrodes formed on the lower surface of the base substrate and electrically connected to a pair of mount electrodes of the mounted piezoelectric vibrating piece.
前記圧電振動片を内部に収納するケースと、
環状に形成されて前記ケース内に圧入固定されるステムと、該ステムを貫通した状態で配置され、ステムを間に挟んで一端側が前記一対のマウント電極にそれぞれ電気的に接続されるインナーリードとされ、他端側が外部にそれぞれ電気的に接続されるアウターリードとされた2本のリード端子と、該リード端子と前記ステムとを固定させる充填材とを有し、前記ケース内を密閉させる気密端子と、を備えていることを特徴とする圧電振動子。 The piezoelectric vibrator according to claim 5, wherein
A case for housing the piezoelectric vibrating piece therein;
A stem formed in an annular shape and press-fitted and fixed in the case; an inner lead disposed through the stem and having one end side electrically connected to the pair of mount electrodes with the stem interposed therebetween; Two lead terminals whose outer ends are electrically connected to the outside, respectively, and a filler for fixing the lead terminals and the stem, and hermetically seal the inside of the case And a piezoelectric vibrator.
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