JPH08316770A - 圧電振動子およびその製造方法 - Google Patents

圧電振動子およびその製造方法

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JPH08316770A
JPH08316770A JP11883095A JP11883095A JPH08316770A JP H08316770 A JPH08316770 A JP H08316770A JP 11883095 A JP11883095 A JP 11883095A JP 11883095 A JP11883095 A JP 11883095A JP H08316770 A JPH08316770 A JP H08316770A
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groove
vibrator
frame
vibrating
piezoelectric vibrator
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JP11883095A
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Kazumasa Nakayama
一誠 中山
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Citizen Watch Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 振動部分11と枠13の間にスリット15を
設置し、振動部分11と支持部分14と枠13が一体構
造を形成し、少なくとも一方の振動部分11に溝12を
設置することを特徴とする圧電振動子およびその製造方
法。 【効果】 振動部分のエネルギー閉じこめが可能とな
り、振動子の諸特性であるQ値、CI値を向上させるこ
とが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は圧電振動子の構造と、こ
の構造を形成するための製造方法とに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】圧電振動子、たとえば水晶のAT板より
なる厚みすべり振動子においては、支持方法が振動子の
諸特性の1つであるQ値やクリスタル・インピーダンス
(CI値)に大きな影響を及ぼす。とくに振動子が小型
化した場合には支持部の影響が生じやすい。
【0003】圧電振動子の支持の構造の一つとして、金
属の薄板に溝を形成し、その溝の中に振動子を挿入し、
接着剤で固着するという構造がある。しかし、振動子が
小型化した場合、この構造では振動子を金属の薄板に挿
入することが困難である。
【0004】さらに、この構造では金属と振動子の熱膨
張係数の差から生じる応力や接着剤から発生するガスに
よって振動子のQ値、CI値に悪影響を及ぼす。よっ
て、ガス発生の要因となりうる接着剤などを用いず、支
持部分とは振動部分と同一の材料より形成され、振動部
分と支持部分は一体型の構造をとることにより、上記の
欠点は解決できると考える。
【0005】すでに、振動部分と支持部分を一体構造に
し、しかもこの支持部分の幅を振動部分の幅と比較して
著しく小さくするような構造の発明は、たとえば特開平
6−303079号公報として出願されている。支持の
部分の幅を小さくするのは、支持の影響を減らすためで
あって、支持部分と振動部分の接続箇所を小さくするこ
とによって、Q値およびCI値の向上を図っている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】そして、振動子が小型
化した場合、振動子の諸特性を損なわせないようにする
ために、接続箇所は必然的に小さくする必要がある。し
かし、接続箇所の強度的な問題から小さくするには限界
がある。その結果、小型の振動部分と支持部分が一体構
造の振動子においてQ値や、CI値といった振動子の諸
特性を向上させるはには限界がある。
【0007】さらにまた、振動子がさらに超小型化した
場合、振動部分と支持部分が一体型の構造を形成するだ
けではこれ以上の振動子の諸特性の向上は図れない。
【0008】一般に周波数が数MHzから10数MHz
振動子は振動子の振動エネルギーが振動部分に閉じこめ
られるようにベベル加工を行い、振動エネルギーの漏洩
を防ぎQ値、CI値の向上を図っている。
【0009】しかし、振動部分と支持部分が一体型の振
動子ではベベル加工を行うのは困難な状況にありQ値
や、CI値の向上を図ることは難しい。
【0010】そこで、振動部分と支持部分が一体型であ
ってQ値と、CI値向上が実現可能であるような新しい
振動子の構造が望まれるところである。
【0011】一方、振動部分と支持部分が一体型の振動
子が超小型化してもQ値や、CI値を損なわないために
は支持部分の幅も必然的に小さくする必要性がある。し
かしながら、支持部分の幅が小さくなるに従って支持部
分の強度は低下し、振動部分を支持することは困難にな
る。
【0012】振動部分と支持部分が一体型の圧電振動子
の従来例を図9の斜視図に示す。図9に示すように、振
動部分11と枠13とは、2つの支持部分14によって
支持し、振動部分14と枠13との間にはスリット15
を設けている。
【0013】そして図9に示すように、従来技術の圧電
振動子においては、支持部分14と枠13の接続部分の
コーナー部は直角の構造をとる。このため、振動部分1
1と枠13とを接続する支持部分14のコーナー部にお
いて応力集中が生じやすく、支持部分14の幅寸法が細
いため、ごくわずかな外部からの力で支持部分14と振
動部分11の接続部分に亀裂が生じやすい。
【0014】そして圧電振動子の落下衝撃試験を行う
と、振動部分11と支持部分14が折れることが多い。
そこで、支持部分14が小さくなっても壊れにくい新た
な構造が望まれることである。
【0015】本発明の目的は、上記の課題を解決して、
振動部分と支持部分一体型の圧電振動子の諸特性を向上
させ、かつ振動子の振動部分と支持部分の強度が向上す
ることを特徴とする圧電振動子の構造と、その製造方法
とを提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の圧電振動子の構造とその製造方法とは、下記記
載の手段を採用する。
【0017】本発明の圧電振動子は、振動部分と枠の間
にスリットを設け、振動部分と支持部分と枠とは一体構
造とし、振動部分に溝を設置することを特徴とする。
【0018】本発明の圧電振動子は、振動部分と枠の間
にスリットを設け、振動部分と支持部分と枠とは一体構
造とし、振動部分と支持部分および枠と支持部分の接続
箇所の形状が曲線を形成することを特徴とする。
【0019】本発明の圧電振動子においては、振動部分
と枠の間にスリットを設け、振動部分と支持部分と枠と
は一体構造とし、振動部分と支持部分および枠と支持部
分の接続箇所の形状は曲線とし、振動部分に溝を設置す
ることを特徴とする。
【0020】本発明の圧電振動子の製造方法において
は、圧電基板上に感光性樹脂を形成する工程と、写真製
版技術により感光性樹脂をパターニングし、パターニン
グした感光性樹脂をマスキング材とし、スリットの幅よ
りも溝の幅が小さいマスキング材を圧電基板上に形成す
る工程と、マスキング材の上方より加圧した気体ととも
に砥粒を噴射する工程と、マスキング材を剥離させる工
程とを有することを特徴とする。
【0021】
【作用】本発明の圧電振動子の振動部分に溝を形成す
る。このことにより、圧電振動子が小型であっても振動
部分のエネルギー閉じこめが可能となり、振動子の諸特
性であるQ値や、CI値を向上させることが可能とな
る。さらに、従来技術において基本特性を向上させるた
めに必要であったベベル加工は、本発明の振動部分に溝
を設ける構造を採用することにより不要となる。
【0022】さらに本発明の圧電振動子は、支持部分と
枠の接続部分の形状を曲線形状にするこ。このことよ
り、接続部分の応力集中を緩和し、き裂の発生を抑制す
ることができる。その結果、落下衝撃試験を行った際に
振動部分と支持部分の接続箇所が折れる確率は減少し、
生産性も向上する。
【0023】
【実施例】以下図面を用いて本発明の実施例における圧
電振動子の構造とこの構造を形成するための製造方法と
について説明する。はじめに図1の斜視図を用いて本発
明の実施例における圧電振動子の構造を説明する。
【0024】圧電振動子は、水晶のAT板で厚さは0.
13mm、発振周波数は約12.8MHzである。枠1
3と振動部分11と支持部分14とは一体構造を形成し
ている。枠13の外形寸法は2mm×2mmであり、枠
13の幅は0.3mmで、振動部分11は1mm×1m
mの矩形である。スリット15の中心線は枠13の周囲
から0.4mmの距離にありスリット15の幅は0.2
mmである。
【0025】さらに、支持部分14のコーナー部は円弧
状になっており、その曲率は0.1mmである。支持部
分14の幅の最も狭いところの幅は0.2mmである。
振動部分11は矩形状である。
【0026】さらに、振動部分11に溝12を設ける。
そして、振動部分11と溝12の中心までの距離は0.
1mmである。溝12の幅寸法は0.1mmであり、溝
12の深さ寸法は0.05mmである。
【0027】振動部分11に溝12を設けないときのC
I値は60Ωであったの対して、本発明の振動部分11
の片面に溝12を設置することによってCI値は約30
Ωになっている。このように本発明の圧電振動子構造を
採用することにより、CI値は約30Ω低下し、CI値
はよくなる。
【0028】またさらに、Q値は溝12を設けないとき
は25000であったのに対して、図1に示す本発明の
振動部分11の片面に溝12を設置することにより、Q
値は50000となり、Q値は向上している。
【0029】さらに振動子を容器内に設置する際に支持
部分14を円弧上にしたことによって、高さ100cm
からの衝撃試験を行った際の、枠13と振動部分11と
の接続箇所と、枠13と支持部分14の接続箇所との壊
れる発生率は、従来例のコーナー部が直角なものは50
%であり、図1に示す本発明のもは5%に激減し、生産
性が向上した。
【0030】この破壊発生率が低下した要因は、支持部
分14を円弧上にしたことにより、枠13と振動部分1
1の接続箇所と、枠13と支持部分14の接続箇所とが
応力集中の影響を受けにくくなったためである。
【0031】なお、振動部分11に設ける溝12の断面
形状は、矩形状あるいは円弧状あるいは底面円弧状のテ
ーパ形状とする。そしてこの溝12は振動部分11の片
面に設けてもよく、さらに両面に溝12を設けてもよ
い。
【0032】つぎに図1に示す圧電振動子と異なる実施
例を、図2の斜視図を使用して説明する。図2に示すよ
うに、圧電振動子は水晶のAT板で厚さは約0.13m
m、発振周波数は約12.8MHzである。振動部分1
1は丸形状である。
【0033】そして枠13と振動部分11と支持部分1
4は一体構造を成している。枠13の外形寸法は2mm
×2mmで幅は0.3mmで、振動部分11は直径1m
mの円形である。スリット15の中心線は枠13の周囲
から0.4mmの距離にありスリット15の幅は0.2
mmである。さらに、支持部分14のコーナー部は、円
弧状になっておりその曲率は0.1mmである。支持部
分14の幅の最も狭いところは0.2mmである。
【0034】振動部分11に溝12を設け、振動部分1
1と溝12の中心との距離は0.1mmである。溝の幅
寸法は0.1mmであり、溝12の深さ寸法は0.05
mmである。
【0035】振動部分11に溝12を設けないときのC
I値は60Ωであったの対して、本発明の振動部分11
の片面に溝12を設置することによってCI値は約30
Ωになっている。このように本発明の圧電振動子構造を
採用することにより、CI値は約30Ω低下し、CI値
はよくなる。
【0036】またさらに、Q値は溝12を設けないとき
は25000であったのに対して、図1に示す本発明の
振動部分11の片面に溝12を設置することにより、Q
値は50000となり、Q値は向上している。
【0037】さらに振動子を容器内に設置する際に支持
部分14を円弧上にしたことによって、高さ100cm
からの衝撃試験を行った際の、枠13と振動部分11と
の接続箇所と、枠13と支持部分14の接続箇所との壊
れる発生率は、従来例のコーナー部が直角なものは50
%であり、図1に示す本発明のもは5%に激減し、生産
性が向上した。
【0038】この破壊発生率が低下した要因は、支持部
分14を円弧上にしたことにより、枠13と振動部分1
1の接続箇所と、枠13と支持部分14の接続箇所とが
応力集中の影響を受けにくくなったためである。
【0039】なお、振動部分11に設ける溝12の断面
形状は、矩形状あるいは円弧状あるいは底面円弧状のテ
ーパ形状とする。そしてこの溝12は振動部分11の片
面に設けてもよく、さらに両面に溝12を設けてもよ
い。
【0040】つぎに図1と図2とに示す圧電振動子と異
なる実施例を、図3の斜視図を使用して説明する。なお
図3においては、図1と図2と同一箇所には同一符号を
つけてあり、相違点を中心に説明する。
【0041】図3に示す圧電振動子は、3箇所の支持部
分14で枠13に支持されている。そして振動部分11
と支持部分14とが一体型の圧電振動子である。なお、
支持部分14の個数は単数個または複数個とする。さら
に図3に示す圧電振動子に、図1と図2とに示す溝12
を設ける構造を採用してもよい。
【0042】つぎに図1と図2とに示す圧電振動子の構
造を形成するための製造方法を図4から図8を使用して
説明する。図4から図8は本発明の実施例における圧電
振動子の製造方法を説明するための製造方法を工程順に
示す断面図である。
【0043】はじめに図4に示すように、圧電基板32
の上の全面に感光性樹脂31を形成する。圧電基板32
は水晶のAT板で厚さは0.13mmであり、発振周波
数は12.8MHzである。また、感光性樹脂31は厚
さ0.1mmのドライフィルムを使用する。
【0044】つぎに図5に示すように、写真製版技術を
用いて感光性樹脂31を所定形状にパターニングして、
感光性樹脂31からなるマスキング材33を圧電基板3
7上に形成する。
【0045】このときマスキング材33におけるスリッ
ト36の幅寸法は0.2mmで、溝37の幅寸法は0.
1mmである。
【0046】つぎに図6に示すように、マスキング材3
3の上方より粒径34が数μmから数十μmの炭化珪素
(SiC)の砥粒34を数Kgf/cm2 の高圧エアー
とともに、圧電基板32に噴射する。
【0047】すると、図6に示すようにマスキング材3
3の溝37の領域は、スリット36の領域と比較して幅
寸法が狭いために、砥粒34が圧電基板32に衝突する
数が少なく、加工速度はスリット36の領域より小さく
なる。
【0048】この結果、図7に示すようにスリット36
の部分は厚さ0.13mmの圧電基板を貫通している
が、溝37の部分は深さ方向に0.05mmまでしか加
工できない。
【0049】つぎに図8に示すように、マスキング材3
3を専用の剥離液で剥離させると圧電振動子35を形成
することができる。
【0050】
【発明の効果】上記の説明ように本発明の圧電振動子の
構造と製造方法を用いることにより、振動子が小型であ
っても振動部分のエネルギー閉じこめが可能となり、振
動子の諸特性であるQ値と、CI値を向上させることが
可能となる。
【0051】さらに、基本特性を向上させるために必要
であったベベル加工は、振動部分に溝を設ける本発明の
構造を採用することにより不要となる。さらにまた、支
持部分と枠の接続部分の形状を曲線状にすることによっ
て、接続部分の応力集中を緩和し、き裂の発生を抑制し
ている。その結果、落下衝撃試験を行った際に振動部分
と支持部分の接続箇所が折れる発生率は減少し、生産性
が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における圧電振動子の構造を示
す斜視図である。
【図2】本発明の実施例における圧電振動子の構造を示
す斜視図である。
【図3】本発明の実施例における圧電振動子の構造を示
す斜視図である。
【図4】本発明の実施例における圧電振動子の製造方法
を示す断面図である。
【図5】本発明の実施例における圧電振動子の製造方法
を示す断面図である。
【図6】本発明の実施例における圧電振動子の製造方法
を示す断面図である。
【図7】本発明の実施例における圧電振動子の製造方法
を示す断面図である。
【図8】本発明の実施例における圧電振動子の製造方法
を示す断面図である。
【図9】従来技術における圧電振動子の構造を示す斜視
図であるる。
【符号の説明】
11 振動部分 12 溝 13 枠 15 スリット 31 感光性樹脂 32 圧電基板 33 マスキング材 34 砥粒 35 圧電振動子 36 スリット 37 溝

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 振動部分と枠の間にスリットを設け、振
    動部分と支持部分と枠とは一体構造を有し、振動部分に
    溝を設置することを特徴とする圧電振動子。
  2. 【請求項2】 振動部分と枠の間にスリットを設け、振
    動部分と支持部分と枠とは一体構造を有し、振動部分と
    支持部分および枠と支持部分の接続箇所の形状が曲線で
    あることを特徴とする圧電振動子。
  3. 【請求項3】 振動部分と枠の間にスリットを設け、振
    動部分と支持部分と枠とは一体構造を有し、振動部分に
    溝を設け、振動部分と支持部分および枠と支持部分の接
    続箇所の形状が曲線であることを特徴とする圧電振動
    子。
  4. 【請求項4】 振動部分の形状は、円形であることを特
    徴とする請求項1、2、あるいは3に記載の圧電振動
    子。
  5. 【請求項5】 振動部分の形状は、矩形であることを特
    徴とする請求項1、2、あるいは3に記載の電振動子。
  6. 【請求項6】 溝の断面形状は、テーパを形成すること
    を特徴とする請求項1、あるいは3に記載の圧電振動
    子。
  7. 【請求項7】 圧電基板上に感光性樹脂を形成する工程
    と、写真製版技術により感光性樹脂をパターニングし、
    パターニングした感光性樹脂をマスキング材とし、スリ
    ットの幅よりも溝の幅が小さいマスキング材を圧電基板
    上に形成する工程と、マスキング材の上方より加圧した
    気体とともに砥粒を噴射する工程と、マスキング材を剥
    離させる工程とを有することを特徴とする圧電振動子の
    製造方法。
  8. 【請求項8】 感光性樹脂は、ドライフィルムであるこ
    とを特徴とする請求項7に記載の圧電振動子の製造方
    法。
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