JP5154977B2 - 圧電振動片、圧電デバイス及び音叉型圧電振動子の周波数調整方法 - Google Patents
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Description
特許文献1によれば、図11に示すような構成により周波数の調整を行っていた。図11(a)は音叉型圧電振動片の振動腕210の先端部分を拡大した上面図であり、図11(b)は図11(a)の構成側面図である。
第1の観点の構成によれば、基部に周波数調整部を有しているため、これまでのように振動腕の先端部の錘金属層で調整する必要がなくなる。
この構成によれば、基部に設けられたコンデンサーの静電容量によって周波数を調整することができる。
この構成によれば、粗調用に錘金属層を使って周波数調整することができる。特に、錘金属層を使った周波数調整幅は振動周波数を高い方へ調整することができる。
静電容量の異なるコンデンサーを基部に設けることにより、周波数をより精密に調整することができる。
コンデンサーは、基部に形成された溝部によって圧電材料の比誘電率に応じた静電容量をもつ。このコンデンサーの静電容量を下げることで圧電振動片の振動周波数を低くすることができる。
この周波数が精密に調整された圧電デバイスを提供することができる。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。
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。
基部に溝部が形成され、溝部に励振電極と接続される金属層が形成されることで周波数の調整を行うことができる。
測定された圧電振動片の周波数を所望の周波数にするため、金属層と励振電極との接続を切断すると周波数が下げることができる。
これにより、測定された圧電振動片の周波数を所望の周波数にするため、錘金属層の質量を低減することで周波数を上げることができる。
周波数調整用に基部に形成される溝部は、振動腕に形成される溝部と同時に形成されるため、特に工程を追加する必要がなく製造効率が良い。
この構成により、基部の溝部に励振電極と接続される金属層を形成することで、周波数調整を行うことができる。
測定された周波数が所望の周波数より高い場合に、金属層と励振電極との接続を切断することで励振電極の静電容量を下げて周波数を下げることができる。
測定された周波数が所望の周波数より低い場合に、錘金属層の質量を低減することで周波数を上げることができる。
封止した後に周波数を上げる調整ができるため、圧電デバイスとして正確な周波数を振動させることができる。
封止した後に周波数を下げる調整ができるため、圧電デバイスとして正確な周波数を振動させることができる。
<圧電振動デバイス50の構成>
図1(a)は、本実施形態に係るSMD(Surface Mount Device)タイプの圧電振動デバイス50を示す概略斜視図である。図1(b)は図1(a)の構成を示した概略側面図である。図1(c)は図1(a)の蓋体59を外した概略上面図である。
図2は、音叉型水晶振動片20の全体構成を示した上面図である。図3(a)は、図2の音叉型水晶振動片20の振動腕21のA−A断面図である。図3(b)は、図2の音叉型水晶振動片20の基部29のB−B断面図である。
図5は、音叉型水晶振動片の外形を形成した単結晶の水晶ウエハを示す平面図である。
図6は音叉型圧電振動片20の外形、また第1溝部27及び第2溝部47を形成するための代表的な製造工程のフローチャートである。なお、図6の右図は図2のA−A断面部分についての水晶ウエハ10を示している。
外形及び溝部を形成した音叉型水晶振動片20は次に電極を形成し、周波数調整を行いパッケージングする。図7はその工程のフローチャートを示す。ただし水晶振動片は代表して音叉型水晶振動片20を用いて説明する。
ステップS42では、スプレー法などを用いて全面にフォトレジストを塗布する。音叉型水晶振動片20にはスルーホール41、また第1溝部27及び第2溝部47などが形成されているためスルーホール41、また第1溝部27及び第2溝部47にも均一にフォトレジストを塗布する。
続いて、ステップS45で、残ったフォトレジストを除去する。これらの工程を経て、音叉型水晶振動片20には励振電極などが正確な位置および電極幅で形成することができる。
ステップS48で、真空チャンバ内などに図5(b)で示す音叉型水晶振動片20を収容したパッケージ51を移し、蓋体59を封止材57により接合する。
ステップS49で、最後に圧電振動デバイス50の駆動特性などの検査を行い、圧電振動デバイス50を完成させる。
なお、蓋体59が透過性のガラスなどであれば、ステップS47の周波数調整とステップS48の蓋体の封止との順番を入れ替えてもよい。
音叉型水晶振動片20の周波数測定は、セラミックパッケージ51の外部端子電極43にプローブを接触させて測定する。図8は周波数調整方法のフローチャートである。
このようにして、音叉型水晶振動片20の周波数を厳密に調整することが可能となる。なお、音叉型水晶振動片20の周波数測定はセラミックパッケージ51に取り付けてから行ったが、セラミックパッケージ51に取り付ける前に音叉型水晶振動片20に対して周波数調整を行うことも可能である。
第1実施形態のコンデンサー40は図2で示したように、第2溝部47の長さL1が同一長になるように形成していた。本実施形態では第2溝部47の長さL1を変えた第3溝部48を形成することで、発振周波数を調整することのできる音叉型振動片21を製造することができる。
18 … 窓部
20 … 音叉型水晶振動片
21 … 振動腕
23 … 第1電極パターン、23a … 第1基部電極、23d … 第1溝電極
23e … 第1櫛部電極
25 … 第2電極パターン、25a … 第2基部電極、25d … 第2溝電極
25e … 第2櫛部電極
26 … 根元
27 … 第1溝部
28 … 連結部
29 … 基部
31 … 導電性接着剤
32 … 金属膜
36 … レジスト膜、39 … 露光されたレジスト膜
40 … コンデンサー
41 … スルーホール
42 … 配線層
43 … 外部端子電極
44 … 内部配線
47 … 第2溝部、48 … 第3溝部
50 … 圧電振動デバイス
51 … セラミックパッケージ、51a … 底面用セラミック層、51b … 壁用セラミック層、51c … 台座用セラミック層
57 … 封止材
58 … キャビティ
59 … 蓋体
d … 間隔、C … 静電容量
W1 … 底部幅
L1 … 第2溝部の長さ、S1 … 第2溝部の底部面積
L2 … 第3溝部の長さ、S2 … 第3溝部の底部面積
Claims (14)
- 圧電体で形成された音叉型圧電振動片であって、
基部と、
その基部から所定方向に伸びる少なくとも一対の振動腕と、
前記振動腕に設けられた励振電極と、
前記基部に設けられた周波数調整部と、
を備え、
前記周波数調整部は、前記励振電極に接続されたコンデンサーであり、
前記コンデンサーは前記基部に所定の深さ及び面積を有する溝部を有し、この溝部に前記励振電極が接続されることを特徴とする音叉型圧電振動片。 - 前記振動腕の先端部に設けられた錘金属層を備え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。
- 前記コンデンサーは第1静電容量を有する第1コンデンサーとこの第1静電容量とは異なる第2静電容量を有する第2コンデンサーとを含む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。
- 請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の音叉型圧電振動片と、
前記音叉型圧電振動片を収納するとともに前記基部を支持するパッケージと、
前記パッケージを封止する蓋部と、
を備えることを特徴とする圧電デバイス。 - 前記蓋部がレーザ光を透過する透明材料であることを特徴とする請求項4に記載の圧電デバイス。
- 基部とその基部から所定方向に伸びる少なくとも一対の振動腕とを有する音叉型圧電振動片を圧電材料から製造する製造方法において、
前記音叉型圧電振動片の外形を形成する外形形成工程と、
前記基部に溝部を形成する溝部形成工程と、
前記振動腕に励振電極を形成する電極形成工程と、
前記溝部に前記励振電極と接続される金属層を形成する金属層形成工程と、
を備える音叉型圧電振動片の製造方法。 - 前記音叉型圧電振動片の周波数を測定する測定工程と、
前記測定工程の結果に基づいて、前記金属層と前記励振電極との接続を切断する切断工程と、
を備える請求項6に記載の音叉型圧電振動片の製造方法。 - 前記振動腕の先端部に錘金属層を形成する錘金属層形成工程と、
前記測定工程の結果に基づいて、前記錘金属層の質量を低減する質量低減工程と、を備える請求項7に記載の音叉型圧電振動片の製造方法。 - 前記溝部形成工程は、前記振動腕用の溝部を同時に形成することを特徴とする請求項6ないし請求項8のいずれか一項に記載の音叉型圧電振動片の製造方法。
- 圧電デバイスを製造する製造方法において、
基部とその基部から所定方向に伸びる少なくとも一対の振動腕とを有する音叉型圧電振動片の外形を形成する外形形成工程と、
前記基部に溝部を形成する溝部形成工程と、
前記振動腕に励振電極を形成する電極形成工程と、
前記溝部に前記励振電極と接続される金属層を形成する金属層形成工程と、
前記音叉型圧電振動片をパッケージに配置する工程と、
前記パッケージに蓋部で封止する封止工程と、
を備えることを特徴とする圧電デバイスの製造方法。 - 前記前記音叉型圧電振動片がパッケージに配置された状態で、前記音叉型圧電振動片の周波数を測定する測定工程と、
前記測定工程で測定された周波数が所望の周波数より高い場合に、前記金属層と前記励振電極との接続を切断する切断工程と、
を備えることを特徴とする請求項10に記載の圧電デバイスの製造方法。 - 前記振動腕の先端部に錘金属層を形成する錘金属層形成工程と、
前記測定工程で測定された周波数が所望の周波数より低い場合に、前記錘金属層の質量を低減する質量低減工程と、
を備えることを特徴とする請求項11に記載の圧電デバイスの製造方法。 - 前記蓋部はレーザ光を透過する透明材料であり、
この透明材料の蓋部で前記パッケージが封止された状態で、前記切断工程が前記金属層と前記励振電極との接続をレーザ光で切断することを特徴とする請求項11に記載の圧電デバイスの製造方法。 - 前記質量低減工程が、前記レーザ光で前記錘金属層の質量を低減することを特徴とする
請求項13に記載の圧電デバイスの製造方法。
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JP2009207022A (ja) | 2009-09-10 |
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