JPH09178491A - 圧電振動体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、基台２０に圧電振動素子を接合し
た後であっても、各振動部の固有共振周波数ｆａｆｂの
変位差Δｆの変動が少なく、出力感度の高い圧電振動体
の製造方法を提供することである。 【解決手段】 駆動電極が形成された駆動振動枝、駆動
入力電極が形成された入力枝、補強枝とから成る駆動側
振動部と、検出電極が形成された検出振動枝、検出出力
電極が形成された出力枝、補強枝とから成る検出側振動
部とが、中央結合基部の対向しあう一対の端面に夫々一
体的に配置して成る圧電振動素子と、前記圧電振動素子
１０を搭載する基台２０とから成る圧電振動体の製造方
法において、前記圧電振動素子を、基台２０に搭載した
後、前記圧電振動素子の駆動側振動部及び又は検出側振
動部の補強枝の研磨加工を行い周波数微調整を行う圧電
振動体の製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、角速度センサに用
いる圧電振動体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】カメラのブレ補正、自動車のナビゲーシ
ョン、移動体の姿勢制御に用いられる角速度センサが種
々提案されている。

【０００３】本出願人は、駆動電極が形成された２つの
駆動振動枝、駆動入力電極が形成された１つの入力枝、
２つの駆動振動枝の外側に配置された２つの補強枝とか
ら成る駆動側振動部と、検出電極が形成された２つの検
出振動枝、検出出力電極が形成された１つの出力枝、２
つの検出振動枝の外側に配置された２つの補強枝とから
成る検出側振動部とが、中央結合基部２の対向しあう一
対の端面に夫々一体的に配置して成る圧電振動素子を提
案した。

【０００４】このような圧電振動素子は、実際の装置に
実装する際に実装を容易にするために基台に載置されて
用いられ、圧電振動素子と基台とで圧電振動体を構成す
る。

【０００５】基台は、その表面に前記駆動入力電極、検
出出力電極と電気的に接続する配線パターンが形成され
て、さらに、少なくとも駆動振動枝、検出振動枝の周囲
に振動可能な空間を有して保持するための保持手段が形
成されている。これにより、基台上に搭載された圧電振
動素子は、電気的な接続及び所定振動可能に機械的な結
合が達成される。

【０００６】上述の圧電振動体は、具体的には図１に示
すように、圧電振動素子１０の駆動側振動部１Ａは、一
方側部側から補強枝９１、駆動側振動枝３、入力枝であ
る駆動側中間保持枝５、駆動側振動枝４、補強枝９２の
順次で配置されている。また、駆動側振動枝３、４に
は、音叉振動が発生するように各駆動側振動枝３、４の
各枝面には駆動電極３１〜３４（３２、３３は図１に現
れない）、４１〜４４（４２、４３は図１に現れない）
が形成されている。また、駆動側中間保持枝５の上下主
面には、各駆動電極３１〜３４、４１〜４４に所定電圧
を与えるための駆動入力電極５１、５２、検出出力電極
８１、８２（５２、８２は図１に現れない）が形成され
ている。

【０００７】また、圧電振動素子１０の検出振動動部１
Ｂは、一方側部側から補強枝９３、検出側振動枝６、出
力枝である検出側中間保持枝８、検出側振動枝７、補強
枝９４の順次で配置されている。また、検出側振動枝
６、７には、駆動側振動部１Ａで発生する音叉振動と圧
電振動素子にかかる回転運動とによって生じる検出側側
振動部１Ｂのバタ足振動（ベンディング振動）を電気的
な信号を変化するための検出電極６１〜６４、７１〜７
４が形成されている。また、検出側中間保持枝８の上下
主面には、各検出電極６１〜６４、７１〜７４で発生し
た電気信号を外部に導出するための検出出力電極８１、
８２が形成されている。

【０００８】尚、中間結合基部２の表面及び各振動枝
３、４、６、７の先端部分には、駆動側振動部１Ａの駆
動電極３１〜３４、４１〜４４、駆動入力電極５１、５
２の電気的な接続が、また、検出側振動部１Ｂの検出電
極６１〜６４、７１〜７４、検出出力電極８１、８２の
接続が、図４（ａ）（ｂ）の電気接続状態を示す断面図
となるように、引回電極が形成されている。

【０００９】以上の圧電振動体１は、駆動側振動部１Ａ
で、所定共振周波数の音叉振動が発生させる。この状態
で圧電振動素子１０に回転運動（角速度）が加わわる
と、該音叉振動とコリオリ力が作用して、検出側振動部
１Ｂに回転運動の角速度に比例した振幅で、圧電基板の
平面に対して垂直方向にバタ足振動やベンディング振動
が発生する。この振動を以下バタ足振動という。このバ
タ足振動を検出側振動部１Ｂの検出電極６１〜６４、７
１〜７４で電気信号に変換することにより、所定角速度
に対応した検出信号を検出出力電極８１、８２間から抽
出することができる。

【００１０】製造工程においては、駆動側振動枝３、
４、検出側振動枝６、７の機械的な寸法を制御して、そ
の駆動側振動部１Ａの音叉振動の固有共振周波数ｆａを
２５．６ＫＨｚ程度に、検出側振動部１Ｂのバタ足振動
の固有共振周波数ｆｂを２５．３〜２５．４ＫＨｚ程度
とし、その周波数変位差Δｆを２００〜３００Ｈｚ、例
えば２５０Ｈｚとなるようにしている。このような圧電
振動素子１０は、例えばアミナなどの基台２０上に載置
されて、実際の装置内に実装されることになる。

【００１１】基台２０は、アルミナなどの絶縁基板から
なり、その表面には、少なくとも駆動入力電極５１、５
２に電気信号を供給する配線パターン５３、５４を含む
入力側回路が形成され、同時に、少なくとも検出出力電
極８１、８２からの電気信号を得る配線パターン８３、
８４（８３は図１に現れない）を含む出力側回路が形成
されている。

【００１２】各中間保持枝５、８の下主面の駆動入力電
極５２、検出出力電極８２は、例えば導電性スペーサー
５４ａ、８４ａ（図１に現れない）を介して所定配線パ
ターン５４、８４に接続している。この導電性スペーサ
ー５４ａ、８４ａとの接続には、半田などの導電性接着
材が用いられ、これによって、圧電振動素子１０と基台
２０との機械的な接合を同時に達成している。また、各
中間保持枝５、８の上主面の駆動入力電極５１、検出出
力電極８１は、例えばワイヤボンディング細線５３ｂ、
８３ｂを介して所定配線パターン５３、８３に接続して
いる。

【００１３】尚、補強枝９１〜９４は、実質的に中央結
合基部２の幅方向の寸法を増加させるものであり、これ
により、中央結合基部２の剛性を向上させることができ
る。

【００１４】即ち、検出側振動部１Ｂのバタ足振動の応
力によって、中央結合基部２がネジレないようにして、
圧電振動体１全体のローリングを抑えている。従って、
検出側振動部１Ｂの機械的共振尖鋭度Ｑが向上させるこ
とに寄与している。同時に、中間保持枝５、８と導電性
スペーサー５３ａ、８３ａとの間の機械的な接合を長期
間にわたり安定化させるために寄与している。

【００１５】このような圧電振動素子１０は、例えば所
定分極方向の矩形状の水晶基板などの圧電基板１１に、
その長手方向の両端面から駆動側振動部１Ａを構成する
振動枝３、４、中間保持枝５、補強枝９１、９２の５つ
の枝を仕切るように、また、検出側振動部１Ｂを構成す
る振動枝６、７、中間保持枝８、補強枝９３、９４の５
つの枝を仕切るように、夫々に４つの切り込みを形成す
る。この切り込みはワイヤソーなどで形成する。

【００１６】次いで、各電極３１〜３４、４１〜４４、
６１〜６４、７１〜７４、５１、５２、８１、８２を抵
抗加熱などの薄膜技法によって形成する。

【００１７】尚、圧電基板の形状、即ち各振動枝の長
さ、幅によって、また、電極のパターン寸法によって各
振動の共振器周波数によって調整され、この制御に細心
な注意を払う必要がある。

【００１８】次に、表面に配線パターン５３、５４、８
３、８４及び導電性スペーサー５３ａ、８３ａを有する
基台２０を形成する。

【００１９】次に、圧電振動素子１０の中間保持枝５、
８の下主面に形成された駆動入力電極５２、検出出力電
極８２と導電性スペーサー５４ａ、８４ａとの間に半田
などの導電性接着材を介在させて、基台２０と圧電振動
素子１０との機械的な接合及び電気な接続を行う。

【００２０】最後に、圧電振動素子１０の中間保持枝
５、８の上主面に形成された駆動入力電極５１、検出出
力電極８１と所定配線パターン５３、８３間とをワイヤ
ボンディング細線５３ｂ、８３ｂによって接続処理し
て、圧電振動素子１０と基台２０とが一体化した圧電振
動体１が達成される。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】ここで、角速度を正確
に検出するためには、検出感度が高いことが必要があ
り、具体的には、駆動側振動部１Ａで発生する音叉振動
の固有共振周波数ｆａと、検出側振動部１Ｂのバタ足振
動の固有共振周波数ｆｂの変位差Δｆを例えば２５０Ｈ
ｚとなるようすることが重要である。

【００２２】しかし、上述の圧電振動素子１０の各振動
部１Ａ、１Ｂの固有共振周波数ｆａ、ｆｂを、圧電基板
１１の形状や各電極３１〜３４、４１〜４４、６１〜６
４、７１〜７４を厳密に制御しても、製造工程の圧電振
動素子１０と基台２０との接合工程で、特に導電性接着
材５４ｂ、８４ｂの接合状況、硬化の挙動によって、各
固有共振周波数ｆａ、ｆｂが変動してしまい、その結
果、駆動側振動部の音叉振動の固有共振周波数ｆａと検
出側振動部のバタ足振動の固有共振周波数ｆｂとの変位
差Δｆに変動が発生してしまい、出力が感度低下してし
まうという問題点があった。

【００２３】本発明は、上述の問題点に鑑みて案出され
たものであり、その目的は、基台に圧電振動素子を接合
した後であっても、各振動部の振動固有共振周波数ｆ
ａ、ｆｂの変位差Δｆの一定の値にすることができ、出
力感度の高く、且つ製造工程が簡略化する圧電振動体の
製造方法を提供することである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明は、駆動電極が形
成された駆動振動枝、駆動入力電極が形成された入力枝
及び補強枝とから成る駆動側振動部と、検出電極が形成
された検出振動枝、検出出力電極が形成された出力枝及
び補強枝とから成る検出側振動部とが、中央結合基部の
対向しあう一対の端面に夫々一体的に配置されて成る圧
電振動素子と、前記駆動入力電極及び検出出力電極と電
気的に接続される配線パターンを有し、且つ前記圧電振
動素子を搭載する基台とから成る圧電振動体の製造方法
において、前記圧電振動素子を、基台上に前記駆動入力
電極及び検出出力電極が配線パターンと電気的に接続す
るようにして搭載する工程と、前記圧電振動素子の駆動
側振動部及び又は検出側振動部の補強枝を、夫々の振動
部の共振周波数が所定値となるように研磨加工する工程
と、から成る圧電振動体の製造方法である。

【００２５】

【作用】本発明によれば、駆動側振動部、検出側振動部
の周波数調整は、各振動部を構成する各補強枝の先端部
の研磨・除去によって行っている。その結果、各振動部
の振動固有周波数ｆａ、ｆｂが任意に調整でき、変位差
Δｆを厳密に調整できる。従って、出力感度に高さに起
因する変位差Δｆを最適な値にすることができ、出力感
度が高い圧電振動体が得られる。

【００２６】この補強枝の研磨・除去は、補強枝の先端
部で行われるため、実質的に中央結合基部の幅方向の寸
法を減少させるものではない。従って、中央結合基部の
剛性を低下させ、機械的共振尖鋭度Ｑがさせることが一
切ない。

【００２７】また、この補強枝は、音叉振動を直接発生
させる駆動電極及びバタ足振動の振動から電気信号に変
換する駆動電極が全く形成されていないことから、研磨
・除去による機械的な衝撃などが、これらの電極に損傷
や剥離などを与えることが一切ないため、その研磨が非
常に迅速且つ簡単に行うことができる。

【００２８】この周波数調整は、圧電振動素子を基台に
接合した後に行うため、結果として、基台と圧電振動素
子との接合によって生じる周波数の変動をキャンセルし
て行われるため、実用的に高い感度の圧電振動体とな
る。

【００２９】以上のように、出力感度の高く、且つ製造
工程が簡略化となる圧電振動体の製造方法である。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の圧電振動体を図面
を用いて説明する。

【００３１】図１は本発明の圧電振動体の外観斜視図で
あり、図２は側面図であり、図３は圧電振動体を構成す
る圧電振動素子の下面側の斜視図であり、図４（ａ）は
圧電振動体の駆動側振動部の電気的接続状況を説明する
概略図であり、図４（ｂ）は圧電振動体の検出側振動部
の電気的接続状況を説明する概略図である。

【００３２】本発明の圧電振動体１は、圧電振動素子１
０と、該圧電振動素子１０を搭載する基台２０とから構
成され、圧電振動素子１０は、所定形状の圧電基板１１
と所定形状の各電極、引回電極等が形成されて構成され
ている。

【００３３】圧電振動素子１０は駆動側振動部１Ａと検
出側振動部１Ｂと中央結合基部２とから構成されてい
る。この駆動側振動部１Ａ、検出側振動部１Ｂ、中央結
合基部２の形状は、圧電基板１１の形状によって決定さ
れ、例えば水晶の結晶分極軸に応じて所定カット、例え
ばＺカットされた水晶基板などが例示できる。その他に
所定方向に分極処理された圧電性セラミック基板なども
例示できる。

【００３４】駆動側振動部１Ａは、２つの駆動振動枝
３、４、中間保持枝５、２つの補強枝９１、９２から成
り、駆動振動枝３、４、中間保持枝５、補強枝９１、９
２は夫々中央結合基部２の一方側から同一方向に延びて
いる。そして、中間保持枝５を中心にして、幅方向側に
駆動振動枝３、４、補強枝９１、９２が配置されてい
る。

【００３５】検出側振動部１Ｂは、２つの検出振動枝
６、７、中間保持枝８、２つの補強枝９３、９４から成
り、検出振動枝６、７、中間保持枝８、補強枝９３、９
４は、中央結合基部２の他方側に、即ち、上述の駆動振
動枝３、４、中間保持枝５、補強枝９３、９４と別の方
向に逆方向に延びている。そして、中間保持枝８を中心
にして、幅方向側に検出振動枝６、７、補強枝９３、９
４が配置されている。

【００３６】従って、中間結合基部２の幅方向の寸法
は、最も外側にしている枝、図では、補強枝９１−９
２、９３−９４によって決定される。

【００３７】駆動側振動部１Ａとなる駆動振動枝３、
４、中間保持枝５、検出側振動部１Ｂとなる検出振動枝
６、７、中間保持枝８及び中央結合基部２の主面及びま
たは側面には夫々各種所定電極が形成されている。尚、
この所定電極は、例えばクロム、Ａｕなどの蒸着やスッ
パタリングなどの薄膜技法によって形成されている。

【００３８】駆動側振動部１Ａについて説明すると、２
つの駆動振動枝３、４の各４枝面には、所定駆動信号を
振動に変換させるための駆動電極３１〜３４、４１〜４
４が形成されている。また、中間保持枝５の上下両主面
には駆動信号が入力される駆動入力電極５１、駆動入力
電極５２が形成されている。

【００３９】例えば、図４（ａ）に示すように、駆動振
動枝３、４の４枝面に面に形成された駆動電極は、互い
に対向する電極が同電位となるように、また、駆動振動
枝３と駆動振動枝４とでは、互いに対象となるなるよう
に配置されて、同一電位となる４つの駆動電極が１つの
駆動入力電極に接続されている。即ち、駆動入力電極５
１は、駆動振動枝３の駆動電極３２、３４、駆動振動枝
４の駆動電極４１、４３とが同一電位となり、また、駆
動入力電極５２は、駆動振動枝３の駆動電極３１、３
３、駆動振動枝４の駆動電極４２、４２とが同一電位と
なっている。

【００４０】検出側振動部１Ｂについて説明すると、２
つの検出振動枝６、７及び中間保持枝８には、角速度に
対応するバタ足振動等を電気信号に変換するための検出
電極６１〜６４、７１〜７４が、中間保持枝８の上下主
面には変換された電気信号を外部回路に出力するための
検出出力電極８１、８２が夫々形成されている。

【００４１】振動枝６の一方主面には、第１の検出電極
６１と第２の検出電極６２とが振動枝６の長さ方向に所
定間隔を隔てて平行に並んで形成されており、振動枝７
の一方主面には第１の検出電極７１と第２の検出電極７
２とが振動枝７の長さ方向に所定間隔を隔てて平行に並
んで形成されており、同様に、振動枝６、７の他方主面
には第１の検出電極６３、７３と第２の検出電極６４、
７４とが平行に並んで形成されている。検出振動枝６、
７の上下主面に形成された互いに平行な検出電極は、互
いに異なる電位となるように配置され、同一電位が中間
保持枝８の検出出力電極８１、８２に接続されている。

【００４２】例えば、図４（ｂ）に示すように、振動枝
６の検出電極６１、６４、振動枝７の検出電極７１、７
４とが同一電位となり、検出出力電極８１に接続され、
振動枝６の検出電極６２、６３、振動枝７の検出電極７
２、７３とが同一電位となり、検出出力電極８２に接続
されている。

【００４３】このような図４（ａ）、（ｂ）の電気的な
接続を達成するために、中央結合基部２及び駆動側振動
部１Ａの振動枝３、４の先端部、検出側振動部１Ｂの振
動枝６、７の先端部には、各種引回電極が形成されてい
る。

【００４４】基台２０は、例えばアルミナセラミックな
どの絶縁基板２７と、配線パターン５３、５４、８３、
８４とを含んで構成されている。この配線パターン５
３、５４、８３、８４は、Ａｇ系（単体または合金）や
Ｃｕ系導体ペーストの焼きつけによって形成されてい
る。

【００４５】配線パターン５３は、駆動側振動部１Ａの
中間保持枝５の近傍位置にまで延出されている。配線パ
ターン５４は、駆動側振動部１Ａの中間保持枝５の下部
位置にまで延出されており、さらに、導電性スペーサー
５４ａが配置されている。

【００４６】配線パターン８３は、検出側振動部１Ｂの
中間保持枝８の近傍位置にまで延出されている。配線パ
ターン８４は、検出側振動部１Ｂの中間保持枝８の下部
位置にまで延出されており、さらに、導電性スペーサ８
４ａが配置されている。

【００４７】また、配線パターン５３、５４、８３、８
４の一部は、絶縁基板２７の端部にまで延出して、端子
電極となっている。

【００４８】このような構造の基台２０上に、圧電振動
素子１０が搭載される。

【００４９】具体的には、駆動側振動部１Ａの中間保持
枝５の下主面に形成された駆動入力電極５２と導電性ス
ペーサ５４ａとが半田などの導電性接着材５４ｂを介し
て電気的に接続され、且つ機械的に接合されている。検
出側振動部１Ｂの中間保持枝８の下主面に形成された検
出出力電極８２と導電性スペーサ８４ａとが半田などの
導電性接着材８４ｂを介して電気的に接続され、且つ機
械的に接合されている。

【００５０】同時に、駆動側振動部１Ａの中間保持枝５
の上主面に形成された駆動入力電極５１と配線パターン
５３とがワイヤボンディング細線５３ｂを介して電気的
に接続され、且つ機械的に接合されている。検出側振動
部１Ｂの中間保持枝８の上主面に形成された検出出力電
極８１と配線パターン５３とがワイヤボンディング細線
５３ｂを介して電気的に接続され、且つ機械的に接合さ
れている。

【００５１】上述の構造の圧電振動体１において、駆動
入力電極５１、５２間に、所定駆動交番電圧を与えと、
駆動側振動部１Ａに、図中実線矢印のように、また次の
瞬間、図中点線矢印のように音叉振動が発生する。

【００５２】この状態で、圧電振動体１全体に、回転運
動が加わると、コリオリ力が作用して、例えば図４に示
す検出側振動部１Ｂには、図中実線矢印のように、また
次の瞬間、図中点線矢印のようにバタ足振動が発生す
る。

【００５３】また、上述したように、検出側振動部１Ｂ
の振動枝６、７の各主面には、第１の検出電極６１、６
３、７１、７３と第２の検出電極６２、６４、７２、７
４とが平行に並設されているため、このバタ足振動によ
って、振動枝６の一方主面の第１の検出電極６１と第２
の検出電極６２との間に、振動枝７の一方主面の第１の
検出電極７１と第２の検出電極７２との間に、振動枝６
の他方主面の第１の検出電極６３と第２の検出電極６４
との間に夫々電位差が発生する。

【００５４】この電位は、中間保持枝８に形成された２
つの検出出力電極８１と８２との間から導出されること
になる。

【００５５】そして、この検出出力電極８１、８２から
得られる信号を、増幅器（オペアンプ）などを含む外部
回路（上記基台２０の一部に形成してもよい）で処理す
ることによって、角速度に対応する電気的な検出信号を
得ることができる。

【００５６】このような検出される信号の感度を向上さ
せるためには、駆動側振動部１Ａの音叉振動の固有共振
周波数ｆａと、検出側振動部１Ｂのバタ足振動の固有共
振周波数ｆｂと、その両固有共振周波数ｆａ、ｆｂとの
変位差Δｆを制御することが重要である。

【００５７】例えば、駆動側振動部１Ａの音叉振動の固
有共振周波数ｆａは、例えば２５．６ＫＨｚ、検出側振
動部１Ｂのバタ足振動の固有共振周波数ｆｂは、例えば
２５．３５ＫＨｚ、その両固有共振周波数ｆａ、ｆｂと
の変位差Δｆを２５０Ｈｚとする。

【００５８】駆動側振動部１Ａの音叉振動の固有共振周
波数ｆａと検出側振動部１Ｂのバタ足振動の固有共振周
波数ｆｂを相違させることによって、各振動部１Ａ、１
Ｂに発生する各振動が、中間結合基部２を介して、他の
振動部１Ｂ、１Ａに伝達しないようにしている。実際に
は、例えば、２００Ｈｚ以上変位するようにする。

【００５９】また、駆動側振動部１Ａの音叉振動の固有
共振周波数ｆａと検出側振動部１Ｂのバタ足振動の固有
共振周波数ｆｂとの変位差Δｆは、出力感度に大きく起
因するものであり、種々の実験では、３００Ｈｚ以下が
好ましい。

【００６０】従って、最も安定した動作ができ、しか
も、出力感度を高めるためには、変位差Δｆを２００〜
３００Ｈｚとすることが重要となる。

【００６１】このような圧電振動体１の製造方法を図５
を用いて説明する。

【００６２】図５の（ａ）の工程によって、圧電振動素
子１０の圧電基板１１を形成する。

【００６３】例えば、矩形状の圧電基板１１を、その長
手方向の両端面から、駆動側振動部１Ａを構成する振動
枝３、４、中間保持枝５、補強枝９１、９２の５つの枝
を仕切るように、また、検出側振動部１Ｂを構成する振
動枝６、７、中間保持枝８、補強枝９３、９４の５つの
枝を仕切るように、夫々に４つの切り込みを形成する。

【００６４】この切り込みはワイヤソーなどで形成す
る。

【００６５】図５の（ｂ）の工程によって、所定形状の
圧電基板１１の各電極３１〜３４、４１〜４４、６１〜
６４、７１〜７４、５１、５２、８１、８２、各種引回
電極をスパッタリングなどの薄膜技法によって形成す
る。これまでの工程によって圧電振動素子１０が一応形
成される。

【００６６】この（ａ）の工程、（ｂ）の工程では、各
振動部１Ａ、１Ｂの固有振動の共振周波数ｆａ、ｆｂに
応じて、各枝の寸法、電極パターンが厳密に制御され
る。

【００６７】図５の（ｃ）の工程によって、圧電振動素
子１０の駆動側振動部１Ａ、検出側振動部１Ｂの固有共
振周波数ｆａ、ｆｂの粗調整が行われる。具体的には、
駆動側振動部１Ａ、検出側振動部１Ｂを構成する補強枝
９１、９２、９３、９４の先端部分（先端の端面及び先
端寄りの側面側端面）を研磨・除去して、実質的に補強
枝９１、９２、９３、９４の質量を減少させることによ
って行われる。

【００６８】この周波数の粗調整は、例えば水晶板を用
いた場合、水晶のブランクによって、基板自身で大きな
特性変動が発生してしまう。さら、両振動の伝搬を防止
するための充分な周波数の変位差Δｆを確保するもので
あり、また、後述する周波数の微調整による調整幅を小
さくするために行われる。

【００６９】また、図５の（ｄ）の工程によって基台２
０を形成する。即ち、所定形状の絶縁基板２７の表面
に、所定導電性ペーストの印刷、焼きつけにより配線パ
ターン５３、５４、８３、８４を形成し、さらに、表面
配線パターン５４、８４の一部に導電性スペーサー５４
ａ、８４ａを導電性接着材などを介して配置・固定す
る。

【００７０】また、図５の（ｅ）の工程によって、上述
の周波数の粗調整を施した圧電真振動素子１０を基台２
０に搭載する。具体的には、圧電振動素子１０の駆動入
力電極５２、検出出力電極８２の表面に半田などの導電
性接着材５４ｂ、８４ｂを塗布しておき、または、基台
２０の導電性スペーサー５４ａ、８４ａ上に半田などの
導電性接着材５４ｂ、８４ｂを塗布しておき、その後、
導電性スペーサー５４ａ、８４ａと圧電振動素子１０の
駆動入力電極５２、検出出力電極８２とを合致させて、
上述の導電性接着材５４ｂ、５４ｂを介して強固に接合
する。

【００７１】また、図５の（ｆ）の工程によって、圧電
振動素子１０の駆動入力電極５１、検出出力電極８１
と、基台２０の配線パターン５３、８３とを電気的に接
続する。具体的にはこの両者をワイヤボンディング細線
５３ｂ、８３ｂを用いて行う。

【００７２】これにより、一応圧電振動素子１０と基台
２０とが一体化した圧電振動体１が形成されることにな
る。

【００７３】次に、図５の（ｇ）の工程によって、基台
２０に搭載された圧電振動素子１０の周波数の微調整を
行う。

【００７４】これは、先の（ｃ）の工程で、周波数の粗
調整を行ったが、（ｅ）の工程で、特に圧電振動素子１
０と固着される導電性接着材５４ｂ、８４ｂの硬化挙動
などによって圧電振動素子１０に応力が与えられ、その
結果、若干の周波数の変動が発生してしまうことにな
る。例えば、先の（ｃ）の工程で、駆動側振動部１Ａの
音叉振動の固有共振周波数ｆａと検出側振動部１Ｂのバ
タ足振動の固有共振周波数ｆｂと周波数変差を２５０Ｈ
ｚに調整しても、先の（ｅ）の工程の接合によって、±
１０％程度変動が発生してしまう。

【００７５】この圧電振動素子１０を基台２０に搭載す
ることによって発生する両振動部１Ａ、１Ｂの振動の固
有共振周波数ｆａ、ｆｂの変位差Δｆを、この工程によ
って微調整を行うものである。

【００７６】仮に、周波数の変位差Δｆを広げたい場合
は、振動周波数の高い側である例えば駆動側振動部１Ａ
を構成する補強枝９１、９２を研磨・除去処理して、質
量が減少させて、駆動側振動部１Ａの周波数を高くすれ
ばよい。また、周波数の変位差Δｆを狭くしたい場合
は、振動周波数の低い側である例えば検出側振動部１Ｂ
を構成する補強枝９３、９４を研磨・除去処理して、質
量が減少させて、検出側振動部１Ｂの周波数を高くすれ
ばよい。また、両振動部１Ａ、１Ｂを構成する補強枝９
１〜９４を、異なる量だけ研磨除去しても構わない。

【００７７】本発明において上述の周波数の調整を、圧
電振動素子１０の駆動側振動部１Ａ及び検出側振動部１
Ｂを構成する補強枝９１〜９４の先端部の研磨・除去に
よって行われる。

【００７８】この駆動側振動部１Ａ側の補強枝９１、９
２においては、音叉振動を発生するための駆動電極３１
〜３４、４１〜４４が形成されておらず、また、検出側
振動部１Ｂの補強枝９３、９４においては、バタ足振動
を電気的な信号が変換するための検出電極６１〜６４、
７１〜７４が形成されていないため、この補強枝９１〜
９４の先端の一部や側面の一部を研磨・除去したたとこ
ろで、各電極３１〜３４、４１〜４４、６１〜６４、７
１〜７４を機械的に破損させたり、剥離を発生させたり
することが一切ない。

【００７９】また、補強枝９１〜９４の一部を研磨・除
去して周波数を調整しても、中央結合基部２に相当する
領域までの大きな研磨、除去は行われないため、幅の広
い中央結合基部２０の剛性を低下させることもない。

【００８０】次に、図６に、研磨・除去の概要について
説明する。

【００８１】研磨・除去治具は、２つの円柱状、または
球状の回転する砥石６８、６９を有している。この２つ
の砥石６８、６９は、互いの曲面が所定間隔Ｗ、例えば
圧電振動素子１０の振動枝３、４、６、７の最大幅ｗよ
りも広い幅となっている。

【００８２】そして、圧電振動素子１０の特性をモニタ
リングしながら、圧電振動素子１０を、２つの砥石６
８、６９間に、その駆動側振動部１Ａ側の端面及び／ま
たは検出側振動部１Ｂ側の端面か砥石６８、６９の曲面
と略直交するように所定量だけ挿入する。

【００８３】これにより、圧電振動素子１０の挿入の進
行方向側に位置する振動部、例えば駆動側振動部１Ａの
外側に位置する補強枝、例えば９１、９２の先端が研磨
されることになる。実際には、補強枝９１、９２の先端
の端面の一部及び側面側端面の一部が研磨・除去される
ことになる。

【００８４】この研磨・除去による圧電振動素子１０の
特性の変化をモニタリングして、所定値となった時に、
圧電振動素子１０を２つの砥石６８、６９間から抜き出
す。

【００８５】これは、例えば周波数の変動差の調整方向
によって、駆動側振動部１Ａ側の端面から２つの砥石６
８、６９間に挿入するか、また、検出側振動部１Ｂ側の
端面から２つの砥石６８、６９間に挿入するか、また
は、両振動部１Ａ、１Ｂの両方の端面で研磨・除去しな
くてはならないかを判断すればよい。

【００８６】特に、図５の（ｇ）の微調整の周波数調整
時には、圧電振動素子１０に基台２０が接合されている
状態であるため、砥石６８、６９の下端部が、圧電振動
体１の厚み方向で、圧電振動素子１０と基台２０との間
の空間部分に位置するように、砥石６８、６９又は圧電
振動体１の高さを調整して、研磨・除去処理を行う必要
がある。

【００８７】以上のように、本発明によれば、圧電振動
体１の特性は、各圧電振動体１間でのばらつきが全くな
くなる。また、例えば水晶ブランクがあったとしても、
研磨除去処理によって特性が画一化して、特性が安定し
たものとなる。

【００８８】また、上述の周波数の調整が、実質的に振
動と無関係な補強枝９１〜９４で行われることにより、
その調整作業が非常に簡単となり、特に作業効率が大き
く向上する。

【００８９】また、基台２０に圧電振動素子１０を接合
した後に、周波数の調整処理を行うため、基板２０と圧
電振動素子１０との接合構造、接合方法の自由度が向上
することになり、製造方法が簡略化する。

【００９０】尚、上述の実施例では、圧電振動素子１０
の幅方向の外側に補強枝を配置した場合の研磨方法を図
６に用いて説明したが、例えば補強枝を複数並設された
各枝の内部寄りに形成しても構わない。この場合、研磨
用の砥石の径を、概略補強枝の幅と同じに設定し、補強
枝の先端面から徐々に研磨、除去するようにしても構わ
ない。

【００９１】また、特に基台２０の配線パターンと圧電
振動素子１０の電気的な接続構造は種々考えられ、基台
２０の接続・接合構造も種々変更かのであり、これによ
って、機械的な接合工程と電気的な接続工程を同時に行
ったり、図５に示す製造方法からその一部を変更しても
構わない。

【００９２】また、検出部振動部１Ｂで発生するバタ足
振動を電気信号に変換するための電極の構造も種々に変
更することができる。

【００９３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、圧電振
動素子を基台に搭載して成る圧電振動体の製造方法であ
って、圧電振動素子を基台に搭載した後に、各振動部を
構成する補強枝の先端部を研磨・除去によって周波数の
調整を行うので、完成した圧電振動体の特性のバラツキ
が実質的になくなる。

【００９４】また、接合構造、接合方法による周波数の
変動を修正できるため、接合方法、接合構造の採用自由
度が向上して、製造方法が簡単となる。

【００９５】さらに、研磨・除去する対象が補強枝であ
り、振動に関係する電極が一切に形成されていないた
め、振動に関係する電極に機械的な損傷・剥離などを発
生させることがないので、迅速且つ安定した研磨・除去
処理を行うことができ、製造工程を簡単とすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧電振動体の外観斜視図である。

【図２】圧電振動体の側面図である。

【図３】圧電振動体を構成する圧電振動素子の下面側斜
視図である。

【図４】（ａ）は、駆動側振動部の電気的接続状態を説
明する概略図であり、（ｂ）は検出側振動部の電気的接
続状態を説明する概略図である。

【図５】本発明の製造方法を説明する工程図である。

【図６】本発明の周波数の調整方法を説明するための概
略図である。

【符号の説明】

１・・・・・圧電振動体 １０・・・・圧電振動素子 ２０・・・・基台 １１・・・・圧電基板 １Ａ・・・・駆動側振動部 １Ｂ・・・・検出側振動部 ２・・・・・中央結合基部 ３、４・・・・・駆動側振動部の振動枝 ５・・・・・駆動側振動部の中間保持枝 ６、７・・・・・検出側振動部の振動枝 ８・・・・・検出側振動部の中間保持枝 ９１、９２、９３、９４・・・補強枝 ３１〜３４、４１〜４４・・・・駆動電極 ６１〜６４、７１〜７４・・・・検出電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動電極が形成された駆動振動枝、駆動
   入力電極が形成された入力枝及び補強枝とから成る駆動
   側振動部と、 検出電極が形成された検出振動枝、検出出力電極が形成
   された出力枝及び補強枝とから成る検出側振動部とが、
   中央結合基部の対向しあう一対の端面に夫々一体的に配
   置されて成る圧電振動素子と、 前記駆動入力電極及び検出出力電極と電気的に接続され
   る配線パターンを有し、且つ前記圧電振動素子を搭載す
   る基台とから成る圧電振動体の製造方法において、 前記圧電振動素子を、基台上に前記駆動入力電極及び検
   出出力電極が配線パターンと電気的に接続するようにし
   て搭載する工程と、 前記圧電振動素子の駆動側振動部及び又は検出側振動部
   の補強枝を、夫々の振動部の共振周波数が所定値となる
   ように研磨加工する工程と、から成ることを特徴とする
   圧電振動体の製造方法。