JPH0124367B2 - - Google Patents
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- JPH0124367B2 JPH0124367B2 JP56043371A JP4337181A JPH0124367B2 JP H0124367 B2 JPH0124367 B2 JP H0124367B2 JP 56043371 A JP56043371 A JP 56043371A JP 4337181 A JP4337181 A JP 4337181A JP H0124367 B2 JPH0124367 B2 JP H0124367B2
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- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
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- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
- H03H9/02015—Characteristics of piezoelectric layers, e.g. cutting angles
- H03H9/02023—Characteristics of piezoelectric layers, e.g. cutting angles consisting of quartz
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
- H03H9/02086—Means for compensation or elimination of undesirable effects
- H03H9/02102—Means for compensation or elimination of undesirable effects of temperature influence
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02007—Details of bulk acoustic wave devices
- H03H9/02157—Dimensional parameters, e.g. ratio between two dimension parameters, length, width or thickness
-
- H—ELECTRICITY
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- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
- H03H9/19—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator consisting of quartz
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
- H03H3/04—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks for obtaining desired frequency or temperature coefficient
- H03H2003/0414—Resonance frequency
- H03H2003/0421—Modification of the thickness of an element
- H03H2003/0428—Modification of the thickness of an element of an electrode
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、２つの縦振動モードで振動するGT
カツト水晶振動子の製造方法に関する。
カツト水晶振動子の製造方法に関する。
本発明の目的は、小型薄型で優れた周波数温度
特性（以下、温特と記す。）を有する安価なGT
カツト水晶振動子を得るに際し、１枚の水晶板か
ら同時に多数個の振動子をエツチングで形成する
製造方法に関するもので、詳しくは耐エツチング
マスクで配置に関するものである。
特性（以下、温特と記す。）を有する安価なGT
カツト水晶振動子を得るに際し、１枚の水晶板か
ら同時に多数個の振動子をエツチングで形成する
製造方法に関するもので、詳しくは耐エツチング
マスクで配置に関するものである。
従来、GTカツト水晶振動子は、温度範囲100
℃に対し、周波数変化１〜2PPMと最も優れた温
特を有する振動子として知られている。第１図
に、GTカツト振動子の切り出し方位を示す。
℃に対し、周波数変化１〜2PPMと最も優れた温
特を有する振動子として知られている。第１図
に、GTカツト振動子の切り出し方位を示す。
まず、Ｘ軸の回りにΨ＝49゜〜56゜回転し、更に
新たなXZ平面内でθ＝±（46゜〜50゜）回転した板
として切り出される。GTカツト振動子は、板面
の短辺寸法をＷ、長辺寸法をＬとすると、Ｗおよ
びＬにそれぞれ依存する２つの縦振動が結合して
振動する。温特は、カツト角Ψと辺比ｒ（＝Ｗ／
Ｌ）に依存し、ほぼ辺比によつて決定される。第
２図に、辺比の変化に対する短辺縦振動HFと長
辺縦振動子LFのモードチヤートを示す第３図に
温特を示す。第３図に示す曲線１，２および３
は、第２図のモードチヤートにおいて、辺比ｒが
それぞれＡ，ＢおよびＣの時の短辺振動HFの温
特である。第２図のモードチヤートに示すよう
に、辺比ｒを変えることにより２つの縦振動の結
合が変化し、辺比ｒが１より小さい所望の辺比Ｂ
において、短辺振動HFが、第３図曲線２に示す
ような優れた温特を示す。GTカツト振動子の特
徴は、第３図曲線２に示すような非常に優れた温
特が得られることであるが、その最大の難点は、
辺比ｒ（Ｗ／Ｌ）の精度が極めて厳しいという点
にある。例えば、−20℃〜60℃の温度範囲で周波
数変化を±1PPM以内に押えようとすると、辺比
は、１万分の１以上の精度が必要となる。そこで
従来、機械的に加工する場合、各辺を少しずつ研
磨することによつて所望の辺比を得ていたが、作
業は困難で時間も要し、量産に不適で高価であつ
た。更に小型化しようとする場合、所望の寸法精
度を得ることは一層困難であつた。それゆえ、
GTカツト水晶振動子は、極めて高精度の要求さ
れる特殊な用途以外には用いられることなく現在
に至つている。
新たなXZ平面内でθ＝±（46゜〜50゜）回転した板
として切り出される。GTカツト振動子は、板面
の短辺寸法をＷ、長辺寸法をＬとすると、Ｗおよ
びＬにそれぞれ依存する２つの縦振動が結合して
振動する。温特は、カツト角Ψと辺比ｒ（＝Ｗ／
Ｌ）に依存し、ほぼ辺比によつて決定される。第
２図に、辺比の変化に対する短辺縦振動HFと長
辺縦振動子LFのモードチヤートを示す第３図に
温特を示す。第３図に示す曲線１，２および３
は、第２図のモードチヤートにおいて、辺比ｒが
それぞれＡ，ＢおよびＣの時の短辺振動HFの温
特である。第２図のモードチヤートに示すよう
に、辺比ｒを変えることにより２つの縦振動の結
合が変化し、辺比ｒが１より小さい所望の辺比Ｂ
において、短辺振動HFが、第３図曲線２に示す
ような優れた温特を示す。GTカツト振動子の特
徴は、第３図曲線２に示すような非常に優れた温
特が得られることであるが、その最大の難点は、
辺比ｒ（Ｗ／Ｌ）の精度が極めて厳しいという点
にある。例えば、−20℃〜60℃の温度範囲で周波
数変化を±1PPM以内に押えようとすると、辺比
は、１万分の１以上の精度が必要となる。そこで
従来、機械的に加工する場合、各辺を少しずつ研
磨することによつて所望の辺比を得ていたが、作
業は困難で時間も要し、量産に不適で高価であつ
た。更に小型化しようとする場合、所望の寸法精
度を得ることは一層困難であつた。それゆえ、
GTカツト水晶振動子は、極めて高精度の要求さ
れる特殊な用途以外には用いられることなく現在
に至つている。
これら従来の問題点に対処して、機械的切削に
よらず、第１図に示す水晶薄板から第４図に示す
平面形状の水晶振動子を多数個フオトリソグラフ
イツク技術（エツチング加工）により同時に形成
する手段が用いられていた。
よらず、第１図に示す水晶薄板から第４図に示す
平面形状の水晶振動子を多数個フオトリソグラフ
イツク技術（エツチング加工）により同時に形成
する手段が用いられていた。
この第１図と第４図にＬとＷで示される方向は
一致するものであり、図示はしてないが１枚の水
晶薄板の中に、第４図の支持部５により複数列で
多数個整列して、かつ同一方向で連装されてい
る。この詳細については特開昭53−132988号公報
の第７図を用いて開示されている。
一致するものであり、図示はしてないが１枚の水
晶薄板の中に、第４図の支持部５により複数列で
多数個整列して、かつ同一方向で連装されてい
る。この詳細については特開昭53−132988号公報
の第７図を用いて開示されている。
したがつて、本発明で言うマスクとは、第４図
で示される平面形状、すなわち支持部５を含む振
動子のみならず、これらを連装するための保持枠
など保持手段も含む部分をエツチングから防ぐた
めのマスクで、エツチングの精度と速度を早くす
るために水晶薄板の両面に一致したパターンで設
けてある。また、このマスクの材質については、
前出の特開昭53−132988号公報に示されるように
金属膜でもよいし高分子膜でも耐エツチヤント性
がある膜であればよい。
で示される平面形状、すなわち支持部５を含む振
動子のみならず、これらを連装するための保持枠
など保持手段も含む部分をエツチングから防ぐた
めのマスクで、エツチングの精度と速度を早くす
るために水晶薄板の両面に一致したパターンで設
けてある。また、このマスクの材質については、
前出の特開昭53−132988号公報に示されるように
金属膜でもよいし高分子膜でも耐エツチヤント性
がある膜であればよい。
しかし、この水晶薄板は第１図に示すように
Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸に対し全て傾きをもつている。
ここで注目すべき事項として、水晶はその結晶構
造によりエツチングの容易な軸（Ｚ軸）とエツチ
ングの浸蝕が極めて遅い軸（Ｙ軸）がある。これ
は水晶の原石の結晶成長の速い軸と対応してい
る。したがつて、本発明の特徴とするエツチング
加工の容易性は、第１図に示すΨ（49゜〜56゜）の
回転角だけ傾斜している。
Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸に対し全て傾きをもつている。
ここで注目すべき事項として、水晶はその結晶構
造によりエツチングの容易な軸（Ｚ軸）とエツチ
ングの浸蝕が極めて遅い軸（Ｙ軸）がある。これ
は水晶の原石の結晶成長の速い軸と対応してい
る。したがつて、本発明の特徴とするエツチング
加工の容易性は、第１図に示すΨ（49゜〜56゜）の
回転角だけ傾斜している。
このような条件のため、水晶薄板の両面から同
じ位置のマスクで、あたかも金属やガラスに対す
るごとく同時にエツチングをすると、Ｗ方向に隣
接する振動子同士の断面の状態は第９図ａに示す
ように、Ｚ軸に平行な方向にのみ浸蝕が進行す
る。したがつて、図示の状態は両面からのエツチ
ングが、板厚の中央で合致し、抜けが完了した状
態であり、傾きΨに逆比例した段差が生じる。そ
して、その後も板厚の2/1に対応する残分のエツ
チングが進行することが図示から理解できる。
じ位置のマスクで、あたかも金属やガラスに対す
るごとく同時にエツチングをすると、Ｗ方向に隣
接する振動子同士の断面の状態は第９図ａに示す
ように、Ｚ軸に平行な方向にのみ浸蝕が進行す
る。したがつて、図示の状態は両面からのエツチ
ングが、板厚の中央で合致し、抜けが完了した状
態であり、傾きΨに逆比例した段差が生じる。そ
して、その後も板厚の2/1に対応する残分のエツ
チングが進行することが図示から理解できる。
このことはエツチングの時間の経過に伴つて水
晶振動子の外形が変化することであり、前述した
ように、この発明の係るGTカツト水晶振動子の
辺比ｒの厳しい精度管理ができないことである。
つまり、振動子の各辺でＺ軸に平行する量の多少
によりエツチング上り寸法精度やエツチング断面
に誤差が生じ、好ましい特性が得られない問題が
ある。
晶振動子の外形が変化することであり、前述した
ように、この発明の係るGTカツト水晶振動子の
辺比ｒの厳しい精度管理ができないことである。
つまり、振動子の各辺でＺ軸に平行する量の多少
によりエツチング上り寸法精度やエツチング断面
に誤差が生じ、好ましい特性が得られない問題が
ある。
そこで本発明は、第９図ｂの断面図に示すよう
にＷ方向に隣接する振動子を点線示の水晶薄板１
５からエツチングで抜くに際し、水晶薄板１５の
上下の面に施すマスク１６をｌだけずらして設け
ることを特徴とするものであり、このマスク１６
で覆われた水晶薄板１５が上下の面から等しくエ
ツチングされ、中央で合致して抜けが完了した状
態が第９図ｂであり、図示のエツチング断面１７
はＺ軸に平行な直線状となり、この面はＹ軸にほ
ぼ垂直となりエツチングの極めて遅い面である。
したがつて、この状態からのエツチングの浸蝕は
ほとんど進行せず、エツチング液中に浸す時間が
増減しても、設計通りの精度管理ができる。
にＷ方向に隣接する振動子を点線示の水晶薄板１
５からエツチングで抜くに際し、水晶薄板１５の
上下の面に施すマスク１６をｌだけずらして設け
ることを特徴とするものであり、このマスク１６
で覆われた水晶薄板１５が上下の面から等しくエ
ツチングされ、中央で合致して抜けが完了した状
態が第９図ｂであり、図示のエツチング断面１７
はＺ軸に平行な直線状となり、この面はＹ軸にほ
ぼ垂直となりエツチングの極めて遅い面である。
したがつて、この状態からのエツチングの浸蝕は
ほとんど進行せず、エツチング液中に浸す時間が
増減しても、設計通りの精度管理ができる。
上記したマスク１６の上・下面のずれ量ｌは、
水晶薄板１５の厚さｔと、容易軸（Ｚ軸）との傾
きΨにより定められるもので、ｌ＝ｔ／tanΨと
なり、このマスクから形成された水晶振動子のエ
ツチングによる蝕断面は、水晶の結晶軸のＺ軸に
対し平行であり、かつＹ軸に対しほぼ垂直となる
特徴を備えたものである。
水晶薄板１５の厚さｔと、容易軸（Ｚ軸）との傾
きΨにより定められるもので、ｌ＝ｔ／tanΨと
なり、このマスクから形成された水晶振動子のエ
ツチングによる蝕断面は、水晶の結晶軸のＺ軸に
対し平行であり、かつＹ軸に対しほぼ垂直となる
特徴を備えたものである。
第１図はGTカツト水晶振動子の切り出し方位
を示す図、第２図は辺比ｒ（＝Ｗ／Ｌ）に対する
短辺および長辺縦振動のモードチヤート、第３図
はGTカツト水晶振動子の周波数温度特性を示す
グラフ、第４図は本発明による振動子の実施例を
示す平面図、第５図ａ，ｂは本発明による振動子
の異なる実施例を示す側面図、第６図、第７図は
重りを除去した時の、重り除去量に対する周波数
変化率を示すグラフ、第８図は本発明による振動
子の周波数調整方法の実施例を示すグラフ、第９
図ａ，ｂは本発明の特徴とする振動子のエツチン
グ工程におけるマスクの配置の従来の例(a)と本発
明の例(b)を説明する一部切欠断面図である。 １，２，３……温特を示す曲線、４……振動
部、５……支持部、６……駆動電極、７……周波
数調整用重り、８……温特調整用重り、９，１０
……周波数変化率を示す曲線、１１，１２……周
波数の平均値、１３，１４……短辺及び長辺振動
周波数の狙い値、２１，２２……周波数のバラツ
キを示す曲線、１５……水晶薄板、１６……マス
ク、１７……エツチング断面。
を示す図、第２図は辺比ｒ（＝Ｗ／Ｌ）に対する
短辺および長辺縦振動のモードチヤート、第３図
はGTカツト水晶振動子の周波数温度特性を示す
グラフ、第４図は本発明による振動子の実施例を
示す平面図、第５図ａ，ｂは本発明による振動子
の異なる実施例を示す側面図、第６図、第７図は
重りを除去した時の、重り除去量に対する周波数
変化率を示すグラフ、第８図は本発明による振動
子の周波数調整方法の実施例を示すグラフ、第９
図ａ，ｂは本発明の特徴とする振動子のエツチン
グ工程におけるマスクの配置の従来の例(a)と本発
明の例(b)を説明する一部切欠断面図である。 １，２，３……温特を示す曲線、４……振動
部、５……支持部、６……駆動電極、７……周波
数調整用重り、８……温特調整用重り、９，１０
……周波数変化率を示す曲線、１１，１２……周
波数の平均値、１３，１４……短辺及び長辺振動
周波数の狙い値、２１，２２……周波数のバラツ
キを示す曲線、１５……水晶薄板、１６……マス
ク、１７……エツチング断面。
Claims (1)
- １ Ｙ板をＸ軸を回転軸として49゜〜56゜回転し、
更にその板面内で±40゜〜50゜回転した水晶薄板か
ら振動部と支持部が一体的に構成されるGTカツ
ト水晶振動子を製造するものであつて、該水晶振
動子は前記水晶薄板の板面内に複数個整列して連
装され、該水晶振動子は選択的なエツチング加工
により形成されるためのマスクを施されるものに
おいて、該マスクを前記水晶薄板の上面と下面で
ずらすことにより前記エツチング加工された蝕断
面は、水晶の結晶軸のＺ軸に対し平行で、かつＹ
軸に対しほぼ垂直となることを特徴とするGTカ
ツト水晶振動子の製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4337181A JPS57157616A (en) | 1981-03-25 | 1981-03-25 | Gt-cut quartz oscillator |
| US06/323,487 US4447753A (en) | 1981-03-25 | 1981-11-20 | Miniature GT-cut quartz resonator |
| FR8123397A FR2502867B1 (fr) | 1981-03-25 | 1981-12-15 | Resonateur a quartz miniature en coupe gt |
| DE19823210578 DE3210578A1 (de) | 1981-03-25 | 1982-03-23 | Schwingquarz |
| GB8208607A GB2098395B (en) | 1981-03-25 | 1982-03-24 | Gt-cut piezo-electric resonators |
| CH184982A CH653209GA3 (ja) | 1981-03-25 | 1982-03-25 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4337181A JPS57157616A (en) | 1981-03-25 | 1981-03-25 | Gt-cut quartz oscillator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57157616A JPS57157616A (en) | 1982-09-29 |
| JPH0124367B2 true JPH0124367B2 (ja) | 1989-05-11 |
Family
ID=12661977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4337181A Granted JPS57157616A (en) | 1981-03-25 | 1981-03-25 | Gt-cut quartz oscillator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57157616A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01179513A (ja) * | 1988-01-09 | 1989-07-17 | Kinseki Ltd | 水晶振動子のエッチング加工方法 |
| JPH0831766B2 (ja) * | 1989-01-13 | 1996-03-27 | セイコー電子工業株式会社 | 短辺水晶振動子 |
| JP6007810B2 (ja) * | 2013-02-01 | 2016-10-12 | 株式会社村田製作所 | 音叉型水晶振動子及びその製造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5233492A (en) * | 1975-09-10 | 1977-03-14 | Seikosha Co Ltd | Adjusting method of frequency temperature characteristics of gt-cut cr ystal resonator |
| JPS533178A (en) * | 1976-06-30 | 1978-01-12 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Crystal vibrator |
| JPS5469986A (en) * | 1977-11-15 | 1979-06-05 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Piezoelectric vibrator |
-
1981
- 1981-03-25 JP JP4337181A patent/JPS57157616A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5233492A (en) * | 1975-09-10 | 1977-03-14 | Seikosha Co Ltd | Adjusting method of frequency temperature characteristics of gt-cut cr ystal resonator |
| JPS533178A (en) * | 1976-06-30 | 1978-01-12 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Crystal vibrator |
| JPS5469986A (en) * | 1977-11-15 | 1979-06-05 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Piezoelectric vibrator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57157616A (en) | 1982-09-29 |
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