JP2019129351A - Piezoelectric vibration piece and piezoelectric vibrator, and manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水晶を使用したいわゆる音叉型の圧電振動片及び圧電振動子、及び製造方法に関する。 The present invention relates to a so-called tuning fork type piezoelectric vibrating reed and a piezoelectric vibrator using quartz crystal, and a manufacturing method.
例えば、携帯電話や携帯情報端末機器等の電子機器には、時刻源や制御信号等のタイミング源、リファレンス信号源等に用いるデバイスとして、音叉型に形成した圧電振動片を使用した圧電振動子が用いられる。
この音叉型の圧電振動片は、基部と、この基部から延出する一対の振動腕部と、基部から振動腕部の両外側に延出する一対の振動腕部を備えた、いわゆるサイドアーム型の圧電振動片が知られている(特許文献1、2参照)。
For example, in electronic devices such as mobile phones and portable information terminals, a piezoelectric vibrator using a piezoelectric vibrating reed formed in a tuning fork shape as a device used as a time source, timing source such as control signal, reference signal source, etc. Used.
This tuning fork type piezoelectric vibrating piece includes a base, a pair of vibrating arms extending from the base, and a pair of vibrating arms extending from the base to both outer sides of the vibrating arms. A piezoelectric vibrating piece is known (see Patent Documents 1 and 2).
ところで、近年における電子機器の小型化に伴い、圧電振動子や圧電振動片に対しても小型化への要求が益々高まっている。
そして、小型の圧電振動片を得る方法として、ウエハをウェットエッチング加工する方法が知られている。
By the way, with the miniaturization of electronic devices in recent years, the demand for the miniaturization of the piezoelectric vibrator and the piezoelectric vibrating reed is further increasing.
As a method of obtaining a small piezoelectric vibrating piece, a method of wet etching a wafer is known.
図10は、サイドアーム型の圧電振動片600について表したものである。図10(a)は平面形状を表し、(b)〜(e)は、叉部と支持腕部の製造過程の断面を表したものである。
水晶等の圧電材料からなるウエハの両面に、圧電振動片の外形形状に対応した形状のマスク501、502(図10(b)、(d))を形成し、これをエッチング液に浸漬することで、エッチング液と接触するウエハ部分(マスク501、502以外の部分)が、両面側から徐々に貫通するまで除去されることで外形形状が形成される。すなわち、マスク501、502以外の部分が貫通除去されて圧電振動片の外形形状が形成される。
FIG. 10 shows a side arm type piezoelectric vibrating
しかし、ウェットエッチングにより圧電振動片を形成すると、図10(a)(c)に示すように、一対の振動腕部700と振動腕部700との叉部や、支持腕部900と基部800(振動腕部700)との叉部に異形部770が形成されてしまう。この異形部770は、水晶のエッチング異方性によるエッチング残渣として形成されてしまうもので、傾斜した形状に形成される。
この傾斜形状の異形部770は、左右の振動腕部700、700の剛性に差を生じさせ、振動特性が悪化するため、できるだけ小さいことが望ましい。
そこで、従来では、マスク501、502以外の部分がエッチング液で除去され貫通した後も、しばらくの間はエッチング液に浸漬しておくことで、異形部770を小さくしている。
However, when the piezoelectric vibrating reed is formed by wet etching, as shown in FIGS. 10A and 10C, the forks of the pair of vibrating
It is desirable that the sloped
Therefore, in the related art, the
しかし、異形部770を小さくするために、貫通後もエッチング液に浸けておくことで、異形部770が存在しない長さ方向の端面(叉部になっていない部分)に、厚さ方向に傾斜した傾斜面431が形成されてしまう。
すなわち、図10(c)、(e)の図面左側に示す基部800の端面(異形部770と反対側の端面)や、同図右側に示す支持腕部900や振動腕部700の開放端側端面に、これも水晶のエッチング異方性によって、厚さ方向に傾斜した傾斜面431が形成される。
However, in order to make the
That is, the end surface of the
この場合、振動腕部700や、支持腕部900における断面形状が厚み方向でアンバランスな形状となってしまうため、振動漏れが発生したり耐衝撃性が低下する一因となっている。
特に、水晶による音叉型の圧電振動片を、より小型化した場合、温度特性(T.P)を調整するために、水晶をカットする際の結晶軸に対する角度(カット角)を大きくすることが一般的である。ところが形成される傾斜面431の傾斜は、カット角により変化するため、カット角を大きくすると、より大きな傾斜の傾斜面431が形成され、よりアンバランスな形状となってしまう。
In this case, the cross-sectional shapes of the vibrating
In particular, when the tuning fork type piezoelectric vibrating reed of quartz is further miniaturized, the angle (cut angle) with respect to the crystal axis at the time of cutting the quartz is increased in order to adjust the temperature characteristic (TP). It is common. However, since the inclination of the formed
また、図10(c)に示すように、複数の叉部では、異形部770の反対側の面が斜めに形成されることで、主面の一方側の幅がL1と狭くなり、振動に対する強度が低下してしまうという問題がある。叉部の狭くなった側の幅L1を、振動に十分耐え得る長さにすることも可能であるが、そうすると反対側の主面(図面上側)の幅が大きくなり、圧電振動片全体の長さが長くなってしまう。
Also, as shown in FIG. 10 (c), in the plurality of forks, the surface on the opposite side of the
本発明は、圧電振動片における、長さ方向の断面形状において、厚み方向のアンバランスがより少なく、振動漏れの発生及び耐衝撃性の低下を抑制することを目的とする。 It is an object of the present invention to suppress the occurrence of vibration leakage and a reduction in impact resistance in the piezoelectric vibration reed with less thickness imbalance in the cross-sectional shape in the length direction.
(1)請求項1に記載の発明では、基部と、前記基部から並行して延設された一対の振動腕部と、前記振動腕部の少なくとも開放端側の端面に形成された段部と、を備え、前記段部は、前記振動腕部の長手方向と平行かつ前記一対の振動腕部の幅方向と直交する断面視で、前記振動腕部の厚み方向の内側ほど、長手方向内側に位置するように一方の主面から傾斜する第1傾斜部と、前記振動腕部の厚み方向の内側ほど、長手方向外側に位置するように他方の主面から傾斜する第2傾斜部と、前記第1傾斜部と前記第2傾斜部とを連結する連結部と、を備えることを特徴とする圧電振動片を提供する。
(2)請求項2に記載の発明では、前記基部における、前記振動腕部が延設される側と反対側の端面に前記段部が形成されている、ことを特徴とする請求項1に記載の圧電振動片を提供する。
(3)請求項3に記載の発明では、前記基部から前記一対の振動腕部と並行して延設された支持腕部を備え、前記支持腕部の開放端側の端面に前記段部が形成されている、ことを特徴とする請求項1、又は請求項2に記載の圧電振動片を提供する。
(4)請求項4に記載の発明では、前記支持腕部は、前記一対の振動腕部の両外側に形成された一対の支持腕部、又は、前記一対の振動腕部の間に形成された1つの支持単腕部である、ことを特徴とする請求項3に記載の圧電振動片を提供する。
(5)請求項5に記載の発明では、請求項1から請求項4のうちの何れか1の請求項に記載の圧電振動片と、前記圧電振動片を収容するパッケージと、を備えることを特徴とする圧電振動子を提供する。
(6)請求項6に記載の発明では、少なくとも基部と前記基部から並行して延設された一対の振動腕部を有する音叉型の圧電振動片の形成方法であって、水晶を所定のカット角θで切り出されたウエハの両主面に、前記圧電振動片の外形形状に対応する形状のマスクを形成するマスク工程と、前記マスクを形成したウエハをエッチング液に浸漬して圧電振動片の外形形状を形成する外形形成工程と、前記振動腕部に2系統の電極を形成する電極形成工程と、を備え、前記マスク工程は、水晶の光学軸との角度が鈍角となる主面側の前記振動腕部に対応する部分のマスクを、鋭角となる主面側よりも距離Mだけ長く形成する、ことを特徴とする圧電振動片の製造方法を提供する。
(7)請求項7に記載の発明では、前記距離Mは、前記ウエハの厚さをtとした場合、0<M<2×t×tanθの範囲である、ことを特徴とする請求項6に記載の圧電振動片の製造方法を提供する。
(8)請求項8に記載の発明では、前記マスク工程は、水晶の光学軸との角度が鈍角となる主面側の前記基部に対応する部分のマスクを、鋭角となる主面側よりも前記振動腕部が形成される側と反対側に、距離Mだけ長く形成する、ことを特徴とする請求項6、又は請求項7に記載の圧電振動片の製造方法を提供する。
(9)請求項9に記載の発明では、前記マスク工程は、前記基部から前記一対の振動腕部と並行して延設された支持腕部を備えた圧電振動片の外形形状に対応する形状のマスクを形成する、ことを特徴とする請求項6、請求項7、又は請求項8に記載の圧電振動片の製造方法を提供する。
(10)請求項10に記載の発明では、請求項6から請求項9のうちの何れか1の請求項の各工程により圧電振動片を製造する工程と、前記圧電振動片を、パッケージ内に形成された実装部に実装する実装工程と、前記パッケージを封止する封止工程と、を有することを特徴とする圧電振動子の製造方法を提供する。
(1) In invention of Claim 1, a base part, a pair of vibrating arm part extended in parallel from the said base part, and the step part formed in the end surface of the at least open end side of the said vibrating arm part, The step portion is in a cross-sectional view parallel to the longitudinal direction of the vibrating arm portion and perpendicular to the width direction of the pair of vibrating arm portions, and the inner side in the thickness direction of the vibrating arm portion is closer to the inner side in the longitudinal direction. A first inclined portion that is inclined from one main surface so as to be positioned, a second inclined portion that is inclined from the other main surface so that the inner side in the thickness direction of the vibrating arm portion is positioned on the outer side in the longitudinal direction, There is provided a piezoelectric vibrating piece comprising: a connecting portion that connects a first inclined portion and the second inclined portion.
(2) In the invention described in
(3) In the invention described in claim 3, a support arm portion extending in parallel with the pair of vibrating arm portions from the base portion is provided, and the stepped portion is provided on an end surface on the open end side of the support arm portion. The piezoelectric vibrating reed according to claim 1 or
(4) In the invention according to claim 4, the support arm is formed between a pair of support arms formed on both sides of the pair of vibrating arms, or between the pair of vibrating arms. The piezoelectric vibrating reed according to claim 3, wherein the piezoelectric vibrating reed is a single supporting single arm.
(5) The invention according to claim 5 includes the piezoelectric vibrating piece according to any one of claims 1 to 4 and a package that accommodates the piezoelectric vibrating piece. Provided is a piezoelectric vibrator characterized by the present invention.
(6) The invention according to claim 6 is a method for forming a tuning-fork type piezoelectric vibrating piece having at least a base and a pair of vibrating arms extending in parallel from the base, wherein the crystal is cut into a predetermined shape. A mask step of forming a mask having a shape corresponding to the outer shape of the piezoelectric vibrating reed on both main surfaces of the wafer cut out at an angle θ, and immersing the wafer on which the mask is formed in an etchant An outer surface forming step for forming an outer shape, and an electrode forming step for forming two systems of electrodes on the vibrating arm portion, wherein the mask step is performed on the main surface side where the angle with the optical axis of quartz becomes an obtuse angle A method of manufacturing a piezoelectric vibrating reed is characterized in that the mask of the portion corresponding to the vibrating arm portion is formed longer by the distance M than the main surface side which is an acute angle.
(7) In the invention according to claim 7, the distance M is in the range of 0 <M <2 × t × tan θ, where t is the thickness of the wafer. A method of manufacturing the piezoelectric vibrating reed according to
(8) In the invention according to claim 8, in the mask step, the mask corresponding to the base on the main surface side where the angle with the optical axis of the quartz crystal is obtuse is more than the main surface side which is the acute angle The method for manufacturing a piezoelectric vibrating reed according to claim 6 or 7, characterized in that it is formed longer by a distance M on the side opposite to the side on which the vibrating arm portion is formed.
(9) In the invention according to claim 9, the mask step has a shape corresponding to the outer shape of a piezoelectric vibrating reed having a support arm extending parallel to the pair of vibrating arms from the base. A method of manufacturing a piezoelectric vibrating reed according to claim 6, 7 or 8, characterized in that a mask of the following is formed.
(10) In the invention according to
本発明によれば、振動腕部の長手方向と平行かつ振動腕部の幅方向と直交する断面視で、振動腕部の少なくとも開放端側の端面に、第1傾斜部、第2傾斜部、連結部を有する段部が形成されているので、厚み方向のアンバランスがより少なく、振動漏れの発生及び耐衝撃性の低下を抑制することが可能な、圧電振動片、圧電振動子、及びその製造方法を提供することができる。 According to the present invention, in a cross-sectional view that is parallel to the longitudinal direction of the vibrating arm portion and orthogonal to the width direction of the vibrating arm portion, the first inclined portion, the second inclined portion, at least on the end surface on the open end side of the vibrating arm portion, Since the step portion having the connecting portion is formed, the piezoelectric vibrating piece, the piezoelectric vibrator, and the like, which have less imbalance in the thickness direction and can suppress the occurrence of vibration leakage and the reduction in impact resistance, A manufacturing method can be provided.
以下、本発明の好適な実施形態について、図1から図9を参照して詳細に説明する。
(1)実施形態の概要
本実施形態は、基部8から平行して同一方向に一対の振動腕部7が延出した音叉型の圧電振動片6を対象とする。
圧電振動片6における長手方向の両側に存在する各端部(叉部の端部を除く)の端面は、第1主面41から第2主面42に向けて、水晶のカット角(例えば、+2°)分の傾斜が形成される。本実施形態の圧電振動片6は、この第1主面41から第2主面42に向けて形成される各傾斜面に、第1傾斜部43、第2傾斜部44、連結部45を有する段部46を形成する。
この段部46は、ウェットエッチングで圧電振動片6の外形を形成する際に、水晶のカット角を加味して、第1主面41と第2主面42におけるマスクの形成位置を長手方向にずらすことで形成する。
この段部46を形成することにより、厚さ方向におけるアンバランスが抑制される。その結果、バランスの良い振動腕部7を形成することができ、振動漏れ特性や耐衝撃性に優れた振動片を製造することができる。
段部46は、少なくとも振動腕部7の先端側端面(開放端側端面)に形成するが、振動腕部7の反対側の端面(基部8の端面)や、圧電振動片6の実装用に形成される支持腕部(一対の支持腕部9や支持単腕部9c)の両端面に形成することで、全体のアンバランスがより抑制される。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 9.
(1) Outline of Embodiment This embodiment is directed to a tuning fork-type piezoelectric vibrating reed 6 in which a pair of vibrating arms 7 extend in the same direction in parallel from a base 8.
The end face of each end (except for the end of the fork) on both sides in the longitudinal direction of the piezoelectric vibrating reed 6 is directed from the first
When forming the outer shape of the piezoelectric vibrating reed 6 by wet etching, the stepped portion 46 takes the positions at which the mask is formed on the first
By forming the step 46, unbalance in the thickness direction is suppressed. As a result, a well-balanced vibrating arm portion 7 can be formed, and a vibrating reed excellent in vibration leakage characteristics and impact resistance can be manufactured.
The step 46 is formed at least on the end face (open end face) of the vibrating arm 7, but for mounting the piezoelectric vibrating reed 6 or the end face on the opposite side of the vibrating arm 7 (end face of the base 8) By forming on the both end surfaces of the formed support arms (the pair of support arms 9 and the support
(2)実施形態の詳細
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。以下の実施形態では、圧電振動片の一例として、いわゆるサイドアーム型の圧電振動子を例に説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
(2) Details of the Embodiments Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, a so-called side arm type piezoelectric vibrator will be described as an example of the piezoelectric vibrating reed. In the drawings used for the following description, the scale of each member is appropriately changed in order to make each member have a recognizable size.
以下の説明においては、XYZ座標系を設定し、このXYZ座標系を参照しつつ各部材の位置関係を説明する。この際、圧電振動片の主面と垂直な方向(すなわち、圧電振動片の厚み方向)を「Z軸方向」、振動腕部の長手方向(すなわち、圧電振動片の長手方向)を「Y軸方向」、Y軸方向及びZ軸方向と直交する方向(すなわち、圧電振動片の幅方向)を「X軸方向」とする。
なお図示したX軸、Y軸、Z軸を、水晶における電気軸、機械軸、光学軸に対応させると、X軸が電気軸で、X軸を回転軸としてカット角θだけ回転させた、Y’軸が機械軸、Z’軸が光学軸である。
In the following description, an XYZ coordinate system is set, and the positional relationship of each member will be described with reference to this XYZ coordinate system. At this time, the direction perpendicular to the main surface of the piezoelectric vibrating reed (that is, the thickness direction of the piezoelectric vibrating reed) is "Z-axis direction", and the longitudinal direction of the vibrating arm (that is, the longitudinal direction of the piezoelectric vibrating reed) is "Y-axis The direction ”, the direction perpendicular to the Y-axis direction and the Z-axis direction (that is, the width direction of the piezoelectric vibrating piece) is defined as“ X-axis direction ”.
In addition, when the X axis, Y axis, and Z axis shown in the figure correspond to the electric axis, mechanical axis, and optical axis in the crystal, the X axis is the electric axis, and the X axis is rotated by the cut angle θ. The 'axis is a mechanical axis, and the Z' axis is an optical axis.
図1は、本実施形態における圧電振動片6の外形形状を表した平面(a)と、長手方向に沿った断面(b)を表したものである。
なお、本実施形態の圧電振動片6は左右対称な構造となっているため、振動腕部7aと振動腕部7bというように、対称配置された両部分を同一の数字で表すと共に、両者を区別する区別符合ab、ABを付して説明する。そして区別符号を適宜省略する場合には各々の部分を指しているものとする。但し、段部46a、46bについてのa、bの区別を除く。
また、以下の各図面では、各部材の形状や状態を認識可能にするため、縮尺を適宜変更している。なお、各断面図では便宜上、断面ハッチを適宜省略している。
FIG. 1 shows a plane (a) representing the outer shape of the piezoelectric vibrating piece 6 in the present embodiment and a cross section (b) along the longitudinal direction.
In addition, since the piezoelectric vibrating reed 6 of this embodiment has a left-right symmetrical structure, both the symmetrically arranged portions are represented by the same numeral, such as the vibrating
Further, in the following drawings, the scale is appropriately changed in order to make it possible to recognize the shapes and states of the respective members. In each cross-sectional view, a cross-sectional hatch is appropriately omitted for convenience.
本実施形態では、圧電材料として水晶を使用する圧電振動片のうちの、図1(a)に示すように、いわゆるサイドアーム型の圧電振動片6を例に説明する。
圧電振動片6は、基部8から平行に延びる振動腕部7(7a、7b)と、この両振動腕部7の外側に同方向に基部8から延びる支持腕部9(9a、9b)を備えている。
In the present embodiment, among the piezoelectric vibrating reeds using quartz as a piezoelectric material, as shown in FIG. 1A, a so-called side arm type piezoelectric vibrating reed 6 will be described as an example.
The piezoelectric vibrating piece 6 includes a vibrating arm portion 7 (7a, 7b) extending in parallel from the base portion 8, and a supporting arm portion 9 (9a, 9b) extending from the base portion 8 in the same direction outside the vibrating arm portions 7. ing.
一対の振動腕部7は、互いに平行となるように配置されており、基部8側の端部を固定端とし、先端が自由端として振動する。
一対の振動腕部7の先端側には、全長のほぼ中央部分よりも両側に広くなるように形成された拡幅部71(71a、71b)を備えている。この振動腕部7に形成された拡幅部71は、振動腕部7の重量及び振動時の慣性モーメントを増大する機能を有している。これにより、振動腕部7は振動し易くなり、振動腕部7の長さを短くすることができ、小型化が図られている。
そして、この拡幅部71の主面には、周波数調整用の重り膜が形成され、この重り膜にレーザトリミングを行うことで、周波数のずれ量に応じて重り膜の一部分を取り除いて周波数調整がなされている。
なお、本実施形態の圧電振動片6は、振動腕部7に拡幅部71を形成しているが、振動腕部7の先端部の幅を略中央部分と同じ幅に形成した、拡幅部71がない圧電振動片(例えば、後述する図8(a)参照)を使用することも可能である。
The pair of vibrating arm portions 7 are arranged to be parallel to each other, and vibrate with the end portion on the base portion 8 side as a fixed end and the tip end as a free end.
On the tip end side of the pair of vibrating arms 7, widening portions 71 (71a, 71b) formed to be wider on both sides than the substantially central portion of the entire length are provided. The widening portion 71 formed on the vibrating arm 7 has a function of increasing the weight of the vibrating arm 7 and the moment of inertia at the time of vibration. As a result, the vibrating arm portion 7 can easily vibrate, the length of the vibrating arm portion 7 can be shortened, and the size can be reduced.
A weight film for frequency adjustment is formed on the main surface of the widened portion 71. By performing laser trimming on the weight film, a part of the weight film is removed in accordance with the amount of frequency deviation to adjust the frequency. It is done.
In the piezoelectric vibrating piece 6 of the present embodiment, the widened portion 71 is formed in the vibrating arm portion 7, but the widened portion 71 is formed such that the width of the distal end portion of the vibrating arm portion 7 is substantially the same width as the central portion. It is also possible to use a piezoelectric vibrating piece (for example, see FIG.
振動腕部7の両主面には、基部8側から拡幅部71の手前まで伸びる溝部72(72a、72b)が形成されている。その結果、振動腕部7のXZ平面での断面形状はH型となっている。
一対の振動腕部7の外表面上(外周面)には、振動腕部7aの外側の両側面と、振動腕部7bの溝部72bに形成された第1系統と、振動腕部7bの外側の両側面と、振動腕部7aの溝部72aに形成された第2系統からなる、一対の(2系統の)励振電極が形成されている(図示しない)。
また図示しないが、第1系統の励振電極に接続する第1マウント電極が、基部8から支持腕部9aの外表面上(外周面)まで形成され、第2系統の励振電極に接続する第2マウント電極が、基部8から支持腕部9bの外表面上(外周面)まで形成されている。
なお、励振電極とマウント電極は、1層目のクロム(Cr)層と2層目の金(Au)層からなる積層膜で、電極スパッタ等で形成される。
Grooves 72 (72 a and 72 b) extending from the base 8 side to the front of the widening portion 71 are formed on both main surfaces of the vibrating arm 7. As a result, the cross-sectional shape of the vibrating arm 7 in the XZ plane is H-shaped.
On the outer surface (outer peripheral surface) of the pair of vibrating arm portions 7, both the outer side surfaces of the vibrating
Although not shown, a first mount electrode connected to the first system excitation electrode is formed from the base 8 to the outer surface (outer peripheral surface) of the
The excitation electrode and the mount electrode are a laminated film including a first chromium (Cr) layer and a second gold (Au) layer, and are formed by electrode sputtering or the like.
基部8には、圧電振動片6の幅方向の両端面から外側に延びる延長部81(81a、81b)が連結され、この延長部81の端部に支持腕部9が連結されている。一対の支持腕部9a、9bは、振動腕部7a、7bの両外側に配置されている。
本実施形態の支持腕部9の長さは、振動腕部7の拡幅部71よりも手前までの長さに形成されているが、振動腕部7(各幅部71を含む)と同じ場合、振動腕部7よりも長い場合、圧電振動片6の重心周辺(重心と同じ位置、僅かに短い、長い位置)までの長さの場合、圧電振動片6の全長の1/2の位置周辺までの長さ等に形成される。
この支持腕部9は、後述する圧電振動子1に形成された実装部14に導電性接着剤51で接着されることで、圧電振動片6全体が支持腕部9の接着位置で固定され支持される。なお、支持腕部9の固定箇所(接着箇所)は、支持腕部9の長さ方向の先端部や、中央部分の1箇所の場合、中央を挟んだ2箇所の場合、中央から端部に掛けた長い領域1箇所の場合など、種々の態様で固定される。
An extension 81 (81a, 81b) extending outward from both end surfaces in the width direction of the piezoelectric vibrating reed 6 is connected to the base 8, and the support arm 9 is connected to an end of the extension 81. The pair of
The length of the support arm 9 in the present embodiment is formed to a length before the widening portion 71 of the vibrating arm 7, but in the case where it is the same as the vibrating arm 7 (including each width 71) When the length is longer than the vibrating arm portion 7 and the length to the periphery of the center of gravity of the piezoelectric vibrating piece 6 (same position as the center of gravity, slightly shorter, longer position), around the position of the half of the total length of the piezoelectric vibrating piece 6 It is formed to the length etc.
The support arm portion 9 is bonded to a mounting portion 14 formed on the piezoelectric vibrator 1 to be described later with a conductive adhesive 51 so that the entire piezoelectric vibrating reed 6 is fixed and supported at the bonding position of the support arm portion 9. Be done. In addition, the fixing point (adhesion point) of the supporting arm 9 is from the center to the end in the case of two places across the center in the case of the tip of the supporting arm 9 in the lengthwise direction and one place of the center. It is fixed in various ways, such as in the case of a single long region.
本実施形態の圧電振動片6も、ウェットエッチングにより外形が形成される。このため、図10で説明した従来の圧電振動片と同様に、振動腕部7aと支持腕部9aとの間の叉部(延長部81aの部分)、振動腕部7aと振動腕部7bの間の叉部、振動腕部7bと支持腕部9bとの間の叉部(延長部81bの部分)の3箇所に、異形部77が形成されている。この異形部77は、従来と同様にエッチング時間を調整(マスク以外の部分が貫通するまでの時間よりも長く)することで、できるだけ小さくなるように形成されている。
The outer shape of the piezoelectric vibrating reed 6 of the present embodiment is also formed by wet etching. For this reason, similarly to the conventional piezoelectric vibrating piece described with reference to FIG. 10, the fork (the
次に本実施形態による、圧電振動片6各部の長手方向(Y方向)における端部の形状について、図1(b)を参照して説明する。
図1(b)は、振動腕部7と支持腕部9における、長手方向の線に沿った断面(ZY平面による断面)を表したもので、厚さの中心を通る長手方向の中心線をJで表し、振動腕部7と支持腕部9を腕部40で表している。
図1(b)に示されるように、腕部40の先端側(基部8と反対側)の端面と、基部8側の端面には、第1主面41側から第2主面42側にかけて段部46が形成されている。
すなわち、段部46は、振動腕部7の長手方向と平行で、一対の振動腕部7の幅方向と直交する断面(ZY平面)視で、次の各部を備えている。
(a)一方の第1主面41側から中心線J方向(−Z方向)に向かって先端側方向(+Y方向)に傾斜する第1傾斜部43。
(b)他方の第2主面42から中心線J方向(+Z方向)に向かって基部8側方向(−Y方向)に傾斜する第2傾斜部44。
(c)第1傾斜部43と第2傾斜部44とを連結する連結部45。
このように断面(ZY平面)視で、第1傾斜部43、第2傾斜部44、連結部45からなる段部46が腕部40の端面に形成されることで、当該端面周辺における中心線Jから第1主面41側と第2主面42側とのアンバランスが従来に比べて抑制される。
Next, the shape of the end in the longitudinal direction (Y direction) of each part of the piezoelectric vibrating reed 6 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 1 (b) shows a cross section (cross section along the ZY plane) along a longitudinal line in the vibrating arm 7 and the support arm 9, and the longitudinal center line passing through the thickness center is J represents the vibrating arm 7 and the support arm 9 with the
As shown in FIG. 1B, the end face on the tip end side (the side opposite to the base 8) of the
That is, the stepped portion 46 includes the following portions in a cross-sectional (ZY plane) view that is parallel to the longitudinal direction of the vibrating arm portion 7 and orthogonal to the width direction of the pair of vibrating arm portions 7.
(A) The 1st inclination part 43 which inclines in a front end side direction (+ Y direction) toward the centerline J direction (-Z direction) from the one 1st
(B) A second inclined portion 44 inclined from the other second
(C) A connecting portion 45 that connects the first inclined portion 43 and the second inclined portion 44.
In this way, when the cross section (ZY plane) is viewed, the step portion 46 including the first inclined portion 43, the second inclined portion 44, and the connecting portion 45 is formed on the end surface of the
図2は、本実施形態における段部46が形成された端面(a)と、従来の端面(b)における断面(ZY平面)形状を比較したものである。
図2に示した断面において、中心線J、端面において中心線Jと直行するZ方向の基準線Q、及び、端面で形成される各領域の面積をa、b、cとする。
この場合、図2(b)に示すように、従来の圧電振動片では、中心線Jよりも第1主面41側では基準線Qまでの断面積よりも面積aだけ大きく、第2主面42側では面積aだけ小さくなっている。その結果、従来の圧電振動片では、第1主面41側と第2主面42側とで断面積2aの差分が存在している。
FIG. 2 compares the end face (a) on which the stepped portion 46 is formed in the present embodiment with the cross-sectional (ZY plane) shape in the conventional end face (b).
In the cross section shown in FIG. 2, the center line J, the reference line Q in the Z direction orthogonal to the center line J at the end face, and the area of each region formed by the end face are a, b and c.
In this case, as shown in FIG. 2B, in the conventional piezoelectric vibrating piece, the second main surface is larger than the center line J by the area a on the first
一方、図2(a)に示すように、実施形態の圧電振動片6では、第1主面41側では基準線Qまでの断面積よりも面積bだけ小さく、第2主面42側では面積bだけ多くなっている。その結果、本実施形態の圧電振動片6では、第1主面41側と第2主面42側とで断面積2bの差分が存在する。
ここで、断面積b=a−cであるから、本実施形態における差分2bと従来の差分2aとの差δは、δ=2a−2b=2a−2(a−c)=2cとなる。
すなわち、本実施形態の圧電振動片6は、振動腕部7や支持腕部9の端面における、中心線Jより第1主面41側と、第2主面42側との(上下方向の)アンバランスが、断面積で2c分だけ従来よりも小さくなっていることがわかる。
On the other hand, as shown in FIG. 2A, in the piezoelectric vibrating reed 6 of the embodiment, the area on the first
Here, since the cross-sectional area b = a−c, the difference δ between the
That is, the piezoelectric vibrating reed 6 of this embodiment is (in the vertical direction) on the first
図3は、外形形成工程において、断面(ZY平面)視で図1(b)の段部46を両端部に形成する、マスク51、52の配置の一例を示す断面図である。
図3に示すように、腕部40の第1主面41に形成するマスク51のY軸方向の両端は、第2主面42に形成するマスク52よりも+Y軸方向側に距離Mだけずらした位置となるように形成する。
すなわち、腕部40に対応するマスクの長手方向の両端部(腕部40の−Y側端部と+Y側(開放端側)端部)が、水晶の光学軸との角度が鋭角となる主面側のマスクよりも、鈍角となる主面側のマスク(−Y側では第2主面42側のマスク52、+Y側では第1主面41側のマスク51)のほうが長手方向の外側に位置するように形成する。
その結果、水晶の光学軸との角度が鈍角となる主面側の腕部40に対応する部分のマスク(−Y側では第2主面42側のマスク52、+Y側では第1主面41側のマスク51)が、鋭角となる主面側よりも距離Mだけ長く形成される。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the arrangement of the
As shown in FIG. 3, both ends in the Y-axis direction of the
In other words, the longitudinal ends of the mask corresponding to the arm portion 40 (the −Y side end portion and the + Y side (open end side end portion) of the arm portion 40) have an acute angle with the optical axis of the crystal. The mask on the main surface side at an obtuse angle (the
As a result, the mask corresponding to the
図3に示すように、腕部40を含むウエハの厚さをt、ウエハから圧電板を切り出すときの結晶軸(機械軸Y’:図中Vで表す)に対する角度(以下、カット角)をθとすると、マスク51とマスク52とをずらす距離Mは、次の条件式(1)を満たしている。
0<M<2×t×tanθ …(1)
As shown in FIG. 3, the thickness of the wafer including the
0 <M <2 × t × tan θ (1)
なお、M=0の場合、既存設計(従来)と同じとなる。
一方、M≧2×t×tanθの場合、叉部に形成される異形部77の断面形状が厚さ方向でアンバランスな形状となる可能性がある。これに対し、本実施形態によれば、条件式(1)を満たすことで、異形部77(図1(a)参照)の厚さ方向の断面形状をバランスの良い形状とすることができる。
When M = 0, the design is the same as the existing design (conventional).
On the other hand, in the case of M ≧ 2 × t × tan θ, there is a possibility that the cross-sectional shape of the
図4は、距離Mのずれを設けてマスク51とマスク52を形成したウエハ50をウェットエッチング加工による進行状態を断面(ZY面)について表したものである。この図4では、圧電振動片6の外形形状を形成するためのウエハ50の腕部40(振動腕部7、支持腕部9)に対応する箇所を表している。
なお、エッチングの進行状態を解り易くするための基準として、マスク51、52の−Y側の両端面と、+Y側の両端面うち、中央側に位置している端面の位置に基準線Q2、Q3を表示している。この基準線Q2、Q3は、水晶の光学軸(主面からカット角θだけ傾斜)との角度が鋭角となる、主面に直交しマスクの長手方向の端面に引いた仮想線である。
FIG. 4 is a sectional view (ZY plane) showing the progress of the
As a reference for making the progress of etching easy to understand, reference lines Q2 are provided at the positions of the end surfaces located on the center side of both end surfaces on the −Y side of the
図4(a)に示すように、両面にマスク51、52を形成したウエハ50を、エッチング液に浸漬する。
これにより、ウエハ50の第1主面41と第2主面42の両側からエッチング加工を同時に進行させることができる。すなわち、ウエハ50の両面から、水晶のエッチング異方性により、カット角θ方向にエッチングが進行していく。すなわち、マスク51の端部からは、s1、s2方向にエッチングが進行し、マスク52の端部からはs3、s4方向にエッチングが進行する。
As shown in FIG. 4A, a
Thereby, the etching process can proceed simultaneously from both sides of the first
図4(b)は、エッチング液により水晶が両面側からエッチングされて貫通した直後の状態を表している。
この貫通した直後の状態では、カット角θのエッチング面がズレるため、主面に41と略平行な連結面45pが形成される。
なお、連結面45pは、幅方向(Z方向)の中心からズレた位置に形成される。この形成位置は、基準線Q2、Q3とマスクの端部が一致している側であり、−Y(左)側の端部ではマスク51側に、+Y(右)側の端部ではマスク52側にズレて形成される。
このズレは、エッチングの進行方向が基準線Q2、Q3に対して鋭角となる方向(s1、s3)のエッチング速度が、鈍角となる方向(s2、s4)のエッチング速度よりも遅くなるためである。
FIG. 4B shows a state immediately after the crystal is etched from both sides by the etching solution and penetrated.
In the state immediately after penetrating, the etching surface with the cut angle θ is displaced, so that a
The connecting
This deviation is because the etching rate in the direction (s1, s3) in which the etching progress direction is an acute angle with respect to the reference lines Q2, Q3 is slower than the etching rate in the direction (s2, s4) in which the etching direction is obtuse. .
図4(c)は、貫通後に更にエッチングを所定時間だけ継続した後の状態を表している。
貫通直後に形成された連結面45pに対して、傾斜角θ方向のエッチングが進行するが、長手方向外側ほど進行が早いため、連結面45pは徐々に傾斜していく。この連結面45pに対して傾斜しながら進行するエッチングの速度を進行速度をv1とする。
また、カット角θ方向(s1〜s4)の進行によって形成された2つの傾斜面に対しては、Y方向にエッチングが進行し(この進行速度をv2とする)、傾斜面は長手方向の中心に向かって平行移動していく。この2方向のエッチングの速度はv2>v1である。
そして、貫通から所定時間経過してエッチング処理を終了した時点では、長手方向の両端面には、第1傾斜部43a、第2傾斜部44a、及び連結部45aからなる段部46aが基準線Q2側に形成され、第1傾斜部43b、第2傾斜部44b、及び連結部45bからなる段部46bが基準線Q3側に形成される。
FIG. 4C shows a state after the etching is continued for a predetermined time after the penetration.
Etching in the direction of the inclination angle θ progresses with respect to the connecting
In addition, for the two inclined surfaces formed by the progress in the cut angle θ direction (s1 to s4), etching proceeds in the Y direction (this traveling speed is v2), and the inclined surface is the center in the longitudinal direction. Translate in the direction of The etching rate in these two directions is v2> v1.
Then, when the etching process is finished after a predetermined time has elapsed from the penetration, the
なお、図4(b)に示した連結面45pは、距離M=0の従来の場合にも同様に形成される。しかし、マスク51、マスク52の両端面が共にQ2、Q3に形成されるため本実施形態よりも小さい。このため、エッチングによる貫通後も継続してエッチングを行うことで消失し、図10(e)に示すように、段差が形成されず1傾斜面だけになる。
以上のエッチング処理の後、マスク51、52を除去することで、長手方向の両端面に段部46a、段部46bが形成された圧電振動片6の外形形状が形成される。
Note that the connecting
After the etching process described above, the
以上説明したように、本実施形態によるエッチング処理では、カット角θとの関係で、エッチングがされやすい側のマスク端部(マスク51は+Y側端部、マスク52は−Y側端部)を、エッチングがされにくい側のマスク端部(マスク51は−Y側端部、マスク52は+Y側端部)よりも、軸方向外側まで延出させている。これにより、ウエハ50のY方向の両端面部において、+Z軸方向側の部分と−Z軸方向側の部分とのエッチング速度がバランスよくなるよう調整している。
As described above, in the etching process according to the present embodiment, the mask end portion (the
また、両主面側からのエッチングによる貫通後におけるエッチングの継続は、連結部45a、45bを残した状態で終了する。
そして、図2で説明したように、中心線Jの第1主面41側と第2主面42側に形成される端面が、中心線Jと基準線Qとの交点を中心に点対称となる状態で終了するのが好ましい。
Moreover, the continuation of the etching after penetrating by etching from both main surfaces ends with the connecting
As described in FIG. 2, the end surfaces of the center line J formed on the first
以上のエッチング処理による外形形成工程の後、電極形成工程、重り金属膜形成工程、周波数調整工程、個片化工程を順に行う。これにより、ウエハ50から圧電振動片6を製造することができる。
但し、圧電振動片6の製造工程において周波数調整工程を行わず、完成した圧電振動片6を、圧電振動子1の実装部に実装した後に行うようにしてもよい。
After the outer shape forming step by the above etching process, an electrode forming step, a weight metal film forming step, a frequency adjustment step, and a singulation step are sequentially performed. Thereby, the piezoelectric vibrating piece 6 can be manufactured from the
However, the frequency adjustment process may not be performed in the manufacturing process of the piezoelectric vibrating reed 6, and the completed piezoelectric vibrating reed 6 may be mounted after being mounted on the mounting portion of the piezoelectric vibrator 1.
図5は、上述したエッチング処理における、叉部での両主面のマスク配置と、形成される端部形状の断面図である。
叉部では、エッチングによって+Y方向の端部に異形部77が形成される(図1(a)参照)。
このため、図5(a)に示すように、第1主面41側のマスク51と第2主面42側のマスク52は、+Y側の端部の位置を同じ位置にし、−Y側の端部を、図4(a)と同様に、マスク52側の端部を−Y方向の外側に延出させる。
これにより、エッチング処理の後において、図5(b)に示すように、叉部に形成される異形部77は、従来と同様に上下方向のバランスがとれた形で小さく形成され、異形部77の反対側には、図1(b)で説明したように、第1傾斜部43a、第2傾斜部44a、連結部45aを有する段部46aが形成される。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the mask arrangement of both main surfaces at the forks and the shape of the end portion to be formed in the above-mentioned etching process.
At the fork, a
Therefore, as shown in FIG. 5A, the
Thus, after the etching process, as shown in FIG. 5 (b), the
そして、図4(b)に示すように、第2傾斜部44aは、第1傾斜部43aよりも軸方向外側(−Y側)に形成されるため、第2主面42側の長さL2を、従来の長さL1(図10(c)参照)よりも長くすることができる。
これにより叉部における振動に対する強度が低下すること、または、圧電振動片6の長さが長くなることを抑制することができる。
And as shown in FIG.4 (b), since the
Thereby, it is possible to suppress the strength against vibration at the fork portion from decreasing or the length of the piezoelectric vibrating piece 6 from being increased.
次に、腕部40(振動腕部7、支持腕部9)におけるY方向の両端面の形状の変形例について説明する。
説明した実施形態では、両端面に段部46a、46bを形成する場合について説明したが、この変形例では何れか一方の端部に段部を形成するものである。
図6は、腕部40における両主面41、42のマスク配置と、形成される端部形状の、第1変形例の断面図である。
図6(a)に示すように、第1変形例では、第1主面41側のマスク51と第2主面42側のマスク52を、−Y側の端部の位置を同じ位置にし、+Y側の端部では、図4(a)と同様に、マスク51側の端部を+Y方向の外側に延出させる。
これにより、図6(b)に示すように、腕部40は、+Y側の端面に段部46bが形成され、−Y側の端面には従来と同じ1つの傾斜面431が形成される。この傾斜面431は、第1傾斜面43aが第2主面42まで延長したものである。
この第1変形例によれば、叉部を含め基部8と延長部81の−Y側の端面全体が傾斜面431となる。
この第1変形例の対象となる腕部40は、振動腕部7と支持腕部9の両方である。
Next, modifications of the shape of both end surfaces in the Y direction of the arm 40 (the vibrating arm 7 and the support arm 9) will be described.
In the described embodiment, the case where the
FIG. 6 is a cross-sectional view of a first modification of the mask arrangement of both
As shown in FIG. 6A, in the first modification, the
As a result, as shown in FIG. 6B, in the
According to the first modification, the entire end surface on the −Y side of the base 8 and the extension 81 including the fork becomes the
The
図7は、第2変形例における、両主面41,42のマスク配置と、形成される端部形状を表したものである。
図7(a)に示すように、第2変形例では、第1変形例とは逆に、第1主面41側のマスク51と第2主面42側のマスク52を、+Y側の端部の位置を同じ位置にし、−Y側の端部では、マスク52側の端部を−Y方向の外側に延出させる。
これにより、図7(b)に示すように、腕部40は、−Y側の端面に段部46aが形成され、+Y側の端面には従来と同じ1つの傾斜面431が形成される。この傾斜面431は、第1傾斜面43bが第1主面41まで延長したものである。
この第2変形例によれば、実施形態と同様に、叉部を含め基部8と延長部81の−Y側の端面全体に段部46aが形成される。
FIG. 7 shows the mask arrangement of both
As shown in FIG. 7A, in the second modification, contrary to the first modification, the
As a result, as shown in FIG. 7B, in the
According to the second modification, as in the embodiment, the stepped
この第2変形例の対象となる腕部40は、支持腕部9である。すなわち、第2変形例においても、振動腕部7は実施形態で説明したように、Y方向の両端面に段部46aと段部46bが形成される。
支持腕部9は、後述するように導電性接着剤29でパッケージ2の実装部14に固定されるため、支持腕部9の開放端(+Y側の端面)側が傾斜面431でも、圧電振動片6の振動に与える影響が小さいためである。
これに対して、振動腕部7の場合、その開放端(+Y側の端面)部分は励振により大きく振動する部分であり、バランス調整の効果が最も大きい箇所であるため段部46bを必ず形成するようにしている。
The
The support arm portion 9 is fixed to the mounting portion 14 of the
On the other hand, in the case of the vibrating arm 7, the open end (the end face on the + Y side) is a portion that vibrates largely due to excitation and is the portion where the effect of balance adjustment is the largest. It is like that.
以上説明した実施形態及び、変形例では、いわゆるサイドアーム型の圧電振動片6の構成について説明したが、音叉型であれば他の形式の圧電振動片の長手方向の端部に段部46を形成することも可能である。
図8は、圧電振動片の他の形状について表した平面図で、(a)は片持ち型の圧電振動片61、(b)はセンターアーム型の圧電振動片62を表している。
図8(a)に示す片持ち型の圧電振動片61は、基部8から長手方向に平行に延出する振動腕部7a、7bが形成され、支持腕部は存在しない。
一方、図8(b)に示す圧電振動片62は、基部8から長手方向に平行に延出する振動腕部7a、7bの間に、支持単腕部9cが形成されている。
これら圧電振動片61、62においても、説明した実施形態、変形例と同様に、腕部(振動腕部7、支持単腕部9c)のY方向の両端面の少なくとも一方に、段部46a、段部46bを形成することで、厚さ方向のバランスを良くした圧電振動片61、62を形成することができる。
In the embodiment and the modification described above, the configuration of the so-called side arm type piezoelectric vibrating reed 6 has been described, but in the case of a tuning fork type, the stepped portion 46 is provided at the longitudinal end of another type of piezoelectric vibrating reed It is also possible to form.
FIG. 8 is a plan view showing another shape of the piezoelectric vibrating reed, in which (a) shows a cantilever type
In the cantilever-type
On the other hand, in the piezoelectric vibrating
Also in the piezoelectric vibrating
以上、本実施形態、変形例における圧電振動片のY方向の端面に段部46を形成した圧電振動片6、61、62について説明した。
次に、このように形成された圧電振動片6、61、62を収容した圧電振動子1について、圧電振動片6を収容する場合を例に説明する。
図9は、圧電振動片を収容した圧電振動子1の分解斜視図である。
図9に示すように、本実施形態の圧電振動子1は、内部に気密封止されたキャビティCを有するパッケージ2と、キャビティC内に収容された圧電振動片6と、を備えたセラミックパッケージタイプの表面実装型振動子とされている。
パッケージ2は、概略直方体状に形成され、パッケージ本体3と、パッケージ本体3に接合されることでパッケージ本体3との間にキャビティCを形成する封口板4と、を備えている。
パッケージ本体3は、互いに重ね合わされた状態で接合された第1ベース基板10および第2ベース基板11と、第2ベース基板11上に接合されたシールリング12と、を備えている。
Heretofore, the piezoelectric vibrating
Next, the case where the piezoelectric vibrating piece 6 is accommodated will be described as an example of the piezoelectric vibrator 1 that accommodates the piezoelectric vibrating
FIG. 9 is an exploded perspective view of the piezoelectric vibrator 1 accommodating the piezoelectric vibrating reed.
As shown in FIG. 9, the piezoelectric vibrator 1 of the present embodiment is a ceramic package including a
The
The package body 3 includes a
第1ベース基板10の上面は、キャビティCの底面に相当する。
第2ベース基板11は、第1ベース基板10に重ねられており、第1ベース基板10に対して焼結などにより結合されている。すなわち、第2ベース基板11は、第1ベース基板10と一体化されている。
なお、第1ベース基板10と第2ベース基板11の間には、両ベース基板10、11に挟まれた状態で接続電極(図示せず)が形成されている。
The upper surface of the
The
A connection electrode (not shown) is formed between the
第2ベース基板11には、キャビティCの側壁の一部を構成する貫通部11aが形成されている。
貫通部11aの短手方向で対向する両側の内側面には、内方に突出する実装部14A、14Bが設けられている。
この実装部14A、14Bの上面には、圧電振動片6との接続電極である一対の電極パッド(電極部)20A、20Bが形成されている。また、第1ベース基板10の下面には、一対の外部電極21A、21Bがパッケージ2の長手方向に間隔をあけて形成されている。電極パッド20A、20Bおよび外部電極21A、21Bは、例えば蒸着やスパッタ等で形成された単一金属による単層膜、または異なる金属が積層された積層膜である。
電極パッド20A、20Bと外部電極21A、21Bとは、第2ベース基板11の実装部14A、14Bに形成された第2貫通電極(図示せず)、第1ベース基板10と第2ベース基板11の間に形成された接続電極(図示せず)、及び、第1ベース基板10に形成された第1貫通電極(図示せず)を介して互いにそれぞれ導通している。
一方、電極パッド20A、20B上には、導電性接着剤29が塗布され、支持腕部9a、9bのマウント電極と接合している。
The
Inward projecting mounting
A pair of electrode pads (electrode portions) 20A and 20B, which are connection electrodes to the piezoelectric vibrating reed 6, are formed on the top surfaces of the mounting
The
On the other hand, the
シールリング12は、第1ベース基板10および第2ベース基板11の外形よりも一回り小さい導電性の枠状部材であり、第2ベース基板11の上面に接合されている。具体的には、シールリング12は、銀ロウ等のロウ材や半田材等による焼付けによって第2ベース基板11上に接合、あるいは、第2ベース基板11上に形成(例えば、電解メッキや無電解メッキの他、蒸着やスパッタ等により)された金属接合層に対する溶着等によって接合されている。
The
封口板4は、シールリング12上に重ねられた導電性基板であり、シールリング12に対する接合によってパッケージ本体3に対して気密に接合されている。そして、封口板4、シールリング12、第2ベース基板11の貫通部11a、および第1ベース基板10の上面により画成された空間が、気密に封止されたキャビティCとして機能する。
The sealing plate 4 is a conductive substrate stacked on the
図1に示した圧電振動子1は次の各工程で形成される。
(a)圧電振動片製造工程では、説明した実施形態、変形例により(図4の説明参照)、Y方向の端面に段部46a、46bの圧電振動片6を製造する。
(b)実装工程では、製造した圧電振動片6を、パッケージ本体3に形成された実装部14の電極パッド20に導電性接着剤29で支持腕部9を接着することで実装する。
(c)封止工程では、圧電振動片6を実装したパッケージ本体3に封口板4により封止する。
The piezoelectric vibrator 1 shown in FIG. 1 is formed by the following steps.
(A) In the piezoelectric vibrating reed manufacturing process, the piezoelectric vibrating reed 6 of the stepped
(B) In the mounting step, the manufactured piezoelectric vibrating reed 6 is mounted on the electrode pad 20 of the mounting portion 14 formed on the package main body 3 by adhering the supporting arm 9 with the
(C) In the sealing step, the package plate 3 on which the piezoelectric vibrating reed 6 is mounted is sealed by the sealing plate 4.
以上説明したように、本実施形態の圧電振動片、圧電振動子によれば、振動腕部7、支持腕部9の長手方向の端面に段部46a、46bが形成されることで、厚さ方向における形状のアンバランスが抑制され、振動漏れや耐衝撃性の低下を抑制することができる。
また、叉部を含め基部8と延長部81の−Y側の端面全体に段部46aが形成され、幅L2>L1とすることができるので、叉部における耐振動強度の低下を抑制することができる。
As described above, according to the piezoelectric vibrating reed and the piezoelectric vibrator of the present embodiment, the stepped
In addition, since the stepped
1 圧電振動子
2 パッケージ
40 腕部(振動腕部、支持腕部)
41 第1主面
42 第2主面
43 第1傾斜部
44 第2傾斜部
45 連結部
46 段部
51、52 マスク
6、61、62 圧電振動片
7 振動腕部
8 基部
81 延長部
9 支持腕部
θ カット角
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
41 1st
Claims (10)
前記基部から並行して延設された一対の振動腕部と、
前記振動腕部の少なくとも開放端側の端面に形成された段部と、を備え、
前記段部は、前記振動腕部の長手方向と平行かつ前記一対の振動腕部の幅方向と直交する断面視で、前記振動腕部の厚み方向の内側ほど、長手方向内側に位置するように一方の主面から傾斜する第1傾斜部と、前記振動腕部の厚み方向の内側ほど、長手方向外側に位置するように他方の主面から傾斜する第2傾斜部と、前記第1傾斜部と前記第2傾斜部とを連結する連結部と、
を備えることを特徴とする圧電振動片。 The base,
A pair of vibrating arms extending in parallel from the base;
A step portion formed on an end face on at least the open end side of the vibrating arm portion,
The stepped portion is positioned inward in the longitudinal direction toward the inner side in the thickness direction of the vibrating arm portion in a cross-sectional view parallel to the longitudinal direction of the vibrating arm portion and perpendicular to the width direction of the pair of vibrating arm portions. A first inclined portion that is inclined from one main surface; a second inclined portion that is inclined from the other main surface so that the inner side in the thickness direction of the vibrating arm portion is located on the outer side in the longitudinal direction; and the first inclined portion A connecting portion connecting the second inclined portion and the second inclined portion;
A piezoelectric vibrating reed characterized by comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載の圧電振動片。 The step portion is formed on the end surface of the base opposite to the side on which the vibrating arm portion extends.
The piezoelectric vibrating reed according to claim 1, wherein
前記支持腕部の開放端側の端面に前記段部が形成されている、
ことを特徴とする請求項1、又は請求項2に記載の圧電振動片。 A support arm portion extending in parallel with the pair of vibrating arm portions from the base portion,
The stepped portion is formed on an end face on the open end side of the support arm,
The piezoelectric vibrating piece according to claim 1, wherein the piezoelectric vibrating piece is characterized in that
ことを特徴とする請求項3に記載の圧電振動片。 The support arm is a pair of support arms formed on both outer sides of the pair of vibrating arms, or a single supporting arm formed between the pair of vibrating arms.
The piezoelectric vibrating reed according to claim 3, wherein
前記圧電振動片を収容するパッケージと、
を備えることを特徴とする圧電振動子。 A piezoelectric vibrating reed according to any one of claims 1 to 4;
A package for housing the piezoelectric vibrating reed;
A piezoelectric vibrator comprising:
水晶を所定のカット角θで切り出されたウエハの両主面に、前記圧電振動片の外形形状に対応する形状のマスクを形成するマスク工程と、
前記マスクを形成したウエハをエッチング液に浸漬して圧電振動片の外形形状を形成する外形形成工程と、
前記振動腕部に2系統の電極を形成する電極形成工程と、を備え、
前記マスク工程は、水晶の光学軸との角度が鈍角となる主面側の前記振動腕部に対応する部分のマスクを、鋭角となる主面側よりも距離Mだけ長く形成する、
ことを特徴とする圧電振動片の製造方法。 A method for forming a tuning-fork type piezoelectric vibrating piece having at least a base and a pair of vibrating arms extending in parallel from the base,
A mask step of forming a mask having a shape corresponding to the outer shape of the piezoelectric vibrating piece on both main surfaces of the wafer obtained by cutting the crystal at a predetermined cut angle θ;
An outer shape forming step of forming the outer shape of the piezoelectric vibrating reed by immersing the wafer on which the mask is formed in an etching solution;
An electrode forming step of forming two systems of electrodes on the vibrating arm portion,
In the mask process, a mask corresponding to the vibrating arm portion on the main surface side where the angle with the optical axis of the crystal is an obtuse angle is formed longer than the main surface side which is an acute angle by a distance M.
A method of manufacturing a piezoelectric vibrating reed characterized in that.
ことを特徴とする請求項6に記載の圧電振動片の製造方法。 The distance M is in the range of 0 <M <2 × t × tan θ, where t is the thickness of the wafer.
The method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece according to claim 6.
ことを特徴とする請求項6、又は請求項7に記載の圧電振動片の製造方法。 In the mask process, the mask corresponding to the base on the main surface side at an obtuse angle with the optical axis of quartz is opposite to the side on which the vibrating arm is formed than the main surface side at an acute angle To make the distance M longer,
A method of manufacturing a piezoelectric vibrating reed according to claim 6 or 7, characterized in that
ことを特徴とする請求項6、請求項7、又は請求項8に記載の圧電振動片の製造方法。 The mask process forms a mask having a shape corresponding to the outer shape of the piezoelectric vibrating piece having a support arm portion extending in parallel with the pair of vibrating arm portions from the base portion.
The method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece according to claim 6, 7, or 8.
前記圧電振動片を、パッケージ内に形成された実装部に実装する実装工程と、
前記パッケージを封止する封止工程と、
を有することを特徴とする圧電振動子の製造方法。 A process of manufacturing a piezoelectric vibrating reed according to each process of any one of claims 6 to 9;
A mounting step of mounting the piezoelectric vibrating piece on a mounting portion formed in a package;
A sealing step of sealing the package;
A manufacturing method of a piezoelectric vibrator characterized by having.
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