KR101276076B1 - 진동편, 주파수 조정 방법, 진동자, 진동 디바이스 및, 전자 기기 - Google Patents

진동편, 주파수 조정 방법, 진동자, 진동 디바이스 및, 전자 기기 Download PDF

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Abstract

(과제) 주파수 조정을 간단하고 그리고 고정밀도로 행할 수 있는 진동편, 주파수 조정 방법을 제공하는 것, 그리고 이 진동편을 구비하는 신뢰성이 우수한 진동자, 진동 디바이스 및 전자 기기를 제공하는 것이다.
(해결 수단) 본 발명의 진동편은, 기부와 기부로부터 Y축 방향으로 연출(延出)됨과 함께, Y축 방향으로 직교하는 Z축 방향으로 굴곡 진동하는 진동 아암(28)과, 진동 아암(28) 상에 형성되고, 에너지선의 조사에 의해 일부 또는 전부가 제거됨으로써 질량을 감소시켜, 진동 아암(28)의 공진 주파수를 조정하는 제1 질량부(51) 및 제2 질량부(54)를 갖고, 제1 질량부(51)는, 진동 아암(28)의 제1 면(281) 상에 형성되고, 제2 질량부(54)는, 진동 아암(28)의 제2 면(282) 상에 형성되고, 제1 질량부(51) 및 제2 질량부(54)는, Z축 방향으로부터 보았을 때에, 서로 겹치지 않는 부분을 갖는다.

Description

진동편, 주파수 조정 방법, 진동자, 진동 디바이스 및, 전자 기기{VIBRATOR ELEMENT, VIBRATOR, VIBRATION DEVICE, ELECTRONIC APPARATUS, AND FREQUENCY ADJUSTMENT METHOD}
본 발명은, 진동편, 주파수 조정 방법, 진동자, 진동 디바이스 및 전자 기기에 관한 것이다.
수정 발진기 등의 진동 디바이스로서는, 복수의 진동 아암(vibrator arm)을 구비하는 음차형(音叉型)의 진동편을 구비하는 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
예를 들면, 특허문헌 1에 기재된 진동편은, 기부(基部)와 이 기부로부터 서로 평행이 되도록 연출(延出)되는 3개의 진동 아암과, 각 진동 아암 상에 하부 전극막, 압전체막 및 상부 전극막이 이 순서로 성막되어 구성된 압전체 소자를 갖는다. 이러한 진동편에 있어서, 각 압전체 소자는, 하부 전극막과 상부 전극막과의 사이에 전계가 인가됨으로써, 압전층을 신축시켜, 진동 아암을 기부의 두께 방향(소위 면외 방향)으로 굴곡 진동시킨다.
이러한 진동편에 있어서는, 일반적으로, 진동 아암의 선단부(先端部) 상에 금속막을 형성하고, 금속막의 일부를 레이저광의 조사에 의해 제거하여, 진동 아암의 굴곡 진동의 주파수(공진 주파수)의 조정이 행해진다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).
예를 들면, 특허문헌 2에 기재된 주파수 조정 방법에서는, 판 형상을 이루는 진동 아암의 양 판면 상에 각각 동일한 패턴으로 주파수 조정용의 금속막이 성막되어 있다. 그리고, 레이저광의 조사에 의해, 진동 아암의 한쪽 판면 상의 금속막의 일부와 다른 한쪽 판면 상의 금속막의 일부를 동시에 제거하여 초벌 조정을 행하고, 그 후, 아르곤 이온 빔의 조사에 의해, 금속 아암의 한쪽 판면 상의 금속막의 일부를 추가로 제거하여 미세조정을 행한다.
그러나, 특허문헌 2에 기재된 주파수 조정 방법에서는, 진동 아암의 한쪽 판면 상의 금속막과 다른 한쪽 판면 상의 금속막이 서로 동일한 패턴이기 때문에, 레이저광의 조사에 의해, 진동 아암의 한쪽 판면 상의 금속막과 다른 한쪽 판면 상의 금속막이 동시에 제거되어 버린다. 그 때문에, 레이저광의 조사에 의해, 진동 아암의 한쪽 판면 상의 금속막의 일부와 다른 한쪽 판면 상의 금속막의 일부를 따로따로 제거하는 것이 어렵고, 주파수의 미세조정이 어렵다는 문제가 있다.
그런데, 굴곡 진동자의 주파수 f는 f≒t／L2(t는 진동 아암의 진동 방향의 두께, L은 진동 아암의 신장 방향의 전체길이로 부여되고, 전술한 특허문헌 1에 기재된 바와 같은 면외 방향으로 진동 아암을 굴곡 진동시키는 진동편에 있어서 소형화를 도모하는 경우, 진동 아암의 길이 L을 짧게 하면, L을 작게 한 만큼, 진동 아암의 진동 방향(진동 아암의 두께 방향)의 두께 t를 얇게 할 필요가 있다. 구체적으로는 진동 아암의 진동 방향의 두께는 수 ㎛로 상당히 얇아지기 때문에, 진동 아암의 한쪽측으로부터 조사한 레이저광이 진동 아암의 다른 한쪽 면측에 도달하기 쉽다. 또한, 진동 아암의 두께가 얇을수록, 제거되는 금속막의 질량(감소하는 질량)에 대한 주파수의 변화량(상승량)이 커지기 때문에, 주파수의 미세조정이 어려워진다. 한편, 진동 아암을 기부의 두께 방향을 법선으로 하는 면 내에서 굴곡 진동시키는 일반적인 진동편에 있어서는, 진동 아암의 진동 방향의 두께 t는 진동 아암의 폭 방향이 되어, 진동 아암을 박판화(博板化)할 필요가 없기 때문에 전술한 바와 같은 문제는 발생하지 않는다. 이러한 점에서, 면외 방향으로 진동 아암을 굴곡 진동시키는 진동편에 있어서 전술한 바와 같은 주파수 조정 방법을 이용하면, 주파수 조정시에 레이저가 관통해 표리면(表裏面)의 금속막이 깎여 버려, 목적의 주파수로부터 어긋나 버린다는 문제가 현저해 진다.
일본공개특허공보 2009-5022호 일본공개특허공보 2008-160824호
본 발명의 목적은, 주파수 조정을 간단하고 그리고 고정밀도로 행할 수 있는 진동편, 주파수 조정 방법을 제공하는 것, 또한, 이 진동편을 구비하는 신뢰성이 우수한 진동자, 진동 디바이스 및 전자 기기를 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 전술한 과제의 적어도 일부를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 이하의 형태 또는 적용예로서 실현하는 것이 가능하다.
[적용예 1]
본 발명의 진동편은, 제1 방향과 당해 제1 방향에 직교하는 제2 방향을 포함하는 평면 상에 형성되는 기부와,
상기 기부로부터 상기 제1 방향으로 연출되는 진동 아암을 갖고,
상기 진동 아암은, 상기 평면의 법선 방향으로 굴곡 진동하고, 상기 굴곡 진동에 의해 압축 또는 신장되는 제1 면과, 상기 제1 면이 압축되었을 때에 신장되고 상기 제1 면이 신장되었을 때에 압축되는 제2 면을 갖고,
상기 제1 면에 제1 질량부가 형성됨과 함께, 상기 제2 면에 제2 질량부가 형성되고,
상기 제1 질량부 및 상기 제2 질량부의 적어도 한쪽은, 상기 법선 방향으로부터의 평면에서 볼 때, 다른 한쪽에 대하여 대향하지 않는 부분을 갖는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 예를 들면, 에너지선의 조사 위치에 따라서, 제1 질량부와 제2 질량부의 적어도 한쪽을(선택적으로) 제거할 수 있다. 그 때문에, 에너지선의 조사에 의한 제1 질량부 및 제2 질량부의 제거량을 고정밀도로 조정할 수 있다. 이와 같은 점에서, 주파수(공진 주파수) 조정을 간단하고 그리고 고정밀도로 행할 수 있다.
[적용예 2]
본 발명의 진동편에서는, 상기 제1 질량부 및 상기 제2 질량부는, 상기 법선 방향으로부터의 평면에서 볼 때 상기 제2 방향으로 서로 이웃하여 형성된 부분을 갖는 것이 바람직하다.
이에 따라, 제1 질량부 및 제2 질량부의 제1 방향(진동 아암의 길이 방향)에 있어서의 범위를 일치 또는 중복시킬 수 있다. 그 때문에, 제1 질량부 및 제2 질량부가 진동 아암의 길이 방향(제1 방향)에서 차지하는 길이를 억제할 수 있다.
[적용예 3]
본 발명의 진동편에서는, 상기 제1 질량부 및 상기 제2 질량부의 적어도 한쪽은, 띠 형상으로 형성된 것이 바람직하다.
이에 따라, 예를 들면, 에너지선을 제1 질량부 또는 제2 질량부에 대하여 일렬로 연속적으로 조사하는 것이 가능해져, 제1 질량부 또는 제2 질량부를 일괄하여 제거할 수 있다. 그 때문에, 제1 질량부 또는 제2 질량부를 소망량만 신속히 제거할 수 있다. 그 결과, 주파수 조정이 보다 간단하고 그리고 고정밀도로 된다.
[적용예 4]
본 발명의 진동편에서는, 상기 제1 질량부 및 상기 제2 질량부의 적어도 한쪽은, 간격을 두고 형성된 복수의 블록부를 갖는 것이 바람직하다.
이에 따라, 제1 질량부 또는 제2 질량부에 형성된 블록부의 제거량에 대한 진동 아암의 주파수의 변화량을 예측하는 것이 용이해진다. 그 결과, 주파수 조정이 보다 간단하고 그리고 고정밀도로 된다.
[적용예 5]
본 발명의 진동편에서는, 상기 제1 질량부 및 상기 제2 질량부는, 띠 형상으로 형성되고, 또한, 상기 법선 방향으로부터의 평면에서 볼 때 서로 교차하는 부분을 갖는 것이 바람직하다.
이에 따라, 제1 질량부 및 제2 질량부를 진동 아암에 형성할 때에, 제1 방향 및 제2 방향에서의 위치 결정에 고정밀도를 요구하지 않으며, 제1 방향 및 제2 방향을 포함하는 평면의 법선 방향으로부터 보았을 때에, 제1 질량부 및 제2 질량부가 서로 겹치지 않는 부분을 갖는 것이 된다.
[적용예 6]
본 발명의 진동편에서는, 상기 제2 질량부는, 상기 제1 질량부의 구성 재료보다도 비중이 작은 재료로 구성된 것이 바람직하다.
이에 따라, 제1 질량부의 제거량에 대한 진동 아암의 주파수(공진 주파수)의 변화량을, 제2 질량부의 제거량에 대한 진동 아암의 주파수(공진 주파수)의 변화량보다도 크게 할 수 있다. 그 때문에, 제1 질량부를 초벌 조정용, 제2 질량부를 미세조정용으로서 이용함으로써, 주파수 조정이 보다 간단하고 그리고 고정밀도로 된다.
[적용예 7]
본 발명의 진동편에서는, 상기 제1 질량부 및 상기 제2 질량부의 적어도 한쪽은, SiO2, Al, Al2O3, TiO2, Cr, Fe, Ni, Cu, Ag, Au 및, Pt 중 어느 것을 이용하여 구성된 것이 바람직하다.
금속 또는 절연 재료(예를 들면 세라믹스)는, 기상(氣相) 성막법에 의해 간단하고 그리고 고정밀도로 성막할 수 있다. 또한, 금속 또는 절연 재료로 구성된 막(추막(錘膜))은, 에너지선(특히 레이저)의 조사에 의해 간단하고 그리고 고정밀도로 제거할 수 있다. 이러한 점에서, 제1 질량부 및 제2 질량부를 각각 금속 또는 절연 재료를 성막하는 것에 의해 형성함으로써, 주파수 조정이 보다 간단하고 그리고 고정밀도로 된다.
[적용예 8]
본 발명의 진동편에서는, 상기 제1 질량부의 두께는, 상기 제2 질량부의 두께보다도 두꺼운 것이 바람직하다.
이에 따라, 제1 질량부의 제거량에 대한 진동 아암의 주파수(공진 주파수)의 변화량을, 제2 질량부의 제거량에 대한 진동 아암의 주파수(공진 주파수)의 변화량보다도 크게 할 수 있다. 그 때문에, 제1 질량부를 초벌 조정용, 제2 질량부를 미세조정용으로서 이용함으로써, 주파수 조정이 보다 간단하고 그리고 고정밀도로 된다.
[적용예 9]
본 발명의 진동편에서는, 상기 제1 질량부 및 상기 제2 질량부는, 상기 진동 아암의 선단 부근에 형성된 것이 바람직하다.
이에 따라, 제1 질량부 및 제2 질량부의 제거량에 대한 진동 아암의 주파수(공진 주파수)의 변화량을 크게 할 수 있다. 그 때문에, 주파수 조정을 효율적으로 행할 수 있다. 또한, 여진(勵振) 전극이나 압전체 소자는 진동 아암의 기단부(基端部)로부터 중앙 부근까지 형성되고, 진동 아암의 선단 부근의 비어있는 스페이스를 사용하여, 제1 질량부 및 제2 질량부의 설치에 유효하게 이용할 수 있다. 그 때문에, 진동 아암의 단척화, 나아가서는, 진동편의 소형화를 도모할 수 있다.
[적용예 10]
본 발명의 진동편에서는, 상기 진동 아암에는, 제1 전극층과 제2 전극층과의 사이에 배치된 압전체층이 형성된 것이 바람직하다.
이에 따라, 진동 아암 자체가 압전성을 갖고 있지 않거나, 진동 아암이 압전성을 갖고 있어도, 그 분극축이나 결정축의 방향이 소정 방향에서의 굴곡 진동에 적합하지 않거나 하는 경우라도, 진동 아암을 소정 방향으로 효율적으로 굴곡 진동시킬 수 있다. 또한, 진동 아암의 압전성의 유무, 분극축이나 결정축의 방향을 따지지 않기 때문에, 진동 아암을 구성하는 재료의 선택의 폭이 넓어지고, 그 결과, 진동 아암의 치수 정밀도를 간단하게 고정밀도로 할 수 있다. 그 결과, 진동 아암의 진동 특성을 양호하게 할 수 있다.
[적용예 11]
본 발명의 진동편에서는, 상기 진동 아암은, 상기 제2 방향으로 복수 늘어서서 형성되고, 서로 이웃하는 2개의 상기 진동 아암이 서로 반대 방향으로 굴곡 진동하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 서로 이웃하는 2개의 진동 아암의 누설 진동을 서로 상쇄시킬 수 있다. 그 결과, 진동 누설이 적은 진동편을 실현할 수 있다.
[적용예 12]
본 발명의 주파수 조정 방법은, 본 발명의 진동편을 준비하는 공정과,
상기 제1 질량부 및 상기 제2 질량부의 적어도 한쪽의 질량을 증감시켜, 상기 진동 아암의 공진 주파수를 조정하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 예를 들면, 에너지선의 조사 위치에 따라서, 제1 질량부와 제2 질량부를 따로따로(선택적으로) 제거할 수 있다. 그 때문에, 주파수(공진 주파수) 조정을 간단하고 그리고 고정밀도로 행할 수 있다.
[적용예 13]
본 발명의 진동자는, 본 발명의 진동편과,
상기 진동편을 수납한 패키지를 구비한 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 신뢰성이 우수한 진동자를 제공할 수 있다.
[적용예 14]
본 발명의 진동 디바이스는, 본 발명의 진동편과,
상기 진동편에 접속된 발진(發振) 회로를 구비한 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 신뢰성이 우수한 발진기 등의 진동 디바이스를 제공할 수 있다.
[적용예 15]
본 발명의 전자 기기는, 본 발명의 진동편을 구비한 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 신뢰성이 우수한 휴대 전화, 퍼스널 컴퓨터, 디지털 카메라 등의 전자 기기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 진동자를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 진동자를 나타내는 상면도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 진동자에 구비된 진동편을 나타내는 하면도이다.
도 4는, (a)는 도 2 중의 A－A선 단면도, (b)는 도 2 중의 B－B선 단면도이다.
도 5는 도 4(a)에 나타내는 제1 질량부 및 제2 질량부를 설명하기 위한 부분 확대도((a)는 표면도, (b)는 (a) 중의 C－C선 단면도)이다.
도 6은 도 2에 나타내는 진동편의 동작을 설명하기 위한 사시도이다.
도 7은 도 6에 나타내는 진동편의 주파수의 조정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 제1 질량부 및 제2 질량부를 설명하기 위한 부분 확대도((a)는 상면도, (b)는 (a) 중의 D－D선 단면도)이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 제1 질량부 및 제2 질량부를 설명하기 위한 부분 확대도((a)는 상면도, (b)는 (a) 중의 E－E선 단면도)이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 제1 질량부 및 제2 질량부를 설명하기 위한 부분 확대도((a)는 상면도, (b)는 (a) 중의 F－F선 단면도)이다.
도 11은 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 제1 질량부 및 제2 질량부를 설명하기 위한 부분 확대도((a)는 상면도, (b)는 (a) 중의 G－G선 단면도, (c)는 (a) 중의 H－H선 단면도)이다.
도 12는 본 발명의 진동편을 구비하는 전자 기기(노트형 퍼스널 컴퓨터)이다.
도 13은 본 발명의 진동편을 구비하는 전자 기기(휴대 전화기)이다.
도 14는 본 발명의 진동편을 구비하는 전자 기기(디지털 스틸 카메라)이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명의 진동편, 주파수 조정 방법, 진동자, 진동 디바이스 및 전자 기기를 첨부 도면에 나타내는 실시 형태에 기초하여 상세히 설명한다.
＜제1 실시 형태＞
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 진동자를 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 진동자를 나타내는 상면도이고, 도 3은 도 1에 나타낸 진동자에 구비된 진동편을 나타내는 하면도이고, 도 4에서, (a)는 도 2 중의 A－A선 단면도이고, (b)는 도 2 중의 B－B선 단면도이고, 도 5는 도 4(a)에 나타내는 제1 질량부 및 제2 질량부를 설명하기 위한 부분 확대도((a)는 상면도, (b)는 (a) 안의 C－C선 단면도)이고, 도 6은 도 2에 나타내는 진동편의 동작을 설명하기 위한 사시도이고, 도 7은 도 6에 나타내는 진동편의 주파수의 조정 방법을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 각 도면에서는, 설명의 편의상, 서로 직교하는 3개의 축으로서, X축, Y축 및 Z축을 도시하고 있다. 또한, 이하에서는, Y축에 평행한 방향(제1 방향)을 Y축 방향, X축에 평행한 방향(제2 방향)을 「X축 방향」, Z축에 평행한 방향(제1 방향과 제2 방향을 포함하는 평면의 법선 방향)을 Z축 방향이라고 한다. 또한, 이하의 설명에서는, 설명의 편의상, 도 1 중의 상측을 「상(上)」, 하측을 「하(下)」, 우측을 「우(右)」, 좌측을 「좌(左)」라고 한다.
도 1에 나타내는 진동자(1)는 진동편(2)과, 이 진동편(2)을 수납하는 패키지(3)를 갖는다.
이하, 진동자(1)를 구성하는 각 부를 순차로 상세히 설명한다.
(진동편)
우선, 진동편(2)에 대해서 설명한다.
진동편(2)은, 도 2에 나타내는 바와 같은 3각(脚) 음차형의 진동편이다. 이 진동편(2)은, 진동 기판(21)과, 이 진동 기판(21) 상에 형성된 압전체 소자(22, 23, 24) 및 접속 전극(41, 42)과, 제1 질량부(51, 52, 53) 및 제2 질량부(54, 55, 56)를 갖고 있다.
진동 기판(21)은 기부(27)와, 3개의 진동 아암(28, 29, 30)을 갖고 있다.
진동 기판(21)의 구성 재료로서는, 소망하는 진동 특성을 발휘할 수 있는 것이면, 특별히 한정되지 않으며, 각종 압전체 재료 및 각종 비압전체 재료를 이용할 수 있다.
예를 들면, 이러한 압전체 재료로서는, 수정, 탄탈산 리튬, 니오브산 리튬,붕산 리튬, 티탄산 바륨 등을 들 수 있다. 특히, 진동 기판(21)을 구성하는 압전체 재료로서는 수정(X컷 판, AT컷 판, Z컷 판 등)이 바람직하다. 수정으로 진동 기판(21)을 구성하면(즉 기부(27) 및 진동 아암(28, 29, 30)을 수정으로 구성하면), 진동 기판(21)의 진동 특성(특히 주파수 온도 특성)을 우수한 것으로 할 수 있다. 또한, 에칭에 의해 높은 치수 정밀도로 진동 기판(21)을 형성할 수 있다.
또한, 이러한 비압전체 재료로서는, 예를 들면, 실리콘, 석영 등을 들 수 있다. 특히, 진동 기판(21)을 구성하는 비압전체 재료로서는 실리콘이 바람직하다.실리콘으로 진동 기판(21)을 구성하면, 진동 기판(21)의 진동 특성이 우수한 것을 비교적 염가로 실현할 수 있다. 또한, 기부(27)에 집적 회로를 형성하는 등 하여, 진동편(2)과 다른 회로 소자와의 일체화도 용이하다. 또한, 에칭에 의해 높은 치수 정도로 진동 기판(21)을 형성할 수 있다.
이러한 진동 기판(21)에 있어서, 기부(27)는, Z축 방향을 두께 방향으로 하는 대략 판 형상을 이루고 있다. 또한, 도 1 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 기부 (27)는, 박육(薄肉;thin)으로 형성된 박육부(271)와, 이 박육부(271)보다도 후육(厚肉;thick)으로 형성된 후육부(272)를 갖고, 이들이 Y축 방향으로 늘어서서 형성되어 있다.
또한, 박육부(271)는, 후술하는 각 진동 아암(28, 29, 30)과 동일한 두께가 되도록 형성되어 있다. 따라서, 후육부(272)는, 그 Z축 방향으로의 두께가 각 진동 아암(28, 29, 30)의 Z축 방향으로의 두께보다도 큰 부분이다.
이러한 박육부(271) 및 후육부(272)를 형성함으로써, 진동 아암(28, 29, 30)의 두께를 얇게 하여 진동 아암(28, 29, 30)의 진동 특성을 향상시킴과 함께, 진동편(2)을 제조할 때의 핸들링성을 우수한 것으로 할 수 있다.
그리고, 기부(27)의 박육부(271)의 후육부(272)와는 반대측에는, 3개의 진동 아암(28, 29, 30)이 접속되어 있다.
진동 아암(28, 29)은, 기부(27)(박육부(271))의 X축 방향으로의 양단부에 접속되고, 진동 아암(30)은, 기부(27)(박육부(271))의 X축 방향으로의 중앙부에 접속되어 있다.
3개의 진동 아암(28, 29, 30)은, 서로 평행이 되도록 기부(27)로부터 각각 연출되어 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 3개의 진동 아암(28, 29, 30)은, 기부(27)로부터 각각 Y축 방향(Y축의 화살표 방향)으로 연출됨과 함께, X축 방향으로 늘어서서 형성되어 있다.
이 진동 아암(28, 29, 30)은, 각각, 긴 형상을 이루고, 그 기부(27)측의 단부(기단부)가 고정단이 되고, 기부(27)와 반대측의 단부(선단부)가 자유단이 된다.
또한, 각 진동 아암(28, 29, 30)은, 길이 방향으로의 전역에 걸쳐 폭이 일정하게 되어 있다 . 또한, 각 진동 아암(28, 29, 30)은, 폭이 상이한 부분을 갖고 있어도 좋다.
또한, 진동 아암(28, 29, 30)은, 서로 동일한 길이가 되도록 형성되어 있다. 또한, 진동 아암(28, 29, 30)의 길이는, 각 진동 아암(28, 29, 30)의 폭, 두께 등 에 따라서 설정되는 것으로, 서로 상이해도 좋다.
또한, 진동 아암(28, 29, 30)의 각 선단부에는, 필요에 따라서, 기단부보다도 횡단 면적이 큰 질량부(해머 헤드)를 형성해도 좋다. 이 경우, 진동편(2)을 보다 소형인 것으로 하거나, 진동 아암(28, 29, 30)의 굴곡 진동의 주파수를 보다 낮추거나 할 수 있다.
도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 이러한 진동 아암(28)의 상면(281) 상에는, 제1 질량부(51)가 형성되고, 또한, 진동 아암(28)의 하면(282) 상에는, 제2 질량부(54)가 형성되어 있다. 이 제1 질량부(51) 및 제2 질량부(54)는, 각각, 예를 들면, 에너지선의 조사에 의해 일부 또는 전부가 제거됨으로써 질량을 감소시켜, 진동 아암(28)의 공진 주파수를 조정하기 위한 것이다. 마찬가지로, 진동 아암(29)의 상면(291) 상에는, 제1 질량부(52)가 형성되고, 또한, 진동 아암(29)의 하면(292) 상에는, 제2 질량부(55)가 형성되어 있다. 또한, 진동 아암(30)의 상면(301) 상에는, 제1 질량부(53)가 형성되고, 또한, 진동 아암(30)의 하면(302) 상에는, 제2 질량부(56)가 형성되어 있다.
또한, 제1 질량부(51, 52, 53) 및 제2 질량부(54, 55, 56)에 대해서는, 뒤에 상세히 설명한다.
또한, 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 이러한 진동 아암(28) 상에는, 압전체 소자(22)가 형성되고, 또한, 진동 아암(29) 상에는, 압전체 소자(23)가 형성되고, 또한, 진동 아암(30) 상에는, 압전체 소자(24)가 형성되어 있다. 이에 따라, 진동 아암(28, 29, 30) 자체가 압전성을 갖고 있지 않거나, 진동 아암(28, 29, 30)이 압전성을 갖고 있어도, 그 분극축이나 결정축의 방향이 Z축 방향으로의 굴곡 진동에 적합하지 않거나 하는 경우라도, 비교적 간단하고 그리고 효율적으로, 각 진동 아암(28, 29, 30)을 Z축 방향으로 굴곡 진동시킬 수 있다. 또한, 진동 아암(28, 29, 30)의 압전성의 유무, 분극축이나 결정축의 방향을 따지지 않기 때문에, 각 진동 아암(28, 29, 30)의 재료의 선택의 폭이 넓어진다. 그 때문에, 소망하는 진동 특성을 갖는 진동편(2)을 비교적 간단하게 실현할 수 있다.
압전체 소자(22)는, 통전(通電)에 의해 신축되어 진동 아암(28)을 Z축 방향으로 굴곡 진동시키는 기능을 갖는다. 또한, 압전체 소자(23)는, 통전에 의해 신축되어 진동 아암(29)을 Z축 방향으로 굴곡 진동시키는 기능을 갖는다. 또한, 압전체 소자 (24)는, 통전에 의해 신축되어 진동 아암(30)을 Z축 방향으로 굴곡 진동시키는 기능을 갖는다.
이러한 압전체 소자(22)는, 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 진동 아암(28) 상에, 제1 전극층(221), 압전체층(압전 박막)(222), 제2 전극층(223)이 이 순서로 적층되어 구성되어 있다.
마찬가지로, 압전체 소자(23)는, 진동 아암(29) 상에, 제1 전극층(231), 압전체층(압전 박막)(232), 제2 전극층(233)이 이 순서로 적층되어 구성되어 있다. 또한, 압전체 소자(24)는, 진동 아암(30) 상에, 제1 전극층(241), 압전체층(압전 박막)(242), 제2 전극층(243)이 이 순서로 적층되어 구성되어 있다.
이하, 압전체 소자(22)를 구성하는 각 층을 순차로 상세히 설명한다. 또한, 압전체 소자(23, 24)의 각 층의 구성에 대해서는, 압전체 소자(22)와 동일하기 때문에, 그 설명을 생략한다.
［제1 전극층］
제1 전극층(221)은, 기부(27) 상으로부터 진동 아암(28) 상에 그 연출 방향(Y축 방향)을 따라서 연출되어 형성되어 있다.
본 실시 형태에서는, 진동 아암(28) 상에 있어서, 제1 전극층(221)의 길이는, 진동 아암(28)의 길이보다도 짧아져 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 제1 전극층(221)의 길이는, 진동 아암(28)의 길이의 2/3 정도로 설정되어 있다. 또한, 제1 전극층(221)의 길이는, 진동 아암(28)의 길이의 1/3∼1 정도로 설정할 수 있다.
이러한 제1 전극층(221)은, 금(Au), 금 합금, 백금(Pt), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금, 은(Ag), 은 합금, 크롬(Cr), 크롬 합금, 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 니오브(Nb), 텅스텐(W), 철(Fe), 티탄(Ti), 코발트(Co), 아연(Zn), 지르코늄(Zr) 등의 금속 재료에 의해 형성할 수 있다.
그 중에서도, 제1 전극층(221)의 구성 재료로서는, 금을 주재료로 하는 금속(금, 금 합금), 백금을 이용하는 것이 바람직하고, 금을 주재료로 하는 금속(특히 금)을 이용하는 것이 보다 바람직하다.
Au는, 도전성(導電性)이 우수하고(전기 저항이 작고), 산화에 대한 내성이 우수하기 때문에, 전극 재료로서 적합하다. 또한, Au는 Pt에 비하여 에칭에 의해 용이하게 패터닝할 수 있다. 게다가, 제1 전극층(221)을 금 또는 금 합금으로 구성함으로써, 압전체층(222)의 배향성을 높일 수도 있다.
또한, 제1 전극층(221)의 평균 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 1∼300㎚ 정도인 것이 바람직하고, 10∼200㎚인 것이 보다 바람직하다. 이에 따라, 제1 전극층(221)이 압전체 소자(22)의 구동 특성이나 진동 아암(28)의 진동 특성에 악영향을 주는 것을 방지하면서, 전술한 바와 같은 제1 전극층(221)의 도전성을 우수한 것으로 할 수 있다.
또한, 예를 들면 제1 전극층(221)을 금으로 구성하고, 진동 기판(21)을 수정으로 구성한 경우, 이들의 밀착성이 낮다. 그 때문에, 이러한 경우, 제1 전극층(221)과 진동 기판(21)과의 사이에는, Ti, Cr 등으로 구성된 하지층(base)을 형성하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 하지층과 진동 아암(28)과의 밀착성 및, 하지층과 제1 전극층(221)과의 밀착성을 각각 우수한 것으로 할 수 있다. 그 결과, 제1 전극층(221)이 진동 아암으로부터 박리되는 것을 방지하여, 진동편(2)의 신뢰성을 우수한 것으로 할 수 있다.
이 하지층의 평균 두께는, 하지층이 압전체 소자(22)의 구동 특성이나 진동 아암(28)의 진동 특성에 악영향을 주는 것을 방지하면서, 전술한 바와 같은 밀착성을 높이는 효과를 발휘할 수 있다면, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 1∼300㎚정도인 것이 바람직하다.
［압전체층］
압전체층(222)은, 제1 전극층(221) 상에 진동 아암(28)의 연출 방향(Y축 방향)을 따라서 형성되어 있다.
또한, 진동 아암(28)의 연출 방향(Y축 방향)에 있어서의 압전체층(222)의 길이는, 동(同) 방향(Y축 방향)에 있어서의 제1 전극층(221)의 길이와 대략 동일하다.
이에 따라, 압전체층(222)의 Y축 방향의 전역에 걸쳐 전술한 바와 같이 제1 전극층(221)의 표면 상태에 의해 압전체층(222)의 배향성을 높일 수 있다. 그 때문에, 진동 아암(28)의 길이 방향(Y축 방향)에 있어서 압전체층(222)을 균질화할 수 있다.
또한, 압전체층(222)의 기부(27)측의 단부(즉 압전체층(222)의 기단부)는, 진동 아암(28)과 기부(27)와의 경계부에 걸치도록 형성되어 있다. 이에 따라, 압전체 소자(22)의 구동력을 진동 아암(28)에 효율적으로 전달시킬 수 있다. 또한, 진동 아암(28)과 기부(27)와의 경계부에 있어서의 강성(剛性)의 급격한 변화를 완화할 수 있다. 그 때문에, 진동편(2)의 Q값을 높일 수 있다.
이러한 압전체층(222)의 구성 재료(압전체 재료)로서는, 예를 들면, 산화 아연(ZnO), 질화 알루미늄(AlN), 탄탈산 리튬(LiTaO3), 니오브산 리튬(LiNbO3), 니오브산 칼륨(KNbO3), 4붕산 리튬(Li2B4O7), 티탄산 바륨(BaTiO3), PZT(티탄산 지르콘산납) 등을 들 수 있지만, AIN, ZnO를 이용하는 것이 바람직하다.
그 중에서도, 압전체층(222)의 구성 재료로서는, ZnO, AlN을 이용하는 것이 바람직하다. ZnO(산화 아연)나 질화 알루미늄(AlN)은, c축 배향성이 우수하다. 그 때문에, 압전체층(222)을 ZnO를 주재료로서 구성함으로써, 진동편(2)의 CI값을 저감할 수 있다. 또한, 이들 재료는, 반응성 스퍼터링법에 의해 성막할 수 있다.
또한, 압전체층(222)의 평균 두께는, 50∼3000[㎚]인 것이 바람직하고, 200~2000[㎚]인 것이 보다 바람직하다. 이에 따라, 압전체층(222)이 진동 아암(28)의 진동 특성에 악영향을 주는 것을 방지하면서, 압전체 소자(22)의 구동 특성을 우수한 것으로 할 수 있다.
［제2 전극층］
제2 전극층(223)은, 압전체층(222) 상에 진동 아암(28)의 연출 방향(Y축 방향)을 따라서 형성되어 있다.
또한, 진동 아암(28)의 연출 방향(Y축 방향)에 있어서의 제2 전극층(223)의 길이는, 압전체층(222)의 길이와 대략 동일하다. 이에 따라, 제2 전극층(223)과 전술한 제1 전극층(221)과의 사이에 발생하는 전계에 의해, 진동 아암(28)의 연출 방향(Y축 방향)에 있어서 압전체층(222)의 전역을 신축시킬 수 있다. 그 때문에, 진동 효율을 높일 수 있다.
이러한 제2 전극층(223)은, 금(Au), 금 합금, 백금(Pt), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금, 은(Ag), 은 합금, 크롬(Cr), 크롬 합금, 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 니오브(Nb), 텅스텐(W), 철(Fe), 티탄(Ti), 코발트(Co), 아연(Zn), 지르코늄(Zr) 등의 금속 재료에 의해 형성할 수 있다. 특히, 제2 전극층(223)의 구성 재료는, 제1 전극층(221)과 동일하게, 금을 주재료로 하는 금속(금, 금 합금), 백금을 이용하는 것이 바람직하고, 금을 주재료로 하는 금속(특히 금)을 이용하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 제2 전극층(223)의 평균 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 1∼300㎚ 정도인 것이 바람직하고, 10∼200㎚인 것이 보다 바람직하다. 이에 따라, 제2 전극층(223)이 압전체 소자(22)의 구동 특성이나 진동 아암(28)의 진동 특성에 악영향을 주는 것을 방지하면서, 제2 전극층(223)의 도전성을 우수한 것으로 할 수 있다.
또한, 압전체층(222)과 제2 전극층(223)과의 사이에는, 필요에 따라서, SiO2(산화 규소), AlN(질화 알루미늄) 등의 절연체층을 형성해도 좋다. 이 절연체층은, 압전체층(222)을 보호함과 함께, 제1 전극층(221)과 제2 전극층(223)과의 사이의 단락(短絡)을 방지하는 기능을 갖는다. 또한, 이 절연체층은, 압전체층(222)의 상면만을 덮도록 형성해도 좋고, 압전체층(222)의 상면 및 압전체층(222)의 측면(제1 전극층(221)에 접하는 면 이외의 면)도 덮도록 형성해도 좋다.
이 절연체층의 평균 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 50∼500㎚인 것이 바람직하다. 이러한 두께가 상기 하한값 미만이면, 전술한 바와 같은 단락을 방지하는 효과가 작아지는 경향이 되고, 한편, 이러한 두께가 상기 상한값을 초과하면, 압전체 소자(22)의 특성에 악영향을 줄 우려가 있다.
이러한 압전체 소자(22)에 있어서는, 제1 전극층(221)과 제2 전극층(223)과의 사이에 전압이 인가되면, 압전체층(222)에 Z축 방향의 전계가 발생한다. 이 전계에 의해, 압전체층(222)은, Y축 방향으로 신장 또는 수축되어, 진동 아암(28)을 Z축 방향으로 굴곡 진동시킨다.
마찬가지로, 압전체 소자(23)에 있어서는, 제1 전극층(231)과 제2 전극층 (233)과의 사이에 전압이 인가되면, 압전체층(232)은, Y축 방향으로 신장 또는 수축되어, 진동 아암(29)을 Z축 방향으로 굴곡 진동시킨다. 또한, 압전체 소자(24)에 있어서는, 제1 전극층(241)과 제2 전극층(243)과의 사이에 전압이 인가되면, 압전체층(242)은, Y축 방향으로 신장 또는 수축되어, 진동 아암(30)을 Z축 방향으로 굴곡 진동시킨다.
이러한 압전체 소자(22, 23, 24)에 있어서, 전술한 제1 전극층(221, 231)은, 도시하지 않은 관통 전극 및 배선으로 이루어지는 도통부(導通部)를 통하여, 제2 전극층(243)에 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 제2 전극층(243)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 기부(27)의 상면에 형성된 접속 전극(41)에 전기적으로 접속되어 있다. 이에 따라, 제1 전극층(221, 231) 및 제2 전극층(243)은, 각각, 접속 전극(41)에 전기적으로 접속되어 있다.
또한, 제1 전극층(241)은, 도시하지 않은 관통 전극 및 배선으로 이루어지는 도통부를 통하여, 제2 전극층(223, 233)에 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 제2 전극층(223, 233)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 배선(43)을 통하여, 기부 (27)의 상면에 형성된 접속 전극(42)에 전기적으로 접속되어 있다. 이에 따라, 제1 전극층(241) 및 제2 전극층(223, 233)은, 접속 전극(42)에 전기적으로 접속되어 있다.
또한, 접속 전극(41, 42) 및 배선(43) 등은, 금(Au), 금 합금, 백금(Pt), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금, 은(Ag), 은 합금, 크롬(Cr), 크롬 합금, 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 니오브(Nb), 텅스텐(W), 철(Fe), 티탄(Ti), 코발트(Co), 아연(Zn), 지르코늄(Zr) 등의 금속 재료에 의해 형성할 수 있다. 또한, 이들은, 제1 전극층(221, 231, 241) 또는 제2 전극층(223, 233, 243)과 동시에 일괄 형성할 수 있다.
이러한 구성의 진동편(2)에 있어서는, 접속 전극(41)과 접속 전극(42)과의 사이에 전압(각 진동 아암(28, 29, 30)을 진동시키기 위한 전압)이 인가되면, 제1 전극층(221, 231) 및 제2 전극층(243)과, 제1 전극층(241) 및 제2 전극층(223, 233)이 역극성이 되도록 하여, 전술한 압전체층(222, 232, 242)에 Z축 방향의 전압이 인가된다. 이에 따라, 압전체 재료의 역압전 효과에 의해, 어떤 일정한 주파수(공명 주파수)로 각 진동 아암(28, 29, 30)을 굴곡 진동시킬 수 있다. 이때, 도 5에 나타내는 바와 같이, 진동 아암(28, 29)은, 서로 동 방향으로 굴곡 진동하고, 진동 아암(30)은, 진동 아암(28, 29)과는 반대 방향으로 굴곡 진동한다.
이와 같이, 서로 이웃하는 2개의 진동 아암을 서로 반대 방향으로 굴곡 진동시킴으로써, 서로 이웃하는 2개의 진동 아암(28, 30 및 29, 30)에 의해 발생하는 누설 진동을 서로 상쇄할 수 있다. 그 결과, 진동 누설을 방지할 수 있다.
또한, 각 진동 아암(28, 29, 30)이 굴곡 진동하면, 접속 전극(41, 42) 간에는, 압전체 재료의 압전 효과에 의해, 어떤 일정한 주파수로 전압이 발생한다. 이들 성질을 이용하여, 진동편(2)은, 공명 주파수로 진동하는 전기 신호를 발생시킬 수 있다.
(제1 질량부 및 제2 질량부)
여기에서, 진동 아암(28) 상에 형성된 제1 질량부(51) 및 제2 질량부(54)에 대해서 상술한다. 또한, 진동 아암(29) 상에 형성된 제1 질량부(52) 및 제2 질량부(55) 및, 진동 아암(30) 상에 형성된 제1 질량부(53) 및 제2 질량부(56)는, 제1질량부(51) 및 제2 질량부(54)와 동일하기 때문에, 그 설명을 생략한다.
전술한 바와 같이, 제1 질량부(51)는, 진동 아암(28)의 상면(281) 상에 형성되고, 제2 질량부(54)는, 진동 아암(28)의 하면(282) 상에 형성되어 있다. 여기에서, 진동 아암(28)의 상면(281) 및 하면(282)은, Z축 방향(즉 진동 아암(28)의 굴곡 진동하는 방향)을 법선으로 하는 면으로서, 서로 대향하고 있다. 본 실시 형태에서는, 진동 아암(28)은, 판 형상을 이루고 있고, 그 1쌍의 판면이 상면(281)(제1 면) 및 하면(282)(제2 면)을 구성하고 있다. 또한, 상면(281)은, 진동 아암 (28)의 Z축 방향으로의 굴곡 진동에 의해 압축 또는 신장되고, 하면(282)은, 상면 (281)이 압축되었을 때에 신장되고, 상면(281)이 신장되었을 때에 압축된다.
특히, 제1 질량부(51) 및 제2 질량부(54)는, Z축 방향으로부터 보았을 때에(즉 평면에서 보았을 때에), 서로 겹치지 않는 부분을 갖는다. 즉, 제1 면(상면 (281))에 제1 질량부(51)가 형성됨과 함께 , 제2 면(하면(282))에 제2 질량부(54)가 형성되고, 제1 질량부(51) 및 제2 질량부(54)는, 상면(281) 또는 하면(282)의 법선 방향(즉 Z축 방향)으로부터 평면에서 보았을 때에, 서로 비대향인 부분을 갖는다고도 말할 수 있다.
이에 따라, 예를 들면, 에너지선의 조사 위치에 따라서, 제1 질량부(51)와 제2 질량부(54)를 따로따로(선택적으로) 제거할 수 있다. 그 때문에, 제1 질량부 (51) 및 제2 질량부(54)의 제거량을 고정밀도로 조정할 수 있다. 이러한 점에서,주파수(공진 주파수) 조정을 간단하고 그리고 고정밀도로 행할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 제1 질량부(51)은, 질량부(511)와, 질량부(511) 보다도 진동 아암(28)의 기단측에 늘어서서 형성된 질량부(512)로 구성되어 있다.
이 질량부(511) 및 질량부(512)는, 각각, 진동 아암(28)의 상면(281) 상에 있어서, X축 방향으로의 중앙부에 형성되어 있다.
본 실시 형태에서는, 질량부(511, 512)는, 각각, Y축 방향을 긴 쪽으로 하는 띠 형상(직사각형)을 이루고 있다. 또한, 질량부(511, 512)는, 서로 폭이 동일하게 되어 있다. 또한, 질량부(511)의 Y축 방향으로의 길이는, 질량부(512)의 Y축 방향으로의 길이보다도 길게 되어 있다.
또한, 질량부(511)와 질량부(512)와는 Y축 방향으로 서로 이간되어 있다. 이 이간 거리는, 특별히 한정되지 않지만, 후술하는 주파수 조정에 이용하는 에너지선의 조사 영역(특히 레이저광의 스폿 지름)의 1／2 이상(특히 1 이상)인 것이 바람직하다.
한편, 제2 질량부(54)는 질량부(541, 542)와, 질량부(541, 542)보다도 진동 아암(28)의 기단측에 늘어서서 형성된 질량부(543, 544)로 구성되어 있다.
이 질량부(541) 및 질량부(543)는, 각각, 진동 아암(28)의 상면(281) 상에 있어서, X축 방향으로의 일단부(도 5 중 좌측의 단부)에 형성되고, 한편, 질량부 (542) 및 질량부(544)는, 각각, 진동 아암(28)의 상면(281) 상에 있어서, X축 방향으로의 타단부(도 5 중 우측의 단부)에 형성되어 있다.
본 실시 형태에서는, 질량부(541, 542, 543, 544)는, 각각, Y축 방향을 긴 쪽으로 하는 띠 형상(직사각형)을 이루고 있다. 또한, 질량부(541, 542, 543, 544)는, 서로 폭이 동일하게 되어 있다. 또한, 질량부(541, 542)의 Y축 방향으로의 길이는, 전술한 제1 질량부(51)의 질량부(511)의 Y축 방향으로의 길이와 동일하게 되어 있다. 또한, 질량부(543, 544)의 Y축 방향으로의 길이는, 전술한 제1 질량부 (51)의 질량부(512)의 Y축 방향으로의 길이와 동일하게 되어 있다.
또한, 질량부(541)와 질량부(543)는 Y축 방향으로 서로 이간되어 있다. 또한, 질량부(542)와 질량부(544)는 Y축 방향으로 서로 이간되어 있다. 이들의 이간 거리는, 특별히 한정되지 않지만, 후술하는 주파수 조정에 이용하는 에너지선의 조사 영역(특히 레이더광의 스폿 지름)의 1／2 이상(특히 1 이상)인 것이 바람직하다.
또한, 질량부(541)와 질량부(542)는, X축 방향으로 이간되어 있다. 또한, 질량부(543)와 질량부(544)는, X축 방향으로 이간되어 있다. 이들의 이간 거리는, 각각, 전술한 제1 질량부(51)의 질량부(511, 512)의 X축 방향으로의 길이보다도 길게 되어 있다.
이러한 제1 질량부(51) 및 제2 질량부(54)는, Z축 방향으로부터 보았을 때에, X축 방향과 겹쳐지지 않게 형성되어 있다. 즉, 제1 질량부(51) 및 제2 질량부(54)는, Z축 방향(상면(281) 또는 하면(282)의 법선 방향)으로부터 평면에서 보았을 때에, X축 방향(제2 방향)으로 서로 이웃하여 형성된 부분을 갖는다고도 말할 수 있다. 이에 따라, 제1 질량부(51) 및 제2 질량부(54)의 Y축 방향에 있어서의 범위를 일치 또는 중복시킬 수 있다. 그 때문에, 제1 질량부(51) 및 제2 질량부(54)가 진동 아암(28)의 길이 방향(Y축 방향)에서 차지하는 길이를 억제할 수 있다. 또한, 제1 질량부(51) 및 제2 질량부(54)는, Z축 방향으로부터 보았을 때에 제1 질량부(51) 및 제2 질량부(54)의 경계 부근에 있어서, 질량부의 일부(예를 들면 질량부의 가장자리부끼리)가 겹쳐도 좋다.
또한, Z축 방향으로부터 보았을 때에, 제1 질량부(51)의 질량부(511, 512)와 제2질량부(54)의 질량부(541, 543)는, X축 방향으로 간격을 두고 형성되고, 동일하게 제1 질량부(51)의 질량부(511, 512)와 제2 질량부(54)의 질량부(542, 544)는, X축 방향으로 간격을 두고 형성되어 있다. 이에 따라, 후술하는 바와 같이 에너지선을 조사했을 때에, 각 질량부마다 제거할 수 있다. 여기에서, 이들의 간격은, 각각, 후술하는 주파수 조정에 이용하는 에너지선의 조사 영역(특히 레이저광의 스폿 지름)의 1／2 이상(특히 1 이상)인 것이 바람직하다.
또한, 제1 질량부(51) 및 제2 질량부(54)는, 각각, 진동 아암(28)의 선단부 측(선단 부근)에 형성되어 있다. 이에 따라, 제1 질량부(51) 및 제2 질량부(54)의 제거량에 대한 진동 아암(28)의 주파수(공진 주파수)의 변화량을 크게 할 수 있다.그 때문에, 주파수 조정을 효율적으로 행할 수 있다. 또한, 진동 아암(28)의 선단부는, 전술한 바와 같은 압전체 소자(22)가 형성되어 있지 않기 때문에, 제1 질량부(51) 및 제2 질량부(54)의 설치에 유효하게 이용할 수 있다. 그 때문에, 진동 아암(28)의 길이를 짧게 하는 것, 나아가서는, 진동편(2)의 소형화를 도모할 수 있다.
또한, 제1 질량부(51) 및 제2 질량부(54)는, 서로 Y축 방향에 있어서의 범위가 일치하고 있다. 이에 따라, 진동 아암(28)의 길이를 짧게 하는 것, 나아가서는, 진동편(2)의 소형화를 도모할 수 있다.
이러한 제1 질량부(51) 및 제2 질량부(54)의 구성 재료로서는, 각각, 특별히 한정되지 않으며, 진동 아암(28) 상에 성막 가능한 것이면, 특별히 한정되지 않고, 수지 재료, 금속 재료, 세라믹스 재료 등을 이용할 수 있다. 또한, 제1 질량부(51) 및 제2 질량부(54)의 구성 재료로서, 전술한 압전체층(222)의 구성 재료와 동일한 것을 이용할 수도 있다.
특히, 이러한 제1 질량부(51) 및 제2 질량부(54)의 구성 재료로서는, 금속재료 또는 세라믹스 재료가 바람직하다. 즉, 제1 질량부(51) 및 제2 질량부(54)는, 각각, 금속 또는 세라믹스를 성막함으로써 형성되어 있는 것이 바람직하다.
금속 또는 세라믹스(절연 재료)는, 기상 성막법에 의해 간단하게 그리고 고정밀도로 성막 할 수 있다. 또한, 금속 또는 세라믹스로 구성된 막(추(錘)막)은, 에너지선(특히 레이저)의 조사에 의해 간단하게 그리고 고정밀도로 제거할 수 있다. 이러한 점에서, 제1 질량부(51) 및 제2 질량부(54)를 각각 금속 또는 세라믹스를 성막하는 것에 의해 형성함으로써, 주파수 조정이 보다 간단하고 그리고 고정밀도로 된다.
이러한 금속 재료로서는, 전술한 제1 전극층(221) 및 제2 전극층(223)의 구성재료와 동일하게, 금(Au), 금 합금, 백금(Pt), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금, 은(Ag), 은 합금, 크롬(Cr), 크롬 합금, 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 니오브(Nb), 텅스텐(W), 철(Fe), 티탄(Ti), 코발트(Co), 아연(Zn), 지르코늄(Zr) 등을 들 수 있고, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 그 중에서도, 이러한 금속 재료로서는, Al, Cr, Fe, Ni, Cu, Ag, Au, Pt 또는 이들 중 적어도 1종을 포함하는 합금을 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 제1 질량부(51) 및 제2 질량부(54)의 구성 재료에 이용하는 세라믹스로서는, 각종 유리, 알루미나(산화 알루미늄), 실리카(산화 실리콘), 티타니아(산화 티탄), 지르코니아, 이트리아, 인산 칼슘 등의 산화물 세라믹스, 질화 규소, 질화 알루미, 질화 티탄, 질화 붕소 등의 질화물 세라믹스, 그래파이트, 텅스텐 카바이트 등의 탄화물계 세라믹스, 그 외에, 예를 들면 티탄산 바륨, 티탄산 스트론튬, PZT, PLZT, PLLZT 등의 강유전체 재료 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 이러한 세라믹스로서는, 산화 실리콘(SiO2), 산화 티탄(TiO2), 산화 알루미늄(Al2O3) 등의 절연 재료를 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 제1 질량부(51)의 구성 재료와 제2 질량부(54)의 구성 재료는, 서로 상이한 것을 이용하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 제1 질량부(51)의 구성 재료의 비중과 제2 질량부(54)의 구성 재료의 비중을 상이하게 할 수 있다. 그 결과, 제1 질량부(51)의 제거량에 대한 진동 아암(28)의 주파수(공진 주파수)의 변화량과, 제2 질량부(54)의 제거량에 대한 진동 아암(28)의 주파수(공진 주파수)의 변화량을 상이하게 할 수 있다. 그 때문에, 제1 질량부(51) 및 제2 질량부(54)의 한쪽의 질량부를 초벌 조정용, 다른 한쪽의 질량부를 미세조정용으로서 이용함으로써, 주파수 조정이 보다 간단하게 그리고 고정밀도로 된다.
또한, 제1 질량부(51)는, 제2 질량부(54)의 구성 재료보다도 비중이 큰 재료로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 제2 질량부(54)는, 제1 질량부(51)의 구성 재료보다도 비중이 작은 재료로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 제1 질량부(51) 및 제2 질량부(54)를 각각 금속 재료로 구성하는 경우, 제1 질량부(51)를 Au, Pt, Ag 또는 이들 합금 등으로 구성하고, 제2 질량부(54)를 Al, Al 합금 등으로 구성하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 제1 질량부(51)의 제거량에 대한 진동 아암(28)의 주파수(공진 주파수)의 변화량(상승량)을, 제2 질량부(54)의 제거량에 대한 진동 아암(28)의 주파수(공진 주파수)의 변화량(상승량)보다도 크게 할 수 있다. 그 때문에, 제1 질량부(51)를 초벌 조정용, 제2 질량부(54)를 미세조정용으로서 이용함으로써, 주파수 조정이 보다 간단하게 그리고 고정밀도로 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 제2 질량부(54)는, 진동 아암(28)의 X축 방향으로의 양단부에 위치하고 있기 때문에, 제2 질량부(54)를 미세조정용으로서 이용함으로써, 진동 아암(28)의 진동 특성이 X축 방향의 양단부에서 언밸런스하게 되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 전술한 비중과 동일한 관점에서, 제1 질량부(51)의 밀도는, 제2 질량부(54)의 밀도보다도 큰 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 제2 질량부(54)의 밀도는, 제1 질량부(51)의 밀도보다도 작은 것이 바람직하다. 예를 들면, 제2 질량부(54)를 다공질체로 구성함으로써, 제1 질량부(51) 및 제2 질량부(54)가 서로 동일한 구성 재료를 이용하고 있어도, 제2 질량부(54)의 밀도를 제1 질량부(51)의 밀도보다도 작게 할 수 있다.
또한, 제1 질량부(51)의 두께(평균 두께)는, 제2 질량부(54)의 두께(평균 두께)보다도 두꺼운 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 제2 질량부(54)의 두께(평균 두께)는, 제1 질량부(51)의 두께(평균 두께)보다도 얇은 것이 바람직하다.
이에 따라, 제1 질량부(51)의 제거량에 대한 진동 아암(28)의 주파수(공진 주파수)의 변화량(상승량)을, 제2 질량부(54)의 제거량에 대한 진동 아암(28)의 주파수(공진 주파수)의 변화량(상승량)보다도 크게 할 수 있다. 그 때문에, 제1 질량부(51)를 초벌 조정용, 제2 질량부(54)를 미세조정용으로서 이용함으로써, 주파수 조정이 보다 간단하게 그리고 고정밀도로 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 제2 질량부(54)는, 진동 아암(28)의 X축 방향으로의 양단부에 위치하고 있기 때문에, 제2 질량부(54)를 미세조정용으로서 이용함으로써, 진동 아암(28)의 진동 특성이 X축 방향의 양단부에서 언밸런스하게 되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제1 질량부(51)의 두께(평균 두께)는, 제2 질량부(54)의 두께(평균 두께)의 1배 이상 10배 이하인 것이 바람직하고, 1배 이상 8배 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 제1 질량부(51) 및 제2 질량부(54)의 두께(평균 두께)는, 각각, 특별히 한정되지 않지만, 1∼1000㎚ 정도인 것이 바람직하다. 이에 따라, 고정밀도로 두께를 규정한 제1 질량부(51) 및 제2 질량부(54)를 용이하게 얻을 수 있다.
(주파수의 조정 방법)
다음으로, 도 7에 기초하여, 전술한 바와 같이 구성된 진동편(2)의 주파수 조정 방법에 대해서 설명한다. 또한, 이하에서는, 제1 질량부(51)을 초벌 조정용, 제2 질량부(54)를 미세조정용으로서 이용하는 경우를 예로 설명한다. 또한, 이하에서는, 진동 아암(28)의 주파수 조정을 대표적으로 설명하지만, 진동 아암(29, 30)의 주파수 조정도 진동 아암(28)의 주파수 조정과 동일하다.
진동편(2)의 주파수 조정 방법은, [1] 진동편(2)(주파수 조정 전)을 준비하는 공정과,［2] 제1 질량부(51) 및 제2 질량부(54) 중 적어도 한쪽의 질량부의 일부 또는 전부를 에너지선의 조사에 의해 제거함으로써, 당해 질량부의 질량을 감소시켜, 진동 아암(28)의 공진 주파수를 조정하는 공정을 갖는다.
이하, 각 공정 [1],[2]를 순차로 설명한다.
[1]
우선, 주파수 조정 전(미(未)조정)의 진동편(2)를 준비한다.
이때, 도 7(a)에 나타내는 바와 같이, 진동 아암(28) 상에는, 전술한 바와 같은 질량부(511, 512)로 구성된 제1 질량부(51)와, 질량부(541, 542, 543, 544)로 구성된 제2 질량부(54)가 형성되어 있다.
또한, 이때, 진동 아암(28)의 주파수(공진 주파수)는, 목표로 하는 주파수(공진 주파수)에 대하여 낮아지도록 설정되어 있다.
[2]
(초벌 조정)
그리고, 우선, 주파수의 초벌 조정을 행한다.
구체적으로는, 도 7(b)에 나타내는 바와 같이, 에너지선의 조사에 의해, 제1 질량부(51)의 일부 또는 전부를 필요에 따라서 제거한다.
도 7(b)에서는, 제1 질량부(51)의 질량부(511)의 전부를 제거한 경우를 일 예로서 도시하고 있다. 그 때문에, 상기 에너지선의 조사 후의 진동 아암(28) 상에는, 질량부(512)로 구성된 초벌 조정 후의 제1 질량부(151)가 형성되어 있다. 또한, 이 초벌 조정에 있어서 제거되는 제1 질량부(51)의 형상, 부위 및 그 제거량은, 필요에 따라서 적절히 설정되는 것으로, 도시한 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 질량부(511)의 일부를 레이저광의 조사에 의해 제거한 경우, 제1 질량부(51)의 제거된 부분은, 라인 형상, 도트 형상 등의 형상을 이룬다.
이러한 초벌 조정에 의해, 제1 질량부(51)는, 그 질량이 감소하여 제1 질량부 (151)가 되기 때문에, 진동 아암(28)의 주파수가 높아진다. 또한, 이 초벌 조정 후는 진동 아암(28)의 주파수(공진 주파수)가 후술하는 미세조정으로 조정 가능한 범위 내가 되도록, 목표로 하는 주파수(공진 주파수)에 대하여 약간 낮아지도록 행해진다. 즉, 진동 아암(28)의 주파수(공진 주파수)가 목표로 하는 주파수(공진 주파수)에 대하여 약간 낮은 상태가 될 때까지, 에너지선의 조사에 의해 제1 질량부(51)를 제거해 나간다.
또한, 이러한 초벌 조정에 이용하는 에너지선은, 진동 아암(28)에 악영향을 주지 않고, 제1 질량부(51)의 필요 부위를 제거할 수 있는 것이면, 특별히 한정되지 않으며, 방사선, 전자선, 레이저, 이온 빔 등을 들 수 있지만, 탄산 가스 레이저, 엑시머 레이저, YAG 레이저 등의 레이저를 이용하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 간단하고 확실히, 제1 질량부(51)의 일부 또는 전부를 소망량만 제거할 수 있다.
(미세조정)
그 후, 주파수의 미세조정을 행한다.
구체적으로는, 도 7(c)에 나타내는 바와 같이, 에너지선의 조사에 의해, 제2 질량부(54)의 일부 또는 전부를 필요에 따라서 제거한다.
도 7(c)에서는, 제2 질량부(54)의 질량부(541, 542)의 전부를 각각 제거한 경우를 일 예로서 도시하고 있다. 그 때문에, 상기 에너지선의 조사 후의 진동 아암(28) 상에는, 질량부(543, 544)로 구성된 미세조정 후의 제2 질량부(154)가 형성되어 있다. 또한, 이 미세조정에 있어서 제거되는 제2 질량부(54)의 형상, 부위 및 그 제거량은, 필요에 따라서 적절히 설정되는 것이고, 도시한 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 질량부(541)의 일부를 레이저광의 조사에 의해 제거한 경우, 제2 질량부(54)의 제거된 부분은, 라인 형상, 도트 형상 등의 형상을 이룬다.
이러한 미세조정에 의해, 제2 질량부(54)는, 그 질량이 감소하여 제2 질량부 (154)가 되기 때문에, 진동 아암(28)의 주파수가 높아진다. 또한, 이 미세조정 후는, 진동 아암(28)의 주파수(공진 주파수)가 목표로 하는 주파수(공진 주파수)에 일치하도록 행해진다. 즉, 진동 아암(28)의 주파수(공진 주파수)가 목표로 하는 주파수(공진 주파수)에 일치할 때까지, 에너지선의 조사에 의해 제2 질량부(54)를 제거해 나간다.
또한, 이러한 미세조정에 이용하는 에너지선은, 전술한 초벌 조정에 이용하는 에너지선과 동일한 것을 이용할 수 있으며, 탄산 가스 레이저, 엑시머 레이저, YAG 레이더 등의 레이저를 이용하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 간단하면서도 확실하게, 제2 질량부(54)의 일부 또는 전부를 소망량만 제거할 수 있다.
이상과 같이 하여 진동 아암(28)의 주파수를 목표 주파수에 일치하도록 조정할 수 있다. 특히, 전술한 주파수 조정 방법에서는, 에너지선의 조사 위치에 따라서, 제1 질량부(51)와 제2 질량부(54)를 따로따로(선택적으로) 제거할 수 있다. 그 때문에, 주파수(공진 주파수) 조정을 간단하게 그리고 고정밀도로 행할 수 있다.
(진동편의 제조 방법)
여기에서, 전술한 진동편(2)의 제조 방법의 일 예에 대해서 간단히 설명한다.
전술한 진동편(2)의 제조 방법은, [A] 진동 아암(28, 29, 30) 상에 제1 전극층(221, 231, 241), 제1 질량부(51, 52, 53) 및 제2 질량부(54, 55, 56)를 형성하는 공정과, [B] 제1 전극층(221, 231, 241) 상에 압전체층(222,232, 242)을 형성하는 공정과, [C] 압전체층(222, 232, 242) 상에 제2 전극층(223, 233, 243)을 형성하는 공정을 갖는다.
이하, 각 공정을 간단히 설명한다.
[A]
우선, 진동 기판(21)을 형성하기 위한 기판을 준비한다.
그리고, 이 기판을 에칭함으로써, 진동 기판(21)을 형성한다.
보다 구체적으로 설명하면, 예를 들면, 상기 기판이 수정 기판인 경우, 수정 기판의 박육부(271)가 되는 부분을, BHF(buffer hydrogen fluoride)를 에칭액으로서 이용한 이방성 에칭에 의해 제거하여 박육화한다. 그 후, 그 박육화된 부분을, 상기와 동일한 이방성 에칭에 의해 부분적으로 제거하여, 진동 아암(28, 29, 30)을 형성한다. 이에 따라, 진동 기판(21)이 형성된다.
그 후, 진동 아암(28, 29, 30) 상에 제1 전극층(221, 231, 241), 제1 질량부 (51, 52, 53) 및 제2 질량부(54, 55, 56)를 형성한다. 그때, 필요에 따라서, 배선 등도 동시에 형성한다.
이 제1 전극층(221, 231, 241), 제1 질량부(51, 52, 53) 및 제2 질량부(54, 55, 56)의 형성 방법으로서는, 스퍼터링법, 진공 증착법 등의 물리 성막법, CVD(Chemical Vapor Deposition) 등의 화학 증착법 등의 기상 성막법, 또는, 잉크젯법 등의 각종 도포법 등을 들 수 있지만, 기상 성막법(특히 스퍼터링법 또는 진공 증착법)을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 제1 전극층(221, 231, 241)을 형성할 때에는, 포토리소그래피법을 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 제1 전극층(221, 231, 241)은, 동일한 성막 공정에서 일괄 형성할 수 있다.
[B]
다음으로, 제1 전극층(221, 231, 241) 상에 압전체층(222, 232, 242)을 형성 한다.
이 압전체층(222, 232, 242)의 형성 방법으로서는, 스퍼터링법, 진공 증착법등의 물리 성막법, CVD(Chemical Vapor Deposition) 등의 화학 증착법 등의 기상성
막법, 또한, 잉크젯법 등의 각종 도포법 등을 들 수 있지만, 기상 성막법(특히 반응성 스퍼터링법)을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 압전체층(222, 232, 242)을 형성(패터닝)할 때에는, 포토리소그래피법을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 압전체층(222, 232, 242)을 패터닝할 때에, 불필요 부분의 제거에는 웨트 에칭(wet etching)을 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 압전체층(222, 232, 242)은, 동일한 성막 공정에서 일괄 형성할 수 있다.
[C]
다음으로, 압전체층(222, 232, 242)에 제2 전극층(223, 233, 243)을 형성한다. 그때, 접속 전극(41, 42) 등도 동시에 형성한다.
이 제2 전극층(223, 233, 243)의 형성은, 전술한 제1 전극층(221, 231, 241과 동일하게 하여 행할 수 있다.
그 후, 필요에 따라서, 전술한 바와 같은 주파수 조정을 행한다.
또한, 이 주파수 조정은, 진동편(2)을 패키지(3) 내에 수납하기 전에 행해도 좋고, 진동편(2)를 패키지(3) 내에 수납한 후에 행해도 좋다. 또한, 제1 질량부(51, 52, 53)에 의한 주파수 조정과 제2 질량부(54, 55, 56)에 의한 주파수 조중, 한쪽의 주파수 조정을, 진동편(2)을 패키지(3) 내에 수납하기 전에 행하고, 다른 한쪽의 주파수 조정을, 진동편(2)을 패키지(3) 내에 수납한 후에 행해도 좋다.
이상 설명한 바와 같이 하여 진동편(2)을 제조할 수 있다. 또한, 전술한 제조 방법의 예에서는, 제1 질량부(51, 52, 53) 및 제2 질량부(54, 55, 56)를 제1 전극층(221, 231, 241)과 일괄하여 형성했지만, 이에 한정되지 않으며, 예를 들면, 제2 전극층(223, 233, 243)과 일괄하여 형성해도 좋다. 또한, 제1 질량부(51, 52, 53)는, 제1 전극층(221, 231, 241)에서의 성막에 의하는 것과, 제2 전극층(223, 233, 243)에서의 성막에 의하는 것과의 적층으로 구성되어 있어도 좋다.
(패키지)
다음으로, 진동편(2)을 수용·고정하는 패키지(3)에 대해서 설명한다.
패키지(3)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 판 형상의 베이스 기판(31)과, 틀 형상의 테두리 부재(32)와, 판 형상의 덮개 부재(33)를 갖고 있다. 베이스 기판(31), 테두리 부재(32) 및 덮개 부재(33)는, 하측으로부터 상측으로 이 순서로 적층되어 있다. 베이스 기판(31)과 테두리 부재(32)는, 후술하는 세라믹 재료 등으로 형성되어 있고, 서로 일체로 소성됨으로써 접합되어 있다. 그리고, 테두리 부재(32)와 덮개 부재 (33)는, 접착제 혹은 납재 등에 의해 접합되어 있다. 그리고, 패키지(3)는, 베이스 기판(31), 테두리 부재(32) 및 덮개 부재(33)로 구획된 내부 공간(S)에, 진동편(2)을 수납하고 있다. 또한, 패키지(3) 내에는, 진동편(2) 외에, 진동편(2)을 구동하는 전자 부품(발진 회로) 등을 수납할 수도 있다.
베이스 기판(31)의 구성 재료로서는, 절연성(비도전성)을 갖고 있는 것이 바람직하며, 예를 들면, 각종 유리, 산화물 세라믹스, 질화물 세라믹스, 탄화물계 세라믹스 등의 각종 세라믹스 재료, 폴리이미드 등의 각종 수지 재료 등을 이용할 수 있다.
또한, 테두리 부재(32) 및 덮개 부재(33)의 구성 재료로서는, 예를 들면, 베이스 기판(31)과 동일한 구성 재료, Al, Cu와 같은 각종 금속 재료, 각종 유리 재료 등을 이용할 수 있다. 특히, 덮개 부재(33)의 구성 재료로서, 유리 재료 등의 광투과성을 갖는 것을 이용한 경우, 진동편(2)을 패키지(3) 내에 수용한 후라도, 덮개 부재(33)를 통하여 전술한 질량부에 레이저를 조사하고, 상기 금속 피복부를 제거하여 진동편(2)의 질량을 감소시킴으로써(질량 삭감 방식에 의해), 진동편(2)의 주파수 조정을 행할 수 있다.
이 베이스 기판(31)의 상면에는, 고정재(36)을 통하여, 전술한 진동편(2)이 고정되어 있다. 이 고정재(36)는, 예를 들면, 에폭시계, 폴리이미드계, 실리콘계 등의 접착제로 구성되어 있다. 이러한 고정재(36)는, 미(未)경화(미고화)의 접착제를 베이스 기판(31) 상에 도포하고, 또한 이 접착제 상에 진동편(2)을 올려놓은 후, 그 접착제를 경화 또는 고화시킴으로써 형성된다. 이에 따라, 진동편(2)(기부(27))이 베이스 기판(31)에 확실히 고정된다.
또한, 이 고정은, 도전성 입자를 함유하는 에폭시계, 폴리이미드계, 실리콘계 등의 도전성 접착제를 이용하여 행해도 좋다.
또한, 베이스 기판(31)의 상면에는, 한 쌍의 전극(35a, 35b)이 내부 공간(S)에 노출되도록 형성되어 있다.
이 전극(35a)은, 예를 들면 와이어 본딩 기술에 의해 형성된 금속 와이어(본딩 와이어)(38)를 통하여, 전술한 접속 전극(42)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 전극(35b)은, 예를 들면 와이어 본딩 기술에 의해 형성된 금속 와이어(본딩 와이어)(37)를 통하여, 전술한 접속 전극(41)에 전기적으로 접속되어 있다.
또한, 한 쌍의 전극(35a, 35b)과 접속 전극(41, 42)과의 접속 방법은, 이에 한정되지 않으며, 예를 들면, 도전성 접착제에 의해 행해도 좋다. 이 경우, 예를 들면, 진동편(2)의 도시와 표리 반전하거나, 진동편(2)의 하면에 접속 전극(41, 42)을 형성하면 좋다.
또한, 베이스 기판(31)의 하면에는, 4개의 외부 단자(34a, 34b, 34c, 34d)가 형성되어 있다.
이들 4개의 외부 단자(34a∼34d) 중, 외부 단자(34a, 34b)는, 각각, 베이스 기판(31)에 형성된 비어 홀에 형성된 도체 포스트(conductive post;도시하지 않음)를 통하여 전극(35a, 35b)에 전기적으로 접속된 핫 단자이다. 또한, 다른 2개의 외부 단자(34 c, 34d)는, 각각, 패키지(3)를 실장용 기판에 실장할 때에, 접합 강도를 높이거나, 패키지(3)와 실장용 기판과의 사이의 거리를 균일화하기 위한 더미 단자이다.
이러한 전극(35a, 35b) 및 외부 단자(34a∼34d)는, 각각, 예를 들면, 텅스텐 및 니켈 도금의 하지층에, 금 도금을 시행함으로써 형성할 수 있다.
또한, 패키지(3) 내부에 전자 부품을 수납한 경우, 베이스 기판(31)의 하면에는, 필요에 따라서, 전자 부품의 특성 검사나, 전자 부품 내의 각종 정보(예를 들면, 진동자의 온도 보상 정보)의 개서(조정)를 행하기 위한 쓰기 단자가 형성되어 있어도 좋다.
이상 설명한 바와 같은 제1 실시 형태에 의하면, 제1 질량부(51) 및 제2 질량부(54)는, Z축 방향으로부터 보았을 때에(즉 평면에서 보았을 때에), 서로 겹치지 않는 부분을 갖기 때문에, 에너지선의 조사 위치에 따라서, 제1 질량부(51)와 제2 질량부(54)를 따로따로(선택적으로) 제거할 수 있다. 그 때문에, 에너지선의 조사에 의한 제1 질량부(51) 및 제2 질량부(54)의 제거량을 고정밀도로 조정할 수 있다. 이러한 점에서, 주파수(공진 주파수) 조정을 간단하게 그리고 고정밀도로 행할 수 있다.
또한, 이러한 진동편(2)을 구비하는 진동자(1)는, 신뢰성이 우수한 것이 된다.
〈제2 실시 형태〉
다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해서 설명한다.
도 8은, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 제1 질량부 및 제2 질량부를 설명하기 위한 부분 확대도((a)는 상면도, (b)는 (a) 중의 D－D선 단면도)이다.
이하, 제2 실시 형태에 대해서, 전술한 실시 형태와의 상이점을 중심으로 설명하고, 동일한 사항에 대해서는, 그 설명을 생략한다.
제2 실시 형태는, 제1 질량부 및 제2 질량부의 구성이 상이한 것 이외는, 제1 실시 형태와 거의 동일하다. 또한, 도 8에서는, 전술한 실시 형태와 동일한 구성에는, 동일 부호가 붙여져 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 진동 아암(28) 상에 형성된 제1 질량부 및 제2 질량부에 대해서 대표적으로 설명하지만, 진동 아암(29, 30) 상에 형성된 제1 질량부 및 제2 질량부에 대해서도 동일하다.
도 8에서 나타내는 바와 같이, 진동 아암(28)의 상면(281) 상에는, 제1 질량부(51A)가 형성되고, 또한, 진동 아암(28)의 하면(282) 상에는, 제2 질량부(54A)가 형성되어 있다.
이 제1 질량부(51A) 및 제2 질량부(54A)는, 각각, 예를 들면, 에너지선의 조사에 의해 일부 또는 전부가 제거됨으로써 질량을 감소시켜, 진동 아암(28)의 공진 주파수를 조정하기 위한 것이다.
보다 구체적으로 설명하면, 제1 질량부(51A)는, 복수의 질량부(513)와, 이 복수의 질량부(513)보다도 진동 아암(28)의 기단측에 늘어서서 형성된 복수의 질량부 (514)로 구성되어 있다.
여기에서, 복수의 질량부(513)는, Y축 방향 및 X축 방향으로 행렬 형상으로 배열된 복수의 블록부를 구성한다. 마찬가지로, 복수의 질량부(514)는, Y축 방향 및 X축 방향으로 행렬 형상으로 배열된 복수의 블록부를 구성한다.
본 실시 형태에서는, 각 질량부(513, 514)는, 각각, Y축 방향을 긴 쪽으로 하는 띠 형상(직사각형)을 이루고 있다. 또한, 각 질량부(513, 514)는, 서로 동일한 형상 및 크기로 되어 있다.
한편, 제2 질량부(54A)는, 복수의 질량부(545)와 복수의 질량부(545)보다도 진동 아암(28)의 기단 측에 늘어서서 형성된 복수의 질량부(546)로 구성되어 있다.
여기에서, 복수의 질량부(545)는, Y축 방향 및 X축 방향으로 행렬 형상으로 배열된 복수의 블록부를 구성한다. 마찬가지로 복수의 질량부(546)는, Y축 방향 및 X축 방향으로 행렬 형상으로 배열된 복수의 블록부를 구성한다.
본 실시 형태에서는, 각 질량부(545, 546)는, 각각, Y축 방향을 긴 쪽으로 하는 띠 형상(직사각형)을 이루고 있다. 또한, 각 질량부(545, 546)는, 서로 동일한 형상 및 크기로 되어 있다.
이러한 제1 질량부(51A) 및 제2 질량부(54A)에 있어서는, Z축 방향으로부터 보았을 때에, Y축 방향으로 늘어선 질량부(513)의 열과 Y축 방향으로 늘어선 질량부(545)의 열이 X축 방향으로 교대로 겹치지 않게 늘어서 있다.
마찬가지로, Z축 방향으로부터 보았을 때에, Y축 방향으로 늘어선 질량부(514)의 열과, Y축 방향으로 늘어선 질량부(546)의 열이 X축 방향으로 교대로 겹치지 않게 늘어서 있다.
이와 같이 제1 질량부(51A) 및 제2 질량부(54A)가 각각 행렬 형상으로 배열된 복수의 블록부를 갖기 때문에, 에너지선의 조사에 의해, 각 블록부마다(즉 각 질량부(513, 514, 545, 546)마다)에서, 제1 질량부(51A) 및 제2 질량부(54A)를 제거할 수 있다. 그 때문에, 제1 질량부(51A) 및 제2 질량부(54A)를 소망량만 신속(간단)히 제거할 수 있다. 또한, 제1 질량부(51A) 및 제2 질량부(54A)의 제거량에 대한 진동 아암(28)의 주파수의 변화량을 예측하는 것이 용이해진다. 그 결과, 주파수 조정이 보다 간단하고 고정밀도로 된다.
또한, 이상 설명한 바와 같은 제2 실시 형태에 의하면, 전술한 제1 실시 형태와 동일한 효과를 가져올 수 있다.
〈제3 실시 형태〉
다음으로, 본 발명의 제3 실시 형태에 대해서 설명한다.
도 9는, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 제1 질량부 및 제2 질량부를 설명하기 위한 부분 확대도((a)는 상면도, (b)는 (a) 중의 E－E선 단면도)이다.
이하, 제3 실시 형태에 대해서, 전술한 실시 형태와의 상이점을 중심으로 설명하고, 동일한 사항에 대해서는, 그 설명을 생략한다.
제3 실시 형태는, 제1 질량부 및 제2 질량부의 구성이 상이한 것 이외는, 제1 실시 형태와 거의 동일하다. 또한, 도 9에서는, 전술한 실시 형태와 같은 구성에는, 동일 부호를 붙여 두었다. 또한, 본 실시 형태에서는, 진동 아암(28) 상에 형성된 제1 질량부 및 제2 질량부에 대해서 대표적으로 설명하지만, 진동 아암(29, 30) 상에 형성된 제1 질량부 및 제2 질량부에 대해서도 동일하다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 진동 아암(28)의 상면(281) 상에는, 제1 질량부(51B)가 형성되고, 또한, 진동 아암(28)의 하면(282) 상에는, 제2 질량부(54B)가 형성되어 있다.
이 제1 질량부(51B) 및 제2 질량부(54B)는, 각각, 에너지선의 조사에 의해 일부 또는 전부가 제거됨으로써 질량을 감소시켜, 진동 아암(28)의 공진 주파수를 조정하기 위한 것이다.
보다 구체적으로 설명하면, 제1 질량부(51B)는, 복수의 질량부(선 형상부) (515)로 구성되어 있다.
각 질량부(515)는, X축 방향을 긴 쪽으로 하는 선 형상(띠 형상)을 이루고 있다. 여기에서, 복수의 질량부(515)는, Y축 방향으로 간격을 두고 형성된 복수의 선 형상부를 구성한다.
한편, 제2 질량부(54B)는, 복수의 질량부(547)로 구성되어 있다.
각 질량부(547)는, X축 방향을 긴 쪽으로 하는 선 형상(띠 형상)을 이루고 있다. 여기에서, 복수의 질량부(547)는, Y축 방향으로 간격을 두고 형성된 복수의 선 형상부를 구성한다.
이러한 제1 질량부(51B) 및 제2 질량부(54B) 에 있어서는, Z축 방향으로부터 보았을 때에, 각 질량부(515)와 각 질량부(547)가 겹치지 않도록 Y축 방향으로 교대로 늘어서 있다.
이와 같이 제1 질량부(51B) 및 제2 질량부(54B)가 각각 서로 간격을 두고 형성된 복수의 선 형상부를 갖기 때문에, 에너지선의 조사에 의해, 각 선 형상부마다(즉 각 질량부(515, 547)마다)에서, 에너지선 조사부를 소사(掃射)시킴으로써 제1 질량부(51B) 및 제2 질량부(54B)를 일괄하여 제거할 수 있다. 그 때문에, 제1 질량부(51 B) 및 제2 질량부(54B)를 소망량만 간단히 제거할 수 있다. 그 결과, 주파수 조정이 보다 간단하고 그리고 고정밀도로 된다. 또한, 간격을 두고 질량부(선 형상부)가 형성되어 있기 때문에 레이저로 금속막을 깎았을 때에 발생하는 깎은 부스러기가 다른 금속막에 부착되는 것을 방지할 수 있어, 깎은 부스러기에 의한 주파수 어긋남을 억제할 수 있다.
또한, 이상 설명한 바와 같은 제3 실시 형태에 의하면, 전술한 제1 실시 형태와 동일한 효과를 가져올 수 있다.
〈제4 실시 형태〉
다음으로, 본 발명의 제4 실시 형태에 대해서 설명한다.
도 10은, 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 제1 질량부 및 제2 질량부를 설명
하기 위한 부분 확대도((a)는 상면도, (b)는 (a) 중의 F－F선 단면도)이다.
이하, 제4 실시 형태에 대해서, 전술한 실시 형태와의 상이점을 중심으로 설명하고, 동일한 사항에 대해서는, 그 설명을 생략한다.
제4 실시 형태는, 제1 질량부 및 제2 질량부의 구성이 상이한 것 이외는, 제1 실시 형태와 거의 동일하다. 또한, 도 10에서는, 전술한 실시 형태와 동일한 구성에는, 동일 부호를 붙여 두었다. 또한, 본 실시 형태에서는, 진동 아암(28) 상에 형성된 제1 질량부 및 제2 질량부에 대해서 대표적으로 설명하지만, 진동 아암(29, 30) 상에 설치된 제1 질량부 및 제2 질량부에 대해서도 동일하다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 진동 아암(28)의 상면(281) 상에는, 제1 질량부(51C)가 형성되고, 또한, 진동 아암(28)의 하면(282) 상에는, 제2 질량부(54C)가 형성되어 있다.
이 제1 질량부(51C) 및 제2 질량부(54C)는, 각각, 에너지선의 조사에 의해 일부 또는 전부가 제거됨으로써 질량을 감소시켜, 진동 아암(28)의 공진 주파수를 조정하기 위한 것이다.
보다 구체적으로 설명하면, 제1 질량부(51C)는, 복수의 질량부(선 형상부) (516)로 구성되어 있다.
각 질량부(516)는, Y축 방향을 긴 쪽으로 하는 선 형상(띠 형상)을 이루고 있다. 여기에서, 복수의 질량부(516)은, X축 방향으로 간격을 두고 형성된 복수의 선 형상부를 구성한다.
한편, 제2 질량부(54C)는, 복수의 질량부(548)로 구성되어 있다.
각 질량부(548)는, Y축 방향을 긴 쪽으로 하는 선 형상(띠 형상)을 이루고 있다. 여기에서, 복수의 질량부(548)는, X축 방향으로 간격을 두고 형성된 복수의 선 형상부를 구성한다.
이러한 제1 질량부(51C) 및 제2 질량부(54C)에 있어서는, Z축 방향으로부터 보았을 때에, 각 질량부(516)와 각 질량부(548)가 겹치지 않도록 X축 방향으로 교대로 늘어서 있다.
이와 같이 제1 질량부(51C) 및 제2 질량부(54C)가 각각 서로 간격을 두고 형성된 복수의 선 형상부를 갖기 때문에, 에너지선의 조사에 의해, 각 선 형상부마다(즉 각 질량부(516, 548)마다)에서, 제1 질량부(51C) 및 제2 질량부(54C)를 제거 할 수 있다. 그 때문에, 제1 질량부(51C) 및 제2 질량부(54C)를 소망량만 간단히 제거할 수 있다. 그 결과, 주파수 조정이 보다 간단하고 그리고 고정밀도로 된다. 또한, 간격을 두고 질량부(선 형상부)가 형성되어 있기 때문에 레이저로 금속막을 깎았을 때 발생하는 깎은 부스러기가 다른 금속막에 부착되는 것을 방지할 수 있어, 깎은 쓰레기에 의한 주파수 어긋남을 억제할 수 있다.
또한, 이상 설명한 바와 같은 제4 실시 형태에 의하면, 전술한 제1 실시 형태와 동일한 효과를 가져올 수 있다.
〈제5 실시 형태〉
다음으로, 본 발명의 제5 실시 형태에 대해서 설명한다.
도 11은, 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 제1 질량부 및 제2 질량부를 설명하기 위한 부분 확대도((a)는 상면도, (b)는 (a) 중의 G－G선 단면도, (c)는, (a) 중의 H－H선 단면도)이다.
이하, 제5 실시 형태에 대해서, 전술한 실시 형태와의 상이점을 중심으로 설명하고, 동일한 사항에 대해서는, 그 설명을 생략한다.
제5 실시 형태는, 제1 질량부 및 제2 질량부의 구성이 상이한 것 이외는, 제1 실시 형태와 거의 동일하다. 또한, 제5 실시 형태는, 제1 질량부의 구성이 상이한 것 이외는, 제3 실시 형태와 거의 동일하다. 또한, 제5 실시 형태는, 제2 질량부의 구성이 상이한 것 이외는, 제4 실시 형태와 거의 동일하다. 또한, 도 11에서는, 전술한 실시 형태와 동일한 구성에는, 동일 부호를 붙여 두었다. 또한, 본 실시 형태에서는, 진동 아암(28) 상에 형성된 제1 질량부 및 제2 질량부에 대해서 대표적으로 설명하지만, 진동 아암(29, 30) 상에 형성된 제1 질량부 및 제2 질량부에 대해서도 동일하다.
도 11에서 나타내는 바와 같이, 진동 아암(28)의 상면(281) 상에는, 제1 질량부(51C)가 형성되고, 또한, 진동 아암(28)의 하면(282) 상에는, 제2 질량부(54B)가 형성되어 있다.
본 실시 형태에서는, 제1 질량부(51C)의 복수의 질량부(516)(선 형상부) 및 제2 질량부(54B)의 복수의 질량부(547)(선 형상부)는, 서로 직교하도록 형성되어 있다.
이에 따라, 제1 질량부(51C) 및 제2 질량부(54B)를 진동 아암(28) 상에 형성할 때에, Y축 방향 및 X축 방향으로의 위치 결정에 고정밀도를 요구하지 않으며, Z축 방향으로부터 보았을 때에, 제1 질량부(51C) 및 제2 질량부(54B)가 서로 겹치지 않는 부분을 갖게 된다.
또한, 이상 설명한 바와 같은 제5 실시 형태에 의하면, 전술한 제1 실시 형태와 동일한 효과를 가져올 수 있다.
이상 설명한 바와 같은 각 실시 형태의 진동편은, 각종 전자 기기에 적용할 수 있고, 얻어지는 전자 기기는, 신뢰성이 높은 것이 된다.
여기에서, 본 발명의 진동편을 구비하는 전자 기기에 대해서, 도 12∼도 14에 기초하여, 상세히 설명한다.
도 12는, 본 발명의 진동편을 구비하는 전자 기기를 적용한 모바일형(또는 노트형)의 퍼스널 컴퓨터의 구성을 나타내는 사시도이다.
이 도면에 있어서, 퍼스널 컴퓨터(1100)는, 키보드(1102)를 구비한 본체부(1104)와, 표시부(100)를 구비한 표시 유닛(1106)으로 구성되고, 표시 유닛(1106)은, 본체부(1104)에 대하여 힌지 구조부를 통하여 회동 가능하게 지지되어 있다.
이러한 퍼스널 컴퓨터(1100)에는, 필터, 공진기, 기준 클록 등으로서 기능하는 진동자(1)가 내장되어 있다.
도 13은, 본 발명의 진동편을 구비하는 전자 기기를 적용한 휴대 전화기(PHS도 포함함)의 구성을 나타내는 사시도이다.
이 도면에 있어서, 휴대 전화기(1200)는, 복수의 조작 버튼(1202), 수화구 (1204) 및 송화구(1206)를 구비하고, 조작 버튼(1202)과 수화구(1204)와의 사이에는, 표시부(100)가 배치되어 있다.
이러한 휴대 전화기(1200)에는, 필터, 공진기 등으로서 기능하는 진동자(1)가 내장되어 있다.
도 14는, 본 발명의 진동편을 구비하는 전자 기기를 적용한 디지털 스틸 카메라의 구성을 나타내는 사시도이다. 또한, 이 도면에는, 외부 기기와의 접속에 대해서도 간이(簡易)하게 나타나 있다.
여기에서, 통상의 카메라는, 피사체의 광상(光像)에 의해 은염(銀鹽) 사진 필름을 감광하는 데에 대하여, 디지털 스틸 카메라(1300)는, 피사체의 광상을 CCD(Charge Coupled Device) 등의 촬상 소자에 의해 광전 변환하여 촬상 신호(화상 신호)를 생성한다.
디지털 스틸 카메라(1300)에 있어서의 케이스(바디(body))(1302)의 배면에는, 표시부가 형성되어, CCD에 의한 촬상 신호에 기초하여 표시를 행하는 구성으로 되어 있고, 표시부는, 피사체를 전자 화상으로서 표시하는 파인더로서 기능한다.
또한, 케이스(1302)의 정면측(도면 중 이면측)에는, 광학 렌즈(촬상 광학계)나 CCD 등을 포함하는 수광 유닛(1304)이 형성되어 있다.
촬영자가 표시부에 표시된 피사체상을 확인하고, 셔터 버튼(1306)을 압하하면, 그 시점에 있어서의 CCD의 촬상 신호가, 메모리(1308)에 전송·격납된다.
또한, 이 디지털 스틸카메라(1300)에 있어서는, 케이스(1302)의 측면에, 비디오 신호 출력 단자(1312)와, 데이터 통신용의 입출력 단자(1314)가 형성되어 있다. 그리고, 도시되는 바와 같이, 비디오 신호 출력 단자(1312)에는 텔레비전 모니터(1430)가, 데이터 통신용의 입출력 단자(1314)에는 퍼스널 컴퓨터(1440)가, 각각 필요에 따라서 접속된다. 또한, 소정의 조작에 의해, 메모리(1308)에 격납된 촬상 신호가, 텔레비전 모니터(1430)나, 퍼스널 컴퓨터(1440)에 출력되는 구성으로 되어 있다.
이러한 디지털 스틸 카메라(1300)에는, 필터, 공진기 등으로서 기능하는 진동자(1)가 내장되어 있다.
또한, 본 발명의 진동편을 구비하는 전자 기기는, 도 12의 퍼스널 컴퓨터(모바일형 퍼스널 컴퓨터), 도 13의 휴대 전화기, 도 14의 디지털 스틸 카메라 외에도, 예를 들면, 잉크젯식 토출 장치(예를 들면 잉크젯 프린터), 랩톱형 퍼스널 컴퓨터, 텔레비전, 비디오 카메라, 비디오 테이프 리코더, 카 내비게이션 장치, 페이져, 전자 수첩(통신 기능 부착도 포함함), 전자 사전, 계산기, 전자 게임기기, 워드 프로세서, 워크 스테이션, 화상 전화, 방범용 텔레비전 모니터, 전자 쌍안경, POS 단말, 의료 기기(예를 들면 전자 체온계, 혈압계, 혈당계, 심전도 계측장치, 초음파 진단 장치, 전자 내시경), 어군(魚群) 탐지기, 각종 측정 기기, 계기류(예를 들면, 차량, 항공기, 선박의 계기류), 플라이트 시뮬레이터(flight simulator) 등에 적용할 수 있다.
이상, 본 발명의 진동편, 주파수 조정 방법, 진동자, 진동 디바이스 및 전자 기기를, 도시한 실시 형태에 기초하여 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 각부의 구성은, 동일한 기능을 갖는 임의의 구성의 것으로 치환할 수 있다. 또한, 상기 실시예에 있어서는, 제1 질량부 또는 제2 질량부에 에너지선을 조사시켜 주파수 조정을 행하는 예에 대해서 설명했지만, 이에 한하지 않고, 이온 에칭, 샌드블라스트, 웨트 에칭에 의해 질량부의 질량을 감소시켜도 좋다. 또한, 제1 질량부 또는 제2 질량부에 스퍼터링이나 증착으로 막을 접합하여 질량부의 질량을 증가시킴으로써 주파수 조정해도 좋다. 또한, 본 발명에, 다른 임의의 구성물이 부가되어 있어도 좋다. 또한, 본 발명은, 상기 각 실시 형태 중의, 임의의 2이상의 구성(특징)을 조합한 것이라도 좋다.
예를 들면, 전술한 실시 형태에서는, 진동편이 3개의 진동 아암을 갖는 경우를 예로 설명했지만, 진동 아암의 수는, 1개 또는 2개라도 좋고, 4 이상이라도 좋다.
또한, 본 발명의 진동 디바이스는, 진동편에 발진 회로를 접속시킴으로써, 수정 발진기(SPXO), 전압 제어 수정 발진기(VCXO), 온도 보상 수정 발진기(TCXO), 항온조제어 수정 발진기(OCXO) 등의 압전 발진기 외, 자이로 센서 등에 적용된다.
1 : 진동자
2 : 진동편
3 : 패키지　
21 : 진동 기판　
22 : 압전체 소자
23 : 압전체 소자　
24 : 압전체 소자　
27 : 기부　
28 : 진동 아암　
29 : 진동 아암　
30 : 진동 아암　
31 : 베이스 기판　
32 : 테두리 부재　
33 : 덮개 부재　
34a, 34b, 34c, 34d : 외부 단자　
35a : 전극　
35b : 전극　
36 : 고정재　
37 : 금속 와이어
38 : 금속 와이어　
41 : 접속 전극　
42 : 접속 전극　
43 : 배선　
51 : 제1 질량부　
51A : 제1 질량부　
51B : 제1 질량부　
51C : 제1 질량부　
52 : 제1 질량부　
53 : 제1 질량부　
54 : 제2 질량부　
54A : 제2 질량부　
54B : 제2 질량부　
54C : 제2 질량부　
55 : 제2 질량부　
56 : 제2 질량부　
100 : 표시부　
151 : 조정 후의 제1 질량부　
154 : 조정 후의 제2 질량부　
221 : 제1 전극층　
222 : 압전체층　
223 : 제2 전극층　
231 : 제1 전극층　
232 : 압전체층　
233 : 제2 전극층　
241 : 제1 전극층　
242 : 압전체층　
243 : 제2 전극층　
271 : 박육부(thin portion)　
272 : 후육부(thick portion)
281 : 상면　
282 : 하면　
291 : 상면　
292 : 하면　
301 : 상면　
302 : 하면　
511 : 질량부
512 : 질량부　
513 : 질량부　
514 : 질량부　
515 : 질량부　
516 : 질량부　
541 : 질량부　
542 : 질량부　
543 : 질량부　
544 : 질량부　
545 : 질량부　
546 : 질량부　
547 : 질량부　
548 : 질량부　
1100 : 퍼스널 컴퓨터　
1102 : 키보드　
1104 : 본체부　
1106 : 표시 유닛　
1200 : 휴대 전화기　
1202 : 조작 버튼　
1204 : 수화구　
1206 : 송화구　
1300 : 디지털 스틸 카메라　
1302 : 케이스　
1304 : 수광 유닛　
1306 : 셔터 버튼　
1308 : 메모리　
1312 : 비디오 신호 출력 단자　
1314 : 입출력 단자　
1430 : 텔레비전 모니터
1440 : 퍼스널 컴퓨터

Claims (15)

  1. 제1 방향과 당해 제1 방향에 직교하는 제2 방향을 포함하는 평면 상에 형성되는 기부(基部)와,
    상기 기부로부터 상기 제1 방향으로 연출(延出)되는 진동 아암을 갖고,
    상기 진동 아암은, 상기 평면의 법선 방향으로 굴곡 진동하고, 상기 굴곡 진동에 의해 압축 또는 신장되는 제1 면과, 상기 제1 면이 압축되었을 때에 신장되고 상기 제1 면이 신장되었을 때에 압축되는 제2 면을 갖고,
    상기 제1 면에 제1 질량부가 형성됨과 함께, 상기 제2 면에 제2 질량부가 형성되고,
    상기 제1 질량부 및 상기 제2 질량부의 적어도 한쪽은, 상기 법선 방향으로부터의 평면에서 볼 때, 다른 한쪽에 대하여 대향하지 않는 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 진동편.
  2. 제1항에 있어서, 　
    상기 제1 질량부 및 상기 제2 질량부는, 상기 법선 방향으로부터의 평면에서 볼 때 상기 제2 방향으로 서로 이웃하여 형성된 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 진동편.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 질량부 및 상기 제2 질량부의 적어도 한쪽은, 띠 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 진동편.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 질량부 및 상기 제2 질량부의 적어도 한쪽은, 간격을 두고 형성된 복수의 블록부를 갖는 것을 특징으로 하는 진동편.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 질량부 및 상기 제2 질량부는, 띠 형상으로 형성되고, 또한, 상기 법선 방향으로부터의 평면에서 볼 때 서로 교차하는 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 진동편.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 질량부는, 상기 제1 질량부의 구성 재료보다도 비중이 작은 재료로 구성된 것을 특징으로 하는 진동편.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 질량부 및 상기 제2 질량부의 적어도 한쪽은, SiO2, Al, Al2O3, TiO2, Cr, Fe, Ni, Cu, Ag, Au 및, Pt 중 어느 것을 이용하여 구성된 것을 특징으로 하는 진동편.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 질량부의 두께는, 상기 제2 질량부의 두께보다도 두꺼운 것을 특징으로 하는 진동편.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 질량부 및 상기 제2 질량부는, 상기 진동 아암의 선단(先端) 부근에 형성된 것을 특징으로 하는 진동편.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진동 아암에는, 제1 전극층과 제2 전극층과의 사이에 배치된 압전체층이 형성된 것을 특징으로 하는 진동편.
  11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진동 아암은, 상기 제2 방향으로 복수 늘어서서 형성되고, 서로 이웃하는 2개의 상기 진동 아암이 서로 반대 방향으로 굴곡 진동하는 것을 특징으로 하는 진동편.
  12. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 진동편을 사용하여,
    상기 제1 질량부 및 상기 제2 질량부의 적어도 한쪽의 질량을 증감시켜, 상기 진동 아암의 공진 주파수를 조정하는 것을 특징으로 하는 주파수 조정 방법.
  13. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 진동편과,
    상기 진동편을 수납한 패키지를 구비한 것을 특징으로 하는 진동자.
  14. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 진동편과,
    상기 진동편에 접속된 발진(發振) 회로를 구비한 것을 특징으로 하는 진동 디바이스.
  15. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 진동편을 구비한 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5581887B2 (ja) * 2009-12-29 2014-09-03 セイコーエプソン株式会社 振動片、振動子、発振器、電子機器、および周波数調整方法
JP2011155629A (ja) * 2009-12-29 2011-08-11 Seiko Epson Corp 振動片、振動子、発振器、電子機器、および周波数調整方法
JP5817517B2 (ja) * 2011-12-28 2015-11-18 株式会社大真空 音叉型水晶振動子の製造方法
JP2013167535A (ja) * 2012-02-15 2013-08-29 Seiko Epson Corp センサー素子、センサーデバイスおよび電子機器
JP6111434B2 (ja) * 2012-03-09 2017-04-12 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 慣性力センサ
JP6010968B2 (ja) * 2012-03-29 2016-10-19 セイコーエプソン株式会社 振動デバイス及び振動デバイスの製造方法
US20130264913A1 (en) * 2012-04-10 2013-10-10 Seiko Epson Corporation Vibrator element, vibration device and electronic apparatus
JP5974629B2 (ja) * 2012-05-23 2016-08-23 セイコーエプソン株式会社 振動片、振動片の製造方法、角速度センサー、電子機器、移動体
JP2014165573A (ja) * 2013-02-22 2014-09-08 Seiko Epson Corp 振動片、振動子、電子デバイス、電子機器、および移動体
JP6155897B2 (ja) * 2013-06-24 2017-07-05 セイコーエプソン株式会社 振動片、振動子、電子デバイス、電子機器及び移動体
JP6205937B2 (ja) * 2013-07-22 2017-10-04 セイコーエプソン株式会社 圧電膜製造方法、振動子製造方法、振動片、振動子、発振器、電子機器及び移動体
US9464951B2 (en) * 2013-10-16 2016-10-11 Sercel Inc. Method and apparatus for electrical gap setting for a piezoelectric pressure sensor
WO2015106805A1 (en) * 2014-01-15 2015-07-23 Epcos Ag Electroacoustic filter and method of manufacturing an electroacoustic filter
JP6719178B2 (ja) * 2015-05-22 2020-07-08 エスアイアイ・クリスタルテクノロジー株式会社 圧電振動片の製造方法及び圧電振動子の製造方法
US20170005259A1 (en) * 2015-07-03 2017-01-05 Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. Piezoelectric device and base
JP6628212B2 (ja) * 2015-11-24 2020-01-08 株式会社村田製作所 共振装置及びその製造方法
CN109075766B (zh) * 2016-05-25 2022-04-19 株式会社村田制作所 谐振器和谐振装置
WO2017212677A1 (ja) * 2016-06-08 2017-12-14 株式会社村田製作所 共振装置製造方法
JP6545772B2 (ja) * 2017-01-03 2019-07-17 ウィン セミコンダクターズ コーポレーション 質量調整構造付きバルク音響波共振装置の製造方法
WO2018235339A1 (ja) * 2017-06-20 2018-12-27 株式会社村田製作所 共振子及び共振装置
JP6855961B2 (ja) * 2017-06-30 2021-04-07 セイコーエプソン株式会社 振動素子の周波数調整方法、振動素子、振動子、電子機器および移動体
JP7139610B2 (ja) * 2018-01-23 2022-09-21 セイコーエプソン株式会社 振動素子、振動素子の製造方法、物理量センサー、慣性計測装置、電子機器および移動体
JP2019176413A (ja) * 2018-03-29 2019-10-10 セイコーエプソン株式会社 振動素子の周波数調整方法、振動素子の製造方法、振動素子、物理量センサー、慣性計測装置、電子機器および移動体
WO2020070942A1 (ja) * 2018-10-05 2020-04-09 株式会社村田製作所 共振子及び共振装置
JP2020101429A (ja) * 2018-12-21 2020-07-02 セイコーエプソン株式会社 振動素子、振動素子の製造方法、物理量センサー、慣性計測装置、電子機器および移動体
JP7451959B2 (ja) * 2019-11-22 2024-03-19 セイコーエプソン株式会社 振動デバイス、電子機器および移動体

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100264835B1 (ko) * 1997-12-08 2000-09-01 이형도 주파수조정이용이한압전공진부품
JP2006311444A (ja) * 2005-05-02 2006-11-09 Seiko Epson Corp 圧電振動片およびその製造方法、並びにこの圧電振動片を利用した圧電デバイス
JP2009200648A (ja) * 2008-02-19 2009-09-03 Daishinku Corp 圧電振動デバイスの周波数調整方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4281348B2 (ja) * 2002-12-17 2009-06-17 セイコーエプソン株式会社 圧電振動片と圧電振動片を利用した圧電デバイス、ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話装置および圧電デバイスを利用した電子機器
JP4329492B2 (ja) * 2003-10-28 2009-09-09 セイコーエプソン株式会社 圧電振動片と圧電デバイスおよびこれらの製造方法、ならびに圧電デバイスを利用した携帯電話装置および圧電デバイスを利用した電子機器
US7764145B2 (en) 2006-11-30 2010-07-27 Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. Piezoelectric resonator, method of manufacturing the same and electronic part using the same
JP5067033B2 (ja) 2007-06-20 2012-11-07 セイコーエプソン株式会社 音叉型振動子、発振器
JP5031526B2 (ja) 2007-11-13 2012-09-19 シチズンホールディングス株式会社 圧電振動子及びその製造方法
US8203256B2 (en) * 2009-02-10 2012-06-19 Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. Tuning-fork type piezoelectric vibrating piece, piezoelectric frame, piezoelectric device, and a manufacturing method of tuning-fork type piezoelectric vibrating piece and piezoelectric frame
JP5565163B2 (ja) * 2009-10-08 2014-08-06 セイコーエプソン株式会社 振動片、振動子、発振器、および電子機器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100264835B1 (ko) * 1997-12-08 2000-09-01 이형도 주파수조정이용이한압전공진부품
JP2006311444A (ja) * 2005-05-02 2006-11-09 Seiko Epson Corp 圧電振動片およびその製造方法、並びにこの圧電振動片を利用した圧電デバイス
JP2009200648A (ja) * 2008-02-19 2009-09-03 Daishinku Corp 圧電振動デバイスの周波数調整方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102340292A (zh) 2012-02-01
TW201206068A (en) 2012-02-01
JP2011259120A (ja) 2011-12-22
US20110298555A1 (en) 2011-12-08
KR20110134272A (ko) 2011-12-14
US8390389B2 (en) 2013-03-05

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