JP4885206B2 - 音叉型圧電振動片および圧電デバイス - Google Patents
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Description
上記構成によれば、周波数可変量が大きくなる。音叉型圧電振動片の周波数が所定の周波数内に入っていない場合には周波数調整用の肉薄部の金属膜のトリミングを行うが、小型化が進んだ音叉型圧電振動片は周波数調整用の肉薄部が小さいため周波数を調整しきれない場合がある。第1の観点の構成により、小型化が進んだ音叉型圧電振動片であっても周波数を調整することができる。
すなわち、特に周波数調整用の肉薄部の金属膜を厚くしなくても周波数可変量が大きいため、周波数を調整することができる。
第4の観点の音叉型圧電振動片は、第3の観点において、肉薄部の第二幅が肉薄部の先端から変更点にかけて一定幅である。
第5の観点の音叉型圧電振動片は、第3の観点において、肉薄部の第二幅が肉薄部の先端から変更点にかけて幅が変更する。
第6の観点の音叉型圧電振動片は、第5の観点において、肉薄部の先端から変更点にかけて肉薄部の第二幅が金属膜の単位面積当たりの剥離に対する周波数可変量に対応している。
これらの観点により、周波数調整用の肉薄部の幅を調整することにより、振動腕の励振時の周波数や周波数可変量の範囲を調整できる。
周波数調整用の肉薄部の幅を広くしたほうが周波数可変量の範囲を大きくできるが、隣同士の周波数調整用の肉薄部がぶつかってしまうおそれがある。第7の観点の構成により、周波数調整用の肉薄部の幅を広くしても隣同士の周波数調整用の肉薄部がぶつかるおそれが無い。
上記構成によれば、振動腕の溝部を形成すると同時に薄い周波数調整用の肉薄部を形成することができる。特に作業工程を増やすことなく小型化が進んだ音叉型圧電振動片の周波数を調整することができる。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
<<実施形態1>>
図1(a)は、第1実施形態の第1音叉型水晶振動片20の全体構成を示した上面図であり、(b)は、(a)のA−A断面図である。(c)は、第1音叉型水晶振動片20の一対の振動腕21のB−B断面図である。第1音叉型水晶振動片20の母材は、Zカットに加工された水晶単結晶ウエハである。図1(a)に示すように、第1音叉型水晶振動片20は、第1基部23−1及び第2基部23−2から構成される基部23と、この第1基部23−1から図1において右方に向けて、二股に別れて平行に延びる一対の振動腕21を備えている。振動腕21の先端には、周波数調整用の肉薄部28を備える。基部23は水晶単結晶ウエハに第1音叉型水晶振動片20が一時的に連結した状態を維持するための連結部27が設けられている。
以下、本発明の各実施形態にかかる第1水晶デバイス100について、図面を参照して説明する。図4は、本発明の第一実施形態にかかる第1水晶デバイス100の概略図を示している。図4(a)は全体斜視図であり、(b)はガラス製の第1リッド5を取り外した上面図であり、(c)は第1水晶デバイス100のC−C断面図である。説明の都合上図1に描いた電極は省略している。
図9ないし図11は、図4に示したセラミックパッケージ型の第1水晶デバイス100を製造する工程を示したフローチャートである。
図9は、図1で示された第1音叉型水晶振動片20の外形形成の工程のフローチャートである。
ステップS102では、水晶単結晶ウエハの全面に、耐蝕膜をスパッタリングもしくは蒸着などの手法により形成する。すなわち、圧電材料としての水晶単結晶ウエハを使用する場合に、金(Au)や銀(Ag)等を直接成膜することは困難なため、下地としてクロム(Cr)やチタン(Ti)等を使用する。つまり、この実施形態では、耐蝕膜としてクロム層の上に金層を重ねた金属膜を使用する。
図10は、振動腕21に溝部24及び周波数調整用の肉薄部28を形成する工程のフローチャートである。
ステップS114では、第1音叉型水晶振動片20を純水で洗浄し、第1音叉型水晶振動片20の全面に溝部24及び周波数調整用の肉薄部28を形成するための耐蝕膜を形成する。
図11は、電極パターンおよびパッケージングの工程のフローチャートである。
ステップS126では、第1音叉型水晶振動片20を純水で洗浄し、第1音叉型水晶振動片20の全面に駆動電極としての励振電極などを形成するための金属膜を蒸着またはスパッタリング等の手法により形成する。
ステップS130では、電極パターンと対応した不図示のフォトマスクを用意して、電極パターンをフォトレジスト膜が塗布された水晶単結晶ウエハに露光する。この電極パターンは第1音叉型水晶振動片20の両面に形成する必要があるため、第1音叉型水晶振動片20の両面を露光する。
次いで、電極となる金属膜のエッチングを行う。すなわち、電極パターンと対応したフォトレジスト膜から露出した金層をたとえば、ヨウ素とヨウ化カリウムの水溶液でエッチングし、次にクロム層をたとえば硝酸第2セリウムアンモニウムと酢酸との水溶液でエッチングする。
これまでの工程により、電極が形成された第1音叉型水晶振動片20が得られた。ステップS140では、図2に示したセラミックパッケージ60の台座60cに導電性接着剤59を塗布する。そして第1音叉型水晶振動片20が実装される。具体的には、第1音叉型水晶振動片20の基部23の接着領域31a、32aが、塗布した導電性接着剤59の上に載置されて導電性接着剤59が仮硬化される。
図12は、第2実施形態である第8音叉型水晶振動片30を備えた水晶フレーム50である。図12(a)は、水晶フレーム50の全体構成を示した上面図であり、(b)は(a)のE−E断面図であり、(c)は(a)のF−F断面図である。第2実施形態である第1水晶フレーム50が、第1実施形態で示した第1音叉型水晶振動片20と大きく異なるところは、第8音叉型水晶振動片30が水晶外枠部29で囲まれている点である。第8音叉型水晶振動片30は支持腕22と接続部36とで支えられている。同じ部分には同じ符号を付し説明を省略する。
図13は、本発明の第2実施形態にかかる第2水晶デバイス110の概略図である。第2水晶デバイス110は、水晶フレーム50を用い、第2リッド10とベース40とを水晶単結晶ウエハで形成し、水晶フレーム50の水晶外枠部29を挟み込むように、その水晶外枠部29の下にベース40が接合され、水晶外枠部29の上に第2リッド10が接合されている。
10 … 第2リッド
15 … 金属膜
17 … リッド用凹部
18 … 周波数調整用の肉薄部の金属膜
20、20A、20B、20C、20D、20E、20F、30 … 音叉型圧電振動片
21 … 振動腕、22 … 支持腕
23 … 基部、24 … 溝部
25 … 空間部、26 … 振動腕根元部
27 … 連結部
28 … 周波数調整用の肉薄部
29 … 水晶外枠部
31,32 … 基部電極
31a、32a …接着領域
33,34 … 励振電極
36 … 接続部
40 … ベース
41,43、80 … スルーホール
42,44 … 接続電極
45,46 … 外部電極
47 … ベース用凹部、49 … 段差部
50 … 水晶フレーム
54 … キャビティ、57 … 封止材
58 … 接着剤
59 … 導電性接着剤
60 … セラミックパッケージ
60a …底面用セラミック層、60b …枠用セラミック層、60c …台座
81 … 導通配線
82 … 外部電極
83 … 内部配線
100 … 第1水晶デバイス,110 … 第2水晶デバイス
D1 … 基部の厚さ
D2 … 溝部の厚さ
D3 … 周波数調整用の肉薄部の厚さ
D4 … 振動腕の厚さ
P1 … くびれ部の第1変更点
P2 … 第2変更点
Claims (13)
- 圧電材からなる基部と、
この基部から第一厚さで平行に伸びる一対の振動腕と、
前記振動腕に形成された励振電極膜と、
前記第一厚さよりも薄い第二厚さで前記振動腕の先端に形成された一対の周波数調整用の肉薄部と、
前記肉薄部の少なくとも片面に形成された金属膜と、を備え、
前記肉薄部の全体が一定厚さであることを特徴とする音叉型圧電振動片。 - 前記励振電極膜の厚さと前記金属膜の厚さとが同じであることを特徴とする請求項1に記載の音叉型圧電振動片。
- 前記振動腕から前記肉薄部へ厚みの変化する変更点で前記振動腕の第一幅と前記肉薄部の第二幅とが異なっており、前記第二幅は前記第一幅よりも広いことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の音叉型圧電振動片。
- 前記肉薄部の第二幅は、前記肉薄部の先端から前記変更点にかけて一定幅であることを特徴とする請求項3に記載の音叉型圧電振動片。
- 前記肉薄部の第二幅は、前記肉薄部の先端から前記変更点にかけて幅が変更することを特徴とする請求項3に記載の音叉型圧電振動片。
- 前記肉薄部の先端から前記変更点にかけて、前記肉薄部の第二幅は、前記金属膜が前記先端から前記変更点へ向かう方向に一定幅で剥離された際に周波数可変量が一定になるように形成されていることを特徴とする請求項5に記載の音叉型圧電振動片。
- 前記一対の肉薄部が励振時にぶつからないように、厚さ方向に異なった位置に前記一対の肉薄部が形成されていることを特徴とする請求項3に記載の音叉型圧電振動片。
- 第三厚さの圧電材からなる基部と、
この基部から前記第三厚さよりも薄い第一厚さで平行に伸びる一対の振動腕と、
前記振動腕に形成された励振電極膜と、
前記第一厚さよりも薄い第二厚さで前記振動腕の先端に形成された一対の周波数調整用の肉薄部と、
前記肉薄部の少なくとも片面に形成された金属膜と、を備え、
前記肉薄部の全体が一定厚さであることを特徴とする音叉型圧電振動片。 - 前記励振電極膜の厚さと前記金属膜の厚さとが同じであることを特徴とする請求項8に記載の音叉型圧電振動片。
- 前記振動腕から前記肉薄部へ厚みの変化する変更点で前記振動腕の第一幅と前記肉薄部の第二幅とが異なっており、前記第二幅は前記第一幅よりも広いことを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の音叉型圧電振動片。
- 請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の音叉型圧電振動片と、
前記圧電振動片を覆う蓋部と、
前記圧電振動片を支えるベースと、を備えることを特徴とする圧電デバイス。 - 圧電材からなる基部の一端側から平行に伸びる第一厚さの一対の振動腕と、
前記基部から前記振動腕に形成され、前記振動腕を励振する励振電極膜と、
前記第一厚さよりも薄い第二厚さで前記振動腕の先端に形成された一対の周波数調整用の肉薄部と、
前記肉薄部の少なくとも片面に形成された金属膜と、
前記一対の振動腕の両外側において前記基部の一端側から平行に伸びる一対の支持腕と、
前記支持腕と接続されるとともに前記基部及び前記振動腕を囲む外枠部と、
を備え、
前記肉薄部の全体が一定厚さであることを特徴とする圧電フレーム。 - 基部から第一厚さで平行に伸びる一対の振動腕を有する音叉型圧電振動片を製造する音叉型圧電振動片の製造方法において、
前記音叉型圧電振動片の外形を、前記音叉型圧電振動片の外形に対応する第一マスクを使って、前記第一厚さの圧電ウエハを露光する第一露光工程と、
前記振動腕の先端に形成される周波数調整用の全体が一定厚さの肉薄部と前記振動腕の根元部に形成される溝部とを、前記周波数調整用の肉薄部と溝部とに対応する第二マスクを使って、前記圧電ウエハを露光する第二露光工程と、
前記第一露光工程後の圧電ウエハをエッチングする第一エッチング工程と、
前記第二露光工程後の圧電ウエハをエッチングして、前記溝部と前記肉薄部とを前記第一厚さよりも薄い第二厚さにする第二エッチング工程と、
を備えることを特徴とする音叉型圧電振動片の製造方法。
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