JP5054490B2 - 振動子、および振動子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、振動子に関し、特に、振動子の周波数調整に関する。

水晶振動子等の振動子を用いた発振器は、電子・通信分野に用いるクロックや基準周波数等の周波数源等の各種電子装置など広い分野で使用されている。例えば、振動子を角速度センサとして用いて、角速度に応じたコリオリ力による振動を検出することによって移動体の角速度を検出する振動ジャイロを構成することができ、航空機、車両等の移動体の姿勢制御やナビゲーション等に用いられる。振動子として、基部から駆動脚と検出脚とを延在させた構成が知られている（特許文献１〜特許文献４参照）。

振動子の周波数調整は、振動脚の先端部分に膜付けされた金属膜をレーザービームでトリミングすることで行われている。周波数調整用の金属膜は、振動子の脚の先端部分全体にスパッタリングによって下地の金属を膜付けし、この金属上に周波数調整用のＡｇ、Ａｕ等の比重の重い金属を蒸着によって生成している。周波数調整は、この金属膜にレーザービームを照射して金属膜を加熱し、蒸発させることで重さを軽くし、周波数を高める方法が知られている（特許文献１）。

特許文献１では音叉型圧電振動子の２つの先端部分に金属膜からなる一対の重りを形成し、この金属膜をレーザービームのスキャンによってトリミングしている。

また、特許文献２では、２本の振動アームと１本の検出アームを含む計３本のアームによって振動片を形成し、これら３本のアームの先端に、蒸着やスパッリングによってＡｕ等の金属膜を形成し、この金属膜をレーザーの照射によって溶融、蒸発させて質量調整することで周波数調整を行っている。

特許文献１に示す音叉型圧電振動子、および特許文献２に示す３本のアームを有する振動子は、振動子が有する腕部あるいは脚部の全てに周波数調整用に金属膜を蒸着等によって形成し、この金属膜をレーザーによってトリミングすることで周波数調整を行っている。

また、振動子としては、上記したように腕部あるいは脚部の全てが振動する構成の他に、振動しない固定部を有する構成も知られている（特許文献３，４）。特許文献３，４に示される振動子は、振動する２本の振動アームの間に振動しない中央アームが設けられている。

特開２００３−３３２８７２号公報（段落０００２参照） 特開２００６−１０５６１４号公報（段落００３８，００３９参照） 特開２００３−１６３５６８号公報（段落００２１，００２７参照） 特開２００６−３４５５１７号公報（段落００１９参照）

上記した特許文献１，２に示される振動子が備える脚部は全て振動脚であり、これら振動脚に金属膜を形成し周波数調整することが開示されているのに対して、上記した特許文献３，４に示される振動子は振動しない固定部分を有する構成であり、この固定部分を有する振動子の周波数調整については開示されていない。

このような振動しない固定脚を有する構成の振動子について周波数調整を行うには、上記した特許文献１，２に開示される手法と同様に、周波数調整用の金属膜を振動脚に蒸着し、この金属膜をレーザーによってトリミングすることが考えられる。しかしながら、このように、振動しない固定脚を有する構成の振動子に対して、周波数調整用の金属膜を振動脚に蒸着し、この金属膜をレーザーによってトリミングすることによって周波数調整を行う場合には、振動脚に加えて固定脚に金属膜が付着することによって、以下に説明するように、振動子として不都合な問題が生じる。

通常、振動子は小型化が求められているため、振動子の幅は細く形成され、また、２本の振動脚と中央の固定脚との間は互いに接近して形成され、振動脚と中央の固定脚との間の隙間は極めて狭いものとなっている。そのため、蒸着によって振動脚に調整膜を形成させるには、マスクの幅を狭くしなければならない。

このように、振動子の幅が狭く、振動脚と固定脚との間の隙間が狭い構成において、付着用のマスクを用いた蒸着によって振動脚に調整膜を形成する場合には、付着用マスクの幅の形成精度や、付着用マスクの位置決め精度の要因により、目的とする振動脚だけでなく蒸着する必要がない固定脚にも金属膜が付着することになる。

図１０は、固定脚への金属膜の余剰付着を説明するための図である。図１０は、付着用マスク１４０を用いて振動脚１１０Ａ，１１０Ｂに周波数粗調整用金属膜１１１Ａ、１１１Ｂを付着させる例を示している。付着用マスク１４０は、振動脚１１０Ａ，１１０Ｂに金属膜を付着させるための開口部１４１Ａ，１４１Ｂが形成され、この開口部１４１Ａ，１４１Ｂを通して真空蒸着やスパッタリングによって金属を付着させて金属膜を形成する。

図１０（ａ），（ｂ）は、付着用マスク１４０が振動脚１１０Ａ，１１０Ｂに対して位置ずれを起こすことなく正しく位置合わせされている状態を示し、図１０（ｃ），（ｄ）は、付着用マスク１４０が振動脚１１０Ａ，１１０Ｂに対して位置ずれしている状態を示している。なお、図１０（ａ），（ｃ）は平面図を示し、図１０（ｂ），（ｄ）は断面図を示している。

図１０（ａ），（ｂ）に示すように付着用マスクの位置合わせが正しく行われ、付着用マスクの漏れが無い場合には、周波数粗調整用金属膜１１１Ａ，１１１Ｂは、振動脚１１０Ａ，１１０Ｂ上に付着し、固定脚１２０に誤って付着することはない。

一方、図１０（ｃ），（ｄ）に示すように付着用マスクが位置ずれしたり、付着用マスクの漏れがある場合には、周波数粗調整用金属膜１１１Ａ，１１１Ｂは、振動脚１１０Ａ，１１０Ｂ上に加えて、固定脚１２０に誤って付着することになる。図中の符号１１４は、余剰付着部を示している。

通常、固定脚には振動脚を駆動するための電極パターンが形成されている。図１０中では、固定脚１２０の両側面の側面電極１２２が形成された状態を示している。そのため、固定脚に周波数調整用の金属膜が付着すると、電気的に不都合な問題が生じる。

例えば、固定脚の両側面に同極の電極パターンが形成されている場合には、各電極パターンに付着した金属膜によって電極パターンの電極面積が変化する。この電極面積の変化は、電極の電気容量を変化させることになる。

これは、固定脚上への金属膜の付着は、付着用マスクの成形誤差や位置決め誤差による漏れによって不可避的に生じるものであるため、固定脚上の電極パターンに付着する金属膜の付着分布は不均一なものとなる。そのため、付着面積は一定とならないため、各電極パターンの電極面積にばらつきが生じて電気容量にばらつきが生じる。

また、固定脚の両側面に電気的にオープンな電極パターンが形成された場合には、電極パターンに金属膜が付着することで、浮遊容量が発生する可能性がある。

このように、電極パターンの電気容量がばらついたり、浮遊容量が発生すると、振動子の振動が不安定となって振動精度が低下する問題が生じることになる。

そこで、本発明は従来の問題を解決し、高精度の振動子を形成することを目的とする。より詳細には、振動子の周波数調整において、電極パターンの電気容量の変化を低減することを目的とし、また、振動子の周波数調整において、電極パターンの浮遊容量の発生を抑制することを目的とする。

本発明は、振動部分に加えて固定部分を有する振動子において、振動部分に金属膜を付着することによって周波数調整を行う場合に、金属膜を付着する必要がない固定部分において、周波数調整用の金属膜が不可避的に付着する可能性がある部分に金属膜を予め形成しておくものである。この金属膜を予め形成しておくことによって、調整用の金属膜形成時に固定部分に調整用の金属膜が付着した場合であっても、電気的特性が変化しないようにすることで、電極パターンの電気容量の変化を低減し、また、電極パターンの浮遊容量の発生を抑制する。

本発明は振動子の態様と振動子の製造方法の態様を備える。
本発明の振動子の態様において、固定部と、所定間隔を開けて配置された振動部とを有する振動子である。振動部は、その表面に振動部の振動周波数を調整するための周波数調整用金属膜を有する。一方、固定部は、固定部に設けられた電極の電気特性を安定化させる電気特性安定用金属膜を有する。この電気特性安定用金属膜は、その表面上であって振動部に設けた周波数調整用金属膜と所定間隔を挟んで並列する位置に設ける。

固定部側に、振動部の周波数調整用金属膜と所定間隔を挟んで並列する位置に電気特性安定用金属膜を設けることによって、周波数調整用金属膜を付着する際に、固定部側に付着する金属膜は電気特性安定用金属膜上に付着する。電気特性安定用金属膜上に付着した金属膜は、電気特性安定用金属膜の面積を増加させることはないため、電気容量の変化や浮遊容量の発生等の電気的特性に対する変化を起こさない。

本発明の周波数調整用金属膜は、振動部の表面上に付着用マスクを用いて形成される金属膜である。一方、電気特性安定用金属膜は、固定部の表面上であって、少なくとも付着用マスクの位置ずれ範囲を含む領域に形成される金属膜である。

電気特性安定用金属膜を、少なくとも付着用マスクの位置ずれ範囲を含む領域とすることによって、振動部の表面上に付着用マスクを用いて金属膜を形成する際に、付着用マスクの形成精度や位置決め精度による位置ずれによって、金属膜が固定部に付着したとしても、その付着は電気特性安定用金属膜上に制限することができる。不可避的に固定部側に過多に付着する金属膜を、電気特性安定用金属膜上に制限することで、固定部側に設けた電極の面積の増加を防ぎ、電気的特性を安定化させることができる。

また、電気特性安定用金属膜を、少なくとも付着用マスクの位置ずれ範囲を含む領域とする構成として、周波数調整用金属膜と電気特性安定用金属膜の互いに対向する辺部の長さにおいて、電気特性安定用金属膜側の辺部の長さを、周波数調整用金属膜の辺部の長さよりも等しいか又は長い構成とする。

電気特性安定用金属膜と周波数調整用金属膜とを所定間隔を挟んで並列配置する構成において、周波数調整用金属膜と電気特性安定用金属膜の互いに対向する辺部の長さを上記関係とすることで、電気特性安定用金属膜を、少なくとも付着用マスクの位置ずれ範囲を含む領域とすることができる。

また、電気特性安定用金属膜は、固定部に設けた電極と電気的に接続する構成とすることができる。電気特性安定用金属膜と、固定部側の電極とを電気的に接続することで、電極面積が拡がり、電気的特性を安定化させることができる。例えば、仮に、電気特性安定用金属膜以外の固定部側の電極に金属膜が付着した場合であっても、電極の容量変化は抑制される。

振動子は、固定部を固定脚とし、振動部を振動脚とし、振動脚と固定脚と基部を介して振動部材によって一体に形成する構成とすることができる。振動子を形成する振動部材は、水晶、チタン酸バリウム、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等の圧電性単結晶の他セラミックス、シリコンの何れかとすることができる。

振動脚と固定脚を有する振動子において、振動脚は、この振動脚の脚材を挟んで対向する２面の内において、一方の面に周波数を粗調整するための周波数粗調整用金属膜を有し、他方の面に周波数を微調整するための周波数微調整用金属膜を有する構成とする。この構成において、周波数粗調整用金属膜は周波数調整用金属膜により形成する。一方、周波数微調整用金属膜は振動脚に設ける電極用膜により形成する。

周波数調整用金属膜の付着において、付着用マスクを用いて振動部に設ける場合、この付着用マスクに用いる材質は、金属、セラミックス、水晶、シリコンから選ぶことができる。使用する材質を金属とする場合にはメタルマスク、材質をセラミックスとする場合にはセラミックスマスク、材質を水晶とする場合には水晶マスク、材質をシリコンとする場合するシリコンマスクを付着用マスクとして用いる。

周波数調整用金属膜は、真空蒸着またはスパッタリングを用いて付着することができ、付着用マスクに形成した開口部を通して所定の金属を付着させる。付着させる金属として、例えば、質量の大きなＡｕ、Ａｇ等を用いることができる。

周波数粗調整用金属膜は、上記した周波数調整用金属膜により形成することができる。一方、周波数微調整用金属膜は、パターンニングを用いたエッチングによって形成することができ、振動脚あるいは固定脚に電極を形成する際に、電極を形成する際に用いるパターンを兼用し、電極と同時に形成することができる。

本発明の、固定脚と、所定間隔を開けて配置された振動脚とを有する振動子の製造方法の態様において、振動脚および固定脚にパターンニングを用いたエッチングによって電極用膜を形成する電極用膜形成工程と、振動脚に付着用マスクによるマスクパターンを用いた付着により周波数調整用の周波数調整用金属膜を形成する膜付着工程とを備える。

上記の電極用膜形成工程において、固定脚の表面上であって、周波数調整用金属膜と所定間隔を挟んで並列する位置に、固定脚に設けられた電極の電気特性を安定化させる電気特性安定用金属膜を形成する。

電極用膜形成工程において、振動脚および固定脚に電極用膜を形成すると共に、固定脚の表面上の少なくとも付着用マスクの位置ずれ範囲を含む領域に電気特性安定用金属膜を形成する。その後、膜付着工程において、付着用マスクによるマスクパターンを用いて周波数調整用の周波数調整用金属膜を付着させる。

これによって、膜付着工程時において、振動脚への周波数調整用金属膜の付着に加えて、固定脚側に金属膜が付着したとしても、その金属膜を予め固定脚側に形成しておいた電気特性安定用金属膜上に付着させることで、固定脚側の電極の電気特性への影響を抑制する。

膜付着工程では、先に電極用膜形成工程によって振動脚に電極用膜を形成し、この電極用膜の上に、付着用マスクによるマスクパターンを用いた付着により周波数調整用の周波数調整用金属膜を形成することができる。

また、本発明の振動子の周波数調整は２つの形態により行うことができる。

周波数調整の第１の形態は、膜付着工程中に周波数調整工程を含ませるものであり、膜付着工程において、周波数調整用金属膜を堆積させ、周波数調整用金属膜の堆積量によって振動脚の振動周波数を調整する。これによれば、周波数調整金属膜を形成した後にトリミングする工程を省くことができる。

周波数調整の第２の形態は、膜付着工程の後に、レーザービームまたはイオンビームにより周波数調整用金属膜をトリミングして振動周波数を調整する周波数調整工程を設ける。

また、振動子に上記した周波数調整用金属膜によって周波数粗調整用金属膜を形成し、振動脚に設ける電極用膜と共に周波数微調整用金属膜を形成し、周波数粗調整用金属膜と周波数微調整用金属膜を個別にトリミングすることで、振動子の周波数調整を周波数粗調整と周波数微調整の２段階で行うことができる。このとき、例えば、周波数調整用金属膜の周波数粗調整用金属膜をレーザービームでトリミングして周波数粗調整を行い、電極用膜の周波数微調整用金属膜をイオンビームでトリミングして周波数微調整を行うことができる。

本発明によれば、振動子の周波数調整において、電極パターンの電気容量の変化を低減することができ、また、電極パターンの浮遊容量の発生を抑制することができる。これによって、振動子の精度を向上させることができる。

以下、図を用いて本発明について詳細に説明する。

図１，図２は、本発明の振動子の一構成例を説明するために概略図および斜視図であり、図３は本発明の振動子の周波数粗調整用金属膜および電気特性安定用金属膜を説明するための概略図である。また、図４は本発明の振動子の電気特性安定用金属膜の作用を説明するための概略図である。なお、図１（ａ）と図１（ｂ）は、振動子１の表裏面を示している。ここでは、図１（ａ）が示す面を裏面とし、図１（ｂ）が示す面を表面として説明する。

ここで示す振動子１は、２本の振動脚１０（１０Ａ，１０Ｂ）と１本の固定脚２０を備える構成例を示しているが、振動脚１０および固定脚２０の本数はこの例に限定されるものではない。

図１，図２に示す構成例では、中央に配置した固定脚２０の両側に２本の振動脚１０Ａ，１０Ｂを所定の間隔を開けて配置し、両脚部を基部３０と共に振動部材によって一体に形成している。図１に示す構成例では、固定脚２０、および２本の振動脚１０Ａ，１０Ｂを基部３０から同じ側に平行に延出させる構成としているが、本発明は、全ての脚が同方向に向かって平行に延出させる構成に限らず、複数の脚の内で一部の固定脚と振動脚が所定間隔を開けて配列される構成であれば適用することができる。

なお、本発明の振動子を振動ジャイロ等に用いる場合には、支持部２５の一部を振動ジャイロのケーシングの内部に固定し、振動子を取り付けた後にケーシングを封印し、このケーシングを検出対象物に取り付けることによって、回転検出を行うことができる。

図１において、振動子１は、中央の固定脚２０と、この固定脚２０の両側に所定の間隔を開けて２本の振動脚１０Ａ，１０Ｂとを備え、これらを基部３０によって一体に形成している。

振動脚１０Ａ，１０Ｂの表裏面にはパターンニングを用いたエッチングによって電極用膜１３が形成される。また、裏面には、周波数微調整用金属膜１２が、電極用膜１３と同時にパターンニングを用いたエッチングによって形成される。

また、振動脚１０Ａ，１０Ｂの表面には、周波数粗調整用金属膜１１が付着用マスクによるマスクパターンを用いた付着により形成される。この周波数粗調整用金属膜１１は、先にパターンニングを用いたエッチングによって形成しておいた電極用膜１３に上に重ねて形成してもよい。

周波数粗調整用金属膜１１および周波数微調整用金属膜１２は、振動脚１０Ａ，１０Ｂの振動周波数を調整するための金属膜であり、この形成した金属膜をトリミングしたり、金属膜の堆積量を調整することによって、振動脚の質量を調整して振動周波数を調整する。

また、図１において、固定脚２０には電極用膜が形成される。この電極用膜は、側面部分に形成する側面電極２２、表裏面の基部３０と反対側の支持部２５に形成する電極用膜２４、裏面に形成する裏面電極２３を含み、必要に応じて設定することができる。

また、固定脚２０の表面には、電気特性安定用金属膜２１が形成される。電気特性安定用金属膜２１は、周波数粗調整用金属膜１１を振動脚１０Ａ，１０Ｂに付着用マスクを用いて付着させる際に、付着用マスクの形成精度、付着用マスクの位置決め精度による位置ずれ、あるいは付着用マスクからの漏れ等によって、固定脚２０側に余剰付着する金属膜による電気的影響を抑制するものであり、周波数粗調整用金属膜１１を付着させる付着工程の前の段階において、固定脚２０の表面に形成するものである。

図１〜図３において、この電気特性安定用金属膜２１は、振動脚１０Ａ，１０Ｂに形成された周波数粗調整用金属膜１１Ａ，１１Ｂと、固定脚２０と振動脚１０の隙間を空けて横方向に対向する位置に形成される。この電気特性安定用金属膜２１と周波数粗調整用金属膜１１Ａ，１１Ｂの対向配置において、電気特性安定用金属膜２１と周波数粗調整用金属膜１１Ａ，１１Ｂとが対向する互いの辺部の長さを所定関係に設定することによって、付着用マスクから漏れた真空蒸着やスパッタリングの金属粒子が、固定脚２０側に形成した電気特性安定用金属膜２１上に付着させることで、固定脚２０側の電極に影響を与える部分に付着することを防ぐものである。

図３に示すように、この電気特性安定用金属膜２１と周波数粗調整用金属膜１１Ａ，１１Ｂの対向する辺部の長さの所定関係として、電気特性安定用金属膜２１の辺部の長さＬ２を、周波数粗調整用金属膜１１Ａ，１１Ｂの辺部の長さＬ１よりも長く、あるいは同等の長さに設定する。

この長さ関係とすることで、図４に示すように、付着用マスクの形成寸法の誤差や付着用マスク４０の位置決め誤差による誤付着、あるいは付着用マスクからの漏れによる誤付着が生じた場合であっても、固定脚２０上において誤付着する金属膜は、電気特性安定用金属膜２１上とすることができ、固定脚２０側に形成された電極への影響を抑制することができる。

より詳細には、図２に示すように、固定脚２０に電気特性安定用金属膜２１が形成された状態で、付着用マスクを用いた真空蒸着やスパッタリングによって、振動脚１０に金属膜を付着させると、振動脚１０Ａ，１０Ｂの電極１３Ａ，１３Ｂ上に周波数粗調整用金属膜１１Ａ，１１Ｂが形成される他、付着用マスクから漏れた金属粒子が固定脚２０の電気特性安定用金属膜２１上および固定脚２０の側面の一部分に付着する。この余剰付着部１４Ａ，１４Ｂは、固定脚２０の電気特性安定用金属膜２１上にのみ付着し、固定脚２０の他の電極膜の部分には付着しないため、電極の電気特性に影響を与えることはない。

図４は、本発明の構成において、固定脚への金属膜の余剰付着を説明するための図であり、付着用マスクが位置ずれした場合を示している。図４は、前記した図９と同様に、付着用マスク４０を用いて振動脚１０Ａ，１０Ｂに周波数粗調整用金属膜１１Ａ、１１Ｂを付着させる例を示している。付着用マスク４０は、振動脚１０Ａ，１０Ｂに金属膜を付着させるための開口部４１Ａ，４１Ｂが形成され、この開口部４１Ａ，４１Ｂを通して真空蒸着やスパッタリングによって金属を付着させて金属膜を形成する。

図４（ａ），（ｂ）は、付着用マスク４０が振動脚１０Ａ，１０に対して位置ずれを起こすことなく正しく位置合わせされている状態を示し、図４（ｃ），（ｄ）は、付着用マスク４０が振動脚１０Ａ，１０に対して位置ずれしている状態を示している。なお、図４（ａ），（ｃ）は平面図を示し、図４（ｂ），（ｄ）は断面図を示している。

図４（ａ），（ｂ）に示すように付着用マスク４０の位置合わせが正しく行われ、付着用マスク４０の漏れが無い場合には、周波数粗調整用金属膜１１Ａ，１１Ｂは、振動脚１０Ａ，１０Ｂ上に付着し、固定脚２０に誤って付着することはない。

一方、図４（ｃ），（ｄ）に示すように付着用マスク４０が位置ずれした場合には、周波数粗調整用金属膜１１Ａ，１１Ｂは、振動脚１０Ａ，１０Ｂ上に加えて、固定脚２０に誤って付着することになる。

本発明では、付着用マスク４０の開口部から余剰に入射する金属粒子は、固定脚２０上に予め形成しておいた電気特性安定用金属膜２１に付着して余剰付着部１４Ａとなるが、この余剰付着部１４Ａは電気特性安定用金属膜２１および固定脚２０の側面の一部分に付着して、固定脚２０の他の部分に誤って付着することはない。

また、電気特性安定用金属膜２１を、固定脚２０の両側面に形成した側面電極２２に接続させて形成することによって、側面電極２２の電極面積を増加させて電気的な安定性を高めることもできる。

次に、本発明の振動子の形成手順について図５のフローチャート、および図６〜図８の手順を説明する図を用いて説明する。ここでは、水晶を振動部材とし、形成した水晶振動子をパッケージ内に真空封止するまでの手順を示す。

はじめに、水晶基材をパターンニングを用いてエッチング加工し、水晶振動子を形成する（図６（ａ））（S1）。形成した水晶振動子の表面にＡｕ／Ｃｒをスパッタリングで成膜し、電極部材の層を形成する（図６（ｂ））（S2）。この電極部材の層の上にレジストを塗布し（図６（ｃ））（S3）、電極パターンを露光して現像する（図６（ｄ））（S4）。露光・現像によりレジストが除去された部分のＡｕ／Ｃｒをエッチング処理によって除去する（図７（ａ））（S5）。エッチング処理の後、残余のレジストを取り除く。これによって、固定脚および振動脚上に電極が形成される。この電極形成において、固定脚上に電気特性安定用金属膜を形成しておく（図７（ｂ））（S6）。

次に、振動脚上に付着用マスクによるマスクパターンを用いて周波数粗調整用金属膜を真空蒸着あるいはスパッタリングで付着させて形成させる（図７（ｃ））（S7）。周波数粗調整用金属膜にレーザー光を照射して周波数粗調整用金属膜の一部を除去し、振動周波数を粗調整する（図７（ｄ））(S8)。

水晶振動子の周波数を粗調整した後、レーザー光を用いて振動子を各片に切断して切り離す(S9)。分離した振動子をパッケージ内に収納して取り付け（図８（ａ））(S10)、水晶振動子の微調整用の電極にイオンビームを照射して、周波数微調整用金属膜の一部を除去し、振動周波数を微調整する（図８（ｂ））(S11)。周波数の微調整が終了した後、水晶振動子をパッケージ内に真空封止する（図８（ｃ））（S12）。

図９は、本発明の振動子の一構成例を説明するための概略図である。図１に示した構成例では、固定脚２０と振動脚１０およびこれらの脚部を連結する基部３０によって振動子１を構成し、固定脚２０の一端に形成した支持部２５によってパッケージ等に取り付ける構造である。これに対し、図９に示す構成例は、固定脚２０と振動脚１０および基部３０から成る振動子１の周囲を囲む様に形成すると共に固定脚２０と連結してなる枠体１５を備え、この枠体１５によってパッケージ等への取り付けを行う構造である。

図９に示すように、枠体１５は、振動脚１０との間、および基部３０との間に所定距離を開けると共に、固定脚２０の支持部２５と連結することによって、振動脚１０および固定脚２０の外周を囲む構成としている。

この構成の振動子の場合においても、図１に示す構成の振動子と同様に、付着用マスクによるマスクパターンを用いて周波数粗調整用金属膜を真空蒸着あるいはスパッタリングで付着させた際に、固定脚２０上において誤って付着する金属膜は、電気特性安定用金属膜２１上とすることで、固定脚２０側に形成された電極への影響を抑制することができる。

また、枠体１５上にも同様に金属膜が誤って付着する場合があるが、枠体１５上に電気特性安定用金属膜２６を成膜しておくことによって、枠体１５側に形成された電極への影響を抑制することができる。この電気特性安定用金属膜２６は、固定脚２０上に電気特性安定用金属膜２１を形成する際に同時に同様にして形成することができる。

なお、枠体１５上に電極が形成されていない場合においても、枠体１５上に付着した金属膜による容量変化を抑制して、振動子の電気的な影響を抑制することができる。

なお、上記した振動子の振動脚、固定脚の本数や電極配置等一例であって、この構成例に限られるものではない。

本発明の振動子は、角速度センサに搭載して、航空機、車両等の移動体の姿勢制御やナビゲーション等に適用することができる。また、本発明の振動子は、時計等に搭載された基準周波数を発生する発振器に適用することができる。

本発明の振動子の一構成例を説明するための概略図である。 本発明の振動子の一構成例を説明するための斜視図である。 本発明の振動子の周波数粗調整用金属膜および電気特性安定用金属膜を説明するための概略図である。 本発明の振動子の電気特性安定用金属膜の作用を説明するための概略図である。 本発明の振動子の形成手順を説明するためのフローチャートである。 本発明の振動子の形成手順を説明するための図である。 本発明の振動子の形成手順を説明するための図である。 本発明の振動子の形成手順を説明するための図である。 本発明の振動子の別の構成例を説明するための概略図である。 固定脚への金属膜の余剰付着を説明するための図である。

符号の説明

１…振動子
１０，１０Ａ，１０Ｂ…振動脚
１１…周波数粗調整用金属膜
１２…周波数微調整用金属膜
１３…電極用膜
１４Ａ，１４Ｂ…余剰付着部
１５…枠体
２０…固定脚
２１…電気特性安定用金属膜
２２…側面電極
２３…端部電極
２４…裏面電極
２５…支持部
３０…基部
３１…電極
４０…付着用マスク
１１０Ａ，１１０Ｂ…振動脚
１１１Ａ，１１１Ｂ…周波数調整用金属膜
１１４…余剰付着部
１２０…固定脚
１２２…側面電極
１４１Ａ，１４１Ｂ…開口部

Claims (15)

1. 固定部と、所定間隔を開けて配置された振動部とを有する振動子において、
   前記固定部および前記振動部は電極用膜を有し、
   前記振動部は、当該振動部の面上に、前記振動部の振動周波数を調整するための周波数調整用金属膜を有し、
   前記周波数調整用金属膜は、前記振動部の面上に付着用マスクを用いて形成される金属膜であり、
   前記固定部は、当該固定部の前記電極用膜を有しない面上に、前記周波数調整用金属膜の付着による電気容量変化を抑制する電気特性安定用金属膜を有し、
   前記電気特性安定用金属膜は、前記固定部の面上において、前記周波数調整用金属膜と前記所定間隔を挟んで並列する位置であって、少なくとも前記付着用マスクの位置ずれ範囲を含む領域に形成される金属膜であり、固定部の側面に形成される側面電極に接続されることを特徴とする振動子。
2. 前記周波数調整用金属膜と電気特性安定用金属膜の互いに対向する辺部の長さにおいて、前記電気特性安定用金属膜側の辺部の長さは、前記周波数調整用金属膜の辺部の長さよりも等しいか又は長いことを特徴とする、請求項１に記載の振動子。
3. 前記電気特性安定用金属膜は、前記固定部に設けた電極と電気的に接続することを特徴とする請求項１又は２に記載の振動子。
4. 前記固定部は固定脚であり、前記振動部は振動脚であり、振動脚と固定脚は基部を介して振動部材によって一体に形成されることを特徴とする、請求項１から３の何れか一つに記載の振動子。
5. 前記振動部材は、水晶、セラミックス、シリコンの何れかであることを特徴とする、請求項４に記載の振動子。
6. 前記振動脚は、この振動脚の脚材を挟んで対向する２面の内、
   一方の面に周波数を粗調整するための周波数粗調整用金属膜を有し、他方の面に周波数を微調整するための周波数微調整用金属膜を有し、
   前記周波数粗調整用金属膜は前記周波数調整用金属膜により形成し、
   前記周波数微調整用金属膜は振動脚に設ける電極用膜により形成することを特徴とする請求項４又は５に記載の振動子。
7. 前記付着用マスクは、その材質を金属とするメタルマスク、その材質をセラミックスとするセラミックスマスク、その材質を水晶とする水晶マスク、その材質をシリコンとするシリコンマスクのいずれかであることを特徴とする請求項１から６の何れか一つに記載の振動子。
8. 前記周波数調整用金属膜は、真空蒸着またはスパッタリングを用いて形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の振動子。
9. 前記周波数微調整用金属膜は、パターンニングを用いたエッチングによって形成されていることを特徴とする請求項１から８の何れか一つに記載の振動子。
10. 固定脚と、所定間隔を開けて配置された振動脚とを有する振動子の製造方法において、
    振動脚および固定脚にパターンニングを用いたエッチングによって電極用膜を形成する電極用膜形成工程と、
    前記振動脚に付着用マスクによるマスクパターンを用いた付着により周波数調整用の周波数調整用金属膜を形成する膜付着工程とを備え、
    前記膜付着工程は、前記振動脚の面上に付着用マスクによるマスクパターンを用いて前記周波数調整用金属膜を成膜し、
    前記電極用膜形成工程は、前記膜付着工程の前段階において、前記電極用膜を形成すると共に、前記周波数調整用金属膜の付着による電気容量変化を抑制する電気特性安定用金属膜を、固定部の前記電極用膜を有しない面上において、前記周波数調整用金属膜と前記所定間隔を挟んで並列する位置であって、少なくとも前記付着用マスクの位置ずれ範囲を含む領域に、固定部の側面に形成される側面電極に接続して形成することを特徴とする、振動子の製造方法。
11. 前記膜付着工程において、前記電極用膜形成工程で前記振動脚に形成された前記電極用膜の上に、付着用マスクによるマスクパターンを用いた付着により周波数調整用の周波数調整用金属膜を形成することを特徴とする、請求項１０に記載の振動子の製造方法。
12. 前記膜付着工程において、前記周波数調整用金属膜を堆積し、周波数調整用金属膜の堆積量によって前記振動脚の振動周波数を調整する周波数調整工程を有することを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の振動子の製造方法。
13. 前記膜付着工程の後に、レーザービームまたはイオンビームにより前記周波数調整用金属膜をトリミングして振動周波数を調整する周波数調整工程を有することを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の振動子の製造方法。
14. 前記付着用マスクは、その材質を金属とするメタルマスク、その材質をセラミックスとするセラミックスマスク、その材質を水晶とする水晶マスク、その材質をシリコンとするシリコンマスクのいずれかであることを特徴とする請求項１０から１３の何れか一つに記載の振動子の製造方法。
15. 前記膜付着工程は、真空蒸着またはスパッタリングで行うことを特徴とする請求項１０から１４の何れか一つに記載の振動子の製造方法。