JP3843779B2 - Piezoelectric device, mobile phone device using piezoelectric device, and electronic apparatus using piezoelectric device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音叉型の圧電振動片をパッケージに内蔵した圧電デバイスに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、HDD(ハード・ディスク・ドライブ)、モバイルコンピュータ、あるいはICカード等の小型の情報機器や、携帯電話、自動車電話、あるいはページングシステム等の移動体通信機器において装置の小型薄型化がめざましく、それらに用いられる圧電デバイスも小型薄型化が要求されている。
また、それとともに、装置の回路基板に両面実装が可能な表面実装タイプの圧電デバイスが求められている。
このような圧電デバイスは、例えば、図16に示すように構成されている。
図16(a)は、従来の圧電デバイス1の概略平面図であり、図16(b)は、圧電デバイス1のA−A線概略縦断面図である。
図16において、従来の圧電デバイス1は、パッケージ6の内部に、圧電振動片2を収容している。この圧電振動片2は、例えば水晶基板を利用して、平行に延びる一対の振動腕4,5を有する音叉型に形成され、その表面に駆動用の金属電極が形成されている。
【0003】
パッケージ6は、セラミック製の複数の基板を積層して内側に所定の内部空間Sを形成するようにされている。この内部空間Sにおいて、パッケージ6の内側の底部には、導電性の接着剤7等を介して、上述した圧電振動片2の基端部2aが電極3,3上に接合固定されており、圧電振動片2の先端部2bは自由端とされている。
そして、パッケージ6の開放された上端には、低融点ガラス等のロウ材8を介して、ガラス等の光を透過する材料,すなわち光透過性の材料で形成された蓋体9が接合されることにより、封止されている。
【0004】
また、パッケージ6の内側底部において、圧電振動片2の先端部2bの下側に位置する箇所に凹部6aが形成されている。この場合、凹部6aは、パッケージ6を形成する過程で積層される積層基板の一部に凹部6aと対応する孔を形成することにより設けられている。
これにより、例えば、外部から衝撃等が加えられて、矢印Bで示すように、圧電振動片2の先端部2bが、圧電振動片2の厚み方向に振れる。しかしながら、パッケージ6の底部の内面に形成した凹部6aを有することにより、凹部6aが逃げ領域となって、圧電振動片2の先端部2bは、パッケージ6の底部内面と当接することなく、したがって、この部分が損傷するおそれがないようにされている。
【0005】
このような圧電デバイス1は、以上のように構成されており、外部からの駆動電圧が、電極3及び導電性接着剤7を介して、圧電振動片2に伝えられると、圧電振動片2の図示しない励振電極からの電圧が圧電材料に伝えられることで、一対の振動腕4,5が屈曲振動を生じ、所定の周波数で振動する。
この所定の周波数を外部に取り出すことによって、所定の周波数の出力を得ることができるようになっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
図17は、上述した圧電デバイス1の一対の振動腕4,5の先端付近を拡大して示しており、(a)はその平面図、(b)はその正面図である。
図において、振動腕4,5は、圧電振動片1の先端まで平行に延びており、その表面には、基端部から、図示の先端領域の途中まで駆動用電極4a,5aがそれぞれ形成されている。
【0007】
この駆動用電極4a,5aは、圧電振動片2の一対の振動腕4,5に上述した屈曲振動を起こさせるために、駆動電圧を供給するためのものである。振動腕4,5の駆動用電極4a,5aよりも先端側には、これら駆動用電極4a,5aとは区分されて、振動腕4,5の各先端部4d,5dまで達する領域に、周波数調整用の金属被膜4b,5bが形成されており、この金属被膜4b,5bが形成された領域を含んで、より先端側に限定した領域に、周波数調整用の金属被膜4c,5cが形成されている。
【0008】
圧電振動片2の一対の振動腕4,5においては、上記した金属被膜4c,5cが粗調用の第1の金属被膜4c,5cであり、金属被膜4b,5bが微調用の第2の金属被膜4b,5bである。
圧電デバイス1の一対の振動腕4,5においては、圧電振動片2の基部である基端部2aに近い領域では、その重さが振動周波数に与える影響は小さく、先端にいくにしたがって、その重量の変化が振動周波数に与える影響が大きくなる。
このような性質に基づいて、粗調用の第1の金属被膜4c,5cと、微調用の第2の金属被膜4b,5bとは振動腕4,5の異なる領域を占めるように形成されており、粗調用の第1の金属被膜4c,5cと、微調用の第2の金属被膜4b,5bを以下のように利用して周波数調整が行われている。
【0009】
パッケージ6を形成後に、その内部空間S内に上述したように圧電振動片2を接合し、蓋体9を固定して封止した後で、圧電デバイス1に駆動電圧を印加しながら振動周波数を合わせ込む。
この場合、図16(b)に示すように、外部からレーザ光Lを透明な蓋体9を透過させて照射し、粗調用の第1の金属被膜4c,5cと、微調用の第2の金属被膜4b,5bとに対して、選択的に当てることで、重量削減方式により周波数調整を行うようにしている。
すなわち、レーザ光Lが照射された領域の金属被覆が蒸散すると、重量が軽くなり、振動腕4,5は振動しやくなることから、振動周波数は高くなる。そして、レーザ光Lは先ず粗調用の第1の金属被膜4c,5cに照射されて、大きな調整幅で周波数調整し、次に、レーザ光Lを微調用の第2の金属被膜4b,5bに当てて、小さな調整幅でより精密に周波数を合わせ込むという作業を行っている。
【0010】
しかしながら、このような調整手法では、振動周波数を高くする方向に調整することしかできないことから、製造工程もしくは周波数調整の過程で、なんらかの原因により振動周波数が目標とする周波数よりも高くなった場合には、低い方へ調整することができない。このため、その圧電デバイス1は不良品となってしまうという問題があった。
また、周波数調整用の金属被膜は、粗調用の第1の金属被膜4c,5cと、微調用の第2の金属被膜4b,5bしかなく、高精度の周波数調整が難しいという欠点があった。
【0011】
本発明の目的は、上述の問題を解決するためになされたものであり、蓋体の封止後においても、周波数を高い方へも低い方へも調整することができるようにして、周波数調整の自由度を向上させ、製造工程における不良品の発生を抑制して製造歩留りを向上させることができ、より高精度の周波数調整を行うことができるようにした圧電デバイスとその周波数調整方法、及び圧電デバイスを利用した携帯電話装置と電子機器を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上述の目的は、請求項1の発明によれば、音叉型の圧電振動片を片持ち式に固定して内部に収容するようにしたパッケージとこのパッケージに固定される蓋体とで形成するようにした圧電デバイスであって、前記蓋体が光を透過する材料で形成されており、前記蓋体を透過したレーザ光が照射される位置に対応した前記パッケージの内面の底部に、周波数調整するための重り付け用金属被膜を形成した圧電デバイスにより、達成される。
請求項1の構成によれば、パッケージに蓋体を固定した後で、周波数調整のために前記蓋体を透過してレーザ光が照射されると、レーザ光は蓋体の内側を含む前記パッケージの内面に設けられた重り付け用金属被膜に当たる。重り付け用金属被膜は、レーザ光により加熱されて蒸散し、パッケージ内の圧電振動片に付着して、圧電振動片に重さを加える。これにより、圧電振動片の振動周波数は低くなるので、パッケージに蓋体を封止した後においても、振動周波数を低い方へ調整することが可能となる。
ここで、圧電デバイスとは、圧電振動子や圧電発振器等のパッケージ内に圧電振動片を収容した圧電素子を広く含むものである。
【0013】
請求項1の構成によれば、蓋体を透過させたレーザ光を入射面と反対の面であるパッケージ内面の底部に照射して、前記重り付け用金属被膜を加熱することができる。
また、前記重り付け用金属被膜が、圧電振動片のマウント前に前記パッケージの内面の底部に形成されていると、この重り付け用金属被膜の形状に基づいて画像処理により圧電振動片をマウントして位置決めする際に、重り付け用金属被膜の形状と圧電振動片の外形との関係を対比して位置決めするために利用することができる。
【0014】
請求項2の発明は、請求項1の構成において、前記圧電振動片の先端部には、粗調用の第1の金属被膜が形成されており、この粗調用の第1の金属被膜より基端よりに、微調用の第2の金属被膜が形成されていることを特徴とする。
請求項2の構成によれば、粗調用の第1の金属被膜と、微調用の第2の金属被膜に対して、蓋体を透過させたレーザ光を選択的に照射することで、調整幅を変えて振動周波数を高い方へ調整することができる。これに加えて、前記重り付け用金属被膜にレーザ光を照射することで、振動周波数を低い方へも調整することができ、周波数調整の自由度が増すので、狙い値に対して、より精密な周波数調整が可能となる。
【0015】
請求項3の発明は、請求項2の構成において、前記粗調用の第1の金属被膜と、前記微調用の第2の金属被膜とが、前記圧電振動片の前記パッケージ内面の底部に対向した面に設けられていることを特徴とする。
請求項3の構成によれば、レーザ光により蒸散された金属成分が、パッケージ底部へ向かうので、それ以外の駆動部分等に付着することを防止できる。特にパッケージ底部に凹部を設けた場合には、蒸散された金属成分を凹部に付着させることができる。
【0016】
請求項4の発明は、請求項2または3の構成において、前記粗調用の第1の金属被膜と、前記微調用の第2の金属被膜との位置に対応して、前記圧電振動片の他方の面に、粗調用の第3の金属被膜と、微調用の第4の金属被膜が設けられていることを特徴とする。
請求項4の構成によれば、粗調用と微調用の各金属被膜は、圧電振動片の一方の面と他方の面の両面に、粗調用の第1の金属被膜と、微調用の第2の金属被膜及び粗調用の第2の金属被膜と、微調用の第3の金属被膜として、それぞれ設けられる。これにより、周波数調整を行うために使用できる金属被膜が多くなるから、その分周波数調整の幅が広がる。また、圧電振動片の一方の面と他方の面において、それぞれ同じだけ金属被膜が設けられることで、圧電振動片の一方の面と他方の面において、金属被膜が形成された箇所に対応して、圧電振動片の残留応力のバランスを取ることができる。このため、ドライブ特性が向上する。
【0017】
請求項5の発明は、請求項1ないし4のいずれかの構成において、前記圧電振動片には、駆動用電極が設けられており、少なくとも、前記駆動用電極の前記圧電振動片の先端側に対応した領域に、絶縁被膜が設けられていることを特徴とする。
請求項5の構成によれば、周波数調整の際に蒸散された金属成分が、駆動用電極の表面に付着しても、絶縁被膜の上に付くことで、駆動電極が短絡されることがない。
【0018】
請求項6の発明は、請求項1ないし5のいずれかの構成において、前記圧電振動片の音叉型に延びる振動腕の一部を薄肉に形成することにより、長さ方向に延びる溝部が形成されており、前記重り付け用の金属被膜が、前記パッケージの内面の底部で、前記溝部に対応した箇所に形成されていることを特徴とする。
請求項6の構成によれば、蓋体を透過してパッケージ内に照射されたレーザ光は、圧電振動片の振動腕の薄肉にされた領域を透過して、重り付け用金属被膜に照射される。このため、レーザ光が圧電振動片の薄肉とされていない領域を透過する場合と比べて、エネルギーの損失を抑制することができ、レーザ光を効率よく利用することができる。
【0019】
請求項7の発明は、請求項4ないし6のいずれかの構成において、前記圧電振動片の一方の面の先端部には、前記粗調用の第 1 の金属被膜に代えて粗粗調用の第5の金属被膜が形成されていることを特徴とする。
請求項7の構成によれば、粗調用と微調用の各金属被膜の他に、粗粗調用の金属被膜を設けることで、周波数の調整幅が大きくなり、周波数調整の自由度が増すのでより精密な周波数調整が可能となる。
【0020】
請求項8の発明は、請求項1ないし7のいずれかの構成において、前記パッケージの底部であって、前記圧電振動片の自由端側に対応する箇所に凹部が形成されていることを特徴とする。
請求項8の構成によれば、外部から衝撃等が加えられた場合に、矢印Bで示すように、圧電振動片の先端部2が、圧電振動片の厚み方向に振れても、前記凹部が逃げ領域となって、圧電振動片の先端部は、パッケージの底部内面と干渉することなく、したがって、この部分が損傷するおそれがない。
【0021】
請求項9の発明は、請求項1ないし8のいずれかの構成において、前記パッケージの底部に開口を形成して、この開口に封止材を充填したことを特徴とする。
請求項9の構成によれば、圧電振動片をパッケージ内にマウントして、蓋体を封止固定した後において、外部から蓋体を透過させてレーザ光を照射して周波数調整した後において、前記開口からパッケージ内を真空に引きつつ前記封止材を充填することができる。すなわち、圧電振動片をマウントした状態で周波数調整した上で、パッケージを真空封止することができる。
【0023】
上述の目的は、請求項10の発明によれば、音叉型の圧電振動片を片持ち式に固定して内部に収容するようにしたパッケージとこのパッケージに固定される蓋体とで形成するようにした圧電デバイスを利用した携帯電話装置であって、前記蓋体が光を透過する材料で形成されており、前記蓋体を透過したレーザ光が照射される位置に対応した前記パッケージの内面の底部に、周波数調整するための重り付け用金属被膜を形成した圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにした、携帯電話装置により、達成される。
【0024】
また、上述の目的は、請求項11の発明によれば、音叉型の圧電振動片を片持ち式に固定して内部に収容するようにしたパッケージとこのパッケージに固定される蓋体とで形成するようにした圧電デバイスを利用した電子機器であって、前記蓋体が光を透過する材料で形成されており、前記蓋体を透過したレーザ光が照射される位置に対応した前記パッケージの内面の底部に、周波数調整するための重り付け用金属被膜を形成した圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにした、電子機器により、達成される。
【0025】
【発明の実施の形態】
図1ないし図3は、本発明の圧電デバイスの第1の実施の形態を示しており、図1(a)はその概略平面図、図1(b)は図1(a)のC−C線概略断面図である。
これらの図において、圧電デバイス30は、圧電振動子を構成した例を示しており、圧電デバイス30は、パッケージ36内に圧電振動片32を収容している。パッケージ36は、例えば、セラミックグリーンシートを成形して焼結した酸化アルミニウム質焼結体等を利用した複数の積層基板で形成されている。複数の各基板は、その内側に所定の孔を形成することで、積層した場合に内側に所定の内部空間Sを形成するようにされている。
【0026】
パッケージ36の内部空間S内の図において左端部付近において、内部空間Sに露出して底部を構成するベースとなる積層基板には、Au及びNiメッキが施された電極部31,31が図1(a)に示すように所定の間隔を隔てて形成されている。電極部31,31は、外部と接続されて、駆動電圧を供給するものである。この各電極部31,31の上に導電性接着剤43,43が塗布されており、この導電性接着剤43,43の上に圧電振動片32の基端部32aが載置されて、導電性接着剤43,43が硬化されることにより接合されている。圧電振動片32の基端部32aの導電性接着剤43,43と触れる部分には、駆動電圧を伝えるための引出電極(図示せず)が形成されており、これにより、圧電振動片32は、後述する駆動用電極がパッケージ36側の電極部31,31と導電性接着剤43,43を介して、電気的に接続されている。
【0027】
圧電振動片32は、例えば水晶で形成されており、水晶以外にもタンタル酸リチウム,ニオブ酸リチウム等の圧電材料を利用することができる。本実施形態の場合、圧電振動片32は、基端部32aから図において右方に向けて、二股にわかれて平行に延びる一対の振動腕34,35が形成された、所謂、音叉型圧電振動片が利用されている。
パッケージ36の開放された上端には、低融点ガラス等のロウ材33を介して、蓋体39が接合されることにより、封止されている。蓋体39は、後述する周波数調整を行うために、光を透過する材料,例えば、ガラスで形成されている。
【0028】
また、パッケージ36の底面のほぼ中央付近には、パッケージ36を構成する2枚の積層基板(図示せず)に連続する貫通孔37a,37bを形成することにより、開口37が設けられている。この開口37を構成する2つの貫通孔のうち、パッケージ内部に開口する第1の孔37aに対して、第2の孔である外側の貫通孔37bは、より大きな内径を備えるようにされている。これにより、開口37は段つき開口とされており、好ましくは、第2の孔である貫通孔37aの段部と、貫通孔37aの孔内周面には金属が被覆されている。
開口37には、金属製の封止材38が充填されることにより、パッケージ36に蓋体39を固定した後で、封止することができるようにされており、この封止については後で詳しく説明する。
開口37に充填される金属製封止材38としては、例えば、金(Au)と錫(Sn)による合金が用いられ、第2の孔37aの段部と、孔内周面の金属被覆部には、ニッケルメッキによる下地層の上に金メッキを被覆した構成が適している。
【0029】
さらに、この実施形態では、パッケージ36を構成する積層基板の最下層の基板には、図において右端部付近に孔を形成することにより、この積層基板の厚みに対応した凹部42が形成されている。この凹部42は、圧電振動片32の自由端32bの下方に位置している。これにより、パッケージ36に外部から衝撃が加わった場合に、圧電振動片32の自由端32bが矢印方向に振れた場合に、パッケージ36の内側底面と当接されることを有効に防止している。
【0030】
次に、本実施形態における圧電振動片32の先端付近と、その近傍のパッケージ36の内面底部の構成を詳しく説明する。
図2(a)は、図1(a)の圧電振動片32の先端付近拡大図であり、図2(b)は、図1(b)の圧電振動片32の先端付近拡大図である。
図2において、圧電振動片の振動腕34,35の先端部には、それぞれ粗調用の第1の金属被膜34c,35cが形成されており、この粗調用の第1の金属被膜34c,35cより基端よりに、微調用の第2の金属被膜34b,35bが形成されていることを特徴とする。
具体的には、この粗調用の第1の金属被膜と微調用の第2の金属被膜は、各振動腕34,35について同じ構成で同じ領域に形成されている。したがって、粗調用の第1の金属被膜と微調用の第2の金属被膜の構造を、振動腕35に代表させて説明する。
【0031】
図2(b)に示されているように、圧電振動片の基端部から振動腕35の途中の領域までには、図において上下の面に駆動用電極44が形成されており、この駆動用電極44,44は図において左端付近に表されている。
振動腕35の一面である図において上面には、駆動用電極44から右の方向(先端部への方向)に、所定間隔を置いて、微調用の第2の金属被膜35bが形成されており、この微調用の第2の金属被膜35bは振動腕35の先端部35d付近まで達している。ここで、微調用の第2の金属被膜35bは、圧電材料でなる振動腕35の上に駆動用電極44と同じ金属被膜を形成することで、この駆動用電極44を形成する際に同時に形成することができ、例えば、クロムメッキによる下地層(図示せず)の上に金メッキを被覆した構成が適している。
【0032】
粗調用の第1の金属被膜35cは、微調用の第2の金属被膜35bの上に形成されており、下地層を除いて、微調用の第2の金属被膜35bと同じ材料で形成される。そして、粗調用の第1の金属被膜35cは、微調用の第2の金属被膜35bの基端側の一部領域を残すように形成されている。
【0033】
以上により、粗調用の第1の金属被膜35cは、振動腕35の先端部35dから所定の領域Z1の範囲で、振動腕35の上面に露出されており、微調用の第2の金属被膜35bは、これよりも基端よりで、所定の領域Z2の範囲で、振動腕35の上面に露出されている。そして、この領域Z1とZ2を合わせたZ3の領域が重量削減方式による周波数調整範囲となる。
【0034】
さらに、本実施形態においては、図2(b)において、振動腕35の駆動電極44と、微調用の第2の金属被膜35bの間の領域Z4が、重量増加方式による周波数調整領域とされている。
つまり、この領域Z4の範囲に入るように、図2(a)及び図2(b)に示すように、重り付け用金属被膜45,46が形成されている。本実施形態では、重り付け用金属被膜45,46は、パッケージ36の内側底部に形成されており、凹部42の開口の内側周縁で、図2(a)に示されているように、パッケージ36の内壁からパッケージ36の幅方向に沿って内側にそれぞれ延びる2つの帯状の金属被膜45,46で構成されている。そして、好ましくは、各金属被膜45,46の内端45a,46aは、図1及び図2(a)に示されているように、圧電振動片32が正しい位置にマウントされた場合に、各振動腕34,35の間の領域に出ない長さとなっている。この各金属被膜45,46はパッケージ36の電極31,31が形成される時に同時に形成され、同じ材料で構成されている。つまり、この各金属被膜45,46は、例えば、タングステンメタライズで作成された電極上にニッケルメッキによる下地層(図示せず)をのせその上に金メッキを被覆した構成でなっている。
【0035】
本実施形態は以上のように構成されており、図1(b)に示されているように、ガラス製の蓋体39の外部から、蓋体39を透過させてレーザ光Lを照射することにより、このレーザ光Lが図2(b)のZ1の領域に照射された場合、粗調用の第1の金属被膜35cが加熱されて、金属成分が蒸散し、振動腕35の先端付近の重量が軽くなることで、圧電振動片32の振動周波数は高い方へ調整される。この場合の周波数調整幅は比較的大きい。また、レーザ光Lが図2(b)のZ2の領域に照射された場合、微調用の第2の金属被膜35bが加熱されて、金属成分が蒸散し、振動腕35の先端よりもやや基端よりの重量が軽くなることで、圧電振動片32の振動周波数は高い方へ調整される。この場合の周波数調整幅はZ1の領域にレーザ光を照射した場合よりも小さい。
このようにして、領域Z1及びZ2を合わせた領域Z3の範囲にレーザ光Lを照射することで、調整幅を変えて、圧電振動片32の振動周波数を高い方へ調整することができる。
【0036】
これに加えて、レーザ光Lが図2(b)のZ4の領域に照射された場合、重り付け用金属被膜45,46にレーザ光が集束されることで、重り付け用金属被膜45,46が加熱されて、その金属成分が蒸散し、真上もしくは近い領域である圧電振動片32の振動腕34,35の下面に付着する。これにより、振動腕34,35の重量が増加するから、圧電振動片32の振動周波数は低い方へ調整される。
【0037】
かくして、この実施形態では、パッケージ36に蓋体39を固定した後においても、蓋体39を透過させて、外部よりレーザ光Lを照射することにより、圧電振動片32の振動周波数を調整することができ、この周波数調整の際に、振動周波数を高い方だけでなく、低い方へも調整が可能である。したがって、従来のように、製造工程や調整工程におけるなんらかの原因により、振動周波数が所定の周波数よりも高くなってしまっても、これを不良品とする必要はなく、その振動周波数を低くするように調整することができる。このため、不良品の発生を低減でき、製造歩留りを向上させることができると共に、周波数調整の自由度が増すので、狙い値に対して、より精密な周波数調整が可能となる。
【0038】
尚、上述のレーザ光Lを図2(b)のZ4の領域に照射した場合には、レーザ光Lは蓋体39を透過してパッケージ36内に入り、透明な水晶振動片である圧電振動片32の各振動腕34,35を透過して重り付け用金属被膜45,46に集束される。
【0039】
図3は、本実施形態における重り付け用金属被膜45,46の他の作用効果を説明するための図で、パッケージ36内に圧電振動片32をマウントする様子を上から見た簡略図である。
本実施形態の圧電デバイスはきわめて小さな部品であり、図において、パッケージ36内に圧電振動片32を正しく位置決めして電極31,31上に固定することはきわめて難しい。
【0040】
そこで、この位置決めの際には、重り付け用金属被膜45,46が利用される。図2(a)で説明したように、圧電振動片32が、パッケージ36内で正しい位置にマウントされた場合に、各金属被膜45,46の内端45a,46aは、各振動腕34,35の間の領域に出ない長さとされており、内端45aと内端46aの間隔W1は、振動腕34と振動腕35との間隔とほぼ一致している。
したがって、図3の状態を画像処理して、各金属被膜45,46の内端45a,46aが各振動腕34,35の領域から出ないように、すなわち、図3のように、内端45a,46aがどちらかの振動腕34,35に隠された状態とならないように、各金属被膜45,46の内端45a,46aと、各振動腕34,35の形状を画像処理により確認しながら、圧電振動片32の位置決めを行うことにより、容易に正しく圧電振動片32のマウント作業を行うことができる。
【0041】
図4は、第1の実施形態に係る圧電デバイス30の変形例1を示している。この変形例1では、圧電振動片32の駆動電極44の少なくとも先端部に、絶縁被膜47が形成されている。
この絶縁被膜47は、例えば、SiO2 による被膜を、駆動用電極44の少なくとも先端部、つまり、領域Z4に近接した位置に設けることにより、構成されている。
【0042】
これにより、上述した領域Z4にレーザ光Lを照射して周波数調整をする際に、重り付け用金属被膜45,46から蒸散された金属成分が、駆動用電極44の表面に付着しようとしても、絶縁被膜47の上に付くことで、駆動電極44が短絡されることがない。
【0043】
図5は第1の実施形態に係る圧電デバイス30の変形例2を示している。この変形例2では、圧電振動片32の駆動電極44の少なくとも先端部に、絶縁被膜47が形成されている。
さらに、粗調用の第1の金属被膜と微調用の第2の金属被膜とが、圧電振動片32の振動腕35の図2の場合と異なる他の面,すなわち、パッケージ36の内側底部と対向する面に形成されている。
【0044】
具体的には、粗調用の第3の金属被膜48は、先端部35dから所定の領域Z1の範囲で、振動腕35の図において下面に露出されており、微調用の第4の金属被膜49は、これよりも基端よりで、所定の領域Z2の範囲で、振動腕35の下面に露出されている。そして、この領域Z1とZ2を合わせたZ3の領域が重量削減方式による周波数調整範囲である。
【0045】
したがって、図5の変形例2では、周波数調整用のレーザ光Lが振動腕35を透過して粗調用の第3の金属被膜48、あるいは微調用の第4の金属被膜49に照射されるようになっている。
これにより、図2(b)の場合と比較すると、次の2つの利点がある。
第1に、粗調用の第3の金属被膜48及び微調用の第4の金属被膜49は共に図2(b)の場合よりも、重り付け用金属被膜45,46に対して近い。このため、レーザ光Lを粗調用の第3の金属被膜48及び微調用の第4の金属被膜49に集束させる場合と、重り付け用金属被膜45,46に集束させる場合で、焦点距離がほとんど変わらず、周波数調整の際のレーザ光Lのフォーカシング調整が容易である。
また、周波数調整用のレーザ光Lが振動腕35を透過して粗調用の第3の金属被膜48、あるいは微調用の第4の金属被膜49に照射されるので、レーザ光Lは、微調用の第3の金属被膜49と振動腕35との境界に位置するクロムによる黒色の下地層に熱を奪われて、加熱効率が向上する。
【0046】
図6は第1の実施形態に係る圧電デバイス30の変形例3を示している。この変形例3では、圧電振動片32の駆動電極44の少なくとも先端部に、絶縁被膜47が形成されている。
さらに、粗調用の第1,第3の金属被膜と微調用の第2,第4の金属被膜とが、圧電振動片32の振動腕35の図2(b)における35b,35cの位置と、図5における48と49の各位置に設けられている。すなわち、圧電振動片32の振動腕35の両方の面にそれぞれ設けられている。
【0047】
この変形例3では、他の例と比べると、周波数調整用の金属被膜の量を多くするすることができるので、その分周波数調整の幅を大きくすることができる。
また、振動腕35の一方の面と他方の面において、それぞれ同じだけ金属被膜が設けられることで、振動腕35の一方の面と他方の面において、金属被膜が形成された箇所に対応して、圧電材料の残留応力のバランスをとることができる。このため、ドライブ特性が向上する。
【0048】
図7ないし図9は、本発明の圧電デバイスの第2の実施の形態を示しており、図7(a)はその概略平面図、図7(b)は図7(a)のD−D線概略断面図である。
これらの図において、第1の実施形態と同一の符号を付した箇所は共通する構成であるから、重複する説明は省略し、相違点を中心に説明する。
第2の実施形態に係る圧電デバイス50が、第1の実施形態と相違しているのは、圧電振動片52の振動腕54,55の構成である。すなわち、この実施形態では、各振動腕54,55は、その長さ方向に沿って中央部を薄肉にすることにより溝56,57が形成されている。各溝56,57は、各振動腕54,55の図7(b)において上下の両面に形成されている。各溝56,57は、本実施形態では、例えば、圧電振動片52の基部である各振動腕54,55の基端付近から始まり、長さ方向に沿って、先端方向へ延びていて、図8に示されているように、周波数調整用の金属被膜が形成される直前までの範囲で設けられている。
【0049】
図8に示すように、各振動腕54,55に溝56,57がそれぞれ形成されている他は、図6の変形例3と同じ構成であり、粗調用の金属被膜と微調用の金属被膜とが、圧電振動片52の振動腕55の両方の面にそれぞれ設けられている。
しかしながら、特に、第2の実施形態の場合には、図8(b)に示すように、振動腕55の領域Z4に対応した箇所は、その上下面が、それぞれ溝56,57を設けることで、極端に薄肉に形成されている。
これによって、振動腕55の領域Z4に対応した箇所をレーザ光Lが通過する場合には、極めて薄い水晶材料を通過することになる。このため、レーザ光Lの光量損失が低減されるので、効率良くレーザパワーを利用することができる。
その他の作用効果については、第1の実施形態と同じである。
【0050】
図9は、第2の実施形態の変形例を示している。
この変形例では、図8(b)と図9(b)を比較して判るように、振動腕55の上面側の第1の金属被膜35cの代わりに、振動腕55の長さ方向に関して、例えば、ほぼ半分の領域に粗粗調用の第5の金属被膜55cが形成されている。
【0051】
すなわち、振動腕55の上面には、第2の金属被膜35bと、その上に設けた粗粗調用の第5の金属被膜55cとが形成されている。振動腕55の下面には、第2の金属被膜35bと同じ長さ領域にわたって、微調用の第3の金属被膜48と、その下側に半分の長さ領域にわたって、粗調用の第4の金属被膜49とが形成されている。そして、粗粗調用の第5の金属被膜55cの長さ領域は、振動腕55の先端から、第2の金属被膜35bのほぼ半分の長さ領域にわたって設けられている。
つまり、この変形例では、振動腕55の先端部55dから、粗粗調用の第5の金属被膜55c、これより基端よりに、粗調用の第4の金属被膜49、これより基端よりに、微調用の第3の金属被膜48と続くように設けられている。
【0052】
これにより、この変形例では、重量削減方式の周波数調整を行うための領域は、粗調用の領域Z1と微調用の領域Z2だけでなく、粗粗調用の第5の金属被膜55cに対応して、粗粗調用の領域Z5を有することになる。したがって、周波数調整において、調整幅の異なる4種類の領域が重量削減方式の周波数調整に利用されるので、その分高精度な周波数調整を行うことができる。
尚、微調用の第2の金属被膜35bは、粗調及び微調に対応した領域に形成されており、この第2の金属被膜35bにレーザ光Lが照射された場合には、その照射位置に応じて粗調または微調が行われる。
【0053】
図10は、本発明の圧電デバイスの第3の実施の形態の構成を示す概略断面図である。
図において、圧電デバイス60は、圧電振動片32を用いて、圧電発振器を形成した例を示しており、第1の実施の形態または第2の実施形態と同一の符号を付した箇所は共通する構成であるから、重複した説明は省略し、相違点を中心に説明する。
【0054】
圧電デバイス60のパッケージ61には、中央付近に凹部62が形成されていており、その内側底部には、図示しない電極が設けられている。この電極上には、集積回路63が実装されており、集積回路63は、所定の分周回路等を構成していて、圧電振動片32の駆動電極と電気的に接続されており、集積回路63から出力された駆動電圧が圧電振動片32に与えられるようになっている。
また、圧電振動片32には、第1の実施形態と同様に各金属被膜が形成されており、さらにパッケージ61内の内側底部には、重り付け用金属被膜45,46が第1の実施形態と同様に設けられている。
【0055】
本実施形態は以上のように構成されており、圧電発振器である圧電デバイス60においても、第1の実施形態または第2の実施形態と同様に、蓋体39を封止した後においても、蓋体39を透過させたレーザ光Lによって、周波数を高くする方向及び周波数を低くする方向への周波数調整を行うことができる。
【0056】
図11は、上述した各実施形態に共通して用いることができるパッケージ36の簡略化した平面図である。
図において、重り付け用金属被膜45,46は、第1ないし第3の実施形態で説明したように、パッケージ36の内側底部に形成されている。
ここで、図12(a)で示す例では、重り付け用金属被膜が符号45,46のように分離されて形成されおり、この場合には、図3で説明したように、周波数調整だけでなく、圧電振動片32をマウントする際の画像処理に役立てて、正しく位置決めしてマウントするのに利用することができる。
【0057】
図12(b)ないし図12(f)は、重り付け用金属被膜をパッケージ36内側底部に分離しないで一体に形成して、上記圧電振動片32のマウントの際の位置決めに利用する例を示している。
図12(b)では、重り付け用金属被膜11は、図3で説明した圧電振動片32が正しく位置決めされた場合の各振動腕34と35との間の間隔と一致するように、予め位置決め確認部12を備えている。
すなわち、重り付け用金属被膜11の中央部の位置決め確認部12が、間隔W1を有するように、帯状の金属被覆の中央部を狭く形成し、片側を切り欠いた形状でなっている。この片側には、エッジ部e1,e2を有しているので、図3のように圧電振動片32の位置決めは、このエッジ部e1,e2がいずれかの振動腕34,35に隠れない位置を画像処理により確認することにより、行うことができる。そして、周波数調整は、この位置決め確認部12以外の幅の広い金属被膜の領域を利用して行われる。
【0058】
図12(c)では、重り付け用金属被膜13の中央部の位置決め確認部14が、間隔W1を有するように、帯状の金属被覆の中央部を両側から狭くした形状でなっている。この位置決め確認部14には、片側に2つずつ、全部で4つのエッジ部e3,e4,e5,e6を有しているので、図3のように圧電振動片32の位置決めは、この両側のエッジ部e3,e4,e5,e6の全てがいずれかの振動腕34,35に隠れない位置を画像処理により確認することにより、行うことができる。このため、画像処理により判定に利用するエッジが両側にあることから、より確実な位置決めの判定を行うことができる。そして、周波数調整は、この位置決め確認部14以外の幅の広い金属被膜の領域を利用して行われる。
【0059】
図12(d)では、重り付け用金属被膜15は、幅の変化のない金属被膜であり、幅方向の境界を利用して、圧電振動片32の振動腕の長さ方向の位置だけを画像処理により判定することができる。
図12(e)では、重り付け用金属被膜16の中央部の位置決め確認部17が、間隔W1を有するように、帯状の金属被覆の中央部を片側に突出するように幅広く形成した形状でなっている。この片側には、エッジ部e7,e8を有しているので、図3のように圧電振動片32の位置決めは、このエッジ部e7,e8がいずれかの振動腕34,35に隠れない位置を画像処理により確認することにより、行うことができる。そして、周波数調整は、この位置決め確認部17を含めて、全ての領域で行うことができるので、重り付け用金属被膜11の場合よりも周波数調整量を大きくすることができる。
【0060】
図12(f)では、重り付け用金属被膜18の中央部の位置決め確認部19が、間隔W1を有するように、帯状の金属被覆の中央部を両側に向かって幅が広くなるような形状でなっている。この位置決め確認部19には、片側に2つずつ、全部で4つのエッジ部e9,e10,e11,e12を有しているので、図3のように圧電振動片32の位置決めは、この両側のエッジ部e9,e10,e11,e12の全てがいずれかの振動腕34,35に隠れない位置を画像処理により確認することにより、行うことができる。このため、この場合にも画像処理により判定に利用するエッジが両側にあることから、より確実な位置決めの判定を行うことができる。そして、周波数調整は、この位置決め確認部19を含めて、全ての領域で行うことができるので、重り付け用金属被膜13の場合よりも周波数調整量を大きくすることができる。
【0061】
図13は、本発明の圧電デバイスの第4の実施の形態を示しており、図13(a)はその概略平面図、図13(b)は図13(a)のE−E線概略断面図である。
これらの図において、圧電デバイス70は、圧電振動子を構成した例を示しており、第1の実施形態や第2の実施形態と同じ符号を付した箇所は共通する構成であるから重複する説明は省略し、相違点を中心に説明する。
この実施形態では、圧電振動片52に形成される周波数調整用の金属被膜は、第2の実施形態と同じであるが、重り付け用金属被膜がパッケージ36の内側底部に設けられていない点が異なる。
【0062】
圧電デバイス70では、蓋体39の裏面,すなわち、蓋体39のパッケージ36内面に向いた面に、重り付け用金属被膜21が形成されている。この重り付け用金属被膜21は、例えば、下地層22としてクロム(Cr)の表面に金(Au)23をスパッタリング等の手法により成膜して構成されている。
【0063】
したがって、蓋体39を透過したレーザ光Lは、蓋体39の裏面の重り付け用金属被膜21に照射される。この場合、レーザ光Lは、下地層の黒色のクロムに集束されて熱を吸収されることから、レーザパワーは効率的に利用されて、重り付け用金属被膜21は蒸散され、その金属成分が、重り付け用金属被膜21と対向している圧電振動片52の上面に付着することで、振動周波数を低い方へ調整することができる。尚、振動周波数を高い方へ調整するための金属被膜は第2の実施形態と同様に形成されているから、この実施形態においても、第1及び第2の実施形態と同様の作用効果を発揮することができる。
【0064】
図14は、本発明の周波数調整方法を説明するための図である。
各実施形態で説明した圧電デバイスに共通することであるが、例えば図1の圧電デバイス30等において、既に説明したように、その製造工程においては、パッケージ36が形成され、パッケージ36内に圧電振動片32がマウントされる。
このような製造工程では、パッケージ36内にマウントする前に、圧電振動片32に錘つけ、すなわち、粗調や微調用の金属被膜34b,34c,35b,35cを形成する前の状態では、図14に示すように、その振動周波数は狙い値よりもかなり高くなるようにされている。
【0065】
そして、上記各金属被膜の形成後では、圧電振動片32の重量が増すことから、「錘つけ後」で示されているように、圧電振動片32の振動周波数は狙い値よりも低くなる。ここで、個々の圧電振動片32は、周波数調整において、圧電振動片32の先端側の金属被膜にレーザ光を照射して、先ず重量を削減する周波数調整を行った場合には、例えば、パターン1ないし3に示されるように、それぞれ異なった振動周波数となる。
【0066】
次いで、パターン1ないし3に示される結果を得た後においては、それぞれの振動周波数に対応して、例えば、パターン2の場合には、上述した第2の金属被膜34b,35bにレーザ光を照射して、微調による周波数調整が行われる。また、パターン3の場合には、第1の金属被膜34c,35cにレーザ光を照射して、粗調による周波数調整が行われる。
そして、パターン1に示すように、最初の周波数調整において、圧電振動片32上のいずれかの金属被膜を削り過ぎてしまい、狙い値よりも高い振動周波数となってしまった場合においては、パターン1は従来不良品とされて廃棄等にまわることになる。
しかし、圧電デバイス30の場合には、重り付け用金属被膜45,46にレーザ光を照射して、重り付け用金属被膜45,46を蒸散させて、その金属成分を圧電振動片32に付着させることにより、図14に示すように、振動周波数を低い方へ調整することにより、狙い値に合わせ込むことができる。
【0067】
図15は、本発明の上述した実施形態に係る圧電デバイスを利用した電子機器の一例としてのデジタル式携帯電話装置の概略構成を示す図である。
図において、送信者の音声を受信するマイクロフォン308及び受信内容を音声出力とするためのスピーカ309を備えており、さらに、送受信信号の変調及び復調部に接続された制御部としての集積回路等でなるコントローラ301を備えている。
コントローラ301は、送受信信号の変調及び復調の他に画像表示部としてのLCDや情報入力のための操作キー等でなる情報の入出力部302や、RAM,ROM等でなる情報記憶手段303の制御を行うようになっている。このため、コントローラ301には、圧電デバイス30が取り付けられて、その出力周波数をコントローラ301に内蔵された所定の分周回路(図示せず)等により、制御内容に適合したクロック信号として利用するようにされている。このコントローラ301に取付けられる圧電デバイス30は、圧電デバイス30単体でなくても、圧電デバイス30と、所定の分周回路等とを組み合わせた発振器である図10のような圧電デバイス60であってもよい。
【0068】
コントローラ301は、さらに、温度補償水晶発振器(TCXO)305と接続され、温度補償水晶発振器305は、送信部307と受信部306に接続されている。これにより、コントローラ301からの基本クロックが、環境温度が変化した場合に変動しても、温度補償水晶発振器305により修正されて、送信部307及び受信部306に与えられるようになっている。
【0069】
このように、制御部を備えた携帯電話装置300のような電子機器に、上述した実施形態に係る圧電デバイスを利用することにより、従来よりも高精度に周波数調整された圧電デバイスにより動作させることができる。
【0070】
本発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、重量削減方式の周波数調整に使用する金属被膜は、上述の種類に限らず、さらに多数の金属被膜を形成してもよい。また各実施形態の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略し、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
【0071】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、蓋体の封止後においても、周波数を高い方へも低い方へも調整することができるようにして、周波数調整の自由度を向上させ、製造工程における不良品の発生を抑制して製造歩留りを向上させることができ、より高精度の周波数調整を行うことができるようにした圧電デバイスとその周波数調整方法、及び圧電デバイスを利用した携帯電話装置と電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の圧電デバイスの第1の実施形態を示しており、(a)はその概略平面図、(b)は図1(a)のC−C線概略断面図。
【図2】図1の圧電デバイスの部分拡大図であり、(a)は、図1(a)の圧電振動片の先端付近拡大図、(b)は、図1(b)の圧電振動片の先端付近拡大図。
【図3】図1の圧電デバイスの圧電振動片の位置決め方法を説明する概略平面図。
【図4】図1の圧電デバイスの変形例1を示す図。
【図5】図1の圧電デバイスの変形例2を示す図。
【図6】図1の圧電デバイスの変形例3を示す図。
【図7】本発明の圧電デバイスの第2の実施形態を示しており、(a)はその概略平面図、(b)は図7(a)のD−D線概略断面図。
【図8】図7の圧電デバイスの部分拡大図であり、(a)は、図7(a)の圧電振動片の先端付近拡大図、(b)は、図7(b)の圧電振動片の先端付近拡大図。
【図9】図7の圧電デバイスの変形例の部分拡大図であり、(a)は、図7(a)に対応した変形例の圧電振動片の先端付近拡大図、(b)は、図7(b)に対応した変形例の圧電振動片の先端付近拡大図。
【図10】本発明の圧電デバイスの第3の実施形態を示す概略断面図。
【図11】図1の圧電デバイスのパッケージを示す概略平面図。
【図12】図11のパッケージ内側底部に形成される重り付け用金属被膜の構成例を(a)ないし(f)にて示した説明図。
【図13】本発明の圧電デバイスの第4の実施形態を示しており、(a)はその概略平面図、(b)は図13(a)のE−E線概略断面図。
【図14】本発明の圧電デバイスの周波数調整方法を説明するための図。
【図15】本発明の各実施形態に係る圧電デバイスを利用した電子機器の一例としてのデジタル式携帯電話装置の概略構成を示す図。
【図16】従来の圧電デバイスの構成を示しており、(a)はその概略平面図、(b)は図16(a)のA−A線概略断面図。
【図17】図16の圧電デバイスの部分拡大図であり、(a)は、図16(a)の圧電振動片の先端付近拡大図、(b)は、図16(b)の圧電振動片の先端付近拡大図。
【符号の説明】
30,50,60,70 圧電デバイス
32 圧電振動片
34b,35b 微調用の第2の金属被膜
34c,35c 粗調用の第1の金属被膜
36 パッケージ
37 開口
38 封止材
39 蓋体
42 凹部
45,46 重り付け用金属被膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a piezoelectric device in which a tuning fork type piezoelectric vibrating piece is built in a package.
[0002]
[Prior art]
In recent years, miniaturization and thinning of devices have been remarkable in small information devices such as HDDs (hard disk drives), mobile computers, and IC cards, and mobile communication devices such as mobile phones, car phones, and paging systems. Piezoelectric devices used in the industry are also required to be small and thin.
In addition, there is a need for a surface-mount type piezoelectric device that can be mounted on both sides of the circuit board of the apparatus.
Such a piezoelectric device is configured, for example, as shown in FIG.
FIG. 16A is a schematic plan view of a conventional
In FIG. 16, a conventional
[0003]
The
A
[0004]
Further, a
Thereby, for example, an impact or the like is applied from the outside, and the
[0005]
Such a
By extracting the predetermined frequency to the outside, an output with the predetermined frequency can be obtained.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 17 is an enlarged view of the vicinity of the tips of the pair of vibrating
In the figure, the vibrating
[0007]
The
[0008]
In the pair of vibrating
In the pair of vibrating
Based on such properties, the
[0009]
After forming the
In this case, as shown in FIG. 16B, the laser beam L is irradiated from the outside through the
That is, when the metal coating in the region irradiated with the laser light L evaporates, the weight is reduced and the vibrating
[0010]
However, with such an adjustment method, since the vibration frequency can only be adjusted in the direction of increasing, when the vibration frequency becomes higher than the target frequency for some reason during the manufacturing process or frequency adjustment process. Cannot be adjusted to a lower one. For this reason, there was a problem that the
Moreover, the metal coating for frequency adjustment has only the
[0011]
The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and it is possible to adjust the frequency to be higher or lower after sealing the lid so that the frequency can be adjusted. A piezoelectric device and a frequency adjustment method thereof capable of improving the manufacturing yield by suppressing the occurrence of defective products in the manufacturing process and improving the production yield, and It is an object of the present invention to provide a mobile phone device and an electronic apparatus using a piezoelectric device.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, the tuning fork-type piezoelectric vibrating piece is fixed in a cantilever manner and accommodated therein, and the lid is fixed to the package. In the piezoelectric device, the lid is formed of a material that transmits light, and corresponds to a position irradiated with laser light that has passed through the lid.At the bottom of the inner surface of the package,This is achieved by a piezoelectric device having a weighted metal coating for adjusting the frequency.
According to the configuration of
Here, the piezoelectric device widely includes piezoelectric elements in which a piezoelectric vibrating piece is accommodated in a package such as a piezoelectric vibrator or a piezoelectric oscillator.
[0013]
According to the first aspect of the present invention, the weighted metal coating can be heated by irradiating the bottom of the package inner surface, which is the surface opposite to the incident surface, with the laser beam transmitted through the lid.
Further, when the weighting metal film is formed on the bottom of the inner surface of the package before mounting the piezoelectric vibrating piece, the piezoelectric vibrating piece is mounted by image processing based on the shape of the weighting metal film. When positioning, the relationship between the shape of the weight metal coating and the outer shape of the piezoelectric vibrating piece can be compared and positioned.
[0014]
Claim 2The invention ofClaim 1In this configuration, a first metal film for coarse adjustment is formed at the tip of the piezoelectric vibrating piece, and the second metal for fine adjustment is more proximal than the first metal film for coarse adjustment. A film is formed.
Claim 2With this configuration, the adjustment range is changed by selectively irradiating the first metal film for coarse adjustment and the second metal film for fine adjustment with laser light transmitted through the lid. The vibration frequency can be adjusted higher. In addition to this, by irradiating the weighted metal film with laser light, the vibration frequency can be adjusted to a lower one, and the degree of freedom in frequency adjustment is increased. Frequency adjustment is possible.
[0015]
Claim 3The invention ofClaim 2In the configuration, the first metal film for coarse adjustment and the second metal film for fine adjustment are provided on a surface facing the bottom of the inner surface of the package of the piezoelectric vibrating piece. To do.
Claim 3According to the configuration, the metal component evaporated by the laser beam is directed to the bottom of the package, so that it can be prevented from adhering to other driving parts. In particular, when a recess is provided at the bottom of the package, the vaporized metal component can be attached to the recess.
[0016]
Claim
Claim 4According to the configuration, each of the coarse adjustment and fine adjustment metal films has a first metal film for coarse adjustment and a second metal film for fine adjustment on both surfaces of the piezoelectric vibrating piece. And a second metal film for coarse adjustment and a third metal film for fine adjustment, respectively. As a result, the number of metal coatings that can be used for frequency adjustment increases, and the frequency adjustment range is expanded accordingly. In addition, the same amount of metal coating is provided on one surface and the other surface of the piezoelectric vibrating piece, respectively, so that it corresponds to the place where the metal coating is formed on one surface and the other surface of the piezoelectric vibrating piece. The residual stress of the piezoelectric vibrating piece can be balanced. For this reason, drive characteristics are improved.
[0017]
Claim
Claim 5According to this configuration, even if the metal component evaporated during frequency adjustment adheres to the surface of the drive electrode, the drive electrode is not short-circuited by being deposited on the insulating coating.
[0018]
Claim
Claim 6According to this configuration, the laser light transmitted through the lid and irradiated into the package is transmitted through the thinned region of the vibrating arm of the piezoelectric vibrating piece and irradiated onto the weighting metal film. For this reason, compared with the case where a laser beam permeate | transmits the area | region which is not made thin of a piezoelectric vibrating piece, an energy loss can be suppressed and a laser beam can be utilized efficiently.
[0019]
Claim
Claim 7According to the configuration, in addition to the metal coating for coarse adjustment and fine adjustment, by providing a metal coating for coarse / coarse adjustment, the frequency adjustment range is increased, and the degree of freedom of frequency adjustment is increased. Adjustment is possible.
[0020]
Claim
Claim 8According to the configuration, when an impact or the like is applied from the outside, as shown by an arrow B, even if the
[0021]
Claim
Claim 9According to the configuration, after mounting the piezoelectric vibrating piece in the package and sealing and fixing the lid, after adjusting the frequency by transmitting the lid from the outside and irradiating the laser beam, The sealing material can be filled while evacuating the package. That is, the package can be vacuum-sealed after adjusting the frequency with the piezoelectric vibrating piece mounted.
[0023]
The above objective isClaim 10According to the invention, a portable device using a piezoelectric device formed by a package in which a tuning fork type piezoelectric vibrating piece is fixed in a cantilever manner and accommodated therein and a lid fixed to the package is used. In the telephone device, the lid is formed of a material that transmits light, and corresponds to a position irradiated with laser light transmitted through the lid.At the bottom of the inner surface of the package,This is achieved by a cellular phone device in which a clock signal for control is obtained by a piezoelectric device on which a weighted metal film for adjusting the frequency is formed.
[0024]
The above-mentioned purpose isClaim 11According to the invention, an electronic device using a piezoelectric device that is formed by a package in which a tuning fork-type piezoelectric vibrating piece is fixed in a cantilever manner and accommodated therein, and a lid fixed to the package. It is a device, and the lid is formed of a material that transmits light, and corresponds to a position irradiated with laser light that has passed through the lid.At the bottom of the inner surface of the package,This is achieved by an electronic device in which a clock signal for control is obtained by a piezoelectric device on which a weighting metal film for adjusting the frequency is formed.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 3 show a first embodiment of a piezoelectric device according to the present invention, in which FIG. 1 (a) is a schematic plan view thereof, and FIG. 1 (b) is a cross-sectional view of FIG. FIG.
In these drawings, the
[0026]
In the inner space S of the
[0027]
The piezoelectric vibrating
The upper end of the
[0028]
In addition, an
The
As the
[0029]
Further, in this embodiment, a
[0030]
Next, the configuration of the vicinity of the tip of the piezoelectric vibrating
2A is an enlarged view of the vicinity of the tip of the piezoelectric vibrating
In FIG. 2, the
Specifically, the first metal film for coarse adjustment and the second metal film for fine adjustment are formed in the same region with the same configuration for each of the vibrating
[0031]
As shown in FIG. 2B, driving
In the figure, which is one surface of the vibrating
[0032]
The
[0033]
As described above, the
[0034]
Furthermore, in this embodiment, in FIG. 2B, a region Z4 between the
That is, the
[0035]
The present embodiment is configured as described above. As shown in FIG. 1B, the laser beam L is irradiated from the outside of the
In this way, by irradiating the region Z3 including the regions Z1 and Z2 with the laser beam L, the adjustment frequency can be changed and the vibration frequency of the piezoelectric vibrating
[0036]
In addition to this, when the laser beam L is irradiated onto the area Z4 in FIG. 2B, the laser beam is focused on the
[0037]
Thus, in this embodiment, even after the
[0038]
When the above-described laser beam L is irradiated to the area Z4 in FIG. 2B, the laser beam L passes through the
[0039]
FIG. 3 is a diagram for explaining other functions and effects of the weight-attached
The piezoelectric device of this embodiment is an extremely small component, and in the figure, it is extremely difficult to correctly position the piezoelectric vibrating
[0040]
Therefore, the
Therefore, the state of FIG. 3 is image-processed so that the inner ends 45a and 46a of the
[0041]
FIG. 4 shows a first modification of the
The insulating
[0042]
As a result, when the frequency adjustment is performed by irradiating the region Z4 with the laser beam L, the metal component evaporated from the
[0043]
FIG. 5 shows a second modification of the
Further, the first metal film for coarse adjustment and the second metal film for fine adjustment are opposite to the other surface of the vibrating
[0044]
Specifically, the
[0045]
Therefore, in
Thereby, there are the following two advantages as compared with the case of FIG.
First, the
Further, since the laser light L for frequency adjustment passes through the vibrating
[0046]
FIG. 6 shows a third modification of the
Furthermore, the first and third metal coatings for coarse adjustment and the second and fourth metal coatings for fine adjustment are positioned at
[0047]
In the third modification, the amount of the metal coating for frequency adjustment can be increased as compared with the other examples, so that the frequency adjustment width can be increased accordingly.
In addition, the same amount of metal coating is provided on one surface and the other surface of the vibrating
[0048]
7 to 9 show a second embodiment of the piezoelectric device of the present invention. FIG. 7 (a) is a schematic plan view thereof, and FIG. 7 (b) is a DD of FIG. 7 (a). FIG.
In these drawings, the portions denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment have a common configuration, and therefore, overlapping description will be omitted, and differences will be mainly described.
The
[0049]
As shown in FIG. 8, except that
However, particularly in the case of the second embodiment, as shown in FIG. 8B, the upper and lower surfaces of the portion corresponding to the region Z4 of the vibrating
As a result, when the laser beam L passes through a portion corresponding to the region Z4 of the vibrating
Other functions and effects are the same as those in the first embodiment.
[0050]
FIG. 9 shows a modification of the second embodiment.
In this modification, as can be seen by comparing FIG. 8B and FIG. 9B, instead of the
[0051]
That is, on the upper surface of the vibrating
That is, in this modification, from the
[0052]
Thereby, in this modification, the area for performing the frequency adjustment of the weight reduction method corresponds not only to the coarse adjustment area Z1 and the fine adjustment area Z2, but also to the coarse and coarse adjustment
The
[0053]
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the third embodiment of the piezoelectric device of the present invention.
In the drawing, the
[0054]
A
The piezoelectric vibrating
[0055]
The present embodiment is configured as described above. In the
[0056]
FIG. 11 is a simplified plan view of a
In the figure, as described in the first to third embodiments, the
Here, in the example shown in FIG. 12A, the weighting metal film is formed separately as indicated by
[0057]
12 (b) to 12 (f) show an example in which the weight metal film is integrally formed on the inner bottom portion of the
In FIG. 12B, the
That is, the
[0058]
In FIG.12 (c), the
[0059]
In FIG. 12D, the
In FIG. 12 (e), the
[0060]
In FIG. 12 (f), the
[0061]
FIG. 13 shows a fourth embodiment of the piezoelectric device of the present invention, FIG. 13 (a) is a schematic plan view thereof, and FIG. 13 (b) is a schematic cross-sectional view taken along line EE of FIG. 13 (a). FIG.
In these drawings, the
In this embodiment, the frequency-adjusting metal film formed on the piezoelectric vibrating
[0062]
In the
[0063]
Therefore, the laser beam L transmitted through the
[0064]
FIG. 14 is a diagram for explaining the frequency adjustment method of the present invention.
This is common to the piezoelectric devices described in the embodiments. For example, in the
In such a manufacturing process, before mounting in the
[0065]
Since the weight of the piezoelectric vibrating
[0066]
Next, after obtaining the results shown in the
As shown in the
However, in the case of the
[0067]
FIG. 15 is a diagram illustrating a schematic configuration of a digital mobile phone device as an example of an electronic apparatus using the piezoelectric device according to the above-described embodiment of the present invention.
In the figure, a
In addition to modulation and demodulation of transmission / reception signals, the
[0068]
The
[0069]
As described above, by using the piezoelectric device according to the above-described embodiment in an electronic device such as the mobile phone device 300 including the control unit, the electronic device can be operated by a piezoelectric device whose frequency is adjusted with higher accuracy than before. Can do.
[0070]
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the metal coating used for frequency adjustment in the weight reduction method is not limited to the above-described type, and a larger number of metal coatings may be formed. In addition, each configuration of each embodiment can be appropriately combined or omitted, and can be combined with other configurations not shown.
[0071]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even after the lid is sealed, the frequency can be adjusted to be higher or lower, so that the degree of freedom of frequency adjustment is improved, and manufacturing is possible. Piezoelectric device capable of improving production yield by suppressing generation of defective products in the process, and capable of performing frequency adjustment with higher accuracy, and frequency adjustment method thereof, and mobile phone device using the piezoelectric device And can provide electronic equipment.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B show a first embodiment of a piezoelectric device according to the present invention, in which FIG. 1A is a schematic plan view thereof, and FIG. 1B is a schematic cross-sectional view taken along line CC in FIG.
2 is a partially enlarged view of the piezoelectric device of FIG. 1, wherein (a) is an enlarged view of the vicinity of the tip of the piezoelectric vibrating piece of FIG. 1 (a), and (b) is a piezoelectric vibrating piece of FIG. 1 (b). FIG.
3 is a schematic plan view illustrating a method for positioning a piezoelectric vibrating piece of the piezoelectric device in FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a first modification of the piezoelectric device in FIG. 1;
FIG. 5 is a view showing a second modification of the piezoelectric device in FIG. 1;
6 is a diagram showing a third modification of the piezoelectric device in FIG. 1. FIG.
7A and 7B show a second embodiment of the piezoelectric device of the present invention, in which FIG. 7A is a schematic plan view thereof, and FIG. 7B is a schematic cross-sectional view taken along line DD of FIG.
8 is a partially enlarged view of the piezoelectric device of FIG. 7, where (a) is an enlarged view of the vicinity of the tip of the piezoelectric vibrating piece of FIG. 7 (a), and (b) is the piezoelectric vibrating piece of FIG. 7 (b). FIG.
9 is a partially enlarged view of a modified example of the piezoelectric device of FIG. 7, wherein (a) is an enlarged view of the vicinity of the tip of a piezoelectric vibrating piece of a modified example corresponding to FIG. 7 (a), and (b) is a diagram. FIG. 7 is an enlarged view of the vicinity of the tip of a piezoelectric vibrating piece according to a modified example corresponding to 7 (b).
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a third embodiment of the piezoelectric device of the present invention.
11 is a schematic plan view showing a package of the piezoelectric device of FIG.
12 is an explanatory view showing a configuration example of a weighting metal coating formed on the inner bottom portion of the package of FIG. 11 in (a) to (f).
13A and 13B show a fourth embodiment of the piezoelectric device of the present invention, wherein FIG. 13A is a schematic plan view thereof, and FIG. 13B is a schematic cross-sectional view taken along line EE of FIG.
FIG. 14 is a diagram for explaining a frequency adjustment method for a piezoelectric device according to the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing a schematic configuration of a digital mobile phone device as an example of an electronic apparatus using a piezoelectric device according to each embodiment of the invention.
16A and 16B show a configuration of a conventional piezoelectric device, in which FIG. 16A is a schematic plan view thereof, and FIG. 16B is a schematic cross-sectional view taken along line AA of FIG.
17 is a partially enlarged view of the piezoelectric device of FIG. 16, where (a) is an enlarged view of the vicinity of the tip of the piezoelectric vibrating piece of FIG. 16 (a), and (b) is the piezoelectric vibrating piece of FIG. 16 (b). FIG.
[Explanation of symbols]
30, 50, 60, 70 Piezoelectric devices
32 Piezoelectric vibrating piece
34b, 35b Second metal coating for fine adjustment
34c, 35c First metal film for coarse adjustment
36 packages
37 opening
38 Sealing material
39 Lid
42 recess
45,46 Metal coating for weighting
Claims (11)
前記蓋体が光を透過する材料で形成されており、
前記蓋体を透過したレーザ光が照射される位置に対応した前記パッケージの内面の底部に、周波数調整するための重り付け用金属被膜を形成した
ことを特徴とする、圧電デバイス。A piezoelectric device that is formed by a package in which a tuning-fork type piezoelectric vibrating piece is fixed in a cantilever manner and accommodated therein, and a lid fixed to the package,
The lid is formed of a material that transmits light;
A piezoelectric device, characterized in that a weighted metal coating for frequency adjustment is formed on the bottom of the inner surface of the package corresponding to the position where the laser beam transmitted through the lid is irradiated.
前記蓋体が光を透過する材料で形成されており、
前記蓋体を透過したレーザ光が照射される位置に対応した前記パッケージの内面の底部に、周波数調整するための重り付け用金属被膜を形成した圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにした
ことを特徴とする、携帯電話装置。A mobile phone device using a piezoelectric device formed by a package for fixing a tuning fork-type piezoelectric vibrating piece in a cantilever manner and accommodating it inside and a lid fixed to the package,
The lid is formed of a material that transmits light;
A clock signal for control is obtained by a piezoelectric device in which a metal film for weight adjustment for adjusting the frequency is formed on the bottom of the inner surface of the package corresponding to the position irradiated with the laser beam transmitted through the lid. A cellular phone device characterized by that.
前記蓋体が光を透過する材料で形成されており、
前記蓋体を透過したレーザ光が照射される位置に対応した前記パッケージの内面の底部に、周波数調整するための重り付け用金属被膜を形成した圧電デバイスにより、制御用のクロック信号を得るようにした
ことを特徴とする、電子機器。An electronic apparatus using a piezoelectric device formed by a package for fixing a tuning fork-type piezoelectric vibrating piece in a cantilever manner and accommodating it inside and a lid fixed to the package,
The lid is formed of a material that transmits light;
A clock signal for control is obtained by a piezoelectric device in which a metal film for weight adjustment for adjusting the frequency is formed on the bottom of the inner surface of the package corresponding to the position irradiated with the laser beam transmitted through the lid. An electronic device characterized by that.
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