JP5304163B2 - 振動片および振動デバイス - Google Patents
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Description
この要求に応えるために、圧電デバイスを構成する各部品の小型、高性能化が図られ、圧電振動片においては、小型、高周波数化が推進されている。
この小型、高周波数化された圧電振動片については、圧電振動片(圧電体片)の一方の主面に凹部を設け、凹部の底面部を振動部とした形状のものが知られている(例えば、特許文献1参照)。なお、この圧電振動片は、逆メサ型と呼ばれ、凹部及び外形がエッチングにより形成されている。
図7に示すように、圧電振動片301は、圧電基板105に升目状に複数形成されている。また、圧電振動片301は、凹部の肉厚部102の断面形状が略台形形状に形成されている。このことから、圧電振動片301は、振動部103の振動面103aの近傍における肉厚部102の幅W1より、一方の主面102aにおける肉厚部102の幅W2の方が狭くなる。
つまり、肉厚部102の一方の主面102a側の外形部分は、振動部103が所望の厚みに達するまで一緒にエッチングされ続ける。通常、振動部103の厚みは、高周波数化などに伴い、肉厚部102の厚みに対して格段に薄い。
これにより、肉厚部102の一方の主面102a側の外形形状は、肉厚部102の厚みの半分の地点を超えて、他方の主面102bの近傍までエッチングされることにより形成される。このことから、圧電振動片301は、肉厚部102の断面形状が略台形形状に形成されている。なお、図8の符号106,107は、レジストを示す。
この問題を、肉厚部102の略台形形状を維持した状態で回避するためには、圧電振動片301の肉厚部102の幅W1を広げることにより、肉厚部102の幅W2を広げる必要がある。
このことから、圧電振動片301は、性能面の制約により振動部103のサイズを小さく出来ない場合には、外形サイズを大きくしなければならず、サイズ面の制約により外形サイズを大きく出来ない場合には、振動部103のサイズを小さくしなければならないという問題がある。
本発明の第2の形態に係る振動片は、平面視で、前記側壁と前記振動部とを結ぶ第二の方向における、前記第2の斜面の前記一方の主面側の端から前記他方の主面の輪郭までの距離が、前記第二の方向における、前記第1の斜面の前記他方の主面側の端から前記一方の主面の輪郭までの距離と略等しいことを特徴とする。
本発明の第3の形態に係る振動デバイスは、第1または第2のうちいずれか一の形態に係る振動片と、容器と、を備える振動デバイスであって、前記振動片の前記一方の主面側の前記肉厚部を接合部材を用いて容器に固定支持されていることを特徴とする。
[適用例1]本適用例にかかる圧電振動片は、肉厚部と、少なくとも一方の主面に段差を設けることにより前記肉厚部に連接し前記肉厚部より薄く形成された振動部とを有し、前記肉厚部と前記振動部とがエッチングにより形成された圧電振動片であって、前記肉厚部は、外周の少なくとも一部に、前記一方の主面、及び前記一方の主面に対向する他方の主面を繋ぐ側壁部を有し、前記側壁部が、前記一方の主面から前記他方の主面側に傾斜し、前記他方の主面側の端が、平面視で前記一方の主面の輪郭の外側に形成された第1の斜面と、前記他方の主面から前記一方の主面側に傾斜し、前記一方の主面側の端が、平面視で前記他方の主面の輪郭の外側に形成された第2の斜面と、を有し、前記側壁部の少なくとも一部において、前記第1の斜面の前記他方の主面側の端と、前記第2の斜面の前記一方の主面側の端とが当接し、前記一方の主面に略直交する第一の方向における、前記一方の主面から前記第1の斜面の前記他方の主面側の端までの距離が、前記第一の方向における、前記一方の主面から前記振動部の前記一方の主面側の振動面までの距離より短いことを特徴とする。
このことから、圧電振動片は、平面視で側壁部と振動部とを結ぶ方向における、側壁部の第1の斜面の一方の主面の輪郭から他方の主面側の端までの距離を、従来と比較して短くすることができる。
従って、圧電振動片は、支持部材への固定強度を従来より向上させることができる。
このことから、圧電振動片は、第二の方向における、肉厚部の第2の斜面と第1の斜面との長さが略等しいことから、肉厚部を両側から略同時にエッチングすることにより、一回のエッチングで肉厚部の第1の斜面と第2の斜面とを形成できる。
このことから、圧電振動片は、例えば、肉厚部が接着剤などにより支持部材に固定される際に、他方の主面側より振動部から離れている一方の主面側が固定されることで、振動部の主振動の阻害を低減することができる。
このことから、圧電振動片の製造方法は、適用例1,2に記載した作用・効果を有する圧電振動片を提供することができる。
(実施形態)
図1は、本実施形態の圧電振動片の一例としての水晶振動片の構成を示す模式図である。図1(a)は平面図、図1(b)は、図1(a)のA−A線での断面図である。図2は、図1(b)の要部拡大断面図であり、図2(a)、図2(b)とも従来形状を重ね合わせた比較図である。
なお、水晶振動片1は、圧電基板の一例としてのATカット水晶基板を用いてエッチングにより形成されている。また、水晶振動片1は、ATカット水晶基板に複数個が一括して形成された後、個片に分割されることにより得られる。なお、水晶振動片1の製造方法の詳細は後述する。
なお、枠部2(ATカット水晶基板)の厚みは、数十μm〜100μm程度の範囲で適宜設定される。また、枠部2の一方の主面2a及び他方の主面2bは、研磨により鏡面状態に仕上げられている。
また、側壁部2cは、他方の主面2bから一方の主面2a側に傾斜し、一方の主面側の端2gが、平面視で他方の主面2bの輪郭2jの外側に形成された第2の斜面2eを有している。
そして、側壁部2cは、第1の斜面2dの他方の主面2b側の端2fと、第2の斜面2eの一方の主面2a側の端2gとが、互いに当接している。なお、この当接位置は、枠部2の厚みの約半分の位置である。
なお、図1(a)に示すように、枠部2の側壁部2cの一部には、ATカット水晶基板から水晶振動片1が個片に分割される際に切断される接続部4が形成されている。
この傾斜の度合いは、ATカット水晶基板の結晶軸に対する各側壁部の方位により異なるが、本実施形態では、理解を容易にするために傾斜の度合いを一様として説明する。
従って、水晶振動片1は、枠部2の一方の主面2aの長さL6が、従来の長さL7と比較して長くなる。
このことから、水晶振動片1は、枠部2の第1の斜面2dの一方の主面2aの輪郭2iから、他方の主面2b側の端2fまでの距離L4を、従来より短くできる。
従って、水晶振動片1は、支持部材への固定強度を従来より向上させることができる。
このことから、水晶振動片1は、従来と比較して、振動部3のサイズL9が同じ場合には、外形サイズL3を小型化することができ、外形サイズL3が同じ場合には、振動部3のサイズL9を大きくして性能を向上させることができる。
これにより、水晶振動片1は、枠部2を一方の主面2a側及び他方の主面2b側から略同時にエッチングすることにより、一回のエッチングで枠部2の第1の斜面2dと第2の斜面2eとを形成できる。
図3は、水晶振動片1が複数形成されたATカット水晶基板の構成を示す模式図である。図3(a)は、平面図、図3(b)は、図3(a)のB−B線での断面図である。図4は、水晶振動片1の製造方法を工程順に説明する模式断面図である。
まず、図4(a)に示すように、ATカット水晶基板5の一方の主面2aの、振動部3が形成される領域以外の領域を、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、レジスト6によりマスクする。
ついで、他方の主面2bの全域をレジスト7によりマスクする。
なお、エッチング液には、フッ化水素酸液、またはフッ化アンモニウムとフッ化水素酸の混合液であるバッファードフッ化水素酸液などのフッ酸含有液を用いる。
ついで、図4(c)に示すように、ATカット水晶基板5の一方の主面2aの、振動部3の領域と枠部2が形成される領域と格子部5aが形成される領域とを、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、レジスト6によりマスクする。
ついで、上記と同様にATカット水晶基板5の他方の主面2bの、振動部3の領域と枠部2が形成される領域と格子部5aが形成される領域とを、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、レジスト7によりマスクする。
ついで、レジスト6,7を剥離し、図3に示すATカット水晶基板5に複数個形成された状態の水晶振動片1を得る。
ついで、水晶振動片1に図示しない電極を形成し、周波数調整などを行った後、ATカット水晶基板5と水晶振動片1との接続部4を切断装置などで切断し、ATカット水晶基板5から、水晶振動片1を個片に分割する。
これらの工程により、図1に示す水晶振動片1を得る。
これにより、水晶振動片1の製造方法は、二回のエッチングで前述した効果を有する水晶振動片1を提供することができる。
つまり、水晶振動片1の製造方法は、振動部3のエッチングと枠部2のエッチングとを略同時に開始し、枠部2の両方の主面2a,2bをエッチングして第1の斜面2dと第2の斜面2eとがATカット水晶基板5の厚みT2の半分の位置で繋がり、側壁部2cが形成された時点で、振動部3の厚みがT2の半分である。
また、水晶振動片1の製造方法は、振動部3の所望の厚みT1がATカット水晶基板5の厚みT2の半分より薄ければ、振動部3のエッチングと枠部2のエッチングとを継続し、振動部3の厚みが所望の厚みT1になったところで両工程を終了する。
なお、振動部形成工程と枠部形成工程との順序は逆にしてもよい。
(変形例)
図5は、変形例の水晶振動片の断面図である。なお上記実施形態との共通部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
図6は、水晶振動子の概略構成を示す断面図である。なお、水晶振動子に設けられている電極類は省略してある。また、上記実施形態との共通部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
パッケージ20は、支持部材としてのベース部21、リッド(蓋)部22、接合部23から構成されている。なお、パッケージ20の平面形状は略矩形形状に形成されている。
リッド部22は、コバールなどの金属からなり、パッケージ20内に水晶振動片1が収容された状態で、コバールなどの金属からなる接合部23にシーム溶接されている。なお、接合部23は、ろう付けなどによりベース部21に接合されている。
これらにより、水晶振動子10のパッケージ20内は、気密に封止されている。なお、パッケージ20の内部は、真空または窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスが封入されている。
これにより、水晶振動子10は、水晶振動片1の振動部3から、枠部2の他方の主面2b側より離れている一方の主面2a側が固定されていることで、振動部3の主振動の阻害を低減することができる。
Claims (3)
- 振動部と、
前記振動部を一体的に支持し、前記振動部よりも厚さが厚い肉厚部と、
を含み、
前記振動部と前記肉厚部はエッチングにより形成され、
前記肉厚部の外周は、
前記肉厚部の一方の主面から他方の主面に亘って、
第1の斜面と、
第2の斜面と、
を有する側壁を含み、
前記側壁は、
前記第1の斜面の前記他方の主面側の第1の端部と、前記第2の斜面の前記一方の主面側の第2の端部との境界に接続部を有し、
前記一方の主面と直交する方向を第一の方向とし、
前記一方の主面側から前記接続部までに至る前記第一の方向に沿った距離をL1とし、
前記一方の主面側から前記振動部までに至る前記第一の方向に沿った距離をL2としたとき、
L1<L2
を満足し、
前記他方の主面側から前記振動部までに至る前記第一の方向に沿った距離をL10としたとき、
L10<L2
を満足することを特徴とする振動片。 - 平面視で、前記側壁と前記振動部とを結ぶ第二の方向における、前記第2の斜面の前記一方の主面側の端から前記他方の主面の輪郭までの距離が、前記第二の方向における、前記第1の斜面の前記他方の主面側の端から前記一方の主面の輪郭までの距離と略等しいことを特徴とする請求項1に記載の振動片。
- 請求項1または2に記載の振動片と、
容器と、
を備える振動デバイスであって、
前記振動片の前記一方の主面側の前記肉厚部を接合部材を用いて容器に固定支持されていることを特徴とする振動デバイス。
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