JP2016146595A - 振動片の製造方法、ウェハー、振動片、振動子、発振器、リアルタイムクロック、電子機器、および移動体 - Google Patents
振動片の製造方法、ウェハー、振動片、振動子、発振器、リアルタイムクロック、電子機器、および移動体 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】小型な振動片を、良好な歩留まりで製造することができる振動片の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る振動片の製造方法は、基部10、および基部10から第1方向に沿って延出している一対の振動腕20a,20bを含む振動片の製造方法であって、基板101をエッチングして、平面視で、基部10、振動腕20a,20b、基部10および振動腕20a,20bを囲むように設けられたフレーム部40、ならびに基部10とフレーム部40とを連結する連結部50を形成する外形形成工程と、連結部50を切断して、振動片を個片化する個片化工程と、を含み、外形形成工程では、連結部50を、平面視で基部10の、第1方向と直交する第2方向と交差する互いに表裏の関係にある2つの側面のいずれか1つのみからフレーム部40に延出するように形成する。
【選択図】図5
【解決手段】本発明に係る振動片の製造方法は、基部10、および基部10から第1方向に沿って延出している一対の振動腕20a,20bを含む振動片の製造方法であって、基板101をエッチングして、平面視で、基部10、振動腕20a,20b、基部10および振動腕20a,20bを囲むように設けられたフレーム部40、ならびに基部10とフレーム部40とを連結する連結部50を形成する外形形成工程と、連結部50を切断して、振動片を個片化する個片化工程と、を含み、外形形成工程では、連結部50を、平面視で基部10の、第1方向と直交する第2方向と交差する互いに表裏の関係にある2つの側面のいずれか1つのみからフレーム部40に延出するように形成する。
【選択図】図5
Description
本発明は、振動片の製造方法、ウェハー、振動片、振動子、発振器、リアルタイムクロック、電子機器、および移動体に関する。
HDD(ハード・ディスク・ドライブ)、モバイルコンピューター、あるいはICカード等の小型の情報機器や、携帯電話、自動車電話、またはページングシステム等の移動体通信機器等において、振動子や発振器等の電子デバイスが広く使用されている。
このような電子デバイスに用いられている振動片は、基部と、該基部から延出している一対の振動腕と、を備えている。このような振動片は、例えば、水晶等からなるウェハーをエッチングして、基部の一部が折り取り部(連結部)を介して母材に繋がっている外形を形成し、その後に、折り取り部を切断することによって得られる。
例えば、特許文献1には、基部の振動腕とは反対側の端部に、折り取り部が設けられた振動片が記載されている。また、特許文献2では、基部の、一対の振動腕が並ぶ方向の両端部に、折り取り部が設けられた振動片が記載されている。
しかしながら、特許文献1に記載の振動片では、近年の小型化の要求に伴い、振動片を小型化するために基部の長さを短くすると、折り取りの際に、基部の振動腕側の側面近傍に応力が集中する場合がある。したがって、小型化を図ることができない場合がある。
また、特許文献2に記載の振動片では、折り取り部は、基部の、一対の振動腕が並ぶ方向の両端部に設けられているので、片端部に設けられている場合に比べて、振動片が折り取り部(連結部)を介してウェハーへ強固に固定されることに起因し、スプリアスモード(一対の振動腕が、平面視で同一方向に屈曲運動を繰り返す屈曲振動モード)のウェハー状態での共振周波数F1´は、ウェハーから折り取られた個片状態での共振周波数F1よりも顕著に高くなる場合がある。
これに対してメインモード(一対の振動腕が、平面視で互いに離間と接近とを交互に繰り返す屈曲振動モード)では、一対の振動腕の屈曲振動は平面視で互いに反対方向へ変形する屈曲運動が主たる運動であることによって、基部周辺で大部分の運動が相殺されるために、折り取り部の影響を受け難いので、折り取り部が、基部の、一対の振動腕が並ぶ方向の両端部に設けられているか、片端部に設けられているかによる、ウェハー状態での共振周波数F0´とウェハーから折り取られた個片状態での共振周波数F0とが顕著に異なることは稀である(スプリアスモードとの結合に起因するものを除く)。
したがって、特許文献2に記載の振動片では、メインモードとスプリアスモードとの結合に起因する共振周波数変化を除けば、ウェハー状態で測定されるメインモードの共振周
波数F0´とスプリアスモードの共振周波数F1´との差|F0´−F1´」が、ウェハーから折り取られた後の個片状態で測定されるメインモードの共振周波数F0とスプリアスモードの共振周波数F1との差|F0−F1|よりも顕著に小さくなることに起因して、ウェハー状態でのメインモードとスプリアスモードとの結合が、折り取り後の個片状態での結合よりも顕著に強くなる場合があり、この結合の影響で、ウェハー状態でのメインモードの共振周波数F0´は変化する。
波数F0´とスプリアスモードの共振周波数F1´との差|F0´−F1´」が、ウェハーから折り取られた後の個片状態で測定されるメインモードの共振周波数F0とスプリアスモードの共振周波数F1との差|F0−F1|よりも顕著に小さくなることに起因して、ウェハー状態でのメインモードとスプリアスモードとの結合が、折り取り後の個片状態での結合よりも顕著に強くなる場合があり、この結合の影響で、ウェハー状態でのメインモードの共振周波数F0´は変化する。
この結合の強さの変化は振動片や折り取り部の形状寸法ばらつきに依存するため、これらの形状を形成する際の製造ばらつきによって、F0´とF0との差が大きくばらつくことになる。その結果、ウェハー状態の共振周波数F0´から折り取り後の共振周波数F0を正確に予想することが難しくなるため、ウェハー状態でのメインモードの周波数調整の精度が劣化してしまい、歩留まりの悪化を招く場合がある。
本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、小型な振動片を、良好な歩留まりで製造することができる振動片の製造方法を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、小型な振動片を、良好な歩留まりで製造することができるウェハーを提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、小型な振動片を、良好な歩留まりで製造することができる振動片の製造方法で製造された振動片を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、上記振動片を備えている振動子、発振器、リアルタイムクロック、電子機器、および移動体を提供することにある。
本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。
[適用例1]
本適用例に係る振動片の製造方法は、
基部、および前記基部から第1方向に沿って延出している一対の振動腕を含む振動片の製造方法であって、
基板をエッチングして、平面視で、前記基部、前記振動腕、前記基部および前記振動腕を囲むように設けられたフレーム部、ならびに前記基部と前記フレーム部とを連結する連結部を形成する外形形成工程と、
前記連結部を切断して、前記振動片を個片化する個片化工程と、
を含み、
前記外形形成工程では、
前記連結部を、前記基部の、平面視で前記第1方向と直交する第2方向と交差する互いに表裏の関係にある2つの側面のいずれか1つのみから前記フレーム部に延出するように形成する。
本適用例に係る振動片の製造方法は、
基部、および前記基部から第1方向に沿って延出している一対の振動腕を含む振動片の製造方法であって、
基板をエッチングして、平面視で、前記基部、前記振動腕、前記基部および前記振動腕を囲むように設けられたフレーム部、ならびに前記基部と前記フレーム部とを連結する連結部を形成する外形形成工程と、
前記連結部を切断して、前記振動片を個片化する個片化工程と、
を含み、
前記外形形成工程では、
前記連結部を、前記基部の、平面視で前記第1方向と直交する第2方向と交差する互いに表裏の関係にある2つの側面のいずれか1つのみから前記フレーム部に延出するように形成する。
このような振動片の製造方法では、小型な振動片を、良好な歩留まりで製造することができる。
[適用例2]
本適用例に係る振動片の製造方法において、
前記外形形成工程では、
前記基部が、
前記振動腕が接続された第1基部と、
前記第1基部の、前記振動腕が接続された側とは反対側に、括れ部を介して設けられた第2基部と、
を有するように形成し、
前記括れ部の前記第2方向に沿う幅は、前記第1基部の前記第2方向に沿う幅よりも小さく、かつ、前記第2基部の前記第2方向に沿う幅よりも小さくてもよい。
本適用例に係る振動片の製造方法において、
前記外形形成工程では、
前記基部が、
前記振動腕が接続された第1基部と、
前記第1基部の、前記振動腕が接続された側とは反対側に、括れ部を介して設けられた第2基部と、
を有するように形成し、
前記括れ部の前記第2方向に沿う幅は、前記第1基部の前記第2方向に沿う幅よりも小さく、かつ、前記第2基部の前記第2方向に沿う幅よりも小さくてもよい。
このような振動片の製造方法では、同相の屈曲振動モードの共振周波数と、逆相の屈曲振動モードの共振周波数と、を離すことができ、同相の屈曲振動モードと逆相の屈曲振動モードとの結合を抑制することができる振動片を製造することができる。
[適用例3]
本適用例に係る振動片の製造方法において、
前記側面は、前記第1基部の面であってもよい。
本適用例に係る振動片の製造方法において、
前記側面は、前記第1基部の面であってもよい。
このような振動片の製造方法では、小型な振動片を、良好な歩留まりで製造することができる。
[適用例4]
本適用例に係る振動片の製造方法において、
前記側面は、前記第2基部の面であってもよい。
本適用例に係る振動片の製造方法において、
前記側面は、前記第2基部の面であってもよい。
このような振動片の製造方法では、折り取り痕と振動腕との間の距離を大きくすることができ、折り取り痕によって一方の振動腕の振動と他方の振動腕の振動とのバランスが悪くなることを抑制することができる振動片を製造することができる。
[適用例5]
本適用例に係る振動片の製造方法において、
前記連結部に、前記第1方向に沿って延出する第1溝部を形成する第1溝部形成工程を含んでもよい。
本適用例に係る振動片の製造方法において、
前記連結部に、前記第1方向に沿って延出する第1溝部を形成する第1溝部形成工程を含んでもよい。
このような振動片の製造方法では、連結部に薄肉部を形成することができ、個片化工程において、容易に連結部を切断することができる。
[適用例6]
本適用例に係る振動片の製造方法において、
前記第1溝部の内面は、前記基部の主面に対して傾斜していてもよい。
本適用例に係る振動片の製造方法において、
前記第1溝部の内面は、前記基部の主面に対して傾斜していてもよい。
このような振動片の製造方法では、例えば第1溝部の内面に形成された金属層上のレジスト層を、フォトリソグラィーにおいて容易に露光することができる。これにより、第1溝部の内面に形成された金属層をエッチングして除去することができ、第1溝部の内面において一対の駆動電極となる導電層が電気的に短絡することを抑制することができる。
[適用例7]
本適用例に係る振動片の製造方法において、
前記基板は、水晶基板であり、
前記側面は、前記基部の、水晶の結晶軸である電気軸としてのX軸の+X軸方向側の面であってもよい。
本適用例に係る振動片の製造方法において、
前記基板は、水晶基板であり、
前記側面は、前記基部の、水晶の結晶軸である電気軸としてのX軸の+X軸方向側の面であってもよい。
このような振動片の製造方法では、ウェットエッチングによって、第1溝部の内面を、基部の主面に対して傾斜させることができる。
[適用例8]
本適用例に係る振動片の製造方法において、
前記外形形成工程では、
前記振動腕が、前記基部に接続された腕部と、前記腕部に接続された錘部と、を有するように形成してもよい。
本適用例に係る振動片の製造方法において、
前記外形形成工程では、
前記振動腕が、前記基部に接続された腕部と、前記腕部に接続された錘部と、を有するように形成してもよい。
このような振動片の製造方法では、熱弾性損失を低減することができる振動片を製造することができる。
[適用例9]
本適用例に係る振動片の製造方法において、
前記錘部の前記第2方向に沿う幅は、前記腕部の前記第2方向に沿う幅よりも大きくてもよい。
本適用例に係る振動片の製造方法において、
前記錘部の前記第2方向に沿う幅は、前記腕部の前記第2方向に沿う幅よりも大きくてもよい。
このような振動片の製造方法では、熱弾性損失を低減することができる振動片を製造することができる。
[適用例10]
本適用例に係る振動片の製造方法において、
前記振動腕に、前記第1方向に沿って延出する第2溝部を形成する第2溝部形成工程を含んでもよい。
本適用例に係る振動片の製造方法において、
前記振動腕に、前記第1方向に沿って延出する第2溝部を形成する第2溝部形成工程を含んでもよい。
このような振動片の製造方法では、熱弾性損失を低減することができる振動片を製造することができる。
[適用例11]
本適用例に係るウェハーは、
基部、および前記基部から第1方向に沿って延出している一対の振動腕を含む振動片を製造するためのウェハーであって、
前記基部および前記振動腕を囲むように設けられたフレーム部と、
前記基部と前記フレームとを連結する連結部と、
を含み、
前記連結部は、前記基部の、平面視で前記第1方向と直交する第2方向と交差する互いに表裏の関係にある2つの側面のいずれか1つのみから前記フレーム部に延出している。
本適用例に係るウェハーは、
基部、および前記基部から第1方向に沿って延出している一対の振動腕を含む振動片を製造するためのウェハーであって、
前記基部および前記振動腕を囲むように設けられたフレーム部と、
前記基部と前記フレームとを連結する連結部と、
を含み、
前記連結部は、前記基部の、平面視で前記第1方向と直交する第2方向と交差する互いに表裏の関係にある2つの側面のいずれか1つのみから前記フレーム部に延出している。
このようなウェハーでは、小型な振動片を、良好な歩留まりで製造することができる。
[適用例12]
本適用例に係るウェハーにおいて、
前記基部は、
前記振動腕が接続された第1基部と、
前記第1基部の、前記振動腕が接続された側とは反対側に、括れ部を介して設けられた第2基部と、
を有し、
前記括れ部の前記第2方向に沿う幅は、前記第1基部の前記第2方向に沿う幅よりも狭く、かつ、前記第2基部の前記第2方向に沿う幅よりも小さくてもよい。
本適用例に係るウェハーにおいて、
前記基部は、
前記振動腕が接続された第1基部と、
前記第1基部の、前記振動腕が接続された側とは反対側に、括れ部を介して設けられた第2基部と、
を有し、
前記括れ部の前記第2方向に沿う幅は、前記第1基部の前記第2方向に沿う幅よりも狭く、かつ、前記第2基部の前記第2方向に沿う幅よりも小さくてもよい。
このようなウェハーでは、同相の屈曲振動モードの共振周波数と、逆相の屈曲振動モードの共振周波数と、を離すことができ、同相の屈曲振動モードと逆相の屈曲振動モードとの結合を抑制することができる振動片を製造することができる。
[適用例13]
本適用例に係るウェハーにおいて、
前記側面は、前記第1基部の面であってもよい。
本適用例に係るウェハーにおいて、
前記側面は、前記第1基部の面であってもよい。
このようなウェハーでは、小型な振動片を、良好な歩留まりで製造することができる。
[適用例14]
本適用例に係るウェハーにおいて、
前記側面は、前記第2基部の面であってもよい。
本適用例に係るウェハーにおいて、
前記側面は、前記第2基部の面であってもよい。
このようなウェハーでは、折り取り痕と振動腕との間の距離を大きくすることができ、折り取り痕によって一方の振動腕の振動と他方の振動腕の振動とのバランスが悪くなることを抑制することができる振動片を製造することができる。
[適用例15]
本適用例に係るウェハーにおいて、
前記連結部には、前記第1方向に沿って延出している第1溝部が設けられていてもよい。
本適用例に係るウェハーにおいて、
前記連結部には、前記第1方向に沿って延出している第1溝部が設けられていてもよい。
このようなウェハーでは、連結部に薄肉部を形成することができ、個片化工程において、容易に連結部を切断することができる。
[適用例16]
本適用例に係るウェハーにおいて、
前記第1溝部の内面は、前記基部の主面に対して傾斜していてもよい。
本適用例に係るウェハーにおいて、
前記第1溝部の内面は、前記基部の主面に対して傾斜していてもよい。
このようなウェハーでは、例えば第1溝部の内面に形成された金属層上のレジスト層を、フォトリソグラィーにおいて容易に露光することができる。これにより、第1溝部の内面に形成された金属層をエッチングして除去することができ、第1溝部の内面において一対の駆動電極となる導電層が電気的に短絡することを抑制することができる。
[適用例17]
本適用例に係るウェハーにおいて、
前記基板は、水晶基板であり、
前記側面は、前記基部の、水晶の結晶軸である電気軸としてのX軸の+X軸方向側の面であってもよい。
本適用例に係るウェハーにおいて、
前記基板は、水晶基板であり、
前記側面は、前記基部の、水晶の結晶軸である電気軸としてのX軸の+X軸方向側の面であってもよい。
このような振動片の製造方法では、ウェットエッチングによって、第1溝部の内面を、基部の主面に対して傾斜させることができる。
[適用例18]
本適用例に係るウェハーにおいて、
前記振動腕は、
前記基部に接続された腕部と、
前記腕部に接続された錘部と、
を含んでもよい。
本適用例に係るウェハーにおいて、
前記振動腕は、
前記基部に接続された腕部と、
前記腕部に接続された錘部と、
を含んでもよい。
このようなウェハーでは、熱弾性損失を低減することができる振動片を製造することができる。
[適用例19]
本適用例に係るウェハーにおいて、
前記錘部の前記第2方向に沿う幅は、前記腕部の前記第2方向に沿う幅よりも大きくてもよい。
本適用例に係るウェハーにおいて、
前記錘部の前記第2方向に沿う幅は、前記腕部の前記第2方向に沿う幅よりも大きくてもよい。
このようなウェハーでは、熱弾性損失を低減することができる振動片を製造することができる。
[適用例20]
本適用例に係るウェハーにおいて、
前記振動腕には、前記第1方向に沿って延出している第2溝部が設けられていてもよい。
本適用例に係るウェハーにおいて、
前記振動腕には、前記第1方向に沿って延出している第2溝部が設けられていてもよい。
このようなウェハーでは、熱弾性損失を低減することができる振動片を製造することができる。
[適用例21]
本適用例に係る振動片は、
基部と、
前記基部から第1方向に沿って延出している一対の振動腕と、
前記基部の、平面視で前記第1方向と直交する第2方向と交差する互いに表裏の関係にある2つの側面のいずれか1つのみに設けられた折り取り痕と、
を含む。
本適用例に係る振動片は、
基部と、
前記基部から第1方向に沿って延出している一対の振動腕と、
前記基部の、平面視で前記第1方向と直交する第2方向と交差する互いに表裏の関係にある2つの側面のいずれか1つのみに設けられた折り取り痕と、
を含む。
このような振動片は、小型な振動片を、良好な歩留まりで製造することができる振動片の製造方法で製造されることができる。
[適用例22]
本適用例に係る振動片において、
前記基部は、
前記振動腕が接続された第1基部と、
前記第1基部の、前記振動腕が接続された側とは反対側に、括れ部を介して設けられた第2基部と、
を有し、
前記括れ部の前記第2方向に沿う幅は、前記第1基部の前記第2方向に沿う幅よりも狭く、かつ、前記第2基部の前記第2方向に沿う幅よりも小さくてもよい。
本適用例に係る振動片において、
前記基部は、
前記振動腕が接続された第1基部と、
前記第1基部の、前記振動腕が接続された側とは反対側に、括れ部を介して設けられた第2基部と、
を有し、
前記括れ部の前記第2方向に沿う幅は、前記第1基部の前記第2方向に沿う幅よりも狭く、かつ、前記第2基部の前記第2方向に沿う幅よりも小さくてもよい。
このような振動片では、同相の屈曲振動モードの共振周波数と、逆相の屈曲振動モードの共振周波数と、を離すことができ、同相の屈曲振動モードと逆相の屈曲振動モードとの結合を抑制することができる。
[適用例23]
本適用例に係る振動片において、
前記側面は、前記第1基部の面であってもよい。
本適用例に係る振動片において、
前記側面は、前記第1基部の面であってもよい。
このような振動片は、小型な振動片を、良好な歩留まりで製造することができる振動片の製造方法で製造されることができる。
[適用例24]
本適用例に係る振動片において、
前記側面は、前記第2基部の面であってもよい。
本適用例に係る振動片において、
前記側面は、前記第2基部の面であってもよい。
このような振動片では、折り取り痕と振動腕との間の距離を大きくすることができ、折り取り痕によって一方の振動腕の振動と他方の振動腕の振動とのバランスが悪くなることを抑制することができる。
[適用例25]
本適用例に係る振動片において、
前記折り取り痕は、前記基部の厚さよりも薄い薄肉部を有してもよい。
本適用例に係る振動片において、
前記折り取り痕は、前記基部の厚さよりも薄い薄肉部を有してもよい。
このような振動片は、小型な振動片を、良好な歩留まりで製造することができる振動片の製造方法で製造されることができる。
[適用例26]
本適用例に係る振動片において、
前記側面は、前記基部の主面に対して傾斜している部分を有してもよい。
本適用例に係る振動片において、
前記側面は、前記基部の主面に対して傾斜している部分を有してもよい。
このような振動片は、小型な振動片を、良好な歩留まりで製造することができる振動片の製造方法で製造されることができる。
[適用例27]
本適用例に係る振動片において、
前記側面は、前記基部の、水晶の結晶軸である電気軸としてのX軸の+X軸方向側の面であってもよい。
本適用例に係る振動片において、
前記側面は、前記基部の、水晶の結晶軸である電気軸としてのX軸の+X軸方向側の面であってもよい。
このような振動片は、小型な振動片を、良好な歩留まりで製造することができる振動片の製造方法で製造されることができる。
[適用例28]
本適用例に係る振動片において、
前記振動腕は、
前記基部に接続された腕部と、
前記腕部に接続された錘部と、
を含んでもよい。
本適用例に係る振動片において、
前記振動腕は、
前記基部に接続された腕部と、
前記腕部に接続された錘部と、
を含んでもよい。
このような振動片では、熱弾性損失を低減することができる。
[適用例29]
本適用例に係る振動片において、
前記錘部の前記第2方向に沿う幅は、前記腕部の前記第2方向に沿う幅よりも大きくてもよい。
本適用例に係る振動片において、
前記錘部の前記第2方向に沿う幅は、前記腕部の前記第2方向に沿う幅よりも大きくてもよい。
このような振動片では、熱弾性損失を低減することができる。
[適用例30]
本適用例に係る振動片において、
前記振動腕には、前記第1方向に沿って延出している溝部が設けられていてもよい。
本適用例に係る振動片において、
前記振動腕には、前記第1方向に沿って延出している溝部が設けられていてもよい。
このような振動片では、熱弾性損失を低減することができる。
[適用例31]
本適用例に係る振動子は、
本適用例に係る振動片と、
前記振動片が収容されているパッケージと、
を備えている。
本適用例に係る振動子は、
本適用例に係る振動片と、
前記振動片が収容されているパッケージと、
を備えている。
このような振動子では、本適用例に係る振動片を備えているので、小型化を図ることができる。
[適用例32]
本適用例に係る発振器は、
本適用例に係る振動片と、
前記振動片と電気的に接続されている発振回路と、
を備えている。
本適用例に係る発振器は、
本適用例に係る振動片と、
前記振動片と電気的に接続されている発振回路と、
を備えている。
このような発振器では、本適用例に係る振動片を備えているので、小型化を図ることができる。
[適用例33]
本適用例に係るリアルタイムクロックは、
本適用例に係る振動片と、
前記振動片と電気的に接続されている発振回路と、
前記発振回路から出力される信号に基づいて、日時データを生成する計時回路と、
を備えている。
本適用例に係るリアルタイムクロックは、
本適用例に係る振動片と、
前記振動片と電気的に接続されている発振回路と、
前記発振回路から出力される信号に基づいて、日時データを生成する計時回路と、
を備えている。
このようなリアルタイムクロックでは、本適用例に係る振動片を備えているので、小型化を図ることができる。
[適用例34]
本適用例に係る電子機器は、
本適用例に係る振動片を備えている。
本適用例に係る電子機器は、
本適用例に係る振動片を備えている。
このような電子機器では、本適用例に係る振動片を備えているので、小型化を図ることができる。
[適用例35]
本適用例に係る移動体は、
本適用例に係る振動片を備えている。
本適用例に係る移動体は、
本適用例に係る振動片を備えている。
このような移動体では、本適用例に係る振動片を備えることができる。
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
1. 第1実施形態
1.1. 振動片
まず、第1実施形態に係る振動片について、図面を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係る振動片100を模式的に示す平面図である。図2は、第1実施形態に係る振動片100を模式的に示す図1のII−II線断面図である。図3は、第1実施形態に係る振動片100を模式的に示す図1のIII−III線断面図である。なお、図1〜図3および以下に示す図5〜図25では、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸、およびZ軸を図示している。
1.1. 振動片
まず、第1実施形態に係る振動片について、図面を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係る振動片100を模式的に示す平面図である。図2は、第1実施形態に係る振動片100を模式的に示す図1のII−II線断面図である。図3は、第1実施形態に係る振動片100を模式的に示す図1のIII−III線断面図である。なお、図1〜図3および以下に示す図5〜図25では、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸、およびZ軸を図示している。
振動片100は、図1および図2に示すように、基部10と、一対の振動腕20a,20bと、折り取り痕30と、を含む。基部10は、第1基部12と、第2基部14と、括れ部16と、を有している。
第1基部12には、振動腕20a,20bが接続されている。振動腕20a,20bは、第1基部12からY軸方向(第1方向)に沿って延びている。図示の例では、第1基部12は、平面視で(Z軸方向からみて)、略楕円状の形状を有している。
第2基部14は、第1基部12の、振動腕20a,20bが接続された側とは反対側に(+Y軸方向側に)、括れ部16を介して設けられている。図示の例では、第2基部14は、平面視で、矩形の形状を有している。第2基部14のX軸方向(第2方向)に沿う幅(最大の幅)W2は、第1基部12のX軸方向に沿う幅(最大の幅)W1以下であり、第2基部14が、第1振動腕20aの錘部24の+X軸方向側の側面(端部)よりも、−X軸方向側であり、第2振動腕20bの錘部24の−X軸方向側の側面(端部)よりも、+X軸方向側に位置するように設定されている。そのため、振動片100では、第2基部14を設けることによって振動片100のX軸方向の長さが大きくなることを抑制することができ、小型化を図ることができる。
第2基部14は、括れ部16に接続されている第1部分14aと、第1部分14aの+X軸方向側に設けられている第2部分14bと、第1部分14aの−X軸方向側に設けられている第3部分14cと、を有している。例えば、第2部分14bは、第1導電性接合部材18aを介してパッケージに固定され、第3部分14cは、第2導電性接合部材18bを介してパッケージに固定される。振動片100では、第2部分14bおよび第3部分14cがパッケージに固定されるので、バランスよくパッケージに搭載されることができる。
なお、導電性接合部材18a,18bは、例えば、金属フィラーなどの導電性物質が混合された、エポキシ系、シリコーン系、ポリイミド系、アクリル系、ビスマレイミド系などの導電性接着剤や、金、アルミニウム、半田バンプなどの金属バンプや、金属層や樹脂製のコア上に金属配線を形成した樹脂バンプ、または、リード線である。図示の例では、平面視で、導電性接合部材18a,18bの形状は、円形であるが、特に限定されず、例えば矩形であってもよい。
第2基部14のX軸方向に沿う幅W2は、第2基部14のY軸方向に沿う長さよりも大きい。このように、第2基部14のY軸方向に沿う長さを小さくすることで、その分、第1基部12のY軸方向に沿う長さを大きくすることができ、熱弾性損失(屈曲振動する振動片の圧縮部と伸張部との間で発生する熱伝導により生じる振動エネルギーの損失)を低減させることができる。例えば、第1振動腕20aと第2振動腕20bとが平面視で接近するように屈曲変形する際には、第1基部12の−Y軸側端面近傍は圧縮変形が生じて温度が上昇し、これに対して第1基部12と括れ部16とが平面視で輪郭を成し第1基部12と括れ部16が接続されている側面近傍は伸び変形が生じて温度が低下するため、温度勾配が発生して熱伝導が生じる。第1振動腕20aと第2振動腕20bとが平面視で離間するように屈曲変形する際には、圧縮変形と伸び変形が入れ替わり、これに随伴して温度上昇と温度低下が入れ替わることで、上述とは逆方向の熱伝導が生じる。これらの熱伝導が交互に繰り返されることによって熱弾性損失が発生する。特に、断熱的領域(屈曲振動の共振周波数が熱緩和周波数よりも高い領域)では、熱伝導経路が長い程、熱弾性損失は小さくなることが知られているから、第1基部12のY軸方向に沿う長さを大きくすることで、上述した熱伝導に起因する熱弾性損失を低減することができる(特許文献:特開2011−124976など参照)。
括れ部16は、第1基部12と第2基部14との間に設けられている。括れ部16は、基部12,14に接続されている。図示の例では、括れ部16は、平面視で、略矩形の形状を有している。括れ部16のX軸方向に沿う幅(最大の幅)W3は、幅W1よりも小さく、かつ幅W2よりも小さい。
振動腕20a,20bは、互いに並んで、基部10から−Y軸方向に沿って延出している。図示の例では、+X軸方向側に第1振動腕20aが設けられ、−X軸方向側に第2振動腕20bが設けられている。振動腕20a,20bは、基部10に接続された腕部22
と、腕部22に接続された錘部24と、を有している。
と、腕部22に接続された錘部24と、を有している。
振動腕20a,20bの腕部22の、Z軸と直交する主面(互いに表裏の関係にある主面)22a,22bには、有底の溝部23が設けられている。溝部23は、平面視で、Y軸方向に沿って延出している。図示の例では、溝部23の先端は、腕部22と錘部24との境に位置している。腕部22は、図2に示すように、略H字状の断面形状を有している。溝部23と、振動腕20a,20bの側面22c,22d(内側面22c,外側面22d)と、の間の距離Wは、6μm以下であることが好ましい。さらに、溝部23の最大の深さをt、振動腕20a,20bの厚さ(Z軸方向に沿った長さ)をTとしたとき、2t/Tで表されるηが0.6以上であることが好ましい。これにより、振動片100の等価直列抵抗、CI(Crystal Impedance)値を小さくすることができ、低消費電力化を図ることができる。
なお、溝部23のY軸方向に沿った長さは特に限定されない。例えば、溝部23は、錘部24にも設けられていてもよいし、基部10にも設けられていてもよい。
振動腕20a,20bの錘部24は、略平板状の形状を有している。図示の例では、錘部24のX軸方向に沿う幅W4は、腕部22のX軸方向に沿う幅W5よりも大きい。幅W5に対する幅W4の比(W4/W5)は、2以上10以下であり、好ましくは5以上7以下である。これにより、熱弾性損失を低減させつつ、錘部が捻じれることによる振動漏れを抑制することができる。
なお、本発明に係る錘部は、腕部よりも単位長さ当たりの質量が大きければ、その形状は特に限定されない。例えば、錘部は、腕部の幅と同じ大きさの幅を有しており、腕部よりも厚い形状であってもよい。また、錘部は、錘部に該当する振動腕の表面や、凹部を形成してそこに金などの金属を設けることによって構成されていてもよい。さらに、錘部は、腕部よりも質量密度の高い物質から構成されていてもよい。すなわち、腕部と錘部における単位長さ(Y軸方向の長さ)当たりの質量を夫々Ma、Mbとした場合、総ての腕部、あるいは総ての錘部においてMa<Mbの関係を満たしていればよい。
折り取り痕30は、基部10の、平面視でX軸方向と交差する(具体的には直交する)互いに表裏の関係にある2つの側面のいずれか1つのみに設けられている。図示の例では、折り取り痕30は、第1基部12の+X軸方向側の側面(図1に示す例では+X軸方向を向く面)12aに設けられている。側面12aは、第1基部12の、水晶の結晶軸である電気軸としてのX軸の+X軸方向側の面である。側面12aは、図3に示すように、基部10のZ軸と直交する主面(互いに表裏の関係にある主面)10a,10bに対して傾斜している傾斜部分12bを有している。折り取り痕30は、後述するように、連結部を切断して振動片を個片化する際に、基部10に接続される連結部の一部である。
折り取り痕30の+X軸方向側の側面30aは、図1に示すように、第2基部14の+X軸方向側の側面(端部)とX軸方向に関して同じ位置か、あるいは第2基部14の+X軸方向側の側面(端部)よりも、+X軸方向側に位置している。折り取り痕30は、第1振動腕20aの錘部24の+X軸方向側の側面(端部)よりも、−X軸方向側に位置している。そのため、振動片100では、折り取り痕30を設けることによって振動片100のX軸方向の長さが大きくなることを抑制することができ、小型化を図ることができる。
折り取り痕30は、基部10の厚さよりも薄い薄肉部32を有している。図3に示す例では、折り取り痕30の全体が薄肉部32である。すなわち、折り取り痕30の厚さは、基部10の厚さよりも薄い。折り取り痕30の+X軸方向側の側面30aは、連結部を切断することによって形成された面である。図示の例では、側面30aは、平坦な面である
が、凹凸形状を有していてもよい。
が、凹凸形状を有していてもよい。
振動片100の基部10、振動腕20a,20b、および折り取り痕30(以下、「振動腕20a,20b等ともいう」)は、一体的に設けられている。具体的には、振動腕20a,20b等は、水晶の原石(ランバード)から所定の角度で切り出された(例えば、水晶のZ軸(光軸)を厚さ方向とするZ板を、X軸(電気軸)に関して0度から15度の範囲で回転させたものなど)1枚の水晶ウェハー(水晶基板)に、フォトリソグラフィーやエッチングなどの技術を用いて形成される。
なお、振動腕20a,20b等は、水晶ウェハーに限定されず、例えば、窒化アルミニウム(AlN)や、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、タンタル酸リチウム(LiTaO3)、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、四ホウ酸リチウム(Li2B4O7)、ランガサイト(La3Ga5SiO14)などの酸化物基板や、ガラス基板上に窒化アルミニウムや五酸化タンタル(Ta2O5)などの圧電体材料を積層させて構成された積層圧電体基板、あるいは圧電セラミックス基板から形成されてもよい。また、シリコン半導体材料などを用いて、振動腕20a,20b等を形成してもよい。
次に、振動片100の動作について説明する。
振動腕20a,20bのそれぞれには、図示しない一対の駆動電極が形成され、第2基部14の第2部分14bには、一対の駆動電極の一方と電気的に接続された電極パッドが形成され、第2基部14の第3部分14cには、一対の駆動電極の他方と電気的に接続された電極パッドが形成されている。駆動電極および電極パッドとしては、例えば、クロムやニッケルを下地層とし、該下地層の上に金や銀などの金属層を積層したものを用いる。
振動片100には、外部から電極パッドを介して駆動電極に印加される駆動信号(交番電圧)により電界が生じる。そして、水晶の逆圧電効果によって、振動腕20a,20bの根元部を支点として図1に示す矢印A方向(振動腕20a,20bが互いに離れる方向)と矢印B方向(振動腕20a,20bが互いに近づく方向)とに交互に撓むように変位する屈曲振動が発生する(X軸方向において逆相モードで振動腕20a,20bが振動する)。
なお、本発明に係る振動片の振動(駆動)方式は、圧電駆動に限定されない。例えば、本発明に係る振動片は、圧電基板を用いた圧電駆動型のもの以外に、静電気力を用いた静電駆動型や、磁力を利用したローレンツ駆動型などの振動片であってもよい。
振動片100は、例えば、以下の特徴を有する。
振動片100は、第1基部12と第2基部14との間に設けられた括れ部16を有している。そのため、振動片100では、X軸方向における同相の屈曲振動モード(一対の振動腕が同時に+X軸方向に変位し、次に−X軸方向に変位することを順次繰り返す屈曲振動モード、すなわちスプリアスモード)の共振周波数と、X軸方向における逆相の屈曲振動モード(一対の振動腕の一方が+X軸方向に変位し、他方が−X軸方向に変位し、次に一方が−X軸方向に変位し、他方が+X軸方向に変位することを順次繰り返す屈曲振動モード、すなわちメインモード)の共振周波数と、を離すことができる。これにより、同相の屈曲振動モードと逆相の屈曲振動モードとの結合を抑制して、逆相の屈曲振動モードの振動姿態に同相の屈曲振動モードの振動姿態が混在することを低減することができ、振動漏れを低減することができる。
振動片100は、腕部22に接続された錘部24を有している。そのため、逆相の屈曲
振動モードの共振周波数を高くすることなく、腕部22の幅(X軸方向の長さ)を広くすることができるので、屈曲振動時の屈曲変形に起因して発生する、腕部22における幅方向の熱伝導の経路を長くすることができるから、振動片100では、断熱的領域において熱弾性損失を低減することができる。
振動モードの共振周波数を高くすることなく、腕部22の幅(X軸方向の長さ)を広くすることができるので、屈曲振動時の屈曲変形に起因して発生する、腕部22における幅方向の熱伝導の経路を長くすることができるから、振動片100では、断熱的領域において熱弾性損失を低減することができる。
振動片100では、振動腕20a,20bには、溝部23が設けられている。そのため、振動片100では、屈曲振動によって発生する熱の経路が狭められるため、熱が拡散(熱伝導)することを抑制することができる。これにより、振動片100では、断熱的領域において熱弾性損失を低減することができる。
1.2. 振動片の製造方法
次に、第1実施形態に係る振動片100の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図4は、第1実施形態に係る振動片100の製造方法を説明するためのフローチャートである。図5〜図7は、第1実施形態に係る振動片100の製造工程を模式的に示す平面図である。図8は、第1実施形態に係る振動片100の製造工程を模式的に示す図7のVIII−VIII線断面図である。図9および図10は、第1実施形態に係る振動片100の製造工程を模式的に示す平面図である。
次に、第1実施形態に係る振動片100の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図4は、第1実施形態に係る振動片100の製造方法を説明するためのフローチャートである。図5〜図7は、第1実施形態に係る振動片100の製造工程を模式的に示す平面図である。図8は、第1実施形態に係る振動片100の製造工程を模式的に示す図7のVIII−VIII線断面図である。図9および図10は、第1実施形態に係る振動片100の製造工程を模式的に示す平面図である。
まず、図5に示すように、水晶基板101をエッチングして、平面視で、基部10、振動腕20a,20b、基部10および振動腕20a,20bを囲むように設けられたフレーム部40、ならびに基部10とフレーム部40とを連結する連結部50を形成する(外形形成工程S1)。本工程により、基部10と、振動腕20a,20bと、フレーム部40と、連結部50と、を含むウェハー102を形成することができる。ウェハー102には、図5および図6に示すように、基部10、振動腕20a,20b、および連結部50を有する構造体8が複数設けられている。図5は、図6の拡大図である。図6に示す例では、ウェハー102の形状は、円であるが、その形状は特に限定されず、例えば矩形であってもよい。なお、図6では、便宜上、構造体8を簡略化しフレーム部40を省略して図示している。
外形形成工程S1では、連結部50を、基部10の、平面視でX軸方向と交差する(具体的には直交する)互いに表裏の関係にある2つの側面のいずれか1つのみからフレーム部40に延出するように形成する。図5に示す例では、連結部50は、第1基部12の側面12aからフレーム部40に延出している。連結部50は、側面12aから+X軸方向に延出している。図5に示す例では、フレーム部40は、Y軸方向に延出している延出部42を有しており、連結部50は、延出部42と基部10とを連結している。なお、図示はしないが、フレーム部40は、X軸方向に延出している延出部を有しており、連結部50は、該延出部と基部10とを連結していてもよい。
外形形成工程S1では、水晶基板101のZ軸と直交する両主面101a,101b(互いに表裏の関係にかる主面)に所定形状のレジスト層(図示せず)を形成し、該レジスト層をマスクとして、両主面101a,101b側からウェットエッチングすることによって、構造体8およびフレーム部40を含むウェハー102を形成する。ウェハー102は、振動片100を製造するためのウェハーである。なお、図5は、構造体8を主面101a側から見た図であって、構造体8の主面101a側の構成を説明するための図である。
次に、図7に示すように、連結部50に、Y軸方向に沿って延出する第1溝部52を形成する(第1溝部形成工程S2)。図7は、構造体8を主面101a側から透かして見た図であって、構造体8の主面101b側の構成を説明するための図である。第1溝部52は、連結部50の+Y軸方向側の側面(端部)から−Y軸方向側の側面(端部)に亘って
設けられているが、これに限られるものではなく、連結部50の+Y軸方向側の側面(端部)から−Y軸方向側の側面(端部)の間であれば、部分的に形成されていてもよく、単数あるいは複数形成されていてもよい。また、第1溝部52は、水晶基板101の主面101bに設けられているが、水晶基板101の主面101aにも設けられていてもよい。水晶基板101の主面101bは、基部10の主面10bを含んで構成される面である。
設けられているが、これに限られるものではなく、連結部50の+Y軸方向側の側面(端部)から−Y軸方向側の側面(端部)の間であれば、部分的に形成されていてもよく、単数あるいは複数形成されていてもよい。また、第1溝部52は、水晶基板101の主面101bに設けられているが、水晶基板101の主面101aにも設けられていてもよい。水晶基板101の主面101bは、基部10の主面10bを含んで構成される面である。
連結部50は、図8に示すように、第1溝部52によって薄肉部54を有している。薄肉部54は、基部10の厚さよりも小さい厚さを有している。図7に示すように平面視で、薄肉部54は、基部10と隣接して設けられている。第1溝部52の内面12aは、基部10の主面10a,10bに対して傾いている。図示の例では、内面12aは、第1基部12の+X軸方向側の側面である。
第1溝部形成工程S2では、水晶基板101の主面101a,101bに所定形状のレジスト層を形成し、該レジスト層(図示せず)をマスクとして、主面101b側から連結部50をウェットエッチングすることによって、第1溝部52を形成することができる。
連結部50の薄肉部54のX軸方向に沿う長さは、例えば、1μm以上100μm以下であり、好ましくは、5μm以上50μm以下であり、より好ましくは、10μm以上20μm以下である。薄肉部54のX軸方向に沿う長さが1μmより小さいと、ウェットエッチングによって第1溝部52を形成することが困難な場合がある。薄肉部54のX軸方向に沿う長さが100μmより大きいと、ウェハーに形成可能な構造体8の数が少なくなってしまう場合がある。
連結部50の薄肉部54の厚さは、例えば、基部10の厚さの10%以上70%位以下であり、好ましくは30%以上60%以下であり、より好ましくは40%以上55%以下である。薄肉部54の厚さが基部10の厚さの10%より小さいと、水晶基板101をウェットエッチングする際に構造体8が脱落してしまう(連結部50を介して、構造体8をフレーム部40に接続させておくことができない)場合がある。薄肉部54の厚さが基部10の厚さの70%より大きいと、後述する個片化工程S6において、連結部50を容易に切断できない場合がある。
次に、図7に示すように、振動腕20a,20bにY軸方向に沿って延出する第2溝部23を形成する(第2溝部形成工程S3)。第2溝部23は、振動腕20a,20bの主面22a,22bに形成される。第2溝部形成工程S3では、水晶基板101の主面101a,101bに所定形状のレジスト層を形成し、該レジスト層(図示せず)をマスクとして、主面101a,101b側から振動腕20a,20bをウェットエッチングすることによって、第2溝部23を形成する。
なお、第1溝部形成工程S2と第2溝部形成工程S3との順序は、限定されない。また、第1溝部形成工程S2と第2溝部形成工程S3とを同じ工程で行ってもよい。すなわち、主面101bに設けられる第1溝部52と、主面101aに設けられる第2溝部23と、主面101bに設けられる第2溝部23と、を同時に形成してもよい。これにより、工程の短縮化を図ることができる。
次に、図9および図10に示すように、水晶基板101に導電層60,62を形成する(導電層形成工程S4)。第1導電層60は、フレーム部40、連結部50、基部10、第1振動腕20aの腕部22の側面22c,22d、第1振動腕20aの錘部24、および第2振動腕20bに設けられた第2溝部23の内面に形成される。第2導電層62は、フレーム部40、連結部50、基部10、第2振動腕20bの腕部22の側面22c,22d、第2振動腕20bの錘部24、および第1振動腕20aに設けられた第2溝部23
の内面に形成される。本工程は、連結部50の+Y軸方向側側面(端面)と−Y軸方向側側面(端面)に形成された導電層60,62とが接触することを防ぐように(後述する共振周波数測定工程S5で電気的に短絡しないように)、第1溝部52の内面に導電層60,62が部分的に、あるいは全面に形成されないように行われる。
の内面に形成される。本工程は、連結部50の+Y軸方向側側面(端面)と−Y軸方向側側面(端面)に形成された導電層60,62とが接触することを防ぐように(後述する共振周波数測定工程S5で電気的に短絡しないように)、第1溝部52の内面に導電層60,62が部分的に、あるいは全面に形成されないように行われる。
なお、図9は、構造体8を主面101a側から見た図であって、構造体8の主面101a側の構成を説明するための図である。図10は、構造体8を主面101a側から透かして見た図であって、構造体8の主面101b側の構成を説明するための図である。また、図9,10および以下に示す図11,12,20〜23では、第1導電層60を斜線で示し、第2導電層62を横線で示している。また、図9,10および以下に示す図11,12,20〜23では、水晶基板101の側面に設けられている導電層60,62を、太線で示している。
第1振動腕20aおよび第2振動腕20bに設けられた第1導電層60は、一方の駆動電極である。第1振動腕20aおよび第2振動腕20bに設けられた第2導電層62は、他方の駆動電極である。第2基部14の主面10bに設けられた第1導電層60は、第1導電性接合部材18a(図1参照)と接合される。第2基部14の主面10bに設けられた第2導電層62は、第2導電性接合部材18b(図1参照)と接合される。
導電層形成工程S4では、例えば、スパッタ法などにより金属層(図示せず)を形成し、該金属層をフォトリソグラフィーおよびエッチングによってパターニングすることにより、導電層60,62を形成する。
なお、図9および図10に示す例では、導電層60,62は、第2基部14の側面に設けられているが、導電層60,62は、図11および図12に示すように、第2基部14の側面を避けて設けられていてもよい。これにより、構造体8を個片化しパッケージに搭載する際に、第1導電性接合部材18aと第2基部14の側面に設けられた第2導電層62とが接触することを抑制することができる。同様に、第2導電性接合部材18bと第2基部14の側面に設けられた第1導電層60とが接触することを抑制することができる。したがって、電気的な短絡を抑制することができる。例えば斜め露光(Z軸に対して傾いた方向から光を照射して行う露光)を用いてフォトリソグラフィーを行うことにより、第2基部14の側面に設けられたレジスト層を露光することができ、その結果、第2基部14の側面に導電層60,62が残らないようにすることができる。
さらに、図11および図12に示す例では、上述した斜め露光などの手段を用いることによって、連結部50の側面には、導電層60,62は設けられていない。そのため、第1溝部52の内面に導電層が残っていても、後述する共振周波数工程S5で電気的に短絡することを低減することがでる。
また、上述した斜め露光などの手段を用いることによって、第2基部14の第2部分14bの側面には、導電層60,62が設けられていない部分がある(図11および図12では側面全体)。そのため、第2基部14の第2部分14bが第1接合部材18aを介してパッケージに固定される際に、第1接合部材18aが第2部分14bの側面に回り込んで形成された場合でも、導電層60と導電層62とが、後述する共振周波数測定工程S5で電気的に短絡することを低減することができる。
なお、図11は、構造体8を主面101a側から見た図であって、構造体8の主面101a側の構成を説明するための図である。図12は、構造体8を主面101a側から透かして見た図であって、構造体8の主面101b側の構成を説明するための図である。
次に、構造体8の共振周波数を測定する(共振周波数測定工程S5)。具体的には、フレーム部40に設けられた導電層60,62にプローブを接触させて、振動片100の駆動電極に電気信号(交番電圧)を印加して電界を発生させ、水晶の圧電効果と逆圧電効果とによって、振動腕20a,20bの根元部を支点として図1に示す矢印A方向(振動腕20a,20bが互いに離れる方向)と矢印B方向(振動腕20a,20bが互いに近づく方向)とに交互に撓むように変位する屈曲振動(X軸方向において逆相モードで振動腕20a,20bが振動する)を発生させて、構造体8の共振周波数を測定する。
次に、連結部50を切断して、構造体8を(振動片100を)個片化する(折り取る)(個片化工程S6)。その際に、連結部50の一部は、折り取り痕30として、基部10に接続される。連結部50を切断する方法は特に限定されないが、例えば構造体8の基部10を主面10b側から押すことにより、連結部50を切断する。
以上の工程により、振動片100を製造することができる。
振動片100の製造方法は、例えば、以下の特徴を有する。
振動片100の製造方法では、連結部50を、平面視で基部10のX軸方向と交差する側面12のみからフレーム部40に延出するように形成する。そのため、ウェハー102において、共振周波数F0(メインモードとなるX軸方向に逆相の屈曲振動モードの共振周波数)と共振周波数F1(スプリアスモードとなるX軸方向に同相の屈曲振動モードの共振周波数)との差が小さくなることを抑制することができる。これにより、メインモードとスプリアスモードが結合することを抑制することができ、ウェハー102の状態において、共振周波数F0を正確に測定することができる。したがって、ウェハー102の状態で測定された共振周波数と、折り取り後の個片状態で測定された共振周波数と、の差を小さくすることができ、ウェハー102の状態で精度の高い良否判定をすることができる。その結果、振動片100の製造方法では、良好な歩留まりで振動片100を製造することができる。
例えば基部の両側から(X軸方向と交差する2つの側面から)連結部が延出している場合は、折り取り後の個片状態の場合と、基部の固定条件が大きく異なり、ウェハー状態で測定された共振周波数と、個片状態で測定された共振周波数と、に大きな差が発生してしまうことがある。
さらに、連結部50を、基部10のX軸方向と交差して表裏の関係にある側面の両方からフレーム部に延出するように形成した場合、例えば構造体8の基部10を主面10b側から押すことにより連結部を切断する際、連結部50が捩れるために切断位置が安定しない場合があり、折り取り痕30が大きく残って振動片100がX軸方向に大きくなってしまったり、逆に基部10を損傷して振動特性が劣化したりして、歩留まりが低下する場合があった。これに対して、本発明における振動片100の製造方法では、連結部50を、基部10のX軸方向と交差する側面のうち一方のみからフレーム部40に延出するように形成するため、連結部10は厚み方向へ撓むことで切断されることになり、切断位置が不安定になることを低減することができる。これは薄肉部54を設けることによって更に低減することができる。
さらに、振動片100の製造方法では、連結部50を、基部10のX軸方向と交差する側面のうち一方のみからフレーム部40に延出するように形成するため、基部10のY軸方向に沿う長さを小さくしても、連結部50を切断する際に、基部10の振動腕20a,20b側の面に生じる応力を小さくすることができる。したがって、小型化な振動片100を製造することができる。
以上のように、振動片100の製造方法では、小型な振動片100を、良好な歩留まりで製造することができる。
振動片100の製造方法では、連結部50に、第1溝部52を形成する。これにより、連結部50に薄肉部54を形成することができ、個片化工程S6において、容易に連結部50を切断することができる。
振動片100の製造方法では、第1溝部52の内面12aは、基部10の主面10a,10bに対して傾斜している。そのため、内面12aに形成された金属層(導電層60,62となる金属層)上のレジスト層を、フォトリソグラィーにおいて、特に斜め露光を用いずとも容易に露光することができる。これは例えば図8において、露光の光がウェハー102の−Z軸方向側から+Z軸方向へ入射した場合、主面と平行な面が露光されるのは当然であるが、主面に対して傾斜している内面12aも露光されるためである。これにより、内面12aに形成された金属層をエッチングして除去することができ、内面12aにおいて導電層60,62が電気的に短絡することを抑制することができる。例えば第1溝部の内面が基部の主面に対して垂直な場合、該内面に形成された金属層上のレジスト層を露光することができず、導電層60,62が電気的に短絡することがある。
なお、第1溝部52の内面に、主面に対して傾斜している内面12aが形成されていると、主面と垂直な面、あるいは垂直に近い面が部分的に含まれていたとしてもその場所によっては、傾斜している内面12aに露光された光の反射によって、主面10bと垂直な面も露光される場合があり、導電層60,62が電気的に短絡することを低減することができる場合がある。
振動片100の製造方法では、第1溝部52の内面12aは、水晶の結晶軸である電気軸としてのX軸の+X軸方向側の面である。そのため、ウェットエッチングによって、内面12aを、基部10の主面10a,10bに対して傾斜させることができる。
ウェハー102では、連結部50は、基部10のX軸方向と交差する側面のうちの一方のみからフレーム部40に延出している。そのため、上記のように、ウェハー102で精度の高い良否判定をすることができ、ウェハー102では、小型な振動片100を、良好な歩留まりで製造することができる。
1.3. 振動片の変形例
1.3.1. 第1変形例
次に、第1実施形態の第1変形例に係る振動片について、図面を参照しながら説明する。図13は、第1実施形態の第1変形例に係る振動片110を模式的に示す平面図である。
1.3.1. 第1変形例
次に、第1実施形態の第1変形例に係る振動片について、図面を参照しながら説明する。図13は、第1実施形態の第1変形例に係る振動片110を模式的に示す平面図である。
以下、第1実施形態の第1変形例に係る振動片110において、第1実施形態に係る振動片100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。このことは、以下に示す第1実施形態の第2,第3,第4変形例に係る振動片についても同様である。
上述した振動片100では、図1に示すように、第2基部14のX軸方向に沿う幅W2は、第1基部12のX軸方向に沿う幅W1以下であった。
これに対し、振動片110では、図13に示すように、幅W2は、幅W1よりも大きい。具体的には、振動片110では、第2基部14の第2部分14bおよび第3部分14c
のX軸方向に沿う幅を、振動片100に比べて大きくすることができる。
のX軸方向に沿う幅を、振動片100に比べて大きくすることができる。
振動片110では、幅W2は幅W1よりも大きいため、導電性接合部材18a,18bと振動片110との接触面積を大きくすることができる。そのため、振動片110を、パッケージに安定して搭載することができる。また、図示しないが、第2基部14の第2部分14bと第3部分14cの少なくとも何れか一方の導電性接合部材との接合面を含んでその近傍に、貫通孔あるいは有底の穴や溝、または切欠きを少なくとも1つ設けて導電性接合部材を形成することによって、接触面積を更に大きくすることができ、振動片110を、パッケージに更に安定して搭載することができる(これは他の実施例においても同様である)。
1.3.2. 第2変形例
次に、第1実施形態の第2変形例に係る振動片について、図面を参照しながら説明する。図14は、第1実施形態の第2変形例に係る振動片120を模式的に示す平面図である。
次に、第1実施形態の第2変形例に係る振動片について、図面を参照しながら説明する。図14は、第1実施形態の第2変形例に係る振動片120を模式的に示す平面図である。
上述した振動片100では、図1に示すように、第2基部14は、第1部分14a、第2部分14b、および第3部分14cを有し、第2部分14bは、第1導電性接合部材18aを介してパッケージに固定され、第2部分14bは、第2導電性接合部材18bを介してパッケージに固定される。
これに対し、振動片120では、図14に示すように、第2基部14は、第2部分14bを有していない。振動片120では、第1部分14aは、第1導電性接合部材18aを介してパッケージに固定され、第3部分14cは、第2導電性接合部材18bを介してパッケージに固定される。さらに、図示の例では、折り取り痕30は、第1基部12のX軸方向と直交する側面であって、第1基部12の−X軸方向側の面に設けられている。
振動片120では、第2基部14は第2部分14bを有さず、第1部分14aは、第1導電性接合部材18aを介してパッケージに固定され、第3部分14cは、第2導電性接合部材18bを介してパッケージに固定される。したがって、振動片120では、振動片100に比べて、2つの固定される場所が互いに近接しているため、スプリアスモード(X軸方向における同相の屈曲振動モード)におけるパッケージへの固定負荷が弱くなるので、スプリアスモードの共振周波数は、メインモード(X軸方向における逆相の屈曲振動モード)の共振周波数に対して離れるように低下する。これにより、両モードの結合を低減することができるので、振動片120のメインモードにおける振動漏れを抑制することができる。
1.3.3. 第3変形例
次に、第1実施形態の第3変形例に係る振動片について、図面を参照しながら説明する。図15は、第1実施形態の第3変形例に係る振動片130を模式的に示す平面図である。
次に、第1実施形態の第3変形例に係る振動片について、図面を参照しながら説明する。図15は、第1実施形態の第3変形例に係る振動片130を模式的に示す平面図である。
上述した振動片100では、図1に示すように、第2基部14は、第1部分14a、第2部分14b、および第3部分14cを有し、第2部分14bは、第1導電性接合部材18aを介してパッケージに固定され、第2部分14bは、第2導電性接合部材18bを介してパッケージに固定される。
これに対し、振動片130では、図15に示すように(振動片120と同様に)、第2基部14は、第2部分14bを有していない。振動片120では、第1部分14aは、第1導電性接合部材18aを介してパッケージに固定され、第3部分14cは、第2導電性
接合部材18bを介してパッケージに固定される。
接合部材18bを介してパッケージに固定される。
振動片130では、第2基部14は第2部分14bを有さず、第1部分14aは、第1導電性接合部材18aを介してパッケージに固定され、第3部分14cは、第2導電性接合部材18bを介してパッケージに固定される。したがって、振動片130では、振動片100に比べて、2つの固定される場所が互いに近接しているため、スプリアスモード(X軸方向における同相の屈曲振動モード)におけるパッケージへの固定負荷が弱くなるので、スプリアスモードの共振周波数は、メインモード(X軸方向における逆相の屈曲振動モード)の共振周波数に対して離れるように低下する。これにより、振動片120では、振動漏れを抑制することができる。
さらに、振動片130では、折り取り痕30は、基部10から+X軸方向に沿って延出し、第2基部14は、第1部分14aから+X軸方向に沿って延出する第2部分14b(図1参照)を有していない。そのため、振動片130では、ウェハー102の状態において(図5参照)、第2基部14がフレーム部40や連結部50に近接する余り、水晶の異方性に起因して、ウェットエッチングによって形状を形成することが困難になることを低減することができる。すなわち、振動片130では、振動片120よりもウェハー上に密に配列することができるので、ウェハー1枚からの取れ数を多くすることができる。
1.3.4. 第4変形例
次に、第1実施形態の第4変形例に係る振動片について、図面を参照しながら説明する。図16は、第1実施形態の第1変形例に係る振動片140を模式的に示す断面図であって、振動片100を模式的に示す図2と同じ断面を示している。
次に、第1実施形態の第4変形例に係る振動片について、図面を参照しながら説明する。図16は、第1実施形態の第1変形例に係る振動片140を模式的に示す断面図であって、振動片100を模式的に示す図2と同じ断面を示している。
上述した振動片100では、図2に示すように、振動腕20a,20bの主面22a,22bには、各々1つの溝部23が設けられていた。
これに対し、振動片140では、図6に示すように、主面22a,22bには、各々2つの溝部23が設けられている。主面22a,22bの各々に設けられた2つの溝部23は、X軸に沿って並んで設けられている。なお、図示はしないが、主面22a,22bの各々には、3つ以上の溝部23が設けられていてもよい。
2. 第2実施形態
2.1. 振動片
次に、第2実施形態に係る振動片について、図面を参照しながら説明する。図17は、第2実施形態に係る振動片200を模式的に示す平面図である。図18は、第2実施形態に係る振動片200を模式的に示す図17のXVIII−XVIII線断面図である。
2.1. 振動片
次に、第2実施形態に係る振動片について、図面を参照しながら説明する。図17は、第2実施形態に係る振動片200を模式的に示す平面図である。図18は、第2実施形態に係る振動片200を模式的に示す図17のXVIII−XVIII線断面図である。
以下、第2実施形態に係る振動片200において、第1実施形態に係る振動片100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
上述した振動片100では、図1に示すように、折り取り痕30は、第1基部12の+X軸方向側の側面12aに設けられていた。
これに対し、振動片200では、図17に示すように、折り取り痕30は、第2基部 14の+X軸方向側の側面14dに設けられている。側面14dは、第2基部14の、水晶の結晶軸である電気軸としてのX軸の+X軸方向側の面である。側面14dは、図18に示すように、基部10の主面10a,10bに対して傾斜している傾斜部分14eを有している。
振動片200では、折り取り痕30は、第2基部14の側面14dに設けられている。そのため、振動片200では、例えば振動片100に比べて、折り取り痕30と第1振動腕20aとの間の距離、および折り取り痕30と第2振動腕20bとの間の距離を大きくすることができる。これにより、振動片200では、折り取り痕30が振動腕20a、20bの振動に与える影響を小さくすることができ、折り取り痕30によって第1振動腕20aの振動と第2振動腕20bの振動とのバランスが悪くなることを抑制することができる。
2.2. 振動片の製造方法
次に、第2実施形態に係る振動片200の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図19および図20は、第2実施形態に係る振動片200の製造工程を模式的に示す平面図である。
次に、第2実施形態に係る振動片200の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図19および図20は、第2実施形態に係る振動片200の製造工程を模式的に示す平面図である。
以下、第2実施形態に係る振動片200の製造方法において、第1実施形態に係る振動片100の製造方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
振動片200の製造方法では、図19に示すように、外形形成工程S1において、例えば、フレーム部40がX軸方向に延出している延出部44を有するように、水晶基板101をパターニングする。連結部50は、延出部44と基部10とを連結している。
振動片200の製造方法では、図20および図21に示すように、導電層形成工程S4において、フレーム部40、連結部50、基部10、第1振動腕20aの腕部22の側面22c,22d、第1振動腕20aの錘部24、および第2振動腕20bに設けられた第2溝部23の内面に、第1導電層60を形成する。さらに、フレーム部40、連結部50、基部10、第2振動腕20bの腕部22の側面22c,22d、第2振動腕20bの錘部24、および第1振動腕20aに設けられた第2溝部23の内面に、第2導電層62を形成する。
なお、図20は、構造体8を主面101a側から見た図であって、構造体8の主面101a側の構成を説明するための図である。図21は、構造体8を主面101a側から透かして見た図であって、構造体8の主面101b側の構成を説明するための図である。
図20および図21に示す例では、第2導電層62は、第2基部14の側面および連結部50の側面に設けられているが、図22および図23に示すように、第2導電層62は、第2基部14の側面および連結部50の側面を避けて設けられていてもよい。
なお、図22は、構造体8を主面101a側から見た図であって、構造体8の主面101a側の構成を説明するための図である。図23は、構造体8を主面101a側から透かして見た図であって、構造体8の主面101b側の構成を説明するための図である。
2.3. 振動片の変形例
2.3.1. 第1変形例
次に、第2実施形態の第1変形例に係る振動片について、図面を参照しながら説明する。図24は、第2実施形態の第1変形例に係る振動片210を模式的に示す平面図である。
2.3.1. 第1変形例
次に、第2実施形態の第1変形例に係る振動片について、図面を参照しながら説明する。図24は、第2実施形態の第1変形例に係る振動片210を模式的に示す平面図である。
以下、第2実施形態の第1変形例に係る振動片210において、第2実施形態に係る振動片200の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細
な説明を省略する。このことは、以下に示す第2実施形態の第2変形例に係る振動片についても同様である。
な説明を省略する。このことは、以下に示す第2実施形態の第2変形例に係る振動片についても同様である。
上述した振動片200では、図17に示すように、第2基部14は、第1部分14a、第2部分14b、および第3部分14cを有し、第2部分14bは、第1導電性接合部材18aを介してパッケージに固定され、第3部分14cは、第2導電性接合部材18bを介してパッケージに固定される。
これに対し、振動片210では、図24に示すように、第2基部14は、第3部分14cを有していない。振動片210では、第1部分14aは、第2導電性接合部材18bを介してパッケージに固定され、第2部分14bは、第1導電性接合部材18aを介してパッケージに固定される。
振動片210では、第2基部14は第3部分14cを有さず、第1部分14aは、第2導電性接合部材18bを介してパッケージに固定され、第2部分14bは、第1導電性接合部材18aを介してパッケージに固定される。したがって、振動片210では、振動片100に比べて、2つの固定される場所が互いに近接しているため、スプリアスモード(X軸方向における同相の屈曲振動モード)におけるパッケージへの固定負荷が弱くなるので、スプリアスモードの共振周波数は、メインモード(X軸方向における逆相の屈曲振動モード)の共振周波数に対して離れるように低下する。
2.3.2. 第2変形例
次に、第2実施形態の第2変形例に係る振動片について、図面を参照しながら説明する。図25は、第2実施形態の第2変形例に係る振動片220を模式的に示す平面図である。
次に、第2実施形態の第2変形例に係る振動片について、図面を参照しながら説明する。図25は、第2実施形態の第2変形例に係る振動片220を模式的に示す平面図である。
上述した振動片200では、図17に示すように、第2基部14は、第1部分14a、第2部分14b、および第3部分14cを有し、第2部分14bは、第1導電性接合部材18aを介してパッケージに固定され、第3部分14cは、第2導電性接合部材18bを介してパッケージに固定される。
これに対し、振動片210では、図25に示すように、第2基部14は、第2部分14bを有していない。振動片220では、第1部分14aは、第1導電性接合部材18aを介してパッケージに固定され、第3部分14cは、第2導電性接合部材18bを介してパッケージに固定される。振動片210では、折り取り痕30は、第1部分14aの側面14dに設けられている。
振動片220では、第2基部14は第2部分14bを有さず、第1部分14aは、第1導電性接合部材18aを介してパッケージに固定され、第3部分14cは、第2導電性接合部材18bを介してパッケージに固定される。したがって、振動片220では、振動片100に比べて、2つの固定される場所が互いに近接しているため、スプリアスモード(X軸方向における同相の屈曲振動モード)におけるパッケージへの固定負荷が弱くなるので、スプリアスモードの共振周波数は、メインモード(X軸方向における逆相の屈曲振動モード)の共振周波数に対して離れるように低下する。
さらに、振動片220では、折り取り痕30は、第2基部14の第1部分14aの側面14dに設けられている。そのため、振動片220では、連結部50を切断する際に、第2基部14が折れることを抑制することができる。
3. 第3実施形態
次に、第3実施形態に係る振動子について、図面を参照しながら説明する。図26は、第3実施形態に係る振動子800を模式的に示す平面図である。図27は、第3実施形態に係る振動子800を模式的に示す図26のXXVII−XXVII線断面図である。なお、便宜上、図26では、リッド814を省略して図示している。
次に、第3実施形態に係る振動子について、図面を参照しながら説明する。図26は、第3実施形態に係る振動子800を模式的に示す平面図である。図27は、第3実施形態に係る振動子800を模式的に示す図26のXXVII−XXVII線断面図である。なお、便宜上、図26では、リッド814を省略して図示している。
振動子800は、本発明に係る振動片を備えている。以下では、本発明に係る振動片として、振動片100を備えている振動子800について説明する。振動子800は、図26および図27に示すように、振動片100と、パッケージ(容器)810と、を備えている。
パッケージ810は、上面に開放する凹部811を有する箱状のベース812と、凹部811の開口を塞ぐようにベース812に接合されている板状のリッド814と、を有している。このようなパッケージ810は、凹部811がリッド814にて塞がれることにより形成された収納空間を有しており、該収納空間に、振動片100が気密的に収納、設置されている。すなわち、パッケージ810には、振動片100が収容されている。
なお、振動片100が収容される収納空間(凹部811)内は、例えば、減圧(真空)状態となっていてもよいし、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されていてもよい。これにより、振動片100の振動特性が向上する。
ベース812の材質は、例えば、セラミックグリーンシートを成形して積層し焼成した酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、炭化珪素質焼結体、ガラスセラミックス焼結体などのセラミックス系の絶縁性材料、水晶、ガラス、シリコン(高抵抗シリコン)などである。リッド814の材質は、ベース812と同じ材料、または、コバール、42アロイなどの金属である。
ベース812とリッド814の接合は、ベース812上にシールリング813を設け、シールリング813上にリッド814を載置して、例えば抵抗溶接機を用いて、ベース812にシールリング813を溶接することによって行われる。なお、ベース812とリッド814の接合は、特に限定されず、接着剤を用いて行われてもよいし、シーム溶接によって行われてもよい。
ベース812の凹部811の内底面(内側の底面)815には、振動片100の図示しない駆動電極と電気的に接続された電極パッド60a,60bに対向する位置に、内部端子816a,816bが設けられている。電極パッド60aは、導電性接合部材18aを介して内部端子816aに接合され、電極パッド60bは、導電性接合部材18bを介して内部端子816bに接合されている。
ベース812の内底面815と反対側の外底面(外側の底面)817には、電極端子818a,818bが設けられている。電極端子818a,818bは、図示しない内部配線により内部端子816a,816bと電気的に接続されている。具体的には、電極端子818aは内部端子816aと電気的に接続され、電極端子818bは内部端子816bと電気的に接続されている。内部端子816a,816bおよび電極端子818a,818bは、例えば、タングステン、モリブデンなどのメタライズ層に、ニッケル、金などの被膜がめっきなどにより積層された金属被膜である。
なお、図示はしないが、パッケージ810は、平板状のベース812と、凹部を有するリッド814と、を有していてもよい。また、パッケージ810は、ベース812およびリッド814の両方に凹部が設けられていてもよい。
振動子800では、例えば、電子機器のICチップ内に集積化された発振回路から、電極端子818a,818bを介して印加される駆動信号によって、振動片100が屈曲振動を励振されて所定の周波数で共振(発振)し、電極端子818a,818bから共振信号(発振信号)を出力する。
振動子800では、振動片100を備えているので、小型化を図ることができる。
振動子800の製造方法では、導電性接合部材18a,18bを介して、ベース812に振動片100を搭載した後に、振動片100の共振周波数を測定する。振動片100の製造方法では、上記のように、連結部50を、基部10のX軸方向と交差する側面12のみからフレーム部40に延出するように形成するため、ベース812に搭載された振動片100の共振周波数と、ウェハー102での構造体8の共振周波数と、の差を小さくすることができる。
4. 第4実施形態
次に、第4実施形態に係る発振器について、図面を参照しながら説明する。図28は、本実施形態に係る発振器900を模式的に示す断面図である。
次に、第4実施形態に係る発振器について、図面を参照しながら説明する。図28は、本実施形態に係る発振器900を模式的に示す断面図である。
以下、第4実施形態に係る発振器900において、第3実施形態に係る振動子800の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
発振器900は、本発明に係る振動片を備えている。以下では、本発明に係る振動片として、振動片100を備えている発振器900について説明する。発振器900は、図28に示すように、振動片100と、パッケージ810と、ICチップ910と、を備えている。
ベース812の内底面815には、凹状に形成された収容部912が設けられている。ICチップ910は、収容部912に収容されている。ICチップ910は、発振回路を内蔵している。ICチップ910は、収容部912の底面に、図示しない接着剤などによって固定されている。
ICチップ910は、金やアルミニウムなどのワイヤー914によって、収容部912の底面に設けられた内部接続端子916a,916bと接続されている。内部接続端子916a,916bは、例えば、タングステン、モリブデンなどのメタライズ層に、ニッケル、金などの被膜がめっきなどにより積層された金属被膜である。内部接続端子916a,916bは、図示しない内部配線を介して、電極端子818a,818bや内部端子816a,816bに接続されている。すなわち、ICチップ(発振回路)910は、振動片100と電気的に接続されている。
なお、図示はしないが、ICチップ910と内部接続端子916a,916bとの接続には、ワイヤー914を用いたワイヤーボンディングによる接続方向以外に、ICチップ910を反転させてフリップチップ実装による接続方法などを用いてもよい。また、ICチップ910は、ベース812の外底面817に設けられた凹部内に実装され、モールド材により封止されていてもよい。
発振器900では、ICチップ910から内部接続端子916a,916b、内部端子816a,816bなどを介して印加される駆動信号によって、振動片100が屈曲振動を励振されて所定の周波数で共振(発振)する。そして、発振器900は、この発振に伴って生じる発振信号をICチップ910、電極端子818a,818bなどを介して外部
に出力する。
に出力する。
発振器900では、振動片100を備えているので、小型化を図ることができる。
5. 第5実施形態
次に、第5実施形態に係るリアルタイムクロックについて、図面を参照しながら説明する。図29は、第5実施形態に係るリアルタイムクロック1000の機能ブロック図である。
次に、第5実施形態に係るリアルタイムクロックについて、図面を参照しながら説明する。図29は、第5実施形態に係るリアルタイムクロック1000の機能ブロック図である。
リアルタイムクロック1000は、本発明に係る発振器を備えている。以下では、本発明に係る発振器として、発振器900を備えているリアルタイムクロック1000について説明する。リアルタイムクロック1000は、図29に示すように、発振器900と、計時回路1010と、イベント検出回路1020と、メモリー1030と、制御回路1040と、を備えている。
発振器900は、振動片100と、振動片100と電気的に接続されている発振回路(ICチップ)910と、を有しており、振動片100は、発振回路910を介して電気信号が入力されることにより所定の周波数で振動する。そして、発振回路910は、振動片100から出力された信号を増幅して出力する。
計時回路1010には、発振器900が接続されており、発振器900から出力された信号を分周して1[Hz]の周波数を得ると、この1[Hz]の信号を利用して年、月、日、時、分、および秒の計時を各計時レジスタ(不図示)で行っている。すなわち、計時回路1010は、発振器900の発振回路910から出力される信号に基づいて、日時データを生成する。このような計時回路1010を持つことにより、時刻データを得ることができ、イベントが生じた際(イベント検出周期毎)の日時等をメモリー1030に記録することが可能となる。なお計時回路1010は設定により、上記年、月、日、時、分、および秒の他に、曜日についてのデータも記憶させるようにすることができる。
イベント検出回路1020は、リアルタイムクロック1000の外部端子であるイベント入力端子1022に接続されている。イベント検出回路1020は、イベント入力端子1022に対してイベントが発生した旨の電気信号が入力されると、イベント発生フラグを立てるように構成されている。このように、イベントの発生をフラグにより示すことで、当該フラグに基づいてイベントの有無を判断することができる。具体的には、イベント発生フラグに1を立てる(0から1に変更する)のである。
メモリー1030は、上述した時刻データやイベント発生に関するデータを記録する記憶手段である。
制御回路1040には、上述した計時回路1010、イベント検出回路1020、メモリー1030、および外部端子としての割り込み出力端子1042が接続されている。制御回路1040は、イベント検出回路1020から入力されたフラグ情報に基づいて、フラグが立てられている事を検出した時刻データを計時回路1010から読み出すことが可能に構成されている。
なお、割り込み出力端子1042は、任意のイベント入力の発生時に、時刻データやイベント発生に関するデータの記録と同時に、CPUに対して信号を割り込み出力させる役割を担う。
リアルタイムクロック1000では、振動片100を備えているので、小型化を図るこ
とができる。
とができる。
6. 第6実施形態
次に、第6実施形態に係る電子機器について、図面を参照しながら説明する。第6実施形態に係る電子機器は、本発明に係る振動片を備える。以下では、本発明に係る振動片として、振動片100を備える電子機器について、説明する。
次に、第6実施形態に係る電子機器について、図面を参照しながら説明する。第6実施形態に係る電子機器は、本発明に係る振動片を備える。以下では、本発明に係る振動片として、振動片100を備える電子機器について、説明する。
図30は、第6実施形態に係る電子機器として、スマートフォン1300を模式的に示す平面図である。スマートフォン1300は、図30に示すように、振動片100を有する発振器900を備えている。
スマートフォン1300は、発振器900を、例えば、基準クロック発振源などのタイミングデバイスとして用いる。スマートフォン1300は、さらに、表示部(液晶ディスプレイや有機ELディスプレイ等)1310、操作部1320、および音出力部1330(マイクロフォン等)を有することができる。スマートフォン1300は、表示部1310に対する接触検出機構を設けることで表示部1310を操作部として兼用してもよい。
なお、スマートフォン1300に代表される電子機器は、振動片100を駆動する発振回路と、振動片100の温度変化に伴う周波数変動を補正する温度補償回路と、を備えていることが好ましい。
これによれば、スマートフォン1300に代表される電子機器は、振動片100を駆動する発振回路と共に、振動片100の温度変化に伴う周波数変動を補正する温度補償回路を備えていることから、発振回路が発振する共振周波数を温度補償することができ、温度特性に優れた電子機器を提供することができる。
図31は、第6実施形態に係る電子機器として、モバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューター1400を模式的に示す斜視図である。パーソナルコンピューター1400は、図31に示すように、キーボード1402を備えた本体部1404と、表示部1405を備えた表示ユニット1406と、により構成され、表示ユニット1406は、本体部1404に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター1400には、フィルター、共振器、基準クロック等として機能する振動片100が内蔵されている。
図32は、第6実施形態に係る電子機器として、携帯電話機(PHSも含む)1500を模式的に示す斜視図である。携帯電話機1500は、複数の操作ボタン1502、受話口1504および送話口1506を備え、操作ボタン1502と受話口1504との間には、表示部1508が配置されている。このような携帯電話機1500には、フィルター、共振器等として機能する振動片100が内蔵されている。
図33は、第6実施形態に係る電子機器として、デジタルスチルカメラ1600を模式的に示す斜視図である。なお、図33には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、デジタルスチルカメラ1600は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)などの撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。
デジタルスチルカメラ1600におけるケース(ボディー)1602の背面には、表示部1603が設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部1603は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また
、ケース1602の正面側(図中裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCDなどを含む受光ユニット1604が設けられている。
、ケース1602の正面側(図中裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCDなどを含む受光ユニット1604が設けられている。
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン1606を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、メモリー1608に転送・格納される。また、デジタルスチルカメラ1600においては、ケース1602の側面に、ビデオ信号出力端子1612と、データ通信用の入出力端子1614とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子1612にはテレビモニター1630が、データ通信用の入出力端子1614にはパーソナルコンピューター1640が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー1608に格納された撮像信号が、テレビモニター1630や、パーソナルコンピューター1640に出力される構成になっている。このようなデジタルスチルカメラ1600には、フィルター、共振器等として機能する振動片100が内蔵されている。
電子機器1300,1400,1500,1600では、振動片100を備えているため、小型化を図ることができる。
なお、本発明の振動片を備えている電子機器は、上記の例に限定されず、例えば、インクジェット式吐出装置(例えばインクジェットプリンター)、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、POS端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシュミレーター等に適用することができる。
7. 第7実施形態
次に、第7実施形態に係る移動体について、図面を参照しながら説明する。図34は、第7実施形態に係る移動体1700として、自動車を模式的に示す平面図である。
次に、第7実施形態に係る移動体について、図面を参照しながら説明する。図34は、第7実施形態に係る移動体1700として、自動車を模式的に示す平面図である。
第7実施形態に係る移動体は、本発明に係る振動片を備えている。以下では、本発明に係る振動片として、振動片100を備えている移動体について、説明する。
第7実施形態に係る移動体1700は、さらに、エンジンシステム、ブレーキシステム、キーレスエントリーシステム等の各種の制御を行うコントローラー1720、コントローラー1730、コントローラー1740、バッテリー1750、およびバックアップ用バッテリー1760を含んで構成されている。なお、本実施形態に係る移動体1700は、図34に示される構成要素(各部)の一部を省略または変更してもよいし、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
このような移動体1700としては種々の移動体が考えられ、例えば、自動車(電気自動車も含む)、ジェット機やヘリコプター等の航空機、船舶、ロケット、人工衛星等が挙げられる。
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実
施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
8…構造体、10…基部、10a,10b…主面、12…第1基部、12a…側面、12b…傾斜部分、14…第2基部、14a…第1部分、14b…第2部分、14c…第3部分、14d…側面、14e…傾斜部分、16…括れ部、18a…第1導電性接合部材、18b…第2導電性接合部材、20a…第1振動腕、20b…第2振動腕、22…腕部、22a,22b…主面、22c,22d…側面、23…溝部、24…錘部、30…折り取り痕、30a…側面、32…薄肉部、40…フレーム部、42,44…延出部、50…連結部、52…第1溝部、54…薄肉部、60a,60b…電極パッド、100…振動片、101…水晶基板、101a,101b…主面、102…ウェハー、110,120,130,140,200,210,220…振動片、800…振動子、810…パッケージ、811…凹部、812…ベース、813…シールリング、814…リッド、815…内底面、816a,816b…内部端子、817…外底面、818a,818b…電極端子、900…発振器、910…ICチップ、912…収容部、914…ワイヤー、916a,916b…内部接続端子、1000…リアルタイムクロック、1010…計時回路、1020…イベント検出回路、1022…イベント入力端子、1030…メモリー、1040…制御回路、1042…割り込み出力端子、1300…スマートフォン、1310…表示部、1320…操作部、1330…音出力部、1400…パーソナルコンピューター、1402…キーボード、1404…本体部、1405…表示部、1406…表示ユニット、1500…携帯電話機、1502…操作ボタン、1504…受話口、1506…送話口、1508…表示部、1600…デジタルスチルカメラ、1602…ケース、1603…表示部、1604…受光ユニット、1606…シャッターボタン、1608…メモリー、1612…ビデオ信号出力端子、1614…入出力端子、1630…テレビモニター、1640…パーソナルコンピューター、1700…移動体、1720…コントローラー、1730…コントローラー、1740…コントローラー、1750…バッテリー、1760…バックアップ用バッテリー
Claims (35)
- 基部、および前記基部から第1方向に沿って延出している一対の振動腕を含む振動片の製造方法であって、
基板をエッチングして、平面視で、前記基部、前記振動腕、前記基部および前記振動腕を囲むように設けられたフレーム部、ならびに前記基部と前記フレーム部とを連結する連結部を形成する外形形成工程と、
前記連結部を切断して、前記振動片を個片化する個片化工程と、
を含み、
前記外形形成工程では、
前記連結部を、前記基部の、平面視で前記第1方向と直交する第2方向と交差する互いに表裏の関係にある2つの側面のいずれか1つのみから前記フレーム部に延出するように形成する、振動片の製造方法。 - 請求項1において、
前記外形形成工程では、
前記基部が、
前記振動腕が接続された第1基部と、
前記第1基部の、前記振動腕が接続された側とは反対側に、括れ部を介して設けられた第2基部と、
を有するように形成し、
前記括れ部の前記第2方向に沿う幅は、前記第1基部の前記第2方向に沿う幅よりも小さく、かつ、前記第2基部の前記第2方向に沿う幅よりも小さい、振動片の製造方法。 - 請求項1または2において、
前記側面は、前記第1基部の面である、振動片の製造方法。 - 請求項1または2において、
前記側面は、前記第2基部の面である、振動片の製造方法。 - 請求項1ないし4のいずれか1項において、
前記連結部に、前記第1方向に沿って延出する第1溝部を形成する第1溝部形成工程を含む、振動片の製造方法。 - 請求項5において、
前記第1溝部の内面は、前記基部の主面に対して傾斜している、振動片の製造方法。 - 請求項1ないし6のいずれか1項において、
前記基板は、水晶基板であり、
前記側面は、前記基部の、水晶の結晶軸である電気軸としてのX軸の+X軸方向側の面である、振動片の製造方法。 - 請求項1ないし7のいずれか1項において、
前記外形形成工程では、
前記振動腕が、前記基部に接続された腕部と、前記腕部に接続された錘部と、を有するように形成する、振動片の製造方法。 - 請求項8において、
前記錘部の前記第2方向に沿う幅は、前記腕部の前記第2方向に沿う幅よりも大きい、振動片の製造方法。 - 請求項1ないし9のいずれか1項において、
前記振動腕に、前記第1方向に沿って延出する第2溝部を形成する第2溝部形成工程を含む、振動片の製造方法。 - 基部、および前記基部から第1方向に沿って延出している一対の振動腕を含む振動片を製造するためのウェハーであって、
前記基部および前記振動腕を囲むように設けられたフレーム部と、
前記基部と前記フレームとを連結する連結部と、
を含み、
前記連結部は、前記基部の、平面視で前記第1方向と直交する第2方向と交差する互いに表裏の関係にある2つの側面のいずれか1つのみから前記フレーム部に延出している、ウェハー。 - 請求項11において、
前記基部は、
前記振動腕が接続された第1基部と、
前記第1基部の、前記振動腕が接続された側とは反対側に、括れ部を介して設けられた第2基部と、
を有し、
前記括れ部の前記第2方向に沿う幅は、前記第1基部の前記第2方向に沿う幅よりも狭く、かつ、前記第2基部の前記第2方向に沿う幅よりも小さい、ウェハー。 - 請求項11または12において、
前記側面は、前記第1基部の面である、ウェハー。 - 請求項11または12において、
前記側面は、前記第2基部の面である、ウェハー。 - 請求項11ないし14のいずれか1項において、
前記連結部には、前記第1方向に沿って延出している第1溝部が設けられている、ウェハー。 - 請求項15において、
前記第1溝部の内面は、前記基部の主面に対して傾斜している、ウェハー。 - 請求項11ないし16のいずれか1項において、
前記基板は、水晶基板であり、
前記側面は、前記基部の、水晶の結晶軸である電気軸としてのX軸の+X軸方向側の面である、ウェハー。 - 請求項11ないし17のいずれか1項において、
前記振動腕は、
前記基部に接続された腕部と、
前記腕部に接続された錘部と、
を含む、ウェハー。 - 請求項18において、
前記錘部の前記第2方向に沿う幅は、前記腕部の前記第2方向に沿う幅よりも大きい、ウェハー。 - 請求項11ないし19のいずれか1項において、
前記振動腕には、前記第1方向に沿って延出している第2溝部が設けられている、ウェハー。 - 基部と、
前記基部から第1方向に沿って延出している一対の振動腕と、
前記基部の、平面視で前記第1方向と直交する第2方向と交差する互いに表裏の関係にある2つの側面のいずれか1つのみに設けられた折り取り痕と、
を含む、振動片。 - 請求項21において、
前記基部は、
前記振動腕が接続された第1基部と、
前記第1基部の、前記振動腕が接続された側とは反対側に、括れ部を介して設けられた第2基部と、
を有し、
前記括れ部の前記第2方向に沿う幅は、前記第1基部の前記第2方向に沿う幅よりも狭く、かつ、前記第2基部の前記第2方向に沿う幅よりも小さい、振動片。 - 請求項21または22において、
前記側面は、前記第1基部の面である、振動片。 - 請求項21または22において、
前記側面は、前記第2基部の面である、振動片。 - 請求項21ないし24のいずれか1項において、
前記折り取り痕は、前記基部の厚さよりも薄い薄肉部を有する、振動片。 - 請求項21ないし25のいずれか1項において、
前記側面は、前記基部の主面に対して傾斜している部分を有している、振動片。 - 請求項21ないし26のいずれか1項において、
前記側面は、前記基部の、水晶の結晶軸である電気軸としてのX軸の+X軸方向側の面である、振動片。 - 請求項21ないし27のいずれか1項において、
前記振動腕は、
前記基部に接続された腕部と、
前記腕部に接続された錘部と、
を含む、振動片。 - 請求項28において、
前記錘部の前記第2方向に沿う幅は、前記腕部の前記第2方向に沿う幅よりも大きい、振動片。 - 請求項21ないし29のいずれか1項において、
前記振動腕には、前記第1方向に沿って延出している溝部が設けられている、振動片。 - 請求項21ないし30のいずれか1項に記載の振動片と、
前記振動片が収容されているパッケージと、
を備えている、振動子。 - 請求項21ないし30のいずれか1項に記載の振動片と、
前記振動片と電気的に接続されている発振回路と、
を備えている、発振器。 - 請求項21ないし30のいずれか1項に記載の振動片と、
前記振動片と電気的に接続されている発振回路と、
前記発振回路から出力される信号に基づいて、日時データを生成する計時回路と、
を備えている、リアルタイムクロック。 - 請求項21ないし30のいずれか1項に記載の振動片を備えている、電子機器。
- 請求項21ないし30のいずれか1項に記載の振動片を備えている、移動体。
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